逆变器设备和带有这样的逆变器设备的机动车制造技术

本发明专利技术涉及一种尤其用于机动车(2)的电机(6)的逆变器设备(8)，其带有一定数量的呈板状的半导体模块(10)、尤其SiC半导体模块，其在其共同的板法线(N)的方向上彼此相叠地布置，其中，半导体模块(10)中的每个为了其冷却关于板法线(N)的方向在两侧与导热元件(12)相联接，且其中，导热元件(12)与经空气冷却的或者可空气冷却的冷却体(16)相连接。此外，本发明专利技术涉及一种带有这样的逆变器设备(8)的机动车(2)。

Inverter equipment and motor vehicles with such inverter equipment

【技术实现步骤摘要】
逆变器设备和带有这样的逆变器设备的机动车
本专利技术涉及一种尤其用于机动车的电机的逆变器设备(Wechselrichtereinrichtung)，其带有一定数量的半导体模块且带有导热元件。此外，本专利技术涉及一种带有这样的逆变器设备的机动车。
技术介绍
电驱动的机动车通常具有电池(牵引电池)，其向用于驱动机动车的电机供以能量。在此，电驱动的机动车尤其应理解为将对于驱动必要的能量仅存储在电池中的电动车(BEV,batteryelectricvehicle，电池电动车)、带有增程器的电动车(REEV,rangeextendedelectricvehicle，增程型电动车)、混合动力车辆(HEV,hybridelectricvehicle，混合动力车辆)和/或插电式混合动力车辆(PHEV,plug-inhybridelectricvehicle，插电式混合动力车辆)。为了电机的运行在此考虑逆变器，其将由电池所提供的直流电压转换成交流电压。通常，这样的逆变器借助于(硅半导体)Si半导体形成。在此，在运行逆变器的情形中所给出的热量必须被传出(导出)，由此Si半导体的工作温度范围的相对较低的上限温度(所谓的阻挡层温度(Sperrschicht-Temperatur),Junctiontemperature(结面温度))不被超出。尤其，为此考虑液体冷却装置、尤其水-乙二醇循环，因为空气冷却由于空气的较小的导热能力具有相对较小的冷却能力。液体冷却装置尤其具有泵、换热器、用于液体的软管以及液体本身，因此这样的冷却不利地具有相对较高的重量且需要相对较多的结构空间。例如，在B.Wrzecionko等,IEEETransactionsonpowerelectronics,Vol.29,No.5,2014年5月5日的"DesignandAnalysisofa55-kWAir-CooledAutomotiveTractionDriveInverter"中公开了一种逆变器系统，其借助于SiC-JFETs(Siliciumcarbidjunctiongatefield-effecttransistors，碳化硅结栅场效应晶体管)形成。这样的SiC半导体(碳化硅半导体,碳化硅半导体)相比Si半导体有利地具有更高的阻挡层温度和更少的损失功率。因此，使得这样的SiC半导体或者SiC半导体模块的空气冷却成为可能。此外，例如由文件DE102012021445A1已知一种用于冷却电子部件的装置。在此，电子部件布置在容纳装置中。其外壳设有布置在车辆-空调设施的蒸发器下游的空气管道。为了冷却电子部件，空气管道可由借助于车辆-空调设施冷却的空气流穿流。
技术实现思路
本专利技术基于如下任务，即，说明一种合适的逆变器设备。尤其，在此其冷却应尽可能节省结构空间、重量和/或成本。此外应说明一种带有这样的逆变器设备的机动车。关于逆变器设备，该任务根据本专利技术通过权利要求1的特征来解决。鉴于机动车，该任务利用权利要求8的特征根据本专利技术来解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的对象。在此，与逆变器设备相关联的实施方案按意义同样适用于机动车且反之亦然。逆变器设备尤其被设置且设立用于机动车的电机。逆变器设备具有一定数量的呈板状的半导体模块、优选地SiC半导体模块(碳化硅半导体模块)，其在其共同的板法线的方向上彼此相叠地堆垛。因此，半导体模块彼此平行地布置。借助于半导体模块形成逆变器。呈板状的对象在此应如下理解，即，其在一个空间方向上具有相比其在垂直于该空间方向定向的平面中的伸展相对较小的伸展。该空间方向关于呈板状的半导体模块形成其板法线的方向。在此，垂直于板法线定向的半导体模块的那些面在此处且在下面被称作宽侧(Breitseite)。毗邻于宽侧的面被称作端侧(Stirnseite)。此外，半导体模块中的每个为了其冷却关于板法线的方向在两侧与导热元件相联接。因此，半导体模块中的每个在其宽侧处由导热元件侧面包围且与其导热地接触。对于合适的方式而言，在半导体模块中的两个之间分别布置有唯一的导热元件。概括来说，然后在半导体模块中的每个之间以及关于板法线的方向在两个最外部的半导体模块外侧分别布置有导热元件。因此，在每个导热元件之间布置有半导体模块。此外，导热元件与尤其单独的经空气冷却的或者可空气冷却的冷却体(在热力学上，导热地)相连接。备选地，导热元件中的每个与分别一个冷却体相连接。概括来说，由半导体模块所给出的热量借助于导热元件被导出到冷却体处，其又以空气或者以空气流来冷却。冷却体为了更好地散热到空气处适宜地具有尽可能大的表面。为此，冷却体例如具有一定数量的平行于空气流的流动方向定向的薄板。有利地，由于导热元件在相应的半导体模块处的双侧布置被用于热导出的(表)面相对较大。因此，实现半导体模块的相对良好的热传播(Wärmespreizung)和相对良好的冷却。在将半导体模块实施成SiC半导体模块的情形中，由于其相对较高的阻挡层温度和SiC半导体模块的相对较低的损失功率，空气冷却即使在电机的相对较高的功率和逆变器设备的SiC半导体模块的与其伴随的散热的情形中同样被使得成为可能。液体冷却、尤其水冷却是不必要的，从而节省成本、结构空间以及重量。优选地，SiC半导体模块由于其相对较高的阻挡层温度和其相对较低的损失功率被用作半导体模块。备选地，这样的半导体材料是合适的，其具有如此高的阻挡层温度和/或如此低的损失功率，即，在运行带有上面所示的空气冷却的逆变器设备的情形中阻挡层温度未被超出。尤其，为此带有与SiC半导体的相符的或更高的阻挡层温度且带有与SiC半导体的相符的或更低的损失功率的半导体材料是合适的。例如，为此可考虑GaN半导体或者GaN半导体模块(氮化镓半导体模块)。因为优选地使用SiC半导体模块，下面仅参照SiC半导体模块，然而实施方案同样适用于带有相应特性的半导体模块。优选地，仅冷却体被加载以空气流。SiC半导体模块因此不借助于相应的空气流冷却，从而SiC半导体模块不由空气流和/或在空气流中若有可能存在的(污染)颗粒损伤。半导体模块具有一定数量的半导体开关，例如起自锁作用的JFETs(junctiongatefield-effecttransistors，结栅场效应晶体管)或MOSFETs(metal-oxide-semiconductorfield-effect-transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，借助于其形成逆变器。在合适的设计方案中，逆变器设备具有三个SiC半导体模块，其中，借助于SiC半导体模块中的每个分别形成逆变器的半桥(Halbbrücke)。根据一种合适的设计方案，导热元件中的每个借助于热管(HeatPipe，热管)与冷却体相连接。备选地，导热元件中的每个借助于多个热管与冷却体相连接。适宜地，热管至少部分伸入到导热元件中。例如，将热管放入到导热元件中。例如额外地，热管直接与相应的SiC半导体模块热接触。在此，导热元件额外地满足间隔垫片的目的以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尤其用于机动车(2)的电机(6)的逆变器设备(8)，具有/n- 一定数量的呈板状的半导体模块(10)、尤其SiC半导体模块，其在其共同的板法线(N)的方向上彼此相叠地布置，/n- 其中，所述半导体模块(10)中的每个为了其冷却关于所述板法线(N)的方向在两侧与导热元件(12)相联接，且/n- 其中，所述导热元件(12)与经空气冷却的或者可空气冷却的冷却体(16)相连接。/n

【技术特征摘要】
20181022 DE 102018217981.61.一种尤其用于机动车(2)的电机(6)的逆变器设备(8)，具有
-一定数量的呈板状的半导体模块(10)、尤其SiC半导体模块，其在其共同的板法线(N)的方向上彼此相叠地布置，
-其中，所述半导体模块(10)中的每个为了其冷却关于所述板法线(N)的方向在两侧与导热元件(12)相联接，且
-其中，所述导热元件(12)与经空气冷却的或者可空气冷却的冷却体(16)相连接。


2.根据权利要求1所述的逆变器设备(8)，其特征在于，所述导热元件(12)中的每个借助于热管(14)与所述冷却体(16)相连接，或所述导热元件(12)中的每个借助于与所述冷却体(16)相连接的热管(14)形成。


3.根据权利要求1或2所述的逆变器设备(8)，其特征在于带有第一电路板(24)的控制单元(26)，其平行于所述板法线(N)伸延且布置在所述半导体模块(10)的第一端侧(20)处，其中，所述半导体模块(10)在其第一端侧(20)处具有用于与所述第一电路板(24)连接的触点(22)。


4.根据权利要求3所述的逆变器设备(8)，其特征在于，所述控制单元(26)具有第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：M蒂斯勒，J扎哈里埃，F维苏迪尔，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE