本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的开关模块。本发明还涉及一种具有开关模块的逆变器设备和相应的车辆。
背景技术：
1、为了在电动车或混合动力车中的驱动而需要逆变器，该逆变器从
2、由电池或发电机提供的直流电压产生交流电压，以便驱动用于车辆的行驶运行的电动马达。逆变器的核心部件是开关元件，开关元件根据相位建立或取消电连接。对于开关元件，尤其使用半导体开关元件，其虽然经受开关频率和开关电流，但在运行中强烈地发热，并且因此必须相应符合应用地放置。
3、已知的是，将开关元件面式地并排定位，从而使得它们可以从下侧主动冷却，并且从上侧通过对流和/或热辐射被动冷却。
技术实现思路
1、本发明的任务是，提供一种用于车辆的逆变器设备的开关模块，
2、其可特别简单地集成。该任务通过具有权利要求1的特征的开关模块，通过具有权利要求9的特征的逆变器设备，并且通过具有权利要求15
3、的特征的车辆来解决。本发明的优选的实施方案由从属权利要求和利用附图的描述得到。
4、根据本发明，提出了一种开关模块，其适用于和/或被构造成用于车辆的逆变器设备。该车辆尤其构造为电动车或混合动力车。在任何情况下，车辆具有至少一个牵引马达以驱动车辆。牵引马达被构造为电动马达。
5、逆变器设备具有从直流电供电和/或dc供电出发来提供交流电压供电、尤其是ac供电的功能。
6、开关模块具有刚好一个或至少一个开关装置。因此，在开关模块中分别可以设置有刚好一个开关装置，或者备选地设置有两个或更多个开关装置。开关装置可以被构造为高边开关装置或低边开关装置。在开关模块具有两个或更多个开关装置的情况下，至少一个或刚好一个开关装置可以被构造为高边开关装置，并且刚好一个或至少一个开关装置可以被构造为低边开关装置。
7、逆变器设备具有中间回路电容器装置和至少一个相输出端。开关模块在输入侧具有用于与中间回路电容器装置接触的输入联接部，并且在输出侧具有用于与至少一个相输出端接触的输出联接部。尤其地，高边开关装置与中间回路电容器装置的dc(+)输出端经由输入联接部连接或可连接，和/或低边开关装置与中间回路电容器装置的dc(-)输出端经由输入联接部连接或可连接。
8、开关模块具有基体，其中，基体形成至少一个模块主侧。开关装置布置在模块主侧上或者至少平行于模块主侧地布置。模块主侧优选是开关模块和/或基体的具有最大面积的侧。还可以设置的是，开关模块和/或基体分别具有彼此对置的两个模块主侧。例如，第一模块主侧可以通过开关模块和/或基体的前侧构造，并且第二模块主侧可以被构造为开关模块和/或基体的后侧。侧面环绕地布置，但其中，侧面比模块主侧构造得更小或者优选甚至明显更小。尤其地，开关模块可以具有壳体，其中，该壳体形成或一起形成基体。
9、在本发明的范围内提出的是，输入联接部和输出联接部布置在开关模块的对置的侧上和/或在y方向或负的y方向上延伸。开关模块的高度在z方向上延伸，开关模块的厚度在x方向上延伸。
10、在此，本发明考虑到，通过输入联接部和输出联接部的对称布置，开关模块可以特别简单地集成到逆变器设备中。尤其地，开关模块可以以在负的z方向上的安装方向安装到逆变器设备中。
11、优选地，开关模块具有冷却装置，其中，冷却装置平行于模块主侧地取向和/或平行于y-z平面地延伸。优选地，冷却装置被构造为主动冷却装置，特别是被构造为液体冷却装置。尤其地，冷却装置选择性地和/或仅仅配属于开关模块。
12、对于结构上的设计方案优选的是，冷却装置具有冷却联接部，其中，冷却联接部在负的z方向上延伸。因此，开关模块的侧面被冷却联接部占据。因此，继续本发明的以下考虑，即以在负的z方向上的安装方向将开关模块安装到逆变器设备中。
13、在本发明的优选的改进方案中，开关模块具有控制和/或测量联接部，其中，控制和/或者测量联接部在正的z方向上延伸。尤其地，控制和/或测量联接部布置成与冷却联接部对置。因此，开关模块的其它的、尤其是对置的侧面被控制和/或测量联接部占据。因此，继续本发明的以下考虑，即以在负的z方向上的安装方向将开关模块安装到逆变器设备中。
14、总的来说，开关模块的两个对置的侧被用于输入联接部，并且输出联接部和两个对置的侧被用于冷却联接部和控制和/或测量联接部。因此，给开关模块的每个侧面指派相应的功能。由于侧面被用于联接部，所以开关模块在垂直于模块主侧的方向上的厚度并不增加，从而使得开关模块可以节省空间地定位在逆变器设备中，并且在所描述的安装方向上安装。
15、优选的是，开关模块具有至少一个功率半导体作为开关装置。设置的是，该功率半导体平行于模块主侧延伸和/或在y-z平面中延伸。特别优选地，功率半导体未封装地构造。在此，半导体材料可以是例如si、sic、gan等。半导体类型可以例如是igbt、mosfet、共源共栅结构(kaskoden)等。
16、特别优选的是，开关模块具有陶瓷铜板，其中，陶瓷铜板平行于模块主侧地延伸和/或平行于y-z平面地取向。陶瓷铜板优选构造为dcb(direct-bond-copper-substrat(直接铜键合衬底))或ims(insulated metal substrate(绝缘金属衬底))。陶瓷铜板对于热能的去除和/或导出是特别有利的。优选地，一个或多个开关装置(尤其是构造为功率半导体)作为芯片直接施加、尤其是焊接到陶瓷铜板上。冷却装置与陶瓷铜板热接触。例如，冷却装置构造成与陶瓷铜板一致。陶瓷铜板优选矩形地构造。
17、在本发明的优选的改进方案中，输入联接部具有输入接触面，并且输出联接部具有输出接触面。输入接触面和输出接触面在x-y平面中延伸和/或垂直于模块主侧的平面延伸。
18、中间回路电容器装置的输出端具有输入配对接触面，其优选在与输入接触面相同的平面中延伸。相输出端具有输出配对接触面，其优选在与输出接触面相同的平面中延伸。
19、利用该结构而可能的是，在开关模块沿负的z方向的安装中，朝配对接触面力锁合地移动开关模块并且由此电接触开关模块。备选地或补充地，冷却联接部可以沿z方向联接，以便因此在开关模块沿负的z方向的安装中朝逆变器设备的配对冷却联接部移动，以便以流体技术连接冷却装置。利用该改进方案，继续本发明的以下考虑，即以在负的z方向上的安装方向将开关模块安装到逆变器设备中。
20、在本发明的改进方案或备选方案中，开关模块具有至少一个高边开关装置和至少一个低边开关装置。尤其地，该开关模块形成半桥。在该设计方案中，可以通过单个节省空间的开关模块，在整个相位上提供相输出端。还可能的是，为每个相输出端设置有两个或更多个这样的开关模块。
21、在开关模块具有开关装置中的两个的情况下(其中，其中一个开关装置被构造为高边开关装置，而其中一个开关装置被构造为低边开关装置)优选的是，该开关模块具有两个陶瓷铜板和布置在其上的开关装置，其中，冷却装置布置在开关装置和/或陶瓷铜板之间，以便主动冷却两个开关装置。总的来说，产生用于该开关模块的三明治结构。
22、本发明的另一主题形成用于车辆的逆变器设备，其中，逆变器设备具有之前描述的和/或根据权利要求1至8中任一项所述的多个开关模块。在此，不同的开关模块也可以安装到逆变器设备中。
23、逆变器设备具有从直流电压供电和/或dc供电出发来提供交流电压供电、尤其是ac供电的功能。
24、逆变器设备具有中间回路电容器装置和至少其中一个相输出端，其中，开关装置和/或开关模块在输入侧与中间回路电容器装置连接，并且在输出侧与至少一个相输出端连接。优选地，逆变器设备具有刚好三个相输出端，以便三相地运行ac供电。开关装置在输入侧与中间回路电容器装置连接，并且在输出侧与至少一个相输出端连接。利用该设计方案和对开关模块和/或开关装置的相应的操控，可以产生优选三相的交流电流/交流电压作为ac供电。
25、提出的是，开关模块中的多个开关模块利用平行取向的模块主侧以堆叠方式和/或以直立地成一列的方式布置在逆变器设备中。因此，开关模块平行地和/或竖直地，以共同的列直立在逆变器设备中。特别优选地，开关模块在垂直于模块主侧的观看方向上一致地或至少重叠地布置。尤其地，开关模块如堆叠那样布置，其中，开关模块优选沿堆叠方向彼此间隔开。
26、该主题基于以下考虑，即，开关模块迄今总是面式地并排地定位在共同的平面中，以便能够特别好地从后侧主动冷却，并且能够附加地通过对流/热辐射从前侧被动冷却。然而，这种布置一方面具有所需的面积相对较大的缺点，另一方面，当高边开关装置和低边开关装置依次布置时，在高边开关装置和低边开关装置中可能发生线路长度问题。而根据本发明的逆变器设备能够利用第三维度来减小针对逆变器设备中的开关模块所需的结构空间。这种节省空间的布置能够通过开关模块的特殊的设计来实现。
27、在本发明的优选的改进方案中，逆变器设备包括一个或多个紧固体，其中，紧固体被构造成用于沿负的z方向紧固开关模块。尤其地，开关模块在利用紧固体的安装中沿负的z方向运动，使得输入接触面和输出接触面和/或冷却联接部符合功能地被安装。优选地，一个或多个紧固体被构造为板条，其中，板条在x方向上延伸。
28、优选地，逆变器设备中的开关模块的所有控制和/或测量联接部沿同一方向延伸，从而可以从一个侧面接触整个开关模块。
29、特别优选地，逆变器设备具有控制和/或测量板，其中，控制和/或测量板放置在多个开关模块上，其中，朝共同的正的z方向指向的控制和/或测量联接部可以由控制和/或测量板容纳。该结构便于开关模块的接触，并且允许节省空间的结构方式。
30、在本发明的优选的改进方案中，具有平行的模块主侧的开关模块平行于y-z平面取向和/或平行地彼此错开地布置。中间回路电容器装置以平行于x-y平面的电容器主侧或一般的面延伸部来延伸。电容器主侧是中间回路电容器装置的具有最大面积的侧。模块主侧或其平面因此垂直于中间回路电容器装置的面延伸部和/或电容器主侧或其平面。通过该布置，开关模块例如可以相互平行地、节省空间地布置在中间回路电容器装置的侧面上。
31、在功能上看优选的是，给每个相输出端配属至少一个高边开关装置和至少一个低边开关装置。因此，可以利用每个相输出端来切换和/或产生完整的相位。
32、在本发明的优选的改进方案中，给每个相输出端配属两个或更多个高边开关装置和/或两个或更多个低边开关装置。
33、在本发明的第一备选方案中，共同的相输出端的所有高边开关装置并排布置和/或相输出端的所有低边开关装置并排布置。因此，形成并排布置的一组高边开关装置和一组低边开关装置。该设计方案的优点在于，可以非常简单地实现中间回路电容器装置侧上的联接部。
34、在备选的设计方案中，高边开关装置和低边开关装置相对于中间平面对称地布置。中间平面在y-z平面中延伸，其中，中间平面对称地划分相输出端的开关装置。尤其地，在两个低边开关装置之间布置有至少一个高边开关装置。两个或更多个高边开关装置也可以布置在两个低边开关装置之间。备选地或补充地，在相输出端的两个高边开关装置之间布置有至少一个低边开关装置。两个或更多个低边开关装置也可以布置在相输出端的两个高边开关装置之间。对称布置的开关装置的布置提供了最小的整流电池的优点，其减小了中间回路电容器装置的中间回路的区域中的必要的补偿电流。
35、本发明的另一主题通过具有如之前描述的或根据前述的权利要求中任一项的逆变器设备的车辆来形成。车辆具有至少有一个牵引马达，其中，逆变器设备被构造成用于为牵引马达提供ac供电和/或给牵引马达供应交流电压和交流电流。
1.用于车辆的逆变器设备(1)的开关模块(6)，所述开关模块具有：
2.根据权利要求1所述的开关模块(6)，其特征在于具有冷却装置(18)，其中，所述冷却装置(18)平行于所述模块主侧(11a、b)地取向和/或平行于y-z平面延伸。
3.根据权利要求2所述的开关模块(6)，其特征在于，所述冷却装置(18)具有冷却联接部(19)，其中，所述冷却联接部(19)在负的z方向上延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的开关模块(6)，其特征在于，所述开关模块(6)具有控制和/或测量联接部(22)，其中，所述控制和/或者测量联接部(22)在正的z方向上延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的开关模块(6)，其特征在于，所述开关装置(12)被构造为功率半导体，其中，所述功率半导体平行于所述模块主侧(11a、b)地延伸和/或在y-z平面中延伸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的开关模块(6)，其特征在于，所述开关模块(12)具有陶瓷铜板(21)，其中，所述陶瓷铜板(21)平行于所述模块主侧(11a、b)地取向和/或平行于y-z平面延伸。
7.根据前述权利要求中任一项所述的开关模块(6)，其特征在于，所述输入联接部(7)具有输入接触面(14)，并且所述输出联接部(8)具有输出接触面(16)，其中，所述接触面(14、16)平行于x-y平面延伸，从而所述开关模块(6)能够通过在负的z方向上的安装被接触，和/或所述冷却联接部(19)能在负的z方向上连接，从而所述开关模块(6)能够通过在负的z方向上的安装与冷却回路联接。
8.根据前述权利要求中任一项所述的开关模块(6)，其特征在于，所述开关模块(6)具有至少一个高边开关装置和至少一个低边开关装置。
9.用于车辆的逆变器设备(1)，所述逆变器设备具有：
10.根据权利要求9所述的逆变器设备(1)，其特征在于，所述逆变器设备具有紧固体(28)，其中，所述紧固体(28a)被构造成在负的z方向上紧固所述开关模块(6)。
11.根据权利要求9或10所述的逆变器设备(1)，其特征在于，所述开关模块(12)利用平行的模块主侧(11a、b)平行于y-z平面地取向，并且所述中间回路电容器装置(4)具有至少一个电容器主侧和/或面延伸部，其中，所述电容器主侧或面延伸部平行于x-y平面布置。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的逆变器设备(1)，其特征在于，给每个相输出端(5a、b、c)配属有至少一个高边开关装置和至少一个低边开关装置。
13.根据权利要求12所述的逆变器设备(1)，其特征在于，每个相输出端(5a、b、c)具有两个或更多个高边开关装置和/或两个或更多个低边开关装置，其中，所述相输出端(5a、b、c)的所有高边开关装置并排布置，和/或其中，相同的相输出端(5a、b、c)的所有低边开关装置并排布置。
14.根据权利要求12所述的逆变器设备(1)，其特征在于，每个相输出端(5a、b、c)具有两个或更多个高边开关装置和/或两个或更多个低边开关装置，其中，所述高边开关装置和所述低边开关装置相对于中间平面(25)对称地布置。
15.车辆，所述车辆具有根据前述权利要求中任一项所述的逆变器设备(1)用以对车辆中的牵引马达进行ac供电。
