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DE102023132878A1 - Inverter module and inverter - Google Patents

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DE102023132878A1
DE102023132878A1 DE102023132878.6A DE102023132878A DE102023132878A1 DE 102023132878 A1 DE102023132878 A1 DE 102023132878A1 DE 102023132878 A DE102023132878 A DE 102023132878A DE 102023132878 A1 DE102023132878 A1 DE 102023132878A1
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DE
Germany
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semiconductor components
inverter
heat sink
semiconductor
distance
Prior art date
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Pending
Application number
DE102023132878.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Darius Abidi-Ashtiany
Timijan Velic
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.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche 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 Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102023132878.6A priority Critical patent/DE102023132878A1/en
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    • H02M7/00Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wechselrichtermodul (10) für einen modularen mehrstufigen Wechselrichter (30) umfassend einen ersten Satz Halbleiterbauelemente (14), einen zweiten Satz Halbleiterbauelemente (16) und mindestens einen Kühlkörper (12), wobei die Halbleiterbauelemente (14, 16) des ersten Satzes und des zweiten Satzes in einem Betriebszustand des Wechselrichters (30) unterschiedliche Verlustleistungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente (14) des ersten Satzes und zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente (16) des zweiten Satzes in einem ersten Abstand (32) zueinander auf dem Kühlkörper (12) angeordnet sind und zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente (14, 16) desselben Satzes in einem zweiten Abstand (34, 36, 38) zueinander angeordnet sind, wobei der zweite Abstand (34, 36, 38) größer als der erste Abstand (32) ist. Mit der Erfindung wird ein Wechselrichtermodul (10) bereitgestellt, bei dem die Wärmeabfuhr verbessert ist.

Figure DE102023132878A1_0000
The invention relates to an inverter module (10) for a modular multi-stage inverter (30) comprising a first set of semiconductor components (14), a second set of semiconductor components (16), and at least one heat sink (12), wherein the semiconductor components (14, 16) of the first set and of the second set have different power losses in an operating state of the inverter (30), characterized in that at least some of the semiconductor components (14) of the first set and at least some of the semiconductor components (16) of the second set are arranged at a first distance (32) from one another on the heat sink (12), and at least some of the semiconductor components (14, 16) of the same set are arranged at a second distance (34, 36, 38) from one another, wherein the second distance (34, 36, 38) is greater than the first distance (32). The invention provides an inverter module (10) in which heat dissipation is improved.
Figure DE102023132878A1_0000

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Wechselrichtermodul und einen Wechselrichter.The present disclosure relates to an inverter module and an inverter.

In Elektrofahrzeugen können modulare mehrstufige Wechselrichter verwendet werden, um die von den Batterien abgegebene Gleichspannung in eine frequenzveränderliche Wechselspannung für den Betrieb von Elektromotoren umzurichten. Weiter können die Wechselrichter zum Gleichrichten von Spannungen verwendet werden, die durch einen generatorischen Betrieb der Elektromotoren bereitgestellt werden, um Energie in die Batterien einzuspeisen. Modulare mehrstufige Wechselrichter weisen Module auf, in denen Halbleiterchips verbaut sind. Die Halbleiterchips werden in den Modulen insbesondere bei unterschiedlichen Drehzahlen des Elektromotors unterschiedlich belastet. Dies führt zu einer unterschiedlichen Erwärmung, sowohl in Bezug auf den Betriebspunkt als auch auf die Dauer und Intensität der Erwärmung. Die Wärme wird mittels eines Kühlmittels abgeführt. Die Wärmeabfuhr soll dabei möglichst effizient durchgeführt werden.In electric vehicles, modular multi-level inverters can be used to convert the direct current supplied by the batteries into a variable-frequency alternating current for operating electric motors. The inverters can also be used to rectify voltages generated by the regenerative operation of the electric motors in order to feed energy into the batteries. Modular multi-level inverters have modules in which semiconductor chips are installed. The semiconductor chips in the modules are subjected to different loads, particularly at different electric motor speeds. This leads to different heating, both in terms of the operating point and the duration and intensity of the heating. The heat is dissipated using a coolant. Heat dissipation should be as efficient as possible.

Aus DE 10 2008 000 452 T5 ist eine Anordnung von Schaltelementen auf Substraten bekannt, bei der die Schaltelemente, die die meiste Wärme erzeugen, an unterschiedlichen Positionen auf den Substraten platziert sind. Diese Positionen sind so gewählt, dass sie auf den jeweiligen Substraten voneinander entfernt liegen.Out of DE 10 2008 000 452 T5 An arrangement of switching elements on substrates is known in which the switching elements that generate the most heat are placed at different positions on the substrates. These positions are chosen so that they are spaced apart from each other on the respective substrates.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Wechselrichtermoduls und eines modularen mehrstufigen Wechselrichters, bei dem die Wärmeabfuhr weiter verbessert ist.The object of the invention is to provide an inverter module and a modular multi-level inverter in which heat dissipation is further improved.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der folgenden Beschreibung.The problem is solved by the features of the independent claims. Advantageous further developments are the subject of the dependent claims and the following description.

Nach einem ersten Aspekt wird ein Wechselrichtermodul für einen modularen mehrstufigen Wechselrichter vorgeschlagen. Der Wechselrichter umfasst einen ersten Satz Halbleiterbauelemente, einen zweiten Satz Halbleiterbauelemente und mindestens einen Kühlkörper, wobei die Halbleiterbauelemente des ersten Satzes und des zweiten Satzes in einem Betriebszustand des Wechselrichters unterschiedliche Verlustleistungen aufweisen.. Zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente des ersten Satzes und zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente des zweiten Satzes sind in einem ersten Abstand zueinander auf dem Kühlkörper angeordnet und zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente desselben Satzes sind in einem zweiten Abstand zueinander angeordnet, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist.According to a first aspect, an inverter module for a modular multi-level inverter is proposed. The inverter comprises a first set of semiconductor components, a second set of semiconductor components, and at least one heat sink, wherein the semiconductor components of the first set and the second set have different power losses in an operating state of the inverter. At least some of the semiconductor components of the first set and at least some of the semiconductor components of the second set are arranged at a first distance from one another on the heat sink, and at least some of the semiconductor components of the same set are arranged at a second distance from one another, wherein the second distance is greater than the first distance.

Kern der Erfindung ist, die Halbleiterbauelemente derart auf dem Kühlkörper anzuordnen, dass deren unterschiedliche Verlustleistungen das thermische Verhalten des Wechselrichtermoduls optimieren. Die Halbleiterbauelemente können matrixartig auf dem Kühlkörper angeordnet sein. Weiter können sie zu verschiedenen Sätzen eingeteilt sein, wobei die Halbleiterbauelemente eines ersten Satzes und die Halbleiterbauelemente eines zweiten Satzes unterschiedliche Verlustleistungen aufweisen. Dazu können die Halbleiterbauelemente des ersten Satzes beispielsweise eine erste Verlustleistung und die Halbleiterelemente des zweiten Satzes beispielsweise eine zweite Verlustleistung aufweisen. Die Verlustleistungen der Halbleiterbauelemente eines Satzes können innerhalb einer Fehlertoleranz voneinander abweichen und daher im Wesentlichen gleich sein. Um das thermische Verhalten des Wechselrichtermoduls zu optimieren, wird zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente, die gleiche oder im Wesentlichen gleiche Verlustleistungen aufweisen, weiter voneinander angeordnet als zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente, die unterschiedliche Verlustleistungen aufweisen. Im letzteren Fall sind automatisch Halbleiterbauelemente nebeneinander oder zumindest in dem ersten Abstand zueinander angeordnet, bei denen ein Halbleiterbauelement eine höhere Verlustleistung als das andere hat. Durch die Wärmespreizung, die während der Wärmeleitung zum Kühlkörper auftritt, kann die Wärme gleichmäßiger über den Kühlkörper verteilt werden als in einem Fall, bei dem die Verlustleistungen von im ersten Abstand zueinander angeordneten Halbleiterbauelementen ähnlich oder gleich sind. Die gleiche Wirkung hat die Anordnung von Halbleiterbauelementen mit gleicher oder ähnlicher Verlustleistung im zweiten Abstand zueinander, der größer als der erste Abstand ist. Dann sind die Halbleiterbauelemente weiter voneinander entfernt als Halbleiterbauelemente, die im ersten Abstand zueinander angeordnet sind. Dadurch können beispielsweise Halbleiterbauelemente mit großen Verlustleistungen im zweiten Abstand zueinander angeordnet werden, sodass die Überlappung zwischen den Bereichen minimiert wird, in denen die Halbleiterbauelemente Wärmeenergie in den Kühlkörper abgeben.The core of the invention is to arrange the semiconductor components on the heat sink such that their different power losses optimize the thermal behavior of the inverter module. The semiconductor components can be arranged in a matrix-like manner on the heat sink. Furthermore, they can be divided into different sets, wherein the semiconductor components of a first set and the semiconductor components of a second set have different power losses. For this purpose, the semiconductor components of the first set can, for example, have a first power loss, and the semiconductor elements of the second set can, for example, have a second power loss. The power losses of the semiconductor components of a set can differ from one another within a fault tolerance and therefore be essentially the same. To optimize the thermal behavior of the inverter module, at least some of the semiconductor components that have the same or essentially the same power losses are arranged further apart than at least some of the semiconductor components that have different power losses. In the latter case, semiconductor components are automatically arranged next to one another or at least at the first distance from one another, in which one semiconductor component has a higher power loss than the other. Due to the heat spreading that occurs during heat conduction to the heat sink, the heat can be distributed more evenly across the heat sink than in a case where the power dissipation of semiconductor components arranged at the first distance from each other is similar or the same. The same effect is achieved by arranging semiconductor components with the same or similar power dissipation at a second distance from each other that is greater than the first distance. The semiconductor components are then further apart than semiconductor components arranged at the first distance from each other. This allows, for example, semiconductor components with high power dissipation to be arranged at the second distance from each other, minimizing the overlap between the areas in which the semiconductor components dissipate heat energy into the heat sink.

Damit kann ein Wechselrichtermodul bereitgestellt werden, bei dem die Wärmeabfuhr verbessert ist. Dies hat zur Folge, dass die Halbleiterbauelemente mit vergleichsweise kleinen Flächen an den Kühlkörper ankoppeln können, sodass Material eingespart werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise die Anzahl der Halbleiterbauelemente pro Flächeneinheit erhöht werden, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Durch die verbesserte Wärmeabfuhr kann weiter die Lebensdauer der Halbleiterbauelemente erhöht werden. Weiter kann alternativ oder zusätzlich der Kühlaufwand verringert werden, da die Wärmeabfuhr verbessert wurde.This makes it possible to provide an inverter module with improved heat dissipation. This means that the semiconductor components can be coupled to the heat sink with comparatively small surfaces, thus saving material. Alternatively or additionally, the number of semiconductor components per unit area can be increased to increase the power density. The improved heat dissipation can further extend the lifetime of the semiconductors. components can be increased. Alternatively or additionally, cooling requirements can be reduced because heat dissipation has been improved.

Der Kühlkörper kann ein Substrat aufweisen, auf dem die Halbleiterbauelemente befestigt bzw. ausgebildet sein können. Das Substrat kann zwei Seitenflächen aufweisen, zwischen denen sich das Substrat erstreckt. Auf einer der Seitenflächen können die Halbleiterbauelemente angeordnet sein. Die andere Seitenfläche kann mit einem Kühlelement verbunden sein, das beispielsweise Kühlkanäle für Kühlmittel aufweisen kann. Die Verlustleistung der Halbleiterbauelemente kann durch das Substrat zu dem Kühlelement geleitet werden. Die dabei geleitete Wärme weist in Wärmeflussrichtung eine Spreizung auf, die als Wärmespreizung bezeichnet werden kann. Die Wärmespreizung zeichnet den Bereich aus, der von dem Halbleiterbauelement durch die Verlustleistung erwärmt wird und durch den der größte Teil der von dem Halbleiterbauelement in Richtung des Kühlkörpers abgeleiteten Wärme fließt.The heat sink can have a substrate on which the semiconductor components can be attached or formed. The substrate can have two side surfaces between which the substrate extends. The semiconductor components can be arranged on one of the side surfaces. The other side surface can be connected to a cooling element, which can, for example, have cooling channels for coolant. The power loss of the semiconductor components can be conducted through the substrate to the cooling element. The heat conducted in this way has a spread in the heat flow direction, which can be referred to as heat spread. The heat spread characterizes the area that is heated by the semiconductor component due to the power loss and through which the largest part of the heat dissipated by the semiconductor component towards the heat sink flows.

In einigen Ausführungsbeispielen weisen die Halbleiterbauelemente desselben Satzes einen größtmöglichen Abstand auf dem Kühlkörper zueinander auf.In some embodiments, the semiconductor devices of the same set have the greatest possible distance from each other on the heat sink.

Der größtmögliche Abstand kann zum Beispiel der zweite Abstand sein. So können zumindest einige Halbleiterbauelemente desselben Satzes an verschiedenen Rändern eines Feldes von Halbleiterbauelementen angeordnet werden. Die Ränder des Feldes können beispielsweise an einem Rand des Kühlkörpers positioniert sein. Da die Ränder die verfügbare Fläche definieren, in der die Halbleiterbauelemente angeordnet werden können, wird damit der größtmögliche Abstand zwischen den Halbleiterbauelementen bereitgestellt. Insbesondere können diejenigen Halbleiterbauelemente an den Rändern angeordnet werden, die die größten Verlustleistung aufweisen.The largest possible spacing may, for example, be the second spacing. Thus, at least some semiconductor devices of the same set may be arranged at different edges of an array of semiconductor devices. The edges of the array may, for example, be positioned at an edge of the heat sink. Since the edges define the available area in which the semiconductor devices can be arranged, this provides the largest possible spacing between the semiconductor devices. In particular, those semiconductor devices with the highest power dissipation may be arranged at the edges.

Weiter ist beispielsweise denkbar, dass die Halbleiterbauelemente des ersten Satzes und die Halbleiterbauelemente des zweiten Satzes in einem ersten mittleren Abstand zueinander auf dem Kühlkörper angeordnet sein können und Halbleiterbauelemente desselben Satzes in einem zweiten mittleren Abstand zueinander angeordnet sein können, wobei der zweite mittlere Abstand größer als der erste mittlere Abstand ist.Furthermore, it is conceivable, for example, that the semiconductor components of the first set and the semiconductor components of the second set can be arranged at a first average distance from one another on the heat sink and semiconductor components of the same set can be arranged at a second average distance from one another, wherein the second average distance is greater than the first average distance.

Wenn die Halbleiterbauelemente des gleichen Satzes im Mittel weiter voneinander beabstandet sind als Halbleiterbauelemente verschiedener Sätze, kann bei verschiedenen Verlustleistungen eine gleichmäßigere Verteilung der Verlustleistung bewirkt werden. Dies kann die Wärmeabfuhr weiter verbessern.If the semiconductor components of the same set are, on average, further apart than semiconductor components of different sets, a more even distribution of the power dissipation can be achieved at different power dissipations. This can further improve heat dissipation.

Die oben erläuterten Abstände können in einer ersten Alternative lediglich zwischen unmittelbar benachbarten Halbleiterbauelementen berücksichtigt werden. In einer zweiten Alternative können für die Bestimmung eines mittleren Abstands die Abstände von jedem Halbleiterbauelement zu jedem anderen Halbleiterbauelement des Wechselrichtermoduls berücksichtigt werden.In a first alternative, the distances explained above can be considered only between directly adjacent semiconductor components. In a second alternative, the distances from each semiconductor component to every other semiconductor component of the inverter module can be considered to determine an average distance.

In einigen Ausführungsbeispielen weist zumindest ein Halbleiterbauelement des ersten und/oder des zweiten Satzes eine Kontaktfläche zum Kühlkörper auf, die eine andere Größe als die Kontaktflächen der weiteren Halbleiterbauelemente des ersten und/oder des zweiten Satzes aufweist.In some embodiments, at least one semiconductor component of the first and/or second set has a contact area to the heat sink that has a different size than the contact areas of the other semiconductor components of the first and/or second set.

Die Kontaktfläche kann im Wesentlichen durch die Fläche des Halbleiterbauelements bestimmt werden. Wenn das Halbleiterbauelement als Halbleiterchip ausgebildet ist, kann die Kontaktfläche im Wesentlichen durch die Chipfläche bestimmt sein, die in Kontakt mit dem Kühlkörper bzw. dem Substrat ist. The contact area can be essentially determined by the area of the semiconductor component. If the semiconductor component is formed as a semiconductor chip, the contact area can essentially be determined by the chip area that is in contact with the heat sink or the substrate.

Durch die Größe der Kontaktflächen kann die Verlustleistung zum Kühlkörper beeinflusst werden. So kann zum Beispiel durch eine geringere Kontaktfläche ein geringerer Wärmefluss zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Kühlkörper stattfinden. Entsprechend kann bei gleicher Wärmeleistung durch eine größere Kontaktfläche ein größerer Wärmefluss von den Halbleiterbauelementen zum Kühlkörper stattfinden.The size of the contact surfaces can influence the heat dissipation to the heat sink. For example, a smaller contact surface can result in a lower heat flow between the semiconductor component and the heat sink. Similarly, a larger contact surface can result in a greater heat flow from the semiconductor components to the heat sink, even with the same thermal output.

Weiter ist beispielsweise denkbar, dass der erste Satz eine zum zweiten Satz verschiedene Anzahl von Halbleiterbauelementen aufweisen kann.Furthermore, it is conceivable, for example, that the first set can have a different number of semiconductor components than the second set.

So können beispielsweise in einem Satz, dessen Halbleiterbauelemente eine größere Verlustleistung als Halbleiterbauelemente eines anderen Satzes aufweisen, weniger Halbleiterbauelemente als in dem anderen Satz vorhanden sein. Dies ist jedoch von der jeweiligen Anforderung des Wechselrichtermoduls abhängig. Ebenso kann das Verhältnis umgekehrt sein. Weiter kann in allen Sätzen die gleiche Anzahl von Halbleiterbauelementen vorhanden sein.For example, in a set whose semiconductor components have greater power dissipation than semiconductor components in another set, there may be fewer semiconductor components than in the other set. However, this depends on the specific requirements of the inverter module. The ratio can also be reversed. Furthermore, all sets can contain the same number of semiconductor components.

Der Kühlkörper kann zum Beispiel mindestens zwei Kühlkanäle aufweisen, die sich durch den Kühlkörper in einer Flussrichtung eines Kühlmittels erstrecken können, wobei quer zur Flussrichtung mindestens ein Halbleiterbauelement des ersten Satzes und ein Halbleiterbauelement des zweiten Satzes im ersten Abstand nebeneinander angeordnet sein können.The heat sink may, for example, have at least two cooling channels which may extend through the heat sink in a flow direction of a coolant, wherein at least one semiconductor component of the first set and one semiconductor component of the second set may be arranged next to one another at the first distance transversely to the flow direction.

Das Kühlmittel kann in allen Kühlkanälen des Kühlkörpers in einer gemeinsamen Flussrichtung durch den Kühlkörper fließen. Auf diese Weise kann an einem Ende des Kühlkörpers eine hohe Kühlleistung vorhanden sein, da das Kühlmittel noch keine Wärme abgeführt hat. An einem anderen Ende des Kühlkörpers, wenn das Kühlmittel den Kühlkörper bereits durchlaufen hat und entsprechend Wärme aufgenommen hat, kann die Kühlleistung geringer ausfallen. Die Halbleiterbauelemente desselben Satzes können zumindest quer zu einer Flussrichtung eines Kühlmittels in dem Kühlkörper einen größtmöglichen Abstand auf dem Kühlkörper zueinander aufweisen. Auf diese Weise können Halbleiterbauelemente desselben Satzes Wärme an verschiedene Kühlkanäle übertragen, sodass das Kühlmittel in allen Kühlkanälen gleichmäßig erwärmt wird. The coolant can flow through all of the heat sink's cooling channels in a common flow direction. This allows for high cooling performance at one end of the heat sink because the coolant has not yet dissipated heat. At another end of the heat sink, when the coolant has already passed through the heat sink and absorbed heat, the cooling performance may be lower. The semiconductor components of the same set can be spaced as far apart as possible on the heat sink, at least transversely to a coolant flow direction in the heat sink. This allows semiconductor components of the same set to transfer heat to different cooling channels, so that the coolant is heated evenly in all cooling channels.

Gemäß einem weiteren Beispiel ist denkbar, dass die Halbleiterbauelemente des ersten Satzes gleichartig sein können und/oder dass die Halbleiterbauelemente des zweiten Satzes gleichartig sein können.According to a further example, it is conceivable that the semiconductor components of the first set can be of the same type and/or that the semiconductor components of the second set can be of the same type.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass verschiedene Halbleiterbauelemente in dem ersten Satz zusammengefasst sein können. Lediglich die Verlustleistung der Halbleiterbauelemente in dem ersten Satz kann im Wesentlichen gleich oder ähnlich sein. Analoges kann für den zweiten Satz gelten.Alternatively, it can be provided that various semiconductor components can be combined in the first set. Only the power dissipation of the semiconductor components in the first set can be essentially the same or similar. The same can apply to the second set.

Das Wechselrichtermodul kann beispielsweise einen dritten Satz Halbleiterbauelemente aufweisen, dessen Halbleiterbauelemente in einem Betriebszustand des Wechselrichters geringere Verlustleistungen als die Halbleiterbauelemente des ersten Satz und des zweiten Satzes aufweisen kann.The inverter module may, for example, comprise a third set of semiconductor components, the semiconductor components of which may have lower power losses in an operating state of the inverter than the semiconductor components of the first set and the second set.

Die Halbleiterbauelemente des dritten Satzes können weiter beispielsweise hauptsächlich durch die Verlustleistung der benachbarten Halbleiterbauelemente erwärmt werden. Weiter können die Halbleiterbauelemente des dritten Satzes beispielsweise als Abstandshalter zwischen zwei Halbleiterbauelemente eines anderen Satzes an dem Kühlkörper angeordnet werden, insbesondere quer zu einer Flussrichtung eines Kühlmittels im Kühlkörper. Es versteht sich von selbst, dass die benachbarten Halbleiterbauelemente auch verschiedenen Sätzen angehören können.The semiconductor components of the third set can also be heated, for example, primarily by the power dissipation of the neighboring semiconductor components. Furthermore, the semiconductor components of the third set can be arranged on the heat sink, for example, as spacers between two semiconductor components of another set, in particular transversely to a flow direction of a coolant in the heat sink. It goes without saying that the neighboring semiconductor components can also belong to different sets.

Weiter ist zum Beispiel denkbar, dass die Halbleiterbauelemente des dritten Satzes in einer Flussrichtung eines Kühlmittels in dem Kühlkörper zwischen Halbleiterbauelementen des ersten und/oder zweiten Satzes angeordnet sein können.Furthermore, it is conceivable, for example, that the semiconductor components of the third set can be arranged in a flow direction of a coolant in the heat sink between semiconductor components of the first and/or second set.

Insbesondere, wenn Kühlmittel durch den Kühlkörper strömt, kann ein Halbleiterbauelement des dritten Satzes in Flussrichtung des Kühlmittels zwischen zwei Halbleiterbauelementen eines anderen Satzes an dem Kühlkörper angeordnet sein. Es versteht sich auch hier von selbst, dass die benachbarten Halbleiterbauelemente auch verschiedenen Sätzen angehören können.In particular, when coolant flows through the heat sink, a semiconductor component of the third set can be arranged on the heat sink between two semiconductor components of another set in the direction of coolant flow. It goes without saying that the adjacent semiconductor components can also belong to different sets.

In einigen Ausführungsbeispielen sind die Halbleiterbauelemente als Halbleiterchips ausgebildet.In some embodiments, the semiconductor components are formed as semiconductor chips.

Nach einem zweiten Aspekt wird ein modularer mehrstufiger Wechselrichter mit mindestens zwei Wechselrichtermodulen vorgeschlagen, wobei mindestens eins der Wechselrichtermodule gemäß dem ersten Aspekt ausgebildet ist.According to a second aspect, a modular multi-stage inverter having at least two inverter modules is proposed, wherein at least one of the inverter modules is designed according to the first aspect.

Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Wechselrichters ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Wechselrichtermoduls. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.The advantages and effects, as well as further developments, of the inverter are derived from the advantages and effects, as well as further developments of the inverter module described above. To avoid repetition, reference is made to the previous description in this regard.

Nach einem dritten Aspekt wird ein Fahrzeug vorgeschlagen. Das Fahrzeug umfasst mindestens einen elektrischen Energiespeicher, einen elektrischen Motor und mindestens ein Wechselrichtermodul nach der vorangegangenen Beschreibung bzw. mindestens einen modularen mehrstufigen Wechselrichter nach der vorangegangenen Beschreibung, wobei das Wechselrichtermodul bzw. der Wechselrichter den elektrischen Energiespeicher mit dem elektrischen Motor elektrisch verbindet.According to a third aspect, a vehicle is proposed. The vehicle comprises at least one electrical energy storage device, an electric motor, and at least one inverter module according to the preceding description or at least one modular multi-stage inverter according to the preceding description, wherein the inverter module or the inverter electrically connects the electrical energy storage device to the electric motor.

Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Fahrzeugs ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Wechselrichtermoduls. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.The advantages and effects, as well as further developments, of the vehicle are derived from the advantages and effects, as well as further developments, of the inverter module described above. To avoid repetition, reference is made to the previous description in this regard.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mittels der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Wechselrichtermoduls;
  • 2a, b eine schematische Querschnittsdarstellung eines Wechselrichtermoduls;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises eines Wechselrichtermoduls;
  • 4 eine schematische Darstellung der Schaltung eines Wechselrichtermoduls; und
  • 5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs.
The invention is described below using an exemplary embodiment with the aid of the accompanying drawings. They show:
  • 1 a schematic representation of an inverter module;
  • 2a , b a schematic cross-sectional view of an inverter module;
  • 3 a schematic diagram of a circuit of an inverter module;
  • 4 a schematic diagram of the circuit of an inverter module; and
  • 5 a schematic representation of a vehicle.

Das Wechselrichtermodul wird im Folgenden gemäß 1 in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.The inverter module is described below in accordance with 1 designated in its entirety by the reference number 10.

Das Wechselrichtermodul 10 weist einen Kühlkörper 12 auf, auf dem mehrere Sätze Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 angeordnet sind. Zumindest sind ein erster Satz Halbleiterbauelemente 14 und ein zweiter Satz Halbleiterbauelemente 16 vorhanden. In diesem Beispiel ist auch ein dritter Satz mit Halbleiterbauelementen 18 vorhanden.The inverter module 10 has a heat sink 12 on which several sets of semiconductor components 14, 16, 18 are arranged. At least a first set of semiconductor components 14 and a second set of semiconductor components 16 are present. In this example, a third set of semiconductor components 18 is also present.

Die Halbleiterbauelemente 14 des ersten Satzes weisen in diesem Beispiel eine höhere Verlustleistung als die Halbleiterbauelemente 16 des zweiten Satzes auf. Die Halbleiterbauelemente 18 des dritten Satzes können eine geringere Verlustleistung als die Halbleiterbauelemente 16 des zweiten Satzes aufweisen und hauptsächlich durch die Wärme von den benachbarten Halbleiterbauelementen 14, 16 des ersten und zweiten Satzes erwärmt werden.In this example, the semiconductor components 14 of the first set have higher power dissipation than the semiconductor components 16 of the second set. The semiconductor components 18 of the third set may have lower power dissipation than the semiconductor components 16 of the second set and may be heated primarily by the heat from the adjacent semiconductor components 14, 16 of the first and second sets.

Der Kühlkörper 12 kann von einem Kühlmittel der in einer Flussrichtung 50 durchflossen werden. Das Kühlmittel hat beim Eintritt in den Kühlkörper 12 seine kälteste Temperatur. Beim Durchströmen des Kühlkörpers 12 wird das Kühlmittel durch die Verlustleistung der Halbleiterbauelemente 14, 16 erwärmt, sodass die Kühlleistung in Flussrichtung 50 verringert wird.A coolant can flow through the heat sink 12 in a flow direction 50. The coolant has its coldest temperature upon entering the heat sink 12. As it flows through the heat sink 12, the coolant is heated by the power dissipation of the semiconductor components 14, 16, so that the cooling performance in the flow direction 50 is reduced.

Die Halbleiterbauelemente 14 des ersten Satzes und die Halbleiterbauelemente 16 des zweiten Satzes können zur Optimierung der Kühlleistung am Kühlkörper 12 in einem ersten Abstand 32 zueinander angeordnet sein. In dem dargestellten Beispiel gemäß 1 kann der erste Abstand 32 quer zur Flussrichtung 50 des Kühlmittels ermittelt werden. Halbleiterbauelemente 14, 16 desselben Satzes können einen zweiten Abstand 34, 36, 38 zueinander aufweisen. Der zweite Abstand 34, 36, 38 ist größer als der erste Abstand 32.The semiconductor components 14 of the first set and the semiconductor components 16 of the second set can be arranged at a first distance 32 from one another to optimize the cooling performance on the heat sink 12. In the example shown according to 1 The first distance 32 can be determined transversely to the flow direction 50 of the coolant. Semiconductor components 14, 16 of the same set can have a second distance 34, 36, 38 from one another. The second distance 34, 36, 38 is greater than the first distance 32.

In dem dargestellten Beispiel gemäß 1 weist der größte Teil der Halbleiterbauelemente 14 des ersten Satzes einen zweiten Abstand 34, 36, 38 zu den anderen Halbleiterbauelementen 14 des ersten Satzes auf, der größer als der erste Abstand 32 ist. Lediglich ein kleiner Teil der Abstände zwischen den Halbleiterbauelementen 14 des ersten Satzes ist kleiner oder gleich dem ersten Abstand 32.In the example shown according to 1 The majority of the semiconductor components 14 of the first set have a second distance 34, 36, 38 from the other semiconductor components 14 of the first set that is greater than the first distance 32. Only a small portion of the distances between the semiconductor components 14 of the first set are less than or equal to the first distance 32.

Insbesondere sind jedoch in diesem Beispiel quer zur Flussrichtung 50 alle zweiten Abstände 38 größer als die ersten Abstände 32.In particular, however, in this example, transverse to the flow direction 50, all second distances 38 are greater than the first distances 32.

Weiter kann auch ein mittlerer erster Abstand, der sich aus der Summe aller ersten Abstände 32 in allen Richtungen zwischen verschiedenen Halbleiterbauelementen 14, 16 des ersten und zweiten Satzes geteilt durch die Anzahl der ersten Abstände 32 berechnet, kleiner als ein mittlerer zweite Abstand sein, der sich aus der Summe aller zweiten Abstände 34, 36, 38 in allen Richtungen zwischen gleichen Halbleiterbauelementen 14 des ersten Satzes oder zwischen gleichen Halbleiterbauelemente 16 des zweiten Satzes geteilt durch die Anzahl der zweiten Abstände 34, 36, 38 berechnet.Furthermore, an average first distance, which is calculated from the sum of all first distances 32 in all directions between different semiconductor components 14, 16 of the first and second set divided by the number of first distances 32, can also be smaller than an average second distance, which is calculated from the sum of all second distances 34, 36, 38 in all directions between identical semiconductor components 14 of the first set or between identical semiconductor components 16 of the second set divided by the number of second distances 34, 36, 38.

Quer zur Flussrichtung 50 sind die Halbleiterbauelemente 16 des zweiten Satzes zwischen den Halbleiterbauelementen 14 des ersten Satzes angeordnet. Weiter sind die Halbleiterbauelemente 14 des ersten Satzes quer zur Flussrichtung 50 an den Rändern des Kühlkörpers 12 angeordnet.The semiconductor components 16 of the second set are arranged between the semiconductor components 14 of the first set, transverse to the flow direction 50. Furthermore, the semiconductor components 14 of the first set are arranged transverse to the flow direction 50 at the edges of the heat sink 12.

Damit kann die Verlustleistung der Halbleiterbauelemente 14 optimal auf den Kühlkörper 12 verteilt werden, ohne dass übermäßig erwärmte Bereiche der durch Überlappungen von durch die Halbleiterbauelemente erwärmten Abschnitten des Kühlkörpers 12 entstehen.This allows the power loss of the semiconductor components 14 to be optimally distributed over the heat sink 12 without excessively heated areas being created by overlaps of sections of the heat sink 12 heated by the semiconductor components.

Weiter verbessert werden kann die Verteilung der Verlustleistung der Halbleiterbauelemente 14, 16 des ersten Satzes bzw. des zweiten Satzes durch das Anordnen der Halbleiterbauelemente 18 des dritten Satzes zwischen gleichartigen Halbleiterbauelementen 14, 16 in Flussrichtung 50. Insbesondere in dem Bereich des Kühlkörpers 12, in dem das Kühlmittel beim Durchfließen des Kühlkörpers 12 bereits Wärme von den Halbleiterbauelementen 14, 16 aufgenommen hat, können die Halbleiterbauelemente 18 des dritten Satzes als Abstandshalter fungieren, um die Verlustleistung der angrenzenden Halbleiterbauelemente 14, 16 optimal zu verteilen.The distribution of the power loss of the semiconductor components 14, 16 of the first set or the second set can be further improved by arranging the semiconductor components 18 of the third set between similar semiconductor components 14, 16 in the flow direction 50. In particular, in the region of the heat sink 12 in which the coolant has already absorbed heat from the semiconductor components 14, 16 as it flows through the heat sink 12, the semiconductor components 18 of the third set can act as spacers in order to optimally distribute the power loss of the adjacent semiconductor components 14, 16.

In diesem Beispiel ist in Flussrichtung 50 eine Reihe Halbleiterbauelemente 18 des dritten Satzes quer zur Flussrichtung 50 als vorletzte Reihe in der Anordnung der Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 vorgesehen.In this example, in the flow direction 50, a row of semiconductor components 18 of the third set is provided transversely to the flow direction 50 as the penultimate row in the arrangement of the semiconductor components 14, 16, 18.

In dem Kühlkörper 12 können mehrere Kühlkanäle 24 ausgebildet sein, durch die das Kühlmittel fließen kann. Diese sind im Querschnitt in den 2a und 2b dargestellt. Insgesamt weist der Kühlkörper 12 in diesem Beispiel vier Kühlkanäle 24 auf, die sich parallel in Flussrichtung 50 durch den Kühlkörper 12 erstrecken. Dabei kann der Kühlkörper 12 ein Kühlelement 22 aufweisen, in dem die Kühlkanäle 24 ausgebildet sind. Weiter kann der Kühlkörper 12 ein Substrat 20 aufweisen, das zwischen den Halbleiterbauelementen 14, 16, 18 und dem Kühlelement 22 angeordnet ist. Die Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 sind auf einer Seite des Substrats 20 angeordnet und das Kühlelement 22 auf einer gegenüberliegenden Seite des Substrats 20.Several cooling channels 24 through which the coolant can flow can be formed in the heat sink 12. These are shown in cross section in the 2a and 2b shown. In this example, the heat sink 12 has a total of four cooling channels 24 that extend parallel in the flow direction 50 through the heat sink 12. The heat sink 12 can have a cooling element 22 in which the cooling channels 24 are formed. Furthermore, the heat sink 12 can have a substrate 20 that is arranged between the semiconductor components 14, 16, 18 and the cooling element 22. The semiconductor components 14, 16, 18 are arranged on one side of the substrate 20, and the cooling element 22 is arranged on an opposite side of the substrate 20.

Weiter weisen die Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 Kontaktflächen 46, 48 auf, mit denen sie mit dem Substrat 20 verbunden sind. Die Verlustleistung der Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 wird über die Kontaktflächen 46, 48 auf das Substrat 20 übertragen. Von dem Substrat 20 wird die Wärme weiter auf das Kühlelement 22 zu den Kühlkanälen 24 geleitet.Furthermore, the semiconductor components 14, 16, 18 have contact surfaces 46, 48, with which they are connected to the substrate 20. The power loss of the semiconductor components 14, 16, 18 is transferred to the substrate 20 via the contact surfaces 46, 48. From the substrate 20, the heat is further conducted to the cooling element 22 and the cooling channels 24.

Die Verlustleistung der Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 wird daher durch das Substrat 20 zu den in dem Kühlelement 22 angeordneten Kühlkanälen 24 geleitet. The power loss of the semiconductor components 14, 16, 18 is therefore conducted through the substrate 20 to the cooling channels 24 arranged in the cooling element 22.

Die Kontaktflächen 46, 48 der Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 können verschiedene Größen haben.The contact surfaces 46, 48 of the semiconductor components 14, 16, 18 can have different sizes.

In 2a ist weiter die Wärmespreizung 26 der Halbleiterbauelemente 14 des ersten Satzes schematisch dargestellt. Die Wärmespreizung 26 zeigt dabei die Bereiche an, die durch die Verlustleistung des jeweiligen Halbleiterbauelements 14 erwärmt werden. Dabei ist in ersichtlich, dass in dem dargestellten Beispiel ein Halbleiterbauelement 14 das Kühlmittel jeweils zwei Kühlkanäle 24 erwärmt. Dabei erwärmt jedes Halbleiterbauelement 14 verschiedene Kühlkanäle. Eine Überlappung der Wärmespreizung 26 verschiedener Halbleiterbauelemente 14 des ersten Satzes wird durch die Anordnung der Halbleiterbauelemente 14 auf dem Kühlkörper 12 vermieden.In 2a The heat spread 26 of the semiconductor components 14 of the first set is also shown schematically. The heat spread 26 indicates the areas that are heated by the power loss of the respective semiconductor component 14. It can be seen that in the example shown, one semiconductor component 14 heats the coolant in two cooling channels 24. Each semiconductor component 14 heats different cooling channels. Overlapping of the heat spread 26 of different semiconductor components 14 of the first set is avoided by the arrangement of the semiconductor components 14 on the heat sink 12.

In 2b ist die Wärmespreizung 28 eines Halbleiterbauelements 16 des zweiten Satzes abgebildet. Aus dieser Darstellung wird ersichtlich, dass das Halbleiterbauelement 16 des zweiten Satzes ebenfalls Wärme an zwei Kühlkanäle 24 abgibt. Jeder der beiden Kühlkanäle 24 wird durch jeweils ein anderes Halbleiterelement 14 des ersten Satzes erwärmt bzw. durch dessen Wärmespreizung 26 abgedeckt.In 2b The heat spread 28 of a semiconductor component 16 of the second set is depicted. This illustration shows that the semiconductor component 16 of the second set also dissipates heat to two cooling channels 24. Each of the two cooling channels 24 is heated by a different semiconductor element 14 of the first set or covered by its heat spread 26.

Das Kühlmittel in den Kühlkanälen 24 wird daher durch die Halbleiterbauelemente 14, 16 des ersten und zweiten Satzes gleichmäßig erwärmt.The coolant in the cooling channels 24 is therefore heated uniformly by the semiconductor components 14, 16 of the first and second sets.

In 3 ist eine beispielhafte Schaltung mit Halbleiterbauelementen 14, 16, 18 dargestellt. Die Schaltung ist in dem Wechselrichtermodul 10 integriert. Jedes der Halbleiterbauelemente 14, 16, 18 kann beispielsweise als Halbleiterchip ausgebildet sein, der auf dem Kühlkörper 12 befestigt ist.In 3 An exemplary circuit with semiconductor components 14, 16, 18 is shown. The circuit is integrated into the inverter module 10. Each of the semiconductor components 14, 16, 18 can be formed, for example, as a semiconductor chip that is attached to the heat sink 12.

Es kann jede andere Schaltung verwendet werden, die zum Umrichten in einem Wechselrichtermodul 10 für einen modularen mehrstufigen Wechselrichter geeignet ist.Any other circuit suitable for conversion in an inverter module 10 for a modular multi-level inverter may be used.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines mehrstufigen modularen Wechselrichters 30. Der Wechselrichter 30 weist eine Mehrzahl von Wechselrichtermodul 10 auf, die gemäß den oben angeführten Erläuterungen ausgebildet sein können. Dabei ist zumindest ein Wechselrichtermodul 10 gemäß den oben angeführten Erläuterungen ausgebildet. Die Wechselrichtermodule 10 des Wechselrichters 30 können miteinander verschaltet sein. 4 shows a schematic representation of a multi-stage modular inverter 30. The inverter 30 has a plurality of inverter modules 10, which can be configured according to the above explanations. At least one inverter module 10 is configured according to the above explanations. The inverter modules 10 of the inverter 30 can be interconnected.

In 5 ist ein Fahrzeug 40 abgebildet, das als Elektrofahrzeug ausgebildet sein kann. Das Fahrzeug 40 kann einen Energiespeicher 42 aufweisen, der beispielsweise als Batteriespeicher ausgebildet sein kann.In 5 A vehicle 40 is depicted, which may be configured as an electric vehicle. The vehicle 40 may have an energy storage device 42, which may, for example, be configured as a battery storage device.

Weiter kann das Fahrzeug 40 einen elektrischen Motor 44 aufweisen, der zum Antreiben des Fahrzeugs 40 ausgebildet ist. Der elektrische Motor 44 kann auch als Generator fungieren, um beispielsweise bei einer Verzögerung des Fahrzeugs kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln.Furthermore, the vehicle 40 may include an electric motor 44 configured to drive the vehicle 40. The electric motor 44 may also function as a generator, for example, to convert kinetic energy into electrical energy when the vehicle decelerates.

Der Wechselrichter 30 oder mindestens ein Wechselrichtermodul 10 können eine elektrische Verbindung zwischen dem Energiespeicher 42 und dem elektrischen Motor 44 ausbilden. Energie, die von dem Energiespeicher 42 mit einer Gleichspannung bereitgestellt wird, kann durch den Wechselrichter 30 oder das mindestens eine Wechselrichtermodul 10 in eine Wechselspannung umgerichtet werden. Die Frequenz der Wechselspannung kann von der angeforderten Geschwindigkeit für das Fahrzeug 40 abhängen.The inverter 30 or at least one inverter module 10 can form an electrical connection between the energy storage device 42 and the electric motor 44. Energy provided by the energy storage device 42 with a direct voltage can be converted into an alternating voltage by the inverter 30 or the at least one inverter module 10. The frequency of the alternating voltage can depend on the requested speed for the vehicle 40.

Weiter kann von dem elektrischen Motor 44 mit einer Wechselspannung bereitgestellte elektrische Energie durch den Wechselrichter 30 oder das mindestens eine Wechselrichtermodul 10 in eine Gleichspannung umgewandelt werden und in den elektrischen Energiespeicher 42 eingespeist werden.Furthermore, electrical energy provided by the electric motor 44 with an alternating voltage can be converted into a direct voltage by the inverter 30 or the at least one inverter module 10 and fed into the electrical energy storage device 42.

Das oben beschriebene Beispiel dient in keiner Weise einer Beschränkung der Erfindung. Vielmehr kann die Erfindung in vielfältiger Weise abgewandelt werden. Alle oben beschriebenen Merkmale der Erfindung können allein oder in Kombination miteinander wesentlich für die Erfindung sein.The example described above does not limit the invention in any way. Rather, the invention can be modified in many ways. All of the features of the invention described above can be essential to the invention alone or in combination with one another.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
WechselrichtermodulInverter module
1212
Kühlkörperheat sink
1414
Halbleiterbauelementsemiconductor component
1616
Halbleiterbauelementsemiconductor component
1818
Halbleiterbauelementsemiconductor component
2424
Kühlkanalcooling channel
2626
WärmespreizungHeat spreading
3030
WechselrichterInverter
3232
erster Abstandfirst distance
3434
zweiter Abstandsecond distance
3636
zweiter Abstandsecond distance
3838
zweiter Abstandsecond distance
4040
Fahrzeugvehicle
4242
elektrischer Energiespeicherelectrical energy storage
4444
MotorMotor
4646
KontaktflächeContact surface
4848
KontaktflächeContact surface
5050
FlussrichtungFlow direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2008 000 452 T5 [0003]DE 10 2008 000 452 T5 [0003]

Claims (12)

Wechselrichtermodul (10) für einen modularen mehrstufigen Wechselrichter (30) umfassend einen ersten Satz Halbleiterbauelemente (14), einen zweiten Satz Halbleiterbauelemente (16) und mindestens einen Kühlkörper (12), wobei die Halbleiterbauelemente (14, 16) des ersten Satzes und des zweiten Satzes in einem Betriebszustand des Wechselrichters (30) unterschiedliche Verlustleistungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente (14) des ersten Satzes und zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente (16) des zweiten Satzes in einem ersten Abstand (32) zueinander auf dem Kühlkörper (12) angeordnet sind und zumindest ein Teil der Halbleiterbauelemente (14, 16) desselben Satzes in einem zweiten Abstand (34, 36, 38) zueinander angeordnet sind, wobei der zweite Abstand (34, 36, 38) größer als der erste Abstand (32) ist.Inverter module (10) for a modular multi-stage inverter (30) comprising a first set of semiconductor components (14), a second set of semiconductor components (16) and at least one heat sink (12), wherein the semiconductor components (14, 16) of the first set and of the second set have different power losses in an operating state of the inverter (30), characterized in that at least some of the semiconductor components (14) of the first set and at least some of the semiconductor components (16) of the second set are arranged at a first distance (32) from one another on the heat sink (12) and at least some of the semiconductor components (14, 16) of the same set are arranged at a second distance (34, 36, 38) from one another, wherein the second distance (34, 36, 38) is greater than the first distance (32). Wechselrichtermodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Halbleiterbauelemente (14, 16) desselben Satzes einen größtmöglichen Abstand auf dem Kühlkörper (12) zueinander aufweisen.Inverter module (10) according to Claim 1 , characterized in that semiconductor components (14, 16) of the same set have the greatest possible distance from one another on the heat sink (12). Wechselrichtermodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauelemente (14) des ersten Satzes und die Halbleiterbauelemente (16) des zweiten Satzes in einem ersten mittleren Abstand zueinander auf dem Kühlkörper (12) angeordnet sind und Halbleiterbauelemente (14, 16) desselben Satzes in einem zweiten mittleren Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der zweite mittlere Abstand größer als der erste mittlere Abstand ist.Inverter module (10) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the semiconductor components (14) of the first set and the semiconductor components (16) of the second set are arranged at a first average distance from one another on the heat sink (12) and semiconductor components (14, 16) of the same set are arranged at a second average distance from one another, the second average distance being greater than the first average distance. Wechselrichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Halbleiterbauelement (14, 16) des ersten und/oder zweiten Satzes eine Kontaktfläche (46, 48) zum Kühlkörper (12) aufweist, die eine andere Größe als die Kontaktflächen (46, 48) der weiteren Halbleiterbauelemente (14, 16) des ersten und/oder zweiten Satzes aufweist.Inverter module (10) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that at least one semiconductor component (14, 16) of the first and/or second set has a contact surface (46, 48) to the heat sink (12) which has a different size than the contact surfaces (46, 48) of the further semiconductor components (14, 16) of the first and/or second set. Wechselrichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz eine zum zweiten Satz verschiedene Anzahl an Halbleiterbauelementen (14, 16) aufweist.Inverter module (10) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the first set has a different number of semiconductor components (14, 16) than the second set. Wechselrichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (12) mindestens zwei Kühlkanäle (24) aufweist, die sich durch den Kühlkörper (12) in einer Flussrichtung (50) eines Kühlmittels erstrecken, wobei quer zur Flussrichtung (50) mindestens ein Halbleiterbauelement (14) des ersten Satzes und ein Halbleiterbauelement (16) des zweiten Satzes im ersten Abstand (32) nebeneinander angeordnet sind.Inverter module (10) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the heat sink (12) has at least two cooling channels (24) which extend through the heat sink (12) in a flow direction (50) of a coolant, wherein at least one semiconductor component (14) of the first set and one semiconductor component (16) of the second set are arranged next to one another at the first distance (32) transversely to the flow direction (50). Wechselrichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauelemente (14) des ersten Satzes gleichartig sind und/oder dass die Halbleiterbauelemente (16) des zweiten Satzes gleichartig sind.Inverter module (10) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the semiconductor components (14) of the first set are of the same type and/or that the semiconductor components (16) of the second set are of the same type. Wechselrichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselrichtermodul (10) einen dritten Satz Halbleiterbauelemente (18) aufweist, dessen Halbleiterbauelemente (18) in einem Betriebszustand des Wechselrichters (30) geringere Verlustleistungen als die Halbleiterbauelemente (14, 16) des ersten Satz und des zweiten Satzes aufweisen.Inverter module (10) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the inverter module (10) has a third set of semiconductor components (18), the semiconductor components (18) of which have lower power losses in an operating state of the inverter (30) than the semiconductor components (14, 16) of the first set and the second set. Wechselrichtermodul (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauelemente (18) des dritten Satzes in einer Flussrichtung (50) eines Kühlmittels in dem Kühlkörper (12) zwischen Halbleiterbauelementen (14, 16) des ersten und/oder zweiten Satzes angeordnet sind.Inverter module (10) according to Claim 8 , characterized in that the semiconductor components (18) of the third set are arranged in a flow direction (50) of a coolant in the heat sink (12) between semiconductor components (14, 16) of the first and/or second set. Wechselrichtermodul (10) nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauelemente (14, 16, 18) als Halbleiterchips ausgebildet sind.Inverter module (10) according to Claim 1 until 9 , characterized in that the semiconductor components (14, 16, 18) are designed as semiconductor chips. Modularer mehrstufiger Wechselrichter (30) umfassend mindestens zwei Wechselrichtermodule (10), wobei mindestens eins der Wechselrichtermodule (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.Modular multi-level inverter (30) comprising at least two inverter modules (10), wherein at least one of the inverter modules (10) is constructed according to one of the Claims 1 until 10 is trained. Fahrzeug (40) umfassend mindestens einen elektrischen Energiespeicher (42), einen elektrischen Motor (44) und mindestens ein Wechselrichtermodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder mindestens einen modularen mehrstufigen Wechselrichter (30) nach Anspruch 11, wobei das Wechselrichtermodul (10) oder der Wechselrichter (30) den elektrischen Energiespeicher (42) mit dem elektrischen Motor (44) elektrisch verbindet.Vehicle (40) comprising at least one electrical energy storage device (42), an electric motor (44) and at least one inverter module (10) according to one of the Claims 1 until 10 or at least one modular multi-level inverter (30) according to Claim 11 , wherein the inverter module (10) or the inverter (30) electrically connects the electrical energy storage device (42) to the electric motor (44).
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