具有第一和第二子系统的功率电子系统技术方案

本申请涉及一种具有第一和第二子系统的功率电子系统，该功率电子系统具有：冷却设备，至少一个第一子系统和至少一个第二子系统，至少一个连接设备和壳体。第一子系统具有：开关设备，其具有与冷却设备导热连接的冷却构件和布置在此上的具有不同极性的第一内部负载联接元件的功率电子电路；绝缘材料体和外部交流电压负载联接元件。第二子系统类似于第一子系统地构建，并且额外地具有至少一个外部直流电压负载联接元件。连接设备连接第一子系统的和第二子系统的内部直流电压负载联接元件与第二子系统的外部直流电压负载联接元件。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术描述一种集成功率电子系统，优选用于构造由此实现的、变流器(例如三相逆变器)形式的电路装置。这种系统优选应用在不同类型的车辆(特别是也在商用车辆)的电驱动装置中。
技术介绍
基本上公知，这种功率电子系统由各个功率半导体模块例如根据DE 10 2009 037257 Al以外部布线即以功率半导体模块的外部联接元件彼此间的连接构建。这种系统具有如下优点，即，可以通过缩放而任意地与所需的功率匹配。然而由此随之也出现如下缺点:该系统由多个单个组件组成，并且因此不能构造紧凑的单元。同样公知，这种功率电子系统例如根据DE 101 27 947 Al设计为集成的系统。在这种构建为三相逆变器的系统中，三个相分别配属有自己的开关设备，所述开关设备与共同的内部直流电压连接彼此连接，并且与外部直流电压负载联接元件连接。公知，将该直流电压连接直接与用于所有开关设备的共同电容器设备连接。这种系统具有如下优点，即，在具有优越的电学特性的同时具有紧凑的设计。然而其含有如下缺点:由于其集成许多组件而不能简单地进行缩放并且由此不能简单地进行与不同功率的匹配。
技术实现思路
本技术的目的在于，提出一种功率电子系统，该功率电子系统形成紧凑的单元，并且同时能够进行简单缩放，即能够进行与不同的功率的匹配并且也能够进行不同的电路装置的构造。该目的根据本技术通过一种功率电子系统来解决。所述功率电子系统具有:冷却设备，至少一个第一子系统和至少一个第二子系统，至少一个连接设备和壳体，其中，所述至少一个第一子系统具有:开关设备，所述开关设备具有与所述冷却设备导热连接的冷却构件和布置在此上的功率电子电路，所述功率电子电路具有不同极性的第一内部负载联接元件；绝缘材料体和外部交流电压负载联接元件，所述至少一个第二子系统类似于所述第一子系统地构建并且额外地具有至少一个外部直流电压负载联接元件，至少一个连接设备将第一子系统的和第二子系统的内部直流电压负载联接元件与至少一个第二子系统的外部直流电压负载联接元件极性正确地导电连接，并且其中，所述壳体朝向所述冷却设备地覆盖所有子系统。所述绝缘材料体至少部分地包围所配属的开关设备，并且各自的第一子系统或第二子系统借助紧固件固定到所述冷却设备上。每个第一子系统和第二子系统具有电容器设备，所述电容器设备为其固定而与各自的绝缘材料体连接，并且所述电容器设备与所述开关设备的第一内部直流电压负载联接元件极性正确地导电连接。针对多个子系统设置有带有所属的开关电路板的共同的控制电路，所述开关电路板为其固定而与所述子系统的各自的绝缘材料体连接，并且所述开关电路板与所述配属的开关设备的辅助联接元件导电连接。所述开关电路板直接临近至少一个外部交流电压负载联接元件地布置，并且与至少一个设置在该外部交流电压负载联接元件上的或设置在所配属的内部交流电压负载联接元件上的电流传感器连接。所提出的功率电子系统具有:冷却设备；至少一个第一子系统和至少一个第二子系统，所述至少一个第一子系统和所述至少一个第二子系统借助至少一个内部连接设备彼此符合电路要求地连接；以及朝向冷却设备地覆盖子系统的壳体。优选，所有子系统在行列中并排地布置。所述至少一个第一子系统具有开关设备，该开关设备具有冷却构件，绝缘材料体和外部交流电压负载联接元件。开关设备优选由电绝缘的衬底形成，该衬底具有布置在其第一主面上的并且符合电路要求地连接的功率半导体器件，所述功率半导体器件构造功率电子电路。此外，开关设备具有不同极性的内部负载联接元件，所述内部负载联接元件中的至少一个与外部交流电压负载联接元件整体地或分体地连接。冷却构件在此情况下与衬底的第二主面连接并且在其上与用于导出在那里所出现的废热的功率半导体器件热接触。冷却构件本身与冷却设备导热地连接。此外，绝缘材料体包围所配属的开关设备(该开关设备可以构造为半桥电路)，并且将整个子系统借助紧固件固定到冷却设备上。所述至少一个第二子系统原则上类似于第一子系统地构建，但额外地具有至少一个外部直流电压负载联接元件，但是优选具有两个外部直流电压负载联接元件，所述外部直流电压负载联接元件分别适于与相同极性的内部负载联接元件连接。此外，可能有利的是，每个第一子系统和第二子系统具有自己的电容器设备，该电容器设备为其固定而与各自的绝缘材料体连接。于是在此情况下，电容器设备的接触设备与开关设备的内部负载联接元件极性正确地导电连接。同样优选的是，所述至少一个第一子系统和所述至少一个第二子系统具有带有自己的从属的开关电路板的自己的控制电路。该开关电路板为其固定而可以与各自的绝缘材料体机械连接。同样，该开关电路板可以与开关设备的辅助联接元件导电地连接。备选地，对于多个子系统而言可能优选的是，不依赖于是否涉及第一子系统或第二子系统地设置有带有所属的开关电路板的共同的控制电路。该电路板于是为其固定也可以与子系统的各自的绝缘体机械连接。同样，开关电路板可以与所配属的电路设备的辅助联接元件导电连接。为了实现紧凑的设计，任何开关电路板与所配属的单个开关设备或与所有并排布置的子系统的所配属的单独开关设备或与并排布置的子系统的所有开关设备成60°到90°之间的角度。此外可能有利的是，开关电路板直接临近在所配属的子系统的外部交流电压负载联接元件地布置，或者间接临近所配属的子系统的外部交流电压负载联接元件地布置。特别是当开关电路板与至少一个设置在外部交流电压负载联接元件上的电流传感器连接时，这是有利的。所述至少一个连接设备极性正确地且导电地将所述至少一个第一子系统的并且优选还有所述至少一个第二子系统的内部负载联接元件与外部直流电压负载联接元件(设置为至少一个第二子系统的部分)连接。附图说明创造性的解决方案借助根据图1至5的实施例进一步予以阐述。图1以三维示图示出根据本技术的带有其壳体的第一功率电子系统。图2和3以三维不图和部分以分解不图不出不带壳体的第一功率电子系统。图4不出不带壳体的第一功率电子系统的俯视图。图5以三维示图示出不带壳体的根据本技术的第二功率电子系统。具体实施方式图1以三维示图示出在三相逆变器的设计中根据本技术的第一功率电子系统I。示意性地示出例如构造为水冷却设备的冷却设备10。该系统的内部组件由壳体20朝向该冷却设备10地覆盖。壳体10本身在相应的凹缺部220、240、260处由外部联接元件22、24、26 穿透。在壳体10的第一端侧上布置有两个外部的构造为螺栓连接的直流电压负载联接元件24、26。在壳体10的对置的第二端侧上，以基本相同的技术模式示出外部交流电压负载联接元件22。在上端侧处在两组中设置有外部辅助联接元件28，所述外部辅助联接元件特别是用于联接控制信号和传感器信号。图2和3在三维示图中并且部分地在分解示图中示出不带有所配属的壳体的、具有各个细节的部分不同地设计的第一功率电子系统I。又不出冷却设备10,在此该冷却设备具有多个凹缺部160，分别用于布置各所属子系统30、31的各个冷却构件60。分别设置有两个第一子系统30和一个第二子系统31，其中所述子系统30、31中的每个都包含半桥拓扑结构的功率电子电路50，由此，功率电子系统I构造三相桥式电路。所述两个第一子系统30分别具有一个冷却构件60，该冷却构件具有其本文档来自技高网...

【技术保护点】
功率电子系统（1），所述功率电子系统具有：冷却设备（10），至少一个第一子系统（30）和至少一个第二子系统（31），至少一个连接设备（74，76）和壳体（20），其中，所述至少一个第一子系统（30）具有：开关设备（50），所述开关设备具有与所述冷却设备（10）导热连接的冷却构件（40）和布置在此上的功率电子电路（60），所述功率电子电路具有不同极性的第一内部负载联接元件（52，54，56）；绝缘材料体（32）和外部交流电压负载联接元件（22），所述至少一个第二子系统（31）类似于所述第一子系统（30）地构建并且额外地具有至少一个外部直流电压负载联接元件（24，26），至少一个连接设备（74，76）将第一子系统（30）的和第二子系统（31）的内部直流电压负载联接元件（54，56）与至少一个第二子系统（31）的外部直流电压负载联接元件（24，26）极性正确地导电连接，并且其中，所述壳体（20）朝向所述冷却设备（10）地覆盖所有子系统（30，31）。

【技术特征摘要】
2011.05.24 DE 102011076323.61.功率电子系统(1)，所述功率电子系统具有:冷却设备(10)，至少一个第一子系统(30)和至少一个第二子系统(31)，至少一个连接设备(74，76)和壳体(20)，其中， 所述至少一个第一子系统(30)具有:开关设备(50)，所述开关设备具有与所述冷却设备(10)导热连接的冷却构件(40)和布置在此上的功率电子电路(60)，所述功率电子电路具有不同极性的第一内部负载联接元件(52，54，56);绝缘材料体(32)和外部交流电压负载联接元件(22)， 所述至少一个第二子系统(31)类似于所述第一子系统(30)地构建并且额外地具有至少一个外部直流电压负载联接元件(24，26)， 至少一个连接设备(74，76)将第一子系统(30)的和第二子系统(31)的内部直流电压负载联接元件(54，56 )与至少一个第二子系统(31)的外部直流电压负载联接元件(24，26 )极性正确地导电连接，并且其中， 所述壳体(20)朝向所述冷却设备(10)地覆盖所有子系统(30，31)。2.根据权利要求1所述的功率电子系统，其中，所述绝缘材料体(32，33)至少部分地包围所配属的开关设备(50)，并且各自的第一子系统(30)或第二子系统(31)借助紧固件(300)固定到所述冷却设备(10)上。3.根据权利要求1所述的功率电子系统，其中，每个第一子...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·弗兰克，赖纳·波普，斯特凡·魏斯，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE