DE102016112736A1

DE102016112736A1 - Leistungswechselrichter-Anordnung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016112736A1
Application number: DE102016112736.1A
Authority: DE
Inventors: Guangyin Lei; Michael W. Degner; Chingchi Chen; Edward Chan-Jiun JIH
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2017-02-02
Also published as: US10014794B2; US20170033704A1; CN106411108A; CN106411108B

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs wird offenbart. Die Vorrichtung enthält eine Leistungsmodul-Anordnung mit einem Gehäuse, das eine erste Seite definiert, und mit einem Array von Leistungsmodulen, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Jedes der Leistungsmodule enthält erste elektrische Kontaktfelder, die mindestens teilweise in der ersten Seite eingebettet sind und eine im Wesentlichen parallel zur ersten Seite liegende Anbringoberfläche aufweisen. Eine Kondensatoranordnung enthält ein Gehäuse, das eine zweite Seite definiert, die im Wesentlichen komplanar zur ersten Seite ist, und ein Array von zweiten elektrischen Kontaktfeldern, die mindestens teilweise in der zweiten Seite eingebettet sind. Die zweiten elektrischen Kontaktfelder weisen eine im Wesentlichen parallel zur zweiten Seite liegende Anbringoberfläche auf. Eine Sammelschiene koppelt mechanisch und elektrisch mindestens eines der ersten Kontaktfelder mit mindestens einem der zweiten Kontaktfelder.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Leistungswechselrichter für Automobilfahrzeuge.
HINTERGRUND
Fahrzeuge, wie etwa Batterie-Elektrofahrzeuge (BEVs), Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) und Vollhybrid-Elektrofahrzeuge (FHEVs) beinhalten eine Traktionsbatterie-Anordnung, die als Energiequelle für eine oder mehrere elektrische Maschinen agiert. Die Traktionsbatterie enthält Komponenten und Systeme, um beim Verwalten des Fahrzeugleistungsvermögens und -betriebs zu helfen. Ein Leistungswechselrichter ist zwischen die Batterie und die elektrischen Maschinen elektrisch geschaltet, um den aus der Batterie kommenden Gleichstrom in mit den elektrischen Maschinen kompatiblen Wechselstrom umzuwandeln. Der Leistungswechselrichter kann auch als Gleichrichter agieren, um Wechselstrom aus den elektrischen Maschinen in mit der Batterie kompatiblen Gleichstrom umzuwandeln.
KURZFASSUNG
Gemäß einer Ausführungsform wird eine elektronische Vorrichtung für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs offenbart. Die Vorrichtung enthält eine Leistungsmodul-Anordnung mit einem Gehäuse, das eine erste Seite definiert, und mit einem Array von Leistungsmodulen, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Jedes der Leistungsmodule enthält erste elektrische Kontaktfelder, die mindestens teilweise in der ersten Seite eingebettet sind und eine im Wesentlichen parallel zur ersten Seite liegende Anbringoberfläche aufweisen. Eine Kondensatoranordnung enthält ein Gehäuse, das eine zweite Seite definiert, die im Wesentlichen komplanar zur ersten Seite ist, und ein Array von zweiten elektrischen Kontaktfeldern, die mindestens teilweise in der zweiten Seite eingebettet sind. Die zweiten elektrischen Kontaktfelder weisen eine im Wesentlichen parallel zur zweiten Seite liegende Anbringoberfläche auf. Eine Sammelschiene koppelt mechanisch und elektrisch mindestens eines von den ersten Kontaktfeldern mit mindestens einem der zweiten Kontaktfelder.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält ein Leistungswechselrichter ein Gehäuse, das eine ebene Oberfläche definiert, und eine Leistungsmodul-Anordnung, die in dem Gehäuse angeordnet ist. Ein Array von ersten elektrischen Kontaktfeldern ist in der ebenen Oberfläche eingebettet und weist eine Anbringoberfläche auf, die im Wesentlichen parallel zu der ebenen Oberfläche verläuft. Ein Kondensator ist in dem Gehäuse angeordnet und enthält ein Array von zweiten elektrischen Kontaktfeldern, die in der ebenen Oberfläche eingebettet sind. Sammelschienen koppeln die ersten Kontaktfelder mit den zweiten Kontaktfeldern.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform enthält ein Leistungswechselrichter Leistungsmodule, die in einem Stapel angeordnet sind, so dass angrenzende Module zusammenwirken, um Kühlmittelkammern zu definieren, die mit den Modulen verzahnt sind. Jedes der Module enthält eine Halbbrücke, die von einem Rahmen umschlossen ist, und einen Anschluss, der sich von der Halbbrücke nach außen erstreckt und an einem Kontaktfeld endet, das mindestens teilweise in einer äußeren Oberfläche des Rahmens eingebettet ist. Der Anschluss weist eine Anbringoberfläche auf, die im Wesentlichen parallel zu der äußeren Oberfläche verläuft.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Hybridfahrzeugs.
2 ist eine schematische Darstellung eines variablen Spannungswandlers und eines Leistungswechselrichters.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Leistungsmodul-Anordnung.
4 ist eine Seitenansicht, im Querschnitt, der Anordnung aus 3 entlang der Schnittlinie 4-4.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines der Module der in 3 gezeigten Anordnung.
6 ist eine Seitenansicht, im Querschnitt, des Moduls aus 5 entlang der Schnittlinie 6-6.
7 ist eine Rückansicht eines Leistungswechselrichters, der die Leistungsmodul-Anordnung aus 3 enthält.
8 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Kontaktfeldes der Leistungsmodul-Anordnung aus 3.
9 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Kontaktfeldes einer Kondensatorbank des Leistungswechselrichters aus 7.
10 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Leistungswechselrichters mit den aus Gründen der Klarheit entfernten Sammelschienen.
11 ist eine Rückansicht des Leistungswechselrichters aus 10 mit den veranschaulichten Sammelschienen.
12 ist eine Seitenansicht des Leistungswechselrichters aus 10 und 11 mit den veranschaulichten Sammelschienen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung in verschiedener Art und Weise zu benutzen. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, die anhand irgendeiner der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Es können jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen verschiedene Kombinationen und Abwandlungen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, erwünscht sein.
Ein Beispiel eines PHEV ist in 1 dargestellt und wird allgemein als Fahrzeug 16 bezeichnet. Das Fahrzeug 16 enthält ein Getriebe 12 und wird durch mindestens eine elektrische Maschine 18 unter Mithilfe einer Verbrennungskraftmaschine 20 angetrieben. Die elektrische Maschine 18 kann ein Wechselstrom(AC)-Elektromotor sein, der in 1 als „Motor“ 18 dargestellt ist. Die elektrische Maschine 18 empfängt elektrische Leistung und stellt Drehmoment für den Fahrzeugvortrieb bereit. Die elektrische Maschine 18 fungiert auch als Generator zur Umwandlung mechanischer Leistung in elektrische Leistung durch Rekuperationsbremsung.
Das Getriebe 12 kann eine Leistungsverzweigungskonfiguration sein. Das Getriebe 12 enthält die erste elektrische Maschine 18 und eine zweite elektrische Maschine 24. Die zweite elektrische Maschine 24 kann ein Wechselstrom-Elektromotor sein, in 1 als „Generator“ 24 dargestellt. Wie die erste elektrische Maschine 18 empfängt die zweite elektrische Maschine 24 elektrische Leistung und stellt Ausgangsdrehmoment bereit. Die zweite elektrische Maschine 24 fungiert auch als Generator zum Umwandeln von mechanischer Leistung in elektrische Leistung und zum Optimieren des Leistungsflusses durch das Getriebe 12. In anderen Ausführungsformen weist das Getriebe keine Leistungsverzweigungskonfiguration auf.
Das Getriebe 12 kann eine Planetengetriebeeinheit 26 enthalten, die ein Sonnenrad 28, einen Planetenträger 30 und ein Hohlrad 32 enthält. Das Sonnenrad 28 ist mit einer Ausgangswelle der zweiten elektrischen Maschine 24 verbunden, um ein Generatordrehmoment zu empfangen. Der Planetenträger 30 ist mit einer Ausgangswelle der Kraftmaschine 20 verbunden, um Kraftmaschinendrehmoment zu empfangen. Die Planetengetriebeeinheit 26 kombiniert das Generatordrehmoment und das Kraftmaschinendrehmoment und stellt ein kombiniertes Ausgangsdrehmoment über das Hohlrad 32 bereit. Die Planetengetriebeeinheit 26 fungiert als stufenloses Getriebe, ohne jegliche feste oder „Stufen“-Übersetzung.
Das Getriebe 12 kann auch eine Freilaufkupplung (O.W.C., One-Way Clutch) und eine Generatorbremse 33 enthalten. Die O.W.C. ist an die Ausgangswelle der Kraftmaschine 20 gekoppelt, damit sich die Ausgangswelle nur in einer Richtung drehen kann. Die O.W.C. verhindert, dass das Getriebe 12 die Kraftmaschine 20 rückwärts antreibt. Die Generatorbremse 33 ist an die Ausgangswelle der zweiten elektrischen Maschine 24 gekoppelt. Die Generatorbremse 33 kann aktiviert werden, um die Drehung der Ausgangswelle der zweiten elektrischen Maschine 24 und des Sonnenrads 28 zu "bremsen" oder zu verhindern. Alternativ können die O.W.C. und die Generatorbremse 33 auch weggelassen und durch Steuerstrategien für die Kraftmaschine 20 und die zweite elektrische Maschine 24 ersetzt werden.
Das Getriebe 12 kann ferner eine Vorgelegewelle enthalten, die Zwischenzahnräder einschließlich eines ersten Zahnrads 34, eines zweiten Zahnrads 36 und eines dritten Zahnrads 38 aufweist. Ein Planetenausgangsrad 40 ist mit dem Hohlrad 32 verbunden. Das Planetenausgangsrad 40 kämmt mit dem ersten Zahnrad 34 zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Planetengetriebeeinheit 26 und der Vorgelegewelle. Ein Ausgangsrad 42 ist mit einer Ausgangswelle der ersten elektrischen Maschine 18 verbunden. Das Ausgangsrad 42 kämmt mit dem zweiten Rad 36 zur Übertragung von Drehmoment zwischen der ersten elektrischen Maschine 18 und der Vorgelegewelle. Ein Getriebeausgangsrad 44 ist mit einer Antriebswelle 46 verbunden. Die Antriebswelle 46 ist über ein Differenzial 50 mit einem Paar angetriebener Räder 48 gekoppelt. Das Getriebeausgangsrad 44 kämmt mit dem dritten Zahnrad 38 zum Übertragen von Drehmoment zwischen dem Getriebe 12 und den angetriebenen Rädern 48.
Das Fahrzeug 16 enthält eine Energiespeichereinrichtung, wie etwa eine Traktionsbatterie 52, zum Speichern von elektrischer Energie. Die Batterie 52 ist eine Hochspannungsbatterie, die elektrische Leistung zum Betreiben der ersten elektrischen Maschine 18 und der zweiten elektrischen Maschine 24 ausgeben kann. Die Batterie 52 empfängt auch elektrische Leistung von der ersten elektrischen Maschine 18 und der zweiten elektrischen Maschine 24, wenn diese als Generatoren arbeiten. Die Batterie 52 ist ein Batteriepack, das aus mehreren nicht gezeigten Batteriemodulen besteht, wobei jedes Batteriemodul eine Vielzahl von nicht gezeigten Batteriezellen enthält. Andere Ausführungsformen des Fahrzeugs 16 ziehen verschiedene Arten von Energiespeichereinrichtungen in Betracht, wie etwa Kondensatoren und Brennstoffzellen (nicht gezeigt), die die Batterie 52 ergänzen oder ersetzen. Ein Hochspannungsbus verbindet die Batterie 52 elektrisch mit der ersten elektrischen Maschine 18 und der zweiten elektrischen Maschine 24.
Das Fahrzeug enthält ein Batterieenergiesteuermodul (BECM, battery energy control module) 54 zum Steuern der Batterie 52. Das BECM 54 empfängt einen Eingang, der Fahrzeugbedingungen und Batteriebedingungen, wie etwa Batterietemperatur, Spannung und Strom, angibt. Das BECM 54 berechnet und schätzt Batterieparameter, wie etwa Batterieladezustand (BSOC – battery state of charge) und die Batterieleistungsfähigkeit (Pcap, battery power capability). Das BECM 54 stellt einen Ausgang (BSOC, Pcap) bereit, der einen Batterieladezustand (BSOC) und eine Batterieleistungsfähigkeit (Pcap) für andere Fahrzeugsysteme und Steuereinrichtungen angibt.
Das Fahrzeug 16 enthält einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler oder variablen Spannungswandler (VVC, variable voltage converter) 10 und einen Wechselrichter (INV, inverter) 56. Der VVC 10 und der Wechselrichter 56 sind elektrisch zwischen die Traktionsbatterie 52 und die erste elektrische Maschine 18, und zwischen die Batterie 52 und die zweite elektrische Maschine 24 geschaltet. Der VVC 10 erhöht ("hochsetzen") das Spannungspotenzial der durch die Batterie 52 bereitgestellten elektrischen Leistung. Der VVC 10 verringert ("tiefsetzen") aber auch das Spannungspotenzial der elektrischen Leistung, die der Batterie 52 bereitgestellt wird, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Der Wechselrichter 56 wandelt die Gleichstrom-Leistung, die durch die Hauptbatterie 52 (durch den VVC 10) zugeführt wird, in Wechselstrom-Leistung zum Betreiben der elektrischen Maschinen 18, 24 um. Der Wechselrichter 56 richtet auch die Wechselstrom-Leistung, die durch die elektrischen Maschinen 18, 24 bereitgestellt wird, in Gleichstrom zum Laden der Traktionsbatterie 52 um. Andere Ausführungsformen des Getriebes 12 enthalten mehrere Wechselrichter (nicht gezeigt), wie etwa einen Wechselrichter für jede elektrische Maschine 18, 24. Der VVC 10 enthält eine Induktivitätsanordnung 14.
Das Getriebe 12 enthält ein Getriebesteuermodul (TCM, transmission control module) 58 zum Steuern der elektrischen Maschinen 18, 24, des VVC 10 und des Wechselrichters 56. Das TCM 58 ist dazu konfiguriert, unter anderem die Position, die Drehzahl und den Leistungsverbrauch der elektrischen Maschinen 18, 24 zu überwachen. Das TCM 58 überwacht auch elektrische Parameter (z.B. Spannung und Strom) an verschiedenen Stellen innerhalb des VVC 10 und des Wechselrichters 56. Das TCM 58 stellt anderen Fahrzeugsystemen Ausgangssignale, die diesen Informationen entsprechen, bereit.
Das Fahrzeug 16 enthält eine Fahrzeugsystemsteuereinrichtung 60 (VSC, vehicle system controller), die mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuereinrichtungen zur Koordinierung von deren Funktion kommuniziert. Obwohl sie als eine einzelne Steuereinrichtung gezeigt wird, kann die VSC 60 mehrere Steuereinrichtungen enthalten, die verwendet werden können, um mehrere Fahrzeugsysteme gemäß einer Gesamtfahrzeugsteuerlogik, oder Software, zu steuern.
Die Fahrzeugsteuereinrichtungen, einschließlich der VSC 60 und des TCM 58, enthalten allgemein jegliche Anzahl von Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (z.B. FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, um miteinander zu agieren, um eine Reihe von Operationen durchzuführen. Die Steuereinrichtungen enthalten auch vorbestimmte Daten oder “Nachschlagetabellen”, die auf Berechnungen und Testdaten basieren und innerhalb des Speichers gespeichert sind. Die VSC 60 kommuniziert mit anderen Fahrzeugsystemen und Steuereinrichtungen (z.B. dem BECM 54 und dem TCM 58) über eine oder mehrere verdrahtete oder drahtlose Fahrzeugverbindungen unter Verwendung gängiger Busprotokolle (z.B. CAN und LIN). Die VSC 60 empfängt einen Eingang (PRND), der eine aktuelle Position des Getriebes 12 (z.B. Parken, Rückwärtsfahrt, Neutral oder Fahrt) darstellt. Die VSC 60 empfängt auch einen Eingang (APP, accelerator pedal position), der eine Gaspedalposition darstellt. Die VSC 60 stellt einen Ausgang bereit, der ein gewünschtes Raddrehmoment, eine gewünschte Kraftmaschinendrehzahl und Generatorbremsanweisung für das TCM 58 und eine Schützsteuerung für das BECM 54 darstellt.
Das Fahrzeug 16 enthält ein Kraftmaschinensteuermodul (ECM, engine control module) 64 zum Steuern der Kraftmaschine 20. Die VSC 60 stellt dem ECM 64 einen Ausgang (gewünschtes Kraftmaschinendrehmoment) bereit, der auf einer Anzahl von Eingangssignalen, einschließlich APP, basiert, und einer Anforderung eines Fahrers zum Fahrzeugvortrieb entspricht.
Wenn das Fahrzeug 16 ein PHEV ist, kann die Batterie 52 über einen Ladeanschluss 66 periodisch Wechselstromenergie von einer externen Energieversorgung oder einem externen Energienetz empfangen. Das Fahrzeug 16 enthält auch eine fahrzeugeigene Ladeeinrichtung 68, die die Wechselstrom-Energie vom Ladeanschluss 66 empfängt. Die Ladeeinrichtung 68 ist ein Wechselstrom/Gleichstrom-Wandler, der die empfangene Wechselstrom-Energie in Gleichstrom-Energie umwandelt, die zum Laden der Batterie 52 geeignet ist. Die Ladeeinrichtung 68 wiederum liefert die Gleichstrom-Energie während des Aufladens an die Batterie 52. Obgleich der Wechselrichter im Zusammenhang mit einem PHEV 16 veranschaulicht und beschrieben wird, versteht es sich, dass der Wechselrichter 56 auch in anderen Arten von Elektrofahrzeugen, wie etwa einem HEV oder einem BEV implementiert werden kann.
Mit Bezug auf 2 wird ein elektrisches Schaltbild des VVC 10 und des Wechselrichters 56 gezeigt. Der VVC 10 kann eine oder mehrere Leistungsstufen mit einer ersten Schalteinheit 70 und einer zweiten Schalteinheit 72 zum Hochsetzen der Eingangsspannung (V_bat) enthalten, um eine Ausgangsspannung (V_dc) bereitzustellen. Die erste Schalteinheit 70 kann einen ersten Transistor 74 enthalten, der parallel zu einer ersten Diode 76 geschaltet ist, wobei aber ihre Polaritäten (antiparallel) umgedreht sind. Die zweite Schalteinheit 72 kann einen zweiten Transistor 78 enthalten, der antiparallel zu einer zweiten Diode 80 geschaltet ist. Jeder Transistor 74, 78 kann irgendeine Art steuerbarer Schalter sein (z.B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT – insulated gate bipolar transistor) oder ein Feldeffekttransistor (FET)). Darüber hinaus kann jeder Transistor 74, 78 durch das TCM 58 individuell gesteuert werden. Die Induktivitätsanordnung 14 wird als eine Eingangsinduktivität dargestellt, die zwischen der Traktionsbatterie 52 und den Schalteinheiten 70, 72 in Reihe geschaltet ist. Die Induktivität 14 erzeugt einen Magnetfluss, wenn ein Strom zugeführt wird. Wenn sich der durch die Induktivität 14 fließende Strom verändert, wird ein zeitveränderliches Magnetfeld geschaffen und eine Spannung wird induziert. Andere Ausführungsformen der VVC 10 enthalten alternative Schaltkreiskonfigurationen.
Der Wechselrichter 56 kann eine Vielzahl von Halbbrücken-Leistungsstufen enthalten, die in einer Anordnung gestapelt sind. Jede der Halbbrücken kann eine positive Gleichstromleitung 84, die mit einem positiven Gleichstromknoten aus der Batterie gekoppelt ist, und eine negative Gleichstromleitung 86, die mit einem negativen Gleichstromknoten aus der Batterie gekoppelt ist, enthalten. Jede der Halbbrücken 82 kann auch eine erste Schalteinheit 88 und eine zweite Schalteinheit 90 enthalten. Die erste Schalteinheit 88 kann einen mit einer ersten Diode 94 parallel geschalteten ersten Transistor 92 enthalten. Die zweite Schalteinheit 90 kann einen mit einer zweiten Diode 98 parallel geschalteten zweiten Transistor 96 enthalten. Der erste und zweite Transistor 88, 96 kann ein IGBT oder FET sein. Die erste und zweite Schalteinheit 88, 90 der jeweiligen Halbbrücken 82 wandeln die Gleichstromleistung der Batterie in einen Einphasenwechselstromausgang an der Wechselstromleitung 100 um. Jede der Wechselstromleitungen 100 ist mit dem Motor 18 oder Generator 24 elektrisch verschaltet.
In der veranschaulichten Ausführungsform enthält der VVC 10 zwei Leistungsstufen und der Wechselrichter enthält 9 Leistungsstufen, drei für den Generator 24 und sechs für den Motor 18. In anderen Ausführungsformen enthält der VVC 10 1 Leistungsstufe und der Wechselrichter enthält 6 Leistungsstufen, drei für den Generator 24 und drei für den Motor 18. Die VVC-Leistungsstufen und die Wechselrichter-Leistungsstufen können identische Komponenten sein und werden im Allgemeinen als Leistungsstufen 82 bezeichnet. Sowohl die VVC-Leistungsstufen als auch die Wechselrichter-Leistungsstufen können in einem gemeinsamen Stapel angeordnet sein.
3 bis 6 veranschaulichen eine Leistungsmodul-Anordnung 57 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Leistungsmodul-Anordnung 57 enthält eine Vielzahl von in einem Stapel angeordneten Leistungsmodulen 122. Die Leistungsmodul-Anordnung 57 enthält ein erstes Leistungsmodul 124, das ein Ende des Stapels definiert, und ein letztes Leistungsmodul 126, das das andere Ende des Stapels definiert. Eine erste Endplatte 128 ist an dem ersten Modul 124 anliegend angeordnet, und eine zweite Endplatte 130 ist an dem letzten Modul 126 anliegend angeordnet. Die Endplatten wirken zusammen, so dass der Stapel dazwischen eingeschoben ist, und können auch Druck bereitstellen, um das Zusammenhalten des Stapels zu unterstützen.
Jedes der Leistungsmodule 122 enthält einen Rahmen 132, der gegenüberliegende Hauptseiten 134, 136 und sich dazwischen erstreckende Nebenseiten 138 aufweist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Rahmen 132 ein hohler rechteckiger Körper, der eine linke Seite 140, eine rechte Seite 142, eine Oberseite 144 und eine Unterseite 146 enthält, die alle zusammenwirken, um eine Außenoberfläche 150, eine Innenoberfläche 148, eine Vorderseitenoberfläche 152 und eine Rückseitenoberfläche 154 zu definieren. Der Rahmen 132 kann in anderen Ausführungsformen eine andere Form aufweisen. Die Innenoberfläche 148 definiert eine Hülle zum Aufnehmen einer Leistungsstufe 82. Die Leistungsstufe 82 kann Halbleitereinrichtungen wie in 2 gezeigt enthalten.
Die Leistungsstufe 82 enthält gegenüberliegende Hauptseiten 158 und eine Vielzahl von Nebenseiten 160. Die Leistungsstufe 82 wird innerhalb der Hülle aufgenommen und wird auf mindestens einigen der Nebenseiten 160 vom Rahmen 132 umgeben. Die Leistungsstufe 82 enthält einen Leistungsanschluss 162 für positiven Gleichstrom und einen Leistungsanschluss für negativen Gleichstrom, die sich jeweils von den Leistungsstufen zu der rechten Seite 142 erstrecken. Die Anschlüsse können auch als Leadframes bekannt sein. Jeder der Anschlüsse 162, 164 enthält einen Stamm 163 und ein elektrisches Kontaktfeld 165, das ein Ende des Anschlusses bildet. Der Stamm 163 und das Kontaktfeld 165 können integriert ausgebildet sein. Zum Beispiel kann der Anschluss durch Biegen des Außenbereichs des Anschlusses um ungefähr 90 Grad hergestellt werden, um den Stamm und das Kontaktfeld zu bilden. Jedes der Kontaktfelder 165 enthält eine Anbringoberfläche 169. Die Anbringoberfläche 169 kann im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Stamms 163 sein. Jedes der Kontaktfelder 165 kann in der rechten Seite 142 eingebettet sein, so dass die Anbringoberfläche 169 freiliegt und im Wesentlichen bündig mit (innerhalb von 5 Millimeter zu) einer äußeren Oberfläche der rechten Seite 142 ist. Jeder der Gleichstromanschlüsse kann mit entsprechenden Anschlüssen des Kondensatormoduls über eine Sammelschiene verschaltet sein. Die Sammelschiene ist mechanisch und elektrisch mit der Anbringoberfläche 169 gekoppelt.
Ein Wechselstrom-Leistungsanschluss 166 der Leistungsstufe 82 erstreckt sich durch ein Loch, das in der Unterseite 146 definiert ist. Die Wechselstrom-Leistungsanschlüsse 166 sind mit den elektrischen Maschinen elektrisch verschaltet. Das erste und zweite Signalpin 168, 170 der Leistungsstufe 82 erstreckt sich durch ein oder mehrere Löcher, die in der linken Seite 140 definiert sind. Die Signalpins 168, 170 können mit dem (nicht gezeigten) Gateansteuerboard elektrisch verschaltet sein. Die Lage der Anschlüsse und Signalpins kann je nach Ausführungsform variieren und ist nicht auf die gezeigte Konfiguration beschränkt.
Eine erste Platte 172 ist an einer der Hauptseiten 158 der Leistungsstufe 82 angeordnet, und eine zweite Platte 174 ist an der anderen Hauptseite der Leistungsstufe 82 angeordnet. Die ersten und zweiten Platten 172, 174 sind mit einer freiliegenden Tafelseite 176 angeordnet, und mindestens einige der Kanten 178 greifen in die Innenoberfläche 148 des Rahmens 132 ein. Die ersten und zweiten Platten 172, 174 können metallisch, aus Kunststoff, aus Verbundmaterial oder eine Kombination daraus sein. Die Halbleitereinrichtungen der Leistungsstufe 82 können in einem Epoxidharz 156 oder anderen Füllstoffen eingehüllt sein, um die Leistungsstufe von den Platten und anderen Komponenten elektrisch zu isolieren. Es ist zu beachten, dass das Epoxidharz aus Gründen der Klarheit nicht schraffiert ist.
Die Nebenseiten 138 des Rahmens 132 sind dick genug, um sich in Längsrichtung des Stapels vorbei an den äußeren Tafelseiten 176 der Platten 172, 174 zu erstrecken. Der verlängerte Bereich des Rahmens 132 und die Tafelseite 176 einer jeden Platte wirken zusammen, um ein Paar von in den Hauptseiten des Leistungsmoduls 122 ausgesparten Vertiefungen 180 zu definieren. Jedes der Leistungsmodule 122 enthält auch eine zwischen dem Rahmen 132 und der Leistungsstufe 82 definierte Öffnung 184. Ein Teiler 167 kann innerhalb der Öffnung 184 angeordnet sein.
Wie in 3 und 4 gut zu sehen ist, sind die einzelnen Leistungsmodule 122 in einem Stapel angeordnet, wobei die Vorder- und Rückseitenoberflächen 152, 154 von benachbarten Rahmen 132 aneinander anliegend angeordnet sind. Im gestapelten Zustand wirken die Vertiefungen 180 von benachbarten Leistungsmodulen 122 zusammen, um Kühlmittelkammern 182 zu definieren, die mit den Modulen 122 verzahnt sind. Auch die Endplatten und die Leistungsmodule können zusammenwirken, um einige der Kühlmittelkammern 182 zu definieren. Zum Beispiel wirkt die erste Endplatte 128 mit dem ersten Modul 124 zusammen, um eine äußere Kühlmittelkammer zu definieren, und die zweite Endplatte 130 wirkt mit dem letzten Modul 126 zusammen, um eine weitere äußere Kühlmittelkammer zu definieren. Die äußeren Kühlmittelkammern können ein kleineres Volumen aufweisen als die inneren Kühlmittelkammern, oder die Endplatten können eine ausgesparte Fläche aufweisen, um äußere Kühlmittelkammern bereitzustellen, die ein gleiches oder ähnliche Volumen wie die inneren Kühlmittelkammern aufweisen. Alternativ können die äußeren Kühlmittelkammern weggelassen werden. Zum Beispiel kann jede der Endplatten 128, 130 eine vorspringende Fläche enthalten, die innerhalb der äußeren Vertiefung des ersten und letzten Moduls 124, 126 aufgenommen ist, um die Vertiefung zu füllen. Jede der Kühlmittelkammern 182 kann auf fünf Seiten begrenzt werden und kann eine offene Oberseite aufweisen. Jede der Kühlkammern 182 kann Kanalisierung oder andere Merkmale enthalten, um Fluid, das innerhalb der Kammer zirkuliert, zu führen.
Die Öffnungen 184 in jedem der Module 122 wirken zusammen und bilden einen Hohlraum 186, der sich entlang einer Länge des Stapels erstreckt. Die offene Oberseite von jeder der Kühlmittelkammern 182 öffnet sich in den Hohlraum 186. Ein Verteiler 188 ist innerhalb des Hohlraums 186 aufgenommen und erstreckt sich entlang einer Länge des Stapels. Der Verteiler 188 kann eine Versorgungskammer 190 und eine (nicht gezeigte) Rücklaufkammer enthalten. Die Kammern können auf gegenüberliegenden Seiten des Teilers 167 liegen. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Versorgungskammer und die Rücklaufkammer nebeneinander positioniert, andere Konfigurationen sind jedoch auch denkbar. Die Versorgungskammer 190 enthält einen Anschluss 194, der mit einer Versorgungsleitung verbindet, und die Rücklaufkammer enthält einen Anschluss 196, der mit einer Rücklaufleitung verbindet. Die Versorgungs- und Rücklaufleitungen bilden einen Teil eines größeren Thermomanagementsystems, das Pumpen, Radiatoren, Rohrleitungen, Ventile und andere Komponenten enthalten kann. Eine untere Oberfläche 202 des Verteilers 188 ist über der offenen Oberseite einer jeden Kühlmittelkammer 182 angeordnet. Die untere Oberfläche 202 des Verteilers 188 kann als eine Decke für die Kühlmittelkammern 182 dienen. Die untere Oberfläche 202 der Versorgungskammer 190 kann eine Vielzahl von Einlässen 198 enthalten, was die Versorgungskammer 190 in Fluidverbindung mit jeder der Kühlmittelkammern 182 bringt. Die untere Oberfläche der Rücklaufkammer kann eine Vielzahl von Auslässen enthalten, was die Rücklaufkammer in Fluidverbindung mit jeder der Kühlmittelkammern 182 bringt. Während des Betriebes wird unter Druck stehendes Kühlmittel in der Versorgungskammer 190 in jede der Kühlmittelkammern 182 zirkuliert, um die Leistungsmodule 122 zu kühlen. Das Kühlmittel verlässt die Kühlmittelkammern 182 über die Auslässe in die Rücklaufkammer. Die Kanalisierungen (falls enthalten) innerhalb jeder der Kühlmittelkammern 182 helfen, Fluid zwischen den Einlässen 198 und den Auslässen zu führen. Die Teiler 167 helfen zu verhindern, dass Kühlmittel direkt von einem Einlass 198 zu einem Auslass fließt, ohne durch die Kühlmittelkammern 182 zu fließen.
Die Kühlmittelkammern 182 können mit den Verteilern verbunden sein, so dass die Kammern in parallelen Strömungswegen angeordnet sind. Diese Anordnung sorgt für einen gleichmäßigeren Temperaturgradienten entlang der Länge des Stapels, da das Kühlmittel innerhalb der Versorgungskammer 190 relativ gleichmäßig ist. Kühlmittelkammern, die hintereinander angeordnet sind, können einen relativ großen Temperaturgradienten aufweisen, bei dem Kühlmittel am Ausgangsende des Stapels sehr viel heißer ist als am Eingangsende des Stapels. Allerdings kann in manchen Designs eine Reihenkühlanordnung vorteilhaft sein.
Mit Bezug auf 7 ist eine Rückansicht des Leistungswechselrichters 56 veranschaulicht. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die Leistungsmodul-Anordnung 57 oben auf einer Kondensatoranordnung 200 angeordnet. In anderen Ausführungsformen kann die Ausrichtung umgekehrt sein oder die Leistungsmodul-Anordnung 57 und die Kondensatoranordnung 200 können nebeneinander ausgerichtet positioniert sein. Die Rahmen 132 der Leistungsmodule 122 wirken zusammen, um ein Gehäuse 202 der Leistungsmodul-Anordnung 57 allgemein zu definieren. Das Gehäuse 202 enthält eine erste Seite 204, die kollektiv aus den rechten Seiten 142 der Rahmen 132 gebildet wird. Die erste Seite 204 definiert eine äußere, ebene Oberfläche 206.
Die Kondensatoranordnung 200 enthält ein Gehäuse 208 und eine Kondensatorbank, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die Kondensatorbank enthält einen oder mehrere Kondensatoren 209. Das Gehäuse 208 kann mit einem Vergussmaterial (wie etwa Epoxid) gefüllt sein, um den Kondensator 209 zu sichern und zu schützen. Alternativ kann das Vergussmaterial das Gehäuse 208 sein. Das Gehäuse 208 enthält eine zweite Seite 210, die eine äußere, ebene Oberfläche 212 definiert. Die erste Seite 204 und die zweite Seite 210 sind so angeordnet, dass die äußeren, ebenen Oberflächen 206, 212 im Wesentlichen komplanar sind.
Der Kondensator 209 enthält mindestens einen positiven Gleichstrom-Leadframe 214 und mindestens einen negativen Leadframe (nicht gezeigt). Der Leadframe 214 enthält ein Kontaktfeld 216, das in der zweiten Seite 210 angeordnet ist. Mindestens eine Sammelschiene 220 koppelt das Kontaktfeld 216 mechanisch und elektrisch mit mindestens einem der Kontaktfelder 165 des Anschlusses 162.
Mit Bezug auf 8 sind die Kontaktfelder 165 von jedem Anschluss 162, 164 mindestens teilweise in der ersten Seitenwand 204 eingebettet, so dass die Anbringoberflächen 169 gegenüber der äußeren Umwelt freiliegen und von einem Loch umgeben sind, das in der Seitenwand 204 definiert ist. Zum Beispiel enthält jedes der Kontaktfelder 165 ein eingebettetes Teil 222 und ein freiliegendes Teil 224. Die Anbringoberflächen 169 sind das Gebiet, in dem die Kontaktfelder 165 mit der Sammelschiene gekoppelt werden. Es sei angemerkt, dass diese Zeichnung nicht maßstabsgetreu ist und dass gewisse Komponentenabmessungen aus Gründen der Klarheit übertrieben sind. Obwohl L-förmige Anschlüsse gezeigt sind, versteht es sich, dass die Anschlüsse jegliche Gestalt aufweisen können, die zum Erschaffen einer ebenen Anbringoberfläche geeignet ist, wie etwa T-förmige Anschlüsse.
Mit Bezug auf 9 ist eines der Kontaktfelder 216 der Kondensatoranordnung 200 gezeigt. Das Kontaktfeld 216 ist mindestens teilweise in der zweiten Seite 210 des Gehäuses 208 eingebettet, so dass die Anbringoberfläche 218 gegenüber der äußeren Umwelt freiliegt. Zum Beispiel enthält das Kontaktfeld 216 einen eingebetteten Teil 226 und einen freiliegenden Teil 228. Die Anbringoberfläche 218 ist das Gebiet, in dem das Kontaktfeld 216 mit der Sammelschiene gekoppelt wird. Die Anbringoberfläche kann parallel zu der äußeren, ebenen Oberfläche 212 sein und kann im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche 212 sein. Es sei angemerkt, dass diese Zeichnung nicht maßstabsgetreu ist und dass gewisse Komponentenabmessungen aus Gründen der Klarheit übertrieben sind. Obwohl L-förmige Anschlüsse gezeigt sind, versteht es sich, dass die Anschlüsse jegliche Gestalt aufweisen können, die zum Erschaffen einer ebenen Anbringoberfläche geeignet ist, wie etwa T-förmige Anschlüsse.
Mit Bezug auf 10 ist ein weiterer Leistungswechselrichter 300 veranschaulicht. Der Leistungswechselrichter 300 enthält eine Leistungsmodul-Anordnung 302, eine Kondensatoranordnung 316 und ein (nicht gezeigtes) Gateansteuerboard. Anders als die Leistungsmodul-Anordnung 57 — die aus einer Vielzahl von gerahmten Leistungsmodulen gebildet ist, die in einem Stapel angeordnet und zusammen gesichert sind — kann die Leistungsmodul-Anordnung 302 durch einen Umspritzprozess gebildet sein, der ein kontinuierliches Gehäuse bildet. Ein Verfahren zum Umspritzen einer Leistungsmodul-Anordnung ist in der U.S.-Patentanmeldung mit der Nr. 14/687,468 offenbart, deren Inhalt hiermit in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Die Leistungsmodul-Anordnung 302 enthält ein Gehäuse 304 mit einer ersten Seite 306, die eine äußere, ebene Oberfläche 308 definiert. Eine Vielzahl von Leistungsstufen oder Halbbrücken — die den Leistungsstufen 82 ähnlich sein können — ist innerhalb des Gehäuses 304 angeordnet. Jede der Leistungsstufen enthält einen positiven Gleichstromanschluss mit einem positiven Kontaktfeld 310 und einen negative Gleichstromanschluss mit einem negativen Kontaktfeld 312. Die Kontaktfelder 310, 312 sind in einem Array angeordnet, das sich entlang der ersten Seite 306 in einer ersten Längsrichtung erstreckt. Die Kontaktfelder können entlang der Länge des Kontaktfeld-Arrays zwischen negativ und positiv abwechseln. Jedes der Kontaktfelder enthält ein Anbringgebiet 314, das gegenüber dem Gehäuse freiliegt und dafür ausgelegt ist, mit einer Sammelschiene zu koppeln. Die Kontaktfelder 310, 312 können teilweise in der Wand 306 eingebettet sein, wie in 8 gezeigt ist.
Die Kondensatoranordnung 316 enthält ein Gehäuse 318 mit einer ersten Seite 320, die eine äußere, ebene Oberfläche 322 definiert. Eine Kondensatorbank ist innerhalb des Gehäuses 318 angeordnet und enthält einen oder mehrere Kondensatoren. Die Kondensatorbank enthält positive und negative Gleichstromanschlüsse, die Kontaktfelder enthalten. Zum Beispiel enthält die Kondensatoranordnung 316 positive Kontaktfelder 324 und negative Kontaktfelder 326, die in der zweiten Seite 320 des Gehäuses 318 angeordnet sind. Die Kontaktfelder 324, 326 können in der Wand angeordnet sein, wie in 10 gezeigt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält die Kondensatoranordnung 316 ein Array von Kontaktfeldern, das sich in einer zweiten Längsrichtung über die zweite Seite 320 hinweg erstreckt. Die zweite Längsrichtung kann parallel zur ersten Längsrichtung verlaufen. Das Array kann zwei positive Kontaktfelder 324 und zwei negative Kontaktfelder 326 enthalten. Die positiven und die negativen Kontaktfelder können sich entlang einer Länge des Arrays abwechseln. Jedes der Kontaktfelder enthält eine Anbringoberfläche 328, die gegenüber der zweiten Seite 320 freiliegt und dafür ausgelegt ist, mit einer Sammelschiene zu koppeln.
Die Leistungsmodul-Anordnung 302 und die Kondensatoranordnung 316 können zwei getrennte Anordnungen sein, die übereinander gestapelt (nicht gezeigt) oder nebeneinander gestapelt sein können. In manchen Ausführungsformen können die Anordnung 302 und die Anordnung 316 eine einzige Anordnung sein. Die Anordnungen können mit Schraubbolzen, die sich durch die Gehäuse 304, 516 erstrecken, zusammen gesichert sein. Die Anordnungen 302, 316 sind so zusammengebaut, dass die erste Seite 306 und die zweite Seite 320 im Wesentlichen komplanar sind und eine kontinuierliche äußere Oberfläche bilden. Die Kontaktfelder der Leistungsmodul-Anordnung 302 und die Kontaktfelder der Kondensatoranordnung 316 können so angeordnet sein, dass die Anbringoberflächen 314 im Wesentlichen komplanar mit den Anbringoberflächen 328 sind. Dies ermöglicht einfacheres Anbringen der Sammelschienen. Wenn die Anbringoberflächen komplanar sind, müssen die Sammelschienen nur in zwei Dimensionen anstatt in drei Dimensionen ausgerichtet werden. Dies macht es erheblich leichter, die Sammelschienen an deren entsprechenden Anbringoberflächen zu befestigen und anzubringen.
11 und 12 veranschaulichen das Verbinden der Leistungsmodul-Anordnung 302 und der Kondensatoranordnung 316. Zum Beispiel kann der Leistungswechselrichter 300 eine positive Sammelschiene 330 und eine negative Sammelschiene 332 enthalten. Die positive Sammelschiene 330 ist mechanisch und elektrisch mit jedem der positiven Kontaktfelder 310 und mit jedem der positiven Kontaktfelder 324 gekoppelt. Die Sammelschiene 330 kann mit den Kontaktfeldern mit Schweißen, Hartlöten, Befestigungselementen oder einer anderen mechanischen Verbindung verbunden sein. Die Sammelschiene 330 enthält Anbringoberflächen, die mit einer der Anbringoberflächen 314 oder 328 gekoppelt sind. Die Sammelschiene 330 kann einen Hauptteil 334 und Finger 336 enthalten. Die Finger können bemessen sein, der Größe des Kontaktfelds, mit dem sie verbunden werden, zu entsprechen. Zum Beispiel können die Finger, die mit der Leistungsmodul-Anordnung 302 verbunden sind, kleiner sein als die Finger, die mit der Kondensatoranordnung 316 verbunden sind. Alternativ kann die Sammelschiene 330 eine Vielzahl von Sammelschienen sein, die mit ausgewählten Kontaktfeldern der Leistungsmodul-Anordnung und ausgewählten Kontaktfeldern der Kondensatoranordnung verbunden sind. Die negative Sammelschiene 332 ist mechanisch und elektrisch mit jedem der negativen Kontaktfelder 312 und jedem der negativen Kontaktfelder 326 gekoppelt. Die negative Sammelschiene 332 kann der positiven Sammelschiene 330 ähnlich sein und einen Hauptteil 338 und Finger 340 enthalten.
Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle von den Ansprüchen umfassten möglichen Formen beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Worte sind beschreibende und nicht einschränkende Worte, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen. Wie oben beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Obwohl möglicherweise verschiedene Ausführungsformen als Vorteile bietend oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften bevorzugt beschrieben wurden, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein Kompromiss zwischen einem (einer) oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften geschlossen werden könnte, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der speziellen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Vermarktbarkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Wartungsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Einfachheit der Montage usw. gehören. Insofern liegen Ausführungsformen, die als bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben wurden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Es ist ferner beschrieben:

A. Elektronische Vorrichtung für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Leistungsmodul-Anordnung mit einem Gehäuse, das eine erste Seite definiert, und mit einem Array von Leistungsmodulen, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei jedes der Leistungsmodule erste elektrische Kontaktfelder enthält, die mindestens teilweise in der ersten Seite eingebettet sind und eine im Wesentlichen parallel zur ersten Seite liegende Anbringoberfläche aufweisen; eine Kondensatoranordnung mit einem Gehäuse, das eine zweite Seite definiert, die im Wesentlichen komplanar zur ersten Seite ist, und mit einem Array von zweiten elektrischen Kontaktfeldern, die mindestens teilweise in der zweiten Seite eingebettet sind und eine im Wesentlichen parallel zur zweiten Seite liegende Anbringoberfläche aufweisen; und eine Sammelschiene, die mechanisch und elektrisch mindestens eines der ersten Kontaktfelder mit mindestens einem der zweiten Kontaktfelder koppelt.
B. Elektronische Vorrichtung nach A, wobei die Leistungsmodul-Anordnung und die Kondensatoranordnung übereinandergestapelt sind.
C. Elektronische Vorrichtung nach A, wobei jedes der ersten elektrischen Kontaktfelder ferner einen Stamm enthält, der sich einwärts erstreckt und mit einem entsprechenden der Leistungsmodule verbunden ist.
D. Elektronische Vorrichtung nach C, wobei eine Längsachse des Stamms im Wesentlichen senkrecht zur Anbringoberfläche verläuft.
E. Elektronische Vorrichtung nach A, wobei die ersten elektrischen Kontaktfelder positive Gleichstrom(DC)-Kontaktfelder sind und jedes der Leistungsmodule ferner ein negatives DC-Kontaktfeld enthält, das mindestens teilweise in der ersten Seite eingebettet ist und eine Anbringoberfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur ersten Seite verläuft.
F. Elektronische Vorrichtung nach E, wobei die zweiten elektrischen Kontaktfelder positive DC-Kontaktfelder sind und die Kondensatoranordnung ferner ein negatives DC-Kontaktfeld enthält, das mindestens teilweise in der zweiten Seite eingebettet ist und eine Anbringoberfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seite verläuft.
G. Elektronische Vorrichtung nach F, die ferner eine weitere Sammelschiene umfasst, die mindestens eines der negativen DC-Kontaktfelder der Leistungsmodul-Anordnung mit mindestens einem der negativen DC-Kontaktfelder der Kondensatoranordnung mechanisch und elektrisch koppelt.
H. Elektronische Vorrichtung nach A, wobei die Anbringoberflächen der ersten elektrischen Kontaktfelder bündig mit der ersten Seite sind.
I. Elektronische Vorrichtung nach H, wobei die zweiten elektrischen Kontaktfelder bündig mit der zweiten Seite sind.
J. Leistungswechselrichter, der Folgendes umfasst: ein Gehäuse, das eine ebene Oberfläche definiert; eine Leistungsmodul-Anordnung, die in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Array von ersten elektrischen Kontaktfeldern enthält, die in der ebenen Oberfläche eingebettet sind und eine Anbringoberfläche aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu der ebenen Oberfläche verläuft; einen Kondensator, der in dem Gehäuse angeordnet ist und ein Array von zweiten elektrischen Kontaktfeldern enthält, die in der ebenen Oberfläche eingebettet sind; und Sammelschienen, die die ersten Kontaktfelder mit den zweiten Kontaktfeldern koppeln.
K. Leistungswechselrichter nach J, wobei die zweiten elektrischen Kontaktfelder eine Anbringoberfläche aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu der ebenen Oberfläche verläuft.
L. Leistungswechselrichter nach J, wobei die Leistungsmodul-Anordnung ein Array von Leistungsmodulen enthält und wobei jedes der ersten elektrischen Kontaktfelder ferner einen Stamm enthält, der sich einwärts erstreckt und mit einem entsprechenden der Leistungsmodule verbunden ist.
M. Leistungswechselrichter nach L, wobei der Stamm im Wesentlichen senkrecht zur Anbringoberfläche verläuft.
N. Leistungswechselrichter nach J, wobei das Gehäuse eine erste Kammer mit der darin angeordneten Leistungsmodul-Anordnung und eine zweite Kammer mit dem darin angeordneten Kondensator definiert.
O. Leistungswechselrichter nach J, wobei die ersten elektrischen Kontaktfelder positive Gleichstrom(DC)-Kontaktfelder sind und jedes der Leistungsmodule ferner ein negatives DC-Kontaktfeld enthält, das mindestens teilweise in der ebenen Oberfläche eingebettet ist und eine Anbringoberfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ebenen Oberfläche verläuft.
P. Leistungswechselrichter nach J, wobei die Anbringoberfläche bündig mit der ebenen Oberfläche ist.
Q. Leistungswechselrichter, der Folgendes umfasst: Leistungsmodule, die in einem Stapel angeordnet sind, so dass angrenzende Module zusammenwirken, um Kühlmittelkammern zu definieren, die mit den Modulen verzahnt sind, wobei jedes der Module eine Halbbrücke enthält, die von einem Rahmen umschlossen ist, und einen Anschluss, der sich von der Halbbrücke nach außen erstreckt und an einem Kontaktfeld endet, das mindestens teilweise in einer äußeren Oberfläche des Rahmens eingebettet ist und eine Anbringoberfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der äußeren Oberfläche verläuft.
R. Leistungswechselrichter nach Q, wobei der Anschluss ferner einen Stamm enthält, der sich zwischen der Halbbrücke und dem Kontaktfeld erstreckt, und die Anbringoberfläche im Wesentlichen senkrecht zum Stamm verläuft.
S. Leistungswechselrichter nach Q, der ferner eine Kondensatoranordnung umfasst, die ein Gehäuse mit einer äußeren Oberfläche und ein Array von zweiten Kontaktfeldern enthält, die in der äußeren Oberfläche eingebettet sind, wobei der Stapel und die Kondensatoranordnung so zusammengebaut sind, dass die äußere Oberfläche des Rahmens und die äußere Oberfläche der Kondensatoranordnung im Wesentlichen komplanar sind.
T. Leistungswechselrichter nach Q, wobei der Rahmen jedes der Leistungsmodule eine Öffnung definiert, die mindestens teilweise einen Hohlraum definiert, der sich entlang einer Länge des Stapels erstreckt, und wobei der Leistungswechselrichter ferner einen Verteiler umfasst, der innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und sich in flüssigkeitstechnischer Kommunikation mit jeder der Kühlmittelkammern befindet.

Claims

Elektronische Vorrichtung für einen elektrischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst: eine Leistungsmodul-Anordnung mit einem Gehäuse, das eine erste Seite definiert, und mit einem Array von Leistungsmodulen, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, wobei jedes der Leistungsmodule erste elektrische Kontaktfelder enthält, die mindestens teilweise in der ersten Seite eingebettet sind und eine im Wesentlichen parallel zur ersten Seite liegende Anbringoberfläche aufweisen; eine Kondensatoranordnung mit einem Gehäuse, das eine zweite Seite definiert, die im Wesentlichen komplanar zur ersten Seite ist, und mit einem Array von zweiten elektrischen Kontaktfeldern, die mindestens teilweise in der zweiten Seite eingebettet sind und eine im Wesentlichen parallel zur zweiten Seite liegende Anbringoberfläche aufweisen; und eine Sammelschiene, die mechanisch und elektrisch mindestens eines der ersten Kontaktfelder mit mindestens einem der zweiten Kontaktfelder koppelt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsmodul-Anordnung und die Kondensatoranordnung übereinandergestapelt sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jedes der ersten elektrischen Kontaktfelder ferner einen Stamm enthält, der sich einwärts erstreckt und mit einem entsprechenden der Leistungsmodule verbunden ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Längsachse des Stamms im Wesentlichen senkrecht zur Anbringoberfläche verläuft.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten elektrischen Kontaktfelder positive Gleichstrom(DC)-Kontaktfelder sind und jedes der Leistungsmodule ferner ein negatives DC-Kontaktfeld enthält, das mindestens teilweise in der ersten Seite eingebettet ist und eine Anbringoberfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur ersten Seite verläuft.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweiten elektrischen Kontaktfelder positive DC-Kontaktfelder sind und die Kondensatoranordnung ferner ein negatives DC-Kontaktfeld enthält, das mindestens teilweise in der zweiten Seite eingebettet ist und eine Anbringoberfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seite verläuft.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 6, die ferner eine weitere Sammelschiene umfasst, die mindestens eines der negativen DC-Kontaktfelder der Leistungsmodul-Anordnung mit mindestens einem der negativen DC-Kontaktfelder der Kondensatoranordnung mechanisch und elektrisch koppelt.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anbringoberflächen der ersten elektrischen Kontaktfelder bündig mit der ersten Seite sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweiten elektrischen Kontaktfelder bündig mit der zweiten Seite sind.