KR20200059000A

KR20200059000A - 복합형 전류 측정장치

Info

Publication number: KR20200059000A
Application number: KR1020180143785A
Authority: KR
Inventors: 최종태
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-05-28
Also published as: EP3748369A4; US11313885B2; US20210048454A1; JP7111387B2; WO2020106044A1; EP3748369A1; KR102258813B1; PL3748369T3; JP2021512290A; CN111886507A; EP3748369B1; CN111886507B

Abstract

본 발명은 복합형 전류 측정장치를 개시한다. 본 발명에 일 측면에 따르면, 홀 센서와 션트 저항체를 복합적으로 사용하여 전류를 측정하는 복합형 전류 측정장치로서, 인쇄회로기판; 미리 정해진 저항값을 갖는 저항부와 상기 저항부의 양편으로 각각 연장되는 단자부를 구비하고 상기 인쇄회로기판의 하면에 부착되는 션트 저항체; 및 상기 인쇄회로기판을 사이에 두고 상기 션트 저항체와 마주하게 상기 인쇄회로기판의 상면에 실장되는 홀 센서를 포함하는 복합형 전류 측정장치가 제공될 수 있다.

Description

복합형 전류 측정장치{Hybrid type current measuring device}

본 발명은 전류 측정장치에 관한 것으로서, 서로 다른 전류 측정원리를 가진 복수의 전류 측정용 센서들을 통합한 복합형 전류 측정장치에 관한 것이다.

이차전지를 이용하는 배터리 팩의 전력공급시스템에는 일반적으로 전류를 측정하기 위한 전류센서가 구비된다. 전류센서는 배터리 팩의 충방전 경로에 흐르는 전류를 측정하여 배터리 팩의 상태를 모니터링하고, 배터리팩에 흐르는 과전류 등을 감지한다. 그리고 전류센서를 통해 측정된 전류는 SOC를 계산하는 정보로 활용되거나 충방전 과정이 정상적으로 이루어지고 있는지 여부 등을 판단하는 기초로 활용될 수 있다.

그런데 이러한 전류센서가 고장 등으로 정상 동작을 하지 않으면 배터리 팩에 흐르는 전류를 제대로 감지할 수 없게 된다. 그리고 그 결과, 과전류가 흐르는 등의 이상 상황이 발생하더라도 이를 적절하게 차단하지 못하여 배터리 팩의 고장이나 폭발과 같은 심각한 문제가 야기될 수 있다.

특히, 최근 전기 자동차의 에너지 저장장치로 각광 받고 있는 리튬 이차전지 배터리 팩의 경우, 100A 내지 300A 정도로 충방전 전류가 큰 경우가 많은데, 이러한 전기자동차용 배터리 팩에서 전류센서가 충방전 전류를 제대로 측정하지 못한다면, 그 위험성이 더욱 커진다 할 것이다.

현재 전류센서는 여러 가지 타입이 있으나, 도 1에 도시된 바와 같은 션트 저항(Shunt resistor)이 배터리 팩의 전류 측정에 널리 사용되고 있다. 도 1에 나타난 바와 같이 기존의 일반적인 션트 저항(2)은 저항부(3)와, 저항부(3)의 양단에 각각 연결된 단자부(4)를 구비하고, 각 단자부(4)에는 전압 측정을 위한 리드핀(5)이 구비된다. 상기 리드핀을 PCB 상에 솔더링하여 전압을 측정하고 옴의 법칙을 적용해 전류 값을 구한다.

그런데 종래의 션트 저항은 리드핀(5)이 자동차 운행시 발생하는 진동이나 충격에 취약해 파손 우려가 큰 편이다. 리드핀의 파손은 상기 전류 센서 고장의 주요 원인인 경우가 많다.

한편, 전기 자동차가 널리 상용화되면서, 그 안전 기준(예컨대, ISO 26262)이 강화되어 이를 충족시키기 위해서는 전류감지 장치의 오작동에 대비해 이를 감지 및 진단할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

그 방안 중 하나로, 2가지 이상의 동종 또는 이종의 전류 센서들을 사용해 전류 센서들 간의 오차발생을 포함한 오작동을 감지 및 진단하는 방안이 제시되고 있으나 안전성과 경제성을 동시에 도모할 수 있는 복합형 전류 측정장치의 설계가 쉽지 않다.

한국 공개특허공보 제2013-0137389호 (2013.12.17) 주식회사 엘지화학

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 복수의 전류 센서들로 배터리 팩의 전류를 측정할 수 있는 복합형 전류 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 진동 및 충격 조건에서도 안정적으로 작동될 수 있어 전기 자동차의 기능 안전성을 충족킬 수 있는 복합형 전류 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 홀 센서와 션트 저항체를 복합적으로 사용하여 전류를 측정하는 복합형 전류 측정장치로서, 인쇄회로기판; 미리 정해진 저항값을 갖는 저항부와 상기 저항부의 양편으로 각각 연장되는 단자부를 구비하고 상기 인쇄회로기판의 하면에 부착되는 션트 저항체; 및 상기 인쇄회로기판을 사이에 두고 상기 션트 저항체와 마주하게 상기 인쇄회로기판의 상면에 실장되는 홀 센서를 포함하는 복합형 전류 측정장치가 제공될 수 있다.

상기 션트 저항체의 단자부에는 상기 저항부를 사이에 두고 제1 체결공이 하나씩 마련되고, 상기 제1 체결공과 상기 인쇄회로기판에 구비되는 전압 측정노드에 일체로 결합되어 상기 센트 저항체를 상기 인쇄회로기판의 하면에 고정함과 동시에 상기 단자부와 상기 전압 측정노드를 전기적으로 연결시키는 조인트 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 인쇄회로기판은 다른 부분보다 외측으로 돌출 형성되고, 돌출 방향과 교차하는 방향에 따른 가로 길이가 상기 션트 저항체보다 짧게 마련되는 센서 장착부를 포함하며, 상기 션트 저항체는 상기 센서 장착부의 하면에 부착될 수 있다.

상기 센서 장착부는, 소정의 갭을 두고 서로 분리된 제1 장착부와 제2 장착부를 포함할 수 있다.

상기 홀 센서 및 상기 션트 저항체의 일부분을 감싸는 벽체를 형성하는 쉴드 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 쉴드 부재는, 상기 션트 저항체의 폭 방향으로 이격되고 상기 센서 장착부에 대해 수직하게 배치되는 한 쌍의 수직판과, 상기 션트 저항체의 아래에서 상기 한 쌍의 수직판을 연결하는 수평판을 포함할 수 있다.

상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부 사이의 갭은 "L" 자형으로 구비되고 상기 한 쌍의 수직판 중 하나는 상기 갭을 수직으로 통과할 수 있다.

상기 션트 저항체와 상기 쉴드 부재 간의 절연을 유지하며 상기 센서 장착부에 상기 션트 저항체와 상기 쉴드 부재를 일체로 장착시킬 수 있게 마련되는 조립 가이드 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 조립 가이드 유닛은, 소정 거리 이격된 위치에서 상기 션트 저항체의 둘레와 상기 쉴드 부재의 수평판의 둘레를 각각 감싸는 2중 구조로 마련되는 2개의 지지파트들을 포함할 수 있다.

상기 2개의 지지파트들을 하나의 몸체로 연결시키며, 상기 션트 저항체와 상기 쉴드 부재의 수평판 사이에 배치되는 절연판막을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 의하면, 상술한 복합형 전류 측정장치를 포함하는 배터리 팩을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 2가지 종류의 전류 센서로 배터리 팩의 전류를 측정할 수 있어 전류 센서들 간의 오차 발생을 포함한 오작동 여부를 감지 및 진단할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 진동 또는 충격 조건 속에서도 배터리 팩의 전류를 안정적으로 측정할 수 있고 전류 센서들의 조립 구조가 공간 효율적인 복합형 전류 측정장치가 제공될 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 션트 저항체를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전류 측정장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 주요 부분 평면도이다.
도 4는 도 3의 인쇄회로기판에 션트 저항체를 설치한 도면이다.
도 5는 션트 저항체의 평면도이다.
도 6은 도 2의 복합형 전류 측정장치의 I-I'에 따른 단면도이다.
도 7은 쉴드 부재의 평면도이다.
도 8은 도 2의 복합형 전류 측정장치를 아래에서 바라본 사시도이다.
도 9는 복합형 전류 측정장치의 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 전기자동차에 적용한 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 실시형태는 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이므로 도면에서의 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 따라서, 각 구성요소의 크기나 비율은 실제적인 크기나 비율을 전적으로 반영하는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전류 측정장치의 구성을 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 주요 부분 평면도, 도 4는 도 3의 인쇄회로기판에 션트 저항체를 설치한 도면이다.

이들 도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전류 측정장치(1)는 인쇄회로기판(10)과, 상기 인쇄회로기판(10)의 하면에 부착되는 션트 저항체(20)와 상기 인쇄회로기판(10)의 상면에 실장되는 홀 센서(30)를 포함한다.

자세히 후술하겠으나, 상기 복합형 전류 측정장치(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 션트 저항체(20) 및 홀 센서(30)를 상기 BMS 인쇄회로기판(10)에 연결하는데 데이터 또는 전원 케이블 등의 수단 없이 구성될 수 있다. 이 같은 부품 간소화로 제조 원가를 절감할 수 있다. 또한, 상기 션트 저항체(20)와 홀 센서(30)의 상호 보완적, 공간 집약적 배치 구조로 장치의 부피를 최소화시킬 수 있다.

이러한 복합형 전류 측정장치(1)를 구성하는 인쇄회로기판(10)은 배터리 팩의 배터리 충방전 관리 장치인 BMS(Battery Management System)의 인쇄회로기판(10)일 수 있다.

상기 인쇄회로기판(10)은, 도면의 편의상 도시하지 않았으나, 션트 저항체(20)의 양단 전압차 및 홀 센서(30)의 출력을 전류값으로 바꾸어주는 ADC 회로를 비롯하여 당업계에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 선택적으로 포함할 수 있다.

특히, 본 실시예에 따른 인쇄회로기판(10)은 대략 직사각형의 판상체 형상이나, 도 3과 같이, 일측 가장자리가 다른 부분보다 더 돌출 형성된 센서 장착부(11)를 구비한다. 상기 센서 장착부(11)는 션트 저항체(20)와 홀 센서(30)를 조립하기 위한 장소로서, 상기 돌출 방향과 교차하는 방향(X축 방향)에 따른 가로 길이가 션트 저항체(20)보다 짧게 마련된다.

이 경우, 션트 저항체(20)의 양단부는 그 상부가 인쇄회로기판(10)으로 차폐되지 않고 오픈된 상태가 되므로 션트 저항체(20)의 양단부를 다른 부품에 연결하는데 용이할 수 있다. 예컨대, 전기 자동차는 배터리 팩의 전력을 부하에 공급하기 위해 고압 전송 케이블과 금속 막대 형태의 버스바(미도시)들을 전기 배선 자재로 많이 사용한다. 상기 배터리 팩과 부하 사이에 흐르는 전류를 측정하기 위해서는 상기 전기 배선 자재 중 하나인 버스바와 션트 저항체(20)의 연결이 필요하다. 이때, 상기 버스바(미도시)와 션트 저항체(20)은 양단부가 서로 볼트 결합 방식으로 연결될 수 있다. 참고로, 션트 저항체의 양단부에 구비되어 있는 홀(H2)들은 상기 버스바와 볼트 결합을 위한 용도로 사용될 수 있다.

또한, 센서 장착부(11)는 소정의 갭을 두고 서로 분리된 제1 장착부(11a)와 제2 장착부(11b)를 포함할 수 있다.

상기 제1 장착부(11a)와 제2 장착부(11b)의 하면에는 션트 저항체(20)가 장착되고, 제2 장착부(11b)의 상면에는 홀 센서(30)가 장착될 수 있다.

센서 장착부(11)의 갭(12a,12b)은, 도 3에서 Y축 방향을 따라 형성되어 있는 제1 갭(12a)과 X축 방향에 따라 형성되어 있는 제2 갭(12b)을 포함한다. 이들 제1 갭(12a)과 제2 갭(12b)은 평면도 상으로 볼 때 대략 "L" 자형일 수 있다.

션트 저항체(20)는 금속 소재로 이루어져 있어 넓은 동작 온도하에서 수축/팽창을 반복할 수 있다. 이러한 션트 저항체(20)의 수축/팽창으로 인해 인쇄회로기판(10)이 크랙(crack)될 수 있다. 이에 본 실시예는, 션트 저항체(20)가 부착되는 곳인 센서 장착부(11)에 제1 갭(12a)을 마련함으로써 해당 부위의 파손을 방지할 수 있다.

제1 갭(12a)은 션트 저항체(20)의 단자부(23,25)를 센서 장착부(11)에 부착하기 위해 후술할 2개의 조인트 부재(41,42)가 나사 결합되는 포인트들 사이에 위치하는 것이 가장 바람직하다.

상기 포인트들은 제1 장착부(11a)와 제2 장착부(11b)에 각각 마련될 수 있다. 이러한 포인트들은 전압 측정노드(13a,13b)들의 위치와 같다. 전압 측정노드(13a,13b)는 션트 저항체(20)의 저항부(21)로 인한 전압차를 감지하기 위해 조인트 부재(41,42)로 션트 저항체(20)의 양단부(23,25)와 연결되는 곳이다.

제2 갭(12b)은 상기 제1 갭(12a)처럼 인쇄회로기판(10)의 크랙 방지 목적과 더불어 후술할 쉴드 부재(50)의 수직판(51)을 조립하기 위한 공간로 활용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 션트 저항체(20)는 미리 정해진 저항값을 갖는 저항부(21)와 상기 저항부(21)의 양편으로 각각 연장되는 단자부(23,25)를 포함한다. 상기 저항부(21)는 망간(Mn)으로 형성될 수 있고, 상기 단자부(23,25)는 구리(Cu) 또는 구리 합금으로 형성될 수 있다. 이러한 션트 저항체(20)에 전류가 흐르게 되면, 저항부(21)에서 전압강하가 발생하게 되고 이때의 전압차를 측정함으로써 옴의 법칙에 따라 전류 값을 구할 수 있다.

기존의 션트 저항체(20)는 전압 측정용 리드핀을 인쇄회로기판(10)에 솔더링하여 단자부(23,25) 양단의 전압을 측정하였음에 반해, 상기 전압 측정용 리드핀의 역할을 본 발명의 경우 조인트 부재(41,42)가 한다. 상기 조인트 부재(41,42)로는 나사 또는 볼트가 채용될 수 있다.

이러한 조인트 부재(41,42)는 션트 저항체(20)를 센서 장착부(11)의 하면에 고정시키는 기구적인 역할을 하는 동시에 단자부(23,25)를 인쇄회로기판(10)의 전압 측정노드(13a,13b)에 전기적으로 연결하는 역할한다.

상기 조인트 부재(41,42)에 의한 센서 장착부(11)와 션트 저항체(20) 간의 체결과 전기적 연결을 위해, 통공이 센서 장착부의 전압 측정노드(13a,13b) 중앙에 마련되고 나사산을 구비한 제1 스크류공(H1)이 션트 저항체(20)의 단자부(23,25)들에 하나씩 마련될 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 조인트 부재(41,42)가 상기 통공과 제1 스크류공(H1)에 스크류 결합됨으로써 션트 저항체(20)의 단자부(23,25)와 전압 측정노드(13a,13b)가 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이때 상기 전압 측정노드(13a,13b)를 통해 감지된 전압은 인쇄회로기판(10) 상의 ADC 회로 등을 거쳐 전류 값으로 표현될 수 있다.

이처럼 인쇄회로기판(10)과 션트 저항체(20)에 스크류 결합될 수 있는 나사와 같은 조인트 부재(41,42)를 전압 감지 용도로 겸용하는 본 실시예에 따르면, 진동 및 충격시에도 인쇄회로기판(10)과 션트 저항체(20) 간의 전기적 접촉이 안정적이어서 종래 기술에 따른 전류 센서보다 파손 내지 오작동 위험을 낮출 수 있다.

한편, 홀 센서(30)는 자계가 전류가 흐르는 전선(도체)을 쇄교할 때 그 전선(도체)의 양단에 전위차가 생기는 물리 현상인 홀 효과(Hall effect)를 이용하여 전류를 측정하는 센서를 말한다.

본 실시예의 경우, 상기 홀 센서(30)가 인쇄회로기판(10)을 사이에 두고 션트 저항체(20)와 마주하게 상기 인쇄회로기판(10)의 상면에 실장되어 그 아래에 위치한 션트 저항체(20)에 흐르는 전류를 측정하는데 사용될 수 있다.

이를테면 상기 홀 센서(30)는 션트 저항체(20)에서 센서 장착부(11)의 하면에 위치한 가운데 부분에 흐르는 전류에 따른 자속 변화에 기초해 전압 값을 홀 센서(30)와 연결된 인쇄회로기판(10) 상의 회로(미도시)에 출력하고 이 값은 상기 회로를 통해 전류 값으로 표현될 수 있다.

참고로, 본 실시예의 홀 센서(30)로는 통상 부피가 큰 외부적 강자성체 코어를 필요로 하지 않고서도 전류를 정확하게 측정할 수 있는 IMC(integrated magnetic concentrator) 기술이 적용된 홀 센서(30)가 채용될 수 있다. 다만, 본 발명의 권리범위가 상기 IMC 기술이 적용된 홀 센서(30)로 한정되어야만 하는 것은 아니다.

본 실시예의 복합형 전류 측정장치(1)는, 도 2와 도 7 및 도 8을 함께 참조하여 살펴보면, 상기 홀 센서(30)의 성능이 더욱 향상될 수 있도록 쉴드 부재(50)를 더 포함할 수 있다.

쉴드 부재(50)는 홀 센서(30) 및 션트 저항체(20)의 일부분, 즉 홀 센서(30) 아래에 위치한 션트 저항체(20)의 가운데 부분을 감싸는 벽체 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 쉴드 부재(50)는 금속 소재로 예컨대 니켈(Ni) 또는 니켈, 철, 구리 합금으로 제작될 수 있다. 이러한 쉴드 부재(50)는 자속을 집중시키고 외란으로부터 홀 센서(30)를 보호하여 홀 센서(30)의 오차를 줄이는 역할을 한다.

구체적으로, 쉴드 부재(50)는 상기 벽체를 형성하는 한 쌍의 수직판(51,53)과, 상기 한 쌍의 수직판(51,53)을 연결하는 수평판(55)을 포함할 수 있다.

쉴드 부재(50)의 수평판(55)은 가로 폭(X축 방향)이 세로 폭(Y축 방향)보다 더 길고 수직판(51,53)들 양편으로 연장된 형태로 마련되고, 연장된 부분은 션트 저항체(20)와 나란하게 배치될 수 있다.

그리고 수평판은(55)은 대략 'H' 형상으로 만곡된 부분(55a)을 갖는다. 상기 만곡된 부분(55a)은 조인트 부재(41,42)와의 접촉을 회피하기 위한 것이다. 즉, 수평판(55)은 조인트 부재(41,42)와의 접촉을 회피할 수 있는 형상이라면 반드시 'H' 형상이 아니라도 무방할 수 있다.

앞서 설명한 션트 저항체(20)와 쉴드 부재(50)는 인쇄회로기판(10)과의 조립이 용이하도록 조립 가이드 유닛(60)을 매개로 하나의 어셈블리 형태로 제작될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합형 전류 측정장치(1)는, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 션트 저항체(20)와 쉴드 부재(50)를 하나의 어셈블리 형태로 만들어 일체로 인쇄회로기판(10)에 장착시키기 위한 조립 가이드 유닛(60)을 더 포함할 수 있다.

상기 조립 가이드 유닛(60)은, 2개의 지지파트(61,63)들과 절연판막(65)을 포함한다.

상기 2개의 지지파트(61,63)들은 소정 거리 이격된 위치에서 션트 저항체(20)의 둘레와 쉴드 부재(50)의 수평판(55)의 둘레를 각각 감싸는 2중 구조로 마련될 수 있다.

또한, 2개의 지지파트(61,63)들은 그 간격이 인쇄회로기판(10)의 센서 장착부(11)의 가로 길이에 대응하도록 함으로써, 인쇄회로기판(10)에 조립하였을 때 상기 2개의 지지파트(61,63)가 센서 장착부(11)의 테두리 라인과 형상 맞춤될 수 있다.

그리고 절연판막(65)은 상기 2개의 지지파트(61,63)들을 하나의 몸체로 연결시키며 션트 저항체(20)와 쉴드 부재(50)의 수평판(55) 사이에 위치하여 션트 저항체(20)와 쉴드 부재(50)가 절연되게 마련될 수 있다.

션트 저항체(20), 쉴드 부재(50) 및 조립 가이드 유닛(60)으로 이루어진 어셈블리는, 예컨대 전부 또는 일부가 인서트 몰딩(Insert molding) 기법에 의해 일체로 제작될 수 있다.

이어서, 상기 션트 저항체(20), 쉴드 부재(50) 및 조립 가이드 유닛(60)으로 이루어진 어셈블리와 인쇄회로기판(10)의 조립 과정을 간략히 정리하면 다음과 같다.

먼저, 상기 어셈블리를 센서 장착부(11)의 하면에 밀착시킨다. 이때, 쉴드 부재(50)의 수직판(51,53)들 중 하나를 센서 장착부(11)의 제2 갭(12b)에 끼워 넣는 것으로서 상기 어셈블리와 센서 장착부(11) 간의 (11) 조립 위치가 자연스럽게 정렬될 수 있다. 부연하면, 전류 센서로서 기능하려면, 션트 저항체(20)의 가운데 부분이 홀 센서(30) 바로 아래에 놓여야 하고 쉴드 부재(50)는 홀 센서(30) 부분을 감싸는 조립 구도여야 하는데, 본 발명은 이러한 조립 구도가 상기 어셈블리와 센서 장착부(11)의 기하학적 특징에 의해 쉽게 충족될 수 있다.

그 다음, 조인트 부재(41,42)를 사용하여 센서 장착부(11)와 상기 어셈블리를 스크류 결합한다. 이때 조인트 부재(41,42)는 2개의 나사이며 상기 2개의 나사는 제1 장착부(11a)와 제2 장착부(11b)에 하나씩 끼워지며 션트 저항체(20)의 단자부(23,25)와 연결될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 조인트 부재(41,42)는 션트 저항체(20)의 저항부(21)의 전압차를 측정하는데 사용될 수 있다. 그리고 홀 센서(30)는 상기 션트 저항체(20)에 흐르는 전류를 홀 효과를 기초 측정할 수 있다.

이상과 같은 본 실시예에 따른 복합형 전류 측정장치(1)의 구성과 작용에 따르면, 배터리 팩과 부하 사이에 흐르는 전류를 션트 저항체(20)와 홀 센서(30)에 의해 각각 다른 원리로 이중으로 측정할 수 있다. 즉, 2가지 종류의 전류 센서로 배터리 팩의 전류를 측정할 수 있어 전류 센서들 간의 오차 발생을 포함한 오작동 여부를 감지 및 진단할 수 있다. 그러므로 상기 복합형 전류 측정장치(1)가 갖추어진 배터리 팩 및 배터리 팩으로부터 전력을 공급받는 전기 자동차 또는 전기 구동 장치들은 그만큼 안전성이 향상될 수 있다.

한편, 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 상술한 복합형 전류 측정장치(1)를 포함할 수 있다. 배터리 팩의 전류는 상기 복합형 전류 측정장치(1)를 경유하여 부하(200)에 흐를 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩(100)은 상기 복합형 전류 측정장치(1) 이외에도 파우치형 이차전지 또는 캔형 이차전지의 집합체로 이루어진 적어도 하나의 배터리 모듈과, 상기 배터리 모듈을 수납하기 위한 팩 케이스, 상기 배터리 모듈의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면, BMS, 릴레이, 퓨즈 등을 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 팩은, HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 EV(Electric Vehicle) 등과 같은 전기 자동차의 모터에 전력을 공급하는 에너지원으로 사용될 수 있다. 또한 상기 배터리 팩은 에너지 저장장치(ESS)등에 사용될 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

1 : 복합형 전류 측정장치 10 : 인쇄회로기판
11 : 센서 장착부 12a : 제1 갭
12b : 제2 갭 13a,13b : 전압 측정노드
20 : 션트 저항체 21 : 저항부
23,25 : 단자부 30 : 홀 센서
41,42 : 조인트 부재 50 : 쉴드 부재
60 : 조립 가이드 유닛

Claims

홀 센서와 션트 저항체를 복합적으로 사용하여 전류를 측정하는 복합형 전류 측정장치로서,
인쇄회로기판;
미리 정해진 저항값을 갖는 저항부와 상기 저항부의 양편으로 각각 연장되는 단자부를 구비하고 상기 인쇄회로기판의 하면에 부착되는 션트 저항체; 및
상기 인쇄회로기판을 사이에 두고 상기 션트 저항체와 마주하게 상기 인쇄회로기판의 상면에 실장되는 홀 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 션트 저항체의 단자부에는 상기 저항부를 사이에 두고 제1 체결공이 하나씩 마련되고,
상기 제1 체결공과 상기 인쇄회로기판에 구비되는 전압 측정노드에 일체로 결합되어 상기 센트 저항체를 상기 인쇄회로기판의 하면에 고정함과 동시에 상기 단자부와 상기 전압 측정노드를 전기적으로 연결시키는 조인트 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 복합형 전류 측정장치.
제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 다른 부분보다 외측으로 돌출 형성되고, 돌출 방향과 교차하는 방향에 따른 가로 길이가 상기 션트 저항체보다 짧게 마련되는 센서 장착부를 포함하며,
상기 션트 저항체는 상기 센서 장착부의 하면에 부착되는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제3항에 있어서,
상기 센서 장착부는,
소정의 갭을 두고 서로 분리된 제1 장착부와 제2 장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제4항에 있어서,
상기 홀 센서 및 상기 션트 저항체의 일부분을 감싸는 벽체를 형성하는 쉴드 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제5항에 있어서,
상기 쉴드 부재는,
상기 션트 저항체의 폭 방향으로 이격되고 상기 센서 장착부에 대해 수직하게 배치되는 한 쌍의 수직판과, 상기 션트 저항체의 아래에서 상기 한 쌍의 수직판을 연결하는 수평판을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제6항에 있어서,
상기 제1 장착부와 상기 제2 장착부 사이의 갭은 "L" 자형으로 구비되고 상기 한 쌍의 수직판 중 하나는 상기 갭을 수직으로 통과하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제6항에 있어서,
상기 션트 저항체와 상기 쉴드 부재 간의 절연을 유지하며 상기 센서 장착부에 상기 션트 저항체와 상기 쉴드 부재를 일체로 장착시킬 수 있게 마련되는 조립 가이드 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제8항에 있어서,
상기 조립 가이드 유닛은,
소정 거리 이격된 위치에서 상기 션트 저항체의 둘레와 상기 쉴드 부재의 수평판의 둘레를 각각 감싸는 2중 구조로 마련되는 2개의 지지파트들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제9항에 있어서,
상기 2개의 지지파트들을 하나의 몸체로 연결시키며, 상기 션트 저항체와 상기 쉴드 부재의 수평판 사이에 배치되는 절연판막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합형 전류 측정장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 복합형 전류 측정장치를 포함하는 배터리 팩.