功率模块、具有功率模块的驱动装置和整流器的制造方法_2

文档序号:9568913阅读:来源:国知局
面,提供用于为电机提供至少一个相电流的整流器,所述整流器具有上述功率模块。在此,功率模块的第二和第四汇流排被构造用于将相电流传递给电机,并且与电机的绕组导电地连接。
[0023]按照本发明的第三方面,提供用于利用电机驱动车辆、尤其混合动力车辆或者电动车辆的驱动装置,其中所述驱动装置具有用于为电机提供至少一个相电流的整流器,其中所述整流器包括上述功率模块。在此,功率模块的第二和第四汇流排被构造用于将相电流传递给电机,并且与电机的绕组导电地连接。
[0024]上述功率模块的有利的扩展方案,只要此外可转用到上述整流器或者上述驱动装置上,也可以被看作整流器或者驱动装置的有利的扩展方案。
【附图说明】
[0025]以下参考附图进一步阐述本发明的示例性实施方式。其中:
图1以示意电路图示出具有带有按照本发明的实施方式的功率模块的整流器的车辆的驱动装置的部分;
图2A、2B以示意图示出在图1中示出的实施方式的功率模块的第一半导体器件的两个表面;
图2C、2D以示意图示出在图1中示出的实施方式的功率模块的第二半导体器件的两个表面;
图3以示意图示出在机械结构中的在图1中示出的实施方式的功率模块。
【具体实施方式】
[0026]首先参照图1,在该图1中以示意电路图简化地示出未示出的车辆的驱动装置AA的部分。所述驱动装置AA包括用于推进车辆的电机EM和用于为电机EM提供相电流Ip形式的电能的整流器SR。
[0027]所述电机EM在所述实施方式中被构造为同步电机,并且具有三个绕组WK。电机EM的三个绕组WK分别通过相电流线路PL与整流器SR电连接,并且通过所述三个相电流线路PL从整流器SR获得相电流Ip。
[0028]所述整流器SR在所述实施方式中被构造为B6桥式电路,并且包括三个在很大程度上相同地构造的、彼此以并联电路布置的在正电流供应线路SL1和负电流供应线路SL2之间的半桥HB。
[0029]三个半桥HB中的每个分别包括两个功率模块LM,所述两个功率模块LM分别分布式地布置在正电压侧电流通路(根据英语为“high-side (高压侧)”)上并且因此在正电流供应线路SL1和相电流线路PL之一之间或者分布式地布置在负电压侧电流通路(根据英语为“ low-side (低压侧)”)上并且因此在相电流线路PL之一与负电流供应线路SL2之间。相应的半桥HB的两个功率模块LM彼此通过中间端子MA电连接并且与三个相电流线路PL之一电连接。
[0030]所述整流器SR可以具有其他电路组件、例如中间电路电容器,所述电路组件以专业人员公知的方式对于整流器的一般功能是需要的,但是对于本发明的描述不是绝对相关的,并且因此这里未进一步描述。
[0031 ] 所述功率模块LM分别具有用于电连接到正的、负的电流供应线路SL1、SL2或者相电流线路PL的第一电流端子AS1和第二电流端子AS2。
[0032]通过第一电流端子AS1,在正电流通路中布置的功率模块LM与正电流供应线路SL1电连接。通过第二电流端子AS2,所述功率模块LM分别与相电流线路PL之一电连接。
[0033]布置在负电流通路中的功率模块LM通过第一电流端子AS1与相应的半桥HB的布置在正电流通路中的功率模块LM的相应的第二电流端子AS2以及相应的相电流线路PL电连接。通过第二电流端子AS2,相应的第二功率模块LM与负电流供应线路SL2电连接。
[0034]三个半桥HB的功率模块LM彼此在很大程度上相同地构造。为了更好的可理解性,因此随后仅示例性地进一步描述功率模块LM之一。
[0035]所述功率模块LM分别以并联电路包括作为第一半导体器件H1的正常导通的η沟道IGBT开关和作为第二半导体器件Η2的空转二极管。
[0036]所述IGBT开关Η1包括集电极端子C、发射极端子Ε和栅极端子G。在此,所述集电极端子C通过第一电连接VII与第一电流端子AS1电连接。所述发射极端子Ε通过第二电连接V12与第二电流端子AS2电连接。所述栅极端子G通过第三电连接V13与信号端子AS3电连接,其中控制信号通过所述信号端子AS3分别被提供给栅极端子G用以操控IGBT开关H1。
[0037]由图1可以看出,所述整流器SR通过借助于控制信号交替地接通和关断三个半导体桥HB的六个IGBT开关H1将由在图中未示出的电能量源通过电流供应线路SL1、SL2提供的直流电流以专业人员公知的方式转换成三个相电流IP,并且将所述相电流IP通过三个相电流线路PL馈入到电机EM的绕组WK中用以运行所述电机EM。
[0038]所述空转二极管H2包括阴极端子K和阳极端子A。在此,阴极端子K通过第一电连接V21与第一电流端子AS1电连接。阳极端子A通过第二电连接V22与第二电流端子AS2电连接。
[0039]所述空转二极管H2用于从电机EM导出寄生电感电流到电流供应线路SL1、SL2,所述寄生电感电流在电机EM运行期间在绕组WK中产生。
[0040]功率模块LM的机械结构、尤其相应的功率模块LM的IGBT开关H1和空转二极管H2的电路技术装置以及在IGBT开关H1和空转二极管H2之间的电连接和到相应的第一和第二电流端子AS1、AS2以及控制信号端子AS3的电连接,以下根据图2A、2B、2C、2D和3进一步予以描述。
[0041]首先参照图2A、2B、2C、2D,所述图以相应的俯视图示意性地分别示出IGBT开关H1的上侧、也即第一表面011和下侧、也即第二表面012,以及空转二极管H2的上侧、也即第一表面021和下侧、也即第二表面022。
[0042]在此,IGBT开关H1和空转二极管H2此外为了减小整流器SR的所需要的结构空间被实施为无外壳的“赤裸的(nackte)”半导体器件。
[0043]IGBT开关H1 (如在图2A中可以看出的)在第一表面011上具有第一电表面接触端子K11,所述第一电表面接触端子K11构造IGBT开关H1的在图1中示出的集电极端子Co在与第一表面011相对的表面012上,所述IGBT开关HI (如在图2B中可以看出的)具有第二电表面接触端子K12作为在图1中示出的发射极端子E和第三电表面接触端子K13作为在图1中示出的栅极端子G。
[0044]所述空转二极管H2 (如在图2C中可以看出的)在第一表面021上具有第一电表面接触端子K21,所述第一电表面接触端子K21构造空转二极管H2的在图1中示出的阴极端子K。在与第一表面021相对的第二表面022上,所述空转二极管H2 (如在图2D中可以看出的)具有第二电表面接触端子K22作为在图1中示出的阳极端子A。
[0045]IGBT开关H1和空转二极管H2的表面接触端子Kll、K12、K13或者K21、K22伸展地平面地实施,使得所述表面接触端子覆盖IGBT开关H1和空转二极管H2的几乎所有的表面 011、012 或者 021、022。
[0046]以下参照图3,该图以与功率模块LM的IGBT开关H1的表面011垂直的示意性截面图示出包括第一冷却单元KE1和第二冷却单元KE2的功率模块LM的机械结构。
[0047]按照图3,功率模块LM被布置在第一和第二冷却单元KE1、KE2之间,并且包括第一、第二、第三和第四汇流排SS1、SS2、SS3和SS4以及在图2A和2B中示出的IGBT开关H1和在图2C和2D中示出的空转二极管H2,它们彼此逐层地叠加地布置。
[0048]在此,借助于第一汇流排SS1实现从IGBT开关H1到第一电流端子AS1的第一电连接VI1,和从空转二极管H2到功率模块LM的第一电流端子AS1的第一电连接V21。所述第一汇流排SS1在此具有第一表面031和与第一表面031相对的第二表面032。在第一汇流排SS1的第一表面031上,IGBT开关H1以其第一表面011朝向第一汇流排SS1被布置。在此,所述第一表面接触端子K21、也即IGBT开关H1的集电极端子C通过焊接连接LV与第一汇流排SS1导电地和导热地并且机械地连接。在第一汇流排SS1的第二表面032上,所述空转二极管H2以其第一表面021朝向第一汇流排SS1并且与IGBT开关H1相对地被布置。在此,所述第一表面接触端子K21或者空转二极管H2的阴极端子K同样地通过焊接连接LV与第一汇流排SS1导电地和导热地并且机械地连接。
[0049]第一汇流排SS1的暴露的部分在朝向第一冷却单元KE1的方向上弯曲,并且在该图的观察者的视向上看具有U形横截面,并且包括暴露的端部区域SB11和相对更靠近于第一冷却单元
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