KR102124121B1 - 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피측정 전류량, 시스템 상태 등에 따라 정밀도를 가변할 수 있는 전류센서에 관한 것이다.
본 발명은, 코어(1)에 형성되는 갭에 설치되어 홀 효과에 의해 홀 전압을 출력하는 홀 소자(2), 상기 홀 소자(2)의 입력단에 전류를 가변적으로 인가하는 가변 전류원(1100), 상기 홀 소자(2) 출력단에서 출력되는 출력 전압인 홀 전압에 기초한 신호를 생성하는 출력 전압 측정부(1210), 및 상기 출력 전압 측정부(1210)의 출력 신호를 기초로 피측정 전류를 계산하되, 상기 가변 전류원(1100)의 출력전류, 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류를 보정하는 보정부(1413)를 포함하는 제어부(1400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
소전류의 고정밀 측정하기 위한 전류센서와 대전류를 포화없이 안정적으로 측정하기 위한 전류센서를 각각 구비하지 않고, 본 발명에 따르면, 하나의 전류 측정 장치가 전류 크기 등에 따라 정밀도를 가변함으로써 고정밀도 측정 및 대전류를 포화없이 안정적으로 측정가능한 효과가 있다.
본 발명은, 코어(1)에 형성되는 갭에 설치되어 홀 효과에 의해 홀 전압을 출력하는 홀 소자(2), 상기 홀 소자(2)의 입력단에 전류를 가변적으로 인가하는 가변 전류원(1100), 상기 홀 소자(2) 출력단에서 출력되는 출력 전압인 홀 전압에 기초한 신호를 생성하는 출력 전압 측정부(1210), 및 상기 출력 전압 측정부(1210)의 출력 신호를 기초로 피측정 전류를 계산하되, 상기 가변 전류원(1100)의 출력전류, 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류를 보정하는 보정부(1413)를 포함하는 제어부(1400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
소전류의 고정밀 측정하기 위한 전류센서와 대전류를 포화없이 안정적으로 측정하기 위한 전류센서를 각각 구비하지 않고, 본 발명에 따르면, 하나의 전류 측정 장치가 전류 크기 등에 따라 정밀도를 가변함으로써 고정밀도 측정 및 대전류를 포화없이 안정적으로 측정가능한 효과가 있다.
Description
본 발명은 전류센서분야로서, 피측정 전류량, 시스템 상태 등에 따라 정밀도를 가변할 수 있는 전류센서에 관한 것이다.
전류 측정 장치 중에 자계 속에 홀 소자를 설치하여 홀 소자에서 발생하는 전압을 측정함으로써 자계의 강도를 검출하는 홀 센서 방식 전류 측정 장치가 있다.
홀 소자는 홀 효과(Hall Effect)를 이용한 자기-전기 변환기(Magnetic-Electro Transducer)이다.
홀 소자의 출력 전압인 홀 전압은 홀 센서 구동 전류와 자속 밀도에 비례한다.
종래에는 상기 홀 센서 구동 전류를 일정하게 인가하고, 피측정 전류에 의해 발생하는 자속 밀도에 따른 홀 전압을 측정하여 피측정 전류를 산출하는데, 측정가능한 홀 전압의 최대치는 홀 전압 측정부의 회로 및 A/D 컨버터 정밀도 등에 의해서 제한되므로, 전류 측정 장치의 최대 측정 가능 전류와 전류 측정 정밀도는 반비례하는 것이 일반적이다.
예를 들어, n 비트의 A/D 컨버터를 동일하게 사용하는 경우, 최대 1000A를 측정할 수 있는 전류 측정 장치의 측정 오차가 약 1000/2n+1 이라고 할 때, 최대 1A를 측정할 수 있는 전류 측정 장치의 측정 오차는 약 1/2n+1 으로 전류 측정 오차, 즉 전류 측정 정밀도에서 큰 차이가 나게 된다.
그런데, 일부 어플리케이션의 경우 고전류일때에 비해 저전류에서 더 높은 측정 정밀도가 필요할 수 있다.
종래에는 이러한 경우, 부하 최대 전류를 측정할 수 있는 전류 측정 장치와 낮은 전류를 고정밀도로 측정할 수 있는 전류 측정 장치를 채용함으로써 전류 측정 장치의 개수가 2배로 증가되는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홀 소자에 인가하는 전류를 제어하고, 인가 전류에 따라 홀 소자 출력 전압을 보정함으로써 필요에 따라 정밀도를 가변할 수 있을 뿐 아니라, 시스템 상태, 전류 변화율 등을 고려하여 피측정 전류의 변화를 사전에 추정하여 홀 소자 인가 전류를 제어 함으로써 안정적으로 피측정 전류를 측정할 수 있으며, 가변 전류원, 전압 측정부, 제어부를 하나의 ASIC에 구비함으로써, 전류 측정 신뢰성이 높은 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 코어에 형성되는 갭에 설치되어 홀 효과에 의해 홀 전압을 출력하는 홀 소자, 상기 홀 소자의 입력단에 전류를 가변적으로 인가하는 가변 전류원, 상기 홀 소자 출력단에서 출력되는 출력 전압인 홀 전압에 기초한 신호를 생성하는 출력 전압 측정부, 및 상기 출력 전압 측정부의 출력 신호를 기초로 피측정 전류를 계산하되, 상기 가변 전류원의 출력전류, 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류를 보정하는 보정부를 포함하는 제어부를 포함하는 것 을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치을 제공한다.
상기 가변 전류원은, 전류 제어 신호를 기초로 상기 홀 소자의 입력단에 공급하는 전류의 크기를 N 단계로 가변하는 것이 바람직하다.
전류 제어 신호는, 안정적인 전류 측정 기능을 유지하면서 전류 측정 정밀도를 향상시키기 위해, 피측정 전류의 현재 상태, 피측정 전류의 과거 상태, 상기 전류 측정 장치가 포함된 시스템의 상태 변수들, 상기 온도 정보, 현재 전류 제어 신호 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 피측정 전류 정보를 저장하는 기억장치, 현 시점의 전류 제어 신호, 피측정 전류 정보 및 상기 기억장치에 저장된 상기 피측정 전류의 과거 정보, 상기 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 다음 시점의 상기 전류 제어 신호를 산정하는 제어 신호 산정부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상위 제어기와 통신이 가능한 통신부를 더 포함하고, 상기 제어 신호 산정부는, 상기 전류 정보 수신장치로부터 수신한 상기 시스템 정보, 현 시점의 전류 제어 신호, 상기 홀 소자 온도 정보, 피측정 전류 정보 및 상기 기억장치에 저장된 상기 피측정 전류의 과거 정보 중 적어도 하나를 기초로 다음 측정 시점의 전류 제어 신호를 산정하는 것이 바람직하다.
상기 전류 제어 신호가 상위 제어기에 의해서 주어진 신호를 기초로 산정되는 것이 바람직하다.
상기 전류 제어 신호는, 피측정 전류 및 피측정 전류 변화율을 이용하여 룩업 테이블에 기반하여 산정되는 것이 바람직하다.
상기 룩업 테이블에서, 상기 피측정 전류의 절대값이 작을수록, 상기 가변 전류원의 출력전류의 크기가 커지도록 상기 전류 제어 신호가 산정되는 것이 바람직하다.
상기 피측정 전류, 상기 피측정 전류 변화율 및 상기 시스템 상태 변수 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류 절대값의 최대치를 추정하고, 상기 추정된 피측정 전류 절대값의 최대치가 상기 전류 측정 장치가 안정적으로 측정 가능한 전류 범위에 포함되도록 상기 전류 제어 신호의 상한을 제한하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 안정적으로 측정 가능한 전류 범위는, 피측정 전류에 따른 상기 홀 소자(2)의 출력전압이 상기 출력 전압 측정부의 측정가능 전압 범위 이내인 피측정 전류의 범위인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 피측정 전류 변화율에 따라 상기 가변 전류원의 출력전류가 불안정하게 되는 것을 방지하기 위하여, 상기 피측정 전류의 절대값이 소정의 제 1 기준치 보다 작으면, 상기 피측정 전류 변화율에 관계없이 상기 가변 전류원이 일정한 전류를 출력하도록 상기 전류 제어 신호가 소정의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
상기 전류 제어 신호의 변경 주기는 상기 전류 제어 신호의 변경에 따라 상기 가변 전류원이 출력전류를 변화시키는데 필요한 응답지연시간 보다 큰 것이 바람직하다.
상기 가변 전류원에 의해 상기 홀 소자 입력단에서 인가되는 전압에 기초한 신호를 생성하는 입력 전압 측정부, 및 상기 입력 전압 측정부에 의해 측정된 입력 전압과 상기 가변 전류원 출력 전류로부터 상기 홀 소자의 입력 저항을 구하고, 구해진 저항 대비 상기 상기 홀 소자 온도 정보를 룩업 테이블로부터 얻는 온도 산출부를 포함하는 것이 바람직하다.
전류 측정의 신뢰성을 향상시키기 위해, 상기 제어부, 상기 가변 전류원, 상기 출력 전압 측정부가 하나의 ASIC(Appication Specific Integrated Circuit)내에 포함된 것이 바람직하다.
상기 전류 측정 장치로부터 피측정 전류 정보를 수신하는 상위 제어기, 상기 피측정 전류가 인가되는 부하를 포함하고, 상기 상위 제어기는, 상기 부하의 현재 상태 정보, 예상 상태 변화 정보, 시스템 운영 정보 중 적어도 하나에 기초한 시스템 정보를 상기 전류 측정 장치에 전달하는 것이 바람직하다.
상기 부하는 모터이고, 상기 부하의 상태 정보는 상기 모터의 속도, 토크, 자속, 속도 지령치, 토크 지령치 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 시스템은 이동체이고, 상기 시스템 운영 정보는 상기 이동체의 속도 정보, 가속 페달 정보, 브레이크 페달 정보, 가속 및 감속 지령 정보, 변속 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 부하는 n상 교류 부하이고, n개의 상기 전류 측정 장치를 구비하고, 상기 n개의 전류 측정 장치로부터 수신한 n 개의 피측정 전류 정보 중에서 정밀도가 상대적으로 높은 m 개의 피측정 전류 정보를 기초로 나머지 n-m 개의 피측정 전류 정보를 보정하며, 여기서 m<n인 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 전류를 안정적으로 측정할 수 있다.
(2) 전류 측정의 정밀도를 높일 수 있다.
(3) 하나의 전류를 측정함에 있어서 소전류의 고정밀 측정하기 위한 전류센서와 대전류를 포화없이 안정적으로 측정하기 위한 전류센서를 각각 구비하지 않고, 본 발명은 하나의 전류 측정 장치가 전류 크기 등에 따라 정밀도를 가변함으로써 고정밀도 측정 및 대전류를 포화없이 안정적으로 측정가능한 효과가 있다.
(4) 하나의 ASIC 내에 가변 전류원, 전압 측정부, 제어부를 모두 구비함으로써 정밀도 가변에 따라 발생할 수 있는 전류 측정 안정도 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
(5) 보다 자세히 설명하면, 가변 전류원에 의해서 홀 소자에 공급되는 전류와 전압 측정부에서 측정된 홀 소자의 출력 전압을 보정하기 위한 정보가 시간 지연, 노이즈에 의한 오염 등으로 일치하지 않으면 전류 측정 신뢰성이 크게 저하되는 문제가 있을 수 있는데, 본 발명은 ASIC내에 가변 전류원, 전압 측정부, 제어부를 모두 구비함으로써 위와 같은 신뢰성 저하 문제를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
(6) 갑작스런 전류 변화에 의해 전류 측정이 포화되어 올바르게 전류가 측정되지 않음으로써 전류 측정 신뢰성이 저하될 우려가 있는데, 본 발명은 전류 측정 장치가 자체적으로 전류 변화량 등을 고려하여 피측정 전류의 향후 변화를 사전에 추정하고, 이에 따라 가변 전류원의 출력전류를 제어함으로써 전류 측정 신뢰성이 저하되는 것을 방지 할 수 있는 효과가 있다.
(7) 나아가, 본 발명은 전류 정보를 수신하는 상위 제어기에 피측정 전류 정보를 전송할 뿐 아니라, 상위 제어기로부터 가속 예정 등 시스템 정보를 받아서 피측정 전류의 향후 변화를 사전에 추정하고, 이에 따라 가변 전류원의 출력전류를 제어함으로써 앞서 언급한 갑작스런 전류 변화에 의해 발생할 수 있는 전류 측정 신뢰성 저하를 더욱 철저하게 방지할 수 있는 효과가 있다.
(8) 본 발명에서 제안한 전류 측정 장치를 복수로 사용하는 n상(phae) 시스템의 경우, 저전류 고정밀도로 측정된 m개의 상전류를 이용해서 나머지 n-m개의 상전류의 정밀도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
(9) 홀 소자의 온도를 홀 소자의 입력저항을 이용하여 추정함으로써, 전류 측정 장치를 홀 소자와 멀리 이격하여 설치할 수 있고, 따라서 전류 측정 장치의 온도 상승을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 적용 대상인 코어의 갭에 구비된 홀 소자에 기초한 전류 측정 장치의 홀 소자의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 홀 소자의 전류 입력과 전압 출력에 대한 구성을 도시한 것이다.
도 3는 본 발명의 제안된 전류 측정 장치의 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제안된 전류 측정 장치의 또다른 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 홀 소자의 전류 입력과 전압 출력에 대한 구성을 도시한 것이다.
도 3는 본 발명의 제안된 전류 측정 장치의 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제안된 전류 측정 장치의 또다른 실시예를 도시한 것이다.
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 아니된다.
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 설명하는데 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 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 코어(1)를 구비하고 코어의 대향되는 갭에 홀 소자(2)를 구비한 비접촉형 전류 측정 장치에 대한 발명이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 홀 소자(2)는 정전류 입력을 받고 주변의 자기장(B)에 따른 전압을 출력단을 통해 출력전압(Vo)을 출력한다.
[실시 형태 1]
도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 코어(1)에 형성되는 갭에 설치되어 홀 효과에 의해 홀 전압을 출력하는 홀 소자(2), 상기 홀 소자(2)의 입력단에 전류를 가변적으로 인가하는 가변 전류원(1100), 상기 홀 소자(2) 출력단에서 출력되는 출력 전압인 홀 전압에 기초한 신호를 생성하는 출력 전압 측정부(1210), 및 상기 출력 전압 측정부(1210)의 출력 신호를 기초로 피측정 전류를 계산하되, 상기 가변 전류원(1100)의 출력전류, 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류를 보정하는 보정부(1413)를 포함하는 제어부(1400)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 하나의 전류를 측정함에 있어서 소전류의 고정밀 측정하기 위한 전류센서와 대전류를 포화없이 안정적으로 측정하기 위한 전류센서를 각각 구비하지 않고, 본 발명은 하나의 전류 측정 장치가 전류 크기 등에 따라 정밀도를 가변함으로써 고정밀도 측정 및 대전류를 포화없이 안정적으로 측정가능한 효과가 있다.
상기 가변 전류원(1100)은, 전류 제어 신호(S1)를 기초로 상기 홀 소자(2)의 입력단에 공급하는 전류의 크기를 N 단계로 가변하는 것을 특징으로 할 수 있다.
전류 제어 신호(S1)는, 안정적인 전류 측정 기능을 유지하면서 전류 측정 정밀도를 향상시키기 위해, 피측정 전류의 현재 상태, 피측정 전류의 과거 상태, 상기 전류 측정 장치가 포함된 시스템의 상태 변수들, 상기 온도 정보, 현재 전류 제어 신호(S1) 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태 2]
도 4 에 도시한 바와 같이, 상기 제어부(1400)는, 피측정 전류 정보를 저장하는 기억장치(1420), 현 시점의 전류 제어 신호(S1), 피측정 전류 정보 및 상기 기억장치(1420)에 저장된 상기 피측정 전류의 과거 정보, 상기 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 다음 시점의 상기 전류 제어 신호(S1)를 산정하는 제어 신호 산정부(1411)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 본 발명은 전류 측정 장치가 자체적으로 전류 변화량 등을 고려하여 피측정 전류의 향후 변화를 사전에 추정하고, 이에 따라 가변 전류원의 출력전류를 제어함으로써 갑작스런 전류 변화에 의해 전류 측정이 포화되어 올바르게 전류가 측정되지 않음으로써 전류 측정 신뢰성이 저하되는 것을 방지 할 수 있는 효과가 있다.
[실시 형태 3]
상기 제어부(1400)는, 상위 제어기(2000)와 통신이 가능한 통신부(1430)를 더 포함하고, 상기 제어 신호 산정부(1411)는, 상기 상위 제어기(2000)로부터 수신한 상기 시스템 정보, 현 시점의 전류 제어 신호(S1), 상기 홀 소자 온도 정보, 피측정 전류 정보 및 상기 기억장치(1420)에 저장된 상기 피측정 전류의 과거 정보 중 적어도 하나를 기초로 다음 측정 시점의 전류 제어 신호(S1)를 산정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 본 발명은 전류 정보를 수신하는 상위 제어기에 피측정 전류 정보를 전송할 뿐 아니라, 상위 제어기로부터 가속 예정 등 시스템 정보를 받아서 피측정 전류의 향후 변화를 사전에 추정하고, 이에 따라 가변 전류원의 출력전류를 제어함으로써 앞서 언급한 갑작스런 전류 변화에 의해 발생할 수 있는 전류 측정 신뢰성 저하를 더욱 철저하게 방지할 수 있는 효과가 있다.
[실시 형태 4]
도 3 에 도시한 바와 같이, 상기 전류 제어 신호(S1)가 상위 제어기(2000)에 의해서 주어진 신호를 기초로 산정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 전류 변화율 등에 필요한 연산을, 상대적으로 고성능 프로세서를 구비한 상위 제어기(예를 들어, 인버터 제어기)가 수행하고 바로 전류 제어 신호를 생성함으로써 전류 측정 장치에 별도의 (고성능) 프로세서를 구비할 필요가 없으므로, 전류 측정 장치전류 측정 장치의 재료비를 낮출 수 있는 효과가 있다.
[실시 형태 5]
상기 전류 제어 신호(S1)는, 피측정 전류 및 피측정 전류 변화율을 이용하여 룩업 테이블에 기반하여 산정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 룩업 테이블에서, 상기 피측정 전류의 절대값이 작을수록, 상기 가변 전류원(1100)의 출력전류의 크기가 커지도록 상기 전류 제어 신호(S1)가 산정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 피측정 전류, 상기 피측정 전류 변화율 및 상기 시스템 상태 변수 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류 절대값의 최대치를 추정하고, 상기 추정된 피측정 전류 절대값의 최대치가 상기 전류 측정 장치가 안정적으로 측정 가능한 전류 범위에 포함되도록 상기 전류 제어 신호(S1)의 상한을 제한하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 피측정 전류 변화율에 따라 상기 가변 전류원(1100)의 출력전류가 불안정하게 되는 것을 방지하기 위하여, 상기 피측정 전류의 절대값이 소정의 제 1 기준치 보다 작으면, 상기 피측정 전류 변화율에 관계없이 상기 가변 전류원(1100)이 일정한 전류를 출력하도록 상기 전류 제어 신호(S1)가 소정의 값으로 설정되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 전류가 작으면 작은 전류 변화에도 전류 변화율이 높아서 가변 전류원의 전류가 크게 변화하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
[실시 형태 6]
또한, 상기 전류 제어 신호(S1)의 변경 주기는 상기 전류 제어 신호(S1)의 변경에 따라 상기 가변 전류원(1100)이 출력전류를 변화시키는데 필요한 응답지연시간 보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태 7]
상기 가변 전류원(1100)에 의해 상기 홀 소자(2) 입력단에서 인가되는 전압에 기초한 신호를 생성하는 입력 전압 측정부(1220), 및상기 입력 전압 측정부(1220)에 의해 측정된 입력 전압과 상기 가변 전류원(1100) 출력 전류로부터 상기 홀 소자의 입력 저항을 구하고, 구해진 저항 대비 상기 상기 홀 소자 온도 정보를 룩업 테이블로부터 얻는 온도 산출부(1412)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 홀 소자의 온도를 홀 소자의 입력저항을 이용하여 추정함으로써, 전류 측정 장치를 홀 소자와 멀리 이격하여 설치할 수 있고, 따라서 전류 측정 장치의 온도 상승을 예방할 수 있는 효과가 있다.
[실시 형태 8]
전류 측정의 신뢰성을 향상시키기 위해, 상기 제어부(1400), 상기 가변 전류원(1100), 상기 출력 전압 측정부(1210)가 하나의 ASIC(Appication Specific Integrated Circuit)내에 포함된 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 하나의 ASIC 내에 가변 전류원, 전압 측정부, 제어부를 모두 구비함으로써 정밀도 가변에 따라 발생할 수 있는 전류 측정 안정도 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다. 즉, 가변 전류원에 의해서 홀 소자에 공급되는 전류와 전압 측정부에서 측정된 홀 소자의 출력 전압을 보정하기 위한 정보가 시간 지연, 노이즈에 의한 오염 등으로 일치하지 않으면 전류 측정 신뢰성이 크게 저하되는 문제가 있을 수 있는데, 본 발명은 ASIC내에 가변 전류원, 전압 측정부, 제어부를 모두 구비함으로써 위와 같은 신뢰성 저하 문제를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
[실시 형태 9]
상기 전류 측정 장치로부터 피측정 전류 정보를 수신하는 상위 제어기(2000), 상기 피측정 전류가 인가되는 부하를 포함하고, 상기 상위 제어기(2000)는, 상기 부하의 현재 상태 정보, 예상 상태 변화 정보, 시스템 운영 정보 중 적어도 하나에 기초한 시스템 정보를 상기 전류 측정 장치에 전달하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태 10]
상기 부하는 모터이고, 상기 부하의 상태 정보는 상기 모터의 속도, 토크, 자속, 속도 지령치, 토크 지령치 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태 11]
상기 시스템은 이동체이고, 상기 시스템 운영 정보는 상기 이동체의 속도 정보, 가속 페달 정보, 브레이크 페달 정보, 가속 및 감속 지령 정보, 변속 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[실시 형태 12]
상기 부하는 n상 교류 부하이고, n개의 상기 전류 측정 장치를 구비하고, 상기 n개의 전류 측정 장치로부터 수신한 n 개의 피측정 전류 정보 중에서 정밀도가 상대적으로 높은 m 개의 피측정 전류 정보를 기초로 나머지 n-m 개의 피측정 전류 정보를 보정하며, 여기서 m<n인 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한 특징으로 인하여, 본 발명에서 제안한 전류 측정 장치를 복수로 사용하는 n상(phae) 시스템의 경우, 저전류 고정밀도로 측정된 m개의 상전류를 이용해서 나머지 n-m 개의 상전류의 정밀도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
예를 들어서, 3상 시스템에 있어서, 제 1 내지 3 상의 전류합은 0 이므로, 제 1 상의 전류가 매우 큰 경우, 제 2 상과 제 3 상의 전류는 상대적으로 적게 되는데, 제 2 상 및 제 3 상의 전류 측정 정밀도를 증가시키고, 측정된 고정밀도의 제 2 상 및 제 3 상 전류와 제 1 내지 3 상의 전류합은 0 인 점을 이용하여 제 1 상 전류 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
1 : 코어
2 : 홀 소자
1000 : 전류 측정 장치
1100 : 가변 전류원
1210 : 출력 전압 측정부
1211 : 출력 전압 센서
1212 : 가변 증폭 수단
1220 : 입력 전압 측정부
1221 : 입력 전압 센서
1222 : 가변 증폭 수단
1311 : 제 1 A/D 컨버터
1312 : 제 2 A/D 컨버터
1330 : 온도 산출 수단
1340 : 보정 수단
1400 : 제어부
1411 : 제어 신호 산정부
1412 : 온도 산출부
1413 : 보정부
1420 : 기억장치
1430 : 통신부
2000 : 상위 제어기
2 : 홀 소자
1000 : 전류 측정 장치
1100 : 가변 전류원
1210 : 출력 전압 측정부
1211 : 출력 전압 센서
1212 : 가변 증폭 수단
1220 : 입력 전압 측정부
1221 : 입력 전압 센서
1222 : 가변 증폭 수단
1311 : 제 1 A/D 컨버터
1312 : 제 2 A/D 컨버터
1330 : 온도 산출 수단
1340 : 보정 수단
1400 : 제어부
1411 : 제어 신호 산정부
1412 : 온도 산출부
1413 : 보정부
1420 : 기억장치
1430 : 통신부
2000 : 상위 제어기
Claims (15)
- 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치로서,
코어(1)에 형성되는 갭에 설치되어 홀 효과에 의해 홀 전압을 출력하는 홀 소자(2),
상기 홀 소자(2)의 입력단에 전류를 가변적으로 인가하는 가변 전류원(1100),
상기 홀 소자(2) 출력단에서 출력되는 출력 전압인 홀 전압에 기초한 신호를 생성하는 출력 전압 측정부(1210), 및
상기 출력 전압 측정부(1210)의 출력 신호를 기초로 피측정 전류를 계산하되, 상기 가변 전류원(1100)의 출력전류, 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류를 보정하는 보정부(1413)를 포함하는 제어부(1400)를 포함하고,
상기 가변 전류원(1100)은, 전류 제어 신호(S1)를 기초로 상기 홀 소자(2)의 입력단에 공급하는 전류의 크기를 N 단계로 가변하며,
상기 전류 제어 신호(S1)는,
안정적인 전류 측정 기능을 유지하면서 전류 측정 정밀도를 향상시키기 위해, 피측정 전류의 현재 상태, 피측정 전류의 과거 상태, 상기 전류 측정 장치가 포함된 시스템의 상태 변수들, 상기 온도 정보, 현재 전류 제어 신호(S1) 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부(1400)는,
피측정 전류 정보를 저장하는 기억장치(1420);
현 시점의 전류 제어 신호(S1), 피측정 전류 정보 및 상기 기억장치(1420)에 저장된 상기 피측정 전류의 과거 정보, 상기 홀 소자 온도 정보 중 적어도 하나를 기초로 다음 시점의 상기 전류 제어 신호(S1)를 산정하는 제어 신호 산정부(1411)를 포함하는 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제어부(1400)는,
상위 제어기(2000)와 통신이 가능한 통신부(1430)를 더 포함하고,
상기 제어 신호 산정부(1411)는,
상기 상위 제어기(2000)로부터 수신한 시스템 정보, 현 시점의 전류 제어 신호(S1), 상기 홀 소자 온도 정보, 피측정 전류 정보 및 상기 기억장치(1420)에 저장된 상기 피측정 전류의 과거 정보 중 적어도 하나를 기초로 다음 측정 시점의 전류 제어 신호(S1)를 산정하는 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전류 제어 신호(S1)가 상위 제어기(2000)에 의해서 주어진 신호를 기초로 산정되는 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전류 제어 신호(S1)는,
피측정 전류 및 피측정 전류 변화율을 이용하여 룩업 테이블에 기반하여 산정되는 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 룩업 테이블에서,
상기 피측정 전류의 절대값이 작을수록, 상기 가변 전류원(1100)의 출력전류의 크기가 커지도록 상기 전류 제어 신호(S1)가 산정되는 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 피측정 전류, 상기 피측정 전류 변화율 및 상기 시스템의 상태 변수 중 적어도 하나를 기초로 피측정 전류 절대값의 최대치를 추정하고,
상기 추정된 피측정 전류 절대값의 최대치가 상기 전류 측정 장치가 안정적으로 측정 가능한 전류 범위에 포함되도록 상기 전류 제어 신호(S1)의 상한을 제한하는 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가변 전류원(1100)에 의해 상기 홀 소자(2) 입력단에서 인가되는 전압에 기초한 신호를 생성하는 입력 전압 측정부(1220), 및
상기 입력 전압 측정부(1220)에 의해 측정된 입력 전압과 상기 가변 전류원(1100) 출력 전류로부터 상기 홀 소자의 입력 저항을 구하고, 구해진 저항 대비 상기 상기 홀 소자 온도 정보를 룩업 테이블로부터 얻는 온도 산출부(1412)를 포함하는 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 1 항, 제 4 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
전류 측정의 신뢰성을 향상시키기 위해, 상기 제어부(1400), 상기 가변 전류원(1100), 상기 출력 전압 측정부(1210)가 하나의 ASIC(Appication Specific Integrated Circuit)내에 포함된 것
을 특징으로 하는 정밀도 가변 기능을 갖는 전류 측정 장치.
- 제 1 항, 제 4항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 전류 측정 장치를 적어도 하나 포함한 시스템에 있어서,
상기 전류 측정 장치로부터 피측정 전류 정보를 수신하는 상위 제어기(2000),
상기 피측정 전류가 인가되는 부하를 포함하고,
상기 상위 제어기(2000)는,
상기 부하의 현재 상태 정보, 예상 상태 변화 정보, 시스템 운영 정보 중 적어도 하나에 기초한 시스템 정보를 상기 전류 측정 장치에 전달하는 것
을 특징으로 하는 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 부하는 모터이고,
상기 부하의 상태 정보는 상기 모터의 속도, 토크, 자속, 속도 지령치, 토크 지령치 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것
을 특징으로 하는 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 시스템은 이동체이고,
상기 시스템 운영 정보는 상기 이동체의 속도 정보, 가속 페달 정보, 브레이크 페달 정보, 가속 및 감속 지령 정보, 변속 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것
을 특징으로 하는 시스템.
- 제 12 항에 있어서,
상기 부하는 n상 교류 부하이고,
n개의 상기 전류 측정 장치를 구비하고,
상기 n개의 전류 측정 장치로부터 수신한 n 개의 피측정 전류 정보 중에서 정밀도가 상대적으로 높은 m 개의 피측정 전류 정보를 기초로 나머지 n-m 개의 피측정 전류 정보를 보정하며,
여기서 m<n인 것
을 특징으로 하는 시스템.
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