KR102599984B1

KR102599984B1 - Heat exchanger for cooling IGBT module

Info

Publication number: KR102599984B1
Application number: KR1020160129245A
Authority: KR
Inventors: 김재영; 정민우; 김세현; 김봉준; 이요한
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2023-11-09
Also published as: KR20180038302A; WO2018066771A1

Abstract

실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 냉매가 통과하는 적어도 하나 이상의 채널을 갖는 복수의 튜브; 내부에 상기 튜브를 수용하는 플레이트; 상기 플레이트의 일면에 배치되는 적어도 하나 이상의 제 1 IGBT 모듈; 및 상기 플레이트의 타면에 배치되는 적어도 하나 이상의 제 2 IGBT 모듈을 포함한다. An IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment includes a plurality of tubes having at least one channel through which a refrigerant passes; a plate accommodating the tube therein; At least one first IGBT module disposed on one surface of the plate; and at least one second IGBT module disposed on the other side of the plate.

Description

IGBT module cooling heat exchanger {Heat exchanger for cooling IGBT module}

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 particularly to an IGBT module cooling heat exchanger that efficiently cools a power conversion device.

최근 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)용 전력변환장치(Power conversion system; PCS)에 대한 개발이 주목 받고 있다. Recently, the development of a power conversion system (PCS) for an energy storage system (ESS) has been attracting 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 have diversified from power storage-only to new and renewable energy connection and power frequency adjustment (FR), power conversion devices have emerged as a new promising item in the energy storage system component market, which had been focused only on large-capacity batteries. Since this is a technology field that deals with high-voltage and high-quality power, competition between domestic and foreign companies is fierce.

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.This Energy Storage System is a system that improves energy efficiency by storing generated power in each linked system, including power plants, substations, and transmission lines, and then using it selectively and efficiently when power is needed.

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.If the energy storage system improves the overall load factor by equalizing the electrical load that fluctuates greatly by time of day and season, it can lower the unit cost of power generation and reduce the investment and operating costs required to expand power facilities, thereby lowering electricity bills and saving energy. 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.Energy storage systems are installed and used in the power system for power generation, transmission and distribution, and at consumers, including frequency regulation, stabilization of generator output using new and renewable energy, peak shaving, and load leveling. , It is used for functions such as 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.Additionally, when power is needed, the energy storage system supplies power by discharging the charged power. Through this, the energy storage system allows power to be supplied 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 supply power to the system or recharged using power supplied from the system. The power conversion device can perform a function of managing the power of batteries installed in the battery management device, such as performing power conversion (AC/DC) between the system and the battery management device.

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.In these power conversion devices, high temperature heat is generated from the power conversion element (insulated gate bipolar transistor; IGBT) that performs power conversion. The heat generated in this way deteriorates the performance of the power conversion device, and if the temperature is high, it may damage or destroy the power conversion device. Therefore, the development of technology that can relieve the heat generated from power conversion devices is required.

대한민국 공개특허공보 제10-2001-0104006호, “HVIGBT를 이용한 인버터 파워 스택”Republic of Korea Patent Publication No. 10-2001-0104006, “Inverter power stack using HVIGBT”

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.The present invention was developed to solve the problems described above, and is intended to provide an IGBT module cooling heat exchanger that cools the high-temperature heat generated in the process of converting the power of batteries with a refrigerant.

자세히, 본 발명은, 전력변환소자를 지지함과 동시에 냉각하는 IGBT 모듈 냉각 열 교환기의 소형화된 구조를 제공할 수 있다. In detail, the present invention can provide a miniaturized structure of an IGBT module cooling heat exchanger that supports and cools the power conversion element at the same time.

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 challenges to be achieved in the proposed embodiment are not limited to the technical challenges mentioned above, and other technical challenges not mentioned are clear to those skilled in the art from the description below. It will be understandable.

이때, 상기 제 1 IGBT 모듈과, 상기 제 2 IGBT 모듈은 상기 쿨링 플레이트를 사이에 두고 서로 오버랩(overlap)되도록 배치될 수 있다. At this time, the first IGBT module and the second IGBT module may be arranged to overlap each other with the cooling plate in between.

또한, 상기 IGBT 모듈과, 상기 제 2 IGBT 모듈은 상기 쿨링 플레이트를 사이에 두고 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. Additionally, the IGBT module and the second IGBT module may be arranged to stagger each other with the cooling plate interposed therebetween.

또한, 상기 튜브는, 복수의 마이크로 채널(Micro-channel)을 포함하는 플랫형상의 튜브일 수 있다. Additionally, the tube may be a flat tube containing a plurality of micro-channels.

또한, 상기 복수의 튜브는, 상기 쿨링 플레이트 내부에 2 열 이상으로 나열되며, 상기 전열과 후열의 튜브들은 상호 지그재그형으로 배열될 수 있다. Additionally, the plurality of tubes are arranged in two or more rows inside the cooling plate, and the tubes in the front and rear rows may be arranged in a zigzag shape.

또한, 상기 복수의 튜브는, 상기 쿨링 플레이트 내부에 2 열 이상으로 나열되며, 상기 전열과 후열의 튜브들은 상호 나란하게 배열될 수 있다. Additionally, the plurality of tubes may be arranged in two or more rows inside the cooling plate, and the tubes in the front and back rows may be arranged in parallel with each other.

또한, 상기 쿨링 플레이트는, 전면에 상기 제 1 IGBT 모듈이 배치되는 제 1 쿨링 플레이트와, 전면에 상기 제 2 IGBT 모듈이 배치되는 제 2 쿨링 플레이트를 포함하고, 상기 제 1 쿨링 플레이트의 후면에는 복수의 돌출부와 홈이 형성되며, 상기 복수의 돌출부 상에는 상기 튜브가 배치되고, 상기 제 2 쿨링 플레이트의 후면에는 복수의 돌출부와 홈이 형성되며, 상기 복수의 돌출부 상에는 상기 튜브가 배치되며, 상기 제 1 쿨링 플레이트의 후면에 돌출부와, 상기 제 2 쿨링 플레이트의 후면의 홈이 끼워지도록 상기 제 1 쿨링 플레이트와 상기 제 2 쿨링 플레이트가 결합할 수 있다. In addition, the cooling plate includes a first cooling plate on which the first IGBT module is placed on the front, a second cooling plate on which the second IGBT module is placed on the front, and a plurality of cooling plates on the rear of the first cooling plate. protrusions and grooves are formed, the tube is disposed on the plurality of protrusions, a plurality of protrusions and grooves are formed on the back of the second cooling plate, the tube is disposed on the plurality of protrusions, and the first The first cooling plate and the second cooling plate may be combined so that the protrusion on the back of the cooling plate and the groove on the back of the second cooling plate are fitted.

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 is small and has high cooling efficiency, so it has the advantage of efficiently controlling the temperature of the IGBT module.

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 the advantage of lowering the temperature of the IGBT module more effectively by directly contacting the IGBT module to cool the refrigerant, 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-type structure, so when cooling the IGBT module using only the IGBT module cooling heat exchanger, the power conversion device is formed small and a number of devices are installed in the container. It has the advantage of being able to integrate power conversion devices.

특히, 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기는, 쿨링 플레이트의 양면에 IGBT 모듈을 각각 배치하여, 부피를 최소화할 수 있다. In particular, the IGBT module cooling heat exchanger according to the embodiment can minimize the volume by arranging IGBT modules on both sides of a cooling plate.

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 enables high-efficiency cooling using high-pressure refrigerant, and has the advantage of forming an IGBT module refrigerant exchanger compactly due to its small size. .

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 improve power conversion efficiency by effectively dissipating high-temperature heat generated during the operation of the power conversion element, and can prevent damage or breakage of the power conversion element due to heat. By reducing maintenance work, the operation rate of power conversion devices 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 for illustrating a schematic concept of a power provision system including an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the schematic configuration of an energy storage system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing the schematic configuration of a power conversion device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flowchart showing the cooling process of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing the temperature of the power conversion element when only the air-cooled cooling means is used, when only the refrigerant-cooled cooling means is used, and when both the air-cooled and refrigerant-cooled cooling means are used.
Figure 6 is a perspective view showing the inside of the housing box of the power conversion device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a perspective view showing the inside of an IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8A shows the front of the IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention, FIG. 8B shows the rear of the IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8C shows the line A-A' of FIG. 8B. It represents the cross section of .
FIGS. 9A to 9C are examples of the structure of the IGBT module cooling heat exchanger according to an embodiment of the present invention. FIG. 9A shows the front of the cooling plate of the IGBT module cooling heat exchanger, and FIG. 9B shows the cover and tube of the IGBT module cooling heat exchanger. , and FIG. 9C shows a cross section taken along line B-B' of FIG. 9B.
10A to 10B are another illustration of the structure of an IGBT module cooling heat exchanger according to an 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 C-C' of FIG. 10A. .
FIGS. 11A to 11B are another illustration of the structure of an IGBT module cooling heat exchanger 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 DD' of FIG. 11A. am.
Figure 12 is a graph showing the temperature change of the power conversion element according to the thickness of the cooling plate.
Figure 13 is a perspective view of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.
Figure 14 is an example of the side of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.
Figure 15 is another example of the side of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.
Figure 16 is an example of a cross section of a power conversion device according to another embodiment of the present invention.
Figure 17 is another example of a cross section of a power conversion device 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, embodiments related to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves.

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 embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. The terms described below are terms defined in consideration of functions in embodiments of the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this 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. A person skilled in the art who understands the spirit of the present invention will be able to easily implement other embodiments within the scope of the same spirit by adding, changing, deleting, and adding components. However, this can also be said to be included 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 for illustrating a schematic concept of a power provision system including an energy storage system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 에너지 저장 시스템은 발전장치(2), 에너지 저장 시스템(2) 및 부하(3)를 포함한다.Referring to Figure 1, the energy storage system includes a power generation device (2), an energy storage system (2), and a load (3).

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 power generation device 2 produces electrical energy. The power generation device 2 may be a solar power generation device, a thermal power generation device, a nuclear power generation device, or a hydroelectric power generation device, or alternatively, it may be a wind power generation device.

발전장치(2)가 태양광 발전장치인 경우, 발전장치(2)는 태양 전지 어레이일 수 있다.When the power generation device 2 is a solar power generation device, the power generation device 2 may be a solar cell array.

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.A solar cell array is a combination of multiple solar cell modules. A solar cell module is a device that connects a plurality of solar cells in series or parallel to convert solar energy into electrical energy and generate a predetermined voltage and current. Therefore, 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. Additionally, when the power generation device 2 is a wind power generation device, the power generation device 2 may be a fan that converts wind energy into electrical energy.

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.Meanwhile, the power generation device 2 is not limited to this, and may be a tidal power generation device in addition to a solar power generation device and a wind power generation device. However, this is an example, and the power generation device 2 is not limited to the types mentioned, and may include all power generation systems that generate electric energy using renewable energy such as solar heat or geothermal heat.

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 energy storage system 2 uses the electrical energy converted through the power generation device 2 to supply charging power for charging the battery or supply driving power for driving the load 3.

이를 위해, 에너지 저장 시스템(2)는, 전력변환장치와, 배터리 관리 장치(Battery Conditioning System, BCS)를 포함한다.To this end, the energy storage system 2 includes a power conversion device and a battery conditioning system (BCS).

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 conversion device is connected to the power generation device 2 and can perform the function of converting direct current power generated from the power generation device 2 into AC power, which is commercial power. Additionally, the power conversion device may perform the function of converting direct current or alternating current power stored in the battery of the battery management device and supplying it to the load 3.

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. This power conversion device can be provided in an energy storage system to supply relatively large amounts of power. Energy storage systems require large-capacity power conversion in order to supply relatively large amounts of power to consumers. For this purpose, a plurality of power conversion devices may be provided. For example, multiple power conversion devices can be provided in energy storage systems of 250KW, 500KW, 1MW, and 2MW.

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.And the number of power conversion devices can be changed depending on the limit of power that the power conversion device can convert. Additionally, the limit of power that the power conversion device can convert can also be changed depending on the number of components provided in the power conversion device. It is not limited to these ideas.

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 one specific DC-DC converter among a plurality of DC-DC converters and performs a charging operation according to the power output through the connected DC-DC converter, or performs a charging operation according to the power output through the connected DC-DC converter. It includes a battery that performs a discharging operation to supply power, and a battery management system that manages the state of the battery.

부하(3)는 에너지 저장 시스템(2)로부터 전기 에너지를 공급받아 전력을 소모한다. The load 3 receives electrical energy from the energy storage system 2 and consumes power.

이하에서는 상기와 같이 구성된 에너지 저장 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the energy storage system configured as above will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the 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 energy storage system 1 includes a container 8, a power conversion device 10 including an IGBT module cooling heat exchanger 100, a transformer 20, an air conditioner 30, and a fire hydrant 40. ), the outdoor unit 50, the first refrigerant pipes 71, 72 connecting the outdoor unit 50 and the IGBT module cooling heat exchanger 100, and the second refrigerant pipe connecting the outdoor unit 50 and the air conditioner 30. It can be included. However, the units of the energy storage system shown in FIG. 2 are not essential for implementing the energy storage system, so the energy storage system described herein may have more or fewer components than those listed above. You can.

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 energy storage system 1 includes a container 8, which is a box-shaped container, and a power conversion device 10 is placed inside the container 8 so that it can be safely protected from the external environment.

그리고 에너지 저장 시스템(1)은, 컨테이너(8) 외부에 배치되며, 압축기와 응축기를 갖는 실외기(50)를 포함할 수 있다. And the energy storage system 1 is disposed outside the container 8 and may include an outdoor unit 50 having a compressor and a condenser.

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. This outdoor unit 50 can supply and supply refrigerant to the IGBT module cooling heat exchanger 100 through the first refrigerant pipes 71 and 72, and supply refrigerant to the air conditioner 30 through the second refrigerant pipe. and used refrigerant can be supplied. That is, the air-cooled cooling function through a common air conditioner 30 and the refrigerant-cooled cooling function through the IGBT module cooling heat exchanger 100 can be selectively provided depending on the situation, thereby improving cooling efficiency.

또한, 에너지 저장 시스템(1)은, 컨테이너(8) 내부에 적어도 하나 이상 배치되는 전력변환장치(10)(Power conversion system; PCS)를 포함할 수 있다. Additionally, the energy storage system 1 may include at least one power conversion system (PCS) 10 disposed inside the container 8.

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. And the power conversion device 10 includes a plurality of power conversion elements (insulated gate bipolar transistor; IGBT, hereinafter IGBT module 300), first refrigerant pipes 71 and 72 connected to the outdoor unit 50, and a first It may include an IGBT module cooling heat exchanger 100 that is connected to the refrigerant pipes 71 and 72 to support the IGBT module 300 and cool the refrigerant. The IGBT module cooling heat exchanger 100 may also be referred to as an evaporator.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. Figure 3 is a block diagram showing the schematic configuration of the power conversion device 10 according to an embodiment of the present invention.

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 power conversion device 10 includes an IGBT module cooling heat exchanger 100, a cooling fan 200, an IGBT module 300, a temperature sensor 400, and a temperature control unit 500. can do.

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 power conversion device 10 includes a housing box as a body, and within the housing box, the IGBT module 300 and an IGBT module cooling heat exchanger 100 supporting the IGBT module 300 are provided. can be placed.

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. Additionally, at least one cooling fan 200 may be provided on at least one side of the housing box to introduce cooled air inside the container 8 to air-cool the inside of the housing box.

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. Additionally, the IGBT module 300 may include a power conversion element and a circuit board, and in an embodiment, the power conversion element may be an insulated gate bipolar transistor. This power conversion element can operate as an AC/DC converter (A/D converter) that converts the alternating current of the battery into direct current in order to operate electronic devices that require direct current with alternating current, and conversely, it can operate as an alternating current (A/D) converter for electronic devices that require alternating current. In order to operate the device with a storage battery, it can be operated as an inverter that converts direct current to alternating current.

또한, IGBT 모듈(300)은, 이러한 전력변환소자와 배터리, 부하를 전기적으로 연결하기 위한 회로기판을 더 포함할 수 있다. Additionally, the IGBT module 300 may further include a circuit board for electrically connecting the power conversion element, the battery, and the load.

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. In the process of operating these power conversion elements to convert direct current to alternating current or alternating current to direct current, high temperature heat is generated, and if the high temperature heat is not properly dissipated, damage to the power conversion element and other circuit board elements may occur. Given this, power conversion efficiency may decrease and the lifespan of the device may 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. Therefore, the energy storage system 1 may include an air cooling system consisting of an outdoor unit 50, a second refrigerant pipe, an air conditioner 30, and a cooling fan 200 for air cooling the power conversion device 10. .

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 air conditioner 30 is placed inside the container 8 and connected to the outdoor unit 50 through a second refrigerant pipe to receive refrigerant and supply cooled air into the container 8, thereby The entire interior can be cooled.

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. And the cooling fan 200 of the power conversion device 10 introduces the cooled air inside the container 8 into the housing box through a duct and air-cools the housing box, thereby forming the power conversion device 10. can be air cooled.

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. Additionally, the energy storage system 1 may include an outdoor unit 50, first refrigerant pipes 71 and 72, and an IGBT module cooling heat exchanger 100 for cooling the power conversion device 10 with refrigerant.

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 outdoor unit 50 may branch a portion of the refrigerant into the first refrigerant pipes 71 and 72 provided separately from the second refrigerant pipe and supply it to the IGBT module cooling heat exchanger 100. At this time, the refrigerant supplied by the outdoor unit 50 is R410A, which may be a high pressure refrigerant of about 120 psi.

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. The IGBT module cooling heat exchanger 100, which is supplied with high-pressure refrigerant, can be supported by attaching at least one IGBT module 300, and the refrigerant in the first refrigerant pipes 71 and 72 passes through the valve and expands the refrigerant. It may be a direct expansion structure in which the refrigerant directly cools the attached IGBT module 300 by evaporating it in the tube. In detail, the IGBT module cooling heat exchanger 100 can directly use the expanded refrigerant of the primary fluid constituting the refrigeration cycle for cooling.

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. This IGBT module cooling heat exchanger 100 cools the refrigerant by directly contacting the IGBT module 300, unlike the cooling fan 200 that indirectly cools the IGBT module 300, thereby increasing the temperature of the IGBT module 300. It has the advantage of being able to reduce it effectively.

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 IGBT module 300 refrigerant cooling system through the IGBT module cooling heat exchanger 100 can be compactly configured in a plate-type structure, allowing the IGBT module 300 to be cooled using only the IGBT module cooling heat exchanger 100. In this case, there is an advantage in that a large number of power conversion devices 10 can be integrated within the container 8 by forming the power conversion device 10 in a small size. For example, the power conversion device 10 that cools the IGBT module 300 using only the IGBT module cooling heat exchanger 100 can be reduced in volume by at least 30% compared to the air-cooled power conversion device 10. .

한편, 공냉 시스템과 냉매 냉각 시스템을 IGBT 모듈(300)의 온도와 관계없이 모두 동작시키는 것은 불필요한 전력낭비를 발생시킬 수 있다. Meanwhile, operating both the air cooling system and the refrigerant cooling system regardless of the temperature of the IGBT module 300 may result in unnecessary power waste.

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 power conversion device 10 includes a temperature sensor 400 that measures the temperature of the IGBT module 300 to selectively operate the cooling system according to the temperature of the IGBT module 300, and a temperature sensor 400 that measures the temperature of the IGBT module 300. It may further include a temperature control unit 500 that controls the expansion valve 60 connecting the first refrigerant pipes 71 and 72 and the outdoor unit 50 according to temperature.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어부(500)의 제어에 따라 전력변환장치(10)의 냉각과정을 나타내는 흐름도이다. Figure 4 is a flowchart showing the cooling process of the power conversion device 10 under the control of the temperature control unit 500 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, IGBT 모듈(300)이 전력을 변환하는 동작을 수행할 수 있다. (S101)Referring to FIG. 4, the IGBT module 300 may perform an operation to convert power. (S101)

IGBT 모듈(300)의 전력변환 과정에서는 고온의 열이 발생할 수 있으며, 이러한 열은 폐쇄된 하우징 박스 내부의 온도를 점차적으로 상승시킬 수 있다. High-temperature heat may be generated during the power conversion process of the IGBT module 300, and this heat may gradually increase the temperature inside the closed housing box.

전력변환장치(10)를 공냉하기 위해, 먼저, 공조기(30)를 동작시켜 컨테이너(8) 내부 전체 온도를 낮출 수 있다. (S103)To air cool the power conversion device 10, first, the air conditioner 30 can be operated to lower the overall temperature inside the container 8. (S103)

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 air conditioner 30, which receives refrigerant from the outdoor unit 50, vaporizes the refrigerant and discharges cooled air into the container 8, thereby lowering the overall temperature inside the container 8.

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 temperature control unit 500 measures the temperature inside the container 8 and the temperature of the IGBT module 300 through the temperature sensor 400, and if the IGBT module 300 is below a predetermined temperature, turns on the cooling fan 200. The IGBT module 300 can be air-cooled by operating it. (S105)

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 IGBT module 300 is low, the temperature control unit 500 operates only the air cooling system to lower the housing box temperature by supplying cooled air inside the container 8, thereby operating a plurality of power conversion devices at once. By cooling (10), power efficiency can be improved.

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 temperature control unit 500 measures the temperature of the IGBT module 300 through the temperature sensor 400, and if the temperature of the IGBT module 300 is above a predetermined temperature, operates the IGBT module cooling heat exchanger 100 to control the IGBT module 300. (300) can be air cooled. (S107, S109, S111)

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, if the temperature control unit 500 determines through the temperature sensor 400 that the temperature of the IGBT module 300 exceeds a predetermined temperature and there is a risk of damage to the power conversion element, the expansion valve ( 60) is opened to supply refrigerant to the IGBT module cooling heat exchanger 100, thereby allowing the IGBT module 300 to be cooled. (S113)

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. Contrary to the above embodiment, the temperature control unit 500 operates only the IGBT module cooling heat exchanger 100, which supports the IGBT module 300 above a predetermined temperature among the plurality of power conversion devices 10, to reduce unnecessary power consumption. It can be prevented.

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 temperature control unit 500 can selectively operate the air cooling system and the refrigerant cooling system according to the temperature of the IGBT module 300, and the necessary IGBT module cooling heat exchanger 100 among the plurality of power conversion devices 10. By operating only, the temperature of the IGBT module 300 can be efficiently controlled.

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. Furthermore, the temperature control unit 500 controls the opening and closing degree of the expansion valve 60 according to the temperature of the IGBT module 300, and controls the refrigerant flow rate supplied to the IGBT module cooling heat exchanger 100, thereby controlling the IGBT module ( 300) can also be precisely controlled.

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. Additionally, the temperature control unit 500 can calculate the required refrigerant for the air conditioner 30 and the IGBT module 300, and simultaneously control the rotation speed of the compressor and the expansion device in the outdoor unit 50 according to the required refrigerant.

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. Meanwhile, unlike the above embodiment, an embodiment in which the temperature control unit 500 cools the IGBT module 300 by prioritizing the refrigerant cooling method and additionally operates the cooling fan 200 when the temperature is above a predetermined temperature is also possible. will be.

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 represents the temperature of the IGBT module 300 when only the air cooling system is operated while the IGBT module 300 operates and the temperature is improved, and (b) the graph represents the temperature of the IGBT module 300. The graph (c) shows the temperature of the IGBT module 300 when only the refrigerant cooling system is operated with the temperature improved, and the graph (c) shows the temperature when both the air cooling and refrigerant cooling systems are operated with the IGBT module 300 operating and the temperature improved. Indicates the temperature of the IGBT module 300.

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 IGBT module 300 is cooled through the refrigerant cooling system, the temperature of the IGBT module 300 can be controlled faster and lower than air cooling, and when both cooling systems are operated. It can be seen that the temperature of the IGBT module 300 can be controlled to the lowest level.

이하, 전력변환장치(10)의 구체적인 구조에 대해 좀더 상세히 설명한다. Hereinafter, the specific structure of the power conversion device 10 will be described in more detail.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 하우징 박스 내부를 투시하여 나타내는 투시도이다. Figure 6 is a perspective view showing the inside of the housing box of the power conversion device 10 according to an embodiment of the present invention.

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 power conversion device 10 includes a housing box 250, a cooling fan 200, a duct 210, a fin heat sink 220, and an IGBT module cooling heat exchanger 100. ) and an IGBT module 300.

자세히, 하우징 박스(250)는 상자형상의 용기로, 내부의 수용 공간을 구비할 수 있다. In detail, the housing box 250 is a box-shaped container and may be provided with an internal accommodation space.

이러한 하우징 박스(250)의 적어도 일 측면에는 외부 공기를 하우징 박스(250) 내부로 공급하는 쿨링 팬(200)이 배치될 수 있다. A cooling fan 200 that supplies external air into the housing box 250 may be disposed on at least one side of the housing box 250.

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. Additionally, a duct 210 that guides air supplied from the cooling fan 200 may be disposed within the housing box 250. In detail, the duct 210 includes a duct head part 211 that is directly supplied with the air supplied to the cooling fan 200 and a housing box with a width narrower than the head part 211. It may include a duct body portion 212 extending along one side of 250 .

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 fin heat sink 220 may be disposed on one side of the body of the duct 210. The fin heat sink 220 may have the shape of at least one or more plates, and includes a plurality of fins internally facing toward the duct 210 to radiate heat generated from the IGBT module 300 toward the duct 210. can do.

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. And an IGBT module cooling heat exchanger 100 may be disposed on one side of the fin heat sink 220. And at least one IGBT module 300 may be disposed on one surface of the IGBT module cooling heat exchanger 100.

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 side of the IGBT module cooling heat exchanger 100 may be placed in contact with the fin heat sink 220, and the IGBT module 300 may be placed in contact with the other side.

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. Referring to FIG. 7 to explain the structure of the IGBT module cooling heat exchanger 100 in more detail, it may include a pair of pipe headers 111 and 112, a flat tube 120, and a cooling plate 130.

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 first pipe header 111 connected to the first refrigerant pipe 71 for supplying the refrigerant may be placed on the upper side of the cooling plate 130, and the second pipe header 111 connected to the first refrigerant pipe 72 for returning the refrigerant The piping header 112 may be placed below the cooling plate 130.

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. And a plurality of flat tubes 120 may be disposed between the first pipe header 111 and the second pipe header 112. In detail, the flat tubes 120 connected to the first pipe header 111 and extending toward the second pipe header 112 may be arranged at equal intervals along the extension direction of the pipe header. That is, one end of the flat tube 120 may be connected to the first pipe header 111, and the other end may be connected to the second pipe header 112.

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. This flat tube 120 may be attached and supported to the rear of the cooling plate 130, and in the embodiment, the flat tube 120 may be surrounded and supported by the rear of the cooling plate 130 and the front of the cover. .

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. This flat tube 120 receives refrigerant from the first pipe header 111 and directly expands the refrigerant, or receives the refrigerant expanded from the expansion valve 60 and cools the cooling plate 130, thereby forming the cooling plate 130. The IGBT module 300 attached can be cooled with refrigerant.

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. And the IGBT module 300 may be placed in contact with the front of the cooling plate 130. In detail, the IGBT module 300 includes a power conversion element and a circuit board, and the power conversion element and the circuit board are surrounded by a body, one side of the body is open, and the open side and the front of the cooling plate 130 are It may have a structure in which it is directly cooled by the cooled cooling plate 130. That is, the power conversion element is disposed in a space closed by the body and the cooling plate 130, and can be effectively cooled by the refrigerant.

도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100)의 정면을 나타낸다. Figure 8a shows a front view of the IGBT module cooling heat exchanger 100 according to an embodiment of the present invention.

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 IGBT modules 300 may be arranged in a staggered manner in front of the cooling plate 130. In detail, the IGBT module 300 may be placed in the first row on the first pipe header 111 side of the cooling plate 130, and in the second row on the second pipe header 112 side of the cooling plate 130. The IGBT module 300 may be arranged, and the IGBT module 300 arranged in the first row and the IGBT module 300 arranged in the second row may be arranged to stagger each other.

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 IGBT modules 300 in the first row are placed in the center, and two IGBT modules 300 in the second row are placed outside the corners, so that the first row IGBT modules 300 and the second row IGBT modules 300 may be arranged to be staggered.

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 flat tube 120 may include a first flat tube that overlaps only the first row IGBT module and a second flat tube that overlaps only the second row IGBT module. Additionally, the flat tube 120 may include a third flat tube that simultaneously overlaps the first row IGBT module and the second row IGBT module.

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, the IGBT modules 300 are arranged differently for each row, and the IGBT modules 300 in the first row and the IGBT modules 300 in the second row are cooled with separate flat tubes 120, thereby improving cooling efficiency. You can do it.

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 the back of the IGBT module cooling heat exchanger 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8C shows a cross section taken along line A-A' of FIG. 8B.

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, on the rear of the cooling plate 130, a flat tube 120 is connected between a first pipe header 111 and a second pipe header 112 spaced apart from the first pipe header 111 in the vertical direction. , the plurality of flat tubes 120 may be arranged in the horizontal direction at a predetermined distance apart.

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 inside of this flat tube 120 includes at least a plurality of micro channels 122 arranged in a row, and the micro channels 122 are cooled by the cooling plate 130 using high-pressure refrigerant supplied from the pipe header. ) can be cooled.

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. This micro-channel flat tube 120 enables high-efficiency cooling using a high-pressure refrigerant, and has the advantage of being able to compactly form the IGBT module 300 refrigerant exchanger due to its small size.

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 cooling heat exchanger 100 including the micro-channel flat tube 120 and manufacturing methods of each example will be described in detail.

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. FIGS. 9A to 9C are examples of the structure of the IGBT module cooling heat exchanger 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 9A shows the front of the cooling plate 130 of the IGBT module cooling heat exchanger 100, and FIG. 9B shows the front view of the cooling plate 130 of the IGBT module cooling heat exchanger 100. Shows the cover and tube of the IGBT module cooling heat exchanger 100, and FIG. 9C shows a cross section taken along line B-B' in FIG. 9B.

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. Referring to FIGS. 9A to 9C , the IGBT module cooling heat exchanger 100 according to an embodiment may include a cooling plate 130, a pipe header, and a flat tube 120.

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 IGBT module 300 is disposed on the front of the cooling plate 130, and bolting holes for bolting the IGBT module 300 may be formed.

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. Additionally, a first pipe header 111 may be placed at one corner of the cooling plate 130, and a second pipe header 112 may be placed at an opposite corner. On the rear side of the cooling plate 130, a plurality of grooves extending from the first pipe header 111 toward the second pipe header 112 and arranged in the direction in which the pipe header extends may be formed.

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. And a flat tube 120 may be disposed in each of the plurality of grooves. In detail, the flat tube 120 can be brazed into the groove to form the cooling plate 130 and the flat tube 120 as one piece.

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, the height of the groove and the height of the flat tube 120 may be matched so that the upper surface 125 of the flat tube 120 and the upper surface 135 of the cooling plate 130 are extended. In this case, the IGBT module 300 may be placed in contact with the rear of the cooling plate 130 on which the flat tube 120 is formed, thereby forming a structure in which the flat tube 120 and the IGBT module 300 are in contact with each other.

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. The integrated structure of the cooling plate 130 and the flat tube 120 improves space efficiency by forming a thinner IGBT module cooling heat exchanger 100, but there is a limit to the thickness of the cooling plate 130, so the IGBT module 300 It is difficult to spread the generated heat, so a part of the IGBT module 300 may be partially heated, resulting in a hot spot.

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 illustration of the structure of the IGBT module cooling heat exchanger 100 according to an embodiment of the present invention, FIG. 10A is an exploded perspective view of the IGBT module cooling heat exchanger 100, and FIG. 10B is C of FIG. 10A. This is a cross-sectional view of -C'.

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. Referring to FIG. 10A, the IGBT module cooling heat exchanger 100 according to another embodiment may include a cooling plate 130, a cover plate 140, piping headers 111 and 1112, and a flat tube 120. there is.

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, a first pipe header 111 may be placed on one corner of the cover plate 140, and a second pipe header 112 may be placed on the other corner.

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. Additionally, flat tubes 120 may be arranged at equal intervals on the upper surface of the cover plate 140. In detail, the flat tube 120 can be brazed to the upper surface of the cover plate 140 to form the cover plate 140 and the flat tube 120 as one piece.

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. The IGBT module 300 is disposed on the front of the cooling plate 130, and bolting holes for bolting the IGBT module 300 may be formed. At this time, a bolting hole may be formed in the cover plate 140 at a position corresponding to the bolting hole of the cooling plate 130.

이러한 쿨링 플레이트(130) 후면에는, 커버 플레이트(140)에 형성된 플랫튜브(120)에 대응되는 위치에 복수의 홈들이 형성될 수 있다.On the back of the cooling plate 130, a plurality of grooves may be formed at positions corresponding to the flat tube 120 formed on the cover plate 140.

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 flat tube 120 disposed on the upper surface of the cover plate 140 is fitted and coupled to the groove of the cooling plate 130, and the flat tube 120 is connected to the upper surface of the cover plate 140 and the cooling plate 130. ) can be surrounded by a groove.

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 cooling heat exchanger 100 of this embodiment can secure a sufficient thickness of the cooling plate 130 by brazing the flat tube 120 to the cover plate 140 and then joining it with the cooling plate 130. , there is an advantage in that the temperature of the IGBT module 300 can be effectively reduced by increasing heat diffusion through the cover plate 140 and the cooling plate 130.

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 cover plate 140 and the cooling plate 130 are combined with the fastening member 150 to further improve the contact resistance between the flat tube 120 and the cooling plate 130, thereby connecting the flat tube 120 and the IGBT module. (300) Heat exchange can be effectively achieved between the two.

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 fastening member 150 includes a plurality of bolts 152 penetrating the cover plate 140 and the cooling plate 130, and is disposed on both ends of the bolts 152 to connect the cover plate 140 and the cooling plate 130. ), the coupling force between the cooling plate 130 and the cover plate 140 can be increased by including nuts 151 and 153 that provide tightening force.

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.FIGS. 11A to 11B are another illustration of the structure of the IGBT module cooling heat exchanger 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 11A is an exploded perspective view of the IGBT module cooling heat exchanger 100, and FIG. 11B is the structure of FIG. 11A. This is a cross-sectional view of ‘D-D’.

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 cooling heat exchanger 100 according to another embodiment may include a cooling plate 130, a cover plate 140, piping headers 111 and 112, and a flat tube 120. You can.

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, a first pipe header 111 may be placed on one corner of the cover plate 140, and a second pipe header 112 may be placed on the other corner.

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 cover plate 140, a plurality of protrusions 131 extending from the first pipe header 111 toward the second pipe header 112 and arranged in the direction in which the pipe header extends may be formed.

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. Additionally, a flat tube 120 may be disposed on the protrusion 131 of the cover plate 140. In detail, the flat tube 120 may be coupled to the upper surface of the protrusion 131 of the cover plate 140 by thermal bonding.

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. And the IGBT module 300 is disposed on the front of the cooling plate 130, and bolting holes for bolting the IGBT module 300 may be formed. On the rear side of the cooling plate 130, a plurality of grooves 142 extending from the first pipe header 111 toward the second pipe header 112 and arranged in the direction in which the pipe header extends may be formed.

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 grooves 142 of the cooling plate 130 and the protrusions 131 of the cover plate 140 are formed at positions corresponding to each other, and the plurality of protrusions 131 of the cover plate 140 are connected to the cooling plate 130. It can be combined to fit into the groove 142 of.

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 flat tube 120 is placed in contact with the upper surface of the protrusion 131 of the cover plate 140, and the flat tube 120 is connected to the upper surface of the protrusion 131 of the cover plate 140 and the cooling plate 130. ) and is pressed by the protrusion 131 and the groove 142, the contact resistance can be improved.

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. In the IGBT module cooling heat exchanger 100 of this embodiment, the flat tube 120 is thermally bonded to the cover plate 140 and then bonded to the cooling plate 130, thereby forming the cooling plate 130. Since sufficient thickness can be secured, there is an advantage in that the temperature of the IGBT module 300 can be effectively reduced by increasing heat diffusion through the cover plate 140 and the cooling plate 130.

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, it can be seen that when the thickness of the cooling plate 130 is 5 mm or more, the temperature of the cooling plate 130 drops rapidly, and when the thickness is 10 mm or more, the temperature drop rate decreases rapidly. there is.

따라서, 쿨링 플레이트(130) 두께가 5mm 내지 10mm 사이일 때, 최적의 효율로 IGBT 모듈(300)을 냉각시킬 수 있음을 알 수 있다. Accordingly, it can be seen that the IGBT module 300 can be cooled with optimal efficiency when the thickness of the cooling plate 130 is between 5 mm and 10 mm.

또한, 플랫튜브(120)는, 커버 플레이트(140)의 돌출부(131)와 쿨링 플레이트(130) 홈(142) 싸이에 끼워져 접촉 저항이 향상됨으로써, 쿨링 플레이트(130)를 좀더 효과적으로 냉각할 수 있는 장점이 있다. In addition, the flat tube 120 is sandwiched between the protrusion 131 of the cover plate 140 and the groove 142 of the cooling plate 130 to improve contact resistance, thereby cooling the cooling plate 130 more effectively. There is an advantage.

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 cover plate 140 and the cooling plate 130 are coupled with the fastening member 150, so that the contact resistance between the flat tube 120 and the cooling plate 130 can be further improved.

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 power conversion device 10 for further miniaturization of the power conversion device 10 for cooling the IGBT module 300 using the IGBT module cooling heat exchanger 100 will be described in detail.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 사시도이다. Figure 13 is a perspective view of the power conversion device 10 according to another embodiment of the present invention.

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 power conversion device 10 according to another embodiment may include an IGBT module cooling heat exchanger 100, a first IGBT module 301, and a second IGBT module 302. And the IGBT module cooling heat exchanger 100 may include a plurality of tubes and a cooling plate.

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 first IGBT module 301 may be disposed on the front of the cooling plate. And at least one second IGBT module 302 may be disposed on the rear of the cooling plate.

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. And inside this cooling plate, a plurality of tubes are disposed, and the plurality of tubes receive the refrigerant and directly expand the refrigerant, or receive the refrigerant expanded from the expansion valve 60 to cool the cooling plate, and are attached to both sides of the cooling plate. The IGBT modules 300 can be simultaneously cooled with refrigerant.

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 or a flat tube. In addition, one tube has a structure that extends from one end of the cooling plate along the extension direction of the cooling plate, is bent at the other end of the cooling plate, and extends again 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 flat tube 120 including micro channels, and these micro channels can effectively cool the cooling plate using supplied high-pressure refrigerant. This micro-channel flat tube 120 enables high-efficiency cooling using a high-pressure refrigerant, and has the advantage of being able to compactly form the IGBT module 300 refrigerant exchanger due to its small size.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 측면의 일례이다. Figure 14 is an example of the side of the power conversion device 10 according to another embodiment of the present invention.

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 first IGBT module 301 and the second IGBT module 302 may be arranged to overlap each other with a cooling plate in between. In detail, considering that the cooling plate extends in the horizontal direction, if the first IGBT module 301 is moved in the vertical direction, it can accurately overlap the second IGBT module 302.

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 power conversion device 10, which has a structure in which the first IGBT module 301 and the second IGBT module 302 overlap with a cooling plate in between, simultaneously operates the IGBT modules 300 arranged on both sides with one cooling plate. By dissipating heat, the volume of the IGBT module cooling heat exchanger 100 can be reduced by more than 50% compared to a structure in which the IGBT module 300 is disposed on only one side.

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 cooling heat exchanger 100 according to another embodiment can reduce the volume by at least 30% by converting from a bulky IGBT module 300 air cooling system to a refrigerant cooling system, and can reduce the volume of the cooling plate by at least 30%. The structure of arranging the IGBT modules 300 on both sides has the advantage of reducing the volume of the power conversion device 10 by more than 50%.

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 first IGBT module 301 and the second IGBT module 302 completely overlap each other with a cooling plate in between, the area of the cooling plate between them may be excessively overheated and a hot spot may occur.

도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 전력변환장치(10)의 측면의 다른 일례이다.Figure 15 is another example of the side of the power conversion device 10 according to another embodiment of the present invention.

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 first IGBT module 301 and the second IGBT module 302 may be arranged to stagger each other with a cooling plate in between. In detail, considering that the cooling plate extends in the horizontal direction, if the first IGBT module 301 is moved in the vertical direction, it may only partially overlap the second IGBT module 302.

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 area (L1) disposed between the first IGBT module 301 and the second IGBT module 302, and the first IGBT module 301 and the second IGBT module 302, respectively. It may include a second area (L2).

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 first IGBT module 301 and the second IGBT module 302 are arranged to be completely staggered, and the cooling plate overlaps only the first IGBT module 301 and the second IGBT module 302, respectively. It may include 2 areas (L2).

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 of the IGBT module cooling heat exchanger 100 reduces the first area (L1) of the cooling plate disposed between the first IGBT module 301 and the second IGBT module 302 to prevent hot spots from occurring. It can be prevented.

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. Meanwhile, as the IGBT modules 300 are placed on both sides of the cooling plate, the IGBT module cooling heat exchanger 100 must simultaneously cool a pair of IGBT modules 300 with one tube, so cooling efficiency may be reduced. .

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 decrease in cooling efficiency in the arrangement structure of the double-sided IGBT module 300, performance degradation due to refrigerant pressure loss can be improved by arranging at least two rows of tubes inside the cooling plate.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 측 단면의 일례이다. Figure 16 is an example of a side cross section of the power conversion device 10 according to another embodiment of the present invention.

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, a plurality of tubes 120a and 120b may be arranged in at least two rows inside the cooling plate 130. At this time, the tubes 120a and 120b in the front and rear rows may have a structure in which they are arranged side by side.

즉, 전열에 배치되는 튜브(120a)의 일면과, 후열에 배치되는 튜브(120b)의 일면은 서로 마주보도록 배치될 수 있다. That is, one side of the tube 120a disposed in the front row and one side of the tube 120b disposed in the rear row may be arranged to face each other.

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 cooling heat exchanger 100 can improve performance degradation due to refrigerant pressure loss by arranging at least two rows of tubes 120a and 120b inside the cooling plate 130.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력변환장치(10)의 단면의 다른 일례이다. Figure 17 is another example of a cross section of the power conversion device 10 according to another embodiment of the present invention.

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. Inside the cooling plate 130, a plurality of tubes 120a and 120b may be arranged in at least two rows. At this time, the tubes 120a and 120b in the front and rear rows may be arranged in a zigzag shape.

즉, 전열에 배치되는 튜브(120a)의 일면과, 후열에 배치되는 튜브(120a)의 일면은 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. That is, one side of the tubes 120a disposed in the front row and one side of the tubes 120a disposed in the rear row may be staggered.

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 structure of this IGBT module cooling heat exchanger 100 can improve performance degradation due to refrigerant pressure loss by arranging at least two rows of tubes 120a and 120b inside the cooling plate 130, and the cooling plate 130 By cooling the entire surface evenly, the occurrence of hot spots can be reduced.

도 18은, 도 17의 전력변환장치(10)의 IGBT 모듈 냉각 열 교환기(100) 단면을 구체적으로 도시한 도면이다. FIG. 18 is a diagram specifically illustrating a cross section of the IGBT module cooling heat exchanger 100 of the power conversion device 10 of FIG. 17.

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 cooling plate 130 includes a first cooling plate 130a on which the first IGBT module 301 is placed on the front, and a second cooling plate on which the second IGBT module 302 is placed on the front. (130b), a plurality of protrusions (131a) and grooves are formed on the back of the first cooling plate (130a), tubes (120a, 120b) are disposed on the plurality of protrusions, and a second cooling plate (130b) A plurality of protrusions 131b and a groove are formed on the rear of the plurality of protrusions, and tubes 120a and 120b are disposed on the plurality of protrusions. A protrusion 131a is formed on the rear of the first cooling plate 130a, and a second cooling plate ( The first cooling plate 130a and the second cooling plate 130b may be combined so that they fit into the groove on the back of 130b).

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 tubes 120a and 120b is disposed in contact with the upper surface of the protrusion 131a of the first cooling plate 130a, and the protrusion 131a is inserted into the groove of the second cooling plate 130b, so that the tube 120a , 120b) is sandwiched between the upper surface of the protrusion 131a of the first cooling plate 130a and the bottom surface of the groove of the second cooling plate 130b and is pressed by the protrusion and groove, thereby improving contact resistance. And, due to the improvement in contact resistance of the tubes 120a and 120b, heat exchange can be performed more effectively between the tubes 120a and 120b and the IGBT module 300.

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 second cooling plate 130b and the first cooling plate 130a are combined with the fastening member 150 to further improve the contact resistance between the tube 120 and the first cooling plate 130a, thereby allowing the tube 120 to ) and the IGBT modules 301 and 302 can effectively exchange heat.

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 fastening member 150 includes a plurality of bolts 152 penetrating the second cooling plate 130b and the first cooling plate 130a, and is disposed at both ends of the bolts 152 to form the second cooling plate 130b. ) and nuts 151 and 153 that provide tightening force to the first cooling plate 130a, the coupling force between the first cooling plate 130a and the second cooling plate 130b can be increased.

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. The features, structures, effects, etc. described in the above-described 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, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified and implemented in other embodiments by a person with ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be construed as being 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, although the above description focuses on the embodiments, this is only an example and does not limit the present invention, and those skilled in the art will understand the above examples without departing from the essential characteristics of the present embodiments. You will be able to see that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. And these variations and differences in application should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Claims

A plurality of tubes having at least one channel through which a refrigerant passes;
a plate accommodating the tube therein;
At least one first IGBT module disposed on one surface of the plate; and
At least one second IGBT module disposed on the other side of the plate,
The plate is,
A first plate on which the first IGBT module is placed on the front,
It includes a second plate on which the second IGBT module is placed on the front,
A plurality of protrusions and grooves are formed on the rear surface of the first plate, and the tube is disposed on the plurality of protrusions,
A plurality of protrusions and grooves are formed on the rear surface of the second plate, and the tube is disposed on the plurality of protrusions,
The protrusion on the back of the first plate engages with the groove on the back of the second plate.
IGBT module cooling heat exchanger.

According to claim 1,
The first IGBT module and the second IGBT module are arranged to overlap each other with the plate between them.
IGBT module cooling heat exchanger.

According to claim 1,
The first IGBT module and the second IGBT module are arranged to partially overlap each other with the plate in between.
IGBT module cooling heat exchanger.

According to claim 1,
The tube is,
A flat tube containing multiple micro-channels.
IGBT module cooling heat exchanger.

According to claim 1,
The plurality of tubes are,
listed in two or more rows inside said plate,
At least a portion of the tubes arranged in the front row are arranged to overlap with at least a portion of the tubes arranged in the rear row.
IGBT module cooling heat exchanger.

According to claim 1,
The plurality of tubes are,
listed in two or more rows inside said plate,
The tubes in the front and back rows are arranged side by side.
IGBT module cooling heat exchanger.

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A first IGBT module arranged so that the front face faces one side;
A second IGBT module arranged with its front face facing the other side; and
It includes a plate disposed between the back of the first IGBT module and the back of the second IGBT module,
The plate is,
It includes a plurality of tubes having at least one channel through which the refrigerant passes,
The plate is,
A first plate on which the first IGBT module is placed on the front,
It includes a second plate on which the second IGBT module is placed on the front,
A plurality of protrusions and grooves are formed on the rear surface of the first plate, and the tube is disposed on the plurality of protrusions,
A plurality of protrusions and grooves are formed on the rear surface of the second plate, and the tube is disposed on the plurality of protrusions,
A protrusion on the back of the first plate engages with a groove on the back of the second plate.
IGBT module cooling heat exchanger.