KR20200036244A - 전자제어장치의 조립구조 - Google Patents

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본 발명에 따른 전자제어장치의 조립구조는 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블럭; 상기 유압블럭에 설치되는 전자제어유닛 하우징; 상기 유압블럭 반대편에서 상기 전자제어유닛 하우징의 개방부를 폐쇄하는 커버; 상기 전자제어유닛 하우징 내부에 설치되는 회로기판에 마련되고, 상기 커버와 직접 또는 간접적으로 연결되는 발열소자; 및 상기 커버와 상기 유압블럭을 결합하고, 상기 발열소자에서 상기 커버로 전달되는 열을 상기 유압블럭 쪽으로 전달하는 체결부재;를 포함할 수 있다.

Description

전자제어장치의 조립구조{ASSEMBLY STRUCTURE FOR ELECTRIC CONTROL UNIT}
본 발명은 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템에 마련되는 전자제어장치의 조립구조에 관한 것이다.
차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다. 그 일례로 지능형 통합 브레이크(IDB : Integrated Dynamic Brake) 시스템이 제안되고 있다. IDB 시스템은 마스터실린더와 전자적으로 제어 가능한 액압 발생장치, 차량 자세제어장치(ESC : Electronic stability Control)를 통합함으로써 안정적이고 강력한 제동력을 발생시키도록 한다.
이러한, 통합형 브레이크 시스템은 대한민국 공개특허 제10-2018-0094276호에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 통합형 브레이크 시스템은 페달 변위센서를 통해 브레이크 페달의 동작을 전기적 신호로 출력하여 모터가 작동하고 상기 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하는 동력변환유닛에 의하여 제동유압을 발생시키는 액압 발생장치와, 액압 발생장치에 의해 발생된 액압을 공급받아 제동동작을 제어하는 전자제어유닛을 포함하고 있다.
액압 발생장치의 작동을 조절하는 전자제어유닛은 각종 센서, 예를 들어 산소센서, 공기흐름센서, 수온센서, 크랭크각 센서, 모터 포지션 센서, 대기압 센서 등으로부터의 신호를 전달받아 차량 각부의 구동을 전자적으로 제어하는 역할을 수행한다.
한편, 이러한 전자제어유닛은 전자소자에서 발생하는 발열이 문제된다. 통합형 전자식 브레이크 시스템의 전자제어유닛에 적용되는 발열소자 증대로 인해 고방열 성능이 요구될 뿐만 아니라, 소형화와 고성능화를 위해 인접하게 배치되는 주변 부품들에 전달되는 열에너지를 줄일 필요가 있기 때문이다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0094276(2018.08.23.공개
본 발명은 발열소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 전자제어장치의 조립구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블럭; 상기 유압블럭에 설치되는 전자제어유닛 하우징; 상기 유압블럭 반대편에서 상기 전자제어유닛 하우징의 개방부를 폐쇄하는 커버; 상기 전자제어유닛 하우징 내부에 설치되는 회로기판에 마련되고, 상기 커버와 직접 또는 간접적으로 연결되는 발열소자; 및 상기 커버와 상기 유압블럭을 결합하고, 상기 발열소자에서 상기 커버로 전달되는 열을 상기 유압블럭 쪽으로 전달하는 체결부재;를 포함하는 전자제어장치의 조립구조를 포함할 수 있다.
상기 발열소자와 상기 커버 사이의 연결을 매개하는 방열판을 더 포함하고, 상기 방열판은 상기 회로기판에 대하여 상기 발열소자의 반대편에 위치하도록 마련될 수 있다.
상기 방열판과 커버 사이에 부착되는 서멀패드를 더 포함할 수 있다.
상기 커버와 상기 체결부재는 상기 전자제어유닛 하우징보다 열전도율이 높은 금속으로 이루어질 수 있다.
상기 체결부재를 둘러싸는 형태로 설치되는 부쉬를 더 포함하고, 상기 부쉬는 상기 체결부재와 함께 상기 커버의 열을 상기 유압블럭 쪽으로 전도시키도록 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 전자제어장치의 조립구조는 부쉬와 체결부재가 히트 싱크(Heat Sink)역할을 수행하면서, 그와 동시에 커버와 유압블럭을 연결하여 유압블럭을 방열에 사용할 수 있으므로, 회로기판의 발열소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자제어장치와 유압블럭의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자제어장치의 일부를 분해한 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A에 대한 단면도이다.
도 4는 도 3의 X에 대한 확대도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
전자제어장치 조립구조를 설명하기에 앞서, 먼저 전자제어장치를 필요로 하는 일반적인 전자식 브레이크 시스템에 대하여 간략히 설명하기로 한다. 일반적으로 전자식 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 휠 실린더로 압력을 공급하는 액압공급장치를 포함한다.
액압공급장치는 브레이크 페달의 답력에 따라 모터가 작동하여 제동압을 발생시킨다. 이때, 제동압은 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압함으로써 발생된다.
전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)은 상술한 액압공급장치를 포함하여, 산소센서, 공기흐름센서, 수온센서, 크랭크각 센서, 모터 포지션 센서, 대기압 센서 등으로부터의 신호를 전달받아 차량 각부의 구동을 전자적으로 제어하는 역할을 수행한다.
한편, 이러한 전자제어유닛은 전자소자에서 발생하는 발열이 문제된다. 통합형 전자식 브레이크 시스템의 전자제어유닛에 적용되는 발열소자 증대로 인해 고방열 성능이 요구될 뿐만 아니라, 소형화와 고성능화를 위해 인접하게 배치되는 주변 부품들에 전달되는 열에너지를 줄일 필요가 있기 때문이다. 이하에서는 이러한 전자제어장치를 유압블럭에 체결하기 위한 결합구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자제어장치와 유압블럭의 사시도이고, 도 2는 전자제어장치의 일부를 분해한 분해사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A에 대한 단면도이며, 도 4는 도 3의 X에 대한 확대도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자제어장치 조립구조는, 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블럭(100), 유압블럭(100)에 설치되는 전자제어유닛 하우징(210), 유압블럭(100) 대향면 반대편에서 전자제어유닛 하우징(210)의 개방부를 폐쇄하는 커버(220), 전자제어유닛 하우징(210) 내부에 설치되는 회로기판(230)에 마련되고 커버(220)와 직접 또는 간접적으로 연결되는 발열소자(240), 및 커버(220)와 유압블럭을 결합하고 발열소자(240)에서 커버(220)로 전달되는 열을 유압블럭(100) 쪽으로 전도시키는 체결부재(270)를 포함한다.
유압블럭(100)은 HCU(Hybrid Control Unit)으로써, 하이브리드차에 탑재되어 차량의 구동, 전체 상태를 관장하는 최상위 수준의 제어기일 수 있다. 하이브리드차는 HCU를 중심으로 ECU(Engine Control Unit), TCU(Transmission Control Unit), BMS(Battery Management System), MCU(Motor Control Unit) 등의 제어기들을 서로 연결하는데, 유압블럭(100)은 운전자의 요구, 엔진 상태, 배터리 상태 등의 다양한 상태를 확인하고 주행 상황에 따라 최적으로 동력을 분배하는 기능을 수행할 수 있다.
유압블럭(100)에는 도시되지는 않았으나, 솔레노이드밸브 외에 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터, 저압어큐뮬레이터에 저장된 오일을 강제 펌핑하기 위한 펌프와, 펌프를 구동시키기 위한 모터 및 펌프에서 펌핑되는 오일의 압력 맥동을 저감시키기 위한 고압어큐뮬레이터 등이 장착되며, 이 유압블럭(100) 내에 마련되는 전자부품들은 전자제어유닛(200)에 의해 제어되며 제동 동작을 수행하게 된다. 이러한 유압블럭(100)은 직육면체의 금속 덩어리로 마련되고, 다수의 밸브와 압력센서 등이 설치되는 다수의 수용보어와 다수의 수용보어 사이를 연결하는 유로를 포함한다.
전자제어유닛(200)은 일측이 개구되는 전자제어유닛 하우징(210) 본체와, 하우징(210) 내부에 수용되어 고정되는 회로기판(230)과 회로기판(230)과 외부를 연결하는 커넥터와 하우징의 개구를 덮는 커버(220)를 포함한다. 즉, 전자제어유닛(200)은 전자회로를 구성하는 회로기판(230)이 전자제어유닛 하우징(210) 내에 수용되고 개구된 전자제어유닛 하우징(210) 본체의 일 면에 커버(220)를 결합하는 방법으로 구성된다.
전자제어유닛(200)은 다수의 전자소자가 설치되어 전자회로를 구성하는 회로기판(230)을 구비하며, 회로기판(230)은 유압블럭(100)에 전기적으로 연결된다. 이때, 회로기판(230)과 유압블럭(100)을 연결하는 커넥터의 구성은 관련 기술분야에서 일반적으로 실시되는 형태를 그대로 채용될 수 있다.
한편, 전자제어유닛 하우징(210) 및 커버(220)는 외부환경으로부터 회로기판(230)을 보호할 수 있어야 한다. 그리고 내부의 회로기판(230)에 설치된 발열소자(240)에서 발생되는 열을 외부로 충분히 방열하여 내부온도가 적정온도이상 되지 않도록 하고 열에 대한 변형이 발생되지 않아야 한다. 이러한 역할에 적합한 것은 금속이지만, 전자제어유닛(200)의 경량화를 위해서 전자제어유닛 하우징(210)은 플라스틱 계열의 소재가 주로 사용될 수 있다. 반면, 커버(220)는 금속소재로 이루어질 수 있다. 즉, 커버(220)는 전자제어유닛 하우징(210)보다 열전도율이 높은 금속재질로 이루어져 발열소자(240)에서 전달되는 열을 전도 현상을 이용하여 체결부재(270)를 통해 유압블럭(100) 쪽으로 전달할 수 있다.
회로기판(230)에는 발열소자(240)가 실장된다. 회로기판(230)에 실장되는 발열소자(240)는 전자제어유닛(200)의 소형화를 위해 모터 및 밸브의 동작, 전기 부스팅 기능까지 제어하도록 대용량의 전류를 구동하는 소자, 예컨대 FET(Field Effect Transistor)일 수 있으며, 발열량이 큰 FET을 위하여 회로기판(230)에는 발열소자(240)가 배치되는 곳의 반대편에 금속재질의 방열판(250)이 설치될 수 있다.
커버(220)와 방열판(250) 사이에는 열전도성이 좋은 서멀패드(260)가 개재된다. 서멀패드(260)는 절연성 성질을 갖는 열 접착제가 사용될 수 있다. 예컨대, 실리콘이 사용될 수 있다. 금속재질로 이루어진 방열판(250)을 접지시킨 상태에서 커버(220)와 방열판(250)이 직접 접촉하게 되면 회로기판(230)의 회로가 단락될 위험이 있는데, 서멀패드(260)는 이를 방지하기 위하여 방열판(250)과 커버(220) 사이에 개재될 수 있다.
체결부재(270)는 커버(220)를 유압블럭(100)에 결속시키기 위한 수단으로써, 볼트부재일 수 있다. 즉, 체결부재(270)는 둥근 봉에 나사를 낸 것으로 머리가 달려 있는, 기계부품을 고정하는 데 사용하는 기계요소일 수 있다. 이러한 체결부재(270)는 발열소자(240)에서 커버(220)로 전달된 열을 유압블럭(100) 쪽으로 전도시킬 수 있다. 여기서, 전도는 한 물체 내에서 온도차가 있거나 온도가 다른 두 물체가 접촉하고 있을 때 고온의 물체(부분)쪽으로 물질을 통해서 열이 전달되는 현상을 말한다.
한편, 체결부재(270)의 개수가 많아질수록 유압블럭(100)과의 연결다리가 많아지므로 전도성이 좋아져 냉각이 용이함은 물론, 체결부재(270) 사이의 간격이 좁아지므로 유압블럭(100)과 전자제어유닛(200) 사이에 개재되는 가스킷의 면압을 높여 수밀성능이 증대될 수 있다.
부쉬(280)는 전자제어유닛 하우징(210)과 체결부재(270) 사이에 끼워지는 원통형의 금속부재로써, 체결부재(270)를 둘러싸는 형태로 설치되고, 부쉬(280)는 체결부재(270)와 함께 커버(220)의 열을 유압블럭(100) 쪽으로 전도시킬 수 있다. 즉, 발열소자(240)에서 생성되는 열을 방열하기 위하여, 체결부재(270)와 부쉬(280)가 방열판(250)과 같이 자체적으로 방열효과를 내며 커버(220)와 유압블럭(100)을 전도를 통해 열을 교환시키는 구조가 개시될 수 있다.
상술한 방열판(250), 서멀패드(260), 커버(220), 체결부재(270) 및 부쉬(280), 유압블럭(100)은 유기적으로 결합하여 발열소자(240)에서 발생되는 열을 효과적으로 방열한다. 상세히 설명하면, 발열소자(240)에서 생성된 열에너지는 방열판(250)과 서멀패드(260)를 거쳐 커버(220)로 전달되고, 커버(220)로 전달된 열에너지는 다시 전도 현상을 통해 체결부재(270)와 부쉬(280)를 거쳐 유압블럭(100)으로 전달된다. 이때, 넓은 표면적을 갖는 커버(220)와 유압블럭(100)은 각각 공냉방식으로 냉각되므로 발열소자(240)의 열을 효과적으로 방열할 수 있다. 여기서, 공냉방식이라 함은 커버(220)와 유압블럭(100)는 전달된 열에너지를 공기와 대류방식으로 교환하여 냉각시키는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 전자제어장치의 조립구조는 부쉬(280)와 체결부재(270)가 히트 싱크(Heat Sink)역할을 수행하면서, 그와 동시에 커버(220)와 유압블럭(100)을 연결하여 유압블럭(100)을 방열에 사용할 수 있으므로, 회로기판(230)에 마련되는 발열소자(240)에서 발생되는 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 유압블럭 200: 전자제어유닛
210: 전자제어유닛 하우징 220: 커버
230: 회로기판 240: 발열소자
250: 방열판 260: 서멀패드
270: 체결부재 280: 부쉬

Claims (5)

  1. 내부에 제동유압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압블럭;
    상기 유압블럭에 설치되는 전자제어유닛 하우징;
    상기 유압블럭 반대편에서 상기 전자제어유닛 하우징의 개방부를 폐쇄하는 커버;
    상기 전자제어유닛 하우징 내부에 설치되는 회로기판에 마련되고, 상기 커버와 직접 또는 간접적으로 연결되는 발열소자; 및
    상기 커버와 상기 유압블럭을 결합하고, 상기 발열소자에서 상기 커버로 전달되는 열을 상기 유압블럭 쪽으로 전달하는 체결부재;를 포함하는 전자제어장치의 조립구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열소자와 상기 커버 사이의 연결을 매개하는 방열판을 더 포함하고,
    상기 방열판은 상기 회로기판에 대하여 상기 발열소자의 반대편에 위치하도록 마련되는 전자제어장치의 조립구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방열판과 커버 사이에 부착되는 서멀패드를 더 포함하는 전자제어장치의 조립구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버와 상기 체결부재는 상기 전자제어유닛 하우징보다 열전도율이 높은 금속으로 이루어지는 전자제어장치의 조립구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 체결부재를 둘러싸는 형태로 설치되는 부쉬를 더 포함하고, 상기 부쉬는 상기 체결부재와 함께 상기 커버의 열을 상기 유압블럭 쪽으로 전도시키도록 마련되는 전자제어장치의 조립구조.
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