KR102628354B1 - 충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지 - Google Patents

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Abstract

실시예는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상에 배치되고 충전 설비와 전기적으로 연결된 커넥터; 상기 커넥터와 전기적으로 연결된 통신 제어부; 상기 통신 제어부와 전기적으로 연결된 능동소자; 및 상기 커넥터와 상기 통신 제어부 사이에 배치되는 복수 개의 라인을 포함하고, 상기 복수 개의 라인은 상기 커넥터를 통해 상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 라인을 포함하는 충전 제어 모듈을 개시한다.

Description

충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지{CHARGING CONTROL MODULE AND ELECTRONIC COMPONENT PACKAGE INCLUDING THE SAME}
실시예는 충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지에 관한 것이다.
전기 자동차(Electric Vehicle, EV) 또는 플러그-인 하이브리드 자동차(Plug-In Hybrid Electric Vehicle, PHEV)와 같은 드라이빙 디바이스(Driving Device)는 배터리 충전을 위하여 충전소에 설치된 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE)를 이용한다.
전기차 충전 시 charge plug만을 전기차 inlet에 결합하고 포터블 충전기를 전원에 연결하지 않은 상태로 방치하는 경우, 항상 차량의 ECU는 Plug가 연결되어있음을 인식하여 turn on 상태로 놓여서 운전하지 않고 정지상태에서 전력을 소모하는 경우가 발생할 수 있다.
이를 개선하기 위해, 포터블 충전기의 전원 plug을 wall mount에 연결하여, 충전기가 준비 되었을 때 출력되는 Control Pilot의 PWM 신호를 이용하여 전원을 인가해주는 충전 제어 모듈(EVCC)이 필요하다.
이 때, 전기 자동차는 전원, 통신 등에 의한 전자파가 발생하여 오동작 등을 유발하는 문제가 존재한다.
실시예는 전자파에 의한 오동작을 방지하는 충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지를 제공한다.
또한, 노이즈를 용이하게 제거하는 충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지를 제공한다.
또한, 과전류가 유입된 경우에도 IC를 보호할 수 있는 보호회로가 구비된 충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지를 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 충전 제어 모듈은 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상에 배치되고 충전 설비와 전기적으로 연결된 커넥터; 상기 커넥터와 전기적으로 연결된 통신 제어부; 상기 통신 제어부와 전기적으로 연결된 능동소자; 및 상기 커넥터와 상기 통신 제어부 사이에 배치되는 복수 개의 라인을 포함하고, 상기 복수 개의 라인은 상기 커넥터를 통해 상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 라인을 포함한다.
상기 복수 개의 라인은, 상기 충전 설비로부터 전력이 공급되는 제1 라인;
상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 제2 라인; 상기 통신 제어부를 제어하는 제어 신호가 이동하는 제3 라인; 및 상기 인쇄회로기판의 접지와 연결되는 제4 라인;을 포함할 수 있다.
상기 제4 라인 상에 저항소자 및 커패시터를 포함하는 필터부가 배치될 수 있다.
상기 제2 라인은 상기 제1 라인과 상기 제3 라인 사이에 배치될 수 있다.
상기 인쇄회로 기판은,
상기 제1 라인과 연결되는 제1 층; 상기 제3 라인과 연결되는 제2 층; 상기 제4 라인과 연결되는 제1 그라운드층; 및 상기 제2 라인과 연결되는 제2 그라운드층;을 포함할 수 있다.
상기 제1 층은 상기 상기 제1 그라운드층 상에 배치되고, 상기 제1 그라운드층은 상기 제2 층 상에 배치될 수 있다.
상기 제1 층, 상기 제2 층, 상기 제1 그라운드층 및 상기 제2 그라운드층 사이에 배치되는 절연층을 더 포함할 수 있다.
상기 통신 제어부를 둘러싸도록 배치되는 실드를 더 포함하고, 상기 실드는 상기 제1 그라운드층과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 샤시 케이스를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 전자부품패키지는 배터리; 및 상기 배터리에 전력을 공급하도록 제어하는 충전 제어 모듈;을 포함하고, 상기 충전 제어 모듈은, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상에 배치되고 충전 설비와 전기적으로 연결된 커넥터; 상기 커넥터와 전기적으로 연결된 통신 제어부; 상기 통신 제어부와 전기적으로 연결된 능동소자; 및 상기 커넥터와 상기 통신 제어부 사이에 배치되는 복수 개의 라인을 포함하고, 상기 복수 개의 라인은 상기 커넥터를 통해 상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 라인을 포함한다.
실시예에 따르면, 전자파에 의한 오동작을 방지하는 충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지를 구현할 수 있다.
또한, 노이즈를 용이하게 제거하는 충전 제어 모듈 및 이를 포함하는 전자부품패키지를 제작할 수 있다.
또한, 보호회로를 이용하여 과전류에 의한 제품의 오작동 및 멈춤 현상을 개선할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 블록도이고,
도 2는 전기 자동차와 EVSE 간의 연결 방법을 예시하는 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 개념도이고,
도 5는 도 4의 변형예로 보호 회로가 배치된 상태를 보여주는 도면이고,
도 6은 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 연결 구성을 설명하는 도면이고,
도 7은 도 6의 변형예이고,
도 8은 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이고,
도 9은 도 8의 변형예이고,
도 10은 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 효과를 설명하는 그래프이고,
도 11는 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 전자파 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2는 전기 자동차와 EVSE 간의 연결 방법을 예시하는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차의 충전 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 전기 자동차(Electric Vehicle, EV, 10)는 전기 자동차 충전 설비(Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE, 20)로부터 충전될 수 있다. 이를 위하여, EVSE(20)에 연결된 충전 케이블이 EV(10)의 주입구에 연결될 수 있다. 여기서, EVSE(20)는 AC 또는 DC 전류를 공급하는 설비이며, 충전소에 배치되거나, 가정 내에 배치될 수 있으며, 휴대 가능하도록 구현될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 전기 자동차(10)와 EVSE(20)는 충전 케이블(50)을 이용하여 연결되며, 충전 케이블(50)의 플러그는 EV(10)에 영구적으로 장착될 수 있다. 이때, 충전 케이블(50)은 가정용 또는 산업용 소켓-아웃렛에 연결되거나, 충전소에 연결될 수 있다.
도 3을 참고하면 충전 장치(11)는 전기 자동차 내에 포함되며, 전기 자동차 내의 ECU(Electronic Control Unit, 12)와 연결된다. 전기 자동차의 충전 장치(11)는 CP(control Pilot) 포트(101), PD(Proximity Detection) 포트(102), PE(Protective Earth) 포트(103), 충전 제어 모듈(100), 그리고 전원 입력 포트(104, 105)를 포함한다.
여기서, CP 포트(101)는 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)에 연결되는 충전 케이블을 통하여 전달되는 CP(Control Pilot) 신호를 입력 받는 포트이다.
PD 포트(102)는 충전 케이블의 커넥터의 근접 여부를 감지하는 포트이다.
PE 포트(103)는 EVSE(20)의 접지와 연결되는 포트이다.
충전 장치(11)는 배터리(13)의 충전을 제어한다. 이를 위하여, 충전 장치 (11)는 CP 포트(101)를 통하여 수신되는 파일럿 기능(pilot function)을 처리하는 PF(Pilot Function) 로직 및 PD 포트(102)를 통하여 수신되는 신호를 이용하여 EVSE(20)의 커넥터의 주입 여부를 검출하는 PD(Proximity Detection) 로직을 포함할 수 있다.
충전 제어 모듈(100)은 CP(101) 포트를 통하여 수신되는 신호 및 PD 포트(102)를 통하여 수신되는 신호를 입력받으면, 전원 입력 포트(104, 105)와 연결되는 스위치(SW)를 제어하여 배터리(13)가 EVSE(20)로부터 충전 전력을 수신할 수 있도록 한다. 충전 제어 모듈(100)은 EVCC(Electric Vehicle Communication Controller)일 수 있다.
그러나, 이러한 충전 제어 모듈의 구성은 반드시 이에 한정하지 않으며, EVCC 를 이용하여 전기 자동차의 충전을 제어할 수 있는 다양한 구성이 모두 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 개념도이고, 도 5는 도 4의 변형예로 보호 회로가 배치된 상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 연결 구성을 설명하는 도면이고, 도 7은 도 6의 변형예이다.
도 4를 참고하면, 충전 제어 모듈은 인쇄회로기판(150) 및 인쇄회로기판(150)상에 실장된 복수 개의 능동소자(120), 인쇄회로기판(150)상에 실장된 복수 개의 통신 제어부(130), 인쇄회로기판(150)상에 실장된 복수 개의 커넥터(140)를 포함할 수 있다.
능동소자(120)는 집적회로(Integrated Circuit; IC) 등 각종 능동소자일 수 있다. 예시적으로 능동소자(120)는 MCU IC일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 기능을 수행하는 능동소자(120)를 포함할 수 있다.
본 실시 예에서는 전기 자동차의 충전을 제어하는 EVCC를 일 실시 예로 설명하나, 반드시 이에 한정하지 않고 인쇄회로기판에 능동소자가 배치되는 다양한 형태의 전자부품패키지에 적용될 수 있다. 즉, 카메라 모듈, 내비게이션과 같은 다양한 전자 부품에 적용될 수 있다.
능동소자(120)는 인쇄회로기판(150)에 실장되는 복수 개의 포트를 포함할 수 있으며, 복수 개의 포트는 전원 포트, 데이터 포트, 및 그라운드 포트를 포함할 수 있다. 데이터 포트는 인쇄회로기판(150)에 배치된 복수 개의 데이터 라인과 전기적으로 연결될 수 있다.
통신 제어부(130)는 능동소자(120)와 커넥터(140) 사이에 배치되고, 능동소자(120)와 커넥터(140)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 통신 제어부(130)는 커넥터(140)로부터 송신된 제어 신호를 수신하고 전기 자동차 내의 제어 모듈(미도시됨)으로 전송할 수 있다.
그리고 통신 제어부(130)는 복수 개의 통신 칩을 포함할 수 있다. 일예로, 통신 제어부(130)는 제1 칩 내지 제3 칩(미도시됨)을 포함할 수 있다. 제1 칩은 EVSE(20)으로부터 커넥터(140)를 통해 제어 파일럿인 CP(Control Pilot) 신호를 수신하고, 제2 칩은 제어 신호를 제3 칩으로 송신할 수 있다. 그리고 제3 칩은 전술한 충전 제어 모듈로 부터 근접 감지 신호(상술한 PD), 급속 충전 신호 및 제3 칩으로부터 제어 신호를 수신할 수 있다. 그리고 제3 칩은 제2 칩의 온 또는 오프를 제어할 수 있다.
여기서, 통신 제어부(130)는 전기 자동차에서 PCL 제어부일 수 있다. 그리고 상술한 제1 칩 내지 제3 칩은 서로 전기적으로 연결되어 신호의 송수신이 가능하다. 예컨대, SPI(Serial Peripheral Interface) 통신 방법을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
커넥터(140)는 EVSE(20)와 전기 자동차와 사이에 배치되어, EVSE(20) 와 전기 자동차 간에 전기적 연결을 제공하는 통로일 수 있다. 즉, 커넥터(140)를 통해 전기 자동차는 EVSE(20)로부터 전원을 공급받아 충전할 수 있다. 커넥터(140)는 전기 자동차 내의 배터리(13, 도 3 참조) 및 통신 제어부(130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
커넥터(140)는 통신 제어부(130)와 복수 개의 연결 라인을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 복수 개의 연결 라인은 4개의 연결 라인을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 라인 내지 제4 라인을 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 라인(L1)은 충전을 위한 전력이 공급되는 라인이고, 제2 라인(L2)은 PE(Protective Eart) 접지(ground) 라인이며, 제3 라인(L3)은 제어 신호 등이 전송되는 신호 라인이고, 제4 라인(L4)은 접지(ground)를 위한 라인이다.
인쇄회로기판(150)은 수지 계열의 회로 기판일 수 있다. 예컨대, 인쇄회로기판(150)은 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다. 인쇄회로기판(150)은 복수 개의 층으로 이루어질 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 8에서 설명한다.
보다 구체적으로, 제2 라인(L2)은 EVSE(20)의 접지와 연결된 라인이고, 제4 라인(L4)은 전기 자동차 내 인쇄회로기판(150) 상의 접지와 연결된 라인이다. 예컨대, 제4 라인(L4)은 통신 제어부(130)의 접지와 공통으로 연결될 수 있다. 제2 라인(L2)은 제4 라인(L4)과 전기적으로 연결되나, 능동소자(120)의 접지와는 전기적으로 분리될 수 있다.
그리고 제2 라인(L2)에 의해 제1 라인(L1) 및 제3 라인(L3)을 통해 인가되는 신호에는 노이즈가 감소할 수 있다. 이로써, 실시예에 따른 인쇄회로기판은 EMI 와 EMS에 개선된 효과를 제공한다.
도 6을 참조하면, 통신 제어부(130)에서 커넥터(140)를 향한 방향은 제1 방향(D1)으로, 커넥터(140)에서 통신 제어부(130)를 향한 방향은 제2 방향(D2)으로 설명한다.
그리고 제1 라인(L1) 내지 제4 라인(L4)은 순차로 배치될 수 있다. 먼저, 제1 라인(L1) 내지 제4 라인(L4)은 상술한 바와 같이 통신 제어부(130)와 커넥터(140) 사이에 배치될 수 있다. 그리고 제1 라인(L1) 내지 제4 라인(L4)은 인쇄회로기판(150)에 배치될 수 있다. 실시예로, 제2 라인(L2)은 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 라인(L1)과 제3 라인(L3)을 통해 흐르는 신호에 대한 전자기장 방향을 상쇄할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 라인(L1) 및 제3 라인(L3)을 통한 전원 신호와 제어 신호가 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 이 때, 제2 라인(L2) 및 제4 라인(L4)은 접지 라인이므로, 제1 라인(L1)을 통해 이동하는 전원 신호는 제2 라인(L2)에 연결된 EVSE(20)의 접지와 연결될 수 있다. 또한, 제3 라인(L3)을 통한 제어 신호는 제4 라인(L4)에 연결된 접지와 연결될 수 있다.
즉, 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)에서 일 신호의 경로가 이루어지고, 제3 라인(L3)과 제4 라인(L4)에서 다른 신호의 경로가 이루어질 수 있다. 이 때, EVSE(20)의 접지와 연결된 제2 라인(L2)에 따라 신호의 경로가 복수 개로 분리 될 수 있다. 이로써, 상기 일 신호의 경로와 다른 신호의 경로 간의 전기장 및 전자장의 상쇄가 일부 영역에 존재하므로, 방사에 의한 노이즈 제거 효과가 발생할 수 있다.
또한, 전원 신호 및 제어 신호는 외부인 EVSE(20)로부터 유입되는 신호이다. 이 때, 전원 신호 및 제어 신호는 EVSE(20)의 접지로 바이패스되어 외부 전도/방사 노이즈가 감소할 수 있다. 즉, 통신 제어부(130)로의 제어 신호의 노이즈가 감소하고, 방사 노이즈로부터 열화가 방지된다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 제4 라인(L4) 상에 필터부(F)가 추가로 배치될 수 있다. 필터부(F)는 신호의 노이즈를 제거할 수 있다. 예컨대, 필터부(F)는 저항소자와 커패시터를 포함할 수 있다. 일예로, 필터부(F)는 저주파수에서 입력을 통과하고 고주파수에서 입력을 차단할 수 있다. 즉 전원 공급에서 DC 부분 이외의 AC 부분의 입력을 필터링할 수 있다. 이로써, 루프에 의한 교류 노이즈를 개선할 수 있다. 이 때, 소자에 따른 차단 주파수는 저항소자의 저항값과 커패시턴스의 커패시턴스에 의해 제어될 수 있다. 이는 아래 수학식 1에 나타난다.
Figure 112018095502453-pat00001
여기서, ωc는 차단 주파수(라디안 기준), fc는 차단주파수(헤르츠 기준), R=저항값, C=커패시턴스이다.
또한, 필터부(F)는 상술한 저항소자의 저항값과 커패시터의 커패시턴스를 통해 임피던스가 변동되고, 접지(ground)로서 노이즈 신호를 바이패스하여 EMC(Electro Magnetic Compatibility) 개선을 제공할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 제3 라인(L3)를 통해 통신 제어부(130)와 능동소자(120) 사이에 배치된 데이터 라인에는 전기 소자를 포함하는 보호회로(미도시됨) 추가로 배치될 수 있다. 예컨대, 보호회로(미도시됨)는 제3 라인에 과전류가 인가된 경우 능동소자(120)를 보호할 수 있다.
예컨대, 보호회로(미도시됨)는 직렬 연결된 인덕터 및 저항소자를 포함할 수 있다. 저항소자는 전송선로의 임피던스를 매칭하는 역할을 수행하고, 인덕터는 과전류에 의한 오버슈트 또는 언더슈트를 보정하는 역할을 수행할 수 있다.
이때, 상대적으로 인덕터는 통신 제어부(130)에 인접하게 배치되고, 저항소자는 능동소자(120)에 가까이 배치될 수 있다. 인덕터는 저항소자에 비해 용량이 크므로 입력단에 배치되어 데이터의 손상을 방지하는데 유리할 수 있다. 또한, 인덕터가 통신 제어부(130)에 보다 인접하게 배치되면 피크성 과전류를 보정하여 파형이 깨끗한(신호 원형에 가까운) 신호를 송수신할 수 있다.
그리고 보호회로(미도시됨)는 임피던스 정함이 이루어지면, 데이터 신호의 노이즈 및 신호 왜곡 현상을 개선할 수 있다. 즉, 보호회로(미도시됨)는 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스의 크기를 회로 설계에 따른 임피던스를 반영하여 설계될 수 있다. 또한, 유입되는 전류의 주파수, 데이터 클락수 등을 고려하여 설계할 수 있다.
그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 보호회로(미도시됨)는 전송선로의 임피던스를 매칭시키고, 왜곡된 신호를 보정할 수 있는 구성이면 제한이 없다.
그리고 일실시예에 따른 충전 제어 모듈은 샤시 케이스(160)를 더 포함할 수 있다. 샤시 케이스(160)는 인쇄회로기판(150)의 그라운드와 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 통해 인쇄회로기판(150) 상의 소자로 인가되는 과전류가 샤시 케이스(160)를 통해 용이하게 방출되어, 소자에 과전압 또는 과전류가 인가되거나 발생하여도 용이하게 소자를 보호할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 단면도이고, 도 9은 도 8의 변형예이다.
먼저, 도 8을 참조하면, 인쇄회로기판(150)은 복수 개의 층으로 이루어지고, 제1 라인(L1) 내지 제4 라인(L4)은 순차로 상기 복수 개의 층과 연결될 수 있다.
인쇄회로기판(150)은 제1 라인(L1)과 전기적으로 연결되어 전원을 제공하는 제1 층(153), 제4 라인(L4)과 전기적으로 연결되어 접지를 이루는 제1 그라운드층(154), 제3 라인(L3)과 전기적으로 연결되어 제어 신호를 제공하는 제2 층(158), 제2 라인(L2)과 전지적으로 연결되어 EVSE 접지와 연결되는 제2 그라운드층(155), 제1 층(153), 제1 그라운드층(154), 제2 층(158) 및 제2 그라운드층(155) 사이에 배치되는 절연층(152) 및 각층과 상부의 절연층의 각 라인과 전기적으로 연결하는 제1 관통전극(156), 통신 제어부(130)를 둘러싸는 실드와 제1 그라운드층(154)을 연결하는 제2 관통전극(157)을 포함할 수 있다.
먼저, 인쇄회로기판(150)은 상술한 바와 같이 수지 계열의 메탈 코어(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다.
제2 층(158)은 고주파 노이즈를 발생시키므로 방사를 최소화하기 제1 그라운드층(154)의 하부에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 그라운드층(154)은 제2 층(158)에서 방사된 노이즈를 차폐하는 쉴드 역할을 수행할 수 있다.
제1 층(153)은 저주파 노이즈를 발생하므로 제1 그라운드층(154)의 상부에 배치할 수 있다. 제1 그라운드층(154)은 제1 층(153)과 제2 층(158) 사이에 배치될 수 있다.
그러나, 각 층의 배치는 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 다양하게 변형될 수도 있다. 제1 층(153)은 회로 패턴의 디자인에 따라 복수 개의 층으로 구성될 수도 있다. 제1 층(153) 상에는 IC 칩이 실장되는 표면층이 더 배치될 수 있다.
제1 그라운드층(154)은 상술한 바와 같이 제4 라인과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 제1 그라운드층(154)은 능동소자(120)의 그라운드가 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고 제1 그라운드층(154)은 통신 제어부(130)의 외측을 둘러싸도록 배치되는 실드(SH)와 전기적으로 연결될 수 있다. 실시예로, 실드(SH)는 제2 관통전극(157)을 통해 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 통신 제어부(130)는 EMI 성능이 개선될 수 있다. 이 때, 제2관통전극(157)은 전류밀도가 높은 전류밀집영역에 형성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 회로기판상에서 전류밀도가 높아지는 영역이 샤시 케이스와 접지되어 신속히 방전될 수 있다. 또한, 샤시 케이스는 전기 자동차의 몸체와 연결되므로 넓은 그라운드 면적을 확보할 수 있다.
그리고 제2 그라운드층(155)은 제1 층(153) 내에 배치될 수 있다. 그리고 제1 층(153)과 제2 그라운드층(155) 사이에는 추가 절연 소재가 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 라인(L1)과 연결된 제1 층(153)이 제2 그라운드층(155)와 인접하게 배치될 수 있다. 이와 반대로, 제1 층(153) 하부에 배치된 제1 그라운드층(154)은 하부의 제2 층(158)과 인접하게 배치될 수 있다. 이에, 도 6에서 설명한 바와 같이, EVSE의 접지(제2 그라운드층(155)과 연결됨) 및 제1 그라운드층(154)에 각각 신호의 경로가 형성될 수 있다. 이로써, 신호의 경로 간의 전기장 및 전자장의 상쇄가 일부 영역에 존재하므로, 방사에 의한 노이즈 제거 효과가 발생할 수 있다.
절연층(152)은 제1 층(153), 제1 그라운드층(154), 제2 층(158) 및 제2 그라운드층(155) 사이에 배치될 수 있다. 이로써, 제1 층(153), 제1 그라운드층(154), 제2 층(158) 및 제2 그라운드층(155) 간의 전기적 절연을 제공할 수 있다.
이 때, 상부의 절연층(152)에는 능동소자(120), 통신 제어부(130), 실드(SH) 및 기타 소자€가 배치될 수 있다. 그리고, 절연층(152)에는 제1 그라운드층(154), 제2 층(158) 및 제2 그라운드층(155)과 전기적으로 연결된 패턴(상술한 제1 라인(L1) 내지 제4 라인(L4))이 배치될 수 있다.
제1 관통전극(156)은 절연층(152)을 관통하여 제1 층(153), 제2 층(158), 제1 그라운드층(154) 및 제2 그라운드층(155)이 각각 상술한 제1 라인(L1) 내지 제4 라인(L4) 간에 전기적 연결을 제공할 수 있다. 이로써, 제1 관통전극(156)은 각 층에서 상부의 절연층(152)의 상술한 패턴으로 전기적 경로를 제공할 수 있다.
또한, 제1 관통전극(156)은 샤시 그라운드(미도시됨)와 전기적으로 연결할 수 있다. 관통전극(156)은 제1 층(153)과 샤시 그라운드(미도시됨)를 연결하는 복수 개의 제1관통전극(156a), 및 제1 그라운드층(154)과 샤시 그라운드(미도시됨)를 연결하는 복수 개의 제2관통전극(156b)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 그라운드층(154)은 전술한 샤시 케이스와 전기적으로 연결되는 샤시 그라운드를 추가로 포함할 수 있다. 샤시 그라운드(미도시됨)는 전기 자동차의 바디와 전기적으로 연결되어 안정적인 접지 면적을 확보할 수 있다.
실시 예에서는 과전류 인가 시 전류가 밀집되는 영역을 샤시 그라운드(미도시됨)로 연결하고 나머지는 제1 그라운드층(154)로 연결함으로써, 과전류 인가 시 능동소자가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 7과 마찬가지로 인쇄회로기판(150)은 제1 라인(L1)과 전기적으로 연결되어 전원을 제공하는 제1 층(153), 제4 라인(L4)과 전기적으로 연결되어 접지를 이루는 제1 그라운드층(154), 제3 라인(L3)과 전기적으로 연결되어 제어 신호를 제공하는 제2 층(158), 제2 라인(L2)과 전지적으로 연결되어 EVSE 접지와 연결되는 제2 그라운드층(155), 제1 층(153), 제1 그라운드층(154), 제2 층(158) 및 제2 그라운드층(155) 사이에 배치되는 절연층(152) 및 각층과 상부의 절연층의 각 라인과 전기적으로 연결하는 제1 관통전극(156), 통신 제어부(130)를 둘러싸는 실드와 제1 그라운드층(154)을 연결하는 제2 관통전극(157)을 포함할 수 있다. 그리고 제1 층(153), 제2 그라운드층(155), 제1 그라운드층(154) 및 제2 층(158)이 최하부의 절연층을 기준으로 대칭으로 배치될 수 있다.
즉, 제1 층(153), 제2 그라운드층(155), 제1 그라운드층(154) 및 제2 층(158)은 상술한 바와 같이 복수 개의 층으로 이루어질 수 있으며, 복수 개의 층으로 이루어지는 경우에 최하층을 기준으로 대칭으로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 신호의 경로에 따라 발생하는 전자기장의 상쇄를 더욱 증가할 수 있다. 이로써, 방사에 의한 노이즈 제거 효과가 더욱 개선할 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 효과를 설명하는 그래프이고, 도 11는 일실시예에 따른 충전 제어 모듈의 전자파 상태를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, L1a는 실시예에 따른 충전 제어 모듈에서 제1 라인의 신호이고, L1b는 EVSE의 접지와 연결된 라인이 없는 경우에 제1 라인의 신호이다 이와 같이, L1b 대비 L1a는 방사에 의한 노이즈가 제거된 상태를 나타낸다. 이에, 일 실시예에 따른 충전 제어 모듈을 통해 전자기파가 상쇄되어 방사에 의한 노이즈를 용이하게 제거함을 알 수 있다.
마찬가지로, 도 11을 참조하면, (a)의 경우 충전 제어 모듈이 커넥터를 통해 EVSE의 접지와 연결되지 않은 경우이고, (b)의 경우 충전 제어 모듈이 커넥터를 통해 EVSE의 접지와 연결된 경우이다. (a)에서 충전 제어 모듈에 인접한 영역(E1)에서 발생하는 전자파가 (b)에서 충전 제어 모듈에 인접한 영역(E2)에서 발생하는 전자파보다 세기가 크고 넓은 영역을 가지는 것으로 나타났다. 이에, 일 실시예에 따른 충전 제어 모듈을 통해 전자기파가 상쇄되어 방사에 의한 노이즈 감소를 도출함을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되고 충전 설비와 전기적으로 연결된 커넥터;
    상기 커넥터와 전기적으로 연결된 통신 제어부;
    상기 통신 제어부와 전기적으로 연결된 능동소자; 및
    상기 커넥터와 상기 통신 제어부 사이에 배치되는 복수 개의 라인을 포함하고,
    상기 복수 개의 라인은 상기 커넥터를 통해 상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 라인을 포함하고,
    상기 복수 개의 라인은, 상기 충전 설비로부터 전력이 공급되는 제1 라인; 상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 제2 라인; 상기 통신 제어부를 제어하는 제어 신호가 이동하는 제3 라인; 및 상기 인쇄회로기판의 접지와 연결되는 제4 라인;을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 제1 라인과 연결되는 제1 층; 상기 제3 라인과 연결되는 제2 층; 상기 제4 라인과 연결되는 제1 그라운드층; 및 상기 제2 라인과 연결되는 제2 그라운드층;을 포함하고,
    상기 제1 그라운드층은 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 배치되고,
    상기 제2 그라운드층은 상기 제1 층 내에 배치되는 충전 제어 모듈.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4 라인 상에 저항소자 및 커패시터를 포함하는 필터부가 배치되는 충전 제어 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 라인은 상기 제1 라인과 상기 제3 라인 사이에 배치되는 충전 제어 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그라운드층은 상기 제2층과 인접하게 배치되고,
    상기 제2 그라운드층은 상기 제1 층과 인접하게 배치되는 충전 제어 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층은 상기 상기 제1 그라운드층 상에 배치되고,
    상기 제1 그라운드층은 상기 제2 층 상에 배치되는 충전 제어 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층, 상기 제2 층, 상기 제1 그라운드층 및 상기 제2 그라운드층 사이에 배치되는 절연층을 더 포함하는 충전 제어 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 통신 제어부를 둘러싸도록 배치되는 실드를 더 포함하고,
    상기 실드는 상기 제1 그라운드층과 전기적으로 연결되는 충전 제어 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되는 샤시 케이스를 더 포함하는 충전 제어 모듈.
  10. 배터리; 및
    상기 배터리에 전력을 공급하도록 제어하는 충전 제어 모듈;을 포함하고,
    상기 충전 제어 모듈은,
    인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상에 배치되고 충전 설비와 전기적으로 연결된 커넥터;
    상기 커넥터와 전기적으로 연결된 통신 제어부;
    상기 통신 제어부와 전기적으로 연결된 능동소자; 및
    상기 커넥터와 상기 통신 제어부 사이에 배치되는 복수 개의 라인을 포함하고,
    상기 복수 개의 라인은 상기 커넥터를 통해 상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 라인을 포함하고,
    상기 복수 개의 라인은, 상기 충전 설비로부터 전력이 공급되는 제1 라인; 상기 충전 설비의 접지와 전기적으로 연결되는 제2 라인; 상기 통신 제어부를 제어하는 제어 신호가 이동하는 제3 라인; 및 상기 인쇄회로기판의 접지와 연결되는 제4 라인;을 포함하고,
    상기 인쇄회로기판은, 상기 제1 라인과 연결되는 제1 층; 상기 제3 라인과 연결되는 제2 층; 상기 제4 라인과 연결되는 제1 그라운드층; 및 상기 제2 라인과 연결되는 제2 그라운드층;을 포함하고,
    상기 제1 그라운드층은 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 배치되고,
    상기 제2 그라운드층은 상기 제1 층 내에 배치되는 전자부품패키지.
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