具体实施方式

参考图1，现在将描述在本发明的第一实施例中实现本发明的电气系统100。

电气系统100旨在例如安装在机动车辆中。

电气系统100首先包括电源102，电源102设计成提供直流电压U，例如，范围在10V至100V范围内，例如，48V或甚至12V。

因此，电源102是直流电压源。该电源例如包括电池。

电气系统100还包括电机130，电机130包括多个相(未示出)，用于具有相应的相电压。

电气系统100还包括连接在电源102和电机130之间的电压转换器104，以执行直流电压U和相电压之间的转换。

电压转换器104首先包括正母线106和负母线108，正母线106和负母线108旨在连接到电源102以接收直流电压U，正母线106接收高电势，负母线108接收低电势。

电压转换器104还包括至少一个电气模块110。该电气模块110是功率模块。功率模块110包括一个或多个相母线，分别用于连接到电机130的一个或多个相，以便提供它们相应的相电压。

在所描述的示例中，电压转换器104包括三个功率模块110，每个功率模块包括连接到电机130的两个相的两个相母线122₁，122₂。

更具体地，在所描述的示例中，电机130包括两个三相系统，每个三相系统包括三个相，并且旨在彼此电相移120°。优选地，功率模块110的第一相母线122₁分别连接到第一三相系统的三个相，而功率模块110的第二相母线122₂分别连接到第二三相系统的三个相。

对于每个相母线122₁，每个功率模块110包括连接在正母线106和相母线122₁之间的第一电气部件(在这种情况下是高侧开关112₁)，以及连接在相母线122₁和负母线108之间的第二电气部件(在这种情况下是低侧开关114₁)。因此，开关112₁、114₁被布置成形成开关臂，其中相母线122₁形成中心抽头。

对于每个相母线122₂，每个功率模块110还包括连接在正母线106和相母线122₂之间的第三电气部件(在这种情况下是高侧开关112₂)，以及连接在相母线122₂和负母线108之间的第四电气部件(在这种情况下是低侧开关114₂)。因此，开关112₂、114₂被布置成形成开关臂，其中相母线122₂形成中心抽头。

每个开关112₁、114₁、112₂、114₂包括第一和第二主端子116、118和控制端子120，控制端子120用于根据应用至其的控制信号在两个主端子116、118之间选择性地打开和关闭开关112₁、114₁、112₂、114₂。开关112₁、114₁、112₂、114₂优选为晶体管，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其栅极形成控制端子120，漏极和源极分别形成主端子116、118。或者，开关112₁、114₁、112₂、114₂可以是“绝缘栅双极晶体管”(或IGBT)晶体管。

在所描述的示例中，开关112₁、114₁、112₂、114₂每个都采用板的形式，例如，该板基本上是矩形的，并且具有上部面和下表面。第一主端子116在下部面上延伸，而第二主端子118在上部面上延伸。开关112₁、114₁、112₂、114₂旨在被大于1A的电流在其主端子116、118之间穿过

应当理解，正母线106、负母线108和相母线122₁、122₂是刚性电导体，其被设计成承受旨在穿过开关112₁、114₁、112₂、114₂的至少1A的电流。它们优选至少1mm厚。

此外，在所描述的示例中，正母线106首先包括连接功率模块110的正公共母线106A，并且在每个功率模块110中，正母线106包括连接到正公共母线106A的正局部母线106B。类似地，负母线108包括连接功率模块110的负公共母线108A，以及在每个功率模块110中，负母线108包括用于每个低压侧开关114₁、114₂的负局部母线108B1、108B2，其中负局部母线108B1、108B2连接到负公共母线108A。这些连接在图1中显示为菱形。

此外，在所描述的示例中，正公共母线106A和负公共母线108A均由单个导电部分形成。

此外，在所描述的示例中，电机130同时具有交流发电机和电马达功能。更具体地，机动车辆还包括具有输出轴的热内燃发动机(未示出)，电机130经由皮带(未示出)连接到该输出轴。热力内燃发动机旨在通过其输出轴驱动机动车辆的车轮。因此，在作为交流发电机操作期间，电机130通过输出轴的旋转向电源102供应电能。电压转换器104然后作为整流器操作。在作为电马达操作期间，电机驱动输出轴(除了或代替热力内燃发动机)。电压转换器104然后作为逆变器操作。

电机130位于例如机动车辆的变速箱或离合器中，或替代交流发电机。

在说明书的剩余部分，将参考竖直方向H-B进一步详细描述电压转换器104的元件的结构和布局，其中“H”代表顶部，“B”代表底部。该竖直H-B方向在图中用参考标记V表示

参考图2，电压转换器104包括具有热交换表面204的散热器206，功率模块110(图2中示出了单个功率模块110)分别安装在该热交换表面20上。散热器206的热交换表面204和功率模块110之间的热交换例如通过散热器206的热交换表面204和功率模块110之间的直接接触或借助导热膏来发生。

电压转换器104还包括支撑壳体208，诸如控制模块210的次级电子模块固定在支撑壳体208上。在图1的例子中，控制模块210是控制板。此外，可选地，支撑壳体208安装在散热器206上。

参考图3，功率模块110包括优选由金属制成的多个电连接部分304、304₁、304₂、304₃、304₄。

每个电连接部分304、304₁、304₂、304₃、304₄具有沿着水平主平面PP延伸的主板306、306₁、306₂、306₃、306₄，该水平主平面PP对于所述主板306、306₁、306₂、306₃、306₄是相同的，使得主板306、306₁、306₂、306₃、306₄基本共面。特别地，在所描述的示例中，主板306、306₁、306₂、306₃、306₄具有在相同水平延伸的相应水平上部面308、308₁、308₂、308₃、308₄。为了清楚起见，上部面308、308₁、308₂、308₃、308₄仅在图3中针对主板306、306₁、306₂、306₃、306₄中的一些示出。

特别地，功率模块110包括：第一电连接部分304₁，具有主板306₁，该主板306₁具有上部面308₁；第二电连接部分304₂，具有主板306₂，该主板306₂具有上部面308₂；第三电连接部分304₃，具有主板306₃，该主板306₃具有上部面308₃；和第四电连接部分304₄，具有主板306₄，该主板306₄具有上部面308₄。

此外，主板306、306₁、306₂、306₃、306₄沿着主平面PP彼此分开至少一个间隙310。在所描述的例子中，每个间隙310的宽度小于或等于五毫米。这意味着限定间隙310的两个主板沿着该间隙310最多分开五毫米。

此外，第一电连接元件将第一电连接部分304₁的主板306₁的上部面308₁电连接到第二电连接部分304₂的主板306₂的上部面308₂。

第一电连接元件包括两个带326₁和第一焊盘390₁，每个金属带326₁的第一端使用第一焊接方法，例如使用超声波焊接方法或使用摩擦焊接方法焊接到第一焊盘390₁上。第一焊盘390₁也使用第二焊接方法，例如使用钎焊，焊接到第二电连接部分304₂的主板306₂的上部面上。因此，使用第二焊接方法获得的焊料比使用第一焊接方法获得的焊料的耐温性差。每个金属带326₁的第二端也使用第一或第二焊接方法直接焊接到第一电连接部分304₁的主板306₁的上部面308₁上。

作为替代实施例，第一电连接元件还包括使用第二焊接方法焊接到第一电连接部分304₁的主板306₁的上部面上的第二焊盘，并且使用第一或第二焊接方法将每个金属带的第二端焊接到第二焊盘上。

在另一个替代实施例中，第一电连接元件仅包括第二焊盘，而不包括第一焊盘390₁。使用第二焊接方法将第二焊盘焊接到第一电连接部分304₁的主板306₁的上部面上，使用第一或第二焊接方法将每个金属带的第二端焊接到第二焊盘上，并且使用第一或第二焊接方法将每个金属带326₁的第一端直接焊接到第二电连接部分304₂的主板306₂的上部面308₂上。

在另一个替代实施例中，第一电连接元件仅包括两个带326₁。使用焊接方法，例如使用超声波焊接方法或使用摩擦焊接方法，将每个金属带的第一端直接焊接到第一电连接部分304₁的主板306₁的上部面上，并且使用相同的焊接方法将每个金属带的第二端直接焊接到第二电连接部分304₂的主板306₂的上部面上。

通常，电连接部分304、304₁、304₃、304₄中的至少一个还具有从其主板306、306₁、306₃、306₄突出的至少一个电连接器。每个电连接器例如或者是销312₁的形式，或者是折叠片312₂、312₃的形式，或者甚至是直片312₄的形式。

在这里描述的例子中，直片312₄与其主板306₃、306一起形成相母线122₁、122₂。正局部母线106B通过结合主板306₂、第一电连接元件和与其主板306₁相关联的折叠片312₃而形成。折叠片312₂与其主板306₄、306一起形成负局部母线108B1、108B2。

每个电连接器312₁、312₂、312₃具有：固定到主板306、306₁、306₂、3063、306₄的固定端314；在所述示例中竖直延伸并终止于自由端的主要部分316；和将固定端314连接到主要部分316的肘部320。为了清楚起见，电连接器312₁、312₂、312₃的这些不同元件仅在图3中针对两个电连接器312₁、312₂示出，一个呈销的形式，另一个呈片的形式。

在直片的情况下，电连接器312₄在相当大的长度上突出到主平面PP中，例如至少一厘米，以便允许其被连接。此外，电连接器312₄具有固定到主板306的固定端314，该固定端314非常宽，例如至少一厘米，以允许电流通过。

在所描述的例子中，通过从单个金属板切割获得电连接部分304。

在这里描述的例子中，金属板由铜制成。作为替代实施例，金属板可以由铝甚至金制成。

此外，如前所述，功率模块110包括晶体管112₁、112₂、114₁、114₂，每个例如电连接在主板306、306₂、306₃、306₄中的相应两个的两个上部面308、308₂、308₃、308₄之间，以便允许根据需要通过并中断功率电流，例如，该功率电力在这两个主板306、306₂、306₃、306₄之间例如可以大于一安培。每个晶体管112₁、112₂、114₁、114₂首先具有下部面，该下部面压靠两个上部面308、308₂、308₃中的一个上部面，该晶体管电连接到该一个上部面。每个晶体管112₁、112₂、114₁、114₂也具有上部面，其一部分电连接到两个上部面中的另一个。在所描述的示例中，晶体管112₁、112₂、114₁、114₂的上部面还包括用于控制晶体管112₁、112₂、114₁、114₂的部分，其在所述示例中例如通过线328电连接到第三主板306的上部面。

换句话说，晶体管1121安装在第二电连接部分304₂的主板3062的上部面308₂上，并且第二电连接元件将晶体管1121电连接到第三电连接部分304₃的主板306₃的上部面308₃。

第二电连接元件包括两个带326₂，每个金属带326₂的第一端使用焊接方法焊接到晶体管112₁的上部面上，例如使用超声波焊接或使用摩擦焊接，并且每个金属带326₂的第二端使用相同的焊接方法焊接到第三电连接部分304₃的主板的上部面308₃上。

类似地，晶体管114₁安装在第三电连接部分304₃的主板306₃的上部面308₃上，并且第三电连接元件将晶体管114₁电连接到第四电连接部分304₄的主板306₄的主板的上部面308₄。

第三电连接元件包括两个带326₃，每个金属带326₃的第一端使用焊接方法焊接到晶体管114₁的上部面上，例如使用超声波焊接或使用摩擦焊接，并且每个金属带326₃的第二端使用相同的焊接方法焊接到第四电连接部分304₄的主板306₄的上部面306₈。

类似地，晶体管112₂和114₂的上部面通过两个带326电连接到主板306的上部面之一。

在所描述的例子中，带326、326₁、326₂、326₃由铝制成，并且具有例如2mm×0.3mm的横截面。在替代实施例中，带326、326₁、326₂、326₃由金制成。

在所描述的例子中，焊盘390₁是矩形9.5mm×7.5mm板的形式，并且具有例如4.64×2.94mm的横截面，厚度为0.15mm。焊盘390₁例如通过在两个铜层之间组装因瓦层来形成，所述组装例如使用共轧制方法来执行。作为替代实施例，因瓦层可以由钼层代替。在另一个替代实施例中，焊盘3901可以由复合材料制成，例如钼-铜。

在所描述的例子中，线328由铝制成，并且具有0.2mm的直径。在替代实施例中，线328由金制成。

在所描述的示例中，销形式的电连接器312₁用于将功率模块110连接到控制模块210，以便测量电数值并控制晶体管112₁、112₂、114₁、114₂。

此外，仍然在所描述的示例中，电连接器312₂连接到负公共母线108A，并且电连接器312₃连接到正公共母线106A。

此外，仍然在所描述的示例中，直片形式的两个电连接器312₄分别形成功率模块110的两个相母线122₁、122₂。

参考图4中的，示出了功率模块110的包覆模制件，并由附图标记402表示。包覆模制件402是电绝缘体，并且完全覆盖每个晶体管112₁、112₂、114₁、114₂和主板306₁、306₂、306₃、306₄、306的至少部分上部面308₁、308₂、308₃、308₃。

在这里描述的例子中，包覆模制件402也完全覆盖每个线328。

此外，电绝缘包覆模制件402的上部面具有腔C，整个第一电连接元件位于该腔C中。

在替代实施例中，只有部分第一电连接元件位于腔C中，并且电绝缘包覆模制件402覆盖第一电连接元件的其余部分。例如，焊接到第一电连接部分304₁的主板306₁的上部面308₁的两个带326₁的端部被电绝缘包覆模制件402覆盖，并且第一电连接元件的其余部分位于腔C中。

这样，电绝缘包覆模制件不会在第一电连接元件上施加任何保持力，这使得当该第一电连接元件加热时，电连接部分的上部面上的一个或多个焊盘的条或焊料容易断裂。

包覆模制件402例如由树脂制成，甚至例如由环氧树脂制成。优选地，包覆模制件402是一体的。

在这里描述的实施例中，腔C没有材料。作为替代实施例，腔C填充有凝胶，例如电介质和/或硅胶。凝胶还可以具有范围为230-600mPa-s、优选400-500mPa-s的粘度，例如465mPa-s的粘度，和/或可以表现出范围为65-180g、优选110-160g的硬度，例如123g或154g的硬度。

在另一替代实施例中，腔填充有不同于形成电绝缘包覆模制件402的树脂的树脂。特别地，填充腔C的树脂的硬度小于形成电绝缘包覆模制件402的树脂的硬度。例如，电绝缘包覆模制件由例如硬度在70和90肖氏硬度之间的环氧树脂形成，并且腔填充有例如硬度在20和40肖氏硬度之间的弹性体树脂。填充腔C的树脂也可以属于如由保险商实验室认证公司(the Underwriters Laboratories certification company)定义的UL 94V-0防火等级。

从图5中可以看出，包覆模制件402使第二电连接部分304₂的主板306₂的下部面502₂暴露。这个暴露的部分被设计成压靠散热器206。因此，散热器206与由包覆模制件402暴露的下部面502₂热接触。这种热接触可以是直接接触，或者甚至可以经由绝缘且导热的电连接元件接触。

类似地，包覆模制件402使得其他电连接部分304、304₁、304₃、304₄中的每一个的主板306、306₁、306₃、306₄的下部面502、502₁、502₃、502₄暴露。这些暴露的部分被设计成压靠散热器206。因此，散热器206与由包覆模制件402暴露的下部面502、502₁、502₃、502₄热接触。这种热接触可以是直接接触，或者甚至可以经由绝缘且导热的电连接元件接触。

此外，应当理解，每个电连接器312₁、312₂、312₃、312₄的固定端314具有完全被包覆模制件402暴露的下部面。此外，包覆模制件402填充每个间隙310，并且在每个间隙310中具有与主板206、206₁、206₂、206₃、206₄的下部面502、502₁、502₂、502₃、502₄齐平的下部面

包覆模制件402具有向下突出的至少一个树脂垫506，树脂垫506被设计成与散热器206直接接触，以便在主板306、306₁、306₂、306₃、306₄的下部面502、502₁、502₂、502₃、502₄与散热器206之间限定预定的空间，并且因此导热元件的厚度填充此空间。在所描述的示例中，每个树脂垫506从存在于主板306、306₁、306₂、306₃、306₄之间的间隙310之一中的包覆模制件的下部面突出。

参考图6，现在将描述本发明的第二实施例。与第一实施例的元件相同或相似的元件在第二实施例的描述中使用相同的附图标记。

在本发明的第二实施例中，电绝缘包覆模制件402的上部面具有腔C’，仅部分第一电连接元件位于该腔C’中，电绝缘包覆模制件402覆盖第一电连接元件的其余部分。

在该实施例中，电绝缘包覆模制件402部分地覆盖带326₁，并且只有带326₁在上下方向上的最高部分没有被电绝缘包覆模制件402覆盖。换句话说，只有带3261在上下方向上的最高部分位于腔C’中。

优选地，在该实施例中，第一电连接元件仅包括两个带326₁。使用焊接方法，例如使用超声波焊接方法或使用摩擦焊接方法，将每个金属带的第一端直接焊接到第一电连接部分304₁的主板306₁的上部面上，并且使用相同的焊接方法将每个金属带的第二端直接焊接到第二电连接部分304₂的主板306₂的上部面上。

作为替代实施例，第一电连接元件还可以包括第一焊盘390₁和/或第二焊盘。

以这种方式，电绝缘包覆模制件不会在带326₁的最高部分上施加任何保持力，这允许这些带的最高部分在这些带加热时容易断裂。

腔C’没有材料。作为替代实施例，该腔C’可以填充不同于形成电绝缘包覆模制件402的树脂的凝胶或树脂。填充腔C’的凝胶或树脂例如与本发明第一实施例的填充腔C的凝胶或树脂相同。

还应注意，本发明不限于前述实施例。实际上，对于本领域技术人员来说，根据刚刚向他们公开的教导，可以对上述实施例进行各种修改是显而易见的。

例如，本发明不限于前述的功率模块，而是适用于所有类型的电气模块，其包括由第一电连接元件电连接的两个电连接部分和安装在两个电连接部分之一的上部面上的第一电气部件，所述第一电气部件由电绝缘包覆模制件覆盖，以防止该第一电气部件过热到点燃电绝缘包覆模制件的程度。

在本发明的上述详细介绍中，所使用的术语不能理解为将本发明限制于本说明书中公开的实施例，而是必须理解为包括所有等同物，通过将本领域技术人员的一般知识应用于刚刚向他们公开的教导的实施，所有等同物预期在本领域技术人员的范围内。