【電動汽車拆解】PCU（二）：實現了與鉛蓄電池相當的尺寸

【電動汽車拆解】PCU（二）：實現了與鉛蓄電池相當的尺寸

【電動汽車拆解】PCU（二）：實現了與鉛蓄電池相當的尺寸

2009/10/27 00:00

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實現了與鉛蓄電池相當的尺寸

凌志LS600h是在高級轎車“凌志LS460”基礎上追加混合動力系統而成。如果是混合動力專用車，PCU的尺寸或許會更大一些，而凌志LS600h最優先強調的就是要減小PCU的尺寸。LS460將置於車輛前部的鉛蓄電池移至車輛後部，PCU的尺寸只能與空出的鉛蓄電池容積相當。

　　原來的功率半導體和冷卻器的構造由上往下依次為功率半導體元件、絕緣板、散熱板（銅或銅合金）、冷卻板（鋁合金壓鑄而成）（圖5）。重疊冷卻板製成的是冷卻器。使冷卻水在冷卻器中循環，通過散熱板，冷卻半導體元件。

圖5：單面冷卻的構成在絕緣板上面配置功率半導體元件。熱量通過絕緣板，傳到散熱板，由冷卻器散熱。(點擊放大)

　　而新開發的PCU由散熱板、絕緣板和冷卻板夾在功率半導體的兩側而成（圖6）。其中，功率半導體和散熱板用樹脂封裝。功率半導體與信號輸入端子之間通過引線鍵合相連。另外，為確保引線鍵合高度方向的空間，在功率半導體的一側配置了導電墊片。

圖6: 新型雙面冷卻的構成冷卻功率半導體的兩側。為提高熱傳導，在功率半導體旁邊依次配置散熱板、絕緣板、冷卻器。(點擊放大)

　　為比單面冷卻進一步提高熱傳導率，此次新採用了使功率半導體的熱量比起絕緣板，先行向散熱板傳導的構造。另外，冷卻板跟原來一樣，由鋁材料製成，不過由壓鑄件更換成了熱傳導率高的沖壓材料。

　　為實現雙面冷卻，製作了交叉重疊功率半導體和冷卻板的層疊型（圖7）構造。層疊型的優點在於可以減小PCU的面積。過去的單面冷卻構造在一個封裝中集成有多個功率半導體。通過採用多個封裝，提高PCU的性能，不過並不適合細緻調整功率半導體數量的設計方案。

圖7：冷卻器為層疊型（a）雙面冷卻的PCU採用的是冷卻器的冷卻板與半導體交叉層疊的層疊結構。（b）現在採用該結構的只有凌志LS600h和RX450h，具有靈活性，可根據車型需要的輸出功率改變層疊枚數進行設計。將來還有望應用於普及車型。(點擊放大)

　　另外，要提高輸出功率，需要將封裝呈面狀橫向接合在一起，因此存在面積增大、難以配備于汽車使用的問題。

　　此次的構造可根據混合動力車的輸出功率選擇功率半導體元件的數量。並且，由於是與冷卻板交叉重疊功率半導體的層疊型構造，即使功率半導體數量增加，在設計上也能夠減小面積。

　　新型雙面冷卻構造的採用車型目前只有最高端車型凌志LS600h和2009年春季上市的“凌志RX450h”，此外還能應用於輸出功率較低的混合動力系統。（未完待續：特約撰稿人：金子高久，電裝EHV機器技術部組長）

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