KR101428254B1 - 고전압 배터리의 안전플러그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 자동차나 하이브리드 자동차에서 수리나 정비 등 보수작업시 및 위급시 배터리 전원을 차단하는 안전플러그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 슬라이드 구조의 그립 하우징과 회전 구조의 그립 레버를 적용하여, 인터락 기능 OFF 후 커넥터를 용이하게 탈거할 수 있는 새로운 형태의 안전플러그를 구현함으로써, 안전성 확보는 물론 그립부의 부품수를 최소화할 수 있고, 그립부를 밀고 당기는 간단한 조작으로 인터락 탈거 및 안전플러그 탈거를 쉽게 할 수 있는 등 작업성 향상을 도모할 수 있는 고전압 배터리의 안전플러그 장치를 제공한다.

Description

고전압 배터리의 안전플러그 장치{Safety plug device for High-voltage battery}
본 발명은 고전압 배터리의 안전플러그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 자동차나 하이브리드 자동차에서 수리나 정비 등 보수작업시 및 위급시 배터리 전원을 차단하는 안전플러그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 고전압을 사용하는 전기 자동차, 연료전지 자동차, 두 가지 이상의 동력원을 활용한 하이브리드 자동차의 경우 고전압 배터리 및 모터 등 기존 차량의 운전 전압과는 상대적으로 높은 전압을 사용한다.
이렇게 전기 자동차나 하이브리드 자동차에서는 전기로 자동차를 구동시키는 등의 동작을 하기 때문에 일반 자동차에 비해 높은 전압 및 전류가 인가되는 회로가 많이 사용된다.
따라서, 이러한 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등을 정비나 수리할 때 고전압 회로는 정비자에게 위험을 초래할 수 있기 때문에 반드시 고전압 회로를 차단하고 작업을 해야 한다.
이러한 고전압 회로를 차단하기 위한 장치로서 안전플러그 장치가 제시되어 있으며, 상기 안전플러그 장치는 안전플러그와 인터락의 조합으로 이루어지고, 고전압 배터리의 대전류가 인가된 후 인터락 기능과 BMS의 연결을 차단하여 대전류의 흐름을 차단하고, 플러그 탈거시 아크발생을 방지하는 기능을 한다.
여기서, 안전플러그는 고전압 배터리 중간에 전류 차단 스위치를 두어 보수작업 및 위급시 전원을 차단하는 기능을 하고, 인터락은 안전플러그 탈거시 기계적 접점이 해제되어 아크가 발생하는 것을 사전에 차단하여 배터리 및 시스템의 소손발생을 방지하는 기능을 한다.
이와 같은 안전플러그 장치는 한국등록특허 799543호, 미국등록특허 7530850호, 일본공개특허 2004-0007920호 등에 여러 형태의 것들이 개시되어 있다.
도 1은 종래의 안전플러그 장치를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 안전플러그 장치는 플러그 본체(100)와 회전식으로 젖힘가능한 플러그 레버(110)를 포함하며, 상기 플러그 본체(100)와 플러그 레버(110)는 걸림부(120)와 고정부(130)에 의해 서로 록킹되는 구조를 이루게 된다.
그리고, 상기 플러그 본체(100)의 전면에는 플러그 레버(110)와 접촉가능한 인터락(140)이 배치된다.
따라서, 레버측 고정부(130)를 화살표 방향으로 밀어 본체측 걸림부(130)로부터 해제한 후, 화살표 방향으로 90°회전시키면, 플러그 레버(110)가 상향으로 이동하면서 인터락(140)이 OFF되고 전류가 차단된다.
그러나, 종래의 안전플러그 장치는 고정부를 밀어주는 스프링 등을 추가해야 하는 등 부품수가 많고 구조적으로 복잡하여 제작 비용적인 측면에서 불리한 점이 있고, 고정부를 당긴 상태에서 플러그 레버를 젖혀야 하는 등 조작이 매우 까다로워 작업성이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 슬라이드 구조의 그립 하우징과 회전 구조의 그립 레버를 적용하여, 인터락 기능 OFF 후 커넥터를 용이하게 탈거할 수 있는 새로운 형태의 안전플러그를 구현함으로써, 안전성 확보는 물론 그립부의 부품수를 최소화할 수 있고, 그립부를 밀고 당기는 간단한 조작으로 인터락 탈거 및 안전플러그 탈거를 쉽게 할 수 있는 등 작업성 향상을 도모할 수 있는 고전압 배터리의 안전플러그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 고전압 배터리의 안전플러그 장치는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 안전플러그 장치는 고전압 배터리측에 설치되어 전원을 차단하는 장치로서, 기본적으로 터미널부를 가지는 피메일하우징과, 퓨즈를 내장하고 있으며 피메일하우징에 결합되면서 접속 및 단락이 가능한 메일하우징을 포함하는 한편, 특히 메일하우징의 상면에서 전후 방향으로 슬라이드 가능한 동시에 상하 방향으로 결속이 가능하고 후단에는 인터락커넥터측과 접속되는 인터락핀이 장착되어 있는 그립부를 더 포함하는 형태로 이루어진다.
따라서, 상기 안전플러그 장치는 그립부를 앞쪽으로 슬라이드시켜서 인터락핀을 해제함과 더불어 메일하우징측과 결속시킨 후, 그립부 및 메일하우징 전체를 윗쪽으로 탈거할 수 있는 특징이 있다.
여기서, 상기 안전플러그 장치의 그립부는 메일하우징의 상면과 양측면을 덮는 그립하우징과 상기 그립하우징의 선단에 힌지부에 의해 회전가능하게 결합되는 그립으로 구성되고, 이러한 그립하우징은 선단 양편에 있는 결속홈을 이용하여 전진위치에서 메일하우징에 있는 양쪽의 돌기부에 끼워질 수 있고, 또 이와 동시에 상하 방향으로 걸려질 수 있다.
이때, 상기 그립의 힌지부는 그립하우징이 후진위치에 있을 때 메일하우징에 있는 돌기부의 저부에 위치되어 윗쪽으로의 회전이 구속될 수 있다.
그리고, 상기 메일하우징의 양측면에는 뒷쪽으로 락돌기를 가지는 가이드돌기가 형성되고, 상기 그립부의 그립하우징에는 가이드돌기를 따라 이동하면서 락돌기에 락킹가능한 락돌기가 형성됨으로써, 그립부가 슬라이드 안내를 받을 수 있음과 더불어 후진위치에서 고정상태를 유지할 수 있다.
또한, 상기 그립부의 그립하우징에 피메일하우징의 측면에 있는 고정핀에 끼워지는 "ㄱ"자 모양의 가이드홀을 형성하여, 그립부가 후진위치일 경우에는 피메일하우징측에 상하 방향으로 걸려질 수 있도록 하고, 전진위치일 경우에는 피메일하우징측으로부터 상하방향으로 해제가 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 고전압 배터리의 안전플러그 장치는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 안전플러그 탈거시 그립부를 밀고 당기는 조작을 하면서 인터락 핀을 탈거할 수 있고, 또 인터락 핀이 미리 전류흐름을 차단하여 아크 발생을 방지할 수 있는 등 안전성을 확보할 수 있다.
둘째, 그립부를 밀고 당기는 조작만으로 인터락 기능 OFF는 물론 안전플러그를 탈거할 수 있으므로 작업성 향상을 도모할 수 있다.
셋째, 그립부의 구성 부품수를 최소화할 수 있으므로 구조단순화 및 원가절감을 도모할 수 있다.
도 1은 종래의 안전플러그 장치를 나타내는 개략도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전플러그 장치를 나타내는 사시도
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전플러그 장치를 나타내는 분해 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전플러그 장치의 설치상태를 나타내는 사시도
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전플러그 장치의 탈거과정을 나타내는 사시도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전플러그 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전플러그 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2와 도 3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 상기 안전플러그 장치는 기본적으로 터미널부(10)를 통해 고전압 배터리측에 접속되는 피메일하우징(11)과, 퓨즈(12)를 내장하면서 피메일하우징(11)에 결합되어 접속 및 단락이 가능한 메일하우징(13)을 포함한다.
그리고, 상기 퓨즈(12)가 들어 있는 메일하우징(13)의 상부는 커버(27)로 마감되어, 내부의 퓨즈(12) 등이 보호될 수 있게 된다.
여기서, 상기 피메일하우징(11)측과 고전압 배터리측, 그리고 상기 메일하우징(13)측과 피메일하우징(11)측 간의 전기적인 접속 및 단락 구조는 종래의 구조와 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 메일하우징(13)의 상면에는 전후 방향(도 2의 X축 방향)으로 슬라이드 가능하고, 또 상하 방향(도 2의 Y축 방향)으로 메일하우징측과 결속이 가능한 그립부(16)가 설치된다.
즉, 상기 그립부(16)는 메일하우징(13)의 상면과 양측면, 그리고 피메일하우징(11)의 양측면 일부를 덮는 대략 "ㄷ"자 모양의 그립하우징(17)을 포함하며, 이때의 그립하우징(17)은 메일하우징(13)을 덮고 있는 상태로 전후 방향으로 슬라이드될 수 있게 되고, 또 탈거시에는 후술하는 돌기부(17)를 매개로 메일하우징측과 상하 방향으로 결속될 수 있게 된다.
그리고, 상기 그립부(16)는 그립하우징(17)의 선단에 힌지부(18)에 의해 연결되어 회전가능한 구조로 장착되는 그립(19)을 포함하며, 이때의 그립(19)은 탈거시 작업자가 손으로 잡는 탈거할 수 있는 이점을 제공한다.
예를 들면, 상기 그립(19)을 회전시켜서 90°수직으로 세운 다음, 그립(19)에 있는 그립홀(26)에 손가락 등을 걸고 위로 당기면 그립부(16)를 포함하는 메일하우징(13) 전체를 손쉽게 탈거할 수 있게 된다.
특히, 상기 그립하우징(17)의 후단부에는 인터락핀(15)이 일체식으로 장착된다.
이러한 인터락핀(15)에는 BMS 등에서 연장되는 인터락커넥터(14)가 접속되고, 이에 따라 인터락핀(15)이 장착되어 있는 그립하우징(17)을 앞쪽으로 이동시키면 인터락핀(15)과 인터락커넥터(14)가 자연스럽게 분리되면서 인터락 OFF 상태가 될 수 있게 된다.
이때, 상기 인터락커넥터(14)의 경우 메일하우징(13)의 후단부 상면에 형성되어 있는 인터락하우징(28) 내에 장착되어 위치가 고정될 수 있게 된다.
또한, 상기 그립하우징(17)의 선단 양편에는 선단면에서부터 뒷쪽으로 일정길이 절개된 형상의 결속홈(20)이 각각 형성되고, 이에 대응하여 메일하우징(13)의 상단부 양측면에는 수직판과 수평판으로 구성되는 "ㄱ"자 모양의 돌기부(21)가 각각 형성된다.
이에 따라, 상기 그립하우징(17)을 앞쪽으로 슬라이드시켜서 전진위치(P1)에 오게 하면, 돌기부(21)의 수직판이 결속홈(20) 내로 들어오게 되고, 이와 동시에 돌기부(21)의 수평판은 그립하우징(17)의 상면을 윗쪽에서 가로막는 상태가 되므로서, 그립하우징(17)과 메일하우징(13)은 상하 방향으로 걸림관계를 갖게 되고, 결국 이 상태에서 그립하우징(17)을 윗쪽으로 당기면 메일하우징(13)도 함께 당겨질 수 있게 된다.
물론, 상기 그립하우징(17)이 뒷쪽의 후진위치(P2)에 있을 때에는 돌기부(21)가 결속홈(20)에서 빠져있는 상태이므로, 그립하우징(17)과 메일하우징(13)은 서로의 걸림관계가 해제되고, 이때에는 그립하우징(17)을 당겨도 메일하우징(13)이 당겨지지 않게 된다.
이와 더불어, 상기 그립하우징(17)과 그립(19)을 이어주는 힌지부(18)의 경우 그립하우징(17)이 후진위치(P2)로 물러나 있을 때, 메일하우징(13)에 있는 돌기부(21)의 저부에 위치되면서 그립(19)의 후단부가 윗쪽으로 간섭을 받게 되므로, 그립(19)을 위로 세울 수 없게 된다.
결국, 그립부(16)의 후진위치(P2)에서는 그립하우징(17)과 메일하우징(13) 간의 결속관계가 해제되고, 또 그립(19)도 세울 수 없게 되므로, 안전플러그를 탈거할 수 없게 되는 것이다.
또한, 상기 그립부(16)의 전후 슬라이드 이동과 후진위치(P2)를 유지시켜주는 수단으로 가이드돌기(23) 및 한쌍의 락돌기(22a)가 마련된다.
상기 가이드돌기(23)는 메일하우징(13)의 양쪽 측면에 전후방향으로 나란하게 형성되는 띠 모양의 돌기이며, 이러한 가이드돌기(23)의 뒷쪽으로는 하나의 락돌기(22a)가 형성된다.
그리고, 상기 그립하우징(17)의 양쪽 벽체 안쪽면에는 가이드돌기(23)를 따라 이동하면서 후진위치(P2)에서 가이드돌기(23)에 있는 락돌기(22a)와 락킹가능한 다른 하나의 락돌기(22b)가 형성된다.
이에 따라, 상기 그립하우징(17)을 뒷쪽으로 밀면 그립하우징(17)의 락돌기(22b)가 가이드돌기(23)에 있는 락돌기(22a)를 타고 넘어가서 그 뒷쪽으로 걸려지게 되므로, 그립부(16)가 후진위치(P2)를 고수할 수 있게 된다.
또한, 상기 그립부(16)와 피메일하우징(11) 간의 선택적인 결속을 위한 수단으로 고정핀(24)과 가이드홀(25)이 마련된다.
상기 고정핀(24)은 피메일하우징(11)의 양쪽 측면에 각각 형성되고, 상기 가이드홀(25)은 그립하우징(17)의 양쪽 벽체 안쪽면에 각각 형성된다.
여기서, 상기 가이드홀(25)은 서로 연통되는 수평구간과 수직구간의 "ㄱ"자 모양으로 이루어지고, 이때의 수직구간은 아래쪽으로 터져 있는 상태로 형성된다.
그리고, 상기 피메일하우징(11)에 있는 고정핀(24)은 그립하우징(17)에 있는 가이드홀(25)의 수직구간을 통해 진입한 후에 그립하우징(17)의 전후 슬라이드 이동시 상대적으로 가이드홀(25)을 따라 움직이게 된다.
이에 따라, 상기 그립하우징(17)을 뒷쪽으로 밀어서 후진위치(P2)에 놓게 되면, 피메일하우징(11)의 고정핀(24)이 가이드홀(25)의 수평구간 앞쪽 끝에 위치되면서 피메일하우징(11)측과 그립하우징(17)측이 서로 결속구조를 이루면서 그립하우징(17)의 상하 방향으로의 탈거가 구속된다.
또한, 상기 그립하우징(17)을 앞쪽으로 밀어서 전진위치(P1)에 놓게 되면, 피메일하우징(11)의 고정핀(24)이 가이드홀(25)의 수평구간 뒷쪽 끝에 위치되는 동시에 수직구간과 통하는 위치에 오게 되므로, 이때에는 피메일하우징(11)측과 그립하우징(17)측 간의 결속이 해제되면서 그립하우징(17)의 윗쪽으로의 탈거가 가능하게 된다.
한편, 도 4에서는 안전플러그 장치의 설치상태를 보여주고 있으며, 이러한 안전플러그 장치는 배터리 케이스(29)에 있는 홀(30)을 통해 설치되고, 또 탈거될 수 있게 된다.
따라서, 이와 같이 구성되는 안전플러그 장치의 탈거과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전플러그 장치의 탈거과정을 나타내는 사시도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 여기서는 안전플러그의 정상적인 사용상태를 보여준다.
그립부(16)의 그립하우징(17)에 있는 락돌기(22b)와 메일하우징(13)의 가이드돌기(23)에 있는 락돌기(22a) 간의 락킹작용에 의해 그립부(16)는 후진위치(P2)에 고정되고, 이때의 인터락핀(15)과 인터락커넥터(14)는 서로 연결된 상태가 된다.
도 5b 내지 5d에 도시한 바와 같이, 안전플러그 장치의 탈거과정을 단계별로 보여준다.
후진위치(P2)에 있는 그립부(16)의 그립하우징(17)을 앞쪽으로 밀어서 전진위치(P1)에 놓게 되면, 이와 동시에 인터락핀(15)이 인터락커넥터(14)로부터 빠지게 되고, 이와 함께 그립하우징(17)의 결속홈(20)으로 메일하우징(13)의 돌기부(21)가 끼워지게 된다.
이때, 피메일하우징(11)에 있는 고정핀(24)도 그립하우징(17)에 있는 가이드홀(25)의 수직구간상에 위치된다.
다음, 그립부(16)의 그립(19)을 위로 젖혀 세운 다음, 그립홀(26)에 손가락 등을 걸고 위로 잡아당기게 되면, 그립부(16)를 포함하는 메일하우징(13) 전체가 피메일하우징(11)으로부터 빠지게 되고, 결국 안전플러그 장치의 탈거와 동시에 전원이 차단될 수 있게 된다.
이와 같이, 안전플러그 탈거시 그립부를 슬라이드 시켜서 인터락 기능을 선(先) OFF 시킨 상태에서 안전플러그를 탈거함으로써, 아크발생을 방지할 수 있는 등 안전성을 확보할 수 있고, 또 그립부 슬라이드 방식을 통해 인터락 기능 OFF 시킨 다음에 위로 탈거하게 되므로 탈거 작업 또한 매우 손쉽게 할 수 있다.
10 : 터미널부 11 : 피메일(Female)하우징
12 : 퓨즈 13 : 메일(Male)하우징
14 : 인터락커넥터 15 : 인터락핀
16 : 그립부 17 : 그립하우징
18 : 힌지부 19 : 그립
20 : 결속홈 21 : 돌기부
22a,22b : 락돌기 23 : 가이드돌기
24 : 고정핀 25 : 가이드홀
26 : 그립홀 27 : 커버
28 : 인터락하우징 29 : 배터리 케이스
30 : 홀
P1 : 전진위치 P2 : 후진위치

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 고전압 배터리측에 설치되어 전원을 차단하는 안전플러그 장치에 있어서,
    터미널부(10)를 가지는 피메일하우징(11);
    퓨즈(12)를 내장하고 있으며 피메일하우징(11)에 결합되면서 접속 및 단락이 가능한 메일하우징(13);
    상기 메일하우징(13)의 상면에서 전후 방향으로 슬라이드 가능한 동시에 상하 방향으로 결속이 가능하고 후단에는 인터락커넥터(14)측과 접속되는 인터락핀(15)이 장착되어 있는 그립부(16);
    를 포함하며, 상기 그립부를 앞쪽으로 슬라이드시켜서 인터락핀을 해제함과 더불어 메일하우징측과 결속시킨 후에 그립부 및 메일하우징 전체를 윗쪽으로 탈거할 수 있으며,
    상기 그립부(16)는 메일하우징(13)의 상면과 양측면을 덮는 그립하우징(17)과 상기 그립하우징(17)의 선단에 힌지부(18)에 의해 회전가능하게 결합되는 그립(19)으로 구성되고, 상기 그립하우징(17)은 선단 양편에 있는 결속홈(20)을 이용하여 전진위치에서 메일하우징(13)에 있는 양쪽의 돌기부(21)에 끼워짐과 동시에 상하 방향으로 걸려질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 안전플러그 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 그립(19)의 힌지부(18)는 그립하우징(17)이 후진위치에 있을 때 메일하우징(13)에 있는 돌기부(21)의 저부에 위치되어 윗쪽으로의 회전이 구속될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 안전플러그 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 메일하우징(13)의 양측면에는 뒷쪽으로 락돌기(22a)를 가지는 가이드돌기(22)가 형성되고, 상기 그립부(16)의 그립하우징(17)에는 가이드돌기(23)를 따라 이동하면서 락돌기(22a)에 락킹가능한 락돌기(22b)가 형성되어, 그립부(16)가 슬라이드 안내를 받을 수 있음과 더불어 후진위치에서 고정상태를 유지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 안전플러그 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 그립부(16)의 그립하우징(17)에는 피메일하우징(11)의 측면에 있는 고정핀(24)에 끼워지는 "ㄱ"자 모양의 가이드홀(25)이 형성되어, 후진위치에서는 피메일하우징(11)측에 상하 방향으로 걸려지게 되고, 전진위치에서는 피메일하우징(11)측으로부터 상하방향으로 해제가 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 고전압 배터리의 안전플러그 장치.
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