KR102507618B1 - Power operating apparatus of subminiature electric vehicle - Google Patents

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Abstract

초소형 전기자동차용 전력 구동 장치가 개시된다. 본 발명의 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치는 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 모터 구동을 위한 교류 전원을 변환하는 인버터; 상기 고전압 배터리로부터 상기 인버터로의 전원 공급을 제어하는 제1 파워모듈; 상기 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 전장부품 동작을 위한 직류 전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터; 상기 고전압 배터리로부터 상기 DC-DC 컨버터로의 전원 공급을 제어하는 제2 파워모듈; 및 상기 제1 파워모듈을 통해 상기 인버터에 직류 전원을 공급하고 상기 인버터를 제어를 통해 상기 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 모터 구동을 위한 교류 전원을 변환하며, 상기 제2 파워모듈을 통해 상기 DC-DC 컨버터에 직류 전원을 공급하는 CPU를 포함하되, 상기 인버터를 탑재한 인버터 PCB, 상기 제1 파워모듈과 상기 제2 파워모듈을 탑재하는 파워모듈 PCB, 상기 DC-DC 컨버터를 탑재한 DC-DC 컨버터 PCB, 및 상기 CPU를 탑재한 CPU PCB는 하나의 케이스 내부에 내장되는 것을 특징으로 한다.A power driving device for a micro electric vehicle is disclosed. A power driving device for a micro electric vehicle of the present invention includes an inverter that converts DC power supplied from a high voltage battery into AC power for driving a motor; a first power module controlling power supply from the high voltage battery to the inverter; a DC-DC converter that converts DC power supplied from the high-voltage battery into DC power for operating electrical components; a second power module controlling power supply from the high voltage battery to the DC-DC converter; and supplying DC power to the inverter through the first power module, converting DC power supplied from the high voltage battery into AC power for driving a motor by controlling the inverter, and converting the DC power through the second power module. -Including a CPU for supplying DC power to a DC converter, including an inverter PCB on which the inverter is mounted, a power module PCB on which the first power module and the second power module are mounted, and a DC-DC converter on which the DC-DC converter is mounted The DC converter PCB and the CPU PCB on which the CPU is mounted are characterized in that they are built into one case.

Description

초소형 전기자동차용 전력 구동 장치{POWER OPERATING APPARATUS OF SUBMINIATURE ELECTRIC VEHICLE}Power driving device for micro electric vehicle {POWER OPERATING APPARATUS OF SUBMINIATURE ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초소형 전기자동차의 모터 구동을 위한 인버터와 컨버터를 하나의 수냉식 구조의 모듈로 통합하여 모터 구동에 따른 발열을 최소화한 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power driving device for a micro-electric vehicle, and more particularly, to a micro-electric vehicle minimizing heat generated by driving a motor by integrating an inverter and a converter for driving a motor of a micro-electric vehicle into a single water-cooled module. It relates to a power drive device for use.

국내를 포함한 전 세계적으로 사회, 정책 및 환경 등 다양한 측면에서 다양한 수요자의 요구, 예를 들어 내연 기관의 배기가스 및 교통 체증으로 인한 대기 환경오염, 또는 언컨텍트 소비 문화에 따른 24시간 물류 시스템에 필요한 이동 수단 등으로 인해 친환경 차량으로의 전환이 급속도로 이루어지고 있다. 또한, 상기한 도심 내외의 승객 이동 수단 및 물류용 차량의 전동화 외에 여러 가지 형태의 레저형 차량에서도 초소형 전기자동차에 대한 수요가 증가하고 있다. The needs of various consumers in various aspects such as society, policy, and environment, both domestically and globally, such as air pollution caused by internal combustion engine emissions and traffic congestion, or the need for a 24-hour logistics system according to the uncontact consumption culture The transition to eco-friendly vehicles is rapidly progressing due to means of transportation and the like. In addition, demand for micro electric vehicles is increasing in various types of leisure vehicles in addition to the electrification of passenger transportation means and logistics vehicles in and out of the city center.

초소형 전기자동차는 공냉식 모터제어 인버터와 DC-DC 컨버터를 채용한 모터 컨트롤 유닛을 구비하고 있다. A micro electric vehicle has a motor control unit employing an air-cooled motor control inverter and a DC-DC converter.

그러나, 종래의 모터 컨트롤 유닛은 방열을 위해 PCB(Printed Circuit Board) 중앙에 고전압 MOSFET을 배치하고, 상부에 방열판을 배치하고 있다. 외부 연결선의 경우, 커넥터 방식이 아닌 대부분 납땜을 통해서 이루어지므로, 움직임이 많은 차량에 적용할 경우 탈착이 될 가능성이 매우 높게 된다. 아울러, 구동을 위한 전력 소모에 제한을 두지 않음으로써 과중 또는 경사길 등의 주행 모드시 지속적인 최대 전류치를 공급하게 되면서 과열 등으로 인한 소손 또는 배터리 과부하로 인한 품질 문제가 빈번하게 발생하고 실정이다. However, in a conventional motor control unit, a high voltage MOSFET is disposed in the center of a Printed Circuit Board (PCB) for heat dissipation, and a heat sink is disposed thereon. In the case of an external connection line, since it is mostly made through soldering rather than a connector method, it is very likely to be detached when applied to a vehicle with a lot of movement. In addition, since the power consumption for driving is not limited, the maximum current value is continuously supplied during driving modes such as heavy or inclined roads, and quality problems due to burnout due to overheating or overload of the battery frequently occur.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2000-0025249호(2000.05.06)의 '전기자동차의 전원 제어장치 및 방법'에 개시되어 있다.The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2000-0025249 (May 6, 2000) entitled 'Apparatus and Method for Controlling Electric Vehicle Power'.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 초소형 전기자동차의 모터 구동을 위한 인버터와 컨버터를 하나의 수냉식 구조의 모듈로 통합하여 모터 구동에 따른 발열을 최소화한 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been devised to improve the above problems, and an object according to one aspect of the present invention is to integrate an inverter and a converter for driving a motor of a micro electric vehicle into one module of a water cooling structure to reduce heat generated by driving a motor. It is to provide a power driving device for a miniaturized micro electric vehicle.

본 발명의 일 측면에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치는 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 모터 구동을 위한 교류 전원을 변환하는 인버터; 상기 고전압 배터리로부터 상기 인버터로의 전원 공급을 제어하는 제1 파워모듈; 상기 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 전장부품 동작을 위한 직류 전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터; 상기 고전압 배터리로부터 상기 DC-DC 컨버터로의 전원 공급을 제어하는 제2 파워모듈; 및 상기 제1 파워모듈을 통해 상기 인버터에 직류 전원을 공급하고 상기 인버터를 제어를 통해 상기 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 모터 구동을 위한 교류 전원을 변환하며, 상기 제2 파워모듈을 통해 상기 DC-DC 컨버터에 직류 전원을 공급하는 CPU를 포함하되, 상기 인버터를 탑재한 인버터 PCB, 상기 제1 파워모듈과 상기 제2 파워모듈을 탑재하는 파워모듈 PCB, 상기 DC-DC 컨버터를 탑재한 DC-DC 컨버터 PCB, 및 상기 CPU를 탑재한 CPU PCB는 하나의 케이스 내부에 내장되는 것을 특징으로 한다.A power driving device for a micro electric vehicle according to an aspect of the present invention includes an inverter that converts DC power supplied from a high voltage battery into AC power for driving a motor; a first power module controlling power supply from the high voltage battery to the inverter; a DC-DC converter that converts DC power supplied from the high-voltage battery into DC power for operating electrical components; a second power module controlling power supply from the high voltage battery to the DC-DC converter; and supplying DC power to the inverter through the first power module, converting DC power supplied from the high voltage battery into AC power for driving a motor by controlling the inverter, and converting the DC power through the second power module. -Including a CPU for supplying DC power to a DC converter, including an inverter PCB on which the inverter is mounted, a power module PCB on which the first power module and the second power module are mounted, and a DC-DC converter on which the DC-DC converter is mounted The DC converter PCB and the CPU PCB on which the CPU is mounted are characterized in that they are built into one case.

본 발명의 상기 인버터 PCB, 상기 파워모듈 PCB, 및 상기 CPU PCB는 아래에서부터 순차적으로 적층되는 것을 특징으로 한다.The inverter PCB, the power module PCB, and the CPU PCB of the present invention are sequentially stacked from the bottom.

본 발명은 상기 케이스 내부의 온도를 감지하는 온도 센서; 및 상기 케이스 내부의 온도를 저하시키는 냉각부를 더 포함하되, 상기 CPU는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 상기 냉각부를 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention includes a temperature sensor for sensing the temperature inside the case; and a cooling unit that lowers the temperature inside the case, wherein the CPU controls the cooling unit according to the temperature sensed by the temperature sensor.

본 발명의 상기 CPU는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도가 기 설정된 설정온도 이상이면 상기 냉각부를 제어하여 상기 케이스 내부의 온도를 저하시키는 것을 특징으로 한다.The CPU of the present invention is characterized in that if the temperature sensed by the temperature sensor is higher than a predetermined set temperature, the cooling unit is controlled to lower the temperature inside the case.

본 발명의 상기 냉각부는 냉각수의 유로를 형성하는 냉각관; 상기 냉각관을 통해 냉각수를 강제로 순환시키는 냉각수펌프; 상기 냉각관을 통해 공급되는 냉각수를 열교환시키는 라디에이터; 및 상기 케이스 내부에 설치되어 상기 냉각관으로부터 공급된 냉각수에 의해 냉각되어 상기 케이스의 내부 온도를 저하시키는 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 한다.The cooling unit of the present invention includes a cooling pipe forming a flow path of cooling water; a cooling water pump forcibly circulating cooling water through the cooling pipe; a radiator that heat-exchanges the cooling water supplied through the cooling pipe; and a cooling plate installed inside the case and cooled by the cooling water supplied from the cooling pipe to lower the internal temperature of the case.

본 발명의 상기 인버터 PCB와 상기 DC-DC 컨버터 PCB는 상기 냉각판에 설치되는 것을 특징으로 한다. The inverter PCB and the DC-DC converter PCB of the present invention are characterized in that they are installed on the cooling plate.

본 발명의 일 측면에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치는 초소형 전기자동차의 모터 구동을 위한 인버터와 컨버터를 하나의 수냉식 구조의 모듈로 통합하여 모터 구동에 따른 발열을 최소화한다.A power driving device for a micro electric vehicle according to an aspect of the present invention integrates an inverter and a converter for driving a motor of a micro electric vehicle into one water-cooled module to minimize heat generated by driving the motor.

본 발명의 다른 측면에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치는 모터 구동을 위한 인버터와 컨버터를 하나의 모듈로 통합하여 시스템 안정성을 향상시키고, 고전압과 고전류의 전원 인입 및 이의 모터 동력 전환 과정에서 손실을 최소화 및 효율을 증가시킨다.A power driving device for a micro electric vehicle according to another aspect of the present invention improves system stability by integrating an inverter and a converter for driving a motor into one module, and reduces losses in the process of inputting high voltage and high current power and converting motor power thereto. Minimize and increase efficiency.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치의 모듈화 예시도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구성도이다.1 is a block diagram of a power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary modularization diagram of a power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of a cooling unit according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, a power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치의 모듈화 예시도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구성도이다.1 is a block configuration diagram of a power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a modularized diagram of a power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. is a configuration diagram of a cooling unit according to an embodiment of the present invention.

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치는 인버터(20), 제1 파워모듈(30), DC-DC 컨버터(40), 제2 파워모듈(60), 온도센서(70), 냉각부(80), 및 CPU(Central Processing Unit)(90)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes an inverter 20, a first power module 30, a DC-DC converter 40, and a second power module 60. , a temperature sensor 70, a cooling unit 80, and a central processing unit (CPU) 90.

인버터(20)는 고전압 배터리(10)로부터 공급된 직류전원을 모터 구동을 위한 교류 전원을 변환하여 모터(M)에 입력한다. The inverter 20 converts DC power supplied from the high voltage battery 10 into AC power for driving the motor and inputs the converted AC power to the motor M.

인버터(20)는 직류 링크 커패시터와 다수의 스위칭 소자를 포함할 수 있으며, CPU(90)의 제어신호에 따라 각 스위칭 소자가 스위칭됨으로써, 고전압 배터리(10)의 직류전원이 모터 구동을 위한 교류 전원으로 변환되게 된다. The inverter 20 may include a DC link capacitor and a plurality of switching elements, and each switching element is switched according to a control signal of the CPU 90, so that the DC power of the high voltage battery 10 is AC power for driving the motor. will be converted to

인버터(20)의 회로 구성 및 그 동작 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.Since the circuit configuration and operation method of the inverter 20 are obvious to those skilled in the art, detailed descriptions thereof are omitted here.

제1 파워모듈(30)은 인버터(20)와 연결되어 고전압 배터리(10)로부터 인버터(20)로의 전원 공급을 제어한다. 즉, 제1 파워모듈(30)은 CPU(90)의 제어신호에 따라, 고전압 배터리(10)로부터 인버터(20)에 공급되는 직류 전원을 제어한다. The first power module 30 is connected to the inverter 20 to control power supply from the high voltage battery 10 to the inverter 20 . That is, the first power module 30 controls DC power supplied from the high voltage battery 10 to the inverter 20 according to the control signal of the CPU 90 .

제1 파워모듈(30)로는 SMPS(switching mode power supply)가 채용될 수 있다. SMPS는 입력되는 전원을 각종 전기기기에 맞게 변환시켜 주는 모듈형의 전원공급장치로서, 당업자에게 자명한 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.A switching mode power supply (SMPS) may be employed as the first power module 30 . SMPS is a modular power supply that converts input power to suit various electrical devices, and since it is obvious to those skilled in the art, detailed description thereof will be omitted here.

DC-DC 컨버터(40)는 고전압 배터리(10)의 직류 전원을 전장부품(50)의 동작에 필요한 직류 전원으로 변환하여 각 전장부품(50)에 공급한다. DC-DC 컨버터(40)는 다수의 다이오드를 구비한 정류기를 구비할 수 있다. The DC-DC converter 40 converts the DC power of the high voltage battery 10 into DC power necessary for the operation of the electric component 50 and supplies it to each electric component 50 . The DC-DC converter 40 may include a rectifier with multiple diodes.

DC-DC 컨버터(40)의 회로 구성 및 그 동작 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.Since the circuit configuration and operation method of the DC-DC converter 40 are obvious to those skilled in the art, a detailed description thereof is omitted here.

제1 파워모듈(30)은 DC-DC 컨버터(40)와 연결되어 고전압 배터리(10)로부터 DC-DC 컨버터(40)로의 전원 공급을 제어한다. 즉, 제1 파워모듈(30)은 CPU(90)의 제어신호에 따라, 고전압 배터리(10)로부터 DC-DC 컨버터(40)에 공급되는 직류 전원을 제어한다. The first power module 30 is connected to the DC-DC converter 40 to control power supply from the high voltage battery 10 to the DC-DC converter 40 . That is, the first power module 30 controls DC power supplied from the high voltage battery 10 to the DC-DC converter 40 according to the control signal of the CPU 90 .

제2 파워모듈(60)로는 SMPS(switching mode power supply)가 채용될 수 있다. As the second power module 60, a switching mode power supply (SMPS) may be employed.

한편, 본 실시예에서는 제1 파워모듈(30)과 제2 파워모듈(60)이 별개로 구비된 것을 예시로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 파워모듈(30)과 제2 파워모듈(60)은 하나의 파워모듈로 제작될 수 있다. Meanwhile, in this embodiment, the first power module 30 and the second power module 60 are separately provided as an example, but the technical scope of the present invention is not limited thereto, and the first power module 30 ) and the second power module 60 may be manufactured as one power module.

전장부품(50)은 DC-DC 컨버터(40)로부터 공급된 직류 전원으로 동작한다. 전장부품(50)으로는 초소형 전기자동차 내부의 각종 부품이나 장치라면 모두 포함될 수 있다. 전장부품(50)으로는 초소형 전기자동차의 클러스터, 오디오 기기 등이 채용될 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. The electric component 50 operates with DC power supplied from the DC-DC converter 40 . As the electric component 50, all various components or devices inside the micro electric vehicle may be included. As the electric component 50, a cluster of a micro electric vehicle, an audio device, and the like may be employed, and are not particularly limited.

한편, CPU(90), 인버터(20), 제1 파워모듈(30), DC-DC 컨버터(40), 제2 파워모듈(60)은 하나의 케이스(100) 내부에 설치될 수 있다.Meanwhile, the CPU 90 , the inverter 20 , the first power module 30 , the DC-DC converter 40 , and the second power module 60 may be installed inside one case 100 .

CPU(90), 인버터(20), 제1 파워모듈(30), DC-DC 컨버터(40), 제2 파워모듈(60) 각각은 별도의 PCB(Printed Circuit Board)에 탑재될 수 있다. Each of the CPU 90, the inverter 20, the first power module 30, the DC-DC converter 40, and the second power module 60 may be mounted on a separate printed circuit board (PCB).

예를 들어, CPU(90)는 CPU PCB(110)에 탑재되고, 인버터(20)는 인버터 PCB(130)에 탑재되며, DC-DC 컨버터(40)는 DC-DC 컨버터 PCB(140)에 탑재될 수 있으며, 제1 파워모듈(30)과 제2 파워모듈(60)은 파워모듈 PCB(120)에 탑재될 수 있다. For example, the CPU 90 is mounted on the CPU PCB 110, the inverter 20 is mounted on the inverter PCB 130, and the DC-DC converter 40 is mounted on the DC-DC converter PCB 140. The first power module 30 and the second power module 60 may be mounted on the power module PCB 120.

CPU PCB(110), 인버터 PCB(130), 및 파워모듈 PCB(120)는 서로 적층될 수 있다. The CPU PCB 110, the inverter PCB 130, and the power module PCB 120 may be stacked on each other.

도 2 를 참조하면, 아래에서부터 냉각판(84) 상부에 인버터 PCB(130)가 탑재된다. 냉각판(84)에 대해서는 후술한다. Referring to FIG. 2 , an inverter PCB 130 is mounted on the cooling plate 84 from below. The cooling plate 84 will be described later.

인버터 PCB(130)에는 복수 개의 부스바(150)가 설치되고, 이 부스바(150)의 상단에 파워모듈 PCB(120)가 탑재된다. A plurality of busbars 150 are installed on the inverter PCB 130, and the power module PCB 120 is mounted on top of the busbars 150.

부스바(150)는 구리동판으로써, 파워모듈 PCB(120)를 지지함과 더불어 파워모듈 PCB(120)와 인버터 PCB(130) 간에 전원이 전달될 수 있도록 한다. The bus bar 150 is a copper plate, and supports the power module PCB 120 and allows power to be transmitted between the power module PCB 120 and the inverter PCB 130.

파워모듈 PCB(120) 상부에는 CPU PCB(110)가 탑재된다.A CPU PCB 110 is mounted on the power module PCB 120 .

파워모듈 PCB(120)에는 복수 개의 부스바(150)가 설치되고, 이 부스바(150)의 상단에 CPU PCB(110)가 적층된다. A plurality of busbars 150 are installed on the power module PCB 120, and the CPU PCB 110 is stacked on top of the busbars 150.

부스바(150)는 구리동판으로써, CPU PCB(110)를 지지함과 더불어 파워모듈 PCB(120)와 CPU PCB(110) 간에 전력이 전달될 수 있도록 한다. The bus bar 150 is a copper plate, and supports the CPU PCB 110 and allows power to be transmitted between the power module PCB 120 and the CPU PCB 110.

이와 같이, DC-DC 컨버터(40), CPU PCB(110), 인버터 PCB(130), 및 파워모듈 PCB(120)가 하나의 케이스(100) 내부에 설치되고, CPU PCB(110), 인버터 PCB(130), 및 파워모듈 PCB(120)가 서로 적층됨으로써, 전력 및 통신 관리와 냉각에 더욱 유리하다. As such, the DC-DC converter 40, the CPU PCB 110, the inverter PCB 130, and the power module PCB 120 are installed inside one case 100, and the CPU PCB 110 and the inverter PCB 130 and the power module PCB 120 are laminated together, which is more advantageous for power and communication management and cooling.

한편, DC-DC 컨버터 PCB(140)는 냉각판(84) 위에 설치된다.Meanwhile, the DC-DC converter PCB 140 is installed on the cooling plate 84.

이와 같이, DC-DC 컨버터 PCB(140)과 인버터 PCB(130)는 냉각판(84) 위에 설치되어 온도가 상대적으로 낮게 제어될 수 있다. In this way, the DC-DC converter PCB 140 and the inverter PCB 130 are installed on the cooling plate 84 so that temperatures can be controlled to be relatively low.

온도센서(70)는 상기한 케이스(100) 내부의 온도를 감지하고, 감지된 온도를 CPU(90)에 전달한다. 일 예로, 온도센서(70)는 파워모듈 PCB(120)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The temperature sensor 70 senses the temperature inside the case 100 and transfers the detected temperature to the CPU 90 . For example, the temperature sensor 70 may be installed on the power module PCB 120, but is not limited thereto.

상기한 바와 같이, DC-DC 컨버터 PCB(140), CPU PCB(110), 인버터 PCB(130), 및 파워모듈 PCB(120)가 하나의 케이스(100) 내부에 설치되는 경우, 케이스(100) 내부의 온도는 크게 증가할 수 있다. 이러한 온도 증가는 모터 동작 정지 등을 유발하는 등, 초소형 전기자동차가 비정상적으로 동작하는 원인이 될 수 있다. As described above, when the DC-DC converter PCB 140, the CPU PCB 110, the inverter PCB 130, and the power module PCB 120 are installed inside one case 100, the case 100 The temperature inside can increase significantly. This temperature increase may cause the micro electric vehicle to operate abnormally, such as causing the motor to stop operating.

이에 온도센서(70)는 케이스(100) 내부의 온도를 감지하여 CPU(90)에 입력함으로써, CPU(90)가 케이스(100) 내부의 온도를 제어할 수 있도록 한다. Accordingly, the temperature sensor 70 detects the temperature inside the case 100 and inputs the temperature to the CPU 90 so that the CPU 90 can control the temperature inside the case 100 .

냉각부(80)는 CPU(90)의 제어신호에 따라 케이스(100) 내부에 냉각수를 공급하여 케이스(100) 내부의 온도를 저하시킨다. The cooling unit 80 supplies cooling water to the inside of the case 100 according to a control signal from the CPU 90 to lower the temperature inside the case 100 .

도 2 및 도 3 을 참조하면, 냉각부(80)는 냉각수펌프(81), 라디에이터(82), 냉각과 및 냉각판(84)을 포함한다. Referring to FIGS. 2 and 3 , the cooling unit 80 includes a cooling water pump 81 , a radiator 82 , a cooling section, and a cooling plate 84 .

냉각관(83)은 내부에서 냉각수의 순환을 위한 유로를 형성한다. The cooling pipe 83 forms a flow path for circulation of cooling water therein.

냉각수펌프(81)는 냉각관(83) 내 냉각수를 순환시킴으로써 냉각수가 케이스(100) 내부에 공급되도록 한다. 냉각수펌(81)로부터 토출된 냉각수는 냉각관(83)을 통해 라디에이터(82)에 공급된다. The cooling water pump 81 circulates the cooling water in the cooling pipe 83 so that the cooling water is supplied to the inside of the case 100 . The cooling water discharged from the cooling water pump 81 is supplied to the radiator 82 through the cooling pipe 83 .

라디에이터(82)는 냉각수펌프(81)로부터 냉가관을 통해 공급된 냉각수를 열교환하여 냉각수를 냉각시킨다. 라디에이터(82)로부터 토출된 냉각수는 냉각관(83)을 통해 케이스(100) 내부에 공급된다. The radiator 82 cools the cooling water by exchanging heat with the cooling water supplied from the cooling water pump 81 through the cooling pipe. The cooling water discharged from the radiator 82 is supplied to the inside of the case 100 through the cooling pipe 83 .

냉각판(84)은 케이스(100) 내부에 설치되며, 그 상단에 인버터 PCB(130)와 DC-DC 컨버터 PCB(140)가 설치된다. 냉각판(84) 내부에는 냉각관(83)이 설치된다. 케이스(100) 내부의 냉각관(83)을 통해 냉각수가 순환함으로써, 냉각판(84)이 냉각되고, 냉각판(84)의 냉각되면서 케이스(100) 내부의 온도를 하강시킴으로써, DC-DC 컨버터 PCB(140), CPU PCB(110), 인버터 PCB(130), 및 파워모듈 PCB(120) 각각이 직간접적으로 온도가 저하된다. The cooling plate 84 is installed inside the case 100, and an inverter PCB 130 and a DC-DC converter PCB 140 are installed on top of the cooling plate 84. A cooling tube 83 is installed inside the cooling plate 84 . The cooling plate 84 is cooled by circulating the cooling water through the cooling pipe 83 inside the case 100, and the temperature inside the case 100 is lowered while the cooling plate 84 is cooled, thereby reducing the DC-DC converter. The temperature of each of the PCB 140, the CPU PCB 110, the inverter PCB 130, and the power module PCB 120 is directly or indirectly lowered.

즉, 냉각수펌프(81)에 의해 라디에이터(82)에 공급된 냉각수는 열교환되어 케이스(100) 내부의 냉각판(84)에 공급되고, 냉각판(84)은 냉각수에 의해 냉각되어 케이스(100) 내부의 열을 흡수함으로써, 케이스(100) 내부의 온도 증가를 방지할 수 있다. That is, the cooling water supplied to the radiator 82 by the cooling water pump 81 is heat-exchanged and supplied to the cooling plate 84 inside the case 100, and the cooling plate 84 is cooled by the cooling water to cool the case 100. By absorbing internal heat, an increase in temperature inside the case 100 can be prevented.

CPU(90)는 제1 파워모듈(30)을 제어하여 고전압 배터리(10)로부터 직류 전원이 인버터(20)에 공급되도록 하고, 이때 인버터(20)를 제어하여 직류 전원을 모터 동작에 필요한 교류 전원으로 변환한다. 이에 따라, 모터(M)가 동작하여 초소형 전기자동차가 구동하게 된다.The CPU 90 controls the first power module 30 to supply DC power from the high voltage battery 10 to the inverter 20. At this time, the CPU 90 controls the inverter 20 to convert the DC power to AC power required for motor operation. convert to Accordingly, the motor M is operated to drive the micro electric vehicle.

또한, CPU(90)는 제2 파워모듈(60)을 제어하여 고전압 배터리(10)로부터 직류 전원이 DC-DC 컨버터(40)에 공급되도록 한다. 이에 따라 DC-DC 컨버터(40)는 초소형 전기자동차의 전장부품(50)의 동작에 필요한 직류 전원으로 변환한다. 이에 따라, 각 전장부품(50)은 해당 직류 전원을 이용하여 동작한다.In addition, the CPU 90 controls the second power module 60 to supply DC power from the high voltage battery 10 to the DC-DC converter 40 . Accordingly, the DC-DC converter 40 converts into DC power necessary for the operation of the electric component 50 of the micro electric vehicle. Accordingly, each electrical component 50 operates using the corresponding DC power supply.

이와 함께, CPU(90)는 온도센서(70)를 통해 케이스(100) 내부의 온도를 감지하고, 감지된 온도가 기 설정된 설정온도 이상인 지를 판단한다. In addition, the CPU 90 detects the temperature inside the case 100 through the temperature sensor 70, and determines whether the detected temperature is equal to or higher than a predetermined set temperature.

설정온도는 케이스(100) 내부의 DC-DC 컨버터(40), CPU(90), 인버터(20), 제1 파워모듈(30), 및 제2 파워모듈(60) 중 적어도 하나가 비정상적으로 동작할 수 있을 것으로 판단되는 케이스(100) 내부의 온도이다. 설정온도는 사전에 설정되며, 케이스(100)의 크기와 초소형 전기자동차의 동작시간 등에 따라 다양하게 설정될 수 있다. The set temperature is such that at least one of the DC-DC converter 40, the CPU 90, the inverter 20, the first power module 30, and the second power module 60 in the case 100 operates abnormally. It is the temperature inside the case 100 that is determined to be possible. The set temperature is set in advance, and may be variously set according to the size of the case 100 and the operating time of the micro electric vehicle.

한편, 온도센서(70)에 의해 감지된 온도가 설정온도 이상인 지를 판단한 판단 결과 케이스(100) 내부의 온도가 설정온도 이상이면, CPU(90)는 냉각부(80)를 제어하여 케이스(100) 내부의 온도를 저하시킨다. On the other hand, as a result of determining whether the temperature sensed by the temperature sensor 70 is equal to or higher than the set temperature, if the temperature inside the case 100 is equal to or higher than the set temperature, the CPU 90 controls the cooling unit 80 to cool the case 100. lower the internal temperature.

이 경우, 냉각수펌프(81)는 라디에이터(82)에 냉각수를 공급하고, 라디에이터(82)는 냉각수펌프(81)로부터 공급된 냉각수를 열교환시켜 냉각수의 온도를 저하시킨다. In this case, the cooling water pump 81 supplies cooling water to the radiator 82, and the radiator 82 lowers the temperature of the cooling water by exchanging heat with the cooling water supplied from the cooling water pump 81.

라디에이터(82)에 의해 열교환된 냉각수는 케이스(100) 내부의 냉각판(84)에 공급되고, 냉각판(84)은 냉각수에 의해 냉각되어 케이스(100) 내부의 열을 흡수함으로써, 케이스(100) 내부의 온도가 저하된다. The cooling water heat-exchanged by the radiator 82 is supplied to the cooling plate 84 inside the case 100, and the cooling plate 84 is cooled by the cooling water and absorbs heat inside the case 100, so that the case 100 ) the internal temperature is lowered.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치는 초소형 전기자동차의 모터 구동을 위한 인버터(20)와 DC-CD 컨버터(40)를 하나의 수냉식 구조의 모듈로 통합하여 모터 구동에 따른 발열을 최소화한다.As described above, the power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention integrates an inverter 20 and a DC-CD converter 40 for driving a motor of a micro electric vehicle into one water-cooled structure module to drive a motor Minimize heat generated by operation.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치는 모터 구동을 위한 인버터(20)와 DC-DC 컨버터(40)를 하나의 모듈로 통합하여 시스템 안정성을 향상시키고, 고전압과 고전류의 전원 인입 및 이의 모터 동력 전환 과정에서 손실을 최소화 및 효율을 증가시킨다.In addition, the power driving device for a micro electric vehicle according to an embodiment of the present invention integrates an inverter 20 for driving a motor and a DC-DC converter 40 into one module to improve system stability, and to provide high voltage and high current. Minimizes losses and increases efficiency in the process of power input and conversion of motor power.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be embodied in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Even if discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), the implementation of features discussed may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented in suitable hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which is generally referred to as a processing device including, for example, a computer, microprocessor, integrated circuit or programmable logic device or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants ("PDAs") and other devices that facilitate communication of information between end-users.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it should be noted that this is only exemplary and various modifications and equivalent other embodiments are possible from those skilled in the art to which the technology pertains. will understand Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

10: 고전압 배터리 20: 인버터
30: 제1 파워모듈 40: DC-DC 컨버터
50: 전장부품 60: 제2 파워모듈
70: 온도센서 80: 냉각부
81: 냉각수펌프 82: 라디에이터
83: 냉각관 84: 냉각판
90: CPU 100: 케이스
110: CPU PCB 120: 파워모듈 PCB
130: 인버터 PCB 140: DC-DC 컨버터 PCB10: high voltage battery 20: inverter
30: first power module 40: DC-DC converter
50: electric component 60: second power module
70: temperature sensor 80: cooling unit
81: coolant pump 82: radiator
83: cooling pipe 84: cooling plate
90: CPU 100: Case
110: CPU PCB 120: Power module PCB
130: inverter PCB 140: DC-DC converter PCB

Claims (6)

고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 모터 구동을 위한 교류 전원을 변환하는 인버터;
상기 고전압 배터리로부터 상기 인버터로의 전원 공급을 제어하는 제1 파워모듈;
상기 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 전장부품 동작을 위한 직류 전원으로 변환하는 DC-DC 컨버터;
상기 고전압 배터리로부터 상기 DC-DC 컨버터로의 전원 공급을 제어하는 제2 파워모듈; 및
상기 제1 파워모듈을 통해 상기 인버터에 직류 전원을 공급하고 상기 인버터를 제어를 통해 상기 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 모터 구동을 위한 교류 전원을 변환하며, 상기 제2 파워모듈을 통해 상기 DC-DC 컨버터에 직류 전원을 공급하는 CPU를 포함하되,
상기 인버터를 탑재한 인버터 PCB, 상기 제1 파워모듈과 상기 제2 파워모듈을 탑재하는 파워모듈 PCB, 상기 DC-DC 컨버터를 탑재한 DC-DC 컨버터 PCB, 및 상기 CPU를 탑재한 CPU PCB는 하나의 케이스 내부에 내장되며,
상기 냉각부는 냉각수의 유로를 형성하는 냉각관; 상기 냉각관을 통해 냉각수를 강제로 순환시키는 냉각수펌프; 상기 냉각관을 통해 공급되는 냉각수를 열교환시키는 라디에이터; 및 상기 케이스 내부에 설치되어 상기 냉각관으로부터 공급된 냉각수에 의해 냉각되어 상기 케이스의 내부 온도를 저하시키는 냉각판을 포함하며,
상기 냉각관은 상기 냉각판 내부에 설치되며,
상기 냉각판의 상단에 상기 인버터 PCB와 상기 DC-DC 컨버터 PCB가 설치되며,
상기 인버터 PCB와 상기 파워모듈 PCB 사이에 복수 개의 부스바가 설치되고 상기 파워모듈 PCB와 상기 CPU PCB 사이에 복수 개의 부스바가 설치되어 상기 인버터 PCB와 상기 파워모듈 PCB 및 상기 CPU PCB는 서로 이격되게 적층되는 것을 특징으로 하는 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치.an inverter that converts DC power supplied from the high-voltage battery into AC power for driving the motor;
a first power module controlling power supply from the high voltage battery to the inverter;
a DC-DC converter that converts DC power supplied from the high-voltage battery into DC power for operating electrical components;
a second power module controlling power supply from the high voltage battery to the DC-DC converter; and
DC power is supplied to the inverter through the first power module, DC power supplied from the high voltage battery is converted into AC power for driving a motor by controlling the inverter, and the DC- Including a CPU that supplies direct current power to the DC converter,
An inverter PCB with the inverter, a power module PCB with the first power module and the second power module, a DC-DC converter PCB with the DC-DC converter, and a CPU PCB with the CPU are one. is built inside the case of
The cooling unit includes a cooling pipe forming a flow path of cooling water; a cooling water pump forcibly circulating cooling water through the cooling pipe; a radiator that heat-exchanges the cooling water supplied through the cooling pipe; and a cooling plate installed inside the case and cooled by the cooling water supplied from the cooling pipe to lower the internal temperature of the case.
The cooling pipe is installed inside the cooling plate,
The inverter PCB and the DC-DC converter PCB are installed on top of the cooling plate,
A plurality of busbars are installed between the inverter PCB and the power module PCB, and a plurality of busbars are installed between the power module PCB and the CPU PCB, so that the inverter PCB, the power module PCB, and the CPU PCB are stacked apart from each other A power driving device for a micro electric vehicle, characterized in that. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 케이스 내부의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
상기 케이스 내부의 온도를 저하시키는 냉각부를 더 포함하되,
상기 CPU는 상기 온도 센서에 의해 감지된 온도에 따라 상기 냉각부를 제어하는 것을 특징으로 하는 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치. According to claim 1,
a temperature sensor to sense the temperature inside the case; and
Further comprising a cooling unit for lowering the temperature inside the case,
The power driving device for a micro electric vehicle, characterized in that the CPU controls the cooling unit according to the temperature sensed by the temperature sensor. 제 3 항에 있어서, 상기 CPU는
상기 온도 센서에 의해 감지된 온도가 기 설정된 설정온도 이상이면 상기 냉각부를 제어하여 상기 케이스 내부의 온도를 저하시키는 것을 특징으로 하는 초소형 전기자동차용 전력 구동 장치. 4. The method of claim 3, wherein the CPU
When the temperature sensed by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined set temperature, the cooling unit is controlled to lower the internal temperature of the case. 삭제delete 삭제delete
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