電力變換裝置以及制冷劑凍結(jié)檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于，檢測(cè)制冷劑的凍結(jié)，實(shí)現(xiàn)早期抑制電力變換用半導(dǎo)體元件的負(fù)荷的控制。為此，本發(fā)明的電力變換裝置具有多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件、受熱構(gòu)件、多個(gè)熱管、多個(gè)溫度測(cè)定元件、多個(gè)散熱片，電力變換用半導(dǎo)體元件設(shè)置于受熱構(gòu)件的一面，溫度測(cè)定元件安裝于電力變換用半導(dǎo)體元件表面或與電力變換用半導(dǎo)體元件的設(shè)置面相同的受熱構(gòu)件面，多個(gè)熱管安裝于受熱構(gòu)件的另一面，多個(gè)熱管的至少一部分具有散熱部，多個(gè)散熱片安裝于多個(gè)熱管的散熱部，電力變換裝置通過監(jiān)視由多個(gè)溫度測(cè)定元件的至少一部分測(cè)定的溫度和由配置于其他部位的至少一部分溫度測(cè)定元件測(cè)定的溫度的差來檢測(cè)在多個(gè)熱管中裝入的制冷劑的凍結(jié)。
【專利說明】電力變換裝置以及制冷劑凍結(jié)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明廣泛涉及電力變換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]搭載于鐵路車輛的電力變換裝置是通過多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件的開關(guān)動(dòng)作對(duì)從鐵路用架線輸入的電力進(jìn)行電力變換，并進(jìn)行車輛用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的電力變換裝置，設(shè)置在車輛的地板下面等。此外，已公開由于電力變換裝置將電力變換用半導(dǎo)體元件的開關(guān)動(dòng)作所伴隨的熱作為損失而放出，因此為了元件的穩(wěn)定動(dòng)作使用了專利文獻(xiàn)I所示那樣的熱管(heat pipe)式冷卻器的電力變換用半導(dǎo)體元件冷卻系統(tǒng)。
[0003]在圖1示出熱管式冷卻器。熱管式冷卻器配置為熱管受熱部4經(jīng)由受熱構(gòu)件2與電力變換用半導(dǎo)體元件I熱接觸，在熱管受熱部4以及熱管散熱部3中裝入有制冷劑6。氫氟化碳等的氟系化合物被廣泛應(yīng)用于制冷劑6。但是，從環(huán)境負(fù)荷的觀點(diǎn)出發(fā)開始限制氟系化合物的使用，作為其代替制冷劑已經(jīng)開發(fā)并實(shí)際應(yīng)用了使用純水的熱管式冷卻器。
[0004]此外，在使用了純水作為制冷劑的情況下，對(duì)于在冰點(diǎn)下環(huán)境中制冷劑凍結(jié)的課題，如專利文獻(xiàn)2所示，已提出了通過測(cè)定冷卻器的熱管散熱部或散熱片或受熱構(gòu)件的溫度來檢測(cè)制冷劑的凍結(jié)的方法。
[0005]【在先技術(shù)文獻(xiàn)】
[0006]【專利文獻(xiàn)】
[0007]專利文獻(xiàn)I JP 特開 2011-50166
[0008]專利文獻(xiàn)2 JP 特開 200`8-211956
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]【發(fā)明要解決的課題】
[0010]專利文獻(xiàn)2中的制冷劑的凍結(jié)檢測(cè)方法如圖2所示，在冰點(diǎn)下環(huán)境中制冷劑6在熱管散熱部3前端附近凍結(jié)了的情況下能夠檢測(cè)凍結(jié)，在冷卻體的基體或散熱片的溫度成為規(guī)定值以下的情況下，判斷為凍結(jié)狀態(tài)，但受到半導(dǎo)體元件所產(chǎn)生的熱的影響，有可能冷卻體的基體或散熱片的溫度沒有成為規(guī)定值以下，未能檢測(cè)凍結(jié)狀態(tài)，或檢測(cè)出凍結(jié)為止需要時(shí)間。因此，直到檢測(cè)出凍結(jié)狀態(tài)為止，由于在冷卻不工作的狀態(tài)下給電力變換裝置施加負(fù)荷，恐怕電力變換用半導(dǎo)體元件I會(huì)發(fā)生故障或者被施加以此為準(zhǔn)的過剩負(fù)荷。
[0011]因此，本發(fā)明為了解決上述課題，目的在于對(duì)進(jìn)行電力變換用半導(dǎo)體元件的冷卻的熱管式冷卻器，更正確地進(jìn)行熱管式冷卻器的制冷劑的凍結(jié)檢測(cè)。
[0012]【解決課題的手段】
[0013]為了達(dá)成上述目的，在本發(fā)明的電力變換裝置中，具有多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件、受熱構(gòu)件、多個(gè)熱管、多個(gè)溫度測(cè)定元件、和多個(gè)散熱片，所述電力變換裝置采用如下的構(gòu)造:多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件設(shè)置于受熱構(gòu)件的一面，多個(gè)溫度測(cè)定元件設(shè)置在與多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件的安裝面相同的面上，多個(gè)熱管設(shè)置于受熱構(gòu)件的另一面，多個(gè)熱管的至少一部分具有散熱部，多個(gè)散熱片安裝于多個(gè)熱管的散熱部。通過監(jiān)視配置于不同位置的多個(gè)溫度測(cè)定元件的溫度差來檢測(cè)裝入上述多個(gè)熱管的制冷劑的凍結(jié)。
[0014]對(duì)上述多個(gè)溫度測(cè)定元件的配置場(chǎng)所的條件進(jìn)行說明。溫度測(cè)定元件的配置條件具有下面2個(gè)條件。第I條件是:在熱管內(nèi)的制冷劑沒有凍結(jié)的條件下使電力變換裝置進(jìn)行了動(dòng)作的情況下，電力變換用半導(dǎo)體元件的表面溫度成為最高的場(chǎng)所或其附近。第2條件是:在熱管內(nèi)的制冷劑凍結(jié)了的條件下使電力變換裝置進(jìn)行了動(dòng)作的情況下，電力變換用半導(dǎo)體元件的表面溫度成為最高的場(chǎng)所或其附近。在滿足所述條件的2個(gè)測(cè)定點(diǎn)或者滿足所述條件的多個(gè)測(cè)定點(diǎn)配置溫度測(cè)定元件。
[0015]進(jìn)而，裝入熱管內(nèi)的制冷劑的凍結(jié)的檢測(cè)使用配置于滿足所述2個(gè)條件的測(cè)定點(diǎn)的上述溫度測(cè)定元件所測(cè)定的溫度差。溫度差根據(jù)制冷劑的凍結(jié)有無，熱管受熱部的制冷劑的有無而發(fā)生變化，因此溫度差取決于受熱構(gòu)件以及熱管受熱部周圍的熱傳導(dǎo)路徑的變換。
[0016]在進(jìn)行了凍結(jié)的檢測(cè)的情況下，為了上述多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件的內(nèi)部溫度不會(huì)變?yōu)檫^剩，進(jìn)行控制上述電力變換裝置的處理。
[0017]【發(fā)明效果】
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠更正確地進(jìn)行熱管式冷卻器的制冷劑的凍結(jié)檢測(cè)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1表示熱管式冷卻器的垂直方向剖面圖(通常時(shí))。
[0020]圖2表示熱管式冷卻器的垂直方向剖面圖(制冷劑凍結(jié)時(shí))。
[0021]圖3表示電力變換裝置以及熱管式冷卻器的設(shè)置部位。
[0022]圖4(a)表不本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的熱管式冷卻器的垂直方向剖面圖。
[0023]圖4(b)表不本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的熱管式冷卻器的垂直方向剖面圖。
[0024]圖5表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電力變換裝置的構(gòu)成電路。
[0025]圖6表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電力變換用半導(dǎo)體元件的配置形態(tài)。
[0026]圖7(a)表示在本發(fā)明中應(yīng)該檢測(cè)的狀態(tài)⑴。
[0027]圖7(b)表示在本發(fā)明中應(yīng)該檢測(cè)的狀態(tài)(2)。
[0028]圖8表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電力變換用半導(dǎo)體元件的配置和冷卻用鼓風(fēng)機(jī)所形成的風(fēng)向的關(guān)系。
[0029]圖9(a)表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電力變換用半導(dǎo)體元件表面溫度的測(cè)定結(jié)果(制冷劑未凍結(jié)時(shí))。
[0030]圖9(b)表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的電力變換用半導(dǎo)體元件表面溫度的測(cè)定結(jié)果(制冷劑凍結(jié)時(shí))。
[0031]圖10表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的溫度測(cè)定元件配置場(chǎng)所。
[0032]圖11表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的檢測(cè)到制冷劑的凍結(jié)的情況下的電力變換裝置的動(dòng)作流程圖。
[0033]圖12表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式中的電力變換裝置的設(shè)置方法。
[0034]圖13表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式中的熱管式冷卻器的垂直方向剖面圖。
[0035]圖14表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式中的電力變換用半導(dǎo)體元件以及溫度測(cè)定元件的配置部位(車輛行駛時(shí))。
[0036]圖15表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式中的電力變換用半導(dǎo)體元件以及溫度測(cè)定元件的配置形態(tài)(車輛停車時(shí))。
[0037]圖16表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式中的檢測(cè)到凍結(jié)的情況下的動(dòng)作流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0038]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。[0039]【實(shí)施例1】
[0040]本發(fā)明的電力變換裝置以及熱管式冷卻器如圖3所示，設(shè)置在鐵路用車輛12的地板下面等，通過控制向車輛驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)(無圖示)供給的電力以及頻率來對(duì)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制。熱管式冷卻器7具有組裝到電力變換裝置9內(nèi)的構(gòu)造，在圖3中，電力變換裝置9固定為懸掛于車輛12。此外，采用在熱管式冷卻器7附近具有冷卻用鼓風(fēng)機(jī)8的構(gòu)造，通過強(qiáng)制地進(jìn)行送風(fēng)來冷卻電力變換用半導(dǎo)體元件。
[0041]在圖4(a)以及圖4(b)表示本實(shí)施方式中的熱管式冷卻器的垂直方向剖面圖。在圖4(a)以及圖4(b)中，在由鋁合金等構(gòu)成的受熱構(gòu)件2的一面安裝有電力變換用半導(dǎo)體元件1，在電力變換用半導(dǎo)體元件I的表面或與電力變換用半導(dǎo)體元件I的設(shè)置面相同的受熱構(gòu)件面上配置有溫度測(cè)定元件(無圖示)。在受熱構(gòu)件2的另一面嵌入U(xiǎn)字型的熱管受熱部4，利用焊接等進(jìn)行熱接觸。熱管散熱部3從熱管受熱部位起，在熱管散熱部3安裝有散熱片5。在熱管受熱部4以及熱管散熱部3裝入有制冷劑6。通過使用圖3所示的冷卻用鼓風(fēng)機(jī)8向風(fēng)向100的方向進(jìn)行送風(fēng),從散熱片5向空氣進(jìn)行散熱。
[0042]圖5表示本實(shí)施方式中的電力變換裝置的構(gòu)成電路。電力變換裝置由轉(zhuǎn)換器部101以及逆變器部102構(gòu)成，進(jìn)行與逆變器部102相連接的電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)控制。從架線10經(jīng)由導(dǎo)電弓11對(duì)交流電壓進(jìn)行集電，經(jīng)由變壓器13向電力變換裝置的轉(zhuǎn)換器部101供電。在轉(zhuǎn)換器部101將交流電壓變換為直流電壓并向逆變器部102供電。逆變器部102將直流電壓變換為交流電壓來進(jìn)行電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)控制。在本實(shí)施方式中對(duì)于安裝了轉(zhuǎn)換器部電力變換用半導(dǎo)體元件103的熱管式冷卻器進(jìn)行敘述。
[0043]圖6表示電力變換用半導(dǎo)體元件的配置形態(tài)。圖5所示的轉(zhuǎn)換器部電力變換用半導(dǎo)體元件103通過將3個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件并列地設(shè)置而構(gòu)成。在電力變換用半導(dǎo)體元件I附近配置有溫度測(cè)定元件15。這些電力變換用半導(dǎo)體元件以及溫度測(cè)定元件通過螺絲等(無圖示)固定于受熱構(gòu)件。
[0044]下面使用圖4 (a)以及圖4(b)對(duì)冷卻電力變換用半導(dǎo)體元件的動(dòng)作進(jìn)行說明。由于電力變換用半導(dǎo)體元件I進(jìn)行動(dòng)作而產(chǎn)生的熱向熱管受熱部4傳導(dǎo)。在熱管受熱部4以及熱管散熱部3中作為制冷劑6裝入有液體的純水。被電力變換用半導(dǎo)體元件I的熱加熱后的制冷劑6蒸發(fā)變?yōu)闅怏w并到達(dá)熱管散熱部3。由熱管散熱部3冷卻后的制冷劑6凝結(jié)恢復(fù)成液體，根據(jù)重力返回到熱管受熱部4。像這樣，通過反復(fù)進(jìn)行制冷劑6的蒸發(fā)和凝結(jié)來進(jìn)行冷卻。
[0045]下面在圖7(a)以及圖7(b)中表示在本發(fā)明中應(yīng)該檢測(cè)的狀態(tài)。在外部氣溫為冰點(diǎn)下環(huán)境的情況下，在冷卻電力變換用半導(dǎo)體元件I的過程中制冷劑6在熱管散熱部3通過凝結(jié)恢復(fù)成液體后，凝固成為固體。成為了固體的制冷劑6附著在熱管散熱部3的內(nèi)部表面而不能離開。因此，由于制冷劑6無法返回到熱管受熱部4，受熱部4的熱阻上升，冷卻效率極端降低。在本實(shí)施方式中，說明對(duì)制冷劑6在圖7(a)以及圖7(b)所示的熱管散熱部3的前端凝固的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)的方法。
[0046]在本實(shí)施方式的構(gòu)造中，對(duì)于制冷劑為液體時(shí)的情況和固體時(shí)的情況，實(shí)施電力變換用半導(dǎo)體元件表面的溫度上升值測(cè)定并進(jìn)行了比較。圖8表示電力變換用半導(dǎo)體元件的配置和冷卻用鼓風(fēng)機(jī)所形成的風(fēng)向的關(guān)系。此外，圖9(a)表示制冷劑為液體時(shí)(通常狀態(tài))的情況，圖9(b)表示制冷劑為固體時(shí)(制冷劑凍結(jié)狀態(tài))的情況下的各電力變換用半導(dǎo)體元件的溫度分布。圖9(a)以及圖9(b)通過圓的大小來表現(xiàn)電力變換用半導(dǎo)體元件的溫度上升值。圖9(a)以及圖9(b)將最小的溫度上升值規(guī)格化為1，各圓的位置與圖8所示的電力變換用半導(dǎo)體元件的配置相對(duì)應(yīng)。即，冷卻風(fēng)從圖9(a)以及圖9(b)的上側(cè)向下側(cè)流動(dòng)。以下，以(X軸坐標(biāo)，Y軸坐標(biāo))來表示電力變換用半導(dǎo)體元件的配置位置。若比較圖9 (a)以及圖9 (b)，則溫度分布的傾向在制冷劑為液體時(shí)和固體時(shí)存在差異。制冷劑為液體時(shí)配置于下風(fēng)處的電力變換用半導(dǎo)體元件表面成為最高溫，制冷劑為凍結(jié)時(shí)配置于中心部的電力變換用半導(dǎo)體元件表面成為最高溫。由于在圖9(a)中在熱管受熱部?jī)?nèi)存在制冷齊U，因而熱管散熱部以及散熱片所進(jìn)行的散熱起支配作用。因此，冷卻風(fēng)對(duì)溫度上升的影響相對(duì)較大，在上風(fēng)處電力變換用半導(dǎo)體元件的表面溫度上升值最小，隨著趨近下風(fēng)處電力變換用半導(dǎo)體元件的表面溫度上升值變大。相對(duì)的，由于在圖9(b)中在熱管受熱部?jī)?nèi)不存在制冷劑，因而向散熱片的熱傳導(dǎo)效率降低，從受熱構(gòu)件以及受熱部材緊挨著的熱管散熱部以及散熱片的散熱起支配作用，冷卻風(fēng)的影響變?yōu)橄鄬?duì)較小。其結(jié)果，配置于被電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的位置的、圖9(b)的坐標(biāo)(X，Y)為(2，2)以及(3，2)的電力變換用半導(dǎo)體元件溫度上升值高。根據(jù)以上的理由，在制冷劑為液體的情況和固體的情況下，電力變換用半導(dǎo)體元件的溫度上升分布出現(xiàn)差異。因此，通過將溫度測(cè)定元件配置于(I)冷卻風(fēng)的下風(fēng)處、以及(2)被電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的中央部，并測(cè)定溫度關(guān)系，能夠同時(shí)進(jìn)行電力變換用半導(dǎo)體元件的溫度監(jiān)視和裝入熱管內(nèi)的制冷劑的凍結(jié)監(jiān)視，進(jìn)而能夠在給電力變換用半導(dǎo)體元件施加過剩負(fù)荷之前采取保護(hù)動(dòng)作。
[0047]圖10表示本實(shí)施方式中的溫度測(cè)定元件配置場(chǎng)所。如前所述，在冷卻器的下風(fēng)處設(shè)置溫度測(cè)定元件Α200，在被電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的中央部配置溫度測(cè)定元件Β201。這些溫度測(cè)定元件Α200以及溫度測(cè)定元件Β201被固定于元件安裝面。此外，將溫度測(cè)定元件Α200所測(cè)定的溫度設(shè)為TA，將溫度測(cè)定元件Β201所測(cè)定的溫度設(shè)為TB。
[0048]圖11表示本實(shí)施方式中的、檢測(cè)了制冷劑的凍結(jié)的情況下的電力變換裝置的動(dòng)作流程圖。首先，測(cè)量溫度測(cè)量元件A以及B中的溫度ΤΑ、ΤΒ。接著，判斷TA和TB的大小關(guān)系。在TB比TA大的情況下，判斷為熱管內(nèi)的制冷劑凍結(jié)而使電力變換裝置停止。此外，在TB比TA小的情況下，判斷為熱管內(nèi)的制冷劑未凍結(jié)而使電力變換裝置進(jìn)行通常動(dòng)作。但是，成為對(duì)制冷劑的凍結(jié)進(jìn)行檢測(cè)判定的溫度關(guān)系并不只是流程圖所示的溫度關(guān)系，例如也可以是“對(duì)TA和TB的差取絕對(duì)值而得到的值成為閾值以上的情況”。在本實(shí)施方式中，在利用上述方法檢測(cè)出制冷劑的凝固時(shí)，使電力變換裝置的動(dòng)作停止，進(jìn)行抑制對(duì)電力變換用半導(dǎo)體元件施加的負(fù)荷的處理。但是，檢測(cè)時(shí)的電力變換裝置的動(dòng)作并不限于所述方法，例如也可以是“使所變換的直流電壓值降低”、“使流向電動(dòng)機(jī)的電流值變小”，即，使輸出降低等的動(dòng)作。[0049]雖然在根據(jù)I個(gè)溫度測(cè)定元件的檢測(cè)結(jié)果通過閾值判斷進(jìn)行凍結(jié)檢測(cè)的情況下，受到外部氣溫、發(fā)熱元件的影響，難以正確地檢測(cè)凍結(jié)，但如上所述，根據(jù)在冷卻風(fēng)的下風(fēng)處以及被電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的中央部配置溫度測(cè)定元件并通過它們的溫度的比較來判斷凍結(jié)的方法，能夠進(jìn)行基于兩個(gè)溫度測(cè)量結(jié)果的相對(duì)關(guān)系的判斷，因而能夠排除外部氣溫、發(fā)熱元件的影響，正確并且迅速地進(jìn)行凍結(jié)檢測(cè)。
[0050]此外，在本實(shí)施例中，對(duì)在中央部和下風(fēng)部配置溫度測(cè)定元件的示例進(jìn)行了說明，但作為多個(gè)溫度測(cè)定元件的配置場(chǎng)所的條件只要滿足下面的2個(gè)條件則也可以是其他的配置場(chǎng)所。第I條件是:在熱管內(nèi)的制冷劑未凍結(jié)的條件下使電力變換裝置進(jìn)行了動(dòng)作的情況下，電力變換用半導(dǎo)體元件的表面溫度成為最高的場(chǎng)所或其附近。第2條件是:在熱管內(nèi)的制冷劑凍結(jié)了的條件下使電力變換裝置進(jìn)行了動(dòng)作的情況下，電力變換用半導(dǎo)體元件的表面溫度成為最高的場(chǎng)所或其附近。在滿足所述條件的2個(gè)測(cè)定點(diǎn)或者滿足所述條件的多個(gè)測(cè)定點(diǎn)配置溫度測(cè)定元件。
[0051]以上，正如所說明的這樣，根據(jù)本實(shí)施方式能夠一方面進(jìn)行電力變換用半導(dǎo)體元件的溫度監(jiān)視，一方面檢測(cè)裝入熱管內(nèi)的制冷劑的凍結(jié)，使電力變換裝置進(jìn)行防止電力變換用半導(dǎo)體元件的故障的動(dòng)作。但是，本實(shí)施方式并不是只能夠適應(yīng)圖5所示的轉(zhuǎn)換器部101，也能夠適應(yīng)逆變器部102。并且，并不是只能夠適應(yīng)具有圖5所示的電路構(gòu)成的設(shè)備，也能夠適應(yīng)具有上述構(gòu)造、發(fā)熱的電力變換用半導(dǎo)體元件并列地設(shè)置、并具有存在送風(fēng)的上風(fēng)以及下風(fēng)的關(guān)系的構(gòu)造的電力變換裝置。
[0052]【實(shí)施例2】
[0053]作為本發(fā)明的第2方式，使用以下附圖對(duì)具有通過車輛行駛來取入空氣的構(gòu)造的電力變換裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖12表示本實(shí)施方式中的電力變換裝置的設(shè)置方法。電力變換裝置9設(shè)置在車輛的地板下面等，具有如下構(gòu)造:具有從電力變換裝置9突出來、對(duì)電力變換用半導(dǎo)體兀件進(jìn)行冷卻的冷卻器7。冷卻器7具有通過車輛行駛,從與行駛方向垂直的面取入空氣的構(gòu)造。
[0054]圖1以及圖13表示本實(shí)施方式中的熱管式冷卻器的垂直方向剖面圖。在由鋁合金等構(gòu)成的受熱構(gòu)件2的一面設(shè)置有電力變換用半導(dǎo)體元件I。此外，在受熱構(gòu)件2的另一面熱接觸地嵌入有U字型的熱管受熱部4。不過，熱管受熱部4未必一定是U字型。熱管散熱部3從熱管受熱部位起，在熱管散熱部3安裝有多個(gè)散熱片5。在熱管受熱部4以及熱管散熱部3中裝入有制冷劑6。由于根據(jù)車輛的前進(jìn)以及后退，空氣的取入方向不同，因此風(fēng)向100具有2個(gè)方向。將車輛前進(jìn)的情況下的風(fēng)向100設(shè)為A方向，將車輛后退的情況下的風(fēng)向100設(shè)為B方向。另外，在本實(shí)施方式中，熱管式冷卻器所進(jìn)行的冷卻過程與第I實(shí)施方式相同。
[0055]圖14表示本實(shí)施方式中的電力變換用半導(dǎo)體元件以及溫度測(cè)定元件的配置部位。另外，關(guān)于電力變換裝置的構(gòu)成電路以及熱管式冷卻器的適應(yīng)部位與第一實(shí)施方式相同。根據(jù)第一實(shí)施方式所得到的溫度分布，在車輛前進(jìn)的情況下，能夠通過對(duì)由中央部的溫度測(cè)定元件C202和配置于下風(fēng)處的溫度測(cè)定元件D203測(cè)定的溫度進(jìn)行比較，來進(jìn)行凍結(jié)的檢測(cè)。此外，在車輛后退的情況下，能夠通過對(duì)由中央部的溫度測(cè)定元件C202和配置于下風(fēng)處的溫度測(cè)定元件E204測(cè)定的溫度進(jìn)行比較，來進(jìn)行凍結(jié)的檢測(cè)。雖然無論前進(jìn)以及后退，都能夠通過監(jiān)視溫度測(cè)定元件D203和溫度測(cè)定元件E204的溫度關(guān)系，根據(jù)溫度分布的差異來檢測(cè)凍結(jié)，但為了并行進(jìn)行在制冷劑凍結(jié)時(shí)成為最高溫度的電力變換用半導(dǎo)體元件的溫度測(cè)定，而導(dǎo)入了溫度測(cè)定元件C202。由此，在通過車輛的行駛?cè)∪肟諝?，?duì)電力變換用半導(dǎo)體元件進(jìn)行冷卻的方式中，通過在溫度測(cè)定元件C202、溫度測(cè)定元件D203、溫度測(cè)定元件E204的3個(gè)測(cè)定點(diǎn)配置溫度測(cè)定元件，能夠與車輛的前進(jìn)以及后退沒有關(guān)系地進(jìn)行凍結(jié)的檢測(cè)。另外，將溫度測(cè)定元件C202所測(cè)定的溫度設(shè)為TC，將溫度測(cè)定元件D203所測(cè)定的溫度設(shè)為TD，將溫度測(cè)定元件E204所測(cè)定的溫度設(shè)為TE。
[0056]在本發(fā)明的第2方式中，圖15表示考慮了車輛停止的情況的電力變換用半導(dǎo)體元件以及溫度測(cè)定元件的配置形態(tài)。在車輛停止的情況下，需要考慮雜亂地取入來自車輛行駛方向以及與地面垂直方向(箭頭)的風(fēng)的情況。因此，在圖14所示的溫度測(cè)定元件的基礎(chǔ)上在自然對(duì)流的下風(fēng)側(cè)追加配置溫度測(cè)定元件F205以及溫度測(cè)定元件G206。關(guān)于凍結(jié)的檢測(cè)，能夠通過對(duì)由溫度測(cè)定元件C202測(cè)定的溫度和由溫度測(cè)定元件D203、溫度測(cè)定元件E204、溫度測(cè)定元件F205、溫度測(cè)定元件G206測(cè)定的各溫度分別進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)。另外，將溫度測(cè)定元件F205所測(cè)定的溫度設(shè)為TF，溫度測(cè)定元件G206所測(cè)定的溫度設(shè)為TG。
[0057]圖16表示本發(fā)明的第2方式中的、檢測(cè)了凍結(jié)的情況下的動(dòng)作流程圖。在本實(shí)施例中，首先，在車輛前進(jìn)的情況下，對(duì)溫度測(cè)定元件C和溫度測(cè)定元件D的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，如果為TD〈TC，判斷為制冷劑凍結(jié)。在車輛后退的情況下，對(duì)溫度測(cè)定元件C和溫度測(cè)定元件E的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，如果為TE〈TC，判斷為制冷劑凍結(jié)。接著，在車輛停止的情況下，對(duì)溫度測(cè)定元件C和各溫度測(cè)定元件的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，在TF、TG、TE、TD中的任意一個(gè)比TC小的情況下，判斷為制冷劑凍結(jié)。
[0058]在本實(shí)施方式中，在利用圖16所記載的方法檢測(cè)出制冷劑的凍結(jié)時(shí)，使電力變換裝置的動(dòng)作停止，進(jìn)行抑制對(duì)電力變換用半導(dǎo)體元件施加的負(fù)荷的處理。但是，制冷劑的凍結(jié)檢測(cè)判定并不限于圖16所示的方法，也可以是“TC和TD、TE、TF、TG各自的差的絕對(duì)值，有I個(gè)成為閾值以上的情況”。此外，檢測(cè)時(shí)的電力變換裝置的動(dòng)作并不限于所述方法，也可以是“使所變換的直流電壓值降低”、“使流向電動(dòng)機(jī)的電流值變小”等的動(dòng)作。
[0059]此外，在圖16所示的流程圖中，示出了在車輛停止的情況下對(duì)各溫度測(cè)定元件和溫度測(cè)定元件C進(jìn)行比較的例子，但在車輛停止的情況下，由于自然對(duì)流，風(fēng)從下側(cè)向上側(cè)垂直向上地流動(dòng)，因此也可以對(duì)配置于垂直上側(cè)的溫度測(cè)定元件和溫度測(cè)定元件C的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，在配置于垂直上側(cè)的溫度測(cè)定元件的測(cè)定溫度比TC小的情況下，判斷為制冷劑凍結(jié)。
[0060]【符號(hào)說明】
[0061]1、103電力變換用半導(dǎo)體元件
[0062]2 受熱構(gòu)件
[0063]3 熱管散熱部
[0064]4 熱管受熱部
[0065]5 散熱片
[0066]6 制冷劑
[0067]7 冷卻器
[0068]8 冷卻用鼓風(fēng)機(jī)
[0069]9 電力變換裝置[0070]10架線
[0071]11導(dǎo)電弓
[0072]12車體
[0073]13變壓器
[0074]14電動(dòng)機(jī)
[0075]15溫度測(cè)定元件
[0076]100風(fēng)向
[0077]101電力變換裝置轉(zhuǎn)換器部
[0078]102電力變換裝置逆變器部
[0079]200溫度測(cè)定元件A
[0080]201溫度測(cè)定元件B
[0081]202溫度測(cè)定元件C
[0082]203溫度測(cè)定元件D
[0083]204溫度測(cè)定 元件E
[0084]205溫度測(cè)定元件F
[0085]206溫度測(cè)定元件G
【權(quán)利要求】
1.一種電力變換裝置，其具有多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件、受熱構(gòu)件、多個(gè)熱管、多個(gè)溫度測(cè)定元件、多個(gè)散熱片， 所述電力變換裝置的特征在于， 所述電力變換用半導(dǎo)體元件設(shè)置于所述受熱構(gòu)件的一面， 所述溫度測(cè)定元件安裝于所述電力變換用半導(dǎo)體元件表面或與所述電力變換用半導(dǎo)體元件的設(shè)置面相同的受熱構(gòu)件面， 所述多個(gè)熱管安裝于受熱構(gòu)件的另一面， 所述多個(gè)熱管的至少一部分具有散熱部， 所述多個(gè)散熱片安裝于所述多個(gè)熱管的散熱部， 通過監(jiān)視由所述多個(gè)溫度測(cè)定元件的一部分測(cè)定的溫度和由配置于其他部位的一部分溫度測(cè)定元件測(cè)定的溫度的差來檢測(cè)在所述多個(gè)熱管中裝入的制冷劑的凍結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 具有用于對(duì)所述多個(gè)熱管或所述多個(gè)散熱片送風(fēng)的冷卻用鼓風(fēng)機(jī)， 所述多個(gè)溫度測(cè)定元件的一部分配置于被所述電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的部位，所述多個(gè)溫度測(cè)定元件的一部分配置于沒有被所述電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的部位、并且相對(duì)于所述冷卻用鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)方向與所述電力變換用半導(dǎo)體元件相比成為下風(fēng)的部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力變換裝置，其特征在于， 在配置于被所述電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的部位的所述溫度測(cè)定元件的測(cè)定溫度，比配置于沒有被所述電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的部位、并且相對(duì)于所述冷卻用鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)方向與所述電力變換用半導(dǎo)體元件相比成為下風(fēng)的部位的其他所述溫度測(cè)定元件的測(cè)定溫度大的情況下，檢測(cè)所述熱管內(nèi)的制冷劑的凍結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力變換裝置，其特征在于， 具有通過車輛的行駛?cè)∪肟諝獾臉?gòu)造， 具有將取入的所述空氣向所述多個(gè)熱管或所述多個(gè)散熱片送風(fēng)的構(gòu)造， 所述多個(gè)溫度測(cè)定元件的一部分設(shè)置于相對(duì)于車輛行駛方向成為前方的部位， 所述多個(gè)溫度測(cè)定元件的一部分設(shè)置于相對(duì)于車輛行駛方向成為后方的部位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力變換裝置，其特征在于， 所述多個(gè)溫度測(cè)定元件的一部分，配置于被所述電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的部位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力變換裝置，其特征在于， 在配置于被所述電力變換用半導(dǎo)體元件包圍的部位的所述溫度測(cè)定元件的測(cè)定溫度，比配置于相對(duì)于車輛行駛方向與所述電力變換用半導(dǎo)體元件相比成為后方的部位的其他所述溫度測(cè)定元件的測(cè)定溫度大的情況下，檢測(cè)出所述熱管內(nèi)的制冷劑的凍結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 在檢測(cè)出制冷劑的凍結(jié)時(shí)停止電力變換動(dòng)作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的電力變換裝置，其特征在于， 在檢測(cè)出制冷劑的凍結(jié)時(shí)進(jìn)行使輸出降低的動(dòng)作。
9.一種電力變換裝置的制冷劑凍結(jié)檢測(cè)方法， 所述電力變換裝置具有多個(gè)電力變換用半導(dǎo)體元件、受熱構(gòu)件、多個(gè)熱管、多個(gè)溫度測(cè)定元件、多個(gè)散熱片， 所述電力變換用半導(dǎo)體元件設(shè)置于所述受熱構(gòu)件的一面， 所述溫度測(cè)定元件安裝于所述電力變換用半導(dǎo)體元件表面或與所述電力變換用半導(dǎo)體元件的設(shè)置面相同的受熱構(gòu)件面， 所述多個(gè)熱管安裝于受熱構(gòu)件的另一面， 所述多個(gè)熱管的至少一部分具有散熱部， 所述多個(gè)散熱片安裝于所述多個(gè)熱管的散熱部， 在所述多個(gè)熱管的至少一部分裝入有制冷劑， 所述制冷劑凍結(jié)檢測(cè)方法的特征在于，通過監(jiān)視由所述多個(gè)溫度測(cè)定元件的一部分測(cè)定的溫度和由配置于其他部位的一部分溫度測(cè)定元件測(cè)定的溫度的差來檢測(cè)在所述多個(gè)熱管中裝入的制冷劑的凍結(jié)。`
【文檔編號(hào)】H02M1/00GK103731009SQ201310478432
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】森祐揮, 佐川哲, 山中文雄, 岡安剛, 寺門秀一, 菱田昭裕, 安田陽介 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所