JP2001309506A - 車両走行モ−タ駆動用インバータ回路装置及びその冷却方法 - Google Patents
車両走行モ−タ駆動用インバータ回路装置及びその冷却方法Info
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Abstract
用インバータ回路の出力制限を必要としない車両走行モ
−タ駆動用インバータ回路装置を提供すること。 【解決手段】膨張弁3aとエバポレ−タ4との間の冷媒
配管10(低圧回路部)にインバ−タ回路部5の冷却部
材6を介設し、更にエバポレ−タ4の入口側冷媒配管及
び出口側冷媒配管をバイパス冷媒配管12で短絡し、こ
のバイパス冷媒配管12に電磁弁13を設ける。コンプ
レッサ1はエバポレ−タ4又はインバ−タ回路部5の運
転時に運転される。エバポレ−タ4への冷媒流量はエバ
ポレ−タ4の出口側に配設された感温筒7aによる膨張
弁3aの開度により制御される。インバ−タ回路部5の
みを冷却し、エバポレ−タ4での空調空気流の冷却を行
わない場合には、バイパス冷媒配管11の電磁弁13を
開く。
Description
関連するエネルギ−を発生する車両走行モ−タ駆動用イ
ンバータ回路装置及びその冷却方法に関する。
を得るハイブリッド自動車や、燃料電池又は二次電池の
電力により駆動される回転電機を用いて走行動力を得る
燃料電池車や電気自動車(電池自動車と総称する)で
は、直流電力を交流電力に変換して回転電機に給電する
三相インバータ回路装置に用いる半導体素子の冷却が重
要となる。
GBT、BPT、MOSTなどの電力用半導体スイッチ
ング素子がたとえば6個用いられ、場合によってはフラ
イホイルダイオ−ドが同数用いられるが、これらの電力
用半導体スイッチング素子の温度限界は極めてシビアで
あるために、電力用半導体スイッチング素子を冷凍サイ
クル装置の冷媒で冷却することが好適と考えられる。
調用冷凍サイクル装置を搭載するために、この車両空調
用冷凍サイクル装置の冷媒を車両走行モ−タ駆動用イン
バータ回路装置の冷却に使うことにより、冷凍サイクル
装置の増設を回避できるため、好都合である。
両空調用冷凍サイクル装置の冷媒により車両走行モ−タ
駆動用インバータ回路装置を冷却する方式(以下、車両
空調冷媒冷却式インバ−タ回路装置という)では、車両
空調のために冷凍サイクル装置の運転が不要な場合でも
車両走行のために車両空調用冷凍サイクル装置を運転せ
ざるを得ず、その結果、この車両空調用冷凍サイクル装
置のエバポレ−タが車両空調用気流を冷却してしまうた
め、空調フィ−リングが低下する欠点、もしくは、この
空調フィ−リングを快適に保つために車両走行モ−タ駆
動用インバータ回路装置の発熱を制限するといった不具
合があった。
あり、空調フィ−リングの低下や車両走行モ−タ駆動用
インバータ回路の出力制限を必要としない車両走行モ−
タ駆動用インバータ回路装置を提供することをその目的
としている。
モ−タ駆動用インバータ回路装置の冷却方法によれば、
車両走行モ−タを駆動制御するインバ−タ回路部の冷却
部材に車両空調用冷凍サイクル装置の冷媒を貫流させ、
空調空気流の冷却が不要な場合に走行する場合に車両空
調用冷凍サイクル装置のエバポレ−タによる前記空調空
気流の冷却を阻止することを特徴としている。
バータ回路装置は、車両空調用冷凍サイクル装置の冷媒
が貫流する冷却部材を有し、車両走行モ−タを駆動制御
するインバ−タ回路部と、前記インバ−タ回路部を駆動
するにもかかわらず前記車両空調用冷凍サイクル装置の
エバポレ−タによる車室吹き出し空気流の冷却が要求さ
れない場合に、前記車両空調用冷凍サイクル装置を運転
しかつ前記エバポレ−タによる前記車室吹き出し空気流
の冷却を抑止する車室吹き出し空気流冷却抑止手段とを
備えることを特徴としている。
走行モ−タ駆動用インバータ回路装置(以下、単にイン
バ−タ装置ともいう)を車両空調用冷凍サイクル装置
(以下、単に冷凍装置ともいう)の冷媒で冷却すること
ができるので、大出力のインバ−タ装置を小型軽量化す
ることができる。
車両に装備されたものを兼用するので、冷却装置構成が
複雑化し、コストが増大することを抑止することができ
る。
両走行時には、冷凍装置の空調空気流冷却用エバポレ−
タによる空調空気流の冷却を阻止乃至抑止するので、空
調フィ−リングが悪化したり、エバポレ−タで低温とな
った空調空気流を必要温度までヒ−タで再加熱する必要
がなく、エネルギ−ロスの増大を抑止しつつ空調フィ−
リングの悪化を防止することができる。
の車両搭載冷媒冷却型半導体装置において更に、前記イ
ンバ−タ回路部の前記冷却部材と前記エバポレ−タと
は、前記冷凍装置の低圧回路部にて並列接続され、前記
空調空気流冷却抑止手段は、前記エバポレ−タとに供給
する低圧冷媒流量をそれぞれ独立に制御する弁機構を有
することを特徴としている。
タ回路部との冷却をそれぞれ必要な冷媒量で冷却するこ
とができ、その上、インバ−タ回路部を送電電力損失が
最小となる位置など、冷凍装置の車両空調用の低圧回路
部の位置に制限されることなく配置することができ、車
両空調用の低圧回路部の引き回しをインバ−タ回路部側
に寄せて配置する必要もなく、配管、配線が簡素化す
る。
の車両搭載冷媒冷却型半導体装置において更に、前記弁
機構は、前記冷却部材の出口温度と前記エバポレ−タの
出口温度とによりそれぞれ個別に制御される一対の膨張
弁からなることを特徴としている。
構を増設するだけでよく、装置構成が簡素かつコンパク
トとなる。
の車両搭載冷媒冷却型半導体装置において更に、前記イ
ンバ−タ回路部の前記冷却部材は、前記冷凍装置の低圧
部にて前記エバポレ−タと直列に接続され、前記空調空
気流冷却抑止手段は、前記エバポレ−タと並列に接続さ
れたバイパス管と、前記空調空気流の冷却不要時に前記
バイパス管を開く弁とを有することを特徴としている。
回するバイパス管を設け、このバイパス管にそれを開閉
する弁を設けるだけでよいので、簡素な構成で請求項2
記載の効果を達成することができる。バイパス管はイン
バ−タ回路部の冷却部材冷却専用モ−ドにおける冷媒流
量を流せる口径をもてばよい。
冷媒出口管部とは近接配置されることが多いので、バイ
パス管は、これら冷媒入口管部と冷媒出口管部とを短絡
すればよく、バイパス管の延長距離及び引き回しに必要
なスペ−スは小さくてよい。弁は電磁弁をもちいること
が制御上、簡単である。
の車両搭載冷媒冷却型半導体装置において更に、前記車
両空調用冷凍サイクル装置の膨張弁は、前記バイパス管
の下流側で検出された温度により制御されることを特徴
としている。
冷却時又はエバポレ−タ冷却時のどちらでも膨張弁の冷
媒流量を良好に冷却することができる。
の車両搭載冷媒冷却型半導体装置において更に、前記イ
ンバ−タ回路部の前記冷却部材は、前記車両空調用冷凍
サイクル装置の膨張弁と前記エバポレ−タとの間に介設
され、前記空調空気流冷却抑止手段は、前記冷却部材の
出口温度及び前記エバポレ−タの出口温度を検出する一
対の感温筒と、前記両感温筒により制御される前記冷凍
装置の膨張弁と、冷却部材温度検出側の前記感温筒に装
備されて前記空調空気流の冷却時に通電されるヒ−タと
を有することを特徴としている。
冷媒の温度により作動するヒ−トパイプの温度検出部分
とされ、膨張弁はこのヒートパイプの内部ガス圧により
作動するダイヤフラムにより開度制御される弁とされる
ことができる。
却の場合は、エバポレ−タの上流に設けた冷却部材の出
口温度が上昇する(所定の冷媒乾き温度となる)場合に
はそれにより膨張弁を絞ることができる。したがって、
エバポレ−タには所定の乾き度(通常、乾いた冷媒すな
わち気化した冷媒)が流入することになり、エバポレ−
タ内で冷媒は気化潜熱を吸収することがない。
る場合には、冷却部材側の感温筒をヒ−タで加熱するの
で、冷却部材出口における冷媒の乾き度が湿っていて
も、この冷却部材側の感温筒は膨張弁開き方向の圧力変
化を膨張弁に送り、エバポレ−タは通常通り冷媒供給を
受けることができる。
昇すると、エバポレ−タ側の感温筒がそれに応じた圧力
変化を膨張弁に伝達し、膨張弁を開いて冷媒流量を増大
し、逆に、エバポレ−タ出口の冷媒乾き度が低下する
と、エバポレ−タ側の感温筒がそれに応じた圧力変化を
膨張弁に伝達し、膨張弁を閉じて冷媒流量を減少する通
常の空調空気流冷却制御を行う。
載の効果を実現することができる。
の車両搭載冷媒冷却型半導体装置において更に、前記イ
ンバ−タ回路部の前記冷却部材は、前記車両空調用冷凍
サイクル装置の低圧部にて前記エバポレ−タと直列に接
続され、前記空調空気流冷却抑止手段は、前記エバポレ
−タをバイパスして前記空調空気流を車室に供給するバ
イパス通風路と、前記空調空気流の冷却が不要な場合に
前記バイパス通風路を開くダンパとを有することを特徴
としている。
却の場合に冷却部材を冷却した冷媒はエバポレ−タを冷
却してしまうが、ダンパを開くことにより空調空気流は
バイパス通風路を通じてエバポレ−タを短絡するので、
空調空気流が冷却されることはない。
ンパによりバイパス通風路を閉じれば問題なく空調空気
流の冷却を行うことができる。
開閉してもよく、又はバイパス通風路とエバポレ−タへ
の通風路のどちらかへ空調空気流の流れを切り替える切
り替えダンパとしてもよい。
バ−タ回路装置の好適な実施態様を図面を参照して以下
説明する。
路装置の一実施例を図1を参照して以下に説明する。 (構成)1はコンプレッサ、2はコンデンサ、3a、3
bは膨張弁、4はエバポレ−タ、10は冷媒配管であ
り、これらは車両空調用冷凍サイクル装置を構成してい
る。
ンバータ回路が形成されたインバ−タ回路部、6はこの
インバ−タ回路部5に密着された冷却部材である。イン
バ−タ回路部5の三相インバータ回路は直流電源から給
電される電力を三相交流電力に変換して図示しない三相
交流モ−タからなる車両走行モ−タに給電する。
感温筒であり、感温筒7a、7bは膨張弁3a、3bま
で延設される配管部7c、7dを有する。
管及び出口側冷媒配管は同一側に所定距離を隔てて隣接
かつ平行に配置されており、インバ−タ回路部5及びそ
の冷却部材6はエバポレ−タ4に比較して格段に小型に
あるため、エバポレ−タ4の上記入口側冷媒配管及び出
口側冷媒配管をそれらと直角に接続するバイパス冷媒配
管11内に介設されている。 (動作)コンプレッサ1はエバポレ−タ4又はインバ−
タ回路部5の運転時に運転される。
タ4の出口側に配設された感温筒7aによる膨張弁3a
の開度により制御され、冷却部材6への冷媒流量は冷却
部材64の出口側に配設された感温筒7bによる膨張弁
3bの開度により制御される。
に詳しく説明する。
材6から出たバイパス冷媒配管11に接する感温筒7b
内の冷媒が蒸発し、膨張弁3bのダイアフラム弁がスプ
リング304に抗して弁体303を弁孔305を開く方
向に押し下げ、膨張弁3bを通過する冷媒流量が増大す
る。冷却部材6の発熱量が減少すれば、逆の動作により
膨張弁3bを通過する冷媒流量が減少する。感温筒7a
による膨張弁3aの制御も同じである。
路装置の他の実施例を図3を参照して以下に説明する。
の装置において、バイパス冷媒配管11、膨張弁3b、
感温筒7bを省略し、その代わりに、膨張弁3aとエバ
ポレ−タ4との間の冷媒配管10(低圧回路部)にイン
バ−タ回路部5の冷却部材6を介設し、更にエバポレ−
タ4の入口側冷媒配管及び出口側冷媒配管をバイパス冷
媒配管12で短絡し、このバイパス冷媒配管12に電磁
弁13を設けたものである。 (動作)コンプレッサ1はエバポレ−タ4又はインバ−
タ回路部5の運転時に運転される。エバポレ−タ4への
冷媒流量はエバポレ−タ4の出口側に配設された感温筒
7aによる膨張弁3aの開度により制御される。インバ
−タ回路部5のみを冷却し、エバポレ−タ4での空調空
気流の冷却を行わない場合には、バイパス冷媒配管11
の電磁弁13を開く。これにより、冷却部材6から出た
冷媒はバイパス冷媒配管12を通じて流れ、エバポレ−
タ4はほとんど空調空気流を冷却することはない。エバ
ポレ−タ4により空調空気流を冷却する場合には電磁弁
13を閉じればよい。
パス冷媒配管12とエバポレ−タ4との合流点又はその
下流に配置されるので、冷却部材6のみを冷却し、エバ
ポレ−タ4を冷却しない場合も、エバポレ−タ4を冷却
する場合も同様に膨張弁3aを制御することができる。
路装置の他の実施例を図4を参照して以下に説明する。
の装置において、バイパス冷媒配管11を省略し、その
代わりに、膨張弁3aとエバポレ−タ4との間の冷媒配
管10(低圧回路部)にインバ−タ回路部5の冷却部材
6を介設し、更に冷却部材6とエバポレ−タ4との間の
冷媒配管10にヒ−タ8を通じて感温筒7bを設けたも
のである。
感温筒7aから膨張弁まで延設される配管部7cに連結
されている。
又はインバ−タ回路部5の運転時に運転される。
8に通電して感温筒7bを冷媒乾き検出状態とする。こ
れにより、感温筒7bが膨張弁3aを閉鎖することがな
い。この状態で、エバポレ−タ4の冷却が不足すると感
温筒7a内の冷媒が蒸発し、これにより膨張弁3aが開
いて冷媒流量を増大させる。逆に、エバポレ−タ4の冷
却が過剰となれば感温筒7a内で冷媒が液化し、感温筒
3aが閉じて冷媒流量を減少させる。
路装置の他の実施例を図5を参照して以下に説明する。
の装置において、バイパス冷媒配管12及び電磁弁13
を省略し、その代わりに、エバポレ−タ4を流れる空調
空気流の主通風路9をバイパスするバイパス通風路90
を設け、このバイパス通風路90を流れる空調空気流を
切り替えダンパ91で開閉制御するものである。
お、図5における冷凍サイクル装置自体の構成は図3と
同じであるので説明は省略する。
ワ、94はブロワモ−タ、95はヒ−タコア、96はヒ
−タコアダンパ、97は空調空気流の吹き出し口、98
はダクトである。
した空調空気流を主通風路9とバイパス通風路90のど
ちらかへ流す。エバポレ−タ4は主通風路9内に配置さ
れており、その結果切り替えダンパ91により主通風路
9を閉じ、バイパス通風路90を開ける動作は、実施例
2において電磁弁13を開いてバイパス冷媒配管12を
開く動作に機能的に同じとなる。したがって、インバ−
タ回路部5の冷却部材6のみを冷却したい場合には切り
替えダンパ91により主通風路9を閉じ、バイパス通風
路90を開ければよく、エバポレ−タ4により空調空気
流を冷却したい場合には切り替えダンパ91により主通
風路9を開き、バイパス通風路90を閉じればよい。
装置のブロック図である。
ク図である。
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
装置のブロック図である。
Claims (8)
- 【請求項1】車両走行モ−タを駆動制御するインバ−タ
回路部の冷却部材に車両空調用冷凍サイクル装置の冷媒
を貫流させ、空調空気流の冷却が不要な場合に走行する
場合に車両空調用冷凍サイクル装置のエバポレ−タによ
る前記空調空気流の冷却を阻止することを特徴とする車
両走行モ−タ駆動用インバータ回路装置の冷却方法。 - 【請求項2】車両空調用冷凍サイクル装置の冷媒が貫流
する冷却部材を有し、車両走行モ−タを駆動制御するイ
ンバ−タ回路部と、 前記インバ−タ回路部を駆動するにもかかわらず前記車
両空調用冷凍サイクル装置のエバポレ−タによる空調空
気流の冷却が要求されない場合に、前記車両空調用冷凍
サイクル装置を運転しかつ前記エバポレ−タによる前記
空調空気流の冷却を抑止する空調空気流冷却抑止手段
と、 を備えることを特徴とする車両走行モ−タ駆動用インバ
ータ回路装置。 - 【請求項3】請求項2記載の車両搭載冷媒冷却型半導体
装置において、 前記インバ−タ回路部の前記冷却部材と前記エバポレ−
タとは、前記冷凍装置の低圧回路部にて並列接続され、 前記空調空気流冷却抑止手段は、前記エバポレ−タとに
供給する低圧冷媒流量をそれぞれ独立に制御する弁機構
を有することを特徴とする車両空調冷媒冷却式インバ−
タ回路装置。 - 【請求項4】請求項3記載の車両搭載冷媒冷却型半導体
装置において、 前記弁機構は、前記冷却部材の出口温度と前記エバポレ
−タの出口温度とによりそれぞれ個別に制御される一対
の膨張弁からなることを特徴とする車両空調冷媒冷却式
インバ−タ回路装置。 - 【請求項5】請求項2記載の車両搭載冷媒冷却型半導体
装置において、 前記インバ−タ回路部の前記冷却部材は、前記冷凍装置
の低圧部にて前記エバポレ−タと直列に接続され、 前記空調空気流冷却抑止手段は、前記エバポレ−タと並
列に接続されたバイパス管と、前記空調空気流の冷却不
要時に前記バイパス管を開く弁とを有することを特徴と
する車両空調冷媒冷却式インバ−タ回路装置。 - 【請求項6】請求項5記載の車両搭載冷媒冷却型半導体
装置において、 前記車両空調用冷凍サイクル装置の膨張弁は、前記バイ
パス管の下流側で検出された温度により制御されること
を特徴とする車両走行モ−タ駆動用インバータ回路装
置。 - 【請求項7】請求項2記載の車両搭載冷媒冷却型半導体
装置において、 前記インバ−タ回路部の前記冷却部材は、前記車両空調
用冷凍サイクル装置の膨張弁と前記エバポレ−タとの間
に介設され、 前記空調空気流冷却抑止手段は、前記冷却部材の出口温
度及び前記エバポレ−タの出口温度を検出する一対の感
温筒と、 前記両感温筒により制御される前記冷凍装置の膨張弁
と、 冷却部材温度検出側の前記感温筒に装備されて前記空調
空気流の冷却時に通電されるヒ−タと、 を有することを特徴とする車両空調冷媒冷却式インバ−
タ回路装置。 - 【請求項8】請求項2記載の車両搭載冷媒冷却型半導体
装置において、 前記インバ−タ回路部の前記冷却部材は、前記車両空調
用冷凍サイクル装置の低圧部にて前記エバポレ−タと直
列に接続され、 前記空調空気流冷却抑止手段は、前記エバポレ−タをバ
イパスして前記空調空気流を車室に供給するバイパス通
風路と、 前記空調空気流の冷却が不要な場合に前記バイパス通風
路を開くダンパとを有することを特徴とする車両空調冷
媒冷却式インバ−タ回路装置。
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