KR100873821B1 - Inverter structure of water cooling type for electric vehicle - Google Patents

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Abstract

An inverter structure of a water cooling type for an electric vehicle is provided to implement a compact size and obtain stability by stacking and arranging respective boards installed inside the inverter by the connector directly. An inverter structure of a water cooling type for an electric vehicle includes a heat sink part(101), an under cover(103), a housing(104), a fixing unit(105), a power module(201), a driving board(202), a control board(203), a power board(204), and a top cover(106). The main cooling path with a predetermined depth is formed in the bottom of the heat sink part. An inlet and an outlet of the main cooling path are formed in the heat sink part. The upper side of the under cover is combined with the lower surface of the heat sink part. The bottom of the housing is coupled to the top of the heat sink part. The fixing unit is positioned inside the housing. The fixing unit is protruded from the top of the heat sink part. The power module is positioned in the top of the heat sink part. The power module is fixed in the fixing unit and includes the connector. The driving board, the control board, and the power board are fixed to the fixing unit. The driving board, the control board, the power board has the connector respectively. At least one of the driving board, the control board, and the power board is connected to the power module through the connector. The bottom of the top cover is coupled to the top of the housing.

Description

전기 자동차용 수냉 인버터 구조물{INVERTER STRUCTURE OF WATER COOLING TYPE FOR ELECTRIC VEHICLE}Water-cooled inverter structure for electric vehicles {INVERTER STRUCTURE OF WATER COOLING TYPE FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차용 수냉 인버터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각 성능을 극대화하기 위해 인버터 내부에 설치된 각 보드들이 효율적으로 배치 결합되고, 히트싱크부와 냉각유로의 구조가 간단하게 제작될 수 있는 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물에 관한 것이다.The present invention relates to a water-cooled inverter for an electric vehicle, and more particularly, in order to maximize the cooling performance, each board installed inside the inverter is efficiently disposed and coupled, and the structure of the heat sink and the cooling passage can be easily manufactured. A water-cooled inverter structure for an electric vehicle.

현재, 자동차용 엔진으로 널리 사용되는 가솔린 기관을 비롯한 내연기관은 연료를 실린더 내에서 연소시켜 발생되는 열에너지를 동력으로 이용한다. 이러한 내연기관에 있어서, 연소 후에 배출되는 배기가스 중에는 연소에 의한 질소산화물과 불완전연소로 인한 일산화탄소 및 탄화수소와 같은 유해한 성분이 함유되어 있어, 대기를 오염시킨다. 이와 같은 환경오염 문제 및 화석연료의 고갈로 인해 세계 여러 나라에서는 태양열이나 전기와 같은 대체에너지를 이용한 자동차용 엔진에 대한 연구가 더욱 활발하게 진행되고 있다.Currently, internal combustion engines, including gasoline engines, which are widely used as engines for automobiles, use heat energy generated by burning fuel in cylinders as power. In such an internal combustion engine, the exhaust gas discharged after combustion contains harmful components such as nitrogen oxides due to combustion and carbon monoxide and hydrocarbons due to incomplete combustion, thereby polluting the atmosphere. Due to the environmental pollution and the depletion of fossil fuels, studies on automobile engines using alternative energy such as solar or electricity are being actively conducted in various countries.

이러한 대체에너지를 이용한 자동차용 엔진 중에서 가장 실용화 가능성이 높은 것이 전기에너지를 이용하여 차량을 구동하는 방식인 전기 자동차(electric vehicle)용 엔진이다. 전기 자동차용 엔진은 가솔린기관의 휘발유 대신에, 축전지에서 공급되는 전기에 의해 모터를 회전시킴으로써, 이 때 발생되는 모터의 회전력을 감속기에 의해 감속시킨 다음, 차동장치를 통해 좌·우측 구동륜으로 전달하여 차량의 주행을 가능케 하는 구조를 가진다. Among the engines for automobiles using such alternative energy, the most practical possibility is an engine for an electric vehicle, which is a method of driving a vehicle using electric energy. The engine for an electric vehicle rotates a motor by electricity supplied from a battery instead of gasoline in a gasoline engine, thereby reducing the rotational force of the motor generated by the reducer, and then transmitting it to the left and right driving wheels through a differential device. It has a structure that enables the driving of the vehicle.

일반적으로 전기 자동차는 에너지원에 해당하는 축전지로부터 공급되는 전기에 의해 구동계를 구성하는 구동모터가 구동하여 바퀴에 동력을 전달하는 원리로 되어 있다. 구동모터와 이를 제어해 주는 인버터로 구성되는 상기 구동계는 구조적 특성 및 작동 특성으로 인하여 구동 중 고열을 수반하기 때문에 이러한 고열을 제거하기 위한 방안으로 냉각시스템을 운용하고 있다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 구동계를 냉각하기 위한 시스템은 라디에이터(11) → 냉각펌프(12) → 인버터(13) → 구동모터(14), 다시 라디에이터(11) 순서로 냉각수가 순환된다.In general, an electric vehicle has a principle of transmitting power to wheels by driving a drive motor constituting a drive system by electricity supplied from a battery corresponding to an energy source. The drive system, which is composed of a drive motor and an inverter controlling the same, is accompanied by high heat during driving due to its structural characteristics and operating characteristics, so that the cooling system is operated as a method for removing such high heat. As shown in FIG. 1, in the system for cooling the drive system, the coolant is circulated in the order of the radiator 11 → cooling pump 12 → inverter 13 → drive motor 14 and again the radiator 11.

상기 구동계를 구성하는 구동모터(14)의 경우에 있어서는 내구성이 강해 열에 어느 정도 견딜 수 있도록 설계되어 있다. 그러나, 많은 전자칩들로 구성되어 있는 인버터(13)는 열에 매우 민감하여 제대로 냉각이 이루어지지 못했을 경우에 인버터(13)의 작동이나 제어에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 소자를 접합하고 있는 납땜이 녹아 회로의 접속 불량을 야기시키는 문제가 발생한다. 상기 인버터(13)의 본체 내부에 설치되는 회로보드는 일반적으로 파워모듈, 제어보드, 전원보드 및 구동보드로 구성되며, 특히 복수의 전력스위칭소자로 이루어진 파워모듈에서 대부분의 발열이 일어난다.In the case of the drive motor 14 constituting the drive system, it is designed to be durable and to withstand heat to some extent. However, the inverter 13, which is composed of many electronic chips, is very sensitive to heat and thus adversely affects the operation or control of the inverter 13 when it is not properly cooled, and the solder to which the elements are bonded melts the circuit. Problem occurs that causes a poor connection of the. The circuit board installed inside the main body of the inverter 13 is generally composed of a power module, a control board, a power board, and a driving board. In particular, most heat generation occurs in a power module including a plurality of power switching elements.

상기한 문제를 방지하기 위해서, 도 2a에 도시한 바와 같이, 종래에는 상기 인버터(24)의 본체를 구성하며 열전도성이 높은 알루미늄 재질로 형성된 히트싱크부(22)의 상면에 상기 파워모듈(23)을 결합하고, 상기 히트싱크부(22)의 하면에 접하여 지나는 냉각유로가 형성된 동관(21)을 이용하여 상기 파워모듈(23)을 냉각한다. 그러나, 상기 인버터(24)는 동관(21)이 히트싱크부(22) 하면에 외부로 노출되게 배설되기 때문에 차량 내부의 콤팩트화 및 경량화 추세에 반한다. 또한, 냉각수에 의해 동관(21)이 냉각되고, 냉각된 동관(21)에 의해 히트싱크부(22)가 냉각된 후, 냉각된 히트싱크부(22)를 통해 상기 파워모듈(23)이 냉각됨으로써 인버터의 냉각성능에도 그 한계가 있다.In order to prevent the above problem, as shown in FIG. 2A, the power module 23 is formed on an upper surface of a heat sink 22 formed of an aluminum material having high thermal conductivity, constituting a main body of the inverter 24. ) Is combined to cool the power module 23 by using a copper tube 21 formed with a cooling passage passing through the bottom surface of the heat sink 22. However, the inverter 24 is opposed to the trend toward compactness and light weight in the vehicle since the copper tube 21 is disposed to be exposed to the outside of the heat sink portion 22. In addition, after the copper tube 21 is cooled by cooling water, and the heat sink 22 is cooled by the cooled copper tube 21, the power module 23 is cooled by the cooled heat sink 22. As a result, the cooling performance of the inverter also has its limitations.

상기와 같은 문제를 개선하기 위해 종래 다른 히트싱크부의 구조물이 개시되고 있는데, 이는 도 2b에 도시한 바와 같다. 즉, 히트싱크부(32)의 내부를 관통하여 교차된 복수의 냉각유로(31)가 일체로 형성되고, 상기 히트싱크부(32)가 냉각유로(31)를 지나는 냉각수에 의해 냉각된 후, 히트싱크부(32) 상면에 결합되는 파워모듈(33)이 냉각된다. 이에 따라, 종래의 동관(21)에 의한 히트싱크부(22)의 냉각시 접촉저항에 따른 냉각손실을 줄여 냉각성능을 높일 수 있다.In order to improve the above problem, a conventional structure of another heat sink is disclosed, which is as shown in FIG. 2B. That is, after the plurality of cooling passages 31 intersecting the inside of the heat sink portion 32 are integrally formed, and the heat sink portion 32 is cooled by the cooling water passing through the cooling passage 31, The power module 33 coupled to the upper surface of the heat sink 32 is cooled. Accordingly, the cooling loss due to the contact resistance during the cooling of the heat sink portion 22 by the conventional copper tube 21 can be reduced to increase the cooling performance.

그러나, 도 2b에 도시된 종래 인버터의 히트싱크부의 상기 냉각유로(31)를 제작하기 위해서는 드릴링머신을 이용하여 상기 히트싱크부(32)의 측면을 횡으로 관통하도록 복수개의 냉각유로(31)를 뚫어야 하며, 냉각수가 순환되도록 입구 및 출구의 2개의 구멍(35a)을 제외하고 나머지 구멍(35b)은 용접하여 폐쇄한 후, 냉각유로(31)의 알루미늄 부식방지를 위해 코팅작업을 실시하여야 한다. 따라서, 히트싱크부(32)의 냉각유로(31)를 제작하는데 제조공정이 복잡하며, 용접 불량이나 코팅처리가 제대로 이루어지지 않은 경우에는 냉각수의 누수나 부식현상이 발생하고, 그에 따라 인버터의 신뢰성을 저하시킨다.However, in order to manufacture the cooling passages 31 of the heat sink portion of the conventional inverter shown in FIG. 2B, a plurality of cooling passages 31 are horizontally passed through the side surfaces of the heat sink portion 32 using a drilling machine. Except for the two holes 35a of the inlet and the outlet so as to circulate the cooling water, the remaining holes 35b should be welded and closed, and then coating should be performed to prevent corrosion of the aluminum of the cooling passage 31. Therefore, the manufacturing process is complicated to fabricate the cooling flow path 31 of the heat sink 32, and in the case of poor welding or poor coating treatment, leakage or corrosion of the cooling water occurs, and accordingly, reliability of the inverter Lowers.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 인버터 내부에 설치된 각 보드들이 효율적으로 배치 결합되고 히트싱크부와 냉각유로의 구조가 간단하게 제작되도록 함으로써, 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물의 콤팩트화 및 안정성을 실현하고 냉각 성능을 향상시킴과 동시에 제작공정을 줄여 생산성 향상과 염가 제작을 가능하도록 한다.The present invention has been made to solve the above problems, the boards installed inside the inverter are efficiently arranged and coupled, the structure of the heat sink and the cooling flow path is made simple, thereby compacting the water-cooled inverter structure for electric vehicles And to improve the cooling performance and to improve the cooling performance while reducing the manufacturing process to enable productivity and low-cost manufacturing.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하면에 소정의 깊이를 가진 주냉 각유로가 일체로 성형되고 상기 주냉각유로의 입구 및 출구가 형성된 히트싱크부와, 상면이 상기 히트싱크부의 하면과 결합된 언더커버와, 하면이 상기 히트싱크부의 상면과 결합된 하우징과, 상기 하우징 내부에 위치되고 상기 히트싱크부의 상면으로부터 돌출된 형상으로 결합된 고정부와, 상기 히트싱크부 상면에 위치되며 상기 고정부에 고정되고 커넥터를 구비한 파워모듈과, 상기 고정부에 고정되며 상기 파워모듈 상방에 위치되고 각각이 커넥터를 구비하며 그 중 어느 하나 이상이 상기 파워모듈과 커넥터로 직접 결합됨과 동시에 각각이 인접하여 커넥터로 직접 결합된 구동보드, 제어보드 및 전원보드와, 하면이 상기 하우징의 상면에 결합된 탑커버를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the present invention, the main cooling passage having a predetermined depth on the lower surface is formed integrally with the heat sink portion formed with the inlet and outlet of the main cooling passage, the upper surface is coupled with the lower surface of the heat sink portion A lower cover, a housing having a lower surface coupled to an upper surface of the heat sink portion, a fixing portion located inside the housing and coupled in a shape protruding from the upper surface of the heat sink portion, and positioned on an upper surface of the heat sink portion. A power module fixed to the government and having a connector, and fixed to the fixing unit, positioned above the power module, each having a connector, at least one of which is directly coupled to the power module and a connector, and each adjacent Drive board, control board, and power board directly coupled to the connector, and the bottom surface includes a top cover coupled to the upper surface of the housing. Eojinda.

또한 상기 히트싱크부와 하우징이 일체로 성형된 것을 특징으로 한다.In addition, the heat sink and the housing is characterized in that integrally molded.

또한 상기 히트싱크부, 하우징 및 고정부가 일체로 성형된 것을 특징으로 한다.In addition, the heat sink, the housing and the fixed portion is characterized in that the molded integrally.

또한 상기 히트싱크부의 주냉각유로와 연결되는 부냉각유로가 상기 하우징의 외측면에 일체로 성형되고, 상기 언더커버는, 상기 주냉각유로와 부냉각유로가 일체로 형성된 외면을 따라 접하여 결합되고 상기 주냉각유로 또는 부냉각유로 중 선택된 어느 하나 이상의 냉각유로의 입구 및 출구를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the sub-cooling flow path connected to the main cooling flow path of the heat sink portion is integrally formed on the outer surface of the housing, the undercover is coupled in contact with the outer surface formed integrally with the main cooling flow path and the sub-cooling flow passage, And an inlet and an outlet of at least one cooling passage selected from the main cooling passage and the subcooling passage.

또한 일면이 상기 하우징의 상면에 접하고 타면이 상기 탑커버의 하면과 접하여 결합되는 개스킷을 더 포함하여 이루어진다.In addition, one side is in contact with the upper surface of the housing and the other side further comprises a gasket coupled to contact with the lower surface of the top cover.

본 발명은 인버터의 내부에 설치되는 각 보드들이 커넥터로 직접 결합되어 적층 배치됨으로써, 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물의 콤팩트화 및 안정성을 실현한다.The present invention realizes compactness and stability of the water-cooled inverter structure for an electric vehicle, because each board installed in the inverter is directly coupled to the connector and stacked.

또한, 히트싱크부의 주냉각유로 및 하우징의 부냉각유로를 간단하게 일체로 성형함으로써, 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물의 냉각 성능을 향상시킴과 동시에 제작공정을 줄여 생산성 향상과 염가 제작을 가능하도록 한다.In addition, by simply integrally molding the main cooling flow path of the heat sink portion and the sub-cooling flow path of the housing, it is possible to improve the cooling performance of the water-cooled inverter structure for electric vehicles, and at the same time reduce the manufacturing process to improve productivity and low cost manufacturing.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물에 관해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a water-cooled inverter structure for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물의 분해사시도이며, 도 4는 도 3의 실시예의 결합사시도이고, 도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 히트싱크부의 저부사시도이며, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트싱크부의 저부사시도이다.Figure 3 is an exploded perspective view of the water-cooled inverter structure for an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view of the combination of the embodiment of Figure 3, Figure 5a is a bottom portion of the heat sink according to an embodiment of the present invention 5B is a bottom perspective view of a heat sink unit according to another embodiment of the present invention.

상기 도면에 도시하였듯이, 상기 인버터 본체 내부에 설치되는 각 보드들은, 상기 히트싱크부(101) 상면에 위치되며 상기 고정부(105)에 고정되고 커넥터를 구비하는 파워모듈(201)과, 상기 고정부(105)에 고정되며 상기 파워모듈(201) 상방에 위치되고 각각이 커넥터를 구비하며 그 중 어느 하나 이상이 상기 파워모듈(201)과 커넥터로 직접 결합됨과 동시에 각각이 인접하여 커넥터로 직접 결합되는 구동보드(202), 제어보드(203) 및 전원보드(24)가 있다. 상기 제어보드(203)는 인버터 외부로부터 신호를 받아 상기 전원보드(203)로 제어명령을 전달한다. 그리고 제어보 드(203)에서 전원보드(204)로 신호가 전달되면, 전원보드(204)로 전달된 신호가 구동보드(202)에 전달되어 파워모듈(201)의 스위칭 작용을 구현하고 이로 인하여 인버터를 구동하게 되는 것이다.As shown in the figure, the boards installed in the inverter body, the power module 201 is located on the heat sink 101, the fixed to the fixing part 105, and provided with a connector, and the high It is fixed to the front part 105 and positioned above the power module 201, each having a connector, at least one of which is directly coupled to the power module 201 and a connector, and each of which is directly adjacent to the connector There is a driving board 202, a control board 203 and a power board 24. The control board 203 receives a signal from the outside of the inverter and transmits a control command to the power board 203. When a signal is transmitted from the control board 203 to the power board 204, the signal transmitted to the power board 204 is transmitted to the driving board 202 to implement a switching action of the power module 201. It will drive the inverter.

한편, 인버터 본체는, 하면에 소정의 깊이를 가진 주냉각유로(102a)가 일체로 성형되고 상기 주냉각유로(102a)의 입구 및 출구가 형성된 히트싱크부(101)와, 상면이 상기 히트싱크부(101)의 하면과 결합된 언더커버(103)와, 하면이 상기 히트싱크부(101)의 상면과 결합된 하우징(104)과, 상기 하우징(104) 내부에 위치되고 상기 히트싱크부(101)의 상면으로부터 돌출된 형상으로 결합된 고정부(105)와, 하면이 상기 하우징(104)의 상면에 결합되는 탑커버(106)로 구성된다.On the other hand, the inverter main body, the heat sink 101 is formed integrally with the main cooling flow path (102a) having a predetermined depth on the lower surface, the inlet and outlet of the main cooling flow path (102a), and the upper surface is the heat sink An undercover 103 coupled with a bottom surface of the portion 101, a housing 104 coupled with an upper surface of the heat sink portion 101, a housing 104 coupled with an upper surface of the heat sink portion 101, and positioned inside the housing 104 and The fixing part 105 coupled to the shape protruding from the upper surface of the 101 and the top cover 106 is coupled to the upper surface of the housing 104.

상기 파워모듈(201)은, 상기 히트싱크부(101) 상면에 위치되며, 상기 고정부(105)에 고정되고, 커넥터를 구비한다. 파워모듈(201)은 전력스위칭소자로 구성되며, 상기 전력스위칭소자의 스위칭 작용이 인버터의 발열량을 높이는 주 원인이 된다. 따라서, 상기 파워모듈(201)을 상기 히트싱크부(101)의 상면에 접하도록 하여 충분히 냉각될 수 있도록 한다.The power module 201 is located on an upper surface of the heat sink 101, is fixed to the fixing part 105, and has a connector. The power module 201 is composed of a power switching device, and the switching action of the power switching device is the main cause of increasing the heat generation amount of the inverter. Therefore, the power module 201 is brought into contact with the upper surface of the heat sink 101 to be sufficiently cooled.

상기 구동보드(202), 제어보드(203) 및 전원보드(204)는, 상기 고정부(103)에 고정되며 상기 파워모듈(201) 상방에 위치되고 각각이 커넥터를 구비하며, 그 중 어느 하나 이상이 상기 파워모듈(201)과 커넥터로 직접 결합됨과 동시에 각각이 인접하여 커넥터로 직접 결합된다. 예컨데, 파워모듈(201) 상방에 구동보드(202)가 적층 배치되며, 구동보드(202)는 고정부(103)에 고정되고, 상기 파워모듈(201)의 커넥터와 구동보드(202)의 커넥터가 직접 결합된다. 또한, 상기 구동보드(202) 상 방에 제어보드(203) 및 전원보드(204)가 적층 배치되어, 상기 구동보드(202)의 커넥터와 제어보드(203)의 커넥터가 결합되고, 상기 구동보드(202) 또는 제어보드(203)의 커넥터와 상기 전원보드(204)의 커넥터가 직접 결합된다. 상기 커넥터는 각 보드의 운용 및 제어를 위한 연결부분으로서, 종래에는 각 보드의 커넥터를 와이어로 연결한다. 그러나, 차량 내부의 소형화, 경량화를 위하여 각 보드간 커넥터 직접 결합 방식을 채택하는 것이다. 또한, 상기 파워모듈(201) 상방으로 각 보드들을 적층하는 방식으로 배치하여, 인버터의 콤팩트화를 이루어 낼 수 있다.The driving board 202, the control board 203, and the power board 204 are fixed to the fixing part 103 and positioned above the power module 201, each having a connector. As described above, the power module 201 is directly coupled to the connector, and at the same time, the power module 201 is directly coupled to the connector. For example, the driving board 202 is stacked and disposed above the power module 201, and the driving board 202 is fixed to the fixing part 103 and the connector of the power module 201 and the connector of the driving board 202. Is combined directly. In addition, a control board 203 and a power board 204 are stacked and disposed above the driving board 202 so that the connector of the driving board 202 and the connector of the control board 203 are coupled to each other. The connector of 202 or the control board 203 and the connector of the power board 204 are directly coupled. The connector is a connection portion for operation and control of each board, and conventionally connects the connector of each board with a wire. However, in order to miniaturize and lighten the inside of the vehicle, the direct connector of each board is adopted. In addition, by stacking the boards above the power module 201, the compactness of the inverter may be achieved.

상기 히트싱크부(101)는, 하면에 소정의 깊이를 가진 주냉각유로(102a)가 일체로 성형되고 상기 주냉각유로(102a)의 입구 및 출구가 형성된다. 상기 파워모듈(201)이 히트싱크부(101)의 상면에 접하여 위치하고, 그 반대편 하면에 상기 주냉각유로(102a)가 형성되어야 하므로, 주냉각유로(102a)의 형상은 인버터 본체 내에 설치되는 파워모듈(201)의 위치에 따라 다르며, 상기 파워모듈(201)을 구성하는 전력스위칭소자의 갯수나 그 위치에 따라서도 달라진다. 또한, 주냉각유로(102a)를 형성함에 있어서 냉각핀의 형상이 중요한 설계변수가 되며, 냉각핀은 주냉각유로(102a)에서 가늘게 돌출된 부분으로서, 열교환 면적을 늘이고자 형성되는 것이다. 특히, 파워모듈(201)의 발열량에 따라 발열량이 많은 부분에는 핀의 피치를 좁게, 발열량이 작은 부분에는 핀의 피치를 넓게 설계한다.The heat sink 101 has a main cooling passage 102a integrally formed at a lower surface thereof, and an inlet and an outlet of the main cooling passage 102a are formed. Since the power module 201 is in contact with the upper surface of the heat sink 101 and the main cooling passage 102a is to be formed on the lower surface of the heat sink 101, the shape of the main cooling passage 102a is a power installed in the inverter body. It depends on the position of the module 201, and also depends on the number or position of the power switching elements constituting the power module 201. In addition, the shape of the cooling fin is an important design variable in forming the main cooling passage 102a, and the cooling fin is a portion protruding thinly from the main cooling passage 102a and is formed to increase the heat exchange area. In particular, according to the heat generation amount of the power module 201, the pitch of the fin is narrowed to the portion having a large amount of heat generation, and the pitch of the fin is widened to the portion where the heat generation amount is small.

하우징(104)은, 하면이 상기 히트싱크부(101)의 상면과 결합된다. 일반적으로 히트싱크부(101)에 구멍을 뚫어, 상기 하우징(104)에 볼트 결합을 한다. 이 경우 상기 히트싱크부(101)와 하우징(104)간에 냉각손실을 피할 수 없다. 이를 방지 하기 위하여, 상기 히트싱크부(101)와 하우징(104)을 일체로 성형함이 바람직하다. 또한, 상기 히트싱크부(101)의 주냉각유로(102a)와 연결되는 부냉각유로(102b)가 상기 하우징(104)의 외측면에 일체로 성형되어 형성됨이 더욱 바람직하다. 그럼으로써, 히트싱크부(101)와 결합되는 파워모듈(201)만을 냉각하던 방식에서 탈피하여, 인버터 내부의 각 부품들을 함께 냉각하여 주게 된다. 따라서, 상기 파워모듈(201)의 냉각뿐 아니라 그 외 각 부품들의 냉각도 함께 도모하여 인버터 본체 내부의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The lower surface of the housing 104 is coupled to the upper surface of the heat sink 101. In general, a hole in the heat sink 101 is bolted to the housing 104. In this case, a cooling loss between the heat sink 101 and the housing 104 cannot be avoided. In order to prevent this, it is preferable to mold the heat sink 101 and the housing 104 integrally. In addition, the sub-cooling passage 102b connected to the main cooling passage 102a of the heat sink 101 may be formed integrally with the outer surface of the housing 104. As a result, only the power module 201 coupled to the heat sink 101 is removed from the cooling method, thereby cooling each of the components inside the inverter. Therefore, not only cooling of the power module 201 but also cooling of other components can be achieved, thereby improving cooling efficiency inside the inverter body.

고정부(105)는, 상기 하우징(104) 내부에 위치되고 상기 히트싱크부(101)의 상면으로부터 돌출된 형상으로 결합된다. 상기 고정부(105)는 인버터 본체 내부에 설치되는 각 보드들을 고정시켜 준다. 상기 고정부(105)는 히트싱크부(101)와 하우징(104)과 함께 일체로 성형함이 바람직하다. 이로써, 고정부(105)도 함께 냉각되어 인버터 본체 내부의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.The fixing part 105 is located inside the housing 104 and is coupled in a shape protruding from an upper surface of the heat sink 101. The fixing part 105 fixes each board installed in the inverter body. The fixing portion 105 is preferably molded integrally with the heat sink 101 and the housing 104. As a result, the fixing unit 105 may be cooled together to further improve cooling efficiency inside the inverter body.

주냉각유로(102a)와 부냉각유로(102b)를 가지는 히트싱크부(101), 하우징(104) 및 고정부(105)를 일체 성형함에 있어서, 보통의 사형주조법과 달리 용융금속에 압력을 가하여 주조하는 방법 또는 정밀주형을 만들어서 정도가 높은 주물을 얻고자 하는 정밀주조법 등을 사용한다. 특히, 고속다량생산, 치수의 정밀도, 표면의 평활도, 주물의 경량화, 절삭가공의 절감 등의 많은 이점이 있는 다이캐스트법을 이용함이 바람직하다. 상기와 같은 일체 성형에 의하여 파워모듈(201)의 냉각에 국한되지 않고 인버터 본체 내부를 냉각함으로써, 인버터 내부에 설치된 각 회로보드의 운용효율을 극대화 할 수 있다. 또한, 한번에 상기 주냉각유로(102a), 부냉각유로(102b), 히트싱크부(101), 하우징(104), 및 고정부(105)를 일체로 성형함으로써, 제작공정을 줄이고 생산성 향상을 꾀할 수 있다.When integrally forming the heat sink 101, the housing 104, and the fixing portion 105 having the main cooling passage 102a and the sub cooling passage 102b, pressure is applied to the molten metal unlike ordinary sand casting methods. The casting method or the precision casting method to obtain a high precision casting by making a precision mold is used. In particular, it is preferable to use a die-casting method which has many advantages such as high speed mass production, dimensional accuracy, surface smoothness, weight reduction of castings, and cutting processing. By integral molding as described above, by cooling the inside of the inverter body without being limited to the cooling of the power module 201, it is possible to maximize the operating efficiency of each circuit board installed in the inverter. In addition, by molding the main cooling passage 102a, the subcooling passage 102b, the heat sink 101, the housing 104, and the fixing portion 105 at one time, the manufacturing process can be reduced and productivity can be improved. Can be.

언더커버(103)는, 상면이 상기 히트싱크부(101)의 하면과 결합된다. 일반적으로 상기 언더커버(103)에 구멍을 뚫어, 상기 히트싱크부(101)에 볼트 결합을 하며, 이 경우 상기 언더커버(103)와 히트싱크부(101) 사이에 고무패킹이나 개스킷 등을 설치하여 상기 주냉각유로(102a)를 유동하는 냉각수의 누수를 방지하도록 한다. 특히, 부냉각유로(102b)를 함께 일체로 성형한 경우에 있어서, 상기 언더커버(103)는, 상면이 상기 주냉각유로(102a) 및 부냉각유로(102b)가 일체로 형성된 외면을 따라 접하여 결합되고, 상기 주냉각유로(102a) 또는 부냉각유로(102b) 중 선택된 어느 하나 이상의 입구 및 출구를 형성한다. 따라서, 하우징(104)에 형성된부 냉각유로(102b)를 흐르는 냉각수의 누수도 함께 방지할 수 있도록 한다. 또한, 상기 언더커버(103)에 형성된 냉각수의 입구 및 출구를 상기 주냉각유로(102a) 또는 부냉각유로(102b) 중 선택된 어느 하나 이상의 입구 및 출구에 맞도록 형성하여, 냉각수의 순환을 용이하게 하도록 한다.The under cover 103 has an upper surface coupled to a lower surface of the heat sink 101. In general, a hole is drilled in the undercover 103 and bolted to the heat sink 101. In this case, a rubber packing or a gasket is installed between the undercover 103 and the heat sink 101. By preventing the leakage of the cooling water flowing in the main cooling passage (102a). In particular, when the sub-cooling passage 102b is integrally molded together, the under cover 103 has an upper surface in contact with an outer surface of which the main cooling passage 102a and the sub-cooling passage 102b are integrally formed. Are combined to form an inlet and an outlet of at least one selected from the main cooling passage 102a or the subcooling passage 102b. Therefore, leakage of the cooling water flowing through the part cooling flow path 102b formed in the housing 104 can be prevented together. In addition, the inlet and the outlet of the cooling water formed in the undercover 103 are formed to match the inlet and outlet of any one or more selected from the main cooling passage 102a or the subcooling passage 102b to facilitate circulation of the cooling water. Do it.

상기 탑커버(106)는, 하면이 상기 하우징(104)의 상면에 결합된다. 일반적으로 상기 탑커버(106)에 구멍을 뚫어, 상기 하우징(104)에 볼트 결합을 한다. 상기 탑커버(106)의 하면과 상기 하우징(104)의 상면은 인버터 내부가 완전히 밀폐될 수 있도록 정밀 가공함이 바람직하다. 또한, 일면이 상기 하우징(104)의 상면에 접하고 타면이 상기 탑커버(106)의 하면과 접하여 결합되는 개스킷(107)을 설치함이 더욱 바람직하다. 개스킷은 금속이나 그 밖의 재료가 접촉할 경우 가스나 물이 새어 나가지 않도록 하는 패킹이지만, 상기 개스킷(107)에 의해 상기 탑커버(106)와 하우징(104)이 밀착됨으로써, 인버터 내부를 외부로부터 차단시켜 냉각효율를 극대화하기 위한 것이다. The top cover 106 has a bottom surface coupled to the top surface of the housing 104. In general, a hole in the top cover 106 is bolted to the housing 104. The lower surface of the top cover 106 and the upper surface of the housing 104 are preferably precisely processed so that the inside of the inverter can be completely sealed. In addition, it is more preferable to install the gasket 107 is coupled to one surface is in contact with the upper surface of the housing 104 and the other surface is in contact with the lower surface of the top cover 106. The gasket is a packing which prevents gas or water from leaking out when metal or other materials come into contact with each other. However, the gasket 107 is in close contact with the top cover 106 and the housing 104 to block the inside of the inverter from the outside. This is to maximize the cooling efficiency.

도 1은 일반적인 전기 자동차의 수냉식 냉각 사이클의 개략도이고,1 is a schematic diagram of a water-cooled cooling cycle of a typical electric vehicle,

도 2a 및 도 2b는 종래의 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물의 사시도이며,2A and 2B are perspective views of a water-cooled inverter structure for a conventional electric vehicle,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물의 분해사시도이고,3 is an exploded perspective view of a water-cooled inverter structure for an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention,

도 4는 도 3의 실시예의 결합사시도이며,4 is a perspective view of the combination of the embodiment of FIG.

도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 히트싱크부의 저부사시도이고,Figure 5a is a bottom perspective view of the heat sink portion according to an embodiment of the present invention,

도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트싱크부의 저부사시도이다.5B is a bottom perspective view of a heat sink unit according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *Description of the main symbols in the drawings

101 : 히트싱크부 102a : 주냉각유로101: heat sink 102a: main cooling flow path

102b : 부냉각유로 103 : 언더커버102b: sub-cooling flow path 103: undercover

104 : 하우징 105 : 고정부104 housing 105 fixing part

106 : 탑커버 107 : 개스킷106: top cover 107: gasket

201 : 파워모듈 202 : 구동보드201: power module 202: drive board

203 : 제어보드 204 : 전원보드203: control board 204: power board

Claims (5)

하면에 소정의 깊이를 가진 주냉각유로가 일체로 성형되고 상기 주냉각유로의 입구 및 출구가 형성된 히트싱크부와,A heat sink having an integrally formed main cooling passage having a predetermined depth on a lower surface thereof, and having an inlet and an outlet of the main cooling passage; 상면이 상기 히트싱크부의 하면과 결합된 언더커버와,An under cover having an upper surface coupled to a lower surface of the heat sink portion; 하면이 상기 히트싱크부의 상면과 결합된 하우징과,A housing having a bottom surface coupled to the top surface of the heat sink portion; 상기 하우징 내부에 위치되고 상기 히트싱크부의 상면으로부터 돌출된 형상으로 결합된 고정부와,A fixing part located inside the housing and coupled to the shape protruding from an upper surface of the heat sink part; 상기 히트싱크부 상면에 위치되며 상기 고정부에 고정되고 커넥터를 구비한 파워모듈과,A power module positioned on an upper surface of the heat sink and fixed to the fixing part and having a connector; 상기 고정부에 고정되며 상기 파워모듈 상방에 위치되고 각각이 커넥터를 구비하며 그 중 어느 하나 이상이 상기 파워모듈과 커넥터로 직접 결합됨과 동시에 각각이 인접하여 커넥터로 직접 결합된 구동보드, 제어보드 및 전원보드와,A driving board, a control board, which is fixed to the fixing unit and positioned above the power module, each of which has a connector, at least one of which is directly coupled to the power module and a connector, and each of which is adjacently coupled directly to the connector; Power board, 하면이 상기 하우징의 상면에 결합되는 탑커버를 포함하여 이루어진 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물.A water cooling inverter structure for an electric vehicle, the lower surface comprising a top cover coupled to the upper surface of the housing. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히트싱크부와 하우징이 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물.The water-cooled inverter structure for an electric vehicle, characterized in that the heat sink and the housing are integrally molded. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 주냉각유로와 연결되는 부냉각유로가 상기 하우징의 외측면에 일체로 성형되고,The sub-cooling passage connected to the main cooling passage is integrally formed on the outer surface of the housing, 상기 언더커버는, 상기 주냉각유로와 부냉각유로가 일체로 형성된 외면을 따라 접하여 결합되고 상기 주냉각유로 또는 부냉각유로 중 선택된 어느 하나 이상의 냉각유로의 입구 및 출구를 구비한 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물.The undercover is electrically coupled with the main cooling passage and the sub-cooling passage in contact with each other, the inlet and outlet of at least one cooling passage selected from the main cooling passage or the sub-cooling passage. Automotive water-cooled inverter structure. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 히트싱크부, 하우징 및 고정부가 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물.The water-cooled inverter structure for an electric vehicle, characterized in that the heat sink, the housing and the fixed portion integrally molded. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 일면이 상기 하우징의 상면에 접하고 타면이 상기 탑커버의 하면과 접하여 결합되는 개스킷을 더 포함하여 이루어진 전기 자동차용 수냉 인버터 구조물.A water-cooled inverter structure for an electric vehicle further comprises a gasket, one side of which is in contact with the top of the housing and the other side is in contact with the bottom of the top cover.
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