用于操作机动车辆的电驱动器的功率电子模块的逆变器的逆变器结构的制作方法

本发明涉及电动汽车领域，特别是涉及用于电驱动器的电子模块。

背景技术：

1、近几十年来，电子模块(例如功率电子模块)在机动车辆中的使用显著增加。这一方面可以归因于需要提高燃油经济性和车辆动力，另一方面也可归因于半导体技术的进步。这种电子模块的一个突出例子是dc/ac逆变器，其用于向诸如电动机或发电机之类的电机供应多相交流电。通过dc能量源(例如电池)产生的直流电在这里被转换成多相交流电。为此，电子模块包括多个电子部件，所述多个电子部件用于实现桥接电路(例如半桥)，例如也称为功率半导体的半导体功率开关。

2、在先前已知的逆变器布置中，功率半导体(即呈高侧开关hs或低侧开关ls形式的半导体功率开关，其一起形成半桥)从中间电路电容器开始一个在另一个之后地布置。换言之，它们不是布置为彼此相邻，而是定位成使其ac电流被分接处的电触点连接彼此相对，从而例如hs的电触点连接比ls的电触点连接更靠近中间电路。

3、汽车制造中的逆变器必须适应车辆中的不同性能等级。这意味着逆变器必须供应不同的电流。在许多情况下，设计具有与每个性能等级相关联的功率电子器件的适配模块在经济上是不利的。因此，为实现所需的性能等级，要么关联使用分立的功率开关，要么并联使用多个功率模块。例如，多个半桥(例如每个电相四个)布置为彼此相邻，使得逆变器总共有十二个半桥“长”。这里的缺陷在于，在多个并联模块的情况下，逆变器的尺寸显著增加。

4、此外，已经存在这样的方案，其中两个功率电子模块被并联连接，这两个功率电子模块在散热器上每相彼此相对地布置。这种布置的缺点在于，在该变型中，在逆变器不显著变长的情况下，最多只有两个并联连接的功率电子模块(也简称为模块)是可能的。此外，只有偶数个模块是可能的。此外，不利的是需要部件的复杂安装，因为必须在那里分接多个dc和ac连接位置。

技术实现思路

1、由于对逆变器结构的改进的需求不断增加，因此本发明的目的是至少部分地克服所描述的缺点。该目的通过所描述的根据独立权利要求的逆变器结构以及该逆变器在车辆中的使用来实现。有利的实施例是从属权利要求的主题。

2、提出了一种功率电子模块的逆变器的逆变器结构，该功率电子模块用于启用机动车辆的电驱动器，其中所述逆变器具有：至少一个相；和彼此相对设置的两个驱动板；以及至少一个半桥，所述至少一个半桥布置在所述驱动板之间，并因此分别电接触和/或信号接触形成为高侧开关的半导体封装件和形成为低侧开关的半导体封装件，所述形成为低侧开关的半导体封装件与所述形成为高侧开关的半导体封装件平行布置，其中所述高侧开关形成高侧支路，所述低侧开关形成低侧支路；以及至少一个散热器，其在所述半桥的区域中，并被导热地连接到位于每个半导体封装件的下侧上的冷却附件，其中所述散热器具有分体设计，使得在相关联的半导体封装件上，所述散热器的至少第一冷却支路被布置在高侧支路中，并且所述散热器的至少第二冷却支路被布置在低侧支路中。所述高侧支路的第一冷却支路和所述低侧支路的第二冷却支路布置为彼此间隔一定距离，并且所述第一冷却支路和所述第二冷却支路在所述半导体封装件的布置的外部的区域中并联或串联地流体互连。

3、散热器被便利地设计用于冷却剂(例如液体或气体)的流通。如果冷却支路并联连接，则冷却剂被分流，其中一些冷却剂流经一个冷却支路，而其余的冷却剂流经另一冷却支路。如果冷却支路串联连接，则冷却剂首先流经一个冷却支路，然后流经另一个冷却支路。

4、在一个实施例中，在多个相的情况下，每个冷却支路在多个之间被紧固到驱动板中的一个驱动板。

5、在一个实施例中，每个冷却支路被定尺寸为使得该冷却支路的宽度对应于不大于在半导体封装件的ac和dc分接点之间的冷却附件的长度。

6、在一个实施例中，半导体封装件彼此平行布置，并且一相的所有的并联半导体封装件都布置在相关联的冷却支路的同一侧上。

7、在一个实施例中，逆变器具有三个相，并且其中在冷却支路的不存在半导体封装件的区域处设置附加相。

8、在一个实施例中，至少一个另外的部件在冷却支路的不存在半导体封装件的区域处被导热地连接到冷却支路，并且被构造用以提供主动或被动放电。

9、在一个实施例中，分支的半导体封装件被布置在相应的冷却支路的散热器的相反两侧上。

10、在一个实施例中，低侧和高侧的半导体封装件的ac分接点连接在公共连接点处。

11、在一个实施例中，每相提供一个、两个、三个或四个半桥。

12、在一个实施例中，半导体封装件被布置成使得其dc连接器面向要连接到dc连接器的中间电路电容器，或者其中dc连接器与要连接到dc连接器的中间电路电容器具有基本90度的角度。

13、在一个实施例中，半导体封装件布置在相关联的冷却支路的散热器的相反两侧上，并且散热器的结构高度被选择为使得半导体封装件的dc母线在公共连接点处连接，并且可以与中间电路电接触。

14、还提出了一种逆变器的逆变器结构在用于启用配备有电驱动器的机动车辆的电驱动器的功率电子模块中的使用。

15、还提出了一种功率电子模块，该功率电子模块包括具有所述逆变器结构的逆变器。同样提出一种电驱动器，特别是电车轿驱动器，所述电驱动器用于具有至少一个电机、传动装置和所述功率电子模块的机动车辆，并且提出了一种具有所述电驱动器的机动车辆。

16、本发明的进一步的特征和优点可以借助于示出根据本发明的细节的附图在以下对本发明的示例性实施例的描述中以及在权利要求中找到。在本发明的变型中，各个特征本身可以单独实现，或者可以以任何期望的组合联合实现。

技术特征：

1.一种功率电子模块(100)的逆变器(1)的逆变器结构，所述功率电子模块(100)用于启用机动车辆(200)的电驱动器，其中，所述逆变器(1)具有：

2.根据权利要求1所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，在多个相的情况下，每个冷却支路(103、104)被设计为单个部件或多个部件，并且在所述多个相(u、v、w)之间被紧固到所述驱动板(101)中的一个驱动板。

3.根据权利要求1或2所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，每个冷却支路被定尺寸为使得所述冷却支路的宽度对应于不大于在所述半导体封装件(11、12)的ac和dc分接点之间的所述冷却附件(111、121)的长度。

4.根据前述权利要求中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，相(u、v、w)的所述半导体封装件(11、12)被布置在相关联的所述冷却支路(103、104)的同一侧上或相反两侧上。

5.根据前述权利要求中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，两个相(u、v)的半导体封装件(11、12)被布置在所述冷却支路(103、104)的一侧上，并且第三相(w)的半导体封装件(11、12)布置在所述冷却支路(103、104)的相反一侧上。

6.根据权利要求5所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，附加相(x)被设置在冷却支路(103、104)的不存在半导体封装件(11、12)的区域处，或

7.根据权利要求5或6中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，每个相(u、v、w)的ac母线被彼此相邻地布置，使得具有布置在所述冷却支路(103、104)的同一侧上的所述半导体封装件(11、12)的所述相(u、v)的ac母线彼此相邻，或

8.根据前述权利要求中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，所述低侧和所述高侧的所述半导体封装件(11、12)的ac分接点被连接在公共连接点(a2)处。

9.根据前述权利要求中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，每个相(u、v、w)设有一个、两个、三个或四个半桥(102)。

10.根据前述权利要求中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，所述半导体封装件(11、12)被布置成使得所述半导体封装件(11、12)的dc连接器面向连接到所述dc连接器的中间电路电容器(106)，或

11.根据前述权利要求中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构，其中，半导体封装件(11、12)被布置在相关联的所述冷却支路(103、104)的散热器(10)的相反两侧上，并且

12.一种根据前述权利要求中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构在用于启用机动车辆(200)的电驱动器的功率电子模块(100)中的使用。

13.一种功率电子模块(100)，具有根据权利要求1至12中的一项所述的逆变器(1)的逆变器结构。

14.一种用于机动车辆(200)的电驱动器，特别是电车桥驱动器，所述机动车辆(200)具有至少一个电机、传动装置和根据权利要求13所述的功率电子模块(100)。

15.一种机动车辆(200)，具有根据权利要求14所述的电驱动器。

技术总结
提出了一种用于操作机动车辆的电驱动器的功率电子模块的逆变器的逆变器结构，逆变器具有：至少一个相；彼此相对设置的两个驱动板；半桥，其布置在驱动板之间并分别电接触和/或信号接触形成为高侧开关的半导体封装件和形成为低侧开关的半导体封装件，其中高侧开关形成高侧支路且低侧开关形成低侧支路；以及散热器，其在半桥的区域中并被导热地连接到位于各半导体封装件的下侧上的冷却附件，其中散热器具有分体设计，散热器的至少第一冷却支路被布置在高侧支路中且散热器的至少第二冷却支路被布置在低侧支路中，其中第一冷却支路和第二冷却支路布置为彼此间隔一定距离并且在半导体封装件(11、12)的布置的外部的区域中并联或串联地流体互连。

技术研发人员：阿克·埃瓦尔德
受保护的技术使用者：采埃孚股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4