KR102342215B1

KR102342215B1 - 전력 변환 모듈의 방열 장치

Info

Publication number: KR102342215B1
Application number: KR1020170034864A
Authority: KR
Inventors: 송영길
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2017-03-20
Publication date: 2021-12-23
Also published as: JP7173982B2; JP2020511799A; EP3606305A1; WO2018174470A1; EP3606305A4; KR20180106490A; US20200120830A1; CN110463370A

Abstract

실시 예에 따른 전력 변환 모듈의 방열 장치는, 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 기판; 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 기판과 연결되는 발열 소자; 상기 하우징 내에 배치되며, 상기 발열 소자와 결합하는 제 1 방열판; 및 상기 제 1 방열판 하부에 배치되는 제 2 방열판을 포함하며, 상기 발열 소자는, 상기 제 1 방열판의 측면에 결합되며, 상기 제 1 방열판은, 상기 기판과 상기 제 2 방열판 사이에 배치된다.

Description

전력 변환 모듈의 방열 장치{HEAT EMITTING APPARATUS OF A POWER CONVERTING MODULE}

본 발명은 전력 변환 모듈의 방열 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력변환모듈에 있어 방열장치는 전력변환모듈의 신뢰성에 중요한 영향을 미침에 따라 방열설계가 우선시 된다. 그리고 방열효과를 향상시키기 위해서는 파워손실을 최소화시키는 회로구조, 발열 소자의 효과적인 부착 구조, 방열 핀 및 케이스 구조 및 재료, 써멀 그리스와 같은 이종 부품, 재료의 접합 재료, 몰딩 재료 등이 중요하게 고려해야 사항이다. 상기의 고려사항을 최적화함으로써, 전력변환모듈의 고효율 방열 성능을 확보할 수 있다.

보다 구체적으로, 종래기술에 따른 전력변환 모듈은 소자의 발열량을 고려하여 강제 공냉이나 수냉 방식을 이용하여 냉각한다. 강제 공냉 방식은 비용면에서 수냉방식에 비하여 저렴하나 열전달능력이 떨어지는 문제점을 지니고 있다. 그리고 일 예로 3.3KW 출력용량의 탑재형 충전기의 경우에는 강제 공냉과 수냉 방식을 동시에 채택하고 있다.

또한, 강제 공냉의 경우 단순히 히트 싱크를 이용하여 고 발열 소자를 냉각하기 보다는 충전기 케이스를 방열기구로 사용하여 냉각하는 방식을 이용하고 있다. 이와 같은 방열장치는 충분한 냉각을 위해 외부에 팬을 이용하여 외부공기를 방열용 케이스에 불어줌으로써 전체 시스템을 냉각하고, 이때 발열 소자는 최대한 방열 케이스에 근접하도록 접합함으로써 열 저항을 최소화하는 설계가 이루어지고 있다.

또한, DC-DC 컨버터의 경우 기존의 냉각 방식으로 소자가 실장 되어있는 히트 싱크의 케이스의 핀에 팬의 공기를 직접 불어주어 소자의 열 집중을 최소화한다. 이하 종래기술에 따른 전력변환모듈의 방열장치에 대하여 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 전력변환모듈의 방열장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 전력변환 모듈의 방열 장치(1)는, 케이스(도시하지 않음)의 내부에 배치되는 기판(2), 상기 기판(2)에 연결되는 단자(4)를 포함하는 발열 소자(3), 상기 발열 소자(3)와 결합되는 방열판(6) 및 상기 방열판(6)에 상기 발열 소자(3)를 고정하는 고정 부재(5)를 포함한다.

상기와 같은 방열 장치(1)는 상기 발열 소자(3)와 상기 방열판(6)이 상호 직접적으로 접촉하며, 그에 따라 상기 발열 소자(3)에서 발생한 열이 상기 방열판(6)으로 전달된다. 또한, 상기 방열판(6)의 방열핀은 상기 케이스의 외부로 노출되며, 그에 따라 상기 발열 소자(3)를 통해 전달되는 열을 상기 외부로 방출한다.

그러나, 상기 방열 장치는, 상기 발열 소자(3)의 열이 바로 상기 방열판(6)으로 전달됨에 따라 상기 방열판(6)의 자체 온도가 높으며, 이로 인해 외부로 노출된 상기 방열판(6)에 인체 접촉이 일어날수 있는 환경에서 위험성이 존재한다.

또한, 상기 방열 장치는 상기 발열 소자(3)를 상기 방열판(6)과 직접 접촉시켜야 하기 때문에 상기 발열 소자(3)의 부품 배치 면적이 넓어지며, 상기 부품 배치 면적이 넓어짐에 따라 기판 면적 증가 및 전체 사이즈가 증가하는 문제점이 있다.

또한, 상기 방열 장치는 다수의 방열부품을 적용하는 경우, 각각의 방열 부품을 개별적으로 기판에 조립해야 하며, 상기 방열 부품을 스크류와 같은 체결 부재로 체결하는 경우에 이격 거리에 대한 문제가 발생하게 된다.

본 발명에 따른 실시 예에서는, 별도의 서브 방열판을 적용하여 발열 소자로부터 전달되는 열을 상기 서브 방열판에서 1차적으로 방열시켜준 후에 메인 방열판으로 전달할 수 있는 전력 변환 모듈의 방열 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 다수의 방열 부품을 모듈식으로 조립할 수 있는 전력 변환 모듈의 방열 장치를 제공한다.

제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 발열 소자가 결합되는 상기 제 1 방열판의 상기 측면은, 상기 기판과 수직이다.

상기 발열 소자는, 상기 기판의 하부에 수직으로 세워져 배치되어 상기 제 1 방열판의 상기 측면에 결합한다.

상기 발열 소자는, 체결 홀을 포함하고, 상기 제 1 방열판은, 제 1 체결 홈을 포함하며, 상기 체결 홀을 관통하여 상기 제 1 체결 홈에 삽입되는 체결 부재를 더 포함한다.

상기 제 1 방열판과 상기 기판 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함한다.

상기 제 1 방열판과 결합하여 상기 발열 소자를 지지하는 지지 부재를 더 포함한다.

상기 지지부재는, 상기 제 1 방열판에 결합되며, 관통 홀을 포함하는 제 1 지지 영역과, 상기 제 1 영역으로부터 제 1 방향으로 절곡되는 제 2 지지 영역과, 상기 제 2 영역으로부터 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 절곡되고, 상기 발열 소자와 접촉하는 제 3 지지 영역을 포함한다.

상기 지지부재의 상기 제 3 영역은, 상기 발열 소자와 접촉하는 부분이 일정 곡률을 가진다.

상기 제 3 지지 영역은, 상기 제 2 지지 영역으로부터 일정 간격 이격되는 복수의 분기부를 포함한다.

상기 발열 소자는, 상기 제 1 방열판의 제 1 측면에 배치되는 적어도 하나의 제 1 발열 소자와, 상기 제 1 방열판의 제 2 측면에 배치되는 적어도 하나의 제 2 발열 소자를 포함한다.

상기 제 2 방열판은, 상기 제 1 방열판의 하면에 배치되는 베이스와, 상기 베이스에서 돌출되어 일부가 상기 하우징의 외부로 노출되는 방열핀을 포함한다.

상기 베이스의 상면에는, 상기 제 1 방열판이 배치되는 영역에 형성되어, 다른 영역과 구획되는 적어도 하나의 안착부가 형성된다.

상기 제 1 방열판은, 상기 제 2 방열판과 결합하는 제 1 방열부와, 상기 제 1 방열부의 상면으로부터 상부 방향으로 돌출되며, 측면에 상기 발열 소자가 결합되는 제 2 방열부를 포함하고, 상기 제 1 방열부는, 상기 제 2 방열부의 폭보다 큰 폭을 가진다.

상기 제 2 방열판의 상기 베이스의 가장자리 영역에 배치되며, 상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 보스를 더 포함하며, 상기 기판은, 상기 보스와 접촉하는 영역에 보스 관통 홀이 형성된다.

본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 별도의 서브 방열판을 이용하여 발열 소자를 통해 전달되는 열을 1차적으로 방열시키고, 상기 1차적으로 방열된 열을 메인 방열판으로 전달하여 외부로 방출시킴으로써, 상기 메인 방열판으로 전달되는 열을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 외부로 노출된 메인 방열판의 온도가 올라감에 따라 발생할 수 있는 안전상의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 기판 위에 상기 발열 소자를 수직으로 세워서 장착함으로써, 상기 기판상에서 상기 발열 소자가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있으며, 이에 따른 전력 변환 모듈의 전체 사이즈를 슬림화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 다수의 방열 부품을 모듈식으로 제작하여 조립함으로써, 상기 다수의 방열 부품의 조립 공정을 단순화할 수 있으며, 이에 따른 상기 방열 부품의 배치 공간을 최적화할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전력변환모듈의 방열장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 모듈을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 전력 변환 모듈(100)의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 상부 케이스를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 도 3에 도시된 하부 케이스 및 제 2 방열판을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 회로 차단 모듈부(400)를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 3에 도시된 배터리 관리 모듈부(500)를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 도 3에 도시된 전력 변환 모듈부(600)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 방열 모듈(650)을 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 지지 부재(656)를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 13는 도 11에 도시된 방열 모듈(650)의 제조 방법을 단계별로 나타낸 흐름도이다.
도 14 내지 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 모듈(650)의 제조 방법을 공정순으로 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 모듈을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 전력 변환 모듈(100)은 내부에 수용 공간을 가지는 하우징(200)과, 상기 하우징(200)의 내부 수용 공간 내에 수용된 복수의 전력 모듈부(400, 500, 600)과, 적어도 일부가 상기 하우징(200) 내부에 수용되어 상기 복수의 전력 모듈부(400, 500, 600)와 결합되고 나머지 일부가 상기 하우징(200)의 외부로 노출되어 있는 제 2 방열판(300)을 포함한다.

하우징(200)은 내부에 전력 모듈부(400, 500, 600)가 수용되는 공간이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하우징(200)은 내부에 상기 제 2 방열판(300)이 수용되는 공간이 형성될 수 있다.

상기 하우징(200)은 내부에 수용되는 상기 전력 모듈부(400, 500, 600)를 보호한다. 바람직하게, 상기 하우징(200)는 상기 전력 변환 모듈(100)의 사용 환경에서 발생하는 다양한 환경 요인(예를 들어, 수분, 바람, 온도 등)으로부터 상기 전력 변환 모듈(100)을 보호한다.

또한, 상기 하우징(200)은 하부에 상호 일정 간격 이격되는 복수의 제 1 관통 홀(221)이 형성되어 있다.

상기 제 1 관통 홀(221)은 상기 하우징(200)의 하면에서 제 1 방향으로 길게 연장된 형상을 갖는다. 여기에서, 상기 제 1 방향은 상기 하우징(200)의 하면의 좌측단에서 우측단을 연결하는 가로 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 1 관통 홀(221)은 상기 하우징(220)의 하면에서 제 2 방향으로 일정 간격 이격되어 복수 개 형성될 수 있다. 상기 제 2 방향은, 상기 하우징(200)의 하면의 상측단에서 하측단을 연결하는 세로 방향일 수 있다. 즉, 상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 직교하는 방향일 수 있다.

즉, 상기 하우징(200)의 하면에는, 상기 하우징(220)의 하면의 상기 제 2 방향으로 일정 간격 이격되면서, 상기 제 1 방향으로 길게 연장된 형상을 갖는 제 1 관통 홀(221)이 복수 개 배치될 수 있다. 상기 제 1 관통 홀(221)은 추후 설명할 제 2 방열판(300)을 구성하는 복수의 방열핀(320)에 대응하는 형상을 갖는다.

또한, 상기 하우징(200)의 상면에는 적어도 하나의 제 2 관통 홀(2111, 2121, 2131)이 형성된다. 상기 제 2 관통 홀(2111, 2121, 2131)은 상기 하우징(200)의 상기 수용 공간 내에 수용된 구성 중 적어도 하나의 구성을 외부로 노출하기 위해 형성된다.

즉, 상기 하우징(200) 내에 수용된 전력 모듈부(400, 500, 600)에는 회로 차단 모듈부(400)를 포함할 수 있으며, 상기 하우징(200)의 상면에는 상기 회로 차단 모듈부(400)를 구성하는 회로 차단기(440)를 외부로 노출하는 차단기 노출 홀(2121)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 회로 차단 모듈부(400)에는 외부 장치(도시하지 않음)와의 통신을 위한 신호 입출력부(IO(Input Output) Port)(431)를 외부로 노출하는 인터페이스 노출 홀(2111)이 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 하우징(200) 내에 수용된 전력 모듈부(400, 500, 600)에는 상태 알림 모듈부(700)를 더 포함할 수 있으며, 상기 상태 알림 모듈부(700)는 발광 소자(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 하우징(200)은 상기 발광 소자를 외부로 노출하면서, 상기 발광소자로부터 발생한 빛을 확산하는 렌즈(720)가 삽입되는 렌즈 삽입 홀(2131)을 더 포함할 수 있다.

상기 하우징(200)의 하면에 형성된 제 1 관통 홀(221)을 통해 상기 하우징(200) 내부에 수용된 제 2 방열판(300)의 일부가 외부로 노출된다. 상기 제 2 방열판(300)은 상기 하우징(200)의 내부에 수용되어 있는 전력 모듈부(400, 500, 600)로부터 발생한 열을 상기 하우징(200)의 외부로 방출한다.

도 3은 도 2에 도시된 전력 변환 모듈(100)의 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 상기 전력 변환 모듈(100)은 하우징(200)을 구성하는 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)와, 상기 하우징(200) 내에 일부가 수용되고 나머지 일부가 상기 하우징(200) 외부로 노출되는 제 2 방열판(300)과, 상기 하우징(200)의 수용 공간 내에 배치되는 회로 차단 모듈부(400)와, 상기 하우징(200)의 수용 공간 내에 배치되는 배터리 관리 모듈부(500)와, 상기 하우징(200)의 수용 공간 내에 배치되는 전력 변환 모듈부(600), 상기 하우징(200)의 수용 공간 내에 배치되고, 적어도 하나의 부품이 상기 하우징(200)의 외부로 노출되는 상태 알림 모듈부(700)와, 상기 하우징(200)의 수용 공간 내에 배치되고 상기 제 2 방열판(300) 위에 안착되는 전자 부품(800)을 포함한다.

상기 하우징(200)은 상부 케이스(210) 및 하부 케이스(220)를 포함한다.

상기 하부 케이스(220)는 상기 하부 케이스(220) 위에 배치되는 제 2 방열판(300)을 지지한다. 즉, 상기 하부 케이스(220)의 바닥면에 상기 제 2 방열판(300)이 안착된다. 또한, 상기 하부 케이스(220)의 바닥면에는 상기 설명한 복수의 제 1 관통 홀(221)이 형성되며, 상기 제 2 방열판(300)을 구성하는 방열핀은 상기 제 1 관통 홀(221)을 통해 상기 하부 케이스(220)의 외부로 노출된다.

상기 하부 케이스(220) 위에는 상부 케이스(210)가 배치된다.

상기 상부 케이스(210)는 상기 제 2 방열판(300) 위에 배치되는 상기 회로 차단 모듈부(400), 배터리 관리 모듈부(500), 전력 변환 모듈부(600), 상태 알림 모듈부(700) 및 전자 부품(800)을 덮는다. 바람직하게, 상기 전력 모듈부들이 수용되는 수용 공간은 상기 상부 케이스(210)에 형성될 수 있다.

상기 상부 케이스(210)의 상면은 층상 구조를 가질 수 있다. 바람직하게, 상기 상부 케이스(210)의 상면은 내부에 수용되는 각각의 전력 모듈부의 높이에 대응하여 계단 형상을 가질 수 있다.

상기 제 2 방열판(300)은 상기 하부 케이스(220)의 바닥면 위에 안착되며, 적어도 일부가 상기 하부 케이스(220)의 제 1 관통 홀(221)을 통해 외부로 노출된다.

상기 제 2 방열판(300) 위에는 제 1 방열판(추후 설명) 및 상기 전자 부품(800)이 안착될 수 있는 안착부(추후 설명)가 마련된다. 상기 안착부는 상기 제 2 방열판(300)의 상면에서 다른 영역들과 구분되도록 일정 높이를 가지며 돌출 형성된다. 또한, 상기 안착부는 상기 제 2 방열판(300) 상에서, 상기 안착부를 제외한 다른 영역의 상면과 구획된다. 이에 따라, 상기 제 2 방열판(300) 위에 상기 제 1 방열판 및 상기 전자 부품(800)이 안정적으로 안착될 수 있도록 하며, 이에 더하여 상기 제 1 방열판 및 상기 전자 부품(800)이 안착된 위치가 아닌 다른 위치로 이동하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제 2 방열판(300) 위에는 전자 부품(800)이 안착된다. 상기 전자 부품(800)은 상기 제 2 방열판(300)과 결합된다. 이때, 상기 전자 부품(800)은 일정 높이를 가지며, 상기 제 2 방열판(300) 위에 안착될 수 있다. 바람직하게, 상기 전자 부품(800)은 트랜스포머 또는 인덕터와 같은 일정 높이 및 크기를 가지는 대형의 부품일 수 있다.

상기 제 2 방열판(300) 위에는 상기 전력 모듈부들이 배치된다.

상기 전력 모듈부는, 상기 회로 차단 모듈부(400), 배터리 관리 모듈부(500), 전력 변환 모듈부(600) 및 상태 알림 모듈부(700)를 포함한다.

이때, 상기 전력 변환 모듈부(600) 및 상태 알림 모듈부(700)는 상기 제 2 방열판(300)의 상부 영역에 배치된다. 그리고, 상기 회로 차단 모듈부(400)는 일단이 상기 하부 케이스(220)의 좌측단에 결합되고, 상기 배터리 관리 모듈부(500)는 일단이 상기 하부 케이스(220)의 우측단에 결합된다.

이에 따라, 상기 회로 차단 모듈부(400) 및 상기 배터리 관리 모듈부(500)는 상기 제 2 방열판(300)의 상부 영역에 배치되지 않고, 상기 상부 영역으로부터 좌측 방향 또는 우측 방향으로 일정 거리 이격된 영역에 배치된다.

따라서, 상기 하부 케이스(220)의 상부 영역의 폭은, 상기 상부 케이스(210)의 하부 영역의 폭보다 작을 수 있다. 바람직하게, 상기 하부 케이스(220)의 상부 영역의 폭은 상기 전력 변환 모듈부(600)의 폭에 대응될 수 있다.

그리고, 상기 전력 변환 모듈부(600)와, 상기 배터리 관리 모듈부(500)와 상기 회로 차단 모듈부(400)는 상기 하부 케이스(220)의 상부 영역에 가로 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.

이에 따라, 상기 상부 케이스(210)의 하부 영역의 폭은, 상기 전력 변환 모듈부(600)의 폭과, 상기 배터리 관리 모듈부(500)의 폭과, 상기 회로 차단 모듈부(400)의 폭을 모두 합한 폭에 대응될 수 있다.

상기 회로 차단 모듈부(400)는 회로 차단기(440)를 포함하며, 그에 따라 상기 전력 변환 모듈(100)의 동작을 온-오프할 수 있도록 한다.

상기 배터리 관리 모듈부(500)는 배터리(도시하지 않음)를 통해 공급되는 배터리 전원을 수신하고, 상기 수신된 배터리 전원을 상기 전력 변환 모듈부(600)에 전달한다. 바람직하게, 상기 배터리 관리 모듈부(500)는 상기 배터리를 통해 들어오는 배터리 전원을 제어하여 상기 전력 변환 모듈부(600)에 공급한다.

상기 전력 변환 모듈부(600)는 상기 배터리 관리 모듈부(500)를 통해 공급되는 배터리 전원을 입력 전원으로 하고, 상기 입력 전원을 변환하여 출력 전원을 생성한다. 상기 전력 변환 모듈부(600)는 직류-직류 컨버터(DC-DC converter)일 수 있다.

상기 상태 알림 모듈부(700)는 적어도 하나의 발광 소자(도시하지 않음)를 포함하며, 그에 따라 상기 발광 소자의 점멸을 통해 상기 전력 변환 모듈의 전반적인 동작 상태를 외부에 알린다. 바람직하게, 상기 상태 알림 모듈부(700)는 상기 전력 변환 모듈의 온-오프 상태 정보나, 기기 이상 여부를 알리는 이상 상태 정보를 표시할 수 있다.

이하에서는, 상기 전력 변환 모듈(100)을 구성하는 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 도 3에 도시된 상부 케이스를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 상부 케이스(210)는 내부에 수용된 상기 회로 차단 모듈부(400), 배터리 관리 모듈부(500), 전력 변환 모듈부(600) 및 상태 알림 모듈부(700)의 상부 영역 및 측부 영역을 덮는 프레임이다.

상기 상부 케이스(210)는 상판부(211, 212, 213, 214)와, 상기 상판부(211, 212, 213, 214)의 일단으로부터 하부 방향으로 대략 수직 연장되는 측판부(215)를 포함한다.

상기 상판부(211, 212, 213, 214)는 층상 구조를 가진다. 다시 말해서, 상기 상판부(211, 212, 213, 214)은, 제 1 상판(211), 제 2 상판(212), 제 3 상판(213) 및 제 4 상판(214)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제 1 상판(211), 제 2 상판(212), 제 3 상판(213) 및 제 4 상판(214)의 높이는 서로 다르며, 이에 따라 상기 상부 케이스(210)의 상판부(211, 212, 213, 214)는 계단 구조를 가질 수 있다.

상기 제 1 상판(211)은 내부에 수용된 상기 회로 차단 모듈부(400)의 신호 입출력부(431)에 대응하는 높이를 갖는다. 그리고, 상기 제 1 상판(211)에는 상기 신호 입출력부(431)의 단자(도시하지 않음)를 노출하는 적어도 하나의 인터페이스 노출 홀(2111)을 포함한다.

상기 제 2 상판(212)은 내부에 수용된 상기 회로 차단 모듈부(400)의 회로 차단기(440)에 대응하는 높이를 갖는다. 그리고, 상기 제 2 상판(212)에는 상기 회로 차단기(440)의 차단 스위치(도시하지 않음)를 노출하는 적어도 하나의 차단기 노출 홀(2121)을 포함한다.

상기 제 3 상판(213)은 내부에 수용된 상기 전력 변환 모듈부(600)의 제 1 영역에 대응하는 높이를 갖는다. 상기 전력 변환 모듈부(600)는 전력 변환 부품만이 배치되는 제 1 영역과, 상기 전력 변환 부품 위에 전원 제어 부품이 추가로 배치되는 제 2 영역을 포함한다. 그리고 상기 제 1 영역의 높이와 상기 제 2 영역의 높이는 서로 다르다. 이에 따라, 상기 제 3 상판(213)은 상기 전력 변환 모듈부(600)의 상기 제 1 영역에 대응하는 높이를 갖는다.

그리고, 상기 제 3 상판(213)에는 내부에 수용된 상태 알림 모듈부(700)에 장착된 발광 소자(도시하지 않음)를 보호하면서, 상기 발광 소자를 통해 발생된 빛을 확산시키는 렌즈(720)의 삽입을 위한 렌즈 삽입 노출 홀(2131)이 형성된다.

상기 제 4 상판(214)은 내부에 수용된 상기 전력 변환 모듈부(600)의 제 2 영역 및 상기 배터리 관리 모듈부(500)에 대응하는 높이를 갖는다.

따라서, 상기 상부 케이스(210)의 제 1 상판(211)의 하부에는 상기 회로 차단 모듈부(400)를 구성하는 신호 입출력부(431)가 배치된다.

그리고, 상기 상부 케이스(210)의 제 2 상판(212)의 하부에는 상기 회로 차단 모듈부(400)를 구성하는 회로 차단기(440)가 배치된다.

그리고, 상기 상부 케이스(210)의 제 3 상판(213)의 하부에는 상기 전력 변환 모듈부(600)의 제 1 영역 및 상기 상태 알림 모듈부(700)가 배치된다.

그리고, 상기 상부 케이스(210)의 제 4 상판(214)의 하부에는, 상기 전력 변환 모듈부(600)의 제 2 영역 및 상기 배터리 관리 모듈부(500)가 배치된다.

상기 상부 케이스(210)의 좌측면 및 우측면은 개방되어 있다. 이에 따라, 상기 상부 케이스(210)의 좌측면은 내부에 수용되는 상기 회로 차단 모듈부(400)의 프레임에 의해 덮일 수 있다. 또한, 상기 상부 케이스(210)의 우측면은 내부에 수용되는 상기 배터리 관리 모듈부(500)의 프레임에 의해 덮일 수 있다.

상기 상부 케이스(210)의 측판(215)은 상기 상판(211, 212, 213, 214)을 기준으로 상기 상판(211, 212, 213, 214)의 전면 및 배면에 각각 배치된다. 이에 따라 상기 상부 케이스(210)는 상기 상판(211, 212, 213, 214)으로부터 대략 수직으로 연장되는 전면 측판 및 배면 측판을 포함할 수 있다.

즉, 상기 상부 케이스(210)의 전면 또는 배면 측판(215)은 상기 상판(211, 212, 213, 214)의 일단으로부터 하부 방향으로 대략 수직으로 연장되어 형성된다. 이에 따라, 상기 측판(215)은 길이 방향으로 갈수록 높이가 점차 증가할 수 있다.

그리고, 상기 상부 케이스(21)의 측판(215)에는 상기 하부 케이스(220)와의 결합을 위한 케이스 결합부(2151)가 배치된다. 상기 하부 케이스(220)에는 상기 케이스 결합부(2151)와 결합하는 추가적인 결합부(도시하지 않음)가 형성되며, 상기 케이스 결합부에 결합 부재(예를 들어, 스크류)가 체결되어, 상기 하부 케이스(220) 상에 상기 상부 케이스(210)를 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 상부 케이스(210)의 측판(215)에는 내부에 수용된 배터리 관리 모듈부(500), 전력 변환 모듈부(600) 및 회로 차단 모듈부(400)와의 결합을 위한 결합 홀(2152)이 더 형성될 수 있다.

상기와 같은 상부 케이스(210)는 열 전도율이 좋으면서, 내부에 수용된 전력 모듈부로부터 발생하는 전자파를 차단하기 위한 알루미늄(Al)과 같은 금속으로 형성될 수 있다.

도 5 내지 도 7은 도 3에 도시된 하부 케이스 및 제 2 방열판을 구체적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 상기 하부 케이스(220) 및 상기 제 2 방열판(300)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

하부 케이스(220)는 상기 상부 케이스(210)와 결합하여 상기 수용 공간을 형성한다. 상기 하부 케이스(220)는 상기 제 2 방열판(300)이 안착될 수 있는 안착공간을 제공한다. 이를 위해, 상기 하부 케이스(220)는 하판 및 상기 하판의 끝단에서 상부 방향으로 연장되는 돌출부를 포함한다. 즉, 상기 하부 케이스(220)는 하부에 마련된 직사각형의 판부와, 상기 판부의 가장자리 끝부분으로부터 상방으로 연장된 4개의 벽부들로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 하부 케이스(220)의 상기 하판 위에는 상기 제 2 방열판(300)의 베이스(310)가 안착된다.

이때, 상기 하부 케이스(220)의 하판에는 상호 일정 간격 이격되는 복수의 제 1 관통 홀(221)이 형성되어 있다. 상기 제 1 관통 홀(221)은 상기 하판의 일단에서 제 1 방향으로 길게 연장된 형상을 갖는다. 여기에서, 상기 제 1 방향은 상기 하판의 좌측단에서 우측단을 연결하는 가로 방향일 수 있다. 또한, 상기 제 1 관통 홀(221)은 상기 하판에서 제 2 방향으로 일정 간격 이격되어 복수 개 형성될 수 있다. 상기 제 2 방향은, 상기 하판의 상측단에서 하측단을 연결하는 세로 방향일 수 있다. 즉, 상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향과 직교하는 방향일 수 있다.

상기 하판에는, 상기 제 2 방향으로 일정 간격 이격되면서, 상기 제 1 방향으로 길게 연장된 형상을 갖는 제 1 관통 홀(221)이 복수 개 배치될 수 있다. 상기 제 1 관통 홀(221)은 상기 제 2 방열판(300)을 구성하는 복수의 방열핀(320)에 대응하는 형상을 갖는다. 다시 말해서, 상기 방열핀(320)은 상기 베이스(310)의 하면에서 수직 방향으로 길게 연장되며, 상기 제 1 관통 홀(221)은 상기 방열핀(320)이 삽입되는 삽입 홀이다.

상기 하부 케이스(220)의 하판 위에는 상기 제 2 방열판(300)이 배치된다. 바람직하게, 상기 하부 케이스(220)의 하판 위에는 상기 제 2 방열판(300)의 베이스(310)가 배치되며, 상기 제 2 방열판(300)의 방열핀(320)은 상기 제 1 관통 홀(221)을 통해 상기 하부 케이스(220)의 외부로 노출된다.

상기 제 2 방열판(300)의 베이스(310)는 판 형상을 가지며, 상면에 복수의 영역으로 구획되는 안착부(350, 360)가 마련된다. 상기 안착부(350, 360)는 방열 모듈을 구성하는 제 1 방열판(651)이 안착되는 제 1 안착부(350)와, 상기 전자 부품(800)이 안착되는 제 2 안착부(360)를 포함한다.

이때, 상기 제 1 안착부(350)는 상기 베이스(310)의 상면의 다른 영역보다 높게 배치된다. 그리고, 상기 제 2 안착부(360)는 상기 베이스(310)의 상면의 다른 영역보다 낮게 배치된다. 즉, 상기 제 2 안착부(360)에는 대형의 상기 전자 부품(800)이 안착되며, 그에 따라 상기 전자 부품(800)의 높이에 의해 전체적인 모듈의 부피가 증가하게 된다. 따라서, 상기 제 2 안착부(360)가 다른 영역에 비해 내부로 함몰된 함몰 형상을 가지도록 하여, 상기 함몰된 깊이만큼 모듈의 전체 높이가 감소할 수 있도록 한다. 또한, 상기 제 1 안착부(350)에는 상기 제 1 방열판(651)이 배치된다. 이때, 상기 제 1 방열판(651)의 높이가 상기 전자 부품(800)의 높이보다 낮을 수 있으며, 이로 인해 상기 전력 변환 모듈부(600)를 구성하는 기판과 상기 전자 부품(800)이 상호 접촉할 수 있다. 이에 따라, 상기 전력 변환 모듈부(600)의 기판과 상기 전자 부품(800)이 상호 접촉하지 않도록, 상기 제 1 안착부(350)가 상기 베이스(310)의 상면에서 일정 높이 돌출되도록 한다.

그리고, 상기 제 1 안착부(350)의 가장자리 영역에는 상부 방향으로 돌출되는 단턱부가 형성되며, 상기 제 1 방열판(651)이 상기 단턱부 안으로 끼워져 상기 제 1 안착부(350) 위에 안착될 수 있도록 한다. 또한, 상기 제 1 안착부(350)에는 상기 제 1 방열판(651)과의 체결을 위한 체결 부재(도시하지 않음)가 삽입되는 체결 홀이 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 2 방열판(300)의 베이스(310)의 가장자리 영역, 또는 상기 하부 케이스(220)의 가장자리 영역에는 보스 체결부(330)가 배치된다. 상기 보스 체결부(330)는 상기 하부 케이스(220) 및 상기 제 2 방열판(300) 위에 배치되는 전력 변환 모듈부(600)를 지지 및 고정하기 위한 보스(340)를 체결하기 위한 체결 홀일 수 있다.

상기 보스(340)는 일정 높이를 가지며 상기 하부 케이스(220) 및 상기 제 2 방열판(300)의 상부 방향으로 돌출된다. 이때, 상기 보스(340)의 높이는 상기 전력 변환 모듈부(600)에 구성된 제 1 방열판(651)의 높이에 대응될 수 있다. 즉, 상기 보스(340)는 상기 제 2 방열판(300) 위에 안착되는 상기 전력 변환 모듈부(600)를 지지 및 고정하는 기능 이외에도, 상기 전력 변환 모듈부(600)를 구성하는 기판을 상기 제 2 방열판(300)의 상면으로부터 일정 간격 이격시켜 상기 전자 부품(800)과 상기 기판이 상호 접촉하지 않도록 한다.

또한, 상기 하부 케이스(220)와 상기 제 2 방열판(300)의 결합 영역에는, 상기 하부 케이스(220)와 상기 제 2 방열판(300) 사이로 침투하는 이물질을 차단하는 실링 부재(230)가 배치된다. 바람직하게, 상기 실링 부재(230)는 상기 하부 케이스(220)와 상기 제 2 방열판(300) 사이로 수분이 침투하지 못하도록 하는 방수 링(waterproof ring)일 수 있다.

이하에서는, 상기 회로 차단 모듈부(400)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 8은 도 3에 도시된 회로 차단 모듈부(400)를 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 회로 차단 모듈부(400)는 프레임(410), 브라켓(420), 기판(430) 및 차단기(440)를 포함한다.

프레임(410)은 "L"자 형상을 갖는다. 즉, 상기 프레임(410)은 하판부(411) 및 상기 하판부(411)의 좌측 일단에서 수직 방향으로 연장된 좌판부(412)를 포함한다. 상기 프레임(410)의 하판부(411)는 상기 회로 차단 모듈부(400)를 구성하는 기판(430) 및 차단기(440)가 안착되는 안착부이다. 또한, 상기 하판부(411)는 상기 프레임(410) 위에 안착되는 상기 기판(430) 및 상기 차단기(440)의 하부 영역을 보호한다.

상기 프레임(410)은 상기 기판(430)을 안정적으로 위치시키고, 그에 따른 EMI(Electro Magnetic Interference) 차폐 및 그라운드 역할을 한다.

상기 좌판부(412)는 상기 프레임(410) 위에 안착되는 상기 기판(430) 및 상기 차단기(440)의 좌측 영역을 보호한다.

즉, 상기 회로 차단 모듈부(400)는 상기 하부 케이스(220)의 상부 영역에 배치되지 않고, 상기 프레임(410)의 하판부(411)의 우측 끝단이 상기 하부 케이스(220)의 좌측 끝단에 체결됨에 따라, 상기 하부 케이스(220)의 좌측 영역으로 돌출되어 배치된다.

이에 따라, 상기 회로 차단 모듈부(400)의 하부 영역은 상기 하부 케이스(220)에 의해 보호되지 않는다. 따라서, 상기 하판부(411)는 상기 하부 케이스(220)의 좌측단에 결합되어 상기 기판(430) 및 상기 차단기(440)가 안착될 수 있도록 안착 공간을 제공함과 동시에 상기 기판(430) 및 상기 차단기(440)의 하부 영역을 보호한다.

또한, 상기 상부 케이스(210)는 상기 설명한 바와 같이, 좌측면이 개방되어 있다. 따라서, 상기 프레임(410)의 좌판부(412)는 상기 개방된 좌측면을 커버한다. 그리고, 상기 프레임(410) 위에 안착된 상기 기판(430) 및 차단기(440)의 전방 및 후방은 상기 상부 케이스(210)의 측판(215)에 의해 커버되고, 상기 기판(430) 및 상기 차단기(440)의 상부는 상기 상부 케이스(210)의 제 1 상판(211)에 의해 커버된다.

한편, 상기 좌판부(412)에는 상단에서 우측 방향으로 절곡되는 체결부(도시하지 않음)가 형성되며, 별도의 체결 부재를 통해 상기 상부 케이스의 상기 제 1 상판(211)와 결합될 수 있다.

또한, 상기 하판부(411)에는, 상기 하판부(411)의 앞측단으로부터 수직 상방으로 연장 형성되고, 그에 따라 상기 상부 케이스(210)의 상기 제 1 상판(211)과 결합되는 체결부(414)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 하판부(411)에는 상기 하판부(411)의 우측단으로부터 수직 하방으로 연장 형성되고, 그에 따라 상기 하부 케이스(220)에 끼움 결합되는 체결부(413)가 더 형성될 수 있다.

또한, 상기 하판부(411)의 상면에는, 상기 하판부(411)의 상면으로부터 돌출되며, 상부에 배치되는 기판(430)을 고정시키는 고정부(415)가 더 형성될 수 있다.

한편, 상기 하판부(411) 위에는 브라켓(420)이 배치된다, 상기 브라켓(420)은 하판 브라켓부(421)와, 상기 하판 브라켓부(421)의 적어도 일단부에서 수직 상방으로 돌출되는 단턱부(422)를 포함한다. 상기 브라켓(420)은 상부에 배치되는 차단기(440)를 고정시킨다. 상기 차단기(440)는 상기 브라켓부(420)의 하판 브라켓부(421) 위에 안착되며, 그에 따라 상기 단턱부(422)에 끼움 결합되어 고정될 수 있다.

상기 프레임(510)의 하판부(411) 위에는 기판(430)이 결합된다. 상기 기판(430)에는 상기 회로 차단 모듈부(400)를 구성하는 각각의 회로 부품들이 실장되며, 상기 회로 부품들을 상호 전기적으로 연결하는 회로 패턴(도시하지 않음)이 배치된다.

상기 기판(430)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(430)은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(430)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다.

또한, 기판(430)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 기판(110)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크 릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.

한편, 상기 기판(430) 위에는 외부 장치와 연결되어 상기 외부 장치와의 인터페이스를 위한 신호 입출력부(431)가 배치된다. 상기 신호 입출력부(431)는 상부에 배치되는 상부 케이스(210)의 인터페이스 노출 홀(2111)에 대응하는 영역에 배치되며, 그에 따라 신호 입출력부(431)를 구성하는 단자(도시하지 않음)가 상기 인터페이스 노출 홀(2111)을 통해 외부로 노출된다.

이때, 상기 기판(430)은 상기 프레임(410)의 하판부(411)의 상면 중 상기 차단기(440)가 배치되는 영역이 개방된 개방부(432)를 포함한다.

상기와 같은, 회로 차단 모듈부(400)는 상기 프레임(410), 브라켓(420), 기판(430) 및 차단기(440)가 하나의 모듈로 구성되고, 그에 따라 상기 하부 케이스(220) 및 상부 케이스(210)에 결합된다.

이하에서는, 상기 배터리 관리 모듈부(500)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 9는 도 3에 도시된 배터리 관리 모듈부(500)를 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 배터리 관리 모듈부(500)는 제 1 프레임(510), 제 1 기판(520), 제 2 프레임(530) 및 제 2 기판(540)을 포함한다.

제 1 프레임(510)은 하판부(511) 및 상기 하판부(511)의 우측 일단에서 수직 방향으로 연장된 우판부(512)를 포함한다. 상기 프레임(510)의 하판부(511)는 배터리 관리 모듈부(500)를 구성하는 구성부 중 배터리 전원의 분기점 역할을 하는 보조 전원 회로(Auxiliary power circuit)가 장착된 제 1 기판(520)을 지지한다.

즉, 제 1 프레임(510)은 상기 제 1 기판(520)이 안착되는 안착부이다. 또한, 상기 하판부(511)는 상기 제 1 프레임(510) 위에 안착되는 상기 제 1 기판(520)의 하부 영역을 보호한다.

그리고, 상기 우판부(512)는 상기 제 1 프레임(510) 위에 안착되는 상기 제 1 기판(520) 및 상기 제 2 프레임(530) 위에 안착되는 제 2 기판(540)의 우측 영역을 보호한다.

즉, 배터리 관리 모듈부(500)는 상기 하부 케이스(220)의 상부 영역에 배치되지 않고, 상기 제 1 프레임(510)의 하판부(511)의 좌측 끝단이 상기 하부 케이스(220)의 우측 끝단에 체결됨에 따라, 상기 하부 케이스(220)의 우측 영역으로 돌출되어 배치된다. 이에 따라, 상기 배터리 관리 모듈부(500)의 하부 영역은 상기 하부 케이스(220)에 의해 보호되지 않는다. 따라서, 상기 하판부(512)는 상기 하부 케이스(220)의 우측단에 결합되어 상기 제 1 기판(520)이 안착될 수 있도록 안착 공간을 제공함과 동시에 상기 제 1 기판(520의 하부 영역을 보호한다.

또한, 상기 상부 케이스(210)는 상기 설명한 바와 같이, 우측면이 개방되어 있다. 따라서, 상기 제 1 프레임(510)의 우판부(512)는 상기 개방된 우측면을 커버한다. 그리고, 상기 제 1 프레임(510) 위에 안착된 상기 제 1 및 2 기판(520, 540)의 전방 및 후방은 상기 상부 케이스(210)의 측판(215)에 의해 커버되고, 상기 제 1 및 2 기판(520, 540)의 상부는 상기 상부 케이스(210)의 제 4 상판(214)에 의해 커버된다.

한편, 상기 하판부(511) 및 우판부(512)에는 적어도 하나의 절곡부가 형성되며, 그에 따라 별도의 체결 부재에 의해 상기 하부 케이스(220) 및 상부 케이스(210)와 결합될 수 있다.

상기 제 1 프레임(510)의 하판부(511) 위에는 제 1 기판(520)이 결합된다. 상기 제 1 기판(520)의 상면(521)에는 상기 보조 전원 회로를 구성하는 부품이 실장된다. 상기 부품에는, 상기 배터리 전원을 분기하는 분기부(522)를 포함한다.

상기 제 1 프레임(510) 위에는 제 2 프레임(530) 및 제 2 기판(540)이 배치된다. 상기 제 2 프레임(530)은 상기 제 2 기판(540)을 안정적으로 위치시키고, 그에 따른 EMI(Electro Magnetic Interference) 차폐 및 그라운드 역할을 한다.

상기 제 2 프레임(530)은 하판부(531) 및 상기 하판부(531)의 우측 끝단에서 상방으로 절곡 연장되는 우판부(532)를 포함한다.

상기 하판부(531)는 상기 제 2 기판(540)이 안착되는 안착부이며, 상기 상부 케이스(210)의 하부 영역에서, 상기 배터리 관리 모듈부(500)의 좌측에 배치된 상기 전력 변환 모듈부(600)와의 신호 간섭을 차단하기 위한 격벽부이다.

상기 제 2 프레임(530)의 하판부(531) 위에는 제 2 기판(540)이 결합된다. 상기 제 2 기판(540)의 상면(521)에는 배터리(도시하지 않음)와 연결되고, 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 수신하고, 상기 수신된 전원을 상기 전력 변환 모듈부(600)로 전달하는 전원 인터페이스부(542)가 배치된다.

상기와 같은, 배터리 관리 모듈부(500)는 상기 제 1 프레임(510), 제 2 프레임(530), 제 1 기판(520) 및 제 2 기판(540)이 하나의 모듈로 구성되고, 그에 따라 상기 하부 케이스(220) 및 상부 케이스(210)에 결합된다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 변환 모듈부(600)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 10은 도 3에 도시된 전력 변환 모듈부(600)를 보다 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 11은 도 10에 도시된 방열 모듈(650)을 구체적으로 나타낸 도면이며, 도 12는 도 11의 지지 부재(656)를 구체적으로 나타낸 도면이다.

전력 변환 모듈부(600)는 전력 변환 부품(620)이 실장된 제 1 기판(610)과, 제어 부품(도시하지 않음)이 실장된 제 2 기판(630)과, 상기 제 1 기판(610) 위에 배치되어 상기 제 2 기판(630)을 지지하는 보스(640)와, 상기 제 1 기판(610)의 하부에 배치되어 상기 제 1 기판(610)에 실장된 발열 소자(654)를 방열하는 방열 모듈(650)을 포함한다.

제 1 기판(610)은 전력 변환 동작을 수행하는 다양한 부품들이 실장되는 기판이다. 예를 들어, 상기 제 1 기판(610)에는, 인덕터, 다이오드 및 트랜스 등이 실장될 수 있다. 바람직하게, 상기 제 1 기판(610)에는 상기 배터리로부터 공급되는 전원을 수신하고, 이를 각 구성에서 필요로 하는 직류 전원으로 변환하는 직류-직류 변환부(DC-DC converter)를 구성하는 각 부품이 실장된다. 즉, 상기 제 1 기판(610)에는 후술할 발열 소자(654)를 포함하는 전기적인 동작을 일으키는 다양한 소자들이 실장되는 기판이다.

상기 제 1 기판(610)의 가장자리 영역에는 상기 제 1 기판(610) 위에 배치되는 제 2 기판(630)을 지지하는 보스(640)가 배치된다. 즉, 상기 제 1 기판(610) 위에 배치되는 부품에는 높은 높이의 부품도 존재한다. 예를 들어, 트랜스와 같은 부품은 높은 높이를 가지며, 그에 따라 상기 제 1 기판(610) 위에 일정 높이를 가지고 돌출되어 배치된다. 따라서, 상기 보쉬(640)는 상기 높은 높이의 부품 위에 상기 제 2 기판(630)이 배치될 수 있도록 한다. 즉, 상기 보쉬(640)는 상기 제 2 기판(630)의 배치 영역을 중심으로 복수 개 형성되어 상기 높은 높이의 부품 위에 배치되는 상기 제 2 기판(630)을 지지한다.

상기 제 2 기판(630)에는 상기 전력 모듈부(400, 500, 600)의 동작을 제어하는 제어 부품들이 실장된다. 상기 제어 부품은 전력 변환 모듈(100)의 전반적인 동작을 제어하며, 특히 전력 변환 동작에 필요한 스위칭 소자들의 스위칭 동작을 제어한다.

상기 제 2 기판(620) 아래에는 방열 모듈(650)이 배치된다.

바람직하게, 상기 방열 모듈(650)을 구성하는 발열 소자(654)는 상기 제 2 기판(620)의 하면에 실장된다. 즉, 상기 전력 변환 부품 중에는 동작 시에 많은 열을 발생시키는 발열 소자(654)가 존재한다. 여기에서, 상기 발열 소자(654) 중 대표적인 것으로는 변압기(transformer)와 전력 소자인 파워 트랜지스터(power transistor)가 있다.

이때, 상기 발열 소자(654)에서 발생하는 열은 상기 전력 변환 모듈의 효율적인 동작은 물론 화재의 발생을 방지하기 위해 효과적으로 냉각되어 져야 한다. 이때, 종래에는 상기 발열 소자(654)를 냉각하기 위해 상기 전력 변환 모듈의 케이스 외부로 노출된 하나의 메인 히트 싱크(본 발명에서의 제 2 방열판(300))만을 사용하였으며, 이에 따른 많은 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명에서는 상기 발열 소자(654)와 상기 제 2 방열판(300) 사이에서 직접적인 열 전달이 이루어지지 않도록 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 상기 발열 소자(654)와 상기 제 2 방열판(300) 사이에 상기 제 1 방열판(651)을 배치하고, 상기 발열 소자(654)에서 발생한 열이 상기 제 1 방열판(651)에서 1차적으로 방열이 이루어지도록 하고, 상기 1차적으로 방열된 열이 상기 제 2 방열판(300)으로 전달되도록 한다.

이때, 도 1에서와 같이 종래에는 상기 발열 소자(654)가 상기 제 1 기판(610)의 하면에 수평으로 눕혀져서 배치되었다. 그러나, 본 발명에서는 상기 발열 소자(654)가 상기 제 1 기판(610)의 하면에 수직으로 세워져서 배치되도록 한다. 즉, 상기 발열 소자(654)가 종래와 같이 수평으로 눕혀져서 배치되는 경우, 상기 제 1 기판(610) 상에서 상기 발열 소자(654)가 차지하는 면적이 커지게 된다. 그러나, 본 발명에서는 상기 제 1 기판(610) 상에서 상기 발열 소자(654)가 수직으로 세워져 배치되며, 이에 따라 종래 대비 상기 제 1 기판(610) 상에서 상기 발열 소자(654)가 차지하는 면적이 작아지며, 이에 따라 동일 기판 내에 배치되는 발열 소자의 수를 증가시키거나 동일 발열 소자가 배치될 기판의 사이즈를 감소시킬 수 있다. 이는, 상기 발열 소자(654)를 수직으로 배치했을 경우에 상기 발열 소자(654)와 상기 제 1 기판(610)이 서로 마주보는 면의 면적이 상기 수평으로 배치했을 경우의 면적보다 작기 때문이다.

이하에서는 상기 방열 모듈(650)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 11은 도 10에 도시된 방열 모듈(650)을 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 12는 도 11에 도시된 지지 부재(656)를 구체적으로 나타낸 도면이며, 도 13는 도 11에 도시된 방열 모듈(650)의 제조 방법을 단계별로 나타낸 흐름도이며, 도 14 내지 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 방열 모듈(650)의 제조 방법을 공정순으로 나타낸 도면이다.

도 11 내지 도 18을 참조하면, 방열 모듈(650)은 제 1 방열판(651), 열 전달 패드(652), 스페이서(653), 발열 소자(654), 지지 부재(656), 제 1 체결 부재(657) 및 제 2 체결 부재(658)를 포함한다.

제 1 방열판(651)은 상기 발열 소자(654) 및 상기 제 2 방열판(300)과 결합한다. 바람직하게, 상기 제 1 방열판(651)은 측면에 상기 발열 소자(654)가 결합되고, 하면에 상기 제 2 방열판(300)이 결합된다.

이에 따라, 상기 제 1 방열판(651)은 상기 제 2 방열판(300)과 결합하는 제 1 부분과 상기 제 1 부분(6511) 위에 배치되어 상기 발열 소자(654)와 결합하는 제 2 부분(6512)을 포함한다. 이때, 설명의 편의상 상기 제 1 방열판(651)이 상기 제 1 부분(6511)과 제 2 부분(6512)으로 구분된다고 하였지만, 상기 제 1 부분(6511)과 제 2 부분(6512)은 일체로 형성된 하나의 구성임이 바람직하다.

상기 제 1 부분(6511)은 사각의 판 형상을 갖는다. 상기 제 1 부분(6511)은 상기 제 2 방열판(300)의 베이스(310) 위에 형성된 제 1 안착부(350)에 대응되는 사이즈를 갖는다. 즉, 상기 제 1 부분(6511)의 폭은 상기 제 1 안착부(350)의 폭에 대응된다. 상기 제 1 부분(6511)은 상기 베이스(310)의 상기 제 1 안착부(350) 위에 배치된다. 상기 제 1 부분(6511)의 하면은 상기 베이스(310)의 상면과 면 접촉한다.

상기 제 2 부분(6512)은 상기 제 1 부분(6511) 위에 사각 기둥 형상을 가지며 상기 제 1 부분(6511)의 상면으로부터 돌출된다. 상기 제 2 부분(6511)은 상기 상기 제 1 부분(6511)의 폭보다 좁은 폭을 갖는다.

다시 말해서, 상기 제 1 부분(6511)은 제 1 가로폭과 제 1 세로폭을 갖는 사각의 판 형상이다. 그리고, 상기 제 2 부분(6512)은 상기 제 1 가로폭보다 좁은 제 2 가로폭과, 상기 제 1 세로폭과 동일한 제 2 세로폭을 갖는 사각 기둥 형상이다. 이때, 도면 상에서는 상기 제 1 부분(6511) 및 제 2 부분(6512)이 사각 형상을 갖는다고 하였지만, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 상기 제 1 부분(6511) 및 제 2 부분(6512)은 상기 사각 형상 이외에도 원 형상, 삼각 형상 및 다각 형상 중 어느 하나의 형상을 가질 수도 있을 것이다.

상기 제 2 부분(6512)은 상기 제 1 부분(6511)의 중앙 영역에서 돌출 형상된다. 이에 따라, 상기 제 1 부분(6512)의 상면의 중앙 영역은 상기 제 2 부분(6512)의 하면과 접촉한다. 그리고, 상기 제 1 부분(6511)의 상면의 중앙 영역을 제외한 나머지 좌측 및 우측 영역은 노출되어 있다. 따라서, 상기 제 1 부분(6511) 및 상기 제 2 부분(6512)을 포함하는 제 1 방열판(651)은 '⊥' 형상을 가질 수 있다.

상기 노출된 제 1 부분(6511)의 좌측 영역 및 우측 영역에는, 상기 제 1 부분(6511)의 상면 및 하면을 관통하는 관통 홀(6513)이 형성된다. 상기 관통 홀(6513)에는 제 2 체결 부재(658)가 삽입된다. 상기 제 2 체결 부재(658)는 상기 관통 홀(6513)을 관통하여 상기 제 1 안착부(350)의 체결 홈(도시하지 않음)에 끼워지며, 그에 따라 상기 제 2 방열판(300)의 상기 베이스(310) 위에 상기 제 1 방열판(651)을 고정시킨다.

상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면은 상기 지지 부재(656)가 결합하는 제 1 영역과, 상기 발열 소자(654)가 결합하는 제 2 영역으로 구분된다. 이때, 상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면 각각의 제 2 영역에는 하나의 발열 소자(654)가 결합할 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 복수의 발열 소자(654)가 일정 간격을 두고 배치될 수도 있다.

그리고, 상기 제 2 부분(6512)의 상면에는 상기 스페이서(653)의 체결을 위한 제 1 체결 홈(6514)이 형성된다. 그리고, 상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면 각각의 제 1 영역에는, 상기 지지 부재(656)의 체결을 위한 복수의 제 2 체결 홈(6515)이 형성된다, 그리고, 상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면 각각의 제2 영역에는 상기 발열 소자(654)의 체결을 위한 복수의 제 3 체결 홈(6516)이 형성된다.

상기 제 1 체결 홈(6514)은 상기 제 2 부분(6512)의 상면에 상기 제 2 부분(6512)의 두께 방향으로 일정 깊이를 가지며 형성된다. 또한, 상기 제 2 체결 홈(6515) 및 제 3 체결 홈(6516)은 상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면에 상기 제 2 부분(6512)의 길이 방향으로 일정 깊이를 가지며 형성된다. 한편, 상기 제 1 체결 홈(6514), 상기 제 2 체결 홈(6515) 및 상기 제 3 체결 홈(6516) 각각의 내벽은 나사선 형상을 가질 수 있다.

상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면의 상기 제 2 영역에는 열 전달 패드(652)가 배치된다. 즉, 상기 제 2 부분(6512)과 상기 발열 소자(654) 사이에는 상기 열 전달 패드(652)가 삽입된다. 상기 열 전달 패드(652)는 상기 발열 소자(654)와 상기 제 1 방열판(651)과 상기 제 2 방열판(300)을 열적으로 연결시켜주는 열 전달 부재이며, 이에 따라 상기 발열 소자(654)에서 발생하는 열을 상기 제 1 방열판(651)으로 전열시켜 준다. 이를 위해, 상기 열 전달 패드(652)는 열 전도성이 우수한 금속 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 알루미늄(Al) 등의 금속 물질을 포함할 수 있다.

이때, 상기 열 전달 패드(652)에는, 상기 제 2 부분(6512)의 상기 제 3 체결 홈(6516)에 대응하는 위치에 관통 홀(6521)이 형성되며, 그에 따라 소자 체결 부재(6544)는 상기 관통 홀(6521)을 관통하여 상기 제 3 체결 홈(6516)에 체결된다.

발열 소자(654)는 소자 몸체(6541), 단자(6542) 및 상기 소자 몸체(6541)를 길이 방향으로 관통하는 관통 홀(6543)을 포함한다.

소자 몸체(6541)는 동작 시에 열이 발생하는 부품이며, 예를 들어, 파워 트랜지스터일 수 있다. 단자(6542)는 상기 소자 몸체(6541)로부터 돌출되고, 그에 따라 상기 제 1 기판(610)에 전기적으로 연결된다. 이때, 상기 단자(6542)는 상기 제 1 기판(610)을 관통할 수 있으며, 이에 따라 솔더와 같은 접착 페이스트에 의해 상기 제 1 기판(610)에 고정 및 결합될 수 있다.

상기 단자(6542)는 상기 소자 몸체(6541)와 상기 제 1 기판(610) 상에 형성된 회로 패턴(도시하지 않음)을 전기적으로 연결한다. 상기 관통 홀(6543)은 상기 소자 몸체(6541)를 관통한다. 바람직하게, 상기 관통 홀(6553)은 상기 소자 몸체(6541)가 수직으로 세워진 상태에서 상기 소자 몸체(6541)의 좌측면과 우측면을 관통한다. 이에 따라, 상기 소자 몸체(6541)는 수직으로 세워진 상태에서 상기 제 1 방열판(651)의 상기 제 2 부분(6512)에 결합된다.

그리고, 소자 체결 부재(6544)는 상기 발열 소자(654)의 관통 홀(6553), 상기 열 전달 패드(652)의 관통 홀(6521)을 관통하여, 상기 제 2 부분(6512)의 제 3 체결 홈(6516)에 삽입된다.

상기 제 2 부분(6512)의 상면에는 스페이서(653)가 배치된다. 스페이서(653)는 몸체(6531) 및 체결 돌기(6532)를 포함한다. 상기 체결 돌기(6532)는 상기 제 1 체결 홈(6514)에 삽입되며, 그에 따라 상기 몸체(6531)는 상기 제 2 부분(6512)의 상면 위로 돌출된다.

상기 스페이서(653)는 상기 제 2 부분(6512) 위에 배치되어, 상기 제 1 방열판(651)과 상기 제 1 기판(610)이 상호 접촉하지 않도록 한다. 즉, 상기 스페이서(653)는 상기 제 1 방열판(651)의 상기 제 2 부분(6512)의 상면과 상기 제 1 기판(610)의 하면을 일정 간격 이격시킨다.

또한, 스페이서(653)는 상기 제 1 방열판(651)과 상기 제 1 기판(610) 사이의 평탄도를 맞추어 주며, 그에 따라 상기 평탄도 문제로 상기 발열 소자(654)의 높이 차로 인해 발생할 수 있는 스트레스를 최소화한다.

지지 부재(656)는 일단이 상기 제 1 방열판(651)의 상기 제 2 부분(6512)에 결합되고, 타단이 상기 발열 소자(654)의 소자 몸체(6541)에 접촉한다. 상기 지지 부재(656)는 탄성력을 가지며, 그에 따라 상기 방열 패드(652)에 상기 발열 소자(654)의 소자 몸체(6541)를 밀착시킨다. 즉, 상기 지지 부재(656)는 발열 소자(654)의 + 극과, 그라운드의 -극 사이의 이격 거리를 확보하는 동시에 상기 발열 소자(654)에서 발생하는 열의 전달성을 높이기 위해 상기 소자 몸체(6541)에 압력을 가한다.

이를 위해, 상기 지지 부재(656)는 일정 수준의 탄성력을 확보하기 위해 스테인레스와 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.

상기 지지 부재(656)에는 관통 홀(6562)이 형성된다. 상기 관통 홀(6562)은 상기 제 2 부분(6512)에 형성된 제 2 체결 홈(6515)에 상응하는 위치에 형성된다. 제 1 체결 부재(657)는 상기 지지 부재(656)에 형성된 관통 홀(6562)을 관통하여 상기 제 2 체결 홈(6515)에 삽입된다.

상기 지지 부재(656)의 형상에 대해 보다 구체적으로 설명하면 이하와 같다.

상기 지지 부재(656)는 상기 제 2 부분(6512)에 결합되며 상기 관통 홀(6562)이 형성된 제 1 영역(6561)과, 상기 제 1 영역(6561)으로부터 제 1 방향으로 절곡되는 제 2 영역(6563)과, 상기 제 2 영역(6563)으로부터 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 절곡되는 제 3 영역(6564)을 포함한다.

상기 제 1 영역(6561)에는 상기 관통 홀(6562)이 형성된다. 상기 제 1 영역(6561)은 상기 제 1 방열판(651)의 상기 제 2 부분(6512)과 접촉한다. 그리고, 상기 제 1 체결 부재(657)에 의해 상기 제 1 방열판(651)에 체결된다.

상기 제 2 영역(6563)은 상기 제 1 영역(6561)으로부터 제 1 방향으로 절곡된다. 상기 제 2 영역(6563)은 상기 제 3 영역(6564)을 통해 상기 발열 소자(654)에 가해지는 압력을 높이도록 상기 제 3 영역(6564)의 절곡 방향과 반대되는 방향으로 절곡된다. 그리고, 상기 제 2 영역(6563)은 상기 제 1 방열판(651)과 비접촉한다. 여기에서, 상기 제 1 방향은 상기 제 1 방열판(651)이 배치된 방향과 반대되는 방향일 수 있다. 다시 말해서, 상기 지지 부재(656)가 상기 제 2 부분(6513)의 우측면에 배치되는 경우, 상기 제 2 영역(6563)은 상기 제 1 방열판(651)이 배치된 좌측 방향이 아닌 우측 방향으로 절곡된다.

상기 제 3 영역(6564)은 상기 제 2 영역(6563)으로부터 상기 제 2 영역(6563)의 절곡 방향과 반대되는 제 2 방향으로 절곡된다. 즉, 상기 제 2 영역(6563)이 상기와 같이 우측 방향으로 절곡되는 경우, 상기 제 3 영역(6564)은 상기 제 2 영역(6563)의 끝단으로부터 좌측 방향으로 절곡된다.

상기 제 3 영역(6564)은 상기 소자 몸체(6541)와 접촉하며, 그에 따라 상기 소자 몸체(6541)에 일정 수준의 압력을 가한다. 이때, 상기 가해지는 압력에 의해 상기 소자 몸체(6541)가 손상되지 않도록 상기 소자 몸체(6541)와 접촉하는 부분이 일정 곡률을 가진다.

한편, 상기 제 3 영역(6564)은 상기 제 2 영역(6563)으로부터 복수 개로 분기되어 형성된다. 즉, 상기 제 3 영역(6564)은 상기 제 2 영역(6563)으로부터 상호 일정 간격 이격되어 분기되는 복수의 분기부를 포함한다. 예를 들어, 상기 제 2 부분(6512)의 좌측면에 제 1 및 2 발열 소자가 각각 결합된 경우, 상기 제 3 영역(6564)은 상기 제 2 영역(6563)으로부터 분기되어 상기 제 1 발열 소자와 접촉하는 제 1 분기부와, 상기 제 1 분기부로부터 일정 간격 이격되고 상기 제 2 영역(6563)으로부터 분기되어 상기 제 2 발열 소자와 접촉하는 제 2 분기부를 포함할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 상기와 같이 제 2 부분의 한 측면에 복수의 발열 소자가 배치되는 경우, 상기 각각의 발열 소자에 서로 다른 압력이 가해질 수 있도록 상기 지지 부재(656)의 제 3 영역(6564)을 복수 개로 분기시킨다.

이하에서는, 상기와 같은 방열 모듈(650)의 제조 방법(조립 방법)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 13을 참조하면, 먼저 상기와 같은 제 1 부분(6511) 및 제 2 부분(6512)을 포함하는 제 1 방열판(651)을 준비한다(110단계).

상기 제 1 방열판(651)이 준비되면, 상기 제 1 방열판(651)의 제 2 부분(6512)의 상면에 스페이서(653)를 결합하고, 상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면에 방열 패드(652)를 결합한다(120단계).

즉, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 부분(6512)의 상면에는 제 1 체결 홈(6514)이 형성되고, 좌측면 및 우측면에는 제 3 체결 홈(6516)이 형성된다. 이에 따라 상기 제 1 체결 홈(6514)에 상기 스페이서(653)의 돌기(6532)를 삽입하여, 상기 제 2 부분(6512)의 상면에 상기 스페이서(653)를 배치한다. 그리고, 상기 제 3 체결 홈(6516)과 상기 방열 패드(652)의 관통 홀(6521)이 서로 정렬되도록 위치한 상태에서 상기 방열 패드(652)를 고정한다. 이때, 상기 방열 패드(652)는 추후 발열 소자(654)의 소자 몸체(6541)와 함께 소자 체결 부재(6544)를 통해 상기 제 1 방열판(651)에 결합된다. 이에 따라, 상기 발열 소자(654)가 결합되기 전까지 상기 방열 패드(652)가 지정된 위치에 배치될 수 있도록, 상기 방열 패드(652)의 일측면에 접착 물질을 형성하여, 상기 방열 패드(652)를 상기 제 2 부분(6512)의 좌측면 및 우측면에 각각 부착시킨다.

이후, 상기 제 1 방열판(651)의 제 2 부분(6512)에 발열 소자(654) 및 열 센서(659)를 결합한다(130단계). 즉, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 발열 소자(654)는 상기 소자 체결 부재(6514)가 상기 소자 몸체(6541)의 관통 홀(6543), 상기 방열 패드(652)의 관통 홀(6521)을 관통하여 상기 제 1 체결 홈(6514)에 삽입됨에 따라 상기 제 1 방열판(651)에 결합될 수 있다.

또한, 상기 제 1 방열판(651)에는 열 센서(659)가 더 결합될 수 있다. 상기 열 센서(659)는 상기 전력 변환 모듈부(600)의 안정적인 동작 여부의 확인을 위해 상기 제 1 방열판(651)의 온도를 측정하고, 그에 따라 상기 측정된 온도를 상기 제 2 기판(630)에 배치된 제어 부품에 전달한다.

이후, 상기 제 1 방열판(651)에 상기 지지 부재(656)를 결합한다(140단계). 즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 지지 부재(656)의 제 1 영역(6561)에 형성된 관통 홀(6562)과 상기 제 1 방열판(651)의 제 2 부분(6512)에 형성된 제 2 체결 홈(6515)을 정렬시키고, 그에 따라 제 1 체결 부재(657)가 상기 관통 홀(6562)을 관통하여 상기 제 2 체결 홈(6515)에 삽입되도록 하여, 상기 제 1 방열판(651)에 상기 지지 부재(656)를 결합시킨다. 상기 지지 부재(656)가 결합됨에 따라, 상기 지지 부재(656)를 구성하는 제 3 영역(6564)의 각각의 분기부는 상기 발열 소자(654)와 접촉하고, 그에 따라 상기 지지 부재(656)에서 발생하는 탄성력에 의해 상기 발열 소자(654)에 압력을 가한다.

다음으로, 상기와 같은 방열 모듈(650)이 제조되면, 상기 제조된 방열 모듈(650)과 제 1 기판(610)을 결합시킨다(150단계). 즉, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 기판(610)의 하면 중 상기 방열 모듈(650)에 결합된 발열 소자(654)의 실장 위치를 확인하고, 상기 확인된 실장 위치에서 상기 발열 소자(654)의 단자(6542)를 상기 제 1 기판(610)의 회로 패턴 상에 솔더링한다.

이때, 상기 발열 소자(654)의 실장 위치 확인 및 실장 위치에서의 상기 방열 모듈(650)의 고정을 위해 별도의 가이드 지그(도시하지 않음)를 사용할 수도 있다.

다음으로, 상기와 같이 제조된 전력 변환 모듈부(600)를 상기 제 2 방열판(300)의 베이스(610)의 제 1 안착부(350) 위에 결합한다(160단계). 즉, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 안착부(350) 위에 상기 제 1 방열판(651)의 제 1 부분(6511)을 위치시킨 후에 별도의 체결 부재를 통해 상기 제 1 방열판(651)과 제 2 방열판(300)을 상호 결합시킨다. 이때, 상기 제 1 방열판(651)과 제 2 방열판(300) 사이의 열 전도율을 높이기 위해, 상기 제 1 안착부(350) 위에 써멀 그리스(900)를 도포하고, 상기 도포된 써멀 그리스(900) 위에 상기 제 1 방열판(651)을 결합할 수도 있을 것이다.

도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 방열 메커니즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 19를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같은 구조를 가지는 방열 모듈(650)을 포함한다. 이에 따라, 방열 메커니즘은 크게 3단계로 구분될 수 있다.

1단계는, 상기 발열 소자(654)에서 열이 발생하는 상기 발열 소자(654)와 상기 제 1 방열판(651) 사이에서 열 전도가 일어난다. 이때, 상기 제 1 방열판(651)과 상기 발열 소자(654) 사이에서의 열 전도 효율을 높이도록 상기와 같은 방열 패드(652)를 상기 제 1 방열판(651)과 상기 발열 소자(654) 사이에 배치하여 방열 면적을 최대화한다.

2단계는, 상기 발열 소자(654)에서 상기 제 1 방열판(651)으로 전도된 열은 상기 제 1 방열판(651)에서 1차적으로 방열된다. 그리고, 상기 1차적으로 방열된 열은 상기 써멀 그리스(900)를 통해 상기 제 2 방열판(300)으로 전달된다. 이때, 상기 제 1 방열판(651)과 제 2 방열판(300) 사이의 열 저항을 최소화하기 위해 상기와 같은 써멀 그리스(900)가 상기 제 1 안착부(350)의 상면에 도포된다.

이때, 상기 제 1 방열판(651)과 제 2 방열판(300)은 열 전도율이 높고 비중이 낮은 알루미늄 합금을 사용할 수 있는데, 이는 다이케스팅용 합금이기 때문에 본래 가지고 있는 순수 알루미늄의 열 전도율보다 다소 떨어진다. 이를 보상하기 위해, 본 발명에서는 방열 패드(652)보다는 열 전도율이 높고 열 전도 면적을 최대화시켜줄 수 있는 써멀 그리스(900)를 적용한다.

3단계는, 상기 제 2 방열판(300)으로 전달된 열은 상기 제 2 방열판(300)의 베이스(310)를 통해 상기 방열핀(320)으로 전달되며, 최종적으로 하우징 외부로 전달된다. 이때, 상기 베이스(310)의 상부에는 하나의 방열 모듈만이 배치되는 것이 아니라, 복수의 안착부 위에 복수의 방열 모듈이 배치되기 때문에, 상기 방열핀(320)은 길이 방향으로 길게 연장되면서 일정 간격 이격되어 있는 핀 구조를 가진다. 이때, 상기 방열핀(320)은 하우징 외부로 노출되어 있기 때문에 부식이나 침식을 막고, 금속의 특성인 표면에서의 열 방사율(열 반사에 의한 현상)이 낮은 문제점을 해결하기 위해 분체 도장을 적용하는 것이 바람직하다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 전력 변환 모듈
200: 하우징
210: 상부 케이스
220: 하부 케이스
300: 제 2 방열부
310: 베이스
320: 방열핀
400: 회로 차단 모듈부
500: 배터리 관리 모듈부
600: 전력 변환 모듈부
700: 상태 알림 모듈부
800: 전자 부품
900: 써멀 그리스

Claims

내부에 수용 공간을 포함하고, 하부에 상호 일정 간격 이격된 복수의 관통 홀을 포함하는 하우징;
상기 하우징의 수용 공간 내에 배치되고, 제1 방열판을 포함하는 전력 변환 모듈; 및
상기 전력 변환 모듈에 결합되고, 상기 하우징의 상기 복수의 관통 홀을 통해 적어도 일부가 외부로 노출된 제2 방열판을 포함하며,
상기 전력 변환 모듈은,
상기 하우징 내에 배치되는 기판;
상기 하우징 내에 배치되며, 상기 기판과 연결되며, 상기 제1 방열판과 결합하는 발열 소자;를 포함하고,
상기 제 1 방열판 하부에 배치되는 제 2 방열판을 포함하며,
상기 발열 소자는,
상기 제 1 방열판의 측면에 결합되며,
상기 제 1 방열판은,
상기 기판과 상기 제 2 방열판 사이에 배치되며,
상기 전력 변환 모듈은 회로 차단 모듈부, 배터리 관리 모듈부, 전력 변환 모듈부 및 상태 알림 모듈부 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 하우징은 상부 케이스 및 하부 케이스를 포함하고,
상기 상부 케이스의 상면은 서로 다른 높이를 가지는 복수의 영역으로 구분되는 층상 구조를 가지고,
상기 제 2 방열판은,
상기 제 1 방열판의 하면에 배치되는 베이스와,
상기 베이스에서 돌출되어 일부가 상기 하우징의 외부로 노출되는 방열핀을 포함하고,
상기 베이스의 상면에는,
상기 제 1 방열판이 배치되는 영역에 형성되어, 다른 영역과 구획되는 적어도 하나의 안착부가 형성되고,
상기 안착부는,
상기 제1 방열판이 배치되는 제1 안착부와,
상기 제1 안착부와 구획되고, 전자 부품이 안착되는 제2 안착부를 포함하며,
상기 제1 안착부의 높이는 상기 제2 안착부의 높이보다 높은,
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 발열 소자가 결합되는 상기 제 1 방열판의 상기 측면은,
상기 기판과 수직인
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 발열 소자는,
상기 기판의 하부에 수직으로 세워져 배치되어 상기 제 1 방열판의 상기 측면에 결합하는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 발열 소자는, 체결 홀을 포함하고,
상기 제 1 방열판은, 제 1 체결 홈을 포함하며,
상기 체결 홀을 관통하여 상기 제 1 체결 홈에 삽입되는 체결 부재를 더 포함하는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 방열판과 상기 기판 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함하는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 방열판과 결합하여 상기 발열 소자를 지지하는 지지 부재를 더 포함하는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 6항에 있어서,
상기 지지부재는,
상기 제 1 방열판에 결합되며, 관통 홀을 포함하는 제 1 지지 영역과,
상기 제 1 영역으로부터 제 1 방향으로 절곡되는 제 2 지지 영역과,
상기 제 2 영역으로부터 상기 제 1 방향과 반대되는 제 2 방향으로 절곡되고, 상기 발열 소자와 접촉하는 제 3 지지 영역을 포함하는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 7항에 있어서,
상기 지지부재의 상기 제 3 영역은,
상기 발열 소자와 접촉하는 부분이 일정 곡률을 가지는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 7항에 있어서,
상기 제 3 지지 영역은,
상기 제 2 지지 영역으로부터 일정 간격 이격되는 복수의 분기부를 포함하는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 발열 소자는,
상기 제 1 방열판의 제 1 측면에 배치되는 적어도 하나의 제 1 발열 소자와,
상기 제 1 방열판의 제 2 측면에 배치되는 적어도 하나의 제 2 발열 소자를 포함하는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제 1 방열판은,
상기 제 2 방열판과 결합하는 제 1 방열부와,
상기 제 1 방열부의 상면으로부터 상부 방향으로 돌출되며, 측면에 상기 발열 소자가 결합되는 제 2 방열부를 포함하고,
상기 제 1 방열부는,
상기 제 2 방열부의 폭보다 큰 폭을 가지는
전력 변환 모듈의 방열 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 방열판의 상기 베이스의 가장자리 영역에 배치되며, 상기 기판을 지지하는 적어도 하나의 보스를 더 포함하며,
상기 기판은,
상기 보스와 접촉하는 영역에 보스 관통 홀이 형성된
전력 변환 모듈이 방열 장치.