KR20140066439A

KR20140066439A - 레퍼런스 전압 보상을 통해 차량 센서의 정확도 향상 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20140066439A
Application number: KR1020120133672A
Authority: KR
Inventors: 박용준
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-06-02

Abstract

본 발명은 차량 내 센서(예를 들어, 온도 센서 또는 전류 센서)에 전압이 인가되기 전 레퍼런스 전압을 측정하고, 측정된 레퍼런스 전압이 정상적인 값이 아닌 경우, 보상 전압값을 획득하여 센서에서 측정된 센서 출력 전압값에 보상 전압값을 보상하고, 보상된 센서 출력 전압값을 이용하여 최종 센싱값(예를 들어, 온도값 또는 전류값)을 출력함으로써, 노이즈나 배터리 전압 드롭에 의해 센서로 인가되는 전압값이 정상적이지 못하여 정확한 값을 센싱하지 못하는 경우에도 정확한 최종 센싱값을 출력하며, 그에 따라 차량 내 센서의 센싱 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

레퍼런스 전압 보상을 통해 차량 센서의 정확도 향상 방법 및 그 장치{Method for improve the accuracy of vehicle sensors using reference voltage compensation and device thereof}

본 발명은 차량 내 센서에 관한 것으로, 특히 차량 내 센서의 정확도 향상 방법에 관한 것이다.

오늘날 고전압 배터리를 이용하는 전기 자동차에서의 배터리 관리는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)이 사용된다. 이 배터리 관리 시스템은 배터리의 전류, 전압 및 온도를 감지하여 배터리의 관리(예를 들어, 배터리 용량 계산, 배터리 진단 등)에 이용한다.

그 중, 배터리 관리 시스템의 온도 센서는 온도에 따라 다른 저항값을 갖는 서미스터(Thermistor)가 주로 사용된다. 서미스터란 열을 의미하는 'Thermal' 과 저항을 의미하는 'Resistor'가 축약된 명칭으로, 온도에 따라 저항값이 변하는 저항 소자이다. 서미스터는 온도가 증가하면 저항값도 증가하는 PTC(Positive Temperature Coefficient)와 그와 반대로 온도가 증가하면 저항값이 감소하는 NTC(Negative Temperature Coefficient)가 있다.

온도 센서의 기본 구조는 도 1에 예시된 바와 같은 회로로 구성되며, 예를 들어, 20℃에서는 10KΩ, 15℃에서는 14.74KΩ을 가지는 NTC 온도 센서에서, 도 1의 측정 회로의 R1의 값을 10KΩ으로 설정하고 레퍼런스 전압이 5V로 설계된 경우, 온도가 25℃라면, 분배 공식에 의해 2.5V의 전압이 Analog to Digital Converter로 입력되어 저항값을 추정하게 된다.

한편, 배터리 관리 시스템의 전류 센서는 레퍼런스 전압을 이용하여 전압값으로 전류에 대해 전압값을 출력해주는 센서로, 기본 구성은 도 2에 예시된 바와 같은 회로로 구성된다. 이러한 전류 센서에서 전류를 감지하기 위해서는 레퍼런스 전압 및 GND의 입력이 필요하다.

위와 같이, 온도 및 전류를 감지하기 위해서는 레퍼런스 전압이 사용된다. 즉, 온도 및 전류 추정 또는 계산을 위해 레퍼런스 전압값을 사용하게 된다. 하지만, 레퍼런스 전압이 노이즈나 배터리 전압 드롭에 의해 정확한 값으로 출력되지 않는 경우가 발생시, 온도 센서와 전류 센서는 정확한 값을 감지하지 못하게 된다.

만약, 감지가 부정확하다면 배터리 관리에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 전류 및 온도에 대한 정확한 측정이 배터리 관리 시스템에서는 매우 중요하다.

본 발명은 레퍼런스 전압 보상을 통해 차량 센서의 감지 정확도를 향상할 수 있도록 하는 기술적 방안을 제공함을 목적으로 한다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 방법은 차량 내 센서에 인가되기 전의 레퍼런스 전압을 측정하는 단계, 상기 측정된 레퍼런스 전압이 기설정된 값을 벗어나는지 판단하는 단계, 상기 판단 결과 기설정된 값을 벗어나는 경우, 보상 전압값을 획득하는 단계, 및 상기 획득되는 보상 전압값을 이용하여 최종 센싱값을 출력하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 보상 전압값을 획득하는 단계는 상기 측정된 레퍼런스 전압값을 기초로 예상 센서 출력 전압을 연산하는 단계, 설계된 레퍼런스 전압을 기초로 정상 센서 출력 전압값을 연산하는 단계, 및 상기 예상 센서 출력 전압값과 상기 정상 센서 출력 전압값의 차이를 구하여 보상 전압값을 획득하는 단계를 포함한다.

덧붙여, 상기 최종 센싱값을 출력하는 단계는 상기 보상 전압값을 상기 예상 센서 출력 전압값에 반영하여 보상된 센서 출력 전압값을 구하는 단계, 및 상기 보상된 센서 출력 전압값에 대응하는 최종 센싱값을 출력하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 최종 센싱값을 출력하는 단계는 상기 센서가 온도 센서인 경우, 룩 업 테이블을 참조하여 상기 보상된 센서 출력 전압값에 대응하는 온도값을 출력하며, 상기 센서가 전류 센서인 경우, 상기 보상된 센서 출력 전압값을 전압 및 전류 공식을 대입하여 획득되는 전류값을 출력한다.

한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 장치는 차량 내 센서에 인가되기 전의 레퍼런스 전압을 측정하는 측정부, 상기 측정부에서 측정된 레퍼런스 전압값이 기설정된 값을 벗어나는 경우, 상기 센서에서 측정되는 센싱 전압값에 상기 레퍼런스 전압값과 기설정된 전압값의 차이를 보상하는 보상 전압값을 획득하는 보상부, 및 상기 보상부에서 획득한 보상 전압값을 이용하여 최종 센싱값을 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 센서는 온도 센서와 전류 센서 중 적어도 하나이다.

본 발명은 차량 내 센서(예를 들어, 온도 센서 또는 전류 센서)에 전압이 인가되기 전 레퍼런스 전압을 측정하고, 측정된 레퍼런스 전압이 정상적인 값이 아닌 경우, 보상 전압값을 획득하여 센서에서 측정된 센서 출력 전압값에 보상 전압값을 보상하고, 보상된 센서 출력 전압값을 이용하여 최종 센싱값(예를 들어, 온도값 또는 전류값)을 출력함으로써, 노이즈나 배터리 전압 드롭에 의해 센서로 인가되는 전압값이 정상적이지 못하여 정확한 값을 센싱하지 못하는 경우에도 정확한 최종 센싱값을 출력하며, 그에 따라 차량 내 센서의 센싱 정밀도를 향상하는 효과를 창출한다.

도 1은 종래 기술에 의한 차량용 온도 센서 회로 구성도.
도 2는 종래 기술에 의한 차량용 전류 센서 회로 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 장치 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 회로 구성도.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 장치 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 회로 구성도이다.

도시된 바와 같이, 차량 센서의 정확도 향상 장치는 측정부(100), 보상부(200) 및 출력부(300)를 포함한다.

측정부(100)는 레퍼런스 전압을 측정하기 위한 구성으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 레퍼런스 전압이 차량 내 센서에 인가되기 전에 레퍼런스 전압을 측정한다(S100).

여기서, 센서는 차량 내 배터리 관리 시스템(BMS)을 위해 소정 위치에 장착된 온도 센서 및 전류 센서일 수 있다.

보상부(200)는 측정된 레퍼런스 전압값이 기설정된 값을 벗어나는지 판단한다(S200).

기설정된 값은 차량 센서 회로 설계 시 사용자에 의해 설정되어 메모리에 저장된 값이며, 기설정된 값의 전압이 차량 내 센서에 인가되어야만 센서에서 정확한 센싱값을 출력할 수 있다.

만약, 레퍼런스 전압값이 기설정된 값과 일치하면, 출력부(300)는 기존과 동일한 공식 및 방법으로 최종 센싱값을 출력한다(S300).

예를 들어 센서가 온도 센서인 경우, 출력부(300)는 온도 센서로 인가되는 전압에 대해 A/D 변환을 한 후, 온도 대 저항 룩 업 테이블을 이용하여 온도값를 결정하여 출력한다. 다른 예로 센서가 전류 센서인 경우, 출력부(300)는 전류 센서로 인가되는 전압에 대해 A/D 변환을 한 후, 전압/전류 공식에 대입 및 연산하여 전류값를 결정하여 출력한다.

한편, 측정부(100)에서 측정된 레퍼런스 전압값이 기설정된 값과 일치하지 않고 벗어나는 경우, 보상부(200)는 보상 전압값을 반영하여 보상된 센서 출력 전압값을 획득한다(S400). 여기서, 보상 전압값은 측정부(100)에서 측정된 레퍼런스 전압값과 기설정된 값의 차이를 보상하기 위한 값이다.

구체적으로, 보상부(200)는 측정부(100)에서 측정된 레퍼런스 전압값을 기초로 예상 센서 출력 전압값을 연산한다. 또한, 보상부(200)는 설계된 레퍼런스 전압값(기설정된 값)을 기초로 정상 센서 출력 전압값을 연산한다.

센서 출력 전압값의 연산은 도 1에 도시된 바와 같이 통상의 온도 센서 회로는 설계시 확정된 값을 가지는 R1과 온도에 대한 가변 저항값(R2)을 가지는 온도 센서가 병렬구성이므로 전압분배 공식을 이용하여 수행될 수 있다.

이때, 가변 값을 가지는 R2는 이전의 값을 추정하여 예상값을 넣거나 연산을 위하여 미리 설정한 값을 대입할 수도 있다

이렇게 연산된 예상 센서 출력 전압값과 정상 센서 출력 전압값의 차이를 구하여 보상 전압값을 획득한다.

보상부(200)는 이러한 과정을 통해 구해진 보상 전압값을 센서에서 출력되는 전압값에 반영하여 보상된 센서 출력 전압값을 구한다.

이후, 출력부(300)은 보상된 센서 출력 전압값을 이용하여 최종 센싱값을 출력한다(S500).

예를 들어 센서가 온도 센서인 경우, 출력부(300)는 보상부(200)에서 보상된 센서 출력 전압값 및 온도 대 저항 룩 업 테이블을 이용하여 결정되는 온도값을 최종 센싱값으로 하여 출력한다.

다른 예로 센서가 전류 센서인 경우, 보상부(200)에서 보상된 센서 출력 전압값을 전압/전류 공식에 대입하여 구해지는 전류값을 최종 센싱값으로 하여 출력한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 측정부 200 : 보상부
300 : 출력부

Claims

차량 내 센서에 인가되기 전의 레퍼런스 전압을 측정하는 단계;
상기 측정된 레퍼런스 전압이 기설정된 값을 벗어나는지 판단하는 단계;
상기 판단 결과 기설정된 값을 벗어나는 경우, 보상 전압값을 획득하는 단계; 및
상기 획득되는 보상 전압값을 이용하여 최종 센싱값을 출력하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 방법.
제1항에 있어서, 상기 보상 전압값을 획득하는 단계는 :
상기 측정된 레퍼런스 전압값을 기초로 예상 센서 출력 전압을 연산하는 단계;
설계된 레퍼런스 전압을 기초로 정상 센서 출력 전압값을 연산하는 단계; 및
상기 예상 센서 출력 전압값과 상기 정상 센서 출력 전압값의 차이를 구하여 보상 전압값을 획득하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 방법.
제1항에 있어서, 상기 최종 센싱값을 출력하는 단계는 :
상기 보상 전압값을 상기 예상 센서 출력 전압값에 반영하여 보상된 센서 출력 전압값을 구하는 단계; 및
상기 보상된 센서 출력 전압값에 대응하는 최종 센싱값을 출력하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 방법.
제3항에 있어서, 상기 최종 센싱값을 출력하는 단계는 :
상기 센서가 온도 센서인 경우, 룩 업 테이블을 참조하여 상기 보상된 센서 출력 전압값에 대응하는 온도값을 출력하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 방법.
제3항에 있어서, 상기 최종 센싱값을 출력하는 단계는 :
상기 센서가 전류 센서인 경우, 상기 보상된 센서 출력 전압값을 전압 및 전류 공식을 대입하여 획득되는 전류값을 출력하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 방법.
차량 내 센서에 인가되기 전의 레퍼런스 전압을 측정하는 측정부;
상기 측정부에서 측정된 레퍼런스 전압값이 기설정된 값을 벗어나는 경우, 상기 센서에서 측정되는 센싱 전압값에 상기 레퍼런스 전압값과 기설정된 전압값의 차이를 보상하는 보상 전압값을 획득하는 보상부; 및
상기 보상부에서 획득한 보상 전압값을 이용하여 최종 센싱값을 출력하는 출력부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서는 온도 센서와 전류 센서 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 레퍼런스 전압 보상을 통한 차량 센서의 정확도 향상 장치.