KR20150061667A - 전류측정소자 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전압을 측정하는 측정단자를 저항소자에 최대한 가깝게 배치하여 측정오차를 줄일 수 있으며, 기계적, 전기적 접속이 우수한 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리에 관한 것이다.

Description

전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리{Current sensing resistor and Current sensing resistor assembly}
본 발명은 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전압을 측정하는 측정단자를 저항소자에 최대한 가깝게 배치하여 측정오차를 줄일 수 있으며, 기계적, 전기적 접속이 우수한 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 전류를 검출하여 위하여 사용하는 전류측정소자(shunt resistor)는 DC 대전류를 측정할 때 분배저항으로 사용되며, 전압 강하 및 전력 손실을 막기 위해 1Ω 미만의 낮은 저항값을 사용하는 것이 유리하다.
이러한 전류측정소자에는 PRN,SMW(non-inductive wire wound resistor), MPR(non-inductive metal plate resistor), CSR(current sensing resistor), 대전력 CSR(high current sensing resistor) 등이 있다.
이 중에서 대전력 CSR은 자동차 배터리의 전압, 전류, 온도를 정밀하게 측정하고, 배터리의 충전 상태, 노화 상태, 시동 능력을 예측할 수 있도록 해주며, 전자제어장치(ECU)로 배터리 상태정보를 송신하여 배터리와 연계된 각종 장치들이 제대로 작동할 수 있도록 유도하는 역할을 수행한다.
한편, 대한민국 공개특허 10-2012-0047925호에는 저-저항 전류-감응 저항기와 같은 전자부품(1)이 개시되어 있다.
도 10은 종래 전류측정소자를 도시하는 단면도이고, 이를 참조하면 저-저항 전류-감응 저항기는 적어도 하나의 플레이트-형상 접속부(2,3) 및 상기 적어도 하나의 플레이트-형상 접속부(2,3)의 접촉을 위한 적어도 하나의 접속접점(7,8)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 접속 접점(7,8)은 상기 적어도 하나의 플레이트-형상 접속부(2,3) 중에 엠보싱부에 의해 형성된다. 여기서 두 개의 접속 접점(7,8)은 저항소자에 걸쳐 강하하는 전압을 측정하는 기능을 한다.
다만, 상기 공개특허는 엠보싱부가 관통공을 포함하도록 구성됨으로써, 접속 접점이 저항소자와 필연적으로 이격되어야 하므로, 이격되는 거리만큼 전압측정 오차가 발생하는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전압을 측정하는 측정단자를 저항소자에 최대한 가깝게 배치하여 측정오차를 줄일 수 있는 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 측정단자를 벤딩하여 접속편의 일면에 결합하기 때문에 관통공을 형성하는 종래에 비해 제조가 용이한 구조의 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 기계적, 전기적 접속이 우수한 전류측정소자 어셈블리를 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 전류측정소자는 저항소자와; 상기 저항소자의 양쪽에 접합되는 제1, 2접속편과; 상기 제1, 2접속편의 상면에 각각 결합하는 제1, 2측정단자;를 포함하며, 상기 제1, 2측정단자는 각각 상기 접속편의 일면에 접합되는 받침부와, 상기 받침부와 일체로 형성되되 상기 받침부에서 상향으로 벤딩(bending)되는 측정돌기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자의 측정돌기는 상기 받침부에서 연장되되 상기 받침부의 폭보다 좁게 형성되는 지지부와, 상기 지지부에서 연장되되 상기 지지부의 폭보다 좁게 형성되는 접속단부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자의 제1, 2접속편의 일면에는 상기 제1, 2측정단자의 받침부를 수용할 수 있는 수용홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자의 저항소자와 상기 제1, 2접속편의 접합 부위에는 단차가 형성되되, 상기 저항소자의 상면이 상기 제1, 2접속편의 상면보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자의 측정돌기는 상기 저항소자와 가까운 영역에서 밴딩이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리는 저항소자와, 상기 저항소자의 양쪽에 접합되는 제1, 2접속편과, 상기 제1, 2접속편의 상면에 각각 결합하는 제1, 2측정단자;를 포함하며, 상기 제1, 2측정단자는 각각 상기 접속편의 내측 단부에 접합되는 받침부와, 상기 받침부와 일체로 형성되되 상기 받침부에서 상향으로 벤딩(bending)되는 측정돌기로 이루어지는 전류측정소자; 및 상기 전류측정소자와 결합하여 상기 제1, 2측정단자를 통해 검출한 전압 차이를 이용하여 전류를 측정하는 회로부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리의 회로부는 상기 전류측정소자에 결합하는 케이싱과; 상기 케이싱 내에 수용되는 기판과; 상기 기판 상에 탑재된 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리의 측정돌기는 상기 받침부에서 연장되되 상기 받침부의 폭보다 좁게 형성되는 지지부와, 상기 지지부에서 연장되되 상기 지지부의 폭보다 좁게 형성되는 접속단부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리의 케이싱은 인서트 사출 방식으로 전류측정소자와 결합되되, 상기 측정돌기 중에서 상기 지지부는 상기 케이싱에 의해 매립되고 상기 접속단부만 외부로 노출되도록 이루어지며, 상기 측정돌기는 상기 기판에 삽입된 상태에서 조립되어 상기 측정부와 접속되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리는 전압을 측정하는 측정단자를 저항소자에 최대한 가깝게 배치하여 측정오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리는 측정단자를 벤딩하여 접속편의 일면에 결합하기 때문에 관통공을 형성하는 종래에 비해 제조가 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 전류측정소자 및 전류측정소자 어셈블리는 기계적, 전기적 접속이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전류측정소자의 일실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2a는 도 1의 A-A단면도이고, 도 2b는 도 2a에서 제1, 2측정단자가 제1, 2접속편의 단부에 배치된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 측정단자의 전개도이고, 도 3b는 도 3a의 측정단자가 벤딩된 모습을 도시하는 사시도이며, 도 3c는 본 발명에 따른 측정단자가 수용홈부에서 솔더링된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 2a의 전류측정소자에서 제1, 2접속편과 저항소자 사이에 형성된 단차 및 수용홈부가 각각 생략된 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전류측정소자에 케이싱이 결합된 모습을 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 6의 B-B 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리의 일실시예를 도시하는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리를 이용하여 배터리의 전류를 측정하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 10은 종래 전류측정소자를 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전류측정소자의 일실시예를 도시하는 사시도이고, 도 2a는 도 1의 A-A단면도이고, 도 2b는 도 2a에서 제1, 2측정단자가 제1, 2접속편의 단부에 배치된 모습을 도시하는 단면도이다. 그리고, 도 3a는 본 발명에 따른 측정단자의 전개도이고, 도 3b는 도 3a의 측정단자가 벤딩된 모습을 도시하는 사시도이며, 도 3c는 본 발명에 따른 측정단자가 수용홈부에서 솔더링된 모습을 도시하는 단면도이다. 그리고, 도 4 및 도 5는 도 2a의 전류측정소자에서 제1, 2접속편과 저항소자 사이에 형성된 단차 및 수용홈부가 각각 생략된 다른 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 전류측정소자(100)는 전류 예를 들어, 배터리 전류를 측정하기 위하여 전류를 도입시키기 위한 것으로서, 크게 제1, 2접속편(120, 120a)과, 저항소자(110)와, 제1, 2측정단자(130, 130a)를 포함할 수 있다.
상기 제1접속편(120)은 측정되어질 전류를 유입하기 위한 것이고, 제2접속편(120a)은 측정되어질 전류를 유출시키기 위한 것으로서, 각각 평판 형상으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 제1, 2접속편(120, 120a)은 도전성 소재, 예를 들어 구리로 이루어지며, 전기 접속을 위한 관통홀(123) 및 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)를 수용하는 수용홈부(121)가 형성되어 있다.
상기 저항소자(110)는 상기 제1, 2접속편(120, 120a)들 사이에 배치되어 전압 강하가 일어나도록 하는 것으로서, 상기 제1, 2접속편보다 큰 비저항(specific resistance)을 가지는 낮은 저항값의 소재, 구체적으로 Cu, Mn, Ni 등을 함유한 합금으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 저항소자(110)와 상기 제1, 2접속편(120, 120a)은 용접, 예를 들어 레이저 용접(laser welding) 또는 전자빔 용접(electron beam welding)을 통해 결합할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c를 함께 참조하면, 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)는 상기 저항소자(110)에 걸쳐 강하하는 전압을 측정하는 역할을 하는 것으로서, 상기 제1, 2접속편(120, 120a) 상에 결합한다.
상기 제1, 2측정단자(130, 130a)는 각각 전압의 측정오차를 줄이기 위해 상기 저항소자(110)와 근접하게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제1, 2측정단자(130, 130a)는 각각 상기 제1, 2접속편(120, 120a)의 일면에 접합되는 받침부(131)와, 상기 받침부(131)와 일체로 형성되되 상기 받침부(131)에서 상향으로 벤딩(bending)되는 측정돌기(133)로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 받침부(131)는 상대적으로 상기 측정돌기(133)보다 넓은 평판 형상으로 구성함으로써, 물리적인 결합력 향상을 기대할 수 있다. 그리고 상기 받침부(131)는 솔더링을 통해 상기 제1, 2측정단자(130,130a)에 각각 결합할 수 있다.
상기 측정돌기(133)는 후술할 회로부에 접속되어 해당 영역의 전압을 검출하는 것이다.
상기 측정돌기(133)는 상기 받침부(131)에서 연장되되 상기 받침부(131)의 폭보다 좁게 형성되는 지지부(135)와, 상기 지지부(135)에서 연장되되 상기 지지부(135)의 폭보다 좁게 형성되는 접속단부(137)로 이루어질 수 있다.
상기 측정돌기(133)는 상기 저항소자(110)와 근접한 영역에서 벤딩이 이루어진다.
상기 지지부(135)는 상기 접속단부(137)보다 상대적으로 넓게 형성함으로써, 벤딩 작업시 벤딩 영역의 파손을 예방하고, 후술할 기판을 지지하는 역할을 할 수 있다.
그리고 상기 제1, 2접속편(120, 120a)의 일면에는 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)의 받침부(131)를 수용할 수 있도록 수용홈부(121)를 형성할 수 있다.
상기 제1, 2측정단자(130, 130a)가 상기 수용홈부(121) 내에서 솔더링되는 경우, 상기 받침부(131)의 하면은 물론, 수용홈부(121) 측면와 받침부(131) 측면까지 솔더링이 이루어지므로 결합력을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 수용홈부(121)는 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)가 결합하는 위치를 가이드하므로 불량률을 낮출 수 있다.
한편, 상기 저항소자(110)와 상기 제1, 2접속편(120, 120a)의 접합 부위에는 단차(125)가 형성될 수 있다.
구체적으로 상기 단차(125)는 저항소자(110)의 상면이 상기 제1, 2접속편(120, 120a)의 상면보다 낮게 구성되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 상기 제1, 2접속편(120, 120a)과 저항소자(110) 사이에 단차(125)를 형성함으로써, 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)를 상기 저항소자(110)와 최대한 가깝게 위치시킬 수 있기 때문이다.
즉, 도 4와 같이, 상기 제1, 2접속편(120, 120a)과 저항소자(110) 사이에 단차(125)가 없는 경우에는 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)와 상기 저항소자(110)가 접하는 것을 방지하기 위해 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)를 상기 제1, 2접속편(120, 120a)의 단부에서 소정 거리만큼 이격시켜야 한다.
그에 반해, 도 2b와 같이 상기 단차(125)가 있는 경우에는 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)를 상기 제1, 2접속편(120, 120a)의 단부에 배치하더라도 단차(125)로 인해 저항소자(110)와 접촉하지 않기 때문에 전압강하의 측정오차를 최대한 줄일 수 있기 때문이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리를 상세히 설명한다. 다만, 전류측정소자 어셈블리 중 상술한 전류측정소자에 대해서는 그 자세한 설명을 생략한다.
도 6은 본 발명에 따른 전류측정소자에 케이싱이 결합된 모습을 도시하는 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리의 일실시예를 도시하는 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리를 이용하여 배터리의 전류를 측정하는 과정을 도시하는 도면이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 전류측정소자 어셈블리(10)는 크게 상술한 전류측정소자(100)와, 상기 전류측정소자(100)와 결합하여 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)를 통해 검출한 전압 차이를 이용하여 배터리의 전류를 측정하는 회로부(200)를 포함할 수 있다.
상기 회로부(200)는 상기 전류측정소자(100)에 결합하는 케이싱(210)과, 상기 케이싱(210) 내에 수용되고 회로패턴이 형성된 기판(230)과, 상기 기판(230) 상에 탑재된 측정부(250)를 포함할 수 있다.
상기 케이싱(210)은 상기 기판(230) 및 회로부(200)를 수용할 수 있도록 내부공간이 형성되는 통 형상으로 이루어지며, 개폐를 위해 덮개(211)가 형성될 수 있다.
상기 케이싱(210)은 인서트 사출 방식으로 전류측정소자(100)와 결합하며, 상기 저항소자(110) 전부와, 제1, 2접속편(120, 120a)의 일부를 매립시킨다.
그리고 상기 인서트 사출을 통해 상기 측정돌기(133) 중 접속단부(137)는 상기 내부공간으로 노출되며, 상기 지지부(135)는 상기 케이싱(210)에 매립된다.
상기 노출된 접속단부(137)는 기판(230)에 형성된 결합홀(231)에 삽입된 상태로 솔더링되어 측정부(250)와 접속된다.
상기 기판(230)은 상기 제1, 2측정단자(130, 130a)의 접속단부(137)에 대응하는 결합홀(231)이 형성된다.
상기 접속단부(137)는 상기 결합홀(231)에 삽입되어 조립이 이루어지고, 상기 기판에 형성된 회로패턴을 통해 측정부(250)와 접속한다.
상기 측정부(250)는 측정한 전압 값(VR, VR')을 측정하고, 측정된 전압 값(VR, VR')을 이용하여 전류 값(i)으로 환산하는 역할을 한다.
구체적으로, 상기 측정부(250)는 각 측정단자(130,130a)를 통해 검출하여 측정한 전압 값(VR, VR')과, 이미 입력된 저항 값(R, R')을 옴의 법칙(V=iR)으로 계산하여 배터리의 전류 값(i)을 얻는다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 전류측정소자 어셈블리
100 : 전류측정소자 110 : 저항소자
120 : 접속편 121 : 수용홈부
123 : 관통홀 125 : 단차
130 : 측정단자 131 : 받침부
133 : 측정돌기 135 : 지지부
137 : 접속단부
200 : 회로부 210 : 케이싱
211 : 덮개 230 : 기판
231 : 결합홀 250 : 측정부

Claims (9)

  1. 저항소자와;
    상기 저항소자의 양쪽에 접합되는 제1, 2접속편과;
    상기 제1, 2접속편의 상면에 각각 결합하는 제1, 2측정단자;를 포함하며,
    상기 제1, 2측정단자는 각각 상기 접속편의 일면에 접합되는 받침부와, 상기 받침부와 일체로 형성되되 상기 받침부에서 상향으로 벤딩(bending)되는 측정돌기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류측정소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정돌기는,
    상기 받침부에서 연장되되 상기 받침부의 폭보다 좁게 형성되는 지지부와, 상기 지지부에서 연장되되 상기 지지부의 폭보다 좁게 형성되는 접속단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류측정소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2접속편의 일면에는 상기 제1, 2측정단자의 받침부를 수용할 수 있는 수용홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 전류측정소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저항소자와 상기 제1, 2접속편의 접합 부위에는 단차가 형성되되, 상기 저항소자의 상면이 상기 제1, 2접속편의 상면보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 전류측정소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정돌기는 상기 저항소자와 가까운 영역에서 밴딩이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류측정소자.
  6. 저항소자와, 상기 저항소자의 양쪽에 접합되는 제1, 2접속편과, 상기 제1, 2접속편의 상면에 각각 결합하는 제1, 2측정단자;를 포함하며, 상기 제1, 2측정단자는 각각 상기 접속편의 내측 단부에 접합되는 받침부와, 상기 받침부와 일체로 형성되되 상기 받침부에서 상향으로 벤딩(bending)되는 측정돌기로 이루어지는 전류측정소자; 및
    상기 전류측정소자와 결합하여 상기 제1, 2측정단자를 통해 검출한 전압 차이를 이용하여 전류를 측정하는 회로부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회로부는,
    상기 전류측정소자에 결합하는 케이싱과;
    상기 케이싱 내에 수용되는 기판과;
    상기 기판 상에 탑재된 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정돌기는,
    상기 받침부에서 연장되되 상기 받침부의 폭보다 좁게 형성되는 지지부와, 상기 지지부에서 연장되되 상기 지지부의 폭보다 좁게 형성되는 접속단부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 케이싱은 인서트 사출 방식으로 전류측정소자와 결합되되,
    상기 측정돌기 중에서 상기 지지부는 상기 케이싱에 의해 매립되고 상기 접속단부만 외부로 노출되도록 이루어지며,
    상기 측정돌기는 상기 기판에 삽입된 상태에서 조립되어 상기 측정부와 접속되는 것을 특징으로 하는 전류측정소자 어셈블리.
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