KR20170018714A - 단락 감지기능을 가지는 커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커넥터에 관한 것으로써, 본 발명의 일면에 따른 커넥터는, 두 개의 전자장비부품 또는 전자장비부품과 전원부에 각각 연결된 케이블에 고정되고, 상호 결합하여 일 측에서 다른 측으로 전원이나 신호를 송신하도록 구성되는 커넥터에 있어서, 상기 전자장비부품측 또는 상기 전원측 케이블에 각각 고정되고, 분리 가능하게 서로 결합되는 한 쌍의 커넥터 하우징; 및 상기 한 쌍의 커넥터 하우징이 서로 결합될 때 연결되어 신호 또는 전기를 공급하기 위한 한 쌍의 케이블단자;를 포함하되 상기 한 쌍의 케이블단자는 암수형태의 단자로 각각 구성되고 서로 접속되며, 접촉면적이 작아짐에 따라 케이블단자 양측의 저항이 증가함으로써 발생하는 전압의 변화를 상기 케이블이 연결된 상기 전자장비부품 내부의 전압센서가 감지하여 상기 케이블 단자의 분리 여부를 미리 예측할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

단락 감지기능을 가지는 커넥터{Connector having function of sensing disconnection}

본 발명은 전원선 연결을 위한 커넥터에 관한 것으로써, 특히 전원선 자체에 인터락 기능을 추가하여 인터락을 위한 별도의 단자를 추가로 구비할 필요가 없는 커넥터 장치에 관한 것이다.

일반적으로 커넥터는 전력을 전달하거나 전기적 신호 또는 정보를 전달하기 위한 전기 시스템 내에 위치하여 분리된 도선을 접속시키는 데 사용된다. 이러한 커넥터는 분리된 도선의 접속을 위해 암형(Female)커넥터와 수형(Male)커넥터가 한 쌍으로 이루어져 커넥터의 결합 시 전선이 접촉하여 전기적으로 접속이 이루어지도록 형성된다.

최근 자동차의 경우 편의성과 안전운전을 위해 점점 더 많은 전자장비가 도입되고 있고, 특히, 전기차나 하이브리드 자동차 등은 전기 모터로 자동차를 구동하기 때문에 이러한 전자장비간의 연결이 중요하다.

커넥터는 통상 암수단자 형태의 하우징으로 이루어져 하우징이 결합될 때 하우징 내부에 있는 암수형태의 단자도 서로 결합되어 전력이나 신호를 전달하는 구조로 이루어져 있다.

이러한 하우징 형태의 커넥터는 차량의 주행으로 인해 발생하는 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되고 누적되는 경우에 결합이 헐거워지거나 심한 경우에 결합이 분리되는 경우가 발생할 수도 있다. 주행 중 이런 문제가 발생하면 자칫 큰 사고로 이어질 수도 있어 커넥터의 결합상태를 인식하는 것은 중요한 문제이다.

커넥터는 이러한 문제를 해결하기 위해 인터락 장치를 별도로 구비하여 인터락 장치의 분리에 의해 커넥터의 분리 여부를 미리 판단하여 조치를 취하는 방법을 사용하였다.

인터락 장치란 인터락 단자를 전력이나 신호를 전달하는 선을 연결하는 커넥터와는 별도로 구비하고 인터락 단자가 전원선이나 신호선보다 먼저 분리되도록 하여 인터락 단자가 분리된 경우에 커넥터도 분리될 수 있으므로 사용자에게 이를 경고하기 위한 장치이다.

도 1과 도 2는 기존 인터락 단자가 고전압 전원 커넥터에 장착된 모습을 나타내고 도 3은 컨버터, 인버터 등의 전자장비부품에 전원을 공급하기 위해 커넥터가 결합되어 인터락 장치의 신호가 전달되는 모습을 나타낸다.

도 1과 같이 고전압 전원 커넥터 중 암형 커넥터는 커넥터 하우징(110)과 한 쌍의 전원선 단자(121, 122)와 암형 인터락 단자(131,132)로 구성된다.

도 2의 고전압 전원 커넥터 중 수형 커넥터는 커넥터 하우징(210)과 한 쌍의 전원선 단자(221, 222)와 수형 인터락 단자(230)로 구성되는데 인터락 단자(230)는 서로 연결되어있어 도 1의 암형 인터락 단자(131,132)와 연결되면 폐회로를 구성하는 형태로 되어있다.

도 3은 도 1의 암형 커넥터와 도 2의 수형 커넥터가 연결된 모습을 나타낸다. 암형 인터락 단자(131, 132)의 한쪽은 수형 인터락 단자(230)와 연결되고 반대편은 마이컴(320) 등과 연결되어 인터락 단자의 연결상태를 파악하고 경고를 보내는 역할을 한다.

커넥터 하우징 내부에서 전원선 단자와 인터락 단자가 각각 연결되는데 인터락 단자의 연결길이가 전원선 단자의 연결길이보다 짧기 때문에 전원선의 연결이 끊기기 전에 인터락 단자가 먼저 끊기고 마이컴이 이를 파악하면 신호를 보내는 방식으로 사용자에게 경고를 보낸다.

이렇게 종래의 인터락 장치는 커넥터와 별도로 구비되거나 커넥터 내부에 인터락을 위한 접속장치를 따로 구비하여 구현되는데, 이렇게 별도의 장치로 인터락 기능을 구현하는 경우 이를 위한 부품가격이 상승하고 커넥터의 크기도 더 커지며, 인터락이 불량이거나 커넥터와의 결합이 불안정한 경우에는 전원선 등의 연결이 정상임에도 사용자에게 경고가 발송될 수도 있는 등의 문제점이 존재해왔다.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 커넥터에서 인터락 핀 등을 없애고 전원선이나 신호선이 연결되는 기존 단자를 이용하여 인터락 기능을 구현하는 커넥터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 커넥터는, 두 개의 전자장비부품 또는 전자장비부품과 전원부에 각각 연결된 케이블에 고정되고, 상호 결합하여 일 측에서 다른 측으로 전원이나 신호를 송신하도록 구성되는 커넥터에 있어서, 상기 전자장비부품측 또는 상기 전원측 케이블에 각각 고정되고, 분리 가능하게 서로 결합되는 한 쌍의 커넥터 하우징; 상기 한 쌍의 커넥터 하우징이 서로 결합될 때 연결되어 신호 또는 전기를 공급하기 위한 한 쌍의 케이블단자;' 및 상기 케이블단자 일 측에 연결되어 상기 케이블단자의 연결상태를 판단하고 상기 연결상태의 변화가 있으면 이를 사용자에게 경고하는 제어부;를 포함하되 상기 한 쌍의 케이블단자는 암수형태의 단자로 각각 구성되고 서로 접속되며, 접촉면적이 작아짐에 따라 케이블단자 양측의 저항이 증가함으로써 발생하는 전압의 변화로 연결상태의 변화를 제어부가 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 커넥터는 상기 한 쌍의 케이블단자 중 적어도 한 케이블단자는 끝에서 일정한 길이에 해당하는 부분의 물질과 나머지 부분의 물질이 저항값이 다른 물질로 구성되어 상기 케이블단자가 상기 일정한 길이에 해당하는 부분만 짧게 접속된 경우와 상기 나머지 부분까지 길게 접속된 경우에 저항값의 차이에 의해 상기 제어부가 상기 케이블단자간 결합정도를 용이하게 파악하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따른 커넥터는 상기 나머지 부분의 물질은 구리이고, 상기 일정한 길이에 해당하는 부분의 물질은 구리와 전기전도율이 다른 물질인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 추가적인 인터락 단자가 필요 없으므로 전원이나 신호 커넥터를 작고 가볍게 만들 수 있으며, 종래 기계적인 체결에 의존하던 인터락 방식과 달리 오조립에 의한 기계적 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 암형 커넥터를 도시한 도면.
도 2는 종래 수형 커넥터를 도시한 도면.
도 3은 종래 암형 커넥터와 수형 커넥터가 결합되어 전자부품 등에 연결된 모습을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 암형 커넥터를 도시한 도면.
도 5은 본 발명에 따른 수형 커넥터를 도시한 도면.
도 6는 본 발명에 따른 암형 커넥터와 수형 커넥터가 결합되어 전자부품 등에 연결된 모습을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 인터락 단자가 정상적으로 결합된 모습을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 인터락 단자가 헐거워져 접촉면이 작아진 모습을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수형 인터락 단자의 구조도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터락 단자가 정상적으로 결합된 모습을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터락 단자가 헐거워져 접촉면이 작아진 모습을 도시한 도면.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

최근 전기자동차와 하이브리드 자동차의 등장과 판매증가로 자동차에서도 전자장비부품의 비중이 커졌고, 이들 전자장비부품 상호간 혹은 전원부분과의 연결 또한 많아져 안정적이고 강건한 연결이 필요하게 되었다.

전기차나 하이브리드차 또는 플러그인 하이브리드 자동차는 고전압인 배터리 전압을 저전압으로 바꾸어 차량의 각종 전자장비에 공급하기 위해 인버터, LDC(Low DC-DC Converter, 저전력 강압기), 충전기 등의 제품을 사용한다.

이들은 전기차 등에 있어서 전기를 공급하는 핵심부품이므로 전압이나 전류 상황이 항상 모니터링 되고, 연결상태에 이상이 있는 경우에 자칫 치명적인 차량 결함이 발생할 수 있으므로 전술한 안정적이고 강건한 연결이 요구된다.

본 발명에 따르면 기존의 인터락 단자가 전원측이나 전자장비부품쪽 커넥터에 따로 존재하던 것을 삭제하고 전원이나 신호 전달을 위한 케이블의 체결 정도에 의한 전압차이를 센싱하여 인터락 기능을 대신하는 것이다.

이를 위해 본 발명은 기존의 커넥터와 같이 암, 수 두 개의 하우징이 전자장비부품이나 전원부 양측의 케이블에 각각 고정되는 형태를 가진다. 한 쌍의 하우징이 결합하면서 양 케이블을 연결하여 전원이나 신호를 전달할 수 있다.

도 4와 도 5는 인터락 단자가 없는 암, 수형 커넥터를 나타낸다.

본 발명에 따른 커넥터의 하우징(410, 510) 내부에는 인터락 단자가 없고 전원선이나 신호선 등 케이블의 단자(421, 422, 521, 522)를 이용하여 인터락 기능을 대신한다. 케이블 단자(421, 422, 521, 522)는 종래에도 존재했으나 그 접속 방식을 달리하여 케이블의 접속이 끊어질 가능성을 미리 판단할 수 있다.

도 6은 암, 수형 커넥터가 결합한 모습을 나타내는데, 전자장비부품(610) 측의 암형 커넥터의 케이블 단자(421) 한쪽에는 전압센서(620)가 연결되어 저항변화에 따른 전압변화를 감지할 수 있다.

도 7은 케이블 단자를 좀 더 자세히 나타낸 도면이다. 케이블의 단자는 암, 수 한 쌍으로 구성되고 암형 단자(710)는 수형 단자(720)와 두 군데의 접점을 가지는 구조이다. 정상적인 경우에는 수형 케이블 단자(720)가 끝까지 들어가 접속되므로 두 군데의 접점이 모두 접촉하는 형태로 접속된다.

그런데 접속이 헐거워 지는 경우에 도 8과 같이 케이블 단자(710, 720)가 한 군데의 접점에서만 접촉을 하게 되는 것이다. 그렇게 되면 도 6에서와 같이 케이블의 한쪽 끝에 연결된 전압센서(620)에서 변화된 전압 값을 센싱하여 케이블 단자(710, 720)의 접속이 불량임을 판단할 수 있다. 전압은 전류와 저항의 곱으로 나타나므로(V=I*R) 케이블 단자(710, 720)의 접촉점이 두 군데에서 한 군데로 변화하면 저항 값이 변하므로 결과적으로 전압값이 변하여 전압센서가 이를 센싱할 수 있는 것이다.

전압센서(620)는 전자장비부품(610) 내부에 있는 마이콤 등의 제어부로 전압을 전달하고, 제어부가 이와 같이 전압의 변화를 감지하면 사용자에게 경고음 등을 발생하여 알리거나, 블루투스나 와이파이 등의 무선통신을 이용하여 차량의 중앙시스템 혹은 사용자의 스마트폰에 경고를 전송하여 케이블의 단선 위험을 알릴 수 있다.

전술한 케이블 단자의 접촉방식은 2회의 선접촉을 하는 것을 기준으로 설명되어있지만 3회 이상의 접촉을 가지는 단자에도 응용 가능하고 선접촉이 아니라 면접촉을 하는 경우에도 접촉면적의 변화에 따른 저항의 변화를 감지하여 케이블 단선 위험을 미리 경고하는 것도 물론 가능하다.

다만, 전술한 접촉면의 변화에 따른 저항값의 변화는 매우 미세하여 제어부에서 이를 전압값의 변화에 의해 센싱하지 못할 수 있다. 따라서 케이블 단자 중 수형 단자는 끝부분과 나머지 부분을 다른 재질로 만들어 저항의 변화를 크게 함으로써 제어부에서 전압값의 변화를 용이하게 센싱하도록 할 수 있다.

도 9는 이와 같은 케이블 단자의 구조를 나타낸다. 단자의 끝부분(910)을 제외한 나머지 부분(920)은 저항률이 낮은, 예컨대 구리등의 물질을 사용하고, 단자의 끝부분은 이보다 저항률이 높은, 예컨대 알루미늄 등의 재료를 사용하여 케이블 단자를 구성한다.

도 10은 도 9의 케이블 단자를 이용하여 커넥터 결합시 케이블 단자가 접속된 모습을 나타낸다. 케이블 단자가 두 곳이 모두 접속되어 있으므로 케이블 단자 끝부분(910)이 저항률이 조금 높더라도 나머지 부분(920)도 접속되어 있어 전체적으로 저항률이 낮은 상태를 유지한다.

그런데 도 11에서는 케이블 단자가 헐거워짐으로 해서 케이블 단자의 끝부분(910)만 접속된 경우를 나타낸다. 이 경우에 끝부분(910)은 저항이 높고 신호나 전류는 이부분을 지나지 않고는 서로 연결될 수 없기 때문에 저항이 커질 수 밖에 없어서 전압값이 변화하게 되는 것이다.

그러므로 단자 전체를 같은 물질로 만들 때보다 확실하게 저항의 변화를 제어부가 감지할 수 있고, 케이블 단자의 단선 위험을 보다 잘 감지하여 사용자에게 알릴 수 있는 효과가 있다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

110: 암형 커넥터 하우징 121, 122: 전원선 단자
131, 132: 암형 인터락 단자
210: 수형 커넥터 하우징 221, 222: 전원선 단자
230: 수형 인터락 단자
310: 전자장비부품 320: 마이컴
410: 암형 커넥터 하우징 421, 422: 암형 케이블 단자
510: 수형 커넥터 하우징 521, 522: 수형 케이블 단자
610: 전자장비부품 620: 전압센서
710: 암형 케이블 단자 720: 수형 케이블 단자

Claims (4)

1. 두 개의 전자장비부품 또는 전자장비부품과 전원부에 각각 연결된 케이블에 고정되고, 상호 결합하여 일 측에서 다른 측으로 전원이나 신호를 송신하도록 구성되는 커넥터에 있어서,
   상기 전자장비부품측 또는 상기 전원측 케이블에 각각 고정되고, 분리 가능하게 서로 결합되는 한 쌍의 커넥터 하우징; 및
   상기 한 쌍의 커넥터 하우징이 서로 결합될 때 연결되어 신호 또는 전기를 공급하기 위한 한 쌍의 케이블단자;를 포함하되
   상기 한 쌍의 케이블단자는 암수형태의 단자로 각각 구성되고 서로 접속되며, 접촉면적이 작아짐에 따라 케이블단자 양측의 저항이 증가함으로써 발생하는 전압의 변화를 상기 케이블이 연결된 상기 전자장비부품 내부의 전압센서가 감지하여 상기 케이블 단자의 분리 여부를 미리 예측할 수 있는 것
   인 커넥터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 케이블단자 중 적어도 한 케이블단자는 끝에서 일정한 길이에 해당하는 부분의 물질과 나머지 부분의 물질이 저항값이 다른 물질로 구성되어 상기 케이블단자가 상기 일정한 길이에 해당하는 부분만 짧게 접속된 경우와 상기 나머지 부분까지 길게 접속된 경우에 저항값의 차이에 의해 상기 전압센서가 상기 케이블단자간 전압변화를 용이하게 파악하도록 한 것
   인 커넥터.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 나머지 부분의 물질은 구리이고, 상기 일정한 길이에 해당하는 부분의 물질은 구리와 전기전도율이 다른 물질인 것
   인 커넥터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 케이블 단자 중 적어도 하나의 케이블 단자에는 전압센서가 부착되어 전압의 변화를 감지할 수 있는 것
   인 커넥터.
   
   

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