KR20200078707A - 다중 전류 센서 시스템 - Google Patents

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제임스 라일리
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리텔퓨즈 인코퍼레이티드
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Abstract

큰 범위의 전류를 모니터링하기 위한 개선된 전류 모니터링 시스템이 본원에 제공된다. 전류 모니터는 2개 이상의 전류 센서를 포함할 수 있다. 전류 센서 중 적어도 2개는 서로 다른 전류 측정 범위와 서로 다른 전류 측정 감도를 가질 수 있다. 각 전류 센서는 하나 이상의 전류 모니터링 임계치와 관련될 수 있다. 시간 지연 또는 시간 임계치는 각 전류 모니터링 임계치와 일치할 수 있다. 각 전류 센서는 큰 범위의 가능한 전류 값을 갖는 동일한 전류를 모니터링 할 수 있다. 대응하는 시간 임계치를 초과하는 시간의 양 동안 미리 결정된 전류 임계치가 초과되면, 전류 센서에 의해 신호가 생성될 수 있다. 생성된 신호는 측정된 전류가 대응하는 미리 결정된 시간의 기간 동안 미리 결정된 전류 임계치를 초과함을 나타낼 수 있다.

Description

다중 전류 센서 시스템{MULTIPLE CURRENT SENSOR SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 센서 시스템의 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는 다중 전류 센서(multiple current sensors)를 사용하는 전류 모니터링(current monitoring)에 관한 것이다.
많은 종래의 전류 모니터링 시스템(current monitoring system)에서, 큰 범위를 갖는 하나 이상의 전류가 보통 모니터링된다. 큰 전류 범위를 처리하기 위해, 고전류 센서가 보통 사용된다. 그러나, 이러한 고전류 센서는 일반적으로 낮은 값의 전류를 정확하게 측정할 만큼 민감하지 않다. 보다 민감한 전류 센서가 대신 사용될 때, 고전류 상황에서 포화 상태(saturation)에 들어가는 고감도 전류 센서의 위험이 증가한다. 일반적으로, 큰 범위를 갖는 전류를 정확하게 측정하는 것은 많은 종래의 전류 모니터링 시스템에서 종종 불충분하다.
이 요약은 이하의 상세한 설명에서 더 설명되는 단순화된 형태의 개념의 선택을 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 주제의 주요 특징 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 주제의 범위를 결정하는 데 도움이 되도록 의도된 것이 아니다.
따라서, 더 큰 전류 범위에 걸쳐 향상된 정확도 및 신뢰성을 갖는 전류 모니터링 시스템이 필요하다.
다양한 실시예는 일반적으로 2 개 이상의 전류 센서를 갖는 전류 모니터에 관한 것이다. 전류 센서 중 적어도 2 개는 서로 다른 전류 측정 범위와 서로 다른 전류 측정 감도를 가질 수 있다. 각 센서는 하나 이상의 전류 모니터링 임계치와 연관될 수 있다. 시간 지연 또는 시간 임계치는 각 전류 모니터링 임계치와 대응할 수 있다. 각 센서는 가능한 전류 값의 큰 범위를 갖는 동일한 전류를 모니터링 할 수 있다. 대응하는 시간 임계치를 초과하는 시간의 양 동안 미리 결정된 전류 임계치가 초과되면, 전류 센서에 의해 신호가 생성될 수 있다. 생성된 신호는 측정된 전류가 대응하는 미리 결정된 시간 기간 동안 미리 결정된 전류 임계치를 초과함을 나타낼 수 있다.
예시에 의해, 개시된 디바이스의 특정 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 일 예시적인 전력 분배 및 제어 시스템을 도시한다.
도 2는 일 예시적인 전류 모니터링 시스템을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 전류 모니터링 시스템의 제1 사시도를 도시한다.
도 4는 도 2에 도시된 전류 모니터링 시스템의 제2 사시도를 도시한다.
도 5는 도 2에 도시된 전류 모니터링 시스템의 저면도를 도시한다.
도 6은 도 2에 도시된 전류 모니터링 시스템의 평면도이다.
도 7은 2 개 이상의 전류 센서를 사용하여 전류를 모니터링하는 방법에 대한 일 예시적인 흐름도를 도시한다.
이제, 본 개시는 바람직한 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명할 것이다. 그러나, 이 개시는 많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며 본원에 설명된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되며, 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달할 것이다. 도면에서, 동일한 번호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 일 예시적인 전력 분배 및 제어 시스템(power distribution and control system)(100)을 도시한다. 전력 분배 및 제어 시스템(100)은 전원(power source)(102), 릴레이(relay)(140), 로드(load)(106), 전류 모니터(current monitor)(108), 및 제어기(controller)(110)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전원(102)은 배터리(battery)일 수 있다. 다양한 실시예에서, 전원(102)은 자동차 배터리(automobile battery)일 수 있다. 로드(106)는 전원(102)으로부터의 하류의(downstream) 전기 회로 및/또는 디바이스를 나타낼 수 있다. 로드(106)로 나타낸 바와 같은, 이들 전자 구성 요소는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 정상 작동 동안 전원(102)으로부터 전력을 수신할 수 있다.
로드(106)는 릴레이(104)에 의해 전원(102)에 연결될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 릴레이(104)는 전원(102)에 연결되고 로드(106)는 릴레이(104)에 연결된다. 릴레이(104)는 전자기 릴레이 및/또는 전기적으로 작동되는 스위치일 수 있다. 릴레이(104)는 보호 릴레이 및/또는 스위치로서 작동할 수 있다. 일 예시로서, 릴레이(104)는 고장 상태의 발생시 로드(106)에 대한 손상을 방지 또는 제한하도록 작동할 수 있다. 고장 상태는, 예를 들어 로드(106)에 대한 과전압 또는 과전류 상태를 포함할 수 있다.
정상 작동 동안, 고장 상태가 검출되거나 발생하지 않을 때, 릴레이(104)는 전원(102)으로부터 로드(106)로 전력을 제공할 수 있다. 고장 상태가 검출되거나 발생할 때, 릴레이(104)는 로드(106)를 전원(102)으로부터 해제할 수 있다. 이와 같은 상황에서, 릴레이(104)는 로드(106)와 전원(102) 사이의 전기적 접속성(electrical connectivity)을 방해할 수 있다. 이와 같이, 릴레이(104)는 과전압 또는 과전류 상태가 검출되거나 발생하지 않을 때(예를 들어, 릴레이(104)가 닫힌 위치(closed position)에 있을 때) 전력이 로드(106)에 제공되는 것을 보장할 수 있고, 과전압 또는 과전류 상태가 검출되거나 발생될 때 로드(106)를 절연 및 보호할 수 있다.
전류 모니터(108)는 릴레이(104)에 연결될 수 있다. 전류 모니터(108)는 릴레이(104)에서의 전류를 모니터링 및/또는 측정할 수 있다. 전류 모니터(108)는 2 개 이상의 전류 센서를 포함할 수 있다. 전류 모니터(108)의 2 개 이상의 전류 센서는 전원(102)으로부터, 릴레이(104)를 통해, 로드(106)로 흐르는 동일한 전류(예를 들어, 릴레이(104)가 전원(102)과 로드(106) 사이에 접속성을 제공할 때 전원(102)에 의해 제공된 공급 전류)를 대략(approximately) 모니터링 및/또는 측정하도록 배치 또는 배열될 수 있다.
전류 모니터(108)의 2개 이상의 전류 센서는 상이한 전류 측정 범위 및 전류 측정 감도를 가질 수 있다. 전류 센서에 대한 전류 측정 범위는 전류 센서가 전류를 정확하게 검출, 측정 또는 모니터링 할 수 있는 전류의 범위일 수 있다. 전류 센서에 대한 전류 측정 감도는 전류 센서의 정확도의 레벨 또는 측정 그라데이션(measurement gradation)일 수 있다. 일 예시로서, 전류 모니터(108)의 전류 센서 중 하나는 -300 암페어(A) 내지 300A의 전류 측정 범위 및 1A의 전류 측정 감도를 가질 수 있다. 이와 같이, 이 예시에서, 전류 모니터(108)의 전류 센서는 1A의 정확도(예를 들어, 1A 인터벌(intervals)에서) 내에서 -300A와 300A 사이의 임의의 값을 갖는 릴레이에서의 전류를 측정할 수 있다.
전류 모니터(108)의 둘 이상의 센서는 릴레이(104)의 전류가 하나 이상의 임계치를 초과할 때를 결정할 수 있다. 미리 결정된 임계치를 초과하는 릴레이(104)의 전류의 검출 시, 전류 모니터(108)는 임계치가 초과되었음을 나타내는 신호를 생성할 수 있다. 생성된 신호는 제어기(110)에 제공될 수 있다. 제어기(110)는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 작동을 제어 및 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 제어기(110)는 릴레이(104)의 작동을 제어할 수 있다. 특히, 제어기(110)는 릴레이(104)가 전원(102)과 로드(106) 사이의 전기적 접속성을 제공할 때, 및 릴레이(104)가 전원(102)으로부터 로드(106)를 연결해제(decouple)할 때를 제어할 수 있다.
제어기(110)는 전류 모니터(108)로부터의 신호의 수신에 기초하여 릴레이(104)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전류 임계치가 릴레이(104)에서의 전류에 의해 초과되었다는 신호를 전류 모니터(108)로부터 수신하면, 제어기(110)는 릴레이(104)를 개방하도록 결정하여 로드(106)가 전원(102)으로부터 연결해제되도록 할 수 있다. 이러한 방식으로, 과전압 또는 과전류 상태로부터의 보호가 로드(106)에 제공될 수 있다.
대안으로서 또는 부가적으로, 전류 임계 모니터링에 기초하여 전류 모니터(108)에 의해 생성된 임의의 신호는 릴레이(104)를 직접 제어할 수 있거나(예를 들어, 릴레이(104)를 개방할 수 있는) 알람 신호를 포함할 수 있다. 전류 모니터(108)에 의해 생성된 알람 신호는 가청 및/또는 시각적 방식(audible and/or visual manner)으로 알람 상태(예를 들어, 전류 임계치를 초과함)를 직접적으로 또는 간접적으로 신호할 수 있다.
일반적으로, 전류 모니터(108)는 통신 신호(communication signal), 제어 신호(control signal) 또는 알람 신호(alarm signal), 또는 이들의 임의의 조합을 생성할 수 있다. 전류 모니터(108)에 의해 생성된 임의의 신호는 릴레이(104)에서의 전류가 전술한 바와 같이 미리 결정된 전류 임계치를 초과한다는 검출에 기초할 수 있다.
전류 모니터(108)에 의해 생성된 통신 신호는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 다른 구성 요소에 제공될 수 있다. 통신 신호는 미리 결정된 임계치를 초과하는 릴레이(104)에서의 전류에 관한 정보(예를 들어, 릴레이(104)에서의 전류의 상태의 통지)를 포함할 수 있다. 일 예시로서, 전류 모니터(108)는 통신 신호를 생성할 수 있고, 제어기(110)에 통신 신호를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어기(110)는 엔진 제어 유닛(ECU; engine control unit)일 수 있고, 전류 모니터(108)는 임의의 생성된 통신 신호를 제어기 영역 네트워크(CAN; controller area network) 또는 로컬 상호 접속 네트워크(LIN; local interconnect network)를 통해 제어기(110)에 제공할 수 있다.
전류 모니터(108)에 의해 생성된 제어 신호는 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 임의의 다른 구성 요소의 작동을 제어 또는 영향을 미치기 위해 제공될 수 있다. 일 예시로서, 전류 모니터는 제어 신호를 생성하여 릴레이(104)에서의 전류가 미리 결정된 임계치를 초과하는 것에 응답하여 릴레이(104)의 작동을 조정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전류 모니터(108)에 의해 생성된 알람 신호는 (예를 들어, 릴레이(104)의 전류가 미리 결정된 임계치를 초과하는) 알람 상태의 전력 분배 및 제어 시스템(100)을 사용자에게 경보하도록(alert) 의도된 임의의 시각적 또는 가청 신호를 포함할 수 있다.
종래의 전력 분배 및 제어 시스템에서, 전류 모니터는 전형적으로 단일 전류 센서(single current sensor)를 갖는다. 일반적으로, 단일 전류 센서는 큰 범위의 전류에 대해 효과적으로 전류를 모니터링 할 수 없다. 예를 들어, 보다 민감한 전류 센서의 대부분은 고전류 상황에서 포화 상태(saturation)에 빠지지만, 고전류 상황을 처리하도록 설계된 전류 센서는 저전류를 효과적으로 측정할 만큼 민감하지 않다. 결과적으로, 많은 종래의 전력 분배 및 제어 시스템은 광범위한 전류 레벨을 효과적으로 모니터링하고 적절하게 반응하지 못한다.
대조적으로, 전력 분배 및 제어 시스템 (100)의 전류 모니터 (108)와 함께, 다중 전류 센서는 사용될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이, 전류 센서는 상이한 감도를 가질 수 있으며, 이는 감도가 증가된 더 큰 범위의 전류(예를 들어, 단일 전류 센서만을 사용하는 것에 비해)를 모니터링 할 수 있게 한다.
도 2는 일 예시적인 전류 모니터링 시스템(200)을 도시한다. 전류 모니터링 시스템(200)은 전류 모니터(예를 들어, 전류 모니터(108)) 및 릴레이(예를 들어, 릴레이(104))의 일부를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전류 모니터링 시스템(200)은 입력 접속부 또는 스터드(input connection or stud)(202) 및 출력 접속부 또는 스터드(output connection or stud)(204)를 포함할 수 있다. 입력 스터드(202)는 전력 서플라이(power supply)(예를 들어, 전원(102))의 제1 부분 또는 구성 요소에 접속될 수 있다. 출력 스터드(204)는 로드(예를 들어, 로드(106))의 제1 부분 또는 구성 요소에 접속될 수 있다.
도 2에 더 도시된 바와 같이, 전류 모니터링 시스템(200)은 제1 고정 컨덕터 또는 버스 바(stationary conductor or bus bar)(206) 및 제2 고정 컨덕터 또는 버스 바(208)를 포함할 수 있다. 버스 바(206)는 입력 스터드(202)에 연결될 수 있고, 버스 바(208)는 출력 스터드(204)에 연결될 수 있다. 이동 가능한 버스 바 또는 커덕터(moveable bus bar or conductor) (210)는 버스 바(206)와 버스 바(208) 사이에 연결될 수 있다.
이동 가능한 버스 바 또는 컨덕터(210)는 버스 바(206)와 버스 바(208) 사이의 전기적 접속성을 결정할 수 있다. 전류 모니터링 시스템(200)의 정상 작동 동안, 전류(예를 들어, 릴레이(104)의 전류)는 입력 스터드(202)로부터, 버스 바(206)를 통하고, 이동 가능한 컨덕터(210)를 통하고, 버스 바(208)를 통하고 출력 스터드(204)로 흐를 수 있다. 과전압 또는 과전류 상태가 검출되거나 발생하면, 이동 가능한 컨덕터(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208)로부터 접속을 끊을 수 있고, 그럼으로써 입력 스터드(202)로부터 출력 스터드(204)로의 전류의 흐름을 방해한다. 일 예시로서, 이동 가능한 컨덕터(210)는 버스 바(206) 및 버스 바(208)로부터의 접속을 끊기 위하여 (도 2에 도시된 바와 같은 전류 모니터링 시스템(200)의 방향에 대해) 수직 방향으로 이동할 수 있다.
전류 모니터링 시스템(200)은 솔레노이드(solenoid) 또는 코일(coil)(212)을 더 포함할 수 있다. 또한, 전류 모니터링 시스템(200)은 전류 모니터링 시스템(200)의 구성 요소가 탑재될 수 있는 인쇄 회로 기판(PCB; printed circuit board)(214)을 포함할 수 있다. 입력 스터드(202), 출력 스터드(204), 버스 바(206), 버스 바(208), 이동 가능한 컨덕터(210), 및 솔레노이드(212)는 릴레이(예를 들어, 릴레이(104))의 일부를 형성할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이들 구성 요소들은 예를 들어 배터리(예를 들어, 자동차 배터리)와 같은 전원에 접속된 메인 차단기(main disconnect)의 일부를 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전류 모니터링 시스템(200)은 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)를 포함할 수 있다. 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 자기 전류 센서(magnetic current sensors)일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 홀 센서(Hall sensors)일 수 있다.
제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 입력 스터드(202)와 출력 스터드(204) 사이에 흐르는 동일한 전류(예를 들어, 릴레이 또는 전원 전류)를 대략 측정하도록 배열되거나 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 전류 센서(216)는 버스 바(206)를 통해 흐르는 전류를 검출 및/또는 측정하도록 배열될 수 있고, 제2 전류 센서(218)는 버스 바(208)를 통해 흐르는 전류를 검출 및/또는 측정하도록 배열될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 버스 바(206, 208)를 포함하는 측(side)과 반대되는 PCB(214)의 동일한 측 상에 배치될 수 있다. 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 각각 버스 바(206) 및 버스 바(208)로부터 동일한 거리만큼 대략 떨어져 배치될 수 있어, 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)가 버스 바(206) 및 버스 바(208)를 통해 흐르는 동일한 전류를 대략 측정하도록 할 수 있다.
제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 전류 모니터(예를 들어, 전류 모니터(108))의 일부일 수 있다. 이와 같이, 전류 모니터링 시스템(200)은 도 1에 도시된 바와 같이 릴레이(104) 및 전류 모니터(108)의 전부 또는 일부를 나타낼 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전류 모니터링 시스템(200)의 릴레이/회로 보호 구성 요소 및 기능 및 전류 모니터링 시스템(200)의 전류 검출 구성 요소 및 기능은 분리될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 PCB 상에 결합 및 배열될 수 없다.
제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 각각 전류 측정 범위 및 전류 측정 감도를 가질 수 있다. 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)의 전류 측정 범위 및 감도는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 센서(216)에 대한 전류 측정 범위 및 전류 감도는 제2 센서(216)에 대한 전류 측정 범위 및 전류 감도보다 클 수 있다. 일 실시예에서, 제1 전류 센서(216)는 -300A 내지 300A의 전류 측정 범위 및 -100A의 전류 감도를 가질 수 있는 반면, 제2 전류 센서(218)는 -100A 내지 100A의 전류 측정 범위 및 0.25A의 전류 감도를 가질 수 있다. 따라서, 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 서로 다른 감도 레벨에서 버스 바(206, 208)를 통과하는 동일한 전류를 효과적으로 측정할 수 있다.
제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 각각 모니터링을 위한 하나 이상의 미리 결정된 전류 임계치를 포함하도록 프로그래밍(programmed) 될 수 있다. 미리 결정된 임계치는 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)의 개별 전류 측정 범위 내에 각각 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 전류 센서(216)는 그 전류 측정 범위 내의 제1 전류 임계치에 따라 구성되거나 프로그래밍 될 수 있고, 제2 전류 센서(218)는 그 전류 측정 범위 내의 제2 전류 임계치에 따라 구성되거나 프로그래밍 될 수 있다. 제1 및 제2 센서(216, 218)의 각각에 대한 임계치는 서로 다를 수 있다. 제1 및 제2 센서(216, 218)의 각각에 대한 임계치는 각각 전류 센서(216, 218)에 대한 전류 세트 포인트(current set point)로 간주될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)는 측정되는 전류가 특정 전류 임계치를 초과하는 시간의 양을 결정하도록 프로그래밍되거나 설계될 수 있다. 특정 전류 임계치와 관련된 시간의 기간 또는 양은 시간 지연 또는 트리거 지연으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 제1 전류 센서(216)는 15 초의 연관된 시간 지연으로 250A의 미리 결정된 전류 임계치를 모니터링할 수 있다. 따라서, 제1 전류 센서(216)는 검출 또는 측정하는 전류가 250A와 대략 동일하거나 초과하는 시간을 결정할 수 있다. 검출된 전류가 적어도 15 초 동안 250A와 대략 동일하거나 초과하면, 제1 전류 센서(216)는 그에 응답하여 기능을 수행할 수 있다. 일 예시로서, 제1 전류 센서(216)는 미리 정해진 시간의 양 동안 전류 세트 포인트 또는 임계치를 초과하는 검출된 전류를 나타내는 신호를 생성할 수 있다.
유사하게는, 일 예시로서, 제2 센서(218)는 1 분의 관련된 시간 지연으로 75A의 임계치를 모니터링 할 수 있다. 따라서, 제2 전류 센서(218)는 검출 또는 측정하는 전류가 얼마나 오래 75A와 대략 동일하거나 초과하는지 결정할 수 있다. 일단 검출된 전류가 적어도 1 분 동안 75A와 대략 동일하거나 초과하면, 제2 전류 센서(218)는 그에 응답하여 기능을 수행할 수 있다. 일 예시로서, 제2 전류 센서(218)는 미리 결정된 시간의 양 동안 전류 세트 포인트 또는 임계치를 초과하는 검출된 전류를 나타내는 신호를 생성할 수 있다.
상술한 예시에서, 제1 전류 센서(216)의 제1 임계치에 대응하는 제1 시간 지연(15 초)은 제2 전류 센서(218)의 제2 임계치에 대응하는 제2 시간 지연(1 분)보다 작다; 그러나, 그러한 시간 지연은 그렇게 제한되지 않는다. 일반적으로, 덜 민감한 센서(예를 들어, 고전류 센서)의 임계치와 관련된 시간 지연은 보다 민감한 센서(예를 들어, 저전류 센서)의 임계치와 관련된 시간 지연보다 짧을 수 있다.
서로 다른 전류 임계치 및 대응하는 시간 지연과 관련된 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)를 가짐으로써, 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)는 전류의 큰 범위의 성능 조건에 대해, 특히 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)의 서로 다른 전류 측정 범위 및 감도가 주어질 때, 개선된 감도로 전류의 더 큰 범위에 걸쳐 전류의 상태를 보다 효과적으로 모니터링 할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)의 하나 이상의 전류 임계치 또는 전류 세트 포인트가 미리 결정될 수 있다. 또한, 각각의 전류 임계치와 관련된 시간 지연 또는 시간의 양(예를 들어, 시간 임계치)이 또한 미리 결정될 수 있다. 다양한 실시예에서, 시간 지연은 예를 들어, 제1 전류 센서(216)가 대응하는 임계치를 초과하는 전류에 즉시 반응하도록(즉, 시간 지연이 없음) 대략 0초로 셋팅(set)될 수 있다.
제1 및 제2 전류 센서(216, 218)는 각각 버스 바(206, 208)에서의 전류를 연속적으로 모니터링 및 측정할 수 있다. 이 전류의 측정된 값은 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)에 의해 (예를 들어, 제어기(110)에) 연속적으로 보고될 수 있고 및/또는 메모리에 저장될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)는 미리 결정된 임계치가 초과될 때를 보고할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)는 미리 결정된 임계치가 대응하는 미리 결정된 시간 기간 동안 초과될 때를 보고할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 및 제2 전류 센서(216, 218)가 미리 결정된 시간의 기간 동안 초과되는 미리 결정된 임계치에 응답하여 신호를 생성할 수 있다. 신호는, 도 1과 관련하여 상술한 바와 같은, 통신 신호, 제어 신호, 또는 알람 신호, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 일반적으로, 전류 모니터링 시스템(200)은 임의의 수의 센서를 이용할 수 있고, 센서는 임의의 수의 전류 세트 포인트 및 대응하는 시간 지연 트리거와 관련될 수 있다.
도 3 내지 도 6은 다양한 관점에서의 전류 모니터링 시스템(200)을 도시한다. 예를 들어, 도 3은 예시적인 전류 모니터링 시스템(200)의 제1 사시도를 도시하고, 도 4는 예시적인 전류 모니터링 시스템(200)의 제2 사시도를 도시한다. 도 3 및 도 4는 입력 스터드(202), 출력 스터드(204), 버스 바(206), 버스 바(208), 이동 가능한 컨덕터(210), 솔레노이드 또는 코일(212), 및 PCB(214)의 일 예시적인 배열을 예시하기 위해 제공된다.
도 5는 전류 모니터링 시스템(200)의 저면도(bottom view)를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 PCB(214)의 아래(bottom)에 부착되거나 장착될 수 있다. 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 버스 바(206, 208)(도 5에 미도시)가 위치하는 영역 아래에 위치될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 버스 바(206, 208)는 대략 동일한 전류를 전달 또는 전도하기 때문에, 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)는 대략 동일한 전류를 검출 및/또는 측정할 수 있다.
도 6은 전류 모니터링 시스템(200)의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 도 6은 PCB(214)상의 솔레노이드(212), 버스 바(206), 버스 바(208), 입력 스터드(202) 및 출력 스터드(204)의 예시적인 배열을 도시한다.
도 7은 2개 이상의 전류 센서(700)를 사용하여 전류를 모니터링하는 방법에 대한 일 예시적인 흐름도를 도시한다. 도 7에 도시된 방법은 전력 분배 및 제어 시스템(100) 및/또는 전류 모니터링 시스템(200)을 사용하여 구현될 수 있다.
단계(702)에서, 2개 이상의 전류 센서에 대한 전류 임계치 또는 세트 포인트가 결정되거나 셋팅될 수 있다. 각 전류 센서는 전류 측정 범위 및 전류 측정 감도를 가질 수 있다. 전류 센서 중 적어도 2개의 전류 측정 범위와 전류 측정 감도는 서로 다를 수 있다. 각각의 전류 센서에 대해 하나 이상의 전류 임계치는 셋팅될 수 있다.
단계(704)에서, 각각의 전류 센서에 대한 각각의 전류 임계치에 대응하는 시간 기간 또는 시간 지연(또는 시간 임계치)는 결정되거나 셋팅될 수 있다.
단계(706)에서, 각각의 전류 임계치-시간 기간 쌍에 대한 응답 액션(responsive action)이 각각의 전류 센서에 대해 결정되거나 셋팅될(set) 수 있다. 응답 액션은 미리 결정된 전류 임계치에 대해 대응하는 미리 결정된 시간 기간을 대략 초과하는 시간 기간 동안 미리 결정된 전류 임계치가 대략 초과할 때 발생하는 액션을 지정할 수 있다. 응답 액션은 미리 결정된 전류 임계치가 미리 결정된 시간 기간 동안 초과되었음을 나타내는 신호를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 생성된 신호는 전술한 바와 같이 알람 신호, 통신 신호, 또는 제어 신호, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.
단계(708)에서, 2개 이상의 전류 센서는 전류를 모니터링한다. 전류를 모니터링하는 것은 전류를 연속적으로 또는 주기적으로 측정하는 것을 포함할 수 있으며, 전류 측정치를 연속적으로 또는 주기적으로 저장하거나 전류 측정치를 보고하는 것을 더 포함할 수 있다. 2개 이상의 전류 센서는 동일한 전류를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 2개 이상의 전류 센서는 하나 이상의 컨덕터를 통해 흐르는 동일한 전류를 대략 측정하도록 위치되거나 배열될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 서로 다른 전류 측정 범위와 감도를 갖는 적어도 전류 센서는 동일한 전류의 값을 측정할 수 있다.
단계(710)에서, 미리 결정된 응답 액션이 구현된다. 단계(706)에서 셋팅될 수 있는, 미리 결정된 응답 액션은 전류 센서의 미리 결정된 전류 임계치가 미리 결정된 시간 임계치에 대응하는 시간의 양을 대략 초과할 때 구현될 수 있다.
일반적으로, 본원에서 설명되는 전류 모니터링 시스템 및 방법은 큰 전류 범위에 대해 보다 효과적인 모니터링이 달성될 수 있도록 서로 다른 전류 범위 및 감도를 갖는 2개 이상의 전류 센서를 사용함으로써 개선된 전류 모니터링을 제공할 수 있다. 2개 이상의 전류 센서에 대해 서로 다른 전류 세트 포인트 및 시간 임계치를 설정함으로써, 전류 임계치 모니터링 및 그에 대한 응답이 제공될 수 있다. 본원에 설명된 기술은 전기-기계적 퓨즈(electro-mechanical fuses), 충전 상태 모니터링 시스템(state of charge monitoring systems), 고전류 모니터링 시스템, 및 큰 범위의 전류를 모니터링 하는 것으로부터 이득이 있는 다른 시스템에 적용될 수 있다.
본 개시가 특정 실시예를 참조하고 있지만, 첨부된 청구 범위에서 정의된 바와 같이, 본 개시의 영역 및 범위를 벗어나지 않고, 설명된 실시예에 대한 많은 수정, 변경 및 변화가 가능하다. 따라서, 본 개시는 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다음의 청구 범위의 언어 및 그 등가물에 의해 정의된 전체 범위를 갖는다.

Claims (10)

  1. 전류 센싱 장치에 있어서,
    전원(102);
    상기 전원에 연결된 전자기 릴레이(electromagnetic relay)(104);
    상기 전자기 릴레이에 연결된 로드(106) - 상기 전자기 릴레이(104)는 솔레노이드(212)를 포함하고, 상기 전자기 릴레이(104)는 상기 전자기 릴레이(104)가 닫힌 위치에 있을 때 상기 로드(106)를 상기 전원(102)에 연결함 -;
    상기 전자기 릴레이(104)에 연결된 전류 모니터(108); 및
    상기 전류 모니터(108)에 연결된 제어기(110)
    를 포함하고,
    상기 전류 모니터(108)는,
    상기 전자기 릴레이(104)의 전류를 측정하는 제1 전류 센서(216) - 상기 제1 전류 센서(216)는 제1 시간 기간 동안 제1 전류 측정 범위 내의 제1 전류 임계치를 초과하는 상기 전자기 릴레이(104)의 전류에 응답하여 제1 신호를 생성함 -; 및
    상기 전자기 릴레이(104)의 전류를 측정하는 제2 전류 센서(218) - 상기 제2 전류 센서(218)는 제2 시간 기간 동안 제2 전류 측정 범위 내의 제2 전류 임계치를 초과하는 상기 전자기 릴레이(104)의 전류에 응답하여 제2 신호를 생성하고, 상기 제2 전류 측정 범위는 상기 제1 전류 측정 범위와 상이함 -;
    를 포함하고,
    상기 제어기(100)는,
    상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호를 수신하면, 상기 전자기 릴레이(104)를 개방하여 상기 로드(106)를 상기 전원(102)으로부터 연결해제시키는
    전류 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전류 센서(216)는 제1 전류 측정 감도를 가지고,
    상기 제2 전류 센서(218)는 제2 전류 측정 감도를 갖는
    전류 센싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전류 측정 범위는 상기 제2 전류 측정 범위보다 큰
    전류 센싱 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전류 측정 감도는 상기 제2 전류 측정 감도보다 큰
    전류 센싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 시간 기간은 상기 제2 시간 기간보다 작은
    전류 센싱 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호는 통신 신호를 포함하는
    전류 센싱 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호는 제어 신호를 포함하는
    전류 센싱 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신호는 알람 신호를 포함하는
    전류 센싱 장치.
  9. 제1 전류 센서(216) 및 제2 전류 센서(218)를 이용하여 전력 분배 및 제어 시스템(100)에서 전류를 모니터링하는 방법에 있어서,
    상기 전력 분배 및 제어 시스템(100)은,
    솔레노이드(212)를 가지는 전자기 릴레이(104)
    를 포함하고,
    상기 전자기 릴레이(104)는,
    전원(102)과 로드(106)의 사이에 위치하고,
    상기 방법은,
    제1 전류 센서(216)에 대한 제1 전류 임계치를 결정하는 단계 - 상기 제1 전류 센서(216)는 제1 전류 측정 범위 및 제1 전류 측정 감도를 가짐 -;
    제2 전류 센서(218)에 대한 제2 전류 임계치를 결정하는 단계 - 상기 제2 전류 센서(218)는 제2 전류 측정 범위 및 제2 전류 측정 감도를 가지고, 상기 제1 전류 임계치는 상기 제2 전류 임계치와 상이하고, 상기 제1 전류 측정 범위는 상기 제2 전류 측정 범위와 상이하고, 상기 제1 전류 측정 감도는 상기 제2 전류 측정 감도와 상이함 -;
    상기 제1 전류 센서(216)에 대한 상기 제1 전류 임계치에 대응하는 제1 시간 기간을 결정하는 단계;
    상기 제2 전류 센서(218)에 대한 상기 제2 전류 임계치에 대응하는 제2 시간 기간을 결정하는 단계 - 상기 제1 시간 기간은 상기 제2 시간 기간과 상이함 -;
    상기 제1 전류 센서(216)와 상기 제2 전류 센서(218)를 이용하여 상기 전력 분배 및 제어 시스템(100)에서 전류를 연속적으로 모니터링하는 단계;
    적어도 상기 제1 시간 기간 동안 상기 전류가 상기 제1 전류 임계치를 초과하는 것에 응답하여 제1 신호를 생성하는 단계;
    적어도 상기 제2 시간 기간 동안 상기 전류가 상기 제2 전류 임계치를 초과하는 것에 응답하여 제2 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 전류 센서(216)와 상기 제2 전류 센서(218)에 연결된 제어기(100)에 의하여, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호 중 하나 이상을 수신하는 것에 응답하여, 상기 전력 분배 및 제어 시스템(100)의 상기 전자기 릴레이(104)를 개방하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전자기 릴레이(104)는, 개방시, 상기 로드(106)를 상기 전원(102)으로부터 연결해제시키는
    전류 모니터링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 신호를 생성하는 단계는,
    제1 알람 신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제2 신호를 생성하는 단계는,
    제2 알람 신호를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 전류 모니터링 방법.

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