Direkt flüssigkeitsgekühlte Leistungsmodule für Antriebsumrichter in Nutzfahrzeugen

Durch den Wegfall mehrerer thermischer Grenzschichten wird der thermische Widerstand deutlich reduziert und die Sperrschichttemperatur abgesenkt. Dies verbessert die Ausnutzung der Leistungshalbleiter und steigert den Gesamtwirkungsgrad. Prototypenmodule mit 1200-V-IGBTs und Freilaufdioden in Tab-and-Clip-Verbindungstechnik wurden mittels thermischer Messungen, Doppelimpulstests und Simulationen auf Basis realitätsnaher Lastprofile untersucht.

Die Ergebnisse zeigen niedrigere Chiptemperaturen, geringere Verluste und eine größere thermische Reserve gegenüber konventionellen Modulen mit Kühlplatte. Darüber hinaus führen reduzierte Temperaturzyklen zu einer höheren Lebensdauer und Zuverlässigkeit, während der vereinfachte Modulaufbau die Komplexität sowie den Materialeinsatz verringert. Das vorgestellte Konzept unterstützt die Entwicklung hochintegrierter Traktionsumrichter mit hoher Leistungsdichte für elektrische Antriebsstränge in Nutzfahrzeugen sowie für weitere Anwendungen der Leistungselektronik.

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