[发明专利]用于操作带中间电路电容器的电动车辆驱动器的功率模块

说明书

本发明一种用于操作电动车辆驱动器的功率模块(10)，功率模块包括：多个功率开关(114，116，124，126，134，136)，功率开关用于基于馈入的输入电流产生输出电流，其中多个功率开关(114，116，124，126，134，136)具有多个组(115，125，135)，多个组分别包括彼此串联连接的两个功率开关(114，116，124，126，134，136)；中间电路电容器组件，中间电路电容器组件与功率开关(114，116，124，126，134，136)并联连接；其中中间电路电容器组件包括多个中间电路电容器(112，122，132)，中间电路电容器分别被分配给功率开关(114，116，124，126，134，136)的多个组(115，125，135)中的一个组，以与相应的组(115，125，135)一起构成子模块(102，104，106)。

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及用于操作车辆的电驱动器的功率模块领域。

背景技术

功率模块、尤其是集成的功率模块越来越多地被用于机动车辆。这种功率模块例如在DC/AC逆变器(Inverter)中使用，这些DC/AC逆变器用于以多相交流电流来给电动机器、例如电动机通电。在此，将由借助于DC能量源(例如电池)产生的直流电流转换成多相交流电流。功率模块是基于功率半导体、尤其晶体管(例如IGBT、MOSFET以及HEMT)的。其他应用领域为DC/DC转换器和AC/DC整流器(Converter)以及变压器。

通常由功率半导体构成功率开关，这些功率开关被用于桥电路中。常见的示例是所谓的半桥，该半桥包括高侧部件和低侧部件。高侧部件和低侧部件分别包括一个或多个功率开关，即高侧功率开关或低侧功率开关。通过有针对性地切换高侧功率开关和低侧功率开关，在功率模块的输出端所产生的电流(输出电流)的方向可以以非常短的周期在正电流方向与负电流方向之间变化。这可以实现所谓的脉冲宽度调制，以便在DC/AC逆变器的情况下基于在功率模块的输入侧馈入的直流电流来产生交流电流。

在所有这些应用中，有利的是，所使用的功率开关的切换时间是足够短的。由于功率半导体领域的进步，通过SiC和GaN等所谓的宽带隙半导体(Wide BandgapSemiconductor，具有大的带隙的半导体)可以实现较短的切换时间。

然而，较短的切换时间的缺点在于，在功率模块的电流线路中存在的漏电感的情况下，在使功率开关接通和断开时会产生高电压。高电压可能导致功率开关或功率开关中所包含的功率半导体烧坏并因此受损。虽然在现有技术中已知的功率模块中已经使用了减小或削平产生的电压峰值的中间电容器。然而，在已知的功率模块中，由于结构而导致这种电压平滑效果不足以保护功率半导体以防烧坏。

发明内容

因此，本发明的基本目的在于，在接通以及断开时更好地保护功率半导体以防因电压峰值而烧坏，从而提高功率模块的效率。

这个目的通过根据本发明的用于制造功率模块的方法、和这种功率模块、以及功率模块在车辆中的用途来实现。

在本发明的范围内，功率模块用于操作车辆、尤其电动车辆和/或混合动力车辆的电驱动器。功率模块优选地被用于DC/AC逆变器中。尤其，功率模块用于给电动机器、例如电动机和/或发电机通电。DC/AC逆变器被用于从借助于能量源(例如电池)的DC电压产生的直流电流生成多相交流电流。

为了馈入输入电流(直流电流)，功率模块优选地具有带正极和负极的输入触点。在功率模块的操作中，正极导电地连接到电池的正端，其中负极导电地连接到电池的负端。

功率模块还包括多个功率开关，这些功率开关与阻尼电容器并联连接。这些基于半导体的功率开关用于基于馈入的输入电流、借助对各个功率开关的操控来产生输出电流。对功率开关的操控可以基于所谓的脉冲宽度调制。