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DE102017220857B4 - Leistungseinheit und Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweisend selbige - Google Patents

Leistungseinheit und Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweisend selbige Download PDF

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DE102017220857B4
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module
cooling
coolant
capacitor
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Minji Kim
Hyongjoon Park
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Hyundai Motor Co
Kia Corp
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Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
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Abstract

Leistungseinheit umfassend:ein Leistungsmodul (115), das durch ein Leistungsumwandlungsschaltelement ausgebildet wird, wobei das Leistungsmodul (115) eine erste Seite aufweisend Gatepins (130), die mit einer Baugruppe (135) verbunden sind, und eine zweite Seite, mit der Hauptsammelschienen verbunden sind, aufweist;Kühlmodule (120), die an beiden Oberflächen des Leistungsmoduls (115) jeweils angeordnet sind;Kondensatormodule, die an äußeren Oberflächen der Kühlmodule (120) jeweils angeordnet sind und Kondensatoren (145) aufweisen, die elektrisch mit den Hauptsammelschienen jeweils über Verbindungssammelschienen verbunden sind;eine Kühlmittelbereitstellleitung (125), die mit einem Endabschnitt von jedem der Kühlmodule (120) verbunden ist, um dem Kühlmodul (120) ein Kühlmittel bereitzustellen; undeine Kühlmittelentladungsleitung (127), die mit einem weiteren Endabschnitt von jedem der Kühlmodule (120) verbunden ist, um ein Kühlmittel auszustoßen, das von dem Kühlmodul (120) entladen wird, wobei das Kondensatormodul umfasst:ein Substrat (140), das an einer Oberfläche des Kühlmoduls (120) angeordnet ist;die Kondensatoren (145), die an einer Oberfläche des Substrats (140) gegenüber der Oberfläche angeordnet sind, die in Kontakt mit dem Kühlmodul (120) steht, und elektrisch mit den Hauptsammelschienen über die Verbindungssammelschiene (151, 152) verbunden sind, undein Kondensatorgehäuse (150), das entlang eines äußeren Randes des Substrats (140) ausgebildet ist, sodass das Substrat (140) und der Kondensator (145) in dem Kondensatorgehäuse (150) angeordnet sind und in Kontakt mit dem Kühlmodul (120) stehen.

Description

  • HINTERGRUND
  • (a) Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungseinheit mit einer optimierten Struktur zum Montieren eines Leistungsmoduls und eines Kondensatormoduls und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweisend selbige.
  • (b) Stand der Technik
  • In Verbindung mit einem vergrößerten Interesse an Energiespeicherung und alternativen Energien werden Fahrzeuge, wie beispielsweise Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge verstärkt als Ersatz für Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt.
  • In einem Hybridfahrzeug, einem Elektrofahrzeug und einem Brennstoffzellenfahrzeug werden ein Motor und ein Hochleistungsmotor als Leistungsquellen verwendet.
  • Ferner werden bei dem Hybridfahrzeug, dem Elektrofahrzeug und dem Brennstoffzellenfahrzeug ein Umrichtersystem, welches Hochspannungsgleichstrom, der von einer Batterie oder einer Brennstoffzelle erzeugt wird, in drei Phasen Wechselstrom mit U-, V- und W-Phasen umwandelt,
    verwendet, um elektrische Energie, die darin erzeugt wird, zu laden oder zu entladen.
  • Das Umrichtersystem ist mit einem Leistungsmodul versehen, welches ein Leistungsumwandlungsschaltelement (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT)) und ein Kondensatormodul umfasst, welches einen Rippelstrom absorbiert, der durch eine Schaltbetätigung eines Halbleiterschaltelements für Leistung des Leistungsmoduls erzeugt wird.
  • Das Kondensatormodul ist elektrisch über eine Stromschiene mit dem Leistungsmodul und einem Hochspannungsgleichspannungseingangsanschluss verbunden, welches ein Eingangsanschluss des Umrichters ist.
  • Typischerweise ist der wichtigste in Betracht zu ziehende Faktor bei der Gestaltung des Leistungsmoduls des Umrichters eine Kühlungsstruktur, da eine Ausgangsleistung von einer Kühlleistung abhängen kann.
  • Daher wurde eine Entwicklung bei einer Umrichtereinheit durchgeführt, bei der ein Leistungsmodul, ein Kondensator, eine Stromschiene und eine Kühlmittelströmungsbahn in einem einzelnen Paket so angeordnet sind, dass die Kühlungseffizienz verbessert werden kann, eine Größe reduziert werden kann und verschiedene Anforderungen erfüllt werden können.
  • Die in diesem Abschnitt zum Hintergrund offenbarte Information dient nur zur Verbesserung des Verständnisses des Hintergrundes der Offenbarung und kann daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören, der bereits einem Fachmann in diesem Land bekannt ist.
  • US 2014 / 0 339 693 A1 offenbart ein verbessertes kühlerintegriertes Halbleitermodul. Ein Halbleitermodul umfasst eine Vielzahl von Kühlplatten und eine Vielzahl von Flachplatten-Halbleitergehäusen und Flachplatten-Bauelementgehäusen. Die Halbleitergehäuse enthalten jeweils ein darin untergebrachtes Halbleiterelement. Die Vorrichtungspakete enthalten jeweils eine darin untergebrachte elektronische Komponente, wobei die elektronische Komponente einen anderen Typ aufweist als das Halbleiterelement, das in den Halbleiterelementen untergebracht ist. Die Kühlplatten werden abwechselnd mit den Halbleiterpaketen oder den Gerätepaketen laminiert.
  • US 2005 / 0 040 515 A1 offenbart eine kühlmittelgekühlte Halbleitervorrichtung, die in der Lage ist, eine überlegene Wärmeabstrahlungsfähigkeit zu erzielen, während sie eine einfache Struktur hat. Während mehrere Halbleitermodule derart angeordnet sind, dass Hauptoberflächenrichtungen dieser Halbleitermodule parallel zueinander in einem Intervall entlang einer Dickenrichtung davon positioniert sind. Diese Halbleitermodule sind zwischen einem Kühlmittelrohr angeordnet, das gefaltete Abschnitte mit Befestigungselementen aufweist. Dadurch können beide Oberflächen des Halbleitermoduls durch ein einziges Kühlmittelrohr mit einer gleichmäßigen Quetschkraft gekühlt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung stellte eine Leistungseinheit und eine Leistungsumwandlungsvorrichtung aufweisend die Leistungseinheit zur Verfügung, die in der Lage sind eine Kühlungseffizienz zu verbessern, die eine reduzierte Größe und eine vereinfachte Struktur aufweisen und die in der Lage sind verschiedene Kapazitäten zu handhaben.
  • Eine erfindungsgemäße Leistungseinheit ist durch den Patentanspruch 1 definiert. Sie umfasst: ein Leistungsmodul, das durch ein Leistungsumwandlungsschaltelement ausgebildet wird, wobei das Leistungsmodul eine erste Seite aufweisend Gatepins, die mit einer Baugruppe verbunden sind, und eine zweite Seite, mit der Hauptsammelschienen verbunden sind, aufweist; Kühlmodule, die an beiden Oberflächen des Leistungsmoduls jeweils angeordnet sind; Kondensatormodule, die an äußeren Oberflächen der Kühlmodule jeweils angeordnet sind und Kondensatoren aufweisen, die elektrisch mit den Hauptsammelschienen über Verbindungssammelschienen jeweils verbunden sind; eine Kühlmittelbereitstellleitung, die mit einem Endabschnitt von jedem der Kühlmodule verbunden ist, um ein Kühlmittel dem Kühlmodul zur Verfügung zu stellen; und ein Kühlmittelentladungsrohr, das mit einem weiteren Endabschnitt von jedem der Kühlmodule verbunden ist, um ein Kühlmittel zu entladen, das aus dem Kühlmodul ausgestoßen wird.
  • Das Kondensatormodul weist auf: ein Substrat, das an einer Oberfläche des Kühlmoduls angeordnet ist; die Kondensatoren, die an einer Oberfläche des Substrats gegenüber der Oberfläche, die in Kontakt mit dem Kühlmodul steht, angeordnet sind und die elektrisch mit den Hauptsammelschienen über die Verbindungssammelschiene verbunden sind; und ein Kondensatorgehäuse, das entlang eines Randes des Substrats so ausgebildet ist, dass das Substrat und der Kondensator in dem Kondensatorgehäuse angeordnet sind und das in Kontakt mit dem Kühlmodul steht, aufweisen.
  • Unteransprüche beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen.
  • Kühlmittelkanäle, die zwischen der Kühlmittelbereitstellleitung und der Kühlmittelentladungsleitung verbunden sind, können in dem Kühlmodul ausgebildet sein, und ein Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal passiert, kann Wärme absorbieren, die mit dem Leistungsmodul erzeugt wird.
  • Die Kühlmittelbereitstellleitung und die Kühlmittelentladungsleitung können sich Seite an Seite an beiden Seiten des Leistungsmoduls erstrecken.
  • Das Kondensatorgehäuse und das Kühlmodul können miteinander verbunden werden.
  • Das Kondensatorgehäuse kann aus einem nichtleitenden Material ausgebildet sein.
  • Die Hauptsammelschienen und die Kondensatoren können elektrisch miteinander durch die Verbindungssammelschienen verbunden sein und die Verbindungssammelschienen können entlang einer äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses gegenüber einer inneren Oberfläche des Kondensatorgehäuses, die auf das Kühlmodul zeigt, ausgebildet sein, um elektrisch die Hauptsammelschienen und die Kondensatoren zu verbinden.
  • Ein Vorsprung kann an einer Seite einer äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses ausgebildet sein, die angeordnet ist, um einer Oberfläche des Leistungsmoduls zu entsprechen und eine Nut, die eine Form gemäß einer Form des Vorsprungs aufweist und die angeordnet ist, um dem Vorsprung zu entsprechend, kann an einer Seite der äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses ausgebildet sein, die angeordnet ist, um der anderen Oberfläche des Leistungsmoduls zu entsprechen.
  • Das Leistungsmodul und das Kühlmodul können miteinander verbunden sein.
  • Die Hauptsammelschienen können umfassen: eine positive Gleichstromsammelschiene, die mit einer positiven Gleichstromleistungsquelle verbunden ist, eine negative Gleichstromsammelschiene, die mit einer negativen Gleichstromleistungsquelle verbunden ist, und eine Phasensammelschiene, die einen vorgegebenen Abstand von der positiven und negativen Stromschiene angeordnet ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Leistungsumwandlungsvorrichtung. Eine erfindungsgemäße Leistungsumwandlungsvorrichtung ist durch den Patentanspruch 10 definiert. Bei dieser Leistungsumwandlungsvorrichtung sind in Reihe in der Leistungseinheiten gestapelt sind, sodass die Verbindungssammelschienen der benachbarten Kondensatormodule in Kontakt miteinander stehen, wobei die Kühlmittelbereitstellleitungen miteinander entlang einer einzelnen Achse verbunden sind, und wobei die Kühlmittelentladungsleitungen miteinander entlang einer einzelnen Achse verbunden sind.
  • Anspruch 11 bezieht sich auf bevorzugte Ausführungsformen. Die Leistungsumwandlungsvorrichtung kann ferner elastische Elemente umfassen, die elastisch die Leistungseinheiten an beiden Enden der Leistungseinheiten abstützen, um einen Status zu erhalten, bei dem die Leistungseinheiten gestapelt sind.
  • Ein erfindungsgemäßes Motorantriebssystem ist durch den Patentanspruch 12 definiert. Es umfasst: die Leistungsumwandlungsvorrichtung; eine Batterie, die dem Leistungsmodul Leistung zur Verfügung stellt; eine Baugruppe, die ein Steuersignal an die Gatepins des Leistungsmoduls überträgt; und einen Motor, der eine Rotationskraft durch Verwendung von Leistung erzeugt, die von dem Leistungsmodul bereitgestellt wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Hybridfahrzeug ist durch den Patentanspruch 13 definiert. Es umfasst: das Motorantriebssystem und eine Verbrennungskraftmaschine, die Rotationskraft gemeinsam mit dem Motor erzeugt.
  • Ein erfindungsgemäßes Brennstoffzellenfahrzeug ist durch den Patentanspruch 14 definiert. Es umfasst: das Motorantriebssystem; und eine Brennstoffzelle, die elektrisch mit der Batterie verbunden ist und Elektrizität über eine chemische Reaktion erzeugt.
  • Ein erfindungsgemäßes elektrisches Fahrzeug ist durch den Patentanspruch 15 definiert. Es bewegt sich, indem es eine Rotationskraft verwendet, die von dem Motorantriebssystem erzeugt wird.
  • Gemäß der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden Kühlmittelströmungsbahnen zwischen den Leistungsmodulen und den Kondensatoren so ausgebildet, dass es möglich ist, eine Kühlleistung zu verbessern und eine Größe zu reduzieren.
  • Zusätzlich ist es möglich, eine Induktivität zu reduzieren, da die Kondensatoren an den Leistungsmodulen angeordnet sind und es ist mit der Stapelstruktur möglich effizient mit einer Anordnung aufweisend verschiedene Kapazitäten umzugehen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Leistungseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Leistungseinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht der Leistungseinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht der Leistungseinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es muss verstanden werden, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Wagen“ oder ein ähnlicher Begriff, sowie er hier verwendet wird, Motorfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie beispielsweise Passagierautomobile, umfassend Sportgerätefahrzeuge (SUV), Busse, Trucks, verschiedene kommerzielle Fahrzeug, Wasserfahrzeuge umfassend eine Vielzahl Boote und Schiffe, Fahrzeuge und dergleichen und er umfasst Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, mit Wasserstoff angetriebene Fahrzeuge und mit alternativen Kraftstoffen angetriebene Fahrzeuge (beispielsweise Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen werden). So wie es hier bezeichnet wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Leistungsquellen aufweist, beispielsweise sowohl mit Benzin angetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Die hier verwendete Terminologie dient zum Zwecke des Beschreibens spezieller Ausführungsformen ausschließlich und ist nicht dazu gedacht, um die Offenbarung einzuschränken. Sowie sie hier verwendet werden sind die Singularformen „ein“, „eine“, und „einer“ dazu gedacht auch die Pluralformen einzuschließen, außer der Zusammenhang zeigt dies klar anderweitig auf. Es muss ferner verstanden werden, dass die Begriffe „umfassen“ und/oder „umfassend“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein der genannten Merkmale, Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, Zahlen, Schritte, Betriebe, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Sowie er hier verwendet wird, umfasst der Begriff „und/oder“ irgendeine oder alle Kombinationen von einem oder mehreren der assoziierten angeführten Merkmale.
  • Über die Beschreibung hinweg, außer es ist klar gegenteilig beschrieben, wird der Begriff „umfassen“ und Variationen, wie beispielsweise „umfassend“ oder „umfasst“ verstanden, um den Einschluss der genannten Elemente zu implizieren, jedoch nicht den Ausschluss irgendwelcher anderer Elemente. Zusätzlich bedeuten die Begriffe „Einheit“, „Einheiten“ und „Modul“, die in der Beschreibung beschrieben werden, Einheiten zum Verarbeiten von zumindest einer Funktion und einem Betrieb und können durch Hardwarekomponenten oder Softwarekomponenten und Kombinationen davon implementiert werden.
  • Ferner kann die Kontrolllogik der vorliegenden Offenbarung als nichtflüchtiges computerlesbares Medium auf einem computerlesbarem Medium aufweisend ausführbare Programmanweisungen, die von einem Prozessor ausgeführt werden, einem Steuergerät oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele von computerlesbaren Medien umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt ROM, RAM, Compact-Discs (CD)-ROMs, Magnettapes, Floppy-Discs, Flash-Speicher, Smartcards und optische Datenspeichereinrichtungen. Das computerlesbare Medium kann auch in über ein Netzwerk gekoppelten Systemen verteilt werden, sodass das computerlesbare Medium auf eine verteilte Weise gespeichert und ausgeführt wird, beispielsweise durch einen Telematikserver oder ein Controller Area Network (CAN).
  • Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Die Größe und Dicke von jeder Komponente, die in den Zeichnungen dargestellt ist, wird beispielhaft zum Verständnis und zur Erleichterung der Beschreibung dargestellt, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Dicke von einigen Abschnitten und Bereichen kann vergrößert werden, um klar das oben genannte zu beschreiben.
  • Teile, die für die Beschreibung irrelevant sind, werden weggelassen, um klar die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu beschreiben und die gleichen oder ähnliche ausbildende Elemente werden mit den gleichen Bezugszeichen über die Beschreibung hinweg bezeichnet. In der folgenden Beschreibung werden die Namen der ausbildenden Elemente klassifiziert als erste ..., zweite ..., und dergleichen, um die ausbildenden Elemente zu unterscheiden, die den gleichen Namen aufweisen und die Namen sind nicht im Wesentlichen auf die Reihenfolge in der folgenden Beschreibung beschränkt.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Leistungseinheit gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Leistungseinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Bezugnehmend auf 1 und 2 umfasst eine Leistungseinheit 100 eine positive Gleichstromsammelschiene 106, eine Phasensammelschiene 104, eine negative Gleichstromsammelschiene 102, ein Kondensatorgehäuse 150, ein Leistungsmodul 115, Kühlmodule 120,
    Kühlmittelbereitstellleitungen 125, Gatepins 130, eine Baugruppe 135, Kondensatormodule und
    Kühlmittelentladungsleitungen 127 und jedes der Kondensatormodule umfasst ein Substrat 140, Kondensatoren 145 und das Kondensatorgehäuse 150.
  • Das Leistungsmodul 115 wird durch ein Leistungsumwandlungsschaltelement ausgebildet, die Gatepins 130, die elektrisch mit der Baugruppe 135 verbunden sind, sind in vorgegebenen Abständen entlang des Randes eines unteren Abschnittes des Leistungsmoduls 115 angeordnet, und Hauptsammelschienen sind in vorgegebenen Abständen entlang eines Randes eines oberen Abschnittes des Leistungsmoduls 115 angeordnet.
  • Die Hauptsammelschienen umfassen die Phasensammelschiene 104, die an einem Zentrum angeordnet ist, und die positive Gleichstromsammelschiene 106 und die negative Gleichstromsammelschiene 102, die an beiden Seiten der Stromschiene 104 ausgebildet sind, wobei die Phasensammelschiene 104 dazwischen angeordnet ist.
  • Die Kühlmodule 120 sind an beiden Oberflächen des Leistungsmoduls 115 jeweils angeordnet, die
    Kühlmittelbereitstellleitung 125 ist mit einem Endabschnitt des Kühlmoduls 120 verbunden, die Kühlmittelentladungsleitung 127 ist mit einem weiteren Endabschnitt des Kühlmoduls 120 verbunden und die Kühlmittelbereitstellleitung 125 und die Kühlmittelentladungsleitung 127 sind Seite an Seite angeordnet.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Kühlmittel Wärme, die von dem Leistungsmodul 115 erzeugt wird, absorbieren, während es entlang des Kühlmoduls 120 strömt, wobei das Kühlmodul 120 Rohre, durch welche das Kühlmittel strömt und Finnen, die in den Rohren angeordnet sind, aufweisen kann und die Struktur des Kühlmittels 120 ist unter Bezugnahme auf eine öffentlich bekannte Technologie ausgebildet.
  • Die Kühlmodule stehen jeweils in Kontakt mit beiden Oberflächen des Leistungsmoduls 115 und die Kondensatormodule sind an beiden äußeren Oberflächen der Kühlmodule 120 angeordnet. Jedes der Kondensatormodule 120 umfasst das Substrat 140, die Kondensatoren 145, das Kondensatorgehäuse 150 und die verbindenden Stromschienen 151 und 152.
  • Jedes der Substrate 140 ist angeordnet, um in Kontakt mit der äußeren Oberfläche von jedem der Kühlmodule 120 zu stehen und das Kondensatorgehäuse 150 ist in der Form eines viereckigen Rahmens entlang des äußeren Randes des Substrats 140 ausgebildet. Ferner sind die vier Kondensatoren 145 in vorgegebenen Abständen an einer äußeren Oberfläche von jedem der Substrate 140 ausgebildet. Der Kondensator 145 kann ein mehrschichtiger Keramikkondensator (MLCC) sein.
  • Einige der Kondensatoren 145 sind mit der positiven Gleichstromsammelschiene 106 über die erste verbindende Stromschiene 151 verbunden und die verbleibenden Kondensatoren 145 werden mit der negativen Stromschiene 102 über die zweite verbindende Stromschiene 152 verbunden.
  • Die Kühlmodule 120 und die Kondensatormodule sind an beiden Seiten basierend auf dem Leistungsmodul 115 angeordnet, die ersten und zweiten verbindenden Stromschienen 151 und 152 sind an einer Oberseite einer äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses 150 des Kondensatormoduls, das an einer Seite angeordnet ist, angeordnet und Vorsprünge 200 sind an einer Unterseite der äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses 150 ausgebildet.
  • Ferner sind die ersten und zweiten Verbindungssammelschienen 151 und 152 an einer Oberseite einer äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses 150 des Kondensatormoduls, das an der anderen Seite des Leistungsmoduls 115 angeordnet ist, angeordnet und Nuten 201, die den Vorsprüngen 200 entsprechen, sind an einer Unterseite der äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses 150 ausgebildet.
  • Um die Leistungseinheiten 100 in Reihe (angeordnet, wie in 1 dargestellt) gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zu verbinden, können die mehreren Leistungsmodule 115 direkt miteinander durch Befestigen der Kondensatormodule, sodass die Vorsprünge 200 und die Nuten 201 einander entsprechen, verbunden werden. Daher kann die Gesamtkapazität einfach verändert und eingestellt werden.
  • Zusätzlich, wie in 4 dargestellt, werden die Kühlmittelbereitstellleitungen 125, die mit den Kühlmodulen 120 verbunden sind, miteinander verbunden und abgedichtet, und die Kühlmittelentladungsleitungen 127, die mit den Kühlmodulen 120 verbunden sind, werden miteinander verbunden und abgedichtet, sodass die Kühlmittelbereitstellleitungen 125 miteinander entlang einer einzelnen Achse verbunden werden können, um eine einzelne Leitung auszubilden, und die Kühlmittelentladungsleitungen 127 können miteinander entlang einer einzelnen Achse verbunden werden, um eine einzelne Leitung auszubilden.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht der Leistungseinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Bezugnehmend auf 3 verbindet in der Leistungseinheit 100 die erste Verbindungssammelschiene 151 elektrisch den Kondensator 145 und die positive Gleichstromsammelschiene 106 und die zweite Verbindungssammelschiene 152 verbindet elektrisch den Kondensator 145 und die negative Gleichstromsammelschiene 102.
  • Ferner werden die erste und zweite Verbindungssammelschiene 151 und 152 entlang der äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses 150 ausgebildet. Daher stehen, wenn die Leistungseinheiten 100 aufweisend die Konfiguration, die in 1 dargestellt ist, miteinander in Reihe verbunden werden, um ausgebildet zu sein, wie in 4 dargestellt, die erste und zweite Verbindungssammelschiene 151 und 152 in Kontakt miteinander, um elektrisch miteinander verbunden zu sein.
  • Kanäle, durch welche das Kühlmittel strömt, sind in dem Kühlmodul 120 ausgebildet und ein Kühlmittel, das durch die Kanäle strömt, absorbiert Wärme, die von dem Substrat 140 und dem Leistungsmodul 115 erzeugt wird und gibt die Wärme nach außen ab.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht der Leistungseinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • Bezugnehmend auf 4 werden die Leistungseinheiten 100, die in 1 dargestellt sind, gestapelt und in Reihe angeordnet. Hier sind die Kühlmittelbereitstellleitungen 125 miteinander verbunden und die Kühlmittelentladungsleitungen 127 werden miteinander verbunden sowie die Kondensatorgehäuse 150 der benachbarten Kondensatormodule miteinander in Kontakt treten. Hier werden der Vorsprung 200 und die Nut 201 der Kondensatorgehäuse 150 aneinander befestigt.
  • Ferner sind die elastischen Elemente 400 an beiden Enden des Stapels der Leistungseinheiten 100 angeordnet und die elastischen Elemente 400 stützen elastisch alle die Umrichter an beiden Seiten der Umrichter ab, sodass die Stapelstruktur der gestapelten Umrichter stabil erhalten wird.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird das Leistungsmodul 115 mit Gleichstrom von einer Brennstoffzelle, einer Batterie oder dergleichen versorgt, um Dreiphasenwechselstrom zu erzeugen und der erzeugte Wechselstrom wird bei einem Motor angewendet, um eine Rotationskraft zu erzeugen.
  • Der Motor kann als eine Quelle einer Rotationskraft für ein Hybridfahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug oder ein elektrisches Fahrzeug verwendet werden.
  • In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung können das Kondensatorgehäuse und das Kühlmodul miteinander verbunden werden, das Kondensatorgehäuse kann aus einem nichtleitenden Material ausgebildet sein und das Leistungsmodul und das Kühlmodul können miteinander verbunden werden.

Claims (15)

  1. Leistungseinheit umfassend: ein Leistungsmodul (115), das durch ein Leistungsumwandlungsschaltelement ausgebildet wird, wobei das Leistungsmodul (115) eine erste Seite aufweisend Gatepins (130), die mit einer Baugruppe (135) verbunden sind, und eine zweite Seite, mit der Hauptsammelschienen verbunden sind, aufweist; Kühlmodule (120), die an beiden Oberflächen des Leistungsmoduls (115) jeweils angeordnet sind; Kondensatormodule, die an äußeren Oberflächen der Kühlmodule (120) jeweils angeordnet sind und Kondensatoren (145) aufweisen, die elektrisch mit den Hauptsammelschienen jeweils über Verbindungssammelschienen verbunden sind; eine Kühlmittelbereitstellleitung (125), die mit einem Endabschnitt von jedem der Kühlmodule (120) verbunden ist, um dem Kühlmodul (120) ein Kühlmittel bereitzustellen; und eine Kühlmittelentladungsleitung (127), die mit einem weiteren Endabschnitt von jedem der Kühlmodule (120) verbunden ist, um ein Kühlmittel auszustoßen, das von dem Kühlmodul (120) entladen wird, wobei das Kondensatormodul umfasst: ein Substrat (140), das an einer Oberfläche des Kühlmoduls (120) angeordnet ist; die Kondensatoren (145), die an einer Oberfläche des Substrats (140) gegenüber der Oberfläche angeordnet sind, die in Kontakt mit dem Kühlmodul (120) steht, und elektrisch mit den Hauptsammelschienen über die Verbindungssammelschiene (151, 152) verbunden sind, und ein Kondensatorgehäuse (150), das entlang eines äußeren Randes des Substrats (140) ausgebildet ist, sodass das Substrat (140) und der Kondensator (145) in dem Kondensatorgehäuse (150) angeordnet sind und in Kontakt mit dem Kühlmodul (120) stehen.
  2. Leistungseinheit nach Anspruch 1, bei der Kühlkanäle, die zwischen der Kühlmittelbereitstellleitung (125) und der Kühlmittelentladungsleitung (127) verbunden sind, in dem Kühlmodul (120) ausgebildet sind, und ein Kühlmittel, das durch den Kühlmittelkanal strömt, Wärme absorbiert, die von dem Leistungsmodul (115) erzeugt wird.
  3. Leistungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich die Kühlmittelbereitstellleitung (125) und die Kühlmittelentladungsleitung (127) Seite an Seite an beiden Seiten des Leistungsmoduls (115) erstrecken.
  4. Leistungseinheit nach Anspruch 1, bei der das Kondensatorgehäuse (150) und das Kühlmodul (120) miteinander verbunden werden.
  5. Leistungseinheit nach Anspruch 1 oder 4, bei der das Kondensatorgehäuse (150) aus einem nichtleitenden Material ausgebildet ist.
  6. Leistungseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 4 und 5, bei der die Hauptsammelschienen und die Kondensatoren (145) elektrisch miteinander über die Verbindungssammelschienen (151, 152) verbunden sind, und wobei die Verbindungssammelschienen (151, 152) entlang einer äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses (150) gegenüber einer inneren Oberfläche des Kondensatorgehäuses (150), die auf das Kühlmodul (120) zeigt, ausgebildet sind, um elektrisch die Hauptsammelschienen und die Kondensatoren zu verbinden.
  7. Leistungseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 4 bis 6, bei der: ein Vorsprung (200) an einer Seite einer äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses (150) ausgebildet ist, um der einen Oberfläche des Leistungsmoduls (115) zu entsprechen, und eine Nut (201), welche eine Form gemäß einer Form des Vorsprungs (200) aufweist und angeordnet ist, um dem Vorsprung (200) zu entsprechen, an einer Seite einer äußeren Oberfläche des Kondensatorgehäuses (150) ausgebildet ist, die angeordnet ist, um der äußeren Oberfläche des Leistungsmoduls (115) zu entsprechen.
  8. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Leistungsmodul (115) und das Kühlmodul (120) miteinander verbunden sind.
  9. Leistungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hauptsammelschienen umfassen: eine positive Gleichstromsammelschiene (106), die mit einer positiven Gleichstromleistungsquelle (106) verbunden ist; eine negative Gleichstromsammelschiene (102), die mit einer negativen Gleichstromleistungsquelle verbunden ist; und eine Phasensammelschiene (104), die mit einem vorgegebenen Abstand zu der positiven und negativen Gleichstromsammelschiene (106, 102) angeordnet ist.
  10. Leistungsumwandlungsvorrichtung, bei der die Leistungseinheiten nach Anspruch 1 in Reihe gestapelt sind, sodass die Verbindungssammelschienen (151, 152) der benachbarten Kondensatormodule (120) in Kontakt miteinander stehen, wobei die Kühlmittelbereitstellleitungen (125) miteinander entlang einer einzelnen Achse verbunden sind und die Kühlmittelentladungsleitungen (127) miteinander entlang einer einzelnen Achse verbunden sind.
  11. Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, ferner umfassend: elastische Elemente (400), die elastisch die Leistungseinheiten (100) an beiden Enden der Leistungseinheiten (100) abstützen, um einen Zustand aufrechtzuerhalten, in dem die Leistungseinheiten (100) gestapelt sind.
  12. Motorantriebssystem, umfassend: eine Leistungsumwandlungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11; eine Batterie, die dem Leistungsmodul Leistung bereitstellt; eine Baugruppe, die ein Steuersignal an die Gatepins (130) des Leistungsmoduls (115) überträgt; und einen Motor, der Rotationskraft durch Verwenden von Leistung erzeugt, die von dem Leistungsmodul (115) bereitgestellt wird.
  13. Hybridfahrzeug, umfassend: das Motorantriebssystem nach Anspruch 13; und eine Verbrennungskraftmaschine, die eine Rotationskraft gemeinsam mit dem Motor erzeugt.
  14. Brennstoffzellenfahrzeug, umfassend: das Motorantriebssystem nach Anspruch 13; und eine Brennstoffzelle, die elektrisch mit der Batterie verbunden ist und elektrische Energie durch eine chemische Reaktion erzeugt.
  15. Elektrisches Fahrzeug, das sich unter Verwendung von Rotationskraft bewegt, die von dem Motorantriebssystem nach Anspruch 13 erzeugt wurde.
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