IGBT模块、动力系统和混合动力汽车的利记博彩app

本发明涉及半导体技术领域，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。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明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。本发明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，本发明提供了一种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。

本发明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。

在本发明中，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，由于本发明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，在本发明中，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，本发明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。

本发明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是本发明第一实施方式igbt模块的立体示意图；

图2是本发明第一实施方式igbt模块的主视示意图；

图3是本发明第一实施方式igbt模块的俯视示意图；

图4是本发明第二实施方式igbt模块的结构框图；

图5是本发明第二实施方式igbt模块的立体示意图；

图6是本发明第三实施方式igbt模块的结构框图；

图7是本发明第三实施方式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，对本发明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

本发明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igbt开关管4数量相同，且相对于散热器3相互对称地设置。相互对称的设置可减少igbt开关管4的杂散电感，改善并联使用时的电流均衡性。显然，本领域普通技术人员清楚，不对称的设计也依然可以基本实现本发明的发明目的。

在本实施方式中，第一igbt组1和第二igbt组2可以分别包括6个igbt开关管4。6个igbt开关管4所能够支持的电流大小能够匹配于大部分的混合动力汽车的电机，而12个igbt开关管4则能够匹配于大部分的纯电电动汽车的电机。选用各自包含6个igbt开关管4时，igbt模块在平台上具有更好的通用性。当然，汽车电机的具体功率可能会有变化，具体的igbt开关管的数量可以根据平台的需求进行选择，而不限定于本实施方式的数量。

在传统的汽车电路设计中，散热器3和ibgt模块之间是分开的。二者之间通过o型圈来密封或者相邻配置且通过风道连接。由于o型圈具有易老化的特性，密封可靠性不佳，可能导致长期使用后散热器3的散热效果下降，甚至导致igbt模块烧毁。

混合动力车辆中igbt模块的工作环境恶劣。具体而言，根据不同车辆设计，igbt模块可能放置在汽车尾箱、变速箱内或引擎盖下靠近内燃机的位置，因此igbt模块要经受严峻的温度(-40℃～150℃)和机械条件的考验，例如振动、冲击和挤压等等。因此在本实施方式中，第一igbt组1和第二igbt组2分别焊接在散热器3的相对的两个表面上，提高了散热器3的密封性。同时散热器3与igbt组通过焊接方式连接，提高了igbt模块的结构强度，能够更适应于汽车内部恶劣的工作环境。

在分组之后，将两组igbt分别焊接在散热器3上下两面，能够使得同一散热器3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3的冷却面积利用率，同时进一步增强了集成化效率。当然，两组igbt与散热器3的连接方式不限于焊接，只要能够使得散热器牢固地固定于两组igbt，当然也可以采用其他的方式例如粘接等。

而且，将散热器3设置在第一igbt组1和第二igbt组2之间，同时为两组igbt开关管4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。

散热器3本身可以对第一igbt组1和第二igbt组2进行散热，也可以在散热器3上设置翅片等增加散热面积来对第一igbt组1和第二igbt组2散热。另外，参见图2所示，在散热器3的内部设置有散热通道31，利用在散热通道31中流动的冷却液对第一igbt组1和第二igbt组2进行散热。本领域的普通技术人员知道，igbt模块产生的热量，主要是igbt开关管4产生的热量可以看作是通过三个环节散发掉的，这三个环节分别为igbt开关管4-igbt开关管外壳、igbt开关管外壳-散热器3、散热器3-环境。采用冷却液来冷却igbt开关管4，增加了igbt开关管4散热形式，而且利用冷却液散热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。

进一步来说，参见图3所示，散热通道31可以在散热器3的内部设置于与第一igbt组1和第二igbt组2的各个igbt开关管4相对应的位置。因此将散热通道31设于与igbt开关管4相对应的位置，可以精准地对应于发热的部位，帮助igbt开关管4实现更好的散热效果。另外，通过散热通道31辅助散热，散热器3和散热通道31的工作温度能够相对小于各自单独工作时的温度，可以使得两者的使用寿命较长。

综合上述考量，本实施方式能够大幅度地降低生产成本，适合大规模推广使用。

实施方式二

本发明的第二实施方式提供了一种动力系统，主要是指纯电电动汽车所应用的动力系统，该动力系统包括有本发明第一实施方式所述及的igbt模块，在本发明的第二实施方式中，结合图4、图5所示，在igbt模块中，第一igbt组1和第二igbt组2以并联的方式与驱动电机电连接。

在纯电电动汽车中，配备蓄电池(直流电池)，将蓄电池中的直流电传送给逆变器，利用逆变器(igbt)将直流电转换为交流电，用以驱动电动汽车的驱动电机，驱动电机驱动汽车移动。

因此，如图5所示，在igbt模块的第一igbt组1和第二igbt组2上分别设置有与驱动电机电连接的外接端子5。另，虽然未图示，在igbt模块的第一igbt组1和第二igbt组2上也分别与蓄电池连接。

参见图5所示，在igbt模块中，可以利用导接条6，将两个igbt组的外接端子5连接在一起，以便于和驱动电机电连接。

而参见图4所示，在动力系统中，特别是纯电电动汽车所应用的动力系统中，将第一igbt组1和第二igbt组2并联之后，电池通过第一igbt组1和第二igbt组2同时为驱动电机工作，使得igbt模块能够适应于大电流的逆变。

一般来说，纯电电动汽车的电机所需功率较大，综合上述考量，当第一igbt组1和第二igbt组2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开关管来对同一驱动电机供电，因此能够很好地适应于大功率电机。

实施方式三

本发明的第三实施方式提供了一种动力系统，主要是指混合动力汽车所应用的动力系统，第三实施方式与第二实施方式有所不同，主要不同之处在于，在本发明的第二实施方式中，第一igbt组1和第二igbt组2以并联的方式与驱动电机电连接；而在本发明的第三实施方式中，结合图6、图7所示，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1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，用以驱动汽车的驱动电机，驱动电机驱动汽车移动；第二igbt组2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，该交流发电机与汽车发动机相连，通过汽车发动机的工作而进行发电。

具体来说，参见图7所示，在igbt模块中，可以利用两组外接端子，分别和两个igbt组连接，以使得两个igbt组分别各自独立工作。

而参见图6所示，在动力系统中，特别是混合动力汽车所应用的动力系统中，将第一igbt组1与驱动电机连接，第二igbt组2与交流发电机连接，第一igbt组1和第二igbt组2都与电池连接，使得两个igbt组能够通过独立工作来实现适应于混合动力汽车的动力系统所需的多方向的电流转换。

因此综合第二和第三实施方式的考量，在本发明中，通过将igbt开关管进行分组，可以令两组igbt模块通过外接端子5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，由于本发明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。

实施方式四

本发明还提供了一种混合动力汽车，设置包括前述的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。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。