KR100820471B1 - Diagnosis method of inteligent power switch thermal sensor - Google Patents

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Abstract

A diagnosis method of an intelligent power switch thermal sensor is provided to facilitate implementation by correcting software of a micro control unit of an intelligent power switch application module and to prevent reduction of a lifetime due to thermal damage. A diagnosis method of an intelligent power switch thermal sensor includes the steps of: inputting a lamp control order, starting control of an intelligent power switch, and measuring an output voltage of a battery and an output current of the intelligent power switch from analog to digital; calculating power consumption and temperature of the intelligent power switch and measuring a temperature of the intelligent power switch; firstly determining whether an error of the calculation value and the measured value is small; determining that the intelligent power switch thermal sensor is normal when the error is small and setting the temperature of the intelligent power system as the measured value; secondly determining whether the temperature of the intelligent power switch is higher than a reference value; and outputting intelligent power switch temperature warning, limiting and blocking a load current except a main load, and storing failure information when the temperature of the intelligent power switch is higher than the reference value.

Description

지능형 파워 스위치 온도센서 진단방법{Diagnosis method of Inteligent Power Switch Thermal Sensor}Diagnosis method of Inteligent Power Switch Thermal Sensor

도 1은 일반적인 지능형 파워 스위치(IPS) 모듈의 구성 블록도1 is a configuration block diagram of a typical intelligent power switch (IPS) module

도 2는 본 발명의 한 실시예의 지능형 파워 스위치(IPS) 모듈의 구성 블록도2 is a block diagram of an intelligent power switch (IPS) module of an embodiment of the present invention

도 3은 본 발명의 한 실시예의 작동 흐름도3 is an operational flowchart of an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 한 실시예의 지능형 파워 스위치 온도 모델의 전압/시간 그래프4 is a voltage / time graph of an intelligent power switch temperature model of one embodiment of the present invention.

도 5는 동 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 모델의 회로도5 is a circuit diagram of the same intelligent power switch (IPS) temperature model

도 6은 동 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 모델의 소모 전력 테이블6 is a power consumption table of the same intelligent power switch (IPS) temperature model

본 발명은 지능형 파워 스위치 온도센서 진단방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 추정치를 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS ) 온도 측정 기능을 진단하고 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 측정 기능이 고장난 경 우에 온도 추정치를 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS)를 제어하도록 한 것에 관한 것이다. The present invention relates to a method for diagnosing an intelligent power switch temperature sensor, and more particularly, to diagnose an intelligent power switch (IPS) temperature measurement function using an intelligent power switch (IPS) temperature estimate, and to provide an intelligent power switch (IPS) temperature measurement function. In the event of a failure, the temperature estimate is used to control the intelligent power switch (IPS).

최근에 지능형 파워 스위치(IPS;Intelligent Power Switch)가 기계식 릴레이(Relay) 대신에 차량 부하 전원 스위칭 장치로 널리 사용되고 있다.Recently, intelligent power switches (IPSs) have been widely used as vehicle load power switching devices instead of mechanical relays.

상기 지능형 파워 스위치(IPS)는 마이크로 콘트롤러 유니트(MCU;Micro Controller Unit)의 명령을 받아 전력을 공급 또는 차단하며, 부하에 과전류가 흐를 경우 배선 및 부하를 보호하기 위하여 자동으로 전류를 차단한다.The intelligent power switch (IPS) supplies power or cuts power under a command of a micro controller unit (MCU), and automatically cuts off the current to protect the wiring and the load when an over current flows in the load.

상기 지능형 파워 스위치(IPS)의 전류 차단은 과전류 차단 (Over Current Protection), 과열 자동 차단 (Thermal shutdown)의 2가지가 있다.There are two types of current interruption of the intelligent power switch (IPS): overcurrent protection and thermal shutdown.

과전류 차단방법은 지능형 파워 스위치(IPS) 또는 마이크로 콘트롤러 유니트(MCU)가 부하 전류를 감시하고 있다가 기준값 이상이 되면 전류 공급을 차단하는 방식이다.The overcurrent blocking method is an intelligent power switch (IPS) or microcontroller unit (MCU) that monitors the load current and cuts off the current supply when the reference value is exceeded.

그리고 과열 자동 차단 방법은 부하 전류가 증가하는 경우 지능형 파워 스위치(IPS) 내부 반도체 부분에 열이 발생하는 현상을 이용한 것이다.The automatic overheating shut-off method uses a phenomenon in which heat is generated in a semiconductor part inside the intelligent power switch (IPS) when the load current increases.

즉, 과전류가 지능형 파워 스위치(IPS)에 흐르게 되면 지능형 파워 스위치( IPS) 내부 반도체가 과열되고 내부 회로가 열을 감지하여 전류를 차단하도록 하는 것이다.In other words, when the overcurrent flows through the intelligent power switch (IPS), the internal semiconductor of the intelligent power switch (IPS) is overheated and the internal circuit senses heat to cut off the current.

통상 최근 개발되는 지능형 파워 스위치(IPS)는 과전류 차단방식, 과열 자동 차단 방법을 모두 구비하고 있다.In general, the recently developed intelligent power switch (IPS) is equipped with both an overcurrent blocking method and an automatic overheating blocking method.

그런데 종래에는 상기 지능형 파워 스위치(IPS)를 보호하기 위한 온도 센서 에 고장이 발생한 경우 지능형 파워 스위치(IPS) 과열시 전류 차단을 하지 못하여 지능형 파워 스위치(IPS)의 구성 소자가 손상될 수 있다.However, in the related art, when a temperature sensor for protecting the intelligent power switch (IPS) fails, a component of the intelligent power switch (IPS) may be damaged due to a failure to cut off the current when the intelligent power switch (IPS) is overheated.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 지능형 파워 스위치(IPS)에 내장된 온도 센서를 모니터링하여 온도 센서의 고장 여부를 진단함으로써 지능형 파워 스위치의 작동안정성을 개선할 수 있도록 함은 물론 그의 구성 소자의 손상을 방지할 수 있도록 하는 지능형 파워 스위치 온도센서 진단방법을 제공하는 데에 있는 것이다.The present invention has been made in view of the above conventional problems, and its purpose is to monitor the temperature sensor embedded in the intelligent power switch (IPS) to diagnose the failure of the temperature sensor to improve the operational stability of the intelligent power switch. In addition, it is to provide an intelligent power switch temperature sensor diagnostic method that can prevent damage to its components.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 지능형 파워 스위치(IPS)를 통해 공급되는 전류와 전압을 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS)에서 소모되는 전력을 계산하고, 이 정보와 지능형 파워 스위치(IPS) 열 모델을 사용하여 반도체 온도를 실시간으로 해석하며, 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 추정치를 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS ) 온도 측정 기능을 진단하는 것과, 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 측정 기능이 고장난 경우에 온도 추정치를 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS)를 제어하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.The present invention calculates the power consumed by the intelligent power switch (IPS) using the current and voltage supplied through the intelligent power switch (IPS) to achieve the above object, this information and the intelligent power switch (IPS) column Models are used to interpret semiconductor temperatures in real time, use intelligent power switch (IPS) temperature estimates to diagnose intelligent power switch (IPS) temperature measurements, and when intelligent power switch (IPS) temperature measurements fail It is characterized by controlling the intelligent power switch (IPS) using the temperature estimate, and the following detailed description thereof in detail based on the accompanying drawings.

즉, 도 1에는 일반적인 지능형 파워 스위치(IPS) 모듈의 구성 블록도가 도시 되어 있는 바, 일반적인 지능형 파워 스위치(IPS) 모듈은 ① 부하 제어 명령이 마이크로 콘트롤러(MCU)에 입력되면 ② 명령에 따라 부하 스위치 제어 명령을 지능형 파워 스위치(IPS)로 전송하며, ③ 제어 명령에 따라 부하에 전원을 공급하게 된다.That is, Figure 1 shows a block diagram of a general intelligent power switch (IPS) module, general intelligent power switch (IPS) module ① load control command is input to the microcontroller (MCU) ② load according to the command The switch control command is sent to the intelligent power switch (IPS), and ③ power is supplied to the load according to the control command.

그리고 ④ 전류를 감시하여 과전류 발생시 전원을 차단하는 동시에 ⑤ 반도체 온도를 감시하여 과열 발생시에도 전원을 차단하게 된다.④ Power is cut off when over current occurs by monitoring current. ⑤ Power is cut off even when overheat occurs by monitoring semiconductor temperature.

또한 ⑥ 배터리의 전압을 감시하여 부하 제어에 사용하며, ⑦ 부하 전류를 측정하여 추가적인 부하 제어에 사용한다.In addition, ⑥ monitors the voltage of the battery and uses it for load control. ⑦ measures the load current and uses it for additional load control.

도 2에는 본 발명의 한 실시예의 지능형 파워 스위치(IPS) 모듈의 구성 블록도가 도시되어 있는 바, 지능형 파워 스위치(IPS) 모듈은 전술한 기존의 지능형 파워 스위치(IPS) 모듈에 ⑧ 지능형 파워 스위치(IPS)의 온도를 측정하고, ⑨ 지능형 파워 스위치의 온도 모델을 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS)의 고장 여부를 감시하는 구성 요소를 추가한 형태를 갖는다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the intelligent power switch (IPS) module of an embodiment of the present invention, the intelligent power switch (IPS) module ⑧ intelligent power switch to the existing intelligent power switch (IPS) module described above It measures the temperature of (IPS) and uses the temperature model of intelligent power switch ⑨ to add a component to monitor the failure of intelligent power switch (IPS).

도 3에는 본 발명의 한 실시예의 작동 흐름도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 지능형 파워 스위치 온도센서 진단방법은 램프 제어 명령이 입력되고, 지능형 파워스위치(IPS) 제어가 시작되며, 배터리 출력 전압(V_BATT)과 지능형 파워 스위치(IPS) 출력 전류(I_LOAD)를 아날로그에서 디지털로 측정(MEASURE)하는 단계;3 is an operation flowchart of an embodiment of the present invention. In the intelligent power switch temperature sensor diagnosis method of the present invention, a lamp control command is input, intelligent power switch (IPS) control is started, and a battery output voltage ( V_BATT) and intelligent power switch (IPS) output current I_LOAD from analog to digital measurement (MEASURE);

지능형 파워 스위치(IPS) 소모 전력을 계산(P_IPS)하고, 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 계산(T_IPS_MODEL)하며, 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 측정(T_IPS_MEASURE)하는 단계;Calculating intelligent power switch (IPS) power consumption (P_IPS), calculating intelligent power switch (IPS) temperature (T_IPS_MODEL), and measuring intelligent power switch (IPS) temperature (T_IPS_MEASURE);

상기 계산값과 측정값의 오차가 작은가를 판단하는 제1판단단계;A first determining step of determining whether an error between the calculated value and the measured value is small;

상기 제1판단단계에서 오차가 작으면 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 센서를 정상으로 판단하고 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 측정값(T_IPS_MEASURE)으로 설정하는 단계;Determining that the intelligent power switch (IPS) temperature sensor is normal and setting the intelligent power switch (IPS) temperature as a measured value (T_IPS_MEASURE) when the error is small in the first determination step;

지능형 파워 스위치(IPS) 온도가 기준값보다 높은가를 판단하는 제2판단단계;A second determination step of determining whether an intelligent power switch (IPS) temperature is higher than a reference value;

상기 제2판단단계에서 지능형 파워 스위치(IPS) 온도가 기준값보다 높으면 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 경고를 출력하고 주요 부하를 제외한 부하 전류를 제한 및 차단하며, 고장정보를 저장하는 단계;로 이루어진 것이다.If the intelligent power switch (IPS) temperature is higher than the reference value in the second determination step, outputting the intelligent power switch (IPS) temperature warning, limiting and blocking the load current except the main load, and storing the failure information; .

아울러 상기 제1판단단계에서 오차가 크면 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 센서를 고장으로 판단하고 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 모델값(T_IPS_MODEL)으로 설정하는 단계;를 거친 후 제2판단단계로 진입하도록 하고,In addition, if the error is large in the first determination step, determining the intelligent power switch (IPS) temperature sensor as a failure, and setting the intelligent power switch (IPS) temperature to the model value (T_IPS_MODEL); after entering the second determination step Let's do it,

상기 제2판단단계에서 지능형 파워 스위치(IPS) 온도가 기준값보다 낮으면 지능형 파워 스위치(IPS) 일반제어를 수행하고, 고장정보를 저장하도록 하여서 되는 것이다.In the second determination step, when the intelligent power switch (IPS) temperature is lower than the reference value, the intelligent power switch (IPS) general control is performed and failure information is stored.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 한 실시예의 지능형 파워 스위치 온도 모델의 전압/시간 그래프와 회로도가 도시되어 있는 바, 본 발명에 있어서 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 모델의 기본 원리는 기존의 공개된 연구성과를 응용한 것으로, 지능형 파워 스위치(IPS) 소모 전력은 FET 양단의 전압 VDS와 전류 IDS를 곱하여 얻을 수 있으며, 지능형 파워 스위치(IPS) 통전시에는 FET의 저항인 RDSON을 사용하여 PON = I2RDSON으로 구할 수 있다.4 and 5 show a voltage / time graph and a circuit diagram of an intelligent power switch temperature model of an embodiment of the present invention. As a result of the research, the intelligent power switch (IPS) power consumption can be obtained by multiplying the voltage V DS across the FET by the current I DS.When the intelligent power switch (IPS) is energized, the R DSON , the resistance of the FET, is used. Can be obtained with P ON = I 2 R DSON .

한편 지능형 파워 스위치(IPS) ON/OFF 스위칭시에는 진공관과 비슷한 원리로 입력 전압으로 출력 전류를 제어하는 전계효과 트랜지스터(FET) 스위칭 특성에 의한 스위칭 손실이 발생하며, 이는 사용된 지능형 파워 스위치(IPS)의 특성에 따라 PON-OFF 와 POFF-ON 값을 테이블(Table)을 사용하여 계산하며, 상기 PON과 PON-OFF, POFF-ON을 살펴보면 도 6과 같다.On the other hand, when switching the intelligent power switch (IPS) ON / OFF, switching loss occurs due to the field effect transistor (FET) switching characteristic of controlling the output current by the input voltage in a principle similar to that of a vacuum tube, which is used as the intelligent power switch (IPS) used. P ON-OFF and P OFF-ON values are calculated using a table according to the characteristics of), and the P ON , P ON-OFF , and P OFF-ON are as shown in FIG. 6.

본 발명에 있어서 지능형 파워 스위치(IPS) 온도는 다음의 전력-온도 모델을 사용하여 계산한다.In the present invention, the intelligent power switch (IPS) temperature is calculated using the following power-temperature model.

Figure 112006082162278-pat00001
Figure 112006082162278-pat00001

상기 모델에서 C_IPS는 지능형 파워 스위치(IPS)의 열 용량, T_ambient는 지능형 파워 스위치(IPS)의 외부 온도 (상온으로 가정), R_IPS는 지능형 파워 스위치(IPS)의 열 저항이다.In this model, C_IPS is the heat capacity of the intelligent power switch (IPS), T_ambient is the external temperature of the intelligent power switch (IPS) (assuming room temperature), and R_IPS is the thermal resistance of the intelligent power switch (IPS).

본 발명에 있어서 지능형 파워 스위치(IPS)의 열 용량 및 열 저항은 지능형 파워 스위치(IPS)의 특성에 맞는 값을 사용해야 하는 것은 물론이다.In the present invention, the heat capacity and the thermal resistance of the intelligent power switch (IPS), of course, must use a value suitable for the characteristics of the intelligent power switch (IPS).

이상에서와 같이 본 발명은 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 추정치를 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS ) 온도 측정 기능을 진단하고, 지능형 파워 스위 치(IPS) 온도 측정 기능이 고장난 경우에 온도 추정치를 사용하여 지능형 파워 스위치(IPS)를 제어하는 것으로, 본 발명에 의하면 지능형 파워 스위치(IPS) 적용 모듈의 마이크로 콘트롤 유니트(MCU)의 소프트웨어를 수정함으로써 쉽게 구현할 수 있게 됨은 물론 열 손상에 의해 지능형 파워 스위치(IPS)의 수명이 단축하는 것을 방지함으로써 지능형 파워 스위치(IPS) 적용 모듈의 사후간리(A/S) 비용을 감소시킬 수 있게 되고, 지능형 파워 스위치(IPS) 적용 모듈의 수명을 크게 연장할 수 있게 되고 성능 향상에 기여할 수 있게 되며, 그의 교체 시기가 연장됨으로써 상품성을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.As described above, the present invention diagnoses an intelligent power switch (IPS) temperature measurement function using an intelligent power switch (IPS) temperature estimate, and uses the temperature estimate when the intelligent power switch (IPS) temperature measurement function is broken. By controlling the intelligent power switch (IPS), according to the present invention can be easily implemented by modifying the software of the micro control unit (MCU) of the intelligent power switch (IPS) application module, as well as the intelligent power switch (IPS) by heat damage By shortening the lifespan of the module, it is possible to reduce the after-sales cost of the intelligent power switch (IPS) applied module and to greatly extend the life of the intelligent power switch (IPS) applied module. It can contribute to the performance improvement, and the replacement time can be extended to greatly improve the merchandise. You can get it.

Claims (4)

램프 제어 명령이 입력되고, 지능형 파워스위치(IPS) 제어가 시작되며, 배터리 출력 전압(V_BATT)과 지능형 파워 스위치(IPS) 출력 전류(I_LOAD)를 아날로그에서 디지털로 측정하는 단계;A lamp control command is input, intelligent power switch (IPS) control is started, and the battery output voltage V_BATT and intelligent power switch IPS output current I_LOAD are measured from analog to digital; 지능형 파워 스위치(IPS) 소모 전력을 계산(P_IPS)하고, 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 계산(T_IPS_MODEL)하며, 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 측정(T_IPS_MEASURE)하는 단계;Calculating intelligent power switch (IPS) power consumption (P_IPS), calculating intelligent power switch (IPS) temperature (T_IPS_MODEL), and measuring intelligent power switch (IPS) temperature (T_IPS_MEASURE); 상기 계산값과 측정값의 오차가 작은가를 판단하는 제1판단단계;A first determining step of determining whether an error between the calculated value and the measured value is small; 상기 제1판단단계에서 오차가 작으면 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 센서를 정상으로 판단하고 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 측정값(T_IPS_MEASURE)으로 설정하는 단계;Determining that the intelligent power switch (IPS) temperature sensor is normal and setting the intelligent power switch (IPS) temperature as a measured value (T_IPS_MEASURE) when the error is small in the first determination step; 지능형 파워 스위치(IPS) 온도가 기준값보다 높은가를 판단하는 제2판단단계;A second determination step of determining whether an intelligent power switch (IPS) temperature is higher than a reference value; 상기 제2판단단계에서 지능형 파워 스위치(IPS) 온도가 기준값보다 높으면 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 경고를 출력하고 주요 부하를 제외한 부하 전류를 제한 및 차단하며, 고장정보를 저장하는 단계;로 이루어지는 지능형 파워 스위치 온도센서 진단방법.If the intelligent power switch (IPS) temperature is higher than the reference value in the second determination step, outputting the intelligent power switch (IPS) temperature warning, limiting and blocking the load current except the main load, and storing the fault information; How to diagnose power switch temperature sensor. 제1항에 있어서, 상기 제1판단단계에서 오차가 크면 지능형 파워 스위치(IPS) 온도 센서를 고장으로 판단하고 지능형 파워 스위치(IPS) 온도를 모델값(T_IPS_MODEL)으로 설정하는 단계;를 거친 후 제2판단단계로 진입하도록 한 것을 특징으로 하는 지능형 파워 스위치 온도센서 진단방법.The method of claim 1, wherein if the error is large in the first determination step, determining the intelligent power switch (IPS) temperature sensor as a failure and setting the intelligent power switch (IPS) temperature as a model value (T_IPS_MODEL). Intelligent power switch temperature sensor diagnostic method characterized in that to enter into the second judging step. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2판단단계에서 지능형 파워 스위치(IPS) 온도가 기준값보다 낮으면 지능형 파워 스위치(IPS) 일반제어를 수행하고, 고장정보를 저장하도록 한 것을 특징으로 하는 지능형 파워 스위치 온도센서 진단방법.The method of claim 1 or 2, wherein in the second determination step, when the intelligent power switch (IPS) temperature is lower than a reference value, general control of the intelligent power switch (IPS) is performed and fault information is stored. Intelligent Power Switch Temperature Sensor Diagnosis. 삭제delete
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