KR101942285B1 - 노이즈를 줄인 션트구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노이즈를 줄인 션트구조에 관한 것으로서, 두 개의 션트프레임(12)사이에 한 개 이상의 션트(11)가 결합되는데 션트프레임(12)에는 션트(11)의 길이방향과 같은 방향으로 형성된 홈형태의 션트결합부(13)가 형성되어 션트(11)가 끼워지며 션트결합부(13)의 옆쪽으로 끼워진 션트(11)가 노출되도록 형성된 션트고정홈(14)이 형성되어 션트고정홈(14)을 용접함으로써 션트(11)가 흔들리지 않도록 하며 션트결합부(13)는 션트프레임(12)의 중심부로부터 돌출된 션트센싱부(15)를 대칭점으로 하여 복수개가 형성이 되며 두 개의 션트프레임(12)각각에 형성된 션트센싱부(15)를 션트안정부(17)를 이용하여 연결함으로써 두 개의 션트프레임(12)을 최단거리로 이어지도록 하여 노이즈를 줄이도록 한다.

Description

노이즈를 줄인 션트구조{SHUNT STRUCTURE}

본 발명은 노이즈를 줄인 션트구조에 관한 것이다.

본 발명은 노이즈를 줄인 션트구조에 관한 것으로서, 일반적으로, 션트(shunt)는 기본적으로 전류를 측정하기 위해 사용하는 소자로서, 전기 전자 기기의 통전 회로상에 션트를 연결하여, 션트에 전류가 흐를 때에 생기는 저항값을 이용하여 전압을 측정하고, 전류를 측정할 수 있게 한다. 션트 양단에 걸리는 전압을 측정하여 전류값으로 환산하여 전류를 측정하게 되는 것이다. 이때, 션트를 분류기라고 칭하기도 하는데, 션트는 기본적으로 부하에 비하여 저항이 충분히 낮은 저항으로서 예들 들어 전동기에 인가되는 전류를 측정할 수 있도록 전동기에 비하여 저항이 충분히 낮은 션트를 통전 회로상에 연결함으로써, 부하 전압을 측정하고 궁극적인 부하 전류 측정이 이루어지도록 한다. 션트는 전류계의 전류 측정 범위를 확장하기 위한 표준 저항으로서 전류계와 배선되어, 전류계를 통해 부하 전류를 계측할 수 있도록 한다.

한편, 이차 전지는 영구적이지는 않지만 반복적으로 전류를 충전하여 사용할 수 있으므로, 휴대폰, 피디에이, 엠피4와 같은 각종 전기 전자 기기의 전원으로 이차 전지를 많이 사용하는데, 예를 들어 이차 전지를 채용하는 배터리 시스템의 전류 측정을 위해 구성된 회로상에 션트를 탑재함으로써, 회로와 션트를 거쳐서 이차 전지 배터리 시스템에 인가되는 전류를 측정할 수 있다. 이차 전지는 휴대폰과 같은 전기전자 기기에도 채용되지만 하이브리드 자동차나 전기 자동차의 주전원으로 채용되므로, 상기 션트를 이용하여 이차 전지에 대한 전류를 측정하는 작업이 중요시된다.

상기한 하이브리드 자동차를 비롯하여 전기자동차나 연료전지 자동차에서 사용하는 배터리 시스템은 다수의 단위 전지(이차 전지)를 직렬로 연결하여 전압을 만들고 이를 이용하여 높은 전력을 발생시킨다. 이러한 전력을 발생하기 위하여 배터리 시스템에는 수십 내지 수백 암페어(A) 정도의 전류가 흐르게 되는데, 이러한 배터리 시스템의 전류를 측정하는 방법으로는 션트 저항을 이용하여 전류를 측정하는 방법이 있다. 즉, 션트를 배터리 시스템의 회로상에 연결하여 전류 측정을 수행한다.

한편, 션트는 전류를 측정할 때 사용하는 표준 저항이라 할 수 있어서, 션트 저항(표준 저항)이 될 수 있는 데로 작아야만 전류 측정시의 왜곡이 없이 정밀한 전류 측정이 가능하다.

또한, 션트로 전류가 흐를 때에는 열이 발생하고, 열이 발생하면 저항이 올라가게 되어 있어서 션트의 초기 측정 저항과 전류가 흐를 때의 저항, 그리고 션트를 사용하다가 생기는 나중의 저항이 일정하지 않고 편차가 생겨서 변해버리는 경우가 생기므로, 션트의 저항 특성이 변하지 않도록 설계(저항치가 올라가지 않도록 설계)하는 것이 중요하다.

이러한 션트의 열에 의한 저항치 변화를 방지하기 위해 션트 자체를 망간 내지 망간 합금으로 제작하고 있다. 즉, 일반적인 구리와 같은 금속은 열이 올라가면 저항이 올라가 버리지만 망간 내지 망간 합금은 열이 올라가더라도 오히려 저항이 떨어지게 저항의 정 특성을 유지하게 되므로, 션트를 망간 내지 망간 합금으로 제작하여 사용하고 있다.

또한, 저항의 발열량이 10℃ 정도 올라가면 저항치는 10,000ppm 정도가 변한다고 하는 것이 일반적인데, 션트의 경우 발열량 1℃ 당 15~50ppm 정도가 되어야만 정전류가 흘러서 전류 측정 정밀도를 보장할 수 있다. 발열량이 1℃ 변하는데 션트의 저항 변화치가 전체 저항치를 기준으로 1％ 이상으로 변하게 되면 션트 저항(즉, 표준 저항)으로 사용할 수가 없게 된다. 션트의 전류 변화치 규격이 발열량 변화 10℃~15℃ 범위에서 ㅁ0.2％~0.5％가 되어야 션트를 사용할 수 있다. 저전류에서 션트의 전류 변화치가 전체 전류치를 기준으로 1％ 이상이 되면 션트로 사용할 수 없게 된다. 즉, 저전류에서는 션트의 전류 변화치가 1％ 이상이 되면 안되는 것이다.

그런데, 종래에는 션트를 전류 측정용 회로 기판에 전기적으로 연결하여 설치하기 위하여 션트와 회로기판 사이에서 지나치게 많은 저항이 발생하게 되고, 이처럼 지나치게 많은 저항이 발생하면 전류 충전 대상, 예를 들어, 이차 전지의 충전 용량 전류가 지나치게 적은 것으로 측정되는 문제가 있으며, 상기 이차 전지의 측정 전류가 지나치게 적은 것으로 측정되면 충전 대상인 이차 전지에 지나치게 많은 전류를 충전하게 되어 버려서 결과적으로 이차 전지가 터져버리는 등의 심각한 문제를 초래하게 된다. 이차 전지뿐만 아니라 다른 소자 내지 부품의 전류를 측정할 때에서 지나치게 낮은 전류값이 측정되어 버려서 이차 전지 이외에 다른 부품 내지 소자에도 과도하게 많은 전류가 충전되도록 함으로써 과전류로 인한 파손이 유발되는 등의 여러 가지 심각한 문제가 생기게 된다.

어떠한 이유에서 든지 전류의 측정값에 노이즈가 발생하게 되면 과전류등의 문제가 발생하기 때문에 노이즈를 제거한 정확한 측정이 항상 요구되어 왔다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된것으로서, 션트양단의 전압, 전류를 측정할 때 노이즈를 최대한 제거한 상태로 측정값을 얻을 수 있는 션트구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 노이즈를 줄인 션트구조를 제공하는데 두 개의 션트프레임(12)사이에 한 개 이상의 션트(11)가 결합되는데 션트프레임(12)에는 션트(11)의 길이방향과 같은 방향으로 형성된 홈형태의 션트결합부(13)가 형성되어 션트(11)가 끼워지며 션트결합부(13)의 옆쪽으로 끼워진 션트(11)가 노출되도록 형성된 션트고정홈(14)이 형성되어 션트고정홈(14)을 용접함으로써 션트(11)가 흔들리지 않도록 하며 션트결합부(13)는 션트프레임(12)의 중심부로부터 돌출된 션트센싱부(15)를 대칭점으로 하여 복수개가 형성이 되며 두 개의 션트프레임(12)각각에 형성된 션트센싱부(15)를 션트안정부(17)를 이용하여 연결함으로써 두 개의 션트프레임(12)을 최단거리로 이어지도록 하여 노이즈를 줄이도록 한다.

상기 션트안정부(17)는 동박을 이용한 PCB가 형성된다.

상기 션트안정부(17)에는 증폭회로가 형성되어 양단간의 전압신호를 증폭하여 노이즈를 상대적인 크기가 작아지도록 한다.

상기 션트안정부(17)에는 아날로그-디지털 변환회로를 구성하여 양단간의 전압신호가 노이즈에 강한 디지털 형태로 측정되도록 한다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여 노이즈에 의한 영향을 줄이고 션트의 전압, 전류를 측정하는 것이 가능하게 된다.

도1내지 도3은 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 도면

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도1내지 3은 본 발명에 따른 션트의 일실시예를 도시한다. 도면에 도시되었듯이 본 발명에 따른 션트는 센싱 포인트 사이를 PCB로 연결하면서 노이즈를 상쇄시키도록 하였으며 최단거리에서 센싱함으로써 노이즈를 줄이도록 한다.

도1에서 두 개의 션트프레임(12)내부에는 션트(11)가 부착이 되는데 션트(11)는 필요에 따라서 여러개 형성될 수 있다. 션트(11)는 의 양쪽으로는 션트프레임(12)에 션트가 결합되기 위한 션트결합부(13)가 형성이 되는데 션트결합부(13)는 일자형의 션트(11)가 끼워질 수 있도록 홈이 형성되며 션트결합부(13)의 옆쪽으로는 션트를 고정시키는 납땜이 가능하도록 션트고정홈(14)이 형성이 된다. 도면에서 션트결합부(13)는 션트가 끼워진상태로 도시된것이기 때문에 잘 보이지 않지만 판형의 션트가 끼워질 수 있는 홀이 형성되어 션트결합부(13)를 형성하고 션트결합부(13)의 옆쪽은 트이도록 하여 납땜등이 가능하게 하여 부착된 션트가 움직이지 않게 한다.

션트결합부(13)는 복수개로 형성이 될 수 있는데 센싱할 때 노이즈를 최소화할 수 있도록 션트프레임(12)의 중앙부에는 션트결합부(13)까 형성되지 않는다. 또한, 션트프레임은 중앙부를 중심으로 대칭인형태가 되도록 하며 션트프레임(12)에 결합되는 경우에도 서로 대칭이 되도록 한다.

션트프레임(12)의 중앙에는 센싱을 위한 션트센싱부(15)가 형성이 되는데 션트센싱부(15)에는 PCB연결구(16)가 부착되며 양쪽의 션트프레임(12)으로부터 돌출된 션트센싱부(15)로부터 PCB연결구(16)가 결합하고 PCB연결구(16)의 끝단에 PCB형태의 션트안정부(17)가 결합되어 션트안정부(17)는 양쪽의 션트프레임(12)을 연결하게 된다. 션트센싱부는 도시한것과 같이 돌출된 형태를 가지도록 하여 PCB연결구(16)가 끼워지는 형태로 연결이 될 수 있으며 나사홀과 같은 형태를 갖도록 할 수도 있다. 안쪽으로 들어간 홀의 형태인 경우에도 홀에 연결하여 센싱을 하게 된다.

센싱을 위해서는 션트센싱부(15)의 양단에서 연결하여 센싱하게 되는데 센싱포인트가 되는 션트센싱부(15)는 션트안정부(17)의 중심에 있기 때문에 센싱에 의한 외부요인의 영향을 가장 덜 받게 된다.

션트안정부(17)에 형성되는 PCB는 PCB에 형성되는 동박으로 션트프레임(12)을 연결함으로써 션트프레임(12)의 양쪽에 걸리는 신호를 유지하여 보호하도록 하며 이때 션트안정부(17)에 형서오디는 전압패턴의 양쪽길이를 같게 함으로써 노이즈를 상쇄시킨다. 또한, 션트안정부(17)를 통해 연결됨으로써 션트와 일체화될 뿐아니라 노이즈와의 접촉을 최소화시키게 된다.

종래에는 양측단의 션트에서 걸리는 저항값의 차이, 불순물, 길다란 경로, 전압의 불안정등에 의해 발생하는 것을 포함해 원인을 알 수 없는 노이즈의 발생을 줄이게 된다.

또한, 션트안정부(17)에는 증폭회로를 포함하도록 하여 션트프레임(12)양단에 걸리는 전압차를 증폭하여 신호를 강하게 함으로써 외부노이즈를 상쇄시키게 할 수 있다. 또한, 션트안정부(17)에는 증폭회로외에 아날로그-디지털 변환회로를 포함시켜 디지털 신호로 변환하는데 디지털 신호는 상대적으로 노이즈에 강하고 신호전송거리에 따른 영향을 덜 받기 때문에 노이즈에 대한 영향이 줄어들게 된다.

11: 션트 12: 션트프레임
13: 션트결합부 14: 션트고정홈
15: 션트센싱부 16: PCB연결부
17: 션트안정부

Claims (4)

1. 노이즈를 줄인 션트구조로서,
   두 개의 션트프레임(12)사이에 한 개 이상의 션트(11)가 결합되는데
   션트프레임(12)에는 션트(11)의 길이방향과 같은 방향으로 형성된 홈형태의 션트결합부(13)가 형성되어 션트(11)가 끼워지며 션트결합부(13)의 옆쪽으로 끼워진 션트(11)가 노출되도록 형성된 션트고정홈(14)이 형성되어 션트고정홈(14)을 용접함으로써 션트(11)가 흔들리지 않도록 하며
   션트결합부(13)는 션트프레임(12)의 중심부로부터 돌출된 션트센싱부(15)를 대칭점으로 하여 복수개가 형성이 되며
   두 개의 션트프레임(12)각각에 형성된 션트센싱부(15)를 션트안정부(17)를 이용하여 연결함으로써 두 개의 션트프레임(12)을 최단거리로 이어지도록 하여 노이즈를 줄이도록 하는, 노이즈를 줄인 션트구조
2. 제1항에 있어서, 상기 션트안정부(17)는 동박을 이용한 PCB가 형성되는 것을 특징으로 하는, 노이즈를 줄인 션트구조
3. 제2항에 있어서, 상기 션트안정부(17)에는 증폭회로가 형성되어 양단간의 전압신호를 증폭하여 노이즈를 상대적인 크기가 작아지도록 하는, 노이즈를 줄인 션트구조
4. 제2항에 있어서, 기 션트안정부(17)에는 아날로그-디지털 변환회로를 구성하여 양단간의 전압신호가 노이즈에 강한 디지털 형태로 측정되도록 하는, 노이즈를 줄인 션트구조
   
   
   
   
   

Images