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KR20210127528A - 컨버터 모듈 - Google Patents

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Publication number
KR20210127528A
KR20210127528A KR1020200045518A KR20200045518A KR20210127528A KR 20210127528 A KR20210127528 A KR 20210127528A KR 1020200045518 A KR1020200045518 A KR 1020200045518A KR 20200045518 A KR20200045518 A KR 20200045518A KR 20210127528 A KR20210127528 A KR 20210127528A
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KR
South Korea
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module
heat dissipation
dissipation member
flow path
disposed
Prior art date
Application number
KR1020200045518A
Other languages
English (en)
Inventor
정재후
김근호
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020200045518A priority Critical patent/KR20210127528A/ko
Priority to EP21788770.2A priority patent/EP4138530A4/en
Priority to US17/916,923 priority patent/US20230156979A1/en
Priority to PCT/KR2021/004439 priority patent/WO2021210849A1/ko
Priority to JP2022562511A priority patent/JP2023522650A/ja
Priority to CN202180028027.XA priority patent/CN115428599A/zh
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 모듈은 내부에 유로가 형성되는 판 형상의 방열 부재, 방열 부재의 일면에 배치되는 제1 모듈, 및 방열 부재의 타면에 배치되는 제2 모듈을 포함하되, 방열 부재는 유로가 삽입되어 일체로 형성된다.

Description

컨버터 모듈{Converter module}
본 발명은 컨버터에 관한 것으로, 보다 구체적으로 유로가 삽입되어 일체로 형성되는 컨버터 모듈에 관한 발명이다.
자동차의 전기장치로는 엔진전기장치(시동장치, 점화장치, 충전장치)와 등화장치가 일반적이나, 최근에는 차량이 보다 전자제어화 됨으로써 샤시 전기장치를 포함한 대부분의 시스템들이 전기전자화 되고 있는 추세이다.
자동차에 설치되는 램프, 오디오, 히터, 에어컨 등의 각종 전장품들은 자동차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공급받도록 되어 있는데, 이때 통상의 전원 전압으로 14V계 전원 시스템의 발전용량이 사용되고 있다.
최근 들어 정보기술 산업의 발달과 더불어 자동차의 편의성 증대를 목적으로 하는 다양한 신기술(모터식 파워 스티어링, 인터넷 등)들이 차량에 접목되고 있으며, 앞으로도 현 자동차 시스템을 최대한 이용할 수 있는 신기술의 개발이 계속될 전망이다.
소프트 또는 하드 타입의 구분없이 하이브리드 전기 차량(HEV)은 전장부하(12V) 공급을 위한 DC-DC 컨버터(Low Voltage DC-DC Converter)가 설치되어 있다. 또한, 일반 가솔린 차량의 발전기(알터네이터) 역할을 하는 DC-DC 컨버터는 메인 배터리(보통 144V 이상의 고전압 배터리)의 고전압을 다운시켜 전장부하용 전압 12V를 공급하고 있다.
DC-DC 컨버터(DC-DC Converter)라 함은, 어떤 전압의 직류전원에서 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 전자회로 장치를 말하며, 텔레비전 수상기, 자동차의 전장품 등 다양한 영역에 사용되고 있다.
기존 DC-DC 컨버터는 방열을 위한 유로를 형성함에 있어서, 히트싱크, 튜브, 가스켓, 커버, 스크류 등 다양한 부품을 조립하여 형성한다. 조립형으로 유로를 형성함으로써 재료비가 상승하고, 패키지 부품 배치 공간 확보에 어려움이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유로가 삽입되어 일체로 형성되는 컨버터 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 모듈은 내부에 유로가 형성되는 판 형상의 방열 부재; 상기 방열 부재의 일면에 배치되는 제1 모듈; 및 상기 방열 부재의 타면에 배치되는 제2 모듈을 포함하되, 상기 방열 부재는 상기 유로가 삽입되어 일체로 형성된다.
또한, 상기 유로는, 냉매가 유동하는 냉각 파이프로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유로는, 상기 방열 부재의 외부와 내부를 연통시키는 유입구 및 토출구를 포함하고, 상기 유입구로부터 상기 토출구까지 단일 라인으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입구에는 외부로부터 냉매가 유입되는 냉매 유입부가 배치되고, 상기 토출구에는 상기 유로를 순환한 냉매가 외부로 배출되기 위한 냉매 유출부가 배치되며, 상기 냉매 유입부와 상기 냉매 유출부는 상기 유로와 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유로는, 상기 제1 모듈의 발열소자 또는 상기 제2 모듈의 발열소자의 위치로부터 소정의 간격 이내로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈은, 구동이 겹치는 구동중복시간이 없거나, 소정의 비율 또는 소정의 시간 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈은, 각 모듈상에 배치되는 발열소자의 위치가 서로 대응되지 않을 수 있다.
또한, 상기 방열 부재는, 상기 일면 또는 타면 중 적어도 하나의 면에 복수개의 방열핀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방열핀은, 상기 제1 모듈 또는 상기 제2 모듈 외면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열 부재는, 상기 유로를 형성하는 냉각 파이프를 삽입 사출하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 방열부재를 제조하기 위한 비용을 줄일 수 있다. 또한, 방열부재 양면에 패키지 모듈을 배치하여, 공간활용을 효율적으로 할 수 있다.
발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 모듈을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 모듈에서 방열이 이루어지는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 모듈의 유로를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 모듈의 유로가 삽입되어 일체로 형성되는 방열 부재를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 컨버터 모듈의 각 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컨버터 모듈을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컨버터 모듈의 각 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, 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 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 모듈을 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 컨버터 모듈(100)은 유로(110)가 형성된 방열 부재(120), 제1 모듈(130), 제2 모듈(140)을 포함한다.
방열 부재(120)는 내부에 유로(110)가 형성되고, 유로가 삽입되어 일체형으로 형성된다.
보다 구체적으로, 방열 부재(120)는 컨버터 모듈(100)에서 발생하는 열을 외부로 방출하여 컨버터 모듈(100)을 방열하는 판 형상으로 형성된다. 방열 부재(120)는 히트싱크(heatsink)일 수 있다. 방열 부재(120)의 양면에는 방열을 수행할 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)이 배치된다. 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)이 양면에 배치될 수 있도록 판 형상으로 형성된다. 방열 부재(120)는 양면에 배치되는 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)에서 발생하는 열을 외부로 방출한다.
방열 부재(120)는 방열을 위한 냉매를 이용한다. 냉매를 이용하여 방열을 수행하기 위하여, 냉매가 흐를 수 있는 유로(110)가 내부에 형성된다. 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)에서 발생한 열은 방열 부재(120)를 통해 유로(110)로 전달(전도)되고, 유로(110)로 전달된 열은 유로를 따라 외부로 방출된다.
방열 부재(120)는 유로(110)가 삽입되어 일체형을 형성된다. 유로(110)를 형성하고자 하는 형상으로 형성하고, 방열 부재(120)를 사출시, 유로(110)를 삽입한 상태에서 사출하여, 유로(110)가 내부에 형성된 일체형 방열 부재(120)를 형성할 수 있다. 유로(110)를 삽입한 상태에서 사출을 통해 방열 부재(120)를 형성함으로써, 조립형으로 유로 삽입형 방열 부재를 형성하는 경우 필요한 부품들의 수를 줄일 수 있다.
제1 모듈(130)은 방열 부재(120)의 일면에 배치되고, 제2 모듈(140)은 방열 부재(120)의 타면에 배치된다.
보다 구체적으로, 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)은 컨버터 모듈(100)에 포함되는 모듈이다. 예를 들어, 제1 모듈(130)은 DC-DC 컨버터일 수 있고, 제2 모듈(140)은 OBC(On Board Charger)일 수 있다.
DC-DC 컨버터는 직류 신호를 크기가 다른 직류 신호로 변환하는 장치로, 차량에 이용되는 DC-DC 컨버터는 배터리의 고전압을 다운시켜, 부하용 전압으로 공급하는 역할을 한다. 예를 들어, DC-DC 컨버터는 144V의 고전압을 12V의 저전압으로 변환할 수 있다. DC-DC 컨버터는 전압 변환을 위하여, 변압기(transformer) 코일, 인덕터, 스위치 등으로 구성된다. 전압을 변환하는 과정에서 FET 등으로 구현되는 스위치 등의 소자에서 많은 열이 발생한다. 방열 부재(120)는 발열 소자에서 발생하는 열을 외부로 방출시켜, 온도 상승으로 인해 발생할 수 있는 오류나 저효율의 문제점을 해결한다.
OBC(On Board Charger)는 교류전원을 승압하고 직류전원으로 변환하여 배터리를 충전하는 장치로, 차량용 배터리를 충전하는데 이용된다. 특히 전기차의 배터리를 충전하는데 필수적인 구성으로 이용되고 있다. OBC 역시, 승압과 변환을 수행하기 위하여, 코일, 인덕터, 스위치 등 많은 부품이 필요하고, 스위치 등의 소자에서 많은 열이 발생한다. 방열 부재(120)는 OBC를 구성하는 발열 소자에서 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
DC-DC 컨버터 또는 OBC 이외에도 컨버터 모듈(100)에 적용하고자 하는 다양한 모듈을 포함할 수 있음은 당연하다.
제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)은 방열 부재(120)의 양면에 실장되어 배치될 수 있다. 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)에서 발생하는 열이 방열 부재(120)로 잘 전달될 수 있도록 밀착되어 배치될 수 있다. 복수의 모듈을 방열 부재(120)의 양면에 배치함으로써 하나의 방열 부재(120)로 복수의 모듈에 대한 방열을 수행함으로써 방열의 효과를 높일 수 있고, 공간 활용도를 높일 수 있다.
제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)은 구동이 겹치는 구동중복시간이 없거나, 소정의 비율 또는 소정의 시간 이하일 수 있다. 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)이 하나의 방열 부재(120)를 이용하기 때문에, 효율적인 방열을 위하여, 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)은 구동이 겹치는 구동중복시간이 없도록 제어할 수 있다. 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)이 동시에 구동하여 열이 많이 발생하는 경우, 방열 부재(120)의 방열 성능만으로 두 모듈에 방열이 원활하게 이루어지지 않을 수 있고, 이로 인해 온도상승이 발생할 수 있어, 오작동 등이 발생할 수도 있다. 따라서, 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)을 구동함에 있어서, 구동이 겹치는 구동중복시간이 없도록 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)을 제어할 수 있다. 또는 구동이 겹치는 시간이 있더라도, 구동중복시간이 소정의 비율 또는 소정의 시간 이하로 제한할 수 있다. 구동중복시간을 제한함으로써 방열 부재(120)의 방열 효율을 높일 수 있다.
여기서, 구동중복시간의 비율이란, 단위시간내 구동중복시간의 비율을 의미한다. 예를 들어, 구동중복시간의 비율을 제한하는 임계치가 10%인 경우, 1시간 이내에 6분 이하로 제한할 수 있다.
또는, 구동중복시간이 연속되는 시간을 제한할 수 있다. 예를 들어, 구동중복시간의 임계치가 10분인 경우, 구동중복시간을 10분 이하로 제한할 수 있다.
구동중복시간을 제한하는 임계비율 내지 임계시간은 사용자에 의해 미리 설정되거나, 방열 부재(120)의 방열 성능 또는 현재 모듈의 온도 내지 외부 온도 등에 따라 달라질 수 있다.
제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)은 각 모듈상에 배치되는 발열소자의 위치가 서로 대응되지 않도록 형성될 수 있다. 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)은 각각 하나 이상의 발열소자를 포함할 수 있고, 각 모듈의 발열 소자가 특정 영역에 함께 배치되는 경우, 해당 영역에서의 발열이 다른 영역에 비해 많이 발생하게 되어, 방열의 효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 제1 모듈(130)의 발열소자의 위치와 제2 모듈(140)의 발열소자의 위치를 서로 다른 위치로 형성하여 발열 소자를 분산 배치함으로써 방열의 효율을 높일 수 있다.
제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)을 방열 부재(120)에 배치함에 있어서, 열이 많이 발생하는 모듈을 방열 부재(120)의 하부면에 배치할 수 있다. 열은 아래에서 위로 전달되는 특성을 가지고 있는바, 방열 부재(120)를 통한 효율적인 방열을 위하여, 열이 많이 발생하는 모듈을 하부면에 배치할 수 있다.
도 2와 같이 형성되는 컨버터 모듈(100)은 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)에서 발생되는 열이 방열 부재(120)로 전달되고, 방열 부재(120) 내부에 형성되는 유로(110)를 따라 유동하는 냉매를 따라 외부로 방출되어 방열이 이루어진다. 모듈이 배치되는 방열 부재(120)의 양 면은 판 형상으로 형성되되, 효율적인 열전달을 위하여, 복수의 홈이 형성될 수 있다.
방열 부재(120)에 형성되는 유로(110)는 냉매가 유동하는 냉각 파이프(coolant pipe)로 형성될 수 있다. 냉각 파이프로 형성되는 유로(110)는 도 3과 같이, 복수의 직선부 및 직선부를 연결하는 복수의 절곡부로 구성될 수 있다. 일정한 직경을 가지는 파이프를 설계한 형상에 따라 절곡하여 유로(110)를 형성할 수 있다.
유로(110)는 제1 모듈(130)의 발열소자 또는 제2 모듈(140)의 발열소자의 위치로부터 소정의 간격 이내로 배치될 수 있다. 유로(110)를 형성함에 있어서, 효율적인 방열을 위하여, 유로(110)가 모듈의 발열소자와 소정의 간격 이내로 지나가도록 유로(110)를 형성할 수 있다. 도 3에서 유로(110)는 지그재그로 형성되는 형태만 도시하였으나, 발열소자의 위치에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
유로(110)는 상기 방열 부재의 외부와 내부를 연통시키는 유입구(111) 및 토출구(112)를 포함하고, 유입구(111)로부터 토출구(112)까지 단일 라인으로 형성될 수 있다. 도 3과 같이, 유로(110)는 유입구(111)로부터 토출구(112)까지 단일 라인으로 형성되고, 유입구(111)로 유입된 냉매는 토출구(112)까지 유로(110)를 관통하여 순환하며 열을 전달받아 외부로 방출된다.
유입구(111)에는 외부로부터 냉매가 유입되는 냉매 유입부가 배치되고, 토출구(112)에는 유로(110)를 순환한 냉매가 외부로 배출되기 위한 냉매 유출부가 배치되며, 상기 냉매 유입부와 상기 냉매 유출부는 유로(110)와 일체로 형성될 수 있다. 외부로부터 냉매가 유입구(111)로 유입될 때, 냉매가 외부로 유출되지 않도록 실링(sealing)이 필요하다. 이때, 실링을 위해 실링부재를 이용하는 경우, 별도의 부품이 필요하며, 제품간 단차에 의해 정확한 실링이 어려울 수 있다. 또한, 유로(110)를 형성하는 냉각 파이프와 실링을 위한 부품의 재질이 다른 경우, 방열에 따른 온도 상승시 온도에 따른 팽창율이 달라 이물이 발생하거나 유격이 발생하여 실링이 안되는 문제가 발생할 수 있다.
이를 해결하기 위하여, 유입구(111)의 냉매 유입부를 유로(110)와 일체로 형성할 수 있다. 실링을 위해선 외부 냉각 호스에 형성되는 고무 등으로 형성되는 밀착 부재가 밀착될 수 있는 걸림턱이 필요하다. 유입구(111) 부분의 파이프를 확장 및 축소 공정을 통해 실링을 위한 걸림턱이 형성되도록 제조함으로써 실링이 이루어지도록 할 수 있다. 토출구(112)에도 유입구(111)에 대응되도록 파이프에 대한 공정을 통해 냉매 유출부를 형성하여 배치할 수 있다. 하나의 파이프를 이용하여 냉매 유입부 및 냉맹 유출부를 형성함으로써 부품수 감소에 따른 비용 절감이 가능하고, 동일 재질을 이용함으로써 온도 차이에 따라 이물이 발생하는 문제도 방지할 수 있다.
방열 부재(120)는 상기 유로를 형성하는 냉각 파이프를 삽입 사출하여 형성할 수 있다. 방열 부재(120)를 사출을 통해 형성하되, 유로(110)를 삽입한 상태에서 사출하여 내부에 유로(110)가 형성된 일체형 방열 부재(120)를 형성할 수 있다. 삽입 사출Insert Molding)은 삽입물을 금형에 삽입한 상태에서 원재료를 녹여서 금형에 주입하여 부품을 생산하는 공정으로 금속으로 하는 경우, 다이캐스팅이라고도 한다. 냉각 파이프로 유로(110)를 형성한 이후, 냉각 파이프를 금형에 삽입한 상태에서 삽입 사출을 통해 도 4와 같이, 일체형 방열 부재(120)를 형성할 수 있다. 이를 통해, 별도의 조립과정없이 일체형으로 방열 부재(120)를 형성할 수 있고, 제조비용을 불일 수 있다.
도 4와 같이 형성된 방열 부재(120)의 양면에 도 5와 같이, 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)을 배치할 수 있다. 제1 모듈(130)은 DC-DC 컨버터일 수 있고, 제2 모듈(140)은 OBC 일 수 있고, 각각 기판상에 부품이 실장되어 형성되는 패키지 모듈일 수 있다. DC-DC 컨버터를 형성하는 제1 모듈(130)은 방열 부재(120)의 상부에 배치하고, OBC를 형성하는 제2 모듈(140)은 방열 부재(120)의 하부에 배치하여 실장함으로써 하나의 컨버터 모듈(100)을 형성할 수 있다. 각 모듈은 방열 부재와 볼트와 너트를 이용하여 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 컨버터 모듈(100)을 도시한 것으로, 유로(110)가 형성된 방열 부재(120), 제1 모듈(130), 제2 모듈(140)과 함께 방열핀(210)을 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 유로(110), 방열 부재(120), 제1 모듈(130), 및 제2 모듈(140)에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 5의 컨버터 모듈(100)의 각 구성에 대응되는바, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
방열핀(210)은 방열 부재(120)의 일면 또는 타면 중 적어도 하나의 면에 형성될 수 있다. 유로(110)가 형성되는 방열 부재(120)에는 양면에 모듈이 형성되는바, 한면에만 모듈을 형성하는 경우에 비해 방열 효율이 떨어질 수 있다. 이를 보완하기 위하여, 복수의 방열핀(210)을 이용하여 방열의 효율을 높일 수 있다. 방열핀(210)은 방열 부재의 일면 또는 타면 중 하나의 면에 형성되거나 두 면 모두에 형성될 수 있다. 하나의 면에 방열 부재를 형성하는 경우, 열은 아래에서 위로 전달되는 특성을 가지는바, 방열 부재(120)의 상부면에 형성하여, 방열핀(210)을 통해 위로 전달되는 열을 외부로 방출할 수 있다.
이때, 방열핀(210)은 제1 모듈(130) 또는 제2 모듈(140) 외면에 형성될 수 있다. 방열 부재(120)와 접촉되는 제1 모듈(130) 및 제2 모듈(140)의 면은 방열 부재(120)를 통해 방열이 이루어지고, 방열 부재(120)와 접촉되지 않는 외면에 방열핀(210)을 형성함으로써 방열핀(210)이 형성되는 모듈에 대해 양방향으로 방열이 이루어지도록 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 열은 아래에서 위로 전달되는 특성을 가지고 있고, 방열 부재(120)의 상부면에 형성되는 제1 모듈(130)보다 하부면에 형성되는 제2 모듈(140)에 대한 방열 효율이 높다. 따라서, 방열 효율이 낮은 제1 모듈(130)의 상부에 방열핀(210)을 형성함으로써 방열 효율이 낮은 제1 모듈(130)의 방열 효율을 높일 수 있고, 방열핀(210)을 통해 외부로 방출되는 방열 효율 또한 높일 수 있다.
방열핀(210)은 도 7과 같이, 제1 모듈(130)의 커버형태로 형성될 수 있다. 제1 모듈(130)에서 발열 소자가 배치된 영역을 커버하는 형태로 접촉결합되어 제1 모듈(130)의 발열 소자에서 발생하는 열을 방열핀(210)의 상부로 전달하고, 외부로 방출하여 방열을 수행할 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 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 위치 측정부 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 컨버터 모듈
110: 유로
111: 유입구
112: 토출구
120: 방열 부재
130: 제1 모듈
140: 제2 모듈
210: 방열핀

Claims (10)

  1. 내부에 유로가 형성되는 판 형상의 방열 부재;
    상기 방열 부재의 일면에 배치되는 제1 모듈; 및
    상기 방열 부재의 타면에 배치되는 제2 모듈을 포함하되,
    상기 방열 부재는 상기 유로가 삽입되어 일체로 형성되는 컨버터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로는 냉매가 유동하는 냉각 파이프로 형성되는 컨버터 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 방열 부재의 외부와 내부를 연통시키는 유입구 및 토출구를 포함하고,
    상기 유입구로부터 상기 토출구까지 단일 라인으로 형성되는 컨버터 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유입구에는 외부로부터 냉매가 유입되는 냉매 유입부가 배치되고,
    상기 토출구에는 상기 유로를 순환한 냉매가 외부로 배출되기 위한 냉매 유출부가 배치되며,
    상기 냉매 유입부와 상기 냉매 유출부는 상기 유로와 일체로 형성되는 컨버터 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 제1 모듈의 발열소자 또는 상기 제2 모듈의 발열소자의 위치로부터 소정의 간격 이내로 배치되는 컨버터 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈은,
    구동이 겹치는 구동중복시간이 없거나, 소정의 비율 또는 소정의 시간 이하인 컨버터 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모듈 및 상기 제2 모듈은,
    각 모듈상에 배치되는 발열소자의 위치가 서로 대응되지 않는 컨버터 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는,
    상기 일면 또는 타면 중 적어도 하나의 면에 복수개의 방열핀을 포함하는 컨버터 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열핀은,
    상기 제1 모듈 또는 상기 제2 모듈 외면에 형성되는 컨버터 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는,
    상기 유로를 형성하는 냉각 파이프를 삽입 사출하여 형성되는 컨버터 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8064198B2 (en) * 2009-06-29 2011-11-22 Honda Motor Co., Ltd. Cooling device for semiconductor element module and magnetic part
JP5655575B2 (ja) * 2011-01-10 2015-01-21 トヨタ自動車株式会社 冷却器及びそれを用いた電力変換装置
US8966747B2 (en) * 2011-05-11 2015-03-03 Vlt, Inc. Method of forming an electrical contact
JP5423998B2 (ja) * 2011-08-31 2014-02-19 株式会社安川電機 電子部品冷却ユニット及び電力変換装置
JP5747869B2 (ja) * 2012-06-18 2015-07-15 株式会社デンソー 電力変換装置
JP5694278B2 (ja) * 2012-11-21 2015-04-01 三菱電機株式会社 電力変換装置
CN110463369B (zh) * 2017-03-21 2021-03-09 Lg伊诺特有限公司 变换器
KR20190110696A (ko) * 2018-03-21 2019-10-01 엠에이치기술개발 주식회사 컨버터 냉각장치 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 컨버터 냉각장치를 구비한 자동차
WO2019245148A1 (ko) * 2018-06-20 2019-12-26 엘지이노텍 주식회사 컨버터
JP2020061892A (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 電圧変換装置
CN110506999B (zh) * 2019-09-11 2023-04-18 深圳市合元科技有限公司 电子烟控制方法及电子烟
DE112020005982T5 (de) * 2019-12-06 2022-09-15 Mitsubishi Electric Corporation Wärmesenke und Wärmesenke-Herstellungsverfahren
JP7092249B1 (ja) * 2021-10-01 2022-06-28 富士電機株式会社 電力変換装置

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