KR20060061813A - 자동차용 주파수 변환기 - Google Patents

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폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 부하 소켓(2)을 포함하는 자동차용 주파수 변환기(1)에 관한 것이다. 본 발명은 전기 부하 플러그(20)를 상기 부하 소켓(2) 내에 삽입함으로써, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)가 작동 준비 상태로 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 한다.
주파수 변환기, 부하 소켓, 전기 부하 플러그

Description

자동차용 주파수 변환기{FREQUENCY CONVERTER FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 하나의 이상의 부하 소켓을 포함하는 자동차용 주파수 변환기에 관한 것이다. 최신 자동차들은 운전자 및 다른 승객에게 다양한 편리함과 안전 기능을 제공하는 다수의 전기 부품을 갖는다. 자동차 승객이 추가의 전기 장치를 자동차 전기 시스템에 접속하려고 하면, 그들은 보통 거기에 있는 동작 전압에 할당되어야 한다. 예컨대, 담배 라이터에 삽입되어 추가 장치에 전기 에너지를 공급하는 접속 플러그를 가진 전기 장치는 공지되어 있다.
비교적 낮은 전압 레벨로 인해, 전압이 인가되는 부품과 자동차 승객의 접촉은 중대하지 않다. 그러나, 장치가 자동차 내에서 높은 전압(직류 전압 및 교류 전압)으로 작동되면, 전압이 인가되는 부품들의 의도치 않은 접촉을 방지하기 위해 보호 조치가 취해져야 한다. 이 경우, 어린이 보호가 중요하다.
독일 실용 신안 제 DE 91 11 135 U1은 보호 콘택 소켓에서 어린이 보호를 개시한다. 이 경우, 접촉 핀에 의해 스위칭 소자가 트리거되는데, 상기 스위칭 소자는 플러그의 삽입에 의해 콘택에 대한 전기 에너지 공급을 접속시킨다.
독일 특허 공개 제 DE 33 43 270 A1호에는 소켓 베이스 내에 배치된 도체 및 중성 도체 커넥터를 가진 스위칭 가능한 단상 교류 전압 소켓이 공지되어 있다. 여기서는 폐쇄 가능한 스위칭 콘택을 통해 상기 커넥터에 메인 전압이 인가될 수 있다. 여기서, 메인 전압은 저항 한계치의 미달에 따라 접속되는 반면, 상기 한계치의 초과 시에는 접속되지 않는다.
본 발명의 목적은 부하 플러그가 부하 소켓 내로 삽입된 후에야 작동 준비 상태로 스위칭되는 자동차용 주파수 변환기를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
자동차용 주파수 변환기는 부하 소켓 내로 전기 부하 플러그의 삽입에 의해 작동 준비 상태로 스위칭될 수 있기 때문에, 일련의 장점이 주어진다. 이하에서, 자동차용 주파수 변환기는 예컨대 하나 이상의 상이한 전압을 상이한 주파수 크기 및/또는 전압 크기 및/또는 전압 형태를 가질 수 있는 하나 이상의 다른 전압으로 변환할 수 있는 인버터 및/또는 정류기 및/또는 부스트 컨버터 및/또는 강압 컨버터(buck converter)를 의미한다.
자동차용 주파수 컨버터가 부하 플러그가 삽입될 때만 작동 준비 상태로 스위칭되기 때문에, 주파수 변환기에서 낮은 전력 손실이 발생한다. 따라서, 아이들링 손실이 최소화됨으로써, 필요한 냉각 조치가 감소될 수 있다. 자동차 내에서 주파수 변환기의 이용 가능성이 연장되는데, 그 이유는 수명이 특히 작동 준비 상태로 계산되기 때문이다.
자동차용 주파수 변환기 또는 부하 소켓이 전기 부하 감지 수단을 갖는 것이 바람직하다. 상기 주파수 변환기에 접속된 상기 전기 부하 감지 수단이 전기부하를 감지하면, 주파수 변환기는 작동 준비 상태로 스위칭 될 수 있다. 따라서, 예컨대 유도성, 용량성 또는 저항성 감지에 의해 전기 부하가 검출될 수 있다. 예컨대 특정 용량성, 유도성 또는 저항성 부하 한계치가 주어질 때 상기 주파수 변환기가 작동 준비 상태로 스위칭되면, 어린이 보호가 이루어질 수 있다.
또한, 작동 준비 상태 스위칭이 플러그의 삽입에 의해 트리거되는, 부하 소켓 내의 작동 메커니즘에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 그로 인해, 기계적 작동에 의해 자동차용 주파수 변환기가 간단히 접속될 수 있다.
부하 소켓의 전기 콘택이 작동 메커니즘에 의해 커버될 수 있거나 및/또는 해제될 수 있기 때문에, 추가로 전기 콘택들의 접촉에 대한 기계적으로 작동 가능한 보호가 보장된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에서는 작동 메커니즘 및/또는 전기 부하 감지 수단에 의해 자동차용 주파수 변환기의 전기 제어 회로가 활성화될 수 있다. 따라서, 부하 전류가 부하 플러그에 의해 직접 중단되는 것이 아니라, 간접적으로 그리고 예컨대 릴레이 또는 반도체 스위칭 소자에 의해 중단된다. 상기 제어 회로는 주파수 변환기 자체 내에 또는 이것 외부에 배치될 수 있다.
자동차용 주파수 변환기에 의해 하나 이상의 직류 전압이 하나 이상의 교류 전압으로 변환될 수 있기 때문에, 자동차용 주파수 변환기를 상이한 입력 및 출력 전압에 따라 조정하는 것이 가능하다.
또한, 출력 교류 전압을 국제적으로 허용되는 정격 교류 전압, 특히 230 V, 115 V 및 100 V로 세팅할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 주파수 변환기를 구비한 자동차가 상이한 전류 공급 정격 전압을 가진 나라들에 판매될 수 있다. 상기 자동차용 주파수 변환기에서는 다른 출력 정격 전압이 필요한 경우에 정격 전압을 세팅하기만 하면 된다. 부하 소켓이 보편적으로 형성되어 여러 형태의 플러그를 수용할 수 있거나 또는 부하 소켓이 교체 가능하게 구현되는 것이 바람직할 수 있다.
교류 전압의 정격 주파수가 50 Hz 또는 60 Hz로 세팅될 수 있기 때문에, 전류 공급 네트워크의 다른 국내적 조건, 특히 정격 주파수가 세팅될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 공급 네트워크 상태 검출 장치에 의해 자동차용 주파수 변환기가 접속 및/또는 차단될 수 있다. 자동차의 배터리 전압(입력 전압)이 더 적은 출력을 제공하면, 상기 공급 네트워크 상태 검출 장치가 예컨대 공급 전압의 감소에 의해, 에너지 공급이 더 이상 보장되지 않아서 주파수 변환기를 차단하는 것을 검출한다. 배터리 전압이 다시 규정된 값에 도달하면, 공급 네트워크 상태 검출 장치는 자동차용 주파수 변환기를 다시 접속시킬 수 있다. 또한, 공급 네트워크 상태 검출 장치는 자동차용 주파수 변환기를 엔진의 정지 후에 및/또는 규정된 시간 후에 차단시킬 수 있다.
자동차용 주파수 변환기의 다른 보호 조치는 공급 네트워크의 과전압 또는 부족 전압의 존재 시에 자동차용 주파수 변환기를 차단할 수 있는 것이다. 따라서, 접속된 전기 부하 또는 자동차용 주파수 변환기 또는 공급 네트워크의 손상이 피해질 수 있다.
신호화를 위해, 자동차용 주파수 변환기 및/또는 공급 네트워크 상태 검출 장치가 광학적 또는 음향적 신호화부를 갖는 것이 바람직하다. 이로 인해, 사용자는 자동차용 주파수 변환기가 차단되었는지의 여부를 즉각 확인할 수 있다. 또한, 신호화가 경우에 따라 가변 세기로 차단 전 규정된 시간 내에 이루어짐으로써, 사용자가 전기 부하를 확실하게 차단할 시간이 충분히 주어질 수 있다.
또한, 신호화에 의해 자동차용 주파수 변환기의 작동 준비 상태 또는 공급 네트워크 상태를 디스플레이할 수 있는 것이 바람직하다. 이로 인해, 사용자는 전기 부하를 자동차용 주파수 변환기에 양호하게 접속할 수 있는지의 여부를 즉각 알 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서는 공급 네트워크 상태 검출 장치 또는 자동차용 주파수 변환기에 의해, 자동차용 주파수 변환기의 차단을 수행할 것을 신호화하는 특성 신호가 발생될 수 있다. 상기 특성 신호는 예컨대 데이터 버스에 의해 다른 장치로 전송될 수 있고 자동차의 에너지 분배를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 자동차용 주파수 변환기의 실제 접속 시간을 연장하기 위해, 우선 순위에 따라 자동차의 전기 부하를 차단하는 것이 가능하다(예컨대 팬, 시트 히터 등). 또한, 차단을 수행할 것을 계기판의 콤비 계기 상에 디스플레이할 수 있다.
자동차용 주파수 변환기가 적어도 과부하가 주어지는 시간 동안 상기 주파수 변환기를 차단할 수 있는 과부하 검출 수단을 구비함으로써, 자동차용 주파수 변환기는 상기 상태 동안 바람직하게 차단될 수 있다. 자동차용 주파수 변환기에 의해 정격 부하로의 제한도 가능하다. 따라서, 시스템의 손상이 저지 또는 방지된다.
과열 검출 수단에 의해, 자동차용 주파수 변환기가 바람직하게는 과열로부터 그리고 그에 따라 장치의 오작동 및/또는 조기 고장으로부터 보호될 수 있다. 과열은 외부 영향에 의해 촉진될 수도 있다. 예컨대, 높은 일사량에 의해 자동차용 주파수 변환기의 온도가 이미 높아진 경우이다. 따라서, 정격 부하보다 낮은 부하의 접속 시에도 주파수 변환기의 작동이 에러 없이 이루어지는 것이 더 이상 보장될 수 없다. 과부하 검출 수단이 바람직하게 과열 검출 수단과 조합될 수 있다.
자동차용 주파수 변환기가 자동차 제어 장치 또는 자동차 컴퓨터 또는 자동차 디스플레이에 대한 하나 이상의 신호 라인을 가짐으로써, 자동차용 주파수 변환기의 상태가 자동차 내의 다른 장치에 알려질 수 있고, 경우에 따라 보호 및/또는 경고 조치(컨슈머의 차단, 자동차용 주파수 변환기의 상태 데이터의 디스플레이)가 취해진다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 1은 에너지 공급부, 부하 소켓, 신호화부 및 신호 라인을 가진 자동차용 주파수 변환기의 원리도.
도 2는 자동차용 주파수 변환기의 활성화 메커니즘의 원리도.
도 3은 자동차 주파수 변환기의 활성화 메커니즘의 단면도.
도 1은 에너지 공급부, 부하 소켓, 신호화부 및 신호 라인을 구비한 자동차 용 주파수 변환기(1)의 원리도를 도시한다. 자동차용 주파수 변환기(1)는 상세히도시하지 않은 에너지 공급 라인(1)을 통해 공급 네트워크 상태 검출 장치(14)와 접속된다. 상기 공급 네트워크 상태 검출 장치(14)는 예컨대 배터리 또는 공급 네트워크의 부족 전압 및 과전압을 검출한다. 배터리(15)는 통상적으로 자동차의 도시하지 않은 제너레이터에 의해 전류를 공급받는다. 공급 네트워크 상태 검출 장치(14)가 임계 상태를 검출하면, 이를 신호 라인(10)을 통해 자동차 주파수 변환기(1)에 알린다. 신호화부(16)도 신호 라인(11)을 통해 공급 네트워크 상태 검출 장치(14)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 자동차 운전자 또는 자동차 제어 장치(22)는 공급 네트워크 또는 배터리(15)가 완벽한 상태인지의 여부에 대한 정보를 계속 받는다. 자동차용 주파수 변환기(1)는 고유의 신호화부(16)를 가지며, 상기 신호화부(16)는 신호 라인(11, 12)을 통해 제어될 수 있다. 완벽한 작동 상태일 때, 자동차용 주파수 변환기(1)는 출력 전압을 부하 소켓(2)에 전송하고, 상기 출력 전압은 직류 전압 또는 교류 전압 또는 중첩된 직류 전압일 수 있다. 물론, 상이한 출력 주파수 및 출력 전압이 직접 자동차용 주파수 변환기(1)에 또는 자동차 제어 장치(22)를 통해 세팅될 수도 있다.
전기 부하 감지 메커니즘 또는 수단(25)이 전기 부하 플러그(20)가 삽입되었다는 것을 확인하면, 자동차용 주파수 변환기(1)는 신호 라인(9)을 통해 작동 준비 상태로 스위칭된다. 따라서, 전기 부하(21)에 에너지가 공급될 때야 비로소 자동차용 주파수 변환기(1)에 의해 출력 손실이 발생한다. 본 발명에 의해, 자동차용 주파수 변환기(1)가 아이들링 중에도 불필요하게 출력 손실을 발생시켜, 에너지 공 급 회로에 불필요하게 부하를 주는(배터리가 방전됨) 것이 방지된다. 전기 부하 감지 수단(25)에 의해 또는 부하 플러그(20)의 삽입에 의해, 전기 콘택(24)이 작동 요구 시에야[부하 플러그(20)의 삽입] 전압을 흘리는 것이 보장된다. 따라서, 바람직하게는 전압이 인가된 부품들의 의도치 않은 접촉에 대한 보호가 이루어진다. 부하 소켓(2)이 자동차의 후방 부분에 위치하면, 어린이도 대상물을 부하 소켓(2) 내로 쉽게 삽입할 수 있다. 자동차용 주파수 변환기(1)가 작동 준비 상태로 스위칭되어 있지 않기 때문에, 감전 위험이 방지될 수 있다. 부하 소켓(2)은 동작 전압[자동차 주파수 변환기(1)의 출력 전압]으로부터 확실하게 분리된다.
도 2는 자동차용 주파수 변환기(1)의 활성화 메커니즘의 원리도를 도시한다. 전기 부하 플러그(20)가 부하 소켓(2) 내로 삽입되면, 보호 커버(3)는 작동 메커니즘(4)이 스위치(6)를 폐쇄하도록 기계적으로 밀려진다. 따라서, 작동 준비 상태 스위칭을 위한 지시가 전기 신호를 통해 자동차 주파수 변환기(1)에 주어진다. 전기 부하 플러그(20)가 다시 부하 소켓(2)으로부터 빼내지면, 스프링(5)은 작동 메커니즘(4)을 복귀시킨다. 보호 커버(3)는 전압이 인가된 부품이 더 이상 외부와 접촉하지 않도록 부하 소켓(3)을 폐쇄한다. 스위치(6)가 개방되어, 자동차용 주파수 변환기(1)가 차단되게 한다.
도 3에는 자동차용 주파수 변환기(1)의 활성화 메커니즘의 단면도가 도시되어 있다. 전기 부하 플러그(20)는, 록킹 메커니즘이 슬라이드 핀(7) 내로 압입됨으로써, 슬라이드 핀(7)이 부하 소켓(2) 내에서 화살표 방향으로 밀려질 수 있도록, 보호 커버(3)를 작동시킨다. 이로 인해, 스프링(5)이 인장되고 스위치(6)는 작동 메커니즘(4)에 의해 폐쇄된다. 전기 부하 플러그(20)의 콘택(24)은 부하 소켓(2)의 개방에 의해 슬라이드 핀(7)의 이동 후에 밀려질 수 있다. 더욱 삽입되면, 통상의 소켓에서 공지된 바와 같이, 그것은 전기 콘택을 형성하고 거기에 기계적으로 고정된다. 부하 플러그(20)가 부하 소켓(2)으로부터 빼내지면, 전기 콘택은 분리되고 슬라이드 핀(7)은 다시 화살표 방향과 반대로 스프링(5)의 복원력에 의해 그 출발 위치로 되돌아 간다. 보호 커버(3) 내의 록킹 메커니즘이 부하 소켓(2)의 개구에 이르면, 그것은 거기에 록킹되어, 슬라이드 핀(7)을 고정시킨다. 동시에, 스위치(6)에 의해 전기 접속이 분리되고 도시되지 않은 신호 라인을 통해 자동차용 주파수 변환기(1)를 제어 회로(28)를 통해 차단시킨다. 따라서, 배터리 전압이 더 이상 변환되지 않음으로써, 자동차용 주파수 변환기(1) 내에서 전기 손실을 야기시키지 않는다.
자동차용 주파수 변환기(1)는 2개 이상의 부하 소켓(2)을 가질 수 있다. 상기 주파수 변환기는 제 1 부하 플러그(20)의 삽입에 의해 작동 준비 상태로 스위칭 될 수 있다. 이것과 관련해서, 작동 준비 상태는 자동차용 주파수 변환기(1)가 출력 전압을 발생시키거나 또는 출력 전압을 전기 콘택(24)에 인가하거나 또는 출력 전압의 발생을 위해 자동차용 주파수 변환기(1)에 전기 에너지가 공급되는 것을 의미한다.
부하 소켓(2)은 자동차용 주파수 변환기(1)의 구성 소자일 수 있으나, 접속 클램프, 접속 플러그 등을 통해 상기 주파수 변환기(1)에 접속될 수 있다. 후자의 경우는 특히 자동차용 주파수 변환기(1)가 장소 필요로 인해 부하 소켓(2)으로부터 분리되어야 할 때 바람직할 수 있다.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 부하 소켓(2)을 포함하는 자동차용 주파수 변환기(1)에 있어서, 상기 부하 소켓(2) 내로 전기 부하 플러그(20)의 삽입에 의해 상기 자동차용 주파수 변환기(1)가 작동 준비 상태로 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자동차용 주파수 변환기(1) 또는 상기 부하 소켓(2)이 전기 부하 감지 수단(25)을 구비하며, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)에 접속된 상기 전기 부하 감지 수단이 전기 부하(21)를 감지하면, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)가 작동 준비 상태로 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부하 플러그(20)의 삽입에 의해 트리거 가능한, 상기 부하 소켓(2) 내의 작동 메커니즘(4)에 의해 작동 준비 상태가 스위칭될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부하 소켓(2)의 전기 콘택(24)이 상기 작동 메커니즘(4)에 의해 커버될 수 있거나 및/또는 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 작동 메커니즘(4)에 의해 및/또는 상기 전기 부하 감지 수단(25)에 의해 상기 자동차용 주파수 변환기(1)의 전기 제어 회로(28)가 활성화될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)에 의해 하나 이상의 직류 전압이 하나 이상의 교류 전압으로 변환될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 교류 전압이 230 V 이하의, 바람직하게 115 V 이하의, 특히 100 V 이하의 정격 전압으로 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 교류 전압의 정격 주파수가 50 Hz 또는 60 Hz로 세팅될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 네트워크 상태 검출 장치(14)에 의해 상기 자동차용 주파수 변환기(1)가 접속 및/또는 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)는 공급 네트워트의 과전압 또는 부족 전압이 주어질 때 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차용 주파수 변환기(1) 및/또는 상기 공급 네트워크 상태 검출 장치(14)가 광학 또는 음향 신호화부(16)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  12. 제7항에 있어서, 상기 신호화부(16)에 의해 상기 자동차용 주파수 변환기(1)의 작동 준비 상태 또는 공급 네트워크 상태가 디스플레이될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 네트워크 상태 검출 장치(14)에 의해 또는 상기 자동차용 주파수 변환기(1)에 의해, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)의 차단을 수행할 것을 신호화하는 특성 신호가 발생될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)는 적어도 과부하가 주어지는 시간 동안 상기 자동차용 주파수 변환기(1)를 차단할 수 있는 과부하 검출 수단(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파 수 변환기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)는 적어도 과열이 주어지는 시간 동안 상기 자동차용 주파수 변환기(1)를 차단할 수 있는 과열 검출 수단(27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자동차용 주파수 변환기(1)는 자동차 제어 장치(22) 또는 자동차 컴퓨터 또는 자동차 디스플레이(23)에 대한 하나 이상의 신호 라인(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 주파수 변환기.
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