KR102572440B1

KR102572440B1 - 차량용 dc커패시터 및 이를 포함하는 인버터

Info

Publication number: KR102572440B1
Application number: KR1020170170358A
Authority: KR
Inventors: 최문호
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2023-09-01
Also published as: KR20190069963A; CN208739033U

Abstract

본 발명은 저항기를 외부로 노출시키는 동시에 방열기능을 향상시키고 인버터에서 노출 면적을 최소화하여 DC커패시터를 안전하게 보호하여 안정적인 기능을 유지하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 -셀모듈과 Y-셀모듈, +버스바와 -버스바 및 접지버스바가 내부에 설치되는 플라스틱하우징, 기 플라스틱하우징의 상하부면에 각각 설치하는 금속재로 이루어지는 개의 제1,2금속하우징, 기 제1금속하우징의 상부면에 노출되게 설치하며 +버스바와 -버스바와 전기적으로 연결하는 PCB형태의 저항기로 형성하는 DC커패시터, 기 DC커패시터를 게이트보드의 상부에 설치하는 일측에 IGBT파워모듈 및 냉각기를 연결하고, 타측에 LDC컨버터를 연결하는 인버터로 구성하여; 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터는 DC커패시터 및 방전저항의 발열을 감소시킬 수 있는 동시에 기존 세라믹 저항기 성능을 가지면서 사이즈가 축소가능한 효과가 있다.

Description

차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터{DC capacitors and discharge resistors of vehicle inverter}

본 발명은 차량용 인버터에 관한 것으로서, 방열기능을 향상시키고 DC커패시터를 안전하게 보호하여 안정적인 기능을 유지하는 하이브리 자동차 및 전기자동차의 구동모터를 제어하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터에 관한 것이다.

최근의 하이브리드 자동차와 전기 자동차(이하 친환경 자동차)의 구동모터를 제어하는 인버터에서는 DC 전압을 가지는 고전압 배터리에서 나오는 DC전압의 맥동 성분을 제거하고, IGBT로 구성된 파워모듈의 스위칭에 의해 발생하는 고주파 리플 전류를 흡수하기 위해 유전체 필름 타입의 DC커패시터를 적용하고 있다.

그리고, 상기 DC커패시터와 IGBT 파워모듈은 주로 버스바를 이용해서 연결되는데 그 거리가 멀어지면 인덕턴스가 높아져 전력 손실이 발생하기 때문에, DC커패시터는 IGBT 파워모듈에 가깝게 위치시키는게 일반적이다.

또한, 상기 DC커패시터가 고전압 배터리와 분리된 경우 DC커패시터 내에 충전되어 있는 잔류 전하를 방전시켜 감전사고를 방지하기 위해 방전저항기를 적용하고 있는데, 유전체 필름을 적용하는 친환경 자동차의 방전저항기에 있어서 DC커패시터의 하우징 케이스에 장착하여 사용하는 경우가 일반적이다.

아울러, 상기 DC커패시터에 최대한 가깝에 위치시켜 DC커패시터에 남아있는 잔류 전하를 방전시키는 기능을 극대화시키고, 별도 장착을 하지 않기 때문에 공간 활용도가 높으며 DC커패시터에서 방전저항기로 연결되는 버스바나 와이어 하네스 길이가 짧아져 간결하게 체결할 수 있다.

이러한, 친환경 자동차에 적용되는 DC커패시터는 유전체 필름 권취하여 형성되고 양측에 전도성의 용사면이 형성된 수 개의 셀 모듈과, 셀 모듈들의 용사면의 양측에 전기적으로 연결되는 버스바와, 셀 모듈들과 버스바들을 내장하는 하우징 케이스로 구성된다.

더불어, 상기 DC커패시터 내부에는 두 가지 타입의 셀 모듈들이 내장되는데, 고전압 배터리에서 나오는 DC전압의 맥동 성분을 제거하고 IGBT로 구성된 파워모듈의 스위칭에 의해 발생하는 고주파 리플 전류를 흡수하기 위해 DC전압의 플러스와 마이너스 라인 사이에 연결되는 X-커패시터용 셀 모듈과 전자파 억제를 위해 플러스 라인과 접지, 마이너스 라인과 접지 사이에 연결되는 Y-커패시터용 셀 모듈이 있다.

또한, 상기 X-커패시터와 Y-커패시터의 각 셀 모듈은 +버스바, -버스바, 그리고 접지 버스바와 솔더링 납땜으로 연결되고, 상기 셀 모듈들과 각 버스바는 플라스틱 재질로 된 하우징 케이스 내부에 위치시킨 후 에폭시로 몰딩시켜 단단하게 고정시킨다.

그리고, 친환경 자동차에 적용되는 종래의 방전 저항기는 DC커패시터 하우징에 편리하게 체결하기 위해 다수의 저항기를 세라믹으로 몰딩하고 금속 재질의 브라켓을 장착한 세라믹 저항기를 사용했다.

다수의 저항기를 직?병렬로 배치하고 저항기간 와이어를 이용하여 연결하여 저항을 구성하며, 만들어진 저항를 세라믹 케이스에 넣고 내부를 시멘트로 몰딩시킨 세라믹 저항기이다.

세라믹 저항기 자체를 DC커패시터 하우징에 편리하게 체결하기 위해 금속 브라켓을 조립하고 볼트를 이용하여 커패시터 하우징 케이스에 고정한다. 그리고 방전저항기에서 인출된 와이어 하네스를 DC 커패시터 입력 단자 버스바에 직접 혹은 형태에 따라 입력 단자 버스바를 별체하여 볼트를 이용하여 연결한다.

친환경 자동차의 경우 고전압 배터리의 출력 및 효율 때문에 종래의 가솔린 자동차나 디젤 자동차에 비해 주행할 수 있는 거리가 짧은 편이다. 주행 거리를 향상시키기 위해 고전압 배터리의 출력을 높여야 하는데 전류를 높이기 보다는 전압을 높이는 방식을 선호하고 있다. 이는 전류를 높이게 되면 전장품들, 특히 와이어하네스의 크기가 커저야 grl 때문에 종래의 비해 사이즈가 너무 커지는 단점이 있기 때문이다.

기존 친환경 자동차의 고전압 배터리의 출력 전압은 300~400V 정도이다. 하지만 상기와 같은 이유로 고전압 배터리의 출력을 높이기 위해 출력 전압을 600~800V까지 상향시키고 있는 실정이다. 고전압 배터리의 전압이 올라가면 DC커패시터, 그 결과 DC커패시터의 사이즈가 약 1.7배만큼 커지게 된다. 또한 유전체 타입의 DC커패시터는 고주파 리플 전류에 의해 동작 중 발열을 하게 되는데, 고전압 배터리의 출력 전압의 상승은 이 리플 전류의 크기도 커지게 되어 발열이 더 심해지게 된다. DC커패시터 내부의 온도가 올라가면 DC커패시터의 수명을 단축시켜 전체 인버터 시스템의 성능을 저하시키게 된다.

이를 개선하기 위해 통상적으로 차량용 인버터에는 수냉식 냉각기를 적용하여 발열이 심한 DC커패시터와 IGBT 파워모듈, 그리고 저전압용 컨버터의 온도를 적정 수준까지 낮추는 구조를 가지고있다.

그러나, 상기와 같이 고출력이 필요한 친환경 자동차의 경우 기존과 같이 수냉식 냉각기만 적용할 경우 높아진 온도를 낮추기 위해 큰 사이즈의 DC커패시터와 수냉식 냉각기를 적용해야 한다. 이를 개선하기 위해 DC커패시터의 하우징 케이스를 열전도도가 높은 금속판을 이용하는 경우가 있다. DC커패시터의 하우징 케이스 전체를 금속을 이용해서 제작함으로써 케이스가 방열판 역할을 하여 내부의 열은 외부로 방출하므로 보다 우수한 냉각성능을 가질 수 있게 된다.

상기 DC커패시터의 하우징 케이스 전체를 금속판으로 가져갈 경우 방열적인 면에서 우수한 특성을 가지게 되지만, 전기가 흐르는 DC커패시터 내부 셀 모듈 및 버스바와 금속 하우징 케이스의 고 전압이 커질수록 절연문제는 더 큰 문제가 된다. 그리고 금속 하우징 케이스의 경우 제작이 어렵고 일반적으로 많이 사용되는 플라스틱 케이스에 비해 가격이 비싸다. 또한 내부 버스바나 셀 모듈과의 절연을 확보하기 위해 공간을 충분히 띄우거나 하우징 케이스 내부에 절연지를 도배하듯히 적용하고 내부에 에폭시 몰딩을 해야 하므로, DC커패시터의 제작성이 좋지 않다.

그리고, 방전 저항기의 경우에는 2배 이상 커진 전압 때문에 4~5배 이상의 전압 내성을 가지는 저항기를 적용해야 방전 저항기의 발열을 기존과 유사하게 유지할 수 있다. 세라믹 타입의 저항기를 적용할 경우, 세라믹 하우징 내부의 저항기의 사이즈가 3배 이상 커져여 하기 때문에 전체 부피 사이즈는 9~10배 정도 커지게 되어 종래의 방전 저항기를 커패시터 하우징에 장착하여 공간의 증대를 최소화하는 장점이 없어지고, 가격도 몇 배 이상 올라가는 문제점이 있었다.

친환경 자동차의 경우 고전압 배터리의 출력 및 효율 때문에 종래의 가솔린 자동차나 디젤 자동차에 비해 충전 후 주행할 수 있는 거리가 짧은 편이다.

주행 거리를 향상시키기 위해 고전압 배터리의 출력을 높여야 하는데 전류를 높이기보다는 전압을 높이는 방식을 선호하고 있다. 이는 전류를 높이게 되면 전장품, 특히 와이어하네스의 크기가 커져야 하기 때문에 종래의 비해 사이즈가 너무 커지는 단점이 있다.

2배 이상으로 전압을 높이게 되면 DC커패시터 및 방전저항기의 발열이 심해져 부품의 사이즈를 키워 부품 자체의 전압 내성을 올려야 한다. DC커패시터의 경우 하우징 케이스는 일반적으로 제작하기 쉽고 전기적으로 절연이 되는 플라스틱 재질을 사용하는데, 단순히 내부 셀 및 버스바 보호와 DC커패시터 고정 기능만 수행하는 문제점이 있었다.

또한 방전저항기의 경우 기존 세라믹 타입의 방전 저항기를 적용하면 부품의 사이즈가 너무 커져서 종래의 DC커패시터 하우징 케이스에 방전 저항기를 장착하여 방전 저항기에 의한 공간을 최소화하는 장점이 없어지는 문제점이 있었다.

공개번호 제10-2013-0091258호 등록번호 제10-1591161호

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, DC커패시터 및 방전저항의 발열을 감소시킬 수 있는 동시에 기존 세라믹 저항기 성능을 가지면서 사이즈가 축소가능한 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터를 제공하는 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 동일 용량(저항값/내압)의 세라믹 저항기 대비 사이즈가 작아서 설치 공간이 작으며, 저항을 DC커패시터 하우징에 장착이 가능하여 별도로 버스바를 분리하여 연결할 필요가 없도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, DC커패시터 방열을 감소시키기 위한 방열패드, 쿨링 플레이트 및 방전저항기의 세라믹 케이스, 몰딩액, 저항기간 연결하는 내부 와이어를 채택하지 않고 접지를 DC커패시터 하우징의 금속판을 이용함으로써 인버터 사이즈가 축소도록 하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 저항기의 몰딩액이 없어져서 기존 세라믹 저항기 대비 가볍도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 동일 용량(저항값/내압)의 세라믹 저항기 대비 상기 부품수 감소 및 작은 내압의 저항기 적용이 가능하여 원가 절감되도록 하는 데 있다.

본 발명의 일실시 예에 의한 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터는 차량용 인버터에 있어서, -셀모듈과 Y-셀모듈, +버스바와 -버스바 및 접지버스바가 내부에 설치되는 플라스틱하우징, 기 플라스틱하우징의 상하부면에 각각 설치하는 금속재로 이루어지는 개의 제1,2금속하우징, 기 제1금속하우징의 상부면에 노출되게 설치하며 +버스바와 -버스바와 전기적으로 연결하는 PCB형태의 저항기로 형성하는 DC커패시터, 기 DC커패시터를 게이트보드의 상부에 설치하는 일측에 IGBT파워모듈 및 냉각기를 연결하고, 타측에 LDC컨버터를 연결하는 인버터로 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 상기 플라스틱하우징의 상하면 양 끝단에는 제1,2금속하우징이 결합되기 위한 결합홈을 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 상기 제1,2금속하우징의 양 끝단에는 플라스틱하우징의 결합홈에 끼움하는 단자돌기를 형성하며, 상기 제1금속하우징의 상부면 타측에는 저항기를 고정하기 위한 고정돌기를 다수개로 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 상기 제1금속하우징의 상부면 일측에는 저항기와 +버스바와 -버스바의 각 +단자와 -단자가 접속되며 지지를 위한 단자돌기를 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 상기 저항기는 일 끝단에 +버스바와 -버스바에 전기적 접속을 위한 +전선단자 및 -전선단자를 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 상기 DC커패시터의 제1,2금속하우징은 게이트보드와 접지되도록 설치하여 접지 기능과 인버터의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 하는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터는 DC커패시터 및 방전저항의 발열을 감소시킬 수 있는 동시에 기존 세라믹 저항기 성능을 가지면서 사이즈가 축소가능한 효과가 있다.

본 발명은, 동일 용량(저항값/내압)의 세라믹 저항기 대비 사이즈가 작아서 설치 공간이 작으며, 저항을 DC커패시터 하우징에 장착이 가능하여 별도로 버스바를 분리하여 연결할 필요가 없도록 하는 효과가 있다.

본 발명은, DC커패시터 방열을 감소시키기 위한 방열패드, 쿨링 플레이트 및 방전저항기의 세라믹 케이스, 몰딩액, 저항기간 연결하는 내부 와이어를 채택하지 않고 접지를 DC커패시터 하우징의 금속판을 이용함으로써 인버터 사이즈가 축소 및 원가를 절감하는 효과가 있다.

본 발명은, 저항기의 몰딩액이 없어져서 기존 세라믹 저항기 대비 가볍도록 하는 효과가 있다.

본 발명은, 동일 용량(저항값/내압)의 세라믹 저항기 대비 상기 부품수 감소 및 작은 내압의 저항기 적용이 가능하여 원가 절감되도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터의 분해사시도,
도 2는 도 1의 분해사시도를 다른 방향에서 투시한 분해사시도,
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터의 결합사시도,
도 4는 저항기의 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터의 인버터 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터의 인버터 개념 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 DC커패시터는 차량용 인버터에 관한 것으로 X-셀모듈(11)과 Y-셀모듈(12), +버스바(13)와 -버스바(14) 및 접지버스바(15)가 내부에 설치되는 플라스틱하우징(10)을 형성한다.

상기 플라스틱하우징(10)은 하부가 개방된 통 형태로써 X-셀모듈(11)과 Y-셀모듈(12), +버스바(13)와 -버스바(14) 및 접지버스바(15)가 내부에 삽입되어 고정시켜 설치한다.

그리고, 금속재로 이루어지고, 상기 플라스틱하우징(10)의 상부에 설치되는 제1금속하우징(20)과 금속재로 이루어지고, 상기 플라스틱하우징(10)의 하부에 설치되는 제2금속하우징(30)을 형성한다.

이러한, 상기 제1금속하우징(20)은 플라스틱하우징(10)의 상부면에 설치되고 제2금속하우징(20)은 X-셀모듈(11)과 Y-셀모듈(12), +버스바(13)와 -버스바(14) 및 접지버스바(15)가 내부에 삽입 설치된 플라스틱하우징(10)의 하부면에 고정된다.

이때, 상기 X-셀모듈(11)과 Y-셀모듈(12)의 각 용사면은 전도성으로 되어 있어 각 버스바들과 솔더링 및 용접으로 전기적으로 연결하도록 구성한다.

상기 X-셀모듈(11)과 Y-셀모듈(12)은 유전체 필름이 권취되어 형성되고 양측에 전도성 용사면이 형성된 셀 형태로써 X-셀모듈(11)는 고전압 배터리의 DC 출력전압의 전압맥동 성분을 제거하고 스위칭에 의한 고주파 리플 전류를 흡수하기 위해 플러스와 마이너스 라인 사이에 설치하며, 상기 Y-셀모듈(12)는 전자파 억제를 위해 각 라인과 접지 사이에 설치 구성한다.

여기서, 상기 플라스틱하우징(10)의 상하면 양 끝단에는 제1금속하우징(20) 및 제2금속하우징(30)의 결합홈(16)에 끼움하는 제1결합돌기(21) 및 2결합돌기(31)를 형성한다.

삭제

즉, 상기 제1,2금속하우징(20)(30)는 플라스틱하우징(10)의 결합홈(16)에 제1,2결합돌기(21)(31)를 슬라이드 방식으로 끼움 후 해체 가능하도록 결합된다.

상기 제1금속하우징(20)의 상부면에 노출되게 설치하며 +버스바(13)와 -버스바(14)와 전기적으로 연결하는 PCB형태의 저항기(40)를 형성한다.

이러한, 상기 제1금속하우징(20)은 저항기(40)의 고정 및 플라스틱하우징(10)의 레이아웃에 맞춰 적절한 형태로 설계되어 다이캐스팅 등 적절한 공법으로 제작한다.

상기 플라스틱하우징(10)과 제1금속하우징(20)은 이종 재질이기 때문에 자동차 동작 환경인 고온/고습 조건에서도 잘 붙어있게 하기 위해서는 다음과 같이 제작하는 것이 바람직하다.

상기 제1금속하우징(20)과 연결되는 플라스틱하우징(10)의 상부 부분은 요철 모양으로 설계하고, 제작된 제1금속하우징(20)을 플라스틱 사출기에 넣어 인서트 사출 방식으로 제1금속하우징(20) 및 플라스틱하우징(10)을 일체형 하우징 케이스를 성형한다. 그리고 내부를 에폭시로 몰딩한 후 경화시켜 제1금속하우징(20)을 플라스틱하우징(10)에 안착시켜 형성한다.

이때, 상기 제1금속하우징(20)의 상부면 일측에는 저항기(40)와 +버스바(13)와 -버스바(14)의 각 +단자(13a)와 -단자(14a)가 접속되며 지지를 위한 단자돌기(22)를 형성한다.

상기 제1금속하우징(20)의 상부면 타측에는 저항기(40)를 고정하기 위한 고정돌기(23)를 다수 개로 형성한다.

그리고, 상기 저항기(40)는 일 끝단에 +버스바(13)와 -버스바(14)에 전기적 접속을 위한 +전선단자(41) 및 -전선단자(42)를 구성한다.

상기 저항기(40)는 고전압/고용량 DC커패시터에 적합한 PCB 타입의 방전저항기 타입으로 구성한다.

자세히 설명하면, 상기 저항기(40)는 기존 세라믹 타입이 아닌 PCB 타입으로 제안하여, 기존의 세라믹 저항기에 적용했던 저항기를 이용하여 세라믹 저항기가 가지고 있던 전기적 특성을 그대로 유지하고, PCB 내에 다수의 저항기를 직렬 혹은 병렬로 연결하여 필요한 저항값과 내압을 구성한다.

즉, DC커패시터(50)의 정전용량 및 정격전압을 고려하여 DC커패시터(50) 내에 충전되어 있는 잔류 전하를 충분히 방전시킬 수 있게 저항기(40)의 저항값과 내압을 설계한다.

그리고, 상기 저항기(40)는 PCB 위에 솔더링을 이용하여 설계된 저항기를 직렬 혹은 병렬로 고정하고 PCB 내 패턴을 이용하여 저항기 간 전기적으로 연결하며, DC커패시터(50)의 +버스바(13)에서 전기적으로 연결되는 +전선단자(41)와 -버스바(14)에서 전기적으로 연결되는 -전선단자(42)을 형성한다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 인버터는, 플라스틱하우징과 제1금속하우징과 제2금속하우징 및 저항기로 이루어진 DC커패시터와, 상부에 상기 DC커패시터가 설치되는 게이트보드와, 상기 DC커패시터의 일측에 연결된 IGBT파워모듈과, 상기 DC커패시터에서 상기 IGBT와 겹치지 않는 영역의 일측에 연결된 냉각기 및 상기 DC커패시터의 타측에 연결된 LDC컨버터를 포함한다.

이러한, 상기 DC커패시터(50)의 제1,2금속하우징(20)(30) 중 제2금속하우징(20)은 게이트보드(61)와 접지되도록 설치하여 접지 기능과 인버터(60)의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있도록 구성하는 것이다.

상기와 같이 구성되는 차량용 DC커패시터 및 이를 포함하는 인버터의 조립 및 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 플라스틱하우징(10)의 내부에 X-셀모듈(11)과 Y-셀모듈(12), +버스바(13)와 -버스바(14) 및 접지버스바(15)를 각각 설치한다.

여기서, 상기 X-셀모듈(11)은 +버스바(13)와 -버스바(14)와 전기적으로 연결하고, Y-셀모듈(12)은 +버스바(13), -버스바(14) 및 접지용 접지버스바(15)와 전기적으로 연결한다.

아울러, 상기 +버스바(13)와 -버스바(14)는 인덕턴스를 줄이기 위해 겹침 구조로 설계하는 것이 바람직하며, 겹침 구조 적용시 각 접지버스바(15)들 이격 거리가 짧아지기 때문에 절연거리 유지 및 상호 단락를 방지하기 위해 버스바들 사이에 절연지를 삽입한다.

그리고, 상기 접지버스바(15)는 DC커패시터(50)의 플라스틱하우징(10)의 외부로 노출되어 외부 모듈들과 전기적으로 연결한다. 즉, +버스바(13)와 -버스바(14)는 한쪽으로는 고전압 배터리의 출력 전원과, 다른 한쪽으로는 IGBT파워모듈(62)의 입력 전원과 전기적으로 연결한다.

더불어, 상기 접지버스바(15)는 인버터의 플라스틱하우징(10)과 연결되어 접지 기능을 수행한다.

이후, 상기 플라스틱하우징(10)의 상부면에는 제1금속하우징(20)을 설치하고, 상기 플라스틱하우징(10)의 하부면에는 제2금속하우징(20)을 설치한다.

이때, 상기 제1,2금속하우징(20)(30)의 제1,2결합돌기(21)(31)를 결합홈(16)에 삽입하여 결합한다.

다음으로, 상기 제1금속하우징(20)의 고정돌기(23)의 상부에 저항기(40)를 고정한 후 제1금속하우징(20)의 단자돌기(22)에 각각 결합된 +버스바(13)와 -버스바(14)의 각 +단자(13a)와 -단자(14a)의 상부로 저항기(40)의 +전선단자(41) 및 -전선단자(42)를 접속시킨 후 나사볼트를 이용하여 견고하게 고정하여 DC커패시터(50)의 조립을 완료한다.

조립이 완료된 DC커패시터(50)는 게이트보드(61)의 상부에 설치하고 일측에 IGBT파워모듈(62) 및 냉각기(63)를 전기적으로 연결하고, 타측에 LDC컨버터(64)를 연결하는 인버터(60)를 완성한다.

본 발명은 종래의 세라믹 케이스 내에 저항기 배치시 고정물이 없어서 배치할 수 있는 저항기 개수가 제한되어 있는 반면에, PCB내 저항기를 고정함으로써 저항기 개수를 필요한 만큼 늘릴 수 있다.

따라서, 기존 세라믹 저항기의 경우 내압이 큰 저항기 수~수십, 제안하는 PCB타입의 저항기(40)의 경우 내압이 작은 저항기를 수십 개 연결할 수 있어 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 저항기(40)를 PCB 내 패턴을 이용하여 전기적으로 연결함으로써 기존 세라믹 케이스에서 저항기간 연결했던 전선용 와이어를 배제할 수 있어 단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상기 DC커패시터(50)의 플라스틱하우징(10)에 고정된 제1,2금속하우징(20)(30)은 열을 효과적으로 방출하는 기능도 수행하지만, 접지의 역할도 수행하여 인버터(60)의 전체 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

상기 제1,2금속하우징(20)(30) 중 하나를 수냉식 냉각기(63)와 연결하여 DC커패시터(50) 내부 열을 냉각기 방향으로 방출하는 것이다.

본 발명은 제1,2금속하우징(20)(30)은 자체가 플라스틱하우징(10)에 체결되는 방식이므로 Y-셀모듈(12)의 접지버스바(15)를 외부로 노출시킬 필요 없이 DC커패시터(50) 내부에서 제1,2금속하우징(20)(30)에 연결하여 접지 기능을 수행할 수 있다. 따라서 접지버스바의 길이를 최소화할 수 있고 형상에 구애받지 않으며 별도로 외부에서 체결할 필요가 없어 조립이 단순해지는 장점이 있다.

본 발명은 상기 제1,2금속하우징(20)(30)은 저항기(40)의 열을 감소시키고, 체결된 게이트보드(61)의 접지 역할을 수행하며, 저항기(40)를 밀착하게 장착하여 저항기(40)의 내부 열을 금속판을 통해 낮추는 기능을 수행한다.

본 발명은 DC커패시터(50)의 제1,2금속하우징(20)(30)을 게이트보드(61)의 접지기능으로 활용함으로써, 게이트보드(61)의 설치 제약을 많이 해소할 수 있었으며, 인버터(60)의 전체 사이즈를 줄이는 효과가 있었다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 플라스틱하우징 11 : X-셀모듈
12 : Y-셀모듈 13 : +버스바
13a : +단자 14 : -버스바
14a : -단자 15 : 접지버스바
16 : 결합홈 20 : 제1금속하우징
21 : 제1결합돌기 22 : 단자돌기
23 : 고정돌기 30 : 제2금속하우징
31 : 제2결합돌기 40 : 저항기
41 : +전선단자 42 : -전선단자
50 : DC커패시터 60 : 인버터
61 : 게이트보드 62 : IGBT파워모듈
63 : 냉각기 64 : LDC컨버터

Claims

고전압 배터리의 DC출력전압의 전압맥동성분을 제거하고 스위칭에 의한 고주파 리플 전류를 흡수하는 X-셀모듈과 전자파를 억제하는 Y-셀모듈, +버스바와 -버스바 및 접지버스바가 내부에 설치되는 플라스틱하우징;
금속재로 이루어지고, 상기 플라스틱하우징의 상부에 설치되는 제1금속하우징;
금속재로 이루어지고, 상기 플라스틱하우징의 하부에 설치되는 제2금속하우징;
상기 제1금속하우징의 상부면에 노출되게 설치하며 +버스바 및 -버스바와 전기적으로 연결하는 PCB형태의 저항기;를 포함하는 차량용 DC커패시터 모듈.
제 1항에 있어서,
상기 플라스틱하우징의 상하면 양 끝단에는 상기 제1금속하우징 및 상기 제2금속하우징이 결합되기 위한 결합홈을 구성하는 것인 차량용 DC커패시터 모듈.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1금속하우징 및 상기 제2금속하우징의 양 끝단에는 플라스틱하우징의 결합홈에 끼움하는 제1결합돌기 및 2결합돌기를 구성하는 것인 차량용 DC커패시터 모듈.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제1금속하우징의 상부면 일측에는 저항기와 +버스바와 -버스바의 각 +단자와 -단자가 접속되며 지지를 위한 단자돌기를 형성하며,
상기 제1금속하우징의 상부면 타측에는 저항기를 고정하기 위한 고정돌기를 다수개로 구성하는 것인 차량용 DC커패시터 모듈.
제 4항에 있어서,
상기 저항기는 일 끝단에 +버스바와 -버스바에 전기적 접속을 위한 +전선단자 및 -전선단자를 구성하는 것인 차량용 DC커패시터 모듈.
X-셀모듈과 Y-셀모듈, +버스바와 -버스바 및 접지버스바가 내부에 설치되는 플라스틱하우징과, 금속재로 이루어지고, 상기 플라스틱하우징의 상부에 설치되는 제1금속하우징과, 금속재로 이루어지고, 상기 플라스틱하우징의 하부에 설치되는 제2금속하우징 및 상기 제1금속하우징의 상부면에 노출되게 설치하며 +버스바 및 -버스바와 전기적으로 연결하는 PCB형태의 저항기를 포함하는 DC커패시터 모듈;
상부에 상기 DC커패시터 모듈이 설치되는 게이트보드;
상기 DC커패시터 모듈의 일측에 연결된 IGBT파워모듈;
상기 DC커패시터 모듈에서 상기 IGBT와 겹치지 않는 영역의 일측에 연결된 냉각기; 및
상기 DC커패시터 모듈의 타측에 연결된 LDC컨버터를 포함하고,
상기 제1금속하우징 및 상기 제2금속하우징은 게이트보드와 접지되도록 설치하여 접지 기능과 인버터의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있도록 구성하는 것인 차량용 인버터.