KR0184804B1 - 전기자동차용 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 구동제어부와 전력스위칭소자를 분리하여 냉각하는 전기자동차용 냉각장치에 관한 것이다. 본 발명은 각각의 차륜에 배치된 차륜구동용 모터(100)와, 상기 차륜구동용 모터(100)에 구동전원인 3상의 교류전원이 공급되도록 축전지로부터 직류전원을 공급받아 다수의 전력스위칭소자(122)를 통하여 교류전원으로 변환하는 전력스위칭부(120)와, 상기 전력스위칭부(120)로부터 변환되어 상기 차륜구동용 모터(100)로 공급되는 3상의 교류전원의 흐름이 조절되도록 상기 전력 스위칭소자(122)의 스위칭동작을 제어하는 구동제어부(110)와, 상기 전력스위칭부(120) 및 상기 차륜구동용 모터(100)를 냉각하기 위한 수냉식 냉각사이클을 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 차륜구동용 모터(100) 및 주변으로부터 발생되는 열을 냉각할 수 있도록 상기 차륜구동용 모터(100)의 하우징내에 지그재그로 배설되며 상기 냉각사이클로부터 연장되어 형성된 냉각수관(160)과, 상기 냉각수관(160)에 의해 냉각되도록 상기 냉각수관(160)이 배설된 상기 차륜구동용 모터(100)의 하우징 상면에 장착되며 상기 구동용 모터(100)와 전력선(124)에 의해 접속된 상기 전력스위칭부(120)와, 상기 전력스위칭부(120)의 스위칭동작으로 인하여 발생하는 잡음에 의해 오동작되지 않도록 이격되며 상기 전력스위칭부(120)와 제어선(112)에 의해 접속된 상기 구동제어부(110)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

전기자동차용 냉각장치

제1도는 종래의 전기자동차의 수냉식 냉각장치의 개략구성도.

제2도는 본 발명에 따른 전기자동차의 수냉식 냉각장치의 개략구성도.

제3도는 제2도에서 차륜구동용 모터 및 전력스위칭부의 냉각구조를 확대도시한 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 차륜구동용 모터 102 : 하우징

104 : 냉각수관 110 : 구동제어부

112 : 제어선 120 : 전력스위칭부

122 : 전력스위칭소자 124 : 전력선

130 : 물펌프 140 : 방열기

150 : 방열팬 160 : 냉각수관

본 발명은 전기자동차의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 전기자동차의 구동제어부와 전력스위칭소자를 분리하여 차륜구동용 모터의 하우징상에 장착함으로써, 전력 스위칭소자의 스위칭동작으로 인한 열원 및 잡음으로부터 구동제어부의 오동작을 방지하고, 전력스위칭부와 차륜구동용 모터간의 배선의 길이를 줄이며, 전력스위칭 소자의 방열기를 없앰으로써 콤팩트시켜 공간이용효율을 높일 수 있도록 한 전기자동차용 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차의 각 차륜, 즉 4개의 차륜에 각각 차륜구동용 모터가 배설되고, 전륜 또는 후륜차륜의 중앙에 축전지가 배치되어 있으며, 차륜구동용 모터를 구동하기 위한 구동제어부 및 구동제어부의 제어에 의하여 축전지로부터 차륜구동용 모터로 전원이 공급되도록 스위칭동작하는 전력스위칭부가 배치된다.

이와 같은 전기자동차에서는 대용량의 축전지로부터 공급되는 직류전력을 가변주파수를 가지는 교류전력으로 변환하여 차륜구동용 모터를 구동하는데, 직류전력을 교류전력으로 변환하기 위한 수단으로 다수의 전력스위칭소자, 예를 들어 절연 게이트 바이폴라트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)가 양호하게 사용된다. 상기 전력스위칭소자는 스위칭동작시에 다량의 열을 발생시키는데, 그 구성재료가 반도체여서 열에 의한 오동작 가능성이 있기 때문에 반드시 냉각을 시켜야 한다.

제1도는 종래의 전기자동차의 수냉식 냉각장치의 개략구성도이다. 제1도에 도시된 바와 같이, 종래의 전기자동차의 냉각장치에서는 차륜구동용 모터(10) 및 전력 스위칭소자(24)가 주된 냉각대상이 되는데, 종래에는 전자제어유니트(미도시)를 포함하여 전기자동차의 전반적인 제어를 수행하는 구동제어부(22) 및 상기 다수의 전력스위칭소자(24)를 포함하여 이루어지는 전력스위칭부를 단일의 케이싱(20)내에 함께 배치하고 있다. 나아가, 방열효과를 높이기 위하여 전력스위칭소자(24)를 열전도체로 양호하게 이루어지는 대형의 방열판(26)상에 장착하고 있다. 한편, 물펌프(30)와 연결된 냉각수관(60)은 상기 케이싱(20)의 방열판(26)주위 및 차륜구동용 모터(10)주위를 돌아나간 후에 방열기(40)에 연결되고, 방열기(40)는 다시물펌프(30)에 연결되어 직렬의 수냉식 냉각사이클을 형성한다. 상기 방열기(40)의 주위에는 방열기(40)의 열교환효율을 증대시키기 위하여 방열팬(50)이 설치된다.

그러나, 전술한 구성을 가지는 종래의 전기자동차에서는 구동제어부를 전력스위칭부에 인접하여 배치함에 따라 전력스위칭부의 스위칭동작시에 발생되는 잡음(noise)에 의하여 구동제어부가 오동작할 가능성이 상존하는 문제점이 잇었다. 나아가, 전력스위칭부의 발생열을 방출하기 위한 대형의 방열판이 요구되고, 차륜구동용 모터와 전력스위칭부를 연결하는 전선이 길어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구동제어부와 전력스위칭소자를 분리하여 차륜구동용 모터의 하우징상에 장착함으로써, 전력스위칭소자의 스위칭동작으로 인한 열원 및 잡음으로부터 구동제어부의 오동작을 방지하고, 전력스위칭부와 차륜구동용 모터간의 배선의 길이를 줄이며, 전력스위칭소자의 방열기를 없앰으로써 콤팩트시켜 공간이용효율을 높일 수 있도록 한 전기자동차용 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각각의 차륜에 배치된 차륜구동용 모터와, 상기 차륜구동용 모터에 구동전원인 3상의 교류전원이 공급되도록 축전지로부터 직류전원을 공급받아 다수의 전력스위칭소자를 통하여 교류전원으로 변환하는 전력스위칭부와, 상기 전력스위칭부로부터 변환되어 상기 차륜구동용 모터로 공급되는 3상의 교류전원의 흐름이 조절되도록 상기 전력스위칭소자의 스위칭동작을 제어하는 구동제어부와, 상기 전력스위칭부 및 상기 차륜구동용 모터를 냉각하기 위한 수냉식 냉각사이클을 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 차륜구동용 모터 및 주변으로부터 발생되는 열을 냉각할 수 있도록 상기 차륜구동용 모터의 하우징내에 지그재그로 배설되며 상기 냉각사이클로부터 연장되어 형성된 냉각수관과, 상기 냉각수관에 의해 냉각되도록 상기 냉각수관이 배설된 상기 차륜구동용 모터의 하우징 상면에 장착되며 상기 구동용 모터와 전력선에 의해 접속된 상기 전력스위칭부와, 상기 전력스위칭부의 스위칭동작으로 인하여 발생하는 잡음에 의해 오동작되지 않도록 이격되며 상기 전력스위칭부와 제어선에 의해 접속된 상기 구동제어부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제2도는 본 발명의 전기자동차의 수냉식 냉각장치의 개략구성도이고, 제3도는 제2도에서 차량구동용 모터 및 전력스위칭부의 냉각구조를 확대도시한 평면도이다.

전기자동차의 각 차륜, 즉 4개의 차륜에 각각 차륜구동용 모터(100)가 배치되고, 전륜 또는 후륜차륜의 중앙에 축전지(미도시)가 배설되며, 축전지로부터 차륜구동용 모터(100)로 전원이 공급되도록 스위칭동작하는 전력스위칭소자(122)로 이루어진 전력스위칭부(122)가 차량구동용 모터(100)의 하우징(102)상에 배치되고, 전력스위칭소자(122)의 스위칭동작으로부터 발생되는 잡음으로부터의 오동작을 방지할 목적으로 소정거리 이격된 채 제어선(112)에 의해 접속된 구동제어부(110)가 배치된다.

상기 전력스위칭소자(122)는 전술한 바와 같이 축전지로부터 공급되는 직류전원을 3상교류전원으로 변환하여 차량구동용 모터(100)에 공급하기 위한 것인데, 이를 위하여 스위칭소자인 6개의 절연게이트 바이폴라트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor)와 역류방지용 다이오드가 회로결선된다.

또, 전력스위칭부(120)와 제어선(112)에 의해 접속된 구동제어부(110)는 전력스위칭부(120)를 구성하는 각각의 전력스위칭소자(122)와 접속되어 차륜구동용 모터(100)의 회전자위치정보에 의거하여 U.V.W상의 PWM신호를 출력함으로써 차륜구동용 모터(100)에 3상의 교류전원을 공급한다.

이와 같이 구성된 전기자동차는 운전자로부터 키이 입력신호가 입력되면 구동제어부(110)는 최초 전력스위칭부(120)에 제어신호를 출력하여 차륜구동용 모터(100)에 3상전원을 공급하여 기동시킴과 동시에 회전자의 위치정보에 의거하여 전력스위칭소자(122)를 스위칭동작시킴으로서 운전에 들어가게 된다.

이때, 전력스위칭소자(122) 및 차륜구동용 모터(100)는 다량의 열이 발생하며 이는 냉각장치에 의해 냉각된다.

즉, 본 발명의 전기자동차용 냉각장치에서는 차륜구동용 모터(100)의 하우징(102)내에 냉각수관(160)을 일체로 형성시키되 냉각수와의 접촉면적을 늘이기 위하여 제3도에 도시한 바와 같이 지그재그형태로 형성시킨다. 또, 차륜구동용 모터(100)의 하우징상에 즉, 냉각수관160)이 형성된 그 상면에 전력스위칭부(120)를 장착하여, 스위칭동작시 발생하는 열이 냉각수에 의해 냉각되도록 한다.

이때, 전자제어유니트(미도시)를 포함하며 전기자동차의 전반적인 제어를 수행하는 구동제어부(110)와는 전술한 바와 같이 제어선(112)에 의하여 접속되며, 전력스위칭소자(122)는 전력선(124)에 의하여 차량구동용 모터(100)와 접속된다.

한편, 차량구도용 모터(100)에 일체로 형성된 냉각수관(160)은 냉각수를 강제로 순환시키기 위한 물펌프(130) 및 방열기(140)에 외부의 냉각수관(160)에 의하여 연결된다. 방열기(140)는 냉각수관(160)에 의하여 다시 물펌프(130)와 연결됨으로써 전체적으로 직렬의 수냉식 냉각사이클이 이루어진다. 방열기(140)의 주위에는 방열기(140)의 열교환효율을 증대시키기 위하여 방열팬(150)이 설치된다. 상기한 구성에 의하면, 냉각효율이 증대되기 때문에 종래의 기술에서와 같은 방열판을 제거할 수가 있다.

전술한 구성의 전기자동차에서, 차량이 주행중인 동안에는 물펌프(130)가 동작하여 냉각수를 냉각수관(160)을 통하여 강제로 순환시킴으로써 차량구동용 모터(100) 및 전력스위칭소자(122)를 냉각시킨다. 이렇게 냉각에 이용되어 고온으로 된 냉각수는 이후 외부의 냉각수관(160)을 경유한 후에 방열기(140)을 통과하게 되는데, 이때 방열팬(150)이 동작하여 냉각수에 포함된 열을 외기와 강제로 열교환시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전기자동차용 인버터 냉각장치에 따르면 구동제어부와 전력스위칭부를 분리하여 배치함으로써 스위칭시에 발생하는 노이즈에 의하여 구동제어부가 오동작하는 것을 방지할 수가 있고, 부피를 많이 차지하는 방열판을 제거할 수 있어서 공간이용효율이 제고되는 효과가 있다. 나아가, 전력스위칭소자를 차륜구동용 모터상에 설치함으로써 이들을 연결하는 배선이 단축되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 각각의 차륜에 배치된 차륜구동용 모터(100)와, 상기 차륜구동용 모터(100)에 구동전원인 3상의 교류전원이 공급되도록 축전지로부터 직류전원을 공급받아 다수의 전력스위칭소자(122)를 통하여 교류전원으로 변환하는 전력스위칭부(120)와, 상기 전력스위칭부(120)로부터 변환되어 상기 차륜구동용 모터(100)로 공급되는 3상의 교류전원의 흐름이 조절되도록 상기 전력스위칭소자(122)의 스위칭동작을 제어하는 구동제어부(110)와, 상기 전력스위칭부(120) 및 상기 차륜구동용 모터(100)를 냉각하기 위한 수냉식 냉각사이클을 구비한 전기자동차에 있어서, 상기 차륜구동용 모터(100) 및 주변으로부터 발생되는 열을 냉각할 수 있도록 상기 차륜구동용 모터(100)의 하우징내에 지그재그로 배설되며 상기 냉각사이클로부터 연장되어 형성된 냉각수관(160)과, 상기 냉각수관(160)에 의해 냉각되도록 상기 냉각수관(160)이 배설된 상기 차륜구동용 모터(100)의 하우징 상면에 장착되며 상기 구동용 모터(100)와 전력선(124)에 의해 접속된 상기 전력스위칭부(120)와, 상기 전력스위칭부(120)의 스위칭동작으로 인하여 발생하는 잡음에 의해 오동작되지 않도록 이격되며 상기 전력스위칭부(120)와 제어선(112)에 의해 접속된 상기 구동제어부(110)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기자동차용 냉각장치.