KR101949099B1 - 전기차용 전력 분배 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기차용 전력 분배 장치에 관한 것으로, BDU(Battery Disconnect Unit)나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 제어대상 부품들에 퓨즈와 릴레이를 일대일 대응되게 연결시킴으로써, 각 제어대상 부품의 특성에 맞는 제어를 통해 부품의 손상이나 파손을 억제시킬 수 있는 효과와, 과전류와 같은 이상전류가 흐르는 경우에도 상기 과전류차단 저항에 의해 과전류가 정온도계수 히터에 부과되는 것을 억제시킴으로써, 전기차 시스템 안전성을 더욱 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있게 한다.

Description

전기차용 전력 분배 장치{Electric power distributor for electric vehicles}
본 발명은 전기차용 전력 분배 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 분배 제어대상 회로 부품들에 각각 퓨즈와 릴레이를 일대일 대응되게 연결시켜 줌으로써 각 회로 부품 특성에 맞는 개별적인 제어를 가능하게 하고, 시스템 온도에 관여하는 부품에 과전류가 흐름으로써 파손되는 것을 방지함으로써 시스템 안전성을 높일 수 있도록, 구조가 개선된 전기차용 전력 분배 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기차는 기존 가솔린 엔진 차량 등과는 달리, 많은 전자 부품 또는 회로 부품들을 포함하여 이루어진다.
특히, 전기차의 특성상 전력 분배 제어를 위한 회로 부품은 매우 중요한 부품 중 하나이다.
예컨대, 전기차에 탑재되는 전력 분배 장치는, 배터리나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 전력 분배 제어대상 부품들에 전기적으로 연결되는 복수의 연결단자들과 퓨즈와 릴레이 등의 회로 부품들을 포함하여 이루어진다.
그러나, 종래기술에 의한 전력 분배 장치에 의하면, 복수의 전력 분배 제어대상 부품에 하나의 퓨즈나 릴레이가 공통적으로 사용됨에 따라 각 부품 특성에 맞는 제어를 할 수 없게 됨으로써 과전류와 같은 이상전류의 흐름에 의해 부품이 손상되거나 파손되는 경우가 빈번하게 발생되어 왔고, 냉각수 온도를 제어하는 PTC에 과전류가 흐르게 됨에 따라 PTC의 파손으로 온도 상승에 따른 각종 회로 부품의 파손을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 배터리나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 전력 분배 제어대상 부품의 개별 제어를 통해 손상이나 파손을 억제시킬 수 있게 하고, 시스템 온도에 관여하는 부품의 손상을 억제하여 시스템 안전성을 높일 수 있게 하는 전기차용 전력 분배 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전기차용 전력 분배 장치는, 전력 분배 제어를 위한 회로 부품들이 수용될 수 있는 수용공간을 가지고, 전력 분배 제어대상 부품들과의 전기적 연결을 위한 복수의 연결단자들이 설치되는 케이스; 상기 케이스의 수용공간을 상측과 하측으로 2분할시킬 수 있도록, 상기 케이스에 설치되는 차단박스; 상기 차단박스에 의해 구획됨으로써 형성된 상측 공간에, 상기 제어대상 부품들과 일대일 대응되는 개수로 설치되는 복수의 퓨즈들; 상기 제어대상 부품들을 선택적으로 온/오프시킬 수 있도록, 상기 차단박스에 의해 구획됨으로써 형성된 하측 공간에 설치되는 복수의 릴레이들; 및 상기 제어대상 부품들 중 하나인 정온도계수 히터와 상기 릴레이들 중 어느 하나에 전기적으로 연결되는 과전류차단 저항;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 연결단자들은, 고속충전 단자와 PCU 연결단자와 BDU 연결단자를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 본 발명은 상기 PCU 연결단자의 양극, BDU 연결단자의 양극 및 복수의 퓨즈들과 연결되는 제1버스바; 일측은 상기 고속충전 단자와 제1버스바 사이에 위치하는 릴레이에 연결되고 타측은 상기 고속충전 단자의 양극에 연결되는 제2버스바; 상기 고속충전 단자의 음극 및 상기 PCU 연결단자의 음극에 연결되는 제3버스바; 및 상기 PCU 연결단자의 음극 및 BDU 연결단자의 음극에 연결되는 제4버스바;를 포함하여 이루어져서, 상기 고속충전 단자를 통해 고속충전의 경우 상기 PCU 연결단자에 접속되는 PCU 및 상기 BDU 연결단자에 전기적으로 연결되는 배터리가 동시에 충전될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 차단박스는, 상기 복수의 퓨즈들을 각각 분리된 상태로 설치할 수 있게 하는 복수의 설치홈부들을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 각 설치홈부는, 상기 상측 공간에 설치된 복수의 퓨즈들과 상기 하측 공간에 설치된 복수의 릴레이들 간의 전기적 소통을 위한 소통구멍을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 케이스는, 상기 차단박스와의 결합을 위해 그 차단박스의 결합부와 대응되는 위치에 마련된 복수의 체결 플랜지부들을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 케이스는, 상기 릴레이들을 분리 수용할 수 있게 하는 복수의 수용홈부들을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 전기차용 전력 분배 장치는, BDU(Battery Disconnect Unit)나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 제어대상 부품들에 퓨즈와 릴레이를 일대일 대응되게 연결시킴으로써, 각 제어대상 부품의 특성에 맞는 제어를 통해 부품의 손상이나 파손을 억제시킬 수 있는 효과와, 과전류와 같은 이상전류가 흐르는 경우에도 상기 과전류차단 저항에 의해 과전류가 정온도계수 히터에 부과되는 것을 억제시킴으로써, 전기차 시스템 안전성을 더욱 높일 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 전력 분배 장치의 사시도.
도 2는 본 발명 일실시예의 전기적 흐름을 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명 일실시예의 분리 사시도.
도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 단면도.
도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 탑커버를 제거한 상태에서의 케이스 내부 구조를 평면에서 보인 도면.
도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 퓨즈박스를 제거한 상태에서의 케이스 내부 구조를 평면에서 보인 도면.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 전력 분배 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 전력 분배 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 전기적 흐름을 설명하기 위한 블럭도이며, 도 3은 본 발명 일실시예의 분리 사시도이며, 도 4는 도 1의 Ⅳ-Ⅳ 단면도이며, 도 5는 본 발명 일실시예에 채용된 탑커버를 제거한 상태에서의 케이스 내부 구조를 평면에서 보인 도면이며, 도 6은 본 발명 일실시예에 채용된 퓨즈박스를 제거한 상태에서의 케이스 내부 구조를 평면에서 보인 도면이다.
도 1 및 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 전력 분배 장치는, 전기차 구동을 위한 메인 전력 계통의 부품들에 인가되는 전력을 제어하여 효율적으로 분배시켜 줄 수 있게 하는 것으로, 케이스(1)와 차단박스(2)와 복수의 퓨즈(5)들과 복수의 릴레이(7)들과 과전류차단 저항(8)을 포함하여 이루어진다.
상기 케이스(1)는, 내열성 및 강도가 우수한 절연 소재로 이루어지고, 통 형상으로 형성되어서 전력 분배 제어를 위한 회로 부품들이 수용될 수 있는 수용공간을 가지며, 전력 분배 제어대상 부품들과의 전기적 연결을 위한 복수의 연결단자(11)(12)(13)들이 설치된다.
여기서, 상기 전력 분배 제어대상 부품들은, 예컨대 BDU(Battery Disconnect Unit)나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 전기차 구동에 있어서 중요한 전력 부품에 해당한다.
상기 차단박스(2)는, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 전력 분배 제어대상 부품들을 제어하기 위한 회로 부품들을 더욱 편리한 방법으로 서로 단락시키지 않고 분리 설치시키기 위한 것으로, 상기 케이스(1)에 설치됨으로써 상기 케이스(1)의 수용공간을 상측과 하측으로 2분할시키고, 회로 부품들을 분리 수용시키는 복수의 설치홈부(21)들을 포함하여 이루어진다.
이러한 차단박스(2)는, 도 4 및 도 5에 잘 도시된 바와 같이, 상기 2분할된 공간 중 상측 공간(16)에 일부 회로 부품들이 수용되게 하고, 하측 공간(17)에 다른 회로 부품들이 수용되게 함으로써, 전력 분배 제어를 위한 회로 부품들의 최적 배치를 가능하게 한다.
예컨대, 상기 복수의 퓨즈(5)들은 상기 차단박스(2)에 의해 구획됨으로써 형성된 상측 공간(16)에 설치되고, 상기 복수의 릴레이(7)들은 상기 하측 공간(17)에 설치된다.
본 실시예에서 상기 퓨즈(5)들은, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, BDU(Battery Disconnect Unit)나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 제어대상 부품들과 일대일 대응되는 개수로 설치됨으로써, 종래기술과 같이 복수의 부품들이 하나의 퓨즈(5)를 공통적으로 사용함으로써 발생하는 문제점을 초래하지 않고, 각 제어대상 부품의 특성에 맞는 제어를 통해 부품의 손상이나 파손을 억제시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.
상기 복수의 릴레이(7)들은 상기 제어대상 부품들을 선택적으로 온/오프시킬 수 있게 하는 것으로, 도 2와 같이, 상기 퓨즈(5)들과 마찬가지로 각 제어대상 부품과 일대일 대응되는 개수로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 과전류차단 저항(8)은, 일측은 상기 제어대상 부품들 중 하나인 정온도계수 히터(도시되지 않음)에 연결되고 타측은 상기 릴레이(7)들 중 어느 하나에 전기적으로 연결되어서, 상기 정온도계수 히터 연결단자(A)를 통해 그 히터에 과전류가 인가됨에 따라 발생되는 손상이나 파손을 억제시킬 수 있게 한다.
여기서, 상기 정온도계수 히터는 자동차의 냉각수의 온도가 일정온도를 유지할 수 있도록, 전기발열을 통해 그 냉각수를 히팅시켜 주기 위한 것으로, 냉각수의 비정상적인 온도에 따른 전기차 부품의 과열로 인한 손상이나 파손을 방지시켜 주는 역할을 하기 때문에, 파손시 심각한 문제를 초래하게 된다.
본 실시예는 이러한 문제점을 해결하기 위해 상기 과전류차단 저항(8)을 포함하여 이루어지도록 구성됨으로써, 과전류와 같은 이상전류가 흐르는 경우에도 상기 과전류차단 저항(8)에 의해 과전류가 정온도계수 히터에 부과되는 것을 억제시킬 수 있는 것이다.
이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 전력 분배 장치는, BDU(Battery Disconnect Unit)나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 제어대상 부품들에 퓨즈(5)와 릴레이(7)를 일대일 대응되게 연결시킴으로써, 각 제어대상 부품의 특성에 맞는 제어를 통해 부품의 손상이나 파손을 억제시킬 수 있는 장점과, 과전류와 같은 이상전류가 흐르는 경우에도 상기 과전류차단 저항(8)에 의해 과전류가 정온도계수 히터에 부과되는 것을 억제시킴으로써, 전기차 시스템 안전성을 더욱 높일 수 있는 장점을 도출한다.
본 실시예에 채용된 연결단자들은, 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 고속충전 단자(11)와 PCU 연결단자(12)와 BDU 연결단자(13)를 포함하여 이루어진다. 상기 고속충전 단자(11)에는 배터리 고속 충전을 위한 충전 장치가 접속되고, 상기 PCU 연결단자(12)에는 PCU(Power Control Unit)가 접속되며, 상기 BDU 연결단자(13)에는 BDU(Battery Disconnect Unit; 배터리 차단 스위치)가 접속되며, 상기 BDU를 통해 배터리가 전기적으로 연결된다.
본 실시예는 한 번의 고속 충전시에 복수의 제어대상 부품들이 충전될 수 있게 하는 복수의 버스바들을 포함하여 이루어진다.
즉, 제1버스바(31)는 상기 PCU 연결단자(12)의 양극, BDU 연결단자(13)의 양극 및 복수의 퓨즈(5)들과 연결되고, 제2버스바(32)는 일측은 상기 고속충전 단자(11)와 제1버스바(31) 사이에 위치하는 릴레이(7)에 연결되고 타측은 상기 고속충전 단자(11)의 양극에 연결되며, 제3버스바(33)는 상기 고속충전 단자(11)의 음극 및 상기 PCU 연결단자(12)의 음극에 연결되며, 제4버스바(34)는 상기 PCU 연결단자(12)의 음극 및 BDU 연결단자(13)의 음극에 연결된다.
이러한 구성을 가지는 본 실시예는 상기 고속충전 단자(11)를 통해 고속충전의 경우 상기 PCU 연결단자(12)에 접속되는 PCU 및 상기 BDU 연결단자(13)에 전기적으로 연결되는 배터리가 동시에 충전될 수 있게 하여, 구성의 간소화를 이룰 수 있게 하고 사용자 편리성을 높일 수 있게 한다.
본 실시예에 채용된 차단박스(2)는, 상기 복수의 퓨즈(5)들을 각각 분리된 상태로 설치할 수 있게 하는 복수의 설치홈부(21)들을 포함하여 이루어져서, 퓨즈(5) 설치 작업의 편리성을 향상시킬 수 있게 하고 부품의 최적 배치를 가능하게 한다.
상기 각 설치홈부(21)는, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 상측 공간(16)에 설치된 복수의 퓨즈(5)들과 상기 하측 공간(17)에 설치된 복수의 릴레이(7)들 간의 전기적 소통을 위한 소통구멍(211)을 포함하여 이루어져서, 상기 케이스(1) 내 좁은 공간에 회로 부품들을 모듈별로 구별되게 배치시킬 수 있게 한다.
그리고, 도 6에 잘 도시된 바와 같이, 이러한 차단박스(2)의 설치홈부(21)와 유사한 기능이 발휘되도록, 상기 케이스(1)는 상기 릴레이(7)들을 분리 수용할 수 있게 하는 복수의 수용홈부(15)들을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 상기 차단박스(2)를 케이스(1)에 용이하게 설치할 수 있도록, 본 실시예에 채용된 케이스(1)는 차단박스(2)의 결합부와 대응되는 위치에 마련된 복수의 체결 플랜지부(14)들을 포함하여 이루어진다.
이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 상기 케이스(1)의 체결 플랜지부(14)에 차단박스(2)의 결합부가 일대응 대응되게 위치된 상태에서 체결 작업이 이루어지게 됨에 따라, 차단박스(2)의 케이스(1)에 대한 설치작업의 효율을 향상시킬 수 있는 장점을 기대할 수 있게 한다.
이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
1:케이스 11:고속충전 단자
12:PCU 연결단자 13:BDU 연결단자
14:체결 플랜지부 15:수용홈부
16:상측 공간 17:하측 공간
2:차단박스 21:설치홈부
211:소통구멍 31:제1버스바
32:제2버스바 33:제3버스바
34:제4버스바 5:퓨즈
7:릴레이 8:과전류차단 저항
A:정온도계수 히터 연결단자

Claims (5)

  1. 전력 분배 제어를 위한 회로 부품들이 수용될 수 있는 수용공간을 가지고, 전력 분배 제어대상 부품들과의 전기적 연결을 위한 복수의 연결단자들이 설치되는 케이스;
    상기 케이스의 수용공간을 상측과 하측으로 2분할시킬 수 있도록, 상기 케이스에 설치되는 차단박스;
    상기 차단박스에 의해 구획됨으로써 형성된 상측 공간에, 상기 제어대상 부품들과 일대일 대응되는 개수로 설치되는 복수의 퓨즈들;
    상기 제어대상 부품들을 선택적으로 온/오프시킬 수 있도록, 상기 차단박스에 의해 구획됨으로써 형성된 하측 공간에 설치되는 복수의 릴레이들; 및
    상기 제어대상 부품들 중 하나인 정온도계수 히터와 상기 릴레이들 중 어느 하나에 전기적으로 연결되는 과전류차단 저항;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차용 전력 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결단자들은, 고속충전 단자와 PCU 연결단자와 BDU 연결단자를 포함하여 이루어지고,
    상기 PCU 연결단자의 양극, BDU 연결단자의 양극 및 복수의 퓨즈들과 연결되는 제1버스바; 일측은 상기 고속충전 단자와 제1버스바 사이에 위치하는 릴레이에 연결되고 타측은 상기 고속충전 단자의 양극에 연결되는 제2버스바; 상기 고속충전 단자의 음극 및 상기 PCU 연결단자의 음극에 연결되는 제3버스바; 및 상기 PCU 연결단자의 음극 및 BDU 연결단자의 음극에 연결되는 제4버스바;를 포함하여 이루어져서, 상기 고속충전 단자를 통해 고속충전의 경우 상기 PCU 연결단자에 접속되는 PCU 및 상기 BDU 연결단자에 전기적으로 연결되는 배터리가 동시에 충전될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 전력 분배 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차단박스는, 상기 복수의 퓨즈들을 각각 분리된 상태로 설치할 수 있게 하는 복수의 설치홈부들을 포함하여 이루어지고,
    상기 각 설치홈부는, 상기 상측 공간에 설치된 복수의 퓨즈들과 상기 하측 공간에 설치된 복수의 릴레이들 간의 전기적 소통을 위한 소통구멍을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차용 전력 분배 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는, 상기 차단박스와의 결합을 위해 그 차단박스의 결합부와 대응되는 위치에 마련된 복수의 체결 플랜지부들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차용 전력 분배 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는, 상기 릴레이들을 분리 수용할 수 있게 하는 복수의 수용홈부들을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차용 전력 분배 장치.
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