KR20160122919A - 전기차의 ｏｂｃ용 변압기 - Google Patents

Abstract

조립성은 물론, 절연 및 방열 기능이 향상된 구조를 갖는 전기차의 OBC용 변압기에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일과, 상기 코일을 감아 보관하는 보빈과, 상기 코일과 상기 보빈을 결합하는 코어를 포함하는 변압유닛; 내부에 상기 변압유닛이 수납되며, OBC(On Board Charger) 하우징에 고정되는 케이스; 및 상기 케이스와 상기 변압유닛 사이로 채워지는 몰딩부를 포함하는 전기차의 OBC용 변압기를 제공한다.

Description

전기차의 ＯＢＣ용 변압기{TRANSFORMER FOR OBC OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기차의 OBC용 변압기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 OBC(On Board Charger)에 이용되는 변압기로서, 조립성은 물론 방열 및 절연 특성을 향상시킨 구조를 갖는 전기차의 OBC용 변압기에 관한 것이다.

최근 친환경 자동차의 개발 및 보급에 대한 관심이 고조되고 있다.

특히, 전기차(EV: Electric Vehicle)에 대한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있는데, 대부분의 전기차에는 차량 탑재형 충전기(On Board Charger, 이하 이를 간략히 'OBC'라 함)가 탑재되어 사용되고 있다.

OBC는 배터리를 충전하기 위해 차량 내에 설치되는 충전기를 말한다.

OBC는 상용의 교류 전력계통에서 공급되는 전기에너지를 직류로 변환시켜 배터리 특성에 따라 충전제어를 수행하며, 변압기가 장착되어 이용된다.

도 1은 기존의 변압기를 간략히 도시한 사시도이다. 이에 도시된 변압기(1)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압이나 전류의 값을 변화시키는 기능을 수행한다.

상기 변압기(1)는, 권취된 코일(3)과, 상기 코일(3)을 감아 보관하는 보빈(5)과, 상기 코일(3)과 보빈(5)을 둘러 감싸는 한 쌍의 코어(7)로 구성된다.

그리고 상기 변압기(1)를 OBC(즉, OBC 하우징)에 장착하기 위해서는 상기 변압기(1)의 상단을 덮는 별도의 커버(9)를 필요로 하였다.

도 2는 기존의 변압기를 전기차의 OBC 하우징에 결합한 모습을 나타낸 부분 단면도이다.

도 2를 참조하면, OBC 하우징(10)에 상기 변압기(1)가 결합된다.

상기 변압기(1)는 OBC 하우징(10) 내의 설정된 위치에 결합되는데, 변압기(1)의 상단에 마련된 커버(9)를 통해 볼트(미도시)를 OBC 하우징(10)으로 체결하여, 상기 변압기(1)를 OBC 하우징(10) 내에 고정시켰다.

이러한 변압기(1)는 코일의 절연 유지 및 방열 성능 확보가 중요하다.

예컨대, 전기차의 OBC가 작동되면, 변압기(1)에서는 다량의 열이 발생하는데 이를 방열시켜야 하며, 변압기(1)의 코일(3)과 OBC 하우징(10) 사이의 절연 상태를 유지시켜 주어야 한다.

이를 위해, 기존의 방식에 따르면 변압기(1)와 OBC 하우징(10) 사이에 별도의 방열/절연 패드(20)를 부착시켜 사용해왔다.

그런데, 이와 같은 기존의 변압기(1)의 경우, 변압기(1)의 코일(3)과 방열/절연 패드(20) 사이의 접촉성이 좋지 않아 충분한 방열 효과를 기대하기에 어려움이 있었다.

또한, 기존의 변압기(1)의 구조에 따를 경우, 변압기(1)를 제작함에 있어서는 물론, 변압기(1)를 OBC 하우징(10)에 조립함에 있어 작업의 숙련도가 요구되어, 작업자 또는 작업 방법에 따라 방열 성능이 좌우되는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 변압기(1)의 구조에 따르면, 변압기(1)를 OBC 하우징(10)에 결합하기 위해, 커버(9)의 별도 사용이 요구되었으며, 방열/절연 패드(20)를 사용해야 하였기에 조립성이 나쁜 단점이 있었다.

본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 특허등록공보 제10-405710호가 있으며, 상기 선행문헌에는 전기 자동차의 배터리 충전 장치에 관한 내용이 개시되어 있다.

본 발명은 변압기의 조립성 향상은 물론, 전기차의OBC에 장착되어 코일의 절연을 유지하고, 방열 성능을 향상시킬 수 있는 전기차의 OBC용 변압기를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일과, 상기 코일을 감아 보관하는 보빈과, 상기 코일과 상기 보빈을 결합하는 코어를 포함하는 변압유닛; 내부에 상기 변압유닛이 수납되며, OBC(On Board Charger) 하우징에 고정되는 케이스; 및 상기 케이스와 상기 변압유닛 사이로 채워지는 몰딩부를 포함하는 전기차의 OBC용 변압기를 제공한다.

이때, 상기 케이스는, 일면이 개방되며, 상기 개방된 일면을 통해 상기 변압유닛이 상기 수납공간으로 수납되는 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 수납공간은 상기 변압유닛의 체적에 비해 상대적으로 크게 형성되어, 상기 변압유닛이 상기 수납공간으로 수납된 후 상호 간의 사이에는 상기 몰딩부가 채워지는 틈새공간이 제공될 수 있다.

또한, 상기 케이스는, 상기 수납공간의 벽면으로부터 내측으로 돌출되는 걸림단턱을 구비하되, 상기 걸림단턱은, 상기 변압유닛이 상기 수납공간으로 수납될 때, 상기 코어를 안착시켜 상기 변압유닛의 수납위치를 구속할 수 있다.

또한, 상기 코어가 상기 걸림단턱에 안착될 때, 상기 수납공간의 바닥과 상기 코일 사이에는 설정높이의 이격공간이 제공되며, 상기 몰딩부는 상기 이격공간을 통해 채워질 수 있다.

또한, 상기 몰딩부는, 상기 코일을 절연시키며, 상기 변압모듈로부터 발생되는 열을 방열하는 기능의 소재로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 상기 몰딩부는 에폭시(Epoxy) 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 케이스는, 알루미늄 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

본 발명에 의하면, 코일과 OBC 하우징 간의 절연을 유지할 수 있으며, 충분한 방열 성능을 확보할 수 있는 장점이 있다.

예컨대, 코일, 보빈, 그리고 한 쌍의 코어를 포함하는 변압유닛을 케이스에 수납한 후 이들 사이로 에폭시를 몰딩함으로써, 절연 및 방열 성능을 극대화할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 별도의 커버 및 방열/절연 패드의 사용을 줄여 조립이 간단한 장점이 있다.

도 1은 기존의 변압기를 간략히 도시한 사시도이다.
도 2는 기존의 변압기를 전기차의 OBC 하우징에 결합한 모습을 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 OBC용 변압기를 간략히 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 OBC용 변압기를 케이스로부터 분리한 모습을 나타낸 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 OBC용 변압기를 OBC 하우징에 결합한 모습을 도 3의 Ⅰ-Ⅰ단면을 통해 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은 도 5의 A영역을 확대 도시한 확대도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 OBC용 변압기에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 OBC용 변압기를 간략히 도시한 사시도이다.

도 3을 참조하면, 전기차의 OBC용 변압기(100)는, 변압유닛(110)과, 상기 변압유닛(110)이 수납되며, 이의 외장을 형성하는 케이스(130)와, 상기 케이스(130)와 변압유닛(110) 사이에 채워지는 몰딩부(150)를 포함한다.

변압유닛(110)은 코일(111), 보빈(113), 그리고 한 쌍의 코어(115)를 포함한다.

상기 코일(111)은 상기 보빈(113)을 통해 권취되어 감겨 보관될 수 있다.

상기 보빈(113)은 상기 코일(111)을 감아 보관하기 위한 코일 권취용 부재로서, 바람직하게는 PBT(Polybutylene Terephthalate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

그리고 한 쌍의 코어(115)를 이용하여 코일(111)이 감긴 보빈(113)을 결합할 수 있다. 이와 같은 구조로 상기 변압유닛(110)은 손쉽게 조립될 수 있다.

한편, 상기와 같이 조립된 변압유닛(110)은 케이스(130)에 수납될 수 있다.

케이스(130)는 내부의 수납공간(130a, 도 3 참조)을 통해 상기 변압유닛(110)이 수납될 수 있는 부재이다.

구체적인 예로서, 상기 케이스(130)는 방열 성능을 향상시키기 위하여 알루미늄(Al) 재질로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지는 않고 다양한 재질을 가져도 무방하다.

그리고 상기 케이스(130)는 상기 변압유닛(110)이 수납된 후 상기 케이스(130)와 변압유닛(110)의 사이로 몰딩부(150)를 형성하여 일체로 구성될 수 있다.

이때, 상기 케이스(130)는 상기 변압부재(110) 및 몰딩부(150)와 일체로 구성된 다음에, OBC(On Board Charger) 하우징(200, 도 5 참조)에 결합되어 고정될 수 있다.

일 예로서, 상기 케이스(130)는 일변이 개방된 박스형 부재로 이루어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 OBC용 변압기를 케이스로부터 분리한 모습을 나타낸 분해 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 케이스(130)는 일면, 즉 상부면이 개방된 박스형 부재로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 변압유닛(110)은 상기 케이스(130)의 개방된 부위를 통해 상기 수납공간(130a)을 향해 삽입되어, 상기 케이스(130)의 내부에 안정적으로 수납될 수 있다.

그리고 상기 수납공간(130a)은 상기 변압유닛(110)의 체적(즉, 볼륨)에 비해 상대적으로 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 수납공간(130a)으로 상기 변압유닛(110)이 손쉽게 수납될 수 있다.

그리고 상기 변압유닛(110)이 상기 수납공간(130a)으로 수납된 이후, 서로 간의 사이에 존재하는 틈새공간으로는 후술될 몰딩부(150)가 채워질 수 있다.

몰딩부(150, 도 3 참조)는 케이스(130)와 상기 케이스(130)의 수납공간(130a) 사이로 채워져 방열 및 절연 성능을 향상시켜주는 역할을 한다.

상기 몰딩부의 소재로는 특별히 제한할 필요는 없으나, 방열 및 절연 특성을 향상시킬 수 있는 에폭시(Epoxy) 소재를 이용하는 것이 좋다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기차의 OBC용 변압기를 OBC 하우징에 결합한 모습을 나타낸 부분 단면도이다.

도 5를 참조하면, 코일(111), 보빈(113), 그리고 한 쌍의 코어(115)을 포함하여 변압유닛(110)을 구성하고, 이를 케이스(130)에 수납하고, 변압유닛(110)과 케이스(130) 사이로 몰딩부(150)를 채워 전기차의 OBC용 변압기(100)를 제공할 수 있다.

한편, 상기 변압기(100)는 OBC 하우징(200)의 설치공간에 결합될 수 있다.

예컨대, 상기 케이스(130)의 외장을 둘러 구비된 체결돌기(139, 도 4 참조)를 이용하여 케이스(130)와 OBC 하우징(200) 사이를 볼트(미도시)로 체결하여 고정시킬 수 있다.

여기서, 상기 케이스(130)의 수납공간(130a, 도 4 참조)은 상기 변압유닛(110)에 비해 상대적으로 크게 형성되어 있다.

그리고 상기 변압유닛(110)이 수납된 후 상기 케이스(130)와의 사이에 형성된 틈새공간으로 상기 몰딩부(150)가 채워질 수 있다.

또한, 상기 케이스(130)는 수납공간(130a, 도 4 참조)의 내부 벽면으로부터 안쪽으로 돌출되는 걸림단턱(131)을 더 구비할 수 있다.

이에 따라, 상기 변압유닛(110)이 상기 케이스(130) 내부의 수납공간(130a, 도 4 참조)으로 수납될 경우, 상기 코어(115)(특히, 코어 하단부(115a))는 상기 걸림단턱(131)에 걸려 고정될 수 있다.

다시 말해, 상기 걸림단턱(131)은 상기 변압유닛(110)의 수납위치를 구속하는 역할을 담당할 수 있다.

한편, 이와 같이 상기 변압유닛(110)의 코어(115)(특히, 코어 하단부(115a))가 상기 걸림단턱(131)에 안착되어 수납위치가 구속될 경우, 상기 케이스(130)의 수납공간(130a, 도 4 참조)의 바닥과 상기 변압유닛(110)의 코일(111) 사이에는 설정높이(t, 도 6 참조)의 이격공간이 형성된다.

도 6은 도 5의 A영역을 확대 도시한 확대도이다.

도 6을 참조하면, 변압유닛(110)을 케이스(130) 내부에 수납할 때, 상기 코어(115, 도 5 참조)가 상기 걸림단턱(131, 도 5 참조)에 안착되면, 상기 코일(111)은 케이스(130)의 수납공간 바닥으로부터 소정의 높이(t)를 두고 이격된다.

그리고 이때 형성되는 이격공간을 통해 에폭시(Epoxy) 등의 소재를 갖는 몰딩부(150)가 채워질 수 있다.

이로써, 별도의 방열/절연 패드 등을 이용하지 않으면서도 코일(111)의 절연을 유지할 수 있으며, 에폭시 등의 소재를 갖는 몰딩부(150) 및 알루미늄 등의 재질로 이루어진 케이스(130)를 이용하여 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 이와 같은 구조를 갖는 변압기는 OBC 하우징에 손쉽게 결합될 수 있어 조립성이 향상되는 장점이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 코일과 OBC 하우징 간의 절연을 유지할 수 있으며, 충분한 방열 성능을 확보할 수 있다.

예컨대, 코일, 보빈, 그리고 한 쌍의 코어를 포함하는 변압유닛을 케이스에 수납한 후 이들 사이로 에폭시를 몰딩함으로써, 절연 및 방열 성능을 극대화할 수 있다.

또한, 별도의 커버 및 방열/절연 패드의 사용을 줄여 조립이 간단한 장점이 있다.

지금까지 본 발명인 전기차의 OBC용 변압기에 관하여 살펴보았으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그리고 전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 전기차의 OBC용 변압기
110: 변압유닛
111: 코일
113: 보빈
115: 코어
115a: 코어 하단부
130: 케이스
131: 걸림단턱
130a: 수납공간
139: 체결돌기
150: 몰딩부
200: OBC 하우징

Claims (6)

1. 코일과, 상기 코일을 감아 보관하는 보빈과, 상기 코일과 상기 보빈을 결합하는 코어를 포함하는 변압유닛;
   내부에 상기 변압유닛이 수납되며, OBC(On Board Charger) 하우징에 고정되는 케이스; 및
   상기 케이스와 상기 변압유닛 사이로 채워지는 몰딩부를 포함하는 전기차의 OBC용 변압기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는,
   일면이 개방되며, 상기 개방된 일면을 통해 상기 변압유닛이 수납되는 구조를 갖는 전기차의 OBC용 변압기.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 수납공간은 상기 변압유닛의 체적에 비해 상대적으로 크게 형성되어,
   상기 변압유닛이 상기 수납공간으로 수납된 후 상호 간의 사이에는 상기 몰딩부가 채워지는 틈새공간이 제공되는 전기차의 OBC용 변압기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는,
   상기 수납공간의 벽면으로부터 내측으로 돌출되는 걸림단턱을 구비하되,
   상기 걸림단턱은,
   상기 변압유닛이 상기 수납공간으로 수납될 때, 상기 코어를 안착시켜 상기 변압유닛의 수납위치를 구속하는 전기차의 OBC용 변압기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 코어가 상기 걸림단턱에 안착될 때, 상기 수납공간의 바닥과 상기 코일 사이에는 설정높이의 이격공간이 제공되며,
   상기 몰딩부는 상기 이격공간을 통해 채워지는 전기차의 OBC용 변압기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 몰딩부는, 에폭시(Epoxy) 재질로 이루어지며,
   상기 케이스는, 알루미늄 재질로 이루어지는 전기차의 OBC용 변압기.

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