KR102165359B1 - 하이브리드 전류 센서 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

이상의 설명은 하이브리드 전류 센서 어셈블리에 관한 것이다.
일 실시 예에 있어서, 하이브리드 전류 센서 어셈블리는, 외부 전자 기기의 양 단자가 연결되기 위한 전도체; 상기 전도체에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장이 인가되는 홀 코어; 상기 홀 코어에 인가된 자기장에 의해 양 단에 전위차가 발생되는 홀 센서; 상기 전도체에 흐르는 전류를 분류시키기 위한 션트 단자; 및 상기 션트 단자에 연결되어 상기 전도체에 흐르는 전류를 측정하는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

하이브리드 전류 센서 어셈블리{A hybrid current sensor assembly}
아래의 설명은 하이브리드 전류 센서 어셈블리에 관한 것이다.
전류 센서는 전류를 감지하는 전자 부품이다. 전류 센서에는 홀 센서(Hall sensor), 션트 센서(Shunt sensor) 등 다양한 종류가 있다.
홀 효과(Hall effect)는 자기장이 전류가 흐르는 도체를 쇄교할 때 그 도체의 양단에 전위차가 생기는 물리 현상을 가리킨다. 홀 효과에 의해 유도되는 전위차는 쇄교하는 자기장(B)에 비례한다. 이 같은 홀 효과를 이용해 전도체에 바이어스 전류를 흘리고 그 양단의 전위차를 측정함으로써 자기장의 세기를 측정하는 것이 홀 센서이다. 한국공개특허 제10-2011-0017774호에는 종래의 홀 센서가 개시되어 있다.
홀 센서 및 션트 센서는 각각의 장단점을 가지고 있으며, 종래에는 각 센서의 성능을 고려하여 선택적으로 둘 중 하나의 센서를 설치하였다. 최근에는 안전사양 강화로 인해 두 개의 센서를 모두 사용해야 할 필요가 생겼다. 따라서, 두 개의 센서를 각각 독립적으로 설치함으로써, 생산 비용이 증가되고, 제품의 부피가 커지는 문제가 발생하였다.
실시 예의 목적은 두 가지 종류의 센서가 통합된 하이브리드 전류 센서 어셈블리를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 있어서, 하이브리드 전류 센서 어셈블리는, 외부 전자 기기의 양 단자가 연결되기 위한 전도체; 상기 전도체에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장이 인가되는 홀 코어; 상기 홀 코어에 인가된 자기장에 의해 양 단에 전위차가 발생되는 홀 센서; 상기 전도체에 흐르는 전류를 분류시키기 위한 션트 단자; 및 상기 션트 단자에 연결되어 상기 전도체에 흐르는 전류를 측정하는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 하이브리드 전류 센서 어셈블리는, 상기 홀 코어, 홀 센서, 션트 단자 및 마이크로 프로세서를 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 전도체의 적어도 일부는 상기 하우징의 내부에 수용되고, 상기 전도체의 양 단부는 상기 하우징의 외부로 노출될 수 있다.
상기 하이브리드 전류 센서 어셈블리는, 상기 홀 센서, 마이크로 프로세서 및 션트 단자가 연결되는 회로 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 홀 코어는, 자기장이 상기 홀 센서에 집중될 수 있도록 형성될 수 있다.
상기 홀 코어는, 상기 전도체의 하측을 감싸는 제 1 면; 및 상기 제 1 면의 양측 테두리부로부터 각각 절곡되어 상기 전도체의 양측을 감싸는 제 2 면 및 제 3 면을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판에는, 상기 홀 코어가 삽입되는 코어 삽입부가 형성될 수 있다.
상기 코어 삽입부는, 상기 회로 기판에 형성되는 구멍이고, 상기 전도체의 제 2 면 및 제 3 면 중 적어도 하나의 면은 상기 코어 삽입부를 통해, 상기 회로 기판을 관통하도록 배치될 수 있다.
상기 홀 코어는, 상기 전도체의 제 2 면 및 제 3 면으로부터 각각 서로 마주보는 방향으로 절곡되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함할 수 있다.
상기 코어 삽입부는, 상기 회로 기판의 일 테두리부로부터 내측으로 길게 함몰되는 홈이고, 상기 전도체의 제 2 면 및 제 3 면 중 적어도 하나의 면은 상기 코어 삽입부를 통해, 상기 회로 기판에 슬라이딩 결합될 수 있다.
상기 홀 코어는, 상기 전도체 및 회로 기판을 감싸는 형상으로 제공될 수 있다.
상기 홀 센서는, 상기 홀 코어의 제 1 단부 및 제 2 단부 사이에 형성되는 갭에 배치될 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 하이브리드 전류 센서 어셈블리는, 외부 전자 기기의 양 단자가 연결되기 위한 전도체; 상기 전도체에 흐르는 전류에 관한 정보를 홀 효과를 이용하여 감지하는 홀 센서 모듈; 및 상기 동일한 전도체에 흐르는 전류에 관한 정보를 측정하는 션트 센서 모듈을 포함할 수 있다.
상기 홀 센서 모듈은, 상기 전도체의 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 상기 전도체의 적어도 일부를 둘러싸는 홀 코어와, 상기 홀 코어의 내측에 배치되는 홀 센서를 포함하고, 상기 션트 센서 모듈은, 상기 전도체에 흐르는 전류를 분류시키기 위한 션트 단자와, 상기 션트 단자에 연결되어 상기 전도체에 흐르는 전류를 측정하는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 프로세서는, 상기 홀 코어에 인가된 자기장에 의해 상기 홀 센서의 양 단에 발생된 전위차를 감지하여 상기 전도체에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
상기 하이브리드 전류 센서 어셈블리는, 상기 마이크로 프로세서에서 측정된 정보를 외부로 전달하기 위한 커넥터를 더 포함하고, 상기 마이크로 프로세서는, 상기 홀 센서 모듈에 의해 측정된 제 1 전류 값 및 상기 션트 센서 모듈에 의해 측정된 제 2 전류 값 중 어느 하나의 전류 값을 선택적으로 또는 동시에 상기 커넥터를 통하여 외부로 전달할 수 있다.
상기 하이브리드 전류 센서 어셈블리는, 상기 홀 코어, 홀 센서, 션트 단자 및 마이크로 프로세서를 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 전도체는 상기 하우징을 관통하도록 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 하나의 센서 하우징에 두 가지 종류의 센서를 통합하여 각각의 장단점을 상호 보완할 수 있다. 구체적으로, 전류 변화에 따른 반응 속도가 빠르면서도, 정확도가 높게 설계하는 것이 가능하다. 또한, 제조 비용을 낮추고, 소형화하는 것이 가능하다.
도 1은 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3은 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시 예에 따른 홀 센서 모듈을 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 예에 따른 션트 센서 모듈을 나타내는 도면이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 내부 구조를 나타내느 도면이다.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 9는 또 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
전기차(EV), 하이브리드전기차(HEV), 플러그인하이브리드자동차(PHEV) 등의 배터리 관리 시스템(battery management system)은 SOC 및 SOH를 계산하기 위하여 전압값 또는 전류값을 필요로 한다.
실시 예에 따른 하이브리드(hybrid) 전류 센서는 홀(hall) 전류 센서와, 션트(shunt) 전류 센서를 결합한 것으로, 리던던시 듀얼 출력(a redundancy dual output, low and high current range)을 가질 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 사시도이고, 도 2는 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 3은 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 하이브리드 전류 센서 어셈블리(1)는, 외부 전자 기기와 접속되어, 외부 전자 기기에 흐르는 전류의 값을 측정할 수 있다. 하이브리드 전류 센서 어셈블리(1)는, 하우징(11), 전도체(15), 회로 기판(16), 커넥터(19), 홀 코어(111), 홀 센서(112), 션트 저항(121), 션트 단자(122) 및 마이크로 프로세서(123)를 포함할 수 있다.
하우징(11)은, 하이브리드 전류 센서 어셈블리(1)의 외형을 형성할 수 있다. 하우징(11)은, 장방형으로 제공될 수 있다. 다만, 실시 예에서 하우징(11)의 형상이 제한되는 것은 아니다. 하우징(11)은, 하우징 바디(11a) 및 하우징 커버(11b)를 포함할 수 있다.
하우징 바디(11a)는, 내부에 전자 부품들을 수용하기 위한 수용 공간을 포함할 수 있다. 하우징 바디(11a)에는, 전도체(15)가 삽입되는 전도체 삽입부(11aa)가 형성될 수 있다. 전도체 삽입부(11aa)는 예를 들어, 하우징 바디(11a)의 양 측면에 각각 서로 대향하도록 형성되는 구멍일 수 있다. 하우징 바디(11a)의 일측에는 커넥터(19)가 삽입되는 제 1 커넥터 삽입부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 커넥터 삽입부는, 하우징 바디(11a)의 일측에 함몰 형성되는 홈일 수 있다.
하우징 커버(11b)는, 하우징 바디(11a)의 수용 공간의 적어도 일부를 차폐할 수 있다. 하우징 커버(11b)의 일측에는 커넥터(19)가 삽입되는 제 2 커넥터 삽입부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 커넥터 삽입부는, 하우징 커버(11b)의 일측에 함몰 형성되는 홈일 수 있다.
전도체(15)의 적어도 일부는 하우징(11)의 내부에 배치될 수 있다. 전도체(15)의 양 측에는 외부 전자 기기가 접속될 수 있다. 전도체(15)의 양 측에는, 외부 전자 기기의 양 단자가 접속될 수 있는 접속부(15a)가 각각 형성될 수 있다. 예를 들어, 접속부(15a)는 전도체(15)에 형성되는 홀일 수 있다. 전도체(15)는, 하우징(11)을 관통하도록 배치될 수 있다. 전도체(15)는, 하우징(11)의 외측으로 노출될 수 있다. 전도체(15)의 양 단부는 하우징(11)의 양측으로 노출될 수 있다. 전도체(15)의 양 단부는, 하우징(11)의 양 측면으로부터 외부로 돌출될 수 있다. 전도체(15)는, 직사각형 형상의 플레이트일 수 있다. 전도체(15)는, 홀 코어(111)의 중심을 통과하도록 배치될 수 있다.
회로 기판(16)에는, 홀 센서(112), 션트 단자(122), 마이크로 프로세서(123) 및 커넥터(19)가 배치될 수 있다. 회로 기판(16)에는, 회로 기판(16)에 구비되는 전자 부품들을 서로 연결하기 위한 회로가 형성될 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(16)은, 홀 코어(111)가 삽입되기 위한 코어 삽입부(16a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 삽입부(16a)는, 회로 기판(16)을 관통하도록 형성되는 구멍일 수 있다. 코어 삽입부(16a)는, 홀 코어(111)의 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 예를 들어 코어 삽입부(16a)는, 길게 형성되는 슬릿(slit) 형상일 수 있다.
홀 센서(112) 및 마이크로 프로세서(123)는 모두 하나의 회로 기판(16)에 연결될 수 있다. 홀 센서(112) 및 마이크로 프로세서(123)는, 회로 기판(16)의 상면 및 하면 각각에 연결될 수 있다. 홀 센서(112) 및 마이크로 프로세서(123)는, 회로 기판(16)을 기준으로 상하 방향으로 적어도 일부가 오버랩 되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 홀 센서(112) 및 마이크로 프로세서(123)의 설치에 필요한 회로 기판(16)의 면적이 감소되므로, 전체 제품의 너비를 축소시킬 수 있다.
한편, 도 3과 달리, 홀 센서(112) 및 마이크로 프로세서(123)는, 회로 기판(16)의 상면 및 하면 중 어느 하나의 면에 모두 연결될 수도 있다. 이 경우, 홀 센서(112), 마이크로 프로세서(123) 및 회로 기판(16)의 전체 높이가 감소되므로, 전체 제품의 높이를 축소시킬 수 있다.
커넥터(19)는, 홀 센서(112) 또는 마이크로 프로세서(123)에서 감지된 정보를 외부로 전달하기 위한 통로로 기능할 수 있다. 또한, 커넥터(19)는, 외부로부터 회로 기판(16)에 배치되는 전자 부품들에 전원을 공급하기 위한 통로로 기능을 할 수 있다. 커넥터(19)의 일부는 하우징(11)의 내부에 배치되고, 나머지 일부는 하우징(11)의 외부로 노출되도록 배치될 수 있다.
홀 코어(111)로는, 전도체(15)에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장이 인가될 수 있다. 홀 코어(111)는, 전도체(15)의 적어도 일부를 감싸는 형상으로 제공될 수 있다. 홀 코어(111)는, 전도체(15)의 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 전도체(15)의 적어도 일부를 둘러싸는 형상을 포함할 수 있다. 홀 코어(111)는, 전도체(15)의 하측을 감싸는 제 1 면과, 제 1 면의 양측 테두리부로부터 각각 절곡되어 전도체(15)의 양측을 감싸는 제 2 면 및 제 3 면을 포함할 수 있다. 다시 말하면, 홀 코어(111)는 ㄷ자 형상으로 제공될 수 있다. 홀 코어(111)의 제 2 면 및 제 3 면 중 적어도 하나의 면은 코어 삽입부(16a)를 통해, 회로 기판(26)을 관통하도록 배치될 수 있다.
홀 센서(112)는, 홀 코어(111)에 인가된 자기장에 기초하여 전류를 감지할 수 있다. 홀 센서(112)는, 홀 코어(111)의 내측에 배치될 수 있다. 홀 센서(112)의 양단에는, 홀 코어(111)에 인가된 자기장에 의해 전위차가 발생될 수 있다. 홀 센서(112)는, 홀 코어(111)의 중심 부근에 배치될 수 있다. 이 경우, 홀 센서(112)의 민감도를 향상시킬 수 있다.
한편, 홀 코어(111) 및 홀 센서(112)를 통칭하여 홀 센서 모듈(110)이라고 할 수 있다. 홀 센서 모듈(110)은 전도체(15)에 흐르는 전류에 관한 정보를 홀 효과를 이용하여 감지할 수 있다.
션트 저항(121)은, 전도체(15)의 일측에 구비될 수 있다. 예를 들어 션트 저항(121)은, 전도체(15)의 중앙에 배치될 수 있다. 전도체(15)는, 션트 저항(121)의 양측에 각각 연결되는 제 1 전도체 및 제 2 전도체를 포함할 수 있다. 제 1 전도체, 션트 저항(121) 및 제 2 전도체는 순차적으로 직렬로 연결될 수 있다. 션트 저항(121)의 저항 값은, 측정하고자 하는 전류의 크기에 따라 결정될 수 있다.
션트 단자(122)는, 전도체(15)에 흐르는 전류를 분류시킬 수 있다. 션트 단자(122)는, 전도체(15) 및 회로 기판(16)을 연결할 수 있다. 션트 단자(122)는, 전도체(15)에 대하여 마이크로 프로세서(123)가 병렬적으로 연결되게 한다. 션트 단자(122)는, 제 1 전도체 및 제 2 전도체를 회로 기판(16)의 두 지점에 각각 연결하기 제 1 션트 단자 및 제 2 션트 단자를 포함할 수 있다. 제 1 션트 단자 및 제 2 션트 단자는, 마이크로 프로세서(123)에 연결될 수 있다. 제 1 션트 단자 및 제 2 션트 단자는, 션트 저항(121)을 중심으로 양측에 배치될 수 있다. 제 1 션트 단자 및 제 2 션트 단자는, 션트 저항(121)과 직접적으로 연결되지 않도록 이격 배치될 수 있다.
마이크로 프로세서(123)는, 예를 들어 회로 기판(16)을 기준으로 홀 센서(112)의 반대편에 배치될 수 있다. 물론, 회로 기판(16)의 일면에 홀 센서(112) 및 마이크로 프로세서(123)가 모두 배치되는 것도 가능하다. 마이크로 프로세서(123)는, 홀 코어(111)의 중심 부근으로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 이 경우 홀 코어(111)에 인가되는 자기장이 마이크로 프로세서(123)에 미치는 영향을 감소시킬 수 있다.
마이크로 프로세서(123)는, 션트 단자(122)와 접속되어 전도체(15)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 이러한 점에서, 마이크로 프로세서(123)는 션트 센서로써 기능할 수 있다.
또한, 마이크로 프로세서(123)는, 홀 센서(112)로부터 감지된 정보에 기초하여, 전도체(15)에 흐르는 전류를 측정할 수도 있다. 이 경우, 마이크로 프로세서(123)는, 홀 코어(111)에 인가된 자기장에 의해 홀 센서(112)의 양 단에 발생된 전위차를 감지하여 전도체(15)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 홀 센서 모듈(110)에 의해 측정된 전류 값을 제 1 전류 값이라고 하고, 션트 센서 모듈(120)에 의해 측정된 전류 값을 제 2 전류 값이라고 할 때, 마이크로 프로세서(123)는, 제 1 전류 값 또는 제 2 전류 값을 선택적으로 또는 동시에 커넥터(19)를 통하여 외부로 전달할 수 있다.
한편, 션트 저항(121), 션트 단자(122) 및 마이크로 프로세서(123)를 통칭하여 션트 센서 모듈(120)이라고 할 수 있다. 션트 센서 모듈(120)은, 전도체(15)에 흐르는 전류에 관한 정보를 분류기 원리를 이용하여 측정할 수 있다.
위 구조에 의하면, 홀 센서 모듈(110) 및 션트 센서 모듈(120)이 각각 모두 하나의 전도체(15)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 홀 센서 모듈을 나타내는 도면이다. 이해의 편의를 위하여, 도 4는 회로 기판(16), 션트 단자(122) 및 마이크로 프로세서(123) 등을 생략하여 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 홀 센서 모듈(110)은, 전도체(15), 홀 코어(111) 및 홀 센서(112)를 포함할 수 있다.
전도체(15)에 전류가 흐르면, 암페어의 법칙(Ampere's law)에 따라, 전도체(15)에 흐르는 전류에 비례하는 자기장이 전도체(15) 주위에 유도된다. 이에 따라 유도된 자기장은 홀 코어(111)를 자화시키며, ㄷ자 형상의 홀 코어(111)의 중심에서 증폭된 자속이 쇄교될 수 있다. 이러한 자속은 홀 센서(112)에서 홀 효과를 야기한다. 이에 따라 전도체(15)에 흐르는 전류에 의해 유도된 자기장에 비례하는 전위차, 즉 전압이 홀 센서(112)에서 출력될 수 있다.
홀 센서(112)에서 출력된 값은 마이크로 프로세서(123, 도 3 참조)로 전달되어, 전도체(15)에 흐르는 전류의 값이 얼마인지 측정될 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 션트 센서 모듈을 나타내는 도면이다. 이해의 편의를 위하여, 도 5는 홀 코어(111) 등을 생략하여 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 션트 센서 모듈(120)은, 전도체(15), 션트 저항(121), 션트 단자(122) 및 마이크로 프로세서(123)를 포함할 수 있다.
전도체(15)에 전류가 흐르면, 전도체(15)에 흐르는 전류는 션트 저항(121)에 전압강하를 발생하게 된다. 션트 저항(121)의 저항 값은 이미 결정이 되어 있으므로, 마이크로 프로세서(123)는 션트 저항(121)의 전단과 후단의 전압 값을 측정하여 이 전압 값의 차이를 옴의 법칙(Ohm’s law)에 따라 계산을 하게 되면 션트 저항(121)에 흐르는 전류를 알 수 있다.
이하의 표 1은 홀 센서 모듈(110) 및 션트 센서 모듈(120) 각각의 성능과, 이를 이용한 하이브리드 전류 센서 어셈블리(1)의 성능을 나타내는 표이다.
측정 항목 홀 센서 션트 센서 하이브리드
반응시간(response time) 10 ?s 1000 ?s 10 ?s
정확도(accuracy) 1.5 % 0.5 % 0.5 %
제로 오프셋 전류
(zero offset current)		 ±1.35 A ±0.5 A ±0.5 A
출력 채널(output channel) 1 1 2
리던던시(redundancy) X X O
표 1을 참조하면, 홀 센서 모듈(110) 및 션트 센서 모듈(120)은 각 측정 항목 별로 장단점을 가짐을 알 수 있다. 홀 센서 모듈(110)은 전류 변화에 따른 빠른 반응 속도를 나타내는 것을 알 수 있다. 반대로 션트 센서 모듈(120)은 오프셋이 적고, 정확도는 높음을 알 수 있다. 하이브리드 전류 센서 어셈블리(1)의 경우, 홀 센서 모듈(110) 및 션트 센서 모듈(120)을 조합시킨 것으로, 두 개의 센서 모듈(110, 120)의 장단점을 상호 보완할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 프로세서(123)를 이용하여, 상황에 따라서 홀 센서 모듈(110) 및 션트 센서 모듈(120) 중 하나 이상의 센서 모듈에서 측정된 값을 이용할 수 있다. 홀 센서 모듈(110) 및 션트 센서 모듈(120)은 각각 독립적으로 전류를 측정할 수 있으며, 둘 중 하나의 센서가 고장나더라도 다른 하나의 센서를 이용하여 전류를 측정할 수 있다.
이하 상기한 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소에 대하여, 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 상기한 실시 예에 대한 설명은 이하의 실시 예들에도 적용될 수 있다. 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 7은 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 하이브리드 전류 센서 어셈블리(2)는, 하우징(21), 전도체(25), 회로 기판(26), 커넥터(29), 홀 코어(211), 홀 센서(212), 션트 저항(221), 션트 단자(222) 및 마이크로 프로세서(223)를 포함할 수 있다.
하우징(21)은, 하우징 바디(21a) 및 하우징 커버(21b)를 포함할 수 있다. 하우징 바디(21a)에는 전도체(25)가 삽입되는 제 1 전도체 삽입부(미도시)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전도체 삽입부는 하우징 바디(21a)에 형성되는 구멍일 수 있다. 도 6을 기준으로 하우징 바디(21a)의 후면에 제 1 전도체 삽입부가 형성될 수 있다. 하우징 바디(21a)에는 커넥터(29)가 삽입되는 커넥터 삽입부(21aa)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 커넥터 삽입부는, 하우징 바디(21a)의 일측에 함몰 형성되는 홈일 수 있다.
하우징 커버(21b)에는, 전도체(25)가 삽입되기 위한 제 2 전도체 삽입부(21ba)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전도체 삽입부(21ba)는, 하우징 커버(21b)에 형성되는 구멍일 수 있다. 제 2 전도체 삽입부(21ba)는, 제 1 전도체 삽입부에 대향하는 면에 형성될 수 있다.
전도체(25)는, 하우징(21)을 관통하도록 배치될 수 있다. 전도체(25)의 일 단부는, 하우징 바디(21a)의 일면을 관통하도록 배치되고, 전도체(25)의 타 단부는, 하우징 커버(21b)를 관통하도록 배치될 수 있다.
회로 기판(26)은, 홀 코어(211)가 삽입되기 위한 코어 삽입부(26a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어 삽입부(26a)는, 회로 기판(26)의 일 테두리부로부터 내측으로 길게 함몰되는 홈일 수 있다.
홀 코어(211)는, 전도체(25)를 감싸는 형상으로 제공될 수 있다. 홀 코어(211)는, 전도체(25)의 하측을 감싸는 제 1 면과, 제 1 면의 양측 테두리부로부터 각각 절곡되어 전도체(15)의 양측을 감싸는 제 2 면 및 제 3 면과, 제 2 면 및 제 3 면으로부터 각각 서로 마주보는 방향으로 절곡되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함할 수 있다. 위와 같은 형상에 의하면, 홀 코어(211)에 인가되는 자기장을 증가시킬 수 있다. 홀 코어(211)는, 코어 삽입부(26a)를 따라서 슬라이딩 결합될 수 있다. 구체적으로 홀 코어(211)의 제 2 면 및 제 3 면 중 적어도 하나의 면은 코어 삽입부(26a)를 통해, 회로 기판(26)에 슬라이딩 결합될 수 있다.
한편, 홀 코어(211) 및 홀 센서(212)를 통칭하여 홀 센서 모듈이라고 할 수 있다.
한편, 션트 저항(221), 션트 단자(222) 및 마이크로 프로세서(223)를 통칭하여 션트 센서 모듈이라고 할 수 있다.
도 8은 또 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 9는 또 다른 실시 예에 따른 하이브리드 전류 센서 어셈블리의 내부 구조를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 하이브리드 전류 센서 어셈블리(3)는, 하우징(31), 전도체(35), 회로 기판(36), 커넥터(39), 홀 코어(311), 홀 센서(312), 션트 저항(321), 션트 단자(322) 및 마이크로 프로세서(323)를 포함할 수 있다.
하우징(31)은, 하우징 바디(31a) 및 하우징 커버(31b)를 포함할 수 있다. 하우징 바디(31a)에는 전도체(35)가 삽입되는 제 1 전도체 삽입부(미도시)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전도체 삽입부는 하우징 바디(31a)에 형성되는 구멍일 수 있다. 도 8을 기준으로 하우징 바디(31a)의 후면에 제 1 전도체 삽입부가 형성될 수 있다. 하우징 바디(31a)에는 커넥터(39)가 삽입되는 커넥터 삽입부(미도시)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 커넥터 삽입부는, 하우징 바디(31a)의 일측에 형성되는 구멍일 수 있다. 도 8을 기준으로 커넥터 삽입부는, 하우징 바디(31a)의 후면에 형성될 수 있다. 제 1 전도체 삽입부 및 커넥터 삽입부는 하우징 바디(31a)의 동일한 면에 형성될 수도 있다.
하우징 커버(31b)에는, 전도체(35)가 삽입되기 위한 제 2 전도체 삽입부(31ba)가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전도체 삽입부(31ba)는, 하우징 커버(31b)에 형성되는 구멍일 수 있다. 제 2 전도체 삽입부(31ba)는, 제 1 전도체 삽입부에 대향하는 면에 형성될 수 있다.
전도체(35)는, 하우징(31)을 관통하도록 배치될 수 있다. 전도체(35)의 일 단부는, 하우징 바디(31a)의 일면을 관통하도록 배치되고, 전도체(35)의 타 단부는, 하우징 커버(31b)를 관통하도록 배치될 수 있다.
홀 코어(311)는, 전도체(35) 및 회로 기판(36)를 감싸는 형상으로 제공될 수 있다. 홀 코어(311)는, 전도체(35) 및 회로 기판(36)의 하측을 감싸는 제 1 면과, 제 1 면의 양측 테두리부로부터 각각 절곡되어 전도체(35) 및 회로 기판(36)의 양측을 감싸는 제 2 면 및 제 3 면과, 제 2 면 및 제 3 면으로부터 각각 마주보는 방향으로 절곡되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함할 수 있다. 위와 같은 형상에 의하면, 홀 코어(311)에 인가되는 자기장을 증가시킬 수 있다.
홀 센서(312)는, 홀 코어(311)의 제 1 단부 및 제 2 단부 사이에 형성되는 갭(gap)에 배치될 수 있다. 홀 센서(312)의 센싱 면은 홀 코어(311)에 유도되는 자속이 수직으로 쇄교하도록 배치될 수 있다. 위와 같은 구조에 의하면, 홀 센서(312)의 민감도를 향상시킬 수 있다.
한편, 홀 코어(311) 및 홀 센서(312)를 통칭하여 홀 센서 모듈이라고 할 수 있다.
한편, 션트 저항(321), 션트 단자(322) 및 마이크로 프로세서(323)를 통칭하여 션트 센서 모듈이라고 할 수 있다.
실시 예에 의하면, 하나의 센서 하우징에 두 가지 종류의 센서를 통합하여 각각의 장단점을 상호 보완할 수 있다. 구체적으로, 전류 변화에 따른 반응 속도가 빠르면서도, 정확도가 높게 설계하는 것이 가능하다. 또한, 제조 비용을 낮추고, 소형화하는 것이 가능하다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (16)

  1. 외부 전자 기기의 양 단자가 연결되기 위한 전도체;
    상기 전도체에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장이 인가되는 홀 코어;
    상기 홀 코어에 인가된 자기장에 의해 양 단에 전위차가 발생되는 홀 센서;
    상기 전도체에 흐르는 전류를 분류시키기 위한 션트 단자;
    상기 션트 단자에 연결되어 상기 전도체에 흐르는 전류를 측정하는 마이크로 프로세서; 및
    상기 홀 센서, 마이크로 프로세서 및 션트 단자가 연결되고, 상기 홀 코어가 삽입되는 코어 삽입부가 형성되는 회로 기판을 포함하고,
    상기 홀 코어는 상기 코어 삽입부를 통해, 상기 회로 기판을 관통하도록 배치되는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀 코어, 홀 센서, 션트 단자, 및 마이크로 프로세서를 수용하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 전도체의 적어도 일부는 상기 하우징의 내부에 수용되고, 상기 전도체의 양 단부는 상기 하우징의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀 코어는, 자기장이 상기 홀 센서에 집중될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 홀 코어는,
    상기 전도체의 하측을 감싸는 제 1 면; 및
    상기 제 1 면의 양측 테두리부로부터 각각 절곡되어 상기 전도체의 양측을 감싸는 제 2 면 및 제 3 면을 포함하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코어 삽입부는, 상기 회로 기판에 형성되는 구멍이고,
    상기 홀 코어의 제 2 면 및 제 3 면 중 적어도 하나의 면은 상기 코어 삽입부를 통해, 상기 회로 기판을 관통하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 홀 코어는,
    상기 전도체의 제 2 면 및 제 3 면으로부터 각각 서로 마주보는 방향으로 절곡되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코어 삽입부는, 상기 회로 기판의 일 테두리부로부터 내측으로 길게 함몰되는 홈이고,
    상기 전도체의 제 2 면 및 제 3 면 중 적어도 하나의 면은 상기 코어 삽입부를 통해, 상기 회로 기판에 슬라이딩 결합되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 홀 코어는, 상기 전도체 및 회로 기판을 감싸는 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 홀 센서는, 상기 홀 코어의 제 1 단부 및 제 2 단부 사이에 형성되는 갭에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
  10. 외부 전자 기기의 양 단자가 연결되기 위한 전도체;
    상기 전도체에 흐르는 전류에 의해 형성된 자기장이 인가되는 홀 코어;
    상기 홀 코어에 인가된 자기장에 의해 양 단에 전위차가 발생되는 홀 센서;
    상기 전도체에 흐르는 전류를 분류시키기 위한 션트 단자; 및
    상기 션트 단자에 연결되어 상기 전도체에 흐르는 전류를 측정하는 마이크로 프로세서를 포함하고,
    상기 홀 코어는,
    상기 전도체의 하측을 감싸는 제 1 면;
    상기 제 1 면의 양측 테두리부로부터 각각 절곡되어 상기 전도체의 양측을 감싸는 제 2 면 및 제 3 면; 및
    상기 전도체의 제 2 면 및 제 3 면으로부터 각각 서로 마주보는 방향으로 절곡되는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고,
    상기 홀 코어는, 상기 전도체 및 회로 기판을 감싸는 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전류 센서 어셈블리.
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