KR20220092741A - 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리 - Google Patents

고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동화 차량의 에너지 저장 및 공급 역할을 담당하는 배터리 시스템의 전원 장치인 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리에 관한 것으로서, 전원을 공급하는 고전압 배터리 및 구동모터를 구동 및 제어하는 인버터 사이에 연결되어 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 제어하는 릴레이부; 상기 릴레이부와 전기적으로 연결되고, 상기 릴레이부에 과전류 발생 시, 전원 연결을 차단하는 고전압 퓨즈 유닛; 상기 고전압 배터리를 상기 릴레이부 및 상기 고전압 퓨즈 유닛에 전기적으로 연결하는 다수개의 버스바; 및 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간에 상기 릴레이부와 상기 고전압 퓨즈 유닛 및 상기 버스바를 수용하는 케이스를 포함한다.

Description

고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리{HIGH VOLTAGE FUSE INTEGRALTEDPOWER RELAY ASSEMBLY}
본 발명은 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동화 차량의 에너지 저장 및 공급 역할을 담당하는 배터리 시스템의 전원 장치인 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리에 관한 것이다.
전동화 차량의 에너지 저장 및 공급 역할을 하는 배터리시스템의 전원장치인 파워 릴레이 어셈블리(PRA)는 배터리 시스템 내의 핵심 부품이자 열 관리가 꼭 필요한 요소이다.
이러한 파워 릴레이 어셈블리는 전기 수송 장치(Electric Vehicle; EV)에 사용되는 대용량의 고전압 배터리와 모터 구동 장치 사이에 위치하며 그 연결을 담당하는 장치로 릴레이(Relay), 대용량 저항 등이 구성되어 있다.
통상적으로 릴레이는 차량의 전류를 통전하거나 차단한다.
그리고, 릴레이의 소음을 저감시키기 위한 일환으로 파워 릴레이 어셈블리 내부에 흡음재를 부착하거나 고무 부싱, 고무 패드 등을 활용하고 있다.
배터리 시스템 내의 가장 큰 온도가 파워 릴레이 어셈블리에서(특히, 릴레이 접점부에서) 발생하는데, 이 온도를 측정하기 위해 써미스터 온도센서를 버스바 위에 부착하여 온도를 측정한다.
배터리 제어기(BMU)는 이 측정된 온도 정보를 받아 배터리 전원을 차단하는 기능을 수행한다.
그리고, 파워 릴레이 어셈블리에 과전류가 흐를 경우, 퓨즈박스를 통해 상기 전류를 차단하여 배터리 시스템의 안전성을 확보한다.
한편, 파워 릴레이 어셈블리는 회로의 입력 및 출력을 담당해야하는 부품으로서, 회로의 끝단부에 위치한다.
이에 반해 고전압 퓨즈는 배터리 전원을 차단할 때, 회로의 안전성을 고려하여 회로의 배터리 전압을 절반으로 양분할 수 있는 위치에 구성을 하게 된다.
따라서, 파워 릴레이 어셈블리와, 고전압 퓨즈는 각각의 부품 구성이 필요하기 때문에 별도의 금형 개발 및 별도의 조립 공정을 가지게 된다.
이로 인해 종래에는 고전압 퓨즈와 릴레이 하우징을 각각 구성하기 위해 각각의 금형 개발 진행하게 되어 고가의 투자비가 발생되는 문제가 있다.
또한, 회로의 연결을 위해 와이어/버스바를 사용하게 되면서 재료비가 증가하게 되며, 각각의 조립 단위를 가지기 때문에 배터리시스템 조립라인에서 공정 시간이 증대되어 공정비가 상승하는 문제가 있다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 릴레이부와 고전압 퓨즈 모듈을 통합형으로 구성함으로써, 제조비용 감소시킬 수 있고, 제품성능을 향상시킬 수 있는 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리를 제공하는데 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리는, 전원을 공급하는 고전압 배터리 및 구동모터를 구동 및 제어하는 인버터 사이에 연결되어 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 제어하는 릴레이부; 상기 릴레이부와 전기적으로 연결되고, 상기 릴레이부에 과전류 발생 시, 전원 연결을 차단하는 고전압 퓨즈 유닛; 상기 고전압 배터리를 상기 릴레이부 및 상기 고전압 퓨즈 유닛에 전기적으로 연결하는 다수개의 버스바; 및 내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간에 상기 릴레이부와 상기 고전압 퓨즈 유닛 및 상기 버스바를 수용하는 케이스를 포함한다.
상기 릴레이부와 상기 고전압 퓨즈 모듈은 서로 근접하게 위치한다.
상기 케이스의 내부에는, 상기 릴레이부와 상기 고정압 퓨즈 유닛이 안착되는 영역을 구획시키는 격벽이 형성된다.
상기 고전압 퓨즈 모듈은 양측에 각각 종류 및 기능이 서로 다른 상기 버스바가 각각 연결된다.
상기 릴레이부는, 상기 케이스의 내부에 위치하고 전원을 선택적으로 공급하는 릴레이 유닛; 및 상기 릴레이 유닛이 수용된 상기 케이스의 상부를 덮는 릴레이 커버를 포함한다.
상기 고전압 퓨즈 모듈은, 상기 케이스의 내부에 위치하고, 상기 버스바가 고정되는 퓨즈부재; 및 상기 퓨즈부재가 수용된 상기 케이스의 상부를 덮는 퓨즈 커버를 포함한다.
상기 릴레이 커버와 상기 퓨즈 커버는 서로 거리를 두고 이격된다.
본 발명에 따르면, 격벽을 기준으로 케이스의 수용공간 일방향에는 릴레이부가 배치되고, 타방향에는 고전압 퓨즈 모듈이 배치됨으로써, 케이스는 릴레이부 및 고전압 퓨즈 모듈을 하나의 통합 구성으로 이루어질 수 있다.
이로 인해, 제품의 고장확률과 제조공정 및 제조비용을 감소시킬 수 있고, 제품의 성능을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 연결 버스바는 릴레이부와 고전압 퓨즈 모듈간의 거리가 근접하게 위치함으로써, 릴레이부 및 고전압 퓨즈 모듈과 전기적으로 연결된 연결 버스바의 길이는 종래에 비해 짧게 형성됨으로써, 배터리 시스템 내의 회로 저항을 현저하게 감소시켜 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리의 내부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이의 평면도.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 이하의 도면에서 각 구성은 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리의 내부를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이의 평면도이다.
도 1내지 도 3을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리는 릴레이부(100)와, 고전압 퓨즈 모듈(200), 버스바(300) 및 케이스(400)를 포함한다.
릴레이부(100)는 고전압 배터리 및 인버터 사이에 연결되어 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 제어한다.
한편, 고전압 배터리는 전원을 공급하고, 인버터는 구동모터를 구동 및 제어한다.
이러한 릴레이부(100)는 릴레이 유닛(110) 및 릴레이 커버(120)를 포함한다.
릴레이 유닛(110)은 케이스(400)의 내부에 위치하고 전원을 선택적으로 공급한다.
그리고, 릴레이 유닛(110)은 종류 및 기능에 따라 서로 다른 형성의 회로패턴이 형성되어 있다.
릴레이 커버(120)는 릴레이 유닛(110)의 상부를 덮는다.
릴레이 커버(120)는 전체적으로 사각형상으로 이루어진 것으로서, 릴레이 유닛(110)이 수용된 케이스(400)의 상부를 덮어 릴레이 유닛(110)을 케이스(400)에 밀폐시킨다.
그리고 릴레이 커버(120)는 부도체 재질로 이루어짐이 바람직하다.
이로 인해, 릴레이 커버(120)는 릴레이 유닛(110)과 전기적으로 연결되는 버스바(300)와 같은 도체와 접하게 되어도 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
고전압 퓨즈 모듈(200)은 릴레이부(100)와 전기적으로 연결되고, 릴레이부(100)에 과전류 발생 시, 전원 연결을 차단한다.
그리고, 고전압 퓨즈 모듈(200)은 서로 이격된 상태에서 근접하게 위치하여 케이스(400)의 내부에 수용된다.
즉, 릴레이부(100)와 고전압 퓨즈 모듈(200)은 케이스(400) 내부에 수용되어 하나의 구성으로 형성함으로써, 제조비용 및 성능을 향상시킬 수 있다.
특히, 고전압 퓨즈 모듈(200)은 양측에 각각 종류 및 기능이 서로 다른 버스바(300)가 각각 연결된다.
이러한 고전압 퓨즈 모듈(200)은 퓨즈부재(210) 및 퓨즈 커버(220)를 포함한다.
퓨즈부재(210)는 케이스(400)의 내부에 위치하고, 버스바(300)가 고정된다.
한편, 퓨즈부재(210)는 바람직하게는 양측에 퓨즈단자가 형성되어 있다.
그리고, 퓨즈부재(210)의 양측에는 버스바(300)가 각각 연결된다.
여기서, 퓨즈부재(210)의 양측에 각각 연결된 버스바(300)는 종류 및 기능이 서로 다른 버스바(300) 일 수 있다.
예컨대. 퓨즈부재(210)의 양측 중 어느 한 쪽에는 외부로부터 전원을 인가받는 전원 버스바가 연결될 수 있고, 나머지 한 쪽에는 고전압 퓨즈 유닛과 릴레이부(100)를 연결하는 전원 버스바가 연결될 수 있다.
이러한 버스바(300)와 퓨즈단자는 서로 별도의 체결부재를 통하여 결합된다.
상기 별도의 체결부재는 바람직하게는 버스바(300)와 퓨즈단자를 서로 볼트결합방식으로 결합시킬 수 있는 볼트부재일 수 있다.
퓨즈 커버(220)는 전체적으로 사각형상으로 이루어진 것으로서, 퓨즈부재(210)가 수용된 케이스(400)의 상부를 덮어 퓨즈부재(210)를 케이스(400)에 밀폐시킨다.
그리고, 퓨즈 커버(220)는 부도체 재질로 이루어짐이 바람직하다.
이로 인해 퓨즈 커버(220)는 퓨즈부재(210)와 전기적으로 연결되는 버스바(300)와 같은 도체와 접하게 되어도 쇼트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 릴레이 유닛(110)을 케이스(400)에 밀폐시키는 릴레이 커버(120)와 퓨즈부재(210)를 케이스(400)에 밀폐시키는 퓨즈 커버(220)는 서로 거리를 두고 이격된다.
이로 인해 케이스(400)에 수용된 릴레이부(100) 또는 고전압 퓨즈 모듈(200) 중, 어느 하나에 고장이 발생되어 교환해야 하는 경우, 릴레이 커버(120) 또는 퓨즈 커버(220) 중 어느 하나만 개방함으로써, 릴레이부(100) 또는 고전압 퓨즈 모듈(200)의 정비에 대한 번거로움을 감소키킬 수 있다.
버스바(300)는 전기전도성이 높은 금속재질로 이루어진 것으로서, 바람직하게는 다수개로 이루어지고, 고전압 배터리 및 고전압 퓨즈 모듈(200)을 서로 전기적으로 연결하고, 고전압 퓨즈 모듈(200)과 릴레이부(100)를 서로 전기적으로 연결한다.
이러한 버스바(300)는 바람직하게는 크게 전원 버스바와 전원 버스바로 이루어진다.
전원 버스바는 고전압 퓨즈 모듈(200)의 퓨즈부재(210)와 고전압 배터리를 서로 연결하는 것으로서, 고전압 배터리로부터 전원을 인가받아 고전압 퓨즈 모듈(200)로 전달한다.
그리고, 전원 버스바는 고전압 배터리로부터 고전압 퓨즈 모듈(200)에 과전류가 흐르면 상기 과전류에 의해 끊어지도록 한다.
이로 인해 버스바(300)는 릴레이부(100)로 공급되는 전원이 차단될 수 있도록 한다.
전원 버스바는 릴레이부(100)와 고전압 퓨즈 모듈(200)의 퓨즈부재(210)를 서로 연결하는 것으로서, 전원 버스바를 통해 고전압 퓨즈 모듈(200)로 전달된 고전압 배터리의 전원을 릴레이부(100)로 전달한다.
한편, 본 발명에서 전원 버스바는 릴레이부(100)와 고전압 퓨즈 모듈(200)간의 거리가 근접하게 위치함으로써, 릴레이부(100) 및 고전압 퓨즈 모듈(200)과 전기적으로 연결된 전원 버스바의 길이는 종래에 비해 짧게 형성됨으로써, 배터리 시스템 내의 회로 저항을 현저하게 감소시켜 성능을 향상시킬 수 있다.
케이스(400)는 내부에 수용공간(510)이 형성된 것으로서, 수용공간(510)에 릴레이부(100)와 고전압 퓨즈 모듈(200) 및 다수개의 버스바(300)를 수용한다.
그리고, 케이스(400)는 릴레이 유닛(110) 및 퓨즈부재(210)의 하부에 위치하고, 릴레이 커버(120) 및 퓨즈 커버(220)가 상부에서 하부 방향으로 결합된다.
이러한 케이스(400)의 내부에는 릴레이부(100)와 고전압 퓨즈 모듈(200)이 안착되는 수용공간(510)의 영역을 구획할 수 있도록 격벽(520)이 형성된다.
격벽(520)은 케이스(400)의 수용공간(510) 내부에서 폭방향으로 가로지르도록 배치된다.
그리고, 격벽(520)을 기준으로 케이스(400)의 수용공간(510) 일방향에는 릴레이부(100)가 배치되고, 타방향에는 고전압 퓨즈 모듈(200)이 배치된다.
따라서, 케이스(400)는 릴레이부(100) 및 고전압 퓨즈 모듈(200)을 하나의 통합 구성으로 이루어질 수 있도록 한다.
이로 인해, 본 발명의 일실시예에 따른 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리는 종래의 퓨즈박스와 같은 구성이 삭제됨으로써, 제품의 고장확률과 제조공정 및 제조비용을 감소시킬 수 있고, 제품의 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.
이처럼 본 명세서에 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명을 위한 예시적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 릴레이부 110: 릴레이 유닛
120: 릴레이 커버 200: 고전압 퓨즈 모듈
210: 퓨즈 부재 220: 퓨즈 커버
500: 버스바 600: 케이스
610: 수용공간 620: 격벽

Claims (7)

  1. 전원을 공급하는 고전압 배터리 및 구동모터를 구동 및 제어하는 인버터 사이에 연결되어 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 제어하는 릴레이부;
    상기 릴레이부와 전기적으로 연결되고, 상기 릴레이부에 과전류 발생 시, 전원 연결을 차단하는 고전압 퓨즈 유닛;
    상기 고전압 배터리를 상기 릴레이부 및 상기 고전압 퓨즈 유닛에 전기적으로 연결하는 다수개의 버스바; 및
    내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간에 상기 릴레이부와 상기 고전압 퓨즈 유닛 및 상기 버스바를 수용하는 케이스를 포함하는 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리.
  2. 전원을 공급하는 고전압 배터리 및 구동모터를 구동 및 제어하는 인버터 사이에 연결되어 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 제어하는 릴레이부;
    상기 릴레이부와 전기적으로 연결되고, 상기 릴레이부에 과전류 발생 시, 전원 연결을 차단하는 고전압 퓨즈 유닛;
    상기 고전압 배터리를 상기 릴레이부 및 상기 고전압 퓨즈 유닛에 전기적으로 연결하는 다수개의 버스바; 및
    내부에 수용공간이 형성되고, 상기 수용공간에 상기 릴레이부와 상기 고전압 퓨즈 유닛 및 상기 버스바를 수용하는 케이스를 포함하는 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에는, 상기 릴레이부와 상기 고정압 퓨즈 유닛이 안착되는 영역을 구획시키는 격벽이 형성된 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고전압 퓨즈 모듈은 양측에 각각 종류 및 기능이 서로 다른 상기 버스바가 각각 연결되는 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 릴레이부는,
    상기 케이스의 내부에 위치하고 전원을 선택적으로 공급하는 릴레이 유닛; 및
    상기 릴레이 유닛이 수용된 상기 케이스의 상부를 덮는 릴레이 커버를 포함하는 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 고전압 퓨즈 모듈은,
    상기 케이스의 내부에 위치하고, 상기 버스바가 고정되는 퓨즈부재; 및
    상기 퓨즈부재가 수용된 상기 케이스의 상부를 덮는 퓨즈 커버를 포함하는 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 릴레이 커버와 상기 퓨즈 커버는 서로 거리를 두고 이격된 고전압 퓨즈 통합형 파워 릴레이 어셈블리.

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