用于车辆的电动驱动器的电子模块制造技术

一种用于车辆的电动驱动器的电子模块(10)，该电子模块包括：用于耦入借助于能量源(20)所产生的输入电流的输入侧的电流连接(12)；具有电容器的中间电路(14)；基于半导体的桥电路，所述桥电路与所述中间电路(14)并联连接，所述桥电路包括高侧开关(162aa)和与所述高侧开关(162aa)串联连接的低侧开关(164aa)，其中所述高侧开关(162aa)藉由第一电流路径与所述输入侧的电流连接(12)连接，其中低侧开关(164aa)藉由第二电流路径与输入侧的电流连接(12)连接，其中所述第一电流路径与所述第二电流路径一样长；以及用于耦出由桥电路基于输入电流产生的输出电流的输出侧的电流连接(18a，18b，18c)。18c)。18c)。

【技术实现步骤摘要】
用于车辆的电动驱动器的电子模块


[0001]本专利技术涉及电动汽车领域，尤其涉及用于电动驱动器的电子模块领域。

技术介绍

[0002]在过去的几十年中，电子模块(例如功率电子模块)在机动车辆中的使用已急剧增加。这一方面归因于改善节省燃料并提高车辆效率的必要性，并且另一方面归因于半导体技术的进步。这种电子模块的突出的示例是DC/AC逆变器(Inverter)，这些DC/AC逆变器用于以多相交流电流给电动机器(例如电动机或发电机)通电。在此，将由借助于DC能量源(例如电池)产生的直流电流转换成多相交流电流。为此目的，电子模块包括多个电子元件，例如半导体功率开关，借助这些半导体功率开关实现桥电路(例如半桥)。
[0003]在电子模块(尤其逆变器)中通常需要使用所谓的构造和连接技术来将微电子的和非电子的微型部件组合成完整的系统。在此，这涉及复杂的方法，该方法造成逆变器的生产成本太高。为了降低生产成本并且同时实现足够高的功率密度，因此在所建立的半导体材料(例如硅)中使用框架模块。
[0004]然而这样的框架模块在诸如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的新型宽带隙半导体中不像在所建立的半导体中那样是同样可供使用的。这导致对这种框架模块的少数供应商的依赖性增大，因此在某些情况下必须考虑到供应短缺或价格提高。由于这些原因，件数众多地批量生产框架模块尤其是不利的，这是因为大的框架模块具有输出电流可扩展性差的附加缺点。
[0005]为了避免上文提及的问题，提出了一种方法，该方法在专业领域被称为分立电源开关封装(Discrete Powerswitch Packaging)。在这种方法中，电流从逆变器的电池连接被引导至中间电路电容器。在这种结构中，从中间电路电容器开始，一起构成半桥的高侧功率开关和低侧功率开关彼此相继地布置。这种不对称的布置方式导致庞大的整流单元，该整流单元具有增大的漏电感并且其中功率半导体的开关行为劣化。此外，功率开关的这种串联结构需要复杂的方案来耦入来自能量源的DC电流并且使AC电流耦出至电动机器(例如电动机)。例如可能需要多维的母线方案，由此导致对母线截面的要求提高，以承载所需的电流。由此还导致整个功率电子系统更加难以冷却，这会影响电子模块的功能。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术所基于的目的在于，提供一种电子模块，其中至少部分地克服上述缺点。
[0007]这个目的通过根据电子模块以及这种电子模块在车辆中的用途实现。
[0008]在本专利技术的范围内，电子模块用于操作车辆、尤其电动车辆和/或混合动力车辆的电动驱动器。电子模块优选包括DC/AC逆变器(英语：Inverter)或DC/AC逆变器的一部分。然而，替代性地或附加地，电子模块可以包括AC/DC整流器(英语：Rectifier)、DC/DC转换器(英语：DC/DC Converter)、变换器(英语：Transformer)、和/或另外的电转换器或这种转换
器的一部分或者是这些转换器的一部分。尤其，电子模块用于给电动机器、例如电动机和/或发电机通电。DC/AC逆变器优选用于从借助于能量源(例如电池)的DC电压产生的直流电流生成多相交流电流。
[0009]除了用于耦入借助于能量源产生的输入电流的输入侧的电流连接和用于耦出基于输入电流产生的输出电流的输出侧的电流连接之外，电子模块还具有基于半导体的桥电路和中间电路。关于输入侧的电流连接，桥电路与中间电路并联连接并且包括高侧开关(HSS)和与高侧开关串联连接的低侧开关(LSS)。HSS藉由用于引导第一电流流的第一电流路径连结至中间电路。LSS藉由用于引导第二电流流的第一电流路径连结至中间电路。
[0010]所述第一电流路径与所述第二电流路径一样长。在此，相应电流路径的长度是相应功率开关的相应漏极连接或源极连接与相应连结位置(在该连结位置，相关联的功率开关连结至中间电路)之间的电流导线的长度。优选地，相对于漏极连接和源极连接中靠近中间电路的那个连接来测量电流路径的长度。长度相等在本专利技术的范围内如下理解：两个电流路径的长度之差小于预先限定的阈值。预先限定的阈值优选地介于0至20％的范围，进一步优选地介于0至10％的范围，进一步优选地介于0至5％的范围。
[0011]替代性地或附加地，第一电流流被定向成与第二电流流反向平行。优选地，反向平行性在本专利技术的范围内如下理解：第一电流流和第二电流流至少在第一电流路径和第二电流路径的预先限定的比例上彼此围成小于预先限定的阈值的角度。预先限定的比例优选地介于50％至100％的范围，进一步优选地介于75％至100％的范围，进一步优选地介于90％至100％的范围。预先限定的阈值优选地介于1至20度的范围，进一步优选地介于1至10度的范围，进一步优选地介于1至5度的范围。
[0012]HSS和/或LSS包括一个或多个功率半导体元件，例如IGBT或MOSFET。HSS和LSS优选地构成半桥。桥电路可以被安装在导体板上，因此功率开关可以借助于存在于导体板的装配侧上的电触点与诸如车辆的电子控制单元(ECU)的控制器电连接和/或在信号方面连接。控制器因此能够操控功率开关来操作电动驱动器，尤其用于给电动机器通电。导体板可以具有电路板(例如PCB)或柔性导体板。
[0013]可以设有冷却器来耗散电子模块中由功率半导体产生的热量。替代性地，该冷却器可以是外部的、例如中央冷却器，多个电子模块同时连结在该中央冷却器上并且被冷却。
[0014]桥电路与导体板之间的连接和/或导体板与冷却器之间连接优选地以粘合连接、拧接连接、焊接连接、插接连接和/或夹紧连接的形式实现。
[0015]由于第一电流路径和第二电流路径一样长，因此实现了HSS和LSS相对于中间电路而言对称的布置方式。这种对称的布置方式可以有助于降低电子模块的电流导线的漏电感。
[0016]由于第一电流是与第二电流反向平行地定向的，因此特别有效地补偿了在电子模块工作时由两个电流流产生的并且引起漏电感的磁场。
[0017]本专利技术还给出了有利的设计方案和改进方案。
[0018]根据一个实施方式，基于半导体的所述桥电路具有多个桥电路段，所述桥电路段各自被指配给电流相。
[0019]在此，将不同的桥电路段指配给不同的电流相，从而在桥电路段与电流相之间提供“一对一”对应关系。为了耦出电流相，优选使用与相应的电流相相关联的输出侧的电流
连接。这使得可以实现多相的电子模块。
[0020]根据另一个实施方式，所述桥电路段中的每个桥电路段包括一个或多个半桥，其中相应的桥电路段的多个半桥并联连接。
[0021]这种措施可以使得能容易地扩展要耦出的电流相。每个电流相可以多次耦出，因此能够同时给多个电动驱动单元通电。
[0022]根据另一个实施方式，基于半导体的所述桥电路具有环形的布置方式，其中所述桥电路段各自构成环形区段。
[0023]环形的布置方式例如具有多边形形状、尤其是方形形状。这种措施使得可以实现相应桥电路段的单独半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的电动驱动器的电子模块(10)，所述电子模块包括：-用于耦入借助于能量源(20)所产生的输入电流的输入侧的电流连接(12)；-具有电容器的中间电路(14)；-基于半导体的桥电路，所述桥电路与所述中间电路(14)并联连接，所述桥电路包括高侧开关(162aa)和与所述高侧开关(162aa)串联连接的低侧开关(164aa)，其中所述高侧开关(162aa)藉由第一电流路径与所述输入侧的电流连接(12)连接，其中所述低侧开关(164aa)藉由第二电流路径与所述输入侧的电流连接(12)连接；以及-用于耦出由所述桥电路基于所述输入电流产生的输出电流的输出侧的电流连接(18a，18b，18c)；其中所述第一电流路径与所述第二电流路径一样长；并且/或者其中在所述第一电流路径中的第一电流流被定向成与在所述第二电流路径中的第二电流流反向平行。2.根据权利要求1所述的电子模块(10)，其中基于半导体的所述桥电路具有多个桥电路段(16a，16b，16c)，所述桥电路段各自被指配给电流相。3.根据权利要求2所述的电子模块(10)，其中所述高侧开关(162aa)和所述低侧开关(164aa)构成半桥(163aa)，其中所述桥电路段(16a，16b，16c)中的每个桥电路段包括一个或多个半桥(163aa，163ab，163ac，164ad)，其中相应的桥电路段(16a，16b，16c)的所述多个半桥(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：采埃孚股份公司，
类型：发明
国别省市：