WO2022149834A1 - 컨버터 - Google Patents

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WO2022149834A1
WO2022149834A1 PCT/KR2022/000107 KR2022000107W WO2022149834A1 WO 2022149834 A1 WO2022149834 A1 WO 2022149834A1 KR 2022000107 W KR2022000107 W KR 2022000107W WO 2022149834 A1 WO2022149834 A1 WO 2022149834A1
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WO
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disposed
electronic component
straight part
circuit board
printed circuit
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/000107
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English (en)
French (fr)
Inventor
김기동
김의종
채형준
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Publication date
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Priority to JP2023540937A priority patent/JP2024501776A/ja
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    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K7/209—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
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    • H05K7/20327—Accessories for moving fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
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    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20936—Liquid coolant with phase change

Definitions

  • This embodiment relates to a converter.
  • engine electric devices starter, ignition device, charging device
  • lighting devices are common. .
  • a hybrid electric vehicle regardless of soft or hard type, is equipped with a DC-DC converter (Low Voltage DC-DC Converter) for supplying an electric load (12V).
  • the DC-DC converter which acts as a generator (alternator) of a general gasoline vehicle, supplies a voltage of 12V for the electric load by reducing the high voltage of the main battery (usually a high-voltage battery of 144V or more).
  • a DC-DC converter refers to an electronic circuit device that converts DC power of a certain voltage to DC power of another voltage, and is used in various fields such as TV sets and automotive electronics.
  • the converter may be contoured by the housing.
  • One or more electronic components for driving are disposed inside the housing.
  • the electronic component there is a printed circuit board on which a plurality of devices are mounted. Elements disposed on the printed circuit board generate heat by driving. The generated heat causes an overload of each electronic component, which may cause a failure in the setting function and cause a malfunction. Accordingly, a structure or means for heat dissipation of components in the converter is required.
  • the present invention has been proposed to improve the above problems, and an object of the present invention is to provide a converter capable of improving heat dissipation efficiency by improving the structure.
  • the converter according to the present embodiment includes a housing including an internal space; a printed circuit board disposed in the inner space; a first electronic component disposed on an upper surface of the printed circuit board; a second electronic component disposed on a lower surface of the printed circuit board; and a heat dissipation space disposed in the housing, wherein the first electronic component is disposed to overlap the heat dissipation space in a first direction, and the second electronic component includes the heat dissipation space and a second direction perpendicular to the first direction. are arranged to overlap.
  • the first direction may be a vertical direction
  • the second direction may be a direction parallel to the printed circuit board.
  • a first heat-conducting layer may be disposed between the upper surface of the heat dissipation space and the lower surface of the printed circuit board.
  • a groove may be disposed on the bottom surface of the inner space to be more recessed than other regions, and to accommodate the second electronic component.
  • a second heat-conducting layer may be disposed between the inner surface of the groove and the outer surface of the second electronic component.
  • the second heat-conducting layer may include a side portion disposed between a side surface of the second electronic component and an inner surface of the groove, and a lower surface portion disposed between a lower surface of the second electronic component and a bottom surface of the groove.
  • It is disposed in the heat dissipation space and may include a refrigerant pipe through which a refrigerant flows.
  • the refrigerant pipe includes a first straight part having a refrigerant inlet at one end, a refrigerant outlet at one end and a second straight part parallel to the first straight part, and the first straight part and the second straight part and a connection part perpendicular to the first straight part and the second straight part.
  • the second electronic component may be provided in plurality, some of which are arranged along a first row parallel to the first straight part, and some of the second electronic components are arranged along a second row parallel to the second straight part.
  • a converter includes a printed circuit board; a first electronic component disposed on an upper surface of the printed circuit board; a second electronic component disposed on a lower surface of the printed circuit board; and a refrigerant pipe disposed to be spaced apart from a lower surface of the printed circuit board, wherein the refrigerant pipe has a first straight part, a second straight part parallel to the first straight part, and the first straight part and the first straight part and a connection part connecting two straight parts, wherein the first electronic component is disposed to overlap the first straight part, the second straight part, and the connection part in a direction perpendicular to the printed circuit board, and the second electronic component is disposed between the first straight part and the second straight part.
  • the first electronic component and the second electronic component disposed on both sides of the printed circuit board form an optimal heat dissipation structure with the refrigerant tube, there is an advantage in that heat dissipation efficiency can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a lower surface of a converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a plan view showing a top surface of a converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating a top surface of a converter in which a cover and a printed circuit board are excluded according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a plan view showing the top surface of the converter according to the embodiment of the present invention is excluded.
  • FIG. 7 is a plan view showing a lower surface of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a heat dissipation structure in a converter according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 3;
  • the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "At least one (or one or more) of A and (and) B, C", it is combined as A, B, C It may contain one or more of all possible combinations.
  • a component is described as 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also the component It may also include cases where it is 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the and another element.
  • upper (above) or lower (lower) is not only when the two components are in direct contact with each other, but also also also includes cases in which one or more other components are formed or disposed between two components.
  • up (up) or down (down) it may include the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the exterior of a converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a lower surface of the converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view of the converter according to an embodiment of the present invention. It is a plan view showing a top surface
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a converter according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a plan view showing a top surface of the converter except for a cover and a printed circuit board according to an embodiment of the present invention
  • 6 is a plan view showing a top surface of the converter from which a cover is excluded according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a plan view showing a lower surface of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention
  • FIG. It is a cross-sectional view of the heat dissipation structure in the converter according to the embodiment
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 3 .
  • the converter 10 may have an outer shape formed by the housing 100 .
  • An inner space 101 may be formed in the housing 100 to place components for driving the converter 10 .
  • a cover 190 is coupled to the upper surface of the housing 100 and may cover the upper surface of the inner space 101 .
  • Screw holes are formed in the housing 100 and the cover 190 to allow screws to pass therethrough, respectively, and the housing 100 and the cover 190 may be screw-coupled to each other.
  • a sealing member for sealing the inner space 101 may be disposed between the housing 100 and the cover 190 .
  • a connector module 200 may be disposed on a side surface of the housing 100 .
  • the connector module 200 is disposed on a side surface of the housing 100 and may be exposed to the outside. At least a portion of the connector module 200 may be disposed in the housing 100 and may be electrically connected to a printed circuit board 120 to be described later.
  • the connector module 200 electrically connects the converter 10 and a battery (not shown), and the converter 10 and a load, and power provided from the battery may be converted in the converter 10 .
  • the converted power may be applied to the load.
  • the high voltage power applied from the battery may be converted in the converter 10
  • the low voltage power may be applied to the load. Accordingly, a configuration for applying power to the converter 10 through the connector module 200 or a configuration for applying power from the converter 10 may be connected.
  • the connector module 200 includes an integral configuration disposed on the outer surface of the housing 10 in order to electrically and physically connect the external terminals related to the driving of the converter 10 .
  • the connector module 200 may include a bracket, a pin 210 accommodated in the bracket, and a bus bar 220 electrically connecting the pin 210 and the printed circuit board 120 .
  • the converter 10 may include a refrigerant pipe 300 .
  • the refrigerant pipe 300 may be coupled to the housing 100 .
  • a heat dissipation space 110 may be formed in the housing 100 to accommodate the refrigerant pipe 300 .
  • At least a part of the refrigerant pipe 300 may be disposed in the heat dissipation space 110 , and the other part may protrude to the outside of the heat dissipation space 110 to be exposed to the outside.
  • an arrangement area of the heat dissipation space 110 may protrude downward than other areas.
  • an arrangement area of the heat dissipation space 110 may be partitioned from other areas.
  • the heat dissipation space 110 in the housing 100 may have a partition wall shape surrounding the refrigerant pipe 300 .
  • the refrigerant pipe 300 has a flow path 301 formed therein so that the refrigerant flows, a refrigerant inlet 310 for introducing the refrigerant into the flow path 301 is disposed at one end, and the flow path 301 is disposed at the other end.
  • a refrigerant discharge unit 320 through which the refrigerant circulated is disposed.
  • the refrigerant pipe 300 may be formed in a metal pipe shape. Heat exchange is performed by the refrigerant circulated along the flow path 301 so that the converter 10 can radiate heat.
  • the refrigerant pipe 300 and the housing 100 may be integrally formed by gravity casting.
  • the refrigerant pipe 300 includes a first straight part 302 and a second straight part 306 disposed parallel to each other, and a connection part connecting the first straight part 302 and the second straight part 306 .
  • the connection part 304 may be disposed perpendicular to the first straight part 302 and the second straight part 304 .
  • a connection region between the connection part 304 and the first straight part 302 and a connection region between the connection part 304 and the second straight part 306 may have a bent shape.
  • the refrigerant inlet 310 may be disposed at one end of the first straight part 302
  • the refrigerant outlet 320 may be disposed at one end of the second straight part 306 .
  • the partition wall of the heat dissipation space 110 is formed to surround the first straight part 302 , the second straight part 306 , and the connecting part 304 disposed in the housing 100 , and the first straight part 302 . ) and a connection region of the connection part 304 , and a connection region of the second straight part 306 and the connection part 304 may be exposed to the space within the housing 100 .
  • At least one electronic component for driving the converter 10 may be disposed in the inner space 101 .
  • the electronic component may include a printed circuit board 120 , a first electronic component 122 , and a second electronic component 130 .
  • the printed circuit board 120 is formed in a plate shape and may be disposed in the inner space 101 .
  • An upper surface of the printed circuit board 120 may be disposed to face the cover 190 , and a lower surface of the printed circuit board 120 may be disposed to face a bottom surface of the inner space 101 .
  • a plurality of electronic components may be disposed on both surfaces of the printed circuit board 120 .
  • the first electronic component 122 may be disposed on an upper surface of the printed circuit board 120
  • the second electronic component 130 may be disposed on a lower surface of the printed circuit board 120 .
  • the first electronic component 122 may be disposed on the upper surface of the printed circuit board 120 .
  • the first electronic component 122 may include a FET device.
  • the first electronic component 122 is provided in plurality, and may be mounted on the printed circuit board 120 .
  • the plurality of first electronic components 122 may be arranged in a plurality of groups by forming one group of four each.
  • the four first electronic components 122 in a single group may be respectively disposed in a corner area. Each group may be spaced apart from each other.
  • the first electronic component 122 may be disposed to overlap the refrigerant pipe 300 in an up-down direction (a first direction).
  • the first electronic component 122 may be disposed to vertically overlap with the first straight part 302 and the second straight part 306 .
  • the first electronic component 122 includes six groups, three groups are disposed to overlap the first straight part 302 in the vertical direction, and the remaining three groups include the second straight part It may be disposed to overlap with the 306 in the vertical direction.
  • a lower surface of the printed circuit board 120 may be in contact with the outer surface of the heat dissipation space 110 .
  • a first heat-conducting layer 129 may be disposed between the lower surface of the printed circuit board 120 and the upper surface of the heat dissipation space 110 . Under the interposition of the first heat-conducting layer 129 , the lower surface of the printed circuit board 120 and the upper surface of the heat dissipation space 110 may contact each other.
  • the first heat-conducting layer 129 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may transmit driving heat of the first electronic component 122 to the heat dissipation space 110 .
  • An upper surface of the heat dissipation space 110 on which the first heat-conducting layer 129 is disposed may be a flat surface.
  • the second electronic component 130 may be disposed on a lower surface of the printed circuit board 120 .
  • the second electronic component 130 may include an inductor for obtaining inductance.
  • the second electronic component 130 is provided in plurality and may be mounted on the lower surface of the printed circuit board 120 .
  • the second electronic component 130 forms one row of three each, and six of them may be disposed in the inner space 101 .
  • the six second electronic components 130 include a 2-1 electronic component 131, a 2-2 electronic component 132 and a 2-3 electronic component 133 forming a first row, and a second It may include the 2-4th electronic component 134, the 2-5th electronic component 135, and the 2-6th electronic component 136 which form a column.
  • Each of the second electronic components 130 may be disposed to be spaced apart from each other.
  • a groove 102 to which the second electronic component 130 is coupled may be formed in the bottom surface of the inner space 101 .
  • the groove 102 may be formed to correspond to the cross-sectional shape of the second electronic component 130 , and a portion of the bottom surface of the inner space 101 may be recessed downward than other regions.
  • a portion of the second electronic component 130 may be accommodated in the groove 102 , and another portion may be disposed to protrude outside the groove 102 .
  • An upper region of the second electronic component 130 protruding to the outside of the groove 102 may be coupled to the printed circuit board 120 .
  • a protrusion 107 protruding downward from other regions may be disposed in a region corresponding to the groove 102 formation region on the lower surface of the housing 100 .
  • the protrusion 107 may be disposed to horizontally overlap with the area of the heat dissipation space 110 protruding from the lower surface of the housing 100 .
  • the second electronic component 130 may include a core and a coil disposed in the core.
  • the core may be disposed in the groove 102 , and the coil may be exposed upwardly of the core to be electrically connected to the printed circuit board 120 .
  • At least a portion of the second electronic component 130 is disposed to overlap the refrigerant pipe 300 in a horizontal direction.
  • the horizontal direction (second direction) may be understood as a direction perpendicular to the vertical direction and a direction parallel to the printed circuit board 120 .
  • the 2-1 th electronic component 131 , the 2-2 th electronic component 132 , and the 2-3 th electronic component 133 may be disposed to overlap the first straight part 302 in a horizontal direction.
  • the 2-4th electronic component 134 , the 2-5th electronic component 135 , and the 2-6th electronic component 136 may be disposed to overlap the second straight part 306 in a horizontal direction. Accordingly, the driving heat of the second electronic component 130 may be easily transferred to the refrigerant pipe 300 .
  • a second heat conduction layer 150 may be disposed between the inner surface of the groove 102 and the outer surface of the second electronic component 130 .
  • the second heat-conducting layer 150 includes a side portion 152 disposed between a side surface of the second electronic component 130 and an inner surface of the groove 102 , and a lower surface of the second electronic component 130 and the groove. It may include a lower surface portion 154 disposed between the bottom surfaces of the 102 .
  • a cross-section of the second heat-conducting layer 150 may have a “C” shape by the side portion 152 and the lower surface portion 154 .
  • the second heat-conducting layer 150 may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may transmit driving heat of the second electronic component 130 to the refrigerant tube 300 and the heat dissipation space 110 .
  • the second heat-conducting layer 150 may have a pad shape.
  • the first electronic component and the second electronic component disposed on both sides of the printed circuit board form an optimal heat dissipation structure with the refrigerant tube, there is an advantage in that heat dissipation efficiency can be improved.

Abstract

컨버터는, 내부 공간을 포함하는 하우징; 상기 내부 공간 내 배치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제1전자부품; 상기 인쇄회로기판의 하면에 배치되는 제2전자부품; 및 상기 하우징 내 배치되는 방열 공간을 포함하며, 상기 제1전자부품은 상기 방열 공간과 제1방향으로 오버랩되게 배치되고, 상기 제2전자부품 상기 방열 공간과 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 오버랩되게 배치된다.

Description

컨버터
본 실시예는 컨버터에 관한 것이다.
자동차의 전기장치로는 엔진전기장치(시동장치, 점화장치, 충전장치)와 등화장치가 일반적이나, 최근에는 차량이 보다 전자제어화 됨으로써 샤시 전기장치를 포함한 대부분의 시스템들이 전기전자화 되고 있는 추세이다.
자동차에 설치되는 램프, 오디오, 히터, 에어컨 등의 각종 전장품들은 자동차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공급받도록 되어 있는데, 이때 통상의 전원 전압으로 14V계 전원 시스템의 발전용량이 사용되고 있다.
최근 들어 정보기술 산업의 발달과 더불어 자동차의 편의성 증대를 목적으로 하는 다양한 신기술(모터식 파워 스티어링, 인터넷 등)들이 차량에 접목되고 있으며, 앞으로도 현 자동차 시스템을 최대한 이용할 수 있는 신기술의 개발이 계속될 전망이다.
소프트 또는 하드 타입의 구분없이 하이브리드 전기 차량(HEV)은 전장부하(12V) 공급을 위한 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter)가 설치되어 있다. 또한, 일반 가솔린 차량의 발전기(알터네이터) 역할을 하는 디씨디씨 컨버터는 메인 배터리(보통 144V 이상의 고전압 배터리)의 고전압을 다운시켜 전장부하용 전압 12V를 공급하고 있다.
디씨디씨 컨버터(DC-DC Converter)라 함은, 어떤 전압의 직류전원에서 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 전자회로 장치를 말하며, 텔레비전 수상기, 자동차의 전장품 등 다양한 영역에 사용되고 있다.
컨버터는 하우징에 의해 외형이 형성될 수 있다. 상기 하우징의 내부에는 구동을 위한 하나 이상의 전자부품이 배치된다. 상기 전자부품의 예로, 다수의 소자가 실장되는 인쇄회로기판이 있다. 인쇄회로기판에 배치되는 소자들은 구동에 의해 열을 발생된다. 발생된 열은 각 전자부품들의 과부하를 일으켜, 설정 기능에 장애를 발생시키고 고장을 유발할 수 있다. 따라서, 컨버터 내 부품들의 방열을 위한 구조 또는 수단이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 구조를 개선하여 방열 효율을 향상시킬 수 있는 컨버터를 제공하는 것에 있다.
본 실시예에 따른 컨버터는, 내부 공간을 포함하는 하우징; 상기 내부 공간 내 배치되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제1전자부품; 상기 인쇄회로기판의 하면에 배치되는 제2전자부품; 및 상기 하우징 내 배치되는 방열 공간을 포함하며, 상기 제1전자부품은 상기 방열 공간과 제1방향으로 오버랩되게 배치되고, 상기 제2전자부품 상기 방열 공간과 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 오버랩되게 배치된다.
상기 제1방향은 상하 방향이고, 상기 제2방향은 상기 인쇄회로기판에 평행한 방향일 수 있다.
상기 방열 공간의 상면과 상기 인쇄회로기판의 하면 사이에는 제1열전도층이 배치될 수 있다.
상기 내부 공간의 바닥면에는 타 영역보다 함몰 형성되며, 상기 제2전자부품을 수용하는 홈이 배치될 수 있다.
상기 홈의 내면과 상기 제2전자부품의 외면 사이에는 제2열전도층이 배치될 수 있다.
상기 제2열전도층은, 상기 제2전자부품의 측면과 상기 홈의 내면 사이에 배치되는 측면부와, 상기 제2전자부품의 하면과 상기 홈의 바닥면 사이에 배치되는 하면부를 포함할 수 있다.
상기 방열 공간 내 배치되며, 내부에 냉매가 유동하는 냉매관을 포함할 수 있다.
상기 냉매관은, 일단에 냉매 유입부가 배치되는 제1직선부와, 일단에 냉매 배출부가 배치되며 상기 제1직선부와 평행한 제2직선부와, 상기 제1직선부와 상기 제2직선부를 연결하며 상기 제1직선부와 상기 제2직선부에 수직한 연결부를 포함할 수 있다.
상기 제2전자부품은 복수로 구비되어, 일부는 상기 제1직선부와 평행한 제1열을 따라 배치되고, 나머지 일부는 상기 제2직선부와 평행한 제2열을 따라 배치될 수 있다.
다른 실시예에 따른 컨버터는, 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제1전자부품; 상기 인쇄회로기판의 하면에 배치되는 제2전자부품; 및 상기 인쇄회로기판의 하면과 이격되어 배치되는 냉매관을 포함하고, 상기 냉매관은 제1직선부와, 상기 제1직선부와 평행한 제2직선부와, 상기 제1직선부와 상기 제2직선부를 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 제1전자부품은 상기 제1직선부, 상기 제2직선부 및 상기 연결부와 상기 인쇄회로기판에 수직한 방향으로 오버랩되도록 배치되고, 상기 제2전자부품은 상기 제1직선부와 상기 제2직선부 사이에 배치된다.
본 실시예를 통해 인쇄회로기판의 양면에 배치되는 제1전자부품과 제2전자부품이 냉매관과 최적의 방열 구조를 형성하게 되므로, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 제2전자부품의 경우 하면 뿐만 아니라 측면에서도 방열이 이루어지므로, 전자부품의 방열 면적이 증가할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 외관을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 하면을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 상면을 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커버 및 인쇄회로기판이 제외된 컨버터의 상면을 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 커버가 제외된 컨버터의 상면을 도시한 평면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 하면을 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 내 방열 구조의 단면도.
도 9는 도 3의 A-A'를 도시한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A,B,C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐 만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속＇되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐 만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 외관을 도시한 사시도 이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 하면을 도시한 평면도 이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 상면을 도시한 평면도 이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터의 분해 사시도 이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커버 및 인쇄회로기판이 제외된 컨버터의 상면을 도시한 평면도 이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 커버가 제외된 컨버터의 상면을 도시한 평면도 이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 하면을 도시한 평면도 이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 내 방열 구조의 단면도 이며, 도 9는 도 3의 A-A'를 도시한 단면도 이다.
도 1 내지 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터(10)는 하우징(100)에 의해 외형이 형성될 수 있다. 상기 하우징(100) 내에는 상기 컨버터(10)의 구동을 위한 부품들이 배치되도록 내부 공간(101)이 형성될 수 있다. 상기 하우징(100)의 상면에는 커버(190)가 결합되며, 상기 내부 공간(101)의 상면을 커버할 수 있다. 상기 하우징(100)과 상기 커버(190)에는 각각 상호 대응되는 영역에 스크류가 관통하도록 나사홀이 형성되며, 상기 하우징(100)과 상기 커버(190)는 나사 결합될 수 있다. 상기 하우징(100)과 상기 커버(190) 사이에는 상기 내부 공간(101)의 실링을 위한 실링부재가 배치될 수 있다.
상기 하우징(100)의 측면에는 커넥터 모듈(200)이 배치될 수 있다. 상기 커넥터 모듈(200)은 상기 하우징(100)의 측면에 배치되며, 외부로 노출될 수 있다. 상기 커넥터 모듈(200)의 적어도 일부는 상기 하우징(100) 내 배치되며, 후술할 인쇄회로기판(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 커넥터 모듈(200)은 상기 컨버터(10)와 배터리(미도시), 상기 컨버터(10)와 부하를 전기적으로 연결하며, 상기 배터리로부터 제공된 전원은 상기 컨버터(10)에서 변환될 수 있다. 변환된 전원은 상기 부하로 인가될 수 있다. 일 예로, 상기 배터리로부터 인가된 고전압의 전원은 상기 컨버터(10)에서 변환되어, 상기 부하로 저전압의 전원이 인가될 수 있다. 따라서, 상기 커넥터 모듈(200)을 통해 상기 컨버터(10)로 전원을 인가하기 위한 구성 또는 상기 컨버터(10)로부터 전원이 인가되는 구성 사이가 연결될 수 있다.
그러나, 이는 예시적인 것이며, 상기 커넥터 모듈(200)은 상기 컨버터(10)의 구동과 관련된 외부 단자가 전기적, 물리적으로 연결되기 위해, 상기 하우징(10)의 외면에 배치되는 일체의 구성을 포함하는 것으로 정의할 수 있다.
상기 커넥터 모듈(200)은 브라켓과, 브라켓 내 수용되는 핀(210)과, 상기 핀(210)과 상기 인쇄회로기판(120)을 전기적으로 연결하는 버스바(220)를 포함할 수 있다.
*32상기 컨버터(10)는 냉매관(300)을 포함할 수 있다. 상기 냉매관(300)은 상기 하우징(100)에 결합될 수 있다. 상기 하우징(100) 내에는 상기 냉매관(300)을 수용하도록 방열 공간(110)이 형성될 수 있다. 상기 냉매관(300)은 적어도 일부가 상기 방열 공간(110) 내 배치되고, 다른 일부가 상기 방열 공간(110)의 외측으로 돌출되어 외부에 노출될 수 있다. 상기 하우징(100)의 하면 중 상기 방열 공간(110)의 배치 영역은 타 영역보다 하방으로 돌출될 수 있다. 상기 하우징(100) 내 공간 중 상기 방열 공간(110)의 배치 영역은 타 영역과 구획될 수 있다. 일 예로, 상기 하우징(100) 내 방열 공간(110)는 상기 냉매관(300)을 감싸는 격벽 형상일 수 있다.
상기 냉매관(300)은 내측에 냉매가 유동하도록 유로(301)가 형성되며, 일단에는 상기 유로(301)로 냉매를 유입시키는 냉매 유입부(310)가 배치되고, 타단에는 상기 유로(301)를 순환한 냉매가 배출되는 냉매 배출부(320)가 배치된다. 상기 냉매관(300)은 금속 재질의 파이프 형상으로 형성될 수 있다. 상기 유로(301)를 따라 순환된 냉매에 의해 열교환이 이루어져 상기 컨버터(10)는 방열될 수 있다.
상기 냉매관(300)과 상기 하우징(100)은 중력 주조에 의해 일체로 형성될 수 있다.
상기 냉매관(300)는 상호 평행하게 배치되는 제1직선부(302) 및 제2직선부(306)와, 상기 제1직선부(302)와 상기 제2직선부(306)를 연결하는 연결부(304)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(304)는 상기 제1직선부(302) 및 상기 제2직선부(304)에 대해 수직하게 배치될 수 있다. 상기 연결부(304)와 상기 제1직선부(302)의 연결 영역, 상기 연결부(304)와 상기 제2직선부(306)의 연결 영역은 절곡된 형상일 수 있다. 상기 제1직선부(302)의 일단에는 상기 냉매 유입부(310)가 배치되고, 상기 제2직선부(306)의 일단에는 상기 냉매 배출부(320)가 배치될 수 있다.
상기 방열 공간(110)의 격벽은 상기 하우징(100) 내 배치되는 제1직선부(302), 제2직선부(306) 및 연결부(304)를 감싸도록 형성되고, 상기 제1직선부(302)와 상기 연결부(304)의 연결 영역, 상기 제2직선부(306)와 상기 연결부(304)의 연결 영역은 상기 하우징(100) 내 공간으로 노출될 수 있다.
상기 내부 공간(101)에는 상기 컨버터(10)의 구동을 위한 적어도 하나 이상의 전자부품이 배치될 수 있다. 상기 전자부품은, 인쇄회로기판(120), 제1전자부품(122) 및 제2전자부품(130)을 포함할 수 있다.
상기 인쇄회로기판(120)은 플레이트 형상으로 형성되며, 상기 내부 공간(101) 내 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)의 상면은 상기 커버(190)와 마주하게 배치되고, 상기 인쇄회로기판(120)의 하면은 상기 내부 공간(101)의 바닥면과 마주하게 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)의 양면에는 다수의 전자부품이 배치될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)의 상면에는 상기 제1전자부품(122)이 배치되고, 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에는 상기 제2전자부품(130)이 배치될 수 있다.
상기 제1전자부품(122)은 상기 인쇄회로기판(120)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 제1전자부품(122)은 FET 소자를 포함할 수 있다. 상기 제1전자부품(122)은 복수로 구비되며, 상기 인쇄회로기판(120) 상에 실장될 수 있다. 상기 복수의 제1전자부품(122)은 4개씩 하나의 그룹을 형성하여, 복수의 그룹으로 배치될 수 있다. 단일의 그룹 내 상기 4개의 제1전자부품(122)은 코너 영역에 각각 배치될 수 있다. 각각의 그룹은 상호 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제1전자부품(122)은 상기 냉매관(300)과 상하 방향(제1방향)으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제1전자부품(122)은 상기 제1직선부(302) 및 상기 제2직선부(306)와 상하 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 제1전자부품(122)은 6개의 그룹을 포함하며, 3개의 그룹은 상기 제1직선부(302)와 상하 방향으로 오버랩되게 배치되고, 나머지 3개의 그룹은 상기 제2직선부(306)와 상하 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(120)의 하면은 상기 방열 공간(110)의 외면에 접촉될 수 있다. 상기 인쇄회로기판(120)의 하면과 상기 방열 공간(110)의 상면 사이에는 제1열전도층(129)이 배치될 수 있다. 상기 제1열전도층(129)의 개재 하에, 상기 인쇄회로기판(120)의 하면과 상기 방열 공간(110)의 상면이 접촉될 수 있다. 상기 제1열전도층(129)은 열전도성이 뛰어난 재질로 형성되며, 상기 제1전자부품(122)의 구동열을 상기 방열 공간(110)으로 전달할 수 있다. 상기 제1열전도층(129)이 배치되는 상기 방열 공간(110)의 상면은 플랫(flat)면일 수 있다.
상기 제2전자부품(130)은 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에 배치될 수 있다. 상기 제2전자부품(130)은 인덕턴스를 얻기 위한 인덕터(Inductor)를 포함할 수 있다. 상기 제2전자부품(130)은 복수로 구비되며 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에 실장될 수 있다. 상기 제2전자부품(130)은 3개씩 하나의 열을 형성하며, 상기 내부 공간(101) 내 6개가 배치될 수 있다. 상기 6개의 제2전자부품(130)은 제1열을 형성하는 제2-1전자부품(131), 제2-2전자부품(132) 및 제2-3전자부품(133)과, 제2열을 형성하는 제2-4전자부품(134), 제2-5전자부품(135) 및 제2-6전자부품(136)을 포함할 수 있다. 각각의 제2전자부품(130)은 상호 이격되게 배치될 수 있다.
상기 내부 공간(101)의 바닥면에는 상기 제2전자부품(130)이 결합되는 홈(102)이 형성될 수 있다. 상기 홈(102)은 제2전자부품(130)의 단면 형상에 대응하도록 형성되며, 상기 내부 공간(101)의 바닥면 중 일부가 타 영역보다 하방으로 함몰되는 형상일 수 있다. 상기 제2전자부품(130)의 일부는 상기 홈(102) 내 수용되고, 다른 일부는 상기 홈(102)의 외측으로 돌출되게 배치될 수 있다. 상기 홈(102)의 외부로 돌출된 상기 제2전자부품(130)의 상부 영역은 상기 인쇄회로기판(120)에 결합될 수 있다. 상기 하우징(100)의 하면 중 상기 홈(102) 형성 영역과 대응되는 영역에는 타 영역보다 하방으로 돌출되는 돌출부(107)가 배치될 수 있다. 상기 돌출부(107)는 상기 하우징(100)의 하면으로 돌출된 상기 방열 공간(110)의 영역과 수평 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다.
제2전자부품(130)은 코어 및 상기 코어 내 배치되는 코일을 포함할 수 있다. 상기 코어는 상기 홈(102) 내 배치되고, 상기 코일은 상기 코어의 상방으로 노출되어 상기 인쇄회로기판(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2전자부품(130)은 적어도 일부가 상기 냉매관(300)과 수평 방향으로 오버랩되게 배치된다. 상기 수평 방향(제2방향)은 상기 상하 방향에 수직인 방향, 상기 인쇄회로기판(120)과 평행한 방향으로 이해될 수 있다. 상기 제2-1전자부품(131), 제2-2전자부품(132) 및 제2-3전자부품(133)은 상기 제1직선부(302)에 수평 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 상기 제2-4전자부품(134), 제2-5전자부품(135) 및 제2-6전자부품(136)은 상기 제2직선부(306)에 수평 방향으로 오버랩되게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2전자부품(130)의 구동열이 용이하게 상기 냉매관(300)으로 전달될 수 있다.
한편, 상기 홈(102)의 내면과 상기 제2전자부품(130)의 외면 사이에는 제2열도층(150)이 배치될 수 있다. 상기 제2열전도층(150)은 상기 제2전자부품(130)의 측면과 상기 홈(102)의 내면 사이에 배치되는 측면부(152)와, 상기 제2전자부품(130)의 하면과 상기 홈(102)의 바닥면 사이에 배치되는 하면부(154)를 포함할 수 있다. 상기 측면부(152) 및 상기 하면부(154)에 의해 상기 제2열전도층(150)의 단면은 “ㄷ”자 형상을 가질 수 있다. 상기 제2열도층(150)은 열전도성이 뛰어난 재질로 형성되며, 상기 제2전자부품(130)의 구동열을 상기 냉매관(300) 및 방열 공간(110)으로 전달할 수 있다. 상기 제2열전도층(150)은 패드 형상을 가질 수 있다.
상기와 같은 구조에 따르면, 인쇄회로기판의 양면에 배치되는 제1전자부품과 제2전자부품이 냉매관과 최적의 방열 구조를 형성하게 되므로, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 제2전자부품의 경우 하면 뿐만 아니라 측면에서도 방열이 이루어지므로, 전자부품의 방열 면적이 증가할 수 있는 장점이 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.

Claims (10)

  1. 내부 공간을 포함하는 하우징;
    상기 내부 공간 내 배치되는 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제1전자부품;
    상기 인쇄회로기판의 하면에 배치되는 제2전자부품; 및
    상기 하우징 내 배치되는 방열 공간을 포함하며,
    상기 제1전자부품은 상기 방열 공간과 제1방향으로 오버랩되게 배치되고,
    상기 제2전자부품 상기 방열 공간과 상기 제1방향에 수직한 제2방향으로 오버랩되게 배치되는 컨버터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1방향은 상하 방향이고,
    상기 제2방향은 상기 인쇄회로기판에 평행한 방향인 컨버터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 공간의 상면과 상기 인쇄회로기판의 하면 사이에는 제1열전도층이 배치되는 컨버터.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 공간의 바닥면에는 타 영역보다 함몰 형성되며, 상기 제2전자부품을 수용하는 홈이 배치되는 컨버터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 홈의 내면과 상기 제2전자부품의 외면 사이에는 제2열전도층이 배치되는 컨버터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2열전도층은,
    상기 제2전자부품의 측면과 상기 홈의 내면 사이에 배치되는 측면부와, 상기 제2전자부품의 하면과 상기 홈의 바닥면 사이에 배치되는 하면부를 포함하는 컨버터.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 공간 내 배치되며, 내부에 냉매가 유동하는 냉매관을 포함하는 컨버터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉매관은,
    일단에 냉매 유입부가 배치되는 제1직선부와, 일단에 냉매 배출부가 배치되며 상기 제1직선부와 평행한 제2직선부와, 상기 제1직선부와 상기 제2직선부를 연결하며 상기 제1직선부와 상기 제2직선부에 수직한 연결부를 포함하는 컨버터.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2전자부품은 복수로 구비되어, 일부는 상기 제1직선부와 평행한 제1열을 따라 배치되고, 나머지 일부는 상기 제2직선부와 평행한 제2열을 따라 배치되는 컨버터.
  10. 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판의 상면에 배치되는 제1전자부품;
    상기 인쇄회로기판의 하면에 배치되는 제2전자부품; 및
    상기 인쇄회로기판의 하면과 이격되어 배치되는 냉매관을 포함하고,
    상기 냉매관은 제1직선부와, 상기 제1직선부와 평행한 제2직선부와, 상기 제1직선부와 상기 제2직선부를 연결하는 연결부를 포함하고,
    상기 제1전자부품은 상기 제1직선부, 상기 제2직선부 및 상기 연결부와 상기 인쇄회로기판에 수직한 방향으로 오버랩되도록 배치되고,
    상기 제2전자부품은 상기 제1직선부와 상기 제2직선부 사이에 배치되는 컨버터.
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