CN102893714B - 电力电子设备 - Google Patents

Abstract

电力电子设备（1），其具有冷却装置（2）、一个或多个电容器和一个或多个电路，其中，至少一个电容器与至少一个电路电连接，并且其中，至少一个电路布置在冷却装置上，其中，电力电子设备（1）此外具有承载件（13），该承载件包括承载件基体（14）和至少一个为了固定在冷却装置（2）上而设置的连接件（15），其中，在承载件基体（14）上容纳有，特别是放置和支承有至少一个电容器，并且其中布置在冷却装置（2）上的电路布置在冷却装置（2）面向承载件基体（14）的侧上。

Description

电力电子设备

技术领域

本发明涉及一种依据权利要求1的前序部分所述的电力电子设备。

背景技术

依据现有技术的类型的公知电力电子设备或电力电子装置，其构成至少一个整流器，例如逆变器，并且能够例如在（混合动力）机动车辆中用于电动马达馈电和向蓄能器中反馈电能，具有如下冷却装置，该冷却装置具有冷却板以及结构组件或者说大多在印刷电路板（Boards）上实施的电路，例如具有控制单元的印刷电路板（控制电路板，Control-Board）、EMC-印刷电路板（EMC-Board）、驱动电路（驱动器）以及一个或多个例如用于中间储存例如反馈电能的（电力）电容器。

这种类型的电力电子设备以如下方式来构建，即，在冷却板的一侧上（经常是下面）布置有例如为了中间储存而设置的（电力）电容器，而在冷却板的另一侧上（经常是上面）布置有其余的构件。电容器必须与布置在冷却板的另一侧上的构件电连接。电连接经由相应的布置在冷却装置和冷却板中的穿通馈引件进行。

因为冷却装置一般将液体作为冷却剂使用，所以穿通馈引件相应昂贵地设计，其中，风险在于，在穿通馈引件不密封的情况下冷却液体渗入电连接并因此渗入电子构件的区域内。如果出现不密封（特别是在穿通馈引件的区域内），那么必须打开整个电力电子设备（冷却装置的两面）并且全部穿通馈引件需要新的密封。这是耗时并且费钱的。

此外，DE 10 2004 013 477 A1公开了用于电力电子装置的构件的以承载板形式的承载件和包括相应的承载板的电力电子装置模块，在其中所有构件布置在由纤维复合材料制造的承载板的一侧上。这里在第一模块区域内布置有多个（总计12个）电容器线圈（有模块散热要求的构件），其组成电容器线圈组，并形成模块的第一功能组。电容器线圈组由优选金属的罩覆盖并与该罩通过如下方法绝缘，即，在电容器线圈组、承载板与罩之间形成的间隙例如利用分子筛-颗粒填料填充。

这种填料负责电容器线圈组到罩的热耦合并因此用于排出在运行中产生的热。此外，填料起到防潮和隔噪作用。其他适合的填充料，特别是灌注材料或者说树脂或颗粒材料也能够作为填料使用。附加地，为了散热能够将板材件与电容器线圈连结。但是，开关装置布置在借助罩保护的第一模块区域的外部并在DE 10 2004 013 477 A1所述的实施形式中敞开。在布置在罩下面的电容器线圈组与其他电气构件或电子构件之间的电连接经由相应的穿通馈引件来进行。在这种电力电子装置模块中也存在具有易出现故障的穿通馈引件的复杂结构。在损坏情况下，必须清除整个颗粒填料。这意味着高的时间消耗。此外，散热的可能性受到限制，因为电容器线圈的热仅通过环绕罩的空气循环来排出。

EP 1 881 590 A2公开了依据权利要求1的前序部分所述的电力电子设备。其他的电力电子设备由EP 1 788 596 A1和EP 2 099 120 A2公知。

发明内容

从上述的现有技术出发，本发明的任务在于，提供如下电力电子设备，该电力电子设备具有与现有技术相比得到提高的维护和修理方便性以及减少可能的故障源并由此能够保证尽可能无故障的运行。

这个任务通过具有权利要求1的特征的电力电子设备解决。

依据本发明提出如下电力电子设备，其具有冷却装置、一个或多个（电力）电容器和一个或多个电路，其中，至少一个电容器与至少一个电路电连接，并且其中，至少一个电路布置在冷却装置上，并且，电力电子设备此外具有承载件，该承载件包括承载件基体和至少一个为了固定在冷却装置上而设置的连接件，其中，在承载件基体上在第一容纳区域内布置有，特别是放置和支承有至少一个电容器，并且其中，布置在冷却装置上的电路布置在冷却装置面向承载件基体的侧上。

依据本发明，布置在承载件基体上的电容器布置在承载件基体面向冷却装置的侧上。

依据本发明的电力电子设备的其他的观点，承载件基体与至少一个连接件整合地来构成。

此外依据本发明提出，承载件基体具有第一容纳区域，用于容纳，特别是放置和支承至少一个电容器。

依据本发明，承载件基体具有第二容纳区，用于容纳和/或固定一个或多个印刷电路板。

依据本发明，承载件基体、至少一个连接件和冷却装置面向承载件基体的侧形成一个电子装置空间，在该电子装置空间中布置有电力电子设备的所有电子构件。

同样地提出，承载件基体和至少一个连接件由铝制成。

此外提出，承载件与冷却装置导热连接。

依据本发明的其他的观点，承载件与冷却装置导电连接。

同样地依据本发明的其他的观点，冷却装置具有冷却板和冷却装置基体，在其上布置有第一和第二冷却水接头。

此外提出，布置在冷却装置上的电路布置在冷却板上，特别是固定在这个冷却板上。

本发明的其他特征和优点由下面借助示出本发明重要细节的附图对本发明的可能的实施形式的说明和自权利要求得出。单项特征能够各自本身单独或以多种任意组合的形式在本发明的变化方案中实现。

附图说明

下面借助附图对本发明的优选实施形式进行详细说明。

图1以透视图示出依据本发明的电力电子设备的可行的实施形式。

具体实施方式

在图1中举例性示出的、依据本发明的电力电子设备1，其例如具有至少一个整流器，例如逆变器和/或例如直流调节器，设置例如在机动车辆中例如作为用于将电能转换成适用于混合动力车辆的电的驱动马达的电压和频率的电力电子装置。此外，电力电子设备1例如为了中间储存驱动马达方面反馈的能量而构造（驱动马达的发电机运行）。

电力电子设备1具有包括冷却板3的冷却装置2，该冷却板以大致呈矩形的形式来构成并具有面向第一（上）侧4的拉起的边缘5，在该边缘中在边缘5的整个周边上构成有用于容纳（未示出的）壳体盖的槽6。在冷却板3的第二（底）侧7上，布置有与冷却板3有导热能力的连接的冷却装置基体8。

冷却装置基体8具有（未示出的）呈通道形的材料空洞，这种材料空洞以如下方式设计，即，它能够由冷却介质，在所述实施形式中由冷却水通流并且因此负责冷却装置基体8和与其连接的冷却板3的冷却。冷却装置基体8为此具有第一冷却水接头9，其在所述实施形式中作为冷却水上水管使用。此外，为了排出加热了的冷却水，冷却装置基体8具有第二冷却水接头10，其在所述实施形式中作为冷却水回流管使用。冷却板3在所述实施形式中利用以螺纹紧固件11的形式的适合的固定件固定在冷却装置基体8上。

在冷却板3上设置有用于将冷却板3与车辆接地线连接的GND-连接装置11。这些连接装置分别具有接触面和带内螺纹的空洞12，从而使得不同类型的接线柱或另外的触点接通装置能够可靠地（例如借助螺纹连接）固定在其上。

在冷却板3的第一（上）侧4上依据本发明布置有承载件13，该承载件具有为了容纳和/或支承电力电子设备1的电子构件（部件）而设置的以大致板式的形式来构造的承载件基体14。布置在承载件基体14上或者说由这个承载件基体容纳的构件在所述实施形式中依据本发明是至少一个电容器，特别是例如用于中间储存电能的一个或多个电力电容器。此外，依据本发明在承载件基体14上特别是能够容纳一个或多个已安装器件的印刷电路板（Boards；EMC电路板和控制电路板（控制电路））。电力电子设备1的其他的构件，特别是电力电子装置的电路，例如（例如逆变器的）驱动级或者说驱动电路17，布置在冷却板3面向承载件基体14的（上）侧4上。

布置在承载件基体14上的构件的废热，特别是（电力）电容器的废热被排向冷却装置2，为此承载件13具有为了固定在冷却板3上而设置的呈桥形的连接件15。这种固定经由以螺纹紧固的形式的适合的固定件进行（由图1看不到），其中，对此可选地也能够设想插塞连接。

连接件15在所述实施形式中与承载件基体14整合地来构成。对此可选地也能够设想将连接件15作为单独的元件来制造并且这些元件借助适合的连接可能性（螺纹紧固、焊接、粘接或诸如此类的方法）固定在承载件基体14上。呈桥形的连接件15以大致以直角的形式从承载件基体14开始在向着冷却板3的方向上延伸。

布置在承载件基体14上或由该承载件基体容纳的构件在所述实施形式中在相应的容纳区域内布置在承载件主体14背对冷却板3的侧上。在第一容纳区域内布置有至少一个电容器。这个电容器特别是支承在承载件基体14上并与其接触。通过这种方法保证将电容器的热排到承载件基体14上以及经由连接件15排到冷却板3上。传输到冷却板3上的热然后经由冷却装置2被运走。由此承载件基体14、连接件15和冷却装置2面向承载件基体的侧形成或限定如下电子装置空间，在该电子装置空间中布置有电力电子设备1的其他的电子构件。不言而喻的是，也能够设想在承载件基体14上，特别是在第一容纳区域内布置多个（电力）电容器。容纳区域可选地也能够布置在承载件基体14面向冷却板的侧上。

此外，在承载件基体14面向冷却板3的侧16上设置有第二容纳区域，其用于容纳已安装器件的印刷电路板或者说电路，在该第二容纳区域内特别是布置有控制电路（控制电路板）和/或EMC电路板。为此（在图中未示出）设置有以带内螺纹的空洞的形式的相应的固定可能性，印刷电路板借助螺纹紧固件能够固定在这些空洞上。也能够设想用于印刷电路板的止动或用于同一印刷电路板的另外的容纳或固定的固定装置。

承载件13，正如上面已经提到的那样，与冷却板3并与冷却装置2连接。通过这种方法保证将热从承载件13向冷却装置2排出。制成承载件基体14和连接件15的材料能够与所要排出的热量相匹配，其中能够设想的是，承载架基体14和连接件15由同一材料制成或由不同的材料制成。在所述实施形式中，在该实施形式中承载件基体14和连接件15整合地来构造，承载件基体14和连接件15由铝制成，这样拥有高的导热能力并因此也保证大量的所要排出的热量的良好的散热。对此可选地，不言而喻的是也能够使用所有另外适用的材料，例如金属材料、复合材料或诸如此类的材料。

因为承载件13（承载件基体14和连接件15）由铝制成，所以承载件13与冷却板3并因此与冷却装置2也导电地连接。由此保证承载件13具有与冷却板3或者说冷却装置2相同的电位。在此需要提到的是，连接件15构造在或者说安装在承载件基体14的边缘16（周边的边缘）上。

概括地能够确保，与现有技术相比电力电子设备1的所有电子构件，特别是所有电力电子构件，布置在唯一的空间或者说电子构件空间内部，而不布置在承载件的对置的侧（通过冷却装置分开）上。通过这种方法在单个构件之间，特别是在电容器与电路板之间，例如特别是也在布置在冷却装置2上的驱动级与控制电路板之间得到短的连接长度，这也导致更小的电子的易受干扰性或者说更少地产生电子的干扰。此外，这种类型的几何构造保证紧凑的结构尺寸。连接件15用于散热并用于接地连接，由此电容器尽管与冷却装置在空间上分开，仍能够在像例如在车辆框架内部的电力电子的内装件要求的程度上得到冷却。

通过这种类型的几何构造，正如上面已经提到的那样，保证紧凑的构建。需要很少的交接部位，这导致成本节省并导致可能的故障源的减少。此外，穿过冷却装置的电线或接头不需要穿通馈引件，由此能够节省相应的密封件并且减少了由于不密封而出现的相应的易出故障。此外，在维护时能够局限于如下，即，仅必须打开电子构件空间，而冷却装置则能够保持不动。

附图标记

1    电力电子设备

2    冷却装置

3    冷却板

4    冷却板的第一（上）侧

5    冷却板3的边缘

6    槽

7    冷却板的第二（底）侧

8    冷却装置基体

9    第一冷却水接头

10   第二冷却水接头

11   GND-连接装置

12   孔

13   承载件

14   承载件基体

15   连接件

16   承载件基体的边缘

17   驱动电路

Claims (9)

1.电力电子设备（1），其具有冷却装置（2）、一个或多个电容器、一个或多个电路和承载件（13），其中，至少一个电容器与至少一个电路电连接，并且其中，至少一个电路布置在所述冷却装置上，所述承载件包括承载件基体（14）和至少一个为了固定在所述冷却装置（2）上而设置的连接件（15），其中，在所述承载件基体（14）面向所述冷却装置（2）的侧上在第一容纳区域内布置有至少一个电容器，并且其中，布置在所述冷却装置（2）上的电路布置在所述冷却装置（2）面向所述承载件基体（14）的侧上，其中，所述承载件基体（14）具有第二容纳区域，用于容纳和/或固定一个或多个印刷电路板，其特征在于，所述承载件基体（14）、所述至少一个连接件（15）和所述冷却装置（2）面向所述承载件基体（14）的侧形成电子装置空间，在所述电子装置空间中布置有所述电力电子设备（1）的所有电子构件。

2.根据权利要求1所述的电力电子设备（1），其特征在于，所述承载件基体（14）与所述至少一个连接件（15）整合地来构成。

3.根据权利要求1或2所述的电力电子设备（1），其特征在于，所述承载件基体（14）和所述至少一个连接件（15）由铝制成。

4.根据权利要求1所述的电力电子设备（1），其特征在于，所述承载件（13）与所述冷却装置（2）导热地连接。

5.根据权利要求1所述的电力电子设备（1），其特征在于，所述承载件（13）与所述冷却装置（2）导电地连接。

6.根据权利要求1、4或5所述的电力电子设备（1），其特征在于，所述冷却装置（2）具有冷却板（3）和冷却装置基体（8），在所述冷却装置基体上布置有第一和第二冷却水接头（9、10）。

7.根据权利要求6所述的电力电子设备（1），其特征在于，布置在所述冷却装置（2）上的电路布置在所述冷却板（3）上。

8.根据权利要求1或2所述的电力电子设备（1），其特征在于，所述至少一个电容器放置和支承在所述第一容纳区域内。

9.根据权利要求6所述的电力电子设备（1），其特征在于，布置在所述冷却装置（2）上的电路固定在所述冷却板（3）上。