KR20210070044A - 전원차단블록 및 이를 구비한 정션블록 - Google Patents

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KR20210070044A
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Abstract

본 발명의 일실시 예의 전원차단블록은 절연체로 형성된 바디부; 및 상기 바디부의 일 측에 도체로 형성되어 인터락 회로를 완성하는 쇼트부;를 포함하고, 상기 쇼트부가 상기 인터락 회로에서 이탈되면, 배터리 시스템이 차단되는 것을 특징으로 하여, 부품 수를 실현하고, 사용자의 편의를 현저히 향상시킨다.

Description

전원차단블록 및 이를 구비한 정션블록{Power Off Block And Junction Block Having The Same}
본 발명은 비상 시 고전압 배터리의 전원을 차단시키는 전원차단블록 및 이와 같은 전원차단블록을 구비한 정션블록에 관한 것이다.
하이브리드 차량이나 전기차 등은 전기에너지를 이용하여 차량을 구동하므로, 고전압배터리를 사용이 불가피하다. 하지만, 고전압배터리는 매우 높은 전압을 출력할 수 있어 여러가지 전기적 위험성을 내포하고 있으며, 특히 사고 또는 보수 등의 경우에 탑승자나 작업자에게 심한 전기 충격을 유발시킬 수 있다.
따라서 고전압배터리의 고전압이 인출되는 부분의 노출을 방지하고, 안전을 강화하는 장치의 필요성이 대두되었으며, 이와 같은 필요성을 충족시키기 위하여 배터리와 연결되는 서비스 플러그를 신설하여, 필요에 따라 서비스 플러그를 사용자가 조작하여 배터리에서 공급되는 고전압을 강제적으로 차단할 수 있도록 하였다.
다만, 서비스 플러그는 차량 실내 뒷자석 또는 트렁크에 설치되어 응급상황 시에 사용자가 용이하게 조작하기 어려웠으며, 크가가 작지 않아 관리가 어렵다는 문제점이 발생되었다.
따라서 사용자가 간단하고 신속하게 고전압을 차단할 수 있도록 서비스 플러그와 BMU(Battery Management Unit)를 연결하는 인터락 회로 및 BMU에서 엔진룸으로 연장되는 추가 인터락회로를 형성하고 이를 전기적으로 연결하는 메일 커넥터와 피메일 커넥터가 결합되는 인터락 커넥터를 엔진룸에 신설하여 서비스플러그를 조작하지 않더라고 배터리 시스템을 차단할 수 있도록 하였다.
그러나, 엔진룸에 추가 인터락 회로 및 인터락 커넥터를 형성하기 위해 필요 부품 수가 증가하면서 작업성 및 생산성을 저하시키는 문제점이 발생되었으며, 응급상황 시에 고전압 차단을 위해 인터락 커넥터에서 연장되는 와이어를 절단을 위한 절단기 등이 필요하여 신속하게 대처하기 힘들다는 문제점이 발생되었다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 정션블록에 탈착 가능하도록 형성되어, 비상 시 탈거 또는 파손에 의해 고전압 배터리 시스템을 차단하여 안전성 및 편의성이 향상된 전원차단블록 및 이를 구비한 정션블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 예의 전원차단블록은 절연체로 형성된 바디부; 및 상기 바디부의 일 측에 도체로 형성되어 인터락 회로를 완성하는 쇼트부;를 포함하고, 상기 쇼트부가 상기 인터락 회로에서 이탈되면, 배터리 시스템이 차단되는 것을 특징으로 한다.
상기 쇼트부는 상기 인터락 회로에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 연장부와, 상기 연장부의 사이에 형성되고 상기 바디부의 일 면에 접하는 연결부로 형성될 수있으며, 상기 바디부는 가해지는 외력이 집중되어 전달될 수 있도록 상기 연결부를 향해 돌출된 가압돌기가 형성되어, 필요에 따라 상기 쇼트부를 파손하여 배터리 시스템을 차단할 수 있다.
상기 연결부는 상기 가압돌기의 위치에 대응하여 외력에 의해 파손 위치를 가이드하는 가이드부가 더 형성될 수 있다. 또한 상기 가이드부는 상기 가압돌기와 상보적으로 결합되도록 요입되어 형성되거나, 상기 가압돌기에 대향하여 돌출 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시 예의 퓨즈, 릴레이 등이 결합되는 정션블록은 상기 정션블록의 외측에 탈착되도록 결합되는 전원차단블록을 포함하고, 상기 전원차단블록은 절연체로 형성된 바디부와, 상기 바디부의 일 측에 도체로 형성되고, 상기 인터락 회로에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 연장부와, 상기 연장부의 사이에 형성되고 상기 바디부의 일 면에 접하는 연결부로 형성되어 인터락 회로를 완성하는 쇼트부로 형성되며, 상기 정션블록에서 탈거됨에 따라 배터리 시스템을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
상기 바디부는 가해지는 외력이 집중되어 전달될 수 있도록 상기 연결부를 향해 돌출된 가압돌기가 형성될 수 있으며, 상기 연결부는 상기 가압돌기와 상보적으로 결합되도록 요입되어 파손 위치를 가이드하는 가이드부가 더 형성될 수 있다.
상기 바디부는 가해지는 외력이 집중되어 전달될 수 있도록 상기 연결부를 향해 돌출된 가압돌기가 형성될 수 있으며, 상기 연결부는 상기 가압돌기에 대향하여 돌출 형성되어, 파손 위치를 가이드하는 가이드부가 더 형성될 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 전원차단블록은 제1,2 바디로 형성되어 전원차단블록의 착탈을 보다 용이하게 하여 작업자의 취급성을 향상시키는 동시에, 외력에 의해 내부 쇼트부를 물리적으로 파손시켜 배터리 시스템을 차단할 수 있도록 하여 안전성을 향상시키는 효과를 갖는다.
쇼트부에는 가압돌기의 위치에 대응하도록 가이드부가 형성되어, 비상 시 쇼트부의 파손 위치를 가이드하여 배터리 시스템이 보다 확실하게 차단되도록 하여 화재 및 감전 등의 2차 사고를 방지하는 효과를 갖는다.
본 발명에 따른 전원차단블록은 정션박스에 퓨즈 또는 릴레이와 같이 전원차단블록이 결합되도록 형성되어 엔진룸의 미관을 향상시키는 동시에, 부품 절감을 실현하여 작업성 및 생산성 향상의 기여한다.
또한 비상 시에 탑승자 또는 구조자자 외력으로 쇼트부의 파손시킬 수 있도록 하여, 안전성을 향상시키는 동시에 화재 및 감전 등의 2차 사고를 방지하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일실시 예의 정션블록의 사시도.
도 2는 도 1의 전원차단블록의 사시도.
도 3은 도 2의 전원차단블록과 정션블록의 내부 터미널과의 연결을 도시한 도면.
도 4는 도 3의 분해 사시도.
도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 방향의 단면도.
도 6은 도 2의 Ⅵ-Ⅵ 방향의 단면사시도.
도 7은 도 5의 가압돌기 및 가이드부를 확대 도시한 도면.
도 8은 도 5의 가압돌기 및 다른 실시 예의 가이드부를 확대 도시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 다만 상세한 설명에서 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위해 생략한다.
또한 설명의 편의 및 중복을 피하기 위하여, 본 발명의 정션블록의 설명의 내용에 본 발명의 전원차단블록의 설명을 포함하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예의 정션블록의 사시도이다.
도 2는 도 1의 전원차단블록의 사시도이고, 도 3은 도 2의 전원차단블록과 정션블록의 내부 터미널과의 연결을 도시한 도면이며, 도 4는 도 3의 분해 사시도이다. 도 5는 도 2의 Ⅴ-Ⅴ 방향의 단면도이고, 도 6은 도 2의 Ⅵ-Ⅵ 방향의 단면사시도이며, 도 7은 도 5의 가압돌기 및 가이드부를 확대 도시한 도면이고, 도 8은 도 5의 가압돌기 및 다른 실시 예의 가이드부를 확대 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참고하면, 본 발명의 일실시 예의 퓨즈, 릴레이 등이 결합되는 정션블록(10)은 상기 정션블록(10)의 외측에 탈착되도록 결합되는 전원차단블록(100)을 포함하고, 상기 전원차단블록(100)은 절연체로 형성된 바디부(110)와, 상기 바디부(110)의 일 측에 도체로 형성되고, 인터락 회로에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 연장부(121)와, 상기 연장부(121)의 사이에 형성되고 상기 바디부(110)의 일 면에 접하는 연결부(122)로 형성되어 상기 인터락 회로를 완성하는 쇼트부(120)로 형성되며, 상기 정션블록(10)에서 탈거됨에 따라 배터리 시스템을 차단시키는 것을 특징으로 한다.
정션블록(10)은 퓨즈 및 릴레이 등이 결합되어 배터리에서 공급되는 전원을 분배하여 다양한 전장부품으로 공급하도록 한다. 이때 퓨즈 및 릴레이 등은 정션블록(10)의 외측에서 결합되어 작업성 및 교체 등을 용이하게 한다.
또한 정션블록(10)은 외측으로 전원차단블록(100)이 위치되는 안착부와, 쇼트부(120)가 관통하여 내측에 배치되는 터미널(200)에 전기적으로 연결될 수 있도록 안착부를 관통하는 체결홀이 형성된다.
이때 터미널(200)은 정션블록(10)의 케이스 내측에 배치되고, 쇼트부(120)의 한 쌍의 연장부(121)와 각각 결합되어 터미널(200)의 내부에 연결되어 있는 한 쌍의 와이어부(300)와 쇼트부(120)를 전기적으로 연결될 수 있도록 중계한다. 즉, 터미널(200)을 통해 쇼트부(120)와 한 쌍의 와이어부(300)는 전기적으로 연결되어 인터락 회로를 완성하여 BMU(Battery Management Unit)가 응급상황 여부를 검지할 수 있도록 한다.
여기서 BMU는 고전압 배터리 시스템을 구성하는 복수의 배터리 셀의 온도와 전압 등 상태를 측정하고 이에 대한 정보를 제공하는 관리 유닛으로, 각 배터리 셀의 상태뿐만 아니라, 인버터와 연결되는 메인릴레이의 회로를 제어하여 배터리의 고전압을 공급여부를 관리한다.
구체적으로 본 발명의 정션블록(10)은 전원차단블록(100)이 탈거되는 경우 인터락회로가 개방되고, 이를 BMU가 S/W적으로 응급상황으로 인지하여 인버터와 연결된 메인릴레이를 강제로 오프(off)시켜 배터리 시스템에서 인버터로 제공되는 고전압을 차단하여, 이에 따라 인버터와 연결된 모터로 공급되는 전압이 차단되면서 차량 내부에 설치된 모터를 중지시킨다.
따라서 본 발명은 전원차단블록(100)이 종래와 같이 엔진룸에 별도로 형성되어 차체에 고정되지 않고, 정션블록(10)에 결합되도록 하여 부품 수의 절감을 실현하고, 엔진룸의 미관을 향상시키는 효과를 갖는다.
전원차단블록(100)은 절연체로 형성되는 바디부(110)와, 바디부(110)의 일 측에 도체로 형성되어 인터락 회로를 완성하는 쇼트부(120)로 형성되고, 정션블록(10)의 외측으로 착탈되도록 형성된다.
바디부(110)는 사용자 또는 작업자가 쉽게 파지할 수 있도록 형성된 제1 바디(111)와, 외력에 의해 쇼트부(120)를 파손가능하도록 형성되는 제2 바디(112)가 일체로 형성된다.
제1 바디(111)는 전원차단블록(100)의 정션블록(10)에 착탈되는 경우 작업자가 보다 용이하게 작업할 수 있도록 파지홀(1111)이 형성되는 것이 바람직하며, 제2 바디(112)는 가압부(1121)에 가해지는 외력에 의해 쇼트부(120)가 파손될 수 있도록 쇼트부(120)와 일 측이 접하는 수용되는 수용공간(1124)이 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 제2 바디(112)는 쇼트부(120)로 외력이 집중되어 전달될 수 있도록, 일정 이상의 넓이를 갖도록 형성되는 가압부(1121)와, 가압부(1121)에서 연장되어 응력을 전달하는 연장리브(1122)와, 연장리브(1122)에서 전달되는 응력이 쇼트부(120)의 일측으로 집중될 수 있도록 경사진 경사리브(1123)로 형성된다.
또한 경사리브(1123)의 저면에는 쇼트부(120)가 접촉될 수 있도록 쇼트부(120)의 일부를 수용하는 수용공간(1124)이 형성되고, 수용공간(1124)의 일 측에는 쇼트부(120)가 고정될 수 있도록 고정돌기(1125)가 형성된다.
이때 경사리브(1123)는 응력이 가이드부(1221)로 집중될 수 있도록 가이드부(1221)를 중심으로 양측으로 반대방향의 경사면을 가지며, 경사리브(1123)의 저면에는 쇼트부(120)의 일 측에 접하도록 가압돌기(113)가 형성되는 것이 바람직하다.
가압돌기(113)는 경사리브(1123)의 저면에서 수용공간(1124)으로 돌출되도록 형성되고, 돌출되는 방향으로 그 단면적의 크기가 점진적으로 작아지도록 경사져 형성된다. 따라서 외력은 경사리브(1123)와 가압돌기(113)에 의해 쇼트부(120)의 특정 부분으로 집중되도록 한다.
수용공간(1124)은 경사리브(1123)의 하측에 쇼트부(120)의 일부 즉, 연결부(122)가 수용되도록 형성되고, 연장부(121)는 수용공간(1124)의 외측으로 연장되도록 하여 체결홀을 통해 와이어부(300)와 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
고정돌기(1125)는 수용공간(1124)의 일 측에 돌출 형성되어 쇼트부(120)가 고정될 수 있도록 한다. 구체적으로 고정돌기(1125)는 쇼트부가 결합되는 방향으로 그 단면적의 넓이가 점진적으로 증가하도록 형성되어, 쇼트부의 결합을 가이드하는 동시에 결합에 대한 간섭을 최소화한다.
또한 쇼트부가 결합된 상태에서 쇼트부와 맞닿는 면적을 최대로 하여 고정력을 향상시키는 효과를 가지며, 외력이 가해지는 경우 쇼트부의 일 측을 지지하여 가이드부의 파손을 보다 용이하게 한다.
따라서 고정돌기(1125)는 쇼트부(120)가 고정된 상태에서, 연결부(122)의 저면에 접하도록 형성되는 것이 바람직하며, 대칭되어 형성되는 것이 바람직하다. 일실시 예의 고정돌기(1125)는 가이드부(1221)가 형성된 위치에 대응하여 연결부(122)의 저면에 양 측으로 1개씩 형성되어 있으나, 고정돌기(1125)와 연결부(122)가 맞닿는 위치 및 고정돌기(1125)의 개수는 설계에 맞춰 다양하게 변경될 수 있다.
이때 바디부(110)는 작업자가 전원차단블록(100)을 정션블록(10)에 착탈시키거나, 응급상황에서 구조자 또는 탑승자가 손 쉽게 배터리에서 공급되는 고전압을 차단할 수 있도록 하기 위한 것으로서 쇼트부(120)와 전기적으로 차단되어야 하므로 절연체로 형성된다.
쇼트부(120)는 바디부(110)의 외측으로 연장되는 연장부(121)와, 연장부(121) 사이에 연결되는 연결부(122)로 형성되고, 터미널(200)에 전기적으로 연결되어 인터락 회로를 완성하는 것으로 와이어부(300)와 전기적으로 연결되기 위하여 도체로 형성된다.
또한 응급상황에서 제2 바디에 가해지는 외력에 의해 연결부가 파손되면서 강제적으로 배터리에서 공급되는 고전압을 차단하기 위하여 경사리브(1123) 저면으로 형성되는 수용공간(1124)에 연결부(122)가 수용되도록 배치된다.
연장부(121)는 한 쌍으로 형성되고, 바디부(110)의 외측으로 돌출되어 각각 정션블록(10) 케이스에 형성된 체결홀을 통해 터미널(200)에 결합된다. 이때 터미널(200)은 한 쌍으로 형성되고, 내측으로 인터락 회로를 형성하는 와이어부(300)와 전기적으로 연결되어 인터락 회로를 완성한다.
연결부(122)는 한 쌍의 연장부(121) 사이에 형성되고, 수용공간(1124)에 수용되어 바디부(110)의 일 면에 접하도록 배치된다. 이때 연결부(122)에는 가압돌기(113)의 위치에 대응하여 외력에 의한 파손 위치를 가이드하는 가이드부(1221)가 형성되는 것이 바람직하다.
가이드부(1221,2221)는 연장부(121)가 연결된 방향을 가로지르는 방향으로 형성되어, 가압부(1121)에 가해지는 외력에 의해 연결부(122)가 파손되어 비상 시에 신속하게 인터락 회로를 개방시켜 고전압을 차단한다.
구체적으로 본 발명의 일실시 예의 가이드부(1221)는 가압돌기(113)와 결합되도록 가압돌기(113)가 돌출된 방향과 동일한 방향으로 요입 형성되며, 이때 가압돌기(113)의 크기는 가이드부(1221)의 요입된 가이드부(1221)의 단면보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
또한 다른 실시 예의 가이드부(2221)는 가압돌기(113)와 맞닿도록 형성되되, 가압돌기(113)가 돌출된 방향과 반대 방향으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 이와 같이 가압돌기(113)와 가이드부(1221,2221)는 접하도록 형성되는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 전원차단블록(100)은 정션블록(10)에 결합되어 내측에 배치되는 터미널(200)을 통해 BMU에서 연장되는 와이어부(300)와 쇼트부(120)가 전기적으로 연결되어 인터락 회로가 완성되도록 하며, 사용자 또는 작업자의 탈거 또는 파손에 의해 인터락 회로를 개방시켜 BMU가 응급상황을 인지할 수 있도록 한다.
이때 BMU는 PRA의 내측에 형성되는 메인릴레이를 강제로 오프(off)하여, 비상 시에 서비스플러그가 탈거되지 않더라도 고전압 배터리 시스템이 차단되도록 한다.
따라서 가이드부(1221,2221)는 가압돌기(113)에 의해 전달되는 외력으로 연결부(122)가 파손될 수 있는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 이에 따라 쇼트부(120)는 일정 이상의 외력에 의해 미리 설정된 위치가 파손 가능하도록 형성되어 비상 시 고전압에 의한 2차 사고를 신속히 방지한다.
본 발명의 전원차단블록(100)은 엔진룸 정션블록(10)의 외측에 탈착 가능하도록 결합되어 작업자의 작업성을 향상시키고, 엔진룸의 미관을 향상시켜 유지 보수를 보다 용이하게 한다. 또한 응급상황에서 파손을 통해 보다 신속히 고전압을 차단하여 2차 사고를 예방하여 안전성 또한 향상시키는 효과를 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것은 본 발명의 보호범위에 해당한다.
10 정션블록
100 전원차단블록
110 바디부 111 제1 바디 1111 파지홀
112 제2 바디 1121 가압부 1122 연장리브
1123 경사리브 1124 수용공간 1125 고정돌기
113 가압돌기 120 쇼트부 121 연장부
122 연결부 1221, 2221 가이드부
200 터미널 300 와이어부

Claims (8)

  1. 절연체로 형성된 바디부; 및
    상기 바디부의 일 측에 도체로 형성되어 인터락 회로를 완성하는 쇼트부;를 포함하고,
    상기 쇼트부가 상기 인터락 회로에서 이탈되면, 배터리 시스템이 차단되는 것을 특징으로 하는 전원차단블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쇼트부는
    상기 인터락 회로에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 연장부와, 상기 연장부의 사이에 형성되고 상기 바디부의 일 면에 접하는 연결부로 형성되고,
    상기 바디부는
    가해지는 외력이 집중되어 전달될 수 있도록 상기 연결부를 향해 돌출된 가압돌기가 형성되어, 필요에 따라 상기 쇼트부를 파손하여 배터리 시스템을 차단하는 것을 특징으로 하는 전원차단블록.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는
    상기 가압돌기의 위치에 대응하여 외력에 의해 파손 위치를 가이드하는 가이드부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 전원차단블록.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부는
    상기 가압돌기와 상보적으로 결합되도록 요입되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전원차단블록.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부는
    상기 가압돌기에 대향하여 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전원차단블록.
  6. 퓨즈, 릴레이 등이 결합되는 정션블록에 있어서,
    상기 정션블록의 외측에 탈착되도록 결합되는 전원차단블록을 포함하고,
    상기 전원차단블록은
    절연체로 형성된 바디부와,
    상기 바디부의 일 측에 도체로 형성되고, 인터락 회로에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 연장부와, 상기 연장부의 사이에 형성되고 상기 바디부의 일 면에 접하는 연결부로 형성되어 상기 인터락 회로를 완성하는 쇼트부로 형성되며, 상기 정션블록에서 탈거됨에 따라 배터리 시스템을 차단시키는 것을 특징으로 하는 정션블록.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 바디부는
    가해지는 외력이 집중되어 전달될 수 있도록 상기 연결부를 향해 돌출된 가압돌기가 형성되고,
    상기 연결부는
    상기 가압돌기와 상보적으로 결합되도록 요입되어 파손 위치를 가이드하는 가이드부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 정션블록.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 바디부는
    가해지는 외력이 집중되어 전달될 수 있도록 상기 연결부를 향해 돌출된 가압돌기가 형성되고,
    상기 연결부는
    상기 가압돌기에 대향하여 돌출 형성되어, 파손 위치를 가이드하는 가이드부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 정션블록.
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