KR20130008288A - 하이브리드 자동차용 전원연결박스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 하이브리드 차량용 전원연결박스는 일측에 배터리가 연결되고, 타측에 인버터가 연결되는 버스바가 설치된 제1,2메인릴레이가 본체의 일측에 설치되며, 상기 제1메인 릴레이와 연결된 상기 버스바와 사이에 프리차지 릴레이를 구비하여 상기 인버터로 일정한 전류를 공급하도록 하는 전류공급부 및 상기 본체의 타측에 상기 인버터로 전류를 입출시키는 상기 제1,2메인 릴레이와 프리차지 릴레이가 작동되도록 작동 전원을 공급하기 위하여 각 릴레이와 연결되는 리드선들이 설치되어 각 릴레이로 전원을 공급하는 리드선 설치부가 포함된 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명은 본체의 일측에 각종 릴레이가 설치되고, 본체의 타측에 각 릴레이와 연결되어 각 릴레이들을 구동시키기 위한 작동전원을 공급하는 리드선들이 설치됨에 따라 리드선들끼리 꼬이거나 마찰되면서 손상되는 것을 방지할 수 있고, 각 리드선들이 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판의 단자연결구에 각각 삽입되어 설치됨에 따라 각 리드선들과 인쇄회로기판을 분리시키거나 연결시키기가 간단한 효과가 있다.

Description

하이브리드 자동차용 전원연결박스 { Power connection box for hybrid car }
본 발명은 전원연결박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량에 설치되어 대전류를 공급받아 차량의 내부를 전달하되, 보다 각 부품들과 부품들을 연결하는 다수의 리드선들이 간단하고 안전하게 연결되거나 분리될 수 있도록 유지보수가 용이하게 형성된 하이브리드 자동차용 전원연결박스에 관한 것이다.
하이브리드 자동차는 구동원으로서 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 형태의 자동차로서, 차체의 무게를 획기적으로 줄여 공기의 저항을 최소화하여 기존의 차량에 비해서 연비를 증대시키고 유해가스의 배출량을 획기적으로 줄이는 차세대 자동차를 의미한다.
상세하게 설명하면, 하이브리드 자동차는 통상적으로 종래의 내연기관과 배터리로 구동되는 모터를 동시에 사용하도록 구현되는데, 여기서 배터리는 내연 기관의 구동에 의해 발생되는 에너지 또는 브레이킹 시에 소실되는 에너지를 이용하여 재충전되며 이를 자동차의 구동에 재사용하도록 하도록 이루어진다.
이에, 하이브리드 자동차는 내연기관을 단독으로 사용하는 일반적인 자동차에 비해서 고연비의 특성을 가질 수 있고, 점점 강화되고 있는 탄소배출규제와 고유가 시대에 주목받고 있다.
도 4는 통상적인 하이브리드 자동차의 전원연결박스를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이 엔진(1)과 기계적으로 연결되는 발전기에 의해 충전되는 배터리(5)가 인버터(7)와 접속되도록 이루어지고, 배터리(5)로부터 입력되는 직류 전류가 인버터(7)의 스위칭 동작에 의해 교류 전류로 변환되어 모터(3)로 공급된다.
한편, 인버터(7)와 배터리(5) 사이에는 두 개의 릴레이(2a,2b)가 구비되며, 차량의 키 조작에 따라서 배터리(5)와 인버터(7) 사이의 접속이나 단락이 이루어진다. 보다 상세하게는 배터리(5)와 인버터(7) 사이에 접속되어 있는 파워 릴레이 어셈블리에 프리차지 저항(4)이 직렬로 접속되는 프리차지 릴레이(4a)가 형성되어 메인 릴레이(2a,2b)와 연결된다.
이러한 구성에 의하여 차량의 운전시에는 메인 릴레이(2a,2b)가 접속된 상태가 되고, 프리차지 릴레이(4a)가 차단되므로 배터리(5)의 전력이 인버터(7)로 인가된다.
차량의 운행이 중단되어 차량의 키가 오프(OFF) 조작되면 메인 릴레이(2a,2b)가 차단된다. 그러면, 비주행시에는 배터리(5)와 인버터(7)의 접속이 차단되어 배터리(5)의 전력이 인버터(7)를 통해 모터(3)로 전달되는 것이 방지된다.
여기서, 인버터(7)에는 콘덴서(9)가 병렬로 접속되어 콘덴서(9)에 의해 전압 변동을 억제하여 인버터(7)에 정류된 전류가 입력되도록 하므로 인버터(7)가 안정적으로 작동될 수 있도록 한다.
그 후, 차량을 다시 운행하는 경우 먼저, 프리차지 릴레이(4a)가 접속된다. 그러면, 배터리(5)의 전압이 프리차지 저항(4)에 의해 강하된 상태로 인버터(7)에 인가되어 인버터(7)와 접속된 콘덴서(9)의 충전이 개시된다. 콘덴서(9)의 충전이 충분히 이루어지면, 메인 릴레이(2a,2b)가 접속됨과 동시에 프리차지 릴레이(4a)가 차단되어 배터리(5)의 전력이 인버터(7)에 인가되는 것이다.
즉, 프리차지 저항(4)은 공급되는 고전압의 전력을 급격하게 강하하여 인가할 수 있도록 하여 메인 릴레이(2a,2b)의 전극이 손상되거나 융착되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이러한 구조로 이루어진 전원연결박스에는 전술한 바와 같은 다수의 부품을 포함하고 있고,
메인 릴레이(2a,2b) 및 프리차지 릴레이(4a)를 작동시키기 위하여 각 부품들을 연결하는 리드선이 접속된다.
리드선은 안정적으로 전원을 공급하기 위하여 주변 부품과의 간섭으로부터 안전하게 보호되어야 한다. 그런데, 리드선은 각 부품들로부터 인출됨에 따라 다수의 리드선들이 엉키면서 리드선들끼리 마찰되어 손상되는 문제점이 있다.
또한, 전원연결박스를 유지보수하려고 할 때 다수의 리드선들이 불규칙하게 엉켜 있으므로 리드선들과 주변부품들과의 간섭을 피해 유지보수하기가 어려운 문제점이 있다.
특히, 이러한 리드선들은 각 부품들을 리드선들로부터 분리하여 유지보수한 후 다시 각 부품들과 리드선들을 연결하는 과정이 복잡해지고, 이들을 분리하거나 다시 연결하는 과정에서 리드선들이 손상되어 접속불량이 유발될 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리의 전력을 자동차로 공급하되, 일정한 전압을 갖도록하여 공급하고, 전압을 일정하게 강하하는 각 릴레이를 구동시키는 리드선들이 일측에 별도로 위치되어 착탈이 용이한 하이브리드 자동차용 전원연결박스를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 각 리드선들이 회로패턴을 갖는 인쇄회로기판에 연결되어 간단한 구조로 각 릴레이로 작동전원을 공급하도록 함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 리드선과 인쇄회로기판이 안전하게 연결되거나 분리되도록 함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 프리차지저항의 설치 공간을 절약하도록 함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 각 릴레이로 작동전원을 공급하는 전원을 통해 자동차의 다른 장치를 구동시키도록 함에 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 목적을 달성하기 위한 하이브리드 자동차용 전원연결박스는 일측에 배터리가 연결되고, 타측에 인버터가 연결되는 버스바가 설치된 제1,2메인릴레이가 본체의 일측에 설치되며, 상기 제1메인 릴레이와 연결된 상기 버스바와 사이에 프리차지 릴레이를 구비하여 상기 인버터로 일정한 전류를 공급하도록 하는 전류공급부 및 상기 본체의 타측에 상기 인버터로 전류를 입출시키는 상기 제1,2메인 릴레이와 프리차지 릴레이가 작동되도록 작동 전원을 공급하기 위하여 각 릴레이와 연결되는 리드선들이 설치되어 각 릴레이로 전원을 공급하는 리드선 설치부가 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 리드선 설치부는 일측에 상기 리드선들과 각 릴레이들이 상호 연결되도록 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판과 상기 인쇄회로기판의 일측에 상기 인쇄회로기판의 각 회로패턴들과 상기 메인릴레이를 연결시키도록 상기 리드선들이 착탈되게 형성된 다수의 단자 연결구가 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 단자 연결구는 상기 리드선들과 각각 플러그-인 타입으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄회로기판에는 상부에 상기 프리차지 릴레이와 상기 제1메인릴레이와 상호 연결되는 프리차지저항이 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 인쇄회로기판에는 상기 리드선들로 공급되는 작동전류의 압력을 일정하게 하는 작동전원 릴레이가 설치되고, 일측에 상기 작동전원 릴레이에 의해 일정한 압력이 유지되는 전류를 공급받도록 설치된 장치 커넥터가 더 설치된 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명은 본체의 일측에 각종 릴레이가 설치되고, 본체의 타측에 각 릴레이와 연결되어 각 릴레이들을 구동시키기 위한 작동전원을 공급하는 리드선들이 설치됨에 따라 리드선들끼리 꼬이거나 마찰되면서 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 각 리드선들이 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판의 단자연결구에 각각 삽입되어 설치됨에 따라 각 리드선들과 인쇄회로기판을 분리시키거나 연결시키기가 간단한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 프리차지저항이 인쇄회로기판에 설치됨에 따라 프리차지저항을 설치하기 위한 별도의 공간이 필요하지 아니하므로 공간이 절약되어 작은 크기의 전원연결박스를 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인쇄회로기판에 작동전원의 전압을 일정하게 유지하는 릴레이가 설치됨에 따라 릴레이를 구동하기 위한 전원으로 자동차에 필요한 다른 장치를 구동시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전원연결박스를 분리하여 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전원연결박스의 평면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전원연결박스의 작동전원 공급부를 도시한 도면.
도 4는 종래의 하이브리드 자동차의 전원연결박스를 개략적으로 도시한 도면.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전원연결박스를 분리하여 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전원연결박스의 평면을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전원연결박스의 작동전원 공급부를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 자동차용 전원연결박스는 배터리와 인버터를 연결하도록 설치되어 외부로부터 전원을 공급받아 고전압의 고전류를 하이브리드 자동차로 공급하기 위한 것으로서, 본체(11)의 일측에 배터리에서 공급되는 전원의 전압을 일정하게 하여 인버터로 공급하도록 릴레이들이 포함된 전류공급부(20)와, 본체(11)의 타측에 각 릴레이들을 구동시키도록 작동전원을 공급하도록 각 릴레이들과 연결된 리드선들(21a,23b,25b,27b)이 설치된 리드선 설치부(30)가 설치되고, 본체(11)의 개구를 커버하는 커버(13)가 포함되어 이루어진다.
전류공급부(20)는 일측이 배터리와 연결되고, 타측이 인버터와 연결되도록 본체(11)의 일측에 위치되되, (+)측이 되는 제1메인릴레이(21)와 (-)측이 되는 제2메인릴레이(23)가 포함되고, 제1메인릴레이(21)의 일측에는 배터리의 (+)단자와 연결되는 단자가 구비된 제1버스바(22a)가 설치되고, 제2메인릴레이(23)의 일측에는 배터리의 (-)단자와 연결되는 단자가 구비된 제2버스바(23a)가 설치된다.
또한, 전류공급부(20)에는 제3버스바(22b)에 의해 제1메인릴레이(21)와 연결되는 프리차지 릴레이(25)가 더 포함된다.
프리차지 릴레이(25)는 일측이 제3버스바(22b)와 연결되고, 타측이 후술될 프리차지저항(26)과 연결된다.
그리고, 전류공급부(20)에는 인버터의 (+)극과 (-)극에 각각 연결되는 커넥터(29)가 설치되며, 커넥터(29)의 (+)극은 프리차지 릴레이(25)와 연결된 제3버스바(22b)와 연결되고, (-)극은 제4버스바(24a)와 연결된다.
한편, 프리차지 릴레이(25)의 일측에는 전류센서(27)가 설치된다. 전류센서(27)는 배터리로부터 인가되는 전류를 측정하여 이상유무를 판정하는 역할을 수행하도록 측정된 전류값이 후술될 다수의 프리차지 리드선들을 통해 후술될 인쇄회로기판(31)에 설치된 제어부(40)로 전달된다.
리드선 설치부(30)는 제1,2메인릴레이(21,23)와 프리차지 릴레이(25)를 구동시키도록 작동전원을 공급하는 다수의 리드선들이 꼬이는 것을 방지되도록 설치된 것으로서, 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판(31)과, 인쇄회로기판(31)의 하부에 설치된 리드선 하우징(33)과, 다수의 리드선들이 인쇄회로기판(31)에 연결되도록 인쇄회로기판(31)의 일측에 형성된 다수의 단자 연결구(35)가 포함되어 이루어진다.
인쇄회로기판(31)은 일측에 형성된 단자 연결구(35)에 설치되는 리드선들과 전기적으로 연결되도록 회로패턴이 형성되고, 단자 연결구(35)는 도시되지는 않았으나 리드선의 단부에 설치된 결합구가 삽입되도록 형성되어 각 리드선과 인쇄회로기판(31)이 전기적으로 연결되도록 한다.
즉, 단자 연결구(35)와 각 리드선들의 결합구는 각각 플러그 인(Plug-in) 타입으로 연결되어 리드선들이 손상되지 않으면서 간단하게 단자연결구에 연결되거나 분리된다.
또한, 인쇄회로기판(31)에는 일측에 각 리드선으로 작동전원을 공급하기 위하여 인입되는 전원의 전압을 일정하게 하기 위한 작동전원 릴레이(39)가 설치된다. 여기서, 작동전원 릴레이(39)는 인쇄회로기판(31)과 전기적으로 연결되도록 설치됨에 따라 인쇄회로기판(31)의 회로패턴을 통해 각 리드선과 연결된다.
그리고, 인쇄회로기판(31)에는 도 2에 도시된 바와 같이 프리차지저항(26)이 설치되고, 프리차지저항(26)은 제1메인 릴레이(21)와 프리차지 릴레이(25)와 프리차지 연결단자(21a,25a)에 의해 연결된다.
상세하게 설명하면, 프리차지저항(26)은 차량의 운행이 중단되어 메인 릴레이들이 차단되었다가 다시 차량의 운행이 재개될 때 프리차지 릴레이(25)가 접속되어 프리차지저항(26)에 의해 배터리의 전압이 강하된 상태로 인버터에 인가되어 인버터와 접속된 콘덴서가 충전되도록 하는 것이므로 제1메인 릴레이(21)와 프리차지 릴레이(25)와 연결되도록 각각 프리차지 연결단자(21a,25a)가 각각 설치된다.
이와 같이 인쇄회로기판(31)에 프리차지저항(26)이 설치되면 프리차지저항(26)이 설치될 공간을 별도로 확보하지 아니하여도 되므로 공간이 절약되고, 다른 리드선들과 간섭됨이 없이 프리차지 릴레이(25)와 프리차지저항(26) 사이의 연결이 간단해진다.
그리고, 제1,2메인 릴레이(21,23)와 프리차지 릴레이(25) 및 전류센서(27)는 각각의 리드선(21b,23b,25b,27b)들이 각 단자 결합구(35)들에 삽입되어 인쇄회로기판(31)과 연결되므로 다수의 리드선들끼리 마찰되면서 리드선들이 손상되거나 각 리드선들을 하나 하나 따로 설치하거나 제거하는 번거로움을 방지되고, 리드선들이 인쇄회로기판(31)에 연결되거나 분리되는 것이 용이하여 부품의 교체 등의 작업을 수행하기가 용이하다.
여기서, 인쇄회로기판(31)과 인쇄회로기판(31)에 설치된 리드선 하우징(33)과 리드선 하우징(33)에 설치된 각 부품 즉, 프리차지저항(36) 등은 인쇄회로기판(31)의 회로패턴들과 연결되며, 간단하게 연결되거나 분리되도록 플러그 인(Plug-in)형으로 결합되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3을 참조하면, 작동전원 릴레이(39)는 각 리드선(21b,23b,25b,27b)에 일정한 전압의 전류를 인가함과 동시에, 별도의 장치 커넥터(41)를 통해 자동차에 사용되는 장치를 작동시킬 수 있도록 전원을 인가할 수 있다.
즉, 제1,2메인릴레이(21,23)와 같이 (+)극과 (-)극을 작동전원 릴레이(39)가 설치된 인쇄회로기판(31)에 연결되게 설치된 장치 커넥터(41)를 통해 전원을 공급할 수 있다.
이를테면, 하이브리드 자동차에 사용되는 팬의 경우 자동차의 구동과 같이 고전압이 아니라 비교적 저전압의 전류가 사용되므로 릴레이를 작동시키는 작동전원 릴레이(39)를 통해 공급되는 전원을 장치 커넥터(41)에 연결된 팬에 공급하여 팬을 구동시키는 것이다.
한편, 리드선 하우징(33)에는 인쇄회로기판(31)과 연결된 제어부(40)가 설치된다. 제어부(40)는 전체 전원연결박스의 작동을 제어하기 위한 것으로서, 전류센서(27)와, 전류공급부(20) 및 리드선 설치부(30)의 작동을 제어한다.
즉, 제어부(40)는 전류센서(27)에서 감지된 전류의 이상유무를 전송받아 전원연결박스 전체의 작동을 제어한다.
또한, 전류공급부(20)는 인쇄회로기판(31)에 형성된 회로패턴과 연결되는 리드선(21b,23b,25b,27b)을 통해 제어부(40)와 연결되고, 리드선 설치부(30)는 인쇄회로기판(31)에 작동전압 릴레이(39)가 설치되어 제어부(40)와 연결되므로 제어부(40)에 의해 그 작동이 제어되는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 전원연결박스는 배터리에서 인입되는 전류를 일정한 전압으로 하이브리드 자동차에 공급할 수 있도록 각 릴레이를 구동시키는 릴레이 작동전원을 공급하는 리드선이 인쇄회로기판과 연결됨에 따라 다수의 리드선이 서로 마찰되거나 꼬여 손상되는 것이 방지되며, 각 리드선의 착탈이 간단하고 전체 전원연결박스의 부피가 최소화될 수 있다.
11 : 케이스 13 : 커버
20 : 고전압부 21 : 제1메인릴레이
22a : 제1버스바 22b : 제3버스바
23 : 제2메인릴레이 23a : 제2버스바
24a : 제4버스바 25 : 프리차지 릴레이
26 : 프리차지 저항 27 : 전류센서
29 : 커넥터 30 : 저전압부
31 : 인쇄회로기판 33 : 리드선 하우징
35 : 단자 연결구 39 : 저전압 릴레이
40 : 제어부 41 : 장치커넥터

Claims (5)

  1. 일측에 배터리가 연결되고, 타측에 인버터가 연결되는 버스바가 설치된 제1,2메인릴레이가 본체의 일측에 설치되며, 상기 제1메인 릴레이와 연결된 상기 버스바와 사이에 프리차지 릴레이를 구비하여 상기 인버터로 일정한 전류를 공급하도록 하는 전류공급부; 및
    상기 본체의 타측에 상기 인버터로 전류를 입출시키는 상기 제1,2메인 릴레이와 프리차지 릴레이가 작동되도록 작동 전원을 공급하기 위하여 각 릴레이와 연결되는 리드선들이 설치되어 각 릴레이로 전원을 공급하는 리드선 설치부;가 포함된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 전원연결박스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리드선 설치부는 일측에 상기 리드선들과 각 릴레이들이 상호 연결되도록 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판;과
    상기 인쇄회로기판의 일측에 상기 인쇄회로기판의 각 회로패턴들과 상기 메인릴레이를 연결시키도록 상기 리드선들이 착탈되게 형성된 다수의 단자 연결구;가 포함된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 전원연결박스.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 단자 연결구는 상기 리드선들과 각각 플러그-인 타입으로 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 전원연결박스.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에는 상부에 상기 프리차지 릴레이와 상기 제1메인릴레이와 상호 연결되는 프리차지저항이 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 전원연결박스.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에는 상기 리드선들로 공급되는 작동전류의 압력을 일정하게 하는 작동전원 릴레이가 설치되고,
    일측에 상기 작동전원 릴레이에 의해 일정한 압력이 유지되는 전류를 공급받도록 설치된 장치 커넥터가 더 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 전원연결박스.
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