KR20220067472A - Power Distribution Unit for Electric Vehicles with built-in busbar distributed power sensing module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 과전류와 같은 이상전류를 감지하여 자기 진단 이상 여부를 체크할 수 있고, 보호회로 손상 시 손상부를 쉽게 파악할 수 있으며, 보호회로의 손상을 미연에 방지할 수 있어 전기적 안전시스템을 구축할 수 있는 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle power distribution device having a built-in busbar distributed power detection module, and more particularly, it is possible to detect abnormal currents such as overcurrents to check whether self-diagnostic abnormalities are present, and to easily damage parts when a protection circuit is damaged. It relates to an electric vehicle power distribution device with a built-in busbar distributed power sensing module that can identify and prevent damage to a protection circuit in advance to build an electrical safety system.
일반적으로 전기차는 기존의 화석연료가 아니라 전기에너지를 이용하는 자동차로서 최근 화석연료의 고갈 및 친환경자동차 개발경향에 부응하여 관련기술들이 빠르게 발전하고 있으며, 기존 가솔린 엔진 차량 등과는 달리 많은 전자 부품 또는 회로 부품들을 포함하여 이루어진다.In general, electric vehicles are vehicles that use electric energy rather than fossil fuels, and related technologies are rapidly developing in response to the recent depletion of fossil fuels and the development of eco-friendly vehicles. are made including
특히, 전기차 전력분배장치(Power Distribution Unit)는 전기차의 특성상 전력분배 제어를 위한 회로 부품으로서 매우 중요한 부품 중 하나이며, 주 역할은 보조전원장치로부터 전력을 공급받아 전기차의 전장부품과 등화류에 전원을 공급하는 역할을 한다. 즉, 전기차 구동을 위한 메인 전력 계통의 부품들에 인가되는 전력을 제어하여 효율적으로 분배시켜 줄 수 있게 하는 것으로서, 배터리나 PCU(Power Control Unit) 또는 PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)와 같은 전력 분배 제어대상 부품들에 전기적으로 연결되는 복수의 연결단자들과 퓨즈와 릴레이 등의 회로 부품들을 포함한다. In particular, the electric vehicle power distribution unit is one of the most important parts as a circuit component for power distribution control due to the characteristics of electric vehicles. serves to supply That is, power applied to the components of the main power system for driving an electric vehicle can be controlled and efficiently distributed, and power distribution control such as a battery, a PCU (Power Control Unit), or a PTC (Positive Temperature Coefficient Heater) It includes a plurality of connection terminals electrically connected to the target components, and circuit components such as fuses and relays.
그러나, 종래의 전력분배장치는 과전류와 같은 이상전류의 흐름에 의한 퓨즈와 릴레이 등의 보호회로 손상 여부 및 입,출력에 대한 전류값 손실 등 자기 진단 이상 여부를 체크할 수 없었으며, 보호회로 손상 시 손상부를 쉽게 확인할 수 없는 문제점이 있었다. However, the conventional power distribution device could not check whether the protection circuits such as fuses and relays are damaged due to the flow of abnormal current such as overcurrent and self-diagnosis abnormalities such as loss of current values for input and output, and the protection circuit is damaged. There was a problem in that it was not easy to check the damaged part.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, The present invention has been devised to solve the problems of the prior art,
본 발명의 목적은 고전압/고전류를 분배하기 위한 급속충전용 커넥터들의 전단에 연결되는 버스바에 흐르는 고전류를 무접점 방식으로 감지하여 과전류와 같은 이상전류를 체크하는 전력감지모듈을 설치함으로써 자기 진단 이상 여부를 체크할 수 있고, 보호회로 손상 시 손상부를 쉽게 파악할 수 있으며, 보호회로의 손상을 미연에 방지할 수 있어 제어 및 전기적 안전시스템을 구축할 수 있는 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to detect a high current flowing in a bus bar connected to the front end of the rapid charging connectors for distributing high voltage/high current in a non-contact method and by installing a power detection module that checks abnormal current such as overcurrent, self-diagnosis abnormality Electric vehicle power distribution with a built-in busbar distributed power detection module that can check the system, easily identify the damaged part when the protection circuit is damaged, and can prevent damage to the protection circuit in advance to establish a control and electrical safety system. to provide the device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치는, 전력 분배 제어를 위한 회로 부품들이 수용될 수 있는 수용공간(110)을 가지고, 전력 분배 제어 대상 부품들과의 전기적 연결을 위한 복수의 커넥터들이 설치되는 케이스(100); 상기 케이스의 내부에 전력 분배 제어 대상 부품들과의 일대일 대응되는 개수로 설치되어 과전류의 영향으로부터 각 전력 분배 제어 대상 부품들을 보호하는 퓨즈(200); 상기 케이스의 내부에 전력 분배 제어 대상 부품들과의 일대일 대응되는 개수로 설치되어 각 제어 대상 부품들의 전기신호를 제어하는 릴레이(300); 및 상기 커넥터와 상기 릴레이와 상기 퓨즈 간을 연결하고 복수의 전력 분배 제어대상 부품들이 충전될 수 있게 전류의 흐름을 분배하는 버스바(400);를 포함하는 전기차 전력분배장치에 있어서, 상기 케이스(100) 내부의 수용공간(110)에 설치된 커넥터들은 고전압/고전류를 분배하기 위한 급속충전(FAST-Charging) 커넥터(101), PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)히터 커넥터(102), Air-Conditioner(공조) 커넥터(103), COMM 커넥터(104), BAT(+,-) 커넥터(105), EPT(전기차 파워 트레인)(106), OBC: 전기차 온보드 차저(On Board Charger) 커넥터(107), LDC(Low voltage DC-DC Converter) 커넥터(108)를 포함하고, 상기 커넥터들 중 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)는 케이스(100) 내부에서 상호 인접하지 않도록 이격 배치됨과 함께 한쌍의 (+,-) 버스바(400)에 의해 전기적으로 서로 연결되고, 상기 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)에 인접한 케이스(100) 내부의 버스바(400) 둘레에는 상기 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)를 통해 버스바에 흐르는 고전류를 각각 무접점 방식으로 감지하여 상기 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)에 과전류가 흐르는지 이상 유무를 각각 독립적으로 체크하는 전력감지모듈(500)이 케이스(100) 내부에서 상호 인접하지 않도록 이격되어 분산 배치되고, 상기 전력감지모듈 중 적어도 하나는, 상기 버스바(400)가 관통하는 제 1 관통공(511)이 형성되고 상기 제 1 관통공의 둘레면으로부터 내측을 향해 돌출된 제 1 보스(512)가 구비된 하우징(510)과, 상기 제 1 보스(512)의 외측에 끼워져 내부를 통과하는 상기 버스바(400)에서 자기장을 발생시키며 상면에 센서(530)가 삽입되는 삽입홈(521)이 형성된 자성체(520)와, 상기 자성체(520) 상부의 상기 하우징(510) 내부 양측면에 형성된 끼움홈(513)에 끼워져 상기 자성체(520)의 상부에 안정되게 배치되고 상기 삽입홈(521)에 삽입되는 센서(530)를 안정적으로 지지시키며 상기 센서에 센싱된 신호를 외부로 송출시키기 위한 부품들이 실장되어 있는 회로기판(540)과, 상기 회로기판과 상기 자성체 사이에 구비되고 상기 센서가 통과되는 홀(551)이 형성되어 상기 자기장을 차폐시키는 차폐리브(550)와, 상기 제 1 관통공(511)을 통과한 상기 버스바(400)가 관통하는 제 2 관통공(561)이 형성되고 상기 제 2 관통공의 둘레면으로부터 돌출되어 상기 제 1 보스(512)의 내측으로 삽입되는 제 2 보스(562)가 구비되어 상기 하우징(510)과 결합되는 커버(560)를 포함하여 구성되되, 상기 회로기판(540)에는 외부 통신 케이블과 접속되는 접속단자(542)가 실장되고, 상기 하우징(510)에는 상기 접속단자가 노출되는 노출구(514)가 구비되며, 상기 접속단자(542)는 상기 노출구를 통해 외부로 노출되어 상기 외부 통신 케이블과 접속되고, 상기 하우징(510)의 제 1 보스(512) 내측면에는 상,하 걸림턱(512a)이 형성되고 상기 커버(560)의 제 2 보스(562) 외측면에는 상기 제 1 보스(512)의 걸림턱(512a)이 삽입되어 걸림되는 걸림홈(562a)이 형성되어 상기 커버(560)의 제 2 보스(562)가 상기 하우징의 제 1 보스(512)의 내측으로 삽입시 상기 제 1 보스의 걸림턱(512a)에 상기 제 2 보스의 걸림홈(562a)이 걸림되는 것으로 상기 제 1 보스(512)와 제 2 보스(562)가 결합되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the electric vehicle power distribution device having a bus bar distributed power sensing module built-in according to an embodiment of the present invention is provided in an
또한 일 실시예에 따라, 상기 전력감지모듈(500)은, 급속충전 커넥터(101)의 전단에 설치되는 제 1 전력감지모듈(501)과, EPT 커넥터(106)의 전단에 설치되는 제 2 전력감지모듈(502)과, BAT 커넥터(105)의 전단에 설치되는 제 3 전력감지모듈(503)를 포함하되, 상기 제 1 전력감지모듈(501), 제 2 전력감지모듈(502) 및 제 3 전력감지모듈(503)은 상호 자기장의 영향을 최소화하기 위해 케이스(100) 내부의 각기 다른 측면에 분산 배치된 후 케이스를 통해 외부로 노출된다.In addition, according to an embodiment, the
또한 일 실시예에 따라, 상기 커버(560)에는 가장자리를 따라 사이드 보정용 리브(563)가 구비되어 상기 하우징(510)과의 결합 시 하우징(510) 내측으로 인입되어 커버(560)의 사이드 강도를 보강하고, 상기 하우징(510)의 하단에는 상기 케이스(100)와의 결합을 위한 체결부(570)가 구비된다.In addition, according to an embodiment, the
또한 일 실시예에 따라, 상기 자성체(520)는 두께가 0.23mm인 전기 강판을 폭이 10mm되게 슬리팅하여 두께가 5mm가 되게 권취한 후 800℃의 비산화성 분위기에서 1시간 열처리한 후 몰딩하여 제조된다.In addition, according to an embodiment, the
또한 일 실시예에 따라, 상기 접속단자(542)는 회로기판(540)과 전기적으로 연결됨과 함께 외부 통신 케이블 및 케이스(100)를 경유하여 센서(530)에 의한 신호를 케이스(100) 외부의 제어부로 송출한다.In addition, according to an embodiment, the
또한 일 실시예에 따라, 상기 외부 통신 케이블은 UTP케이블(Unshielded Twisted Pair cable)이고, 센서(530)는 홀 센서(Hall sensor)이다.Also, according to an embodiment, the external communication cable is an unshielded twisted pair cable (UTP), and the
본 발명의 실시 예에 따르면, 고전류 사양인 급속충전 커넥터와 연결되는 버스바와, EPT 커넥터와 연결되는 버스바와, BAT 커넥터와 연결되는 버스바의 전단에 무접점 방식으로 설치되어 버스바에 흐르는 고전류를 감지하고 과전류와 같은 이상전류를 체크함으로써 자기 진단 이상 여부를 체크할 수 있고, 보호회로 손상 시 손상부를 쉽게 파악할 수 있으며, 보호회로의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, it is installed in a contactless manner at the front end of a bus bar connected to a fast charging connector with a high current specification, a bus bar connected to an EPT connector, and a bus bar connected to a BAT connector to detect a high current flowing through the bus bar. And by checking abnormal currents such as overcurrent, self-diagnosis abnormalities can be checked, and when the protection circuit is damaged, the damaged part can be easily identified, and damage to the protection circuit can be prevented in advance.
또한, 과전류에 대한 이상 유무 체크를 통해 VCU, BMS에서의 제어가 가능하고, 입/출력에 대한 전류값을 VCU, BMS에 CAN을 통한 데이터 전송을 하여 입출력 손실률 산출이 가능하며, 배터리 BMS 및 기타 전장관련 제품과의 연계를 통해 전기적 안전시스템을 구축할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to control in the VCU and BMS by checking for overcurrent, and it is possible to calculate the input/output loss rate by transmitting the current value for input/output to the VCU and BMS through CAN. It has the effect of establishing an electrical safety system by linking with electric field-related products.
또한, 급속충전 커넥터의 전단에 설치되는 제 1 전력감지모듈과, EPT 커넥터의 전단에 설치되는 제 2 전력감지모듈과, BAT 커넥터의 전단에 설치되는 제 3 전력감지모듈을 케이스 내부의 각기 다른 측면에 분산 배치함으로써 전력감지모듈 간의 상호 자기장의 영향이 최소화되어 과전류와 같은 이상전류를 체크하기 위한 전력감지모듈의 감도 저하가 방지되어 상기 전력감지모듈의 정확도가 향상되는 효과가 있다.In addition, the first power detection module installed at the front end of the fast charging connector, the second power detection module installed at the front end of the EPT connector, and the third power detection module installed at the front end of the BAT connector are installed on different sides of the case By distributing the arrangement in the power sensing module, the effect of the mutual magnetic field between the power sensing modules is minimized, thereby preventing a decrease in the sensitivity of the power sensing module for checking an abnormal current such as overcurrent, thereby improving the accuracy of the power sensing module.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치의 외형을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치의 내부 구성을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치의 내부 구성을 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치에서 전력감지모듈을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치에서 전력감지모듈을 도시한 분해사시도.
도 6은 도 4의 전력감지모듈에서 하우징 내에 자성체와 회로기판이 결합되고, 커버만 분리된 상태를 도시한 사시도.
도 7은 도 4의 전력감지모듈이 결합된 상태를 도시하고, 제 1 보스와 제 2 보스의 결합관계를 설명하기 위한 측단면도.1 is a perspective view illustrating an external shape of an electric vehicle power distribution device having a built-in bus bar distributed power sensing module according to an embodiment of the present invention;
2 is a plan view illustrating an internal configuration of an electric vehicle power distribution device having a built-in bus bar distributed power sensing module according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit diagram illustrating an internal configuration of an electric vehicle power distribution device having a built-in bus bar distributed power sensing module according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a power sensing module in an electric vehicle power distribution device having a built-in bus bar distributed power sensing module according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view illustrating a power sensing module in an electric vehicle power distribution device having a built-in bus bar distributed power sensing module according to an embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a perspective view illustrating a state in which a magnetic material and a circuit board are combined in a housing in the power sensing module of FIG. 4, and only the cover is removed;
7 is a side cross-sectional view illustrating a state in which the power sensing module of FIG. 4 is coupled, and illustrating a coupling relationship between the first boss and the second boss;
이하의 본 발명에 대한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예에 대한 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description of the present invention is an embodiment in which the present invention may be practiced, and reference is made to the accompanying drawings shown by way of example for the embodiment. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the present invention. It should be understood that various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention with respect to one embodiment. It should also be understood that the position or arrangement of individual components in each described embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the present invention.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all scopes equivalent to those claimed by the claims. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the various aspects.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in certain cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.
발명의 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In the whole of the invention, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. Also, terms such as “…unit” and “…module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시 예에 따른 버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치는 전력 분배 제어 대상 부품들과의 전기적 연결을 위한 복수의 커넥터들이 설치되는 케이스(100) 내에 퓨즈(200), 릴레이(300), 버스바(400), 전력감지모듈(500)이 수용되어 구성된다. As shown in FIGS. 1 to 3 , the electric vehicle power distribution device with a built-in busbar distributed power sensing module according to an embodiment of the present invention is provided with a plurality of connectors for electrical connection with power distribution control target components. A
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이 케이스(100)는 내열성 및 강도가 우수한 절연 소재로 이루어지고, 내부에 퓨즈(200), 릴레이(300), 버스바(400) 등의 회로 부품이 수용되는 수용공간(110)을 가지며, 수용공간(110)을 커버하는 덮개(120)를 포함하여 구성된다.First, as shown in FIG. 1 , the
그리고, 케이스(100)의 측벽에는 전력 분배 제어 대상 부품들과의 전기적 연결을 위한 복수의 커넥터들이 구비된다.In addition, a plurality of connectors for electrical connection with power distribution control target components are provided on the sidewall of the
커넥터들은 급속충전(FAST-Charging)(101) 커넥터, PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)히터 커넥터(102), Air-Conditioner(공조) 커넥터(103), COMM 커넥터(104), BAT(+,-) 커넥터(105), EPT(전기차 파워 트레인) 커넥터1r06), OBC: 전기차 온보드 차저(On Board Charger)(107), LDC(Low voltage DC-DC Converter) 커넥터(108)를 포함한다. Connectors are fast charging (FAST-Charging) (101) connector, PTC (Positive Temperature Coefficient Heater) heater connector (102), Air-Conditioner (air conditioning) connector (103), COMM connector (104), BAT (+,-)
여기서, 급속충전(FAST-Charging) 커넥터(101)는 충전기에서 배터리로 직접 직류(DC) 전력을 공급해 충전하는 방식으로, 국내는 50kW급 성능의 급속 충전기를 주로 사용하며, 전기차의 배터리 용량에 따라 차이가 있지만 일반적으로 1시간 이내로 80%까지 충전할 수 있다. 차종에 따라 DC 콤보, 차데모 규격을 범용으로 사용한다. Here, the FAST-
PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)히터 커넥터(102)는 자동차 냉각수의 온도가 일정온도에 도달하기 전에 전기발열을 통해 난방을 작동하는 시스템이다. The PTC (Positive Temperature Coefficient Heater) heater connector 102 is a system that operates heating through electric heat before the temperature of the vehicle coolant reaches a predetermined temperature.
Air-Conditioner(공조) 커넥터(103)는 차량 실내를 빠른 시간 내 쾌적한 공간으로 만드는 것이 자동차공조시스템의 가장 큰 목적이며, 열은 고온에서 저온의 한 방향으로 이동하기 때문에 공조시스템은 공기를 주변 온도 이하로 냉각시킴으로써 이러한 열 흐름을 인위적으로 생성한다.The Air-Conditioner connector 103 is the main purpose of the vehicle air conditioning system to make the interior of the vehicle a comfortable space within a short time. This heat flow is artificially created by cooling below.
COMM 커넥터(104)는 PDU내부 각 파트별 릴레이 제어 및 각 커넥터별 HVIL(High Voltage Inter-Lock), Case Cover Open 감지체크 기능, 통신(CAN)기능 동작 커넥터 이다.
BAT(+,-) 커넥터(105)는 고압 메인배터리 충,방전 연결 커넥터이다.The BAT (+,-)
EPT(전기차 파워 트레인) 커넥터(106)는 동력 장치에서 생산한 동력을 바퀴에 전달하는 과정에서 필요한 시스템을 지칭한다. 이와 같이 전기차의 해당 PDU의 EPT를 통해 파워트레인을 구성하는 인버터, 모터 등의 전기 동력 시스템들에 고압전원을 인가한다.The EPT (electric vehicle power train)
OBC(On Board Charger:전기차 온보드 차저) 커넥터(107)는 충전기가 교류(AC) 전력을 공급하고 전기차의 OBC가 이 전력을 직류로 변환해 배터리에 충전하는 방식이다. AC 단상 5핀 규격을 사용하고, 7kW급 성능을 지녔으며, 자동차의 배터리 용량에 따라 다르지만 통상 10%를 충전하는 데 약 1시간이 필요하다. The On Board Charger (OBC)
LDC(Low voltage DC-DC Converter) 커넥터(108)는 고전압 배터리에서 12V 저전압 배터리로 변환시켜 주기 위한 컨버터 시스템이다. 자동차의 대부분 부품들 (전조등, 와이퍼, 펌프, 제어보드 등)은 12V에서 동작한다. 기존의 엔진이 있는 자동차는 엔진이 발전기 역할을 하여 12V를 생성하였지만 PHEV나 EV는 고전압배터리에서부터 저전압으로 변환시켜 준다.The low voltage DC-DC converter (LDC)
도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(100)의 수용공간(110)에 배치되는 퓨즈(200)는 전력 분배 제어 대상 부품들과의 일대일 대응되는 개수로 구비되어 과전류의 영향으로부터 각 전력 분배 제어 대상 부품들을 보호한다. As shown in FIG. 2 , the
그리고, 릴레이(300)는 퓨즈(200)와 마찬가지로 각 전력 분배 제어 대상 부품들과 일대일 대응되는 개수로 구비되어 전력 분배 제어 대상 부품들을 선택적으로 온/오프시킬 수 있게 구비된다. And, like the
버스바(400)는 커넥터들(101~108)과 릴레이(300)와 퓨즈(200) 간을 연결하고 복수의 전력 분배 제어 대상 부품들이 충전될 수 있게 전류의 흐름을 분배한다. The
전력감지모듈(500)은 커넥터들 중 고전압/고전류를 분배하기 위한 급속충전용 커넥터들의 전단에 설치되어 버스바(400)에 흐르는 고전류를 무접점 방식으로 감지한다. The
도 3의 회로도에 도시된 바와 같이, 급속충전용 커넥터들은 고전류 사양인 급속충전 커넥터(101)와, EPT 커넥터(106)와, BAT 커넥터(105)를 포함하고, 전력감지모듈(500)은 급속충전 커넥터(101)의 전단에 설치되는 제 1 전력감지모듈(501)과, EPT 커넥터(106)의 전단에 설치되는 제 2 전력감지모듈(502)과, BAT 커넥터(105)의 전단에 설치되는 제 3 전력감지모듈(503)을 포함한다. As shown in the circuit diagram of Figure 3, the connectors for fast charging include a
그리고, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 전력감지모듈(500)들은 하우징(510)과, 자성체(520)와, 센서(530)와, 회로기판(540)과, 커버(550)를 포함하여 구성된다.And, as shown in FIGS. 4 to 7 , the
여기서, 하우징(510)은 일면에 급속충전용 커넥터들에 연결되는 버스바(400)가 관통하는 제 1 관통공(511)이 형성되고, 하우징 내측의 제 1 관통공(511) 둘레면에는 버스바(400)의 관통방향을 향해 돌출된 제 1 보스(512)가 구비된다. Here, the
그리고, 제 1 보스(512)의 외측에는 자성체(520)가 끼워진다.In addition, the
자성체(520)는 두께가 0.23mm인 전기 강판을 폭이 10mm되게 슬리팅하여 두께가 5mm가 되게 권취를 한 후 800℃의 비산화성 분위기에서 1시간 열처리 한 후 몰딩을 한 다음 3mm 공극을 형성한다. 그리고, 자성체(520)의 상면에는 센서(530)가 삽입되는 삽입홈(521)이 형성된다. The
이러한 자성체(520)는 제 1 보스(512)의 외측에 끼워져 제 1 보스(512)의 내부를 통과하는 버스바(400)에서 자기장을 발생시킨다. The
그리고, 자성체(520)의 상부에는 하우징(510) 내부 양측면에 마주보는 한 쌍의 끼움홈(513)이 형성되고, 끼움홈(513)에는 회로기판(540)의 양측이 끼워져 자성체(520)의 상부에 안정되게 배치된다. In addition, a pair of
회로기판(540)에는 저면에 자성체(520)의 삽입홈(521)에 삽입되는 센서(530)가 실장되고, 상면에 외부 통신 케이블과 접속되는 접속단자(542)가 실장된다. 또한 센서(530)에 의해 센싱된 신호를 증폭시키는 부품 등이 실장될 수도 있다. The
또한, 회로기판(540)과 자성체(520) 사이에는 자기장을 차폐시키는 차폐리브(550)가 구비된다. 차폐리브(550)에는 회로기판(540)에 실장된 센서(530)가 통과되는 홀(551)이 형성되고, 센서(530)는 차폐리브(550)의 홀(551)을 관통하여 자성체(520)의 삽입홈(521) 내에 위치하며, 자성체(520)에 의해 버스바(400)에서 발생된 자기장을 센싱한다. 즉, 센서(530)는 회로기판(540)에 실장되어 자성체(520)의 삽입홈(521)을 통해 버스바(400)와 접촉되지 않은 상태인 무접점 방식으로 버스바(400)에 흐르는 전류를 감지한다.In addition, a shielding
한편, 하우징(510)에는 회로기판(540)의 접속단자(542)가 외부로 노출되는 노출구(514)가 구비되고, 접속단자(542)는 노출구(514)를 통해 외부로 노출되어 외부 통신 케이블과 접속된다. On the other hand, the
접속단자(542)는 회로기판(540)과 전기적으로 연결됨으로써, 센서(530)에 의한 신호가 외부 통신 케이블을 경유해 제어부(미도시)로 송출될 수 있게 한다. 이때. 외부 통신 케이블은 UTP케이블(Unshielded Twisted Pair cable)로 이루어지는 것이 바람직하고, 센서(530)의 경우 홀 센서(Hall sensor)로 이루어지는 것이 바람직하다.The
커버(560)에는 하우징(510)의 제 1 관통공(511)을 통과한 버스바(400)가 관통하는 제 2 관통공(561)이 형성되고 제 2 관통공(561)의 둘레면에는 하우징(510)의 제 1 보스(512) 내측으로 삽입되는 제 2 보스(562)가 구비된다. A second through
도 7에 도시된 바와 같이 하우징(510)의 제 1 보스(512) 내측 상,하면에는 걸림턱(512a)이 형성되고, 커버(560)의 제 2 보스(562) 외측면에는 제 1 보스(512)의 걸림턱(512a)이 삽입되어 걸림되는 걸림홈(562a)이 형성된다. 즉, 커버(560)의 제 2 보스(562)가 하우징(510)의 제 1 보스(512)의 내측으로 삽입되어 제 1 보스(512)의 걸림턱(512a)에 제 2 보스(562)의 걸림홈(562a)이 걸림되는 것으로 제 1 보스(512)와 제 2 보스(562)가 결합되며 아울러 하우징(510)과 커버(560)가 결합된다. 7, locking
이에 더하여 커버(560)에는 하우징(510)과의 결합력을 확보하도록 가장자리를 따라 사이드 보정용 리브(563)가 구비된다. 사이드 보정용 리브(563)는 하우징(510)과의 결합 시 하우징(510) 내측으로 인입되어 커버(560)의 사이드 강도를 보강한다. In addition to this, the
또한, 하우징(510)의 하단에는 전력감지모듈(500)을 케이스(100)에 결합을 위한 체결부(570)가 구비된다. In addition, a
상기와 같이 구성된 전력감지모듈(500)은 고전류 사양인 급속충전 커넥터(101)와 연결되는 버스바(400)와, EPT 커넥터(106)와 연결되는 버스바(400)와, BAT 커넥터(105)와 연결되는 버스바(400)의 전단에 무접점 방식으로 설치되어 버스바(400)에 흐르는 고전류를 감지하고 과전류와 같은 이상전류를 체크한다. The
이와 같이 본 발명은 고전압/고전류를 분배하기 위한 급속충전용 커넥터들의 전단에 연결되는 버스바에 흐르는 고전류를 무접점 방식으로 감지하는 전력감지모듈을 설치하여 과전류와 같은 이상전류를 체크함으로써 자기 진단 이상 여부를 체크할 수 있고, 보호회로 손상 시 손상부를 쉽게 파악할 수 있으며, 보호회로의 손상을 미연에 방지할 수 있다. As described above, the present invention installs a power detection module that detects a high current flowing in a bus bar connected to the front end of the fast charging connectors for distributing high voltage/high current in a non-contact method and checks abnormal current such as overcurrent to determine whether self-diagnosis is abnormal can be checked, and when the protection circuit is damaged, the damaged part can be easily identified, and the damage to the protection circuit can be prevented in advance.
또한, 과전류에 대한 이상 유무 체크를 통해 VCU, BMS에서의 제어가 가능하고, 입/출력에 대한 전류값을 VCU, BMS에 CAN을 통한 데이터 전송을 하여 입출력 손실률 산출이 가능하며, 배터리 BMS 및 기타 전장관련 제품과의 연계를 통해 전기적 안전시스템을 구축할 수 있다. In addition, it is possible to control in the VCU and BMS by checking for overcurrent, and it is possible to calculate the input/output loss rate by transmitting the current value for input/output to the VCU and BMS through CAN. It is possible to establish an electrical safety system by linking with electrical equipment related products.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. That is, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can make numerous changes and modifications to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims, and all such appropriate changes and modifications are Equivalents are to be considered as falling within the scope of the present invention.
100: 케이스 110: 수용공간
101: 급속충전(FAST-Charging) 커넥터 102: PTC히터 커넥터
103: Air-Conditioner 커넥터 104: COMM 커넥터
105: BAT(+,-) 커넥터 106: EPT 커넥터
107: OBC 커넥터 108: LDC 커넥터
120: 덮개 200: 퓨즈
300: 릴레이 400: 버스바
500: 전력감지모듈 501: 제 1 전력감지모듈
502: 제 2 전력감지모듈 503: 제 3 전력감지모듈
510: 하우징 511: 제 1 관통공
512: 제 1 보스 512a: 걸림턱
513: 끼움홈 514: 노출구
520: 자성체 521: 삽입홈
530: 센서 540: 회로기판
542: 접속단자 550: 차폐리브
551: 홀 560: 커버
561: 제 2 관통공 562: 제 2 보스
562a: 걸림홈 563: 리브
570: 체결부100: case 110: accommodation space
101: FAST-Charging connector 102: PTC heater connector
103: Air-Conditioner connector 104: COMM connector
105: BAT(+,-) connector 106: EPT connector
107: OBC connector 108: LDC connector
120: cover 200: fuse
300: relay 400: bus bar
500: power detection module 501: first power detection module
502: second power detection module 503: third power detection module
510: housing 511: first through hole
512:
513: fitting groove 514: exposure hole
520: magnetic material 521: insertion groove
530: sensor 540: circuit board
542: connection terminal 550: shielding rib
551: hole 560: cover
561: second through hole 562: second boss
562a: catch groove 563: rib
570: fastening part
Claims (6)
상기 케이스(100) 내부의 수용공간(110)에 설치된 커넥터들은 고전압/고전류를 분배하기 위한 급속충전(FAST-Charging) 커넥터(101), PTC(Positive Temperature Coefficient Heater)히터 커넥터(102), Air-Conditioner(공조) 커넥터(103), COMM 커넥터(104), BAT(+,-) 커넥터(105), EPT(전기차 파워 트레인)(106), OBC: 전기차 온보드 차저(On Board Charger) 커넥터(107), LDC(Low voltage DC-DC Converter) 커넥터(108)를 포함하고,
상기 커넥터들 중 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)는 케이스(100) 내부에서 상호 인접하지 않도록 이격 배치됨과 함께 한쌍의 (+,-) 버스바(400)에 의해 전기적으로 서로 연결되고,
상기 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)에 인접한 케이스(100) 내부의 버스바(400) 둘레에는 상기 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)를 통해 버스바에 흐르는 고전류를 각각 무접점 방식으로 감지하여 상기 급속충전 커넥터(101), BAT 커넥터(105) 및 EPT 커넥터(106)에 과전류가 흐르는지 이상 유무를 각각 독립적으로 체크하는 전력감지모듈(500)이 케이스(100) 내부에서 상호 인접하지 않도록 이격되어 분산 배치되고,
상기 전력감지모듈 중 적어도 하나는,
상기 버스바(400)가 관통하는 제 1 관통공(511)이 형성되고 상기 제 1 관통공의 둘레면으로부터 내측을 향해 돌출된 제 1 보스(512)가 구비된 하우징(510)과, 상기 제 1 보스(512)의 외측에 끼워져 내부를 통과하는 상기 버스바(400)에서 자기장을 발생시키며 상면에 센서(530)가 삽입되는 삽입홈(521)이 형성된 자성체(520)와, 상기 자성체(520) 상부의 상기 하우징(510) 내부 양측면에 형성된 끼움홈(513)에 끼워져 상기 자성체(520)의 상부에 안정되게 배치되고 상기 삽입홈(521)에 삽입되는 센서(530)를 안정적으로 지지시키며 상기 센서에 센싱된 신호를 외부로 송출시키기 위한 부품들이 실장되어 있는 회로기판(540)과, 상기 회로기판과 상기 자성체 사이에 구비되고 상기 센서가 통과되는 홀(551)이 형성되어 상기 자기장을 차폐시키는 차폐리브(550)와, 상기 제 1 관통공(511)을 통과한 상기 버스바(400)가 관통하는 제 2 관통공(561)이 형성되고 상기 제 2 관통공의 둘레면으로부터 돌출되어 상기 제 1 보스(512)의 내측으로 삽입되는 제 2 보스(562)가 구비되어 상기 하우징(510)과 결합되는 커버(560)를 포함하여 구성되되,
상기 회로기판(540)에는 외부 통신 케이블과 접속되는 접속단자(542)가 실장되고, 상기 하우징(510)에는 상기 접속단자가 노출되는 노출구(514)가 구비되며, 상기 접속단자(542)는 상기 노출구를 통해 외부로 노출되어 상기 외부 통신 케이블과 접속되고,
상기 하우징(510)의 제 1 보스(512) 내측면에는 상,하 걸림턱(512a)이 형성되고 상기 커버(560)의 제 2 보스(562) 외측면에는 상기 제 1 보스(512)의 걸림턱(512a)이 삽입되어 걸림되는 걸림홈(562a)이 형성되어 상기 커버(560)의 제 2 보스(562)가 상기 하우징의 제 1 보스(512)의 내측으로 삽입시 상기 제 1 보스의 걸림턱(512a)에 상기 제 2 보스의 걸림홈(562a)이 걸림되는 것으로 상기 제 1 보스(512)와 제 2 보스(562)가 결합되는 것을 특징으로 하는,
버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치.a case 100 having an accommodating space 110 in which circuit components for power distribution control can be accommodated, and in which a plurality of connectors for electrical connection with power distribution control target components are installed; a fuse 200 installed in the case in a number corresponding to one-to-one with the power distribution control target components to protect each power distribution control target component from the influence of overcurrent; a relay 300 installed in the case in a number corresponding to one-to-one with the power distribution control target parts to control electrical signals of each control target part; and a bus bar (400) connecting the connector, the relay, and the fuse and distributing the flow of current so that a plurality of power distribution control target components can be charged;
The connectors installed in the receiving space 110 inside the case 100 are a fast charging (FAST-Charging) connector 101 for distributing high voltage/high current, a PTC (Positive Temperature Coefficient Heater) heater connector 102, Air- Conditioner Connector(103), COMM Connector(104), BAT(+,-) Connector(105), EPT(Electric Vehicle Powertrain)(106), OBC: Electric Vehicle On Board Charger Connector(107) , including a low voltage DC-DC converter (LDC) connector 108,
Among the connectors, the fast charging connector 101, the BAT connector 105, and the EPT connector 106 are spaced apart from each other so as not to be adjacent to each other inside the case 100, and are connected to a pair of (+,-) bus bars 400. electrically connected to each other by
The fast charging connector 101, the BAT connector 105 and the EPT connector are around the bus bar 400 inside the case 100 adjacent to the quick charging connector 101, the BAT connector 105 and the EPT connector 106. Power to independently check whether overcurrent flows in the fast charging connector 101, the BAT connector 105, and the EPT connector 106 by detecting the high current flowing through the bus bar through 106 in a non-contact method, respectively. The detection module 500 is spaced apart so as not to be adjacent to each other inside the case 100, and is distributed.
At least one of the power sensing module,
A housing 510 having a first through hole 511 through which the bus bar 400 passes and a first boss 512 protruding inwardly from a circumferential surface of the first through hole; 1 A magnetic body 520 fitted on the outside of the boss 512 to generate a magnetic field in the bus bar 400 passing through the inside and having an insertion groove 521 into which the sensor 530 is inserted, the magnetic body 520 , and the magnetic body 520 . ) is inserted into the fitting grooves 513 formed on both sides of the inner side of the housing 510 at the upper portion, is stably disposed on the upper portion of the magnetic body 520 and stably supports the sensor 530 inserted into the insertion groove 521, and A circuit board 540 on which components for transmitting a signal sensed by the sensor to the outside are mounted, and a hole 551 provided between the circuit board and the magnetic body and through which the sensor passes to shield the magnetic field A shielding rib 550 and a second through hole 561 through which the bus bar 400 passing through the first through hole 511 passes is formed and protrudes from a circumferential surface of the second through hole to allow the second through hole to pass through. A second boss 562 inserted into the first boss 512 is provided and configured to include a cover 560 coupled to the housing 510,
A connection terminal 542 connected to an external communication cable is mounted on the circuit board 540, and an exposed hole 514 through which the connection terminal is exposed is provided in the housing 510, and the connection terminal 542 is It is exposed to the outside through the exposure hole and is connected to the external communication cable,
Upper and lower engaging projections 512a are formed on the inner surface of the first boss 512 of the housing 510 , and the second boss 562 of the cover 560 is caught on the outer surface of the first boss 512 . A locking groove 562a into which the jaw 512a is inserted and hooked is formed, so that the first boss is caught when the second boss 562 of the cover 560 is inserted into the first boss 512 of the housing. The first boss (512) and the second boss (562) are coupled to each other by the locking groove (562a) of the second boss being caught on the jaw (512a),
Electric vehicle power distribution device with built-in busbar distributed power sensing module.
상기 전력감지모듈(500)은,
급속충전 커넥터(101)의 전단에 설치되는 제 1 전력감지모듈(501)과, EPT 커넥터(106)의 전단에 설치되는 제 2 전력감지모듈(502)과, BAT 커넥터(105)의 전단에 설치되는 제 3 전력감지모듈(503)를 포함하되,
상기 제 1 전력감지모듈(501), 제 2 전력감지모듈(502) 및 제 3 전력감지모듈(503)은 상호 자기장의 영향을 최소화하기 위해 케이스(100) 내부의 각기 다른 측면에 분산 배치된 후 케이스를 통해 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는,
버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치.The method of claim 1,
The power sensing module 500,
The first power detection module 501 installed at the front end of the fast charging connector 101, the second power detection module 502 installed at the front end of the EPT connector 106, and the BAT connector 105 installed at the front end Including a third power sensing module 503,
After the first power detection module 501, the second power detection module 502 and the third power detection module 503 are distributed on different sides inside the case 100 in order to minimize the influence of the mutual magnetic field, Characterized in that it is exposed to the outside through the case,
Electric vehicle power distribution device with built-in busbar distributed power sensing module.
상기 커버(560)에는 가장자리를 따라 사이드 보정용 리브(563)가 구비되어 상기 하우징(510)과의 결합 시 하우징(510) 내측으로 인입되어 커버(560)의 사이드 강도를 보강하고, 상기 하우징(510)의 하단에는 상기 케이스(100)와의 결합을 위한 체결부(570)가 구비되는 것을 특징으로 하는,
버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치.The method of claim 1,
The cover 560 is provided with a side correction rib 563 along the edge, and is introduced into the housing 510 when combined with the housing 510 to reinforce the side strength of the cover 560 and the housing 510 . ) characterized in that a fastening part 570 for coupling with the case 100 is provided at the lower end thereof,
Electric vehicle power distribution device with built-in busbar distributed power sensing module.
상기 자성체(520)는 두께가 0.23mm인 전기 강판을 폭이 10mm되게 슬리팅하여 두께가 5mm가 되게 권취한 후 800℃의 비산화성 분위기에서 1시간 열처리한 후 몰딩하여 제조되는 것을 특징으로 하는,
버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치.The method of claim 1,
The magnetic body 520 is manufactured by slitting an electrical steel sheet having a thickness of 0.23 mm to a width of 10 mm, winding it to a thickness of 5 mm, heat-treating it in a non-oxidizing atmosphere at 800 ° C. for 1 hour, and then molding it, characterized in that,
Electric vehicle power distribution device with built-in busbar distributed power sensing module.
상기 접속단자(542)는 회로기판(540)과 전기적으로 연결됨과 함께 외부 통신 케이블 및 케이스(100)를 경유하여 센서(530)에 의한 신호를 케이스(100) 외부의 제어부로 송출하는 것을 특징으로 하는,
버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치.The method of claim 1,
The connection terminal 542 is electrically connected to the circuit board 540 and transmits a signal by the sensor 530 to the control unit outside the case 100 via an external communication cable and the case 100. doing,
Electric vehicle power distribution device with built-in busbar distributed power sensing module.
상기 외부 통신 케이블은 UTP케이블(Unshielded Twisted Pair cable)이고, 센서(530)는 홀 센서(Hall sensor)인 것을 특징으로 하는,
버스바 분산 전력감지모듈이 내장된 전기차 전력분배장치.6. The method of claim 5,
The external communication cable is a UTP cable (Unshielded Twisted Pair cable), characterized in that the sensor 530 is a Hall sensor (Hall sensor),
Electric vehicle power distribution device with built-in busbar distributed power sensing module.
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