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MA – Auslegung direktgekühlter Antriebsumrichter für Elektrofahrzeuge

Auslegung eines direktgekühlten Antriebsumrichter für Elektrofahrzeuge

Kurzzusammenfassung

Die Masterarbeit „Entwicklung eines direktgekühlten Antriebsumrichters für Elektrofahrzeuge“ beschreibt die Entwicklung eines direktgekühlten Antriebsumrichters für ein elektrisch angetriebenes Versuchsfahrzeug des Fraunhofer IISB. Das bisher eingesetzte, konventionell gekühlte Umrichtersystem, bestehend aus zwei dreiphasigen Umrichtern, soll bauraumneutral durch das im Rahmen dieser Arbeit entstandene System ersetzt werden können.
Zunächst wird eine Bauraumbetrachtung durchgeführt, die den zur Verfügung stehenden Bauraum pro Leistungsmodul ermittelt. Auf dessen Basis werden dann mehrere Aufbaukonzepte entwickelt, die anschließend mittels Nutzwertanalyse bewertet werden. Die beiden favorisierten Konzepte werden weiter verfolgt und über thermische Simulationen verifiziert.
Das Aufbaukonzept, das die beste thermische Leistungsfähigkeit erzielt, wird anschließend vollständig konstruiert und auf den Einbau in das Antriebssystem hin angepasst. Abschließend erfolgt eine finale thermische Simulation, die die Funktion des Umrichtersystems bestätigt.
Im Rahmen der Entwicklung erfolgt auch eine Betrachtung von zwei verschiedenen dielektrischen Kühlmedien, die für den Einsatz in diesem System geeignet sind.

Abstract

The master thesis ‚development of a directly cooled traction inverter for electric vehicles‘ describes the development of a directly cooled traction inverter for a test vehicle of the Fraunhofer IISB. The previously used, conventionally cooled inverter system, consisting of two three-phase inverters, should be replaced seamlessly with no need of additional installation space by the system developed during this thesis.
First, an investigation of the installation space is carried out, which determines the available space for a single inverter module. Based on this investigation, different building concepts are developed, which are subsequently assessed by the help of a utility analysis. The two favoured concepts are continued to pursue and verified by thermal simulations.
The building concept which achieves the best thermal efficiency is afterwards completely built up in 3D CAD and adapted for installation in the drive system. Finally, a complete thermal simulation is carried out, which confirms the performance of the inverter system.
As part of the development a consideration of two different dielectric coolants, which are appropriate for the use in this system, takes place.

Bearbeiter: Jan Maier

Betreuer: Dr.-Ing. Maximilian Hofmann (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761385; Email: Maximilian.Hofmann@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: Mechatronik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März