KR20150111422A

KR20150111422A - 자동차용 전장 부품 케이스

Info

Publication number: KR20150111422A
Application number: KR1020140033485A
Authority: KR
Inventors: 선종인
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2015-10-06
Also published as: CN104936397A; EP2922375A1; US9445533B2; JP6006285B2; JP2015182765A; US20150271956A1

Abstract

본 발명은, 전장 부품이 위치하는 제1공간과 상기 제1공간과 인접 배치되어 상기 전장 부품으로부터 발생하는 열이 전달되고 외부로 개구된 제2공간이 내부에 형성되고, 상기 제2공간은 상기 전장 부품을 냉각시키는 냉각수가 유출입하는 케이스 몸체; 및 상기 케이스 몸체에 설치되어, 상기 개구를 막아 상기 제2공간을 밀폐하는 커버를 포함하고, 상기 커버는, 상기 제2공간을 밀폐하는 제1커버와, 상기 제2공간을 밀폐하고 일면에는 표면적을 증가시키는 제1 냉각핀이 형성된 제2커버를 포함하고, 상기 제1커버와 상기 제2커버는 상호 호환 가능한 자동차용 전장 부품 케이스를 개시한다.
본 발명에 따른 자동차용 전장 부품 케이스는, 각 자동차의 필요에 따라, 냉각수로 전장 부품을 냉각하는 수냉식 냉각 방식과 공기로 전장 부품을 냉각하는 공냉식 냉각 방식에 모두 적용될 수 있다. 따라서, 상기 자동자용 전장 부품 케이스는 자동차의 설계 변경에 효과적으로 대처할 수 있다. 이로 인하여, 제품의 개발 기간 단축 및 개발 원가 절감의 효과가 있다. 또한 상기 자동자용 전장 부품 케이스는 공냉식 냉각 방식과 수냉식 냉각 방식을 동시에 적용하여 냉각효율을 개선시킬 수 있다.

Description

자동차용 전장 부품 케이스{Electronic component case for a vehicle}

본 발명은 자동차용 전장 부품 케이스에 관한 것으로, 더 상세하게는 전장 부품에서 발생하는 열을 방열시킬 수 있는 전장 부품 케이스에 관한 것이다.

최근 들어, 전기를 이용하여 주행하는 전기 자동차의 기술 개발이 급속하게 발전하고 있다.

대부분의 전기 자동차는 회전력을 발생하는 모터와, 상기 모터에 전원을 공급하는 배터리, 상기 모터의 회전수를 제어하는 인버터, 상기 배터리에 전기를 충전하기 위한 배터리 차저 및 차량용 저전압 직류변환장치(LDC:Low voltage DC/DC Converter)와 같은 전장 부품을 포함한다.

상기와 같은 전장 부품들은 작동 과정에서 많은 열이 발생할 뿐 아니라, 다른 전장 부품의 동작에 영향을 주는 전자파 또는 노이즈 등을 발생시킨다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 최근에는 공냉식 또는 수냉식 방열 구조 및 EMI 전자파 등을 차폐하여 EMC(Electro Magnetic Compatibility)를 만족하는 차폐 기능이 부여된 전장 부품 케이스에 대한 연구 개발이 활발이 이루어지고 있다.

한편, 상기 공냉식 방열 구조는 공기를 통하여 전장 부품을 냉각시키는 방열 구조를 의미하고, 상기 수냉식 방열 구조는 냉각수를 순환시켜 전장 부품을 냉각시키는 방열 구조를 의미한다.

그러나, 종래의 이러한 공냉식 방열 구조와, 수냉식 방열 구조는 그 냉각 방식의 차이가 있기 때문에 상호 호환이 불가능하다는 문제점이 있었다.

예들 들어, 전기 자동차에서 요구되는 전장 부품의 방열 방식을 공냉식에서 수냉식으로 변경할 경우, 워터 니플(water nipple) 등을 별도로 설치하여야 하고, 전장 부품의 발열량을 고려한 전장 부품 케이스가 재설계 되어야 한다는 문제점이 존재한다.

한편, 본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허 제2011-0139038호에 개시된다.

본 발명의 목적은, 냉각수로 전장 부품을 냉각하는 수냉식 냉각 방식과 공기로 전장 부품을 냉각하는 공냉식 냉각 방식을, 각각 또는 동시에 적용할 수 있는 자동차용 전장 부품 케이스 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 자동차용 전장 부품 케이스는 전장 부품이 위치하는 제1공간과 상기 제1공간과 인접 배치되어 상기 전장 부품으로부터 발생하는 열이 전달되고 외부로 개구된 제2공간이 내부에 형성되고, 상기 제2공간은 상기 전장 부품을 냉각시키는 냉각수가 유출입하는 케이스 몸체; 및 상기 케이스 몸체에 설치되어, 상기 개구를 막아 상기 제2공간을 밀폐하는 커버를 포함하고, 상기 커버는, 상기 제2공간을 밀폐하는 제1커버와, 상기 제2공간을 밀폐하고 일면에는 표면적을 증가시키는 제1 냉각핀이 형성된 제2커버를 포함하고, 상기 제1커버와 상기 제2커버는 상호 호환 가능하다.

상기 커버는 알루미늄 또는 철로 만들어진 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 케이스 몸체는, 상기 제2공간으로 냉각수가 유입될 수 있는 냉각수 유입구와 상기 제2공간으로부터 냉각수가 유출될 수 있는 냉각수 유출구가 형성될 수 있다.

상기 자동차용 전장 부품 케이스는 상기 제2커버가 상기 케이스 몸체에 설치될 때, 상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 유출구에 삽입되어 상기 제2공간을 외부로부터 밀폐시키는 마개를 더 포함할 수 있다.

상기 제2공간은 냉각수로 채워지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 자동차용 전장 부품 케이스는 상기 커버의 테두리에 마련되어 상기 커버가 상기 케이스 몸체에 설치될 때, 상기 케이스 몸체에 의해 압착되는 제1실러를 더 포함할 수 있다.

상기 제1공간과 상기 제2공간은 상기 전장 부품이 안착되는 인너 플레이트에 의해 구획될 수 있다.

상기 제2공간 방향으로 향하는 상기 인너 플레이트의 표면에는 제2냉각핀이 형성될 수 있다.

상기 제2커버가 상기 케이스 몸체에 설치될 때, 상기 제2공간 방향으로 향하는 상기 제 2커버의 표면은 인너 플레이트와 접촉될 수 있다.

상기 제 2커버의 표면과 인너 플레이트와 접촉면에는 서멀 구리스(thermal grease)가 도포될 수 있다.

본 발명에 따른 자동차용 전장 부품 케이스는, 각 자동차의 필요에 따라, 냉각수로 전장 부품을 냉각하는 수냉식 냉각 방식과 공기로 전장 부품을 냉각하는 공냉식 냉각 방식에 모두 적용될 수 있다.

따라서, 상기 자동자용 전장 부품 케이스는 자동차의 설계 변경에 효과적으로 대처할 수 있다. 이로 인하여, 제품의 개발 기간 단축 및 개발 원가 절감의 효과가 있다.

또한 상기 자동자용 전장 부품 케이스는 공냉식 냉각 방식과 수냉식 냉각 방식을 동시에 적용하여 냉각효율을 개선시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차용 전장 부품 케이스의 사시도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동차용 전장 부품 케이스의 제2커버의 사시도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 자동차용 전장 부품 케이스에 대해 설명한다.

도 1 및 도 2는 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차용 전장 부품 케이스의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자동차용 전장 부품 케이스의 제2커버의 사시도이다.

도 1 내지 도3을 참조하면, 상기 자동차용 전장 부품 케이스는, 케이스 몸체(10), 커버(21,22)를 포함한다.

상기 케이스 몸체(10)는 전장 부품이 설치되는 제1공간(미도시)과 상기 제1공간(미도시)과 인접 배치되어 상기 전장 부품으로부터 발생하는 열이 전달되는 제2공간(13)이 내부에 형성된다. 그리고 상기 케이스 몸체(10)에 상기 제2공간(13)으로 냉각수가 유입될 수 있는 냉각수 유입구(11)와 상기 제2공간(13)으로부터 냉각수가 유출될 수 있는 냉각수 유출구(12)도 형성된다.

한편, 상기 케이스 몸체(10)는 플라스틱 수지를 이용한 사출 성형(Plastic Injection Molding)을 통하여 중량이 가벼운 플라스틱 소재로 성형될 수 있다. 여기서 플라스틱 소재는 철이나 알루미늄 소재로 성형되는 경우에 비하여 중량 및 원가 경쟁력이 뛰어난 장점이 있다. 그러나, 플라스틱 소재는 상기 전장 부품으로부터 발생하는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 없는 단점이 있다.

따라서, 상기 케이스 몸체(10)는 알루미늄 또는 철 소재로 성형하여, 전자파를 차폐하도록 할 수 있다.

상기 제1공간(미도시)과 상기 제2공간(13)은 상기 전장 부품이 안착되는 인너 플레이트(40)에 의해 구획될 수 있다. 그리고, 상기 인너 플레이트(40)도 상기 케이스 몸체(10)와 동일하게 전자파 차폐와 효과적인 열전달을 위해 알루미늄 또는 철 등을 포함하는 금속 물질로 만들어 질 수 있다.

또한 상기 제2공간 방향으로 향하는 상기 인너 플레이트의 표면에는 그 표면적을 증가시키기 위한 제2냉각핀(41)이 형성되어 상기 전장 부품의 냉각효율을 개선시킬 수 있다.

그리고 상기 자동차용 전장 부품 케이스는 상기 인너 플레이트(40)의 외각 라인에 마련되어, 상기 케이스 몸체(10)에 의해 압착되는 제2실러(미도시)를 더 포함하여, 상기 제2공간(13)으로 유입된 냉각수가 상기 전장 부품이 설치되는 제1공간(미도시)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

한편, 상기 전장 부품은 DC 전압을 스위칭하여 3상 교류 전압으로 출력하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)를 포함하는 스위칭 소자와, 상기 베이스 커버(21,22) 의 상면 일측에 장착되어 입력 전압 안정화 및 상기 스위칭 소자의 노이즈를 저감하는 DC 링크 캡(DC link cap)과, 파워 피씨비(Power PCB) 뿐만 아니라, 이외에 설명되지 않은 다양한 부품을 포함할 수 있다.

상기 커버(21,22)는 상기 케이스 몸체(10)에 설치되어 상기 제2공간(13)을 밀폐한다. 그리고 상기 커버(21,22)는 열 전달 효율을 높이기 위해 알루미늄 또는 철 등의 금속 물질로 만들어 질 수 있다.

상기 커버(21,22)는 제1커버(21)와 제2커버(22)를 포함할 수 있는데, 상기 제1커버(21)와 상기 제2커버(22)는 상호 호환 가능하다. 즉 상기 케이스 몸체(10)에 상기 제1커버(21)가 설치될 수도 있고, 상기 제2커버(22)가 설치될 수도 있다.

상기 자동차용 전장 부품 케이스는 상기 커버(21,22)의 테두리에 마련되어 상기 커버(21,22)가 상기 케이스 몸체(10)에 설치될 때, 상기 케이스 몸체(10)에 의해 압착되는 제1실러(50)를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 제2커버(22)의 일면에는 상기 전장 부품의 냉각 효율 개선을 위해, 표면적을 증가 시키는 제1 냉각핀(22a, 22b)이 형성될 수 있다.

상기 자동차용 전장 부품 케이스는 냉각수 유입 포트(31)와 냉각수 유출 포트(32)를 더 포함할 수 있다.

상기 냉각수 유입 포트(31)는 상기 냉각수 유입구(11)에 설치되고 외부의 냉각수 공급원(미도시)과 연결되어, 상기 냉각수 공급원(미도시)과 상기 제2공간(13)을 서로 연통시킨다.

그리고 상기 냉각수 유출 포트(32)는 상기 냉각수 유출구(12)에 설치되어 외부의 냉각수 회수원(미도시)과 각각 연결되어, 상기 냉각수 회수원(미도시)과 상기 제2공간(13)을 서로 연통시킨다.

상기 자동차용 전장 부품 케이스는 상기 냉각수 유입구(11)와 상기 냉각수 유출구(12)에 삽입되어 상기 제2공간(13)을 외부로부터 밀폐시키는 마개(33)를 더 포함할 수 있다. 상기 마개(33)의 역할에 대해서는 후술한다.

한편, 상기 냉각수 유입 포트(31)로 유입되는 냉각수는 상기 냉각수 유출 포트(32)로 유출되는 냉각수 보다 더 온도가 낮기 때문에, 상기 냉각수 유입구(11)에 가까운 지점에는 발열량이 상대적으로 많은 상기 전장 부품이 배치되고, 상기 냉각수 유출구(12)에 가까운 지점에는 발열량이 상대적으로 적은 상기 전장 부품이 위치하도록 하는 것이 열교환 효율을 높일 수 있어 바람직하다.

이하에서는 상기 제1커버(21)와 상기 제2커버(22)가 서로 호환되어 사용되는 방법에 대해 설명한다.

도 2를 참조하면, 자동차에서 공냉식 방식의 자동차용 전장 부품 케이스가 필요할 때, 상기 제2커버(22)가 상기 케이스 몸체(10)에 설치될 수 있다. 이 경우 상기 케이스 몸체(10)의 제2공간(13)에는 냉각수가 채워지고, 상기 마개(33)는 냉각수의 이동을 제한하기 위해 각각 상기 냉각수 유입구(11)와 상기 냉각수 유출구(12)를 차단한다. 따라서 상기 전장 부품으로부터 발생된 열은 상기 냉각수를 거쳐 상기 제2커버(22)를 통해 외부로 방출될 수 있다.

물론 상기 제2공간(13)에 냉각수가 채워지지 않고, 상기 제2커버(22)의 상기 제2공간(13)으로 향하는 면은 상기 인너 플레이트(40)와 직접 접촉될 수 있도록 할 수도 있다. 이 경우 상기 제2커버(22)의 타면과 인너 플레이트(40)와 접촉되는 부분은 서멀 구리스(thermal grease)가 도포될 수 있다.

다음으로 자동차에서 수냉식 방식의 자동차용 전장 부품 케이스가 필요할 때, 상기 제1커버(21)가 상기 케이스 몸체(10)에 설치될 수 있다. 이 경우 상기 제2공간(13)으로 상기 냉각수 유입구(11)를 통하여 외부로부터 유입된 냉각수는 상기 전장 부품으로부터 열을 흡수한 뒤 상기 냉각수 유출구(12)를 통해 외부로 유출된다.

이때는 상기 냉각수 유입 포트(31)와 상기 냉각수 유출 포트(32)가 각각 상기 냉각수 유입구(11)와 상기 냉각수 유출구(12)에 설치되어, 상기 냉각수 유입 포트(31)는 상기 냉각수 공급원(미도시)과 연결되고, 상기 냉각수 유출 포트(32)는 상기 냉각수 회수원(미도시)과 각각 연결된다.

추가적으로 자동차에서 수냉식 방식의 자동차용 전장 부품 케이스가 필요할 때에도 상기 제2커버(22)를 상기 케이스 몸체(10)에 설치될 수도 있다. 이 경우 상기 전장 부품의 냉각은 냉각수에 의한 냉각과 공기에 의한 냉각이 동시에 이루어져 상기 전장 부품의 냉각을 더욱 효율적으로 할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10:케이스 몸체 21:제1커버
22:제2커버 31:상기 냉각수 유입 포트
32:상기 냉각수 유출 포트 33:마개

Claims

전장 부품이 위치하는 제1공간과 상기 제1공간과 인접 배치되어 상기 전장 부품으로부터 발생하는 열이 전달되고 외부로 개구된 제2공간이 내부에 형성되고, 상기 제2공간은 상기 전장 부품을 냉각시키는 냉각수가 유출입하는 케이스 몸체; 및
상기 케이스 몸체에 설치되어, 상기 개구를 막아 상기 제2공간을 밀폐하는 커버를 포함하고,
상기 커버는,
상기 제2공간을 밀폐하는 제1커버와, 상기 제2공간을 밀폐하고 일면에는 표면적을 증가시키는 제1 냉각핀이 형성된 제2커버를 포함하고,
상기 제1커버와 상기 제2커버는 상호 호환 가능한 자동차용 전장 부품 케이스.
제1항에 있어서,
상기 커버는 알루미늄 또는 철로 만들어진 것을 특징으로 하는 자동차용 전장 부품 케이스.
제1항에 있어서,
상기 케이스 몸체는, 상기 제2공간으로 냉각수가 유입될 수 있는 냉각수 유입구와 상기 제2공간으로부터 냉각수가 유출될 수 있는 냉각수 유출구가 형성된 자동차용 전장 부품 케이스.
제3항에 있어서
상기 제2커버가 상기 케이스 몸체에 설치될 때,
상기 냉각수 유입구와 상기 냉각수 유출구에 삽입되어 상기 제2공간을 외부로부터 밀폐시키는 마개를 더 포함하는 자동차용 전장 부품 케이스.
제4항에 있어서,
상기 제2공간은 냉각수로 채워지는 것을 특징으로 하는 자동차용 전장 부품 케이스.
제1항에 있어서,
상기 커버의 테두리에 마련되어 상기 커버가 상기 케이스 몸체에 설치될 때, 상기 케이스 몸체에 의해 압착되는 제1실러를 더 포함하는 자동차용 전장 부품 케이스.
제1항에 있어서
상기 제1공간과 상기 제2공간은 상기 전장 부품이 안착되는 인너 플레이트에 의해 구획되는 자동차용 전장 부품 케이스.
제7항에 있어서,
상기 제2공간 방향으로 향하는 상기 인너 플레이트의 표면에는 제2냉각핀이 형성된 자동차용 전장 부품 케이스.
제1항에 있어서
상기 제2커버가 상기 케이스 몸체에 설치될 때, 상기 제2공간 방향으로 향하는 상기 제 2커버의 표면은 인너 플레이트와 접촉되는 자동차용 전장 부품 케이스.
제9항에 있어서
상기 제 2커버의 표면과 인너 플레이트와 접촉면에는 서멀 구리스(thermal grease)가 도포된 자동차용 전장 부품 케이스.