KR20110085713A - 홀센서를 이용한 전류측정장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 홀센서를 이용하여 배터리에 연결된 도선으로부터 흐르는 양방향 전류의 양과 음방향 전류의 양을 측정하는 장치에 관한 것이다.
이 발명에 따른 전류측정장치는, 고전압 배터리에 연결된 도선에 양방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제1홀센서와, 상기 도선에 음방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제2홀센서와, 상기 제1홀센서와 상기 제2홀센서에서 유도된 전류를 검출하여 상기 도선에 흐르는 양방향 전류와 음방향 전류를 검출하는 유도전류검출부를 포함하여 구성된다.

Description

홀센서를 이용한 전류측정장치{current measurement apparatus using hall sensors}

이 발명은 홀센서를 이용하여 도선에 흐르는 전류의 양을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 홀센서를 이용하여 배터리에 연결된 도선으로부터 흐르는 양방향 전류의 양과 음방향 전류의 양을 측정하는 장치에 관한 것이다.

자동차에 설치된 각종 전기장치를 구동하기 위해서는 전기가 필요하며, 이에 따라 자동차에는 이들 전기장치에 전기를 공급하기 위하여 배터리와 발전기를 구비하고 있다.

자동차의 엔진이 시동되기 전에는 배터리로부터 전기장치로 전기가 공급되며, 자동차가 운행하기 시작하면 발전기에 의해 생성된 전기가 전기장치에 공급된다. 발전기에서 생성된 전기 중 전기장치에서 소모되고 남는 잔여 전기는 배터리에 충전되고, 발전기에서 생성된 전기가 모자란 경우에는 배터리에 충전된 전기가 전기장치에 공급된다.

최근 친환경 자동차로 각광을 받고 있는 하이브리드 자동차나 연료전지 자동차는 고전압 대전류 배터리를 장착하며, 기존의 일반 차량에 비해 연비(燃費) 및 유해가스 배출량을 획기적으로 줄인 차세대 자동차이다. 이러한 자동차는, 고전압 배터리 시스템에 저장된 에너지를 인버터를 이용하여 모터에 전달하여 차량 시동, 가속, 엔진 고효율점 운행 등에 사용하고(고전압 대전류 배터리 방전), 엔진에서 잉여 에너지가 발생하면 모터를 발전기로 이용하여 그 잉여 에너지를 배터리에 저장한다(고전압 대전류 배터리 충전).

이 고전압 배터리 시스템은 고전압 배터리의 충전 및 방전시 고전압 배터리의 상태를 점검해야 하고, 이를 위해 고전압 배터리에 흐르는 전류의 크기를 측정해야 한다.

도 1은 종래의 전류측정장치를 도시한 도면이다.

고전압 배터리(미도시)에 연결된 도선(11)에 저항(12)을 장착하고, 그 저항(12)의 양단에 전류센서(13)를 연결하여 고전압 배터리로부터 도선(11)에 흐르는 전류를 감지한다. 또한, 이 전류센서(13)의 출력을 반전하는 반전회로(14)를 구비한다.

고전압 배터리에는 전기가 충전되기도 하고 방전되기도 하며, 이에 따라 전류가 고전압 배터리로부터 음방향으로 흐르기도 하고, 고전압 배터리를 향한 양방향으로 흐르기도 한다. 하나의 전류센서는 한쪽 방향으로 흐르는 전류에 대한 측정은 가능하지만, 반대 방향으로 흐르는 전류에 대한 측정은 정확하지가 않다.

이 때문에, 종래에는 전류센서(13)를 장착하여 양방향으로 흐르는 정상전류를 측정하도록 하고, 전류센서(13)의 반전회로(14)를 장착하여 음방향으로 흐르는 정상전류 반전값을 측정하도록 한다.

즉, 종래에는 저항의 양단의 전류를 서로 반대되는 출력을 가지는 2개의 전류센서를 사용하여 고전압 배터리의 양방향과 음방향으로 흐르는 전류를 각각 측정하였다.

그러나, 저항은 온도에 따른 저항 오차가 발생하고, 전류센서가 열에 취약하기 때문에 장시간 운용할 경우 전류센서에서 감지되는 전류의 오차가 커지는 문제점이 있다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은 전류센서 없이 2개의 비접촉식 홀센서를 이용하여 고전압 배터리의 양방향과 음방향으로 흐르는 전류를 측정하는 장치를 제공하기 위한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 홀센서를 이용한 전류측정장치는, 고전압 배터리에 연결된 도선에 양방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제1홀센서와, 상기 도선에 음방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제2홀센서와, 상기 제1홀센서와 상기 제2홀센서에서 유도된 전류를 검출하여 상기 도선에 흐르는 양방향 전류와 음방향 전류를 검출하는 유도전류검출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 이 발명에 따르면 도선에 비접촉식으로 홀센서를 장착하기 때문에 내구성이 향상되며, 별도의 반전회로를 구비하지 않고도 고전압 배터리의 양방향과 음방향으로 흐르는 전류를 측정할 수 있기 때문에 원가절감의 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전류센서를 이용한 전류측정장치를 도시한 도면,
도 2는 이 발명에 따른 홀센서를 이용한 전류측정장치를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 한 실시예에 따른 홀센서를 이용한 전류측정장치를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 전류측정장치를 도시한 도면이다.

이 발명의 전류측정장치는, 고전압 배터리에 연결된 도선에 양방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제1홀센서(21)와, 상기 도선에 음방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제2홀센서(22)와, 제1홀센서(21)와 제2홀센서(22)에서 유도된 전류를 검출하여 상기 도선에 흐르는 양방향 전류와 음방향 전류를 검출하는 유도전류검출부(23)를 포함하여 구성된다.

홀센서는 도선에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자장을 이용하면 전류를 측정할 수 있다는 암페어의 오른손 나사법칙에 기초하는 것으로서 고리형의 페라이트 또는 퍼멀로이계로 이루어진 자기코어의 끝단에 형성된 일정한 간격 사이에 홀센서를 설치하고, 이 홀센서를 전류가 흐르는 도선 주위에 설치하면 전류에 의해 생성된 자속에 비례하여 전압이 출력되고, 이 출력된 전압을 다시 전류로 환산하면 전류를 측정할 수 있다.

이 발명에 따른 전류측정장치의 동작을 설명한다.

먼저, 고전압 배터리에 연결된 도선에 양방향 전류가 흐르면 +B 자속의 자장이 발생한다. 제1홀센서(21)는 이 +B 자속의 자장에 의해 전류가 유도된다. 유도전류검출부(23)는 제1홀센서(21)에서 유도된 전류를 검출하고, 이로부터 도선에 흐르는 양방향 전류를 검출한다.

한편, 고전압 배터리에 연결된 도선에 음방향 전류가 흐르면 －B 자속의 자장이 발생한다. 제2홀센서(22)는 이 B- 자속의 자장에 의해 전류가 유도된다. 유도전류검출부(23)는 제2홀센서(22)에서 유도된 전류를 검출하고, 이로부터 도선에 흐르는 음방향 전류를 검출한다.

21 : 제1홀센서
22 : 제2홀센서
23 : 유도전류검출부

Claims (1)

1. 고전압 배터리에 연결된 도선에 양방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제1홀센서와,
   상기 도선에 음방향의 전류가 흐를 때 발생하는 자장에 의해 전류가 유도되도록 설치된 제2홀센서와,
   상기 제1홀센서와 상기 제2홀센서에서 유도된 전류를 검출하여 상기 도선에 흐르는 양방향 전류와 음방향 전류를 검출하는 유도전류검출부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 홀센서를 이용한 전류측정장치.

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