KR102371614B1 - 차량의 ips 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 ips 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 IPS 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 각종 램프로 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch)의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단(switch off)함으로써, 각 채널에 연결되어 있는 램프의 손상은 물론 과전류에 의한 화재를 미연에 방지할 수 있는 차량의 IPS 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 IPS 제어 장치에 있어서, 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch); 및 상기 다채널 IPS의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 다채널 IPS의 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단하는 마이컴을 포함한다.

Description

차량의 IPS 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING INTELLIGENT POWER SWITCH IN VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 IPS 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 각종 램프에 배터리의 전원을 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch)의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 각 채널에 연결된 해당 램프의 손상은 물론 과전류에 의한 화재가 발생하지 않도록 다채널 IPS를 제어하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에서는 램프류나 바디전장부품, 멀티미디어기기, 모터구동장치와 같이 차량에서 전기를 소모하는 각종 전기장치에 배터리 전원을 공급하기 위한 정션박스가 사용되고 있다.
통상의 정션박스는 외부 회로에 과전류나 과부하가 전달되는 것을 방지하기 위한 다수의 퓨즈나 전원 공급을 개폐하는 릴레이들이 설치되어 배터리 전원의 공급 및 분배, 와이어 보호 등의 기능을 수행하고, 내부에 탑재되는 각종 소자(퓨즈, 릴레이 등)들에 대한 수납 및 보호, 신속한 방열을 통한 작동 효율 유지 등의 기능을 한다.
최근에는 릴레이와 퓨즈를 대체하는 반도체 스위치를 이용하여 배터리 전류를 전기부하에 공급하고 부하 제어 및 과전류 차단, 부하 전류 감지 등을 수행하는 스마트 정션박스(Smart Junction Box, SJB), ICU(Integrated Central Unit) 등이 도입되고 있다.
ICU는 반도체 스위치 소자의 일종인 지능형 파워 스위치(Intelligent Power Switch, 이하 'IPS'라 칭함)와, 상기 IPS를 제어하기 위한 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit, MCU)을 포함하고, MCU의 제어신호에 따라 동작하는 IPS에 의해 전기부하에 인가되는 전원이 제어된다.
IPS는 전기적 스트레스에 굉장히 취약하여, 쇼트(Short) 발생 시 내부적으로 전기적 스트레스에 의한 진행성 불량이 발생할 수 있다.
이에 모든 IPS 제품은 AEC-Q100-012 Short Circuit Reliability 항목에 대한 시험을 진행하고 있으며 그 시험결과를 개발사에 제공하고 있다. 즉, Short 또는 과전류 노출 시 보증할 수 있는 횟수에 대한 평가결과를 개발사에 제공하고 있다.
ES91820-07 기준 Short 검출을 위한 PCL(과전류 또는 Short 진단 시 제어 알고리즘) 제어 방법에 따르면, 각 램프 제어 IPS에 PCL(Programmed Current Limitation) 판단을 위해 최소 12회에서 최대 24회까지 과전류 또는 Short 상태가 반복적, 지속적으로 발생하는 경우, 램프를 Off 시키고 DTC(Diagnostic Trouble Code)를 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 전체 300ms 중 초기 150ms 동안 과전류의 지속 여부를 파악하고, 이후 150ms 동안은 12.5ms 진단 주기로 IPS를 짧은 시간 동작시켜 과전류 감지 횟수를 파악한다. 이후 과전류 감지 횟수가 임계치를 초과하면 램프를 오프 시키고 DTC를 발생한다.
이와 같이 문제 발생이 지속적인 Short 또는 과전류 상태인 경우, 마이컴 제어에 의해 Latch-off 시킴으로써, 소자 발화에 의한 화재를 예방할 수 있고 DTC를 통해 운전자에게 경고할 수 있다.
이러한 IPS를 이용하여 차량 전원을 제어하는 시스템과 방법에 관해서는 한국등록특허공보 제10-1459946호(2014.11.3)에 개시되어 있다.
한편, 스마트 정션박스 또는 ICU를 통해 전원을 인가받는 전기부하로서 자동차에는 각종 램프가 설치되는데, 자동차의 램프로는 헤드램프, 포그램프, 테일램프, 턴 시그 램프, 스탑램프 등을 들 수 있다.
이러한 차량용 램프의 제어 방법과 관련한 선행기술문헌으로는 한국 등록특허공보 제10-1382848호(2014.4.1), 일본공개특허공보 제2004-355887호(2004.12.16), 일본공개특허공보 제2011-225055호(2011.11.10)를 들 수 있다.
종래의 차량용 램프 제어 기술은 차량의 각종 램프로 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 각 채널의 특성을 고려하지 않고 무작위로 각 채널의 출력을 차단하기 때문에 각 채널에 연결되어 있는 램프의 손상은 물론 과전류에 의한 화재를 유발하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량의 각종 램프로 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch)의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단(switch off)함으로써, 각 채널에 연결되어 있는 램프의 손상은 물론 과전류에 의한 화재를 미연에 방지할 수 있는 차량의 IPS 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 IPS 제어 장치에 있어서, 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch); 및 상기 다채널 IPS의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 다채널 IPS의 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단하는 마이컴을 포함한다.
여기서, 상기 마이컴은 상기 최대 허용전류가 낮은 채널부터 순차적으로 출력을 차단할 수 있다.
또한, 상기 마이컴은 상기 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출할 수 있다.
또한, 상기 마이컴은 상기 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 채널별 최대 허용전류를 산출할 수 있다.
또한, 상기 마이컴은 상기 채널별 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 마이컴은 상기 다채널 IPS의 각 채널의 출력을 순차적으로 차단하기 위한 소프트웨어 로직 형태의 PCL 매니저를 더 포함할 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 IPS 제어 방법에 있어서, 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch)의 채널별 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출하는 단계; 상기 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 채널별 최대 허용전류를 산출하는 단계; 및 상기 다채널 IPS의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 다채널 IPS의 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 차단 단계는 상기 최대 허용전류가 낮은 채널부터 순차적으로 출력을 차단할 수 있다.
상기 본 발명의 방법은 상기 채널별 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 장치는, 차량의 IPS 제어 장치에 있어서, 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 각각 공급하는 복수 개의 IPS(Intelligent Power Switch); 및 각 IPS에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 각 IPS별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 상기 각 IPS의 출력을 순차적으로 차단하는 마이컴을 포함한다.
여기서, 상기 마이컴은 상기 최대 허용전류가 낮은 IPS부터 순차적으로 출력을 차단할 수 있다.
또한, 상기 마이컴은 상기 각 IPS의 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출할 수 있다.
또한, 상기 마이컴은 상기 각 IPS의 부하전류에 기초하여 각 IPS의 최대 허용전류를 산출할 수 있다.
또한, 상기 마이컴은 상기 각 IPS의 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 메모리를 더 포함할 수도 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 차량의 IPS 제어 방법에 있어서, 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 각각 공급하는 복수 개의 IPS(Intelligent Power Switch)의 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출하는 단계; 각 IPS의 부하전류에 기초하여 상기 각 IPS의 최대 허용전류를 산출하는 단계; 및 상기 각 IPS에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 각 IPS의 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 상기 각 IPS의 출력을 순차적으로 차단하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 차단 단계는 상기 최대 허용전류가 낮은 IPS부터 순차적으로 출력을 차단할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 방법은 상기 각 IPS의 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명은, 차량의 각종 램프로 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch)의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단(switch off)함으로써, 각 채널에 연결되어 있는 램프의 손상은 물론 과전류에 의한 화재를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 차량의 각종 램프로 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch)의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단(switch off)함으로써, 과전류에 의한 화재를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하드웨어의 추가 없이 다채널 IPS의 과전류 제어 알고리즘의 변경을 통해 IPS 및 각종 램프의 손상은 물론 과전류에 의한 화재를 미연에 방지함으로써, 추가적인 비용(재료비)을 부담하지 않아도 되는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치의 일실시예 간략 회로도,
도 3 은 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치에 대한 다른 실시예 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 5 는 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에서 다채널 IPS는 복수의 채널을 구비하여 각 채널에 상응하는 차량의 램프에 배터리의 전원을 서로 독립적으로 공급하는 전자식 스위치를 의미하고, 단락(short to GND)은 각 IPS 채널과 해당 전장부하 사이의 연결라인(와이어링)에서 발생하는 단락을 의미한다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치에 대한 일실시예 구성도로서, ICU에 구비된 형태를 예로 들어 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치는 마이컴(10), IPS(20), 부하(30)를 포함한다.
상기 각 구성요소에 대해 살펴보면, 먼저 마이컴(10)은 IPS(20)의 전반적인 기능을 제어하는 모듈로서, IPS(20) 내 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)에 일대 일로 대응되는 PCL 채널(11, 12, 13, 14, 15)을 구비한다.
마이컴(10) 내 PCL 매니저(16)는 하드웨어로 구현될 수도 있고, 소프트웨어 로직으로 구현되어 마이컴(10)에 설치(install)될 수도 있으며, 각 PCL 채널(11, 12, 13, 14, 15)을 통해 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)의 상태를 파악하는 것은 물론 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)에 대한 제어를 수행할 수 있다. 참고로, 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)을 단일 채널의 각 IPS로 대체할 수도 있으며, 이 경우 단일 채널의 IPS를 복수 개 구비한 형태가 되며, 따라서 다채널 IPS의 제어에 적용되는 방식을 그대로 적용할 수 있음을 알 수 있다.
이하에서는 각 IPS 채널의 출력을 순차적으로 차단하기 위한 PCL 매니저(16)가 소프트웨어 로직으로 구현되어 마이컴(10)에 설치된 경우 마이컴(10)의 동작에 대해 설명하기로 한다.
마이컴(10)은 배터리의 전류가 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)에 공급되도록 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)의 출력을 제어한다. 즉, 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)의 온/오프를 제어한다. 여기서, 온 상태는 배터리의 전류가 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)을 통해 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)로 공급되는 상태를 의미하고, 오프 상태는 각 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)을 통해 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)로 공급되는 배터리의 전류가 차단된 상태를 의미한다.
또한, 마이컴(10)은 배터리의 전류를 정상적으로 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)로 공급하는 상태에서, 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)의 전류를 검출한다. 이때, 제1 부하(31)의 요구전력은 55W, 제2 부하(32)의 요구전력은 45W, 제3 부하(33)에 걸리는 전력은 35W, 제4 부하(34)의 요구전력은 27W, 제5 부하(35)의 요구전력은 10W일 수 있다.
또한, 마이컴(10)은 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)의 전류에 기초하여 각 PCL 채널의 전류와 각 IPS 채널의 최대 허용전류를 산출한다. 이때, 각 PCL 채널의 전류는 일례로 해당 부하 전류의 2배로 설정할 수 있으며, 각 IPS 채널의 최대 허용전류는 해당 IPS 채널에 상응하는 부하를 고려하여 일례로 해당 부하 전류의 5배로 설정할 수 있다.
하기의 [표 1]은 각 부하 전류와 각 PCL 전류 및 각 IPS 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블에 대한 일례이다.
Figure 112017107312129-pat00001
상기 [표 1]에서 PCL 값은 과전류를 판단하는 기준치로서, 일례로 3번 채널에 5.84A를 초과하는 전류가 흐르면 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 부하 전류가 높다는 것은 저항이 낮다는 것을 의미하며, 일례로 1번 채널의 저항은 5번 채널의 저항보다 낮기 때문에 부하 전류가 높다. 따라서 각 채널의 저항의 크기는 "5>4>3>2>1"를 만족한다.
이하, 도 2를 참조하여 마이컴(10)이 부하 전류(ILOAD)를 검출하는 과정에 대해 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치의 일실시예 간략 회로도로서, 이해를 돕기 위해 하나의 IPS 채널과 하나의 PCL 채널 간의 회로를 예로 들어 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일반적으로 IPS(20)는 미러링 기능을 구비하고 있어 배터리의 전류를 부하(30)에 공급하는 과정에서 일정 전류(ISENSE)를 마이컴(10) 쪽으로 미러링한다. 이때, ILOAD와 ISENSE의 관계는 하기의 [수학식 1]과 같다.
[수학식 1]
ILOAD = KILIS × ISENSE
여기서, KILIS는 IPS(20)의 특성에 따라 정해지는 값(상수)이다.
마이컴(10)은 채널별 저항(RSENSE)값을 알고 있기 때문에 채널마다 측정된 전압(VSENSE)을 통해 ISENSE의 값을 알 수 있으며, 아울러 상기 [수학식 1]을 통해 ILOAD의 값을 알 수 있다.
한편, 상기 [표 1]에 기초하여 마이컴(10)이 단락이 발생한 IPS 채널(21, 22, 23, 24, 25)의 출력을 제어(온/오프)하는 과정에 대해 상세히 살펴보기로 한다. 이때, 복수 개의 IPS 채널과 해당 부하 사이의 와이어링에 단락(short to GND)이 발생한 경우에 배터리의 전류는 부하의 저항이 작은 채널 쪽으로 100% 이동하는 것으로 가정한다.
먼저, IPS 채널1(21)부터 IPS 채널5(25)까지 순차적으로 오픈(스위치 오프)시키는 과정에 대해 살펴본다.
상기 [표 1]에서 배터리의 정격전압이 12V인 경우, IPS 채널1(21)의 PCL은 9.16A, IPS 채널2(22)의 PCL은 7.50V, IPS 채널3(23)의 PCL은 5.84A, IPS 채널4(24)의 PCL은 4.50A, IPS 채널5(25)의 PCL은 1.66A이다.
부하저항이 가장 작은 IPS 채널1(21)을 오픈시키면, IPS 채널3(23)의 5.84A, IPS 채널4(24)의 4.50A, IPS 채널5(25)의 1.66A를 제외한 나머지 과전류는 부하저항이 두 번째로 작은 IPS 채널2(22)에 걸려 IPS 채널2(22)에는 16.66A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널2(22)의 IPS 최대 허용전류가 18.75A이므로 IPS 채널2(22)에는 손상이 없다.
이후, IPS 채널2(22)를 오픈시키면 IPS 채널4(24)의 4.50A, IPS 채널5(25)의 1.66A를 제외한 나머지 과전류는 부하저항이 세 번째로 작은 IPS 채널3(23)에 걸려 IPS 채널3(23)에는 22.5A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널3(23)의 IPS 최대 허용전류가 14.60A이고, 22.5A는 14.60A의 150%를 초과하므로 IPS 채널3(23)에 연결되어 있는 부하의 손상은 물론 과전류로 인한 화재를 유발한다.
이후, IPS 채널3(23)을 오픈시키면 IPS 채널5(25)의 1.66A를 제외한 나머지 과전류는 부하저항이 네 번째로 작은 IPS 채널4(24)에 걸려 IPS 채널4(24)에는 27.0A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널4(24)의 IPS 최대 허용전류가 11.25A이고, 27.0A는 11.25A의 150%를 초과하므로 IPS 채널4(24)에 연결되어 있는 부하의 손상은 물론 과전류로 인한 화재를 유발한다.
이후, IPS 채널4(24)를 오픈시키면 모든 과전류가 부하저항이 IPS 채널5(25)에 걸려 IPS 채널5(25)에는 28.66A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널5(25)의 IPS 최대 허용전류가 4.15A이고, 28.66A는 4.15A의 150%를 초과하므로 IPS 채널4(24)에 연결되어 있는 부하의 손상은 물론 과전류로 인한 화재를 유발한다.
이를 표로 나타내면 하기의 [표 2]와 같다.
Figure 112017107312129-pat00002
상술한 바와 같이, 각 IPS 채널의 특성을 고려하지 않고 각 IPS 채널을 제어하는 것은 부하의 손상을 유발할 수 있음을 보여준다.
다음으로, 마이컴(10)이 각 IPS 채널의 특성을 고려하여, 각 IPS 채널별 허용전류에 상응하는 우선순위로 IPS 채널의 출력을 제어하는 과정에 대해 하기의 [표 3]을 참조하여 살펴보기로 한다.
Figure 112017107312129-pat00003
먼저, 최대 허용전류가 가장 낮은(부하저항이 가장 큰) IPS 채널5(25)를 오픈시키면, IPS 채널2(22)의 7.5A, IPS 채널3(23)의 5.84A, IPS 채널4(24)의 4.50A를 제외한 나머지 과전류는 부하저항이 가장 작은 IPS 채널1(21)에 걸려 IPS 채널1(21)에는 10.82A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널1(21)의 IPS 최대 허용전류가 22.90A이므로 IPS 채널2(22)에는 손상이 없다.
이후, IPS 채널4(24)를 오픈시키면 IPS 채널2(22)의 7.5A, IPS 채널3(23)의 5.84A를 제외한 나머지 과전류는 부하저항이 가장 작은 IPS 채널1(21)에 걸려 IPS 채널1(21)에는 15.32A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널1(21)의 IPS 최대 허용전류가 22.90A이므로 IPS 채널2(22)에는 손상이 없다.
이후, IPS 채널3(23)을 오픈시키면 IPS 채널2(22)의 7.5A를 제외한 나머지 과전류는 부하저항이 가장 작은 IPS 채널1(21)에 걸려 IPS 채널1(21)에는 21.16A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널1(21)의 IPS 최대 허용전류가 22.90A이므로 IPS 채널2(22)에는 손상이 없다.
이후, IPS 채널4(24)를 오픈시키면 모든 과전류가 부하저항이 가장 작은 IPS 채널1(21)에 걸려 IPS 채널1(21)에는 28.66A의 과전류가 흐르게 된다. 이때, IPS 채널1(21)의 IPS 최대 허용전류가 22.90A이고, 28.66A는 22.90A의 150% 이내에 포함되므로 허용 가능한 범위이다.
결국, 각 IPS 채널의 최대 허용전류가 낮은 순서로 IPS 채널을 오픈시키면 부하의 손상은 물론 과전류로 인한 화재를 미연에 방지할 수 있다.
따라서 마이컴(10)은 최대 허용전류가 낮은 채널부터 순차적으로 출력을 차단한다.
또한, 마이컴(10)은 룩업 테이블을 저장하는 메모리를 더 구비할 수도 있다. 이때, 메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치에 대한 다른 실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 장치는 단일 채널을 가지는 복수 개의 IPS(41, 42, 43, 44, 45)로 구현될 예를 나타낸다.
마이컴(10)은 배터리의 전류가 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)에 공급되도록 각 IPS(41, 42, 43, 44, 45)의 출력을 제어한다. 즉, 각 IPS(41, 42, 43, 44, 45)의 온/오프를 제어한다. 여기서, 온 상태는 배터리의 전류가 각 IPS(41, 42, 43, 44, 45)를 통해 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)로 공급되는 상태를 의미하고, 오프 상태는 각 IPS(41, 42, 43, 44, 45)를 통해 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)로 공급되는 배터리의 전류가 차단된 상태를 의미한다.
또한, 마이컴(10)은 배터리의 전류를 정상적으로 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)로 공급하는 상태에서, 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)의 전류를 검출한다. 이때, 일례로 제1 부하(31)의 요구전력은 55W, 제2 부하(32)의 요구전력은 45W, 제3 부하(33)에 걸리는 전력은 35W, 제4 부하(34)의 요구전력은 27W, 제5 부하(35)의 요구전력은 10W일 수 있다.
또한, 마이컴(10)은 각 부하(31, 32, 33, 34, 35)의 전류에 기초하여 각 PCL 채널의 전류와 각 IPS의 최대 허용전류를 산출한다. 이때, 각 PCL 채널의 전류는 일례로 해당 부하 전류의 2배로 설정할 수 있으며, 각 IPS의 최대 허용전류는 해당 IPS에 상응하는 전장부하를 고려하여 일례로 해당 부하 전류의 5배로 설정할 수 있다.
또한, 마이컴(10)은 각 IPS의 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 IPS의 출력을 순차적으로 차단한다. 즉, 마이컴(10)은 최대 허용전류가 가장 낮은 IPS부터 순차적으로 출력을 차단한다.
도 4 는 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 마이컴(10)에 의해 수행되는 과정을 나타낸다.
먼저, 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출한다(401).
이후, 상기 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 채널별 최대 허용전류를 산출한다(402).
이후, 상기 다채널 IPS의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 다채널 IPS의 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단한다(403). 이때, 상기 최대 허용전류가 낮은 채널부터 순차적으로 출력을 차단하는 것이 바람직하다.
도 5 는 본 발명에 따른 차량의 IPS 제어 방법에 대한 다른 실시예 흐름도이다.
먼저, 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 각각 공급하는 복수 개의 IPS(Intelligent Power Switch)의 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출한다(501).
이후, 각 IPS의 부하전류에 기초하여 상기 각 IPS의 최대 허용전류를 산출한다(502).
이후, 상기 각 IPS에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 각 IPS의 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 상기 각 IPS의 출력을 순차적으로 차단한다(503). 이때, 상기 최대 허용전류가 낮은 IPS부터 순차적으로 출력을 차단하는 것이 바람직하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 마이컴
20 : IPS
30 : 부하

Claims (18)

  1. 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch); 및
    상기 다채널 IPS의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 다채널 IPS의 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단하는 마이컴
    을 포함하는 차량의 IPS 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 최대 허용전류가 낮은 채널부터 순차적으로 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 채널별 최대 허용전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 채널별 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 메모리
    를 더 포함하는 차량의 IPS 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 다채널 IPS의 각 채널의 출력을 순차적으로 차단하기 위한 PCL 매니저
    를 더 포함하는 차량의 IPS 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 PCL 매니저는,
    소프트웨어 로직으로 구현된 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 장치.
  8. 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 공급하는 다채널 IPS(Intelligent Power Switch)의 채널별 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출하는 단계;
    상기 다채널 IPS의 채널별 부하전류에 기초하여 채널별 최대 허용전류를 산출하는 단계; 및
    상기 다채널 IPS의 각 채널에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 다채널 IPS의 채널별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 각 채널의 출력을 순차적으로 차단하는 단계
    를 포함하는 차량의 IPS 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 차단 단계는,
    상기 최대 허용전류가 낮은 채널부터 순차적으로 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 채널별 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 IPS 제어 방법.
  11. 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 각각 공급하는 복수 개의 IPS(Intelligent Power Switch); 및
    각 IPS에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 각 IPS별 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 상기 각 IPS의 출력을 순차적으로 차단하는 마이컴
    을 포함하는 차량의 IPS 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 최대 허용전류가 낮은 IPS부터 순차적으로 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 각 IPS의 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 각 IPS의 부하전류에 기초하여 각 IPS의 최대 허용전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 마이컴은,
    상기 각 IPS의 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 메모리
    를 더 포함하는 차량의 IPS 제어 장치.
  16. 차량의 각 전장부하에 배터리의 전류를 각각 공급하는 복수 개의 IPS(Intelligent Power Switch)의 부하전류에 기초하여 과전류를 판단하는데 이용되는 PCL(Programmed Current Limitation)를 산출하는 단계;
    각 IPS의 부하전류에 기초하여 상기 각 IPS의 최대 허용전류를 산출하는 단계; 및
    상기 각 IPS에 단락(short to GND)이 발생하여 과전류가 흐르는 경우, 상기 각 IPS의 최대 허용전류에 상응하는 우선순위에 기초하여 상기 각 IPS의 출력을 순차적으로 차단하는 단계
    를 포함하는 차량의 IPS 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 차단 단계는,
    상기 최대 허용전류가 낮은 IPS부터 순차적으로 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 IPS 제어 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 각 IPS의 부하전류와 PCL 및 최대 허용전류가 기록된 룩업 테이블을 저장하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 IPS 제어 방법.
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