KR100877965B1 - 차량 충돌시 배터리전원 차단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 충돌시 배터리전원 차단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정 충돌 가속도 이상 감지시 배터리 단자의 부싱과 포스트 사이에 위치한 액추에이터 작동에 의해 부싱과 포스트를 분리함으로써 배터리 전원을 차단하는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 차량 충돌시 배터리전원 차단장치는, 배터리 본체에 고정되는 하부의 포스트와, 상기 포스트의 상부에 분리 가능하게 장착되는 부싱으로 이루어지는 배터리 단자와, 차량 충돌의 감가속도를 전압으로 변환하여 출력하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서에 연결되어 가속도 센서에서 출력된 전압을 기준전압과 비교하여 기준전압보다 높은 경우에 충돌 감지 신호를 출력하는 비교기와, 상기 비교기에 베이스전극이 연결되고 충돌 감지 신호에 따라 도통되어 출력 전류를 이미터전극을 통해 출력하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 이미터전극에 연결되어 출력되는 전류에 의해 ON되는 릴레이 및 상기 릴레이에 전기적으로 연결되고 상기 포스트와 부싱 사이의 측면에 설치되어 전기적인 힘에 의해 부싱을 상승시켜 포스트에서 분리하는 분리수단을 포함하여 구성된다.

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Description

차량 충돌시 배터리전원 차단장치{Cut-off System of Battery Power in Collision Accident of Vehicles}

본 발명은 차량 충돌시 배터리전원 차단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정 충돌 가속도 이상 감지시 배터리 단자의 부싱과 포스트 사이에 위치한 액추에이터 작동에 의해 부싱과 포스트를 분리함으로써 배터리 전원을 차단하는 장치에 관한 것이다.

차량에 탑재되는 배터리는 엔진의 시동, 점화, 조명 및 기타 전장품의 전원으로 사용된다.

상기 배터리는 각각 다른 금속으로 만들어진 양극, 음극으로 된 전극과 전해액으로 구성되며, 양극을 도체로 연결하면 각 전극의 작용물질과 전해액이 가지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하게 되며, 반대로 전기적 에너지를 부여하면 또다시 화학적 에너지를 가진 원래의 작용 물질로 되돌아가 축전되는 2차 전지이므로 필요에 따라 전기를 만들어 낼 수 있고 또 전기를 보충할 수 있다.

상기 배터리는 양,음극판 및 전해액을 수용한 본체와, 양극 및 음극 단자를 포함하고 있으며, 각 단자는 와이어 단자 및 그 와이어 단자에 접속된 케이블을 통 해 차량의 각 전장품에 전원을 공급하게 된다.

한편, 주행중인 차량의 화재 사고 원인 중 95%(운전자 부주의에 의한 화재 사고 제외) 이상은 차량 충돌 또는 추돌 사고에 의한 연료 누유 또는 배터리 전원 쇼트에 의해 발생한다.

상기 연료 누유로 인한 화재의 경우에 일정 감속도 이상 발생시 엔진내 연료를 자동으로 차단하는 안전장치(예를 들어: 연료차단(Fuel Cut-off) 스위치)를 통해 화재 사고를 미연에 방지할 수 있고, 배터리 전원 쇼트로 인한 화재의 경우 중에서 정션 박스와 차량 부하간 쇼트인 경우는 퓨즈나 릴레이 등의 메인 전원 차단기에 의해 과전류를 차단할 수 있다.

그런데 배터리 단자나 케이블(충돌 또는 추돌로 인해 케이블의 외피가 벗겨짐)과 주변 부품간 직접 통전에 의한 화재 사고는 배터리 전원 차단에 어려움이 있어 미연에 방지할 수 없다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 공개번호 실1999-31716호(배터리 터미널 커버)에는 단자 상부에 절연 재질의 터미널 커버를 볼트 인하여 배터리 단자 상부와 차체간 접촉에 의한 화재를 방지하는 기술이 개시되어 있으나, 이 선행 특허는 케이블과 차체간 또는 터미널 단자 측부와 차체간 쇼트로 인한 화재는 미연에 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 공개번호 10-2005-7083호(차량의 배터리 제어장치)에는 차량 운행 중 충돌 감지 센서로부터 검출된 충돌 신호를 기초로 차량 배터리와 전원 부하 장치 사이에 개재된 스위치를 오프 제어하여 전원 부하 장치로의 전원 공급을 차단하고, 전원 차단후 이그니션 신호 검출부로부터 이그니션 신호를 기초로 상기 스위치를 온 제어하여 전원 부하 장치로의 전원 공급을 재개하는 기술이 개시되어 있으나, 이 선행 특허는 케이블과 차체간 또는 단자와 차체간 쇼트로 인한 화재를 미연에 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일정 충돌 가속도 이상 감지시 배터리 단자의 부싱과 포스트 사이에 위치한 액추에이터 작동에 의해 부싱과 포스트를 분리하여 배터리 전원을 차단함으로써 배터리(단자, 케이블)와의 쇼트 발생 가능성을 원천적으로 제거할 수 있는 차량 충돌시 배터리전원 차단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 충돌시 배터리전원 차단장치는, 배터리 본체에 고정되는 하부의 포스트와, 상기 포스트의 상부에 분리 가능하게 장착되는 부싱으로 이루어지는 배터리 단자와, 차량 충돌의 감가속도를 전압으로 변환하여 출력하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서에 연결되어 가속도 센서에서 출력된 전압을 기준전압과 비교하여 기준전압보다 높은 경우에 충돌 감지 신호를 출력하는 비교기와, 상기 비교기에 베이스전극이 연결되고 충돌 감지 신호에 따라 도통되어 출력 전류를 이미터전극을 통해 출력하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 이미터전극에 연결되어 출력되는 전류에 의해 ON되는 릴레이 및 상기 릴레이에 전기적으로 연결되고 상기 포스트와 부싱 사이의 측면에 설치되어 전기적인 힘에 의해 부싱을 상승시켜 포스트에서 분리하는 분리수단을 포함하여 구성된다.

상기한 과제 해결 수단에 의하면, 차량 충돌시 배터리 단자를 구성하는 부싱 과 포스트가 서로 분리되어 전장품에 공급되는 배터리 전원을 차단함으로써 배터리 단자와 차체 사이나 배터리 케이블과 차체 사이의 통전에 의한 화재를 미리 방지할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리전원 차단장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 배터리 단자(60), 가속도 센서(10), 비교기(20), 트랜지스터(Q), 릴레이(30) 및 분리수단(50)을 포함하여 구성된다.

배터리 단자(60)는 양극 단자로서 배터리 본체(70)에 고정되는 하부의 포스트(62)와, 상기 포스트(62)의 상부에 접촉되어 전기적으로 연결되고 전장품(90)에 연결된 케이블(80)이 접속되는 부싱(64)으로 이루어진다.

상기 부싱(64)은 분리 가능하게 포스트(62) 상부에 장착되어 포스트(62)가 고정된 상태에서 상기 부싱(64)이 분리수단(50)에 의해 상승하여 서로 분리되게 되며 이에 의해 포스트(62)와 부싱(64)의 전기적인 연결이 끊어진다.

상기 분리수단(50)은 포스트(62)와 부싱(64) 사이의 측면에 설치되어 전기적인 힘에 의해 부싱(64)을 상승시켜 포스트(62)에서 분리시킨다.

가속도 센서(10)는 차량 충돌의 감가속도를 전압으로 변환하여 비교기(20)에 입력한다.

즉, 상기 가속도 센서(10)는 차량 충돌에 따른 감가속도를 측정한 다음 0~5V 범위의 전압으로 변환하여 저항(R1)을 통해 비교기(20)에 인가시킨다.

비교기(20)는 상기 가속도 센서(10)의 출력 전압을 기준전압(Vref)과 비교하여 출력 전압이 기준전압보다 큰 경우에 충돌 감지 신호를 저항(R2)을 통해 트랜지스터(Q)의 베이스전극에 인가한다.

상기 트랜지스터(Q)는 평상시에(베이스전극에 충돌 감지 신호가 인가되지 않으면) 턴오프 상태를 유지하다가, 베이스전극에 충돌 감지 신호가 인가되면 턴온 되어 이미터전극을 통해 전류를 출력한다.

상기 이미터전극의 출력 전류는 릴레이(30)의 코일(32)에 인가되어 코일(32)이 자성을 띠게 되고 이에 의해 릴레이(30)의 스위치(34)가 ON되어 분리수단(50)에 전기를 공급하게 된다.

상기 분리수단은 도 2a에 도시된 바와 같이 모터(51), 회전구(52), 고정돌기(53), 베이스(54) 및 커버(55)를 포함하여 구성된다.

상기 모터(51)는 릴레이(30)의 스위치(34)에 전기적으로 연결되고 포스트(62)에 고정되게 설치되며 전기가 인가될 때마다 소정 각도씩 회전한다.

절연재질로 이루어지는 회전구(52)는 상기 모터(51)의 샤프트에 축삽되어 회전하며 본 발명에서는 사각판의 형상으로 가로변(좌우 폭)과 세로변(상하 높이)의 길이가 다르게 형성되고, 각 변의 중앙 부위에는 요홈(52a)이 형성된다.

고정돌기(53)는 상기 부싱(64)의 일측에 돌출형성되고 회전구(52)의 상측변에 형성된 요홈(52a)에 위치된다.

상기 고정돌기(53)는 평상시에(포스트에 부싱이 장착된 상태에서) 회전 구(52)의 단축을 갖는 상측변의 요홈(52a)에 위치되어 있다가 90°회전한 후에 장축을 갖는 상측변의 요홈(52a)에 위치된다. (도 2b 참조)

상기 모터(51), 회전구(52), 고정돌기(53)는 포스트(62)에 고정 설치된 베이스(54)와 부싱(64)에 고정 설치된 커버(55)에 의해 보호되고 외부로 노출되지 않게 된다.

상기한 분리수단(50)의 구성에서 모터(51)가 소정각도(예를 들어 90°) 회전하는 경우에 이에 따라 회전구(52)가 회전하면서 처음 단축 상측변의 요홈(52a)에 위치해 있던 고정돌기(53)가 단축 상측변, 장축 상측변에 지지된 상태로 그 변을 따라 움직이면서 위로 들어올리게 되고 이에 따라 부싱(64)도 상승하여 포스트(62)에서 분리된다.

그리고 상기 분리수단(50)이 설치된 포스트(62)의 반대 측에는 가이드편(57)이 소정각도 포스트(62)의 외주면을 따라 고정 설치된 채 부싱(64)의 일부를 지지할 수 있도록 상부로 돌출되어, 상승하는 부싱(64)을 가이드하면서 지지한다.

미설명 부호 40은 정션 박스이다.

상기한 구성에서, 차량에 충돌이 발생한 경우에 가속도 센서(10)가 감가속도를 측정한 다음 전압으로 변환하여 비교기(20)로 인가시키고, 비교기(20)는 이 가속도 센서(10)의 출력 전압을 기준전압과 비교하여 기준 전압보다 큰 경우에 충돌 감지 신호를 트랜지스터(Q)의 베이스전극에 인가한다.

이에 따라 트랜지스터(Q)가 도통되면서 출력 전류가 이미터전극을 통해 릴레이(30)의 코일(32)에 흐르게 되고, 코일(32)이 자성을 띠면서 스위치(34)가 ON되어 분리수단(50)을 구성하는 모터(51)에 전기가 공급된다.

이에 따라 모터(51)가 소정각도 회전하면서 회전구(52)도 같이 회전하게 되고, 회전구(52)가 회전하면서 회전구(52)의 상측변에 접촉 위치하는 고정돌기(53)를 들어올려 부싱(64)이 가이드편(57)에 지지되면서 상승하게 된다.

이와 같이 부싱(64)이 상승하면서 포스트(62)에서 분리되고 전기적인 연결이 끊어져, 부싱(64)과 부싱(64)에 접속된 케이블(80)에 배터리의 전원이 공급되지 않을뿐만 아니라, 케이블(80)을 통해 연결된 전장품(90)에도 배터리의 전원 공급이 차단되는 것이다.

본 발명은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등 엔진룸 내 배터리 용량 증대로 인한 쇼트 사고 예방에 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리전원 차단장치의 구성도,

도 2a와 도 2b는 도 1에 나타낸 배터리 단자의 동작 전후를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 가속도 센서 20: 비교기

30: 릴레이 50: 분리수단

51: 모터 52: 회전구

53: 고정돌기 60: 배터리 단자

62: 포스트 64: 부싱

Claims (5)

1. 배터리 본체에 고정되는 하부의 포스트와 상기 포스트의 상부에 분리 가능하게 장착되는 부싱으로 이루어지는 배터리 단자와, 차량 충돌의 감가속도를 전압으로 변환하여 출력하는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서에 연결되어 가속도 센서에서 출력된 전압을 기준전압과 비교하여 기준전압보다 높은 경우에 충돌 감지 신호를 출력하는 비교기와, 상기 비교기에 베이스전극이 연결되고 충돌 감지 신호에 따라 도통되어 출력 전류를 이미터전극을 통해 출력하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터의 이미터전극에 연결되어 출력되는 전류에 의해 ON되는 릴레이 및 상기 릴레이에 전기적으로 연결되고 상기 포스트와 부싱 사이의 측면에 설치되어 전기적인 힘에 의해 부싱을 상승시켜 포스트에서 분리하는 분리수단으로 구성되는 차량 충돌시 배터리전원 차단장치에 있어서;

   상기 분리수단은 릴레이에 전기적으로 연결되고 포스트에 고정되게 설치되어 전기가 공급될 때마다 소정각도씩 회전하는 모터와,

   상기 부싱의 일측면에 돌출형성되는 고정돌기와,

   상기 모터의 축에 축삽되고 고정돌기 하부에 접촉하도록 위치되어 모터가 회전하는 경우에 같이 회전하면서 고정돌기를 상부로 들어올려 부싱을 상승시키는 회전구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리전원 차단장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전구는 가로변과 세로변의 길이가 서로 다른 사각판의 형상으로, 변의 중앙부에는 회전구가 위치하는 요홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리전원 차단장치.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 모터, 회전구, 고정돌기는 포스트에 고정 설치된 베이스와, 부싱에 고정 설치된 커버에 의해 보호되고 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리전원 차단장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 분리수단이 설치된 포스트의 반대 측에는 포스트의 외주면을 따라 가이드편이 고정 설치된 채 상부로 돌출되어, 상승하는 부싱을 가이드하면서 지지하는 것을 특징으로 하는 차량 충돌시 배터리전원 차단장치.

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