[發明專利]半導體裝置以及電動車輛

有效

• 申請號: 200880009472.6
• 申請日: 2008-03-12
• 公開（公告）號: CN101641787A
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 吉田忠史;長田裕司;橫井豐
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L23/38
• 分類號: H01L23/38
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 柳春雷;南 霆

技術領域

本發明涉及半導體裝置以及電動車輛，尤其涉及使用于電動車輛上的 半導體裝置的冷卻技術。

背景技術

日本專利文獻特開平11-154720號公報公開了能夠在不使用冷卻風 扇的情況下對開關元件進行冷卻的逆變器。該逆變器包括開關元件和用于 防止開關元件過熱的冷卻裝置。并且，在該逆變器中，作為冷卻裝置而可 使用由珀爾貼(Peltier)元件形成的電子冷卻裝置。

可是，在上述日本專利文獻特開平11-154720號公報所公開的逆變 器中，需要獨立于向逆變器供應電力的電源而另外設置用于珀爾貼元件的 電源，并且，需要配置從該用于珀爾貼元件的電源至珀爾貼元件的專用電 線，因此存在阻礙簡化電路構成的問題。

發明內容

因此，本發明是為了解決這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種 能夠簡化電路構成的半導體裝置以及電動車輛。

根據本發明，半導體裝置包括功率半導體元件、分支線、以及熱電轉 換元件。分支線從連接于功率半導體元件的電線分支出。熱電轉換元件電 連接在功率半導體元件的與電線連接的端子和分支線之間，并利用流經功 率半導體元件的電流的一部分來冷卻功率半導體元件。

優選的是，半導體裝置還包括密封材料，該密封材料將功率半導體元 件和熱電轉換元件一體地密封。

優選的是，半導體裝置還包括傳熱性的電極板，該電極板與功率半導 體元件緊連配置。電線與電極板電連接。熱電轉換元件隔著絕緣層而與電 極板緊連配置，并電連接在分支線和電極板之間。

優選的是，半導體裝置還包括二極管，該二極管被設置于分支線，用 于防止逆流電流流經熱電轉換元件。

另外，根據本發明，電動車輛包括蓄電裝置、驅動裝置、以及用于驅 動車輛的電動機。驅動裝置從蓄電裝置接受電力的供應。由驅動裝置來驅 動的電動機。驅動裝置包括多個半導體裝置，該多個半導體裝置用于在蓄 電裝置和電動機之間進行電力變換。多個半導體裝置的每一個包括功率半 導體元件、分支線、以及熱電轉換元件。分支線從連接于功率半導體元件 的電線分支出。熱電轉換元件電連接在功率半導體元件的與電線連接的端 子和分支線之間，并利用流經功率半導體元件的電流的一部分來冷卻功率 半導體元件。

優選的是，多個半導體裝置的每一個還包括二極管，該二極管被設置 于分支線，用于防止在電動車輛再生制動時再生電流流經熱電轉換元件。

在該發明中，熱電轉換元件電連接在功率半導體元件的與電線連接的 端子和分支線之間，并利用流經功率半導體元件的電流的一部分來冷卻功 率半導體元件，因此不需要單獨設置用于熱電轉換元件的專用電源和從該 專用電源至熱電轉換元件的電線。因而，根據該發明，能夠簡化電路構 成。

另外，在該發明中，根據流經功率半導體元件的電流，功率半導體元 件的發熱量發生變化的同時流經熱電轉換元件的電流也發生變化，因此熱 電轉換元件的冷卻能力根據功率半導體元件的發熱量而變化。因而，根據 本發明，能夠使功率半導體元件的溫度穩定。另外，也可以省略用于穩定 功率半導體元件的溫度的溫度控制用傳感器和控制電路等，因此可以實現 裝置的小型化和低成本化。

附圖說明

圖1是表示適用本發明的實施方式一的半導體裝置的電動車輛的傳動 系構成的圖；

圖2是用于說明形成圖1中示出的U相橋臂中的功率晶體管和珀爾貼 元件的半導體裝置的構造的圖；

圖3是實施方式二中的逆變器的U相上橋臂的電路圖；

圖4是用于說明形成圖3中示出的U相上橋臂中的功率晶體管和珀爾 貼元件的半導體裝置的構造的圖；

圖5是實施方式三中的逆變器的U相上橋臂的電路圖；

圖6是實施方式四中的逆變器的U相上橋臂的電路圖；

圖7是實施方式五中的逆變器的U相上橋臂的電路圖；

圖8是用于說明半導體裝置的其他構造的圖。

具體實施方式

下面，參照附圖來詳細地說明本發明的實施方式。對圖中相同或相當 部分標注相同標號，并且不重復對它的說明。

[實施方式一]

圖1是表示適用本發明的實施方式一的半導體裝置的電動車輛的傳動 系構成的圖。參照圖1，電動車輛1包括蓄電裝置B、電容器C、逆變器 10、電動發電機MG、車輪30、控制裝置20。