KR20110061057A - 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그 - Google Patents

하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고전압 배터리의 대전류가 인가된 후 인터락핀과 BMS의 연결을 차단하여 대전류의 흐름을 차단함으로써 외부커넥터 탈거시 아크발생을 방지할 수 있는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그를 제공하는 그 목적이 있다.
본 발명은 외부커넥터 탈거시 아크발생을 방지하는 인터락 기능을 수행하기 위해,
로커가 쐐기형상의 누름부를 포함하고, 상기 로커가 일방향으로 회전하면서 누름부가 인터락하우징을 눌러서 인터락핀이 돌출부의 하방향으로 돌출되고, 상기 로커가 반대방향으로 회전하면서 인터락하우징을 눌렀던 누름부의 압력이 해제되어 제1스프링의 탄성력에 의해 인터락핀이 돌출부의 상방향으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기 로커는 커버의 저면에 형성된 돌기부에 의해 회전되고, 로커의 누름부와 인터락하우징의 락킹 또는 언락킹 상태는 제2스프링에 의해 탄성지지되는 부싱에 의해 유지되는 것을 특징으로 한다.
인터락, 스프링, 인터락핀, 인터락하우징, 안전플러그

Description

하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그{High voltage power source isolation safety plug for hybrid electric vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커넥터 탈거시 아크발생을 방지할 수 있는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에는 전류를 발생시키고 발생된 전류를 배터리에 저장하고 저장된 전류를 이용하여 램프, 라디오 등의 기타 전자장치를 사용한다.
특히, 고전압을 사용하는 전기 자동차, 연료전지 자동차 및 두 가지 이상의 동력원을 활용한 하이브리드 차량의 경우 고전압 배터리 및 모터 등 기존 차량의 운전 전압과는 상대적으로 높은 전압을 사용한다.
이때, 금속의 경우 재질마다 차이가 있지만 약 9V이상에서 스파크 및 스파크가 지속적으로 이어지는 아크(스파크) 등이 발생할 수 있다.
이와 같은 아크의 경우는 기계적 접점이 해제 될 때 많이 발생하며 이는 차 량 상태에서 전원이 인가된 상태에서 커넥터를 분리하는 경우에 아크가 발생할 수 있다.
따라서, 단자 및 커넥터의 탈거되면 아크가 발생하여 크게는 화재가 발생되거나, 작게는 부품 및 시스템의 소손이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 커넥터의 탈거시 어느 한쪽의 커넥터에는 고전압이 인가되고 있는 상태이기 때문에 감전사고 발생의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 로커를 한번의 회전시킴에 따라 커넥터간에 이중 결합 및 인터락 기능을 구현함으로써, 종래의 커넥터 탈거시 아크 발생을 방지하여 안전성 및 작업성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 고전압 배터리의 대전류가 흐르기 전에 인터락핀을 BMS와 연결한 후 상기 대전류가 전장부품으로 흐르게 하고, 고전압 배터리의 대전류가 인가된 후 외부커넥터를 탈거하기 전에 인터락핀과 BMS의 연결을 차단하여 대전류의 흐름을 차단함으로써 외부커넥터 탈거시 아크발생을 방지하는 인터락 기능을 구현하기 위해,
인터락핀이 피메일하우징의 저면에 형성된 돌출부의 내부에 장착되고, 상기 인터락핀이 부착되며 제2스프링에 의해 탄성지지되는 인터락하우징이 로커의 일방향 회전에 의해 하강하여 인터락핀이 돌출부의 하부로 돌출되어 BMS와 연결되고, 로커의 타방향 회전에 의해 상승하여 인터락핀이 돌출부의 상부로 삽입되어 BMS와 분리됨으로써, 상기 인터락 기능을 수행할 수 있는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그를 제공한다.
상기 로커는 쐐기형상의 누름부를 포함하고, 상기 로커가 일방향으로 회전하 면서 누름부가 인터락하우징을 눌러서 인터락핀이 돌출부의 하방향으로 돌출되고, 상기 로커가 반대방향으로 회전하면서 인터락하우징을 눌렀던 누름부의 압력이 해제되어 인터락핀이 돌출부의 상방향으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기 로커는 커버의 저면에 형성된 돌기부에 의해 회전되고, 로커의 누름부와 인터락하우징의 락킹 또는 언락킹 상태는 제2스프링에 의해 탄성지지되는 부싱에 의해 유지되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그의 장점을 설명하면 다음과 같다.
1. 로커의 회전방향에 따라 인터락하우징이 승하강운동을 하면서 인터락핀이 인터락기능을 수행함으로써, 고전압배터리에서 전원이 인가된 상태에서 외부커넥터를 탈거할 때 인터락핀이 미리 전류흐름을 차단하여 아크발생을 방지할 수 있다.
2. 커버가 한번 회전함으로 돌출부를 통해 로커에 회전력이 전달됨으로써, 로커를 회전시킬 뿐만 아니라 제2스프링과 부싱에 의해 로커의 누름부와 인터락하우징의 락 및 언락상태를 고정시킬 수 있다.
3. 따라서, 로커의 한번 회전으로 인터락핀의 언락킹 또는 락킹이 가능하여 작업성 및 안정성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그의 사시도이고, 도 2는 도 1의 저면사시도이고, 도 3은 도 1의 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 분해사시도이고, 도 5는 도 3에서 메일하우징의 내부를 보여주는 사시도이다.
본 발명은 메일하우징(30)(female housing), 로커(40)(locker), 인터락 핀(interlock pin), 인터락하우징(54), 메일하우징(30), 부싱(14), 제1스프링(13), 퓨즈(20), 시일(53) 및 커버(10) 등을 포함한다.
상기 커버(10)는 메일하우징(30)의 내부에 포함된 내용물들을 보호하고, 커버(10)의 상면에 손잡이홈이 오목하게 형성되어 있고, 손잡이홈 사이에는 그립부(11)가 형성되어 손으로 잡고 돌릴 수 있는 구조로 되어 있다.
상기 커버(10)의 저면에는 한쌍의 돌기부(12)가 형성되어 있고, 상기 돌기부(12)의 단부는 로커(40)와 결합되어, 그립부(11)를 잡고 커버(10)를 회전시킬 때 로커(40)가 돌기부(12)를 통해 회전되도록 되어 있다.
또한, 상기 커버(10)의 테두리면에는 시일(53)이 삽입되어 메일하우징(30)과 커버(10) 사이의 기밀을 유지하는 역할을 한다.
상기 돌기부(12)에는 제1스프링(13) 및 부싱(14)이 삽입되고, 부싱(14)은 제1스프링(13)에 의해 돌기부(12)를 따라 상하방향으로 이동가능하게 지지된다.
이때, 상기 돌기부(12)는 부싱(14) 및 제1스프링(13)을 지지하면서 회전시켜주는 역할을 한다.
상기 메일하우징(30)은 가장 바깥쪽에 배치되고, 메일하우징(30)의 상단부가 커버(10)에 의해 개폐되며, 내부에 메일하우징(30)이 삽입되어 있다.
상기 메일하우징(30)의 내부 바닥면에 퓨즈(20)장착돌출편이 상방향으로 돌출형성되어, 퓨즈(20)가 퓨즈장착돌출편에 의해 지지된다.
상기 퓨즈(20)의 양단부에는 격자형태의 연결단자(21)가 부착되어 있고, 연결단자(21)에 터미널(22)이 연결된다.
상기 메일하우징(30)의 저면에는 가이드홀(33)이 형성되어, 상기 가이드홀(33)을 따라 돌기부(12)가 회전된다.
상기 메일하우징(30)의 저면에는 가이드돌기(34)가 가이드홀(33)을 따라 형성되어, 부시의 회전운동을 유도하고, 상기 가이드돌기(34)의 양단에는 언락홈(35a)과 락홈(35b)이 각각 형성되고, 부시가 제1스프링(13)의 탄성력에 의해 언락홈(35a)과 락홈(35b)에 삽입됨으로써 로커(40)의 위치를 구속한다.
상기 메일하우징(30)에는 터미널삽입부(31)가 저면에서 상방향으로 형성되어 있고, 상기 터미널삽입부(31)의 상단부에는 관통홀이 형성되어 있으며, 외부커넥터(60)와 연결되는 터미널(22)이 터미널삽입부(31)에 삽입되어 관통홀을 통해 퓨즈(20)의 연결단자(21)에 체결되어 통전된다.
이때, 상기 터미널(22)은 원형의 터미널(22)이 사용된다.
또한, 상기 메일하우징(30)의 저면에는 터미널삽입부(31)와 별개로 시핑홀(32)(shipping hole)이 형성되어 있고, 시핑홀(32)을 통해 터미널(22)이 삽입될 수 있다.
상기 시핑홀(32)은 선적 및 수출시 터미널(22)이 삽입되는 곳으로서, 시핑홀(32)에 터미널(22)을 삽입시 시핑홀(32)의 안쪽에 단자가 없으므로 터미널(22)에 전류가 흐르지 못하도록 보관된다.
상기 로커(40)는 인터락하우징(54)을 상하운동시켜 인터락핀(55)의 접점을 단속하는 역할을 하고, 로커(40)의 양단부가 커버(10)의 돌기부(12)에 볼트체결되어 커버(10)가 회전하면서 돌기부(12)와 함께 가이드홀(33)을 따라 회전된다.
상기 로커(40)는 원호형태의 가이드홀(33)을 따라 움직이므로, 일정각도 범위에서 회전가능하고, 로커(40)의 중심부에서 한쪽으로 치우친 부분에 쐐기형태의 누름부(41)가 형성되어 인터락하우징(54)을 밀어올려주는 역할을 한다.
상기 메일하우징(30)의 저면에는 돌출부(51)가 형성되고, 돌출부(51)의 내부에 제2스프링(56)이 삽입 설치되고, 인터락하우징(54)이 상기 제2스프링(56)에 의해 탄성지지되어 상하방향으로 운동가능하도록 장착되어 있다.
상기 인터락하우징(54)의 저면에는 인터락핀(55)이 부착되어 인터락 기능을 수행한다.
상기 인터락핀(55)은 인터락하우징(54)의 상하움직임에 의해 배터리관리시스템(70)(BMS/Battery Management System)의 와이어하네스와 전기적으로 온/오프되어, 고전압 배터리에서 메인 전원이 인가되기 전에 인터락핀(55)이 먼저 BMS(70)와 연결되어 전류가 흐르도록 한 후 메인 전원이 인가되고, 고전압 배터리에 전압이 인가된 상태에서 커넥터를 탈거하기 전에 인터락핀(55)이 BMS(70)와 분리되어 전류의 흐름을 차단한 후 커넥터를 탈거함으로써, 커넥터 탈거시 아크발생을 방지하는 역할을 한다.
상기 메일하우징(30)에는 커넥터삽입부가 저면에서 상방향으로 오목하게 형성되어, 외부커넥터(60)가 커넥터삽입부에 삽입되고, 외부커넥터(60)는 퓨즈(20)에 연결된 터미널(22)과 결합되어 통전된다.
상기 메일하우징(30)의 내부 원주면에는 오조립방지용 키(52)가 형성되고, 메일하우징(30)의 외주면에는 오조립방지용 키홈(36)이 형성되어, 상기 오조립방지용 키(52)가 오조립방지용 키홈(36)에 삽입됨에 따라 메일하우징(30)에 메일하우징(30)에 오조립되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 전원차단 안전장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
도 6은 도 1의 저면도이고, 도 7은 도 6의 A-A 단면도이고, 도 8은 도 7의 X부의 작동상태도이고, 도 9는 도 6의 B-B 단면도이고, 도 10은 도 9에서 로커와 인터락하우징의 작동상태도이다.
먼저 커버(10)의 상면에 형성된 그립부(11)를 손으로 잡고 시계반대방향으로 회전시켜 언락에서 락 상태로 만든다.
상기 커버(10)의 그립부(11)가 언락에서 락상태로 되면 커버(10)의 하면에 형성된 돌기부(12)가 가이드홀(33)을 따라 회전하고, 돌기부(12)에 의해 지지되는 부싱(14)이 함께 회전한다.
이때, 상기 언락홈(35a)에 삽입되어 있는 부싱(14)이 언락홈(35a)에서 빠져나오면서 상승하고, 부싱(14)을 탄성지지하고 있던 제1스프링(13)이 압축된 상태에 서 부싱(14)이 가이드돌기(34)를 따라 회전하게 된다.
계속해서, 상기 돌기부(12)가 락홈(35b)에 삽입되면 부싱(14)이 제1스프링(13)의 탄성력에 의해 락홈(35b)에 삽입되어 락킹된다.
한편, 인터락하우징(54)의 작동상태를 살펴보면, 커버(10)의 그립부(11)가 언락에서 락상태로 되면 메일하우징(30)의 하면에서 돌출되어 있던 인터락하우징(54)이 돌출부(51)의 안쪽으로 삽입되면서 인터락핀(55)이 돌출부(51) 바깥으로 돌출된다.
보다 상세하게는, 커버(10)의 그립부(11)가 언락에서 락상태로 회전하면서 돌기부(12)가 회전하고, 돌기부(12)와 연결된 로커(40)가 회전하게 되며, 로커(40)의 누름부(41)가 회전하면서 반구형태의 인터락하우징(54)을 누름에 따라 인터락하우징(54)이 돌출부(51) 안쪽으로 삽입된다.
이때, 상기 인터락하우징(54)을 지지하고 있던 제2스프링(56)이 압축되고, 인터락하우징(54)의 하부에 부착된 인터락핀(55)이 돌출부(51) 바깥쪽으로 돌출되어 BMS(70)의 하네스와 전기적으로 연결되어 전류가 흐르게 한다.
반대로, 커버(10)의 그립부(11)를 시계방향으로 회전시키면, 돌기부(12)가 회전하면서 부싱(14)이 락홈(35b)에서 빠져나오고, 부싱(14)이 상승하면서 제1스프링(13)이 압축된다.
계속해서 부싱(14)은 돌기부(12)에 의해 가이드돌기(34)를 따라 회전하다가 제1스프링(13)의 탄성력에 의해 언락홈(35a)에 삽입되어 로킹된다.
그리고, 상기 돌기부(12)가 락에서 언락상태로 회전하면, 돌기부(12)와 연결 된 로커(40)가 회전하고, 로커(40)의 누름부(41)에 의해 눌려 있던 인터락하우징(54)이 로킹해제되면서 제2스프링(56)의 탄성력에 의해 돌출부(51) 위로 돌출되고, 인터락하우징(54)에 부착된 인터락핀(55)이 다시 돌출부(51) 안쪽으로 삽입되어 BMS(70)의 하네스와 전기적으로 분리됨으로써, 전류의 흐름을 차단하여 피메일하우징(50)에서 외부커넥터(60)를 탈거하더라도 아크가 발생하지 않게 된다.
여기서, 상기 로커(40)가 언락상태인 경우 인터락핀(55)이 BMS(70)와 오프됨에 따라 BMS(70)의 전류신호가 차단되고, 상기 로커(40)가 락상태인 경우에는 인터락핀(55)이 BMS(70)와 온됨에 따라 BMS(70)의 전류신호가 연결된다.
이와 같은 작동상태에 의하면, 커버(10)의 그립부(11)를 한번 회전시켜 언락에서 락 상태로 조작됨에 따라, 부싱(14)과 로커(40)가 동시에 회전하면서 부싱(14)이 제1스프링(13)의 탄성력에 의해 락홈(35b)에 삽입되어 로커(40)를 락상태로 고정하고, 로커(40)가 인터락하우징(54)을 통해 인터락핀(55)을 누름에 따라 인터락핀(55)이 BMS(70)와 연결되게 하여 전류가 흐를 수 있도록 한다.
상기 커버(10)의 그립부(11)를 반대로 한번 회전시키면 락에서 언락상태로 조작됨에 따라, 부싱(14)과 로커(40)가 동시에 회전하면서 부싱(14)이 제1스프링(13)에 의해 락홈(35b)에서 빠져나와 언락홈(35a)으로 삽입되어 로커(40)를 언락상태로 고정하고, 로커(40)가 인터락하우징(54)을 통해 인터락핀(55)을 해제시킴에 따라 인터락핀(55)이 BMS(70)와 분리되어 전류가 흐름지 못하게 하고 외부커넥터(60)를 이탈시킬때 아크가 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전플러그의 사시도
도 2는 도 1의 저면사시도
도 3은 도 1의 분해사시도
도 4는 도 2의 분해사시도
도 5는 도 3에서 메일하우징의 내부를 보여주는 사시도
도 6은 도 1의 저면도
도 7은 도 6의 A-A 단면도
도 8은 도 7의 X부의 작동상태도
도 9는 도 6의 B-B 단면도
도 10은 도 9에서 로커와 인터락하우징의 작동상태도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 커버 11 : 그립부
12 : 돌기부 13 : 제1스프링
14 : 부싱 20 : 퓨즈
21 : 연결단자 22 : 터미널
30 : 메일하우징 31 : 터미널삽입부
32 : 시핑홀 33 : 가이드홀
34 : 가이드돌기 35a : 언락홈
35b : 락홈 36 : 오조립방지용 키홈
40 : 로커 41 : 누름부
50 : 피메일하우징 51 : 돌출부
52 : 오조립방지용 키 53 : 시일
54 : 인터락하우징 55 : 인터락핀
56 : 제2스프링 60 : 외부커넥터
70 : 배터리관리시스템(BMS)

Claims (5)

  1. 바닥면에 가이드홀(33)이 형성된 메일하우징(30);
    상기 메일하우징(30)이 삽입되는 피메일하우징(50);
    상기 가이드홀(33)을 따라 회전되도록 하면에 돌기부(12)가 형성된 커버(10);
    상기 돌기부(12)와 연결되어, 상기 가이드홀(33)을 따라 회전하는 로커(40); 및
    인터락핀(55)이 부착되며, 상기 로커(40)의 회전방향에 따라 승하강운동되면서 여 인터락핀(55)과 배터리관리시스템(70)의 전류 흐름을 단속하여 외부커넥터(60) 탈거시 아크발생을 방지하는 인터락하우징(54);
    를 포함하는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 커버(10)는 돌기부(12)에 삽입된 제1스프링(13)과, 상기 제1스프링(13)에 의해 상하방향으로 이동가능하게 지지되어 로커(40)를 고정시켜주는 부싱(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 메일하우징(30)은 바닥면에 가이드홀(33)을 따라 형성되어 돌기부(12)에 삽입된 부싱(14)의 회전운동을 가이드하는 가이드돌기(34)와, 상기 부싱(14)이 삽입 및 고정되도록 가이드홀(33)의 일단부 주변에 형성된 언락홈(35a)과, 상기 부싱(14)이 삽입 및 고정되도록 가이드홀(33)의 타단부 주변에 형성된 락홈(35b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 피메일하우징(50)은 저면에 형성된 돌출부(51);
    상기 돌출부(51)의 내부에 설치된 제2스프링(56);
    상기 제2스프링(56)에 의해 지지되고, 로커(40)에 형성된 누름부(41)에 의해 가압됨에 따라 돌출부(51)에서 상하방향으로 운동하여 돌출 및 삽입되는 인터락하우징(54); 및
    상기 인터락하우징(54)에 의해 돌출부(51)의 관통홀을 통해 삽입 및 돌출되어 배터리관리시스템(70)과 온오프되는 인터락핀(55)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 로커(40)는 쐐기형 단면을 가짐에 따라 회전시 인터락하우징(54)을 눌러주는 누름부(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 고전압 전원차단 안전장치.
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