WO2018111031A1 - 파워 릴레이 어셈블리 - Google Patents

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WO2018111031A1
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lower case
case
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heat dissipation
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원민호
황승재
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주식회사 아모그린텍
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Definitions

  • the present invention relates to a power relay assembly, and more particularly to a power relay assembly that can be used, for example, in an electric vehicle.
  • An electric vehicle is a general term for a car that runs on electricity.
  • electric vehicles are classified into electric vehicles (EVs) driven only by electricity and hybrid electric vehicles (HEVs) using electricity and fossil fuels.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • a power relay assembly is placed between a high voltage battery and a motor. Such a power relay assembly serves to selectively supply power of a high voltage battery.
  • the power relay assembly includes a main relay, a precharge relay, a precharge resistor, and the like, and the above components are electrically connected to each other through a busbar. do.
  • the main relay supplies or disconnects power between the high voltage battery and the motor, and the precharge relay and precharge resistors prevent damage to the device by the initial current.
  • Busbars are low-impedance and high-current conductors that can connect two or more circuits individually or to several equivalence points within a system.
  • the power relay assembly is installed in a trunk or cabin room for connection with a high voltage battery installed in the trunk. Therefore, it is necessary to secure the heat dissipation performance of the main relay or the precharge relay to prevent performance degradation and damage caused by heat.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a power relay assembly capable of securing heat dissipation performance.
  • the present invention has another object to provide a power relay assembly that can reduce the weight and cost reduction while ensuring the required heat dissipation performance by changing the material used as the busbar.
  • the upper case is mounted at least one electric element on one surface; A lower case coupled to the upper case; And at least one bus bar electrically connected to the electric element, the bottom part being disposed between the upper case and the lower case to be interviewed with at least one of the upper case and the lower case.
  • At least one surface of the upper case and the lower case provides a power relay assembly in contact with a portion made of a plastic material having heat dissipation and insulation.
  • the upper case and the lower case may be made of a plastic having a heat dissipation and insulation
  • the bottom portion may be at least one surface of the inner surface of the upper case and the inner surface of any one of the inner surface of the lower case.
  • the busbars when the busbars are provided in plural and some of the plurality of busbars are disposed at overlapping positions, the busbars may include an inner plate for insulating the overlapping busbars.
  • the overlapping busbars may be interviewed with a bottom portion of the inner plate, and the inner plate may be made of a plastic material having insulation and heat dissipation so as to increase heat dissipation performance.
  • At least one of the upper case and the lower case may include a plate-like metal member to reinforce structural strength and increase heat dissipation.
  • the above-described power relay assembly may further increase the heat dissipation performance by applying a coating layer having an exposed surface and insulating property.
  • the bus bar is made of an aluminum material having a coating layer having insulation and heat dissipation on its surface, thereby ensuring weight reduction and cost reduction while ensuring required heat dissipation performance.
  • the present invention is the upper case is mounted on one surface a plurality of electrical elements; A lower case coupled to the upper case; A plate-shaped inner plate disposed between the upper case and the lower case; And a plurality of bus bars electrically connected to the electric element, and having both sides of the bottom part interviewed with the upper case and the inner plate or the inner plate and the lower plate, respectively, wherein the bottom part has at least one surface of heat dissipation and Provided is a power relay assembly in contact with a portion of insulating plastic material.
  • the upper case, the lower case and the inner plate may be made of a plastic material having heat dissipation and insulation.
  • the portion interviewed with the busbar is made of a material having heat dissipation and insulation, heat generated in the busbar can be quickly dispersed. Through this, it is possible to prevent the performance deterioration and damage to the component due to heat in advance.
  • the present invention by forming a coating layer having a heat dissipation on the surface of the material of the bus bar, while ensuring the required heat dissipation performance can be reduced in weight and production cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a power relay assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 is an exploded view of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along the A-A direction of FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the upper case is removed in FIG.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which a coating layer is applied to the outer surface in FIG.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing another form of the lower case that can be applied to the power relay assembly according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another form of FIG.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a power relay assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an exploded view of FIG. 9,
  • FIG. 11 is a sectional view along the B-B direction in FIG. 9;
  • FIG. 13 is a view of the upper case of FIG. 9 from the bottom, and FIG.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a bus bar that may be applied to a power relay assembly according to an embodiment of the present invention, and illustrates a case in which a coating layer is formed on a surface thereof.
  • Power relay assembly (100,200) according to an embodiment of the present invention for supplying power to the drive control unit for controlling the driving voltage by cutting off or connecting the high voltage current supplied from the battery, as shown in Figures 1 and 9 As such, it includes at least one electrical element (10, 20, 30), the upper case 110, the lower case (120, 220) and the busbar (130).
  • the at least one electric element 10, 20, 30 may be mounted on one surface of the upper case 110, it may be electrically connected to each other via the bus bar (130).
  • the electrical devices 10, 20, and 30 may serve to block or connect the high voltage current supplied from the battery to the driving controller.
  • the electric devices 10, 20, and 30 may be main relays, precharge relays, precharge resistors, battery current sensors, main fuses, etc., and may be connected to each other through the busbars 130 or cables (not shown). Can be electrically connected. In addition, when the bus bar 130 is provided in plural, the plurality of bus bars 130 may be electrically connected through circuit patterns (not shown) formed on one surface of the lower cases 120 and 220.
  • the electric devices 10, 20, 30 drive the motor in the drive controller by supplying power to a drive controller (not shown) that controls the drive voltage by cutting off or connecting the high voltage current supplied from the battery. It can generate a control signal for.
  • the driving controller may generate a control signal for driving the motor, and the driving of the motor may be controlled by controlling the inverter and the converter through the control signal.
  • the main relay is connected and the precharge relay is blocked, so that the power of the battery may be applied to the inverter through the main circuit.
  • the main relay when the vehicle is off, the main relay is cut off, and the connection between the battery and the inverter is blocked, thereby preventing the battery voltage from being transferred to the motor through the inverter. At this time, when the main relay is in a disconnected state, the capacitor connected to the inverter may be discharged.
  • the charging of the capacitor may be started by applying the precharge relay to the inverter while the voltage of the battery is dropped by the precharge resistor. Then, when the capacitor is sufficiently charged, the main relay is connected and at the same time the precharge relay is cut off so that the voltage of the battery can be applied to the inverter.
  • the upper case 110 and the lower case (120,220) may be fixed to the bus bar 130 when combined.
  • the upper case 110 and the lower case (120, 220) can be detachably coupled, as shown in Figure 2 and 10, a portion of the busbar 130 between the inner surface facing each other Can be arranged.
  • busbar 130 may be disposed between the upper case 110 and the lower cases 120 and 220, and when the upper case 110 and the lower cases 120 and 220 are coupled to the upper case. It may be fixed through a portion disposed between the 110 and the lower case (120,220).
  • the bus bar 130 may include a plate-shaped bottom portion 131 having a predetermined area and length as shown in FIGS. 3 and 11, and the bottom portion 131 may be the upper case. It may be disposed between the 110 and the lower case (120,220).
  • At least a portion of the upper case 110 or the lower cases 120 and 220 may have both heat dissipation and insulation properties, and at least one surface of the bottom portion 131 of the bus bar may have the upper case 110 or the lower case ( Interviews with the heat dissipating and insulating parts 120 and 220 may be made.
  • the busbars 130 may be fixed in a form in which at least a portion of the busbars 130 is embedded in the combination of the upper case 110 and the lower cases 120 and 220, and the busbar 130 may be the assembly. Since the portion embedded in the inside is interviewed with the heat dissipating part, heat generated during operation of the at least one electric element 10, 20, 30 may be transferred to the heat dissipating part and then distributed or released.
  • the at least one electrical element (10, 20, 30) may be mounted on one surface of the upper case 110, a portion of the bus bar 130 protruding out of the upper case (110) It can be connected with.
  • the upper case 110 and the lower case 120 and 220 may be formed of a plastic material, and at least one of the upper case 110 and the lower case 120 or 220 may be made of a plastic material having heat dissipation and insulation. have.
  • the bottom portion 131 of the bus bar may have one side of the both sides in contact with one surface of the upper case 110 or lower case (120,220) or both sides of the upper case 110 and the lower case (120,220) Each may be interviewed.
  • the inner surface of the upper case 110 in contact with the bottom portion 131 may include a protrusion 112 formed to protrude a predetermined height as shown in FIGS. 5 and 13. Accordingly, the protrusion 112 may be smoothly interviewed with one surface of the bottom portion 131.
  • the inner surface of the upper case 110 may be formed in a horizontal plane if it can be interviewed with one surface of the bottom portion 131.
  • the bottom part 131 disposed inside the combined body of the upper case 110 and the lower case 120 and 220 may maintain a state in which at least one surface is always in contact with a portion having heat dissipation and insulation.
  • the upper case 110 and the lower case (120, 220) may both be made of a plastic material having heat dissipation and insulation. Accordingly, as shown in FIG. 3, when both sides of the bottom part 131 of the bus bar disposed in the assembly are in contact with the upper case 110 and the lower cases 120 and 220, respectively, the electric element 10 may be used. Heat generated during operation of the 20 and 30 may be transferred to both sides of the upper case 110 and the lower case 120 and 220 and then released.
  • an inner plate 140 is disposed between the upper case 110 and the lower case 120 and 220 to block contact between the busbars 130 to maintain insulation.
  • the upper case 110, the lower case 120, 220 and the inner plate 140 may all be made of a plastic material having heat dissipation and insulation.
  • both sides of the bottom portion 131 of the busbar disposed inside the assembly may be in contact with the upper case 110 and the lower case 120 and 220 or the upper case 110 and the inner plate 140.
  • both sides of the bottom portion 131 disposed in the assembly of the bus bar 130 may contact the inner plate 140 and the lower cases 120 and 220.
  • the bus bar 130 may be electrically connected to at least one electric element 10, 20, 30 mounted on one surface of the upper case 110.
  • the busbar 130 may be formed of a conductor having a low impedance and a high current capacity, by connecting two or more electric elements 10, 20, 30 individually or by connecting several equivalence points. It can serve to distribute power to branches.
  • Such a bus bar 130 may be provided in the form of a plate-shaped bar having a predetermined length.
  • the bus bar 130 may include a portion bent one or more times so that the bus bars 130 can be easily coupled with the electric elements 10, 20, 30.
  • the bus bar 130 may include a bottom portion 131 provided in the form of a plate-shaped bar having a predetermined area as shown in FIGS. 3 and 11, and at least one extending from the bottom portion 131. It may include the height 132 of.
  • the bottom part 131 may be a part that is completely embedded in the combination of the upper case 110 and the lower case (120,220), the height 132 of the bottom part 131 It may be a portion extending from the end to a predetermined length, the height portion 132 is the upper case 110 for connection with the electrical elements (10, 20, 30) mounted on one surface of the upper case (110) It may include a portion protruding outward.
  • the overall shape of the bus bar 130 is not limited thereto, and may be appropriately changed according to the arrangement positions of the electric devices 10, 20, and 30 to be connected to each other.
  • the busbars 130 may be provided in plural, and the plurality of busbars 130 may have a bottom portion 131 in which the upper case 110 and the lower case 120 and 220 are coupled to each other. It may be arranged to be located at.
  • the plurality of busbars 130 may be connected to plus and minus terminals of the battery, plus and minus terminals of the inverter, and the like.
  • the plurality of electrical elements 10, 20, 30 may cut off or connect the high voltage current supplied from the battery to the driving controller.
  • the plurality of busbars 130 are each bottom portion 131 is disposed in the interior of the coupling coupled to the upper case 110 and the lower case 120, 220 as shown in Figs. 10 and 12, the bottom portion 131 of some of the plurality of busbars may be disposed at a position overlapping each other.
  • the inner plate 140 for electrical insulation between the bottom parts 131 overlapping each other may be disposed to be positioned between the bottom parts 131 overlapping each other.
  • the upper case 110 is a through-hole formed in a position corresponding to the height 132 so that the height 132 of the bus bar can pass through, as shown in Figs. 114).
  • the inner plate 140 is disposed between the upper case 110 and the lower case (120,220) as shown in Figure 9 the height portion 132 of the bus bar on the inner plate 140 side It may include a through hole (not shown) formed through the position corresponding to the height 132 to pass through.
  • the bottom portion 131 which is completely embedded in the interior of the combination coupled to the upper case 110 and the lower case (120,220) is the bottom surface on the inner surface of the lower case (120,220) or the upper surface of the inner plate (140)
  • the upper surface of the bottom portion 131 may be in direct contact with the inner surface of the upper case 110 or the lower surface of the inner plate 140.
  • the electrical elements 10 and 20 may be smoothly released to the outside after being transferred to a part made of a plastic material having heat dissipation, thereby preventing performance degradation due to heat and damage to components. Can be.
  • the plurality of busbars 130 are both sides of the upper case 110 and the lower case (120,220), or the upper case 110 and the inside
  • the plate 140 or the inner plate 140 and the lower case 120, 220 may be fixed by interviewing each.
  • the bus bar 130 may be fixed to the combined body of the upper case 110 and the lower case 120, 220 without using a separate fixing member.
  • the power relay assembly (100,200) according to the present embodiment can be used efficiently because no separate fixing member for fixing the bus bar 130 to the upper case 110 or lower case (120,220).
  • the assembly work can be simplified.
  • the plurality of busbars 130 may be disposed such that each bottom portion 131 does not overlap each other, as shown in FIGS. 1 to 4.
  • the plurality of busbars 130 may be interviewed with the inner surface of the upper case 110 when the upper case 110 and the lower case 120, 220 are coupled to each other.
  • the bottom surface of the bottom portion 131 may be interviewed with the inner surfaces of the lower cases 120 and 220.
  • some of the busbars 130 of the busbars 130 may be formed inside the assembly in which the upper case 110 and the lower case 120 and 220 are coupled to each other.
  • the bottom portion 131 may be disposed to have a height difference, and the two bottom portions 131 disposed at different heights may be disposed to overlap a part of the bottom portions 131.
  • the inner plate 140 may be disposed between two bottom parts 131 disposed at different heights.
  • the inner plate 140 may be provided with at least one coupling portion 142 protruding to the edge side, the fitting groove 122 is fastened to the coupling portion 142 on one surface of the lower case (120,220).
  • the inner plate 140 may be detachably coupled to the lower cases 120 and 220.
  • a part of the busbars 130 of the plurality of busbars 130 may have a bottom portion 131 disposed between the upper case 110 and the inner plate 140, and some of the busbars 130 may be different. 130, a bottom portion 131 may be disposed between the inner plate 140 and the lower cases 120 and 220. In addition, a part of the busbars 130 of the plurality of busbars 130 may have a bottom portion 131 disposed between the upper case 110 and the lower cases 120 and 220.
  • the inner plate 140 may be made of a plastic material having insulation and heat dissipation to prevent the two bottom portions 131 which are partially overlapped with each other, to be electrically connected to each other.
  • the bus bar 130 having the bottom portion 131 disposed between the upper case 110 and the inner plate 140 of the plurality of bus bars 130 may include the upper case 110 and the lower case ( When the 120 and 220 are coupled, the top surface of the bottom portion 131 may be interviewed with the inner surface of the upper case 110, and the bottom surface of the bottom portion 131 may be interviewed with the top surface of the inner plate 140.
  • the bus bar 130 in which the bottom portion 131 is disposed between the inner plate 140 and the lower cases 120 and 220 of the plurality of bus bars 130 may be the upper case 110 and the lower case 120 or 220.
  • the bus bar 130 in which the bottom portion 131 is disposed between the inner plate 140 and the lower cases 120 and 220 of the plurality of bus bars 130 may be the upper case 110 and the lower case 120 or 220.
  • the upper surface of the bottom portion 131 may be interviewed with the lower surface of the inner plate 140 and the lower surface of the bottom portion 131 may be interviewed on the inner surface of the lower case (120,220).
  • the bus bar 130 in which the bottom portion 131 is disposed between the upper case 110 and the lower cases 120 and 220 among the plurality of bus bars 130 is the bottom portion 131 as in the above-described embodiment.
  • An upper surface of the upper case 110 may be interviewed with the inner surface of the bottom portion 131 may be interviewed with the inner surface of the lower case (120,220).
  • the upper case 110, the lower case (120, 220) and the inner plate 140 may be made of a plastic material having heat dissipation and insulation only the portion in contact with the bottom portion 131 of the bus bar 130.
  • one or two portions selected from the upper case 110, the lower case 120 and 220, and the inner plate 140 may be made of a plastic material having heat dissipation and insulation.
  • the upper case 110, lower case (120, 220) and the inner plate 140 may be made of a plastic material having a heat dissipation as a whole. Through this, the overall heat capacity is increased to further increase the heat dissipation performance.
  • the bottom portion 131 of the bus bar 130 is disposed in the interior of the coupling coupled to the upper case 110 and the lower case (120,220) may be a known heat transfer material (not shown) on the outer surface.
  • the heat transfer material may increase heat dissipation performance by smoothly transferring the heat present in the bus bar 130 to the upper case 110, lower case 120, 220, or the inner plate 140 having heat dissipation.
  • the lower case 220 may include a plate-shaped metal member 124 having a predetermined area so as to improve the mechanical strength while maintaining the heat dissipation performance as shown in FIGS. 7 and 8.
  • the metal member 124 may be in the form of the whole or embedded in the lower case 220.
  • the lower case 220 may implement the required heat dissipation performance while reinforcing mechanical strength through the metal member 124.
  • the lower case 220 may have a thin thickness even if the lower case 220 is made of an injection molded resin composition having heat dissipation and insulation by improving mechanical strength through the metal member 124.
  • the metal member 124 may be integrated with the lower case 220 through insert injection molding.
  • the metal member 124 may be used without limitation when the metal material having a predetermined thermal conductivity.
  • the metal member 124 may be one metal selected from the group consisting of aluminum, magnesium, iron, titanium, and copper, or an alloy including at least one metal.
  • Such a metal member 124 may be embedded in the lower case 220 so that the front surface is completely surrounded by the lower case 220, one side of the lower case 220 so that one surface is exposed to the outside It may be in a form arranged.
  • the metal member 124 may be surface treated so that the interface with the lower case 220 made of a plastic material having insulation and heat dissipation after insert injection is not spaced apart. Through this, the lower case 220 may increase the bonding force with the metal member 124.
  • the metal member 124 may be formed in a predetermined pattern of nano-sized fine grooves on at least one surface in order to improve the bonding force with the lower case 220.
  • the metal member 124 is a predetermined distance (d) from the bottom surface of the bottom portion 131 in contact with the inner surface of the lower case 220 Can be arranged to hold. That is, the metal member 124 is partially or entirely embedded in the lower case 220 while maintaining a predetermined distance (d) with the bottom portion 131 of the bus bar 130, as shown in FIG. Can be.
  • the separation distance d between the metal member 124 and the bottom portion 131 of the bus bar 130 may have a spacing of 1 mm or more. This is to satisfy the required withstand voltage while maintaining insulation.
  • the metal member 124 may be a plate-shaped metal plate having a predetermined area as described above.
  • the metal member 124 is not limited thereto, and may be provided as a rod having a predetermined aspect ratio.
  • the metal member 124 may have a closed loop shaped edge such as a square or a circle, and may be a mesh type in which a plurality of wires or bars are spaced at predetermined intervals inside the edge.
  • a plurality of wires or bars disposed inside the edge may be arranged to form a parallel structure, a grid structure, a honeycomb structure, and various structures in which they are combined.
  • the metal member 124 is shown and described as being included only in the lower case 220 side, but the present invention is not limited thereto, and the upper case 110 and / or the inner plate 140 are not limited thereto.
  • the metal member 124 of the type shown in FIGS. 7 and 8 may be applied in the same manner.
  • the plastic having heat dissipation and insulation used to form the upper case 110, the lower cases 120 and 220, and the inner plate 140 may have a form in which an insulating heat dissipation filler is dispersed in a polymer matrix.
  • the polymer matrix may be used without limitation when it is implemented as a polymer compound capable of injection molding without impairing the dispersibility of the heat dissipation filler.
  • the polymer matrix may be a known thermoplastic polymer compound, the thermoplastic polymer compound is polyamide, polyester, polyketone, liquid crystal polymer, polyolefin, polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK) ), Polyphenylene oxide (PPO), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), and one compound selected from the group consisting of polyimide, or two or more kinds of mixtures or copolymers.
  • the thermoplastic polymer compound is polyamide, polyester, polyketone, liquid crystal polymer, polyolefin, polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK) ), Polyphenylene oxide (PPO), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), and one compound
  • the insulating heat dissipating filler may be used without any limitation as long as it has both insulating and heat dissipating properties.
  • the insulating heat-radiating filler is selected from the group consisting of magnesium oxide, titanium dioxide, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, aluminum oxide, silica, zinc oxide, barium titanate, strontium titanate, beryllium oxide, silicon carbide and manganese oxide It may include one or more.
  • the insulating heat dissipating filler may be porous or non-porous, and may be a core shell type filler having a known conductive heat dissipating filler such as carbon-based or metal as a core and an insulating component surrounding the core.
  • the surface may be modified with functional groups such as silane group, amino group, amine group, hydroxy group, carboxyl group, etc. to improve the wettability and the like and improve the interfacial bonding force with the polymer matrix.
  • the present invention is not limited thereto, and the plastic having insulation and heat dissipation may be used without limitation.
  • the power relay assembly 100 may further include a protective coating layer 150.
  • the protective coating layer 150 may be applied to cover all of the outer surfaces of the upper case 110, the lower case 120 and 220, and the bus bar 130.
  • the protective coating layer 150 may also cover all of the outer surfaces of the electric elements 10, 20, 30 mounted on one surface of the upper case 110.
  • the application position of the protective coating layer 150 is not limited thereto, and may be applied only to the outer surfaces of the upper case 110 and the lower case 120 and 220, or may be applied only to the outer surface of the busbar 130. It is possible.
  • the protective coating layer 150 may be equally applied to the power relay assembly 200 illustrated in FIGS. 9 to 13.
  • the protective coating layer 150 may prevent scratches due to physical stimuli applied to the surfaces of the upper case 110, the lower cases 120 and 220, and the busbars 130, and further improve the insulation of the surface. have.
  • the protective coating layer 150, the upper case 110, the lower case (120, 220) and the inner plate 140 serves to prevent the separation of the insulating heat-insulating filler located on the surface when the insulating heat-dissipating filler is made of plastic dispersed therein You can also do
  • the protective coating layer 150 may be implemented with a known thermosetting polymer compound or a thermoplastic polymer compound.
  • the thermosetting polymer compound may be one compound selected from the group consisting of epoxy, urethane, ester, and polyimide resins, or two or more mixtures or copolymers.
  • the thermoplastic polymer compound is polyamide, polyester, polyketone, liquid crystal polymer, polyolefin, polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), polyphenylene oxide (PPO), polyether sulfone (PES) ), One compound selected from the group consisting of polyetherimide (PEI) and polyimide, or mixtures or copolymers of two or more thereof.
  • the protective coating layer 150 is applied to the outer surface of the power relay assembly (100,200) is that the heat transferred to the upper case 110, lower case (120,220) and the inner plate 140 side is released to the outside Can interfere.
  • the protective coating layer 150 applied to the present invention may further include an insulating heat dissipation filler to improve the heat radiation characteristics to the outside.
  • the insulating heat dissipation filler may be used without limitation in the case of a known insulating heat dissipation filler.
  • the protective coating layer 150 may include an insulating heat dissipation filler dispersed in a polymer matrix to have both heat dissipation and insulation.
  • the insulating heat dissipation filler included in the protective coating layer 150 may be the same kind as the insulating heat dissipation filler that may be included in the upper case 110, the lower cases 120 and 220, and the inner plate 140, or may be of a different kind. May be used.
  • the bus bar 130 applied to the present invention may be formed of a conductor having a low impedance and a high current capacity as described above.
  • the bus bar 130 may be made of a metal material such as copper or aluminum.
  • the bus bar 130 when the bus bar 130 is made of an aluminum material, the bus bar 130 may include a heat dissipation coating layer (C) including an insulating heat dissipation filler on the surface, as shown in FIG.
  • the coating layer (C) may be the same as the protective coating layer 150 described above.
  • the bus bar 130 made of aluminum may have a lighter weight than the bus bar 130 made of copper.
  • aluminum has a specific gravity smaller than copper due to the characteristics of the material. Accordingly, the power relay assembly using the material of the bus bar 130 as aluminum may have a much lighter weight than the power relay assembly using copper as the material of the bus bar 130.
  • a heat dissipation coating layer (C) including an insulating heat dissipation filler is formed on the surface of the bus bar 130 to compensate for the heat dissipation performance.
  • the bar is made of copper, it is possible to realize an equivalent heat dissipation performance while minimizing the increased thickness.
  • the power relay assembly using the material of the busbars 130 as aluminum may be lighter than the power relay assembly using copper as the material of the busbars 130, and the production cost may be reduced.
  • a bus bar made of aluminum should be manufactured to a thickness of approximately 1.5 times to achieve an equivalent heat dissipation performance as compared to a bus bar made of a copper material having the same shape.
  • the heat dissipation coating layer (C) including the above-described insulating heat dissipation filler is formed on the surface of the bus bar, that is, the bus bar formed of aluminum material and the heat dissipation coating layer (C) including the insulating heat dissipation filler is formed on the surface of the bus bar.
  • the thickness is approximately 1.3 times, the heat dissipation performance of the same level can be realized.
  • the material of the bus bar 130 is not limited thereto, and any conductor having a low impedance and a high current capacity may be used without limitation.
  • the power relay assembly (100,200) is at least one to prevent the electrical elements (10,20,30) and busbars 130 to be exposed to the outside and to protect from the external environment It may further include a cover (not shown).
  • Such a cover may be directly coupled to the upper case 110 or lower case 120 or 220, or may be coupled to an unillustrated bracket separately provided at the edge of the upper case 110 or lower case 120 or 220. It may be.
  • the cover may have an enclosure shape with one side open.
  • the present invention is not limited thereto, and the cover may be formed of one member, or a plurality of parts may be assembled to form one enclosure.
  • the cover may be made of a general plastic material having insulation, but may be made of a plastic material having heat dissipation and insulation.

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Abstract

파워 릴레이 어셈블리가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리는 적어도 하나의 전기소자가 일면에 장착되는 상부케이스; 상기 상부케이스와 결합되는 하부케이스; 및 상기 전기소자와 전기적으로 연결되며, 상기 상부케이스와 하부케이스 사이에 배치되어 상기 상부케이스 및 하부케이스 중 적어도 어느 하나와 면접되는 바닥부를 포함하는 적어도 하나의 부스바;를 포함하고, 상기 바닥부는 적어도 일면이 상기 상부케이스 및 하부케이스 중 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 부분과 접촉된다.

Description

파워 릴레이 어셈블리
본 발명은 파워 릴레이 어셈블리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 예컨데 전기 자동차에 사용될 수 있는 파워 릴레이 어셈블리에 관한 것이다.
전기 자동차는 전기를 사용하여 주행하는 자동차의 총칭이다. 통상적으로 전기 자동차는 전기만으로 운행되는 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)와, 전기와 화석 연료를 사용하는 하이브리드 전기 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV) 등으로 구분된다.
전기 자동차는 고전압 배터리와 모터 사이에 파워 릴레이 어셈블리(Power Relay Assembly)가 위치된다. 이와 같은 파워 릴레이 어셈블리는 고전압 배터리의 전원을 선택적으로 공급하는 역할을 한다.
즉, 파워 릴레이 어셈블리는 메인 릴레이(main relay), 프리차지 릴레이(pre-charge relay), 및 프리차지 레지스터(Pre-charge resistor) 등을 포함하며, 상술한 부품들은 부스바를 매개로 서로 전기적으로 연결된다.
메인 릴레이는 고전압 배터리와 모터 사이에서 전원을 공급 또는 차단하고, 프리 차지 릴레이 및 프리차지 레지스터는 초기 전류에 의한 장치의 손상을 방지한다.
그리고 부스바는 낮은 임피던스와 높은 전류용량을 갖는 도체로, 2개 이상의 회로를 개별적으로 연결하거나 한 시스템 내의 여러 등량점을 연결할 수 있다.
통상적으로 파워 릴레이 어셈블리는, 트렁크(trunk)에 설치되는 고전압 배터리와의 연결을 위하여 트렁크나 캐빈룸(cabine room)에 설치된다. 따라서 메인 릴레이나 프리차지 릴레이의 방열 성능을 확보하여 열에 의한 성능저하 및 손상을 방지할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 방열 성능을 확보할 수 있는 파워 릴레이 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부스바로 사용되는 재질을 변경하여 요구되는 방열성능을 확보하면서도 경량화 및 원가절감을 도모할 수 있는 파워 릴레이 어셈블리를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나의 전기소자가 일면에 장착되는 상부케이스; 상기 상부케이스와 결합되는 하부케이스; 및 상기 전기소자와 전기적으로 연결되며, 상기 상부케이스와 하부케이스 사이에 배치되어 상기 상부케이스 및 하부케이스 중 적어도 어느 하나와 면접되는 바닥부를 포함하는 적어도 하나의 부스바;를 포함하고, 상기 바닥부는 적어도 일면이 상기 상부케이스 및 하부케이스 중 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 부분과 접촉되는 파워 릴레이 어셈블리를 제공한다.
또한, 상기 상부케이스 및 하부케이스는 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱으로 이루어질 수 있고, 상기 바닥부는 적어도 일면이 상기 상부케이스의 내면 및 하부케이스의 내면 중 어느 하나의 내면과 면접할 수 있다. 이를 통해, 상기 부스바에서 발생된 열은 접촉면을 통하여 방열이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 부스바가 복수 개로 구비되고, 상기 복수 개의 부스바 중 일부의 부스바가 일부 중첩되는 위치에 배치되는 경우, 중첩되는 부스바들을 절연시키기 위한 내부플레이트를 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 중첩되는 부스바들은 바닥부가 내부플레이트와 면접될 수 있으며, 상기 내부플레이트는 방열성능을 높일 수 있도록 절연성 및 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 상부케이스 및 하부케이스 중 적어도 어느 하나는 구조적인 강도를 보강함과 더불어 방열성을 높일 수 있도록 판상의 금속부재를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 파워 릴레이 어셈블리는 노출면이 절연성 및 방열성을 갖는 코팅층이 도포됨으로써 방열성능을 더욱 높일 수 있다.
또한, 상기 부스바는 표면에 절연성 및 방열성을 갖는 코팅층이 형성된 알루미늄 재질로 이루어짐으로써 요구되는 방열성능을 확보하면서도 경량화 및 원가절감을 도모할 수 있다.
한편, 본 발명은 복수 개의 전기소자가 일면에 장착되는 상부케이스; 상기 상부케이스와 결합되는 하부케이스; 상기 상부케이스 및 하부케이스 사이에 배치되는 판상의 내부플레이트; 및 상기 전기소자와 전기적으로 연결되며, 양면이 상기 상부케이스 및 내부플레이트 또는 상기 내부플레이트 및 하부플레이트에 각각 면접되는 바닥부를 포함하는 복수 개의 부스바;를 포함하고, 상기 바닥부는 적어도 일면이 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 부분과 접촉되는 파워 릴레이 어셈블리를 제공한다. 이와 같은 경우, 상기 상부케이스, 하부케이스 및 내부플레이트는 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 부스바와 면접되는 부분이 방열성 및 절연성을 갖는 재질로 이루어짐으로써 부스바에서 발생된 열이 빠르게 분산될 수 있다. 이를 통해, 열에 의한 성능저하 및 부품의 손상을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 부스바의 재질로 표면에 방열성을 갖는 코팅층이 형성됨으로써 요구되는 방열성능을 확보하면서도 경량화할 수 있으며 생산원가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리를 나타낸 개략도,
도 2는 도 1의 분리도,
도 3은 도 1의 A-A 방향 단면도,
도 4는 도 1에서 상부케이스가 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 5는 도 1의 상부케이스를 저면에서 바라본 도면,
도 6은 도 4에서 외부면에 코팅층이 도포된 상태를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리에 적용될 수 있는 하부케이스의 다른 형태를 나타낸 단면도,
도 8은 도 7의 또 다른 형태를 나타낸 단면도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리를 나타낸 개략도,
도 10은 도 9의 분리도,
도 11은 도 9의 B-B 방향 단면도,
도 12는 도 9에서 상부케이스가 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 13은 도 9의 상부케이스를 저면에서 바라본 도면, 그리고,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리에 적용될 수 있는 부스바를 나타낸 단면도로서, 표면에 코팅층이 형성된 경우를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리(100,200)는 배터리로부터 공급된 고전압전류를 차단 또는 연결하여 구동전압을 제어하는 구동제어부에 전력을 공급하기 위한 것으로, 도 1 및 도 9에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 전기소자(10,20,30), 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 부스바(130)를 포함한다.
상기 적어도 하나의 전기소자(10,20,30)는 상기 상부케이스(110)의 일면에 장착될 수 있으며, 상기 부스바(130)를 매개로 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
이를 통해, 상기 전기소자(10,20,30)들은 배터리로부터 공급된 고전압전류를 구동제어부 측으로 차단하거나 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 전기소자들(10,20,30)은 메인 릴레이, 프리차지 릴레이, 프리차지 레지스터, 배터리 전류센서, 메인퓨즈 등일 수 있으며, 상기 부스바(130)나 케이블(미도시)을 매개로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 부스바(130)가 복수 개로 구비되는 경우 상기 복수 개의 부스바(130)들은 상기 하부케이스(120,220)의 일면에 형성되는 회로패턴(미도시)들을 통해 전기적으로 연결될 수도 있다.
이를 통해, 상기 전기소자들(10,20,30)은 배터리로부터 공급된 고전압전류를 차단 또는 연결하여 구동전압을 제어하는 구동제어부(미도시) 측에 전력을 공급함으로써 상기 구동제어부에서 모터를 구동하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 구동제어부는 모터 구동을 위한 제어신호를 생성할 수 있으며, 제어신호를 통해 인버터 및 컨버터를 제어함으로써 모터의 구동이 제어될 수 있다.
일례로, 차량의 운전시에는 메인 릴레이가 접속상태가 되고, 프리 차지 릴레이가 차단되므로 메인 회로를 통하여 배터리의 전력이 인버터로 인가될 수 있다.
또한, 차량의 off 시에는 메인 릴레이가 차단상태가 되고, 배터리와 인버터의 접속이 차단됨으로써 배터리 전압이 인버터를 통해 모터로 전달되는 것이 방지될 수 있다. 이때, 상기 메인 릴레이가 차단 상태이면 인버터에 접속된 콘덴서는 방전될 수 있다.
이후, 차량을 다시 운전하는 경우에는 프리 차지 릴레이가 접속되어 배터리의 전압이 프리 차지 저항에 의해 강하된 상태로 인버터에 인가됨으로써 콘덴서의 충전이 개시될 수 있다. 그런 다음, 콘덴서가 충분히 충전되면 메인 릴레이가 접속됨과 동시에 프리 차지 릴레이가 차단됨으로써 배터리의 전압이 인버터에 인가될 수 있다.
이와 같은 전기소자의 작동은 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)는 결합시 상기 부스바(130)를 고정할 수 있다. 이를 위해, 도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)는 착탈가능하게 결합될 수 있으며, 서로 대면하는 내부면 사이에 상기 부스바(130)의 일부분이 배치될 수 있다.
즉, 상기 부스바(130)는 적어도 일부가 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220) 사이에 배치될 수 있으며, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합되는 경우 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220) 사이에 배치된 부분을 통해 고정될 수 있다.
일례로, 상기 부스바(130)는 도 3 및 도 11에 도시된 바와 같이 소정의 면적 및 길이를 갖는 판상의 바닥부(131)를 포함할 수 있고, 상기 바닥부(131)는 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220) 사이에 배치될 수 있다.
이때, 상기 상부케이스(110) 또는 하부케이스(120,220)는 적어도 일부가 방열성과 절연성을 모두 가질 수 있으며, 상기 부스바의 바닥부(131)는 적어도 일면이 상기 상부케이스(110) 또는 하부케이스(120,220) 중 방열성과 절연성을 가지는 부분과 면접될 수 있다.
이에 따라, 상기 부스바(130)는 적어도 일부가 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에 매립된 형태로 고정될 수 있으며, 상기 부스바(130)는 상기 결합체의 내부에 매립된 부분이 방열성을 가지는 부분과 면접됨으로써 상기 적어도 하나의 전기소자(10,20,30)의 작동시 발생되는 열이 상기 방열성을 가지는 부분으로 전달된 후 분산 또는 방출될 수 있다.
본 발명에서, 상기 적어도 하나의 전기소자(10,20,30)는 상기 상부케이스(110)의 일면에 장착될 수 있으며, 상기 상부케이스(110)의 외측으로 돌출된 부스바(130)의 일부와 연결될 수 있다.
한편, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220) 중 적어도 어느 하나는 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 부스바의 바닥부(131)는 양면 중 어느 일면이 상기 상부케이스(110) 또는 하부케이스(120,220)의 일면과 면접하거나 양면이 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)의 일면과 각각 면접될 수 있다.
여기서, 상기 바닥부(131)와 접촉되는 상부케이스(110)의 내면은 도 5 및 도 13에 도시된 바와 같이 일정높이 돌출형성되는 돌출부(112)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 돌출부(112)는 상기 바닥부(131)의 일면과 원활하게 면접될 수 있다. 그러나 상기 상부케이스(110)의 내면은 상기 바닥부(131)의 일면과 면접될 수 있다면 수평면으로 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.
이로 인해, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에 배치되는 바닥부(131)는 적어도 일면이 방열성 및 절연성을 갖는 부분과 항상 접촉된 상태를 유지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)는 모두 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 결합체의 내부에 배치된 부스바의 바닥부(131)의 양면이 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)에 각각 접촉되는 경우, 상기 전기소자(10,20,30)의 작동시 발생된 열은 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220) 양측으로 전달된 후 방출될 수 있다.
또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)의 사이에 부스바(130)들간의 접촉을 차단하여 절연성을 유지하기 위한 내부플레이트(140)가 배치되는 경우, 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140)는 모두 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 결합체의 내부에 배치된 부스바의 바닥부(131)는 양면이 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)에 접촉되거나 상부케이스(110) 및 내부플레이트(140)에 접촉될 수 있다. 또한, 상기 부스바(130) 중 상기 결합체의 내부에 배치되는 바닥부(131)는 양면이 내부플레이트(140) 및 하부케이스(120,220)에 접촉될 수 있다. 이를 통해, 상기 전기소자(10,20,30)의 작동시 발생된 열은 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140) 중 2개의 부분으로 동시에 전달된 후 방출될 수 있다.
상기 부스바(130)는 상기 상부케이스(110)의 일면에 장착되는 적어도 하나의 전기소자(10,20,30)와 전기적으로 연결될 수 있다.
이를 위해, 상기 부스바(130)는 낮은 임피던스와 높은 전류용량을 갖는 도체로 형성될 수 있으며, 2개 이상의 전기소자들(10,20,30)을 개별적으로 연결하거나 여러 등량점을 연결하여 여러 지점으로 전원을 분배하는 역할을 수행할 수 있다.
이와 같은 부스바(130)는 소정의 길이를 갖는 판상의 바 형태로 구비될 수 있다. 또한, 상기 부스바(130)는 상기 전기소자들(10,20,30)과 용이하게 체결될 수 있도록 1회 이상 절곡된 부분을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 부스바(130)는 도 3 및 도 11에 도시된 바와 같이 소정의 면적을 갖는 판상의 바 형태로 구비되는 바닥부(131)와, 상기 바닥부(131)로부터 연장되는 적어도 하나의 높이부(132)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 바닥부(131)는 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에 완전히 매립되는 부분일 수 있고, 상기 높이부(132)는 상기 바닥부(131)의 단부로부터 소정의 길이로 연장되는 부분일 수 있으며, 상기 높이부(132)는 상기 상부케이스(110)의 일면에 장착되는 전기소자(10,20,30)와의 연결을 위하여 상기 상부케이스(110)의 외측으로 돌출된 부분을 포함할 수 있다.
그러나 상기 부스바(130)의 전체형상을 이에 한정하는 것은 아니며 서로 연결하고자 하는 전기소자(10,20,30)의 배치위치에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
이와 같은 부스바(130)는 복수 개로 구비될 수 있으며, 상기 복수 개의 부스바(130)는 각각의 바닥부(131)가 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에 위치하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 부스바(130) 중 적어도 일부는 배터리의 플러스 단자 및 마이너스 단자, 인버터의 플러스 단자 및 마이너스 단자 등과 각각 연결될 수 있다. 이를 통해, 상기 복수 개의 전기소자(10,20,30)는 배터리로부터 공급된 고전압전류를 구동제어부 측으로 차단하거나 연결할 수 있다.
이때, 상기 복수 개의 부스바(130)는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에 배치되는 각각의 바닥부(131)가 서로 중첩되지 않도록 배치될 수도 있고, 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이 복수 개의 부스바 중 일부의 바닥부(131)가 서로 중첩되는 위치에 배치될 수도 있다.
또한, 상기 복수 개의 부스바(130) 중 일부의 부스바(130)가 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에서 바닥부(131)가 중첩되도록 배치되는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 서로 중첩되는 바닥부(131) 간의 전기적인 절연을 위한 내부플레이트(140)는 서로 중첩되는 바닥부(131) 사이에 위치하도록 배치될 수 있다.
여기서, 상기 상부케이스(110)는 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 부스바의 높이부(132)가 통과할 수 있도록 상기 높이부(132)와 대응되는 위치에 관통형성되는 통과공(114)을 포함할 수 있다. 더불어, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)의 사이에 내부플레이트(140)가 배치되는 경우 상기 내부플레이트(140) 측에도 상기 부스바의 높이부(132)가 통과할 수 있도록 상기 높이부(132)와 대응되는 위치에 관통형성되는 통과공(미도시)을 포함할 수도 있다.
이에 따라, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에 완전히 매립된 바닥부(131)는 저면이 상기 하부케이스(120,220)의 내면 또는 내부플레이트(140)의 상면에 직접 접촉될 수 있으며, 상기 바닥부(131)의 상면은 상기 상부케이스(110)의 내면 또는 내부플레이트(140)의 하면에 직접 접촉될 수 있다.
이로 인해, 상기 바닥부(131)의 일면과 각각 면접되는 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140)의 부분이 방열성을 가지는 플라스틱재질로 이루어진 경우 상기 전기소자(10,20,30) 및 부스바(130)의 작동시 발생된 열은 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 부분으로 전달된 후 외부로 원활하게 방출될 수 있음으로써 열에 의한 성능저하 및 부품의 손상을 미연에 방지할 수 있다.
더불어, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합되는 경우 상기 복수 개의 부스바(130)는 양면이 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220), 또는 상부케이스(110) 및 내부플레이트(140), 또는 내부플레이트(140) 및 하부케이스(120,220)와 각각 면접됨으로써 고정될 수 있다. 이로 인해, 상기 부스바(130)는 별도의 고정부재를 사용하지 않더라도 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체에 고정될 수 있다. 이를 통해, 본 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리(100,200)는 상기 부스바(130)를 상기 상부케이스(110) 또는 하부케이스(120,220)에 고정하기 위한 별도의 고정부재가 불필요하므로 효율적인 공간사용이 가능하며 조립작업을 단순화시킬 수 있다.
구체적인 일례로써, 상기 복수 개의 부스바(130)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 바닥부(131)가 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 상기 복수 개의 부스바(130)는 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)의 결합시 상기 바닥부(131)의 상면은 상기 상부케이스(110)의 내면과 면접될 수 있고, 상기 바닥부(131)의 하면은 상기 하부케이스(120,220)의 내면과 면접될 수 있다.
다른 예로써, 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이 상기 복수 개의 부스바(130) 중 일부의 부스바(130)는 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에서 바닥부(131)가 높이차를 갖도록 배치될 수 있고, 서로 다른 높이에 배치된 두 개의 바닥부(131)는 일부가 중첩되도록 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 서로 다른 높이에 배치된 두 개의 바닥부(131) 사이에는 상기 내부플레이트(140)가 배치될 수 있다. 여기서, 상기 내부플레이트(140)는 테두리 측에 돌출되는 적어도 하나의 결합부(142)가 구비될 수 있으며, 상기 하부케이스(120,220)의 일면에는 상기 결합부(142)가 체결되는 끼움홈(122)이 형성됨으로써 상기 내부플레이트(140)가 상기 하부케이스(120,220)에 착탈가능하게 결합될 수 있다.
이에 따라, 상기 복수 개의 부스바(130) 중 일부의 부스바(130)는 바닥부(131)가 상기 상부케이스(110) 및 내부플레이트(140) 사이에 배치될 수 있고, 다른 일부의 부스바(130)는 바닥부(131)가 상기 내부플레이트(140) 및 하부케이스(120,220) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 부스바(130) 중 일부의 부스바(130)는 바닥부(131)가 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 상기 내부플레이트(140)는 절연성 및 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어짐으로써 일부가 서로 중첩되게 배치되는 두 개의 바닥부(131)가 서로 전기적으로 연결되는 것을 차단할 수 있다.
이와 같은 경우, 상기 복수 개의 부스바(130) 중 바닥부(131)가 상부케이스(110) 및 내부플레이트(140) 사이에 배치되는 부스바(130)는 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)의 결합시 상기 바닥부(131)의 상면이 상부케이스(110)의 내면과 면접될 수 있고 상기 바닥부(131)의 하면이 내부플레이트(140)의 상면에 면접될 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 부스바(130) 중 바닥부(131)가 내부플레이트(140) 및 하부케이스(120,220) 사이에 배치되는 부스바(130)는 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)의 결합시 상기 바닥부(131)의 상면이 내부플레이트(140)의 하면과 면접될 수 있고 상기 바닥부(131)의 하면이 하부케이스(120,220)의 내면에 면접될 수 있다.
더불어, 상기 복수 개의 부스바(130) 중 바닥부(131)가 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220) 사이에 배치되는 부스바(130)는 전술한 실시예와 마찬가지로 상기 바닥부(131)의 상면이 상기 상부케이스(110)의 내면과 면접될 수 있고 상기 바닥부(131)의 하면이 상기 하부케이스(120,220)의 내면과 면접될 수 있다.
한편, 상술한 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140)는 상기 부스바(130)의 바닥부(131)와 접촉되는 부분만이 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있고, 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140) 중 선택된 하나 또는 두 부분은 전체가 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140)는 전체가 모두 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 이를 통해, 전체적인 열용량이 증가됨으로써 방열성능을 더욱 높일 수 있다.
한편, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)가 결합된 결합체의 내부에 배치되는 부스바(130)의 바닥부(131)는 외면에 공지의 열전달물질(미도시)이 개재될 수 있다. 상기 열전달물질은 상기 부스바(130)에 존재하는 열을 방열성을 갖는 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 또는 내부플레이트(140) 측으로 원활하게 전달함으로써 방열성능을 높일 수 있다.
또한, 상기 하부케이스(220)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 방열성능을 유지하면서도 기계적 강도를 향상시킬 수 있도록 소정의 면적을 갖는 판상의 금속부재(124)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 금속부재(124)는 상기 하부케이스(220)에 전체가 매립되거나 일부가 매립된 형태일 수 있다.
이를 통해, 상기 하부케이스(220)는 상기 금속부재(124)를 통해 기계적 강도를 보강하면서도 요구되는 방열성능을 구현할 수 있다. 더불어, 상기 하부케이스(220)는 상기 금속부재(124)를 통해 기계적 강도가 향상될 수 있음으로써 상기 하부케이스(220)가 방열성 및 절연성을 갖는 수지형성조성물로 이루어진 사출물로 제작되더라도 얇은 두께를 가질 수 있다. 이와 같은 금속부재(124)는 인서트 사출 성형을 통해 상기 하부케이스(220)와 일체화된 형태일 수 있다.
본 발명에서, 상기 금속부재(124)는 소정의 열전도도를 갖는 금속재질인 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 비제한적인 예로써, 상기 금속부재(124)는 알루미늄, 마그네슘, 철, 티타늄 및 구리로 이루어진 군에서 선택된 1종의 금속 또는 적어도 1종의 금속이 포함된 합금일 수 있다.
이와 같은 금속부재(124)는 전면이 상기 하부케이스(220)에 의해 완전히 둘러싸이도록 상기 하부케이스(220)의 내부에 매립될 수 있고, 일면이 외부로 노출되도록 상기 하부케이스(220)의 일면에 배치되는 형태일 수 있다.
이때, 상기 금속부재(124)는 인서트 사출 후 절연성 및 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 하부케이스(220)와의 계면이 이격되지 않도록 표면처리 될 수 있다. 이를 통해, 상기 하부케이스(220)는 상기 금속부재(124)와의 결합력을 높일 수 있다.
대안으로, 상기 금속부재(124)는 상기 하부케이스(220)와의 접합력을 향상시키기 위하여 적어도 일면에 나노 사이즈의 미세홈이 소정의 패턴으로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 하부케이스(220)가 금속부재(124)를 포함하는 경우, 상기 금속부재(124)는 상기 하부케이스(220)의 내면에 접촉되는 바닥부(131)의 하면과 소정의 간격(d)을 유지하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 금속부재(124)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 부스바(130)의 바닥부(131)와 소정의 간격(d)을 유지하면서 상기 하부케이스(220)에 일부 또는 전부가 매립될 수 있다.
구체적인 일례로써, 상기 금속부재(124)와 부스바(130)의 바닥부(131) 사이의 이격거리(d)는 1mm 이상의 간격을 가질 수 있다. 이는, 절연성을 유지하면서도 요구되는 내전압성을 충족시키기 위함이다.
본 발명에서, 상기 금속부재(124)는 상술한 바와 같이 소정의 면적을 갖는 판상의 금속판일 수 있다. 그러나, 상기 금속부재(124)를 이에 한정하는 것은 아니며, 소정의 종횡비를 갖는 봉형으로 구비될 수도 있다. 더불어, 상기 금속부재(124)는 사각 또는 원형 등과 같은 폐루프 형태의 테두리를 갖추고 상기 테두리의 내측에 복수 개의 와이어 또는 바가 소정의 간격으로 이격배치된 메쉬형(mesh type)일 수도 있다. 상기 금속부재(124)가 메쉬형인 경우 상기 테두리의 내부에 배치되는 복수 개의 와이어 또는 바는 평행구조, 격자구조, 허니컴 구조 및 이들이 상호 조합된 다양한 구조를 형성하도록 배치될 수 있다.
도면과 설명에는, 상기 금속부재(124)가 상기 하부케이스(220) 측에만 포함되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 상부케이스(110) 및/또는 내부플레이트(140) 측에도 도 7 및 도 8에 도시된 형태의 금속부재(124)가 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
한편, 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140)를 구성하기 위하여 사용되는 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱은 고분자매트릭스에 절연성 방열필러가 분산된 형태일 수 있다.
일례로, 상기 고분자매트릭스는 방열필러의 분산성을 저해하지 않으면서도 사출성형이 가능한 고분자화합물로 구현된 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적인 일례로써, 상기 고분자매트릭스는 공지된 열가소성 고분자화합물일 수 있으며, 상기 열가소성 고분자화합물은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, 액정고분자, 폴리올레핀, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물 또는 코폴리머일 수 있다.
또한, 상기 절연성 방열필러는 절연성 및 방열성을 동시에 가지는 것이라면 제한 없이 모두 사용될 수 있다. 구체적인 일례로써, 상기 절연성 방열필러는 산화마그네슘, 이산화티타늄, 질화알루미늄, 질화규소, 질화붕소, 산화알루미늄, 실리카, 산화아연, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화베릴륨, 실리콘카바이드 및 산화망간으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
더불어, 상기 절연성 방열필러는 다공질이거나 비다공질일 수 있으며, 카본계, 금속 등의 공지된 전도성 방열필러를 코어로 하고 절연성 성분이 상기 코어를 둘러싸는 코어쉘 타입의 필러일 수도 있다.
더하여, 상기 절연성 방열필러의 경우 젖음성 등을 향상시켜 고분자매트릭스와의 계면 접합력을 향상시킬 수 있도록 표면이 실란기, 아미노기, 아민기, 히드록시기, 카르복실기 등의 관능기로 개질된 것일 수도 있다.
그러나 본 발명에 사용될 수 있는 절연성 및 방열성을 갖는 플라스틱을 이에 한정하는 것은 아니며 절연성과 방열성을 동시에 갖는 플라스틱이라면 제한없이 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리(100)는 보호코팅층(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 보호코팅층(150)은 도 6에 도시된 바와 같이 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220), 부스바(130) 등의 외부면을 모두 덮도록 도포될 수 있다. 더불어, 상기 보호코팅층(150)은 상기 상부케이스(110)의 일면에 장착되는 전기소자들(10,20,30)의 외부면 역시 모두 덮을 수 있다. 그러나 상기 보호코팅층(150)의 도포 위치를 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 상부케이스(110) 및 하부케이스(120,220)의 외부면에만 도포될 수도 있고, 부스바(130)의 외부면에만 도포되는 것도 가능하다. 더불어, 상기 보호코팅층(150)은 도 9 내지 도 13에 도시된 파워 릴레이 어셈블리(200)에도 동일하게 적용될 수 있다.
이와 같은 보호코팅층(150)은 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 부스바(130)의 표면에 가해지는 물리적 자극으로 인한 스크래치 등을 방지할 수 있으며, 표면의 절연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 보호코팅층(150)은 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140)가 절연성 방열필러가 분산된 플라스틱으로 이루어진 경우 표면에 위치한 절연성 방열필러의 이탈을 방지하는 역할을 수행할 수도 있다.
일례로, 상기 보호코팅층(150)은 공지된 열경화성 고분자화합물 또는 열가소성 고분자화합물로 구현될 수 있다. 상기 열경화성 고분자화합물은 에폭시계, 우레탄계, 에스테르계 및 폴리이미드계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물 또는 코폴리머일 수 있다. 또한, 상기 열가소성 고분자화합물은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리케톤, 액정고분자, 폴리올레핀, 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI) 및 폴리이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종의 화합물, 또는 2종 이상의 혼합물 또는 코폴리머일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 보호코팅층(150)은 상기 파워 릴레이 어셈블리(100,200)의 외부면에 도포됨으로써 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140) 측으로 전달된 열이 외부로 방출되는 것을 방해할 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명에 적용되는 보호코팅층(150)은 외부로의 열 방사특성을 향상시킬 수 있도록 절연성 방열필러를 더 포함할 수도 있다. 상기 절연성 방열필러는 공지된 절연성 방열필러의 경우 제한 없이 사용될 수 있다.
일례로, 상기 보호코팅층(150)은 방열성 및 절연성을 동시에 갖도록 고분자매트릭스에 분산되는 절연성 방열필러를 포함할 수 있다.
이때, 상기 보호코팅층(150)에 포함된 절연성 방열필러는 상기 상부케이스(110), 하부케이스(120,220) 및 내부플레이트(140)에 포함될 수 있는 절연성 방열필러와 동일한 종류가 사용될 수도 있고 상이한 종류가 사용될 수도 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 부스바(130)는 상술한 바와 같이 낮은 임피던스와 높은 전류용량을 갖는 도체로 형성될 수 있다. 구체적인 일례로써, 상기 부스바(130)는 구리나 알루미늄과 같은 금속재질로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 부스바(130)가 알루미늄 재질로 이루어진 경우, 상기 부스바(130)는 도 14에 도시된 바와 같이 표면에 절연성 방열필러를 포함하는 방열코팅층(C)을 포함할 수 있으며, 상기 방열코팅층(C)은 상술한 보호코팅층(150)과 동일한 내용이 적용될 수 있다.
즉, 상기 부스바(130)가 알루미늄 재질로 이루어진 경우, 알루미늄 재질로 이루어진 부스바(130)는 구리 재질로 이루어진 부스바(130)에 비하여 가벼운 무게를 가질 수 있다. 이는, 재료의 특성상 알루미늄이 구리보다 상대적으로 비중이 작기 때문이다. 이에 따라, 상기 부스바(130)의 재질을 알루미늄으로 사용한 파워 릴레이 어셈블리는 상기 부스바(130)의 재질로 구리를 사용한 파워 릴레이 어셈블리보다 매우 가벼운 중량을 가질 수 있다.
반면, 재료의 특성상 알루미늄이 구리보다 상대적으로 열전도도가 작기 때문에 동일한 사이즈로 제작되는 경우 방열성능이 떨어질 수 있으며, 동등한 수준의 방열성능을 구현하기 위해서는 부스바의 두께를 두껍게 제작해야하는 단점이 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 상기 부스바(130)가 알루미늄 재질로 이루어진 경우 부스바(130)의 표면에 절연성 방열필러를 포함하는 방열코팅층(C)을 형성하여 방열성능을 보완함으로써 상기 부스바가 구리재질로 이루어진 경우에 비하여 증가되는 두께를 최소화하면서도 동등 수준의 방열성능을 구현할 수 있다.
이에 따라, 상기 부스바(130)의 재질을 알루미늄으로 사용한 파워 릴레이 어셈블리는 상기 부스바(130)의 재질로 구리를 사용한 파워 릴레이 어셈블리에 비하여 경량화로 구현할 수 있으며, 생산 원가를 절감할 수 있다.
비제한적인 예로써, 알루미늄 재질로 이루어진 부스바는 동일한 형상을 갖는 구리재질로 이루어진 부스바에 비하여 동등 수준의 방열성능을 구현하기 위해서는 대략 1.5배의 두께로 제작되어야 한다. 그러나 상기 부스바의 표면에 상술한 절연성 방열필러를 포함하는 방열코팅층(C)이 형성되는 경우, 즉, 알루미늄 재질로 이루어지고 표면에 절연성 방열필러를 포함하는 방열코팅층(C)이 형성된 부스바는 구리재질로 이루어진 부스바와 비교할 때 대략 1.3배의 두께를 갖더라도 동등 수준의 방열성능을 구현할 수 있다.
그러나 상기 부스바(130)의 재질을 이에 한정하는 것은 아니며, 낮은 임피던스와 높은 전류용량을 갖는 도체라면 제한없이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 릴레이 어셈블리(100,200)는 상기 전기소자(10,20,30) 및 부스바(130)가 외부로 노출되는 것을 방지하고 외부환경으로부터 보호하기 위한 적어도 하나의 커버(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 커버는 상기 상부케이스(110) 또는 하부케이스(120,220)와 직접 체결될 수도 있고 상기 상부케이스(110) 또는 하부케이스(120,220)의 테두리 측에 별도로 구비되는 미도시된 브라켓과 체결되는 방식일 수도 있다. 더불어, 상기 커버는 일측이 개방된 함체 형상일 수 있다. 그러나 이를 한정하는 것은 아니며, 상기 커버는 하나의 부재로 형성될 수도 있고, 복수 개의 부품들이 서로 조립되어 하나의 함체를 구성하는 것도 가능할 수 있다.
또한, 상기 커버는 절연성을 갖는 일반 플라스틱 재질로 이루어질 수 있지만, 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수도 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 전기소자가 일면에 장착되는 상부케이스;
    상기 상부케이스와 결합되는 하부케이스; 및
    상기 전기소자와 전기적으로 연결되며, 상기 상부케이스와 하부케이스 사이에 배치되어 상기 상부케이스 및 하부케이스 중 적어도 어느 하나와 면접되는 바닥부를 포함하는 적어도 하나의 부스바;를 포함하고,
    상기 바닥부는 적어도 일면이 상기 상부케이스 및 하부케이스 중 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 부분과 접촉되는 파워 릴레이 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부스바는 상기 바닥부와, 상기 바닥부로부터 연장되어 상기 상부케이스의 외측으로 돌출되는 적어도 하나의 높이부를 포함하는 파워 릴레이 어셈블리.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 바닥부는 소정의 면적을 갖는 판상으로 형성되고, 상기 바닥부는 적어도 일면이 상기 상부케이스의 내면 및 하부케이스의 내면 중 어느 하나의 내면과 면접하는 파워 릴레이 어셈블리.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 바닥부와 면접하는 상부케이스의 내면은 일정높이 돌출되는 돌출부인 파워 릴레이 어셈블리.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 상부케이스 및 하부케이스는 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱으로 이루어지는 파워 릴레이 어셈블리.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 파워 릴레이 어셈블리는, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 사이에 배치되는 내부플레이트를 더 포함하고,
    상기 부스바는 복수 개로 구비되며, 상기 복수 개의 부스바 중 일부의 부스바는 각각의 바닥부가 일부 중첩되는 위치에 배치되며,
    상기 내부플레이트는 상기 일부 중첩되는 부스바의 바닥부 사이에 위치하도록 배치되는 파워 릴레이 어셈블리.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 내부플레이트는 절연성 및 방열성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어지는 파워 릴레이 어셈블리.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 복수 개의 부스바 중 바닥부가 서로 일부 중첩되는 위치에 배치되는 부스바는 상기 바닥부의 양면이 상기 내부플레이트 및 상부케이스의 일면 또는 상기 내부플레이트 및 하부케이스의 일면과 면접되는 파워 릴레이 어셈블리.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 상부케이스 및 하부케이스 중 적어도 어느 하나는 판상의 금속부재를 포함하고, 상기 금속부재는 방열성 및 절연성을 갖는 수지형성조성물로 이루어진 상부케이스 또는 하부케이스와 인서트 몰딩을 통해 일체화되는 파워 릴레이 어셈블리.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 금속부재는 상기 상부케이스 또는 하부케이스의 내부에 완전히 매립되거나 일면이 외부로 노출되도록 상기 상부케이스 또는 하부케이스의 일면에 고정되는 파워 릴레이 어셈블리.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 파워 릴레이 어셈블리는 노출면에 절연성 및 방열성을 갖는 코팅층이 형성되는 파워 릴레이 어셈블리.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 부스바는 알루미늄 재질로 이루어지고, 표면에 절연성 및 방열성을 갖는 코팅층이 형성되는 파워 릴레이 어셈블리.
  13. 적어도 하나의 전기소자가 일면에 장착되는 상부케이스;
    상기 상부케이스와 결합되는 하부케이스;
    상기 상부케이스 및 하부케이스 사이에 배치되는 판상의 내부플레이트; 및
    상기 전기소자와 전기적으로 연결되며, 양면이 상기 상부케이스 및 내부플레이트 또는 상기 내부플레이트 및 하부플레이트에 각각 면접되는 바닥부를 포함하는 적어도 하나의 부스바;를 포함하고,
    상기 바닥부는 적어도 일면이 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어진 부분과 접촉되는 파워 릴레이 어셈블리.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 상부케이스, 하부케이스 및 내부플레이트는 방열성 및 절연성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어지는 파워 릴레이 어셈블리.
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