第四代PCU2合1双面冷却模块功率器件的连接如图10所示，传统的双面冷却结构是1 in1结构，是带有IGBT和FWD密封封装。作为第四代结构，新开发了21n1结构，由上下臂的2对IGBT和FWD组成（译者注：每个功率卡片包含两个IGBT芯片和两个续流二极管组成一个半桥。7个功率卡片式IGBT模组分别对应升压转换电路所需的一个半桥，以及电动机和发电机所需的共六个半桥）。并且模块化设计允许安装的P/C模块的数量根据车辆应用而变化。对于低输出车辆应用，可以安装更少的P/C，从而减少电感并减少部件数量。对于高输出车辆，我们可以增加P/C的数量，以允许高输出电流。P/C的2in1结构模块设计提供了将PCU应用于各种车型的灵活性。作为2in1结构在制造过程实现方法，我们考虑了如图11所示横截面所示的U结构和N结构。
U结构在物理尺寸，电感和部件数量方面具有优势。因为上臂的发射极和下臂的集电极集成在一个共同的散热器（O）上。然而，铜垫片上焊料熔化所累积公差的控制是一个问题。在U结构中，上臂和下臂的IGBT安装方向相反。关注的是制造过程中IGBT周围的焊料溢出质量很难控制。而N结构存在连接在上臂和下臂之间以及下臂和N端子之间的焊点可靠性的问题。然而，采用N结构是因为我们通过重复的热应力试验和控制高电流密度的电迁移限度以及其他因素充分证实了焊点的可靠性。图12和图13显示了第四代2in1 P/C和P/S的结构。与输出性能相同的1in1结构相比，我们通过消除上下臂之间的连线，实现减小物理尺寸22％和P和N端子之间电感减少55%。
3．控制电路板
控制电路由“MG-ECU”（电动机／发动机电控单元Motor/Generator Electronic ControlUnit和“智能功率模块（IPM-Intelligent Power Module）的控制电路”组成。MG-ECU使用传感器信号和HV主ECU的请求计算IGBT的控制信号。IPM的控制电路包含IGBT驱动电路和IGBT保护电路，以防止短路或过热。在第四代设计中，我们将控制电路整合到一块电路板中。此外，采用混合工艺制造高密度电路板。通过控制电路板设计的改进，减少了电子器件和总电路板面积。另外微控制器和电抗器电流检测也在控制电路中得到改善。一种新型的微型计算机可实现高速处理电机控制，从而减少能量损失。电抗器电流传感器还提高了可控性并减小了电容器模块的尺寸。
