KR20170127150A - Power Relay Assembly for Electric Vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전원 분배장치에서 저전류 릴레이 부분의 조립구조를 개선하여 작업 공정을 간소화하고 구조의 안정성을 향상시킬 수 있는 PCB(Printed Circuit Board; 인쇄 회로 기판) 연결 구조를 갖는 전기 차량용 파워 릴레이 어셈블리에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power relay assembly for an electric vehicle, and more particularly, to a PCB (Printed Circuit Board) which can simplify a work process and improve the stability of a structure by improving an assembling structure of a low- To a power relay assembly for an electric vehicle having a printed circuit board (PCB) connection structure.
최근 환경을 고려한 자동차로서 전기자동차가 주목받고 있다. 전기 자동차란, 전기를 사용하여 운행되는 자동차를 의미하는 것으로, 크게 순수 전기 자동차(Battery Powered Electric Vehicle)와 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle)로 구분할 수 있다. Recently, electric vehicles are attracting attention as vehicles considering the environment. An electric vehicle is an automobile which is operated by electricity. It can be classified into a battery-powered electric vehicle and a hybrid electric vehicle.
여기서, 순수 전기 자동차는 전기만을 사용하여 주행하는 차량을 의미하며, 하이브리드 전기 자동차는 전기 및 화석 연료를 함께 사용하여 주행하는 차량을 의미한다. Here, a pure electric vehicle refers to a vehicle that uses electricity only, and a hybrid electric vehicle refers to a vehicle that uses electricity and fossil fuel together.
그리고, 이와 같은 전기 자동차에는, 주행을 위한 전기를 공급하는 고전압 배터리와, 고전압 배터리로부터 공급되는 전기 에너지에 의해 구동되는 모터가 구비된다.Such an electric vehicle is provided with a high-voltage battery for supplying electricity for running and a motor driven by electric energy supplied from the high-voltage battery.
상기한 고전압 배터리와 모터 사이에는 파워 릴레이 어셈블리(PRA:Power Relay Assembly) 및 인버터가 구비된다. A power relay assembly (PRA) and an inverter are provided between the high-voltage battery and the motor.
상기 파워 릴레이 어셈블리는 BDU(Battery Disconnect Unit)라고도 불리며, 모터 등의 구동 장치에 고전압 배터리 전원을 안정적으로 공급 혹은 차단하는 역할을 한다.The power relay assembly is also referred to as a BDU (Battery Disconnect Unit), and serves to stably supply or shut off high-voltage battery power to a driving device such as a motor.
즉, 파워 릴레이 어셈블리는, 전기차량에 사용되는 대용량 고전압 배터리와 모터 구동 장치 사이에 위치하여 그 연결을 담당하는 장치로서, 릴레이(Relay), 대용량 저항 등을 포함하여 구성된다. That is, the power relay assembly is located between the high-capacity high-voltage battery used in the electric vehicle and the motor driving device and is responsible for the connection, and includes a relay, a large-capacity resistor, and the like.
상기 모터 구동 장치는 일반적으로 매우 큰 커패시터를 포함하고 있어, 배터리와 커패시터를 직접 연결하면 매우 큰 전류가 순간적으로 흐르게 되는데, 파워 릴레이 어셈블리는 초기에 저항으로 전류의 크기를 제한하는 역할을 한다. The motor driving apparatus generally includes a very large capacitor. When a battery and a capacitor are directly connected, a very large current flows instantaneously. The power relay assembly initially serves as a resistor to limit the magnitude of the current.
또한, 상기 파워 릴레이 어셈블리는 차량의 운전이 완료되었을 때 모터 구동 장치와 배터리 사이의 연결을 해제하는 역할도 한다.In addition, the power relay assembly also serves to release the connection between the motor drive unit and the battery when the operation of the vehicle is completed.
그런데 상기 파워 릴레이 어셈블리가 배터리 시스템 내부의 다른 구성요소들 각각과 개별 릴레이 신호선으로 연결되면, 신호선으로 사용되는 와이어(Wire) 사용량에 따라 중량이 증가하게 되는 문제가 있다. However, when the power relay assembly is connected to each of the other components in the battery system by separate relay signal lines, there is a problem that the weight increases depending on the amount of wire used as a signal line.
또한, 종래의 파워 릴레이 어셈블리에 의하면, 연결상의 문제로 인한 결선이 발생할 경우, 배터리 시스템 관리부(Battery System Manager)에서 파워 릴레이 어셈블리의 상태를 확인하기가 어렵다는 문제가 있다. In addition, according to the conventional power relay assembly, there is a problem that it is difficult to check the state of the power relay assembly in the battery system manager when wiring due to connection problems occurs.
또한, 종래의 파워 릴레이 어셈블리는, 자체 보호기능이 없어 릴레이 제어신호 조건에 따라 프리차지(Precharge)된 저항의 소손이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.In addition, the conventional power relay assembly has a problem in that a pre-charged resistor may be burned according to the relay control signal condition because it has no self-protection function.
또한, 종래의 파워 릴레이 어셈블리는, 측정된 전류 센싱 값이 아날로그 값으로 와이어를 통해 전달되므로 배터리 시스템 관리부와의 이격거리 또는 와이어 배선길이에 따라 센싱 값에 오차가 생길 수 있다는 문제점이 있다. In addition, in the conventional power relay assembly, since the measured current sensing value is transmitted through the wire as an analog value, there is a problem that an error may occur in the sensing value depending on the distance from the battery system management unit or the wire wiring length.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전기 자동차의 전원을 분배하는 장치에서 저전류 릴레이 부분을 와이어 하니스(Wire Harness)를 통하여 연결하지 않고 PCB(Printed Circuit Board; 인쇄 회로 기판)로 구현함으로써 조립 구조를 개선하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems of the prior art and to provide a low power relay device capable of reducing power consumption of a printed circuit board (PCB) without connecting a low current relay part through a wire harness, So as to improve the assembling structure.
본 발명의 다른 목적은, 전원 분배 장치에서 저전류 릴레이 부분의 조립 구조를 개선하여 양산 작업 공정을 간소화하고 구조의 안정성을 향상시키는 데 있다.It is another object of the present invention to improve the assembly structure of the low-current relay part in the power distribution device, thereby simplifying the mass production process and improving the stability of the structure.
본 발명의 또 다른 목적은 조립 공정을 일원화시켜 원가를 절감할 수 있도록 하는 데 있다. Another object of the present invention is to unify the assembling process to reduce the cost.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리는, 고전압 배터리의 전원 단자에 연결되어 상기 고전압 배터리로부터 인가되는 전원을 공급 또는 차단하는 제1 대전류 릴레이; 상기 제1 대전류 릴레이와 병렬 연결되어 저전류를 공급 또는 차단하고, PCB상에 일체화되어 연결되는 저전류 릴레이; 및 상기 저전류 릴레이의 전류를 충전 또는 방전하고, 상기 PCB상에 일체화되어 연결되는 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a power relay assembly for an electric vehicle of the present invention includes: a first large current relay connected to a power terminal of a high voltage battery to supply or cut off a power applied from the high voltage battery; A low current relay connected in parallel with the first large current relay to supply or cut off a low current and integrated on the PCB; And a resistance element connected to the PCB for charging or discharging the current of the low-current relay and connected to the PCB.
또한, 상기 고전압 배터리의 접지 단자에 연결되어 상기 고전압 배터리로부터 인가되는 전원을 공급 또는 차단하는 제2 대전류 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus further includes a second large current relay connected to a ground terminal of the high voltage battery to supply or cut off power supplied from the high voltage battery.
또한, 상기 제1 대전류 릴레이의 양측에 구비되는 대전류 버스바를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized by including a large current bus bar provided on both sides of the first large current relay.
또한, 상기 PCB는 상기 제1 대전류 릴레이의 상측 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.Also, the PCB is formed on an upper region of the first large current relay.
또한, 상기 저전류 릴레이와 상기 저항소자는 회로 패턴을 통해 상기 PCB상의 접점과 연결되는 것을 특징으로 한다.The low-current relay and the resistor are connected to a contact on the PCB through a circuit pattern.
또한, 상기 저전류 릴레이의 일단과 상기 저항소자의 일단은 상기 접점을 통해 하부의 상기 제1 대전류 릴레이와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.One end of the low-current relay and one end of the resistance element are electrically connected to the first high-current relay of the lower part through the contact.
본 발명에 의하면, 전원 분배 장치에서 저전류 릴레이 부분의 조립 구조를 개선함으로써 양산 작업 공정을 간소화하고 구조의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to improve the assembly structure of the low-current relay part in the power distribution device, thereby simplifying the mass production process and improving the stability of the structure.
또한, 조립 공정을 일원화함으로써 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다. Further, the manufacturing cost can be reduced by unifying the assembling process.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구성도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining a configuration of a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a configuration diagram of a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining a configuration of a power relay assembly for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 전기자동차는, 고전압 배터리(100), 파워 릴레이 어셈블리(PRA:Power Relay Assembly)(200), 전류 센서 CS, 모터 제어부(300) 및 모터(400)를 포함하여 구성된다.An electric vehicle according to an embodiment of the present invention includes a
그리고, 상기 파워 릴레이 어셈블리(200)는, 제1 대전류 릴레이(210), 제2 대전류 릴레이(220), 저전류 릴레이(230) 및 저항소자 R1를 포함하여 구성된다. The
전기자동차 및 하이브리드 차량은, 모터(400)의 동작을 위한 에너지원인 고전압 배터리(100)가 인버터 등을 포함하는 모터 제어부(300)를 통해 모터(400)와 충방전 가능하게 연결되어 있다. An electric vehicle and a hybrid vehicle are connected to a
상기 전기자동차 및 하이브리드 차량에 탑재되는 배터리는, 다수의 배터리 셀을 하나로 묶은 복수의 배터리 모듈을 직렬로 연결한 패키지 구조로 이루어져 있다. The battery mounted on the electric vehicle and the hybrid vehicle has a package structure in which a plurality of battery modules are connected in series to connect a plurality of battery cells.
고전압 배터리(100)는 전력을 충전하여 파워 릴레이 어셈블리(200)에 공급한다. 그리고, 파워 릴레이 어셈블리(200)는 파워 라인을 단속하는 기계식 릴레이를 모듈 형태로 구성한다. The
이러한 파워 릴레이 어셈블리(200)의 한쪽은, 퓨즈 F1을 통해 고전압 배터리(100)에 전기적으로 연결된다. One of these
상기 퓨즈 F1는 고전압 배터리(100)와 파워 릴레이 어셈블리(200) 간을 상호 연결하거나 차단한다. The fuse F1 interconnects or disconnects the high-
그리고, 파워 릴레이 어셈블리(200)의 다른쪽은, 전류 센서 CS, 모터 제어부(300)를 통해 모터(400) 등의 차량 구동 장치와 연결된다. The other end of the
여기서, 상기 전류 센서 CS는 고전압 배터리(100)와 고전압 배터리의 잔존 용량을 계산하기 위해 전류 값을 측정한다. 그리고, 전류 센서 CS는 파워 릴레이 어셈블리(200)의 출력 전류를 센싱한다. Here, the current sensor CS measures the current value to calculate the remaining capacity of the high-
상기 전류 센서 CS로부터 측정된 전류는 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System, 도시 생략)에 제공될 수 있다. The current measured from the current sensor CS may be provided to a battery management system (BMS) (not shown).
상기 배터리 관리 시스템은, 전류 센서 CS로부터 측정된 전류 값을 사용하여 차량의 응급상황 발생 여부, 즉, 차량이 정상적으로 구동되는 상태인지 아니면 응급상황이 발생 된 상태인지를 판단한다. The battery management system determines whether an emergency situation occurs in the vehicle, that is, whether the vehicle is normally driven or an emergency situation, using the current value measured from the current sensor CS.
그리고, 모터 제어부(300)는 인버터 등을 포함할 수 있으며, 고전압 배터리(100)로부터 전달되는 교류 전류를 직류 전류로 변환하고 모터(400)를 제어한다. The
또한, 제1 대전류 릴레이(210)는 고전압 배터리(100)의 전원 단자와 모터 제어부(300) 사이에서 전원을 공급 또는 차단한다. 여기서, 제1 대전류 릴레이(210)는 플러스(+) 메인 릴레이일 수 있다. The first large
그리고, 제2 대전류 릴레이(220)는 고전압 배터리(100)의 접지 단자와 모터 제어부(300) 사이에서 전원을 공급 또는 차단한다. 여기서, 제2 대전류 릴레이(220)는 마이너스(-) 메인 릴레이일 수 있다. The second large
한편, 모터(400)에 고전압 배터리(100)의 전력이 인가되는 경우, 제1 대전류 릴레이(210)와 제2 대전류 릴레이(220)는 온(ON) 되어 전류 경로를 형성한다. On the other hand, when the power of the
반면에, 모터(400)에 고전압 배터리(100)의 전력이 인가되지 않는 경우, 제 1 대전류 릴레이(210)와 제2 대전류 릴레이(220)는 오프(OFF) 되어 전류 경로를 차단한다.On the other hand, when the electric power of the
또한, 저전류 릴레이(230)는 제1 대전류 릴레이(210)와 병렬로 연결되어 초기 전류에 의한 장치의 손상을 방지하는 역할을 한다. 그리고, 저항소자 R1은 저전류 릴레이(230)와 연결되어 전류를 충전하기 위한 충전저항으로 사용되거나 전류를 방전하기 위한 방전저항으로 사용된다. Also, the low
이러한 저전류 릴레이(230)는 저전류(예를 들어, 30A 미만의 저전류)를 공급 또는 차단하게 된다. This low
제1 대전류 릴레이(210), 제2 대전류 릴레이(220) 및 저전류 릴레이(230)는 전원의 공급 또는 차단을 가능하게 하는 것으로, 내부에 코일을 포함할 수 있다.The first large
즉, 제1 대전류 릴레이(210), 제2 대전류 릴레이(220) 및 저전류 릴레이(230)는, 코일로 입력되는 전기적 신호에 의해 전원을 공급 또는 차단하도록 하는 구조를 가질 수 있다. That is, the first large
종래에는 저전류 릴레이(230)와 저항소자 R1이 별도의 와이어 하니스(Wire Harness)와 연결되므로, 터미널 단자 작업을 수행해야 하고, 각각 개별적인 볼트로 다른 부품들과 연결하여야 한다. Conventionally, since the low-
상기 저전류 릴레이(230)가 와이어로 이루어져 볼트 연결 구조를 갖게 되면, 조립 방법이 복잡해지고 작업 시간이 길어지게 된다. If the low-
뿐만 아니라, 와이어의 배선이 균일하지 않아 제품의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 진동을 수반하는 차량 내부에 장착되므로 내구성이 저하된다.In addition, the wiring of the wire is not uniform, which may affect the reliability of the product. Further, since it is mounted inside the vehicle accompanied by the vibration, the durability is lowered.
그러나 본 발명에 의하면, 저전류 릴레이(230)의 (a)영역이 PCB와 연결되는 구조를 갖는다. However, according to the present invention, the region (a) of the low-
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리에서 (a)영역을 상세히 설명하기 위한 구성도이다. 2 is a structural diagram for explaining (a) region in detail in the power relay assembly according to the embodiment of the present invention.
제1 대전류 릴레이(210)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 대전류의 접지를 위해 양측으로 대전류 버스바(Busbar)(500, 510)와 연결된다. The first large
그리고, 제1 대전류 릴레이(210)와 대전류 버스바(500, 510)의 상측 영역에 PCB(600)가 형성된다. The
상기 PCB(600) 상에는 저전류 릴레이(230)와 저항소자 R1이 연결된다. 즉, 저전류 릴레이(230)와 저항소자 R1은 PCB(600) 상에 일체화되어 PCB(600) 내에 실장된다. On the
그리고, 저전류 릴레이(230)와 저항소자 R1은 회로 패턴(610)을 통해 PCB(600)의 접점(620, 630)과 연결된다. The low
저전류 릴레이(230)와 저항소자 R1이 PCB(600) 상에 실장되는 경우, 다수의 버스바(Busbar)에 의해 이루어지던 각 부품 사이의 전기적 연결이 PCB(600)의 회로 패턴(610)에 의해 이루어질 수 있다. When the low-
본 발명에 의하면, 저전류 릴레이(230)와 저항소자 R1이 와이어로 연결되지 않고 PCB(600) 상에서 회로 패턴(610)으로 일원화되는 구조를 갖는다.According to the present invention, the low-
이에 따라 내구성을 향상시킬 수 있고, 부품 수 및 작업 공수가 줄어들어 조립시간이 단축되고 생산성이 향상되며, 제조 원가를 절감할 수가 있다. Accordingly, the durability can be improved, the number of parts and the number of workings can be reduced, shortening the assembling time, improving the productivity, and reducing the manufacturing cost.
PCB(600) 상의 접점(620)을 통해 저전류 릴레이(230)의 일단은, 대전류 버스바(500)와 제1 대전류 릴레이(210)와 연결된다.One end of the low
그리고, PCB(600) 상의 접점(630)을 통해 저항소자 R1의 일단은, 대전류 버스바(510)와 제1 대전류 릴레이(210)와 연결된다. One end of the resistance element R1 is connected to the large
즉, 저전류 릴레이(230)와 저항소자 R1은 PCB(600)의 회로 패턴(610), 접점(620, 630)을 통해 하부의 제1 대전류 릴레이(210)와 전기적으로 연결된다. That is, the low-
본 발명의 실시예는, 전기 자동차의 전원을 분배하는 장치에서, 저전류 릴레이(230) 부분을 와이어를 통하여 연결하지 않고 PCB(600)로 구현하여 조립 구조를 개선한 것이다. The embodiment of the present invention improves the assembling structure by implementing the low
이상에서는 본 발명의 실시예가 파워 릴레이 어셈블리(200)에 적용되는 것을 일 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 전기자동차의 전원을 분배하는 기타의 파워 분배 장치(Power Distribution Unit; PDU)에 적용될 수도 있다. Although the embodiments of the present invention are applied to the
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 형태로 실시할 수 있을 것이므로, 상기한 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야 한다. 또한 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims rather than by the foregoing description, . And all changes or modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims, and equivalents thereof, should be construed as being included within the scope of the present invention.
100: 고전압 배터리(Battery)
200: 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly)
210: 제1 대전류 릴레이
220: 제2 대전류 릴레이
230: 저전류 릴레이
300: 모터 제어부
400: 모터
500, 510: 대전류 버스바(Busbar)
600: PCB(Printed Circuit Board)
610: 회로 패턴
620, 630: PCB 접점100: High voltage battery
200: Power Relay Assembly
210: first large current relay
220: Second large current relay
230: Low current relay
300:
400: motor
500, 510: Large current bus bar (Busbar)
600: Printed Circuit Board (PCB)
610: Circuit pattern
620, 630: PCB contacts
Claims (6)
상기 제1 대전류 릴레이(210)와 병렬 연결되어 저전류를 공급 또는 차단하고, PCB(600) 상에 일체화되어 연결되는 저전류 릴레이(230); 및
상기 저전류 릴레이(230)의 전류를 충전 또는 방전하고, 상기 PCB(600) 상에 일체화되어 연결되는 저항 소자(R1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리.A first large current relay (210) connected to a power terminal of the high voltage battery (100) to supply or cut off power supplied from the high voltage battery (100);
A low current relay 230 connected in parallel to the first large current relay 210 to supply or cut off a low current and integrated on the PCB 600; And
And a resistance element (R1) connected to the PCB (600) for charging or discharging the current of the low current relay (230) and connected to the PCB (600).
상기 고전압 배터리(100)의 접지 단자에 연결되어 상기 고전압 배터리(100)로부터 인가되는 전원을 공급 또는 차단하는 제2 대전류 릴레이(220)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리. The method according to claim 1,
Further comprising a second large current relay (220) connected to a ground terminal of the high voltage battery (100) to supply or cut off power applied from the high voltage battery (100).
상기 제1 대전류 릴레이(210)의 양측에 구비되는 대전류 버스바(500, 510)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리. The method according to claim 1,
And a large current bus bar (500, 510) provided on both sides of the first large current relay (210).
상기 PCB(600)는 상기 제1 대전류 릴레이(210)의 상측 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리. The method according to claim 1,
Wherein the PCB (600) is formed on an upper region of the first large current relay (210).
상기 저전류 릴레이(230)와 상기 저항소자(R1)는 회로 패턴(610)을 통해 상기 PCB(600)상의 접점(620, 630)과 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리. The method according to claim 1,
Wherein the low current relay 230 and the resistor R1 are connected to the contacts 620 and 630 on the PCB 600 through the circuit pattern 610. [
상기 저전류 릴레이(230)의 일단과 상기 저항소자(R1)의 일단은 상기 접점(620,630)을 통해 하부의 상기 제1 대전류 릴레이(210)와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 파워 릴레이 어셈블리.
6. The method of claim 5,
And one end of the low current relay 230 and one end of the resistance element R1 are electrically connected to the first high current relay 210 at the lower part through the contacts 620 and 630. [ .
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