KR101865967B1 - 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈 - Google Patents

환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR101865967B1
KR101865967B1 KR1020120147226A KR20120147226A KR101865967B1 KR 101865967 B1 KR101865967 B1 KR 101865967B1 KR 1020120147226 A KR1020120147226 A KR 1020120147226A KR 20120147226 A KR20120147226 A KR 20120147226A KR 101865967 B1 KR101865967 B1 KR 101865967B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooler
module
inverter
cooling water
power module
Prior art date
Application number
KR1020120147226A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140078175A (ko
Inventor
전우용
이성민
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020120147226A priority Critical patent/KR101865967B1/ko
Publication of KR20140078175A publication Critical patent/KR20140078175A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101865967B1 publication Critical patent/KR101865967B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2304/00—Optimising design; Manufacturing; Testing
    • B60Y2304/07—Facilitating assembling or mounting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 하이브리드 또는 전기 자동차의 인버터/컨버터, 제어기 등을 통합으로 패키징하여 소형화, 고효율 등을 달성할 수 있도록 한 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에 관한 것이다.
본 발명은 양면 냉각구조를 가지는 파워모듈을 적용하여 냉각 효율을 개선하고, 이와 더불어 커패시터 냉각을 도모하여 커패시터 사이즈 축소를 통한 전체의 사이즈를 축소할 수 있고, 또 인버터/LDC, 제어부 및 보드류를 하나의 하우징 내에 패키징하여 사이즈를 축소함과 동시에 이로 인해 발생될 수 있는 전자파적인 영향도 없애기 위해 저전압부(제어부)와 고전압부(인버터/LDC)를 분리하여 적용할 수 있는 패키지 구조를 통해서 노이즈 영향도 감소시키고 전자파적인 안정성을 확보할 수 있는 한편, 인버터 파워부품으로 구성되는 인버터 모듈을 구현하여 조립성 향상을 도모할 수 있는 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈을 제공한다.

Description

환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈{Integrated package type hybrid power control unit for green car}
본 발명은 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 또는 전기 자동차의 인버터/컨버터, 제어기 등을 통합으로 패키징하여 소형화, 고효율 등을 달성할 수 있도록 한 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 또는 전기 자동차 등과 같은 친환경 자동차는 엔진과 모터 등을 구동원으로 주행하여 배기가스 저감 및 연비 성능 향상 등의 장점을 갖는 차세대 차량으로서, 모터 제어를 위한 인버터, 발전을 위한 인버터, 그리고 고전압 배터리로부터의 전압을 승압하기 위한 컨버터 등을 포함하는 전력제어모듈이 탑재된다.
예를 들면, 하이브리드 자동차의 경우 개별적인 제어 보드에 마련된 개별의 마이크로컨트롤러에 의해 모터제어용 인버터1, 모터제어용 인버터2, DC/DC 컨버터, 배터리로부터 승압된 직류 전압의 평활 및 리플전류를 흡수하기 위한 커패시터 등 여러 개의 제어대상을 포함하고 있으며, 보통 2개의 모터가 들어가고 12V 전원공급을 위한 컨버터(LDC), 인버터/컨버터 및 제어기 등을 패키지로 만든 하이브리드 전력제어모듈이 탑재되어 있다.
이러한 환경차용 하이브리드 전력제어모듈은 냉각효율 향상 및 패키징 구조 개선을 통한 소형화, 고효율 달성, 원가 절감이 필요하며, 고전압부와 저전압부가 함께 하나의 패키징에 존재하므로 이에 대한 전자파 대책을 강구할 필요가 있다.
즉, 종래 패키지 형태의 하이브리드 전력제어모듈의 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 파워모듈(100)이 한면만 냉각되어 파워모듈(100)의 냉각 효율이 낮고, 인버터(110)와 LDC(120)가 별도로 2개의 하우징(130a,130b)에 각각 설치되어 사이즈 축소가 어려운 단점이 있다.
또, 커패시터(140)의 냉각구조가 없어 커패시터 사이즈 축소 및 냉각에 한계가 있고, 제어부 및 저전압을 이용한 보드부(150)와 인버터/LDC의 고전압부가 분리된 공간에 적용이 어려워 전자파적 안전성 확보가 어려운 문제가 있다.
또, 각 파워부품이 분리되어 있어 조립성 향상을 위한 패키지 구조가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 양면 냉각구조를 가지는 파워모듈을 적용하여 냉각 효율을 개선하고, 이와 더불어 커패시터 냉각을 도모하여 커패시터 사이즈 축소를 통한 전체의 사이즈를 축소할 수 있는 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 인버터/LDC, 제어부 및 보드류를 하나의 하우징 내에 패키징하여 사이즈를 축소함과 동시에 이로 인해 발생될 수 있는 전자파적인 영향도 없애기 위해 저전압부(제어부)와 고전압부(인버터/LDC)를 분리하여 적용할 수 있는 패키지 구조를 통해서 노이즈 영향도 감소시키고 전자파적인 안정성을 확보할 수 있는 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 인버터 파워부품으로 구성되는 인버터 모듈을 구현하여 조립성 향상을 도모할 수 있는 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈은 다음과 같은 특징이 있다.
상기 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈은 하우징과 커버의 내부에 LDC, 인버터 모듈, 게이트 보드 및 제어 보드가 차례로 수용되고, 상기 인버터 모듈의 전면과 후면에는 냉각기를 가지는 파워모듈이 각각 배치되며, 상기 LDC와 인버터 모듈은 하우징측 공간 내에, 상기 게이트 보드 및 제어 보드는 커버측 공간 내에 각각 배치되는 구조로 이루어짐으로써, 고전압부품과 저전압부품이 서로 구분되면서 하우징과 커버가 조성하는 공간 내에서 패키징될 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 파워모듈의 냉각기는 파워모듈의 양쪽 측면에 배치되는 입구와 출구를 가지면서 파워모듈의 둘레를 감싸는 형태로 이루어지고, 상기 입구와 출구는 파워모듈의 전면과 후면을 따라 각각 형성되는 2개의 냉각기 유로를 통해 서로 연결하여, 파워모듈의 양면을 냉각시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 파워모듈의 냉각기는 인버터 모듈의 내부에 있는 커패시터를 냉각하기 위하여 인버터 모듈의 케이스 측면에 볼팅 또는 클램핑 구조로 장착되고, 냉각기와 인버터 모듈의 케이스 사이에는 서멀 부재가 개재될 수 있다.
또한, 상기 파워모듈의 고전압 터미널부와 저전압 터미널부는 서로 반대 방향으로 배치되면서 서로 구분되어 있는 고전압부품과 저전압부품으로 각각 접속되도록 하고, 또 상기 인버터 모듈 내부의 커패시터 버스바와 셀간 접촉부는 냉각기가 있는 전면과 후면쪽으로 각각 근접 배치하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 하우징의 상부에는 LDC 유로커버로 마감되는 공간부가 조성되는 동시에 상기 하우징의 상부 일측에는 공간부와 통하는 냉각수 입구와 냉각수 출구가 각각 형성되고, 상기 공간부에는 그 아래쪽에 배치되는 각 파워모듈에 있는 냉각기의 입구 및 출구와 통하는 제1홀 내지 제4홀을 가지면서 냉각수의 흐름을 한쪽 방향으로 유도하는 LDC 유로가 형성될 수 있다.
이때, 상기 유로는 냉각수 입구로부터 들어온 냉각수가 제1홀을 통해 한쪽 냉각기측으로 들어가는 동시에 냉각기측에서 제2홀을 통해 나온 후, 다시 제3홀을 통해 다른 한쪽 냉각기측으로 들어가는 동시에 냉각기측에서 제4홀을 통해 나온 다음, 냉각수 출구를 통해 빠져나가는 흐름을 갖도록 한 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 제공하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈은 다음과 같은 장점이 있다.
1. 냉각 효율 향상과 원가 절감
파워모듈 양면냉각 적용을 통한 내부 부품 사이즈 축소, 재료비 절감, 안정성 확보가 가능하고, 커패시터 냉각(파워모듈 냉각기를 통한 냉각 경로 확보 및 커패시터 내 냉각 경로 확보 구조 도입) 및 재질 변경(금속제 케이스, 열전도성이 높은 수지 사용)을 통해 커패시터 사이즈 축소, 재료비 절감이 가능하다.
2. 패키징 구조 개선을 통한 사이즈 축소
1개의 하우징에 인버터, LDC 제어부를 장착하여 패키징 최적화 및 사이즈 축소가 가능하다.
3. 전자파 안정성 확보 및 성능 향상
파워모듈 고전압 인출부와 저전압 인출부를 반대 방향으로 배치하고, LDC와 인버터 고전압부를 한 곳으로 패키징하여 저전압부와 분리된 공간을 사용할 수 있으며, 저전압부를 커패시터의 맞은 편에 배치하고 커패시터 케이스를 금속제 케이스를 적용함으로써 냉각 효과 및 전자파 차폐효과를 도모할 수 있다.
4. 인버터 모듈화를 통해 조립성 향상 및 조립 품질을 확보할 수 있다.
도 1은 종래 하이브리드 전력제어모듈의 패키지 구조를 나타내는 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈을 나타내는 정면도 및 회로도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 냉각 유로를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 파워모듈 냉각기와 커패시터 간의 냉각관계를 나타내는 정면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 파워모듈 냉각기를 나타내는 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 인버터 모듈을 나타내는 정면도 및 회로도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 고전압부와 저전압부 간의 전자파적 안정화 구조를 나타내는 정면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈을 나타내는 정면도 및 회로도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 하이브리드 전력제어모듈은 고전압부품인 LDC(12)와 인버터 모듈(13), 그리고 저전압부품인 게이트 보드(14) 및 제어 보드(15), LDC용 제어기, 차량용 제어기 등을 포함하여 구성된다.
그리고, 이것들을 수용하기 위한 하우징(10)과 커버(11)가 마련되고, 상기 하우징(10)과 커버(11)의 내부에는 LDC(12), 인버터 모듈(13), 게이트 보드(14) 및 제어 보드(15)가 차례차례 적층 배치되는 구조로 수용된다.
즉, 상기 하우징(10)의 내부 위에서부터 아래로 LDC(12), 인버터 모듈(13), 게이트 보드(14), 제어 보드(15)가 차례로 장착되고, 이때의 인버터 모듈(13)의 전면과 후면에 냉각기(16)를 가지는 파워모듈(17)이 각각 배치된 상태에서 하우징(10)의 하부에 커버(11)가 조립되므로서, 하나의 하우징 내에 고전압부품과 저전압부품이 각각의 영역에 구분된 상태로 수용되어 패키징 구조를 이룰 수 있게 된다.
즉, 상기 LDC(12)와 인버터 모듈(13)은 하우징측 공간 내에 배치되는 동시에 상기 게이트 보드(14) 및 제어 보드(15)는 커버측 공간 내에 각각 배치되므로서, 고전압부품과 저전압부품이 서로 위아래 영역으로 구분되면서 하우징과 커버가 조성하는 공간 내에서 패키징되어 있는 하나의 통합패키지 형태를 이룰 수 있게 된다.
그리고, 하이브리드 전력제어모듈의 하우징(10)과 커버(11)에는 배터리로부터 고전압 입력(DC)과 모터를 연결하기 위한 고전압 출력에 대한 연결부가 구비되어 있으며, 차량과의 제어신호 연결을 위한 저전압 연결부를 가지고 있다.
이러한 각 연결부는 일반적으로 커넥터를 통해 연결될 수 있게 된다.
상기 인버터 모듈(13)의 내부에는 전력변환을 위한 파워부품, 예를 들면 파워모듈 및 기타 스위칭 소자, 커패시터, 인덕터 등이 탑재된다.
이러한 하이브리드 전력제어모듈은 조립의 편의성을 확보하는 동시에 사이즈 축소, 전자파 성능 확보 등을 위해 아래와 같은 순서로 조립된다.
즉, LDC 냉각을 위한 유로를 가지는 하우징에 LDC 부품 장착→인버터 모듈(파워모듈+냉각기+커패시터+전류센서(29)+버스바 등) 장착→게이트 보드 및 제어 보드 장착→커버 장착의 순서로 조립된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 냉각 유로를 나타내는 사시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 고전압부품인 LDC(12)를 주로 냉각하기 위한 LDC 유로(28)를 보여주며, 이때의 LDC 유로(28)에 제공되는 냉각수는 파워모듈(17)를 포함하는 인버터 모듈(13)측 냉각에도 이용된다.
이를 위하여, 상기 하우징(10)의 상부에는 LDC 유로커버(24)가 설치되고, 이렇게 설치되는 LDC 유로커버(24)의 내측, 즉 유로커버 안쪽면과 하우징(10)의 상면 사이 영역에는 냉각수가 흐를 수 있는 공간부가 조성된다.
그리고, 상기 하우징(10)의 상부 한쪽 측면에는 공간부와 통하는 냉각수 입구(25)와 냉각수 출구(26)가 각각 나란하게 형성되어, 이곳을 통해 냉각수가 들어가고 나올 수 있게 된다.
특히, 상기 공간부에는 냉각수의 흐름을 한쪽 방향으로 유도하는 소정의 형상의 LDC 유로(27)가 형성되어 있으며, 이때의 LDC 유로(27)를 따라 유도되는 냉각수는 일방향성을 갖는 흐름을 보이면서 LDC(12), 파워모듈(17), 인버터 모듈(13) 등을 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 LDC 유로(27)에는 그 아래쪽에 배치되는 양쪽 2개의 파워모듈(17)이 가지는 냉각기(16)의 입구(18) 및 출구(17)와 통할 수 있는 제1홀(27a) 내지 제4홀(17d)이 형성되며, 이에 따라 LDC 유로(27)를 흐르는 냉각수가 상기 제1홀(27a) 내지 제4홀(17d)을 통해 냉각기(16)측에 제공되므로서, LDC(12), 파워모듈(17), 인버터 모듈(13) 등의 냉각이 효율적으로 이루어질 수 있게 된다.
이러한 제1홀(27a) 내지 제4홀(17d)은 하우징 상면에서 격자형 배치구조를 이루면서 각 모서리 부분에 하나씩 배치되며, 이에 따라 제1홀(27a)과 제2홀(27b)은 인버터 모듈(13)의 전면에 배치되어 있는 냉각기(16)의 입구(18) 및 출구(19)와 각각 통하게 되고, 제3홀(27c)과 제4홀(27d)은 인버터 모듈(13)의 후면에 배치되어 있는 냉각기(16)의 입구(18) 및 출구(19)와 각각 통하게 된다.
이와 같은 제1홀(27a) 내지 제4홀(27d)의 배치와 관련하여 LDC 유로(28)는 냉각수 입구(25)와 제1홀(27a)이 속해 있는 제1영역, 냉각수 출구(26)와 제4홀(27d)이 속해 있는 제3영역, 제2홀(27b)과 제3홀(c)이 속해 있는 제2영역으로 각각 격리되며, 이에 따라 냉각수 입구(25)로 들어온 냉각수는 제1영역, 제2영역 및 제3영역을 차례로 경유한 후 냉각수 출구(25)로 나올 수 있게 된다.
이러한 냉각수의 순환경로를 좀더 살펴보면, 냉각수 입구(25)로부터 들어온 냉각수는 제1홀(27a)을 통해 전면쪽으로 배치되는 냉각기(16)측으로 들어가는 동시에 이 냉각기(16)측에서 제2홀(27b)을 통해 나온 후, 다시 제3홀(27c)을 통해 후면쪽으로 배치되는 냉각기(16)측으로 들어가는 동시에 이 냉각기(16)측에서 제4홀(27d)을 통해 나온 다음, 냉각수 출구(26)를 통해 빠져나가는 순환경로에 의해 고전압부품들에 대한 냉각이 이루어질 수 있게 된다.
즉, 냉각수는 냉각수 입구→하우징(LDC 냉각)→파워모듈의 냉각기(파워모듈 및 커패시터 냉각)→하우징(LDC 냉각)→파워모듈의 냉각기(파워모듈 및 커패시터 냉각)→하우징(LDC 냉각)→냉각수 출구의 경로로 순환하게 된다.
그리고, 각 부위를 순환하면서 하우징측에서는 LDC 파워부품(모스펫,, 다이오드, 인덕트 등)을 냉각하게 되고, 파워모듈의 냉각기측에서는 파워모듈 양면 냉각 및 커패시터 케이스를 통해 커패시터를 냉각하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 파워모듈 냉각기와 커패시터 간의 냉각관계를 나타내는 정면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 파워모듈 냉각기(16)는 인버터 모듈(13)의 내부에 있는 커패시터를 냉각하기 위하여 인버터 모듈(13)의 케이스 측면에 볼팅 또는 클램핑 구조로 장착된다.
그리고, 상기 냉각기(16)와 인버터 모듈(13)의 케이스 사이에는 서멀 그리스 또는 서멀 패드 등의 서멀 부재(Thermal interface material)가 개재되고, 이러한 서멀 부재를 이용하여 공극에 의해 열전달 효율이 저하되는 부분을 방지할 수 있게 된다.
또한, 인버터 모듈(13)은 파워모듈 냉각기(16)를 통한 냉각을 위하여 알루미늄 등의 금속제 재질의 케이스를 가지며, 내부에 들어 있는 절연 등을 위해 사용하는 수지제는 열전도성이 좋은 재료를 사용하여 냉각효과를 극대화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 인버터 모듈(13) 내부의 커패시터 버스바(23)와 셀간 접촉부는 냉각기(16)가 있는 전면과 후면쪽으로 각각 근접 배치되어 방열효과를 높일 수 있도록 하고, 파워모듈과 DC 연결부 위치를 가깝게 하여 기생 인덕턴스를 최소화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 파워모듈 냉각기를 나타내는 사시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 파워모듈 냉각기(16)는 파워모듈(17)의 둘레를 감싸는 형태로 이루어짐과 더불어 인버터 모듈(13)의 케이스측과 접하는 구조로 배치되며, 파워모듈(17)의 양쪽 측면 위치에 형성되는 입구(18)와 출구(19)를 가지고 있다.
특히, 상기 파워모듈 냉각기(16)의 입구(18)와 출구(19)는 파워모듈(17)의 전면과 후면을 따라 각각 분리되면서 형성되는 2개의 냉각기 유로(20a,20b)에 의해 연결되어 있어서, 파워모듈(17)의 양면을 모두 냉각시킬 수 있게 된다.
즉, 파워모듈 냉각기는 입구로 들어온 유량이 반으로 분배된 후에 파워모듈 및 커패시터 냉각을 한 후 다시 합쳐져서 하우징으로, 즉 LDC 유로(28)측으로 들어가게 된다.
이를 통해서 파워모듈의 냉각기에서 발생하는 압력손실을 줄일 수 있고, 충분한 유량을 확보할 수 있으므로, 열전달을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 인버터 모듈을 나타내는 정면도 및 회로도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 여기서는 파워모듈(17)의 고전압 터미널부(21)와 저전압 터미널부(22)가 서로 반대 방향으로 배치되면서, 즉 윗쪽과 아래쪽으로 각각 배치되면서 위아래에서 서로 구분되어 있는 고전압부품과 저전압부품으로 각각 접속되는 구조를 보여준다.
인버터를 구성하는 파워부품(파워모듈, 커패시터, 전류센서) 및 냉각기는 모듈화되어 전체 하이브리드 전력제어모듈의 조립성 향상을 도모한다.
파워모듈은 두 개의 스위치를 가지고 있어 U, V, W 세 개의 상중에서 한 상에 대한 출력을 낼 수 있다.
그리고, 고전압 입출력(+,-,out)과 게이트 보드로 연결되는 시그널 입출력을 반대방향으로 배치하여, 하이브리드 전력제어모듈 패키징시 고전압부와 저전압부를 다른 공간에 배치할 수 있도록 한다.
파워모듈은 한면 3개, 다른 면에 3개를 두어서 하이브리드 전력제어모듈의 패키징이 최적화될 수 있도록 배치하는 것이 바람직하다.
파워모듈의 DC 입력단 버스바와 커패시터의 DC 버스바는 용접을 통해서 접촉이 되며, 파워모듈의 출력단과 전류센서를 관통하는 출력 버스바 역시 용접으로 접합하여 전기적 저항을 줄이고, 접촉 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 이것은 중량 및 원가를 줄일 수 있도록 해주며, 사이즈 축소가 가능하도록 해준다.
이렇게 구성된 인버터 모듈은 하우징으로 냉각기 4개의 입출구가 하우징 냉각연결부와 일치되도록 조립되며, 실링을 위해 오링으로 구성된 별도의 씰링 구조물이 삽입이 되어 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈에서 고전압부와 저전압부 간의 전자파적 안정화 구조를 나타내는 정면도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 하우징(10)에 인버터 모듈(13)이 장착되면 하우징(10)의 상부(실제 장착시의 경우에는 하우징 하부)는 고전압부품만으로 구성이 가능하다.
이후 금속계 케이스를 사용하는 커패시터 상부, 즉 인버터 모듈 상부에 보드가 장착된다.
금속계 케이스를 경계로 고전압부와 저전압부가 구분이 되며, 이는 전자파 차폐 기능을 함께 하면서 전자파적 안정성을 도모하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 양면 냉각이 적용된 파워모듈을 적용하여 냉각효율을 개선하는 것과 동시에 커패시터 냉각을 도모하여 커패시터 사이즈 축소를 통한 하이브리드 전력제어모듈 사이즈를 축소할 수 있는 패키징 구조를 구현할 수 있다.
10 : 하우징 11 : 커버
12 : LDC 13 : 인버터 모듈
14 : 게이트 보드 15 : 제어 보드
16 : 냉각기 17 : 파워모듈
18 : 입구 19 : 출구
20a,20b : 냉각기 유로 21 : 고전압 터미널부
22 : 저전압 터미널부 23 : 커패시터 버스바
24 : LDC 유로커버 25 : 냉각수 입구
26 : 냉각수 출구 27a∼27d : 홀
28 : LDC 유로 29 : 전류센서

Claims (7)

  1. 하우징과 커버의 내부에 LDC, 인버터 모듈, 게이트 보드 및 제어 보드가 차례로 수용되고, 상기 인버터 모듈의 전면과 후면에는 냉각기를 가지는 파워모듈이 각각 배치되며, 상기 LDC와 인버터 모듈은 하우징측 공간 내에, 상기 게이트 보드 및 제어 보드는 커버측 공간 내에 각각 배치되어, 고전압부품과 저전압부품이 서로 구분되면서 하우징과 커버가 조성하는 공간 내에서 패키징되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워모듈의 냉각기는 파워모듈의 양쪽 측면에 배치되는 입구와 출구를 가지면서 파워모듈의 둘레를 감싸는 형태로 이루어지고, 상기 입구와 출구는 파워모듈의 전면과 후면을 따라 각각 형성되는 2개의 냉각기 유로에 의해 연결되어, 파워모듈의 양면을 냉각시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워모듈의 냉각기는 인버터 모듈의 내부에 있는 커패시터를 냉각하기 위하여 인버터 모듈의 케이스 측면에 볼팅 또는 클램핑 구조로 장착되고, 냉각기와 인버터 모듈의 케이스 사이에는 서멀 부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워모듈의 고전압 터미널부와 저전압 터미널부는 서로 반대 방향으로 배치되면서 서로 구분되어 있는 고전압부품과 저전압부품으로 각각 접속되는 것을 특징으로 하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인버터 모듈 내부의 커패시터 버스바와 셀간 접촉부는 냉각기가 있는 전면과 후면쪽으로 각각 근접 배치되는 것을 특징으로 하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 상부에는 LDC 유로커버로 마감되는 공간부가 조성되는 동시에 상기 하우징의 상부 일측에는 공간부와 통하는 냉각수 입구와 냉각수 출구가 각각 형성되고, 상기 공간부에는 그 아래쪽에 배치되는 각 파워모듈에 있는 냉각기의 입구 및 출구와 통하는 제1홀 내지 제4홀을 가지면서 냉각수의 흐름을 한쪽 방향으로 유도하는 LDC 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 유로는 냉각수 입구로부터 들어온 냉각수가 제1홀을 통해 한쪽 냉각기측으로 들어가는 동시에 냉각기측에서 제2홀을 통해 나온 후, 다시 제3홀을 통해 다른 한쪽 냉각기측으로 들어가는 동시에 냉각기측에서 제4홀을 통해 나온 다음, 냉각수 출구를 통해 빠져나가는 흐름을 갖도록 한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈.
KR1020120147226A 2012-12-17 2012-12-17 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈 KR101865967B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120147226A KR101865967B1 (ko) 2012-12-17 2012-12-17 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120147226A KR101865967B1 (ko) 2012-12-17 2012-12-17 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140078175A KR20140078175A (ko) 2014-06-25
KR101865967B1 true KR101865967B1 (ko) 2018-06-08

Family

ID=51129845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120147226A KR101865967B1 (ko) 2012-12-17 2012-12-17 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101865967B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11757349B2 (en) 2021-03-25 2023-09-12 Ford Global Technologies, Llc Liquid cooled current sensor assemblies

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102361530B1 (ko) * 2015-11-11 2022-02-09 현대모비스 주식회사 캐패시터 직접냉각방식의 인버터
KR102458738B1 (ko) * 2015-11-11 2022-10-25 현대모비스 주식회사 커패시터 직접냉각방식의 인버터
KR101721649B1 (ko) * 2015-12-29 2017-03-31 주식회사 현대케피코 하이브리드차량 통합전력제어기의 복합환경내구 시험 장치
KR102614123B1 (ko) 2016-11-24 2023-12-13 현대자동차주식회사 차량의 인버터 구조
KR101956997B1 (ko) 2016-12-15 2019-03-12 현대자동차주식회사 하이브리드 양면냉각형 파워모듈
KR102532313B1 (ko) * 2018-03-07 2023-05-15 현대자동차주식회사 차량용 하이브리드 전력제어장치
CN110247611B (zh) * 2018-03-09 2024-05-10 上海电驱动股份有限公司 一种用于高功率控制器的集成电气装置
CN109927563A (zh) * 2019-01-28 2019-06-25 北京华田汽车科技有限公司 箱盖内置配电模块多层式电力控制单元
CN110417309A (zh) * 2019-08-02 2019-11-05 北斗航天汽车（北京）有限公司 新型电机控制器、电机控制器制造方法及电动汽车
KR102447824B1 (ko) * 2020-12-29 2022-09-27 쌍용자동차 주식회사 전기자동차용 전력 분배장치의 통합형 모듈
KR20240057924A (ko) 2022-10-25 2024-05-03 엘지이노텍 주식회사 모터 제어 장치

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001268927A (ja) * 2000-03-15 2001-09-28 Nissan Diesel Motor Co Ltd 車両のインバータ冷却構造
JP2003007355A (ja) * 2001-06-19 2003-01-10 Kojima Press Co Ltd 二次電池の冷却構造
EP1981081A1 (en) * 2006-01-31 2008-10-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling structure of power semiconductor element and inverter
KR20090132031A (ko) * 2008-06-20 2009-12-30 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 통합형 전력변환장치
KR20100126087A (ko) * 2009-05-22 2010-12-01 엘에스산전 주식회사 수냉식 쿨러 및 이를 구비한 인버터
JP2011134530A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御方法
KR20110139038A (ko) * 2010-06-22 2011-12-28 현대자동차주식회사 하이브리드 전기차량용 발열 부품 냉각장치
KR20120002322A (ko) * 2010-06-30 2012-01-05 현대자동차주식회사 하이브리드 전기차량용 발열 부품 냉각장치
KR20120017983A (ko) * 2010-08-20 2012-02-29 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 차량용 발열 부품 냉각 구조체

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001268927A (ja) * 2000-03-15 2001-09-28 Nissan Diesel Motor Co Ltd 車両のインバータ冷却構造
JP2003007355A (ja) * 2001-06-19 2003-01-10 Kojima Press Co Ltd 二次電池の冷却構造
EP1981081A1 (en) * 2006-01-31 2008-10-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling structure of power semiconductor element and inverter
US20100238629A1 (en) * 2006-01-31 2010-09-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling structure of power semiconductor device and inverter
KR20090132031A (ko) * 2008-06-20 2009-12-30 현대자동차주식회사 연료전지 차량의 통합형 전력변환장치
KR20100126087A (ko) * 2009-05-22 2010-12-01 엘에스산전 주식회사 수냉식 쿨러 및 이를 구비한 인버터
JP2011134530A (ja) * 2009-12-24 2011-07-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システムの制御方法
KR20110139038A (ko) * 2010-06-22 2011-12-28 현대자동차주식회사 하이브리드 전기차량용 발열 부품 냉각장치
KR20120002322A (ko) * 2010-06-30 2012-01-05 현대자동차주식회사 하이브리드 전기차량용 발열 부품 냉각장치
KR20120017983A (ko) * 2010-08-20 2012-02-29 현대자동차주식회사 하이브리드 전기 차량용 발열 부품 냉각 구조체

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11757349B2 (en) 2021-03-25 2023-09-12 Ford Global Technologies, Llc Liquid cooled current sensor assemblies

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140078175A (ko) 2014-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101865967B1 (ko) 환경차의 통합패키지형 하이브리드 전력제어모듈
JP4452953B2 (ja) 電力変換装置
CN103907278B (zh) Dc‑dc转换器装置和电力转换装置
US10128770B2 (en) Converter and electric power conversion apparatus
US8963322B2 (en) Electric power conversion apparatus
JP4396627B2 (ja) 電力変換装置
KR101000594B1 (ko) 연료전지 차량의 통합형 전력변환장치
KR102131684B1 (ko) 차량 탑재용 전력 변환 장치
CN110239457B (zh) 用于车辆的混合型电力控制单元
EP2908423B1 (en) Power conversion device
JP6429889B2 (ja) 電力変換装置
CN109873567B (zh) 电力变换装置
EP3057216B1 (en) Dc-dc converter device
US11770915B2 (en) Electrical equipment comprising a busbar cooled by two faces of a heatsink
WO2015059552A1 (en) Power converter
JP2022163695A (ja) 自動車用バッテリデバイス、自動車、及びバッテリデバイスの動作方法
JP5926651B2 (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ装置および電力変換装置
US20140285970A1 (en) Electric Power Conversion System
CN111541380A (zh) 牵引逆变器的功率存储装置的集成机械和热设计
KR101346393B1 (ko) 전기차 추진 제어장치
KR102653325B1 (ko) 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 전력변환장치 하우징
KR20130030899A (ko) 수냉식 인버터
JP7113937B1 (ja) 電力変換装置
WO2024166515A1 (ja) 電力変換装置、および、ｙコンデンサ
WO2024106475A1 (ja) 電源モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right