KR20110089989A

KR20110089989A - 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치

Info

Publication number: KR20110089989A
Application number: KR1020100009527A
Authority: KR
Inventors: 김일용
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2011-08-10
Also published as: KR101388370B1

Abstract

본 발명은 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 파워 팩 장치의 소형화가 가능한 구조를 갖고, 스위칭소자의 열을 효율적으로 방열할 수 있는 구조를 갖는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치에 관한 것이다.

Description

모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치{POWER PACK APPARATUS FOR INTEGRATING MOTOR AND ELECTRONIC CONTROL UNIT}

요즈음, 각기 분리되어 설치된 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위하여, 전자제어유닛을 구현한 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)을 모터에 고정시켜 하나의 장치로 구현한 파워 팩 장치에 대한 개발이 많이 이루어지고 있다.

하지만, 종래의 파워 팩 장치에서, 전자제어유닛을 구현한 인쇄회로기판의 배열 구조와, 전자제어유닛을 구현한 인쇄회로기판과 모터가 체결되는 체결 구조는, 파워 팩 장치의 소형화를 어렵게 하는 구조로 되어 있다.

예를 들어, 종래에는, 전자제어유닛을 구현한 2개의 인쇄회로기판이 평행하게 배열되는 구조를 가지는데, 이와 같이, 2개의 인쇄회로기판을 평행하게 배열하는데에는 별도의 부품이 필요하고 2개의 인쇄회로기판의 간격으로 인해, 파워 팩 장치의 크기가 커지는 문제점이 있다. 또한, 전자제어유닛을 구현한 2개의 인쇄회로기판이 평행하게 배열되는 구조로 인해, 2개의 인쇄회로기판을 모터에 체결하기도 어려운 문제점이 있다.

또한,종래의 파워 팩 장치에서, 전자제어유닛을 구현한 인쇄회로기판의 배열 구조와, 전자제어유닛을 구현한 인쇄회로기판과 모터가 체결되는 체결 구조는, 인쇄회로기판과 모터 간의 신호 연결을 어렵게 하고, 신호 연결을 위한 와이어나 별도의 장치로 인해 파워 팩 장치의 크기가 커지는 문제점을 초래한다.

또한, 종래의 파워 팩 장치는, 모터를 제어하기 위한 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 등의 스위칭소자를 포함하는데, 종래의 파워 팩 장치는 이러한 스위칭소자에서 발생하는 고온의 열을 효율적으로 방열시키기 위한 고려가 되어 있지 않아, 스위칭소자의 온도가 급격히 높아져 스위칭소자의 작동에 문제를 발생시키고, 이는 모터 제어에 심각한 문제를 초래할 수도 있다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 모터 및 전자제어유닛을 통합한 파워 팩 장치의 소형화를 가능하게 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 스위칭소자가 수행하는 모터제어의 오작동을 방지하기 위하여, 스위칭소자에서 발생하는 고온의 열을 효율적으로 방열할 수 있는 파워 팩 장치를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치에 있어서, 상기 전자제어유닛의 로직기능과 파워기능을 분리하여 구현한 로직용 인쇄회로기판과 파워용 인쇄회로기판을 커넥터로 연결시켜 포함하고, 상기 로직용 인쇄회로기판은 상기 모터의 모터바디와 평행하게 일정간격 이격되어 상기 모터바디와 체결부재로 체결되고, 상기 파워용 인쇄회로기판은 상기 모터바디에 수직이 되게 상기 모터바디와 체결부재로 체결되어, 상기 로직용 인쇄회로기판과 상기 파워용 인쇄회로기판이 수직이 되게 배열되어 상기 모터바디에 체결되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치를 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명은, 상기 로직용 인쇄회로기판과 상기 모터바디가 이격된 공간에 상기 모터바디에 접촉되어 고정되는 스위칭소자를 더 포함하되, 상기 스위칭소자가 상기 모터바디에 접촉되어 고정되는 구조는, 상기 스위칭소자의 온도와 상기 모터바디의 온도의 차이로 인해, 상기 스위칭소자의 열이 상기 모터바디로 방열 되는 구조인 것을 특징으로 하는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치를 제공한다.

또 다른 측면에서, 본 발명은, 상기 파워용 인쇄회로기판과의 연결이 한 곳에서 가능하도록 상기 파워용 인쇄회로기판과 상기 모터바디의 체결 부근에 납땜 된 구조를 갖는 스위칭소자 버스바 및 모터3상 버스바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전자제어유닛을 구현한 인쇄회로기판을 L자형 배열하여 모터바디에 고정하는 구조를 통해, 모터 및 전자제어유닛을 통합한 파워 팩 장치의 소형화를 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 스위칭소자가 모터바디에 직접 접촉되어 고정되는 구조를 통해, 스위칭소자에서 발생하는 고온의 열을 효율적으로 방열할 수 있는 파워 팩 장치를 제공하는 효과가 있다. 이로 인해, 고온으로 인한 스위칭소자의 오작동을 방지하여 스위칭소자의 모터제어가 정확히 이루어질 수 있도록 해줄 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 파워용 인쇄회로기판과, 스위칭소자 버스바, 모터3상 버스바의 연결이 한곳에서 가능한 구조를 통해, 전자제어유닛의 크기를 줄일 수 있고, 파워 팩 장치를 소형화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어유닛 및 모터를 통합하기 위한 파워 팩 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어유닛 및 모터를 통합하기 위한 파워 팩 장치에서 전자제어유닛 및 모터가 통합되는 부분에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어유닛 및 모터를 통합하기 위한 파워 팩 장치에서 전자제어유닛 및 모터가 통합되는 부분에 대한 다른 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어유닛 및 모터를 통합하기 위한 파워 팩 장치에서 전자제어유닛 및 모터가 통합되는 부분에 대한 측면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(Motor, 110) 및 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit, 이하 "ECU"라 칭함, 120)를 통합하기 위한 파워 팩 장치(Power Pack Apparatus, 100)를 나타낸 도면이다.

도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)는, 모터(110)와 ECU(120)를 통합하여 포함하고 구조로 되어 있으며, ECU(120)는 모터(110)의 모터바디(Motor Body, 110)에 고정되어(체결되어) 덮개(130)로 하우징되어 있다.

도 1의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)에 모터(110)와 함께 통합되어 포함되는 ECU(120)는, 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board, 이하 "PCB"라 칭함)으로 구현된다.

도 1의 (b)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)에 모터(110)와 함께 통합되어 포함되는 ECU(120)를 PCB로 구현함에 있어서, ECU(120)는, 기능적으로 분리되어 2개의 PCB(121,122)로 각각 구현되는 것을 특징으로 한다. 즉, ECU(120)는, ECU(120)의 로직기능을 구현하는 로직용 PCB(121)와, ECU(120)의 파워기능을 구현하는 파워용 PCB(122)로 각각 분리되어 구현된다. 이와 같이 ECU(120)의 로직기능과 파워기능을 분리하여 구현한 로직용 PCB(121)와 파워용 PCB(122)는, 모터(110)의 모터바디(111)에 소정의 체결부재로 체결됨으로써, 모터(110)와 ECU(120)가 통합되어 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)를 구성하게 된다.

도 1의 (b)에 도시된 모터(110)와 ECU(120)가 통합되는 부분(A), 즉, ECU(120)의 로직기능과 파워기능을 분리하여 구현한 로직용 PCB(121)와 파워용 PCB(122)가 모터(110)의 모터바디(111)에 소정의 체결부재로 체결되어 배열되는 부분을 도 2 및 도 3의 각기 다른 방향의 사시도와, 도 4의 측면도를 참조하여 상세하게 설명한다. 여기서, 모터바디(111)는, 로직용 PCB(121)와 파워용 PCB(122)가 고정되는 부분을 지칭한다.

도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)에서 모터(110) 및 ECU(120)가 통합되는 부분(A)에 대한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)는, ECU(120)의 로직기능과 파워기능을 분리하여 구현한 로직용 PCB(121)과 파워용 PCB(122)를 커넥터(Connector, 230)로 연결시켜 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터(110)와 ECU(120)를 통합한 파워 팩 장치(100)는, ECU(120)의 로직기능과 파워기능을 각기 구현한 로직용 PCB(121)과 파워용 PCB(122)가 모터(110)의 모터바디(110)와 체결되는 체결 구조와, 로직용 PCB(121)과 파워용 PCB(122)의 배열 구조 측면에서 특징이 있다.

도 2를 참조하면, 로직용 PCB(121)는, 모터(110)의 모터바디(110)와 평행하게 일정간격 이격되어 모터(110)의 모터바디(110)와 체결부재(210)로 체결된다. 또한, 파워용 PCB(122)는, 모터(110)의 모터바디(110)에 수직이 되게 모터(110)의 모터바디(110)와 체결부재(220)로 체결된다.

다시 말해, 로직용 PCB(121)와 파워용 PCB(122)가 수직이 되게 배열되어(즉, "L"자형으로 배열되어) 모터(110)의 모터바디(110)에 체결되는 배열 구조 및 체결구조를 갖음으로써, 모터(110)와 ECU(120)가 통합되어 파워 팩 장치(100)를 구성하게 된다.

한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모터(110)와 ECU(120)를 통합하기 위한 파워 팩 장치(100)는, 로직용 PCB(121)와 모터(110)의 모터바디(111)가 이격된 공간에 모터바디(111)에 접촉되어 고정되는 스위칭소자(200)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 스위칭소자(200)는, 모터(110)를 제어하는 기능을 수행한다.

전술한 바와 같이, 스위치소자(200)의 위치나 고정 방식은, 스위칭소자(200)가 모터바디(111)에 접촉되어 고정되는 구조이며, 이 구조는, 도 4의 측면도를 통해서도 확인해볼 수 있다.

도 4를 참조하며, 전술한 스위칭소자(200)가 모터바디(111)에 접촉되어 고정되는 구조는, 통상, 스위칭소자(200)의 온도는, 모터바디(111)의 온도보다 높으며, 이러한 스위칭소자(200)의 온도와 모터바디(111)의 온도의 차이로 인해, 스위칭소자(200)의 열(400)이 모터바디(111)로 방열 되는 독특한 구조이다. 이러한 구조로 인해, 스위칭소자(200)에서 발생하는 고온의 열을 효율적으로 방열하여, 스위칭소자(200)가 너무 높은 온도로 가열되는 것을 방지할 수 있다.

위에서 언급한 스위칭소자(200)는, 일 예로서, 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 및 접합형 트랜지스터(BJT: Bipolar Junction Transistor) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

도 3은, 도 2와는 다른 방향에서 바라본, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)에서 모터(110) 및 ECU(120)가 통합되는 부분(A)에 대한 다른 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)는, 파워용 PCB 버스바(310), 스위칭소자 버스바(320) 및 모터3상 버스바(330) 등을 포함하는 다수의 버스바(Bus Bar)를 더 포함한다.

즉, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 팩 장치(100)는, 파워용 PCB(122)와의 연결이 한 곳에서 가능하도록 파워용 PCB(122)과 모터바디(111)의 체결 부근에 납땜(Soldering) 된 구조를 갖는 스위칭소자 버스바(320) 및 모터3상 버스바(330)를 더 포함하는 구조를 갖는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, ECU(120)를 구현한 PCB(121,122)를 L자형 배열하여 모터바디(111)에 고정하는 구조를 통해, 모터(110) 및 ECU(120)를 통합한 파워 팩 장치(100)의 소형화를 가능하게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 스위칭소자(200)가 모터바디(111)에 직접 접촉되어 고정되는 구조를 통해, 스위칭소자(200)에서 발생하는 고온의 열을 효율적으로 방열할 수 있는 파워 팩 장치(100)를 제공할 수 있다. 이로 인해, 고온으로 인한 스위칭소자(200)의 오작동을 방지하여 스위칭소자(200)의 모터제어가 정확히 이루어질 수 있도록 해줄 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 파워용 PCB(122)와, 스위칭소자 버스바(320), 모터3상 버스바(330)의 연결이 한곳에서 가능한 구조를 통해, ECU(120)의 크기를 줄일 수 있고, 파워 팩 장치(100)를 소형화할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 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 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.

100: 파워 팩 장치
110: 모터
111: 모터바디
120: 전자제어유닛
121: 로직용 PCB
122: 파워용 PCB
130: 덮개
200: 스위칭소자
210, 220: 체결부재
230: 커넥터
310: 파워용 PCB 버스바
320: 스위칭소자 버스바
330: 모터3상 버스바

Claims

모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치에 있어서,
상기 전자제어유닛의 로직기능과 파워기능을 분리하여 구현한 로직용 인쇄회로기판과 파워용 인쇄회로기판을 커넥터로 연결시켜 포함하고,
상기 로직용 인쇄회로기판은 상기 모터의 모터바디와 평행하게 일정간격 이격되어 상기 모터바디와 체결부재로 체결되고, 상기 파워용 인쇄회로기판은 상기 모터바디에 수직이 되게 상기 모터바디와 체결부재로 체결되어,
상기 로직용 인쇄회로기판과 상기 파워용 인쇄회로기판이 수직이 되게 배열되어 상기 모터바디에 체결되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치.
제1항에 있어서,
상기 로직용 인쇄회로기판과 상기 모터바디가 이격된 공간에 상기 모터바디에 접촉되어 고정되는 스위칭소자를 더 포함하되,
상기 스위칭소자가 상기 모터바디에 접촉되어 고정되는 구조는,
상기 스위칭소자의 온도와 상기 모터바디의 온도의 차이로 인해, 상기 스위칭소자의 열이 상기 모터바디로 방열 되는 구조인 것을 특징으로 하는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치.
제2항에 있어서,
상기 스위칭소자는,
금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(MOSFET: Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 및 접합형 트랜지스터(BJT: Bipolar Junction Transistor) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치.
제2항에 있어서,
상기 파워용 인쇄회로기판과의 연결이 한 곳에서 가능하도록 상기 파워용 인쇄회로기판과 상기 모터바디의 체결 부근에 납땜 된 구조를 갖는 스위칭소자 버스바 및 모터3상 버스바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 및 전자제어유닛을 통합하기 위한 파워 팩 장치.