KR101591921B1 - Ldc 통합형 정션박스 - Google Patents

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KR101591921B1
KR101591921B1 KR1020140150113A KR20140150113A KR101591921B1 KR 101591921 B1 KR101591921 B1 KR 101591921B1 KR 1020140150113 A KR1020140150113 A KR 1020140150113A KR 20140150113 A KR20140150113 A KR 20140150113A KR 101591921 B1 KR101591921 B1 KR 101591921B1
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junction box
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ldc
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power
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임태재
윤동현
김효진
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영화테크(주)
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    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • HELECTRICITY
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Abstract

본 발명은 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에 사용되는 LDC 통합형 정션박스에 관한 것으로서, 고전압의 전원을 저전압의 전원으로 변환하는 LDC와, 자동차의 각종 모듈로 전원을 분배하는 정션박스를 하나의 모듈로 일체화함으로써, 엔진 룸 내에서의 설치 공간을 감소시키고, 부품 수를 절감하여 제조원가를 절감하며, 조립시간을 단축하여 생산성을 향상시키는데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 저전압으로 변환시키는 LDC 모듈(20)과; 자동차의 각 전기장치 모듈로 전원을 분배하며 과전류로 인한 모듈의 파손을 방지하는 정션박스 모듈(10)과; 상기 LDC 모듈(20)과 정션박스 모듈(10)을 전기적으로 직접 연결하여, LDC 모듈(20)에서 저전압으로 변압된 전원을 상기 정션박스 모듈(10)로 전달하는 점프 버스바(Jump Busbar)(35)와; 상기 LDC 모듈(20)과 정션박스 모듈(10)을 동시에 수용하는 공용 프레임(30);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

LDC 통합형 정션박스{Junction Box Combined with Low-Side DC/DC Converter}
본 발명은 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 구동용 배터리에서 공급되는 고전압의 전원을 자동차의 각종 모듈에서 사용되는 저전압의 전원으로 변환하는 LDC와, 자동차의 각종 모듈로 전원을 분배하는 정션박스를 하나의 모듈로 일체화함으로써, LDC와 정션박스를 연결하기 위한 와이어 및 터미널의 수를 감소시켜 원가를 절감하고, 조립공수를 감소시켜 생산성을 향상시키며, 한정된 공간에서 패키지 공간을 최소화하는 동시에, 정션박스에서 발생하는 열을 용이하게 방출할 수 있도록 한 LDC 통합형 정션박스에 관한 것이다.
정션박스(Junction Box)란, 자동차의 엔진 룸과 차 실내에 설치되어 자동차에 구비된 다수의 전기장치 모듈로 전원을 분배하는 장치를 말한다.
자동차에는 차량의 크기별로 약간의 차이가 있지만, 대략 20∼40개의 릴레이와 십여 개의 휴즈가 구비되는 데, 이러한 릴레이 및 휴즈를 분산시키게 되면 구조가 복잡해지고 제어가 어렵게 된다.
이에 따라 인쇄회로기판(Printed Curcuit Board, 이하 'PCB'라 한다)을 이용하여 이들을 한 곳에 집적시키고 전기장치 모듈로 전원을 분배하기 위해 정션박스를 사용하고 있다.
한편, 하이브리드 자동차는 내연기관 엔진과 전기 모터를 결합한 방식이 주로 사용되고 있는데, 상기 전기 모터는 고전압 배터리로부터 전원을 공급받아 차량을 구동시킨다.
상기한 하이브리드 자동차는, 차량의 속도나 주행 상태 등에 따라 내연기관 엔진과 전기 모터를 적절히 사용함으로써 자동차 운행의 효율성을 극대화시킨 것이다.
또한 전기자동차는 통상의 내연기관 엔진을 사용하지 않고 전기 모터에 의해서만 차량을 구동시키기 때문에, 고전압의 전기 모터가 사용되고 있다.
이에 따라 하이브리드 자동차 또는 전기자동차는, 상기 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 각종 전기장치 모듈에서 사용하는 저전압으로 변환시키기 위하여 LDC(Low-Side DC/DC Converter)를 구비하고 있다.
상기 LDC는, 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 고전압 배터리에서 발생하는 고전압(예컨대 180V)의 전원을 차량에 구비된 각종 전기장치 모듈에서 사용하는 12V의 전압으로 변환시키는 기능을 수행한다.
그런데, 종래의 정션박스 및 LDC는 그 기능이 상이한 관계로 엔진 룸 내에 각각 개별적으로 설치되어 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 정션박스(50)와 LDC(60)는 각각 별개의 장치로 제조되어 엔진 룸 내에 별도로 장착되고, 상기 정션박스(50)와 LDC(60)는 와이어나 터미널 등을 통해 간접적으로 연결된다.
종래와 같이 정션박스(50)와 LDC(60)가 개별적으로 설치되면, 한정된 공간인 엔진 룸 내에서의 패키지 공간이 증가하게 되는 문제점이 있다.
또한 종래의 방식은, 상기 정션박스(50)와 LDC(60)를 전기적으로 연결하기 위한 와이어와 터미널을 필요로 하므로, 제조원가가 상승하고 작업공수가 증가하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 정션박스는 그 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 방출하기 어렵다는 문제점이 있다.
[특허문헌]
특허문헌 1 KR 10-2005-0082584 A
특허문헌 2 KR 10-2009-0064778 A
특허문헌 3 KR 10-2011-0105589 A
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안하는 것으로서, 전원 변환장치인 LDC와 전원 분배장치인 정션박스를 하나의 모듈로 일체화하여 구성함으로써, 엔진 룸 내에서의 설치 공간을 감소시키고, 부품 수를 절감하여 원가를 절감하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, LDC와 정션박스를 통합하여 하나의 모듈로 조립함으로써 조립시간을 단축하여 생산성을 향상시키는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, LDC 또는 정션박스에서 발생하는 열을 신속하게 방출하고, 안정된 전원을 공급하여 오작동을 방지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, LDC와 정션박스를 통합하여 조립하면서도 각 부품을 용이하게 유지보수 할 수 있도록 하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 저전압으로 변환시키는 LDC 모듈과; 자동차의 각 전기장치 모듈로 전원을 분배하며 과전류로 인한 모듈의 파손을 방지하는 정션박스 모듈과; 상기 LDC 모듈과 정션박스 모듈을 전기적으로 직접 연결하여, LDC 모듈에서 저전압으로 변압된 전원을 상기 정션박스 모듈로 전달하는 점프 버스바(Jump Busbar)와; 상기 LDC 모듈과 정션박스 모듈을 동시에 수용하는 공용 프레임;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LDC 모듈은, 공용 프레임의 일측 내부에 장착되며 고전압 배터리로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환시키는 전자회로가 구비된 LDC PCB와, 상기 공용 프레임의 일측 상면에 결합되어 상기 LDC PCB를 보호하는 LDC 커버와, 상기 공용 프레임에 구비되어 상기 LDC PCB로 고전압을 공급하는 전원입력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정션박스 모듈은, 공용 프레임의 타측 내부에 장착되며 각 모듈로의 전원 분배를 위한 전자회로가 회로가 구비된 정션박스 PCB와, 복수의 전자 부품이 장착되며 상기 정션박스 PCB의 상측에 구비되는 어퍼 하우징(Upper Housing)과, 상기 정션박스 PCB의 하측에 구비되어 상기 어퍼 하우징과 결합되는 로우어 하우징(Lower Housing)과, 상기 로우어 하우징의 하부에 구비되는 브라켓과, 상기 공용 프레임의 타측 상부에 결합되어 상기 정션박스 PCB와 어퍼 하우징의 전자 부품을 보호하는 정션박스 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공용 프레임은, LDC를 수용하는 LDC 수용부와 정션박스를 수용하는 정션박스 수용부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공용 프레임은 일체형의 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 정션박스 PCB가 상기 알루미늄 재질의 공용 프레임에 볼트로 결합되어 내부의 열을 발산시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 전자 소자가 상기 알루미늄 재질의 공용 프레임에 볼트로 결합되어 열을 발산시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공용 프레임의 LDC 수용부와 정션박스 수용부는 각각 제조된 후 서로 조립되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공용 프레임의 LDC 수용부는 알루미늄 재질로 이루어지고, 정션박스 수용부는 플라스틱 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정션박스 PCB는 2단 이상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정션박스 모듈은, 각 전기장치 모듈을 과전류로부터 보호하는 프리퓨즈(Prefuse)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공용 프레임에, 냉각 기능을 수행할 수 있는 히트 싱크(Heat Sink) 또는 냉각장치가 가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LDC 커버와 정션박스 커버는 별도로 제작되어 공용 프레임의 상부에 각각 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LDC 통합형 정션박스에 의하면, 전원 변환장치인 LDC와 전원분배장치인 정션박스를 하나의 모듈로 통합하므로, 한정된 공간인 엔진 룸 내에서 설치공간을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, LDC와 정션박스를 연결할 때, 와이어와 터미널을 사용하지 않고 정션박스 내부에 구비된 점프 버스바를 통해 LDC와 정션박스를 직접 연결하게 되므로, 부품 수 감소를 통해 원가를 절감하고 중량을 감소시키며, 조립공수를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, LDC와 정션박스가 하나의 공용 프레임 내에 설치되어 마운팅 작업을 공유하게 되므로, 정션박스를 간편하게 설치할 수 있고 설치 공정이 간소화되는 효과가 있다.
또한, 공용 프레임을 알루미늄 재질로 형성하므로 내부에서 발생하는 열을 신속히 방출할 수 있는 효과가 있다.
특히, 공용 프레임에 히트 싱크를 설치하거나 냉각장치를 장착하여 방열효과를 향상시킴으로써, 발열로 인한 오작동을 방지할 수가 있고, 전원을 안정되게 공급할 수 있는 효과가 있다.
또한, LDC와 정션박스를 통합하여 조립하면서도 LDC 커버와 정션박스 커버가 각각 독립적으로 장착되므로, 유지보수의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 정션박스 및 LDC를 나타낸 참고도.
도 2는 본 발명에 의한 LDC 통합형 정션박스의 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 LDC 통합형 정션박스의 분해 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 LDC 통합형 정션박스는, 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 저전압으로 변환시키는 LDC 모듈(20)과; 자동차의 각 전기장치 모듈로 전원을 분배하며 과전류로 인한 모듈의 파손을 방지하는 정션박스 모듈(10)과; 상기 LDC 모듈(20)과 정션박스 모듈(10)을 전기적으로 직접 연결하여, LDC 모듈(20)에서 저전압으로 변압된 전원을 상기 정션박스 모듈(10)로 전달하는 점프 버스바(Jump Busbar)(35)와; 상기 LDC 모듈(20)과 정션박스 모듈(10)을 동시에 수용하는 공용 프레임(30);을 포함하여 이루어진다.
상기 LDC 모듈(20) 내부의 점프 버스바(35)는, 전원입력부(22)를 통해 입력되는 고전압(예컨대 180V)를 12V의 저전압으로 변환하여 이를 정션박스(10)에 직접 전달한다.
정션박스(10)에서는 이와 연결되는 커넥터나 와이어 하니스(Wire Harness)를 통해 자동차 내의 각 전기모듈로 12V의 전원을 분배한다.
본 발명에 의하면, 종래와 같이 LDC(20)와 정션박스(10)을 전기적으로 연결하기 위하여 와이어 및 터미널을 구비할 필요가 없으므로, 부품수를 절감하여 제조원가 및 중량을 절감할 수 있고, 조립공정의 단축으로 생산성을 향상시킬 수가 있다.
또한, 상기 LDC 모듈(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 공용 프레임(30)의 일측 내부에 장착되며 고전압 배터리로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환시키는 전자회로가 구비된 LDC PCB(21)와, 상기 공용 프레임(30)의 일측 상면에 결합되어 상기 LDC PCB(21)를 보호하는 LDC 커버(23)와, 상기 공용 프레임(30)에 구비되어 상기 LDC PCB(21)로 고전압을 공급하는 전원입력부(22)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 정션박스 모듈(10)은, 공용 프레임(30)의 타측 내부에 장착되며 각 모듈로의 전원 분배를 위한 전자회로가 회로가 구비된 정션박스 PCB(11)와, 복수의 전자 부품(13)이 장착되며 상기 정션박스 PCB(11)의 상측에 구비되는 어퍼 하우징(Upper Housing)(12)과, 상기 정션박스 PCB(11)의 하측에 구비되어 상기 어퍼 하우징(12)과 결합되는 로우어 하우징(Lower Housing)(16)과, 상기 로우어 하우징(16)의 하부에 구비되는 브라켓(17)과, 상기 공용 프레임(30)의 타측 상부에 결합되어 상기 정션박스 PCB(11)와 어퍼 하우징(12)의 전자 부품(13)을 보호하는 정션박스 커버(14)를 포함하여 이루어진다.
상기 공용 프레임(30)은, 도 3에 도시된 바와 같이, LDC를 수용하는 LDC 수용부(30a)와 정션박스를 수용하는 정션박스 수용부(30b)를 포함하여 이루어진다.
즉, LDC(20)와 정션박스(10)가 하나의 공용 프레임(30)에 모두 장착되므로, 한정된 공간의 엔진 룸 내에서 패키지 공간을 최소화할 수 있다.
상기 공용 프레임(30)은 일체형의 알루미늄 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 공용 프레임(30)이 알루미늄 재질로 형성될 경우, 정션박스 PCB(11)는 상기 알루미늄 재질의 공용 프레임(30)에 볼트(도시 생략)로 결합하는 것이 바람직하다. 상기한 구조에 의하면 정션박스에서 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수가 있다.
또한, IPS 등의 전자 소자도 상기 알루미늄 재질의 공용 프레임(30)에 볼트로 결합하여 열을 발산시키는 것이 바람직하다.
한편, 상기 공용 프레임(30)의 LDC 수용부(30a)와 정션박스 수용부(30b)는, 각각 분리하여 제조된 후 서로 결합될 수도 있다.
이 경우 상기 공용 프레임(30)의 LDC 수용부(30a)는 알루미늄 재질로 이루어지고, 정션박스 수용부(30b)는 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 정션박스 수용부(30b)는 12V의 저전압이 흐르는 정션박스(10)를 수용하므로 알루미늄 소재 대신 플라스틱 재질로 형성하여도 무방하다.
상기한 구조에 의하면, 알루미늄 소재의 사용이 줄어들게 되므로 공용 프레임(30)의 제조원가를 절감할 수가 있다.
또한, 상기 정션박스 PCB(11)는 1단 이상으로 배치하는 것이 바람직하다. 이 경우 정션박스 PCB(11)의 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 정션박스 모듈(10)은, 각 전기장치 모듈을 과전류로부터 보호하는 프리퓨즈(Prefuse)(15)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공용 프레임(30)에, 냉각 기능을 수행할 수 있는 히트 싱크(Heat Sink)(도시 생략)가 더 구비되거나, 냉각팬(도시 생략) 등의 냉각장치가 더 구비될 수도 있다.
상기한 구조에 의하면, 정션박스에서 발생하는 열을 신속하게 방출하여 오작동을 방지하고 전원을 안정적으로 공급할 수가 있다.
또한, 상기 LDC 커버(23)와 정션박스 커버(14)는, 각각 별도로 제작된 후 공용 프레임(30)의 상부에 각각 장착된다.
이에 따라 LDC(20)와 정션박스(10)를 통합하여 구성하면서도, LDC(20)와 정션박스(10)를 개별적으로 유지보수 할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 LDC 통합형 정션박스는, 공용 프레임을 이용하여 정션박스 모듈과 LDC 모듈을 하나의 모듈로 일체화하고, 정션박스 내부에 구비되는 점프 버스바를 통해 저전압의 전원을 정션박스에 직접 전달한다.
이에 따라 한정된 공간인 엔진 룸 내에서 설치공간을 최소화할 수 있고, 와이어와 터미널 부품을 줄여 제조원가를 절감하고 중량을 감소시킬 수 있다.
또한 알루미늄 재질의 공용 프레임에 의해 정션박스 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 방열시킬 수 있고, 안정된 전원을 공급할 수가 있으며, 고전압 전자 릴레이를 혼용하여 사용할 수가 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다.
10: 정션박스(Junction Box)
11: 정션박스 PCB(Printed Circuit Board)
12: 어퍼 하우징(Upper Housing)
13: 전자 부품
14: 정션박스 커버(Cover)
15: 프리퓨즈(Prefuse)
16: 로우어 하우징(Lower Housing)
17: 브라켓(Bracket)
20: LDC(Low-Side DC/DC Converter)
21: LDC PCB
22: 전원입력부
23: LDC 커버(Cover)
30: 공용 프레임
30a: LDC 수용부
30b: 정션박스 수용부
35: 점프 버스바(Jump Busbar)

Claims (14)

  1. 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차의 고전압 배터리로부터 공급되는 전원을 저전압으로 변환시키는 LDC 모듈(20)과;
    자동차의 각 전기장치 모듈로 전원을 분배하며 과전류로 인한 모듈의 파손을 방지하는 정션박스 모듈(10)과;
    상기 LDC 모듈(20)과 정션박스 모듈(10)을 전기적으로 직접 연결하여, LDC 모듈(20)에서 저전압으로 변압된 전원을 상기 정션박스 모듈(10)로 전달하는 점프 버스바(Jump Busbar)(35)와;
    상기 LDC 모듈(20)과 정션박스 모듈(10)을 동시에 수용하는 공용 프레임(30);을 포함하여 구성되고,
    상기 LDC 모듈(20)은,
    공용 프레임(30)의 일측 내부에 장착되며 고전압 배터리로부터 공급되는 고전압을 저전압으로 변환시키는 전자회로가 구비된 LDC PCB(21)와,
    상기 공용 프레임(30)의 일측 상면에 결합되어 상기 LDC PCB(21)를 보호하는 LDC 커버(23)와,
    상기 공용 프레임(30)에 구비되어 상기 LDC PCB(21)로 고전압을 공급하는 전원입력부(22)를 포함하고,
    상기 정션박스 모듈(10)은,
    공용 프레임(30)의 타측 내부에 장착되며 각 모듈로의 전원 분배를 위한 전자회로가 구비된 정션박스 PCB(11)와,
    복수의 전자 부품(13)이 장착되며 상기 정션박스 PCB(11)의 상측에 구비되는 어퍼 하우징(Upper Housing)(12)과,
    상기 정션박스 PCB(11)의 하측에 구비되어 상기 어퍼 하우징(12)과 결합되는 로우어 하우징(Lower Housing)(16)과,
    상기 로우어 하우징(16)의 하부에 구비되는 브라켓(17)과,
    상기 공용 프레임(30)의 타측 상부에 결합되어 상기 정션박스 PCB(11)와 어퍼 하우징(12)의 전자 부품(13)을 보호하는 정션박스 커버(14)를 포함하며,
    상기 공용 프레임(30)은,
    LDC를 수용하는 LDC 수용부(30a)와 정션박스를 수용하는 정션박스 수용부(30b)가 모두 구비된 일체형으로서 알루미늄 재질로 구성되고,
    상기 정션박스 PCB(11)가 상기 알루미늄 재질의 공용 프레임(30)에 볼트로 결합되어 열을 발산시키도록 하며,
    상기 LDC 커버(23)와 정션박스 커버(14)는 별도로 제작되어 공용 프레임(30)의 상부에 개별적으로 장착되는 것을 특징으로 하는 LDC 통합형 정션박스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공용 프레임(30)의 LDC 수용부(30a)와 정션박스 수용부(30b)는 각각 분리하여 제조된 후 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 LDC 통합형 정션박스.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정션박스 PCB(11)는 1단 이상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 LDC 통합형 정션박스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정션박스 모듈(10)은, 각 전기장치 모듈을 과전류로부터 보호하는 프리퓨즈(Prefuse)(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LDC 통합형 정션박스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공용 프레임(30)에, 냉각 기능을 수행할 수 있는 히트 싱크(Heat Sink)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 LDC 통합형 정션박스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 공용 프레임(30)에, 냉각장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 LDC 통합형 정션박스.
  14. 삭제
KR1020140150113A 2014-10-31 2014-10-31 Ldc 통합형 정션박스 KR101591921B1 (ko)

Priority Applications (3)

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