KR20130010810A - 차량용 고전압 조인트 박스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 고전압 조인트 박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인서트 성형을 통해 버스바를 인너하우징의 내부에 일체화시켜 별도의 고정 작업 없이 고정 및 연결시킴으로써, 조립공수 및 부품수를 절감할 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 조인트 박스를 제공한다.
특히, 복수의 버스바 사이에 퓨즈를 연결함으로써, 허용값 이상의 과전류 및 과전압이 흐를 경우에 끊어져 부품 손상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 인너하우징의 둘레면에 커넥터가 설치되고, 버스바는 커넥터 방식으로 외부 전장품과 연결되어 조인트 박스 내부의 구조를 단순화 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 인너하우징의 커넥터에 인터락 회로를 구성하여 각 커넥터에 외부커넥터를 탈거하는 경우에 대전류의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 고전압 조인트 박스{High voltage joint box for vehicle}
본 발명은 차량용 고전압 조인트 박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조립공수 및 부품수를 절감할 수 있는 차량용 고전압 조인트 박스에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전기/전자 장비 등과 같은 각종 장치들은 배터리 또는 알터네이터로부터 전류를 공급받거나 또는 전자제어유닛(ECU)으로부터 각종 제어신호를 인가받아 작동된다.
이때, 차량의 엔진룸 내부에 조인트 박스가 마련되어 있으며, 조인트 박스는 와이어를 통해 배터리로부터 전류를 공급받아 각종 전기/전자 장치에 전달할 수 있다.
이러한 조인트 박스는 하이브리드 차량에 적용될 경우 고전압 배터리로부터 전원을 필요로 하는 전자 장치에 고전압 전원을 공급한다.
도 1은 종래 기술에 따른 조인트 박스의 내부 구조를 보여주는 그림으로서, 조인트 박스의 하우징 내부에는 다수의 버스바(1)가 분리가능한 형태로 설치되고, 버스바(1)는 차량의 배터리와 연결되어 각종 전기/전자 장치에 전원을 배분하는 역할을 한다.
상기 버스바(1)는 도시한 바와 같이 다수의 볼트(2)에 의해 서로 연결되어 있고, 각 볼트(2)에 연결된 터미널(3)과 전선(4)을 통해 각 전기/전자 부품과 전기적으로 연결됨으로써, 각 부품에 전원을 배분할 수 있다.
그러나, 상기 버스바(1)를 연결하기 위해 다수의 볼트(2)를 버스바(1)에 여러 번 반복해서 체결하여야 하고, 각 볼트(2)와 버스바(1) 간의 쇼트 방지를 위해 하우징 내부에 별도의 절연 사출물을 삽입하여야 하기 때문에, 공정수가 늘어나고 부품수가 증대되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 버스바를 인너하우징의 내부에 인서트 하여 일체화 시킴으로써, 기존의 볼팅 체결과 같은 별도의 고정 작업 없이 버스바를 고정 및 연결할 수 있고, 조립공수 및 부품수를 절감할 수 있는 차량용 고전압 조인트 박스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량용 고전압 조인트 박스는 인서트 성형을 통해 버스바를 인너하우징의 내부에 일체화시켜 별도의 고정 작업 없이 고정 및 연결시킴으로써, 조립공수 및 부품수를 절감할 수 있는 것을 특징으로 한다.
특히, 복수의 버스바 사이에 퓨즈를 연결함으로써, 허용값 이상의 과전류 및 과전압이 흐를 경우에 끊어져 부품 손상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 인너하우징의 둘레면에 커넥터가 설치되고, 버스바는 커넥터 방식으로 외부 전장품과 연결되어 조인트 박스 내부의 구조를 단순화 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 인너하우징의 커넥터에 인터락 회로를 구성하여 각 커넥터에 외부커넥터를 탈거하는 경우에 대전류의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 고전압 조인트 박스의 장점을 설명하면 다음과 같다.
1. 버스바를 인서트 성형에 의해 인너하우징에 일체화시키는 방식으로, 볼팅 체결 등과 같은 별도의 고정 작업 없이 버스바를 인너하우징에 고정 및 연결함으로써, 다수의 볼트 조립 공수를 삭제할 수 있어서 부품 조립 공수 및 부품수의 감소를 통해 제조원가를 절감할 수 있다.
2. 조인트 박스에 인터락 기능을 적용함으로써, 사용자가 외부커넥터를 조인트 박스의 커넥터에 삽입 및 탈거하는 경우 고전압 전원의 대전류를 차단하여 스파크 발생 등을 방지하고, 고전압 전원의 누설로 인한 감전사고의 위험을 미연에 방지할 수 있다.
3. 버스바를 인너하우징의 내부에 인서트 시킴으로써 버스바 간의 절연을 위한 별도의 사출물이 불필요하여 조립공수 및 원가를 절감할 수 있다.
4. 차량의 각 전장품과의 연결을 위해 조인트 박스의 둘레면에 커넥터 방식을 적용함으로써, 인너하우징의 내부에 다수의 볼트로 터미널과 전선을 연결할 필요가 없어서 조인트 박스의 내부 구조를 단순화할 수 있고, 설계자유도를 향상시킬 수 있다.
5. 조인트 박스의 버스바 사이에 퓨즈를 적용함으로써, 버스바를 연결할 뿐만 아니라 허용값 이상의 과전압 또는 과전류가 흐를 경우에 전류를 차단하여 조인트 박스에 연결되는 전장품의 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 차량용 조인트 박스의 내부구조를 보여주는 그림
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 조인트 박스의 외관을 보여주는 사시도
도 3은 도 2의 분해사시도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조인트 박스의 전원 입출력 상태를 보여주는 사시도
도 5는 본 발명에 따른 버스바가 인너하우징에 인서트 되는 상태를 보여주는 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 인터락 회로를 보여주는 평면도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, '당업자'라고 함)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 조인트 박스의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조인트 박스의 전원 입출력 상태를 보여주는 사시도이다.
본 발명은 하우징에 버스바(54)를 일체형으로 인서트 시킴으로써, 별도의 절연을 위한 구조물이 불필요하고, 기존 부품 조립 시 버스바(54) 간 볼팅 공정을 삭제함에 따라 조립공정수 및 조립시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 제조원가를 절감할 수 있는 차량용 고전압 조인트 박스에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 고전압 조인트 박스는 전기자동차, 하이브리드 차량, 연료전지 차량 등 고전압 배터리가 탑재된 차량에 적용함으로써, 고전압배터리로부터 고전압을 필요로 하는 차량의 전장품에 전원을 전달할 수 있다.
상기 차량용 고전압 조인트 박스는 외부 골격을 형성하는 상부커버(50) 및 하부커버(51)와, 상부 및 하부 커버 내부에 설치되는 인너하우징(53)과, 인너하우징(53)의 내부에 일체로 형성되는 버스바(54)와, 인너하우징(53)에 설치되는 퓨즈(55)를 포함한다.
상부커버(50)와 하부커버(51)는 플라스틱과 같은 절연성 재질로 이루어지며, 인너하우징(53)의 외부를 감쌈으로써, 인너하우징(53) 기탄 전장품을 외부와 차폐시켜 보호한다.
이때, 상부커버(50)와 하부커버(51)의 양측면에 각각 커넥터 커버(52)가 측방향으로 돌출형성되어 아래 위로 서로 마주보는 구조로 되어 있고, 하부커버(51)의 앞쪽면에 두 개의 개구부(56)가 형성되어, 개구부(56)를 통해 인너하우징(53)의 커넥터가 삽입 및 돌출된다.
인너하우징(53)은 대략 박스 형태로 이루어지고, 외부커넥터와의 연결을 위해 인너하우징(53)의 테두리면에 다수의 커넥터가 노출 형성되어 있다.
예를 들면 인너하우징(53)의 앞쪽 면에 돌출형성된 두 개의 제1 및 제2커넥터(57,58)와, 인너하우징(53)의 한쪽 측면에 형성된 제3커넥터(59)와, 인너하우징(53)의 다른 쪽 측면에 형성된 두 개의 제4 및 제5커넥터(60,61)로 구성할 수 있다.
이때, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 제1커넥터(57)는 고전압(DC)를 입력시키기 위해, 제2커넥터(58)는 에어컨에 전원을 인가하기 위해, 제3커넥터(59)는 오일펌프유닛(OPU;Oil Pump Unit)에 전원을 인가하기 위해, 제4커넥터(60)는 하이브리드 전력제어유닛(HPCU;Hybrid Power Control Unit)에 전원을 인가하기 위해, 제5커넥터(61)는 인터락 기능을 수행하기 위해 별개로 구성된 외부커넥터와 각각 연결될 수 있다.
그리고, 제2 및 제3커넥터(58,59)에 외부커넥터를 접속함으로써 에어컨과 OPU를 각각 연결하기 위해 제2 및 제3커넥터(58,59)의 외부를 감싸도록 클램프(62)가 삽입 장착되고, 클램프(62) 위에 클램프링(63)이 체결되며, 제2 및 제3커넥터(58,59) 내부에 링터미널(64)을 삽입할 수 있다.
상기 인터락 기능이란 고전압 배터리의 대전류가 인가된 후 인터락핀과 BMS(배터리관리시스템) 사이에 대전류의 흐름을 차단함으로써 외부커넥터의 탈거시 스파크 발생을 방지할 수 있는 기능을 말한다.
이와 같이 인너하우징(53)에 장착된 커넥터를 통해 외부 전장품과 연결되는 경우에, 기존의 버스바(54)에 볼팅 조립된 터미널 및 전선을 통해 외부 전장품과 각각 연결되는 것에 비해 인너하우징(53) 내부의 부품수를 대폭 감소시킬 수 있고, 조립성 향상 및 조립공수를 저감하여 원가절감에 기여할 수 있다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 버스바(54)가 인너하우징(53)에 인서트 되는 상태를 보여주는 사시도이다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 인너하우징(53)에는 버스바(54)가 인서트 성형에 의해 일체로 삽입 형성된다.
상기 버스바(54)가 인너하우징(53)에 일체로 삽입 형성되는 경우에 기존과 같이 볼트 체결에 의해 버스바(54)를 인너하우징(53)에 고정하거나 버스바(54)를 서로 연결할 필요가 없고, 기존의 볼트와 버스바(54) 간의 쇼트 방지를 위해 별도의 절연 사출물을 삽입할 필요도 없어서, 종래 기술 대비 조립공수 및 조립시간을 단축시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이때, 버스바(54)는 전도성 재질로 이루어지고, 설계상 필요에 따라 다양한 형태로 가공 및 성형될 수 있다.
예를 들면, 버스바(54)는 세 개, 즉 각각 따로 성형된 제1 내지 제3버스바(65~67)로 구성될 수 있다.
보다 상세하게는, 제1버스바(65)는 길이방향으로 수평하게 형성된 제1전극부(65a)와, 제1전극부(65a)의 중간에서 제1전극부(65a)에 대하여 수직방향으로 형성된 제2전극부(65b)로 구성될 수 있다.
제1전극부(65a)의 일단부는 두께방향으로 단차지게 절곡형성될 수 있고, 제1전극부(65a)의 타단부는 두께방향으로 단차지게 절곡형성됨과 아울러 "ㄱ" 및 "ㄴ"자의 조합 형태로 이루어질 수 있다.
상기와 같은 구조로 이루어진 제1전극부(65a)의 양쪽 단부는 각각 제1커넥터(57)와 제4커넥터(60)와 연결되어 각 커넥터에 전원을 인가할 수 있다.
그리고, 제2전극부(65b)의 단부에 원형의 홀을 가지는 제1단자부(65c)가 90도 각도로 절곡형성될 수 있다.
이때, 제1단자부(65c)는 퓨즈(55)의 일단부에 연결될 수 있다.
또한, 제2버스바(66)는 길이방향으로 수평하게 형성되고, 제2버스바(66)의 양쪽 단부가 "ㄱ" 형태로 이루어져 제1버스바(65)의 제1전극부(65a)의 양단부와 함께 제1 및 제4커넥터(57,60)와 연결되어 각 커넥터에 전원을 인가할 수 있다.
제3버스바(67)는 제2버스바(66)의 폭보다 큰 폭을 가지고, 제2버스바(66)의 중간 저면에 겹쳐지게 연결될 수 있다.
여기서, 상기 제2버스바(66)의 중간에 길이방향으로 간격을 두고 제2단자부(66a)가 형성되고, 제3버스바(67)의 가장자리부에 길이방향으로 간격을 두고 두 개씩 제3단자부(67a,67b)가 형성될 수 있다.
이때, 제2단자부(66a)와 제3단자부(67a,67b) 중 앞쪽 두 개(67a)는 동일 일직선상으로 간격을 두고 서로 한 쌍씩 짝을 지어 배치된다.
다시 말해서, 제2단자부(66a) 중 왼쪽에 있는 단자부와 제3단자부(67a,67b) 중 왼쪽에 있는 단자부(67a)가 한 쌍을 이루어 제2커넥터(58)에 전원을 인가할 수 있고, 제2단자부(66a) 중 오른쪽에 있는 단자부와 제3단자부(67a,67b) 중 오른쪽에 있는 단자부(67a)가 다른 한 쌍을 이루어 제3커넥터(59)에 전원을 인가할 수 있다.
그리고, 제1버스바(65)의 제1단자부(65c) 두 개와 제3버스바(67)의 제3단자부(67a,67b)의 뒤쪽 두 개(67b)는 버스바(54)의 길이방향에 대하여 수직방향으로 간격을 두고 배치되며, 제1단자부(65c)와 제3단자부(67b) 사이에 퓨즈(55)가 연결되고, 퓨즈(55)는 제1버스바(65)와 제2버스바(66)를 전기적으로 연결하고, 제1버스바(65)와 제2버스바(66) 사이에 과전류(허용전류) 또는 과전압(허용전압)이 흐를 경우 퓨즈(55)가 끊어짐으로써 안전을 위해 전류를 차단할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 인터락 기능을 수행하기 위해 인너하우징(53) 내부에 구성된 인터락 회로의 구성방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 6에 도시한 바와 같이 제1커넥터(57)와 인접하게 제1인터락회로 연결커넥터부가 배치되고, 제4커넥터(60)와 인접하게 제2인터락회로 연결커넥터부가 배치되고, 인터락 회로는 제1인터락회로 연결커넥터부, 제2인터락회로 연결커넥터부 및 제5커넥터(61) 사이에 폐루프를 형성할 수 있도록 연결된다.
그리고, 상기 제5커넥터(61)에는 제어기와 연결을 위해 외부 커넥터가 연결될 수 있다.
예를 들면, 제1커넥터(57)를 통해 제1인터락회로 연결커넥터부와 DC 입력용 외부커넥터 사이, 그리고 제4커넥터(60)를 통해 제2인터락회로 연결커넥터부와 HPCU 입력용 외부커넥터 사이에 체결이 이루어지는 경우에 인터락 회로에 의해 제어기 측에 신호가 입력됨으로써, 제어기는 모든 고전압 커넥터가 연결되었음을 인지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 버스바(54)를 인서트 성형에 의해 인너하우징(53)에 일체화시키는 방식으로, 볼팅 체결 등과 같은 별도의 고정 작업 없이 버스바(54)를 인너하우징(53)에 고정 및 연결함으로써, 다수의 볼트 조립 공수를 삭제할 수 있어서 부품 조립 공수 및 부품수의 감소를 통해 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, 조인트 박스의 커넥터에 인터락 회로를 구성함으로써, 고전압의 대전류가 인가된 후 사용자가 외부커넥터를 조인트 박스의 커넥터에서 탈거하는 경우 고전압 전원의 대전류를 차단하여 스파크 발생 등을 방지하고, 고전압 전원의 누설로 인한 감전사고의 위험을 미연에 방지할 수 있다.
뿐만 아니라, 버스바(54)를 인너하우징(53)의 내부에 인서트 시킴으로써 버스바(54) 간의 절연을 위한 별도의 사출물이 불필요하여 조립공수 및 원가를 절감할 수 있다.
아울러, 차량의 각 전장품과의 연결을 위해 조인트 박스의 둘레면에 커넥터 방식을 적용함으로써, 인너하우징(53)의 내부에 다수의 볼트로 터미널과 전선을 연결할 필요가 없어서 조인트 박스의 내부 구조를 단순화할 수 있고, 설계자유도를 향상시킬 수 있다.
마지막으로, 조인트 박스의 버스바(54) 사이에 퓨즈(55)를 적용함으로써, 버스바(54)를 연결할 뿐만 아니라 허용값 이상의 과전압 또는 과전류가 흐를 경우에 전류를 차단하여 조인트 박스에 연결되는 전장품의 손상을 방지할 수 있다.
50 : 상부커버 51 : 하부커버
52 : 커넥터 커버 53 : 인너하우징
54 : 버스바 55 : 퓨즈
56 : 개구부 57 : 제1커넥터
58 : 제2커넥터 59 : 제3커넥터
60 : 제4커넥터 61 : 제5커넥터
62 ; 클램프 63 : 클램프링
64 : 링터미널 65 : 제1버스바
65a : 제1전극부 65b : 제2전극부
65c : 제1단자부 66 : 제2버스바
66a : 제2단자부 67 : 제3버스바
67a,67b : 제3단자부

Claims (4)

  1. 차량용 고전압 조인트 박스에 있어서,
    버스바(54)가 인너하우징(53)의 내부에 인서트 성형을 통해 일체화 되어 별도의 고정 작업 없이 고정 및 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 조인트 박스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인너하우징(53)의 내부에 복수의 버스바(54)를 연결하는 퓨즈(55)가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 조인트 박스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인너하우징(53)의 둘레면에 커넥터가 설치되고, 버스바(54)는 커넥터에 의해 외부 전장품과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 조인트 박스.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 인너하우징(53)의 커넥터에 인터락 회로를 구성하여 각 커넥터에 외부커넥터를 탈거하는 경우에 대전류의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 조인트 박스.

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