DE102014203899A1 - Vorrichtung und elektrische Baugruppe zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung - Google Patents

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Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine elektrische Baugruppe (310) zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung, die eine Ausgangsspannungsfläche (410), die mit einem Ausgangsspannungsanschluss (360) der Baugruppe gekoppelt ist, um die Wechselspannung bereitzustellen, zumindest einen ersten Leistungshalbleiter (370) mit einem mit einem ersten Versorgungsspannungsanschluss (350-1) der Baugruppe gekoppelten Eingangsanschluss (390) und einem mit der Ausgangsspannungsfläche (410) gekoppelten Ausgangsanschluss (400), und zumindest einen zweiten Leistungshalbleiter (380) mit einem mit einem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (350-2) der Baugruppe gekoppelten Eingangsanschluss (390) und einem mit der Ausgangsspannungsfläche (410) gekoppelten Ausgangsanschluss (400) umfasst, wobei sich die Ausgangsspannungsfläche (410) unter den ersten Leistungshalbleiter (370) und unter den zweiten Leistungshalbleiter (380) erstreckt. Hierdurch kann es möglich sein, geringere Störungen in umgebende Netze und Komponenten einzukoppeln.

Description

  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Baugruppen, beispielsweise solcher mithilfe derer eine Gleichspannung in eine Wechselspannung wandelbar ist.
  • Anwendungen, in denen solche auch als Wechselrichter bezeichneten Baugruppen verwendet werden, sind zahlreich. Beispielsweise werden u.a. im Camping-Bereich Wechselrichter eingesetzt, um aus der Gleichspannung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs oder eines Caravans, also beispielsweise aus 12V Versorgungsspannung, eine einphasige Wechselspannung, wie sie in Wechselspannungsnetzen mit einer effektiven Spannung von 110V oder 220V gebräuchlich ist, zu erzeugen, um herkömmliche Geräte auch mobil betreiben zu können.
  • Zur Erzeugung der Wechselspannung kann beispielsweise eine negative konstante Versorgungsspannung sowie eine positive konstante Versorgungsspannung von zwei elektrischen Schaltern bzw. Leistungshalbleitern mit hoher Frequenz auf einen Wechselspannungsausgang geschaltet werden, um die positiven bzw. negativen Halbwellen der Ausgangswechselspannung zu erzeugen. Derartige Wechselrichter sind nicht nur in einphasigen Ausführungen sondern auch in zwei- oder dreiphasigen Ausführungen erhältlich. Die einzelnen als Schalter verwendeten Leistungshalbleiter werden typischerweise innerhalb eines einzigen Moduls, d.h. auf einer gemeinsamen Platine (Printed Circuit Board; PCB) als eine elektrische Baugruppe montiert, oft mit zusätzlichen Bauteilen, die die Funktionalität ergänzen, wie beispielsweise parallel zu den Leistungshalbleitern geschalteten Freilaufdioden.
  • Eine neuere wichtige Anwendung für solche elektrischen Baugruppen, mittels denen es möglich ist, ein- oder mehrphasige Wechselspannungen aus einer Gleichspannung zu erzeugen, sind elektrifizierte Kraftfahrzeuge, in denen diese Baugruppen verwendet werden können, um die für den geregelten Betrieb eines Elektromotors zum Antrieb des Fahrzeugs benötigten Wechselspannungen zu erzeugen. Dabei werden hohe elektrische Leistungen umgesetzt, sodass die zum Schalten der Versorgungsspannungen auf die betreffenden Wechselspannungsausgänge der Module bzw. elektrischen Baugruppen verwendeten Leistungshalbleiter, beispielsweise auf Basis von Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated Gate Bipolar Transistoren; IGBT‘s) oder anderen Leistungshalbleitern, gekühlt werden müssen. Dies verhindert, dass diese aufgrund der inhärenten Leistungsverluste in den einzelnen Bauteilen selbst zerstört werden. Die Module bzw. die elektrischen Baugruppen zur Spannungswandlung verwenden dabei häufig zur Erzeugung jeder Phase jeweils ein Paar von Leistungshalbleitern bzw. Halbleiterschaltern des gleichen Typs, die mit einer hohen Schaltgeschwindigkeiten betrieben werden, um die Wechselspannung der betreffenden Phase zu erzeugen. Aufgrund der hohen Schaltgeschwindigkeiten und der teilweise erheblichen geschalteten Leistungen können diese elektrischen Baugruppen erheblichen Störungen im Bordnetz des Fahrzeugs verursachen. Solche dynamischen Störungen können Frequenzen bis zu einigen 100MHz erreichen und so abseits der zum Betrieb des Fahrzeugs erforderlichen Funktionen beispielsweise auch den Radioempfang, den Empfang von Fernsehsignalen, den digitalen Radioempfang sowie weitere Komfortfunktionen im Fahrzeug stören. Zusätzlich besteht die Gefahr, dass durch Einstreuen der hochfrequenten Störungen im Fahrzeug möglicherweise sicherheitsrelevante Systeme, wie Datenbussysteme im Fahrzeug gestört werden können.
  • Bei elektrifizierten Fahrzeugen kann so beispielsweise auch eine Störaussendungsstrahlung über die Achse eines solchen Fahrzeugs erfolgen. Diese können beispielsweise auf dem Pfad der Leistungselektronik zu dem Stator des Elektromotors, also der E-Maschine erzeugt werden. In dem Elektromotor können diese dann von dem Stator auf den Rotor übertragen werden und von diesem über das Getriebe zu der Achse des Fahrzeugs gelangen. Dort kann es nun dazu kommen, dass diese Störungen aus dem gestirnten Motorbereich auf die ungeschützte Achse und gegebenenfalls die zugehörigen Räder übertragen werden. Diese können dann die Störung abstrahlen und damit beispielsweise den Rundfunkempfang oder auch andere Fahrzeugkomponenten stören.
  • Ebenso können durch entsprechende Effekte auch höhere Lagerströme auftreten, die beispielsweise zu einer Schädigung der Lager eines solchen Elektromotors führen können und damit tendenziell unerwünscht sind, um beispielsweise Maschinenschäden zu vermeiden. Die DE 695 19 294 T2 bezieht sich auf eine EMI-Filtertopologie für Leistungswechselrichter.
  • Es besteht so ein Bedarf daran, eine elektrische Baugruppe zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung zu schaffen, die geringere Störungen in sie umgebenden Netzen und Komponenten verursacht. Diesem Bedarf trägt eine elektrische Baugruppe gemäß Patentanspruch 1 oder ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 15 Rechnung.
  • Eine elektrische Baugruppe zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine Ausgangsspannungsfläche, die mit einem Ausgangsspannungsanschluss der Baugruppe gekoppelt ist, um die Wechselspannung bereitzustellen. Sie umfasst ferner zumindest einen ersten Leistungshalbleiter mit einem mit einem ersten Versorgungsspannungsanschluss der Baugruppe gekoppelten Eingangsanschluss und einem mit der Ausgangsspannungsfläche gekoppelten Ausgangsanschluss sowie zumindest einen zweiten Leistungshalbleiter mit einem mit einem zweiten Versorgungsspannungsanschluss der Baugruppe gekoppelten Eingangsanschluss und einem mit der Ausgangsspannungsfläche gekoppelten Ausgangsanschluss. Die Ausgangsspannungsfläche erstreckt sich hierbei unter den ersten Halbleiter und unter den zweiten Halbleiter.
  • Einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass durch die entsprechende Ausgestaltung der Ausgangsspannungsfläche eine Verringerung von Störungen in die elektrische Baugruppe umgebende Netze und andere entsprechende Komponenten erzielt werden kann, dadurch dass hierdurch eine parasitäre Kapazität ausgebildet bzw. verstärkt wird, deren Filterwirkung zur Reduzierung der Störungen herangezogen werden kann.
  • Optional können so bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel die Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Leistungshalbleiters wenigstens 60% eines Gesamtflächeninhalts einer Fläche des jeweiligen Leistungshalbleiters parallel zu der Ausgangsspannungsfläche einnehmen. Die Ausgangsspannungsfläche kann hierbei eine Projektion der Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Leistungshalbleiters senkrecht zu der Ausgangsspannungsfläche im Wesentlichen vollständig umfassen. Hierdurch kann es möglich sein, die parasitäre Kapazität weiter zu vergrößern und so gegebenenfalls die durch sie erzielbare Filterwirkung zu verbessern. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann das zuvor genannte Verhältnis von wenigstens 60% des Gesamtflächeninhalts auch wenigstens 70%, wenigstens 75%, wenigstens 80%, wenigstens 85%, wenigstens 90% oder wenigstens 95% des Gesamtflächeninhalts der Fläche des jeweiligen Leistungshalbleiters parallel zu der Ausgangsspannungsfläche einnehmen. Je größer dieses Verhältnis ist, desto größer kann gegebenenfalls auch die Streukapazität ausfallen. So können die Ausgangsanschlüsse des ersten und des zweiten Leistungshalbleiters bei Ausführungsbeispielen ebenso im Wesentlichen vollständig einen Gesamtflächeninhalt der Fläche des jeweiligen Leistungshalbleiters parallel zu der Ausgangsspannungsfläche einnehmen. Die Ausgangsspannungsfläche kann die Projektion der Ausgangsanschlüsse beispielsweise dadurch im Wesentlichen vollständig umfassen, dass ein Gesamtflächeninhalt der Projektion der Ausgangsanschlüsse zu wenigstens 80%, wenigstens 85%, wenigstens 90% oder wenigstens 95% von der Ausgangsspannungsfläche umfasst wird.
  • Ergänzend oder alternativ kann bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannungsfläche zwischen den ersten und zweiten Leistungshalbleitern und einem Kühlkörper angeordnet sein. Hierdurch kann es möglich sein, die zuvor bereits erwähnte parasitäre Kapazität zu erhöhen und so die Filterwirkung zu steigern.
  • Ergänzend oder alternativ kann bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Gesamtflächeninhalt aller Ausgangsspannungsflächen der Baugruppe wenigstens 80%, wenigstens 85%, wenigstens 90% oder wenigstens 95% eines Gesamtflächeninhalts der Baugruppe parallel zu allen Ausgangsspannungsflächen umfassen. Auch hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, die parasitäre Kapazität zu vergrößern und so ihre Filterwirkung weiter zu verstärken. Der Gesamtflächeninhalt kann beispielsweise durch eine Gehäusefläche eines Gehäuses der elektrischen Baugruppe gegeben oder bestimmt sein. So kann optional eine elektrische Baugruppe ein Gehäuse aufweisen, dass die Ausgangsspannungsfläche, den wenigstens einen ersten Leistungshalbleiter und den wenigstens zweiten Leistungshalbleiter einschließt oder umschließt. Das Gehäuse kann beispielsweise eine Vergussmasse aufweisen.
  • Ergänzend oder alternativ kann eine elektrische Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel eine elektrisch isolierende Leiterplatte umfassen, auf der die Ausgangsspannungsfläche angeordnet ist. Hierdurch kann es möglich sein, die elektrische Baugruppe auf einem elektrisch leitfähigen Material anzuordnen, durch das wiederum eine Erhöhung der parasitären Kapazität der entsprechenden Anordnung erhöht werden kann, durch die wiederum eine Filterwirkung begünstigt sein kann.
  • Optional kann bei einer solchen elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel die Leiterplatte mit einem elektrisch leitfähigen Kühlkörper derart in Kontakt stehen, dass die Leiterplatte zwischen dem Kühlkörper und der Ausgangsspannungsfläche angeordnet ist. Hierdurch kann es möglich sein, die für eine Kühlung der Leistungshalbleiter notwendigen Strukturen ebenso zu einer Verbesserung der Filterwirkung einzusetzen, indem ein elektrisch leitfähiger Kühlkörper eingesetzt wird, der nicht nur eine gute Wärmeabfuhr, sondern ebenso das Ausbilden der parasitären Kapazität begünstigt.
  • Ergänzend oder alternativ kann es sich bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel bei dem ersten Leistungshalbleiter und bei dem zweiten Leistungshalbleiter um einen vertikalen Leistungshalbleiter handeln, bei denen der Eingangsanschluss und der Ausgangsanschluss an einander gegenüberliegenden Hauptflächen wenigstens eines Substrats des ersten und des zweiten Leistungshalbleiters angeordnet sind. Hierdurch kann es möglich sein, eine einfach zu implementierende elektrische Kontaktierung der Leistungshalbleiter umzusetzen. Ergänzend oder alternativ kann es hierdurch ebenso möglich sein, den Eingangsanschluss bzw. den Ausgangsanschluss zur Erhöhung der parasitären Kapazität und damit zur Verbesserung der Filterwirkung einzusetzen. Der Ausgangsanschluss kann hierbei beispielsweise derjenige Anschluss des betreffenden Leistungshalbleiters sein, an dem die Spannung anliegt, welche über die Ausgangsspannungsfläche und den Ausgangsspannungsanschluss der elektrischen Baugruppe abgegeben wird. Entsprechend kann der Eingangsanschluss eines Leistungshalbleiters der Anschluss sein, der mit dem betreffenden Versorgungsspannungsanschluss elektrisch leitend gekoppelt bzw. verbunden ist.
  • Die Leistungshalbleiter können beispielsweise auf einem oder mehrerer Substrate implementiert sein, die beispielsweise eine im Wesentlichen quaderförmige Ausgestaltung aufweisen, wobei sich der Quader im Wesentlichen entlang dreier linear unabhängiger Erstreckungsrichtungen ausdehnt. Der Quader erstreckt sich hierbei typischerweise entlang einer ersten und einer zweiten Erstreckungsrichtung der drei zuvor genannten Erstreckungsrichtungen wesentlich weiter als entlang einer dritten Erstreckungsrichtung der drei Erstreckungsrichtungen. So kann beispielsweise die Ausdehnung des Quaders entlang der dritten Erstreckungsrichtung höchstens 20%, höchstens 10% oder höchstens 5% einer kleinsten Erstreckung entlang der ersten und der zweiten Erstreckungsrichtung. Die Hauptflächen des Substrats sind hierbei diejenigen, die parallel zu der ersten und der zweiten Erstreckungsrichtung, also beispielsweise senkrecht zu der dritten Erstreckungsrichtung verlaufen, wenn die dritte Erstreckungsrichtung beispielsweise senkrecht auf der ersten und der zweiten Erstreckungsrichtung steht.
  • Optional kann bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel entweder der Ausgangsanschluss des ersten Leistungshalbleiters einen Quellenanschluss und der Ausgangsanschluss des zweiten Leistungshalbleiters einen Senkenanschluss oder der Ausgangsanschluss des ersten Leistungshalbleiters einen Senkenanschluss und der Ausgangsanschluss des zweiten Leistungshalbleiters ein Quellenanschluss sein. Hierdurch kann es möglich sein, gleiche oder zumindest gleichartige Leistungshalbleiter als ersten und zweiten Leistungshalbleiter einzusetzen. Hierdurch kann es so beispielsweise möglich sein, mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln die Herstellung der elektrischen Baugruppe zu vereinfachen. Bei einem Quellenanschluss kann es sich je nach Art des Leistungshalbleiters beispielsweise um einen Source-Anschluss oder einen Emitter-Anschluss, bei einem Ausgangsanschluss um einen Drain-Anschluss oder einen Kollektor-Anschluss handeln.
  • Optional können bei einer elektrischen Baugruppe der erste Leistungshalbleiter und/oder der zweite Leistungshalbleiter je wenigstens einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode umfassen. Hierdurch kann es möglich sein, Leistungshalbleiter mit einem guten Durchlassverhalten, hoher Sperrspannung und einer hohen Robustheit sowie einer Ansteuerung mit einer geringen Verlustleistung einzusetzen. Die Robustheit kann beispielsweise eine solche gegenüber Kurzschlüssen umfassen. Die Gate-Elektrode bzw. der Gate-Anschluss stellt ein Beispiel eines Steueranschlusses eines Leistungshalbleiters dar. Je nach verwendetem Leistungshalbleiter kann ein entsprechender Steueranschluss auch durch einen Basisanschluss gebildet sein.
  • Ergänzend oder alternativ kann bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Ausgangsanschluss des ersten Leistungshalbleiters unmittelbar mit der Ausgangsspannungsfläche elektrisch leitend verbunden sein. Hierdurch kann es möglich sein, eine parasitäre Kapazität weiter zu steigern, indem ein Abstand des Leistungshalbleiters von der Ausgangsspannungsfläche reduziert wird. Ergänzend oder alternativ kann so gegebenenfalls auch eine Montage bzw. Befestigung des ersten Leistungshalbleiters auf der Ausgangsspannungsfläche vereinfacht werden. So kann beispielsweise der erste Leistungshalbleiter mit Hilfe eines Verfahrens der oberflächenmontierten Bauelemente (Surface-Mounted Device; SMD) mechanisch und elektrisch kontaktiert und befestigt werden.
  • Optional kann bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel der zweite Leistungshalbleiter auf einem elektrisch isolierenden Substrat angeordnet sein. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine leichtere Befestigbarkeit des zweiten Leistungshalbleiters mit einer von dem ersten Leistungshalbleiter unabhängigen Orientierung desselben zu ermöglichen.
  • Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann optional das elektrisch isolierende Substrat beispielsweise ein Keramiksubstrat umfassen oder durch ein solches gebildet sein.
  • Optional kann bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem solchen Ausführungsbeispiel das Substrat an einer dem zweiten Leistungshalbleiter zugewandten Seite eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur aufweisen, mit der der Eingangsanschluss oder der Ausgangsanschluss des zweiten Leistungshalbleiters unmittelbar elektrisch leitend verbunden ist. Hierdurch kann es möglich sein, eine kompakte, mechanisch stabile und elektrisch gut leitfähige Kontaktierung des zweiten Leistungshalbleiters zu implementieren. Auch hier können gegebenenfalls auch Techniken der oberflächenmontierten Bauelemente zum Einsatz kommen.
  • Ergänzend oder alternativ kann sich bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannungsfläche auf der dem Ausgangsanschluss des ersten Leistungshalbleiters zugewandten Seite des ersten Leistungshalbleiters unter den ersten Leistungshalbleiter und auf der dem Ausgangsanschluss des zweiten Leistungshalbleiters zugewandten Seite des zweiten Leistungshalbleiters unter den zweiten Leistungshalbleiter erstrecken. Hierdurch kann es möglich sein, eine parasitäre Kapazität der elektrischen Baugruppe durch die betreffende Anordnung der Ausgangsanschlüsse an der der Ausgangsspannungsfläche zugewandten Seite zu erhöhen und so die Filterwirkung durch die parasitäre Kapazität weiter zu steigern.
  • Ergänzend oder alternativ kann bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Ausgangsanschluss des ersten Leistungshalbleiters und der Ausgangsanschluss des zweiten Leistungshalbleiters jeweils unmittelbar mit der Ausgangsspannungsfläche elektrisch verbunden sein. Hierdurch kann es möglich sein, eine Montage der Leistungshalbleiter zu vereinfachen. Ergänzend oder alternativ kann es jedoch ebenso möglich sein, durch diese Anordnung die parasitäre Kapazität weiter zu steigern und so die Filterwirkung zu verbessern. Auch hier können gegebenenfalls Techniken der oberflächenmontierten Bauelemente zum Einsatz kommen.
  • Ergänzend oder alternativ kann eine elektrische Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Ausgangsspannungsflächen aufweisen, die jeweils mit wenigstens einem Ausgangsspannungsanschluss der Baugruppe gekoppelt sind, um eine Mehrzahl von Wechselspannungen bereitzustellen. Die Baugruppe kann ferner eine Mehrzahl von ersten Leistungshalbleitern umfassen, deren Eingangsanschlüsse jeweils mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluss der Baugruppe und deren Ausgangsanschluss bzw. deren Ausgangsanschlüsse mit jeweils einer der Ausgangsspannungsflächen gekoppelt sind. Die Baugruppe kann ferner eine Mehrzahl von zweiten Leistungshalbleitern umfassen, deren Eingangsanschlüsse jeweils mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss der Baugruppe und deren Ausgangsanschluss bzw. deren Ausgangsanschlüsse mit jeweils einer der Ausgangsspannungsflächen gekoppelt sind. Die Ausgangsspannungsflächen können sich hierbei jeweils unter die ersten und zweiten Leistungshalbleiter erstrecken, mit denen diese über ihre Ausgangsanschlüsse gekoppelt sind. Hierdurch kann es möglich sein, mit einer kompakten elektrischen Baugruppe durch konstruktiv einfache Mittel mehrere Wechselspannungen bereitzustellen, die auf den gleichen Versorgungsspannungen beruhen, die über den ersten Versorgungsspannungsanschluss und den zweiten Versorgungsspannungsanschluss bereitgestellt werden.
  • Eine mechanische Kopplung zweier Komponenten umfasst sowohl eine unmittelbare, wie auch eine mittelbare Kopplung. Elektrische oder andere Komponenten sind elektrisch miteinander mittelbar über eine weitere Komponente oder unmittelbar miteinander derart gekoppelt, dass diese einen informationstragenden Signalaustausch zwischen den betreffenden Komponenten ermöglichen. So kann die entsprechende Kopplung abschnittsweise oder vollständig beispielsweise elektrisch, optisch, magnetisch oder mittels Funktechnik implementiert und umgesetzt sein. Die Signale können hierbei hinsichtlich ihres Wertebereichs sowie ihres zeitlichen Verlaufs kontinuierlich, diskret oder, beispielsweise abschnittsweise, beide Arten umfassen. Es kann sich so beispielsweise um analoge oder digitale Signale handeln. Ein Signalaustausch kann darüber hinaus auch über ein Schreiben bzw. Lesen von Daten in Register oder andere Speicherstellen erfolgen.
  • Optional kann eine solche elektrische Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet sein, um an den Ausgangsspannungsflächen eine Mehrzahl zueinander phasenverschobener Wechselspannungen bereitzustellen. Hierdurch kann es beispielsweise möglich sein, einen Antriebsmotor, der mehrere phasenverschobene Wechselspannungen benötigt, entsprechend anzusteuern.
  • Ein Ausführungsbeispiel umfasst ferner ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem elektrischen Antriebsmotor und mit einer mit dem Antriebsmotor gekoppelten elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
  • 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs;
  • 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Antriebssystems mit einem induktiven Filter;
  • 3 zeigt ein Ersatzschaltbild des in 2 gezeigten Antriebssystems;
  • 4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 5 zeigt ein Ersatzschaltbild des in 4 gezeigten Antriebssystems;
  • 6 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 7 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer elektrischen Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 8 zeigt eine dreidimensionale perspektivische Darstellung der elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel aus 7;
  • 9 zeigt eine teilweise Querschnittsdarstellung der elektrischen Baugruppe aus den 7 und 8;
  • 10 zeigt eine Aufsicht auf eine elektrische Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel, die in Flip-Chip-Technik umgesetzt ist; und
  • 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
  • Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
  • Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ einer,” „eine”, „eines” und „der, die, das“ auch die Pluralformen umfassen, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, aufweist“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
  • Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
  • Wie eingangs bereits kurz erläutert wurde, können bei Kraftfahrzeugen mit zumindest einem elektrischen Antriebsmotor, der beispielsweise auch als Elektromotor oder E-Maschine bezeichnet wird, beispielsweise aufgrund der für diesen notwendigen Energieversorgung Störungen in dem elektrischen Netz oder auch in anderen Versorgungsspannungsnetzen eingekoppelt werden. Dies kann beispielsweise zu einer Störaussendungsabstrahlung über eine Achse oder eine andere Komponente eines solchen elektrifizierten Kraftfahrzeugs führen. Diese können beispielsweise auf dem Pfad von der Leistungselektronik zum Stator des elektrischen Antriebsmotors erzeugt werden, im Inneren des elektrischen Antriebsmotors über die Kopplung des Stators mit dem Rotor an diesen weitergegeben werden und dann über einen Pfad, der den Rotor, das Getriebe und die Achse des betreffenden Kraftfahrzeugs umfasst, aus dem geschirmten Motorbereich auf die ungeschützte Achse bzw. die ungeschützten Räder übertragen werden. Diese Störungen können dann von außerhalb des geschirmten Motorbereichs abgestrahlt werden und somit beispielsweise den Rundfunkempfang oder andere Komponenten des elektrifizierten Kraftfahrzeugs stören.
  • Unabhängig hiervon können auf dem gleichen Wege Lagerströme entstehen, die beispielsweise zu einer Schädigung des Lagers des elektrischen Antriebsmotors führen können und so grundsätzlich möglichst vermieden werden sollen, um so eine Reduzierung der Wahrscheinlichkeit von Maschinenschäden zu erzielen.
  • Hier gibt es verschiedene konventionelle Möglichkeiten, Lagerströme und Störungen zu vermeiden bzw. zu reduzieren. So können beispielsweise Schleifkontakte an der Achse eines solchen Fahrzeugs oder an anderen drehenden Teilen im Getriebe oder an dem Rotor eingebracht werden. So können entsprechende Schleifkontakte beispielsweise bei entsprechenden elektrifizierten Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen. Entsprechende Schleifkontakte an drehenden Antriebsteilen sind jedoch aufgrund der auftretenden Bewegungsunterschiede selber einem Verschleiß unterworfen und können darüber hinaus gegebenenfalls auch selber verschleißfördernd für andere Komponenten wirken.
  • Ebenso können beispielsweise isolierte Lager und leitfähige Fette eingesetzt werden, die jedoch häufig zum einen sehr teuer sind und gegebenenfalls nicht oder nur sehr bedingt angepasst für die in einem Kraftfahrzeug herrschenden Betriebs- und Umweltbedingungen sind.
  • Anders ausgedrückt können diese gegebenenfalls nicht oder nur sehr bedingt für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich tauglich sein. 1 zeigt ein elektrisches Antriebssystem 100 für ein Kraftfahrzeug, also beispielsweise einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Omnibus, eine Baumaschine, eine landwirtschaftliche Maschine oder ein ähnliches Fahrzeug. Das Antriebssystem 100 umfasst als Teil einer Leistungselektronik eine elektrische Baugruppe 110, die über einen ersten Versorgungsspannungsanschluss 120-1 und einen zweiten Versorgungsspannungsanschluss 120-2 beispielsweise mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Über die Versorgungsspannungsanschlüsse 120 kann der Baugruppe 110 die zum Betrieb eines elektrischen Antriebsmotors 130, der der Einfachheit halber auch nur als Motor bezeichnet wird, die notwendige Versorgungsspannung zur Verfügung gestellt werden.
  • Der elektrische Antriebsmotor 130 ist mit der elektrischen Baugruppe 110 über drei Phasenleitungen 140-U, 140-V, 140-W mit der elektrischen Baugruppe 110 gekoppelt. Über diese Phasenleitungen 140 und den inneren Aufbau des elektrischen Antriebsmotors 130 kann hierbei ein Lagerstrom 150 entstehen, der zu den bereits oben beschriebenen negativen Effekten führen kann.
  • Die elektrische Baugruppe 110 umfasst hier für jede der Phasenleitungen 140, wobei jedoch lediglich für die Phasenleitung 140-V die entsprechende innere Verschaltung der elektrischen Baugruppe in 1 eingezeichnet ist, jeweils wenigstens einen ersten Leistungshalbleiter 160 und einen zweiten Leistungshalbleiter 170, die über eine in 1 nicht gezeigte entsprechende Ansteuerung auf Basis der über die Versorgungsspannungsanschlüsse 120 bereitgestellte Versorgungsspannung phasengerecht die Phasenleitung 140-V mit einem entsprechenden Spannungssignal versorgen kann. Zu diesem Zweck sind der erste Leistungshalbleiter 160 und der zweite Leistungshalbleiter 170 in Serie zueinander geschaltet, wobei an einem Mittelabgriff zwischen den beiden Leistungshalbleitern 160, 170 die entsprechende Phasenleitung 140, also im vorliegenden Fall die Phasenleitung 140-V geschaltet ist.
  • Parallel zu den beiden Leistungshalbleitern 160, 170 ist hier ferner jeweils eine Freilaufdiode 180 bzw. 190 geschaltet, so dass zwischen dem Mittelabgriff für die Phasenleitung 140 und dem betreffenden Versorgungsspannungsanschluss 120 jeweils eine Parallelschaltung eines der beiden Leistungshalbleiter 160, 170 und der betreffenden Freilaufdiode 180 bzw. 190 geschaltet ist. Die Freilaufdioden 180, 190 sind hierbei hinsichtlich ihrer durch Durchlassrichtung so geschaltet, dass über diese ein Stromfluss erfolgen kann, wenn der jeweils andere Leistungshalbleiter, also beispielsweise im Falle der Freilaufdiode 190 der erste Leistungshalbleiter 160 bzw. im Falle der Freilaufdiode 180 der zweite Leistungshalbleiter 170 an die Phasenleitung 140-V eine entsprechende Spannung anliegt.
  • Für die weiteren Phasenleitungen 140-U und 140-W kann die Baugruppe 110 entsprechende Schaltungsanordnungen mit ersten und zweiten Leistungshalbleitern 160, 170 sowie den entsprechenden Freilaufdioden 180, 190 umfassen.
  • Um beispielsweise die bereits zuvor beschriebenen Lagerströme 150 zu reduzieren, wird im Rahmen der etablierten Technik bzw. einer konventionellen Lösung auch ein Filter auf den Phasenleitungen neben den bereits zuvor erwähnten isolierten Lagern und den leitfähigen Fetten in einem Lager zum Einsatz gebracht. Solche Filter können beispielsweise eine sehr große Induktivität oder eine Kombination einer Induktivität und einer Kapazität (also beispielsweise einem LC-Filter) umfassen.
  • Eine solche Lösung ist in 2 als Blockschaltbild gezeigt. So zeigt 2 wiederum für ein entsprechendes elektrisches Antriebssystem 100 mit einer elektrischen Baugruppe 110 und einem elektrischen Antriebsmotor 130, der mit der elektrischen Baugruppe 110 über Phasenleitungen 140 verbunden ist, eine Gleichtaktinduktivität 200, die in die Phasenleitungen 140 geschaltet ist.
  • 3 zeigt ein Ersatzschaltbild der in 2 gezeigten Anordnung, bei der eine Phasenleitung 140 über die Gleichtaktinduktivität 200 (Induktivität L) mit dem als Impedanz ZLager eingezeichneten elektrischen Antriebsmotor 130 gekoppelt ist, über den ein Lagerstrom 150 auf Masse 210 abfließen kann. Aufgrund der Verwendung der Gleichtaktinduktivität 200 stellt 3 so ein Gleichtaktersatzschaltbild der Anordnung von 2 dar.
  • Um eine entsprechende Filterwirkung erzielen zu können, kann es jedoch gegebenenfalls ratsam sein, bei einer reinen Induktivität auf der oder den Phasenleitungen 140, eine entsprechend groß dimensionierte und damit gegebenenfalls schwere induktive Komponente einzusetzen. An dieser Stelle kann der Einsatz einer LC-Kombination gegebenenfalls eine effektivere Dämpfung von Störungen bewirken. Für den Anschluss einer Kapazität an eine oder mehrere Phasenleitungen 140 könnten sich hier insbesondere Kapazitäten eignen, welche eine tendenziell große zeitliche Änderung der an ihnen anliegenden Spannung U als Funktion der Zeit t ermöglichen (dU/dt). Der zulässige Temperaturbereich für solche Bauteile kann jedoch deren Implementierung gegebenenfalls einschränken. So kann es beispielsweise sein, dass aufgrund von Temperaturen von bis zu 180°C oder darüber in einem elektrischen Antriebsmotor 130 eine Implementierung dieser Bauteile nur schwierig möglich ist.
  • Durch eine geschickte Ausgestaltung der elektrischen Baugruppe der Leistungselektronik kann es jedoch gegebenenfalls möglich sein, parasitäre Kapazitäten auszubilden, die zur Filterung der entsprechenden Signale herangezogen werden können. Durch den Einsatz einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel kann es so möglich sein, sehr hohe bzw. hohe Streukapazitäten zwischen den Phasenleitungen 140 (Phase) und beispielsweise einem Kühlkörper auszubilden, so dass die Streukapazität zusammen mit einer diskreten Gleichtaktinduktivität, entsprechend langen Leitungen oder anderen optionalen Maßnahmen ein LC-Filter bildet. Hierdurch kann es zwar gegebenenfalls zu weniger vorteilhaften Rückwirkungen im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit auf die Versorgungsleitungen kommen, was jedoch mit vergleichsweise einfachen und unterschiedlichen Maßnahmen kompensierbar ist.
  • Bei einer elektrischen Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Ausgangsspannungsfläche, die auch als Phasenfläche bezeichnet wird, über dem Kühlkörper einer entsprechenden elektrischen Baugruppe möglichst groß ausgestaltet wird, also beispielsweise maximiert wird. Hierdurch kann die zuvor beschriebene hohe Streukapazität bzw. parasitäre Kapazität ausgangsseitig von der elektrischen Baugruppe umgesetzt werden.
  • Durch diesen Aufbau der elektrischen Baugruppe kann dann beispielsweise eine Filterwirkung gegen Störungen auf den Phasenleitungen 140 gegebenenfalls kostengünstig und bauraumneutral realisiert werden. Entsprechende Versorgungssysteme können so beispielsweise mit Hilfe der so erzeugten parasitären Kapazität als reine C-Filter oder als LC-Filter umgesetzt werden.
  • Bevor jedoch eine entsprechende elektrische Baugruppe näher beschrieben wird, soll zunächst anhand eines elektrischen Antriebssystems 300, wie es schematisch in 4 gezeigt ist, eine Anwendung einer entsprechenden elektrischen Baugruppe 310 gemäß einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die elektrische Baugruppe 310 ist auch hier wiederum mit einem elektrischen Antriebsmotor 130 über eine oder mehrere Phasenleitungen 140 verbunden. Die Phasenleitungen 140 weisen hierbei eine entsprechende Induktivität 320 auf, bei der es sich beispielsweise wiederum um eine Gleichtaktinduktivität handeln kann, wie diese bereits im Zusammenhang mit 2 und 3 erläutert wurde. Auch die weiteren Komponenten der Antriebssysteme 100 und 300 können, wie auch die nachfolgende Beschreibung zeigen wird, einander im Hinblick auf Teilaspekte ihrer Ausgestaltung ähneln. Beispielsweise kann eine Verschaltung der einzelnen Komponenten der elektrischen Baugruppe 310 der der elektrischen Baugruppe 110 entsprechen, wie sie als (Teil-)Blockschaltbild in 1 gezeigt ist.
  • Durch die Ausgestaltung der elektrischen Baugruppe 310 mit der bereits zuvor genannten Ausgangsspannungsfläche kann so eine entsprechende Streukapazität im Rahmen der elektrischen Baugruppe 310 realisiert werden, die zwischen der Phasenleitung 140 bzw. der Ausgangsspannungsfläche und der Masse wirksam ist. Je nach konkreter Ausgestaltung der Ausgangsspannungsfläche kann so gegebenenfalls eine bezogen auf die geometrischen Möglichkeiten maximale Kapazität zwischen der Phase bzw. den Phasenleitungen 140 und Masse erzielt werden.
  • 5 zeigt ein Ersatzschaltbild des in 4 gezeigten elektrischen Antriebssystems 300. So zeigt 5 eine Phasenleitung 140, die über die Induktivität 320 (Induktivität L) wiederum mit einem als Impedanz ZLager dargestellten elektrischen Antriebsmotor 130 zu Masse 210 verbunden ist.
  • Im Unterschied zu dem Ersatzschaltbild aus 3 bildet hier jedoch aufgrund der weiter unten beschriebenen Ausgestaltung der elektrischen Baugruppe 310 diese eine parasitäre Kapazität 330 (Kapazität CPAR), die zwischen der Phasenleitung 140 und Masse 210 wirksam ist. Je nach Frequenz einer entsprechenden Störung 340 kann diese so beispielsweise über die Kapazität 330 auf Masse 210 abgeführt werden, ohne über das Lager bzw. den elektrischen Antriebsmotor 130 zu fließen. Ein Anteil einer solchen Störung 340, der als Lagerstrom 150 über den elektrischen Antriebsmotor 130 fließt, kann so gegebenenfalls reduziert werden. Durch den Einsatz einer elektrischen Baugruppe 310 gemäß einem Ausführungsbeispiel kann so gegebenenfalls eine Lagerstromreduktion und/oder eine HF-Störaussendungsreduktion durch eine entsprechende Ausgestaltung und einen entsprechenden Aufbau der elektrischen Baugruppe 310 erzielbar sein (HF = Hochfrequenz).
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Baugruppe 310 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Diese ist, wie die nachfolgende Beschreibung zeigen wird, in der Lage, eine über einen ersten Versorgungsspannungsanschluss 350-1 und einen zweiten Versorgungsspannungsanschluss 350-2 bereitgestellte Gleichspannung in eine Wechselspannung zu wandeln, die an einem Ausgangsspannungsanschluss 360-W der Baugruppe 310 bereitgestellt werden kann.
  • Ohne Beschränkung der Allgemeinheit ist hierbei der erste Versorgungsspannungsanschluss 350-1 mit einem negativen Gleichspannungspotential beaufschlagt DC-(DC = direct current = Gleichstrom bzw. Gleichspannung), während der zweite Versorgungsspannungsanschluss 350-2 mit einem positiven Gleichspannungspotential DC+ beaufschlagt ist bzw. während des Betriebs der Baugruppe 310 beaufschlagbar ist.
  • Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen auch abweichende Versorgungsspannungsanschlussbelegungen implementiert werden. So kann beispielsweise auch eine Vertauschung der Polarität der an dem ersten Versorgungsspannungsanschluss 350-1 und dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss 350-2 anliegenden Potentiale bzw. Spannungen vorgenommen werden. Ebenso kann es gegebenenfalls möglich sein, auch Versorgungsspannungen bzw. entsprechende Potentiale an die Versorgungsspannungsanschlüsse anzuschließen, die neben einer entsprechenden Gleichstrom- bzw. Gleichspannungskomponente ebenso Wechselstrom- bzw. Wechselspannungskomponenten umfassen.
  • Um auf Basis der über die Versorgungsspannungsanschlüsse 350 bereitgestellten Gleichspannung eine Wechselspannung an dem Ausgangsspannungsanschluss 360-W bereitstellen zu können, weist die Baugruppe 310 einen ersten Leistungshalbleiter 370 und einen zweiten Leistungshalbleiter 380 auf, die jeweils mit einem Eingangsanschluss 390 mit einem der Versorgungsspannungsanschlüsse 350 elektrisch leitend gekoppelt sind. Darüber hinaus sind die beiden Leistungshalbleiter 370, 380 über einen jeweiligen Ausgangsanschluss 400 mit einer Ausgangsspannungsfläche 410 elektrisch leitfähig gekoppelt, die ihrerseits mit dem Ausgangsspannungsanschluss 360-W gekoppelt ist, um dort die Wechselspannung bereitzustellen. Die Ausgangsspannungsfläche 410 erstreckt sich hierbei sowohl unter den ersten Leistungshalbleiter 370, wie auch unter den zweiten Leistungshalbleiter 380.
  • Über eine zur Vereinfachung der Darstellung in 6 nicht gezeigte Ansteuerung des ersten Leistungshalbleiters 370 und des zweiten Leistungshalbleiters 380 kann so basierend auf der an den beiden Versorgungsspannungsanschlüssen 350 anliegenden Versorgungsspannung eine Wechselspannung an der Ausgangsspannungsfläche 410 und damit an dem Ausgangsspannungsanschluss 360-W bereitgestellt werden.
  • Neben dem ersten Leistungshalbleiter 370 und dem zweiten Leistungshalbleiter 380 weist die elektrische Baugruppe 310, wie sie in 6 gezeigt ist, ferner eine erste Freilaufdiode 420 und eine zweite Freilaufdiode 430 auf, die parallel zu dem ersten Leistungshalbleiter 370 und dem zweiten Leistungshalbleiter 380 geschaltet sind, so dass die aus den beiden Leistungshalbleitern 370, 380 und den beiden Freilaufdioden 420, 430 entstehende Schaltung der in 1 skizzierten Schaltung der elektrischen Baugruppe 110 entspricht.
  • Sowohl bei den Freilaufdioden 420, 430 wie auch bei den Leistungshalbleitern 370, 380 handelt es sich bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel um vertikale Bauelemente, also im Falle der Leistungshalbleiter 370, 380 um vertikale Leistungshalbleiter, bei denen der Eingangsanschluss 390 und der Ausgangsanschluss 400 an einander gegenüberliegenden Hauptflächen eines entsprechenden Substrats der Leistungshalbleiter 370, 380 angeordnet sind. Das Substrat kann beispielsweise ein Halbleitersubstrat, also beispielsweise ein Siliziumsubstrat sein. Je nach konkreter Anwendung können jedoch auch andere halbleitende Materialien oder auch andere nicht-halbleitende Substratmaterialien zum Einsatz kommen.
  • Der erste Leistungshalbleiter 370 und der zweite Leistungshalbleiter 380 sind hierbei genauer gesagt durch einen Steueranschluss steuerbare Leistungshalbleiter, also beispielsweise Transistoren oder Transistor-ähnliche Bauelemente. So kann es sich beispielsweise bei den Leistungshalbleitern 370, 380 um Feldeffekttransistoren, Bipolartransistoren oder anderen, beispielsweise auf Bipolartransistortechnik basierenden Transistorstrukturen handeln. Ein solches Beispiel für einen auf der Bipolartransistortechnik basierenden Transistor stellt der Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT = Insulated Gate Bipolar Transistor) dar. Unabhängig von der verwendeten Technologie kann es sich bei dem ersten Leistungshalbleiter 370 und dem zweiten Leistungshalbleiter 380 beispielsweise um identische oder identisch oder zumindest sehr ähnlich ausgestaltete Leistungshalbleiter handeln.
  • Während der Eingangsanschluss 390 der Leistungshalbleiter 370, 380 jeweils derjenige ist, über den die zu steuernde bzw. zu regelnde Spannung dem betreffenden Leistungshalbleiter 370, 380 bereitgestellt wird und der Ausgangsanschluss 400 derjenige Anschluss ist, an dem die dann resultierende Wechselspannung abgreifbar ist, kann so je nach verwendeter Technologie, Design des betreffenden Leistungshalbleiters und anderer Parameter der Eingangsanschluss 390 und der Ausgangsanschluss 400 ein Quellenanschluss oder ein Senkenanschluss sein. Im Falle eines auf der Feldeffekttransistortechnik beruhendem Leistungshalbleiter kann es sich bei dem Quellenanschluss beispielsweise um den Source-Anschluss und bei dem Senkenanschluss um den Drain-Anschluss handeln, während bei einer auf einem Bipolartransistor beruhenden Leistungshalbleiter der Quellen-Anschluss beispielsweise der Emitter-Anschluss und der Senken-Anschluss der Kollektor-Anschluss sein kann.
  • Werden beispielsweise für den ersten Leistungshalbleiter 370 und den zweiten Leistungshalbleiter 380 identische Leistungshalbleiterbauteile verwendet, weisen also beispielsweise hinsichtlich der zum Stromtransport als Mehrheitsladungsträger verwendeten Ladungsträger identische Polaritäten auf, kann es sich bei dem Ausgangsanschluss 400 eines der beiden Leistungshalbleiter 370, 380 um einen Quellen-Anschluss handeln und bei dem entsprechenden Eingangsanschluss 390 des anderen Leistungshalbleiters 370, 380 um den Senken-Anschluss. Hierdurch kann es möglich sein, eine Bevorratung und damit gegebenenfalls eine Herstellung der elektrischen Baugruppe 310 zu vereinfachen.
  • Bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Baugruppe 310 können die Leistungshalbleiter 370, 380 beispielsweise als Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode implementiert sein.
  • Der erste Leistungshalbleiter 370 ist mit seinem Ausgangsanschluss ebenso wie die erste Freilaufdiode 420 unmittelbar mit der Ausgangsspannungsfläche 410 elektrisch leitend verbunden. Dies kann beispielsweise durch die Technik der oberflächenmontierbaren Bauteile (SMD-Technik; SMD = Surface-Mounted Device) umgesetzt werden. Die auf der Rückseite der betreffenden Substrate angeordneten Eingangsanschlüsse 390 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel über Bondverbindungen mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluss 350-1 verbunden, wobei der Eingangsanschluss 390 des ersten Leistungshalbleiters 370 über entsprechende Bondverbindungen mit der als Kontaktfläche der ersten Freilaufdiode 420 dienenden Oberflächenmetallisierung verbunden ist.
  • Im Unterschied hierzu ist der zweite Leistungshalbleiter 380 auf einem elektrisch isolierenden Substrat 440 angeordnet, bei dem es sich beispielsweise um ein Keramiksubstrat handeln kann. Das Substrat 440 weist an einer dem zweiten Leistungshalbleiter 380 zugewandten Seite eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur 450 auf, mit der im vorliegenden Fall der Eingangsanschluss 390 des zweiten Halbleiters 380 unmittelbar elektrisch leitend verbunden ist. Hierbei ist die Kontaktstruktur 450 über entsprechende Bondverbindungen bzw. Bonddrähte mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss 350-2 verbunden. Analog zu dem zweiten Leistungshalbleiter 380 ist auch die zugehörige zweite Freilaufdiode 430 über die Kontaktstruktur 450 elektrisch kontaktiert. Beide können beispielsweise mit Hilfe der SMD-Technik angebunden sein.
  • Über entsprechende Bonddrähte ist der Ausgangsanschluss 400 des zweiten Leistungshalbleiters 380 mit der Ausgangsspannungsfläche 410 verbunden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können selbstverständlich anstelle der bereits beschriebenen Bonddrähte oder Bondverbindungen auch andere elektrisch leitfähige Verbindungstechniken zum Einsatz kommen. So können beispielsweise Crimp-Verbindungen, Presskontakte oder andere Techniken vollständig, teilweise oder vollständig ergänzend oder alternativ zum Einsatz kommen.
  • Das Substrat 440 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel flächig mit der Ausgangsspannungsfläche 410 verbunden.
  • Die zweite Freilaufdiode 430 ist ausgangsseitig ebenfalls mit der Ausgangsspannungsfläche 410 gekoppelt, jedoch über eine als Ausgangsanschluss 400 des zweiten Leistungshalbleiters 380 dienende Metallisierung des Substrats des zweiten Leistungshalbleiters 380. Anders ausgedrückt ist. Anders ausgedrückt ist die zweite Freilaufdiode 430 ausgangsseitig mit der Ausgangsspannungsfläche 410 mittelbar gekoppelt. Die elektrische Verbindung erfolgt hierbei über die Metallisierung des zweiten Leistungshalbleiters 380, die als Ausgangsanschluss 400 dient. Analog ist eingangsseitig der erste Leistungshalbleiter 370 über die als Eingang der ersten Freilaufdiode 420 dienende Metallisierung mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluss 350-1 mittelbar gekoppelt. Selbstverständlich können jedoch auch unmittelbare Kopplungen, wie beispielsweise durch den Einsatz von SMD-Techniken verwendet werden.
  • Zu Redundanzzwecken und zur Reduzierung des Widerstands sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Bondverbindungen jeweils mehrfach ausgeführt und weisen beispielsweise drei separate Bonddrähte jeweils auf. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen auch Unterschiede hinsichtlich der redundanten Ausgestaltung sowie der Zahl der verwendeten Bonddrähte verwendet werden.
  • Zur Verbesserung der Ausbildung der parasitären Kapazität kann optional der erste und der zweite Leistungshalbleiter 370, 380 so implementiert werden, dass die betreffenden Ausgangsanschlüsse 400 bzw. auch die Eingangsanschlüsse 390 wenigstens 60% eines Gesamtflächeninhalts einer Fläche des jeweiligen Leistungshalbleiters 370, 380 parallel zu der Ausgangsspannungsfläche 410 einnehmen. Die Ausgangsspannungsfläche kann hierbei eine Projektion der Ausgangsanschlüsse 400 bzw. auch der Eingangsanschlüsse 390 der Leistungshalbleiter 370, 380 senkrecht zu der Ausgangsspannungsfläche 410 im Wesentlichen vollständig umfassen. Hierdurch kann es möglich sein, im Falle der Ausgangsanschlüsse 400 der Leistungshalbleiter 370, 380 so die gegebenenfalls spannungstechnisch nicht in allen Betriebszuständen festgelegten Anschlüsse hinsichtlich eines Überlapps zu vergrößern, um so die Streukapazität gegebenenfalls weiter zu steigern.
  • Optional kann die Baugruppe 310 selbstverständlich auch mehr als eine Ausgangsspannungsfläche 410 umfassen. Entsprechend kann auch eine Mehrzahl von Ausgangsspannungsanschlüssen 360, beispielsweise ein, zwei oder mehr Ausgangsspannungsanschlüsse 360 vorgesehen werden. In 6 sind so als optionale Komponenten zwei weitere Ausgangsspannungsanschlüsse 360-U und 360-V eingezeichnet.
  • Je nachdem wie viele Ausgangsspannungsanschlüsse 360 vorgesehen sind, können so entsprechend unterschiedliche Anzahlen der im Zusammenhang mit der Ausgangsspannungsfläche 410 geschilderten Implementierung der ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 vorgesehen werden. So kann beispielsweise eine entsprechende Mehrzahl entsprechender Leistungshalbleiter 370, 380 auf einer entsprechenden Mehrzahl von Ausgangsspannungsflächen 410 vorgesehen werden. Wie nachfolgend noch beschrieben werden wird, können hierbei die betreffenden ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 ebenfalls mit den betreffenden Versorgungsspannungsanschlüssen 350-1, 350-2 gekoppelt sein.
  • Wie jedoch bereits zuvor erläutert wurde, ist die Implementierung von mehr als einem Ausgangsspannungsanschluss 360 optional. So kann es möglich sein, dass, wie dies auch in 6 gezeigt ist, die Ausgangsspannungsfläche 410 nicht eine Oberfläche eines Trägers, der beispielsweise als isolierende Leiterplatte 460 (PCB = Printed Circuit Board) einnehmen muss. Zur Vergrößerung der Streukapazität kann es jedoch gegebenenfalls ratsam sein, einen Gesamtflächeninhalt aller Ausgangsspannungsflächen 410 der Baugruppe 310 so auszulegen, dass dieser wenigstens 80% eines Gesamtflächeninhalts der Baugruppe 310, also beispielsweise der Leiterplatte 460, parallel zu den Ausgangsspannungsflächen 410 umfasst.
  • Wie nachfolgend noch erläutert werden wird, kann darüber hinaus zur Steigerung der Streukapazität die Leiterplatte 460 beispielsweise auf einem elektrisch leitfähigen Kühlkörper aufgebracht werden, über den nicht nur eine Streukapazität entsteht bzw. vergrößert wird, sondern vielmehr auch die Leistungshalbleiter 370, 380 hinsichtlich der von ihnen erzeugten Abwärme gekühlt werden kann. Gleiches gilt selbstverständlich auch für weitere Hitzequellen, wie beispielsweise die Freilaufdioden 420, 430, sofern diese implementiert sind, da es sich hier auch um optionale Komponenten handeln kann.
  • 7 zeigt eine Aufsicht auf eine elektrische Baugruppe 310 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, während 8 eine perspektivische Darstellung und 9 eine Teilquerschnittsdarstellung durch diese Baugruppe zeigt. Die Baugruppe 310 in den 7, 8 und 9 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen im Hinblick auf einige wenige Aspekte, auf die im Folgenden der Fokus der Beschreibung gerichtet werden soll. So weist auch diese elektrische Baugruppe 310 erste und zweite Leistungshalbleiter 370, 380 auf, die in der bereits beschriebenen Art und Weise, im Falle der zweiten Leistungshalbleiter 380 und ihrer Freilaufdioden 430 über ein Substrat 440 mit einer entsprechenden Kontaktstruktur 450 an ihre jeweiligen Versorgungsspannungsanschlüsse 350-1, 350-2 angeschlossen sind. Auch hier erfolgt mit Hilfe von Bonddrähten im Falle der ersten Leistungshalbleiter die Versorgung der Eingangsanschlüsse 390 über Bonddrähte und gegebenenfalls über die Metallisierungen der ersten Freilaufdioden 420, die im Unterschied zu der in 6 dargestellten Baugruppe 310 zu beiden Seiten aneinander gegenüberliegenden Enden derselben angeordnet sind.
  • Ähnliches gilt auch für die zweiten Versorgungsspannungsanschlüsse 350-2, die bei dieser Baugruppe ebenfalls zu beiden Seiten der Baugruppe 310 angeordnet sind und bei denen wiederum mit Hilfe von Bonddrähten die Kontaktstruktur 450 der Substrate 440 kontaktiert sind. Die Eingangsanschlüsse 390 der zweiten Leistungshalbleiter 380 sind hierbei wieder der Kontaktstruktur 450 zugewandt und mit dieser unmittelbar bzw. direkt verbunden, was beispielsweise mit Hilfe der Technik der oberflächenmontierten Bauelemente (SMD-Technik) umgesetzt werden kann. Gleiches gilt ebenso für die zweiten Freilaufdioden 430. Ebenfalls mit Hilfe der SMD-Technik können die Ausgangsanschlüsse 400 der ersten Leistungshalbleiter 370 und der ersten Freilaufdioden 420 direkt bzw. unmittelbar mit der jeweiligen Ausgangsspannungsfläche 410-W, 410-V, 410-U kontaktiert werden. So weist die Baugruppe 310 aus den 7, 8 und 9 jeweils drei Ausgangsspannungsflächen 410 auf, die an eine entsprechende Anzahl von ersten und zweiten Leistungshalbleitern 370, 380 sowie den optionalen Freilaufdioden 420, 430 in der beschriebenen Art und Weise angeschlossen sind.
  • Im Unterschied zu den bisher beschriebenen Baugruppen 310 sind jedoch die Ausgangsanschlüsse 400 der zweiten Leistungshalbleiter 380 und die entsprechenden Anschlüsse der zweiten Freilaufdioden 430 jeweils über Bonddrähte direkt, also unter Umgehung der Metallisierungsflächen der zweiten Leistungshalbleiter 380 bzw. der zweiten Freilaufdioden 430 mit ihren jeweiligen Ausgangsspannungsflächen 410 verbunden.
  • Unabhängig hiervon handelt es sich ei dieser Kontaktierung jedoch nicht um eine unmittelbare Kontaktierung im Sinne einer unmittelbaren Kontaktierung, mit der beispielsweise diese mit der Kontaktstruktur 450 des Substrats 440 verbunden sind.
  • Wie beispielsweise 8 zeigt, weist die Baugruppe 310 eine elektrisch isolierende Leiterplatte 460 auf, auf der beispielsweise mit Hilfe entsprechender Strukturierungsmaßnahmen die Ausgangsspannungsflächen 410 sowie gegebenenfalls weitere Teile der Versorgungsspannungsanschlüsse 350 aufgebracht sein können. Die Leiterplatte 460 ist hier unmittelbar auf einem elektrisch leitfähigen Kühlkörper 470 aufgebracht, der durch seine elektrische Leitfähigkeit einerseits einen Wärmetransport der von den ersten und zweiten Leistungshalbleitern 370, 380 sowie gegebenenfalls von den Freilaufdioden 420, 430 erzeugten Wärme ermöglicht und darüber hinaus zur Erhöhung der parasitären Kapazität bzw. Streukapazität beitragen kann. Um den Aufbau und Kontaktierung des zweiten Leistungshalbleiters 380 näher zu illustrieren, zeigt 9 eine Teilquerschnittsdarstellung entlang der Linie A-A, wie sie auch in 7 eingezeichnet sind. Auf dem Kühlkörper 470 ist hier die Leiterplatte 460 angeordnet, auf der die Ausgangsspannungsfläche 410, genauer gesagt die Ausgangsspannungsfläche 410-W angeordnet ist. Auf dieser ist beispielsweise mit einer Verklebetechnik das Substrat 440 mit seiner Kontaktstruktur 450 aufgebracht, auf der wiederum mit seinem Eingangsanschluss 390 der zweite Leistungshalbleiter 380 angeordnet ist. Die Leiterplatte 460 kann hierbei beispielsweise aus einer Keramik gefertigt sein. Über die in 9 nicht gezeigten Bonddrähte ist hier die Kontaktstruktur 450 mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss 350-2 gekoppelt, so dass die Kontaktstruktur 450 auf dem positiven Gleichspannungspotential DC+ der Anordnung liegt. Der Ausgangsanschluss 400 des zweiten Leistungshalbleiters 380, der an der der Kontaktstruktur 450 abgewandten Seite des zweiten Leistungshalbleiters 380 angeordnet ist, ist mit Hilfe eines Bonddrahtes 480 mit der auch als Phase oder Phasenfläche bezeichneten Ausgangsspannungsfläche 410 elektrisch verbunden. Auf eine ähnliche Art und Weise ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel nicht nur der zweite Leistungshalbleiter 380, sondern ebenso die zweite Freilaufdiode 430 (nicht gezeigt in 9) elektrisch kontaktiert.
  • Durch das Einbringen des durch die Kontaktstruktur 450 gebildeten Sublayers und das entsprechende Substrat 440 kann so bei dem in diesen Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel die gesamte Fläche über dem Kühlkörper 470 zur Phase oder Phasenfläche für den Ausgangsanschluss 360-W sowie die weiteren Ausgangsanschlüsse 360 verwendet werden. Die Kontaktstruktur 450 auf den Substraten 440 bildet so entsprechende Sublayer für das positive Gleichspannungsversorgungspotential DC+.
  • 10 zeigt eine 7 ähnliche Aufsicht auf eine elektrische Baugruppe 310 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei der die zweiten Leistungshalbleiter 380 nicht mit Hilfe eines Substrats 440, sondern mit Hilfe der sogenannten Flip-Chip-Technik montiert sind.
  • Während bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen zur Vereinfachung der Darstellung die Strukturen zur Ansteuerung der ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 prinzipiell nicht gezeigt worden sind, ist in 10 nunmehr zumindest eine Ansteuerung der zweiten Leistungshalbleiter 380 gezeigt. Zu diesem Zweck weisen die jeweiligen Ausgangsspannungsflächen 410 jeweils eine Ausnehmung 490 auf, in denen Ansteuerleitungen 500 angeordnet sind, die mit den Steueranschlüssen der zweiten Leistungshalbleiter 380 elektrisch leitfähig verbunden sind. Die Ausnehmung 490 zusammen mit den Ansteuerleitungen 500 sind hierbei an einer den Ausgangsspannungsanschlüssen 360 abgewandten Seite der Baugruppe 310 angeordnet, weshalb bei der Darstellung in 10 auch die vertikale Anordnung der Versorgungsspannungsanschlüsse 350 sowie die Anordnung der ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 und der zugehörigen optionalen Freilaufdioden 420, 430 vertauscht wurden.
  • Aufgrund der Verwendung der Flip-Chip-Technik, die eine unmittelbare elektrische Kontaktierung der Ausgangsanschlüsse 400 (nicht mit einem Bezugszeichen in 10 versehen) der ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 mit ihren jeweiligen Ausgangsspannungsflächen 410 ermöglicht, können bei dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 sowie die zugehörigen optionalen Freilaufdioden 420, 430 ähnlich zueinander mit Hilfe von in Serie geschalteter Bonddrähte, die zwischen den jeweiligen Versorgungsspannungsanschlüssen 350 liegen, elektrisch kontaktiert werden. Hierbei dienen die jeweiligen Eingangsanschlüsse 390 der ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 und die entsprechenden Metallisierungsflächen der ersten und zweiten Freilaufdioden 420, 430 teilweise zur elektrischen Kontaktierung der bezogen auf die Serienschaltung hinter ihnen liegenden Leistungshalbleiter 370, 380 und Freilaufdioden 420, 430. Durch den Einsatz der Flip-Chip-Technik kann so gegebenenfalls eine Montage der Baugruppe 310 vereinfacht werden, auch wenn durch den Einsatz gegebenenfalls die Ausgangsspannungsflächen 410, also die Phasenflächen durch die Ausnehmungen 490 geringfügig kleiner werden, was sich gegebenenfalls nachteilig auf die erzielbaren Streukapazitäten bzw. parasitären Kapazitäten auswirken kann. Allerdings kann hier häufig eine Dimensionierung der Ausnehmungen 490 vergleichsweise gering gehalten werden, da im Gegensatz zu den Eingangsanschlüssen 390 und Ausgangsanschlüssen 400 nur geringe Ströme wenn überhaupt über die entsprechenden Ansteuerleitungen 500 fließen müssen. Aus diesem Grund können diese gegebenenfalls klein ausgeführt und ausgelegt werden.
  • 10 zeigt so ein Beispiel, bei der die Ausgangsanschlüsse des ersten Leistungshalbleiters 370 und die Ausgangsanschlüsse 400 des zweiten Leistungshalbleiters jeweils unmittelbar mit ihren betreffenden Ausgangsspannungsflächen 410 elektrisch verbunden sind.
  • Durch den Einsatz entsprechender elektrischer Baugruppen 310 kann es gegebenenfalls möglich sein, die zuvor beschriebenen elektrischen Störungen, welche bei elektrifizierten Kraftfahrzeugen zu Problemen führen können, zu reduzieren. Die Verwendung von beispielsweise LC-basierten Filtern kann hierbei eine Abhilfe schaffen, wobei bei vielen Implementierungen der Einsatz von diskreten Kapazitäten schwierig ist bzw. gegebenenfalls sogar scheitern kann, da beispielsweise der Bauraum im Bereich der Leistungselektronik hierfür nicht ausreicht und/oder die maximal im Bereich des elektrischen Antriebsmotors 130 herrschenden Temperaturen einen Einsatz erschweren.
  • 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 510, das zumindest einen elektrischen Antriebsmotor 130 umfasst, der beispielsweise zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 510 dienen kann. Das Kraftfahrzeug 510 kann so beispielsweise ein elektrifiziertes Kraftfahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug 510 umfasst ferner eine elektrische Baugruppe 310, die mit dem elektrischen Antriebsmotor 130 gekoppelt und so ausgebildet ist, um diesem entsprechende Ansteuersignale zur Verfügung zu stellen. So kann die elektrische Baugruppe 310 beispielsweise ausgebildet sein, um an ihren Ausgangsspannungsflächen eine Mehrzahl zueinander phasenverschobener Wechselspannungen zu liefern, mit deren Hilfe entsprechende Wicklungen des elektrischen Antriebsmotors 130 angesteuert werden können. Je nach konkreter Implementierung kann es hierbei gegebenenfalls ratsam sein, ein Steuergerät 520 zusätzlich oder im Rahmen der elektrischen Baugruppe 310 zu implementieren, welches die ersten und zweiten Leistungshalbleiter 370, 380 der Baugruppe 310 entsprechend ansteuert.
  • Durch den Einsatz eines Ausführungsbeispiels kann es möglich sein, geringere Störungen in umgebende Netze und Komponenten einzukoppeln.
  • Wenngleich die vorhergehenden Ausführungsbeispiele überwiegend im Kontext vom Kraftfahrzeug-Anwendungen beschrieben wurden, können weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer elektrischer Baugruppen auch in anderen Anwendungsszenarien Verwendung finden, beispielsweise in stationären Anlagen, dort beispielsweise in Industrieumrichtern von Solaranlagen, Windkraftanlagen, Wasserkraftanlagen oder dergleichen.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
  • 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 69519294 T2 [0006]

Claims (15)

  1. Elektrische Baugruppe (310) zum Wandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung, mit folgenden Merkmalen: einer Ausgangsspannungsfläche (410), die mit einem Ausgangsspannungsanschluss (360) der Baugruppe gekoppelt ist, um die Wechselspannung bereitzustellen; zumindest einem ersten Leistungshalbleiter (370) mit einem Eingangsanschluss (390) und einem mit der Ausgangsspannungsfläche (410) gekoppelten Ausgangsanschluss (400), wobei der Eingangsanschluss (390) des ersten Leistungshalbleiters (370) mit einem ersten Versorgungsspannungsanschluss (350-1) der Baugruppe gekoppelt ist; zumindest einem zweiten Leistungshalbleiter (380) mit einem Eingangsanschluss (390) und einem mit der Ausgangsspannungsfläche (410) gekoppelten Ausgangsanschluss (400), wobei der Eingangsanschluss (390) des zweiten Leistungshalbleiters (380) mit einem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (350-2) der Baugruppe gekoppelt ist; wobei sich die Ausgangsspannungsfläche (410) unter den ersten Leistungshalbleiter (370) und unter den zweiten Leistungshalbleiter (380) erstreckt.
  2. Elektrische Baugruppe (310) nach Anspruch 1, bei der die Ausgangsanschlüsse (400) des ersten (370) und des zweiten Leistungshalbleiters (380) wenigstens 60% eines Gesamtflächeninhalts einer Fläche des jeweiligen Leistungshalbleiters parallel zu der Ausgangsspannungsfläche (410) einnehmen, und bei der die Ausgangsspannungsfläche (410) eine Projektion der Ausgangsanschlüsse (400) des ersten (370) und zweiten Leistungshalbleiters (380) senkrecht zu der Ausgangsspannungsfläche (410) im Wesentlichen vollständig umfasst.
  3. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ausgangsspannungsfläche (410) zwischen den ersten und zweiten Leistungshalbleitern (370, 380) und einem Kühlkörper (470) angeordnet ist.
  4. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Gesamtflächeninhalt aller Ausgangsspannungsflächen (410) der Baugruppe wenigstens 80% eines Gesamtflächeninhalts der Baugruppe parallel zu allen Ausgangsspannungsflächen (410) umfasst.
  5. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine elektrisch isolierende Leiterplatte (460) umfasst, auf der die Ausgangsspannungsfläche (410) angeordnet ist.
  6. Elektrische Baugruppe (310) nach Anspruch 5, bei der die Leiterplatte (460) mit einem elektrisch leitfähigen Kühlkörper (470) derart in Kontakt steht, dass die Leiterplatte (460) zwischen dem Kühlkörper (470) und der Ausgangsspannungsfläche (410) angeordnet ist.
  7. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der es sich bei dem ersten Leistungshalbleiter (370) und bei dem zweiten Leistungshalbleiter (380) um einen vertikalen Leistungshalbleiter handelt, bei denen der Eingangsanschluss (390) und der Ausgangsanschluss (400) an einander gegenüberliegenden Hauptflächen wenigstens eines Substrats des ersten (370) und des zweiten Leistungshalbleiters (380) angeordnet sind.
  8. Elektrische Baugruppe (310) nach Anspruch 7, bei der entweder der Ausgangsanschluss (400) des ersten Leistungshalbleiters (370) ein Quellanschluss und der Ausgangsanschluss (400) des zweiten Leistungshalbleiters (380) ein Senkenanschluss oder der Ausgangsanschluss (400) des ersten Leistungshalbleiters (370) ein Senkenanschluss und der Ausgangsanschluss (400) des zweiten Leistungshalbleiters (380) ein Quellanschluss ist.
  9. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Ausgangsanschluss (400) des ersten Leistungshalbleiters (370) unmittelbar mit der Ausgangsspannungsfläche (400) elektrisch leitend verbunden ist.
  10. Elektrische Baugruppe (310) nach Anspruch 9, bei der der zweite Leistungshalbleiter (380) auf einem elektrisch isolierenden Substrat (440) angeordnet ist.
  11. Elektrische Baugruppe (310) nach Anspruch 10, bei der das Substrat (440) an einer dem zweiten Leistungshalbleiter (380) zugewandten Seite eine elektrisch leitfähige Kontaktstruktur (450) aufweist, mit der der Eingangsanschluss (390) oder der Ausgangsanschluss (400) des zweiten Leistungshalbleiters (380) unmittelbar elektrisch leitend verbunden ist.
  12. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die Ausgangsspannungsfläche (410) auf der dem Ausgangsanschluss (400) des ersten Leistungshalbleiters (370) zugewandten Seite des ersten Leistungshalbleiters (370) unter den ersten Leistungshalbleiter (370) und auf der dem Ausgangsanschluss (400) des zweiten Leistungshalbleiters (380) zugewandten Seite des zweiten Leistungshalbleiters (380) unter den zweiten Leistungshalbleiter (380) erstreckt.
  13. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Ausgangsanschluss (400) des ersten Leistungshalbleiters (370) und der Ausgangsanschluss (400) des zweiten Leistungshalbleiters (380) jeweils unmittelbar mit der Ausgangsspannungsfläche (410) elektrisch verbunden sind.
  14. Elektrische Baugruppe (310) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Mehrzahl von Ausgangsspannungsflächen (410) aufweist, die jeweils mit wenigstens einem Ausgangsspannungsanschluss (400) der Baugruppe (310) gekoppelt sind, um eine Mehrzahl von Wechselspannungen bereitzustellen, wobei die Baugruppe (310) ferner eine Mehrzahl von ersten Leistungshalbleitern (370) umfasst, deren Eingangsanschlüsse (390) jeweils mit dem ersten Versorgungsspannungsanschluss (350-1) der Baugruppe und deren Ausgangsanschlüsse (400) mit jeweils einer der Ausgangsspannungsflächen (410) gekoppelt sind, wobei die Baugruppe (310) ferner eine Mehrzahl von zweiten Leistungshalbleitern (380) umfasst, deren Eingangsanschlüsse (390) jeweils mit dem zweiten Versorgungsspannungsanschluss (350-2) der Baugruppe (310) und deren Ausgangsanschluss (400) mit jeweils einer der Ausgangsspannungsflächen (410) gekoppelt sind, und wobei sich die Ausgangsspannungsflächen (410) jeweils unter die ersten (370) und zweiten Leistungshalbleiter (380) erstrecken, mit denen diese über ihre Ausgangsanschlüsse (400) gekoppelt sind.
  15. Kraftfahrzeug (510) mit zumindest einem elektrischen Antriebsmotor (130) und mit einer mit dem Antriebsmotor (130) gekoppelten elektrischen Baugruppe (310) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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