KR102532313B1 - 차량용 하이브리드 전력제어장치 - Google Patents

차량용 하이브리드 전력제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 하이브리드 전력제어장치는 커패시터모듈; 상기 커패시터모듈의 양측면에 설치되고, 길이방향을 따라 연장된 유로로 구성되되, 양단부는 단일유로이며, 중앙부는 단일유로로부터 분기되어 측방향을 따라 배열된 다수의 분기유로로 구성되고, 각각 상기 분기유로 중 어느 하나가 상기 커패시터모듈에 접하는 제1,2냉각기; 상기 제1,2냉각기의 복수의 분기유로 사이에 각각 설치되어, 양측면이 분기유로들과 열전달 가능하게 접촉된 다수의 파워모듈; 상기 제1냉각기 또는 제2냉각기 중 어느 하나에 설치되되, 상기 분기유로 중 나머지 하나와 접하도록 마련된 LDC모듈; 상기 커패시터모듈 및 제1,2냉각기의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 파워모듈이 전기적으로 연결되는 게이트보드; 및 상기 게이트보드 및 LDC모듈의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 게이트보드 및 LDC모듈이 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

차량용 하이브리드 전력제어장치 {HYBRID POWER CONTROL UNIT FOR VEHICLE}
본 발명은 커패시터의 냉각효율을 극대화하여 커패시터 성능을 향상시키고, 내부 구조를 단순화하여 조립성을 개선할 수 있는 차량용 하이브리드 전력제어장치에 관한 것이다.
하이브리드 차량이나 전기자동차 등과 같은 전기모터를 구동원으로 이용하는 친환경 차량은 보통 전기모터를 구동하기 위한 에너지원으로 고전압배터리 등을 사용하며, 전력변환부품으로 모터에 전원을 제공하는 인버터와 차량용 12 전원을 발생시키기 위한 LDC(Low DC-DC Converter)를 이용한다.
상기 인버터는 전기모터와 고전압배터리 사이에서 고전압배터리의 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시켜 모터측으로 제공하고, 상기 LDC는 고전압배터리의 직류전원을 차량용 12V 전원으로 변환시켜 차량 전장부품에 공급한다.
최근에는 이러한 인버터, 컨버터 및 이들의 제어를 위한 제어기를 패키지 형태로 통합하여 구설하고, 이를 하이브리드 전력제어장치(HPCU:Hybrid Power Control Unit)라고 칭하고 있다.
또한, 환경차용 HPCU는 냉각효율 향상 및 패키징 구조 개선을 통한 소형화, 단순화, 고효율화가 요구되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 환경차용 전력제어장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 환경차용 전력제어장치는 제1하우징(1) 내에 설치되는 컨버터(2)와 제2하우징(3) 내에 설치되는 인버터(4) 및 제어기(5)로 구선되고, 상기 제1하우징(1)과 제2하우징(3)이 서로 이웃하여 배치된다.
상기 인버터(4)에는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등과 같은 파워모듈이 복수 개로 구성되며, 이 파워모듈의 제어를 위해 게이트보드 및 커패시터 모듈이 구성된다.
이러한 종래의 환경차용 전력제어장치는 다음과 같은 단점이 있다.
인버터와 컨버터를 위한 하우징이 각각 별도로 구성됨으로 사이즈 축소가 어렵다.
게이트보드와 제어보드가 커패시터를 사이에 두고 배치되어 있어 와이어링을 통해 연결되기 때문에 와이어링을 위한 구성 공간이 별도로 필요하다.
파워모듈이 한 면만 냉각되는 구조를 채택하고 있어 파워모듈의 냉각효율이 낮다.
커패시터의 냉각구조가 없어 커패시터의 사이즈 축소 및 냉각에 한계가 있다.
밀폐된 제1 및 제2하우징에 컨버터와 인버터 및 제어기 등 실장품을 하나씩 체결하여 설치하므로 조립성 확보가 어렵다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-0998810 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 효율적인 냉각구조를 적용하여 냉각효율을 개선하면서 밀폐된 공간 내에서의 인버터, 커패시터, 제어부 배치를 최적화함으로써 패키지 부피 축소를 도모하는 차량용 하이브리드 전력제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 하이브리드 전력제어장치는 커패시터모듈; 상기 커패시터모듈의 양측면에 설치되고, 길이방향을 따라 연장된 유로로 구성되되, 양단부는 단일유로이며, 중앙부는 단일유로로부터 분기되어 측방향을 따라 배열된 다수의 분기유로로 구성되고, 각각 상기 분기유로 중 어느 하나가 상기 커패시터모듈에 접하는 제1,2냉각기; 상기 제1,2냉각기의 복수의 분기유로 사이에 각각 설치되어, 양측면이 분기유로들과 열전달 가능하게 접촉된 다수의 파워모듈; 상기 제1냉각기 또는 제2냉각기 중 어느 하나에 설치되되, 상기 분기유로 중 나머지 하나와 접하도록 마련된 LDC모듈; 상기 커패시터모듈 및 제1,2냉각기의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 파워모듈이 전기적으로 연결되는 게이트보드; 및 상기 게이트보드 및 LDC모듈의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 게이트보드 및 LDC모듈이 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 커패시터모듈은 커패시터; 및 상기 커패시터의 둘레를 감싸도록 마련되어, 전방 측 내부에는 냉각수가 유입되는 유입유로 및 냉각수가 배출되는 배출유로가 형성되고, 후방 측 내부에는 측면방향으로 연장되는 연결유로가 형성된 커패시터하우징;을 포함하여 구성되며, 상기 제1냉각기는 상기 유입유로와 상기 연결유로의 일단을 연결시키고, 상기 제2냉각기는 상기 연결유로의 타단과 상기 배출유로를 연결시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 커패시터하우징은 금속 재질로 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 파워모듈은 BTB커넥터를 매개로 상기 게이트보드 상측에 끼워지고, 상기 게이트보드는 BTB커넥터를 매개로 상기 제어부 상측에 끼워져 전기적으로 연결되며, 상기 LDC모듈은 BTB커넥터 또는 와이어를 매개로 상기 제어부와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 커패시터모듈과 제1,2냉각기 사이, 상기 제1,2냉각기의 분기유로들과 파워모듈 사이 또는 상기 제1,2냉각기와 LDC모듈 중 적어도 하나의 공간에는 서멀그리스가 도포되거나 열전달플레이트가 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1,2냉각기의 복수의 분기유로 사이에 마련되어 상기 파워모듈을 제외한 공간을 채우는 금속 또는 플라스틱 재질의 더미;를 더 포함할 수 있다.
상기 LDC모듈은, 일측면이 상기 제1냉각기 또는 제2냉각기의 상기 분기유로 중 나머지 하나와 접하도록 설치된 조립플레이트; 및 상기 조립플레이트의 타측면에 설치되어 입력되는 전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 LDC;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1,2냉각기 중 상기 LDC모듈이 미적용된 냉각기에는 상기 분기유로 중 나머지 하나에 상기 조립플레이트만 설치된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 커패시터모듈의 상측에 배치되고, 상기 커패시터모듈 및 파워모듈들과 연결되어 상방으로 3상 교류전력을 출력하도록 마련된 3상출력모듈;을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 하이브리드 전력제어장치에 따르면, 하이브리드 전력제어장치는 커패시터의 냉각효율을 극대화하면서도 단순한 구조로 구성되도록 마련되는바, 커패시터의 내구성을 확보하고 부피 패키지를 축소시킬 수 있어, 궁극적으로는 하이브리드 전력제어장치의 상품성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기존에 게이트보드가 복수개로 마련되었던 것을 단일개로 구성할 수 있는바, 부피 패키지를 효과적으로 저감할 수 있다.
아울러, 게이트보드 및 제어부(제어보드)는 별도의 와이어링없이 BTB(board to board)커넥터로 구성들과 연결가능하게 설계되는바, 조립성 및 제작성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 환경차용 전력제어장치를 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 전력제어장치의 내부를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터모듈, 제1,2냉각기, 파워모듈 및 게이트보드 조립체를 도시한 사시도,
도 4는 도 3의 A-A단면을 도시한 단면도,
도 5는 커패시터모듈, 제1,2냉각기 및 파워모듈의 조립상태를 상세히 도시한 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 하이브리드 전력제어장치에 대하여 살펴본다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 전력제어장치의 내부를 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커패시터모듈, 제1,2냉각기, 파워모듈 및 게이트보드 조립체를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 A-A단면을 도시한 단면도이고, 도 5는 커패시터모듈, 제1,2냉각기 및 파워모듈의 조립상태를 상세히 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 차량용 하이브리드 전력제어장치는 커패시터모듈(10);
상기 커패시터모듈(10)의 양측면에 설치되고, 길이방향을 따라 연장된 유로로 구성되되, 양단부는 단일유로(22a,22b)이며, 중앙부는 단일유로(22a,22b)로부터 분기되어 측방향을 따라 배열된 다수의 분기유로(24a,24b)로 구성되고, 각각 상기 분기유로(24a,24b) 중 어느 하나가 상기 커패시터모듈(10)에 접하는 제1,2냉각기(20a,20b); 상기 제1,2냉각기(20a,20b)의 복수의 분기유로(24a,24b) 사이에 각각 설치되어, 양측면이 분기유로(24a,24b)들과 열전달 가능하게 접촉된 다수의 파워모듈(30); 상기 제1냉각기(20a) 또는 제2냉각기(20b) 중 어느 하나에 설치되되, 상기 분기유로(24a,24b) 중 나머지 하나와 접하도록 마련된 LDC모듈(40); 상기 커패시터모듈(10) 및 제1,2냉각기(20a,20b)의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 파워모듈(30)이 전기적으로 연결되는 게이트보드(50); 및 상기 게이트보드(50) 및 LDC모듈(40)의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 게이트보드(50) 및 LDC모듈(40)이 전기적으로 연결되는 제어부(60);를 포함할 수 있다.
상기 커패시터모듈(10)은 시스템에 안정적인 DC전원이 공급되도록 유도하는 역할을 수행한다. 즉, 인버터 스위칭시 발생하는 고전력 리플 전류를 흡수하여 DC 입력단에서의 급격한 전압/전류 변동을 억제하는 평활 작용을 수행하는 것이다.
또한, 상기 제1,2냉각기(20a,20b)는 내부의 유로를 냉각수가 순환하도록 마련됨으로써 인접한 파워모듈(30)을 냉각하도록 마련된다.
종래에 냉각기는 주로 파워모듈을 냉각하기 위해 설계되었기 때문에, 커패시터에 대한 냉각은 간접적으로만 이루질 뿐 효율적인 냉각이 이루어지지 못하였다. 이에 따라 커패시터는 열적 내구성을 확보하기 위해 상대적으로 큰 사이즈로 설계되었고, 이는 커패시터의 상품성 및 제조비용을 증가시키는 요인이 되었다.
하지만, 본 발명에서의 상기 커패시터모듈(10)은 양측면에 각각 설치된 제1,2냉각기(20a,20b)에 의해 직접적인 냉각이 이루어지기 때문에, 다수의 면을 통해 이루어지는 냉각으로 인해 냉각성능이 개선되고, 그로 인해 커패시터(12)의 내구성을 충분히 확보하면서도 패키지 부피를 저감시킬 수 있게 된다.
여기서, 상기 제1,2냉각기(20a,20b)는 내부에 냉각수가 흐르도록 길이방향을 따라 연장된 유로의 형상으로 마련되는데, 중앙부가 측면방향을 따라 배열되도록 분기된 복수의 분기유로(24a,24b)로 구성되며, 양단부는 분기유로(24a,24b)로 냉각수를 공급하기 위한 단일유로(22a,22b)로 구성된다.
상기 파워모듈(30)은 제1,2냉각기(20a,20b)에 형성된 복수의 분기유로(24a,24b) 사이에 장착되도록 마련됨으로써, 양측면이 분기유로(24a,24b)와 접촉하여 열교환됨으로써 냉각된다. 여기서, 상기 파워모듈(30)은 커패시터모듈(10)을 통해 전달된 DC 전류를 3상 AC전류로 변환하는 역할을 수행하는데, 양측면이 복수개로 분기된 분기유로(24a,24b)에 의해 냉각되기 때문에 냉각효율이 극대화된다.
아울러, 상기 제1,2냉각기(20a,20b)는 복수의 분기유로(24a,24b) 중 커패시터모듈(10)과 가장 인접한 분기유로(24a,24b)의 일측면이 커패시터모듈(10)과 접하도록 설치되도록 마련되기 때문에, 상기 커패시터모듈(10)은 제1,2냉각기(20a,20b)와 열교환하면서 냉각된다.
이와 같이 상기 제1,2냉각기(20a,20b)에 의하여 커패시터모듈(10) 및 파워모듈(30)의 냉각이 효율적으로 수행되는바, 커패시터모듈(10)의 사이즈 축소 및 파워모듈(30) 손상 방지를 효과를 구현할 수 있다.
한편, 본 발명에서 상기 LDC모듈(40)은 상기 제1냉각기(20a) 또는 제2냉각기(20b) 중 어느 하나에 설치되되, 복수의 분기유로(24a,24b) 중 커패시터모듈(10)과 인접하지 않은 분기유로(24a,24b)에 접하도록 설치된다. LDC모듈(40)은 하이브리드 전력제어장치로 전달된 고전압의 전류를 저전압으로 변환하여 저전압배터리로 전달하는 역할을 수행한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 상기 커패시터모듈(10), 제1,2냉각기(20a,20b), 파워모듈(30) 및 LDC모듈(40)은 서로 수평한 지점에 위치하도록 마련된다.
아울러, 상기 게이트보드(50)는 커패시터모듈(10) 및 제1,2냉각기(20a,20b) 하방 측에 배치되어 상측에 상기 파워게이트보드 및 LDC모듈의 하방 측에 배치되어, 파워모듈(30)이 물리적, 전기적으로 연결되도록 마련되고, 상기 제어부(60,제어보드)는 게이트보드(50) 및 LDC모듈(40)의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 게이트보드(50) 및 LDC모듈(40)이 물리적, 전기적으로 연결되도록 마련된다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 차량용 하이브리드 전력제어장치의 하우징 내부에서 상기 커패시터모듈(10), 제1,2냉각기(20a,20b), 파워모듈(30) 및 LDC모듈(40)이 중앙부를 이루고, 게이트보드(50) 및 제어부(60)는 하부를 이루도록 마련된다.
기존에 자동차 전력변환 모듈에서는 게이트보드가 파워모듈의 개수만큼 분리되어 적용되었으나, 본 발명은 게이트보드(50)가 단일개로 구비되어 다수의 파워모듈(30)의 전기적 신호를 모두 수신하도록 마련됨으로써, 부피 패키지를 효과적으로 저감할 수 있다.
이와 같이 하이브리드 전력제어장치의 하우징 내부 구조를 효율적으로 배치함으로써, 부피 패키지가 증가하는 것을 방지하고, 파워모듈 및 커패시터의 냉각성능을 극대화할 수 있다. 부피 패키지가 증가하지 않는 구체적인 이유는 후술하도록 하겠다.
구체적으로, 본 발명에서 상기 커패시터모듈(10)은 커패시터(12); 및 상기 커패시터(12)의 둘레를 감싸도록 마련되어, 전방측 내부에는 냉각수가 유입되는 유입유로(16) 및 냉각수가 배출되는 배출유로(17)가 형성되고, 후방측 내부에는 측면방향으로 연장되는 연결유로(18)가 형성된 커패시터하우징(14);을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1냉각기(20a)는 상기 유입유로(16)와 상기 연결유로(18)의 일단을 연결시키고, 상기 제2냉각기(20b)는 상기 연결유로(18)의 타단과 상기 배출유로(17)를 연결시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 냉각수는 유입유로(16), 제1냉각기(20a), 연결유로(18), 제2냉각기(20b), 배출유로(17)를 거치면서 유동하게 되는데, 이와 같이 냉각수가 커패시터(12)를 감싸는 커패시터하우징(14) 및 제1,2냉각기(20a,20b)를 유동하도록 마련되는바, 커패시터(12)의 4면에서 모두 냉각이 이루어지게 된다.
따라서, 커패시터(12)의 냉각이 효율적으로 이루어짐에 따라 커패시터(12)의 사이즈 축소량을 극대화할 수 있다.
도 4를 참조하면, 커패시터하우징(14)의 전면부에는 냉각수가 각각 유출입하는 입구와 출구가 형성되고, 입구에는 유입유로(16), 출구에는 배출유로(17)가 연통된다. 상기 유입유로(16)와 배출유로(17)는 중간 지점이 절곡되어 측면방향으로 연장되도록 형성되고, 이에 따라 커패시터모듈(10)의 양측면에 설치된 제1,2냉각기(20a,20b)에 각각 연통된다.
여기서, 상기 커패시터하우징(14)은 금속 재질로 마련될 수 있다. 금속 재질의 커패시터하우징(14)은 열전달이 용이하게 이루어지기 때문에 커패시터(12)의 냉각이 효과적으로 이루어지게 된다. 그에 따라 커패시터(12)의 사이즈를 최소화하는데 기여할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1,2냉각기(20a,20b)의 양단부인 단일유로(22a,22b)는 커패시터하우징(14)의 유입유로(16), 배출유로(17) 또는 연결유로(18)로부터 측면방향으로 연장되는 형상으로 형성되고, 상기 복수의 분기유로(24a,24b)는 측면방향으로 연장된 단일유로(22a,22b)에 수직한 방향으로 연장되어 다수 개가 형성되도록 마련된다.
한편, 상기 파워모듈(30)은 BTB커넥터를 매개로 상기 게이트보드(50) 상측에 끼워지고, 상기 게이트보드(50)는 BTB커넥터를 매개로 상기 제어부(60) 상측에 끼워져 전기적으로 연결되며, 상기 LDC모듈(40)은 BTB커넥터 또는 와이어를 매개로 상기 제어부(60)와 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 상기 게이트보드(50)에는 상기 파워모듈(30)이 전기적으로 연결됨으로써, 상기 게이트보드(50)가 제어신호를 송출하여 파워모듈(30)을 통한 교류 출력을 제어하거나, 파워모듈(30)에서의 전류, 전압, 고장여부를 확인한다.
여기서, 게이트보드(50)에 파워모듈(30)을 전기적으로 연결할 때, 도 2에 도시된 바와 같이 파워모듈(30)은 게이트보드(50)의 상측에 마련되기 때문에 별도의 와이어링 연결작업을 수행하지 않고, BTB(board to board)커넥터를 통해 손쉽게 상측에서 끼워질 수 있다. 따라서, 차량용 하이브리드 전력제어장치의 제작성을 개선하여 제작비용 및 소요시간을 효과적으로 저감할 수 있다.
또한, 게이트보드(50)는 제어부(60)에 전기적으로 연결됨으로써 제어신호를 수신받도록 마련되고, LDC모듈(40)도 제어부(60)에 전기적으로 연결됨으로써 고전압 전류를 저전압 전류로 변환하는 작업이 제어되도록 마련되는데, 게이트보드(50) 및 LDC모듈(40)은 제어부(60) 상방 측에 마련되기 때문에 BTB커넥터를 이용하여 용이하게 제어부(60)에 연결할 수 있다.
여기서, LDC모듈(40)과 제어부(60)는 구조 상 BTB커넥터 만으로 연결이 어려울 수 있는 바, 와이어링을 통해 연결하여도 무방하다.
한편, 도 5를 참조하면, 상기 커패시터모듈(10)과 제1,2냉각기(20a,20b) 사이, 상기 제1,2냉각기(20a,20b)의 분기유로(24a,24b)들과 파워모듈(30) 사이 또는 상기 제1,2냉각기(20a,20b)와 LDC모듈(40) 중 적어도 하나의 공간에는 서멀그리스가 도포되거나 열전달플레이트가 설치될 수 있다.
상기 서멀그리스 또는 열전달플레이트는 양구성 간의 열전달 효율을 극대화하는 역할을 수행한다. 따라서, 커패시터모듈(10), 제1,2냉각기(20a,20b), 파워모듈(30), LDC모듈(40) 간의 접촉 부위에 서멀그리스를 도포하거나 열전달플레이트를 적용함으로써 차량용 하이브리드 전력제어장치의 냉각효율을 개선할 수 있다.
본 발명의 차량용 하이브리드 전력제어장치는 상기 제1,2냉각기(20a,20b)의 복수의 분기유로(24a,24b) 사이에 마련되어 상기 파워모듈(30)을 제외한 공간을 채우는 금속 또는 플라스틱 재질의 더미(35);를 더 포함할 수 있다.
상기 제1,2냉각기(20a,20b)의 분기유로(24a,24b)는 사이 공간에 파워모듈(30)이 설치되는데, 파워모듈(30)은 3상 전력을 출력하기 위해서 3개의 모듈로 구성된다. 이 과정에서 분기유로(24a,24b) 사이에 빈 공간이 형성되는데, 이를 방치할 경우에 냉각기의 내구 취약부분이 될 수 있다.
따라서, 분기유로(24a,24b) 사이의 빈 공간을 열전도성 또는 비전도성 재질의 더미(35)를 설치함으로써, 제1,2냉각기(20a,20b)의 상품성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 LDC모듈(40)은, 일측면이 상기 제1냉각기(20a) 또는 제2냉각기(20b)의 상기 분기유로(24a,24b) 중 나머지 하나와 접하도록 설치된 조립플레이트(42); 및 상기 조립플레이트(42)의 타측면에 설치되어 입력되는 전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 LDC(44,Low DC-DC Converter);를 포함할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 LDC모듈(40)은 커패시터모듈(10), 제1,2냉각기(20a,20b) 및 파워모듈(30)과 수평한 위치에 형성되도록 마련되어야, 차량용 하이브리드 전력제어장치의 구조를 최적화할 수 있다.
따라서, 상기 LDC(44)는 제1,2냉각기(20a,20b) 중 어느 하나에 별도의 조립플레이트(42)를 매개로 설치된다.
여기서, 상기 제1,2냉각기(20a,20b) 중 상기 LDC모듈(40)이 미적용된 냉각기에는 상기 분기유로(24a,24b) 중 나머지 하나에 상기 조립플레이트(42)만 설치될 수 있다. 이에 따라 냉각기가 외부 충격으로 인해 손상되는 현상을 방지할 수 있다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 차량용 하이브리드 전력제어장치는 상기 커패시터모듈(10)의 상측에 배치되고, 상기 커패시터모듈(10) 및 파워모듈(30)들과 연결되어 상방으로 3상 교류전력을 출력하는 3상출력모듈(70);을 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 차량용 하이브리드 전력제어장치로 공급된 DC전류는 커패시터(12)와 파워모듈(30)을 거치면서 AC 3상 전류로 변환되고, 이를 3상출력모듈(70)을 통해 모터 또는 HSG(Hybrid Start Generator)로 출력함으로써 모터장치를 구동시키도록 구성된다.
여기서, 상기 3상출력모듈(70)은 커패시터모듈(10)의 상측에 설치되도록 마련됨으로써, 3상출력모듈(70)과 커패시터모듈(10), 3상출력모듈(70)과 파워모듈(30) 간의 연결에 소요되는 부품의 길이를 최소화하고, 전력제어장치 하우징 내부에서의 구조를 최적화할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 하이브리드 전력제어장치에 따르면, 하이브리드 전력제어장치는 커패시터의 냉각효율을 극대화하면서도 단순한 구조로 구성되도록 마련되는바, 커패시터의 내구성을 확보하고 부피 패키지를 축소시킬 수 있어, 궁극적으로는 하이브리드 전력제어장치의 상품성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기존에 게이트보드가 복수개로 마련되었던 것을 단일개로 구성할 수 있는바, 부피 패키지를 효과적으로 저감할 수 있다.
아울러, 게이트보드 및 제어부(제어보드)는 별도의 와이어링없이 BTB(board to board)커넥터로 구성들과 연결가능하게 설계되는바, 조립성 및 제작성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 커패시터모듈 12: 커패시터
14: 커패시터하우징 16: 유입유로
17: 배출유로 18: 연결유로
20a: 제1냉각기 20b: 제2냉각기
22a: 단일유로(제1냉각기) 22b: 단일유로(제2냉각기)
24a: 분기유로(제1냉각기) 24b: 분기유로(제2냉각기)
30: 파워모듈 35: 더미
40: LDC모듈 42: 조립플레이트
44: LDC 50: 게이트보드
60: 제어부 70: 3상출력모듈

Claims (9)

  1. 커패시터모듈;
    상기 커패시터모듈의 양측면에 설치되고, 길이방향을 따라 연장된 유로로 구성되되, 양단부는 단일유로이며, 중앙부는 단일유로로부터 분기되어 측방향을 따라 배열된 다수의 분기유로로 구성되고, 각각 상기 분기유로 중 어느 하나가 상기 커패시터모듈에 접하는 제1,2냉각기;
    상기 제1,2냉각기의 복수의 분기유로 사이에 각각 설치되어, 양측면이 분기유로들과 열전달 가능하게 접촉된 다수의 파워모듈;
    상기 제1냉각기 또는 제2냉각기 중 어느 하나에 설치되되, 상기 분기유로 중 나머지 하나와 접하도록 마련된 LDC모듈;
    상기 커패시터모듈 및 제1,2냉각기의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 파워모듈이 전기적으로 연결되는 게이트보드; 및
    상기 게이트보드 및 LDC모듈의 하방 측에 배치되어, 상측에 상기 게이트보드 및 LDC모듈이 전기적으로 연결되는 제어부;를 포함하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 커패시터모듈은 커패시터; 및 상기 커패시터의 둘레를 감싸도록 마련되어, 전방 측 내부에는 냉각수가 유입되는 유입유로 및 냉각수가 배출되는 배출유로가 형성되고, 후방 측 내부에는 측면방향으로 연장되는 연결유로가 형성된 커패시터하우징;을 포함하여 구성되며,
    상기 제1냉각기는 상기 유입유로와 상기 연결유로의 일단을 연결시키고,
    상기 제2냉각기는 상기 연결유로의 타단과 상기 배출유로를 연결시키는 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 커패시터하우징은 금속 재질로 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 파워모듈은 BTB커넥터를 매개로 상기 게이트보드 상측에 끼워지고,
    상기 게이트보드는 BTB커넥터를 매개로 상기 제어부 상측에 끼워져 전기적으로 연결되며,
    상기 LDC모듈은 BTB커넥터 또는 와이어를 매개로 상기 제어부와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 커패시터모듈과 제1,2냉각기 사이, 상기 제1,2냉각기의 분기유로들과 파워모듈 사이 또는 상기 제1,2냉각기와 LDC모듈 중 적어도 하나의 공간에는 서멀그리스가 도포되거나 열전달플레이트가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2냉각기의 복수의 분기유로 사이에 마련되어 상기 파워모듈을 제외한 공간에 설치되는 금속 또는 플라스틱 재질의 더미;를 더 포함하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 LDC모듈은, 일측면이 상기 제1냉각기 또는 제2냉각기의 상기 분기유로 중 나머지 하나와 접하도록 설치된 조립플레이트; 및 상기 조립플레이트의 타측면에 설치되어 입력되는 전압을 저전압으로 변환하여 출력하는 LDC;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1,2냉각기 중 상기 LDC모듈이 미적용된 냉각기에는 상기 분기유로 중 나머지 하나에 상기 조립플레이트만 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 커패시터모듈의 상측에 배치되고, 상기 커패시터모듈 및 파워모듈들과 연결되어 상방으로 3상 교류전력을 출력하도록 마련된 3상출력모듈;을 더 포함하는 차량용 하이브리드 전력제어장치.
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