KR101679155B1 - 자동차의 고전압 시스템의 비활성화 방법 - Google Patents

자동차의 고전압 시스템의 비활성화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제 1 제어 시스템에 고전압 시스템의 차단을 요구하는 단계와, 제 2 제어 시스템에 고전압 시스템의 차단을 요구하는 단계와, 제어 시스템들 중 적어도 하나에 의해 고전압 시스템을 자동 차단하는 단계를 포함하는 자동차의 전기 고전압 시스템의 비활성화 방법에 관한 것이다.

Description

자동차의 고전압 시스템의 비활성화 방법{METHOD FOR DEACTIVATING A HIGH VOLTAGE SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 고전압 시스템의 비활성화 방법에 관한 것이다.
전기식 또는 부분 전기식 구동 트레인을 구비한 자동차(BEV: 배터리 전기 자동차; HEV: 하이브리드 전기 자동차; PHEV: 플러그-인 하이브리드 전기 자동차)에서, 전기 구동 모터 및 다른 컴포넌트들, 특히 전기 구동식 에어컨 컴프레셔는 부분적으로 수백 볼트의 비교적 높은 전압으로 작동된다. 고전압으로 작동되는 컴포넌트들은 고전압원 및 추가의 소자들(예를 들면 파워 일렉트로닉스, 충전 장치)과 함께, 트랙션 네트워크라고도 하는 고전압 시스템을 형성한다. 전기 자동차는 트랙션 네트워크와 더불어 제 2 전기 시스템을 포함하고, 상기 전기 시스템은 종래의 자동차의 전기 시스템에 실질적으로 상응하므로, 비교적 낮은 전압(특히 12V 또는 24V)으로 작동된다.
고객 서비스에서, 유지 관리 직원이 트랙션 네트워크의 고전압 부분과의 접촉에 의해 위험해지는 것을 방지하기 위해 트랙션 네트워크에서의 작업 전에 트랙션 네트워크가 비활성화되어야 한다. 이러한 비활성화는 3 단계로 이루어진다: 먼저 트랙션 네트워크의 전압 없음이 형성된 다음, 트랙션 네트워크가 의도치 않은 또는 부적절한 재스위치온으로부터 보호되고, 끝으로 전압 없음이 긍정으로 검출된다.
최근에 전압 없음의 형성은 한편으로는 예를 들면 트랙션 네트워크의 브릿지 또는 퓨즈가 수동으로 분리되는 방식으로 트랙션 네트워크를 직접 차단하는 커넥터인, 소위 "고전압-서비스 디스커넥트"(HV-SD)에 의해 이루어진다. 또한, 소위 "저전압-서비스 디스커넥트"(LV-SD)도 제공될 수 있고, 상기 저전압-서비스 디스커넥트는 전압 공급의 직접 차단의 결과로 트랙션 네트워크의 게이트를 개방한다.
공지된 방법에서는 HV-SD가 폐쇄되거나 또는 LV-SD가 폐쇄됨으로써 간단한 방식으로 재스위치온으로부터의 보호가 이루어진다. 추가로, HV-SD 및/또는 LV-SD가 록킹 가능한 더미(dummy)로 대체됨으로써, 접근 불가능해진 SD가 다른 것으로 대체될 수 없다.
3단계 비활성화 프로세스의 제 3 및 마지막 단계로서 전압 없음의 검출은 고정된 측정점들에서 전압 측정에 의해 이루어진다.
트랙션 네트워크가 재활성화되어야 하면, HV-SD 또는 LV-SD가 다시 사용된다.
자동차의 트랙션 네트워크의 비활성화 및 재활성화를 위한 공지된 방법은 실제로 확실하지 않다는 단점을 갖는다.
더미에 의한 "서비스-디스커넥트의 분리" 및 "서비스-디스커넥트의 대체"의 동작은 유지 관리 직원에 의해 프로토콜화되어야 하는 고객 서비스의 범주에서 규정된 프로세스 단계에 포함되기는 하지만, 트랙션 네트워크가 제어식 에러 검색의 범주에 할당될 때야 비로소 상기 트랙션 네트워크의 재활성화가 실시되는 것을 보장하는 조치는 없다. 상응하는 서비스-디스커넥트로 더미의 대체는 공지된 시스템의 경우 즉각 트랙션 네트워크의 재활성화를 일으킨다. 이것이 부주의로 또는 의도적으로 너무 일찍, 즉 접촉 안전의 완전한 형성 전에 이루어지면, 차량에서 작업하는 사람이 경우에 따라 치명적인 전기 충격을 겪을 위험에 빠진다.
DE 197 10 416 A1에는 고전압원과 이를 공급받는 전기 자동차 컴포넌트들, 특히 전기 구동 모터와의 전기 접속시 사용되는 고전압 플러그 커넥터가 개시되어 있다. 고전압 플러그 커넥터는 트랙션 네트워크의 작동 중에 고전압이 인가되는 콘택 소자들과 더불어 추가로 모니터링 스위치를 포함하고, 상기 스위치는 제어 유닛과 접속된다. 상기 플러그 커넥터가 상보적인 대응 플러그 커넥터로부터 분리될 때 이루어지는 모니터링 스위치의 작동은 제어 유닛에 의한 고전압원의 비활성화를 일으킨다. 이로 인해, 플러그 커넥터의 자유로이 접근 가능한 콘택에 고전압이 인가되는 것이 방지된다.
본 발명의 과제는 자동차의 고전압 시스템의 비활성화 및 재활성화 방법을 개선하는 것이다. 특히, 본 발명의 과제는 자동차의 고전압 시스템의 유지 관리를 더 간단하고 및/또는 더 확실하게 만드는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항 제 1 항에 따른 방법에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이고 및/또는 본 발명의 하기 설명에 제시된다.
본 발명은 비활성화 및 재활성화의 범주에서 실시되는 수동 동작이 가급적 넓게 줄어들고 자동화된 방법 단계들로 대체됨으로써, 자동차의 고전압 시스템의 유지 관리가 더 간단해지고 더 확실해진다는 사상에 기초한다. 이 경우 충분한 프로세스 안전성을 얻기 위해, 자동화된 프로세스 단계들이 필요하거나 또는 바람직하게 중복적으로 실시된다.
가장 넓은 의미에서, 본 발명은
- 제 1 제어 시스템에 고전압 시스템의 차단을 (바람직하게는 수동으로) 요구하는 단계;
- 제 2 제어 시스템에 고전압 시스템의 차단을 (바람직하게는 수동으로) 요구하는 단계; 및
- 상기 제어 시스템들 중 적어도 하나에 의해 고전압 시스템을 자동 차단하는 단계를 포함하는, 자동차의 전기 고전압 시스템의 비활성화 방법에 관한 것이다.
"고전압" 이라는 표현은 본 발명에 따라 직류 전압에서 ≥ 60V 및/또는 교류 전압에서 ≥ 30V 이며, 특히 훨씬 더 높은, 예를 들면 300V 또는 400V 일 수 있는 전압을 의미한다.
"전압 없음"이라는 표현은 본 발명에 따라 직류 전압에서 ≤ 25V 및 특히 ≤ 20V 및/또는 교류 전압에서 ≤ 30V 이며 특히 바람직하게는 0V(직류 전압 및 교류 전압에서)인 전압을 의미한다.
안전성을 높이기 위해, 바람직하게는 고전압 시스템의 자동 차단 후에 고전압 시스템의 전압 없음의 결정이 이루어질 수 있다. 이는 바람직하게는 자동차 내부에, 특히 제어 장치들 중 하나 또는 2개 내에 통합된 하나 이상의 측정 장치에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우, 전압 없음이 자동으로 프로토콜화될 수 있다. 또한, 전압 없음이, 즉 2개의 규정된 측정점 사이의 전압이 ≤ 25V 인 것이 적어도 하나의 출력 장치에 디스플레이됨으로써, 이것이 경우에 따라 추가로 수동으로 제어되고, 경우에 따라 프로토콜화될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 추가로, 자동 차단 전에 고전압 시스템에 고전압의 인가가 결정될 수 있다. 이로 인해, 고전압 시스템 및 측정 장치의 기능이 미리 검사될 수 있다.
바람직하게는 중복에 의해 프로세스 안전성을 높이기 위해, 전압 없음 및/또는 고전압 인가의 결정이 적어도 2개의 독립적인 측정 장치에 의해 이루어진다. 특히 바람직하게는 2개의 측정 장치가 (적어도) 2개의 제어 시스템 내에 통합된다.
바람직하게는 제어 시스템에 의한 고전압 시스템의 자동 차단이 수동으로 요구될 수 있다. 따라서, 유지 관리 직원은 자동 전압 없음 접속이 이루어져야 하는 시점에 영향을 줄 수 있다. 이 경우 특히 바람직하게는 수동 요구가 특정 전제 조건 하에서만 가능할 수 있다. 예를 들면, 유지 관리 장치에 의해 유지 관리의 범주에서 실시되는 제어식 에러 검색의 범주에서, 자동 차단의 수동 요구는 특정 시점에서만, 규정된 시간 내에만, 또는 선행 유지 관리 단계의 실행에 따라서만 가능할 수 있다.
고전압 시스템의 자동 차단을 일으키기 위해서는, 고전압 시스템의 자동 차단을 위한 2개의 요구가 규정된 시간 내에(예를 들면 30 초 내에) 이루어져야 함으로써, 본 발명에 따른 방법의 안전성이 추가로 높아질 수 있다.
본 발명은 또한, 적어도
- 제 1 또는 제 2 제어 시스템에 고전압 시스템의 차단의 폐쇄를 요구하는 제 1 요구 단계;
- 제 1 또는 제 2 제어 시스템에 고전압 시스템의 차단의 폐쇄를 요구하는 제 2 요구 단계; 및
- 상기 제어 시스템들에 의해 고전압 시스템의 차단을 자동 폐쇄하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따라 비활성화된 고전압 시스템의 재활성화 방법에 관한 것이다.
이 경우, 바람직하게는 고전압 시스템의 차단을 자동 폐쇄하기 위해, 제 1 요구 단계 및/또는 제 2 요구 단계에서, 비활성화 시에 생성되었던 코드가 입력되어야 한다.
안전성을 높이기 위해, 고전압 시스템의 재활성화 시에도, 고전압 시스템의 차단을 자동 폐쇄하기 위해서는 고전압 시스템의 차단을 폐쇄하기 위한 제 2 요구가 제 1 요구 후 규정된 시간(예를 들면 30초) 내에 이루어져야 한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에서, 고전압 시스템의 비활성화 시의 상기 코드가 제어 시스템들과 일시적으로 접속된 유지 관리 장치에 출력되고, 고전압 시스템의 재활성화 시에 유지 관리 장치 내로 입력되며, 상기 유지 관리 장치로부터 경우에 따라 제어 장치 또는 제어 장치들로 전송된다. 상기 유지 관리 장치는 특히 최근에 소프트웨어 제어식 에러 검색의 범주에서 자동차의 서비스 시에 사용되는 유지 관리 장치일 수 있다.
유지 관리 장치가 자동차의 유지 관리 상태에 따라서만 고전압 시스템의 재활성화를 허용하면, 본 발명에 따른 방법에서 안전성이 더 높아질 수 있다. 그에 따라, 유지 관리 장치가 자동으로 자동차의 유지 관리 상태를 검사할 수 있고, 고전압 시스템의 차단의 자동 폐쇄는 유지 관리 상태에 따라 이루어진다. 특히, 비활성화시에 출력된 코드의 입력이 고전압 시스템의 재활성화를 일으킬 수 있고, 및/또는 유지 관리 장치가 제어식 에러 검색의 종료를 검출했을 때에만 2중 재활성화 요구가 고전압 시스템의 차단의 실제 자동 폐쇄를 일으킬 수 있다. 대안으로서, 유지 관리 장치가 제어식 에러 검색의 종료를 검출했을 때에만 고전압 시스템을 재활성화할 목적으로 코드의 입력이 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 자동차의 고전압 시스템의 유지 관리가 더 간단하고 더 확실해진다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 중요한 특징을 나타낸 다이어그램이다.
도 2는 도 1에 따른 본 발명의 방법을 실시하는 경우 중요한 단계를 나타낸 다이어그램이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 따른 방법의 범주에서 고전압 시스템의 비활성화시 시각적 피드백이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 따른 방법의 범주에서 고전압 시스템의 재활성화시 시각적 피드백이다.
이하, 본 발명이 도면에 도시된 실시예를 참고로 상세히 설명된다.
도 1 및 도 2는 자동차의 고전압 시스템("HV-시스템")의 비활성화 및 연속하는 재활성화를 위한 중요한 특징들 및 구체적인 방법 단계들을 다이어그램으로 나타낸다.
고전압 시스템(도시되지 않음)은 전기 자동차의 트랙션 네트워크이다. 고전압 시스템은 적어도 하나의 고전압원, 특히 고전압 배터리 유닛 또는 연료 전지, 그리고 하나 이상의 고전압 컨슈머를 포함한다. 이들은 특히 하나 이상의 전기 구동 모터, 경우에 따라 전기 에어컨 컴프레셔, 및 고전압으로 작동되는 다른 편의 장치 및/또는 보조 컴포넌트, 고전압으로 작동되는 기능 소자를 제어하기 위한 파워 일렉트로닉스 및 경우에 따라 외부의 전기 에너지원으로부터 고전압 배터리 유닛을 충전할 수 있는 충전 시스템이다. 또한, 고전압 시스템은 하나 이상의 게이트를 포함하고, 상기 게이트들은 특히 전기 기계적으로 형성될 수 있고, 고전압 시스템의 스위칭을 위해 자동차의 적어도 2개의 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다. 제어 신호에 따라 게이트들이 개방됨으로써, 이들이 고전압 시스템을 또는 고전압 시스템의 적어도 하나의 전류 회로를 차단하거나, 또는 게이트들이 폐쇄됨으로써, 이들이 고전압 시스템에 영향을 주지 않는다. 즉 차단하지 않는다.
제어 시스템들 중 제 1 제어 시스템은 모터 제어부이고, 제 2 제어 시스템은 자동차의 배터리 관리 시스템이다. 2개의 제어 시스템은 고전압으로 작동되지 않고 저전압으로 작동되며, 이를 위해 단 하나의 내연기관으로 구동되는 종래의 자동차에 의해서도 공지된 바와 같이, 종래의 12 V로 작동되는 자동차 전기 시스템에 통합된다.
고전압 시스템은 또한 적어도 하나의 측정 장치를 포함하고, 상기 측정 장치는 고전압 시스템에 인가되는 전압의 질적(고전압: 예/아니오) 및/또는 양적(정확한 값) 측정을 가능하게 한다.
먼저 고전압 시스템이 스위치온 됨으로써, 즉 고전압 미만으로 세팅됨으로써("Kl15 온") 고전압 시스템의 비활성화가 이루어진다. 이를 위해 자동차 또는 적어도 고전압 시스템이 "시동 키" 또는 그밖의 시동 장치에 의해 작동 상태로 된다. 후속해서, 외부의 유지 관리 장치가 이를 위해 제공된 접속부에 접속되며, 상기 접속부는 2개의 제어 시스템에 연결되고, 유지 관리 장치에서 소위 "제어식 에러 검색"(GFF)이 유지 관리를 실시하는 사람에 의해 시작된다. 제어식 에러 검색의 경우, 유지 관리 장치에 의해 구체적인 유지 관리 단계가 출력된다. 이 경우, 유지 관리자와 유지 관리 장치의 상호작용도 이루어질 수 있다.
유지 관리 장치에서 제어식 에러 검색의 시작은 측정 수단 검사를 야기한다. 이 경우 이루어지는 전압 검사의 결과("AFES": 전압 없음의 자동 검출)는 한편으로는 유지 관리 장치 상에 측정 장치에 의해 측정되는 측정점에 구체적으로 인가되는 고전압의 형태로, 즉 양적으로 제시된다; 다른 한편으로는 자동차의 계기판 내의 디스플레이("복합기") 내에 표시가 이루어지며, 상기 표시는 질적으로만, 즉 "번쩍임" 심볼에 의해 고전압이 인가되는지 아닌지의 여부를 나타낸다. 측정 수단 검사의 결과는 확인의 목적을 위해 프로토콜화된다. 이는 자동으로 또는 유지 관리자에 의해 수동으로 이루어질 수 있다.
고전압이 인가되면(2개의 디스플레이의 일치; 정상의 경우), 유지 관리 장치에 의해 수동으로 고전압 시스템의 자동 차단이 요구될 수 있다(HV-비활성화 모드의 세팅"). 이를 위해 유지 관리 장치는 제어식 에러 검색의 범주에서 요구할 수 있다. HV 비활성화 모드의 세팅은 규정된 시간 간격으로 유지 관리자에 의해 이루어지는 2번의 수동 요구에 의해 이루어지고, 제 1 요구는 모터 제어 장치의 HV 코디네이터("VCU")에 주어지고, 제 2 요구는 배터리 관리 시스템("BMS")에 주어진다. 제 2 요구가 제 1 요구 후 규정된 시간(예를 들면 30초) 내에 유지 관리 장치 내로 입력되었을 경우에만, 실제로 2개의 제어 시스템이 고전압 시스템의 게이트를 개방함으로써 고전압 시스템의 차단이 이루어진다("HV-시스템 차단").
본 발명에 따른 방법에서 실질적인 안전 양상은 고전압 시스템이 자동 차단 후에 의도치 않은 또는 적절치 않은 재스위치온으로부터 보호되는 것이다. 이는 제어 시스템들 중 적어도 하나에 의한 스타트업 코드의 생성에 의해 이루어지고, 상기 스타트업 코드는 상기 제어 시스템으로부터 유지 관리 장치로 전송되고 거기에 출력된다. 즉, 특히 일시적으로 또는 영구적으로 디스플레이되거나 또는 다른 방식으로 출력된다. 대안으로서, 스타트업 코드는 유지 관리 장치 자체에 의해서도 생성될 수 있다. 스타트업 코드의 출력 후에 제어 시스템들이 록킹됨으로써, 스타트업 코드가 다시 유지 관리 장치 내로 입력되는 경우에야 비로소 고전압 시스템의 재활성화, 즉 재스위치온이 가능하다. 이 경우, 재활성화에 대한 추가의 조건으로서, 유지 관리 장치에 의해 제어되는 에러 검색의 모든 단계들이 종료되는 것이 규정될 수 있다.
먼저, 고전압 시스템의 전압 없음이 긍정으로 검출되고, 이 경우 전압 없음은 전압 < 20 V(직류 전압)을 의미한다. 이는 측정 장치에 의해 이루어지고, 결과가 유지 관리 장치에 (양적으로) 그리고 복합기에 (질적으로) 표시되므로, 유지 관리자는 그 일치를 수동으로(시각적으로) 검출할 수 있거나 검출해야 한다. 추가로, 테스트 프로토콜에서 결과의 자동 또는 수동 프로토콜화가 제공될 수 있다.
그리고 나서, 유지 관리 장치에서 제어식 에러 검색이 종료되고 고전압 시스템에서 실제 유지 관리 작업이 실시될 수 있다. 대안으로서, 유지 관리 작업은 제어식 에러 검색의 일부일 수 있다.
유지 관리 작업의 종료 후에, 고전압 시스템이 재활성화될 수 있다. 이를 위해, 제어식 에러 검색이 시작된다(대안: 단일 제어식 에러 검색에서 재활성화가 이루어짐 -비활성화 및 유지 관리 작업과 같이). 그리고 나서, 유지 관리 장치에 의한 재활성화의 수동 요구가 이루어지고("HV-비활성화 모드의 리셋"), 이를 위해 규정된 시간 간격으로 2개의 제어 시스템에 (비활성화시와 역순) 주어지는 2번의 수동 요구가 필요하다. 이 경우, 적어도 한번 비활성화 시에 생성된 스타트업 코드의 입력이 필요하다. 그리고 나서, 제어 시스템이 자동으로 게이트를 폐쇄하므로, 비활성화 시에 이루어진 고전압 시스템의 차단이 철회된다. 즉, 폐쇄된다. 이렇게 이루어진 고전압 시스템의 재스타트업은 다시 테스트 프로토콜에서 프로토콜화된 다음, 유지 관리 장치에서 제어식 에러 검색이 종료된다.

Claims (11)

  1. 자동차의 유지 관리 작업을 위한 전기 고전압 시스템의 비활성화 방법으로서,
    - 제 1 제어 시스템에 상기 고전압 시스템의 차단을 위한 제 1 요구를 입력하는 단계와,
    - 제 2 제어 시스템에 상기 고전압 시스템의 차단을 위한 제 2 요구를 입력하는 단계와,
    - 상기 제어 시스템들 중 적어도 하나에 의해 상기 고전압 시스템을 자동 차단하는 단계를 포함하고,
    제 1 제어 시스템은 모터 제어부이고 제 2 제어 시스템은 자동차의 배터리 관리 시스템인 것인 비활성화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동 차단 후에 상기 고전압 시스템의 전압 없음의 결정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 비활성화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자동 차단 전에 상기 고전압 시스템에 고전압의 인가의 결정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 비활성화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전압 없음의 결정, 상기 고전압의 인가의 결정, 또는 상기 전압 없음과 고전압의 인가의 결정이 적어도 2개의 측정 장치에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 비활성화 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고전압 시스템을 차단하기 위한 제 1 요구 및 제 2 요구가 수동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비활성화 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고전압 시스템의 자동 차단을 일으키기 위해, 제 2 요구가 제 1 요구 후 규정된 시간 내에 이루어져야 하는 것을 특징으로 하는 비활성화 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 비활성화 방법에 따라 비활성화된 고전압 시스템의 재활성화 방법으로서,
    - 제 1 또는 제 2 제어 시스템에 상기 고전압 시스템의 차단의 폐쇄를 요구하는 제 1 요구 단계와,
    - 상기 제 1 또는 제 2 제어 시스템에 상기 고전압 시스템의 차단의 폐쇄를 요구하는 제 2 요구 단계와,
    - 상기 제어 시스템들에 의해 상기 고전압 시스템의 차단을 자동 폐쇄하는 단계를 포함하는 재활성화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 고전압 시스템의 차단을 자동 폐쇄하기 위해서는, 제 1 요구 단계에, 또는 제 2 요구 단계에, 또는 제 1 요구 단계와 제 2 요구 단계모두에, 비활성화 시에 생성되었던 코드가 입력되어야 하는 것을 특징으로 하는 재활성화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고전압 시스템의 차단을 자동 폐쇄하기 위해서는, 상기 제 2 요구 단계가 상기 제 1 요구 단계 후 규정된 시간 내에 이루어져야 하는 것을 특징으로 하는 재활성화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 고전압 시스템의 비활성화 시의 상기 코드가 상기 제어 시스템들과 일시적으로 접속 가능한 유지 관리 장치에 출력되고, 상기 고전압 시스템의 재활성화 시에 상기 유지 관리 장치 내로 입력되는 것을 특징으로 하는 재활성화 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 유지 관리 장치는 유지 관리 상태를 검사하고, 규정된 유지 관리 상태가 주어지는 경우에만 상기 고전압 시스템의 차단의 자동 폐쇄가 이루어지는 것을 특징으로 하는 재활성화 방법.
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