KR101532711B1 - 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치 - Google Patents

배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 배터리를 구비하는 차량 등의 기기가 물이나 수증기 기타 전기전도성이 높은 유체에 침수될 때 배터리의 양 단자 간의 쇼트전류가 전도성 높은 액체를 통하여 급격히 증가하여 배터리가 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있고, 양 단자에서 액체를 통하여 대지로 흐르는 누설전류를 제한하여 감전사고를 막는 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 배터리를 구비하는 기기에 구비되며, 일측 단부에는 직류전원의 (+)극 선로(2)와 전기적으로 연결되는 (+)극 선로 단자(12)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, 절연체로 둘러싸이지 않은 (+)극 선로부(22)를 구비하는 내부 (+)극 선로(32); 일측 단부에는 직류전원의 (-)극 선로(4)와 전기적으로 연결되는 (-)극 단자(14)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, (+)극 선로부(22)를 둘러싸는 도체 재질의 통형 선로(26)와 전기적으로 연결되는 내부 (-)극 선로(34); 내부 (+)극 선로(32)와 통형 선로(26) 사이에 개재되며 내부 (+)극 선로(32)를 둘러싸는 절연통(24); 일측 단부에는 접지선(6)과 전기적으로 연결되는 접지선 단자(16)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, 절연체로 형성되며 통형 선로(26)를 감싸는 하우징의 내주면에 그라운드 배선이 구비된 하우징 그라운드(28)의 그라운드 배선과 전기적으로 연결되는 내부 접지선(36); 및 (-)극 단자(14)와 접지선 단자(16) 사이에 전기적으로 연결되며, 저항과 LED가 직렬로 연결된 단자연결 체크회로(20)를 포함하고, 절연통(24)의 길이를 조절하여 내부 (+)극 선로(32)와 내부 (-)극 선로(34) 간의 통로의 길이를 늘리거나 (+)극 선로부(22)의 면적을 조절하여, (+)극 선로부(22)와 통형 선로(26) 간의 저항을 증가시켜 쇼트전류를 제한하는, 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치를 제공한다.

Description

배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치{Device for limiting short current and leakage current of flooded electric devices with battery}
본 발명은 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 배터리를 구비하는 차량 등의 기기가 물이나 수증기 기타 전기전도성이 높은 유체에 침수될 때 배터리의 양 단자 간의 쇼트전류가 전도성 높은 액체를 통하여 급격히 증가하여 배터리가 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있고, 양 단자에서 액체를 통하여 대지로 흐르는 누설전류를 제한하여 감전사고를 막는 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치에 관한 것이다.
전통적으로 운송용 기계장치의 하나였던 자동차는 이제 다양한 전기전자회로가 내장된 전기전자장치로 인식되고 있다.
예를 들면, 자동차에는 ECU(Electronic Control Unit)가 필수적으로 장착되고 있다. ECU는 자동차의 엔진, 자동변속기, ABS 등의 상태를 컴퓨터로 제어하는 전자제어 장치이다. 초기의 ECU는 점화시기와 연료분사, 공회전, 한계값 설정 등 엔진의 핵심 기능을 정밀하게 제어하기 위해 적용되었으나, 차량과 컴퓨터 성능의 발전과 함께 자동변속기 제어를 비롯해 구동계통, 제동계통, 조향계통 등 차량의 모든 부분을 제어하는 역할까지 하고 있는 상황이다.
엔진제어의 경우, 엔진의 회전수와 흡입 공기량, 흡입 압력, 액셀러레이터 개방 정도 등에 맞추어 미리 정해 놓은 점화시기 MAP(Manifold Absolute Pressure) 값과 연료분사 MAP 값 등을 조회하여 수온센서, 산소센서 등을 보정하고, 인젝터의 개폐율을 조정한다. 이렇게 하여 연료의 분사량과 점화시기를 결정한다.
또한, 자동차에는 PCU(Power Control Unit)이 장착된다. PCU는 인버터와 컨버터가 포함되어 있으며, 일례로 하이브리드 자동차에서 배터리의 직류전기를 교류로 변환하여 모터 제네레이션으로 보내주고, 모터가 작동하면서 발생된 전기는 컨버터에서 전압강압하여 배터리를 충전한다.
차량의 침수 등에 의해 차량 내에 구비된 배터리(또는 컨덴서, 커패시터)가 침수되면 배터리의 양 단자간에 쇼트전류가 크게 증가하여 배터리 자체가 손상됨은 물론, 배터리와 전기적으로 연결되어 있는 ECU, PCU 등의 전기전자소자들도 전기적 충격에 의해 손상 또는 파손될 수 있다.
더욱이, 누설전류에 의해 배터리 주변에 위치한 인체에 감전사고가 발생할 수 있는 위험이 존재한다.
최근 국지성 집중호우가 빈번해지면서 실제로 차량이 침수되는 사고가 종종 발생하고 있어, 이에 대한 대비책이 필요한 상황이다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제0240720호(2000.1.15.공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 배터리를 구비하는 차량 등의 침수시 배터리 및 주변 전기전자기기의 손상 또는 파손을 방지하고, 인체에 대한 감전사고를 방지할 수 있는 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치는 배터리를 구비하는 기기에 구비되며, 일측 단부에는 직류전원의 (+)극 선로(2)와 전기적으로 연결되는 (+)극 선로 단자(12)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, 절연체로 둘러싸이지 않은 (+)극 선로부(22)를 구비하는 내부 (+)극 선로(32); 일측 단부에는 직류전원의 (-)극 선로(4)와 전기적으로 연결되는 (-)극 단자(14)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, (+)극 선로부(22)를 둘러싸는 도체 재질의 통형 선로(26)와 전기적으로 연결되는 내부 (-)극 선로(34); 내부 (+)극 선로(32)와 통형 선로(26) 사이에 개재되며 내부 (+)극 선로(32)를 둘러싸는 절연통(24); 일측 단부에는 접지선(6)과 전기적으로 연결되는 접지선 단자(16)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, 절연체로 형성되며 통형 선로(26)를 감싸는 하우징의 내주면에 그라운드 배선이 구비된 하우징 그라운드(28)의 그라운드 배선과 전기적으로 연결되는 내부 접지선(36); 및 (-)극 단자(14)와 접지선 단자(16) 사이에 전기적으로 연결되며, 저항과 LED가 직렬로 연결된 단자연결 체크회로(20)를 포함하고, 절연통(24)의 길이를 조절하여 내부 (+)극 선로(32)와 내부 (-)극 선로(34) 간의 통로의 길이를 늘리거나 (+)극 선로부(22)의 면적을 조절하여, (+)극 선로부(22)와 통형 선로(26) 간의 저항을 증가시켜 쇼트전류를 제한한다.
또한, 통형 선로(26)는 (+)극 선로부(22)의 양단보다 양 방향으로 연장되고, 절연통(24)은 (+)극 선로부(22) 및 통형 선로(26)의 양단보다 양 방향으로 연장되며, 하우징 그라운드(28)는 통형 선로(26)의 양단보다 양 방향으로 연장될 수 있다.
또한, 본 발명은 억제된 쇼트전류와 배터리에서 내부 (-)극 선로(34)로 온 전류가 합해져 통형 선로(26)를 흐르는 전류가 하우징 그라운드(28)의 그라운드 배선을 통해 내부 접지선(36)을 거쳐 대지로 흐르게 함으로써 누설전류를 제한할 수 있다.
본 발명에 의하면 배터리를 구비하는 기기가 물이나 수증기 기타 전기전도성이 높은 유체에 침수될 때 배터리의 양 단자 간의 쇼트전류가 전도성 높은 액체를 통하여 급격히 증가하여 배터리 또는 주변의 전기전자장치가 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있고, 배터리에 수분이 침투하지 않도록 하여 침수시 손상되는 것을 방지함으로써, 수분만 충분히 건조시키면 재사용이 가능하며, 양 단자에서 액체를 통하여 대지로 흐르는 누설전류를 제한하여 감전사고를 막을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 내부 (+)극 선로와 내부 (-)극 선로 사이에 삽입된 절연통의 길이를 조절하여 내부 (+)극 선로와 내부 (-)극 선로 간의 통로의 길이를 늘리거나, (+)극 선로부의 면적을 조절하여 (+)극 선로부와 통형 선로 간의 저항을 증가시켜 쇼트전류를 제한할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 억제된 쇼트전류와 배터리에서 내부 (-)극 선로로 온 전류가 합해져 통형 선로를 흐르는 전류가 하우징 그라운드의 그라운드 배선을 통해 내부 접지선을 거쳐 대지로 흐르게 함으로써 누설전류를 제한할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치의 전체 배선연결 상태를 도시한 개념도,
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치의 개념도,
도 2b는 도 2a의 등가회로도,
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치가 배터리를 구비하는 기기에 설치되어 침수될 때, 사람이 접근할 경우의 개념도,
도 3b는 도 3a의 등가회로도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
본 출원인은 본 발명과 동일한 원리를 활용한 것으로 "침수된 전기설비의 상간전류 및 누설전류 제한장치"(대한민국 특허출원번호 10-2014-0005658호, 출원일 : 2014.1.16., 이하 "선출원발명")를 출원한 바 있다. 상기 선출원발명은 콘센트와 같은 교류전원이 공급될 때 간단한 구조에 의해 침수시 상간전류와 외부로의 누설전류를 최소화시켜 근처에 누전된 전기에 접촉한 인체를 흐르는 전류를 실질적으로 저감시킬 수 있음을 실험적으로 증명한 것이다.
본 발명은 선출원발명과 동일한 구조 및 동일한 원리를 이용하여 배터리가 구비되는 전기전자기기를 침수로부터 보호하여 배터리의 손상을 방지하고, 감전을 방지할 수 있도록 안출해 낸 것이다.
선출원발명과 본 발명의 구조를 대응시켜 설명하면 다음과 같다.
선출원발명은 3상 교류전원으로부터 유도된 단상전원이 공급될 때 내부 상 선로와 내부 중성선 사이에 삽입된 절연통의 길이를 조절하여 내부 상 선로와 내부 중성선 간의 통로의 길이를 늘리거나, 상 선로부의 면적을 조절하여 상 선로부와 통형 선로 간의 저항을 증가시켜 상간 전류를 제한하고, 억제된 상간 전류와 전기부하에서 내부 중성선으로 온 전류가 합해져 통형 선로를 흐르는 전류가 하우징 그라운드의 그라운드 배선을 통해 내부 접지선을 거쳐 대지로 흐르게 함으로써 누설전류를 제한할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 배터리로부터 직류전원이 공급될 때 내부 (+)극 선로와 내부 (-)극 선로 사이에 삽입된 절연통의 길이를 조절하여 내부 (+)극 선로와 내부 (-)극 선로 간의 통로의 길이를 늘리거나, (+)극 선로부의 면적을 조절하여 (+)극 선로부와 통형 선로 간의 저항을 증가시켜 쇼트전류를 제한할 수 있고, 억제된 쇼트전류와 배터리에서 내부 (-)극 선로로 온 전류가 합해져 통형 선로를 흐르는 전류가 하우징 그라운드의 그라운드 배선을 통해 내부 접지선을 거쳐 대지로 흐르게 함으로써 누설전류를 제한할 수 있도록 한 것이다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명함에 있어 필요한 경우 상기 선출원발명의 구조와 원리 및 실험결과를 인용할 것이며, 본 명세서에 특별히 기술되지 않은 사항에 대해서는 상기 선출원발명이 참고자료가 될 것임을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치의 전체 배선연결 상태를 도시한 개념도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치는, 도 1을 참조하면, 크게 3가지 기능부를 포함한다.
(1) 전기터미널 단자와 전력선의 올바른 연결 유도
전력선의 (+)극 선로(2)와 (-)극 선로(4)를 구별하여 본 발명에 따른 전기터미널(100)의 (+)극 선로 단자(12)와 (-)극 선로 단자(14)에 올바르게 연결하여야 한다.
이를 위해 전기터미널(100)의 입구에 (-)극 선로 단자(14)와 접지선 단자(16) 사이에 단자연결 체크회로(20)를 연결한다. 단자연결 체크회로(20)는 저항과 LED가 직렬로 연결된 극히 간단한 구조를 갖는다.
만일 전력선의 (+)극 선로(2)를 전기터미널(100)의 (-)극 선로 단자(14)에 연결하면 단자연결 체크회로(20)의 LED에 불이 들어와, 단자 연결이 잘못되었음을 표시하게 된다. 반면, 전력선의 (-)극 선로(4)을 전기터미널(100)의 (-)극 선로 단자(14)에 연결하면 LED에 불이 들어오지 않아 올바르게 연결되었음을 판단하게 한다.
전기터미널(100)의 접지선 단자(16)는 접지선(6)에 연결된다.
도시되지 않았으나, 본 발명에서 전기터미널은 배터리에 전기적으로 연결하는 단자에 구현될 수 있다. 예컨대, 배터리에 소켓(또는 콘센트) 형태의 접속수단을 형성하고, 이러한 접속수단에 전기적으로 연결될 단자(부하측)에는 플러그 형태로 전기터미널을 형성할 수 있으며, 여기서 전기터미널의 구현형태나 위치 및 방식에 대해 한정하는 것은 아니다.
(2) 쇼트전류의 제한
직류전원의 (+)극 선로(2)와 (-)극 선로(4) 및 접지선(6)과 구별하기 위해, 전기터미널(100) 내에서 내부 (+)극 선로(32)와 내부 (-)극 선로(34) 및 내부 접지선(36)을 정의한다.
내부 (+)극 선로(32)는 일측 단부에 (+)극 선로 단자(12)를 구비하고, 타측 단부는 배터리(200)에 전기적으로 연결된다.
내부 (-)극 선로(34)은 일측 단부에 (-)극 선로 단자(14)를 구비하고, 타측 단부는 배터리(200)에 전기적으로 연결된다.
내부 접지선(36)은 일측 단부에 접지선 단자(16)를 구비하고, 타측 단부는 배터리(200)에 전기적으로 연결된다.
전기터미널(100) 내에서 내부 (+)극 선로(32)와 내부 (-)극 선로(34) 및 내부 접지선(36)을 배치한다. 내부 (+)극 선로(32) 중 절연체로 둘러싸이지 않은 부분인 (+)극 선로부(22), (+)극 선로부(22)를 둘러싸되 내부 (-)극 선로(34)와 전기적으로 연결되는 통형 선로(26), 통형 선로(26)를 둘러싸되 내부 접지선(36)과 전기적으로 연결되는 하우징 그라운드(28)가 배치된다. 이때, (+)극 선로부(22)와 통형 선로(26) 사이에는 절연통(24)이 개재된다.
하우징 그라운드(28)는 기본적으로 절연체로 형성된 하우징이며, 내주면에 그라운드를 위한 배선이 연결되어 있고, 이러한 그라운드 배선은 내부 접지선(36)과 전기적으로 연결되어 있다.
통형 선로(26)의 재질은 도체로 구성한다. 통형 선로(26)와 하우징 그라운드(28)는 동축통(동일한 축을 갖는 통형)으로 구성될 수도 있으며, 동축이 되지 않아도 무관하다. 통형 선로(26)는 단면이 폐곡선인 긴 관상의 도전체이다. 도 1에는 일례로 가운데가 빈 긴 원통형의 관 형상인 도전체(동축원통선로)로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, (+)극 선로부(22)를 완전히 감싸는 폐곡선 형태라면 다각형 통, 오목 다각형 통, 타원통 등 다양한 형태가 가능하다.
(+)극 선로부(22)는 통형 선로(26) 내부에 삽입되며, 다양한 단면 형상을 가진 긴 관상 혹은 혹이 찬 막대상의 도전체일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다각형 형태의 관상, 혹은 속이 찬 다각형 막대 형상일 수 있다.
통형 선로(26)는 절연체로 둘러싸이지 않는 (+)극 선로부(22)를 둘러싸며, 내부 (-)극 선로(34)와 전기적으로 연결된다. 이때, 통형 선로(26)의 높이(길이)는 (+)극 선로부(22)와 같거나 (+)극 선로부(22)의 양단보다 양 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.
하우징 그라운드(28)는 통형 선로(26)를 둘러싸며, 내부 접지선(36)과 전기적으로 연결된다. 이때, 하우징 그라운드(28)의 높이(길이)는 통형 선로(26)의 높이(길이)와 같거나 통형 선로(26)의 양단보다 양 방향으로 연장되는 것이 바람직하다.
내부 (-)극 선로(34)을 둘러싸는 절연체인 하우징 그라운드(28)로 시스템을 하우징하고, 내부 접지선(36)을 하우징 그라운드(28)에 연결한다.
(+)극 선로부(22)와 통형 선로(26) 사이에는 절연통(24)이 개재된다. 이때, 절연통(24)의 높이(길이)는 (+)극 선로부(22) 및 통형 선로(26)와 동일하거나, (+)극 선로부(22)와 통형 선로(26)의 양단보다 양 방향으로 연장 형성된다. 바람직하게는, 절연통(24)은 (+)극 선로부(22)가 내부에 완전히 삽입될 수 있도록 (+)극 선로부(22)의 양단보다 연장되고, (+)극 선로부(22)와 통형 선로(26) 사이를 완전히 차단할 수 있도록 통형 선로(26)의 양단보다 연장된다. 일례로, 높이(길이)는 (+)극 선로부(22) < 통형 선로(26) < 절연통(24) 으로 형성될 수 있다.
절연통(24)은 원통, 타원통, 각통 등 다양한 통 형상으로 형성될 수 있으며, (+)극 선로부(22) 및 통형 선로(26)와 동축을 이루거나 동축을 이루지 않아도 무관하다.
(+)극 선로부(22)와 통형 선로(26, (-)극 선로과 연결) 사이의 좁은 간격에 해수나 다양한 광물질을 포함한 담수 등이 채워지면 수학식 2에 의하여 도전율(σ)도 높고 간격(ℓ)도 매우 작아 저항(R)이 매우 낮아져, 매우 큰 쇼트전류가 발생하게 된다.
따라서, (+)극 선로부(22)와 통형 선로(26) 사이에 절연체로 이루어진 절연통(24)을 채워서 (+)극 선로와 (-)극 선로 간의 통로의 길이(ℓ)를 늘리거나, (+)극 선로의 피복이 벗겨진 부분인 (+)극 선로부(22)의 면적(S)을 적절히 조절하여 저항(R)을 최대한 늘려서 쇼트전류를 제한할 수 있다.
(3) 누설전류의 제한
배터리에서 온 전류는 (2)번 항목에서 설명된 억제된 쇼트전류와 합해져 내부 (-)극 선로(34)를 통하여 흘러가게 되며, 하우징 그라운드(28) 밖으로 빠져나가게 되는 누설전류도 접지선을 통하여 대지로 흐르게 하여, 인체로 흐르게 되는 누설전류를 최대한 억제하게 하고 안전을 유지한다.
본 발명에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치는 직류전원(배터리)에 연결되어 작동하는 자동차를 포함한 전기기기장치, 전기전자설비 혹은 그 전기전자설비에 전기적으로 연결되어 근처에 위치하는 타 전기설비의 침수시 인쇄회기판과 내부소자를 보호하고 인체 감전을 예방한다.
(+)극 선로부(22)와 통형 선로(26)는 전도율이 좋은 구리(Cu) 재질로 형성될 수 있다. 실험에 따르면 재질이 철, 알루미늄일 때보다 구리인 경우가 감전방지 효과가 우수하였다.
도 2(a)를 참조하면, (+)극과 (-)극 간에는 절연통(24)에 의해 물을 통한 저항 R1이 형성된다. 또한, (-)극과 그라운드(G) 간에는 하우징 그라운드(28)의 절연통에 의해 물과 대지를 통한 저항 R2가 형성된다. 이때, 통형 선로(26)에 의해 (-)극은 (+)극을 둘러싸고 있으므로 (+)극에서 발생한 전계는 모두 (-)극을 향하게 되어 (+)극과 (-)극 간의 회로는 형성되지만, (+)극에서 그라운드로의 회로는 형성되지 않으므로 (-)극과 그라운드 간에는 저항 R2만 형성된다.
도 3(b)에서 R3와 R4는 전기선로가 길어질 경우(대부분 실제 설치되는 배전선로는 길이가 길다) 선로가 가지고 있는 저항성분이다. 그리고 R5는 사람이 접근할 경우 인체저항, 물 저항 및 대지저항을 통하여 형성되는 저항이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치가 배터리가 구비된 전기전자기기에 설치되어 침수될 때, (+)극과 (-)극 사이에 형성된 저항 R1으로 전류 i2가 흐르고, 배터리를 통하여 전류 i3가 흘러 P점에서 합쳐진다. 이들 합쳐진 전류는 (-)극으로 i4, 그라운드로 i5, 누설전류 i6로 분배된다.
이때, 분배되는 전류 i4, i5, i6는 각 저항 R4, R2, R5에 반비례하여 아래 수학식과 같이 분배된다.
Figure 112014069642556-pat00001
일반적으로 (-)극 전기선로의 저항 R4는 매우 작으므로 대부분의 전류는 i4가 된다. 또한, R2와 R5는 R4에 비해 상대적으로 큰 값을 가지므로 i5와 i6는 작아지게 되어 누설전류를 억제하게 된다.
본 발명에서 누설전류를 억제하는 핵심은 다음과 같다.
(1) (+)극과 (-)극 간에 절연통을 두어 저항 R1을 크게 하여 전류 i2를 작게 하면 P점에서 합쳐지는 전류는 작아진다(즉, 분배할 전류의 절대치를 줄이게 된다).
(2) P점에서 합쳐진 전류의 분배(i4, i5, i6)에 있어 전류 i6의 크기는 저항 R2의 크기를 적절히 조정함으로써 줄일 수 있다.
한편, 본 발명이 적용되는 기기의 배터리의 표면에는 방수 코팅막이 형성된다. 방수 코팅막은 배터리에 코팅 재료를 스프레이 방식 또는 증착 방식으로 형성될 수 있으며, 다른 방식도 가능하다. 코팅 재료로는 패럴린(Parylene)이 사용될 수 있다.
패럴린 코팅은 상온의 진공상태에서 가스상의 형태로 마이크로 두께 단위로 배터리에 증착되는 고분자 코팅이다. 패럴린 코팅막은 다결정적이고 선형적이며 우수한 소수성을 가진다.
패럴린 코팅을 증착 방식으로 형성하는 경우 화학적 기상증착(CVD, Chemical Vapor Deposition)방식으로 형성될 수 있다. 일례로, 다이머(Dimer)가 증발기에 분말 형태로 삽입되어 대략 120~180 도씨에서 가스상으로 증발되고, 대략 650~700 도씨 정도로 가열된 열분해기를 통해 단량체로 변환되며, 단량체로 변환된 다이머가 증착 챔버내에서 배터리의 표면에 코팅이 이루어질 수 있다. 본 발명에서 배터리에 코팅막을 형성하는 방식은 이에 한정되지 않는다.
한편, 배터리의 코팅막은 배터리를 고정시키고 고정된 배터리에 방수용 도료를 분사한 후 건조시키는 방식으로 형성될 수도 있다.
이러한 코팅막은 방수성, 방습성, 절연성이 우수하고, 패럴린 코팅막의 경우 별도의 건조과정을 필요로 하지 않고 반영구적으로 사용할 수 있는 특성이 있다.
본 발명에 따른 배터리를 구비하는 기기의 기판 코팅과 전기터미널을 이용한 침수보호장치는 자동차를 포함한 배터리가 장착되는 모든 기기 및 장치에 광범위하게 적용될 수 있다. 기기가 침수되더라도 배터리가 손상되지 않으므로 수분만 충분히 건조되면 재사용할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에서 전기터미널만으로도 배터리가 손상되는 것을 충분히 방지할 수 있으며, 추가적으로 배터리에 코팅막을 형성하여 전기전자소자에 수분이 침투하지 않도록 함으로써 보다 완벽하게 침수를 방지할 수 있게 된다.
또한, 배터리 침수시 증가하는 쇼트전류와 누설전류를 방지하여 감전사고를 방지할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
2 - (+)극 선로 4 - (-)극 선로
6 - 접지선 12 - (+)극 선로 단자
14 - (-)극 선로 단자 16 - 접지선 단자
20 - 단자연결 체크회로 22 - (+)극 선로부
24 - 절연통 26 - 통형 선로
28 - 하우징 그라운드 32 - 내부 (+)극 선로
34 - 내부 (-)극 선로 36 - 내부 접지선
100 - 전기 터미널 200 - 배터리

Claims (3)

  1. 배터리를 구비하는 기기에 구비되며,
    일측 단부에는 직류전원의 (+)극 선로(2)와 전기적으로 연결되는 (+)극 선로 단자(12)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, 절연체로 둘러싸이지 않은 (+)극 선로부(22)를 구비하는 내부 (+)극 선로(32);
    일측 단부에는 직류전원의 (-)극 선로(4)와 전기적으로 연결되는 (-)극 단자(14)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, (+)극 선로부(22)를 둘러싸는 도체 재질의 통형 선로(26)와 전기적으로 연결되는 내부 (-)극 선로(34);
    내부 (+)극 선로(32)와 통형 선로(26) 사이에 개재되며 내부 (+)극 선로(32)를 둘러싸는 절연통(24);
    일측 단부에는 접지선(6)과 전기적으로 연결되는 접지선 단자(16)를 구비하고 타측 단부는 배터리에 전기적으로 연결되며, 절연체로 형성되며 통형 선로(26)를 감싸는 하우징의 내주면에 그라운드 배선이 구비된 하우징 그라운드(28)의 그라운드 배선과 전기적으로 연결되는 내부 접지선(36); 및
    (-)극 단자(14)와 접지선 단자(16) 사이에 전기적으로 연결되며, 저항과 LED가 직렬로 연결된 단자연결 체크회로(20)
    를 포함하고,
    절연통(24)의 길이를 조절하여 내부 (+)극 선로(32)와 내부 (-)극 선로(34) 간의 통로의 길이를 늘리거나 (+)극 선로부(22)의 면적을 조절하여, (+)극 선로부(22)와 통형 선로(26) 간의 저항을 증가시켜 쇼트전류를 제한하는, 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치.
  2. 제1항에 있어서,
    통형 선로(26)는 (+)극 선로부(22)의 양단보다 양 방향으로 연장되고,
    절연통(24)은 (+)극 선로부(22) 및 통형 선로(26)의 양단보다 양 방향으로 연장되며,
    하우징 그라운드(28)는 통형 선로(26)의 양단보다 양 방향으로 연장되는, 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치.
  3. 제1항에 있어서,
    억제된 쇼트전류와 배터리에서 내부 (-)극 선로(34)로 온 전류가 합해져 통형 선로(26)를 흐르는 전류가 하우징 그라운드(28)의 그라운드 배선을 통해 내부 접지선(36)을 거쳐 대지로 흐르게 함으로써 누설전류를 제한하는, 배터리를 구비하는 기기의 쇼트전류 및 누설전류 제한장치.


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