KR101323994B1 - 전장 박스에 장착되는 전기 소자 모듈 및 그 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른, 전장 박스에 장착되는 전기 소자 모듈은, 다수의 핀이 돌출되고, 내측에 체결홀이 형성되는 다수의 전기 소자; 및 상기 다수의 전기 소자들이 각각 안착되는 소자 안착부와, 상기 다수의 핀이 관통하는 핀홀을 포함하는 모듈 케이스를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 소자 모듈의 조립 방법은, 다수의 전기 소자들이 모듈 케이스에 안착되는 단계; 상기 모듈 케이스에 상기 전기 소자들이 안착된 상태의 전기 소자 모듈이 회로 기판의 저면에 장착되는 단계; 상기 전기 소자 모듈이 장착된 회로 기판의 상면이 위로 향하는 상태로 전장 박스의 하우징 바닥에 안착되는 단계; 및 체결 부재에 의하여 상기 전기 소자 모듈이 상기 하우징의 바닥에 고정되는 단계를 포함한다.

Description

전장 박스에 장착되는 전기 소자 모듈 및 그 조립 방법{Electrical element module mounted on the electrical component box and assembling method of the electrical element module on the electrical component box}
본 발명은 전장 박스에 장착되는 전기 소자 모듈 및 그 조립 방법에 관한 것이다.
최근들어, 그린 에너지인 전기를 이용하여 주행하는 전기 자동차의 기술 개발이 급속하게 발전하고 있다. 대부분의 전기 자동차는 회전력을 발생하는 모터와, 상기 모터에 전원을 공급하는 배터리, 상기 모터의 회전수를 제어하는 인버터, 상기 배터리에 전기를 충전하기 위한 배터리 차저 및 차량용 저전압 직류변환장치(LDC:Low voltage DC/DC Converter)를 포함한다.
또한, 상기와 같은 전기 자동차용 전장 부품들은 작동 과정에서 많은 열이 발생하기 때문에, 과열로 인한 화재나 파손을 방지하기 위하여 부품 냉각이 신속하게 이루어져야 할 필요가 있다. 상기 전장 부품들에서 많은 열이 발생하는 이유는, 전장 부품 박스 내부에 회로 기판이 수용되고, 상기 회로 기판에 장착된 정류 소자 또는 스위칭 소자와 같은 전기 소자에서 많은 열이 발생하기 때문에, 이와 같이, 열이 많이 발생하는 전기 소자들의 효과적인 방열을 위하여, 전장 부품 박스, 즉 하우징의 바닥면에 상기 전기 소자들이 고정 장착되도록 하는 방법이 사용되고 있다.
도 1은 종래의 전기 자동차용 전장 박스에 전기 소자가 조립되는 모습을 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 상기 전기 소자의 조립이 완료된 상태의 전장 박스 종단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 전기 자동차용 전장 부품 박스를 구성하는 하우징(1)의 바닥면에는 다수의 전기 소자(2)가 고정 장착된다.
상세히, 상기 전기 소자(2)가 상기 하우징(1)의 바닥에 직접 장착됨으로써, 냉각 효율을 높인다. 상기 전기 소자(2)는 바디(2a)와, 상기 바디(2a)의 일 측면으로부터 연장 및 절곡되는 다수의 핀(2b)을 포함한다. 그리고, 상기 바디(2a)에는 체결 부재(4)가 삽입되는 체결홀(2c)이 형성된다. 그리고, 상기 전기 소자(2)는 상기 핀(2b)의 단부가 위를 향하도록 상기 하우징(1)의 바닥에 상기 체결 부재(4)에 의하여 고정된다. 이 상태에서 회로 기판(3)이 안착된다. 상기 회로 기판(3)에는 상기 핀(2b)이 관통하는 다수의 핀홀(3a)이 형성된다. 그리고, 상기 회로 기판(3)을 상기 전기 소자(2)의 상측에 안착시킬 때, 상기 전기 소자(2)의 핀(2b)이 상기 핀홀(3a)을 정확하게 관통하도록 상기 회로 기판(3)의 위치를 정렬시킨다.
이와 같이, 전기 소자(2)를 하우징(1)의 바닥에 고정시킨 후에 상기 회로 기판(3)을 결합하는 종래의 구조에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
상세히, 상기 회로 기판(3)을 결합하는 과정에서, 상기 핀홀(3a)과 상기 핀(2b)의 위치를 정확하게 정렬시키는 작업이 매우 어려운 단점이 있다. 나아가, 상기 핀(2b)과 핀홀(3a)을 정확하게 정렬시키지 못하면, 상기 핀(2b)이 휘어지면서 상기 회로 기판(3)에 장착되지 못하는 문제점이 발생하게 된다.
뿐만 아니라, 필요한 개수의 전기 소자를 일일이 하우징(1)의 바닥에 모두 고정시킨 후에야 회로 기판(3)을 얹을 수 있기 때문에 작업 공정이 길어지는 단점이 있다.
또한, 회로 기판(3)을 조립한 후에, 회로 기판(3)이 전기 소자(2)의 하우징(1)의 바닥면으로부터 일정 간격 이격된 상태로 유지되어야 함에도 불구하고, 회로 기판(3)을 지지하는 지지 구조가 없기 때문에, 회로 기판(3)의 처짐 현상 또는 전기 소자(2)의 핀(2b)이 휘어지는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 한 번에 다수 개의 전기 소자를 하우징에 조립할 수 있도록 하는 전기 소자 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 회로 기판에 형성되는 핀홀과 전기 소자의 핀을 정확하게 정렬시키는 작업을 용이하게 할 수 있는 전기 자동차용 전기 소자 모듈 조립 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른, 전장 박스에 장착되는 전기 소자 모듈은, 다수의 핀이 돌출되고, 내측에 체결홀이 형성되는 다수의 전기 소자; 및 상기 다수의 전기 소자들이 각각 안착되는 소자 안착부와, 상기 다수의 핀이 관통하는 핀홀을 포함하는 모듈 케이스를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 소자 모듈의 조립 방법은, 다수의 전기 소자들이 모듈 케이스에 안착되는 단계; 상기 모듈 케이스에 상기 전기 소자들이 안착된 상태의 전기 소자 모듈이 회로 기판의 저면에 장착되는 단계; 상기 전기 소자 모듈이 장착된 회로 기판의 상면이 위로 향하는 상태로 전장 박스의 하우징 바닥에 안착되는 단계; 및 체결 부재에 의하여 상기 전기 소자 모듈이 상기 하우징의 바닥에 고정되는 단계를 포함한다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차용 전기 소자 모듈 및 그 조립 방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 다수의 전기 소자가 모듈 케이스에 장착되어 하나의 모듈 형태로 회로 기판에 장착되므로, 작업 공수가 줄어드는 장점이 있다.
둘째, 전기 소자 모듈을 회로 기판에 장착한 다음 이들 조립체를 전장 박스의 하우징에 장착하므로, 전기 소자의 핀과 회로 기판의 핀홀 위치를 정확하게 정렬하는 작업이 용이하게 이루어지는 장점이 있다.
셋째, 상기 모듈 케이스에 의하여 회로 기판이 하우징의 바닥면으로부터 이격된 위치에서 지지되므로, 회로 기판의 처짐 현상 또는 전기 소자 핀의 휘어짐 현상이 발생하지 않는 장점이 있다.
도 1은 종래의 전기 자동차용 전장 박스에 전기 소자가 조립되는 모습을 보여주는 분해 사시도.
도 2는 상기 전기 소자의 조립이 완료된 상태의 전장 박스 종단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 전기 소자 모듈을 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 전기 소자 모듈을 보여주는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 소자 모듈이 회로 기판에 장착된 상태를 보여주는 평면도.
도 6은 상기 전기 소자 모듈이 장착된 회로 기판이 전장 박스의 하우징 바닥에 장착된 모습을 보여주는 평면도.
도 7은 전기 소자 모듈과 회로 기판이 하우징에 장착된 모습을 보여주는 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기 소자 모듈을 전기 자동차용 전장 박스의 하우징에 조립하는 과정을 보여주는 플로차트.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 전기 소자 모듈을 보여주는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 전장 박스에 사용되는 전기 소자 모듈(10)은, 다수의 스위칭 소자(12)와, 다수의 스위칭 소자(12)가 안착되는 모듈 케이스(11)를 포함한다. 그리고, 상기 전기 자동차의 전장 박스는 인버터, LDC 또는 OBC(On-Board Charger)등을 포함할 수 있다.
상세히, 본 실시예에서는 다양한 전기 소자들 중 스위칭 소자(12)를 일예로 보여주는 것으로서, 상기 스위칭 소자(12)는 내측에 체결홀(123)이 형성되는 바디(121)와, 상기 바디(121)의 일측 단부에서 소정 길이 연장 및 절곡되는 다수의 핀(122)을 포함한다.
그리고, 상기 모듈 케이스(11)는, 상기 다수의 스위칭 소자(12)가 안착되도록 구획 형성되는 소자 안착부(111)와, 상기 소자 안착부(111)에 형성되는 체결홀(114)과, 상기 소자 안착부(111)의 가장자리에 소정 깊이로 함몰되어 상기 핀(122)을 수용하는 핀 가이드 홈(112)과, 인접하는 소자 안착부(111) 사이에 형성되어 상기 핀(122)의 단부가 관통하는 핀홀(113) 및 상기 소자 안착부(111)가 형성되는 면의 반대 면에서 돌출되어 회로 기판(40: 도 5 참조)을 지지하는 지지 리브(115)를 포함한다.
상기 스위칭 소자(12)가 상기 소자 안착부(111)에 안착되면, 상기 스위칭 소자(12)의 체결홀(123)과 상기 소자 안착부(111)에 형성된 체결홀(114)이 일렬로 정렬된다. 그리고, 상기 체결홀(123,114)에 체결 부재(50)가 삽입된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 전기 소자 모듈을 보여주는 사시도이다.
본 실시예에서 보여주는 전기 소자는 정류 소자(22)로서, 상기 스위칭 소자(12)와 동일한 형상을 가지며, 핀의 개수에 있어서 차이가 있을 뿐이다. 본 실시예에 따른 전기 소자 모듈(20) 또한 다수의 정류 소자(22)와, 상기 다수의 정류 소자(22)가 안착되는 모듈 케이스(21)를 포함한다.
상세히, 상기 정류 소자(22)는, 체결홀(223)이 형성되는 바디(221)와, 상기 바디(221)의 측면에서 연장되는 핀(222)을 포함한다. 그리고, 상기 모듈 케이스(21)는, 상기 정류 소자(22) 다수 개가 각각 안착되도록 구획되는 소자 안착부(211)와, 핀 가이드 홈(212), 핀홀(213), 상기 소자 안착부(211)에 형성되는 체결홀(미도시) 및 상기 소자 안착부(211)의 반대면에 돌출되는 지지 리브(미도시)를 포함한다.
본 발명은 상기에서 제시된 스위칭 소자(12)와 정류 소자(22) 뿐만 아니라 다양한 종류의 전기 소자가 모두 대상이 됨을 밝혀 두며, 이하에서는 대표 예로서 상기 스위칭 소자의 조립 구조에 대해서만 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 소자 모듈이 회로 기판에 장착된 상태를 보여주는 평면도이고, 도 6은 상기 전기 소자 모듈이 장착된 회로 기판이 전장 박스의 하우징 바닥에 장착된 모습을 보여주는 평면도이며, 도 7은 전기 소자 모듈과 회로 기판이 하우징에 장착된 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기 소자 모듈은(10,20)을 상기 회로 기판(40)의 배면(43)에 먼저 장착한 다음, 상기 회로 기판(40)을 뒤집어서 상면(42)이 위를 향하도로 한 상태에서 하우징(60)에 장착하는 것을 특징으로 한다.
상세히, 전기 소자, 예컨대 스위칭 소자(12)가 상기 모듈 케이스(11)에 장착되고, 상기 스위칭 소자(12)의 핀(122)이 상기 모듈 케이스(11)의 핀 홀(113)에 끼워지면, 상기 스위칭 소자(12)는 상기 모듈 케이스(11)로부터 분리되지 않고 장착된 상태로 유지된다. 그리고, 상기 핀(122)이 상기 회로 기판(40)에 형성된 핀홀(41)에 관통 삽입되도록 한다. 그리고, 체결 부재(50)를 이용하여 상기 모듈 케이스(11)와 전기 소자(12)가 상기 하우징(60)의 바닥면에 고정되도록 한다.
상세히, 상기 하우징(60)의 바닥면에는 상기 전기 소자 모듈(10)이 안착되기 위하여 상측으로 융기되는 모듈 안착부(61)가 형성될 수 있고, 상기 체결 부재(50)가 삽입되기 위한 체결홈(62)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 회로 기판(40)에도 상기 체결 부재(50)와의 간섭을 피하기 위한 체결홀(42)이 형성되거나, 상기 체결 부재(50)의 위치에 대응하는 부분이 절개되는 형태로 회로 기판(40)이 설계될 수 있다.
이와 같이, 상기 전기 소자 모듈(10)이 상기 하우징(60)의 바닥에 체결되면, 상기 모듈 케이스(11)에 돌출되는 지지 리브(115)에 의하여, 상기 회로 기판(40)이 지지된다. 그러면, 상기 회로 기판(40)은 상기 스위칭 소자(12), 즉 전기 소자 및 상기 하우징(60)의 바닥으로부터 이격된 상태가 유지된다. 그 결과, 상기 하우징(60) 바닥에 존재할 수 있는 습기로부터 보호되어 전기적인 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과도 있다.
이하에서는 상기 스위칭 소자(12)와 정류 소자(22) 등을 포함하는 전기 소자 모듈을 기판과 하우징에 조립하는 조립 공정에 대하여 플로차트를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전기 소자 모듈을 전기 자동차용 전장 박스의 하우징에 조립하는 과정을 보여주는 플로차트이다.
도 8을 참조하면, 먼저 다수의 전기 소자를 모듈 케이스에 안착시킨다(S11). 상세히, 상기 전기 소자를 상기 모듈 케이스의 소자 안착부에 안착시키면서 상기 전기소자의 핀이 상기 모듈 케이스의 핀홀을 관통하도록 한다.
그리고, 상기 전기 소자 모듈이 장착될 회로 기판을 뒤집어서, 상기 회로 기판의 배면이 위를 향하도록 놓는다. 이 상태에서 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전기 소자 모듈을 상기 회로 기판의 배면에 장착한다(S12). 이때, 상기 전기 소자의 핀이 상기 회로 기판에 형성된 핀홀을 관통하여 상기 회로 기판의 상면으로 노출되도록 한다(도 6 참조).
그리고, 다수의 상기 전기 소자 모듈이 상기 회로 기판에 모두 장착되면, 상기 회로 기판을 다시 뒤집어서 회로 기판의 상면이 위로 향하도록 한다. 그리고, 상기 회로 기판의 상면이 위로 향하는 상태로 상기 전장 박스의 하우징 바닥에 안착시킨다(S13). 그러면, 상기 전기 소자 모듈은 상기 하우징의 바닥에 형성된 모듈 안착부에 안착된다.
이 상태에서, 체결 부재를 이용하여 상기 전기 소자 모듈이 하우징 바닥에 고정되도록 한다. 상세히, 상기 체결 부재를 상기 모듈 케이스와 전기 소자에 형성되고 일렬로 정렬된 체결홀에 삽입한다(S14). 그러면, 상기 체결 부재는 상기 모듈 케이스와 전기 소자를 차례로 관통하여 상기 하우징의 바닥에 형성된 체결홈에 삽입된다.
이와 같은 조립 공정에 의하면, 전기 소자에 형성되는 다수의 핀을 회로 기판에 형성된 핀홀에 정확하게 삽입하는 작업이 손쉽게 이루어질 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 모듈 케이스의 배면에 돌출되는 지지 리브에 의하여 상기 회로 기판이 전기 소자 및 하우징으로 부터 이격되는 상태로 처짐없이 평평하게 유지되는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 다수의 핀이 돌출되고, 내측에 체결홀이 형성되는 다수의 전기 소자; 및
    상기 다수의 전기 소자들이 각각 안착되는 소자 안착부와, 상기 다수의 핀이 관통하는 핀홀을 포함하는 모듈 케이스를 포함하는, 전장 박스에 장착되는 전기 소자 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소자 안착부가 형성되는 면의 반대편에 해당하는 상기 모듈 케이스의 면에는 회로 기판을 지지하기 위한 지지 리브가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 소자 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소자 안착부의 가장자리에는 상기 핀이 놓이는 핀 가이드 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 소자 모듈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 소자와 상기 모듈 케이스에는 체결 부재가 관통하는 체결홀들이 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 소자 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 소자는 스위칭 소자 또는 정류 소자를 포함하는 전기 소자 모듈.
  6. 다수의 전기 소자들이 모듈 케이스에 안착되는 단계;
    상기 모듈 케이스에 상기 전기 소자들이 안착된 상태의 전기 소자 모듈이 회로 기판의 저면에 장착되는 단계;
    상기 전기 소자 모듈이 장착된 회로 기판의 상면이 위로 향하는 상태로 전장 박스의 하우징 바닥에 안착되는 단계; 및
    체결 부재에 의하여 상기 전기 소자 모듈이 상기 하우징의 바닥에 고정되는 단계를 포함하는, 전기 소자 모듈의 조립 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다수의 전기 소자들이 모듈 케이스에 안착되는 단계는,
    상기 다수의 전기 소자들이 상기 모듈 케이스의 소자 안착부에 안착됨과 동시에 상기 전기 소자들의 핀이 상기 모듈 케이스의 핀홀에 관통 삽입되는 단계임을 특징으로 하는 전기 소자 모듈의 조립 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 소자 모듈이 회로 기판의 저면에 장착되는 단계는,
    상기 회로 기판의 저면이 위를 향하도록 한 상태에서 상기 전기 소자 모듈이 회로 기판에 결합되는 단계임을 특징으로 하는 전기 소자 모듈의 조립 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전기 소자 모듈이 상기 회로 기판에 결합되는 단계는,
    상기 전기 소자들의 핀들이 상기 회로 기판에 형성된 핀홀을 관통하여 상기 회로 기판의 상면으로 돌출되는 단계임을 특징으로 하는 전기 소자 모듈의 조립 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기 소자 모듈이 장착된 회로 기판의 상면이 위로 향하는 상태로 전장 박스의 하우징 바닥에 안착되는 단계는,
    상기 전기 소자 모듈이 상기 하우징의 바닥에 형성된 모듈 안착부에 놓이는 단계임을 특징으로 하는 전기 소자 모듈의 조립 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    체결 부재에 의하여 상기 전기 소자 모듈이 상기 하우징의 바닥에 고정되는 단계는, 체결 부재가 상기 모듈 케이스와 상기 전기 소자를 차례로 관통하여 상기 하우징의 바닥에 삽입되는 단계임을 특징으로 하는 전기 소자 모듈의 조립 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2523683Y2 (ja) * 1988-12-13 1997-01-29 矢崎総業株式会社 電気接続箱の固定構造
JP2009303404A (ja) * 2008-06-13 2009-12-24 Autonetworks Technologies Ltd 回路構成体および電気接続箱

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