KR100872661B1

KR100872661B1 - 디씨디씨 컨버터용 냉각장치

Info

Publication number: KR100872661B1
Application number: KR1020070065646A
Authority: KR
Inventors: 송홍석; 주정홍; 전신혜; 한대웅; 이기종; 박형준; 김준환; 최원경
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-12-10

Abstract

본 발명은 디씨디씨 컨버터용 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파워모듈인 출력 정류용 다이오드 등의 부품을 히트씽크 접촉면 뿐만아니라 모든 방면으로 방열시킴으로써, 방열면적을 2배 이상 넓혀 방열효과를 극대화할 수 있도록 한 디씨디씨 컨버터용 냉각장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 양단에 냉각풍 유입구 및 배출구가 형성되고 수평방향으로 설치된 방열핀; 상기 방열핀의 배출구 측에 설치되어 유입구에서 배출구방향으로 냉각풍을 유도하는 냉각팬; 상기 방열핀의 하부에 설치된 히트씽크; 상기 히트씽크 하부에 부착된 디씨디씨 컨버터용 파워모듈; 상기 파워모듈을 외부공기로부터 차단하기 위해 방열핀 하부에 설치된 케이스; 및 상기 방열핀의 냉각풍이 케이스의 내부와 연통되도록 히트씽크의 양측에 경사지게 형성된 냉각채널;을 포함하여 구성되고, 상기 냉각풍이 방열핀을 따라 흐르면서 케이스 내부로 유입되어 상기 파워모듈의 표면 전체가 냉각풍에 노출되는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 제공한다.

DC-DC 컨버터, 히트씽크, 파워모듈, 냉각채널, 케이스, 냉각팬

Description

디씨디씨 컨버터용 냉각장치{Cooler for DC-DC converter}

도 1은 종래기술에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이고,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이고,

도 3은 본 발명의 다른실시예에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이고,

도 4는 도 3의 먼지제거시 냉각풍의 흐름을 나타내는 작동상태도이고,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각팬의 제어방법을 나타내는 순서도이고,

도 6은 본 발명의 또 다른실시예에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이고,

도 7은 도 6의 먼지제거시 냉각풍의 흐름을 나타내는 작동상태도이고,

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각팬의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20,30,50 : 히트씽크 21,31,51 : 방열핀

22a,22b,32a,32b,52a,52b : 다이오드

23,33,53 : 케이스 24,34,54 : 냉각팬

25a,25b,35a,35b,55a,55b : 냉각채널

26a,26b,36a,36b,56a,56b : 제1보조방열핀

27,37,57 : 제2보조방열핀 38 : 체크밸브

39,59 : 힌지핀 40 : 스토퍼

41 : 먼지배출구 58 : 차단밸브

알려진 자동차의 전기장치로는 엔진전기장치(시동장치, 점화장치, 충전장치)와 등화장치가 일반적이나, 최근에는 차량이 보다 전자제어화 됨으로써 샤시전기장치를 포함한 대부분의 시스템들이 전기전자화 되고 있는 추세이다.

자동차에 설치되는 램프, 오디오, 히터, 에어컨 등의 각종 전장품들은 자동 차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공급받도록 되어 있는데, 이때 통상의 전원 전압으로 14V계 전원 시스템의 발전용량이 사용되고 있다.

최근 들어 정보기술 산업의 발달과 더불어 자동차의 편의성 증대를 목적으로 하는 다양한 신기술(모터식 파워 스티어링, 인터넷 등)들이 차량에 접목되고 있으며, 앞으로도 현 자동차 시스템을 최대한 이용할 수 있는 신기술의 개발이 계속될 전망이다.

소프트 또는 하드 타입의 구분없이 하이브리드 전기 차량(HEV)은 전장부하(12V) 공급을 위한 DC-DC 컨버터(10)(Low Voltage DC-DC Converter)가 설치되어 있다.

일반적으로 DC-DC 컨버터는 차량의 알터네이터 역할을 하는 장치로 12V 전장부하에 에너지를 공급하고 12V 배터리를 충전시키는 역할을 담당한다.

상기 DC-DC 컨버터는 고전압 측 파워를 파워 모듈, 트랜스포머, 출력 정류 다이오드를 거쳐 저전압 측 파워로 변환시키는데, 이때 각종 파워 소자들에 파워 손실이 발생하게 되고 이는 발열로 이어진다.

따라서, DC-DC 컨버터는 파워 모듈인 MOSFET와 출력 정류 다이오드를 히트씽크에 부착하여 냉각시켜준다.

상기 DC-DC 컨버터는 도 1에 도시한 바와 같이 먼지가 다이오드(10) 등 부품 사이로 들어가서 절연파괴 및 오동작을 일으키는 것을 방지하기 위하여 부품이 공기로부터 차단하는 케이스(13)에 의해 밀폐되는 구조로 설치된다.

그러나, 이와 같은 구조는 냉각풍이 케이스에 의해 부품쪽으로 들어가지 않고, 히트씽크에 부착된 부품의 일측면만이 방열핀을 통해 (강제) 공냉 되는 비효율적인 냉각 구조로 인해 발열이 심하게 되며, 이로 인해 출력 파워가 제한되거나 더 큰 히트씽크를 필요로 하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 히트씽크와 연통되는 냉각채널을 통해 케이스 내부로 냉각풍이 유입되어 히트씽크를 통한 냉각 뿐만 아니라 공기 중으로도 냉각을 구현하여, 발열량을 최소화시킬 수 있으며, 이로인해 단위부피당 출력 밀도를 증가시켜 패키지를 최적화할 수 있도록 한 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디씨디씨 컨버터용 냉각장치에 있어서,

양단에 냉각풍 유입구 및 배출구가 형성되고 수평방향으로 설치된 방열핀; 상기 방열핀의 배출구 측에 설치되어 유입구에서 배출구방향으로 냉각풍을 유도하는 냉각팬; 상기 방열핀의 하부에 설치된 히트씽크; 상기 히트씽크 하부에 부착된 디씨디씨 컨버터용 파워모듈; 상기 파워모듈을 외부공기로부터 차단하기 위해 방열핀 하부에 설치된 케이스; 및 상기 방열핀의 냉각풍이 케이스의 내부와 연통되도록 히트씽크의 양측에 경사지게 형성된 냉각채널;을 포함하여 구성되고, 상기 냉각풍이 방열핀을 따라 흐르면서 케이스 내부로 유입되어 상기 파워모듈의 표면 전체가 냉각풍에 노출되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 파워모듈은 상단면이 히트씽크에 일정한 간격으로 부착되고, 유입구 측의 히트씽크에 부착된 파워모듈은 그 우측면 및 하단면에 설치된 제1보조방열핀을 포함하고, 배출구 측의 히트씽크에 부착된 파워모듈은 하단면에 설치된 제2보조방열핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 유입구측 파워모듈의 우측면에 설치된 제1보조방열핀은 일측면이 냉각풍의 유입방향과 평행하게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치에 있어서,

상하단에 냉각풍 유입구 및 배출구가 형성되고 수직방향으로 설치된 방열핀; 상기 방열핀의 배출구 측에 설치되어 냉각풍을 일정한 방향으로 유도하는 냉각팬; 상기 방열핀의 일측면에 설치된 히트씽크; 상기 히트씽크 일측면에 부착된 디씨디씨 컨버터용 파워모듈; 상기 파워모듈을 외부공기로부터 차단하기 위해 방열핀의 일측면에 설치된 케이스; 및 상기 방열핀의 냉각풍이 케이스의 내부와 연통되도록 히트씽크의 상측 및 하측에 경사지게 형성된 냉각채널;을 포함하여 구성되고, 상기 냉각풍이 방열핀을 따라 흐르면서 케이스 내부로 유입되어 상기 파워모듈의 표면 전체가 냉각풍에 노출되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 파워모듈은 일측면이 히트씽크에 일정한 간격으로 부착되고, 히트씽크 상측에 부착된 파워모듈은 그 상단면 및 타측면에 설치된 제1보조방열핀을 포함하고, 히트씽크 하측에 부착된 파워모듈은 타측면에 설치된 제2보조방열핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 상측 파워모듈의 상단면에 설치된 제1보조방열핀은 일측면이 냉각풍의 유입방향과 평행하게 형성되고, 상기 하측 파워모듈의 타측면에 설치된 제2보조방열핀은 상단부가 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각팬은 회전방향에 따라 평상시에는 냉각풍이 방열핀 하측에서 상측으로 진행하고, 먼저 제거시에는 냉각풍이 상측에서 하측으로 진행하며, 상기 냉각팬의 역방향 회전으로 방열핀의 상측을 통해 유입된 냉각풍을 상측 냉각채널로 유도하기 위해 체크밸브가 상측 냉각채널 입구측에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체크밸브는 냉각팬의 정방향 회전시에는 하측에 상측으로 냉각풍의 이동에 의해 열리고, 냉각팬의 역방향 회전시에는 상측에서 하측으로 냉각풍의 이동에 의해 방열핀에서 상측 냉각채널 이후의 냉각풍 흐름을 차단하는 구조로 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 체크밸브는 일단부가 힌지핀에 의해 결합되어 타단부가 상하방향으로 회전하되, 밸브의 회전반경(힌지핀에서부터 끝단까지의 길이)이 힌지핀(39)에서 방열핀의 내벽면까지의 거리(큰쪽)보다 크고, 밸브의 끝단부가 상측으로 경사지게 설치되어, 냉각풍이 정방향(아래에서 위로)으로 흐를 경우에 밸브가 열리고 역방향(위에서 아래로)으로 흐를 경우에 밸브가 닫히게 되는 구조로 설치된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 케이스의 하단에는 먼지배출구가 형성되고, 냉각팬이 역방향으로 회전함에 따라 냉각풍이 방열핀의 상측을 통해 유입되어 진행되다가, 체크밸브에 의해 상측 냉각채널 이후에서 냉각풍의 흐름이 차단되고, 상기 냉각풍이 상측 냉각채널을 통해 케이스 내부로 유입되어 케이스 및 파워모듈에 쌓인 먼지를 먼지배출구를 통해 외부로 제거하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는 상기 냉각팬 제어방법에 있어서,

점화신호가 온에서 오프 또는 오프에서 온으로 변화하는지 여부를 판단하는 단계; 냉각팬에 역방향 제어신호를 온시키는 단계; 상기 단계에서 냉각팬이 역방향으로 회전하여 기준시간이 지속되었는지를 판단하여 기준시간을 초과하는 경우에 냉각팬에 역방향 제어신호를 오프시키는 단계; 및 상기 점화신호가 온 상태인지를 판단하여 온 상태인 경우에는 냉각팬에 정방향 제어신호를 오프시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 냉각팬은 일방향으로 회전하여 평상시와 먼저 제거시 냉각풍이 상측에서 하측으로 동일하게 진행하며, 상기 냉각팬의 회전으로 방열핀의 상측을 통해 유입된 냉각풍을 상측 냉각채널로 유도하기 위해 차단밸브가 상측 냉각채널 입구측에 설치된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 차단밸브가 평상시 열려서 냉각풍이 상측에서 하측으로 이동하고, 먼지 제거시에는 닫혀서 방열핀 상측을 통해 유입된 냉각풍이 하측으로 진행하다가 상측 냉각채널을 통해 케이스 내부로 유입되고, 방열핀에서 상측 냉각채널 이후의 냉각풍 흐름을 차단하는 구조로 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 상기 차단밸브 제어방법에 있어서,

점화신호가 온에서 오프 또는 오프에서 온으로 변화하는지 여부를 판단하는 단계; 먼지 제거를 위해 차단밸브를 오프시키는 단계; 상기 단계에서 차단밸브가 닫힌 상태에서 기준시간이 지속되었는지를 판단하여 기준시간을 초과하는 경우에 차단밸브를 개방하는 단계; 및 상기 점화신호가 온 상태인지를 판단하여 온 상태인 경우에는 처음상태로 되돌아가는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 종래기술에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이다.

종래의 디씨디씨 컨버터는 히트씽크(10)의 하부에 냉각풍이 통과하는 방열핀(11)이 설치되고, 히트씽크(10)의 상부에 출력 정류용 다이오드(12) 등의 부품이 설치되며, 고전압측의 파워가 저전압측의 파워로 변환시 발생하는 열이 상기 히트씽크(10)에 부착된 부품의 일측면으로 방열되어 냉각되므로, 방열면적이 작아 비효율적인 냉각구조를 갖고 있다.

본 발명은 방열면적으로 극대화하여 부품의 발열량을 최소화함으로써, 단위 부피당 출력 밀도 증가 및 피키지의 최적화에 기여할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예는 히트씽크(10) 상부에 방열핀(11)이 설치되고, 방열핀(11)는 양단에 냉각풍 유입구 및 배출구가 형성되며, 배출구 측에 설치된 냉각팬(24)에 의해 냉각풍이 일방향으로 흐르는 구조로 설치되어 있다.

또한, 상기 히트씽크(20) 하부에는 파워모듈인 출력 정류용 다이오드(22a,22b)가 복수개 설치되어 있고, 다이오드(22a,22b)는 외부의 공기와 차단되도록 하기 위해 케이스(23)에 의해 밀폐되는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 히트씽크(20)에는 냉각풍을 케이스(23) 내부로 유도하기 위해 양측으로 냉각채널(25a,25b)이 형성되고, 냉각채널(25a)은 히트씽크(20) 상류 끝단에 유입구 측에서 케이스 방향으로 하향 경사지게 형성되어 있고, 히트씽크(20) 하류 끝단에 케이스(23)에서 배출구 측 방향으로 상향 경사지게 형성되어 있다.

또한, 상기 상류측 다이오드(22a)의 일측면 및 하단면에는 제1보조방열핀(26a,26b)이 부착하고, 하류측 다이오드(22b)의 하단면에는 제2보조방열핀(27)이 부착되어 있다. 이때, 상기 상류측 다이오드(22a)의 일측면에 부착되는 제1보조방열핀(26a)은 유입구 측 냉각채널(25a)의 경사진 방향으로 동일한 각도로 형성되며, 이는 냉각풍에 포함된 먼지가 다이오드(22a,22b)에 달라붙지 않도록 하고, 추가적으로 방열시키는 역할을 하게 된다.

상기 먼지는 냉각채널(25a)에 에어필터를 적용하지 않아도 중력에 의해 아래쪽에 쌓이게 되므로, 제1 및 제2보조방열핀(26a,26b,27)은 먼지가 쌓일만한 다이오드(22a,22b)의 하단면 및 유입구 측 냉각채널(25a)과 인접한 일측면에 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 냉각구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 디씨디씨 컨버터의 냉각장치에서 냉각풍의 이동경로를 설명하면 다음과 같다.

냉각풍의 일부는 냉각팬(24)에 의해 방열핀의 유입구에서 배출구 방향 직선으로 흐르고, 냉각풍의 일부는 유입구측의 냉각채널(25a)을 통해 케이스(23) 내부로 유입되어 고전압 측 파워에서 저전압측 파워 변환시 발생되는 다이오드(22a,22b)의 열이 다이오드의 전체면으로 방열되게 된다.

즉, 히트씽크(20)에 부착된 다이오드(22a,22b)의 상단면, 냉각풍에 노출된 다이오드(22a,22b) 좌우측면 및 하단면을 통해 방열되어 냉각되고, 상기 다이오드(22a,22b)에 부착된 제1 및 제2보조방열핀(26a,26b,27)에 의해 추가로 방열되게 된다.

또한, 제1 및 제2보조방열핀(26a,26b,27)은 상기 냉각풍에 포함된 먼지가 달라붙기 쉬운 다이오드(22a,22b)의 하단면 또는 유입구측 일측면에 설치되어 먼지의 부착으로 인한 절연파괴 및 오동자 유발을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른실시예에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이고, 도 4는 도 3의 냉각팬이 역방향으로 회전하는 경우의 냉각풍의 흐름을 나타내는 작동상태도이다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예는 히트씽크(30)가 다이오드(32a,32b)의 일측면에 장착되고, 냉각풍이 아래에서 위로 흐르는 구조로 설치된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 히트씽크(30)는 다이오드(32a,32b)의 우측면에 수직방향으로 설치되고, 히트씽크(30)의 우측면에는 방열핀(31)이 설치되어 있으며, 상기 다이오드(32a,32b)는 외부 공기로부터 차단하기 위하여 케이스(33)에 의해 밀폐된 구조로 설치되어 있다.

상기 히트씽크(30)의 상하단에는 방열핀(31)의 냉각풍이 케이스(33) 내부로 이동할 수 있도록 냉각채널(35a)이 형성되어 있다.

상기 히트씽크(10) 하단에 형성된 냉각채널(35a)은 방열핀(31)의 유입구를 통해 유입된 냉각풍이 케이스(33) 내부로 유입되도록 하기위한 통로이고, 히트씽크(30) 상단에 형성된 냉각채널(35b)은 케이스(33) 내부로 유입된 냉각풍이 방열핀(31)의 배출구로 배출되도록 하기 위한 통로이다.

또한, 상기 하측의 냉각채널(35a)은 냉각풍의 유입을 원활하게 하기 위해 좌측상향으로 경사지게 형성되어 있고, 상측의 냉각채널(35b)은 냉각풍의 배출을 원활하게 하기 위해 우측상향으로 경사지게 형성되어 있다.

상부에 배치된 다이오드(32b)의 상단면 및 좌측면에는 제1보조방열핀(36a,36b)이, 그리고 하부에 배치된 다이오드(32a)의 좌측면에는 제2보조방열핀(37)이 부착되어 있다.

이때, 상기 제1보조방열핀(36a)의 상부면은 배출구 측 냉각채널의 경사진 방향과 동일한 각도로 형성되어 있고, 제2보조방열핀(37)의 상단면도 좌측 하향으로 경사지게 형성되어 먼지가 하부로 떨어지게 된다.

상기 방열핀(31)의 배출구 측에는 방열핀(31)의 하부 유입구에서 상부 배출구 방향으로 냉각풍이 유입되도록 하기 위해 설치된 냉각팬(34)과, 냉각팬을 역방향으로 회전시켜 냉각풍이 배출구를 통해 유입될 때 배출구 측 냉각채널(35b)을 통 해 케이스(33) 내부로 유입되도록 하기 위해 체크밸브(38)가 설치되어 있다.

상기 체크밸브(38)는 냉각풍이 정방향 즉 방열핀(31) 하부에서 상부로 흐를 때는 열리고, 역방향으로 흐를 때는 닫히는 구조로 설치되어 있다.

즉, 상기 체크밸브(38)는 방열핀(31)의 내부통로 전체를 가로막는 형태로서, 일단부가 힌지핀(39)에 의해 결합되어 타단부가 상하방향으로 회전가능하고, 타단부가 약간 후크형태로 기울어지게 형성되어 역방향으로는 회전불가능하게 설치되어 있다.

또한, 상기 힌지핀(39)에는 축방향으로 스토퍼(40)가 설치되어 체크밸브(38)가 열릴 때 약 90도 이상 회전하지 않도록 되어 있다.

상기 케이스(33)의 하단부에는 냉각풍에 포함된 먼지를 배출하기 위한 먼지배출구(41)가 설치되어 있다.

상기 냉각팬(34)의 역방향 회전, 방열핀(31)의 배출구 측의 체크밸브(38) 및 케이스(33)의 먼지배출구(41)의 설치는 냉각풍이 다이오드(32a,32b)의 전체면과 열교환으로 방열되어 냉각된 후 케이스(33) 내부에 쌓인 먼지를 케이스 외부로 배출시키기 위한 것이다.

또한, 제1 및 제2보조방열핀(36a,36b,37)의 형상은 먼지가 쌓이는 것을 방지하면서 추가적으로 방열을 돕도록 고안되어진 것이고, 보조방열핀의 설치 또한 먼지가 중력에 의해 떨어지는 것을 고려하여 다이오드(32a,32b)의 상단면 및 좌측면에 위치한다.

이와 같은 구성에 의한 본 발명의 냉각팬의 제어방법을 설명하면 다음과 같 다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각팬의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

점화신호가 온에서 오프로 또는 오프에서 온으로 변화하는지를 판단하여 변화가 있는 경우에 냉각팬(24,34)을 역방향으로 작동하도록 제어한다.

이후, 냉각팬(34)이 작동하게 되면 방열핀(31)의 배출구를 통해 냉각풍이 유입되고, 상기 냉각풍에 의해 체크밸브(38)가 닫히게 되면서 냉각풍은 배출구 측에 위치한 냉각채널(35a,35b)을 통해 케이스(33) 내부로 유입되게 된다.

계속해서, 상기 냉각풍은 다이오드(32a,32b) 및 케이스(33) 내부에 쌓인 먼지를 털어내어 먼지배출구(41)를 통해 외부로 배출시키게 된다. 이때, 냉각풍은 냉각팬(34)의 정방향일 때보다 역방향일 때 케이스(33)로 내부에 더 많은 유량이 들어와 먼지를 다이오드(32a,32b)로부터 더 잘 분리되게 해 준다. 왜냐하면 배출구를 통해 유입된 냉각풍은 체크밸브(38)에 의해 직선 하방으로 흐르는 통로가 막히게 되기 때문이다.

상기 냉각팬(34)이 역방향으로 작동하는 시간이 일정시간 동안 계속된 후에는 냉각팬(34) 역방향 제어를 오프시키고, 점화신호가 온 상태인지 여부를 판단하여 온 인 경우에는 냉각팬(34)을 정방향으로 회전시켜 원래 상태로 작동하게 한다.

반면에 점화신호가 오프 상태인 경우에는 냉각팬(34)의 제어를 끝낸다.

도 6은 본 발명의 또 다른실시예에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치를 나타내는 구성도이고, 도 7은 도 6의 먼지제거시 냉각풍의 흐름을 나타내는 작동상태도 이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 냉각팬의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 또 다른 실시예는 제2실시예와 마찬가지로 방열핀(51) 및 히트씽크(50)가 수직방향으로 설치되고, 그외 다이오드(52a,52b), 제1 및 제2보조방열핀(56a,56b,57) 그리고 케이스(53)와 냉각채널(55a,55b), 먼지배출구(41) 등의 구조가 전술한 실시예가 동일하다.

다만 작동상태면에서 제3실시예는 방열핀(51)의 유입구가 상부에 위치하고, 배출구가 하부에 위치하여, 각 다이오드(52a,52b)의 냉각을 위한 냉각풍의 방향이 방열핀(51) 및 케이스(53) 내부에서 위로부터 아래방향으로 동일하게 진행된다.

즉, 평상시 방열핀(51)에서 냉각풍의 방향은 위에서 아래 방향으로 진행하고, 케이스(53) 내부에 유입된 냉각풍의 경우에도 유입구측 냉각채널(55a)을 통해 유입되어 배출구측 냉각채널(55b)로 배출되며, 먼지 제거시에도 냉각팬(54)의 회전방향을 그대로 유지하고 냉각풍 차단밸브(58)만을 작동하여 전과 동일하게 위로부터 아래방향으로 이동하게 된다.

이때, 상기 차단밸브(58)는 모터 등과 같은 구동수단에 의해 개폐되게 된다.

또한, 제3실시예에서 냉각팬의 제어방법의 경우에도 제2실시예와 결과적으로 동일하다.

즉, 점화신호가 온에서 오프로 또는 오프에서 온으로 변화되는지를 판단한 후 변화된 경우에 냉각풍 차단밸브(58)가 작동하여 닫히게 되고, 닫힌 상태에서 일정시간이 지난 후에는 다시 차단밸브(58)를 개방하고, 점화신호가 온상태이면 처음 상태로 점화신호의 변화상태를 체크한다.

상기 냉각풍에 의해 냉각되는 대상은 다이오드(22a,22b,32a,32b,52a,52b)에 한정되지 않고, 디씨디씨 컨버터가 고전압 측 파워를 저전압측 파워로 전환시 열이 발생되는 컨버터 내부의 발열체를 포함한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 디씨디씨 컨버터용 냉각장치에 의하면, 다음과 같은 장점이 있다.

1) 히트씽크 및 방열핀의 크기를 50%이상 감소시켜 히트씽크의 원가를 절감할 수 있다.

2) 디씨디씨 컨버터의 단위 부피당 출력 밀도를 대폭 향상시킬 수 있다.

3) 디씨디씨 컨버터의 크기를 감소시켜 하이브리 자동차의 패키징 유연성을 제공하여 상품성을 대폭 향상시킬 수 있다.

4) 디씨디씨 컨버터의 히트씽크의 중량저감 및 연비를 향상시킬 수 있다.

Claims

디씨디씨 컨버터용 냉각장치에 있어서,

양단에 냉각풍 유입구 및 배출구가 형성되고 수평방향으로 설치된 방열핀(21);

상기 방열핀의 배출구 측에 설치되어 유입구에서 배출구방향으로 냉각풍을 유도하는 냉각팬(24);

상기 방열핀의 하부에 설치된 히트씽크(20);

상기 히트씽크 하부에 부착된 디씨디씨 컨버터용 파워모듈;

상기 파워모듈을 외부공기로부터 차단하기 위해 방열핀 하부에 설치된 케이스(33); 및

상기 방열핀의 냉각풍이 케이스의 내부와 연통되도록 히트씽크의 양측에 경사지게 형성된 냉각채널(35a,35b);

을 포함하여 구성되고, 상기 냉각풍이 방열핀을 따라 흐르면서 케이스 내부로 유입되어 상기 파워모듈의 표면 전체가 냉각풍에 노출되는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 1에 있어서,

상기 파워모듈은 상단면이 히트씽크에 일정한 간격으로 부착되고, 유입구 측 의 히트씽크에 부착된 파워모듈은 그 우측면 및 하단면에 설치된 제1보조방열핀(26a,26b)을 포함하고, 배출구 측의 히트씽크에 부착된 파워모듈은 하단면에 설치된 제2보조방열핀(27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 2에 있어서,

상기 유입구측 파워모듈의 우측면에 설치된 제1보조방열핀(26a)은 일측면이 냉각풍의 유입방향과 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
디씨디씨 컨버터용 냉각장치에 있어서,

상하단에 냉각풍 유입구 및 배출구가 형성되고 수직방향으로 설치된 방열핀(31);

상기 방열핀의 배출구 측에 설치되어 냉각풍을 일정한 방향으로 유도하는 냉각팬(34);

상기 방열핀의 일측면에 설치된 히트씽크(30);

상기 히트씽크 일측면에 부착된 디씨디씨 컨버터용 파워모듈;

상기 파워모듈을 외부공기로부터 차단하기 위해 방열핀의 일측면에 설치된 케이스(33); 및

상기 방열핀의 냉각풍이 케이스의 내부와 연통되도록 히트씽크의 상측 및 하측에 경사지게 형성된 냉각채널(35a,35b);

을 포함하여 구성되고, 상기 냉각풍이 방열핀을 따라 흐르면서 케이스 내부로 유입되어 상기 파워모듈의 표면 전체가 냉각풍에 노출되는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 4에 있어서,

상기 파워모듈은 일측면이 히트씽크에 일정한 간격으로 부착되고, 히트씽크 상측에 부착된 파워모듈은 그 상단면 및 타측면에 설치된 제1보조방열핀(36a,36b)을 포함하고, 히트씽크 하측에 부착된 파워모듈은 타측면에 설치된 제2보조방열핀(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 5에 있어서,

상기 상측 파워모듈의 상단면에 설치된 제1보조방열핀(36a)은 일측면이 냉각풍의 유입방향과 평행하게 형성되고, 상기 하측 파워모듈의 타측면에 설치된 제2보조방열핀은 상단부가 하향 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 4에 있어서,

상기 냉각팬은 회전방향에 따라 평상시에는 냉각풍이 방열핀 하측에서 상측으로 진행하고, 먼저 제거시에는 냉각풍이 상측에서 하측으로 진행하며, 상기 냉각팬의 역방향 회전으로 방열핀의 상측을 통해 유입된 냉각풍을 상측 냉각채널로 유도하기 위해 체크밸브(38)가 상측 냉각채널 입구측에 설치된 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 7에 있어서,

상기 체크밸브는 냉각팬의 정방향 회전시에는 하측에 상측으로 냉각풍의 이동에 의해 열리고, 냉각팬의 역방향 회전시에는 상측에서 하측으로 냉각풍의 이동에 의해 방열핀에서 상측 냉각채널 이후의 냉각풍 흐름을 차단하는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 8에 있어서,

상기 체크밸브는 일단부가 힌지핀에 의해 결합되어 타단부가 상하방향으로 회전하되, 밸브의 회전반경(힌지핀에서부터 끝단까지의 길이)이 힌지핀(39)에서 방 열핀의 내벽면까지의 거리(큰쪽)보다 크고, 밸브의 끝단부가 상측으로 경사지게 설치되어, 냉각풍이 정방향(아래에서 위로)으로 흐를 경우에 밸브가 열리고 역방향(위에서 아래로)으로 흐를 경우에 밸브가 닫히게 되는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이스의 하단에는 먼지배출구(41)가 형성되고, 냉각팬이 역방향으로 회전함에 따라 냉각풍이 방열핀의 상측을 통해 유입되어 진행되다가, 체크밸브에 의해 상측 냉각채널 이후에서 냉각풍의 흐름이 차단되고, 상기 냉각풍이 상측 냉각채널을 통해 케이스 내부로 유입되어 케이스 및 파워모듈에 쌓인 먼지를 먼지배출구를 통해 외부로 제거하는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 10의 냉각팬 제어방법에 있어서,

점화신호가 온에서 오프 또는 오프에서 온으로 변화하는지 여부를 판단하는 단계;

냉각팬에 역방향 제어신호를 온시키는 단계;

상기 냉각팬이 역방향으로 작동하게 되면, 냉각팬이 역방향으로 작동하는 시간을 판단하여 기준시간을 초과하는 경우에 냉각팬에 역방향 제어신호를 오프시키는 단계; 및

상기 점화신호가 온 상태인지를 판단하여 온 상태인 경우에는 냉각팬에 정방향 제어신호를 오프시키는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터 냉각용 냉각팬의 제어방법.
청구항 4에 있어서,

상기 냉각팬(54)은 일방향으로 회전하여 평상시와 먼저 제거시 냉각풍이 상측에서 하측으로 동일하게 진행하며, 상기 냉각팬의 회전으로 방열핀(51)의 상측을 통해 유입된 냉각풍을 상측 냉각채널로 유도하기 위해 차단밸브(58)가 상측 냉각채널(55a) 입구측에 설치된 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
청구항 12에 있어서,

상기 차단밸브가 평상시 열려서 냉각풍이 상측에서 하측으로 이동하고, 먼지 제거시에는 닫혀서 방열핀 상측을 통해 유입된 냉각풍이 하측으로 진행하다가 상측 냉각채널을 통해 케이스 내부로 유입되고, 방열핀에서 상측 냉각채널 이후의 냉각풍 흐름을 차단하는 구조로 설치된 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터용 냉각장치.
디씨디씨 컨버터 냉각용 냉각팬의 제어방법에 있어서,

청구항 13의 차단밸브 제어는,

점화신호가 온에서 오프 또는 오프에서 온으로 변화하는지 여부를 판단하는 단계;

먼지 제거를 위해 차단밸브를 오프시키는 단계;

상기 차단밸브가 닫힌 상태에서 기준시간이 지속되었는지를 판단하여 기준시간을 초과하는 경우에 차단밸브를 개방하는 단계; 및

상기 점화신호가 온 상태인지를 판단하여 온 상태인 경우에는 처음상태로 되돌아가는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디씨디씨 컨버터 냉각용 냉각팬의 제어방법.