DE102022200168A1 - Power Modul Vorrichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Power Modul Vorrichtung, insbesondere für einen Inverter, umfassend ein Power Modul (1) zur Wandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom und ein Printed Circuit Board Assembly (4) zur Steuerung des Power Moduls (1), wobei die signalleitende Verbindung zwischen dem Power Modul (1) und dem Printed Circuit Board Assembly (4) durch ein Flexibles Printed Circuit Board (2) gebildet ist und ein Inverter umfassend eine solche Power Modul Vorrichtung.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Power Modul Vorrichtung, welche beispielsweise in einen Inverter zum Einsatz kommen kann, der zum Wechselrichten der Antriebsenergie in einem Kraftfahrzeug dient und ein Inverter mit einer solchen Power Modul Vorrichtung.
- Stand der Technik
- Es ist bekannt, dass Inverter, auch Wechselrichter genannt, in Kraftfahrzeugen mit zumindest teilweise elektrischem Antrieb, wie Elektro- und Hybridfahrzeugen, zur Bereitstellung der Antriebsenergie eingesetzt werden. Der Inverter kann beispielsweise einen oder mehrere Motoren mit Drehstrom versorgen.
- Power Module (PM), können als integrierte Halb- oder Vollbrücken, beispielsweise in einer sogenannten B6-Konfiguration, in Invertern eingesetzt werden, und umfassen Schaltelemente für eine DC-AC-Wandlung eines Eingangsstroms. Diese Power Module werden nach dem Stand der Technik über Kontaktstifte mit einem Printed Circuit Board Assembly (PCBA) zur Steuerung des Power Moduls verbunden, entweder gelötet oder mit Presskontakten verbunden.
- Allerdings haben derartige Verbindungen über Kontaktstifte (Pin-Verbindungen) einige Nachteile. Sie sind beispielsweise in ihrer Länge begrenzt, unter anderem weil die Streuinduktivität zu hoch wird. Auch sind Pressfit-Verbinder teuer, da meist eine spezielle Metalllegierung benötigt wird. Auch müssen Störungen auf den Signalleitungen vermieden werden. Die Kontaktstifte sind aber nicht einfach abzuschirmen gegen elektromagnetische Störsignale. Die Einhaltung der Luft und Kriechstrecken der Signalpins zu den Hochvoltanschlüssen bestimmen die Größe des Raums, der für die Kontaktstiftverbindungen benötigt wird. Dadurch wird die Mindestgröße des Power Moduls festgelegt, die für eine Miniaturisierung des Power Moduls und des Inverters entscheidend ist. PCBAs können mechanische Verformungen aufgrund von Vibrationen aufweisen, so dass es zu einer mechanischen Beanspruchung der Pins sowie der Leiterplatte (PCBA) und des Power Moduls (PM) kommt.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Power Modul Vorrichtung und einen Inverter in dieser Hinsicht zu verbessern und insbesondere eine Power Modul Vorrichtung und einen Inverter anzugeben, die eine sehr kleine Bauweise ermöglichen.
- Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Power Modul Vorrichtung, insbesondere für einen Inverter, umfassend ein Power Modul zur Wandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom, und ein Printed Circuit Board Assembly (PCBA) zur Steuerung des Power Moduls, wobei die signalleitende Verbindung zwischen dem Power Modul und dem Printed Circuit Board Assembly durch ein Flexibles Printed Circuit Board (FlexPCB) gebildet ist.
- Erfindungsgemäß wird zwischen einem Power Modul einer Power Modul Vorrichtung, insbesondere eines Inverters, und einem Printed Circuit Board Assembly (PCBA) zur Steuerung des Power Moduls die nötige elektrisch leitende Verbindung über ein Flexibles Printed Circuit Board (FlexPCB) gebildet.
- FlexPCB sind an sich Standardteile, die sehr kostengünstig auch für eine Großserienproduktion zu produzieren oder zu erwerben sind. Die Länge der FlexPCB kann je nach Bedarf zwischen PM und Gate-Treiber PCBA angepasst werden. Signalleitungen (Gate-Treiber und Sensorleitungen, wie NTC-Temperatursensor) können einfach gegen elektromagnetische Störsignale abgeschirmt werden. Die Signalleitungen können mit extrem niedriger Streuinduktivität hergestellt werden, um schnelles Schalten zu ermöglichen. Durch die allseitig mit Kunststofffolien isolierten Leitungen auf der FlexPCB lassen sich die Leitungen derart verdichten, dass kleine Power Module und somit eine Miniaturisierung ermöglicht werden. Powermodul und PCBA werden dadurch auch mechanisch entkoppelt.
- Das Printed Circuit Board Assembly ist bevorzugt ein Gate-Treiber, insbesondere ein Halb- oder Voll-Brücken-Treiber, der Leistungsschalter des Power Moduls ansteuert.
- Vorzugsweise sind Signalleitungen im Flexiblen Printed Circuit Board allseitig in Kunststofffolien eingekapselt.
- Besonders bevorzugt umfassen die im Flexiblen Printed Circuit Board allseitig in Kunststoff eingekapselten Signalleitungen zumindest eine Sensorleitung, beispielsweise zu einem Temperatursensor, insbesondere einem NTC (Negative Temperature Coefficient) Temperatursensor.
- Vorzugsweise ist das Flexible Printed Circuit Board am Printed Circuit Board Assembly in mindestens zwei Reihen von elektrischen Anschlüssen angeschlossen. Die Reihen von Anschlüssen werden dabei durch nebeneinander, quer zur Verbindungslinie PM und PCBA, angeordnete Anschlüsse gebildet. Zwei Reihen von Anschlüssen sind dann in Richtung der Verbindungslinie PM und PCBA hintereinander angeordnet. Besonders bevorzugt sind genau zwei Reihen von Anschlüssen vorgesehen. Derart können die Luft- und Kriechstrecken zwischen den beiden Kontakt Reihen eingehalten werden und die FlexPCB wird so schmal als möglich gehalten.
- Figurenliste
- Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Power Modul Vorrichtung, mit einem Powermodul und einer signalleitenden Verbindung zum Power Modul über ein Flexibles Printed Circuit Board und mit Reihen von elektrischen Kontakten der FlexPCB. -
2 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Power Modul Vorrichtung mit einer signalleitenden FlexPCB Verbindung, mit der Verbindung zum Printed Circuit Board Assembly. - Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- In den
1-2 ist eine erfindungsgemäße Power Modul Vorrichtung oder ein erfindungsgemäßer Inverter jeweils ausschnittsweise dargestellt, nämlich in1 an demjenigen Ende des Flexiblen Printed Circuit Boards 2, FlexPCB, dass dem Power Modul 1, PM, zugewandt ist und in2 an demjenigen Ende des Flexiblen Printed Circuit Boards, 2, dass dem Printed Circuit Board Assembly 4, PCBA, zugewandt ist. - Der Inverter umfasst ein Power Modul 1, PM, zur Wandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom (
1 ), und ein Printed Circuit Board Assembly 4, PCBA, zur Steuerung des Power Moduls 1, PM (2 ). - Die signalleitende Verbindung zwischen dem Power Modul 1 und dem Printed Circuit Board Assembly 4 ist durch ein Flexibles Printed Circuit Board 2 gebildet.
- Die FlexPCB 2 kann in Transfermold Modulen in eine Transfermoldmasse eingegossen sein und ergibt eine Einheit bestehend aus Powermodul 1 und FlexPCB 2.
- Signalleitungen sind im Flexiblen Printed Circuit Board 2 allseitig in Kunststofffolien eingekapselt.
- Das Flexible Printed Circuit Board 2 ist bevorzugt am Printed Circuit Board Assembly 4 in mindestens zwei, hintereinander liegenden Reihen von elektrischen Anschlüssen 3 angeschlossen, in der Ausführungsform der
2 ist das Flexible Printed Circuit Board 2 am Printed Circuit Board Assembly 4 in genau zwei Reihen von elektrischen Anschlüssen 3 angeschlossen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Power Modul (PM)
- 2
- Flexibles Printed Circuit Board (FlexPCB)
- 3
- Reihen elektrischer Anschlüsse
- 4
- Printed Circuit Board Assembly (PCBA)
Claims (7)
- Power Modul Vorrichtung, insbesondere für einen Inverter, umfassend ein Power Modul (1) zur Wandlung eines Gleichstroms in einen Wechselstrom und ein Printed Circuit Board Assembly (4) zur Steuerung des Power Moduls (1), dadurch gekennzeichnet, dass die signalleitende Verbindung zwischen dem Power Modul (1) und dem Printed Circuit Board Assembly (4) durch ein Flexibles Printed Circuit Board (2) gebildet ist.
- Power Modul Vorrichtung nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Printed Circuit Board Assembly (4) ein Gate-Treiber, insbesondere ein Halb- oder Voll-Brücken-Treiber ist, der Leistungsschalter des Power Moduls (1) ansteuert. - Power Modul Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Signalleitungen im Flexiblen Printed Circuit Board (2) allseitig in Kunststofffolien eingekapselt sind.
- Power Modul Vorrichtung nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die im Flexiblen Printed Circuit Board (2) allseitig in Kunststofffolien eingekapselten Signalleitungen zumindest eine Sensorleitung umfassen, insbesondere zu einem Temperatursensor. - Power Modul Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Flexible Printed Circuit Board (2) umspritzt in Transfermold-Module integriert ist.
- Power Modul Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Flexible Printed Circuit Board (2) am Printed Circuit Board Assembly (4) in mindestens zwei Reihen von elektrischen Anschlüssen (3) angeschlossen ist.
- Inverter, umfassend eine Power Modul Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE102022200168.0A DE102022200168A1 (de) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | Power Modul Vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102022200168A1 true DE102022200168A1 (de) | 2023-03-09 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102022200168.0A Ceased DE102022200168A1 (de) | 2022-01-10 | 2022-01-10 | Power Modul Vorrichtung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
2022
- 2022-01-10 DE DE102022200168.0A patent/DE102022200168A1/de not_active Ceased
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