本发明专利技术涉及一种电力电子装置和电力电子功能系统。电力电子装置(1)包括至少一个功率半导体(16)和控制地连接至功率半导体(16)的第一电路板(30)，其中，电力电子装置(1)还包括在功率半导体(16)与第一电路板(30)之间形成控制连接的至少一个引线框(20)，其中，功率半导体(16)以下述方式连接至引线框(20)的至少一个接触区域(21)：使得热可以从功率半导体(16)传递至引线框(20)并且可以由功率半导体(16)从引线框(20)带离，其中，电力电子装置(1)还包括壳体(40)，壳体至少界定其中容纳冷却剂流体(42)可以容纳冷却剂流体的流体贮存器(41)的一些区域的边界，其中，出于将热从相应的功率半导体(16)和/或从相应的引线框(20)传递至冷却剂流体(42)的目的，将相应的功率半导体(16)和相应的引线框(20)布置在流体贮存器(41)中。电力电子装置和电力电子功能系统使得能够以热优化和能量优化的方式冷却功率半导体。体。体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力电子装置和电力电子功能系统
[0001]本专利技术涉及确保以热优化和能量优化的方式冷却功率半导体的电力电子装置和电力电子功能系统。
[0002]电力电子装置和电力电子功能系统可以用于电力电子领域或组装和连接
技术介绍
[0003]如图1中作为示例示出的常规的电力电子装置通常包括功率模块3，该功率模块安装在冷却元件6上，冷却元件也被称为冷板，并且冷却介质7流过该冷却元件。此外，功率模块通常经由汇流条4连接至中间电路电容器5。
[0004]通常将栅极驱动器电路和控制电子装置或芯片8布置在包括电力电子装置的控制电路板2上。
[0005]在图2中以放大视图示出了常规功率模块3的结构。可以看出，此处的芯片8经由接合线9和焊料层10利用由铜
‑
陶瓷
‑
铜层制成的电DCB连接11连接至基体，基体也被称为基部板12。热膏13促进热从基部板12到冷却元件6并且因此到冷却介质7的传递。
[0006]参照以下文献来说明常规电力电子装置并且特别是常规电力电子装置的冷却方面的另外的配置。
[0007]US 9,560,790 B2公开了一种用于机动车辆的冷却系统。该冷却系统包括汽化器、布置在汽化器下游的冷凝器、布置在冷凝器下游的泵、以及布置在泵下游并且串联在汽化器上游的两相冷却单元。两相冷却单元可以从热生成装置接收热能以对工作流体进行预加热并且将经预加热的工作流体引导至汽化器。热生成装置可以为热耦合至两相冷却单元的电力电子装置。
[0008]US 9,363,930 B2公开了一种具有被配置成与冷却剂流体接触并且排放气相冷却剂的冷板的冷却系统。此外，冷却系统包括热交换器，该热交换器被配置成将来自冷却剂蒸气的热传递至冷却剂流体。
[0009]US 5,455,458公开了一种用于与基板一起布置在热提取基部上的壳体中的功率半导体的冷却装置。壳体内部的空间填充有在低于功率半导体的临界温度的转变温度下吸收热的相变材料，以在峰值负载期间吸收热。导线将功率半导体热耦合至相变材料。经由基部元件从半导体晶片和相变材料两者提取热。
[0010]US 2008/0266802 A1公开了一种用于对电力电子电路中的连接点例如由导线接合连接形成的连接点进行冷却的技术。在连接点处或连接点附近热耦合有相变散热器，并且在操作期间在散热器中发生连续的相变以从连接点提取热。散热器可以在比连接点大的区域上延伸，以改进较大的区域上的冷却和散热。提供的是，相变布置在芯片或要冷却的部件的下方。
[0011]WO 2014/131589 A1公开了一种具有用于在功率损失峰值处进行转换器的冷却和散热的转换器相变存储器的冷却装置。冷却装置包括具有变化的功率损耗的要被冷却的部
件，其中，要冷却的部件包括转换器模块。具有冷却肋状物的冷却元件和相变存储器热耦合至冷却装置，其中，冷却元件和相变存储器经由至少一个热管彼此热连接。
[0012]然而，在所提出的特别针对冷却电力电子装置而设计的冷却装置中存在热限制，使得尽管周围有冷却剂流体但是由功率半导体生成的热无法耗散或者无法在足够短的时间内耗散，特别是在峰值负载下。
[0013]为了克服该缺点，在常规实施方式中通常实施极大地增加的热传递表面。然而，这导致了显著增加的安装空间需求，使得配备有这样的冷却装置的电力电子功能系统具有低的功率密度。
[0014]另外，这样的系统在其功率方面是不可扩展的。此外，该领域已知的系统通常具有不需要的、所谓的寄生电感，该寄生电感可能影响由电力电子功能单元发射的信号并且/或者在切换时导致电压过冲。
技术实现思路
[0015]由此出发，本专利技术的目的是提供一种确保以热优化和能量优化的方式冷却功率半导体的电力电子装置和电力电子功能系统。
[0016]该目的通过根据权利要求1所述的根据本专利技术的电力电子装置和根据权利要求9所述的根据本专利技术的电力电子功能系统来实现。在从属权利要求2至8中列出了电力电子装置的有利实施方式。
[0017]另外，根据本专利技术提供了一种根据权利要求10所述的机动车辆，所述机动车辆包括根据本专利技术的至少一个电力电子装置或根据本专利技术的电力电子功能系统。
[0018]可以以任何在技术上有用的方式对权利要求的特征进行组合，权利要求的特征包括包含本专利技术的附加实施方式的以下描述中的说明和附图中的特征。
[0019]本专利技术涉及一种电力电子装置，该电力电子装置包括至少一个功率半导体和控制地连接至功率半导体的第一电路板。
[0020]此外，该电力电子装置包括在功率半导体与第一电路板之间形成控制连接的至少一个引线框。根据本专利技术提供的是，功率半导体以下述方式连接至引线框的至少一个接触区域：使得热可以从功率半导体传递至引线框并且可以由功率半导体从引线框带离。在这种情况下，电力电子装置还包括壳体，该壳体至少界定其中容纳冷却剂流体/可以容纳冷却剂流体的流体贮存器的一些区域的边界。出于将热从相应的功率半导体和/或从相应的引线框传递至冷却剂流体的目的，将相应的功率半导体和相应的引线框布置在流体贮存器中。
[0021]本电力电子装置是用于实现电力电子装置的装置。
[0022]功率半导体也可以被称为芯片，并且具有切换装置的功能。有利地也被电力电子装置包括并且在一个实施方式中可以由微控制器和栅极驱动器形成的控制单元被配置成经由电路板将信号馈送至功率半导体。然后，功率半导体通过传输电信号对要控制的部件例如对电动马达或电动马达的相应相执行切换处理。
[0023]特别地，功率半导体可以借助于烧结或焊接的方式连接至引线框。在这种情况下，功率半导体可以经由所谓的芯片下侧连接至引线框。类似地，引线框与电路板之间的连接可以通过烧结或焊接来实现。
[0024]电力供应可以特别地经由连接至电路板的电池来实现，该电池经由中间电路电容器为电路板、引线框和功率半导体供应电流。
[0025]由电池提供的电流可以经由电路板和高电流接触部路由以对部件进行操作。
[0026]控制单元本身可以布置在由壳体界定的边界的空间的外部，特别地布置在电路板上并且控制地连接至电路板。
[0027]中间电路电容器也可以布置在电路板上。
[0028]所谓的引线框是以框或梳状物的形式的可焊接金属导体支承件，其被特别地设计成用于半导体芯片。除了用于与功率半导体接触的接触区域，这样的引线框包括从接触区域延伸的多个线元件，这些线元件进而被配置成用于与其他电子部件进行电接触，特别地与电路板进行电接触。
[0029]在本专利技术中，引线框因此实现了被认为是“散热器”即热分配器的功能。此外，热也经由电路板被功率半导体吸收并且从电路板传递至冷却剂。此外，引线框用于与电路板进行电接触，特别是经由其所谓的“漏极”连接。
[0030]电路板特别地是所谓的高电流PCB。
[0031]壳体并且因此还有贮存器中包含的冷却剂流体包围相应的功率半导体和相应的引线框。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力电子装置(1)，其包括至少一个功率半导体(16)和控制地连接至所述功率半导体(16)的第一电路板(30)，所述电力电子装置(1)还包括在所述功率半导体(16)与所述第一电路板(30)之间形成控制连接的至少一个引线框(20)，其特征在于，所述功率半导体(16)以下述方式连接至所述引线框(20)的至少一个接触区域(21)：使得热能够从所述功率半导体(16)传递至所述引线框(20)并且能够由所述功率半导体(16)从所述引线框(20)带离，其中，所述电力电子装置(1)还包括壳体(40)，所述壳体至少界定其中容纳冷却剂流体(42)/能够容纳所述冷却剂流体的流体贮存器(41)的一些区域的边界，其中，出于将热从相应的功率半导体(16)和/或从相应的引线框(20)传递至所述冷却剂流体(42)的目的，将所述相应的功率半导体(16)和所述相应的引线框(20)布置在所述流体贮存器(41)中。2.根据权利要求1所述的电力电子装置，其特征在于，所述电力电子装置(1)包括另外的功率半导体(50)和至少一个另外的引线框(60)，所述至少一个另外的引线框在所述另外的功率半导体(50)与所述第一电路板(30)之间形成控制连接，其中，所述另外的功率半导体(50)以下述方式连接至所述另外的引线框(60)的至少一个接触区域：使得热能够从所述另外的功率半导体(50)传递至所述另外的引线框(60)并且能够由所述另外的功率半导体(50)从所述另外的引线框(60)带离，并且其中，所述另外的功率半导体(50)和所述另外的引线框(60)布置在所述第一电路板(30)的与所述功率半导体(16)和所述引线框(20)相反的一侧上。3.根据前述权利要求中一项所述的电力电子装置，其特征在于，所述相应的引线框(20，60)的线元件形成用于将热传递至所述冷却剂流体(42)的总热传递表面Ag，所述总热传递表面Ag之于所述相应的引线框(20，60)的在其上所述相应的引线框(20，60)与所述相应的功率半导体(16，50)接触的连接表面Ac之间的关系产生以下比率：Ag/A...
【专利技术属性】
技术研发人员：安宝玉，安德烈亚斯，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：
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