DE19545448A1 - Multi-function housing for static converter of motor vehicle - Google Patents

Multi-function housing for static converter of motor vehicle

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Abstract

A housing for a voltage converter in a car has the outer walls (2) made of hollow profile section, containing a number of alternating water channels (9) and air channels (10) with strong ribs. The inner walls (3) are similarly constructed. Each wall section has ribs on the side which can be welded to join the sections. There are special corner shapes to enable this. The walls have connecting channels for their respective water channels. Channel openings not needed for water exit or entry are sealed with stoppers. The air channels have air entry in the middle and air exit at the ends.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse für ein Fahr­ zeug.The invention relates to a converter multifunction housing for a drive stuff.

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.Such a converter multifunction housing for a vehicle is from the DE 42 25 675 A1 known. In the known case, it is a liquid-cooled tes converter module with converter module frame, the converter module frame in addition to the carrying and protective function, the module-internal coolant distribution perceives the power components and this with at least one Coolant channel is provided. Over the relatively large areas of the cooling frame can also absorb heat energy through module-internal air circulation and are released to the outside via the coolant. Using a coolant telpump results in a coolant circuit to an external recooler, in which the thermal energy produced within the module to the outside atmosphere is delivered. During the heating period, the heated coolant can also be used partially used for heating the rail vehicle by the cooling rivers liquid, for example, is directed into suitable heating registers and is cooled down there.

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.A converter multifunction housing for a vehicle is also out of the DE 42 09 477 A1 known. In the known case, it is a converter module with forced cooling liquid flow bath, which is used by electrical and elec tronic components, such as resistors, capacitors, chokes, thyristors and absorbs heat output produced by diodes. A coolant is optional current from the converter module to a heating system and / or a coolant current can be set via a bypass parallel to the converter module. The the Housing part enclosing the coolant tank is verse with cooling fins hen that the entire heat produced is released as needed  can. An air duct is provided for guiding the cooling air to the cooling fins. For the A fan is used to force the cooling air.

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.The invention has for its object a converter multifunction housing for to specify a vehicle that is universal for both air and industrial water heating systems is suitable.

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.This task is solved by a multifunction converter housing, in which the Device outer walls are largely designed as hollow profile walls in which a variety of water channels and heavily ribbed air channels alternate fen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Stromrichter-Multifunktionsgehäuse sehr kompakt sowie gewichts- und raumbedarfsre­ duziert ausgebildet ist.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that the Power converter multifunction housing very compact as well as weight and space requirements is reduced.

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.Process water circulates in the water channels to absorb the heat energy from electrical and electronic components of the converter device and ge possibly the vehicle - especially the thermal energy of the converter valves, if necessary the braking resistors and the drive motors. The warmth energy from the process water circulating in the water channels becomes optional directly for heating the vehicle using a hot water heating system pulled or discharged via the air ducts, the discharged via the air ducts Thermal energy optionally for heating the vehicle by means of a warm air heating system is used or dissipated to the outside atmosphere.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the embodiment shown in the drawing Examples explained. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Stromrichter-Multifunktionsgehäuse, Fig. 1 shows a section through a converter Multifunctional housing,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ecken-Ausgestaltung eines Multifunktions­ gehäuses, Fig. 2 shows a section of a multi-function housing by a corner configuration,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Wandhohlprofil, Fig. 3 a section through a wall of the hollow profile,

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Eckprofil, Fig. 4 shows a section through a corner profile,

Fig. 5 eine Sicht auf ein Wandhohlprofil. Fig. 5 is a view of a hollow wall profile.

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. 1 is a section through a converter Multifunctional housing. Almost all device outer walls 2 (bottom, lid, side walls) of the converter multifunctional housing 1 are formed as hollow profile walls with a water / air cooling profile. Other hollow profile walls with water / air cooling profile serve as internal device walls 3 for dividing the multifunction housing into three separate interiors 4 , 5 , 6 , which are equipped with structural components (not shown) of a power converter. All components producing thermal energy, such as in particular also power semiconductor valves, chokes, capacitors, circuit resistors and braking resistors contact the hollow section walls and thus give off the heat loss to the coolant, process water and / or air. In order to dissipate the high thermal output of the braking resistors, they are sandwiched between several hollow profile walls.

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. 2 shows a section through a corner configuration of a multifunction machine. Two hollow wall profiles 7 arranged at right angles to one another can be seen, which are connected to one another via a corner profile 8 . Each hollow wall profile 7 has water channels 9 and air channels 10 , the water channels in example having a circular cross section and the air channels are strongly ripped ver to increase the effective surface for heat transfer. Hollow wall profiles 7 and corner profiles 8 are suitably made of aluminum (extruded parts). A device outer wall 2 or device inner wall 3 consists of several wall hollow profiles 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. 3 a section through a hollow wall profile is shown. The plate-shaped wall hollow profile 7 has hook-shaped side webs 11 on its end faces running parallel to the water channels and air channels in order to enable a simple connection to further wall hollow profiles or a corner profile 8 . As can be seen from Fig. 4, the corner profile 8 also has side webs 12 , which enable a right-angled connection with hollow wall profiles 7 , z. B. by means of cold press welding. The liquid and gas-tight connection of the converter multifunction housing 1, which is composed of a plurality of wall hollow profiles 7 and corner profiles 8 , is preferably carried out by welding the side webs 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. In Fig. 5 is a view shown on a wall of the hollow profile 7. The course of the water channels 9 and air channels 10 is indicated by dashed lines. The water is fed into a water channel via a water inlet 13 . Connecting channels 16 cause a meandering water flow from one water channel to the next to a water outlet 14 . On the face side, the individual water channels 9 are each closed by means of stop fen 15 .

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.In order to dissipate the thermal energy transported via the water channels into the hollow profile walls from the multifunctional housing 1 , air is pressed through the air channels 10 . The air supply 17 is located, for example, in the middle of the air channels, while the air discharge 18 is provided on the two end faces of the air channels, so that the air flows from the air supply on both sides to both open ends of each air channel 10 . From there, the heated air can either be blown into the outside atmosphere (in summer) or enter warm air ducts (for vehicle heating in winter). A large inner surface of the air ducts is essential in order to achieve efficient heat transfer.

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.It is advisable to have at least two separate water circuits, each with a separate one Water circulation pumps provided. The first water cycle is relatively low ges temperature level and is used in particular to cool the tempemp sensitive electronic components of the converter device. The heat dissipation is preferably carried out exclusively by cooling the hollow profile walls with air under Use of a fan. The second water cycle has a relatively high temperature level and is used in particular to cool the braking resistors. The heat abs drove is preferably carried out via hot water radiators installed in the vehicle interior by. Outside the heating season, heat is also removed by cooling the Hollow section walls with air. Appropriate valves ensure that au A hydraulic circuit within the multifunctional ge during the heating season house results, while during heating periods there is a water cycle including the Set hot water radiator.

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.1. converter multifunction housing for a vehicle, the device outer walls ( 2 ) are largely formed as hollow profile walls, in which alternately a variety of water channels ( 9 ) and heavily ribbed air channels ( 10 ) run ver. 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.2. converter multifunction housing according to claim 1, characterized in that additionally at least individual device inner walls ( 3 ) are also formed as a hollow profile walls with water channels ( 9 ) and air channels ( 10 ). 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.3. converter multifunction housing according to claim 1 and / or 2, characterized in that the device outer walls ( 2 ) and / or device inner walls ( 3 ) from individual wall hollow profiles ( 7 ) can be assembled, each of which the water channels ( 9 ) and air channels ( 10 ) included, each wall hollow profile ( 7 ) being provided with weldable side webs ( 11 ) for connecting the wall hollow profiles to one another. 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.4. converter multifunction housing according to claim 3, characterized in that for the formation of rectangular housing corners corner profiles ( 8 ) are provided, which can be connected via side webs ( 12 ) with the side webs ( 11 ) of hollow wall profiles ( 7 ). 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.5. converter multifunction housing according to one of claims 1 to 4, characterized in that for meandering water flow within a device outer wall ( 2 ) and / or device inner wall ( 3 ) connecting channels ( 16 ) are provided within the wall hollow profiles. 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. 6. Multi-function converter housing according to claim 5, characterized in that the end-side openings of the water channels ( 9 ) which are not required for the water inlet ( 13 ) or water outlet ( 14 ) can be closed by means of plugs ( 15 ). 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.7. converter multifunction housing according to one of claims 1 to 6, characterized in that the air supply ( 17 ) in the middle of each air duct ( 10 ) and the air discharge ( 18 ) on the two end faces of each air duct.
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