KR20220085262A - 차량 공조용 인버터 모듈 - Google Patents

차량 공조용 인버터 모듈 Download PDF

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KR20220085262A KR1020200175187A KR20200175187A KR20220085262A KR 20220085262 A KR20220085262 A KR 20220085262A KR 1020200175187 A KR1020200175187 A KR 1020200175187A KR 20200175187 A KR20200175187 A KR 20200175187A KR 20220085262 A KR20220085262 A KR 20220085262A
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Abstract

본 발명은 차량 공조용 인버터 모듈에 관한 것으로서, 차량 공조용 전동 압축기를 구동하는 모터의 회전 속도를 제어하기 위한 인버터 모듈에 있어서, 소정의 전기 에너지가 충전된 고전압 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 상기 직류 전원을 스위칭 수단을 통해 3상 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 회로가 기판상에 형성된 전원 보드와, 상기 전원 보드로부터 상기 3상 교류 전원을 제공받아, 차량 실내의 현재 온도를 기설정된 기준 온도와 비교한 결과에 기초하여 상기 모터의 회전수를 제어하기 위한 소정의 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 제어 회로가 기판상에 형성된 제어 보드와, 상기 출력된 PWM 제어신호에 기초하여 상기 전원 회로의 스위칭 수단의 구동을 위한 스위칭 신호를 출력하는 게이트 구동 회로가 기판상에 형성된 게이트 보드와, 내부에 상기 전원 보드, 상기 게이트 보드 및 상기 제어 보드를 순차적으로 적층된 기판 형태로 수용하는 모듈 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 차량 공조를 위한 전동 압축기 내의 모터 및 배터리와의 전원 공급 관계에 기초하여 최적화된 배치에 따른 컴팩트한 모듈 구조로 구성되어 한정된 좁은 공간에 맞춤형으로 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량 공조용 인버터 모듈{INVERTER MODULE FOR VEHICLE AIR CONDITIONING}
본 발명은 차량 외부 또는 내부의 공기를 자동차의 실내로 유입하여 냉난방 및 환기를 수행하는 전동 압축기의 구동을 제어하기 위한 차량 공조용 인버터 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 공조장치는 외부 또는 차량 내부에서 공기를 도입하여 가열 또는 냉각시키고, 이를 자동차의 실내로 송풍시킴으로써 자동차 실내를 냉방하거나 난방하는 장치를 의미한다.
근래 지구 온난화 문제의 해결과 기존 자동차의 연비향상을 목표로 내연기관 자동차에서 전기 자동차로 시장이 이동함에 따라 배터리를 이용한 친환경 전기자동차 및 하이브리드 자동차가 개발되고 있으며, 이에 따라 자연냉매를 이용한 전동압축기 공조 시스템이 개발되고 있다.
내연기관에서 사용하던 공조 시스템과는 달리 전기 자동차에서의 공조 시스템은 그 효율에 따라 배터리에 큰 영향을 주며 최종적으로 자동차의 항속거리에 큰 영향을 주는 주요 인자로 작용한다. 내연기관의 공조 시스템은 엔진의 구동에 따라 압축기를 작동하여 냉방을 하고 엔진의 폐열을 이용하여 난방을 하였으나, 전기자동차의 경우 엔진이 없으므로 모터를 이용하여 압축기를 별도로 작동시켜야 하고 차량 자체의 효율을 증대하기 위해서 상대적으로 고효율의 공조시스템을 필요로 한다.
그러나, 이러한 전동 압축기를 구동 및 제어하기 위해선 다양한 공조 부품들이 필수적으로 포함되어야 하는데, 종래의 내연 기관 방식의 자동차에 비해 전동 압축기의 구동을 위한 별도의 모터까지 구비해야 하는 전기자동차의 경우엔 차량 내부의 공간적 한계로 인해 실질적으로 고효율의 공조시스템을 구비하기에 어려움이 있다.
KR 10-1803733 B1 KR 10-2020-0044466 A
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량 외부 또는 내부의 공기를 자동차의 실내로 유입하여 냉난방 및 환기를 수행하는 전동 압축기의 구동을 제어하기 위한 차량 공조용 인버터 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 차량 공조용 인버터 모듈은, 차량 공조용 전동 압축기를 구동하는 모터의 회전 속도를 제어하기 위한 인버터 모듈에 있어서, 소정의 전기 에너지가 충전된 고전압 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 상기 직류 전원을 스위칭 수단을 통해 3상 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 회로가 기판상에 형성된 전원 보드와, 상기 전원 보드로부터 상기 3상 교류 전원을 제공받아, 차량 실내의 현재 온도를 기설정된 기준 온도와 비교한 결과에 기초하여 상기 모터의 회전수를 제어하기 위한 소정의 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 제어 회로가 기판상에 형성된 제어 보드와, 상기 출력된 PWM 제어신호에 기초하여 상기 전원 회로의 스위칭 수단의 구동을 위한 스위칭 신호를 출력하는 게이트 구동 회로가 기판상에 형성된 게이트 보드와, 내부에 상기 전원 보드, 상기 게이트 보드 및 상기 제어 보드를 순차적으로 적층된 기판 형태로 수용하는 모듈 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 고전압 배터리의 전극 단자에 연결된 연결 케이블의 접속 단자가 삽입 가능하도록 상기 모듈 하우징의 저면 일측에 형성되되, 상기 접속 단자의 삽입 완료 시 상기 전원 보드와 전기적으로 접속되어 상기 고전압 배터리로부터 상기 전원 회로로 소정의 직류 전원이 공급되도록 하는 전원 연결 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원 연결 부재는, 상기 모듈 하우징의 저면 일측에 돌출 형성되되 내부 공간이 마련된 박스 형상의 연결 본체와, 일면의 중앙 영역은 주변 영역보다 상대적으로 높게 상방 돌출되어 상기 연결 본체의 내부 공간에 삽입되고 상기 주변 영역은 상기 연결 본체의 저면에 지지 결합된 상태로 상기 접속 단자가 삽입 가능하도록 내측으로 소정 깊이만큼 함몰 형성되되, 상기 접속 단자를 내측으로 삽입 완료 시 내측면의 소정 위치에 마련된 접점과 접촉되도록 하는 단자 몸체와, 상기 모듈 하우징 내부의 압력을 유지하면서 상기 전원 보드 및 상기 모듈 하우징의 일측을 수직 방향으로 관통하여 형성되되, 상기 전원 보드와 전기적으로 접속되어 상기 접점을 통해 상기 고전압 배터리로부터 공급된 소정의 직류 전원을 상기 전원 보드로 인가하는 피드 스루 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피드 스루 모듈은, 상기 모듈 하우징의 일측에 고정되고 내부에 중공이 형성된 모듈 몸체와, 일단이 상기 단자 몸체의 접점과 연결되고 타단이 상기 전원 보드의 전원 회로와 전기적으로 연결되며 상기 모듈 몸체의 중공을 관통하여 형성되는 도전체로 이루어지는 핀과, 상기 핀의 외주면을 따라 이격 형성되는 페라이트 비드와, 상기 페라이트 비드와 이격되며 상기 핀의 외주면을 따라 이격 형성되는 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전원 보드의 기판 일측에 상방에서 하방으로 관통 삽입되어 결합 시 상기 전원 보드의 저면으로부터 소정 길이만큼 돌출되도록 형성되는 적어도 하나의 연결기 핀을 더 포함하며, 상기 모듈 하우징의 저면에서 상기 연결기 핀과 수직 대응되는 위치에 상기 모터의 입력 단자의 외경에 대응하는 삽입공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전원 보드의 상면의 기설정된 제1 영역에 상기 게이트 보드가 안착되어 적층 결합되고, 상기 전원 보드의 상기 제1 영역과 상이한 제2 영역에 상기 게이트 보드와 이격되며 상기 제어 보드와의 전기적 연결을 제공하는 제1 연결 수단이 구비되고, 상기 제2 영역의 하부 일측에 상기 연결기 핀이 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 게이트 보드의 일단에는 상기 전원 보드로부터 이격되어 돌출 형성되는 돌출부가 구비되며, 상기 돌출부에는 상기 제어 보드와의 전기적 연결을 제공하는 제2 연결 수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량 공조를 위한 전동 압축기 내의 모터 및 배터리와의 전원 공급 관계에 기초하여 최적화된 배치에 따른 컴팩트한 모듈 구조로 구성함으로써 한정된 좁은 공간에 맞춤형으로 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 외부의 직류전원을 공급받아 동작하는 인버터 모듈의 하우징에 피드 스루 구조를 적용하여 하우징 외부에서 내부로 전원이 공급되는 과정에서 발생하는 노이즈를 감쇄시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인버터 모듈의 전원 회로를 기판상에 형성 시 외부의 직류 전원에 기초한 3상 교류 전원을 모터로 출력하는 고전압 전원 부분과 모듈 내부의 통신과 관련된 저전압 전원 부분을 서로 이격 배치하여 상호 간의 전기적, 자기적인 영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈의 정면 내부 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈의 배면 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈에서 모듈 하우징을 제외한 나머지 구성들을 설명하기 위한 측면 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈의 측단면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈의 정단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 보드의 평면도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 보드의 평면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 보드의 평면도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 모듈이 전동 압축기 모듈에 장착되는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈의 정면 내부 사시도 및 배면 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈에서 모듈 하우징을 제외한 나머지 구성들을 설명하기 위한 측면 사시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈의 측단면도 및 정단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 보드의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트 보드의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 보드의 평면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 모듈이 전동 압축기 모듈에 장착되는 일례를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 전술한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 공조용 인버터 모듈에 대해 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량 공조용 인버터 모듈은 차량 공조용 냉매를 압축하는 전동 압축기(1)를 구동하는 모터(5)의 회전 속도를 제어하기 위한 것으로서, 크게 전원 보드(110), 제어 보드(120), 게이트 보드(130), 모듈 하우징(100), 연결기 핀(140) 및 전원 연결 부재(200)를 포함하여 구성된다.
전원 보드(110)는 소정 크기의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 형태로 마련되며 기판상에 복수 개의 전원 회로 소자를 포함하는 전원 회로(111)가 형성된다.
여기서, 상기 전원 회로(111)는 소정의 전기 에너지가 충전된 고전압 배터리로부터 공급된 직류 전원을 스위칭 수단을 통해 3상 교류 전원으로 변환하여 출력하기 위한 것이다.
예컨대, 상기 전원 회로(111)는 도 6에 도시된 바와 같이 고전압 배터리로부터 공급받는 직류 전원과 모터(5)로 출력되는 3상 교류 전원 각각에 대한 전류를 측정하기 위한 전류 센서(61)와, 상기 직류 전원에 기초하여 게이트 구동 회로(131)에 대한 구동 전원과 모터(5)에 대한 3상 교류 전원을 출력하기 위한 SiC(Silicon Carbide) MOSFET 소자(62)와, 제어 보드(120)와 통신을 수행하기 위한 통신 인터페이스IC(63)를 포함하여 구성될 수 있다.
제어 보드(120)는 소정 크기의 인쇄회로기판(PCB) 형태로 마련되며 기판상에 복수 개의 제어 회로 소자를 포함하는 제어 회로(121)가 형성된다.
여기서, 상기 제어 회로(121)는 전원 보드(110)로부터 상기 3상 교류 전원을 제공받아, 차량 실내의 현재 온도를 기설정된 기준 온도와 비교한 결과에 기초하여 모터(5)의 회전수를 제어하기 위한 소정의 PWM 제어신호를 생성하여 출력하기 위한 것이다.
예컨대, 상기 제어 회로(121)는 도 8에 도시된 바와 같이 전원 보드(110) 및 게이트 보드(130)와 통신을 수행하기 위한 통신용 커넥터(81)와, 전원 보드(110)로부터 공급된 구동 전원을 입력받아 동작하는 DC-DC 컨버터 및 LDO 전압 레귤레이터와, 차량 실내의 현재 온도를 기설정된 기준 온도와 비교 연산하기 위한 전압 감지 증폭기 및 정밀 연산 증폭기와, 상기 비교 결과에 기초한 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 MCU(82)와, 출력된 PWM 제어신호의 전압 레벨을 변환하여 출력하기 위한 양방향 전압 레벨 변환기를 포함하여 구성될 수 있다.
게이트 보드(130)는 소정 크기의 인쇄회로기판(PCB) 형태로 마련되며 기판상에 복수 개의 구동 회로 소자를 포함하는 게이트 구동 회로(131)가 형성된다.
여기서, 상기 게이트 구동 회로(131)는 제어 회로(121)에서 출력된 PWM 제어신호에 기초하여 전원 회로(111)의 스위칭 수단의 구동을 위한 스위칭 신호를 출력하기 위한 것이다.
예컨대, 상기 게이트 구동 회로(131)는 도 7에 도시된 바와 같이 전원 회로(111)의 SiC(Silicon Carbide) MOSFET 소자(62)로부터 출력된 구동 전원에 기초하여 동작하는 단일 채널 절연 및 MOSFET 게이트 드라이버(71)와, 이러한 게이트 드라이버를 하이(HIGH) 또는 로우(LOW) 논리로 인에이블시키기 위한 게이트 논리 소자(72)와, 제어 보드(120)와 통신을 수행하기 위한 통신용 커넥터(73)를 포함하여 구성될 수 있다.
모듈 하우징(100)은 내부에 소정 크기의 수용 공간이 마련되며 상기 수용 공간에 전원 보드(110), 게이트 보드(130) 및 제어 보드(120)를 순차적으로 적층된 기판 형태로 수용한다.
여기서, 모듈 하우징(100)은 본체 하우징(130)과 하우징 덮개(150)로 구성되며, 본체 하우징(130)은 상부가 개방된 형상을 가지되 전원 보드(110), 게이트 보드(130) 및 제어 보드(120)가 적층되어 일체화된 기판 적층 구조물(101)의 측면 및 저면을 둘러싸도록 형성되고, 하우징 덮개(105)는 본체 하우징(103)의 개방된 상부면을 덮는 역할을 한다.
여기서, 상기 수용 공간은 전원 보드(110), 게이트 보드(130) 및 제어 보드(120)가 적층되어 일체화된 기판 적층 구조물(101)에 대응되는 형상으로 마련될 수 있다.
이때, 상기 일체화된 기판 적층 구조물(101)은 전원 보드(110)의 기판 상면의 기설정된 제1 영역에 게이트 보드(130)의 저면 전체를 안착시킨 후 적층 결합하고, 제어 보드(120)는 게이트 보드(130)의 기판 상면으로부터 소정 높이 이격된 위치에 적층 결합한 것일 수 있다.
이와 관련하여, 일반적으로 차량용 공조장치 중에서 전동 압축기의 구동 및 구동 제어를 수행하는 모터 및 인버터는 전동 압축기와 인접한 위치에 설치되며, 이러한 인버터는 고전압 배터리로부터 공급된 직류전원을 변환한 3상 교류전원을 모터로 출력한다는 점에서, 본 발명에 따른 인버터 모듈(10)은 도 9에 도시된 바와 같이 전동 압축기 모듈(1) 내부에 모터(5)와 함께 수용되는 형태로 설치될 수 있다.
이 경우, 모듈 하우징(100)은 모터(5)와 인접한 위치에 설치되되 모듈 하우징(100) 내부에 수용된 상기 일체화된 기판 적층 구조물(101) 중에서 모터(5)의 입력단과 마주 보는 모듈 하우징(100)의 일면과 가장 인접한 위치에는 모터(5)로부터 직류전원을 공급받는 전원 보드(110)가 배치되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 차량 공조를 위한 전동 압축기 내의 모터 및 배터리와의 전원 공급 관계에 기초하여 최적화된 배치에 따른 컴팩트한 모듈 구조로 구성함으로써 한정된 좁은 공간에 맞춤형으로 용이하게 설치할 수 있다.
한편, 게이트 보드(130)가 안착한 전원 보드(110)의 상면의 기설정된 제1 영역에 전원 회로(111)의 SiC(Silicon Carbide) MOSFET 소자(62)가 실장되되, SiC(Silicon Carbide) MOSFET 소자(62)로부터 출력되는 3상(U,V,W) 교류 전원의 각 상에 대응되는 출력단이 형성되는 제1 스루홀(Through-hole)과 전원 보드(110)와 적층 결합한 게이트 보드(130)의 기판에서 상기 제1 스루홀과 수직 대응되는 위치인 제2 스루홀은 하나의 핀으로 연결될 수 있으며, 이를 통해 게이트 구동 회로(131)는 별도의 통신 모듈 없이 전원 회로(111)로부터 출력된 구동 전원을 직접 인가받아 동작하게 된다.
이때, 전원 보드(110)의 상기 제1 영역과 상이한 제2 영역에는 제어 보드(120)와 통신을 수행하기 위한 통신 인터페이스IC(63)가 실장되는 것이 바람직하다.
이 경우, 인버터 모듈의 전원 회로를 기판상에 형성 시 외부의 직류 전원에 기초한 3상 교류 전원을 모터로 출력하는 고전압 전원 부분(62)과 모듈 내부의 통신과 관련된 저전압 전원 부분(63)을 서로 이격 배치하여 상호 간의 전기적, 자기적인 영향을 최소화할 수 있게 된다.
연결기 핀(140)은 적어도 하나 이상으로 구비되며 전원 보드(110)의 기판 일측에 상방에서 하방으로 관통 삽입되어 결합 시 전원 보드(110)의 저면으로부터 소정 길이만큼 돌출되도록 형성된다.
여기서, 연결기 핀(140)은 모터(5)의 입력 단자에 형성된 복수의 단자공에 대응되는 크기 및 개수를 가지도록 마련되며 상기 복수의 단자공 각각에 상호 대응되도록 배치될 수 있다.
이때, 모듈 하우징(100)의 저면에서 연결기 핀(140)과 수직 대응되는 위치에 모터(5)의 입력 단자의 외경에 대응하는 삽입공(150)이 형성될 수 있다.
또한, 모터(5)의 입력 단자가 삽입공(150)으로 삽입되어 연결기 핀(140)과 결합 시 삽입공(150)과 상기 입력 단자 간의 접합 부위의 기밀 상태를 유지하도록 모듈 하우징(100)의 저면과 전원 보드(110) 간의 이격 거리는 모터(5)의 입력 단자의 두께보다 작은 것이 바람직하다.
전원 연결 부재(200)는 상기 고전압 배터리로부터 전원 회로(111)로 소정의 직류 전원이 공급되도록 하는 역할을 한다.
여기서, 전원 연결 부재(200)는 상기 고전압 배터리의 전극 단자에 연결된 연결 케이블의 접속 단자(Tc)가 삽입 가능하도록 모듈 하우징(100)의 저면 일측에 형성되며, 상기 접속 단자(Tc)의 삽입 완료 시 전원 보드(110)와 전기적으로 접속되어 상기 고전압 배터리로부터 전원 회로(111)로 소정의 직류 전원이 공급되도록 하는 것일 수 있다.
구체적으로, 전원 연결 부재(200)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 연결 본체(220), 단자 몸체(240) 및 피드 스루 모듈(250)을 포함한다.
연결 본체(220)는 내부 공간이 마련된 박스 형상으로 구비되어 모듈 하우징(100)의 저면 일측에 돌출 형성되는 것일 수 있다.
단자 몸체(240)는 내측에 구비된 접점(241)과 연결 케이블의 접속 단자(Tc)가 접촉되도록 하는 역할을 한다.
여기서, 단자 몸체(240)는 일면의 중앙 영역은 주변 영역보다 상대적으로 높게 상방 돌출되어 상기 연결 본체의 내부 공간에 삽입되고 상기 주변 영역은 상기 연결 본체의 저면에 지지 결합된 상태로 상기 접속 단자(Tc)가 삽입 가능하도록 내측으로 소정 깊이만큼 함몰 형성된 상태일 수 있다.
이 경우, 상기 접속 단자(Tc)를 단자 몸체(240)의 내측으로 삽입 완료 시 내측면의 소정 위치에 마련된 접점(242)과 접촉될 수 있다.
이때, 단자 몸체(240)의 내측에는 한 쌍의 접점(242)이 구비될 수 있으며, 상기 한 쌍의 점점(242)은 상기 고전압 배터리의 양(+)극과 음(-)극에 각각 대응 연결되는 연결 케이블의 접속 단자(Tc)의 양극부와 음극부에 각각 상호 대응되는 위치에 배치될 수 있다.
피드 스루 모듈(250)은 전원 보드(110)와 전기적으로 접속되어 접점(242)을 통해 상기 고전압 배터리로부터 공급된 소정의 직류 전원을 전원 보드(110)로 인가하는 역할을 한다.
여기서, 피드 스루 모듈(250)은 일단이 모듈 하우징(100)에 고정 설치되되 모듈 하우징(100) 내부의 압력을 유지하면서 전원 보드(110) 및 모듈 하우징(100)의 일측을 수직 방향으로 관통하여 형성되는 것일 수 있다.
또한, 피드 스루 모듈(250)은 모듈 하우징(100)에 고정 설치된 일단은 전기 배선을 통해 단자 몸체(240)의 접점(242)과 전기적으로 연결되고 타단은 전원 보드(110)와 전기 배선을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 피드 스루 모듈(250)은 한 쌍으로 마련되어 한 쌍의 접점(242) 각각에 상호 대응되는 위치에 배치될 수 있으며, 연결 케이블의 접속 단자(Tc)가 삽입 완료되면 상기 접속 단자(Tc)와 한 쌍의 접점(242) 및 피드 스루 모듈(250)은 양극은 양극끼리 음극은 음극끼리 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 피드 스루 모듈(250)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 모듈 몸체(251), 핀(252), 페라이트 비드(253) 및 커패시터(254)를 포함한다.
모듈 몸체(251)는 모듈 하우징(100)의 일측에 고정되고 내부에 중공이 형성된 상태일 수 있다.
핀(252)은 일단이 단자 몸체(240)의 접점과 연결되고 타단이 전원 보드(110)의 전원 회로(111)와 전기적으로 연결되며 모듈 몸체(251)의 중공을 관통하여 형성되는 도전체로 이루어진 것일 수 있다.
페라이트 비드(253)는 핀(252)의 외주면을 따라 이격 형성되는 것일 수 있다.
커패시터(254)는 페라이트 비드(253)와 이격되며 핀(252)의 외주면을 따라 이격 형성되는 것일 수 있다.
이 경우, 피드 스루 모듈(250)은 핀(252)의 양단은 각각 입력단 및 출력단에 연결되고 모듈 몸체(251)는 접지 연결됨으로써 페라이트 비드(253)에 대응되는 한 쌍의 유도성 소자(Inductive elements)와 커패시터(254)에 대응되는 하나의 축전성 소자(Capative element)를 포함하는 EMI 필터 회로 형태로 동작할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 외부의 직류전원을 공급받아 동작하는 인버터 모듈의 하우징에 피드 스루 구조를 적용하여 하우징 외부에서 내부로 전원이 공급되는 과정에서 발생하는 노이즈를 감쇄시킬 수 있다.
한편, 전술한 상기 일체화된 기판 적층 구조물(101)과 관련하여, 본 발명에 따른 차량 공조용 인버터 모듈은 도 3에 도시된 바와 같이 제어 보드(120)를 게이트 보드(130)로부터 소정 거리 이격시키는 제1 연결 수단(310) 및 제2 연결 수단(320)을 더 포함할 수 있다.
제1 연결 수단(310)은 전원 보드(110)와 제어 보드(120)간의 전기적 연결을 제공하기 위한 것으로서, 전원 보드(110)의 상면의 기설정된 제1 영역에 게이트 보드(130)가 안착되어 적층 결합될 때 전원 보드(110)의 상기 제1 영역과 상이한 제2 영역에 게이트 보드(130)와 이격된 위치에 설치된다.
이때, 상기 제2 영역의 하부 일측에는 연결기 핀(140)이 구비되는 것이 바람직하다.
제2 연결 수단(320)은 게이트 보드(130)와 제어 보드(120)간의 전기적 연결을 제공하기 위한 것으로서, 전원 보드(110)로부터 이격되어 돌출 형성되는 게이트 보드(130)의 일단에 구비되는 돌출부(132)에 설치된다.
여기서, 제1 연결 수단(310) 및 제2 연결 수단(320)은 핀 헤더 모듈(Mp)과 소켓 모듈(Ms)을 각각 적어도 하나 포함하는 조합으로 구성되는 것일 수 있다.
핀 헤더 모듈(Mp)은 소정 크기의 제1 박스 헤더(B1)와, 제1 박스 헤더(H1)를 수직으로 관통하여 중앙부가 고정 결합되는 복수 개의 헤더핀(Ph)을 포함한다.
여기서, 핀 헤더 모듈(Mp)은 제어 보드(120)의 기판 일단에 형성된 제1 관통홀(H1)에 복수 개의 헤더핀(Ph)의 일측이 하방에서 상방으로 관통 삽입됨에 따라 제1 박스 헤더(B1)의 상면에 안착된 제어 보드(120)의 기판 저면을 지지할 수 있다.
이때, 복수 개의 헤더핀(Ph)은 제어 보드(120)의 제어 회로(121)와 전기적으로 연결되도록 도전체로 이루어진 것일 수 있다.
소켓 모듈(Ms)은 소정 길이를 가지는 복수 개의 소켓핀(Ps)과, 일면에 헤더핀(Ph)에 대응하는 위치에 다수의 관통공이 형성되고 타면에 소켓핀(Ps)의 일측이 고정 결합되는 제2 박스 헤더(B2)를 포함한다.
여기서, 소켓 모듈(Ms)은 게이트 보드(130)의 기판 일단에 제1 관통홀(H1)에 수직 대응하도록 형성된 제2 관통홀(H2)에 복수 개의 소켓핀(Ps)의 타측이 상방에서 하방으로 관통 삽입되어 게이트 보드(130)의 기판 상면에 결합될 수 있다.
이때, 복수 개의 소켓핀(Ps)은 게이트 보드(130)의 게이트 구동 회로(131)와 전기적으로 연결되도록 도전체로 이루어진 것일 수 있다.
이 경우, 게이트 보드(130)의 기판 상면 상에 위치하는 제2 박스 헤더(B2)의 관통공에 복수 개의 헤더핀(Ph)의 타측이 상방에서 하방으로 삽입 결합됨으로써 제어 보드(120)를 게이트 보드(130)의 기판 상면으로부터 소정 높이 이격된 위치에 적층 결합되도록 하게 된다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
특히, 전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 강점을 다소 폭넓게 상술하였으므로, 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로써 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 상기에서 기술된 실시예는 본 발명에 따른 하나의 실시예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위에 속하는 것으로 전술한 본 발명의 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 전동 압축기 모듈
5: 모터
10: 인버터 모듈
100; 모듈 하우징
101: 기판 적층 구조물
103: 본체 하우징
105: 하우징 덮개
110: 전원 보드
111: 전원 회로
120: 제어 보드
121: 제어 회로
130: 게이트 보드
131: 게이트 구동 회로
132: 돌출부
140: 연결기 핀
150: 삽입공
200: 전원 연결 부재
220: 연결 본체
240: 단자 몸체
242: 접점
250: 피드 스루 모듈
251: 모듈 몸체
252: 핀
253: 페라이트 비드
254: 커패시터
310: 제1 연결 수단
320: 제2 연결 수단

Claims (7)

  1. 차량 공조용 전동 압축기를 구동하는 모터의 회전 속도를 제어하기 위한 인버터 모듈에 있어서,
    소정의 전기 에너지가 충전된 고전압 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 상기 직류 전원을 스위칭 수단을 통해 3상 교류 전원으로 변환하여 출력하는 전원 회로가 기판상에 형성된 전원 보드;
    상기 전원 보드로부터 상기 3상 교류 전원을 제공받아, 차량 실내의 현재 온도를 기설정된 기준 온도와 비교한 결과에 기초하여 상기 모터의 회전수를 제어하기 위한 소정의 PWM 제어신호를 생성하여 출력하는 제어 회로가 기판상에 형성된 제어 보드;
    상기 출력된 PWM 제어신호에 기초하여 상기 전원 회로의 스위칭 수단의 구동을 위한 스위칭 신호를 출력하는 게이트 구동 회로가 기판상에 형성된 게이트 보드; 및
    내부에 상기 전원 보드, 상기 게이트 보드 및 상기 제어 보드를 순차적으로 적층된 기판 형태로 수용하는 모듈 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 공조용 인버터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 배터리의 전극 단자에 연결된 연결 케이블의 접속 단자가 삽입 가능하도록 상기 모듈 하우징의 저면 일측에 형성되되, 상기 접속 단자의 삽입 완료 시 상기 전원 보드와 전기적으로 접속되어 상기 고전압 배터리로부터 상기 전원 회로로 소정의 직류 전원이 공급되도록 하는 전원 연결 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 공조용 인버터 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전원 연결 부재는,
    상기 모듈 하우징의 저면 일측에 돌출 형성되되 내부 공간이 마련된 박스 형상의 연결 본체;
    일면의 중앙 영역은 주변 영역보다 상대적으로 높게 상방 돌출되어 상기 연결 본체의 내부 공간에 삽입되고 상기 주변 영역은 상기 연결 본체의 저면에 지지 결합된 상태로 상기 접속 단자가 삽입 가능하도록 내측으로 소정 깊이만큼 함몰 형성되되, 상기 접속 단자를 내측으로 삽입 완료 시 내측면의 소정 위치에 마련된 접점과 접촉되도록 하는 단자 몸체; 및
    상기 모듈 하우징 내부의 압력을 유지하면서 상기 전원 보드 및 상기 모듈 하우징의 일측을 수직 방향으로 관통하여 형성되되, 상기 전원 보드와 전기적으로 접속되어 상기 접점을 통해 상기 고전압 배터리로부터 공급된 소정의 직류 전원을 상기 전원 보드로 인가하는 피드 스루 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 공조용 인버터 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 피드 스루 모듈은,
    상기 모듈 하우징의 일측에 고정되고 내부에 중공이 형성된 모듈 몸체;
    일단이 상기 단자 몸체의 접점과 전기적으로 연결되고 타단이 상기 전원 보드의 전원 회로와 전기적으로 연결되며 상기 모듈 몸체의 중공을 관통하여 형성되는 도전체로 이루어지는 핀;
    상기 핀의 외주면을 따라 이격 형성되는 페라이트 비드; 및
    상기 페라이트 비드와 이격되며 상기 핀의 외주면을 따라 이격 형성되는 커패시터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 공조용 인버터 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전원 보드의 기판 일측에 상방에서 하방으로 관통 삽입되어 결합 시 상기 전원 보드의 저면으로부터 소정 길이만큼 돌출되도록 형성되는 적어도 하나의 연결기 핀;을 더 포함하며,
    상기 모듈 하우징의 저면에서 상기 연결기 핀과 수직 대응되는 위치에 상기 모터의 입력 단자의 외경에 대응하는 삽입공이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 공조용 인버터 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원 보드의 상면의 기설정된 제1 영역에 상기 게이트 보드가 안착되어 적층 결합되고, 상기 전원 보드의 상기 제1 영역과 상이한 제2 영역에 상기 게이트 보드와 이격되며 상기 제어 보드와의 전기적 연결을 제공하는 제1 연결 수단이 구비되고, 상기 제2 영역의 하부 일측에 상기 연결기 핀이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 공조용 인버터 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 게이트 보드의 일단에는 상기 전원 보드로부터 이격되어 돌출 형성되는 돌출부가 구비되며, 상기 돌출부에는 상기 제어 보드와의 전기적 연결을 제공하는 제2 연결 수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 공조용 인버터 모듈.
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