KR101724719B1 - 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트에 관한 것으로서, 순수 전기자동차, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 등의 친환경차량에서 비효율 공간을 발생시키는 복잡한 마운팅 브라켓과 고전압 케이블을 대체하면서 부품 사양 변경(용량 증대 또는 업체 변경 등) 등에 대한 대응의 용이성, 부품 변경에 따른 통전 및 마운팅 구성의 변경 최소화, 중량 저감 및 작업성 향상, 비용 절감 등을 달성할 수 있는 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 플레이트는 상면에 차량 내 전기동력부품을 마운팅하기 위한 복수개의 마운팅 좌면부가 돌출 형성되고, 이웃한 마운팅 좌면부 사이의 공간인 전류경로형성부를 따라서는 각 전기동력부품에 대한 전류 경로를 형성하는 부스바가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트{Mounting and current path formation plate for power electronic parts}

본 발명은 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비효율 공간을 발생시키는 복잡한 마운팅 브라켓과 고전압 케이블을 대체할 수 있도록 구성되는 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트에 관한 것이다.

오늘날 화석연료를 사용하는 가솔린 엔진과 디젤 엔진은 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발 등과 같은 많은 문제점을 가지고 있다.

그리고, 지구상에 존재하는 화석연료는 한정되어 있기 때문에 언젠가는 고갈될 위기에 처해 있다.

이에 모터를 구동시켜 주행하는 순수 전기자동차나, 엔진과 모터로 주행하는 하이브리드 자동차, 연료전지에서 생성되는 전력으로 모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차 등의 친환경차량이 개발되어 왔다.

이러한 친환경차량은 차량을 구동시키기 위한 모터와 더불어 모터에 전력을 공급하는 동력원으로서 배터리를 구비하며, 배터리 충전을 위한 충전장치, 모터를 회전시키기 위한 인버터 등을 구비한다.

연료전지 자동차의 경우에도 배터리와 같은 축전수단이 주동력원인 연료전지와 병렬로 연결되는 보조동력원으로 사용되며, 보조동력원으로 슈퍼캡을 구비한 연료전지 하이브리드 시스템도 개발되고 있다.

인버터는 제어기에서 인가되는 제어신호에 따라 배터리 등의 축전수단이나 연료전지 등에서 공급되는 전원을 상 변환시켜 구동모터를 구동시키게 된다.

그 밖에 고전압과 저전압 사이의 출력 변환을 위한 LDC(Low voltage DC-DC Converter)가 탑재되며, LDC는 통상 고전압 배터리의 고전압 직류를 저전압 직류로 변환하여 차량 전장부하에 공급한다.

한편, 도 1은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면으로서, 인버터(1), LDC, 충전장치 등의 전기동력부품(이하, PE 부품이라 함)은 고전압 케이블(4)로 연결되어 있는데, 고전압 케이블(4)은 외경이 크고 스티프니스(stiffness)가 높으므로 PE 부품들을 배치할 때 케이블 경로 공간이 고려되어야 한다.

이는 도 1에 나타낸 바와 같이 차량 내 협소한 공간에서 비효율 공간을 발생시키며, 부품들을 최적 위치로 설정하는 데에 제약 조건으로 작용한다.

또한 차량 내 공간에 PE 부품들을 고정하기 위한 마운팅 부재가 사이드 멤버 이외에는 없기 때문에 PE 부품들을 고정하기 위한 마운팅 브라켓(5)도 복잡하게 구성된다.

아울러, 도 2는 PE 부품을 마운팅하기 위한 마운팅 브라켓의 일례를 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같은 마운팅 브라켓(5)을 사용할 경우 하나의 PE 부품 부분 변경시 고전압 케이블(4)의 경로 및 마운팅을 고려하여 모든 PE 부품들의 마운팅 브라켓을 신규로 구성해야 한다.

예컨대, LDC(2)의 용량 증대시(2kW → 3kW 등) LDC 형상 및 고전압 케이블 포트의 위치, 케이블 경로 등을 고려하여 다른 PE 부품, 즉 인버터(1)나 충전장치(3) 등의 위치를 변경해야 하고, 이에 마운팅 브라켓(5)의 구조를 변경해야 한다.

이로 인해 또 다른 비효율 공간이 발생하고, 문제점 발생 가능성이 높아진다.

더불어 케이블 경로, 복잡한 마운팅 브라켓(5)을 고려해야 하므로 PE 부품의 개발 업무가 증가하게 되고, 복잡한 케이블 및 마운팅 방법으로 인해 조립라인의 작업성이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 비효율 공간을 발생시키는 복잡한 마운팅 브라켓과 고전압 케이블을 대체하면서 부품 사양 변경(용량 증대 또는 업체 변경 등) 등에 대한 대응의 용이성, 부품 변경에 따른 통전 및 마운팅 구성의 변경 최소화, 중량 저감 및 작업성 향상, 비용 절감 등을 달성할 수 있는 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 상면에 차량 내 전기동력부품을 마운팅하기 위한 복수개의 마운팅 좌면부가 돌출 형성되고, 이웃한 마운팅 좌면부 사이의 공간인 전류경로형성부를 따라서는 각 전기동력부품에 대한 전류 경로를 형성하는 부스바가 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 마운팅 좌면부에는 전기동력부품과의 체결을 위한 체결홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 마운팅 좌면부는 복수개가 동일 패턴으로 일정 간격 형성되는 것임을 특징으로 한다.

또한 상기 전류경로형성부의 표면과 부스바 사이에는 절연체가 개재되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트에 따르면, 동일 패턴의 마운팅 좌면부가 형성되어 PE 부품들의 위치를 단순화할 수 있고, 각 PE 부품에 대한 통전 및 마운팅 구성의 단순화로 인해 종래 고전압 케이블 및 마운팅 브라켓에 의해 발생하였던 비효율 공간이 최소화될 수 있다.

또한 동일 패턴의 마운팅 좌면부가 형성됨으로써 부품 사양 변경(용량 증대 또는 업체 변경 등) 등에 대한 대응이 용이하고, 레이아웃 강건성이 확보되어 동일 차종의 여러 옵션의 차량(예, A 차종의 전기차 출력을 내수 및 북미 등으로 차별화) 개발시 부품 변경의 최소화가 가능해진다.

또한 마운팅 좌면부 사이의 공간에 고전류 부스바가 설치되어 고전류 경로를 형성하므로 복잡한 고전압 케이블이 삭제될 수 있고, 이에 중량 저감 및 작업성 향상의 이점이 있게 된다.

PE 부품 및 마운팅 부품의 표준화 및 규격화가 가능해짐은 물론 부품 개발의 단순화로 개발비/투자비 절감이 가능해지고, 인라인 조립 등 작업성도 크게 향상될 수 있다.

도 1은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 PE 부품을 마운팅하기 위한 종래 마운팅 브라켓의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플레이트를 이용하여 PE 부품을 마운팅하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플레이트를 이용하여 PE 부품이 마운팅된 상태를 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 플레이트를 이용하여 PE 부품을 차량 내 설치한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 플레이트에서 PE 부품 변경에 따른 부스바 변경 설치의 일례를 나타내는 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 차체에 체결되어 장착될 수 있도록 판상의 구조물로 제작되는 것으로서, PE 부품(전기차의 전기동력부품)들을 마운팅하여 고정하면서 각 PE 부품에 필요한 전류 경로를 형성하도록 구성된 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 플레이트는 여러 PE 부품들의 개발 및 조립시 문제가 되는 고전압 케이블의 경로, 마운팅 방법 등을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 순수 전기자동차나 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 등의 친환경차량에서 인버터, LDC, 충전장치와 같은 PE 부품들의 차체 마운팅 및 전류 경로 형성에 유용하게 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 플레이트를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 플레이트를 이용하여 PE 부품을 마운팅하는 상태를 나타내는 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 플레이트를 이용하여 PE 부품이 마운팅된 상태를 나타내는 정면도이다.

또한 도 6은 본 발명에 따른 플레이트를 이용하여 PE 부품을 차량 내 설치한 상태를 나타내는 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 플레이트에서 PE 부품 변경에 따른 부스바 변경 설치의 일례를 나타내는 평면도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 플레이트(10)는 판상의 구조물로 제작되어 차량 내, 예컨대 차체의 사이드 멤버(21) 등에 고정하여 장착할 수 있도록(도 6 참조) 고정부(10a)를 구비하는 것으로, 상면에는 복수개의 마운팅 좌면부(12)가 돌출 형성된 구조로 되어 있다.

상기 마운팅 좌면부(12)는 판상으로 이루어진 본체(11)의 상면에 동일 형상으로 하여 일정 간격으로 배치되는 형태, 즉 동일 패턴 형태로 복수개가 형성되고, 각 마운팅 좌면부(12)에는 PE 부품(6a,6b)의 체결을 위한 체결홀(13)이 형성된다.

이때, 각 마운팅 좌면부(12)는 본체(11)의 상면에서 동일 높이로 상방 돌출되게 형성될 수 있고, 각 체결홀(13)은 PE 부품(6a,6b)의 볼트 체결을 위해 내주면에 나사산이 가공된 구조(도 3의 단면도 참조)로 형성될 수 있다.

아울러, 이웃하는 마운팅 좌면부(12) 사이의 공간인 전류경로형성부(14)에는 각 PE 부품(6a,6b)에 대하여 고전압 전류 경로를 형성하기 위한 도체 재질의 고전류 부스바(15)가 설치된다.

본 발명에서 부스바(15)는 해당 PE 부품(6a,6b)에 전류를 공급하면서 PE 부품과 외부 회로 사이의 통전 경로를 형성하는 종래의 고전압 케이블을 대체하는 구성부이다.

즉, 상기 부스바(15)는 마운팅 좌면부(12) 사이의 전류경로형성부(14)에서 소정 경로를 따라 길게 설치되며, 플레이트(10)에서 이에 마운팅된 각 PE 부품(6a,6b)과 외부 회로 사이를 전기적으로 연결하는 역할을 하게 된다.

이러한 부스바(15)는 플레이트(10)의 전류경로형성부(14)에서 PE 부품(6a,6b)의 위치 및 사이즈, 용량, 외부 회로와의 연결 위치, 이웃한 PE 부품의 위치 등에 기초한 선택된 경로를 따라 길게 설치된다.

도 3 및 도 4에는 각 PE 부품(6a,6b)마다 다양한 경로로 부스바(15)를 설치하여 플레이트(10) 상에 전류 경로를 형성한 일례가 도시되어 있는데, 플레이트(10)에 복수개의 PE 부품(6a,6b)이 마운팅되어 고정될 때 부스바(15)는 플레이트 상에서 PE 부품과 외부 회로를 연결하는 일종의 고전압 통전용 회로 패턴 구조를 형성하게 된다.

상기 부스바(15)의 고정에는 도면상에 예시하지는 않았으나 접착제 등의 접착수단이나 부도체의 스크류 등 체결수단이 사용될 수 있고, 플레이트(10)의 부스바(15)와 전류경로형성부(14)의 표면 사이에는 도 3의 단면도에 나타낸 바와 같이 절연체(16)가 개재되어 설치될 수 있다.

또한 부스바(15)와 PE 부품(6a,6b)의 단자 간의 접속에 있어서는, PE 부품 마운팅시 부스바에 접촉될 수 있도록 각 PE 부품의 단자를 형성하여 부스바와 PE 부품의 단자가 마운팅과 동시에 바로 접속되도록 하는 방식이 적용될 수 있고, 또는 부스바와 부품 단자 간을 연결하는 별도 케이블이 사용될 수도 있다.

도 4의 (b)는 복수개의 PE 부품(6a,6b)이 플레이트(10)에 마운팅된 상태에서 각 PE 부품별로 전기 접속을 위한 부스바(15)가 설치된 예를 보여주고 있으며, 도 5에는 마운팅 좌면부(12) 사이의 공간인 전류경로형성부(14)에 PE 부품(6a,6b)으로 연결되는 부스바(15)가 설치된 단면 상태가 도시되어 있다.

또한 도 6은 플레이트(10)가 차량 내, 예컨대 차체의 사이드 멤버(21)에 체결 또는 용접되어 고정된 상태에서 본 발명의 플레이트(10)를 매개로 PE 부품(6a,6b)이 마운팅된 상태를 보여주고 있으며, 도 7은 PE 부품의 변경시 간단히 부스바의 경로를 변경하는 것만으로 새로운 전류 경로를 형성할 수 있음을 보여주고 있다.

종래에는 PE 부품의 변경시, 예를 들면 도 7에서 좌측 PE 부품(6a)의 용량 증대시 PE 부품의 레이아웃이 변경되면서 마운팅 부재(차체의 사이드 멤버 등)나 마운팅 브라켓, 고전압 케이블을 신규로 구성하는 것이 필요했으나(동일 차종이라 하더라도 용량 변경 등에 따라 상당한 개발비/투자비/재료비 등이 소요됨), 본 발명에서는 플레이트(10) 상에서 간단히 부스바(15)만을 새로이 변경하는 것으로 구성이 가능해진다.

이와 같이 하여, 상술한 플레이트에 따르면, 각 PE 부품에 대한 통전 및 마운팅 구성의 단순화로 인하여 비효율 공간을 최소화할 수 있고, 부품 사양 변경(용량 증대 또는 업체 변경 등)에 대한 레이아웃 강건성이 확보될 수 있다.

또한 복잡한 고전압 케이블의 삭제로 중량 저감 및 작업성 향상의 이점이 있게 되고, PE 부품 및 마운팅 부품의 표준화 및 규격화가 가능해짐은 물론 부품 개발 단순화로 인해 개발비 절감이 가능해진다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

6a, 6b : PE 부품 10 : 플레이트
11 : 본체 12 : 마운팅 좌면부
13 : 체결홀 14 : 전류경로형성부
15 : 부스바 16 : 절연체

Claims (4)

1. 상면에 차량 내 전기동력부품을 마운팅하기 위한 복수개의 마운팅 좌면부가 돌출 형성되고, 이웃한 마운팅 좌면부 사이의 공간인 전류경로형성부를 따라서는 각 전기동력부품에 대한 전류 경로를 형성하는 부스바가 설치되어 구성되고,
   상기 복수개의 마운팅 좌면부가 상기 상면의 전체 면적에 해당하는 표면에 동일 패턴 및 일정 간격으로 반복적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 마운팅 좌면부에는 전기동력부품과의 체결을 위한 체결홀이 형성된 것을 특징으로 하는 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 전류경로형성부의 표면과 부스바 사이에는 절연체가 개재되는 것을 특징으로 하는 전기동력부품 고정 및 전류 경로 형성용 플레이트.

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