KR20150023092A - 전기동력차량용 전력변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기동력차량의 전력변환장치에 관한 것으로, 상기 발명은 외부로부터 노이즈를 차폐하기 위한 상부차폐판 및 하부차폐판; 고전압 커넥터에 연결되는 버스바; 및 상기 상부차폐판 및 하부차폐판 사이에 배치되고, 상기 버스바에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 전류센싱회로와 상기 전기동력차량의 구동을 위해 외부로부터 입력되는 전력을 변환하기 위한 전력변환회로가 하나의 PCB(Printed Circuit Board)에 구현되는 일체형전력변환보드를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 전류센싱회로와 전력변환회로가 PCB 전도성 패턴을 통해 직접적으로 연결되므로 종래와 같이 별도로 마련된 전류센서보드와 전력변환보드를 커넥터를 통해 연결할 필요가 없기 때문에 단선 견실성과 신호전달의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 제품의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.

Description

전기동력차량용 전력변환장치{Power conversion unit for electric motor vehicle}

본 발명은 전기동력차량에 적용되는 전력변환장치에 관한 것으로, 구체적으로는 전기동력차량의 구동을 위해 전력을 변환하는 전기동력차량용 전력변환장치에 관한 것이다.

도 1은 전기동력차량에 적용되는 전력변환장치의 일 예를 도시한 도면이다. 종래 전력변환장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부차폐판(11), 전력변환보드(12), 하부차폐판(13), 커넥터(14), 전류센서보드(15), 전류센서(16), 버스바(busbar)(17), 코어(18) 및 전류센서 케이스(19) 등으로 구성될 수 있다.

상부차폐판(11) 및 하부차폐판(13)은 다른 노이즈 방사원으로부터 방출되어 전력변환보드(12)로 유입되는 노이즈를 차단한다. 전력변환보드(12)는 고전압의 버스바(17)와 전력스위치모듈(S)을 경유하여 연결되어 고전압의 버스바(17)의 전압 및 전류를 조절한다.

커넥터(14)는 와이어하네스와 함께 전력변환보드(12)와 전류센서보드(15)를 연결한다. 전류센서보드(15)는 전류센서(16)와 전류센서의 주변회로를 포함하고, 전류센서(16)를 통해 버스바(17)에 흐르는 대전류를 측정할 수 있다.

버스바(17)는 고전압 커넥터에 연결되고 전력변환보드(12)나 전력스위치모듈(S)에 연결되어 전기동력차량의 모터를 구동하기 위한 전력을 전달할 수 있다.

코어(18)는 전류센서(16)로 자속을 집중시키는 기능을 수행하고, 전류센서케이스(19)는 버스바(17)와 전류센서보드(15)를 절연시키는 기능을 수행할 수 있다. 전류센서케이스(19)는 선택적으로 적용될 수 있다.

특히 종래 전기동력차량에 적용되는 전력변환장치의 버스바(17)는 전원 또는 부하가 전력변환보드(12) 또는 전력스위치모듈에 연결되는 형태를 가지고 있다.

그러나 이러한 종래 전력변환장치는, 전류용량이 커지게 되면 특정 시간 또는 반복적인 대전류로 인하여, 버스바(17)가 녹거나 소손되는 어려움을 가질 수 있다.

이를 방지하기 위해서 버스바(17)의 폭이나 두께를 크게 하면, 버스바를 포함하는 전력변환장치의 크기가 커지게 되어 소형화 및 경량화의 구현에 장애로 작용될 수 있다.

한편, 종래 전력변환장치의 버스바(17)의 모양이 구부러진 형태인 경우에도 대전류용량의 경우 전류센서모듈의 크기가 커지는 문제가 있다. 또한 버스바의 경로가 길어지고 버스바 굽이형태의 루프가 형성되기 때문에 기생인덕턴스로 인하여 전력전달에 지연이 발생할 수 있다.

KR 10-1997-0048488 A

본 발명의 목적은 전류센서보드와 전력변환보드를 일체화함으로써 단선 견실성과 신호전달의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전기동력차량용 전력변환장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 종래의 버스바의 형태를 개선함으로써 대전류 용량 어플리케이션에서도 소전류용량 전류센서급 크기의 전류센서를 구현할 수 있고, 종래 대전류가 흐르는 것에 비해 기생인덕턴스로 인한 전력전달의 지연문제를 최소화할 수 있는 전기동력차량용 전력변환장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전기동력차량의 전력변환장치는 외부로부터 노이즈를 차폐하기 위한 상부차폐판 및 하부차폐판; 고전압 커넥터에 연결되는 버스바; 및 상기 상부차폐판 및 하부차폐판 사이에 배치되고, 상기 버스바에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 전류센싱회로와 상기 전기동력차량의 구동을 위해 외부로부터 입력되는 전력을 변환하기 위한 전력변환회로가 하나의 PCB(Printed Circuit Board)에 구현되는 일체형전력변환보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 버스바는 상기 일체형전력변환보드와 상기 하부차폐판의 사이에 배치될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 전기동력차량의 전력변환장치는 외부로부터 노이즈를 차폐하기 위한 상부차폐판 및 하부차폐판; 고전압 커넥터에 연결되는 버스바; 및 상기 상부차폐판 및 하부차폐판 사이에 배치되고, 상기 버스바에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 전류센싱회로와 상기 전기동력차량의 구동을 위해 외부로부터 입력되는 전력을 변환하기 위한 전력변환회로가 하나의 PCB(Printed Circuit Board)에 구현되는 일체형전력변환보드를 포함하고, 상기 버스바는 상기 연결된 고전압 커넥터를 통해 흐르는 전류를 나누어 상기 전류센싱회로에 의해 센싱가능한 제1 전류가 흐르는 제1 버스바와 상기 연결된 고전압 커넥터를 통해 흐르는 전류 중 상기 제1 버스바를 통해 흐르는 상기 제1 전류를 제외한 나머지 제2 전류가 흐르는 제2 버스바를 구비할 수 있다.

상기 제1 전류의 값이 상기 제2 전류의 값보다 작게 되도록, 상기 제1 버스바의 횡단면의 크기가 상기 제2 버스바의 횡단면의 크기 보다 작게 할 수 있다.

상기 제1 버스바는 U자 형태의 굴곡된 형태로 구현될 수 있다. 상기 제1 버스바는, 상기 제1 전류의 경로가 상기 전류센싱회로 중 전류센서의 유효 센싱범위 내에서 형성되도록, 상기 전류센서로부터 사전에 정해진 간격으로 배치될 수 있다.

상기 버스바는, 상기 일체형전력변환보드와 상기 하부차폐판의 사이에 배치되고, 상기 제1 버스바는, 상기 제1 전류의 경로가 상기 전류센싱회로 중 전류센서의 유효 센싱범위 내에서 형성되도록, 상기 제2 버스바의 상측 및 상기 일체형전력변환보드의 하측에 위치할 수 있다.

상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바는 서로 사전에 정해진 간격으로 이격되어 위치할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 전류센싱회로와 전력변환회로가 PCB 전도성 패턴을 통해 직접적으로 연결되므로 종래와 같이 별도로 마련된 전류센서보드와 전력변환보드를 커넥터를 통해 연결할 필요가 없기 때문에 단선 견실성과 신호전달의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 제품의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 전류센서에 필요한 자계를 전류센서에 제공할 수 있는 정도만 제1 버스바를 통해 흘려주고 나머지 전류는 버스바의 나머지 경로인 제2 버스바를 통해 흐르게 함으로써, 대전류 용량 어플리케이션에서도 소전류용량 전류센서급 크기의 전류센서를 구현할 수 있어, 제품의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 구부러진 형태의 버스바를 종래에 비해 작은 크기로 제작할 수 있어 제품의 소형화에 기여할 수 있고, 전류가 흐르는 버스바의 경로가 종래에 비해 줄어들고 구부러진 형태의 버스바로 작은 전류가 흐르기 때문에, 종래 대전류가 흐르는 것에 비해 기생인덕턴스로 인한 전력전달의 지연문제를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래 전기동력차량용 전력변환장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치를 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타난 버스바의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치에 대해 설명한다. 도면들에 표시된 구성들은 본 발명의 개념을 설명하기 위한 개념도로서, 구성에 대한 설명 중 공지기술에 대한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치를 개념적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 나타난 버스바의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치는 상부차폐판(21), 하부차폐판(23), 버스바(25) 및 일체형전력변환보드(22)를 포함할 수 있다.

상부차폐판(21) 및 하부차폐판(23)은 일체형전력변환보드(22)의 상측과 하측에 배치됨으로써 일체형전력변환보드(22)를 외부의 노이즈 방사원으로부터 방출되는 노이즈가 일체형전력변환보드(22)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

버스바(25)는 고전압 커넥터에 연결된다. 버스바(25)는 도 3에 도시된 바와 같이 고전압 커넥터를 통해 흐르는 전류를 나누어 일체형전력변환보드(22)의 전류센싱회로에 의해 센싱 가능한 제1 전류가 흐르는 제1 버스바(252)와 고전압 커넥터를 통해 흐르는 전류 중 제1 버스바(252)를 통해 흐르는 제1 전류를 제외한 나머지 제2 전류가 흐르는 제2 버스바(254)를 구비할 수 있다.

제1 버스바(252)의 횡단면의 크기가 제2 버스바(254)의 횡단면의 크기 보다 작게 함으로써 제1 전류의 값이 제2 전류의 값보다 작게 할 수 있다.

여기서 제1 버스바는 도 3의 'A'와 같은 갭(gap)을 가지는 U자 형태의 굴곡된 형태로 구현될 수 있고, 제1 전류의 경로가 일체형전력변환보드(22)의 전류센싱회로 중 전류센서의 유효 센싱범위 내에서 형성되도록, 전류센서로부터 사전에 정해진 간격으로 배치될 수 있다.

구체적으로 버스바(25)는, 일체형전력변환보드(22)와 하부차폐판(23)의 사이에 배치되고, 제1 버스바(252)는, 제1 전류의 경로가 전류센싱회로 중 전류센서의 유효 센싱범위 내에서 형성되도록, 제2 버스바(254)의 상측 및 일체형전력변환보드의 하측에 위치할 수 있다.

또한, 제1 버스바(252)와 제2 버스바(254)는 도 3의 'B'와 같이 서로 사전에 정해진 간격으로 이격되어 위치할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치는 일체형전력변환보드(22)의 전류센서에 필요한 자계를 전류센서에 제공할 수 있는 정도만 제1 버스바(252)를 통해 흘려주고 나머지 전류는 버스바의 나머지 경로인 제2 버스바(254)를 통해 흐르게 함으로써, 대전류 용량 어플리케이션에서도 소전류용량 전류센서급 크기의 전류센서를 구현할 수 있어, 제품의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치는 구부러진 형태의 버스바를 종래에 비해 작은 크기로 제작할 수 있어 제품의 소형화에 기여할 수 있고, 전류가 흐르는 버스바의 경로가 종래에 비해 줄어들고 구부러진 형태의 버스바로 작은 전류가 흐르기 때문에, 종래 대전류가 흐르는 것에 비해 기생인덕턴스로 인한 전력전달의 지연문제를 최소화할 수 있다.

일체형전력변환보드(22)는 상부차폐판(21) 및 하부차폐판(23) 사이에 배치되고, 버스바(25)에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 전류센싱회로와 전기동력차량의 구동을 위해 외부로부터 입력되는 전력을 변환하기 위한 전력변환회로가 하나의 PCB(Printed Circuit Board)에 구현될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치는 전류센싱회로와 전력변환회로가 PCB 전도성 패턴을 통해 직접적으로 연결되므로 종래와 같이 별도로 마련된 전류센서보드와 전력변환보드를 커넥터를 통해 연결할 필요가 없기 때문에 단선 견실성과 신호전달의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 제품의 소형화 및 경량화에 기여할 수 있다.

본 실시예에 따른 전기동력차량용 전력변환장치는 전력스위치모듈(S)의 상부에 구현될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

11: 상부차폐판
12: 전력변환보드
13: 하부차폐판
14: 커넥터
15: 전류센서보드
16: 전류센서
17: 버스바
18: 코어
19:전류센서 케이스
21: 상부차폐판
22: 일체형전력변환보드
23: 하부차폐판
25: 버스바
252: 제1 버스바
254: 제2 버스바
S: 전력스위치모듈

Claims (8)

1. 전기동력차량의 전력변환장치에 있어서,
   외부로부터 노이즈를 차폐하기 위한 상부차폐판 및 하부차폐판;
   고전압 커넥터에 연결되는 버스바; 및
   상기 상부차폐판 및 하부차폐판 사이에 배치되고, 상기 버스바에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 전류센싱회로와 상기 전기동력차량의 구동을 위해 외부로부터 입력되는 전력을 변환하기 위한 전력변환회로가 하나의 PCB(Printed Circuit Board)에 구현되는 일체형전력변환보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 버스바는 상기 일체형전력변환보드와 상기 하부차폐판의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.
3. 전기동력차량의 전력변환장치에 있어서,
   외부로부터 노이즈를 차폐하기 위한 상부차폐판 및 하부차폐판;
   고전압 커넥터에 연결되는 버스바; 및
   상기 상부차폐판 및 하부차폐판 사이에 배치되고, 상기 버스바에 흐르는 전류를 센싱하기 위한 전류센싱회로와 상기 전기동력차량의 구동을 위해 외부로부터 입력되는 전력을 변환하기 위한 전력변환회로가 하나의 PCB(Printed Circuit Board)에 구현되는 일체형전력변환보드를 포함하고,
   상기 버스바는 상기 연결된 고전압 커넥터를 통해 흐르는 전류를 나누어 상기 전류센싱회로에 의해 센싱가능한 제1 전류가 흐르는 제1 버스바와 상기 연결된 고전압 커넥터를 통해 흐르는 전류 중 상기 제1 버스바를 통해 흐르는 상기 제1 전류를 제외한 나머지 제2 전류가 흐르는 제2 버스바를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 전류의 값이 상기 제2 전류의 값보다 작게 되도록, 상기 제1 버스바의 횡단면의 크기가 상기 제2 버스바의 횡단면의 크기 보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제1 버스바는 U자 형태의 굴곡된 형태인 것을 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 제1 버스바는, 상기 제1 전류의 경로가 상기 전류센싱회로 중 전류센서의 유효 센싱범위 내에서 형성되도록, 상기 전류센서로부터 사전에 정해진 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.
7. 제3항에 있어서,
   상기 버스바는, 상기 일체형전력변환보드와 상기 하부차폐판의 사이에 배치되고,
   상기 제1 버스바는, 상기 제1 전류의 경로가 상기 전류센싱회로 중 전류센서의 유효 센싱범위 내에서 형성되도록, 상기 제2 버스바의 상측 및 상기 일체형전력변환보드의 하측에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 버스바와 상기 제2 버스바는 서로 사전에 정해진 간격으로 이격되어 위치하는 것으로 특징으로 하는 전기동력차량용 전력변환장치.

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