KR20140006392A - 자동차용 전장부품 박스 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 자동차용 전장부품 박스는, 사출 성형을 통하여 제조되는 플라스틱 재질이고, 상면이 개구되는 하우징; 사출 성형을 통하여 제조되는 플라스틱 재질이고, 상기 하우징의 개구면을 덮는 탑커버; 상기 하우징의 바닥면에 안착되는 베이스 커버; 상기 베이스 커버의 상면에 안착되는 전장부품 세트; 및 상기 하우징 내부에 수용되고, 상기 전장부품 세트를 덮어 상기 전장부품 세트로부터 방출되는 전자파를 차폐하기 위한 인너 커버를 포함한다.

Description

자동차용 전장부품 박스{Electronic component box for vehicle}

본 발명은 자동차용 전장 부품 박스에 관한 것이다.

최근들어, 그린 에너지인 전기를 이용하여 주행하는 전기 자동차의 기술 개발이 급속하게 발전하고 있다. 대부분의 전기 자동차는 회전력을 발생하는 모터와, 상기 모터에 전원을 공급하는 배터리, 상기 모터의 회전수를 제어하는 인버터, 상기 배터리에 전기를 충전하기 위한 배터리 차저 및 차량용 저전압 직류변환장치(LDC:Low voltage DC/DC Converter)를 포함한다.

상기와 같은 전장 부품들은 작동 과정에서 많은 열이 발생할 뿐 아니라, 다른 전장 부품의 동작에 영향을 주는 전자파 또는 노이즈를 많이 발생시키는 문제가 있다. 이러한 문제를 해소하기 위하여 공냉식 또는 수냉식 방열 구조 및 EMI 전자파 등을 차폐하여 EMC(Electro Magnetic Compatibility)를 만족하는 차폐 기능이 부여된 전장 부품 박스에 상기 전장 부품들을 수용하는 구조를 채택하고 있다.

도 1은 종래의 전기 자동차용 전장 부품 박스를 보여주는 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 전기 자동차용 전장 부품 박스(1)는, 상면에 냉각 유로가 구비되는 바텀 커버(2)와, 상기 바텀 커버(2)의 상면에 고정되며 내부에 각종 전장 부품을 수용하는 하우징(3)과, 상기 하우징(3)의 개구된 상면을 덮는 탑커버(4)와, 상기 탑커버와 상기 하우징(3)의 접촉 부위에 개입되어 방수 기능을 수행하는 어퍼 실러(6) 및 상기 바텀 커버(2)와 하우징(3)의 접촉 부위에 개입되어 방수 기능을 수행하는 로어 실러(5)를 포함한다.

상기와 같은 구성을 이루는 종래의 전장 부품 박스는 수냉식 냉각 방식을 채택하고 있고, 냉각수가 흐르는 냉각 유로가 상기 하우징(3)의 외부 저면에서 상기 바텀 커버(2)에 의하여 형성된다.

또한, 전자파 차폐를 위해서 상기 하우징(3)과 탑커버(4)가 냉간압연 간판(SPCC:Steel Plate Cold Commercia) 또는 알루미늄 강판으로 성형되어, 냉각 효율과 EMC 안정성 측면에서 강점을 보인다.

그러나, 이와 같은 종래의 전장 박스 제품의 경우, 전장품을 차폐하는 하우징이 철이나 알루미늄을 포함하는 금속 재료로 성형됨에 따라 전장부품 박스의 중량이 증가하고, 제조 원가 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다. 나아가, 전장부품 박스의 중량이 증가하면, 차량의 자체 중량 또는 증가하게 되어 전기 에너지 소모량이 증가하는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 자체 중량은 감소하는 반면 냉각 효율 및 전자파 차폐 기능은 변함이 없거나 향상되는 전기자동차용 전장부품 박스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 전장부품 박스는, 사출 성형을 통하여 제조되는 플라스틱 재질이고, 상면이 개구되는 하우징; 사출 성형을 통하여 제조되는 플라스틱 재질이고, 상기 하우징의 개구면을 덮는 탑커버; 상기 하우징의 바닥면에 안착되는 베이스 커버; 상기 베이스 커버의 상면에 안착되는 전장부품 세트; 및 상기 하우징 내부에 수용되고, 상기 전장부품 세트를 덮어 상기 전장부품 세트로부터 방출되는 전자파를 차폐하기 위한 인너 커버를 포함한다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 전장부품 박스의 일부 구성을 플라스틱 소재의 사출물로 성형하여 전장 부품 박스의 자체 중량이 감소되는 효과가 있다.

둘째, 전자파 차폐를 위하여 표면에 니켈 또는 크롬 도금 처리를 한 별도의 커버 부재가 개입됨으로써, 전자파 차폐 기능에는 변함이 없거나 더 우수한 차폐 성능을 발휘할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 냉각 유로를 전장부품 박스의 하우징 내부에 형성되도록 함으로써, 전장 부품 박스의 두께가 감소될 뿐 아니라, 냉각수가 전장 부품 박스 외부로 누설되어 차량의 다른 부품을 부식시키거나 전기적인 쇼트가 발생할 가능성이 낮아지는 장점이 있다.

도 1은 종래의 전기 자동차용 전장 부품 박스를 보여주는 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전장부품 박스의 외관 사시도.
도 3은 상기 전장부품 박스의 분해 사시도.
도 4는 상기 전장부품 박스 내에 구비되는 베이스 커버의 저면도.
도 5는 도 2의 I-I'를 따라 절개되는 종단면도.
도 6은 도 2의 II-II'를 따라 절개되는 종단면도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용, 특히 전기자동차용 전장부품 박스에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전장부품 박스의 외관 사시도이고, 도 3은 상기 전장부품 박스의 분해 사시도이며, 도 4는 상기 전장부품 박스 내에 구비되는 베이스 커버의 저면도이고, 도 5는 도 2의 I-I'를 따라 절개되는 종단면도이고, 도 6은 도 2의 II-II'를 따라 절개되는 종단면도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전장부품 박스(10)는 인버터, LDC 또는 OBC(On-Board Charger)등을 포함할 수 있다.

상세히, 상기 전장부품 박스(10)는, 외형을 이루며 상면이 개구되는 하우징(11)과, 상기 하우징(11)의 상면 개구부를 덮는 탑커버(12)와, 상기 하우징(11)의 어느 일 측면에 장착되는 파워인 커넥터(18)와, 상기 하우징(11)의 다른 일 측면에 장착되는 파워아웃 커넥터(17) 및 시그널 커넥터(19)와, 상기 하우징(11) 내부에 수용되는 전장 부품 세트(13)와, 상기 전장 부품 세트(13)가 안착되는 베이스 커버(14)와, 상기 전장부품 세트(13)를 덮고 하단부가 상기 베이스 커버(14)에 밀착되는 인너 커버(20)와, 상기 탑커버(12)와 하우징(11)이 접촉하는 면을 따라 둘러져서 방수 기능을 도모하는 제 1 실러(15)와, 상기 베이스 커버(14)와 상기 하우징(11)이 접촉하는 면에 개입되어 방수 기능을 도모하는 제 2 실러(16)를 포함한다.

상기 하우징(11)의 일 측면에는 상기 파워인 커넥터(18)가 장착되기 위한 인커넥터 홀(114)이 형성되고, 타 측면에는 상기 파워아웃 커넥터(17)가 장착되는 아웃커넥터 홀(116) 및 상기 시그널 커넥터(17)가 장착되는 시그널 커넥터 홀(115)이 형성된다. 상기 시그널 커넥터 홀(115)은 상기 하우징(11)의 일 측면 또는 타 측면 중 어느 측면에 형성되어도 무방하다.

또한, 상기 하우징(11)의 바닥면에는 냉각수가 흐르는 냉각 유로(111)가 구불구불한 미앤더 라인(meander line)을 형성한다. 그리고, 상기 하우징(11)의 측면에는 냉각수가 유입되는 냉각수 유입 포트(112)와, 냉각수가 배출되는 냉각수 유출 포트(113)가 형성된다. 그리고, 상기 냉각수 유입 포트(112)와 냉각수 유출 포트(113)는 상기 냉각 유로(111)의 입구부 및 출구부와 각각 연통한다. 따라서, 상기 냉각수 유입 포트(112)를 통하여 유입되는 냉각수는 상기 냉각 유로(111)를 따라 흐르면서 상기 베이스 커버(14)의 상면에 안착된 전장부품 세트(13)를 냉각시킨다. 여기서, 상기 냉각 유로(111)의 입구부에 가까운 지점에는 발열량이 상대적으로 많은 전장 부품이 위치하고, 출구부에 가까운 지점에는 발열량이 상대적으로 적은 전장 부품이 위치하도록 하는 것이 열교환 효율을 높이는 방법일 수 있다.

또한, 상기 냉각 유로(111)의 상면 외곽 라인을 따라 상기 제 2 실러(16)가 안착되고, 상기 베이스 커버(14)가 그 위에 안착되어, 상기 냉각 유로(111)를 따라 흐르는 냉각수가 상기 전정부품 세트(13) 쪽으로 누설되는 것을 방지한다. 그리고, 상기 하우징(111)의 상면 가장자리를 따라서 상기 제 1 실러(15)가 안착되고, 상기 탑 커버(12)가 그 위에 안착되어, 상기 하우징(11) 외부로부터 내부로 물 또는 이물질이 유입되는 것을 차단한다.

또한, 상기 베이스 커버(14)는, 상기 냉각 유로(111)를 덮는 커버 바디(141)와, 상기 커버 바디(141)의 배면, 구체적으로 상기 냉각 유로(111)의 내측 공간에 대응하는 부분에 다수의 냉각핀(142)이 돌출된다. 상기 다수의 냉각핀(142)은,상기 베이스 커버(14)가 안착되었을 때, 상기 냉각 유로(111)의 형상을 따라서 라운드지게 형성된다. 그리고, 다수의 냉각핀(142)은 일정 간격을 두어 이격어, 냉각 유로를 따라 흐르는 냉각수와 열전도에 의한 열교환을 수행한다. 즉, 상기 전장 부품 세트(13)로부터 발생하는 열이 상기 냉각핀(142)을 통하여 상기 냉각수로 전달된다.

또한, 상기 전장 부품 세트(13)는, DC 전압을 스위칭하여 3상 교류 전압으로 출력하는 IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)를 포함하는 스위칭 소자(131)와, 상기 베이스 커버(14)의 상면 일측에 장착되어 입력 전압 안정화 및 상기 스위칭 소자의 노이즈를 저감하는 DC 링크 캡(DC link cap)과, 파워 피씨비(Power PCB) 뿐만 아니라, 이외에 설명되지 않은 다양한 전장 부품을 포함한다.

한편, 상기 하우징(11)과 상기 탑 커버(12)는 플라스틱 수지를 이용한 사출 성형(Plastic Injection Molding)을 통하여 중량이 가벼운 플라스틱 소재로 성형될 수 있다. 상기 하우징(11)과 탑커버(12)가 플라스틱 소재로 이루어짐으로써, 기존에 철이나 알루미늄 소재로 성형되는 경우에 비하여 중량 및 원가 경쟁력이 뛰어난 장점이 있다. 그러나, 상기 하우징(11)과 탑커버(12)가 플라스틱 소재로 이루어질 경우, 상기 전장부품 세트(13)로부터 발생하는 전자파를 효과적으로 차폐할 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 상기 인너 커버(20)를 종래의 하우징(11)과 동일한 소재, 즉 알루미늄 또는 철 소재로 성형하여, 전자파를 차폐하도록 할 수 있다. 그리고, 상기 베이스 커버(14)도 이와 동일하게 전자파 차폐와 열전달을 위해 알루미늄 등을 포함하는 금속 플레이트일 수 있다.

다른 방법으로서, 상기 인너 커버(20)도 사출성형에 의하여 제조되는 플라스틱 부재를 적용하고, 적어도 상기 인너 커버(20)의 내주면에 전자파 차폐를 위하여 니켈 또는 크롬 도금 처리를 하는 것도 가능하다. 상기 니켈 또는 크롬 도금 처리에 의하여 상기 전장부품 세트(13)로부터 방출되는 전자파가 효과적으로 차폐될 수 있다. 도금층의 최소 두께는 동(Cu) 도금 15 마이크로 미터, 니켈 10 마이크로 미터, 크롬 도금 0.2 마이크로 미터일 수 있고, 최대 두께는 동(Cu) 도금 20 마이크로 미터, 니켈 도금 15 마이크로 미터, 크롬 도금 0.3 마이크로 미터일 수 있다. 상기의 최대 및 최소 두께 범위 내에서 동, 니켈 및 크롬 도금층이 차례로 형성될 수 있다.

뿐만 아니라, 기존의 전장부품 박스의 경우, 냉각 유로가 하우징의 외부 바닥면에 냉각 유로와 냉각 핀이 돌출 형성되고, 별도의 바텀 커버에 의하여 냉각 유로의 저면 개구부가 차폐되는 구조여서 전장부품 박스의 두께가 커질 수밖에 없는 문제점이 있었다. 나아가, 냉각 유로로부터 냉각수가 누설되어 차량의 다른 부품을 부식시키는 문제도 발생하였다. 그러나, 본 발명의 경우, 냉각 유로(111)가 하우징의 내부 바닥면에 형성되고, 상기 베이스 커버(14)에 의하여 냉각 유로(111) 상면이 차폐되는 구조를 이룬다. 그리고, 전장부품 박스(10)가 차량 내에 장착될 때 냉각 유로(111)의 개구된 상면이 상측을 향하기 때문에, 냉각수가 냉각 유로의 상면으로 누설되는 현상이 없어지는 장점이 있다.

또한, 기존의 전장부품 박스의 경우, 냉각 유로가 하우징의 외부 바닥면에 형성되고, 전장 부품이 안착되는 별도의 플레이트가 하우징의 내부 바닥면에 안착되기 때문에 냉각 효율이 떨어지는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명의 경우, 냉각 유로의 상면에 베이스 커버(14)가 안착되고, 베이스 커버(14) 상면에 전장부품 세트(13)가 안착되기 때문에, 열교환 효율이 증가하는 장점이 있다. 즉, 전장부품 세트(13)로부터 방출되는 열이 베이스 커버(14)만 통과하면 냉각수와 직접 열교환하는 조건이 되므로, 종래의 이중 바닥 구조와 비교하여 열교환 효율이 현저히 증가하는 효과가 있다.

또한, 상기 베이스 커버(14)의 소재로서, 전자파를 차폐할 수 있고 열전도율이 높은 알루미늄, 냉간압연 강판 또는 다른 종류의 금속 플레이트를 적용하기 때문에, 상기 베이스 커버(14)에 의하여 커버되는 상기 하우징(11)의 바닥 부분에는 별도의 도금 처리를 하지 않아도 무방하다. 따라서, 도금 처리 비용이 절감되는 효과도 있다.

Claims (12)

1. 사출 성형을 통하여 제조되는 플라스틱 재질이고, 상면이 개구되는 하우징;
   사출 성형을 통하여 제조되는 플라스틱 재질이고, 상기 하우징의 개구면을 덮는 탑커버;
   상기 하우징의 바닥면에 안착되는 베이스 커버;
   상기 베이스 커버의 상면에 안착되는 전장부품 세트; 및
   상기 하우징 내부에 수용되고, 상기 전장부품 세트를 덮어 상기 전장부품 세트로부터 방출되는 전자파를 차폐하기 위한 인너 커버를 포함하는 자동차용 전장부품 박스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 인너 커버는 저면이 개구된 알루미늄 또는 철을 포함하는 금속 커버인 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징의 내측 바닥면에 소정 깊이로 형성되어 상면이 개구되는 냉각 유로가 형성되고,
   상기 베이스 커버에 의하여 상기 냉각 유로의 개구면이 차폐되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 베이스 커버는 열전도율이 높은 알루미늄 또는 철을 포함하는 금속판인 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 베이스 커버는,
   상기 냉각 유로를 차폐하는 커버 바디와,
   상기 커버 바디의 저면에 돌출되어 상기 냉각 유로 상에 놓이는 다수의 냉각핀을 포함하는 자동차용 전장부품 박스.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 인너 커버는 사출 성형을 통하여 제조되는 플라스틱 커버이고,
   적어도 내주면에 전자파 차폐를 위한 도금층이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 도금층은, 동(Cu) 도금층에 크롬 및 니켈 중 어느 하나 또는 모두가 도포된 금속 도금층인 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 동 도금층의 두께는 15 마이크로미터 ~ 20 마이크로미터 범위 내인 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 니켈 도금층의 두께는 10 마이크로미터 ~ 15 마이크로미터 범위 내인 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 크롬 도금층의 두께는 0.2 마이크로 미터 ~ 0.3 마이크로미터 범위 내인 것을 특징으로 하는 자동차용 전장부품 박스.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 유로의 외곽 라인을 따라 놓여서, 상기 베이스 커버에 의하여 압착되는 실러를 더 포함하는 자동차용 전장부품 박스.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 가장자리를 따라 놓여서, 상기 탑 커버에 의하여 압착되는 실러를 더 포함하는 자동차용 전장부품 박스.
    

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