KR101257923B1 - 대 전류 전원 자동 차단장치 - Google Patents

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Abstract

차량의 충돌 및 과전류 발생시 상기 차량내의 배터리와 연결된 각종 전장품들에 공급되는 전원을 차단하는 대 전류 전원 자동 차단장치에 관한 것이다.
대 전류 전원 자동 차단장치는 릴레이와, 배터리 센서 및 제어회로를 포함한다. 릴레이는 차량 부하에 연결된 제1 단자와 배터리의 (+)극에 연결된 제2 단자와 상시 부하에 연결된 제3단자와 상기 제1 단자와 상기 제2 단자의 전기를 연결해주는 연결 단자를 구비하고, 상기 배터리 센서는 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 위치하여 상기 제2 단자와 상기 제3 단자를 연결하며, 릴레이와 배터리 센서 및 제어회로가 일체로 조립된다.

Description

대 전류 전원 자동 차단장치{Automatic Power Disconnecting Apparatus}
본 발명은 차량의 충돌이나 과전류의 발생시, 배터리로부터 공급되는 전원을 차단하는 대 전류 전원 자동 차단장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전기장치는 엔진 전기장치와 섀시 전기장치로 구분되는데 이러한 전기장치에는 다양한 용도에 따라 엔진에 의해 구동되는 발전기와 배터리를 전원으로 하는 전장품들이 사용되고 있다.
전장품에는 작동을 위한 전기 배선장치들이 내장되어 있어서, 엔진의 점화, 기동, 충전뿐만 아니라 조명, 보안, 냉난방장치 등을 가동할 수 있도록 해준다. 이러한, 전장품의 수 증가에 따라 상기한 전장품을 구성하고 회로를 보호하며 과부하를 차단해주기 위하여 퓨즈를 사용한다.
또한 전장품 증가에 따른 효과적인 전원 제어를 위해 전류량 측정장치를 사용한다.
전류량 측정장치는 IBS(Intelligent Battery Sensor)로 이루어질 수 있는데, IBS는 내장된 컴퓨터 칩의 계산을 통해 배터리의 충전상태와, 시동능력 및 내부온도 등을 측정하여 차량 엔진의 컴퓨터(ECU)에 배터리의 정보와 상태 등을 전달하여 준다.
엔진 컴퓨터(ECU)는 IBS로 부터 얻은 배터리 정보를 가지고 발전기를 제어하여 배터리의 과 충전 방지하여 배터리의 수명을 증가시키고, 필요 이상의 발전기 구동을 제어하여 엔진부하를 감소시켜 연비를 향상시키는 역할을 한다.
퓨즈는 전장품에 과부하로 인해 과대한 전류가 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로, 규정 값 이상의 전류가 흐르면 퓨즈가 순간적으로 녹아 끊어져 회로를 차단함으로써 전류의 흐름을 방지하는 역할을 한다.
한편, 종래의 대 전류 전원 자동 차단장치는 도 1과 같이, 자동차 충돌 시 ACU(Airbag Control Unit)에서 신호를 받아 퓨즈를 차단하여 스타트 모터와 발전기에 공급되는 전기의 흐름을 끊어 2차 화재를 방지하는 기능만 가지고 있고, IBS와 별도로 창작하여야 함으로써 설치 공간이 많이 필요하였다.
한편, 차량 충돌 시 퓨즈의 작동을 화약을 이용하여 회로를 끊어 단선을 시키는 것으로서, 한번 사용하면 다시 재사용할 수 없는 문제가 있다.
공개특허공보 제10-2010-0116447(2010.11.01 공개)
본 발명은 전원 차단을 위해서 릴레이를 사용하고, 상기 릴레이 내부에 션트 저항을 삽입하여 배터리 센서 기능을 추가함으로써 IBS와 릴레이를 하나로 만들어 전체적으로 부피를 줄여 설치 공간을 줄일 수 있다.
또한, 차량의 충돌이나 과전류의 발생시 재사용이 가능한 기계적 릴레이로 차단함으로써 재사용이 가능하고, 비상전원 단자를 두어 릴레이가 작동하여도 필수적으로 필요한 전장품에는 전원이 상시 공급되도록 함에 있다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 대 전류 전원 자동 차단장치는 릴레이, 배터리 센서 및 제어회로를 포함하고, 상기 릴레이는 차량 부하에 연결된 제1 단자와, 배터리의 (+)극에 연결된 제2 단자와 상시 부하에 연결된 제3 단자 및 상기 제1 단자와 상기 제2 단자를 연결해주는 연결단자를 구비하고, 상기 배터리 센서는 상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 위치한다.
또한, 상기 릴레이와 상기 배터리 센서 및 상기 제어회로가 일체로 형성된다.
본 발명에 따르면, 배터리 센서를 포함하는 IBS와 퓨즈가 별도의 공간에 각각 형성되어 있어 부피가 커 차량 내부의 공간을 많이 차지하는 종래와 달리, 릴레이의 단자 사이에 배터리 센서를 삽입 설치하여 릴레이와 배터리 센서 및 제어회로로 이루어진 IBS를 일체로 형성함으로써, 대 전류 전원 자동 차단장치의 부피가 줄어들어 차량 내부의 공간을 적게 차지하므로 설치가 용이하게 된다.
또한, 차량에 이상이 생겨 릴레이 작동으로 배터리에서 제1 단자로 공급되는 전원이 차단되어도 제3 단자에는 상시 전원이 공급되므로, 비상시도 필수적으로 작동이 필요한 전장품들을 제3 단자에 연결함으로써 이들 전장품들을 상시 사용 가능하도록 한다.
아울러, 기계적 릴레이를 이용하여 배터리 전원 공급을 차단함으로써 문제가 해결되면 재사용이 가능하므로 반영구적으로 사용이 가능해 진다.
도 1은 종래 기술에 따른 대 전류 전원 자동 차단장치가 사용된 구성도.
도 2는 본 발명의 대 전류 전원 자동 차단장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 대 전류 전원 자동 차단장치의 전원 결선도.
도 4는 도 2에 있어서, 제어회로에 의해 연결단자가 연결 해제된 상태를 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 대 전류 전원 자동 차단장치를 도시한 도면이고, 도 3은 대 전류 전원 자동 차단장치의 전원 결선도이다. 그리고, 도 4는 도 2에 있어서, 제어회로에 의해 연결단자가 연결 해제된 상태를 도시한 도면이다.
여기서, 대 전류 전원 자동 차단장치(100)는 배터리(10)로부터 부하장치인 전장품들로 전류가 공급될 때 그 전류 값이 규정 값 이상으로 공급되면, 배터리(10)로부터 공급되는 전원을 차단해줌으로써 과부하로 인한 차량의 회로를 보호해줄 뿐아니라 차량의 충돌시 전류를 차단하여 줌으로서 2차 화재 발생을 방지할 수 있는 장치이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 대 전류 전원 자동 차단장치(100)는 릴레이(110)와, 배터리 센서(Battery Sensor, 120) 및 제어회로(130)를 포함한다.
릴레이(110)는 제1 단자(111)와, 제2 단자(112)와, 제3 단자(113) 및 편조선 또는 박판 형태의 연결단자(114)를 구비한다.
여기서, 제1 단자(111)는 차량 부하에 연결되고, 제2 단자(112)는 배터리의 (+)극에 연결되며, 제3 단자(113)는 상시 부하에 연결된다.
이때, 제1 단자(111)와 제2 단자(112)가 각각 이격되어 설치되어 있어 제1 단자(111)가 배터리로부터 전원을 인가받을 수 없으므로, 제1 단자(111)와 제2 단자(112) 사이에 편조선 또는 박판을 이용한 연결단자(114)를 설치하여 제1 단자(111)와 제2 단자(112)에 전원이 통하도록 한다.
한편, 릴레이(110)는 동작시간이 짧기 때문에 코일발열이 없어 내장이 가능하고, 영구자석에 의한 유지로 소음이 없으며, 스위치를 킬 때만 전력을 소모하므로 전력 소모량이 적은 장점이 있어 이미 널리 사용되고 있는 기계적 작동이 가능한 래치 릴레이(Latch Relay)로 이루어지며 여기서는 전기 연결을 위한 전극 단자를 제외한 나머지 코일 등은 도시하지 않았다. 또한, 이러한 기계적 방식의 래치 릴레이의 구체적인 구조 및 동작원리는 이미 널리 알려진 방법일 뿐 아니라 시중에서 쉽게 구입하여 사용할 수 있으므로 여기서는 생략하기로 한다.
배터리 센서(Battery Sensor, 120)는 배터리(10)로부터 전장품들로 공급되는 전류량을 측정하는 장치로, 측정된 전류량에 따라 제어회로(130) 내의 내장된 컴퓨터 칩의 계산을 통해 배터리(10)의 충전 상태와, 시동 능력 및 배터리 수명 등이 계산되어 차량 엔진 컴퓨터(ECU)로 정보들이 전달된다.
배터리 센서(120)는 제2 단자(112)와 제3 단자(113) 사이에 위치한다.
제1,2 단자(111, 112)와 마찬가지로 제2 단자(112)와 제3 단자(113) 또한 각각 이격되어 설치되어 있어 전원이 통하지 않으므로, 배터리 센서(120)를 제2 단자(112)와 제3 단자(113) 사이에 위치함으로써 제2 단자(112)와 제3 단자(113) 사이에 전원이 통하도록 하고 이로부터 전달되는 전류량을 측정한다.
이러한 배터리 센서(120)로서 전류량을 측정하는데 션트 저항을 사용하는데, 이러한 션트 저항을 이용하여 전류량을 측정하는 방법은 전류가 흐르는 전선 중간에 저항을 직렬로 넣고 저항에서 발생하는 전압을 측정하는 원리로 이미 널리 알려진 방법일 뿐아니라 규격화된 션트 저항도 쉽게 구입하여 사용할 수 있으므로 여기서는 그 사용법과 원리에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 릴레이(110)와 배터리 센서(120) 및 제어 회로(130)를 하나의 몸체에 일체로 조립할 수 있는데, 이는 대 전류 전원 자동 차단장치(100)의 부피를 줄여 차량 내부의 설치 공간을 적게 차지함으로써, 설치를 용이하게 하기 위함이다.
제어회로(130)는 배터리 센서(120)로부터 측정된 전류 값이 규정 값 이상이면 릴레이(110)의 연결단자(114)를 연결 해제시키는 제어부(131)를 구비한다.
예를 들어, 제어회로(130)는 차량에 이상이 생겨 과전류가 공급되거나 차량 충돌이 발생되게 되면, ECU 및 ACU와 CAN 또는 LIN 통신을 통하여 배터리(10) 상태 및 충돌 신호를 제어회로 내의 제어부(131)를 통해서 주고 받고, 이들 신호에 따라 릴레이(110)를 작동시켜 제1단자(111)와 제2 단자(112)의 전원 연결을 차단시키게 된다.
이때, 제어회로(130)에 의한 릴레이(110) 작동으로 제1단자(111)와 제2 단자(112)의 전원 연결이 차단되어도, 제2 단자(112)와 제3 단자(113)는 배터리 센서에 의해 계속 연결되어 전원이 공급되고 있으므로, 제3 단자(113)에 연결된 상시 부하에는 배터리(10)의 전원이 계속 공급되게 된다.
따라서, 과부하나 차량 충돌로 인해 차량에 이상이 생겨 릴레이가 작동하여 제1단자와 제2 단자의 차단으로 인하여 차량 부하에 전원이 공급되지 않더라도, 제3 단자에는 배터리 전원이 공급되므로, 차량 이상 시에도 필수적으로 필요한 상시 부하를 제3단자에 연결시켜 두면 이들은 항상 사용이 가능하게 된다.
만약, 제1단자(111)와 연결된 부하장치들을 다시 사용하려면 연결 해제된 릴레이(110)의 연결단자(114)를 다시 연결하여 제1단자(111)와 제2 단자(112)로 전원이 공급되도록 하여야 하는데, 이 또한 제어회로(130)의 제어부(131)에 의해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제1단자(111)와 제2 단자(112)를 연결하기 위한 복구 명령이나 조작이 발생하면 ECU 및 ACU는 CAN 통신 또는 LIN 통신을 통하여 복구신호를 제어부(131)로 전달하며, 제어부(131)는 전달받은 복구신호에 따라 릴레이(110)의 연결단자(114)를 다시 연결하여 제1단자(111)와 제2 단자(112)로 다시 전원이 통하도록 한다.
전술한 바와 같이, 종래의 대 전류 전원 자동 차단장치는 IBS와 퓨즈 또는 릴레이가 별도의 공간에 각각 형성되어 있어 부피가 커 설치시 차량 내부 공간을 많이 차지하므로 설치 시 어려움이 있었으나, 본 발명에 따르면 릴레이 단자들 내부에 배터리 센서를 삽입 설치하여 릴레이와 배터리 센서 및 제어회로를 하나의 몸체에 일체로 조립함으로써, 대 전류 전원 자동 차단장치(100)의 부피가 줄어들어 설치 시 차량 내부의 공간을 적게 차지함으로 차량 내부에 설치가 용이하게 된다.
또한, 차량에 이상이 생겨 배터리에서 제1 단자(111)로 공급되는 전원이 차단되어도 제3 단자에(113)는 상시 전원이 공급되므로, 비상시에 필수적으로 필요한 상시 부하의 전장품들을 제3 단자(113)에 연결함으로써 이들 전장품들의 상시 사용이 가능하게 한다.
아울러, 기계적 방식의 릴레이(110)를 이용하여, 이상 시 배터리(10)의 전원공급을 차단하고 다시 원위치시킬 수 있으므로 반영구적으로 사용이 가능해 진다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10. 배터리
100. 대 전류 전원 자동 차단장치
110. 릴레이
111. 제1 단자 112. 제2 단자
113. 제3 단자 114. 연결단자
120.. 배터리 센서
130. 제어회로
131. 제어부

Claims (3)

  1. 차량 부하에 연결된 제1 단자와, 배터리의 (+)극에 연결된 제2 단자와, 상시 부하에 연결된 제3단자 및 상기 제1 단자와 상기 제2 단자의 전기를 연결해주는 연결 단자를 구비한 릴레이;
    상기 제2 단자와 상기 제3 단자 사이에 위치하여 상기 제2 단자와 상기 제3 단자를 연결해 주며, 상기 배터리로부터 상기 차량 부하로 공급되는 전류 값을 측정하는 배터리 센서; 및
    상기 배터리 센서로부터 측정된 전류 값이 규정 값 이상이면 상기 릴레이의 연결단자를 연결 해제시키는 제어부를 구비한 제어회로;
    를 포함하는 대 전류 전원 자동 차단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 센서는 션트 저항인 것을 특징으로 하는 대 전류 전원 자동 차단장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 릴레이와 배터리 센서 및 제어회로가 일체로 조립된 특징으로 하는 대전류 전원 자동 차단장치.
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