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KR20180013466A - 션트저항을 이용한 전류 측정 장치 - Google Patents

션트저항을 이용한 전류 측정 장치 Download PDF

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KR20180013466A
KR20180013466A KR1020160097245A KR20160097245A KR20180013466A KR 20180013466 A KR20180013466 A KR 20180013466A KR 1020160097245 A KR1020160097245 A KR 1020160097245A KR 20160097245 A KR20160097245 A KR 20160097245A KR 20180013466 A KR20180013466 A KR 20180013466A
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Abstract

본 발명은 션트저항을 이용한 전류 측정 장치에 관한 것으로, 기존에 하나의 션트(Shunt)저항이 적용된 버스바(Busbar) 타입의 부품 두 개 이상을 하나의 버스바 모듈로 일체화 하고, 하나로 일체화된 버스바 모듈에 포함된 복수의 션트저항을 통해 배터리 모듈의 전압을 측정함으로써, 배터리 모듈 및 배터리 팩의 부피를 줄이고, 가격을 감소시킬 수 있으며, 복수의 측정부를 통해 복수의 션트저항을 각각 측정함으로써, 신뢰성있는 전압값을 측정할 수 있는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치에 관한 것이다.

Description

션트저항을 이용한 전류 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING CURRENT USING SHUNT RESISTOR}
본 발명은 션트저항을 이용한 전류 측정 장치에 관한 것으로, 하나의 션트(Shunt)저항이 포함된 버스바(Busbar) 두 개 이상을 하나의 버스바 모듈로 일체화 하고, 일체화된 버스바에 포함된 복수 개의 션트저항 양단에 인가되는 전압을 측정함으로써, 배터리 모듈의 전압을 산출하는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치에 관한 것이다.
제품군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 차량(HV, Hybrid Vehicle) 또는 가정용 또는 산업용으로 이용되는 중대형 배터리를 이용하는 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
2차 전지는 휴대 단말 등의 배터리로 구현되는 경우는 반드시 그러하지 않을 수 있으나, 상기와 같이 전기 차량 또는 에너지 저장원 등에 적용되는 배터리는 통상적으로 단위 이차전지 셀(cell)이 복수 개 집합되는 형태로 사용되어 고용량 환경에 적합성을 높이게 된다.
이와 같이 복수 개 집합되는 형태로 사용되는 경우, 과전류가 흐르는 등의 동작 이상이 발생했을 경우 과열에 의하여 단위 셀이 부풀어서 파손되는 등의 문제가 생길 수 있어, 항상 각 개별 셀의 전압, 온도 등의 여러 상태 값들을 측정 및 모니터링 하여 단위 셀에 과충전 또는 과방전이 인가되는 것을 방지해야 한다는 점이 고려되어야 한다.
종래에는 이러한 2차 전지 모듈의 전압 및 전류를 측정하고, 이를 통해 과전압 및 과전압 상태를 판단하기 위해서 전압 측정용 션트(Shunt)저항을 버스바(Busbar)와 같은 2차 전지 모듈 및 2차 전지 팩에 포함되는 부품에 설치하고, 이를 통해 측정된 전압값에 기반하여 배터리 모듈의 전류를 산출함으로써, 2차 전지 모듈의 상태를 진단한다. 그러나 신뢰성이 높은 측정값을 얻기 위해 복수 개의 션트저항 및 측정소자를 사용할 경우, 버스바의 개수가 많아지기 때문에 2차 전지 모듈 및 2차 전지 팩의 부피 및 가격이 증가하는 문제점이 있다. 이러한 2차 전지 모듈의 부피 증가는 2차 전지의 고효율화 및 고 에너지 밀도화에 악영향을 끼치게 된다.
따라서 2차 전지의 효율 및 에너지밀도 개선을 위해 2차 전지 모듈의 소형화가 필수적인 만큼, 2차전지의 전압 및 전류 측정의 신뢰도를 향상시키고, 션트저항이 포함된 버스바가 가지고 있는 부피적 및 가격적 단점을 보완해야 할 필요성이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-7000651호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신뢰성 높은 전압값을 측정하기 위해 종래의 션트저항이 포함된 버스바 타입의 부품을 복수 개 사용함으로써 발생하는 부피적 및 가격적 단점을 보완하기 위하여, 일체화된 버스바를 이용하여 전압값을 측정할 수 있는 전류 측정 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 일체화된 버스바에 포함된 션트저항를 이용하여 전압값을 측정함으로써 배터리 모듈 및 배터리 팩의 부피를 줄이고, 가격을 감소시킬 수 있는 전류 측정 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 복수 개의 측정부를 통해 복수 개의 션트저항을 각각 측정함으로써, 신뢰성있는 전압값을 측정할 수 있는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 션트저항을 이용한 전류 측정 장치는, 배터리 팩 내에 포함된 두 개의 배터리 모듈의 모듈 단자를 서로 연결하는 하나 이상의 버스바(Busbar); 상기 버스바 상에 위치하며, 상기 버스바를 적어도 두 개 이상의 영역으로 분리시키는 적어도 둘 이상의 션트저항; 및 상기 둘 이상의 션트저항에 인가되는 전압값을 각각 측정하고, 상기 측정된 전압값에 기반하여 전류값을 각각 산출하는 하나 이상의 측정부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 측정부는, 상기 션트저항에 인가되는 전압값을 증폭하는 전압 증폭부; 및 상기 증폭된 전압값에 기반하여 상기 배터리 모듈의 전류값을 산출하는 전류 산출부;를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 측정부는, 하나의 측정 모듈로 구성되며, 상기 측정 모듈은, 상기 하나 이상의 측정부의 동작을 제어할 수 있는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 션트저항을 이용한 전류 측정 장치는 적어도 일부 영역에 관통홀을 가지는 단자 션트저항; 및 상기 단자 션트저항 양단에 인가되는 전압값을 측정하기 위한 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자;를 더 포함하며, 상기 단자 션트저항을 상기 제 1 및 제2 접속 단자로 사이에 두어 상기 모듈 단자를 상기 관통홀에 삽입해 설치할 수 있다.
상기 단자 션트저항은 와셔 형태, 상기 모듈 단자는 볼트 형태이며, 상기 와셔 형태 션트저항 내부에 형성된 관통홀을 볼트 형태 모듈 단자에 나사 결합하여 상기 단자 션트저항과 상기 모듈 단자를 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 션트저항을 이용한 전류 측정 장치는, 배터리 팩 내에 포함된 두 개의 배터리 모듈의 모듈 단자를 서로 연결하는 하나 이상의 버스바(Busbar); 상기 버스바 상에 위치하며, 상기 버스바를 두 개의 영역으로 분리시키는 션트저항; 및 상기 션트저항에 포함된 세 개 이상의 노드 중 적어도 두 개의 노드를 선택하여 상기 선택된 두 개의 노드 사이에 인가되는 전압값을 기반으로, 상기 배터리 모듈의 전류값을 측정하는 하나 이상의 측정부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 측정부는, 상기 션트저항에 인가되는 전압값을 증폭하는 전압 증폭부; 및 상기 증폭된 전압값에 기반하여 상기 배터리 모듈의 전류값을 산출하는 전류 산출부;를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 측정부는, 하나의 측정 모듈로 구성되며, 상기 측정 모듈은, 상기 하나 이상의 측정부의 동작을 제어하고, 상기 션트저항의 전압값을 측정하기 위한 노드를 선택하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 션트저항을 이용한 전류 측정 장치는 적어도 일부 영역에 관통홀을 가지는 단자 션트저항; 및 상기 단자 션트저항 양단에 인가되는 전압값을 측정하기 위한 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자;를 더 포함하며, 상기 단자 션트저항을 상기 제 1 및 제2 접속 단자로 사이에 두어 상기 모듈 단자를 상기 관통홀에 삽입해 설치할 수 있다.
상기 단자 션트저항은 와셔 형태, 상기 모듈 단자는 볼트 형태이며, 상기 와셔 형태 션트저항 내부에 형성된 관통홀을 볼트 형태 모듈 단자에 나사 결합하여 상기 단자 션트저항과 상기 모듈 단자를 전기적으로 연결할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 신뢰성 높은 전압값을 측정하기 위해 종래의 션트저항이 포함된 버스바 타입의 부품을 복수 개 사용하지 않고 하나로 일체화할 수 있는 전류 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 일체화된 버스바 모듈에 포함된 복수의 션트저항을 통해 배터리 모듈의 전압을 측정함으로써, 배터리 모듈 및 배터리 팩의 부피를 줄이고, 가격을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 버스바 타입의 부품을 사용하지 않고도 복수 개의 측정부를 통해 복수 개의 션트저항을 각각 측정함으로써, 신뢰성있는 전압값을 측정할 수 있는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 하나의 션트저항을 포함하는 버스바를 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예(1)에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예(2)에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 션트(Shunt)저항을 이용한 전류 측정 장치가 적용될 수 있는 전기 자동차를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서 본 발명의 일 실시예에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치가 전기 자동차(1)에 적용된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 션트저항를 이용한 전류 측정 장치는 전기 자동차 이외에도 가정용 또는 산업용 에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)이나 무정전 전원 공급 장치(Uninterruptible Power Supply; UPS) 시스템 등 이차 전지가 적용될 수 있는 분야라면 어떠한 기술 분야라도 적용될 수 있다.
전기 자동차(1)는 배터리(10), BMS(Battery Management System, 20), ECU(Electronic Control Unit, 30), 인버터(40) 및 모터(50)를 포함하여 구성될 수 있다
배터리(10)는 모터(50)에 구동력을 제공하여 전기 자동차(1)를 구동시키는 전기 에너지원이다. 배터리(10)는 모터(50) 및/또는 내연 기관(미도시)의 구동에 따라 인버터(40)에 의해 충전되거나 방전될 수 있다.
여기서, 배터리(10)의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 배터리(10)는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등으로 구성될 수 있다.
또한, 배터리(10)는 복수의 전지 셀이 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 있는 전지 팩으로 형성된다. 그리고, 배터리(10)는 하나 이상의 전지 팩을 포함할 수 있다.
BMS(20)는 배터리(10)의 상태를 추정하고, 추정한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)를 관리한다. 예컨대, BMS(20)는 배터리(10)의 잔존 용량(State Of Charging; SOC), 잔존 수명(State Of Health; SOH), 최대 입출력 전력 허용량, 출력 전압 등 배터리(10) 상태 정보를 추정하고 관리한다. 그리고, BMS(20)는 이러한 상태 정보를 이용하여 배터리(10)의 충전 또는 방전을 제어하며, 나아가 배터리(10)의 교체 시기 추정도 가능하다.
BMS(20)는 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(도 3의 100(a) 및 도 4의 100(b))를 포함하거나 션트저항을 이용한 전류 측정 장치에 연결되어 동작할 수 있다. BMS(20)는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(a) 및 100(b))에 포함된 션트저항을 이용하여 배터리의 충방전 전류 값을 측정할 수 있으며, 이를 바탕으로 배터리(10)의 저전압 및 과전압 상태와 같은 동작 이상 상태를 판단할 수 있다.
ECU(30)는 전기 자동차(1)의 상태를 제어하는 전자적 제어 장치이다. 예컨대, ECU(30)는 액셀러레이터(accelerator), 브레이크(break), 속도 등의 정보에 기초하여 토크 정도를 결정하고, 모터(50)의 출력이 토크 정보에 맞도록 제어한다.
또한, ECU(30)는 BMS(20)에 의해 배터리(10)가 충전 또는 방전될 수 있도록 인버터(40)에 제어 신호를 보낸다.
인버터(40)는 ECU(30)의 제어 신호에 기초하여 배터리(10)가 충전 또는 방전되도록 한다.
모터(50)는 배터리(10)의 전기 에너지를 이용하여 ECU(30)로부터 전달되는 제어 정보(예컨대, 토크 정보)에 기초하여 전기 자동차(1)를 구동한다.
이하 도2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치에 대해서 설명하도록 한다.
도 2는 하나의 션트저항을 포함하는 버스바를 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전류 측정 소자는 배터리 모듈의 전류를 측정하기 위해 션트저항(120)에 전류가 흐를 때 션트저항(120) 양단에 인가되는 전압값에 기반하여 측정부(130)에서 배터리(10) 모듈의 전류값을 산출한다.
이와 같이, 하나의 션트저항(120) 및 하나의 측정부(130)를 통해 배터리 모듈의 전류값을 산출할 경우, 신뢰도가 높지 않기 때문에 고신뢰성 션트저항(120) 및 측정부(130)을 이용하거나 복수 개의 션트저항(120) 및 복수 개의 측정부(130를 통해 배터리(10) 모듈의 전류를 산출해야 한다. 그러나 전류 측정 장치는 고신뢰성 션트저항(120) 및 측정부(130)는 가격적인 문제점이 있으며, 복수 개의 션트저항(120) 및 측정부(130)를 사용하는 경우, 배터리(10) 모듈의 부피가 증가하기 때문에 배터리(10) 모듈의 고 효율화 및 고 에너지밀도화에 악영향을 끼친다.
도 3은 본 발명의 일 실시예(1)에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(a))는 버스바(110), 션트저항(120) 및 측정부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3에 도시된 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(a))는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 4에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 부가, 변경 또는 삭제 될 수 있다.
버스바(110)는 배터리(10) 팩 내에 포함된 두 개의 배터리(10) 모듈의 모듈 단자를 서로 연결할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한하지 않고, 버스바(110)는 적용하고자 하는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(a))의 개수에 따라 두 개 이상의 배터리(10) 모듈의 모듈 단자를 서로 연결할 수 있다. 버스바(110)의 형태 또한 연결하고자 하는 배터리(10) 모듈의 형태 및 배치에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 일 예로, 사용자가 세 개 이상의 배터리(10) 모듈의 모듈 단자를 연결하기 위해 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(a))가 적용된 버스바를 이용하고자 하는 경우, 세 개 이상의 배터리(10) 모듈을 연결하기 위한 세 개 이상의 버스바를 일체화한 하나의 버스바(110)를 이용하여 세 개 이상의 배터리(10) 모듈의 모듈 단자를 연결할 수 있다.
또한 버스바(110)는 후술되는 션트저항(120)을 두 개 이상 포함할 수 있다.
션트저항(120)은 배터리(10) 모듈의 전압을 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 버스바(110) 상에 둘 이상의 션트저항(120)이 위치하여 버스바(110)를 적어도 두 개 이상의 영역으로 분리시킬 수 있다.
추가적으로 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(a))는 단자 션트저항(미도시)를 더 포함할 수 있다.
단자 션트저항(미도시)는 적어도 일부 영역에 관통홀을 포함할 수 있으며, 배터리(10) 모듈의 모듈 단자에 추가적으로 설치함으로써, 전류 측정의 신뢰성을 높일 수 있다. 여기서 관통홀은 배터리(10) 모듈의 모듈 단자를 삽입시킬 수 있도록 배터리(10) 모듈 단자의 직경 크기 이상으로 형성될 수 있다.
또한, 단자 션트저항은 제1 접속단자(미도시) 및 제2 접속단자(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 접속단자 및 제2 접속단자는 단자 션트저항의 양단에 인가되는 전압값을 측정하기 위해 설치될 수 있다.
이를 위해 제1 접속단자 및 제2 접속단자의 일부 영역에 관통홀이 포함될 수 있으며, 제1 접속단자 및 제2 접속단자 사이에 단자 션트저항을 두고 배터리(10) 모듈의 모듈 단자에 삽입해 설치할 수 있다. 일 예로, 단자 션트저항, 제1 접속단자 및 제2 접속단자는 와셔 형태로 형성될 수 있으며, 배터리(10) 모듈의 모듈 단자는 볼트 형태로 형성될 수 있다. 와셔 형태로 형성된 단자 션트저항, 제1 접속단자 및 제2접속단자는 내부에 형성된 관통홀을 볼트 형태의 모듈 단자에 나사 결합하여 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 접속단자, 단자 션트저항 및 제2 접속단자는 결합된 형태로 제작될 수 있다. 일 예로, 제1 접속단자, 제2 제 접속단자 및 단자 션트저항이 하나의 와셔 형태로 제작될 수 있다.
측정부(130)는 둘 이상의 션트저항(120)에 인가되는 전압값을 각각 측정하고, 측정된 전압값에 기반하여 전류값을 각각 산출할 수 있다.
이를 위해 하나 이상의 측정부(130)를 포함할 수 있다. 또한 측정부(130)는 전압 증폭부(131) 및 전류 산출부(132)를 포함할 수 있다.
전압 증폭부(131)는 션트저항(120)에 인가되는 배터리(10) 모듈의 전압값을 증폭시키는 역할을 수행할 수 있다. 일반적으로 션트저항의 저항값은 부하에 미치는 영향을 최소화하기 위해 매우 작은 값의 저항을 사용한다. 일 예로 션트저항(120)의 저항값은 100u옴 일 수 있다. 따라서 션트저항(120)에 인가되는 배터리(10) 모듈의 전압값은 매우 작기 때문에, 이를 증폭시켜줄 필요성이 있다.
따라서 전압 증폭부(131)은 션트저항에 인가되는 작은 전압값을 증폭할 수 있다. 일 예로, 전압 증폭부(131)는 하나 이상의 연산 증폭기(Operating Amplifier)가 직렬 및 병렬로 연결된 회로일 수 있으며, 연산 증폭기에 기설정된 게인(Gain)값에 기반하여 션트저항(120) 양단에 인가되는 전압값을 증폭시킬 수 있다.
전류 산출부(132)는 전압 증폭부(131)를 통해 증폭된 션트저항(120) 양단에 인가되는 전압값에 기반하여 배터리(10) 모듈의 전류를 산출할 수 있다. 예를 들면, 100uΩ의 션트 저항(170)에 의 전류가 흐르면 옴의 법칙(V = I*R)에 의해 1mV의 전위차가 발생하며, 발생한 전위차는 증폭부(131)에 기 설정된 게인(gain)값을 곱한 만큼 증폭되어 출력된다. 반대로 출력 전압이 4.5V인 경우 기 설정된 게인(gain)값으로 나눠주면 0.045V라는 전위차가 발생하였음을 알 수 있고, 옴의 법칙(V = I*R)에 의해 450A가 흐른다는 것을 알 수 있다.
복수 개의 션트저항(120)을 각각 측정하기 위해 전류 측정 장치는 하나 이상의 측정부(130)를 구비할 수 있으며, 하나 이상의 측정부(130)는 하나의 측정 모듈(150)를 구성할 수 있다.
측정 모듈(150)은 하나 이상의 측정부(130)로 구성되며, 하나 이상의 측정부(130)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
제어부는 하나 이상의 측정부의 동작을 온 또는 오프 제어할 수 있다. 제어부는 이상이 있는 측정부의 동작을 오프시킬 수 있다. 또한, 고 신뢰성이 요구되지 않을 경우 제어부는 복수 개의 측정부 중 일부 측정부만 선택적으로 동작시켜 사용할 수 있다. 일 예로 하나 이상의 측정부(130)는 각각 스위치(미도시)와 연결될 수 있으며, 제어부는 측정부(130)와 연결된 스위치의 온 또는 오프를 제어함으로써 측정부(130)의 동작을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예(2)에 따른 션트저항을 이용한 전류 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(b))는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(a))와 마찬가지로 버스바(110'), 션트저항(120') 및 측정부(130')를 포함하여 구성될 수 있다.
버스바(110')는 실시예(1)에서의 버스바(110)와 동일하게 배터리(10) 팩 내에 포함된 두 개의 배터리(10) 모듈의 모듈 단자를 서로 연결할 수 있다. 버스바(110')는 적용하고자 하는 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(b))의 개수에 따라 두 개 이상의 배터리(10) 모듈의 모듈 단자를 서로 연결할 수 있다. 버스바(110)의 형태 또한 연결하고자 하는 배터리(10) 모듈의 형태 및 배치에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
션트저항(120')은 배터리(10) 모듈의 전압을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 션트저항(120')은 버스바(110')상에 위치하여 버스바(110')를 두 개의 영역으로 분리시킬 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 제한하지 않고, 사용자의 요구 및 사용 환경에 따라 하나 이상의 션트저항(120')은 버스바(110')상에 위치될 수 있으며, 버스바(120')를 적어도 두 개 이상의 영역으로 분리시킬 수 있다.
션트저항(120)은 배터리(10) 모듈의 전압을 측정하기 위해 사용될 수 있으며, 버스바(110) 상에 둘 이상의 션트저항(120)이 위치하여 버스바(110)를 적어도 두 개 이상의 영역으로 분리시킬 수 있다.
추가적으로 션트저항을 이용한 전류 측정 장치(100(b))는 단자 션트저항(미도시)를 더 포함할 수 있다.
단자 션트저항(미도시)는 적어도 일부 영역에 모듈단자 직경 크기의 관통홀을 포함할 수 있으며, 배터리(10) 모듈의 모듈 단자에 추가적으로 설치함으로써, 전류 측정의 신뢰성을 높일 수 있다. 이를 위해 단자 션트저항은 제1 접속단자(미도시) 및 제2 접속단자(미도시)를 포함할 수 있다.
제1 접속단자 및 제2 접속단자는 단자 션트저항의 양단에 인가되는 전압값을 측정하기 위해 설치될 수 있다.
이를 위해 제1 접속단자 및 제2 접속단자의 일부 영역에 관통홀이 포함될 수 있으며, 제1 접속단자 및 제2 접속단자 사이에 단자 션트저항을 두고 배터리(10) 모듈의 모듈 단자에 삽입해 설치할 수 있다. 일 예로, 실시예(1)와 같이 단자 션트저항, 제1 접속단자 및 제2 접속단자는 와셔 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1 접속단자, 단자 션트저항 및 제2 접속단자는 결합된 형태로 제작될 수 있다.
또한 션트저항(120')은 후술되는 노드부(140)를 포함할 수 있다.
노드부(140)은 션트저항(120')의 전압값을 측정하기 위한 접점으로, 션트저항 내에 적어도 세 개 이상의 노드(141,142,143)를 포함할 수 있다.
노드(141,142,143)의 위치 및 개수는 션트저항(120')의 종류, 크기, 측정부(130')의 개수 및 사용자의 요구에 따라 형성될 수 있다.
측정부(130')는 하나 이상으로 구성되며, 션트저항(120')에 포함된 세 개 이상의 노드(141,142,143) 중 적어도 두 개의 노드를 선택할 수 있다. 측정부(130')는 선택한 노드 사이에 인가되는 전압값을 기반으로, 배터리 모듈의 전류값을 측정할 수 있다.
또한 측정부(130')는 실시예(1)에서의 측정부(130)과 마찬가지로 전압 증폭부(131') 및 전류 산출부(132')를 포함할 수 있다.
여기서 전압 증폭부(131') 및 전류 산출부(132')의 역할 및 원리는 실시예(1)에서의 전압 증폭부(131) 및 전류 산출부(132)와 동일하게 적용될 수 있다.
측정부(130')는 션트저항(120')에 포함된 노드(141,142,143) 사이의 전압값을 각각 측정하기 위해 하나 이상으로 구성될 수 있다. 하나 이상의 측정부(130')는 하나의 측정 모듈(150')을 구성할 수 있다.
측정 모듈(150')은 하나 이상의 측정부(130')를 포함하며, 하나 이상의 측정부(130')의 동작을 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
제어부는 하나 이상의 측정부의 동작을 온 또는 오프 제어할 수 있으며, 이를 통해 이상이 있는 측정부의 동작을 오프시킬 수 있다. 또한, 제어부는 고 신뢰성이 요구되지 않을 경우 복수 개의 측정부 중 일부 측정부만 선택적으로 동작시킬 수 있다. 추가적으로 제어부는 션트저항(120')내에 포함된 세 개 이상의 노드(141,142,143)중 적어도 두 개 이상의 노드를 선택할 수 있다. 일 예로, 각 노드(141,142,143)는 노드(141)와 노드(142), 노드(141)와 노드(143) 및 노드(142)와 노드(143)등 다양한 조합을 가질 수 있으며, 각각의 조합마다 스위치(미도시)가 연결될 수 있다. 제어부는 조합된 노드(141,142,143) 사이에 연결된 스위치를 제어함으로써, 적어도 두 개 이상으로 구성된 조합을 선택할 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 첨부된 도면과 상기한 설명내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이며, 이러한 형태의 변형은, 본 발명의 정신에 위배되지 않는 범위 내에서 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 볼 것이다.
10: 배터리
110: 버스바
120: 션트저항
130: 측정부
131: 전압 증폭부
132: 전류 산출부
140: 노드부
150: 측정모듈

Claims (10)

  1. 배터리 팩 내에 포함된 두 개의 배터리 모듈의 모듈 단자를 서로 연결하는 하나 이상의 버스바(Busbar);
    상기 버스바 상에 위치하며, 상기 버스바를 적어도 두 개 이상의 영역으로 분리시키는 적어도 둘 이상의 션트저항; 및
    상기 둘 이상의 션트저항에 인가되는 전압값을 각각 측정하고, 상기 측정된 전압값에 기반하여 전류값을 각각 산출하는 하나 이상의 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 션트저항에 인가되는 전압값을 증폭하는 전압 증폭부; 및
    상기 증폭된 전압값에 기반하여 상기 배터리 모듈의 전류값을 산출하는 전류 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측정부는,
    하나의 측정 모듈로 구성되며,
    상기 측정 모듈은,
    상기 하나 이상의 측정부의 동작을 제어할 수 있는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    적어도 일부 영역에 관통홀을 가지는 단자 션트저항; 및
    상기 단자 션트저항 양단에 인가되는 전압값을 측정하기 위한 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자;를 더 포함하며,
    상기 단자 션트저항을 상기 제 1 및 제2 접속 단자로 사이에 두어 상기 모듈 단자를 상기 관통홀에 삽입해 설치한 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단자 션트저항은 와셔 형태, 상기 모듈 단자는 볼트 형태이며,
    상기 와셔 형태 션트저항 내부에 형성된 관통홀을 볼트 형태 모듈 단자에 나사 결합하여 상기 단자 션트저항과 상기 모듈 단자를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  6. 배터리 팩 내에 포함된 두 개의 배터리 모듈의 모듈 단자를 서로 연결하는 하나 이상의 버스바(Busbar);
    상기 버스바 상에 위치하며, 상기 버스바를 두 개의 영역으로 분리시키는 션트저항; 및
    상기 션트저항에 포함된 세 개 이상의 노드 중 적어도 두 개의 노드를 선택하여 상기 선택된 두 개의 노드 사이에 인가되는 전압값을 기반으로, 상기 배터리 모듈의 전류값을 측정하는 하나 이상의 측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 션트저항에 인가되는 전압값을 증폭하는 전압 증폭부; 및
    상기 증폭된 전압값에 기반하여 상기 배터리 모듈의 전류값을 산출하는 전류 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 측정부는,
    하나의 측정 모듈로 구성되며,
    상기 측정 모듈은,
    상기 하나 이상의 측정부의 동작을 제어하고, 상기 션트저항의 전압값을 측정하기 위한 노드를 선택하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    적어도 일부 영역에 관통홀을 가지는 단자 션트저항; 및
    상기 단자 션트저항 양단에 인가되는 전압값을 측정하기 위한 제1 접속 단자 및 제2 접속 단자;를 더 포함하며,
    상기 단자 션트저항을 상기 제 1 및 제2 접속 단자로 사이에 두어 상기 모듈 단자를 상기 관통홀에 삽입해 설치한 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단자 션트저항은 와셔 형태, 상기 모듈 단자는 볼트 형태이며,
    상기 와셔 형태 션트저항 내부에 형성된 관통홀을 볼트 형태 모듈 단자에 나사 결합하여 상기 단자 션트저항과 상기 모듈 단자를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는,
    션트저항을 이용한 전류 측정 장치.
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