JP2009027901A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インバータとコンバータとを一体に収納したケースと、冷媒を循環させてインバータとコンバータとを冷却する冷却手段と、を備える電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device including a case in which an inverter and a converter are integrally stored, and cooling means for circulating the refrigerant to cool the inverter and the converter.
近年、エンジンと電動機を動力源として使用したハイブリッド自動車をはじめとして、燃料電池自動車、電気自動車等が開発されている。ここで、ハイブリッド自動車等は、エンジンに加え、バッテリなどの直流電源と、バッテリ電圧を昇圧するコンバータと、昇圧された電力を交流電力に変換して電動機を回転させるインバータと、を有している。 In recent years, fuel cell vehicles, electric vehicles, and the like have been developed, including hybrid vehicles that use an engine and an electric motor as power sources. Here, in addition to the engine, the hybrid vehicle or the like includes a DC power source such as a battery, a converter that boosts the battery voltage, and an inverter that converts the boosted power into AC power and rotates the motor. .
このようなハイブリッド自動車では、エンジンの他、パワー素子とそれを駆動する機能を有し、過温度・過電流・過電圧等を検知し、自己保護機能を備えた部品であるIPM(Intelligent Power Module)を含むインバータやコンバータ等の電力変換装置を適切な温度に冷却する必要がある。 In such a hybrid vehicle, in addition to the engine, a power element and a function for driving the power element are detected, and an overpower, overcurrent, overvoltage, etc. are detected, and an IPM (Intelligent Power Module) which is a component having a self-protection function. It is necessary to cool power converters such as inverters and converters including an appropriate temperature.
しかし、エンジン冷却水の温度は一般的に約110℃程度まで上昇するため、エンジン冷却水をそのまま電力変換装置の冷却に用いると、電力変換装置に用いられているパワー素子が一般的なシリコン系の素子で構成されている場合、電力変換装置を熱的に保護できず、結果としてエンジン冷却水と電力変換装置の冷却水とを共用することは困難であった。 However, since the temperature of the engine cooling water generally rises to about 110 ° C., when the engine cooling water is used as it is for cooling the power conversion device, the power element used in the power conversion device is a general silicon system. Therefore, it is difficult to share the engine cooling water and the cooling water of the power conversion device as a result.
そこで、特許文献1には、エンジンと、モータジェネレータと、モータジェネレータを制御するインバータと、を備えた車両駆動システムにおいて、エンジン、モータジェネレータおよびインバータの冷却水を共用した冷却システムの構成が開示され、エンジン冷却水をラジエータで冷却する技術が示されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses a configuration of a cooling system in which a coolant for the engine, the motor generator, and the inverter is shared in a vehicle drive system that includes an engine, a motor generator, and an inverter that controls the motor generator. A technique for cooling engine cooling water with a radiator is shown.
図4は、特許文献1に示された電力変換装置の一例としてインバータ装置200の構成を示している。インバータ装置200は、大きく分けてインバータケース60と、ラジエータ10と、を有している。さらに、インバータケース60は、昇圧コンバータ14と、インバータ16と、モータジェネレータECU18(以下、MG−ECUという。)と、コンデンサ20と、これらを冷却するための冷却器30と、を有している。
FIG. 4 shows a configuration of an
インバータ装置200には、エンジンからの冷却水が冷媒路32に供給される。インバータ装置200のラジエータ10は、冷媒路32から供給される冷却水を冷却し、その冷却した冷却水を冷媒路34を介して冷却器30に供給する。冷却器30は、冷却水を用いて昇圧コンバータ14、インバータ16、MG−ECU18及びコンデンサ20を冷却し、冷媒路36から吐出する。このようなインバータ装置200を用いることにより、約110℃程度のエンジン冷却水をラジエータ10により約65℃程度まで冷却することで、電力変換装置であるインバータ装置200の冷却に用いることが可能となる。
The
また近年、ハイブリッド自動車の走行性能向上を図る為に、インバータ装置の出力増加が求められるようになった。このため、インバータに組み込まれているリアクトル等の電気素子から発生する振動の振動レベルが増大する傾向となった。そこで、特許文献2には、振動源となる電気素子からの振動が外部へ伝搬するのを抑制可能なインバータに関する技術が開示されている。 In recent years, an increase in the output of an inverter device has been demanded in order to improve the running performance of hybrid vehicles. For this reason, the vibration level of vibration generated from an electric element such as a reactor incorporated in the inverter tends to increase. Therefore, Patent Document 2 discloses a technique related to an inverter that can suppress vibration from an electric element serving as a vibration source from propagating to the outside.
上述した特許文献1の技術を用いることで、エンジンからの冷却水を用いて電力変換装置であるインバータ装置を冷却することは可能となるが、冷却水配管とラジエータへの外気導入等の配慮が必要となる。また、高電圧の交流電力を制御するインバータ周辺から発生する振動の伝搬を抑制し、かつ、十分な冷却を考慮する必要があった。 By using the technology of Patent Document 1 described above, it is possible to cool the inverter device, which is a power conversion device, using the cooling water from the engine, but there are considerations such as introduction of outside air to the cooling water piping and the radiator. Necessary. In addition, it is necessary to suppress the propagation of vibrations generated from the periphery of the inverter that controls the high-voltage AC power and to consider sufficient cooling.
そこで、本発明に係る電力変換装置は、インバータ本体と冷却系を一体化させ、かつ、インバータ周辺から発生する振動の伝搬を抑制することのできる電力変換装置を提供することを目的とする。 Then, the power converter device which concerns on this invention aims at providing the power converter device which can suppress the propagation of the vibration which unifies an inverter main body and a cooling system, and generate | occur | produces from an inverter periphery.
以上のような目的を達成するために、本発明に係る電力変換装置は、インバータとコンバータとを一体に収納したケースと、冷媒を循環させてインバータとコンバータとを冷却する冷却手段と、を備える電力変換装置において、冷却手段は、ポンプによって冷媒が循環され、インバータ及びコンバータの発熱部と熱交換をする第1の冷却器と、第1の冷却器によって熱せられた冷媒を冷却する第1のラジエータと、第1のラジエータの下流側に設けられた第2のラジエータと、の順に冷媒が流れ、これらの機器を空気によって冷却する空冷手段と、を有し、インバータ及びコンバータは、互いに対向する第1のラジエータと第2のラジエータとの間に配置され、冷媒及び空冷によって冷却されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a power conversion device according to the present invention includes a case in which an inverter and a converter are integrally stored, and cooling means for circulating the refrigerant to cool the inverter and the converter. In the power conversion device, the cooling means includes a first cooler that circulates the refrigerant by a pump and exchanges heat with the heat generating portions of the inverter and the converter, and a first cooler that cools the refrigerant heated by the first cooler. A refrigerant flows in the order of a radiator and a second radiator provided on the downstream side of the first radiator, and air cooling means for cooling these devices with air. The inverter and the converter face each other. It is arrange | positioned between a 1st radiator and a 2nd radiator, and is cooled by a refrigerant | coolant and air cooling, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明に係る電力変換装置において、空冷手段は、第2のラジエータを通過した空気により、インバータ及びコンバータの発熱部と、第1のラジエータと、を冷却することを特徴とする。 In the power conversion device according to the present invention, the air cooling means cools the heat generating portions of the inverter and the converter and the first radiator with the air that has passed through the second radiator.
さらに、本発明に係る電力変換装置において、冷却手段は、さらに、第1のラジエータと第2のラジエータの間に第2の冷却器を有することを特徴とする。 Further, in the power conversion device according to the present invention, the cooling means further includes a second cooler between the first radiator and the second radiator.
また、本発明に係る電力変換装置において、さらに、第1のラジエータ及び第2のラジエータには、冷却性能を調整する調整手段が設けられたことを特徴とする。 In the power converter according to the present invention, the first radiator and the second radiator are further provided with adjusting means for adjusting the cooling performance.
本発明を用いることにより、外気導入の配慮は必要となるが、電力変換装置であるインバータ本体と冷却系を一体化させ、かつ、インバータ周辺から発生する振動の伝搬を抑制することのできる電力変換装置を提供することが可能となる。 Although it is necessary to consider the introduction of outside air by using the present invention, power conversion that integrates the inverter main body, which is a power converter, and a cooling system, and can suppress the propagation of vibration generated from the periphery of the inverter. An apparatus can be provided.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
図1は、電力変換装置であるインバータ(以下、インバータ装置という)の構成を示している。なお、従来構成と同一の部分には同一の符号を付与し、重複説明は省略する。ここで、インバータ装置100は、大きく分けて電子素子部と、冷却部と、インバータケース60と、を有している。ここで、電子素子部は、パワーモジュールであるIPM26と、DC/DCコンバータ22と、リアクトル24と、制御基板28と、コンデンサ20と、を有している。
FIG. 1 shows a configuration of an inverter (hereinafter referred to as an inverter device) that is a power conversion device. In addition, the same code | symbol is provided to the part same as a conventional structure, and duplication description is abbreviate | omitted. Here, the
また、冷却部は、第1冷却器30と、第2冷却器40と、第1ラジエータ11と、第2ラジエータ12と、ウォータポンプ44と、冷却水が蓄えられているリザーブタンク42と、空冷用のファン52と、を有し、第1ラジエータ11と第2ラジエータ12には、流量を制御するための流路調節弁(図示せず)が設けられている。なお、ウォータポンプ44は、DC/DCコンバータ22の出力により駆動されている。
The cooling unit includes a
また、インバータケース60は上部と下部とで構成されている。インバータケース60の上部は、DC/DCコンバータ22と、いわゆる巻き線トランスであるリアクトル24とを覆っている。このカバーは振動を発生するリアクトル24から振動が外部に伝搬するのを防止し、インバータケース60の下部は、第2冷却器40の下面を保護している。
The
また、第1冷却器30の上面には、DC/DCコンバータ22と、リアクトル24が配置され、第1冷却器30の下面には、比較的発熱量の多いIPM26が配置されている。ファン52によって図1の右側のダクト50から吸い込まれた外気・車室内気は、第2ラジエータを冷却し、IPM26と制御基板28とコンデンサ20とを冷却する。これらを冷却した外気・車室内気は第1ラジエータを冷却して図1左側へ排気される。また、IPM26とコンデンサ20との間に制御基板28が配置され、コンデンサ20は第2冷却器40の上面に設けられている。
A DC / DC converter 22 and a
図2には、インバータ装置における各冷媒路の冷却水温度が示され、図1と図2を用いて冷却水温度の変化を説明する。図2の左側から、リザーブタンク42、第1冷却器30等から第2ラジエータ12及びリザーブタンク42までの冷却水温度が示されている。
FIG. 2 shows the cooling water temperature of each refrigerant path in the inverter device, and the change in the cooling water temperature will be described with reference to FIGS. 1 and 2. From the left side of FIG. 2, the coolant temperature from the
図2のリザーブタンク42(A)では、最も水温度が低く、第1冷却器30(B)ではDC/DCコンバータ22、リアクトル24及び、これらに比べて比較的発熱量の多いIPM26等からの熱伝導により水温度が上昇し、最も高い水温度となる。この冷却水はゴムホース45を通じてウォータポンプ44(C)に吸い込まれ、ウォータポンプ44から吐き出された冷却水は同様にゴムホース46を通じて第1ラジエータに送られる。なお、ウォータポンプ44が発生する脈動はゴムホース45,46によって吸収される。
In the reserve tank 42 (A) in FIG. 2, the water temperature is the lowest, and in the first cooler 30 (B), the DC / DC converter 22, the
第1ラジエータ11(D)では、ファン52により空冷されることで水温度が低下する。水温度が低下した冷却水は、第2冷却器40(E)へ送られる。ここで、コンデンサ20からの熱伝導により再度水温度が上昇するが、第2ラジエータ(F)により再度空冷されることで最初の水温度に戻ることになる。
In the first radiator 11 (D), the water temperature is lowered by air cooling by the
図3には、インバータ装置におけるケース内温度の変化が2通り示されている。図中パターン1は、外気・車室内気温が低い場合であり、パターン2は外気・車室内気温が高い場合である。本発明の特徴的な事項の一つは、外気・車室内気温に対応して第2ラジエータと第1ラジエータとの流路長を調整することで、冷却能力を可変して、各電子部品の温度変化を少なくすることを可能にしたことである。 FIG. 3 shows two changes in the temperature in the case of the inverter device. Pattern 1 in the figure is when the outside air / vehicle interior temperature is low, and pattern 2 is when the outside air / vehicle interior temperature is high. One of the characteristic matters of the present invention is that the cooling capacity is varied by adjusting the flow path lengths of the second radiator and the first radiator in accordance with the outside air / interior temperature of the vehicle interior, so that each electronic component It is possible to reduce the temperature change.
図3のパターン1に示すように外気・車室内気温が低い場合は、第2ラジエータの冷却能力をアップして電子部品の温度を上げる方向に作用させ、第1ラジエータの冷却能力を逆にダウンさせる。また、外気・車室内気温が高い場合には、第2ラジエータの冷却能力をダウンさせて、電子部品の温度が上がりすぎないように作用させ、第1ラジエータの冷却能力をアップさせることで、放熱を促進する。また、本発明の特徴的な事項の一つは、冷却水と空冷を組み合わせてIPM等のパワーモジュールを冷却することにより、冷却効果を向上させたことである。 As shown in pattern 1 of FIG. 3, when the outside air / vehicle interior temperature is low, the cooling capacity of the second radiator is increased to increase the temperature of the electronic components, and the cooling capacity of the first radiator is decreased. Let In addition, when the outside air / vehicle interior temperature is high, the cooling capacity of the second radiator is lowered so that the temperature of the electronic components does not rise too much, and the cooling capacity of the first radiator is increased, thereby dissipating heat. Promote. Further, one of the characteristic matters of the present invention is that the cooling effect is improved by cooling the power module such as IPM by combining cooling water and air cooling.
以上、上述したように、本実施形態を用いることにより、外気導入の配慮は必要となるが、電力変換装置であるインバータ本体と冷却系を一体化させ、かつ、インバータ周辺から発生する振動の伝搬を抑制することが可能となる。 As described above, the use of this embodiment requires consideration of the introduction of outside air. However, the inverter main body, which is a power conversion device, and the cooling system are integrated, and vibration generated from the periphery of the inverter is propagated. Can be suppressed.
なお、本実施形態では、インバータ装置について説明したが、インバータ装置に限定するものではなく、コンバータ装置、その他の発熱対策が必要な電力変換装置に用いることができるのはいうまでもない。 In addition, although this embodiment demonstrated the inverter apparatus, it cannot be overemphasized that it can use for a power converter device which is not limited to an inverter apparatus and requires other heat generating measures.
10 ラジエータ、11 第1ラジエータ、12 第2ラジエータ、14 昇圧コンバータ、16 インバータ、18 モータジェネレータECU、20 コンデンサ、22 DC/DCコンバータ、24 リアクトル、26 IPM、28 制御基板、30 第1冷却器、32,34,36 冷媒路、40 第2冷却器、42 リザーブタンク、44 ウォータポンプ、45,46 ゴムホース、50 ダクト、52 ファン、60 インバータケース、100,200 インバータ装置。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
冷却手段は、ポンプによって冷媒が循環され、インバータ及びコンバータの発熱部と熱交換をする第1の冷却器と、第1の冷却器によって熱せられた冷媒を冷却する第1のラジエータと、第1のラジエータの下流側に設けられた第2のラジエータと、の順に冷媒が流れ、これらの機器を空気によって冷却する空冷手段と、を有し、
インバータ及びコンバータは、互いに対向する第1のラジエータと第2のラジエータとの間に配置され、冷媒及び空冷によって冷却されることを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device comprising a case in which an inverter and a converter are integrally stored, and cooling means for circulating the refrigerant to cool the inverter and the converter,
The cooling means includes a first cooler in which the refrigerant is circulated by the pump and exchanges heat with the heat generating portions of the inverter and the converter, a first radiator that cools the refrigerant heated by the first cooler, and a first A second radiator provided on the downstream side of the radiator, and an air cooling means for cooling the devices with air, in which the refrigerant flows in this order,
An inverter and a converter are arrange | positioned between the 1st radiator and 2nd radiator which mutually oppose, and are cooled by a refrigerant | coolant and air cooling, The power converter device characterized by the above-mentioned.
空冷手段は、第2のラジエータを通過した空気により、インバータ及びコンバータの発熱部と、第1のラジエータと、を冷却することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
An air cooling means cools the heat generating part of an inverter and a converter, and the 1st radiator with the air which passed the 2nd radiator, The power converter characterized by things.
冷却手段は、さらに、第1のラジエータと第2のラジエータの間に第2の冷却器を有することを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The cooling means further includes a second cooler between the first radiator and the second radiator.
さらに、第1のラジエータ及び第2のラジエータには、冷却性能を調整する調整手段が設けられたことを特徴とする電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 3,
Further, the first and second radiators are provided with adjusting means for adjusting the cooling performance.
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011004520A (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Honda Motor Co Ltd | Power converter |
JP2011004521A (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Honda Motor Co Ltd | Power conversion apparatus |
CN101719720B (en) * | 2009-12-18 | 2012-05-30 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | Electric power electronic module of ship frequency converter |
JP2012105426A (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Fuji Electric Co Ltd | Power converter and electrically driven vehicle using the same |
JP2012239337A (en) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Denso Corp | Electronic power conversion system |
JP2014113053A (en) * | 2014-03-20 | 2014-06-19 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power converter |
CN104883040A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-02 | 株式会社安川电机 | Power Converter And Motor Vehicle |
DE102015223655A1 (en) | 2014-12-03 | 2016-06-09 | Omron Automotive Electronics Co., Ltd. | Energy conversion device |
CN107070271A (en) * | 2017-04-18 | 2017-08-18 | 中国舰船研究设计中心 | Wind water cooling integral type inverter and its type of cooling |
JP2019161797A (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | 本田技研工業株式会社 | Electric power conversion device |
JP2023053880A (en) * | 2021-10-01 | 2023-04-13 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
JP2023053881A (en) * | 2021-10-01 | 2023-04-13 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
-
2007
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011004520A (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Honda Motor Co Ltd | Power converter |
JP2011004521A (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-06 | Honda Motor Co Ltd | Power conversion apparatus |
CN101719720B (en) * | 2009-12-18 | 2012-05-30 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | Electric power electronic module of ship frequency converter |
JP2012105426A (en) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Fuji Electric Co Ltd | Power converter and electrically driven vehicle using the same |
JP2012239337A (en) * | 2011-05-13 | 2012-12-06 | Denso Corp | Electronic power conversion system |
CN104883040A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-02 | 株式会社安川电机 | Power Converter And Motor Vehicle |
JP2015164367A (en) * | 2014-02-28 | 2015-09-10 | 株式会社安川電機 | Electric power conversion device and vehicle |
JP2014113053A (en) * | 2014-03-20 | 2014-06-19 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Power converter |
DE102015223655A1 (en) | 2014-12-03 | 2016-06-09 | Omron Automotive Electronics Co., Ltd. | Energy conversion device |
US9642242B2 (en) | 2014-12-03 | 2017-05-02 | Omron Automotive Electronics Co., Ltd. | Power conversion apparatus |
CN107070271A (en) * | 2017-04-18 | 2017-08-18 | 中国舰船研究设计中心 | Wind water cooling integral type inverter and its type of cooling |
JP2019161797A (en) * | 2018-03-09 | 2019-09-19 | 本田技研工業株式会社 | Electric power conversion device |
JP2023053880A (en) * | 2021-10-01 | 2023-04-13 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
JP2023053881A (en) * | 2021-10-01 | 2023-04-13 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
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