KR101726178B1 - 전자제어장치 모듈 - Google Patents

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KR101726178B1
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문희춘
유동현
이용민
이현수
한승택
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현대오트론 주식회사
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    • H05K9/0067—Devices for protecting against damage from electrostatic discharge

Abstract

전자제어장치 모듈이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 전자제어장치 모듈은, 전자제어장치와 차량 측 커넥터, 그리고 차량 측 커넥터를 덮는 커넥터 덮개로 구성된 전자제어장치 모듈에 있어서, 전자제어요소를 실장한 전자제어장치 측 커넥터에 도전성 방전핀이 형성되고, 차량 측 커넥터에는 방전핀에 대응하여 방전터미널이 형성되며, 커넥터 덮개에서 차량 측 커넥터에 걸쳐 커넥터 덮개 및 방전터미널을 통해 차량 측 커넥터에 유기된 정전기가 외부에 방전될 수 있도록 방전경로를 형성하는 도전성 정전기 유도패턴이 형성된 것을 구성의 요지로 한다.

Description

전자제어장치 모듈{ECU MODULE}
본 발명은 전자제어장치 모듈에 관한 것으로, 특히 전자제어요소를 실장한 전자제어장치(ECU)가 정전기에 의해 오작동되는 것을 방지할 수 있도록 방전 기능을 갖춘 전자제어장치 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 각종 장치를 전자적으로 제어하는 전자제어장치가 탑재된다. 전자제어장치는 차량의 각부에 설치된 센서류 또는 스위치류로부터 정보를 제공받고, 제공받은 정보를 처리하여 차량 성능을 최적화하고 승차감과 안전성 향상을 도모하거나, 운전자 및 탑승자에게 각종 편의를 제공하기 위한 여러 전자제어를 수행한다.
예를 들면, ECU(Electronic Control Unit)와 같이 차량의 엔진이나 자동변속기, ABS 등의 작동을 전자식으로 제어하는 전자제어장치는 차량과 컴퓨터 성능의 발전과 함께 자동변속기 변속 제어를 비롯하여, 구동계통, 제동계통, 조향계통 등 차량의 모든 부분을 전자식으로 제어하는 역할을 하고 있다.
전자제어장치는 고도의 집적 제어회로수단을 갖는 관계로 내적, 외적 요인에 의해 치명적인 오작동을 일으킬 우려가 있다. 치명적인 오작동에 영향을 미치는 요인에는 장치 내부 압력과 신호 처리 과정에서 발생하는 열, 습기 등이 있으며, 정비 과정에서 종종 발생하는 정전기에 의한 영향도 무시할 수 없다.
정전기는 전자제어장치 정비를 위해 전자제어장치 측 커넥터와 차량 측 커넥터를 신호 교환 가능하게 서로 연결하거나, 그 연결을 해제하는 과정에서 주로 발생한다. 이처럼 발생한 정전기는 커넥터 내부의 주요 신호 터미널에 유기되고 전자제어장치의 전자제어요소 측으로 흘러 들어가 비정상적인 신호를 생성시켜 오작동을 유발한다.
이에 따라 유기된 정전기를 방전(放電)시킬 수 있는 접지(ground) 구조가 요구되지만, 최근의 소형화 경량화 추세에서 충분한 접지 구조를 확보하기 어려운 문제가 있으며, 이로 인하여 정전기가 전자제어요소 측으로 흘러 들어가 전자제어요소의 주된 기능이 손상되거나 오동작이 발생하는 문제가 있다.
한국공개특허 제2009-0011867호(공개일 2009. 2. 2)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전자제어요소를 실장한 전자제어장치에 정전기가 흘러가지 않도록 방전구조를 형성한 전자제어장치 모듈을 제공하고자 하는 것이다.
과제의 해결 수단으로서 본 발명의 실시 예에 따르면,
전자제어장치와 차량 측 커넥터, 그리고 차량 측 커넥터를 덮는 커넥터 덮개로 구성된 전자제어장치 모듈에 있어서,
전자제어요소를 실장한 상기 전자제어장치 측 커넥터에 도전성 방전핀이 형성되고, 상기 전자제어장치 측 커넥터에 체결되는 차량 측 커넥터에는 상기 방전핀에 대응하여 도전성 방전터미널이 형성되며, 상기 차량 측 커넥터를 보호하는 커넥터 덮개에서 상기 차량 측 커넥터에 걸쳐 상기 커넥터 덮개 및 상기 방전터미널을 통해 차량 측 커넥터에 유기된 정전기가 외부에 방전될 수 있도록 방전경로를 형성하는 도전성 정전기 유도패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈을 제공한다.
본 발명에서 상기 도전성 정전기 유도패턴 중 차량 측 커넥터에 형성된 정전기 유도패턴이 상기 차량 측 커넥터 내부 또는 외부에서 상기 방전터미널과 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 상기 차량 측 커넥터에 형성된 도전성 정전기 유도패턴의 출력단을 도전성 와이어를 통해 차량 섀시(chassis)의 임의의 지점에 접지시킴으로써, 상기 차량 측 커넥터에 유기된 정전기가 차량을 통해 대지 측으로 방전되도록 구성할 수 있다.
또한 상기 도전성 정전기 유도패턴은, 상기 커넥터 덮개에 형성된 제1 유도패턴과, 상기 차량 측 커넥터에 형성된 제2 유도패턴과, 상기 제1 유도패턴과 제2 유도패턴이 접속되는 접속패턴으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 제1 유도패턴은 커넥터 덮개 내부에 매립(insert)되도록 구성하거나, 커넥터 덮개 내측 면을 따라 형성되도록 할 수 있다.
또한, 제1 유도패턴은 커넥터 덮개의 일측 가장자리를 감싸면서 적어도 일부가 외부에 노출되도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 접속패턴은 차량 측 커넥터와 커넥터 덮개를 연결하는 연결부에 형성될 수 있다.
이때, 상기 연결부는 차량 측 커넥터 연결부와 커넥터 덮개 연결부로 분리될 수 있으며, 연결부 분리와 함께 상기 접속패턴도 전기적인 도통 상태가 해제되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 커넥터 덮개와 차량 측 커넥터에 걸쳐 형성되는 정전기 유도패턴와 정전기 유도패턴과 차량 섀시 사이의 접지구조에 의해 커넥터 분리 또는 체결과정에서 유기된 정전기가 전자제어장치 내부로 흘러 들어 가지 않는다. 따라서 정전기에 의한 회로기판의 손상 또는 전자제어요소의 치명적인 오작동이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자제어장치 모듈의 분리 사시도.
도 2는 도 1의 전자제어장치 모듈을 정면에서 바라본 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자제어장치 모듈의 결합 사시도.
도 4는 도 3의 전자제어장치 모듈을 정면에서 바라본 도면.
도 5는 도 3의 A-A선 개략 단면도.
도 6은 도 5의 차량 측 커넥터와 커넥터 덮개 사이 연결부의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하 본 발명을 설명함에 있어 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자제어장치 모듈의 분리 사시도이며, 도 2는 도 1의 전자제어장치 모듈을 정면에서 바라본 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전자제어장치 모듈의 결합 사시도이며, 도 4는 도 3의 전자제어장치 모듈을 정면에서 바라본 도면이고, 도 5는 도 3의 A-A선 개략 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 전자제어장치 모듈(1)은 크게, 자동차의 각 부분을 전기적으로 제어하는 전자제어요소를 실장한 전자제어장치(10)와, 전자제어장치(10) 일측의 커넥터(12)와 맞물림 구조의 견고한 전기적인 연결을 이루도록 체결되는 차량 측 커넥터(16, 하네스 측 커넥터)로 구성된다.
전자제어장치(10)는 상기 전자제어요소와 이를 수용하는 케이스(11)를 포함한다. 전자제어요소(도시 생략)는 자동차 각 부분을 전기적으로 제어하는 집적 제어회로수단 등을 탑재한 PCB일 수 있으며, 케이스(11)는 상기 전자제어요소(이하, 'PCB'라 함)를 실장할 수 있도록 내부 실장공간을 갖춘 박스형 구조체일 수 있다.
케이스(11)는 커버(110)와 베이스(112)로 2분할된 구조일 수 있다. 즉 PCB를 사이에 두고 커버(110)와 베이스(112)가 상부와 하부에서 각각 결합되어 PCB를 수납하는 하나의 구조체를 이루는 구성일 수 있다. 그러나 PCB 수납공간을 내부에 형성한 단면이 각형인 단일의 직육면체 구조를 포함하여 PCB를 수납할 수 있는 모든 박스형 구조체를 포함할 수 있다.
케이스(11)의 일측 개구단에는 상기 차량 측 커넥터(16)와 전기적인 연결을 이루도록 체결되는 커넥터(12, 이하, '전자제어장치 측 커넥터'라 함)가 구비된다. 전자제어장치 측 커넥터(12)는 케이스(11) 내부에 실장된 PCB 측과 전기적인 접속을 이루는 다수의 이너 핀(미도시)과 차량 측 커넥터(16) 측과 전기적으로 접속되는 다수의 아우터 핀(124)을 구비한다.
아우터 핀(124)은 외부로 노출되며, 아우터 핀(124) 보다 높게 아우터 핀(124) 주위를 접속구(120)가 둘러싼다. 이때 전자제어장치(10)를 이루는 각 구성요소 간 결합부, 예컨대 커버(110)와 베이스(112) 간 결합부와 커넥터(12)가 커버(110) 및 베이스(112)와 연접되는 부분 등은 이물질 또는 수분 등이 유입되지 않도록 긴밀한 구조로 실링될 수 있다.
다수의 아우터 핀(124) 중 적어도 하나는 도전성 방전핀(30)이다. 도전성 방전핀(30)은 특정되지 않는 다양한 경로를 통해 전자제어장치(10) 측에 유입된 정전기를 전자제어장치 밖으로 방전시키기 위해 기능하며, 이러한 방전핀(30)에 대응하여 상기 차량 측 커넥터(16)에는 적어도 하나 이상의 도전성 방전터미널(32)이 형성된다.
차량 측 커넥터(16)에는 전자제어장치 측 커넥터(12)의 접속구(120)에 맞물리게 결합되는 체결구(160)가 구비되며, 체결구(160)의 외면부를 둘러싸는 절연 커버(162)를 포함한다. 체결구(160)에는 상기 아우터 핀(124)에 대응하여 다수의 터미널(미도시)이 형성되어 있으며, 터미널의 각부에 차량 측 각 부분과 정보를 주고받을 수 있도록 차량 측에서 연장된 케이블(C)이 연결된다.
도 5의 개략도에 도시된 바와 같이, 다수의 터미널 중 상기 방전핀(30)에 대응되는 터미널이 정전기 방전을 위한 상기 도전성 방전터미널(32)이 되며, 도전성 방전터미널(32)은 후술하는 커넥터 덮개(18)에서 차량 측 커넥터(16)에 걸쳐 형성되고 전기 전도체, 바람직하게는 도전성 와이어(38)를 통해 차체 측과 접지되는 후술하게 될 정전기 유도패턴(34)에 전기적으로 연결된다.
이에 따라 차량 측 커넥터(16)를 전자제어장치(10)에 연결 또는 분리하는 과정에서 정전기가 발생하면, 그 정전기는 상기 정전기 유도패턴(34)과 도전성 와이어(38)를 통해 차량 측으로 순간적으로 방전되며, 일부 전자제어장치(10) 쪽으로 유입된 정전기는 상기 방전핀(30)과 방전터미널(32), 그리고 정전기 유도패턴(34)과 도전성 와이어(38)를 순서대로 경유하여 차량 측으로 방전된다.
차량 측 커넥터(16) 상부에는 커넥터 덮개(18)가 결합된다. 커넥터 덮개(18)는 차량 측 각 부분과 정보를 주고받을 수 있도록 차량 측에서 연장된 상기 케이블(C)이 각각에 대응되는 터미널과의 연결을 위해 인입되는 상기 차량 측 커넥터(16)의 인입부(부호 생략)를 덮어 수분이나 이물 침투로 인한 쇼트나 감전을 방지한다.
커넥터 덮개(18)는 상기 차량 측 커넥터(16)에 탈착 가능한 구조로 구비될 수 있으며 그 형상이나 구조에 특별한 한정은 없다. 커넥터 덮개(18)와 차량 측 커넥터(16)에 걸쳐 전술한 방전경로를 형성하는 도전성 정전기 유도패턴(34)이 형성되며, 이에 따라 커넥터 덮개(18)와 차량 측 커넥터(16)에 유기된 정전기가 상기 정전기 유도패턴(34)을 통해 차량 측으로 방전될 수 있다.
정전기 유도패턴(34)은 식각이나 인서트 등 공지된 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다. 즉 차량 측 커넥터(16)와 커넥터 덮개(18)의 일면을 원하는 패턴으로 식각(etching)하고 식각된 부분에 도전체를 이식하는 방식 또는 얇은 판상의 도체를 커넥터(16) 또는 커넥터 덮개(18) 성형 시 인서트 성형하여 일체형으로 구비되도록 하는 등 방법이 고려될 수 있다.
도전성 정전기 유도패턴(34) 중 차량 측 커넥터(16)에 형성된 정전기 유도패턴(34)에 상기 차량 측 커넥터(16) 내부(인서트 성형 시) 또는 외부(식각 또는 판상의 도체를 단순 부착)에서 상기 방전터미널(32)이 전기적으로 접속될 수 있으며, 차량 측 커넥터(16)에 형성되는 정전기 유도패턴(34)의 출력단(340)은 도전성 와이어(38)를 통해 차량 섀시(chassis)의 임의 지점에 접지된다.
정전기 유도패턴(34)은 구체적으로, 커넥터 덮개(18)와 차량 측 커넥터(16)에 각각 형성된 제1 유도패턴(35)과 제2 유도패턴(36), 그리고 제1 유도패턴(35)과 제2 유도패턴(36)의 접속을 위한 접속패턴(37)으로 구분될 수 있다.
제1 유도패턴(35)은 커넥터 덮개(18) 내부에 매립(insert)되거나 커넥터 덮개(18) 내측 면을 따라 형성될 수 있으며, 제2 패턴에 방전터미널(32)이 접속되고 도전성 와이어(38)가 연결된다.
제1 유도패턴(35)의 폭과 길이, 그리고 형성 경로 등은 커넥터 덮개(18)의 크기나 형상, 구조에 따라 달라질 수 있기 때문에 특정 폭과 길이, 패턴으로 국한되는 것은 아니며, 제2 유도패턴(36) 역시 차량 측 커넥터(16)의 형상 및 구조, 핀의 배열 및 개수에 따라 달라질 수 있으므로 패턴 설정에 있어 특별한 제한이 있는 것은 아니다.
정전기 현상은 주로 전자제어장치 정비를 위해 전자제어장치 측 커넥터(12)와 차량 측 커넥터(16)를 신호 교환 가능하게 서로 연결하거나, 그 연결을 해제하는 과정에서 발생한다. 즉 차량 측 커넥터(16)(또는 커넥터 덮개)나 전자제어장치에 신체 일부가 접촉했을 때 작업자 몸에 쌓여 있던 전자가 순간적으로 이동함으로써 발생된다.
신체 접촉으로 상기 차량 측 커넥터(16)와 전자제어장치(10)에 유기된 정전기는 각각 상기 정전기 유도패턴(34)과 방전핀(30)과 방전터미널(32)을 거쳐 차량 측으로 신속히 방전되며, 신속한 방전을 위한 유전체로서 기능을 위해 상기 제1 유도패턴(35)은 작업자 손이 주로 닿는 위치의 상기 커넥터 덮개(18)의 외면부에 그 일부가 노출되도록 형성될 수 있다.
제1 유도패턴(35)은 바람직하게, 커넥터 덮개(18)의 일측 가장자리를 감싸면서 적어도 일부가 외부에 노출되도록 형성될 수 있다. 그리고 제1 유도패턴(35)과 제2 유도패턴(36)의 전기적 접속을 위한 스위치 역할을 하는 상기 접속패턴(37)은 차량 측 커넥터(16)와 상기 커넥터 덮개(18)가 탈착 가능하게 연결되도록 구비되는 연결부(40)에 형성될 수 있다.
도 6은 차량 측 커넥터와 커넥터 덮개 사이의 연결부의 바람직한 실시 예를 나타내고 있다.
도 6의 예시와 같이, 연결부(40)는 구체적으로, 차량 측 커넥터 연결부와 커넥터 덮개 연결부로 구성되어 상호 분리/결합될 수 있으며, 상기 접속패턴(37) 역시 연결부에 의해 차량 측 커넥터(16)에 커넥터 덮개(18)가 결합되거나 차량 측 커넥터(16)로부터 커넥터 덮개(18)가 분리될 때 전기적으로 도통되거나 그 전기적인 도통 상태가 해제되는 구조일 수 있다.
바람직하게는, 도면의 예시와 같이 연결부(40)는 내측에 소정의 결합부(420)를 형성한 제1 연결부(42)와 상기 결합부(420)에 끼워지는 제2 연결부(44)로 구성될 수 있으며, 이 경우 상기 접속패턴(37)은 제1 연결부(42)의 내면부와 제2 연결부(44) 외면부 일부를 둘러싸는 제1 접속패턴(370)과 제2 접속패턴(372)으로 구성되어 두 연결부(42, 44)가 결합된 때 서로 접촉되어 전기적으로 도통되는 구조일 수 있다.
물론, 도 5와 같은 결합구조 외에도 도시하진 않았으나 일반적인 경첩구조와 같이, 교대로 배치되도록 형성되는 중공의 연결부에 연결핀을 끼워 두 결합대상 물체를 연결하는 방식의 결합구조도 적용 가능하며, 이때에는 교대로 배치되는 두 연결부가 맞닿는 부분 중 적어도 일부에 도전체로 접속패턴(37)을 각각 형성하거나 상기 연결핀을 도전체로 활용하는 방안이 고려될 수 있다.
이상의 본 발명의 실시 예에 따르면, 커넥터 덮개와 차량 측 커넥터에 걸쳐 형성되는 정전기 유도패턴와 정전기 유도패턴과 차량 섀시 사이의 접지구조에 의해 커넥터 분리 또는 체결과정에서 유기된 정전기가 전자제어장치 내부로 흘러 들어 가지 않게 되고, 따라서 정전기에 의한 회로기판의 손상 또는 전자제어요소의 치명적인 오작동이 방지될 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 전자제어장치 모듈 10 : 전자제어장치
11 : 케이스 12 : 전자제어장치 측 커넥터
16 : 차량 측 커넥터 18 : 커넥터 덮개
30 : 방전핀 32 : 방전터미널
34 : 정전기 유도패턴 35 : 제1 유도패턴
36 : 제2 유도패턴 37 : 접속패턴
38 : 도전성 와이어 40 : 연결부

Claims (9)

  1. 전자제어장치와 전자제어장치에 체결되는 차량 측 커넥터, 그리고 차량 측 커넥터를 덮는 커넥터 덮개로 구성된 전자제어장치 모듈에 있어서,
    전자제어요소를 실장한 상기 전자제어장치 측 커넥터에 도전성 방전핀이 형성되고, 상기 차량 측 커넥터에는 상기 방전핀에 대응하여 도전성 방전터미널이 형성되며,
    상기 차량 측 커넥터를 덮는 커넥터 덮개에서 상기 차량 측 커넥터에 걸쳐 상기 커넥터 덮개 및 상기 방전터미널을 통해 차량 측 커넥터에 유기된 정전기가 외부에 방전될 수 있도록 방전경로를 형성하는 도전성 정전기 유도패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 정전기 유도패턴 중 차량 측 커넥터에 형성된 정전기 유도패턴이 상기 차량 측 커넥터 내부 또는 외부에서 상기 방전터미널과 전기적으로 접속됨을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 측 커넥터에 형성된 도전성 정전기 유도패턴의 출력단을 도전성 와이어를 통해 차량 섀시(chassis)의 임의의 지점에 접지시킨 것을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 정전기 유도패턴은,
    상기 커넥터 덮개에 형성된 제1 유도패턴과;
    상기 차량 측 커넥터에 형성된 제2 유도패턴과;
    상기 제1 유도패턴과 제2 유도패턴이 접속되는 접속패턴;으로 구성됨을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 유도패턴이 커넥터 덮개에 매립된 것을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 유도패턴이 커넥터 덮개 내측 면을 따라 형성된 것을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 유도패턴은 상기 커넥터 덮개의 일측 가장자리를 감싸면서 적어도 일부가 외부에 노출되도록 형성됨을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 접속패턴은 차량 측 커넥터와 커넥터 덮개를 연결하는 연결부에 형성된 것을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연결부는 차량 측 커넥터 연결부와 커넥터 덮개 연결부로 분리될 수 있으며, 연결부 분리와 함께 상기 접속패턴도 전기적인 도통 상태가 해제됨을 특징으로 하는 전자제어장치 모듈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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