CN117981482A - 功率模块、特别是用于车辆的功率电子器件的功率模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率模块(11)、特别是用于车辆的功率电子器件的功率模块，该功率模块具有两个直流电流汇流排(12、14)和布置在两个直流电流汇流排(12、14)之间的三个相电流汇流排(16)以及多个功率半导体(18)，所述功率半导体分别布置在直流电流汇流排(12、14)中的一个直流电流汇流排与相电流汇流排(16)中的一个相电流汇流排之间，本发明还涉及具有至少一个这种功率模块(11)的功率电子器件和具有这种功率电子器件的车辆。在此，直流电流汇流排(12、14)与相电流汇流排(16)彼此电绝缘，并且分别具有至少一个由介电流体流过的冷却通道(13、15、17)，其中，直流电流汇流排(12、14)和相电流汇流排(16)在两个开放的端部处分别具有至少一个可插接电接触接头(12.1、14.1、16.1)和至少一个可插接流体接头(13.1、15.1、17.1)，其分别形成组合式的插接连接接头，从而使得多个功率模块(11)能够借助插接连接以流体密封的方式彼此连接。

Description

功率模块、特别是用于车辆的功率电子器件的功率模块

技术领域

本发明涉及一种功率模块、特别是用于车辆的功率电子器件的功率模块。一种用于车辆的、具有这种功率模块的功率电子器件以及具有这种功率电子器件的车辆也是本发明的主题。

背景技术

用于具有电驱动器或混合驱动器的车辆的功率电子器件中的功率半导体导通着高的电流。由传导损耗和开关损耗产生的必须在非常小的面积上散发掉的损耗热量，导致热流密度升高到直至1000W/cm²。为了有效冷却，承载着功率半导体的功率基质通常由引导着液态冷却剂的冷却器冷却。在此，待冷却的半导体和传递热量的面(冷却器与冷却剂的接触面)之间的热量仅通过热传导传递。最大允许的半导体温度在此对于故障来说是至关重要的，因此使半导体和冷却剂之间的热阻最小化是有利的。这通过将在半导体处产生的损耗热量由热传导分布到更大的面上来实现。所谓的热堆(thermischer Stack)的通过其传导热量的层结构的一部分是介电介质(例如陶瓷或聚合物)，以便将冷却剂与带电压的构件(功率半导体和电源)在电气方面分开。

由专利文献DE102019203399A1已知一种汇流排装置，其具有分别可通电流的第一汇流排、第二汇流排和第三汇流排，这些汇流排彼此电绝缘。这三个汇流排中的每个汇流排构造成流体可以流过的流体通道，从而由三个汇流排形成第一流体通道、第二流体通道和第三流体通道。在此，汇流排装置包括转向分布器，用于在流体流过第一流体通道之后将流体分配到第二流体通道和第三流体通道。交流电流流过第一汇流排并且直流电流流过第二汇流排和第三汇流排。第一汇流排借助至少一个电绝缘体划分成第一汇流排区段和至少一个第二汇流排区段，从而使得至少两个汇流排区段彼此电绝缘。此外，汇流排装置具有至少一个电路装置，其包括多个半导体开关并且与第一汇流排、第二汇流排和第三汇流排电连接。这种电路装置例如可以是电气换流器或逆变器。

发明内容

具有独立权利要求1的特征的功率模块和具有独立权利要求12的特征的功率电子器件以及具有独立权利要求14的特征的车辆分别具有如下优点：通过使用介电流体可以显著改善各功率模块的热阻。在使用介电流体时，可以省去用于电荷载体和冷却介质之间的电绝缘的陶瓷层。由此可以使结构更小并且显著降低热阻，特别是考虑到该层的热传导性能差。作为示例，可以使用特殊的冷却剂或传动装置油来作为介电流体。

本发明的实施方式允许实现具有显著更高的功率密度和紧凑的结构体积的功率模块。着是通过如下方式实现的，即与具有绝缘陶瓷层的由冷却剂冷却的传统结构相比，热阻显著降低了高达50％。由此可以减少各功率半导体的芯片面积(35％至40％)和相关成本，或者可以降低运行温度并减少损耗。此外，本发明的实施方式允许对功率电子器件结构的模块化。在此，各功率模块表示功率电子器件的独立的各个部分。通过可插接流体接头与可插接电接触接头的结合，各功率模块简单地通过插接在一起即可彼此连接，从而实现功率等级的缩放(Skalierung)。当将功率电子器件用作换流器时，各功率模块形成独立的换流器区段，从而由于功率模块和冷却器的紧凑结构，可实现的换向单元可以灵活地布置在功率换流器(DC/AC转换器)中。

此外，通过由介电流体冷却的功率电子器件与由介电流体冷却的电驱动器和/或传动装置的结合，可以在电驱动桥中省去冷却剂、例如水/乙二醇。介电流体的再冷却例如通过由空气冷却的热交换器进行。此外，通过功率电子器件的非常小的结构方式和模块化的结构，可以实现小型化和功率缩放。

本发明的实施方式提供了一种特别是用于车辆的功率电子器件的功率模块，该功率模块具有两个直流电流汇流排和布置在这两个直流电流汇流排之间的三个相电流汇流排以及多个功率半导体，这些功率半导体分别布置在直流电流汇流排中的一个直流电流汇流排与相电流汇流排中的一个相电流汇流排之间。所述直流电流汇流排与所述相电流汇流排彼此电绝缘，并且分别具有至少一个由介电流体流过的冷却通道。在此，所述直流电流汇流排和所述相电流汇流排在两个开放的端部处分别具有至少一个可插接电接触接头和至少一个可插接流体接头，它们分别形成组合式的插接连接接头，从而使得多个功率模块可以借助组合式的插接连接以流体密封的方式彼此连接。

通过组合式的插接连接接头，在连接多个功率模块时，可以在一个工序中实现对应的冷却通道之间的流体连接以及对应的直流电流汇流排和相电流汇流排之间的电连接。通过构造为流体密封的插接连接，可以避免冷却通道的横截面急剧变窄，横截面急剧变窄会导致大的压力损耗。此外，可以实现具有足够大的接触表面的电连接。

此外，提出了一种用于车辆的功率电子器件，该功率电子器件具有评估和控制单元以及至少一个这样的功率模块。在此，功率半导体的控制信号接头与评估和控制单元电连接。

此外，提出了一种具有这种功率电子器件和冷却回路的车辆，在所述冷却回路中引导介电流体以冷却车辆总成。在此，所述功率电子器件经由对应的接口单元与所述冷却回路流体连接。

“评估和控制单元”在此能够是指电器，例如控制仪器、特别是驱动控制仪器，其对所检测到的传感器信号进行处理或者评估，以便设置或调节相应的相电流。所述评估及控制单元能够具有至少一个接口，所述接口能够以硬件方式和/或以软件方式来构成。在以硬件方式构成时，所述接口比如能够是所谓的系统ASIC的一部分，这部分包含所述评估及控制单元的各种功能。但是也可能的是，所述接口是自身的集成电路或者至少部分地由离散的器件所构成。在以软件方式构成时，所述接口能够是软件模块，所述软件模块比如除了其他软件模块之外也处于微控制器上。也有利的是一种具有程序代码的计算机程序产品，该计算机程序产品被存储在机器可读的载体、比如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且在所述程序由所述评估及控制单元执行时用于实施评估。

通过在从属权利要求中列出的措施和改进方案可以实现有利地改善在独立权利要求1中给出的功率模块和在独立权利要求12中给出的功率电子器件。

在功率模块的一种有利的设计方案中，各功率半导体可以构造为半导体开关。在此，功率半导体的第一功率接头直接与对应的直流电流汇流排连接，并且功率半导体的第二功率接头经由间隔保持件与对应的相电流汇流排连接。通过功率半导体和冷却通道之间的这种良好的热连接，可以减少功率半导体的芯片面积或降低运行温度。

在功率模块的另一种有利的设计方案中，直流电流汇流排可以分别具有三个冷却通道，这些冷却通道可以分别与三个相电流汇流排的冷却通道平行地延伸。特别有利的是，第一功率半导体可以布置在第一直流电流汇流排的第一冷却通道与第一相电流汇流排的冷却通道之间。第二功率半导体可以布置在第二直流电流汇流排的第一冷却通道与第一相电流汇流排的冷却通道之间。第三功率半导体可以布置在第一直流电流汇流排的第二冷却通道与第二相电流汇流排的冷却通道之间。第四功率半导体可以布置在第二直流电流汇流排的第二冷却通道与第二相电流汇流排的冷却通道之间。第五功率半导体可以布置在第一直流电流汇流排的第三冷却通道与第三相电流汇流排的冷却通道之间。第六功率半导体可以布置在第二直流电流汇流排的第三冷却通道与第三相电流汇流排的冷却通道之间。由于相电流汇流排的冷却通道在相电流汇流排的两侧散发掉功率半导体的损耗热量，并且直流电流汇流排的冷却通道仅具有一侧的热负荷，所以相电流汇流排的冷却通道的通道高度高于直流电流汇流排的冷却通道的通道高度。优选地，相电流汇流排的冷却通道的高度可以是直流电流汇流排的通道高度的两倍。通过这种方式，可以实现尽可能均匀的温度分布。

在功率模块的另一种有利的设计方案中，功率半导体的区域中的各冷却通道可以分别具有冷却几何形状。该冷却几何形状例如可以包括多个冷却销或湍流器或凸起或肋部。通过冷却几何形状，可以实现介电流体关于通道高度的均匀分布，并由此实现更好的热传递。在此，在所有通道中可以相同地设计冷却销或湍流器或凸起或肋部的尺寸和间距，以便实现相同的压力损耗特性。

在功率模块的另一种有利的设计方案中，在释放可插接流体接头和可插接电接触接头的情况下，直流电流汇流排和相电流汇流排可以被外壳包围。例如，可以利用传递模塑(Transfermold)在注射模塑过程中铸造功率模块。为了使模塑材料不会流入到冷却通道中，可以在注射模塑过程之前关闭流体接头。在注射模塑过程之后，例如可以通过铣削去除覆盖的层。

在功率模块的另一种有利的设计方案中，可以在直流电流汇流排上侧向地布置有电容器接头，并且将电容器接头引出外壳，所述电容器接头与电容器接触，从而使得各个电容器在电气方面分别布置在两个直流电流汇流排之间。此外，功率半导体的控制信号接头可以从外壳侧向引出，该控制信号接头可以与评估和控制单元接触。作为示例，控制信号接头可以构造为冲压网格。为了简化注射模塑过程，侧向地布置的电容器接头和侧向地布置的控制信号接头可以布置在共同的接头平面中，从而使得模具可以封闭。此外，电容器可以与外壳单独铸造，并在注射模塑和打开冷却通道后与功率模块的电容器接头连接。通过该过程顺序，可以在制造过程中单独测试部件。经由电容器接头，借助热传导，通过直流电流汇流排的集成的冷却通道，可以一同冷却电容器。

在功率模块的另一种有利的设计方案中，直流电流汇流排和相电流汇流排可以构造为3D打印构件或冲压弯曲件。对于直流电流汇流排和相电流汇流排，使用可打印的金属，例如铜(Cu)或铜石墨(Cu-C)。功率半导体与直流电流汇流排的表面的连接或者与间隔保持件的表面的连接例如可以借助烧结或钎焊来产生。相电流汇流排的表面与间隔保持件的理解例如可以通过烧结来产生。间隔保持件可以优选地由铜制成。3D打印工艺应理解为具有增材过程和硬化过程的工艺，例如选择性的激光烧结、选择性的电子束熔化或立体光刻。

在功率电子器件的有利的设计方案中，多个分别形成换流器区段的功率模块可以通过插接连接而彼此理解并且形成具有更高的功率密度的整体换流器。在此，每个换流器区段可以形成完整的B6桥，并与评估和控制单元以及电容器一同表示完整的换流器。在此，各换流器区段的每个相电流汇流排分布包括用于“高侧(Highside)”的构造为场效应晶体管的半导体开关和用于“低侧(Lowside)”的构造为场效应晶体管的半导体开关。评估和控制单元可以装配在已装配的功率电子器件的外壳上。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下描述中进行详细解释。在附图中，相同的附图标记表示执行相同的或者类似的功能的部件或者元件。

图1从正面示出了根据本发明的功率模块的实施例的示意性的透视图。

图2示出了图1所示的根据本发明的功率模块的示意性的剖视图，其中不带外壳和电容器。

图3从背面示出了图1所示的根据本发明的功率模块的示意性的透视图。

图4示出了根据本发明的具有三个图1至图3所示的功率模块的功率电子器件的实施例的示意性的俯视图。

图5示出了图4所示的根据本发明的功率电子器件的截取区段的示意性的局部透视剖视图。

图6示出了用于根据本发明的具有图4和图5中的功率电子器件的车辆的冷却回路的实施例的示意图。

具体实施方式

如图1至图6所示，特别是用于车辆1的功率电子器件10的根据本发明的功率模块11、11A、11B、11C的所示实施例包括两个直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C和布置在两个直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C之间的三个相电流汇流排16、16A、16B、16C以及多个功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F，这些功率半导体分别布置在直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C中的一个直流电流汇流排与相电流汇流排16、16A、16B、16C中的一个相电流汇流排之间。直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C与相电流汇流排16、16A、16B、16C彼此电绝缘，并且分别具有至少一个由介电流体流过的冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17。在此，直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C和相电流汇流排16、16A、16B、16C在两个开放的端部处分别具有至少一个可插接电接触接头12.1、14.1、16.1和至少一个可插接流体接头13.1、15.1、17.1，它们分别形成组合式的插接连接接头，从而使得多个功率模块11、11A、11B、11C可以借助插接连接以流体密封的方式彼此连接。

在所示实施例中，功率模块11、11A、11B、11C构造为完整的B6桥并且包括六个构造为半导体开关或场效应晶体管的功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F。在此，功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F的第一功率接头直接与对应的直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C连接，并且功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F的第二功率接头经由间隔保持件与对应的相电流汇流排16、16A、16B、16C连接。在所示实施例中，间隔保持件由铜制成。在所示实施例中，功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F与直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C或与间隔保持件的连接借助烧结进行。在替代的未示出的实施例中，将功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F钎焊连接到直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C或间隔保持件上。相电流汇流排16、16A、16B、16C到两侧的铜间隔保持件的连接通过烧结来实现。

如图1至图5所示，两个直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C分别具有三个冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17，其分别与三个相电流汇流排16、16A、16B、16C的冷却通道17平行地延伸。如特别是图2所示，在功率模块11、11A、11B、11C的所示实施例中，第一功率半导体18A布置在第一直流电流汇流排12的第一冷却通道13A与第一相电流汇流排16A的冷却通道17之间。第二功率半导体18B布置在第二直流电流汇流排14的第一冷却通道15A与第一相电流汇流排16A的冷却通道17之间。第三功率半导体18C布置在第一直流电流汇流排12的第二冷却通道13B与第二相电流汇流排16B的冷却通道17之间。第四功率半导体18D布置在第二直流电流汇流排14的第二冷却通道15B与第二相电流汇流排16A的冷却通道17之间。第五功率半导体18E布置在第一直流电流汇流排12的第三冷却通道13C与第三相电流汇流排16C的冷却通道17之间。第六功率半导体18F布置在第二直流电流汇流排14的第三冷却通道15C与第三相电流汇流排16C的冷却通道17之间。

如特别是图2、图3和图5所示，各冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17在功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F的区域中分别具有冷却几何形状17.1。在所示实施例中，冷却几何形状17.1包括多个冷却销17.1A，其也被称为“翅片(Pin Fin)”。在冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17的替代的未示出的实施例中，冷却几何形状17.1可以包括湍流器或凸起或肋部。如图1至图5还所示，相电流汇流排16、16A、16B、16C的冷却通道17的高度是直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C的冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C的高度的两倍，因为功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F的损耗热量在相电流汇流排16、16A、16B、16C的冷却通道17的两侧散发掉。直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C的冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C仅具有一侧的热负荷。在所有冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17中，冷却销17.1A的尺寸和间距是相同的。

如图1还所示，在释放可插接流体接头13.1、15.1、17.1和可插接电接触接头12.1、14.1、16.1的情况下，直流电流汇流排12、12A、14、14A和相电流汇流排16、16A、16B、16C由外壳UH1包围。如图1还所示，在功率模块11、11A的所示前侧处，可插接流体接头13.1、15.1、17.1被构造为插接接触部13.1A、15.1A、17.1A。类似地，可插接电接触接头12.1、14.1、16.1同一被构造为插接接触部12.1A、14.1A、16.1A。在功率模块11、11A、11B、11C的背侧处，可插接流体接头13.1、15.1、17.1被构造为插头容纳部13.1B、15.1B、17.1B。功率模块11、11A背侧处的可插接流体接头13.1、15.1、17.1的插头容纳部13.1B、15.1B、17.1B和功率模块11、11A前侧处的可插接流体接头13.1、15.1、17.1的插接接触部12.1A、14.1A、16.1A被设计并彼此协调成，从而使得在两个彼此连接的功率模块11、11A、11B、11C之间形成冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17的插接接触部13.1A、15.1A、17.1A和插头容纳部13.1B、15.1B、17.1B之间的流体密封的插接连接。类似地，功率模块11、11A的背侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1同样被构造为插头容纳部12.1B、14.1B、16.1B。功率模块11、11A的背侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1的插头容纳部12.1B、14.1B、16.1B以及功率模块11、11A的前侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1的插接接触部12.1A、14.1A、16.1A被设计并彼此协调成，从而使得在两个彼此连接的功率模块11、11A、11B、11C之间形成直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C和相电流汇流排16、16A、16B、16C的插接接触部12.1A、14.1A、16.1A与插头容纳部12.1B、14.1B、16.1B之间的欧姆过渡电阻尽可能小的插接连接。

如图1至图3还所示，与直流电流汇流排12、12A、14、14A侧向地布置电容器接头KA，并且将该电容器接头引出外壳UH1，该电容器接头与电容器26、26A、26B接触，从而使得各电容器26、26A、26B在电气方面分别布置在两个直流电流汇流排12、12A、14、14A之间。此外，功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F的控制信号接头19从外壳UH1侧向引出，该控制信号接头可以与图4所示的评估和控制单元20接触。侧向地布置的电容器接头KA和侧向地布置的控制信号接头19布置在共同的接头平面中。外壳UH1采用传递模塑在注射模塑过程中铸造而成。在注射模塑过程之前关闭流体接头13.1、15.1、17.1，从而没有模塑材料可以流入到对应的冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17中。在注射模塑过程之后，去除覆盖的层。与自己的外壳UH2分开铸造的电容器26、26A、26B在注射模塑以及打开冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17之后与电容器接头KA连接。由于热传导，电容器26、26A、26B经由电容器接头KA和直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C一同被冷却。在功率模块11、11A的所示实施例中，直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C以及相电流汇流排16、16A、16B、16C分别构造为由铜制成的3D打印构件。当然，也可以使用其他可打印的导热且导电的材料来制造直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C和相电流汇流排16、16A、16B、16C。此外，直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C和相电流汇流排16、16A、16B、16C也可以由金属板制造为冲压弯曲件。

如图4和图5还所示，根据本发明的用于车辆1的功率电子器件10的所示实施例包括评估和控制单元20以及三个上文描述的功率模块11A、11B、11C，这些功率模块通过组合式的插接连接彼此流体连接且电连接。评估和控制单元20装配在完成铸造和装配的功率电子器件10上。

如图4和图5还所示，可插接电接触接头12.1、14.1、16.1和第一功率模块11A的前侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1与构造为输入接口28A的接口单元28连接。可插接电接触接头12.1、14.1、16.1和第一功率模块11A的背侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1与可插接电接触接头12.1、14.1、16.1和第二功率模块11B的前侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1连接。可插接电接触接头12.1、14.1、16.1和第二功率模块11B的背侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1与可插接电接触接头12.1、14.1、16.1和第三功率模块11C的前侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1连接。可插接电接触接头12.1、14.1、16.1和第三功率模块11C的背侧处的可插接电接触接头12.1、14.1、16.1与构造为输出接口28B的接口单元28连接。

输入接口28A和/或输出接口28B包括直流电流汇流排12、12A、12B、12C、14、14A、14B、14C的未详细示出的直流电流连接以及用于将冷却通道13、13A、13B、13C、15、15A、15B、15C、17连接在车辆1的在图6中示出的冷却回路1A处的未详细示出的器件，其中介电流体沿通过箭头指示的流动方向SR流动。在此，第一功率模块11A的第一直流电流汇流排12A和/或第三功率模块11C的第一直流电流汇流排12C与未示出的直流电源的正极连接。第一功率模块11A的第二直流电流汇流排14A和/或第三功率模块的第二直流电流汇流排14C与直流电源的负极连接。此外，可以通过输入接口截取三个相电流汇流排16A、16B、16C的交变信号。此外，第一功率模块11A的第一直流电流汇流排12A经由可插接电接触接头12.1和可插接流体接头13.1与第二功率模块11B的第一直流电流汇流排12B连接。第二功率模块11B的第一直流电流汇流排12B经由可插接电接触接头12.1和可插接流体接头13.1与第三功率模块11C的第一直流电流汇流排12C连接。第一功率模块11A的第二直流电流汇流排14A经由可插接电接触接头14.1和可插接流体接头15.1与第二功率模块11B的第二直流电流汇流排14B连接。第二功率模块11B的第二直流电流汇流排14B经由可插接电接触接头14.1和可插接流体接头15.1与第三功率模块11C的第二直流电流汇流排14C连接。第一功率模块11A的第一相电流汇流排16A经由可插接电接触接头16.1和可插接流体接头17.1与第二功率模块11B的第一相电流汇流排16A连接。第二功率模块11B的第一相电流汇流排16A经由可插接电接触接头16.1和可插接流体接头17.1与第三功率模块11C的第一相电流汇流排16A连接。第一功率模块11A的第二相电流汇流排16B经由可插接电接触接头16.1和可插接流体接头17.1与第二功率模块11B的第二相电流汇流排16B连接。第二功率模块11B的第二相电流汇流排16B经由可插接电接触接头16.1和可插接流体接头17.1与第三功率模块11C的第二相电流汇流排16B连接。第一功率模块11A的第三相电流汇流排16C经由可插接电接触接头16.1和可插接流体接头17.1与第二功率模块11B的第三相电流汇流排16C连接。第二功率模块11B的第三相电流汇流排16C经由可插接电接触接头16.1和可插接流体接头17.1与第三功率模块11C的第三相电流汇流排16C连接。

另外如图4所示，功率半导体18、18A、18B、18C、18D、18E、18F的控制信号接头19与评估和控制单元20电连接。三个功率模块11A、11B、11C分别形成完整的B6桥或换流器区段，并且与评估和控制单元20以及电容器26、26A、26B一起表示完整的换流器。三个功率模块11A、11B、11C分别表示功率消耗分别为40kW的换流器区段。因此整体换流器的功率消耗为120kW。如图4还所示，评估和控制单元20包括具有三个集成电路24的电路载体22，这些集成电路分别构造为专用集成电路24A、24B、24C。电路载体24提供用于在直流电入口处安放未示出的EMV过滤器的附加可行方案。集成电路24的数量根据共同插入的功率模块11A、11B、11C或换流器区段的数量而变化。

从图6所示，车辆1的所示实施例包括功率电子器件10，该功率电子器件例如与上文描述的具有三个功率模块11、11A、11B、11C的功率电子器件10一致，车辆的所示实施例还包括冷却回路1A，在该冷却回路中引导着介电流体以冷却车辆总成。功率电子器件10经由对应的接口单元28与冷却回路1A流体连接。为了实现完全由介电流体冷却的电驱动桥，电驱动器2和传动装置3与功率电子器件10并联地与冷却回路1A流体连接。在待冷却的部件之后，在流体收集容器7中收集介电流体，然后流体泵9抽吸介电流体，穿过流体过滤器8。在流体泵9之后，介电流体在热交换器4中例如通过水/乙二醇混合物而冷却。为了对介电流体进行有目的性的温度控制，以虚线示出的到热交换器4的旁路7或支路也是可行的。

Claims (14)

1.功率模块(11)、特别是用于车辆(1)的功率电子器件(10)的功率模块，所述功率模块具有两个直流电流汇流排(12、14)和布置在所述两个直流电流汇流排(12、14)之间的三个相电流汇流排(16)以及多个功率半导体(18)，所述功率半导体分别布置在所述直流电流汇流排(12、14)中的一个直流电流汇流排与所述相电流汇流排(16)中的一个相电流汇流排之间，其中，所述直流电流汇流排(12、14)与所述相电流汇流排(16)彼此电绝缘，并且分别具有至少一个由介电流体流过的冷却通道(13、15、17)，其中，所述直流电流汇流排(12、14)和所述相电流汇流排(16)在两个开放的端部处分别具有至少一个可插接电接触接头(12.1、14.1、16.1)和至少一个可插接流体接头(13.1、15.1、17.1)，所述可插接电接触接头和所述可插接流体接头分别形成组合式的插接连接接头，从而使得多个所述功率模块(11)能够借助插接连接以流体密封的方式彼此连接。

2.根据权利要求1所述的功率模块(11)，其特征在于，各个所述功率半导体(18)构造为半导体开关，其中，所述功率半导体(18)的第一功率接头分别直接与对应的直流电流汇流排(12、14)连接，并且所述功率半导体(18)的第二功率接头分别经由间隔保持件与对应的相电流汇流排(16)连接。

3.根据权利要求1或2所述的功率模块(11)，其特征在于，所述直流电流汇流排(12、14)分别具有三个冷却通道(13、15)，所述冷却通道分别与三个所述相电流汇流排(16)的冷却通道(17)平行地延伸。

4.根据权利要求2和3所述的功率模块(11)，其特征在于，第一功率半导体(18A)布置在第一直流电流汇流排(12)的第一冷却通道(13A)与第一相电流汇流排(16A)的冷却通道(17)之间，其中，第二功率半导体(18B)布置在第二直流电流汇流排(14)的第一冷却通道(15A)与第一相电流汇流排(16A)的冷却通道(17)之间，其中，第三功率半导体(18C)布置在第一直流电流汇流排(12)的第二冷却通道(13B)与第二相电流汇流排(16B)的冷却通道(17)之间，其中，第四功率半导体(18D)布置在第二直流电流汇流排(14)的第二冷却通道(15B)与第二相电流汇流排(16A)的冷却通道(17)之间，其中，第五功率半导体(18E)布置在第一直流电流汇流排(12)的第三冷却通道(13C)与第三相电流汇流排(16C)的冷却通道(17)之间，其中，第六功率半导体(18F)布置在第二直流电流汇流排(14)的第三冷却通道(15C)与第三相电流汇流排(16C)的冷却通道(17)之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率模块(11)，其特征在于，各个冷却通道(13、15、17)在所述功率半导体(18)的区域中分别具有冷却几何形状(17.1)。

6.根据权利要求5所述的功率模块(11)，其特征在于，所述冷却几何形状(17.1)包括多个冷却销(17.1A)或湍流器或凸起或肋部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的功率模块(11)，其特征在于，在释放所述可插接流体接头(13.1、15.1、17.1)和所述可插接电接触接头(12.1、14.1、16.1)的情况下，所述直流电流汇流排(12、14)和所述相电流汇流排(16)由外壳(UH1)包围。

8.根据权利要求7所述的功率模块(11)，其特征在于，在所述直流电流汇流排(12、14)上侧向地布置有电容器接头(KA)，并且将所述电容器接头引出所述外壳(UH1)，所述电容器接头与电容器(26)接触，从而使得各个电容器(26)在电气方面分别布置在两个所述直流电流汇流排(12、14)之间。

9.根据权利要求7或8所述的功率模块(11)，其特征在于，从所述外壳(UH1)侧向地引出所述功率半导体(18)的控制信号接头(19)，所述控制信号接头能够与评估和控制单元(20)接触。

10.根据权利要求8和9所述的功率模块(11)，其特征在于，侧向地布置的所述电容器接头(KA)和侧向地布置的所述控制信号接头(19)布置在共同的接头平面中。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的功率模块(11)，其特征在于，将所述直流电流汇流排(12、14)和所述相电流汇流排(16)构造为3D打印构件或冲压弯曲件。

12.用于车辆(1)的功率电子器件(10)，所述功率电子器件具有评估和控制单元(20)和至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的功率模块(11)，其中，所述功率半导体(18)的控制信号接头(19)与所述评估和控制单元(20)电连接。

13.根据权利要求12所述的功率电子器件(10)，其特征在于，分别形成换流器区段的多个功率模块(11)通过插接连接而彼此连接，并且形成具有更高功率密度的整体换流器。

14.车辆(1)，所述车辆具有根据权利要求12或13所述的功率电子器件(10)和冷却回路(1A)，在所述冷却回路中引导介电流体以冷却车辆总成，其中，所述功率电子器件(10)经由对应的接口单元(28)与所述冷却回路(1A)流体连接。