KR20150005042A - 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈 및 이에 적용되는 전류 센서 보드 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 파워 출력 보드 모듈은, 일단에 차량측 연결부가 형성되는 출력단 버스바; 상기 차량측 연결부가 외측으로 관통되게 상기 출력단 버스바와 조립되는 출력단 하우징; 및 상기 출력단 버스바의 타단을 관통 외삽하며 상기 출력단 하우징의 내측에 조립되는 전류 센서 보드;를 포함하다.
본 발명에 따르면, LDC(Low Voltage DC-DC Converter)의 출력단과 전류센서를 일체화(즉, 모듈화)함으로써 접착 실리콘 도포 공정을 삭제할 수 있게 되므로 공정이 단순화하고, 조립성을 개선할 수 있다.

Description

전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈 및 이에 적용되는 전류 센서 보드{Power output board module for integrating a current sensor and an output port and Current sensor board applied to the same}

본 발명은 LDC(Low Voltage DC-DC Converter)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 LDC의 Sub 부품인 파워 출력보드의 전류센서와 출력단을 모듈화하여 LDC 내부의 공간성 확보, 작업성 개선 등을 가능하게 하는 파워 출력 보드 모듈 및 이에 적용되는 전류 센서 보드에 대한 것이다.

일반적으로 엔진과 모터로 구동하는 하이브리드 자동차와 모터만으로 구동하는 전기 자동차의 경우 모터를 구동하려면 높은 전압과 전류를 필요로 하게 되고, 이로 인해 파워컨트롤유닛인 HPCU(Hybrid Power Control Unit)가 필요로 하다.

HPCU는 LDC(Low Voltage DC-DC Converter), 인버터(Inverter), HCU(Hybrid Control Unit) 등과 같은 전원공급 제품으로 구성된다.

이중 LDC는 고전압 입력을 저전압 입력으로 변경하기 위한 파워부 및 이를 제어하는 제어부로 구성된다. 다시, 파워부는 크게 파워보드(Power Board), 변압기(Transformer), 출력다이오드(Output Diode), 출력보드(Output Board) 등으로 구성되고, 제어부는 제어보드(Control Board)로 구성된다. 이를 이해하기 쉽게 도면으로 도시하면 도 1과 같다.

도 1을 참조하면, 하우징(100) 내부에 변압기(110), 파워 출력 보드(120), 출력단(130), 및 인덕터(140) 등이 배치된다.

이중 출력단(130)의 기능은 LDC에서 고전압을 저전압으로 변경된 출력을 저전압 배터리로 연결하여 저전압 배터리를 충전하는 기능을 가지고 있다.

도 2는 출력단(130)의 구조 및 다른 구성요소들을 더 확대하여 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 출력단(130)에는 출력 버스바, 사출물, 및 출력단 커패시터(230) 등이 배치되고, 파워 출력보드안에는 전류 센서(200), 커패시터(220) 등이 배치된다.

그런데, LDC의 경우 엔진룸에 장착이 되어 최대 5G의 중력가속도로 진동 시험을 하고 있으나, 출력보드 커패시터나 세로 타입의 전류센서의 경우 5G의 진동시험을 만족하는 사양(SPEC 1G)이 없기 때문에 접착실리콘을 도포하여 시험을 만족하고 있다. 이를 보여주는 도면이 도 3에 도시된다.

그러나 접착 실리콘을 도포할 때, 반자동으로 도포를 하기 때문에 일정하게 도포가 되지도 않고, 공간이 협소하여 도포시 어려워 도포 공정 비용 및 접착 실리콘 원재료비가 과다하게 발생한다.

또한, 출력단 커패시터는 출력 버스바의 부근에 조립되어 출력리플을 감소하는 역할을 하는데, 외부에 장착되어 있다 보니 방수, 방진, 진동 및 충격에 취약한 구조로 되어 있다.

특히, 출력단 전원이기 때문에 수분에 의해 쇼트가 발생할 가능성이 높아 추가적인 방수구조가 필요하게 된다.

이에 출력 커패시터를 보호하기 위하여 방수 실리콘을 커패시터 위,아래로 도포하여 취약한 구조를 보강하지만, 이 또한 실리콘의 원재료 및 도포공정에 의해 추가적인 비용이 야기한다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 전류 센서(200), 출력단 하우징 조립체(130), 출력단 커패시터(230) 등으로 구성되므로 조립 공정이 복잡하고, LDC 내부 공간이 부족하다는 문제점이 있다.

1. 한국공개특허번호 제10-2013-0013341호 2. 한국공개특허번호 제10-2013-0026764호

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 접착 실리콘 도포 공정 삭제 및 출력 커패시터 보호용 방수 실리콘을 삭제하는 것이 가능한 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈 및 이에 적용되는 전류 센서 보드을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전류센서를 출력단 내부에 포함하여 LDC(Low Voltage DC-DC Converter) 내부 공간을 확보할 수 있도록 하는 파워 출력 보드 모듈 및 이에 적용되는 전류 센서 보드를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 접착 실리콘 도포 공정 삭제 및 출력 커패시터 보호용 방수 실리콘을 삭제하는 것이 가능한 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈을 제공한다.

상기 파워 출력 보드 모듈은,

일단에 차량측 연결부가 형성되는 출력단 버스바;

상기 차량측 연결부가 외측으로 관통되게 상기 출력단 버스바와 조립되는 출력단 하우징; 및

상기 출력단 버스바의 타단을 관통 외삽하며 상기 출력단 하우징의 내측에 조립되는 전류 센서 보드;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이때, 상기 전류 센서 보드는, PCB(Printed Circuit Board); 상기 PCB에 마운팅되며 중앙에 상기 출력단 버스바의 타단이 관통하기 위한 중앙 관통홀이 형성되는 전류 센서; 및 상기 PCB에 마운팅되며 출력단 리플을 제거하는 다수의 출력단 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전류 센서 보드의 측면상에는 오조립 방지용 홀이 다수 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 출력단 하우징의 내측면상에는 상기 오조립 방지용 홀이 가이드되는 오조립 방지 리브가 다수 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전류 센서는 가로 타입 전류 센서인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 출력단 하우징의 측면상에는 출력단 오조립 방지용 홀이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 출력단 하우징의 외측 벽면상에는 상기 차량측 연결부의 파손을 방지하는 연결부 파손 방지 리브가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 출력단 하우징의 내면에 기밀 조립되는 오링을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 오링의 재질은 실리콘 계열일 수 있다.

또한, 상기 출력단 하우징에는 LDC(Low voltage DC-DC Converter) 하우징과의 조립을 위한 출력단 조립용 홀이 다수 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 출력단 하우징의 재질은 PBT(Polybutylen Terephthalate), PPS(Poly Phenylene sulfide)이며, 상기 출력단 버스바의 재질은 주석 도금인 것을 특징으로 할 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, PCB(Printed Circuit Board); 상기 PCB에 마운팅되며 중앙 관통홀이 형성되는 전류 센서; 및 상기 PCB에 마운팅되며 출력단 리플을 제거하는 다수의 출력단 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 보드를 제공한다.

본 발명에 따르면, LDC(Low Voltage DC-DC Converter)의 출력단과 전류센서를 일체화(즉, 모듈화)함으로써 접착 실리콘 도포 공정을 삭제할 수 있게 되므로 공정이 단순화하고, 조립성을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 LDC의 출력단과 전류센서가 모듈화됨에 따라 LDC 내부의 전류센서 공간만큼 사이즈 축소를 통한 타부품을 위한 공간 확보가 가능하다는 점을 들 수 있다.

도 1은 일반적인 LDC의 일부 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 2를 일부 확대하여 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 커패시터를 접착 실리콘으로 도포한 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 일반적인 LDC의 조립구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파워 출력 보드 모듈(500)의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 출력단 하우징(530)의 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 전류 센서 보드(510)의 사시도이다.
도 8은 도 5에 도시된 출력단 하우징(530)의 정면 사시도이다.
도 9는 도 5에 도시된 출력단 하우징(530)의 후면 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.

제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈을 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파워 출력 보드 모듈(500)의 사시도이다. 도 5를 참조하면, 상기 파워 출력 보드 모듈(500)은, 전류 센서 보드(510)와, 이 전류 센서 보드(510)를 내측면에 삽입되게 조립하는 출력단 하우징(530)과, 이 전류 센서 보드(510)와 출력단 하우징(530)을 관통하게 삽입되어 조립되는 출력단 버스바(520) 등을 포함하여 구성된다.

부연하면, 상기 파워 출력 보드 모듈(500)은, 일단에 차량측 연결부가 형성되는 출력단 버스바(520), 상기 차량측 연결부가 외측으로 관통되게 상기 출력단 버스바(520)와 조립되는 출력단 하우징(530), 상기 출력단 버스바(520)의 타단을 관통 외삽하며 상기 출력단 하우징(530)의 내측에 조립되는 전류 센서 보드(510)로 구성된다.

도 6은 도 5에 도시된 출력단 하우징(530)의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 출력단 하우징(530)의 내면과 외측을 관통하여 출력단 버스바(520)가 조립된다. 물론, 출력단 버스바(520)의 일단은 LDC(Low voltage DC-DC Converter) 내측(도 4를 참조)과 조립되고, 출력단 버스바(520)의 타단은 차량의 연결부(미도시)와 조립된다. 조립 방식은 나사-볼트 체결 방식, 리벳 방식 등이 사용될 수 있다.

도 7은 도 5에 도시된 전류 센서 보드(510)의 사시도이다. 도 7을 참조하면, 전류센서보드(510)는, PCB(Printed Circuit Board)(700); 이 PCB(700)에 마운팅되며 중앙 관통홀(731)이 형성되는 전류 센서(730); 및 PCB(700)에 마운팅되며 출력단 리플을 제거하는 다수의 출력단 커패시터(720a,720b)를 포함하여 구성된다.

부연하면, 전류 센서(730)에는 출력단 버스바(520)를 관통하여 삽입하는 중앙 관통홀(731)이 중앙 부근에 형성된다. 물론, 전류 센서(730)는 출력 버스바(520)에 흐르는 전류를 측정하는 비접촉식 가로 타입이다. 일반적인 전류센서는 보드의 고정점이 2포인트로 진동에 취약한 구조이나 가로 타입의 경우 고정점이 4 포인트로 진동에 강한 구조로서 세로 타입에 도포하는 접착 실리콘이 필요없다.

또한, 전류 센서(730) 주위에는 일정 간격으로 제 1 출력단 커패시터(720a) 및 제 2 출력단 커패시터(720b)가 설치된다. 이들 출력단 커패시터는 출력단 버스바(520)와 연결하여 출력단 리플을 제거하는 기능을 한다.

따라서, 출력단 외부에 부착되어 추가적인 보호를 위한 구조가 필요로 했다.하지만, 본 발명의 일실시예에서는 출력단 커패시터(720a,720b)가 출력단 내부에 장착되므로 추가적인 보호구조가 필요없다.

또한, 전류 센서 보드(510)에는 오조립 방지 홀(710a,710b)이 측면에 형성된다. 이는 전류센서 보드를 출력단 하우징(530) 조립체에 조립시 역삽이 되는 것을 방지하는 기능을 한다.

도 8은 도 5에 도시된 출력단 하우징(530)의 정면 사시도이다. 도 8을 참조하면, 오링(810)은 출력단 하우징(530)을 LDC의 하우징에 조립시 기밀을 유지해주는 역할을 한다. 오링은 하우징간의 기밀유지를 위해서 실리콘 계열의 재질이 사용된다.

또한, 출력단 하우징(530)의 내면측에는 오조립 방지 리브(820a,820b)가 형성된다. 이 오조립 방지 리브(820a,820b)는 전류 센서 보드(510)를 출력단 하우징(530)의 내부에 조립시에 역삽이 되는 것을 방지하는 기능을 한다. 부연하면, 오조립 방지 리브(820a,820b)는 전류 센서 보드(510)의 측면에 형성된 오조립 방지용 홀(720a,720b)이 가이드한다.

또한, 출력단 하우징(530)의 측면에는 출력단 조립용 홀(830)이 형성된다. 이 출력단 조립용 홀(830)은 출력단 하우징(530)을 LDC의 하우징에 조립하기 위한 조립용 홀이다.

출력단 버스바(520)는 출력 다이오드에서 나오는 전류를 저전압 배터리(미도시)에 연결하기 위한 기능을 한다. 따라서, 조립시 힘에 의해 차량측 연결부(910)가 파손되는 것을 방지하기 위해 연결부 파손방지 리브(920)가 후면에 형성된다. 이를 보여주는 도면이 도 9에 도시된다. 도 9는 도 5에 도시된 출력단 하우징(530)의 후면 사시도이다.

즉, 연결부 파손 방지 리브(920)는 연결부 조립시 힘에 의해 연결부가 파손되는 것을 방지하는 기능을 한다.

또한, 출력단 버스바(520)에는 LDC 하우징과의 조립을 위한 출력단 조립용 홀(930a 내지 930d)이 형성된다.

여기서, 출력단 하우징(530)의 재질은 약 220도의 내열성 재질을 선정하므로 PBT(Polybutylen Terephthalate), PPS(Poly Phenylene sulfide) 등이 될 수 있다.

또한, 출력단 버스바(520)의 재질은 전기적 특성을 위해 순동이 사용되며, 내식성을 위해 주석 도금이 이용된다.

510: 전류 센서 보드
520: 출력단 버스바
530: 출력단 하우징
710a,710b: 오조립 방지용 홀
720a, 720b: 출력단 커패시터
730: 전류 센서
731: 중앙 관통홀
810: 오링
820a,820b: 오조립 방지 리브
830: 출력단 오조립 방지용 홀
910: 차량측 연결부
920: 연결부 파손 방지 리브
930a 내지 930d: 출력단 조립용 홀

Claims (13)

1. 일단에 차량측 연결부가 형성되는 출력단 버스바;
   상기 차량측 연결부가 외측으로 관통되게 상기 출력단 버스바와 조립되는 출력단 하우징; 및
   상기 출력단 버스바의 타단을 관통 외삽하며 상기 출력단 하우징의 내측에 조립되는 전류 센서 보드;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전류 센서 보드는, PCB(Printed Circuit Board); 상기 PCB에 마운팅되며 중앙에 상기 출력단 버스바의 타단이 관통하기 위한 중앙 관통홀이 형성되는 전류 센서; 및 상기 PCB에 마운팅되며 출력단 리플을 제거하는 다수의 출력단 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전류 센서 보드의 측면상에는 오조립 방지용 홀이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 출력단 하우징의 내측면상에는 상기 오조립 방지용 홀이 가이드되는 오조립 방지 리브가 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 전류 센서는 가로 타입 전류 센서인 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 출력단 하우징의 측면상에는 출력단 오조립 방지용 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 출력단 하우징의 외측 벽면상에는 상기 차량측 연결부의 파손을 방지하는 연결부 파손 방지 리브가 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 출력단 하우징의 내면에 기밀 조립되는 오링을 포함하되, 상기 오링의 재질은 실리콘 계열인 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 출력단 하우징에는 LDC(Low voltage DC-DC Converter) 하우징과의 조립을 위한 출력단 조립용 홀이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력단 하우징의 재질은 PBT(Polybutylen Terephthalate), PPS(Poly Phenylene sulfide)이며, 상기 출력단 버스바의 재질은 주석 도금인 것을 특징으로 하는 전류 센서를 출력단과 일체화한 파워 출력 보드 모듈.
    
11. PCB(Printed Circuit Board);
    상기 PCB에 마운팅되며 중앙 관통홀이 형성되는 전류 센서; 및
    상기 PCB에 마운팅되며 출력단 리플을 제거하는 다수의 출력단 커패시터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 보드.
    
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 센서 보드의 측면상에는 오조립 방지용 홀이 다수 형성되는 것을 특징으로 하는 전류 센서 보드.
    
13. 제 11 항에 있어서,
    상기 전류 센서는 가로 타입 전류 센서인 것을 특징으로 하는 전류 센서 보드.

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