KR102181491B1 - 챔버 일체형 전기 시험 시스템 - Google Patents

챔버 일체형 전기 시험 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 챔버 일체형 전기 시험 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 시험기가 챔버와 일체형으로 형성되고 채널을 개별적으로 제어할 수 있어 독립 운전이 가능하고 독립적인 데이터 저장 기능을 가지며, 카드 결합 구조 방식을 사용하여 백 플레인 기판에 복수개의 서브 기판을 결합 및 탈착할 수 있어 필요에 따라 기능의 용량을 확장할 수 있는 챔버 일체형 전기 시험 시스템에 관한 것이다.

Description

챔버 일체형 전기 시험 시스템{Chamber integral electrical test system}
본 발명은 챔버 일체형 전기 시험 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리의 충전 및 방전을 시험하는 시스템에 관한 것이다.
다양한 산업 분야에 배터리가 사용되고, 최근 배터리의 사용은 휴대전화에서부터 전기 자동차에 이르기까지 다양한 형태의 배터리가 개발되고 있다. 다양하게 개발되는 배터리들은 구성된 화학적 및 물리적 특성에 따라 충전 및 방전 특성이 다르며, 충전과 방전이 가능한 배터리에 대하여 배터리의 기능과 수명을 시험하기 위해 충전과 방전을 반복하는 배터리 충전 및 방전 시험이 수행된다.
종래에는 배터리의 충전 및 방전을 시험하는 장치에 관한 기술로서, 공개특허공보 10-2018-0031537("배터리 충방전 시험 장치", 2018.03.28., 이하 '선행문헌' 이라고 함)과 같은 기술에는 다채널을 운영할 수 있도록 하는 프로젝터 기술이 개시되어 있다.
또한, 종래에는 챔버와 전원장치 및 제어장치가 분리되어 있어 중앙에서 제어하는 방식을 사용했는데, 장시간 시험을 하는 경우 중간에 고장이 나는 경우 데이터를 손실하거나 처음부터 다시 시작해야하기 때문에 복구 시 시간이 오래 걸린다는 문제가 있었다.
더불어, 특정 전류가 출력되는 경우 근접효과로 인해 PCB 회로기판 패턴과 커넥터에서의 전류 불균형으로 인한 발열에 대한 문제가 있었고, PCB 회로기판 내의 내층과 외층의 발열로 냉각을 하는 데 있어 냉각이 용이하게 되지 않는 문제가 있었다.
공개특허공보 10-2018-0031537(2018.03.28)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 전원공급부와 제어부 및 챔버를 일체형으로 형성하고, 근접효과로 인한 발열을 줄일 수 있는 백플레인 기판과 복수개의 서브기판을 백플레인 기판에 형성된 커넥터에 결합하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 챔버 일체형 전기 시험 시스템은, 시험 대상물을 내부에 각각 수용할 수 있고, 상기 시험 대상물의 주변온도를 제어할 수 있는 복수의 챔버, 상위 운전시스템과 양방향 통신을 수행하고, 상기 시험 대상물에 전력을 주거나 받으며, 상기 시험 대상물의 상태를 모니터링 하는 복수의 시험기를 포함하며, 상기 시험기 각각은, 독립형으로 상기 시험 대상물의 상태 정보를 저장하고, 상기 복수의 챔버 중 어느 하나와 일체형으로 구성되며, 상기 시험기의 용량을 가변하거나 또는 기능을 확장할 수 있도록 카드 결합 방식 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시험기 각각은, 신호 인터페이스 경로, 전력 전달 경로를 포함하고, 상기 각 시험기의 외부와 전력 전달을 위한 복수의 입출력 포트를 포함하는 백 플레인 기판, 및 상기 백 플레인 기판과 접속 되는 복수의 서브 기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서브 기판의 복수의 전기적 연결 노드 중 적어도 일부가 상기 백 플레인 기판을 관통하는 복수의 커넥터 핀들을 통해서 상기 백 플레인 기판과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 백 플레인 기판은, 적층된 복수의 레이어, 및 상기 복수의 레이어 중 적어도 일부에 배치되는 복수의 전력 전달 경로를 포함하고, 상기 전력 전달 경로 각각은, 상기 복수의 커넥터 핀들 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되며, 상기 복수의 전력 전달 경로 중 적어도 둘은 상기 복수의 레이어 중 적어도 일부에 근접효과를 억제하기 위하여 교번하여 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 전력 전달 경로 중 어느 하나는 상기 백 플레인 기판의 최상층에 배치되고, 상기 복수의 전력 전달 경로 중 다른 하나는 상기 백 플레인 기판의 최하층에 배치된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서브 기판의 복수의 전기적 연결 노드 중 어느 하나의 노드와 연결된 제 1 커넥터 핀 군(group)과 상기 서브 기판의 복수의 전기적 연결 노드 중 다른 어느 하나의 노드와 연결된 제 2 커넥터 핀 군(group)사이 간격이 제 1 또는 2 커넥터 핀 군(group)에 포함된 커넥터 핀들 간의 간격에 비해서 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 서브 기판들 각각은 전력 변환 기능, 제어 기능, 통신 기능, 인터페이스 기능, 차폐 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나는 전력 변환 기능 서브 기판이고, 상기 전력 변환 기능 서브 기판은, 상기 백 플레인 기판의 입출력 포트 중 적어도 어느 하나인 제 1 포트를 통해서 상기 시험 대상물과 연결되고, 상기 시험 대상물에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력 변환 기능 서브 기판은, 상기 백 플레인 기판의 입출력 포트 중 또 다른 적어도 어느 하나인 제 2 포트를 통해서 계통 전원과 연결되고, 상기 계통 전원과 시험 대상물간에 양방향 전력 전달을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 서브 기판들 중 일부의 서브 기판들이, 상기 백 플레인 기판을 통해서 서로 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 연결되어 상기 시험 대상물에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 어느 하나는, 상기 서브 기판들 간의 전자파 전달이 억제되도록 기판의 50% 이상의 영역이 그라운드 층으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나인 제어 기능 서브 기판은, 시험 제어부를 포함하고, 상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나인 전력 변환 기능 서브 기판과 상기 백 플레인 제어 기판에 의해서 통신 신호가 연결되며, 상기 전력 변환 기능 서브 기판은, 상기 시험 대상물과 연결되고, 상기 제어 기능 서브 기판으로부터 수신한 수신 신호에 기초하여 상기 시험 대상물에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받으며, 상기 시험 대상물의 상태 정보를 상기 제어 기능 서브 기판에 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어 기능 서브 기판은, 상기 전력 변환 기능 서브 기판을 각각 개별로 제어하거나 모듈화하여 통합적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 시험기 각각은, 전력 변환 기능, 제어 기능, 통신 기능, 인터페이스 기능, 차폐 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 복수의 서브 기판, 상기 복수의 서브 기판의 일측면에 연결되는 제 1 백 플레인 기판, 및 상기 복수의 서브 기판의 타측면에 연결되는 제 2 백 플레인 기판을 포함하고, 상기 제 1 백 플레인 기판은 전력 전달 경로를 포함하고, 상기 각 시험기의 외부와 전력 전달을 위한 복수의 입출력 포트를 포함하며, 상기 제 2 백 플레인 기판은 제어 신호 전달 경로 또는 통신 신호 전달 경로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 챔버 일체형 전기 시험 시스템은, 시험기와 전원 공급 장치가 챔버와 일체형으로, 전원 공급 장치에서 챔버로 가는 케이블의 길이가 짧아지면서 챔버측 전원 공급 장치의 전압 손실이 줄어들어 정밀한 제어를 할 수 있고 경제적으로 비용이 적게 든다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 챔버 일체형 전기 시험 시스템은 분산 독립형으로 배터리 방전 시험을 제어하기 때문에 장시간 시험을 하는 데 있어서 중간에 고장이 나는 경우, 각각의 데이터 수집 기능을 중앙 컴퓨터에서 각각 제어부로 옮김으로써 하나의 채널이 문제가 일어나도 나머지의 채널은 수행하는 임무를 계속 진행할 수 있고, 수리도 용이하게 할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 백 플레인 기판 패턴과 복수 개의 커넥터 핀 및 전력 전달 경로가 연결되었을 때, 특정 전류를 출력하는 경우 전류의 불균형으로 근접 효과가 발생할 수 있는데 백플레인 기판이 각 층마다 양극 및 음극이 번갈아 교번되어 배선되고 최상위 층과 최하위 층의 전극이 서로 반대되도록 형성되어, 근접 효과가 줄어들면서 발열도 자연스럽게 적어지고, 냉각도 효과적으로 된다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 백 플레인 기판에 원하는 기능 및 용량의 서브 기판을 복수개로 결합하여 용량을 확장할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 전력 변환 기능 서브 기판을 제어 기능 서브 기판에서 개별 또는 통합하여 제어할 수 있어, 수행 역할에 대한 정밀도를 높일 수 있고 고속으로 제어할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 일체형 전기 시험 시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 일체형 전기 시험 시스템의 시험기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백 플레인 기판의 복수개의 커넥터 핀이 관통된 모습을 위에서 본 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백 플레인 기판의 복수개의 커넥터 핀이 관통된 모습의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 시스템으로 여러 개의 배터리 시험을 할 수 있는 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-교류 전력 변환 기능 서브 기판의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류-교류 전력 변환 기능 서브 기판의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 기능 서브 기판의 구성도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 일체형 전기 시험 시스템(1000)의 사시도를 도시하는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 일체형 전기 시험 시스템(1000)은(이하 '배터리 시험 시스템')라고 함.), 기본적으로, 챔버(10), 시험기(100)를 포함하여 이루어질 수 있고, 채널 개별 완전 독립운전이 가능한 챔버 일체형 배터리 시험/ 검사 시스템(1000)을 포함하고 있다. 더불어, 독립적인 데이터 저장기능을 갖고 네트워크 인터페이스가 가능하여 각각의 데이터 전송 시험 중간에 고장이 나거나 데이터를 손실하여 다시 시작하는 경우, 각각의 데이터 수집기능을 중앙 컴퓨터에서 각각의 제어역할을 하는 서브 기판(120,130,140)으로 옮김으로써 하나의 채널이 고장이 나거나 문제가 발생해도 나머지의 채널에서는 계속 데이터 전송을 할 수 있다는 장점이 있고, 수리도 용이하다는 장점이 있다.
상기 챔버(10)는 시험 대상물(1)을 내부에 수용할 수 있고, 상기 시험 대상물(1)의 주변온도를 제어한다. 더 자세하게 설명하자면, 본 발명의 상기 챔버(10)는 시험 대상물(1), 챔버 룸(11), 챔버 룸도어(12), 열제어기(13), 시험기(100)를 포함하여 이루어지고, 상기 배터리의 충전 및 방전 시험을 하는 곳이다.
본 발명에서 상기 시험 대상물(1)은 리튬이온 배터리인 것이 바람직하고, 배터리를 충전 및 방전하는 배터리 시험 시스템(1000)이다. 물론 이로써 본 발명이 한정되지 않고, 상기 시험 대상물(1)은 다양하게 이루어질 수 있다.
상기 챔버 룸(11)은 상기 시험 대상물(1)을 수용하고, 상기 시험 대상물(1)을 이용하여 챔버(10) 안에서 배터리 충전 및 방전 시험을 할 수 있고, 경우에 따라서 배터리 충전 및 방전 시험 이외에도 온도를 유지하며 할 수 있는 시험을 할 수 있다.
상기 챔버 룸도어(12)는 상기 챔버 룸(11)에 상기 시험 대상물(1)을 넣고 뺄 때, 용이할 수 있도록 서랍형식으로 배치되어 있다. 다시 말하자면, 상기 챔버 룸도어(12)는 상기 시험기(100)의 반대 측으로 챔버 룸도어(12)가 형성되어 상기 시험기(100) 반대 측에서 챔버 룸도어(12)를 개폐할 수 있어, 용이하게 상기 시험 대상물(1)을 용도 변경할 수 있고, 시험할 수 있다는 것이 효과적이다.
상기 시험기(100)는 복수개이고, 상위 운전시스템과 양방향 통신을 수행하고, 상기 시험 대상물(1)에 전력을 주거나 받으며, 상기 시험 대상물(1)의 상태를 모니터링 할 수 있다. 상기 시험기(100) 각각은, 독립형으로 상기 시험 대상물(1)의 상태 정보를 저장할 수 있어 상위 시스템의 제어나 모니터링 없이도 단독으로 운전이 가능한 효과가 있다. 더불어, 상기 시험기(100) 각각은, 상기 복수의 챔버(10) 중 어느 하나와 일체형으로 구성되며, 상기 시험기(100)의 용량을 가변하거나 또는 기능을 확장할 수 있도록 카드 결합 방식 구조를 갖는다.
여기서, 카드 결합 방식 구조는 상기 시험기(100)의 구성인 백 플레인 기판(110)에 원하는 기능의 복수개의 서브 기판(120,130,140)을 결합하는 것이다. 상기 서브 기판(120,130,140)은 여러 가지 기능의 인터페이스를 포함할 수 있어, 각 기능의 상기 서브 기판(120,130,140)을 표준화하여 사용가능하기 때문에 요구되는 기능에 따라 다양하게 적용이 가능하고, 확장성이 좋아서 필요한 기능의 용량만큼 회로기판에 결합하여 사용할 수 있다는 장점이 있다. 본 발명에서 특별한 기능이 요구되는 경우에 기존의 서브 기판(120,130,140)이나 회로 구조를 변경하지 않고, 요구되는 기능을 가진 서브 기판을 추가하여 백 플레인 기판(110)에 결합하면 쉽게 요구하는 기능을 구현할 수 있다. 하나의 실시 예를 들면, 배터리에 많은 수의 온도 샘플링 기능이 요구되면 온도 센싱용 서브 기판을 백 플레인 기판(110)의 커넥터 핀(150)에 삽입함으로써 원하는 기능이 구현되고, 이는 백 플레인 기판(110)을 통하여 각 기능에 대한 제어와 해당 기능의 인터페이스가 될 수 있다.
더 자세한 설명은 아래 도 2에서 상기 시험기(100)의 구성을 자세하게 설명하기로 한다.
상기 열제어기(13)는 냉각기와 공조기를 포함하여 이루어질 수 있으며, 포괄적으로 또는 독립적으로 온도를 제어가 가능하며 도면에 위치된 부분에 집중시켜 배치하는 것이 바람직하다. 더하여, 복수의 챔버(10)가 동일한 열을 사용할 때 제어할 수 있고, 복수의 챔버(10)가 공용으로 상기 열 제어기(13)를 사용하는 경우 효율이 증대된다는 효과가 있으며, 상기 열제어기(13)에 의해서 어느 하나의 챔버(10)에 열적인 영향을 주는 것을 방지할 수 있고, 또한 상기 시험기(100)에 열적인 영향을 주는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 더 자세하게 설명하자면, 상기 시험기(100)에서 상기 시험 대상물(1)인 배터리의 충전 및 방전이 수행될 때, 발열이 일어나게 되는데 이때, 상기 냉각기를 사용해 발열된 부분 및 주변을 냉각할 수 있고, 상기 공조기는 발열된 부분 및 주변의 공기를 냉각할 수 있어, 상기 챔버 일체형 배터리 시험 시스템의 배터리 시험이 용이하게 수행될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 일체형 전기 시험 시스템(1000)의 시험기(100)의 구성도를 도시하는 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 시험기(100) 각각은 백 플레인 기판(110), 서브 기판(120,130,140), 커넥터 핀(150)을 포함하여 이루어지고, 계통 연계형으로 배터리 방전시험 후 에너지를 회생시킨다. 더하여, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 시험 대상물(1)이 배터리이거나, 전력을 회생하는 모터/발전 시스템인 경우, 배터리를 방전하거나, 모터/발전 시스템이 발전(또는 회생)하는 에너지를 계통에 전달함으로써, 종래 배터리 방전 에너지나, 모터/발전시스템의 방전에너지를 저항으로 소모시키는 경우에 비해서, 시험 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 백 플레인 기판(110)은 아웃풋 터미널(5), 파워 인풋 터미널(6), 신호 인터페이스 경로, 전력 전달 경로(116)를 포함하고, 백 플레인 기판(110) 외부와 전력 전달을 위한 입력 포트 및 출력 포트 중 적어도 하나을 포함할 수 있다. 더 자세하게 설명하자면, 상기 백 플레인 기판(110)은 복수의 레이어가 적층되어 있고, 상기 복수의 레이어 중 적어도 일부에 복수의 전력 전달 경로(116)가 배치되어 포함되어 이루어진다.
상기 서브 기판(120,130,140)은 복수 개이고, 상기 백 플레인 기판(110)과 접속되며, 복수개의 서브 기판(120,130,140)의 각각의 크기는 x축의 길이가 모두 동일할 수 있고, 모두 획일화된 크기를 가지고 있어 챔버(10)를 소형화할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 복수의 서브 기판들 각각은 전력 변환 기능, 제어 기능, 통신 기능, 인터페이스 기능, 차폐 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖고 있다. 물론 이로써, 본 발명이 한정되는 것이 아니라 사용자의 필요에 의해 다양한 기능을 가진 서브 기판을 사용할 수 있다. 다시 말하자면, 상기 서브 기판(120,130,140)은 확장성이 좋기 때문에 여러 장을 상기 백 플레인 기판(110)에 결합하여, 본 발명에서 원하는 기능의 용량을 원하는대로 확장할 수 있다. 더불어, 상기 서브 기판(120,130,140)을 카드처럼 결합하고 탈착할 수 있기 때문에 고장이 나거나 문제가 생기면 즉시 교체하여 복구할 수 있어 수리가 용이하고 정비성이 좋다는 효과가 있다. 또한, 상기 전력 변환 기능을 가진 서브 기판(120,130)은 직류-교류 전력 변환 기능, 교류-교류 전력 변환 기능을 포함할 수 있고, 제어 기능을 가진 서브 기판(140)으로부터 개별 또는 통합하여 제어가 가능하여 높은 정밀성을 가지며, 고속의 제어가 가능하다는 장점이 있다. 상기 전력 변환 기능 서브 기판(120,130) 및 제어 기능 서브 기판(140)은 아래 도 5 내지 도 7을 참조로 하여 구성을 더 자세하게 설명하기로 한다.
또한, 상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 어느 하나는, 상기 백 플레인 기판(110)의 입력 포트 및 출력 포트 중 적어도 하나 및 상기 시험 대상물(1)과 연결되고, 상기 시험 대상물(1)에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받을 수 있다. 더불어, 상기 복수의 서브 기판들 중 일부의 서브 기판들이, 상기 백 플레인 기판(110)을 통해서 서로 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 연결되어 상기 시험 대상물(1)에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받을 수 있다. 이에 따라, 상기 시험 대상물(1)에 따른 전력 변환 시스템의 용량 증설 및 전압 사양의 가변이 용이하다는 장점이 있다. 또한, 상기 복수의 서브 기판들 중 어느 하나는, 상기 서브 기판들 간의 전자파 전달이 억제되도록 상기 서브 기판의 50프로 이상의 영역이 그라운드 층으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 서브 기판들 간의 전자파가 차단되어 전자파의 간섭을 막을 수 있어 데이터 전송에 용이하다는 효과가 있다.
상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나인 제어 기능 서브 기판(140)은 시험 제어부를 포함하고, 상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나인 전력 변환 기능 서브 기판과 상기 백 플레인 제어 기판에 의해서 통신 신호가 연결되며, 상기 전력 변환 기능 서브 기판(120,130)은 상기 시험 대상물(1)과 연결되고, 상기 제어 기능 서브 기판(140)으로부터 수신한 수신 신호에 기초하여 상기 시험 대상물(1)에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받으며, 상기 시험 대상물(1)의 상태 정보를 상기 제어 기능 서브 기판에 송신한다.
상기 커넥터 핀(150)은 상기 서브 기판이 상기 백 플레인 기판(110)과 전기적으로 접속하여 카드 결합될 수 있도록 상기 서브 기판의 복수의 전기적 연결 노드 중 적어도 일부가 상기 백 플레인 기판(110)을 관통하는 복수개로 형성된다. 더불어, 상기 서브 기판(120,130,140)은 상기 서브 기판(120,130,140)의 복수의 전기적 연결 노드 중 적어도 일부가 상기 백 플레인 기판(110)을 관통하는 복수의 커넥터 핀(150)들을 통해서 상기 백 플레인 기판(110)과 전기적으로 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 시험기(100)에 대한 일 실시예로, 상기 백 플레인 기판(110)은 제 1 백 플레인 기판(도면에 미 도시.) 및 제 2 백 플레인 기판(도면에 미 도시.)을 포함하여 이루어질 수 있다. 복수의 상기 백 플레인 기판(110)을 포함하고, 복수의 상기 백 플레인 기판(110) 중 하나인 제 1 백 플레인 기판은 상기 바닥면과 결합되어 전력 전달 경로(116)를 형성하고, 상기 복수의 백 플레인 기판(110) 중 또 다른 하나인 제 2 백 플레인 기판은 상기 서브 기판의 윗면과 결합되어 제어 신호 전달 경로를 형성할 수 있다. 이에 따라, 특정 전류 및 특정 전류로 제어신호를 송신하면 노이즈가 많이 생기고, 과부하로 인한 발열로 인해 전선이 타버릴 수 있는 문제가 있었는데, 두 개의 백 플레인 기판을 사용하여 전력과 제어 신호를 각각 전달하는 경로를 만들어 과부하가 되지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 백 플레인 기판(110)의 복수개의 커넥터 핀(150)이 관통된 모습을 위에서 본 도면을 도시하는 것이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 백 플레인 기판(110)의 복수개의 커넥터 핀(150)이 관통된 모습의 단면도를 도시하는 것이다. 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 백 플레인 기판(110)과 상기 커넥터 핀(150) 및 상기 서브기판(120,130,140)의 결합 관계를 더 자세하게 설명한다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 백 플레인 기판(110)은 복수의 커넥터 핀(150)들이 관통되어 있어, 상기 서브 기판(120,130,140)과 카드 결합 구조 방식으로 결합할 수 있다. 상기 서브 기판(120,130,140)의 복수의 전기적 연결 노드 중 어느 하나의 노드와 연결된 제 1 커넥터 핀 군(group)(151)과 상기 서브 기판(120,130,140)의 복수의 전기적 연결노드 중 다른 어느 하나의 노드와 연결된 제 2 커넥터 핀 군(group)(152) 사이 간격이 제 1 또는 2 커넥터 핀 군(group)(151,152)에 포함된 커넥터 핀들 간의 간격에 비해서 큰 것이 바람직하다.
더 자세하게 설명하자면, 상기 전력 전달 경로(116) 각각은, 상기 복수의 커넥터 핀들 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되고, 상기 복수의 전력 전달 경로(116) 중 적어도 둘이상은 상기 복수의 레이어 중 적어도 일부에 근접효과를 억제할 수 있도록 교번하여 배치하는 것이 바람직하다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 상기 백 플레인 기판(110)의 단면은 최상층(111), 제1중간층(112), 제2중간층(113), 최하층(114) 및 절연체를 포함하여 이루어져있는데, 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니고 다양하게 이루어질 수 있다. 상기 복수의 전력 전달 경로(116) 중 어느 하나는 상기 백 플레인 기판(110)의 최상층(111)에 배치될 수 있고, 상기 복수의 전력 전달 경로(116) 중 다른 하나는 상기 백 플레인 기판(110)의 최하층에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 백 플레인 기판(110)의 패턴과 커넥터 핀이 연결되었을 때, 특정 전류를 출력하는 경우 전류의 불균형으로 인한 근접 효과가 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 시스템으로 여러 개의 배터리 시험을 할 수 있는 실시예를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 백 플레인 기판(110)에 상기 서브기판(120,130,140)을 복수개 결합할 수 있다. 상기 백 플레인 기판(110)에 상기 서브기판(120,130,140)을 개별적으로 결합하거나, 직렬로 결합하거나, 병렬로 결합하여 상기 시험 대상물(1)에 대한 시험이 가능하다. 도 5a는 하나의 백 플레인 기판(110)에 상기 시험 대상물(1)을 개별적으로 상기 서브기판(120,130,140)을 결합한 것이고, 도 5b는 하나의 백 플레인 기판(110)에 상기 시험 대상물(1)을 병렬로 상기 서브기판(120,130,140)을 결합한 것이며, 도 5c는 하나의 백 플레인 기판(110)에 상기 시험 대상물(1)을 직렬로 상기 서브기판(120,130,140)을 결합한 것이다.
종래에는 개별 제어기를 가지고 통합하여 동작을 운전하기 위한 통합제어기가 필요했으나, 일 실시예에 따른 본 발명은 하나의 시험기로 상기 백 플레인 기판(110)에서의 연결 방식에 따라 다양한 운전이 가능하여 종래의 기술보다 훨씬 경제적이고 고속의 제어가 가능하다는 효과가 있어 상기 시험 대상물(1)의 시험에 대한 정밀도가 높고, 상기 시험 대상물(1)의 불평형의 문제가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 더불어, 상기 시험기(100)는 상기 백 플레인 기판(110)과 상기 서브기판(120,130,140)이 탈착 및 결합이 용이하여 경우에 따라 언제든 구조를 변경하여 운전할 수 있다는 장점이 있고, 종래의 연결방식에 비하여 고장 및 오작동의 문제가 거의 발생하지 않는다는 효과가 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 직류-교류 전력 변환 기능 서브 기판(120)의 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류-교류 전력 변환 기능 서브 기판(130)의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 기능 서브 기판(140)의 구성도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하여, 전력 변환 기능 서브 기판(120,130) 및 제어 기능 서브 기판(140)의 구성을 더 자세하게 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 직류-교류 전력 변환 기능 서브 기판(120)은 직류-교류 전력을 변환하는 역할을 수행하는 기판으로, 퓨즈(121), 초크코일(122), 제1스위치(123), 트랜스포머(124), 인덕터(125), 제2스위치(126), 커패시터(127), 분류기(128), 릴레이(129)를 포함하여 이루어진다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 교류-교류 전력 변환 기능 서브 기판(130)은 교류-직류 전력을 변환하는 역할을 수행하는 기판으로, DIN 커넥터(131), 기능 장치(132), 프로세서(133)를 포함하여 이루어진다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제어 기능 서브 기판(140)은 상기 전력 변환 기능 서브 기판(120,130)의 제어 신호의 입력 및 외부 인터페이스를 제어하는 역할을 수행하는 기판으로, 주 마이크로 컨트롤러(141), FPGA(142), SDRAM(143), 플래쉬 메모리(144), 이더넷(145), SD 카드(146), DIN 커넥터(147)를 포함하여 이루어진다. 상기 서브 기판(120,130,140) 이외에도 다양한 기능을 가진 서브 기판을 상기 백 플레인 기판(110)에 전기적으로 결합하여 사용할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1000 : 챔버 일체형 전기 시험 시스템
1 :　배터리 5 : 아웃풋 터미널
6 : 파워 인풋 터미널
10 : 챔버 11 : 챔버 룸
12 : 챔버 룸도어 13 : 열 제어기
100 : 시험기 110 : 백 플레인 기판
111 : 최상층 112 : 제1중간층
113 : 제2중간층 114 : 최하층
116 : 전력 전달 경로
120 : 직류- 교류 전력 변환 기능 서브 기판
121 : 퓨즈
122 : 초크코일 123 : 제1스위치
124 : 트랜스포머 125 : 인덕터
126 : 제2스위치 127 : 커패시터
128 : 분류기 129 : 릴레이
130 : 교류-교류 전력 변환 기능 서브 기판
131 : DIN 커넥터
132 : 기능 장치 133 : 프로세서
140 : 제어 기능 서브 기판 141 :　주 마이크로 컨트롤러
142 : FPGA 143 : SDRAM
144 : 플래쉬 메모리 145 : 이더넷
146 : SD 카드 147 : DIN 커넥터
150 : 커넥터 핀 151 : 제 1 커넥터 핀 군
152 : 제 2 커넥터 핀 군

Claims (14)

  1. 시험 대상물을 내부에 각각 수용할 수 있고, 상기 시험 대상물의 주변온도를 제어할 수 있는 복수의 챔버,
    상위 운전시스템과 양방향 통신을 수행하고, 상기 시험 대상물에 전력을 주거나 받으며, 상기 시험 대상물의 상태를 모니터링 하는 복수의 시험기를 포함하며,
    상기 시험기 각각은, 독립형으로 상기 시험 대상물의 상태 정보를 저장하고, 상기 복수의 챔버 중 어느 하나와 일체형으로 구성되며, 상기 시험기의 용량을 가변하거나 또는 기능을 확장할 수 있도록 카드 결합 방식 구조를 갖으며,
    상기 시험기 각각은, 신호 인터페이스 경로, 전력 전달 경로를 포함하고, 상기 각 시험기의 외부와 전력 전달을 위한 복수의 입출력 포트를 포함하는 백 플레인 기판; 및
    상기 백 플레인 기판과 접속되는 복수의 서브 기판을 포함하며,
    상기 서브 기판의 복수의 전기적 연결 노드 중 적어도 일부가 상기 백 플레인 기판을 관통하는 복수의 커넥터 핀들을 통해서 상기 백 플레인 기판과 전기적으로 결합되고,
    상기 백 플레인 기판은,
    적층된 복수의 레이어, 및
    상기 복수의 레이어 중 적어도 일부에 배치되는 복수의 전력 전달 경로를 포함하고,
    상기 전력 전달 경로 각각은, 상기 백 플레인 기판을 관통하는 상기 복수의 커넥터 핀들 중 적어도 어느 하나와 전기적으로 연결되며,
    상기 복수의 전력 전달 경로 중 적어도 둘은 상기 복수의 레이어 중 적어도 일부에 근접효과를 억제하기 위하여 교번하여 배치되는 것;
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 전력 전달 경로 중 어느 하나는 상기 백 플레인 기판의 최상층에 배치되고,
    상기 복수의 전력 전달 경로 중 다른 하나는 상기 백 플레인 기판의 최하층에 배치된 것,
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 서브 기판의 복수의 전기적 연결 노드 중 어느 하나의 노드와 연결된 제 1 커넥터 핀 군(group)과 상기 서브 기판의 복수의 전기적 연결 노드 중 다른 어느 하나의 노드와 연결된 제 2 커넥터 핀 군(group)사이 간격이 제 1 또는 2 커넥터 핀 군(group)에 포함된 커넥터 핀들 간의 간격에 비해서 큰 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 서브 기판들 각각은 전력 변환 기능, 제어 기능, 통신 기능, 인터페이스 기능, 차폐 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나는 전력 변환 기능 서브 기판이고,
    상기 전력 변환 기능 서브 기판은,
    상기 백 플레인 기판의 입출력 포트 중 적어도 어느 하나인 제 1 포트를 통해서 상기 시험 대상물과 연결되고,
    상기 시험 대상물에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받는 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전력 변환 기능 서브 기판은,
    상기 백 플레인 기판의 입출력 포트 중 또 다른 적어도 어느 하나인 제 2 포트를 통해서 계통 전원과 연결되고,
    상기 계통 전원과 시험 대상물간에 양방향 전력 전달을 수행하는 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 서브 기판들 중 일부의 서브 기판들이,
    상기 백 플레인 기판을 통해서 서로 직렬 및 병렬 중 적어도 하나로 연결되어 상기 시험 대상물에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받는 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 어느 하나는,
    상기 서브 기판들 간의 전자파 전달이 억제되도록 기판의 50% 이상의 영역이 그라운드 층으로 구성된 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나인 제어 기능 서브 기판은,
    시험 제어부를 포함하고, 상기 복수의 서브 기판들 중 적어도 하나인 전력 변환 기능 서브 기판과 상기 백 플레인 제어 기판에 의해서 통신 신호가 연결되며,
    상기 전력 변환 기능 서브 기판은,
    상기 시험 대상물과 연결되고, 상기 제어 기능 서브 기판으로부터 수신한 수신 신호에 기초하여 상기 시험 대상물에 직류 또는 교류 전력을 주거나 받으며, 상기 시험 대상물의 상태 정보를 상기 제어 기능 서브 기판에 송신하는 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제어 기능 서브 기판은,
    상기 전력 변환 기능 서브 기판을 각각 개별로 제어하거나 모듈화하여 통합적으로 제어하는 것
    을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 시험기 각각은,
    전력 변환 기능, 제어 기능, 통신 기능, 인터페이스 기능, 차폐 기능 중 적어도 하나의 기능을 갖는 복수의 서브 기판,
    상기 복수의 서브 기판의 일측면에 연결되는 제 1 백 플레인 기판, 및
    상기 복수의 서브 기판의 타측면에 연결되는 제 2 백 플레인 기판을 포함하고,
    상기 제 1 백 플레인 기판은 전력 전달 경로를 포함하고, 상기 각 시험기의 외부와 전력 전달을 위한 복수의 입출력 포트를 포함하며,
    상기 제 2 백 플레인 기판은 제어 신호 전달 경로 또는 통신 신호 전달 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 챔버 일체형 전기 시험 시스템.
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