KR102460150B1 - 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치 - Google Patents

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Abstract

고전압 정션박스의 A/S를 위해 고전압 정션박스의 커버를 분리하면 인터락을 강제로 개회로시켜 고전압을 자동으로 차단하여 안전사고를 예방할 수 있도록 한 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치에 관한 것으로서, 고전압 배터리 팩으로부터 공급되는 전압을 전장 부품에 공급해주는 복수의 커넥터가 연결되는 전원 라인의 임의 위치에 개재되어, 고전압 정션박스의 커버 체결 또는 탈거 상태를 감지하고, 감지 결과에 따라 인터락을 폐회로 또는 개회로로 형성하는 정션박스 커버 감지부를 구비시켜, 스위치를 이용하여 고전압 정션박스의 인터락 개/폐회로를 구현한다.

Description

스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치{Interlock device of high voltage junction box using switch}
본 발명은 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치에 관한 것으로, 특히 고전압 정션박스의 A/S를 위해 고전압 정션박스의 커버를 분리하면 인터락을 강제로 개회로시켜 고전압을 자동으로 차단하여 안전사고를 예방할 수 있도록 한 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치에 관한 것이다.
자동차는 전기에 의해 작동하는 다수의 전장 부품들을 포함하고 있으며, 이들 부품들에 전원을 안정적으로 공급하고 분배하기 위하여 일반적으로 많은 수의 퓨즈와 릴레이가 장착된다.
복수의 퓨즈와 릴레이를 분산시켜 배치하면 구조가 복잡해지고 제어가 어려우므로, 자동차에는 이러한 퓨즈 및 릴레이를 하나의 박스에 모아서 배치하고 있으며, 이를 정션 박스(junction box)라 한다.
예컨대, 정션박스는 연료 탱크, 엔진, 에어컨, 등화장치, 경고 표시장치 등에 차량 전장 부품들의 과전류 및 과부하가 발생하는 것을 방지하기 위한 보호 장치로서 퓨즈, 릴레이, 다이오드 등을 포함하여 누전 및 전기적인 합선에 의한 화재로부터 배선 및 차량을 보호한다. 또한, 정션박스는 램프, 전동 팬, 전원모드 등과 같은 회로를 구성하여 관련된 전장품을 컨트롤할 수 있도록 한다.
한편, 최근 들어 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 친환경 차량이 많이 판매되고 있으며, 이 자동차들은 내부에서 사용되는 전기가 종래 가솔린이나 디젤 등의 엔진 구동 차량보다 많기 때문에 고전압을 사용한다. 즉, 고전압을 사용하는 전기 차량, 연료전지 차량 및 두 가지 이상의 동력원을 활용한 하이브리드 차량의 경우, 고전압 배터리 및 모터 등 기존 가솔린이나 디젤 차량의 운전 전압보다 상대적으로 높은 전압을 사용할 수 밖에 없다.
이와 같이 차량이 점점 전장화되고 고전압을 사용함에 따라, 전원공급원(예컨대, 배터리)과 부하(예컨대, 차량용 제어부인 MCU) 사이에서 전원 분배 및 공급되는 전원을 제어하는 정션박스의 주위 관리가 중요시 되고 있다.
또한, 이러한 고전압 하에서는 전원이 인가된 상태에서 퓨즈 및 릴레이 등을 탈거하면 아크에 의한 부품 소손 및 인체 부상이 발생할 우려가 있다.
따라서 정션박스의 내부 부품을 A/S할 경우, 고전압을 차단하기 위한 고전압 커넥터인 MSD(Manual Service Disconnector)를 먼저 탈거하여 고전압을 차단하고, 정션박스의 내부 부품(퓨즈, 릴레이 등)을 교체해야 한다.
여기서 고전압 커넥터인 MSD의 분리를 감지하기 위해서 일반적으로 인터락 회로를 사용하고 있다. 이러한 인터락 회로는 커넥터 체결 시에는 폐회로를 구성하고, 탈거/분리 시에는 개회로를 형성하여, 고전압을 차단하여, 고전압으로 인한 사고를 에방하는 역할을 한다.
고전압 정션박스의 내부 부품의 A/S를 위해 주지한 바와 같이 MSD를 먼저 탈거해야 하는 데, 만약 사용자가 MSD를 탈거한 것으로 오인하고 고전압 정션박스의 퓨즈/릴레이 등을 교체하기 위해 부품에 접촉을 하면, 고전압으로 인해 인체가 손상되는 사고가 발생한다.
따라서 상기와 같이 MSD 탈거 오인으로 인한 사고도 예방할 수 있는 노력이 필요하다.
한편, 하기의 <특허문헌 1> 및 <특허문헌 2> 에는 전기 자동차 등에 적용된 정션박스에 대해 종래에 제안된 기술이 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 다수개의 디바이스가 장착되는 디바이스 장착부 일측에 인라인 커넥터 또는 릴레이 블록이 장착되는 멀티 장착부가 형성된 상부바디를 포함하며, 신차량 개발 시 범용성이 높은 정션 블록을 제공하여, 설계 공수가 줄어들어 신차량 제작 기간이 단축되는 효과를 제공한다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 인터락 스위칭 회로부를 갖는 메인바디, 상기 인터락 스위칭 회로부를 개폐하는 버스 바를 내부에 포함하여 상기 메인바디와 결합 시에는 상기 버스 바가 인터락 스위칭 회로부를 폐쇄하고, 상기 메인바디와 해체 시에는 상기 버스 바가 인터락 스위칭 회로부를 개방하도록 하는 어퍼커버를 포함하는 정션 블록을 제공한다. 이러한 정션 블록에 의하면 고전압을 사용하는 차량에서, 메인바디로부터 어퍼커버의 분리 시 전원이 자동 차단되도록 하여 안전사고를 방지한다.
그러나 이러한 종래기술은 커버에 별도로 버스 바(Bus bar)를 설치해야 하는 복잡함이 있으며, 이러한 버스 바 설치로 인해 작업 공수가 증가하는 단점도 유발하고, 추가적인 원가 발생과 중량 증가로 인해 메인 바디에 있는 구성 부품의 크기도 상태적으로 커져 비효율적인 문제가 있다.
대한민국 등록특허 등록번호 10-2119650(2020.06.01. 등록)(정션 블록) 대한민국 공개특허 10-2019-0057883(2019.05.29. 공개)(정션 블록)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 차량에서 MSD 탈거 오인으로 인해 발생하는 전기사고 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 고전압 정션박스의 A/S를 위해 고전압 정션박스의 커버를 분리하면 인터락을 강제로 개회로시켜 고전압을 자동으로 차단하여 안전사고를 예방할 수 있도록 한 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 스위치만을 적용하여 고전압 정션 박스의 커버 분리 시 자동으로 인터락을 강제로 개회로시켜 고전압을 차단할 수 있도록 함으로써, 고전압 정션박스의 중량 증가와 크기를 증가하지 않으면서도 고전압 정션박스의 고전압으로 인한 사고를 예방할 수 있도록 한 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치"는,
고전압 배터리 팩으로부터 공급되는 전압을 전장 부품에 공급해주는 복수의 커넥터가 연결되는 전원 라인의 임의 위치에 개재되어, 고전압 정션박스의 커버 체결 또는 탈거 상태를 감지하고, 감지 결과에 따라 인터락을 폐회로 또는 개회로로 형성하는 정션박스 커버 감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 정션박스 커버 감지부는,
고전압 정션박스의 커버 체결 시 스위치 접점이 접속되어 인터락을 폐회로로 형성하고, 상기 고전압 정션박스의 커버 탈거 시 상기 스위치 접점이 단락되어 자동으로 인터락을 개회로로 형성하여 전기사고를 방지하는 인터락 커버 스위치로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기에서 정션박스 커버 감지부는,
상기 고전압 배터리 팩으로부터 공급된 저전압을 공급해주는 저전압 커넥터(LV 커넥터)와 인터락 회로를 구성하는 첫 번째 커넥터인 MCU 커넥터의 사이에 개재된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 고전압 정션박스의 A/S를 위해 고전압 정션박스의 커버를 분리하면 인터락을 강제로 개회로시켜 고전압을 자동으로 차단함으로써, 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 간단한 접촉 스위치만을 적용하여 고전압 정션 박스의 커버 분리 시 자동으로 인터락을 강제로 개회로시켜 고전압을 차단할 수 있도록 함으로써, 고전압 정션박스의 중량 증가와 크기를 증가하지 않으면서도 고전압 정션박스의 고전압으로 인한 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치의 회로도,
도 2a는 본 발명에 따른 스위치를 이용한 인터락장치가 적용된 고전압 정션박스의 외관도,
도 2b는 본 발명에 따른 스위치를 이용한 인터락장치가 적용된 고전압 정션박스의 내부 구성도,
도 3a는 본 발명에 따른 정션박스 커버 감지부의 구조도,
도 3b는 본 발명에서 고전압 정션박스의 커버가 체결된 상태에서의 정션박스 커버 감지부의 동작 상태도,
도 3c는 도3b의 "A"부분 확대도로서 고전압 정션박스의 커버가 탈거된 상태에서의 정션박스 커버 감지부의 동작 상태도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치의 회로도이고, 도 2a는 본 발명에 따른 스위치를 이용한 인터락장치가 적용된 고전압 정션박스의 외관도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 스위치를 이용한 인터락장치가 적용된 고전압 정션박스의 내부 구성도이다.
이에 도시된 바와 같이, 차량에 장착된 전장 부품에 전원을 공급해주는 고전압 배터리 팩(100)과 차량에 구비된 전장 부품에 전원을 공급해주는 복수의 커넥터와 퓨즈 및 릴레이 등이 구비된 고전압 정션박스(10)가 상호 전기적으로 연결된다.
고전압 정션박스(10)의 내부에는 상기 고전압 배터리 팩(100)과 전기적으로 직접 연결되는 LV 커넥터(210), 상기 LV 커넥터(210)와 연결되어, 상기 LV 커넥터(210)로부터 공급되는 전원을 충전 전원으로 공급해주는 DC 충전 커넥터(220)가 구비된다.
아울러 상기 LV 커넥터(210)에는 직렬로 MCU에 전압을 공급해주는 MCU 커넥터(240), 고전압 배터리에 충전 전원을 공급해주는 고전압 배터리 커넥터(250), E-Comp.에 전원을 공급해주는 E-Comp 커넥터(260), 캐빈 히터에 전원을 공급해주는 캐빈 히터 커넥터(270)가 연결된다.
여기서 고전압 배터리 팩(100), LV 커넥터(210), MCU 커넥터(240), 고전압 배터리 커넥터(250), E-Comp 커넥터(260), 캐빈 히터 커넥터(270)가 직렬로 연결되어 인터락(Interlock) 회로를 구현한다.
본 발명은 상기와 같이 이루어지는 인터락 회로에서, 고전압 배터리 팩(100)으로부터 공급되는 전압을 전장 부품에 공급해주는 복수의 커넥터가 연결되는 전원 라인의 임의 위치에 개재되어, 고전압 정션박스(10)의 커버(201) 체결 또는 탈거 상태를 감지하고, 감지 결과에 따라 인터락을 폐회로 또는 개회로로 형성하는 정션박스 커버 감지부(230)를 구비한 것이다.
이러한 정션박스 커버 감지부(230)는 고전압 정션박스(10)의 커버(201) 체결 시 스위치 접점(a, b)이 접속되어 인터락을 폐회로로 형성하고, 상기 고전압 정션박스(10)의 커버(201) 탈거 시 상기 스위치 접점(a, b)이 단락되어 자동으로 인터락을 개회로로 형성하여 전기사고를 방지하는 인터락 커버 스위치(231)로 구성될 수 있다. 이러한 인터락 커버 스위치(231)는 통상의 접촉 스위치 등으로 구현될 수 있다.
바람직하게, 상기 정션박스 커버 감지부(230)는 상기 고전압 배터리 팩(100)으로부터 공급된 저전압을 공급해주는 저전압 커넥터(LV 커넥터)(210)와 인터락 회로를 구성하는 첫번째 커넥터인 MCU 커넥터(240)의 사이에 개재될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치의 구체적인 동작을 첨부한 도면 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고전압 정션박스(10)의 커버가 체결된 상태에서, 차량에 장착된 전장 부품에 전원을 공급해주는 고전압 배터리 팩(100)과 차량에 구비된 전장 부품에 전원을 공급해주는 복수의 커넥터와 퓨즈 및 릴레이 등이 구비된 고전압 정션박스(10)가 상호 전기적으로 연결된다.
이후, 고전압 배터리 팩(100)으로부터 공급되는 전압을 전장 부품에 공급해주는 복수의 커넥터가 연결되는 전원 라인의 임의 위치에 개재된 정션박스 커버 감지부(230)에서, 고전압 정션박스(10)의 커버(201) 체결 또는 탈거 상태를 감지하고, 감지 결과에 따라 인터락을 폐회로 또는 개회로로 형성한다.
도 2a는 상기 정션박스 커버 감지부(230)가 내장된 고전압 정션박스(10)의 외관도이다. 고전압 정션박스(10)의 외부에 인터락 스위치가 구비된 것을 화살표와 같은 지시수단(11)을 이용하여 표시해줄 수 있다.
도 2b는 상기 정션박스 커버 감지부(230)가 고전압 정션박스(10)의 내부에 설치된 고전압 정션박스(10)의 내부 구조도이다.
상기 정션박스 커버 감지부(230)는 정션박스(10)의 커버(201) 체결 시 도 3b에 도시한 바와 같이, 인터락 커버 스위치(231)의 접점(a, b)이 접속되어 인터락을 폐회로로 형성한다.
즉, 도 1에서 LV 커넥터(210)와 MCU 커넥터(240) 간의 전압 연결 라인을 연결해주어, 인터락을 폐회로로 형성한다.
만약, 고전압 정션박스(10)의 내부에 구비된 퓨즈나 릴레이 등의 교체를 위해, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 고전압 정션박스(10)의 커버(201)를 탈거하면, 상기 인터락 커버 스위치(231)의 접점(a, b)이 단락되어 자동으로 인터락을 개회로로 형성하여 전기사고를 방지한다.
예컨대, 도 1에서 LV 커넥터(210)와 MCU 커넥터(240) 간의 전압 연결 라인을 차단하여, 자동으로 인터락을 폐회로로 형성한다.
인터락이 폐회로가 되면 고전압 정션박스(10)에 공급되는 고전압이 자동으로 차단되어, 고전압으로 인한 사고를 방지한다.
만약, 고전압 정션박스의 내부 부품을 A/S할 경우, 고전압을 차단하기 위한 고전압 커넥터인 MSD(Manual Service Disconnector)를 먼저 탈거하여 고전압을 차단하고, 고전압 정션박스의 내부 부품(퓨즈, 릴레이 등)을 교체해야 한다.
이와 같이 고전압 정션박스의 내부 부품의 A/S를 위해 주지한 바와 같이 MSD를 먼저 탈거해야 하는 데, 만약 사용자가 MSD를 탈거한 것으로 오인하고 고전압 정션박스의 퓨즈/릴레이 등을 교체하기 위해 고전압 정션박스의 내부 부품에 접촉을 하면, 고전압으로 인해 인체가 손상되는 사고가 발생한다.
따라서 본 발명은 MSD의 탈거 여부와는 무관하게, 고전압 정션박스를 탈거만 하면 자동으로 인터락을 개회로로 형성시켜 고전압을 차단하게 되므로, 상기와 같이 MSD 탈거 오인으로 인한 사고를 예방할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
10: 고전압 정션박스 11: 표시수단
100: 고전압 배터리 팩 201: 커버
210: LV 커넥터 220: DC 충전 커넥터
230: 정션박스 커버 감지부 231: 인터락 커버 스위치
240: MCU 커넥터 250: HV 배터리 커넥터
260: E-Comp 커넥터 270: 캐빈 히터 커넥터

Claims (3)

  1. 스위치를 이용하여 고전압 정션박스의 인터락 개/폐회로를 구현하기 위한 장치로서,
    고전압 배터리 팩으로부터 공급되는 전압을 전장 부품에 공급해주는 복수의 커넥터가 연결되는 전원 라인의 임의 위치에 개재되어, 고전압 정션박스의 커버 체결 또는 탈거 상태를 감지하고, 감지 결과에 따라 인터락을 폐회로 또는 개회로로 형성하는 정션박스 커버 감지부;
    상기 고전압 정션박스의 외부에 형성되어 인터락 스위치가 구비된 것을 표시해주는 지시수단을 구비하고,
    상기 정션박스 커버 감지부는,
    고전압 정션박스의 커버 체결 시 스위치 접점이 접속되어 인터락을 폐회로로 형성하고, 상기 고전압 정션박스의 커버 탈거 시 상기 스위치 접점이 단락되어 자동으로 인터락을 개회로로 형성하여 전기사고를 방지하는 인터락 커버 스위치로 구성되며,
    상기 정션박스 커버 감지부는,
    상기 고전압 배터리 팩으로부터 공급된 전압을 공급해주는 저전압 커넥터(LV 커넥터)와 인터락 회로를 구성하는 첫 번째 커넥터인 MCU 커넥터의 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 스위치를 이용한 고전압 정션박스의 인터락장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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