DE112007000378T5 - Halbleitermodul und Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung, die dieses umfasst - Google Patents

Halbleitermodul und Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung, die dieses umfasst Download PDF

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DE112007000378T
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Tadafumi Toyota-shi Yoshida
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

Halbleitermodul mit:
einer ersten Stromversorgungsleitung (LN1), die mit einer ersten Elektrode einer Stromversorgung (B) verbunden ist,
einer zweiten Stromversorgungsleitung (LN2), die mit einer zweiten Elektrode der Stromversorgung (B) verbunden ist,
ersten und zweiten Schaltelementen (Q3 bis Q8), die zwischen der ersten Stromversorgungsleitung (LN1) und der zweiten Stromversorgungsleitung (LN2) angeschlossen sind, und
einem isolierenden Substrat (50), an das die ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) angebracht sind, wobei
die erste Stromversorgungsleitung (LN1) eine Stromschiene (40P) umfasst, die an eine erste Elektrodenschicht des ersten Schaltelements (Q3, Q5, Q7) gekoppelt ist, und
die zweite Stromversorgungsleitung (LN2) eine Leiterbahnschicht (40N) umfasst, die auf dem isolierenden Substrat (50) angeordnet ist und mit einer zweiten Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements (Q4, Q6, Q8) gekoppelt ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul sowie eine Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung, die das Halbleitermodul umfasst. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung ein Halbleitermodul, das durch einen Umrichter und einen Wandler gebildet ist, sowie eine Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung, die das Halbleitermodul umfasst.
  • Hintergrund
  • In jüngster Zeit haben Hybridfahrzeuge und elektrische Fahrzeuge als Fahrzeuge Aufmerksamkeit erregt, die der Umwelt gerecht werden. Das Hybridfahrzeug wendet als eine Quelle für mechanische Leistung einen durch eine Gleichstromversorgung über einen Umrichter angetriebenen Motor zusätzlich zu einer Kraftmaschine an, die herkömmlicherweise als eine derartige Quelle für eine mechanische Leistung verwendet worden ist. In dem Hybridfahrzeug wird genauer gesagt die Kraftmaschine angetrieben, um eine mechanische Leistung zu erhalten. Ferner wandelt der Umrichter eine durch die Gleichstromversorgung erzeugte Gleitspannung in eine Wechselspannung um, und der Motor wird durch die umgewandelte Wechselspannung gedreht, um eine mechanische Leistung zu erhalten. Demgegenüber wendet das elektrische Fahrzeug als eine Quelle für eine mechanische Leistung einen durch eine Gleichstromversorgung über einen Umrichter angetriebenen Motor an.
  • Ein intelligentes Leistungsmodul (IPM: Intelligent Power Module), das in dem Hybridfahrzeug oder dem elektrischen Fahrzeug einzubauen ist, schaltet ein Halbleiterschaltelement (ein Leistungshalbleiterelement), wie beispielsweise einen IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor bzw. Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) mit hoher Geschwindigkeit, wodurch eine von der Gleichstromversorgung zugeführte Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung umgewandelt wird; somit wird der Motor angetrieben (siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-9507 , japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-33882 , japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-299056 und japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-187542 ).
  • Beispielsweise ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-9507 eine Schaltschaltung offenbart, die eine Stromschiene umfasst, die als ein Leiter zur Verbindung eines Schaltelements mit einer Stromversorgung oder einer Last dient. In einer derartigen Schaltschaltung werden unterschiedliche Typen von Stromschienen auf einer Basis bzw. Grundplatte fixiert, während sie aneinander mit einem dazwischengebrachten Isolator befestigt sind.
  • Hierbei ist jede Stromschiene, die hier zu verwenden ist, ein Metallelement, das als ein Leiter dient, der einen breiten Querschnitt aufweist, der ausreicht, dass ein Strom zwischen der Stromversorgung oder der Last und der Schaltschaltung fließt. Dabei sind die Stromschiene auf der positiven Stromversorgungselektrodenseite, die mit einer positiven Elektrode der Stromversorgung verbunden ist, und die Stromschiene auf der negativen Stromversorgungselektrodenseite, die mit einer negativen Elektrode der Stromversorgung verbunden ist, auf der Grundplatte fixiert, während sie mit dem dazwischen gebrachten Isolator integral aneinander befestigt sind.
  • In der vorstehend beschriebenen Schaltschaltung sind jedoch die Stromschienen, die alle ein Metallelement sind, angeordnet, während sie einander in einer senkrechten Richtung der Grundplatte mit dem dazwischengebrachten Isolator überlappen. Dementsprechend entsteht eine Schwierigkeit dahingehend, dass die Schaltschaltung in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung der Grundplatte in der Größe zunimmt. Diese Schwierigkeit behindert eine Miniaturisierung der Schaltschaltung in der senkrechten Richtung, obwohl eine Miniaturisierung des IPM in starkem Maße gefordert wird.
  • Außerdem ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-9507 eine Verbindungsbeziehung zwischen einem Schaltelement und einer Stromschiene auf einer Stromversorgungsseite sowie eine Verbindungsbeziehung zwischen einem Schaltelement und einer Stromschiene auf einer Lastseite (eine Stromschiene auf einer U-Phasenseite, eine Stromschiene auf einer V-Phasenseite, eine Stromschiene auf einer W-Phasenseite) offenbart, wobei aber eine Anordnung eines Auslasses bzw. Ausganges für eine Signalleitung, durch die jedes Schaltelement ein Signal für Steuerungen eines Schaltbetriebs empfängt, nicht offenbart ist. Um das IPM zu miniaturisieren, muss folglich die Anordnung des Ausganges für die Signalleitung in ausreichender Weise berücksichtigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist erdacht worden, um die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten zu lösen, wobei es eine zugehörige Aufgabe ist, ein Halbleitermodul bereitzustellen, das in der Lage ist, eine Miniaturisierung zu erreichen, sowie eine Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung bereitzustellen, die das Halbleitermodul umfasst.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleitermodul eine erste Stromversorgungsleitung, eine zweite Stromversorgungsleitung, erste und zweite Schaltelemente und ein isolierendes Substrat. Die erste Stromversorgungsleitung ist mit einer ersten Elektrode einer Stromversorgung verbunden. Die zweite Stromversorgungsleitung ist mit einer zweiten Elektrode der Stromversorgung verbunden. Die ersten und zweiten Schaltelemente sind zwischen der ersten Stromversorgungsleitung und der zweiten Stromversorgungsleitung angeschlossen. Das isolierende Substrat weist die ersten und zweiten Schaltelemente darauf angebracht auf. Hierbei umfasst die erste Stromversorgungsleitung eine Stromschiene, die mit einer ersten Elektrodenschicht des ersten Schaltelements gekoppelt ist, und die zweite Stromversorgungsleitung umfasst eine Leiterbahnschicht, die auf dem isolierenden Substrat angeordnet ist und mit einer zweiten Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements gekoppelt ist.
  • In dem Halbleitermodul ist eine der ersten und der zweiten Stromversorgungsleitung, die vordem Stromschienen gewesen sind, die aus einem Metallmaterial hergestellt sind, als eine Leiterbahnschicht auf dem isolierenden Substrat angebracht. Diese Konfiguration stellt einen Wärmeabstrahlweg sicher, der sich von der Leiterbahnschicht zu dem isolierenden Substrat erstreckt. Als Ergebnis kann die Leiterbahnschicht dünn ausgeführt werden, so dass das Halbleitermodul in einer Richtung miniaturisiert werden kann, die senkrecht zu dem Substrat ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Halbleitermodul ferner eine Signalleitungsschicht, ein erstes Leiterelement und ein zweites Leiterelement. Die Signalleitungsschicht ist auf dem isolierenden Substrat angeordnet, um ein Steuerungssignal zu Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente zu übertragen. Das erste Leiterelement bringt die erste Stromversorgungsleitung, die ersten und zweiten Schaltelemente sowie die zweite Stromversorgungsleitung in einen elektrisch leitenden Zustand. Das zweite Leiterelement bringt die Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente sowie die Signalleitungsschicht in einen elektrisch leitenden Zustand. Hierbei ist die Signalleitungsschicht derart angeordnet, dass eine Erstreckungsrichtung des ersten Leiterelements im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Leiterelements ist.
  • In dem Halbleitermodul können die erste Elektrodenschicht des ersten Schaltelements und die zweite Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements, die vordem mit einer dazwischengebrachten Signalleitungsschicht angeordnet worden sind, so angeordnet werden, dass sie nebeneinander liegen. Diese Konfiguration ermöglicht eine Verringerung einer zu der Elektrodenschicht zu verteilenden Induktivität, was zu einem Abfall einer induzierten Spannung (einer Rücklaufspannung bzw. Flyback-Spannung) führt, die in einem Schaltbetrieb erzeugt wird. Als Ergebnis kann das Schaltelement durch ein Element mit kleiner Größe mit niedrigerer Stehspannung gebildet werden. Somit ermöglicht diese Konfiguration eine weitere Miniaturisierung und Kostenverringerung bezüglich des Halbleitermoduls.
  • Vorzugsweise sind die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht derart angeordnet, dass eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Schaltelement hindurchgeht, entgegengesetzt zu einer Richtung eines Stroms ist, der durch das zweite Schaltelement hindurchgeht.
  • In dem Halbleitermodul ist ein magnetisches Feld, das um die erste Elektrodenschicht herum erzeugt wird, in einer Drehrichtung entgegengesetzt zu einem magnetischen Feld, das um die zweite Elektrodenschicht herum erzeugt wird. Als Ergebnis heben sich die zwei magnetischen Felder auf. Diese Konfiguration ermöglicht eine Verringerung einer Induktivität, die zu der Elektrodenschicht zu verteilen ist.
  • Vorzugsweise umfasst das Halbleitermodul ferner ein Wärmeabstrahlelement, das an eine Bodenseite des isolierenden Substrats angebracht ist.
  • In dem Halbleitermodul ist ein Weg zum Ableiten von Wärme gebildet, der sich von der Leiterbahnschicht zu dem Wärmeabstrahlelement durch das isolierende Substrat ausbreitet. Diese Konfiguration ermöglicht eine weitere Verbesserung in der Effektivität einer Kühlung der Leiterbahnschicht. Als Ergebnis kann die Leiterbahnschicht dünner ausgeführt werden, was zu einer Miniaturisierung des Halbleitermoduls führt.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug einen Dämpfer, eine elektrische rotierende Maschine bzw. eine elektrische Drehmaschine, einen Leistungsübertragungsmechanismus, ein Gehäuse und eine Leistungssteuerungseinheit. Der Dämpfer ist mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gekoppelt. Die elektrische Drehmaschine ist so angeordnet, dass sie eine Drehachse aufweist, die nach einer Drehachse des Dämpfers gerichtet ist. Der Leistungsübertragungsmechanismus überträgt eine Kombination einer mechanischen Leistung, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, mit einer mechanischen Leistung, die durch die elektrische Drehmaschine erzeugt wird, zu einer Antriebswelle. Das Gehäuse beherbergt den Dämpfer, die elektrische Drehmaschine und den Leistungsübertragungsmechanismus. Die Leistungssteuerungseinheit umfasst ein Halbleitermodul und steuert die elektrische Drehmaschine. Hierbei umfasst das Halbleitermodul eine erste Stromversorgungsleitung, eine zweite Stromversorgungsleitung, erste und zweite Schaltelemente und ein isolierendes Substrat. Die erste Stromversorgungsleitung ist mit einer ersten Elektrode einer Stromversorgung verbunden. Die zweite Stromversorgungsleitung ist mit einer zweiten Elektrode der Stromversorgung verbunden. Die ersten und zweiten Schaltelemente sind zwischen der ersten Stromversorgungsleitung und der zweiten Stromversorgungsleitung angeschlossen. Das isolierende Substrat weist die ersten und zweiten Schaltelemente darauf angebracht auf. Die erste Stromversorgungsleitung umfasst eine Stromschiene, die mit einer ersten Elektrodenschicht des ersten Schaltelements gekoppelt ist, und die zweite Stromversorgungsleitung umfasst eine Leiterbahnschicht, die auf dem isolierenden Substrat angeordnet ist und mit einer zweiten Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements gekoppelt ist. Die Leistungssteuerungseinheit ist, wenn sie in einer Richtung der Drehachse projiziert wird, bei einem Einbau in das Fahrzeug in dem Gehäuse so angeordnet, dass sie in eine horizontale Abmessung eines projizierten Abschnitts des Gehäuses fällt, das den Dämpfer, die elektrische Drehmaschine und den Leistungsübertragungsmechanismus beherbergt.
  • Diese Konfiguration macht die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug kompakter.
  • Vorzugsweise umfasst das Halbleitermodul ferner eine Signalleitungsschicht, ein erstes Leiterelement und ein zweites Leiterelement. Die Signalleitungsschicht ist auf dem isolierenden Substrat angeordnet, um ein Steuerungssignal zu Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente zu übertragen. Das erste Leiterelement bringt die erste Stromversorgungsleitung, die ersten und zweiten Schaltelemente sowie die zweite Stromversorgungsleitung in einen elektrisch leitenden Zustand. Das zweite Leiterelement bringt die Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente sowie die Signalleitungsschicht in einen elektrisch leitenden Zustand. Hierbei ist die Signalleitungsschicht derart angeordnet, dass eine Erstreckungsrichtung des ersten Leiterelements im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Leiterelements ist.
  • In der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug ermöglicht diese Konfiguration eine weitere Miniaturisierung und Kostenverringerung hinsichtlich des Halbleitermoduls. Als Ergebnis macht diese Konfiguration die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug kompakter.
  • Vorzugsweise sind die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht derart angeordnet, dass eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Schaltelement hindurchgeht, entgegengesetzt zu einer Richtung eines Stroms ist, der durch das zweite Schaltelement hindurchgeht.
  • In der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug ermöglicht diese Konfiguration eine Verringerung einer Induktivität, die zu der Elektrodenschicht zu verteilen ist. Als Ergebnis ermöglicht diese Konfiguration eine weitere Miniaturisierung und Kostenverringerung hinsichtlich des Halbleitermoduls.
  • Vorzugsweise umfasst das Halbleitermodul ferner ein Wärmeabstrahlelement, das an einer Bodenseite des isolierenden Substrats angebracht ist.
  • In der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug fördert diese Konfiguration eine Miniaturisierung des Halbleitermoduls. Als Ergebnis macht diese Konfiguration die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug kompakter.
  • Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug einen Dämpfer, eine elektrische Drehmaschine, einen Leistungsübertragungsmechanismus, ein Gehäuse und eine Leistungssteuerungseinheit. Der Dämpfer ist mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine gekoppelt. Die elektrische Drehmaschine ist so angeordnet, dass sie eine Drehachse aufweist, die nach einer Drehachse des Dämpfers gerichtet ist. Der Leistungsübertragungsmechanismus überträgt eine Kombination einer mechanischen Leistung, die durch die Brennkraftmaschine erzeugt wird, mit einer mechanischen Leistung, die durch die elektrische Drehmaschine erzeugt wird, zu einer Antriebswelle. Das Gehäuse beherbergt den Dämpfer, die elektrische Drehmaschine und den Leistungsübertragungsmechanismus. Die Leistungssteuerungseinheit umfasst ein Halbleitermodul und steuert die elektrische Drehmaschine. Hierbei umfasst das Halbleitermodul eine erste Stromversorgungsleitung, eine zweite Stromversorgungsleitung, erste und zweite Schaltelemente und ein isolierendes Substrat. Die erste Stromversorgungsleitung ist mit einer ersten Elektrode einer Stromversorgung verbunden. Die zweite Stromversorgungsleitung ist mit einer zweiten Elektrode der Stromversorgung verbunden. Die ersten und zweiten Schaltelemente sind zwischen der ersten Stromversorgungsleitung und der zweiten Stromversorgungsleitung angeschlossen. Das isolierende Substrat weist die ersten und zweiten Schaltelemente darauf angebracht auf. Die erste Stromversorgungsleitung umfasst eine Stromschiene, die mit einer ersten Elektrodenschicht des ersten Schaltelements gekoppelt ist, und die zweite Stromversorgungsleitung umfasst eine Leiterbahnschicht, die auf dem isolierenden Substrat angeordnet ist und mit einer zweiten Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements gekoppelt ist. Die Leistungssteuerungseinheit ist, wenn sie in einer Richtung der Drehachse projiziert wird, bei einem Einbau in das Fahrzeug in dem Gehäuse so angeordnet, dass sie in eine vertikale Abmessung eines projizierten Abschnitts des Gehäuses fällt, das den Dämpfer, die elektrische Drehmaschine und den Leistungsübertragungsmechanismus beherbergt.
  • In der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug ist ein Umrichter integriert. Diese Konfiguration verwirklicht eine Miniaturisierung der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug.
  • Vorzugsweise umfasst das Halbleitermodul ferner eine Signalleitungsschicht, ein erstes Leiterelement und ein zweites Leiterelement. Die Signalleitungsschicht ist auf dem isolierenden Substrat angeordnet, um ein Steuerungssignal zu Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente zu übertragen. Das erste Leiterelement bringt die erste Stromversorgungsleitung, die ersten und zweiten Schaltelemente sowie die zweite Stromversorgungsleitung in einen elektrisch leitenden Zustand. Das zweite Leiterelement bringt die Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente sowie die Signalleitungsschicht in einen elektrisch leitenden Zustand. Hierbei ist die Signalleitungsschicht derart angeordnet, dass eine Erstreckungsrichtung des ersten Leiterelements im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Leiterelements ist.
  • In der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug ermöglicht diese Konfiguration eine weitere Miniaturisierung und Kostenverringerung bezüglich des Halbleitermoduls. Als Ergebnis macht diese Konfiguration die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug kompakter.
  • Vorzugsweise sind die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht derart angeordnet, dass eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Schaltelement hindurchgeht, entgegengesetzt zu einer Richtung eines Stroms ist, der durch das zweite Schaltelement hindurchgeht.
  • In der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug ermöglicht diese Konfiguration eine Verringerung einer Induktivität, die zu der Elektrodenschicht zu verteilen ist. Als Ergebnis ermöglicht diese Konfiguration eine weitere Miniaturisierung und Kostenverringerung bezüglich des Halbleitermoduls.
  • Vorzugsweise umfasst das Halbleitermodul ferner ein Wärmeabstrahlelement, das an einer Bodenseite des isolierenden Substrats angebracht ist.
  • In der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug fördert diese Konfiguration eine Miniaturisierung des Halbleitermoduls. Als Ergebnis macht diese Konfiguration die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug kompakter.
  • Vorzugsweise umfasst die Leistungssteuerungseinheit ferner eine Drosselspule und einen Kondensator. Die Drosselspule ist an einer ersten Seite der elektrischen Drehmaschine bezüglich einer Achse eines Drehzentrums angeordnet. Der Kondensator ist an einer zweiten Seite der elektrischen Drehmaschine bezüglich der Achse des Drehzentrums angeordnet.
  • Die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug kann hinsichtlich der Höhe niedrig und hinsichtlich der Größe klein gemacht werden. Außerdem macht das Halbleitermodul einen Schwerpunkt des Fahrzeugs niedrig, wobei eine Fahrstabilität des Fahrzeugs verbessert wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine der ersten und der zweiten Stromversorgungsleitung, die jeweils mit der Stromversorgung verbunden sind, als eine Leiterbahnschicht auf dem isolierenden Substrat angebracht, was zu einer Miniaturisierung des Halbleitermoduls in einer senkrechten Richtung führt.
  • Außerdem können die erste Elektrodenschicht des ersten Schaltelements und die zweite Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements, das benachbart zu dem ersten Schaltelement ist, so angeordnet sein, dass sie aneinander grenzen, was zu einer Verringerung einer Induktivität führt, die zu der Elektrodenschicht zu verteilen ist. Als Ergebnis ermöglicht diese Konfiguration eine Miniaturisierung des Schaltelements. Zusätzlich ermöglicht diese Konfiguration ferner eine Miniaturisierung und Kostenverringerung bezüglich des Halbleitermoduls.
  • Ferner macht das Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug in der vertikalen Richtung zu der Zeit, wenn die Antriebsvorrichtung in dem Fahrzeug eingebaut wird, klein. Außerdem macht das Halbleitermodul den Schwerpunkt des Fahrzeugs niedrig und verbessert die Fahrstabilität des Fahrzeugs.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild, das eine Motorantriebsvorrichtung zeigt, die mit einem Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
  • 2 zeigt eine Draufsicht, die eine allgemeine Konfiguration des Halbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 zeigt eine Draufsicht, die eine spezifische Konfiguration eines Drei-Phasen-Arms eines Umrichters zeigt.
  • 4 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie IV-IV in 3 entnommen ist.
  • 5 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie V-V in 3 entnommen ist.
  • 6 zeigt eine Draufsicht, die Konfigurationen von Hauptbauteilen in dem Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 zeigt eine Draufsicht, die andere Konfigurationen der Hauptbauteile in dem Halbleitermodul zeigt.
  • 8 zeigt ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration bezüglich einer Motor-Generator-Steuerung in einem Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9 zeigt ein schematisches Diagramm, das Einzelheiten eines Leistungsverzweigungsmechanismus und einer Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung veranschaulicht, die jeweils in 8 gezeigt sind.
  • 10 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein äußeres Erscheinungsbild einer Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 11 zeigt eine Draufsicht, die die Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung zeigt.
  • 12 zeigt eine Seitenansicht, die die Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung zeigt, wenn sie in einer in 11 gezeigten X1-Richtung betrachtet wird.
  • 13 zeigt eine Schnittansicht, die einen Ölzirkulationsweg in der Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung zeigt.
  • 14 zeigt eine Teilschnittansicht, die entlang einer Linie XIV-XIV in 13 entnommen ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist nachstehend eine ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben. In der Zeichnung werden identische oder entsprechende Abschnitte durch identische Bezugszeichen bezeichnet; folglich wird eine sich wiederholende Beschreibung hiervon nicht gegeben.
  • In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild gezeigt, das eine Motorantriebsvorrichtung zeigt, die mit einem Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1 umfasst eine Motorantriebsvorrichtung 100 eine Batterie B, Kondensatoren C1 und C2, einen Spannungsaufwärtswandler 12, Umrichter 14 und 31 und eine Steuerungsvorrichtung 30.
  • Motorgeneratoren MG1 und MG2 sind jeweils eine elektrische rotierende Drei-Phasen-Wechselstrommaschine bzw. Drei-Phasen-Wechselstromdrehmaschine. Jeder der Motorgeneratoren MG1 und MG2 kann als ein Generator und als ein elektrischer Motor fungieren. Hierbei agiert der Motorgenerator MG1 hauptsächlich als ein Generator und der Motorgenerator MG2 agiert hauptsächlich als ein elektrischer Motor.
  • Der Spannungsaufwärtswandler 12 umfasst eine Drosselspule L1, Schaltelemente Q1 und Q2 sowie Dioden D1 und D2. Die Drosselspule L1 weist ein erstes Ende, das mit einer Stromversorgungsleitung LN1 der Batterie B verbunden ist, und ein zweites Ende auf, das mit einem Zwischenpunkt zwischen dem Schaltelement Q1 und Q2 verbunden ist, das heißt, das zwischen einem Emitter des Schaltelements Q1 und einem Kollektor des Schaltelements Q2 angeschlossen ist. Die Schaltelemente Q1 und Q2 sind zwischen der Stromversorgungsleitung LN1 und einer Erdungsleitung bzw. Masseleitung LN2 in Reihe geschaltet. Das Schaltelement Q1 weist einen Kollektor auf, der mit der Stromversorgungsleitung LN1 verbunden ist, und das Schaltelement Q2 weist einen Emitter auf, der mit der Erdungsleitung LN2 verbunden ist. Außerdem ist die Diode D1 zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements Q1 angeschlossen und die Diode D2 ist zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements Q2 angeschlossen, so dass ein Strom von einem jeweiligen Emitter zu einem jeweiligen Kollektor fließt.
  • Der Umrichter 14 umfasst einen U-Phasen-Arm 15, einen V-Phasen-Arm 16 und einen W-Phasen-Arm 17. Der U-Phasen-Arm 15, der V-Phasen-Arm 16 und der W-Phasen-Arm 17 sind zwischen der Stromversorgungsleitung LN1 und der Massenleitung LN2 parallel geschaltet.
  • Der U-Phasen-Arm 15 umfasst Schaltelemente Q3 und Q4, die in Reihe geschaltet sind, der V-Phasen-Arm 16 umfasst Schaltelemente Q5 und Q6, die in Reihe geschaltet sind, und der W-Phasen-Arm 17 umfasst Schaltelemente Q7 und Q8, die in Reihe geschaltet sind. Eine Diode D3 ist zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Schaltelements Q3 angeschlossen, eine Diode D4 ist zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Schaltelements Q4 angeschlossen, eine Diode D5 ist zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Schaltelements Q5 angeschlossen, eine Diode D6 ist zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Schaltelements Q6 angeschlossen, eine Diode D7 ist zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Schaltelements Q7 angeschlossen und eine Diode D8 ist zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Schaltelements Q8 angeschlossen, so dass ein Strom von einem jeweiligen Emitter zu einem jeweiligen Kollektor fließt.
  • Ein Zwischenpunkt des U-Phasen-Arms 15 ist an ein U-Phasen-Ende einer U-Phasen-Spule in dem Motorgenerator MG1 angeschlossen, ein Zwischenpunkt des V-Phasen-Arms 16 ist an ein V-Phasen-Ende einer V-Phasen-Spule in dem Motorgenerator MG1 angeschlossen und ein Zwischenpunkt des W-Phasen-Arms 17 ist an ein W-Phasen-Ende einer W-Phasen-Spule in dem Motorgenerator MG1 angeschlossen. Das heißt, in dem Motorgenerator MG1 sind erste Enden der U-, V- und W-Phasen-Spulen gemeinsam mit einem neutralen Punkt verbunden. Demgegenüber ist in dem Motorgenerator MG1 ein zweites Ende der U-Phasen-Spule mit einem Zwischenpunkt zwischen den Schaltelementen Q3 und Q4 verbunden, ein zweites Ende der V-Phasen-Spule ist mit einem Zwischenpunkt zwischen den Schaltelementen Q5 und Q6 verbunden und ein zweites Ende der W-Phasen-Spule ist mit einem Zwischenpunkt zwischen den Schaltelementen Q7 und Q8 verbunden.
  • Der Umrichter 31 ist bezüglich seiner Konfiguration dem Umrichter 14 ähnlich. Hierbei wird beispielsweise ein MOS-Transistor als die Schaltelemente Q1 bis Q8 in dem Spannungsaufwärtswandler 12, dem Umrichter 14 und dem Umrichter 31 verwendet.
  • Die Batterie B ist eine Hochspannungsbatterie mit einem Aufbau, bei dem eine große Anzahl von Sekundärbatteriezellen, wie beispielsweise Nickel-Metallhydrid-Batterien oder Lithium-Ionen-Batterien, in Reihe geschaltet sind. Zusätzlich zu einer derartigen Sekundärbatterie kann die Batterie B ein Kondensator oder eine Brennstoffzelle oder Brennstoffbatterie sein.
  • Der Kondensator C1 glättet eine von der Batterie B angelegte Gleichspannung und legt die geglättete Gleichspannung an den Spannungsaufwärtswandler 12 an.
  • Der Spannungsaufwärtswandler 12 transformiert die von dem Kondensator C1 angelegte Gleichspannung hoch und legt die sich ergebende Spannung an den Kondensator C2 an. Bei Empfang eines Signals PWMC von der Steuerungsvorrichtung 30 transformiert der Spannungsaufwärtswandler 12 genauer gesagt die Gleichspannung entsprechend einer Periode hoch, in der das Schaltelement Q2 durch das Signal PWMC eingeschaltet ist, und legt die sich ergebende Spannung an den Kondensator C2 an.
  • Bei Empfang des Signals PWMC von der Steuerungsvorrichtung 30 transformiert der Spannungsaufwärtswandler 12 außerdem eine Gleichspannung/Gleichspannungen herunter, die von dem Umrichter 14 und/oder dem Umrichter 31 über den Kondensator C2 zum Laden der Batterie B angelegt wird/werden.
  • Der Kondensator C2 glättet die von dem Spannungsaufwärtswandler 12 angelegte Gleichspannung und legt die geglättete Gleichspannung an die Umrichter 14 und 31 an.
  • Bei Empfang der Gleichspannung von der Batterie B über den Kondensator C2 wandelt der Umrichter 14 die Gleichspannung in eine Wechselspannung auf der Grundlage eines Signals PWMI1 von der Steuerungsvorrichtung 30 um, um den Motorgenerator MG1 anzutreiben. Somit wird der Motorgenerator MG1 angetrieben, um ein Drehmoment entsprechend einem Drehmomentbefehlswert TR1 zu erzeugen.
  • Zu der Zeit eines Wiedergewinnungsbremsens bzw. Rekuperationsbremsens des Hybridfahrzeugs, das mit der Motorantriebsvorrichtung 100 ausgestattet ist, wandelt der Umrichter 14 außerdem eine Wechselspannung, die durch den Motorgenerator MG1 erzeugt wird, in eine Gleichspannung auf der Grundlage des Signals PWMI1 von der Steuerungsvorrichtung 30 um und legt die umgewandelte Gleichspannung an den Spannungsaufwärtswandler 12 über den Kondensator C2 an. Beispiele des Rekuperationsbremsens, das hier genannt ist, umfassen: ein Bremsen, das eine Wiedergewinnung in einer derartigen Art und Weise umfasst, dass ein Fahrer eines Hybridfahrzeugs eine Fußbremse drückt; und Abbremsen (oder Stoppen einer Beschleunigung), das eine Wiedergewinnung in einer derartigen Art und Weise umfasst, dass der Fahrer die Fußbremse nicht drückt, aber ein Beschleunigungseinrichtungspedal nicht betätigt, wenn das Fahrzeug fährt.
  • Bei Empfang einer Gleichspannung von der Batterie B über den Kondensator C2 wandelt der Umrichter 31 die Gleichspannung in eine Wechselspannung auf der Grundlage eines Signals PWMI2 von der Steuerungsvorrichtung 30 um, um den Motorgenerator MG2 anzutreiben. Somit wird der Motorgenerator MG2 so angetrieben, dass er ein Drehmoment entsprechend einem Drehmomentbefehlswert TR2 erzeugt.
  • Zu der Zeit eines Rekuperationsbremsens des Hybridfahrzeugs, das mit der Motorantriebsvorrichtung 100 ausgestattet ist, wandelt außerdem der Umrichter 31 eine Wechselspannung, die durch den Motorgenerator MG2 erzeugt wird, in eine Gleichspannung auf der Grundlage eines Signals PWMI2 von der Steuerungsvorrichtung 30 um, und legt die umgewandelte Gleichspannung an den Spannungsaufwärtswandler 12 über den Kondensator C2 an.
  • In der vorstehend beschriebenen Konfiguration bilden der Umrichter 14, der Umrichter 31 und der Spannungsaufwärtswandler 12 integral ein „Halbleitermodul" gemäß der vorliegenden Erfindung. Hierbei sind die Drosselspule L1 und der Glättungskondensator C2 in dem Spannungsaufwärtswandler 12 hinsichtlich ihrer Größe relativ groß, wobei sie folglich außerhalb des Halbleitermoduls separat angeordnet sind.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist nachstehend eine Beschreibung eines spezifischen Konfigurationsbeispiels des Halbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
  • In 2 ist eine Draufsicht gezeigt, die eine allgemeine Konfiguration des Halbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der nachstehenden Beschreibung ist zur Vereinfachung eine Hoch-Runter-Richtung in 2 als eine Längsrichtung definiert und eine Links-Rechts-Richtung in 2 ist als eine seitliche Richtung definiert.
  • Unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Halbleitermodul 10 Stromschienen 40P, 40N, 42P und 42N, die sich jeweils in die seitliche Richtung auf einem isolierenden Substrat 50 erstrecken, und Schaltelemente Q1 bis Q8, die über und unter den Stromschienen 40P und 40N angeordnet sind, wobei die Stromschienen 40P und 40N zwischengebracht sind.
  • Das isolierende Substrat 50 ist beispielsweise aus Polyimid hergestellt. Es ist anzumerken, dass das isolierende Substrat 50, das aus Polyimid hergestellt ist, eine Haltbarkeit hinsichtlich einer durch das Substrat aufgrund einer thermischen Ausdehnung erzeugten Belastung im Vergleich mit einem Beispiel verbessert, bei dem das isolierende Substrat 50 aus Aluminiumnitrid hergestellt ist. Dies ist bei einer maßstäblichen Vergrößerung von Vorteil.
  • Ferner ist eine Wärmeabstrahlplatte 60 an eine Bodenseite des isolierenden Substrats 50 angebracht. Wie es nachstehend beschrieben ist, kühlt die Wärmeabstrahlplatte 60 das Halbleitermodul 10.
  • Die Stromschiene 40P bildet eine Stromversorgungsleitung LN1, die zwischen dem Spannungsaufwärtswandler 12 und jedem Umrichter 14 und 31 in 1 angeschlossen ist, und die Stromschiene 40N bildet die Massenleitung LN2, die zwischen dem Spannungsaufwärtswandler 12 und jedem Umrichter 14 und 31 in 1 angeschlossen ist. Wie es nachstehend beschrieben ist, sind die Stromschiene 40P und die Stromschiene 40N in einer senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung (die einer vertikalen Richtung in der Figur entspricht) des isolierenden Substrats 50 mit einem dazwischengebrachten isolierenden Element (nicht gezeigt) geschichtet.
  • Ferner ist die Stromschiene 40P mit der Stromschiene 42P über das Schaltelement Q1 verbunden, und die Stromschiene 40N ist mit der Stromschiene 42N über das Schaltelement Q2 verbunden. Die Stromschienen 42P und 42N sind jeweils mit (nicht gezeigten) positiven und negativen Elektroden der Batterie B verbunden. Das heißt, die Stromschiene 40P und die Stromschiene 42P bilden integral die Stromversorgungsleitung LN1, die in 1 gezeigt ist, und die Stromschiene 40N und die Stromschiene 42N bilden integral die Massenleitung LN2, die in 1 gezeigt ist.
  • Die Schaltelemente Q3 bis Q8, die über den Stromschienen 40P und 40N angeordnet sind, bilden den in 1 gezeigten Umrichter 31. Demgegenüber bilden die unter den Stromschienen 40P und 40N angeordneten Schaltelemente Q3 bis Q8 den in 1 gezeigten Umrichter 14. Außerdem bilden die über und unter den Stromschienen 40P und 40N angeordneten Schaltelemente Q1 und Q2 den in 1 gezeigten Spannungsaufwärtswandler 12.
  • In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die U-Phasen-Arme 15 (die Schaltelemente Q3 und Q4) der Umrichter 14 und 31, die V-Phasen-Arme 16 (die Schaltelemente Q5 und Q6) der Umrichter 14 und 31 und die W-Phasen-Arme 17 (die Schaltelemente Q7 und Q8) der Umrichter 14 und 31 sequenziell von rechts nach links in der Figur angeordnet. Hierbei ist jedes der Schaltelemente Q3 bis Q8 aus zwei parallel geschalteten Schaltelementen gebildet, um zu verhindern, dass ein jeweiliges Schaltelement eine übermäßige Ladung aufgrund einer Vergrößerung eines Durchgangsstromes empfängt.
  • In den U-, V- und W-Phasenarmen der Umrichter 14 und 31 sind die zwei Schaltelemente, die zwischen der Stromschiene 40P und der Stromschiene 40N in Reihe geschaltet sind, in einer derartigen Art und Weise gebildet, dass eine Elektrodenschicht, die aus einem Muster auf dem isolierenden Substrat 50 gebildet ist, mit jedem Schaltelement durch einen Draht bzw. einen Leiter verbunden ist.
  • In 3 ist eine Draufsicht gezeigt, die spezifische Konfigurationen der Drei-Phasen-Arme 15 bis 17 der Umrichter 14 und 31 zeigt. Es ist anzumerken, dass die Drei-Phasen-Arme 15 bis 17 hinsichtlich ihrer Konfiguration identisch zueinander sind; folglich sind in 3 die Konfigurationen der U-Phasen-Arme 15 der Umrichter 14 und 31 repräsentativ veranschaulicht.
  • In 4 ist eine Schnittansicht gezeigt, die entlang einer Linie IV-IV in 3 entnommen ist.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ist der U-Phasen-Arm 15 des Umrichters 31 über den Stromschienen 40P und 40N angeordnet und umfasst die Schaltelemente Q3 und Q4, eine P-seitige Elektrodenschicht 312U, eine Zwischenelektrodenschicht 31U und eine N-seitige Elektrodenschicht 31NU.
  • Jede der 2-seitigen Elektrodenschicht 31PU, der Zwischenelektrodenschicht 31U und der N-seitigen Elektrodenschicht 31NU ist als ein Muster auf dem isolierenden Substrat 50 ausgebildet. Die P-seitige Elektrodenschicht 312U weist ein erstes Ende auf, das mit der Stromschiene 40P gekoppelt ist, die die Stromversorgungsleitung LN1 bildet. Die N-seitige Elektrodenschicht 31NU weist ein erstes Ende auf, das mit der Stromschiene 40N gekoppelt ist, die die Massenleitung LN2 bildet. Die Zwischenelektrodenschicht 31U entspricht dem Zwischenpunkt des U-Phasen-Arms 15, der in 1 gezeigt ist, und ist mit einem U-Phasen-Spulenende in dem Motorgenerator MG2 über eine (nicht gezeigte) Stromschiene verbunden.
  • Das Schaltelement Q3 weist einen Kollektor auf, der an der Zwischenelektrodenschicht 31U befestigt ist, um eine elektrische Leitung mit der Zwischenelektrodenschicht 31U zu etablieren. Das Schaltelement Q3 weist ebenso einen Emitter auf, der mit der P-seitigen Elektrodenschicht 31PU durch einen Draht bzw. einen Leiter WL1 verbunden ist.
  • Das Schaltelement Q4 weist einen Kollektor auf, der an die N-seitige Elektrodenschicht 31NU befestigt ist, um eine elektrische Leitung mit der N-seitigen Elektrodenschicht 31NU zu etablieren. Das Schaltelement Q4 weist ebenso einen Emitter auf, der mit der Zwischenelektrodenschicht 31U durch einen Draht bzw. einen Leiter WL1 verbunden ist.
  • Es sei hierbei angenommen, dass ein MOS-Transistor als die Schaltelemente Q3 und Q4 verwendet wird. Die Schaltelemente Q3 und Q4 weisen ebenso Gleichrichtereigenschaften für die Dioden D3 und D4 auf und sind folglich jeweils mit den Dioden D3 und D4 integriert.
  • Das isolierende Substrat 50 ist an die Wärmeabstrahlplatte 60 befestigt, so dass die zugehörige Bodenseite an die Wärmeabstrahlplatte 60 durch ein Lötmittel 52 angehaftet ist. Die Wärmeabstrahlplatte 60 ist bei einer Wärmesenke bzw. einem Kühlkörper 70 durch ein Silikonfett 62 angeordnet.
  • Der Kühlkörper 70 weist eine Vielzahl von Schlitzen 72 auf. Es sei hierbei angenommen, dass ein Wasserkühlsystem als ein Kühlsystem für die Umrichter 14 und 31 angewendet wird. Ein (nicht gezeigter) Kühler ist außerhalb des Halbleitermoduls 10 bereitgestellt, um Kühlwasser zuzuführen. Das Kühlwasser fließt durch die Vielzahl von Schlitzen 72 des Kühlkörpers 70 in einer Richtung, die senkrecht zu der Figur ist, um die Schaltelemente Q3 und Q4 durch die Wärmeabstrahlplatte 60 und das isolierende Substrat 50 zu kühlen.
  • In 5 ist eine Schnittansicht gezeigt, die entlang einer in 3 gezeigten Linie V-V entnommen ist.
  • Unter Bezugnahme auf 5 sind die Zwischenelektrodenschicht 31U in dem U-Phasen-Arm 15 des Umrichters 31 und die Zwischenelektrodenschicht 14U in dem U-Phasen-Arm 15 des Umrichters 14 in einer Längsrichtung (die einer Links-Rechts-Richtung in der Figur entspricht) des isolierenden Substrats 50 angeordnet. Die Schaltelemente Q3 sind an einer jeweiligen Zwischenelektrodenschicht 31U und Zwischenelektrodenschicht 14U befestigt.
  • Die Stromschienen 40P und 40N sind dann zwischen der Zwischenelektrodenschicht 31U und der Zwischenelektrodenschicht 14U angeordnet. Die Stromschiene 40P und die Stromschiene 40N sind in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung des isolierenden Substrats 50 durch ein isolierendes Element 80 geschichtet.
  • Von den Stromschienen 40P und 40N, die eine Schichtungsstruktur bilden, ist hierbei die obere Stromschiene 40P ein Metallelement, sie ist beispielsweise aus Kupfer oder dergleichen hergestellt. Von den Stromschienen 40P und 40N ist im Gegensatz dazu die untere Stromschiene 40 eine Leiterbahnschicht, die auf dem isolierenden Substrat 50 gebildet ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, weist das Halbleitermodul der vorliegenden Erfindung eine charakteristische Konfiguration auf, dass eine der Stromschienen 40P und 40N, die jeweils die Stromversorgungsleitung LN1 und die Massenleitung LN2 bilden, eine Leiterbahnschicht ist.
  • Mit dieser Konfiguration bringt das Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung, anders als ein herkömmliches Halbleitermodul, das Stromschienen 40P und 40N umfasst, von denen jede ein Metallelement ist, die nachstehend genannten Vorteile mit sich.
  • Spezifisch agiert jede der Stromschienen 40P und 40N als ein Mittel für eine Leistungsübertragung/einen Leistungsempfang, die/der zwischen der Batterie B und jedem Motorgenerator MG1 und MG2 ausgeführt wird. Folglich fließt ein Strom durch jede Stromschiene 40P und 40N in der zu der Figur senkrechten Richtung. Hierbei erzeugen die Stromschienen 40P und 40N proportional zu dem hindurchgehenden Strom und dem internen Widerstand Wärme. Um zu verhindern, dass die Stromschienen 40P und 40N aufgrund einer Vergrößerung eines hindurchgehenden Stroms überhitzt werden, ist bei dem herkömmlichen Halbleitermodul versucht worden, den internen Widerstand in einer derartigen Art und Weise zu verringern, dass ein Metallelement mit einer großen Schnittfläche als jeweilige Stromschiene bereitgestellt wird. Dementsprechend vergrößert sich das Halbleitermodul in einer senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung um eine Länge, die den zwei Metallelementen entspricht, was eine Miniaturisierung des Halbleitermoduls in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung behindert.
  • In dem Halbleitermodul 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber die Stromschiene 40N als eine Leiterbahnschicht bereitgestellt und an dem isolierenden Substrat 50 befestigt. Diese Konfiguration verwirklicht eine Miniaturisierung des Halbleitermoduls 10 in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung, während eine Abstrahlung von Wärme von der Stromschiene 40N sichergestellt ist.
  • Das heißt, die Stromschiene 40N, die als eine Leiterbahnschicht bereitgestellt ist, bringt einen Vorteil mit sich, dass bei der Stromschiene 40N erzeugte Wärme durch das Kühlwasser über das isolierende Substrat 50, die Wärmeabstrahlplatte 60 und die Vielzahl von Schlitzen 72, die in dem Kühlkörper 70 ausgebildet sind, gekühlt wird. Diese Konfiguration stellt die Wärmeabstrahleigenschaft der Stromschiene 40N sicher, so dass die Stromschiene 40N durch eine Leiterbahnschicht mit einem relativ kleinen Querschnitt gebildet werden kann. Als Ergebnis kann die Länge des Halbleitermoduls 10 in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung (entsprechend „h1" in der Figur) vergleichsweise kurz gemacht werden.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, erreicht das Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung eine Miniaturisierung in der senkrechten Richtung dank der Leiterbahnschicht, die als die Stromschiene bereitgestellt ist. Wie es nachstehend beschrieben ist, weist das Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung ein Merkmal bezüglich einer Anordnung von Signalleitungen auf, durch die die Schaltelemente Q1 und Q2 sowie Gatter bzw. Gate-Elektroden der Schaltelemente Q3 bis Q8 das Signal PWMC oder PWMI von der Steuerungsvorrichtung 30 empfangen.
  • In 6 ist eine Draufsicht gezeigt, die Konfigurationen von Hauptbauteilen des Halbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 6 sind Signalleitungsschichten 14G3, 14G4, 31G3 und 31G4 zur Eingabe des Signals PWMI zu den Gattern bzw. Gate-Elektroden der Schaltelemente Q3 und Q4 zu den Konfigurationen der U-Phasen-Arme 15 der in 3 gezeigten Umrichter 14 und 31 hinzugefügt.
  • Unter Bezugnahme auf 6 sind genauer gesagt die Signalleitungsschichten 31G3, die den Schaltelementen Q3 in dem U-Phasen-Arm 15 des Umrichters 31 entsprechen, jeweils über und unter der Zwischenelektrodenschicht 31U angeordnet. Hierbei ist die Signalleitungsschicht 31G3, die unter der Zwischenelektrodenschicht 315U angeordnet ist, über der Stromschiene 40P in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung des Halbleitermoduls 10 positioniert. Die Signalleitungsschicht 31G3 ist mit dem Gatter bzw. der Gate-Elektrode des Schaltelements Q3 durch einen Draht bzw. Leiter WL2 verbunden.
  • Die Signalleitungsschichten 14G3 und 14G4, die dem U-Phasen-Arm 15 des Umrichters 14 entsprechen, sind bezüglich ihrer Konfigurationen den Signalleitungsschichten 31G3 und 31G4 ähnlich. Die Signalleitungsschichten 14G3, 14G4, 31G3 und 31G4 sind dann oberhalb in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung des Halbleitermoduls 10 angeordnet und mit einer (nicht gezeigten) Steuerungsplatine verbunden, die mit der Steuerungsvorrichtung 30 ausgestattet ist. Die U-, V- und W-Phasen-Arme 15, 16 und 17 sind in der seitlichen Richtung des Halbleitermoduls 10 angeordnet, wobei der U-Phasen-Arm 15 als Grundeinheit definiert ist.
  • Die Signalleitungsschichten, die den U-, V- und W-Phasen-Armen entsprechen, sind wie in 6 gezeigt angeordnet, um einen Stromweg zu bilden, der durch die P-seitige Elektrodenschicht 31PU, das Schaltelement Q3, die Zwischenelektrodenschicht 31U, das Schaltelement Q4 und die N-seitige Elektrodenschicht 31NU in der seitlichen Richtung des Halbleitermoduls 10 hindurchgeht. Ein Weg zur Eingabe des Steuerungssignals PWMI2 ist dann in der Längsrichtung des Halbleitermoduls 10 gebildet, das heißt in der Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Stromweg ist.
  • Dieser Aufbau bringt die nachstehend genannten Vorteile in Bezug auf einen Anordnungsaufbau (7) mit sich, bei dem der Steuerungssignaleingabeweg und der Stromweg in einer einzelnen Richtung ausgebildet sind.
  • Wie es in 7 gezeigt ist, sei genauer gesagt angenommen, dass die Signalleitungsschichten, die dem U-Phasen-Arm 15, dem V-Phasen-Arm 16 und dem W-Phasen-Arm 17 entsprechen, in der seitlichen Richtung des Halbleitermoduls wie in einem Beispiel anderer Elektrodenschichten angeordnet sind.
  • Unter Bezugnahme auf 7 sind der U-Phasen-Arm 15, der V-Phasen-Arm 16 und der W-Phasen-Arm 17 in der seitlichen Richtung des Halbleitermoduls angeordnet, wobei der U-Phasen-Arm 15 als Grundeinheit definiert ist. Bei einer Grenze zwischen dem U-Phasen-Arm 15 und dem V-Phasen-Arm 16 ist folglich die Signalleitungsschicht 31G6, die dem V-Phasen-Arm 16 des Umrichters 31 entspricht, zwischen der 2-seitigen Elektrodenschicht 31PU des U-Phasen-Arms 15 und der N-seitigen Elektrodenschicht 31NV des V-Phasen-Arms 16 angeordnet. Außerdem ist die Signalleitungsschicht 14G6, die dem V-Phasen-Arm 16 des Umrichters 14 entspricht, zwischen der P-seitigen Elektrodenschicht 14PU des U-Phasen-Arms 15 und der N-seitigen Elektrodenschicht 14NV des V-Phasen-Arms 16 angeordnet.
  • Das heißt, die P-seitige Elektrodenschicht 31PU (oder 14PU) des U-Phasen-Arms 15 und die N-seitige Elektrodenschicht 31NV (oder 14NV) des V-Phasen-Arms 16 sind mit einem Intervall angeordnet, das zwischen ihnen eingestellt ist. Dieses Intervall entspricht einer Länge der Signalleitungsschicht 31G6 (oder 14G6) in der seitlichen Richtung.
  • In dem in 6 gezeigten Anordnungsaufbau können demgegenüber die P-seitige Elektrodenschicht 31PU (oder 14PU) des U-Phasen-Arms 15 und die N-seitige Elektrodenschicht 31NV (oder 14NV) des V-Phasen-Arms 16 so angeordnet werden, dass sie aneinander grenzen, ohne dass die Signalleitungsschicht 31G6 (oder 14G6) dazwischengebracht ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, sind eine P-seitige Elektrodenschicht eines Arms und eine N-seitige Elektrodenschicht eines anderen Arms, der benachbart zu dem Arm ist, so angeordnet, dass sie aneinander grenzen. Diese Konfiguration bringt einen Vorteil mit sich, dass das Halbleitermodul 10 gemäß der vorliegenden Erfindung eine zu jeder Elektrodenschicht zu verteilende Induktivität verringern kann.
  • In Bezug auf eine Fließrichtung eines Stroms sind beispielsweise die P-seitige Elektrodenschicht 31PU und die N-seitige Elektrodenschicht 31NV, die benachbart zu der P-seitigen Elektrodenschicht 31PU ist, zueinander entgegengesetzt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel fließt ein Strom von der Stromschiene 40P zu der P-seitigen Elektrodenschicht 31PU, während ein Strom von der N-seitigen Elektrodenschicht 31NV zu der Stromschiene 40N fließt. Somit ist eine Drehrichtung eines Magnetfelds, das um die P-seitige Elektrodenschicht 31PU durch den Strom erzeugt wird, entgegengesetzt zu einer Drehrichtung eines Magnetfelds, das um die N-seitige Elektrodenschicht 31NV durch den Strom erzeugt wird. Diese Konfiguration ermöglicht eine Verringerung einer Induktivität der P-seitigen Elektrodenschicht 31PU und einer Induktivität der N-seitigen Elektrodenschicht 31NV, was zu einem Abfall einer Rücklaufspannung führt, die durch die Induktivität in einem Schaltbetrieb verursacht wird. Die Abnahme des Rücklaufstroms erreicht einen Hochgeschwindigkeitsschaltbetrieb. Ferner kann jeder Umrichter 14 und 31, der durch ein Schaltelement mit einer hohen Stehspannung zum Absorbieren einer Rückführungsspannung gebildet worden ist, durch ein Schaltelement kleiner Größe mit einer niedrigeren Stehspannung gebildet werden. Dementsprechend ermöglicht diese Konfiguration eine weitere Miniaturisierung und Kostenverringerung bezüglich des Halbleitermoduls 10.
  • In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Arme des Spannungsaufwärtswandlers 12, des Umrichters 14 und des Umrichters 31 als ein Halbleitermodul zusammengepackt; die Konfiguration des Halbleitermoduls ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise können obere und untere Arme einer einzelnen Phase oder der gesamte Umrichter und der gesamte Spannungsaufwärtswandler als ein Halbleitermodul zusammengepackt werden.
  • (Anwendungsbeispiel des Halbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung)
  • Als ein Anwendungsbeispiel des Halbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung ist schließlich eine Beschreibung einer Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung gegeben, in der eine Motorantriebsvorrichtung, die das Halbleitermodul umfasst, und ein Motor in einem Gehäuse beherbergt sind.
  • Häufig wendet eine derzeitige Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug eine einfache Konfiguration an, bei der ein großes kastenförmiges Gehäuse, das einen Umrichter bildet, auf einem Motorgehäuse platziert ist. Wie es nachstehend beschrieben ist, verbessert demgegenüber die Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eine Position eines Schwerpunkts des Fahrzeugs in einer Höhenrichtung in einem Beispiel, bei dem die Antriebsvorrichtung in dem Fahrzeug eingebaut ist, wobei Einbauraum gespart wird.
  • In 8 ist ein Schaltungsdiagramm gezeigt, das eine Konfiguration bezüglich einer Motorgeneratorsteuerung in einem Hybridfahrzeug 200 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In dem in 8 gezeigten Hybridfahrzeug 200 bilden die in 1 gezeigte Motorantriebsvorrichtung 100, einen Leistungsverzweigungsmechanismus PSD und eine Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD eine Antriebsvorrichtung 20 neu.
  • Unter Bezugnahme auf 8 umfasst das Fahrzeug 200 die Batterie B, die Antriebsvorrichtung 20, die Steuerungsvorrichtung 30, eine (nicht gezeigte) Kraftmaschine und (nicht gezeigte) Räder.
  • Die Antriebsvorrichtung 20 umfasst die Motorgeneratoren MG1 und MG2, den Leistungsverzweigungsmechanismus PSD, die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD und eine Leistungssteuerungseinheit 20 zur Steuerung der Motorgeneratoren MG1 und MG2.
  • Grundsätzlich verteilt der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD eine mechanische Leistung an die Kraftmaschine, den Motorgenerator MG1 und den Motorgenerator MG2, die jeweils damit gekoppelt sind. Der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD kann beispielsweise ein Planetengetriebemechanismus mit drei Drehwellen sein, das heißt einem Sonnenrad, einem Planetenträger und einem Hohlrad.
  • Der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD weist drei Drehwellen auf, genauer gesagt eine Drehwelle, die mit einer Drehwelle der Kraftmaschine verbunden ist, eine Drehwelle, die mit einer Drehwelle des Motorgenerators MG1 verbunden ist, und eine Drehwelle, die mit der Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD verbunden ist. Die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD, die mit dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD integriert ist, verringert ein Drehmoment des Motorgenerators MG2 und überträgt das verringerte Drehmoment zu dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD.
  • Wie es nachstehend beschrieben ist, weist die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung eine Drehwelle auf, die mit dem Rad durch ein (nicht gezeigtes) Verzögerungsgetriebe oder ein Differenzialgetriebe gekoppelt ist.
  • Die Leistungssteuerungseinheit 21 umfasst die Umrichter 14 und 31, die entsprechend den Motorgeneratoren MG1 bzw. MG2 bereitgestellt sind, und den Spannungsaufwärtswandler 12, der gemeinsam für die Umrichter 14 und 31 bereitgestellt ist.
  • In der Leistungssteuerungseinheit 21 sind die Drei-Phasen-Arme 15 bis 17 des Umrichters 14, die Drei-Phasen-Arme 15 bis 17 des Umrichters 31 und die Armabschnitte des Spannungsaufwärtswandlers 12 miteinander integriert, um ein Halbleitermodul 10 zu bilden. Das Halbleitermodul 10 ist bezüglich der Konfiguration identisch zu dem Halbleitermodul 10, das bei der in 1 gezeigten Motorantriebsvorrichtung 100 angebracht ist; folglich wird an dieser Stelle eine ausführliche Beschreibung hiervon nicht gegeben.
  • In 9 ist ein schematisches Diagramm gezeigt, das Einzelheiten des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD und der Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD veranschaulicht, die jeweils in 8 gezeigt sind.
  • Unter Bezugnahme auf 9 umfasst die Fahrzeugantriebsvorrichtung den Motorgenerator MG2, die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD, die mit der Drehwelle des Motorgenerators MG2 verbunden ist, eine Achse, die sich entsprechend einem Drehmoment der Drehwelle dreht, das durch die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD verringert ist, die Kraftmaschine ENG, den Motorgenerator MG1 und den Leistungsverzweigungsmechanismus PSD, der eine mechanische Leistung zu der Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD, der Kraftmaschine ENG und dem Motorgenerator MG1 verteilt. In der Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD ist beispielsweise ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis von dem Motorgenerator MG2 zu dem Leistungsverzweigungsmechanismus PSD nicht kleiner als zwei Mal.
  • Eine Kurbelwelle 500 der Kraftmaschine ENG, ein Rotor 320, des Motorgenerators MG1 und ein Rotor 370 des Motorgenerators MG2 drehen sich um eine einzelne Achse.
  • Der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD ist in dem in 9 gezeigten Beispiel ein Planetengetriebe. Der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD umfasst ein Sonnenrad 510, ein Hohlrad 520, ein kleines Zahnrad bzw. Ritzelzahnrad 530 und einen Planetenträger 540. Das Sonnenrad 510 ist mit einer hohlen Sonnenradwelle gekoppelt, die ein axiales Zentrum aufweist, durch das die Kurbelwelle 500 eingefügt ist. Das Hohlrad 520 ist drehbar gehalten, um koaxial zu der Kurbelwelle 500 zu sein. Das kleine Zahnrad 530 ist zwischen dem Sonnenrad 510 und dem Hohlrad 520 angeordnet und umkreist einen Umfang des Sonnenrades 510, während es sich dreht. Der Planetenträger 540 ist an ein Ende der Kurbelwelle 500 gekoppelt, um eine Drehwelle des kleinen Zahnrads 530 zu halten.
  • Der Leistungsverzweigungsmechanismus PSD weist als eine mechanische Leistungsübertragungs-/empfangswelle drei Wellen auf, das heißt die mit dem Sonnenrad 510 gekoppelte Sonnenradwelle, einen mit dem Hohlrad 520 gekoppelten Hohlradmantel und die mit dem Planetenträger 540 gekoppelte Kurbelwelle 500. Wenn eine mechanische Leistung, die zu/von zwei dieser drei Wellen zu übertragen/empfangen ist, bestimmt wird, wird eine mechanische Leistung, die zu/von der verbleibenden einen Welle zu übertragen/empfangen ist, auf der Grundlage der erstgenannten mechanischen Leistung bestimmt.
  • Ein Vorgelegeantriebszahnrad 700 zum Herausführen einer mechanischen Leistung ist außerhalb des Hohlradmantels bereitgestellt, um sich integral mit dem Hohlrad 520 zu drehen. Das Vorgelegeantriebszahnrad 700 ist mit einem Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe RG verbunden. Die mechanische Leistung wird zwischen dem Vorgelegeantriebszahnrad 700 und dem Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe RG übertragen. Das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe RG treibt ein Differenzialgetriebe DEF an. In einem Gefälle und dergleichen wird ein Drehmoment des Rades zu dem Differenzialgetriebe DEF übertragen, so dass das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe RG durch das Differenzialgetriebe DEF angetrieben wird.
  • Der Motorgenerator MG1 umfasst einen Stator 310 und einen Rotor 320. Der Stator 310 bildet ein magnetisches Drehfeld. Der Rotor 320 ist innerhalb des Stators 310 angeordnet und weist eine Vielzahl von darin eingebetteten Dauermagneten auf. Der Stator 310 umfasst einen Statorkern 330 und eine Drei-Phasen-Spule 340, die um den Statorkern 330 gewickelt ist. Der Rotor 320 ist mit der Sonnenradwelle gekoppelt, die sich integral mit dem Sonnenrad 510 des Leistungsverzweigungsmechanismus PSD dreht. Der Statorkern 330 wird durch eine Schichtung dünner elektromagnetischer Stahlplatten gebildet und ist an einem (nicht gezeigten) Gehäuse befestigt.
  • Der Motorgenerator MG1 dient als ein elektrischer Motor für einen Drehantrieb des Rotors 320 durch eine Interaktion zwischen einem Magnetfeld, das durch einen in den Rotor 320 eingebetteten Dauermagneten erzeugt wird, und einem Magnetfeld, das durch die Drei-Phasen-Spule 340 gebildet wird. Der Motorgenerator MG1 dient ebenso als ein Generator zur Erzeugung einer elektromotorischen Kraft bei zwei Enden der Drei-Phasen-Spule 340 durch eine Interaktion zwischen dem Magnetfeld, das durch den Dauermagneten erzeugt wird, und einem Drehmoment, das durch den Rotor 320 erzeugt wird.
  • Der Motorgenerator MG2 umfasst einen Stator 360 und einen Rotor 370. Der Stator 360 bildet ein magnetisches Drehfeld. Der Rotor 370 ist innerhalb des Stators 360 angeordnet und weist eine Vielzahl von darin eingebetteten Dauermagneten auf. Der Stator 360 umfasst einen Statorkern 380 und eine Drei-Phasen-Spule 390, die um den Statorkern 380 gewickelt ist.
  • Der Rotor 370 ist über die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD mit dem Hohlradmantel gekoppelt, der sich integral mit dem Hohlrad 520 des Leistungsverteilungsmechanismus PSD dreht. Der Statorkern 380 wird durch eine Schichtung dünner elektromagnetischer Stahlplatten gebildet und ist an dem (nicht gezeigten) Gehäuse befestigt.
  • Der Motorgenerator MG2 dient als ein Generator zur Erzeugung einer elektromotorischen Kraft bei zwei Enden der Drei-Phasen-Spule 390 durch eine Interaktion zwischen einem Magnetfeld, das durch einen Dauermagneten erzeugt wird, und einem Drehmoment, das durch den Rotor 370 erzeugt wird. Der Motorgenerator MG2 dient ebenso als ein elektrischer Motor für einen Drehantrieb des Rotors 370 durch eine Interaktion zwischen dem Magnetfeld, das durch den Dauermagneten erzeugt wird, und einem Magnetfeld, das durch die Drei-Phasen-Spule 390 gebildet wird.
  • Die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD verringert eine Geschwindigkeit durch einen Aufbau, bei dem ein Planetenträger 660, der ein sich drehendes Element eines Planetengetriebes ist, an dem Gehäuse der Fahrzeugantriebsvorrichtung befestigt ist. Das heißt, die Geschwindigkeitsverringerungseinrichtung RD umfasst ein Sonnenrad 620, ein Hohlrad 680 und ein kleines Zahnrad bzw. Ritzelzahnrad 640. Das kleine Zahnrad 640 ist in Eingriff mit dem Hohlrad 680 und dem Sonnenrad 620, um ein Drehmoment des Sonnenrades 620 zu dem Hohlrad 680 zu übertragen.
  • Beispielsweise bilden Zähne des Hohlrades 680, die mindestens doppelt so viele sind wie die des Sonnenrades 620, ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis von mindestens zwei Mal.
  • In 10 ist eine perspektivische Ansicht gezeigt, die ein äußeres Erscheinungsbild der Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung 20 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • In 11 ist eine Draufsicht gezeigt, die die Antriebsvorrichtung 20 zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf die 10 und 11 kann das Gehäuse der Antriebsvorrichtung 20 in ein Gehäuse 104 und ein Gehäuse 102 aufgeteilt werden. Das Gehäuse 104 entspricht einem Abschnitt, um hauptsächlich den Motorgenerator MG1 zu beherbergen, und das Gehäuse 102 entspricht einem Abschnitt, um hauptsächlich den Motorgenerator MG2 und die Leistungssteuerungseinheit 21 zu beherbergen.
  • Das Gehäuse 104 ist mit einem Flansch 106 versehen und das Gehäuse 102 ist mit einem Flansch 105 versehen. Der Flansch 106 und der Flansch 105 werden durch einen Bolzen oder dergleichen aneinander befestigt; somit sind das Gehäuse 104 und das Gehäuse 102 miteinander integriert.
  • Das Gehäuse 102 ist ebenso mit einer Öffnung 108 zum Einbau der Leistungssteuerungseinheit 21 versehen. In der Öffnung 108 ist der Kondensator C2 bei einer linken Seite (einer Seite in einer Fahrzeugfahrrichtung) untergebracht, das Halbleitermodul 110 und Anschlussgrundplatten 116 und 118 sind in einer Mitte untergebracht und die Drosselspule L1 ist bei einer rechten Seite untergebracht. In einem Zustand, bei dem die Antriebsvorrichtung 20 in dem Fahrzeug eingebaut ist, wird die Öffnung 108 durch einen Deckel verschlossen. In der Öffnung 108 kann alternativ hierzu der Kondensator C2 bei der rechten Seite untergebracht sein und die Drosselspule L1 kann bei der linken Seite des Halbleitermoduls 10 untergebracht sein.
  • Das heißt, die Drosselspule L1 ist bei einer Seite einer der Drehwellen der Motorgeneratoren MG1 und MG2 angeordnet, während der Kondensator C2 bei einer Seite der anderen der Drehwellen der Motorgeneratoren MG1 und MG2 angeordnet ist. Das Halbleitermodul 10 ist dann in einem Bereich zwischen dem Kondensator C2 und der Drosselspule L1 angeordnet. Der Motorgenerator MG2 ist unterhalb des Halbleitermoduls 10 angeordnet.
  • Das Halbleitermodul 10 weist eine ähnliche Konfiguration zu der auf, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
  • Im Einzelnen sind die Schaltelemente Q1 bis Q8 der Umrichter 14 und 31 auf der Oberseite des isolierenden Substrats 50 angeordnet. Ferner sind die Stromschienen 40P und 40N in einem Bereich zwischen dem Umrichter 14 und dem Umrichter 31 bereitgestellt, so dass sie einander in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung (die der vertikalen Richtung in der Figur entspricht) des isolierenden Substrats 50 überlappen.
  • Die Stromschiene 40P dient als eine obere Schicht eines Schichtungsaufbaus und bildet die Stromversorgungsleitung LN1. Hierbei ist die Stromschiene 40P ein Metallelement. Demgegenüber dient die Stromschiene 40N als eine untere Schicht des Schichtungsaufbaus und bildet die Massenleitung LN2. Hierbei ist die Stromschiene 40N eine Leiterbahnschicht.
  • Ferner ist eine (nicht gezeigte) Wärmesenke bzw. ein (nicht gezeigter) Kühlkörper 70 auf der Bodenseite des isolierenden Substrats 50 über eine (nicht gezeigte) Wärmeabstrahlplatte 60 bereitgestellt. Der Kühlkörper 70 ist mit einer Vielzahl von Schlitzen 72 versehen, die jeweils einen Wasserkanal bilden, wobei das Gehäuse 102 einen Kühlwassereinlass 114 und einen Kühlwasserauslass 112 aufweist, die jeweils mit dem Wasserkanal verbunden sind. Dieser Einlass und dieser Auslass sind in einer derartigen Art und Weise ausgebildet, dass die Flansche 106 und 105 mit Löchern durchbohrt sind, wobei dann Schraubverbindungen und dergleichen in die Löcher in dem Gehäuse 102 eingefügt sind.
  • Hierbei kann der Wasserkanal in einer derartigen Art und Weise ausgebildet sein, dass das Kühlwasser direkt auf die Bodenseite der Wärmeabstrahlplatte 60 ohne Kühlkörper 70 fließt. Diese Konfiguration ermöglicht eine weitere Verringerung der Länge des Halbleitermoduls 10 in der senkrechten Richtung.
  • In dem Umrichter 14 sind ferner der U-Phasen-Arm 15, der V-Phasen-Arm 16 und der W-Phasen-Arm 17 jeweils mit Stromschienen versehen, die zu der Anschlussgrundplatte 116 ausgerichtet sind, die mit der Statorspule des Motorgenerators MG2 verbunden ist. In dem Umrichter 31 sind gleichsam der U-Phasen-Arm 15, der V-Phasen-Arm 16 und der W-Phasen-Arm 17 jeweils mit den Stromschienen versehen, die zu der Anschlussgrundplatte 118 ausgerichtet sind, die mit der Statorspule des Motorgenerators MG1 verbunden ist.
  • In 12 ist eine Seitenansicht gezeigt, die die Antriebsvorrichtung 20 zeigt, wenn sie in einer in 11 gezeigten X1-Richtung betrachtet wird.
  • Unter Bezugnahme auf 12 ist das Gehäuse 102 mit einer Öffnung 109 zum Einbau eines Motorgenerators und für Wartungszwecke versehen. Die Öffnung 109 ist in einem Zustand, bei dem die Antriebsvorrichtung 20 in dem Fahrzeug eingebaut ist, durch einen Deckel verschlossen.
  • Der Motorgenerator MG2 ist in der Öffnung 109 angeordnet. Der Rotor 370 ist in dem Stator 360 angeordnet, mit dem die U-, V- und W-Phasen-Stromschienen verbunden sind. Die Hohlwelle 600 wird von dem Zentrum des Rotors 370 betrachtet.
  • Wie es in 12 gezeigt ist, ist der Stator 360 des Motorgenerators MG2 in großem Umfang in Eingriff mit einer Kammer zur Unterbringung der Leistungssteuerungseinheit 21 in dem Gehäuse 102. Folglich ist die Drosselspule L1 bei einer ersten Seite des Motorgenerators MG2 angeordnet und der Kondensator C2 ist bei einer zweiten Seite des Motorgenerators MG2 angeordnet. Das heißt, Bauteile mit großer Größe sind in effektiver Weise untergebracht. Zusätzlich ist das Halbleitermodul 10 oberhalb des Stators 360 des Motorgenerators MG2 angeordnet.
  • Gemäß diesem Anordnungsaufbau sind der Kondensator C2, das Halbleitermodul 10 und die Drosselspule L1, die die Leistungssteuerungseinheit 21 bilden, innerhalb einer horizontalen Abmessung zu der Zeit angeordnet, wenn die Fahrzeugantriebsvorrichtung in dem Fahrzeug eingebaut ist. Hierbei wird die horizontale Abmessung auf der Grundlage eines projizierten Abschnitts des Gehäuses bestimmt, das einen Dämpfer 124, den Motorgenerator MG2, das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe RG und das Differenzialgetriebe DEF beherbergt. Somit kann die Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung kompakt ausgeführt werden.
  • In einer vertikalen Richtung bei dem Einbau in das Fahrzeug ist das Halbleitermodul 10 in einer derartigen Art und Weise angeordnet, dass eine Höhe eines projizierten Abschnitts des Gehäuses, das das Halbleitermodul 10 beherbergt, eine Höhe eines Raums des Gehäuses, das den Dämpfer 124, den Motorgenerator MG2, das Geschwindigkeitsreduktionsgetriebe RG und das Differenzialgetriebe DEF beherbergt, nicht überschreitet. Diese Anordnung wird dank einer deutlichen Verringerung der Höhe des Halbleitermoduls 10 in der senkrechten Richtung durch die Ausbildung einer der Stromschienen 40P und 40N für eine Stromversorgung als eine Leiterbahnschicht bewerkstelligt.
  • Es ist aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, dass das Halbleitermodul 10, die Drosselspule L1 und der Kondensator C2, die das Leistungssteuerungsmodul 21 bilden, innerhalb der vertikalen Abmessung angeordnet sind, die durch einen Außenrand des Gehäuseabschnitts zur Unterbringung des Differenzialgetriebes DEF und einen Außenrand des Gehäuseabschnitts zur Unterbringung des Dämpfers 124 definiert wird. Diese Konfiguration macht einen Schwerpunkt des Fahrzeugs niedrig und verbessert die Fahrstabilität des Fahrzeugs.
  • (Modifikation)
  • In der vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung wendet die Leistungssteuerungseinheit 21, die das Halbleitermodul 10 umfasst, ein typisches Wasserkühlsystem als Kühlsystem an.
  • Es sei hierbei angenommen, dass ein Element, das bei einer hohen Temperatur betätigt werden kann, wie beispielsweise ein SiC-MOS-Element, als das Schaltelement verwendet wird. Somit kann das Schaltelement bei einer Temperatur betätigt werden, die beinahe gleich einer wärmebeständigen Temperatur des Motorgenerators ist. Dementsprechend kann das Schaltelement als ein Kühlsystem ein Ölkühlsystem, das allgemein bei dem Motorgenerator verwendet wird, an Stelle des Wasserkühlsystems anwenden, das lediglich für die Leistungssteuerungseinheit 21 verwendet wird. Als Ergebnis kann die Konfiguration der gesamten Vorrichtung kompakter gemacht werden. Außerdem kann der Kühlbetrieb ohne Bereitstellung eines Kühlwasserweges bei dem Halbleitermodul 10 ausgeführt werden. Diese Konfiguration macht den Schwerpunkt des Fahrzeugs niedrig und verbessert die Fahrstabilität des Fahrzeugs.
  • Als eine Modifikation der Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung, bei der das Halbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist nachstehend eine Beschreibung einer Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung gegeben, die ein Ölkühlsystem als ein Kühlsystem für die Leistungssteuerungseinheit 21 anwendet.
  • In dieser Modifikation werden eine Wärme, die bei der Leistungssteuerungseinheit 21 erzeugt wird, die das Halbleitermodul 10 umfasst, und eine Wärme, die bei den Motorgeneratoren MG1 und MG2 erzeugt wird, teilweise durch Abstrahlung und dergleichen abgeführt, wobei sie aber hauptsächlich durch einen Wärmeaustausch mit einem Schmiermittel gekühlt werden.
  • Dementsprechend werden die Wärme, die bei der Leistungssteuerungseinheit 21 erzeugt wird, und die Wärme, die bei dem Motorgenerator MG1 und dem Motorgenerator MG2 erzeugt wird, zu dem Gehäuse des Motorgenerators MG1 durch das Schmiermittel übertragen und dann von dem Gehäuse zu einem Zylinderblock der Kraftmaschine ENG übertragen. Der Zylinderblock wird durch das Kühlwasser gekühlt, so dass eine Temperaturerhöhung unterdrückt wird. Als Ergebnis wird ebenso verhindert, dass die Temperatur sowohl der Leistungssteuerungseinheit 21 als auch des Motorgenerators MG1 und des Motorgenerators MG2 erhöht wird.
  • In 13 ist eine Schnittansicht gezeigt, die einen Ölzirkulationsweg in der Antriebsvorrichtung 20 zeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 13 sind eine Sektion eines Grenzabschnitts zwischen einer Kammer zur Beherbergung des Motorgenerators MG2 und einer Kammer zur Beherbergung der Leistungssteuerungseinheit 21 und eine Sektion eines Gehäuseabschnitts zur Beherbergung des Geschwindigkeitsreduktionsgetriebes RG und des Differenzialgetriebes DEF gezeigt.
  • In 14 ist eine Teilschnittansicht gezeigt, die entlang einer Linie XIV-XIV in 13 entnommen ist.
  • Unter Bezugnahme auf die 13 und 14 ist das Gehäuse 102 mit einer Aufteilungswand 210 zur Aufteilung von zwei Räumen versehen, das heißt der Kammer zur Beherbergung der Leistungssteuerungseinheit 21 und der Kammer zur Beherbergung des Motorgenerators MG2. Ein Ölweg 122 für Öl, das das Halbleitermodul 10 kühlt, ist bei einer Oberseite der Aufteilungswand 210 bereitgestellt und ist mit einem Ölreservoir 470 und der Kammer zur Beherbergung des Motorgenerators MG2 verbunden. Um zu verhindern, dass das Schmiermittel in dem Motorgenerator MG2 zu dem Halbleitermodul 10 austritt, ist das Halbleitermodul 10 mit der Aufteilungswand 210 und einer Flüssigkeitsdichtung abgedichtet.
  • Das Schmiermittel wird in einem Boden des Gehäuses bis zu einem Ölpegel OL gespeichert. Dieser Boden des Gehäuses entspricht einer Ölwanne. Hierbei kann eine Ölwanne separat bei dem Boden des Gehäuses bereitgestellt sein.
  • Das in 9 gezeigte Vorgelegeantriebszahnrad 700 wird entsprechend dem Drehmoment des Rotors 370 gedreht. Dann wird ein Vorgelegeabtriebszahnrad 132 durch das Vorgelegeantriebszahnrad 700 gedreht. Somit dreht sich das Differenzialgetriebe DEF entsprechend einem Drehmoment des Vorgelegeabtriebszahnrads 132.
  • Wie es durch Pfeilmarkierungen in 13 gezeigt ist, fördert das Differenzialgetriebe DEF dann das Schmiermittel nach oben. Ein Ölfangblech 486 ist bei einer oberen Seite des Gehäuses bereitgestellt, wobei das durch das Differenzialgetriebe DEF nach oben geförderte Öl in dem Ölreservoir 470 gespeichert wird. Das Ölreservoir 470 ist bei einer Stromaufwärtsseite der Leistungssteuerungseinheit 21, die das Halbleitermodul 10 umfasst, in dem Schmiermittelzirkulationsweg angeordnet. Das Ölreservoir 470 ist mit einem Ölauslass 472 versehen. Wie es in 14 gezeigt ist, ist der Ölauslass 472 mit Öleinlässen 474, 476 und 478 verbunden, die sich zu einem unteren Raum des Halbleitermoduls 10 erstrecken.
  • Auf einer Oberfläche, die entgegengesetzt zu einer Schaltelementanbringoberfläche des Halbleitermoduls 10 ist, sind Rippen 490, 492 und 494 zum Ableiten von Wärme unter Verwendung des Öls bereitgestellt. Die Wärme des Schaltelements wird durch das Schmiermittel über diese Rippen abgeleitet. Danach geht das Schmiermittel durch Ölauslässe 480, 483 und 484 hindurch, die in der Unterteilungswand 210 bereitgestellt sind, und wird dann in den oberen Abschnitt des Stators 360 transportiert. Das Schmiermittel wird entlang einem äußeren Umfang des Stators 360 transportiert und dann wieder zu dem Boden des Gehäuses zurückgeführt.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, wird das Halbleitermodul 10 durch das Antreiben des Motorgenerators erwärmt und dann unter Verwendung des Schmiermittels in dem Motorgenerator gekühlt. Die Wärme des Schmiermittels, das durch den Motorgenerator zirkuliert, wird zu dem Gehäuse der Kraftmaschine abgeleitet.
  • Somit kann ein Kühlbetrieb ohne Bereitstellung eines Kühlwasserweges bei einem integrierten Abschnitt des Motors und des Umrichters ausgeführt werden. Somit benötigt das Halbleitermodul 10 keinen Kühlkörper 70, der einen Wasserkanal in einem Wasserkühlsystem bildet. Als Ergebnis ermöglicht diese Konfiguration eine weitere Verringerung der Länge des Halbleitermoduls in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung. Dementsprechend macht diese Konfiguration den Schwerpunkt des Fahrzeugs niedriger, sie erreicht eine Raumeinsparung und verbessert den Freiheitsgrad hinsichtlich des Entwurfs.
  • In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird das Halbleitermodul repräsentativ bei der Motorantriebsvorrichtung und der Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung angewendet; ein Anwendungsbereich des Halbleitermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung bei einem Wechselstromerzeuger bzw. einer Lichtmaschine oder einer Zündvorrichtung anwendbar, die ein Leistungshalbleiterelement in einem Fahrzeugsystem anwenden.
  • Es ist ersichtlich, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele in jederlei Hinsicht veranschaulichend und nicht einschränkend sind. Hierdurch ist der Umfang der vorliegenden Erfindung vielmehr durch die beigefügten Patentansprüche als durch die vorstehende Beschreibung definiert ist, wobei alle Änderungen, die in Maße und Grenzen der Patentansprüche fallen, oder zugehörige Äquivalente derartiger Maße und Grenzen durch die Patentansprüche umfasst sein sollen.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung ist bei einem Halbleitermodul, das durch einen Umrichter und einen Wandler gebildet ist, die bei einer Motorantriebsvorrichtung anzubringen sind, sowie bei einer Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung, die das Halbleitermodul umfasst, anwendbar.
  • Zusammenfassung
  • Eine Stromschiene (40P) bildet eine Stromleitung und eine Stromschiene (40N) bildet eine Massenleitung bzw. Erdungsleitung. Die Stromschienen (40P, 40N) sind über ein isolierendes Element in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung eines isolierenden Substrats (50) geschichtet. Hierbei ist die Stromschiene (40P), die auf der oberen Seite positioniert ist, aus einem Metallelement gebildet, und die Stromschiene (40N), die auf der unteren Seite positioniert ist, ist durch eine Leiterbahnschicht gebildet, die auf dem isolierenden Substrat (50) ausgebildet ist. Da eine der Stromschienen die Leiterbahnschicht ist, die an dem isolierenden Substrat (50) befestigt ist, ist es möglich, eine Wärmeabstrahlung der Stromschiene sicherzustellen. Somit ist es möglich, die Stromschiene zu einer Leiterbahnschicht zu machen, die eine vergleichsweise kleine Querschnittsfläche aufweist, und die Halbleitermodulgröße in der senkrechten Richtung bzw. Normalenrichtung zu verringern. Indem das Halbleitermodul in der Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug angebracht wird, ist es möglich, die Größe in der vertikalen Richtung zu verringern, wenn sie in dem Fahrzeug angebracht ist, und die Position des Schwerpunkts des Fahrzeugs niedriger zu machen, um die Fahrstabilität zu verbessern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (13)

  1. Halbleitermodul mit: einer ersten Stromversorgungsleitung (LN1), die mit einer ersten Elektrode einer Stromversorgung (B) verbunden ist, einer zweiten Stromversorgungsleitung (LN2), die mit einer zweiten Elektrode der Stromversorgung (B) verbunden ist, ersten und zweiten Schaltelementen (Q3 bis Q8), die zwischen der ersten Stromversorgungsleitung (LN1) und der zweiten Stromversorgungsleitung (LN2) angeschlossen sind, und einem isolierenden Substrat (50), an das die ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) angebracht sind, wobei die erste Stromversorgungsleitung (LN1) eine Stromschiene (40P) umfasst, die an eine erste Elektrodenschicht des ersten Schaltelements (Q3, Q5, Q7) gekoppelt ist, und die zweite Stromversorgungsleitung (LN2) eine Leiterbahnschicht (40N) umfasst, die auf dem isolierenden Substrat (50) angeordnet ist und mit einer zweiten Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements (Q4, Q6, Q8) gekoppelt ist.
  2. Halbleitermodul nach Anspruch 1, ferner mit: einer Signalleitungsschicht, die auf dem isolierenden Substrat (50) angeordnet ist, um ein Steuerungssignal zur Steuerung von Elektroden der ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) zu übertragen, einem ersten Leiterelement (WL1), das die erste Stromversorgungsleitung (LN1), die ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) und die zweite Stromversorgungsleitung (LN2) in einen elektrisch leitenden Zustand bringt, und einem zweiten Leiterelement (WL2), das die Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) und die Signalleitungsschicht in einen elektrisch leitenden Zustand bringt, wobei die Signalleitungsschicht derart angeordnet ist, dass eine Erstreckungsrichtung des ersten Leiterelements (WL1) im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Leiterelements (WL2) ist.
  3. Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht derart angeordnet sind, dass eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Schaltelement hindurchgeht, entgegengesetzt ist zu einer Richtung eines Stroms, der durch das zweite Schaltelement hindurchgeht.
  4. Halbleitermodul nach Anspruch 1, ferner mit: einem Wärmeabstrahlelement (60), das an einer Bodenseite des isolierenden Substrats (50) angebracht ist.
  5. Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, mit: einem Dämpfer (124), der mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (ENG) gekoppelt ist, einer elektrischen Drehmaschine (MG2), die so angeordnet ist, dass sie eine Drehachse aufweist, die nach einer Drehachse des Dämpfers (124) gerichtet ist, einem Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF), der eine Kombination einer mechanischen Leistung, die durch die Brennkraftmaschine (ENG) erzeugt wird, mit einer mechanischen Leistung, die durch die elektrische Drehmaschine (MG2) erzeugt wird, zu einer Antriebswelle überträgt, einem Gehäuse (102, 104), das den Dämpfer (124), die elektrische Drehmaschine (MG2) und den Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF) beherbergt, und einer Leistungssteuerungseinheit (21), die ein Halbleitermodul (10) umfasst und die elektrische Drehmaschine (MG2) steuert, wobei das Halbleitermodul (10) umfasst: eine erste Stromversorgungsleitung (LN1), die mit einer ersten Elektrode einer Stromversorgung (B) verbunden ist, eine zweite Stromversorgungsleitung (LN2), die mit einer zweiten Elektrode der Stromversorgung (B) verbunden ist, erste und zweite Schaltelemente (Q3 bis Q8), die zwischen der ersten Stromversorgungsleitung (LN1) und der zweiten Stromversorgungsleitung (LN2) angeschlossen sind, und ein isolierendes Substrat (50), an das die ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) angebracht sind, wobei die erste Stromversorgungsleitung (LN1) eine Stromschiene (40P) umfasst, die an eine erste Elektrodenschicht des ersten Schaltelements (Q3, Q5, Q7) gekoppelt ist, und die zweite Stromversorgungsleitung (LN2) eine Leiterbahnschicht (40N) umfasst, die auf dem isolierenden Substrat (50) angeordnet ist und mit einer zweiten Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements (Q4, Q6, Q8) gekoppelt ist, und die Leistungssteuerungseinheit (21), wenn sie in einer Richtung der Drehachse projiziert wird, bei einem Einbau in das Fahrzeug in dem Gehäuse (102, 104) so angeordnet ist, dass sie in eine horizontale Abmessung eines projizierten Abschnitts des Gehäuses (102, 104) fällt, das den Dämpfer (124), die elektrische Drehmaschine (MG2) und den Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF) beherbergt.
  6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Halbleitermodul (10) ferner umfasst: eine Signalleitungsschicht, die auf dem isolierenden Substrat (50) angeordnet ist, um ein Steuerungssignal zur Steuerung von Elektroden der ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) zu übertragen, ein erstes Leiterelement (WL1), das die erste Stromversorgungsleitung (LN1), die ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) und die zweite Stromversorgungsleitung (LN2) in einen elektrisch leitenden Zustand bringt, und ein zweites Leiterelement (WL2), das die Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) und die Signalleitungsschicht in einen elektrisch leitenden Zustand bringt, wobei die Signalleitungsschicht derart angeordnet ist, dass eine Erstreckungsrichtung des ersten Leiterelements (WL1) im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Leiterelements (WL2) ist.
  7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht derart angeordnet sind, dass eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Schaltelement hindurchgeht, entgegengesetzt ist zu einer Richtung eines Stroms, der durch das zweite Schaltelement hindurchgeht.
  8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Halbleitermodul (10) ferner ein Wärmeabstrahlelement (60) umfasst, das an einer Bodenseite des isolierenden Substrats (50) angebracht ist.
  9. Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, mit: einem Dämpfer (124), der mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine (ENG) gekoppelt ist, einer elektrischen Drehmaschine (MG2), die so angeordnet ist, dass sie eine Drehachse aufweist, die nach einer Drehachse des Dämpfers (124) gerichtet ist, einem Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF), der eine Kombination einer mechanischen Leistung, die durch die Brennkraftmaschine (ENG) erzeugt wird, mit einer mechanischen Leistung, die durch die elektrische Drehmaschine (MG2) erzeugt wird, zu einer Antriebswelle überträgt, einem Gehäuse (102, 104), das den Dämpfer (124), die elektrische Drehmaschine (MG2) und den Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF) beherbergt, und einer Leistungssteuerungseinheit (21), die ein Halbleitermodul (10) umfasst und die elektrische Drehmaschine (MG2) steuert, wobei das Halbleitermodul (10) umfasst: eine erste Stromversorgungsleitung (LN1), die mit einer ersten Elektrode einer Stromversorgung (B) verbunden ist, eine zweite Stromversorgungsleitung (LN2), die mit einer zweiten Elektrode der Stromversorgung (B) verbunden ist, erste und zweite Schaltelemente (Q3 bis Q8), die zwischen der ersten Stromversorgungsleitung (LN1) und der zweiten Stromversorgungsleitung (LN2) angeschlossen sind, und ein isolierendes Substrat (50), an das die ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) angebracht sind, wobei die erste Stromversorgungsleitung (LN1) eine Stromschiene (40P) umfasst, die an eine erste Elektrodenschicht des ersten Schaltelements (Q3, Q5, Q7) gekoppelt ist, und die zweite Stromversorgungsleitung (LN2) eine Leiterbahnschicht (40N) umfasst, die auf dem isolierenden Substrat (50) angeordnet ist und mit einer zweiten Elektrodenschicht des zweiten Schaltelements (Q4, Q6, Q8) gekoppelt ist, und die Leistungssteuerungseinheit (21), wenn sie in einer Richtung der Drehachse projiziert wird, bei einem Einbau in das Fahrzeug in dem Gehäuse (102, 104) so angeordnet ist, dass sie in eine vertikale Abmessung eines projizierten Abschnitts des Gehäuses (102, 104) fällt, das den Dämpfer (124), die elektrische Drehmaschine (MG2) und den Leistungsübertragungsmechanismus (PSD, RG, DEF) beherbergt.
  10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Halbleitermodul (10) ferner umfasst: eine Signalleitungsschicht, die auf dem isolierenden Substrat (50) angeordnet ist, um ein Steuerungssignal zur Steuerung von Elektroden der ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) zu übertragen, ein erstes Leiterelement (WL1), das die erste Stromversorgungsleitung (LN1), die ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) und die zweite Stromversorgungsleitung (LN2) in einen elektrisch leitenden Zustand bringt, und ein zweites Leiterelement (WL2), das die Steuerungselektroden der ersten und zweiten Schaltelemente (Q3 bis Q8) und die Signalleitungsschicht in einen elektrisch leitenden Zustand bringt, wobei die Signalleitungsschicht derart angeordnet ist, dass eine Erstreckungsrichtung des ersten Leiterelements (WL1) im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des zweiten Leiterelements (WL2) ist.
  11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht derart angeordnet sind, dass eine Richtung eines Stroms, der durch das erste Schaltelement hindurchgeht, entgegengesetzt ist zu einer Richtung eines Stroms, der durch das zweite Schaltelement hindurchgeht.
  12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Halbleitermodul (10) ferner ein Wärmeabstrahlelement (60) umfasst, das an einer Bodenseite des isolierenden Substrats (50) angebracht ist.
  13. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei die Leistungssteuerungseinheit (21) ferner umfasst: eine Drosselspule (L1), die bei einer ersten Seite der elektrischen Drehmaschine (MG2) in Bezug auf eine Achse eines Drehzentrums angeordnet ist, und einen Kondensator (C2), der bei einer zweiten Seite der elektrischen Drehmaschine (MG2) in Bezug auf die Achse des Drehzentrums angeordnet ist.
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