KR102522068B1 - 에너지저장시스템의 전력변환장치 - Google Patents

에너지저장시스템의 전력변환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전력변환장치에는, 전면을 형성하는 프론트케이스와, 상기 프론트케이스와 결합되어 내부공간을 형성하는 리어케이스가 포함될 수 있다. 또한, 상기 리어케이스에는 외부공기를 유입시키는 흡기부와, 상기 흡기부로 유입된 외부공기를 배출시키는 배기구와, 상기 흡기부와 상기 배기구를 유동하는 외부공기를 강제 유동시키는 팬이 포함될 수 있다. 또한, 상기 리어케이스에는 히트싱크가 결합될 수 있다. 그리고, 상기 히트싱크를 커버하는 덕트커버가 포함될 수 있다. 또한, 상기 내부공간에는 상기 흡기부에서 상기 배기구를 향하는 내부방열유로와, 상기 배기구에서 상기 덕트커버를 향하는 외부방열유로가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력변환장치의 냉각을 위한 내부방열유로 및 외부방열유로를 형성함으로써, 방열효율이 향상될 수 있다. 따라서, 내부에 수용되는 부품의 수명이 향상될 수 있다. 또한, 고온의 부품이 전력변환장치의 배기구에 인접하도록 설치됨으로써, 부품간의 열 간섭이 최소화될 수 있다. 또한, 전력변환장치의 후면에 고정되는 걸이부가 분리 가능하게 제공됨으로써, 설치작업이 편리해질 수 있다.

Description

에너지저장시스템의 전력변환장치{Power Conversion Device of Energy Storage System}
본 발명은 에너지저장시스템의 전력변환장치에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System)은 발전소에서 발생되어 전력계통으로 공급되는 전력 또는 태양광, 풍력, 수력 등의 재생에너지로부터 발전되는 전력을 배터리 등을 포함하는 저장 시스템에 저장한 후, 전력이 필요한 시기에 선택적, 효율적으로 사용하여 에너지 효율을 높이는 시스템이다.
에너지 저장 시스템을 이용하면 시간대 및 계절별 변동이 큰 전기부하를 평준화시킬 수 있다. 이를 통하여 전반적인 부하율을 향상시킬 수 있다. 그리고, 발전 단가를 낮출 수 있다. 또한, 전력설비증설에 필요한 투자비와 운전비 등을 절감할 수 있다. 또한, 전기요금을 인하하고, 에너지를 절약할 수 있다.
이러한 에너지 저장 시스템은 전력계통, 발전장치, 송배전, 수용가 등과 연계되어 설치되고, 주파수 조정(Frequency Regulation), 재생에너지를 이용한 발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하 평준화(Load Leveling), 및 비상 전원 등의 기능으로 사용되고 있다.
에너지 저장 시스템은 저장방식에 따라 크게 물리적 에너지 저장과 화학적 에너지 저장으로 구분된다. 물리적 에너지 저장으로는 양수발전, 압축 공기 저장, 플라이휠 등을 이용한 방법이 있고, 화학적 에너지 저장으로는 리튬 이온 배터리, 납축전지, Nas 전지 등을 이용한 방법이 있다.
따라서, 에너지 저장 시스템은 전력이 필요한 경우 충전된 전력을 방전하여 전력을 공급한다. 이를 통해, 에너지 저장 시스템은 전력을 유동적으로 공급할 수 있도록 한다.
한편, 에너지 저장 시스템을 구성하기 위한 장치에는, 에너지를 저장하기 위한 배터리모듈이 포함된다. 그리고, 외부로부터 공급되는 전력으로 배터리모듈을 충전에 알맞은 전력으로 변환하거나, 배터리모듈에 저장된 에너지로부터 발생되는 전력을 수요처에서 소요되는 전력으로 변환하기 위한 전력변환장치가 포함된다.
이러한 전력변환장치는 예를 들어, 태양으로부터 빛을 흡수하여 발생되는 직류(DC) 전력 형태의 전기에너지를 수요처에서 사용되는 교류(AC) 전력 형태의 전기에너지로 변환시켜 소비자에게 전기를 공급한다. 즉, 각각의 수요에 따른 전기의 특성을 변환하는 기능을 수행한다.
그리고, 전력변환장치는 직접 직류(DC) 형태의 전기에너지를 교류(AC) 전력 형태의 전기에너지로 변환하는 과정에서 내부장치 및 소자 등에서 열을 방출하기 때문에 전력변환장치의 열 방출은 중요한 이슈가 된다.
일 예로, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0116742호, “태양광 전력변환장치”가 개시된다.
상기 종래 기술에 따르면, 전력변환장치의 방열을 위하여 리액터를 히트싱크와 접촉시키고, 리액터와 히트싱크 사이에 써멀그리드(Thermal Grease)를 개입하는 구성이 개시된다.
그러나, 상기 종래 기술에 의하더라도 충분한 방열을 얻는 것에는 한계가 있다. 그리고, 전력변환장치의 내부 공기가 가열되어 발생되는 문제에 취약함이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0116742호, “태양광 전력변환장치”의 도 1 및 2와 관련되는 설명.
본 발명은, 전력변환장치의 방열 효율을 향상시킬 수 있는 전력변환장치를 제안한다.
본 발명은, 전력변환장치의 설치 작업을 편리하게 할 수 있는 전력변환장치를 제안한다.
본 발명에 따른 전력변환장치에는, 전면을 형성하는 프론트케이스와, 상기 프론트케이스와 결합되어 내부공간을 형성하는 리어케이스가 포함될 수 있다.
또한, 상기 리어케이스에는 외부공기를 유입시키는 흡기부와, 상기 흡기부로 유입된 외부공기를 배출시키는 배기구와, 상기 흡기부와 상기 배기구를 유동하는 외부공기를 강제 유동시키는 팬이 포함될 수 있다.
또한, 상기 리어케이스에는 히트싱크가 결합될 수 있다. 그리고, 상기 히트싱크를 커버하는 덕트커버가 포함될 수 있다.
또한, 상기 리어케이스에는, 상기 리어케이스를 지지하며, 분리 가능하게 제공되는 걸이부가 포함될 수 있다.
또한, 상기 내부공간에는 상기 흡기부에서 상기 배기구를 향하는 내부방열유로와, 상기 배기구에서 상기 덕트커버를 향하는 외부방열유로가 형성될 수 있다.
또한, 내부공간에는 인쇄회로기판, 리액터, 전력용반도체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 전력용반도체는 상기 히트싱크에 접촉될 수 있다. 그리고, 상기 리액터는 상기 배기구에 인접하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 인쇄회로기판에 의하여 상기 내부공간은 제1내부공간 및 제2내부공간으로 구획될 수 있다. 그리고, 상기 내부방열유로에는 상기 제1내부공간을 유동하는 제1내부방열유로와, 상기 제2내부공간을 유동하는 제2내부방열유로가 포함될 수 있다.
또한, 외부방열유로에는 내부방열유로를 유동한 외부공기가 유동하는 제1외부방열유로와, 자연대류에 의하여 외부공기가 유동하는 제2외부방열유로가 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력변환장치의 냉각을 위한 내부방열유로 및 외부방열유로를 형성함으로써, 방열효율이 향상될 수 있다. 따라서, 내부에 수용되는 부품의 수명이 향상될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고온의 부품이 전력변환장치의 배기구에 인접하도록 설치됨으로써, 부품간의 열 간섭이 최소화될 수 있다.
본 발명에 따르면, 방열유로를 유동하는 외부공기가 유입되는 흡기부가 전력변환장치의 함몰부의 내측에 제공됨으로써, 이물의 유입을 최소활 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전력변환장치의 후면에 고정되는 걸이부가 분리 가능하게 제공됨으로써, 설치작업이 편리해질 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 전방 사시도이다.
도 2는 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 후방 사시도이다.
도 3은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 분해도이다.
도 4는 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 내부모습을 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 내부모습을 절단하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 배면을 분해하여 나타내는 부분 분해도이다.
도 7은 본 실시 예에 따른 내부방열유로를 유동하는 외부공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 실시 예에 따른 내부방열유로 및 외부방열유로를 유동하는 외부공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 실시 예에 따른 외부방열유로를 유동하는 외부공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 걸이부를 나타내는 도면이다.
도 11는 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 걸이부를 분해하여 나타내는 분해도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
이하의 실시 예에 첨부되는 도면은, 같은 실시 예 임에도 불구하고, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면 별로 서로 다르게 표현되거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 전방 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 전력변환장치(1)에는 프론트케이스(10)와 리어케이스(20)가 포함될 수 있다. 상기 프론트케이스(10)와 상기 리어케이스(20)는 서로 결합되어 몸체를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 프론트케이스(10)와 상기 리어케이스(20)가 결합되어 형성되는 몸체의 내부에는 다수의 부품이 배치될 수 있는 내부공간을 가질 수 있다.
상기 프론트케이스(10)에는 상부케이스(11)와 하부케이스(12)가 포함될 수 있다. 상기 상부케이스(11)와 상기 하부케이스(12)는 서로 분리 가능하게 결합될 수 있다. 그리고, 상기 하부케이스(12)가 상기 상부케이스(11)로부터 분리되면, 상기 전력변환장치(1)의 내부공간 일부분이 외부로 노출될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 상기 전력변환장치(1)와 송배전선으로 연결되는 배터리모듈, 전력계통, 발전모듈 등을 연결작업이 용이해질 수 있다.
상기 상부케이스(11)에는 터치디스플레이부(15)가 제공될 수 있다. 상기 터치디스플레이부(15)는 상기 상부케이스(11)의 전면 일부분이 개구되는 터치디스플레이설치홀(151)에 장착될 수 있다. 상기 터치디스플레이부(15)는 사용자로부터 작동신호를 입력받거나, 상기 전력변환장치(1)의 작동상태를 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 터치디스플레이부(15)는 상기 전력변환장치(1)의 작동상태에 따라서 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.
상기 상부케이스(11)에는 상기 터치디스플레이부(15) 이외에 상기 전력변환장치(1)의 작동상태 또는, 상기 전력변환장치(1)와 연결되는 배터리모듈, 전력계통, 발전모듈 등의 상태를 나타내는 표시부(18)가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 표시부(18)는 LED로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 표시부(18)는 배터리모듈, 전력계통, 발전모듈 등의 상태를 각각 나타내기 위하여 다수개로 제공될 수 있다. 또한, 상기 표시부(18)는 녹색, 빨간색, 파란색, 점멸 등 다양한 빛을 발광하여 사용자에게 배터리모듈, 전력계통, 발전모듈 등의 상태를 나타낼 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않고, 상기 표시부(18)는 촉각, 후각, 청각 등 사용자에게 정보를 제공할 수 있는 어떠한 수단을 포함할 수 있다.
한편, 상기 프론트케이스(10)에는 상기 리어케이스(20)를 향하는 방향으로 연장되는 케이스연장부(13)가 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 케이스연장부(13)는 상기 상부케이스(11) 및 상기 하부케이스(12) 각각에서 상기 리어케이스(20)를 향하여 연장되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 프론트케이스(10)는 “전방”으로, 상기 리어케이스(20)는 “후방”으로 이해할 수 있다. 즉, 상기 리어케이스(20)를 향하는 방향은 “전방”에서 “후방”을 향하는 방향으로 이해할 수 있다.
상세히, 상기 케이스연장부(13)는 각 단부에서 상기 리어케이스(20)를 향하는 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 상기 케이스연장부(13)는 각 단부에서, 즉 상기 상부케이스(11)의 상측단부, 양측단부 및 상기 하부케이스(12)의 양측단부 및 하측단부 각각에서 후방으로 연장될 수 있다. 즉, 상기 케이스연장부(13)가 형성됨으로써, 상기 프론트케이스(10)는 후방에서 전방을 향하는 방향으로 내부가 함몰되는 형상으로 형성될 수 있다.
다만, 상기 상부케이스(11)와 상기 하부케이스(12)가 서로 결합되는 면, 즉 상기 상부케이스(11)의 하측단부와 상기 하부케이스(12)의 상측단부에는 상기 케이스연장부(13)가 형성되지 않을 수 있다. 반면, 상기 상부케이스(11)의 하측단부와 상기 하부케이스(12)의 상측단부에는 상기 케이스연장부(13)가 형성될 수 있으나, 상기 프론트케이스(10)의 각 단부에서 후방을 향하여 연장되는 케이스연장부(13)보다 짧게 연장될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
한편, 상기 상부케이스(11)의 상측에서 연장되는 상기 케이스연장부(13)에는 후방을 향하여 연장되며, 하향 경사지도록 형성되는 상측커버부(14)가 제공될 수 있다. 상기 상측커버부(14)는 상기 프론트케이스(10)와 상기 리어케이스(20)가 결합될 때, 상기 리어케이스(20)의 상면을 커버할 수 있다. 즉, 상기 상측커버부(14)가 상기 리어케이스(20)를 커버함으로써, 상기 프론트케이스(10)와 상기 리어케이스(20)는 밀접하게 결합될 수 있다. 또한, 상기 상측커버부(14)가 하향 경사지도록 연장되어 형성됨으로써, 상기 전력변환장치(1)의 상면에서 투입될 수 있는 물방울을 차단할 수 있다.
도 2는 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 후방 사시도이다.
도 2를 참조하면, 상기 리어케이스(20)에는 상기 프론트케이스(10)를 향하는 방향으로 연장되는 케이스절곡부(21)가 형성될 수 있다. 상기 케이스절곡부(21)는 상기 리어케이스(20)의 각 단부에서 절곡되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 케이스절곡부(21)는 상기 리어케이스(20)의 단부에서 일정한 각도로 경사지도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 케이스절곡부(21)는 후방에서 전방을 향하여 경사지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프론트케이스(10)는 상기 리어케이스(20)보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 케이스절곡부(21)는 상기 리어케이스(20)에서 상기 프론트케이스(10)를 향하여 상향 경사지도록 형성될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 케이스절곡부(21)에는 상기 프론트케이스(10)의 케이스연장부(13)와 결합될 수 있는 가이드부(22, 도 3 참조)가 형성될 수 있다. 상기 가이드부(22)는 상기 케이스절곡부(21)에서 연장되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 가이드부(22)는 상기 케이스연장부(13)의 내측으로 결합 될 수 있다. 따라서, 상기 프론트케이스(10)와 상기 리어케이스(20)는 밀접하게 결합될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 상기 리어케이스(20)는 상기 프론트케이스(10)의 내측으로 결합될 수 있다. 따라서, 상기 리어케이스(20)와 상기 프론트케이스(10)의 내부로 유입될 수 있는 물방울 등은 상기 프론트케이스(10)에 의하여 차단될 수 있다.
한편, 상기 리어케이스(20)를 벽, 지지구조물 등에 걸어서 고정하기 위한 걸이부(28)가 제공될 수 있다. 상기 걸이부(28)는 벽, 지지구조물 등에 체결부재를 통하여 고정될 수 있다.
상세히, 상기 걸이부(28)에는 제1걸이부(281), 제2걸이부(282) 및 제3걸이부(283)가 포함될 수 있다. 그리고, 상기 걸이부(28)는 서로 탈부착이 가능하도록 형성될 수 있다. 상기 제1걸이부(281)와 상기 제3걸이부(283)는 적어도 일부분이 절곡되도록 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1걸이부(281)와 상기 제3걸이부(283)는 일부분이 절곡되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2걸이부(282)는 상기 제1걸이부(281)와 상기 제3걸이부(283)를 연결할 수 있도록 상하방향으로 길게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2걸이부(282)는 상하방향으로 긴 막대형상으로 형성될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 상기 걸이부(28)는 도 10 및 도 11에서 상세하게 설명한다.
상기 리어케이스(20)에는 상기 걸이부(28)와 결합되는 고정부(23)가 제공될 수 있다. 상기 고정부(23)는 상기 리어케이스(20)에서 후방으로 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 고정부(23)는 체결부재에 의하여 상기 리어케이스(20)에 결합될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 고정부(23)에는 상기 리어케이스(20)의 상부에 제공되는 제1고정부(231)와, 상기 리어케이스(20)의 하부에 제공되는 제2고정부(232)가 포함될 수 있다. 상기 제1고정부(231)에는 상기 제1걸이부(281)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 제2고정부(232)에는 상기 제3걸이부(283)가 결합될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
즉, 상기 걸이부(28)를 벽, 지지구조물 등에 고정한 후, 상기 제1걸이부(281)에 상기 제1고정부(231)를 장착하고, 상기 제3걸이부(283)에 상기 제2고정부(232)를 장착하여, 상기 리어케이스(20)를 고정할 수 있다.
이러한 구조에 의하면, 상기 걸이부(28)를 미리 고정한 후, 상기 고정부(23)를 상기 걸이부(28)에 장착함으로써, 사용자는 상기 리어케이스(20)의 고정이 용이해지는 장점이 있다.
상기 리어케이스(20)의 후면에는 히트싱크(30)가 제공될 수 있다. 상기 히트싱크(30)는 상기 리어케이스(20)의 후면에 체결부재를 통하여 결합될 수 있다.
또한, 상기 리어케이스(20)의 후면에는 상기 히트싱크(30)를 커버하는 덕트커버(40)가 제공될 수 있다. 그리고, 상기 덕트커버(40)는 상기 히트싱크(30)를 커버할 수 있도록 내부공간을 가질 수 있다. 그리고, 상기 덕트커버(40)는 상기 리어케이스(20)의 후면에 체결부재를 통하여 결합될 수 있다. 다시 말하면, 상기 덕트커버(40)의 내부공간에 상기 히트싱크(30)가 배치된 상태로, 상기 덕트커버(40)는 상기 리어케이스(20)의 후면에 고정될 수 있다.
상기 덕트커버(40)에는 상기 히트싱크(30)를 커버하는 제1덕트커버(41)와 상기 리어케이스(20)의 일부분을 커버하는 제2덕트커버(42)가 포함될 수 있다. 상기 제1덕트커버(41)는 상기 히트싱크(30)를 커버한 상태로 상기 리어케이스(20)에 고정될 수 있다. 상기 제1덕트커버(41)는 일부분이 개구되도록 형성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 덕트커버(40)는 상기 히트싱크(30)의 일부분을 차폐할 수 있다. 그리고, 상기 제2덕트커버(42)는 후술할 상기 리어케이스(20)의 배기구(25, 도 3 참조)를 커버할 수 있다. 상기 제1덕트커버(41)와 상기 제2덕트커버(42)는 서로 연통될 수 있다.
한편, 상기 걸이부(28)의 일부분은 상기 덕트커버(40)를 커버할 수 있다. 다시 말하면, 상기 걸이부(28)의 제2걸이부(282)는 상기 덕트커버(40)를 가로질러 배치될 수 있다.
상기 리어케이스(20)의 하부에는 상기 리어케이스(20)의 하부에서 상부를 향하는 방향으로 함몰되는 함몰부(26)가 제공될 수 있다. 또한, 상기 함몰부(26)는 후방에서 전방으로 함몰될 수 있다. 그리고, 상기 함몰부(26)에는 상기 전력변환장치(1)와 연결되는 케이블, 전선 등을 연결할 수 있는 연결부(미도시)가 제공될 수 있다. 상기 연결부(미도시)는 상기 함몰부(26)가 제공됨으로써 발생되는 함몰된 공간에 배치될 수 있다. 상기 연결부(미도시)에는 커넥터, 배선홀, 등이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 커넥터, 배선홀 등은 상기 함몰부(26)에서 하방에서 상방을 항하는 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 커넥터, 배선홀 등에는 방수를 위한 수단이 구비될 수 있다. 예를 들어, 방수캡, 방수필름 등이 포함될 수 있다. 이에 따르면, 상기 전력변환장치(1)의 주변으로부터 상기 커넥터, 배선홀 등으로 물방울이 침투되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
도 3은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 분해도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전력변환장치(1)는 리어케이스(20)와 프론트케이스(10)를 결합하여 형성될 수 있다. 그리고, 상기 리어케이스(20)와 상기 프론트케이스(10)를 결합하여 형성된 내부공간에는 다수의 전장부품이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 리어케이스(20)에는 히트싱크(30)와 덕트커버(40)가 장착될 수 있다. 이때, 상기 리어케이스(20)와 상기 히트싱크(30)의 사이에는 개구부(24)가 형성될 수 있다.
상세히, 상기 개구부(24)에는 제1개구부(241)와 제2개구부(242)가 포함될 수 있다. 상기 제1개구부(241)와 상기 제2개구부(242)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 개구부(24)는 상기 전력변환장치(1)의 내부공간과 외부공간을 연통할 수 있다. 그리고, 상기 개구부(24)는 상기 히트싱크(30)에 의하여 차폐될 수 있다.
더욱 상세히, 상기 히트싱크(30)에는 제1히트싱크(31)와 제2히트싱크(32)가 포함될 수 있다. 상기 제1히트싱크(31)에는 제1방열판(311, 도 8 참조)과 제1방열핀(312, 도 8 참조)이 포함될 수 있다. 상기 제1방열핀(312)은 상기 제1방열판(311)의 길이방향으로 연장되어 다수 개로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 제2히트싱크(32)에는 제2방열판(미도시)과 제2방열핀(미도시)이 포함될 수 있다. 상기 제2방열핀(미도시)은 상기 제2방열판(미도시)의 길이 방향으로 연장되어 다수 개로 제공될 수 있다.
그리고, 상기 제1히트싱크(31)의 제1방열판(311)은 상기 제1개구부(241)를 차폐할 수 있다. 그리고, 상기 제2히트싱크(32)의 제2방열판(미도시)은 상기 제2개구부(242)를 차폐할 수 있다. 즉, 상기 제1히트싱크(31)는 상기 제1개구부(241)보다 크게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2히트싱크(32)는 상기 제2개구부(242)보다 크게 형성될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
이에 따르면, 상기 전력변환장치(1)의 내부공간에 배치되는 다수의 전장부품 중 일부품은 상기 히트싱크(30)에 접촉될 수 있다. 따라서, 상기 일부품에서 발생되는 열은 전도에 의하여 방열될 수 있다. 그리고, 상기 제1개구부(241)와 상기 제2개구부(242)가 이격되어 제공됨으로써, 다수의 전장부품이 인접하게 배치되어 발생되는 열이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 리어케이스(20)의 후면에는 상기 히트싱크(30)를 커버할 수 있는 덕트커버(40)가 제공될 수 있다. 상기 덕트커버(40)에는 제1덕트커버(41) 및 제2덕트커버(42)가 포함될 수 있다. 상기 제1덕트커버(41)는 상기 제1히트싱크(31) 및 상기 제2히트싱크(32)를 커버할 수 있다. 그리고, 상기 제2덕트커버(42)는 상기 배기구(25) 및 팬(80)을 커버할 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 상기 덕트커버(40)는 도 6에서 상세히 설명한다.
이하에서는 상기 내부공간에 배치되는 다수의 전장부품에 대하여 상세히 설명한다.
상기 리어케이스(20)와 상기 프론트케이스(10)를 결합하여 형성되는 내부공간에는 인쇄회로기판(60, PCB), 리액터(70, Reactor), 전력용반도체(90)가 제공될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(60), 리액터(70), 전력용반도체(90)는 외부로부터 전달되는 전력형태를 변환시킬 수 있다. 이러한 과정에서, 상기 리액터(70) 및 상기 전력용반도체(90) 등은 고온을 열을 방출한다. 상기 리액터(70) 및 상기 전력용반도체(90)에서 발생되는 열에 의하여 상기 전력변환장치(1)의 수명이 단축되거나, 오작동의 원인이 된다.
따라서, 상기 리액터(70)와 상기 전력용반도체(90)에서 발생되는 열을 효율적으로 방출하기 위하여 상기 리어케이스(20)에는 배기구(25), 흡기부(29) 및 팬(80)이 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 전력변환장치(1)의 내부에 강제대류를 형성하여, 내부에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있다.
상세히, 상기 배기구(25)은 상기 제1개구부(241) 및 상기 제2개구부(242)의 상방에 제공될 수 있다. 즉, 상기 배기구(25)은 상기 리어케이스(20)의 상부에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 배기구(25)에는 상기 팬(80)이 장착될 수 있다.
그리고, 상기 리어케이스(20)의 하부에 제공되는 함몰부(26)에는 흡기부(29)가 제공될 수 있다. 상기 흡기부(29)는 상기 함몰부(26)의 일측면에 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 흡기부(29)는 상기 리어케이스(20)와 나란한 방향에 제공될 수 있다.
상세히, 상기 함몰부(26)에는 흡기개구(291)가 제공될 수 있다. 상기 흡기개구(291)는 상기 함몰부(26)의 일측면이 개구되어 제공될 수 있다. 상기 흡기개구(291)는 서로 이격되어 다수 개로 배치될 수 있다. 그리고, 상기 흡기개구(291)로 이물질 등이 투입되는 것을 최소화하기 위하여 개구커버(292)가 제공될 수 있다.
상기 개구커버(292)의 일부분은 상기 함몰부(26)에 장착될 수 있다. 그리고, 상기 개구커버(292)의 타부분은 그물처럼 만들어진 망의 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 개구커버(292)의 타부분은 다수의 판을 일정한 간격으로 경사지게 연결한 블라인드 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 개구커버(292)의 타부분은 상기 흡기개구(291) 상에 위치될 수 있다. 이러한 구성에 제한되지 않는다.
이러한 구성에 따르면, 상기 개구커버(292)의 일부분이 상기 함몰부(26)에 장착된 상태에서, 상기 개구커버(292)의 타부분을 통하여, 외부의 공기가 상기 흡기개구(291)를 통과할 수 있다. 이때, 상기 개구커버(292)의 타부분에 형성된 망 또는 블라인드 형상에 의하여 외부로부터 유입될 수 있는 이물질 등의 걸려질 수 있다.
도 4는 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 내부모습을 나타내는 정면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 전력변환장치(1)의 내부에는 인쇄회로기판(60, PCB), 리액터(70, Reactor), 전력용반도체(90)가 배치될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(60)에는 입출력보드(61), 파워보드(61'), 컨트롤보드(62), PMS보드(63)가 포함될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(60) 중 일부는 상기 전력변환장치(1)의 리어케이스(20)에 장착될 수 있다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(60) 중 또 다른 일부는 상기 전력변환장치(1)의 프론트케이스(10)에 장착될 수 있다. 즉, 상기 인쇄회로기판(60)은 상기 전력변환장치(1)의 내부에서 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 상기 인쇄회로기판(60)은 도 5에서 설명한다.
상기 전력용반도체(90)는 상기 인쇄회로기판(60)에 장착될 수 있다. 또한, 상기 전력용반도체(90)는 상기 리어케이스(20)의 후면에 장착되는 상기 히트싱크(30)에 직접 장착될 수 있다. 이때, 상기 인쇄회로기판(60)에는 상기 전력용반도체(90)가 관통할 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 즉, 상기 전력용반도체(90)는 상기 인쇄회로기판(60)을 관통하여 장착될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 전력용반도체(90)에는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)(91) 및 전계 효과 트랜지스터(FET)(92)가 포함될 수 있다. 상기 전력용반도체(90)는 상기 전력변환장치(1)에 인가되는 전력의 전압을 제어하기 위하여 제공될 수 있다. 상기 전력용반도체(90)는 상대적으로 많은 열을 발생시킨다. 따라서, 상기 전력용반도체(90)를 상기 히트싱크(30)에 접촉하여 방열할 수 있다. 본 실시 예에 따른 상기 전력용반도체(90)에는 상기 IGBT(91)가 하나, 상기 FET(92)가 두 개로 제공되는 것으로 설명한다. 그러나, 상기 IGBT(91) 및 상기 FET(92)의 개수에는 제한이 없다.
상기 리액터(70)에는 PV리액터(71), AC리액터(73) 및 리액터배터리(72)가 포함될 수 있다. 상기 리액터(70)는 상기 리어케이스(20)에 형성되는 배기구(25)에 인접하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 리액터(70)는 상기 리어케이스(20)의 상부에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 리액터(70)는 상기 PV리액터(71), 리액터배터리(72), 및 AC리액터(73)에 한정되지 되지 않고, DC리액터, 직렬리액터, 병렬리액터 등으로 다양하게 교체되어 사용될 수 있다.
상기 PV리액터(71)에는 제1 PV리액터(71') 및 제2 PV리액터(71'')가 포함될 수 있다. 상기 PV리액터(71)는 발전모듈(PV)에서 발전된 전류의 급격한 변화에 대하여 서지전압 등을 흡수하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 발전모듈에는 태양광발전이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 제1 PV리액터(71')는 제1발전모듈(미도시)와 연결되어 작동될 수 있다. 그리고, 상기 제2 PV리액터(71'')는 제2발전모듈(미도시)와 연결되어 작동될 수 있다. 다시 말하면, 상기 PV리액터(71)는 상기 전력변환장치(1)와 연결되는 발전모듈의 개수에 의하여 변경될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 다만 본 실시 예에서는 복수의 PV리액터(71)가 제공되는 것으로 설명한다.
상기 AC리액터(73)에는 제1 AC리액터(73') 및 제2 AC리액터(73'')가 포함될 수 있다. 상기 AC리액터(73)는 교류전원에서 인가되는 전류의 급격한 변화에 대하여 안정화시키는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 발전모듈로부터 발전된 직류 전력을 교류 전력의 형태로 변환하는 과정에서 발생되는 급격한 전력의 변화를 안정화시킬 수 있다. 그리고, 상기 제1 AC리액터(73')와 상기 제2 AC리액터(73'')는 서로 연계되어 작동될 수 있다. 또한, 상기 제1 AC리액터(73')와 상기 제2 AC리액터(73'')는 각각 작동될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 다만, 상기 제1 AC리액터(73') 또는 상기 제2 AC리액터(73'') 중 하나의 AC리액터(73)는 상기 배기구(25)에 인접하게 배치될 수 있다. 이때, 상기 배기구(25)에 인접하게 배치되는 상기 AC리액터(73)는 다른 AC리액터(73)보다 평균 발열온도가 더 높을 수 있다. 즉, 상대적으로 발열온도가 높은 상기 AC리액터(73)가 상기 배기구(25)에 인접하게 배치됨으로써 방열효율이 향상될 수 있다.
상기 배터리리액터(70)는 상기 전력변환장치(1)와 연결되는 배터리모듈(미도시)로부터 인가되는 전류의 급격한 변화에 대하여 안정화시키는 기능을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 배터리리액터(70)는 상기 전력변환장치(1)에 연결되는 배터리모듈(미도시)에 전압 또는 전류 등을 고려하여 하나 이상으로 제공될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 다만 본 실시 예에서는 하나의 배터리리액터(70)가 제공되는 것으로 설명한다.
본 실시 예에서 상기 배터리리액터(70)는 상기 PV리액터(71)보다 상대적으로 많은 열을 방출한다. 따라서, 상기 배터리리액터(70)는 상기 배기구(25)에 인접하게 배치될 수 있다. 따라서, 상기 배터리리액터(70)에서 발생되는 열은 상기 배기구(25)로 용이하게 배출될 수 있다.
즉, 상기 배기구(25)과 인접하게 상기 다수의 리액터(70)가 배치됨으로써, 상기 리액터(70)에서 발생된 열은 상기 팬(80)에 의한 강제대류를 통해서 상기 배기구(25)로 배출될 수 있다.
이하에서는 상기 전력변환장치(1)의 단면에 기초하여 내부모습을 더욱 상세히 설명한다.
도 5는 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 내부모습을 절단하여 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 입출력보드(61)는 상기 리어케이스(20)에 장착될 수 있다. 상기 입출력보드는(61) 상기 리어케이스(20)의 하방에 배치될 수 있다. 상기 입출력보드(61)는 외부로부터 연결되는 케이블 등과 연결되어 입출력 신호를 송수신할 수 있다. 즉, 상기 입출력보드(61)는 상기 리어케이스(20)의 함몰부(26)에 인접하게 배치됨으로써, 외부로부터 연결되는 케이블 등과 용이하게 연결될 수 있다.
상기 파워보드(61')는 상기 입출력보드(61)의 상방에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 파워보드(61')는 후술할 전력용반도체(90)와 연결될 수 있다. 상기 파워보드(61')에는 상기 전력용반도체(90)가 삽입될 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 파워보드(61')의 후방, 즉 리어케이스(20)에는 개구부(24)가 배치될 수 있다. 따라서, 상기 파워보드(61')에서 발생되는 열기는 상기 개구부(24)에 장착되는 히트싱크(30)에 의하여 외부로 전도될 수 있다.
또한, 상기 파워보드(61') 및 상기 입출력보드(61)는 상기 리어케이스(20)에 체결부재를 통하여 결합될 수 있다. 이때, 상기 파워보드(61')와 상기 입출력보드(61)는 상기 리어케이스(20)와 평행하도록 배치될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 컨트롤보드(62)는 상기 파워보드(61') 및 상기 입출력보드(61)에서 전방으로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 상기 컨트롤보드(62)는 상기 파워보드(61') 및 상기 입출력보드(61)에 체결부재를 통하여 체결될 수 있다. 즉, 상기 컨트롤보드(62)는 상기 내부공간의 일부분을 구획할 수 있다. 그리고, 상기 컨트롤보드(62)가 상기 파워보드(61') 및 상기 입출력보드(61)에서 전방으로 이격되어 배치됨으로써, 상기 컨트롤보드(62)와 상기 파워보드(61') 및 상기 입출력보드(61)를 연결하는 전선의 길이를 최소화 할 수 있다. 즉, 상기 컨트롤보드(62)로부터 발생되는 제어신호는 더욱 빠르게 상기 입출력보드(61) 및 상기 파워보드(61')에 전달될 수 있다.
상기 프론트케이스(10)에는 상기 PMS보드(63)가 배치될 수 있다. 상기 PMS보드(63)는 상기 프론트케이스(10)에 장착되는 디스플레이터치부(15)에 제어신호를 전달할 수 있다. 그리고, 상기 PMS보드(63)는 상기 디스플레이터치부(15)의 후방에 위치될 수 있다. 이때, 상기 PMS보드(63)를 상기 디스플레이터치부(15)의 후방에 고정하는 PMS커버부(17)가 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 PMS보드(63)는 상기 PMS커버부(17)에 커버된 상태로 상기 디스플레이터치부(15)의 후방에 고정될 수 있다. 그리고, 상기 PMS보드(63)는 상기 컨트롤보드(62)와 연결될 수 있다. 이때, 상기 PMS보드(63)와 상기 컨트롤보드(62)를 연결하는 전선의 길이가 최소화되어 신호는 더욱 빠르게 전달될 수 있다.
결과적으로, 본 실시 예에 따른 상기 전력변환장치(1)의 내부에는 상기 흡기부(29)로부터 유입된 공기가 상기 배기구(25)을 향하여 유동할 수 있도록 강제 유동시키는 상기 팬(80)이 제공될 수 있다. 그리고, 상기 팬(80)에 의하여 발생된 강제대류는 상기 전력변환장치(1)의 하부로부터 상부를 향하는 방향으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 컨트롤보드(62)에 의하여 구획된 공간, 각각으로 외부공기가 유동할 수 있다. 즉, 상기 컨트롤보드(62)에 의하여 구획된 각각의 공간을 “제1내부공간” 및 “제2내부공간”이라 칭할 수 있다. 또한, 상기 컨트롤보드(62)는 상기 내부공간을 구획하는 “구획부”라 칭할 수 있다.
따라서, 상기 외부공기를 통해서 상기 인쇄회로기판(60)의 효율적인 방열을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(60)을 냉각한 공기는 상기 리액터(70)를 냉각한 후, 상기 배기구(25)을 통하여 상기 리어케이스(20)의 후방으로 배출될 수 있다.
그리고, 상기 전력변환장치(1)의 내부에 배치되는 상기 인쇄회로기판(60), 리액터(70), 및 전력용반도체(90)는 각각에서 발생되는 열기에 의하여 배치가 정해질 수 있다. 상세히, 상기 팬(80)에 의하여 발생되는 강제대류는 상기 전력변환장치(1)의 하부에서 상부를 향하여 유동함으로써, 상기 전력변환장치(1)의 하부에는 상대적으로 발열이 작은 인쇄회로기판(60)이 제공될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 상기 전력변환장치(1)의 하부에서 유입된 외부공기는 상기 전력변환장치(1)의 상부를 향하는 방향으로 유동하고, 외부공기의 온도는 점차적으로 증가되어 상기 배기구(25)을 향하여 배출될 수 있다. 즉, 상기 전력변환장치(1)의 내부에 배치되는 전자부품들의 열 간섭을 최소화할 수 있다.
상기 전력변환장치(1)의 내부를 냉각한 외부공기는 상기 배기구(25)을 통하여 상기 전력변환장치(1)의 외부로 배출될 수 있다. 그리고, 배출된 상기 외부공기는 상기 리어케이스(20)의 후면에 장착된 덕트커버(40)를 따라서 유동할 수 있다.
도 6은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 배면을 분해하여 나타내는 부분 분해도이다.
도 6을 참조하면, 상기 전력변환장치(1)의 후면에는 히트싱크(30)가 장착될 수 있다. 그리고, 상기 히트싱크(30)에는 리어케이스(20)의 제1개구부(241)를 차폐하는 제1히트싱크(31) 및 리어케이스(20)의 제2개구부(242)를 차폐하는 제2히트싱크(32)가 제공될 수 있다. 그리고, 상기 히트싱크(30)를 차폐하고, 상기 리어케이스(20)의 후면에 장착되는 덕트커버(40)가 제공될 수 있다. 상기 덕트커버(40)에는, 상기 제1히트싱크(31) 및 상기 제2히트싱크(32)를 커버하는 제1덕트커버(41)와, 상기 리어케이스(20)의 배기구(25)을 차폐하는 제2덕트커버(42)가 포함될 수 있다. 상기 제1덕트커버(41)와 상기 제2덕트커버(42)는 서로 연통될 수 있다.
상기 제1덕트커버(41)는 상기 히트싱크(30)를 커버할 수 있도록 일부분이 개구된 다각형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1덕트커버(41)를 상측에서 바라본 단면이 “ㄷ” 형상으로 형성될 수 있다. 상기 히트싱크(30)는 상기 제1덕트커버(41)의 개구된 부분에 삽입되어 배치될 수 있다.
상기 제2덕트커버(42)는 일측이 개구되고, 경사면을 가지는 다각형으로 제공될 수 있다. 상기 제2덕트커버(42)의 개구된 일측은 상기 제1덕트커버(41)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2덕트커버(42)는 측면에서 바라본 단면이 삼각형 또는 일부분이 굴곡되는 형상으로 제공될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다. 그리고, 상기 제2덕트커버(42)는 상기 히트싱크(30)의 폭보다 작도록 제공될 수 있다. 즉, 상기 제2덕트커버(42)는 상기 배기구(25)에서 배출된 외부공기를 상기 상기 제1히트싱크(31)의 일부분으로 전달할 수 있다. 이때, 상기 제2덕트커버(42)로부터 배출되는 외부공기는 상기 제1히트싱크(31)에 전달될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 전력변환장치(1)는 강제대류에 의한 방열과 자연대류에 의한 방열을 동시에 수행할 수 있다. 상세히, 상기 전력변환장치(1)의 내부를 냉각하고, 상기 배기구(25)을 통하여 배출되는 외부공기는 상기 제2덕트커버(42) 및 상기 제1덕트커버(41)의 일부분을 유동하여 외부로 배출될 수 있다. 이때, 상기 제2덕트커버(42)와 상기 제1덕트커버(41)의 일부분을 유동한 외부공기는 상기 제1히트싱크(31)를 유동할 수 있다. 그리고, 상기 전력변환장치(1)의 주변의 외부공기가 자연적으로 상기 제2히트싱크(32)를 유동함으로써, 자연대류에 의하여 방열될 수 있다.
이에 따르면, 강제대류에 의하여 방열되는 상기 제1히트싱크(31)와 자연대류에 의하여 방열되는 상기 제2히트싱크(32)는 서로 온도차이가 발생될 수 있다. 상기 제1히트싱크(31)와 상기 제2히트싱크(32)에서 발생된 온도차이에 의하여, 상기 제1히트싱크(31) 및 상기 제2히트싱크(32)가 서로 열 교환할 수 있다. 따라서, 상기 히트싱크(30)의 방열효율이 향상될 수 있다.
결과적으로, 본 실시 예에 따른 상기 전력변환장치(1)는 상기 흡기부(29)로 유입되어 상기 배기구(25)로 배출되어 상기 전력변환장치(1)의 내부를 방열하는 내부방열유로와, 상기 제1덕트커버(41)로 유입되어 상기 제2덕트커버(42)로 배출되어 제1히트싱크(31)를 방열하는 제1외부방열유로를 가질 수 있다. 이때, 상기 내부방열유로와 상기 제1외부방열유로를 유동하는 외부공기는 상기 팬(80)에 의한 강제대류를 통하여 유동될 수 있다. 또한, 상기 내부방열유로에는 상기 전력변환장치(1)의 내부에 배치되는 상기 컨트롤보드(62)에 의하여 구획되어 제공되는 각각의 공간으로 유동되는 제1내부방열유로와, 제2내부방열유로가 포함될 수 있다.
그리고, 상기 내부방열유로와 상기 제1외부방열유로 이외에, 상기 제2히트싱크(32)만을 방열하기 위한 제2외부방열유로를 더 가질 수 있다. 이때, 상기 제1외부방열유로와 상기 제2외부방열유로를 외부방열유로라 칭할 수 있다.
도 7 은 본 실시 예에 따른 내부방열유로를 유동하는 외부공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 전력변환장치(1)의 내부공간는 내부방열유로(A)가 형성될 수 있다. 상세히, 상기 흡기부(29)를 통하여 유입된 외부공기는 상기 배기구(25)을 향하여 유동할 수 있다. 이때, 상기 흡기부(29)로부터 상기 배기구(25)로 향하는 외부공기의 유동은 상기 팬(80)에 의하여 발생될 수 있다. 이에 따르면, 상기 PV리액터(71), 배터리리액터(70) 및 AC리액터(73)는 상기 배기구(25)에 인접하도록 배치됨으로써, 방열효율이 향상될 수 있다.
도 8은 본 실시 예에 따른 내부방열유로 및 외부방열유로를 유동하는 외부공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 흡기부(29)로부터 유입되는 외부공기는 상기 전력변환장치(1)의 내부공간을 유동할 수 있다. 이때, 형성되는 외부공기의 유로를 상기 내부방열유로(A)라 칭할 수 있다. 그리고, 상기 전력변환장치(1)의 내부로 유입된 외부공기는 상기 컨트롤보드(62)에 의하여 제1내부방열유로(A-1) 및 제2내부방열유로(A-2)로 분지되어 유동할 수 있다. 상기 제1내부방열유로(A-1)는 상기 컨트롤보드(62)과 상기 프론트케이스(10)의 사이공간을 유동할 수 있다. 상기 제2내부방열유로(A-2)는 상기 컨트롤보드(62)과 상기 리어케이스(20)의 사이공간을 유동할 수 있다. 따라서, 상기 제1내부방열유로(A-1) 및 상기 제2내부방열유로(A-2)에 의하여 더욱 효율적인 방열이 이뤄질 수 있다.
상기 제1내부방열유로(A-1) 및 상기 제2내부방열유로(A-2)를 유동한 외부공기는 상기 배기구(25)을 통과하여, 상기 덕트커버(40)로 유동할 수 있다. 이때, 상기 덕트커버(40)에서 형성되는 외부공기의 유로를 상기 제1외부방열유로(B-1)라 칭할 수 있다. 상기 제1외부방열유로(B-1)를 유동하는 외부공기는 상기 히트싱크(30)를 유동하고, 외부로 배출될 수 있다. 이러한 과정에서, 상기 히트싱크(30)의 방열이 이뤄질 수 있다.
결과적으로, 상기 전력변환장치(1)의 내부를 유동한 외부공기는 상기 전력변환장치(1)의 하부에서 상부를 향하는 방향으로 유동할 수 있다. 그리고, 상기 외부공기는 상기 배기구(25)을 통과하여 외부로 배출될 수 있다. 이후, 상기 외부공기는 상기 덕트커버(40)를 따라 상기 전력변환장치(1)의 상부에서 하부를 향하는 방향으로 유동할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 상기 전력변환장치(1)의 내부공간 및 상기 히트싱크(30)를 상기 외부공기를 통하여 동시에 냉각함으로써, 방열효율이 향상될 수 있다.
또한, 상기 전력변환장치(1)를 냉각하는 과정에서 가열된 외부공기를 상기 전력변환장치(1)의 하부를 향하는 방향으로 가이드함으로써, 가열된 외부공기에 의하여 상기 전력변환장치(1)의 온도가 상승되는 것을 방지할 수 있다.
도 9는 본 실시 예에 따른 외부방열유로를 유동하는 외부공기의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 상기 배기구(25)을 통과한 외부공기는 상기 제1외부방열유로(B-1)를 유동할 수 있다. 상기 제1외부방열유로(B-1)를 유동한 외부공기는 상부에서 하부를 향하는 방향으로 유동할 수 있다. 그리고, 상부에서 하부를 향하는 방향으로 유동하는 외부공기는 상기 제1히트싱크(31)를 냉각할 수 있다.
한편, 상기 전력변환장치(1)의 후면에는 상기 제2히트싱크(32)가 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제2히트싱크(32)는 상기 제1히트싱크(31)와 구획되어 상기 덕트커버(40)의 내부에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2히트싱크(32)에는 상기 제1히트싱크(31)와 구획된 제2외부방열유로(B-2)가 형성될 수 있다.
상기 제2외부방열유로(B-2)는 상기 제1외부방열유로(B-1)와 구획되어 제공될 수 있다. 그리고, 상기 제2외부방열유로(B-2)는 자연대류에 의하여 이동되는 외부공기가 유동할 수 있다. 상세히, 상기 제2히트싱크(32)는 상기 전력변환장치(1)의 내부공간에 배치된 상기 전력용반도체(90)의 방열을 수행할 수 있다. 이때, 상기 제2히트싱크(32)는 상기 전력용반도체(90)에서 열을 전달받아 가열될 수 있다. 상기 제2히트싱크(32)가 가열되어 온도가 증가되면, 상기 제2히트싱크(32) 주변의 외부공기는 상기 제2히트싱크(32)를 향하는 방향으로 유동되는 자연대류를 형성할 수 있다.
그리고, 상기 제2외부방열유로(B-2)를 유동하는 외부공기의 방향은 상기 전력변환장치(1)의 상부에서 하부로, 또는 상기 전력변환장치(1)의 하부에서 상부를 향하도록 변경될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1외부방열유로(B-1)를 통과하여 외부로 배출되는 가열된 외부공기에 의하여 상기 전력변환장치(1)의 하부가 상기 전력변환장치(1)의 상부보다 온도가 높을 수 있다. 이러한 경우에, 상기 제2외부방열유로(B-2)를 유동하는 외부공기의 방향은 하부에서 상부를 향하는 방향으로 유동할 수 있다.
반면, 상기 전력변환장치(1)의 상부의 온도가 상기 전력변환장치(1)의 하부의 온도보다 높은 경우에, 상기 제2외부방열유로(B-2)를 유동하는 외부공기의 방향은 상부에서 하부를 향하는 방향으로 유동할 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
이러한 구성에 따르면, 상기 제1히트싱크(31)는 상기 제1외부방열유로(B-1)를 통과하는 외부공기의 강제대류에 의하여 냉각될 수 있다. 그리고, 상기 제2히트싱크(32)는 상기 제2외부방열유로(B-2)를 통과하는 외부공기의 자연대류에 의하여 냉각될 수 있다. 따라서, 상기 제1히트싱크(31)와 상기 제2히트싱크(32) 간의 온도차이가 발생되어, 상기 제1히트싱크(31)와 상기 제2히트싱크(32)가 서로 열을 교환할 수 있다. 따라서, 상기 히트싱크(30)의 방열효율이 향상될 수 있다.
도 10은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 걸이부를 나타내는 도면이고, 도 11은 본 실시 예에 따른 전력변환장치의 걸이부를 분해하여 나타내는 분해도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 전력변환장치(1)의 후면에는 걸이부(28)가 제공될 수 있다.
상기 걸이부(28)는 상기 제1걸이부(281), 상기 제2걸이부(282) 및 상기 제3걸이부(283)를 포함할 수 있다. 상기 제1걸이부(281), 상기 제2걸이부(282), 및 상기 제3걸이부(283)는 상기 전력변환장치(1)의 후면에 탈부착 가능하게 제공될 수 있다.
상기 제1걸이부(281)는 상기 전력변환장치(1)의 후면 상부에 배치될 수 있다. 상기 제1걸이부(281)는 몸체를 형성하는 제1플레이트(2811)와, 상기 제1플레이트(2811)에서 절곡되어 형성되는 제2플레이트(2812) 및 제3플레이트(2813)를 포함할 수 있다. 상기 제2플레이트(2812)는 상기 제1플레이트(2811)의 상측단부에서, 상기 제3플레이트(2813)는 하측단부에서 절곡되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1걸이부(281)를 측면에서 바라보면 “ㄷ”자 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 제2플레이트(2812)는 상기 제3플레이트(2813)의 상방에 배치될 수 있다.
상기 제1걸이부(281)에는 상기 제1걸이부(281)를 벽 또는 지지구조에 고정시키기 위한 체결부재가 관통할 수 있는 관통홀(2814)이 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1걸이부(281)에는 상기 제2걸이부(282)와 체결결합되기 위한 체결결합홈(2815)이 제공될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제1걸이부(281)의 제2플레이트(2812)는 상기 전력변환장치(1)를 상부를 지지할 수 있다. 그리고, 상기 제1걸이부(281)의 제3플레이트(2813)는 상기 제2걸이부(282)를 지지할 수 있다. 이때, 상기 제2걸이부(282)는 상기 제3플레이트(2813)에 걸림 고정될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 제3걸이부(283)는 상기 전력변환장치(1)의 후면 하부에 배치될 수 있다. 상기 제3걸이부(283)는 몸체를 형성하는 제4플레이트(2831)와, 상기 제4플레이트(2831)에서 절곡되어 형성되는 제5플레이트(2832) 및 제6플레이트(2833)를 포함할 수 있다. 상기 제5플레이트(2832)는 상기 제4플레이트(2831)의 상측단부에서, 상기 제6플레이트(2833)는 양측단부에서 절곡되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제5플레이트(2832)는 상기 제4플레이트(2831)의 상측단부가 절곡되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제6플레이트(2833)는 상기 제4플레이트(2831)의 양측 단부가 동일한 방향을 향하도록 절곡되어 형성될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 제5플레이트(2832)의 일부분은 상방을 향하도록 절곡되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제5플레이트(2832)에는 상기 제2걸이부(282)가 걸림 고정될 수 있다. 또한, 상기 제3걸이부(283)에는 상기 제3걸이부(283)를 벽 또는 지지구조에 고정시키기 위한 체결부재가 관통할 수 있는 관통홀(2834)이 제공될 수 있다. 또한, 상기 제3걸이부(283)에는 상기 제2걸이부(282)와 체결결합되기 위한 체결결합홈(미도시)이 제공될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 제3걸이부(283)의 제5플레이트(2832)는 상기 전력변환장치(1)를 하부를 지지할 수 있다. 그리고, 상기 제5플레이트(2832)는 상기 제2걸이부(282)에 장착될 수 있다. 이러한 사상에 제한되지 않는다.
상기 제1걸이부(281)와 상기 제3걸이부(283)의 사이에는 상기 제2걸이부(282)가 배치될 수 있다. 상기 제2걸이부(282)의 일측은 상기 제1걸이부(281)에 장착될 수 있다. 그리고, 상기 제2걸이부(282)의 타측은 상기 제3걸이부(283)에 장착할 수 있다. 이때, 상기 제2걸이부(282)는 상기 제1걸이부(281)에 걸림 고정될 수 있다. 그리고, 상기 제3걸이부(283)는 상기 제2걸이부(282)에 걸림 고정될 수 있다.
상세히, 상기 제2걸이부(282)는 상기 제1걸이부(281)와 상기 제3걸이부(283)를 서로 연결할 수 있다. 상기 제2걸이부(282)에는 상부에 배치되는 제7플레이트(2821), 하부에 배치되는 제8플레이트(2823) 및 상기 제7플레이트(2821)와 상기 제8플레이트(2823)를 연결하는 제9플레이트(2822)가 포함될 수 있다. 상기 제7플레이트(2821)와 상기 제8플레이트(2823)는 상기 제9플레이트(2822)의 상부와 하부에 각각 제공될 수 있다. 그리고, 상기 제7플레이트(2821)와 상기 제8플레이트(2823)는 상기 제9플레이트(2822)에서 양측방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2걸이부(282)는 정면에서 바라보면 “I” 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제7플레이트(2821)는 상기 제1걸이부(281)에 걸림 고정될 수 있다. 그리고, 상기 제8플레이트(2823)는 상기 제3걸이부(283)에 걸림 고정될 수 있다. 또한, 상기 제2걸이부(282)에는 상기 제1걸이부(281)와 상기 제3걸이부(283)와 체결 결합되기 위한 체결결합홈(2824, 2825)이 각각 제공될 수 있다.
이에 따르면, 상기 제1걸이부(281)를 벽, 지지구조물 등에 고정한 후, 상기 제1걸이부(281)에 상기 제2걸이부(282)를 장착할 수 있다. 그리고, 상기 제2걸이부(282)에 상기 제3걸이부(283)를 장착한 후, 상기 제3걸이부(283)를 벽, 지지구조물 등에 고정할 수 있다.
즉, 상기 제1걸이부(281)와 상기 제3걸이부(283)를 상기 전력변환장치(1)를 지지하기 적합한 위치의 벽, 지지구조물 등에 배치할 수 있다. 따라서, 사용자가 상기 제1걸이부(281) 및 상기 제3걸이부(283)의 설치 위치를 조정 해야하는 불편함이 해소될 수 있다.
1 전력변환장치 10 프론트케이스
20 리어케이스 28 걸림부
30 히트싱크 40 커버덕트
60 인쇄회로기판 70 리액터
80 팬 90 전력용반도체

Claims (14)

  1. 전면을 정의하는 프론트케이스;
    상기 프론트케이스와 결합하여 내부공간을 정의하고, 개구부가 형성되는 리어케이스;
    외부로부터 전달되는 전력 형태를 변환시키기 위해 상기 내부공간에 위치하는 다수의 전장부품;
    상기 다수의 전장부품 중 일부가 접촉되고, 상기 개구부를 차폐하기 위해 상기 리어케이스에 결합되는 히트싱크;
    상기 리어케이스에 구비되며, 상기 내부공간으로 외부공기를 유입시키는 흡기부;
    상기 흡기부를 통과하여 상기 내부공간으로 유입된 상기 외부공기를 강제 유동하여 상기 다수의 전장부품을 냉각시키는 팬;
    상기 팬에 의하여 강제 유동하는 상기 외부공기를 상기 리어케이스의 후방으로 배출되도록 하는 배기구; 및
    상기 히트싱크를 커버하고, 상기 배기구로 배출되는 상기 외부공기가 상기 히트싱크를 향하는 방향으로 안내하는 덕트커버가 포함되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 전장부품에는, 인쇄회로기판, 리액터, 및 전력용반도체가 포함되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡기부에서 상기 배기구를 향하는 방향으로 내부방열유로가 형성되고,
    상기 배기구에서 상기 덕트커버를 향하는 방향으로 외부방열유로가 형성되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 상기 내부공간에 다수 개로 제공되며,
    상기 인쇄회로기판 중 적어도 하나의 인쇄회로기판은 상기 내부공간을 적어도 두 개의 공간으로 구획할 수 있도록 상기 프론트케이스와 상기 리어케이스 각각으로부터 이격되어 배치되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    구획된 두 개의 내부공간 각각에는, 제1내부방열유로 및 제2내부방열유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 외부방열유로에는,
    상기 히트싱크의 일부분을 유동하는 제1외부방열유로와, 상기 히트싱크의 타부분을 유동하는 제2외부방열유로가 포함되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 리액터는, 상기 배기구와 인접하도록 배치되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 전력용반도체의 일부분은, 상기 히트싱크와 접촉되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 리어케이스의 하부에는,
    상기 리어케이스의 하부에서 상부를 향하는 방향으로 함몰되는 함몰부가 제공되고,
    상기 흡기부는 상기 함몰부의 일측에 제공되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 리어케이스에는,
    상기 리어케이스에서 후방으로 연장되는 고정부와,
    상기 고정부와 결합되며, 상기 리어케이스를 지지하는 걸이부가 포함되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  11. 프론트케이스와, 상기 프론트케이스와 결합하여 내부공간을 정의하는 리어케이스가 포함되는 몸체;
    상기 내부공간에 위치하는 다수의 전장부품;
    상기 다수의 전장부품 중 일부가 접촉되며, 상기 일부로부터 전달받은 열을 상기 몸체의 외부공간으로 방열하는 히트싱크;
    외부공기를 상기 내부공간으로 유입시키는 흡기구;
    상기 흡기구를 통과하여 상기 몸체의 내부공간으로 유입된 외부공기를 상기 몸체의 외부공간으로 배출시키는 배기구;
    상기 히트싱크를 커버하고, 상기 배기구에서 배출되는 외부공기가 상기 히트싱크를 향하도록 유동 방향을 가이드하는 덕트커버; 및
    상기 배기구 상에 배치되며, 상기 외부공기를 강제 유동시키는 팬이 포함되고,
    상기 몸체의 내부공간은, 상기 다수의 전장부품을 냉각하기 위해 상기 흡기구로 유입된 외부공기가 상기 배기구를 향하여 유동하는 내부유로를 정의하고,
    상기 덕트커버는, 상기 히트싱크를 냉각하기 위해 상기 내부유로를 통과한 외부공기가 유동하는 외부유로를 정의하는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 몸체의 내부공간에는, 상기 내부공간을 구획하는 구획부가 구비되며,
    상기 내부유로에는, 상기 구획부에 의하여 구획된 일 공간을 유동하는 제1내부유로와, 구획된 타 공간을 유동하는 제2내부유로가 포함되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 내부유로를 통과한 외부공기는, 상기 히트싱크의 일부분을 유동하는 것을 특징으로 하는 에너지저장장치의 전력변환장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 흡기구는, 상기 몸체의 하부에 배치되고,
    상기 배기구는, 상기 몸체의 상부에 배치되는 에너지저장장치의 전력변환장치.
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