DE102018216286A1 - Power electronics assembly and vehicle with the power electronics assembly - Google Patents

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Gerhard Müller
Michael Kohr
Manuel Raimann
Pengshuai Wang
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Abstract

Zur Anbindung von Leistungsmodulen sind verschiedene Ausführungen der DC-Schnittstelle bekannt, wobei üblicherweise der Plus- und der Minusleiter über eine mechanische Verbindung, z.B. Schraub- oder Klemmverbindung, mit einem entsprechenden Kontaktpartner verbunden sind.Hierzu wird eine Leistungselektronikanordnung 1 mit einem Leistungsmodul 2, wobei das Leistungsmodul 2 mindestens einen negativen und einen positiven Leistungsanschlussleiter 4,5 zum elektrischen Anschluss des Leistungsmoduls 2 aufweist, mit einem Zwischenkreiskondensator 3, wobei der Zwischenkreiskondensator 3 mindestens einen negativen und einen positiven Kondensatoranschlussleiter 6,7 zum elektrischen Anschluss des Zwischenkreiskondensators 3 aufweist, wobei jeweils die beiden positiven und jeweils die beiden negativen Anschlussleiter 4,5,6,7 in einem Anschlussbereich 8 elektrisch leitend miteinander verbunden sind, vorgeschlagen, wobei die Leistungselektronikanordnung 2 mindestens einen elektrisch leitfähigen Kompensationsabschnitt 10 aufweist, wobei der Kompensationsabschnitt 10 über eine Isolationsschicht 9 in dem Anschlussbereich 8 benachbart zu den Anschlussleitern 4,5,6,7 angeordnet ist.Various designs of the DC interface are known for connecting power modules, the plus and minus conductors usually being connected via a mechanical connection, e.g. Screw or clamp connection, are connected to a corresponding contact partner. For this purpose, a power electronics arrangement 1 with a power module 2, the power module 2 having at least one negative and a positive power connection conductor 4, 5 for the electrical connection of the power module 2, with an intermediate circuit capacitor 3, wherein the intermediate circuit capacitor 3 has at least one negative and one positive capacitor connecting conductor 6, 7 for the electrical connection of the intermediate circuit capacitor 3, the two positive and the two negative connecting conductors 4, 5, 6, 7 being electrically conductively connected to one another in a connection region 8 , wherein the power electronics arrangement 2 has at least one electrically conductive compensation section 10, wherein the compensation section 10 is arranged via an insulation layer 9 in the connection area 8 adjacent to the connection conductors 4, 5, 6, 7.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronikanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der Leistungselektronikanordnung.The invention relates to a power electronics arrangement with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a vehicle with the power electronics arrangement.

Zur Anbindung von Leistungsmodulen sind verschiedene Ausführungen der DC-Schnittstelle bekannt, wobei üblicherweise der Plus- und der Minusleiter über eine mechanische Verbindung, z.B. Schraub- oder Klemmverbindung, mit einem entsprechenden Kontaktpartner verbunden sind. Zur Reduzierung von sogenannten parasitären Induktivitäten, sind beispielsweise niederinduktive Anordnungen der Plus- und der Minusleiter bekannt, wobei hierzu der Plus- und der Minusleiter mit einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind und über ein zwischenliegendes Isolationsmaterial elektrisch isoliert sind.Various designs of the DC interface are known for connecting power modules, the plus and minus conductors usually being connected via a mechanical connection, e.g. Screw or clamp connection are connected to a corresponding contact partner. To reduce so-called parasitic inductances, low-inductance arrangements of the plus and minus conductors are known, for example, the plus and minus conductors being arranged at a short distance from one another and being electrically insulated via an intermediate insulation material.

Die Druckschrift DE 10 2015 105 347 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Anordnung mit einer Gleichspannungsverschienung und mit einem Leistungsbauteil, wobei das Leistungsbauteil erste und zweite flächig ausgebildete Gleichspannungsanschlussleiter jeweils mit einem Kontaktabschnitt aufweist. Die Gleichspannungsanschlussleiter weisen in ihrem Verlauf zu den jeweiligen Kontaktabschnitten eine erste Breite, sowie eine erste Querschnittsfläche auf und sind in diesem Verlauf in Richtung ihres jeweiligen dortigen Normalenvektors eng benachbart zueinander angeordnet. Die Gleichspannungsanschlussleiter weisen in Stromflussrichtung seitlich neben dem jeweiligen Kontaktabschnitt einen Klemmabschnitt auf. Die Gleichspannungsverschienung weist erste und zweite Teilschienen jeweils mit einem Kontaktabschnitt auf, wobei die Teilschienen in ihrem Verlauf zu den jeweiligen Kontaktabschnitten eine erste Breite, sowie eine erste Querschnittsfläche aufweisen und in diesem Verlauf zu den in Richtung ihres jeweiligen dortigen Normalenvektors eng benachbart zueinander angeordnet sind. Die Teilschienen weisen in Stromflussrichtung seitlich neben dem jeweiligen Kontaktabschnitt einen Klemmabschnitt auf, wobei der Kontaktabschnitt von mindestens einem der Gleichspannungsanschlussleiter polaritätsgerecht mit dem Kontaktabschnitt der zugeordneten Teilschiene elektrisch verbunden ist, indem die Klemmabschnitte des Gleichspannungsanschlussleiters mit demjenigen Klemmabschnitt der Teilschienen flächig übereinanderliegend kraftschlüssig miteinander verbunden sind und somit die jeweiligen Kontaktabschnitte direkt flächig aufeinander liegen.The publication DE 10 2015 105 347 A1 , which probably forms the closest prior art, discloses an arrangement with a DC voltage busbar and with a power component, the power component having first and second flat-shaped DC voltage connection conductors each having a contact section. The DC voltage connection conductors have a first width and a first cross-sectional area in their course to the respective contact sections and are arranged closely adjacent to one another in this course in the direction of their respective normal vector there. The DC voltage connection conductors have a clamping section laterally next to the respective contact section in the current flow direction. The DC voltage busbars each have first and second partial rails with a contact section, the partial rails having a first width and a first cross-sectional area in their course with respect to the respective contact sections and being arranged in this course closely adjacent to one another in the direction of their respective normal vector there. The partial rails have a clamping section laterally next to the respective contact section in the current flow direction, the contact section of at least one of the DC voltage connection conductors being electrically connected in polarity-appropriate manner to the contact section of the assigned partial rail, in that the clamping sections of the DC voltage connection conductor are non-positively connected to one another over the clamping section of the partial rails, and are connected to one another thus the respective contact sections lie directly on top of one another.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Leistungselektronikanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine verbesserte Anbindung der Anschlusseiter auszeichnet.The invention has set itself the task of creating a power electronics arrangement of the type mentioned, which is characterized by an improved connection of the connection conductors.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leistungselektronikanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.This object is achieved according to the invention by a power electronics arrangement with the features of claim 1 and by a vehicle with the features of claim 11. Advantageous refinements result from the subclaims, the drawings and / or the description.

Gegenstand der Erfindung ist eine Leistungselektronikanordnung, welche insbesondere zur Ansteuerung und/oder zur Versorgung einer elektrischen Maschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Die elektrische Maschine kann als ein Haupt- oder Hilfsantrieb ausgebildet sein.The invention relates to a power electronics arrangement which is designed and / or suitable in particular for controlling and / or supplying an electrical machine. The electrical machine can be designed as a main or auxiliary drive.

Die Leistungselektronikanordnung weist ein Leistungsmodul auf. Vorzugsweise ist das Leistungsmodul für einen Wechselrichter ausgebildet und/oder geeignet. Das Leistungsmodul kann als ein Rahmenmodul oder ein Moldmodul ausgebildet sein.The power electronics arrangement has a power module. The power module is preferably designed and / or suitable for an inverter. The power module can be designed as a frame module or a molding module.

Das Leistungsmodul weist mindestens oder genau einen negativen und mindestens oder genau einen positiven Leistungsanschlussleiter auf, welcher zum elektrischen Anschluss des Leistungsmoduls ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist durch die beiden Leistungsanschlussleiter ein Gleichstromanschluss umgesetzt. Bevorzugt sind die beiden Leistungsanschlussleiter gleichgerichtet nebeneinander angeordnet und/oder erstrecken sich in einer gemeinsamen Ebene. Optional ergänzend kann das Leistungsmodul mindestens oder genau einen weiteren negativen und/oder mindestens oder genau einen weiteren positiven Leistungsanschlussleiter aufweisen. Die Leistungsanschlussleiter sowie die weiteren Leistungsanschlussleiter können bevorzugt paarweise angeordnet sein, sodass jeweils ein Gleichstromanschluss durch jeweils ein Paar der Leistungsanschlussleiter bzw. der weiteren Leistungsanschlussleiter definiert ist.The power module has at least or exactly one negative and at least or exactly one positive power connection conductor, which is designed and / or suitable for the electrical connection of the power module. In particular, a direct current connection is implemented by the two power connection conductors. The two power connection conductors are preferably arranged side by side in the same direction and / or extend in a common plane. Optionally, in addition, the power module can have at least or exactly one further negative and / or at least or exactly one further positive power connection conductor. The power connection conductors and the further power connection conductors can preferably be arranged in pairs, so that in each case a direct current connection is defined by a pair of the power connection conductors or the further power connection conductors.

Die Leistungselektronikanordnung weist einen Zwischenkreiskondensator auf. Insbesondere ist der Zwischenkreiskondensator für den Wechselrichter, insbesondere einen Zwischenkreis des Wechselrichters, ausgebildet und/oder geeignet. Besonders bevorzugt sind der Zwischenkreiskondensator und das Leistungsmodul in modulbauweise ausgeführt, sodass beispielsweise mehrere der Leistungsmodule und/oder Zwischenkreiskondensatoren beliebig miteinander koppelbar und/oder untereinander austauschbar sind.The power electronics arrangement has an intermediate circuit capacitor. In particular, the intermediate circuit capacitor is designed and / or suitable for the inverter, in particular an intermediate circuit of the inverter. The intermediate circuit capacitor and the power module are particularly preferably of modular design, so that, for example, several of the power modules and / or intermediate circuit capacitors can be coupled with one another and / or can be interchanged with one another.

Der Zwischenkreiskondensator weist mindestens oder genau einen negativen und mindestens oder genau einen positiven Kondensatoranschlussleiter auf, welcher zum elektrischen Anschluss des Zwischenkreiskondensators ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind die Kondensatoranschlussleiter zur polaritätsgerechten Anbindung an den durch die Leistungsanschlussleiter gebildeten Gleichstromanschluss ausgebildet und/oder geeignet. Bevorzugt sind die Kondensatoranschlussleiter gleichgerichtet nebeneinander angeordnet und/oder erstrecken sich in einer gemeinsamen Ebene. Optional ergänzend kann der Zwischenkreiskondensator mindestens oder genau einen weiteren negativen und/oder mindestens oder genau einen weiteren positiven Kondensatoranschlussleiter aufweisen. Der Zwischenkreiskondensator kann dabei mindestens die gleiche Anzahl an Kondensatoranschlussleitern aufweisen, wie das Leistungsmodul Leistungsanschlussleiter aufweist. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die weiteren Kondensatoranschlussleiter zum Anschluss mindestens eines weiteren Leistungsmoduls dienen.The intermediate circuit capacitor has at least or exactly one negative and at least one or exactly one positive capacitor connecting conductor, which is designed and / or suitable for the electrical connection of the intermediate circuit capacitor. In particular, the capacitor connecting conductors are for polarity-appropriate connection to the through the power connecting conductors formed DC connection formed and / or suitable. The capacitor connecting conductors are preferably arranged next to one another in the same direction and / or extend in a common plane. Optionally, in addition, the intermediate circuit capacitor can have at least or exactly one further negative and / or at least or exactly one further positive capacitor connecting conductor. The intermediate circuit capacitor can have at least the same number of capacitor connecting conductors as the power module has power connecting conductors. Alternatively, however, it can also be provided that the further capacitor connecting conductors are used to connect at least one further power module.

In einem Anschlussbereich kontaktieren jeweils die beiden, insbesondere einander gegenüberliegenden, positiven und jeweils die beiden, insbesondere einander gegenüberliegenden, negativen Anschlussleiter miteinander. Unter dem Anschlussbereich ist dabei der Bereich zwischen dem Leistungsmodul und dem Zwischenkreiskondensator zu verstehen in dem das Leistungsmodul mit dem Zwischenkreiskondensatormodul elektrisch leitend kontaktiert ist. Bevorzugt sind die Leistungsanschlussleiter und die Kondensatoranschlussleiter jeweils flächig ausgebildet, wobei die beiden positiven und die beiden negativen Anschlussleiter in dem Anschlussbereich flächig, insbesondere vollflächig, kontaktieren. Besonders bevorzugt liegen die beiden positiven und die beiden negativen Anschlussleiter übereinander an. Die Anschlussleiter können in dem Anschlussbereich stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein.In a connection area, the two, in particular opposite, positive and respectively the two, in particular opposite, negative connection conductors contact each other. The connection area is to be understood as the area between the power module and the intermediate circuit capacitor in which the power module is in electrically conductive contact with the intermediate circuit capacitor module. Preferably, the power connection conductors and the capacitor connection conductors are each of a flat design, the two positive and the two negative connection conductors making contact in the connection area over the entire surface, in particular over the entire surface. The two positive and the two negative connecting conductors lie particularly preferably one above the other. The connection conductors can be connected to one another in the connection area in a material-locking and / or non-positive and / or positive manner.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Leistungselektronikanordnung mindestens oder genau einen elektrisch leitfähigen Kompensationsabschnitt aufweist. Der Kompensationsabschnitt dient insbesondere zur Feldkompensation eines in dem Anschlussbereich durch die Anschlussleiter erzeugten Magnetfelds und/oder zur Reduzierung einer Anschlussinduktivität in dem Anschlussbereich. Insbesondere ist der Kompensationsabschnitt aus einem leitfähigen, vorzugsweise metallischen, Material gefertigt. Besonders bevorzugt ist der Kompensationsabschnitt selbst nicht stromführend.Within the scope of the invention it is proposed that the power electronics arrangement has at least or exactly one electrically conductive compensation section. The compensation section serves in particular for field compensation of a magnetic field generated in the connection area by the connection conductors and / or for reducing a connection inductance in the connection area. In particular, the compensation section is made of a conductive, preferably metallic, material. The compensation section itself is particularly preferably not current-carrying.

Der Kompensationsabschnitt ist in dem Anschlussbereich über eine Isolationsschicht benachbart zu den Anschlussleitern angeordnet. Insbesondere ist der Kompensationsabschnitt in dem Anschlussbereich mit einem sehr geringen Abstand zu den beiden Leistungsanschlussleitern und/oder den beiden Kondensatoranschlussleitern angeordnet, wobei zugleich eine elektrische Isolation durch die Isolationsschicht gewährleistet ist. Der Kompensationsabschnitt kann mit einem Abstand von weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, im Speziellen weniger als 0,5 mm zu den beiden Leistungsanschlussleitern und/oder den beiden Kondensatoranschlussleitern angeordnet sein. Prinzipiell kann die Isolationsschicht durch einen Luftspalt gebildet sein. Bevorzugt jedoch ist Isolationsschicht durch ein Isolationsmaterial gebildet. Insbesondere ist der Kompensationsabschnitt direkt benachbart zu den Leistungsanschlussleitern angeordnet. Alternativ kann der Kompensationsabschnitt jedoch auch direkt benachbart zu den beiden Kondensatoranschlussleitern angeordnet sein.The compensation section is arranged in the connection area via an insulation layer adjacent to the connection conductors. In particular, the compensation section is arranged in the connection area at a very short distance from the two power connection conductors and / or the two capacitor connection conductors, electrical insulation being simultaneously ensured by the insulation layer. The compensation section can be arranged at a distance of less than 5 mm, preferably less than 1 mm, in particular less than 0.5 mm, from the two power connection conductors and / or the two capacitor connection conductors. In principle, the insulation layer can be formed by an air gap. However, the insulation layer is preferably formed by an insulation material. In particular, the compensation section is arranged directly adjacent to the power connection conductors. Alternatively, however, the compensation section can also be arranged directly adjacent to the two capacitor connection conductors.

Der Erfindung liegen dabei die Erkenntnisse zugrunde, dass jeder elektrische Strom ein Magnetfeld verursacht, in dem magnetische Energie gespeichert ist. Ein Maß für die speicherbare magnetische Energie ist dabei die Induktivität. Zwischen dem negativen und dem positiven Leistungsanschlussleiter kann eine nicht gewollte (parasitäre) Anschlussinduktivität entstehen. Diese Anschlussinduktivität hat einen negativen Einfluss auf das Schaltverhalten eines Leistungshalbleiters des Leistungsmoduls. Während des Schaltvorgangs des Leistungsmoduls im Wechselrichter wird magnetische Energie freigesetzt, was zu einem Spannungsüberschwinger führt und den Leistungshalbleiter zerstören kann. Die technische Ausnutzung des Leistungshalbleiters wird daher meist durch die Höhe der Induktivität des Schaltkreises begrenzt, zu welcher die Induktivität der Zwischenkreisanbindung maßgeblich beiträgt. Werden z.B. die negativen und die positiven Anschlussleiter in einem größeren Abstand zueinander ausgeführt, vergrößert sich die parasitäre Anschlussinduktivität. Das zugrunde liegende Problem sind also die Abstände zwischen den negativen und den positiven Anschlussleitern, welche jedoch produktionsbedingt so aufgebaut werden müssen, dass die Montierbarkeit und die Zugänglichkeit zum daran anzuschließenden nächsten stromführenden Element gewährleistet werden kann.The invention is based on the knowledge that every electrical current causes a magnetic field in which magnetic energy is stored. A measure of the storable magnetic energy is the inductance. An unwanted (parasitic) connection inductance can arise between the negative and the positive power connection conductor. This connection inductance has a negative influence on the switching behavior of a power semiconductor of the power module. Magnetic energy is released during the switching process of the power module in the inverter, which leads to a voltage overshoot and can destroy the power semiconductor. The technical utilization of the power semiconductor is therefore usually limited by the level of the inductance of the circuit, to which the inductance of the DC link connection makes a significant contribution. E.g. If the negative and positive connection conductors are spaced apart from one another, the parasitic connection inductance increases. The underlying problem is therefore the distances between the negative and the positive connection conductors, which, however, must be built up for production reasons in such a way that they can be assembled and accessible to the next current-carrying element to be connected to them.

Durch den erfindungsgemäßen Kompensationsabschnitt kann somit eine besonders effektive Feldkompensation umgesetzt werden, wobei zugleich die notwendig einzuhaltenden elektrischen Luft- und Kriechstrecken zwischen den negativen und den positiven Anschlussleitern gewährleistet werden können. Insbesondere führt jede Stromänderung in den stromführenden Anschlussleitern zu einem induzierten jedoch entgegengesetzt gerichteten Strom in dem Kompensationsabschnitt, welcher dem Aufbau magnetischer Energie des durch die Anschlussleiter erzeugten Magnetfelds entgegenwirkt. Hierdurch kann die im hochfrequenten Bereich wirksame Anschlussinduktivität gezielt reduziert werden. Durch diese Reduktion können insbesondere die Spannungsüberschwinger deutlich reduziert werden, wodurch die Halbleiter des Schaltkreises besser ausgenutzt werden können. Ferner können die Leistungsanschlussleiter bzw. die Kondensatoranschlussleiter beliebig weit voneinander beabstandet angeordnet werden, sodass die Zugänglichkeit bzw. die Montierbarkeit gewährleistet ist und zugleich durch den Kompensationsabschnitt eine niederinduktive Anbindung sichergestellt wird.A particularly effective field compensation can thus be implemented by the compensation section according to the invention, while at the same time the necessary electrical air and creepage distances between the negative and the positive connection conductors can be guaranteed. In particular, each change in current in the current-carrying connecting leads leads to an induced but oppositely directed current in the compensation section, which counteracts the build-up of magnetic energy of the magnetic field generated by the connecting leads. As a result, the connection inductance effective in the high-frequency range can be reduced in a targeted manner. This reduction in particular allows the voltage overshoots to be significantly reduced, as a result of which the semiconductors of the circuit can be better utilized. Furthermore, the power connection conductors or the capacitor connection conductors can be arranged at any distance from one another, so that accessibility or mountability is ensured and at the same time a low-inductance connection is ensured by the compensation section.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich der Kompensationsabschnitt mindestens oder genau in dem Anschlussbereich parallel zu den beiden Leistungsanschlussleitern und/oder den beiden Kondensatoranschlussleitern erstreckt. In a preferred embodiment it is provided that the compensation section extends at least or exactly in the connection area parallel to the two power connection conductors and / or the two capacitor connection conductors.

Der Kompensationsabschnitt ist in dem Anschlussbereich vorzugsweise ununterbrochen ausgebildet, wobei der Kompensationsabschnitt die Leistungsanschlussleiter bzw. die Kondensatoranschlussleiter in dem Anschlussbereich teilweise oder vollständig abdeckt. In einer Seitenansicht betrachtet kann der Kompensationsabschnitt oberhalb oder unterhalb der Anschlussleiter angeordnet sein. Bevorzugt ist der Kompensationsabschnitt als ein ebenes Bauteil ausgebildet oder zumindest durch eine ebene Fläche gebildet, wobei sich der Kompensationsabschnitt vorzugsweise über den gesamten Anschlussbereich erstreckt, sodass sämtliche der in dem Anschlussbereich angeordnete Leistungsanschlussleiter bzw. Kondensatoranschlussleiter durch einen einzigen Kompensationsabschnitt abgedeckt werden können.The compensation section is preferably formed continuously in the connection area, the compensation section partially or completely covering the power connection conductors or the capacitor connection conductors in the connection area. When viewed in a side view, the compensation section can be arranged above or below the connecting conductors. The compensation section is preferably designed as a flat component or at least formed by a flat surface, the compensation section preferably extending over the entire connection area, so that all of the power connection conductors or capacitor connection conductors arranged in the connection area can be covered by a single compensation section.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Kompensationsabschnitt eine laterale Verlängerung eines Leistungsanschlussleiters oder eines Kondensatoranschlussleiters ist. In diesem Fall ist also kein eigenständiger Kompensationsabschnitt vorgesehen, d.h. kein von einem Leistungsanschlussleiter bzw. von einem Kondensatoranschlussleiter getrennter Kompensationsabschnitt, stattdessen ist entweder der Leistungsanschlussleiter oder der Kondensatoranschlussleiter lateral soweit verlängert, dass er vertikal mit dem jeweils anderen Leiter, also dem Leistungsanschlussleiter oder dem Kondensatoranschlussleiter, überlappt. Der Kompensationsabschnitt ist in dieser Ausgestaltung also das selbe Bauteil wie der Leistungsanschlussleiter bzw. der Kondensatoranschlussleiter. Der sich hieraus ergebende Vorteil ist es, dass kein zusätzliches, gesondertes Bauteil als Kompensationsabschnitt benötigt wird. Die Isolationsschicht kann in diesem Fall z.B. durch einen Verguss oder ein Isolationspapier dargestellt werden.In a further preferred embodiment it is provided that the compensation section is a lateral extension of a power connection conductor or a capacitor connection conductor. In this case, no independent compensation section is provided, i.e. no compensation section separated from a power connection conductor or from a capacitor connection conductor, instead either the power connection conductor or the capacitor connection conductor is extended laterally to such an extent that it vertically overlaps with the respective other conductor, that is to say the power connection conductor or the capacitor connection conductor. In this embodiment, the compensation section is therefore the same component as the power connection conductor or the capacitor connection conductor. The resultant advantage is that no additional, separate component is required as a compensation section. In this case, the insulation layer can e.g. can be represented by a potting or insulation paper.

In einer konkreten konstruktiven Umsetzung ist vorgesehen, dass der Kompensationsabschnitt als ein Metallblech ausgebildet ist. Insbesondere ist das Metallblech plattenförmig oder bandförmig oder streifenförmig ausgebildet und/oder weist eine rechteckige Form auf. Das Metallblech kann beispielsweise an dem Zwischenkreiskondensator und/oder dem Leistungsmodul befestigt sein, wobei sich das Metallblech freistehend in den Anschlussbereich erstrecken kann. Alternativ oder optional ergänzend stützt sich das Metallblech über die Isolationsschicht, vorzugsweise flächig, an den Leistungsanschlussleitern oder den Kondensatoranschlussleitern ab. In a concrete constructive implementation it is provided that the compensation section is designed as a metal sheet. In particular, the metal sheet is plate-shaped or band-shaped or strip-shaped and / or has a rectangular shape. The metal sheet can, for example, be fastened to the intermediate circuit capacitor and / or the power module, wherein the metal sheet can extend freely into the connection area. Alternatively or optionally additionally, the metal sheet is supported on the power connection conductors or the capacitor connection conductors via the insulation layer, preferably flat.

In einer alternativen konstruktiven Umsetzung ist es vorgesehen, dass der Kompensationsabschnitt als eine elektrisch leitfähige Kunststoffplatte ausgebildet ist. Indem ein elektrisch leitfähiger, plattenförmiger Kunststoff als Material für den Kompensationsabschnitt gewählt wird, wird die elektrische Leitfähigkeit des Kompensationsabschnitts gezielt um einige Größenordnungen reduziert. Die exakte Leitfähigkeit kann dabei über die Auswahl eines spezifischen, leitfähigen Kunststoffs getroffen werden. Die gegenüber einem Metallblech reduzierte Leitfähigkeit führt zu Stromwärmeverlusten im Material und somit wird über die Auswahl der Leitfähigkeit auch eine gezielte Dämpfung des im Kompensationsabschnitt induzierten Stroms möglich, was z.B. aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit gewünscht sein kann. Insbesondere bei sehr schnell schaltenden Leistungshalbleitern, beispielsweise bei SiC-Mosfets, kann diese Dämpfung vorteilhaft sein, um Oszillationen in Strom und Spannung nach einem Schaltvorgang zu reduzieren.In an alternative constructive implementation, it is provided that the compensation section is designed as an electrically conductive plastic plate. By choosing an electrically conductive, plate-shaped plastic as the material for the compensation section, the electrical conductivity of the compensation section is specifically reduced by a few orders of magnitude. The exact conductivity can be selected by selecting a specific, conductive plastic. The reduced conductivity compared to a metal sheet leads to current heat losses in the material and thus, by selecting the conductivity, a targeted damping of the current induced in the compensation section is possible, which e.g. may be desired for reasons of electromagnetic compatibility. In particular in the case of very fast switching power semiconductors, for example in SiC Mosfets, this damping can be advantageous in order to reduce oscillations in current and voltage after a switching operation.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kompensationsabschnitt in die Isolationsschicht eingebettet ist. Daraus ergibt sich der Vorteil einer vereinfachten Montage, da der Kompensationsabschnitt und die Isolationsschicht ein gemeinsames Bauteil darstellen. Zudem kann somit eine ungewollte und versehentliche Kontaktierung des Kompensationsabschnitts durch einen Kondensatoranschlussleiter bzw. Leistungsanschlussleiter verhindert werden. Bevorzugt ist dabei ein als Metallblech ausgebildeter Kompensationsabschnitt in einen elektrisch isolierenden Kunststoff vergossen, wobei der Kunststoff in diesem Fall die Isolationsschicht darstellt.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the compensation section is embedded in the insulation layer. This results in the advantage of simplified assembly, since the compensation section and the insulation layer represent a common component. In addition, an undesired and accidental contacting of the compensation section by a capacitor connecting conductor or power connecting conductor can thus be prevented. A compensation section designed as a metal sheet is preferably cast into an electrically insulating plastic, the plastic in this case representing the insulation layer.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kompensationsabschnitt mindestens eine Rippe aufweist. Die Rippe kann vorteilhafterweise senkrecht zur Ebene des Kompensationsabschnitts angeordnet werden, bei einem als Metallblech ausgebildeten Kompensationsabschnitt beispielsweise durch Biegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rippe an eine Krümmung der Kondensatoranschlussleiter bzw. Leistungsanschlussleiter angepasst ist und sich zwischen die Kondensatoranschlussleiter bzw. Leistungsanschlussleiter im Bereich der Krümmung erstreckt. Somit kann auch im Bereich der Krümmung eine Feldkompensation bewirkt werden.According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the compensation section has at least one rib. The rib can advantageously be arranged perpendicular to the plane of the compensation section, in the case of a compensation section designed as a sheet metal, for example by bending. It is particularly advantageous if the rib is adapted to a curvature of the capacitor connecting conductors or power connecting conductors and extends between the capacitor connecting conductors or power connecting conductors in the region of the curvature. Field compensation can thus also be effected in the region of the curvature.

In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Isolationsschicht als eine elektrisch isolierende Materialschicht ausgebildet ist, wobei der Kompensationsabschnitt über die Isolationsschicht an den beiden Leistungsanschlussleitern und/oder den beiden Kondensatoranschlussleitern anliegt. Die Isolationsschicht ist vorzugsweise durch das Isolationsmaterial gebildet und kann beispielsweise als eine Kunststoff- und/oder Keramikschicht ausgebildet sein. Die Isolationsschicht kann als eine Isolationsfolie oder eine Isolationsplatte ausgebildet sein. Dabei können die Isolationsschicht und der Kompensationsabschnitt jeweils als zwei separate Bauteile ausgebildet sein. Die Isolationsschicht kann stoffschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Kompensationsabschnitt verbunden sein. Alternativ kann der Kompensationsabschnitt jedoch auch mit der Isolationsschicht beschichtet oder in diese teilweise oder vollständig eingebettet sein. Im Speziellen liegt die Isolationsschicht einerseits vollflächig an dem Kompensationsabschnitt und andererseits an den Leistungsanschlussleitern oder den Kondensatoranschlussleitern an.In a further specific embodiment it is provided that the insulation layer as one electrically insulating material layer is formed, wherein the compensation section bears over the insulation layer on the two power connection conductors and / or the two capacitor connection conductors. The insulation layer is preferably formed by the insulation material and can be formed, for example, as a plastic and / or ceramic layer. The insulation layer can be designed as an insulation film or an insulation plate. The insulation layer and the compensation section can each be designed as two separate components. The insulation layer can be integrally and / or positively connected to the compensation section. Alternatively, however, the compensation section can also be coated with the insulation layer or be partially or completely embedded in it. In particular, the insulation layer lies on the one hand over the entire area of the compensation section and on the other hand on the power connection conductors or the capacitor connection conductors.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass entweder der Zwischenkreiskondensator oder das Leistungsmodul einen Gehäuseabschnitt aufweist, welcher sich in den Anschlussbereich erstreckt. Insbesondere können der Zwischenkreiskondensator und das Leistungsmodul über den Gehäuseabschnitt aneinander anliegen oder aneinander abgestützt sein. Insbesondere kann durch den Gehäuseabschnitt eine festgelegte Montagstruktur zur Montage des Leistungsmoduls mit dem Zwischenkreiskondensator vorgegeben sein.In a further development it is provided that either the intermediate circuit capacitor or the power module has a housing section which extends into the connection area. In particular, the intermediate circuit capacitor and the power module can rest against one another or be supported against one another via the housing section. In particular, a fixed assembly structure for assembling the power module with the intermediate circuit capacitor can be predetermined by the housing section.

Der Kompensationsabschnitt ist an dem Gehäuseabschnitt angeordnet. Vorzugsweise ist der Kompensationsabschnitt formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Gehäuseabschnitt befestigt und durch die Isolationsschicht gegenüber den Anschlussleitern isoliert. Alternativ oder optional ergänzend kann der Gehäuseabschnitt aus dem Isolationsmaterial gefertigt sein, wobei mindestens oder genau der Kompensationsabschnitt in dem Gehäuseabschnitt integriert ist. Prinzipiell kann der Kompensationsabschnitt teilweise in dem Gehäuseabschnitt eingebettet sein, sodass der Kompensationsabschnitt verliersicher an dem Gehäuseabschnitt gehalten ist. Alternativ kann der Kompensationsabschnitt jedoch auch vollständig in den Gehäuseabschnitt eingebettet sein, wobei die Isolationsschicht vorzugsweise durch den Gehäuseabschnitt gebildet ist.The compensation section is arranged on the housing section. The compensation section is preferably attached to the housing section in a form-fitting and / or material-fitting and / or non-positive manner and is insulated from the connection conductors by the insulation layer. Alternatively or optionally additionally, the housing section can be made from the insulation material, with at least or exactly the compensation section being integrated in the housing section. In principle, the compensation section can be partially embedded in the housing section, so that the compensation section is held captively on the housing section. Alternatively, however, the compensation section can also be completely embedded in the housing section, the insulation layer preferably being formed by the housing section.

In einer optionalen oder alternativen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Leistungselektronikanordnung ein Halterungsbauteil aufweist, welches insbesondere zur Halterung des Kompensationsbauteils ausgebildet und/oder geeignet ist. Dabei ist der Kompensationsabschnitt auf dem Halterungsbauteil angeordnet. Insbesondere ist das Halterungsbauteil als ein Kunststoffformbauteil ausgebildet und/oder kann aus dem Isolationsmaterial gefertigt sein. Im Speziellen bilden das Halterungsbauteil, das Kompensationsbauteil und/oder die Isolationsschicht eine gemeinsame Baueinheit, wobei mindestens der Kompensationsabschnitt auf dem Halterungsbauteil vormontiert sein kann. Insbesondere ist der Kompensationsabschnitt formschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Halterungsbauteil verbunden. Alternativ oder optional ergänzend kann mindestens oder genau der Kompensationsabschnitt in dem Halterungsbauteil integriert sein. Prinzipiell kann der Kompensationsabschnitt teilweise in dem Halterungsbauteil eingebettet sein, sodass der Kompensationsabschnitt verliersicher an dem Halterungsbauteil gehalten ist. Alternativ kann der Kompensationsabschnitt jedoch auch vollständig in das Halterungsbauteil eingebettet sein, wobei die Isolationsschicht vorzugsweise durch das Halterungsbauteil gebildet ist.In an optional or alternative development, it is provided that the power electronics arrangement has a mounting component which is designed and / or suitable in particular for mounting the compensation component. The compensation section is arranged on the mounting component. In particular, the mounting component is designed as a molded plastic component and / or can be made from the insulation material. In particular, the mounting component, the compensation component and / or the insulation layer form a common structural unit, it being possible for at least the compensation section to be preassembled on the mounting component. In particular, the compensation section is positively and / or cohesively and / or non-positively connected to the mounting component. Alternatively or optionally additionally, at least or exactly the compensation section can be integrated in the mounting component. In principle, the compensation section can be partially embedded in the mounting component, so that the compensation section is held captively on the mounting component. Alternatively, however, the compensation section can also be completely embedded in the mounting component, the insulation layer preferably being formed by the mounting component.

Das Halterungsbauteil ist mit dem Zwischenkreiskondensator und/oder dem Leistungsmodul verbunden. Insbesondere ist das Halterungsbauteil stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Leistungsmodul und/oder Zwischenkreiskondensator verbunden. Das Halterungsbauteil kann anstelle des Gehäuseabschnitts angeordnet sein. Alternativ kann der Kompensationsabschnitt jedoch auch über das Halterungsbauteil an dem Gehäuseabschnitt angeordnet sein.The mounting component is connected to the intermediate circuit capacitor and / or the power module. In particular, the mounting component is integrally and / or positively and / or non-positively connected to the power module and / or intermediate circuit capacitor. The mounting component can be arranged instead of the housing section. Alternatively, however, the compensation section can also be arranged on the housing section via the mounting component.

In einer weiteren möglichen Konkretisierung ist vorgesehen, dass das Halterungsbauteil mindestens oder genau einen Positionierungsabschnitt aufweist, welcher zur Positionierung der Leistungsanschlussleiter und der Kondensatoranschlussleiter während eines Fügeprozesses ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind die Anschlussleiter durch den Positionierungsabschnitt lagerichtig vorpositioniert und/oder gegen ein Verrutschen gesichert. Bevorzugt weist das Halterungsbauteil mindestens einen weiteren Positionierungsabschnitt auf, wobei die Leistungsanschlussleiter durch den einen und der die Kondensatoranschlussleiter durch den anderen Positionierungsabschnitt vorpositioniert werden. Bevorzugt sind die Anschlussleiter in einer durch den bzw. die Positionierungsabschnitt(e) vordefinierten Lage zueinander fixiert. Insbesondere kann das Halterungsbauteil über den bzw. die Positionierungsabschnitt(e) klammerartig auf die entsprechenden Anschlussleiter aufgeschoben sein. Im Speziellen ist der Kompensationsabschnitt zwischen dem Positionierungsabschnitt und dem weiteren Positionierungsabschnitt angeordnet, wobei die Positionierungsabschnitte konstruktiv derart ausgestaltet sind, dass der Kompensationsabschnitt durch diese verliersicher gehalten ist.In a further possible specification, it is provided that the holding component has at least or exactly one positioning section which is designed and / or suitable for positioning the power connection conductors and the capacitor connection conductors during a joining process. In particular, the connecting conductors are pre-positioned in the correct position by the positioning section and / or secured against slipping. The mounting component preferably has at least one further positioning section, the power connection conductors being prepositioned by one and the capacitor connection conductor being prepositioned by the other positioning section. The connecting conductors are preferably fixed to one another in a position predefined by the positioning section (s). In particular, the mounting component can be pushed over the positioning section (s) in a clamp-like manner onto the corresponding connecting conductors. In particular, the compensation section is arranged between the positioning section and the further positioning section, the positioning sections being designed in such a way that the compensation section is held captively by them.

In einer weiteren Realisierung ist vorgesehen, dass die Leistungselektronikanordnung eine Kühleinrichtung aufweist, welche zur Kühlung der Leistungselektronikanordnung ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist durch die Kühleinrichtung eine Flüssigkeitskühlung, insbesondere eine Wasserkühlung, umgesetzt. Die Kühleinrichtung weist einen Kühlmantel auf, wobei der Kühlmantel über den Kompensationsabschnitt zur Kühlung des Anschlussbereichs thermisch mit den Anschlussleitern gekoppelt ist. Der Kühlmantel ist vorzugsweise mit einem Kühlfluid, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, durchströmbar, sodass ein Wärmeabtransport durch das Kühlfluid umgesetzt ist. Besonders bevorzugt sind die Anschlussleiter über die Isolationsschicht und den Kompensationsabschnitt mit dem Kühlmantel thermisch gekoppelt, sodass eine Wärmeübertragung von den Anschlussleitern auf die Kühleinrichtung durch Wärmeleitung umgesetzt ist. Bevorzugt ist der Kühlmantel in den Gehäuseabschnitte oder in das Halterungsbauteil integriert. In a further implementation it is provided that the power electronics arrangement has a cooling device which is designed and / or suitable for cooling the power electronics arrangement. In particular, liquid cooling, in particular water cooling, is implemented by the cooling device. The cooling device has a cooling jacket, the cooling jacket being thermally coupled to the connection conductors via the compensation section for cooling the connection area. A cooling fluid, in particular a cooling liquid, can preferably flow through the cooling jacket, so that heat removal is implemented by the cooling fluid. The connection conductors are particularly preferably thermally coupled to the cooling jacket via the insulation layer and the compensation section, so that heat transfer from the connection conductors to the cooling device is implemented by heat conduction. The cooling jacket is preferably integrated in the housing sections or in the mounting component.

Alternativ oder optional ergänzend weisen der Gehäuseabschnitt und/oder das Halterungsbauteil wärmeleitende Eigenschaften auf, wobei der Kühlmantel über den Gehäuseabschnitt bzw. das Halterungsbauteil thermisch an den Kompensationsabschnitt anliegt bzw. angebunden ist. Optional ergänzend dient die Kühleinrichtung zur Kühlung des Leistungsmoduls und/oder des Zwischenkreiskondensators, wobei der Kühlmantel hierzu über den Kühlmantel entsprechend mit dem Leistungsmodul bzw. dem Zwischenkreiskondensator thermisch gekoppelt ist.Alternatively or optionally additionally, the housing section and / or the mounting component have heat-conducting properties, the cooling jacket thermally abutting or being connected to the compensation section via the housing section or mounting component. Optionally, in addition, the cooling device serves to cool the power module and / or the intermediate circuit capacitor, the cooling jacket for this purpose being thermally coupled to the power module or the intermediate circuit capacitor via the cooling jacket.

In einer weiteren konstruktiven Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Kühlmantel aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist, wobei der Kompensationsabschnitt einen integralen Bestandteil des Kühlmantels bildet. Besonders bevorzugt ist der Kühlmantel aus einem metallischen Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Aluminium oder Kupfer oder einer entsprechenden Legierung, gefertigt. Insbesondere sind der Kompensationsabschnitt und der Kühlmantel einstückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Guss oder einem gemeinsamen Halbzeug, gefertigt. Bevorzugt ist der Kühlmantel im Bereich des Anschlussbereichs entsprechend an die Anschlussleiter angeformt, sodass der durch den Kühlmantel gebildete Kompensationsabschnitt benachbart zu den Anschlussleitern angeordnet und über die Isolationsschicht elektrisch isoliert ist.A further design specification provides that the cooling jacket is made of an electrically conductive material, the compensation section forming an integral part of the cooling jacket. The cooling jacket is particularly preferably made of a metallic material with good thermal conductivity, preferably aluminum or copper or a corresponding alloy. In particular, the compensation section and the cooling jacket are made in one piece, in particular from a common casting or a common semi-finished product. The cooling jacket is preferably formed in the area of the connection area correspondingly to the connection conductors, so that the compensation section formed by the cooling jacket is arranged adjacent to the connection conductors and is electrically insulated via the insulation layer.

Der Kompensationsabschnitt ist über die Isolationsschicht thermisch mit den beiden Leistungsanschlussleitern und/oder den beiden Kondensatoranschlussleitern gekoppelt. Vorzugsweise liegt der Kühlmantel über die Isolationsschicht, insbesondere in dem Anschlussbereich, an den Kondensatoranschlussleitern oder den Leistungsanschlussleitern an.The compensation section is thermally coupled to the two power connection conductors and / or the two capacitor connection conductors via the insulation layer. The cooling jacket preferably bears against the capacitor connection conductors or the power connection conductors via the insulation layer, in particular in the connection region.

In einer bevorzugt Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Leistungselektronikanordnung einen weiteren elektrisch leitfähigen Kompensationsabschnitt aufweist, wobei der weitere Kompensationsabschnitt gegenüberliegend zu dem Kompensationsabschnitt in dem Anschlussbereich über eine weitere Isolationsschicht benachbart zu den Anschlussleitern angeordnet ist. Insbesondere können die beiden Kompensationsabschnitte baugleich oder identisch ausgebildet sein und/oder spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sein. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der eine Kompensationsabschnitt durch den Kühlmantel und der andere Kompensationsabschnitt als das Metallblech oder als die elektrisch leitfähige Kunststoffplatte ausgebildet ist. Besonders bevorzugt sind die beiden Kompensationsabschnitte flächenmäßig gleich groß und/oder mit dem gleichen Abstand zu den unmittelbar benachbarten Anschlussleitern angeordnet.In a preferred development, it is provided that the power electronics arrangement has a further electrically conductive compensation section, the further compensation section being arranged opposite the compensation section in the connection region via a further insulation layer adjacent to the connection conductors. In particular, the two compensation sections can be constructed identically or identically and / or can be arranged mirror-symmetrically to one another. Alternatively, however, it can also be provided that the one compensation section is formed by the cooling jacket and the other compensation section as the metal sheet or as the electrically conductive plastic plate. The two compensation sections are particularly preferably of the same area and / or the same distance from the immediately adjacent connecting conductors.

Die Anschlussleiter sind zwischen den beiden Kompensationsabschnitten angeordnet, wobei der eine Kompensationsabschnitt direkt benachbart zu den Leistungsanschlussleitern und der andere Kompensationsabschnitt direkt benachbart zu den Kondensatoranschlussleitern angeordnet sein kann. Optional ergänzend kann mindestens einer der beiden Kompensationsabschnitte durch das Halterungsbauteil und/oder den Gehäuseabschnitt gehalten sein.The connection conductors are arranged between the two compensation sections, wherein the one compensation section can be arranged directly adjacent to the power connection conductors and the other compensation section can be arranged directly adjacent to the capacitor connection conductors. Optionally in addition, at least one of the two compensation sections can be held by the mounting component and / or the housing section.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet ein Fahrzeug mit der Leistungselektronikanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Vorzugsweise ist das Fahrzeug als ein ein- oder mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet. Das Fahrzeug kann insbesondere als ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridelektrofahrzeug ausgebildet sein. Vorzugsweise dient die Leistungselektronik zur Ansteuerung und/oder Versorgung eines elektrischen Antriebsmotors des Fahrzeugs.Another object of the invention is a vehicle with the power electronics arrangement according to one of the preceding claims or as has already been described above. The vehicle is preferably designed as a single-track or multi-track vehicle. The vehicle can in particular be designed as an electric vehicle or a hybrid electric vehicle. The power electronics are preferably used to control and / or supply an electric drive motor of the vehicle.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

  • 1 in einer stark schematisierten Darstellung eine Draufsicht auf eine Leistungselektronikanordnung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 in einer stark schematisierten Darstellung eine Seitenansicht der Leistungselektronikanordnung aus 1,
  • 3 in einer stark schematisierten Darstellung ein Leistungsmodul der Leistungselektronikanordnung aus 1,
  • 4a,b jeweils in gleicher Darstellung wie 1 eine erste und eine zweite alternative Ausführung der Leistungselektronikanordnung,
  • 5 bis 9 jeweils in gleicher Darstellung wie 2 verschiedene alternative Ausführungen der Leistungselektronikanordnung,
  • 10 in einer beispielhaften Darstellung eine Schrägsicht auf eine mögliche Ausführungsform eines Leistungsmoduls einer erfindungsgemäßen Leistungselektronikanordnung und 11 eine beispielhafte Ausführungsform eines Kompensationsabschnitts.
Further features, advantages and effects of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments of the invention. Show:
  • 1 in a highly schematic representation, a top view of a power electronics arrangement as an exemplary embodiment of the invention;
  • 2nd a side view of the power electronics arrangement in a highly schematic representation 1 ,
  • 3rd a power module of the power electronics arrangement in a highly schematic representation 1 ,
  • 4a, b each in the same representation as 1 a first and a second alternative embodiment of the power electronics arrangement,
  • 5 to 9 each in the same representation as 2nd various alternative designs of the power electronics arrangement,
  • 10th in an exemplary representation an oblique view of a possible embodiment of a power module of a power electronics arrangement according to the invention and 11 an exemplary embodiment of a compensation section.

1 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Draufsicht auf eine Leistungselektronikanordnung 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Leistungselektronikanordnung 1 ist beispielsweise für ein Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet und kann zur Steuerung und/oder Versorgung eines Haupt- oder Nebenantriebs des Fahrzeugs dienen. 1 shows a highly schematic representation of a top view of a power electronics arrangement 1 as an embodiment of the invention. The power electronics assembly 1 is designed and / or suitable for a vehicle, for example, and can be used to control and / or supply a main or auxiliary drive of the vehicle.

Die Leistungselektronikanordnung 1 weist ein Leistungsmodul 2 und einen Zwischenkreiskondensator 3 auf, wobei das Leistungsmodul 2 mit dem Zwischenkreiskondensator 3 elektrisch leitend verbunden ist. Hierzu weist das Leistungsmodul 2 einen negativen und einen positiven Leistungsanschlussleiter 4, 5 und der Zwischenkreiskondensator 3 einen negativen und einen positiven Kondensatoranschlussleiter 6, 7 auf, wobei der negative Leistungsanschlussleiter 4 mit dem negativen Kondensatoranschlussleiter 6 und der positive Leistungsanschlussleiter 5 mit dem negativen Kondensatoranschlussleiter 7 in einem Anschlussbereich 8 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Der Anschlussbereich 8 ist dabei als der Bereich zwischen dem Zwischenkreiskondensator 3 und dem Leistungsmodul 2 zu verstehen in dem die Anschlussleiter 4,5,6,7 aus dem jeweiligen Bauteil austreten und miteinander polaritätsgerecht verbunden sind.The power electronics assembly 1 has a power module 2nd and an intermediate circuit capacitor 3rd on, the power module 2nd with the intermediate circuit capacitor 3rd is electrically connected. The power module points to this 2nd one negative and one positive power lead 4th , 5 and the intermediate circuit capacitor 3rd one negative and one positive capacitor connecting conductor 6 , 7 on, with the negative power lead 4th with the negative capacitor lead 6 and the positive power lead 5 with the negative capacitor lead 7 in a connection area 8th are electrically connected to each other. The connection area 8th is the area between the DC link capacitor 3rd and the power module 2nd to understand in which the connecting conductor 4th , 5 , 6 , 7 emerge from the respective component and are connected to one another in the correct polarity.

Die Leistungselektronikanordnung 1 weist eine Isolationsschicht 9 und einen Kompensationsabschnitt 10 auf, wobei der Kompensationsabschnitt 10 in dem Anschlussbereich 8 über die Isolationsschicht 9 benachbart zu den Anschlussleitern 4,5,6,7 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 9 und der Kompensationsabschnitt 10 erstrecken sich über den gesamten Anschlussbereich 8, wobei in der gezeigten Darstellung die Anschlussleiter 4,5,6,7 größtenteils durch die Isolationsschicht 9 und den Kompensationsabschnitt 10 abgedeckt sind. Die Isolationsschicht 9 und der Kompensationsabschnitt 10 sind jeweils als ein plattenförmiges Bauteil ausgebildet, wobei der Kompensationsabschnitt 10 beispielsweise als ein Metallblech und die Isolationsschicht 9 als eine elektrisch isolierende Kunststoffplatte ausgebildet ist. Der Kompensationsabschnitt 10 selbst ist elektrisch leitfähig und über die Isolationsschicht 9 von den Anschlussleitern 4,5,6,7 isoliert.The power electronics assembly 1 has an insulation layer 9 and a compensation section 10th on, the compensation section 10th in the connection area 8th over the insulation layer 9 adjacent to the connection conductors 4th , 5 , 6 , 7 is arranged. The insulation layer 9 and the compensation section 10th extend over the entire connection area 8th , with the connecting conductor in the illustration shown 4th , 5 , 6 , 7 mostly through the insulation layer 9 and the compensation section 10th are covered. The insulation layer 9 and the compensation section 10th are each formed as a plate-shaped component, the compensation section 10th for example as a metal sheet and the insulation layer 9 is designed as an electrically insulating plastic plate. The compensation section 10th itself is electrically conductive and over the insulation layer 9 from the connection conductors 4th , 5 , 6 , 7 isolated.

Gemäß einem weiteren, ebenfalls in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kompensationsabschnitt nicht als ein Metallblech, sondern als eine elektrisch leitfähige Kunststoffplatte ausgebildet.According to another, also in 1 In the illustrated embodiment, the compensation section is not designed as a metal sheet, but rather as an electrically conductive plastic plate.

2 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine Seitenansicht der Leistungselektronikanordnung 1 aus der 1. Die beiden Leistungsanschlussleiter 4,5 und die beiden Kondensatoranschlussleiter 6,7 erstrecken sich jeweils paarweise in verschiedenen Ebenen, wobei in der gezeigten Darstellung somit der negative Leistungsanschlussleiter 4 durch den positiven Leistungsanschlussleiter 5 und der negative Kondensatoranschlussleiter 7 durch den positive Kondensatoranschlussleiter 7 verdeckt ist. Dabei liegen jeweils die beiden negativen und jeweils die beiden positiven Anschlussleiter 4,5,6,7 in dem Anschlussbereich 8 flächig aneinander an und können über eine Schweiß-, Schraub- oder Klemmverbindung mechanisch miteinander verbunden sein, sodass eine dauerhafte Kontaktierung gewährleistet ist. 2nd shows a side view of the power electronics arrangement in a highly schematic representation 1 from the 1 . The two power connection conductors 4th , 5 and the two capacitor leads 6 , 7 each extend in pairs on different levels, with the negative power connection conductor in the illustration shown 4th through the positive power lead 5 and the negative capacitor lead 7 through the positive capacitor connecting conductor 7 is covered. The two negative and the two positive connection conductors are located 4th , 5 , 6 , 7 in the connection area 8th flat against one another and can be mechanically connected to one another via a welded, screwed or clamped connection, so that permanent contacting is ensured.

Das Kompensationsbauteil 10 stützt sich über die Isolationsschicht 9 flächig an den beiden Kondensatoranschlussleitern 6,7 ab. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich das Kompensationsbauteil 10 über die Isolationsschicht 9 flächig an den beiden Leistungsanschlussleitern 4,5 abstützt. Dabei erstrecken sich die Isolationsschicht 9 und das Kompensationsbauteil 10 mindestens oder genau in dem Anschlussbereich 8 parallel zu den Anschlussleitern 4,5,6,7. Beispielsweise können die Isolationsschicht 9 und das Kompensationsbauteil 10 stoffschlüssig, z.B. über eine Klebeverbindung, miteinander verbunden sein.The compensation component 10th is supported by the insulation layer 9 flat on the two capacitor connection conductors 6 , 7 from. Alternatively, however, it can also be provided that the compensation component 10th over the insulation layer 9 flat on the two power connection conductors 4th , 5 supports. The insulation layer extends 9 and the compensation component 10th at least or exactly in the connection area 8th parallel to the connection conductors 4th , 5 , 6 , 7 . For example, the insulation layer 9 and the compensation component 10th cohesively, for example via an adhesive connection.

3 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung die Funktionsweise des Kompensationsbauteils 10. Das Kompensationsbauteil 10 dient zur Kompensation einer nicht gewollten parasitären Anschlussinduktivität zwischen den beiden Leistungsanschlussleiter 4,5 , welche einen negativen Einfluss auf das Schaltverhalten des Leistungsmoduls 2, insbesondere dessen Leistungshalbleiter, hat. Hierzu wird in dem Anschlussbereich 8 das Kompensationsbauteil 10 mit einem möglichst geringen Abstand A benachbart zu den beiden Leistungsanschlussleitern 4,5 angeordnet. Beispielsweise kann der Abstand A weniger als 3 mm betragen. Der Kompensationsabschnitt 10 ist elektrisch leitfähig jedoch selbst nicht stromführend und über die Isolationsschicht 9 von den beiden Leistungsanschlussleiter 4,5 isoliert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Isolationsschicht 9 als ein Luftspalt ausgebildet sein, welcher durch den Abstand A gebildet ist. 3rd shows in a highly schematic representation the operation of the compensation component 10th . The compensation component 10th serves to compensate for an unwanted parasitic connection inductance between the two power connection conductors 4th , 5 , which have a negative influence on the switching behavior of the power module 2nd , especially its power semiconductors. This is done in the connection area 8th the compensation component 10th with the smallest possible distance A adjacent to the two power connection conductors 4th , 5 arranged. For example, the distance A be less than 3 mm. The compensation section 10th is electrically conductive but is not current-carrying itself and via the insulation layer 9 from the two power connection managers 4th , 5 isolated. In the exemplary embodiment shown, the insulation layer 9 be formed as an air gap, which is determined by the distance A is formed.

Jede Stromänderung im stromführend DC-Anschluss, insbesondere den beiden Leistungsanschlussleiter 4,5 führt zu einem induzierten, jedoch entgegengesetzt gerichteten Strom - wie in der 3 durch die Richtungssymbolik dargestellt - in dem Kompensationsabschnitt, welcher dem Aufbau magnetischer Energie entgegenwirkt. Hierdurch kann die im hochfrequenten Bereich wirksame Anschlussinduktivität gezielt reduziert werden. Durch diese Reduktion können insbesondere die Spannungsüberschwinger deutlich reduziert werden, wodurch die Leistungshalbleiter des Schaltkreises besser ausgenutzt werden können. Every current change in the live DC connection, especially the two power connection conductors 4th , 5 leads to an induced but oppositely directed current - as in the 3rd represented by the directional symbols - in the compensation section, which counteracts the build-up of magnetic energy. As a result, the connection inductance effective in the high-frequency range can be reduced in a targeted manner. This reduction in particular allows the voltage overshoots to be significantly reduced, as a result of which the power semiconductors of the circuit can be better utilized.

Die 4a, b zeigen jeweils in gleicher Darstellung wie 1 eine erste und eine zweite alternative Ausführung der Leistungselektronikanordnung 1. In der in 4a gezeigten ersten alternativen Ausführung, weist das Leistungsmodul 2 einen weiteren negativen oder positiven Leistungsanschlussleiter 11 und der Zwischenkreiskondensator 3 einen weiteren zu dem weiteren Leistungsanschlussleiter 11 polaritätsgleichen Kondensatoranschlussleiter 12 auf, wobei der weitere Leistungsanschlussleiter 11 und der weitere Kondensatoranschlussleiter 12 in dem Anschlussbereich 8 elektrisch leitend miteinander kontaktieren.The 4a, b each show the same representation as 1 a first and a second alternative embodiment of the power electronics arrangement 1 . In the in 4a shown first alternative embodiment, the power module 2nd another negative or positive power lead 11 and the intermediate circuit capacitor 3rd another to the other power line manager 11 polarity-equal capacitor connecting conductor 12th on, with the other power lead 11 and the further capacitor connecting conductor 12th in the connection area 8th Contact each other in an electrically conductive manner.

In der in 4b gezeigten zweiten alternativen Ausführung, weist das Leistungsmodul 2 einen negativen und einen positiven weiteren Leistungsanschlussleiter 11 und der Zwischenkreiskondensator 3 einen negativen und einen positiven weiteren Kondensatoranschlussleiter 12 auf, wobei die beiden weiteren Leistungsanschlussleiter 11 in dem Anschlussbereich 8 polaritätsgerecht mit den beiden weitere Kondensatoranschlussleitern 12 elektrisch leitend verbunden sind.In the in 4b shown second alternative embodiment, the power module 2nd a negative and a positive additional power lead 11 and the intermediate circuit capacitor 3rd a negative and a positive additional capacitor connecting conductor 12th on, with the two other power supply line 11 in the connection area 8th polarity-appropriate with the two additional capacitor connection conductors 12th are electrically connected.

Dabei erstrecken sich jeweils in den beiden beschriebenen Ausführungen, die Isolationsschicht 9 sowie der Kompensationsabschnitt 10 in dem Anschlussbereich 8 über jeden der Leistungsanschlussleiter 4,5,11 und/oder jeden der Kondensatoranschlussleitern 6,7,12, wobei sich der Kompensationsabschnitt 10 über die Isolationsschicht 9 flächig an jeden der Leistungsanschlussleiter 4,5,11 oder jeden der Kondensatoranschlussleiter 6,7,12 abstützt.The insulation layer extends in each of the two versions described 9 as well as the compensation section 10th in the connection area 8th through each of the power line managers 4th , 5 , 11 and / or each of the capacitor connection conductors 6 , 7 , 12th , with the compensation section 10th over the insulation layer 9 flat to each of the power connection conductors 4th , 5 , 11 or each of the capacitor leads 6 , 7 , 12th supports.

5 zeigt in gleicher Darstellung wie 2 eine weitere alternative Ausführung der Leistungselektronikanordnung 1. Die Leistungselektronikanordnung 1 weist eine weitere Isolationsschicht 13 und einen weiteren Kompensationsabschnitt 14 auf, wobei die Anschlussleiter 4,5,6,7 zwischen den beiden Kompensationsabschnitten 10, 14 angeordnet sind. Die weitere Isolationsschicht 13 und der weitere Kompensationsabschnitt 14 sind hierzu spiegelbildlich zu der Isolationsschicht 9 und dem Kompensationsabschnitt 10 angeordnet, wobei sich der weitere Kompensationsabschnitt 14 über die weitere Isolationsschicht 13 flächig an den Leistungsanschlusseitern 4,5 abstützt und somit in dem Anschlussbereich 8 benachbart zu diesen angeordnet ist. Die weitere Isolationsschicht 13 und die Isolationsschicht 9 sowie der weitere Kompensationsabschnitt 14 sowie der Kompensationsabschnitt 10 sind baugleich bzw. identisch ausgebildet und weisen somit ähnliche bzw. gleiche geometrische Abmessungen auf. 5 shows in the same representation as 2nd another alternative embodiment of the power electronics arrangement 1 . The power electronics assembly 1 has another insulation layer 13 and another compensation section 14 on, with the lead 4th , 5 , 6 , 7 between the two compensation sections 10th , 14 are arranged. The further insulation layer 13 and the further compensation section 14 are mirror images of the insulation layer 9 and the compensation section 10th arranged, with the further compensation section 14 over the further insulation layer 13 flat on the power connection conductors 4th , 5 supports and thus in the connection area 8th is arranged adjacent to these. The further insulation layer 13 and the insulation layer 9 as well as the further compensation section 14 as well as the compensation section 10th are of identical or identical design and thus have similar or identical geometric dimensions.

6 zeigt in gleicher Darstellung wie 2 eine weitere alternative Ausführung der Leistungselektronikanordnung 1. Der Zwischenkreiskondensator 3 weist einen Gehäuseabschnitt 15 auf, wobei der Gehäuseabschnitt 15 sich beabstandet zu den Anschlussleitern 4,5,6,7 in den Anschlussbereich 8 erstreckt und zur Aufnahme des Kompensationsabschnitts 10 ausgebildet ist. Der Gehäuseabschnitt 15 kann beispielsweise ein integraler Bestandteil eines Kondensatorgehäuses sein und mit diesein einstückig, z.B. aus einem gemeinsamen Kunststoffspritzguss gefertigt, verbunden sein. 6 shows in the same representation as 2nd another alternative embodiment of the power electronics arrangement 1 . The intermediate circuit capacitor 3rd has a housing section 15 on, the housing section 15 spaced from the connection conductors 4th , 5 , 6 , 7 in the connection area 8th extends and for receiving the compensation section 10th is trained. The housing section 15 can, for example, be an integral part of a capacitor housing and connected to it in one piece, for example made from a common plastic injection molding.

Der Gehäuseabschnitt 15 erstreckt sich in Richtung des Leistungsmoduls 2, wobei das Leistungsmodul 2 beispielsweise formschlüssig an dem Gehäuseabschnitt 15 anliegen kann, sodass z.B. die Leistungsanschlussleiter 4,5 und die Kondensatoranschlussleiter 6,7 lagerichtig zueinander angeordnet sind. Der Kompensationsabschnitt 10 ist beispielsweise verliersicher auf dem Gehäuseabschnitt 15 angeordnet und kann hierzu beispielsweise teilweise in dem Gehäuseabschnitt 15 versenkt und/oder eingebettet sein.The housing section 15 extends in the direction of the power module 2nd , being the power module 2nd for example, form-fitting on the housing section 15 can be present, so that, for example, the power connection manager 4th , 5 and the capacitor lead 6 , 7 are correctly positioned to each other. The compensation section 10th is, for example, captive on the housing section 15 arranged and can for this purpose, for example, partially in the housing section 15 be sunk and / or embedded.

7 zeigt in gleicher Darstellung wie 2 eine weitere alternative Ausführung der Leistungselektronikanordnung 1. Die Leistungselektronikanordnung 1 weist ein Halterungsbauteil 16 auf, wobei das Halterungsbauteil 16 in den Anschlussbereich 8 zwischen dem Zwischenkreiskondensator 3 und dem Leistungsmodul 2 angeordnet und zur Aufnahme des Kompensationsabschnitts 10 ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Halterungsbauteil 16 mit dem Leistungsmodul 2 und mit dem Zwischenkreiskondensator 10, beispielsweise über eine Schraub- oder Schnappverbindung, verbunden sein, wobei das Leistungsmodul 2 und der Zwischenkreiskondensator 16 sich über das Halterungsbauteil 16 aneinander abstützen können. Der Kompensationsabschnitt 10 ist beispielsweise verliersicher auf dem Halterungsbauteil 16 angeordnet und kann hierzu beispielsweise teilweise in dem Halterungsbauteil 16 versenkt und/oder eingebettet sein. Beispielsweise kann das Halterungsbauteil 16 aus einem wärmeleitenden Kunststoff hergestellt sein, sodass eine in dem Anschlussbereich 8 entstehende Wärme über das Halterungsbauteil 16 abgeleitet werden kann. Hierzu liegt der Kompensationsabschnitt 10 vorzugsweise vollflächig an dem Halterungsbauteil 16 an. 7 shows in the same representation as 2nd another alternative embodiment of the power electronics arrangement 1 . The power electronics assembly 1 has a mounting member 16 on, the mounting member 16 in the connection area 8th between the intermediate circuit capacitor 3rd and the power module 2nd arranged and for receiving the compensation section 10th is trained. For example, the mounting component 16 with the power module 2nd and with the intermediate circuit capacitor 10th , for example via a screw or snap connection, the power module 2nd and the intermediate circuit capacitor 16 itself over the mounting component 16 can support each other. The compensation section 10th is, for example, captive on the mounting component 16 arranged and for this purpose, for example, partially in the mounting member 16 be sunk and / or embedded. For example, the mounting component 16 be made of a thermally conductive plastic, so that one in the connection area 8th heat generated via the bracket component 16 can be derived. The compensation section lies for this 10th preferably all over on the mounting member 16 on.

8 zeigt in gleicher Darstellung wie 2 eine weitere alternative Ausführung der Leistungselektronikanordnung 1. Das Halterungsbauteil 16, wie bereits in 7 beschrieben, weist zusätzlich einen ersten und einen zweiten Positionierungsabschnitt 16a, b, als ein Positionierungsabschnitt und ein weiterer Positionierungsabschnitt, auf, wobei die beiden Positionierungsabschnitte 16a, b zur lagerichtigen Vorpositionierung und/oder Fixierung der Leistungsanschlussleiter 4,5 gegenüber den Kondensatoranschlussleitern 6,7 dienen. Dabei kann der erste Positionierungsabschnitt 6 mit dem Leistungsmodul 2 verbunden und/oder zur Positionierung der Leistungsanschlussleiter 4,5 beispielsweise formschlüssig mit mindestens einem der beiden Leistungsanschlussleiter 4,5 verbunden sein. Der zweite Positionierungsabschnitt 16b kann mit dem Zwischenkreiskondensator 3 verbunden sein und/oder zur Positionierung der Kondensatoranschlussleiters 6,7 beispielsweise formschlüssig mit mindestens einem der beiden Kondensatoranschlussleiter 6,7 verbunden sein. Das Halterungsbauteil 16 ist klammerartig ausgebildet, wobei das Halterungsbauteil 16 zur Positionierung der Anschlussleiter 4,5,6,7 beispielsweise über die beiden Positionierungsabschnitte 16a, b auf den jeweiligen Anschlussleiter 4,5,6,7 aufgeschoben werden kann. 8th shows in the same representation as 2nd another alternative embodiment of the power electronics arrangement 1 . The bracket component 16 , as already in 7 described, additionally has a first and a second positioning section 16a , b , as a positioning section and a further positioning section, with the two positioning sections 16a , b for correct pre-positioning and / or fixing of the power lead 4th , 5 compared to the capacitor connection conductors 6 , 7 serve. The first positioning section 6 with the power module 2nd connected and / or for positioning the power connection conductor 4th , 5 for example, with at least one of the two power connection conductors 4th , 5 be connected. The second positioning section 16b can with the intermediate circuit capacitor 3rd be connected and / or for positioning the capacitor connecting conductor 6 , 7 for example, in a form-fitting manner with at least one of the two capacitor connecting conductors 6 , 7 be connected. The bracket component 16 is formed like a clamp, the mounting component 16 for positioning the connection conductor 4th , 5 , 6 , 7 for example via the two positioning sections 16a , b on the respective connection conductor 4th , 5 , 6 , 7 can be postponed.

Der Kompensationsabschnitt 10 und die Isolationsschicht 9 sind zwischen den beiden Positionierungsabschnitten 16a, b verliersicher gehalten. Beispielsweise können sich die beiden Positionierungsabschnitte 16a, b hierzu bereichsweise, insbesondere in einem Randbereich, über die Isolationsschicht 9 bzw. den Kompensationsabschnitt 10 erstrecken, sodass diese formschlüssig gehalten und gegen ein Herausfallen gesichert sind.The compensation section 10th and the insulation layer 9 are between the two positioning sections 16a , b kept captive. For example, the two positioning sections 16a , b for this purpose in regions, in particular in an edge region, via the insulation layer 9 or the compensation section 10th extend so that they are positively held and secured against falling out.

9 zeigt in gleicher Darstellung wie 2 eine weitere alternative Ausführung der Leistungselektronikanordnung 1. Die Leistungselektronikanordnung 1 weist eine Kühleinrichtung 17 auf, welche zur thermischen Anbindung an die Anschlussleiter 4,5,6,7 sowie den Zwischenkreiskondensator 3 und das Leistungsmodul 2 ausgebildet ist. Die Kühleinrichtung 17 weist einen mit einem Kühlfluid, z.B. Kühlwasser, durchströmbaren Kühlmantel 18 auf, welcher zur Kühlung an dem Zwischenkreiskondensator 3, dem Leistungsmodul 2 und in dem Anschlussbereich 8 an den Leistungsanschlussleitern 4,5 beispielsweise flächig anliegen kann. Der Kühlmantel 18 ist aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Aluminiumguss, gefertigt, wobei der Kompensationsabschnitt 10 einen integralen Bestandteil des Kühlmantels 18 bildet. Hierbei kann das Material des Kühlmantels 18 als elektrischer Leiter verwendet werden, wobei der Kompensationsabschnitt 10 konstruktiv derart ausgestaltet ist, dass dieser in geringem Abstand zum Anschlussbereich 8 ausgeführt ist. Ferner ist die Isolationsschicht 9 aus einem wärmeleitenden Isolationsmaterial gefertigt, wobei der Kühlmantel 10 über den Kompensationsabschnitt 10 und die Isolationsschicht 9 an die Leistungsanschlussleitern 4,5 thermisch, insbesondere wärmeübertragend, angebunden ist. 9 shows in the same representation as 2nd another alternative embodiment of the power electronics arrangement 1 . The power electronics assembly 1 has a cooling device 17th on which for thermal connection to the connection conductor 4th , 5 , 6 , 7 as well as the intermediate circuit capacitor 3rd and the power module 2nd is trained. The cooling device 17th has a cooling jacket through which a cooling fluid, for example cooling water, can flow 18th on which for cooling on the intermediate circuit capacitor 3rd , the power module 2nd and in the connection area 8th on the power connection conductors 4th , 5 for example, can lie flat. The cooling jacket 18th is made of a conductive material, such as cast aluminum, with the compensation section 10th an integral part of the cooling jacket 18th forms. Here, the material of the cooling jacket 18th can be used as an electrical conductor, the compensation section 10th is designed such that it is at a short distance from the connection area 8th is executed. Furthermore, the insulation layer 9 made of a heat-conducting insulation material, the cooling jacket 10th over the compensation section 10th and the insulation layer 9 to the power connection conductors 4th , 5 is thermally, in particular heat transfer, connected.

10 zeigt in einer beispielhaften Darstellung eine Schrägsicht auf eine mögliche Ausführungsform eines Leistungsmoduls 2 einer erfindungsgemäßen Leistungselektronikanordnung 1. Das Leistungsmodul 2 unterscheidet sich von den zuvor beispielhaft gezeigten Leistungsmodulen durch die Ausbildung des Kompensationsabschnitts 10. Im Gegensatz zu den in den 1 bis 9 gezeigten Leistungsmodulen 2 ist der Kompensationsabschnitt 10 des Leistungsmoduls 2 der 10 eine laterale Verlängerung des Leistungsanschlussleiters 4, wobei die Verlängerung vertikal mit dem Leistungsanschlussleiter 5 überlappt. Durch die laterale Verlängerung des Leistungsanschlussleiters 4 und die Verwendung dieser lateralen Verlängerung als Kompensationsabschnitt 10 entfällt vorteilhaft die Notwendigkeit, ein gesondertes Bauteil als Kompensationsabschnitt 10 vorzusehen. 10th shows an example of an oblique view of a possible embodiment of a power module 2nd a power electronics arrangement according to the invention 1 . The power module 2nd differs from the power modules shown by way of example above by the design of the compensation section 10th . In contrast to those in the 1 to 9 shown power modules 2nd is the compensation section 10th of the power module 2nd the 10th a lateral extension of the power lead 4th , the extension being vertical with the power lead 5 overlaps. Through the lateral extension of the power connection conductor 4th and the use of this lateral extension as a compensation section 10th there is advantageously no need for a separate component as a compensation section 10th to provide.

Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Kondensatoranschlussleiter 6 derart lateral verlängert, dass er vertikal mit einem anderen Kondensatoranschlussleiter 7 überlappt und als Kompensationsabschnitt 10 verwendet werden kann.According to a further exemplary embodiment, not shown, is a capacitor connecting conductor 6 elongated laterally so that it is vertically connected to another capacitor lead 7 overlaps and as a compensation section 10th can be used.

Die Leistungselektronikanordnung 1 weist ein Leistungsmodul 2 und einen Zwischenkreiskondensator 3 auf, wobei das Leistungsmodul 2 mit dem Zwischenkreiskondensator 3 elektrisch leitend verbunden ist. Hierzu weist das Leistungsmodul 2 einen negativen und einen positiven Leistungsanschlussleiter 4, 5 und der Zwischenkreiskondensator 3 einen negativen und einen positiven Kondensatoranschlussleiter 6, 7 auf, wobei der negative Leistungsanschlussleiter 4 mit dem negativen Kondensatoranschlussleiter 6 und der positive Leistungsanschlussleiter 5 mit dem negativen Kondensatoranschlussleiter 7 in einem Anschlussbereich 8 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Der Anschlussbereich 8 ist dabei als der Bereich zwischen dem Zwischenkreiskondensator 3 und dem Leistungsmodul 2 zu verstehen in dem die Anschlussleiter 4,5,6,7 aus dem jeweiligen Bauteil austreten und miteinander polaritätsgerecht verbunden sind.The power electronics assembly 1 has a power module 2nd and an intermediate circuit capacitor 3rd on, the power module 2nd with the intermediate circuit capacitor 3rd is electrically connected. The power module points to this 2nd one negative and one positive power lead 4th , 5 and the intermediate circuit capacitor 3rd one negative and one positive capacitor connecting conductor 6 , 7 on, with the negative power lead 4th with the negative capacitor lead 6 and the positive power lead 5 with the negative capacitor lead 7 in a connection area 8th are electrically connected to each other. The connection area 8th is the area between the DC link capacitor 3rd and the power module 2nd to understand in which the connecting conductor 4th , 5 , 6 , 7 emerge from the respective component and are connected to one another in the correct polarity.

Die Leistungselektronikanordnung 1 weist eine Isolationsschicht 9 und einen Kompensationsabschnitt 10 auf, wobei der Kompensationsabschnitt 10 in dem Anschlussbereich 8 über die Isolationsschicht 9 benachbart zu den Anschlussleitern 4,5,6,7 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 9 und der Kompensationsabschnitt 10 erstrecken sich über den gesamten Anschlussbereich 8, wobei in der gezeigten Darstellung die Anschlussleiter 4,5,6,7 größtenteils durch die Isolationsschicht 9 und den Kompensationsabschnitt 10 abgedeckt sind. Die Isolationsschicht 9 und der Kompensationsabschnitt 10 sind jeweils als ein plattenförmiges Bauteil ausgebildet, wobei der Kompensationsabschnitt 10 beispielsweise als ein Metallblech und die Isolationsschicht 9 als eine elektrisch isolierende Kunststoffplatte ausgebildet ist. Der Kompensationsabschnitt 10 selbst ist elektrisch leitfähig und über die Isolationsschicht 9 von den Anschlussleitern 4,5,6,7 isoliert.The power electronics assembly 1 has an insulation layer 9 and a compensation section 10th on, the compensation section 10th in the connection area 8th over the insulation layer 9 adjacent to the connection conductors 4th , 5 , 6 , 7 is arranged. The insulation layer 9 and the compensation section 10th extend over the entire connection area 8th , being shown in the Representation of the connection conductors 4th , 5 , 6 , 7 mostly through the insulation layer 9 and the compensation section 10th are covered. The insulation layer 9 and the compensation section 10th are each formed as a plate-shaped component, the compensation section 10th for example as a metal sheet and the insulation layer 9 is designed as an electrically insulating plastic plate. The compensation section 10th itself is electrically conductive and over the insulation layer 9 from the connection conductors 4th , 5 , 6 , 7 isolated.

Gemäß einem weiteren, ebenfalls in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kompensationsabschnitt nicht als ein Metallblech, sondern als eine elektrisch leitfähige Kunststoffplatte ausgebildet.According to another, also in 1 In the illustrated embodiment, the compensation section is not designed as a metal sheet, but rather as an electrically conductive plastic plate.

11 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Kompensationsabschnitts 10 mit einer Isolationsschicht 9 einer nicht weiter dargestellten Leistungselektronikanordnung 1. In 11 a ist der Kompensationsabschnitt 10 zu sehen, der beispielsgemäß als Metallblech ausgebildet ist und eine Rippe 19 aufweist. Die Rippe 19 ist dabei aus der Ebene des Metallblechs herausgebogen und weist gegenüber dem Metallblech nun einen Winkel von 90° auf. Die durch das Biegen erzeugte Krümmung, welche die Rippe 19 gegen das Metallblech abwinkelt, ist dabei an eine Krümmung der (nicht dargestellten) Kondensatoranschlussleiter (6, 7) bzw. Leistungsanschlussleiter (4, 5) angepasst, um sich im fertig montierten Zustand der Leistungselektronikanordnung 1 zwischen diesen zu erstrecken und auch dort eine Feldkompensation zu bewirken. 11b zeigt den Kompensationsabschnitt 10 der 11a im vergossenen Zustand. Das Metallblech ist hier vollständig eingefasst von einer Kunststoff-Vergussmasse, welche die Isolationsschicht 9 darstellt. Ebenfalls vergossen in der Kunststoff-Vergussmasse ist die Rippe 19. Darüber hinaus ist in der 11 b eine Trennwand 20 zu sehen, welche nach einer Montage des Kompensationsabschnitt 10 bzw. der Isolationsschicht 9 für die Montage benötigte metallische Schrauben voneinander trennt und somit die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses reduziert. Die Schrauben werden dazu durch die Öffnungen 21 geführt und fixieren den mit der Isolationsschicht 9 kombinierten Kompensationsabschnitt 10 auf den Kondensatoranschlussleitern (6, 7) bzw. auf den Leistungsanschlussleitern (4, 5). 11 shows an exemplary embodiment of a compensation section 10th with an insulation layer 9 a power electronics arrangement not shown 1 . In 11 a is the compensation section 10th to see, which is designed, for example, as a sheet metal and a rib 19th having. The rib 19th is bent out of the plane of the metal sheet and now has an angle of 90 ° with respect to the metal sheet. The curvature created by the bending, which is the rib 19th angled against the metal sheet, there is a curvature of the (not shown) capacitor connecting conductor ( 6 , 7 ) or power supply manager ( 4th , 5 ) adapted to the fully assembled state of the power electronics assembly 1 to extend between these and also to effect field compensation there. 11b shows the compensation section 10th the 11a in the potted state. The metal sheet is completely surrounded by a plastic potting compound, which is the insulation layer 9 represents. The rib is also encapsulated in the plastic potting compound 19th . In addition, in the 11 b a partition 20th to see which after mounting the compensation section 10th or the insulation layer 9 separates the metal screws required for assembly and thus reduces the risk of an electrical short circuit. The screws are through the openings 21 led and fix the with the insulation layer 9 combined compensation section 10th on the capacitor connection conductors ( 6 , 7 ) or on the power connection conductors ( 4th , 5 ).

BezugszeichenlisteReference list

11
LeistungselektronikanordnungPower electronics assembly
22nd
LeistungsmodulPower module
33rd
ZwischenkreiskondensatorDC link capacitor
44th
negativer Leistungsanschlussleiternegative power lead
55
positiver Leistungsanschlussleiterpositive power lead
66
negativer Kondensatoranschlussleiternegative capacitor connecting conductor
77
positiver Kondensatoranschlussleiterpositive capacitor connection conductor
88th
AnschlussbereichConnection area
99
IsolationsschichtInsulation layer
1010th
KompensationsabschnittCompensation section
1111
weitere Leistungsanschlussleiterfurther power connection conductors
1212th
weitere Kondensatoranschlussleiterfurther capacitor connecting conductors
1313
weitere Isolationsschichtfurther insulation layer
1414
weiterer Kompensationsabschnittfurther compensation section
1515
GehäuseabschnittHousing section
1616
HalterungsbauteilBracket component
16a,b16a, b
PositionierungsabschnittePositioning sections
1717th
KühleinrichtungCooling device
1818th
KühlmantelCooling jacket
1919th
Ripperib
2020th
Trennwandpartition wall
2121
Öffnung opening
AA
Abstanddistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015105347 A1 [0003]DE 102015105347 A1 [0003]

Claims (16)

Leistungselektronikanordnung (1) mit einem Leistungsmodul (2), wobei das Leistungsmodul (2) mindestens einen negativen und einen positiven Leistungsanschlussleiter (4,5) zum elektrischen Anschluss des Leistungsmoduls (2) aufweist, mit einem Zwischenkreiskondensator (3), wobei der Zwischenkreiskondensator (3) mindestens einen negativen und einen positiven Kondensatoranschlussleiter (6,7) zum elektrischen Anschluss des Zwischenkreiskondensators (3) aufweist, wobei jeweils die positiven und jeweils die negativen Anschlussleiter (4,5,6,7) in einem Anschlussbereich (8) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikanordnung (2) mindestens einen elektrisch leitfähigen Kompensationsabschnitt (10) aufweist, wobei der Kompensationsabschnitt (10) über eine Isolationsschicht (9) in dem Anschlussbereich (8) benachbart zu den Anschlussleitern (4,5,6,7) angeordnet ist.Power electronics arrangement (1) with a power module (2), the power module (2) having at least one negative and one positive power connection conductor (4, 5) for the electrical connection of the power module (2), with an intermediate circuit capacitor (3), the intermediate circuit capacitor ( 3) has at least one negative and one positive capacitor connecting conductor (6, 7) for the electrical connection of the intermediate circuit capacitor (3), the positive and the respective negative connecting conductors (4, 5, 6, 7) being electrically conductive in a connection area (8) are connected to one another, characterized in that the power electronics arrangement (2) has at least one electrically conductive compensation section (10), the compensation section (10) via an insulation layer (9) in the connection region (8) adjacent to the connection conductors (4, 5, 6.7) is arranged. Leistungselektronikanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kompensationsabschnitt (10) mindestens in dem Anschlussbereich (8) parallel zu den Leistungsanschlussleitern (4,5) und/oder den Kondensatoranschlussleitern (6,7) erstreckt.Power electronics arrangement (1) Claim 1 , characterized in that the compensation section (10) extends at least in the connection area (8) parallel to the power connection conductors (4,5) and / or the capacitor connection conductors (6,7). Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsabschnitt (10) eine laterale Verlängerung eines Leistungsanschlussleiters (4, 5) oder eines Kondensatoranschlussleiters (6, 7) ist.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation section (10) is a lateral extension of a power connection conductor (4, 5) or a capacitor connection conductor (6, 7). Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsabschnitt (10) als ein Metallblech ausgebildet ist.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation section (10) is designed as a metal sheet. Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsabschnitt (10) als eine elektrisch leitfähige Kunststoffplatte ausgebildet ist.Power electronics arrangement (1) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the compensation section (10) is designed as an electrically conductive plastic plate. Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsabschnitt (10) in die Isolationsschicht (9) eingebettet ist.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation section (10) is embedded in the insulation layer (9). Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsabschnitt (10) mindestens eine Rippe (19) aufweist.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the compensation section (10) has at least one rib (19). Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (9) als eine elektrisch isolierende Materialschicht ausgebildet ist, wobei der Kompensationsabschnitt (10) über die Isolationsschicht (9) an mindestens einem Leistungsanschlussleitern (4,5) und/oder an mindestens einem Kondensatoranschlussleitern (6,7) anliegt.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulation layer (9) is designed as an electrically insulating material layer, the compensation section (10) via the insulation layer (9) on at least one power connection conductor (4, 5) and / or is applied to at least one capacitor connecting conductor (6, 7). Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreiskondensator (3) oder das Leistungsmodul (2) einen Gehäuseabschnitt (15) aufweist, welcher sich zumindest abschnittsweise in den Anschlussbereich (8) erstreckt, wobei mindestens der Kompensationsabschnitt (10) an dem Gehäuseabschnitt (15) angeordnet ist.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate circuit capacitor (3) or the power module (2) has a housing section (15) which extends at least in sections into the connection region (8), at least the compensation section (10 ) is arranged on the housing section (15). Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikanordnung (1) ein Halterungsbauteil (16) aufweist, wobei der Kompensationsabschnitt (10) auf dem Halterungsbauteil (16) angeordnet ist.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the power electronics arrangement (1) has a mounting component (16), the compensation section (10) being arranged on the mounting component (16). Leistungselektronikanordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Halterungsbauteil (16) mindestens einen Positionierungsabschnitt (16a,b) zur Positionierung der Leistungsanschlussleiter (4,5) und der Kondensatoranschlussleiter (6,7) während eines Fügeprozesses aufweist.Power electronics arrangement (1) Claim 10 , characterized in that the mounting component (16) has at least one positioning section (16a, b) for positioning the power connection conductors (4,5) and the capacitor connection conductors (6,7) during a joining process. Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikanordnung (1) eine Kühleinrichtung (16) zur Kühlung der Leistungselektronikanordnung (1) aufweist, wobei die Kühleinrichtung (16) einen Kühlmantel (18) aufweist.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the power electronics arrangement (1) has a cooling device (16) for cooling the power electronics arrangement (1), the cooling device (16) having a cooling jacket (18). Leistungselektronikanordnung (1) nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (18) in den Gehäuseabschnitt (15) oder in das Halterungsbauteil (16) integriert ist.Power electronics arrangement (1) Claim 12 characterized in that the cooling jacket (18) is integrated in the housing section (15) or in the mounting component (16). Leistungselektronikanordnung (1) nach Anspruch 12 oder Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (18) aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist, wobei der Kompensationsabschnitt (10) einen integralen Bestandteil des Kühlmantels (18) bildet und über die Isolationsschicht (9) thermisch mit den beiden Leistungsanschlussleitern (4,5) und/oder den beiden Kondensatoranschlussleitern (6,7) gekoppelt ist.Power electronics arrangement (1) Claim 12 or Claim 13 characterized in that the cooling jacket (18) is made of an electrically conductive material, the compensation section (10) forming an integral part of the cooling jacket (18) and thermally via the insulation layer (9) with the two power connection conductors (4, 5) and / or the two capacitor connecting conductors (6,7) is coupled. Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronikanordnung (1) einen weiteren elektrisch leitfähigen Kompensationsabschnitt (14) aufweist, wobei der weitere Kompensationsabschnitt (14) gegenüberliegend zu dem Kompensationsabschnitt (10) und über eine weitere Isolationsschicht (13) in dem Anschlussbereich (8) benachbart zu den Anschlussleitern (4,5,6,7) angeordnet ist, wobei die Anschlussleiter (4,5) zwischen den beiden Kompensationsabschnitten (10,14) angeordnet sind.Power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the power electronics arrangement (1) has a further electrically conductive compensation section (14), the further compensation section (14) opposite to the compensation section (10) and via a further insulation layer (13 ) in the connection area (8) is arranged adjacent to the connection conductors (4,5,6,7), the connection conductors (4,5) being arranged between the two compensation sections (10,14). Fahrzeug mit der Leistungselektronikanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle with the power electronics arrangement (1) according to one of the preceding claims.
DE102018216286.7A 2018-09-25 2018-09-25 Power electronics assembly and vehicle with the power electronics assembly Pending DE102018216286A1 (en)

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