KR20220089764A - 대용량 양방향 절연형 dc-dc 컨버터 어셈블리 및 냉각구조 - Google Patents

대용량 양방향 절연형 dc-dc 컨버터 어셈블리 및 냉각구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대용량 양방향 절연형 LDC 회로를 전력 흐름을 고려하여 패키징하여 부품을 공용화하고 내부 死공간을 최소화하기 위한 고전력밀도의 양방향 절연형 LDC 어셈블리 및 그 냉각구조에 관한 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 고전압단(30), 저전압단(40), 그리고 상기 고전압단과 저전압단 사이에 병렬로 연결된 강압회로(10) 및 승압회로(20)로 구성된 양방향 절연형 LDC 회로를 패키징한 LDC 어셈블리가 제공된다. 이 LDC 어셈블리는, 상기 고전압단, 상기 강압회로 중의 일부, 및 상기 승압회로를 포함하는 파워보드 서브어셈블리(100); 상기 강압회로 중의 변압기를 포함하는 변압기 서브어셈블리(200); 상기 강압회로 중의 일부를 포함하는 출력파워보드 서브어셈블리(300); 및 상기 저전압단에 포함된 EMC 필터를 포함하는 EMC필터 서브어셈블리(400)를 포함한다.

Description

대용량 양방향 절연형 DC-DC 컨버터 어셈블리 및 냉각구조 {Large capacity bidirectional insulating DC-DC converter assembly and cooling structure thereof}
본 발명은 대용량의 양방향 절연형 DC-DC 컨버터(LDC)에 관한 것으로, 구체적으로는, 승압 및 강압시의 전력의 흐름 및 냉각 효율을 고려하여 대용량 양방향 절연형 DC-DC 컨버터(LDC) 회로를 패키징한 LDC 어셈블리 및 여기에 적용된 냉각구조에 관한 것이다.
친환경 차량(HEV, PHEV, EV, FCV)에 내연기관의 알터네이터를 대체하여 적용되는 직류전원 공급장치인 LDC(Low-voltage DC-DC Converter)는 차량에서 고전압 배터리 전력(예를 들어, 180~450V)을 공급받아서 저전압 배터리(예를 들어, 12V)를 충전하거나 전장품에 필요한 전원을 공급해주는 필수 장치이다. LDC는 엔진의 부담을 덜어 연비를 높이며 증가하는 전장부하를 감당하기 위해 사용된다.
LDC 구성 부품은 크게 고전압측 전력 변환 부품, 저전압측 전력 변환 부품, 그리고 고전압과 저전압간 전력 전송 및 전기적 절연 기능을 담당하는 자성 부품으로 이루어진다.
종래의 LDC는 차량에 장착된 고전압배터리(HVB)로부터 전력을 공급 받아 내부 전력변환 과정을 거쳐 저전압(예를 들어 12V) 레벨로 전력을 출력하는 단방향 기능을 하고 있다.
최근 사용자 요구에 의해 차량 전장 부하가 증대(4kW 급) 되고 있으며, 저전압 배터리(예를 들어 12V) 전원으로부터 고전압측으로의 전력 전송도 가능한 양방향 LDC가 요구되고 있는 추세이다. 즉, 기존의 단방향 LDC의 기능인 고전압측에서 저전압측으로의 전력 전송(buck, 강압)뿐 아니라, 저전압측에서 고전압측으로의 전력 전송(boost, 승압)도 가능한 양방향 LDC가 요구되고 있다.
이러한 양방향 LDC를 차량에 적용시에, 승압 및 강압형 LDC를 각각 별도로 차량에 장착하는 방법을 이용할 수 있으나, 다른 방법으로, 냉각유로만을 공용화 하는 적층형 구조를 취하는 것이 일반적이다. 이러한 경우, 차량에서 두 장치를 장착하기 위한 공간과 각종 인터페이스 부품들이 필요하며, 하나의 패키지로 구현되어 있더라도 내부의 死공간을 활용하기 어려운 구조를 이루게 된다.
상술한 것과 같이 최근 사용자의 요구에 의한 차량 전장 부하량의 증가에 따라 기존의 절연형 단방향 LDC(강압형)의 대용량화가 필요하며, 저전압 전력(예를 들어 12V 배터리)을 고전압단으로 전송하는 부스트 기능을 갖춘 LDC(승압형)가 추가로 요구되고 있다. 이러한 승압 기능과 강압 기능을 갖춘 LDC가 차량에 적용되는 경우, 여느 전동화 차량용 전장품과 마찬가지로 고전력밀도의 패키지 기술이 요구된다.
본 발명의 목적은 대용량 양방향 절연형 LDC 회로를 전력 흐름을 고려하여 패키징하여 부품을 공용화하고 내부 死공간을 최소화함으로써 고전력밀도의 양방향 절연형 LDC 어셈블리를 실현하고자 함이다.
본 발명의 다른 목적은 대용량 양방향 절연형 LDC 회로의 패키징에 냉각 효율이 최적화된 냉각구조를 포함시켜 고전력밀도의 양방향 절연형 LDC 어셈블리를 실현하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 한 특징에 따르면, 고전압단, 저전압단, 그리고 상기 고전압단과 저전압단 사이에 병렬로 연결된 강압회로 및 승압회로로 구성된 양방향 절연형 LDC 회로를 패키징한 LDC 어셈블리가 제공된다. 이 LDC 어셈블리는, 상기 고전압단, 상기 강압회로 중의 일부, 및 상기 승압회로를 포함하는 파워보드 서브어셈블리; 상기 강압회로 중의 변압기를 포함하는 변압기 서브어셈블리; 상기 강압회로 중의 일부를 포함하는 출력파워보드 서브어셈블리; 및 상기 저전압단에 포함된 EMC 필터를 포함하는 EMC필터 서브어셈블리를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 LDC 어셈블리의 냉각구조가 제공된다. 이 냉각구조는, 냉각액이 상기 출력파워보드 서브어셈블리의 강압회로의 BtB 스위치를 냉각하도록 흐르는 제1냉각유로; 상기 제1냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 변압기 서브어셈블리의 강압회로의 변압기를 냉각하도록 흐르는 제2냉각유로; 상기 제2냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 파워보드 서브어셈블리의 강압회로를 냉각하도록 흐르는 제3냉각유로; 상기 제3냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 파워보드 서브어셈블리의 승압회로를 냉각하도록 흐르는 제4냉각유로; 및 상기 제4냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 출력파워보드 서브어셈블리의 강압회로의 스위치 소자를 냉각하도록 흐르는 제5냉각유로를 포함한다.
본 발명의 구성 및 작용은 이후에 도면과 함께 설명하는 구체적인 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명에 따르면 부품 공용화 및 사이즈 최소화를 통해 부품 종수 축소, 재료비 절감 등의 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로, 고전압단, 저전압단, 냉각 유로와 하우징, 제어회로를 공통으로 사용하므로 차량 내 제품 실장 공간(주로 엔진룸)을 확보할 수 있고, 제품의 무게를 줄일 수 있다. 또한 차량과 제품을 연결하는 전선(고전압, 저전압, 신호선)을 줄일 수 있으며 제어 변수도 줄어들어 차량 관점에서 얻는 이점이 많다. 또한, 고/저전압단의 필터, PCB 등을 공용으로 사용하여 비용과 공간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대용량 양방향 절연형 LDC의 회로도이다.
도 2는 도 1의 LDC 회로의 서브어셈블리 구성도이다.
도 3은 서브어셈블리들을 조립하여 패키징한 LDC 어셈블리를 나타낸다.
도 4는 도 3의 어셈블리에서의 강압회로(10), 승압회로(20), 고전압단(30), 저전압단(40)의 위치를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 LDC 어셈블리의 강압모드에서의 전력 흐름을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 LDC 어셈블리의 승압모드에서의 전력 흐름을 나타낸다.
도 7은 LDC 어셈블리를 하우징에 내장하여 제작한 LDC 모듈의 외관도이다.
도 8은 LDC 모듈의 냉각 구조를 설명하기 위하여 냉각유로를 나타낸 것이다.
도 9는 LDC 모듈의 상면의 냉각유로를 나타낸다.
도 10은 LDC 모듈의 하면의 냉각유로를 나타낸다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 이하 첨부된 도면과 함께 상세하게 기술된 바람직한 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에 기술된 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 실시예는 단지 본 발명을 완전하게 개시하며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명은 청구항의 기재 내용에 의해 정의되는 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한 명세서에 사용된 '포함한다(comprise, comprising 등)'라는 용어는 언급된 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용된 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 실시예의 설명에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대용량 양방향 절연형 LDC(Low-voltage DC-DC Converter)의 회로도이다. 도 1의 회로도에서 주요 기능부가 네 개의 블록(10, 20, 30, 40)으로 구획되어 있다(즉, 기능적 구획).
먼저, 전반적인 회로 구성을 설명한다. 차량용 고전압 배터리 HV가 포함된 고전압단(30)으로부터 인가된 고전압은 강압회로(10)를 통해 강압되어 우측에 표시된 저전압단(40)의 배터리 LV(예를 들어 12V)로 제공된다. 반대로 저전압단(40)의 배터리 LV로부터 인가된 저전압은 승압회로(20)를 통해 승압되어 고전압단(30)의 배터리 HV로 제공된다.
이 실시예의 대용량 양방향 절연형 DC-DC 컨버터는 고전압단(30)과 저전압단(40)이 공용 회로로 구성되고, 그 사이에 두 개의 독립적인 강압회로(10)와 승압회로(20)가 병렬로 구성되어 있다. 강압회로(10)는 능동 클램프 포워드 컨버터(Active Clamp Forward Converter) 회로(이하, 포워드컨버터 회로)이며, 승압회로(20)는 능동 클램프 플라이백 컨버터(Active Clamp Flyback Converter) 회로(이하, 플라이백컨버터 회로)이다.
먼저, 공용으로 사용되는 주요 회로부품을 설명하면 다음과 같다.
- 고전압단(30)
HV: 차량용 고전압 배터리(예를 들어 180~450V)
CY1, CY2: 고전압단 Y-CAP(노이즈 필터링을 위해 각 전력선로와 그라운드 사이에 연결되는 커패시터)
CM: 고전압단 CM FILTER(인덕터)
Ci: 고전압단 DC FILTER(커패시터)
CS1: 고전압단 전류센서(홀센서 사용)
- 저전압단(40)
LV: 차량용 저전압 배터리(예를 들어 12V)
Co: 저전압단 DC FILTER(커패시터)
CS2: 저전압단 전류센서(홀센서 사용). 상기 고전압단 전류센서 CS1과 함께 전류센서 CS2는 승압/강압 각 모드에서 전류를 모니터링하고 과전류 발생시 고장신호를 발생하여 동작 정지를 결정하기 위한 센서이다. CS2는 또한 저전압단의 전류를 일정하게 유지하기 위해서도 사용된다.
BtB: 저전압단 분리를 위한 양방향 Back-to-Back 스위치 소자
EMC FILTER: 대전류가 흐르는 저전압단의 EMC FILTER(전자기파 필터)
다음, 강압회로(10)와 승압회로(20)의 주요 부품을 설명하면 다음과 같다.
- 강압회로(10)
CT: 강압회로(10)의 입력부인 고전압단의 전류제어를 위하여 전류값을 전압으로 변환하여 감지하기 위한 전류센서. 전류트랜스포머(current transformer)로 구현.
CL1: 변압기 전압 제한용 커패시터(클램프 커패시터)
Q_HSMN, Q_HSCL: 고전압단 스위치 소자
TR1: 고전압단 1개 입력(1차, Primary)과 저전압단 2개 출력(2차, 3차; Secondary, Tertiary)을 가진 절연 변압기(트랜스포머)
Q_ST, Q_SB: 저전압단의 대전류형 스위치 소자
Lo: 출력전류 필터용 인덕터
- 승압회로(20)
CL2: 변압기 전압 제한용 커패시터(클램프 커패시터)
Q_LSMN, Q_LSCL: 저전압단 스위치 소자
TR2: 각각 1개의 입력(1차)과 출력(2차)을 갖는 변압기
D1: 출력단 정류용 다이오드
강압회로(10)는 위에서 언급한 것과 같이 포워드컨버터 회로로 구성하였다. HV를 입력으로 LV를 출력으로 사용하는 포워드 컨버터는 고전압단 스위치 소자(Q_HSCL, Q_HSMN)를 번갈아 스위칭하며 HV의 전기에너지를 LV로 전달한다. HV와 LV는 전압의 차이가 매우 크기 때문에 일반적인 직류-직류 변환장치와 같이 Duty(=스위치가 켜져 있는 시간)를 조절해서 원하는 출력전압을 얻는 데 한계가 있다. 이러한 입출력 전압의 큰 차이를 극복하고 전기적으로 절연을 하기 위해 필요한 소자가 변압기 TR1이다. 변압기 TR1은 HV-LV 전압차와 Duty 가변 한계치를 고려하여 1차(primary) 권선과 2차(secondary), 3차(tertiary) 권선의 비율을 결정한다. 고전압단의 스위치 소자 Q_HSMN, Q_HSCL가 동작하면 변압기의 2차/3차단에서 AC 형태의 사각파가 출력되는데, 이를 저전압단 대전류형 스위치 소자 Q_ST, Q_SB가 정류시킨다. 이 저전압단 스위치 소자 Q_ST, Q_SB는 포워드 컨버터에서 사용되던 기존의 정류다이오드를 MOSFET 등의 반도체소자로 교체하여 출력 전류가 큰 상황에서도 효율 감소를 줄이고자 사용된 것이다. 이로써 친환경 자동차에서 중요한 요소인 고효율을 만족할 수 있다. 정류된 출력전압은 이후, 출력 인덕터(Lo)와 출력 커패시터(Co)의 필터링 작용에 의해 일정한 안정적인 출력전압으로 유지된다.
승압회로(20)는 위에서 언급한 것과 같이 플라이백 컨버터 회로로 구성하였다. LV를 입력으로 HV를 출력으로 사용하는 플라이백 컨버터는 저전압단 스위치 소자 Q_LSCL, Q_LSMN을 번갈아 스위칭하며 LV의 전기에너지를 HV로 전달한다. LV와 HV는 전압의 차이가 매우 크기 때문에 강압회로와 마찬가지로 변압기 TR2가 필요하며, 변압기 TR2의 권선 비율이 미리 설계되어야 한다. 저전압단의 스위치 소자 Q_LSCL, Q_LSMN이 동작하면 변압기 TR2의 2차 권선(secondary)에서 AC 형태의 사각파가 출력되는데, 이를 고전압단과의 사이에 연결된 정류 소자인 다이오드 D1이 정류한다. 이후, 출력 커패시터 Ci가 출력전압을 필터링하여 일정한 안정적인 출력전압이 유지되도록 만든다.
도 2는 도 1의 대용량 양방향 절연형 LDC 회로의 패키지(어셈블리) 구성을 위해 승압 및 강압시 전력의 흐름과 냉각 효율을 고려한 부품 배치를 위해 도 1의 회로에서 부품들을 물리적으로 구획한 것이다. 그리고 도 3은 도 2와 같이 물리적으로 구획된 각 서브어셈블리를 조립하여 패키징한 LDC 어셈블리를 나타낸다.
물리적으로 구획된 각 서브어셈블리는,
고전압단(30), 강압회로(10) 중 일부(변압기 TR1의 1차측에 있는 전류센서 CT, 클램프 커패시터 CL1, 고전압단 스위치 소자 Q_HSMN, Q_HSCL), 및 승압회로(20)를 포함하는 파워보드 서브어셈블리(100);
강압회로(10) 중의 변압기 TR1과 인덕터 Lo를 포함하는 변압기 서브어셈블리(200);
강압회로(10) 중의 변압기 TR1의 2차 측에 있는 출력부(저전압단)의 대전류 스위치 소자 Q_ST, Q_SB와 저전압단 DC FILTER 커패시터 Co 및 BtB 스위치를 포함하는 출력파워보드 서브어셈블리(300); 및
강압모드에서의 출력부(저전압단) 노이즈 필터링 및 승압모드에서의 입력부인 저전압단에서의 스위칭 노이즈 차단 기능을 하는 EMC 필터를 포함하는 EMC필터 서브어셈블리(400)를 포함한다.
여기서, 승압/강압 각 모드에서 전류를 모니터링하고 과전류 발생시 고장신호를 발생하여 동작 정지를 결정하기 위한 센서인 전류센서(고전압단 전류센서 CS1 및 저전압단 전류센서 CS2)는 EMC필터 서브어셈블리(400)에 포함시킬 수도 있고, 별도의 단품으로서 전류센서 서브어셈블리(500)를 구성할 수도 있다.
이들 각 서브어셈블리를 조립하여 도 3과 같은 하나의 대용량 양방향 절연형 LDC 어셈블리가 구성된다. 도 3에서 보드 형태 또는 단품 형태로 제작된 서브어셈블리(100, 200, 300, 400, 500)들을 소정의 기구물(스크류, 리벳, 버스바 등)을 이용해 연결하고 와이어 솔더링 등을 하여 LDC 어셈블리를 제작한다. 이로써, 승압 및 강압시의 효율적인 전력 흐름과 우수한 냉각 성능을 반영할 수 있다.
도 4는 도 1에 나타낸 기능 블록인 강압회로(10), 승압회로(20), 고전압단(30), 저전압단(40)이 상기 도 3의 조립체(어셈블리)에서 어디에 위치하는지를 설명하기 위한 것이다.
강압회로(10)는 파워보드 서브어셈블리(100), 변압기 서브어셈블리(200), 및 출력파워보드 서브어셈블리(300)에 나뉘어 구성되는데, 구체적으로, 강압회로(10)의 변압기 TR1 1차측의 스위칭부와 승압회로는 파워보드 서브어셈블리(100)에 구성되고, 변압기 TR1과 인덕터 Lo는 변압기 서브어셈블리(200)에 구성되고, 변압기 TR1의 2차측의 출력 스위칭부는 출력파워보드 서브어셈블리(300)에 구성된다.
승압회로(20)는 파워보드 서브어셈블리(100)에 구성된다(도 4의 상부).
고전압단(30)은 전체가 파워보드 서브어셈블리(100)에 구성된다(도 4의 우하부). 이와 같이, 승압/강압형(양방향) LDC에 하나의 고전압단(30) 회로를 구성하여 공용화를 추구하였다. 즉, 하나의 파워보드 서브어셈블리(100)를 다양한 사양의 LDC 모듈에 공용으로 사용할 수 있다(다른 서브어셈블리도 마찬가지임).
저전압단(40)의 DC FILTER 커패시터 Co와 BtB 스위치는 출력파워보드 서브어셈블리(300)에 구성되고, EMC 필터는 (관련 부품들과 함께) EMC필터 서브어셈블리(400)에 구성된다. 그리고 전류센서 CS1, CS2는 (관련 부품들과 함께) 전류센서 서브어셈블리(500)에 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 LDC 어셈블리의 강압모드의 전력 흐름을 나타낸다. 고전압 배터리 전압(HV)이 파워보드 서브어셈블리(100)의 고전압단의 CM 필터로 인가되어(여기서 고전압단의 CM Filter, DC Filter, Y-CAP 등의 필터류는 고전압단에 유입되거나 고전압단에서 방출되는 노이즈를 차단하는 역할을 함), 능동 클램프 포워드 컨버터(강압회로의 1차측)를 통해 화살표 방향으로 변압기 서브어셈블리(200)의 변압기와 인덕터, 그리고 출력파워보드 서브어셈블리(300)의 동기 정류회로(synch. rectifier)(강압회로의 2차측)에서 정류되어 저전압으로 변환되어 BtB 스위치 및 EMC필터 서브어셈블리(400)를 지나 저전압으로 출력(LV OUT)된다.
도 6은 본 발명에 따른 LDC 어셈블리의 승압모드의 전력 흐름을 나타낸다. 저전압 배터리 전압(LV)이 EMC필터 서브어셈블리(400)로 입력되어 저전압단의 스위칭 노이즈가 유출되지 않도록 필터링된 후 출력파워보드 서브어셈블리(300) 중의 BtB 스위치를 통해 바로 옆의 파워보드 서브어셈블리(100)의 승압회로(능동 클램프 플라이백 컨버터)의 스위칭 소자, 변압기, 정류다이오드를 거쳐 전력변환되어 파워보드 서브어셈블리(100)의 고전압단을 통해 고전압으로 출력(HV OUT)된다.
도 7은 이상에서 설명한 LDC 어셈블리를 하우징에 내장하여 제작한 LDC 모듈의 외관을 나타낸다. LDC 모듈은 발열 부품을 많이 포함하므로 하우징에 설치된 Inlet에 냉각액(냉각수, 냉매)을 투입하여 하우징 내 소정 경로로 마련된 냉각 유로를 통해 냉각액이 흐르도록 하여 LDC 어셈블리를 냉각하고 Outlet을 통해 냉각액을 배출한다. 앞에서, 본 발명의 대용량 양방향 절연형 LDC 회로의 패키지(어셈블리) 구성의 동기는 승압 및 강압시 전력의 효율적 흐름과 함께 냉각 효율을 고려한 것이라는 언급을 한 바 있다.
도 8은 본 발명에 따른 LDC 어셈블리를 하우징에 내장하여 제작된 LDC 모듈의 냉각 구조를 설명하기 위한 것이다. 도 9는 LDC 모듈의 상면을, 도 10은 하면을 나타낸다.
본 발명에 따른 대용량의 승/강압형(앙방향) 절연형 LDC 모듈의 냉각을 위해 도 8과 같이 냉각유로를 설계하였다. 먼저, Inlet을 통해 유입된 냉각액은 ① 출력파워보드 서브어셈블리(300)의 발열부품인 BtB 스위치(저전압단 분리를 위한 양방향 Back to Back 스위치)를 냉각시키기 위하여 냉각유로를 통해 흐른다. 이후 냉각액은 ② 변압기 서브어셈블리(200)를 지나가는 냉각유로를 통해 변압기(및 인버터)를 냉각시키고(도 10 참조) 이어서 파워보드 서브어셈블리(100)의 ③ 강압회로(하부 표시부)와 ④ 승압회로(상부 표시부)를 순차적으로 냉각시킨 뒤, ⑤ LDC 모듈 하우징의 하면에 위치한 냉각유로를 통해 최종적으로 출력파워보드 서브어셈블리(300) 내 강압회로의 저전압단 대전류형 스위치를 냉각시킨 후 ⑥ Outlet을 통해 빠져 나간다. 이러한 냉각유로 구성을 통해 승압형 및 강압형의 양방향 LDC의 회로부품들을 연속적으로 냉각시켜 우수한 냉각 효과를 얻을 수 있다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다. 또한 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 고전압단, 저전압단, 그리고 상기 고전압단과 저전압단 사이에 병렬로 연결된 강압회로 및 승압회로로 구성된 양방향 절연형 LDC 회로를 패키징한 LDC 어셈블리가,
    상기 고전압단, 상기 강압회로 중의 일부, 및 상기 승압회로를 포함하는 파워보드 서브어셈블리;
    상기 강압회로 중의 변압기를 포함하는 변압기 서브어셈블리;
    상기 강압회로 중의 일부를 포함하는 출력파워보드 서브어셈블리; 및
    상기 저전압단에 포함된 EMC 필터를 포함하는 EMC필터 서브어셈블리를 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파워보드 서브어셈블리에 포함된 상기 강압회로 중의 일부는
    변압기의 1차측에 위치한 고전압단 스위치 소자를 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 파워보드 서브어셈블리에 포함된 상기 강압회로 중의 일부는
    변압기의 1차측에 위치한 전류트랜스포머 및 클램프 커패시터를 추가로 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변압기 서브어셈블리는
    강압회로의 인덕터를 추가로 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 출력파워보드 서브어셈블리에 포함된 상기 강압회로 중의 일부는
    변압기의 2차 측에 있는 출력부 스위치 소자 및 BtB 스위치를 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서, 고전압단 전류센서 및 저전압단 전류센서를 포함하는 전류센서 서브어셈블리를 추가로 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서, 상기 EMC필터 서브어셈블리는
    고전압단 전류센서 및 저전압단 전류센서를 추가로 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 강압회로는 능동 클램프 포워드 컨버터(Active Clamp Forward Converter) 회로이고,
    상기 승압회로는 능동 클램프 플라이백 컨버터(Active Clamp Flyback Converter) 회로인 양방향 절연형 LDC 어셈블리.
  9. 제1항에 기재된 LDC 어셈블리를 냉각하는 냉각구조가,
    냉각액이 상기 출력파워보드 서브어셈블리의 강압회로의 BtB 스위치를 냉각하도록 흐르는 제1냉각유로;
    상기 제1냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 변압기 서브어셈블리의 강압회로의 변압기를 냉각하도록 흐르는 제2냉각유로;
    상기 제2냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 파워보드 서브어셈블리의 강압회로를 냉각하도록 흐르는 제3냉각유로;
    상기 제3냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 파워보드 서브어셈블리의 승압회로를 냉각하도록 흐르는 제4냉각유로; 및
    상기 제4냉각유로에서 나온 냉각액이 상기 출력파워보드 서브어셈블리의 강압회로의 스위치 소자를 냉각하도록 흐르는 제5냉각유로를 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리 냉각구조.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2냉각유로를 흐르는 냉각액은 상기 강압회로 중의 인덕터를 추가로 냉각하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리 냉각구조.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제5냉각유로는 상기 출력파워보드 서브어셈블리의 하부를 지나가는 양방향 절연형 LDC 어셈블리 냉각구조.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1냉각유로로 냉각액이 투입되는 인렛과, 상기 제5냉각유로로부터 냉각액이 배출되는 아웃렛을 추가로 포함하는 양방향 절연형 LDC 어셈블리 냉각구조.
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