[發(fā)明專利]功率電子設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980005355.0
• 申請(qǐng)日: 2019-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111615869B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬爾科·登克;約翰尼斯·哈格爾;邁克爾·施佩伯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ZF腓德烈斯哈芬股份公司
• 主分類號(hào): H05K7/20
• 分類號(hào): H05K7/20;H02M7/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 潘小軍;賈翼鷗

功率電子設(shè)備(10)包括散熱體(12)、至少兩個(gè)安裝在散熱體(12)的一側(cè)上的半橋模塊(14)、安裝到半橋模塊(14)上的電路板(16)和至少一個(gè)安裝到電路板(16)上的電容器(18)；其中，半橋模塊(14)中的每個(gè)半橋模塊具有殼體(21)，殼體具有安裝到散熱體(12)上的散熱側(cè)(22)，并且殼體(21)具有聯(lián)接側(cè)(28)，半橋模塊(14)的各直流電壓聯(lián)接部的多個(gè)聯(lián)接針(30)從聯(lián)接側(cè)突出，這些聯(lián)接針與電路板(16)連接；并且其中，電路板(16)中的導(dǎo)體(44)被實(shí)施為將半橋模塊(14)并聯(lián)并且與至少一個(gè)電容器(18)連接成中間回路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率電子設(shè)備和由多個(gè)此功率電子設(shè)備構(gòu)建的多相功率電子設(shè)備。

背景技術(shù)

也稱為逆變器的電壓中間回路轉(zhuǎn)換器通常包括多個(gè)半橋，半橋在DC側(cè)與中間回路電容器并聯(lián)。在AC側(cè)，半橋可以與電機(jī)連接，可以從逆變器提供多相交流電流用于所述電機(jī)。

為構(gòu)建此類的功率電子電路，可以將分別提供此半橋的半橋模塊并排布置在共同的散熱板上，并且可以通過(guò)例如單件實(shí)施的中間回路電容器電連接在DC側(cè)上。也可以使用多個(gè)半橋整合到其中的單個(gè)功率模塊來(lái)代替多個(gè)分別帶有半橋的半橋模塊。中間回路電容器與半橋的組合形成電網(wǎng)絡(luò)，其被稱為換向單元。處在此網(wǎng)格中的寄生電感表示換向單元的漏電感或換向電感。

半橋模塊通常具有殼體，在殼體中容納有形成半橋的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。在通用的半橋模塊中，功率聯(lián)接部從殼體的一個(gè)或多個(gè)窄側(cè)突出。如果現(xiàn)在在半橋模塊的窄側(cè)旁布置中間回路電容器，并且在此處將其與DC側(cè)的功率聯(lián)接部連接，則通常在換向電路中出現(xiàn)20～50nH的漏電感。盡管此值對(duì)于基于硅半導(dǎo)體的逆變器來(lái)說(shuō)問(wèn)題不很嚴(yán)重，但是此類漏電感阻止最佳地利用新型寬帶隙半導(dǎo)體的，如碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)的電特性。寬帶隙半導(dǎo)體的由于漏電感而需要的人為減慢的切換通常導(dǎo)致更高的切換損耗，因此可能因此損害逆變器的可實(shí)現(xiàn)的效率。

多個(gè)因素可能導(dǎo)致漏電感。例如，如果每個(gè)半橋使用帶有兩個(gè)聯(lián)接部的中間回路電容器，所述電容器在DC側(cè)上與逆變器的半橋通過(guò)各兩個(gè)接觸位置(DC正和DC負(fù))連接，則此瓶頸導(dǎo)致漏電感增大。

為了增加載流能力，可以在半橋模塊中并聯(lián)多個(gè)功率半導(dǎo)體。由于幾何條件決定地，各個(gè)半導(dǎo)體通常不能等同地與中間回路電容器電連接。這可能導(dǎo)致不對(duì)稱的切換過(guò)程，并且半導(dǎo)體可能不傳導(dǎo)理論上最大可能的負(fù)載電流。因此，這不對(duì)稱性可能要求功率電子電路過(guò)尺寸設(shè)計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)帶有不同的電流等級(jí)的逆變器，可能必須針對(duì)待實(shí)現(xiàn)的最大電流等級(jí)來(lái)構(gòu)造半橋模塊。較少件數(shù)的半橋模塊可以帶來(lái)成本優(yōu)勢(shì)，但是無(wú)法節(jié)省結(jié)構(gòu)空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是克服以上所述的問(wèn)題。本發(fā)明的另外的任務(wù)是提供帶有用于功率電子電路的低結(jié)構(gòu)空間的機(jī)械結(jié)構(gòu)，所述機(jī)械結(jié)構(gòu)具有低漏電感和高對(duì)稱性，但是在此可容易地?cái)U(kuò)大規(guī)模到更高的電流強(qiáng)度。

此任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的對(duì)象解決。本發(fā)明的另外的實(shí)施方案由從屬權(quán)利要求和如下的說(shuō)明書(shū)中得到。

本發(fā)明的方面涉及功率電子設(shè)備。功率電子設(shè)備可以是由彼此機(jī)械連接的部件構(gòu)成的組件，該組件提供帶有中間回路的逆變器。例如，功率電子設(shè)備可以用作電動(dòng)車輛的逆變器。應(yīng)理解的是功率電子器件或功率半導(dǎo)體的概念可以涉及如下電部件，這些電部件被實(shí)施為處理超過(guò)10A的電流強(qiáng)度和/或超過(guò)100V的電壓。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，功率電子設(shè)備包括散熱體；至少兩個(gè)安裝在散熱體的一側(cè)上的半橋模塊；電路板，其安裝到半橋模塊上；和至少一個(gè)電容器，其安裝到電路板上。散熱體可以是板和/或包含中空室，通過(guò)中空室可以泵送散熱介質(zhì)。半橋模塊也可以與散熱體一起形成中空室。散熱體可以由陶瓷制成。

半橋模塊可以例如以螺釘與散熱體連接。但是也可具有另外的連接形式，如鉚接或粘合。