(57)【要約】【課題】ヒートシンクの側面にファンカバーを延長して、ヒートシンクの側面にヒートパイプを挿入することにより、ヒートシンクの放熱面積が拡張されることができるようにした充電モジュールを提供する。【解決手段】本発明は大容量のバッテリーを充電するための充電モジュールに関するものであり、本発明の充電モジュールは、ヒートシンク；前記ヒートシンクの上面を覆うファンカバー；前記ファンカバーの上端中央部に装着されるファン；及び前記ヒートシンクの側壁に挿入され、冷媒循環によって前記ヒートシンクの側壁を放熱するヒートパイプ；を含む。【選択図】図２
2012049497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンク；
前記ヒートシンクの外部をくるんで備えられ、前記ヒートシンクの側面と所定の離隔空間を形成する側面延長部が形成されたファンカバー；及び
前記ファンカバーの上端中央部に装着されるファン；を含む充電モジュール。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、ケーシングの役割を兼ねて、内部にバッテリー充電のための電気回路と回路に連結された電力変換部品が内装され、外部に多数の冷却ピンが突出形成された請求項１に記載の充電モジュール。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、基板に付着された発熱素子、又は、コイルを含む発熱部品が内部側壁に接触されるように実装され、前記発熱素子または発熱部品から排出される熱がヒートシンクの側壁を通じて外部に放熱される請求項２に記載の充電モジュール。
【請求項４】
前記発熱素子は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、又は、ダイオードである電力半導体素子である請求項３に記載の充電モジュール。
【請求項５】
前記発熱部品は、共振コイル、ＰＦＣコイル、変圧器またはコアのうち何れか一つで構成された請求項３に記載の充電モジュール。
【請求項６】
ヒートシンク；
前記ヒートシンクの上面を覆うファンカバー；
前記ファンカバーの上端中央部に装着されるファン；及び
前記ヒートシンクの側壁に挿入され、冷媒循環によって前記ヒートシンクの側壁を放熱するヒートパイプ；を含む充電モジュール。
【請求項７】
前記ヒートシンクは、基板に付着された発熱素子、又は、コイルを含む発熱部品が内部側壁に接触されるように実装され、前記発熱素子または発熱部品から排出される熱がヒートシンクの側壁を通じて外部に放熱される請求項６に記載の充電モジュール。
【請求項８】
前記ヒートパイプは、上端部が側壁の上部に突出されるように挿入され、前記ヒートパイプの上部には多数のピンが結合された請求項６に記載の充電モジュール。
【請求項９】
前記ピンは、前記ヒートパイプの上端部と互いに交差されるように直交して結合された請求項８に記載の充電モジュール。
【請求項１０】
前記発熱素子は、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、又は、ダイオードである電力半導体素子である請求項７に記載の充電モジュール。
【請求項１１】
前記ファンカバーは、側部から前記ヒートシンクの側面に側面延長部が延長形成された請求項６に記載の充電モジュール。
【請求項１２】
前記発熱部品は、共振コイル、ＰＦＣコイル、変圧器またはコアのうち何れか一つで構成された請求項７に記載の充電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大容量のバッテリーを充電するための充電モジュールに関し、より詳細には、ヒートシンクの側面にファンカバーを延長し、又は、ヒートシンクの側面にヒートパイプを挿入することにより、ヒートシンクの放熱面積が拡張されることができるようにした充電モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガソリンや軽油などが自動車の主要動力源として用いられている一方、最近は資源の枯渇と低環境負荷を主要モットーにして、主要動力源として充電が可能であるバッテリーを用いる電気自動車が登場している。
【０００３】
また、最近は電気自動車に進化する前の段階として、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ)が量産されており、ハイブリッド自動車は既存のガソリンエンジンによる動力装置にバッテリーを搭載して、バッテリーが補助電源装置として用いられる自動車を称する。
【０００４】
このような変化は、小型の高容量バッテリーに対する関心とともに外部電源を用いてバッテリーに急速充電が可能な高電圧の充電モジュールを絶対的に必要とするようになる。このような充電モジュールは、既存のＡＣ−ＤＣコンバーターを基に開発して電気的回路を含む器具形態が開発されているが、出力容量の急激な増加により、パワーの損失量は充電モジュールの効率によって非常に敏感に変化されることが分かる。
【０００５】
パワーの損失は充電モジュールの内部に装着された発熱素子の発熱量と関係があるため、発熱素子の十分な冷却がなされない場合は充電モジュールの信頼性が低下される可能性がある。
【０００６】
通常の充電モジュールは、一般的な家庭電圧であるＡＣ１００／２２０Ｖの電圧が充電モジュールに印加されると、充電モジュール内で昇圧過程を経て、ＢＭＳ（Ｂｅｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ)を用いてバッテリーの電圧に高速充電することに用いられる。このような高速及び大容量の充電のためには、充電モジュールで発生される熱損失を減らすために充電モジュールに装着される発熱素子を最大限に冷却することができる放熱設計が絶対的に必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−００６７７０５号公報
【特許文献２】特開２００５−２３５８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明は従来の充電モジュールで発生されている上述の諸般の短所と問題点を解決するために導き出されたものであり、充電モジュールに主要部品として用いられる電力半導体素子が用いられ、この電力半導体素子の損失によって放出される熱を外部に円滑に放出するために充電モジュールの外観ケースとしてヒートシンクが用いられて、そのヒートシンクの内部に装着された多数の発熱素子をより効率的に冷却するためのヒートシンクの側面にファンカバーが延長されたり、ヒートシンクの側面にヒートパイプを挿入することにより、ヒートシンクの放熱面積が拡張されるようにすることによって、ヒートシンクの内側面に発熱素子を装着することができるとともに、ヒートシンクの内側面に装着された発熱素子の冷却が容易であるようにした充電モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の前記目的は、ヒートシンク；前記ヒートシンクの外部をくるんで備えられ、前記ヒートシンクの側面と所定の離隔空間を形成する側面延長部が形成されたファンカバー；及び前記ファンカバーの上端中央部に装着されるファン；を含む充電モジュールが提供されることによって達成される。
【００１０】
前記ヒートシンクはケーシングの役割を兼ねて、内部にバッテリー充電のための電気回路と回路に連結されたＢＭＳなどの電力変換部品が内装され、外部に多数の冷却ピンが突出形成されることができる。
【００１１】
また、前記ヒートシンクの内部には、基板に付着された発熱素子が内部側壁に接触されるように実装されることができ、前記発熱素子から排出される熱がヒートシンクの側壁を通じても外部に放熱される。
この際、前記ヒートシンクの側壁は前記ファンカバーの側面延長部により覆われ、前記ヒートシンクの側壁とファンカバーの側面延長部の間に形成された離隔空間を通じて前記ファンによって流動される冷却空気がヒートシンクを強制空冷させることにより、ヒートシンクに接触された発熱素子の冷却が効率的になされるようになる。
【００１２】
前記発熱素子はＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、又は、ダイオードである電力半導体素子であり、電気回路を通じて連結されて駆動されることにより、充電モジュールに印加されたＡＣ電源をＤＣ電源に変換する役割をする。
【００１３】
一方、本発明の前記目的は、ヒートシンク；前記ヒートシンクの上面に覆蓋される（上面を覆う）ファンカバー；前記ファンカバーの上端中央部に装着されるファン；及び前記ヒートシンクの側壁に挿入され、冷媒循環によって前記ヒートシンクの側壁を放熱するヒートパイプ；を含む充電モジュールが提供されることによって達成される。
【００１４】
前記ヒートシンクの側壁に挿入されたヒートパイプは上端部が側壁の上部に突出され、前記ヒートパイプの上部には多数のピンが装着されることができる。この際、前記ピンは前記ヒートパイプの上端部と垂直をなして交差されるように装着されることができる。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように、本発明による充電モジュールは、ヒートシンクの側壁がファンカバーの側面延長部を通じた冷却空気の流動または／および側壁に直接挿入されたヒートパイプによって冷却されることができることにより、ヒートシンクの上部壁体の底面に加えて側壁の内側面を通じても発熱素子の冷却がなされることにより、ヒートシンクの内部に装着される発熱素子の配置自由度を向上させることができ、発熱素子の配置空間が側面に拡張されることによって発熱素子の接触によるショートを防止することができる利点がある。
【００１６】
また、本発明はファンを通じた冷却空気がエアダクト形態の側面延長部を通じてヒートシンクの側面に直接接触されて、ヒートシンクの側壁に挿入されたヒートパイプをピン接触によって冷却することにより、ヒートシンクが冷却空気と接触する面積が広くなるため、ヒートシンクの全体的な冷却効率を向上させることができる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による充電モジュールの第１実施形態の断面図である。
【図２】本発明による充電モジュールの第２実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明による充電モジュールの前記目的に対する技術的構成及び作用効果に関する事項は、本発明の好ましい実施形態が図示された図面を参照した以下の詳細な説明によって明確に理解されるであろう。
【００１９】
まず、図１は本発明による充電モジュールの第１実施形態の断面図である。
【００２０】
図示されたように、本実施形態による充電モジュール１００は、ヒートシンク１１０と、ヒートシンク１１０の外部をくるんで設けられたファンカバー１２０及びファンカバー１２０の上端中央部に設けられたファン１３０で構成されることができる。
【００２１】
前記ヒートシンク１１０は上部に装着されたファン１３０の駆動によって全体的な冷却がなされ、前記ファン１３０から排出される冷却空気がヒートシンク１１０の上部から側部に流動されながらヒートシンク１１０の全体的な空冷がなされるようになる。
【００２２】
前記ヒートシンク１１０は、内部に電気回路と回路に連結された電力変換用電子部品が内装されることができる筐体形のケーシングで構成されることができ、下面を除いた側面と上面に多数の冷却ピン１１２が突出形成されて、放熱性が向上されるようにする。
【００２３】
また、前記ヒートシンク１１０の内部には、基板１４１に実装された発熱素子１４０または／およびコイルなどで構成された発熱部品が上部壁体１１１と側壁１１３の内側面に一面が接触されるように装着され、前記ヒートシンク１１０の放熱機能によって冷却がなされるようになる。
【００２４】
前記発熱部品は、共振コイル、ＰＦＣコイルまたは変圧器のうち何れか一つで構成されることができる。
【００２５】
この際、前記発熱素子１４０は主に高放熱素子で構成されて、基板１４１に実装された状態でヒートシンク１１０を通じて放熱が可能であるように、基板１４１に実装された面の反対面がヒートシンク１１０の各内側壁面に接触されて、前記発熱素子１４０はＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、又は、ダイオードである電力半導体素子で構成されることができ、夫々基板１４１を通じた電気回路を通じて連結されて駆動されることにより、外部で充電モジュールに印加されるＡＣ電源をＤＣ電源に変換する役割をするようになる。
【００２６】
電力半導体素子の発熱素子１４０は充電モジュールに印加されるＡＣ電源をＤＣ電源に変換するために駆動時に損失が発生するようになり、損失が発生される量だけ発熱素子１４０には熱が発生するようになり、発生される熱だけ損失がさらに大きく発生されるため、リアルタイムで冷却することがさらに必要となる。
【００２７】
従って、上述の従来技術で言及したように、ヒートシンク１１０内に装着された発熱素子１４０の放熱をさらに効率的に遂行するために、ヒートシンク１１０の側面まで強制的に冷却できるようにする構造が採用されなければならないため、ヒートシンク１１０の外部をくるむファンカバー１２０の側部をヒートシンク１１０の側面下部まで延長する側面延長部１２２を形成し、上部のファン１３０から排出される冷却空気がヒートシンク１１０の側壁の下部にまで流動されるようにすることができる。
【００２８】
このために、ヒートシンク１１０の上部に装着されたファン１３０を支持することができるように結合されたファンカバー１２０は、ヒートシンク１１０の上部に覆蓋される上部カバー１２１と上部カバー１２１の側部から下部に延長された側面延長部１２２で構成されることができ、前記ヒートシンク１１０の側部と側面延長部１２２の間には所定の離隔空間１５０が形成されることができる。
【００２９】
この際、前記ヒートシンク１１０の上部のファン１３０から排出される冷却空気は、図１に図示されたように、ヒートシンク１１０の上部から側部に強制流動され、ヒートシンク１１０の側部とファンカバー１２０の側面延長部１２２の間の離隔空間１５０に流動されることにより、ヒートシンク１１０の側壁１１３の内側面に接触された発熱素子１４０の冷却がなされるようになる。
【００３０】
即ち、前記ヒートシンク１１０の外周面が覆蓋される（覆われる）ように結合されるファンカバー１２０を通じてファン１３０から放出される冷却空気が流動される時、ヒートシンク１１０とファンカバー１２０の側面延長部１２２の間に形成された離隔空間１５０がエアダクトの役割をすることにより、ヒートシンク１１０の上部をはじめとする各側面が同時に冷却されることができるようにして、冷却効率を向上させることができる。
【００３１】
一方、図２は本発明による充電モジュールの第２実施形態の断面図である。
【００３２】
本実施形態の下記具体的な説明において、前記第１実施形態と同一の構成に対して重複される具体的な説明は省略するとともに、同一の図面符号を付ける。
【００３３】
図示されたように、本実施形態の充電モジュール１００は、ヒートシンク１１０と、ヒートシンク１１０の上部に覆蓋されて、上端中央部にファン１３０が装着されたファンカバー１２０及び前記ヒートシンク１１０の側壁に挿入されたヒートパイプ１６０で構成されることができる。
【００３４】
前記ヒートシンク１１０は第１実施形態と同様に、内部に電気回路と、回路的に連結された電力変換用電子部品が内装される筐体形のケーシングで構成され、多数の発熱素子１４０が基板１４１に実装されて一面が上部底面または側壁の内側面に接触されて結合される。以下、第１実施形態のヒートシンク１１０と重複される具体的な説明は省略する。
【００３５】
また、前記ヒートシンク１１０の側壁には上、下部を貫通してヒートパイプ１６０が挿入されて、ヒートパイプ１６０の内部には冷却水をはじめ冷媒が循環流動されることにより、側壁１１３の放熱によって側壁１１３の内側面に接触された発熱素子１４０の冷却がなされるようにする。
【００３６】
前記ヒートパイプ１６０はヒートシンク１１０の側壁１１３の上部に上端部が突出されるように挿入されて、前記ヒートシンク１１０の側壁上部に突出されたヒートパイプ１６０の上端部には多数個のピン１７０がヒートパイプ１６０と直交して結合される。
【００３７】
この際、前記ピン１７０はヒートパイプ１６０を通じたヒートシンク１１０の側壁１１３の放熱性を向上させるためのものであり、ヒートシンク１１０の上部に装着されたファン１３０を通じて流動される冷却空気と接触されてピン１７０を通じたヒートパイプ１６０がさらに早く冷却されるようにし、これによってヒートシンク１１０の側壁１１３の冷却効率がさらに向上されるようにする。
【００３８】
前記ヒートパイプ１６０の上端部に結合されたピン１７０は、ヒートシンク１１０の上部で流動される冷却空気との接触面積を最大限拡張させると冷却性能を向上させることができるため、ピン１７０の個数が多くなるほど、またはピン１７０の面積を大きく構成するほど好ましい。
【００３９】
また、本実施形態の充電モジュールは、ヒートシンク１１０の側壁１１３にヒートパイプ１６０が挿入されて、その上端部に多数のピン１７０が装着された状態で、第１実施形態と同様にヒートシンク１１０の側面にファンカバー１２０の側面延長部１２２が延長形成されて、ヒートシンク１１０の冷却効率を倍加させることができる。
【００４０】
このような第１実施形態と第２実施形態の充電モジュール１００は、上部壁体１１１の底面の他に、側壁１１３の内側面にも発熱素子１４０を付着して放熱することができることにより、ヒートシンク１１０の内部に発熱素子１４０の配置自由度を向上させることができ、配置空間が側面に拡張されることにより、発熱素子の接触によるショートなどが防止されることができる。
【００４１】
また、冷却空気が接触する面積が広くなるため、ヒートシンク１１０の全体的な冷却効率が向上されることができる。
【００４２】
以上で説明した本発明の好ましい実施形態は例示の目的のために開示されたものであり、本発明が属する技術分野にて通常の知識を有するものにおいて、本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であり、このような置換、変形及び変更などは添付の特許請求範囲に属するとするべきであろう。
【符号の説明】
【００４３】
１１０  ヒートシンク
１２０  ファンカバー
１３０  ファン
１４０  発熱素子
１５０  離隔空間
１６０  ヒートパイプ
１７０  ピン
【図１】
2012049497.tif 000003
【図２】
2012049497.tif 000004