KR20240083492A - 온도 센싱 장치 - Google Patents

온도 센싱 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240083492A
KR20240083492A KR1020220167694A KR20220167694A KR20240083492A KR 20240083492 A KR20240083492 A KR 20240083492A KR 1020220167694 A KR1020220167694 A KR 1020220167694A KR 20220167694 A KR20220167694 A KR 20220167694A KR 20240083492 A KR20240083492 A KR 20240083492A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resistor
pull
ntc thermistor
resistance value
switch
Prior art date
Application number
KR1020220167694A
Other languages
English (en)
Inventor
김동혁
장효주
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Publication of KR20240083492A publication Critical patent/KR20240083492A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/04—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having negative temperature coefficient
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/25—Devices for sensing temperature, or actuated thereby

Abstract

본 발명은 저온 및 고온 범위 모두에서 측정 정확도가 향상되고, 인버터 외부에서 발생한 사고 영향을 차단하여 내부 회로 소손을 예방할 수 있는 온도 센싱 장치에 관한 것으로, 모터 측에 설치되는 NTC 써미스터, 상기 NTC 써미스터의 양극단에 연결되고, 상기 NTC 써미스터에 연결되는 풀업 저항부를 포함하여, 온도변화에 따른 상기 NTC 써미스터의 저항 변화에 기초한 센싱신호를 생성해 출력하되, 온도에 따라 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변하여 상기 NTC 써미스터의 온도 측정 범위를 확장시키는 센싱 조정부, 상기 센싱신호에 기초한 제어신호를 출력하여 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변시키는 제어부 및 상기 NTC 써미스터의 음극단에 연결되어 상기 NTC 써미스터에 일정 전압 이상이 인가되면 회로를 보호하는 보호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

온도 센싱 장치{Temperature sensing device}
본 발명은 온도 센싱 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 NTC 써미스터를 사용하는 온도 센싱 장치의 측정 가능 온도 범위와 측정 정확도를 향상한 온도 센싱 장치에 관한 것이다.
친환경차는 배터리로부터 생성된 직류 전력을 인버터 전력변환장치를 통해 모터로 교류전력이 전달되면서 구동하게 된다. 인버터는 모터의 회전속도와 토크를 조절한다. 인버터에서 모터를 제어하기 위해서는, 배터리로부터 입력되는 전압과 모터로 출력되는 3상 전류, 모터 회전자의 절대위치를 센싱하며, 이 밖에도 모터의 이상을 감지하기 위해 모터와 파워 모듈 등의 온도 또한 실시간으로 측정한다.
상기한 요소들 중, 모터의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 온도이다. 보다 구체적으로, 모터가 과열되면 영구자석 및 고정자 코일 등의 변형이 일어나고, 성능의 저하가 일어난다. 이를 방지하기 위해서 모터 내부에 온도 센서를 설치하고, 온도 센서에서 센싱되는 온도에 따라 모터를 제어한다. 이러한 온도 센서는 주로 NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)을 사용하며, 인버터 측에는 NTC 써미스터의 특성을 고려한 간단한 풀업 저항을 이용한 온도 센싱 회로를 설계하여 모터의 온도를 측정한다.
도 1은 종래 온도 센서에 적용되는 NTC 써미스터와 온도 센싱 회로를 블록 형태로 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 온도 센싱 회로를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, NTC 써미스터(100)는 모터(10)의 내부에 설치되고, 두 개의 라인으로 인버터(20)측에 설치된 온도 센싱 회로(21)와 연결되며, 온도 센싱 회로(21)는 NTC 써미스터(100)에서 출력되는 신호를 기초로 온도 센싱 신호를 MCU(22) 측으로 출력한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 온도 센싱 회로(21)는 측정부(23)와 보호부(24)를 포함한다. 측정부(23)는 풀업 저항인
Figure pat00001
를 포함하고, 보호부(24)는 보호저항인
Figure pat00002
을 포함한다. 측정부(23)는 풀업 저항인
Figure pat00003
, NTC 써미스터(100)의 저항인
Figure pat00004
, 보호저항인
Figure pat00005
의 전압 분배비로 신호를 생성하여 MCU(22) 측으로 출력한다.
보호부(24)에 포함되는 보호저항인
Figure pat00006
은 고압 쇼트 사고가 발생 시 회로를 방지하기 위해 큰 용량의 저항을 사용한다.
이러한 종래의 NTC 써미스터와 온도 센싱 회로는 NTC 써미스터의 비선형적인 특성 때문에, 저온 범위나 고온 범위 중 어느 하나의 범위에서는 선형적인 특성을 가져 온도 센싱이 가능하지만, 다른 범위에서는 비선형적인 특성을 가져, 온도센싱이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 모터와 인버터는 서로 이격되어 있어, NCT 써미스터와 인버터는 하네스로 연결되어 있기 때문에 노이즈에 취약하고 와이어 손상 등 사고 시, 센싱 오류로 인해 개발 단계에서 모터가 손상되는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 종래에도 보호부(24)가 구비되지만, 이는 단순히 온도 센서 라인이 쇼트될 때, 보호저항의 용량을 통해 전류가 흐르는 것을 방지하는 단순한 형태의 회로가 설계되어 있을 뿐이었다.
한국 공개특허공보 제10-2022-0023886호("체온측정 겸용 터치펜 및 이를 이용한 체온관리 시스템", 공개일 2022.03.03)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 온도 센싱 장치의 목적은, 저온 및 고온 범위 모두에서 측정 정확도가 향상되고, 인버터 외부에서 발생한 사고 영향을 차단하여 내부 회로 소손을 예방할 수 있는 온도 센싱 장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 온도 센싱 장치는, 모터 측에 설치되는 NTC 써미스터, 상기 NTC 써미스터의 양극단에 연결되고, 상기 NTC 써미스터에 연결되는 풀업 저항부를 포함하여, 온도변화에 따른 상기 NTC 써미스터의 저항 변화에 기초한 센싱신호를 생성해 출력하되, 온도에 따라 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변하여 상기 NTC 써미스터의 온도 측정 범위를 확장시키는 센싱 조정부, 상기 센싱신호에 기초한 제어신호를 출력하여 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변시키는 제어부 및 상기 NTC 써미스터의 음극단에 연결되어 상기 NTC 써미스터에 일정 전압 이상이 인가되면 회로를 보호하는 보호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 풀업 저항부는, 일단이 상기 NTC 써미스터와 연결되는 제1풀업 저항, 상기 제1풀업 저항과 병렬로 연결되는 제2풀업 저항, 상기 제2풀업 저항과 직렬로 연결되어, ON 또는 OFF에 따라 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변하는 제1스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱 조정부는, 상기 제1풀업 저항의 타단과 상기 제1스위치의 타단에 연결되는 직류 전원 및 상기 제1스위치에 연결되어, 상기 제어부에서 출력되는 제어신호를 입력 받는 조정단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 센싱신호가 제1기준전압 미만이면, 상기 제1스위치가 ON 되도록 상기 제어신호를 상기 센싱 조정부 측으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호부는, 보호저항을 포함하고, 상기 제1풀업 저항의 저항치, 상기 제1기준전압은 아래 수식을 통해 결정되는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00007
(상기한 식에서
Figure pat00008
은 상기 NTC 써미스터의 저항치,
Figure pat00009
는 상기 보호저항의 저항치,
Figure pat00010
는 상기 제1풀업 저항의 저항치,
Figure pat00011
는 상기 제1기준전압,
Figure pat00012
는 상기 직류전원의 출력전압)
또한, 상기 제어부는, 상기 센싱신호가 제2기준전압을 초과하면, 상기 제1스위치 가 OFF 되도록 상기 제어신호를 상기 센싱 조정부 측으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호부는, 보호저항을 포함하고, 상기 제1풀업 저항의 저항치, 상기 제2풀업 저항의 저항치, 상기 제2기준전압은 아래 수식을 통해 결정되는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00013
(상기한 식에서
Figure pat00014
은 상기 NTC 써미스터의 저항치,
Figure pat00015
는 상기 보호저항의 저항치,
Figure pat00016
는 상기 제1풀업 저항의 저항치,
Figure pat00017
는 상기 제2풀업 저항의 저항치,
Figure pat00018
는 상기 제2기준전압,
Figure pat00019
는 상기 직류전원의 출력전압)
또한, 상기 제1스위치는, P채널 모스펫인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱 조정부는, 상기 제1스위치와 상기 조정단자 사이에 위치하는 제1필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱 조정부는, 상기 제어부와 연결되어 상기 센싱신호가 출력되는 출력단자 및 상기 출력단자의 전단에 위치하는 제2필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호부는, 일단이 상기 NTC 써미스터의 음극단과 연결되는 제2스위치, 일단이 상기 제2스위치의 타단에 연결되는 보호저항, 베이스단이 상기 제2스위치의 타단에 연결되고, 에미터단이 상기 보호저항의 타단에 연결되는 트랜지스터 및 일단이 상기 트랜지스터의 컬렉터단에 연결되고, 타단이 상기 제2스위치와 연결되는 제1저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2스위치는 N채널 모스펫인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랜지스터는, NPN 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
또한. 상기 트랜지스터의 컬렉터단은, 직류 전원과 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보호부는, 보호저항을 포함하고, 상기 보호저항의 저항치는 아래 수식으로 결정되는 것을 특징으로 한다.
Figure pat00020
(상기한 식에서
Figure pat00021
는 상기 NTC 써미스터에 흐르는 전류,
Figure pat00022
는 상기 보호저항의 저항치,
Figure pat00023
는 상기 트랜지스터가 도통되는 전압)
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 온도 센싱 장치에 의하면, 센싱신호의 전압값에 따라, 제어부에서 센싱 조정부로 제어신호를 인가하여, 풀업 저항부의 저항치를 변경하므로, 풀업 저항부의 저항치 변경에 따라 모터에 설치되어, 저온 및 고온에서도 NTC 써미스터의 선형성을 확보할 수 있어, 넓은 온도 범위에서 높은 정확도를 가지는 온도 센싱 장치를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 보호 회로를 통해 인버터 외부에서 발생한 사고의 영향을 차단하여, 내부 회로의 소손을 예방할 수 있고, 이와 관련된 정보를 센싱할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 온도 센서에 적용되는 NTC 써미스터와 온도 센싱 회로를 블록 형태로 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 온도 센싱 회로를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치가 적용된 모터의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치의 온도 센싱 회로의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치에서 풀업 저항부의 저항치의 변경에 따른 NTC 써미스터에서 측정하는 온도와 센싱신호 전압값의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치의 제어부에서 제1스위치를 ON/OFF시키는 과정의 순서도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1 및 /또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다. 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있다거나 또는 직접 접속되어 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 ～사이에와 바로 ～사이에 또는 ～에 인접하는과 ～에 직접 인접하는 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치가 적용된 모터의 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 회로의 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치는, NTC 써미스터(100), 온도 센싱 회로(30) 및 제어부(200)를 포함한다.
NTC 써미스터(100)는 모터(10) 측에 설치되며, 소정의 저항치를 가지는 저항을 포함한다. NTC 써미스터(100)의 저항은 소자 특성상, 온도가 상승하면 저항치가 낮아지며, 온도가 하강하면 저항치가 높아진다. NTC 써미스터(100)는 양극단과 음극단을 포함할 수 있다.
온도 센싱 회로(30)는 NTC 써미스터(100)에서 변화하는 저항에 따른 센싱 신호를 출력하며, 내부의 회로를 보호하는 역할을 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 온도 센싱 회로(30)는 센싱 조정부(300) 및 보호부(400)를 포함한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 센싱 조정부(300)는 양극단자(41)와 출력단자(350)를 포함한다. 양극단자(41)는 NTC 써미스터(100)의 양극단(+)에 연결되어 제1검출신호를 입력받는다. 제1검출신호는 EM_TEMP_P라 한다. 출력단자(350)로는 NTC 써미스터(100)의 저항과, 풀업 저항부(310)의 저항치에 따라 분배된 전압값이 센싱신호로 출력된다. 출력단자(350)는 제어부(200) 측과 연결된다. 도 3 및 도 4에서 센싱신호는 EM_TEMP_SIG로도 표현될 수 있다.
센싱 조정부(300)는 풀업 저항부(310)를 포함한다. 풀업 저항부(310)는 서로 병렬로 연결된 제1풀업 저항
Figure pat00024
과 제2풀업 저항
Figure pat00025
을 포함하고, 제2풀업 저항
Figure pat00026
과 직렬로 연결된 제1스위치(S1), 제1풀업 저항
Figure pat00027
의 타단과 제1스위치(S1)의 타단에 연결되는 제1단자(311)를 포함한다. 또한, 센싱 조정부(300)는 제1단자(311)에 연결되는 직류 전원(360)을 더 포함한다. 이때 제1스위치(S1)는 P채널 모스펫일 수 있다.
NTC 써미스터(100)의 저항과 상기한 풀업 저항부(310)는 직류 전원(360)과 연결되고, 후술할 보호부(400)의 보호저항과 연결된다. 따라서 NTC 써미스터(100)의 저항치, 풀업 저항부(310)의 저항치 및 보호저항의 저항치에 따라 직류 전원(360)에서 인가되는 전압은 분배되어 출력단자(350) 측으로 소정 전압값을 가지는 센싱신호로 출력된다. 따라서 직류 전원(360)에서 인가되는 전압값과 풀업 저항부(310)의 저항치, 그리고 보호저항의 저항치를 알고 있으면 NTC 써미스터(100)의 저항치를 알 수 있고, 이에 따라 NTC 써미스터(100)가 설치된 모터(10)의 온도를 센싱할 수 있는 것이다.
단, 앞서 배경기술에서 설명했듯이 NTC 써미스터(100)는 고온 또는 저온 중 어느 하나의 범위에서만 선형성이 보장되고, 해당 범위를 벗어나면 비선형적인 특징을 가져, 온도 측정의 정확도가 감소하는 문제점이 있다. 본 발명은 이를 위해 제1스위치(S1)의 ON/OFF를 통해 풀업 저항부(310)의 저항치를 변경하여, NTC 써미스터(100)가 고온 및 저온 두 영역에서 온도 측정의 정확도를 확보한다.
보다 구체적으로, 풀업 저항부(310)에 포함된 제1스위치(S1)가 OFF될 경우, 풀업 저항부(310)의 저항치는 제1풀업 저항
Figure pat00028
의 저항치로 결정되며, 제1스위치(S1)가 ON될 경우, 풀업 저항부(310)의 저항치는 제1풀업 저항
Figure pat00029
및 제2풀업 저항
Figure pat00030
을 합성한 저항의 저항치로 결정된다. 예를 들어, 제1풀업 저항
Figure pat00031
이 1k옴이고, 제2풀업 저항
Figure pat00032
이 0.5k옴이라고 할 때, 제1스위치(S1)가 OFF될 때 풀업 저항부(310)의 저항치는 1k옴이고, 제1스위치(S1)가 ON될 때 풀업 저항부(310)의 저항치는 0.33k옴이 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치에서 풀업 저항부의 저항치의 변경에 따른 NTC 써미스터에서 측정하는 온도와 센싱신호 전압값의 그래프이다.
도 5에 도시된 1번은 제1스위치(S1)가 ON될 때를 의미하고, 2번은 제1스위치(S1)가 OFF될 때를 의미한다. 제1스위치(S1)가 ON될 때에는 풀업 저항부(310)의 저항치가 감소하기 때문에, 직렬로 연결된 NTC 써미스터(100)와 풀업 저항부(310)의 전압 분배에 따라 센싱신호의 전압값이 높아지며, 이에 따라 상대적으로 고온의 영역에서 NTC 써미스터(100)의 선형성이 확보되는 것을 확인할 수 있다. 이와 반대로, 제1스위치(S1)가 OFF될 때에는 풀업 저항부(310)의 저항치가 증가하기 때문에, 직렬로 연결된 NTC 써미스터(100)와 풀업 저항부(310)의 전압 분배에 따라 센싱신호의 전압값이 낮아지며, 이에 따라 상대적으로 저온의 영역에서 NTC 써미스터(100)의 선형성이 확보되는 것을 확인할 수 있다.
제어부(200)는 출력단자(350)를 통해 출력되는 센싱신호가 제1기준전압 미만이면 제1스위치(S1)가 ON되도록 제어신호를 출력하고, 센싱신호가 제1기준전압보다 큰 제2기준전압을 초과하면, 제1스위치(S1)가 OFF되도록 제어신호를 출력한다. 도면과 같이, 제어부(200)에서 출력되는 제어신호는 EM_TEMP_SWT로도 표현될 수 있다. 도 6은 제어부(200)에서 센싱신호와 제1기준전압, 제2기준전압을 비교하여 어떠한 제어신호를 출력하는지를 나타낸 순서도이다. 제어부(200)에서 출력되는 제어신호는 센싱 조정부(300)에 포함되는 조정단자(340)를 통해 입력된다. 제어신호가 소정의 전압, 예를 들어 5V로 입력될 때, 제1스위치(S1)는 OFF될 수 있으며, 제어신호가 0V일 때, 제1스위치(S1)는 ON될 수 있다. 제어부(200)는 MCU(Micro Controller Unit)로 구현될 수 있다.
센싱 조정부(300)는, 조정단자(340)와 풀업 저항부(310) 사이에 위치하는 제1필터부(320)를 더 포함할 수 있고, 출력단자(350)와 양극단자(41) 사이에 위치하는 제2필터부(330)를 더 포함할 수 있다. 제1필터부(320)와 제2필터부(330) 각각은 제어부(200)에서 입력되는 신호와 제어부(200)측으로 출력되는 신호의 노이즈를 제거하기 위한 것으로, RC필터로 구현될 수 있다.
보호부(400)는 음극단자(42)를 포함하여 NTC 써미스터(100)의 음극단(-)과 연결된다. 음극단자(42)로는 제2검출신호를 입력받는다. 제2검출신호를 EM_TEMP_N이라 한다. 보호부(400)는 NTC 써미스터(100)의 음극단(-)으로부터 일정 전압 이상이 인가되면, 회로를 보호하는 역할을 하며, 제2스위치(S2), 보호저항
Figure pat00033
, 트랜지스터(T), 제1저항
Figure pat00034
및 제2저항
Figure pat00035
을 더 포함한다.
제2스위치(S2)는 일단이 음극단자(42)와 연결되어, NTC 써미스터(100)의 음극단과 연결된다. 제2스위치(S2)는 음전압이 인가되면 도통되지 않는 N채널 모스펫일 수 있다.
보호저항
Figure pat00036
은 제2스위치(S2)의 타단에 연결되며, 상대적으로 큰 저항값을 가진다.
트랜지스터(T)는 베이스단이 제2스위치(S2)의 타단에 연결되고, 에미터단이 보호저항
Figure pat00037
의 타단에 연결된다. 본 발명의 일실시예에 의한 온도 센싱 장치에서 트랜지스터(T)는 NPN 트랜지스터일 수 있다.
제1저항
Figure pat00038
은 일단이 트랜지스터(T)의 컬렉터단에 연결되고, 타단이 제2스위치(S2)와 연결된다.
제2저항
Figure pat00039
은 일단이 트랜지스터(T)의 컬렉터단에 연결되고, 타단은 제1단자(311)에 연결된다. 제1단자(311)는 상술한 직류 전원(360)과 연결된다.
NTC 써미스터(100)의 음극단으로부터 일정 이상의 전압이 인가되면, 제2스위치(S2)는 도통되지 않지만 트랜지스터(T)의 베이스단에는 전압이 걸리면서 트랜지스터(T)가 도통된다. 트랜지스터(T)가 도통되면, 제2스위치(S2)의 게이트단 전압이 조정되면서, 보호부(400)는 보호 회로로 동작하게 된다. 소정 이상의 전압이 음극단자(42)를 통해 인가될 경우, 트랜지스터(T)가 토동도록
Figure pat00040
의 저항치가 아래 수식과 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00041
(상기한 식에서
Figure pat00042
는 상기 NTC 써미스터에 흐르는 전류,
Figure pat00043
는 상기 보호저항의 저항치,
Figure pat00044
는 상기 트랜지스터가 도통되는 전압)
본 실시예에서 상술한 제1풀업 저항
Figure pat00045
의 저항치, 제1기준전압은 아래 수식을 통해 결정될 수 있다.
Figure pat00046
(상기한 식에서
Figure pat00047
은 상기 NTC 써미스터의 저항치,
Figure pat00048
는 상기 보호저항의 저항치,
Figure pat00049
는 상기 제1풀업 저항의 저항치,
Figure pat00050
는 상기 제1기준전압,
Figure pat00051
는 상기 직류전원의 출력전압)
상기한 식에서 제1기준전압은 NTC 써미스터(100)의 특성에 따라 기설정될 수 있는데, 본 실시예에서 제1기준전압은 0.5V일 수 있다. 또한, 직류 전원(360)의 출력전압 또한 기설정될 수 있으며, 본 실시예에서 직류 전원(360)의 출력전압은 5V일 수 있다.
본 실시예에서 제1풀업 저항
Figure pat00052
의 저항치, 제2풀업 저항
Figure pat00053
의 저항치, 상기 제2기준전압은 아래 수식을 통해 결정될 수 있다.
Figure pat00054
(상기한 식에서
Figure pat00055
은 상기 NTC 써미스터의 저항치,
Figure pat00056
는 상기 보호저항의 저항치,
Figure pat00057
는 상기 제1풀업 저항의 저항치,
Figure pat00058
는 상기 제2풀업 저항의 저항치,
Figure pat00059
는 상기 제2기준전압,
Figure pat00060
는 상기 직류전원의 출력전압)
상기한 식에서 제2기준전압은 NTC 써미스터(100)의 특성에 따라 기설정될 수 있으며, 본 실시예에서 제2기준전압은 4.5V일 수 있으며, 직류 전원(360)의 출력전압 또한 앞서 설명한 바와 같이 5V일 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 기술 사상은 개시된 각각의 실시예뿐 아니라, 개시된 실시예들의 조합을 포함하고, 나아가, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물로서 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 모터 20 : 인버터
21 : 온도 센싱 회로 22 : MCU
23 : 측정부 24 : 보호부
30 : 온도 센싱 회로 41 : 양극단자
42 : 음극단자 100 : NTC 써미스터
200 : 제어부 300 : 센싱 조정부
310 : 풀업 저항부 311 : 제1단자
320 : 제1필터부 330 : 제2필터부
340 : 조정단자 350 : 출력단자
360 : 직류 전원 400 : 보호부
S1 : 제1스위치 S2 : 제2스위치
T : 트랜지스터

Claims (15)

  1. 모터 측에 설치되는 NTC 써미스터;
    상기 NTC 써미스터의 양극단에 연결되고, 상기 NTC 써미스터에 연결되는 풀업 저항부를 포함하여, 온도변화에 따른 상기 NTC 써미스터의 저항 변화에 기초한 센싱신호를 생성해 출력하되, 온도에 따라 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변하여 상기 NTC 써미스터의 온도 측정 범위를 확장시키는 센싱 조정부;
    상기 센싱신호에 기초한 제어신호를 출력하여 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변시키는 제어부; 및
    상기 NTC 써미스터의 음극단에 연결되어 상기 NTC 써미스터에 일정 전압 이상이 인가되면 회로를 보호하는 보호부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풀업 저항부는,
    일단이 상기 NTC 써미스터와 연결되는 제1풀업 저항;
    상기 제1풀업 저항과 병렬로 연결되는 제2풀업 저항;
    상기 제2풀업 저항과 직렬로 연결되어, ON 또는 OFF에 따라 상기 풀업 저항부의 저항치를 가변하는 제1스위치;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센싱 조정부는,
    상기 제1풀업 저항의 타단과 상기 제1스위치의 타단에 연결되는 직류 전원; 및
    상기 제1스위치에 연결되어, 상기 제어부에서 출력되는 제어신호를 입력 받는 조정단자;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센싱신호가 제1기준전압 미만이면, 상기 제1스위치가 ON 되도록 상기 제어신호를 상기 센싱 조정부 측으로 출력하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보호부는,
    보호저항을 포함하고,
    상기 제1풀업 저항의 저항치, 상기 제1기준전압은 아래 수식을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
    Figure pat00061

    (상기한 식에서
    Figure pat00062
    은 상기 NTC 써미스터의 저항치,
    Figure pat00063
    는 상기 보호저항의 저항치,
    Figure pat00064
    는 상기 제1풀업 저항의 저항치,
    Figure pat00065
    는 상기 제1기준전압,
    Figure pat00066
    는 상기 직류전원의 출력전압)
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 센싱신호가 제2기준전압을 초과하면, 상기 제1스위치가 OFF 되도록 상기 제어신호를 상기 센싱 조정부 측으로 출력하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보호부는,
    보호저항을 포함하고,
    상기 제1풀업 저항의 저항치, 상기 제2풀업 저항의 저항치, 상기 제2기준전압은 아래 수식을 통해 결정되는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
    Figure pat00067

    (상기한 식에서
    Figure pat00068
    은 상기 NTC 써미스터의 저항치,
    Figure pat00069
    는 상기 보호저항의 저항치,
    Figure pat00070
    는 상기 제1풀업 저항의 저항치,
    Figure pat00071
    는 상기 제2풀업 저항의 저항치,
    Figure pat00072
    는 상기 제2기준전압,
    Figure pat00073
    는 상기 직류전원의 출력전압)
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1스위치는,
    P채널 모스펫인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 센싱 조정부는,
    상기 제1스위치와 상기 조정단자 사이에 위치하는 제1필터부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 조정부는,
    상기 제어부와 연결되어 상기 센싱신호가 출력되는 출력단자; 및
    상기 출력단자의 전단에 위치하는 제2필터부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 보호부는,
    일단이 상기 NTC 써미스터의 음극단과 연결되는 제2스위치;
    일단이 상기 제2스위치의 타단에 연결되는 보호저항;
    베이스단이 상기 제2스위치의 타단에 연결되고, 에미터단이 상기 보호저항의 타단에 연결되는 트랜지스터; 및
    일단이 상기 트랜지스터의 컬렉터단에 연결되고, 타단이 상기 제2스위치와 연결되는 제1저항;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2스위치는 N채널 모스펫인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 트랜지스터는,
    NPN 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 트랜지스터의 컬렉터단은, 직류 전원과 연결되는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 보호부는, 보호저항을 포함하고,
    상기 보호저항의 저항치는 아래 수식으로 결정되는 것을 특징으로 하는 온도 센싱 장치.
    Figure pat00074

    (상기한 식에서
    Figure pat00075
    는 상기 NTC 써미스터에 흐르는 전류,
    Figure pat00076
    는 상기 보호저항의 저항치,
    Figure pat00077
    는 상기 트랜지스터가 도통되는 전압)
KR1020220167694A 2022-12-05 온도 센싱 장치 KR20240083492A (ko)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240083492A true KR20240083492A (ko) 2024-06-12

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120176115A1 (en) Power supply controller
JP4924086B2 (ja) 半導体装置
CN100454709C (zh) 用于检测车辆中马达的过电流的设备
US8029187B2 (en) Apparatus, system and method for high resolution identification with temperature dependent resistive device
EP2059775B1 (en) Identification with temperature dependent resistive device
JP2009130944A (ja) 電線保護方法および電線保護装置
CN107923809B (zh) 传感器装置
KR101743842B1 (ko) Mcu를 이용한 자동차용 열선 단선 판별 장치 및 방법
KR20240083492A (ko) 온도 센싱 장치
JP5171402B2 (ja) 負荷回路の過電流保護装置
CN110914643B (zh) 具有用于接地线和传感器的短路保护的电路的控制设备和用于接地线和传感器的短路保护的方法
US11002768B2 (en) Method and apparatus for detecting current using operational amplifier
JP5665703B2 (ja) 車両用熱式流量センサ
WO2020012929A1 (ja) 車載電子制御装置
US7476022B2 (en) Measurement of motor temperature using a digital encoder
US20180138694A1 (en) Short detection and prevention for inverter sensor inputs
KR101766981B1 (ko) 회전체 감지를 위한 통합 센서
EP1422819A1 (en) System for controlling a load, particularly a DC motor
JP3080526B2 (ja) 電流検出回路
KR20110002134A (ko) 철도 차량용 디지털 입력회로
JP4054655B2 (ja) 熱線式流量計
JP2020136735A (ja) 保護回路
CN204783773U (zh) 一种内燃机车的制动电阻高温保护装置
KR101181551B1 (ko) 홀 ｉｃ 신호 발생 회로
JP2008167572A (ja) 電流検出回路およびそれを用いた電源装置