KR20100011033A - 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의구조 - Google Patents

냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의구조 Download PDF

Info

Publication number
KR20100011033A
KR20100011033A KR1020080072077A KR20080072077A KR20100011033A KR 20100011033 A KR20100011033 A KR 20100011033A KR 1020080072077 A KR1020080072077 A KR 1020080072077A KR 20080072077 A KR20080072077 A KR 20080072077A KR 20100011033 A KR20100011033 A KR 20100011033A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film capacitor
inverter
positive
high voltage
input
Prior art date
Application number
KR1020080072077A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100992674B1 (ko
Inventor
여주용
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020080072077A priority Critical patent/KR100992674B1/ko
Publication of KR20100011033A publication Critical patent/KR20100011033A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100992674B1 publication Critical patent/KR100992674B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/33—Thin- or thick-film capacitors 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/08—Cooling arrangements; Heating arrangements; Ventilating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 및 연료전지 자동차 등의 구동모터에 전력을 공급하고 토크를 제어하는 인버터 시스템에 있어서, 직류링크 입력 전압단의 전압맥동 성분을 제거하기 위한 평활 기능 및 전력용 반도체 스위칭 소자의 스위칭에 의한 고주파 리플전류를 흡수하기 위한 필름캐패시터로서, 인버터의 3상에 대응하는 각각의 IGBT 파워모듈에 대응하는 3개의 필름캐패시터 단위모듈과 각각의 상기 필름캐패시터 단위모듈이 삽입될 수 있도록 3개의 내부공간이 형성된 필름캐패시터 케이스와 상기 IGBT 파워모듈로부터 상기 필름캐패시터 단위모듈을 연결하는 양(+)의 필름캐패시터용 버스바와; 음(-)의 필름캐패시터용 버스바와 인버터에 직류전류를 유입하는 직류입력단과 상기 IGBT 파워모듈을 연결하도록 구성된 양(+)의 고전압 입력용 버스바와; 음(-)의 고전압 입력용 버스바를 포함하며, 상기 양(+)과 음(-)의 고전압 입력용 버스바는 상기 필름캐패시터 단위모듈과 접촉하지 않고 직접적으로 IGBT 파워모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터를 제공한다.
인버터, 필름캐패시터, 필름커패시터, 냉각성능

Description

냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조{Structure of DC input film capacitor in inverter for improving cooling performance}
본 발명은 냉각성능을 확보하기 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 자동차와 연료전지 자동차의 구동모터에 전력을 공급학고 토크를 제어해주는 인버터를 포함하는 시스템에 있어서, 인버터에서 발생하는 열에 의한 내부 온도 상승을 감소시킬 수 있도록 하여 냉각성능을 개선한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조에 관한 것이다.
최근 에너지에 대한 긴장과 관심 속에 내연기관 자동차를 대신할 미래형 자동차로 하이브리드 자동차와 연료전지 자동차 등이 각광받고 있다. 이러한 하이브리드 자동차와 연료전지 자동차들은 내부적으로 생산된 전기 에너지를 충·방전하도록 배터리와 구동모터 간에 DC/DC 컨버터와 인버터를 포함하도록 구성된다.
이러한 종래 기술에 의한 하이브리드 자동차의 DC/DC 컨버터 및 인버터를 포함하는 파워제어유니트(Power Control Unit: PCU)의 회로도는 도 1에 도시되어 있 다. 이러한 파워제어유니트(PCU) 내의 인버터에는, 도 1에 도시된 바와 같이, DC/DC 컨버터와의 사이에 필름캐패시터가 설치되도록 한다.
특히, 이러한 파워제어유니트에 설치되는 필름캐패시터는 DC 링크 입력 전압단의 전압맥동 성분을 제거하기 위한 평활 기능 및 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 파워모듈과 같은 전력용 반도체 스위칭 소자의 스위칭에 의한 고주파 리플전류(Ripple Current)를 흡수하는 기능을 수행할 수 있도록, 상기 필름캐패시터를 인버터의 직류입력단의 전력용 반도체 스위치 터미널에 가깝게 위치하도록 한다. 그러나, 이러한 인버터를 포함하는 시스템에서 발생하는 고주파 리플전류의 충·방전 특성으로 인하여 필름캐패시터는 내부저항 성분에 의한 열이 발생하며, 이는 필름캐패시터의 내부 온도를 상승시켜 필름캐패시터의 수명을 단축시키고, 전체 시스템의 성능을 저하시킨다.
도 2는 종래의 하이브리드 자동차에 사용되는 인버터 회로 구조를 도시하고 있으며, 도 3과 도 4는 이러한 인버터 회로에 적용되는 필름캐패시터의 구조에 대한 분해 및 조립사시도를 도시하고 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 종래의 인버터 회로에서는 고주파 리플전류를 흡수하기 위하여 필름캐패시터(1)를 사용하며, 이러한 필름캐패시터(1)는 회로도 상에 도시된 바와 같이 고전압 직류입력단과 직접적으로 연결되어 있었다.
이러한 종래의 필름캐패시터의 세부구성을 도 3에 도시된 분해사시도를 통해 살펴보면, 종래의 필름캐패시터(1)는 (+)극 버스플레이트(Busplate: 20)와 (-)극 버스플레이트(Busplate: 10)사이에 필름캐패시터 단위셀들이 모여 구성된 필름캐패 시터 모듈(30)이 위치하는 구성으로서, 이러한 구성을 통하여 발생되는 열을 배출하기 위하여 상기한 필름캐패시터 모듈 등을 케이스(40) 내부에 삽입한 다음 에폭시 몰딩하여 제작되었다. (도면부호 35에 해당하는 스너버 캐패시터는 임의부가구성에 해당한다.)
따라서, 도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 필름캐패시터의 버스플레이트는 인버터의 입력인 고전압 DC 입력단과 직접적인 패스를 통하여 연결되고, 그에 따라 직류전류가 직접 필름캐패시터의 버스플레이트를 통하여 흐르게 된다. 또한, 인버터 내부에서 발생된 고주파 리플전류도 마찬가지로, 동일한 경로인 필름캐패시터의 버스플레이트를 통하여 필름캐패시터에 충·방전되는 전류가 흐르게 되고, 상기 버스플레이트에는 DC 입력단으로부터 흐르는 직류전류와 함께 중첩된 전류가 흐르게 되어 큰 열을 발생하게 된다.
그러므로, 이러한 필름캐패시터 내부의 전류의 흐름 증가는 필름캐패시터 내부의 발열량을 증가시켜, 필름캐패시터의 내구수명을 저하시키고 버스바를 통해 열전달되거나 복사되어 다른 전자회로 및 도전재료에 악영향을 미칠 우려가 존재하는 문제점이 있다.
이에 본 발명에서는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조로서, 하이브리드 자동차 및 연료전지 자동차 등의 구동모터에 의하여 구동하는 모든 차량에 적용되는 인버터 시스템에 있어서, 고주파 리플전류의 충·방전에 의한 필름캐패시터의 온도상승을 완화하기 위한 필름캐패시터 내부의 입·출력 버스바 구조를 제안한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 인버터의 전력용 반도체 스위칭 소자와 병렬로 연결된 필름캐패시터를 통하여 직류전류와 리플전류의 흐름이 따로 분리된 구조를 가지며, 각 필름캐패시터의 모듈 간의 분리를 통해 필름캐패시터에서 발생하는 열을 나누어주는 구조를 갖는 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 구성을 제공한다.
본 발명은 인버터의 U, V, W 상에 대응하는 3개의 IGBT 파워모듈을 갖는 차량용 인버터 시스템의 필름캐패시터에 있어서, 각각의 상기 IGBT 파워모듈에 대응하는 3개의 필름캐패시터 단위모듈과; 각각의 상기 필름캐패시터 단위모듈이 삽입될 수 있도록 3개의 내부공간이 형성된 필름캐패시터 케이스와; 상기 IGBT 파워모듈로부터 상기 필름캐패시터 단위모듈을 연결하는 양(+)의 필름캐패시터용 버스바 와; 음(-)의 필름캐패시터용 버스바와; 인버터에 직류전류를 유입하는 직류입력단과 상기 IGBT 파워모듈을 연결하도록 구성된 양(+)의 고전압 입력용 버스바와; 음(-)의 고전압 입력용 버스바를; 포함하며, 상기 양(+)과 음(-)의 고전압 입력용 버스바는 상기 필름캐패시터 단위모듈과 접촉하지 않고 직접적으로 IGBT 파워모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터를 제공한다.
또한, 상기 필름캐패시터 케이스에는 상기 내부공간들 사이에 형성된 제1경로와 제2경로와, 상기 내부공간과 인버터의 직류입력단 방향의 필름캐패시터 케이스 외벽 사이에 형성된 제3경로와 상기 내부공간과 상기 IGBT 파워모듈 측의 필름캐패시터 케이스 외벽 사이에 형성된 제4경로가 형성되고, 상기 형성된 경로를 통하여 상기 양(+)과 음(-)의 고전압 입력용 버스바가 삽입·고정되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터를 제공한다.
그리고, 상기 필름캐패시터 케이스 외벽에는 상기 양(+)과 음(-)의 고전압 입력용 버스바의 양(+)과 음(-)의 단자들이 고정되도록 거치될 수 있는 소정의 폭을 갖는 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터를 제공한다.
여기서, 상기 양(+)과 음(-)의 필름캐패시터용 버스바 중 어느 하나는 상기 필름캐패시터 단위모듈을 덮는 커버 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터를 제공한다.
또한, 상기 필름캐패시터 케이스는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하 는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터는 고전압 입력단의 직류전압을 인버터로 공급하는 버스바와 인버터 내부에서 발생한 고주파 리플전류를 흡수하는 버스바를 서로 분리하여 필름캐패시터에서 발생하는 열을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 인버터의 각 상에 해당하는 IGBT 파워모듈과 연결되는 각각의 필름캐패시터 단위셀을 서로 분리하도록 구성하여 전체 필름캐패시터의 온도를 낮추는 효과를 갖는다.
따라서, 필름캐패시터의 온도 감소에 따라 필름캐패시터의 수명 연장은 물론 전체 인버터 시스템의 성능을 향상시키는 효과가 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 배터리와 구동모터 사이에 연결된 DC/DC 컨버터와 인버터를 포함하는 시스템에 있어서, 승압된 직류전압을 평활하고, 인버터 내부에 발생된 고주파 리플전류를 저감하도록 제공되는 필름캐패시터가 충분한 냉각성능을 확보할 수 있도록 인버터의 직류입력단에서 흐르는 전류와 인버터 내부의 리플전류의 흐름을 분리하며, 인버터의 각 상에 대하여 연결된 필름캐패시터 단위모듈이 분리된 구조를 갖는 인버터의 직류입력단 필름캐패시터를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 구현예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조가 적용된 인버터의 회로도를 도시하고 있다.
도 5에 도시된 것과 같이 본 발명에 의한 필름캐패시터는 인버터의 U, V, W 상의 역할을 수행하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 파워모듈 각각에 대하여 회로도 상에서 병렬로 연결되도록 구성한다.
도시 되지 않았으나, 도 5에 도시된 인버터 내부 회로는 종래의 기술에 의한 파워제어유니트의 회로도와 실질적으로 동일한 등가의 회로로 구성할 수 있으며, 또한, 종래의 기술과 마찬가지로 하이브리드 자동차의 배터리 혹은 연료전지 자동차의 연료전지 스택에서 공급받은 직류 에너지를 구동모터를 구동 및 제어하기 위하여 교류 전기 에너지로 변환하는 역할을 한다. 이 경우, 상기 인버터 내의 필름캐패시터는 상기 인버터에서 발생한 고주파 리플전류(Ripple Current)를 흡수하게 되며, 이에 따라 상기 필름캐패시터의 내부 저항(Equivalent Series Resistance: ESR)에 의하여 발열하게 된다.
그러나, 본 발명에 의한 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터는 도 5에서 볼 수 있듯이, 인버터의 각 U, V, W 상의 암(Arm)구조인 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 파워모듈의 각 고전압 입력단에 기존의 회로도와 등가적으로 설명될 수 있는 필름캐패시터들을 각각 배치하여, 각각의 암에서 발생하는 고주파 리플전류를 흡수하고, 연료전지 등으로부터 유입되는 직류전 류를 각 U, V, W 상의 암(Arm)으로 직접 연결함으로써, 필름캐패시터 내부로 직류전류가 흐르지 않도록 구성할 수 있다. 따라서, 인버터 내의 필름캐패시터 내로 보다 적은 양의 전류가 흐르도록 유도할 수 있어 향상된 냉각성능을 확보할 수 있다.
도 6과 도 7은 본 발명에 따른 냉각성능을 확보하기 위한 필름캐패시터의 구조를 도시하는 것으로서, 도 6는 본 발명에 의한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 분해사시도이고, 도 7은 본 발명에 의한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 조립사시도를 도시하고 있다.
도 6의 분해사시도에서 도시된 것처럼, 본 발명의 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조는 인버터의 각 상에 대응하는 3개의 필름캐패시터 단위모듈(150)과 고전압 입력용 버스바에 해당하는 양(+), 음(-)의 고전압 입력용 버스바(110, 120)와 각각의 필름캐패시터 단위모듈(150)로 연결된 필름캐패시터용 버스바(130, 140)로 구성되고, 이러한 구성들이 결합되도록 필름캐패시터 케이스(160)에 고정된다.
이러한 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 구조에 사용되는 필름캐패시터 케이스(160)는 인버터의 각 상에 대응하는 3개의 필름캐패시터 단위모듈(150)이 삽입될 수 있도록 3개의 내부공간(165)을 갖도록 구획되고, 각각의 내부공간(165) 사이에는 고전압 입력용 버스바(110, 120)가 통과하면서 필름캐패시터 케이스(160)에 충분히 고정될 수 있도록 소정의 폭을 갖는 두 개의 경로가 형성된다. 상기 두 개의 경로 중 하나는 양(+)의 고전압 입력용 버스바(120)에 대한 경로에 해당하는 제1경로(161)이고, 다른 하나는 음(-)의 고전압 입력용 버스바(110)가 통과하기 위한 경로로서 제2경로(162)에 해당한다. 그리고, 상기 내부공간(165)과 상기 내부공간이 직류입력단 측과 인접한 외면에 대하여 형성하는 제3경로(163)에는 상기 고전압 입력용 버스바가 충분히 고정될 수 있으며 각각 필름캐패시터 단위모듈(150)의 주위를 따라 제1경로(161)와 제2경로(162) 이어질 수 있도록 구성하고, IGBT 파워모듈 측의 인접한 외면 사이에 제4경로(164)를 형성하여 상기 고전압 입력용 버스바가 각각의 IGBT 파워모듈로 연결될 수 있도록 구성한다.
또한, 상기 필름캐패시터 케이스(160)에는 본 발명의 필름캐패시터 구조 전체를 고정시키기 위한 마운팅 홀(168)을 포함하도록 구성할 수 있으며, 고전압 입력용 버스바의 단자(111, 112, 121, 122)와 필름캐패시터용 버스바의 단자(131, 141)가 상기 필름캐패시터 케이스(160)에 충분히 고정될 수 있도록 대응하는 폭의 홈(167)을 갖도록 구성할 수 있다. 바람직하게는 상기 필름캐패시터 케이스(160)는 가볍고 열전도도가 우수한 알루미늄으로 구성하여 냉각성능을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 필름캐패시터 단위모듈(150)은 인버터의 U, V, W의 각 상에 대응하도록 필름캐패시터 단위셀(151)들이 조합되어 형성된 3개의 필름캐패시터 단위모듈(150)로서, 상기 케이스에 구획된 대응되는 3개의 공간에 각각 삽입되도록 구성한다.
또한, 상기 고전압 입력용 버스바(110, 120)는 고전압 직류원인 연료전지 스택의 출력단에 해당하는 양(+), 음(-)의 전압터미널과 연결되어 직류 에너지를 인버터로 공급해주는 고전압 입력용 버스바에 해당하며, 각각의 필름캐패시터 단위모 듈에 대응된 인버터의 IGBT파워모듈에 직접적으로 연결되도록 구성하고, 상기 필름캐패시터 케이스에 형성된 제1경로 내지 제4경로에 삽입되어 고정된다 .
그리고, 상기 필름캐패시터용 버스바(130, 140)는 인버터 내부에서 발생한 고주파 리플전류를 흡수할 수 있도록 인버터의 U, V, W 상에 대응하는 IGBT 파워모듈의 각 암(Arm)으로부터 각각의 필름캐패시터 단위모듈(150)로 연결되도록 양(+)의 필름캐패시터용 버스바(140)와 음(-)의 필름캐패시터용 버스바(130)를 구성하여, 발생된 고주파 리플전류를 나누어 흡수하도록 한다.
바람직하게는 상기 필름캐패시터 케이스(160)에 형성된 내부공간(165)은, 양(+), 음(-)에 따라 필름캐패시터 단위모듈(150)에 연결된 상기 필름캐패시터용 버스바의 두께를 포함한 상기 필름캐패시터 단위모듈(150)의 길이에 대응하는 측면 길이를 갖도록 형성되어 상기 필름캐패시터용 버스바(130, 140) 및 필름캐패시터 단위모듈이 상기 필름캐패시터 케이스(160)에 삽입되어 고정될 수 있도록 구성한다.
또한, 도 6 또는 도 7에 도시된 것과 같이 상기 양(+), 음(-)의 필름캐패시터용 버스바(130, 140)는 필름캐패시터에 연결되는 부분이 절곡된 형태로 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 필름캐패시터 단위모듈(150)을 통과하도록 구성된 필름캐패시터용 버스바(첨부된 도면 상에는 음(-)의 필름캐패시터용 버스바)는 상기 필름캐패시터의 상측면에 접촉되도록 구성하여 상기 필름캐패시터 단위모듈(150)을 덮은 커버(132) 형태로 제작하여 상기 필름캐패시터 단위모듈을 보호함과 아울러 열 방출이 용이하도록 구성함이 바람직하다. 그리고, 이러한 필름캐패시터용 버스바의 양(+), 음(-)의 단자(131, 141)들은 상기 고전압 입력용 버스바의 단자(111, 112, 121, 122)들과 함께 인버터의 IGBT 파워모듈에 연결되는 구조를 갖는다.
따라서, 상기한 구조를 갖는 인버터의 직류입력단 필름캐패시터에 의하여 직류입력단으로부터 유입되는 직류전류를 필름캐패시터를 통과하지 않고, 각 U, V, W 상에 해당하는 IGBT 파워모듈의 암으로 직접 연결할 수 있게 되므로, 이에 따라 발열량이 감소되는 효과를 얻을 수 있으며, 상기 필름캐패시터 케이스(160)에 구획된 내부공간(165)에 각각의 필름캐패시터 단위모듈을 삽입한 분리된 구조를 제공함으로서, 고주파 리플전류를 흡수하면서 발생하는 발열을 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명에 의한 필름캐패시터 구조와 종래 기술에 의한 필름캐패시터 구조에 대한 온도 특성 시험 결과를 비교하여 나타낸 그래프를 도시하고 있다.
도 8에 도시한 그래프는 본 발명의 필름캐패시터 구조의 온도 특성을 비교하는 시험예로서, 기존의 구성에 따른 필름캐패시터와 본 발명의 구성에 따른 필름캐패시터의 모터-인버터 부하특성시험을 수행한 것이다.
이러한 온도 특성 비교 시험은 50㎾(모터상전류 227Arms, 필름캐패시터 리플전류 160Arms), 냉각수온도 20℃의 조건 하에서 수행되었다. 또한, 60℃의 냉각수 온도를 기준으로 성능과 수명이 근거한 포화온도를 100℃로 설정하여 온도 상승분 ΔT를 40℃로 설정하였다.
도 8에 도시된 것과 같이, 이러한 조건하에서 비교한 결과 기존의 필름캐패시터는 인버터의 적정 온도 상승분(ΔT)인 40℃까지 도달하는 데 40분이 소요된 반면, 본 발명의 필름캐패시터는 40℃의 온도가 상승하는 데까지 45분이 소요된 것을 알 수 있다. 이를 토대로, 본 발명의 필름캐패시터의 구조는 기존의 구조에 비하여 직류전류가 필름캐패시터를 직접적으로 통과하지 않으며, 각 상에 대하여 분리된 구조를 가짐에 의하여 발열이 감소되어 향상된 냉각성능을 갖는 것을 알 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 자동차의 DC/DC 컨버터 및 인버터를 포함하는 파워제어유니트(Power Control Unit: PCU)의 회로도.
도 2는 종래 기술에 의한 하이브리드 자동차의 인버터 회로도.
도 3은 종래 기술에 의한 인버터 회로에 적용되는 필름캐패시터의 분해사시도.
도 4는 종래 기술에 의한 인버터 회로에 적용되는 필름캐패시터의 조립사시도.
도 5는 본 발명에 의한 필름캐패시터의 구조가 적용된 인버터의 회로도.
도 6는 본 발명에 따른 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 분해사시도.
도 7은 본 발명에 따른 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의 조립사시도.
도 8은 본 발명에 의한 필름캐패시터 구조와 종래 기술에 의한 필름캐패시터 구조에 대한 온도 특성 시험 결과를 비교하여 나타낸 그래프.
< 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 >
110: 양(+)의 고전압 입력용 버스바 160: 필름캐패시터 케이스
120: 음(-)의 고전압 입력용 버스바 161: 제1경로
130: 양(+)의 필름캐패시터용 버스바 162: 제2경로
132: 커버 163: 제3경로
140: 음(-)의 필름캐패시터용 버스바 164: 제4경로
150: 필름캐패시터 단위모듈 165: 내부공간

Claims (5)

  1. 인버터의 U, V, W 상에 대응하는 3개의 IGBT 파워모듈을 갖는 차량용 인버터 시스템의 필름캐패시터에 있어서,
    각각의 상기 IGBT 파워모듈에 대응하는 3개의 필름캐패시터 단위모듈과;
    각각의 상기 필름캐패시터 단위모듈이 삽입될 수 있도록 3개의 내부공간이 형성된 필름캐패시터 케이스와;
    상기 IGBT 파워모듈로부터 상기 필름캐패시터 단위모듈을 연결하는 양(+)의 필름캐패시터용 버스바와; 음(-)의 필름캐패시터용 버스바와;
    인버터에 직류전류를 유입하는 직류입력단과 상기 IGBT 파워모듈을 연결하도록 구성된 양(+)의 고전압 입력용 버스바와; 음(-)의 고전압 입력용 버스바를;
    포함하며, 상기 양(+)과 음(-)의 고전압 입력용 버스바는 상기 필름캐패시터 단위모듈과 접촉하지 않고 직접적으로 IGBT 파워모듈에 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 필름캐패시터 케이스에는 상기 내부공간들 사이에 형성된 제1경로와 제2경로와, 상기 내부공간과 인버터의 직류입력단 방향의 필름캐패시터 케이스 외벽 사이에 형성된 제3경로와 상기 내부공간과 상기 IGBT 파워모듈 측의 필름캐패시터 케이스 외벽 사이에 형성된 제4경로가 형성되고, 상기 형성된 경로를 통하여 상기 양(+)과 음(-)의 고전압 입력용 버스바가 삽입·고정되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 필름캐패시터 케이스 외벽에는 상기 양(+)과 음(-)의 고전압 입력용 버스바의 양(+)과 음(-)의 단자들이 고정되도록 거치될 수 있는 소정의 폭을 갖는 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 양(+)과 음(-)의 필름캐패시터용 버스바 중 어느 하나는 상기 필름캐패시터 단위모듈을 덮는 커버 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 필름캐패시터 케이스는 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터.
KR1020080072077A 2008-07-24 2008-07-24 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의구조 KR100992674B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080072077A KR100992674B1 (ko) 2008-07-24 2008-07-24 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의구조

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080072077A KR100992674B1 (ko) 2008-07-24 2008-07-24 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의구조

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100011033A true KR20100011033A (ko) 2010-02-03
KR100992674B1 KR100992674B1 (ko) 2010-11-05

Family

ID=42085548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080072077A KR100992674B1 (ko) 2008-07-24 2008-07-24 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의구조

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100992674B1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012201754A1 (de) * 2012-02-07 2013-08-08 Zf Friedrichshafen Ag Kondensator, Energieversorgungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Kondensators
US8808887B2 (en) 2010-11-23 2014-08-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
KR101468325B1 (ko) * 2012-08-03 2014-12-03 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 반도체 장치
KR20180062493A (ko) * 2016-11-30 2018-06-11 현대자동차주식회사 자동차 구동모터용 인버터
KR20200084556A (ko) * 2019-01-03 2020-07-13 (주)설텍 전기 자동차용 emi 필터 일체형 dc 링크
KR20200108608A (ko) * 2019-03-11 2020-09-21 주식회사 만도 전력 변환 장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101702398B1 (ko) 2015-02-16 2017-02-06 삼화콘덴서공업주식회사 방열 구조를 갖는 dc-링크 커패시터 모듈
KR101743659B1 (ko) 2015-04-23 2017-06-07 삼화콘덴서공업주식회사 적층 세라믹 커패시터 모듈 어레이
KR101652313B1 (ko) 2016-02-17 2016-09-01 삼화콘덴서공업주식회사 적층 세라믹 커패시터 모듈
US10079105B2 (en) 2017-01-05 2018-09-18 Samhwa Capacitor Co., Ltd. Multi-layer ceramic capacitor assembly

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004165309A (ja) 2002-11-12 2004-06-10 Mitsubishi Electric Corp コンデンサユニット及びこのコンデンサユニットを有する半導体電力変換装置
JP2006196678A (ja) * 2005-01-13 2006-07-27 Toyota Motor Corp コンデンサ装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8808887B2 (en) 2010-11-23 2014-08-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack
DE102012201754A1 (de) * 2012-02-07 2013-08-08 Zf Friedrichshafen Ag Kondensator, Energieversorgungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Kondensators
KR101468325B1 (ko) * 2012-08-03 2014-12-03 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 반도체 장치
KR20180062493A (ko) * 2016-11-30 2018-06-11 현대자동차주식회사 자동차 구동모터용 인버터
KR20200084556A (ko) * 2019-01-03 2020-07-13 (주)설텍 전기 자동차용 emi 필터 일체형 dc 링크
KR20200108608A (ko) * 2019-03-11 2020-09-21 주식회사 만도 전력 변환 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR100992674B1 (ko) 2010-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100992674B1 (ko) 냉각성능 확보를 위한 인버터의 직류입력단 필름캐패시터의구조
JP5965624B2 (ja) 自動車用インバータ
US10498250B2 (en) Power converter
US9300221B2 (en) Power converter including smoothing capacitor and discharge resistor
US7333331B2 (en) Power unit device and power converter device
KR102440583B1 (ko) 파워 유닛, 및 이를 구비한 전력변환장치
KR101000594B1 (ko) 연료전지 차량의 통합형 전력변환장치
KR102532313B1 (ko) 차량용 하이브리드 전력제어장치
KR20110135233A (ko) 자동차의 인버터용 커패시터
WO2014141758A1 (ja) 電力変換装置
JP2011508366A (ja) 車両用電源装置
CN111095769B (zh) 电力转换装置
JP4866680B2 (ja) Ｄｃｄｃコンバータ
CN110417279B (zh) 电力转换装置
WO2015059552A1 (en) Power converter
JP6457895B2 (ja) コンデンサモジュール
JP2009278794A (ja) 電力変換装置
KR102572440B1 (ko) 차량용 dc커패시터 및 이를 포함하는 인버터
JP7135949B2 (ja) 電力変換装置
CN113841329A (zh) 电力转换装置以及电驱动单元
JP5919421B1 (ja) 電力変換装置
RU2727730C1 (ru) Устройство преобразования электроэнергии
JP2014150215A (ja) 冷却装置およびそれを備えるモータ制御装置
JP7211337B2 (ja) 電力変換装置
JP7180540B2 (ja) 電力変換ユニット

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131031

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141030

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171030

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181030

Year of fee payment: 9