KR101143873B1 - 차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 아이피에스 모듈 - Google Patents

차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 아이피에스 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, IPS 소자를 차량 제어에 이용하기 위하여 IPS 소자를 플러그-인 타입으로 모듈화함으로써, 차량용 정션박스에 편리하게 플러그-인시킬 수 있도록 하여 전원 공급의 안정성과 전원 제어의 편의성이 향상되도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리와, 엔진과 연동되어 회전하면서 상기 배터리를 충전시키는 알터네이터에서 전원을 공급받아 분배하는 정션 박스와, 상기 정션 박스를 통해 전원이 공급되는 차량의 전기부하를 제어하는 바디 컨트롤 모듈을 포함하여 이루어지는 차량의 전원 제어장치에 있어서, 상기 정션 박스에는, IPS 소자가 PCB에 실장되고 다수의 단자부가 형성되는 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 아이피에스 모듈{POWER CONTROL IPS MODULE OF PLUG-IN TYPE FOR AUTOMOTIVE VEHICLE}
본 발명은 차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, IPS(Intelligent Power Switch)소자를 차량 제어에 이용하기 위하여 IPS 소자를 플러그-인 타입으로 모듈화함으로써, 차량용 정션박스에 편리하게 플러그-인시킬 수 있고, 전원 공급의 안정성과 전원 제어의 편의성이 향상되도록 하는 차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 전원 제어장치는, 일종의 신경계통으로서 전원 제어장치가 정상적으로 작동해야만 비로소 자동차가 우수한 성능을 발휘할 수 있게 된다. 이러한 차량의 전원 제어장치는 기관의 작동과 관련된 기관의 전원 제어장치와 기관 이외의 차체 각부에 장치된 차체 전장품으로 다양하게 구성되어 있다.
통상적으로 차량의 다양한 전장품 및 모터 구동 장치들에 전기를 공급하기 위하여 정션 박스(Junction Box)를 통한 배선이 구성된다. 정션 박스에는 예컨대, 연료탱크, 엔진, 에어컨, 등화장치, 경고 표시장치 등에 과전류 및 과부하가 발생하는 것을 방지하기 위한 보호 장치로서 퓨즈나 릴레이 등이 설치된다.
이러한 정션 박스는 차량에서 퓨즈나 릴레이 등의 전기 회로를 집약하기 위하여 사용되는 것으로서, 차량에 설치된 다양한 전원 제어장치를 작동시킬 수 있도록 각 전원 제어장치와 연결된 복수의 전기회로가 설치된다.
그리고, 정션박스는 차량의 개별 전기 전자 부품에 전원을 공급하는 분배 센터의 역할을 하며 정션박스를 구성하는 부품인 퓨즈, 릴레이, 다이오드 등을 통해 누전 및 전기적인 합선에 의한 화재로부터 배선 및 차량을 보호한다. 또한, 정션박스는 램프, 전동 팬, 전원모드 등과 같은 회로를 구성하여 관련된 전장품을 컨트롤할 수 있도록 한다.
이러한 정션 박스는 제 2의 하니스(Harness)로 불리우며, 차량의 고급화 및 경량화에 따라 그 중요성이 증대되고 있다. 정션 박스는 하니스에서 퓨즈나 릴레이 터미널로 연결되는 배선을 인쇄회로기판(PCB)으로 처리하고, 인쇄회로 기판의 배선은 커넥터를 통해 하니스와 전기적으로 연결된다.
또한, 차량에 설치된 정션 박스는 작업성을 개선시키면서 배선의 신뢰성을 제공하며, 엔진룸과 실내 운전석 주변에 장착되어 배선의 회로를 보호하게 된다.
즉, 정션 박스는, 차량 엔진의 시동장치나 점화장치의 전장품을 비롯하여 램프류, 에어컨장치 등의 전기장치들에 전원을 분배 제어한다.
상기한 전기장치들에 전원을 공급하는 전원 공급장치로 배터리와 알터네이터(Alternator)가 있다.
상기한 배터리와 알터네이터에서 차량의 전기부하에 공급되는 전원은, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리(110)와 메인 릴레이(Main Relay:120)를 거쳐 정션 박스(130)에 모두 집중된다.
상기 정션 박스(130)에 집중된 전원은, 그 곳에서 다시 모터, 램프, 시계, 오디오, 부저 및 기타 전기부하(140)에 분배된다.
즉, 차량의 전원 제어장치(E)에는, 릴레이(120) 및 IPS 소자를 표면 실장시켜 적용함으로써, 전원을 분배하는 정션 박스(130), 차량의 전자장치를 제어하는 바디 컨트롤 모듈(Body Control Module:141)등이 설치되어 있다.
이러한 종래의 정션 박스(130)는, 차량 내 다양한 전자 제어장치로부터 입력되는 신호를 이용하여 PCB 릴레이, 플러그-인 릴레이 등의 기계적 소자를 사용하기 때문에, 제품의 수명이 짧고 동작시 소음이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 현재 중대형 승용차에 부분별로 전자 소자인 IPS 소자를 사용할 경우에는 IPS 소자 및 PCB가 발열하는 단점이 있다.
상기한 IPS 소자 및 PCB의 발열을 해소하기 위해서는, 방열판의 추가 및 PCB 사이즈의 확대를 필요로 하는 문제점이 있다.
또한, 최근 차량은 한정된 공간에서도 넓은 실내공간을 요구하고 여기에 각종 전자제어장치 및 편의 사양의 장착을 추가로 요구하는 실정에 있다.
이에 따라, 차량의 전원 제어장치는, 장착 공간이 점차 좁아지는 상황에서 엔진룸내 추가 공간을 확보하기 위하여 물론 소형화가 요구되고 있다.
또한, 상기 정션 박스에 릴레이를 사용할 경우에는, 릴레이 소자 자체의 제한 전류는 있으나 일정한 범위 설정을 제한할 수 없기 때문에, 쇼트나 과부하에 의한 순간 전류의 증가시 전장품의 고장 및 화재 발생을 일으키는 문제점이 있다.
이에 따라, 전장품은 전류제한의 범위를 지정하는 퓨즈와 함께 사용되어야 하므로 퓨즈설치를 위한 공간을 추가로 확보해야 하는 문제점이 있다.
그리고, 정션 박스의 PCB에 IPS 소자를 표면실장하는 경우에는, 정션 박스의 사이즈를 증대시켜야 하고, PCB 표면에 실장됨에 따라 수리가 어려우며 원가상승 및 자원을 낭비하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 IPS 소자를 플러그-인 타입(Plug-In Type)으로 모듈화함으로써, 기계적 릴레이 및 IPS 소자 단품의 단점을 보완할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전원 제어 IPS 모듈을 스마트 정션 박스에 적용할 경우 퓨즈를 제외할 수 있어 소형화가 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전원 제어 IPS 모듈 사용으로 작동시 소음이 없고 IPS소자의 발열을 해소할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 작동시 소음을 발생하는 릴레이 및 PCB에 공간을 확보해야 하는 IPS 소자의 표면실장을 생략할 수 있어 정션박스내 공간 확보를 용이하게 할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, IPS 소자를 플러그 인 타입 전원 제어 IPS 모듈화함으로써, 바디 컨트롤 모듈의 신호에 따라 각종 전기부하의 구동을 용이하게 제어할 수 있어 안정성 및 편의성이 향상되도록 하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 배터리와, 엔진과 연동되어 회전하면서 상기 배터리를 충전시키는 알터네이터에서 전원을 공급받아 분배하는 정션 박스와, 상기 정션 박스를 통해 전원이 공급되는 차량의 전기부하를 제어하는 바디 컨트롤 모듈을 포함하여 이루어지는 차량의 전원 제어장치에 있어서, 상기 정션 박스에는, IPS 소자가 PCB에 실장되고 다수의 단자부가 형성되는 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈은, IPS 소자와, 상기 IPS 소자가 실장되는 제1PCB와, 상기 제1PCB에 연결 설치되고 헤더핀으로 연결되는 제2PCB와, 상기 제2PCB의 저면에 다수 설치되는 단자핀들이 외부로 노출되도록 형성되는 단자부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈은, 제2PCB의 단자부가 커버에 의하여 외부로 노출되도록 커버로 밀봉되는 케이스내에 제1,2PCB가 내장되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단자부는, 차량의 바디 컨트롤 모듈로부터 신호를 받아들이는 시그널 입력단과, 입력에 대한 출력을 내보내는 출력단과, 일정 이상의 전류가 흐르면 차단하는 스테이터스 단과, 전원 제어 IPS 모듈에 전원이 공급되도록 하는 전원단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 차량의 정션 박스에 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈을 적용함으로써, 제품의 안정성과 편의성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전원을 공급받아 분배하는 정션 박스내에 플러그-인할 수 있도록 전원 제어 IPS 소자를 모듈화함으로써, 정션 박스를 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전원 제어를 위하여 IPS 소자를 모듈화하고, 플러그-인 타입 방법을 적용함으로써, 기계적 릴레이의 소음 및 IPS 소자의 발열등의 단점을 보완할 수 있는 효과가 있다.
또한, 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈을 스마트 정션 박스에 적용할 경우 퓨즈를 제외하고 설계할 수 있어 정션 박스의 크기를 소형화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈은, 작동시 소음이 없고 IPS 소자의 발열을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 릴레이 및 IPS 소자를 적용하는 차량의 정션 박스에 플러그-인 방법으로 전원 제어 IPS 모듈을 설치함으로써, 바디 컨트롤 모듈의 신호에 따라 각종 전기부하를 안정적으로 구동시킬 수 있고 A/S 관리의 편의성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은, 종래기술에 따른 차량의 전원 제어장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는, 본 발명에 따른 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈이 적용되는 정션 박스가 설치된 차량의 전원제어장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은, 도 2에 나타낸 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈을 도시한 분해 사시도.
도 4는, 도 3에 나타낸 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈의 결합을 도시한 도면.
도 5는, 도 4에 나타낸 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈을 도시한 측단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다(종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 설명한다).
차량의 전원 제어장치(E)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리(110)와, 엔진(160)과 연동되어 회전하면서 상기 배터리(110)를 충전시키는 알터네이터(150)에서 전원을 공급받아 분배하는 정션 박스(130)와, 상기 정션 박스(130)를 통해 전원이 공급되는 차량의 전기부하(140)를 제어하는 바디 컨트롤 모듈(141)을 포함한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량의 전원 제어장치용 정션 박스에 삽입되는 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈의 특징부를 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
상기 정션 박스(130)에는, 전기부하에 분재하는 전원을 제어하는 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)이 구비된다. 상기 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은, IPS 소자(4)가 PCB(P)에 실장되고 다수의 단자부(6)가 형성된다.
또한, 상기 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은, IPS 소자(4)를 구비한다.
상기한 IPS 소자(4)는, 퓨즈(Fuse) 및 릴레리(Relay)의 역할을 동시에 수행하는 지능형 파워스위치(Intelligent Power Switch)로서, 반도체 기술을 사용하여 전류를 공급하거나 차단하는 전류 센싱수단이다.
상기한 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 상기 IPS 소자(4)가 실장되는 제1PCB(P1)를 구비한다.
상기한 제1PCB(P1)는, 저항소자(5) 등이 실장되어 있으며, 케이스(7) 내부에 수직으로 내장된다.
그리고, 상기 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 상기 제1PCB(P1)에 연결 설치되고 헤더 핀(8)으로 연결되는 제2PCB(P2)를 구비한다. 상기한 제2PCB(P2)는, 후술되는 케이스(7)내에 삽입되어 고정된다.
상기한 제2PCB(P2)는, 제1PCB(P1)에 직각으로 설치되고 헤더 핀(8)으로 연결된다. 상기한 헤더 핀(8)은, 상기 제1,2PCB(P1)(P2)가 전기적으로 통전되도록 한다.
또한, 상기 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 상기 제2PCB(P2)의 저면에 다수 설치되는 단자핀들이 외부로 노출되도록 단자부(6)가 형성된다.
그리고, 상기 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2PCB(P2)의 단자부(6)가 커버(9)에 의하여 외부로 노출되도록 커버(9)로 밀봉되는 케이스(7)내에 제1,2PCB(P1)(P2)가 내장된다.
상기한 커버(9)에는, 단자부(6)들이 삽입될 수 있도록 단자 삽입공(H)들이 다수 형성되어 있다.
상기한 단자부(6)는, 차량의 바디 컨트롤 모듈(141)로부터 신호를 받아들이는 시그널 입력단(6a)이 형성되어 있다. 또한, 상기 단자부(6)는, 시그널 입력단(6a)의 일측에 입력에 대한 출력을 내보내는 출력단(6b)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 단자부(6)는, 일정 이상의 전류가 흐르면 차단하는 스테이터스 단(6c)이 형성되어 있다.
또한, 상기 단자부(6)에는, 전원 제어 IPS 모듈(2)에 전원이 공급되도록 하는 전원단(6d)이 형성되어 있다.
이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명한다.
먼저, 차량의 전원 제어장치(E)를 이용하여 차량의 전원을 제어하는 바, 운전자의 전기부하 스위치(100)의 작동에 따라 정션 박스(130)의 CPU(12)가 전원 제어 IPS 모듈(2)을 작동시키고, 입력단(6a)이 상기 배터리(110)에 연결되고, 출력단(6b)이 상기 전기부하(140)에 연결되는 상기 전원 제어 IPS 모듈(2)은 해당 전기부하(140)를 구동시키기 위한 배터리(110)의 전원을 전기부하 제어신호에 따라 해당 전기부하(140)에 공급하게 된다.
이때, 상기 CPU(12)는 해당 전기부하(140)에 공급되는 전원의 전류량을 센싱하여 캔(CAN)통신을 통해 실제 전류 소모량을 ECU(20)에 전달하게 되며, 상기 ECU(20)는 모든 전기부하(140)의 전류 소모량을 감지한 후 알터네이터(150)의 구동을 제어한다.
이와 같이, 상기 모든 전기부하(140)의 신호를 입력 받은 ECU(20)는 전기부하(140)가 필요한 전류를 발전시키기 위하여 알터네이터(150)에서 필요한 토크량 즉, 전류 토크 프로그램에 따라 추가로 필요한 알터네이터(150)의 구동 토크량을 엔진 출력 토크 요구량에 따라 엔진(160)의 출력을 제어하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 차량의 전원 제어장치(E)의 정션 박스(130)에 플러그-인되는 전원 제어 IPS 모듈(2)을 통해 모든 전기부하(140)는 필요한 전원을 전달받게 된다.
그리고, 임의의 전기부하(140)가 작동할 경우, 전원 제어 IPS 모듈(2)은 변속기 출력 토크를 일정하게 유지시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전기부하(140)가 소모하는 전류 소모량이 변할 경우에도 변속기 출력 토크를 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 기능을 하는 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 차량의 전원 제어장치(E)에 설치되어 전원 분배 및 기능 동작을 하는 정션 박스(130)에 플러그-인 된다.
상기한 정션 박스(130)에 단자부(6)를 통해 플러그-인 되는 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 차량 내 다양한 전자 제어장치로부터 입력되는 신호를 이용하여 PCB 릴레이, 플러그-인 릴레이 등의 기계적 소자를 생략할 수 있도록 한다.
또한, 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 정션 박스(130)에 플러그-인 되기 때문에 영구적을 사용할 수 있고 작동시 소음이 없다.
또한, 상기한 전원 제어 IPS 모듈(2)은, 중대형 승용차에 사용되고 있는 IPS 소자의 발열을 해소할 수 있다.
또한, 전원 제어 IPS 모듈(11)은, 모듈화를 통해 정션 박스(130)의 크기를 축소시킬 수 있어서 한정된 차량의 엔진룸내 공간을 확보할 수 있도록 한다. 이에 따라, 차량의 각종 전자제어장치 및 편의 사양을 추가로 적용할 수도 있다.
또한, 전원 제어 IPS 모듈(11)은, 정션 박스(130)에 플러그-인 방법으로 설치됨에 따라 정션 박스(130)의 PCB에 IPS 소자를 표면실장 할 필요가 없어 정션 박스의 사이즈를 축소할 수 있다.
그리고, 정션 박스(130)에 플러그-인시킨 전원 제어 IPS 모듈(11)이 불량 및 오류시에는, 분리한 후 수리하여 재사용할 수 있기 때문에 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은, 정션 박스에 사용되는 IPS소자를 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈로 모듈화함으로써, 전원 제어의 안정성과 관리의 편의성을 도모할 수 있고, 전원 제어 IPS 모듈의 소형화로 정션 박스의 크기 축소를 통해 엔진룸내 공간을 확보할 수 있도록 한 것으로, 자동차용 정션박스 제조 산업 분야에 널리 이용될 수 있다.
4: IPS(Intelligent Power Switch)소자
6: 단자부
6a: 입력단
6b: 출력단
6c: 스테이터스(Status) 단
6d: 전원단
7: 케이스
9: 커버
110: 배터리
150: 알터네이터(Alternator)
130: 정션 박스(Junction box)
140: 전기부하
141: 바디 컨트롤 모듈(Body Control Module)
P: PCB
P1: 제1PCB
P2: 제2PCB

Claims (4)

  1. 배터리(110)와, 엔진(160)과 연동되어 회전하면서 상기 배터리(110)를 충전시키는 알터네이터(150)에서 전원을 공급받아 분배하는 정션 박스(130)와, 상기 정션 박스(130)를 통해 전원이 공급되는 차량의 전기부하(140)를 제어하는 바디 컨트롤 모듈(141)을 포함하여 이루어지는 차량의 전원 제어장치에 있어서,
    상기 정션 박스(130)에는,
    IPS 소자(4)가 PCB(P)에 실장되고 다수의 단자부(6)가 형성되는 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은,
    IPS 소자(4)와, 상기 IPS 소자(4)가 실장되는 제1PCB(P1)와, 상기 제1PCB(P1)에 연결 설치되고 헤더 핀(8)으로 연결되는 제2PCB(P2)와, 상기 제2PCB(P2)의 저면에 다수 설치되는 단자핀들이 외부로 노출되도록 형성되는 단자부(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈(2)은,
    제2PCB(P2)의 단자부(6)가 커버(9)에 의하여 외부로 노출되도록 커버(9)로 밀봉되는 케이스(7)내에 제1,2PCB(P1)(P2)가 내장되는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단자부(6)는,
    차량의 바디 컨트롤 모듈(141)로부터 신호를 받아들이는 시그널 입력단(6a)과, 입력에 대한 출력을 내보내는 출력단(6b)과, 일정 이상의 전류가 흐르면 차단하는 스테이터스 단(6c)과, 전원 제어 IPS 모듈(2)에 전원이 공급되도록 하는 전원단(6d)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전원 제어장치용 플러그-인 타입 전원 제어 IPS 모듈.
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