JP2002262582A - Method and apparatus for cooling power converter and hybrid car equipped with the apparatus - Google Patents
Method and apparatus for cooling power converter and hybrid car equipped with the apparatusInfo
- Publication number
- JP2002262582A JP2002262582A JP2001053725A JP2001053725A JP2002262582A JP 2002262582 A JP2002262582 A JP 2002262582A JP 2001053725 A JP2001053725 A JP 2001053725A JP 2001053725 A JP2001053725 A JP 2001053725A JP 2002262582 A JP2002262582 A JP 2002262582A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- cooling
- power converter
- power supply
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電源及び電源から
供給される直流電力を交流電力に変換、及び制御する電
力変換装置の冷却装置に係り、特に電動機によって駆動
する車両に用いられる電源及び電力変換装置の冷却装置
およびこれを備えたハイブリッド車両に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply and a cooling device of a power converter for converting and controlling DC power supplied from the power supply to AC power, and more particularly to a power supply and power used for a vehicle driven by an electric motor. The present invention relates to a cooling device for a converter and a hybrid vehicle including the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の電源及び電力変換装置の冷却装置
としては、例えば特開平６−１９９１３９号公報に記載
されているように、不凍液を強制循環することで電源、
電力変換装置さらには電動機の冷却系を兼ねることを特
徴としているものがある。2. Description of the Related Art As a conventional cooling device for a power supply and a power converter, for example, as described in JP-A-6-199139, a power supply is provided by forcibly circulating an antifreeze solution.
There is an electric power conversion device characterized by also serving as a cooling system for an electric motor.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】かかる従来の電源及び
電力変換装置の冷却装置は、熱伝導率が高く、熱伝達性
能に優れる液体を冷却媒体として利用しているために、
冷却性能が高く効果的である。Such a conventional cooling device for a power supply and a power converter uses a liquid having a high thermal conductivity and excellent heat transfer performance as a cooling medium.
The cooling performance is high and effective.
【０００４】しかしながら冷却媒体として液体を用いる
場合、前記冷却媒体を循環させるための閉経路を形成さ
せなくてはならず、閉経路用配管の取り回しを考慮する
ために多くの設計時間と作業量を必要とした。また前記
冷却媒体は前記閉経路内を循環することから、前記電源
及び前記電力変換装置で発生した熱を受熱することによ
って前記冷却媒体は温度上昇する。従って一定範囲以下
まで前記冷却媒体の温度低下を目的とした、熱交換器を
別途設けなくてはならない。However, when a liquid is used as a cooling medium, a closed path for circulating the cooling medium must be formed, and a large amount of design time and a large amount of work are required to take into account the routing of the closed path piping. Needed. Further, since the cooling medium circulates in the closed path, the temperature of the cooling medium rises by receiving heat generated by the power supply and the power converter. Therefore, it is necessary to separately provide a heat exchanger for lowering the temperature of the cooling medium to a certain range or less.
【０００５】また前記熱交換器において効率良く熱交換
を行うためには、周囲空気を取り込むための冷却用送風
機を設けることが一般的である。さらに前記冷却媒体を
循環させるためにはポンプを設けなくてはならない。前
記冷却用送風機、及び前記ポンプの消費電力は数十Ｗ〜
数百Ｗと大きいため、エネルギー消費量増大の一因とな
る。In order to efficiently exchange heat in the heat exchanger, it is common to provide a cooling blower for taking in ambient air. Further, a pump must be provided to circulate the cooling medium. The power consumption of the cooling blower and the pump is several tens of watts or more.
Since it is as large as several hundred W, it contributes to an increase in energy consumption.
【０００６】また前記エネルギー消費量を少なくするた
めには、前記冷却用送風機、及び前記ポンプの運転制御
を行うことになり、前記周囲空気の温度に依存して変動
する。従って冷却水の温度は四季を通じて一定にはなら
ず、例えば夏季において前記冷却媒体の温度は６０℃以
上になる場合がある。In order to reduce the energy consumption, the operation of the cooling blower and the pump must be controlled, which varies depending on the temperature of the surrounding air. Therefore, the temperature of the cooling water is not constant throughout the four seasons, and for example, the temperature of the cooling medium may be 60 ° C. or more in summer.
【０００７】また冷却性能を向上させるためには、前記
冷却媒体の流速を上げることが有効である。しかしなが
ら前記冷却媒体が液体である場合は、前記電源及び前記
電力変換装置の冷却部材の腐食や摩耗を防ぐ観点から流
速には制限があり、従って冷却性能の向上には限界があ
った。In order to improve the cooling performance, it is effective to increase the flow rate of the cooling medium. However, when the cooling medium is a liquid, the flow rate is limited from the viewpoint of preventing corrosion and wear of the power supply and the cooling member of the power conversion device, and thus there is a limit in improving the cooling performance.
【０００８】また前記電源における損失は数百Ｗ程度で
あるが、前記電力変換装置における損失は数千Ｗに達す
る場合がある。従って、前記冷却媒体の温度上昇の観点
からは、損失の少ない前記電源を先に、その後に前記電
力変換装置に流れるように前記冷却媒体の経路を構成す
ることが望ましい。さらに動作保証温度も、前記電源が
６０℃程度であるのに対して、前記電力変換装置は１５
０℃程度であることからも、前記冷却媒体は前記電源か
ら前記電力変換装置に向けて流れる構成であることが望
ましい。[0008] Although the loss in the power supply is about several hundred W, the loss in the power converter may reach several thousand W. Therefore, from the viewpoint of a rise in the temperature of the cooling medium, it is desirable to configure the path of the cooling medium so that the power source with a small loss flows first and then flows to the power converter. Further, the operation assurance temperature is about 60 ° C., while the power converter
Since the temperature is about 0 ° C., it is preferable that the cooling medium is configured to flow from the power supply toward the power converter.
【０００９】さらに前記エネルギー消費量を少なくする
ためには、前記冷却媒体の密度は少なくすることで、低
吐出能力のポンプで代用することが可能となり、具体的
に前記冷却媒体は前記周囲空気であることが望ましい。
さらに前記冷却媒体として前記周囲空気を利用すること
で、前記経路は開放系にすることが可能となる。In order to further reduce the energy consumption, it is possible to substitute a pump having a low discharge capacity by reducing the density of the cooling medium. Specifically, the cooling medium is formed by the surrounding air. Desirably.
Further, by utilizing the ambient air as the cooling medium, the path can be made an open system.
【００１０】本発明は信頼性が高く、かつ簡便なる電源
及び電力変換装置の冷却装置を提供することを目的とす
る。An object of the present invention is to provide a highly reliable and simple cooling device for a power supply and a power converter.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記題は、以下の手段に
より解決することができる。The above problem can be solved by the following means.
【００１２】電源と前記電源から供給される直流電力を
交流電力に変換する電力変換装置の冷却において、冷却
冷媒により前記電源を冷却し、次いで前記電源を冷却し
た冷媒を用いて前記電力変換器の冷却をおこなうことに
特徴がある。In cooling a power supply and a power converter for converting DC power supplied from the power supply to AC power, the power supply is cooled by a cooling refrigerant, and then the power converter is cooled by using the cooled power supply. It is characterized by performing cooling.
【００１３】前記冷却冷媒に空気を用いること。前記電
力変換器の冷却用空気は前記電源を冷却した空気と、前
記空気と別個に取り込んだ空気の両者で前記電力変換器
の冷却をおこなうこと、に特徴がある。[0013] Air is used as the cooling refrigerant. The cooling air for the power converter is characterized in that the power converter is cooled by both air that has cooled the power supply and air that is separately taken in from the air.
【００１４】また電源と電源から供給される直流電力を
交流電力に変換する電力変換装置において、冷媒流路の
上流側に設けられた上記電源と、前記電源よりも冷媒流
路の下流側に配置された前記電力変換器と、前記電源を
冷却した冷媒が下流側に配置されている前記電力変換器
の冷媒となるように形成した冷却冷媒の流路、とを具備
すること、前記冷媒流路に加え、取り込んだ空気を直接
前記電力変換器の冷却に用いる冷媒流路、とから構成し
たこと、前記電源はリチウムイオン電池であること、前
記電力変換装器の発熱部と放熱部を液体の沸騰凝縮現象
を利用した熱輸送装置を用いて熱的に接続すること、前
記電力変換器の発熱部と放熱部を液体の沸騰凝縮現象を
利用した熱輸送装置を用いて熱的に接続し、前記放熱部
における熱交換に用いる空気を強制的に導く送風機を設
けたこと、前記電力変換器の発熱部と放熱部を液体の沸
騰凝縮現象を利用した熱輸送装置を用いて熱的に接続
し、前記放熱部における熱交換に用いる空気を強制的に
導く送風機と、低温時には前記送風機の運転を停止する
こと、低温時には前記送風機の運転を停止するとともに
低温時に前記熱輸送装置に設けられ発熱する発熱体を有
することに特徴がある。In a power supply and a power converter for converting DC power supplied from the power supply into AC power, the power supply provided on the upstream side of the refrigerant flow path, and the power supply provided on the downstream side of the refrigerant flow path with respect to the power supply. The power converter, and a flow path of a cooling refrigerant formed so that the refrigerant that has cooled the power supply is a refrigerant of the power converter that is disposed downstream, the refrigerant flow path In addition to the above, a refrigerant flow path for directly using the taken air for cooling the power converter, the power source is a lithium ion battery, and the heat generating part and the heat radiating part of the power converter are liquid. Thermally connecting using a heat transport device utilizing the boiling condensation phenomenon, thermally connecting the heat generating portion and the heat radiating portion of the power converter using a heat transport device utilizing the boiling condensation phenomenon of the liquid, For heat exchange in the radiator A blower that forcibly guides the air that is present, heat-connecting the heat-generating portion and the heat-radiating portion of the power converter using a heat-transporting device utilizing a boiling condensation phenomenon of liquid, and exchanging heat in the heat-radiating portion A blower that forcibly guides the air used for the air conditioner, and a heating element that stops the operation of the blower at a low temperature, stops the operation of the blower at a low temperature, and is provided in the heat transport device and generates heat at a low temperature. There is.
【００１５】また、駆動用エンジン、駆動用電動機、前
記駆動用電動機を制御する電力変換装置、前記電力変換
装置に直流電力を供給する電源を備えたハイブリッド車
両において、前記電源及び前記電力変換装置の発熱部と
放熱部を熱的に接続した沸騰凝縮現象を利用した熱輸送
装置と、前記放熱部における熱交換に用いる空気を冷媒
流路に強制的に導く送風機と、低温時に前記冷媒流路に
前記エンジンの排気を導入する流路を設けたことに特徴
がある。Also, in a hybrid vehicle including a driving engine, a driving motor, a power converter for controlling the driving motor, and a power supply for supplying DC power to the power converter, the hybrid vehicle includes the power supply and the power converter. A heat transport device utilizing a boiling condensation phenomenon in which a heat generating portion and a heat radiating portion are thermally connected, a blower for forcibly guiding air used for heat exchange in the heat radiating portion to a refrigerant flow passage, and the refrigerant flow passage at a low temperature. It is characterized in that a flow path for introducing the exhaust gas of the engine is provided.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例について
図を用いて説明する。なお、各実施例の共通する部分は
省略すると共に、各実施例の図における同一符号は同一
物または相当物を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that common parts of the embodiments are omitted, and the same reference numerals in the drawings of the embodiments indicate the same or corresponding components.
【００１７】まず、本発明の第１の実施例について図１
〜図２を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施例
の電源及び電力変換装置の冷却装置における冷却媒体の
流通経路を示す概略図、図２は本発明の第１の実施例に
おける電力変換装置とその電源および負荷を示してい
る。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a flow path of a cooling medium in a cooling device of a power supply and a power conversion device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a power conversion device and a power supply thereof according to the first embodiment of the present invention. Shows the load.
【００１８】図２を用いて、電源及び電力変換装置にお
ける電力の流れを説明する。１１は電源、１２は電力変
換装置、１３は負荷である。電力変換装置１２は、蓄電
器１０２、半導体素子１０３〜１０８から構成されてい
る。電源１１が供給する直流電力は、電力変換装置１２
内に実装される半導体素子１０３〜１０８を用いて三相
交流電力に変換され、負荷１３に供給される。なお図２
では半導体素子１０３〜１０８の一例としてＩＧＢＴ素
子の場合を示したが、これに限定するものではなく、他
の半導体素子であってもよい。The flow of power in the power supply and the power converter will be described with reference to FIG. 11 is a power supply, 12 is a power converter, and 13 is a load. The power conversion device 12 includes a battery 102 and semiconductor elements 103 to 108. The DC power supplied by the power supply 11 is
The power is converted into three-phase AC power by using the semiconductor elements 103 to 108 mounted therein and supplied to the load 13. FIG. 2
Although an IGBT element has been described as an example of the semiconductor elements 103 to 108, the present invention is not limited to this, and another semiconductor element may be used.
【００１９】図１を用いて、冷却媒体として空気を用い
た場合の例について説明する。電源及び電力変換装置の
冷却装置において、冷却媒体として電源及び電力変換装
置周囲の空気を用いた場合の、流通経路について説明す
る。１は負荷駆動装置であり、内部には電源１１と電力
変換装置１２が収納されている。また２は負荷駆動装置
周囲の空気、５１〜５２は送風機である。An example in which air is used as a cooling medium will be described with reference to FIG. In the cooling device of the power supply and the power conversion device, a flow path when the air around the power supply and the power conversion device is used as a cooling medium will be described. Reference numeral 1 denotes a load driving device, in which a power supply 11 and a power conversion device 12 are housed. Reference numeral 2 denotes air around the load driving device, and 51 to 52 denote blowers.
【００２０】周囲空気２から取り込まれた冷却媒体とし
ての空気は、はじめに電源１１に流れる。冷却媒体は電
源１１と熱交換を行うことで電源１１を冷却した後、送
風機５１に吸い込まれる。さらに送風機５１から吐出さ
れた冷却媒体は電力変換装置１２に流れる。ここで冷却
媒体は電力変換装置１２と熱交換し、電力変換装置１２
を冷却する。その後、冷却媒体は周囲空気２へと放出さ
れる。The air as a cooling medium taken in from the surrounding air 2 first flows to the power supply 11. The cooling medium cools the power supply 11 by performing heat exchange with the power supply 11, and is then sucked into the blower 51. Further, the cooling medium discharged from the blower 51 flows to the power converter 12. Here, the cooling medium exchanges heat with the power converter 12, and the power converter 12
To cool. Thereafter, the cooling medium is released into the ambient air 2.
【００２１】ここで、電源１１で発生する損失は数百ｋ
Ｗであり、電力変換装置１２で発生する損失と比較する
と著しく小さい。また動作保証温度の観点からは、電力
変換装置１２の方がより高い温度まで動作を保証してい
る。そのため流通経路において電源１１は、冷却媒体の
流路の上流側に配置する。すなわち、電力変換装置１２
よりも上流側に電源を配置し、低温度の空気がはじめに
電源に流入するように冷却媒体の流通経路を形成するこ
とが好ましい。Here, the loss generated in the power supply 11 is several hundred k.
W, which is significantly smaller than the loss that occurs in the power converter 12. In addition, from the viewpoint of the operation guarantee temperature, the power converter 12 guarantees the operation up to a higher temperature. Therefore, the power supply 11 is arranged on the upstream side of the flow path of the cooling medium in the circulation path. That is, the power converter 12
It is preferable to arrange the power supply more upstream than the power supply and to form a circulation path for the cooling medium such that low-temperature air flows into the power supply first.
【００２２】また前記のように電力変換装置１２で発生
する損失は大きく、数千ｋＷに達する場合もある。従っ
て電源１１の冷却に必要とされる冷却媒体流量に対し
て、電力変換装置１２の冷却に必要とされる冷却媒体流
量は多くなる。そのため、送風機５１のみを使用するこ
とで電力変換装置１２の冷却に必要な冷却媒体流量を賄
うとすると、電源１１に流れる冷却媒体流量は過剰とな
る。ここで過剰の冷却媒体流量は電源１１における圧力
損失の増加を招くため、送風機５１は高い性能が必要と
なる。Further, as described above, the loss generated in the power converter 12 is large, and may reach several thousand kW. Therefore, the cooling medium flow rate required for cooling the power conversion device 12 is larger than the cooling medium flow rate required for cooling the power supply 11. Therefore, assuming that only the blower 51 is used to cover the flow rate of the cooling medium required for cooling the power conversion device 12, the flow rate of the cooling medium flowing to the power supply 11 becomes excessive. Here, an excessive flow rate of the cooling medium causes an increase in pressure loss in the power supply 11, so that the blower 51 requires high performance.
【００２３】したがって、図１に示すように電力変換装
置１２の上流部において周囲空気２から平行して冷却媒
体を導入して電力変換装置へ導入する流路を設けること
は、流通経路全体の圧力損失を低下させ、送風機５１の
性能を抑制することに有効である。なお図１には送風機
５１〜５２として２台使用する場合を示したが、送風機
５１の流入側を工夫することにより、１台で兼用（代
用）することも可能である。また負荷駆動装置１が移動
することにより生じる走行風を取り入れる構成とするこ
とも可能である。Therefore, as shown in FIG. 1, providing a flow path for introducing a cooling medium from the surrounding air 2 in parallel to the upstream side of the power conversion device 12 and introducing the cooling medium to the power conversion device requires the pressure of the entire flow path. This is effective in reducing the loss and suppressing the performance of the blower 51. Although FIG. 1 shows a case where two units are used as the fans 51 to 52, one unit can be used (substitute) by devising the inflow side of the fan 51. It is also possible to adopt a configuration in which the traveling wind generated by the movement of the load driving device 1 is taken in.
【００２４】送風機５１は、図１で示したように必ずし
も電源１１と電力変換装置１２の間に設置する構成の必
要はなく、負荷駆動装置１内の流通経路上に設けること
でも本実施例の目的は達せられる。The blower 51 does not necessarily need to be provided between the power supply 11 and the power converter 12 as shown in FIG. 1, and may be provided on a flow path in the load driving device 1 in this embodiment. Purpose is achieved.
【００２５】電源１１に要求される性能としては、連続
運転時間が長いこと、並びに瞬時の出力が大きいこと、
などが挙げられる。上記性能を達成するためには、エネ
ルギー密度、出力密度が高いリチウムイオン電池を用い
ることが望ましい。The performance required of the power supply 11 is that the continuous operation time is long and the instantaneous output is large,
And the like. In order to achieve the above performance, it is desirable to use a lithium ion battery having a high energy density and a high power density.
【００２６】かかる本発明の第１の実施例によれば、負
荷駆動装置１において冷却媒体を電源１１、電力変換装
置１２の順に流し冷却することにより、冷却性能が向上
し、高い信頼性を確保することができる。According to the first embodiment of the present invention, the cooling performance is improved and high reliability is secured by flowing cooling medium in the load driving device 1 in the order of the power supply 11 and the power conversion device 12 for cooling. can do.
【００２７】次に、本発明の第２の実施例について図３
〜図４を用いて説明する。図３は本発明の第２の実施例
の、電源及び電力変換装置の冷却装置における冷却媒体
の流通経路を示す概略図、図4は送風機の運転条件を示
すフローチャートである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a flow path of a cooling medium in a cooling device of a power supply and a power converter according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing operating conditions of a blower.
【００２８】この第２の実施例は、負荷駆動装置内の電
力変換装置１２の変換部２１と電力変換装置放熱部２２
とを、液体の沸騰凝縮現象を利用した熱輸送装置２３を
用いて熱的に接続している点において、第１の実施例と
相違している。ここで熱輸送装置２３は、具体的にはヒ
ートパイプを利用することが望ましい。In the second embodiment, the converter 21 of the power converter 12 and the radiator 22 of the power converter in the load driving device are used.
Are thermally connected to each other by using a heat transport device 23 utilizing the boiling condensation phenomenon of liquid, which is different from the first embodiment. Here, it is desirable that the heat transport device 23 specifically uses a heat pipe.
【００２９】近年、環境問題が取り上げられる中で、ヒ
ートパイプ中に封止される冷媒としては水が用いられる
ことが多い。この場合、周囲空気が水の凝固点以下であ
ると、電力変換装置の変換部２１において沸騰して蒸気
状態である水が、電力変換装置放熱部２２において凝固
する。そのため、水が電力変換装置の変換部２１まで戻
らず、ヒートパイプが熱輸送装置として機能しない状態
になる恐れがある。In recent years, with environmental issues being taken up, water is often used as a refrigerant sealed in a heat pipe. In this case, if the ambient air is below the freezing point of water, the water that is boiling and in a vapor state in the converter 21 of the power converter solidifies in the heat radiator 22 of the power converter. Therefore, water may not return to the conversion unit 21 of the power conversion device, and the heat pipe may not function as a heat transport device.
【００３０】上記状態を回避する手段として、図４を用
いて送風機５１〜５２の運転条件について説明する。こ
の実施例では、送風機の運転条件を判定する温度検知器
（Ｔｃ）の温度検知がスタートし、温度検知器（Ｔｃ）
の温度が一定温度（Ｔｃｏ）以上の条件を満たす場合
に、送風機の運転を開始する。次に、温度検知器（Ｔ
ｃ）の温度が一定温度（Ｔｃ１）以下になると、送風機
の運転を終了し、温度検知器（Ｔｃ）の検知がスタート
した状態に戻り、これを繰り返すことになる。図４は送
風機の運転開始、終了の動作を説明するフロー図であ
る。As means for avoiding the above state, the operating conditions of the blowers 51 to 52 will be described with reference to FIG. In this embodiment, temperature detection of the temperature detector (Tc) for determining the operating condition of the blower starts, and the temperature detector (Tc)
Starts the operation of the blower when the temperature satisfies the condition equal to or higher than the predetermined temperature (Tco). Next, a temperature detector (T
When the temperature of c) becomes equal to or lower than the certain temperature (Tc1), the operation of the blower is terminated, and the detection of the temperature detector (Tc) returns to the started state, and this is repeated. FIG. 4 is a flowchart illustrating the operation of starting and ending the operation of the blower.
【００３１】次に、本発明の第３の実施例を、図５を用
いて説明する。図５は本発明の第３の実施例である電力
変換装置の冷却装置における、放熱部近傍を示す斜視図
である。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the vicinity of a heat radiating portion in a cooling device of a power conversion device according to a third embodiment of the present invention.
【００３２】この第３の実施例は、ヒートパイプ３１
（３１ａ〜３１ｆ）の先端部に発熱体３３を設けている
点で、第２の実施例と相違している。この実施例におい
ては、ヒートパイプ３１中の冷媒である水が、放熱部に
設けられたフィン３２の近傍で凝固した際に、発熱体３
３に通電を行う。その結果、発熱体３３で発生した熱は
ヒートパイプ３１の管を伝導することで凝固した水に伝
わり、凝固した水は融解する。In the third embodiment, a heat pipe 31
The present embodiment differs from the second embodiment in that a heating element 33 is provided at the tip of (31a to 31f). In this embodiment, when water as a refrigerant in the heat pipe 31 solidifies in the vicinity of the fins 32 provided in the heat radiating section, the heating element 3
3 is energized. As a result, the heat generated by the heating element 33 is transmitted to the solidified water by conducting through the pipe of the heat pipe 31, and the solidified water is melted.
【００３３】かかる本発明の第２、３実施例によれば、
電力変換装置１２の冷却に熱輸送装置２３を用いること
により、冷却性能の高性能化が達成可能であると同時
に、周囲空気が低温時においても動作可能な冷却装置を
提供することができる。According to the second and third embodiments of the present invention,
By using the heat transport device 23 for cooling the power conversion device 12, it is possible to provide a cooling device that can achieve high cooling performance and can operate even when the ambient air is at a low temperature.
【００３４】次に、本発明の第４の実施例について図６
を用いて説明する。図６は本発明の第４実施例の電力変
換装置、及び電力変換装置に直流電力を供給する電源を
備える自動車において、周囲空気及びエンジン排気の流
通経路を示す概略図である。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a flow path of ambient air and engine exhaust in a vehicle equipped with a power converter according to a fourth embodiment of the present invention and a power supply for supplying DC power to the power converter.
【００３５】この第４実施例において、電源１１、電力
変換装置１２及びエンジン２０１を備える自動車におい
て、電源１１及び電力変換装置１２の冷却に供する媒体
である空気は、周囲空気２及びエンジン２０１によって
生じる排気が用いられる。In the fourth embodiment, in an automobile equipped with a power supply 11, a power converter 12 and an engine 201, air serving as a medium for cooling the power supply 11 and the power converter 12 is generated by the ambient air 2 and the engine 201. Exhaust is used.
【００３６】通常時においては、電源１１及び電力変換
装置１２には経路（Ａ）において冷却媒体である空気は
供給される。すなわち、周囲空気２から電源１１に導入
され、送風機５１を介した後、電力変換装置１２に導か
れ、再び周囲空気へと排出される。この時、エンジン２
０１において発生した排気は経路（Ｃ）によって直接周
囲空気２へと排出される。Normally, the power supply 11 and the power converter 12 are supplied with air as a cooling medium in the path (A). That is, the air is introduced into the power supply 11 from the ambient air 2, passed through the blower 51, guided to the power converter 12, and discharged to the ambient air again. At this time, Engine 2
The exhaust gas generated at 01 is directly discharged to the surrounding air 2 through the path (C).
【００３７】これに対して、熱輸送装置２３内で伝熱に
寄与する冷媒が凝固する低温時では、エンジン２０１に
おいて発生した排気を利用する。すなわち、経路（Ｂ）
の場合である。エンジンの排気は、電源１１に導かれた
後、経路（Ａ）と同様に流通させることで、電源１１及
び電力変換装置１２の冷却に利用される。そのため低温
時においても、一定温度以上の空気が電力変換装置放熱
部２２を流通するため、熱輸送装置２３内の冷媒は凝固
することはなくなる。On the other hand, at a low temperature when the refrigerant contributing to the heat transfer in the heat transport device 23 solidifies, the exhaust gas generated in the engine 201 is used. That is, the route (B)
Is the case. After the exhaust gas of the engine is guided to the power supply 11 and then circulated in the same manner as in the path (A), it is used for cooling the power supply 11 and the power converter 12. Therefore, even at a low temperature, the air in the heat converter 23 does not solidify since air having a certain temperature or higher flows through the power converter radiator 22.
【００３８】かかる本発明の第４の実施例によれば、電
源及び電力変換装置の冷却装置において、冷却媒体とし
て自動車の周囲空気と共にエンジン排気を利用すること
で、電力変換装置の冷却に利用している熱輸送装置が低
温時でも動作可能となる。その結果、自動車に搭載され
る電源及び電力変換装置の冷却装置の冷却性能が向上
し、信頼性の高い製品が確保できる。According to the fourth embodiment of the present invention, in the cooling device for the power supply and the power conversion device, the engine exhaust is used together with the surrounding air of the vehicle as a cooling medium, so that the cooling device is used for cooling the power conversion device. The heat transfer device can operate even at a low temperature. As a result, the cooling performance of the cooling device of the power supply and the power conversion device mounted on the automobile is improved, and a highly reliable product can be secured.
【００３９】本発明によれば、電源と電力変換装置の冷
却媒体の流路において電源が電力変換装置の上流に配置
することにより、冷却媒体の温度上昇を抑制し、かつ電
源と電力変換装置との間に冷却媒体の導入部を設けるこ
とで、冷却に必要となるエネルギーを抑制することが可
能となる。また電力変換装置の変換部と放熱部とを、液
体の凝縮沸騰現象を利用した熱輸送装置を用いて熱的に
接続することによって、冷却装置の冷却性能は向上し、
その結果、信頼性が高く、かつ簡便なる電源及び電力変
換装置の冷却装置を得ることができる。According to the present invention, by arranging the power supply upstream of the power conversion device in the flow path of the power supply and the cooling medium of the power conversion device, a rise in the temperature of the cooling medium is suppressed, and the power supply and the power conversion device are connected to each other. By providing a cooling medium introduction portion between the two, energy required for cooling can be suppressed. Moreover, the cooling performance of the cooling device is improved by thermally connecting the conversion unit and the heat radiation unit of the power conversion device using a heat transport device utilizing the condensation boiling phenomenon of the liquid,
As a result, a highly reliable and simple cooling device for the power supply and the power converter can be obtained.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、電源と電力変換器の冷
却を効率的に行うことができ、また、これを搭載した車
両では、高温から低温にいたる広い温度範囲での運転が
可能となる。According to the present invention, the power supply and the power converter can be efficiently cooled, and the vehicle equipped with the power supply can operate in a wide temperature range from a high temperature to a low temperature. Become.
【図１】本発明の第１実施例の電源及び電力変換装置の
冷却装置における、冷却媒体の流通経路を示す概略図で
ある。FIG. 1 is a schematic diagram showing a flow path of a cooling medium in a cooling device of a power supply and a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例の電源及び電力変換装置の
回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a power supply and a power conversion device according to a first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２実施例の電源及び電力変換装置の
冷却装置において、冷却媒体の流通経路と電力変換装置
内部の熱的接続方法を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a cooling medium distribution path and a method of thermally connecting the inside of the power conversion device in the cooling device of the power supply and the power conversion device according to the second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第２実施例の電源及び電力変換装置の
冷却装置において、送風機の運転条件を示すフローチャ
ートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating operating conditions of a blower in a cooling device of a power supply and a power conversion device according to a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３実施例の電源及び電力変換装置の
冷却装置における、放熱部近傍について示す斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view showing the vicinity of a heat radiating portion in a cooling device for a power supply and a power converter according to a third embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第４実施例の自動車において、周囲空
気及びエンジン排気の流通経路を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a circulation path of ambient air and engine exhaust in a vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.
１…負荷駆動装置 ２…周囲空気 １１…電源 １２…
電力変換装置 １３…負荷 ２１…電力変換装置変換部
２２…電力変換装置放熱部 ２３…熱輸送装置 ３１
（３１ａ〜３１ｆ）…ヒートパイプ ３２…フィン ３
３（３３ａ〜３３ｆ）…発熱体 ５１、５２…送風機
１０２…蓄電器 １０３…インバータ １０９…負荷 ２００…自動車 ２０１…エンジン。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Load drive device 2 ... Ambient air 11 ... Power supply 12 ...
Power converter 13 ... Load 21 ... Power converter converter 22 ... Power converter radiator 23 ... Heat transport device 31
(31a-31f) ... heat pipe 32 ... fin 3
3 (33a to 33f): Heating elements 51, 52: Blower
102: storage device 103: inverter 109: load 200: automobile 201: engine.
─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１３年５月３０日（２００１．５．３
０）[Submission Date] May 30, 2001 (2001.5.3)
0)
【手続補正１】[Procedure amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正２】[Procedure amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１２[Correction target item name] 0012
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１２】電源と前記電源から供給される直流電力を
交流電力に変換する電力変換装置の冷却において、冷却
冷媒により前記電源を冷却し、次いで前記電源を冷却し
た冷媒を用いて前記電力変換装置の冷却をおこなうこと
に特徴がある。[0012] In the cooling of the power converter for converting power and DC power supplied from the power source into AC power, the power supply is cooled by cooling medium, then the power converter using a refrigerant that has cooled the power supply It is characterized by performing cooling.
【手続補正３】[Procedure amendment 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１３[Correction target item name] 0013
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１３】前記冷却冷媒に空気を用いること。前記電
力変換装置の冷却用空気は前記電源を冷却した空気と、
前記空気と別個に取り込んだ空気の両者で前記電力変換
装置の冷却をおこなうこと、に特徴がある。[0013] Air is used as the cooling refrigerant. An air cooling air in the power converter cooling the power supply,
Power conversion with both the air and separately taken air
It is characterized by cooling the device .
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１４[Correction target item name] 0014
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００１４】また電源と電源から供給される直流電力を
交流電力に変換する電力変換装置において、冷媒流路の
上流側に設けられた上記電源と、前記電源よりも冷媒流
路の下流側に配置された前記電力変換装置と、前記電源
を冷却した冷媒が下流側に配置されている前記電力変換
装置の冷媒となるように形成した冷却冷媒の流路、とを
具備すること、前記冷媒流路に加え、取り込んだ空気を
直接前記電力変換装置の冷却に用いる冷媒流路、とから
構成したこと、前記電源はリチウムイオン電池であるこ
と、前記電力変換装置の発熱部と放熱部を液体の沸騰凝
縮現象を利用した熱輸送装置を用いて熱的に接続するこ
と、前記電力変換装置の発熱部と放熱部を液体の沸騰凝
縮現象を利用した熱輸送装置を用いて熱的に接続し、前
記放熱部における熱交換に用いる空気を強制的に導く送
風機を設けたこと、前記電力変換装置の発熱部と放熱部
を液体の沸騰凝縮現象を利用した熱輸送装置を用いて熱
的に接続し、前記放熱部における熱交換に用いる空気を
強制的に導く送風機と、低温時には前記送風機の運転を
停止すること、低温時には前記送風機の運転を停止する
とともに低温時に前記熱輸送装置に設けられ発熱する発
熱体を有することに特徴がある。In a power supply and a power converter for converting DC power supplied from the power supply into AC power, the power supply provided on the upstream side of the refrigerant flow path and the power supply arranged downstream of the power supply on the refrigerant flow path. The power conversion device, and the power conversion wherein the refrigerant that has cooled the power supply is disposed downstream.
Flow path of the cooling medium which is formed such that the refrigerant of the device be provided with a city, that the addition to the coolant channel, the coolant flow path using the air taken into the cooling directly the power converter consisted capital the possible power supply is a lithium ion battery, by connecting the heat radiating portion and the heat-generating portion of the power conversion device using a heat transport device using boiling condensation phenomenon of the liquid thermally, heating portion of the power converter with the heat radiating portion heat transport device using boiling condensation phenomenon of liquid and thermally connected to, the provision of the blower for guiding air to be used for heat exchange in the heat radiating portion forcibly, heat generation of the power converter Unit and the heat radiating unit are thermally connected using a heat transport device utilizing a boiling condensation phenomenon of liquid, and a blower for forcibly guiding air used for heat exchange in the heat radiating unit, and operation of the blower is stopped at a low temperature To do, low Sometimes it is characterized by having a heat generating element for generating heat is provided to the heat transport device at low temperatures as well as stopping the operation of the blower.
【手続補正５】[Procedure amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００４０[Correction target item name] 0040
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction contents]
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、電源と電力変換装置の
冷却を効率的に行うことができ、また、これを搭載した
車両では、高温から低温にいたる広い温度範囲での運転
が可能となる。According to the present invention, the cooling of the power supply and the power converter efficiently can be performed, also in the vehicle equipped with this, and can be operated in a wide temperature range ranging from a high temperature to a low temperature Become.
フロントページの続き (72)発明者 神長 実 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 鈴木 敦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3D035 AA03 5H007 CA01 CB05 CC03 HA06 Continued on the front page (72) Inventor Minoru Minachi 2520 No. Odaiba, Hitachinaka-shi, Ibaraki Prefecture Within the Automotive Equipment Group of Hitachi, Ltd. 3D035 AA03 5H007 CA01 CB05 CC03 HA06
Claims (11)
交流電力に変換する電力変換装置の冷却において、冷却
冷媒により前記電源を冷却し、次いで前記電源を冷却し
た冷媒を用いて前記電力変換器の冷却をおこなうことを
特徴とする電力変換装置の冷却方法。In cooling a power supply and a power converter for converting DC power supplied from the power supply into AC power, the power supply is cooled by a cooling refrigerant, and then the power conversion is performed by using the refrigerant cooled in the power supply. A method for cooling a power conversion device, comprising cooling a device.
に空気を用いることを特徴とする電力変換器の冷却方
法。2. The method for cooling a power converter according to claim 1, wherein air is used as said cooling refrigerant.
器の冷却用空気は前記電源を冷却した空気と、前記空気
と別個に取り込んだ空気の両者で前記電力変換器の冷却
をおこなうことを特徴とする電力変換装置の冷却方法。3. The power converter according to claim 2, wherein the cooling air of the power converter cools the power converter with both the air that has cooled the power source and the air that is separately taken in from the air. A method for cooling a power converter.
交流電力に変換する電力変換装置において、冷媒流路の
上流側に設けられた上記電源と、前記電源よりも冷媒流
路の下流側に配置された前記電力変換器と、前記電源を
冷却した冷媒が下流側に配置されている前記電力変換器
の冷媒となるように形成した冷却冷媒の流路、を具備す
ることを特徴とする電力変換装置の冷却装置。4. A power supply and a power converter for converting DC power supplied from the power supply into AC power, wherein the power supply is provided on the upstream side of the refrigerant flow path, and the downstream side of the refrigerant flow path with respect to the power supply. And a flow path of a cooling refrigerant formed so that the refrigerant that has cooled the power supply is the refrigerant of the power converter that is disposed downstream. Cooling device for power converter.
路に加え、取り込んだ空気を直接前記電力変換器の冷却
に用いる冷媒流路、とから構成したことを特徴とする電
力変換装置の冷却装置。5. The power converter according to claim 4, further comprising a refrigerant flow path for directly using the taken air for cooling the power converter, in addition to the refrigerant flow path. Cooling system.
リチウムイオン電池であることを特徴とする電力変換装
置の冷却装置。6. The cooling device according to claim 4, wherein said power source is a lithium ion battery.
装器の発熱部と放熱部を液体の沸騰凝縮現象を利用した
熱輸送装置を用いて熱的に接続することを特徴とする電
力変換装置の冷却装置。7. The power converter according to claim 4, wherein the heat generating portion and the heat radiating portion of the power converter are thermally connected by using a heat transport device utilizing a boiling condensation phenomenon of a liquid. Equipment cooling system.
における熱交換に用いる空気を強制的に導く送風機を設
けたことを特徴とする電力変換装置の冷却装置。8. A cooling device for a power conversion device according to claim 7, further comprising a blower for forcibly guiding air used for heat exchange in said heat radiating portion.
前記送風機の運転を停止することを特徴とする電力変換
装置の冷却装置。9. The cooling device according to claim 8, wherein the operation of the blower is stopped at a low temperature.
は前記送風機の運転を停止するとともに前記熱輸送装置
に低温時に発熱する発熱体を設けたことを特徴とする電
力変換装置の冷却装置。10. The cooling device for an electric power conversion device according to claim 9, wherein the operation of the blower is stopped at a low temperature, and a heating element that generates heat at a low temperature is provided in the heat transport device.
動用電動機を制御する電力変換装置、前記電力変換装置
に直流電力を供給する電源を備えたハイブリッド車両に
おいて、前記電源及び前記電力変換装置の発熱部と放熱
部を熱的に接続した沸騰凝縮現象を利用した熱輸送装置
と、前記放熱部における熱交換に用いる空気を冷媒流路
に強制的に導く送風機と、低温時に前記冷媒流路に前記
エンジンの排気を導入する流路と、を具備することを特
徴とする電力変換器の冷却装置を備えたハイブリッド車
両。11. A hybrid vehicle comprising a driving engine, a driving motor, a power converter for controlling the driving motor, and a power supply for supplying DC power to the power converter. A heat transport device utilizing a boiling condensation phenomenon in which a heat generating portion and a heat radiating portion are thermally connected, a blower for forcibly guiding air used for heat exchange in the heat radiating portion to a refrigerant flow passage, and the refrigerant flow passage at a low temperature. A hybrid vehicle provided with a cooling device for a power converter, comprising: a passage for introducing exhaust of the engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053725A JP2002262582A (en) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | Method and apparatus for cooling power converter and hybrid car equipped with the apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001053725A JP2002262582A (en) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | Method and apparatus for cooling power converter and hybrid car equipped with the apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002262582A true JP2002262582A (en) | 2002-09-13 |
Family
ID=18914155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001053725A Pending JP2002262582A (en) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | Method and apparatus for cooling power converter and hybrid car equipped with the apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002262582A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017109587A (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | いすゞ自動車株式会社 | Hybrid vehicle |
| DE112021007925T5 (en) | 2021-07-05 | 2024-04-25 | Mitsubishi Electric Corporation | POWER CONVERSION DEVICE |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001053725A patent/JP2002262582A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017109587A (en) * | 2015-12-16 | 2017-06-22 | いすゞ自動車株式会社 | Hybrid vehicle |
| DE112021007925T5 (en) | 2021-07-05 | 2024-04-25 | Mitsubishi Electric Corporation | POWER CONVERSION DEVICE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4023472B2 (en) | Thermoelectric generator | |
| KR20190068357A (en) | Hvac system of vehicle | |
| JP2005353410A (en) | Cooling device for fuel cell, and vehicle with the same mounted thereon | |
| KR20200142617A (en) | Thermal management system for vehicle | |
| JP3159901U (en) | Battery heat dissipation module for car | |
| JP2005191082A (en) | Cooling device for electrical equipment | |
| CN108995552A (en) | A kind of heat management system and extended-range vehicle for extended-range vehicle | |
| KR100899270B1 (en) | A Thermal Management System of a Fuel Cell Vehicle | |
| WO2016031089A1 (en) | Drive system | |
| JP4396351B2 (en) | Thermoelectric generator | |
| KR20100060756A (en) | A thermoelectric cooling device for liqiid type | |
| KR20020019787A (en) | High efficiency thermoelectric cooling and heating box for food and drink storage in a vehicle | |
| JP2002262582A (en) | Method and apparatus for cooling power converter and hybrid car equipped with the apparatus | |
| CN206884725U (en) | The heat management system and vehicle of vehicle | |
| CN115230464A (en) | Heat management system and hybrid electric vehicle | |
| KR100899269B1 (en) | A Thermal Management System of a Fuel Cell Vehicle | |
| CN115036527A (en) | Heating and cooling system of fuel cell and control method | |
| KR20130068253A (en) | Water cooling device of propulsion control systems for rail vehicles | |
| CN111600098A (en) | Power battery water-cooling type heat dissipation system of electric automobile | |
| JP4052221B2 (en) | Cooling system | |
| JP2019064381A (en) | Controller of vehicle cooling circuit | |
| CN218616342U (en) | Battery thermal management system and vehicle | |
| CN216709294U (en) | Waste heat recycling system and rail vehicle | |
| CN217685509U (en) | Radiator and air condensing units | |
| JP2020006708A (en) | Cooling circuit |