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JP7103267B2 - Cooler - Google Patents

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JP7103267B2 JP2019030051A JP2019030051A JP7103267B2 JP 7103267 B2 JP7103267 B2 JP 7103267B2 JP 2019030051 A JP2019030051 A JP 2019030051A JP 2019030051 A JP2019030051 A JP 2019030051A JP 7103267 B2 JP7103267 B2 JP 7103267B2
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Description

本明細書が開示する技術は、複数の冷却管が一列に配置されており、隣り合う冷却管の間に発熱体が挟まれている冷却器に関する。 The technique disclosed herein relates to a cooler in which a plurality of cooling pipes are arranged in a row and a heating element is sandwiched between adjacent cooling pipes.

複数の冷却管が一列に配置されており、隣り合う冷却管の間に半導体モジュール(発熱体)が挟まれている冷却器を備えた電力変換装置が特許文献1に開示されている。この電力変換装置では、冷却管の中を流れる冷媒の温度を検出するための温度センサが冷却管に取り付けられている。 Patent Document 1 discloses a power conversion device including a cooler in which a plurality of cooling pipes are arranged in a row and a semiconductor module (heating body) is sandwiched between adjacent cooling pipes. In this power conversion device, a temperature sensor for detecting the temperature of the refrigerant flowing in the cooling pipe is attached to the cooling pipe.

特開2008-220042号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-220042

冷却管を流れる冷媒は、冷却器の冷媒導入口や排出口以外から、何らかの原因により外部に漏れ出る場合が生じ得る。冷媒が外部に漏れ出た場合には、冷却管内を流れる冷媒の流量が減ってしまう。そのため、冷却管に取り付けられている温度センサでは冷媒の温度を精度よく検出することができなくなったり、冷媒の漏れなどの異常も検知することができなくなったりする。 The refrigerant flowing through the cooling pipe may leak to the outside for some reason from other than the refrigerant inlet and outlet of the cooler. If the refrigerant leaks to the outside, the flow rate of the refrigerant flowing in the cooling pipe will decrease. Therefore, the temperature sensor attached to the cooling pipe may not be able to accurately detect the temperature of the refrigerant, or may not be able to detect an abnormality such as a leakage of the refrigerant.

例えば、冷却管の並び方向が水平でなく、傾斜するようにして冷却器が車両などに搭載されている場合には、その傾斜により生じた高低の高位側に位置する冷却管には、冷媒が流れ込み難くなる。そのため、そのような高位側の冷却管に温度センサが取り付けられているときには、冷媒の温度を正確に計測することが困難になる。本明細書は、複数の冷却管が並んで配置されており、隣り合う冷却管が連結管で連結されている冷却器の異常を検知し得る技術を提供する。 For example, when the cooling pipes are arranged in a non-horizontal direction and the cooler is mounted on a vehicle or the like so as to be tilted, the refrigerant is contained in the cooling pipes located on the high and low sides caused by the tilting. It becomes difficult to flow. Therefore, when the temperature sensor is attached to such a high-level cooling pipe, it becomes difficult to accurately measure the temperature of the refrigerant. The present specification provides a technique capable of detecting an abnormality in a cooler in which a plurality of cooling pipes are arranged side by side and adjacent cooling pipes are connected by a connecting pipe.

本明細書が開示する冷却システムは、一列に並んでいる複数の冷却管と、一対の連結管と、一対の冷媒給排口と、第1温度センサと、第2温度センサと、コントローラを備えている。一対の連結管は、複数組が備えられている。一対の連結管は、複数の冷却管の並び方向から見て発熱体の両側に位置しているとともに隣り合う冷却管同士を連結している。以下では、複数の冷却管の並び方向を単純に並び方向と称する。一対の冷媒給排口は、並び方向の一方端の冷却管に設けられており、並び方向からみて夫々の連結管と重なるように位置している。第1温度センサは、並び方向の一方端の冷却管に取り付けられている。第2温度センサは、並び方向の他方端の冷却管に取り付けられている。コントローラは、第1温度センサの計測値と第2温度センサの計測値の差の絶対値が所定の経過時間の間、継続して所定の温度差閾値を超えていた場合に異常を示す信号を出力する。 The cooling system disclosed herein includes a plurality of cooling pipes arranged in a row, a pair of connecting pipes, a pair of refrigerant supply / discharge ports, a first temperature sensor, a second temperature sensor, and a controller. ing. A plurality of sets of a pair of connecting pipes are provided. The pair of connecting pipes are located on both sides of the heating element when viewed from the arrangement direction of the plurality of cooling pipes, and connect the adjacent cooling pipes to each other. Hereinafter, the arrangement direction of the plurality of cooling pipes is simply referred to as the arrangement direction. The pair of refrigerant supply / discharge ports are provided in the cooling pipes at one end in the arrangement direction, and are located so as to overlap each connecting pipe when viewed from the arrangement direction. The first temperature sensor is attached to a cooling pipe at one end in the alignment direction. The second temperature sensor is attached to the cooling pipe at the other end in the alignment direction. The controller sends a signal indicating an abnormality when the absolute value of the difference between the measured value of the first temperature sensor and the measured value of the second temperature sensor continuously exceeds the predetermined temperature difference threshold value for a predetermined elapsed time. Output.

上記した冷却器の場合、冷媒の量が少ないと、冷媒給排口が設けられている冷却管(並び方向の一端の冷却管)には十分な冷媒が流れるが、冷媒給排口から最も遠い冷却管(並び方向の他端の冷却管)には十分な冷媒が流れない事態が生じ得る。その場合、並び方向の一端の冷却管を流れる冷媒の流量と、並び方向の他端の冷却管を流れる冷媒の流量との間に顕著な差が生じ得ることから、一端の冷却管に取り付けられている第1温度センサの計測値と他端の冷却管に取り付けられている第2温度センサの計測値の差が所定時間継続して大きく異なり得る。そこで、第1温度センサの計測値と第2温度センサの計測値の差の絶対値が所定の経過時間の間、継続して所定の温度差閾値を超えていた場合には、コントローラが冷却器の異常を示す信号を出力する。 In the case of the above-mentioned cooler, if the amount of refrigerant is small, sufficient refrigerant flows through the cooling pipe (the cooling pipe at one end in the alignment direction) provided with the refrigerant supply / discharge port, but it is the farthest from the refrigerant supply / discharge port. A situation may occur in which sufficient refrigerant does not flow through the cooling pipes (the cooling pipes at the other end in the alignment direction). In that case, since a significant difference may occur between the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling pipe at one end in the alignment direction and the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling pipe at the other end in the alignment direction, it is attached to the cooling pipe at one end. The difference between the measured value of the first temperature sensor and the measured value of the second temperature sensor attached to the cooling pipe at the other end may be significantly different for a predetermined time continuously. Therefore, if the absolute value of the difference between the measured value of the first temperature sensor and the measured value of the second temperature sensor continuously exceeds the predetermined temperature difference threshold value for a predetermined elapsed time, the controller determines the cooler. Outputs a signal indicating the abnormality of.

また、本明細書が開示する冷却システムは、並び方向の一端の冷却管に第1温度センサを取り付け、他端の冷却管に第2温度センサを取り付けている。そのため、例えば、並び方向が水平でなく傾斜するようにして冷却器が車両などに搭載されている場合においては、その傾斜による高低の高位側に位置する冷却管及び低位側に位置する冷却管のいずれにも温度センサが取り付けられていることから、冷却管や連結管の一部から冷媒が外部に漏れ出たときにも、第1温度センサか第2温度センサのどちらかにより冷媒の温度を精度よく計測することが可能になる。 Further, in the cooling system disclosed in the present specification, the first temperature sensor is attached to the cooling pipe at one end in the alignment direction, and the second temperature sensor is attached to the cooling pipe at the other end. Therefore, for example, when the cooler is mounted on a vehicle or the like so that the arrangement direction is not horizontal and is inclined, the cooling pipes located on the high side and the cooling pipes located on the low side due to the inclination are used. Since temperature sensors are attached to both, even if the refrigerant leaks to the outside from a part of the cooling pipe or connecting pipe, the temperature of the refrigerant can be measured by either the first temperature sensor or the second temperature sensor. It becomes possible to measure with high accuracy.

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明の実施の形態で説明する。 Details of the techniques disclosed herein, as well as further improvements, will be described in embodiments of the invention.

実施例の冷却器の模式図である。It is a schematic diagram of the cooler of an Example. 実施例の冷却器を構成する積層ユニットの断面図である。It is sectional drawing of the laminated unit which comprises the cooler of an Example. 冷却器のコントローラが実行する冷却系異常検知処理のフローチャートである。It is a flowchart of the cooling system abnormality detection processing executed by the controller of a cooler. 温度センサが計測する温度データの変化例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change example of the temperature data measured by a temperature sensor.

図面を参照して実施例の冷却器を説明する。以下、冷却器の一例として、ハイブリッド車や電気自動車に搭載されるものを説明する。これらの車両では、走行用の駆動源として、モータを備えている。ハイブリッド車の場合にはエンジンも備えている。モータを駆動するための電力はメインバッテリから供給される。メインバッテリの出力電圧は、例えば300ボルトであるのに対して、モータは、例えば600ボルトの三相交流電力で駆動する。そのため、メインバッテリとモータの間には、電力変換器が接続されている。 The cooler of the embodiment will be described with reference to the drawings. Hereinafter, as an example of the cooler, those mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle will be described. These vehicles are equipped with a motor as a driving source for traveling. In the case of a hybrid vehicle, it also has an engine. The power to drive the motor is supplied by the main battery. The output voltage of the main battery is, for example, 300 volts, whereas the motor is driven by, for example, 600 volts of three-phase AC power. Therefore, a power converter is connected between the main battery and the motor.

電力変換器は、例えば、メインバッテリの電圧をモータの駆動電圧(例えば600ボルト)まで昇圧する電圧コンバータ、昇圧後の直流電力を交流に変換するインバータ、及び、これらを制御するパワーコントローラを含む。電圧コンバータは、リアクトルやIGBTなどのスイッチング素子などにより構成されている。またインバータは、モータの各相(U、V、W)に対応してスイッチング動作を行うスイッチング素子などにより構成されている。これらのスイッチング素子は、スイッチング動作時の発熱量が大きいため、例えば、本実施例の冷却器によって冷却される。 The power converter includes, for example, a voltage converter that boosts the voltage of the main battery to the drive voltage of the motor (for example, 600 volts), an inverter that converts the boosted DC power into alternating current, and a power controller that controls them. The voltage converter is composed of switching elements such as a reactor and an IGBT. Further, the inverter is composed of a switching element or the like that performs a switching operation corresponding to each phase (U, V, W) of the motor. Since these switching elements generate a large amount of heat during the switching operation, they are cooled by, for example, the cooler of the present embodiment.

図1に、実施例の冷却器2の模式図を示す。積層ユニット3は、電圧コンバータやインバータを構成する各スイッチング素子23(後述)を冷却する部品であり、冷却器2の本体をなす部品である。詳しくは後述するが、積層ユニット3は、扁平な複数の冷却管11、12、13(単に冷却管11等と称する場合がる)が一列に並んでおり、隣り合う冷却管11等の間にスイッチング素子23を有するパワーカード20が挟まれている(図2参照)。以下では、冷却管11等の並び方向を単純に並び方向と称する。実施例の冷却器2では、並び方向の一端の冷却管11に温度センサ31が取り付けられ、並び方向の他端の冷却管13に温度センサ33が取り付けられている。 FIG. 1 shows a schematic view of the cooler 2 of the embodiment. The stacking unit 3 is a component that cools each switching element 23 (described later) constituting a voltage converter or an inverter, and is a component that forms the main body of the cooler 2. As will be described in detail later, in the laminated unit 3, a plurality of flat cooling pipes 11, 12, 13 (sometimes simply referred to as cooling pipes 11 and the like) are arranged in a row, and between adjacent cooling pipes 11 and the like. A power card 20 having a switching element 23 is sandwiched (see FIG. 2). Hereinafter, the arrangement direction of the cooling pipes 11 and the like is simply referred to as the arrangement direction. In the cooler 2 of the embodiment, the temperature sensor 31 is attached to the cooling pipe 11 at one end in the alignment direction, and the temperature sensor 33 is attached to the cooling pipe 13 at the other end in the alignment direction.

冷却器2のコントローラ50は、前述した電力変換器のコントローラが兼ねている。すなわち、実施例の冷却器2では、電圧コンバータやインバータのスイッチング素子を制御するコントローラ50が後述の冷却系異常検知処理を行う。そのため、コントローラ50には、温度センサ31、33が接続されており、またその上位のシステムとして、上位コントローラ70が接続されている。これにより、温度センサ31、33が出力する温度情報(計測値)がコントローラ50に取得可能に構成され、またコントローラ50による情報処理の結果を上位コントローラ70が取得可能に構成されている。 The controller 50 of the cooler 2 also serves as the controller of the power converter described above. That is, in the cooler 2 of the embodiment, the controller 50 that controls the switching element of the voltage converter or the inverter performs the cooling system abnormality detection process described later. Therefore, the temperature sensors 31 and 33 are connected to the controller 50, and the host controller 70 is connected as a higher-level system thereof. As a result, the temperature information (measured value) output by the temperature sensors 31 and 33 can be acquired by the controller 50, and the result of information processing by the controller 50 can be acquired by the host controller 70.

次に、積層ユニット3の構成を図2に基づいて詳述する。図2に、積層ユニット3の断面図を示す。積層ユニット3は、冷却管11等とパワーカード20を交互に積層したものである。本実施例では、並び方向(X軸方向)の一端に冷却管11が位置し、並び方向(X軸方向)の他端に冷却管13が位置している。これらの冷却管11、13の間に6個の冷却管12が位置している。そして、これら8個の冷却管11、12、13の夫々の間に7枚のパワーカード20が1個ずつ狭持されている。 Next, the configuration of the laminated unit 3 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the laminated unit 3. The stacking unit 3 is formed by alternately stacking a cooling pipe 11 and the like and a power card 20. In this embodiment, the cooling pipe 11 is located at one end in the alignment direction (X-axis direction), and the cooling pipe 13 is located at the other end in the alignment direction (X-axis direction). Six cooling pipes 12 are located between these cooling pipes 11 and 13. Then, seven power cards 20 are sandwiched between each of the eight cooling pipes 11, 12, and 13.

パワーカード20は、2個のスイッチング素子23を樹脂パッケージ21に封止した平板形状の電子部品である。本実施例では、2個のスイッチング素子23が樹脂パッケージ21の長手方向(Y軸方向)に並んでいる。スイッチング素子23は、電力変換用の半導体素子(パワーデバイス)であり、通電時(オン状態)の発熱量が大きい。そのため、スイッチング素子23が発した熱は、外部(冷却管11、12、13)に拡散される。なお、パワーカード20の上方(Z軸の正方向)からは3本の電極端子(不図示)が突出し、また下方(Z軸の負方向)からは6本の制御端子(不図示)が突出している。 The power card 20 is a flat plate-shaped electronic component in which two switching elements 23 are sealed in a resin package 21. In this embodiment, the two switching elements 23 are arranged in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the resin package 21. The switching element 23 is a semiconductor element (power device) for power conversion, and generates a large amount of heat when energized (on state). Therefore, the heat generated by the switching element 23 is diffused to the outside (cooling tubes 11, 12, 13). Three electrode terminals (not shown) protrude from above the power card 20 (positive direction of Z axis), and six control terminals (not shown) protrude from below (negative direction of Z axis). ing.

冷却管11等とパワーカード20の間には、典型的には、絶縁板を介在させたり、グリスを塗布して熱抵抗を減少させたりしているが、これらの図示を省略している。なお、積層ユニット3は、典型的には、電力変換器の筐体内に収容されている。本明細書では、図2に表す座標系のX、Y、Zの各軸のことを、夫々単に、X軸、Y軸、Z軸と表現する。 An insulating plate is typically interposed between the cooling pipe 11 and the like and the power card 20, or grease is applied to reduce the thermal resistance, but these are not shown. The laminated unit 3 is typically housed in a housing of a power converter. In the present specification, the X, Y, and Z axes of the coordinate system shown in FIG. 2 are simply referred to as the X axis, the Y axis, and the Z axis, respectively.

冷却管11等も、パワーカード20と同様に扁平形状をなしており、夫々の平坦面が対向するように一列に並んで配置されている。隣り合う冷却管11等の平坦面の間にパワーカード20が狭持される。本実施例では、隣り合う冷却管11等は、連結管7、8により夫々連結されている。並び方向(X軸方向)の一端の冷却管11には、連結管7、8に加えて、冷媒供給管5と冷媒排出管6も連結されている。 The cooling pipes 11 and the like also have a flat shape like the power card 20, and are arranged side by side in a row so that their flat surfaces face each other. The power card 20 is sandwiched between adjacent flat surfaces such as cooling pipes 11. In this embodiment, the adjacent cooling pipes 11 and the like are connected by connecting pipes 7 and 8, respectively. In addition to the connecting pipes 7 and 8, the refrigerant supply pipe 5 and the refrigerant discharge pipe 6 are also connected to the cooling pipe 11 at one end in the alignment direction (X-axis direction).

冷却管11は、例えば、板厚の薄いアルミニウム板などをプレス加工した外板14により構成されている。並び方向(X軸方向)の一端側には、冷媒供給管5が接続される流入口11aや、冷媒排出管6が接続される流出口11bが形成されており、また並び方向の他端側には、連結管7、8が接続される連結口11cが形成されている。これらの周囲にはフランジ部が形成されている。 The cooling pipe 11 is composed of, for example, an outer plate 14 obtained by pressing a thin aluminum plate or the like. An inflow port 11a to which the refrigerant supply pipe 5 is connected and an outflow port 11b to which the refrigerant discharge pipe 6 is connected are formed on one end side in the alignment direction (X-axis direction), and the other end side in the alignment direction. Is formed with a connecting port 11c to which the connecting pipes 7 and 8 are connected. Flange portions are formed around these.

なお、管内空間11xには、冷却管11の長手方向(Y軸方向)に沿って冷媒が流れ得るように短手方向(Z軸方向)に襞状の凹凸が繰り返し複数形成されている波板部材(不図示)が収容されている。また、本実施例では、パワーカード20と対向しない側の外板14の平坦面に温度センサ31が取り付けられている。 A corrugated plate in which a plurality of fold-like irregularities are repeatedly formed in the lateral direction (Z-axis direction) so that the refrigerant can flow along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the cooling pipe 11 in the pipe inner space 11x. Members (not shown) are housed. Further, in this embodiment, the temperature sensor 31 is attached to the flat surface of the outer plate 14 on the side not facing the power card 20.

冷却管11と冷却管13の間に位置する複数の冷却管12も、冷却管11と同様に、流入口12a、流出口12bや連結口12cを有する外板14により構成されている。冷却管12の場合には、冷却管12の流入口12aには連結管7が接続され、また流出口12bには連結管8が接続されている。なお、管内空間12xにも、管内空間11x内の収容されているものと同様の波板部材(不図示)が収容されている。 Like the cooling pipe 11, the plurality of cooling pipes 12 located between the cooling pipe 11 and the cooling pipe 13 are also composed of an outer plate 14 having an inflow port 12a, an outflow port 12b, and a connecting port 12c. In the case of the cooling pipe 12, the connecting pipe 7 is connected to the inflow port 12a of the cooling pipe 12, and the connecting pipe 8 is connected to the outflow port 12b. The pipe interior space 12x also accommodates a corrugated sheet member (not shown) similar to that accommodated in the pipe interior space 11x.

並び方向(X軸方向)の他方端に位置する冷却管13も、冷却管11の外板14と同様に、板厚の薄いアルミニウム板などをプレス加工した外板15により構成されている。但し、連結管7、8が接続される流入口13aや流出口13bが並び方向の一端側に形成されているだけである。冷却管13は、積層ユニット3の他端に位置するため、下流側に冷媒を供給する連結口は有しない。なお、管内空間13xにも、管内空間11x、12x内の収容されているものと同様の波板部材(不図示)が収容されている。また本実施例では、パワーカード20と対向しない側の外板15の平坦面に温度センサ33が取り付けられている。 The cooling pipe 13 located at the other end in the alignment direction (X-axis direction) is also composed of an outer plate 15 obtained by pressing a thin aluminum plate or the like, similarly to the outer plate 14 of the cooling pipe 11. However, the inflow port 13a and the outflow port 13b to which the connecting pipes 7 and 8 are connected are only formed on one end side in the alignment direction. Since the cooling pipe 13 is located at the other end of the laminating unit 3, it does not have a connecting port for supplying the refrigerant to the downstream side. In addition, the pipe member (not shown) is also housed in the pipe space 13x, which is the same as that housed in the pipe spaces 11x and 12x. Further, in this embodiment, the temperature sensor 33 is attached to the flat surface of the outer plate 15 on the side not facing the power card 20.

本実施例では、積層ユニット3は、電力変換器の筐体内に収容される際、並び方向(X軸方向)の一端側又は他端側に板バネ(不図示)が挿入されることより、冷却管11等とパワーカード20に対して並び方向の両側から荷重が加えられる。また、冷媒は、冷媒供給管5に接続されている上流側のリザーバタンクに貯留されると共にポンプにより積層ユニット3に圧送され、冷媒排出管6よりも下流の冷媒管を介してリザーバタンクに戻る一巡の経路を循環している。冷媒管、リザーバタンク及びポンプは図示されていない。冷媒は、液体であり、典型的には、水又はLLC(Long Life Coolant)である。 In this embodiment, when the laminated unit 3 is housed in the housing of the power converter, a leaf spring (not shown) is inserted into one end side or the other end side in the alignment direction (X-axis direction). Loads are applied to the cooling pipe 11 and the like and the power card 20 from both sides in the alignment direction. Further, the refrigerant is stored in the reservoir tank on the upstream side connected to the refrigerant supply pipe 5, is pumped to the stacking unit 3, and returns to the reservoir tank via the refrigerant pipe downstream of the refrigerant discharge pipe 6. It circulates in a round route. Refrigerant pipes, reservoir tanks and pumps are not shown. The refrigerant is a liquid, typically water or LLC (Long Life Coolant).

複数の連結管7と複数の連結管8は、並び方向からみてパワーカード20の両側に位置するように配置されている。複数の連結管7は、並び方向で一列となるように配置されており、複数の連結管8も、並び方向で一列となるように配置されている。冷媒供給管5は、並び方向からみて複数の連結管7と重なるように配置されており、冷媒排出管6は、並び方向からみて複数の連結管8と重なるように配置されている。 The plurality of connecting pipes 7 and the plurality of connecting pipes 8 are arranged so as to be located on both sides of the power card 20 when viewed from the arrangement direction. The plurality of connecting pipes 7 are arranged so as to be arranged in a row in the arrangement direction, and the plurality of connecting pipes 8 are also arranged so as to be arranged in a row in the arrangement direction. The refrigerant supply pipe 5 is arranged so as to overlap the plurality of connecting pipes 7 when viewed from the arrangement direction, and the refrigerant discharge pipe 6 is arranged so as to overlap the plurality of connecting pipes 8 when viewed from the arrangement direction.

このように積層ユニット3を構成することにより、冷媒供給管5を通じて供給される冷媒は、連結管7を通じて(図2に示す一点鎖線矢印)、全ての冷却管11等に分配される(図2に示す破線矢印)。冷却管11等に分配された冷媒は、冷却管11等の管内空間11x、12x、13xを通過する際に、隣接するパワーカード20が発した熱を吸収した後、連結管8により集められて冷媒排出管6から排出される。これにより、パワーカード20が発した熱の大部分を、積層ユニット3の冷却管11等を流れる冷媒との熱交換により放熱可能にしている。 By configuring the laminated unit 3 in this way, the refrigerant supplied through the refrigerant supply pipe 5 is distributed to all the cooling pipes 11 and the like through the connecting pipe 7 (dashed-dotted line arrow shown in FIG. 2) (FIG. 2). Dashed arrow shown in). The refrigerant distributed to the cooling pipe 11 and the like is collected by the connecting pipe 8 after absorbing the heat generated by the adjacent power card 20 when passing through the pipe spaces 11x, 12x and 13x of the cooling pipe 11 and the like. It is discharged from the refrigerant discharge pipe 6. As a result, most of the heat generated by the power card 20 can be dissipated by heat exchange with the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 and the like of the stacking unit 3.

ところで、冷却管11等を流れる冷媒は、冷媒供給管5や冷媒排出管6以外から、何らかの原因により外部に漏れ出る場合があり得る。また、冷却管11等の管内空間11x、12x、13x内に異物などが堆積して冷媒が流れ難くなる場合もある。これらの場合には、冷却管11等の一部においてその管内空間11x等を流れる冷媒の流量が減少するため、パワーカード20の放熱を十分に行うことができなくなる可能性がある。 By the way, the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 and the like may leak to the outside from other than the refrigerant supply pipe 5 and the refrigerant discharge pipe 6 for some reason. In addition, foreign matter or the like may accumulate in the pipe space 11x, 12x, 13x of the cooling pipe 11 or the like, making it difficult for the refrigerant to flow. In these cases, the flow rate of the refrigerant flowing through the space 11x or the like in the cooling pipe 11 or the like is reduced in a part of the cooling pipe 11 or the like, so that the power card 20 may not be able to sufficiently dissipate heat.

特に、冷却管11等の並び方向において、電力変換器の筐体が、一方端の冷却管11よりも他方端の冷却管13の方が高位置に存在する傾斜状態(他方端の冷却管13よりも一方端の冷却管11の方が低位置に存在する傾斜状態)で車両内に搭載されている場合には、冷媒供給管5から見て上流側の冷却管11に比べて下流側の冷却管13に流入する冷媒の流量が減少する。そのため、冷却管12と冷却管13の間で挟持されて冷却されるパワーカード20は、冷却管11と冷却管12の間で挟持されるパワーカード20よりも放熱され難くなってしまう。 In particular, in the arrangement direction of the cooling pipes 11 and the like, the housing of the power converter is in an inclined state in which the cooling pipe 13 at the other end exists at a higher position than the cooling pipe 11 at one end (the cooling pipe 13 at the other end). When the cooling pipe 11 at one end is mounted in the vehicle in an inclined state in which it exists at a lower position than the cooling pipe 11 at one end, it is located on the downstream side of the cooling pipe 11 on the upstream side when viewed from the refrigerant supply pipe 5. The flow rate of the refrigerant flowing into the cooling pipe 13 is reduced. Therefore, the power card 20 sandwiched and cooled between the cooling pipe 12 and the cooling pipe 13 is less likely to dissipate heat than the power card 20 sandwiched between the cooling pipe 11 and the cooling pipe 12.

そこで、本実施例の冷却器2では、図3に示すように、コントローラ50が実行する冷却系異常検知処理によってこのような冷媒の漏れなどを検知可能にしている。図3に、冷却系異常検知処理のフローチャートを示す。また、図4に、温度センサ31、33が計測する温度データの変化例を示す説明図を示す。 Therefore, in the cooler 2 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, such leakage of the refrigerant can be detected by the cooling system abnormality detection process executed by the controller 50. FIG. 3 shows a flowchart of the cooling system abnormality detection process. Further, FIG. 4 shows an explanatory diagram showing an example of changes in temperature data measured by the temperature sensors 31 and 33.

この図3に示す処理は、例えば、コントローラ50が電圧コンバータやインバータのスイッチング素子の制御を開始した直後から行われる。即ち、冷却系異常検知処理は、ハイブリッド車や電気自動車のパワースイッチ(始動スイッチ)がオンにされてから同スイッチがオフにされるまでの間においてコントローラ50により実行される。 The process shown in FIG. 3 is performed immediately after, for example, the controller 50 starts controlling the switching elements of the voltage converter and the inverter. That is, the cooling system abnormality detection process is executed by the controller 50 between the time when the power switch (starting switch) of the hybrid vehicle or the electric vehicle is turned on and the time when the switch is turned off.

冷却系異常検知処理では、まずステップS11により温度データ取得処理が行われる。この処理では、積層ユニット3に取り付けられた2つの温度センサ31、33により計測された温度データを取得する。温度センサ31の温度データは、積層ユニット3の一方端の冷却管11を流れる冷媒の温度又はそれに近い温度を表し、また温度センサ33の温度データは、積層ユニット3の他方端の冷却管13を流れる冷媒の温度又はそれに近い温度を表している。以下、冷媒の温度又はそれに近い温度のことを、単に冷媒温度と称する。 In the cooling system abnormality detection process, first, the temperature data acquisition process is performed in step S11. In this process, the temperature data measured by the two temperature sensors 31 and 33 attached to the stacking unit 3 is acquired. The temperature data of the temperature sensor 31 represents the temperature of the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 at one end of the laminated unit 3, or a temperature close to the temperature, and the temperature data of the temperature sensor 33 indicates the cooling pipe 13 at the other end of the laminated unit 3. It represents the temperature of the flowing refrigerant or a temperature close to it. Hereinafter, the temperature of the refrigerant or a temperature close to the temperature of the refrigerant is simply referred to as a refrigerant temperature.

続くステップS13によりこれらの冷媒温度の差を算出する処理が行われる。例えば、一方端の冷却管11を流れる冷媒温度がHaであり、他方端の冷却管13を流れる冷媒温度がHbである場合には、HaとHbの温度差の絶対値Hd=│Ha-Hb│をコントローラ50が算出する。積層ユニット3を冷媒が適正に循環している場合には、温度差の絶対値Hdは、ほぼ等しいか又は所定の温度差閾値Hx以内に収まる(図4(A)参照、図4(B)に示す時間Ta以後Tb直前)。所定の温度差閾値Hxは、例えば、実車による統計データ、実験又はコンピュータシミュレーションなどの結果により予め定められる。 In the subsequent step S13, a process of calculating the difference between these refrigerant temperatures is performed. For example, when the temperature of the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 at one end is Ha and the temperature of the refrigerant flowing through the cooling pipe 13 at the other end is Hb, the absolute value of the temperature difference between Ha and Hb is Hd = │Ha−Hb. The controller 50 calculates │. When the refrigerant properly circulates in the laminated unit 3, the absolute value Hd of the temperature difference is approximately equal or falls within a predetermined temperature difference threshold value Hx (see FIG. 4 (A), FIG. 4 (B)). After the time Ta shown in (1) and immediately before Tb). The predetermined temperature difference threshold value Hx is predetermined, for example, based on the statistical data of an actual vehicle, the result of an experiment or a computer simulation, and the like.

しかし、積層ユニット3を冷媒が適正に循環していない場合、例えば、冷媒供給管5や冷媒排出管6以外から冷媒が外部に漏れ出ているときや、冷却管11等の管内空間11x、12x、13x内に異物などが堆積して冷媒が流れ難くなっているときには、HaとHbの温度差の絶対値Hdが所定の温度差閾値Hxを超え得る(図4(B)に示す時間Tb以後)。 However, when the refrigerant is not properly circulated in the laminated unit 3, for example, when the refrigerant leaks to the outside from other than the refrigerant supply pipe 5 and the refrigerant discharge pipe 6, or when the pipe space 11x, 12x such as the cooling pipe 11 is used. , When foreign matter or the like is accumulated in 13x and the refrigerant is difficult to flow, the absolute value Hd of the temperature difference between Ha and Hb can exceed a predetermined temperature difference threshold Hx (after the time Tb shown in FIG. 4B). ).

そこで、続くステップS15によって、温度センサ31、33により計測された両温度Ha、Hbの差の絶対値Hdが所定の温度差閾値Hxを超えているか否かを判定する。絶対値Hdが所定の温度差閾値Hxを超えていない場合には(S15;NO)、積層ユニット3を冷媒が適正に循環していると推定できるため、ステップS11に戻って、再度、温度センサ31、33から温度データを取得する。 Therefore, in the subsequent step S15, it is determined whether or not the absolute value Hd of the difference between the two temperatures Ha and Hb measured by the temperature sensors 31 and 33 exceeds the predetermined temperature difference threshold value Hx. If the absolute value Hd does not exceed the predetermined temperature difference threshold value Hx (S15; NO), it can be estimated that the refrigerant is properly circulating in the laminated unit 3, so that the temperature sensor is returned to step S11 again. Obtain temperature data from 31 and 33.

これに対して、絶対値Hdが所定の温度差閾値Hxを超えている場合には(S15;YES)、次のステップS17によりその継続時間を判定する。つまり、絶対値Hdが所定の温度差閾値Hxを超えていると最初に判定した時点から、所定時間Txを経過しているか否かを判定する。所定時間Txは、例えば、積層ユニット3を冷媒が適正に循環していないと明らかに判定することが可能な期間である。所定時間Txは、例えば、実車による統計データ、実験又はコンピュータシミュレーションなどの結果により予め定められる。 On the other hand, when the absolute value Hd exceeds the predetermined temperature difference threshold value Hx (S15; YES), the duration thereof is determined in the next step S17. That is, it is determined whether or not the predetermined time Tx has elapsed from the time when it is first determined that the absolute value Hd exceeds the predetermined temperature difference threshold value Hx. The predetermined time Tx is, for example, a period during which it can be clearly determined that the refrigerant is not properly circulated in the laminated unit 3. The predetermined time Tx is predetermined based on, for example, statistical data from an actual vehicle, the result of an experiment or a computer simulation, and the like.

そして、ステップS17により所定時間Txを経過していないと判定した場合には(S17;NO)、その絶対値Hdは測定誤差である可能性があり得る(図4(B)に示す時間Tb以後Tc直前)。そのため、ステップS11に戻って、再度、温度センサ31、33から温度データを取得する。一方、所定時間Txを経過していると判定した場合には(S17;YES)、その絶対値Hdは、例えば、冷媒供給管5や冷媒排出管6以外から冷媒が外部に漏れ出ていたり、冷却管11等の管内空間11x、12x、13x内に異物などが堆積して冷媒が流れ難くなっていたりしている蓋然性が高い(図4(B)に示す時間Tc以後)。 Then, when it is determined in step S17 that the predetermined time Tx has not elapsed (S17; NO), the absolute value Hd may be a measurement error (after the time Tb shown in FIG. 4B). Immediately before Tc). Therefore, the process returns to step S11, and the temperature data is acquired from the temperature sensors 31 and 33 again. On the other hand, when it is determined that the predetermined time Tx has elapsed (S17; YES), the absolute value Hd is, for example, the refrigerant leaking to the outside from other than the refrigerant supply pipe 5 and the refrigerant discharge pipe 6. It is highly probable that foreign matter or the like is accumulated in the pipe space 11x, 12x, 13x of the cooling pipe 11 or the like, making it difficult for the refrigerant to flow (after the time Tc shown in FIG. 4B).

このような場合には、ステップS19により冷却系異常信号出力処理が行われる。例えば、コントローラ50は、上位コントローラ70に対して、冷却系に異常が生じている旨を表す冷却系異常信号を出力する。これにより、上位コントローラ70は、例えば、インストルメントパネルに冷却系の異常情報を表示させたり、車両診断データのログファイルに冷却系の異常情報を記録したりする処理を行う。これにより、積層ユニット3を冷媒が適正に循環していない場合において、当該車両の運転者は、電力変換器の積層ユニット3が正常でない(異常である)ことを把握することができる。 In such a case, the cooling system abnormality signal output processing is performed in step S19. For example, the controller 50 outputs a cooling system abnormality signal indicating that an abnormality has occurred in the cooling system to the host controller 70. As a result, the host controller 70 performs processing such as displaying the abnormality information of the cooling system on the instrument panel and recording the abnormality information of the cooling system in the log file of the vehicle diagnosis data. As a result, when the refrigerant is not properly circulated in the laminated unit 3, the driver of the vehicle can grasp that the laminated unit 3 of the power converter is not normal (abnormal).

以上のとおり、本実施例の冷却器2では、一列に並んで配置された複数の冷却管11等のうち、並び方向(X軸方向)の一方端の冷却管11に温度センサ31が取り付けられ、並び方向(X軸方向)の他方端の冷却管13に温度センサ33が取り付けられている。そして、コントローラ50は、温度センサ31の温度データHaと温度センサ33の温度データHbの差の絶対値Hdが所定の経過時間Txの間、継続して所定の温度差閾値Hxを超えていた場合(S17;YES)、冷却器2の異常を示す信号を出力する(S19)。 As described above, in the cooler 2 of the present embodiment, the temperature sensor 31 is attached to the cooling pipe 11 at one end in the arrangement direction (X-axis direction) among the plurality of cooling pipes 11 arranged side by side in a row. The temperature sensor 33 is attached to the cooling pipe 13 at the other end in the alignment direction (X-axis direction). Then, when the absolute value Hd of the difference between the temperature data Ha of the temperature sensor 31 and the temperature data Hb of the temperature sensor 33 continuously exceeds the predetermined temperature difference threshold Hx during the predetermined elapsed time Tx. (S17; YES), a signal indicating an abnormality of the cooler 2 is output (S19).

即ち、並び方向(X軸方向)の一方端の冷却管11に流入した冷媒が連結管7を介して並び方向(X軸方向)の他方端の冷却管13を経由した後、連結管8を介して一方端の冷却管11に戻って一方端の冷却管11から流出し得る場合において、当該冷媒の冷媒供給管5や冷媒排出管6以外から冷媒が外部に漏れ出ていないときには、並び方向の一方端の冷却管11を流れる冷媒の流量と、並び方向の他方端の冷却管13を流れる冷媒の流量との間には、顕著な差は生じ難い。そのため、一方端の冷却管11に取り付けられている温度センサ31の温度データHaと他方端の冷却管13に取り付けられている温度センサ33の温度データHbは、ほぼ同じであるか異なっていたとしてもその差は小さい。 That is, after the refrigerant flowing into the cooling pipe 11 at one end in the alignment direction (X-axis direction) passes through the cooling pipe 13 at the other end in the alignment direction (X-axis direction) via the connecting pipe 7, the connecting pipe 8 is connected. When the refrigerant can return to the cooling pipe 11 at one end and flow out from the cooling pipe 11 at one end, and the refrigerant does not leak to the outside from other than the refrigerant supply pipe 5 and the refrigerant discharge pipe 6, the arrangement direction It is unlikely that a significant difference will occur between the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 at one end and the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling pipe 13 at the other end in the alignment direction. Therefore, it is assumed that the temperature data Ha of the temperature sensor 31 attached to the cooling pipe 11 at one end and the temperature data Hb of the temperature sensor 33 attached to the cooling pipe 13 at the other end are substantially the same or different. But the difference is small.

これに対して、連結管7、8の一部から冷媒が外部に漏れ出ている場合には、冷却管11等を流れる冷媒の流量が減少する。そのため、並び方向の一方端の冷却管11を流れる冷媒の流量と、並び方向の他方端の冷却管13を流れる冷媒の流量との間に顕著な差が生じ得ることから、一方端の冷却管11に取り付けられている温度センサ31の温度データHaと他方端の冷却管13に取り付けられている温度センサ33の温度データHbは、両者の差が所定時間継続して大きく異なり得る。そこで、温度センサ31、33の温度データHa、Hbの差の絶対値Hdが所定の経過時間Txの間、継続して所定の温度差閾値Hxを超えていた場合には、コントローラ50が冷却器2の異常を示す信号を出力することによって、冷却器2の異常を検知することを可能にしている。 On the other hand, when the refrigerant leaks to the outside from a part of the connecting pipes 7 and 8, the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 and the like decreases. Therefore, a significant difference may occur between the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling pipe 11 at one end in the alignment direction and the flow rate of the refrigerant flowing through the cooling pipe 13 at the other end in the alignment direction. The difference between the temperature data Ha of the temperature sensor 31 attached to 11 and the temperature data Hb of the temperature sensor 33 attached to the cooling pipe 13 at the other end may be significantly different for a predetermined time. Therefore, when the absolute value Hd of the difference between the temperature data Ha and Hb of the temperature sensors 31 and 33 continuously exceeds the predetermined temperature difference threshold Hx for the predetermined elapsed time Tx, the controller 50 cools the cooler. By outputting a signal indicating the abnormality of 2, it is possible to detect the abnormality of the cooler 2.

また、本実施例の冷却器2では、並び方向(X軸方向)の一方端の冷却管11に温度センサ31を取り付け、並び方向(X軸方向)の他方端の冷却管13に温度センサ33を取り付けている。そのため、例えば、積層ユニット3が冷却管11等の並び方向に傾斜して車両などに搭載されている場合においては、その傾斜による高低の高位側に位置する冷却管13(又は冷却管11)及び低位側に位置する冷却管11(又は冷却管13)のいずれにも温度センサ31、33が取り付けられていることから、冷却管11等や連結管7、8の一部から冷媒が外部に漏れ出たときにも、温度センサ31又は温度センサ33のどちらかにより冷媒の温度を精度よく計測することが可能になる。 Further, in the cooler 2 of the present embodiment, the temperature sensor 31 is attached to the cooling pipe 11 at one end in the alignment direction (X-axis direction), and the temperature sensor 33 is attached to the cooling pipe 13 at the other end in the alignment direction (X-axis direction). Is installed. Therefore, for example, when the laminated unit 3 is inclined in the arrangement direction of the cooling pipes 11 and the like and mounted on a vehicle or the like, the cooling pipes 13 (or the cooling pipes 11) located on the higher side of the height due to the inclination and the cooling pipes 11 and the like. Since the temperature sensors 31 and 33 are attached to any of the cooling pipes 11 (or cooling pipes 13) located on the lower side, the refrigerant leaks to the outside from the cooling pipes 11 and a part of the connecting pipes 7 and 8. Even when it comes out, it becomes possible to accurately measure the temperature of the refrigerant by either the temperature sensor 31 or the temperature sensor 33.

なお、上記の実施例では、電力変換器の電圧コンバータやインバータを制御するコントローラ50が冷却系異常検知処理を実行する場合を例示して説明したが、他のコントローラ(例えば、上位コントローラ70)が図3の冷却系異常検知処理を実行してもよい。この場合には、温度センサ31、33から出力される温度データが冷却系異常検知処理を実行するコントローラに入力されるように冷却器を構成する必要がある。 In the above embodiment, the case where the controller 50 that controls the voltage converter and the inverter of the power converter executes the cooling system abnormality detection process has been described as an example, but another controller (for example, the upper controller 70) may be used. The cooling system abnormality detection process of FIG. 3 may be executed. In this case, it is necessary to configure the cooler so that the temperature data output from the temperature sensors 31 and 33 is input to the controller that executes the cooling system abnormality detection process.

また、上記の実施例では、冷却系異常検知処理を実行するコントローラ50が上位コントローラ70に冷却系異常信号を出力する場合を例示して説明したが、コントローラ50が冷却系異常信号を出力することなく、コントローラ50が、例えば、インストルメントパネルに冷却系の異常を表示したり、車両診断データのログファイルに冷却系の異常を記録したりする処理を行うように冷却システムを構成してもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the controller 50 that executes the cooling system abnormality detection process outputs the cooling system abnormality signal to the upper controller 70 has been described as an example, but the controller 50 outputs the cooling system abnormality signal. Instead, the controller 50 may be configured to perform processing such as displaying a cooling system abnormality on the instrument panel or recording a cooling system abnormality in a log file of vehicle diagnostic data. ..

さらに、上記の実施例では、温度センサ31、33を、並び方向の一方端の冷却管11と同他方端の冷却管13に取り付ける場合を例示して説明したが、それらの間に位置する冷却管12に他の温度センサを取り付けてその温度データをコントローラ50等に出力可能に冷却器を構成してもよい。これにより、冷却管12の管内空間12xを流れる冷媒の温度データも取得が可能になるので、それにより算出可能な多様な温度差に基づいて高精度な異常検知が可能となる。 Further, in the above embodiment, the case where the temperature sensors 31 and 33 are attached to the cooling pipe 11 at one end and the cooling pipe 13 at the other end in the alignment direction has been illustrated and described, but the cooling located between them has been described. Another temperature sensor may be attached to the tube 12 to form a cooler so that the temperature data can be output to the controller 50 or the like. As a result, the temperature data of the refrigerant flowing through the pipe space 12x of the cooling pipe 12 can also be acquired, so that highly accurate abnormality detection can be performed based on various temperature differences that can be calculated.

実施例技術に関する留意点を述べる。連結管7が一対の連結管の一方の一例に相当する。連結管8が一対の連結管の他方の一例に相当する。冷却管11が並び方向の一方端の冷却管の一例に相当する。冷却管13が並び方向の他方端の冷却管の一例に相当する。パワーカード20が発熱体の一例に相当する。温度センサ31が第1温度センサの一例に相当する。温度センサ33が第2温度センサの一例に相当する。冷媒供給管5と冷媒排出管6が、一対の冷媒給排口の一例に相当する。 The points to be noted regarding the example technique will be described. The connecting pipe 7 corresponds to one example of a pair of connecting pipes. The connecting pipe 8 corresponds to the other example of the pair of connecting pipes. The cooling pipes 11 correspond to an example of cooling pipes at one end in the alignment direction. The cooling pipe 13 corresponds to an example of a cooling pipe at the other end in the alignment direction. The power card 20 corresponds to an example of a heating element. The temperature sensor 31 corresponds to an example of the first temperature sensor. The temperature sensor 33 corresponds to an example of the second temperature sensor. The refrigerant supply pipe 5 and the refrigerant discharge pipe 6 correspond to an example of a pair of refrigerant supply / discharge ports.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書又は図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings achieve a plurality of objectives at the same time, and achieving one of the objectives itself has technical usefulness.

2:冷却器
3:積層ユニット
5:冷媒供給管
6:冷媒排出管
7、8:連結管
11、12、13:冷却管
20:パワーカード
21:樹脂パッケージ
23:スイッチング素子
31、33:温度センサ
50:コントローラ
70:上位コントローラ
2: Cooler 3: Laminating unit 5: Refrigerant supply pipe 6: Refrigerant discharge pipe 7, 8: Connecting pipes 11, 12, 13: Cooling pipe 20: Power card 21: Resin package 23: Switching element 31, 33: Temperature sensor 50: Controller 70: Upper controller

Claims (1)

一列に並んでいる複数の冷却管であって隣り合う前記冷却管の間に発熱体が挟まれている複数の冷却管と、
前記複数の冷却管の並び方向から見て前記発熱体の両側に位置しているとともに隣り合う前記冷却管同士を連結している一対の連結管と、
前記並び方向の一方端の前記冷却管に設けられており、前記並び方向からみて夫々の前記連結管と重なるように位置している一対の冷媒給排口と、
前記並び方向の一方端の前記冷却管に取り付けられている第1温度センサと、
前記並び方向の他方端の前記冷却管に取り付けられている第2温度センサと、
前記第1温度センサの計測値と前記第2温度センサの計測値の差の絶対値が所定の経過時間の間、継続して所定の温度差閾値を超えていた場合に異常を示す信号を出力するコントローラと、
を備えている冷却器。
A plurality of cooling pipes arranged in a row, and a plurality of cooling pipes in which a heating element is sandwiched between the adjacent cooling pipes.
A pair of connecting pipes located on both sides of the heating element and connecting adjacent cooling pipes when viewed from the arrangement direction of the plurality of cooling pipes.
A pair of refrigerant supply / discharge ports provided in the cooling pipe at one end in the alignment direction and located so as to overlap each of the connecting pipes when viewed from the alignment direction.
A first temperature sensor attached to the cooling pipe at one end in the alignment direction,
A second temperature sensor attached to the cooling pipe at the other end in the alignment direction,
Outputs a signal indicating an abnormality when the absolute value of the difference between the measured value of the first temperature sensor and the measured value of the second temperature sensor continuously exceeds the predetermined temperature difference threshold value for a predetermined elapsed time. Controller and
A cooler equipped with.
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