雷克萨斯LS600h等高功率混合动力车提供PCU,需要提高逆变器和升降压转换器的输出功率,也即需要增大电流。解决方法之一是增加PCU的功率 半导体元件数量或使元件比原来流过更大电流。PCU存在问题是散热。现在的车载用功率半导体最高可耐150℃高温,因此需要采用始终将温度保持在150℃ 以下的冷却结构。雷克萨斯LS600h需要提高PCU的性能,同时减小PCU尺寸。由于不能增加元件数量,因此采用了支持更大电流的功率半导体。

这样,单面冷却就不足以解决大电流功率半导体的散热问题,因此采用了双面冷却结构。过去,每个元件可流过200A的电流,而雷克萨斯LS600h采用 了每个元件可流过300A以上电流的高性能功率元件(图3、4)。由此逆变器和升降压转换器均减少了功率半导体的数量。新型功率半导体为富士电机元件科技 制造的产品。

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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。


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