JPS62255266A - 内燃機関駆動電気式車両の冷却方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、内燃機関運動電気式車両に搭載されている
電気品、とくに半導体変換装置を冷却する冷却方式に関
する。

〔従来技術とその問題点〕

第４図は直流電動機を駆動電動機とする内燃機関′運動
電気式車両の主回路図であって、内燃機関としてのディ
ーゼルエンジン２により交流発電機３を駆動し、この交
流発電機３が発生する交流電力を半導体変換装置として
の整流器４で直流電力に変換し、駆動用の直流電動機５
に供給して速度制御することにより、当該車両を所望の
速度で運転しようとするものである。この直流電動機５
は速度制御が容易であることから多用されていたが、保
守に手間がかかること、過電流を流すことができないこ
と、高価であることなどから、次第に交流電動機に置換
されるようになってきている。

第５図は誘導電動機を駆動電動機とする内燃機関運動電
気式車両の主回路図であって、内燃機関としてのディー
ゼルエンジン２により交流発電機３を駆動するのである
が、この交流発電機３が発生する交流電力を半導体変換
装置としての整流器６ならびにインバータ７により可変
電圧・可変周波数の交流電力に変換して、駆動用の誘導
電動機８を所望の速度で運転しようとするものである。

なお第４図・第５図に図示している車両駆動用電動機５
や８、あるいはインバータ７は、１台の車両に複数組を
設置して駆動するよう構成するのが通常であるが、図示
が複雑になるのを避けるために、以下に記載の従来例な
らびに本発明の説明では１台としている。

第６図は第５図に図示のように構成されている内燃機関
運動電気式車両の主要機器の冷却方式の従来例を示す図
である。この第６図において、内燃機関としてのディー
ゼルエンジン２の冷却は、ポンプ１１−により冷却媒体
としての冷却水１２を循環させてディーゼルエンジン２
からの発熱を取り去り、さらに放熱器１３においてこの
ディーゼルエンジン２に結合されているファン１４から
の送風で冷却水１２の温度を低下させることで達成して
いる。

また交流発電機３と整流器６とはこの交流発電機３に結
合されているファン１５による送風で両者を同時に冷却
するようにしている。

ディーゼルエンジン２と交流発電機３とは、常にほぼ一
定の速度で運転しているのでファン１４と１５の送風に
よる冷却効果もほぼ一定値を維持できるが、車両駆動用
の誘導電動機８はその速度が大幅に変化するので、当該
電動機８に結合したファンにより冷却することには無理
がある。そこで別途に送風ファン１６を設けてこれを一
定速度で運転して冷却空気１７を送風する強制風冷方式
が採用される。

ところで半導体変換装置としてのインバータ７は、装置
を構成している半導体スイッチ素子からの発熱の他に、
装置内に設けられているリアクトルや抵抗、さらにスナ
バ回路からの発熱が加わるのであるが、これらからの発
熱は半導体スイッチ素子の動作周波数が高いほど大であ
る。それ故インバータ７の発生熱量は整流器６のそれよ
りも大幅に増加するので、専用の冷却装置が必要となる
が、従来の強制風冷では冷却装置が大形になって、取付
はスペースに制約がある車両に搭載することが困難であ
る。そこで第６図に示すように冷却効果が大きい液冷方
式すなわちポンプ２１により油または水などの冷却液体
２２を循環させてインバータ７からの発熱を取り去り、
放熱器２３でこの冷却媒体２２の温度を低下させるので
あるが、この放熱器２３は別途に設置されて一定速度で
運転する送風ファン２４により冷却するようにしている
。

上述のように、内燃機関運動電気式車両を構成する機器
は、それぞれの特性にあわせた別個の冷却装置を備える
ので高価な装置となるばかりでなく、大形になって制限
された車両スペース内に収納するのが困難になるという
欠点を有する。

〔発明の目的〕

この発明は、内燃機関運動電気式車両に搭載されている
電機品の冷却システムを共用することで小形・軽量化を
図ることができる内燃機関運動電気式車両の冷却方式を
提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、内燃機関運動電気式車両に右いて、内燃機
関はエネルギー変換効率が小であるために発生損失が大
きく、従ってその冷却装置の冷却能力は他の電機品にく
らべて非常に大であること、また駆動電動機は強制冷却
であることからその冷却能力を容易に増大できることに
着目したものであって、半導体変換装置を冷却する冷却
媒体の温度を、内燃機関の冷却装置あるいは駆動電動機
の冷却装置に組み込んだ放熱手段により放熱させること
により、前記半導体変換装置用冷却媒体の放熱装置を小
形化あるいは省略することで内燃機関運動電気式車両の
冷却装置の小形・軽量化を図ろうとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す冷却システム図であって
、内燃機関運動電気式車両の機器構成は第５図に図示の
ものである。

第１図において、内燃機関としてのディーゼルエンジン
２は、ポンプ１１により循環される冷却水１２によりデ
ィーゼルエンジン２の冷却を行い、このディーゼルエン
ジン２に結合されたファン１４からの送風により、放熱
器１３にふいて冷却水１２を冷却することと、交流発電
機３と整流器６に生じた発熱は、交流発電機３に結合さ
れているファン１５による送風で冷却することと、車両
駆動用の誘導電動機８に生じた発熱は送風ファン１６と
冷却空気１７とによる強制風冷で冷却するのは第６図で
既述の従来例の場合と同じである。

本発明においては、半導体変換装置としてのインバータ
７で発生する熱は、ポンプ２１で循環される油または水
などの冷却液体２２により取り去るのであるが、そのた
めに温度が上昇した冷却液体２２は熱交換器３１におい
てディーゼルエンジン２を冷却する冷却水１２によりそ
の熱を取り去られたのち、再びインバータ７を冷却すべ
く循環される。

すなわち、ディーゼルエンジン２を冷却するための冷却
水１２は放熱器１３で十分に冷却されたのち、ポンプ１
１により熱交換器３１に流入してインバータ７からの発
熱を取り去るのであるが、そのための冷却水１２の温度
上昇は僅かであり、引続きディーゼルエンジン２を冷却
した後に放熱器１３においてファン１４による送風でそ
の温度を低下させるようにしている。

ディーゼルエンジン２などの内燃機関のエネルギー変換
効率；工、電機品のエネルギー変換効率にくらべて格段
に低いので、同一の出力を（尋るのに内燃機関が発生す
る損失は電機品の数倍から数１０倍であり、従って内燃
機関を冷却するための冷却装置も大きな能力を必要とす
る。たとえば電機品の出力が１メガワット程度の場合に
、これと同等の出力のディーゼルエンジンでは６メガワ
ツト程度の冷却能力を有する装置を備えてふかねばなら
ないことがち、第１図に示すような冷却方式にした場合
に、ディーゼルエンジン２冷却用の放熱器工３とファン
１４およびポンプ１１の容量を増大させなくても冷却能
力の余裕分でまかなうことができるし、もしも容量を増
大させる場合でも、その増加量はごく僅かである。

第２図は本発明の第２の実施例を示す冷却システム図で
あって、内燃機関運動電気式車両の機器構成は第５図に
示すものである。

この第２図において、ディーゼルエンジン２を冷却する
ためのポンプ１１と冷却水１２と放熱器１３ならびにフ
ァン１４、交流発電機３と整流器６を冷却するためのフ
ァン１５、車両駆動用の誘導電動機８を冷却するための
冷却空気１７を送る送風ファン１６の用途・名称・機能
などは第１図に示す従来例の場合と同じであるから、こ
れらの説明は省略する。

第２図に示す第２の実施例においては、インバータ７を
冷却するためにポンプ２１で循環される冷却液体２２は
、インバータ７の発熱を取り去ることでその温度を上昇
させ、放熱器３２に流入するのであるが、この放熱器３
２を外部から冷却する空気を送るのは、ディーゼルエン
ジン２を冷却するための放熱器１３に送風するファン１
４が共用されている。

すなわちファン１４の容量を僅かに増大させることによ
り、あるいはファン１４の余力で、本来冷却すべきディ
ーゼルエンジン２用の放熱器１３の他にインバータ７を
冷却するための放熱器３２を同時に冷却するようにして
いる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す冷却システム図で
あって、内燃機関運動電気式車両の機器構成は第５図に
示すとおりであり、この第３図におけるディーゼルエン
ジン２を冷却するためのポンプ１１と冷却水１２と放熱
器１３ならびにファン１４、交流発電機３と整流器６と
を冷却するためのファン１５、車両駆動用の誘導電動機
８を冷却するために冷却空気１７を送る送風ファン１６
の用途・名称・機能などは第１図に示す従来例の場合と
同様であるから１．これらの説明は省略する。

第３図に示す第３の実施例においては、インバータ７を
冷却するためにポンプ２１で循環される冷却液体２２は
、インバータ７の発熱を取り去ることでその温度が上昇
するが、この冷却液体２２の温度を下げるための放熱器
３３は誘導電動機８を冷却する冷却空気１７を導く風胴
３５の中に設置されている。

すなわち送風ファン１６の容量を増大させることにより
、誘導電動機８を冷却すると同時に、インバータ７を冷
却するための放熱器３３を冷却することができるように
している。

〔発明の効果〕

この発明によれば、内燃機関運動電気式車両を構成して
いる機器のうちの半導体変換装置の冷却には油あるいは
水などの液体を用い、この冷却液体の温度は熱交換器あ
るいは放熱器により低下させるのであるが、これら熱交
換器あるいは放熱器の冷却は、内燃機関あるいは駆動電
動機の冷却装置を利用して同時に冷却するようにする。

このような構成にすれば、内燃機関などの冷却装置は、
その冷却能力に余裕があるのが通常であるから、半導体
変換器の発生損失は設備容量を増大させることなく、あ
るいは、僅かな容量増加により取り除くことができる。

これに対し、半導体変換装置ではこれの放熱器あるいは
熱交換器を冷却するための設備が不要となるために、全
体として冷却装置を小形・軽量化することができるので
、取付はスペースに制約の多い車両に搭載するのに好適
であるばかりでなく、全体のコストを低下できる効果も
合わせて有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す冷却システム図であり、
第２図は本発明の第２の実施例を示す冷却システム図、
第３図は本発明の第３の実施例を示す冷却システム図で
ある。第４図は直流電動機を駆動電動機とする内燃機関
運動電気式車両の主回路図、第５図は誘導電動機を駆動
電動機とする内燃機関運動電気式車両の主回路図であり
、第６図は第５図に図示のように構成されている内燃機
関運動電気式車両の主要機器の冷却方式の従来例を示す
図である。 ２　内燃機関としてのディーゼルエンジン、３・交流発
電機、４．６−半導体変換装置としての整流器、５　直
流電動機、７−半導体変換器としてのインバータ、８　
、誘導電動機、１１．２１　　ポンプ、１２　　冷却水
、１３．２３．３２．３３・・放熱器、１４゜１５　　
ファン、１６．２４−送風ファン、１７　　冷却空気、
２２−冷却液体、３１・・熱交換器、３５−　　風胴。 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）内燃機関で駆動される発電機から出力される電力を
   半導体変換装置で所望の電力に変換して車両駆動用電動
   機に供給するよう構成されているこれら内燃機関、発電
   機、半導体変換装置および電動機をそれぞれ別個に冷却
   するようにしている内燃機関運動電気式車両の冷却方式
   において、前記半導体変換装置を冷却するべく循環させ
   ている半導体変換装置用冷却媒体を前記内燃機関を冷却
   するための冷却媒体または前記電動機を冷却するための
   冷却媒体で冷却させることを特徴とする内燃機関駆動電
   気式車両の冷却方式。