KR101699783B1 - 배터리 역접속 방지장치 - Google Patents

배터리 역접속 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기존의 역접속 방지회로에서 발생되는 voltage drop의 단점 및 불필요한 회로동작 유지의 문제점 등을 해결하여 배터리 역접속에 의한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 보다 효율적으로 방지할 수 있는 배터리 역접속 방지장치가 개시되어 있다. 본 발명의 배터리 역접속 방지장치는, 배터리의 역접속 여부에 따라 온/오프되는 상태감지부와, 상기 상태감지부가 온(On)되는 경우 상기 배터리의 전원을 메인회로부로 전달하며 상기 상태감지부가 오프(Off)되는 경우 상기 배터리 전원의 전달 경로를 차단하는 스위칭부를 포함하는 구성을 갖는다.

Description

배터리 역접속 방지장치{BATTERY REVERSE CONNECT PREVENTIONG APPARATUS}
본 발명은 배터리 역접속으로 인한 문제점을 해소하기 위한 배터리 역접속 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 역접속 방지회로에서 발생되는 voltage drop의 단점 및 불필요한 회로동작 유지의 문제점 등을 해결하여 배터리 역접속에 의한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 보다 효율적으로 방지할 수 있는 배터리 역접속 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 각 전기 장치를 동작하게 하는 전원으로는 배터리(Battery)와 충전장치의 두 계통이 있으며, 엔진이 운전 중일 때는 충전장치에서 전원을 공급하고 엔진 정지 시나 시동 시에는 배터리에 의해 전원이 공급된다.
일반적인 차량용 배터리로는 에너지 밀도, 수명, 출력 밀도 등이 양호한 배터리 예를 들면 납 배터리가 주로 사용되는데, 납 배터리는 다수개의 셀(cell)로 이루어진 케이스를 가지며, 상기 각 셀에는 양극판, 음극판, 격리판 및 전해핵이 들어있다.
이러한 차량용 배터리에 의한 전원은 배터리와 각 전기 장치가 장착/포함되는 메인회로부 사이에 연결된 전원 케이블에 의해 메인회로부의 각 전기 장치로 제공되는데, 이때 차량용 배터리의 양극(+) 및 음극(-)이 전원 케이블에 반대로 접속된 경우 즉 역접속되는 경우에는 역전원이 전기 장치로 제공 그에 따른 전기 장치의 손상 및 오동작 등의 문제점이 발생할 수 있다.
이에, 배터리 역접속으로 인한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 방지하는 보호회로가 사용되고 있으며, 대표적으로 다이오드를 이용하는 방식과 FET를 이용하는 방식이 있다.
도 1을 참조하여 종래의 다이오드를 이용한 역접속 보호회로를 설명하면, 다이오드를 이용한 종래의 보호회로는, 배터리(10)의 양극(+)이 전원 케이블의 양극전원 접속단(a)에 배터리(10)의 음극(-)이 전원 케이블의 음극전원 접속단(b)에 정상적으로 접속되면 배터리(10)의 전원이 다이오드(D1)를 통해 메인회로부(20)로 제공된다. 반면, 다이오드를 이용한 종래의 역접속 보호회로는, 배터리의 양극(+)이 전원 케이블의 음극전원 접속단(b)에 접속되어 반대로 접속되는 역접속 발생 시 배터리(10)의 전원은 메인회로부(20)로 제공되지 않는다.
헌데, 이러한 종래의 다이오드를 이용한 역접속 보호회로는, 배터리 역접속으로 인한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 방지하는 가장 간단한 방식인 장점이 있지만, 배터리(10) 및 메인회로부(20) 간의 voltage drop이 발생하는 단점이 있다.
이러한 voltage drop의 단점을 개선한 종래의 FET를 이용한 역접속 보호회로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(10)가 접속되는 전원 케이블의 양극전원 접속단(a)에 다이오드(D2) 및 FET(T)를 구비하는 회로 구성을 갖는다.
이에, 종래의 FET를 이용한 역접속 보호회로는, 배터리(10)의 양극(+)이 전원 케이블의 양극전원 접속단(a)에 배터리(10)의 음극(-)이 전원 케이블의 음극전원 접속단(b)에 정상적으로 접속되면 배터리(10)의 전원이 다이오드(D2)를 통해 메인회로부(20)로 제공하며, 더불어 배터리(10) 및 메인회로부(20) 간의 voltage drop 발생을 개선한다.
하지만 종래의 FET를 이용한 역접속 보호회로는, output단(c)에 SBC(short circuit battery)가 발생한 상황에서의 전원 오프 시 output단(c)의 배터리 전원이 FET(T)를 통해 전원 케이블의 양극전원 접속단(a)에 연결되어 보호회로가 계속 동작하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은 배터리의 역접속 여부에 따라 온/오프되는 상태감지부와, 상기 상태감지부가 온(On)되는 경우 상기 배터리의 전원을 메인회로부로 전달하며 상기 상태감지부가 오프(Off)되는 경우 상기 배터리 전원의 전달 경로를 차단하는 스위칭부를 포함하는 배터리 역접속 방지장치를 제공하여, 기존의 역접속 방지회로에서 발생되는 voltage drop의 단점 및 불필요한 회로동작 유지의 문제점 등을 해결하여 배터리 역접속에 의한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 보다 효율적으로 방지하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 배터리 역접속 방지장치는, 배터리의 역접속 여부에 따라 온/오프되는 상태감지부; 및 상기 상태감지부가 온(On)되는 경우 상기 배터리의 전원을 메인회로부로 전달하며 상기 상태감지부가 오프(Off)되는 경우 상기 배터리 전원의 전달 경로를 차단하는 스위칭부를 포함한다.
바람직하게는, 상태감지부는, 상기 스위칭부의 앞단 및 그라운드 사이에 개재되어 인가되는 전원을 분배하는 복수의 저항(R)을 구비한 저항부와, 상기 배터리의 역접속 여부에 따라 상이한 상기 저항부의 분배 전원에 근거하여 스위칭되는 상기 스위치로서의 트랜지스터와, 상기 트랜지스터 및 상기 스위칭부 사이에 개재되는 저항(R)을 포함할 수 있다.
이에, 본 발명의 배터리 역접속 방지장치에 의하면, 기존의 역접속 방지회로에서 발생되는 voltage drop의 단점 및 불필요한 회로동작 유지의 문제점 등을 해결하여 배터리 역접속에 의한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 다이오드를 이용한 역접속 보호회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 FET를 이용한 역접속 보호회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 역접속 방지장치를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리 역접속 방지장치를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 역접속 방지장치는, 배터리(10)의 역접속 여부에 따라 온/오프되는 상태감지부(30)와, 상태감지부(30)가 온(On)되는 경우 배터리(10)의 전원을 메인회로부(20)로 전달하며 상태감지부(30)가 오프(Off)되는 경우 배터리(10) 전원의 전달 경로를 차단하는 스위칭부(40)를 포함한다.
여기서 배터리(10)는, 차량에 접속/사용되는 차량용 배터리인 것이 바람직하다. 차량의 각 전기 장치를 동작하게 하는 전원으로는 배터리(10)와 충전장치의 두 계통이 있으며, 엔진이 운전 중일 때는 충전장치에서 전원을 공급하고 엔진 정지 시나 시동 시에는 배터리(10)에 의해 전원이 공급된다.
이러한 차량용 배터리(10)에 의한 전원은 배터리(10)와 각 전기 장치가 장착/포함되는 메인회로부(20) 사이에 연결된 전원 케이블에 의해 메인회로부(20)의 각 전기 장치로 제공된다.
그리고 전술과 같이 상태감지부(30) 및 스위칭부(40)를 포함하는 본 발명의 배터리 역접속 방지장치는, 배터리(10)와 각 전기 장치가 장착/포함되는 메인회로부(20) 사이에 위치하게 된다.
상태감지부(30)는, 배터리(10)의 역접속 여부에 따라 온/오프되는 스위칭 기능을 갖는다.
즉, 상태감지부(30)는, 스위칭부(40)의 앞단 및 그라운드 사이에 개재되어 인가되는 전원을 분배하는 복수의 저항(R)을 구비한 저항부와, 배터리(10)의 역접속 여부에 따라 상이한 상기 저항부의 분배 전원에 근거하여 스위칭되는 스위치로서의 트랜지스터(T2)와, 트랜지스터(T2) 및 스위칭부(40) 사이에 개재되는 저항(R)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상태감지부(30)는, 트랜지스터(T2)로서 배터리(10)의 역접속 여부에 따라 상이한 상기 저항부의 분배 전원에 근거하여 온/오프되는 npn-타입의 BJT(Bipolar Junction Transistor, T2)를 포함할 수 있다.
더불어 스위칭부(40)는, 상태감지부(30)의 온/오프에 대응하여 온/오프되어 배터리(10) 전원의 전달 경로를 단속하는 pnp-타입의 BJT(Bipolar Junction Transistor, T1)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면 상태감지부(30)는, 배터리(10)의 정상접속 시 배터리(10)의 양극(+)이 접속되는 양극단 및 스위칭부(40) 사이의 제1분기점과 그라운드 간에 직렬로 나열되는 저항(R)들을 구비한 저항부와, 저항부의 저항(R) 간의 제2분기점에 연결되는 베이스단(Base) 및 그라운드에 연결되는 에미터단(Emitter) 및 스위칭부(40)에 연결되어 배터리(10)의 역접속 여부에 따른 온/오프에 대응하여 상이한 전기신호를 인가하는 콜렉터단(Collector)을 갖는 npn-타입의 BJT(T2)와, 상기 BJT(T2)의 콜렉터단 및 스위칭부(40) 사이에 개재되는 저항(R)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상태감지부(30)는, 배터리(10)의 양극(+)이 접속되는 양극단(a) 즉 전원 케이블의 양극전원 접속단(a) 및 스위칭부(40) 사이의 제1분기점(d)과 그라운드 간에 직렬로 나열되는 저항(R)들을 포함한다.
그리고, 상태감지부(30)는, 베이스단이 제1분기점(d)과 그라운드 간에 직렬로 나열되는 저항(R) 간의 제2분기점(e)에 연결되고 그라운드에 에미터단이 연결되고 콜렉터단이 스위칭부(40) 특히 스위칭부(40)의 베이스단에 연결되는 npn-타입의 BJT(T2)을 포함하고, BJT(T2)의 콜렉터단 및 스위칭부(40) 사이에 개재되는 저항(R)을 포함한다.
스위칭부(40)는, 배터리(10)의 정상접속 시 배터리(10)의 양극(+)이 접속되는 양극단에 연결되는 에미터단(Emitter) 및 메인회로부(20)에 연결되는 콜렉터단(Collector) 및 상기 npn-타입의 BJT(T2)의 콜렉터단에 연결되는 베이스단(Base)을 갖는 pnp-타입의 BJT(T1)을 포함할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 스위칭부(40)는, 배터리(10)의 양극(+)이 접속되는 양극단(a) 즉 전원 케이블의 양극전원 접속단(a)에 에미터단이 연결되고 메인회로부(20)에 콜렉터단이 연결되고 상태감지부(30)의 npn-타입 BJT(T2)의 콜렉터단에 베이스단이 연결되는 pnp-타입의 BJT(T1)을 포함한다.
이에, 본 발명의 배터리 역접속 방지장치에서는, 배터리(10)의 양극(+)이 전원 케이블의 양극전원 접속단(a)에 배터리(10)의 음극(-)이 전원 케이블의 음극전원 접속단(b)에 정상적으로 접속되면, 배터리(10)의 정상 전원에 의한 전류가 BJT(T2)의 베이스단에 인가되어 BJT(T2)가 온(on)되어 콜렉터단에서 에미터단으로 전류가 흐를 것이다.
이에, BJT(T2)의 콜렉터단에 베이스단이 연결된 BJT(T1)이 온(on)되어 BJT(T1)를 통해 배터리(10)의 전원이 메인회로부(20)로 전달/제공될 것이다.
이때, 배터리(10)의 전원은 BJT(T1)의 collecter-emitter saturation voltage(약 0.3V 이하)의 drop을 갖고 메인회로부(20)로 전달/제공될 것이다.
이는, 기존 다이오드를 이용한 방식에서 발생되는 voltage drop(약 0.5~0.7V)를 collecter-emitter saturation voltage(약 0.3V 이하)의 drop으로 낮춤으로써, voltage drop이 중요한 이슈인 시스템에서 매우 큰 효과를 갖게 될 것이다.
한편, 본 발명의 배터리 역접속 방지장치에서는, 배터리(10)의 역접속 즉 배터리(10)의 양극(+)이 전원 케이블의 음극전원 접속단(b)에 접속되어 반대로 접속되면, BJT(T2)가 오프(off)되어 콜렉터단에서 에미터단으로 전류가 흐르지 않고, 이에 BJT(T1) 역시 오프(off)되어 배터리(10)의 전원이 메인회로부(20)로 전달/제공되지 않을 것이다.
또한, 본 발명의 배터리 역접속 방지장치에서는, output단(c)에 SBC(short circuit battery)가 발생한 상황에서도, BJT(T1)의 구조 특성상 역방향으로 차단되기 때문에, 전원 오프 시 output단(c)의 배터리 전원이 전원 케이블의 양극전원 접속단(a)에 연결되어 회로동작이 계속되는 일이 발생되지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 역접속 방지장치는, 기존의 역접속 방지회로에서 발생되는 voltage drop의 단점 및 불필요한 회로동작 유지의 문제점 등을 해결하여 배터리 역접속에 의한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
기존의 역접속 방지회로에서 발생되는 voltage drop의 단점 및 불필요한 회로동작 유지의 문제점 등을 해결하여 배터리 역접속에 의한 전기 장치의 손상 및 오동작 등을 보다 효율적으로 방지하는 배터리 역접속 방지장치를 적용할 경우, 장치 안정성 및 오동작 방지 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 적용되는 차량의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있다.
10 : 배터리
20 : 메인회로부
30 : 상태감지부
40 : 스위칭부

Claims (2)

  1. 배터리 역접속 방지장치로서,
    배터리의 역접속 여부에 따라 온/오프되는 상태감지부; 및
    상기 상태감지부가 온(On)되는 경우 상기 배터리의 전원을 메인회로부로 전달하며 상기 상태감지부가 오프(Off)되는 경우 상기 배터리 전원의 전달 경로를 차단하는 스위칭부를 포함하고,
    상기 상태감지부는,
    상기 스위칭부의 앞단 및 그라운드 사이에 개재되어 인가되는 전원을 분배하는 복수의 저항(R)을 구비한 저항부와, 상기 배터리의 역접속 여부에 따라 상이한 상기 저항부의 분배 전원에 근거하여 스위칭 기능을 하는 트랜지스터와, 상기 트랜지스터 및 상기 스위칭부 사이에 개재되는 저항(R)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 역접속 방지장치.
  2. 삭제
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