10 kW级电动商务车电力控制装置

     作者：이기운1) • 이용규1) • 점경민2) • 강희찬1)

     来源：群山大学 机械工学科1) •   高等技术融合研究院2)   

   10 kW级电动商务车电力控制装置

气冷冷却机的热设计

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

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

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

最近电动驱动商用车的需求在增加。电动驱动商用车的马达耗电量大，驱动控制装置时产生相当大的热量。李允表和尹成英[1]曾提出过在晃动的低速空气流动中提高冷却性能的例子。 但形状多样的冷却器需要对各种条件进行研究。目前，商用汽车用电力控制装置的电力转换效率水平为92%-95%，剩余部分转换为热。如果控制装置采用自然对流方式，具有装置简单，在组成装置时节省费用的优点。但在冷却负荷过大时，强制对流不可避免，需要工程判断。 本研究的目标是开发电力控制器最大负荷10千瓦，运转30秒时350瓦的负荷，发热部维持在80℃以下的冷却装置。本研究对电力控制装置用冷却器自然对流和强制对流的冷却方式，测定发热体温度，实验评价要素的热电阻，提出了冷却器的设计方案。

Fig. 1 Schematic diagram of the present experimentalapparatus

Fig. 2 Comparison of   emperature change accordingto convection mode

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

   Fig. 1是本研究对象10千瓦级电力控制器和控制箱的组成图。电力控制器由电力转矩器、PCB板和弯曲组成。电力晶体管是主要发热源。散热器作为主要冷却件，材质为铝，规格为300毫米´300毫米´40毫米。本研究用电热器模拟电力晶体管进行了试验。电热器采用100W级电阻体(sewon, 10毫米´10毫米´110毫米)6个。冷却方式包括无栅的自然对流和驱动栅的强制对流两种。 在强制对流中采用栅(DOVPD, 120毫米´120毫米´43毫米，26.4 W,92 CFM)。对于每一种情况，都分离出发热面和弯曲的热电阻。

发热部的发热量由调压器(大光，1千瓦，240伏)调节。温度用数据处理装置(YOKOGAWA, MV2048)每隔1分钟测量2小时。控制箱为2毫米厚铝，规格为400毫米´400毫米´750毫米。控制器安装在控制箱中心160毫米偏心。   

Fig. 2是随时间的温度变化图。Table1是本研究各要素的测量温度和热电阻。此处表示的各温度 Tt, Tout, Tin分别是发热部，外气，控制箱内部的温度。 热电阻 Rt, Rcon, Rcase每个总热电阻, 控制装置, 这是控制箱的热电阻。自然对流时，外气温度为21.2℃，发热部温度为80℃时，常态发热量为224 W .在相同条件下强制对流时，常态发热量为430瓦，发热量为350瓦时，自然对流时发热部的正温度值为111.1℃，强制对流时为69.8℃。Fig. 3是预测自然对流和强制对流时发热部的正常温度的图。绿色区域是设计条件发热部在80℃以下的眼电区域。图中采用强制对流方式，整个运转区域发热部温度在80℃以下，是安全的。采用自然对流方式，发热量超过250瓦，发热部温度超过80℃，不安全。

因此，在使用用电力控制器冷却时，推荐采用强制对流方式。 本研究对10千瓦级电力常用电力控制器制冷装置进行实验的结果表明: 强制对流与自然对流方式相比，热电阻为48%。采用自然对流方式时，对额定发热量350瓦，发热部温度为111℃，因此不适合采用本常用电控器的冷却方式。如果采用强制对流方式，发热部的温度可以维持在80℃以内，并可以作为额定发热量冷却到425 W 。

后记

本研究是作为产业通商资源部的来源，由韩国产业技术振兴院(课题编号P0012769, 2020年产业革新人才成长支援事业)支援而进行的。   

参考文献

1.   李允表，尹成英 1995.   “电子设备发展趋势的最新冷却技术趋势。” 电子工学杂志。 pp . 23 - 32   

（如需更多信息，请联系我们，编辑:李成义）