KR20140114372A - 하이브리드 차량들에서의 고 전압 케이블 검출을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량들에서의 고 전압 케이블 검출을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

여기서 설명된 시스템 및 방법은 고 전압 배터리 또는 에너지 저장 시스템을 가지는 전기 또는 하이브리드 전기 차량에서 고 전압 구성요소 케이블들에서의 분리 조건의 존재를 검출한다. 시스템은 스텝-다운 모드(예를 들면, 벅 변환기로서) 또는 부스트 모드로 동작할 수 있는 DC-DC 변환기를 포함한다. 시스템은 에너지 저장 시스템이 고 전압 전력을 시스템 구성요소들에 공급하는 것을 시작하도록 허용하기 전에 차량의 메인 고 전압 케이블링 상에 충분하고, 안전한 측정 전압을 생성하기 위해 부스트 모드로 동작하는 DC-DC 변환기를 이용한다. 측정들은 케이블이 분리되는지를 결정하기 위해 개별적인 구성요소들에 가까운 다양한 지점들에서 취해진다.

Description

하이브리드 차량들에서의 고 전압 케이블 검출을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR HIGH VOLTAGE CABLE DETECTION IN HYBRID VEHICLES}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 이에 의해 참조로서 통합되는 2012년 1월 12일에 출원된 미국 가 특허 출원 번호 제 61/585,667호의 이점을 주장한다.
본 개시는 일반적으로 전기 및 하이브리드 전기 차량들에서의 전기 안전 및 제어 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 고 전압 에너지 저장 시스템들을 가지는 차량들에서 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량을 나아가게 하기 위해 요구된 에너지의 일부를 제공하는 고 전압 배터리 또는 에너지 저장 시스템(ESS)을 포함하는 현대의 전기 또는 하이브리드 전기 차량들은 전형적으로 ESS로부터 다양한 차량 구성요소들로 전력을 전송하기 위한 고 전압 케이블들 또는 버스 라인들을 포함할 것이다. 이러한 구성요소들은 예를 들면, 인버터(inverter), 모터 생성기, 전력 변환기, 등을 포함할 수 있다. 케이블들은 또한 ESS 그 자신 내에 개별적인 에너지 저장 모듈들을 접속시키기 위해 이용될 수 있다.
고 전압 케이블 접속들의 온전함은 차량의 동작을 위해 최고로 중요한 것이다. 케이블링(cabling)에서의 임의의 결함, 단락, 또는 개방 회로는 전기 구동 구성요소들에 인가되는 불충분한 전력을 초래할 수 있고, 이는 불량한 차량 성능, 이동성의 손실, 또는 증가된 구성요소 마모 또는 고장을 야기한다. 고 전압 케이블링에서의 문제점들은 또한 차량의 동승자들 또는 차량에 서비스하려고 시도하는 기술자들에 대해 심각한 안전 위험을 생성할 수 있다. 예를 들면, 하나의 종단에서 고 전압 소스에 접속되지만, 다른 종단에서 분리되는 케이블은 주위의 차량 구성요소들 또는 표면들과 의도하지 않은 접촉을 할 수 있고, 이는 잠재적인 화재 또는 감전 위험을 생성한다.
본 개시의 하나의 양태에 따라, 하이브리드 전기 차량에서 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법이 존재하고, 상기 방법은 DC-DC 변환기와 고 전압 에너지 저장 시스템 사이에 접속된 변환기 케이블 상에 테스트 전압을 공급하기 위해 부스트 모드(boost mode)로 DC-DC 변환기를 동작시키는 단계로서, 상기 테스트 전압은 50 볼트 미만이고 14 볼트보다 높은 것인, 상기 동작시키는 단계; 및 에너지 저장 시스템에 접속된 제어기를 이용하여, 변환기 케이블이 DC-DC 변환기와 에너지 저장 시스템 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 에너지 저장 시스템의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 테스트 전압과 자동적으로 비교하는 단계를 포함한다. DC-DC 변환기가 부스트 모드로 동작하고 있을 때, 배터리는 상기 테스트 전압보다 낮은 전압의 전력을 DC-DC 변환기의 저 측에 제공한다. 방법은 또한 인버터 케이블이 에너지 저장 시스템과 인버터 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 테스트 전압을 이용하여 인버터의 제 2 단자에서 제 2 전압이 측정되는 단계를 포함한다. 방법은 또한 모듈 링크 케이블이 에너지 저장 시스템 내의 제 1 에너지 저장 모듈과 제 2 에너지 저장 모듈 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 에너지 저장 시스템 내의 제 1 에너지 저장 모듈의 제 3 단자에서 측정된 제 3 전압을 자동적으로 비교하도록 제어기를 이용하는 단계를 포함한다. 제어기는 차량 시동 시퀀스를 개시하기 위한 요청에 응답하여 전압 비교를 수행할 수 있다. 변환기, 인버터, 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속될 것으로 결정되지 않으면, 제어기는 또한 차량 시동 시퀀스에서의 진행을 막을 수 있다. 방법은 또한 DC-DC 변환기, 인버터, 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속되지 않으면, 에너지 저장 시스템의 고 전압 접촉 스위치를 개방 위치로 유지함으로써 에너지 저장 시스템이 고 전압 전력을 DC-DC 변환기 및 인버터 중에서 적어도 하나에 공급하는 것을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따라, 하이브리드 전기 차량에서 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법이 존재하고, 상기 방법은 하이브리드 전자 차량의 고 전압 에너지 저장 시스템과 고 전압 구성요소 사이에 접속된 제 1 고 전압 케이블 상에 테스트 전압을 공급하기 위해 부스트 모드로 DC-DC 변환기를 동작시키는 단계로서, 상기 테스트 전압은 50 볼트 미만이고 14 볼트보다 높은 것인, 상기 동작시키는 단계; 및 고 전압 구성요소에 접속된 제어기를 이용하여, 제 1 고 전압 케이블이 고 전압 에너지 저장 시스템과 인버터 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 고 전압 구성요소의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 테스트 전압과 자동적으로 비교하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 에너지 저장 시스템으로부터의 고 전압 전력을 하이브리드 전기 차량의 저 전압 서브시스템에 공급하기 위한 저 전압 전력으로 변환하기 위해 벅 모드(buck mode)로 DC-DC 변환기를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 따라, 하이브리드 전기 차량에서 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템이 존재하고, 상기 시스템은 고 전압 전력을 차량의 구동계(drivetrain)에 공급하기 위한 에너지 저장 시스템; 상기 에너지 저장 시스템에 의해 공급된 상기 고 전압 전력을 하이브리드 전기 차량의 적어도 하나의 저 전압 서브시스템에 의해 이용하기 위한 더 낮은 공급 전압으로 변환하도록 적응된 DC-DC 변환기; 에너지 저장 시스템 및 DC-DC 변환기의 고 측을 접속시키는 고 전압 변환기 케이블; 및 고 전압 변환기 케이블로 에너지 저장 시스템에 의해 출력되는 전력의 흐름을 제어하기 위해 에너지 저장 시스템에 동작식으로 접속된 제어기를 포함한다. DC-DC 변환기는 또한 테스트 전압을 고 전압 변환기 케이블에 공급하기 위해 부스트 모드로 동작할 수 있고, 상기 테스트 전압은 상기 더 낮은 공급 전압보다 크고 50 볼트 미만이다. 제어기는 고 전압 변환기 케이블이 DC-DC 변환기와 에너지 저장 시스템 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 에너지 저장 시스템의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 테스트 전압과 비교한다. 시스템은 또한 DC-DC 변환기의 저 측에 동작식으로 접속된 저 전압 배터리를 포함할 수 있고, 저 전압 배터리는 DC-DC 변환기가 부스트 모드로 동작하고 있을 때, 입력으로서 상기 더 낮은 공급 전압에서의 저 전압 전력을 DC-DC 변환기에 공급하도록 구성된다. 시스템은 또한 AC 전력을 하이브리드 전기 차량 구동계 내의 E-기계에 제공하도록 적응된 인버터; 및 에너지 저장 시스템 및 인버터를 접속시키는 고 전압 인버터 케이블을 포함할 수 있고; 제어기는 고 전압 인버터 케이블이 에너지 저장 시스템과 인버터 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 인버터의 제 2 단자에서 측정된 제 2 전압을 테스트 전압과 비교한다. 에너지 저장 시스템은 또한 복수의 에너지 저장 모듈들을 포함하고, 에너지 저장 모듈들 중에서 제 1 및 제 2 에너지 저장 모듈은 고 전압 모듈 링크 케이블에 의해 함께 접속되고, 상기 에너지 저장 모듈들 중에서 상기 제 1 에너지 저장 모듈은 또한 상기 변환기 케이블에 접속된다. 제어기는 고 전압 모듈 링크 케이블이 제 1 에너지 저장 모듈과 제 2 에너지 저장 모듈 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 제 2 에너지 저장 모듈의 제 3 단자에서 측정된 제 3 전압을 비교한다. 제어기는 차량 시동 시퀀스를 개시하기 위한 요청에 응답하여 비교를 수행할 수 있다. 고 전압 변환기, 인버터 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속될 것으로 결정되지 않으면, 제어기는 또한 차량 시동 시퀀스에서의 진행을 막을 수 있다. 에너지 저장 시스템은 DC-DC 변환기 및 인버터 중에서 적어도 하나로부터 에너지 저장 시스템을 전기적으로 격리하기 위한 적어도 하나의 고 전압 접촉 스위치를 포함할 수 있다. 고 전압 변환기, 인버터 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속되지 않으면, 제어기는 고 전압 접촉 스위치를 개방 위치로 유지할 수 있다.
또 다른 양태에 따라, 하이브리드 전기 차량에서 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템이 존재하고, 상기 시스템은 고 전압 전력을 하이브리드 전기 차량의 제 1 고 전압 구성요소에 공급하기 위한 에너지 저장 시스템; 상기 에너지 저장 시스템에 의해 공급된 고 전압 전력 출력을 하이브리드 전기 차량의 적어도 하나의 저 전압 서브시스템에 의해 이용하기 위한 더 낮은 공급 전압으로 변환하도록 적응된 DC-DC 변환기; 에너지 저장 시스템 및 제 1 고 전압 구성요소를 접속시키는 제 1 고 전압 케이블; 및 제 1 고 전압 케이블로 에너지 저장 시스템에 의해 출력되는 전력의 흐름을 제어하기 위해 에너지 저장 시스템에 동작식으로 접속된 제어기를 포함하고; DC-DC 변환기는 또한 테스트 전압을 제 1 고 전압 케이블에 공급하기 위해 부스트 모드로 동작할 수 있고, 상기 테스트 전압은 상기 더 낮은 공급 전압보다 크고 50 볼트 미만이고; 제어기는 제 1 고 전압 케이블이 에너지 저장 시스템과 제 1 고 전압 구성요소 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 제 1 고 전압 구성요소의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 테스트 전압과 비교한다.
본 발명의 또 다른 형태들, 목적들, 특징들, 양태들, 이점들, 장점들, 및 실시예들은 상세한 설명 및 그와 함께 제공된 도면들로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따라 하이브리드 차량에서 고 전압 케이블을 검출하기 위한 시스템의 개략적인 도면.
도 2는 하나의 실시예에 따라 도 1의 시스템을 이용하는 하이브리드 차량에서 높은 전압 케이블들의 검출에 관련된 단계들을 도시하는 도면.
본 발명들의 원리들의 이해를 촉진하는 목적을 위해, 이제 도면들에서 도시된 실시예들에 대한 참조가 행해질 것이고, 특정 언어는 동일한 것을 설명하기 위해 이용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위의 어떠한 제한도 그에 의해 의도되지 않음이 이해될 것이다. 설명된 실시예들에서의 임의의 변경들과 또 다른 수정들 및 여기서 설명된 바와 같은, 본 발명의 원리들의 임의의 또 다른 적용들은 본 발명과 관련된 당업자에게 정상적으로 발생할 것으로서 고려된다. 본 발명에 관련되지 않는 일부 특징들이 명료성을 위해 도시되지 않을 수 있음이 당업자들에게 명백할지라도, 본 발명의 하나의 실시예는 더 상세하게 도시된다.
판독자의 편의를 위해, 소자가 처음에 도입되는 도면은 전형적으로 대응하는 참조 번호에서 가장 왼쪽의 숫자(들)로 표시됨을 초기에 주의해야 한다. 예를 들면, 100 시리즈 참조 번호(예를 들면, 100, 101, 102, 103, 등)로 식별된 구성요소는 일반적으로 도 1을 참조하여 처음에 논의될 것이고, 200 시리즈 참조 번호(예를 들면, 200, 201, 202, 203, 등)로 식별된 구성요소는 일반적으로 도 2을 참조하여 처음에 논의될 것이다.
이전 시스템들에서, 메인 ESS 접촉기들에서의 전압은 정상 동작을 위해 접촉기들을 폐쇄하기 이전에 웰딩(welding)된 접촉 조건을 검출하기 위해 측정된다. 그러나, 이 기술은 ESS 접촉기들과 다른 차량 구성요소들 사이의 분리된 케이블들을 검출하는데 실패한다. 본 개시에 의해 도시된 기술은 케이블이 분리될 때를 검출하기 위한 케이블링에서의 다양한 지점들에서의 전압을 측정하기 위해 안전하고, 여전히 효과적인 테스트 전압을 제공하도록 부스트 모드로 DC-DC 변환기를 구동함으로써 이 문제를 해결한다.
도 1은 본 개시의 하나의 실시예에 따른 차량 하이브리드 구동 제어 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 여기서 설명된 시스템 및 제어 방법들은 차량을 나아가게 하기 위해 요구된 전력의 일부를 공급하기 위한 고 전압 에너지 저장 시스템(예를 들면, 배터리)을 통합시키는 임의의 유형의 전기 또는 하이브리드 차량 드라이브에 적용가능하다. 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 에너지 저장 시스템(ESS)(100), 인버터(112), DC-DC 변환기(114), 저 전압 배터리(116), 및 제어기(118)를 포함한다. 고 전압 변환기 케이블들((120)(양) 및 (122)(음))은 ESS(110)의 단자들(164 및 166)을 DC-DC 변환기(114)의 단자들(161 및 163)에 접속시킨다. 고 전압 인버터 케이블들((124)(양) 및 (126)(음))은 ESS(110)의 단자들(165 및 167)을 인버터(112)의 단자들(160 및 162)에 접속시킨다. 고 전압 ESS 모듈 링크 케이블들(128(음) 및 130(양))은 ESS(110) 내의 에너지 저장 모듈(132)의 단자들(169 및 171)을 에너지 저장 모듈(134)의 단자들(168 및 170)에 접속시킨다. 도 1의 실시예에서, 단자들(164, 165 및 169)은 ESS(110) 내에서 서로 전기적으로 접속된다. 마찬가지로, 단자들(166, 167 및 171)은 ESS(110) 내에서 서로 전기적으로 접속된다.
부가적인 고 전압 케이블들이 ESS(110)를 차량에 존재하는 다른 고 전압 차량 구성요소들에 접속시키기 위해 또는 부가적인 고 전압 구성요소들을 서로 접속시키기 위해 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들면, 인버터(112)는 고 전압 케이블들(113, 115 및 117)을 통해 AC 전력을 E-기계(111)(예를 들면, 모터 생성기)에 공급하기 위해 이용될 수 있다. E-기계(111)는 회전 축(129)을 통해 차량 트랜스미션(123)에 접속될 수 있고, 트랜스미션(123)은 적합한 토크 전송을 휠들(133)에 제공한다. 하이브리드 전자 차량의 경우에, 엔진(121)은 또한 도시된 바와 같이 클러치(131) 및 회전 축들(125 및 127)을 통해 E-기계(111) 및 트랜스미션(123)에 기계적으로 접속될 수 있다. 엔진(121)은 ESS가 부분적으로 또는 완전히 방전될 때, 부가적인 추진력을 제공할 수 있거나 ESS(110)를 충전하도록 생성기 모드로 E-기계(111)를 구동할 수 있다.
일반적인 동작에서, 제어기(118)는 ESS(110)에 의해 공급되는 전력의 흐름을 제어하기 위해 도 1에서의 다양한 구성요소들과 인터페이싱(interfacing)한다. 점화 키-온 이벤트의 개시 시와 같이, 전력이 요청될 때, 제어기(118)는 메인 ESS 접촉기들(140, 142, 144 및 146)로 하여금 폐쇄하게 하고, 이에 의해 전력을 요구된 차량 구성요소들에 공급한다. 아래에 또한 설명될 바와 같이, 제어기(118)는 다양한 고 전압 전력 케이블들이, 접촉기들이 폐쇄하도록 허용하기 전에 적절하게 접속됨을 보장하기 위해 고 전압 구성요소들 각각에서의 전압을 측정한다. 그러나, 정확한 측정치를 제공하기 위해, 전압의 임계치가 요구된다. 시스템(100)은 (예를 들면, 단자들(164 및 166)에서) 저 전압 배터리(116)로부터 고 전압 케이블링으로 전력을 보내기 위해 부스트 모드로 DC-DC 변환기(114)를 동작시킴으로써 이 전압을 제공한다. DC-DC 변환기(114)의 부스트 모드 기능은 애플리케이션의 요구들에 의존하여, 연속적 또는 불연속적 스위칭 모드를 이용하여 성취될 수 있다. 저 전압 배터리(116)로부터의 전압(전형적으로, 12 볼트)은 고 전압 케이블들의 접속을 검출하고 측정하기 위해 적합한 더 높은 전압(전형적으로, 20 볼트)으로 변환되지만, 여전히 안전 규정들에 의해 요구된 임계치(전형적으로, 50 볼트) 아래이다. 이것은 케이블 접속들이, 메인 ESS 고 전압 접촉기들(140, 142, 144 및 146)이 폐쇄되고 전형적으로 400 내지 450 볼트의 범위에 있는 높은 전압이 케이블링에 인가되기 전에 검출되도록 허용한다.
ESS(110)는 정상 동작 동안 충분한 전류를 차량 전기 구성요소들에 제공하기 위해 병렬로 접속되는 다수의 에너지 저장 모듈들(132 및 134)을 포함한다. 2개의 에너지 저장 모듈들이 도 1에 도시될지라도, 임의의 수의 에너지 저장 모듈들이 이용될 수 있고, 에너지 저장 모듈들이 병렬(도 1에 도시된 바와 같이), 직렬, 또는 직렬/병렬 배열로 접속될 수 있음이 이해될 것이다. 게다가, 에너지 저장 시스템(110)이 굳이 몇가지 예를 대자면, 화학적 수단, 공압 축압기들, 유압 축압기들, 스프링들, 열 저장 시스템들, 플라이휠들, 중력 디바이스들, 및 커패시터들을 통해서와 같은, 잠재적인 에너지를 저장하기 위한 임의의 시스템을 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 에너지 저장 모듈들(132 및 134)은 각각 베터리들(136 및 138)을 포함한다. 배터리들(132 및 134) 각각은 바람직하게 전기 구동계 구성요소들을 동작시키기 위한 요구된 고 전압을 성취하기 위해 직렬로 접속되는 복수의 개별적인 베터리 셀들을 포함한다. 하나의 실시예에서, 배터리들(132 및 134)은 대략 420 볼트의 전압에서 동작하지만, 다른 전압들이 이용될 수 있다.
인버터(112)는 ESS(110)로부터의 DC 전력을 E-기계(111)와 같은, 다른 다운스트림 고 전압 구성요소들을 구동시키기 위한 AC 전력으로 변환하는 DC-AC 인버터를 포함할 수 있다. 인버터(112)는 또한 E-기계(111)가 (예를 들면, 재생 브레이킹 또는 다른 ESS 재생성 모드들 동안) 엔진(121)에 의해 또는 차량의 잔여 관성에 의해 구동되는 생성기로서 동작하고 있을 때, E-기계(111)에 의해 생성된 교류 전류(AC)를 ESS(110)의 배터리들(136 및 138)을 충전하기 위한 DC 전류로 변환하는 역할을 할 수 있다.
DC-DC 변환기(114)는 고 전압 케이블들(120(양) 및 122(음))에 의해 ESS(110)에 접속된다. 하나의 실시예에서, DC-DC 변환기(114)는 스위칭-모드 벅-부스트 변환기를 포함한다. 벅 변환기(즉, 스텝-다운 변환기)로서 동작할 때, DC-DC 변환기(114)는 ESS(110)에 의해 공급되는 고 전압 DC 전력을 더 낮은 DC 전압으로 변환한다. 더 낮은 전압은 결과적으로, 저 전압 배터리(116)를 충전하기 위해 이용되고, DC 전력을 전형적으로 12 내지 24 볼트의 범위에 있는 더 낮은 전압을 요구하는 차량 시스템들 및 액세서리(accessory)들(150)에 공급하기 위해 이용된다. 부스트 변환기로서 동작할 때, DC-DC 변환기(114)는 아래에 또한 설명될 바와 같이, 배터리(116)로부터의 저 전압 전력을 차량을 밀어서 시동 걸기 위한(예를 들면, ESS(110)가 방전되면) 또는 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 더 높은 전압으로 바꾼다. 벅-부스트 변환기에 부가하여, DC-DC 변환기(114)는 다른 유형들의 조합 스텝-업 및 스텝-다운 DC-DC 변환기들을 포함할 수 있다.
전형적인 실시예에서, 제어기(118)는 처리기, 메모리, 및 입력/출력 접속부들을 가지는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 부가적인 소자들이 특정한 애플리케이션에 의해 요구될 때, 제어기(118)에 포함될 수 있음이 이해될 것이다. 제어기(118)가 고 전압 구성요소들 각각에서의 별개의 제어기 모듈들, 공통 하우징에서의 단일 제어기, 또는 그의 임의의 조합을 포함할 수 있음이 또한 이해될 것이다. 제어기(118)는 시스템(100)의 효율적인 제어를 위한 전압, 전류, 위상, 열, 위치, 속도 및/또는 다른 변수들과 같은, 부가적인 신호들을 수신할 수 있다. 특히, 제어기(118)는 인버터(112)의 고 전압 단자들(160 및 162), ESS(110)의 단자들(164 및 166), 및 ESS(110)에서의 에너지 저장 모듈(134)의 단자들(168 및 170)에서 측정되는 전압 신호들을 수신할 수 있다. 제어기(118)는 또한 다른 차량 제어 서브시스템들로부터 차량 출발/정지 명령들, 전력 및 토크 변화 요청들, 등을 포함하는 신호들을 수신할 수 있다.
고 전압 구성요소들(110, 112, 및 114) 각각이 또한 전압들 및 다른 관련 측정 신호들을 측정하거나 그들을 제어기(118)로 송신하기 위한 부가적인 측정 또는 제어 회로를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 제어기(118)는 제어 라인들(119)을 통해 측정된 전압들을 수신할 수 있다. 제어 라인들(119) 각각은 측정되는 실제 전압을 전달하는 직접 입력 컨덕터 또는 컨덕터 쌍 또는 관련 고 전압 구성요소로부터의 전압 측정 값을 제어기(118)로 송신하기 위해 통신 프로토콜 또는 데이터 버스를 이용하는 데이터 포맷 매체를 포함할 수 있다. 본 분야에 공지된 여전히 다른 장치들 또는 회로는 측정된 전압들을 제어기(118)로 송신하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 시스템(100)에서 고 전압 케이블들의 접속을 검출하기 위한 처리를 도시한다. 처리는 제어기(118)가 점화 키-온 이벤트를 수신할 때, 단계(205)에서 시작한다. 점화 키-온 이벤트가 수신된 후에, 그러나 표준 차량 시동 시퀀스를 개시하기 전에, 제어기(118)는 단자들(164 및 166)에서 15 내지 50 볼트의 범위에 있는 전압을 생성하기 위해 부스트 모드로 일시적으로 구동하도록 DC-DC 변환기에 지시한다. 언급된 범위는 정확한 측정을 허용하기 위해 충분한 전압을 제공하지만, 여전히 오퍼레이터(operator)들 또는 서비스 요원에 대한 상해를 방지하기 위한 안전 규정들에 대해 전형적으로 요구된 임계치 아래이다. 바람직한 일 실시예에서, 20 볼트의 최소 전압은 증가된 측정 정확도를 성취하기 위해 이용된다.
일단 원하는 전압이 DC-DC 변환기(114)에 의해 성취되도록 허용하기 위해 충분한 시간 기간이 경과하면(전형적으로, 100 밀리초 미만), 처리는 제어기(118)가 ESS(110) 내의 에너지 저장 모듈(132)의 단자(164 및 166)에 걸쳐 측정된 전압 신호를 평가하는 단계(215)로 진행한다. 전압 신호는 ESS(110) 내의 적절한 측정 회로에 의해 측정될 수 있고, 제어 라인들(119)을 통해 제어기(118)로 전송될 수 있다. 측정된 신호가 전형적인 케이블 전압 강하를 설명하는, DC-DC 변환기에 의해 출력되는 전압과 매칭하면(결정 블록(220)), 케이블들(120 및 122)은 적절하게 접속되도록 가정된다. 측정된 전압이 너무 낮으면(미리 결정된 임계치 아래), 제어기는 케이블이 분리되었거나 그렇지 않으면, 그것의 온전함이 손상되었다고 가정한다(단계(225)). 그 다음, 차량 시동 시퀀스는 적절한 시정 조치들이 취해질 수 있을 때까지 정지된다(단계(230)).
단계(220)에서 측정된 전압이 충분한 것이 되도록 결정되면, 처리는 부가적인 고 전압 구성요소 케이블들이 평가되어야 하는지의 여부를 결정하기 위해 결정 블록(235)으로 이동한다. 도시된 시스템(100)에 대하여, 처리는 단계(215)로 리턴되고, 인버터(112)의 단자들(160 및 162)에 걸쳐 전압을 측정한다. 다시, 전압 신호는 인버터(112) 내의 적절한 측정 회로에 의해 측정될 수 있고, 제어 라인들(119)을 통해 제어기(118)로 송신될 수 있다. 전압이 부스트 모드에 있는 DC-DC 변환기(114)에 의해 출력되는 전압과 매칭하면, 제어기(118)는 고 전압 케이블들(124 및 126)이 적절하게 접속됨을 결정한다. 전압이 너무 낮으면, 제어기(118)는 다시 케이블 접속들 중에서 적어도 하나가 손상되었음을 가정하고, 처리는 차량 시동 시퀀스가 정지되는 단계(225 및 230)로 진행한다.
처리는 고 전압 모듈 링크 케이블들(128 및 130)의 접속 상태를 검출하기 위해 에너지 저장 모듈(134)에서의 단자들(168 및 170)에 걸쳐 전압을 측정함으로써 다시 한번 단계들(215 및 220)을 반복한다. 부가적인 고 전압 케이블들이 유사한 방식으로 평가될 수 있거나 검출될 수 있음이 이해될 것이고, 제어기는 이전에 평가된 케이블 섹션의 또 다른 다운스트림으로 케이블 접속들을 점진적으로 평가한다. 이전의 평가된 업스트림 종단 전압이 충분할 것이 되도록 결정되지만, 현재 평가되는 단자들에서의 전압이 미리 결정된 임계치 아래에 있으면, 이전에 측정된 종단 지점으로부터 현재 측정된 종단 지점까지의 케이블 섹션에 문제가 존재함이 가정될 수 있다.
단계(230)에서 차량 시동 시퀀스를 정지하는 대신에, 검출되는 케이블에 관한 측정된 전압 또는 다른 고려들에 의존하여 시동 시퀀스가 지속하도록 허용될 수 있다. 예를 들면, 평가되는 케이블이 작은 부식으로 인해 단지 부분적으로 분리되거나 손상되도록 결정되면(예를 들면, 검출된 전압은 테스트 전압과 비교될 때, 단지 부분적으로 감소된다), 제어기(18)는 여전히 차량이 구동되도록 허용하는 동안, 조건이 다음 서비스 예약에서 해결되어야 함을 운전자에게 단순하게 알릴 수 있다.
모든 고 전압 케이블 접속들이 검증되면(결정 블록(235)), 제어기는 ESS의 접촉부들(140, 142, 144 및 146)이 폐쇄하도록 허용하고, 차량 시동 시퀀스는 단계(240)로 진행한다.
도 2의 처리가 차량 시동 시퀀스 내의 점화 키-온 이벤트에 관하여 설명되지만, 처리가 또한 다른 차량 이벤트들에 의해 트리거링될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들면, 케이블 테스트 처리는 접촉부들(140, 142, 144 및 146)이 막 폐쇄되려고 할 때면 언제든지, 배터리들(136, 138)로부터의 고 전압이, 케이블링이 적절하게 접속되고 기능하고 있으면, 의도된 차량 구성요소에 단지 공급됨을 보장하도록 수행될 수 있다.
명세서 및 청구항들에서 이용된 바와 같이, 단어들 "케이블" 및 "케이블링"은 절연선 컨덕터들, 멀티-컨덕터 재킷형 케이블링, 전기 버스 바들, 등과 같은, 2개의 전기 구성요소들 사이의 전도 경로에 접속하고, 상기 전도 경로를 제공하는 임의의 전기 컨덕터를 의미하도록 해석될 것이다. 또한, 도 1에 도시된 고 전압 케이블들의 특정한 배열이 단지 예시적인 목적들을 위해 의미되고, 고 전압 케이블링 및 구성요소들의 부가적인 배열들 및 조합들이 본 개시의 범위 내에 있도록 고려됨이 이해될 것이다. 예를 들면, 고 전압 케이블링이 각각의 양의 컨덕터(120, 124 및 130 각각에)에 대해 지정된 지상 컨덕터들(122, 126, 및 128)을 가지는 것으로서 도 1에 도시되지만, 시스템(100)이 또한 공통 접지 장치를 이용할 수 있고, 지상 컨덕터들은 메인 섀시 접지와 같은, 공통 접지 지점에 연결된다.
명세서 및 청구항들에서 이용된 바와 같이, 단어들 "저 전압"은 50 볼트와 같거나 그 미만인 전압들을 의미하도록 해석될 것이다.
명세서 및 청구항들에서 이용된 바와 같이, 단어들 "고 전압"은 50 볼트보다 큰 전압들을 의미하도록 해석될 것이다.
본 발명이 도면들 및 상기 설명에서 상세하게 도시되고 설명될지라도, 동일한 것이 특성에서 예시적이고 제한하지 않는 것으로서 고려되어야 하고, 단지 바람직한 실시예만이 도시되고 설명되고, 다음의 청구항에 의해 규정된 본 발명의 사상 내에 있는 모든 변화들, 등가물들, 및 수정들이 보호되도록 요구됨이 이해된다. 각각의 개별적인 공개, 특허, 또는 특허 출원이 구체적으로 및 개별적으로 여기서 참조로서 통합되고 전체적으로 진술되도록 표시되는 것처럼, 본 명세서에서 언급된 모든 공개들, 특허들, 및 특허 출원들은 여기서 참조로서 통합된다.
100: 시스템 110: 에너지 저장 시스템
111: E-기계 112: 인버터
113, 115, 117: 고 전압 케이블 114: DC-DC 변환기
116: 저 전압 배터리 118: 제어기
119: 제어 라인
120, 122: 고 전압 변환기 케이블 121: 엔진
123: 차량 트랜스미션
124, 126: 고 전압 인버터 케이블 125, 127, 129: 회전 축
128, 130: 고 전압 ESS 모듈 링크 케이블
132, 134: 에너지 저장 모듈 ` 133: 휠
140, 142, 144, 146: 메인 ESS 고 전압 접촉기

Claims (20)

  1. 하이브리드 전기 차량에서 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법에 있어서:
    DC-DC 변환기와 고 전압 에너지 저장 시스템 사이에 접속된 변환기 케이블 상에 테스트 전압을 공급하기 위해 부스트 모드(boost mode)로 상기 DC-DC 변환기를 동작시키는 단계로서, 상기 테스트 전압은 50 볼트 미만이고 14 볼트보다 높은 것인, 상기 동작시키는 단계; 및
    상기 에너지 저장 시스템에 접속된 제어기를 이용하여, 상기 변환기 케이블이 상기 DC-DC 변환기와 상기 에너지 저장 시스템 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 에너지 저장 시스템의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 상기 테스트 전압과 자동적으로 비교하는 단계를 포함하는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환기가 부스트 모드로 동작하고 있을 때, 배터리는 상기 테스트 전압보다 낮은 전압의 전력을 상기 DC-DC 변환기의 저 측에 제공하는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기를 이용하여, 인버터 케이블이 상기 에너지 저장 시스템과 인버터 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 인버터의 제 2 단자에서 측정된 제 2 전압을 상기 테스트 전압과 자동적으로 비교하는 단계를 추가로 포함하는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기를 이용하여, 모듈 링크 케이블이 상기 에너지 저장 시스템 내의 제 1 에너지 저장 모듈과 제 2 에너지 저장 모듈 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 에너지 저장 시스템 내의 상기 제 1 에너지 저장 모듈의 제 3 단자에서 측정된 제 3 전압을 자동적으로 비교하는 단계를 추가로 포함하는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교는 차량 시동 시퀀스를 개시하기 위한 요청에 응답하여 상기 제어기에 의해 수행되는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변환기, 인버터, 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속될 것으로 결정되지 않으면, 상기 제어기는 또한 상기 차량 시동 시퀀스에서의 진행을 막는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환기, 인버터, 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속되지 않으면, 상기 에너지 저장 시스템의 고 전압 접촉 스위치를 개방 위치로 유지함으로써 상기 에너지 저장 시스템이 고 전압 전력을 상기 DC-DC 변환기 및 상기 인버터 중에서 적어도 하나에 공급하는 것을 방지하는 단계를 추가로 포함하는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  8. 하이브리드 전기 차량에서 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법에 있어서:
    상기 하이브리드 전자 차량의 고 전압 에너지 저장 시스템과 고 전압 구성요소 사이에 접속된 제 1 고 전압 케이블 상에 테스트 전압을 공급하기 위해 부스트 모드로 DC-DC 변환기를 동작시키는 단계로서, 상기 테스트 전압은 50 볼트 미만이고 14 볼트보다 높은, 상기 동작시키는 단계; 및
    상기 제 1 고 전압 케이블이 상기 고 전압 에너지 저장 시스템과 상기 인버터 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 고 전압 구성요소의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 상기 테스트 전압과 비교하는 단계를 포함하는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템으로부터의 고 전압 전력을 상기 하이브리드 전기 차량의 저 전압 서브시스템에 공급하기 위한 저 전압 전력으로 변환하기 위해 벅 모드(buck mode)로 상기 DC-DC 변환기를 동작시키는 단계를 추가로 포함하는, 분리된 고 전압 케이블 조건의 존재를 자동적으로 검출하기 위한 방법.
  10. 하이브리드 전기 차량에서 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템에 있어서:
    고 전압 전력을 차량의 구동계(drivetrain)에 공급하기 위한 에너지 저장 시스템;
    상기 에너지 저장 시스템에 의해 공급된 상기 고 전압 전력을 상기 하이브리드 전기 차량의 적어도 하나의 저 전압 서브시스템에 의해 이용하기 위한 더 낮은 공급 전압으로 변환하도록 적응된 DC-DC 변환기;
    상기 에너지 저장 시스템 및 상기 DC-DC 변환기의 고 측을 접속시키는 고 전압 변환기 케이블; 및
    상기 고 전압 변환기 케이블로 상기 에너지 저장 시스템에 의해 출력되는 전력의 흐름을 제어하기 위해 상기 에너지 저장 시스템에 동작식으로 접속된 제어기를 포함하고,
    상기 DC-DC 변환기는 또한 테스트 전압을 상기 고 전압 변환기 케이블에 공급하기 위해 부스트 모드로 동작할 수 있고, 상기 테스트 전압은 상기 더 낮은 공급 전압보다 크고 50 볼트 미만이고;
    상기 제어기는 상기 고 전압 변환기 케이블이 상기 DC-DC 변환기와 상기 에너지 저장 시스템 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 에너지 저장 시스템의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 상기 테스트 전압과 비교하는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 더 낮은 공급 전압은 12 볼트와 24 볼트 사이에 있는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 DC-DC 변환기의 저 측에 동작식으로 접속된 저 전압 배터리를 추가로 포함하고, 상기 저 전압 배터리는 상기 DC-DC 변환기가 부스트 모드로 동작하고 있을 때, 입력으로서 상기 더 낮은 공급 전압에서의 저 전압 전력을 상기 DC-DC 변환기에 공급하도록 구성되는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    AC 전력을 상기 하이브리드 전기 차량 구동계 내의 E-기계에 제공하도록 적응된 인버터; 및
    상기 에너지 저장 시스템 및 상기 인버터를 접속시키는 고 전압 인버터 케이블을 추가로 포함하고,
    상기 제어기는 상기 고 전압 인버터 케이블이 상기 에너지 저장 시스템과 상기 인버터 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 인버터의 제 2 단자에서 측정된 제 2 전압을 상기 테스트 전압과 비교하는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은 복수의 에너지 저장 모듈들을 포함하고, 상기 에너지 저장 모듈들 중에서 제 1 및 제 2 에너지 저장 모듈은 고 전압 모듈 링크 케이블에 의해 함께 접속되고, 상기 에너지 저장 모듈들 중에서 상기 제 1 에너지 저장 모듈은 또한 상기 변환기 케이블에 접속되고,
    상기 제어기는 상기 고 전압 모듈 링크 케이블이 상기 제 1 에너지 저장 모듈과 상기 제 2 에너지 저장 모듈 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 제 2 에너지 저장 모듈의 제 3 단자에서 측정된 제 3 전압을 비교하는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비교는 차량 시동 시퀀스를 개시하기 위한 요청에 응답하여 상기 제어기에 의해 수행되는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고 전압 변환기, 인버터 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속될 것으로 결정되지 않으면, 상기 제어기는 또한 상기 차량 시동 시퀀스에서의 진행을 막는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  17. 제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 저장 시스템은 상기 DC-DC 변환기 및 상기 인버터 중에서 적어도 하나로부터 상기 에너지 저장 시스템을 전기적으로 격리하기 위한 적어도 하나의 고 전압 접촉 스위치를 포함하는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 고 전압 변환기, 인버터 및 모듈 링크 케이블들 중에서 적어도 하나가 적절하게 접속되지 않으면, 상기 제어기는 상기 고 전압 접촉 스위치를 개방 위치로 유지하는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  19. 하이브리드 전기 차량에서 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템에 있어서:
    고 전압 전력을 상기 하이브리드 전기 차량의 제 1 고 전압 구성요소에 공급하기 위한 에너지 저장 시스템;
    상기 에너지 저장 시스템에 의해 출력된 상기 고 전압 전력을 상기 하이브리드 전기 차량의 적어도 하나의 저 전압 서브시스템에 의해 이용하기 위한 더 낮은 공급 전압으로 변환하도록 적응된 DC-DC 변환기;
    상기 에너지 저장 시스템 및 상기 제 1 고 전압 구성요소를 접속시키는 제 1 고 전압 케이블; 및
    상기 제 1 고 전압 케이블로 상기 에너지 저장 시스템에 의해 출력되는 전력의 흐름을 제어하기 위해 상기 에너지 저장 시스템에 동작식으로 접속된 제어기를 포함하고;
    상기 DC-DC 변환기는 또한 테스트 전압을 상기 제 1 고 전압 케이블에 공급하기 위해 부스트 모드로 동작할 수 있고, 상기 테스트 전압은 상기 더 낮은 공급 전압보다 크고 50 볼트 미만이고;
    상기 제어기는 상기 제 1 고 전압 케이블이 상기 에너지 저장 시스템과 상기 제 1 고 전압 구성요소 사이에 적절하게 접속되는지의 여부를 결정하기 위해 상기 제 1 고 전압 구성요소의 제 1 단자에서 측정된 제 1 전압을 상기 테스트 전압과 비교하는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 고 전압 구성요소는 인버터를 포함하는, 고 전압 케이블 접속들을 검출하기 위한 시스템.
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