DE19545448A1 - Stromrichter-Multifunktionsgehäuse für ein Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse für ein Fahr­ zeug.

Ein derartiges Stromrichter-Multifunktionsgehäuse für ein Fahrzeug ist aus der DE 42 25 675 A1 bekannt. Im bekannten Fall handelt es sich um ein flüssigkeitsgekühl­ tes Stromrichtermodul mit Stromrichtermodulrahmen, wobei der Stromrichtermodulrah­ men zusätzlich zur Trage- und Schutzfunktion die modulinterne Kühlflüssigkeitsvertei­ lung zu den Leistungsbauelementen wahrnimmt und hierzu mit mindestens einem Kühlflüssigkeitskanal versehen ist. Über die relativ großen Flächen des Kühlrahmens kann zusätzlich Wärmeenergie durch modulinterne Luftumwälzung aufgenommen und über die Kühlflüssigkeit nach außen abgegeben werden. Unter Einsatz einer Kühlmit­ telpumpe ergibt sich ein Kühlflüssigkeitskreislauf zu einem externen Rückkühler, in dem die innerhalb des Moduls produzierte Wärmeenergie an die Außenatmosphäre abgegeben wird. Während der Heizperiode kann die erhitzte Kühlflüssigkeit auch vor­ teilhaft zur Heizung des Schienenfahrzeuges verwendet werden, indem die Kühlflüs­ sigkeit beispielsweise in geeignete Heizregister geleitet und dort rückgekühlt wird.

Ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse für ein Fahrzeug ist auch aus der DE 42 09 477 A1 bekannt. Im bekannten Fall handelt es sich um ein Stromrichtermodul mit zwangsweisem Kühlflüssigkeits-Strömungsbad, das die von elektrischen und elek­ tronischen Bauelementen, wie Widerständen, Kondensatoren, Drosseln, Thyristoren und Dioden produzierte Wärmeleistung aufnimmt. Wahlweise ist ein Kühlflüssig­ keitsstrom vom Stromrichtermodul zu einer Heizungsanlage und/oder ein Kühlflüssig­ keitsstrom über einen Bypass parallel zum Stromrichtermodul einstellbar. Der den Kühlflüssigkeitsbehälter umschließende Gehäuseteil ist derart mit Kühlrippen verse­ hen, daß hierüber bedarfsweise die gesamte produzierte Wärme abgegeben werden kann. Zur Führung der Kühlluft zu den Kühlrippen ist ein Luftkanal vorgesehen. Für die zwangsweise Kühlluftzuführung dient ein Lüfter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse für ein Fahrzeug anzugeben, das universell sowohl für Luft- als auch für Brauchwas­ ser-Heizsysteme geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse gelöst, bei dem die Geräteaußenwände größtenteils als Hohlprofilwände ausgebildet sind, in denen ab­ wechselnd eine Vielzahl von Wasserkanälen und stark verrippten Luftkanälen verlau­ fen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Stromrichter-Multifunktionsgehäuse sehr kompakt sowie gewichts- und raumbedarfsre­ duziert ausgebildet ist.

In den Wasserkanälen zirkuliert Brauchwasser zur Aufnahme der Wärmeenergie von elektrischen und elektronischen Baukomponenten des Stromrichtergerätes sowie ge­ gebenenfalls des Fahrzeuges - wie insbesondere der Wärmeenergie der Stromrichter­ ventile, gegebenenfalls der Bremswiderstände und der Antriebsmotoren. Die Wärme­ energie aus dem in den Wasserkanälen zirkulierenden Brauchwasser wird wahlweise direkt zum Beheizen des Fahrzeuges mittels eines Warmwasser-Heizsystems heran­ gezogen oder über die Luftkanäle abgeführt, wobei die über die Luftkanäle abgeführte Wärmeenergie wahlweise zum Beheizen des Fahrzeuges mittels eines Warm­ luft-Heizsystems verwendet oder an die Außenatmosphäre abgeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ecken-Ausgestaltung eines Multifunktions­ gehäuses,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Wandhohlprofil,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Eckprofil,

Fig. 5 eine Sicht auf ein Wandhohlprofil.

In Fig. 1 ist ein Schnitt durch ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse dargestellt. Fast alle Geräteaußenwände 2 (Boden, Deckel, Seitenwände) des Stromrichter-Multifunktionsgehäuses 1 sind als Hohlprofilwände mit Wasser/Luft-Kühlprofil ausge­ bildet. Weitere Hohlprofilwände mit Wasser/Luft-Kühlprofil dienen als Geräteinnen­ wände 3 zur Unterteilung des Multifunktionsgehäuses in drei voneinander getrennte Innenräume 4, 5, 6, welche mit nicht dargestellten Baukomponenten eines Stromrich­ ters bestückt sind. Alle Wärmeenergie produzierenden Baukomponenten, wie insbe­ sondere auch Leistungshalbleiterventile, Drosseln, Kondensatoren, Beschaltungswi­ derstände und Bremswiderstände kontaktieren die Hohlprofilwände und geben derart die Verlustwärme an das Kühlmittel Brauchwasser und/oder Luft ab. Um die hohe Wärmeleistung der Bremswiderstände abzuführen, sind diese sandwichartig zwischen mehreren Hohlprofilwänden angeordnet.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Ecken-Ausgestaltung eines Multifunktionsgerätes dargestellt. Es sind zwei rechtwinklig zueinander angeordnete Wandhohlprofile 7 zu erkennen, welche über ein Eckprofil 8 miteinander verbunden sind. Jedes Wandhohl­ profil 7 weist Wasserkanäle 9 und Luftkanäle 10 auf, wobei die Wasserkanäle bei­ spielsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die Luftkanäle stark ver­ rippt sind, um die für die Wärmeübertragung wirksame Oberfläche zu vergrößern. Wandhohlprofile 7 und Eckprofile 8 bestehen zweckmäßig aus Aluminium (Strangpreßteile). Eine Geräteaußenwand 2 oder Geräteinnenwand 3 besteht aus mehreren Wandhohlprofilen 7.

In Fig. 3 ist ein Schnitt durch ein Wandhohlprofil dargestellt. Das plattenförmig aus­ gebildete Wandhohlprofil 7 weist hakenförmige Seitenstege 11 an seinen parallel zu den Wasserkanälen und Luftkanälen verlaufenden Stirnflächen auf, um eine einfache Verbindung mit weiteren Wandhohlprofilen oder einem Eckprofil 8 zu ermöglichen. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, weist das Eckprofil 8 ebenfalls Seitenstege 12 auf, welche eine rechtwinklige Verbindung mit Wandhohlprofilen 7 ermöglichen, z. B. mittels Kalt­ preßschweißverbindung. Die flüssigkeits- und gasdichte Verbindung des aus einer Vielzahl von Wandhohlprofilen 7 und Eckprofilen 8 zusammengesetzten Stromrichter- Multifunktionsgehäuses 1 erfolgt vorzugsweise durch Verschweißen der Seitenstege 11, 12.

In Fig. 5 ist eine Sicht auf ein Wandhohlprofil 7 dargestellt. Der Verlauf der Wasser­ kanäle 9 und Luftkanäle 10 ist gestrichelt angedeutet. Die Wassereinspeisung in einen Wasserkanal erfolgt über einen Wasserzulauf 13. Verbindungskanäle 16 bewirken eine mäanderförmige-Wasserführung von einem Wasserkanal zum nächsten bis zu einem Wasserablauf 14. Stirnseitig sind die einzelnen Wasserkanäle 9 jeweils mittels Stop­ fen 15 verschlossen.

Um die über die Wasserkanäle in die Hohlprofilwände transportierte Wärmeenergie aus dem Multifunktionsgehäuse 1 abzuführen, wird Luft durch die Luftkanäle 10 ge­ preßt. Die Luftzufuhr 17 befindet sich beispielsweise in der Mitte der Luftkanäle, wäh­ rend die Luftabfuhr 18 an den beiden Stirnseiten der Luftkanäle vorgesehen ist, so daß die Luft ausgehend von der Luftzufuhr beidseitig zu beiden offenen Enden eines jeden Luftkanals 10 strömt. Von dort kann die erwärmte Luft entweder in die Außenatmosphä­ re geblasen werden (im Sommer) oder in Warmluftkanäle eintreten (zur Fahrzeugbe­ heizung im Winter). Wesentlich ist dabei eine große innere Oberfläche der Luftkanäle, um eine effiziente Wärmeübertragung zu erzielen.

Zweckmäßig sind mindestens zwei getrennte Wasserkreisläufe mit jeweils separaten Wasserumlaufpumpen vorgesehen. Der erste Wasserkreislauf weist ein relativ niedri­ ges Temperaturniveau auf und dient insbesondere zur Kühlung der temperaturemp­ findlichen elektronischen Baukomponenten des Stromrichtergerätes. Die Wärmeabfuhr erfolgt vorzugsweise ausschließlich durch Kühlung der Hohlprofilwände mit Luft unter Einsatz eines Lüfters. Der zweite Wasserkreislauf weist ein relativ hohes Temperatur­ niveau auf und dient insbesondere zur Kühlung der Bremswiderstände. Die Wärmeab­ fuhr erfolgt vorzugsweise über im Fahrzeuginnenraum installierte Warmwasserheizkör­ per. Außerhalb der Heizperiode erfolgt die Wärmeabfuhr ebenfalls durch Kühlung der Hohlprofilwände mit Luft. Durch entsprechende Ventile ist gewährleistet, daß sich au­ ßerhalb der Heizperiode ein hydraulischer Kreislauf innerhalb des Multifunktionsge­ häuses ergibt, während sich bei Heizperioden ein Wasserkreislauf unter Einschluß der Warmwasserheizkörper einstellt.

Claims (7)

1. Stromrichter-Multifunktionsgehäuse für ein Fahrzeug, wobei die Geräteau­ ßenwände (2) größtenteils als Hohlprofilwände ausgebildet sind, in denen abwech­ selnd eine Vielzahl von Wasserkanälen (9) und stark verrippten Luftkanälen (10) ver­ laufen.

2. Stromrichter-Multifunktionsgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zusätzlich zumindest einzelne Geräteinnenwände (3) ebenfalls als Hohlprofil­ wände mit Wasserkanälen (9) und Luftkanälen (10) ausgebildet sind.

3. Stromrichter-Multifunktionsgehäuse nach Anspruch 1 und/oder 2 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Geräteaußenwände (2) und/oder Geräteinnenwände (3) aus einzelnen Wandhohlprofilen (7) zusammensetzbar sind, welche jeweils die Wasserka­ näle (9) und Luftkanäle (10) enthalten, wobei jedes Wandhohlprofil (7) mit verschweiß­ baren Seitenstegen (11) zur Verbindung der Wandhohlprofile untereinander versehen ist.

4. Stromrichter-Multifunktionsgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Bildung rechtwinkliger Gehäuseecken Eckprofile (8) vorgesehen sind, welche über Seitenstege (12) mit den Seitenstegen (11) von Wandhohlprofilen (7) verbindbar sind.

5. Stromrichter-Multifunktionsgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zur mäanderförmigen Wasserführung innerhalb einer Gerä­ teaußenwand (2) und/oder Geräteinnenwand (3) Verbindungskanäle (16) innerhalb der Wandhohlprofile vorgesehen sind.

6. Stromrichter-Multifunktionsgehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die nicht für den Wasserzulauf (13) oder Wasserablauf (14) benötigten stirn­ seitigen Öffnungen der Wasserkanäle (9) mittels Stopfen (15) verschließbar sind.

7. Stromrichter-Multifunktionsgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr (17) in der Mitte eines jeden Luftkanals (10) und die Luftabfuhr (18) an den beiden Stirnseiten eines jeden Luftkanals erfolgt.