KR20150037143A - 과전류 감지 장치 및 방법 - Google Patents

과전류 감지 장치 및 방법 Download PDF

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KR20150037143A KR20130116454A KR20130116454A KR20150037143A KR 20150037143 A KR20150037143 A KR 20150037143A KR 20130116454 A KR20130116454 A KR 20130116454A KR 20130116454 A KR20130116454 A KR 20130116454A KR 20150037143 A KR20150037143 A KR 20150037143A
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Abstract

본 발명은 과전류 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 과전류 감지 장치는 차량의 부하별로 과전류를 감지하여 과전류가 감지된 부하만 전원제어 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 차량 내 Short 또는 과전류에 의한 전자장치 손상을 방지할 수 있는 효과가 있고, 특히 모듈별 분산 전원제어로 Side effect 및 후속 사고를 방지할 수 있는 이점이 있다. 즉, 전체전원을 OFF시킬 경우 타 전자장치 사용불가로 운전자의 불편 초해 또는 Side 사고 발생 가능성을 방지할 수 있다. 또한, 배터리 방전에 의한 데미지를 방지할 수 있고 배터리의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

과전류 감지 장치 및 방법{Apparatus and Method Sensing over current}
본 발명은 과전류 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 과전류를 차량의 부하별로 감지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 배터리 센서는 차량 배터리의 전압, 전류, 온도를 모니터링하여 모니터링된 정보를 LIN 통신으로 마스터 제어기인 엔진 제어기에 전달하고, 엔진 제어기는 전달된 정보를 토대로 차량 배터리의 상태를 파악하며 파악된 결과에 따라 차량 부하를 조절하기 위해 얼터네이터(Alternator)를 제어한다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 IBS 차량 시스템은, 차량용 배터리, IBS(Intelligent Battery Sensor), 엔진 제어기(Energy Management Controller), 대표 부하로서 G(Generator), 즉 발전기, 얼터네이터 등의 발전 부하, M(Motor), 즉 MDPS, ABS, AirSUS 등 대전류모터구동 부하, L(Electric), 즉 헤드라이트, 램프 등과 같은 전기적 부하 등을 포함하고, IBS는 차량 전체에 대한 전류 부하만을 획득한다.
한편, 고전류 전자장치의 차량 적용 증가로 차량 내 에너지 관리의 중요성이 높아지고 있으며, 이에 따라 OEM의 미래 지능형 전원관리 시스템의 필요성 또한 높아지고 있다.
종래의 전원관리 시스템은 주로 독립적인 ECU 또는 엔진 제어기에 구현되고, 데어터가 센서가 출력하는 것에 한정되어 정밀하게 전원을 관리하는데 제한이 있다.
즉, 종래의 전원관리 시스템은 IBS 출력 전류로 차량 전체 전류부하만 모니터링할 수 있고, 각 부하에 대해 개별 전류검출을 할 수 없으므로, 이상 전류 검출시 부하 전체를 OFF시키거나 ON시키는 등 차량 전원을 정밀하게 관리할 수 없다 라는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 차량의 부하별로 과전류를 감지하여 과전류가 감지된 부하만 전원제어 하는 과전류 감지 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 과전류 감지 장치 는 제어신호에 따라 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 출력하는 먹스; 및 상기 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 개별적으로 확인하기 위한 상기 제어신호를 출력하는 IBS를 포함하고, 상기 IBS는 상기 먹스로부터 입력된 특정 부하의 전류가 기설정된 시간 이상 상기 특정 부하에 따라 기설정됨 과전류 임계값 이상일 경우, 과전류가 발생한 상기 특정 부하로 상기 차량의 배터리 전원이 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 특정 부하의 전원 스위치가 오프되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른과전류 감지 방법은 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 개별적으로 확인하기 위한 제어신호를 출력하는 단계; 상기 제어신호에 따라 상기 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 산출하는 단계; 및 산출된 특정 부하의 전류가 기설정된 시간 이상 상기 특정 부하에 따라 기설정됨 과전류 임계값 이상일 경우, 과전류가 발생한 상기 특정 부하로 차량의 배터리 전원이 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 특정 부하의 전원 스위치가 오프되도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차량 내 Short 또는 과전류에 의한 전자장치 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
특히 모듈별 분산 전원제어로 Side effect 및 후속 사고를 방지할 수 있는 이점이 있다.
즉, 전체전원을 OFF시킬 경우 타 전자장치 사용불가로 운전자의 불편 초해 또는 Side 사고 발생 가능성을 방지할 수 있다.
또한, 배터리 방전에 의한 데미지를 방지할 수 있고 배터리의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 감지 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 운전자에게 과전류 발생을 알리는 것을 설명하기 위한 도면.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 부하별 과전류 검출을 설명하기 위한 예시도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명은 차량의 전체 부하에 대한 과전류 온/오프 여부를 검출하는 종래의 기술과 달리, 차량의 모듈별로 과전류 여부를 검출함으로써 차량의 고장발생 모듈을 정확하게 진단할 수 있는 것이다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 감지 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 감지 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 운전자에게 과전류 발생을 알리는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 부하별 과전류 검출을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 과전류 감지 장치는 IBS(100, Intelligent Battery Sensor) 및 먹스(200, MUX)를 포함한다.
IBS(100)는 먹스(200)를 제어하여 G(Generator)부하(발전기, 얼터네이터 등의 발전 부하), M(Motor) 부하(MDPS, ABS, AirSUS 등 대전류모터구동 부하), L(Electric)부하(헤드라이트, 램프 등과 같은 전기적 부하)의 전류를 개별적으로 확인한다.
IBS(100)는 각 부하(G 부하, M 부하, L부하)에서 기설정된 시간 이상 과전류(부하별 과전류 임계치는 각 부하에 적합하게 기설정됨)가 감지될 경우, SJM(300, Smart Junction Box)에 과전류가 감지된 부하의 정보를 전달한다.
SJB(300)는 IBS(100)로부터 전달된 부하의 정보를 토대로 과전류가 발생한 부하로 전원이 인가되는 것을 방지하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 운전자에게 과전류 발생을 알린다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 차량의 부하별 과전류 검출을 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, IBS(100)가 Select 값을 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정한 제어신호를 먹스(200)에 출력하면, 먹스(200)는 각 부하(G 부하, M 부하, L 부하)로부터 전달된 전류를 IBS(100)에 출력하지 않는다.
따라서, IBS(100)는 션트 저항(400)의 양단 전압 차를 토대로 산출된 전류(ADC 전류)를 차량 전체 부하의 전류(Whole L), 즉 G 부하의 전류, M 부하의 전류 및 L 부하의 전류를 합한 전류로 인식하고, 즉 션트 저향(400)의 양단 전압 차를 토대로 차량 전체 부하의 전류를 감지하며, 차량 전체 부하의 전류가 기설정된 과전류 임계치 이상으로 지속(대략 200A가 10초 이상 지속) 감지되면, 부하별로 전류를 감지하기 위해 제어신호를 출력한다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, IBS(100)가 Select 값을 G 부하를 선택하는 값으로 설정한 제어신호를 먹스(200)에 출력하면, 먹스(200)는 G부하의 전류를 추출하여 IBS(100)로 출력한다.
즉, 먹스(200)는 Select 값이 G 부하를 선택하는 값으로 설정된 경우 획득된 전류(현재 전류)에서 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 경우 획득된 전류(이전 전류)를 감산연산하여 G 부하 전류를 산출하고, 산출된 G 부하 전류를 IBS(100)에 출력한다.
IBS(100)는 감지된 ADC 전류가 차량 전체 부하의 전류(Whole L)에 G 부하의 전류가 합해진 것으로 인식하고, 감지된 ADC 전류에서 차량 전체 부하의 전류(Whole L)를 감산연산하여 G 부하의 전류를 산출한다.
도 6에 도시된 바와 같이, IBS(100)가 Select 값을 M 부하를 선택하는 값으로 설정한 제어신호를 먹스(200)에 출력하면, 먹스(200)는 M부하의 전류를 추출하여 IBS(100)로 출력한다.
예컨대, 먹스(200)는 Select 값이 M 부하를 선택하는 값으로 설정된 경우 획득된 전류(현재 전류)에서 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 경우 획득된 전류(이전 전류)를 감산연산하여 M 부하 전류를 산출하고, 산출된 M 부하 전류를 IBS(100)에 출력한다.
IBS(100)는 감지된 ADC 전류가 차량 전체 부하의 전류(Whole L)에 M 부하의 전류가 합해진 것으로 인식하고, 감지된 ADC 전류에서 차량 전체 부하의 전류(Whole L)를 감산연산하여 M 부하의 전류를 산출한다.
도 7에 도시된 바와 같이, IBS(100)가 Select 값을 L 부하를 선택하는 값으로 설정한 제어신호를 먹스(200)에 출력하면, 먹스(200)는 L 부하의 전류를 추출하여 IBS(100)로 출력한다.
즉, 먹스(200)는 Select 값이 L 부하를 선택하는 값으로 설정된 경우 획득된 전류(현재 전류)에서 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 경우 획득된 전류(이전 전류)를 감산연산하여 L 부하 전류를 산출하고, 산출된 L 부하 전류를 IBS(100)에 출력한다.
IBS(100)는 감지된 ADC 전류가 차량 전체 부하의 전류(Whole L)에 L 부하의 전류가 합해진 것으로 인식하고, 감지된 ADC 전류에서 차량 전체 부하의 전류(Whole L)를 감산연산하여 L 부하의 전류를 산출한다.
IBS(100)는 각 부하의 전류가 기설정된 시간(대략 2초) 이상 과전류(각 부하의 과전류 임계치는 각 부하에 적합하게 기설정됨)로 감지될 경우, 과전류가 감지된 각 부하의 정보를 SJM(300)에 전달한다.
예컨대, IBS(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 L 부하에서 이상 전류(과전류)가 감지되면, L 부하의 정보를 SJM(300)에 전달한다.
SJM(300)은 IBS(100)로부터 L 부하의 정보가 전달되면, L 부하에 과전류가 흐르는 것을 운전자에게 알리고 정차할 것을 유도하며, 도 9에 도시된 바와 같이 L 부하에 차량의 배터리 전원이 인가되는 것을 방지하기 위해 L 부하의 전원 스위치를 오프시킨다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량 내 Short 또는 과전류에 의한 전자장치 손상을 방지할 수 있는 효과가 있고, 특히 모듈별 분산 전원제어로 Side effect 및 후속 사고를 방지할 수 있는 이점이 있다. 즉, 전체전원을 OFF시킬 경우 타 전자장치 사용불가로 운전자의 불편 초해 또는 Side 사고 발생 가능성을 방지할 수 있다. 또한, 배터리 방전에 의한 데미지를 방지할 수 있고 배터리의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
이상, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 감지 장치를 설명하였고, 이하에서는 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 감지 방법을 설명한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 과전류 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 션트 저항(400)의 양단 전압 차를 토대로 ADC 전류를 획득한다(S100).
획득된 ADC 전류를 차량 전체 부하의 전류(TLC), 즉 G 부하의 전류, M 부하의 전류 및 L 부하의 전류를 합한 전류로 인식하고, 즉 션트 저향(400)의 양단 전압 차를 토대로 차량 전체 부하의 전류를 감지한다.
감지된 차량 전체 부하의 전류(TLC)가 기설정된 과전류 임계치(280A)보다 큰지 여부를 판단하고(S101), 판단결과, 감지된 차량 전체 부하의 전류(TLC)가 기설정된 과전류 임계치(280A)보다 클 경우, 차량 전체 부하의 전류(TLC)가 기설정된 과전류 임계치(280A)보다 크게 기설정된 시간(10초) 이상 감지되는지 여부를 판단한다(S102).
판단결과, 차량 전체 부하의 전류(TLC)가 기설정된 과전류 임계치(280A)보다 크게 기설정된 시간(10초) 이상 감지되면, 부하별로 전류를 획득하기 위해 제어신호를 출력한다(S103).
예컨대, Select 값을 G 부하를 선택하는 값으로 설정한 제어신호를 출력하여, G부하의 전류를 추출한다.
즉, 감지된 ADC 전류가 차량 전체 부하의 전류(TLC)에 G 부하의 전류가 합해진 것으로 인식하고, 감지된 ADC 전류에서 차량 전체 부하의 전류(TLC)를 감산연산하여 G 부하의 전류(MLC)를 산출한다.
또한, Select 값을 M 부하를 선택하는 값으로 설정한 제어신호를 출력하여, M부하의 전류를 추출한다.
즉, 감지된 ADC 전류가 차량 전체 부하의 전류(TLC)에 M 부하의 전류가 합해진 것으로 인식하고, 감지된 ADC 전류에서 차량 전체 부하의 전류(TLC)를 감산연산하여 M 부하의 전류(MLC)를 산출한다.
또한, Select 값을 M 부하를 선택하는 값으로 설정한 제어신호를 출력하여, M부하의 전류를 추출한다.
즉, 감지된 ADC 전류가 차량 전체 부하의 전류(TLC)에 L 부하의 전류가 합해진 것으로 인식하고, 감지된 ADC 전류에서 차량 전체 부하의 전류(TLC)를 감산연산하여 L 부하의 전류(MLC)를 산출한다.
IBS(100)는 감지된 ADC 전류가 차량 전체 부하의 전류(Whole L)에 L 부하의 전류가 합해진 것으로 인식하고, 감지된 ADC 전류에서 차량 전체 부하의 전류(Whole L)를 감산연산하여 L 부하의 전류를 산출한다.
산출된 각 부하의 전류가 기설정된 시간(대략 2초) 이상 과전류(각 부하의 과전류 임계치는 각 부하에 적합하게 기설정됨)로 감지되는지 여부를 판단하고(S104), 판단결과 산출된 각 부하의 전류가 기설정된 시간(대략 2초) 이상 과전류로 감지될 경우, 각 부하의 전류에 대해 평균치(G_avg, M_avg, L_avg)를 산출한다(S105).
산출된 G 부하 전류의 평균치(G_avg)가 기설정된 G 부하의 과전류(200A)이상인지 여부를 확인하고(S106), 확인결과, 산출된 G 부하 전류의 평균치(G_avg)가 기설정된 G 부하의 과전류(200A)이상일 경우, G 부하 과전류 플래그를 과전류 발생 상태 값으로 설정한다(S107).
산출된 M 부하 전류의 평균치(M_avg)가 기설정된 M부하의 과전류(180A)이상인지 여부를 확인하고(S108), 확인결과, 산출된 M 부하 전류의 평균치(M_avg)가 기설정된 M 부하의 과전류(180A)이상일 경우, M 부하 과전류 플래그를 과전류 발생 상태 값으로 설정한다(S109).
산출된 L 부하 전류의 평균치(L_avg)가 기설정된 L 부하의 과전류(150A)이상인지 여부를 확인하고(S110), 확인결과, 산출된 L 부하 전류의 평균치(L_avg)가 기설정된 L 부하의 과전류(150A)이상일 경우, L 부하 과전류 플래그를 과전류 발생 상태 값으로 설정한다(S111).
각 부하의 과전류 플래그 정보를 토대로 각 부하의 전원 스위치를 온 또는 오프시키도록 한다(S112).
이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : IBS(Intelligent Battery Sensor) 200 : 먹스(MUX)
300 : SJM(Smart Junction Box) 400 : 션트 저항

Claims (6)

  1. 제어신호에 따라 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 출력하는 먹스; 및
    상기 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 개별적으로 확인하기 위한 상기 제어신호를 출력하는 IBS를 포함하고,
    상기 IBS는
    상기 먹스로부터 입력된 특정 부하의 전류가 기설정된 시간 이상 상기 특정 부하에 따라 기설정됨 과전류 임계값 이상일 경우, 과전류가 발생한 상기 특정 부하로 상기 차량의 배터리 전원이 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 특정 부하의 전원 스위치가 오프되도록 하는 것
    인 과전류 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 IBS는 Select 값을 상기 G 부하를 선택하는 값으로 설정한 상기 제어신호를 출력하여 상기 먹스로부터 상기 G부하의 전류를 입력받고, 상기 Select 값을 상기 M 부하를 선택하는 값으로 설정한 상기 제어신호를 출력하여 상기 먹스로부터 상기 M부하의 전류를 입력받으며, 상기 Select 값을 상기 L 부하를 선택하는 값으로 설정한 상기 제어신호를 출력하여 상기 먹스로부터 상기 L 부하의 전류를 입력받는 것
    인 과전류 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 먹스는 상기 Select 값이 상기 G 부하를 선택하는 값으로 설정된 경우 획득된 전류에서 상기 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 경우 획득된 전류를 감산연산하여 상기 G 부하의 전류를 산출하고, 상기 Select 값이 상기 M 부하를 선택하는 값으로 설정된 경우 획득된 전류에서 상기 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 경우 획득된 전류를 감산연산하여 상기 M 부하의 전류를 산출하며, 상기 Select 값이 상기 L 부하를 선택하는 값으로 설정된 경우 획득된 전류에서 상기 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 경우 획득된 전류를 감산연산하여 상기 L 부하의 전류를 산출하고, 산출된 각 부하의 전류를 상기 IBS에 출력하는 것
    인 과전류 감지 장치.
  4. 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 개별적으로 확인하기 위한 제어신호를 출력하는 단계;
    상기 제어신호에 따라 상기 차량의 G(Generator)부하, M(Motor) 부하 및 L(Electric)부하의 전류를 산출하는 단계; 및
    산출된 특정 부하의 전류가 기설정된 시간 이상 상기 특정 부하에 따라 기설정됨 과전류 임계값 이상일 경우, 과전류가 발생한 상기 특정 부하로 차량의 배터리 전원이 인가되는 것을 방지하기 위해 상기 특정 부하의 전원 스위치가 오프되도록 하는 단계
    를 포함하는 과전류 감지 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 오프되도록 하는 단계는,
    Select 값이 상기 G 부하를 선택하는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 산출된 상기 G부하의 전류를 입력받는 단계;
    상기 Select 값이 상기 M 부하를 선택하는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 산출된 상기 M부하의 전류를 입력받는 단계; 및
    상기 Select 값이 상기 L 부하를 선택하는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 산출된 상기 L 부하의 전류를 입력받는 단계를 포함하는 것
    인 과전류 감지 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 산출하는 단계는,
    상기 Select 값이 상기 G 부하를 선택하는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 획득된 전류에서 상기 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 획득된 전류를 감산연산하여 상기 G 부하의 전류를 산출하는 단계;
    상기 Select 값이 상기 M 부하를 선택하는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 획득된 전류에서 상기 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 획득된 전류를 감산연산하여 상기 M 부하의 전류를 산출하는 단계; 및
    상기 Select 값이 상기 L 부하를 선택하는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 획득된 전류에서 상기 Select 값이 어떠한 부하도 선택하지 않는 값으로 설정된 상기 제어신호에 따라 획득된 전류를 감산연산하여 상기 L 부하의 전류를 산출하는 단계를 포함하는 것
    인 과전류 감지 방법.

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