KR102622122B1 - 회로보호용 대전류 터미널 및 이를 이용한 회로 보호 시스템 - Google Patents

회로보호용 대전류 터미널 및 이를 이용한 회로 보호 시스템 Download PDF

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Abstract

회로보호용 대전류 터미널이 개시된다. 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널은 외부로부터 전류가 유입되는 제1 단자; 상기 제1 단자를 통해 유입된 전류를 외부로 전달하는 제2 단자; 및 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 결합되는 엘리먼트;를 포함하고, 상기 엘리먼트는,기설정된 조건을 초과하는 전류가 상기 제1 단자를 통해 유입되는 경우 용융되어 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이의 연결을 단락시키되, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 두께 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

회로보호용 대전류 터미널 및 이를 이용한 회로 보호 시스템{HIGH CURRENT TERMINAL FOR ELECTRONIC CIRCUIT PROTECTION AND THE CIRCUIT PROTECTING SYSTEM USING THEREOF}
본 발명은 전자회로 보호용 터미널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과전류가 흐르는 경우, 터미널을 단락시켜 터미널과 연결된 회로를 과전류로부터 보호하는 회로보호용 대전류 터미널에 관한 것이다.
최근 전원기기들의 신뢰성 향상에 대한 논의가 계속 이루어지고 있으며, 우리 생활과 밀접한 전자기기들의 끊임 없는 사건사고에 대해 보다 신뢰성 높은 전자기기 설계가 필요하다는 목소리가 커지고 있다.
이러한 안전부품으로 전자제품의 회로 내 비정상적인 과전류 또는 고온이 발생될 경우, 전류의 흐름을 단락시키는 퓨즈 등이 개발되었다.
일반적으로 퓨즈는, 전기 회로를 위한 과전류 보호 장치로서, 전력 시스템을 보호하고 특정한 회로 조건이 야기될 때 회로와 관련 구성요소에 대한 손상을 방지하는데 광범위하게 사용된다. 용융가능 엘리먼트(fusible element) 또는 어셈블리가 퓨즈의 터미널 엘리먼트 사이에 결합되고, 특정 회로 조건이 야기될 때 용융가능 엘리먼트 또는 에셈블리가 파괴되고, 녹거나 그렇지 않으면 구조적으로 고장나서 퓨즈 터미널 사이에서 전류 경로를 개방시킨다. 따라서, 라인 측 회로(line side circuitry)는 퓨즈를 통해서 부하측 회로(load side circuitry)로부터 전기적으로 분리되어 과전류 조건으로부터 부하 측 회로에 대한 손상을 방지할 수 있다.
그러나 전력 시스템의 끊임없이 발전하는 변화의 관점에서 전기 퓨즈 등의 회로 보호 소자의 개선이 요구된다.
종래의 과전류 회로 보호 소자에 대한 기술문헌으로는 한국등록특허공보 제10-1179546호는 탄성부재를 이용하여 과열방호 및 회로에 과전류가 흐르는 것을 방지하는 반복형 퓨즈에 대하여 개시하고 있고, 한국등록특허공보 제10-1514956호는 전기적 연결을 차단하기 위한 솔더볼 및 탄성체를 이용하여 과열 및 과전류를 차단하는 복합퓨즈에 대하여 개시하고 있다.
그러나 종래의 회로 보호 소자는 사용 범위 및 목적에 따라 형상 및 구조가 상이하여 최소한의 생산 설비를 이용하여 범용으로 제작하기 어렵다 문제점이 있었다.
따라서 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 전기회로를 과전류로부터 안전하고 신속하게 보호할 수 있으며, 범용으로 활용 가능한 회로 보호용 터미널을 구현할 필요가 있다.
본 발명은 단자 사이에 용융 가능한 엘리먼트를 포함하되, 엘리먼트의 소재 및 형상에 기초하여 저항값 및 녹는점이 결정됨으로써, 사용 목적에 기초하여 엘리먼트를 소재 및 형상을 조합하여 범용으로 활용 가능한 회로보호용 대전류 터미널을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널은 외부로부터 전류가 유입되는 제1 단자, 제1 단자를 통해 유입된 전류를 외부로 전달하는 제2 단자 및 제1 단자 및 제2 단자 사이에 결합되는 엘리먼트를 포함하고, 엘리먼트는, 기설정된 조건을 초과하는 전류가 제1 단자를 통해 유입되는 경우 용융되어 제1 단자 및 제2 단자 사이의 연결을 단락시키되, 제1 단자 및 제2 단자의 두께 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 엘리먼트는, 표면에 기설정된 패턴이 형성되되, 패턴은 라인 트리밍 패턴, 더블 라인 트리밍 패턴, 원형 홀 패턴, 타원형 홀 패턴 및 Z 라인 트리밍 패턴 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 엘리먼트는, E-beam 용접, 열간압연 접합, 냉간압연 접합 및 레이저 용접 중 어느 하나의 방식을 통해 제1 단자 및 제2 단자 사이에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 엘리먼트는, 기설정된 두께로 마련되는 제1 금속층 및 제1 금속층 상면에 마련되며, 제1 금속층과 이종의 소재로 형성되는 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제2 금속층은, 디핑(Dipping) 도금, 금속 용융 후 붓기, 금속 용융 도금, 전기 도금 및 화학 도금 중 적어도 어느 하나의 방법을 통해 상기 제1 금속층 상면에 형성되되, 제2 금속층의 녹는점이 제1 금속층의 녹는점보다 낮은 경우, 제1 단자 및 제2 단자 사이의 단락 시간을 단축시키고, 제2 금속층의 녹는점이 제1 금속층의 녹는점보다 높은 경우, 제1 단자 및 제2 단자 사이의 단락 시간을 지연시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 단자 사이에 용융 가능한 엘리먼트를 포함하되, 엘리먼트의 소재 및 형상에 기초하여 저항값 및 녹는점이 결정됨으로써, 사용 목적에 기초하여 엘리먼트를 소재 및 형상을 조합하여 범용으로 활용 가능한 효과를 가진다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 라인 트리밍 패턴의 엘리먼트에 대한 최대 온도 변화 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 원형 홀 패턴의 엘리먼트에 대한 최대 온도 변화 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트 소재에 따른 최대 온도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트 소재에 따른 온도 상승 기울기를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트 소재에 따른 저항값 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시례 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시례들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시례에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이하, 본 발명인 발명의 명칭는 첨부된 도 1을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 구성도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 라인 트리밍 패턴의 엘리먼트에 대한 최대 온도 변화 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 원형 홀 패턴의 엘리먼트에 대한 최대 온도 변화 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트 소재에 따른 최대 온도를 설명하기 위한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트 소재에 따른 온도 상승 기울기를 설명하기 위한 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널의 엘리먼트 소재에 따른 저항값 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
<실시례 1>
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시례에 따른 회로보호용 대전류 터미널(100)은 제1 단자(110), 제2 단자(120) 및 엘리먼트(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 단자(110)는 외부로부터 전류가 유입되는 경로를 제공하고, 상기 제2 단자(120)는 상기 제1 단자(110)를 통해 유입된 전류를 외부로 전달하는 경로를 제공하며, 상기 엘리먼트(130)는 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이에 결합되어, 기설정된 조건에 기초하여 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이를 단락시킬 수 있다.
이때, 상기 엘리먼트(130)는, E-beam 용접, 열간압연 접합, 냉간압연 접합 및 레이저 용접 중 어느 하나의 방식을 통해 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이에 결합될 수 있다.
일례로, 상기 엘리먼트(130)는 망가닌(CuMnNi), 동니켈(CuNi), 철크롬(FeCrAl), 니크롬(NiCr), 니켈철(NiFe) 등의 소재로 형성될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 엘리먼트(130)는, 표면에 기설정된 패턴이 형성되되, 상기 패턴은 전류의 흐름을 1차원적으로 방해하여 온도 상승을 유도하는 라인 트리밍 패턴(310), 상기 라인 트리밍 패턴(310)보다 선로의 길이를 얇고 길게 형성하여 보다 개선된 발열을 유도하는 더블 라인 트리밍 패턴(320), 병렬로 다수의 원형 홀이 형성되어 구조적으로 안정된 원형 홀 패턴(330), 상기 원형 홀 패턴(330)을 개선하여 상기 엘리먼트(130)의 폭이 좁은 경우 적용 가능한 타원형 홀 패턴(340)및 선로가 대각선으로 형성되어 구조적으로 안정된 Z 라인 트리밍 패턴(350) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 엘리먼트(130)에 패턴이 가공됨에 따라 상기 제1 단자(110)로 유입되는 전류의 방해가 발생하게 되고, 이에 따라 저항값이 증가하게 된다. 따라서, 높은 전류가 상기 제1 단자(110)를 통해 인가되는 경우, 상기 엘리먼트(110)에는 발열이 발생되며 상기 발열에 의해 엘리먼트(130)가 용융되고, 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이가 단락될 수 있다.
이때, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 엘리먼트(130) 표면에 형성되는 패턴이 다르게 형성(패턴 이외의 다른 조건은 모두 동일함)되더라도, 상기 엘리먼트(130)의 최대 온도는 저항값에 기초하여 결정될 수 있다.
즉, 회로보호용 대전류 터미널(100)이 사용되는 회로 등에 기초하여 스펙으로 요구되는 저항값이 결정될 수 있고, 이에 따라 사용 가능한 최대 온도가 결정될 수 있다.
도 7을 참고하면, 상기 엘리먼트(130)의 패턴 및 상기 제1 단자(110)를 통해 인가되는 전류의 크기를 1,000A로 고정한 상태에서, 상기 엘리먼트(130)의 소재를 조절하여 최대 온도를 확인한 결과, 상기 엘리먼트(130)의 소재가 저항 재료인 망가닌(CuMnNi), 동니켈(CuNi), 철크롬(FeCrAl), 니크롬(NiCr), 니켈철(NiFe) 등의 경우, 상기 엘리먼트(130)의 소재가 저항 재료가 아닌 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 등인 경우보다 더 높은 온도에서 사용 가능하며, 이에 따라 더 정밀한 저항값을 형성할 수 있다.
또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 엘리먼트(130)의 소재에 따라 온도가 상승하는 기울기에 차이가 발생하므로, 상기 기울기에 기초하여 소재별 단락 시간을 산출할 수 있고, 상기 엘리먼트(130)의 소재에 따라 저항값의 변동이 발생되므로, 저항값 변동이 발생하는 구간에 대한 인가 전류 및 시간에 대한 조건을 산출할 수 있다.
따라서, 회로의 단락 시간을 단축시키거나, 지연시킬 수 있는 용도의 엘리먼트 조건을 산출하고, 상기 엘리먼트 조건에 기초하여 회로보호용 대전류 터미널(100)을 사용 목적에 맞게 맞춤형 회로 보호소자를 제조할 수 있다.
한편, 상기 엘리먼트(130)는, 기설정된 조건을 초과하는 전류(대전류)가 상기 제1 단자(110)를 통해 유입되는 경우 용융되어 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이의 연결을 단락시키되, 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120)의 두께 이하로 형성될 수 있다.
즉, 상기 엘리먼트(130)가 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120)보다 얇은 두께로 형성됨에 따라, 빠른 열전도를 유도하여 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이의 단락 시간을 단축시킬 수도 있다.
따라서, 상기 회로보호용 대전류 터미널(100)의 사용 용도에 따라 상기 엘리먼트(130)의 패턴, 두께 등을 조절하여 용융 시간을 조절할 수도 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 엘리먼트(130)는, 기설정된 두께로 마련되는 제1 금속층(131) 및 상기 제1 금속층(131) 상면에 마련되며, 상기 제1 금속층(131)과 이종의 소재로 형성되는 제2 금속층(132)을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2 금속층(132)이 상기 제1 금속층(131) 상면에 마련됨으로써, 상기 엘리먼트(130)의 단락 시간을 단축시킬 수 있으며, 단락 시간 산포를 개선할 수 있는 효과를 갖는다.
일례로, 상기 제2 금속층(132)는 녹는점 2000℃ 이하의 금속 및 합금 도금인 금, 은, 주석, 아연, 알루미늄, 니켈, 백금, 납 등으로 마련될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 제2 금속층(132)은, 디핑(Dipping) 도금, 금속 용융 후 붓기, 금속 용융 도금, 전기 도금 및 화학 도금 중 적어도 어느 하나의 방법을 통해 상기 제1 금속층(131) 상면에 형성되되, 상기 제2 금속층(132)의 녹는점이 상기 제1 금속층(131)의 녹는점보다 낮은 경우, 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이의 단락 시간을 단축시키고, 상기 제2 금속층(132)의 녹는점이 상기 제1 금속층(131)의 녹는점보다 높은 경우, 상기 제1 단자(110) 및 상기 제2 단자(120) 사이의 단락 시간을 지연시킬 수 있다.
<실시례 2>
한편, 상기 회로보호용 대전류 터미널(100)을 포함하는 회로 보호 시스템은 적어도 하나의 온도 센서 및 상기 터미널(100)로 유입되는 전류 및 상기 터미널을 통해 출력되는 전류를 측정하는 전류 센서를 포함하는 센서부, 상기 온도 센서를 통해 수집되는 온도 정보에 기초하여 상기 터미널(100)의 정상 동작 여부를 모니터링하는 제1 모니터링부, 상기 전류 센서를 통해 수집되는 전류 데이터에 기초하여 상기 터미널(100)의 단락 여부를 판단하는 제2 모니터링부를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 제1 모니터링부는 상기 센서부의 온도 센서로부터 수집되는 온도 데이터의 신뢰도를 판단하고, 상기 온도 데이터의 신뢰도가 기설정된 제1 기준값을 초과하는 경우, 상기 제2 모니터링부는 상기 터미널(100)로 유입되는 전류 및 상기 터미널(100)을 통해 출력되는 전류를 비교하여 상기 터미널(100)의 단락 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 센서부에 마련되는 적어도 하나의 온도 센서를 통해 측정된 온도가 기설정된 제2 기준값을 초과하는 경우, 상기 회로 보호 시스템에 비정상적인 발열이 발생한 것으로 판단하여 상기 회로 보호 시스템에 전원을 공급하는 전원 공급 장치를 비상 중단 시킬 수도 있다.
한편, 상기 센서부는, 상기 온도 센서로부터 기설정된 제1 기준 반경 내 동일한 센서를 비교 센서로 구비하고, 상기 제1 모니터링부는 상기 측정센서(온도 센서) 및 상기 비교센서로부터 수집된 데이터를 수신하는 데이터 수신부, 상기 측정센서로부터 수집된 데이터의 측정값 변화율이 기설정된 제1 비율을 초과하는 시각인 비교 대상 시각을 추출하는 시각 추출부 및 상기 시각 추출부를 통해 추출된 비교 대상 시각을 이용하여 센서 고장 확률(STR)을 산출하는 오류 판단부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 반경은, 상기 측정센서와 근접할수록 비교 시 높은 정확도를 갖되, 상기 측정센서의 중심위치로부터 10mm 내지 500mm 반경 내의 위치가 이상적이고, 상기 제1 비율은, 25% 내지 30%의 비율 설정될 수 있으며, 상기 측정센서의 종류와 주변 환경에 따라 최소 10%에서 최대 90%까지 설정이 변경될 수 있다.
또한, 상기 온도 센서를 통해 측정된 센싱 데이터(온도 데이터)의 측정값 변화율을 산출하는 방법은, 상기 온도 센서를 통해 수집된 센싱 데이터의 시간 범위 내 t2시각에 측정한 측정값 Tt2에서 ta시간 간격인 t1시각에 측정한 측정값 Tt1을 뺀값에 Tt1 측정값을 나누고 100을 곱하여 절대값을 취하여 측정값 변화율로 산출할 수 있다.
일례로, 사용자(관리자) 단말을 통해 설정된 시간간격이 2초, 현재 측정센서인 온도센서가 동작한 후 종료까지 측정시각이 총 2,000초이고, 1520초에 측정한 측정값이 25℃, 1,518초에 측정한 측정값이 36.6℃인 경우, 측정값 변화율은 46.4%(100*(25-36.6)/25)로 산출될 수 있다. 이때, 상기 사용자 단말을 통해 설정된 비율이 30%인 경우, 상기 측정값 변화율이 30%를 초과했기 때문에 1,518초는 비교 대상 시각으로 추출될 수 있다.
한편, 상기 시각 추출부는, 상기 측정값 변화율이 기설정된 비율을 초과하는 시각이 존재하지 않아 추출되지 않는 경우, 센싱 데이터 내 n개의 임의의 시각에 대응하는 센싱 데이터를 비교 대상 시각으로 추출할 수 있다.
여기서, 상기 센싱 데이터 내 n개의 시각을 추출하는 방법은, 프로그래밍 언어가 적용된 프로그램을 이용하여 추출할 수 있으며, 상기 프로그래밍 언어는 파이썬(python), 자바(Java), C언어, C++, 자바스크립트(JavaScript), 고(Go), 루비(Ruby), 스위프트(Swift), 코틀린(Kotlin), PHP, C#(C Sharp) 등을 의미할 수 있다.
일례로, 파이썬을 이용하여 센싱 데이터 내 무작위 n개의 시각을 추출하는 방법은, 랜덤(Random) 모듈과 데이트타임(Datetime) 모듈을 이용하여 센싱 데이터 내 센서가 동작하는 시간 범위를 설정한 후 무작위 n개의 시각을 추출하거나, 넘파이(Numpy) 모듈을 이용할 수 있다.
또한, 상기 센싱 데이터 내 n개의 시각을 추출하는 또 다른 방법은 피셔-예이츠 셔플(Fisher-Yates shuffle) 알고리즘을 상기 센싱 데이터의 시간범위에 적용하여 센싱 데이터 내 n개의 시각을 무작위로 추출할 수 있다.
한편, 상기 시각 추출부에서 추출되는 n개의 시각에서 n은 상기 사용자 단말을 통해 설정된 운용환경에 따라 달라질 수 있는 자연수를 의미하며, 상기 임의의 시각에 대한 의미는 센싱 데이터에서 수집된 전체 시간 중 규칙성이 없는 랜덤(Random) 형식으로 추출한 시각임을 의미할 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해, 상기 센서부는, 다수 개의 측정센서로부터 수집한 측정값의 집합인 센싱 데이터를 상기 사용자 단말에도 전송할 수 있으며, 상기 사용자 단말을 통해 설정된 시간 간격에 대응하여 상기 센싱 데이터의 변화율이 기설정된 변화율을 초과하지 않는 구간을 '표준상태 구간'으로 구분하고, 상기 기설정된 변화율을 초과하는 구간을 '이상상태 구간'으로 구분할 수 있다.
한편, 상기 오류 판단부는, 하기 [수학식 1]에 따라 센서 고장 확률(STR)을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
(여기서, STR은 센서 고장 확률, Tms1은 제1 시각에서 측정센서의 측정값, Tms2는 제2 시각에서 측정센서의 측정값, Tms3은 제3 시각에서 측정센서의 측정값, Tmsn은 제n 시각에서 측정센서의 측정값, Tcst1은 제1 시각에서 비교센서의 측정값, Tcst2는 제2 시각에서 비교센서의 측정값, Tcs3는 제3 시각에서 비교센서의 측정값, Tcsn은 제n 시각에서 비교센서의 측정값, Tmsav는 측정센서의 평균 측정값, SE는 측정센서의 효율 편차를 의미함)
이때, 상기 측정센서의 효율 편차(SE)는 하기 [수학식 2]에 따라 산출되고, 상기 측정센서의 평균 효율은 하기 [수학식 3]에 따라 산출될 수 있다.
[수학식 2]
(여기서, SEav는 측정센서의 평균 효율, SEi는 측정센서의 초기 효율을 의미함)
[수학식 3]
(여기서, WIN1은 제1 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT1은 제1 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WIN2은 제2 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT2은 제2 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WINn은 제n 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUTn은 제n 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력을 의미함)
이때, 상기 [수학식 1] 내지 [수학식 3]에서 언급된 n시각은 상기 시각 추출부를 통해 카운팅된 상기 센싱 데이터의 측정값 변화율이 기설정된 비율을 초과하는 복수 개의 시각 또는 상기 시각 추출부를 통해 랜덤 추출된 시각의 개수를 의미할 수 있다.
일례로, 상기 측정센서로 마련된 제1 온도센서와, 상기 제1 온도센서와 동일한 모델이고 10mm반경 내 비교센서로 마련된 제2 온도센서가 구비되어 있는 상태에서 상기 센서부는 상기 제1 온도센서의 입출력 전압 및 측정센서 내부의 소비전류를 측정할 수도 있다.
이때, 상기 측정센서에서 3개의 시각이 추출되고, 추출된 제1 시각 내지 제3 시각동안 공급된 전압이 4.9V, 5V, 5V이고, 해당 시각에서 상기 측정센서가 1mA, 0.9mA, 1.1mA의 전류를 소비하고, 10mV, 9mV, 11mV으로 출력되는 것으로 측정되는 경우, 측정센서에 공급되는 제1 시각에서의 입력 전력(WIN1)은 0.0049W(4.9V * 0.001A), 제2 시각에서의 입력 전력(WIN2)은 0.0045W(5V * 0.0009A), 제3 시각에서의 입력 전력(WIN3)은 0.0055W(5V * 0.0011A)로 계산될 수 있다. 또한, 상기 측정센서로부터 출력되는 제1 시각의 출력 전력(Wout1)은 0.00001W(0.01V * 0.001A), 제2 시각의 출력 전력(WOUT2-)은 0.000081W(0.009V * 0.0009A), 제3 시각의 출력 전력(WOUT3)은 0.0000121W(0.011V*0.0011A)로 산출될 수 있다.
또한, 상기 측정센서의 평균 효율(SEav)은 상기 [수학식 2]에 기초하여 0.2(100/3*(0.00001/0.0049+0.000081/0.0045+0.0000121/0.0055))이고, 상기 측정센서의 제조사에서 제공하는 초기 효율(SEi)이 0.2%인 경우, 측정센서의 효율 편차(SE)는 상기 [수학식 3]에 기초하여 0으로 산출될 수 있다.
상기 측정센서의 평균 효율(SEav)은 산출값이 낮을수록 효율적인 센서인 것으로 판단하고, 상기 측정센서의 평균 효율(SEav)은 산출값이 낮을수록 효율적인 센서인 것으로 판단하며, 초기 효율보다 산출값이 높아질수록 센서의 전기적 영역에서 고장 확률이 높은 것으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 측정센서의 초기 효율(SEi)이 제공되지 않는 경우에는 상기 센서부를 통해 기설정된 조건에서 측정된 효율을 초기 효율(SEi)로 설정할 수도 있다.
또한, 상기 제1 온도 센서(측정센서)의 동작에 따른 센싱 데이터가 0초부터 2,700초까지 수집될 수 있다. 이때, 상기 제1 온도 센서로의 평균 측정값이 35℃이고, 프로그램을 통해 무작위 추출된 3개의 시각에서 측정되는 측정값이 29℃(485초), 35℃(1893초), 41℃(2021초)로 추출될 수 있다.
또한, 상기 제1 온도 센서와 동시에 작동한 제2 온도 센서(비교센서)로부터 동일한 시각과 각 시각에서 측정되는 측정값이 30.1℃(485초), 32.5℃(1893초), 43℃(2021초)일 때 상기 제1 온도 센서의 고장 확률(STR)은 상기 [수학식 1]에 기초하여 약 5.33%(Min((｜29-30.1｜+｜35-32.5｜+｜41-43｜)/(3*35)*100+0), 100)로 산출될 수 있다.
또 다른 일례로, 상기 오류 판단부는, 상기 측정센서와 비교센서의 거리에 따른 가중치를 반영한 하기 [수학식 1-2]에 따라, 센서 고장 확률(STR)을 산출할 수도 있다.
[수학식 1-2]
(여기서, Dv는 측정센서와 비교센서의 거리 가중치를 의미함)
이때, 상기 측정센서와 비교센서의 거리값 가중치(D-v)는, 상기 사용자 단말을 통해 설정되는 가중치에 대응하여 적용되며, 상기 가중치는 변경될 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해, 상기 오류 판단부는, 상기 데이터 수집부로부터 수집되는 센싱 데이터를 이용하여 센서 고장 확률(STR)을 산출할 수 있으며, 상기 센서 고장 확률(STR)이 기설정된 비율을 초과하는 경우, 상기 사용자 단말에 센서의 고장점검 알림, 교체 알림 등을 포함하는 호출 신호를 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 센서 고장 확률(STR)의 기설정된 비율은 40%로 설정될 수 있으며, 센서의 종류와 민감도에 따라 0 내지 99% 사이의 비율로 재설정될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 단자 사이에 용융 가능한 엘리먼트를 포함하되, 엘리먼트의 소재 및 형상에 기초하여 저항값 및 녹는점이 결정됨으로써, 사용 목적에 기초하여 엘리먼트를 소재 및 형상을 조합하여 범용으로 활용 가능한 회로보호용 대전류 터미널이 제공될 수 있다.
또한, 비교 대상 시각을 이용하여 센서의 고장을 진단함으로써, 센서의 오류 발생 여부를 정확하게 판단할 수 있고, 센서의 정상 동작이 확인된 상태에서 시스템을 안정적으로 운영하도록 유도하는 회로보호용 대전류 터미널을 포함하는 회로 보호 시스템이 제공될 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 제1 단자
120 : 제2 단자
130 : 엘리먼트 131 : 제1 금속층
132 : 제2 금속층

Claims (6)

  1. 외부로부터 전류가 유입되는 제1 단자;
    상기 제1 단자를 통해 유입된 전류를 외부로 전달하는 제2 단자; 및
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 결합되는 엘리먼트;
    를 포함하고,

    상기 엘리먼트는,
    기설정된 조건을 초과하는 전류가 상기 제1 단자를 통해 유입되는 경우 용융되어 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이의 연결을 단락시키되, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 두께 이하로 형성되고,

    상기 엘리먼트는,
    표면에 기설정된 패턴이 형성되되,
    상기 패턴은 라인 트리밍 패턴, 상기 라인 트리밍 패턴보다 선로의 길이가 얇고 길게 형성되는 더블 라인 트리밍 패턴, 병렬로 적어도 하나의 원형 홀이 형성되는 원형 홀 패턴, 상기 원형 홀 패턴에 형성된 상기 원형 홀보다 폭이 좁은 타원 형의 홀이 형성되는 타원형 홀 패턴 및 대각선으로 선로가 형성되는 Z 라인 트리밍 패턴 중 어느 하나로 형성되며,

    상기 엘리먼트는,
    E-beam 용접, 열간압연 접합, 냉간압연 접합 및 레이저 용접 중 어느 하나의 방식을 통해 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 결합되고,

    상기 엘리먼트는,
    기설정된 두께로 마련되는 제1 금속층; 및
    상기 제1 금속층 상면에 마련되며, 상기 제1 금속층과 이종의 소재로 형성되는 제2 금속층;을 포함하며,

    상기 제2 금속층은,
    디핑(Dipping) 도금, 금속 용융 후 붓기, 금속 용융 도금, 전기 도금 및 화학 도금 중 적어도 어느 하나의 방법을 통해 상기 제1 금속층 상면에 형성되되,
    상기 제2 금속층의 녹는점이 상기 제1 금속층의 녹는점보다 낮은 경우, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이의 단락 시간을 단축시키고,
    상기 제2 금속층의 녹는점이 상기 제1 금속층의 녹는점보다 높은 경우, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이의 단락 시간을 지연시키며,

    상기 엘리먼트의 소재 및 패턴과, 상기 제1 단자로 전류가 유입되는 시간에 기초하여 저항값이 결정되는 것을 특징으로 하는 회로보호용 대전류 터미널.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 적어도 하나의 온도 센서 및 회로보호용 대전류 터미널로 유입되는 전류 및 상기 회로보호용 대전류 터미널을 통해 출력되는 전류를 측정하는 전류 센서를 포함하는 센서부;
    상기 온도 센서를 통해 수집되는 온도 데이터에 기초하여 상기 회로보호용 대전류 터미널의 정상 동작 여부를 모니터링하는 제1 모니터링부; 및
    상기 전류 센서를 통해 수집되는 전류 데이터에 기초하여 상기 회로보호용 대전류 터미널의 단락 여부를 판단하는 제2 모니터링부;를 포함하되,

    상기 회로보호용 대전류 터미널은,
    외부로부터 전류가 유입되는 제1 단자;
    상기 제1 단자를 통해 유입된 전류를 외부로 전달하는 제2 단자; 및
    상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 결합되는 엘리먼트;를 포함하고,

    상기 엘리먼트는,
    기설정된 조건을 초과하는 전류가 상기 제1 단자를 통해 유입되는 경우 용융되어 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이의 연결을 단락시키되, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자의 두께 이하로 형성되고,

    상기 엘리먼트는,
    표면에 기설정된 패턴이 형성되되,
    상기 패턴은 라인 트리밍 패턴, 상기 라인 트리밍 패턴보다 선로의 길이가 얇고 길게 형성되는 더블 라인 트리밍 패턴, 병렬로 적어도 하나의 원형 홀이 형성되는 원형 홀 패턴, 상기 원형 홀 패턴에 형성된 상기 원형 홀보다 폭이 좁은 타원 형의 홀이 형성되는 타원형 홀 패턴 및 대각선으로 선로가 형성되는 Z 라인 트리밍 패턴 중 어느 하나로 형성되며,

    상기 엘리먼트는,
    E-beam 용접, 열간압연 접합, 냉간압연 접합 및 레이저 용접 중 어느 하나의 방식을 통해 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이에 결합되고,

    상기 엘리먼트는,
    기설정된 두께로 마련되는 제1 금속층; 및
    상기 제1 금속층 상면에 마련되며, 상기 제1 금속층과 이종의 소재로 형성되는 제2 금속층;을 포함하며,

    상기 제2 금속층은,
    디핑(Dipping) 도금, 금속 용융 후 붓기, 금속 용융 도금, 전기 도금 및 화학 도금 중 적어도 어느 하나의 방법을 통해 상기 제1 금속층 상면에 형성되되,
    상기 제2 금속층의 녹는점이 상기 제1 금속층의 녹는점보다 낮은 경우, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이의 단락 시간을 단축시키고,
    상기 제2 금속층의 녹는점이 상기 제1 금속층의 녹는점보다 높은 경우, 상기 제1 단자 및 상기 제2 단자 사이의 단락 시간을 지연시키며,

    상기 엘리먼트의 소재 및 패턴과, 상기 제1 단자로 전류가 유입되는 시간에 기초하여 저항값이 결정되고,

    상기 제1 모니터링부는,
    상기 센서부의 온도 센서로부터 수집되는 상기 온도 데이터의 신뢰도를 판단하고,

    상기 제2 모니터링부는,
    상기 온도 데이터의 신뢰도가 기설정된 제1 기준값을 초과하는 경우, 상기 회로보호용 대전류 터미널로 유입되는 전류 및 상기 회로보호용 대전류 터미널을 통해 출력되는 전류를 비교하여 단락 여부를 판단하며,

    상기 센서부는,
    상기 온도 센서로부터 기설정된 제1 반경 내 동일한 센서를 비교 센서로 구비하며,

    상기 제1 모니터링부는,
    상기 측정센서 및 상기 비교센서로부터 수집된 데이터 및 비교 대상 시각을 이용하여 센서 고장 확률(STR)을 산출하되,
    상기 측정센서로부터 수집된 데이터의 측정값 변화율이 기설정된 제1 비율을 초과하는 시각인 비교 대상 시각을 추출하고,
    상기 측정값 변화율이 기설정된 비율을 초과하는 시각이 존재하지 않아 추출되지 않는 경우, 센싱 데이터 내 n개의 임의의 시각에 대응하는 센싱 데이터를 비교 대상 시각으로 추출하며,

    상기 측정센서와 비교센서의 거리에 따른 가중치가 반영된 하기 [수학식 1]에 기초하여 센서 고장 확률(STR)을 산출하고,

    [수학식 1]

    (여기서, STR은 센서 고장 확률, Tms1은 제1 시각에서 측정센서의 측정값, Tms2는 제2 시각에서 측정센서의 측정값, Tms3은 제3 시각에서 측정센서의 측정값, Tmsn은 제n 시각에서 측정센서의 측정값, Tcst1은 제1 시각에서 비교센서의 측정값, Tcst2는 제2 시각에서 비교센서의 측정값, Tcs3는 제3 시각에서 비교센서의 측정값, Tcsn은 제n 시각에서 비교센서의 측정값, Tmsav는 측정센서의 평균 측정값, SE는 측정센서의 효율 편차를 의미함)

    상기 측정센서의 효율 편차(SE)는, 하기 [수학식 2]에 기초하여 산출되고,
    상기 측정센서의 평균 효율은, 하기 [수학식 3]에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 회로보호용 대전류 터미널를 이용한 회로 보호 시스템.

    [수학식 2]

    (여기서, SEav는 측정센서의 평균 효율, SEi는 측정센서의 초기 효율을 의미함)

    [수학식 3]

    (여기서, WIN1은 제1 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT1은 제1 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WIN2은 제2 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT2은 제2 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WINn은 제n 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUTn은 제n 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력을 의미함)
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