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特許7173982電力変換モジュールの放熱装置及びこれを含む電力変換モジュール
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-08
(45)【発行日】2022-11-17
(54)【発明の名称】電力変換モジュールの放熱装置及びこれを含む電力変換モジュール
(51)【国際特許分類】
H01L 23/40 20060101AFI20221109BHJP
H01L 23/36 20060101ALI20221109BHJP
【ＦＩ】
H01L23/40 Z
H01L23/36 D
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2019552043
(86)(22)【出願日】2018-03-16
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-04-16
(86)【国際出願番号】 KR2018003069
(87)【国際公開番号】W WO2018174470
(87)【国際公開日】2018-09-27
【審査請求日】2021-03-12
(31)【優先権主張番号】10-2017-0034864
(32)【優先日】2017-03-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】517099982
【氏名又は名称】エルジー イノテック カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100165191
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 章
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100159259
【弁理士】
【氏名又は名称】竹本 実
(72)【発明者】
【氏名】ソン ヨン キル
【審査官】豊島 洋介
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－１０３８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１３４２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１１８０７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１５５１６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ２３／２９
Ｈ０１Ｌ２３／３４ －２３／３６
Ｈ０１Ｌ２３／３７３－２３／４２７
Ｈ０１Ｌ２３／４４
Ｈ０１Ｌ２３／４６７－２３／４７３
Ｈ０５Ｋ ７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、前記ハウジング内に配置される基板と、
前記ハウジング内に配置され、前記基板と連結される複数の発熱素子と、
前記ハウジング内に配置され、前記複数の発熱素子と結合する第１放熱板と、
前記第１放熱板の下部に配置される第２放熱板と、を含み、
前記複数の発熱素子は、前記第１放熱板の側面に結合され、
前記第１放熱板は、前記基板と前記第２放熱板との間に配置され、
前記第１放熱板は、
前記第２放熱板と結合する第１放熱部と、
前記第１放熱部の上面から上部方向に突出し、側面に前記複数の発熱素子が結合される第２放熱部と、を含み、
前記第１放熱部は、前記第２放熱部の幅より大きい幅を有し、
前記複数の発熱素子のうち少なくとも一つの発熱素子は、前記ハウジング内で前記第１放熱板より内側に配置され、
前記ハウジングは、上部ケース及び下部ケースを含み、
前記上部ケースの上面は、層状構造を有し、
前記第２放熱板は、前記第１放熱板の下面に配置されるベースと、前記ベースから突出して一部が前記ハウジングの外部に露出する放熱ピンを含み、
前記ベースの上面には、前記第１放熱板が配置される領域に形成され、他の領域と区画される少なくとも一つの安着部が形成され、
前記安着部は、前記第１放熱板が安着する第１安着部と、電子部品が安着する第２安着部を含み、
前記第１安着部の高さは、前記第２安着部の高さより高い 、電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項2】
前記複数の発熱素子が結合される前記第１放熱板の前記側面は、前記基板と垂直である、請求項１に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項3】
前記複数の発熱素子は、前記基板の下部に垂直に立てられて配置され、前記第１放熱板の前記側面に結合する、請求項１または２に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項4】
前記複数の発熱素子は、締結孔を含み、前記第１放熱板は、第１締結溝を含み、
前記締結孔を貫通して前記第１締結溝に挿入される締結部材をさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項5】
前記第１放熱板と前記基板との間に配置されるスペーサーをさらに含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項6】
前記第１放熱板と結合して前記複数の発熱素子を支持する支持部材をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項7】
前記支持部材は、前記第１放熱板に結合され、貫通孔を含む第１支持領域と、
前記第１支持領域から第１方向に折り曲げられた第２支持領域と、
前記第２支持領域から前記第１方向と反対となる第２方向に折り曲げられ、前記複数の発熱素子と接触する第３支持領域と、を含む、請求項６に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項8】
前記支持部材の前記第３支持領域は、前記複数の発熱素子と接触する部分が一定の曲率を有する、請求項７に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項9】
前記第３支持領域は、前記第２支持領域から一定の間隔で離隔する複数の分岐部を含む、請求項７または８に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項10】
前記複数の発熱素子は、前記第１放熱板の第１側面に配置される少なくとも一つの第１発熱素子と、
前記第１放熱板の第２側面に配置される少なくとも一つの第２発熱素子と、を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項11】
前記第２放熱板の前記ベースの端領域に配置され、前記基板を支持する少なくとも一つのボスをさらに含み、前記基板は、前記ボスと接触する領域にボス貫通孔が形成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電力変換モジュールの放熱装置。
【請求項12】
内部に収容空間を有し、下部に互いに一定の間隔で離隔した複数の貫通孔を含むハウジングと、前記ハウジングの前記収容空間内に収容され、第１放熱板を含む電力モジュール部と、
前記電力モジュール部と結合し、少なくとも一部が前記ハウジングの前記複数の貫通孔を通じて外部に露出する第２放熱板と、を含み、
前記電力モジュール部は、
前記ハウジング内に配置される基板と、
前記ハウジング内に配置され、前記基板と連結される複数の発熱素子と、
前記ハウジング内に配置され、前記複数の発熱素子と結合する前記第１放熱板と、を含み、
前記複数の発熱素子は、前記第１放熱板の側面に結合され、
前記第１放熱板は、前記基板と前記第２放熱板との間に配置され、
前記第１放熱板は、
前記第２放熱板と結合する第１放熱部と、
前記第１放熱部の上面から上部方向に突出し、側面に前記複数の発熱素子が結合される第２放熱部と、を含み、
前記第１放熱部は、前記第２放熱部の幅より大きい幅を有し、
前記電力モジュール部は、回路遮断モジュール部、バッテリー管理モジュール部、電力変換モジュール部、状態通知モジュール部及び電子部品を含み、
前記ハウジングは、上部ケース及び下部ケースを含み、
前記上部ケースの上面は、層状構造を有し、
前記第２放熱板は、前記第１放熱板の下面に配置されるベースと、前記ベースから突出して一部が前記ハウジングの外部に露出する放熱ピンを含み、
前記ベースの上面には、前記第１放熱板が配置される領域に形成され、他の領域と区画される少なくとも一つの安着部が形成され、
前記安着部は、前記第１放熱板が安着する第１安着部と、前記電子部品が安着する第２安着部を含み、
前記第１安着部の高さは、前記第２安着部の高さより高い 、電力変換モジュール。
【請求項13】
前記第２放熱板の前記ベースの端領域に配置され、前記基板を支持する少なくとも一つのボスをさらに含み、前記基板は、前記ボスと接触する領域にボス貫通孔が形成されている、請求項１２に記載の電力変換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換モジュールの放熱装置及びこれを含む電力変換モジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に、電力変換モジュールにおいて、放熱装置は、電力変換モジュールの信頼性に重要な影響を与えるため、放熱設計が優先される。そして、放熱効果を向上させるためには、パワー損失を最小化させる回路構造、発熱素子の効果的な付着構造、放熱ピン及びケース構造及び材料、サーマルグリースのような異種部品、材料の接合材料、モールディング材料などが重要に考慮すべき事項である。前記の考慮事項を最適化することによって、電力変換モジュールの高効率放熱性能を確保することができる。
【0003】
より具体的に、従来技術による電力変換モジュールは、素子の発熱量を考慮して強制空冷や水冷方式を利用して冷却する。強制空冷方式は、コスト面で水冷方式に比べて安いが、熱伝逹能力が劣るという問題点を有している。そして、一例として３．３ＫＷ出力容量の搭載型充電器の場合には、強制空冷と水冷方式を同時に採用している。
【0004】
また、強制空冷の場合、単にヒートシンクを利用してその発熱素子を冷却するよりは充電器ケースを放熱器具として用いて冷却する方式を利用している。このような放熱装置は、十分な冷却のために外部にファンを利用して外部の空気を放熱用ケースに吹き入れてシステム全体を冷却し、このとき発熱素子は、最大限放熱ケースに近接するように接合することで熱抵抗を最小化する設計が行われている。
【0005】
また、ＤＣ－ＤＣコンバータの場合、既存の冷却方式に素子が実装されるヒートシンクのケースのピンにファンの空気を直接吹き入れて素子の熱集中を最小化する。以下、従来技術による電力変換モジュールの放熱装置について説明する。
【0006】
図１は、従来技術による電力変換モジュールの放熱装置を示した図である。
【0007】
図１を参照すると、電力変換モジュールの放熱装置１は、ケース（図示せず）の内部に配置される基板２、前記基板２に連結される端子４を含む発熱素子３、前記発熱素子３と結合する放熱板６及び前記放熱板６に前記発熱素子３を固定する固定部材５を含む。
【0008】
前記のような放熱装置１は、前記発熱素子３と前記放熱板６が互いに直接接触し、それによって前記発熱素子３で発生した熱が前記放熱板６に伝達される。また、前記放熱板６の放熱ピンは、前記ケースの外部に露出し、それによって前記発熱素子３を通じて伝達される熱を前記外部に放出する。
【0009】
しかし、前記放熱装置は、前記発熱素子３の熱が直接前記放熱板６に伝達されることによって前記放熱板６自体の温度が高く、これにより外部に露出した前記放熱板６に人体の接触が起きることがある環境で危険性が存在する。
【0010】
また、前記放熱装置は、前記発熱素子３を前記放熱板６と直接接触させなければならないため、前記発熱素子３の部品配置面積が広くなり、前記部品配置面積が広くなることによって基板面積が増加し、全体サイズが増加するという問題点がある。
【0011】
また、前記放熱装置は、複数の放熱部品を適用する場合、それぞれの放熱部品を個別に基板に組み立てるべきであり、前記放熱部品をスクリューのような締結部材で締結する場合に離隔距離に対する問題が発生するようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明による実施例においては、別のサーブ放熱板を適用して発熱素子から伝達される熱を前記サーブ放熱板で最初に放熱させた後にメイン放熱板に伝達されることができる電力変換モジュールの放熱装置を提供する。
【0013】
また、本発明による実施例においては、複数の放熱部品をモジュール式で組み立てることができる電力変換モジュールの放熱装置を提供する。
【0014】
提案される実施例で解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及していないまた別の技術的課題は、下記の記載から提案される実施例が属する技術分野における通常の知識を有する者にとって明確に理解され得るはずである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
実施例による電力変換モジュールの放熱装置は、ハウジングと、前記ハウジング内に配置される基板と、前記ハウジング内に配置され、前記基板と連結される発熱素子と、前記ハウジング内に配置され、前記発熱素子と結合する第１放熱板と、前記第１放熱板下部に配置される第２放熱板と、を含み、前記発熱素子は、前記第１放熱板の側面に結合され、前記第１放熱板は、前記基板と前記第２放熱板との間に配置される。
【0016】
前記発熱素子が結合される前記第１放熱板の前記側面は、前記基板と垂直である。
【0017】
前記発熱素子は、前記基板の下部に垂直に立てられて配置され、前記第１放熱板の前記側面に結合する。
【0018】
前記発熱素子は、締結孔を含み、前記第１放熱板は、第１締結溝を含み、前記締結孔を貫通して前記第１締結溝に挿入される締結部材をさらに含む。
【0019】
前記第１放熱板と前記基板との間に配置されるスペーサーをさらに含む。
【0020】
前記第１放熱板と結合して前記発熱素子を支持する支持部材をさらに含む。
【0021】
前記支持部材は、前記第１放熱板に結合され、貫通孔を含む第１支持領域と、前記第１領域から第１方向に折り曲げられた第２支持領域と、前記第２領域から前記第１方向と反対となる第２方向に折り曲げられ、前記発熱素子と接触する第３支持領域とを含む。
【0022】
前記支持部材の前記第３領域は、前記発熱素子と接触する部分が一定の曲率を有する。
【0023】
前記第３支持領域は、前記第２支持領域から一定の間隔で離隔する複数の分岐部を含む。
【0024】
前記発熱素子は、前記第１放熱板の第１側面に配置される少なくとも一つの第１発熱素子と、前記第１放熱板の第２側面に配置される少なくとも一つの第２発熱素子とを含む。
【0025】
前記第２放熱板は、前記第１放熱板の下面に配置されるベースと、前記ベースから突出して一部が前記ハウジングの外部に露出する放熱ピンとを含む。
【0026】
前記ベースの上面には、前記第１放熱板が配置される領域に形成され、他の領域と区画される少なくとも一つの安着部が形成される。
【0027】
前記第１放熱板は、前記第２放熱板と結合する第１放熱部と、前記第１放熱部の上面から上部方向に突出し、側面に前記発熱素子が結合される第２放熱部とを含み、前記第１放熱部は、前記第２放熱部の幅より大きい幅を有する。
【0028】
前記第２放熱板の前記ベースの端領域に配置され、前記基板を支持する少なくとも一つのボスをさらに含み、前記基板は、前記ボスと接触する領域にボス貫通孔が形成されている。
【発明の効果】
【0029】
本発明による実施例によれば、別のサーブ放熱板を利用して発熱素子を通じて伝達される熱を最初に放熱させ、前記最初に放熱された熱をメイン放熱板に伝達して外部に放出させることで、前記メイン放熱板に伝達される熱を最小化することができ、これによって外部に露出したメイン放熱板の温度が上がることによって発生し得る安全上の問題を解決することができる。
【0030】
また、本発明による実施例によれば、基板上に前記発熱素子を垂直に立てて装着することで、前記基板上で前記発熱素子が占める面積を減少させることができ、これによる電力変換モジュール全体のサイズをスリム化することができる。
【0031】
また、本発明による実施例によれば、複数の放熱部品をモジュール式に製作して組み立てることで、前記複数の放熱部品の組立工程を単純化することができ、これによる前記放熱部品の配置空間を最適化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】従来技術による電力変換モジュールの放熱装置を示した図である。
【図2】本発明の実施例による電力変換モジュールを示した図である。
【図14】本発明の実施例による放熱モジュール６５０の製造方法を工程順に示した図である。
【図15】本発明の実施例による放熱モジュール６５０の製造方法を工程順に示した図である。
【図16】本発明の実施例による放熱モジュール６５０の製造方法を工程順に示した図である。
【図17】本発明の実施例による放熱モジュール６５０の製造方法を工程順に示した図である。
【図18】本発明の実施例による放熱モジュール６５０の製造方法を工程順に示した図である。
【図19】本発明の実施例による放熱メカニズムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0033】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述される実施例を参照すると明確になるはずである。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるわけではなく、互いに異なる多様な形態で具現化される。また、単に本実施例は、本発明の開示が完全であるようにし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に対して発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。また、本発明は請求項の範囲によって定義されるだけである。明細書全体にわたって、同一の参照符号は同一の構成要素を指し示す。
【0034】
本発明の実施例を説明するにおいて、公知の機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にし得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。そして、後述される用語は、本発明の実施例での機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって変わり得る。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容を土台として定められるべきである。
【0035】
添付された図面の各ブロックとチャート図の各段階の組合せは、コンピュータプログラムのインストラクションによって遂行され得る。これらコンピュータプログラムのインストラクションは、汎用コンピュータ、特殊用コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備のプロセッサーに搭載されるので、コンピュータ又はその他プログラム可能なデータプロセッシング装備のプロセッサーを介して遂行されるそのインストラクションが図面の各ブロック又はチャート図の各段階で説明された機能を行う手段を生成するようになる。これらコンピュータプログラムのインストラクションは、特定の方式で機能を具現化するためにコンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備を指向し得るコンピュータ利用可能又はコンピュータ判読可能メモリーに保存されることも可能であるので、そのコンピュータ利用可能又はコンピュータ判読可能メモリーに保存されたインストラクションは、図面の各ブロック又はチャート図の各段階で説明された機能を行うインストラクション手段を内包する製造品目を生産することも可能である。コンピュータプログラムのインストラクションは、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備上に搭載されることも可能であるので、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備上で一連の動作の段階が遂行されてコンピュータで実行されるプロセスを生成し、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備を行うインストラクションは図面の各ブロック及びチャート図の各段階で説明された機能を実行するための段階を提供することも可能である。
【0036】
また、各ブロック又は各段階は、特定された論理的機能を実行するための少なくとも一つの実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメント又はコードの一部を示すことができる。また、いくつかの代替実施例では、ブロック又は段階で言及された機能が異なる順序で発生することも可能であることに注目すべきである。例えば、連続して示される二つのブロック又は段階は、事実、実質的に同時に遂行されることも可能であり、又はそのブロック又は段階がその時々に該当する機能により逆順に遂行されることも可能である。
【0037】
図２は、本発明の実施例による電力変換モジュールを示した図である。
【0038】
図２を参照すると、電力変換モジュール１００は、内部に収容空間を有するハウジング２００と、前記ハウジング２００の内部の収容空間内に収容された複数の電力モジュール部４００、５００、６００と、少なくとも一部が前記ハウジング２００内部に収容されて前記複数の電力モジュール部４００、５００、６００と結合して残りの一部が前記ハウジング２００の外部に露出する第２放熱板３００を含む。
【0039】
ハウジング２００は、内部に電力モジュール部４００、５００、６００が収容される空間が形成され得る。また、前記ハウジング２００は、内部に前記第２放熱板３００が収容される空間が形成され得る。
【0040】
前記ハウジング２００は、内部に収容される前記電力モジュール部４００、５００、６００を保護する。望ましくは、前記ハウジング２００は、前記電力変換モジュール１００の使用環境で発生する多様な環境要因（例えば、水分、風、温度など）から前記電力変換モジュール１００を保護する。
【0041】
また、前記ハウジング２００は、下部に互いに一定の間隔で離隔する複数の第１貫通孔２２１が形成される。
【0042】
前記第１貫通孔２２１は、前記ハウジング２００の下面で第１方向に長く延びた形状を有する。ここで、前記第１方向は、前記ハウジング２００の下面の左端で右端を連結する横方向であり得る。また、前記第１貫通孔２２１は、前記ハウジング２２０の下面で第２方向に一定の間隔で離隔して複数形成され得る。前記第２方向は、前記ハウジング２００の下面の上端で下端を連結する縦方向であり得る。すなわち、前記第２方向は、前記第１方向と直交する方向であり得る。
【0043】
すなわち、前記ハウジング２００の下面には、前記ハウジング２２０の下面の前記第２方向に一定の間隔で離隔し、前記第１方向に長く延びた形状を有する第１貫通孔２２１が複数配置され得る。前記第１貫通孔２２１は、後に説明する第２放熱板３００を構成する複数の放熱ピン３２０に対応する形状を有する。
【0044】
また、前記ハウジング２００の上面には、少なくとも一つの第２貫通孔２１１１、２１２１、２１３１が形成される。前記第２貫通孔２１１１、２１２１、２１３１は、前記ハウジング２００の前記収容空間内に収容された構成のうち少なくとも一つの構成を外部に露出するために形成される。
【0045】
すなわち、前記ハウジング２００内に収容された電力モジュール部４００、５００、６００には回路遮断モジュール部４００を含むことができ、前記ハウジング２００の上面には、前記回路遮断モジュール部４００を構成する回路遮断機４４０を外部に露出する遮断機露出孔２１２１が形成され得る。
【0046】
また、前記回路遮断モジュール部４００には、外部装置（図示せず）との通信のための信号入出力部（ＩＯ（Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ）Ｐｏｒｔ）４３１を外部に露出するインターフェース露出孔２１１１がさらに形成され得る。
【0047】
また、前記ハウジング２００内に収容された電力モジュール部４００、５００、６００には、状態通知モジュール部７００をさらに含むことができ、前記状態通知モジュール部７００は、発光素子（図示せず）を含むことができる。これによって、前記ハウジング２００は、前記発光素子を外部に露出しつつ、前記発光素子から発生した光を拡散するレンズ７２０が挿入されるレンズ挿入孔２１３１をさらに含むことができる。
【0048】
前記ハウジング２００の下面に形成された第１貫通孔２２１を通じて前記ハウジング２００内部に収容された第２放熱板３００の一部が外部に露出する。前記第２放熱板３００は、前記ハウジング２００の内部に収容される電力モジュール部４００、５００、６００から発生した熱を前記ハウジング２００の外部に放出する。
【0049】
【0050】
図３を参照すると、前記電力変換モジュール１００は、ハウジング２００を構成する上部ケース２１０及び下部ケース２２０と、前記ハウジング２００内に一部が収容されて残りの一部が前記ハウジング２００外部に露出する第２放熱板３００と、前記ハウジング２００の収容空間内に配置される回路遮断モジュール部４００と、前記ハウジング２００の収容空間内に配置されるバッテリー管理モジュール部５００と、前記ハウジング２００の収容空間内に配置される電力変換モジュール部６００と、前記ハウジング２００の収容空間内に配置され、少なくとも一つの部品が前記ハウジング２００の外部に露出する状態通知モジュール部７００と、前記ハウジング２００の収容空間内に配置されて前記第２放熱板３００上に安着される電子部品８００とを含む。
【0051】
前記ハウジング２００は、上部ケース２１０及び下部ケース２２０を含む。
【0052】
前記下部ケース２２０は、前記下部ケース２２０上に配置される第２放熱板３００を支持する。すなわち、前記下部ケース２２０の底面に前記第２放熱板３００が安着される。また、前記下部ケース２２０の底面には前記説明した複数の第１貫通孔２２１が形成され、前記第２放熱板３００を構成する放熱ピンは、前記第１貫通孔２２１を通じて前記下部ケース２２０の外部に露出する。
【0053】
前記下部ケース２２０上には、上部ケース２１０が配置される。
【0054】
前記上部ケース２１０は、前記第２放熱板３００上に配置される前記回路遮断モジュール部４００、バッテリー管理モジュール部５００、電力変換モジュール部６００、状態通知モジュール部７００及び電子部品８００を覆う。望ましくは、前記電力モジュール部が収容される収容空間は、前記上部ケース２１０に形成され得る。
【0055】
前記上部ケース２１０の上面は、層状構造を有することができる。望ましくは、前記上部ケース２１０の上面は、内部に収容されるそれぞれの電力モジュール部の高さに対応して階段形状を有することができる。
【0056】
前記第２放熱板３００は、前記下部ケース２２０の底面の上に安着され、少なくとも一部が前記下部ケース２２０の第１貫通孔２２１を通じて外部に露出する。
【0057】
前記第２放熱板３００上には、第１放熱板（後に説明）及び前記電子部品８００が安着できる安着部（後に説明）が用意される。前記安着部は、前記第２放熱板３００の上面で他の領域と区分されるように一定の高さを有し、突出して形成される。また、前記安着部は、前記第２放熱板３００上で、前記安着部を除いた他の領域の上面と区画される。これによって、前記第２放熱板３００上に前記第１放熱板及び前記電子部品８００が安定的に安着できるようにし、これに加えて前記第１放熱板及び前記電子部品８００が安着された位置ではない他の位置に移動することを防止することができる。
【0058】
前記第２放熱板３００上には、電子部品８００が安着される。前記電子部品８００は、前記第２放熱板３００と結合する。このとき、前記電子部品８００は、一定の高さを有し、前記第２放熱板３００上に安着され得る。望ましくは、前記電子部品８００は、トランスフォーマーまたはインダクターのような一定の高さ及び大きさを有する大型の部品であり得る。
【0059】
前記第２放熱板３００上には、前記電力モジュール部が配置される。
【0060】
前記電力モジュール部は、前記回路遮断モジュール部４００、バッテリー管理モジュール部５００、電力変換モジュール部６００及び状態通知モジュール部７００を含む。
【0061】
このとき、前記電力変換モジュール部６００及び状態通知モジュール部７００は、前記第２放熱板３００の上部領域に配置される。そして、前記回路遮断モジュール部４００は、一端が前記下部ケース２２０の左端に結合され、前記バッテリー管理モジュール部５００は、一端が前記下部ケース２２０の右端に結合される。
【0062】
これによって、前記回路遮断モジュール部４００及び前記バッテリー管理モジュール部５００は、前記第２放熱板３００の上部領域に配置されず、前記上部領域から左側方向または右側方向に一定の距離で離隔した領域に配置される。
【0063】
したがって、前記下部ケース２２０の上部領域の幅は、前記上部ケース２１０の下部領域の幅より小さいことがある。望ましくは、前記下部ケース２２０の上部領域の幅は、前記電力変換モジュール部６００の幅に対応し得る。
【0064】
そして、前記電力変換モジュール部６００と、前記バッテリー管理モジュール部５００と、前記回路遮断モジュール部４００は、前記下部ケース２２０の上部領域に横方向に一列に配置され得る。
【0065】
これによって、前記上部ケース２１０の下部領域の幅は、前記電力変換モジュール部６００の幅と、前記バッテリー管理モジュール部５００の幅と、前記回路遮断モジュール部４００の幅とをすべて合わせた幅に対応し得る。
【0066】
前記回路遮断モジュール部４００は、回路遮断機４４０を含み、それによって前記電力変換モジュール１００の動作をオン－オフすることができるようにする。
【0067】
前記バッテリー管理モジュール部５００は、バッテリー（図示せず）を通じて供給されるバッテリー電源を受信し、前記受信されたバッテリー電源を前記電力変換モジュール部６００に伝達する。望ましくは、前記バッテリー管理モジュール部５００は、前記バッテリーを通じて入るバッテリー電源を制御して前記電力変換モジュール部６００に供給する。
【0068】
前記電力変換モジュール部６００は、前記バッテリー管理モジュール部５００を通じて供給されるバッテリー電源を入力電源にして、前記入力電源を変換して出力電源を生成する。前記電力変換モジュール部６００は、直流－直流コンバータ（ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）であり得る。
【0069】
前記状態通知モジュール部７００は、少なくとも一つの発光素子（図示せず）を含み、それによって前記発光素子の点滅を通じて前記電力変換モジュールの全般的な動作状態を外部に知らせる。望ましくは、前記状態通知モジュール部７００は、前記電力変換モジュールのオン－オフ状態情報や、機器の異常の有無を知らせる異常状態情報を表示することができる。
【0070】
以下では、前記電力変換モジュール１００を構成する各構成についてより具体的に説明するようにする。
【0071】
【0072】
図４を参照すると、上部ケース２１０は、内部に収容された前記回路遮断モジュール部４００、バッテリー管理モジュール部５００、電力変換モジュール部６００及び状態通知モジュール部７００の上部領域及び側部領域を覆うフレームである。
【0073】
前記上部ケース２１０は、上板部２１１、２１２、２１３、２１４と、前記上板部２１１、２１２、２１３、２１４の一端から下部方向に略垂直に延びる側板部２１５を含む。
【0074】
前記上板部２１１、２１２、２１３、２１４は、層状構造を有する。言い替えれば、前記上板部２１１、２１２、２１３、２１４は、第１上板２１１、第２上板２１２、第３上板２１３及び第４上板２１４を含むことができる。
【0075】
そして、前記第１上板２１１、第２上板２１２、第３上板２１３及び第４上板２１４の高さは、互いに異なり、これによって前記上部ケース２１０の上板部２１１、２１２、２１３、２１４は、階段構造を有することができる。
【0076】
前記第１上板２１１は、内部に収容された前記回路遮断モジュール部４００の信号入出力部４３１に対応する高さを有する。そして、前記第１上板２１１には、前記信号入出力部４３１の端子（図示せず）を露出する少なくとも一つのインターフェース露出孔２１１１を含む。
【0077】
前記第２上板２１２は、内部に収容された前記回路遮断モジュール部４００の回路遮断機４４０に対応する高さを有する。そして、前記第２上板２１２には、前記回路遮断機４４０の遮断スィッチ（図示せず）を露出する少なくとも一つの遮断機露出孔２１２１を含む。
【0078】
前記第３上板２１３は、内部に収容された前記電力変換モジュール部６００の第１領域に対応する高さを有する。前記電力変換モジュール部６００は、電力変換部品だけが配置される第１領域と、前記電力変換部品の上に電源制御部品が追加に配置される第２領域とを含む。そして、前記第１領域の高さと前記第２領域の高さは互いに異なる。これによって、前記第３上板２１３は、前記電力変換モジュール部６００の前記第１領域に対応する高さを有する。
【0079】
そして、前記第３上板２１３には、内部に収容された状態通知モジュール部７００に装着された発光素子（図示せず）を保護しつつ、前記発光素子を通じて発生した光を拡散させるレンズ７２０の挿入のためのレンズ挿入露出孔２１３１が形成される。
【0080】
前記第４上板２１４は、内部に収容された前記電力変換モジュール部６００の第２領域及び前記バッテリー管理モジュール部５００に対応する高さを有する。
【0081】
したがって、前記上部ケース２１０の第１上板２１１の下部には、前記回路遮断モジュール部４００を構成する信号入出力部４３１が配置される。
【0082】
そして、前記上部ケース２１０の第２上板２１２の下部には、前記回路遮断モジュール部４００を構成する回路遮断機４４０が配置される。
【0083】
そして、前記上部ケース２１０の第３上板２１３の下部には、前記電力変換モジュール部６００の第１領域及び前記状態通知モジュール部７００が配置される。
【0084】
そして、前記上部ケース２１０の第４上板２１４の下部には、前記電力変換モジュール部６００の第２領域及び前記バッテリー管理モジュール部５００が配置される。
【0085】
前記上部ケース２１０の左側面及び右側面は開放される。これによって、前記上部ケース２１０の左側面は、内部に収容される前記回路遮断モジュール部４００のフレームによって覆われ得る。また、前記上部ケース２１０の右側面は、内部に収容される前記バッテリー管理モジュール部５００のフレームによって覆われ得る。
【0086】
前記上部ケース２１０の側板２１５は、前記上板部２１１、２１２、２１３、２１４を基準に前記上板部２１１、２１２、２１３、２１４の前面及び背面にそれぞれ配置される。これによって前記上部ケース２１０は、前記上板部２１１、２１２、２１３、２１４から略垂直に延びる前面側板及び背面側板を含むことができる。
【0087】
すなわち、前記上部ケース２１０の前面または背面側板２１５は前記上板部２１１、２１２、２１３、２１４の一端から下部方向に略垂直に延びて形成される。これによって、前記側板２１５は、横方向にいくほど徐々に高さが増加することができる。
【0088】
そして、前記上部ケース２１の側板２１５には、前記下部ケース２２０との結合のためのケース結合部２１５１が配置される。前記下部ケース２２０には、前記ケース結合部２１５１と結合する追加の結合部（図示せず）が形成され、前記ケース結合部に結合部材（例えば、スクリュー）が締結され、前記下部ケース２２０上に前記上部ケース２１０を固定させることができる。
【0089】
また、前記上部ケース２１０の側板２１５には、内部に収容されたバッテリー管理モジュール部５００、電力変換モジュール部６００及び回路遮断モジュール部４００との結合のための結合孔２１５２がさらに形成され得る。
【0090】
前記のような上部ケース２１０は、熱伝導率がよく、内部に収容された電力モジュール部から発生する電磁波を遮断するためのアルミニウム（Ａｌ）のような金属で形成され得る。
【0091】
【0092】
【0093】
下部ケース２２０は、前記上部ケース２１０と結合して前記収容空間を形成する。前記下部ケース２２０は、前記第２放熱板３００が安着され得る安着空間を提供する。このために、前記下部ケース２２０は、下板及び前記下板の終端から上部方向に延びる突出部を含む。すなわち、前記下部ケース２２０は、下部に用意された長方形の板部と、前記板部の端部の終端部分から上方に延びた４つの壁部で形成することができる。
【0094】
そして、前記下部ケース２２０の前記下板の上には、前記第２放熱板３００のベース３１０が安着される。
【0095】
このとき、前記下部ケース２２０の下板には、互いに一定の間隔で離隔する複数の第１貫通孔２２１が形成される。前記第１貫通孔２２１は、前記下板の一端で第１方向に長く延びた形状を有する。ここで、前記第１方向は、前記下板の左端で右端を連結する横方向であり得る。また、前記第１貫通孔２２１は、前記下板で第２方向に一定の間隔で離隔して複数形成され得る。前記第２方向は、前記下板の上端で下端を連結する縦方向であり得る。すなわち、前記第２方向は、前記第１方向と直交する方向であり得る。
【0096】
前記下板には、前記第２方向に一定の間隔で離隔しつつ、前記第１方向に長く延びた形状を有する第１貫通孔２２１が複数配置され得る。前記第１貫通孔２２１は、前記第２放熱板３００を構成する複数の放熱ピン３２０に対応する形状を有する。言い替えれば、前記放熱ピン３２０は、前記ベース３１０の下面から垂直方向に長く延び、前記第１貫通孔２２１は、前記放熱ピン３２０が挿入される挿入孔である。
【0097】
前記下部ケース２２０の下板の上には、前記第２放熱板３００が配置される。望ましくは、前記下部ケース２２０の下板の上には、前記第２放熱板３００のベース３１０が配置され、前記第２放熱板３００の放熱ピン３２０は、前記第１貫通孔２２１を通じて前記下部ケース２２０の外部に露出する。
【0098】
前記第２放熱板３００のベース３１０は、板状を有し、上面に複数の領域に区画される安着部３５０、３６０が用意される。前記安着部３５０、３６０は、放熱モジュールを構成する第１放熱板６５１が安着される第１安着部３５０と、前記電子部品８００が安着される第２安着部３６０とを含む。
【0099】
このとき、前記第１安着部３５０は、前記ベース３１０の上面の他の領域より高く配置される。そして、前記第２安着部３６０は、前記ベース３１０の上面の他の領域より低く配置される。すなわち、前記第２安着部３６０には大型の前記電子部品８００が安着され、それによって前記電子部品８００の高さによって全体的なモジュールの体積が増加するようになる。したがって、前記第２安着部３６０が異なる領域に比べて内部に陥没した陥没形状を有するようにして、前記陥没した深さだけモジュールの全体の高さが減少するようにする。また、前記第１安着部３５０には前記第１放熱板６５１が配置される。このとき、前記第１放熱板６５１の高さが前記電子部品８００の高さより低いことがあり、これにより前記電力変換モジュール部６００を構成する基板と前記電子部品８００が互いに接触することができる。これによって、前記電力変換モジュール部６００の基板と前記電子部品８００が互いに接触しないように、前記第１安着部３５０が前記ベース３１０の上面で一定の高さに突出するようにする。
【0100】
そして、前記第１安着部３５０の端領域には、上部方向に突出する端差部が形成され、前記第１放熱板６５１が前記端差部の内に挟まれて前記第１安着部３５０上に安着できるようにする。また、前記第１安着部３５０には、前記第１放熱板６５１との締結のための締結部材（図示せず）が挿入される締結孔がさらに形成され得る。
【0101】
また、前記第２放熱板３００のベース３１０の端領域、または前記下部ケース２２０の端領域には、ボス締結部３３０が配置される。前記ボス締結部３３０は、前記下部ケース２２０及び前記第２放熱板３００上に配置される電力変換モジュール部６００を支持及び固定するためのボス３４０を締結するための締結孔であり得る。
【0102】
前記ボス３４０は、一定の高さを有し、前記下部ケース２２０及び前記第２放熱板３００の上部方向に突出する。このとき、前記ボス３４０の高さは、前記電力変換モジュール部６００に構成された第１放熱板６５１の高さに対応し得る。すなわち、前記ボス３４０は、前記第２放熱板３００上に安着される前記電力変換モジュール部６００を支持及び固定する機能以外にも、前記電力変換モジュール部６００を構成する基板を前記第２放熱板３００の上面から一定の間隔で離隔させて前記電子部品８００と前記基板が互いに接触しないようにする。
【0103】
また、前記下部ケース２２０と前記第２放熱板３００の結合領域には、前記下部ケース２２０と前記第２放熱板３００との間に浸透する異物を遮断するシーリング部材２３０が配置される。望ましくは、前記シーリング部材２３０は、前記下部ケース２２０と前記第２放熱板３００との間に水分が浸透できないようにする防水リング（ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｒｉｎｇ）であり得る。
【0104】
以下では、前記回路遮断モジュール部４００について具体的に説明することにする。
【0105】
【0106】
図８を参照すると、回路遮断モジュール部４００は、フレーム４１０、ブラケット４２０、基板４３０及び遮断機４４０を含む。
【0107】
フレーム４１０は、“Ｌ”字形状を有する。すなわち、前記フレーム４１０は、下板部４１１及び前記下板部４１１の左側一端で垂直方向に延びた左板部４１２を含む。前記フレーム４１０の下板部４１１は、前記回路遮断モジュール部４００を構成する基板４３０及び遮断機４４０が安着される安着部である。また、前記下板部４１１は、前記フレーム４１０上に安着される前記基板４３０及び前記遮断機４４０の下部領域を保護する。
【0108】
前記フレーム４１０は、前記基板４３０を安定的に位置させ、それによるＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の遮蔽及びグラウンドの役割をする。
【0109】
前記左板部４１２は、前記フレーム４１０上に安着される前記基板４３０及び前記遮断機４４０の左側領域を保護する。
【0110】
すなわち、前記回路遮断モジュール部４００は、前記下部ケース２２０の上部領域に配置されず、前記フレーム４１０の下板部４１１の右端が前記下部ケース２２０の左端に締結されることによって、前記下部ケース２２０の左側領域に突出して配置される。
【0111】
これによって、前記回路遮断モジュール部４００の下部領域は、前記下部ケース２２０によって保護されない。したがって、前記下板部４１１は、前記下部ケース２２０の左端に結合されて前記基板４３０及び前記遮断機４４０が安着できるように安着空間を提供することと共に前記基板４３０及び前記遮断機４４０の下部領域を保護する。
【0112】
また、前記上部ケース２１０は、前記説明したように、左側面が開放される。したがって、前記フレーム４１０の左板部４１２は、前記開放された左側面をカバーする。そして、前記フレーム４１０上に安着された前記基板４３０及び遮断機４４０の前方及び後方は、前記上部ケース２１０の側板２１５によってカバーされ、前記基板４３０及び前記遮断機４４０の上部は、前記上部ケース２１０の第１上板２１１によってカバーされる。
【0113】
一方、前記左板部４１２には、上端から右側方向に折れ曲がる締結部（図示せず）が形成され、別途の締結部材を通じて前記上部ケースの前記第１上板２１１と結合することができる。
【0114】
また、前記下板部４１１には、前記下板部４１１の先端から垂直上方に延びて形成され、それによって前記上部ケース２１０の前記第１上板２１１と結合する締結部４１４が形成され得る。
【0115】
また、前記下板部４１１には、前記下板部４１１の右端から垂直下方に延びて形成され、それによって前記下部ケース２２０に嵌め結合される締結部４１３がさらに形成され得る。
【0116】
また、前記下板部４１１の上面には、前記下板部４１１の上面から突出し、上部に配置される基板４３０を固定させる固定部４１５がさらに形成され得る。
【0117】
一方、前記下板部４１１上には、ブラケット４２０が配置される、前記ブラケット４２０は、下板ブラケット部４２１と、前記下板ブラケット部４２１の少なくとも一端部から垂直上方に突出する端差部４２２を含む。前記ブラケットト４２０は、上部に配置される遮断機４４０を固定させる。前記遮断機４４０は、前記ブラケット部４２０の下板ブラケット部４２１上に安着され、それによって前記端差部４２２に嵌め結合されて固定され得る。
【0118】
前記フレーム５１０の下板部４１１上には、基板４３０が結合される。前記基板４３０には、前記回路遮断モジュール部４００を構成するそれぞれの回路部品が実装され、前記回路部品を互いに電気的に連結する回路パターン（図示せず）が配置される。
【0119】
前記基板４３０は、リジッド（ｒｉｇｉｄ）またはフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）にすることができる。 例えば、前記基板４３０は、ガラスまたはプラスチックを含むことができる。詳しく、前記基板４３０は、ソーダライムガラス（ｓｏｄａ ｌｉｍｅ ｇｌａｓｓ）またはアルミノシリケートガラスなどの化学強化／半強化ガラスを含むか、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）、プロピレングリコール（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ、ＰＰＧ）ポリカーボネート（ＰＣ）などの強化または延性プラスチックを含むか、サファイアを含むことができる。
【0120】
また、基板４３０は、光等方性フィルムを含むことができる。一例として、前記基板１１０は、ＣＯＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｏｌｅｆｉｎ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＣＯＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｏｌｅｆｉｎ Ｐｏｌｙｍｅr）、光等方ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）または光等方ポルリメティルメタクリルレイト（ＰＭＭＡ）などを含むことができる。
【0121】
一方、前記基板４３０上には、外部装置と連結されて前記外部装置とのインターフェースのための信号入出力部４３１が配置される。前記信号入出力部４３１は、上部に配置される上部ケース２１０のインターフェース露出孔２１１１に対応する領域に配置され、それによって信号入出力部４３１を構成する端子（図示せず）が前記インターフェース露出孔２１１１を通じて外部に露出する。
【0122】
このとき、前記基板４３０は、前記フレーム４１０の下板部４１１の上面のうち前記遮断機４４０が配置される領域が開放された開放部４３２を含む。
【0123】
前記のような、回路遮断モジュール部４００は、前記フレーム４１０、ブラケット４２０、基板４３０及び遮断機４４０が一つのモジュールに構成され、それによって前記下部ケース２２０及び上部ケース２１０に結合される。
【0124】
以下では、前記バッテリー管理モジュール部５００について具体的に説明することにする。
【0125】
【0126】
図９を参照すると、バッテリー管理モジュール部５００は、第１フレーム５１０、第１基板５２０、第２フレーム５３０及び第２基板５４０を含む。
【0127】
第１フレーム５１０は、下板部５１１及び前記下板部５１１の右側一端で垂直方向に延びた右板部５１２を含む。前記フレーム５１０の下板部５１１は、バッテリー管理モジュール部５００を構成する構成部のうちバッテリー電源の分岐点の役割をする補助電源回路（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｐｏｗｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）が装着された第１基板５２０を支持する。
【0128】
すなわち、第１フレーム５１０は、前記第１基板５２０が安着される安着部である。また、前記下板部５１１は、前記第１フレーム５１０上に安着される前記第１基板５２０の下部領域を保護する。
【0129】
そして、前記右板部５１２は、前記第１フレーム５１０上に安着される前記第１基板５２０及び前記第２フレーム５３０上に安着される第２基板５４０の右側領域を保護する。
【0130】
すなわち、バッテリー管理モジュール部５００は、前記下部ケース２２０の上部領域に配置されず、前記第１フレーム５１０の下板部５１１の左端が前記下部ケース２２０の右端に締結されることによって、前記下部ケース２２０の右側領域に突出して配置される。これによって、前記バッテリー管理モジュール部５００の下部領域は、前記下部ケース２２０によって保護されない。したがって、前記下板部５１２は、前記下部ケース２２０の右端に結合されて前記第１基板５２０が安着できるように安着空間を提供することと共に前記第１基板５２０の下部領域を保護する。
【0131】
また、前記上部ケース２１０は、前記説明したように、右側面が開放される。したがって、前記第１フレーム５１０の右板部５１２は、前記開放された右側面をカバーする。そして、前記第１フレーム５１０上に安着された前記第１及び２基板５２０、５４０の前方及び後方は、前記上部ケース２１０の側板２１５によってカバーされ、前記第１及び２基板５２０、５４０の上部は、前記上部ケース２１０の第４上板２１４によってカバーされる。
【0132】
一方、前記下板部５１１及び右板部５１２には、少なくとも一つの折曲部が形成され、それによって別の締結部材によって前記下部ケース２２０及び上部ケース２１０と結合することができる。
【0133】
前記第１フレーム５１０の下板部５１１上には、第１基板５２０が結合される。前記第１基板５２０の上面５２１には、前記補助電源回路を構成する部品が実装される。前記部品には、前記バッテリー電源を分岐する分岐部５２２を含む。
【0134】
前記第１フレーム５１０上には、第２フレーム５３０及び第２基板５４０が配置される。前記第２フレーム５３０は、前記第２基板５４０を安定的に位置させ、それによるＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の遮蔽及びグラウンドの役割をする。
【0135】
前記第２フレーム５３０は、下板部５３１及び前記下板部５３１の右側終端で上方に折れ曲がって延びる右板部５３２を含む。
【0136】
前記下板部５３１は、前記第２基板５４０が安着される安着部であり、前記上部ケース２１０の下部領域で、前記バッテリー管理モジュール部５００の左側に配置された前記電力変換モジュール部６００との信号の干渉を遮断するための隔壁部である。
【0137】
前記第２フレーム５３０の下板部５３１上には、第２基板５４０が結合される。前記第２基板５４０の上面５２１には、バッテリー（図示せず）と連結され、前記バッテリーから供給される電源を受信し、前記受信された電源を前記電力変換モジュール部６００に伝達される電源インターフェース部５４２が配置される。
【0138】
前記のような、バッテリー管理モジュール部５００は、前記第１フレーム５１０、第２フレーム５３０、第１基板５２０及び第２基板５４０が一つのモジュールに構成され、それによって前記下部ケース２２０及び上部ケース２１０に結合される。
【0139】
以下では、本発明の実施例による電力変換モジュール部６００についてより具体的に説明することにする。
【0140】
図１０は、図３に示された電力変換モジュール部６００をより具体的に示した図であり、図１１は、図１０に示された放熱モジュール６５０を具体的に示した図であり、図１２は、図１１の支持部材６５６を具体的に示した図である。
【0141】
電力変換モジュール部６００は、電力変換部品６２０が実装された第１基板６１０と、制御部品（図示せず）が実装された第２基板６３０と、前記第１基板６１０上に配置されて前記第２基板６３０を支持するボス６４０と、前記第１基板６１０の下部に配置されて前記第１基板６１０に実装された発熱素子６５４を放熱する放熱モジュール６５０とを含む。
【0142】
第１基板６１０は、電力変換動作を行う多様な部品が実装される基板である。例えば、前記第１基板６１０には、インダクター、ダイオード及びトランスなどが実装され得る。望ましくは、前記第１基板６１０には、前記バッテリーから供給される電源を受信し、これを各構成で必要とする直流電源に変換する直流－直流変換部（ＤＣ－ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を構成する各部品が実装される。すなわち、前記第１基板６１０は、後述する発熱素子６５４を含む電気的な動作を起こす多様な素子が実装される基板である。
【0143】
前記第１基板６１０の端領域には、前記第１基板６１０上に配置される第２基板６３０を支持するボス６４０が配置される。すなわち、前記第１基板６１０上に配置される部品には、高い高さの部品も存在する。例えば、トランスのような部品は、高い高さを有し、それによって前記第１基板６１０上に一定の高さを有して突出して配置される。したがって、前記ボス６４０は、前記高い高さの部品の上に前記第２基板６３０が配置され得るようにする。すなわち、前記ボス６４０は、前記第２基板６３０の配置領域を中心に複数形成されて前記高い高さの部品の上に配置される前記第２基板６３０を支持する。
【0144】
前記第２基板６３０には、前記電力モジュール部４００、５００、６００の動作を制御する制御部品が実装される。前記制御部品は、電力変換モジュール１００の全般的な動作を制御し、特に電力変換動作に必要なスイチング素子のスイチング動作を制御する。
【0145】
前記第２基板６２０の下には、放熱モジュール６５０が配置される。
【0146】
望ましくは、前記放熱モジュール６５０を構成する発熱素子６５４は、前記第２基板６２０の下面に実装される。すなわち、前記電力変換部品の中には、動作するときに 熱を多く発生させる発熱素子６５４が存在する。ここで、前記発熱素子６５４のうち代表的なものとしては、変圧器（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）と電力素子であるパワートランジスター（ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がある。
【0147】
このとき、前記発熱素子６５４で発生する熱は、前記電力変換モジュールの効率的な動作はもちろん、火事の発生を防止するために効果的に冷却する必要がある。このとき、従来は、前記発熱素子６５４を冷却するために前記電力変換モジュールのケース外部に露出した一つのメインヒートシンク（本発明での第２放熱板３００）のみを使用し、これによる多くの問題点が発生した。
【0148】
したがって、本発明では、前記発熱素子６５４と前記第２放熱板３００との間で直接的な熱伝達が行われないようにする。このために、本発明では、前記発熱素子６５４と前記第２放熱板３００との間に前記第１放熱板６５１を配置し、前記発熱素子６５４で発生した熱が前記第１放熱板６５１で最初に放熱が行われるようにして、前記最初に放熱された熱が前記第２放熱板３００に伝達されるようにする。
【0149】
このとき、図１のように、従来は、前記発熱素子６５４が前記第１基板６１０の下面に水平に横たえられて配置された。しかし、本発明では、前記発熱素子６５４が前記第１基板６１０の下面に垂直に立てられて配置されるようにする。すなわち、前記発熱素子６５４が従来のように水平に横たえられて配置される場合、前記第１基板６１０上で前記発熱素子６５４の占める面積が大きくなるようになる。しかし、本発明では、前記第１基板６１０上で前記発熱素子６５４が垂直に立てられて配置され、これによって従来より前記第１基板６１０上で前記発熱素子６５４の占める面積が小さくなり、これによって同一基板内に配置される発熱素子の数を増加させるか、または同一発熱素子が配置される基板のサイズを減少させることができる。これは、前記発熱素子６５４を垂直に配置した場合に、前記発熱素子６５４と前記第１基板６１０が互いに対向する面の面積が前記発熱素子６５４を前記水平に配置した場合の面積より小さいためである。
【0150】
以下では、前記放熱モジュール６５０についてより具体的に説明することにする。
【0151】
図１１は、図１０に示された放熱モジュール６５０を具体的に示した図であり、図１２は、図１１に示された支持部材６５６を具体的に示した図であり、図１３は、図１１に示された放熱モジュール６５０の製造方法を段階ごとに示したフローチャートであり、図１４ないし図１８は、本発明の実施例による放熱モジュール６５０の製造方法を工程順に示した図である。
【0152】
【0153】
第１放熱板６５１は前記発熱素子６５４及び前記第２放熱板３００と結合する。望ましくは、前記第１放熱板６５１は、側面に前記発熱素子６５４が結合され、下面に前記第２放熱板３００が結合される。
【0154】
これによって、前記第１放熱板６５１は、前記第２放熱板３００と結合する第１部分と前記第１部分６５１１上に配置されて前記発熱素子６５４と結合する第２部分６５１２を含む。このとき、説明の便宜上、前記第１放熱板６５１が前記第１部分６５１１と第２部分６５１２に区分されると説明したが、前記第１部分６５１１と第２部分６５１２は一体に形成された一つの構成であることが望ましい。
【0155】
前記第１部分６５１１は、四角い板の形状を有する。前記第１部分６５１１は、前記第２放熱板３００のベース３１０上に形成された第１安着部３５０に対応するサイズを有する。すなわち、前記第１部分６５１１の幅は、前記第１安着部３５０の幅に対応する。前記第１部分６５１１は、前記ベース３１０の前記第１安着部３５０上に配置される。前記第１部分６５１１の下面は、前記ベース３１０の上面と面接触する。
【0156】
前記第２部分６５１２は、前記第１部分６５１１上に四角柱の形状を有して前記第１部分６５１１の上面から突出する。前記第２部分６５１１は、前記第１部分６５１１の幅より狭い幅を有する。
【0157】
言い替えれば、前記第１部分６５１１は、第１横幅と第１縦幅を有する四角の板状である。そして、前記第２部分６５１２は、前記第１横幅より狭い第２横幅と、前記第１縦幅と同じ第２縦幅を有する四角柱状である。このとき、図面上では前記第１部分６５１１及び第２部分６５１２が四角形の形状を有するとしたが、これは一実施例に過ぎず、前記第１部分６５１１及び第２部分６５１２は、前記四角形状以外にも円状、三角形状及び多角形状のうちいずれか一つの形状を有することもできるであろう。
【0158】
前記第２部分６５１２は、前記第１部分６５１１の中央領域で突出して形成される。これによって、前記第１部分６５１２の上面の中央領域は、前記第２部分６５１２の下面と接触する。そして、前記第１部分６５１１の上面の中央領域を除いた残りの左側及び右側領域は露出している。したがって、前記第１部分６５１１及び前記第２部分６５１２を含む第１放熱板６５１は '⊥' 形状を有することができる。
【0159】
前記露出した第１部分６５１１の左側領域及び右側領域には、前記第１部分６５１１の上面及び下面を貫通する貫通孔６５１３が形成される。前記貫通孔６５１３には、第２締結部材６５８が挿入される。前記第２締結部材６５８は、前記貫通孔６５１３を貫通して前記第１安着部３５０の締結溝（図示せず）に挟まれ、それによって前記第２放熱板３００の前記ベース３１０上に前記第１放熱板６５１を固定させる。
【0160】
前記第２部分６５１２の左側面及び右側面は、前記支持部材６５６が結合する第１領域と、前記発熱素子６５４が結合する第２領域に区分される。このとき、前記第２部分６５１２の左側面及び右側面それぞれの第２領域には、一つの発熱素子６５４が結合することができ、図面に示されたように複数の発熱素子６５４が一定の間隔を置いて配置されることもある。
【0161】
そして、前記第２部分６５１２の上面には、前記スペーサー６５３の締結のための第１締結溝６５１４が形成される。そして、前記第２部分６５１２の左側面及び右側面それぞれの第１領域には、前記支持部材６５６の締結のための複数の第２締結溝６５１５が形成される、そして、前記第２部分６５１２の左側面及び右側面それぞれの第２領域には、前記発熱素子６５４の締結のための複数の第３締結溝６５１６が形成される。
【0162】
前記第１締結溝６５１４は、前記第２部分６５１２の上面に前記第２部分６５１２の厚さ方向に一定の深さを有して形成される。また、前記第２締結溝６５１５及び第３締結溝６５１６は、前記第２部分６５１２の左側面及び右側面に前記第２部分６５１２の長さ方向に一定の深さを有して形成される。一方、前記第１締結溝６５１４、前記第２締結溝６５１５及び前記第３締結溝６５１６それぞれの内壁は、ねじ形状を有することができる。
【0163】
前記第２部分６５１２の左側面及び右側面の前記第２領域には、熱伝達パッド６５２が配置される。すなわち、前記第２部分６５１２と前記発熱素子６５４との間には、前記熱伝達パッド６５２が挿入される。前記熱伝達パッド６５２は、前記発熱素子６５４と前記第１放熱板６５１と前記第２放熱板３００とを熱的に連結させる熱伝達部材であり、これによって前記発熱素子６５４で発生する熱を前記第１放熱板６５１に伝達する。このために、前記熱伝達パッド６５２は、熱伝導性に優れる金属物質で形成され得るものであり、例えば、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの金属物質を含むことができる。
【0164】
このとき、前記熱伝達パッド６５２には、前記第２部分６５１２の前記第３締結溝６５１６に対応する位置に貫通孔６５２１が形成され、それによって素子締結部材６５４４は、前記貫通孔６５２１を貫通して前記第３締結溝６５１６に締結される。
【0165】
発熱素子６５４は、素子胴体６５４１、端子６５４２及び前記素子胴体６５４１を横方向に貫通する貫通孔６５４３を含む。
【0166】
素子胴体６５４１は、動作時に熱が発生する部品であり、例えば、パワートランジスターであり得る。端子６５４２は、前記素子胴体６５４１から突出し、それによって前記第１基板６１０に電気的に連結される。このとき、前記端子６５４２は、前記第１基板６１０を貫通することができ、これによって半田のような接着ペーストによって前記第１基板６１０に固定及び結合され得る。
【0167】
前記端子６５４２は、前記素子胴体６５４１と前記第１基板６１０上に形成された回路パターン（図示せず）を電気的に連結する。前記貫通孔６５４３は、前記素子胴体６５４１を貫通する。望ましくは、前記貫通孔６５５３は、前記素子胴体６５４１が垂直に立てられた状態で前記素子胴体６５４１の左側面と右側面を貫通する。これによって、前記素子胴体６５４１は、垂直に立てられた状態で前記第１放熱板６５１の前記第２部分６５１２に結合される。
【0168】
そして、素子締結部材６５４４は、前記発熱素子６５４の貫通孔６５５３、前記熱伝達パッド６５２の貫通孔６５２１を貫通して、前記第２部分６５１２の第３締結溝６５１６に挿入される。
【0169】
前記第２部分６５１２の上面には、スペーサー６５３が配置される。スペーサー６５３は、胴体６５３１及び締結突起６５３２を含む。前記締結突起６５３２は、前記第１締結溝６５１４に挿入され、それによって前記胴体６５３１は、前記第２部分６５１２の上面の上に突出する。
【0170】
前記スペーサー６５３は、前記第２部分６５１２上に配置され、前記第１放熱板６５１と前記第１基板６１０が互いに接触しないようにする。すなわち、前記スペーサー６５３は、前記第１放熱板６５１の前記第２部分６５１２の上面と前記第１基板６１０の下面を一定の間隔で離隔させる。
【0171】
また、スペーサー６５３は、前記第１放熱板６５１と前記第１基板６１０との間の平坦度を合わせて、それによって前記平坦度の問題で前記発熱素子６５４の高さの差によって発生し得るストレスを最小化する。
【0172】
支持部材６５６は、一端が前記第１放熱板６５１の前記第２部分６５１２に結合され、他端が前記発熱素子６５４の素子胴体６５４１に接触する。前記支持部材６５６は、弾性力を有し、それによって前記放熱パッド６５２に前記発熱素子６５４の素子胴体６５４１を密着させる。すなわち、前記支持部材６５６は、発熱素子６５４の＋極と、グラウンドの－極との間の離隔距離を確保すると共に前記発熱素子６５４で発生する熱の伝達性を高めるために前記素子胴体６５４１に圧力を加える。
【0173】
このために、前記支持部材６５６は、一定のレベルの弾性力を確保するためにステンレスのような金属物質に形成され得る。
【0174】
前記支持部材６５６には、貫通孔６５６２が形成される。前記貫通孔６５６２は、前記第２部分６５１２に形成された第２締結溝６５１５に相当する位置に形成される。第１締結部材６５７は、前記支持部材６５６に形成された貫通孔６５６２を貫通して前記第２締結溝６５１５に挿入される。
【0175】
前記支持部材６５６の形状についてより具体的に説明すると、以下の通りである。
【0176】
前記支持部材６５６は、前記第２部分６５１２に結合されて前記貫通孔６５６２が形成された第１領域６５６１と、前記第１領域６５６１から第１方向に折れ曲がる第２領域６５６３と、前記第２領域６５６３から前記第１方向と反対となる第２方向に折れ曲がる第３領域６５６４とを含む。
【0177】
前記第１領域６５６１には、前記貫通孔６５６２が形成される。前記第１領域６５６１は、前記第１放熱板６５１の前記第２部分６５１２と接触する。そして、前記第１締結部材６５７によって前記第１放熱板６５１に締結される。
【0178】
前記第２領域６５６３は、前記第１領域６５６１から第１方向に折れ曲がる。前記第２領域６５６３は、前記第３領域６５６４を通じて前記発熱素子６５４に加えられる圧力を高めるように前記第３領域６５６４の折曲方向と反対となる方向に折れ曲がる。そして、前記第２領域６５６３は、前記第１放熱板６５１と接触しない。ここで、前記第１方向は、前記第１放熱板６５１が配置された方向と反対となる方向であり得る。言い替えれば、前記支持部材６５６が前記第２部分６５１３の右側面に配置される場合、前記第２領域６５６３は、前記第１放熱板６５１が配置された左側方向ではない右側方向に折れ曲がる。
【0179】
前記第３領域６５６４は、前記第２領域６５６３から前記第２領域６５６３の折曲方向と反対となる第２方向に折れ曲がる。すなわち、前記第２領域６５６３が前記のように右側方向に折れ曲がる場合、前記第３領域６５６４は、前記第２領域６５６３の端から左側方向に折れ曲がる。
【0180】
前記第３領域６５６４は、前記素子胴体６５４１と接触し、それによって前記素子胴体６５４１に一定のレベルの圧力を加える。このとき、前記加えられる圧力によって前記素子胴体６５４１が損傷されないように前記素子胴体６５４１と接触する部分が一定の曲率を有する。
【0181】
一方、前記第３領域６５６４は、前記第２領域６５６３から複数に分岐されて形成される。すなわち、前記第３領域６５６４は、前記第２領域６５６３から互いに一定の間隔で離隔して分岐される複数の分岐部を含む。例えば、前記第２部分６５１２の左側面に第１及び第２発熱素子がそれぞれ結合された場合、前記第３領域６５６４は、前記第２領域６５６３から分岐されて前記第１発熱素子と接触する第１分岐部と、前記第１分岐部から一定の間隔で離隔し、前記第２領域６５６３から分岐されて前記第２発熱素子と接触する第２分岐部とを含むことができる。
【0182】
すなわち、本発明では、前記のように第２部分の一側面に複数の発熱素子が配置される場合、前記それぞれの発熱素子に互いに異なる圧力が加えられ得るように前記支持部材６５６の第３領域６５６４を複数に分岐させる。
【0183】
以下では、前記のような放熱モジュール６５０の製造方法（組立方法）について具体的に説明することにする。
【0184】
図１３を参照すると、先に前記のような第１部分６５１１及び第２部分６５１２を含む第１放熱板６５１を用意する（１１０ステップ）。
【0185】
前記第１放熱板６５１が用意されると、前記第１放熱板６５１の第２部分６５１２の上面にスペーサー６５３を結合して、前記第２部分６５１２の左側面及び右側面に放熱パッド６５２を結合する（１２０ステップ）。
【0186】
すなわち、図１４に示されたように、前記第２部分６５１２の上面には第１締結溝６５１４が形成され、左側面及び右側面には第３締結溝６５１６が形成される。これによって前記第１締結溝６５１４に前記スペーサー６５３の突起６５３２を挿入して、前記第２部分６５１２の上面に前記スペーサー６５３を配置する。そして、前記第３締結溝６５１６と前記放熱パッド６５２の貫通孔６５２１が互いに整列されるように位置した状態で前記放熱パッド６５２を固定する。このとき、前記放熱パッド６５２は、後に発熱素子６５４の素子胴体６５４１と共に素子締結部材６５４４を通じて前記第１放熱板６５１に結合される。これによって、前記発熱素子６５４が結合されるまで前記放熱パッド６５２が指定された位置に配置され得るように、前記放熱パッド６５２の一側面に接着物質を形成して、前記放熱パッド６５２を前記第２部分６５１２の左側面及び右側面にそれぞれ付着させる。
【0187】
以後、前記第１放熱板６５１の第２部分６５１２に発熱素子６５４及び熱センサー６５９を結合する（１３０ステップ）。すなわち、図１５に示されたように、前記発熱素子６５４は、前記素子締結部材６５１４が前記素子胴体６５４１の貫通孔６５４３、前記放熱パッド６５２の貫通孔６５２１を貫通して前記第１締結溝６５１４に挿入されることによって前記第１放熱板６５１に結合され得る。
【0188】
また、前記第１放熱板６５１には、熱センサー６５９がさらに結合することができる。前記熱センサー６５９は、前記電力変換モジュール部６００が安定して動作するか否かの確認のために前記第１放熱板６５１の温度を測定し、それによって前記測定された温度を前記第２基板６３０に配置された制御部品に伝達される。
【0189】
以後、前記第１放熱板６５１に前記支持部材６５６を結合する（１４０ステップ）。すなわち、図１６に示されたように、前記支持部材６５６の第１領域６５６１に形成された貫通孔６５６２と前記第１放熱板６５１の第２部分６５１２に形成された第２締結溝６５１５とを整列させ、それによって第１締結部材６５７が前記貫通孔６５６２を貫通して前記第２締結溝６５１５に挿入されるようにして、前記第１放熱板６５１に前記支持部材６５６を結合させる。前記支持部材６５６が結合されることによって、前記支持部材６５６を構成する第３領域６５６４のそれぞれの分岐部は、前記発熱素子６５４と接触し、それによって前記支持部材６５６で発生する弾性力によって前記発熱素子６５４に圧力を加える。
【0190】
次に、前記のような放熱モジュール６５０が製造されると、前記製造された放熱モジュール６５０と第１基板６１０を結合させる（１５０ステップ）。すなわち、図１７に示されたように、前記第１基板６１０の下面のうち前記放熱モジュール６５０に結合された発熱素子６５４の実装位置を確認し、前記確認された実装位置で前記発熱素子６５４の端子６５４２を前記第１基板６１０の回路パターン上に半田付けする。
【0191】
このとき、前記発熱素子６５４の実装位置の確認及び実装位置での前記放熱モジュール６５０の固定のために別のガイドジグ（図示せず）を使用することもできる。
【0192】
次に、前記のように製造された電力変換モジュール部６００を前記第２放熱板３００のベース６１０の第１安着部３５０上に結合する（１６０ステップ）。すなわち、図１８に示されたように、前記第１安着部３５０上に前記第１放熱板６５１の第１部分６５１１を位置させた後に別の締結部材を通じて前記第１放熱板６５１と第２放熱板３００を互いに結合させる。このとき、前記第１放熱板６５１と第２放熱板３００との間の熱伝導率を高めるため、前記第１安着部３５０上にサーマルグリース９００を塗布し、前記塗布されたサーマルグリース９００上に前記第１放熱板６５１を結合することもできるであろう。
【0193】
図１９は、本発明の実施例による放熱メカニズムを説明するための図である。
【0194】
図１９を参照すると、本発明の実施例においては、前記のような構造を有する放熱モジュール６５０を含む。これによって、放熱メカニズムは大きく３段階に区分され得る。
【0195】
第１段階は、熱が発生する前記発熱素子６５４と前記第１放熱板６５１との間で熱伝導が起きる。このとき、前記第１放熱板６５１と前記発熱素子６５４との間での熱伝導効率を高めるように前記のような放熱パッド６５２を前記第１放熱板６５１と前記発熱素子６５４との間に配置して放熱面積を最大化する。
【0196】
第２段階は、前記発熱素子６５４で前記第１放熱板６５１に伝導された熱は、前記第１放熱板６５１で最初に放熱される。そして、前記最初に放熱された熱は、前記サーマルグリース９００を通じて前記第２放熱板３００に伝達される。このとき、前記第１放熱板６５１と第２放熱板３００との間の熱抵抗を最小化するために前記のようなサーマルグリース９００が前記第１安着部３５０の上面に塗布される。
【0197】
このとき、前記第１放熱板６５１と第２放熱板３００は、熱伝導率が高く、比重が低いアルミニウム合金を使用できるのに、これは、ダイキャスト用合金であるため、本来有している純アルミニウムの熱伝導率よりもやや劣る。これを補償するために、本発明では、放熱パッド６５２より熱伝導率が高く、熱伝導面積を最大化させることができるサーマルグリース９００を適用する。
【0198】
第３段階は、前記第２放熱板３００に伝達された熱は、前記第２放熱板３００のベース３１０を通じて前記放熱ピン３２０に伝達され、最終的にハウジングの外部に伝達される。このとき、前記ベース３１０の上部には、一つの放熱モジュールだけが配置されず、複数の安着部上に複数の放熱モジュールが配置されるため、前記放熱ピン３２０は、横方向に長く延びながら一定の間隔で離隔したピン構造を有する。このとき、前記放熱ピン３２０は、ハウジングの外部に露出するため、腐食や寝食を防ぎ、金属の特性である表面での熱放射率（熱反射による現象）が低いという問題点を解決するために粉体塗装を適用することが望ましい。
【0199】
本発明による実施例によれば、別のサーブ放熱板を利用して発熱素子を通じて伝達する熱を最初に放熱させて、前記最初に放熱された熱をメイン放熱板で伝達して外部で放出させることで、前記メイン放熱板に伝達される熱を最小化することができ、これによって外部に露出したメイン放熱板の温度が上がることによって発生し得る安全上の問題を解決することができる。
【0200】
また、本発明による実施例によれば、基板の上に前記発熱素子を垂直に立てて装着することによって、前記基板上で前記発熱素子が占める面積を減少させることができ、これによる電力変換モジュール全体のサイズをスリム化することができる。
【0201】
また、本発明による実施例によれば、複数の放熱部品をモジュール式に製作して組み立てることによって、前記複数の放熱部品の組立工程を単純化することができ、これによる前記放熱部品の配置空間を最適化することができる。
【0202】
以上、実施例に説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施例に含まれ、必ずしも一つの実施例にのみ限定されるものではない。さらに、各実施例において例示された特徴、構造、効果などは実施例が属する分野の通常の知識を有する者によって他の実施例に対しても組合せてまたは変形して実施可能である。したがって、このような組合せと変形に関係した内容は、本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【0203】
以上、実施例を中心に説明したがこれは単なる例示に過ぎず、実施例を限定するものではなく、実施例が属する分野の通常の知識を有した者であれば本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上で例示されていない様々な変形と応用が可能であることが理解できるだろう。例えば、実施例に具体的に示された各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る相異点は、添付された特許請求の範囲で設定する実施例の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12(a)】
【図12(b)】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】