KR102109954B1 - 전자 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 장치는, 복수의 기판이 연결되어 다각형 형태로 접히도록 구성되는 기판 조립체, 상기 기판 조립체의 내측에 위치하고, 중공형의 내부 공간에 방열핀이 구비되는 방열구조체, 및 상기 기판 조립체와 상기 방열구조체를 수용하는 하우징을 포함한다.

Description

전자 제어 장치{Electronic control apparatus}

본 발명은 전자 제어 장치에 관한 것으로, 특히 방열 구조가 적용된 전자 제어 장치에 관한 것이다.

제어를 위한 전자 소자와 상기 전자 소자가 장착되는 인쇄 회로 기판을 포함하는 전자 제어 장치가 다양한 분야에서 사용된다.

대표적으로 차량에는 각종 장치를 전자적으로 제어하는 ECU(electronic control unit) 등의 전자 제어 장치가 탑재된다. 이러한 전자 제어 장치는 차량의 각 부분에 설치되어 있는 센서 또는 스위치 등으로부터 정보를 제공받고, 이렇게 제공받은 정보를 처리하여 차량의 승차감 및 안전성 향상을 도모하거나, 운전자 및 탑승자에게 각종 편의를 제공하기 위한 여러 전자제어를 수행하는 기능을 한다.

이러한 ECU 등을 포함하는 차량의 전자 제어 장치는 하우징과, 하우징의 내부에 수납되는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board : PCB)과, 외부의 소켓 연결을 위해 상기 회로 기판의 일측에 결합되는 커넥터 등을 포함하는 구조로 이루어진다.

제어 기능이 다양화되고 복잡해짐에 따라 인쇄 회로 기판의 크기가 커지는 한편, 외부의 다양한 기기와의 연결을 통해 커넥터도 증가될 필요가 있다.

미국등록특허 제9320168호는 복수의 PCB를 내장하는 형태의 제어 장치를 개시한다.

그러나, 공간의 효과적인 활용과 장치의 소형화 및 방열 등을 위한 보다 개선된 전자 제어 장치가 계속해서 요구되는 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 방열 효율이 향상되고 소형화가 가능한 전자 제어 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치는 복수의 기판이 연결되어 다각형 형태로 접히도록 구성되는 기판 조립체; 상기 기판 조립체의 내측에 위치하고, 중공형의 내부 공간에 방열핀이 구비되는 방열구조체; 및 상기 기판 조립체와 상기 방열구조체를 수용하는 하우징;을 포함한다.

상기 방열구조체는, 상기 복수의 기판 각각에 면접하도록 다각형 형태로 형성될 수 있다.

상기 방열핀은, 상기 방열구조체의 내주면에 반경방향으로 돌출 형성되고, 상기 방열구조체의 내주를 따라 소정 간격마다 형성될 수 있다.

상기 복수의 기판은, 플렉서블 연결부에 의해 서로 연결될 수 있다.

상기 기판 조립체는 상기 복수의 기판 각각의 일측단에 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다.

상기 하우징은, 일단이 개방되어 개구부를 가지는 측벽과, 상기 측벽의 타단에 결합되어 폐쇄하는 바닥판을 포함하고, 상기 기판과 상기 방열구조체는 상기 개구부를 통해 투입되어 상기 측벽의 내측에 수용될 수 있다.

상기 바닥판에는 상기 방열구조체의 내부 공간과 연통하는 통기공이 형성될 수 있다.

상기 하우징의 일단에 결합되는 냉각팬 조립체를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각팬 조립체는, 상기 하우징의 일단에 결합되는 팬하우징과, 상기 팬하우징의 내측에 구비되는 냉각팬부를 포함할 수 있다.

상기 팬하우징은, 중공형의 내부 공간에 상기 냉각팬부가 구비되는 원통부재와, 상기 원통부재의 외주를 따라 연장 형성되고, 상기 원통부재의 반경방향으로 돌출 형성되는 다각판부재를 포함하고, 상기 다각판부재에는 상기 커넥터가 끼워지도록 끼움홀이 복수개 형성될 수 있다.

상기 하우징의 상기 측벽, 상기 바닥판, 상기 팬하우징의 상기 다각판부재, 및 상기 기판 조립체의 상기 커넥터에 의해 상기 복수의 기판이 위치하는 밀폐 공간이 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치에 의하면, 기판 조립체가 다각형 형태로 접히고 나서 복수의 기판이 방열구조체에 면접하도록 배치되면, 방열구조체를 통해 복수의 기판 각각에서 발생한 열을 공기 중으로 효과적으로 방출할 수 있어 방열 효율이 향상된다.

또한, 복수의 기판을 하우징 내에 배치할 수 있어 전체 장치의 소형화가 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치를 다양한 각도에서 바라본 도면이고, 도 3의(a)는 전자 제어 장치의 평면도이고, 도 3의(b)는 전자 제어 장치의 측면도이며, 도 3의(c)는 전자 제어 장치의 배면도이다.
도 4는 도 3의(a)의 A-A’선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치에 있어서, 배기팬부를 추가로 구비하는 것을 도시한 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치의 분해사시도이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치를 다양한 각도에서 바라본 도면이고, 도 3의(a)는 전자 제어 장치의 평면도이고, 도 3의(b)는 전자 제어 장치의 측면도이며, 도 3의(c)는 전자 제어 장치의 배면도이다. 도 4는 도 3의(a)의 A-A’선에 따른 단면도이다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치(100)는, 방열 효율 향상과 소형화를 위한 것으로서, 기판 조립체(110), 방열구조체(120), 하우징(130), 및 냉각팬 조립체(140)를 포함한다.

기판 조립체(110)는 일측에 커넥터(113)가 연결된 기판(111)을 복수 포함하고, 상기 복수의 기판(111)중 어느 하나는 플렉서블 연결부(115)를 통해 인접하는 적어도 하나의 기판(111)과 연결될 수 있다. 복수의 기판(111)을 포함한 기판 조립체(110)는 다각형 형태로 접힐 수 있고, 그 내부에 방열구조체(120)가 위치할 수 있다.

방열구조체(120)는 기판 조립체(110)의 내측에 위치하는 통 형상 구조로 구성되고, 방열구조체(120)의 중공형의 내부 공간에는 방열핀(121)이 구비된다.

하우징(130)은 기판 조립체(110)와 방열구조체(120)를 수용한다. 냉각팬 조립체(140)는 하우징(130)에 결합되어 냉각용 바람을 방열구조체(120)에 제공한다.

방열구조체(120)는 다각형 형태의 통 형상 구조일 수 있고, 기판 조립체(110)가 다각형 형태로 접히는 경우, 복수의 기판(111) 각각은 방열구조체(120)에 면접하도록 배치될 수 있다. 방열구조체(120)는 기판(111)에 구비된 전자 소자로부터 발생하는 열을 흡수하여 공기 중으로 방출한다. 하우징(130)은 복수의 기판(111)을 감싸서 보호한다. 냉각팬 조립체(140)는 방열구조체(120)를 향해 냉각용 바람을 불어넣어 방열구조체(120)의 방열 효율을 증대시킨다.

따라서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치(100)는, 기판 조립체(110)가 다각형 형태로 접히고 나서 복수의 기판(111)이 방열구조체(120)에 면접하도록 배치되면, 방열구조체(120)를 통해 복수의 기판(111) 각각에서 발생한 열을 공기 중으로 효과적으로 방출할 수 있어 방열 효율이 향상된다. 또한, 복수의 기판(111)을 하우징(130) 내에 배치할 수 있어 전체 장치의 소형화가 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치(100)의 상세 구성에 대해 추가로 설명하면 다음과 같다.

기판 조립체(110)는, 복수의 기판(111)과 복수의 기판(111) 각각에 결합되는 커넥터(113)를 포함한다. 복수의 기판(111) 각각은 일면에 전자소자가 실장된 인쇄 회로 기판일 수 있다. 복수의 기판(111)은 폭보다 긴 길이를 가지는 사각판 형상일 수 있다. 복수의 기판(111)은 폭 방향 양측단이 플렉서블 연결부(115)에 의해 서로 연결될 수 있다. 플렉서블 연결부(115)는 플렉서블한 재질로 구성된다. 플렉서블 연결부(115)는 인접하는 기판(111)이 상대적으로 접힐 수 있도록 하며, 이를 통해 기판 조립체(110)가 다각형 형태로 접히도록 한다. 여기서, 기판 조립체(110)는 플렉서블 연결부(115)에 의해 육각형 형태로 접힐 수 있으나, 기판(111)의 개수에 따라 삼각, 사각, 오각 및 그 이상의 각을 가지는 다각형 형태로 접힐 수 있다.

복수의 기판(111) 각각은 실장된 전자소자를 통해 전자 제어 장치(100)에 연결된 외부 전자기기(미도시)를 제어할 수 있다. 복수의 기판(111)은 외부 전자기기와 전기 신호를 송수신할 수 있도록 커넥터(113)가 전기적 및 기계적으로 연결된다.

커넥터(113)는 복수의 기판(111) 각각에 실장된 전자소자와 전기적으로 연결되는 커넥터핀(미도시)과, 복수의 기판(111) 각각에 기계적으로 결합되는 핀커버를 포함하여 구성될 수 있다. 커넥터(113)는 외부 전자기기와 결합되는 경우, 기판(111)과 외부 전자기기를 전기적으로 연결한다. 커넥터(113)는 복수의 기판(111) 각각의 일측단에 결합될 수 있다. 이는 하우징(130) 내부에 복수의 기판(111)이 수용되는 경우, 하우징(130) 내부에 커넥터(113)가 위치되지 않도록 한다. 즉, 커넥터(113)는 하우징(130)의 외부에 위치하여 외부 전자기기와 연결될 수 있다.

방열구조체(120)는 기판 조립체(110)의 내측에 위치할 수 있다. 방열구조체(120)는 다각형 형태의 통 형상 구조일 수 있다. 방열 구조체(120)는 중공형의 내부 공간을 구비한다. 방열구조체(120)는 내부 공간에 방열핀(121)이 구비된다.

방열구조체(120)는 기판 조립체(110)의 내측에서 복수의 기판(111) 각각에 면접하도록 구성된다. 방열구조체(120)는 다각형 형태의 외벽면과, 원형의 내주면을 가지도록 형성된다. 방열구조체(120)는 바람직하게 육각형 형태의 외벽면을 가지나, 필요에 따라 삼각, 사각, 오각 또는 그 이상의 각을 가지도록 형성될 수 있다. 방열구조체(120)의 외벽면에는 복수의 기판(111) 각각이 면접하도록 배치된다. 또한 방열구조체(120)의 외벽면에는 방열물질(123)이 구비될 수 있다. 예컨대, 방열 물질(123)은 써멀 그리스(thermal grease)일 수 있다. 방열 물질(123)은 반고체 형태로 방열구조체(120)의 외벽면에 도포될 수 있다. 또한, 방열 물질(123)은 방열 패드 형태로 방열구조체(120)의 외벽면에 부착될 수 있다. 방열 물질(123)은 전자 소자가 실장된 기판(111)의 상부면과 반대편 기판(111)의 하부면에 접촉하여 기판(111)으로부터 방열구조체(120)의 외벽면으로 열전달이 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다. 상기한 방열 물질(123)은 방열구조체(120)의 외벽면을 대신하여 기판(111)의 하부면에 도포될 수도 있다.

방열핀(121)은 방열구조체(120)의 내주면에 돌출하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 방열핀(121)은 방열구조체(120)의 상단에서 하단까지 연장 형성될 수 있다. 또한, 방열핀(121)은 방열구조체(120)의 내주면에서 반경방향 내측으로 소정 높이로 돌출되어 형성될 수 있다. 방열핀(121)은 방열구조체(120)의 내주를 따라 소정 간격마다 형성될 수 있다.

방열구조체(120)와 방열핀(121)은 열전도가 뛰어난 금속재질로 구성될 수 있다. 방열구조체(120)와 방열핀(121)은 복수의 기판(111)에서 발생한 열을 흡수하여 공기 중으로 방출한다. 방열구조체(120)와 방열핀(121)에 의해 뜨거워진 공기는 하우징(130)의 통기공(vt)을 통해 외부로 배출된다.

하우징(130)은 기판 조립체(110)와 방열구조체(120)를 수용하도록 구성된다. 하우징(130)은 측벽(131)과, 측벽(131)의 하부를 폐쇄하는 바닥판(133)을 포함하는 통 형상으로 구성되고, 측벽(131)의 상부는 개방되어 개구부가 형성된다.

하우징(130)의 측벽(131)은 육각형 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉 하우징(130)의 측벽(131)은 기판 조립체(110)의 접힌 형태 또는 방열구조체(120)의 외벽면 형태에 맞춰 다각형 형태로 이루어질 수 있다. 하우징(130)의 측벽(131)은 단면 직경이 기판 조립체(110) 또는 방열구조체(120)보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 기판 조립체(110)와 방열구조체(120)가 하우징(130)의 개구부를 통해 투입되어 하우징(130)의 측벽(131) 내측에 수용되도록 한다.

하우징(130)의 측벽(131) 내측에 기판 조립체(110)와 방열구조체(120)가 수용되는 경우, 방열구조체(120)는 하우징(130)의 바닥판(133)에 맞닿도록 배치되고, 커넥터(113)는 측벽(131)의 상부 내주면에 면접하도록 배치된다. 이때 커넥터(113)는 측벽(131)의 상부를 부분적으로 폐쇄한다. 측벽(131)의 일부 개방된 상부는 후술할 다각판부재(141b)에 의해 완전 폐쇄된다. 이를 통해 하우징(130)의 측벽(131), 하우징(130)의 바닥판(133), 커넥터(113), 다각판부재(141b)는 기판(111)을 감싸서 외부 환경으로부터 보호한다. 즉 하우징(130)의 측벽(131), 바닥판(133), 커넥터(113), 및 다각판부재(141b)는 밀폐 공간(sp)을 형성하게 되고, 기판(111)은 밀폐 공간(sp)에 위치함으로써 외부환경으로부터 보호된다.

하우징(130)의 바닥판(133)은 방열구조체(120)의 내부 공간과 연통하는 통기공(vt)이 형성된다. 통기공(vt)은 방열구조체(120)의 내경과 동일한 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 방열구조체(120) 내부의 뜨꺼워진 공기는 상기한 통기공(vt)을 통해 외부로 배출된다.

냉각팬 조립체(140)는 하우징(130)의 상단에 결합되는 팬하우징(141)과, 팬하우징(141)의 내측에 구비되는 냉각팬부(143)를 포함할 수 있다.

팬하우징(141)은 중공형의 내부 공간에 상기 냉각팬부(143)가 구비되는 원통부재(141a)와, 원통부재(141a)의 하부 외주를 따라 연장 형성되고, 반경방향 외측으로 돌출 형성되는 다각판부재(141b)를 포함할 수 있다.

원통부재(141a)는 방열구조체(120)와 동일한 내경을 가지도록 형성될 수 있다. 원통부재(141a)는 냉각팬부(143)를 수용하도록 적절한 높이를 가지도록 형성된다.

다각판부재(141b)는 기판 조립체(110)의 접힌 형태 또는 방열구조체(120)와 동일한 다각형 형태로 형성될 수 있다. 다각판부재(141b)는 하우징(130)의 상단에 접하고 별도의 고정부재(미도시)에 의해 하우징(130)과 결합될 수 있다. 다각판부재(141b)는 하우징(130)의 일부 개방된 상부를 폐쇄할 수 있다.

다각판부재(141b)는 커넥터(113)가 끼워지는 끼움홈(ch)이 형성될 수 있다. 끼움홈(ch)은 커넥터(113)의 개수에 맞춰 복수개 형성된다. 여기서, 커넥터(113)는 다각판부재(141b)와 하우징(130)이 결합하는 경우, 하우징(130) 외부에서 끼움홈(ch)에 끼워져 위치함으로써 외부 전자기기와 연결될 수 있다. 끼움홈(ch)에는 둘레를 따라 실링부재(미도시)가 구비될 수 있다. 실링부재는 커넥터(113)가 끼움홈(ch)에 끼워지는 경우, 커넥터(113)와 다각판부재(141b) 사이의 기밀을 유지한다. 이를 통해 실링부재는 상기한 바 있는 밀폐 공간(sp)에 수분, 먼지 등의 이물질이 유입되는 것을 차단한다.

냉각팬부(143)는 방열구조체(120)에 냉각용 바람을 불어 넣는 것으로서, 팬허브(143a)와 팬날개(143b)를 포함한다. 팬허브(143a)는 별도의 구동수단(미도시)에 의해 회전한다. 여기서, 구동수단은 모터일 수 있다. 모터는 별도의 지지대(미도시)에 의해 팬하우징(141)에 연결될 수 있다. 모터의 구동축은 팬허브(143a)에 끼움 결합될 수 있다. 이를 통해 팬허브(143a)는 모터의 구동축의 회전에 따라 연동 회전할 수 있다.

팬날개(143b)는 팬허브(143a)의 외주를 따라 소정 간격마다 형성된다. 팬날개(143b)는 팬허브(143a)의 회전시 바람을 형성하여 방열구조체(120)에 제공한다. 팬날개(143B)는 바람을 통해 방열구조체(120)를 냉각함과 동시에 방열구조체(120)에 의해 뜨거워진 공기를 하우징(130)의 통기공(vt)을 통해 배출한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 장치에 있어서, 배기팬부를 추가로 구비하는 것을 도시한 측면도이다.

도 5를 참고하면, 배기팬부(150)는 냉각팬 조립체(140)가 결합되는 하우징(130)의 상단과 반대편 하우징(130)의 바닥판(133)에 결합될 수 있다. 배기팬부(150)는 하우징(130)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 배기팬부(150)는 팬허브, 팬허브에 구비되는 팬날개, 팬허브를 회전 구동하는 모터 등을 포함하여 구성될 수 있다. 배기팬부(150)는 동작시 방열구조체(120) 내부의 뜨거워진 공기가 통기공(vt)을 통해 더욱 원활히 배출되도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

100: 전자 제어 장치
110: 기판 조립체
111: 기판
113: 커넥터
120: 방열구조체
121: 방열핀
130: 하우징
131: 측벽
133: 바닥판
140: 냉각팬 조립체
141: 팬하우징
141a: 원통부재
141b: 다각판부재
Ch: 끼움홀
143: 냉각팬
143a: 팬허브
143b: 팬날개
150: 배기팬부

Claims (11)

1. 복수의 기판이 연결되어 다각형 형태로 접히도록 구성되는 기판 조립체;
   상기 기판 조립체의 내측에 위치하고, 중공형의 내부 공간에 방열핀이 구비되는 방열구조체; 및
   상기 기판 조립체와 상기 방열구조체를 수용하는 하우징;을 포함하고,
   상기 하우징은, 일단이 개방되어 개구부를 가지는 측벽과, 상기 측벽의 타단에 결합되어 폐쇄하는 바닥판을 포함하고, 상기 기판과 상기 방열구조체는 상기 개구부를 통해 투입되어 상기 측벽의 내측에 수용되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열구조체는, 상기 복수의 기판 각각에 면접하도록 다각형 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방열핀은, 상기 방열구조체의 내주면에 반경방향으로 돌출 형성되고, 상기 방열구조체의 내주를 따라 소정 간격마다 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서,상기 복수의 기판은, 플렉서블 연결부에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판 조립체는 상기 복수의 기판 각각의 일측단에 연결되는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 바닥판에는 상기 방열구조체의 내부 공간과 연통하는 통기공이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 하우징의 일단에 구비되는 냉각팬 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 냉각팬 조립체는,
   상기 하우징의 일단에 결합되는 팬하우징과, 상기 팬하우징의 내측에 구비되는 냉각팬부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 팬하우징은,
    중공형의 내부 공간에 상기 냉각팬부가 구비되는 원통부재와, 상기 원통부재의 외주를 따라 연장 형성되고, 상기 원통부재의 반경방향으로 돌출 형성되는 다각판부재를 포함하고,
    상기 다각판부재에는 상기 커넥터가 끼워지도록 끼움홀이 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 하우징의 측벽과 바닥판, 상기 냉각팬 조립체의 다각판부재, 및 상기 기판 조립체의 커넥터에 의해 상기 복수의 기판이 위치하는 밀폐 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 장치.

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