KR20130029299A - 자동차용 배터리 전원 분배 장치 - Google Patents

자동차용 배터리 전원 분배 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 배터리 전원 분배 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진룸 전자박스로 입력되는 배터리의 대전류 전원을 접속하기 위한 커넥팅 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 다수의 능동소자가 솔더링된 메탈코어 PCB를 포함하고, 상기 메탈코어 PCB의 코어층에 배터리 전원의 입력 및 접속을 위한 커넥터 구조의 단자 조립체가 직결되어 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치를 제공한다.

Description

자동차용 배터리 전원 분배 장치 {Battery Power distribution device for automobile}
본 발명은 자동차용 배터리 전원 분배 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진룸 전원분배박스로 입력되는 배터리의 대전류 전원을 접속하기 위한 커넥팅 장치에 관한 것이다.
최근 차량 내 각종 기계장치 및 전자장치들의 탑재가 증가함에 따라 각 부품의 다운사이징이 요구되고 있으며, 이와 같은 경향은 엔진룸에도 마찬가지로 적용되고 있다.
보통 자동차의 엔진룸에는 엔진을 비롯하여 이와 연결된 각종 장치 및 부품들이 설치되고, 전자제어를 위한 각종 전자 장치 및 부품들 그리고 그 외 기타 부품 등이 내설되어 있다.
이러한 엔진룸에는 통상 전원회로 구성을 위해 배터리와 이 배터리의 전원을 공급받아 분산 출력하기 위한 전원분배박스가 설치되어 있다.
상기 전원분배박스는 케이스 내부에 다수의 능동소자가 솔더링(soldering)된 PCB(인쇄회로기판)가 구성되어 있으며, 이러한 전원분배박스에 유입되는 주전류는 대전류로서 보통 100A 이상이 된다.
그러나, 종래 엔진룸 전원분배박스는 배터리 전원의 접속을 위해 대전류를 허용함에 있어, 자동차 조립라인에서 토크값 등 품질관리를 위해, 대전류의 통전이 가능한 링 터미널 및 이 링 터미널의 볼팅을 위한 볼트와 너트 등의 체결 부품을 이용하여 와이어 하네스에 연결하며, 이로 인해 와이어 하네스의 중량이 증가하게 되고, 이와 관련하여 작업성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 인쇄회로기판(PCB)은 보통 전류의 도통을 위해 전류 크기에 따라 적정한 폭으로 인쇄된 패턴을 갖는 것을 사용하게 되는데, 엔진룸 전원분배박스에 PCB를 사용하면 100A 이상의 대전류를 도통하기 위하여 상대적으로 매우 큰 패턴 폭을 갖게 되어 사이즈가 크게 증가되는 문제가 있다.
또한, 종래 엔진룸 전원분배박스는 대전류용 단자를 PCB에 직접 볼팅하지 않고, 먼저 별도의 버스바 구조물을 PCB에 솔더링(soldering)한 후, 상기 버스바 구조물에 대전류용 단자를 볼팅 체결함으로 인해 작업 공수가 증가하는 단점이 있다.
또한, 종래 엔진룸 전원분배박스는 허용전류 100A 이상의 자삽단자를 PCB에 솔더링(soldering)할 시 자삽단자를 통한 방열로 인해 냉땜 등의 품질 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 메탈코어 PCB를 구성하고, 이 메탈코어 PCB의 코어층에 허용전류 100A급 이상의 대전류용 단자를 직결로 볼팅하여 배터리의 대전류 전원을 입력하기 위한 회로로 이용하도록 한 자동차용 배터리 전원 분배 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 다수의 능동소자가 솔더링된 메탈코어 PCB를 포함하고, 상기 메탈코어 PCB의 코어층에 배터리 전원의 입력 및 접속을 위한 커넥터 구조의 단자 조립체가 직결되어 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치를 제공한다.
상기 단자 조립체는 메탈코어 PCB의 코어층에 면접촉하게 체결되는 대전류용 단자, 상기 대전류용 단자를 보강하기 위한 단자 지지체로 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 대전류용 단자는 단자 지지체로부터 이탈을 방지하기 위한 이탈방지용 고정돌기가 형성되고, 상기 단자 지지체의 상단에는 케이스 커버에 걸림 고정되는 걸림턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 메탈코어 PCB 코어층의 표면 또는 대전류용 단자의 하단면을 도금 처리하여 전도성을 증대하도록 된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 메탈코어 PCB는 단자 조립체의 체결을 위한 볼트 부재가 관통하는 홀에 강도 보강을 위한 부싱 부재가 삽입 장착된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 메탈코어 PCB는 표면층을 부분 제거함으로써 드러난 표면층 내부의 동박부 가장자리를 절연성 소재로 코팅 처리하여 상기 동박부와 대전류용 단자가 절연되도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치에 의하면, 배터리의 대전류 전원을 공급하기 위한 전원입력회로를 메탈코어 PCB의 코어층에 구성함으로 인해 메탈코어 PCB의 패턴 폭을 축소시킬 수 있고, 그에 따라 메탈코어 PCB의 사이즈를 축소 구성할 수 있는 이점이 있으며, 그 결과 설계자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단자 조립체를 메탈코어 PCB 상에 커넥터 구조로 볼팅 체결하여 구성함으로 인해 조립작업성이 향상되고, 메탈코어 PCB의 코어층에 대한 대전류용 단자의 접촉면적이 증대되어, 배터리의 대전류 도통시 유발되던 냉땜 등의 품질문제가 개선됨으로써 안정적인 전원 공급이 가능하게 된다.
또한, 종래에는 메탈코어 PCB의 코어층을 방열을 위한 히트 싱크(heat sink)의 용도로만 사용하였던 반면, 본 발명에서는 메탈코어 PCB를 배터리 전원의 접속부로 사용함과 더불어 히트 싱크의 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치를 도시한 외부 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치의 내부 구성을 도시한 분해 사시도
도 3은 도 2의 결합 사시도
도 4는 도 3의 저면 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치의 단자 조립체를 도시한 사시도
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치를 도시한 단면도
도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치를 도시한 단면도
도 7은 본 발명에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치에 배터리의 커넥터를 결합한 상태를 도시한 사시도
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 자동차용 배터리 전원 분배 장치는, 능동소자(23)를 배터리 전원 접속부로 사용하는 PCB 타입의 엔진룸 전원분배박스에 있어 자동차의 조립 작업이 용이하고 소형화가 가능한 메탈코어 PCB(20)의 코어층(21)으로 배터리의 대전류 전원을 도통하도록 구성된다.
이를 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 전원 분배 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 판형의 베이스 플레이트(12)와 박스형의 케이스 커버(11)로 이루어진 케이스(10) 내부에 다수의 능동소자(23)가 솔더링된 메탈코어 PCB(20)가 내설되어 구성되고, 상기 메탈코어 PCB(20)의 코어층(21)에는 배터리 전원의 입력 및 접속을 위한 단자 조립체(30)가 직결되어 구성된다.
구체적으로, 상기 단자 조립체(30)는 배터리의 커넥터(29)에 상응하는 커넥터 구조로서 메탈코어 PCB(20)의 표면층(22)을 일부 제거(strip)하여 그 아래에 노출된 코어층(21)에 직접 장착되고, 메탈코어 PCB(20)의 코어층(또는 PCB 코어층이라고 약칭함)(21)에 면접촉하게 체결되는 대전류용 단자(31)와 상기 대전류용 단자(31)를 보강 및 지지하기 위한 단자 지지체(33)로 이루어진다.
상기 대전류용 단자(31)는 단자 지지체(33)의 후벽면에 인접가능하게 절곡된 ㄷ자 모양의 납작한 도체 부품으로 구성되고, 케이스 커버(11)의 커넥터 삽입부(13)에 인서트 조립되는 배터리의 커넥터(29)를 통해 대전류 전원이 입력 및 접속되게 된다.
상기 대전류용 단자(31)는 단자 지지체(33)와 조립시 그 상단부가 단자 지지체(33)의 내부를 관통하고 그 중앙부가 후벽면에 접하도록 조립되는데, 이때 단자 지지체(33)에 조립된 대전류용 단자(31)의 이탈 방지를 위해 대전류용 단자(31)의 상단부에는 좌우 양측으로 이탈방지용 고정돌기(32)가 형성되어 있다.
즉, 상기 이탈방지용 고정돌기(32)는 단자 지지체(33)를 관통한 상태로 조립되는 대전류용 단자(31)를 단자 지지체(33)에 조립된 후 단자 지지체(33)에서 이탈하지 않도록 고정해주는 역할을 한다.
이러한 대전류용 단자(31)는 메탈코어 PCB(20)의 코어층(21)에 직접 접촉하게 체결됨에 의해 전도성을 증대하게 되며, 예컨대 배터리의 대전류가 도통가능한 너비 13㎜의 버스바로 구성될 수 있다.
참고로, 상기 메탈코어 PCB(20)의 표면층(22)은 구리계 소재의 도체층이 삽입되어 있는 에폭시계 소재의 표면층으로 이루어진다.
그리고, 상기 단자 지지체(33)는 그 상단에 케이스 커버(11)의 내벽면에 걸림 고정되는 걸림턱(34)이 형성되어 있어서, 단자 조립체(30)를 메탈코어 PCB(20)의 코어층(21)에 볼팅 체결할 때 대전류용 단자(31)의 회전을 방지할 수 있다.
이를 위하여 단자 조립체(30)를 메탈코어 PCB(20)에 체결할 시, PCB 코어층(21)의 소정 위치에 안착시킨 후 볼트 부재(26)를 체결하기 전에 케이스 커버(11)를 베이스 플레이트(12)에 선조립하여, 단자 지지체(33)가 상기 걸림턱(34)에 의해 케이스 커버(11) 내측에 고정되도록 한다.
상기 단자 지지체(33)는 하단부에 볼트 부재(26)와 체결되는 너트 부재(27)가 선장착되어 구성된다.
이와 같이 케이스 커버(11) 안쪽에 고정되는 단자 조립체(30)의 볼팅시, 대전류용 단자(31)는 메탈코어 PCB(20)를 관통하는 볼트 부재(26)에 의해 PCB 코어층(21) 상에 볼팅 체결되고, 메탈코어 PCB(20)를 관통한 볼트 부재(26)는 상기 단자 지지체(33)에 선장착되어 있는 너트 부재(27)와 체결되어, 도 6a와 같이 단자 조립체(30)를 메탈코어 PCB(20)(혹은 PCB 코어층)에 조립 고정해준다.
아울러, 도 6b와 같이, 상기 메탈코어 PCB(20)는 그 PCB 코어층(21), 특히 표면층(22)이 부분 제거되어 일측면이 노출된 PCB 코어층(21)의 표면을 도금 처리하여 도금층(25)을 형성함으로써 단자 조립체(30)의 볼팅 체결시 PCB 코어층(21)과 대전류용 단자(31) 간 전도성을 증대할 수 있다.
또는, 도면으로 도시하지는 않았으나, 대전류용 단자(31)의 하단면을 도금 처리하여 PCB 코어층(21)과 대전류용 단자(31) 간 전도성을 증대하는 것도 가능하다.
또한, 도 6b와 같이, 상기 메탈코어 PCB(20)는 대전류용 단자(31)의 체결을 위한 볼트 부재(26)가 관통하게 되는 홀에 부싱 부재(24)를 선삽입 장착하여 강도를 보강함으로써 단자 조립체(30)의 볼팅시 우려되는 메탈코어 PCB(20)의 파손을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 메탈코어 PCB(20)는 PCB 코어층(21)과 대전류용 단자(31)와의 접촉을 위해 표면층(22)을 부분 제거하여 PCB 코어층(21)을 외부에 노출하게 되는데, 이때 표면층(22) 내부의 동박부(22a) 가장자리가 외부에 노출되어 대전류용 단자(31)와의 접촉 우려가 있으므로, 상기 표면층(22)을 부분 제거함으로써 드러난 상기 동박부(22a)의 가장자리를 에폭시계의 절연성 소재로 코팅 처리하여 동박부(22a)와 대전류용 단자(31)가 절연되도록 한다.
한편, 배터리의 커넥터(29)는 케이스 커버(11)의 커넥터 삽입부(13)에 인서트 조립됨에 의해 대전류용 단자(31)와 접속하게 되는데, 이때 상기 커넥터 삽입부(13)의 외표면에는 이탈방지용 고정돌기(14)가 형성되어 있어서 상기 배터리의 커넥터(29)가 케이스 커버(11)로부터 이탈됨을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 자동차용 배터리 전원 분배 장치는, 도 7과 같이 케이스(10)의 커넥터 삽입부(13)에 배터리의 암커넥터(29)가 삽입되어 배터리 전원의 접속이 이루어지면, 상기 암커넥터(29)를 통해 공급되는 배터리의 대전류 전원이 도 6a 및 도 6b의 화살표 방향과 같이 대전류용 단자(31)를 통해 메탈코어 PCB(20)의 코어층(21)으로 전도되게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 자동차용 배터리 전원 분배 장치는 배터리의 대전류 전원을 공급하기 위한 전원입력회로를 메탈코어 PCB의 코어층에 구성함으로 인해 메탈코어 PCB의 패턴 폭을 축소시킬 수 있고, 그에 따라 메탈코어 PCB의 사이즈를 축소 구성할 수 있는 이점이 있으며, 그 결과 설계자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단자 조립체를 메탈코어 PCB 상에 커넥터 구조로 볼팅 체결하여 구성함으로 인해 조립작업성이 향상되고, 메탈코어 PCB의 코어층에 대한 대전류용 단자의 접촉면적이 증대되어, 배터리의 대전류 도통시 유발되던 냉땜 등의 품질문제가 개선됨으로써 안정적인 전원 공급이 가능하게 된다.
또한, 종래에는 메탈코어 PCB의 코어층을 방열을 위한 히트 싱크(heat sink)의 용도로만 사용하였던 반면, 본 발명에서는 메탈코어 PCB를 배터리 전원의 접속부로 사용함과 더불어 히트 싱크의 효과를 얻을 수 있다.
10 : 케이스
11 : 케이스 커버
12 : 베이스 플레이트
13 : 커넥터 삽입부
14 : 이탈방지용 고정돌기
20 : 메탈코어 PCB
21 : 메탈코어 PCB 코어층
22 : 메탈코어 PCB 표면층
22a : 동박부
23 : 능동소자
24 : 부싱 부재
25 : 도금층
26 : 볼트 부재
27 : 너트 부재
29 : 배터리의 커넥터
30 : 단자 조립체
31 : 대전류용 단자
32 : 이탈방지용 고정돌기
33 : 단자 지지체
34 : 걸림턱

Claims (7)

  1. 다수의 능동소자가 솔더링된 메탈코어 PCB를 포함하고,
    상기 메탈코어 PCB의 코어층에 배터리 전원의 입력 및 접속을 위한 커넥터 구조의 단자 조립체가 직결되어 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단자 조립체는 메탈코어 PCB의 코어층에 면접촉하게 체결되는 대전류용 단자, 상기 대전류용 단자를 보강하기 위한 단자 지지체로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 대전류용 단자는 단자 지지체로부터 이탈을 방지하기 위한 이탈방지용 고정돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 단자 지지체의 상단에는 케이스 커버에 걸림 고정되는 걸림턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 메탈코어 PCB 코어층의 표면 또는 대전류용 단자의 하단면을 도금 처리하여 전도성을 증대하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탈코어 PCB는 단자 조립체의 체결을 위한 볼트 부재가 관통하는 홀에 강도 보강을 위한 부싱 부재가 삽입 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탈코어 PCB는 표면층을 부분 제거함으로써 드러난 표면층 내부의 동박부 가장자리를 절연성 소재로 코팅 처리하여 상기 동박부와 대전류용 단자가 절연되도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 배터리 전원 분배 장치.
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