KR20200059688A - 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지팩에 장착되는 인쇄회로기판측에서 출력되는 배선을 내진을 고려하여 외부 지진의 염려없이 안전하게 배치시킬 수 있고, 상부버스바의 설치 장애를 주지 않으면서 인쇄회로기판측에 설치될 수 있도록 한 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임은, 모듈 케이스의 내부로 다수의 리튬폴리머 단전지 셀을 나란하게 적층시켜서 전지팩이 구성되고, 상기 전지팩의 상단에 인쇄회로기판이 배치되어 리튬폴리머 단전지 셀들의 셀 단자를 서로 전기적으로 연결시키고, 셀 단자는 제1 및 제2열 상부버스바에 의해 인쇄회로기판에 밀착되어져 있는 전원모듈에 설치되어 상기 인쇄회로기판의 출력단자에 연결되어 있는 배선을 지지 안내하는 배선가이드 프레임에 있어서, 상기 배선가이드 프레임에는 모듈 케이스의 폭 방향으로 2열 배열되어 두께 방향으로 관통되어 제1 및 제2열 상부버스바의 설치 통로로 사용되는 버스바 개구홀이 형성되고, 중앙에 폭방향으로 가로지르는 일정 깊이의 배선 가이드홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임{Electric wiring guide frame for power supply module}
본 발명은 원전 DC 전원공급장치를 구성하는 전원모듈내에 설치되는 배선가이드 프레임에 관한 것으로, 특히 전지팩에 장착되는 인쇄회로기판측에서 출력되는 배선을 내진을 고려하여 외부 지진의 염려없이 안전하게 배치시킬 수 있고, 상부버스바의 설치 장애를 주지 않으면서 인쇄회로기판측에 설치될 수 있도록 한 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임에 관한 것이다.
후쿠시마 원전 사고 후 원전에 대한 국제적인 규제강화와 원전건설 반대 분위기 고조로 원전안전에 대한 국민적인 관심이 고조되고 있다. 후쿠시마 원전은 지진과 해일로 소외 전원 및 비상디젤 발전기 및 축전지기능 상실로 발전소정전(SBO)사고가 폭발의 큰 원인이다. 후쿠시마 원전사고 이후 미국 원자력 규제위원회(Nuclear egulatory Comission, 이하 NRC)에서는 후쿠시마 원전사고를 계기로 원전 운영국가와 원전운영사업자에게 발전소정전사고 시 냉각 및 냉각재 상실사고를 방지하기 위해 최소 8시간 동안 사고완화 대응방안을 확보하고 이러한 기능을 72시간으로 연장하도록 하는 방안을 권고하고 있다. 하지만 현재 국내 원전의 경우 비상디젤발전기, 대체교류발전기 및 축전지를 이용해 대응방안을 확보하고 있으며 대부분 축전지의 용량은 2~4시간으로 부족하고, 특히 신고리 5,6호기의 경우 24시간(2시간 Full Load + 22시간 Load Shedding Program)을 확보하고 있으나, 최근 한국원자력안전기술원(KINS)에서는 24시간 Full Load 운전을 요구하고 있어 이에 대한 대책이 필요하다.
따라서 국내원전은 24시간 Full Load 운전할 수 있는 방안을 강구해야 하며, 이와 더불어 72시간 이상(24시간 Full Load+48시간 Load Shedding Program)의 용량을 확보할 수 있는 시스템이 필요하다. 그리고 신고리 5,6호기를 제외한 나머지 원전의 경우 납축전지 시스템으로 2~4시간의 매우 부족한 용량을 보유하고 있어 전력상실 사고 시 비상전원을 충분히 확보할 수 있는 전원장치가 필요하다. 또한 기존 원전건물의 배터리 룸을 활용이 가능하며 동일전원 공급량을 기준으로 무게와 부피가 월등히 작으면서 72시간 이상(24시간 Full Load+48시간 Load Shedding Program)의 용량을 확보할 수 있는 시스템이 필요하다.
이와 같이 원전 사고시에 DC비상전원을 공급하기 위한 시스템에서는 랙 프레임을 사용하여 내부에 다수의 전지모듈이 장착되며, 전지모듈에는 외부 지진에도 안전한 배선의 설치가 요구된다.
본 발명의 배경기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2018-0055407호로서, "배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩"이 제안되어 있다. 상기 배경기술에서 배터리 모듈은, 다수의 배터리 셀이 적층되는 배터리 셀 적층체; 배터리 셀 적층체의 적어도 일부를 감싸는 복수의 엔드 플레이트들; 및 복수의 엔드 플레이트들에 결합되어 엔드 플레이트를 지지하는 지지부재를 포함하여, 배터리 모듈에서 엔드 플레이트의 체결을 용이하게 하고 전체 크기를 감소시킬 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 배터리 셀에서 출력되는 전원의 배선을 내진에 견디도록 설치하는 구성이 제안되어 있지 않다.
한국 공개특허 공개번호 제10-2018-0055407호
본 발명은 전지팩에 장착되는 인쇄회로기판측에서 출력되는 배선을 내진을 고려하여 외부 지진의 염려없이 안전하게 배치시킬 수 있고, 상부버스바의 설치 장애를 주지 않으면서 인쇄회로기판측에 설치될 수 있도록 한 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임은, 모듈 케이스의 내부로 다수의 리튬폴리머 단전지 셀을 나란하게 적층시켜서 전지팩이 구성되고, 상기 전지팩의 상단에 인쇄회로기판이 배치되어 리튬폴리머 단전지 셀들의 셀 단자를 서로 전기적으로 연결시키고, 셀 단자는 제1 및 제2열 상부버스바에 의해 인쇄회로기판에 밀착되어져 있는 전원모듈에 설치되어 상기 인쇄회로기판의 출력단자에 연결되어 있는 배선을 지지 안내하는 배선가이드 프레임에 있어서, 상기 배선가이드 프레임에는 모듈 케이스의 폭 방향으로 2열 배열되어 두께 방향으로 관통되어 제1 및 제2열 상부버스바의 설치 통로로 사용되는 버스바 개구홀이 형성되고, 중앙에 폭방향으로 가로지르는 일정 깊이의 배선 가이드홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배선가이드 프레임에는 배선 가이드홈의 일측 벽면으로 누액센서를 설치하기 위한 누액센서 장착홈이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배선가이드 프레임에는 일개소 상면에 가스 센서를 설치하기 위한 가스센서 장착홈이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임에 따르면, 스트링을 구성하는 다수개의 각 전원모듈내 배선의 가이드 기능과 함께 제1열 상부버스바와 제2열 상부버스바의 설치 및 분해를 위한 통로 역할을 할 수 있다.
또한 배선가이드 프레임은 배선 가이드홈을 통해 전선의 안정된 배선을 이루게 되어 내진에 대비할 수 있다. 또한 누액센서 장착홈에 의한 누액센서의 안정된 설치와, 가스센서 장착홈에 의한 가스 센서의 안정된 설치를 가질 수 있게 된다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임의 사시도.
도 2는 도 1의 배선가이드 프레임에 누액센서와 가스센서가 설치된 상태도.
도 3은 본 발명의 배선가이드 프레임이 적용된 전원모듈의 사시도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 3의 정단면도.
도 6은 도 3의 분해사시도.
도 7은 도 3의 전원모듈에 포함된 단전지 셀간의 분해사시도.
도 8은 도 3의 전원모듈에 포함된 인쇄회로기판과 상부버스바의 분해사시도.
도 9a는 도 3의 전원모듈을 다수개로 하여 이루어진 스트링의 분해사시도.
도 9b는 도 9a의 'K'부 확대도.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 3에서와 같이 배선가이드 프레임(18)은 비전도성 소재인 예로, 경질의 플라스틱 또는 복합소재로 제작될 수 있다. 배선가이드 프레임(18)에는 모듈 케이스(12)의 폭 방향으로 2열 배열되어 두께 방향으로 관통되어 후술할 제1 및 제2열 상부버스바(163,164)의 설치 통로로 사용되는 버스바 개구홀(181)이 형성되고, 중앙에 폭방향으로 가로지르는 일정 깊이의 배선 가이드홈(182)이 형성되어 있다.
여기서, 배선가이드 프레임(18)에는 배선 가이드홈(182)의 일측 벽면으로 누액센서(301)를 설치하기 위한 누액센서 장착홈(183)이 더 형성되어 있다. 또한 배선가이드 프레임(18)에는 일개소 상면에 가스센서(302)를 설치하기 위한 가스센서 장착홈(184)이 더 형성될 수 있다.
이와 같이 구성된 배선가이드 프레임(18)은 도 3 내지 도 6의 전원모듈(10)에 설치되어 모듈출력 버스바(9)에 연결되어 있는 출력 전선(19)을 지지 안내하는 역할을 한다.
여기서 전원모듈(10)은 도 3 내지 도 8에서와 같이 모듈 케이스(12), 전지팩(14), 인쇄회로기판(16), 배선가이드 프레임(18) 및 전지팩 절연몰드(20)를 포함한다.
모듈 케이스(12)는 일정한 폭(w)과 길이(l) 및 높이(h)를 갖고 상부로 개구되어 있는 전지팩 수납실(121)을 갖는다. 모듈 케이스(12)는 절연을 위해 경질의 난연합성수지 또는 복합소재로 제작될 수 있다.
전지팩(14)은 전지팩 수납실(121)을 통해 모듈 케이스(12)에 수납된다. 도 5와 같이 전지팩(14)은 단전지 셀(141)을 짝수개 구비하여 모듈 케이스(12)의 폭(w) 방향으로 나란하게 적층되어 있다. 단전지 셀(141)은 셀 단자(141a)가 상부로 위치되도록 설치된다.
이때 리튬폴리머 단전지 셀(141)의 내진 안전성을 위해 이웃한 리튬폴리머 단전지 셀(141과 141)의 사이에 도 7과 같이 전지간 접착테이프(142)를 매개로 완충 패드(143)가 접착되어 구성됨이 바람직하다. 여기서 단전지 셀(141)은 체적/중량, 운전수명 및 방전특성에서 우수한 '리튬폴리머 단전지 셀'이 바람직하다.
인쇄회로기판(16)은 전지팩(14)의 상단에 배치되어 전지팩(14)과 전기적으로 연결된다.
도 8과 같이 인쇄회로기판(16)에는 각기 체결공(161a,162a)을 갖는 제1열 하부버스바(161)와 제2열 하부버스바(162)가 서로 어긋난 위치에 배열되어 있다. 또한 인쇄회로기판(16)에는 제1열 하부버스바(161)와 제2열 하부버스바(162)의 각기 양측에 리튬폴리머 단전지 셀(141)의 셀 단자(141a)가 삽통되도록 하는 쇼트보호겸용 단자 끼움 결착슬릿(161b)이 형성되어 있다. 제1열 하부버스바(161)와 제2열 하부버스바(162)는 인쇄회로를 구성하는 전도성 동박의 일부가 된다. 한편, 제1열 하부버스바(161)와 제2열 하부버스바(162)에는 그 상부로 각기 제1열 상부버스바(163)와 제2열 상부버스바(164)가 배치된다.
제1열 상부버스바(163)와 제2열 상부버스바(164)는 체결볼트(167)와 너트(미도시)의 결합을 통해 제1열 하부버스바(161)와 제2열 하부버스바(162)에 각기 결합되어진다. 이때 단전지 셀(141)의 셀 단자(141a)는 절곡되어져 제1,2열 상부버스바(163,164)와 제1,2열 하부버스바(161,162)의 사이에 밀착되어 전기적으로 접촉된다. 제1열 상부버스바(163)와 제2열 상부버스바(164)는 본 실시 예에서 동으로 제작되어 있으나 다른 전도성 도체로 제작될 수 있다.
따라서 전지팩(14)의 상부에 인쇄회로기판(16)이 조립된 후, 리튬폴리머 단전지 셀(141)들의 셀 단자(141a)가 절곡되어져 제1열 하부버스바(161)와 제2열 하부버스바(162)에 위치되어지고, 이 상태에서 제1열 상부버스바(163)와 제2열 상부버스바(164)는 배선가이드 프레임(18)의 버스바 개구홀(181)을 각기 통해 인쇄회로기판(16)에 조립되어져 리튬폴리머 단전지 셀(141)들의 셀 단자(141a)를 서로 전기적으로 연결시키게 된다.
이와 같이 배선가이드 프레임(18)은 도 9a 및 도 9b와 같이 스트링(100)을 구성하는 다수개의 각 전원모듈(10)내 배선의 가이드 기능과 함께 제1열 상부버스바(163)와 제2열 상부버스바(164)의 설치 및 분해를 위한 통로 역할을 할 수 있다. 또한 배선가이드 프레임(18)은 배선 가이드홈(182)을 통해 출력 전선(19)의 안정된 배선을 이루게 되어 내진에 대비할 수 있다. 또한 누액센서 장착홈(183)에 의한 누액센서(301)의 안정된 설치를 가질 수 있고, 가스센서 장착홈(184)에 의한 가스센서(302)의 안정된 설치를 가질 수 있게 된다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
5: 스트링 케이싱
6: 케이싱 덮개
9: 모듈출력 버스바
12: 모듈 케이스
14: 전지팩
141: 리튬폴리머 단전지 셀
143: 완충 패드
16: 인쇄회로기판
161: 제1열 하부버스바
161b: 쇼트보호겸용 단자 끼움 결착슬릿
162: 제2열 하부버스바
163: 제1열 상부버스바
164: 제2열 상부버스바
18: 배선가이드 프레임
183: 누액센서 장착홈
184: 가스센서 장착홈
20: 전지팩 절연몰드
22: 절연러버
30: 플렉시블 버스바

Claims (3)

  1. 모듈 케이스(12)의 내부로 다수의 리튬폴리머 단전지 셀(141)을 나란하게 적층시켜서 전지팩(14)이 구성되고, 상기 전지팩(14)의 상단에 인쇄회로기판(16)이 배치되어 리튬폴리머 단전지 셀(141)들의 셀 단자(141a)를 서로 전기적으로 연결시키고, 셀 단자(141a)는 제1 및 제2열 상부버스바(163,164)에 의해 인쇄회로기판(16)에 밀착되어져 있는 전원모듈(10)에 설치되어 상기 인쇄회로기판(16)의 출력단자에 연결되어 있는 배선을 지지 안내하는 배선가이드 프레임(18)에 있어서,
    상기 배선가이드 프레임(18)에는 모듈 케이스(12)의 폭 방향으로 2열 배열되어 두께 방향으로 관통되어 제1 및 제2열 상부버스바(163,164)의 설치 통로로 사용되는 버스바 개구홀(181)이 형성되고, 중앙에 폭방향으로 가로지르는 일정 깊이의 배선 가이드홈(182)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배선가이드 프레임(18)에는 배선 가이드홈(182)의 일측 벽면으로 누액센서(301)를 설치하기 위한 누액센서 장착홈(183)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 배선가이드 프레임(18)에는 일개소 상면에 가스센서(302)를 설치하기 위한 가스센서 장착홈(184)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전원모듈에 설치되는 배선가이드 프레임.
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