KR20100106814A - 전기자동차용 비엘디씨모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치 - Google Patents

전기자동차용 비엘디씨모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 비엘디씨모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치에 관한 것으로서, 특히 다수의 방열핀이 구비된 메인방열보드를 구비하고, BLDC모터 제어용 제어신호를 출력하면서 BLDC모터로 공급되는 전원을 제어하는 콘트롤파트와 상기 콘트롤파트의 제어에 따라 공급되는 전원으로 구동하여 BLDC모터를 구동시키기 위한 u,v,w 전원을 출력하는 파워파트를 상기 메인방열보드상에 이격되게 설치하되, 상기 콘트롤파트는 수직부와 수평부를 갖도록 'ㄴ'자 모양으로 절곡 형성된 장착패널을 구비하고, 상기 수직부의 일면에 형성되어 있는 복수개의 보스에 제어용 전자부품이 장착되어 있는 콘트롤기판을 결합하며, 상기 장착패널의 수평부를 볼트로서 메인방열보드의 일측 상면에 결합하여 구성하고, 상기 파워파트는 다수의 콘덴서가 장착되는 제 1 파워기판과 콘트롤파트로 부터 제공되는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 BLDC모터 구동을 위한 u상,v상,w상 전압을 발생시켜 출력하는 다수의 FET가 양면에 장착되는 제 2 파워기판을 별도로 구비하고, 메인방열보드의 중간부에 'ㅗ'자 모양의 단면을 갖는 지지대를 결합하며, u상, v상, w상 전압의 독립적인 출력을 위한 파워케이블이 결합되는 제 1 내지 제 3 파워출력보드를 상기 지지대의 일측에 이격되게 설치하고, 상기 제 1 파워기판과 제 2 파워기판을 지지대와 제 1 내지 제 3 파워출력보드를 이용하여 메인방열보드상에 설치하여 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 콘트롤파트와 파워파트를 다수의 방열핀을 구비한 메인방 열보드상에 이격되게 설치하여 방열효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있고, 콘트롤파트가 서지전압 및 노이즈의 영향을 받지 않게 되어 제품의 성능에 대한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있으며, BLDC모터로 구동전원을 공급하는 파워소자로서 저가의 FET를 사용할 수 있게되어 제품의 제조단가를 낮춰줄 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
Figure P1020090025029
BLDC, FET, 메인방열보드, 콘트롤파트, 파워파트,

Description

전기자동차용 비엘디씨모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치{Driver device}
본 발명은 전기자동차용 비엘디씨모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치에 관한 것으로서, 특히 BLDC모터 제어용 제어신호를 출력하면서 BLDC모터로 공급되는 전원을 제어하는 콘트롤파트와 상기 콘트롤파트의 제어에 따라 공급되는 전원으로 구동하여 BLDC모터를 구동시키기 위한 u,v,w 전원을 출력하는 파워파트를 다수의 방열핀을 구비한 메인방열보드상에 이격되게 설치하여 방열효율이 향상되고, 콘트롤파트가 서지전압 및 노이즈의 영향을 받지않게되어 제품의 성능에 대한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있으며, BLDC모터로 구동전원을 공급하는 파워소자로서 고가인 IGBT소자를 사용하지 않고 저가의 FET를 사용할 수 있게되어 제품의 제조단가를 낮춰줄 수 있도록 한 전기자동차용 BLDC모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치에 관한 것이다.
현재 BLDC모터는 내구성이 우수하고, 출력효율이 좋아서 전기자동차, 골프 카트, 전동용 개인 운반체 등에 널리 사용되고 있다.
이러한 BLDC모터를 구동 제어하는 것이 BLDC모터 드라이버이다.
드라이버는 크게 제어신호를 출력하는 콘트롤파트와 상기 콘트롤파트의 제어신호에 따라 구동전원을 BLDC모터로 출력하는 파워파트로 대별 구성된다.
종래의 BLDC모터용 드라이버는 대부분이 하나의 보드상에 콘트롤파트와 파워파트를 모두 장착하므로서, 효율적인 방열이 이루어지지 않게 되어 파워소자로서 고가의 IGBT소자를 사용하게되어 제품의 생산단가가 상승하게되는 문제점이 있었고, 콘트롤파트가 노이즈에 약해서 정밀제어가 이루어지지 않게되며, 출력용량이 1.5KW급의 소용량만이 제공되었기 때문에 2KW급의 대용량 드라이버는 제공하지 못하는 문제점이 발생하고 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 BLDC모터 제어용 제어신호를 출력하면서 BLDC모터로 공급되는 전원을 제어하는 콘트롤파트와 상기 콘트롤파트의 제어에 따라 공급되는 전원으로 구동하여 BLDC모터를 구동시키기 위한 u,v,w 전원을 출력하는 파워파트를 다수의 방열핀을 구비한 메인방열보드상에 이격되게 설치하여 방열효율이 향상되고, 콘트롤파트가 서지전압 및 노이즈의 영향을 받지않게되어 제품의 성능에 대한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있으며, BLDC모터로 구동전원을 공급하는 파워소자로서 고가인 IGBT소자를 사용하지 않고 저가의 FET를 사용할 수 있게되어 제품의 제조단가를 낮춰줄 수 있도록 한 전기자동차용 BLDC모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,
다수의 방열핀이 구비된 메인방열보드를 구비하고, BLDC모터 제어용 제어신호를 출력하면서 BLDC모터로 공급되는 전원을 제어하는 콘트롤파트와 상기 콘트롤파트의 제어에 따라 공급되는 전원으로 구동하여 BLDC모터를 구동시키기 위한 u,v,w 전원을 출력하는 파워파트를 상기 메인방열보드상에 이격되게 설치하되,
상기 콘트롤파트는 수직부와 수평부를 갖도록 'ㄴ'자 모양으로 절곡 형성된 장착패널을 구비하고, 상기 수직부의 일면에 형성되어 있는 복수개의 보스에 제어용 전자부품이 장착되어 있는 콘트롤기판을 결합하며, 상기 장착패널의 수평부를 볼트로서 메인방열보드의 일측 상면에 결합하여 구성하고,
상기 파워파트는 다수의 콘덴서가 장착되는 제 1 파워기판과 콘트롤파트로 부터 제공되는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 BLDC모터 구동을 위한 u상,v상,w상 전압을 발생시켜 출력하는 다수의 FET가 양면에 장착되는 제 2 파워기판을 별도로 구비하고, 메인방열보드의 중간부에 'ㅗ'자 모양의 단면을 갖는 지지대를 결합하며, u상, v상, w상 전압의 독립적인 출력을 위한 파워케이블이 결합되는 제 1 내지 제 3 파워출력보드를 상기 지지대의 일측에 이격되게 설치하고, 상기 제 1 파워기판과 제 2 파워기판을 지지대와 제 1 내지 제 3 파워출력보드를 이용하여 메인 방열보드상에 설치하여 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 콘트롤파트와 파워파트를 다수의 방열핀을 구비한 메인방열보드상에 이격되게 설치하여 방열효율이 향상되는 효과를 기대할 수 있고, 콘트롤파트가 서지전압 및 노이즈의 영향을 받지 않게 되어 제품의 성능에 대한 신뢰도를 한층 더 향상시킬 수 있으며, BLDC모터로 구동전원을 공급하는 파워소자로서 저가의 FET를 사용할 수 있게되어 제품의 제조단가를 낮춰줄 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 6 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
첨부된 도면 도 1 내지 도 3 에 의하면, 본 발명은
다수의 방열핀(2)이 저면으로 돌출되어 있는 메인방열보드(1)를 구비하고, 이 메인방열보드(1)상에 BLDC모터 제어용 제어신호를 출력하면서 BLDC모터로 공급되는 전원을 제어하는 콘트롤파트(4)와 상기 콘트롤파트(4)의 제어에 따라 공급되 는 전원으로 구동하여 BLDC모터를 구동시키기 위한 u,v,w 전원을 출력하는 파워파트(5)를 이격되게 설치하여 각각의 콘트롤파트(4)와 파워파트(5)에 장착되는 전자부품들의 방열이 효율적으로 이루어지도록 하면서 콘트롤파트(4)가 노이즈 및 서지전압에 큰 영향을 받지 않도록 하였다.
상기 콘트롤파트(4)는 도 2 와 도 3 에 도시된 바와같이 수직부(43)와 수평부(44)를 갖도록 'ㄴ'자 모양으로 절곡 형성된 금속재 장착패널(42)을 구비하고, 상기 수직부(43)의 일면에 다수의 보스(45)를 돌출 형성하며, 상기 복수개의 보스(45)에 도 1 에 도시된 바와같이 CPU를 비롯한 다수의 제어용 전자부품이 장착되어 있는 콘트롤기판(41)을 결합한다.
그리고, 상기 장착패널(42)의 수평부(44)를 도 3 에 도시된 바와같이 볼트로서 메인방열보드(1)의 일측 상면에 결합하여 구성한다.
상기와같이 콘트롤파트(4)의 콘트롤기판(41)을 별도의 금속재 장착패널(42)에 결합한 상태에서 장착패널(42)의 수평부(44)를 메인방열보드(1)의 상부면에 결합시킴에 따라 콘트롤기판(41)에 장착된 다수의 전자부품에서 발생되는 열이 장착패널(42)과 메인방열보드(1)를 통해 효율적으로 방열되는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 상기 파워파트(5)는 다수의 콘덴서(54)가 장착되는 제 1 파워기판(53)과 콘트롤파트(4)로 부터 제공되는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 BLDC모터 구동을 위한 u상,v상,w상 전압을 발생시켜 출력하는 다수의 FET(57)가 양면에 장착되는 제 2 파워기판(55)을 별도로 구비한다.
그리고, 메인방열보드(1)의 중간부에 'ㅗ'자 모양의 단면을 갖는 지지대(51)를 결합하며, u상, v상, w상 전압의 독립적인 출력을 위한 파워케이블(63)이 결합되는 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)를 상기 지지대(51)의 일측에 이격되게 설치하며, 상기 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)에는 도 1 에 도시된 바와같이 각각에 파워케이블(63)이 결합된다.
또한, 상기 제 2 파워기판(55)의 양면에 배치되는 다수의 FET(57)의 끝단에 결합편(57)을 더 형성하고, 상기 결합편(57)을 지지대(51)의 상부면과 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)의 상부면에 밀착시켜 볼트로서 결합하여 제 2 파워기판(55)이 지지대(51)와 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)사이에 수직으로 세워진 상태로 설치되도록 한다.
상기 FET(57)를 결합편(57)을 이용하여 지지대(51)와 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)에 밀착되게 설치함에 따라 FET(57)의 작동시 발생되는 열이 지지대(51)와 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)를 통해 효율적으로 방열되는 효과를 기대할 수 있다.
이러한 이유로 파워소자로서 고가의 IGBT 대신 저가의 FET를 사용할 수 있게되는 것이다.
한편, 상기 제 2 파워기판(55)의 중간부에 길이방향으로 별도의 수평바(52)를 결합하고, 상기 수평바(52)의 상부면과 지지대(51)의 중간부 상부면에 제 1 파워기판(53)의 양측단을 볼트로서 결합하여 제 2 파워기판(55)의 방열이 효율적으로 이루어지도록 한다.
그리고, 상기 콘트롤파트(4)의 콘트롤기판(41)과 파워파트(5)의 제 2 파워기판(53)을 별도의 커넥터(6)로 연결하여 콘트롤기판(41)에 장착된 제어부품의 제어정보가 제 2 파워기판(53)으로 공급되어 FET(57)의 동작을 제어할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에서는 상기 메인방열보드(1)에 콘트롤파트(4) 또는 파워파트(5)로 규정치 이상의 노이즈전류, 서지전류가 유입될때 이를 자동 소화시키는 소화장치부(3)를 더 설치하여 외부에서 유입되는 이상전원 또는 노이즈성 과도전류가 유입될때 소화장치부(3)가 자동으로 과도전류를 소화시켜 콘트롤파트(4)와 파워파트(5)가 과도전류에 의해 손상되는 것을 예방할 수 있게된다.
상기 설명과 같은 본 발명의 드라이버장치는 BLDC모터를 구동시키기 위한 2KW급 대용량 드라이버에 적용된다.
대용량 드라이버로서 고전압의 출력이 이루어지지만, 콘트롤파트(4)와 파워파트(5)를 메인방열보드(1)상에 이격되게 설치하여 방열효율을 증대시킴에 따라 전자부품의 과열에 의한 고장을 염려하지 않아도 되는 효과를 기대할 수 있으며, 콘트롤파트(4)와 파워파트(5)를 서로 이격되게 설치함에 따라 노이즈 및 서지전압에 쉽게 노출되지 않게되는 장점을 갖게된다.
한편, 도 4 와 도 5 는 콘트롤파트(4)의 콘트롤기판(41)에 장착된 전자부품의 회로도를 예시한 것이고,
도 6 은 콘트롤기판(41)에 장착된 전자부품의 배치도를 도시한 것이다.
도 1 은 본 발명의 전기자동차용 비엘디씨모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치를 보인 사시사진.
도 2 는 본 발명의 드라이버장치를 보인 분해 사시도.
도 3 은 본 발명의 드라이버장치를 보인 단면도.
도 4 와 도 5 는 본 발명에 적용된 콘트롤파트의 콘트롤기판에 장착된 전자부품의 회로를 보인 회로도.
도 6 은 콘트롤기판에 장착되는 전자부품의 배치상태를 보인 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 메인방열보드, 2: 방열핀,
3: 소화장치부, 4: 콘트롤파트,
5: 파워파트, 6: 커넥터,
41: 콘트롤기판, 42: 장착패널,
43: 수직부, 44: 수평부,
45: 보스, 51: 지지대,
53: 제 1 파워기판, 55: 제 2 파워기판,
56: FET, 60: 파워출력보드,

Claims (3)

  1. 다수의 방열핀(2)이 구비된 메인방열보드(1)를 구비하고, BLDC모터 제어용 제어신호를 출력하면서 BLDC모터로 공급되는 전원을 제어하는 콘트롤파트(4)와 상기 콘트롤파트(4)의 제어에 따라 공급되는 전원으로 구동하여 BLDC모터를 구동시키기 위한 u,v,w 전원을 출력하는 파워파트(5)를 상기 메인방열보드(1)상에 이격되게 설치하되,
    상기 콘트롤파트(4)는 수직부(43)와 수평부(44)를 갖도록 'ㄴ'자 모양으로 절곡 형성된 장착패널(42)을 구비하고, 상기 수직부(43)의 일면에 형성되어 있는 복수개의 보스(45)에 제어용 전자부품이 장착되어 있는 콘트롤기판(41)을 결합하며, 상기 장착패널(42)의 수평부(44)를 볼트로서 메인방열보드(1)의 일측 상면에 결합하여 구성하고,
    상기 파워파트(5)는 다수의 콘덴서(54)가 장착되는 제 1 파워기판(53)과 콘트롤파트(4)로 부터 제공되는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 BLDC모터 구동을 위한 u상,v상,w상 전압을 발생시켜 출력하는 다수의 FET(57)가 양면에 장착되는 제 2 파워기판(55)을 별도로 구비하고, 메인방열보드(1)의 중간부에 'ㅗ'자 모양의 단면을 갖는 지지대(51)를 결합하며, u상, v상, w상 전압의 독립적인 출력을 위한 파워케이블(63)이 결합되는 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)를 상기 지지대(51)의 일측에 이격되게 설치하고, 상기 제 1 파워기판(53)과 제 2 파워기판(55)을 지지대(51)와 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)를 이용하여 메 인방열보드(1)상에 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 BLDC모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 파워기판(55)의 양면에 배치되는 다수의 FET(57)의 끝단에 결합편(57)을 더 형성하고, 상기 결합편(57)을 지지대(51)의 상부면 또는 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)의 상부면에 밀착시켜 볼트로서 결합하여 제 2 파워기판(55)이 지지대(51)와 제 1 내지 제 3 파워출력보드(60~62)사이에 수직으로 세워진 상태로 설치되도록 구성하고,
    상기 제 2 파워기판(55)의 중간부에 길이방향으로 별도의 수평바(52)를 결합하고, 상기 수평바(52)의 상부면과 지지대(51)의 중간부 상부면에 제 1 파워기판(53)의 양측단을 볼트로서 결합한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 BLDC모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 메인방열보드(1)에는 콘트롤파트(4) 또는 파워파트(5)로 규정치 이상의 노이즈전류, 서지전류가 유입될때 이를 자동 소화시키는 소화장치부(3)를 설치한 것을 특징으로 하는 전기자동차용 BLDC모터 구동을 위한 대용량 드라이버 장치.
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