KR102673106B1 - System and method for cooling converter of vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 컨버터 냉각 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 소재의 신뢰성이 높고 장시간 사용 가능한 열전소자를 히트싱크와 함께 컨버터 모듈의 케이스 내에 장착하여 컨버터의 발열을 제어함으로써, 냉각장치 및 컨버터 모듈을 외부 환경으로부터 보호하여 손상을 방지하고 안정성을 향상시킬 수 있으며, 별도의 파이프라인없이 안정적인 냉각 성능을 확보할 수 있고, 주위 온도보다 더 낮은 온도로 냉각할 수 있어 컨버터의 발열을 효과적으로 제어할 수 있다. The present invention relates to a converter cooling system and method for a vehicle. The heat generation of the converter is controlled by installing a thermoelectric element of high reliability and long-term use together with a heat sink in the case of the converter module, thereby preventing the cooling device and the converter module from being stored outside. It can prevent damage and improve stability by protecting it from the environment, secure stable cooling performance without a separate pipeline, and can effectively control heat generation in the converter by cooling to a temperature lower than the ambient temperature.
Description
본 발명은 열전소자를 이용하여 컨버터에서 발생하는 열을 냉각시키는, 차량용 컨버터 냉각 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle converter cooling system and method for cooling heat generated in the converter using a thermoelectric element.
차량에는 복수의 컨버터가 사용되는데, 컨버터는 주요 소자들이 동작하면서 스위칭 손실이 발생되고 열을 발산하므로, 발산되는 열을 제어하기 위해 냉각장치가 설치된다. Multiple converters are used in vehicles. The converters generate switching losses and radiate heat as the main elements operate, so a cooling device is installed to control the radiated heat.
컨버터는 내부 스위칭 손실에 의해 자체적으로 발생되는 열을 냉각시키지 않게 되면 컨버터의 수명 및 성능이 제한되는 문제가 있다. If the converter does not cool the heat generated by itself due to internal switching losses, the lifespan and performance of the converter are limited.
그에 따라 컨버터를 냉각하여 발열을 제어할 필요가 있다. Accordingly, it is necessary to control heat generation by cooling the converter.
종래의 컨버터 냉각방식은 히트싱크만을 이용한 자연냉각방식, 히트싱크에 쿨링팬 장착을 통한 공냉방식, 및 히트싱크에 유로를 만들어 냉각수를 흘려 냉각하는 수냉방식이 있다.Conventional converter cooling methods include a natural cooling method using only a heat sink, an air cooling method using a cooling fan mounted on a heat sink, and a water cooling method in which cooling water flows by creating a flow path in the heat sink.
자연냉각방식은 히트싱크만으로 컨버터를 냉각하는 것으로, 냉각 성능이 낮아 컨버터의 발열을 제어하기 어려운 문제가 있다. The natural cooling method cools the converter only with a heat sink, but has low cooling performance, making it difficult to control the heat generated by the converter.
공냉방식은, 컨버터 동작 시 히트싱크의 온도를 모니터링하여 히트싱크에 부착된 쿨링팬을 동작시키는 방식이다. The air cooling method monitors the temperature of the heat sink during converter operation and operates a cooling fan attached to the heat sink.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-2278903호, '전기자동차의 전력 충전 및 회생장치' 가 있다. Related prior art includes Republic of Korea Patent No. 10-2278903, ‘Electric vehicle power charging and regeneration device’.
그러나 히트싱크의 쿨링팬 장착을 통한 냉각방식은 냉각장치가 컨버터 외부에 노출되어 있기 때문에 방수에 취약하여 쉽게 고장이 발생하는 문제가 있다. However, the cooling method using a cooling fan in the heat sink has the problem of being vulnerable to waterproofing and easily breaking down because the cooling device is exposed to the outside of the converter.
수냉방식은 히트싱크에 유로를 설계하여 외부 펌프를 통해 냉각수를 흘려 컨버터의 과열을 방지하는 방식이다. The water cooling method prevents overheating of the converter by designing a flow path in the heat sink to flow coolant through an external pump.
그러나 히트싱크의 냉각수 유로를 통한 수냉방식은 냉각수 유입 및 유출을 위한 별도의 파이프라인을 컨버터까지 연결해야 하므로 구조적인 문제가 있고, 냉각수 유출되거나 또는 냉각수가 부족한 경우 컨버터 성능이 저하되고 냉각수 유출로 냉각장치는 물론 컨버터가 손상되는 문제가 있다.However, the water cooling method through the coolant flow path of the heat sink has structural problems because separate pipelines for coolant inflow and outflow must be connected to the converter. If coolant leaks or is insufficient, converter performance deteriorates and cooling due to coolant outflow occurs. There is a problem of damage to the device as well as the converter.
그에 따라 안정적으로 컨버터를 냉각시켜 발열을 제어하는 냉각방식이 필요하다.Accordingly, a cooling method is needed to control heat generation by stably cooling the converter.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 히트싱크와 열전소자를 이용하여 컨버터를 냉각시켜 컨버터의 발열을 제어하는, 차량용 컨버터 냉각 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다. The present invention was created in response to the above-mentioned need, and aims to provide a vehicle converter cooling system and method for controlling heat generation of the converter by cooling the converter using a heat sink and a thermoelectric element.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템은, 컨버터; 상기 컨버터의 하부에 설치되어 상기 컨버터를 냉각시키는 냉각장치; 상기 컨버터에서 상기 냉각장치로 전달되는 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서를 통해 측정되는 온도에 대응하여 상기 냉각장치가 동작하도록 제어하는 프로세서; 를 포함하고, 상기 냉각장치는, 최하부에 설치되어 외부로 열을 발산하는 제 1 히트싱크; 상기 컨버터의 하부에 설치되어 상기 컨버터의 열을 전달받는 제 2 히트싱크; 및 상기 제 1 히트싱크 및 상기 제 2 히트싱크의 사이에 배치되어 상기 제 2 히트싱크의 열을 흡수하여 상기 제 2 히트싱크를 냉각시키는 열전소자; 를 포함한다. In order to achieve the above object, a converter cooling system for a vehicle according to the present invention includes a converter; a cooling device installed below the converter to cool the converter; a temperature sensor that measures the temperature transmitted from the converter to the cooling device; and a processor that controls the cooling device to operate in response to the temperature measured through the temperature sensor. It includes: a first heat sink installed at the lowest part to dissipate heat to the outside; a second heat sink installed below the converter to receive heat from the converter; and a thermoelectric element disposed between the first heat sink and the second heat sink to cool the second heat sink by absorbing heat from the second heat sink. Includes.
상기 열전소자는 열을 발산하는 제 1 면이 상기 제 1 히트싱크의 상부와 접하고, 열을 흡수하는 제 2 면이 상기 제 2 히트싱크의 하부와 접하도록 배치되어, 상기 컨버터에서 발산된 열을 상기 제 2 히트싱크를 통해 흡수하고, 상기 제 1 히트싱크를 통해 발산하는 것을 특징으로 한다. The thermoelectric element is arranged so that a first surface that radiates heat is in contact with the upper part of the first heat sink, and a second surface that absorbs heat is in contact with the lower part of the second heat sink, so that the heat emitted from the converter is It is characterized in that it is absorbed through the second heat sink and dissipated through the first heat sink.
상기 프로세서는 상기 온도가 설정온도를 초과하면 상기 열전소자에 전압을 인가하여 상기 냉각장치를 동작 시키고, 상기 온도가 목표온도에 도달하면 상기 열전소자의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다. The processor operates the cooling device by applying a voltage to the thermoelectric element when the temperature exceeds the set temperature, and stops the operation of the thermoelectric element when the temperature reaches the target temperature.
상기 온도센서는 상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되어 상기 컨버터로부터 발산되어 상기 제 2 히트싱크에 흡수된 열에 의한 온도변화를 측정하는 것을 특징으로 한다. The temperature sensor is installed inside the second heat sink and measures temperature changes caused by heat radiated from the converter and absorbed by the second heat sink.
상기 온도센서는 상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되고, 상기 컨버터에 포함되는 복수의 발열 소자의 중앙에 설치되는 것을 특징으로 한다. The temperature sensor is installed inside the second heat sink and at the center of a plurality of heating elements included in the converter.
상기 온도센서는 상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되고, 상기 컨버터에 포함되는 발열 소자의 하부에 설치되는 것을 특징으로 한다. The temperature sensor is installed inside the second heat sink and below the heating element included in the converter.
상기 제 1 히트싱크의 양 끝단에 연결되고 상기 제 1 히트싱크의 상단부를 덮는 구조로 형성되어, 상기 컨버터, 상기 열전소자 및 상기 제 1 히트싱크를 보호하는 케이스; 를 더 포함한다. a case connected to both ends of the first heat sink and formed in a structure that covers an upper part of the first heat sink to protect the converter, the thermoelectric element, and the first heat sink; It further includes.
상기 케이스는 상부의 어느 일측에 내측의 열을 외부로 배출하는 에어벤트가 형성되는 것을 특징으로 한다. The case is characterized by an air vent formed on one side of the upper portion to discharge heat inside to the outside.
상기 제 1 히트싱크는 상부가 상기 케이스에 의해 보호되고, 하부는 외부로 노출되는 것을 특징으로 한다. The upper part of the first heat sink is protected by the case, and the lower part is exposed to the outside.
상기 냉각장치는 상기 컨버터의 PCB와 상기 제 2 히트싱크의 사이에 배치되는 방열소재(TIM); 및 상기 제 1 히트싱크의 양단 및 상기 열전소자의 측면에 배치되어 상기 제 1 히트싱크와 상기 제 2 히트싱크 간의 열교환을 방지하는 단열재; 를 더 포함한다. The cooling device includes a heat dissipation material (TIM) disposed between the PCB of the converter and the second heat sink; and an insulating material disposed at both ends of the first heat sink and on a side of the thermoelectric element to prevent heat exchange between the first heat sink and the second heat sink. It further includes.
본 발명의 차량용 컨버터 냉각 시스템의 냉각방법은, 컨버터가 동작하는 단계; 온도센서가, 상기 컨버터의 하부에 설치되는 냉각장치의 제 2 히트싱크로 전달되는 온도를 측정하는 단계; 상기 온도센서의 측정 온도에 따라 상기 냉각장치를 동작시키는 단계; 상기 냉각장치에 포함되는 열전소자가 제 2 히트싱크의 열을 흡수하여 상기 컨버터를 냉각시키는 단계; 및 상기 열전소자의 하부에 배치되는 제 1 히트싱크에 의해 열이 외부로 발산되는 단계; 를 포함한다. The cooling method of the converter cooling system for a vehicle of the present invention includes the steps of operating the converter; A temperature sensor measuring the temperature transmitted to a second heat sink of a cooling device installed below the converter; operating the cooling device according to the temperature measured by the temperature sensor; cooling the converter by allowing a thermoelectric element included in the cooling device to absorb heat from a second heat sink; and dissipating heat to the outside by a first heat sink disposed below the thermoelectric element. Includes.
상기 냉각장치를 동작시키는 단계는, 상기 온도가 설정온도를 초과하면 프로세서가 상기 열전소자에 전압을 인가하여 상기 냉각장치를 동작 시키는 것을 특징으로 한다. The step of operating the cooling device is characterized in that when the temperature exceeds a set temperature, the processor operates the cooling device by applying a voltage to the thermoelectric element.
상기 냉각장치를 동작시키는 단계 후, 상기 온도센서가 온도를 재측정하는 단계; 및 재측정된 상기 온도가 목표온도에 도달하면 프로세서가 상기 열전소자의 동작을 정지시키는 단계; 를 더 포함한다. After operating the cooling device, the temperature sensor re-measures the temperature; and stopping the processor to operate the thermoelectric element when the re-measured temperature reaches the target temperature. It further includes.
상기 온도를 측정하는 단계는, 상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되는 상기 온도센서가, 상기 컨버터로부터 발산되어 상기 제 2 히트싱크에 흡수된 열에 의한 온도변화를 측정하는 것을 특징으로 한다.In the step of measuring the temperature, the temperature sensor installed inside the second heat sink measures a temperature change due to heat radiated from the converter and absorbed by the second heat sink.
일 측면에 따르면, 본 발명에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템 및 그 방법은 소재의 신뢰성이 높고 장시간 사용 가능한 열전소자를 히트싱크와 함께 장착하여, 별도의 파이프라인없이 안정적인 냉각 성능을 확보할 수 있고, 주위 온도보다 더 낮은 온도로 냉각할 수 있어 컨버터의 발열을 효과적으로 제어할 수 있다. According to one aspect, the vehicle converter cooling system and method according to the present invention are equipped with a thermoelectric element with a high reliability of material and can be used for a long time together with a heat sink, thereby ensuring stable cooling performance without a separate pipeline, and securing the surrounding environment. Since it can be cooled to a lower temperature than the original temperature, the heat generation of the converter can be effectively controlled.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열전소자가 포함된 냉각장치를 컨버터 모듈의 케이스 내에 장착하여 외부 환경에 의한 먼지, 침수, 누전으로부터 보호하고 손상을 방지하며 안정성을 향상시킬 수 있다. According to one aspect of the present invention, a cooling device including a thermoelectric element can be mounted in the case of the converter module to protect it from dust, waterlogging, and electric leakage caused by the external environment, prevent damage, and improve stability.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 구성이 도시된 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 동작 원리를 설명하는 데 참조되는 도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 냉각방법이 도시된 순서도이다. 1 is a block diagram briefly illustrating the configuration of a converter cooling system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a converter cooling system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram referenced to explain the operating principle of a converter cooling system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flowchart showing a cooling method of a vehicle converter cooling system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하도록 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the attached drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 구성이 간략하게 도시된 블록도이다. 1 is a block diagram briefly illustrating the configuration of a converter cooling system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 컨버터 냉각 시스템(10)은 메모리(120), 컨버터(170), 냉각장치(180), 온도센서(140) 및 프로세서(110)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the
컨버터(170)는 FET, 인덕터를 포함하고, 각 소자가 동작하는 경우 스위칭 손실로 인하여 열을 발산한다. The
냉각장치(180)는 컨버터(170)의 하부에 설치되어 컨버터(170)에서 발생하는 열을 흡수하거나 컨버터(170)를 냉각시킨다. The
냉각장치(180)는 열전소자와 히트싱크(HEATSINK)를 포함한다. The
열전소자는 인가되는 전압에 의해 동작한다. Thermoelectric elements operate by applied voltage.
열전소자는 직류전압이 인가되면 전류의 방향에 따라 한쪽 면은 흡열하고, 다른 면은 발열한다. 냉각장치(180)는 열전소자의 펠티어 효과를 이용하여 흡열하는 면이 컨버터(170)를 향하도록 설치된다. When a direct current voltage is applied to a thermoelectric element, one side absorbs heat and the other side generates heat depending on the direction of the current. The
냉각장치(180)는 컨버터(170)의 케이스 내에 장착되어 하나의 패키지를 형성할 수 있다. The
온도센서(140)는 컨버터(170)의 온도를 측정한다. The
온도센서(140)는 컨버터(170)와 냉각장치(180)의 사이에 설치되어, 측정되는 온도를 프로세서(110)로 인가한다. The
프로세서(110)는 온도센서(140)에 의해 측정되는 컨버터(170)의 온도에 대응하여 냉각장치(180)를 제어한다. The
프로세서(110)는 온도센서(140)를 통해 측정되는 컨버터(170)의 온도를 메모리(120)에 저장하고, 측정되는 온도에 따라 냉각장치(180)의 열전소자의 동작 여부를 결정한다. 프로세서(110)는 냉각장치(180)에 대한 전원 온, 오프를 통해 냉각온도를 조절한다. The
프로세서(110)는 냉각장치(180)의 열전소자에 전압을 인가하여 열전소자를 동작시킨다. 프로세서(110)는 냉각장치(180)의 열전소자로 전압을 인가하여 열전소자가 컨버터(170)를 냉각시키도록 한다. The
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 구성이 도시된 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a converter cooling system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 컨버터 냉각 시스템(10)은 컨버터(170), 냉각장치(180) 및 온도센서(140)가 결합되어 하나의 패키지를 형성한다. As shown in FIG. 2, the
컨버터(170)는 PCB(172) 및 PCB에 실장되는 복수의 소자(171)를 포함한다. 소자(171)는 FET, 인덕터, 저항, 다이오드 등을 포함하며, 컨버터의 기능에 따라 상이하게 구성될 수 있다. The
복수의 소자(171) 중 FET 및 인덕터는 동작 시 열을 발산한다. Among the plurality of
PCB(172)의 하부에는 냉각장치(180)가 설치된다. A
냉각장치(180)는 방열소재(TIM)(183), 제 1 히트싱크(181), 제 2 히트싱크(182), 열전소자(184)를 포함한다. The
또한, 냉각장치(180)는 단열재(185)를 포함한다. 패키지의 케이스(137)에는 에어벤트(186)가 형성된다. Additionally, the
PCB(172)의 하부에 접하도록 배치되는 방열소재(TIM, Thermal Interface Material)(183)가 배치된다. A thermal interface material (TIM) 183 is disposed in contact with the lower portion of the
방열소재(TIM)(183)는 PCB(172)의 하부에, PCB에 접하도록 배치된다. The heat dissipation material (TIM) 183 is disposed at the bottom of the
제 2 히트싱크(182)는 방열소재(TIM)(183)의 하부에 설치된다. The
온도센서(140)는 제 2 히트싱크(182)의 내측 중앙에 설치되어 온도를 측정한다. 경우에 따라 온도센서(140)는 방열소재(TIM)(183)와 제 2 히트싱크(182) 사이에 설치될 수 있다. The
온도센서(140)는 컨버터(170)의 복수의 소자 중 발열 소자에 인접하여 설치되는 것이 바람직하다. 온도센서(140)는 제 2 히트싱크(182)의 내측에 설치되고, 복수의 발열 소자 간의 중간지점에 배치될 수 있다. 또한, 온돈센서(140)는 제 2 히트싱크(182)의 내측에 설치되고, 컨버터(170)의 발열 소자에 대해 수직방향으로 하부에 설치될 수 있다. The
또한, 온도센서(140)는 제 2 히트싱크(182)의 내측에 설치되면서, 복수로 설치될 수 있다. Additionally, the
열전소자(184)는 제 2 히트싱크(182)의 하부, 제 1 히트싱크(181)의 상부에 배치된다. The
열전소자(184)는 상측 일면으로 열을 흡수하여 컨버터(170)를 냉각하고, 하측 일면으로 열을 발산한다. The
제 1 히트싱크(181)는 최하부에 배치되어, 열전소자(184)에서 발산되는 열을 외부로 방출한다. The
제 1 히트싱크(181)의 양 끝단의 일부 영역 및 열전소자(184)의 측면에는 단열재(85)가 설치된다. Insulating material 85 is installed on some areas of both ends of the
단열재(85)는 제 1 히트싱크(181)와 제 2 히트싱크(182)가 상호 연결되지 않도록 배치되며, 제 1 히트싱크(181)와 제 2 히트싱크(182) 간의 열교환을 방지한다. The insulation material 85 is disposed so that the
제 1 히트싱크(181)는 양단이 케이스(187)의 양단과 연결된다. 케이스(187)는 제 1 히트싱크(181)의 양단에 결합되어 고정되는 것이 바람직하다. Both ends of the
제 1 히트싱크(181)의 상측에 케이스(187)가 형성되어 제 1 히트싱크(181)의 상부, 제 2 히트싱크 및 컨버터(170)를 보호한다. A
제 1 히트싱크(181)의 하부는 외부로 노출된다. 제 1 히트싱크(181)의 하부는 외부로 노출되므로, 열전소자(184)의 열을 외부로 발산할 수 있다. The lower part of the
케이스(187)는 컨버터(170), 냉각장치(180) 및 온도센서(140)로 구성되는 패키지의 상부를 보호한다.
케이스(187)에는 상단부의 어느 일측에 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 통로인, 에어벤트(186)가 형성된다.An
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 동작 원리를 설명하는 데 참조되는 도이다. FIG. 3 is a diagram referenced to explain the operating principle of a converter cooling system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 냉각장치(180)의 열전소자(184)는 펠티어 효과를 이용하는 것으로, 제 1 면(A)으로 열을 발산하고, 제 2 면(B)으로 열을 흡수하여 냉각한다. As shown in FIG. 3, the
열전소자(184)는 P타입 반도체, N타입반도체, 전도체 및 세라믹 절연체로 구성된다. The
열전소자(184)는 열을 발산하거나 흡수하는 제 1 면(A) 및 제 2 면(B)에 각각 절연체가 형성되고, 그 하측 내부에 전도체가 배치되며, 상하부의 전도체 사이에는 N타입 반도체와 P타입 반도체가 순차 배열 된다. The
열전소자(184)는 전압이 인가되면, 양극단자에서 음극단자로 전류가 흘러, 제 1 면(A)에서 열을 발산하고, 제 2 면(B)에서 열을 흡수한다. When voltage is applied to the
냉각장치(180)는 제 1 면(A)에 제 1 히트싱크(181)를 배치하고, 제 2 면(B)에 제 2 히트싱크(182)를 배치한 후, 제 2 히트싱크(182) 측에 컨버터(170)가 위치하도록 배치한다. The
냉각장치(180)는 프로세서(110)의 제어명령에 따라 열전소자(184)의 전극에전압을 인가되면, 제 2 면(B)이 흡열하여 컨버터(170)로부터 발산되는 열을 흡수함으로써 컨버터(170)를 냉각시킨다. 또한, 냉각장치(180)는 제 1 면(A)을 통해 열을 발산하고, 제 1 면(A)에 접하도록 배치된 제 2 히트싱크(182)가 열을 외부로 발산한다. When a voltage is applied to the electrode of the
그에 따라 냉각장치(180)는 컨버터(170)를 냉각시킨다. Accordingly, the
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 컨버터 냉각 시스템의 냉각방법이 도시된 순서도이다.Figure 4 is a flowchart showing a cooling method of a vehicle converter cooling system according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서(110)는 컨버터(170)가 동작하면, 온도센서(140)를 통해 제 2 히트싱크(182)의 온도를 측정한다(S320).As shown in FIG. 4, when the
제 2 히트싱크(182)는 앞서 설명한 도 2와 같이 컨버터(170)의 PCB(172)의 하부에 배치되므로, 컨버터(170)의 소자(171)로부터 발산된 열에 의해 온도가 상승한다. Since the
온도센서(140)는 제 2 히트싱크(182)의 내측에 설치되어 온도를 측정하여, 컨버터(170)에 의해 변화하는 제 2 히트싱크(182)의 온도를 측정함으로써, 간접적으로 컨버터(170)의 온도를 측정한다. The
프로세서(110)는 온도센서(140)에 의해 측정되는 제 2 히트싱크(182)의 온도가 설정온도를 초과하는지 판단한다(S330).The
경우에 따라, 프로세서(110)는 온도센서(140)가 복수인 경우, 복수의 온도센서의 측정온도에 대한 평균, 최대값 및 최소값 중 어느 하나를 이용하여 설정온도 초과 여부를 판단할 수 있다. In some cases, when there are a plurality of
프로세서(110)는 제 2 히트싱크(182)의 온도가 설정온도를 초과하면, 냉각장치(180)의 열전소자(184)가 동작하도록 제어한다(S340). 프로세서(110)는 열전소자(184)에 일정 크기의 직류전압을 인가하여 열전소자를 동작시킨다. When the temperature of the
열전소자(184)는 제 2 히트싱크(182)의 하부에, 흡열하는 제 2 면(B)이 제 2 히트싱크(182)에 대면하도록 배치되고, 발열하는 제 1 면(A)이 하부의 제 1 히트싱크(181)에 대면하도록 배치된다. The
그에 따라 열전소자(184)가 동작하면, 제 2 히트싱크(182)의 열을 흡수하여 제 2 히트싱크(182)를 냉각하고, 제 2 히트싱크(182)가 냉각됨에 따라 컨버터(170)가 냉각된다. Accordingly, when the
한편, 열전소자(184)에서 발산되는 열은 제 1 히트싱크(181)를 통해 외부로 발산된다. Meanwhile, heat emitted from the
온도센서(140)는 제 2 히트싱크(182)의 온도를 재 측정한다(S350). 온도센서(140)는 제 2 히트싱크(182)의 온도를 지속적으로 측정하거나 일정시간 간격으로 측정할 수 있다. The
제 2 히트싱크(182) 및 컨버터(170)가 열전소자(184)에 의해 냉각됨에 따라 측정되는 온도는 감소하게 된다. As the
프로세서(110)는 측정되는 온도는 목표온도와 비교하고(S360), 목표온도에 도달하지 않은 경우, 열전소자(184)의 동작을 유지한다. The
프로세서(110)는 측정되는 온도가 목표온도에 도달하면, 열전소자(184)를 정지한다(S370). When the measured temperature reaches the target temperature, the
프로세서(110)는 온도센서(140)를 통해 지속적으로 제 2 히트싱크(182) 내부의 온도를 측정하여, 측정된 온도가 측정온도에 도달하면 다시 열전소자를 동작시키고, 목표온도에 도달하면 열전소자를 정지시킴으로써, 컨버터(170)의 냉각온도를 조절한다. The
따라서 본 발명은 열전소자와 히트싱크를 결합한 냉각장치를 컨버터의 하부에 설치하여 하나의 패키지를 구성함으로써, 컨버터의 발열을 효과적으로 제어하고, 외부 환경으로부터 컨버터 및 냉각장치를 보호할 수 있다. Therefore, the present invention forms a single package by installing a cooling device combining a thermoelectric element and a heat sink at the bottom of the converter, thereby effectively controlling heat generation in the converter and protecting the converter and cooling device from the external environment.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.
10: 냉각 시스템 85: 단열재
110: 프로세서
120: 메모리 140: 온도센서
170: 컨버터 171: 소자
172: PCB 180: 냉각장치
181, 182: 히트싱크 183: 방열소재(TIM)
184: 열전소자 186: 에어벤트
187: 케이스10: Cooling system 85: Insulation material
110: processor
120: memory 140: temperature sensor
170: converter 171: element
172: PCB 180: Cooling device
181, 182: Heat sink 183: Heat dissipation material (TIM)
184: thermoelectric element 186: air vent
187: case
Claims (14)
상기 컨버터의 하부에 설치되어 상기 컨버터를 냉각시키는 냉각장치;
상기 컨버터에서 상기 냉각장치로 전달되는 온도를 측정하는 온도센서; 및
상기 온도센서를 통해 측정되는 온도에 대응하여 상기 냉각장치가 동작하도록 제어하는 프로세서; 를 포함하고,
상기 냉각장치는,
최하부에 설치되어 외부로 열을 발산하는 제 1 히트싱크;
상기 컨버터의 하부에 설치되어 상기 컨버터의 열을 전달받는 제 2 히트싱크;
상기 컨버터의 PCB와 상기 제 2 히트싱크의 사이에 배치되는 방열소재; 및
상기 제 1 히트싱크 및 상기 제 2 히트싱크의 사이에 배치되어 상기 제 2 히트싱크의 열을 흡수하여 상기 제 2 히트싱크를 냉각시키는 열전소자; 를 포함하고,
상기 온도센서는 상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되어 상기 컨버터로부터 발산되어 상기 제 2 히트싱크에 흡수된 열에 의한 온도변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템.converter;
a cooling device installed below the converter to cool the converter;
a temperature sensor that measures the temperature transmitted from the converter to the cooling device; and
a processor that controls the cooling device to operate in response to the temperature measured through the temperature sensor; Including,
The cooling device,
A first heat sink installed at the bottom to radiate heat to the outside;
a second heat sink installed below the converter to receive heat from the converter;
a heat dissipation material disposed between the PCB of the converter and the second heat sink; and
a thermoelectric element disposed between the first heat sink and the second heat sink to cool the second heat sink by absorbing heat from the second heat sink; Including,
The temperature sensor is installed inside the second heat sink and measures a temperature change due to heat radiated from the converter and absorbed by the second heat sink.
상기 열전소자는 열을 발산하는 제 1 면이 상기 제 1 히트싱크의 상부와 접하고, 열을 흡수하는 제 2 면이 상기 제 2 히트싱크의 하부와 접하도록 배치되어,
상기 컨버터에서 발산된 열을 상기 제 2 히트싱크를 통해 흡수하고, 상기 제 1 히트싱크를 통해 발산하는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템.According to claim 1,
The thermoelectric element is arranged so that a first surface that radiates heat is in contact with the upper part of the first heat sink, and a second surface that absorbs heat is in contact with the lower part of the second heat sink,
A converter cooling system for a vehicle, characterized in that heat emitted from the converter is absorbed through the second heat sink and dissipated through the first heat sink.
상기 프로세서는 상기 온도가 설정온도를 초과하면 상기 열전소자에 전압을 인가하여 상기 냉각장치를 동작 시키고,
상기 온도가 목표온도에 도달하면 상기 열전소자의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템.According to claim 1,
The processor operates the cooling device by applying a voltage to the thermoelectric element when the temperature exceeds the set temperature,
A converter cooling system for a vehicle, characterized in that the operation of the thermoelectric element is stopped when the temperature reaches the target temperature.
상기 온도센서는 상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되고, 상기 컨버터에 포함되는 복수의 발열 소자의 중앙에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템. According to claim 1,
The converter cooling system for a vehicle, characterized in that the temperature sensor is installed inside the second heat sink and at the center of a plurality of heating elements included in the converter.
상기 온도센서는 상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되고, 상기 컨버터에 포함되는 발열 소자의 하부에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템. According to claim 1,
The temperature sensor is installed inside the second heat sink and below the heating element included in the converter.
상기 제 1 히트싱크의 양 끝단에 연결되고 상기 제 1 히트싱크의 상단부를 덮는 구조로 형성되어, 상기 컨버터, 상기 열전소자 및 상기 제 1 히트싱크를 보호하는 케이스; 를 더 포함하는 차량용 컨버터 냉각 시스템.According to claim 1,
a case connected to both ends of the first heat sink and formed in a structure that covers an upper part of the first heat sink to protect the converter, the thermoelectric element, and the first heat sink; A converter cooling system for a vehicle further comprising:
상기 케이스는 상부의 어느 일측에 내측의 열을 외부로 배출하는 에어벤트가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템.According to claim 7,
A converter cooling system for a vehicle, wherein an air vent is formed on one side of the upper part of the case to discharge heat inside to the outside.
상기 제 1 히트싱크는 상부가 상기 케이스에 의해 보호되고, 하부는 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템.According to claim 7,
A converter cooling system for a vehicle, wherein the upper part of the first heat sink is protected by the case, and the lower part is exposed to the outside.
상기 냉각장치는
상기 제 1 히트싱크의 양단 및 상기 열전소자의 측면에 배치되어 상기 제 1 히트싱크와 상기 제 2 히트싱크 간의 열교환을 방지하는 단열재; 를 더 포함하는 차량용 컨버터 냉각 시스템. According to claim 1,
The cooling device is
an insulating material disposed at both ends of the first heat sink and on a side of the thermoelectric element to prevent heat exchange between the first heat sink and the second heat sink; A converter cooling system for a vehicle further comprising:
온도센서가, 상기 컨버터의 하부에 설치되는 냉각장치의 제 2 히트싱크로 전달되는 온도를 측정하는 단계;
상기 온도센서의 측정 온도에 따라 상기 냉각장치를 동작시키는 단계;
상기 냉각장치에 포함되는 열전소자가 제 2 히트싱크의 열을 흡수하여 상기 컨버터를 냉각시키는 단계; 및
상기 열전소자의 하부에 배치되는 제 1 히트싱크에 의해 열이 외부로 발산되는 단계; 를 포함하고,
상기 온도를 측정하는 단계는,
상기 제 2 히트싱크의 내측에 설치되는 상기 온도센서가, 상기 컨버터로부터 발산되어 상기 제 2 히트싱크에 흡수된 열에 의한 온도변화를 측정하고,
상기 냉각장치는 상기 컨버터의 PCB와 상기 제 2 히트싱크의 사이에 배치되는 방열소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템의 냉각방법. Steps in which the converter operates;
A temperature sensor measuring the temperature transmitted to a second heat sink of a cooling device installed below the converter;
operating the cooling device according to the temperature measured by the temperature sensor;
cooling the converter by allowing a thermoelectric element included in the cooling device to absorb heat from a second heat sink; and
dissipating heat to the outside by a first heat sink disposed below the thermoelectric element; Including,
The step of measuring the temperature is,
The temperature sensor installed inside the second heat sink measures temperature change due to heat radiated from the converter and absorbed by the second heat sink,
The cooling method of a converter cooling system for a vehicle, wherein the cooling device includes a heat dissipation material disposed between the PCB of the converter and the second heat sink.
상기 냉각장치를 동작시키는 단계는,
상기 온도가 설정온도를 초과하면 프로세서가 상기 열전소자에 전압을 인가하여 상기 냉각장치를 동작 시키는 것을 특징으로 하는 차량용 컨버터 냉각 시스템의 냉각방법.According to claim 11,
The step of operating the cooling device is,
A cooling method of a vehicle converter cooling system, wherein when the temperature exceeds the set temperature, the processor operates the cooling device by applying a voltage to the thermoelectric element.
상기 냉각장치를 동작시키는 단계 후,
상기 온도센서가 온도를 재측정하는 단계; 및
재측정된 상기 온도가 목표온도에 도달하면 프로세서가 상기 열전소자의 동작을 정지시키는 단계; 를 더 포함하는 차량용 컨버터 냉각 시스템의 냉각방법.According to claim 11,
After operating the cooling device,
Re-measuring the temperature by the temperature sensor; and
When the re-measured temperature reaches the target temperature, the processor stops the operation of the thermoelectric element; Cooling method of a converter cooling system for a vehicle further comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220083080A KR102673106B1 (en) | 2022-07-06 | System and method for cooling converter of vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020220083080A KR102673106B1 (en) | 2022-07-06 | System and method for cooling converter of vehicle |
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KR20240006251A KR20240006251A (en) | 2024-01-15 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100553192B1 (en) * | 2005-08-17 | 2006-02-22 | 장철수 | Heating body cooling apparatus using thermoelectric element |
KR101516911B1 (en) * | 2014-01-06 | 2015-05-04 | 대성전기공업 주식회사 | Apparatus and method for cooling converter in a vehicle |
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