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日本最新电动汽车技术解析二 PCU(功率控制单元)与铅蓄电池相当尺寸

已跟帖0条,点击查看 来源: 第一电动车网   作者:anlge565
收藏 打印 发给朋友 举报 2012年7月10日 17:16

实现了与铅蓄电池相当的尺寸

第一电动车网小编言:前面我们介绍了《PCU(功率控制单元)双面冷却构造技术》一文,今天我们详细介绍下功率控制单元和铅蓄电池大小尺寸的问题。

雷克萨斯LS600h是在高级轿车“雷克萨斯LS460”基础上追加混合动力系统而成。如果是混合动力专用车,PCU的尺寸或许会更大一些,而雷克萨斯LS600h最优先强调的就是要减小PCU的尺寸。LS460将置于车辆前部的铅蓄电池移至车辆后部,PCU的尺寸只能与空出的铅蓄电池容积相当。
  原来的功率半导体和冷却器的构造由上往下依次为功率半导体元件、绝缘板、散热板(铜或铜合金)、冷却板(铝合金压铸而成)(图5)。重叠冷却板制成的是冷却器。使冷却水在冷却器中循环,通过散热板,冷却半导体元件。


图5:单面冷却的构成,在绝缘板上面配置功率半导体元件。热量通过绝缘板,传到散热板,由冷却器散热。

而新开发的PCU由散热板、绝缘板和冷却板夹在功率半导体的两侧而成(图6)。其中,功率半导体和散热板用树脂封装。功率半导体与信号输入端子之间通过引线键合相连。另外,为确保引线键合高度方向的空间,在功率半导体的一侧配置了导电垫片。


图6: 新型双面冷却的构成冷却功率半导体的两侧。为提高热传导,在功率半导体旁边依次配置散热板、绝缘板、冷却器。


  为比单面冷却进一步提高热传导率,此次新采用了使功率半导体的热量比起绝缘板,先行向散热板传导的构造。另外,冷却板跟原来一样,由铝材料制成,不过由压铸件更换成了热传导率高的冲压材料。
  为实现双面冷却,制作了交叉重叠功率半导体和冷却板的层叠型(图7)构造。层叠型的优点在于可以减小PCU的面积。过去的单面冷却构造在一个封装中集成有多个功率半导体。通过采用多个封装,提高PCU的性能,不过并不适合细致调整功率半导体数量的设计方案。


图7:冷却器为层叠型(a)双面冷却的PCU采用的是冷却器的冷却板与半导体交叉层叠的层叠结构。(b)现在采用该结构的只有雷克萨斯LS600h和RX450h,具有灵活性,可根据车型需要的输出功率改变层叠枚数进行设计。将来还有望应用于普及车型。
  另外,要提高输出功率,需要将封装呈面状横向接合在一起,因此存在面积增大、难以配备于汽车使用的问题。
  此次的构造可根据混合动力车的输出功率选择功率半导体元件的数量。并且,由于是与冷却板交叉重叠功率半导体的层叠型构造,即使功率半导体数量增加,在设计上也能够减小面积。
  新型双面冷却构造的采用车型目前只有最高端车型雷克萨斯LS600h和2009年春季上市的“雷克萨斯RX450h”,此外还能应用于输出功率较低的混合动力系统。(未完待续:特约撰稿人:金子高久,电装EHV机器技术部组长)http://www.oneddc.com 

TAG: 电动汽车
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