KR20140008776A - 차량용 배터리 퓨즈 터미널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 단자와 알터네이터 단자 사이에 와이어를 보호하기 위해 배터리 단자측에 연결되는 퓨즈 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명은 알터네이터 단자와 버스바 간의 접속을 위한 너트 체결시 볼트 헤드부와 버스바 사이에 전기 전도성 폴리머로 이루어진 폴리 스위치(Poly switch)를 삽입하여, 이상 통전 발생시 폴리 스위치가 발휘하는 가변 저항특성을 통해 발열 소손 등의 현상을 완전히 배제할 수 있는 새로운 형태의 퓨즈 터미널 방식을 구현함으로써, 과전류 보호수단으로서의 배터리 퓨즈 터미널에 대한 품질 및 신뢰성을 확보할 수 있는 차량용 배터리 퓨즈 터미널을 제공한다.

Description

차량용 배터리 퓨즈 터미널{Battery fuse terminal for vehicle}

본 발명은 차량용 배터리 퓨즈 터미널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리 단자와 알터네이터 단자 사이에 와이어를 보호하기 위해 배터리 단자측에 연결되는 퓨즈 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 배터리는 차량에 설치되어 엔진의 시동, 점화, 조명 및 기타 전장품의 전원으로 사용되고 있다.

그리고, 차량용 배터리에 탑재되는 배터리 퓨즈 터미널은 시동, 점화, 조명 및 기타 전장품에 케이블을 통하여 전원이 인가될 수 있도록 하기 위한 전기적 연결수단으로 사용된다.

최근에는 차량이 고급화되고 차량 내부의 전기장치들이 복잡해짐에 따라 배터리 퓨즈 터미널이 많이 사용되고 있으며, 이러한 배터리 퓨즈 터미널은 여러 전장부품과 관련된 퓨즈를 집합시켜 놓은 것으로서, 차량의 각종 전장부품에 과전류가 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 배터리 퓨즈 터미널은 한국등록특허 10-0755031호, 한국등록특허 10-0787200호 등에 개시되어 있다.

이러한 배터리 퓨즈 터미널은 배터리 단자(+)와 알터네이터 단자(+) 사이에 와이어를 보호하기 위해 배터리 단자(+)측에 연결되는 퓨즈 어셈블리로서, 퓨즈 역할을 하는 엘리먼트를 포함하는 버스바, 메인 바디 및 볼트 등으로 구성된다.

예를 들면, 상기 배터리 퓨즈 터미널은, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 퓨즈 역할의 엘리먼트(10)가 형성되어 있는 버스바(11)에 볼트(12)를 삽입한 후, 이것을 인서트하여 메인 바디(13)를 몰딩한 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 볼트(12)의 헤드부와 버스바(11)는 모두 전도성이 있는 부품으로서, 서로 접촉을 이룬 상태로 몰딩이 된다.

그리고, 미설명 부호 14는 알터네이터 케이블 단자(22)와 면접촉을 형성하는 접속면을 나타내고, 15는 엘리먼트 부위를 보호하는 투명 커버이며, 16은 볼트에 체결되는 너트를 나타낸다.

그러나, 이러한 배터리 퓨즈 터미널의 경우, 버스바와 볼트 헤드부가 접촉된 상태로 몰딩되는 구조를 가짐으로 인해 여러가지 부작용, 예를 들면 너트 체결불량시 배터리 퓨즈 터미널이 소손되는 문제가 있다.

즉, 배터리 퓨즈 터미널의 원래 기능이 과전류 통전 시 엘리먼트가 끊어지면서 와이어를 보호하는 것이지만, 너트 체결 불량 등이 원인이 되면서 엘리먼트 끊김없이 볼트가 있는 몰딩부위가 녹아버리게 되는 문제가 있다.

예를 들면, 너트(16)의 정상 체결 시(도 3a)의 경우에는 알터네이터 단자(17)와 버스바(11) 간 면접촉 구간으로 전류가 통전되어 과열 현상이 발생하지 않게 된다.

여기서, 화살표는 전류의 흐름 방향을 나타낸다.

그러나, 너트 풀림 등의 체결 불량 시(도 3b)의 경우에는 전류 흐름이 정상 상태와 상이하게 되고, 이로 인한 볼트 부위의 과열로 몰딩 부위에 소손이 발생하게 된다.

즉, 알터네이터 단자(17)→너트(16)→볼트(12)→버스바(11)를 거쳐 전류가 통전되며, 이때 너트 과열 현상이 발생하게 되고, 결국 너트 발열이 볼트에 전달되면서 몰딩부 소손이 일어나게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 알터네이터 단자와 버스바 간의 접속을 위한 너트 체결시 볼트 헤드부와 버스바 사이에 전기 전도성 폴리머로 이루어진 폴리 스위치(Poly switch)를 삽입하여, 이상 통전 발생시 폴리 스위치가 발휘하는 가변 저항특성을 통해 발열 소손 등의 현상을 완전히 배제할 수 있는 새로운 형태의 퓨즈 터미널 방식을 구현함으로써, 과전류 보호수단으로서의 배터리 퓨즈 터미널에 대한 품질 및 신뢰성을 확보할 수 있는 차량용 배터리 퓨즈 터미널을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 차량용 배터리 퓨즈 터미널은 다음과 같은 특징이 있다.

상기 배터리 퓨즈 터미널은 퓨즈 역할의 엘리먼트가 형성되어 있는 버스바와, 상기 버스바와 알터네이터 케이블 단자의 체결을 위한 볼트 및 너트와, 상기 버스바와 볼트가 일체로 몰딩되어 있는 메인 바디를 기본구성으로 하여 이루어지는 한편, 특히 상기 볼트의 헤드부와 버스바의 저면 사이에 과전류 보호부재가 설치되어, 과전류 유입시 주울열에 의해 저항이 변하면서 전류패스가 이루어지도록 한 특징이 있다.

여기서, 상기 과전류 보호부재는 볼트를 끼울 수 있는 중심의 홀을 가지는 얇은 원판형태로 이루어지면서 폴리머층을 사이에 두고 상하면에 금속도체층이 적층되어 있는 단면 구조를 가지는 폴리 스위치를 적용하는 것이 바람짓하다.

본 발명에서 제공하는 차량용 배터리 퓨즈 터미널은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 볼트 헤드부위와 버스바 사이에 전류에 의해 발생하는 주울열에 의해 저저항체에서 고저항체로 변하는 폴리 스위치를 삽입함으로써, 너트 풀림이나 너트 체결 불량 등과 같은 상황에서 발생하는 이상 통전 시 폴리 스위치를 통한 전류의 흐름이 이루어질 수 있고, 따라서 몰딩 부위의 소손이나 너트 열변색 발생 등의 문제를 해결할 수 있으며, 결국 화재 발생 등과 같은 부작용을 막을 수 있다.

둘째, 폴리 스위치의 적용으로 인한 과전류 보호가 가능하여 배터리 퓨즈 터미널의 품질 확보는 물론, 제품에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

셋째, 폴리 스위치의 적용으로 인해 과전류의 원인 제거 시 재사용이 가능하므로, 유지 관리가 매우 용이하고 배터리 퓨즈 터미널의 내구수명 연장을 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 배터리 퓨즈 터미널을 나타내는 분해 사시도
도 2는 종래의 배터리 퓨즈 터미널을 나타내는 결합 사시도
도 3a 및 3b는 배터리 퓨즈 터미널의 너트 정상 체결 시와 너트 비정상 체결 시의 상태를 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 퓨즈 터미널을 나타내는 분해 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 퓨즈 터미널을 나타내는 단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 퓨즈 터미널에서 폴리 스위치를 형태를 나타내는 단면 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 퓨즈 터미널에서 폴리 스위치의 성능을 나타내는 그래프

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 퓨즈 터미널을 나타내는 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 퓨즈 터미널을 나타내는 단면도이다.

도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 배터리 퓨즈 터미널은 퓨즈 특성을 갖는 엘리먼트와 회로에 과전류 유입시 이때의 과전류에 의해 발생하는 주울(Joule)열에 의하여 저저항체에서 고저항체로 변하는 과전류 보호부재, 예를 들면 폴리 스위치를 조합한 형태로 이루어진다.

이를 위하여, 퓨즈 역할을 하는 엘리먼트(10)가 형성되어 있는 버스바(11), 상기 버스바(11)와 알터네이터 케이블 단자(22)의 체결을 위한 수단으로 볼트(12) 및 너트(16), 상기 버스바(11)와 볼트(12)가 일체로 몰딩되어 있는 메인 바디(13)가 마련된다.

여기서, 상기 버스바(11)와 볼트(12)는 메인 바디(13) 성형시 인서트되어 함께 성형되는 형태가 되며, 이때의 볼트(12)는 헤드부(17)를 제외한 나머지 체결부위가 메인 바디 외부로 노출된 상태가 된다.

그리고, 상기 버스바(11)의 경우에도 퓨즈 역할의 엘리먼트(10)가 메인 바디(13)로부터 노출되며, 이렇게 노출되는 엘리먼트(10)는 메인 바디(13)에 결합되는 투명 커버(15)에 의해 보호된다.

그리고, 상기 메인 바디(13)에 있는 볼트(12)의 체결부위에는 알터네이터 케이블 단자(22)가 홀을 통해 끼워지게 되고, 그 위로 볼트 체결부위에 너트(16)가 체결되므로서, 알터네이터 케이블 단자(22)는 버스바(11)측에 밀착된 상태로 접속될 수 있게 된다.

이에 따라, 전류는 알터네이터 케이블 단자(22)로부터 들어와서 버스바(11)를 거쳐 배터리 단자(+) 방향으로 흘러갈 수 있게 된다.

특히, 본 발명에서는 알터네이터 케이블 단자와 배터리 퓨즈 터미널 간의 너트 체결 불량시 발열에 의한 소손을 예방할 수 있는 수단을 제공한다.

예를 들면, 배터리 퓨즈 터미널의 내부 볼트와 버스바 사이에 폴리 스위치 등과 같은 과전류 보호부재를 개재한 새로운 형태의 배터리 퓨즈 터미널을 제공함으로써, 과열에 의한 몰딩부위의 용융이나 화재발생 등과 같은 부작용을 막을 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 메인 바디(13)의 내부에서 볼트(12)의 헤드부(17)와 버스바(11)의 저면 사이에는 과전류 보호부재(18)가 삽입 설치되고, 이때의 과전류 보호부재(18)는 너트 체결불량 등과 같은 요인에 의한 과전류 유입시 주울열에 의해 저항이 변하면서 전류패스가 이루어지도록 하는 역할을 하게 되므로서, 내부 회로를 보호하고 또 열에 의한 소손을 막을 수 있게 된다.

물론, 이때의 과전류 보호부재(18)는 볼트(12) 및 버스바(11)의 인서트 성형시 함께 인서트되어 메인 바디(13) 내에 일체로 몰딩될 수 있게 된다.

여기서, 상기 과전류 보호부재(18)는 전기전도성 폴리머로 이루어진 폴리 스위치를 적용할 수 있게 된다.

이러한 폴리 스위치가 알터네이터 케이블 단자(22)의 배터리 단자(+)측 연결부위, 즉 버스바(11)상의 체결부위가 너트 풀림이나 체결 불량에 의해 접촉저항이 증가하는 경우에도 배터리 퓨즈 터미널의 이상 발열 소손을 방지하는 기능을 수행하게 되므로서, 기능 고장시에도 차량의 화재 발생 등을 막을 수 있게 된다.

이와 같은 폴리 스위치의 동작원리를 살펴보면, 특수 폴리머와 전도성 물질로 구성되어 있어서 배터리 퓨즈 터미널 내부 회로에 과전류가 유입되면, 과전류에 의한 주울열에 의하여 폴리 스위치가 일반적으로 아주 낮은 저저항(0∼5Ω) 상태에서 고저항으로 변화하게 되고, 결국 과전류를 제한하여 내부 회로를 보호할 수 있게 된다.

여기서, 상기 폴리 스위치는 다양한 형태와 구조의 것을 적용할 수 있는데, 예를 들면 볼트(12)에 끼워질 수 있는 중심부의 홀(19)을 가지는 얇은 원판형태로 이루어진 것을 적용할 수 있다.

그리고, 상기 폴리 스위치는, 도 6에 도시한 바와 같이, 폴리머층(19)을 사이에 두고 이것의 상면과 하면에 각각 금속도체층(20)이 적층되는 단면 구조를 갖는 것을 적용할 수 있다.

이러한 폴리 스위치, 즉 과전류 보호부재(18)는 볼트(12)에 끼워진 상태로 개재되어 위아래의 버스바(11) 및 볼트 헤드부(17) 사이에 밀착되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

따라서, 너트 체결 불량 등에 의해 볼트(12)의 헤드부(17)를 통한 이상 통전 발생시 폴리 스위치를 통한 전류패스가 이루어져, 전류에 의한 폴리 스위치의 발열이 이루어지게 되고, 결국 폴리 스위치가 고저항체로 변하게 되므로, 과열에 의한 몰딩부위의 녹음이나 화재 발생 등을 예방할 수 있게 된다.

그리고, 과전류의 요인이 제거되고 폴리 스위치의 온도가 낮아지면 저항값은 다시 초기상태의 낮은 값으로 복귀하여 회로의 정상동작이 가능하게 된다.

즉, 과전류의 요인이 제거되면 폴리 스위치가 다시 저저항 상태로 되므로 부품의 교체없이 반영구적으로 재사용이 가능하게 되고, 결국 정상적인 회로 동작 또한 가능하게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 퓨즈 터미널에서 폴리 스위치의 성능을 나타내는 그래프이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 여기서는 폴리 스위치의 특성 변화에 대한 시험을 보여준다.

시험 결과, 폴리 스위치가 전류를 일정부분 패스하다가 큐리온도(저항이 급격하게 상승하는 온도)에 도달할 경우, 전류가 차단되므로 너트 풀림 등의 고장모드가 발생하여도 배터리 퓨즈 터미널의 안전성을 확보할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 과전류 유입시 저저항체에서 고저항체로 변하는 폴리 스위치를 조합한 배터리 퓨즈 터미널을 구현함으로써, 알터네이터 케이블 단자의 연결부위에서 너트 풀림이나 체결 불량이 발생하는 경우에도 배터리 퓨즈 터미널의 이상 발열 소손을 방지할 수 있게 된다.

10 : 엘리먼트 11 : 버스바
12 : 볼트 13 : 메인 바디
14 : 접속면 15 : 투명 커버
16 : 너트 17 : 헤드부
18 : 과전류 보호부재 19 : 홀
20 : 폴리머층 21 : 금속도체층
22 : 알터네이터 케이블 단자

Claims (4)

1. 퓨즈 역할의 엘리먼트(10)가 형성되어 있는 버스바(11)와, 상기 버스바(11)와 알터네이터 케이블 단자의 체결을 위한 볼트(12) 및 너트(16)와, 상기 버스바(11)와 볼트(12)가 일체로 몰딩되어 있는 메인 바디(13)를 포함하며,
   상기 볼트(12)의 헤드부(17)와 버스바(11)의 저면 사이에 과전류 유입시 주울열에 의해 저항이 변하면서 전류패스가 이루어지도록 하는 과전류 보호부재(18)가 설치되어, 내부 회로를 보호할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 퓨즈 터미널.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 과전류 보호부재(18)는 볼트(12)를 끼울 수 있는 중심의 홀(19)을 가지는 얇은 원판형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 퓨즈 터미널.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 과전류 보호부재(18)는 전기전도성 폴리머로 이루어진 폴리 스위치인 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 퓨즈 터미널.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 폴리 스위치는 폴리머층(20)을 사이에 두고 상하면에 금속도체층(21)이 적층되는 단면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 배터리 퓨즈 터미널.

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