DE102011076324A1 - Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme - Google Patents

Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme Download PDF

Info

Publication number
DE102011076324A1
DE102011076324A1 DE102011076324A DE102011076324A DE102011076324A1 DE 102011076324 A1 DE102011076324 A1 DE 102011076324A1 DE 102011076324 A DE102011076324 A DE 102011076324A DE 102011076324 A DE102011076324 A DE 102011076324A DE 102011076324 A1 DE102011076324 A1 DE 102011076324A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power electronic
electronic system
subsystem
polarity
load connection
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.)
Granted
Application number
DE102011076324A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011076324B4 (de
Inventor
Thomas Frank
Rainer Popp
Stefan Weiss
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.)
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron GmbH and Co KG
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
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 Semikron GmbH and Co KG, Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron GmbH and Co KG
Priority to DE102011076324.4A priority Critical patent/DE102011076324B4/de
Priority to EP12161516A priority patent/EP2528220A2/de
Priority to CN201220237793.5U priority patent/CN202905694U/zh
Priority to KR1020120055227A priority patent/KR101865946B1/ko
Priority to CN201210164761.1A priority patent/CN102800637B/zh
Publication of DE102011076324A1 publication Critical patent/DE102011076324A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011076324B4 publication Critical patent/DE102011076324B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
    • H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Patch Boards (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)

Abstract

Die Anmeldung betrifft ein leistungselektronisches System mit einer Kühleinrichtung, mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten Subsystem, mindestens einer Verbindungseinrichtung und einem Gehäuse. Das erste Subsystem weist eine Schalteinrichtung mit einem mit der Kühleinrichtung thermisch leitend verbundenen Kühlbauteil und einer hierauf angeordneten leistungselektronischen Schaltung mit ersten internen Lastanschlusselementen verschiedener Polarität und einen Isolierstoffkörper auf. Das zweite Subsystem ist analog dem ersten Subsystem (30) aufgebaut und weist mindestens ein externes Gleichspannungs-Lastanschlusselement auf. Die mindestens eine Verbindungseinrichtung verbindet interne Lastanschlusselemente erster und zweiter Subsysteme mit einem externen Lastanschlusselement eines zweiten Subsysteme.

Description

  • Die Erfindung beschreibt ein integriertes leistungselektronisches System, vorzugsweise zur Ausbildung einer damit realisierten Schaltungsanordnung in Form eines Stromrichters, beispielhaft eines Drei-Phasen-Wechselrichters. Derartige Systeme finden bevorzugt Anwendung in elektrischen Antrieben verschiedener Arten von Fahrzeugen, speziell auch bei Nutzfahrzeugen.
  • Es ist grundsätzlich bekannt derartige leistungselektronische System aus einzelnen Leistungshalbleitermodulen beispielhaft gemäß der DE 10 2009 037 257 A1 mit externer Verschienung, also der Verbindung der externen Anschlusselemente der Leistungshalbleitermodule miteinander aufzubauen. Derartige Systeme weisen den Vorteil auf durch Skalierung beliebig an die notwendige Leistung angepasst werden zu können. Einher geht damit allerdings auch der Nachteil, dass diese Systeme aus einer Mehrzahl von einzelnen Komponenten bestehen, die mittels externer Verbindungselemente schaltungsgerecht miteinander verbunden werden müssen.
  • Es ist ebenso bekannt derartige leistungselektronische Systeme als integrierte Systeme, beispielhaft gemäß der DE101 27 947A1 auszugestalten. Bei einem derartigen als Drei-Phasen-Wechselrichter aufgebauten Systemen sind den drei Phasen jeweils eigene Schalteinrichtungen zugeordnet, die mit einer gemeinsamen internen Gleichspannungsverbindung miteinander und mit externen Gleichspannungs-Lastanschlusselementen verbunden sind. Es ist bekannt diese Gleichspannungsverbindung unmittelbar mit einer gemeinsamen Kondensatoreinrichtung für alle Schalteinrichtungen zu verbinden. Derartige Systeme weisen den Vorteil einer kompakten Ausgestaltung bei gleichzeitig hervorragenden elektrischen Eigenschaften auf. Sie bergen allerdings den Nachteil, dass sie durch die Integration vieler Komponenten einer Skalierung und damit einer Anpassung an unterschiedliche Leistungen nicht einfach zugänglich sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein leistungselektronisches System vorzustellen, das eine kompakte Einheit bildet, modular aufgebaut ist und gleichzeitig einer einfachen Skalierung, also einer Anpassung an unterschiedliche Leistungen und auch der Ausbildung verschiedener Schaltungsanordnungen zugänglich ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch ein leistungselektronisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Das vorgestellte leistungselektronische System weist eine Kühleinrichtung, mindestens ein erstes und mindestens ein zweites Subsystem, die mittels mindestens einer internen Verbindungseinrichtung miteinander schaltungsgerecht verbunden sind sowie ein die Subsysteme zur Kühleinrichtung hin überdeckendes Gehäuse auf. Vorzugsweise sind alle Subsysteme in einer Reihe nebeneinander angeordnet.
  • Das mindestens eine erste Subsystem weist eine Schalteinrichtung mit einem Kühlbauteil, einen Isolierstoffkörper und ein externes Wechselspannungs-Lastanschlusselement auf. Die Schalteinrichtung wird vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Substrat mit auf dessen erster Hauptfläche angeordneten und schaltungsgerecht verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen, die die leistungselektronischen Schaltung ausbilden, gebildet. Die Schalteinrichtung weist weiterhin interne Lastanschlusselemente verschiedener Polarität auf, von denen mindestens eines mit dem externen Wechselspannungs-Lastanschlusselement ein- oder mehrstückig verbunden ist.
  • Das mindestens eine zweite Subsystem ist grundsätzlich analog dem ersten Subsystem aufgebaut, weist allerdings zusätzlich mindestens ein externes Gleichspannungs-Lastanschlusselement, vorzugsweise allerdings zwei, auf, das jeweils geeignet mit dem polaritätsgleichen internen Lastanschlusselement verbunden ist.
  • Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn jedes erste und zweite Subsystem eine eigene Kondensatoreinrichtung aufweist, die mit dem jeweiligen Isolierstoffkörper zu ihrer Fixierung verbunden ist. Hierbei sind dann die Kontakteinrichtungen der Kondensatoreinrichtung mit den internen Lastanschlusselementen der Schalteinrichtung polaritätsrichtig elektrisch leitend verbunden.
  • Ebenso ist es bevorzugt, wenn eine oder mehrere Subsystem eine Steuerschaltung mit einer zugehörigen Schaltplatine aufweisen. Diese Schaltplatine kann mit den Isolierstoffkörpern zu ihrer Fixierung mechanisch verbunden sein. Ebenso kann diese Schaltplatine mit Hilfsanschlusselementen der Schalteinrichtung elektrisch leitend verbunden sein.
  • Das leistungselektronische System weist weiterhin mindestens eine Verbindungeinrichtung auf, die interne Lastanschlusselemente mehrerer Subsysteme polaritätsrichtig miteinander verbindet. Es ist hierbei bevorzugt, wenn die internen Lastanschlusselemente aller ersten und zweiten Subsysteme polaritätsrichtig mittels jeweils einer Verbindungseinrichtung miteinander und mit einem zugeordneten externen Lastanschlusselement eines zweiten Subsystems verbunden sind.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn für beide Gleichspannungspotentiale jeweils eine Verbindungseinrichtung vorgesehen ist und diese beiden Verbindungseinrichtungen grundsätzlich gleichartig ausgebildet sind und derart zueinander angeordnet sind, dass die gesamte interne Gleichspannungsverbindung niederinduktiv ausgebildet ist.
  • Die mindestens eine Verbindungseinrichtung kann hierzu als flächiger Metallformkörper ausgebildet sein mit einem flächigen Verbindungskörper, der gleichzeitig Kontaktstellen aufweisen kann und mit einem Kontaktabschnitt zu einem externen Lastanschlusselement. Dieser jeweilige Kontaktabschnitt kann als eine Lasche ausgebildet sein, die eine Ausnehmung aufweist. Dann ist es bevorzugt, wenn die externe Kontakteinrichtung als ein Schraub- oder Klemmbolzen ausgebildet ist, der durch das Gehäuse des leistungselektronischen Systems hindurchragt und im Inneren des Gehäuse durch dies Ausnehmung der Lasche des Kontaktabschnitts hindurchragt.
  • Ebenso ist es bevorzugt, wenn das interne Lastanschlusselement das mit dem polaritätsrichtig zugeordneten Verbindungselement elektrisch leitend verbindbar ist als Lasche ausgebildet ist. Diese jeweilige Lasche kann auf Kontaktstellen des Verbindungskörpers der polaritätsrichtig zugeordneten Verbindungseinrichtung aufliegen und kraft- oder stoffschlüssig damit elektrisch leitend verbunden sein. Diese wie alle übrigen kraftschlüssigen Verbindungen können jeweils mittels reversibel anordenbarer Klammer ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich vorhandenen stoffschlüssige Verbindungen sind vorteilhafterweise als Schweißverbindungen ausgebildet.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das leistungselektronische System je erstem und zweitem Subsystem eine Kondensatoreinrichtung aufweist, die mittels zugeordneter Verbindungseinrichtungen polaritätsrichtig elektrisch leitend mit den jeweiligen Verbindungselementen der jeweiligen Schalteinrichtung des Subsystems elektrisch leitend verbunden sind.
  • Hierzu kann jede Kondensatoreinrichtung je Polarität zwei Laschen aufweisen, wobei die erste mit der polaritätsrichtig zugeordneten Lasche der Schalteinrichtung kraft- oder stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist und die zweite auf dem Metallformkörper, insbesondere auf Kontaktstellen des Verbindungskörpers, einer polaritätsrichtig zugeordneten Verbindungseinrichtung aufliegt und dort kraft- oder stoffschlüssig mit dieser kraft- oder stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist.
  • Mittels derartiger Verbindungseinrichtungen, insbesondere zur internen Gleichspannungsverbindung, kann durch unterschiedliche Ausgestaltung der Metallformkörpers ein einfach skalierbares leistungselektronische System ausgebildet werden. Hierbei kann eine unterschiedliche Anzahl von aneinandergereihten Subsystemen beispielhaft mittels sich in der Länge unterscheidender Verbindungskörper miteinander verbunden werden.
  • Die erfinderische Lösung wird an Hand der Ausführungsbeispiele gemäß den 1 bis 4 weiter erläutert.
  • 1 zeigt in dreidimensionaler Darstellung ein erfindungsgemäßes leistungselektronisches System mit seinem Gehäuse.
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße leistungselektronische System ohne Gehäuse.
  • 3 zeigt in dreidimensionaler Darstellung das erfindungsgemäße leistungselektronische System ohne Gehäuse.
  • 4 zeigt eine Klemmvorrichtung zur Ausbildung kraftschlüssiger Verbindungen in einem erfindungsgemäßen leistungselektronischen System.
  • 1 zeigt in dreidimensionaler Darstellung ein erstes erfindungsgemäßes leistungselektronisches System 1 in Ausgestaltung eines Drei-Phasen-Wechselrichters. Schematisch dargestellt ist eine Kühleinrichtung 10, beispielhaft ausgebildet als eine Wasserkühleinrichtung. Interne Komponenten des Systems werden durch ein Gehäuse 20 zu dieser Kühleinrichtung 10 hin überdeckt. Das Gehäuse 10 selbst wird an entsprechenden Ausnehmungen 220, 240, 260 durch die externen Anschlusselemente 22, 24, 26 durchdrungen.
  • An einer ersten Seite des Gehäuses 10 sind die beiden externen Gleichspannungs-Lastanschlusselemente 24, 26 angeordnet, die als Schraubverbindungen ausgebildet sind. Auf der gegenüberliegenden zweiten Seite des Gehäuses 10 sind die externen Wechselspannungs-Lastanschlusselemente 22 in grundsätzlich gleicher technischer Ausprägung dargestellt.
  • An der Oberseite sind in zwei Gruppen externer Hilfsanschlusselemente 28 vorgesehen, die insbesondere zum Anschluss von Steuer- und Sensorsignalen dienen.
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße leistungselektronische System 1 ohne Gehäuse, während 3 dieses nochmals in dreidimensionaler Darstellung zeigt.
  • Dargestellt ist eine Kühleinrichtung 10 zur Anordnung von einzelnen Subsystemen 30, 31. Es sind jeweils zwei erste 30 und ein zweites Subsystem 31 vorgesehen, wobei jedes dieser Subsysteme 30, 31 eine leistungselektronische Schaltung in Halbbrückentopologie beinhaltet wodurch das leistungselektronische System 1 eine Drei-Phasen-Brückenschaltung ausbildet.
  • Die beiden ersten Subsysteme 30 weisen jeweils eine leistungselektronische Schaltung auf, die mit einem Substrat 510 und einem Kühlbauteil 60 die Schalteinrichtung 50 des Subsystems 30, 31 bildet. Von der jeweiligen Schalteinrichtung 50 gehen interne Anschlusselemente 52, 54, 56, 58 aus. Hier dargestellt sind die jeweils zwei interne Gleichspannungs-Lastanschlusselemente 54, 56, ein Wechselspannungs-Lastanschlusselement 52 und eine Mehrzahl von Steueranschlusselementen 58.
  • Die internen Lastanschlusselemente 52, 54, 56 sind jeweils als flächige Laschen ausgebildet. Das interne Wechselspannungs-Lastanschlusselement 52 weist einen hierauf angeordneten elektrisch isolierten Stromsensor 520 auf. In seinem Verlauf ist dieses interne Wechselspannungs-Lastanschlusselement 52 mit dem externen Wechselspannungs-Lastanschlusselement 22 kraft- oder vorzugsweise stoffschlüssig, beispielhaft ausgebildet mittels einer Schweißverbindung, verbunden. Das externe Wechselspannungs-Lastanschlusselement 22 ragt wie in 1 dargestellt durch das hier nicht dargestellte Gehäuse hindurch.
  • Angeordnet ist das externe Wechselspannungs-Lastanschlusselement 22 auf einem, nur in 2 vollständig dargestellten, Isolierstoffkörper 32, 33, der ebenfalls Teil des ersten Subsystems 30, 31 ist. Dieser Isolierstoffkörper 32, 33 umschließt weiterhin rahmenartig die Schalteinrichtung 50 und weist Befestigungseinrichtungen 300 auf, um das jeweilige Subsystem 30, 31 und damit auch die Schalteinrichtung 50 zur Kühleinrichtung 10 zu fixieren.
  • Weiterhin weist jeder Isolierstoffkörper 32, 33 eine Halteeinrichtung zur Fixierung einer zugeordneten Schaltplatine 38, die die Steuerschaltung für das Subsystem 50 beinhaltet, auf. Diese Schaltplatine 38 ist hier in unmittelbarer Nähe zum internen Wechselspannungs-Lastanschlusselement 52 vorgesehen, um einerseits kurze Verbindungswege mit den internen Hilfsanschlusselementen 58 der Schalteinrichtung, wie auch mit dem auf dem internen Wechselspannungs-Lastanschlusselement 52 angeordneten Stromsensor 520 zu erlauben. Zur kompakten Ausgestaltung des gesamten leistungselektronischen Systems 1 ist die Schaltplatine 38 hier stehend, also unter einem Winkel zwischen 60° und 90° zur Schalte inrichtung 50, vorgesehen.
  • Ebenso dargestellt ist eine Kondensatoreinrichtung 80 je Subsystem 30, 31, die zu ihrer Fixierung, also ihrer mechanischen Befestigung, mit dem Isolierstoffkörper 32, 33 verbunden und hier sogar teilweise von diesem umschlossen bzw. umrahmt ist. Die Anschlusselemente 84, 86 der Kondensatoreinrichtungen 80 sind polaritätsrichtig mit den internen Gleichspannungs-Lastanschlusselementen 54, 56 der zugeordneten Schalteinrichtung verbunden.
  • Zur Gleichspannungsversorgung weist das leistungselektronische System 1 zwei externe Gleichspannungs-Lastanschlusselemente 24, 26, eines mit positiver und eines mit negativer Polarität, auf, die beide Teil eines zweiten Subsystems 31 sind, das zwischen den beiden ersten Subsystemen 30 auf bzw. zu der Kühleinrichtung 10 angeordnet ist. Die externen Gleichspannungs-Lastanschlusselemente 24, 26 des zweiten Subsystems 31 sind mit zwei Verbindungseinrichtungen 74, 76 elektrisch leitend verbunden.
  • Diese Verbindungseinrichtungen 74, 76 sind hierzu als flächige Metallformkörper ausgebildet mit einem flächigen Verbindungskörper 742, 762, der gleichzeitig Kontaktstellen 740, 760 zu internen Verbindungseinrichtungen 54, 56 aufweisen kann und mit einem Kontaktabschnitt 744, 764 zur jeweiligen externen Verbindungseinrichtung 24, 26. Dieser jeweilige Kontaktabschnitt 744, 764 ist als eine Lasche ausgebildet, die eine Ausnehmung aufweist. Die externe Kontakteinrichtung 24, 26 ist hier als ein Schraubbolzen ausgebildet, der durch das Gehäuse, vgl. 1, des leistungselektronischen Systems 1 hindurchragt und im Inneren des Gehäuse durch dies Ausnehmung der Lasche des Kontaktabschnitts 744, 764 hindurchragt.
  • Der jeweilige flächige Verbindungskörper 742, 762 weist vorteilhafterweise direkt wie hier dargestellt Kontaktstellen 740, 760 auf. Ebenso könnte es vorteilhaft sein, diese Kontaktstellen als Laschen auszubilden, die von dem Verbindungskörper parallel oder unter einem Winkel wegstehen. Diese Kontaktstellen 740, 760 können der direkten elektrisch leitenden Verbindung zu intern Verbindungseinrichtungen 54, 56 der ersten und zweiten Submodule 30, 31 dienen. Hier dargestellte ist allerdings eine weitere bevorzugte Ausgestaltung.
  • Hierzu weist das leistungselektronische System 1 je erstem und zweitem Subsystem 30, 31 eine Kondensatoreinrichtung 80 auf, die je Polarität zwei Laschen 84, 85, 86, 87 aufweisen, wobei die erste 84, 86 mit der polaritätsrichtig zugeordneten Lasche 54, 56 der Schalteinrichtung 50 kraft- oder stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist und die zweite 85, 87 auf dem Metallformkörper, insbesondere auf Kontaktstellen 740, 760 des Verbindungskörpers 742, 762, einer polaritätsrichtig zugeordneten Verbindungseinrichtung 74, 76 aufliegt und dort kraft- oder stoffschlüssig mit dieser kraft- oder stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist.
  • Somit sind die Verbindungseinrichtungen 74, 76 nicht direkt mit den Schalteinrichtungen 50 der Subsysteme 30, 31 sondern über diesen zugeordnet Laschen 84, 86 der jeweiligen Kondensatoreinrichtung 80 verbunden. Dies weist den Vorteil auf, dass in einem ersten Produktionsschritt die Submodule 30, 31 einschließlich Kondensatoreinheit 80 vollständig montiert werden können. Erst bei Anordnung der Submodule 30, 31 zu einem leistungselektronischen System 1 werden die einzelnen ersten 30 und zweiten Submodule 31 mittels der Verbindungseinrichtungen 74, 76 verbunden.
  • Besonders deutlich ist in 2 die grundsätzliche Analogie der ersten 30 und zweiten Subsysteme 31 erkennbar, die sich nur durch das Vorhandensein von externen Gleichspannungs-Lastanschlusselementen 24, 26 und der zugehörigen Befestigung durch den Isolierstoffkörper 33 unterscheiden. Ebenso wird hier der modulare Aufbau besonders offensichtlich, der grundsätzlich eine beliebige Aneinanderreihung von ersten 30 und zweiten Subsystem 31 ermöglicht.
  • 3 zeigt demgegenüber besonders deutlich die vorteilhafte Ausgestaltung der Verbindungseinrichtungen 74, 76, die hier in zugeordneten Führungs- und Halteeinrichtungen 370 der jeweiligen Isolierstoffkörper 32, 33 angeordnet sind. Jeder der Isolierstoffkörper 32, 33 und damit jedes Subsystem 30, 31 weist eine rechteckige Grundform auf. Die internen 52, 54, 56 und externen Lastanschlusselemente 22, 54, 56 sind hierbei derart den Schmalseiten dieser Grundform zugeordnet, dass die Isolierstoffkörper 32, 33 und damit die Subsysteme 30, 31 über ihre Längsseiten aneinander anreihbar sind um das leistungselektronische System 1 besonders kompakt auszugestalten.
  • Gerade hierbei können in dem leistungselektronischen System 1 durch eine einfache Verlängerung des Verbindungskörpers 742, 762 dieser Verbindungseirichtungen 74, 76 weitere erste Submodule 30 vorgesehen werden. Ebenso wäre es möglich weitere zweite Submodule 31 mit zusätzlichen externen Lastanschlusselementen 54, 56 vorzusehen. Zudem ist durch die Lage und Ausgestaltung der Gleichstrom-Verbindungseinrichtungen 74, 76 eine niederinduktive, weil im gesamten Verlauf eng benachbarte Anordnung, möglich.
  • 4 zeigt zwei geringfügig unterschiedliche Ausgestaltungen eine Klemmvorrichtung 90 zur Ausbildung kraftschlüssiger Verbindungen in einem erfindungsgemäßen leistungselektronischen System 1. Eine derartige Klemmvorrichtung weist zwei Kontaktelemente 910 und mindestens, hier genau ein Federelement 920 auf. Das Federelement 910 verbindet die beiden Kontaktelemente 920, und bildet somit eine Klammer aus, wobei die Kontaktelemente 910 einander gegenüberliegen.
  • Vorteilhafterweise weist eine der dargestellten Klemmvorrichtungen 90 noch Montagehilfen 930 auf, mit deren Hilfe die Kontaktelemente 910 auseinander gespreizt werden können um sie zu den Verbindungspartner, beispielhaft hier als eine Verbindungseinrichtung 76 und ein internes Lastanschlusselement 56 dargestellt, anzuordnen.
  • Vorteilhafterweise sind die Verbindungspartner Laschen 56, 86 der Schalteinrichtungen 50 und der zugeordneten Kondensatoreinrichtungen 80 wie auch Laschen 87 der Kondensatoreinrichtung 80 und Kontaktstellen 760 des Verbindungskörpers 762 der jeweiligen Verbindungseinrichtungen 76.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009037257 A1 [0002]
    • DE 10127947 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Leistungselektronisches System (1) mit einer Kühleinrichtung (10), mindestens einem ersten (30) und mindestens einem zweiten Subsystem (31), mindestens einer Verbindungseinrichtung (74, 76) und einem Gehäuse (20), wobei das mindestens eine erste Subsystem (30) eine Schalteinrichtung (50) mit einem mit der Kühleinrichtung (10) thermisch leitend verbundenen Kühlbauteil (60) und einer hierauf angeordneten leistungselektronischen Schaltung (510) mit ersten internen Lastanschlusselementen (52, 54, 56) verschiedener Polarität und einen Isolierstoffkörper (32) aufweist, das mindestens eine zweite Subsystem (31) analog dem ersten Subsystem (30) aufgebaut ist und mindestens ein externes Gleichspannungs-Lastanschlusselement (24, 26) aufweist, mindestens eine Verbindungseinrichtung (74, 76) interne Lastanschlusselemente (54, 56) erster (30) und zweiter Subsysteme (31) mit einem externen Lastanschlusselement (24, 26) mindestens eines zweiten Subsystems (31) polaritätsrichtig elektrisch leitend verbindet und wobei das Gehäuse (20) alle Subsystem (30, 31) zur Kühleinrichtung (10) hin überdeckt.
  2. Leistungselektronisches System nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Verbindungseinrichtung (74, 76) als flächiger Metallformkörper (742, 762) mit mindestens einem Kontaktabschnitt (744, 764) zu einer externen Kontakteinrichtung (24, 26) ausgebildet ist.
  3. Leistungselektronisches System nach Anspruch 2, wobei der Kontaktabschnitt (744, 764) als eine Lasche mit einer Ausnehmung ausbildet durch die externe Kontakteirichtung (24, 26) hindurchreicht.
  4. Leistungselektronisches System nach Anspruch 3, wobei die jeweilige externe Kontakteinrichtung (22, 24, 26) durch eine zugeordnete Ausnehmung (220, 240, 260) des Gehäuses (20) aus diesem herausragt.
  5. Leistungselektronisches System nach Anspruch 1, wobei mindestens ein internes Lastanschlusselement (52, 54, 56) der Subsysteme (30, 31) als Lasche ausgebildet sind.
  6. Leistungselektronisches System nach Anspruch 5, wobei die jeweilige Lasche eines internen Lastanschlusselements (52, 54, 56) teilflächige auf dem Metallformkörper (742, 762) der polaritätsrichtig zugeordneten Verbindungseinrichtung (74, 76) aufliegt und dort kraft- oder stoffschlüssig elektrisch leitend miteinander mit diesem verbunden ist.
  7. Leistungselektronisches System nach Anspruch 1, wobei jedes erste (30) und zweite Subsystem (31) eine Kondensatoreinrichtung (80) aufweist, die polaritätsrichtig elektrisch leitend mit der jeweiligen Schalteinrichtung (50) und den jeweiligen Verbindungselementen verbunden ist.
  8. Leistungselektronisches System nach Anspruch 7, wobei jede Kondensatoreinrichtung (80) je Polarität zwei Laschen (84, 85, 86, 87) aufweist, wobei die jeweils erste (84, 86) mit der polaritätsrichtig zugeordneten Lasche des internen Lastanschlusselementes (54, 56) der Schalteinrichtung (50) kraft- oder stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist und die zweite (85, 87) auf dem Metallformkörper (742, 762) einer polaritätsrichtig zugeordneten Verbindungseinrichtung (74, 76) aufliegt und dort kraft- oder stoffschlüssig mit dieser kraft- oder stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden ist.
  9. Leistungselektronisches System nach Anspruch 5 oder 8, wobei die stoffschlüssige Verbindung als Schweißverbindung ausgebildet ist.
  10. Leistungselektronisches System nach Anspruch 5 oder 8, wobei die kraftschlüssige Verbindung mittels einer reversibel anordenbaren Klammer (90) ausgebildet ist.
DE102011076324.4A 2011-05-24 2011-05-24 Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme Expired - Fee Related DE102011076324B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011076324.4A DE102011076324B4 (de) 2011-05-24 2011-05-24 Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme
EP12161516A EP2528220A2 (de) 2011-05-24 2012-03-27 Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung zwischen erstem und zweitem Subsystem
CN201220237793.5U CN202905694U (zh) 2011-05-24 2012-05-24 具有第一和第二子系统的连接设备的功率电子系统
KR1020120055227A KR101865946B1 (ko) 2011-05-24 2012-05-24 제 1 및 제 2 서브시스템용 접속 장치를 갖는 전력 전자 시스템
CN201210164761.1A CN102800637B (zh) 2011-05-24 2012-05-24 具有第一和第二子系统的连接设备的功率电子系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011076324.4A DE102011076324B4 (de) 2011-05-24 2011-05-24 Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011076324A1 true DE102011076324A1 (de) 2012-11-29
DE102011076324B4 DE102011076324B4 (de) 2014-04-10

Family

ID=46000727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011076324.4A Expired - Fee Related DE102011076324B4 (de) 2011-05-24 2011-05-24 Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2528220A2 (de)
KR (1) KR101865946B1 (de)
CN (2) CN202905694U (de)
DE (1) DE102011076324B4 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202016101292U1 (de) 2016-03-09 2016-03-23 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung
DE102016101726A1 (de) 2016-02-01 2017-08-03 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
US10389229B2 (en) 2016-02-12 2019-08-20 Mitsubishi Electric Corporation Power module
DE102018114691A1 (de) * 2018-06-19 2019-12-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Gehäuse und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
DE102014108503B4 (de) 2013-06-21 2023-09-07 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Stromrichtermodul mit Hochspannungs-Schutzsystem

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011076324B4 (de) * 2011-05-24 2014-04-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme
DE102013103116B3 (de) * 2013-03-27 2014-09-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls
DE102013104522B3 (de) * 2013-05-03 2014-06-26 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Subeinheiten und Anordnung hiermit
GB201511331D0 (en) * 2015-06-29 2015-08-12 Alstom Technology Ltd Capacitor unit and electrical apparatus
JP6578795B2 (ja) * 2015-08-04 2019-09-25 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
KR102515174B1 (ko) * 2018-01-03 2023-03-29 엘지이노텍 주식회사 전원 단자 모듈
DE102018116429B4 (de) * 2018-07-06 2020-03-05 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleiterbauelement und einem Gehäuse

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1028520A1 (de) * 1996-09-06 2000-08-16 Hitachi, Ltd. Halbleiteranordnung
US20060138633A1 (en) * 2004-12-28 2006-06-29 Nissan Motor Co., Ltd. Semiconductor device
DE102009037257A1 (de) 2009-08-12 2011-02-17 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Schaltungsträger und Lastanschlusselement sowie Herstellungsverfahren hierzu

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10127947C1 (de) * 2001-08-22 2002-10-17 Semikron Elektronik Gmbh Schaltungsanordnung
DE102004058946B4 (de) * 2004-12-08 2009-06-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Hilfsanschluss
DE102006013078B4 (de) * 2006-03-22 2008-01-03 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Kompaktes Leistungshalbleitermodul mit Verbindungseinrichtung
DE102006034964B3 (de) * 2006-07-28 2007-09-06 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Anordnung mit einem Leistungshalbleiterbauelement und mit einer Kontakteinrichtung
DE102008018841A1 (de) * 2008-04-15 2009-10-22 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zur Herstellung und Aufbau eines Leistungsmoduls
DE102009017621B3 (de) * 2009-04-16 2010-08-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Verringerung der Störabstrahlung in einem leistungselektronischen System
DE102009024369B4 (de) * 2009-06-09 2011-12-29 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System
DE102011076324B4 (de) * 2011-05-24 2014-04-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1028520A1 (de) * 1996-09-06 2000-08-16 Hitachi, Ltd. Halbleiteranordnung
US20060138633A1 (en) * 2004-12-28 2006-06-29 Nissan Motor Co., Ltd. Semiconductor device
DE102009037257A1 (de) 2009-08-12 2011-02-17 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Schaltungsträger und Lastanschlusselement sowie Herstellungsverfahren hierzu

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014108503B4 (de) 2013-06-21 2023-09-07 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Stromrichtermodul mit Hochspannungs-Schutzsystem
DE102016101726A1 (de) 2016-02-01 2017-08-03 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
DE102016101726B4 (de) 2016-02-01 2019-04-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
US10389229B2 (en) 2016-02-12 2019-08-20 Mitsubishi Electric Corporation Power module
DE202016101292U1 (de) 2016-03-09 2016-03-23 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung
DE102018114691A1 (de) * 2018-06-19 2019-12-19 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Gehäuse und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
US10763182B2 (en) 2018-06-19 2020-09-01 Semikron Electronik Gmbh & Co. Kg Power semiconductor device comprising a housing, and method for producing a power semiconductor device
DE102018114691B4 (de) * 2018-06-19 2021-02-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Gehäuse, Leistungshalbleiteranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
CN102800637B (zh) 2017-07-21
KR20120131112A (ko) 2012-12-04
CN202905694U (zh) 2013-04-24
DE102011076324B4 (de) 2014-04-10
EP2528220A2 (de) 2012-11-28
CN102800637A (zh) 2012-11-28
KR101865946B1 (ko) 2018-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011076324B4 (de) Leistungselektronisches System mit Verbindungseinrichtung erster und zweiter Subsysteme
DE102017115883B4 (de) Leistungselektronisches Submodul mit Gleich- und Wechselspannungsanschlusselementen und Anordnung hiermit
DE102006053352B3 (de) Anschlußverteiler
DE112014001246B4 (de) Stromversorgungsgerät
EP2954613B1 (de) Filterbauelement
WO2015014591A1 (de) KONTAKTELEMENT FÜR EINE STECKANORDNUNG EINES INSBESONDERE AUßEN GEFÜHRTEN BUSSYSTEMS
EP2528091B1 (de) Leistungselektronisches System mit Subsystemen und einer Kühleinrichtung
DE102010000082A1 (de) Schaltungsanordnung von elektronischen Leistungsschaltern einer Stromerzeugungsvorrichtung
DE102009043181A1 (de) Stromrichteranordnung
DE202015004662U1 (de) Zwischenkreiskondensatormodul mit niederinduktiven Busbar-Verbindungen
DE102015105347A1 (de) Anordnung mit einem leitstungselektronischen Bauteil und mit einer Gleichspannungsverschienung
DE102017215419A1 (de) Kondensatoreinheit und Baugruppe für eine Leistungselektronik
EP2528095B1 (de) Leistungselektronisches System mit erstem und zweitem Subsystem
DE10340297B4 (de) Verbindugsanordnung zur Verbindung von aktiven und passiven elektrischen und elektronischen Bauelementen
DE102014114828A1 (de) Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul, mit einer Gleichspannungsverschienung und mit einer Kondensatoreinrichtung
DE102010041892A1 (de) Leistungshalbleitermodul mit einem Grundmodul und einem Verbindungsmodul
DE2611260C3 (de) Stromrichterbaueinheit
EP2986092B1 (de) Schaltschrank
DE102017129707A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines leistungselektronischen Systems
DE102014116058B3 (de) Leistungshalbleitereinrichtung
DE102013021240A1 (de) Zellverbinderplatine und Batteriezellenblock mit einer Zellverbinderplatine
DE102017117667B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit einer auf eine Schalteinrichtung einwirkenden Druckeinrichtung
DE102015107188A1 (de) Leistungselektronikeinrichtung
DE102019120334A1 (de) Kondensatorgehäuse und Zwischenkreiskondensator mit einem derartigen Gehäuse
DE202010017397U1 (de) Leistungshalbleiterschaltungsanordnung mit einem Leistungsmodul

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R020 Patent grant now final

Effective date: 20150113

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee