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Thermalanalyse Leistungselektronikmodul

Thermalanalyse

Thermalanalyse eines Leistungselektronikmoduls

In einem Leistungselektronikmodul fallen hohe thermische Verlustleistungen in den elektronischen Bauelementen an. Diese sollen vom Gehäuse weitergeleitet und über dessen Kühlrippen an die Umgebung abgegeben werden. Das Gehäuse kann zudem Wärme an das Fahrzeugblech abführen. In einem frühen Entwicklungsstadium soll dieses Gehäusekonzept durch Simulationen überprüft werden.

Die Simulation berücksichtigt dabei Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung, die von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Strömungsverhältnisse im Bereich der Kühlrippen, die freie Konvektion bei stehendem Fahrzeug und stationäre sowie instationäre Vorgänge

Da das Modul jeweils höchstens nur 4 [min] belastet wird, ist vor allem das Aufheizverhalten von Interesse. Die obige Abbildung zeigt die Temperaturverteilung über dem Leistungselektronikmodul für den kritischsten Betriebsmodus, 4 [min] nach Anschalten des Moduls. Als Abbild der Wärmequellen bildet sich zwar eine stark inhomogene Temperaturverteilung aus. Nach etwa 10 [min] würde jedoch erst die kritische Bauteiltemperatur von 120 [°C] überschritten werden. Eine stationäre Temperaturverteilung wird aufgrund der schwachen Ankopplung des Moduls an die Umgebung erst noch viel später erreicht. Diese Untersuchung zeigt, dass das eingesetzte Gehäuse hinsichtlich der thermischen Anforderungen deutlich überdimensioniert ist.

Lesen Sie hierzu unseren ausführlichen Artikel.

© ISMB Dautermann GmbH