KR20140006098A - 전원 차단 유닛 - Google Patents

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KR20140006098A
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다이스케 이소나가
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

외부 회로와 접속하는 2개의 릴레이(2)와, 판 형상의 베이스 플레이트(6)를 구비하고, 베이스 플레이트(6)에는 복수의 보조 전자 부품(7)이 설치된다. 릴레이(2)는, 한 쌍의 보유 지지 부재(8)를 통해 설치면(13) 상에 플로팅 상태로 보유 지지되어 있다. 릴레이(2)와 설치면(13) 사이에는, 베이스 플레이트(6)의 두께 이상의 거리(d)가 유지된다. 베이스 플레이트(6)는 설치면(13)에 직접적으로는 고정되어 있지 않고, 복수의 걸림 부재(9)를 통해 릴레이(2)에 연결되어 있다. 베이스 플레이트(6)에는 릴레이(2)의 하중이 작용하지 않으므로, 베이스 플레이트(6)를 얇게 할 수 있다.

Description

전원 차단 유닛 {POWER SHUT-OFF UNIT}
본 발명은, 전기 자동차 등에 사용되는 전원 차단 유닛에 관한 것이다.
일반적인 전원 차단 유닛인 정크션 박스는, 배터리의 전원 회로의 도중에 있어, 상기 전원 회로의 개폐나 차량의 악세사리 부품에의 전원의 분배를 행하는 릴레이나 휴즈 등의 전자 부품을 구비하고 있다.
전자 부품이 고장난 경우, 배터리를 그대로 사용하면서, 전자 부품만 저렴하고, 용이하고, 신속히, 검사나 교환을 행할 수 있는 정크션 박스의 일례로서, 하기하는 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다.
이 특허문헌 1에 기재된 정크션 박스는, 강전 회로를 차단하는 릴레이와 각종 전자 부품을 일체화하여, 배터리 프레임에 체결하는 것이다. 이 종래예에서는, 정크션 박스의 내측에 복수의 전자 부품을 고정하는 동시에, 정크션 박스의 상면에 릴레이를 고정하고 있고, 이 정크션 박스 자체는 배터리의 로어 케이스에 고정된다.
일본 특허 출원 공개 제2006-228526호 공보
그런데, 전기 자동차 등에서는, 고전압에 대응하기 위해, 대형의 릴레이가 사용된다. 따라서 특허문헌 1에 기재된 종래 기술에서는, 정크션 박스 상면에 중량물인 릴레이를 구비하고 있는 점에서, 자동차의 주행에 의한 진동 등에 의해, 릴레이를 적재하고 있는 정크션 박스의 플레이트 부분이 휘거나 하여 파단이나 파손의 가능성이 있다. 그로 인해, 플레이트 부분을 튼튼하게 하기 위해 두껍게 할 필요가 있어, 바람직하지 않은 중량의 증가가 발생한다.
본 발명은, 외부 회로와 접속하는 릴레이와, 판 형상의 베이스 플레이트를 포함하고, 상기 베이스 플레이트 상에 상기 릴레이와 릴레이 이외의 각종 전자 부품(즉, 보조 전자 부품)이 배치된 전원 차단 유닛에 있어서, 상기 릴레이와 설치면 사이의 거리를 상기 베이스 플레이트의 두께 이상으로 유지하도록, 상기 릴레이가 보유 지지 부재를 통해 설치면에 지지되어 있고, 상기 베이스 플레이트는, 걸림 부재에 의해 상기 릴레이에 연결되고, 또한, 상기 릴레이와 상기 설치면 사이에 위치하고 있다.
본 발명에 따르면, 베이스 플레이트에 릴레이와 보조 전자 부품이 배치되어 있고, 이들 릴레이나 보조 전자 부품의 고장시에, 저렴하고, 용이하고, 신속히 검사나 수리를 행할 수 있다고 하는 이점을 확보하면서, 중량물인 릴레이의 하중이 베이스 플레이트에 가해지지 않게 되는 점에서, 필요한 베이스 플레이트의 강도를 낮출 수 있다.
도 1은 전원 차단 유닛이 사용되는 전기 자동차의 전원 회로의 일부를 도시하는 전기 회로도이다.
도 2는 본 발명의 전원 차단 유닛의 일 실시예를 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따른 전원 차단 유닛의 일부의 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B선을 따른 전원 차단 유닛의 일부의 단면도이다.
도 5는 도 2의 C-C선을 따른 전원 차단 유닛의 일부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 전원 차단 유닛의 제2 실시예를 도시하는 평면도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 이하에서는, 중복되는 설명을 생략한다. 도 2∼도 4에 부여된 X축 및 Y축은 후술하는 설치면(13)을 따른 서로 직교하는 2방향을 나타내고, Z축은 설치면(13)에 수직한 방향을 나타내고 있다.
도 1은 본 발명의 전원 차단 유닛(1)이 사용되는 전기 자동차의 전원 회로의 일부를 도시하는 전기 회로도이다. 전원 차단 유닛(1)은, 배터리 팩(5)의 일부로서 전원 회로의 도중에 있어 릴레이(2)나 휴즈(3)를 구비하고 있고, 배터리(4)와 인버터(INV)나 DC/DC 컨버터(DC/DC) 사이를 차단 및 접속하는 브레이커 장치로서 기능하고 있다. 또한, 차량의 몇 개의 악세사리 부품, 예를 들어 공조 장치(A/C)에도 전원 차단 유닛(1)을 통해 배터리(4)로부터 전원 공급된다.
도 2는 본 실시예의 전원 차단 유닛(1)을 상방으로부터 본 평면도이다(하네스는 도시하지 않는다). 이 전원 차단 유닛(1)은, 전기 자동차의 플로어 하측 등에 탑재되는 배터리 팩(5)의 케이스 내측의 설치면(13)에 설치되어 있다.
전원 차단 유닛(1)은, X-Y방향으로 연장된 직사각형의 판 형상을 이루는 베이스 플레이트(6)를 갖는다. 이 베이스 플레이트(6)는, Y방향에 비해 X방향으로 길게 연장되어 있고, X축에 평행한 한 쌍의 측부 테두리(6a)와, Y축에 평행한 한 쌍의 측부 테두리(6b)를 갖는다. 이 베이스 플레이트(6)의 상에 외부 회로와 접속하는 2개의 릴레이(2)와 복수의 보조 전자 부품(7)이 배치되어 있고, 1개의 유닛으로서 패키징되어 있다. 따라서 릴레이(2)나 보조 전자 부품(7)의 고장시에 저렴하고, 용이하고, 신속히 검사나 수리를 행할 수 있다.
상기 릴레이(2)는, 고전압용의 것이고, 직육면체 형상의 케이스 내에 밀봉되어 있고, 도 2에 도시한 바와 같이, 각 릴레이(2)의 길이 방향이 Y축을 따르는 자세로 베이스 플레이트(6) 상에 배치되어 있다. 각 릴레이(2)의 케이스의 양측면에는, 한 쌍의 아암으로 이루어지는 포크 형상의 브래킷부(2a)가 각각 형성되어 있다. 각 릴레이(2)의 2개의 브래킷부(2a)는, 서로 비대칭으로 배치되어 있다.
상기 릴레이(2)는, 대략 원기둥 형상을 이루는 보유 지지 부재(8)를 통해 설치면(13) 상에 지지되어 있고, 이 보유 지지 부재(8)에 의해, 릴레이(2)와 설치면(13)의 위치 관계가 규정되어 있다. 상기 보유 지지 부재(8)는, 각각 릴레이(2)의 브래킷부(2a)에 설치되어 있다. 각각의 릴레이(2)에 있어서, 한 쌍의 브래킷부(2a)의 위치, 나아가서는 한 쌍의 보유 지지 부재(8)의 위치는, 상술한 바와 같이 비대칭이며, Y방향으로 오프셋하고 있다. 즉, 릴레이(2)의 한쪽의 측면의 보유 지지 부재(8)를 보유 지지 부재(8A), 다른 쪽의 측면의 보유 지지 부재(8)를 보유 지지 부재(8B)라고 하면, 보유 지지 부재(8A)의 위치와 보유 지지 부재(8B)의 위치는, 도 2에 도시한 바와 같이, Y방향으로 오프셋하고 있다. 이와 같이 설치면(13)에 대한 2개의 고정점이 서로 오프셋하고 있음으로써, 릴레이(2)의 회전 모멘트가 보다 효과적으로 규제되어, 설치면(13)에 대해 릴레이(2)가 안정적으로 지지된다. 또한, 각 보유 지지 부재(8A, 8B)가 릴레이(2)의 Y방향과 평행한 측면에 배치되어 있으므로, 베이스 플레이트(6)의 Y방향의 길이를 짧게 할 수 있어, 베이스 플레이트(6)의 면적을 작게 할 수 있다.
2개의 릴레이(2)는, 브래킷부(2a)를 포함하고 기본적으로 동일한 구성이며, 도 2에 도시한 바와 같이, 베이스 플레이트(6) 상에 있어서, 서로 역방향의 자세로 되도록 각각 배치되어 있다.
상기 베이스 플레이트(6)는, 상기 베이스 플레이트(6)에 설치된 복수의 걸림 부재(9)를 통해, 릴레이(2)에 지지되어 있다. 즉, 복수의 걸림 부재(9)가, 릴레이(2)와 베이스 플레이트(6)를 연결하고 있다. 베이스 플레이트(6)는, 설치면(13)에 대해, 직접적으로는 고정되어 있지 않다.
베이스 플레이트의 4코너에 배치한 4개의 볼트를 갖고 설치면에 베이스 플레이트를 고정하는 종래의 구성에 비해, 본 발명에서는, 볼트에 의한 체결 부분이 불필요로 되는 점에서 베이스 플레이트(6)의 면적을 작게 할 수 있다.
보조 전자 부품(7)은, 저항기(7A)나, 배터리(4)나 인버터나, 보조 기계류로부터의 하네스 커넥터부(7B) 등을 포함한다. 직육면체 형상을 이루는 적어도 2개의 릴레이(2)를 적당한 간격을 두고 배치하고, 인접하는 2개의 릴레이(2)의 사이에 보조 전자 부품(7)을 배치함으로써, 베이스 플레이트(6)의 면적을 작게 할 수 있다.
도 3은 실시예의 전원 차단 유닛(1)을 측방으로부터 본 도 2의 A-A선을 따른 단면도이다. 상술한 바와 같이 릴레이(2)는 보유 지지 부재(8)를 통해 설치면(13) 상에 지지되어 있고, Z방향에 있어서, 릴레이(2) 바닥면과 설치면(13) 사이의 거리 d는, 보유 지지 부재(8)에 의해, 베이스 플레이트(6)의 두께 이상으로 유지되어 있다. 그 결과, 릴레이(2)의 하중은 베이스 플레이트(6)에 가해지지 않으므로, 베이스 플레이트(6)는 하중을 지지할 필요가 없어져, 베이스 플레이트(6)에 필요한 강도가 낮아진다. 바람직한 일 실시예에서는, 도시한 바와 같이, 릴레이(2) 바닥면과 설치면(13) 사이의 거리 d가 베이스 플레이트(6)의 두께와 실질적으로 동등하게 설정되어 있고, 베이스 플레이트(6) 하면(6a)이 설치면(13)에 실질적으로 접하고 있다. 필요하면, 베이스 플레이트(6) 하면(6a)과 설치면(13) 사이에 미소한 간극이 유지되도록 해도 된다.
본 발명에서는, 베이스 플레이트(6)에 요구되는 강도가 내려가고, 또한 면적도 작아짐으로써, 경량화할 수 있다. 따라서 베이스 플레이트(6)를 릴레이(2)에 볼트 체결을 할 필요가 없어지고, 걸림 부재(9)로 보유 지지하는 것이 가능하다. 걸림 부재(9)는, 베이스 플레이트(6) 상면으로부터 Z방향으로 연장된 아암부(10)와, 이 아암부(10) 선단에 설치된 걸림 갈고리(11)를 구비한다. 일 실시예에 있어서는, 베이스 플레이트(6)는 합성 수지제이며, 걸림 부재(9)가 베이스 플레이트(6)와 일체로 형 성형되어 있다. 릴레이(2)의 측벽에는, 상기 걸림 부재(9)에 대응하는 위치에, 상기 걸림 갈고리(11)와 결합되는 결합 돌기(12)가 형성되어 있다. 걸림 부재(9)의 걸림 갈고리(11)가 아암부(10)의 탄성에 의해 결합 돌기(12)에 결합됨으로써, 릴레이(2)와 베이스 플레이트(6)가 서로 연결된다. 따라서 릴레이(2)와 베이스 플레이트(6)의 연결 작업이 용이하게 되고, 비용도 저감시킬 수 있다.
또한, 결합 돌기(12)는, 릴레이(2) 외표면의 기존의 요철을 이용하는 것도 가능하고, 예를 들어 걸림 갈고리(11)를 릴레이(2)의 상면에 직접적으로 걸도록 해도 된다.
또한, 걸림 갈고리(11)를 선단에 구비한 걸림 부재(9)를 릴레이(2)측에 설치하고, 이 걸림 부재(9)와 결합되는 절결부 내지 개구부를 베이스 플레이트(6)측에 형성하도록 해도 된다.
릴레이(2)를 안정적으로 보유 지지하기 위해서는, 직사각형을 이루는 릴레이(2)의 4개의 변에 각각 걸림 부재(9)를 배치하는 것이 바람직하지만, 도 2와 같이, 릴레이(2)의 한쪽의 단부벽에는, 외부 회로와 접속하는 접속 단자(21)가 설치되어 있어, 걸림 부재(9)를 구비할 수 없다. 따라서 도 2에 도시하는 실시예에서는, 각 릴레이(2)의 3개소에 각각 걸림 부재(9)가 배치되어 있고, 릴레이(2)의 다른 쪽의 단부벽에 대응하는 1개의 걸림 부재(9A)와, 릴레이(2)의 접속 단자(21) 부근의 단부의 양측에 서로 대향하여 위치하는 한 쌍의 걸림 부재(9B)를 포함하고 있다. 여기서, 2개의 릴레이(2)는, 상술한 바와 같이, 서로 역방향의 자세로 배치되어 있고, 도 2에 도시한 바와 같이, 2개의 릴레이를 연결하는 중심선 CL을 사이에 두고, 각 릴레이(2)의 접속 단자(21)가 서로 반대측에 위치하고, 각 릴레이(2)의 걸림 부재(9A)는, 마찬가지로, 서로 반대 방향을 향하고 있다. 이와 같은 배치에 의해, 접속 단자(21)가 있는 변에 걸림 부재(9)를 구비하지 않아도 릴레이(2)와 베이스 플레이트(6)를 안정적으로 연결할 수 있어, 필요한 걸림 부재(9)의 수도 삭감할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 릴레이(2)와 설치면(13)의 사이의 거리 d를 베이스 플레이트(6)의 두께와 동일하게 하여, 베이스 플레이트(6)의 하면(6a)과 설치면(13)이 접하도록 하면, 걸림 부재(9)가 파손된 경우라도, 베이스 플레이트(6)는 낙하하는 일이 없어, 차량의 진동 등에 의한 덜컹거림을 방지할 수 있다.
도 4 및 도 5는, 일 실시예의 보유 지지 부재(8)를 측방으로부터 본 단면도이다. 보유 지지 부재(8)는, 일단부에 플랜지(14a)를 갖는 슬리브(14)와, 이 슬리브(14)의 외주에 설치된 고무 혹은 엘라스토머 등으로 이루어지는 원통 형상의 완충 부재(17)를 포함한다. 완충 부재(17)는, 축 방향의 중앙부에 소경부(17a)를 갖고, 이 소경부(17a)에 릴레이(2)의 브래킷부(2a)가 끼워 맞추어져 있다. 보유 지지 부재(8)는, 스터드 볼트(15)와 너트(16)에 의해 설치면(13)에 고정되어 있다. 스터드 볼트(15)는, 용접 등에 의해 설치면(13)에 고정되어 있다. 상기 릴레이(2)는, 설치면(13)에 대해, 완충 부재(17)를 통해 플로팅 상태로 지지되어 있고, 따라서 설치면(13)에 전파되는 릴레이(2)의 작동시의 진동이 감소한다.
상기한 보유 지지 부재(8)의 위치에 각각 대응하여, 베이스 플레이트(6)에는, Z방향으로 관통하는 관통 구멍(18) 혹은 절결부(20)가 형성되어 있고, 보유 지지 부재(8)의 완충 부재(17)는, 이들 관통 구멍(18) 혹은 절결부(20)를 통과하여 설치면(13)에 도달하고 있다. 상세하게는, 베이스 플레이트(6)의 Y축과 평행한 한 쌍의 측부 테두리(6b)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 보유 지지 부재(8A)에 대응한 절결부(20)가 각각 형성되어 있다. 또한, 베이스 플레이트(6)의 길이 방향의 중간 부분에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 보유 지지 부재(8B)에 대응한 관통 구멍(18)이 각각 형성되어 있다.
또한, 베이스 플레이트(6)는 걸림 부재(9)를 통해 릴레이(2)에 걸려 있는 점에서, 베이스 플레이트(6)에 있어서의 릴레이(2)의 Z방향의 투영면의 부분(19)(도 4 참조)을 모두 개구부로 하여 베이스 플레이트(6)의 면적을 작게 하는 것도 가능하다. 그러나 이 실시예에서는, 베이스 플레이트(6)의 강성 및 강도의 과도한 저하를 회피하기 위해, 보유 지지 부재(8)가 통과할 수 있는 최소한의 크기의 관통 구멍(18) 혹은 절결부(20)를 형성하고 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예는, 베이스 플레이트(6)에 상술한 관통 구멍(18)이나 절결부(20)를 형성하는 일 없이 보유 지지 부재(8)를 통해 릴레이(2)를 설치면(13)에 지지하도록 레이아웃을 변경한 것이다.
이 실시예의 전원 차단 유닛(1)은, 전술한 실시예와 동일하게 2개의 릴레이(2)를 포함하고 있다. 이들 2개의 릴레이(2)는, 각 릴레이(2)의 길이 방향이 X방향을 따르도록, 일직선 상에 배치되어 있다. 2개의 릴레이(2)는, 서로 역방향의 자세로 배치되고, 각각의 접속 단자(21)가 각각 외측을 향하고 있다. 2개의 릴레이(2)의 사이에는, 보조 전자 부품(7)으로서, 저항기(7A)나 하네스 커넥터부(7B)가 배치되어 있지만, 가늘고 긴 저항기(7A)는, 릴레이(2)와 함께 일직선 상에 배치되어 있다.
상기한 바와 같이 직렬적으로 배치된 2개의 릴레이(2)에 대해, 이 실시예에서는, 베이스 플레이트(6)가 최소한의 폭(Y방향 치수)을 갖는 직사각형을 이루고 있다.
각 릴레이(2)는, 전술한 실시예와 마찬가지로 한 쌍의 브래킷부(2a)를 갖고, 이 브래킷부(2a)에 보유 지지 부재(8)가 각각 보유 지지되어 있다. 여기서, 각 브래킷부(2a)는, 베이스 플레이트(6)의 X축에 평행한 직선 형상의 측부 테두리(6a)로부터 외측으로 돌출되어 있고, 따라서 각 보유 지지 부재(8)는, 베이스 플레이트(6)의 측부 테두리(6a)와 간섭하는 일 없이, 베이스 플레이트(6)의 외측에 배치된다. 각 릴레이(2)는, 이와 같이 베이스 플레이트(6)의 외측에 위치하는 2개의 보유 지지 부재[8(8A, 8B)]를 통해, 설치면(13)에 지지된다.
베이스 플레이트(6)는, 전술한 실시예와 동일하게, 각 3개소의 걸림 부재(9)에 의해 릴레이(2)에 연결되어 있다. 2개의 릴레이(2)의 한쪽의 단부에 각각 위치하는 걸림 부재(9A)는, 서로 대칭으로 배치되므로, 베이스 플레이트(6)는, 2개의 릴레이(2)에 의해 확실하게 지지된다.
이와 같이, 제2 실시예에서는, 베이스 플레이트(6)가 관통 구멍(18)이나 절결부(20)를 구비하지 않으므로, 베이스 플레이트(6)의 강도에 있어서 유리하게 되고, 베이스 플레이트(6)를 얇게 하는 것이 가능해진다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같은 관통 구멍(18) 혹은 절결부(20)를 구비하지 않는 구성과, 도 2에 도시한 바와 같은 관통 구멍(18) 혹은 절결부(20)를 사용한 구성을 적당하게 조합하는 것도 가능하다.
이상, 바람직한 일 실시예를 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은, 이 실시예로 한정되는 것은 아니고, 적절하게 개변할 수 있다.

Claims (10)

  1. 외부 회로와 접속하는 릴레이와, 판 형상의 베이스 플레이트를 포함하고,
    상기 베이스 플레이트 상에 상기 릴레이와 보조 전자 부품이 배치된 전원 차단 유닛에 있어서,
    상기 릴레이와 설치면 사이의 거리를 상기 베이스 플레이트의 두께 이상으로 유지하도록, 상기 릴레이가 보유 지지 부재를 통해 설치면에 지지되어 있고,
    상기 베이스 플레이트는, 걸림 부재에 의해 상기 릴레이에 연결되고, 또한, 상기 릴레이와 상기 설치면 사이에 위치하고 있는, 전원 차단 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는, 상기 보유 지지 부재의 위치에 대응한 관통 구멍을 갖고, 상기 보유 지지 부재는 이 관통 구멍을 통과하여 상기 설치면에 도달하고 있는, 전원 차단 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는, 상기 보유 지지 부재의 위치에 대응한 절결부를 갖고, 상기 보유 지지 부재는 이 절결부를 통과하여 상기 설치면에 도달하고 있는, 전원 차단 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이는 적어도 2개 구비되어 있는, 전원 회로 차단 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    인접하는 2개의 릴레이의 사이에 보조 전자 부품이 배치되어 있는, 전원 차단 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    직사각형을 이루는 릴레이의 접속 단자를 제외한 3변에 각각 대응하여 상기 걸림 부재가 설치되어 있고,
    서로 인접하는 2개의 릴레이는, 각각의 접속 단자가 서로 역방향으로 되는 자세로 배치되어 있는, 전원 차단 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 걸림 부재는, 상기 베이스 플레이트 혹은 상기 릴레이의 한쪽에 설치되어 있고, 상기 베이스 플레이트 혹은 상기 릴레이의 다른 쪽에 결합되는 걸림 갈고리를 선단에 구비하고 있는, 전원 차단 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보유 지지 부재는, 상기 릴레이를 플로팅 상태로 보유 지지하는 완충 부재를 구비하고 있는, 전원 차단 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 하면이 상기 설치면과 접하고 있는, 전원 차단 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 릴레이의 케이스는, 상기 보유 지지 부재가 설치되는 브래킷부를 측면에 갖고, 이 브래킷부가, 상기 보유 지지 부재와 함께 상기 베이스 플레이트의 직선 형상의 측부 테두리로부터 외측으로 돌출되어 있는, 전원 차단 유닛.
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