10 kW級電動商務車電力控制裝置

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     來源：群山大學 機械工學科1) ?   高等技術融合研究院2)   

   10 kW級電動商務車電力控制裝置

氣冷冷卻機的熱設計

      Thermal Design ofAir Cooler of Power Controller for 10 kW Class CommercialVehicle

Ki Woon Lee¹⁾·YongGyu Lee¹⁾·Kueng MinJum²⁾·Hie ChanKang¹⁾*

Department of MechanicalEngineering, Kunsan National University¹⁾· Institute of Advanced Technology Convergence,Kunsan National University²⁾

最近電動驅動商用車的需求在增加。電動驅動商用車的馬達耗電量大，驅動控制裝置時產生相當大的熱量。李允表和尹成英[1]曾提出過在晃動的低速空氣流動中提高冷卻性能的例子。 但形狀多樣的冷卻器需要對各種條件進行研究。目前，商用汽車用電力控制裝置的電力轉換效率水平為92%-95%，剩余部分轉換為熱。如果控制裝置采用自然對流方式，具有裝置簡單，在組成裝置時節省費用的優點。但在冷卻負荷過大時，強制對流不可避免，需要工程判斷。 本研究的目標是開發電力控制器最大負荷10千瓦，運轉30秒時350瓦的負荷，發熱部維持在80℃以下的冷卻裝置。本研究對電力控制裝置用冷卻器自然對流和強制對流的冷卻方式，測定發熱體溫度，實驗評價要素的熱電阻，提出了冷卻器的設計方案。

Fig. 1 Schematic diagram of the present experimentalapparatus

Fig. 2 Comparison of   emperature change accordingto convection mode

Fig.3 Temperature change of   heating part according tothermal load and convection mode

   Fig. 1是本研究對象10千瓦級電力控制器和控制箱的組成圖。電力控制器由電力轉矩器、PCB板和彎曲組成。電力晶體管是主要發熱源。散熱器作為主要冷卻件，材質為鋁，規格為300毫米′300毫米′40毫米。本研究用電熱器模擬電力晶體管進行了試驗。電熱器采用100W級電阻體(sewon, 10毫米′10毫米′110毫米)6個。冷卻方式包括無柵的自然對流和驅動柵的強制對流兩種。 在強制對流中采用柵(DOVPD, 120毫米′120毫米′43毫米，26.4 W,92 CFM)。對于每一種情況，都分離出發熱面和彎曲的熱電阻。

發熱部的發熱量由調壓器(大光，1千瓦，240伏)調節。溫度用數據處理裝置(YOKOGAWA, MV2048)每隔1分鐘測量2小時。控制箱為2毫米厚鋁，規格為400毫米′400毫米′750毫米?？刂破靼惭b在控制箱中心160毫米偏心。   

Fig. 2是隨時間的溫度變化圖。Table1是本研究各要素的測量溫度和熱電阻。此處表示的各溫度 Tt, Tout, Tin分別是發熱部，外氣，控制箱內部的溫度。 熱電阻 Rt, Rcon, Rcase每個總熱電阻, 控制裝置, 這是控制箱的熱電阻。自然對流時，外氣溫度為21.2℃，發熱部溫度為80℃時，常態發熱量為224 W .在相同條件下強制對流時，常態發熱量為430瓦，發熱量為350瓦時，自然對流時發熱部的正溫度值為111.1℃，強制對流時為69.8℃。Fig. 3是預測自然對流和強制對流時發熱部的正常溫度的圖。綠色區域是設計條件發熱部在80℃以下的眼電區域。圖中采用強制對流方式，整個運轉區域發熱部溫度在80℃以下，是安全的。采用自然對流方式，發熱量超過250瓦，發熱部溫度超過80℃，不安全。

因此，在使用用電力控制器冷卻時，推薦采用強制對流方式。 本研究對10千瓦級電力常用電力控制器制冷裝置進行實驗的結果表明: 強制對流與自然對流方式相比，熱電阻為48%。采用自然對流方式時，對額定發熱量350瓦，發熱部溫度為111℃，因此不適合采用本常用電控器的冷卻方式。如果采用強制對流方式，發熱部的溫度可以維持在80℃以內，并可以作為額定發熱量冷卻到425 W 。

后記

本研究是作為產業通商資源部的來源，由韓國產業技術振興院(課題編號P0012769, 2020年產業革新人才成長支援事業)支援而進行的。   

參考文獻

1.   李允表，尹成英 1995.   “電子設備發展趨勢的最新冷卻技術趨勢?！?電子工學雜志。 pp . 23 - 32   

（如需更多信息，請聯系我們，編輯:李成義）