KR101687384B1 - Printed circuit board assembly for high current including current sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리에 관한 것으로서, 대전류가 통하게 하면서 해당 대전류의 값을 측정하는 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large current battery assembly including a current sensor, and more particularly, to a large current battery assembly including a current sensor for measuring a value of a corresponding large current while allowing a large current to pass therethrough.
최근 환경 문제로 인해 전기 자동차, 하이브리드 자동차(HV) 등이 각광을 받고 있다. 하이브리드 자동차는 내연 엔진과 전기 자동차의 배터리 엔진을 동시에 장착하는 등 기존의 일반 차량에 비해 유해가스 배출량, 연비를 획기적으로 줄인 것이며, 전기 자동차는 내연 엔진이 없어 유해가스를 배출하지 않는 차세대 환경 자동차를 말한다.Recently, electric vehicles and hybrid vehicles (HV) are attracting attention due to environmental problems. Hybrid vehicles are equipped with both internal combustion engines and battery engines for electric vehicles, which significantly reduce emissions and fuel consumption compared to conventional vehicles. Electric vehicles are the next-generation environmental vehicles that do not emit harmful gases because they do not have internal combustion engines. It says.
이러한 전기자동차나 하이브리드 자동차는 모터 구동을 위해 대전류를 필요로 한다. 따라서 인쇄회로기판 등에 대전류가 흐르게 된다. 그런데 인쇄회로기판에 대전류가 흐르면 열이 많이 발생하여 인쇄회로기판에 실장된 회로소자들이 열에 의해 손상되는 문제가 발생할 수 있다.Such an electric vehicle or hybrid vehicle requires a large current to drive the motor. Therefore, a large current flows to the printed circuit board or the like. However, when a large amount of current flows through the printed circuit board, a lot of heat may be generated, and the circuit elements mounted on the printed circuit board may be damaged by heat.
한편, 전기자동차는 리튬 배터리를 주 동력원으로 사용한다. 리튬 배터리는 과충전되거나 밸런싱이 맞지 않으면 폭발할 수도 있다. 이와 같이 리튬 배터리는 운전자의 안전에 직결되는 중요한 부품이다. 리튬 배터리는 배터리의 출력단에 설치되어 있는 전류센서가 검출한 전류값에 의해 관리되므로, 안전을 위해 전류값을 정확히 검출하는 것이 필요하다.On the other hand, an electric vehicle uses a lithium battery as a main power source. Lithium batteries may explode if overcharged or balanced. As such, lithium batteries are an important part directly connected to the safety of the driver. Since the lithium battery is controlled by the current value detected by the current sensor installed at the output terminal of the battery, it is necessary to accurately detect the current value for safety.
본 발명은 대전류의 흐름으로 인한 발열을 최소화하고 해당 대전류의 값을 측정할 수 있는 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리를 제공하는 데에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a large current PCB assembly including a current sensor capable of minimizing heat generation due to a large current flow and measuring a value of a corresponding large current.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리는 인쇄회로기판, 다수의 비아홀, 전류 측정부를 포함한다. 인쇄회로기판은 션트 저항이 내부에 삽입된다. 다수의 비아홀은 인쇄회로기판의 표면에서부터 션트 저항까지 형성된다. 전류 측정부는 션트 저항에 전기적으로 연결되어 션트 저항에 흐르는 전류를 측정한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a large current PCB assembly including a current sensor, including a printed circuit board, a plurality of via holes, and a current measuring unit. A shunt resistor is inserted inside the printed circuit board. A plurality of via holes are formed from the surface of the printed circuit board to the shunt resistance. The current measuring unit is electrically connected to the shunt resistor to measure the current flowing in the shunt resistor.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 인쇄회로기판은 두 부위로 나뉘며 일 부위는 단층으로 이루어지고 다른 부위는 다층으로 이루어져 션트 저항은 단층으로 이루어진 부위에 삽입되는 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the printed circuit board may be divided into two parts, one part being a single layer and the other part being multilayered, and the shunt resistor being inserted into a single layer part.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 션트 저항은 중앙의 망간과 양단의 구리 또는 구리합금으로 이루어진 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the shunt resistor may be made of manganese in the center and copper or copper alloy at both ends.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리는 인쇄회로기판, 다수의 비아홀, 홀 센서를 포함한다. 인쇄회로기판은 션트 저항이 내부에 삽입된다. 다수의 비아홀은 인쇄회로기판의 표면에서부터 션트 저항까지 형성된다. 홀 센서는 인쇄회로기판 위에 실장되어 션트 저항에 흐르는 전류를 측정한다.According to another aspect of the present invention, a large current PCB assembly including a current sensor includes a printed circuit board, a plurality of via holes, and a Hall sensor. A shunt resistor is inserted inside the printed circuit board. A plurality of via holes are formed from the surface of the printed circuit board to the shunt resistance. The Hall sensor is mounted on the printed circuit board to measure the current flowing in the shunt resistor.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 홀 센서 및 션트 저항을 감싸는 형태로 결합되어 자계를 차폐시켜주는 실드부재를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the magnetic sensor further includes a shield member coupled to the Hall sensor and the shunt resistor so as to shield the magnetic field.
본 발명에 따르면 대전류가 흐르더라도 발열이 최소화되므로 발열로 인해 회로소자가 손상되는 것을 막을 수 있다.According to the present invention, since the heat generation is minimized even when a large current flows, the circuit elements can be prevented from being damaged due to heat generation.
또한, 본 발명에 따르면 별도의 전류 센서 없이 대전류의 값을 측정할 수 있으므로 공간 활용도가 증가하고 비용이 절감된다.Further, according to the present invention, since the value of a large current can be measured without using a separate current sensor, space utilization is increased and cost is reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리의 단면도이다.1 is a perspective view of a large current PCB assembly including a current sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a large current PCB assembly including the current sensor shown in FIG.
3 is a perspective view of a large current PCB assembly including a current sensor according to another embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a large current PCB assembly including a current sensor according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a large current PCB assembly including the current sensor shown in FIG.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다. 그리고 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그 공지 기술에 대한 설명은 생략한다.The foregoing and further aspects will become apparent through the following examples. In the present specification, corresponding elements in each figure are referred to by the same numerals. In addition, the shape and size of the components can be exaggerated. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예들을 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to various embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(10)의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a large
도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하면, 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(10)는 인쇄회로기판(110), 다수의 비아홀(120), 전류 측정부(130)를 포함한다.1 and 2, a large
인쇄회로기판(110)의 내부에는 션트 저항(111)이 삽입된다. 인쇄회로기판(110)은 일반적인 FR-4(Flame Retardant) 인쇄회로기판일 수도 있고, BT(Bismaleimide Triazine), ABF(Ajinomoto Build up Film) 등으로 만들어진 인쇄회로기판일 수도 있다. 본 실시예의 인쇄회로기판은 통상적인 인쇄회로기판과 마찬가지로 직사각형의 판 모양일 수 있다.A
한편, 인쇄회로기판(110)은 두 부위(112, 113)로 나뉘며 일 부위(113)는 단층으로 이루어지고 다른 부위(112)은 다층으로 이루어져 션트 저항(111)은 단층으로 이루어진 부위(113)에 삽입될 수 있다. 다층으로 이루어진 부위(112)는 그라운드층, 파워층(112a) 등을 포함할 수 있다. 션트 저항(111)은 단층으로 이루어진 부위(113)의 절연층(113a)에 삽입될 수 있다. 그리고 션트 저항(111)은 양단에 형성된 체결홀(111a)을 통해 일단은 차량 배터리의 플러스 단자에 연결될 수 있다.The printed
다수의 비아홀(Via hole, 120)은 인쇄회로기판의 표면에서부터 션트 저항(111)까지 형성된다. 비아홀(120)이 인쇄회로기판(110)의 표면에서부터 션트 저항(111)까지 형성됨으로써 션트 저항(111)에서 발생되는 열이 외부로 방출된다.A plurality of
전류 측정부(130)는 션트 저항(111)에 전기적으로 연결되어 션트 저항(111)에 흐르는 전류를 측정한다. 전류 측정부(130)는 션트 저항(111) 양단의 전위차, 즉 전압을 측정하여 전류값을 산출할 수 있다. 전류 측정부(130)가 전압을 측정하여 전류값을 산출할 수 있도록 션트 저항(111)의 저항값은 사전에 측정되어 전류 측정부(130)에 기록, 저장될 수 있다. 그리고 전류 측정부(130)는 AS8510 등의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.The
전술한 바와 같이 이루어진 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(10)를 이용하면 대전류가 흘러도 과도한 열이 발생하지 않고 인쇄회로기판 외부로 노출된 션트 저항의 일부분과 비아홀을 통하여 열이 외부로 배출되므로 발열로 인해 회로소자들이 손상되는 것을 막을 수 있다. 따라서 열을 외부로 방출하기 위하여 방열판 등을 사용할 필요가 없으므로 장치의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 제조 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 또한, 별도의 전류 센서 없이 대전류의 값을 측정할 수 있으므로 공간 활용도가 증가하고 비용이 절감된다.When a high
한편, 션트 저항(111)은 중앙의 망간과 양단의 구리 또는 구리합금으로 이루어질 수 있다. 망간은 열에 대한 온도에 따른 저항의 변화가 작고, 구리 또는 구리합금은 낮은 저항을 가지므로 정확한 전류값을 측정할 수 있다.Meanwhile, the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(20)의 사시도이다.3 is a perspective view of a large
도 3에 도시된 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(20)도 인쇄회로기판(210), 다수의 비아홀(220), 전류 측정부(230)를 포함하고 있다. 도 3에 도시된 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(20)에서는 션트 저항(211)의 일단만이 인쇄회로기판(220) 외부로 노출되어 있다. 외부로 노출된 일단에 형성된 체결홀(211a)을 통해 차량 배터리의 플러스 단자 등에 연결될 수 있다.3 includes a
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(30)의 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(30)의 단면도이다.FIG. 4 is a perspective view of a large-
도 4 내지 도 5에 도시된 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(30)는 인쇄회로기판(310), 다수의 비아홀(320), 홀 센서(330)를 포함하고 있다.4 to 5 includes a printed
인쇄회로기판(310)과 다수의 비아홀(320)은 앞서 설명한 실시예에서의 인쇄회로기판(310) 및 다수의 비아홀(320)과 동일하므로 자세한 설명을 생략하기로 한다.The printed
홀 센서(330)는 인쇄회로기판(310) 위에 실장되어 션트 저항(311)에 흐르는 전류를 측정한다. 홀 센서(330)는 자기장이 전류가 흐르는 도체를 쇄교할 때 그 도체의 양단에 전위차가 생기는 물리 현상인 홀 효과(Hall effect)를 이용하는 것이다. 이때 발생된 전압은 전류와 자장의 세기에 비례한다. 그리고, 홀 센서(330)와 연결된 회로(미도시)를 통해서 상기 전압의 크기가 분석됨으로써 션트 저항(311)에 흐르는 전류가 측정될 수 있다.The
상기와 같이 구성된 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(30)는 인쇄회로기판 내부에 삽입된 션트 저항을 통해 전류가 흐르므로, 대전류가 흐르더라도 발열이 최소화되어 발열로 인해 회로소자가 손상되는 것을 막을 수 있다. 또한, 션트 저항과 홀 센서를 이용하여 전류값을 이중으로 측정, 산출함으로써 정확한 전류값을 측정할 수 있다.Since the current flows through the shunt resistor inserted into the printed circuit board, the large
한편, 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리(30)는 실드부재(350)를 더 포함할 수 있다. 실드부재(350)는 홀 센서(320)와 션트 저항(311)을 감싸는 형태로 인쇄회로기판(310)에 결합되어 자계를 차폐시켜준다. 실드부재(350)가 자계를 차폐하고 자속을 집중시켜 신호가 증폭되므로, 홀 센서(320)가 전류를 잘 측정할 수 있게 된다. 실드부재(350)는 강자성의 금속판일 수 있다. 구체적으로는 니켈ㅇ철ㅇ구리의 합금으로 투자율이 높은 뮤메탈(Mumetal)로 제작하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 실드부재(350)는 도시된 바와 같이, U자형상으로 이루어져 인쇄회로기판(310)에 난 구멍에 끼워지는 형태로 결합될 수 있다. 이와 같이 실드부재(350)가 U자 형상으로 이루어지고 홀 센서(320)만을 감싸도록 형성되는 경우 차폐가 더욱 효과적으로 이루어져 전류값을 정확하게 측정할 수 있게 된다.Meanwhile, the high
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. There will be. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
10, 20, 30: 전류센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리
110, 210, 310: 인쇄회로기판
111, 211, 311: 션트 저항
111a, 211a, 311a: 체결홀
112a, 312a: 파워층
113a, 313a: 절연층
120, 220, 320: 다수의 비아홀
130, 230: 전류 측정부
330 홀 센서
350: 실드부재10, 20, 30: large current PCB assembly including current sensor
110, 210, 310: printed circuit board
111, 211, 311: Shunt resistance
111a, 211a, 311a: fastening holes
112a, 312a: power layer
113a, 313a: insulating layer
120, 220, and 320: a plurality of via holes
130, 230: current measuring unit
330 Hall sensor
350: shield member
Claims (6)
상기 인쇄회로기판의 표면에서부터 상기 션트 저항까지 형성된 다수의 비아홀; 및
상기 션트 저항에 전기적으로 연결되어 상기 션트 저항에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부;
를 포함하며,
상기 인쇄회로기판은 두 부위로 나뉘어 일 부위는 단층의 동박층으로 이루어지고 다른 부위는 다층의 동박층으로 이루어지며 상기 션트 저항은 단층의 동박층으로 이루어진 부위의 절연층에 삽입되는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리.
A printed circuit board having a shunt resistor inserted therein;
A plurality of via holes formed from the surface of the printed circuit board to the shunt resistor; And
A current measuring unit electrically connected to the shunt resistor to measure a current flowing through the shunt resistor;
/ RTI >
Wherein the printed circuit board is divided into two parts, one part is a single layer of copper foil layer and the other part is a multi-layered copper foil layer, and the shunt resistor is inserted into an insulating layer of a single- High current assembly for high current with current sensor.
상기 션트 저항은 중앙의 망간과 양단의 구리 또는 구리합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리.
The method according to claim 1,
Wherein the shunt resistor comprises a central manganese core and copper or copper alloy at both ends.
상기 인쇄회로기판의 표면에서부터 상기 션트 저항까지 형성된 다수의 비아홀; 및
상기 인쇄회로기판 위에 실장되어 상기 션트 저항에 흐르는 전류를 측정하는 홀 센서;
를 포함하며,
상기 인쇄회로기판은 두 부위로 나뉘어 일 부위는 단층의 동박층으로 이루어지고 다른 부위는 다층의 동박층으로 이루어지며 상기 션트 저항은 단층의 동박층으로 이루어진 부위의 절연층에 삽입되고,
일측은 상기 인쇄회로기판의 단층 동박층 부위를 관통하고 타측은 상기 인쇄회로기판의 일단을 감싸도록 결합되어 상기 홀 센서 및 션트 저항을 감쌈으로써 자계를 차폐시키는 U자형의 실드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서를 포함한 대전류용 피씨비 어셈블리.A printed circuit board having a shunt resistor inserted therein;
A plurality of via holes formed from the surface of the printed circuit board to the shunt resistor; And
A Hall sensor mounted on the printed circuit board to measure a current flowing in the shunt resistor;
/ RTI >
Wherein the printed circuit board is divided into two parts, one of which is a single-layered copper foil layer and the other is a multi-layered copper foil layer, and the shunt resistor is inserted into an insulation layer of a single-
And a U-shaped shield member for shielding the magnetic field by wrapping the Hall sensor and the shunt resistor by being coupled to one side of the single-layered copper foil layer of the printed circuit board and the other side to surround one end of the printed circuit board High current assembly for high current applications featuring current sensors.
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