KR102512853B1 - 차량용 통합 컨트롤러 및 차량 - Google Patents

차량용 통합 컨트롤러 및 차량 Download PDF

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루린 정
아시 치
춘롱 리우
치웨이 쟌
요우신 장
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Abstract

차량용 통합 컨트롤러(A) 및 차량(B)에 있어서, 상기 통합 컨트롤러(A)는 박스 바디(10), 상기 박스 바디(10) 내에 배치되는 고압 배전 모듈(900), 상기 고압 배전 모듈(900)에 모두 연결되는 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600) 및 DC-DC 전압 변환기(700)를 포함하고; 상기 박스 바디(10)에는 상기 고압 배전 모듈(900), 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 상기 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 상기 조향 모터 컨트롤러(600) 및 상기 DC-DC 전압 변환기(700)에 대응되는 복수 개의 입출력 인터페이스가 설치된다.

Description

차량용 통합 컨트롤러 및 차량
본 출원은 2018년 7월 27일자로 출원된 중국 특허출원번호 201810847799.6의 우선권을 주장하며, 이는 인용에 의해 전체적으로 본 출원에 포함된다.
본 개시는 차량의 기술 분야에 관한 것으로, 구체적으로 차량용 통합 컨트롤러 및 차량에 관한 것이다.
관련 기술에서, 차량의 고압 시스템에서 컨트롤러 모듈들은 독립적으로 동작하고, 컨트롤러 모듈들이 스위칭 와이어 하니스(switching wire harness)를 통해 완성차의 동작을 실현한다. 컨트롤러 모듈이 독립적으로 작동하고 모듈들이 와이어 하니스를 통해 연결되기 때문에, 어떤 모듈에 고장이 있거나 노화되었는지 감지할 때 투입 비용이 높고 완성차의 조립 난이도가 증가된다.
본 개시는 관련 기술에서 차량의 고압 시스템에서 컨트롤러 모듈이 독립적으로 작동하며 와이어 하네스를 통해 연결되어 완성차의 작동을 실현함으로 인한 높은 감지 비용과 완성차의 조립 난이도 증가의 기술적 문제를 해결하기 위해, 차량 및 차량용 통합 컨트롤러를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시의 실시예의 제1 측면은 박스 바디, 상기 박스 바디 내에 배치되는 고압 배전 모듈, 상기 고압 배전 모듈에 모두 연결되는 좌측 구동 모터 컨트롤러, 우측 구동 모터 컨트롤러, 공기 압축기 모터 컨트롤러, 조향 모터 컨트롤러 및 DC-DC 전압 변환기를 포함하는 차량용 통합 컨트롤러로서, 상기 박스 바디에는 상기 고압 배전 모듈, 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러, 상기 우측 구동 모터 컨트롤러, 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러, 상기 조향 모터 컨트롤러 및 상기 DC-DC 전압 변환기에 대응되는 복수 개의 입출력 인터페이스가 설치되는 차량용 통합 컨트롤러를 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 박스 바디는 상부 박스 바디 및 하부 박스 바디를 포함하고; 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러 및 상기 우측 구동 모터 컨트롤러는 상기 상부 박스 바디 내에 장착되고; 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러, 상기 조향 모터 컨트롤러 및 상기 DC-DC 전압 변환기는 상기 하부 박스 바디 내에 장착되고; 상기 상부 박스 바디 및 상기 하부 박스 바디는 각각 상기 고압 배전 모듈이 내부에 설치되고; 상기 상부 박스 바디에는 상기 고압 배전 모듈에 모두 연결되는 배터리 팩 인터페이스 및 충전 커넥터 인터페이스가 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 상부 박스 바디에는 적어도 2 개의 배터리 팩 인터페이스 및 적어도 2 개의 충전 커넥터 인터페이스가 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 팩 인터페이스와 상기 고압 배전 모듈 사이의 연결 회로 및 상기 충전 커넥터 인터페이스와 상기 고압 배전 모듈 사이의 연결 회로에는 각각 자기 링 및 Y 커패시터가 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 상부 박스 바디는 상기 고압 배전 모듈에 연결되는 누전 센서가 내부에 더 설치되고, 상기 상부 박스 바디에는 상기 누전 센서에 대응되는 입출력 인터페이스가 설치된다.
일부 실시예에서, 상부 박스 바디는 상기 고압 배전 모듈에 연결되는 광 커플러 소결 검출기가 내부에 더 설치되고, 상기 상부 박스 바디에는 상기 광 커플러 소결 검출기에 대응되는 입출력 인터페이스가 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 상부 박스 바디와 상기 하부 박스 바디 사이에는 서로 독립적인 제1 냉각수로와 제2 냉각수로가 설치되고; 상기 우측 구동 모터 컨트롤러, 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러 및 상기 조향 모터 컨트롤러의 열은 상기 제1 냉각수로를 통해 방출되고; 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러 및 상기 DC-DC 전압 변환기의 열은 상기 제2 냉각수로를 통해 방출된다.
일부 실시예에서, 상기 상부 박스 바디는 상부 박스 바디 바닥벽 및 상기 상부 박스 바디 바닥벽 주위에 형성되는 상부 박스 바디 측벽을 포함하고; 상기 상부 박스 바디 바닥벽의 하면에는 서로 독립적인 제1 냉각수 트로프(trough)와 제2 냉각수 트로프가 형성되고; 상기 하부 박스 바디는 하부 박스 바디 상벽 및 하부 박스 바디 상벽 주위에 형성되는 하부 박스 바디 측벽을 포함하고; 상기 하부 박스 바디 상벽의 상면에는 서로 독립적인 제3 냉각수 트로프와 제4 냉각수 트로프가 형성되고; 상기 상부 박스 바디 바닥벽의 하면은 상기 하부 박스 바디 상벽의 상면에 부착되어, 상기 제1 냉각수 트로프와 상기 제4 냉각수 트로프가 함께 상기 제1 냉각수로를 정의하고, 상기 제2 냉각수 트로프와 상기 제3 냉각수 트로프가 함께 상기 제2 냉각수로를 정의한다.
일부 실시예에서, 상기 상부 박스 바디와 상기 하부 박스 바디는 볼트 및 마찰 용접에 의해 연결된다.
일부 실시예에서, 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러, 상기 조향 모터 컨트롤러 및 상기 DC-DC 전압 변환기는 상기 하부 박스 바디 상벽에 접촉된다.
일부 실시예에서, 상기 상부 박스 바디 바닥벽에는 상기 상부 박스 바디 바닥벽을 관통하는 2 개의 개구가 형성되고; 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러는 하나의 개구에 배치되어 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러의 방열 칼럼이 상기 제2 냉각수로 내의 냉각수와 접촉하도록 하고; 상기 우측 구동 모터 컨트롤러는 다른 하나의 개구에 배치되어 상기 우측 구동 모터 컨트롤러의 방열 칼럼이 상기 제1 냉각수로 내의 냉각수와 접촉하도록 한다.
일부 실시예에서, 상기 개구에는 보강 리브가 형성되고; 상기 보강 리브의 두 단부는 상기 개구의 한 쌍의 측면 에지에 연결되고; 상기 보강 리브는 냉각수의 유동 방향에 수직된다.
일부 실시예에서, 상기 개구에 대응하는 위치에서 상기 하부 박스 바디 상벽의 상면에는 보스가 형성되고; 상기 보스의 형상은 상기 개구의 형상에 맞추고; 상기 보스에는 상기 보강 리브를 수용하기 위한 수용 슬롯이 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 제1 냉각수로 내의 냉각수는 먼저 상기 조향 모터 컨트롤러를 냉각시킨 후 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러 및 상기 우측 구동 모터 컨트롤러를 냉각시키고; 상기 제2 냉각수로 내의 냉각수는 먼저 상기 DC-DC 전압 변환기를 냉각시킨 후 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러를 냉각시킨다.
일부 실시예에서, 상기 제1 냉각수로와 상기 제2 냉각수로는 대칭되게 배열된다.
본 개시의 실시예의 제2 측면은 차량을 제공하고, 상기 차량은 전술한 제1 측면의 어느 하나에 따른 통합 컨트롤러를 포함한다.
전술한 기술적 방안을 사용함으로써, 적어도 다음과 같은 기술적 효과를 얻을 수 있다.
좌측 구동 모터 컨트롤러, 우측 구동 모터 컨트롤러, 공기 압축기 모터 컨트롤러, 조향 모터 컨트롤러, DC-DC 전압 변환기 및 고압 배전 모듈을 박스 바디 내에 집적함으로써, 완성차의 배치 공간을 최적화시키며 개발 비용을 줄이고; 이러한 모듈은 박스 바디 내에 모두 집적되어 있으며 스위칭 구리 바를 통해 연결될 수 있어, 와이어 하니스 연결에 비해 어떤 모듈이 노화되고 있는지를 쉽게 감지하고 비용을 절감시키며 박스 바디 내의 모듈 교체도 용이하게 한다. 예를 들어, 수십 가지 유형의 차량에 사용되도록 다양한 차량 유형에 대응되는 모듈이 교체된다. 따라서, 본 개시는 컨트롤러의 플랫폼화를 실현하고, 관련 기술에서 차량의 고압 시스템에서 컨트롤러 모듈이 독립적으로 작동하고 와이어 하네스를 통해 연결되어 완성차의 작동을 실현함으로 인한 완성차의 높은 감지 비용과 조립 난이도 증가의 기술적 문제를 해결한다. 또한, 좌측 구동 모터 컨트롤러와 우측 구동 모터 컨트롤러를 집적하여 완성차의 휠 구동 또는 단일 모터 구동을 실현하고; 또한 고압 배전 모듈을 박스 바디 내에 집적되어, 교체를 위해 통합 컨트롤러를 제조업체에 반환하지 않고, 방전 퓨즈, 메인 퓨즈, 사전 충전 저항기 등 고압 배전 모듈 내의 마모 부품을 완성차에서 교체할 수 있어, 비용을 더욱 절감할 수 있다.
본 개시의 다른 특징 및 이점은 이하의 구체적 실시방식에서 상세하게 설명될 것이다.
첨부된 도면은 본 개시의 이해를 돕기 위해 제공된 것으로 본 명세서의 일부를 구성한다. 이하의 구체적인 설명과 함께 첨부된 도면은 본 개시를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 개시를 제한하는 것은 아니다. 첨부된 도면에서:
도 1은 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러의 회로 배치의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러의 완성차 연결을 위한 회로의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러에서 박스 바디의 개략 구조도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러에서 상부 박스 바디의 회로 배치의 개략도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러에서 하부 박스 바디의 회로 배치의 개략도이다.
도 6은 본 기새의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러에서 상부 박스 바디 및 하부 박스 바디의 개략적인 조립 분해도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시방식에 따른 상부 박스 바디의 개략 저면도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시방식에 따른 하부 박스 바디의 개략 평면도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시방식에 따른 상부 박스 바디의 개략 평면도로서, 상부 박스 바디의 상벽이 도시되지 않고 좌측 구동 모터 컨트롤러 및 우측 구동 모터 컨트롤러가 도시되어 있다.
도 10은 본 개시의 일 실시방식에 따른 하부 박스 바디의 개략 저면도로서, 하부 박스 바디의 바닥벽이 도시되지 않고 공기 압축기 모터 컨트롤러, 조향 모터 컨트롤러 및 DC-DC 전압 변환기가 도시되어 있다.
도 11은 본 개시의 일 실시방식에 따른 하부 박스 바디의 평면도로서, 좌측 구동 모터 컨트롤러의 IGBT 모듈과 우측 구동 모터 컨트롤러의 IGBT 모듈이 도시되어 있다.
도 12는 본 개시의 실시방식에 따른 하부 박스 바디의 개략 저면도로서, 공기 압축기 모터 컨트롤러의 IPM 모듈, 조향 모터 컨트롤러의 IPM 모듈 및 DC-DC 전압 변환기가 도시되어 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러의 IGBT 모듈의 개략 구조도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시방식에 따른 차량의 개략도이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 구체적인 실시방식을 상세하게 설명한다. 본 명세서에 설명된 구체적인 실시방식은 단지 본 개시를 설명하고 해석하기 위해 사용되는 것이며 본 개시를 제한하려는 의도는 아님을 이해해야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "상, 하, 좌, 우"와 같은 방향성 용어는 본 명세서에서 일반적으로 해당 도면의 도시방향을 기준으로 정의되며, "내, 외"는 해당 구성 요소의 윤곽의 내부 및 외부를 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러(A)의 회로 배치의 개략도이고, 도 3은 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러(A)에서 박스 바디의 개략 구조도이다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 통합 컨트롤러(A)는 박스 바디(10), 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600), DC-DC 전압 변환기(700) 및 고압 배전 모듈(900)을 포함한다. 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600), DC-DC 전압 변환기(700) 및 고압 배전 모듈(900)은 박스 바디(10) 내에 모두 배치된다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600) 및 DC-DC 전압 변환기(700)는 고압 배전 모듈(900)에 모두 연결된다. 박스 바디(10)에는 고압 배전 모듈(900), 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600) 및 DC-DC 전압 변환기(700)에 대응되는 복수 개의 입출력 인터페이스가 설치된다.
일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바, 도 2는 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러의 완성차 연결을 위한 회로의 개략도이다. 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600), DC-DC 전압 변환기(700) 및 고압 배전 모듈(900)은 박스 바디(10) 상의 대응되는 입출력 인터페이스를 통해 배터리 관리 시스템(BMS)에 연결되고; 좌측 구동 모터 컨트롤러(300) 및 우측 구동 모터 컨트롤러(400)는 박스 바디(10) 상의 서로 다른 입출력 인터페이스를 통해 대응되는 구동 모터 및 센서에 연결되고; 공기 압축기 모터 컨트롤러(500)는 박스 바디(10) 상의 입출력 인터페이스를 통해 공기 압축기 모터 및 센서에 연결되고; 조향 모터 컨트롤러(600)는 박스 바디(10) 상의 입출력 인터페이스를 통해 조향 모터 및 센서에 연결되고; DC-DC 전압 변환기(700)는 박스 바디(10) 상의 입출력 인터페이스를 통해 저압 축전지에 연결된다.
유의해야 할 것은, 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500) 또는 조향 모터 컨트롤러(600)에 연결된 센서의 개수는 하나 이상일 수 있다.
계속해서 도 2를 참조하면, 고압 배전 모듈(900)은 박스 바디(10) 상의 서로 다른 입출력 인터페이스를 통해 대응되는 공조 압축기, 정온도 계수(PTC) 히터, 제상 컨트롤러(defrost controller) 및 배터리 열관리 시스템 압축기에 연결될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 박스 바디(10)에는 배터리 팩 인터페이스(905) 및 충전 커넥터 인터페이스(906)가 설치되어야 하며, 배터리 팩 인터페이스(905) 및 충전 커넥터 인터페이스(906)는 고압 배전 모듈(900)에 모두 연결된다. 고압 파워 배터리가 기타 모듈에 전력을 공급하도록, 고압 배전 모듈(900)은 배터리 팩 인터페이스(905)를 통해 고압 파워 배터리에 연결될 필요가 있으며; 고압 파워 배터리를 충전하기 위해 충전함이 충전 커넥터를 통해 충전 커넥터 인터페이스(906)에 삽입될 필요가 있다.
본 개시에서 제공된 통합 컨트롤러(A)에서, 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600), DC-DC 전압 변환기(700) 및 고압 배전 모듈(900)를 박스 바디(10) 내에 집적함으로써, 완성차의 배치 공간을 최적화시키며 개발 비용을 줄이고; 이러한 모듈은 박스 바디(10) 내에 모두 집적되어 있으며 스위칭 구리 바를 통해 연결될 수 있어, 와이어 하니스 연결에 비해 어떤 모듈이 노화되고 있는지를 쉽게 감지하고 비용을 절감시키며, 박스 바디(10) 내의 모듈 교체도 용이하게 한다. 예를 들어, 수십 가지 유형의 차량에 사용되도록 다양한 차량 유형에 대응되는 모듈이 배치된다. 따라서, 본 개시는 컨트롤러 플랫폼화를 실현하고, 관련 기술에서 차량의 고압 시스템에서 컨트롤러 모듈이 독립적으로 작동하고 와이어 하네스를 통해 연결되어 완성차의 작동을 실현함으로 인한 완성차의 높은 감지 비용과 조립 난이도 증가의 기술적 문제를 해결한다. 또한, 좌측 구동 모터 컨트롤러(300)와 우측 구동 모터 컨트롤러(400)를 집적하여 완성차의 휠 구동 또는 단일 모터 구동을 구현한다.
도 3, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조한다. 도 4는 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러(A)의 상부 박스 바디의 회로 배치의 개략도이고, 도 5는 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러(A)에서 하부 박스 바디의 회로 배치의 개략도이고, 도 6은 본 개시의 일 실시방식에 따른 통합 컨트롤러(A)에서 상부 박스 바디 및 하부 박스 바디의 개략적인 조립 분해도이다. 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 박스 바디(10)는 상부 박스 바디(100) 및 하부 박스 바디(200)를 포함하고; 좌측 구동 모터 컨트롤러(300) 및 우측 구동 모터 컨트롤러(400)는 상부 박스 바디(100) 내에 장착되고; 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600) 및 DC-DC 전압 변환기(700)는 하부 박스 바디(200) 내에 장착되고; 상부 박스 바디(100) 및 하부 박스 바디(200)는 각각 고압 배전 모듈(900)이 내부에 설치되고; 배터리 팩 인터페이스(905) 및 충전 커넥터 인터페이스(906)는 상부 박스 바디(100)에 모두 배치된다.
일부 실시예에서, 상부 박스 바디(100)에는 적어도 2 개의 배터리 팩 인터페이스(905) 및 적어도 2 개의 충전 커넥터 인터페이스(906)가 설치된다. 첨부된 도면에 의해 제공되는 일부 실시예에서, 배터리 팩 인터페이스(905)의 개수 및 충전 커넥터 인터페이스(906)의 개수는 각각 2 개이다. 배터리 팩 인터페이스(905)는 양방향 인터페이스이므로 단일 배터리 팩 또는 이중 배터리 팩 동작을 실현할 수 있고; 충전 커넥터 인터페이스(906)는 양방향 인터페이스이므로 이중 직류 충전, 이중 교류 충전, 교류 및 직류 충전, 단일 커넥터 직류 충전, 및 단일 커넥터 교류 충전과 같은 다중 충전 모드를 실현할 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 팩 인터페이스(905)와 고압 배전 모듈(900) 사이의 연결 회로 및 충전 커넥터 인터페이스(906)와 고압 배전 모듈(900) 사이의 연결 회로에는 각각 자기 링(903) 및 Y 커패시터(904)가 설치된다. 충방전 입력 인터페이스에서 자기 링(903) 및 Y 커패시터(904)를 설계함으로써 공간이 절약될 수 있고 전자기 호환성(EMC)이 개선된다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 박스 바디(100)는 고압 배전 모듈(900)에 연결되는 누전 센서(902)가 내부에 더 설치되고; 상부 박스 바디(100)에는 누전 센서(902)에 대응되는 입출력 인터페이스가 설치되고; 상기 입출력 인터페이스는 BMS에 연결된다. 누전 센서(902)가 설치됨으로, 박스 바디(10)에서 컨트롤러의 누전 시 감시 및 보호를 제공할 뿐만 아니라, 충전 접촉기의 소결 감지를 위한 보호 기능도 제공한다.
도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 박스 바디(100)는 고압 배전 모듈(900)에 연결되는 광 커플러 소결 검출기(901)가 내부에 더 설치되고; 상부 박스 바디(100)에는 광 커플러 소결 검출기(901)에 대응되는 입출력 인터페이스가 설치되고; 상기 입출력 인터페이스는 BMS에 연결된다. 광 커플러 소결 검출기(901)가 설치됨으로, 통합 컨트롤러(A) 내의 모든 접촉기에 대한 소결 검출 기능을 구현한다.
도 6 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상부 박스 바디(100)는 하부 박스 바디(200)에 연결되고; 상부 박스 바디(100)와 하부 박스 바디(200) 사이에는 서로 독립적인 제1 냉각수로(A1)와 제2 냉각수로(A2)가 설치되고; 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500) 및 조향 모터 컨트롤러(600)의 열은 제1 냉각수로(A1)를 통해 방출되고; 좌측 구동 모터 컨트롤러(300) 및 DC-DC 전압 변환기(700)의 열은 제2 냉각수로(A2)를 통해 방출된다.
본 개시에서 제공된 통합 컨트롤러(A)에서 통합 컨트롤러(A)의 서로 다른 모듈에 대한 열을 방출하기 위해 서로 독립적인 2 개의 냉각수로가 설치된다. 종래 기술의 단일 수로의 구성 모드에 비해, 냉각을 위해 한 쌍의 수로를 사용하면 적어도 아래 3 가지 이점이 있다. 첫째, 냉각될 모듈의 수가 일정한 조건 하에서 각 수로에서 냉각수에 의해 냉각되는 모듈의 수가 감소되어 높은 냉각수 온도로 인한 냉각 효과의 손실을 어느 정도 방지할 수 있어, 냉각될 각 모듈의 효과적인 냉각을 보장한다. 둘째, 각 수로의 순환 경로가 단축되어 냉각수의 흐름 과정에서 압력 손실이 감소되어 워터 펌프에 대한 요구를 감소시키고, 즉 압력 및 유량이 상대적으로 작은 워터 펌프를 사용할 수 있다. 또한, 순환 경로의 단축은 통합 컨트롤러(A)에서 고온 냉각수의 순환 시간을 단축시켜 통합 컨트롤러(A) 전체의 온도 상승을 방지할 수 있다. 셋째, 각 수로의 유동 면적이 작아지고 순환 경로가 단축되어, 수로의 실링에 대한 어려움이 줄어들어 수로의 누수 위험이 감소된다.
상부 박스 바디(100) 및 하부 박스 바디(200)는 임의의 적절한 구조 및 형상으로 형성될 수 있다. 일 실시방식에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 박스 바디(100)는 상부 박스 바디 바닥벽(101) 및 상부 박스 바디 바닥벽(101) 주위에 형성되는 상부 박스 바디 측벽(102)을 포함하고; 상부 박스 바디 바닥벽(101)의 하면에는 서로 독립적인 제1 냉각수 트로프(trough)(103)와 제2 냉각수 트로프(104)가 형성되고; 하부 박스 바디(200)는 하부 박스 바디 상벽(201) 및 하부 박스 바디 상벽(201) 주위에 형성되는 하부 박스 바디 측벽(202)을 포함한다. 하부 박스 바디 상벽(201)의 상면에는 서로 독립적인 제3 냉각수 트로프(203)와 제4 냉각수 트로프(204)가 형성되고; 상부 박스 바디 바닥벽(101)의 하면은 하부 박스 바디 상벽(201)의 상면에 부착되어, 제1 냉각수 트로프(103)와 제4 냉각수 트로프(204)가 함께 제1 냉각수로(A1)를 정의하며, 제2 냉각수 트로프(104)와 제3 냉각수 트로프(203)가 함께 제2 냉각수로(A2)를 정의한다.
이 실시방식에서, 상부 박스 바디 바닥벽(101) 및 하부 박스 바디 상벽(201)의 구조를 충분히 이용하여, 상부 박스 바디 바닥벽(101) 및 하부 박스 바디 상벽(201)에 냉각수 트로프를 형성함에 의해 서로 독립적인 제1 냉각수로(A1) 및 제2 냉각수로(A2)를 정의함으로써, 박스 바디에 냉각수로의 개별 가공을 피하고, 공간을 절약하고, 통합 컨트롤러(A)에서 기타 부품의 배열을 용이하게 한다. 다른 대안적인 실시방식에서, 제1 냉각수로(A1) 및 제2 냉각수로(A2)는 상부 박스 바디 바닥벽(101) 또는 하부 박스 바디 상벽(201)에 별도로 배치될 수 있고; 또는, 제1 냉각수로(A1) 및 제2 냉각수로(A2) 중 하나는 상부 박스 바디 바닥벽(101)에 별도로 형성될 수 있고, 다른 하나는 하부 박스 바디 상벽(201)에 별도로 형성될 수 있고; 또는 2 개의 독립적인 수관이 별도로 제공될 수 있으며, 2 개의 수관은 고정 부재를 통해 통합 컨트롤러(A)의 박스 바디에 고정되고, 2 개의 수관 내부에 제1 냉각수로(A1) 및 제2 냉각수로(A2)가 각각 정의된다.
상부 박스 바디(100)와 하부 박스 바디(200) 사이의 안정적인 연결을 구현하고, 제1 냉각수로(A1) 및 제2 냉각수로(A2)의 실링 성능을 향상시키기 위해, 일 실시방식에서 상부 박스 바디(100)와 하부 박스 바디(200)는 볼트 및 마찰 용접에 의해 연결된다.
본 개시에서, 좌측 구동 모터 컨트롤러(300) 및 우측 구동 모터 컨트롤러(400)에서 냉각될 부품은 주로 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 모듈이고, 공기 압축기 모터 컨트롤러(500) 및 조향 모터 컨트롤러(600) 내의 냉각될 부품은 지능형 파워 모듈(IPM)이다. IGBT 모듈의 방열은 일반적으로 냉각수와의 직접 접촉을 통해 구현되며, 공기 압축기 모터 컨트롤러(500)의 IPM 501과 조향 모터 컨트롤러(600)의 IPM(601)의 방열은 일반적으로 냉각 파이프의 벽과의 접촉을 통해 구현된다. 따라서, 본 개시의 일 실시방식에서, 장착 과정에서, 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600) 및 DC-DC 전압 변환기(700)는 하부 박스 바디 상벽(201)에 접촉된다. 따라서, 냉각수가 하부 박스 바디 상벽(201)에서 흐를 때, 3 개의 모듈은 하부 박스 바디 상벽(201)을 통해 냉각수와 열을 교환하여 방열 및 냉각 목적을 달성할 수 있다.
또한, 도 6, 도 7, 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상부 박스 바디 바닥벽(101)에는 상부 박스 바디 바닥벽(101)을 관통하는 2 개의 개구(105)가 형성되고; 좌측 구동 모터 컨트롤러(300)는 하나의 개구(105)에 배치되어 좌측 구동 모터 컨트롤러(300)의 방열 칼럼(IGBT 모듈의 방열 칼럼(801))이 제2 냉각수로(A2) 내의 냉각수와 접촉하도록 하고; 우측 구동 모터 컨트롤러(400)는 다른 하나의 개구(105)에 배치되어 우측 구동 모터 컨트롤러(400)의 방열 칼럼이 제1 냉각수로(A1) 내의 냉각수와 접촉하도록 한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 개구(105)에는 보강 리브(106)가 형성될 수 있고; 보강 리브(106)의 두 단부는 개구(105)의 한 쌍의 측면 에지에 연결되고; 보강 리브(106)는 냉각수의 유동 방향에 수직된다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 개구(105)에 대응하는 위치에서 하부 박스 바디 상벽(201)의 상면에는 보스(205)가 형성되고; 보스(205)의 형상은 개구(105)의 형상에 맞추고; 보스(205)에는 보강 리브(106)를 수용하기 위한 수용 슬롯(206)이 형성된다. 따라서, 상부 박스 바디 바닥벽(101)이 하부 박스 바디 상벽(201)에 부착된 후, 보스(205)가 개구(105)에 삽입되고, 보강 리브(106)가 수용 슬롯(206)에 삽입되어, 보강 리브(106)의 상면이 보스(205)의 상면과 동일 평면에 위치한다. 이 경우, IGBT 모듈의 방열 칼럼(801)은 보스(205)에 놓이며 냉각수가 복수 개의 방열 칼럼(801) 사이의 틈새로 유동되어 열 교환을 구현한다.
여기서, 보강 리브(106)를 설치함으로써, 한편으로, 상부 박스 바디 바닥벽(101)의 구조적 강도를 향상시켜 좌측 구동 모터 컨트롤러(300) 및 우측 구동 모터 컨트롤러(400)와 같은 부품 장착에 대한 강도 요건을 만족시키고; 다른 한편으로, 보강 리브(106)가 냉각수의 유동 방향에 수직되어 하부층에서 냉각수를 차단하는 기능을 구현함으로써 보스(205)의 폭이 개구(105)의 폭보다 작게 하는 허용량을 증가시킨다. 다시 말해, 보강 리브(106)가 없을 경우, 보스(205)의 좌우 측벽과 개구(105)의 좌우 측벽 사이의 틈새를 통해 냉각수가 급격히 유동되어 IGBT 모듈에 대한 냉각수의 냉각 효과를 줄이는 것을 방지하기 위해, 보스(205)의 폭은 일반적으로 가능한 증가하여 틈새를 줄이도록 한다. 본 개시에서, 보강 리브(106)의 존재로 인해, 보스(205)의 폭이 개구(105)의 폭보다 훨씬 작더라도 냉각수가 보스(205)의 좌우 측벽과 개구(105)의 좌우 측벽 사이의 틈새를 통해 유동되지 않으므로, IGBT 모듈에 대한 냉각수의 냉각 효과가 향상된다.
냉각될 부품을 최대한 냉각시키고 냉각 효율을 향상시키기 위해, 본 개시의 일 실시방식에서, 제1 냉각수로(A1) 내의 냉각수는 먼저 조향 모터 컨트롤러(600)를 냉각시킨 후 공기 압축기 모터 컨트롤러(500) 및 우측 구동 모터 컨트롤러(400)를 냉각시킬 수 있고, 즉, 냉각수가 열량이 낮은 조향 모터 컨트롤러(600)를 먼저 냉각시키고, 마지막으로 열량이 더 높은 우측 구동 모터 컨트롤러(400)를 냉각시킨다. 이의 장점은 냉각수가 조향 모터 컨트롤러(600)를 통해 유동한 후에도 냉각수의 온도가 크게 상승되지 않고, 공기 압축기 모터 컨트롤러(500) 및 공기 압축기를 통해 유동되는 과정에서도 여전히 효과적인 냉각 효과를 구현할 수 있다는 것이다. 마찬가지로, 제2 냉각수로(A2) 내의 냉각수는 열량이 낮은 DC-DC 전압 변환기(700)를 먼저 냉각시킨 후 열량이 높은 좌측 구동 모터 컨트롤러(300)를 냉각시킨다.
본 개시에서, 제1 냉각수로(A1) 및 제2 냉각수로(A2)의 단면 형상 및 통합 컨트롤러(A)의 박스 바디 상의 위치는 주변 부품의 구조 및 위치에 따라 자유롭게 설정될 수 있으며. 본 개시에서는 이에 제한되지 않는다. 일 실시방식에서, 기계 가공을 용이하게 하기 위해, 제1 냉각수로(A1) 및 제2 냉각수로(A2)의 단면은 직사각형일 수 있고; 기타 부품의 배치를 용이하게 하기 위해, 상부 박스 바디(100)와 하부 박스 바디(200) 사이의 부착면에 제1 냉각수로(A1)와 제2 냉각수로(A2)가 대칭되게 배열될 수 있다.
또한, 유의해야 할 것은, 본 개시에서 제공되는 통합 컨트롤러(A)에서 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600), DC-DC 전압 변환기(700), 고압 배전 모듈(900)이 박스 바디(10) 내에 집적되어, 교체를 위해 통합 컨트롤러를 제조업체에 반환하지 않고, 방전 퓨즈, 메인 퓨즈, 사전 충전 저항기 등 고압 배전 모듈(900) 내의 마모 부품을 완성차에서 교체할 수 있어, 비용을 더욱 절감할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 개시는 차량(B)를 더 제공한다. 차량(B)는 전술한 통합 컨트롤러(A)를 포함한다. 일부 실시예에서, 차량(B)는 제1 워터 펌프(B1) 및 제2 워터 펌프(B2)를 더 포함하고; 제1 워터 펌프(B1)는 제1 냉각수로(A1) 내의 냉각수를 순환 구동하도록 구성되고; 제2 워터 펌프(B2)는 제2 냉각수로(A2) 내의 냉각수를 순환 구동하도록 구성된다. 단일 워터 펌프만 설치되는 방식에 비해, 별도의 워터 펌프 2 개를 설치하여 단일 워터 펌프 고장으로 인한 통합 컨트롤러(A)의 냉각 실효를 피할 수 있어, 완성차의 정상 작동 신뢰성이 향상된다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시방식을 상세하게 설명하였으나, 본 개시는 상기 실시방식의 구체적인 내용에 한정되지 않는다. 본 개시의 기술적 사상의 범위 내에서 본 개시의 기술적 방안에 대해 다양한 단순한 변형이 이루어질 수 있으며, 이러한 단순한 변형은 모두 본 개시의 보호 범위 내에 속한다.
또한, 유의해야 할 것은, 상기 구체적인 실시방식에서 설명된 구체적 기술적 특징은 모순되지 않는 한 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 불필요한 반복을 피하기 위해, 가능한 다양한 조합 방식은 본 명세서에서 더 이상 설명하지 않는다.
또한, 본 개시의 다양한 상이한 실시방식은 임의로 대체 가능하게 조합될 수 있다. 이러한 조합은 본 개시의 사상에서 벗어나지 않는 한 본 개시에 개시된 내용으로 간주되어야 한다.
A: 통합 컨트롤러 B: 차량
A1: 제1 냉각수로 A2: 제2 냉각수로;
B1: 제1 워터 펌프 B2: 제2 워터 펌프
10: 박스 바디 900: 고압 배전 모듈;
100: 상부 박스 바디 101: 상부 박스 바디 바닥벽
102: 상부 박스 바디 측벽 103: 제1 냉각수 트로프
104: 제2 냉각수 트로프 105: 개구
106: 보강 리브 200: 하부 박스 바디
201: 하부 박스 바디 상벽 202: 하부 박스 바디 측벽
203: 제3 냉각수 트로프 204: 제4 냉각수 트로프
205: 보스 206: 수용 슬롯
300: 좌측 구동 모터 컨트롤러 400: 우측 구동 모터 컨트롤러;
500: 공기 압축기 모터 컨트롤러 501: 공기 압축기 모터 컨트롤러의 IPM
600: 조향 모터 컨트롤러 601: 조향 모터 컨트롤러의 IPM
700: DC-DC 전압 변환기 800: IGBT 모듈
801: 방열 칼럼 901: 광 커플러 소결 검출기
902: 누전 센서 903: 자기 링
904: Y 커패시터 905: 배터리 팩 인터페이스;
906: 충전 커넥터 인터페이스

Claims (16)

  1. 박스 바디(10), 상기 박스 바디(10) 내에 배치되는 고압 배전 모듈(900), 상기 고압 배전 모듈(900)에 모두 연결되는 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 조향 모터 컨트롤러(600) 및 DC-DC 전압 변환기(700)를 포함하는 차량용 통합 컨트롤러(A)로서, 상기 박스 바디(10)에는 상기 고압 배전 모듈(900), 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러(300), 상기 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 상기 조향 모터 컨트롤러(600) 및 상기 DC-DC 전압 변환기(700)에 대응되는 복수 개의 입출력 인터페이스가 설치되고,
    상기 박스 바디(10)는 상부 박스 바디(100) 및 하부 박스 바디(200)를 포함하고; 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러(300) 및 상기 우측 구동 모터 컨트롤러(400)는 상기 상부 박스 바디(100) 내에 장착되고; 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 상기 조향 모터 컨트롤러(600) 및 상기 DC-DC 전압 변환기(700)는 상기 하부 박스 바디(200) 내에 장착되고; 상기 상부 박스 바디(100) 및 상기 하부 박스 바디(200)는 각각 상기 고압 배전 모듈(900)이 내부에 설치되고; 상기 상부 박스 바디(100)에는 상기 고압 배전 모듈(900)에 모두 연결되는 배터리 팩 인터페이스(905) 및 충전 커넥터 인터페이스(906)가 설치되는, 차량용 통합 컨트롤러(A).
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 박스 바디(100)에는 적어도 2 개의 배터리 팩 인터페이스(905) 및 적어도 2 개의 충전 커넥터 인터페이스(906)가 설치되는, 통합 컨트롤러(A).
  4. 제3항에 있어서, 상기 배터리 팩 인터페이스(905)와 상기 고압 배전 모듈(900) 사이의 연결 회로 및 상기 충전 커넥터 인터페이스(906)와 상기 고압 배전 모듈(900) 사이의 연결 회로에는 각각 자기 링(903) 및 Y 커패시터(904)가 설치되는, 통합 컨트롤러(A).
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부 박스 바디(100)는 상기 고압 배전 모듈(900)에 연결되는 누전 센서(902)가 내부에 더 설치되고, 상기 상부 박스 바디(100)에는 상기 누전 센서(902)에 대응되는 입출력 인터페이스가 설치되는, 통합 컨트롤러(A).
  6. 제1항에 있어서, 상기 상부 박스 바디(100)는 상기 고압 배전 모듈(900)에 연결되는 광 커플러 소결 검출기(901)가 내부에 더 설치되고, 상기 상부 박스 바디(100)에는 상기 광 커플러 소결 검출기(901)에 대응되는 입출력 인터페이스가 설치되는, 통합 컨트롤러(A).
  7. 제1항에 있어서, 상기 상부 박스 바디(100)와 상기 하부 박스 바디(200) 사이에는 서로 독립적인 제1 냉각수로(A1)와 제2 냉각수로(A2)가 설치되고; 상기 우측 구동 모터 컨트롤러(400), 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러(500) 및 상기 조향 모터 컨트롤러(600)의 열은 상기 제1 냉각수로(A1)를 통해 방출되고; 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러(300) 및 상기 DC-DC 전압 변환기(700)의 열은 상기 제2 냉각수로(A2)를 통해 방출되는, 통합 컨트롤러(A).
  8. 제7항에 있어서, 상기 상부 박스 바디(100)는 상부 박스 바디 바닥벽(101) 및 상기 상부 박스 바디 바닥벽(101) 주위에 형성되는 상부 박스 바디 측벽(102)을 포함하고; 상기 상부 박스 바디 바닥벽(101)의 하면에는 서로 독립적인 제1 냉각수 트로프(trough)(103)와 제2 냉각수 트로프(104)가 형성되고; 상기 하부 박스 바디(200)는 하부 박스 바디 상벽(201) 및 상기 하부 박스 바디 상벽(201) 주위에 형성되는 하부 박스 바디 측벽(202)을 포함하고; 상기 하부 박스 바디 상벽(201)의 상면에는 서로 독립적인 제3 냉각수 트로프(203)와 제4 냉각수 트로프(204)가 형성되고; 상기 상부 박스 바디 바닥벽(101)의 하면은 상기 하부 박스 바디 상벽(201)의 상면에 부착되어, 상기 제1 냉각수 트로프(103)와 상기 제4 냉각수 트로프(204)가 함께 상기 제1 냉각수로(A1)를 정의하고, 상기 제2 냉각수 트로프(104)와 상기 제3 냉각수 트로프(203)가 함께 상기 제2 냉각수로(A2)를 정의하는, 통합 컨트롤러(A).
  9. 제1항에 있어서, 상기 상부 박스 바디(100)와 상기 하부 박스 바디(200)는 볼트 및 마찰 용접에 의해 연결되는, 통합 컨트롤러(A).
  10. 제8항에 있어서, 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러(500), 상기 조향 모터 컨트롤러(600) 및 상기 DC-DC 전압 변환기(700)는 상기 하부 박스 바디 상벽(201)에 접촉되는, 통합 컨트롤러(A).
  11. 제8항에 있어서, 상기 상부 박스 바디 바닥벽(101)에는 상기 상부 박스 바디 바닥벽(101)을 관통하는 2 개의 개구(105)가 형성되고; 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러(300)는 하나의 개구(105)에 배치되어 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러(300)의 방열 칼럼이 상기 제2 냉각수로(A2) 내의 냉각수와 접촉하도록 하고, 상기 우측 구동 모터 컨트롤러(400)는 다른 하나의 개구(105)에 배치되어 상기 우측 구동 모터 컨트롤러(400)의 방열 칼럼이 상기 제1 냉각수로(A1) 내의 냉각수와 접촉하도록 하는, 통합 컨트롤러(A).
  12. 제11항에 있어서, 상기 개구(105)에는 보강 리브(106)가 형성되고; 상기 보강 리브(106)의 두 단부는 상기 개구(105)의 한 쌍의 측면 에지에 연결되고; 상기 보강 리브(106)는 냉각수의 유동 방향에 수직되는, 통합 컨트롤러(A).
  13. 제12항에 있어서, 상기 개구(105)에 대응되는 위치에서 상기 하부 박스 바디 상벽(201)의 상면에는 보스(205)가 형성되고; 상기 보스(205)의 형상은 상기 개구(105)의 형상에 맞추고; 상기 보스(205)에는 상기 보강 리브(106)를 수용하기 위한 수용 슬롯(206)이 형성되는, 통합 컨트롤러(A).
  14. 제7항에 있어서, 상기 제1 냉각수로(A1) 내의 냉각수는 먼저 상기 조향 모터 컨트롤러(600)를 냉각시킨 후 상기 공기 압축기 모터 컨트롤러(500) 및 우측 구동 모터 컨트롤러(400)를 냉각시키고; 상기 제2 냉각수로(A2) 내의 냉각수는 먼저 상기 DC-DC 전압 변환기(700)를 냉각시킨 후 상기 좌측 구동 모터 컨트롤러(300)를 냉각시키는, 통합 컨트롤러(A).
  15. 제7항에 있어서, 상기 제1 냉각수로(A1)와 상기 제2 냉각수로(A2)는 대칭되게 배열되는, 통합 컨트롤러(A).
  16. 제1항, 제3항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 통합 컨트롤러(A)를 포함하는, 차량(B).
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