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【拆解】电动汽车拆解    【】 电动汽车拆解 第  1 页/共 58 页  【拆解】电动汽车拆解    （一）：采用双面冷却构造实现小型化 图 1：混合动力车的系统构成（雷克萨斯 LS600h）由充电电池（镍氢）、PCU （功率控制单元）、 驱动马达及发电机等构成。PCU 具有升降压转换器和逆变器功能。 电装已开始向丰田汽车的部分混合动力车型提供 PCU （功率控制单元）。 图 2：PCU （功率控制单元）主体由控制底板电路、双面散热的功率半导体元件、层叠型冷却器及电容器等构成。 PCU 内的功率半导体从两面进行冷却。过去采用的是单面冷却。 第 2 页/共 58 页  【拆解】电动汽车拆解    丰田汽车现在的混合动力系统全部为水冷式，而非空冷式。混合动力车在前格栅的发动机室内配置了不同于发 动机用散热器的混合动力系统专用散热器。混合动力系统采用冷却水来冷却 PCU 和驱动马达。 过去，丰田汽车的“普锐斯”及“皇冠 Hybrid”等车型一直利用水冷单面冷却 PCU 内的功率半导体。 而“雷克萨斯 LS600h”采用的必威体育精装版 PCU 虽然同样是水冷式，但采用的是双面冷却构造（图 1，2）。由于散热面 积增大，因此比单面冷却更容易冷却。单位体积的输出功率比原来提高了 60 ％。在相同的输出功率情况下，体积则 可比原来减小约 30 ％，重量减轻约20％。 PCU 具有逆变器和升降压转换器的作用。逆变器具有将充电电池的直流电压转换成马达驱动用交流电压的功能 以机将马达再生的交流电压转换成直流电压的功能。升降压转换器用来升高和降低充电电池供应给马达的电压。 向雷克萨斯 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。（未完待续： 特约撰稿人：金子高久，电装 EHV 机器技术部组长） 第 3 页/共 58 页  【拆解】电动汽车拆解    图3：过去的 PCU 构成（单面冷却）每个功率半导体元件流过 200A，元件散热措施设想采用单面冷却时。 图4 ：新型