日立製作所、直接水冷型両面冷却技術パワーモジュール試作品

日立製作所と日立オートモティブシステムズは、電気自動車やハイブリッド自動車用インバーターの心臓部であるパワーモジュールの小型化に寄与する「直接水冷型両面冷却技術」を開発した。

日立がこの技術を適用して試作したパワーモジュールは、日立の従来パワーモジュールと比べ放熱特性は35%向上しており、床面積は50%に低減できることを確認したとしている。

自動車メーカー各社が電気自動車やハイブリッド自動車などの投入を本格化している中で、より広い車内居住空間や燃費の改善のため、電気自動車やハイブリッド自動車などのキーコンポーネントの一つである車載用インバーターの小型化へのニーズが強まっている。

車載用インバーターを小型化するには、多くのパワー半導体が集積されているパワーモジュールの放熱技術を開発し、冷却性能を高めることが必要。日立と日立オートモティブシステムズは、水冷方式を活用してパワーモジュールの発熱を直接冷却水へ放熱させる独自の直接水冷型パワーモジュールを開発、冷却性能を高めたパワーモジュールを実用化してきた。

今回試作したパワーモジュールは、従来のパワー半導体を片面放熱から両面放熱構造とすることで放熱経路を拡充し、冷却性能を高めた。具体的には、パワー半導体の両側に放熱経路を形成するためのグリースを用いず、絶縁層を介して放熱経路を形成することで冷却性能を向上する。同時に熱流体、電気発熱、応力などの解析技術を駆使した最適な放熱構造などの設計技術により小型化を実現した。

今回試作した直接水冷型両面冷却パワーモジュールは第42回東京モーターショー2011に出展する予定。