KR102080867B1 - Heat exchanger for cooling IGBT module - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 냉매가 통과하는 채널을 갖는 복수의 플랫튜브; 일면에 상기 플랫튜브를 수용하는 복수의 홈이 배치되고, 타면에 적어도 하나 이상의 IGBT 모듈을 지지하는 지지부를 갖는 쿨링 플레이트; 및 상기 쿨링 플레이트와 체결부재를 통해 결합되는 커버 플레이트를 포함하고, 상기 플랫튜브는, 상기 쿨링 플레이트와 상기 커버 플레이트 사이에 고정된다. An IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment comprises: a plurality of flat tubes having channels through which refrigerant passes; A cooling plate having a plurality of grooves accommodating the flat tube on one surface thereof and having a support portion supporting at least one IGBT module on the other surface thereof; And a cover plate coupled through the cooling plate and the fastening member, wherein the flat tube is fixed between the cooling plate and the cover plate.
Description
본 발명은 IGBT 모듈 냉각 열 교환기에 관한 것이며, 특히 전력변환장치를 효율적으로 냉각하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기에 관한 것이다.The present invention relates to an IGBT module cooling heat exchanger, and more particularly to an IGBT module cooling heat exchanger for efficiently cooling a power converter.
최근 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)용 전력변환장치(Power conversion system; PCS)에 대한 개발이 주목 받고 있다. Recently, development of a power conversion system (PCS) for an energy storage system (ESS) has attracted attention.
에너지 저장 시스템이 전력저장 일변도에서 신 재생 에너지 연계·전력 주파수조정(FR)용 등으로 다양화되면서 대용량 배터리에만 쏠렸던 에너지 저장시스템의 구성품 시장에 전력변환장치가 새로운 유망 품목으로 떠올랐다. 고압·고품질 전력을 다루는 기술 영역이라 국내외 업체 간 경쟁도 뜨겁다. As energy storage systems diversified from power storage to renewable energy and power frequency regulation (FR), power converters have emerged as a new promising item in the component storage market of energy storage systems that were focused only on large-capacity batteries. As it is a technology area dealing with high voltage and high quality power, competition between domestic and foreign companies is also hot.
이러한 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)은 생산된 전력을 발전소, 변전소 및 송전선 등을 포함한 각각의 연계 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.The energy storage system is an energy storage system that stores energy produced in each associated system including power plants, substations, and transmission lines, and then selectively and efficiently uses power when necessary to increase energy efficiency.
에너지 저장 시스템은 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시켜 전반적인 부하율을 향상시킬 경우, 발전 단가를 낮출 수 있으며 전력설비 증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감할 수 있어서 전기요금을 인하하고 에너지를 절약할 수 있다.When the energy storage system improves the overall load rate by leveling the electric load with large fluctuations in time and season, it can lower the cost of generating power and reduce the investment cost and operation cost required for the expansion of electric power facilities. can do.
그리고 에너지 저장 시스템은 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 이용되고 있으며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.In addition, energy storage systems are installed and used in power generation, transmission and distribution, and customers in power systems, and include frequency regulation, stabilization of generator output using renewable energy, peak shaving, and load leveling. It is used as a function of emergency power.
또한, 에너지 저장 시스템은 전력이 필요한 경우 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다. 이를 통해, 에너지 저장 시스템은 전력을 유동적으로 공급할 수 있도록 한다.In addition, the energy storage system supplies power by discharging charged power when power is needed. This allows the energy storage system to supply power flexibly.
이러한 배터리 관리 장치(Battery Conditioning System, BCS)에 설치된 배터리들은 계통에 전력을 공급하기 위해 방전(放電)되거나 계통으로부터 공급되는 전력을 이용하여 충전(充電)된다. 전력변환장치는 계통과 배터리 관리장치 사이에서 전력 변환(AC/DC)을 수행하는 등 배터리 관리장치에 설치된 배터리들의 전력을 관리하는 기능을 수행할 수 있다. Batteries installed in such a Battery Conditioning System (BCS) are discharged to power the system or charged using power supplied from the system. The power converter may perform a function of managing power of batteries installed in the battery manager, such as performing power conversion (AC / DC) between the system and the battery manager.
이러한 전력변환장치에서 전력 변환을 수행하는 전력변환소자(Insulated gate bipolar transistor; IGBT)에서는 고온의 열이 발생한다. 이와 같이 발생한 열은 전력변환장치의 성능을 저하시키고, 고온인 경우 전력변환장치를 손상 내지 파손시킬 수 있다. 따라서, 전력변환장치에서 발생하는 열을 해소할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.High temperature heat is generated in an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) that performs power conversion in such a power converter. The heat generated in this way may degrade the performance of the power converter, and may damage or destroy the power converter at high temperatures. Therefore, the development of a technology that can solve the heat generated in the power converter is required.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 배터리들의 전력을 변환하는 과정에서 발생되는 고온의 열을 냉매 냉각하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and to provide an IGBT module cooling heat exchanger for cooling a high temperature heat generated in the process of converting power of batteries.
자세히, 본 발명은, 전력변환소자를 지지함과 동시에 냉각하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 최적화된 구조를 제공할 수 있다. In detail, the present invention can provide an optimized structure of an IGBT module cooling heat exchanger that supports and simultaneously cools a power conversion element.
특히, 본 발명은, 고압냉매를 효율적으로 사용하기 위한 플랫튜브를 포함하는 쿨링 플레이트 구조를 제공할 수 있다. In particular, the present invention can provide a cooling plate structure including a flat tube for efficiently using the high pressure refrigerant.
나아가, 본 발명은, IGBT 모듈와 고압냉매를 사용하는 플랫튜브 사이의 효율적인 열 교환이 이루어지도록 보조하는 쿨링 플레이트 구조를 제공할 수 있다. Furthermore, the present invention can provide a cooling plate structure that assists efficient heat exchange between the IGBT module and the flat tube using the high pressure refrigerant.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the proposed embodiment are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above are clear to those skilled in the art to which the proposed embodiments belong from the following description. Can be understood.
실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 냉매가 통과하는 채널을 가지며, 상하 방향으로 연장되는 복수의 플랫튜브; 상기 플랫튜브의 상단부에 구비되며, 상기 냉매를 공급하는 제1냉매 유입배관이 연결되는 제1배관헤더; 상기 플랫튜브의 하단부에 구비되며, 상기 냉매를 배출하는 제2냉매 유출배관이 연결되는 제2배관헤더; 일면에 상기 플랫튜브를 수용하는 복수의 홈이 배치되고, 타면에 적어도 하나 이상의 IGBT 모듈을 지지하는 지지부를 갖는 쿨링 플레이트; 및 상기 쿨링 플레이트와 체결부재를 통해 결합되며, 상기 쿨링 플레이트의 복수의 홈과 서로 대응되는 위치에 형성되는 복수의 돌출부가 구비되는 커버 플레이트를 포함하고, 상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 홈에 끼워지도록 결합되고, 상기 플랫튜브의 내부에는 적어도 하나의 열로 나열된 복수의 마이크로 채널(Micro-channel)이 포함되고, 상기 쿨링 플레이트와 상기 커버 플레이트의 사이에 상기 플랫튜브가 위치되고, 상기 플랫튜브는, 상기 쿨링 플레이트의 홈의 바닥면과 상기 커버 플레이트의 돌출부의 상면의 사이에서 가압된다.The IGBT module cooling heat exchanger according to the embodiment includes a plurality of flat tubes having a channel through which the refrigerant passes and extending in the vertical direction; A first pipe header provided at an upper end of the flat tube and connected to a first refrigerant inlet pipe for supplying the refrigerant; A second pipe header provided at a lower end of the flat tube and connected to a second refrigerant outlet pipe for discharging the refrigerant; A cooling plate having a plurality of grooves accommodating the flat tube on one surface thereof and having a support portion supporting at least one IGBT module on the other surface thereof; And a cover plate coupled to the cooling plate through the fastening member and having a plurality of protrusions formed at positions corresponding to the plurality of grooves of the cooling plate, wherein the plurality of protrusions are inserted into the plurality of grooves. Is coupled to each other, the inside of the flat tube includes a plurality of micro-channel (Micro-channel) arranged in at least one row, the flat tube is located between the cooling plate and the cover plate, the flat tube, It is pressed between the bottom surface of the groove of the cooling plate and the top surface of the protrusion of the cover plate.
이때, IGBT 모듈 냉각 열 교환기 상기 쿨링 플레이트의 타면에 배치되고, 전력변환소자와 상기 전력변환소자와 연결된 회로기판을 포함하는 복수의 IGBT 모듈을 더 포함하고, 상기 쿨링 플레이트의 타면의 상측 열에 배치된 제 1 IGBT 모듈과 하측 열에 배치된 제 2 IGBT 모듈은 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.
상기 플랫튜브의 일면은 상기 쿨링 플레이트의 홈의 바닥면과 접하고, 상기 플랫튜브의 타면은 상기 커버 플레이트의 돌출부의 상면과 접할 수 있다.In this case, the IGBT module cooling heat exchanger is disposed on the other surface of the cooling plate, and further includes a plurality of IGBT modules including a power conversion element and a circuit board connected to the power conversion element, and disposed in an upper row of the other side of the cooling plate. The first IGBT module and the second IGBT module arranged in the lower row may be arranged to be staggered with each other.
One surface of the flat tube may contact the bottom surface of the groove of the cooling plate, and the other surface of the flat tube may contact the upper surface of the protrusion of the cover plate.
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또한, 상기 플랫튜브는, 상기 커버 플레이트의 돌출부 상면에 써멀 본딩(thermal bonding)되어 결합할 수 있다. In addition, the flat tube may be thermally bonded to the upper surface of the protrusion of the cover plate.
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또한, 상기 체결부재는, 상기 커버 플레이트와 상기 쿨링 플레이트를 관통하는 복수의 볼트와, 상기 볼트의 양단에 배치되어 상기 커버 플레이트와 쿨링 플레이트에 조임력을 제공하는 너트를 포함할 수 있다. The fastening member may include a plurality of bolts passing through the cover plate and the cooling plate, and nuts disposed at both ends of the bolt to provide a tightening force to the cover plate and the cooling plate.
실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 소형이며 냉각 효율이 높아 IGBT 모듈의 온도를 효율적으로 제어할 수 있는 장점이 있다. The IGBT module cooling heat exchanger according to the embodiment has the advantage of being able to efficiently control the temperature of the IGBT module due to its small size and high cooling efficiency.
자세히, 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, IGBT 모듈을 간접적으로 냉각하는 쿨링 팬과 달리 IGBT 모듈에 직접 접촉하여 냉매 냉각함으로써, IGBT 모듈의 온도를 좀더 효과적으로 낮출 수 있는 장점이 있다. In detail, the IGBT module cooling heat exchanger according to the embodiment has an advantage of lowering the temperature of the IGBT module more effectively by cooling the refrigerant by directly contacting the IGBT module, unlike a cooling fan that indirectly cools the IGBT module.
또한, 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 플레이트 형 구조로 컴팩트하게 구성 가능하여, IGBT 모듈 냉각 열 교환기만을 이용하여 IGBT 모듈을 냉각할 경우, 전력변환장치를 작게 형성하여 컨테이너 내에 다수의 전력변환장치를 집약시킬 수 있는 장점이 있다. In addition, the IGBT module cooling heat exchanger according to the embodiment can be compactly configured in a plate-like structure, when the IGBT module is cooled using only the IGBT module cooling heat exchanger, the power converter is made small so that many There is an advantage that can integrate the power converter.
또한, IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 마이크로 채널 플랫 튜브를 사용하며, 마이크로 채널 플랫튜브는 고압 냉매를 이용하여 고효율 냉각이 가능하며, 크기가 작아 IGBT 모듈 냉매 교환기를 컴팩트하게 형성할 수 있는 장점이 있다.In addition, the IGBT module cooling heat exchanger uses a micro-channel flat tube, the micro-channel flat tube is capable of high-efficiency cooling by using a high pressure refrigerant, and the size is small, there is an advantage that can be formed compactly the IGBT module refrigerant exchanger. .
이러한 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 전력변환소자가 가동하는 과정에서 발생하는 고온의 열을 효과적으로 방출하여, 전력변환 효율을 향상시킬 수 있고, 열에 의해 전력변환소자의 손상 내지 파손에 의한 유지보수작업을 줄임으로써 전력변환장치의 가동률을 향상시킬 수 있다.The IGBT module cooling heat exchanger according to this embodiment can effectively release the high temperature heat generated during the operation of the power conversion element, thereby improving the power conversion efficiency, and is caused by damage or breakage of the power conversion element by heat. By reducing the maintenance work, the operation rate of the power converter can be improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 포함하는 전력 제공 시스템의 개략적인 개념을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 냉각과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 공냉식 냉각수단만을 사용한 경우와, 냉매 냉각식 냉각수단만을 사용한 경우와, 공냉식과 냉매 냉각식 냉각수단을 모두 사용한 경우에 전력변환소자의 온도를 각각 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치의 하우징 박스 내부를 투시하여 나타내는 투시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기 내부를 투시한 투시도이다.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 정면을 나타내고, 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 후면을 나타내며, 도 8c는 도 8b의 A-A'의 단면을 나타낸다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기 구조의 일례로, 도 9a는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 쿨링 플레이트 정면을 나타내고, 도 9b는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 커버와 튜브를 나타내며, 도 9c는 도 9b의 B-B'의 단면을 나타낸다.
도 10a 내지 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기 구조의 다른 일레로, 도 10a는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 분리 사시도이고, 도 10b는 도 10a의 C-C'의 단면도이다.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기 구조의 또 다른 일레로, 도 11a는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 분리 사시도이고, 도 11b는 도 11a의 D-D'의 단면도이다.
도 12는 쿨링 플레이트 두께에 따른 전력변환소자의 온도변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치의 사시도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치의 측면의 일례이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 전력변환장치의 측면의 다른 일례이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치의 단면의 일례이다.
도 17은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전력변환장치의 단면의 다른 일례이다. 1 is a block diagram illustrating a schematic concept of a power providing system including an energy storage system according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a schematic configuration of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing a schematic configuration of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a cooling process of a power conversion apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the temperature of the power conversion element, respectively, when only the air-cooled cooling means is used, when only the refrigerant-cooling cooling means is used, and when both the air-cooled and the refrigerant-cooling cooling means are used.
6 is a perspective view showing the inside of the housing box of the power converter according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view of the inside of the IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8A shows a front side of an IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8B shows a rear side of an IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8C shows A-A 'of FIG. 8B. Represents the cross section of
9A to 9C are examples of the structure of an IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention. FIG. 9A is a front view of a cooling plate of the IGBT module cooling heat exchanger, and FIG. 9B is a cover and a tube of the IGBT module cooling heat exchanger. 9C shows a cross section taken along the line BB ′ of FIG. 9B.
10A to 10B illustrate another structure of an IGBT module cooling heat exchanger structure according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 10A is an exploded perspective view of the IGBT module cooling heat exchanger, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 10A. .
11A to 11B are yet another embodiment of an IGBT module cooling heat exchanger structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 11A is an exploded perspective view of the IGBT module cooling heat exchanger, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line D-D 'of FIG. 11A. to be.
12 is a graph showing a temperature change of the power conversion device according to the cooling plate thickness.
13 is a perspective view of a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.
14 is an example of a side of a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.
15 is another example of a side of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.
16 is an example of a cross section of a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.
17 is another example of a cross section of a power conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, exemplary embodiments related to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present disclosure, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present disclosure, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may vary according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이다. 그러나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 수 있다. Those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily implement other embodiments included in the scope of the same spirit by adding, changing, deleting, adding, and the like. However, this also can be said to fall within the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 포함하는 전력 제공 시스템의 개략적인 개념을 설명하기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a schematic concept of a power providing system including an energy storage system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 에너지 저장 시스템은 발전장치(2), 에너지 저장 시스템(2) 및 부하(3)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an energy storage system includes a
발전장치(2)는 전기 에너지를 생산한다. 발전장치(2)는 태양광 발전장치, 화력 발전장치, 원자력 발전장치 또는 수력 발전장치일 수 있으며, 이와 다르게 풍력 발전장치일 수 있다.The
발전장치(2)가 태양광 발전장치인 경우, 발전장치(2)는 태양 전지 어레이일 수 있다.When the
태양전지 어레이는 복수의 태양전지 모듈을 결합한 것이다. 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 소정의 전압과 전류를 발생시키는 장치이다. 따라서, 태양전지 어레이는 태양 에너지를 흡수하여 전기 에너지로 변환한다.The solar cell array combines a plurality of solar cell modules. The solar cell module is a device for generating a predetermined voltage and current by converting solar energy into electrical energy by connecting a plurality of solar cells in series or in parallel. Thus, the solar cell array absorbs solar energy and converts it into electrical energy.
또한, 발전장치(2)가 풍력 발전장치인 경우, 발전장치(2)는 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환하는 팬(Fan)일 수 있다. In addition, when the
한편, 발전장치(2)는 이에 한정되지 않으며, 태양광 발전장치 및 풍력 발전장치 이외에도 조력 발전장치 등일 수 있다. 그러나, 이는 예시적인 것으로, 발전장치(2)는 언급한 종류에 한정되는 것은 아니며, 태양열이나 지열 등, 신재생 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템을 모두 포함할 수 있다.On the other hand, the
에너지 저장 시스템(2)는 발전장치(2)를 통해 변환된 전기 에너지를 이용하여 배터리의 충전을 위한 충전 전력을 공급하거나, 부하(3)의 구동을 위한 구동 전력을 공급한다.The
이를 위해, 에너지 저장 시스템(2)는, 전력변환장치와, 배터리 관리 장치(Battery Conditioning System, BCS)를 포함한다.To this end, the
전력변환장치는, 발전장치(2)와 연결되고, 발전장치(2)로부터 발전되는 직류전력을 상용전원인 교류전력으로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 전력변환장치는, 배터리 관리 장치의 배터리에 저장된 직류 또는 교류전력을 컨버팅하여, 부하(3)에 공급하는 기능을 수행할 수 있다. The power converter may be connected to the
이러한 전력변환장치는 상대적으로 대용량의 전력을 공급하기 위한 에너지 저장 시스템에 제공될 수 있다. 에너지 저장 시스템은 상대적으로 대용량의 전력을 소비처에 공급하기 위하여, 대용량의 전력 변환이 요구된다. 이를 위하여 전력변환장치는 다수 개로 제공될 수 있다. 예를 들어, 전력변환장치는 250KW, 500KW, 1MW, 2MW급의 에너지 저장 시스템에 다수 개로 제공될 수 있다. Such a power converter may be provided in an energy storage system for supplying a relatively large amount of power. Energy storage systems require large amounts of power conversion in order to supply relatively large amounts of power to the consumer. To this end, a plurality of power converters may be provided. For example, a plurality of power converters may be provided in energy storage systems of 250 KW, 500 KW, 1 MW and 2 MW.
그리고 전력변환장치가 변환할 수 있는 전력의 한계량에 따라서 전력변환장치의 개수는 변경될 수 있다. 또한, 전력변환장치가 변환할 수 있는 전력의 한계량 또한 전력변환장치에 제공되는 다수의 부품에 의하여 변경될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.The number of power converters may be changed according to a limit amount of power that the power converter can convert. In addition, the limit amount of power that the power converter can convert may also be changed by a plurality of components provided to the power converter. It is not limited to this idea.
또한, 베터리 관리장치는, 다수의 직류-직류 컨버터 중 어느 하나의 특정 직류-직류 컨버터와 연결되어 연결된 직류-직류 컨버터를 통해 출력되는 전력에 따라 충전 동작을 수행하거나, 다른 직류-직류 컨버터로의 전력 공급을 위한 방전 동작을 수행하는 배터리와, 배터리의 상태를 관리하는 배터리 관리 시스템를 포함한다.In addition, the battery management device is connected to a specific DC-DC converter of any one of a plurality of DC-DC converter to perform a charging operation according to the output power through the DC-DC converter connected to, or to another DC-DC converter. A battery for performing a discharge operation for power supply, and a battery management system for managing the state of the battery.
부하(3)는 에너지 저장 시스템(2)로부터 전기 에너지를 공급받아 전력을 소모한다. The
이하에서는 상기와 같이 구성된 에너지 저장 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the energy storage system configured as described above will be described in more detail.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a schematic configuration of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 에너지 저장 시스템(1)은, 컨테이너(8), IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)를 포함하는 전력변환장치(10), 변압기(20), 공조기(30), 소화전(40), 실외기(50) 및, 실외기(50)와 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 연결하는 제 1 냉매배관(71, 72), 실외기(50)와 공조기(30)를 연결하는 제 2 냉매배관을 포함할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 에너지 저장 시스템의 유닛들은 에너지 저장 시스템을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 에너지 저장 시스템은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.Referring to FIG. 2, the
자세히, 에너지 저장 시스템(1)은, 상자형상의 용기인 컨테이너(8)를 포함하며, 컨테이너(8)의 실내에는 전력변환장치(10)가 배치되어 외부 환경으로부터 안전하게 보호될 수 있다. In detail, the
그리고 에너지 저장 시스템(1)은, 컨테이너(8) 외부에 배치되며, 압축기와 응축기를 갖는 실외기(50)를 포함할 수 있다. The
이러한 실외기(50)는, 제 1 냉매배관(71, 72)을 통해 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)에 냉매를 공급 및 수급할 수 있으며, 제 2 냉매배관을 통해 공조기(30)에 냉매를 공급하고 사용된 냉매를 수급할 수 있다. 즉, 공통된 하나의 공조기(30)를 통해 공냉식 냉각 기능과 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)를 통한 냉매 냉각식 냉각 기능을 상황에 따라 선택적으로 제공하여, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. The
또한, 에너지 저장 시스템(1)은, 컨테이너(8) 내부에 적어도 하나 이상 배치되는 전력변환장치(10)(Power conversion system; PCS)를 포함할 수 있다. In addition, the
그리고 전력변환장치(10)는, 복수의 전력변환소자(Insulated gate bipolar transistor; IGBT, 이하 IGBT 모듈(300))과, 실외기(50)와 연결된 제 1 냉매배관(71, 72)과, 제 1 냉매배관(71, 72)과 연결되어 IGBT 모듈(300)을 지지하고 냉매 냉각하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)를 포함할 수 있다. IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 증발기로 지칭될 수도 있다. The
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a
자세히, 도 3을 참조하면, 전력변환장치(10)는, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100), 쿨링 팬(200), IGBT 모듈(300), 온도 센서(400) 및 온도 제어부(500)를 포함할 수 있다. In detail, referring to FIG. 3, the
자세히, 전력변환장치(10)는, 몸체인 하우징 박스(Housing box)를 포함하며, 하우징 박스 내에는 상기 IGBT 모듈(300)과 IGBT 모듈(300)을 지지하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)가 배치될 수 있다. In detail, the
또한, 하우징 박스의 적어도 일 측면에는 컨테이너(8) 내부의 냉각된 공기를 유입하여 하우징 박스 내부를 공냉하는, 적어도 하나의 쿨링 팬(200)(Cooling Fan)이 구비될 수 있다. In addition, at least one side surface of the housing box may be provided with at least one cooling fan 200 (Cooling Fan), which cools the inside of the housing box by introducing the cooled air in the container (8).
또한, IGBT 모듈(300)은, 전력변환소자와 회로기판을 포함할 수 있으며, 실시예에서 전력변환소자는 절연 게이트 양극성 트랜지스터일 수 있다. 이러한 전력변환 소자는, 직류를 필요로 하는 전자기기를 교류로 작동시키기 위해서 배터리의 교류를 직류로 변환시키는 교류/직류 변환기(A/D Converter)로 동작할 수 있으며, 반대로 교류를 필요로 하는 전자기기를 축전지로 작동시키기 위해서는 직류를 교류로 변환시키는 인버터(inverter)로 동작할 수 있다. In addition, the
또한, IGBT 모듈(300)은, 이러한 전력변환소자와 배터리, 부하를 전기적으로 연결하기 위한 회로기판을 더 포함할 수 있다. In addition, the
이러한 전력변환소자가 직류-교류 변환, 교류-직류 변환하기 위해 동작하는 과정에서 고온의 열이 발생하며, 고온의 열이 적절하게 방출되지 아니하면 전력변환소자 및 그 밖에 회로기판 소자들에게 손상을 주어, 전력변환효율이 감소하고 장치의 수명이 감소될 수 있다. When the power conversion device operates for DC-AC conversion or AC-DC conversion, high temperature heat is generated. If the high temperature heat is not properly released, the power conversion device and other circuit board devices may be damaged. Given this, the power conversion efficiency can be reduced and the life of the device can be reduced.
따라서, 에너지 저장 시스템(1)은, 전력변환장치(10)를 공냉하기 위한 실외기(50), 제 2 냉매배관, 공조기(30) 및 쿨링 팬(200) 등으로 구성된 공냉 시스템을 포함할 수 있다. Accordingly, the
자세히, 공조기(30)는, 컨테이너(8) 내부에 배치되고 제 2 냉매배관을 통해 실외기(50)와 연결되어 냉매를 공급받아 냉각된 공기를 컨테이너(8) 내부로 공급하여, 컨테이너(8) 전체 내부를 냉각시킬 수 있다. In detail, the
그리고 전력변환장치(10)의 쿨링 팬(200)은 이와 같이 냉각된 컨테이너(8) 내부 공기를 덕트(duct)를 통해 하우징 박스 내부로 유입하여, 하우징 박스를 공냉함으로써, 전력변환장치(10)를 공냉할 수 있다. The cooling
또한, 에너지 저장 시스템(1)은, 전력변환장치(10)를 냉매 냉각하기 위한 실외기(50), 제 1 냉매배관(71, 72) 및 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)를 포함할 수 있다. In addition, the
자세히, 실외기(50)는, 제 2 냉매배관과 별도로 구비되는 제 1 냉매배관(71, 72)으로 냉매 일부를 분지하여 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)로 공급할 수 있다. 이때, 실외기(50)가 공급하는 냉매는 R410A로, 120psi 정도의 고압 냉매일 수 있다. In detail, the
고압 냉매를 공급받는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는 적어도 하나 이상의 IGBT 모듈(300)이 부착하여 지지할 수 있으며, 제 1 냉매배관(71, 72)의 냉매가 밸브를 통과하며 팽창된 냉매를 튜브에서 증발시켜, 부착된 IGBT 모듈(300)을 직접 냉매 냉각시키는 직팽식 구조일 수 있다. 자세히, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는 냉동사이클을 구성하는 1차 유체의 팽창된 냉매를 직접적으로 냉각에 사용할 수 있다. At least one
이러한 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, IGBT 모듈(300)을 간접적으로 냉각하는 쿨링 팬(200)과 달리 IGBT 모듈(300)에 직접 접촉하여 냉매 냉각함으로써, IGBT 모듈(300)의 온도를 좀더 효과적으로 낮출 수 있는 장점이 있다. Unlike the cooling
또한, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)를 통한 IGBT 모듈(300) 냉매 냉각 시스템은, 플레이트 형 구조로 컴팩트하게 구성 가능하여, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)만을 이용하여 IGBT 모듈(300)을 냉각할 경우, 전력변환장치(10)를 작게 형성하여 컨테이너(8) 내에 다수의 전력변환장치(10)를 집약시킬 수 있는 장점이 있다. 예를 들어, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)만을 이용하여 IGBT 모듈(300)을 냉각하는 전력변환장치(10)는, 공냉식 전력변환장치(10)에 비해 적어도 30% 이상의 부피가 축소될 수 있다. In addition, the
한편, 공냉 시스템과 냉매 냉각 시스템을 IGBT 모듈(300)의 온도와 관계없이 모두 동작시키는 것은 불필요한 전력낭비를 발생시킬 수 있다. On the other hand, operating both the air cooling system and the refrigerant cooling system regardless of the temperature of the
전력변환장치(10)는, IGBT 모듈(300)의 온도에 따라 선택적으로 냉각 시스템을 동작시키기 위해 IGBT 모듈(300)의 온도를 측정하는 온도 센서(400)와, 온도 센서(400)가 측정한 온도에 따라서 제 1 냉매배관(71, 72)과 실외기(50)를 연결하는 팽창밸브(60)를 제어하는 온도 제어부(500)를 더 포함할 수 있다. The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어부(500)의 제어에 따라 전력변환장치(10)의 냉각과정을 나타내는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a cooling process of the
도 4를 참조하면, IGBT 모듈(300)이 전력을 변환하는 동작을 수행할 수 있다. (S101)Referring to FIG. 4, the
IGBT 모듈(300)의 전력변환 과정에서는 고온의 열이 발생할 수 있으며, 이러한 열은 폐쇄된 하우징 박스 내부의 온도를 점차적으로 상승시킬 수 있다. During the power conversion process of the
전력변환장치(10)를 공냉하기 위해, 먼저, 공조기(30)를 동작시켜 컨테이너(8) 내부 전체 온도를 낮출 수 있다. (S103)In order to air-cool the
자세히, 실외기(50)로부터 냉매를 공급받은 공조기(30)는, 냉매를 기화시켜 냉각된 공기를 컨테이너(8) 내부로 방출함으로써, 컨테이너(8) 내부 전체 온도를 하강시킬 수 있다. In detail, the
온도 제어부(500)는, 컨테이너(8) 내부 온도와 온도 센서(400)를 통해 IGBT 모듈(300)의 온도를 측정하고, IGBT 모듈(300)이 소정의 온도 이하라면, 쿨링 팬(200)을 동작시켜 IGBT 모듈(300)을 공냉할 수 있다. (S105)The
즉, 온도 제어부(500)는, IGBT 모듈(300)의 온도가 낮으면, 컨테이너(8) 내부의 냉각된 공기를 공급하여 하우징 박스 온도를 낮추는 공냉 시스템 만을 동작시켜, 일거에 복수의 전력변환장치(10)를 냉각시킴으로써, 전력효율을 향상시킬 수 있다. That is, when the temperature of the
온도 제어부(500)는, 온도 센서(400)를 통해 IGBT 모듈(300)의 온도를 측정하고, IGBT 모듈(300)이 소정의 온도 이상이라면, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)를 동작시켜 IGBT 모듈(300)을 공냉할 수 있다. (S107, S109, S111)The
자세히, 온도 제어부(500)는, 온도 센서(400)를 통해 IGBT 모듈(300)의 온도가 소정의 온도를 넘어 전력변환소자가 손상을 입을 위험이 있다고 판단되면, 제 1 냉매배관의 팽창밸브(60)를 오픈하여 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)에 냉매를 공급함으로써, IGBT 모듈(300)을 냉매 냉각시킬 수 있다. (S113)In detail, when the
위 실시예와 반대로, 온도 제어부(500)는, 복수의 전력변환장치(10) 중 소정의 온도 이상의 IGBT 모듈(300)을 지지하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)만을 동작시켜, 불필요한 전력소모를 막을 수 있다. In contrast to the above embodiment, the
즉, 온도 제어부(500)는, IGBT 모듈(300)의 온도에 따라 선택적으로 공냉 시스템과 냉매 냉각 시스템을 동작시킬 수 있으며, 복수의 전력변환장치(10) 중 필요한 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)만을 동작시켜, 효율적인 IGBT 모듈(300)의 온도를 제어할 수 있다. That is, the
나아가, 온도 제어부(500)는, IGBT 모듈(300)의 온도에 따라 팽창밸브(60)의 개폐정도를 제어하여, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)로 공급하는 냉매 유량을 제어함으로써, IGBT 모듈(300)의 온도를 정밀하게 제어할 수도 있다. Further, the
또한, 온도 제어부(500)는, 공조기(30)와 IGBT 모듈(300)의 필요 냉매를 산출하고, 필요 냉매에 따라 실외기(50) 내의 압축기의 회전수와, 팽창장치를 동시에 제어할 수 있다. In addition, the
한편, 위 실시예와는 달리, 온도 제어부(500)는 냉매 냉각식을 우선으로 IGBT 모듈(300)을 냉각하고, 온도가 소정의 온도 이상일 때, 쿨링 팬(200)을 추가적으로 작동하는 실시예도 가능할 것이다. On the other hand, unlike the above embodiment, the
도 5를 참조하면, (a) 그래프는 IGBT 모듈(300)이 동작하여 온도가 향상된 상태에서 공냉 시스템만을 동작시킨 경우 IGBT 모듈(300)의 온도를 나타내고, (b) 그래프는 IGBT 모듈(300) 동작하여 온도가 향상된 상태에서 냉매 냉각 시스템만을 동작시킨 경우 IGBT 모듈(300)의 온도를 나타내며, (c) 그래프는 IGBT 모듈(300) 동작하여 온도가 향상된 상태에서 공냉과 냉매 냉각 시스템을 모두 동작시킨 경우 IGBT 모듈(300)의 온도를 나타낸다. Referring to FIG. 5, (a) the graph shows the temperature of the
이러한 그래프를 통해, 냉매 냉각 시스템을 통해 IGBT 모듈(300)을 냉각하였을 때, 공냉 보다 IGBT 모듈(300)의 온도를 빠르고 좀더 낮게 제어할 수 있음을 알 수 있으며, 두가지 냉각 시스템 모두를 동작시켰을 때 IGBT 모듈(300)의 온도를 가장 낮게 제어할 수 있음을 알 수 있다. Through this graph, it can be seen that when the
이하, 전력변환장치(10)의 구체적인 구조에 대해 좀더 상세히 설명한다. Hereinafter, the specific structure of the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 하우징 박스 내부를 투시하여 나타내는 투시도이다. 6 is a perspective view showing the inside of the housing box of the
도 6을 참조하면, 전력변환장치(10)는, 하우징 박스(250), 쿨링 팬(200), 덕트(210), 핀 히트 싱크(220)(Fin heat sink), IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 및 IGBT 모듈(300)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the
자세히, 하우징 박스(250)는 상자형상의 용기로, 내부의 수용 공간을 구비할 수 있다. In detail, the
이러한 하우징 박스(250)의 적어도 일 측면에는 외부 공기를 하우징 박스(250) 내부로 공급하는 쿨링 팬(200)이 배치될 수 있다. A cooling
그리고 쿨링 팬(200)으로부터 공급된 공기를 안내하는 덕트(210)가 하우징 박스(250) 내에 배치될 수 있다. 자세히, 덕트(210)는, 쿨링 팬(200)에 대응되는 크기로 쿨링 팬(200)에 공급된 공기를 직접 공급받는 덕트 헤드부(211)와, 헤드부(211)보다 좁은 폭으로 하우징 박스(250)의 일면을 따라 연장된 덕트 몸통부(212)를 포함할 수 있다. In addition, a
이러한 덕트(210)의 몸통부 일면에는 핀 히트 싱크(220)가 배치될 수 있다. 핀 히트 싱크(220)는 적어도 하나 이상의 플레이트 형상을 가질 수있으며, 내부에 덕트(210) 측을 향한 다수의 핀을 포함하여 IGBT 모듈(300)에서 발생된 열을 덕트(210) 측을 향해 방출할 수 있다.A
그리고 핀 히트 싱크(220)의 일면에는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)가 배치될 수 있다. 그리고 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 일면 상에는 적어도 하나 이상의 IGBT 모듈(300)이 배치될 수 있다. An IGBT module
자세히, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 일면은 핀 히트 싱크(220)와 접하고, 타면에는 IGBT 모듈(300)이 접하여 배치될 수 있다. In detail, one surface of the IGBT module
좀더 자세히 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 구조를 설명하기 위해 도 7을 참조하면, 한 쌍의 배관헤더(111, 112)와, 플랫튜브(120), 쿨링 플레이트(130)를 포함할 수 있다. To describe the structure of the IGBT module
자세히, 냉매를 공급하는 제 1 냉매배관(71)과 연결된 제 1 배관헤더(111)는 쿨링 플레이트(130) 상측에 배치될 수 있고, 냉매를 환수하는 제 1 냉매배관(72)과 연결된 제 2 배관헤더(112)는 쿨링 플레이트(130) 하측에 배치될 수 있다. In detail, the
그리고 제 1 배관헤더(111)와 제 2 배관헤더(112) 사이에는 복수의 플랫튜브(120)가 배치될 수 있다. 자세히, 제 1 배관헤더(111)에 연결되어 제 2 배관헤더(112)를 향해 연장되는 플랫튜브(120)는, 배관헤더의 연장방향을 따라 등간격으로 나열될 수 있다. 즉, 플랫튜브(120)의 일단은 제 1 배관헤더(111)와 연결되고, 타단은 제 2 배관헤더(112)와 연결될 수 있다. In addition, a plurality of
이러한 플랫튜브(120)는, 쿨링 플레이트(130)의 후면에 부착되어 지지될 수 있으며, 실시예에서 플랫튜브(120)는, 쿨링 플레이트(130) 후면과 커버의 전면에 의해 둘러싸여 지지될 수 있다. The
이러한 플랫튜브(120)는, 제 1 배관헤더(111)로부터 냉매를 공급받아 냉매를 직팽시키거나 팽창밸브(60)에서 팽창된 냉매를 받아 쿨링 플레이트(130)를 냉각하여, 쿨링 플레이트(130)에 부착된 IGBT 모듈(300)을 냉매 냉각할 수 있다. The
그리고 쿨링 플레이트(130)의 전면에는 IGBT 모듈(300)이 접하여 배치될 수 있다. 자세히, IGBT 모듈(300)은, 전력변환소자와 회로기판을 포함하며, 전력변환소자와 회로기판은 몸체에 의해 둘러 싸여져서, 몸체의 일면은 개방되며 개방된 면과 쿨링 플레이트(130) 전면이 접하며, 냉각된 쿨링 플레이트(130)에 의해 직접적으로 냉각되는 구조를 가질 수 있다. 즉, 전력변환소자는 몸체와 쿨링 플레이트(130)에 의해 폐쇄된 공간 내에 배치되어, 효과적으로 냉매 냉각될 수 있다. The
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 정면을 나타낸다. 8A shows the front of an IGBT module
도 8a를 참조하면, 쿨링 플레이트(130)의 정면에는 복수의 IGBT 모듈(300)이 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 자세히, 쿨링 플레이트(130)의 제 1 배관헤더(111) 측에 제 1 행에 IGBT 모듈(300)이 배치될 수 있고, 쿨링 플레이트(130)의 제 2 배관헤더(112) 측 제 2 행에 IGBT 모듈(300) 배치될 수 있으며, 제 1 행에 배치된 IGBT 모듈(300)과 제 2 행에 배치된 IGBT 모듈(300)은 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. Referring to FIG. 8A, a plurality of
자세히, 제 1 행에 두개의 IGBT 모듈(300)이 중앙에 배치되고, 제 2 행에 두개의 IGBT 모듈(300)이 모서리 측 외곽에 배치되어, 제 1 행 IGBT 모듈(300)과 제 2 행 IGBT 모듈(300)이 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. In detail, two
따라서, 플랫튜브(120)는, 제 1 행 IGBT 모듈에만 오버랩되는 제 1 플랫튜브와, 상기 제 2 행 IGBT 모듈에만 오버랩되는 제 2 플랫튜브를 포함할 수 있다. 또한, 플랫튜브(120)는, 상기 제 1 행 IGBT 모듈과 상기 제 2 행 IGBT 모듈에 동시에 오버랩되는 제 3 플랫튜브를 포함할 수도 있다. Accordingly, the
즉, 이러한 행별로 IGBT 모듈(300) 배치를 달리하여, 제 1 행의 IGBT 모듈(300)과 제 2 행의 IGBT 모듈(300)을 별개의 플랫튜브(120)로 냉각함으로써, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. That is, by arranging the
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 후면을 나타내며, 도 8c는 도 8b의 A-A'의 단면을 나타낸다. FIG. 8B shows a back side of the IGBT module
도 8b를 참조하면, 쿨링 플레이트(130)의 후면에는 플랫튜브(120)가 제 1 배관헤더(111)와 제 1 배관헤더(111)에 수직방향으로 이격된 제 2 배관헤더(112)를 사이에 배치되며, 복수의 플랫튜브(120)들은 소정 간격 이격되어 수평방향으로 배열될 수 있다. Referring to FIG. 8B, the rear surface of the
도 8c를 참조하면, 이러한 플랫튜브(120) 내부에는, 적어도 일렬로 나열된 복수의 마이크로 채널(122)을 포함하며, 마이크로 채널(122)들은 배관헤더로부터 공급받은 고압 냉매를 이용하여 쿨링 플레이트(130)를 냉각할 수 있다. Referring to FIG. 8C, the
이러한 마이크로 채널 플랫튜브(120)는 고압 냉매를 이용하여 고효율 냉각이 가능하며, 크기가 작아 IGBT 모듈(300) 냉매 교환기를 컴팩트하게 형성할 수 있는 장점이 있다. The micro-channel
이하, 마이크로 채널 플랫튜브(120)를 포함하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 구조의 일례들과 각각의 일례들의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, examples of the structure of the IGBT module
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 구조의 일례로, 도 9a는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 쿨링 플레이트(130) 정면을 나타내고, 도 9b는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 커버와 튜브를 나타내며, 도 9c는 도 9b의 B-B'의 단면을 나타낸다. 9A to 9C are examples of the structure of the IGBT module
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 일 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 쿨링 플레이트(130), 배관헤더 및 플랫튜브(120)를 포함할 수 있다. 9A to 9C, the IGBT module
자세히, 쿨링 플레이트(130)의 전면에는 IGBT 모듈(300)이 배치되며, IGBT 모듈(300)을 볼팅 체결하기 위한 볼팅 홀들이 형성될 수 있다. In detail, the
그리고 쿨링 플레이트(130)의 일측 모서리에는 제 1 배관헤더(111)가 배치되고, 반대측 모서리에는 제 2 배관헤더(112)가 배치될 수 있다. 이러한 쿨링 플레이트(130) 후면에는, 제 1 배관헤더(111)에서 제 2 배관헤더(112) 측으로 연장되며 배관헤더 연장방향으로 나열되는 복수의 홈들이 형성될 수 있다. The
그리고 복수의 홈에는 각각 플랫튜브(120)가 배치될 수 있다. 자세히, 홈에 플랫튜브(120)를 브레이징하여, 쿨링 플레이트(130)와 플랫튜브(120)를 일체형으로 형성할 수 있다. The
이때, 홈의 높이와 플랫튜브(120)의 높이를 일치시켜, 플랫튜브(120) 상면(125)과 쿨링 플레이트(130)의 상면(135)이 연장되도록 형성할 수 있다. 이러한 경우, 플랫튜브(120)가 형성된 쿨링 플레이트(130) 후면에 IGBT 모듈(300)을 접촉 배치시켜, 플랫튜브(120)와 IGBT 모듈(300)이 접하는 구조로 형성할 수도 있다. At this time, by matching the height of the groove and the height of the
쿨링 플레이트(130)와 플랫튜브(120) 일체형 구조는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 두께를 얇게 형성하여 공간 효율을 향상되나, 쿨링 플레이트(130)의 두께 제한이 있어, IGBT 모듈(300)에서 발생된 열의 확산이 어려워 IGBT 모듈(300)의 일부가 부분적으로 가열됨에 의해 핫 스팟(hot spot)이 발생할 수 있다.
도 10a 내지 도 10b는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 구조의 다른 일레로, 도 10a는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 분리 사시도이고, 도 10b는 도 10a의 C-C'의 단면도이다.10A to 10B are another embodiment of the structure of the IGBT module
도 10a를 참조하면, 다른 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 쿨링 플레이트(130), 커버 플레이트(140), 배관헤더(111, 1112) 및 플랫튜브(120)를 포함할 수 있다. 10A, the IGBT module
자세히, 커버 플레이트(140)의 일측 모서리에는 제 1 배관헤더(111)가 배치되고, 타측 모서리에는 제 2 배관헤더(112)가 배치될 수 있다. In detail, the
그리고 커버 플레이트(140)의 상면에는 플랫튜브(120)가 등간격으로 나열될 수 있다. 자세히, 커버 플레이트(140)의 상면에 플랫튜브(120)를 브레이징하여, 커버 플레이트(140)와 플랫튜브(120)를 일체형으로 형성할 수 있다. The
쿨링 플레이트(130)의 전면에는 IGBT 모듈(300)이 배치되며, IGBT 모듈(300)을 볼팅 체결하기 위한 볼팅 홀들이 형성될 수 있다. 이때, 커버 플레이트(140)에도 쿨링 플레이트(130)의 볼팅 홀에 대응되는 위치에 볼팅 홀이 형성될 수 있다. An
이러한 쿨링 플레이트(130) 후면에는, 커버 플레이트(140)에 형성된 플랫튜브(120)에 대응되는 위치에 복수의 홈들이 형성될 수 있다.On the rear surface of the
도 10b를 참조하면, 커버 플레이트(140) 상면에 배치된 플랫튜브(120)는 쿨링 플레이트(130) 홈에 끼워져 결합되어, 플랫튜브(120)는, 커버 플레이트(140) 상면과 쿨링 플레이트(130)의 홈으로 둘러 싸일 수 있다. Referring to FIG. 10B, the
이러한 실시예의 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 플랫튜브(120)를 커버 플레이트(140)에 브레이징한 후 쿨링 플레이트(130)와 결함시킴으로, 쿨링 플레이트(130)의 두께를 충분히 확보할 수 있어, 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)를 통한 열확산 증가로, IGBT 모듈(300)의 온도를 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다. The IGBT module
나아가, 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)는 체결부재(150)로 결합되어, 플랫튜브(120)와 쿨링 플레이트(130)의 접촉 저항을 좀더 향상시킴으로써, 플랫튜브(120)와 IGBT 모듈(300) 사이에 열 교환이 효과적으로 이루어질 수 있다. Furthermore, the
자세히, 체결부재(150)는, 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)를 관통하는 복수의 볼트(152)와, 볼트(152)의 양단에 배치되어 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)에 조임력을 제공하는 너트(151, 153)를 포함하여, 쿨링 플레이트(130)와 커버 플레이트(140) 결합력을 증가시킬 수 있다. In detail, the
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 구조의 또 다른 일레로, 도 11a는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 분리 사시도이고, 도 11b는 도 11a의 D-D'의 단면도이다.11A to 11B are yet another embodiment of the structure of the IGBT module
도 11a를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 쿨링 플레이트(130), 커버 플레이트(140), 배관헤더(111, 112) 및 플랫튜브(120)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11A, the IGBT module
자세히, 자세히, 커버 플레이트(140)의 일측 모서리에는 제 1 배관헤더(111)가 배치되고, 타측 모서리에는 제 2 배관헤더(112)가 배치될 수 있다. In detail, in detail, the
이러한 커버 플레이트(140) 일면에는, 제 1 배관헤더(111)에서 제 2 배관헤더(112) 측으로 연장되며 배관헤더 연장방향으로 나열되는 복수의 돌출부(131)들이 형성될 수 있다.On one surface of the
그리고 커버 플레이트(140)의 돌출부(131)에는 플랫튜브(120)가 배치될 수 있다. 자세히, 커버 플레이트(140)의 돌출부(131) 상면에 플랫튜브(120)가 써머 본딩(thermal bonding)되어 결합할 수 있다. In addition, the
그리고 쿨링 플레이트(130)의 전면에는 IGBT 모듈(300)이 배치되며, IGBT 모듈(300)을 볼팅 체결하기 위한 볼팅 홀들이 형성될 수 있다. 이러한 쿨링 플레이트(130) 후면에는, 제 1 배관헤더(111)에서 제 2 배관헤더(112) 측으로 연장되며 배관헤더 연장방향으로 나열되는 복수의 홈(142)들이 형성될 수 있다. The
이러한 쿨링 플레이트(130)의 홈(142)과 커버 플레이트(140)의 돌출부(131)는 서로 대응되는 위치에 형성되어, 커버 플레이트(140)의 복수의 돌출부(131)는, 쿨링 플레이트(130)의 홈(142)에 끼워지도록 결합할 수 있다. The
즉, 커버 플레이트(140)의 돌출부(131) 상면에는 플랫튜브(120)의 일면이 접하도록 배치되며, 플랫튜브(120)는, 커버 플레이트(140)의 돌출부(131) 상면과 쿨링 플레이트(130)의 바닥면 사이에 배치되어 돌출부(131)와 홈(142)에 의해 가압됨으로써, 접촉저항이 향상될 수 있다. That is, one surface of the
이러한 실시예의 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 플랫튜브(120)를 커버 플레이트(140)에 플랫튜브(120)를 써머 본딩한 후 쿨링 플레이트(130)와 결함시킴으로, 쿨링 플레이트(130)의 두께를 충분히 확보할 수 있어, 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)를 통한 열확산 증가로, IGBT 모듈(300)의 온도를 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다. The IGBT module
자세히, 도 12를 참조하면, 쿨링 플레이트(130)의 두께가 5mm 이상일 때, 쿨링 플레이트(130)의 온도가 급격하게 하강하는 것을 확인할 수 있으며, 10mm 이상일 때에는 온도 하강율이 급격하게 낮아지는 것을 알 수 있다. In detail, referring to FIG. 12, when the thickness of the
따라서, 쿨링 플레이트(130) 두께가 5mm 내지 10mm 사이일 때, 최적의 효율로 IGBT 모듈(300)을 냉각시킬 수 있음을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that when the thickness of the
또한, 플랫튜브(120)는, 커버 플레이트(140)의 돌출부(131)와 쿨링 플레이트(130) 홈(142) 사이에 끼워져 접촉 저항이 향상됨으로써, 쿨링 플레이트(130)를 좀더 효과적으로 냉각할 수 있는 장점이 있다. In addition, the
나아가, 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)는 체결부재(150)로 결합되어, 플랫튜브(120)와 쿨링 플레이트(130)의 접촉 저항을 좀더 향상시킬 수 있다. Furthermore, the
자세히, 체결부재(150)는, 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)를 관통하는 복수의 볼트(152)와, 볼트(152)의 양단에 배치되어 커버 플레이트(140)와 쿨링 플레이트(130)에 조임력을 제공하는 너트(151, 153)를 포함하여, 쿨링 플레이트(130)와 커버 플레이트(140) 결합력을 증가시킬 수 있다. In detail, the
이하, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)를 이용하여 IGBT 모듈(300)을 냉각하는 전력변환장치(10)를 좀더 소형화하기 위한 전력변환장치(10)의 구조에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the structure of the
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 사시도이다. 13 is a perspective view of a
도 13을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)는, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100), 제 1 IGBT 모듈(301) 및 제 2 IGBT 모듈(302)을 포함할 수 있다. 그리고 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 복수의 튜브와 쿨링 플레이트를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 13, the
자세히, 쿨링 플레이트의 전면에는 적어도 하나 이상의 제 1 IGBT 모듈(301)이 배치될 수 있다. 그리고 쿨링 플레이트의 후면에는 적어도 하나 이상의 제 2 IGBT 모듈(302)이 배치될 수 있다. In detail, at least one
그리고 이러한 쿨링 플레이트 내부에는, 복수의 튜브가 배치되고, 복수의 튜브는 냉매를 공급받아 냉매를 직팽시키거나 팽창밸브(60)에서 팽창된 냉매를 받아 쿨링 플레이트를 냉각하여, 쿨링 플레이트의 양면에 부착된 IGBT 모듈(300)들을 동시에 냉매 냉각할 수 있다. In the cooling plate, a plurality of tubes are disposed, and the plurality of tubes are supplied with a refrigerant to straighten the refrigerant or receive the refrigerant expanded by the
쿨링 플레이트 내부에 배치되는 튜브는, 원형관, 플랫 튜브 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 그리고 하나의 튜브는, 쿨링 플레이트의 일단에서 쿨링 플레이트의 연장방향을 따라 연장되다 쿨링 플레이트의 타단에서 휘어져 다시 반대측 연장방향으로 연장되는 구조로, 냉매 유입구와 냉매 환수구를 동시에 포함할 수 있다. The tube disposed inside the cooling plate may have various shapes such as a circular tube and a flat tube. In addition, one tube may extend along the extending direction of the cooling plate at one end of the cooling plate and bend at the other end of the cooling plate to extend in the opposite extension direction, and may include a refrigerant inlet and a refrigerant return port at the same time.
실시예에서, 튜브는, 마이크로 채널을 포함하는 플랫튜브(120)일 수 있으며, 이러한 마이크로 채널들은 공급받은 고압 냉매를 이용하여 쿨링 플레이트를 효과적으로 냉각할 수 있다. 이러한 마이크로 채널 플랫튜브(120)는 고압 냉매를 이용하여 고효율 냉각이 가능하며, 크기가 작아 IGBT 모듈(300) 냉매 교환기를 컴팩트하게 형성할 수 있는 장점이 있다. In an embodiment, the tube may be a
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 측면의 일례이다. 14 is an example of the side of the
도 14를 참조하면, 제 1 IGBT 모듈(301)과, 제 2 IGBT 모듈(302)은 쿨링 플레이트를 사이에 두고 서로 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다. 자세히, 쿨링 플레이트가 수평방향으로 연장된다고 볼 때, 제 1 IGBT 모듈(301)을 수직방향으로 이동시키면 제 2 IGBT 모듈(302)과 정확히 중첩될 수 있다. Referring to FIG. 14, the
제 1 IGBT 모듈(301)과 제 2 IGBT 모듈(302)이 쿨링 플레이트를 사이에 두고 오버랩되는 구조의 전력변환장치(10)는, 하나의 쿨링 플레이트로 양면에 배치된 IGBT 모듈(300)을 동시에 방열시켜, 일면에만 IGBT 모듈(300)을 배치하는 구조에 비해 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 부피가 50% 이상 감소될 수 있다. The
정리하면, 또 다른 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 부피가 큰 IGBT 모듈(300) 공냉 시스템에서 냉매 냉각 시스템으로 전환하며 부피를 적어도 30%이상 축소시킬 수 있으며, 쿨링 플레이트의 양면에 IGBT 모듈(300)을 배치하는 구조를 통해 전력변환장치(10)의 부피를 50% 이상 감소시킬 수 있는 장점이 있다. In summary, the IGBT module
다만, 제 1 IGBT 모듈(301)과, 제 2 IGBT 모듈(302)은 쿨링 플레이트를 사이에 두고 서로 완전히 오버랩될 경우, 양 사이의 쿨링 플레이트 영역이 과다하게 과열되어 핫 스팟이 발생할 수 있다. However, when the
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 전력변환장치(10)의 측면의 다른 일례이다.15 is another example of the side of the
도 15를 참조하면, 제 1 IGBT 모듈(301)과, 제 2 IGBT 모듈(302)은 쿨링 플레이트를 사이에 두고 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 자세히, 쿨링 플레이트가 수평방향으로 연장된다고 볼 때, 제 1 IGBT 모듈(301)을 수직방향으로 이동시키면 제 2 IGBT 모듈(302)과 일부만 오버랩될 수 있다. Referring to FIG. 15, the
자세히, 쿨링 플레이트는 제 1 IGBT 모듈(301)과 제 2 IGBT 모듈(302) 사이에 배치되는 제 1 영역(L1)과, 제 1 IGBT 모듈(301)과 제 2 IGBT 모듈(302) 각각에만 오버랩되는 제 2 영역(L2)을 포함할 수 있다. In detail, the cooling plate overlaps only the first region L1 disposed between the
도 15와 달리, 제 1 IGBT 모듈(301)과 제 2 IGBT 모듈(302)은 완전히 엇갈리도록 배치되어, 쿨링 플레이트는 제 1 IGBT 모듈(301)과 제 2 IGBT 모듈(302) 각각에만 오버랩되는 제 2 영역(L2)을 포함할 수 있다. Unlike FIG. 15, the
즉, 다른 일례의 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 제 1 IGBT 모듈(301)과 제 2 IGBT 모듈(302) 사이에 배치되는 쿨링 플레이트의 제 1 영역(L1)을 감소시켜 핫 스팟 발생을 막을 수 있다.That is, another example IGBT module
한편, 쿨링 플레이트의 양면에 IGBT 모듈(300)을 배치함에 따라서, IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는 하나의 튜브로 IGBT 모듈(300) 한 쌍을 동시에 냉각해야 하므로, 냉각 효율이 감소할 수 있다. On the other hand, as the
양면 IGBT 모듈(300) 배치구조에서 냉각 효율 감소를 막기 위하여, 쿨링 플레이트 내부에 튜브를 적어도 2열 이상으로 배치하여 냉매 압손에 의한 성능 저하를 개선할 수 있다.In order to prevent a reduction in cooling efficiency in the double-
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 측 단면의 일례이다. 16 is an example of a side cross section of a
도 16을 참조하면, 쿨링 플레이트(130) 내부에 복수의 튜브(120a, 120b)는 적어도 2열 이상으로 배열될 수 있다. 이때, 전열과 후열의 튜브(120a, 120b)들은 상호 나란하게 배열되는 구조일 수 있다. Referring to FIG. 16, the plurality of
즉, 전열에 배치되는 튜브(120a)의 일면과, 후열에 배치되는 튜브(120b)의 일면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. That is, one surface of the
이러한 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)는, 쿨링 플레이트(130) 내부에 튜브(120a, 120b)를 적어도 2열 이상으로 배치하여 냉매 압손에 의한 성능 저하를 개선할 수 있다.The IGBT module
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 단면의 다른 일례이다. 17 is another example of a cross section of the
쿨링 플레이트(130) 내부에 복수의 튜브(120a, 120b)는 적어도 2열 이상으로 배열될 수 있다. 이때, 전열과 후열의 튜브(120a, 120b)들은 상호 지그 재그형으로 배열될 수 있다. The plurality of
즉, 전열에 배치되는 튜브(120a)의 일면과, 후열에 배치되는 튜브(120a)의 일면은 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. That is, one surface of the
이러한 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 구조는, 쿨링 플레이트(130) 내부에 튜브(120a, 120b)를 적어도 2열 이상으로 배치하여 냉매 압손에 의한 성능 저하를 개선할 수 있고, 쿨링 플레이트(130) 전면을 균일하게 냉각하여, 핫 스팟 발생을 감소시킬 수 있다. The IGBT module cooling heat exchanger (100) structure, by placing the tubes (120a, 120b) in at least two rows in the
도 18은, 도 17의 전력변환장치(10)의 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 단면을 구체적으로 도시한 도면이다. FIG. 18 is a view specifically illustrating a cross section of the IGBT module
도 18을 참조하면, 쿨링 플레이트(130)는, 전면에 제 1 IGBT 모듈(301)이 배치되는 제 1 쿨링 플레이트(130a)와, 전면에 제 2 IGBT 모듈(302)이 배치되는 제 2 쿨링 플레이트(130b)를 포함하고, 제 1 쿨링 플레이트(130a)의 후면에는 복수의 돌출부(131a)와 홈이 형성되며, 복수의 돌출부 상에는 튜브(120a, 120b)가 배치되고, 제 2 쿨링 플레이트(130b)의 후면에는 복수의 돌출부(131b)와 홈이 형성되며, 복수의 돌출부 상에는 튜브(120a, 120b)가 배치되며, 제 1 쿨링 플레이트(130a)의 후면에 돌출부(131a)와, 제 2 쿨링 플레이트(130b)의 후면의 홈이 끼워지도록 제 1 쿨링 플레이트(130a)와 제 2 쿨링 플레이트(130b)가 결합할 수 있다. Referring to FIG. 18, the
즉, 제 1 쿨링 플레이트(130a)의 돌출부(131a) 상면에는 튜브(120a, 120b)의 일면이 접하도록 배치되고 상기 돌출부(131a)는 제 2 쿨링 플레이트(130b)의 홈에 끼워져, 튜브(120a, 120b)는, 제 1 쿨링 플레이트(130a)의 돌출부(131a) 상면과 제 2 쿨링 플레이트(130b)의 홈 바닥면 사이에 끼워져 돌출부와 홈에 의해 가압됨으로써, 접촉저항이 향상될 수 있다. 그리고 튜브(120a, 120b)의 접촉저항 향상으로 인하여, 튜브(120a, 120b)와 IGBT 모듈(300) 사이에 열 교환이 좀더 효과적으로 이루어질 수 있다.That is, one surface of the
나아가, 제 2 쿨링 플레이트(130b)와 제 1 쿨링 플레이트(130a)는 체결부재(150)로 결합되어, 튜브(120)와 제 1 쿨링 플레이트(130a)의 접촉 저항을 좀더 향상시킴으로써, 튜브(120)와 IGBT 모듈(301, 302) 사이에 열 교환이 효과적으로 이루어질 수 있다. Furthermore, the
자세히, 체결부재(150)는, 제 2 쿨링 플레이트(130b)와 제 1 쿨링 플레이트(130a)를 관통하는 복수의 볼트(152)와, 볼트(152)의 양단에 배치되어 제 2 쿨링 플레이트(130b)와 제 1 쿨링 플레이트(130a)에 조임력을 제공하는 너트(151, 153)를 포함하여, 제 1 쿨링 플레이트(130a)와 제 2 쿨링 플레이트(130b) 결합력을 증가시킬 수 있다. In detail, the
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, and the like described in the above embodiments are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in each embodiment may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be interpreted that the contents related to such a combination and modification are included in the scope of the present invention.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, the above description has been made with reference to the embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may be exemplified above without departing from the essential characteristics of the present embodiments. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
Claims (9)
상기 플랫튜브의 상단부에 구비되며, 상기 냉매를 공급하는 제1냉매 유입배관이 연결되는 제1배관헤더;
상기 플랫튜브의 하단부에 구비되며, 상기 냉매를 배출하는 제2냉매 유출배관이 연결되는 제2배관헤더;
일면에 상기 플랫튜브를 수용하는 복수의 홈이 배치되고, 타면에 적어도 하나 이상의 IGBT 모듈을 지지하는 지지부를 갖는 쿨링 플레이트; 및
상기 쿨링 플레이트와 체결부재를 통해 결합되며, 상기 쿨링 플레이트의 복수의 홈과 서로 대응되는 위치에 형성되는 복수의 돌출부가 구비되는 커버 플레이트를 포함하고,
상기 복수의 돌출부는 상기 복수의 홈에 끼워지도록 결합되고,
상기 플랫튜브의 내부에는 적어도 하나의 열로 나열된 복수의 마이크로 채널(Micro-channel)이 포함되고,
상기 쿨링 플레이트와 상기 커버 플레이트의 사이에 상기 플랫튜브가 위치되고,
상기 플랫튜브는 상기 쿨링 플레이트의 홈의 바닥면과 상기 커버 플레이트의 돌출부의 상면의 사이에서 가압되는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기. A plurality of flat tubes having a channel through which the refrigerant passes, extending in the vertical direction;
A first pipe header provided at an upper end of the flat tube and connected to a first refrigerant inlet pipe for supplying the refrigerant;
A second pipe header provided at a lower end of the flat tube and connected to a second refrigerant outlet pipe for discharging the refrigerant;
A cooling plate having a plurality of grooves accommodating the flat tube on one surface thereof and a supporting part supporting at least one IGBT module on the other surface thereof; And
A cover plate coupled to the cooling plate through a fastening member and having a plurality of protrusions formed at positions corresponding to the plurality of grooves of the cooling plate;
The plurality of protrusions are coupled to fit in the plurality of grooves,
The inside of the flat tube includes a plurality of micro-channel (Micro-channel) listed in at least one row,
The flat tube is positioned between the cooling plate and the cover plate,
And the flat tube is pressurized between the bottom surface of the groove of the cooling plate and the top surface of the protrusion of the cover plate.
상기 쿨링 플레이트의 타면에 배치되고, 전력변환소자와 상기 전력변환소자와 연결된 회로기판을 포함하는 복수의 IGBT 모듈을 더 포함하고,
상기 쿨링 플레이트 타면의 상측에 제 1 IGBT 모듈이 배치되고,
상기 쿨링 플레이트 타면의 하측에 제 2 IGBT 모듈이 배치된
IGBT 모듈 냉각 열 교환기.The method of claim 1,
A plurality of IGBT modules disposed on the other surface of the cooling plate and including a power conversion element and a circuit board connected to the power conversion element;
The first IGBT module is disposed on the other side of the cooling plate,
The second IGBT module is disposed below the other side of the cooling plate
IGBT Modular Cooling Heat Exchanger.
상기 플랫튜브는,
상기 제 1 IGBT 모듈과 오버랩되는 제 1 플랫튜브와, 상기 제 2 IGBT 모듈과 오버랩되는 제 2 플랫튜브를 포함하는
IGBT 모듈 냉각 열 교환기. The method of claim 2,
The flat tube,
A first flat tube overlapping the first IGBT module and a second flat tube overlapping the second IGBT module
IGBT Modular Cooling Heat Exchanger.
상기 플랫튜브의 일면은 상기 쿨링 플레이트의 홈의 바닥면과 접하고,
상기 플랫튜브의 타면은 상기 커버 플레이트의 돌출부의 상면과 접하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기. The method of claim 1,
One surface of the flat tube is in contact with the bottom surface of the groove of the cooling plate,
The other surface of the flat tube is in contact with the upper surface of the protrusion of the cover plate IGBT module cooling heat exchanger.
상기 플랫튜브는, 상기 커버 플레이트의 돌출부 상면에 써멀 본딩(thermal bonding)되어 결합하는
IGBT 모듈 냉각 열 교환기. The method of claim 6,
The flat tube is thermally bonded to the upper surface of the protrusion of the cover plate to be bonded
IGBT Modular Cooling Heat Exchanger.
상기 체결부재는,
상기 커버 플레이트와 상기 쿨링 플레이트를 관통하는 복수의 볼트와, 상기 볼트의 양단에 배치되어 상기 커버 플레이트와 쿨링 플레이트에 조임력을 제공하는 너트를 포함하는
IGBT 모듈 냉각 열 교환기.
The method of claim 1,
The fastening member,
A plurality of bolts passing through the cover plate and the cooling plate, and nuts disposed at both ends of the bolt to provide a tightening force to the cover plate and the cooling plate.
IGBT Modular Cooling Heat Exchanger.
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---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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인용발명 2: 미국 특허출원공개공보 US2012/0236500호(2012.09.20.) 1부.* |
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