特許 7509362 バッテリディスコネクトユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-24

(45)【発行日】2024-07-02

(54)【発明の名称】バッテリディスコネクトユニット

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20240625BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20240625BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240625BHJP

   B60L 58/26 20190101ALI20240625BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

H01L23/36 D

B60L50/60

B60L58/26

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022567768

(86)(22)【出願日】2021-10-18

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-13

(86)【国際出願番号】 KR2021014523

(87)【国際公開番号】W WO2022086101

(87)【国際公開日】2022-04-28

【審査請求日】2022-11-08

(31)【優先権主張番号】10-2020-0136057

(32)【優先日】2020-10-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ユ、ヨン－ファン

【審査官】豊島 洋介

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２１０７７８７１３（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特表２０１９－５０９００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１９２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２３５１７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ１／００ － ３／１２

Ｂ６０Ｌ７／００ －１３／００

Ｂ６０Ｌ１５／００ －５８／４０

Ｈ０１Ｌ２３／２９

Ｈ０１Ｌ２３／３４ －２３／３６

Ｈ０１Ｌ２３／３７３－２３／４２７

Ｈ０１Ｌ２３／４４

Ｈ０１Ｌ２３／４６７－２３／４７３

Ｈ０１Ｌ２５／００ －２５／０７

Ｈ０１Ｌ２５／１０ －２５／１１

Ｈ０１Ｌ２５／１６ －２５／１８

Ｈ０２Ｍ ７／４２ － ７／９８

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＢＤＵハウジングと、
前記ＢＤＵハウジングの内部でバッテリの充放電線路に設けられて、前記充放電線路に電流の流れを選択的に遮断するスイッチング動作を可能にする電子スイッチ素子を備える電子式リレーモジュールと、
前記電子式リレーモジュールの少なくとも一部を取り囲む構造からなり、前記電子式リレーモジュールと熱交換が可能な材質で形成された放熱カバーと、
前記放熱カバーと接触するように配され、内部に冷媒が流れるように設けられたクーリングプレートと、
を含み、
前記放熱カバーは、前記ＢＤＵハウジングの内部に設けられている、バッテリディスコネクトユニット。

【請求項2】

前記クーリングプレートは、前記ＢＤＵハウジングの外部に設けられている、請求項１に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項3】

前記電子式リレーモジュールは、
前記バッテリの正極端子と外部装置の正極端子とを連結する線路に設けられる第１電子式リレーと、
前記バッテリの負極端子と前記外部装置の負極端子とを連結する線路に設けられる第２電子式リレーと、
前記第１電子式リレー及び前記第２電子式リレーと連結されて、前記電子スイッチ素子のスイッチング動作を制御するように構成されたゲートドライバと、
を含む、請求項１または２に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項4】

前記ゲートドライバは、印刷回路基板の形態として具現され、その板面が前記第１電子式リレーまたは前記第２電子式リレーに対して垂直に配される、請求項３に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項5】

ＢＤＵハウジングと、
前記ＢＤＵハウジングの内部でバッテリの充放電線路に設けられて、前記充放電線路に電流の流れを選択的に遮断するスイッチング動作を可能にする電子スイッチ素子を備える電子式リレーモジュールと、
前記電子式リレーモジュールの少なくとも一部を取り囲む構造からなり、前記電子式リレーモジュールと熱交換が可能な材質で形成された放熱カバーと、
前記放熱カバーと接触するように配され、内部に冷媒が流れるように設けられたクーリングプレートと、
を含み、
前記電子式リレーモジュールは、
前記バッテリの正極端子と外部装置の正極端子とを連結する線路に設けられる第１電子式リレーと、
前記バッテリの負極端子と前記外部装置の負極端子とを連結する線路に設けられる第２電子式リレーと、
前記第１電子式リレー及び前記第２電子式リレーと連結されて、前記電子スイッチ素子のスイッチング動作を制御するように構成されたゲートドライバと、
を含み、
前記放熱カバーは、互いに結合可能に設けられた上部カバーと下部カバーとを含み、
前記下部カバーは、両縁部と中央領域とに１つずつ３個の第１突出部と、前記中央領域に位置した前記第１突出部の両横に凹状に形成された２個の第１収容溝部と、を備えたブロック状からなり、
前記上部カバーは、前記下部カバーの３個の第１突出部と２個の第１収容溝部とに上下方向に対応する３個の第２突出部と２個の第２収容溝部とを備えたブロック状からなり、
前記第１電子式リレーと前記第２電子式リレーは、それぞれ前記２個の第１収容溝部と前記２個の第２収容溝部とによって形成された空間内に拘束された、バッテリディスコネクトユニット。

【請求項6】

前記第１収容溝部の表面と前記第２収容溝部の表面には、第１熱伝達パッドが備えられている、請求項５に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項7】

前記下部カバーの下面と前記クーリングプレートとの間にサーマルインターフェース物質が備えられている、請求項５または６に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項8】

前記上部カバーは、上面が凹凸パターン構造からなっている、請求項５から７のいずれか一項に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項9】

前記電子スイッチ素子は、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴで構成された、請求項１から８のいずれか一項に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項10】

ＢＤＵハウジングと、
前記ＢＤＵハウジングの内部でバッテリの充放電線路に設けられて、前記充放電線路に電流の流れを選択的に遮断するスイッチング動作を可能にする電子スイッチ素子を備える電子式リレーモジュールと、
前記電子式リレーモジュールの少なくとも一部を取り囲む構造からなり、前記電子式リレーモジュールと熱交換が可能な材質で形成された放熱カバーと、
前記放熱カバーと接触するように配され、内部に冷媒が流れるように設けられたクーリングプレートと、
を含み、
前記ＢＤＵハウジングは、互いに結合可能に設けられるロワーハウジングとアッパーカバーとを含み、
前記放熱カバーは、前記ロワーハウジングの上部に固設され、
前記クーリングプレートは、前記ロワーハウジングの下部に固設されるが、前記ロワーハウジングで前記放熱カバーの下側はオープンされており、前記放熱カバーと前記クーリングプレートとが互いに接触可能に構成された、バッテリディスコネクトユニット。

【請求項11】

前記クーリングプレートの一側に連結される冷媒供給パイプと前記クーリングプレートの他側に連結される冷媒排出パイプとをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリディスコネクトユニット。

【請求項12】

請求項１から請求項１１のうち何れか一項に記載のバッテリディスコネクトユニットを含む、バッテリパック。

【請求項13】

請求項１２に記載のバッテリパックを含む、電気自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バッテリディスコネクトユニットに係り、より具体的には、接点融着危険のない電子式リレーモジュールを使用し、該電子式リレーモジュールの温度を適正に管理できるように設計したバッテリディスコネクトユニットに関する。

【0002】

本願は、２０２０年１０月２０日付の大韓民国特許出願番号第１０－２０２０－０１３６０５７号に対する優先権主張出願であって、当該出願の明細書及び図面に開示されたあらゆる内容は、引用によって本出願に援用される。

【背景技術】

【0003】

電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などには、走行のための電気供給のために大容量のバッテリパックが搭載される。

【0004】

バッテリパックは、バッテリディスコネクトユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ Ｕｎｉｔ）を通じて負荷や充電器と連結される。ここで、負荷は、モータやインバータのようにバッテリパックから電力を供給される装置を言う。

【0005】

前記バッテリディスコネクトユニットは、図１に示したように、バッテリパック（Ｂ）の正極端子と負荷（Ｌ）の正極端子とを連結する線路に設けられた高電位リレー１０と、バッテリパック（Ｂ）の負極端子と負荷（Ｌ）の負極端子とを連結する線路に設けられた低電位リレー２０と、を含む。

【0006】

バッテリパック（Ｂ）と負荷（Ｌ）とが電気的に連結されれば、バッテリパック（Ｂ）の大きな電圧が急に負荷（Ｌ）に印加されるので、初期に突入電流（ｒｕｓｈ ｃｕｒｒｅｎｔ）が負荷（Ｌ）側に流れる。突入電流は、負荷（Ｌ）に電気的衝撃を印加して非可逆的損傷を起こしうる。

【0007】

したがって、バッテリディスコネクトユニットは、プリチャージ抵抗４０及びコンデンサー５０を含むＲＣ回路と高電位リレー１０と並列連結されたプリチャージリレー３０とを含む。

【0008】

バッテリパック（Ｂ）と負荷（Ｌ）とを電気的に連結しようとする場合、１次で低電位リレー２０とプリチャージリレー３０とをターンオンさせる。そうすると、バッテリパック（Ｂ）から出力された電流がＲＣ回路を通じてキャパシタ５０に流れ、経時的に、キャパシタ５０に流れる電流の大きさは徐々に減少する。

【0009】

プリチャージリレー３０がターンオンされた状態で電流の大きさが負荷（Ｌ）に衝撃を与えない程度のプリチャージターゲット（ｔａｒｇｅｔ）電圧に到達すれば、２次で高電位リレー１０をターンオンさせた後、プリチャージリレー３０をターンオンフさせて、バッテリパック（Ｂ）と負荷（Ｌ）との電気的連結を完了する。

【0010】

一方、高電位リレー、低電位リレー、プリチャージリレーとしては、マグネチックコイル（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｉｌ）の励磁力とバネの復元力とを用いて金属接点の断続を制御する電気機械式リレー（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｒｅｌａｙ）が広く適用された。

【0011】

ところで、電気機械式リレーは、バネ不服現象と接点腐蝕などによる誤動作と高電流を開閉する度に接点損傷や接点融着（ｗｅｌｄｉｎｇ）現象が発生できるという短所がある。また、電気機械式リレーは、電力消耗と発熱とが多く、故障率が高く、体積が大きく、部品がほとんど金属からなっており、重く、価格が比較的高いという短所がある。

【0012】

このような電気機械式リレーの短所のために、最近、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のような電子素子を用いて電源を供給または遮断する電子式リレーが、電気機械式リレーの代案として使われる。しかし、電子式リレーの場合にも、高電流通電による電子素子の発熱を適切に管理することができなければ、電子素子が損傷して、電子式リレーのための冷却装置が必要であるが、それを効果的に構成することは容易ではない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、前記のような従来技術の背景下に創案されたものであって、電子式リレーを適用したバッテリディスコネクトユニットとして効果的に電子式リレーを冷却させることができる冷却装置構成を含んだバッテリディスコネクトユニットを提供するところにその目的がある。

【0014】

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述した課題に制限されず、言及されていないさらに他の課題は、下記に記載の発明の説明から当業者に明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0015】

前記技術的課題を果たすための本発明の一側面によるバッテリディスコネクトユニットは、ＢＤＵハウジング；前記ＢＤＵハウジングの内部でバッテリの充放電線路に設けられて、前記充放電線路に電流の流れを選択的に遮断するスイッチング動作を可能にする電子スイッチ素子を備える電子式リレーモジュール；前記電子式リレーモジュールの少なくとも一部を取り囲む構造からなり、前記電子式リレーモジュールと熱交換が可能な材質で形成された放熱カバー；及び前記放熱カバーと接触するように配され、内部に冷媒が流れるように設けられたクーリングプレート；を含みうる。

【0016】

前記電子式リレーモジュールは、前記バッテリの正極端子と外部装置の正極端子とを連結する線路に設けられる第１電子式リレー；前記バッテリの負極端子と前記外部装置の負極端子とを連結する線路に設けられる第２電子式リレー；及び前記第１電子式リレー及び前記第２電子式リレーと連結されて、前記電子スイッチ素子のスイッチング動作を制御するように構成されたゲートドライバ；を含みうる。

【0017】

前記ゲートドライバは、前記印刷回路基板として具現され、板面が前記第１電子式リレーまたは前記第２電子式リレーに対して垂直に配置される。

【0018】

前記放熱カバーは、互いに結合可能に設けられた上部カバーと下部カバーとを含み、前記下部カバーは、両縁部と中央領域とに１つずつ３個の第１突出部と、前記中央領域に位置した前記第１突出部の両横に凹状に形成された２個の第１収容溝部と、を備えたブロック状からなり、前記上部カバーは、前記下部カバーの３個の第１突出部と２個の第１収容溝部とに上下方向に対応する３個の第２突出部と２個の第２収容溝部とを備えたブロック状からなり、前記第１電子式リレーと前記第２電子式リレーは、それぞれ前記２個の第１収容溝部と前記２個の第２収容溝部とによって形成された空間内に拘束される。

【0019】

前記第１収容溝部の表面と前記第２収容溝部の表面には、第１熱伝達パッドが備えられうる。

【0020】

前記下部カバーの下面と前記クーリングプレートとの間にサーマルインターフェース物質が備えられうる。

【0021】

前記上部カバーは、上面が凹凸パターン構造からなりうる。

【0022】

前記電子スイッチング素子は、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成することができる。

【0023】

前記ＢＤＵハウジングは、互いに結合可能に設けられるロワーハウジングとアッパーカバーとを含み、前記放熱カバーは、前記ロワーハウジングの上部に固設され、前記クーリングプレートは、前記ロワーハウジングの下部に固設されるが、前記ロワーハウジングで前記放熱カバーの下側はオープンされており、前記放熱カバーと前記クーリングプレートとが互いに接触可能に構成することができる。

【0024】

前記バッテリディスコネクトユニットは、前記クーリングプレートの一側に連結される冷媒供給パイプと前記クーリングプレートの他側に連結される冷媒排出パイプとをさらに含みうる。

【0025】

本発明の他の様態によれば、前述したバッテリディスコネクトユニットを含むバッテリパックが提供されうる。

【0026】

本発明のさらに他の様態によれば、前述したバッテリパックを含む電気自動車が提供されうる。

【発明の効果】

【0027】

本発明の一側面によれば、電子式リレーを適用したバッテリディスコネクトユニットとして効果的に電子式リレーを冷却させることができる冷却装置構成を含んだバッテリディスコネクトユニットが提供されうる。

【0028】

また、体積が大きな電気機械式リレーの代わりに、電子スイッチ素子を利用した電子式リレーを適用することによって、本発明のバッテリディスコネクトユニットは、接点融着現象を心配する必要がなく、従来よりも小型化・軽量化が可能である。

【0029】

本発明の効果が、前述した効果に限定されるものではなく、言及されていない効果は、本明細書及び添付図面から当業者に明確に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】バッテリパックと負荷との間に介在される従来のリレー回路部を例示した回路図である。

【図2】本発明の一実施例によるバッテリディスコネクトユニットを示す斜視図である。

【図3】図２において、上部カバーを省略したバッテリディスコネクトユニットの平面図である。

【図4】本発明の一実施例による電子式リレーモジュールの分解斜視図である。

【図5】図４の電子式リレーモジュールの結合斜視図である。

【図6】図４の電子式リレーモジュールのための冷却構成を示す図面である。

【図7】本発明の一実施例による電子式リレーモジュールの冷却構成の概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立って、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常の、または辞書的な意味として限定して解釈されてはならず、発明者は、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則を踏まえて、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載の実施例と図面とに示された構成は、本発明の最も望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想をいずれも代弁するものではないので、本願の出願時点において、これらを代替しうる多様な均等物及び変形例があるということを理解しなければならない。

【0032】

本発明の実施形態は、当業者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものなので、図面での構成要素の形状及び大きさなどは、より明確な説明のために誇張または省略されるか、または概略的に示される。したがって、各構成要素の大きさや比率は、実際的な大きさや比率を全面的に反映するものではない。

【0033】

図２は、本発明の一実施例によるバッテリディスコネクトユニットを示す斜視図であり、図３は、図２において、上部カバーを省略したバッテリディスコネクトユニットの平面図であり、図４は、本発明の一実施例による電子式リレーモジュールの分解斜視図であり、図５は、図４の電子式リレーモジュールの結合斜視図である。

【0034】

これらの図面を参照すれば、本発明の一実施例によるバッテリディスコネクトユニットは、ＢＤＵハウジング１００、電子式リレーモジュール２００、放熱カバー３００、クーリングプレート４００、冷媒供給パイプ５００及び冷媒排出パイプ６００を含む。

【0035】

前記ＢＤＵハウジング１００は、互いに結合可能に設けられるロワーハウジング１１０とアッパーカバー１２０とを含む。ＢＤＵハウジング１００は、例えば、プラスチック樹脂を射出成形して製作することができる。

【0036】

前記ロワーハウジング１１０は、上面が開放されたボックス状に内側に電子式リレーモジュール２００、電流センサー、プリチャージレジスタ２４０、複数個のバスバー１１４、ケーブルなどを設置できるように設けられる。例えば、図面に示したように、前記各種の電装部品は、ボルト／ナットなどで前記ロワーハウジング１１０に固着される。

【0037】

前記アッパーカバー１２０は、下面が開放されたボックス状に前記ロワーハウジング１１０の上部に結合されるように設けられうる。

【0038】

例えば、ロワーハウジング１１０は、コーナー領域４個所に上部方向に柱状にそびえる支持棒１１１を備えることができ、アッパーカバー１２０は、前記支持棒１１１の上端面と対面接触するように平らに形成された４個の装着部１２１を備えることができる。前記４個の装着部１２１にホールがさらに形成され、前記ホールに六角ボルト（Ｂ）を挟み込み、前記支持棒１１１に締結すれば、アッパーカバー１２０がロワーハウジング１１０に固着される。

【0039】

ロワーハウジング１１０とアッパーカバー１２０とを結合すれば、ＢＤＵハウジング１００は、側面部に充放電線路を形成するためのバスバー１１４やケーブルの出入りまたはコネクタの接続のための開口と後述する電子式リレーモジュール２００の冷却のために、クーリングプレート４００を接続させるための下部側を除いては、密閉された形状になるように構成することができる。

【0040】

参考までに、本実施例によるバッテリディスコネクトユニットは、バッテリパックの構成品であって、前記バッテリパックを構成するパックケース（図示せず）の内部に設けられうる。前記パックケースの内部に設置する時、使用するために、バッテリディスコネクトユニットは、前記ロワーハウジング１１０の４つの隅の下端部の下に１つずつ４個のブラケット部を備えることができる。

【0041】

電子式リレーモジュール２００は、前記ＢＤＵハウジング１００の内部でバッテリの充放電線路上に位置するように設けられうる。ここで、前記バッテリは、バッテリパックに備えられる二次電池セルを意味し、バッテリの放電線路は、前記バッテリと電気自動車のモータやインバータのようにバッテリから電力を供給される装置を連結する線路を意味し、バッテリの充電線路は、バッテリパックの外部の充電器と前記バッテリとを連結する線路を意味する。

【0042】

前記電子式リレーモジュール２００は、電子スイッチ素子を備え、前記バッテリの充放電線路で電流の流れを選択的に遮断することにより、例えば、モータに高電圧バッテリの電源を安定して供給または遮断する役割を行う構成要素である。

【0043】

従来の電気機械式リレーモジュールは、例えば、メインリレー（ｍａｉｎ ｒｅｌａｙ）、プリチャージリレー（ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ ｒｅｌａｙ）、プリチャージレジスタ（Ｐｒｅ－ｃｈａｒｇｅ ｒｅｓｉｓｔｏｒ）などを含み、前記メインリレーは、高電圧バッテリとモータとの間で電源を供給または遮断し、プリチャージリレー及びプリチャージレジスタは、初期電流による装置の損傷を防止する。前記電気機械式リレーのメインリレー、プリチャージリレーが行う役割を、本発明の電子式リレーモジュール２００では、電子スイッチ素子が代わりにする。

【0044】

このような電子スイッチ素子は、オン（ＯＮ）またはオフ（ＯＦＦ）制御用半導体スイッチ素子であって、１つ以上の金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または１つ以上の絶縁ゲート双極性トランジスタ（ＩＧＢＴ、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成することができる。

【0045】

具体的に、図４を参照すれば、本実施例による電子式リレーモジュール２００は、第１電子式リレー２１０と、第２電子式リレー２２０及びゲートドライバ２３０と、を含む。

【0046】

前記第１電子式リレー２１０は、第１ ＩＧＢＴ回路部と前記第１ ＩＧＢＴ回路部を保護するための第１素子ケース２１１、前記第１ ＩＧＢＴ回路部から素子ケース２１１外に延びた第１端子部２１２、２１３とを含む。前記第２電子式リレー２２０は、前記第１ ＩＧＢＴ回路部と電流の流れが逆方向に誘導されるように回路が構成された第２ ＩＧＢＴ回路部と、前記第２ ＩＧＢＴ回路部を取り囲む第２素子ケース２２１、前記第２ ＩＧＢＴ回路部から前記第２素子ケース２２１外に延びた第２端子部２２２、２２３と、を含む。前記第１電子式リレー２１０と前記第２電子式リレー２２０は、外形的にほとんど同様に構成することができる。

【0047】

前記第１電子式リレー２１０は、バスバー１１４を介してバッテリの正極端子Ｂ（＋）と外部装置の正極端子（ＨＶ＋）とに連結されて、高電位線路の電流の流れを選択的に遮断する。そして、前記第２電子式リレー２２０は、他のバスバー１１４を介してバッテリの負極端子（Ｂ－）と外部装置の負極端子（ＨＶ－）とに連結されて、低電位線路の電流の流れを選択的に遮断する。

【0048】

前記第１電子式リレー２１０の場合、２個所の第１端子部２１２、２１３のうち、一側の第１端子部２１２は、バスバー１１４を通じてバッテリの正極端子（Ｂ＋）に連結され、他側の第１端子部２１３は、他のバスバー１１４を通じて外部装置の正極端子（ＨＶ＋）と電気的に連結される。そして、前記第２電子式リレー２２０の場合、２個所の第２端子部２２２、２２３のうち、一側の第２端子部２２３は、さらに他のバスバー１１４を通じてバッテリの負極端子（Ｂ－）に連結され、他側の第２端子部２２２は、さらに他のバスバー１１４を通じて外部装置の負極端子（ＨＶ（－）と電気的に連結される。

【0049】

ゲートドライバ２３０は、前記第１電子式リレー２１０及び前記第２電子式リレー２２０と連結されて、前記電子スイッチ素子のスイッチング動作を制御する役割を果たす。

【0050】

ゲートドライバ２３０は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と通信可能であり、前記ＢＭＳから伝送される信号によって、前記電子スイッチ素子をオンまたはオフするように構成することができる。

【0051】

このようなゲートドライバ２３０と前記第１電子式リレー２１０及び前記第２電子式リレー２２０は、メタルピン（Ｐ）で連結される。

【0052】

特に、本実施例のゲートドライバ２３０は、印刷回路基板として具現され、板面が前記第１電子式リレー２１０または前記第２電子式リレー２２０に対して垂直に配置される。

【0053】

例えば、図４に示したように、第１電子式リレー２１０と第２電子式リレー２２０との左側にゲートドライバ２３０が起立配置され、剛性材のメタルピン（Ｐ）によって、前記第１電子式リレー２１０及び前記第２電子式リレー２２０と１つの胴体で連結される。このようなゲートドライバ２３０は、一側がロワーハウジング１１０にボルト締結され、他側が前記ゲートドライバ２３０とネジ締結されるように設けられた支持体２６０によってロワーハウジング１１０に安定して垂直配置される。

【0054】

また、前記ゲートドライバ２３０は、下端部が部分的に湾入した形態で構成されたバスバー通路部（Ｏ）を備えることができる。充放電線路を形成するバスバー１１４は、前記バスバー通路部（Ｏ）を通過してゲートドライバ２３０を迂回せず、前記第１電子式リレー２１０の端子部２１３または前記第２電子式リレー２２０の端子部２２３に連結される。

【0055】

前記構成によれば、ロワーハウジング１１０の面積をより広く活用することができる。すなわち、印刷回路基板の形状であるゲートドライバ２３０をロワーハウジング１１０の底面に対して垂直に立てることにより、他の部品を搭載することができる空間確保が可能となり、ケーブル配線もさらに容易になる。例えば、図３のように、ゲートドライバ２３０が立てられており、プリチャージレジスタ２４０やヒューズのような部品を周辺に隣接して配置し、ケーブルで簡単に連結しやすい。

【0056】

放熱カバー３００は、前記電子式リレーモジュール２００の冷却と保護とのための構成であって、電子式リレーモジュール２００と熱交換が可能な材質で前記第１電子式リレー２１０と前記第２電子式リレー２２０とを取り囲む構造からなりうる。

【0057】

再び図４及び図５を参照すれば、本実施例による放熱カバー３００は、互いに結合可能に設けられた下部カバー３１０と上部カバー３２０とを含み、前記下部カバー３１０と前記上部カバー３２０は、例えば、アルミニウムやグラファイトのように熱伝導性に優れた材質からなりうる。

【0058】

前記下部カバー３１０は、両縁部と中心部とにそれぞれ位置した３個の第１突出部３１１、３１２、３１３と、前記中心部の第１突出部３１２の両横に凹状に形成された２個の第１収容溝部３１４、３１５と、を備えたブロック状からなりうる。

【0059】

そして、前記上部カバー３２０は、前記下部カバー３１０の３個の第１突出部３１１、３１２、３１３と２個の第１収容溝部３１４、３１５とに上下方向に対応する３個の第２突出部３２１、３２２、３２３と２個の第２収容溝部３２４、３２５とを備えたブロック状からなりうる。

【0060】

前記下部カバー３１０の２個の第１収容溝部３１４、３１５に、前記第１電子式リレー２１０と前記第２電子式リレー２２０とが載置される。この際、前記第１収容溝部の表面に熱伝達パッド３３０を先に配置して、前記下部カバー３１０、前記第１電子式リレー２１０、前記第２電子式リレー２２０の間の表面照度差による熱接触抵抗を無くすことにより、熱伝導率を高めうる。

【0061】

前記第１電子式リレー２１０の上部と前記第２電子式リレー２２０の上部は、前記上部カバー３２０で覆われる。この際にも、さらに他の熱伝達パッド３３０を前記第１電子式リレー２１０の上部と前記第２電子式リレー２２０の上部とに配置し、その上を上部カバー３２０で覆う。そして、前記下部カバー３１０の３個の第１突出部３１１、３１２、３１３と前記上部カバー３２０の３個の第２突出部３２１、３２２、３２３とをボルト（Ｂ）締結する。ボルト締結時に、衝撃分散のために、板状のワッシャー（Ｗ）が前記第１突出部３１１、３１２、３１３と前記第２突出部３２１、３２２、３２３との間に追加される。

【0062】

このような構成によれば、前記第１電子式リレー２１０と前記第２電子式リレー２２０は、それぞれ前記２個の第１収容溝部３１４、３１５と前記２個の第２収容溝部３２４、３２５とによって形成された空間内に拘束される。また、前記放熱カバー３００は、前記第１電子式リレー２１０と前記第２電子式リレー２２０とを取り囲む構造であって、前記第１電子式リレー２１０と前記第２電子式リレー２２０とで熱が発生する場合、前記熱を迅速に吸収することができる。

【0063】

以下、前記放熱カバーの放熱のための構造を説明すれば、次の通りである。本実施例の放熱カバー３００は、対流放熱と伝導放熱とによって冷却される。すなわち、図６及び図７を参照すれば、本実施例による放熱カバー３００は、上部と前後左右側面部とを通じて対流放熱が可能であり、下部にクーリングプレート４００を接触させて、伝導放熱が可能に構成することができる。

【0064】

対流放熱の効果を極大化するための方法として、放熱カバー３００の上部カバー３２０は、上面が凹凸パターン３２７構造からなりうる。すなわち、上部カバー３２０と大気との接触面積をさらに広げることにより、対流放熱を促進する。

【0065】

そして、伝導放熱のために、前記放熱カバー３００よりも温度が低い低温体の役割を行うクーリングプレート４００を前記放熱カバー３００の下部カバー３１０の下面に接触させる。この際、前記下部カバー３１０とクーリングプレート４００との間にサーマルインターフェース物質（ＴＩＭ、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ）３４０を介在することが望ましい。前記サーマルインターフェース物質３４０としては、例えば、サーマルグリース、セラミックを混合したシリコン樹脂、炭素ナノチューブのように熱伝導率に優れる物質が採用される。また、サーマルインターフェース物質３４０は、液相よりは粘着パッドの形態が前記下部カバー３１０と前記クーリングプレート４００とを互いに接着固定するのに有利である。

【0066】

前記クーリングプレート４００は、内部に冷媒が流れる中空構造で形成された流路を備え、外形は、板状体の形態からなりうる。このようなクーリングプレート４００が放熱カバー３００の下部に配されて、放熱カバー３００を冷却させる。

【0067】

前記クーリングプレート４００の一側と他側とに冷媒供給パイプ５００と冷媒排出パイプ６００とがそれぞれ連結される。前記冷媒供給パイプ５００と前記冷媒排出パイプ６００は、既存にバッテリパックで二次電池セルを冷却するための冷媒供給メインパイプ（図示せず）及び冷媒排出メインパイプ（図示せず）と連通される。

【0068】

そして、前記冷媒供給パイプ５００と前記冷媒排出パイプ６００は、クーリングプレート４００の内部の流路と連通される。ここで、前記冷媒としては、冷却水であり、前記冷媒供給パイプ５００を通じてクーリングプレート４００の内部に流入されて、前記放熱カバー３００で伝導放熱された熱を吸収し、前記冷媒排出パイプ６００を通じてクーリングプレート４００の外部に排出される。

【0069】

前記冷媒供給パイプ５００を通じてクーリングプレート４００の内部に流入される冷媒の流量は、ＢＭＳで制御される。例えば、ロワーハウジング１１０の内部には、電子式リレーモジュール２００の温度を測定することができる温度センサーが備えられ、前記温度センサーによって測定されたデータは、ＢＭＳに伝送することができる。前記クーリングプレート４００に供給される冷媒の流量は、電子式リレーモジュール２００の温度によってＢＭＳによって異なって調節される。

【0070】

本実施例の場合、前記放熱カバー３００は、前記ロワーハウジング１１０の上部に固設され、前記クーリングプレート４００は、前記ロワーハウジング１１０の下部に固設される。そして、前記ロワーハウジング１１０で前記放熱カバー３００の下側はオープンされた構造からなっている。

【0071】

さらに説明すれば、本実施例において、バッテリディスコネクトユニットは（図２及び図３参照）、第１電子式リレー２１０と第２電子式リレー２２０とを取り囲んでいる放熱カバー３００がロワーハウジング１１０の上部にボルトで固設されており、前記放熱カバー３００の上部に部品装着用ブラケット（ＢＫ）が配されている。ここで、前記部品装着用ブラケット（ＢＫ）は、プリチャージレジスタ２４０を支持するための用途の部品であり、放熱カバー３００の上部を覆うが、前記放熱カバー３００との間に所定の離隔空間を形成しており、放熱カバー３００の対流放熱は可能である。そして、前記ロワーハウジング１１０で放熱カバー３００の下側は、部分的に開放された構造からなりうる。前記開放された構造を通じて放熱カバー３００の下面と前記クーリングプレート４００の上面とが互いに接触することができる。

【0072】

前記のような本発明によるバッテリディスコネクトユニットは、体積が大きな電気機械式リレーの代わりに、電子スイッチ素子を利用した電子式リレーモジュール２００を含んでおり、接点融着現象を心配する必要がなく、従来よりも小型化・軽量化が可能である。また、前記電子式リレーモジュール２００の電子スイッチ素子の温度を最適状態で管理することができて、電子スイッチ素子の作動信頼性及び寿命特性を向上させうる。

【0073】

一方、本発明によるバッテリパックは、前述したバッテリディスコネクトユニットと、１つ以上のバッテリモジュール、バッテリモジュールの充電・放電を制御するための各種の装置（図示せず）、例えば、ＢＭＳ、電流センサー、ヒューズ、そして、これらを収納するためのパックケースなどをさらに含みうる。

【0074】

本発明によるバッテリパックは、電気自動車やハイブリッド自動車のような自動車に適用されることもある。すなわち、本発明による自動車は、前述した本発明の一実施例によるバッテリディスコネクトユニットと、それを含むバッテリパックと、を含んで構成することができる。

【0075】

以上のように、本発明は、たとえ限定された実施例と図面とによって説明されたとしても、本発明は、これによって限定されず、当業者によって本発明の技術思想と下記に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということはいうまでもない。

【0076】

本明細書において、上、下、左、右のような方向を示す用語が使われたが、このような用語は、説明の便宜のためのものであり、対象となる事物の位置や観測者の位置などによって変わりうるということは、本発明の当業者に自明である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】