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本田混合动力车的功率模块外壳采用了LAPEROSR LCP。

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本田混合动力车的功率模块外壳采用了LAPEROS® LCP。

我们采访了负责设计和开发实现顶级输出密度的新型功率控制单元(PCU)/智能功率模块(IPM)的株式会社京滨的各位相关人员。

(左起)株式会社京滨 开发本部第七开发部第二课课长 友田 真一郎先生、 饭田 宽明先生

在地球环境问题正变得越来越重要的背景下,要求汽车具有更先进的节能性能及进一步减排。为了解决这一课题,现已开发了混合动力车、电动汽车和燃料电池车等。其中,同时将汽油发动机和驱动电机作为动力源的混合动力车很快地实现了商品化,现已广泛普及。 株式会社京滨是本田技研工业株式会社系最大的汽车零部件制造商,很早就开始开发管理各种能源的新一代驱动系统零部件。

PCU/ IPM是什么

新功率控制单元(PCU)

PCU内置的IPM
上面装有门极驱动电路板

混合动力车将汽油发动机和驱动电机作为动力源。对用来将电机作为动力源利用的电力进行控制的就是PCU,它有着下列作用。

  1. 将电池供给的电压转变为用来驱动电机的电压。
  2. 将发电机产生的电力转变为用来对电池充电的DC电压。

PCU由升压转换器、驱动电机并令其再生的逆变器、IPM等构成。IPM是构成PCU核心的复合半导体部件。京滨以最佳的冷却结构实现了对电能进行控制的半导体功率器件的低损耗、高耐热和小型化,藉此令PCU实现了顶级的输出密度。

此次开发的IPM大致位于PCU的中央,功率模块下方设有用于冷却的水套。整个PCU的大小取决于该IPM外壳的大小。通过IPM部件的技术革新,实现了整个PCU的小型化。

本田汽车的混合动力系统 引用自
http://www.hybrid-car-guide.com/kisotisiki-info/t-h-tigai.html

通过采用LCP实现顶级的小型化和高输出

LAPEROS® LCP制功率模块外壳

IPM外壳需要具有耐热性、绝缘性、焊接性、粘接特性等功能。为了实现这些功能,使用的树脂材料必须具有高耐热性、绝缘破坏强度、机械强度、成型流动性、低释气性等多项高特性。

其中的耐热性方面,IPM制造工序中有包括外壳在内的焊接工序,因此必须是能承受这种高温的树脂材料。讨论之后,采用了宝理塑料的LAPEROS® LCP 玻璃纤维填充级。藉此,成功实现了业界顶级的小型化和高输出。

采用宝理塑料的流动分析技术解决两项课题

虽然IPM外壳作为LCP成型品较为大型,但依然需要与传统超小型精密零部件一样的高精度。一般情况下,LCP的固化速度快、各向异性大,因此,存在熔接部*强度变低的趋势。在IPM的制造工序中,加热时熔接部的开裂令人担心。另一项课题就是翘曲变形。IPM采用了需要安装在冷却用水套上的结构。冷却效率会对IPM的性能造成大幅影响,因此,必须成型成无缝紧贴在水套上方的形状。如何进行无翘曲的形状设计尤为重要。此时发挥出重大作用的就是宝理塑料技术解决方案中心(TSC)的流动分析。在各种各样的条件下反复分析,与成型加工厂共享获得的数据。藉此,成功解决了熔接强度和翘曲变形这两项课题。

* 熔融树脂在模具内合流的部分

对IPM外壳的要求功能与对树脂的要求功能

将应用于新一代汽车/燃料电池车也纳入视野

新开发的功率控制单元(PCU)/智能功率模块(IPM)作为先进的环保产品,不仅可用于混合动力车,还可以用于电动汽车和燃料电池车,有望成为可以为今后推进汽车电动化做出重大贡献的产品。

作为开发的最佳合作伙伴

宝理塑料株式会社 Global营业统括本部 日本营业本部第一部 课长
横手 义幸

这次可以说是本公司的LCP第一次致力于大尺寸精密零部件的开发。我们准确掌握了“宝理模式 Polyplastics-Way”中顾客所要求的需求,并在此基础上充分利用了本公司TSC的技术支持体制。利用CAE*的流动分析、以及成功取得并提供多项材料数据,都是此次开发的关键。期待本公司的产品和专有技术今后也能被用于扎根于环保意识的汽车零部件中。

* Computer Aided Engineering( 计算机辅助工程)

株式会社京滨

作为管理各种能源的系统开发制造商,很早就开始应对汽油发动机的升级、以及用于今后会成为关键设备的混合动力车、电动汽车、燃料电池车等替代内燃机的驱动系统中的产品。

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