KR100992747B1 - 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각장치 - Google Patents

하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DC-DC 컨버터, 인버터 및 에어콘 인버터 등으로 이루어지는 복수의 고전압 전장 부품이 냉각공기가 통과하는 유동방향에 수평으로 배치되고, 냉각 블로워가 전장부품의 측면에 형성된 브라켓과 마우팅 구조로 연결됨으로써, 고전압 전장부품에 동일 온도의 냉각공기가 공급되어 냉각성능이 향상되고, 종래 냉각방식에 비해 작은 공간으로 탑재가 가능하여 공간활용성에 의한 상품성 향상이 이루어지는 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조에 관한 것이다.
하이브리드, 고전압 전장부품, 인버터, 에어콘 인버터, 브라켓, 블로워, 마운팅

Description

하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각장치{Cooling device of high voltage electric parts for HEV}
본 발명은 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조에 관한 것으로서, 복수의 고전압 전장부품을 공냉각하는 경우 냉각공기가 지나가는 방향 통로 단면에 복수의 고압 전장 부품이 냉각공기방향에 수평방향으로 설치되고, 반대방향에는 고전압전장 부품을 냉각하기 위한 냉각 블로워를 통합패키지 내부인 반대방향에 탑재함으로써 고전압부품과 냉각 블로워가 일체화되는 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조에 관한 것이다.
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 자동차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공 급받도록 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 차량(HEV)은 전장부하(12V) 공급을 위한 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter)가 설치되어 있다.
일반적으로 DC-DC 컨버터는 차량의 알터네이터 역할을 하는 장치로 고전압측 파워를 저전압측 파워로 변환하여 12V 전장부하에 에너지를 공급하고 12V 배터리를 충전시키는 역할을 담당한다.
상기 DC-DC 컨버터 외에도 고전압 전장부품에는 직류전압을 교류전압으로 바꾸어 모터에 공급하는 인버터(inverter, INV) 및 에어콘 인버터(A/C INV) 등이 있다.
상기 고전압 전장부품의 냉각구조와 관련하여, 일본 특개평07-067213호에는 DC/DC 컨버터용 제어장치와 에어콘 인버터용 제어장치의 사이에 냉각블럭 및 냉각블로워를 구성한 전기자동차가 개시되어 있다.
일본 특개평13-018664호에는 공냉장치에 팬, 흡기구가 형성되고, 이 흡기구는 관에 의하여 PDU와 다운버터의 공냉장치에 접속되는 냉각구조가 개시되어 있다.
이러한 고압 전장부품의 종래 냉각구조는 일본 특개2001-020737호에도 개시 된다.
첨부한 도 1 및 도 2는 종래 고압 전장부품의 구조 개시도이고, 도 3은 도 1의 A-A 단면도이다.
도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이, 고전압 전장부품(파워유닛(1), DC-DC 컨버터(2))을 냉각하기 위해 히트씽크(4) 케이스 벽면에 냉각풍 통로가 되는 냉각홀이 형성되고, 고전압 전장 부품의 방열판이 마주보는 방향으로 히트씽크(4)가 삽입되어 냉각풍을 보내는 고전압 전장부품의 냉각구조가 개시되어 있다.
도 1 내지 도 3에서 도면부호 3은 냉각장치, 5은 흡기구, 6는 배기구, 7a은 제1히트씽크, 7b는 제2히트씽크, 8은 송풍기이다.
그러나, 상기 구조에서 고전압 전장 부품의 수가 더 늘어나는 경우에 냉각풍 통로의 상류 또는 하류에 부품을 설치해야 하기 때문에, 상류측과 하류측 사이에 냉각풍 통로의 길이가 길어져서 냉각풍의 온도 차이로 인해 하류에서는 냉각 성능이 떨어지는 단점을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 복수의 고전압 전장부품을 공기로 냉각하는 경우 냉각공기가 지나가는 방향 통로 단면에 복수의 고압 전장 부품이 냉각공기방향에 수평방향으로 배치되고, 고전압 전장부품의 일측에 블로워가 마운팅 구조로 밀착 형성되어 냉각성능 및 공간 활용성이 향상되는 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 복수의 고전압 전장부품을 공기로 냉각하는 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조에 있어서, 복수의 고전압 전장부품 및 히트씽크가 고전압 전장부품의 수와 상관없이 냉각공기의 유동방향에 수평방향으로 배치되는 전장부품 패키지와; 상기 고전압 전장부품이 냉각되도록 상기 전장부품 패키지의 일측에 밀착 형성되는 블로워와; 상기 전장부품 패키지를 통과한 냉각공기가 배출되도록 상기 블로워의 상부에 일체로 형성되는 덕트로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 일 구현예로서, 상기 복수의 고정압 전장부품은 DC-DC 컨버터, 인버터 및 에어콘 인버터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 전장부품 패키지는 냉각공기의 통로가 형성 되도록 양측에 브라켓이 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 브라켓은 상기 전장부품 패키지와 볼트 및 너트로 결합하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 브라켓은 상기 블로워와 마운팅 구조로 연결되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 고전압 전장부품이 냉각유동 방향에 수평방향으로 형성되어 동일한 온도의 냉각공기가 사용됨으로써, 냉각성능이 개선되고,
둘째, 히트씽크의 형상에 따라 브라켓이 설계되어 냉각공기의 통로가 형성됨으로써, 히트씽크로 냉각공기가 균일하게 통과하고,
세째, 고전압 전장부품에 블로워 및 덕트가 밀착 형성되어 조립성의 향상 및 냉각손실의 방지가 이루어지고,
네째, 냉각 블로워가 브라켓에 마운팅 구조로 연결되어 통합 패키지 케이스에 연결되는 것에 비해 작업능률이 향상되고, 진동소음이 감소되는 효과가 있다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
첨부한 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 배면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 고전압 전장부품의 냉각구조는 복수의 고전압 전장부품을 냉각하기 위해 각 전장부품 사이에 히트씽크(250, 255)가 형성되고, 각 전장부품과 히트씽크(250, 255)는 도 5에서 도시한 바와 같이 냉각공기(260)의 유동방향에 수평으로 배치된다.
이와 같이 전장부품 패키지(200)는 냉각공기(260)의 유동방향에 수평으로 배치되는 복수의 고전압 전장부품 및 히트씽크(250, 255)로 이루어진다.
여기서, 상기 고정압 전장부품은 DC-DC 컨버터(210), 인버터(220) 및 에어콘 인버터(230) 등을 포함한다.
구체적으로 최하면에 형성되는 베이스(240)에서 상방향으로 DC-DC 컨버터(210), 인버터(220) 및 에어콘 인버터(230)의 순으로 수평하게 형성되는 것이 바람직하고, 각 전장부품 사이에는 전장부품이 냉각되도록 히트씽크(250, 255)가 형성되는 것이 바람직하다.
이에 상기 히트씽크(250, 255)의 단면은 도 6에서 도시한 바와 같이 방열면적의 극대화를 위해 빗살형태로 돌기가 돌출된 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
이와같이 냉각공기(260)가 지나가는 통로 단면에 복수의 고전압 전장부품이 히트씽크(250, 255)를 사이에 두고 수평으로 배치되어, 같은 온도의 냉각공기(260)가 복수의 고전압 전장부품에 공급된다.
상기 전장부품 패키지(200)의 일측에는 블로워(270)가 밀착 형성되어 고전압 전장부품을 냉각시키는 역할을 한다.
여기서, 상기 블로워(270)는 송풍이 이루어지도록 회전에 의해 바람을 일으키는 프로펠러, 프로펠러를 회전시키는 모터 및 모터에 전원을 공급하는 전원부로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 블로워(270)의 상부에 덕트(280)가 일체로 형성되어 상기 전장부품 패키지(200)를 통과한 냉각공기(260)가 이를 통해 빠져 나가게 된다.
여기서, 상기 히트씽크(250, 255)의 형상에 따라 브라켓(290, 300)이 설계되어 상기 전장부품 패키지(200)의 양측에 형성됨으로써, 도 6에서 도시한 바와 같이 냉각공기(260)의 통로가 형성되고, 이 통로를 통해 냉각공기(260)가 히트씽크(250, 255)를 지나갈 수 있게 된다.
상기 브라켓(290, 300)은 각 고전압 전장부품 및 히트씽크(250, 255)와 볼트(310) 및 너트(320)에 의해 결합하고, 복수의 브라켓(290, 300)으로 구성되는 것이 가능하다.
구체적으로 상기 제1브라켓(290)의 상결합부는 에어콘 인버터(230) 및 제1히트씽크(250)의 양측에 밀착 형성되고, 이 상결합부의 상단에 제1돌출부(330)가 형성되어 볼트(310) 및 너트(320)가 결합함으로써, 에어콘 인버터(230) 및 제1히트씽크(250)가 고정 및 일체화된다.
또한, 상기 제1브라켓(290)의 하결합부는 인버터(220)의 하단돌출부(340) 및 제2브라켓(300)과 볼트(310) 및 너트(320) 결합하여 인버터(220)와 제2히트씽크(255)는 고정 및 일체화된다.
덧붙여, 상기 제2브라켓(300)은 상기와 같이 제1브라켓(290)과 결합되어 제2히트씽크(255)에 밀착 형성되고, 하단에 제2돌출부(350)가 형성되어 이 제2돌출부(350)에 볼트(310) 및 너트(320) 결합함으로써, DC-DC 컨버터(210) 및 제2히트씽크(255)가 고정 및 일체화된다.
따라서, 복수의 브라켓(290, 300)이 고전압 전장부품에 밀착 형성되어 냉각공기(260)의 누수를 막음으로써, 효율적인 냉각성능이 발휘되고, 콤팩트한 구조가 형성되어 패키지화에 유리하다.
브라켓(290, 300)의 구조는 상기의 구조에 한정되지 않고, 고전압 전장부품 및 히트씽크(250, 255)의 형상 및 구조에 따라 변경하여 설계되는 것이 가능하다.
이러한 상기 브라켓은 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 블로워(270)와 마운팅(360) 구조로 연결되어 전장품 패키지와 블로워(270)가 일체화됨으로써, 각 부품의 조립성이 향상되고, 냉각공기(260)의 손실이 최소화된다.
여기서, 상기 마운팅(360) 구조는 제1브라켓(290) 및 제2브라켓(300) 양쪽에서 블로워(270)와 연결시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 브라켓(290, 300) 및 마운팅 구조(360)는 도 4에서 도시된 면을 전면으로 보았을때, 도 7에서 도시한 바와 같이 후면에서도 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 마운팅(360) 구조에 의한 브라켓(290, 300)과 블로워(270)의 연결에 의해 블로워(270)가 통합패키지에 마운팅(360)되어 발생되는 작업저하 및 진동소음이 차단된다.
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.
도 1 및 도 2는 종래 고압 전장부품의 구조 개시도,
도 3은 도 1의 A-A 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 사시도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 정면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 측면도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각구조의 배면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 전장부품 패키지 210 : DC-DC 컨버터
220 : 인버터 230 : 에어콘 인버터
250, 255 : 히트씽크 260 : 냉각공기
270 : 블로워 280 : 덕트
290, 300 : 브라켓 360 : 마운팅

Claims (5)

  1. 복수의 고전압 전장부품을 공기로 냉각하는 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각장치에 있어서,
    복수의 고전압 전장부품 및 히트씽크가 고전압 전장부품의 수와 상관없이 냉각공기의 유동방향에 수평방향으로 배치되는 전장부품 패키지;
    상기 고전압 전장부품이 냉각되도록 상기 전장부품 패키지의 일측에 밀착 형성되는 블로워;
    상기 전장부품 패키지를 통과한 냉각공기가 배출되도록 상기 블로워의 상부에 일체로 형성되는 덕트;
    를 포함하며,
    상기 전장부품 패키지는 냉각공기의 통로가 형성되도록 양측에 브라켓이 형성되고,
    상기 브라켓은 각 고전압 전장부품 및 히트씽크와 볼트 및 너트에 의해 결합되는 복수의 브라켓으로 구성되면서 고전압 전장부품에 밀착 형성되어 냉각공기의 누수를 막을 수 있게 되며,
    상기 브라켓은 블로워와 마운팅 구조로 연결되어, 전장품 패키지와 블로워가 일체화되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 고정압 전장부품은 DC-DC 컨버터, 인버터 및 에어콘 인버터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 고전압 전장부품의 냉각장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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