KR20130125024A

KR20130125024A - 차량의 고전압배터리 안전장치

Info

Publication number: KR20130125024A
Application number: KR1020120048416A
Authority: KR
Inventors: 임해규
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2013-11-18
Also published as: KR101887695B1

Abstract

본 발명은 고전압배터리의 내부회로를 물리적으로 차단하기 전에 미리 PRA로 전력 인출을 차단하도록 하는 인터락 기능과, 상기 인터락 기능 수행후 고전압배터리의 내부의 배터리셀들 연결상태를 물리적으로 차단하여 안전성을 확보하는 기능을 모두 구현할 수 있도록 하면서도, 소요되는 부품수의 축소가 가능하고, 한 곳에 집중되게 배치된 부품들로 인해 고전압배터리의 부피를 감소시키고 컴팩트한 구성이 가능하도록 한다.

Description

차량의 고전압배터리 안전장치{SAFTY APPARATUS FOR HIGH VOLTAGE BATTERY OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 고전압배터리 안전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재된 고전압배터리의 정비나 보수시 등의 경우에 발생할 수 있는 전기적 위험 상황으로부터 안전성을 확보할 수 있도록 하는 장치에 관한 기술이다.

하이브리드 차량이나 전기차 등은 차량의 구동에 전기에너지를 활용할 수 있도록 하기 위해, 고전압배터리를 탑재한다.

상기와 같은 고전압배터리는 매우 높은 전압을 출력할 수 있어서, 여러 가지 전기적 위험성을 내포하고 있으며, 특히 정비나 보수시 등의 경우에 작업자에게 심한 전기적 충격을 유발할 수 있는 위험성이 존재한다.

따라서, 차량에 장착되는 고전압배터리에는 고전압이 인출되는 부분 노출을 막고 안전을 강화할 수 있도록 하는 장치가 필수적이다.

종래에는 이러한 안전장치로 세이프티플러그와 고전압커버를 채용하고 있는데, 상기 세이프티플러그가 고전압배터리로부터 탈거되면, BMS(Battery Management System)는 고전압배터리에서 고전압을 인출하도록 하는 PRA(Power Relay Assembly)를 구동하여 외부로의 전력 인출을 차단하도록 하는 인터락 기능을 수행함과 아울러, 상기 세이프티플러그 자체가 탈거됨에 의해 고전압배터리의 내부의 배터리셀들의 연결상태를 물리적으로 차단하도록 되어 있고, 이렇게 세이프티플러그가 제거된 후에야 상기 고전압커버를 제거하여 고전압케이블이 연결되는 고전압단자에 접근할 수 있도록 되어 있다.

참고로, 도 1은 종래 상기 세이프티플러그(500)와 고전압커버를 사용하고 있는 고전압배터리 관련 전기적 연결관계를 개략적으로 도시한 것으로서, 세이프티플러그(500)를 탈거하면 그 탈거 정보가 BMS로 전달되어, BMS가 PRA로 전력 인출을 차단하고, 상기 세이프티플러그(500)의 이탈에 의해 고전압배터리의 내부의 배터리셀들 사이가 단선되도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 세이프티플러그(500)와 고전압커버는 종래에 고전압배터리에 각각 별도의 위치에 분리되어 장착됨으로써, 소요되는 부품수가 많고, 고전압배터리의 부피를 증대시키고, 분리 작업이 불편한 단점이 있다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2011-0060134

A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고전압배터리의 내부회로를 물리적으로 차단하기 전에 미리 PRA로 전력 인출을 차단하도록 하는 인터락 기능과, 상기 인터락 기능 수행후 고전압배터리의 내부의 배터리셀들 연결상태를 물리적으로 차단하여 안전성을 확보하는 기능을 모두 구현할 수 있도록 하면서도, 소요되는 부품수의 축소가 가능하고, 한 곳에 집중되게 배치된 부품들로 인해 고전압배터리의 부피를 감소시키고 컴팩트한 구성이 가능하도록 한 차량의 고전압배터리 안전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 고전압배터리 안전장치는

고전압배터리의 고전압단자를 감싸서 외부로부터 차단하도록 형성된 고전압커버와;

상기 고전압커버의 내측에 일체로 장착되어 상기 고전압배터리에 삽입되었다가 이탈됨으로써 상기 고전압배터리 내부의 배터리셀들의 연결상태를 차단하도록 된 중간연결커넥터와;

상기 고전압커버를 상기 고전압배터리에 고정하는 고정수단과;

상기 고전압커버를 상기 고전압배터리로부터 이탈시키기 위해 상기 고정수단이 이동되어야만 하는 경로상의 적어도 일부에 간섭되는 상태로 상기 고전압배터리에 장착되며, 상기 고전압배터리로부터 탈거시 BMS에 신호를 제공할 수 있도록 된 인터락커넥터;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 차량의 고전압배터리 전원 차단 방법은

고전압커버를 고전압배터리에 고정하는 고정수단의 해제에 필요한 공간상에 간섭되도록 설치된 인터락커넥터를 제거하는 고정수단프리단계와;

상기 고정수단프리단계에서 인터락커넥터가 제거되면, 상기 고전압배터리로부터 전력인출이 차단되도록 PRA를 제어하는 릴레이차단단계와;

상기 고정수단을 해제하여 상기 고전압배터리와 고전압커버의 구속관계를 해제시키는 고정수단해제단계와;

상기 고정수단해제단계에 의해 구속관계가 해제된 상기 고전압커버를 상기 고전압배터리로부터 분리하는 커버분리단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 인터락커넥터를 제거한 후에만 고전압커버의 고정수단을 해제할 수 있도록 하고, 고전압커버가 제거되면 자동적으로 고전압배터리 내부의 배터리셀들의 연결상태를 차단하도록 하는 전원 차단 방법을 제공함으로써, 보다 안전하고 용이한 고전압배터리의 정비 및 보수가 가능하도록 한다.

도 1은 종래 세이프티플러그와 고전압커버를 사용하고 있는 고전압배터리 관련 전기적 연결관계를 설명한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 고전압배터리 안전장치를 도시한 도면,
도 3은 도 2의 상태로부터 인터락커넥터가 고전압배터리에 장착된 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,
도 5는 도 2의 주요부를 분해하여 도시한 도면,
도 6은 도 1에 비교하여 본 발명의 고전압배터리 관련 전기적 연결상태를 예시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 차량의 고전압배터리 전원 차단 방법을 도시한 순서도이다.

도 2 내지 도 6을 참조하면, 고전압배터리(1)의 고전압단자(3)를 감싸서 외부로부터 차단하도록 형성된 고전압커버(5)와; 상기 고전압커버(5)의 내측에 일체로 장착되어 상기 고전압배터리(1)에 삽입되었다가 이탈됨으로써 상기 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들의 연결상태를 차단하도록 된 중간연결커넥터(7)와; 상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)에 고정하는 고정수단(9)과; 상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)로부터 이탈시키기 위해 상기 고정수단(9)이 이동되어야만 하는 경로상의 적어도 일부에 간섭되는 상태로 상기 고전압배터리(1)에 장착되며, 상기 고전압배터리(1)로부터 탈거시 BMS에 신호를 제공할 수 있도록 된 인터락커넥터(11)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 고전압배터리(1)의 고전압단자(3)에 접근하기 위해서는 상기 인터락커넥터(11)를 먼저 제거한 후, 상기 고정수단(9)을 제거하여 상기 고전압커버(5)를 제거해야 하며, 이와 같은 과정 속에서, 상기 인터락커넥터(11)를 제거하면 BMS에 그 신호가 전달되어 후술하는 바와 같이 BMS가 PRA를 제어하여 전력 인출을 차단하도록 하고, 상기 고전압커버(5)의 이탈과 동시에 상기 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들의 연결상태가 저절로 차단되도록 함으로써, 2중으로 안전하고 용이하게 고전압배터리(1)의 전력을 차단할 수 있도록 한 것이다.

상기 고정수단(9)은 삽입부(13)와 머리부(15)를 포함하여 구성되어, 상기 삽입부(13)가 상기 고전압커버(5)의 외측으로부터 관통하여 상기 고전압배터리(1)로 삽입되어 고정됨으로써 상기 머리부(15)가 상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)에 가압하여 고정하도록 형성된 다수의 고정부재로 이루어진다.

즉, 상기 고정수단(9)은 종래의 볼트와 같은 고정부재로 구성되어 볼트의 섕크부가 상기 삽입부(13)로서 고전압배터리(1)에 나사결합되고 볼트머리가 상기 머리부(15)로서 상기 고전압커버(5)를 고전압배터리(1)에 가압하는 상태로 고정상태를 확보하도록 할 수 있는 것이다.

물론, 상기 고정수단(9)은 이외에도 상기 머리부(15)와 삽입부(13)를 구비한 클립 형태 등으로 구현하는 것도 가능할 것이다.

상기 인터락커넥터(11)는 상기 다수의 고정부재들 중 적어도 하나의 머리부(15) 외측을 감싸서, 상기 고정부재의 머리부(15)가 상기 고전압배터리(1)로부터 이탈되는 경로를 차단하도록 형성된 간섭부(17)를 일체로 구비한다.

즉, 상기 인터락커넥터(11)의 간섭부(17)가 상기 고정수단(9)의 머리부(15) 외측을 감싸서, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 인터락커넥터(11)를 먼저 제거하지 않고는 상기 고정수단(9)을 제거할 수 없도록 함으로써, 인터락커넥터(11)의 우선 제거가 반드시 이루어져야만 궁극적으로 상기 고전압커버(5)의 제거가 가능하도록 한 것이다.

상기 인터락커넥터(11)는 상기 고전압커버(5)를 관통하여 상기 고전압배터리(1)로 삽입되는 커넥터부(19)를 포함하여 구성되며, 상기 간섭부(17)는 상기 커넥터부(19)의 상측에 일체로 연결된 구조이다.

즉, 상기 인터락커넥터(11)의 커넥터부(19)는 고전압배터리(1) 쪽에 구비된 인터락피메일부(21)에 삽입되어 있다가 빠져 나오면 그것이 상기 BMS에 전기적인 신호로 전달될 수 있도록 구성된 것이다.

본 실시예에서, 상기 고전압커버(5)에는 상기 중간연결커넥터(7)를 통해 전기적으로 연결되는 퓨즈(23)를 장착하는 퓨즈장착부(25)가 일체로 구비된다.

즉, 종래에는 세이프티플러그에 내장되어 있던 퓨즈를 본 발명에서는 상기 고전압커버(5)에 직접 장착할 수 있도록 함으로써, 종래 고전압커버(5)와는 별도로 장착되었던 세이프티플러그의 모든 기능이 상기 인터락커넥터(11)와 고전압커버(5)로 구현될 수 있도록 하고, 위치적으로도 상기 인터락커넥터(11)가 고전압커버(5)에 장착되도록 함으로써, 부품들의 집중화가 이루어지도록 한 것이다.

상기 퓨즈장착부(25)는 상기 고전압커버(5)에 관통되어 형성된 퓨즈삽입구(27)와 연통되도록, 상기 고전압커버(5)의 하측에 구비되며, 상기 중간연결커넥터(7)는 상기 퓨즈장착부(25)의 하측에 일체로 형성된 구조이다.

물론, 상기 고전압배터리(1) 쪽에는 상기 중간연결커넥터(7)가 삽입되면 상기 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들을 전기적으로 연결하고, 이탈되면, 그 전기적 연결상태를 차단할 수 있도록 하는 커넥터피메일부(29)가 구비되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 차량의 고전압배터리(1) 안전장치는 종래 별도의 위치에 장착되었던 세이프티플러그와 고전압커버(5)와는 달리, 종래 세이프티플러그의 인터락 기능을 담당하는 인터락커넥터(11)가 고전압커버(5)에 결합되도록 하면서, 부품들의 집중화 및 단순화를 가능하게 하여 부품수 저감과 고전압배터리(1) 전체의 부피 감소 및 컴팩트화를 구현하고, 인터락커넥터(11)와 고정수단(9)을 차례로 제거한 후에야 고전압커버(5)를 제거할 수 있고, 고전압커버(5)가 제거되면, 2차적으로 중간연결커넥터(7)가 커넥터피메일부(29)로부터 이탈되면서 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들의 전기적 연결상태가 물리적으로 단절되도록 함으로써, 안전하고 용이한 전원 차단 기능을 구현할 수 있도록 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 차량의 고전압배터리 전원 차단 방법은 고전압커버(5)를 고전압배터리(1)에 고정하는 고정수단(9)의 해제에 필요한 공간상에 간섭되도록 설치된 인터락커넥터(11)를 제거하는 고정수단프리단계(S10)와; 상기 고정수단프리단계(S10)에서 인터락커넥터(11)가 제거되면, 상기 고전압배터리(1)로부터 전력인출이 차단되도록 PRA를 제어하는 릴레이차단단계(S20)와; 상기 고정수단(9)을 해제하여 상기 고전압배터리(1)와 고전압커버(5)의 구속관계를 해제시키는 고정수단해제단계(S30)와; 상기 고정수단해제단계(S30)에 의해 구속관계가 해제된 상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)로부터 분리하는 커버분리단계(S40)를 포함하여 구성된다.

상기 커버분리단계(S40)에서 상기 고전압커버(5)가 상기 고전압배터리(1)로부터 분리되면, 상기 고전압커버(5)에 일체로 구비된 중간연결커넥터(7)도 상기 고전압배터리(1)로부터 분리되도록 하여, 상기 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들의 연결상태를 차단하도록 하는 셀차단단계(S50)가 더 포함된다.

즉, 상기 인터락커넥터(11)를 제거한 후 고정수단(9)을 제거하여, 상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)로부터 이탈시키면, 순서적으로 상기 PRA가 차단된 후 상기 고전압커버(5)를 제거할 수 있게 되며, 상기 고전압커버(5)가 제거되면서, 상기 셀차단단계(S50)가 수행되어 상기 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들의 연결상태가 차단되는 일련의 과정이 이루어져서 고전압배터리(1)의 전력이 차단되는 것이다.

물론, 상기 릴레이차단단계(S20)는 상기 고정수단프리단계(S10)에서 상기 인터락커넥터(11)가 제거되는 것을 BMS에서 감지하도록 하여, 상기 BMS가 상기 인터락커넥터(11)의 제거를 인식한 후 상기 PRA를 제어하여 구현하도록 한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 고전압배터리
3; 고전압단자
5; 고전압커버
7; 중간연결커넥터
9; 고정수단
11; 인터락커넥터
13; 삽입부
15; 머리부
17; 간섭부
19; 커넥터부
21; 인터락피메일부
23; 퓨즈
25; 퓨즈장착부
27; 퓨즈삽입구
29; 커넥터피메일부
S10; 고정수단프리단계
S20; 릴레이차단단계
S30; 고정수단해제단계
S40; 커버분리단계
S50; 셀차단단계

Claims

고전압배터리(1)의 고전압단자(3)를 감싸서 외부로부터 차단하도록 형성된 고전압커버(5)와;
상기 고전압커버(5)의 내측에 일체로 장착되어 상기 고전압배터리(1)에 삽입되었다가 이탈됨으로써 상기 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들의 연결상태를 차단하도록 된 중간연결커넥터(7)와;
상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)에 고정하는 고정수단(9)과;
상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)로부터 이탈시키기 위해 상기 고정수단(9)이 이동되어야만 하는 경로상의 적어도 일부에 간섭되는 상태로 상기 고전압배터리(1)에 장착되며, 상기 고전압배터리(1)로부터 탈거시 BMS에 신호를 제공할 수 있도록 된 인터락커넥터(11);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정수단(9)은 삽입부(13)와 머리부(15)를 포함하여 구성되어, 상기 삽입부(13)가 상기 고전압커버(5)의 외측으로부터 관통하여 상기 고전압배터리(1)로 삽입되어 고정됨으로써 상기 머리부(15)가 상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)에 가압하여 고정하도록 형성된 다수의 고정부재로 이루어지고;
상기 인터락커넥터(11)는 상기 다수의 고정부재들 중 적어도 하나의 머리부(15) 외측을 감싸서, 상기 고정부재의 머리부(15)가 상기 고전압배터리(1)로부터 이탈되는 경로를 차단하도록 형성된 간섭부(17)를 일체로 구비한 것
을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 안전장치.
청구항 2에 있어서,
상기 인터락커넥터(11)는 상기 고전압커버(5)를 관통하여 상기 고전압배터리(1)로 삽입되는 커넥터부(19)를 포함하여 구성되며;
상기 간섭부(17)는 상기 커넥터부(19)의 상측에 일체로 연결된 것
을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고전압커버(5)에는 상기 중간연결커넥터(7)를 통해 전기적으로 연결되는 퓨즈를 장착하는 퓨즈장착부(25)가 일체로 구비된 것
을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 안전장치.
청구항 4에 있어서,
상기 퓨즈장착부(25)는 상기 고전압커버(5)에 관통되어 형성된 퓨즈삽입구(27)와 연통되도록, 상기 고전압커버(5)의 하측에 구비되며;
상기 중간연결커넥터(7)는 상기 퓨즈장착부(25)의 하측에 일체로 형성된 것
을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 안전장치.
고전압커버(5)를 고전압배터리(1)에 고정하는 고정수단(9)의 해제에 필요한 공간상에 간섭되도록 설치된 인터락커넥터(11)를 제거하는 고정수단프리단계(S10)와;
상기 고정수단프리단계(S10)에서 인터락커넥터(11)가 제거되면, 상기 고전압배터리(1)로부터 전력인출이 차단되도록 PRA를 제어하는 릴레이차단단계(S20)와;
상기 고정수단(9)을 해제하여 상기 고전압배터리(1)와 고전압커버(5)의 구속관계를 해제시키는 고정수단해제단계(S30)와;
상기 고정수단해제단계(S30)에 의해 구속관계가 해제된 상기 고전압커버(5)를 상기 고전압배터리(1)로부터 분리하는 커버분리단계(S40);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 전원 차단 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 커버분리단계(S40)에서 상기 고전압커버(5)가 상기 고전압배터리(1)로부터 분리되면,
상기 고전압커버(5)에 일체로 구비된 중간연결커넥터(7)도 상기 고전압배터리(1)로부터 분리되도록 하여, 상기 고전압배터리(1) 내부의 배터리셀들의 연결상태를 차단하도록 하는 셀차단단계(S50);
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 전원 차단 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 릴레이차단단계(S20)는 상기 고정수단프리단계(S10)에서 상기 인터락커넥터(11)가 제거되는 것을 BMS에서 감지하도록 하여, 상기 BMS가 상기 인터락커넥터(11)의 제거를 인식한 후 상기 PRA를 제어하여 구현하도록 하는 것
을 특징으로 하는 차량의 고전압배터리 전원 차단 방법.