KR20120061433A

KR20120061433A - 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치

Info

Publication number: KR20120061433A
Application number: KR1020100122754A
Authority: KR
Inventors: 이상용
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-06-13
Also published as: KR101674096B1

Abstract

본 발명은 차량용 고전압 배터리의 전류를 션트저항을 이용하여 측정하고 CAN 통신을 통해 전송할 수 있도록 한 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치에 관한 것으로, 고전압 배터리의 케이블과 연결된 션트저항; 상기 션트저항에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부; 상기 전류측정부로부터 측정한 션트저항에 흐르는 전류를 전압레벨신호로 변환하는 전압레벨 변환부; 및 상기 전압레벨 변환부로부터의 전압레벨신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 배터리 제어부로 전송하는 CAN 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING CURRENT OF HIGH VOLTAGE BATTERY IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량용 고전압 배터리의 전류를 션트저항을 이용하여 측정하고 CAN 통신을 통해 전송할 수 있도록 한 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 구동 모터가 적용된 차량은 내연 엔진과 고전압 배터리를 동시에 장착하거나, 차체의 무게를 획기적으로 줄여 공기의 저항을 줄이는 등 일반 차량에 비해 연비 및 유해가스 배출량을 획기적으로 줄인다.

이러한 구동 모터가 적용된 차량은 고전압 배터리, 인버터, 엔진, 모터, 미션으로 구성되어, 고전압 배터리에 저장된 에너지를 인버터를 이용하여 모터에 전달하여 차량 시동, 가속, 엔진 운행 등에 사용하고, 엔진에서 잉여 에너지가 발생하면 모터를 발전기로 이용하여 그 잉여 에너지를 고전압 배터리에 저장한다.

고전압 배터리는 배터리제어기를 이용하여 온도, 전압, 전류 등을 측정하고 이를 이용하여 저장가능한 에너지 양이나 모터로 전달할 수 있는 에너지량을 계산하여 구동 모터가 적용된 자동차의 제어에 사용한다.

고전압 배터리의 전류를 측정하는 방법은, 개방루프형 홀센서를 이용한 전류측정방법이 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 차량용 고전압 배터리의 전류를 션트저항을 이용하여 측정하고 CAN 통신을 통해 전송할 수 있도록 한 차량용 고전압 배터리의 전류 센싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 션트저항에 과전류가 흐를 경우 이를 모니터링하여 비상신호를 출력할 수 있도록 한 고전압 배터리의 전류 센싱 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치는, 고전압 배터리의 케이블과 연결된 션트저항; 상기 션트저항에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부; 상기 전류측정부로부터 측정한 션트저항에 흐르는 전류를 전압레벨신호로 변환하는 전압레벨 변환부; 및 상기 전압레벨 변환부로부터의 전압레벨신호를 CAN 통신을 이용하여 배터리 제어부로 전송하는 CAN 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 션트저항에 과전류가 흐르는지 감시하고 과전류가 검출되면 비상신호를 발생시켜 상기 전압레벨 변환부로 출력하는 션트 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 CAN 통신부는 상기 전압레벨 변환부로부터의 전압레벨신호를 절연부로 전송하는 CAN 제어부; 상기 CAN 제어부로부터의 전압레벨신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 전송부로 전송하는 전기적 절연부; 및 상기 절연부로부터의 전압레벨신호를 배터리 제어부로 전송하는 CAN 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전기적 절연부는 복수개의 엔코더와 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 전류 측정부와 상기 전압레벨변환부와 상기 CAN 통신부는 각각 SPI 통신으로 연결시켜 구성한 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 차량용 고전압 배터리의 전류를 션트저항을 이용하여 측정하고 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 고속으로 전송함으로써 고전압 배터리의 전류 센싱 정밀도를 향상시킨다.

또한, 본 발명은 션트저항에 과전류가 흐를 경우 이를 모니터링하여 비상신호를 출력함으로써 시스템 안정성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치는 션트저항(2)과 전류측정부(31)와 션트 모니터링부(32)와 전압레벨 변환부(33)와 CAN 통신부(34)를 포함한다.

션트저항(2)은 전류값을 센싱하는 소자로서, 고전압 배터리(1)의 케이블(11)과 연결된다.

전류측정부(31)는 션트저항(2) 양단의 전압차를 측정하여 션트저항(2)에 흐르는 전류를 측정한다. 전류 측정시 션트저항(2)에 대한 저항오차를 보정하여 전류를 측정할 수 있도록 한다.

전압레벨 변환부(33)는 전류측정부(31)와 CAN 통신부(34)와의 신호 레벨 호환을 위해 전류측정부(31)로부터 측정한 션트저항(2)에 흐르는 전류를 전압레벨신호로 변환한다.

CAN 통신부(34)는 전압레벨 변환부(33)로부터의 전압레벨신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 배터리 제어부(4)로 전송한다.

이러한 CAN 통신부(34)는 전압레벨 변환부(33)로부터의 전압레벨신호를 절연부로 전송하는 CAN 제어부(341)와, CAN 제어부(341)로부터의 전압레벨신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 전송부(343)로 전송하는 전기적 절연부(342)와, 전기적 절연부(342)로부터의 전압레벨신호를 배터리 제어부(4)로 전송하는 CAN 전송부(343)를 포함한다.

여기서, 전기적 절연부(342)는 복수개의 엔코더와 디코더를 포함한다. 즉, 전압레벨신호를 엔코더와 디코더를 통해 부호화하고 복호화하여 송수신함으로써 노이즈로부터 전기적으로 절연되도록 한다.

션트 모니터링부(32)는 션트저항(2)에 과전류가 흐르는지 감시하고 과전류가 검출되면 비상신호를 발생시키고, 이를 전압레벨 변환부(33)로 출력한다. 전압레벨 변환부(33)는 CAN 통신부(34)와의 신호 레벨 호환을 위해 비상신호를 레벨 변환시켜 CAN 통신부(34)로 전송하고, CAN 통신부(34)는 비상신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 배터리 제어부(4)로 전송한다.

이러한 션트 모니터링부(32)는 과전류로 전류 측정부(31)에 고장이 발생하더라도 비상신호를 발생시켜 배터리 제어부(4)로 전송하므로 시스템의 안정성을 향상시킨다.

아울러, 전류 측정부(31)와 전압레벨 변환부(33)와 CAN 통신부(34)는 각각 SPI 통신으로 연결시켜 구성한다.

그리고, 배터리 제어부(4)는 전류측정장치(3)로 전원전압(12V)을 공급하고 동기신호(Sync Signal)를 출력한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치(3)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전류측정부(31)는 션트저항(2) 양단의 전압차를 측정하고, 이를 이용하여 션트저항(2)에 흐르는 전류를 측정한다.

이때, 션트저항(2)에 대한 저항오차를 보정하여 전류를 측정한다.

그리고, 측정한 션트저항(2) 전류를 SPI 통신을 통해 전압레벨 변환부(33)로 전송한다.

전압레벨 변환부(33)는 수신한 션트저항(2) 전류를 CAN 통신부(34)와의 신호 호환을 위해 전압레벨신호로 변환하고, 이를 CAN 통신부(34)로 전송한다.

그러면, CAN 통신부(34)는 전압레벨 변환부(33)로부터 수신한 전압레벨신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 배터리 제어부(4)로 전송한다.

배터리 제어부(4)는 전류측정장치(3)로부터 수신한 션트저항(2)에 흐르는 전류를 이용하여 고전압 배터리(1)의 충전상태를 판단하고, 고전압 배터리(1) 제어에 활용한다.

아울러, 션트 모니터링부(32)는 션트저항(2)에 과전류가 흐르는지를 감시하여 과전류가 검출되면 비상신호를 발생시켜 전압레벨 변환부(33)로 출력한다.

전압레벨 변환부(33)는 CAN 통신부(34)와의 신호 레벨 호환을 위해 비상신호를 레벨 변환시켜 CAN 통신부(34)로 전송하고, CAN 통신부(34)는 비상신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 배터리 제어부(4)로 전송한다.

배터리 제어부(4)는 비상신호를 수신하면 시스템을 셧다운시켜 과전류에 의해 발생할 수 있는 안전사고를 방지하도록 한다. 즉, 과전류로 전류 측정부(31)에 고장이 발생하더라도 비상신호를 발생시켜 배터리 제어부(4)로 전송하므로 시스템의 안정성을 향상시킨다.

이와 같이 본 발명은 차량용 고전압 배터리의 전류를 션트저항을 이용하여 측정하고 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 고속으로 전송함으로써 고전압 배터리의 전류 센싱 정밀도를 향상시킨다.

또한, 본 발명은 션트저항에 과전류가 흐를 경우 이를 모니터링하여 비상신호를 출력함으로써 시스템 안정성을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 고전압 배터리 2 : 션트저항
3 : 전류측정장치 4 : 배터리 제어부
11 : 케이블 31 : 전류측정부(31)
32 : 션트 모니터링부 33 : 전압레벨 변환부
34 : CAN 통신부 341 : CAN 제어부
342 : 전기적 절연부 343 : CAN 전송부

Claims

고전압 배터리의 케이블과 연결된 션트저항;
상기 션트저항에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부;
상기 전류측정부로부터 측정한 션트저항에 흐르는 전류를 전압레벨신호로 변환하는 전압레벨 변환부; 및
상기 전압레벨 변환부로부터의 전압레벨신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 통신을 통해 배터리 제어부로 전송하는 CAN 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 션트저항에 과전류가 흐르는지 감시하고 과전류가 검출되면 비상신호를 발생시켜 상기 전압레벨 변환부로 출력하는 션트 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 CAN 통신부는
상기 전압레벨 변환부로부터의 전압레벨신호를 절연부로 전송하는 CAN 제어부;
상기 CAN 제어부로부터의 전압레벨신호를 전기적으로 절연시켜 CAN 전송부로 전송하는 전기적 절연부; 및
상기 전기적 절연부로부터의 전압레벨신호를 배터리 제어부로 전송하는 CAN 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전기적 절연부는
복수개의 엔코더와 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전류 측정부와 상기 전압레벨변환부와 상기 CAN 통신부는
각각 SPI 통신으로 연결시켜 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 고전압 배터리의 전류 측정 장치.