KR101022000B1 - 반도체모듈 및 이를 구비한 하이브리드차량의 구동장치 - Google Patents

반도체모듈 및 이를 구비한 하이브리드차량의 구동장치 Download PDF

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KR101022000B1
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    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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Abstract

버스바아(40P)는 전원선을 구성하고, 버스바아(40N)는 접지선을 구성한다. 상기 버스바아(40P, 40N)는 절연부재를 통해 절연기판(50)의 법선방향으로 적층된다. 여기서, 상부측에 위치한 버스바아(40P)는 금속부재로 형성되고, 하부측에 위치한 버스바아(40N)는 절연기판(50) 상에 형성된 배선층으로 형성된다. 상기 버스바아 중 하나는 절연기판(50)에 고정된 배선층이므로, 상기 버스바아의 방열을 보장할 수 있게 된다. 따라서, 버스바아의 배선층이 비교적 작은 단면적을 갖도록 하여, 법선방향으로의 반도체모듈의 크기를 줄일 수 있게 된다. 반도체모듈을 하이브리드차량의 구동장치 상에 탑재함으로써, 차량에 탑재될 때 수직방향의 크기를 줄이고, 차량의 중력 중심의 위치를 낮추어 주행 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

반도체모듈 및 이를 구비한 하이브리드차량의 구동장치{SEMICONDUCTOR MODULE AND DRIVE DEVICE FOR HYBRID VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 반도체모듈 및 상기 반도체모듈을 포함한 하이브리드차량의 구동장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 인버터와 컨버터로 형성된 반도체모듈 및 상기 반도체모듈을 포함한 하이브리드차량의 구동장치에 관한 것이다.
최근, 환경을 고려한 자동차로서 하이브리드자동차와 전기자동차가 주목을 받고 있다. 하이브리드자동차는 동력원으로서 종래에 사용된 엔진 이외에도, 이러한 동력원으로서 인버터를 통해 DC전원에 의해 구동되는 모터를 채택한다. 보다 구체적으로, 하이브리드자동차에서는, 엔진이 구동되어 동력을 얻게 된다. 또한, 인버터는 DC전원에 의해 생성되는 DC 전압을 AC 전압으로 변환하고, 모터는 상기 변환된 AC 전압에 의해 회전되어 동력을 얻게 된다. 다른 한편으로, 전기자동차는 동력원으로서 인버터를 통해 DC 전원에 의해 구동되는 모터를 채택한다.
하이브리드자동차 또는 전기자동차에 설치될 인텔리전트파워모듈(IPM)은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 같은 반도체스위칭소자(파워반도체소자)를 고속으로 스위칭시켜, DC 전원으로부터 공급되는 DC 전력을 AC 전력으로 변환시킴으로써, 모터가 구동된다(예컨대, 일본특허공개공보 제2003-9507호, 일본특 허공개공보 제2005-33882호, 일본특허공개공보 제11-299056호 및 일본특허공개공보 제11-187542호 참조).
예를 들어, 일본특허공개공보 제2003-9507호에는 스위칭소자를 전원 또는 부하에 연결하기 위한 도체로서의 역할을 하는 버스바아를 포함하는 스위칭회로가 개시되어 있다. 이러한 스위칭회로에서는, 상이한 종류의 버스바아들이 베이스 상에 고정되는 한편, 절연체가 그 사이에 개재되어 서로 체결되어 있다.
여기서, 본 명세서에 사용될 각각의 버스바아는 전원 또는 부하와 스위칭회로 사이에 전류를 흐르게 하기에 충분한 단면적이 넓은 도체로서의 역할을 하는 금속부재이다. 그 후, 전원의 양극에 연결된 전원의 양극측 버스바아와 전원의 음극에 연결된 전원의 음극측 버스바아는 베이스 상에 고정되는 한편, 절연체가 그 사이에 개재되어 서로 일체형으로 체결되어 있다.
하지만, 상술된 스위칭회로에서, 금속부재인 버스바아는 각각 절연체가 그 사이에 개재된 베이스의 법선방향으로 서로 중첩되면서 배치된다. 결과적으로, 스위칭회로의 크기가 베이스의 법선방향으로 증가된다는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제는 IPM의 소형화가 강하게 요구될지라도 스위칭회로의 법선방향으로의 소형화를 방해한다.
더욱이, 일본특허공개공보 제2003-9507호는 스위칭소자와 전원측 버스바아간의 연결 관계 및 스위칭소자와 부하측 버스바아(U상측 버스바아, V상측 버스바아, W상측 버스바아)간의 연결 관계를 개시하지만, 스위칭 동작을 제어하기 위한 신호를 각각의 스위칭소자가 수신하는 신호선에 대한 아웃렛(outlet) 형태는 개시하고 있지 않다. 그러므로, IPM을 소형화하기 위해서는, 신호선에 대한 아웃렛 형태를 충분히 고려하여야만 한다.
본 발명은 상술된 문제점들을 해결하고자 고안되었으며, 본 발명의 목적은 소형화를 달성할 수 있는 반도체모듈 및 상기 반도체모듈을 포함하는 하이브리드차량의 구동장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 반도체모듈은 제1전원선, 제2전원선, 제1 및 제2스위칭소자 및 절연기판을 포함한다. 상기 제1전원선은 전원의 제1전극에 연결된다. 상기 제2전원선은 상기 전원의 제2전극에 연결된다. 상기 제1 및 제2스위칭소자는 상기 제1전원선과 상기 제2전원선 사이에 연결된다. 상기 절연기판은 상기 제1 및 제2스위칭소자가 그 위에 탑재된다. 여기서, 상기 제1전원선은 상기 제1스위칭소자의 제1전극층에 결합된 버스바아를 포함하고, 상기 제2전원선은 상기 절연기판 상에 배치되어, 상기 제2스위칭소자의 제2전극층에 결합된 배선층을 포함한다.
상기 반도체모듈에서는, 앞서 금속재료로 각각 제조된 버스바아를 구비한 상기 제1 및 제2전원선 중 하나가 절연기판 상에 배선층으로서 탑재된다. 이러한 구성은 배선층으로부터 절연기판까지 연장되는 방열경로를 확보한다. 그 결과, 배선층이 얇게 제조될 수 있어, 반도체모듈이 기판에 수직인 방향으로 소형화될 수 있게 된다.
상기 반도체모듈은 신호선층, 제1도선부재 및 제2도선부재를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 신호선층은 상기 제1 및 제2스위칭소자의 전극들을 제어하도록 제어신호를 전달하기 위해 상기 절연기판 상에 배치된다. 상기 제1도선부재는 상기 제1전원선, 상기 제1 및 제2스위칭소자 및 상기 제2전원선을 도통시킨다. 상기 제2도선부재는 상기 제1 및 제2스위칭소자의 제어전극 및 상기 신호선층을 도통시킨다. 여기서, 상기 신호선층은 상기 제1도선부재의 연장방향이 실질적으로 상기 제2도선부재의 연장방향에 수직이도록 배치된다.
상기 반도체모듈에 있어서, 신호선층이 앞서 그 사이에 개재되어 배치된 제1스위칭소자의 제1전극층과 제2스위칭소자의 제2전극층은 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 이러한 구성은 전극층으로 분포될 인덕턴스의 감소를 허용하여, 스위칭 동작에서 발생되는 유도 전압(플라이백 전압)의 강하를 유발하게 된다. 그 결과, 스위칭소자가 내압(withstand voltage)이 낮아진 소형의 소자로 형성될 수 있게 된다. 따라서, 이러한 구성은 반도체모듈에 관한 소형화와 비용절감을 더욱 가능하게 한다.
상기 제1전극층 및 상기 제2전극층은, 상기 제1스위칭소자를 통과하는 전류의 방향이 상기 제2스위칭소자를 통과하는 전류의 방향에 역방향이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 반도체모듈에 있어서, 제1전극층 주위에 발생되는 자기장은 제2전극층 주위에 발생되는 자기장에 대한 회전방향에 역방향이 된다. 그 결과, 두 자기장이 상쇄된다. 이러한 구성은 전극층으로 분포될 인덕턴스의 저감을 가능하게 한다.
상기 반도체모듈은 상기 절연기판의 하면에 부착된 방열부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 반도체모듈에 있어서는, 배선층으로부터 절연기판을 통해 방열부재로 전파되는 열을 소산시키기 위한 경로가 형성된다. 이러한 구성은 배선층을 냉각시키는 효율을 더욱 증대시킬 수 있게 한다. 그 결과, 상기 배선층이 더욱 얇게 이루어질 수 있게 되어, 반도체모듈의 소형화를 유도하게 된다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 하이브리드차량의 구동장치는 댐퍼, 회전전기기계, 동력전달기구, 케이스 및 파워제어유닛을 포함한다. 상기 댐퍼는 내연기관의 크랭크축과 결합된다. 상기 회전전기기계는 상기 댐퍼의 회전축과 정렬된 회전축을 갖도록 배치된다. 상기 동력전달기구는 상기 회전전기기계에 의해 발생되는 동력과 상기 내연기관에 의해 발생되는 동력의 합성을 구동축에 전달한다. 상기 케이스는 상기 댐퍼, 상기 회전전기기계 및 상기 동력전달기구를 하우징한다. 상기 파워제어유닛은 반도체모듈을 포함하고 상기 회전전기기계를 제어한다. 여기서, 상기 반도체모듈은 제1전원선, 제2전원선, 제1 및 제2스위칭소자 및 절연기판을 포함한다. 상기 제1전원선은 전원의 제1전극에 연결된다. 상기 제2전원선은 상기 전원의 제2전극에 연결된다. 상기 제1 및 제2스위칭소자는 상기 제1전원선과 상기 제2전원선 사이에 연결된다. 상기 절연기판은 상기 제1 및 제2스위칭소자가 그 위에 탑재된다. 상기 제1전원선은 상기 제1스위칭소자의 제1전극층에 결합된 버스바아를 포함하고, 상기 제2전원선은 상기 절연기판 상에 배치되어, 상기 제2스위칭소자의 제2전극층에 결합된 배선층을 포함한다. 상기 파워제어유닛은, 상기 회전축의 방향으로 투영되는 경우, 차량 위에 설치 시 상기 댐퍼, 상기 회전전기기계 및 상기 동력전달기구를 하우징하는 상기 케이스의 투영부의 수평방향의 치수 내에 있도록 상기 케이스 내에 배치된다.
이러한 구성은 하이브리드차량의 구동장치를 더욱 컴팩트하게 한다.
상기 반도체모듈은 신호선층, 제1도선부재 및 제2도선부재를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 신호선층은 상기 제1 및 제2스위칭소자의 제어전극에 제어신호를 전달하도록 상기 절연기판 상에 배치된다. 상기 제1도선부재는 상기 제1전원선, 상기 제1 및 제2스위칭소자 및 상기 제2전원선을 도통시킨다. 상기 제2도선부재는 상기 제1 및 제2스위칭소자의 제어전극 및 상기 신호선층을 도통시킨다. 여기서, 상기 신호선층은 상기 제1도선부재의 연장방향이 상기 제2도선부재의 연장방향에 실질적으로 수직이도록 배치된다.
상기 하이브리드차량의 구동장치에 있어서, 이러한 구성은 반도체모듈에 관한 소형화와 비용 절감을 더욱 가능하게 한다. 그 결과, 이러한 구성은 하이브리드차량의 구동장치를 더욱 컴팩트하게 한다.
상기 제1전극층 및 상기 제2전극층은, 상기 제1스위칭소자를 통과하는 전류의 방향이 상기 제2스위칭소자를 통과하는 전류의 방향에 역방향이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 하이브리드차량의 구동장치에 있어서, 이러한 구성은 전극층에 분포될 인덕턴스의 저감을 가능하게 한다. 그 결과, 이러한 구성은 반도체모듈에 관한 소형화와 비용 절감을 더욱 가능하게 한다.
상기 반도체모듈은 상기 절연기판의 하면에 부착된 방열부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하이브리드차량의 구동장치에 있어서, 이러한 구성은 반도체모듈의 소형화를 촉진시킨다. 그 결과, 이러한 구성은 하이브리드차량의 구동장치를 더욱 컴팩트하게 만든다.
본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 하이브리드차량의 구동장치는 댐퍼, 회전전기기계, 동력전달기구, 케이스 및 파워제어유닛을 포함한다. 상기 댐퍼는 내연기관의 크랭크축과 결합된다. 상기 회전전기기계는 상기 댐퍼의 회전축과 정렬된 회전축을 갖도록 배치된다. 상기 동력전달기구는 상기 회전전기기계에 의해 발생되는 동력과 상기 내연기관에 의해 발생되는 동력의 합성을 구동축에 전달한다. 상기 케이스는 상기 댐퍼, 상기 회전전기기계 및 상기 동력전달기구를 하우징한다. 상기 파워제어유닛은 반도체모듈을 포함하고 상기 회전전기기계를 제어한다. 여기서, 상기 반도체모듈은 제1전원선, 제2전원선, 제1 및 제2스위칭소자 및 절연기판을 포함한다. 상기 제1전원선은 전원의 제1전극에 연결된다. 상기 제2전원선은 상기 전원의 제2전극에 연결된다. 상기 제1 및 제2스위칭소자는 상기 제1전원선과 상기 제2전원선 사이에 연결된다. 상기 절연기판은 상기 제1 및 제2스위칭소자가 그 위에 탑재된다. 상기 제1전원선은 상기 제1스위칭소자의 제1전극층에 결합된 버스바아를 포함하고, 상기 제2전원선은 상기 절연기판 상에 배치되어, 상기 제2스위칭소자의 제2전극층에 결합된 배선층을 포함한다. 상기 파워제어유닛은, 상기 회전축의 방향으로 투영되는 경우, 차량 위에 설치 시 상기 댐퍼, 상기 회전전기기계 및 상기 동력전달기구를 하우징하는 상기 케이스의 투영부의 수직방향의 치수 내에 있도록 상기 케이스 내에 배치된다.
상기 하이브리드차량의 구동장치에서는, 인버터가 통합되어 있다. 이러한 구성은 하이브리드차량의 구동장치의 소형화를 실현한다.
상기 반도체모듈은 신호선층, 제1도선부재 및 제2도선부재를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 신호선층은 상기 제1 및 제2스위칭소자의 제어전극에 제어신호를 전달하도록 상기 절연기판 상에 배치된다. 상기 제1도선부재는 상기 제1전원선, 상기 제1 및 제2스위칭소자 및 상기 제2전원선을 도통시킨다. 상기 제2도선부재는 상기 제1 및 제2스위칭소자의 제어전극 및 상기 신호선층을 도통시킨다. 여기서, 상기 신호선층은 상기 제1도선부재의 연장방향이 상기 제2도선부재의 연장방향에 실질적으로 수직이도록 배치된다.
상기 하이브리드차량의 구동장치에 있어서, 이러한 구성은 반도체모듈에 관한 소형화와 비용 절감을 더욱 가능하게 한다. 그 결과, 이러한 구성은 하이브리드차량의 구동장치를 더욱 컴팩트하게 만든다.
상기 제1전극층 및 상기 제2전극층은, 상기 제1스위칭소자를 통과하는 전류의 방향이 상기 제2스위칭소자를 통과하는 전류의 방향에 역방향이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 하이브리드차량의 구동장치에 있어서, 이러한 구성은 전극층에 분포될 인덕턴스의 저감을 가능하게 한다. 그 결과, 이러한 구성은 반도체모듈에 관한 소형화와 비용 절감을 더욱 가능하게 한다.
상기 반도체모듈은 상기 절연기판의 하면에 부착된 방열부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하이브리드차량의 구동장치에 있어서, 이러한 구성은 반도체모듈의 소형화를 촉진시킨다. 그 결과, 이러한 구성은 하이브리드차량의 구동장치를 보다 컴팩트하게 만든다.
상기 파워제어유닛은 리액터와 캐패시터를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 리액터는 회전중심축에 대하여 상기 회전전기기계의 제1측에 배치된다. 상기 캐패시터는 상기 회전중심축에 대하여 상기 회전전기기계의 제2측에 배치된다.
상기 하이브리드차량의 구동장치는 그 높이가 낮고 그 크기가 작게 이루어질 수 있다. 더욱이, 상기 반도체모듈은 차량의 중력 중심을 낮추고, 차량의 주행 안정성을 향상시킨다.
본 발명에 따르면, 전원에 각각 연결된 제1 및 제2전원선 중 하나가 절연기판 상의 배선층으로서 탑재되어, 반도체모듈의 법선방향으로의 소형화를 유도하게 된다.
더욱이, 상기 제1스위칭소자의 제1전극층과 상기 제1스위칭소자에 인접한 제2스위칭소자의 제2전극층은 서로 인접하도록 배치될 수 있어, 전극층으로 분포될 인덕턴스의 저감을 유도하게 된다. 그 결과, 이러한 구성은 스위칭소자의 소형화를 가능하게 한다. 또한, 이러한 구성은 반도체모듈에 관한 소형화와 비용 절감을 더욱 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체모듈은 구동장치가 차량 위에 설치될 때 상기 하이브리드차량의 구동장치를 수직방향으로 작게 만든다. 더욱이, 상기 반도체모듈은 차량의 중력 중심을 낮추고, 차량의 주행 안정성을 향상시킨다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체모듈을 구비한 모터구동장치를 도시한 개략적인 블럭도;
도 2는 본 발명에 따른 반도체모듈의 전체 구성을 도시한 평면도;
도 3은 인버터의 3상 아암의 구체적인 구성을 도시한 평면도;
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도;
도 5는 도 3의 V-V 선을 따라 취한 단면도;
도 6은 본 발명에 따른 반도체모듈에서의 주된 구성요소들의 구성을 도시한 평면도;
도 7은 상기 반도체모듈에서의 주된 구성요소들의 또다른 구성을 도시한 평면도;
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드차량의 모터제너레이터제어에 관한 구성을 도시한 회로도;
도 9는 도 8에 각각 도시된 동력분배기구 및 감속기의 상세를 예시한 개략도;
도 10은 본 발명에 따른 하이브리드차량의 구동장치의 외관을 도시한 사시도;
도 11은 하이브리드차량의 구동장치를 도시한 평면도;
도 12는 도 11에 도시된 X1 방향으로 볼 때 하이브리드차량의 구동장치를 도시한 측면도;
도 13은 하이브리드차량의 구동장치에서의 오일순환경로를 도시한 단면도; 및
도 14는 도 13의 XIV-XIV 선을 따라 취한 부분단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 도면에서, 동일하거나 대응하는 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되므로, 그 설명을 반복하지는 않기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체모듈을 구비한 모터구동장치를 도시한 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 모터구동장치(100)는 배터리(B), 캐패시터(C1, C2), 승압컨버터(12), 인버터(14, 31) 및 제어장치(30)를 포함한다.
모터제너레이터(MG1, MG2)는 각각 3상AC회전전기기계이다. 각각의 모터제너레이터(MG1, MG2)는 발전기 및 전동기로서의 기능을 할 수 있다. 여기서, 모터제너레이터(MG1)는 주로 발전기로서 작용하고, 모터제너레이터(MG2)는 주로 전동기로서 작용한다.
승압컨버터(12)는 리액터(L1), 스위칭소자(Q1, Q2) 및 다이오드(D1, D2)를 포함한다. 리액터(L1)는 제1단부가 버스바아(42P)에 연결되고, 제2단부는 스위칭소자(Q1)와 스위칭소자(Q2) 사이의 중간점, 즉 스위칭소자(Q1)의 이미터와 스위칭소자(Q2)의 콜렉터 사이에 연결된다. 스위칭소자(Q1, Q2)는 버스바아(40P)와 버스바아(40N) 사이에 직렬로 연결된다. 스위칭소자(Q1)는 콜렉터가 버스바아(40P)에 연결되고, 스위칭소자(Q2)는 이미터가 버스바아(40N)에 연결된다. 더욱이, 다이오드(D1)는 스위칭소자(Q1)의 이미터와 콜렉터 사이에 연결되고, 다이오드(D2)는 스위칭소자(Q2)의 이미터와 콜렉터 사이에 연결되어, 각각의 이미터로부터 각각의 콜렉터를 향해 전류가 흐르도록 한다.
인버터(14)는 U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암(17)을 포함한다. U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암(17)은 버스바아(40P)와 버스바아(40N) 사이에 병렬로 연결된다.
U상아암(15)은 직렬 연결된 스위칭소자(Q3, Q4)를 포함하고, V상아암(16)은 직렬 연결된 스위칭소자(Q5, Q6)를 포함하며, W상아암(17)은 직렬 연결된 스위칭소자(Q7, Q8)를 포함한다. 다이오드(D3)는 스위칭소자(Q3)의 콜렉터와 이미터 사이에 연결된다. 다이오드(D4)는 스위칭소자(Q4)의 콜렉터와 이미터 사이에 연결된다. 다이오드(D5)는 스위칭소자(Q5)의 콜렉터와 이미터 사이에 연결된다. 다이오드(D6)는 스위칭소자(Q6)의 콜렉터와 이미터 사이에 연결된다. 다이오드(D7)는 스위칭소자(Q7)의 콜렉터와 이미터 사이에 연결되고, 다이오드(D8)는 스위칭소자(Q8)의 콜렉터와 이미터 사이에 연결되어, 각각의 이미터로부터 각각의 콜렉터를 향해 전류가 흐르도록 한다.
U상아암(15)의 중간점은 모터제너레이터(MG1)의 U상코일의 U상단에 연결되고, V상아암(16)의 중간점은 모터제너레이터(MG1)의 V상코일의 V상단에 연결되고, W상아암(17)의 중간점은 모터제너레이터(MG1)의 W상코일의 W상단에 연결된다. 즉, 모터제너레이터(MG1)에서는, U상, V상 및 W상코일의 제1단부가 공통으로 중성점에 연결된다. 다른 한편으로, 모터제너레이터(MG1)에서는, U상코일의 제2단부가 스위칭소자(Q3, Q4) 사이의 중간점에 연결되고, V상코일의 제2단부는 스위칭소자(Q5, Q6) 사이의 중간점에 연결되고, W상코일의 제2단부는 스위칭소자(Q7, Q8) 사이의 중간점에 연결된다.
인버터(31)는 인버터(14)에 대한 구성과 유사하다. 여기서, MOS 트랜지스터는 승압컨버터(12), 인버터(14) 및 인버터(31)에서의 스위칭소자(Q1 내지 Q8)로서 사용된다.
배터리(B)는 니켈금속수소전지 또는 리튬이온전지와 같은 수많은 2차전지셀이 직렬로 연결되는 구조를 갖는 고전압의 배터리이다. 이러한 2차전지 이외에, 배터리(B)는 캐패시터 또는 연료전지일 수도 있다.
캐패시터(C1)는 배터리(B)로부터 공급되는 DC 전압을 평활화하고, 상기 평활화된 DC 전압을 승압컨버터(12)에 공급한다.
승압컨버터(12)는 캐패시터(C1)로부터 공급되는 DC 전압을 승압시켜, 상기 결과적인 전압을 캐패시터(C2)에 공급한다. 보다 구체적으로는, 제어장치(30)로부터의 신호(PWMC)의 수신 시, 승압컨버터(12)는 스위칭소자(Q2)가 신호(PWMC)에 의해 턴 온되는 기간에 따라 DC 전압을 승압시켜, 그 결과적인 전압을 캐패시터(C2)에 공급한다.
더욱이, 제어장치(30)로부터의 신호(PWMC)의 수신 시, 승압컨버터(12)는 인버터(14) 및/또는 인버터(31)로부터 캐패시터(C2)를 통해 공급되는 DC 전압(들)을 강압시켜, 배터리(B)를 충전시키게 된다.
캐패시터(C2)는 승압컨버터(12)로부터 공급되는 DC 전압을 평활화하고, 상기 평활화된 DC 전압을 인버터(14, 31)에 공급한다.
배터리(B)로부터 캐패시터(C2)를 통해 DC 전압의 수신 시, 인버터(14)는 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI1)를 토대로 DC 전압을 AC 전압으로 변환시켜 모터제너레이터(MG1)를 구동하게 된다. 따라서, 모터제너레이터(MG1)는 토크지령값(TR1)에 따라 토크를 생성하도록 구동된다.
더욱이, 모터구동장치(100)를 구비한 하이브리드차량의 회생 제동 시, 인버터(14)는 모터제너레이터(MG1)에 의해 생성되는 AC 전압을 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI1)를 토대로 DC 전압으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2)를 통해 승압컨버터(12)에 공급한다. 여기에 언급된 회생 제동의 예로는 하이브리드차량의 운전자가 풋브레이크를 밟는 방식으로 회생을 수반하는 제동; 및 운전자가 풋브레이크를 밟지 않는 방식으로 회생을 수반하지만 차량이 주행할 때 액셀러레이터페달을 턴 오프시키는 감속(또는 가속의 정지)을 들 수 있다.
캐패시터(C2)를 통해 배터리(B)로부터 DC 전압의 수신 시, 인버터(31)는 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI2)를 토대로 DC 전압을 AC 전압으로 변환시켜 모터제너레이터(MG2)를 구동하게 된다. 따라서, 모터제너레이터(MG2)는 토크지령값(TR2)에 따라 토크를 생성하도록 구동된다.
더욱이, 모터구동장치(100)를 구비한 하이브리드차량의 회생 제동 시, 인버터(31)는 모터제너레이터(MG2)에 의해 생성되는 AC 전압을 제어장치(30)로부터의 신호(PWMI2)를 토대로 DC 전압으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전압을 캐패시터(C2) 를 통해 승압컨버터(12)에 공급한다.
상술된 구성에서는, 인버터(14), 인버터(31) 및 승압컨버터(12)는 본 발명에 따른 "반도체모듈"을 일체형으로 형성한다. 여기서, 승압컨버터(12)의 리액터(L1) 및 평활캐패시터(C2)는 비교적 크기가 크므로, 상기 반도체모듈 외부에 별도로 배치된다.
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 반도체모듈의 구체적인 구성예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체모듈의 전체 구성을 도시한 평면도이다. 하기 설명에서는, 편의를 위하여 도 2의 상하방향이 종방향으로 규정되고, 도 2의 좌우방향이 횡방향으로 규정된다.
도 2를 참조하면, 반도체모듈(10)은 절연기판(50) 상에서 횡방향으로 각각 연장되는 버스바아(40P, 40N, 42P, 42N) 및 버스바아(40P, 40N)가 그 사이에 개재된 버스바아(40P, 40N) 상하에 배치된 스위칭소자(Q1 내지 Q8)를 포함한다.
절연기판(50)은 예컨대 폴리이미드로 제조된다. 폴리이미드로 제조된 절연기판(50)은, 절연기판(50)이 알루미늄 질화물로 제조된 경우에 비해 열팽창으로 인하여 기판에 의해 생성되는 응력에 대한 내구성을 증대시킨다. 이는 대면적화에 유리하다.
또한, 방열판(60)은 절연기판(50)의 하면에 부착된다. 후술하는 바와 같이, 방열판(60)은 반도체모듈(10)을 냉각시킨다.
후술하는 바와 같이, 버스바아(40P) 및 버스바아(40N)는 절연부재(도시안됨)가 그 사이에 개재된 절연기판(50)의 (도면에서 수직방향에 대응하는) 법선방향으로 적층된다.
또한, 버스바아(40P)는 스위칭소자(Q1)를 통해 버스바아(42P)에 연결되고, 버스바아(40N)는 스위칭소자(Q2)를 통해 버스바아(42N)에 연결된다. 버스바아(42P, 42N)는 각각 배터리(B)의 양극과 음극(도시안됨)에 연결된다.
버스바아(40P, 40N) 상방에 배치된 스위칭소자(Q3 내지 Q8)는 도 1에 도시된 인버터(31)를 형성한다. 다른 한편으로, 버스바아(40P, 40N) 하방에 배치된 스위칭소자(Q3 내지 Q8)는 도 1에 도시된 인버터(14)를 형성한다. 더욱이, 버스바아(40P, 40N) 상하방에 배치된 스위칭소자(Q1, Q2)는 도 1에 도시된 승압컨버터(12)를 형성한다.
도 2에 도시된 예시에서는, 인버터(14, 31)의 U상아암(15)(스위칭소자(Q3, Q4)), 인버터(14, 31)의 V상아암(16)(스위칭소자(Q5, Q6)) 및 인버터(14, 31)의 W상아암(17)(스위칭소자(Q7, Q8))은 도면에서 우로부터 좌로 순차적으로 배치된다. 여기서, 각각의 스위칭소자(Q3 내지 Q8)는 흐르는 전류의 증가로 인하여 각각의 스위칭소자가 과도한 부하를 수용하는 것을 방지하기 위하여, 병렬로 연결된 두 스위칭소자들로 형성된다.
인버터(14, 31)의 U상, V상 및 W상아암에 있어서는, 버스바아(40P)와 버스바아(40N) 사이에 직렬로 연결되는 두 스위칭소자가 절연기판(50) 상의 일 패턴으로 형성된 전극층이 와이어를 통해 각각의 스위칭소자에 연결되는 방식으로 형성된다.
도 3은 인버터(14, 31)의 3상아암(15 내지 17)의 구체적인 구성을 도시한 평면도이다. 3상아암(15 내지 17)은 서로 동일한 구성이므로, 도 3은 인버터(14, 31)의 U상아암(15)의 구성을 대표적으로 예시한다는 점에 유의한다.
도 4는 도 3의 IV-IV 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 인버터(31)의 U상아암(15)은 버스바아(40P, 40N) 상방에 배치되고, 스위칭소자(Q3, Q4), P전극층(31PU), 중간전극층(31U) 및 N전극층(31NU)을 포함한다.
각각의 P전극층(31PU), 중간전극층(31U) 및 N전극층(31NU)은 절연기판(50) 상의 일 패턴으로서 형성된다. P전극층(31PU)은 버스바아(40P)에 결합된 제1단부를 구비한다. N전극층(31NU)은 버스바아(40N)에 결합된 제1단부를 구비한다. 중간전극층(31U)은 도 1에 도시된 U상아암(15)의 중간점에 대응하고, 버스바아(도시안됨)를 통해 모터제너레이터(MG2)에서의 U상코일단에 연결된다.
스위칭소자(Q3)는 중간전극층(31U)으로 도통을 형성하도록 중간전극층(31U)에 체결된 콜렉터를 구비한다. 스위칭소자(Q3)는 또한 와이어(WL1)에 의해 P전극층(31PU)에 연결된 이미터도 구비한다.
스위칭소자(Q4)는 N전극층(31NU)으로 도통을 형성하도록 N전극층(31NU)에 체 결된 콜렉터를 구비한다. 스위칭소자(Q4)는 또한 와이어(WL1)에 의해 중간전극층(31U)에 연결된 이미터도 구비한다.
본 명세서에서는 MOS 트랜지스터가 스위칭소자(Q3, Q4)로 사용된다고 가정한다. 스위칭소자(Q3, Q4)는 또한 다이오드(D3, D4)에 대한 정류 특성들도 구비하므로, 다이오드(D3, D4)와 각각 통합된다.
절연기판(50)은 그 하면이 솔더(52)에 의해 방열판(60)에 들러붙도록 방열판(60)에 체결된다. 방열판(60)은 실리콘그리스(62)를 통해 히트싱크(70) 상에 배치된다.
히트싱크(70)는 복수의 트렌치(72)를 구비한다. 여기서는, 수냉시스템이 인버터(14, 31)용 냉각시스템으로서 채택된다고 가정한다. 라디에이터(도시안됨)는 반도체모듈(10)의 외부에 제공되어 냉각수를 공급하게 된다. 상기 냉각수는 방열판(60) 및 절연기판(50)을 통해 스위칭소자(Q3, Q4)를 냉각하도록 도면에 수직인 방향으로 히트싱크(70)의 복수의 트렌치(72)를 통해 흐른다.
도 5는 도 3에 도시된 V-V 선을 따라 취한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 인버터(31)의 U상아암(15)에서의 중간전극층(31U) 및 인버터(14)의 U상아암(15)에서의 중간전극층(14U)이 절연기판(50)의 (도면에서 좌우방향에 대응하는) 종방향으로 배치된다. 스위칭소자(Q3)는 각각의 중간전극층(31U) 및 중간전극층(14U)에 체결된다.
그 후, 버스바아(40P, 40N)는 중간전극층(31U)과 중간전극층(14U) 사이에 배치된다. 버스바아(40P) 및 버스바아(40N)는 절연부재(80)를 통해 절연기판(50)의 법선방향으로 적층된다.
여기서, 적층 구조를 형성하는 버스바아(40P, 40N) 중, 상부버스바아(40P)는 금속부재, 예컨대 구리 등으로 제조된다. 그와는 반대로, 버스바아(40P, 40N) 중 하부버스바아(40N)는 절연기판(50) 상에 형성된 배선층이다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체모듈은 버스바아(40P, 40N) 중 하나가 배선층인 특성 구조를 가진다.
이러한 구조에 의하면, 본 발명에 따른 반도체모듈은 그 각각이 금속부재인 버스바아(40P, 40N)를 포함하는 종래의 반도체모듈과 달리, 하기 장점들을 가지게 된다.
구체적으로는, 각각의 버스바아(40P, 40N)는 배터리(B)와 각각의 모터제너레이터(MG1, MG2)간에 수행되는 파워 송신/수신을 위한 매체로서 작용한다. 그러므로, 도면에 수직인 방향으로 각각의 버스바아(40P, 40N)를 통해 전류가 흐른다. 여기서, 버스바아(40P, 40N)는 흐르는 전류와 내부 저항에 비례하여 발열된다. 버스바아(40P, 40N)가 흐르는 전류의 증가로 인해 과열되는 것을 방지하기 위하여, 종래의 반도체모듈은 단면적인 큰 금속부재가 각각의 버스바아로 제공되는 방식으로 내부 저항을 줄이도록 시도되었다. 결과적으로, 반도체모듈은 두 금속부재에 대응하는 길이만큼 법선방향으로 크기가 증가하게 되는데, 이는 반도체모듈의 법선방향으로의 소형화를 방해하게 된다.
다른 한편으로, 본 발명에 따른 반도체모듈(10)에서는, 버스바아(40N)가 배선층으로 제공되어, 절연기판(50)에 체결된다. 이러한 구조는 버스바아(40N)로부터 의 방열을 확보하면서, 반도체모듈(10)의 법선방향으로의 소형화를 실현한다.
즉, 배선층으로 제공되는 버스바아(40N)는 버스바아(40N)에서 발생되는 열이 절연기판(50), 방열판(60) 및 히트싱크(70) 상에 형성된 복수의 트렌치(72)들을 통해 냉각수에 의해 냉각된다는 장점을 가져온다. 이러한 구조는 버스바아(40N)의 방열 특성을 확보하여, 버스바아(40N)가 단면적이 비교적 작은 배선층으로 형성될 수 있도록 한다. 그 결과, (도면에서 "h1"에 대응하는) 반도체모듈(10)의 법선방향으로의 길이가 현저하게 짧아질 수 있게 된다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체모듈은 버스바아로서 제공되는 배선층으로 인해 법선방향으로의 소형화를 달성한다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체모듈은 스위칭소자(Q1, Q2) 및 스위칭소자(Q3 내지 Q8)의 게이트들이 제어장치(30)로부터 신호 PWMC 또는 PWMI를 수신하는 신호선의 형태에 있어 특징을 가진다.
도 6은 본 발명에 따른 반도체모듈의 주된 구성요소들의 구조를 도시한 평면도이다. 도 6에서, 스위칭소자(Q3, Q4)의 게이트들로의 신호 PWMI의 입력을 위한 신호선층(14G3, 14G4, 31G3, 31G4)은 도 3에 도시된 인버터(14, 31)의 U상아암(15)의 구성에 더해진다.
도 6을 참조하면, 보다 구체적으로는 인버터(31)의 U상아암(15)의 스위칭소자(Q3)에 대응하는 신호선층(31G3)이 중간전극층(31U) 상하방에 각각 배치된다. 여기서, 중간전극층(31U) 하방에 배치된 신호선층(31G3)은 반도체모듈(10)의 법선방향으로 버스바아(40P) 상방에 위치한다. 신호선층(31G3)은 와이어(WL2)에 의해 스 위칭소자(Q3)의 게이트에 연결된다.
이와 마찬가지로, 인버터(31)의 U상아암(15)의 스위칭소자(Q4)에 대응하는 신호선층(31G4)은 N전극층(31NU) 상하방에 배치된다. 여기서, N전극층(31NU) 하방에 배치된 신호선층(31G4)은 반도체모듈(10)의 법선방향으로 버스바아(40P) 상방에 위치한다. 신호선층(31G4)은 와이어(WL2)에 의해 스위칭소자(Q4)의 게이트에 연결된다.
인버터(14)의 U상아암(15)에 대응하는 신호선층(14G3, 14G4)은 신호선층(31G3, 31G4)과 유사한 구조를 가진다. 그 후, 신호선층(14G3, 14G4, 31G3, 31G4)이 반도체모듈(10)의 법선방향으로 상방에 배치되고, 제어장치(30)를 구비한 제어보드(도시안됨)에 연결된다. U상, V상 및 W상아암(15, 16, 17)은 U상아암(15)이 기본유닛으로 규정된 반도체모듈(10)의 횡방향으로 배치된다.
U상, V상 및 W상아암에 대응하는 신호선층들은 반도체모듈(10)의 횡방향으로 P전극층(31PU), 스위칭소자(Q3), 중간전극층(31U), 스위칭소자(Q4) 및 N전극층(31NU)을 지나는 전류경로를 형성하도록 도 6에 도시된 바와 같이 배치된다. 그 후, 제어신호 PWMI2의 입력을 위한 경로가 반도체모듈(10)의 종방향으로, 즉 전류경로에 실질적으로 수직인 방향으로 형성된다.
이러한 구조는 제어신호입력경로와 전류경로가 단일 방향으로 형성되는 배치 구조(도 7)에 대한 하기 장점들을 가져온다.
도 7에 도시된 바와 같이, 보다 구체적으로는, U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암(17)에 대응하는 신호선층들이 기타 전극층들의 경우에서와 같이 반도체모 듈의 횡방향으로 배치된다고 가정한다.
도 7을 참조하면, U상아암(15)이 기본유닛으로 규정되면서, U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암(17)이 반도체모듈의 횡방향으로 배치된다. 그러므로, U상아암(15) 및 V상아암(16) 사이의 경계에서는, 인버터(31)의 V상아암(16)에 대응하는 신호선층(31G6)이 U상아암(15)의 P전극층(31PU)과 V상아암(16)의 N전극층(31NV) 사이에 배치된다. 더욱이, 인버터(14)의 V상아암(16)에 대응하는 신호선층(14G6)이 U상아암(15)의 P전극층(14PU)과 V상아암(16)의 N전극층(14NV) 사이에 배치된다.
즉, U상아암(15)의 P전극층(31PU)(또는 14PU)과 V상아암(16)의 N전극층(31NV)(또는 14NV)은 그 사이에 간격이 설정되어 배치된다. 상기 간격은 신호선층(31G6)(또는 14G6)의 횡방향으로의 길이에 대응한다.
다른 한편으로, 도 6에 도시된 배치 구조에서는, U상아암(15)의 P전극층(31PU)(또는 14PU)과 V상아암(16)의 N전극층(31NV)(또는 14NV)이 그 사이에 신호선층(31G6)(또는 14G6)이 개재되지 않으면서 서로 인접하도록 배치될 수 있다.
상술된 바와 같이, 일 아암의 P전극층과 상기 아암에 인접한 타 아암의 N전극층은 서로 인접하도록 배치된다. 이러한 구성은 본 발명에 따른 반도체모듈(10)이 각각의 전극층에 분포될 인덕턴스를 저감시킬 수 있다는 장점을 가져온다.
전류의 흐름방향에 대해서는, 예컨대 P전극층(31PU) 및 P전극층(31PU)에 인접한 N전극층(31NV)이 서로 역방향이 된다. 본 실시예에서는, N전극층(31NV)으로부터 버스바아(40N)로 전류가 흐르면서, 버스바아(40P)로부터 P전극층(31PU)으로 전류가 흐른다. 따라서, 전류에 의해 P전극층(31PU) 주위에 생성되는 자기장의 회전 방향이 전류에 의해 N전극층(31NV) 주위에 생성되는 자기장의 회전방향에 역방향이 된다. 이러한 구성은 P전극층(31PU)의 인덕턴스와 N전극층(31NV)의 인덕턴스의 저감을 가능하게 하여, 스위칭 동작의 인덕턴스에 의해 발생되는 플라이백 전압의 강하를 초래하게 된다. 플라이백 전류의 감소는 고속의 스위칭 동작을 달성한다. 또한, 플라이백 전압을 흡수하기 위하여 높은 내압을 가진 스위칭소자로 형성된 각각의 인버터(14, 31)가 보다 낮은 내압을 가진 소형의 스위칭소자로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 구성은 반도체모듈(10)에 관한 소형화와 비용절감을 더욱 가능하게 한다.
상기 실시예에서는, 승압컨버터(12), 인버터(14) 및 인버터(31)의 각각의 아암들이 하나의 반도체모듈로서 패키징되지만, 상기 반도체모듈의 구성이 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 단상의 상하부아암 또는 전체 인버터 및 전체 승압컨버터가 하나의 반도체모듈로서 패키징될 수도 있다.
(본 발명에 따른 반도체모듈의 적용예)
마지막으로, 본 발명에 따른 반도체모듈의 적용예로서, 반도체모듈 및 모터를 포함하는 모터구동장치가 하나의 케이스에 하우징된 하이브리드차량의 구동장치에 대해 설명하기로 한다.
현재 하이브리드차량의 구동장치는 인버터를 형성하는 큰 박스형 케이스가 모터 케이스 상에 배치되는 간단한 구성을 채택하는 것이 빈번한다. 다른 한편으로, 후술하는 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드차량의 구동장치는 상기 구동장치가 차량 상에 설치된 경우에 높이방향으로 차량의 중력 중심의 위치를 개선하 고, 설치 공간을 절감시킨다.
도 8은 본 발명에 따른 하이브리드차량(200)에서의 모터제너레이터 제어에 관한 구성을 도시한 회로도이다. 도 8에 도시된 하이브리드차량(200)에서는, 도 1에 도시된 모터구동장치(100), 동력분배기구(PSD) 및 감속기(RD)가 새롭게 구동장치(20)를 형성한다.
도 8을 참조하면, 차량(200)은 배터리(B), 구동장치(20), 제어장치(30), 엔진(도시안됨) 및 차륜(도시안됨)을 포함한다.
구동장치(20)는 모터제너레이터(MG1, MG2), 동력분배기구(PSD), 감속기(RD) 및 모터제너레이터(MG1, MG2)를 제어하기 위한 파워제어유닛(21)을 포함한다.
기본적으로, 동력분배기구(PSD)는 동력을 그것에 결합된 엔진, 모터제너레이터(MG1) 및 모터제너레이터(MG2)에 각각 분배한다. 동력분배기구(PSD)는 예컨대 3가지 회전축, 즉 선기어, 유성캐리어 및 링기어를 구비한 유성기어기구일 수도 있다.
동력분배기구(PSD)는 3가지 회전축, 보다 구체적으로는 엔진의 회전축에 연결된 회전축, 모터제너레이터(MG1)의 회전축에 연결된 회전축 및 감속기(RD)에 연결된 회전축을 구비한다. 동력분배기구(PSD)와 통합된 감속기(RD)는 모터제너레이터(MG2)의 토크를 감소시키고, 상기 감소된 토크를 동력분배기구(PSD)에 전달한다.
후술하는 바와 같이, 상기 감속기는 감속기어 또는 차동기어(도시안됨)에 의해 차륜에 결합된 회전축을 구비한다.
파워제어유닛(21)은 모터제너레이터(MG1, MG2)에 대응하여 각각 제공된 인버 터(14, 31) 및 인버터(14, 31)에 공통으로 제공된 승압컨버터(12)를 포함한다.
파워제어유닛(21)에서는, 인버터(14)의 3상아암(15 내지 17), 인버터(31)의 3상아암(15 내지 17) 및 승압컨버터(12)의 아암부들이 반도체모듈(10)을 형성하도록 서로 통합된다. 반도체모듈(10)은 도 1에 도시된 모터구동장치(100)에 탑재된 반도체모듈(10)과 동일한 구성이므로, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 9는 도 8에 각각 도시된 동력분배기구(PSD) 및 감속기(RD)의 상세를 예시한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 차량의 구동장치는 모터제너레이터(MG2), 모터제너레이터(MG2)의 회전축에 연결된 감속기(RD), 감속기(RD)에 의해 감소되는 회전축의 토크에 따라 회전하는 차축, 엔진(ENG), 모터제너레이터(MG1) 및 동력을 감속기(RD), 엔진(ENG) 및 모터제너레이터(MG1)에 분배하는 동력분배기구(PSD)를 포함한다. 감속기(RD)에서는, 예컨대 모터제너레이터(MG2)로부터 동력분배기구(PSD)로의 감속비가 2배 이상이다.
엔진(ENG)의 크랭크축(500), 모터제너레이터(MG1)의 회전자(320) 및 모터제너레이터(MG2)의 회전자(370)는 단 하나의 축을 중심으로 회전한다.
동력분배기구(PSD)는 도 9에 도시된 예시에서 유성기어이다. 동력분배기구(PSD)는 선기어(510), 링기어(520), 피니언기어(530) 및 유성캐리어(540)를 포함한다. 선기어(510)는 크랭크축(500)이 삽입되는 축방향 중심을 갖는 중공 선기어축에 결합된다. 링기어(520)는 크랭크축(500)과 동축이 되도록 회전가능하게 지지된다. 피니언기어(530)는 선기어(510)와 링기어(520) 사이에 배치되고, 회전하면서 선기어(510)의 주변 둘레로 선회한다. 유성캐리어(540)는 피니언기어(530)의 회전축을 지지하도록 크랭크축(500)의 일 단부에 결합된다.
동력분배기구(PSD)는 동력전달/수용축으로서 3가지 축, 즉 선기어(510)에 결합된 선기어축, 링기어(520)에 결합된 링기어케이스 및 유성캐리어(540)에 결합된 크랭크축(500)을 구비한다. 이들 3가지 축 가운데 2가지로 전달되고/그로부터 수용되는 동력이 결정되면, 나머지 한 축으로부터 전달되고/그로부터 수용되는 동력이 앞선 전자의 동력을 토대로 결정된다.
동력의 추출을 위한 카운터구동기어(700)는 링기어(520)와 일체형으로 회전하도록 링기어케이스 외부에 제공된다. 카운터구동기어(700)는 감속기어(RG)에 연결된다. 카운터구동기어(700)와 감속기어(RG)간에 동력이 전달된다. 감속기어(RG)는 차동기어(DEF)를 구동시킨다. 다운힐 슬로프 등에서는, 차륜의 토크가 차동기어(DEF)에 전달되어, 감속기어(RG)가 차동기어(DEF)에 의해 구동되게 된다.
모터제너레이터(MG1)는 고정자(310) 및 회전자(320)를 포함한다. 고정자(310)는 회전하는 자기장을 형성한다. 회전자(320)는 고정자(310) 내부에 배치되고, 그 내부에 매입된 복수의 영구자석을 구비한다. 고정자(310)는 고정자코어(330) 및 고정자코어(330) 주위에 권선된 3상코일(340)을 포함한다. 회전자(320)는 동력분배기구(PSD)의 선기어(510)와 일체형으로 회전하는 선기어축에 결합된다. 고정자코어(330)는 전자기박강판의 적층에 의해 형성되고, 케이스(도시안됨)에 고정된다.
모터제너레이터(MG1)는 회전자(320)에 매입된 영구자석에 의해 생성되는 자 기장과 3상코일(340)로 형성되는 자기장간의 상호작용에 의하여 회전자(320)를 회전가능하게 구동시키기 위한 전동기로서의 역할을 한다. 모터제너레이터(MG1)는 또한 영구자석에 의해 생성되는 자기장과 회전자(320)에 의해 생성되는 토크간의 상호작용에 의하여 3상코일(340)의 두 단부에서 기전력을 생성하기 위한 발전기로서의 역할도 한다.
모터제너레이터(MG2)는 고정자(360) 및 회전자(370)를 포함한다. 고정자(360)는 회전하는 자기장을 형성한다. 회전자(370)는 고정자(360) 내부에 배치되어, 그 안에 매입된 복수의 영구자석을 구비한다. 고정자(360)는 고정자코어(380) 및 고정자코어(380) 주위에 권선된 3상코일(390)을 포함한다.
회전자(370)는 감속기(RD)를 통해 동력분배기구(PSD)의 링기어(520)와 일체형으로 회전하는 링기어케이스에 결합된다. 고정자코어(380)는 전자기박강판의 적층에 의해 형성되고, 케이스(도시안됨)에 고정된다.
모터제너레이터(MG2)는 영구자석에 의해 생성되는 자기장과 회전자(370)에 의해 생성되는 토크간의 상호작용에 의하여 3상코일(390)의 두 단부에 기전력을 생성하기 위한 발전기로서의 역할을 한다. 모터제너레이터(MG2)는 또한 영구자석에 의해 생성되는 자기장과 3상코일(390)에 의해 형성된 자기장간의 상호작용에 의하여 회전자(370)를 회전가능하게 구동시키기 위한 전동기로서의 역할도 한다.
감속기(RD)는 유성기어의 회전요소들 중 하나인 유성캐리어(660)가 차량의 구동장치의 케이스에 고정되는 구조로 감속시킨다. 즉, 감속기(RD)는 선기어(620), 링기어(680) 및 피니언기어(640)를 포함한다. 선기어(620)는 회전자(370)의 축에 결합된다. 링기어(680)는 링기어(520)와 일체형으로 회전한다. 피니언기어(640)는 링기어(680) 및 선기어(620)와 맞물려, 선기어(620)의 토크를 링기어(680)에 전달하게 된다.
예를 들어, 선기어(620)보다 큰 수의 2배 이상인 링기어(680)의 티스(teeth)가 감속비를 2배 이상으로 만든다.
도 10은 본 발명에 따른 하이브리드차량의 구동장치(20)의 외관을 도시한 사시도이다.
도 11은 구동장치(20)를 도시한 평면도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 구동장치(20)의 케이스는 케이스(104) 및 케이스(102)로 분할될 수 있다. 케이스(104)는 모터제너레이터(MG1)를 주로 하우징하기 위한 부분에 대응하고, 케이스(102)는 모터제너레이터(MG2) 및 파워제어유닛(21)을 주로 하우징하기 위한 부분에 대응한다.
케이스(104)에는 플랜지(106)가 제공되고, 케이스(102)에는 플랜지(105)가 제공된다. 플랜지(106) 및 플랜지(105)는 볼트 등을 통해 서로 고정되므로, 케이스(104) 및 케이스(102)가 서로 통합된다.
케이스(102)에는 파워제어유닛(21)의 조립을 위한 개구부(108)도 제공된다. 개구부(108)에서는, 캐패시터(C2)가 좌측(차량주행방향의 일측)에 하우징되고, 반도체모듈(10) 및 터미널베이스(116, 118)가 중앙에 하우징되며, 리액터(L1)는 우측에 하우징된다. 구동장치(20)가 차량에 설치된 상태에서, 개구부(108)는 리드에 의해 폐쇄된다. 개구부(108)에서는, 대안적으로 캐패시터(C2)가 우측에 하우징될 수 도 있고, 리액터(L1)가 반도체모듈(10)의 좌측에 하우징될 수도 있다.
즉, 리액터(L1)는 모터제너레이터(MG1, MG2)의 회전축 중 하나의 일측에 배치되는 한편, 캐패시터(C2)는 모터제너레이터(MG1, MG2)의 회전축 중 나머지 다른 하나의 일측에 배치된다. 그 후, 반도체모듈(10)은 캐패시터(C2)와 리액터(L1) 사이의 영역에 배치된다. 모터제너레이터(MG2)는 반도체모듈(10) 하방에 배치된다.
반도체모듈(10)은 도 2를 참조하여 설명된 것과 유사한 구성이다.
구체적으로는, 인버터(14, 31)의 스위칭소자(Q1 내지 Q8)가 절연기판(50)의 최상면 상에 배치된다. 또한, 버스바아(40P, 40N)는 절연기판(50)의 (도면에서 수직방향에 대응하는) 법선방향으로 서로 중첩하도록 인버터(14)와 인버터(31) 사이의 영역에 제공된다.
버스바아(40P)는 적층 구조의 상부층으로서의 역할을 한다. 여기서, 버스바아(40P)는 금속부재이다. 다른 한편으로, 버스바아(40N)는 적층 구조의 하부층으로서의 역할을 한다. 여기서, 버스바아(40N)는 배선층이다.
또한, 히트싱크(70)(도시안됨)는 방열판(60)(도시안됨)을 통해 절연기판(50)의 저부측에 제공된다. 히트싱크(70)에는 수로를 각각 형성하는 복수의 트렌치(72)가 제공되고, 케이스(102)는 수로에 각각 연결된 냉각수입구(114) 및 냉각수출구(112)를 구비한다. 이들 입구 및 출구는 프랜지(106, 105)가 구멍들로 천공되는 방식으로 형성된 다음, 유니온너트 등이 케이스(102) 내의 구멍들 안으로 삽입된다.
여기서, 상기 수로는 냉각수가 히트싱크(70)를 통하지 않고 직접 방열판(60)의 저부측 상에 흐르는 방식으로 형성될 수도 있다. 이러한 구성은 반도체모듈(10)의 법선방향으로의 길이의 추가적인 저감을 가능하게 한다.
또한, 인버터(14)에서는, U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암(17)에 모터제너레이터(MG2)의 고정자코일에 연결된 터미널베이스(116)로 배향되는 버스바아들이 각각 제공된다. 마찬가지로, 인버터(31)에서는, U상아암(15), V상아암(16) 및 W상아암(17)에 모터제너레이터(MG1)의 고정자코일에 연결된 터미널베이스(118)로 배향되는 버스바아들이 각각 제공된다.
도 12는 도 11에 도시된 X1 방향으로 본 구동장치(20)를 도시한 측면도이다.
도 12를 참조하면, 케이스(102)에는 모터제너레이터의 조립을 위한 그리고 유지보수를 위한 개구부(109)가 제공된다. 개구부(109)는 구동장치(20)가 차량 상에 설치된 상태에서 리드에 의해 폐쇄된다.
모터제너레이터(MG2)는 개구부(109)에 배치된다. 회전자(370)는 U상, V상 및 W상버스바아가 연결된 고정자(360)에 배치된다. 중공축(600)은 회전자(370)의 중심으로부터 보여진다.
도 12에 도시된 바와 같이, 모터제너레이터(MG2)의 고정자(360)는 케이스(102)에 파워제어유닛(21)을 하우징하기 위한 챔버에 크게 맞물린다. 그러므로, 리액터(L1)는 모터제너레이터(MG2)의 제1측에 배치되고, 캐패시터(C2)는 모터제너레이터(MG2)의 제2측에 배치된다. 즉, 대형의 구성요소들이 효율적으로 하우징된다. 또한, 반도체모듈(10)은 모터제너레이터(MG2)의 고정자(360) 상방에 배치된다.
이러한 형태 구조에 따르면, 파워제어유닛(21)을 형성하는 캐패시터(C2), 반도체모듈(10) 및 리액터(L1)가 차량의 구동장치가 차량에 설치될 때 수평 치수 내부에 배치된다. 여기서, 수평 치수는 댐퍼(124), 모터제너레이터(MG2), 감속기어(RG) 및 차동기어(DEF)를 하우징하는 상기 케이스의 돌출부를 토대로 결정된다. 따라서, 하이브리드차량의 구동장치가 컴팩트하게 이루어질 수 있다.
차량 상에 설치 시 수직방향으로는, 반도체모듈(10)을 하우징하는 케이스의 돌출부의 높이가 댐퍼(124), 모터제너레이터(MG2), 감속기어(RG) 및 차동기어(DEF)를 하우징하는 케이스의 공간의 높이를 초과하지 않는 방식으로 반도체모듈(10)이 배치된다. 이러한 배치는 배선층으로서 전원의 버스바아(40P, 40N) 중 하나의 형성에 의해 반도체모듈(10)의 법선방향으로의 높이의 현저한 저감으로 인하여 이루어진다.
상기 설명으로부터, 파워제어유닛(21)을 형성하는 반도체모듈(10), 리액터(L1) 및 캐패시터(C2)는 차동기어(DEF)를 하우징하기 위한 케이스부의 외측 림(rim)과 댐퍼(124)를 하우징하기 위한 케이스부의 외측 림에 의해 한정되는 수직 치수 내부에 배치된다는 것을 알 수 있다. 이러한 구성은 차량의 중력 중심을 낮추어, 차량의 주행 안정성을 향상시킨다.
(변형예)
상술된 하이브리드차량의 구동장치에서는, 반도체모듈(10)을 포함하는 파워제어유닛(21)이 냉각시스템으로서 통상적인 수냉시스템을 채택한다.
여기서는, SiC-MOS 소자와 같은 고온에서 작동가능한 소자가 스위칭소자로서 사용된다고 가정한다. 따라서, 스위칭소자는 모터제너레이터의 내열 온도와 거의 같은 온도에서 작동가능하다. 이에 따라, 상기 스위칭소자는 냉각시스템으로서, 파워제어유닛(21)에만 사용되는 수냉시스템 대신에, 모터제너레이터와 공통으로 사용되는 오일냉각시스템을 채택할 수 있다. 그 결과, 전체 장치의 구성이 더욱 컴팩트하게 될 수 있다. 더욱이, 반도체모듈(10) 상에 냉각수 경로를 제공하지 않고도 냉각 동작이 행해질 수 있다. 이러한 구성은 차량의 중력 중심을 낮추어, 차량의 주행 안정성을 향상시킨다.
이하, 본 발명에 따른 반도체모듈이 적용된 하이브리드차량의 구동장치의 변형예로서, 파워제어유닛(21)의 냉각시스템으로서 오일냉각시스템을 채택하는 하이브리드차량의 구동장치에 대해 설명하기로 한다.
상기 변형예에서는, 반도체모듈(10)을 포함하는 파워제어유닛(21)에서 발생되는 열과 모터제너레이터(MG1, MG2)에서 발생되는 열이 방열 등에 의해 부분적으로 소산되지만, 윤활제와의 열교환에 의해 주로 냉각된다.
이에 따라, 파워제어유닛(21)에서 발생되는 열과 모터제너레이터(MG1) 및 모터제너레이터(MG2)에서 발생되는 열은 윤활제에 의해 모터제너레이터(MG1)의 케이스에 전달된 다음, 케이스로부터 엔진(ENG)의 실린더 블럭으로 전달된다. 상기 실린더 블럭은 냉각수에 의해 냉각되어, 온도 상승이 억제되게 된다. 그 결과, 파워제어유닛(21), 모터제너레이터(MG1) 및 모터제너레이터(MG2) 각각의 온도도 증가되는 것이 방지된다.
도 13은 구동장치(20)에서의 오일순환경로를 도시한 단면도이다.
도 13을 참조하면, 모터제너레이터(MG2)를 하우징하기 위한 챔버와 파워제어유닛(21)을 하우징하기 위한 챔버 사이의 경계부의 단면 및 감속기어(RG) 및 차동기어(DEF)를 하우징하기 위한 케이스부의 단면이 도시되어 있다.
도 14는 도 13의 XIV-XIV 선을 따라 취한 부분단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 케이스(102)에는 두 공간, 즉 파워제어유닛(21)을 하우징하기 위한 챔버와 모터제너레이터(MG2)를 하우징하기 위한 챔버를 구획하기 위한 격벽(210)이 제공된다. 반도체모듈(10)을 냉각시키는 오일용 오일경로(122)는 격벽(210)의 최상면에 제공되고, 오일저장소(470) 및 모터제너레이터(MG2)를 하우징하기 위한 챔버와 연통된다. 모터제너레이터(MG2)의 윤활제가 반도체모듈(10)을 향해 누출되는 것을 방지하기 위하여, 반도체모듈(10)은 격벽(210) 및 액체 개스킷에 의해 밀봉된다.
상기 윤활제는 오일레벨 OL까지 케이스의 저부에 저장된다. 이러한 케이스의 저부는 오일팬에 대응한다. 여기서, 오일팬은 케이스의 저부 상에 별도로 제공될 수도 있다.
도 9에 도시된 카운터구동기어(700)는 회전자(370)의 토크에 따라 회전된다. 그 후, 카운터피구동기어(132)는 카운터구동기어(700)에 의해 회전된다. 따라서, 차동기어(DEF)는 카운터피구동기어(132)의 토크에 따라 회전한다.
그 후, 도 13에 화살표 마크로 도시된 바와 같이, 차동기어(DEF)는 윤활제를 상승시킨다. 오일캐치판(486)은 케이스의 상부측에 제공되고, 차동기어(DEF)에 의해 상승된 오일이 오일저장소(470)에 저장된다. 오일저장소(470)는 윤활제순환경로 에서 반도체모듈(10)을 포함하는 파워제어유닛(21)의 상류측에 위치한다. 오일저장소(470)에는 오일출구(472)가 제공된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 오일출구(472)는 반도체모듈(10)의 하부 공간으로 각각 연장되는 오일입구(474, 476, 478)와 연통된다.
반도체모듈(10)의 스위칭소자탑재면에 대향한 표면에는, 오일의 사용에 의해 열을 소산시키기 위한 핀(490, 492, 494)이 제공된다. 스위칭소자의 열은 이들 핀을 통해 윤활제에 의해 소산된다. 그런 다음, 상기 윤활제는 격벽(210)에 제공된 오일출구(480, 483, 484)를 통과한 다음, 고정자(360)의 상부로 유동된다. 상기 윤활제는 고정자(360)의 외주부를 따라 유동되고, 상기 케이스의 저부로 다시 되돌아간다.
상술된 바와 같이, 반도체모듈(10)은 모터제너레이터를 구동시켜 가열된 다음, 모터제너레이터에서 윤활제를 사용하여 냉각된다. 모터제너레이터를 통해 순환되는 윤활제의 열이 엔진의 하우징을 향해 소산된다.
따라서, 인버터 및 모터의 통합부에 냉각수의 경로를 제공하지 않고도 냉각 동작이 행해질 수 있다. 이에 따라, 반도체모듈(10)은 수냉시스템에 수로를 형성하는 히트싱크(70)를 필요로 하지 않게 된다. 그 결과, 이러한 구성은 반도체모듈(10)의 법선방향으로의 길이의 추가적인 저감을 가능하게 한다. 이에 따라, 이러한 구성은 차량의 중력 중심을 낮추고, 공간을 절약할 수 있으며, 디자인에 관한 자유도를 향상시킨다.
상기 실시예에서는, 대표적으로 반도체모듈이 모터구동장치 및 하이브리드차 량의 구동장치에 적용되지만, 본 발명에 따른 반도체모듈의 적용가능한 범위가 이것으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명은 차량시스템에 파워반도체소자를 채택하는 점화장치 또는 얼터네이터에도 적용가능하다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 모든 실시형태에 있어서 제한적인 것이 아니라 예시적인 것이라는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명이라기 보다는 첨부된 청구범위에 의해 한정되므로, 청구범위의 요지와 범위 또는 그 균등론의 요지와 범위 내에 있는 모든 변형예들이 청구범위에 포함되도록 의도되어 있다.
본 발명은 모터구동장치에 탑재될 인버터 및 컨버터로 형성되는 반도체모듈 및 상기 반도체모듈을 포함하는 하이브리드차량의 구동장치에 적용가능하다.

Claims (13)

  1. 반도체모듈에 있어서,
    전원(B)의 제1전극에 연결되기 위한 버스바아(40P);
    상기 전원(B)의 제2전극에 연결되기 위한 배선층(40N);
    상기 버스바아(40P)와 상기 배선층(40N) 사이에 연결된 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8); 및
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)가 그 위에 탑재된 절연기판(50)을 포함하여 이루어지고,
    상기 배선층(40N)은, 상기 절연기판(50) 상에 배치되며,
    상기 버스바아(40P)는, 상기 절연기판(50)의 법선방향에 대하여, 상기 배선층(40N)에 중첩하여 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)의 전극들을 제어하도록 제어신호를 전달하기 위해 상기 절연기판(50) 상에 배치된 신호선층;
    상기 버스바아(40P), 상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8) 및 상기 배선층(40N)을 도통시키는 제1도선부재(WL1); 및
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)의 제어전극 및 상기 신호선층을 도통시키는 제2도선부재(WL2)를 더 포함하여 이루어지고,
    상기 신호선층은 상기 제1도선부재(WL1)의 연장방향이 상기 제2도선부재(WL2)의 연장방향에 수직이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1스위칭소자의 제1전극층 및 상기 제2스위칭소자의 제2전극층은, 상기 제1스위칭소자를 통과하는 전류의 방향이 상기 제2스위칭소자를 통과하는 전류의 방향에 역방향이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 절연기판(50)의 하면에 부착된 방열부재(60)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체모듈.
  5. 하이브리드차량의 구동장치에 있어서,
    내연기관(ENG)의 크랭크축과 결합된 댐퍼(124);
    상기 댐퍼(124)의 회전축과 정렬된 회전축을 갖도록 배치된 회전전기기계(MG2);
    상기 회전전기기계(MG2)에 의해 발생되는 동력과 상기 내연기관(ENG)에 의해 발생되는 동력의 합성을 구동축에 전달하는 동력전달기구(PSD, RG, DEF);
    상기 댐퍼(124), 상기 회전전기기계(MG2) 및 상기 동력전달기구(PSD, RG, DEF)를 하우징하는 케이스(102, 104); 및
    반도체모듈(10)을 포함하고 상기 회전전기기계(MG2)를 제어하는 파워제어유닛(21)을 포함하여 이루어지고,
    상기 반도체모듈(10)은,
    전원(B)의 제1전극에 연결되기 위한 버스바아(40P);
    상기 전원(B)의 제2전극에 연결되기 위한 배선층(40N);
    상기 버스바아(40P)와 상기 배선층(40N) 사이에 연결된 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8); 및
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)가 그 위에 탑재된 절연기판(50)을 포함하여 이루어지고,
    상기 배선층(40N)은, 상기 절연기판(50) 상에 배치되며,
    상기 버스바아(40P)는, 상기 절연기판(50)의 법선방향에 대하여, 상기 배선층(40N)에 중첩하여 배치되며,
    상기 파워제어유닛(21)은, 상기 회전축의 방향으로 투영되는 경우, 차량 위에 설치 시 상기 댐퍼(124), 상기 회전전기기계(MG2) 및 상기 동력전달기구(PSD, RG, DEF)를 하우징하는 상기 케이스(102, 104)의 투영부의 수평방향의 치수 내에 있도록 상기 케이스(102, 104) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반도체모듈(10)은,
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)의 제어전극에 제어신호를 전달하도록 상기 절연기판(50) 상에 배치된 신호선층;
    상기 버스바아(40P), 상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8) 및 상기 배선층(40N)을 도통시키는 제1도선부재(WL1); 및
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)의 제어전극 및 상기 신호선층을 도통시키는 제2도선부재(WL2)를 더 포함하고,
    상기 신호선층은 상기 제1도선부재(WL1)의 연장방향이 상기 제2도선부재(WL2)의 연장방향에 수직이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1스위칭소자의 제1전극층 및 상기 제2스위칭소자의 제2전극층은, 상기 제1스위칭소자를 통과하는 전류의 방향이 상기 제2스위칭소자를 통과하는 전류의 방향에 역방향이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 반도체모듈(10)은 상기 절연기판(50)의 하면에 부착된 방열부재(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  9. 하이브리드차량의 구동장치에 있어서,
    내연기관(ENG)의 크랭크축과 결합된 댐퍼(124);
    상기 댐퍼(124)의 회전축과 정렬된 회전축을 갖도록 배치된 회전전기기계(MG2);
    상기 회전전기기계(MG2)에 의해 발생되는 동력과 상기 내연기관(ENG)에 의해 발생되는 동력의 합성을 구동축에 전달하는 동력전달기구(PSD, RG, DEF);
    상기 댐퍼(124), 상기 회전전기기계(MG2) 및 상기 동력전달기구(PSD, RG, DEF)를 하우징하는 케이스(102, 104); 및
    반도체모듈(10)을 포함하고 상기 회전전기기계(MG2)를 제어하는 파워제어유닛(21)을 포함하여 이루어지고,
    상기 반도체모듈(10)은,
    전원(B)의 제1전극에 연결되기 위한 버스바아(40P);
    상기 전원(B)의 제2전극에 연결되기 위한 배선층(40N);
    상기 버스바아(40P)와 상기 배선층(40N) 사이에 연결된 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8); 및
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)가 그 위에 탑재된 절연기판(50)을 포함하여 이루어지고,
    상기 배선층(40N)은, 상기 절연기판(50) 상에 배치되며,
    상기 버스바아(40P)는, 상기 절연기판(50)의 법선방향에 대하여, 상기 배선층(40N)에 중첩하여 배치되며,
    상기 파워제어유닛(21)은, 상기 회전축의 방향으로 투영되는 경우, 차량 위에 설치 시 상기 댐퍼(124), 상기 회전전기기계(MG2) 및 상기 동력전달기구(PSD, RG, DEF)를 하우징하는 상기 케이스(102, 104)의 투영부의 수직방향의 치수 내에 있도록 상기 케이스(102, 104) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반도체모듈(10)은,
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)의 제어전극에 제어신호를 전달하도록 상기 절연기판(50) 상에 배치된 신호선층;
    상기 버스바아(40P), 상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8) 및 상기 배선층(40N)을 도통시키는 제1도선부재(WL1); 및
    상기 제1 및 제2스위칭소자(Q3 내지 Q8)의 제어전극 및 상기 신호선층을 도통시키는 제2도선부재(WL2)를 더 포함하고,
    상기 신호선층은 상기 제1도선부재(WL1)의 연장방향이 상기 제2도선부재(WL2)의 연장방향에 수직이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1스위칭소자의 제1전극층 및 상기 제2스위칭소자의 제2전극층은, 상기 제1스위칭소자를 통과하는 전류의 방향이 상기 제2스위칭소자를 통과하는 전류의 방향에 역방향이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 반도체모듈(10)은 상기 절연기판(50)의 하면에 부착된 방열부재(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
  13. 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파워제어유닛(21)은,
    회전중심축에 대하여 상기 회전전기기계(MG2)의 제1측에 배치된 리액터(L1); 및
    상기 회전중심축에 대하여 상기 회전전기기계(MG2)의 제2측에 배치된 캐패시터(C2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드차량의 구동장치.
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