KR102152512B1 - 정류식 전기 모터를 위한 간섭 억제 모듈, 및 이러한 간섭 억제 모듈을 포함하는 차량 - Google Patents

정류식 전기 모터를 위한 간섭 억제 모듈, 및 이러한 간섭 억제 모듈을 포함하는 차량 Download PDF

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마티아스 큐텐
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콘티 테믹 마이크로일렉트로닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은 정류식 전기 모터(2)를 위한 간섭 억제 모듈(5)에 관한 것이다. 간섭 억제 모듈은 다음의 부품을 포함한다: - 회로 지지체(5.1), - 회로 지지체(5.1) 상에 배치된 전자 회로 조립체(5.2), - 형태-피팅 및 결합 방식으로 전자 회로 조립체(5.2)를 둘러싸는 캡슐화 장치(5.3), 및 - 전자 회로 조립체(5.2)와 정류식 전기 모터(2)의 제어 유닛(4)의 전기적 접촉을 위해 제공된 적어도 하나의 인터페이스(5.4)를 포함한다. 또한, 본 발명은, 이러한 간섭 억제 모듈(5)을 제조하는 방법 및 이러한 간섭 억제 모듈(5)을 포함하는 차량(1)에 관한 것이다.

Description

정류식 전기 모터를 위한 간섭 억제 모듈, 및 이러한 간섭 억제 모듈을 포함하는 차량
본 발명은, 정류식 전기 모터(electrically commutated electric motor)를 위한 간섭 억제 모듈에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 이러한 간섭 억제 모듈을 제조하는 방법 및 이러한 간섭 억제 모듈을 포함하는 차량에 관한 것이다.
정류식 전기 모터는, 충분히 공지되어 있으며, 브러시 정류식 모터에 비해 마모 부품의 수가 감소된다는 점에 의해 차별된다. 이러한 전기 모터는, 예를 들어, 서로 결합하여 기어드 모터(geared motor)를 형성하는 차량 트랜스미션에 사용된다.
이러한 전기 모터는, 예를 들어, 펄스폭 변조에 의해 동작되는 전력 전자 시스템에 의해 기동되며, 상기 전력 전자 시스템은, 제어 장치, 예를 들어, 트랜스미션 제어 장치에 집적된다. 이 경우, 전력 전자 시스템의 회로는, 입력 전압, 예를 들어, 차량 온보드 전력 공급 시스템의 12V의 공급 전압을 3상 전압으로 분압하는 3개의 분압기를 포함하며, 각각의 상 전압은 예를 들어 120°만큼 시간적으로 서로 오프셋된다. 이것은 전기 모터가 3상 교류를 사용하여 동작된다는 것을 의미한다.
상 전압은 펄스폭 변조 때문에 바람직하지 않은 전압 피크를 가질 수 있으므로, 상 전압을 평활화하는 데 간섭 억제가 필요하다. 예를 들어, 세라믹 커패시터 또는 전해 커패시터가 간섭 억제 구성요소로서 사용되지만, 그러나, 이들 커패시터는 열 안정성이 낮다.
본 발명의 배경기술은 공개특허공보 WO2014-094754 A1(2014.06.26. 공개) 및 EP 1677583 A1(2006.07.05. 공개)에 개시되어 있다.
따라서, 본 발명은, 종래 기술에 비해 개선된, 정류식 전기 모터를 위한 간섭 억제 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 종래 기술에 비해 개선된, 이러한 간섭 억제 모듈을 제조하는 적합한 방법 및 이러한 간섭 억제 모듈을 포함하는 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 유리한 구성은 종속항들의 청구 대상이다.
간섭 억제 모듈에 관하여, 목적은 청구항 제1항에서 특정된 특징부를 사용하는 발명에 따라 달성된다. 방법에 관하여, 목적은 청구항 제9항에서 특정된 특징부를 사용하여 달성된다. 차량에 관하여, 목적은 청구항 제10항에서 특정된 특징부를 사용하는 발명에 따라 달성된다.
정류식 전기 모터를 위한 간섭 억제 모듈은, 회로 캐리어, 회로 캐리어 상에 배치된 전자 회로 장치, 형태-피팅(form-fitting) 및 물질 결합 방식으로 전자 회로 장치를 둘러싸는 캡슐화 장치, 및 전자 회로 장치와 정류식 전기 모터의 제어 유닛의 전기적 접촉-접속을 위해 제공된 적어도 하나의 인터페이스를 포함한다.
전기 모터의 제어 유닛과는 별개인 간섭 억제 모듈에 의해, 회로 캐리어를 전자 회로 장치로 채울 수 있으며, 이러한 전자 회로 장치는, 특히, 제어 유닛의 전자 장치 공간의 외부에 간섭 억제 구성요소들을 포함한다. 간섭 억제 구성요소, 예를 들어, 전해 커패시터는 일반적으로 매우 큰 공간을 필요로 하며 또한 열 안정성이 낮아서, 종래 기술에 비해 설치 공간을 위한 최적의 방식으로 간섭 억제 구성요소들을 배치하고 전자 회로 장치의 수명을 증가시키는 것은, 본 발명에 따른 별도의 간섭 억제 모듈에 의해 가능해진다.
또한, 종래 기술에 비해, 간섭 억제 모듈은, 실질적으로 평평하도록 그리고 이 경우에는 모듈식으로 확장 가능하도록 설계될 수 있다. 간섭 억제 모듈을 수리하는 경우, 교체도 쉽게 될 수 있다. 또한, 간섭 억제 모듈은 제어 유닛과는 별도로 제조될 수 있고, 전자 회로 장치가 캡슐화 장치에 의해 외부 영향, 예를 들어, 트랜스미션 오일로부터 보호되므로, 간섭 억제 모듈을 보호하기 위한 제어 유닛 상의 별도의 하우징은 필요하지 않다.
간섭 억제 모듈은, 예를 들어, 차량의 기어드 모터를 기동하는 트랜스미션 제어 장치에 결합될 수 있다. 이 경우, 제어 유닛은 트랜스미션 제어 장치이며, 전기 모터는, 차량의 트랜스미션과 함께 기어드 모터를 형성한다.
본 발명의 일 구성에 따르면, 간섭 억제 모듈의 전기적 접촉-접속을 위한 인터페이스는, 회로 캐리어 내에 집적되는 리드 프레임으로서 설계된다.
대체 구성에 있어서, 인터페이스는, 회로 캐리어에 집적된 전기 라인 소자에 의해 전자 회로 장치에 전기적으로 접속되는 노출된 접촉 면을 포함한다. 제어 유닛의 반대측을 향하는 간섭 억제 모듈의 일 측면은, 단락을 방지할 수 있도록 개방된 전기 접촉점을 갖지 않는 것이 편리하다.
또한, 본 발명의 일 구성에 따르면, 인터페이스는 플러그 모듈로서 설계될 수 있고, 이것은, 적어도 하나의 전기 접촉 핀 및 형태-피팅 및 물질 결합 방식으로 접촉 핀을 둘러싸는 추가 캡슐화 장치를 갖는다. 이 경우, 간섭 억제 모듈은 제어 유닛에 쉽게 접속될 수 있다.
캡슐화 장치 및 추가 캡슐화 장치는 바람직하게 일체로 형성된다. 이에 따라, 간섭 억제 모듈은, 별도의 하우징을 형성할 필요가 없으므로, 플러그 모듈과 함께 매우 쉽게 제조될 수 있다.
전자 회로 장치는, 바람직하게 물질 결합에 의해 회로 캐리어에 접속된다. 예를 들어, 전자 회로 장치는, 예를 들어, 열 전도성 접착제에 의해 회로 캐리어에 접착성 결합된다. 대안으로, 전자 회로 장치는, 또한, 회로 캐리어에 솔더링되거나 용접될 수 있다. 또한, 전자 회로 장치와 회로 캐리어 간의 전기적 접촉-접속을 위한 본딩 와이어를 제공할 수 있다. 또한, 예를 들어, 나사 부착점인 소켓에 의해, 또는 기하학적 보유지지 구조, 예컨대, 보유지지 클램프에 의해 기계적 고정이 가능하다.
간섭 억제 구성요소로서, 전자 회로 장치는, 적어도 하나의 커패시터, 예를 들어, 세라믹 커패시터 또는 전해 커패시터를 갖는다.
또한, 정류식 전기 모터를 위한 간섭 억제 모듈을 제조하는 방법을 제공하며, 전자 회로 장치는 회로 캐리어의 적어도 하나의 평평한 측면 상에 배치되고 이러한 측면에 고정되며, 전자 회로 장치와 정류식 전기 모터의 제어 유닛의 전기적 접촉-접속을 위한 적어도 하나의 인터페이스는 회로 캐리어에 집적되고, 적어도 전자 회로 장치에는 경화성 캡슐화 물질이 제공되며, 경화성 캡슐화 물질은, 경화시, 형태-피팅 및 물질 결합 방식으로 전자 회로 장치에 접속되며, 전자 회로 장치를 일체로 캡슐화한다.
이 방법은 간섭 억제 모듈을 제조할 수 있게 하며, 이러한 간섭 억제 모듈은 간단하면서 비용 효과적인 방식으로 전기 모터를 기동하기 위한 제어 유닛에 쉽게 결합될 수 있다.
또한, 정류식 전기 모터, 전기 모터를 기동하기 위한 제어 유닛, 및 제어 유닛에 적어도 전기적으로 접속된, 본 발명에 따른 간섭 억제 모듈을 포함하는 차량을 제공한다.
전자 회로 장치의 수명이 간섭 억제 모듈에 의해 증가된다는 사실에 따라, 전기 모터 및 이에 따라 예를 들어 차량의 기어드 모터의 기능은, 장기간 동안 유지될 수 있다. 따라서, 차량은, 종래 기술에 비해 수명과 기능에 관하여 개선된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 더욱 상세히 설명한다. 도면에서,
도 1은 전기 모터, 전기 모터를 기동하기 위한 제어 유닛, 및 본 발명에 따른 간섭 억제 모듈을 포함하는 차량을 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 일반적인 실시예에서의 간섭 억제 모듈을 개략적으로 도시한 도면; 및
도 3 내지 도 6은 다양한 예시적 구성의 간섭 억제 모듈의 단면을 개략적으로 도시한 도면.
모든 도면에 있어서, 동일한 참조 부호는 상호 대응하는 부분들에 대하여 사용된다.
도 1은 상당히 간략한 방식으로 차량(1)을 개략적으로 도시한다.
차량(1)은 정류식 전기 모터(2)를 포함하고, 차량(1)의 트랜스미션(3)을 포함하는 예시적인 본 실시예에서, 이러한 모터는 기어드 모터(GM)를 형성하며 제어 유닛(4)에 의해 기동된다.
트랜스미션(3)은, 예를 들어, 자동 차량 트랜스미션이며, 자동 차량 트랜스미션의 기어 단계들은 전기 모터(2)에 의해 조정된다.
전기 모터(2)는 전기적으로 정류되며 따라서 브러시리스 모터로서 설계된다. 전기 모터(2)는 제어 유닛(4)에 의해 기동되며, 이를 위해, 제어 유닛은, 예를 들어, 펄스폭 변조에 의해 동작되는 전력 전자 시스템(여기에 도시되지는 않음)을 갖는다.
상술한 바와 같이, 전력 전자 시스템은, 입력 전압, 예를 들어, 차량(1)의 온보드 전력 공급 시스템의 12V의 공급 전압을 3상 전압으로 분압하는 3개의 분압기를 포함하며, 각각의 상 전압은 예를 들어 120°만큼 시간적으로 서로 오프셋된다. 이것은 전기 모터(2)가 3상 교류를 사용하여 동작된다는 것을 의미한다.
상 전압은 펄스폭 변조로 인해 바람직하지 않은 전압 피크를 가질 수 있으므로, 본 발명에 따른 간섭 억제 모듈(5)이 제공되는데, 이것은 상 전압을 평활화하는 데 필요하다.
간섭 억제 모듈(5)은, 전기적으로 그리고 적절하게는 기계적으로 제어 유닛(4)에 접속되고, 별도의 모듈로서 제조 및 조립된다.
도 2는 일반적인 실시예의 간섭 억제 모듈(5)을 매우 간략한 방식으로 도시한다.
간섭 억제 모듈(5)은, 회로 캐리어(5.1), 예를 들어, 전자 회로 장치(5.2)가 배치되고 예를 들어 접착성 본딩, 용접, 또는 솔더링에 의해 물질 결합 방식으로 전자 회로 장치에 고정되는 소위 HDI 인쇄 회로 기판을 포함한다.
전자 회로 장치(5.2)는, 소정의 수의 커패시터, 특히 전해 커패시터 및/또는 세라믹 커패시터를 간섭 억제 구성요소로서 포함한다. 간섭 억제 구성요소는, 예를 들어, 와이어 본딩, 솔더링, 용접, 및/또는 열 전도성 접착제를 사용하여 회로 캐리어(5.1)에 전기적으로 접속된다.
캡슐화 장치(5.3)는, 회로 캐리어(5.1) 상의 모든 구성요소, 즉, 구체적으로, 전자 회로 장치(5.2)를 완전히 일체로 둘러싸며, 이때, 모든 구성요소는, 예를 들어, 파일링(filings), 트랜스미션 오일 등의 외부 영향으로부터 보호된다.
캡슐화 장치(5.3)의 일체형 설계 때문에, 전자 회로 장치(5.2)의 내부 공간은, 또한, 개방 인터페이스가 방지되도록 폐쇄된다. 종래 기술에 비해 설치 공간 요건이 감소된 전자 시스템 보호 및 하우징 설계의 최적의 조합이 캡슐화 장치(5.3)에 의해 가능해진다. 또한, 캡슐화 장치(5.3) 때문에 별도의 하우징이 필요하지 않다.
캡슐화 장치(5.3)는, 캡슐화 장치와 전자 회로 장치(5.2) 간의 형태-피팅와 물질 결합이 특히 쉽게 생성될 수 있도록 경화성 물질, 예를 들어, 열경화성 수지(thermoset)로 형성되는 것이 바람직하다. 경화성 물질은, 이 경우, 압축 성형, 트랜스퍼 성형, 또는 대안으로 사출 성형에 의해 도포될 수 있다.
간섭 억제 모듈(5)은, 전자 회로 장치(5.2)를 제어 유닛(4)의 전력 전자 시스템에 전기적으로 접촉-접속하도록 제공되는 적어도 하나의 인터페이스(5.4)를 더 포함한다.
인터페이스(5.4)는 다양한 방식으로 형성될 수 있으며, 이는 다음에 따르는 도 3 내지 도 6에서 더욱 상세히 다룬다.
도 3 내지 도 6은 본원에서 간섭 억제 모듈(5)의 다양한 예시적 구성을 도시하며, 간섭 억제 모듈(5)은, 각각의 경우에 단면도로, 특히, 종단면도로 도시되어 있다.
도 3에서, 인터페이스(5.4)는 리드 프레임(S)으로서 설계되고, 서로 평행하게 이어지는 2개의 도전체는, 회로 캐리어(5.1)를 통해 안내되고 회로 캐리어(5.1)의 채워진 평평한 면으로부터 상측으로 돌출된다. 리드 프레임(S)은, 예를 들어, 회로 캐리어(5.1)에서 이어지는 리드 프레임 섹션에 의해 전자 회로 장치(5.2)에 도전성 접속된다.
이 경우, 회로 캐리어(5.1)의 채워진 평평한 면은, 예를 들어, 제어 유닛(4)을 향하는 면이다. 회로 캐리어(5.1)의 채워지지 않은 평평한 면은 제어 유닛(4)의 반대측을 향하고, 회로 캐리어(5.1)의 채워지지 않은 평평한 면을 넘어 돌출되는 도전체의 부분은 전기 절연 물질을 사용하여 밀봉된다. 대안으로, 회로 캐리어(5.1)는, 또한, 제어 유닛(4)에 대해 상이하게 배향될 수 있다.
이것의 대안으로서, 케이블 또는 프레스인 접촉부가 유사한 방식으로 인터페이스(5.4)로서 배치되거나 통합될 수 있으며, 상기 인터페이스는, 각각의 경우에, 예를 들어, 회로 캐리어(5.1)에 집적된 도전체 트랙에 의해 전자 회로 장치(5.2)에 도전성 접속된다.
도 4에서, 인터페이스(5.4)는, 채워진 평평한 면 상에 또는 대안으로 회로 캐리어(5.1)의 평평한 반대측 면 상에 노출된 접촉 면(K)을 포함하고, 이러한 노출된 접촉 면은 회로 캐리어(5.1)에 집적된 라인 소자(L)에 접속된다. 라인 소자(L)는, 이 경우, 마찬가지로 도전체 트랙일 수 있고, 전자 회로 장치(5.2)에 전기적으로 접속될 수 있다.
전기 접촉 면(K)은, 이 경우, 표면 실장 부품의 형태로 설계되고 회로 캐리어(5.1) 상에 직접 솔더링되거나, 회로 캐리어(5.1)의 개방 도전체 면으로서, 예를 들어, 작은 아연 도금판 또는 구리 면으로서 설계된다. 접촉 면(K)은, 도전성 물질, 예컨대, 금속 또는 도전성 세라믹으로 형성되는 것이 편리하다.
이 경우, 회로 캐리어(5.1)의 채워지지 않은 평평한 면은 개방된 전기 접촉점을 갖지 않는 것이 바람직하다.
도 5와 도 6에서, 인터페이스(5.4)는, 각각의 경우에, 서로 평행하게 이어지는 두 개의 접촉 핀(KS)을 갖는 집적된 플러그 모듈(SM)로서 설계되며, 두 개의 접촉 핀은, 설치 공간에 따라, 회로 캐리어(5.1)의 채워진 평평한 면 위로 또는 아래로 직각으로 경사진다.
도 5에서, 접촉 핀들(KS)은, 전자 회로 장치(5.2)의 캡슐화 장치(5.3)와는 별도로 형성된 추가 캡슐화 장치(KP)에 의해 둘러싸여 있다.
도 6에서, 캡슐화 장치(5.3)와 추가 캡슐화 장치(KP)는, 간섭 억제 모듈(5)의 제조 동안 동일한 방법 단계에서 적용될 수 있도록 일체로 형성된다.
간섭 억제 모듈(5)은, 인터페이스(5.4)로서의 플러그 모듈(SM)에 의해 특히 쉽게 제어 유닛(4)에 접속될 수 있다. 제어 유닛(4)는 이러한 목적을 위해 플러그 모듈(SM)에 대응하는 플러그 소켓을 갖는다.
이 경우, 전기 접촉 핀들(KS)은, 양측으로부터, 예를 들어, 가압에 의해, 이어서 양측에서의 솔더링, 용접, 또는 접착성 본딩에 의해 배치될 수 있다. 대안으로, 전기 접촉 핀들(KS)은, 또한, 일측 상에 솔더링, 용접, 또는 접착성 본딩될 수 있다.
1: 차량 2: 전기 모터
3: 트랜스미션 4: 제어 유닛
5: 간섭 억제 모듈 5.1: 회로 캐리어
5.2: 전자 회로 장치 5.3: 캡슐화 장치
5.4: 인터페이스 GM: 기어드 모터
K: 접촉 면 KS: 접촉 핀
KP: 추가 캡슐화 장치 L: 라인 소자
S: 리드 프레임 SM: 플러그 모듈

Claims (10)

  1. 정류식 전기 모터(electrically commutated electric motor)(2)를 기동하기 위한 제어 유닛(4)에 적어도 전기적으로 접속되며, 상기 정류식 전기 모터(2)의 제어를 위한 3상 전압을 평활화하기 위한 간섭 억제 모듈(5)로서,
    회로 캐리어(5.1),
    상기 회로 캐리어(5.1) 상에 배치된 전자 회로 장치(5.2),
    형태-피팅(form-fitting) 및 물질 결합 방식으로 상기 전자 회로 장치(5.2)를 둘러싸는 캡슐화 장치(5.3), 및
    상기 전자 회로 장치(5.2)와 상기 정류식 전기 모터(2)의 제어 유닛(4)의 전기적 접촉-접속을 위해 상기 회로 캐리어(5.1)에 집적된 적어도 하나의 인터페이스(5.4)를 포함하고,
    상기 회로 캐리어(5.1) 및 상기 전자 회로 장치(5.2)는 상기 제어 유닛(4)의 영역 외부에 마련되고,
    상기 전자 회로 장치(5.2)는 상기 3상 전압을 평활화하기 위한 적어도 하나의 커패시터를 갖고,
    상기 인터페이스(5.4)는, 적어도 하나의 전기 접촉 핀(KS)과 상기 적어도 하나의 전기 접촉 핀(KS)을 형태-피팅 및 물질 결합 방식으로 둘러싸는 추가 캡슐화 장치(KP)를 갖는 플러그 모듈(SM)로서 설계된, 간섭 억제 모듈(5).
  2. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스(5.4)는 리드 프레임(S)으로서 설계된, 간섭 억제 모듈(5).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인터페이스(5.4)는, 상기 회로 캐리어(5.1)에 집적된 전기 라인 소자(L)에 의해 상기 전자 회로 장치(5.2)에 전기적으로 접속되는 노출된 접촉 면(K)을 포함하는 것을 특징으로 하는 간섭 억제 모듈(5).
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 캡슐화 장치(5.3)와 상기 추가 캡슐화 장치(KP)는 일체로 형성된, 간섭 억제 모듈(5).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전자 회로 장치(5.2)는 물질 결합 방식으로 상기 회로 캐리어(5.1)에 접속된, 간섭 억제 모듈(5).
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 커패시터는 전해 커패시터로서 설계된, 간섭 억제 모듈(5).
  9. 삭제
  10. 차량(1)으로서,
    정류식 전기 모터(2),
    상기 정류식 전기 모터(2)를 기동하기 위한 제어 유닛(4), 및
    상기 제어 유닛(4)에 적어도 전기적으로 접속된, 제1항 또는 제2항에 따른 간섭 억제 모듈(5)을 포함하는, 차량(1).
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