KR101394859B1

KR101394859B1 - 자동차의 ｂｍｓ 커넥터

Info

Publication number: KR101394859B1
Application number: KR1020120098175A
Authority: KR
Inventors: 이완
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-05-13
Also published as: US8961203B2; CN103682828A; CN103682828B; DE102012221468A1; KR20140031633A; US20140065859A1

Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차에서 배터리를 관리하는 BMS 시스템의 래치 업(Latch-up) 방지 안전 커넥터에 관한 것이다.
본 발명은 커넥터가 끼워지는 커넥터 삽입구에 록킹 모듈을 구비하여 첫번째 커넥터가 삽입되어야만 두번째 커넥터가 삽입되도록 하는 방식으로 커넥터가 순번대로 삽입되도록 한 새로운 형태의 래치 업 방지 안전 커넥터를 구현함으로써, 정해진 순서대로만 작업이 가능하도록 하여 고가의 부품을 보호할 수 있는 등 조립 안전성을 대폭 강화할 수 있는 자동차의 BMS 커넥터를 제공한다.

Description

자동차의 ＢＭＳ 커넥터{BMS connector for vehicle}

본 발명은 자동차의 BMS 커넥터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 자동차에서 배터리를 관리하는 BMS 시스템의 래치 업(Latch-up) 방지 안전 커넥터에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle)는 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용한다.

이러한 하이브리드 자동차의 배터리로는 리튬 배터리가 주로 사용되고 있으며, 상기 리튬 배터리는 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 배터리와 고체 성분인 폴리머 전해질을 사용하는 리튬폴리머 배터리가 있다.

보통 하이브리드 자동차에서는 배터리의 필요 용량에 따라 50∼100개 정도의 셀을 직렬 연결하여 하나의 팩 형태로 만든 고전압 배터리를 사용하게 된다.

일 예로서, 직렬형 하이브리드 자동차는 에너지 소스인 엔진이 발전기를 회전시켜서 배터리로 전력을 공급하는 구조로 되어 있고, 이때의 발전량은 자동차를 구동시키는 구동모터가 소모하는 파워와 배터리의 충전 상태에 따라 발전량이 결정되며, 이는 발전량을 결정하는 GCU(Generator Control Unit)가 BMS(Battery Management System)와 MCU(Motor Control Unit)에서 정보를 받아 결정하게 된다.

한편, 하이브리드 자동차에 들어가는 대용량 배터리를 관리하는 BMS는 대품 단가가 몇 백만원을 호가하는 부품이다.

하지만, 이 부품은 단순한 조립 실수로 인해 내부 회로가 모두 파손될 수 있으며, 이는 서지(Surge)에 의한 래치 업(Latch-up) 현상 때문이다.

여기서, 래치 업 현상은 CMOS IC 자신이 내장하는 기생의 PNPN 접합부가 도통(Low impedance가 되어)하여 IC에 과도한 전류가 순간적으로 흐르고 파괴에 도달하는 현상이다.

예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 커넥터 베이스(10)의 구비되어 있는 4곳의 커넥터 삽입구(11)에 순서대로 커넥터(미도시)를 삽입해야 하는데, 즉 ①→②→③→④의 순서로 삽입해야 하는데, 작업자의 부주의 등으로 인해 커넥터 삽입 순서가 바뀌는 조립 실수로 인해 부품이 파손되는 문제점이 있다.

한편, 본 발명과 관련한 기술의 경우, 미국등록특허 7828584호, 미국공개특허 2002-0081901호, 일본공개특허 2008-0130420호, 일본공개특허 2005-0322574호 등에서는 커넥터 보호를 위한 수단들을 제시하고 있으나, 서지 보호를 위한 구조와 방식이 대부분이어서, 여전히 커넥터 조립 순서가 바뀌는 것을 막기에는 역부족임을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 커넥터가 끼워지는 커넥터 삽입구에 록킹 모듈을 구비하여 첫번째 커넥터가 삽입되어야만 두번째 커넥터가 삽입되도록 하는 방식으로 커넥터가 순번대로 삽입되도록 한 새로운 형태의 래치 업 방지 안전 커넥터를 구현함으로써, 정해진 순서대로만 작업이 가능하도록 하여 고가의 부품을 보호할 수 있는 등 조립 안전성을 대폭 강화할 수 있는 자동차의 BMS 커넥터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 자동차의 BMS 커넥터는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 BMS 커넥터는 커넥터의 삽입을 위한 다수의 커넥터 삽입구를 가지는 커넥터 베이스와, 상기 커넥터 베이스에 있는 각 커넥터 삽입구의 경계선상에 일방향으로 회전가능한 구조로 설치되면서 한쪽으로 진입하는 커넥터와의 접촉에 의해서만 회전되어 젖혀질 수 있도록 되어 있는 록킹 모듈을 포함하는 형태로 이루어진다.

따라서, 상기 BMS 커넥터는 커넥터가 반듯이 정해진 순서에 의해서만 삽입될 수 있도록 함으로써 조립 순번이 바뀜으로 인한 부품의 파손을 방지할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 BMS 커넥터의 록킹 모듈은 커넥터 베이스에 설치되는 축을 중심으로 회전가능하고 커넥터측과 접촉가능한 양쪽의 접촉편을 가지는 록킹 레버와, 상기 축에 끼워져 지지됨과 더불어 양단부는 록킹 레버에 있는 접촉편에 각각 걸려지면서 록킹 레버를 한쪽 방향으로 탄력지지하는 스프링을 포함하는 형태로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 록킹 모듈의 스프링은 코일 형태의 스프링으로서, 한쪽 단부에 형성되어 있는 직선 절곡부를 이용하여 축에 있는 홈부에 끼워져 지지되는 구조로 장착되도록 하고, 또 스프링 양쪽 단부는 록킹 레버의 중심부로부터 양쪽 접촉편까지 연장되는 슬롯 내에 끼워져 걸려지면서 록킹 레버를 탄력 지지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 자동차의 BMS 커넥터는 정해진 순서에 의해서만 커넥터를 삽입할 수 있도록 한 록킹 모듈을 갖춤으로써, 작업자의 부주의로 쉽게 발생할 수 있는 커넥터 순번이 바뀌는 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 등 조립 안전성을 대폭 강화할 수 있으며, 따라서 고가의 부품을 보호할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 BMS 커넥터를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터의 록킹 모듈을 나타내는 분해 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터의 록킹 모듈을 나타내는 단면 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터에서 록킹 모듈의 작동상태를 나타내는 평면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터를 나타내는 사시도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 BMS 커넥터는 정해진 순서대로만 커넥터가 삽입될 수 있도록 해주는 록킹 모듈을 포함함으로써, 작업자의 부주의로 쉽게 발생할 수 있는 커넥터 순번이 바뀌는 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 특징이 있다.

이를 위하여, 전면에 커넥터(미도시)의 삽입을 위한 다수의 커넥터 삽입구(11)를 가지는 커넥터 베이스(10)가 마련되고, 상기 커넥터 베이스(10)의 커넥터 삽입구(11)에는 커넥터와의 전기적인 접속을 위한 언더 브라켓/키세트(24)가 하나씩 배속된다.

그리고, 상기 각 커넥터 삽입구(11)는 벽체(22)에 의해 각각의 영역으로 구분되어 있어서, 각각의 커넥터 삽입구(11)에는 하나씩의 커넥터가 개별적으로 삽입될 수 있게 된다.

여기서, 커넥터의 진입을 선택적으로 제한하여 오직 순번에 의해서만 커넥터가 삽입될 수 있도록 해주는 록킹 모듈(12)은 각 커넥터 삽입구(11) 간의 경계선상, 즉 커넥터 삽입구(11)를 구분하고 있는 벽체(22)상에 설치되어, 커넥터 삽입구(11)로 진입하는 커넥터와의 접촉 간섭을 통해 이때의 진입을 허락하거나, 또는 진입을 규제할 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 벽체(22)의 내측 하단쪽으로 소정의 공간(벽체 부분을 깍아내서 조성한 공간), 모듈 설치부(23)가 마련되고, 이렇게 마련되는 모듈 설치부(23) 내에 록킹 모듈(12)이 일방향으로 회전가능한 구조를 가지면서 설치될 수 있게 된다.

이때의 록킹 모듈(12)은 벽체(22)를 사이에 두고 양쪽에 형성되는 각 커넥터 삽입구(11)의 영역 내에 동시에 걸쳐지는 형태로 배치되어, 각 커넥터 삽입구(11)로 진입하는 커넥터와 접촉되어 젖혀지면서 커넥터가 삽입될 수 있도록 해주거나, 또는 젖혀지지 않으면서 커넥터가 삽입되지 못하도록 저지할 수 있게 된다.

예를 들면, 4개의 커넥터 삽입구(11)와 각 커넥터 삽입구(11)의 경계선상, 즉 바깥쪽을 제외한 내측 3개의 벽체(22)에 설치되는 3개의 록킹 모듈(12)을 구비한 경우, ①→②→③→④의 순번대로 커넥터를 삽입해야만 각 록킹 모듈(12)이 차례대로 작동하면서(록킹 레버가 젖혀지면서) 커넥터의 삽입이 가능하게 되고, 만일 ①번에 커넥터를 삽입하지 않고 ②번에 커넥터를 삽입한다거나, 또 ②번 삽입없이 ③번을 삽입한다거나, 또 ③번 삽입없이 ④번을 삽입한다거나 하면 록킹 모듈(12)이 작동하지 않으면서(록킹 레버가 젖혀지지 않으면서) 커넥터의 삽입이 불가능해직 되며, 결국 ①→②→③→④의 순번대로 커넥터를 삽입해야만 커넥터의 삽입이 가능하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터의 록킹 모듈을 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터의 록킹 모듈을 나타내는 단면 사시도이다.

도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 한쪽으로 진입하는 커넥터와의 접촉에 의해서만 회전되어 젖혀질 수 있도록 되어 있는 록킹 모듈(12)을 보여준다.

상기 록킹 모듈(12)은 중심에 홀(20)이 형성되어 있는 원형의 몸체 및 이 몸체로부터 서로 반대 방향을 향해 나란하게 연장 형성되는 양쪽의 접촉편(14a,14b)을 가지는 록킹 레버(15)와, 상기 록킹 레버(15)를 탄력적으로 지지하는 수단으로서의 스프링(16)을 포함하여 구성된다.

상기 록킹 레버(15)는 컨넥터와 접촉되면서 커넥터의 삽입을 선택적으로 규제하는 수단으로서, 커넥터 베이스(10)에 설치되는 축(13)에 그 몸체의 홀(20)을 통해 끼워져 지지되면서 이때의 축(13)을 중심으로 회전가능하게 설치된다.

이렇게 설치되는 록킹 레버(15)는 그 몸체가 벽체(22)의 안쪽에 형성되어 있는 경사면 형태의 스톱퍼(도 5의 도면부호 21)와 근접 위치되고, 즉 록킹 레버(15)의 몸체 바로 뒷쪽을 스톱퍼(21)가 가로막고 있게 되고, 따라서 이때의 록킹 레버(15)는 한쪽으로의 젖힘을 가능하면서 다른 한쪽은 스톱퍼(21)에 의해 가로막혀 그 젖힘이 이루어지 않게 된다.

즉, 상기 스톱퍼(21)는 후술하는 록킹 레버(15)의 자세와 나란한 경사진 형태로 형성되어, 한쪽으로는 록킹 레버(15)의 회전이 자연스럽게 이루어질 수 있도록 해주고, 다른 한쪽으로는 록킹 레버(15)의 회전을 저지해줄 수 있게 해준다.

이러한 록킹 레버(15)는 커넥터의 진입방향에 대해 약간 경사진 자세로 설치되어, 예를 들면 우선 진입순위로 정해져 있는 커넥터 삽입구(11) 내의 영역에 위치되는 한쪽의 접촉편(14a)은 그 끝이 안쪽을 향하는 동시에 이 커넥터 삽입구(11)와 바로 이웃하면서 그 다음 진입순위로 정해져 있는 커넥터 삽입구(11) 내의 영역에 위치되는 다른 한쪽의 접촉편(14b)은 그 끝이 바깥쪽을 향하는 자세로 설치되어, 커넥터 삽입구(11)의 영역 내로 진입하는 커넥터측과 접촉될 수 있게 된다.

상기 스프링(16)은 일종의 코일 스프링으로서, 상단과 하단은 서로 반대방향으로 절곡 형성되어, 록킹 레버(15)의 양쪽 접촉편(14a,14b)에 형성되어 있는 슬롯(19) 내에 각각 끼워져 걸려질 수 있게 된다.

여기서, 상기 슬롯(19)은 몸체의 홀(20)에서부터 양쪽 접촉편(14a,14b)의 내부까지 길게 연장되는 형태로 형성될 수 있게 된다.

그리고, 상기 스프링(16)의 한쪽 단부, 즉 상단쪽의 단부에는 코일 중심을 가로지르는 직선 절곡부(17)가 형성되어 있어서, 스프링(16)은 이때의 직선 절곡부(17)를 이용하여 축(13)에 고정될 수 있게 된다.

즉, 상기 축(13)에는 상단면에서부터 아래쪽으로 일정깊이를 갖는 동시에 축 지름에 걸쳐 형성되는 홈부(18)가 형성되고, 상기 스프링(16)은 축(13)의 둘레로 삽입되는 동시에 그 직선 절곡부(17)를 통해 홈부(18)에 끼워지는 구조로 고정될 수 있게 된다.

따라서, 상기 록킹 레버(15)는 커넥터 베이스(10)상의 축(13)에 설치되어 있는 스프링(16)에 의해 한쪽 방향으로 탄력 지지를 받으면서(물론 양쪽 방향으로 탄력지지를 받지만 한쪽 방향은 스톱퍼에 의해 그 회전이 구속되는 상태이므로 실질적으로는 한쪽 방향으로 탄력 지지된다고 볼 수 있다) 항상 경사지게 젖혀진 자세를 유지할 수 있게 되고, 외력이 가해지는 경우(커넥터와 접촉되는 경우)에는 커넥터 진입방향과 나란한 일자형 자세를 취했다가도 외력이 제거되면 스프링 힘에 의해 재차 원래의 경사지게 젖혀진 자세를 유지할 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성되는 BMS 커넥터에서 록킹 모듈의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 BMS 커넥터에서 록킹 모듈의 작동상태를 나타내는 평면도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 ①번 커넥터 삽입구(11a)와 ②번 커넥터 삽입구(11b) 사이에 설치되어 있는 록킹 모듈(12)의 작동상태에 대해 보여주고 있으며, 물론 나머지 ②번과 ③번, ③번과 ④번 사이의 록킹 모듈(12)도 동일한 작동상태를 나타낼 수 있다.

그리고, 상기 ①번 커넥터 삽입구(11a)는 우선 진입순위의 삽입구이고, 상기 ②번 커넥터 삽입구(11b)는 그 다음 진입순위의 삽입구이다.

커넥터 베이스(10)에 있는 양쪽의 커넥터 삽입구(11a,11b) 사이에는 록킹 모듈(12), 즉 스프링(16)과 함께 축(13)에 지지되는 록킹 레버(15)가 경사진 자세로 설치된다.

이때, 상기 록킹 레버(15)의 한쪽 접촉편(14a)은 ①번 커넥터 삽입구(11a)의 영역 내에서 그 끝이 안쪽을 향하여 위치되고, 다른 한쪽 접촉편(14b)은 ②번 커넥터 삽입구(11b)의 영역 내에서 그 끝이 바깥쪽을 향하여 위치된다.

이러한 상태에서, ①번 커넥터 삽입구(11a)로 커넥터가 진입하게 되면, 커넥터와 접촉되는 록킹 레버(15)는 화살표 방향과 같이 회전하면서 쉽게 젖혀지게 되므로, 커넥터의 삽입이 가능하게 된다.

만약, 작업자의 부주의 등으로 순번을 지키지 않고, 다시 말해 ①번 커넥터 삽입구(11a)에 커넥터를 삽입하지 않고, ②번 커넥터 삽입구(11b)에 커넥터를 삽입하게 되면, 이때의 록킹 레버(15)는 스톱퍼(21)에 의해 그 회전이 구속되므로, 커넥터의 삽입이 불가능하게 된다.

그리고, ①번 커넥터 삽입구(11a)에 커넥터를 삽입한 상태에서는 삽입되어 있는 커넥터에 의해 눌려진 상태가 되므로, 이때의 록킹 레버(15)가 커넥터 진입방향과 나란한 자세를 취하게 되고, 결국 이때의 ②번 커넥터 삽입구(11b)로 진입하는 커넥터는 아무런 간섭없이 삽입될 수 있게 된다.

이와 같이, ①→②→③→④의 정해진 순번대로 커넥터를 삽입하게 되면, 하나의 커넥터를 삽입할 때마다 록킹 레버(15)가 일자형 자세로 전환되면서 그 다음 삽입되는 커넥터에 대해서는 아무런 간섭을 주지 않게 되고, 그렇지 않고 정해진 순번을 바꾸어 커넥터를 삽입하게 되면, 커넥터를 삽입할 수 없게 되므로, 작업자 부주의로 인한 커넥터 조립실수를 근본적으로 방지할 수 있게 되는 것이다.

10 : 커넥터 베이스 11 : 커넥터 삽입구
12 : 록킹 모듈 13 : 축
14a,14b : 접촉편 15 : 록킹 레버
16 : 스프링 17 : 직선 절곡부
18 : 홈부 19 : 슬롯
20 : 홀 21 : 스톱퍼
22 : 벽체 23 : 모듈 설치부
24 : 언더 브라켓/키 세트

Claims

커넥터의 삽입을 위한 다수의 커넥터 삽입구(11)를 가지는 커넥터 베이스(10);
상기 커넥터 베이스(10)에 있는 각 커넥터 삽입구(11)의 경계선상에 일방향으로 회전가능한 구조로 설치되면서 한쪽으로 진입하는 커넥터와의 접촉에 의해서만 회전되어 젖혀질 수 있도록 되어 있는 록킹 모듈(12);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 BMS 커넥터.
청구항 1에 있어서,
상기 록킹 모듈(12)은 커넥터 베이스(10)에 설치되는 축(13)을 중심으로 회전가능하고 커넥터측과 접촉가능한 양쪽의 접촉편(14a,14b)을 가지는 록킹 레버(15)와, 상기 축(13)에 끼워져 지지됨과 더불어 양단부는 록킹 레버(15)에 있는 접촉편(14a,14b)에 각각 걸려지면서 록킹 레버(15)를 한쪽 방향으로 탄력지지하는 스프링(16)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 BMS 커넥터.
청구항 2에 있어서,
상기 스프링(16)은 코일 형태의 스프링으로서, 한쪽 단부에 형성되어 있는 직선 절곡부(17)를 이용하여 축(13)에 있는 홈부(18)에 끼워져 지지되는 구조로 장착되는 것을 특징으로 하는 자동차의 BMS 커넥터.
청구항 2에 있어서,
상기 스프링(16)의 양쪽 단부는 록킹 레버(15)의 중심부로부터 양쪽 접촉편(14a,14b)까지 연장되는 슬롯(19) 내에 끼워져 걸려지면서 록킹 레버(15)를 탄력 지지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 BMS 커넥터.