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KR101510056B1 - 자동차의 하이브리드 전력제어장치 - Google Patents

자동차의 하이브리드 전력제어장치 Download PDF

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KR101510056B1
KR101510056B1 KR20140057517A KR20140057517A KR101510056B1 KR 101510056 B1 KR101510056 B1 KR 101510056B1 KR 20140057517 A KR20140057517 A KR 20140057517A KR 20140057517 A KR20140057517 A KR 20140057517A KR 101510056 B1 KR101510056 B1 KR 101510056B1
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KR
South Korea
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cooler
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component mounting
housing
assembled
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KR20140057517A
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English (en)
Inventor
신동민
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 자동차의 하이브리드 전력제어장치에 관한 것으로, 특히 효율적인 냉각구조를 적용하여 냉각효율을 개선하는 동시에, 인버터, 컨버터, 제어부를 하나의 밀폐 공간에 단순한 구조로 패키징하여 사이즈 축소를 도모하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 하우징 내 상하 일측에 배치되는 인버터 모듈과 상기 하우징 내 상하 타측에 배치되는 LDC 모듈 및 상기 하우징 내 탈착 가능하게 조립되는 부품 실장부를 포함하며, 상기 인버터 모듈은, 복수의 파워모듈; 상기 각 파워모듈의 양면에 열전달 가능하게 접촉되고, 상기 부품 실장부의 상하 일측에 조립되는 냉각기; 상기 냉각기의 일측에 열전달 가능하게 적층된 형태로 상기 부품 실장부의 상하 일측에 조립되는 커패시터 모듈;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치를 제공한다.

Description

자동차의 하이브리드 전력제어장치 {Hybrid power control apparatus for vehicle}
본 발명은 자동차의 하이브리드 전력제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인버터 모듈, LDC 모듈, 제어부를 하나의 폐쇄공간에 패키징하여 냉각효율 및 조립성을 증대시킨 자동차의 하이브리드 전력제어장치에 관한 것이다.
하이브리드 차량이나 전기자동차 등과 같이 전기모터를 구동원으로 이용하는 친환경 차량은 보통 전기모터를 구동하기 위한 에너지원으로 고전압배터리 등을 사용하며, 전력변환부품으로 모터에 전원을 제공하는 인버터와 차량용 12V 전원을 발생하기 위한 엘디씨(LDC, LOW DC-DC CONVERTOR)를 사용한다.
상기 인버터는 전기모터와 고전압배터리 사이에서 고전압배터리의 직류전원을 3상 교류전원으로 변환시켜 모터 측으로 제공하고, 상기 엘디씨(혹은 컨버터)는 고전압배터리의 직류전원을 차량용 12V 전원으로 변환시켜 차량 전장부품에 공급한다.
최근에는 이러한 인버터와 컨버터 및 이들(상기 인버터와 컨버터)의 제어를 위한 제어기를 패키지 형태로 통합하여 구성하고, 이를 하이브리드 전력제어장치(HPCU, Hybrid Power Control Unit)라고 칭하고 있다.
또한 환경차용 HPCU는 냉각효율 향상 및 패키징 구조 개선을 통한 소형화, 단순화, 고효율화가 요구되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 환경차용 전력제어장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 환경차용 전력제어장치는 제1하우징(1) 내에 설치되는 컨버터(2)와 제2하우징(3) 내에 설치되는 인버터(4) 및 제어기(5)로 구성되고, 상기 제1하우징(1)과 제2하우징(3)이 서로 이웃하여 배치된다.
상기 인버터(4)에는 IGBT(Insulated Gate bipolar Transistor) 등과 같은 파워모듈이 복수 개로 구성되며, 이 파워모듈의 제어를 위해 게이트보드, 및 커패시터 모듈이 구성된다.
이러한 종래의 환경차용 전력제어장치는 다음과 같은 단점이 있다.
1. 인버터와 컨버터를 위한 하우징이 각각 별도로 구성됨으로 사이즈 축소가 어렵다.
2. 게이트보드와 제어기(제어보드)가 커패시터를 사이에 두고 배치되어 있어 와이어링을 통해 연결되기 때문에 상기 와이어링을 위한 구성 공간이 필요하다.
3. 도면으로 도시하지는 않았으나, 파워모듈이 한 면만 냉각되는 냉각구조를 채택하고 있어 파워모듈의 냉각효율이 낮다.
4. 커패시터의 냉각구조가 없어 커패시터의 사이즈 축소 및 냉각에 한계가 있다.
5. 밀폐된 제1 및 제2하우징에 컨버터와 인버터 및 제어기 등 실장품을 하나씩 체결하여 설치하므로 조립성 확보가 어렵다.
한국등록특허 제10-0998810호(2010.11.30) 한국등록특허 제10-1000594호(2010.12.06)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 효율적인 냉각구조를 적용하여 냉각효율을 개선하는 동시에, 인버터, 컨버터, 제어부를 하나의 밀폐 공간에 단순한 구조로 패키징하여 사이즈 축소를 도모하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 하우징 내 상하 일측에 배치되는 인버터 모듈과 상기 하우징 내 상하 타측에 배치되는 LDC 모듈 및 상기 하우징 내 탈착 가능하게 조립되는 부품 실장부를 포함하며, 상기 인버터 모듈은, 복수의 파워모듈; 상기 각 파워모듈의 양면에 열전달 가능하게 접촉되고, 상기 부품 실장부의 상하 일측에 조립되는 냉각기; 상기 냉각기의 일측에 열전달 가능하게 적층된 형태로 상기 부품 실장부의 상하 일측에 조립되는 커패시터 모듈;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 LDC 모듈은 상기 부품 실장부의 상하 타측에 조립되어 인버터 모듈의 맞은편에 배치되고, 상기 부품 실장부를 매개로 상기 냉각기의 타측에 열전달 가능하게 접촉된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 각 파워모듈과 냉각기 사이, 상기 커패시터 모듈과 냉각기 사이, 및 상기 부품 실장부와 냉각기 사이에는 열전도성의 써멀 그리스가 도포되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 복수의 파워모듈은 좌우 양측으로 이분되어 배치되고, 각 파워모듈은 좌우 일측에 고전압연결부가 구비되고 좌우 타측에 저전압연결부가 구비된 것으로, 좌우 일측에 배치된 파워모듈과 좌우 타측에 배치된 파워모듈은 고전압연결부와 저전압연결부를 기준으로 서로 반대방향으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 인버터 모듈은 부품 실장부의 좌우 양측에 배치되는 게이트보드를 포함하여 구성되고, 상기 부품 실장부에는 LDC 모듈의 하측에 배치되는 제어부가 조립되며, 상기 게이트보드와 제어부는 일측에 커넥터를 구비한 판상의 회로보드로서 서로 직각으로 배치되어서 커넥터를 통해 연결된다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 부품 실장부의 맞은편에서 냉각기의 일측에는 냉각기 플레이트가 적층되고, 상기 냉각기를 사이에 두고 조립되는 상기 냉각기 플레이트와 부품 실장부의 결합을 위한 체결부재에는 완충스프링이 조립된다.
본 발명에 따른 자동차의 하이브리드 전력제어장치에 의하면, 하나의 냉각기를 이용한 효율적인 냉각구조에 의해 냉각효율을 개선하는 동시에, 인버터, 컨버터, 제어부를 하나의 밀폐 공간에 단순한 구조로 패키징하여 사이즈 축소를 도모할 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 환경차용 전력제어장치를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 하이브리드 전력제어장치를 나타낸 외부 사시도 및 내부 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 하이브리드 전력제어장치를 하우징을 생략하고 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력제어장치에서 하나의 냉각기를 이용한 열전달 구조를 개략적으로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력제어장치에서 냉각기 및 파워모듈의 배치 구조를 나타낸 도면
도 6은 도 5의 A-A에서 본 단면도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력제어장치의 제어부와 게이트보드 간에 연결구조를 나타낸 도면
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력제어장치의 완충스프링을 이용한 충격흡수구조를 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력제어장치를 나타낸 회로도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 환경차량의 전기모터 및 전장부품에 공급되는 전력 제어를 위한 인버터 모듈과 LDC(LOW DC-DC CONVERTOR) 모듈 및 이들(인버터 모듈과 LDC 모듈)의 제어를 위한 제어부를 하나의 밀폐 공간에 패키징하여 구성한 자동차의 하이브리드 전력제어장치에 관한 것으로, 효율적인 냉각구조를 채택하여 냉각효율을 개선하는 동시에 패키징 구조의 단순화 및 사이즈 축소를 도모하고, 하우징 내에 부품 실장부를 분리 가능하게 구성하여 이 부품 실장부에 각종 구성부품(인버터 모듈, LDC 모듈, 제어부 등)을 조립하여 모듈화한 뒤 모듈화한 조립체를 하우징 내에 체결하여 조립성을 개선한다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 전력제어장치는 크게 폐쇄가능한 내부공간을 갖는 하우징(10)과, 이 하우징(10) 내에 설치되는 부품 실장부(20), 이 부품 실장부(20)에 장착되는 인버터 모듈(30)과 LDC 모듈(40) 및 제어부(50)를 포함하여 구성된다.
상기 하우징(10)은 상단과 하단이 개방된 박스형의 미들 하우징(11)과 이 미들 하우징(11)의 상단과 하단에 각각 결합되는 어퍼 커버(12)와 로워 커버(13)로 이루어진다.
이러한 하우징(10)에는 고전압배터리(미도시)에서 공급되는 고전압 DC 입력에 대한 입력연결부(15)와, 상기 고전압배터리에서 공급된 고전압 DC 입력을 전달받은 인버터 모듈(30)에서 생성한 고전압 출력(3상 AC)에 대한 출력연결부(14), 및 미도시되었으나 LDC 모듈(40)에서 상기 고전압 DC 입력을 변환시켜 생성된 차량용 저전압 출력에 대한 저전압출력연결부(미도시)가 구비된다.
이때 상기 입력연결부(15)는 하우징(10) 외부의 고전압배터리와 하우징(10) 내부의 인버터 모듈(30)을 전기적으로 연결가능하게 하고, 상기 출력연결부(14)는 하우징(10) 내부의 인버터 모듈(30)과 하우징(10) 외부의 전기모터(미도시)를 전기적으로 연결가능하게 하고, 상기 저전압출력연결부(미도시)는 하우징(10) 내부의 LDC 모듈(40)과 하우징(10) 외부의 보조배터리(미도시)를 전기적으로 연결가능하게 한다.
여기서 상기 입력연결부(15)와 출력연결부(14), 및 저전압출력연결부는 커넥터나 단자로서 형성될 수 있다.
하우징(10) 내부는 부품 실장부(20)를 기준으로 크게 인버터 모듈(30)이 위치되는 공간과 LDC 모듈(40)이 위치되는 공간으로 나뉠 수 있다.
상기 부품 실장부(20)는 대략 판상으로 마련된 패널부(21)와 이 패널부(21)의 가장자리에 구비된 복수의 지지대(22)로 이루어지며, 이 부품 실장부(20)(구체적으로는, 패널부(21))를 기준으로 하우징(10) 내 상측에 인버터 모듈(30)이 설치되고 하우징(10) 내 하측에 LDC 모듈(40)이 설치된다.
상기 인버터 모듈(30)은 스위칭 소자인 복수의 파워모듈(31)과 커패시터 모듈(32), 게이트보드(33), 및 냉각기(34) 등으로 구성되며, 상기 LDC 모듈(40)은 파워보드, 인덕터, 트랜스포머, 다이오드 등으로 구성된다.
상기 부품 실장부(20)는 하우징(10)을 구성하는 미들 하우징(11) 내에 탈착가능하게 결합되어 하우징(10) 내에 위치하게 되며, 미들 하우징(11)에 체결되기 전에 하우징(10) 외부의 오픈된 공간에서 먼저 인버터 모듈(30)과 LDC 모듈(40)을 장착하여 모듈화된 뒤 미들 하우징(11) 내에 결합된다.
이렇게 부품 실장부(20)를 이용하여 인버터 모듈(30)과 LDC 모듈(40)을 일체로 조립하여 모듈화한 조립체를 인버터&LDC 모듈이라 하면, 이 인버터&LDC 모듈을 오픈된 공간에서 조립한 뒤 미들 하우징(11)에 조립하고 이 미들 하우징(11)에 어퍼 커버(12)와 로워 커버(13)를 조립함으로써 조립 편의성 및 조립 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 인버터 모듈(30)은 냉각효율을 높이고 사이즈 축소를 도모하기 위해, 도 4에 나타낸 바와 같이, 복수의 파워모듈(31)에 각각 양면 접촉하는 동시에 커패시터 모듈(32)의 일측에 접촉하고 또한 부품 실장부(20)를 매개로 LDC 모듈(40)의 일측에 접촉하는 형태의 냉각기(34)를 이용한다.
도 5는 하우징(10) 내 실장된 파워모듈(31)의 배열 및 냉각기(34)와의 접촉형태를 나타낸 것으로, 도 5에 보이듯이, 인버터 모듈(30)을 구성하는 복수의 파워모듈(31)은 좌우 양측으로 이분되어 2열로 배치되며, 냉각기(34)는 상기 각 파워모듈(31)의 양면을 냉각가능한 형태로 형성된다.
참고로, 2개의 구동모터를 이용하는 환경차량의 경우 1개의 구동모터당 3개의 파워모듈이 연결되게 구성되어 HPCU에는 총 6개의 파워모듈이 구비된다.
도 5 및 도 6에 보이듯이, 상기 냉각기(34)는 냉각수 이동 및 순환을 위한 냉각유로를 갖는 파이프 구조를 기반으로 하는 것으로, 냉각수 유입을 위한 유로입구(35)와 냉각수 배출을 위한 유로출구(36), 좌우 일측에 일렬로 배열된 복수의 파워모듈(31)의 상하 양면에 접촉가능한 제1냉각부(37)와 좌우 타측에 일렬로 배열된 복수의 파워모듈(31)의 상하 양면에 접촉가능한 제2냉각부(38), 및 유로입구(35)를 통해 유입된 냉각수의 분배를 위한 디바이드(39)로 구성될 수 있다.
상기 디바이드(39)는 일측에 유로입구(35)와 유로출구(36)가 일체로 연결되고, 타측에(그 맞은편에) 제1냉각부(37)와 제2냉각부(38)가 일체로 연결되어서, 유로입구35ㅍ로 유입된 냉각수가 제1냉각부(37)와 제2냉각부(38)로 분할되어 유입되고 제1냉각부(37)와 제2냉각부(38)를 순환한 뒤 유로출구(36)를 통해 냉각기(34) 외부로 배출된다.
이때 제1 및 제2냉각부(37,38)로 유입되는 냉각수와 제1 및 제2냉각부(37,38)에서 배출되는 냉각수 간에 혼합을 방지하기 위해, 디바이드(39)는 그 내부에 냉각수의 상하 이동을 차단하기 위한 격막(39a)을 구비한다.
즉, 상기 디바이드(39)는 내부 격막(39a)을 통해 상하 2층 구조로 냉각유로가 구분되며, 이에 따라 유로입구(35)로 유입된 냉각수는 하층의 냉각유로(39c)를 통해 제1 및 제2냉각부(37,38)로 유입된 뒤 상층의 냉각유로(39b)를 통해 유로출구(36)로 배출되게 된다.
그리고, 상기 제1 및 제2냉각부(37,38)는 각각 그 중앙부가 굴곡되고 양끝단이 디바이드(39)의 상층 및 하층 냉각유로(39b,39c)와 연통가능하게 디바이드(39)에 연결되며, 이러한 형태에 의해 일렬로 배열된 복수의 파워모듈(31)을 둘러싸며 각 파워모듈(31)의 양면에 동시 접촉하게 된다.
또한 커패시터 모듈(32)은 부품 실장부(20)에 장착시 파워모듈(31)의 상단에 적층된 형태로 장착되어 상기 냉각기(34), 구체적으로는 제1냉각부(37)(혹은 배치구조에 따라 제2냉각부(38))의 상측면에 접촉하게 배치되고, LDC 모듈(40)은 부품 실장부(20)의 하측에 실장되되 그 구성요소 중 발열부품(예를 들면, 인덕터, FET, 트랜스포머, 다이오드 등)을 냉각기(34)의 냉각수 루트에 일치되게 배치한다.
또한 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 파워모듈(31)과 냉각기(34)(구체적으로, 제1 및 제2냉각부(37,38)) 사이, 커패시터 모듈(32)과 냉각기(34)(구체적으로, 제1냉각부(37)) 사이, 그리고 부품 실장부(20)와 냉각기(34)(구체적으로, 제1 및 제2냉각부(37,38)) 사이에 열전도성의 써멀 그리스(Thermal Grease)를 도포하여 접촉면적을 증대시킬 수 있다.
이러한 패키지 구조에 의해 상기 냉각기(34)는 각 파워모듈(31)의 상하 양면에 열전달 가능하게 접촉하는 동시에, 상기 커패시터 모듈(32)의 일측(하단면)과 상기 LDC 모듈(40)의 일측(상단면)에 각각 열전달 가능하게 접촉하게 되며, 이렇게 하나의 냉각기(34)로 파워모듈(31), 커패시터 모듈(32), LDC 모듈(40)을 모두 냉각함에 의해 냉각 효율을 향상하는 동시에 하우징(10) 내 부품의 사이즈 축소, 재료비 절감, 및 안정성 확보가 가능하게 된다.
구체적으로, 커패시터 모듈(32)은 냉각기(34)의 상면에 적층되게 설치됨으로써 커패시터 모듈(32)에서 발생하는 열을 냉각기(34) 내 냉각수 측으로 전달하여 냉각이 이루어지게 되므로, 그에 따라 커패시터 용량 및 사이즈 축소가 가능하고 재료비 절감을 구현할 수 있게 된다.
그리고, LDC 모듈(40)은 모듈(40)을 구성하는 구성요소 중 발열부품들을 냉각기 하측에 위치하도록 배치하여 구성됨으로써 냉각기(34)의 냉각수를 통해 열전달이 이루어져 냉각 가능하게 된다.
또한 도 5에 보이듯이, 각 파워모듈(31)은 좌우 일측에 고전압연결부(31a)가 구비되고 좌우 타측에 저전압연결부(31b)가 구비되는데, 좌우 일측(구체적으로, 제1냉각부(37) 측)에 배치된 파워모듈과 좌우 타측(구체적으로, 제2냉각부(38) 측)에 배치된 파워모듈의 고전압연결부(31a)와 저전압연결부(31b)를 서로 반대방향으로 배치하여 구성함으로써 전자파 성능을 향상시킬 수 있다.
이때, 각 파워모듈(31)의 고전압연결부(31a)는 냉각기(34)를 기준으로 내측(즉, 제1냉각부(37)와 제2냉각부(38) 사이)에 위치되고, 상기 각 파워모듈(31)의 저전압연결부(31b)는 냉각기(34)를 기준으로 외측(즉, 제1냉각부(37)의 외측 및 제2냉각부(38)의 외측)에 위치된다.
상기 고전압연결부(31a)는 커패시터 모듈(32)과 전기적으로 연결되는 직류입력부(31aa)와 하우징(10) 외부의 모터 측에 전기적으로 연결되는 교류출력부(31ab)로 구성되고, 저전압연결부(31b)는 파워모듈(31)의 제어를 위한 게이트보드(33)와 전기적으로 연결가능하게 구성된다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 파워모듈(31)의 동작 제어를 위한 게이트보드(33)는 부품 실장부(20)의 좌우 양측에 각각 배치되고, 인버터 모듈(30) 및 LDC 모듈(40)의 제어를 위한 제어부(50)는 부품 실장부(20)의 하측(구체적으로는, 부품 실장부(20)에 하부에 설치된 LDC 모듈(40)의 하측)에 배치된다.
이때 게이트보드(33)와 제어부(50)는 판상의 회로보드로 구성되며, 부품 실장부(20)의 좌우 양측에 구비된 지지대(22)에 고정되게 조립됨에 있어 서로 직각을 이루어 위치하게 된다.
상기 게이트보드(33)와 제어부(50)가 서로 수직 구조로 배치됨에 의해 게이트보드(33)와 제어부(50)의 인터페이스를 기존의 와이어링 연결방식에서 커넥터 투 커넥터(connector to connector) 연결방식을 채택가능하게 된다.
다시 말해, 게이트보드(33)와 제어부(50) 간에 신호 연결을 위한 수단으로 커넥터를 이용할 수 있으며, 게이트보드(33)에 구비된 제1커넥터(33)와 제어부(50)에 구비된 제2커넥터(51)를 서로 접속시켜 연결함으로써 기존의 인터페이스용 와이어링을 삭제하고 게이트보드(33)와 제어부(50) 간에 인터페이스 구조를 개선할 수 있게 되며, 이에 의해 사이즈 축소 및 재료비 절감이 가능하게 된다.
아울러, 상기 제어부(50)가 인버터 모듈용 제어기와 LDC 모듈용 제어기의 기능을 통합하여 수행하게 되므로 그에 따른 사이즈 축소 및 재료비 절감도 가능하게 된다.
한편, 전술한 냉각기(34)의 경우 부품 실장부(20)와 냉각기 플레이트(60) 사이에 조립되어 파워모듈(31)의 양면에 밀착하도록 지지되는데, 이때 냉각효율을 증대하기 위해서는 파워모듈(31)과의 접촉면적을 최대로 증대하고 유지할 필요가 있으며, 이를 위해 파워모듈(31)의 상하 양측에서 일정하고 강한 힘으로 눌리는 것이 필요하다.
즉, 파워모듈(31)의 상하 양측에서 눌러주는 힘에 의해 냉각기(34)와 파워모듈(31) 간에 접촉면적을 최대로 유지하여 최적의 냉각상태를 유지하는 것이 바람직하다.
다만, 차량의 환경은 수시로 외부로부터 충격이나 진동이 전해지고 이는 부품의 내구성을 저하시키는 요인으로 작용하게 된다.
냉각기(34)의 상하면을 누르고 있는 부품 실장부(20), 커패시터 모듈(32), 냉각기 플레이트(60) 등은 외부의 진동이나 충격에 의해 지속적으로 외부로부터 하중(에너지)을 받지만 이 하중을 흡수할 수 있는 별도의 장치가 없으면 내구성능이 약화되다가 파손에 이를 수 있으며, 이들의 내구성능 약화는 곧 부품의 강성약화를 의미하고 강성약화로 인해 냉각기를 누르는 힘이 약해지고 결국 냉각성능이 떨어지게 된다.
따라서, 외부의 충격이나 진동에 대한 내구성을 개선하기 위해, 상기 부품 실장부(20)와 냉각기 플레이트(60) 간에 결합을 위한 체결부재(61)에 완충스프링(62)을 사용한다.
구체적으로, 도 8에 나타낸 바와 같이 냉각기 플레이트(60)와 체결부재(61) 사이에 완충스프링(62)을 삽입하여 조립하거나, 또는 도면으로 나타내지는 않았으나 부품 실장부(20)와 체결부재(61) 사이에 완충스프링(62)을 삽입하여 조립하여, 상기 완충스프링(62)을 외부의 진동이나 충격으로부터 발생하는 하중을 흡수하기 위한 수단으로 이용할 수 있다.
여기서 완충스프링(62)은 체결부재(61)의 체결력에 의해 부품 실장부(20)와 냉각기 플레이트(60) 사이에 냉각기(34)를 탄력적으로 지지해주어 외부에서 가해지는 충격에너지를 흡수함으로써 냉각기(34)를 누르고 있는 부품 실장부(20), 커패시터 모듈(32), 냉각기 플레이트(60) 등의 내구성능을 떨어뜨리는 충격에너지를 차단하는 역할을 하게 된다.
또한 완충스프링(62)이 지속적으로 눌러주는 힘에 의해 냉각기(34)에 가해지는 힘(냉각기(34)와 파워모듈(31), 부품 실장부(20), 냉각기 플레이트(60) 등의 구성 간에 접촉유지를 위한 힘)이 일정하게 유지되며, 이는 시간 경과에 따른 냉각성능의 편차를 줄일 수 있어 장시간 일정하고 지속적인 냉각 성능을 유지가능하게 한다.
또한 별도의 복잡한 구조물 없이 완충스프링(62)만 추가하여 비교적 저렴한 가격으로 최대의 성능을 낼 수 있게 된다.
아울러, 상기 냉각기(34)의 열전달을 저해하지 않도록 하기 위해, 상기 냉각기 플레이트(60)와 부품 실장부(20)는 열전도성 소재로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 냉각기 플레이트(60)는 냉각기(34)와 커패시터 모듈(32) 사이에 위치하게 되므로, 커패시터 모듈(32)과 냉각기(34) 간에 접촉면적을 증대하기 위한 써멀 그리스는 커패시터 모듈(32)과 냉각기 플레이트(60) 사이에 도포되거나 냉각기 플레이트(60)와 냉각기(34) 사이에 도포될 수 있고, 또는 커패시터 모듈(32)과 냉각기 플레이트(60) 사이 및 냉각기 플레이트(60)와 냉각기(34) 사이에 모두 도포될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 양면냉각이 가능한 냉각기(34)를 이용하여 파워모듈(31)의 냉각효율을 개선하는 동시에, 상기 하나의 냉각기(34)를 이용하여 파워모듈(31), LDC 모듈(40), 커패시터 모듈(32)을 모두 냉각함으로써 HPCU 패키징 구조를 단순화하고 커패시터 모듈(32)의 사이즈 축소를 도모할 수 있게 되며, 또한 제어부(50)와 게이트보드(33) 간 연결방식을 단순화하여 HPCU 사이즈를 축소하는 패키징 구조를 구현할 수 있게 된다.
또한 본 발명은 하나의 폐쇄공간(즉, 하우징)에 커패시터 모듈(32)와 게이트보드(33)를 포함하는 인버터 모듈(30), LDC 모듈(40), 제어부(50)를 모두 장착하여 패키징 구조를 최적화하고, 이때 하우징(10)에 탈착가능한 부품 실장부(20)를 이용하여 인버터 모듈(30)과 LDC 모듈(40) 및 제어부(50)를 일체로 조립하여 모듈화한 뒤 하우징 내에 설치함으로써 조립성을 개선하고 조립 관련 품질 문제를 최소화 및 방지할 수 있게 된다.
참고로, 상기와 같이 하나의 폐쇄 공간(하우징)에 구성되는 하이브리드 전력제어장치는 도 9와 같은 회로로서 나타낼 수 있다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 하우징
20 : 부품 실장부
30 : 인버터 모듈
31 : 파워모듈
32 : 커패시터 모듈
33 : 게이트보드
34 : 냉각기
40 : LDC 모듈
50 : 제어부
60 : 냉각기 플레이트
61 : 체결부재
62 : 완충스프링

Claims (6)

  1. 하우징 내 상하 일측에 배치되는 인버터 모듈과 상기 하우징 내 상하 타측에 배치되는 LDC 모듈 및 상기 하우징 내 탈착 가능하게 조립되는 부품 실장부를 포함하며, 상기 인버터 모듈은, 복수의 파워모듈;
    상기 각 파워모듈의 양면에 열전달 가능하게 접촉되고, 상기 부품 실장부의 상하 일측에 조립되는 냉각기;
    상기 냉각기의 일측에 열전달 가능하게 적층된 형태로 상기 부품 실장부의 상하 일측에 조립되는 커패시터 모듈;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LDC 모듈은 상기 부품 실장부의 상하 타측에 조립되어 인버터 모듈의 맞은편에 배치되고, 상기 부품 실장부를 매개로 상기 냉각기의 타측에 열전달 가능하게 접촉된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 파워모듈과 냉각기 사이, 상기 커패시터 모듈과 냉각기 사이, 및 상기 부품 실장부와 냉각기 사이에는 열전도성의 써멀 그리스가 도포된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 파워모듈은 좌우 양측으로 이분되어 배치되고, 각 파워모듈은 좌우 일측에 고전압연결부가 구비되고 좌우 타측에 저전압연결부가 구비된 것으로, 좌우 일측에 배치된 파워모듈과 좌우 타측에 배치된 파워모듈은 고전압연결부와 저전압연결부를 기준으로 서로 반대방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 인버터 모듈은 부품 실장부의 좌우 양측에 배치되는 게이트보드를 포함하여 구성되고, 상기 부품 실장부에는 LDC 모듈의 하측에 배치되는 제어부가 조립되며, 상기 게이트보드와 제어부는 일측에 각각 커넥터를 구비한 판상의 회로보드로서 서로 직각으로 배치되어서 상기 커넥터를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각기의 일측에는 냉각기 플레이트가 적층되고, 상기 냉각기를 사이에 두고 조립되는 상기 냉각기 플레이트와 부품 실장부의 결합을 위한 체결부재에는 완충스프링이 조립된 것을 특징으로 하는 자동차의 하이브리드 전력제어장치.
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