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DE102024200744A1 - Leistungselektroniksystem - Google Patents

Leistungselektroniksystem

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Publication number
DE102024200744A1
DE102024200744A1 DE102024200744.7A DE102024200744A DE102024200744A1 DE 102024200744 A1 DE102024200744 A1 DE 102024200744A1 DE 102024200744 A DE102024200744 A DE 102024200744A DE 102024200744 A1 DE102024200744 A1 DE 102024200744A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
recesses
power electronics
busbar
contact
electronics system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024200744.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Kevin Böhm
Martin Mader
Ivonne Trenz
Thomas Lannert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102024200744.7A priority Critical patent/DE102024200744A1/de
Publication of DE102024200744A1 publication Critical patent/DE102024200744A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • H10W72/00

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Ein Leistungselektroniksystem (1, 1.1), umfassend eine Mehrzahl an Sammelschienen und eine Mehrzahl an Halbleiterschaltungen (2), umfasst eine erste Isolationsfolie (18), welche zumindest zwei der Sammelschienen elektrisch voneinander isoliert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Leistungselektroniksystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Leistungselektronikbaugruppe und ein Fahrzeug nach den nebengeordneten Ansprüchen.
  • Stand der Technik
  • Elektrische Fahrzeuge verwenden als Energiespeicher häufig Batterien, welche Gleichstrom zur Verfügung stellen. Die Elektromotoren, welche solche elektrischen Fahrzeuge antreiben, sind jedoch typischerweise Wechselstrommotoren, beispielsweise Drehstrommotoren. Aus diesem Grund kommen in elektrischen Fahrzeugen typischerweise leistungselektronische Bauelemente zum Einsatz, mit deren Hilfe der von den Batterien zur Verfügung gestellte Gleichstrom in den von den Motoren benötigten Wechselstrom umgewandelt wird.
  • Hierbei ergeben sich unterschiedliche Herausforderungen. Zum einen soll dieses Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom so energieeffizient wie möglich ablaufen, beispielsweise sollen Verluste, welche beispielsweise durch Streuinduktivitäten hervorgerufen werden können, minimiert werden. Zudem sind hohe Leistungsdichten wünschenswert, beispielsweise um ein Platzerfordernis für die leistungselektronischen Elemente im Fahrzeug gering zu halten. Ferner sollten solche leistungselektronischen Systeme möglichst einfach aufgebaut sein, um eine möglichst einfache Montage zu ermöglichen und um idealerweise die Systemkomplexität so gering wie möglich zu halten.
  • Bei der Verbindung von unterschiedlichen leistungselektronischen Komponenten in Elektrofahrzeugen kommen häufig sogenannte Sammelschienen (auch als Busbars bezeichnet) zum Einsatz, welche die leistungselektronischen Komponenten derart untereinander verbinden, dass zum Beispiel Brückenschaltungen realisiert werden.
  • Solche Brückenschaltungen werden zumeist mit vorgefertigten Halbleiterbauelementen aufgebaut, welche jedoch unterschiedliche Nachteile haben. So erfordern diese vorgefertigten Bauteile zum Beispiel typischerweise eine aufwändige Sammelschienenverschienung oder sie haben seitliche Anschlüsse, was eine Anbindung an die Sammelschienen erschwert. Zudem sind die bekannten Bauteile nicht sehr flexibel hinsichtlich ihrer Einsatzmöglichkeiten. Zudem sind die bekannten Bauteile häufig nicht zufriedenstellend in Bezug auf ihre Stromdichten, ihre Streuinduktivitäten, ihre parasitären Kopplungen und dergleichen.
  • Allgemeine Beschreibung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu beheben oder zumindest zu vermindern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungselektroniksystem, umfassend eine Mehrzahl an Sammelschienen und eine Mehrzahl an Halbleiterschaltungen, wobei das Leistungselektroniksystem eine erste Isolationsfolie umfasst, welche zumindest zwei der Sammelschienen elektrisch voneinander isoliert. Die Aufgabe wird durch ein derartiges Leistungselektroniksystem dadurch gelöst, dass durch die Isolationsfolie zwischen den beiden Sammelschienen ein besonders kompakter Aufbau des Leistungselektroniksystems ermöglicht wird, wobei zumindest einige der oben genannten Nachteile des Stands der Technik zumindest abgeschwächt werden können.
  • Unter dem Begriff „Sammelschiene“ sind dabei insbesondere flächenförmige metallische oder teilmetallische Leiterelemente zu verstehen, wobei eine Sammelschiene im Sinne dieser Beschreibung auch mehrere Teile umfassen kann. Der Begriff „Halbleiterschaltung“ ist derart zu verstehen, dass er sich auf eine elektrische Schaltung bezieht, welche zumindest ein Halbleiterelement, bevorzugt mehrere Halbleiterelemente umfasst. Halbleiterelemente können beispielsweise Transistoren oder dergleichen sein.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst die Mehrzahl an Sammelschienen eine Wechselstrom-Sammelschiene, eine erste Gleichstrom-Sammelschiene und eine zweite Gleichstrom-Sammelschiene, wobei die Sammelschienen zumindest teilweise überlappend angeordnet sind. Bei einer Wechselstrom-Sammelschiene handelt es sich dabei typischerweise um eine Sammelschiene, welche geeignet ist, Wechselstrom zu leiten. Bei einer Gleichstrom-Sammelschiene handelt es sich typischerweise um eine Sammelschiene, welche geeignet ist, Gleichstrom zu leiten. Bei typischen Ausführungsformen ist die erste Gleichstrom-Sammelschiene eine negative Gleichstrom-Sammelschiene, also insbesondere eine Sammelschiene, welche geeignet ist, an einen Minuspol einer Batterie angeschlossen zu werden, und die zweite Gleichstrom-Sammelschiene ist eine positive Gleichstrom-Sammelschiene, also insbesondere eine Sammelschiene, welche geeignet ist, an einen Pluspol einer Batterie angeschlossen zu werden. Eine zumindest teilweise überlappende Anordnung der Sammelschienen hat den Vorteil, dass so eine kompakte Bauweise ermöglicht wird, wobei Streuinduktivitäten klein und Leistungsdichten gross gehalten werden können.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst das Leistungselektroniksystem eine zweite Isolationsfolie, welche die Halbleiterschaltungen elektrisch von der ersten Gleichstrom-Sammelschiene isoliert. Bei vorteilhaften Ausführungsformen isoliert die erste Isolationsfolie die Wechselstrom-Sammelschiene von der ersten Gleichstrom-Sammelschiene und/oder von der zweiten Gleichstrom-Sammelschiene. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Kompaktheit des Leistungselektroniksystems weiter verbessert werden kann.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen bilden die Sammelschienen und die Isolationsfolien eine Sandwichstruktur. Mit anderen Worten ist bei typischen Ausführungsformen die Kombination aus drei Sammelschienen und zwei Isolationsfolie schichtförmig aufgebaut, ähnlich einem Sandwich.
  • Bei typischen Ausführungsformen sind die Wechselstrom-Sammelschiene und/oder die erste Gleichstrom-Sammelschiene mehrteilig aufgebaut und/oder die zweite Gleichstrom-Sammelschiene ist einteilig aufgebaut. Dabei umfasst die Wechselstrom-Sammelschiene bevorzugt eine Mehrzahl an Wechselstrom-Kontaktclips und eine Verbindungsbrücke und ein Wechselstrom-Anschlusselement und ein Wechselstrom-Schienenelement, wobei die Wechselstrom-Sammelschiene bevorzugt eine Mehrzahl an Verbindungsbrücken umfasst. Bei typischen Ausführungsformen umfasst die erste Gleichstrom-Sammelschiene bevorzugt ein Gleichstrom-Anschlusselement und eine Mehrzahl an Gleichstrom-Kontaktclips und ein Gleichstrom-Schienenelement.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen sind die Wechselstrom-Kontaktclips an dem Wechselstrom-Schienenelement angebracht und sind die Gleichstrom-Kontaktclips an dem Gleichstrom-Schienenelement angebracht. Mithilfe solcher Kontaktclips wird es ermöglicht, die jeweiligen Schienenelemente auf besonders einfache Weise an Halbleiterelemente der Halbleiterschaltung anzuschliessen.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst jede Halbleiterschaltung ein Substrat und eine Mehrzahl an Halbleiterelementen und eine erste Kontaktlasche und eine zweite Kontaktlasche, wobei die Halbleiterelemente auf dem Substrat befestigt sind und wobei die erste Kontaktlasche auf einer ersten Hälfte der Halbleiterelemente befestigt ist und wobei die zweite Kontaktlasche auf einer zweiten Hälfte der Halbleiterelemente befestigt ist. Ein derartiger Aufbau und insbesondere ein derartiger Aufbau mit zwei Kontaktlaschen hat den Vorteil, dass über solche zwei Kontaktlaschen, welche mit den Halbleiterelementen verbunden sind, auf besonders einfache Weise ein Kontakt mit den Kontaktclips hergestellt werden kann.
  • Bei typischen Ausführungsformen ist jede Kontaktlasche an einer Mehrzahl Kontaktclips befestigt, wobei alle Halbleiterelemente jeder Halbleiterschaltung mit Vorteil entweder ausschliesslich an Wechselstrom-Kontaktclips oder ausschliesslich an Gleichstrom-Kontaktclips befestigt sind.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst das Gleichstrom-Schienenelement eine Mehrzahl an Gleichstrom-Ausnehmungen und die zweite Isolationsfolie umfasst eine Mehrzahl an Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen, wobei jeder der Gleichstrom-Kontaktclips durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen hindurchgreift. Dabei umfasst das Wechselstrom-Schienenelement bevorzugt eine Mehrzahl an Wechselstrom-Ausnehmungen und die erste Isolationsfolie bevorzugt eine Mehrzahl an Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen, wobei jeder der Wechselstrom-Kontaktclips durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen und durch eine der Zweite-Isolationsfolie-Ausnehmungen und durch eine der Wechselstrom-Ausnehmungen und durch eine der Erste-Isolationsfolie-Ausnehmungen hindurchgreift. Dabei umfasst das Gleichstrom-Schienenelement bevorzugt doppelt so viele Gleichstrom-Ausnehmungen wie das Wechselstrom-Schienenelement Wechselstrom-Ausnehmungen umfasst, wobei die erste Isolationsfolie bevorzugt halb so viele Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen umfasst wie die zweite Isolationsfolie Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen umfasst. Die Erfinder haben festgestellt, dass durch einen derartigen Aufbau der Kombination aus Isolationsfolien und Sammelschienen ein besonders kompakter Aufbau des Leistungselektroniksystems ermöglicht wird.
  • Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst jede Halbleiterschaltung einen Source-Kontaktpin und einen Gate-Kontaktpin, wobei die Kontaktpins bevorzugt senkrecht von den Halbleiterschaltungen abragen, wobei eine erste Hälfte der Source-Kontaktpins durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen hindurchragt, wobei eine erste Hälfte der Gate-Kontaktpins durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen hindurchragt, wobei eine zweite Hälfte der Source-Kontaktpins durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen und durch eine der Ersten-Isolationsfolien-Ausnehmungen und durch eine der Wechselstrom-Ausnehmungen hindurchragt und wobei eine zweite Hälfte der Gate-Kontaktpins durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen und durch eine der Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen und durch eine der Wechselstrom-Ausnehmungen hindurchragt. Die Source-Kontaktpins und die Gate-Kontaktpins sind dabei derart ausgebildet, dass sie mit Source-Kontakten bzw. Gate-Kontakten der Halbleiterelemente verbunden sind und so geeignet sind, Steuersignale an die Halbleiterelemente zu übertragen. Durch ein derartiges Hindurchragen der Kontaktpins durch die beschriebenen Ausnehmungen wird es ermöglicht, dass die Steuersignale für die Halbleiterelemente der Halbleiterschaltungen aus einer gleichen Richtung wie die zu schaltenden Leistungsströme in die Halbleiterschaltungen eingeleitet werden können. Dies passiert typischerweise von oben her, wenn man ein erfindungsgemässes Leistungselektroniksystem derart betrachtet, dass sich die Halbleiterschaltungen unten befinden und dass die typischerweise als Sandwichstruktur aufgebaute Sammelschienenstruktur oben liegt.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Leistungselektronikbaugruppe, umfassend zumindest ein erfindungsgemässes Leistungselektroniksystem, bevorzugt eine Mehrzahl an erfindungsgemässen Leistungselektroniksystemen.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahrzeug, umfassend ein erfindungsgemässes Leistungselektroniksystem.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen kurz erläutert, wobei zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Leistungselektroniksystems in einer ersten Ausführungsform in Explosionsansicht,
    • 2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Leistungselektronikbaugruppe in perspektivischer Ansicht, und
    • 3: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Leistungselektroniksystems in einer zweiten Ausführungsform in Draufsicht.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Leistungselektroniksystems 1 in einer ersten Ausführungsform in Explosionsansicht. Das Leistungselektroniksystem 1 umfasst vier baugleiche Halbleiterschaltungen 2. Jede dieser Halbleiterschaltungen 2 umfasst ein Substrat 3. Der besseren Übersicht halber ist in 1 lediglich eines dieser Substrate 3 mit einem Bezugszeichen versehen. Auf jedem Substrat 3 sind insgesamt sechs Halbleiterelemente 4 angeordnet, welche beispielsweise Transistoren sein können. Der besseren Übersicht halber sind in 1 lediglich drei dieser Halbleiterleiterelemente 4 mit einem Bezugszeichen versehen. Die Halbleiterelemente 4 sind jeweils auf den Substraten 3 angeordnet. Zudem umfasst jede Halbleiterschaltung 2 eine erste Kontaktlasche 5 und eine zweite Kontaktlasche 6. Die Kontaktlaschen 5, 6 sind auf den Halbleiterelementen 4 angeordnet und kontaktieren deren jeweilige Oberseiten. Wiederum der besseren Übersicht halber ist in 1 lediglich in einer der Halbleiterschaltungen 2 die erste Kontaktlasche 5 und die zweite Kontaktlasche 6 mit einem Bezugszeichen versehen. Die erste Kontaktlasche 5 ist dabei mit drei Halbleiterelementen 4 verbunden und die zweite Kontaktlasche 6 ist ebenfalls mit drei Halbleiterelementen verbunden. Über diese Kontaktlaschen 5, 6 können zwecks Wechselrichtung Ströme in die Halbleiterelemente 4 eingeleitet werden, und zwar in Bezug auf 1 von oben her. Jede Halbleiterschaltung 2 umfasst zudem einen Source-Kontaktpin 7 und einen Gate-Kontaktpin 8, von welchen wiederum jeweils nur einer in 1 mit einem Bezugszeichen versehen ist, der besseren Übersicht halber. Der Source-Kontaktpin 7 ist mit nicht im Detail dargestellten Source-Kontakten der Halbleiterelemente 4 verbunden und der Gate-Kontaktpin 8 ist analog dazu mit in 1 nicht explizit dargestellten Gate-Kontakten der Halbleiterelemente 4 verbunden. Die Kontaktpins 7, 8 dienen also zur Ansteuerung der Halbleiterelemente 4.
  • Das Leistungselektroniksystem 1 umfasst zudem eine Mehrzahl an Sammelschienen. Insbesondere ist in 1 eine Wechselstrom-Sammelschiene dargestellt, welche mehrteilig aufgebaut ist. Diese Wechselstrom-Sammelschiene umfasst insbesondere ein Wechselstrom-Anschlusselement 9, welches geeignet ist, zumindest indirekt an einen Wechselstrommotor (nicht gezeigt) angeschlossen zu werden. Zudem umfasst die Wechselstrom-Sammelschiene zwei Verbindungsbrücken 10, welche geeignet sind, auf dem Substrat 3 einer entsprechenden Halbleiterschaltung 2 montiert zu werden. Die beiden Verbindungsbrücken 10 sind zusätzlich leitend mit einem Wechselstrom-Schienenelement 11 verbunden, welches ebenfalls ein Teil der Wechselstrom-Sammelschiene ist. An diesem Wechselstrom-Schienenelement 11 sind insgesamt zwölf Wechselstrom-Kontaktclips 12 angeordnet, welche geeignet sind, die ersten Kontaktlaschen 5 und die zweiten Kontaktlaschen 6 der beiden Halbleiterschaltungen 2, welche in 1 links dargestellt sind, von oben her zu kontaktieren und so eine leitende Verbindung zwischen der Wechselstrom-Sammelschiene (und insbesondere dem Wechselstrom-Schienenelement 11) einerseits und den Kontaktlaschen 5, 6 dieser beiden Halbleiterschaltungen 2 andererseits herzustellen. Jeder dieser Wechselstrom-Kontaktclips 12 greift dazu durch eine von insgesamt zwei Wechselstrom-Ausnehmungen 13 hindurch, welche in dem Wechselstrom-Schienenelement 11 gebildet sind. Der besseren Übersicht halber ist in 1 wiederum nur eine der beiden Wechselstrom-Ausnehmungen 13 im Wechselstrom-Schienenelement 11 mit Bezugszeichen versehen.
  • Das Leistungselektroniksystem 1 umfasst ferner eine mehrteilige erste Gleichstrom-Sammelschiene. Diese erste Gleichstrom-Sammelschiene umfasst ein Gleichstrom-Schienenelement 14, ein Gleichstrom-Anschlusselement 15 und zwölf Gleichstrom-Kontaktclips 16. Das Gleichstrom-Schienenelement 14 umfasst dabei insgesamt vier Gleichstrom-Ausnehmungen 17, von welchen der besseren Übersicht halber in 1 nur insgesamt drei mit Bezugszeichen versehen sind. Die Gleichstrom-Kontaktclips 16 sind an dem Gleichstrom-Schienenelement 14 angebracht und treten zudem mit den Oberseiten der Schienenelemente 5, 6 der beiden in 1 rechts gezeigten Halbleiterschaltungen 2 in Kontakt. Auf diese Weise stellen die Gleichstrom-Kontaktclips 16 eine leitende Verbindung zwischen den Kontaktlaschen 5, 6 und den Halbleiterelementen 4 der in 1 rechts dargestellten beiden Halbleiterschaltungen 2 einerseits und der ersten Gleichstrom-Sammelschiene (insbesondere deren Gleichstrom-Schienenelement 14) andererseits her. Das Gleichstrom-Anschlusselement 15 ist geeignet, zumindest indirekt mit einem Minuspol einer Batterie, welche in 1 nicht explizit gezeigt ist, verbunden zu werden. Daher wird die erste Gleichstrom-Sammelschiene auch als negative Gleichstrom-Sammelschiene bezeichnet.
  • Das Leistungselektroniksystem 1 umfasst ferner eine erste Isolationsfolie 18 mit insgesamt zwei Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen 19, von welchen in 1 wiederum nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Wechselstrom-Kontaktclips 12 greifen, wie sich unschwer verstehen lässt, auch durch die beiden Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen 19 hindurch. Die erste Isolationsfolie 18 isoliert insbesondere die Wechselstrom-Sammelschiene und die erste Gleichstrom-Sammelschiene voneinander, und ist insbesondere zwischen dem Wechselstrom-Schienenelement 11 und dem Gleichstrom-Schienenelement 14 angeordnet. Das Leistungselektroniksystem 1 umfasst ferner eine zweite Isolationsfolie 20, welche insgesamt vier Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen 21 umfasst. Von diesen Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen 21 sind in 1 der besseren Übersicht halber wiederum nur drei mit Bezugszeichen versehen. Die zweite Isolationsfolie 2 ist zwischen den Halbleiterschaltungen 2 und dem Gleichstrom-Schienenelement 14 der ersten Gleichstrom-Sammelschiene angeordnet.
  • Das Leistungselektroniksystem 1 in 1 umfasst ferner eine zweite Gleichstrom-Sammelschiene 24, welche geeignet ist, an den Pluspol einer in 1 nicht explizit dargestellten Batterie angeschlossen zu werden. Daher wird die zweite Gleichstrom-Sammelschiene 24 auch als positive Gleichstrom-Sammelschiene bezeichnet. Die zweite Gleichstrom-Sammelschiene 24 ist zudem mit den Substraten 3 der beiden in 1 links dargestellten Halbleiterschaltungen 2 verbunden. Zu den Kontaktclips 12, 16 sei noch Folgendes angemerkt: die Wechselstrom-Kontaktclips 12 greifen alle jeweils durch eine der Wechselstrom-Ausnehmungen 13, durch eine der Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen 19, durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen 17 und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen 21 hindurch. Die Gleichstrom-Kontaktclips 16 greifen alle jeweils durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen 17 und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen 21 hindurch.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Leistungselektronikbaugruppe 22 in perspektivischer Ansicht. Die Leistungselektronikbaugruppe 22 umfasst ein Kühlelement 23, auf welchem nebeneinander drei der in 1 dargestellten Leistungselektroniksysteme 1 montiert sind. Für eine genaue Beschreibung des Aufbaus dieser Leistungselektroniksysteme 1 wird auf die detaillierte Beschreibung zu 1 verwiesen. Die in 2 gezeigte Leistungselementbaugruppe 22 kann beispielsweise derart verwendet werden, dass jedes Leistungselektroniksystem 1 mit einer der drei Phasen eines Drehstrommotors verbunden wird. Jedes Leistungselektronikbausystem 1 bildet dann eine leistungselektronische Brückenschaltung, mit deren Hilfe aus einem von einer Batterie gelieferten Gleichstrom ein geeigneter Wechselstrom für jeweils eine Phase des Drehstrommotors erzeugt wird.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Leistungselektroniksystems 1.1 in einer zweiten Ausführungsform in Draufsicht. Das Leistungselektroniksystem 1.1 umfasst insgesamt sechs Halbleiterschaltungen 2, deren Aufbau jeweils dem in 1 beschriebenen Aufbau entspricht. Zudem umfasst das Leistungselektroniksystem 1.1 eine Mehrzahl an Sammelschienen. Insbesondere umfasst das Leistungselektroniksystem 1.1 drei Wechselstrom-Sammelschienen. Von diesen drei Wechselstrom-Sammelschienen umfasst jede ein Wechselstrom-Anschlusselement 9.1. Jedes Wechselstrom-Anschlusselement 9.1 ist geeignet, mit einer der Phasen eines in 3 nicht dargestellten Drehstrommotors verbunden zu werden. Zudem umfasst jede der drei Wechselstrom-Sammelschienen eine Verbindungsbrücke 10.1. Zudem umfasst jede der drei Wechselstrom-Sammelschienen ein Wechselstrom-Schienenelement 11.1. Zudem umfasst jede der drei Wechselstrom-Sammelschienen sechs Wechselstrom-Kontaktclips 12. Von den insgesamt achtzehn Wechselstrom-Kontaktclips 12 ist der besseren Übersicht halber in 3 nur einer mit einem Bezugszeichen versehen. Das Leistungselektroniksystem 1.1 umfasst ferner eine erste Gleichstrom-Sammelschiene, welche ein Gleichstrom-Schienenelement 14.1, ein Gleichstrom-Anschlusselement 15.1 und insgesamt achtzehn Gleichstrom-Kontaktclips 16 umfasst. Von den achtzehn Gleichstrom-Kontaktclips 16 ist wiederum der besseren Übersicht halber nur einer in 3 mit einem Bezugszeichen versehen. Das Leistungselektroniksystem 1.1 ist auf einem Kühlelement 23.1 montiert und bildet so mit diesem Kühlelement 23.1 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Leistungselektronikbaugruppe. Was zuvor in Bezug auf 1 erläutert wurde, gilt sinngemäss auch für die in 3 gezeigte Ausführungsform, beispielsweise in Bezug auf die beiden Isolationsfolien und die Ausnehmungen.
  • Die Isolationsfolien und die Ausnehmungen sind der besseren Übersicht halber in 3 jedoch nicht mit eigenen Bezugszeichen versehen.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Schutzumfang wird durch die Patentansprüche definiert.
  • Bezugszeichen
  • 1, 1.1
    Leistungselektroniksystem
    2
    Halbleiterschaltung
    3
    Substrat
    4
    Halbleiterelement
    5
    erste Kontaktlasche
    6
    zweite Kontaktlasche
    7
    Source-Kontaktpin
    8
    Gate-Kontaktpin
    9, 9.1
    Wechselstrom-Anschlusselement
    10, 10.1
    Verbindungsbrücke
    11, 11.1
    Wechselstrom-Schienenelement
    12
    Wechselstrom-Kontaktclips
    13
    Wechselstrom-Ausnehmung
    14, 14.1
    Gleichstrom-Schienenelement
    15, 15.1
    Gleichstrom-Anschlusselement
    16
    Gleichstrom-Kontaktclips
    17
    Gleichstrom-Ausnehmung
    18
    erste Isolationsfolie
    19
    Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen
    20
    zweite Isolationsfolie
    21
    Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen
    22
    Leistungselektronikbaugruppe
    23, 23.1
    Kühlelement
    24, 24.1
    zweite Gleichstrom-Sammelschiene

Claims (11)

  1. Leistungselektroniksystem (1, 1.1), umfassend eine Mehrzahl an Sammelschienen und eine Mehrzahl an Halbleiterschaltungen (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungselektroniksystem (1, 1.1) eine erste Isolationsfolie (18) umfasst, welche zumindest zwei der Sammelschienen elektrisch voneinander isoliert.
  2. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl an Sammelschienen eine Wechselstrom-Sammelschiene, eine erste Gleichstrom-Sammelschiene und eine zweite Gleichstrom-Sammelschiene (24, 24.1) umfasst, wobei die Sammelschienen zumindest teilweise überlappend angeordnet sind.
  3. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungselektroniksystem (1, 1.1) eine zweite Isolationsfolie (20) umfasst, welche die Halbleiterschaltungen (4) elektrisch von der ersten Gleichstrom-Sammelschiene isoliert.
  4. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstrom-Sammelschiene und/oder die erste Gleichstrom-Sammelschiene mehrteilig aufgebaut sind und/oder wobei die zweite Gleichstrom-Sammelschiene (24, 24.1) einteilig aufgebaut ist, - wobei die Wechselstrom-Sammelschiene bevorzugt eine Mehrzahl an Wechselstrom-Kontaktclips (12) und eine Verbindungsbrücke (10, 10.1) und ein Wechselstrom-Anschlusselement (9, 9.1) und ein Wechselstrom-Schienenelement (11, 11.1) umfasst, und/oder - wobei die erste Gleichstrom-Sammelschiene bevorzugt ein Gleichstrom-Anschlusselement (15, 15.1) und eine Mehrzahl an Gleichstrom-Kontaktclips (16) und ein Gleichstrom-Schienenelement (14, 14.1) umfasst.
  5. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselstrom-Kontaktclips (12) an dem Wechselstrom-Schienenelement angebracht (11, 11.1) sind und dass die Gleichstrom-Kontaktclips (16) an dem Gleichstrom-Schienenelement (14, 14.1) angebracht sind.
  6. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Halbleiterschaltung (2) ein Substrat (3) und eine Mehrzahl an Halbleiterelementen (4) und eine erste Kontaktlasche (5) und eine zweite Kontaktlasche (6) umfasst, wobei die Halbeleiterelemente (4) auf dem Substrat (3) befestigt sind und wobei die erste Kontaktlasche (5) auf einer ersten Hälfte der Halbleiterelemente (4) befestigt ist und wobei die zweite Kontaktlasche (6) auf einer zweiten Hälfte der Halbleiterelemente (4) befestigt ist.
  7. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktlasche (5, 6) an einer Mehrzahl Kontaktclips (12, 16) befestigt ist, wobei alle Halbleiterelemente (4) jeder Halbleiterschaltung (2) mit Vorteil entweder ausschliesslich an Wechselstrom-Kontaktclips (12) oder ausschliesslich an Gleichstrom-Kontaktclips (16) befestigt sind.
  8. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gleichstrom-Schienenelement (14, 14.1) eine Mehrzahl an Gleichstrom-Ausnehmungen (17) umfasst und die zweite Isolationsfolie (20) eine Mehrzahl an Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) umfasst, wobei jeder der Gleichstrom-Kontaktclips (16) durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen (17) und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) hindurchgreift, und - das Wechselstrom-Schienenelement (11, 11.1) eine Mehrzahl an Wechselstrom-Ausnehmungen (13) umfasst und die erste Isolationsfolie (18) eine Mehrzahl an Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen (19) umfasst, wobei jeder der Wechselstrom-Kontaktclips (12) durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen (17) und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) und durch eine der Wechselstrom-Ausnehmungen (13) und durch eine der Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen (19) hindurchgreift, - wobei das Gleichstrom-Schienenelement (14, 14.1) bevorzugt doppelt so viele Gleichstrom-Ausnehmungen (17) umfasst wie das Wechselstrom-Schienenelement (11, 11.1) Wechselstrom-Ausnehmungen (13) umfasst, - wobei die erste Isolationsfolie (18) bevorzugt halb so viele Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen (19) umfasst wie die zweite Isolationsfolie (20) Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) umfasst.
  9. Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Halbleiterschaltung (2) einen Source-Kontaktpin (7) und einen Gate-Kontaktpin (8) umfasst, wobei die Kontaktpins (7, 8) bevorzugt senkrecht von den Halbleiterschaltungen (2) abragen, wobei eine erste Hälfte der Source-Kontaktpins (7) durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen (17) und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) hindurchragt, wobei eine erste Hälfte der Gate-Kontaktpins (8) durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen (17) und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) hindurchragt, wobei eine zweite Hälfte der Source-Kontaktpins (7) durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen (17) und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) und durch eine der Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen (19) und durch eine der Wechselstrom-Ausnehmungen (13) hindurchragt und wobei eine zweite Hälfte der Gate-Kontaktpins (8) durch eine der Gleichstrom-Ausnehmungen (17) und durch eine der Zweite-Isolationsfolien-Ausnehmungen (21) und durch eine der Erste-Isolationsfolien-Ausnehmungen (19) und durch eine der Wechselstrom-Ausnehmungen (13) hindurchragt.
  10. Leistungselektronikbaugruppe (22), umfassend zumindest ein Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bevorzugt eine Mehrzahl an Leistungselektroniksystemen (1, 1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Fahrzeug, umfassend ein Leistungselektroniksystem (1, 1.1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eine Leistungselektronikbaugruppe (22) nach Anspruch 10.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102012105929A1 (de) * 2011-07-06 2013-01-10 Infineon Technologies Ag Halbleiter-Bauelement mit einem Kontaktclip mit Vorsprüngen und Herstellung davon
DE102020208438A1 (de) * 2020-07-06 2022-01-27 Zf Friedrichshafen Ag Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, Baukastensystem und ein Verfahren zum Herstellen des Inverters

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