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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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(a) Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Leistungsmodel für einen Inverter. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Leistungsmodul für einen Inverter eines Hybrid-/Elektrofahrzeugs.
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(b) Beschreibung des Standes der Technik
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Ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug verwenden üblicherweise einen E-Motor, welcher mit Hilfe eines Permanentmagneten betrieben wird. Der E-Motor wird durch einen Strangstrom betrieben, der von einem Inverter durch ein Stromkabel zugeführt wird. Dieser Strangstrom wird von einer Gleichspannung (DC) in eine 3-Phasen-Wechselspannung (AC) gemäß einem PWM-(Pulsweitenmodulation – Pulse Width Modulation)Signal einer Reglereinheit umgewandelt.
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Im Allgemeinen kombiniert ein Leistungsmodul drei Phasen oder sechs Phasen zu einem Paket, um für mehrere Leistungskomponenten, z. B. Halbleitervorrichtungen, eine physikalische Einhausung bereitzustellen, und somit auch dann, wenn ein Bauelement nicht funktioniert, muss die gesamte Einheit verworfen werden. Somit ist die Produktionsleistung oftmals ziemlich gering und ein neuartiger Aufbau ist erforderlich, der einen effizienteren Aufbau ermöglicht.
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Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Leistungsmodul für einen Inverter bereit, welches jede Phase einzeln anordnet und eine Reparatur eines einzelnen entsprechenden Blocks ermöglicht, falls eine teilweise Funktionsstörung oder ein Schaden in diesem Block des Leistungsmoduls auftritt. Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Leistungsmodul bereit, welches Universalteile aufweisen kann und bei einer Vielfalt von Leistungsmodulen durch ein Packaging verwendet werden kann.
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Ein Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann umfassen eine Basis, von welcher eine Mehrzahl von Steckplätzen dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von in die Steckplätze eingefügten Funktionsbausteinen und Stromkabel, die die Funktionsbausteine verbinden. Jeder der Funktionsbausteine ist mit einem einer Phase entsprechenden Leistungsteil ausgestattet.
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Eine Verbindungsöffnung/-ausschnitt kann in dem Funktionsbaustein zum Verbinden mit der Basis gebildet sein. Darüber hinaus kann die Mehrzahl von Funktionsbausteinen einen U-Phasen-Block, einen V-Phasen-Block und einen W-Phasen-Block umfassen und kann ferner einen Funktionsbaustein umfassen, der mit einem DC-Verstärker ausgestattet ist. Darüber hinaus kann eine Kühlleitung innerhalb der Basis gebildet sein.
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Das Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jede Phase einzeln anordnen und kann entsprechende Blöcke austauschen, falls eine teilweise Funktionsstörung oder ein Schaden bei diesem entsprechenden Block auftritt, ohne das gesamte Leistungsmodul verwerfen zu müssen. Weil ferner jeder Block einzeln spezifiziert ist, kann das gesamte Bauelement verpackt werden, so dass es bei einer Vielfalt von Leistungsmodulen verwendet werden kann.
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Demzufolge kann das Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorlegenden Erfindung die Ausbeute erhöhen und Herstellungskosten verringern. Darüber hinaus kann eine Vielfalt von Spannungs-/Strom-Spezifikationen bereitgestellt werden und eine universelle Verwendung eines Leistungsmoduls-Packaging kann möglich sein und somit kann eine Standardisierung eines Leistungsmoduls ebenso gut möglich sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 zeigt einen Schaltplan eines Hybrid-Inverters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt ein entwickeltes Diagramm, das ein Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Basis
- 12
- Kühlleitung
- 20
- Steckplatz
- 30
- Funktionsbaustein
- 32
- Verbindungsöffnung
- 40, 42
- Stromkabel
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden. Obwohl die Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird (werden), ist es zu beachten, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, die Erfindungen) auf jene beispielhafte Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist/sind die Erfindung(en) dazu vorgesehen, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern ebenso verschiedenste Alternativen, Abänderungen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, welche innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung wie sie in den beigefügten Ansprüchen bestimmt ist, umfasst sein können.
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Es ist zu beachten, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt und 3 zeigt ein entwickeltes Diagramm, das ein Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. 2 zeigt einen Schaltplan eines Hybrid-Inverters gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 2 umfasst ein Leistungsteil für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Batterie 110, einen DC-Verstärker 120, einen ersten Inverter 130, einen zweiten Inverter 150, einen ersten Motor 140 und einen zweiten Motor 160. Der erste Motor kann ein 3-Phasen-AC-Elektromotor sein, welcher als ein Elektromotor betrieben wird um einen Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) zu starten, und kann wahlweise als ein durch den Verbrennungsmotor angetriebener Generator betrieben werden. Der erste Motor 140 kann durch eine 3-Phasen-AC-Spannung betrieben werden, die durch den ersten Inverter 130 zugeführt wird, um den Verbrennungsmotor zu starten. Der zweite Motor 160 kann ein 3-Phasen-AC-Elektromotor zum Antreiben eines Antriebsrades (nicht gezeigt) und Erzeugen eines Abtriebsmoments durch eine 3-Phasen-AC-Spannung sein, die von dem zweiten Inverter 150 zugeführt wird.
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Der erste Inverter 130 ist durch Verbinden elektrischer Schaltelemente in Reihe gebildet und umfasst U-Phasen-Zweige, u und u', V-Phasen-Zweige, v und v', und W-Phasen-Zweige, w und w'. Entweder ein Negativ-Positiv-Negativ(NPN)-Transistor, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (Insulated Gate Bipolar Transistor – IGBT) oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor/MOSFET) kann als das elektrische Schaltelement verwendet werden. Der erste Inverter 130 wandelt die DC-Spannung der Batterie 110, die durch den DC-Verstärker 120 zugeführt wird, in die 3-Phasen-AC-Spannung gemäß einem PWM-Signal um, das an jeden Zweig angelegt wird, und führt die 3-Phasen-AC-Spannung dem ersten Motor 140 als eine Antriebspannung zu.
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Der zweite Inverter 150 ist durch Verbinden von elektrischen Schaltelementen in Reihe gebildet, und umfasst U-Phasen-Zweige, u und u', V-Phasen-Zweige, v und v', und W-Phasen-Zweige, w und w'. Wiederum kann entweder ein Negativ-Positiv-Negativ(NPN)-Transistor, ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (Insulated Gate Bipolar Transistor – IGBT) oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor/MOSFET) kann als das elektrische Schaltelement verwendet werden. Der zweite Inverter 150 wandelt die DC-Spannung der Batterie 110, die durch den DC-Verstärker 120 zugeführt wird, in die 3-Phasen-AC-Spannung gemäß einem PWM-Signal um, das an jeden Zweig angelegt wird, und führt die 3-Phasen-AC-Spannung dem zweiten Motor 160 als eine Antriebspannung zu.
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 umfasst ein Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Basis 10, von welcher eine Mehrzahl von Steckplätzen 20 dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von in die Steckplätze 20 eingefügten Funktionsbausteinen 30 und Stromkabel 40 und 42, die die Funktionsbausteine 30 verbinden.
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Im Falle eines herkömmlichen Leistungsmoduls für einen Inverter umfasst ein Leistungsmodul alle Leistungsteile, und falls somit ein Bauelement nicht funktioniert, muss die gesamte Einheit ausgetauscht werden. In dem Falle des Leistungsmoduls für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist jedoch jeder Funktionsblock 30 ein Leistungsteil entsprechend jeder Phase auf, wie in 1 und 3 ersichtlich ist. Das heißt, jedes Leistungsteil 132, 134, 136, 152, 154 und 156 von jedem Inverter 130 und 150 ist jeweils mit einem separaten Funktionsbaustein 30 angeordnet und verbunden.
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Eine Verbindungsöffnung/-ausschnitt 32 ist an dem Funktionsbaustein 30 gebildet, um ihn mit der Basis 10 zu verbinden. Die Mehrzahl von Funktionsbausteinen 30 umfasst einen U-Phasen-Block, einen V-Phasen-Block und einen W-Phasen-Block. Die Mehrzahl von Funktionsbaustein 30 kann ferner einen Funktionsbaustein 30 umfassen, der mit einem DC-Verstärker 120 ausgestattet ist. Eine Kühlleitung 12 ist an der Basis 10 gebildet und kühlt jeden Funktionsbaustein 30.
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In 1 und 2 sind 8 Funktionsbausteine 30 gezeigt und die Funktionsbausteine 30 umfassen die Funktionsbausteine 30, von welchen jedes Leistungsteil 132, 134, 136, 152, 154 und 156 angeordnet ist, und zwei Funktionsbausteine 30, von welchen der DC-Verstärker 120 entsprechend angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Zeichnungen beschränkt und unterschiedliche Änderungen zum Anwenden jedes Leistungsteils sind ebenfalls möglich.
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Wie oberhalb beschrieben, kann ein Leistungsmodul für einen Inverter gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jede Phase einzeln anordnen und einen Austausch eines entsprechenden Blocks ermöglichen, falls eine teilweise Funktionsstörung oder ein Schaden bei einem Block auftritt, und durch gezielte Änderung von entsprechenden Blöcken kann ein ganzes Bauelement verpackt werden, so dass es für eine Vielfalt von Leistungsmodulen verwendet werden kann.
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Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische beispielhafte Ausführungsformen erachtet wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil dazu ist vorgesehen, dass verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abgedeckt werden, die innerhalb des Geistes und dem Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst sind.
