[實(shí)用新型]IGBT模塊、動(dòng)力系統(tǒng)和混合動(dòng)力汽車(chē)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720605326.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206877992U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 富士電機(jī)（中國(guó)）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L25/07
• 分類(lèi)號(hào): H01L25/07;H01L23/367;H01L23/473;B60L11/18
• 代理公司: 上海立群專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙)31291
• 代理人: 毛立群,楊楷

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種IGBT模塊、應(yīng)用了該種IGBT模塊的動(dòng)力系統(tǒng)以及應(yīng)用了該種動(dòng)力系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車(chē)。

背景技術(shù)

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，中文名稱為絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET(金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的高輸入阻抗和GTR(電力晶體管)的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動(dòng)電流較大；MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小，開(kāi)關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低，非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)中使用，因此在現(xiàn)階段，已經(jīng)成為了能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?/p>

由于IGBT的背面制程相對(duì)復(fù)雜，尺度需要控制在6-8密耳(mil)，容易發(fā)生碎片，因此生產(chǎn)成本較高。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員清楚，在汽車(chē)，特別是電動(dòng)汽車(chē)中，IGBT作為一種必要器件正在越來(lái)越多地受到矚目。具體說(shuō)來(lái)IGBT是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心元件，在車(chē)輛的每一次加減速過(guò)程中IGBT都發(fā)揮著舉足輕重的作用，能將電能自由轉(zhuǎn)化，在加速時(shí)將直流電逆變?yōu)榻涣麟姸?qū)動(dòng)電機(jī)，在制動(dòng)時(shí)將電機(jī)交流電轉(zhuǎn)化為直流電而回收電能。

對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，常?？梢苑譃榧冸婋妱?dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)兩種。其中，純電電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)通常利用一臺(tái)大功率電機(jī)匹配一臺(tái)控制器，形成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而混合動(dòng)力汽車(chē)則常常設(shè)置兩臺(tái)小功率電機(jī)匹配兩臺(tái)控制器形成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。因此對(duì)兩種汽車(chē)來(lái)說(shuō)，需要應(yīng)用到不同的功率等級(jí)的IGBT模塊。

在現(xiàn)有技術(shù)中，常常通過(guò)多個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管來(lái)構(gòu)成大功率等級(jí)的IGBT模塊，但尚無(wú)IGBT模塊既可以適用于純電電動(dòng)汽車(chē)的大功率單電機(jī)的控制，又可以適用于混合動(dòng)力汽車(chē)的雙電機(jī)控制。因此在現(xiàn)有技術(shù)中，特別是在現(xiàn)有的混合動(dòng)力汽車(chē)中，需要針對(duì)兩臺(tái)小功率電極匹配兩臺(tái)控制器并設(shè)置兩個(gè)IGBT模塊，還需要對(duì)兩個(gè)IGBT模塊分別設(shè)置散熱器，系統(tǒng)復(fù)雜度很高。因此十分不利于電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)化設(shè)計(jì)和集成化設(shè)計(jì)，同時(shí)也不利于降低生產(chǎn)成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種IGBT模塊、應(yīng)用了該種IGBT模塊的動(dòng)力系統(tǒng)以及應(yīng)用了該種動(dòng)力系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車(chē)。本實(shí)用新型有利于電動(dòng)汽車(chē)的平臺(tái)化設(shè)計(jì)和集成化設(shè)計(jì)，能夠降低生產(chǎn)成本。

具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型提供了一種IGBT模塊，包括：由多個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的第一IGBT組；由多個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的第二IGBT組；散熱器，設(shè)置在第一IGBT組和第二IGBT組之間。

本實(shí)用新型還提供了一種動(dòng)力系統(tǒng)，包括了驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池以及前述的IGBT模塊；其中，IGBT模塊分別與電池和驅(qū)動(dòng)電機(jī)電連接，用于將電池所輸出的直流電逆變?yōu)轵?qū)動(dòng)電機(jī)所需的交流電。

在本實(shí)用新型中，通過(guò)將IBGT的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行分組，可以令兩組IGBT模塊通過(guò)外接端子連接在一起，以用于大功率電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景，也可以令兩組IGBT模塊彼此獨(dú)立，分別用于兩個(gè)小功率電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，由于本實(shí)用新型同時(shí)具備了支持兩種應(yīng)用場(chǎng)景的能力，因此降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，有利于電動(dòng)汽車(chē)的平臺(tái)化設(shè)計(jì)。

此外，在本實(shí)用新型中，將散熱器設(shè)置在第一IGBT組和第二IGBT組之間，同時(shí)為兩組IGBT開(kāi)關(guān)管散熱，提高了集成性，使得IGBT模塊的體積和重量降低，功率密度提高，有利于電動(dòng)汽車(chē)的集成化設(shè)計(jì)。

綜合上述考量，本實(shí)用新型能夠大幅度地降低生產(chǎn)成本，適合大規(guī)模推廣使用。

作為優(yōu)選，第一IGBT組和第二IGBT組分別焊接在散熱器的相對(duì)的兩個(gè)表面上。將兩組IGBT分別焊接在散熱器上下兩面，使得同一散熱器可以高效地同時(shí)為上下兩個(gè)表面的IGBT進(jìn)行散熱。提高散熱器的冷卻面積利用率，同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)了集成化效率。

作為優(yōu)選，第一IGBT組和第二IGBT組的IGBT開(kāi)關(guān)管數(shù)量相同，且相對(duì)于散熱器相互對(duì)稱地設(shè)置。相互對(duì)稱的設(shè)置可減少I(mǎi)GBT開(kāi)關(guān)管的雜散電感，改善并聯(lián)使用時(shí)的電流均衡性。

作為優(yōu)選，第一IGBT組和第二IGBT組分別包括6個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管。6個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管所能夠支持的電流大小正好匹配于大部分的混合動(dòng)力汽車(chē)的電機(jī)，而12個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管則正好匹配于大部分的電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。選用各自包含6個(gè)IGBT開(kāi)關(guān)管時(shí)，IGBT模塊在平臺(tái)上具有更好的通用性。