KR20230150027A - 차량용 인카센서모듈 - Google Patents

차량용 인카센서모듈 Download PDF

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KR20230150027A
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temperature sensor
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KR1020220049453A
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강석중
서용남
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암페놀센싱코리아 유한회사
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Abstract

본 발명은 차량의 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 센서와 칵핏 내부의 온도를 감지하여 온도 보상기능을 수행하는 센서 사이에서 상호 전달되는 온도 영향성을 최소화하여 온도감지 정확성을 높인 차량용 인카센서모듈에 관한 것으로, PCB의 일측으로 연결되며 차량 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 실내온도감지부와, 상기 PCB 상에 실장되며 칵핏 내부의 온도를 감지하는 제2온도센서와, 상기 PCB의 타측으로 연결되는 커넥터부와, 상기 커넥터부의 핀들과 상기 제2온도센서 및 상기 실내온도감지부의 리드선 사이를 연결하는 PCB 상의 패턴부를 포함하되, 상기 PCB 상의 패턴부는 적어도 2개 이상의 영역으로 나뉘어져 서로 다른 형상의 패턴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 인카센서모듈{IN-CAR SENSOR NODULE FOR VEHICLES}
본 발명은 차량 실내의 온도를 검출하는 차량용 인카센서모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 센서와 칵핏 내부의 온도를 감지하여 온도 보상기능을 수행하는 센서 사이에서 상호 전달되는 온도 영향성을 최소화하여 온도감지 정확성을 높인 차량용 인카센서모듈에 관한 것이다.
일반적으로 차량 실내의 온도를 감지하는 인카센서모듈은 도 1의 (a)에서와 같이 PCB(10)의 일측으로 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 실내온도감지부(20)가 연결 설치되고, 상기 PCB(10) 상에는 칵핏(cockpit) 내부의 온도를 감지하는 제2온도센서(30)가 실장되는 기본 구조를 가진다.
여기서 상기 실내온도감지부(20)는 운전자측으로 노출되게 설치되며, 차내의 온도를 감지하는 제1온도센서와 태양의 복사 에너지를 검출하여 상기 제1온도센서에서 검출한 온도값을 적절히 보상해 주는 포토센서가 내장된다.
또한 상기 제2온도센서(30)는 칵핏 내부에 위치하여 칵핏 내부의 온도를 검출하게 되며, 검출된 온도를 상기 실내온도감지부(20)에서 감지한 실내온도에 반영(보상)하여 주어, 최종 차내 실내온도를 결정할 수 있도록 하여준다.
따라서 상기 실내온도감지부(20)와 제2온도센서(30)는 인카센서모듈에 있어서 중요한 구성요소가 된다.
그런데 상기 인카센서모듈은 하나의 PCB(10) 상에 실내온도감지부(20) 및 제2온도센서(30)와 같은 2개의 온도센서가 위치하게 되어 구조상 상호 온도(열전도)에 대한 영향이 있어 왔다.
특히 칵핏 내부의 온도를 검출하는 제2온도센서(30)는 보호케이스 내부에 설치되는 바, PCB(10)와 접촉되는 부분(면접촉)에 의한 열전도가 상기 제2온도센서(30)(예: 써미스터)의 온도특성에 가장 큰 영향을 미치는 문제점이 있어왔다.
따라서 이를 개선하고자 도 1의 (b)와 같이, 커넥터부(40)의 핀(41)과 실내온도감지부(20)의 리드선(21) 사이의 PCB 패턴(60)을 도 1의 (a)와 같은 직선형 패턴(50) 구조에서 곡선형 패턴(60)으로 변경하거나, 또는 PCB(10) 표면을 전도체로 덮어 높은 전도율을 가진 금속패턴의 면적비율이 PCB(10) 상에서 높아지도록 함으로써 칵핏 내부의 온도를 신속하게 검출할 수 있도록 하였다.
그런데 이 경우 운전자측의 차내 온도를 검출하는 실내온도감지부(20)로부터 전달되는 열이 제2온도센서(30)의 온도 특성에 많은 영향을 주게 되는 데, 특히 곡선형의 패턴(60)이 직선형의 패턴(50) 보다 상대적으로 많은 영향을 끼치는 것으로 확인되었다.
이는 정확한 온도감지 능력을 저하시킨다.
공개특허공보(A) 공개번호 10-2017-0100348(공개일자 2017년09월04일) 공개특허공보(A) 공개번호 10-2018-0022032(공개일자 2018년03월06일) 공개특허공보(A) 공개번호 10-2019-0037428(공개일자 2019년04월08일)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 센서와 칵핏 내부의 온도를 감지하여 온도 보상기능을 수행하는 센서 사이에서 상호 전달되는 온도 영향성을 최소화하여 온도감지 정확성을 높인 차량용 인카센서모듈을 제공하는 것에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 하나의 PCB상에 설치되는 차량의 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 센서와 칵핏 내부의 온도를 감지하여 온도 보상기능을 수행하는 센서 사이의 PCB 패턴 구조를 개량하여 두 센서 간 상호 전달되는 온도 영향성을 최소화하여 온도감지 정확성을 높인 차량용 인카센서모듈을 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 PCB의 일측으로 연결되며 차량 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 실내온도감지부와, 상기 PCB 상에 실장되며 칵핏 내부의 온도를 감지하는 제2온도센서와, 상기 PCB의 타측으로 연결되는 커넥터부와, 상기 커넥터부의 핀들과 상기 제2온도센서 및 상기 실내온도감지부의 리드선 사이를 연결하는 PCB 상의 패턴부를 포함하되, 상기 PCB 상의 패턴부는 적어도 2개 이상의 영역으로 나뉘어져 서로 다른 형상의 패턴으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상기 패턴부는 곡선형으로 구성된 제1패턴부와, 직선형으로 구성되는 제2패턴부로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상기 곡선형으로 구성되는 제1패턴부의 형상은 지그재그 또는 요철형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상기 패턴부가 위치하는 2개의 영역은 커넥터부의 핀들과 제2온도센서가 위치하는 부위 사이의 영역인 제1영역과, 상기 제2온도센서가 위치하는 부위와 실내온도감지부의 리드선 솔더링부 사이의 영역인 제2영역인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상기 PCB 상에는 실내온도감지부와 제2온도센서 사이에 교류되는 열전도량을 차단 및 감소시켜 주는 적어도 하나 이상의 절개공이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상기 PCB의 제1패턴부와 제2온도센서가 위치하는 제1영역의 후면부에는 칵핏 내부의 온도변화에 따라 제2온도센서가 빠른 응답성을 가질 수 있도록 동박부가 부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 상기 실내온도감지부의 노출캡부가 노출되는 전면케이스의 둘레홈부에는 몰딩부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 하나의 PCB상에 설치되는 차량의 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 센서와 칵핏 내부의 온도를 감지하여 온도 보상기능을 수행하는 센서 사이의 PCB 패턴 구조를 개량하여 두 센서 간 상호 전달되는 온도 영향성을 최소화하여 온도감지 정확성을 높인 장점을 제공한다.
도 1의 (a)(b)는 종래의 차량용 인카센서모듈의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈이 케이스에 결합된 사시도,
도 3은 상기 도 2의 분해 사시도,
도 4는 상기 도 2의 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈이 케이스와 함께 칵핏 벽부에 장착된 측면 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈의 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈의 평면도,
도 8의 (a)(b)는 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈의 저면 사시도 및 저면도,
도 9는 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈에 케이스가 장착된 상태의 전면구성도,
도 10의 (a)(b)(c)는 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈의 온도 영향을 실험하기 위한 조건 구성도,
도 11 내지 도 13은 상기 도 10의 실험에 의한 결과 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세히 설명한다.
우선, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈이 케이스에 결합된 사시도, 도 3은 상기 도 2의 분해 사시도, 도 4는 상기 도 2의 측단면도, 도 5는 본 발명에 따른 차량용 인카센서모듈이 케이스와 함께 칵핏 벽부에 장착된 측면 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 차량용 인카센서모듈(100)은,
베이스케이스(210)와 상기 베이스케이스(210)에 체결되는 전면케이스(220)에 의해 보호되도록 내장 설치되어 진다.
이때 상기 인카센서모듈(100)의 실내온도감지부(120)는 상기 전면케이스(220)의 개방공(222)으로 노출되도록 구성된다.
또한 상기 케이스들(210)(220)로 장착된 차량용 인카센서모듈(100)은 차량 칵핏 격벽(300)의 내측으로 형성된 지지대(310)에 체결나사(311)로 고정되는 별도의 장착부(32)를 통해 장착 고정될 수 있으며, 이때 실내온도감지부(120)는 칵핏 격벽(300)에 형성된 구멍을 통해 운전자측 차량 실내로 노출되도록 설치된다.
상기 차량용 인카센서모듈(100)은 도 6 및 도 7에서와 같이,
PCB(110)와, 상기 PCB(110)의 일측으로 연결 설치되며 차량 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 실내온도감지부(120)와, 상기 PCB(110) 상에 실장되며 칵핏 내부의 온도를 감지하는 제2온도센서(130)와, 상기 PCB(110)의 타측으로 연결 설치되는 커넥터부(140)와, 상기 커넥터부(140)의 핀들(141)과 상기 제2온도센서(130) 및 상기 실내온도감지부(120)의 리드선(121) 사이에 연결되는 PCB(110) 상의 패턴부(150)를 포함한다.
상기 실내온도감지부(120)는 노출캡부(122)의 내측으로 차내의 온도를 감지하는 제1온도센서와 태양의 복사 에너지를 검출하여 상기 제1온도센서에서 검출한 온도값을 적절히 보상해 주는 포토센서가 설치되고, 상기 제2온도센서(130)는 칵핏 내부의 온도를 검출하며, 검출된 온도를 상기 실내온도감지부(120)에서 감지한 실내온도에 반영(보상)하여 주어 최종 차내 실내온도를 결정할 수 있도록 하여준다.
상기 실내온도감지부(120)의 제1온도센서와 제2온도센서(130)는 써미스터가 될 수 있다.
여기서 본 발명의 특징적 구성은 상기 PCB(110) 상의 패턴부(150)가 2개의 영역으로 나뉘어져 서로 다른 형상의 패턴으로 구성되는 점이다.
상기 패턴부(150)는 곡선형으로 구성된 제1패턴부(151)와, 직선형으로 구성되는 제2패턴부(152)로 구성될 수 있다.
상기 곡선형으로 구성되는 제1패턴부(151)의 형상은 일례로 지그재그 또는 요철형상으로 구성될 수 있다.
상기 패턴부(150)가 위치하는 2개의 영역은 제1영역(A1)과 제2영역(A2)로 구분될 수 있다.
상기 제1영역(A1)은 커넥터부(140)의 핀들(141)과 제2온도센서(130)가 위치하는 부위 사이의 영역이 될 수 있고, 상기 제2영역(A2)은 상기 제2온도센서(130)가 위치하는 부위와 실내온도감지부(120)의 리드선(121) 솔더링부(123) 사이의 영역이 될 수 있다.
상기 패턴부(150)의 제1패턴부(151)는 상기 제1영역(A1)에 형성되고 상기 제2패턴부(152)는 상기 제2영역(A2)에 형성된다.
이러한 패턴부(150)의 구조는 후술하는 시험결과에 의해, 종래의 직선형 패턴(50)으로 형성된 차량용 인카센서모듈이나 곡선형 패턴(60)으로 형성된 차량용 인카센서모듈에 비하여, 제2온도센서(130)와 실내온도감지부(120) 사이에서 상호 전달되는 온도 영향성이 최소화되어 온도감지 정확성이 높아진 것으로 확인되었다.
<제1 실험>
먼저, 도 10의 (a)와 같이 커넥터부(140)의 핀(141)과 PCB(110)의 패턴부(150)가 연결되는 커넥터 패드부(H1)에 75도의 열을 전달했을 때 실내온도감지부(120) 내부의 제1온도센서의 온도 반응성을 확인 하였다.
같은 방법으로 도 1의 직선형 패턴(50)을 가지는 인카센서모듈(이하 '직선형 패드 인카센서' 라 함)과, 도 2의 곡선형 패턴(60)을 가지는 인카센서모듈(이하 '곡선형 패드 인카센서' 라 함)도 실험을 진행했다.
그 해석 결과,
도 11에서와 같이 제1온도센서의 시간(sec) 대비 온도 반응은,
직선형 패드 인카센서(①)가 가장 빠르고, 그 다음으로 본 발명 인카센서(③)가, 그 다음으로 곡선형 패드 인카센서(②)가 가장 느린 것으로 확인되었다.
여기서는 온도 반응이 느릴수록 더 정확한 온도감지 능력을 가지게 된다.
<제2 실험>
다음으로, 도 10의 (b)와 같이 실내온도감지부(120)의 리드선(121)과 PCB(110)의 패턴부(150)가 연결되는 리드선패드부(H2)에 75도의 열을 전달했을 때 제2온도센서(120)의 온도 반응성을 확인 하였다.
같은 방법으로 직선형 패드 인카센서(①)과, 곡선형 패드 인카센서(②)도 실험을 진행했다.
그 해석 결과,
도 12에서와 같이 제2온도센서(130)의 시간(sec) 대비 온도 반응은,
곡선형 패드 인카센서(②)가 가장 빠르고, 그 다음으로는 본 발명 인카센서(③)와 직선형 패드 인카센서(①)가 비슷하게 느린 것으로 확인되었다.
여기서는 온도 반응이 느릴수록 더 정확한 온도감지 능력을 가지게 된다.
<제3 실험>
다음으로, 도 10의 (c)와 같이 PCB(110)의 측면부(H3)에 75도의 열을 전달했을 때 제2온도센서(120)의 온도 반응성을 확인 하였다.
같은 방법으로 직선형 패드 인카센서(①)과, 곡선형 패드 인카센서(②)도 실험을 진행했다.
그 해석 결과,
도 13에서와 같이 제2온도센서(130)의 시간(sec) 대비 온도 반응은,
곡선형 패드 인카센서(②)와 본 발명 인카센서(③)가 비슷하게 가장 빠르고, 직선형 패드 인카센서(①)는 느린 것으로 확인되었다.
여기서는 온도 반응이 빠를수록 더 정확한 온도감지 능력을 가지게 된다.
이상의 실험결과에 의해 곡선형의 제1패턴부(151)와 직선형의 제2패턴부(152)를 포함하는 본 발명 차량용 인카센서모듈(100)은,
종래의 직선형 패턴(50)을 가지는 인카센서모듈 또는 곡선형 패턴(60)을 가지는 인카센서모듈에 비하여 종합적으로 감지능력이 향상되었음을 알 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 상기 차량용 인카센서모듈(100)의 PCB(110) 상에 적어도 하나 이상의 절개공(111)을 형성한다.
상기 절개공(111)은 실내온도감지부(120)와 제2온도센서(130) 사이에 교류되는 열전도량을 차단 및 감소시켜 준다.
또한 본 발명에 따르면 도 8의 (a)(b)와 같이 PCB(110) 후면부(112)에 동박부(113)를 부착하여 줌으로써, 칵핏 내부의 온도변화에 따라 제2온도센서(130)가 빠른 응답성을 가질 수 있도록 하여준다.
상기 동박부(113)가 부착되는 PCB(110)의 후면부(112)는 제1패턴부(151)와 제2온도센서(130)가 위치하는 제1영역(A1)이 될 수 있다.
상기 동박부(113)는 칵핏 내부의 온도를 신속하게 상기 제2온도센서(130)로 전도하여 준다.
또한 본 발명에 따르면 도 9에서와 같이 실내온도감지부(120)의 노출캡부(122)가 노출되는 전면케이스(220)의 둘레에는 둘레홈부(221)를 형성하고, 상기 둘레홈부(221)에 에폭시 등의 몰딩부(E)를 형성하여 준다.
상기 몰딩부(E)는 실내온도감지부(120)로 유입되는 열전도 현상을 차단하여 주어, 상기 실내온도감지부(120)의 응답성이 향상되도록 하여준다.
이상에서는 본 발명에 대한 한정된 실시예들을 설명한 것이나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 예상됨을 당업자는 주의해야 한다.
100: 인카센서모듈 110: PCB
111: 절개공 112: 후면부
113: 동박부 120: 실내온도감지부
121: 리드선 122: 노출캡부
123: 솔더링부 130: 제2온도센서
140: 커넥터부 141: 핀
150: 패턴부 151: 제1패턴부
152: 제2패턴부 A1: 제1영역부
A2: 제2영역부 210: 베이스케이스
220: 전면케이스 221: 둘레홈부
222: 개방홈

Claims (7)

  1. PCB의 일측으로 연결되며 차량 운전자측 실내온도를 직접 감지하는 실내온도감지부와, 상기 PCB 상에 실장되며 칵핏 내부의 온도를 감지하는 제2온도센서와, 상기 PCB의 타측으로 연결되는 커넥터부와, 상기 커넥터부의 핀들과 상기 제2온도센서 및 상기 실내온도감지부의 리드선 사이를 연결하는 PCB 상의 패턴부를 포함하되,
    상기 PCB 상의 패턴부는 적어도 2개 이상의 영역으로 나뉘어져 서로 다른 형상의 패턴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인카센서모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부는 곡선형으로 구성된 제1패턴부와, 직선형으로 구성되는 제2패턴부로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 인카센서모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 곡선형으로 구성되는 제1패턴부의 형상은 지그재그 또는 요철형상인 것을 특징으로 하는 차량용 인카센서모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴부가 위치하는 2개의 영역은 커넥터부의 핀들과 제2온도센서가 위치하는 부위 사이의 영역인 제1영역과, 상기 제2온도센서가 위치하는 부위와 실내온도감지부의 리드선 솔더링부 사이의 영역인 제2영역인 것을 특징으로 하는 차량용 인카센서모듈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 PCB 상에는 실내온도감지부와 제2온도센서 사이에 교류되는 열전도량을 차단 및 감소시켜 주는 적어도 하나 이상의 절개공이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 인카센서모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 PCB의 제1패턴부와 제2온도센서가 위치하는 제1영역의 후면부에는 칵핏 내부의 온도변화에 따라 제2온도센서가 빠른 응답성을 가질 수 있도록 동박부가 부착되는 것을 특징으로 하는 차량용 인카센서모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 실내온도감지부의 노출캡부가 노출되는 전면케이스의 둘레홈부에는 몰딩부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 인카센서모듈.
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KR20170100348A (ko) 2016-02-25 2017-09-04 이래오토모티브시스템 주식회사 엑티브 인카 센서의 제어 장치 및 그 제어 방법
KR20180022032A (ko) 2016-08-23 2018-03-06 현대자동차주식회사 자동차용 인카센서 모듈
KR20190037428A (ko) 2017-09-29 2019-04-08 암페놀센싱코리아 유한회사 차량의 실내온도 감지센서

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