KR20180056200A - 엔진발전 전기자동차용 통합 발전 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차용 통합 발전 모듈에 관한 것으로, 발전모터; 내부에 수납홈을 가지며 상기 발전모터와 결합되는 하부커버; 상기 하부커버의 수납홈에 수납되는 저전압 컨버터(LDC) 모듈; 및 상기 저전압 컨버터(LDC) 모듈과 결합되는 발전용 인버터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔진발전 전기자동차용 통합 발전 모듈{INTEGRATED GENERATING MODULE FOR ENGINE GENERATING ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 엔진발전 전기자동차용 통합 발전 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진에 직결된 발전기에 발전용 인버터와 저전압컨버터를 효율적으로 배치하는 엔진발전 전기자동차용 통합 발전 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 친환경차에 대한 필요성이 대두되면서 순수배터리 전기자동차(BEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV), 수소연료전지 전기자동차(FCEV)의 기술개발이 급속히 발전하고 있다. 하지만, 순수 배터리 전기자동차는 주행거리가 짧다는 단점이 있고, 플러그인 하이브리드 전기자동차는 엔진과 모터, 연료탱크와 배터리 등 탑재해야 할 부품이 너무 많아 실효성이 떨어진다는 지적이 있으며, 수소연료전지 전기자동차의 경우 비싼 가격과 폭발의 위험성으로 인해 상용화가 늦게 진행되고 있다.
플러그인 하이브리드와 비슷한 구조의 전기자동차인 엔진발전 전기자동차에 대한 개발이 진행 중이다. 엔진발전 전기자동차의 경우 순수 전기자동차의 일충전 주행거리 제약을 극복하기 위해 소형엔진발전기를 탑재하는 것으로 엔진이 동력을 생성하여 바퀴를 구동하는 것이 아니라 엔진에 직결된 발전기를 구동시켜 전기를 생성하여 부족한 배터리 전력을 보조하거나 배터리를 충전하는 등의 역할을 한다.
발전용엔진의 경우 발전기가 배터리 동작전압 범위에 대응하면 되기 때문에 광범위한 운전점을 가질 필요가 없어 큰 사이즈를 요구하지 않는다. 따라서 구동용 엔진보다 작은 부피와 중량으로 전력을 발생할 수 있는 이점을 가진다.
엔진발전 전기자동차는 주전력원인 배터리, 모터의 토크와 속도를 제어하기 위한 구동인버터의 구조에 발전용 엔진과 발전모터, 발전모터에서 생성된 교류전력을 배터리 충전이나 구동 인버터에 직류로 공급하기 위해 발전용 인버터(Generator Control Unit, GCU)가 필요하며, 차량용 12V 전원을 발생하기 저전압 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter, LDC) 를 포함한다.
그러나, 순수 전기자동차에 비해 발전용 엔진, 발전모터, 발전기제어기가 추가되면서 전기 자동차의 부피를 증가시키는 문제점을 갖는다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 발전모터에 발전용 인버터와 저전압 DC-DC컨버터를 효율적으로 배치함으로써 공간 사용을 극대화시키고, 냉각을 위한 방열 구조를 간소화하는 전기자동차용 통합 발전 모듈을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 발전모터; 내부에 수납홈을 가지며 상기 발전모터와 결합되는 하부커버; 상기 하부커버의 수납홈에 수납되는 저전압 컨버터(LDC) 모듈; 및 상기 저전압 컨버터(LDC) 모듈과 결합되는 발전용 제어기(GCU);를 포함하는 전기 자동차용 통합 발전 모듈을 제공한다.
상기 저전압 컨버터(LDC) 모듈 케이스의 하부 개구부에 IGBT모듈과 저전압 컨버터(LDC) 베이스 플레이트가 상하에서 결합할 수 있다.
상기 IGBT모듈과 저전압 컨버터(LDC) 베이스 플레이트는 다수개로 이루어진 방열핀이 일정 간격을 두고 배열된 냉각모듈을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 발전 모터에 발전용 인버터와 저전압컨버터를 효율적으로 배치함으로써 공간 사용을 극대화시키고, 냉각을 위한 방열 구조를 간소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 통합 발전 모듈의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 저전압컨버터 모듈 케이스에 결합되는 냉각구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 IGBT모듈과 저전압컨버터 베이스 플레이트를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일시시예에 따른 전기자동차용 통합 발전 모듈의 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 통합 구동 모듈에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 통합 발전 모듈의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 저전압컨버터 모듈 케이스에 결합되는 냉각구조를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 IGBT모듈과 저전압컨버터 베이스 플레이트를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일시시예에 따른 전기자동차용 통합 발전 모듈의 구성도이다.
도 1 내지 도 4을 참조하면, 본 발명의 전기 자동차용 통합 발전 모듈은 발전 모터(10), 내부에 수납홈을 가지며 상기 발전 모터(10)와 결합되는 하부커버(20), 상기 하부커버(20)의 수납홈에 수납되는 저전압 컨버터(LDC) 모듈(30), 및 상기 저전압 컨버터(LDC) 모듈(30)과 결합되는 발전용 인버터(GCU, 40)를 포함하여 구성된다.
상기 모터(10) 상부에는 발전모터의 3상 입력단을 연결하기 위한 부스바(11)가 연결되어 있다.
상기 하부커버(20)는 발전모터(10)의 상부 빈공간과 결합되도록 같은 형상으로 이루질 수 있으며, 저전압 컨버터(LDC) 모듈(30)을 수납함으로써 전기 자동차의 부피를 줄일 수 있다.
상기 발전용 인버터 (GCU, 40) 케이스에 저전압 컨버터(LDC) 모듈(30)을 결합하고, 하부커버(20)를 발전용 인버터(GCU, 40)의 케이스에 결합시킨다.
상기 저전압 컨버터(LDC) 모듈 케이스(31)의 하부 개구부에 IGBT모듈(32)과 저전압 컨버터(LDC) 베이스 플레이트(33)가 상하에서 결합할 수 있다.
여기서, 상기 IGBT모듈(32)은 상기 IGBT의 저면에 고정되고 이면에는 전달된 열을 외부로 방출하기 위한 다수개로 이루어진 방열핀(34)이 일정 간격을 두고 배열된 제1 냉각모듈(35)이 구비되고, 상기 저전압 컨버터(LDC) 베이스 플레이트(33)도 다수개로 이루어진 방열핀(34)이 일정 간격을 두고 배열된 제2 냉각모듈(36)을 구비한다. 이때, 상기 방열핀(34)은 유선형, 직선형, 보스형 타입으로 형성하며, 이에 한정하지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 발전 모터 11: 부스바
20: 하부커버 30: 저전압 컨버터(LDC) 모듈
32: IGBT모듈 33: LDC 베이스 플레이트
34: 방열핀 35, 36: 냉각모듈
40: 발전용 인버터(GCU)

Claims (3)

  1. 발전모터;
    내부에 수납홈을 가지며 상기 발전모터와 결합되는 하부커버;
    상기 하부커버의 수납홈에 수납되는 저전압 컨버터(LDC) 모듈; 및
    상기 저전압 컨버터(LDC) 모듈과 결합되는 발전용 인버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합 발전 모듈.
  2. 제1항에서,
    상기 저전압 컨버터(LDC) 모듈 케이스의 하부 개구부에 IGBT모듈과 저전압 컨버터(LDC) 베이스 플레이트가 상하에서 결합하는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합 발전 모듈.
  3. 제1항에서,
    상기 IGBT모듈과 저전압 컨버터(LDC) 베이스 플레이트는 다수개로 이루어진 방열핀이 일정 간격을 두고 배열된 냉각모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 통합 발전 모듈.
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