KR20150120037A - Structure for Sensing Current of Battery of Vehicle Using a Shunt Resistence Type Current Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 차량용 배터리의 차량 이상시 발생하는 과전류를 차단하기 위한 대전류 차단시스템을 상기 배터리의 플러스(+)단에 배치된 션트저항 타입 전류센서를 포함하여 구성하고, 상기 션트저항 타입 전류센서의 전류 측정시 상기 션트저항의 양단 전압 차이에 따른 오류를 방지하도록 전압을 변경해주는 전압 변경회로와 전류를 측정하기 위한 전류값 증폭회로를 적용함으로써, 전류 및 전압을 정확하게 측정 하여 대전류 차단 시스템을 구성하는 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a current sensing structure for a vehicle battery using a shunt resistor type current sensor, and more particularly, to a current sensing structure for a vehicle battery using a shunt resistor type current sensor. More particularly, the present invention relates to a current sensing structure for preventing over- A voltage changing circuit for changing a voltage to prevent an error caused by a voltage difference between both ends of the shunt resistor when measuring a current of the shunt resistor type current sensor, The present invention relates to a technique for constructing a large current blocking system by accurately measuring a current and a voltage by applying a value amplifying circuit.
일반적으로, 공지의 차량들에는 차량의 구동계통에 사용되거나 또는 사용자의 편의를 위하여 사용되는 각종 전기장치가 구비되며, 상기 차량내 구비된 전기장치들은 해당 차량 내에 구비된 배터리를 전원으로 전원이 공급되어 작동되도록 이루어진다.2. Description of the Related Art Generally, known vehicles are provided with various electric devices used in a driving system of a vehicle or for convenience of a user, and electric devices provided in the vehicle are powered by a battery .
통상적으로 차량에 구비되는 배터리는 자동차의 엔진룸에 설치되고 있으며, 상기 배터리에 구비된 (+),(-) 단자로부터 전원이 출력되어 차량 실내에 구비된 각종 전자 장치들은 물론, 차량의 구동계통으로도 전원이 공급되기 때문에, 상기 배터리의 역할은 공지의 차량들에 있어 중요한 장치로서 역할을 하고 있다. Generally, a battery installed in a vehicle is installed in an engine room of an automobile. Power is output from (+) and (-) terminals provided in the battery, and various electronic devices installed in a vehicle interior Also, since the power source is supplied, the role of the battery plays an important role in known vehicles.
따라서, 만일, 상기 상기 배터리가 방전된다면 차량 시동이 불가능한 문제가 발생할 수도 있으며, 이를 방지하기 위하여 상기 배터리는 방전되지 않도록 지속적인 관리가 요구된다. 상기 배터리의 전원 관리는 상기 배터리에 충전된 배터리 충전상태(State Of Charge)를 자동으로 판단하여, 사전 설정된 수준 이하로 충전된 전원이 떨어지면, 전원의 출력을 차단함으로써, 배터리의 충전된 전원을 관리할 수 있는 전원차단수단을 구비함으로써 이루어진다.Therefore, if the battery is discharged, a problem that the vehicle can not be started may occur, and in order to prevent the battery from being discharged, continuous management is required to prevent the battery from discharging. The power management of the battery automatically determines the battery state of charge (state of charge) charged in the battery, and when the charged power below the predetermined level falls, the power of the power source is cut off, And a power supply cut-off means that can be operated.
한편, 상기 차량용 배터리는 사용 환경이나 사용기간에 따라서 저항 및 용량이 열화되어, 가용 용량이 감소하거나 저항이 증가하게 되어 그 성능인 배터리 노화상태(State Of Health, SOH)가 배터리 생산 초기에 비해서 저하된다. On the other hand, the vehicle battery deteriorates in resistance and capacity depending on the use environment or the use period, and the available capacity decreases or the resistance increases. As a result, the state of health (SOH) do.
따라서, 배터리의 SOH 저하가 발생하면, 상기 배터리의 잔존 용량이 생산 초기 상태와 상이해 질 수 있으며, 이를 관리하기 위하여 배터리의 SOH의 정확한 추정을 통하여 상기 배터리의 잔존 용량을 측정하고, 차량의 운용효율을 증가시키도록 이루어진다.Therefore, when the SOH degradation of the battery occurs, the remaining capacity of the battery may be different from the initial production state. To manage the SOH, the remaining capacity of the battery is measured through accurate estimation of the SOH of the battery, So as to increase the efficiency.
또한, 상기 차량용 배터리는 상기 배터리의 기능상태(State Of Function, SOF)를 검출하여 검출된 배터리의 기능상태에 대응하여 배터리의 출력을 조절하도록 이루어진다.Also, the vehicle battery is configured to detect the state of function (SOF) of the battery and adjust the output of the battery in accordance with the detected function state of the battery.
상기 SOH 및 SOF는 배터리로부터 출력되는 전류의 정확한 측정을 바탕으로 이루어지며, 이를 위하여 상기 배터리에 전류센서가 구비된다.
The SOH and SOF are based on an accurate measurement of the current output from the battery, and a current sensor is provided in the battery.
한편, 통상적으로 차량용 배터리의 전류 측정을 위한 전류센서에는 크게 홀(hall)타입 전류센서와 션트저항 타입 전류센서가 공지되어 사용되고 있다. On the other hand, Hall type current sensors and shunt resistor type current sensors are commonly used as current sensors for current measurement of automobile batteries.
도 1은 공지의 션트저항 타입 전류센서의 측정 원리를 나타내는 블럭도이며, 도 2는 공지의 홀 타입 전류센서의 측정 원리를 나타낸다. FIG. 1 is a block diagram showing the principle of measurement of a known shunt resistor type current sensor, and FIG. 2 shows a principle of measurement of a known Hall type current sensor.
상기 션트저항 타입 전류센서는 저항의 전압출력 신호를 증폭시키고, AD변환후 신호처리하여 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)에서 전류로 환산하여 측정되도록 이루어진다. 전류의 측정 방법은 오옴의 법칙(V=IR)을 근거로 하며 전압이 전류에 비례하여 변하는 법칙을 이용하여 정확한 전류값을 측정할 수 있도록 이루어진다. 상기 션트저항 타입 전류센서는 응답속도가 빠르고, 1개의 센서로 여러 전류범위의 정밀한 측정이 가능하나, 마이컴(MCU)이 반드시 필요하여 가격이 높은 단점을 가지고 있다. The shunt resistor type current sensor amplifies the voltage output signal of the resistor, performs A / D conversion and signal processing, and converts the voltage output signal into a current in the microcontroller unit (MCU). The current measurement method is based on the Ohm's law (V = IR), and the accurate current value can be measured by using the law that the voltage changes in proportion to the current. The shunt resistor type current sensor has a high response speed and it is capable of precise measurement of various current ranges with one sensor, but it has a disadvantage that a microcomputer (MCU) is required and the price is high.
차량의 배터리에 적용되었던 공지의 션트저항 타입의 전류센서는 일반적으로 상기 배터리 마이너스(-)단에 장착되어 사용되도록 구성되며, 만일 상기 션트타입 전류센서를 배터리(+)단에 장착하여 전류를 측정하도록 사용하는 경우, 전압 범위가 달라 오차가 너무 커지는 단점으로 인하여 적용이 불가하다.
A known shunt resistor type current sensor applied to a battery of a vehicle is generally configured to be mounted on the negative (-) terminal of the battery. If the shunt type current sensor is mounted on the battery (+) terminal, It is not applicable because of the disadvantage that the voltage range is different and the error becomes too large.
홀타입 전류 센서는 일반적으로 전류의 방향에 수직으로 자장이 인가되면 출력이 변화되는 전류자기효과를 가지는 홀 소자를 이용한 센서로서, 축의 회전방향이나 회전각도, 회전수를 확인하는데 사용된다.The Hall type current sensor is a sensor using a Hall element having a current magnetic effect in which the output changes when a magnetic field is applied perpendicularly to the direction of current, and is used to check the rotation direction, rotation angle and rotation number of the shaft.
상기 홀타입 전류센서는 홀센서는 센서 내부의 회로판에 도체가 접근하면 신호가 발생하는 반도체인 홀 소자와 증폭기가 기본적으로 설치되고 회로구성이나 사용전압에 따라 아나로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 A/D 컨버터와 전압조절기가 더 구비되어 이루어진다. The Hall-type current sensor is basically provided with a Hall element and an amplifier, which are semiconductors in which a signal is generated when a conductor approaches the circuit board inside the sensor, and an A / D converter and a voltage regulator.
상기 홀타입 전류센서는 선형성이 우수하고, 크기가 작으며, 가격이 저렴하다는 장점으로 인하여 배터리의 전류를 측정하는데 널리 사용되고 있으나, 1개의 센서로 여러 범위의 전류 측정이 불가능하고, 외부 전원(5V, 정전원)의 연결이 요구된다는 점 및 정확성이 떨어진다는 단점을 가지고 있었다. 이와 함께, 상기 홀타입 전류센서는 전류 측정범위가 제한되어 SOH, SOF 기능의 구현이 불가하여 ISG 사양이 적용된 차량에는 적용할 수 없는 문제가 있었다. 다시말해서, 상기 홀타입 전류센서의 경우 최대 측정가능 전류가 130A 급으로 차량 시동 시 600A~700A에 이르는 시동 전류의 측정이 불가하여 SOF 및 SOH 기능 수행이 불가하여 ISG 차량에는 적용이 불가하며, 냉시동 시 오랜 시간 과전류에 의한 화재를 방지할 수 없는 단점이 있다.The Hall type current sensor is widely used for measuring the current of a battery due to its excellent linearity, small size, and low cost. However, it is impossible to measure currents of various ranges with one sensor, , A constant power source) is required and the accuracy is low. In addition, the Hall-type current sensor has a problem that it can not be applied to a vehicle to which the ISG specification is applied because the current measurement range is limited and the SOH and SOF functions can not be implemented. In other words, in the case of the Hall type current sensor, the maximum measurable current is 130 A, so it is impossible to measure the starting current ranging from 600 A to 700 A at the start of the vehicle, so that the SOF and SOH functions can not be performed, There is a disadvantage that it is not possible to prevent a fire caused by an overcurrent for a long time at startup.
이에, 차량용 배터리의 +단에 적용 가능하고 정확한 전류의 측정이 가능하며, 상기 션트저항 타입 전류센서와 동등한 수준의 정확한 전류 및 전압 측정능력을 보유한 기술의 개발이 요구되고 있다.
Therefore, it is required to develop a technology that can be applied to a positive terminal of a vehicle battery and can measure an accurate current, and has an accurate current and voltage measurement capability equivalent to that of the shunt resistor type current sensor.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, The present invention has been made to solve the above problems,
차량용 배터리의 차량 이상시 발생하는 과전류를 차단하기 위한 대전류 차단시스템을 상기 배터리의 플러스(+)단에 배치된 션트저항 타입 전류센서를 포함하여 구성하고, 상기 션트저항 타입 전류센서의 양단 전압 차이에 따른 오류를 방지하기 위하여 전압을 변경해주는 전압 변경회로와 전류를 측정하기 위한 전류값 증폭회로를 적용함으로써, 상기 션트저항 타입 전류센서를 통하여 전류 및 전압을 정확하게 측정 하여 대전류 차단 시스템 구성하는 것을 목적으로 한다.
A high-current cut-off system for cutting off an overcurrent generated when a vehicle battery abnormality occurs in a vehicular battery includes a shunt resistor type current sensor disposed at a positive (+) terminal of the battery, and the voltage difference between both ends of the shunt resistor type current sensor And a current value amplifying circuit for measuring the current are applied to prevent the error caused by the voltage difference between the current and the voltage of the shunt resistor type current sensor, do.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, According to an aspect of the present invention,
차량용 배터리의 배터리 포스트 플러스(+)단과 부하 사이에 배치되어 연결된 션트저항; 상기 션트저항의 양단에 걸리는 전압을 강하하는 전압 강하부; 상기 전압강하부에서 강하된 전압신호를 통하여 상기 션트저항 양단에서 측정된 전압 차이를 산출하고, 산출된 전압차를 통하여 전류를 산출하는 전류측정부; 상기 전류측정부에서 측정된 전류를 수신하여 배터리 상태를 예측하는 알고리즘을 연산하는 MCU부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A shunt resistor placed between the battery post plus (+) stage of the vehicle battery and the load; A voltage gradient lowering the voltage across both ends of the shunt resistor; A current measuring unit for calculating a voltage difference measured at both ends of the shunt resistor through a voltage signal dropped below the voltage rake and calculating a current through the calculated voltage difference; And an MCU unit for calculating an algorithm for estimating a battery state by receiving the current measured by the current measuring unit.
또한, 상기 전류측정부와 연결되고, 상기 전압강하부로부터 입력되는 전압신호를 증폭하여 출력하는 증폭기부를 더 포함하고, 상기 MCU부는 상기 전류측정부로부터 수신한 전류값에 대응하도록 상기 증폭기의 게인(gain)을 변경시키는 것을 특징으로 한다.The MCU unit may further include an amplifier unit connected to the current measuring unit and amplifying and outputting a voltage signal input from the lower portion of the voltage ramp, gain is changed.
또한, 상기 MCU부는, 최소한 둘 이상의 사전 설정된 전류 범위와 상기 증폭기부의 변경될 게인 범위를 매칭하여 사전 설정하고, 상기 전류측정부로부터 수신한 전류값에 대응하는 게인 범위에 해당하도록, 상기 증폭기의 게인(gain)을 변경시키는 것을 특징으로 한다.The MCU unit may be configured to match and preset at least two predetermined current ranges and a gain range to be changed by the amplifier unit and to set the gains of the amplifiers so as to correspond to gain ranges corresponding to the current values received from the current measurement unit and the gain is changed.
또한, 상기 MCU부의 배터리 상태를 예측하는 알고리즘은, 상기 전류측정부에서 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제1전류값을 초과하면 상기 배터리의 출력을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In addition, the algorithm for predicting the battery condition of the MCU unit may control the output of the battery to be cut off if the current measured by the current measuring unit exceeds a predetermined first current value.
또한, 상기 MCU부는 차체제어부와 연결되어 충돌신호를 수신하도록 이루어지고, 상기 MCU부의 배터리 상태를 예측하는 알고리즘은, 충돌신호 수신시 상기 전류측정부에서 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제2전류값을 초과하면 상기 배터리의 출력을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The MCU unit is connected to the vehicle body control unit to receive a collision signal, and the algorithm for predicting the battery condition of the MCU unit includes: determining a current value measured by the current measuring unit at a predetermined second current The control unit controls the output of the battery to be cut off.
또한, 상기 MCU부의 배터리 상태를 예측하는 알고리즘은, 상기 전류측정부에서 측정된 전류값의 수신 시간을 카운트하고, 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제3전류값을 초과하고, 카운트된 시간이 사전 설정된 한계시간을 초과하면 상기 배터리의 출력을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
The algorithm for predicting the battery condition of the MCU unit may include counting a reception time of the current value measured by the current measuring unit and comparing the measured current value with a preset arbitrary third current value, And controls the output of the battery to be cut off when the predetermined limit time is exceeded.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 이하의 장점을 제공한다.The present invention having the above-described configuration provides the following advantages.
1. 배터리 (+)단에서는 Hall 센서 타입 전류센서만 적용할 수 있었으나 본 발명을 통하여 션트 타입의 전류 센서를 배터리 (+)단에도 적용할수 있게 됨으로써 전류 측정 범위를 향상시킬수 있다. 1. In the battery (+) stage, only the Hall sensor type current sensor was applicable, but according to the present invention, the shunt type current sensor can be applied to the battery (+) stage, thereby improving the current measurement range.
: 홀센서 최대 전류 측정 범위 250A 션트타입 최대 전류 측정 범위 1,200A: Hall sensor Maximum current measurement range 250A Shunt type Maximum current measurement range 1,200A
Hall 타입을 적용한 배터리 센서는 전류, 전압 측정 정확도가 낮아 배터리 충전율(SOC)까지만 연산할수 있지만 션트 타입을 적용할수 있게 됨으로써 SOC 외에도 SOF, SOH 기능까지 측정할 수 있게되어 ISG 사양 엔진까지로 적용 범위가 확대될수 있다.The Hall type battery sensor can measure up to battery charge rate (SOC) because of low accuracy of current and voltage measurement, but it can be applied to shunt type so that SOF and SOH functions can be measured in addition to SOC. Can be enlarged.
2. 전류 측정 범위를 1,200A 까지로 확대할수 있게되어 대전류 차단 로직을 여러 가지로 구현할수 있다.2. The current measurement range can be extended up to 1,200A, which can realize various kinds of large current shutdown logic.
- 차단 로직 1 : 충돌신호 수신이후 300A 이상 전류 발생시 차단 (충돌 상태시 차단 로직)- Blocking logic 1: Blocking when current over 300A after receiving collision signal (blocking logic in case of collision)
- 차단 로직 2 : 1,000A 이상 전류 발생시 차단 (충돌은 없지만 이상 전류 발생시 차단 로직)- Blocking logic 2: Blocking when current exceeding 1,000A (Blocking logic when there is no collision but abnormal current is generated)
- 차단 로직 3 : 500A 이상 전류가 30초 동안 발생시 차단 (냉시동 상태시 차단 로직)
- Blocking logic 3: 500A or more current is blocked for 30 seconds (block logic in cold start)
도 1은 공지의 션트저항 타입 전류센서의 측정 원리를 나타내는 블럭도이다.
도 2는 공지의 홀 타입 전류센서의 측정 원리를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조의 바람직한 실시예를 나타낸다.
도 4는 도 3의 블럭도를 구체적으로 실시한 일 실시예의 회로를 블럭도로서 나타내고 있다.1 is a block diagram showing a principle of measurement of a known shunt resistor type current sensor.
Fig. 2 shows the principle of measurement of a known Hall-type current sensor.
3 shows a preferred embodiment of a current sensing structure of a vehicle battery using a shunt resistor type current sensor of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit of an embodiment in which the block diagram of FIG. 3 is specifically embodied.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조의 바람직한 실시예를 나타낸다.3 shows a preferred embodiment of a current sensing structure of a vehicle battery using a shunt resistor type current sensor of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명은 차량에 구비된 배터리(100)의 전류 및 전압을 측정하는 전류센서를 구비하되, 상기 전류센서를 션트저항 타입 전류센서로 구성하는 것을 특징으로 한다.As shown in the figure, the present invention includes a current sensor for measuring a current and a voltage of a
본 발명의 상기 션트저항 타입의 전류센서는 상기 배터리(100)의 배터리(100) 포스트 플러스(+)단에 배치된다. 본 발명은 배터리(100)의 전류 및 전압을 측정하여 대전류 전원 차단 시스템을 구성함과 동시에, SOH 및 SOF 기능을 가능하게 하는 것을 목적으로 하고 있으며, SOH 및 SOF 기능을 위해서는 차량 시동시 발생하는 과전류도 측정을 해야하므로, 종래의 홀타입 전류센서를 대신하여 상기 션트저항 타입 전류센서가 상기 배터리(100) 포스트 플러스(+)단에 배치된다. The shunt resistor type current sensor of the present invention is disposed at the positive (+) terminal of the
더 상세하게는, 상기 션트저항 타입의 전류센서는 상기 배터리(100)의 플러스(+)단에서 전압과 전류를 측정해야 하며, 전류 측정 범위가 종래에 사용되는 홀 타입 전류센서보다 더 넓은 범위를 가져야 한다. 따라서, 본 발명은 션트저항(10)을 상기 배터리(100) 포스트 플러스(+)단에 연결함으로써, 상기와 같은 목적을 달성하도록 구성된다.More specifically, the current sensor of the shunt resistor type needs to measure the voltage and current at the positive (+) terminal of the
그러나, 상기 션트저항 타입의 전류센서는 현재 양산중인 차량에 구비되는 션트저항 타입의 전류센서를 그대로 배터리(100) 포스트 플러스(+)단에 장착할 경우, 상기 배터리(100) 포스트 (+)단에 연결된 션트저항(10)의 양단의 높은 전압차에 의하여 전류 및 전압의 측정시 오차가 발생하는 문제를 가지고 있다. However, when the current sensor of the shunt resistor type is mounted on the positive (+) terminal of the
따라서, 상기 션트저항 타입의 전류센서를 배터리(100) 플러스(+)단에 장착하여 전류 및 전압을 측정하기 위해서 본 발명은 이하의 구성요소를 포함하여 회로를 구성함으로써, 상기 배터리(100)의 플러스(+)단에 션트저항 타입 전류센서를 적용함에도 정확한 전류 및 전압이 측정 가능하도록 구성된다.Therefore, in order to measure the current and the voltage by mounting the current sensor of the shunt resistor type on the positive (+) terminal of the
1) 상기 배터리(100)의 플러스(+)단에서 흐르는 전류측정 시 션트저항(10) 양단의 전압차이의 측정 신호를 안정화 시켜주는 안정화수단1) stabilizing means for stabilizing the measurement signal of the voltage difference across the
2) 상기 션트저항(10)의 전압차이를 계측하여 전류로 변환하는 전류변환수단2) current conversion means for measuring the voltage difference of the
3) 계측된 전류 및 전압을 이용하여 배터리(100) 상태를 예측하는 알고리즘을 연산하는 연산수단3) calculating means for calculating an algorithm for predicting the state of the
본 발명은 상기와 같은 구성요소를 통하여 션트저항 타입의 전류센서를 배터리(100) 포스트의 플러스(+)단에 적용하여 정확한 전류의 측정을 가능하게 한다.
In the present invention, a current sensor of a shunt resistor type is applied to the positive (+) terminal of the
본 발명의 상기와 같은 구성은 도 3 및 도 4의 도면을 참조한 설명들을 통하여 더욱 구체적으로 설명된다.The above-described structure of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings with reference to Figs. 3 and 4. Fig.
도 4는 도 3의 블럭도를 구체적으로 실시한 일 실시예의 회로를 블럭도로서 나타내고 있다.FIG. 4 is a block diagram showing a circuit of an embodiment in which the block diagram of FIG. 3 is specifically embodied.
도시된 바와 같이, 본 발명의 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조는 차량용 배터리(100)의 배터리(100) 포스트 플러스(+)단과 부하(200) 사이에 배치되어 연결된 션트저항(10), 상기 션트저항(10)의 양단에 걸리는 전압을 강하하는 전압 강하부, 상기 전압강하부(20)에서 강하된 전압신호를 통하여 상기 션트저항(10) 양단에서 측정된 전압 차이를 산출하고, 산출된 전압차를 통하여 전류를 산출하는 전류측정부(30), 상기 전류측정부(30)와 연결되고 상기 전압강하부(20)로부터 입력되는 전압신호를 증폭하여 출력하는 증폭기부(40), 상기 전류측정부(30)에서 측정된 전류를 수신하여 배터리(100) 상태를 예측하는 알고리즘을 연산하는 MCU부(50)를 포함하여 이루어진다.The current sensing structure of the vehicle battery using the shunt resistor type current sensor according to the present invention includes a shunt resistor connected between the positive (+) terminal of the
상술한 바와 같이, 통상적으로 션트저항(10)이 배치되는 배터리(100) 포스트(-)단에는 전위차가 낮아서 전압 레벨이 낮으므로, 공지의 션트저항(10) 타입 전류센서가 사용될 수 있으나, 상기 배터리(100) 포스트(+)단에는 상기 배터리(100) 포스트(-)단과 달리 전압 레벨이 높다(통상적으로 14V). 따라서, 공지의 션트저항 타입 전류센서가 그대로 적용된다면 높은 전압차에 의하여 측정이 불가능할 수 있었다. As described above, a known
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 배터리(100) 포스트 플러스(+)단에 연결된 션트저항(10)의 양단에 걸리는 높은 전압을 전압강하부(20)를 통하여 강하시킴으로써, 낮은 전압레벨에 대응하여 제조된 공지의 션트저항 타입 전류센서를 배터리(100) 포스트 플러스(+)단에도 적용 가능하도록 구성된다. The present invention solves this problem by lowering the high voltage across the
상기와 같은 전압강하부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 공지의 IC인 AS8525에 구비된 쵸핑회로(chop)를 통하여 구현될 수 있다.
The voltage
한편, 상기 전압강하부(20)를 통하여 전압이 강하된 전류는 전류측정부(30)를 통하여 전류가 측정된다. 상기 전류측정부(30)는 상기 션트저항(10) 양단의 전압차를 측정하여 상기 션트저항(10)에 흐르는 전류를 측정하도록 이루어지며, 이때, 상기 션트저항(10)의 저항값과 상기 션트저향 양단에 걸리는 전압차를 통하여 옴의법칙을 이용하여 전류를 산출한다. 상기 전류측정부(30)의 전류측정 원리는 공지의 사항이므로 더이상의 설명은 생략한다. 상기와 같은 전류측정부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 공지의 IC인 AS8510에 구비된 16 Bit ADC를 통하여 구현될 수 있다.
On the other hand, the current whose voltage has dropped through the voltage
상기와 같이 전류측정부(30)에서 측정된 전류는 상기 MCU부(50)로 전송된다. 상기 MCU부(50)는 상기 전류측정부(30)에서 측정된 전류를 수신하여 배터리(100) 상태를 예측하는 알고리즘을 연산하도록 이루어지는데, The current measured by the
예를 들어, 상기 MCU부(50)는 상기 전류측정부(30)에서 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제1전류값을 초과하면, 예를 들어, 1000A 이상의 전류값을 나타낸다면 상기 배터리(100)의 상태가 이상전류를 발생하는 것으로 예측할 수 있으며, 이 경우, 상기 배터리(100)의 출력을 차단하도록 제어할 수 있다.For example, if the current measured by the
또한, 상기 MCU부(50)는 차체제어부와 연결되어 상기 차체제어부로부터 충돌신호를 수신하도록 이루어지고, 상기 차체제어부로부터 충돌신호의 수신시 상기 전류측정부(30)에서 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제2전류값을 초과하면, 예를 들어, 300A 이상의 전류값을 나타낸다면, 상기 배터리(100)의 상태가 차량 충돌이 발생한 상태에서 이상전류를 발생하는 것으로 예측할 수 있으며, 이 경우 역시 상기 배터리(100)의 출력을 차단하도록 제어할 수 있다.The
또한, 상기 MCU부(50)는 상기 전류측정부(30)에서 측정된 전류값의 수신시, 상기 전류값이 수신되는 시간을 카운트하고, 상기 전류측정부(30)에서 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제3전류값을 초과, 예를 들어, 500A 이상의 전류값을 나타내고, 상기 MCU부(50)에서 카운트된 전류값의 수신 시간이 사전 설정된 한계시간, 예를 들어, 30초를 초과하면, 상기 배터리(100)의 상태가 냉시동 상태인 것으로 예측할 수 있으며, 이 경우에도 상기 배터리(100)의 출력을 차단하도록 제어할 수 있다.The
상기 MCU부(50)의 배터리(100) 제어는 상술한 제어방법에 한정되는 것은 아니며, 공지의 어떠한 대전류 차단 시스템의 제어모듈에서 사용되는 방법과 동일한 제어방법이 적용될 수도 있다.The control of the
상기 MCU부(50)는 또한, 상기 전류측정부(30)로부터 수신한 전류값에 대응하도록 상기 증폭기의 게인(gain)을 변경하는 제어를 한다. 이때, 바람직하게는, 상기 MCU부(50)는 최소한 둘 이상의 사전 설정된 전류 계측 범위와 상기 증폭기부(40)의 변경될 게인 범위를 매칭하여 사전 설정하고, 상기 전류측정부(30)로부터 수신한 전류값에 대응하는 게인 범위에 해당하도록, 상기 증폭기의 게인(gain)을 변경시킨다.The
예를 들어, 공지의 배터리(100) 포스트 플러스(+)단에서 측정되는 전류 계측 범위는 통상적으로 1A 내지 1800A의 범위 내에서 측정되나, 상기 전류 계측 범위는 넓은 범위구간이므로, 상기 전체 전류 계측 범위를 대상으로 전류를 측정하는 것은 효율상 좋지 않기 때문에, 본 발명의 MCU부(50)는 상기 전류 계측 범위를 복수의 구간으로 분할하고, 분할된 각각의 전류 계측 범위에 전류값을 매칭하여 게인 범위를 사전 설정한다.For example, the current measuring range measured at the post + (+) terminal of the known
이후, 상기 MCU부(50)는 상기 전류측정부(30)로부터 수신한 전류값에 대응하는 게인 범위에 대응하여 후술할 증폭기부(40)를 제어한다.
Thereafter, the
상기 증폭기부(40)는 상기 전류측정부(30)와 연결되고 상기 전압강하부(20)로부터 입력되는 전압신호를 증폭하여 상기 전류측정부(30)로 인가하도록 구성된다. 상기 증폭기부(40)는 이득값에 따라 전류를 증폭값을 변화시키는데, 이때, 증폭기부(40)는 상기 MCU부(50)에 의하여 이득이 조절되도록 이루어지며, 그 과정은 상술하였으므로, 이하 생략한다.
The
이상으로 본 발명의 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, And the like. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10: 션트저항
20: 전압강하부
30: 전류측정부
40: 증폭기부
50: MCU부
100: 배터리
200: 부하10: Shunt resistance
20: Voltage lower part
30: current measuring unit
40:
50: MCU unit
100: Battery
200: Load
Claims (6)
상기 션트저항의 양단에 걸리는 전압을 강하하는 전압 강하부;
상기 전압강하부에서 강하된 전압신호를 통하여 상기 션트저항 양단에서 측정된 전압 차이를 산출하고, 산출된 전압차를 통하여 전류를 산출하는 전류측정부; 및
상기 전류측정부에서 측정된 전류를 수신하여 배터리 상태를 예측하는 알고리즘을 연산하는 MCU부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조.
A shunt resistor placed between the battery post plus (+) stage of the vehicle battery and the load;
A voltage gradient lowering the voltage across both ends of the shunt resistor;
A current measuring unit for calculating a voltage difference measured at both ends of the shunt resistor through a voltage signal dropped below the voltage rake and calculating a current through the calculated voltage difference; And
An MCU unit for receiving an electric current measured by the current measuring unit and calculating an algorithm for predicting a battery state;
And a current sensing structure for a vehicle battery using the shunt resistor type current sensor.
상기 전류측정부와 연결되고,
상기 전압강하부로부터 입력되는 전압신호를 증폭하여 출력하는 증폭기부를 더 포함하고,
상기 MCU부는 상기 전류측정부로부터 수신한 전류값에 대응하도록 상기 증폭기의 게인(gain)을 변경시키는 것을 특징으로 하는 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조.
The method according to claim 1,
Connected to the current measuring unit,
Further comprising an amplifier unit for amplifying and outputting a voltage signal input from the lower portion of the voltage,
Wherein the MCU unit changes a gain of the amplifier to correspond to a current value received from the current measuring unit.
상기 MCU부는
최소한 둘 이상의 사전 설정된 전류 범위와 상기 증폭기부의 변경될 게인 범위를 매칭하여 사전 설정하고,
상기 전류측정부로부터 수신한 전류값에 대응하는 게인 범위에 해당하도록, 상기 증폭기의 게인(gain)을 변경시키는 것을 특징으로 하는 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조.
3. The method of claim 2,
The MCU unit
Matching and presetting at least two preset current ranges and a gain range to be changed in the amplifier section,
Wherein a gain of the amplifier is changed so as to correspond to a gain range corresponding to a current value received from the current measuring unit.
상기 MCU부의 배터리 상태를 예측하는 알고리즘은,
상기 전류측정부에서 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제1전류값을 초과하면 상기 배터리의 출력을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조.
The method according to claim 1,
An algorithm for predicting the battery condition of the MCU unit includes:
And controls the output of the battery to be cut off when the current measured by the current measuring unit exceeds a preset arbitrary first current value.
상기 MCU부는 차체제어부와 연결되어 충돌신호를 수신하도록 이루어지고,
상기 MCU부의 배터리 상태를 예측하는 알고리즘은,
충돌신호 수신시 상기 전류측정부에서 측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제2전류값을 초과하면 상기 배터리의 출력을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조
The method according to claim 1,
Wherein the MCU unit is connected to the vehicle body control unit to receive the collision signal,
An algorithm for predicting the battery condition of the MCU unit includes:
And controls the output of the battery to be cut off when the current value measured by the current measuring unit exceeds a preset arbitrary second current value when the collision signal is received. The current sensing of the vehicle battery using the shunt resistor type current sensor rescue
상기 MCU부의 배터리 상태를 예측하는 알고리즘은,
상기 전류측정부에서 측정된 전류값의 수신 시간을 카운트하고,
측정된 전류값이 사전 설정된 임의의 제3전류값을 초과하고, 카운트된 시간이 사전 설정된 한계시간을 초과하면 상기 배터리의 출력을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 션트저항 타입 전류센서를 이용한 차량용 배터리의 전류 센싱 구조.
The method according to claim 1,
An algorithm for predicting the battery condition of the MCU unit includes:
Counts the reception time of the current value measured by the current measuring unit,
And controls the output of the battery to be cut off when the measured current value exceeds a preset arbitrary third current value and the counted time exceeds a predetermined limit time. Current sensing structure.
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