IGBT模块、动力系统和混合动力汽车技术方案

本发明专利技术涉及半导体技术领域，公开了一种IGBT模块、应用了该种IGBT模块的动力系统以及应用了该种动力系统的混合动力汽车。其中，动力系统，包括了驱动电机、电池以及IGBT模块；其中，IGBT模块分别与电池和驱动电机电连接，用于将电池所输出的直流电逆变为驱动电机所需的交流电。IGBT模块包括由多个IGBT开关管构成的第一IGBT组；由多个IGBT开关管构成的第二IGBT组；设置在第一IGBT组和第二IGBT组之间的散热器。本发明专利技术有利于电动汽车的平台化设计和集成化设计，能够降低生产成本。

IGBT modules, power systems and hybrid vehicles

The invention relates to the field of semiconductor technology, and discloses a IGBT module, a power system applying the IGBT module, and a hybrid vehicle using the power system. The power system includes a drive motor, battery and IGBT module; the IGBT module is respectively connected with the battery and the electric drive motor, for inverting DC output battery required for AC drive motor. The IGBT module includes a first IGBT set composed of a plurality of IGBT switching tubes; a second IGBT group composed of a plurality of IGBT switches; a radiator disposed between the first IGBT group and the second IGBT group. The invention is beneficial to the platform design and the integrated design of the electric automobile, and can reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
IGBT模块、动力系统和混合动力汽车
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种IGBT模块、应用了该种IGBT模块的动力系统以及应用了该种动力系统的混合动力汽车。
技术介绍
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，中文名称为绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)的高输入阻抗和GTR(电力晶体管)的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统中使用，因此在现阶段，已经成为了能源变换与传输的核心器件。由于IGBT的背面制程相对复杂，尺度需要控制在6-8密耳(mil)，容易发生碎片，因此生产成本较高。本领域普通技术人员清楚，在汽车，特别是电动汽车中，IGBT作为一种必要器件正在越来越多地受到瞩目。具体说来IGBT是电机驱动系统的核心元件，在车辆的每一次加减速过程中IGBT都发挥着举足轻重的作用，能将电能自由转化，在加速时将直流电逆变为交流电而驱动电机，在制动时将电机交流电转化为直流电而回收电能。对于电动汽车来说，常常可以分为纯电电动汽车和混合动力汽车两种。其中，纯电电动汽车内通常利用一台大功率电机匹配一台控制器，形成驱动系统。而混合动力汽车则常常设置两台小功率电机匹配两台控制器形成驱动系统。因此对两种汽车来说，需要应用到不同的功率等级的IGBT模块。在现有技术中，常常通过多个IGBT开关管来构成大功率等级的IGBT模块，但尚无IGBT模块既可以适用于纯电电动汽车的大功率单电机的控制，又可以适用于混合动力汽车的双电机控制。因此在现有技术中，特别是在现有的混合动力汽车中，需要针对两台小功率电极匹配两台控制器并设置两个IGBT模块，还需要对两个IGBT模块分别设置散热器，系统复杂度很高。因此十分不利于电动汽车平台化设计和集成化设计，同时也不利于降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种IGBT模块、应用了该种IGBT模块的动力系统以及应用了该种动力系统的混合动力汽车。本专利技术有利于电动汽车的平台化设计和集成化设计，能够降低生产成本。具体来说，本专利技术提供了一种IGBT模块，包括：由多个IGBT开关管构成的第一IGBT组；由多个IGBT开关管构成的第二IGBT组；散热器，设置在第一IGBT组和第二IGBT组之间。本专利技术还提供了一种动力系统，包括了驱动电机、电池以及前述的IGBT模块；其中，IGBT模块分别与电池和驱动电机电连接，用于将电池所输出的直流电逆变为驱动电机所需的交流电。在本专利技术中，通过将IBGT的开关管进行分组，可以令两组IGBT模块通过外接端子连接在一起，以用于大功率电机的应用场景，也可以令两组IGBT模块彼此独立，分别用于两个小功率电机的应用场景。相对于现有技术而言，由于本专利技术同时具备了支持两种应用场景的能力，因此降低了系统复杂度，有利于电动汽车的平台化设计。此外，在本专利技术中，将散热器设置在第一IGBT组和第二IGBT组之间，同时为两组IGBT开关管散热，提高了集成性，使得IGBT模块的体积和重量降低，功率密度提高，有利于电动汽车的集成化设计。综合上述考量，本专利技术能够大幅度地降低生产成本，适合大规模推广使用。作为优选，第一IGBT组和第二IGBT组分别焊接在散热器的相对的两个表面上。将两组IGBT分别焊接在散热器上下两面，使得同一散热器可以高效地同时为上下两个表面的IGBT进行散热。提高散热器的冷却面积利用率，同时进一步增强了集成化效率。作为优选，第一IGBT组和第二IGBT组的IGBT开关管数量相同，且相对于散热器相互对称地设置。相互对称的设置可减少IGBT开关管的杂散电感，改善并联使用时的电流均衡性。作为优选，第一IGBT组和第二IGBT组分别包括6个IGBT开关管。6个IGBT开关管所能够支持的电流大小正好匹配于大部分的混合动力汽车的电机，而12个IGBT开关管则正好匹配于大部分的电动汽车的电机。选用各自包含6个IGBT开关管时，IGBT模块在平台上具有更好的通用性。另外，作为优选，在散热器的内部设置有散热通道，利用在散热通道中流动的冷却液对第一IGBT组和第二IGBT组进行散热。采用冷却液来冷却IGBT开关管，相比于风冷散热和热管散热而言，具有较高的换热效率，成本优势也较好。进一步地，作为优选，散热通道在散热器的内部设置于与第一IGBT组和第二IGBT组的各个IGBT开关管相对应的位置。将散热通道设于与IGBT开关管相对应的位置，可以帮助IGBT开关管实现更好的散热效果。更进一步地，作为优选，在IGBT模块中，第一IGBT组和第二IGBT组以并联的方式与驱动电机电连接。当二者以并联的方式与驱动电机相电连接时，可以同时利用两组IGBT开关管来驱动电机，因此能够支撑更大的驱动电路，能够很好地适应于大功率电机。另外，作为优选，动力系统还包括与IGBT模块电连接的交流发电机；在IGBT模块中，第一IGBT组用于将电池所输出的直流电逆变为驱动电机所需的交流电；第二IGBT组用于将交流发电机所输出的交流电整流为直流电，给电池充电。本专利技术还提供了一种混合动力汽车，设置有包括前述的IGBT模块的动力系统。两组IGBT分别对应驱动电机和交流发电机，使得一个IGBT模块可以完全满足混合动力汽车的需求，提高了汽车零部件的集成性和安全性。附图说明图1是本专利技术第一实施方式IGBT模块的立体示意图；图2是本专利技术第一实施方式IGBT模块的主视示意图；图3是本专利技术第一实施方式IGBT模块的俯视示意图；图4是本专利技术第二实施方式IGBT模块的结构框图；图5是本专利技术第二实施方式IGBT模块的立体示意图；图6是本专利技术第三实施方式IGBT模块的结构框图；图7是本专利技术第三实施方式IGBT模块的立体图。附图标记说明：1-第一IGBT组；2-第二IGBT组；3-散热器；31-散热通道；4-IGBT开关管；5-外接端子；6-导接条。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了IGBT模块的结构等。实施方式一本专利技术的第一实施方式提供了一种IGBT模块，结合图1、图2所示，包括：由多个IGBT开关管4构成的第一IGBT组1；由多个IGBT开关管4构成的第二IGBT组2；散热器3，设置在第一IGBT组1和第二IGBT组2之间。IGBT开关管的具体构成可以是传统的IGBT开关管，只要能够实现电流转换即可。在本实施方式中，通过将IBGT的开关管进行分组，可以令两组IGBT模块分别应用于不同的场景，既可以将两组IGBT模块连接为一体以用于大功率电机的应用场景，也可以令两组IGBT模块彼此独立而分别用于两个小功率电机的应用场景。相对于现有技术而言，由于本实施方式同时具备了支持两种应用场景的能力，因此降低了系统复杂度，有利于电动汽车的平台化设计。两组IGBT模块的连接结构在下述说明中有详细描述。在本实施方式中，第一IGBT组1和第二IGBT组2的IG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT模块，包括：由多个IGBT开关管(4)构成的第一IGBT组(1)；由多个IGBT开关管(4)构成的第二IGBT组(2)；散热器(3)，设置在所述第一IGBT组(1)和所述第二IGBT组(2)之间。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT模块，包括：由多个IGBT开关管(4)构成的第一IGBT组(1)；由多个IGBT开关管(4)构成的第二IGBT组(2)；散热器(3)，设置在所述第一IGBT组(1)和所述第二IGBT组(2)之间。2.根据权利要求1所述的IGBT模块，其特征在于，所述第一IGBT组(1)和所述第二IGBT组(2)分别焊接在所述散热器(3)的相对的两个表面上。3.根据权利要求1或2所述的IGBT模块，其特征在于，所述第一IGBT组(1)和所述第二IGBT组(2)的IGBT开关管(4)数量相同，且相对于所述散热器(3)相互对称地设置。4.根据权利要求3所述的IGBT模块，其特征在于，所述第一IGBT组(1)和所述第二IGBT组(2)分别包括6个IGBT开关管(4)。5.根据权利要求1或2所述的IGBT模块，其特征在于，在所述散热器(3)的内部设置有散热通道(31)，利用在所述散热通道(31)中流动的冷却液对所述第一IGBT组(1)和所述第二IGBT组(2)进行散热。6.根据权利要求5所述的IG...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，
申请(专利权)人：富士电机中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31