KR20150041703A - 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치는 보정과정에서 보정누락 또는 보정오류가 발생하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 차량용 배터리 센서의 전압 채널에 대해 자기 보정을 행함으로써 차량용 배터리 센서의 정확도를 유지할 수 있고, 특히 차량용 배터리 센서가 스스로 자기 보정을 행할 수 있도록 하여 공정에서 이루어지는 전압 보정 공정을 생략할 수 있어서 공정을 단순화할 수 있는 이점이 있다.

Description

차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치 및 방법{Apparatus and Method Calibrating Voltage Channel of Vehicle's Battery Sensor}

본 발명은 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량용 배터리 센서가 전압 채널을 자기 보정 하도록 하는 장치 및 방법 관한 것이다.

차량용 배터리 센서는 전압 ADC(Analog to Digital Converter) 채널로 입력된 아날로그 데이터를 내부에 정의된 ADC 맵핑 함수(일반적으로 1차 함수)를 통해 디지털 데이터로 변환하는 것이다.

즉, 전압 ADC 채널로 입력되는 아날로그 데이터를 'x'라 하고, 변환된 디지털 데이터를 'y'라 하면, 두 데이터 간 1차 함수 관계는 도 1에 도시된 바와 같이 형성되며, 1차 함수의 기울기 'a'와 편차 'b'를 조정함으로써 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정 할 수 있다.

일반적으로 차량용 배터리 센서는 2 point calibration방법을 사용하여 보정을 한다.

2 point calibration 방법은 2개의 아날로그 데이터와 2개의 디지털 데이터를 이용한 방법으로서, 2개의 입력 값으로부터 산출된 1차 함수를 토대로 기울기와 편차를 조정한다.

즉, 1차 함수 y=ax+b를 보정 전 함수라 하면, 보정 전 함수 y=ax+b의 기울기에 1/a을 곱하는 곱셈 연산과, b(편차)를 빼주는 감산 연산으로 보정 전 함수 y=ax+b를 y=x로 변형하는 보정을 행함으로써 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정 할 수 있으며, 이러한 과정을 gain calibration과 offset calibration이라 한다.

차량용 배터리 센서는 생산시 각 차량용 배터리 센서에 대해 전술한 바와 같은 보정을 해야하며, 이러한 보정과정을 통해 각 차량용 배터리 센서는 정확한 ADC를 수행할 수 있다.

그러나, 차량용 배터리 센서에 대한 보정과정에 이상이 발생하거나 누락이 발생하는 경우 ADC 불량이 발생할 수 있으며, 이러한 불량은 양산 후 필드에서 보정 할 수 있는 것이 아니기 때문에 차량에 장착된 차량용 배터리 센서에 불량이 발생할 경우 차량용 배터리 센서를 교체하는 것 이외에는 별도의 해결책이 없다 라는 문제점이 있다.

전술한 바를 간략하게 정리하면, 차량용 배터리 센서는 션트 저항과 내부 온도센서를 이용하여 차량용 배터리의 잔량, 온도, 시동성 등을 측정 및 계산하여 차량 ECU로 정보를 송신하는 역할을 한다.

이러한 차량용 배터리 센서는 양산시 각 센서에 대해 전압, 온도 그리고 전류채널에 대해 보정을 하고, 보정된 데이터는 메모리에 저장되어 각 아날로그 값 입력 시 보정에 이용된다.

이처럼 각 차량용 배터리 센서는 양산시 보정이라는 추가적인 작업공정을 거쳐야 하므로 생산에 필요한 인력 및 시간이 추가로 필요할 수밖에 없고, 보정과정에서 보정누락 또는 보정오류가 발생할 경우 불량품이 양산될 수도 있다 라는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 보정과정에서 보정누락 또는 보정오류가 발생하는 것을 방지할 수 있는 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치는 아날로그 데이터를 입력받아 그에 대응되는 디지털 데이터를 출력하는 ADC; 및 상기 차량용 배터리 센서의 Self offset calibration 기능을 사용하여 상기 ADC에 첫 번째로 입력될 아날로그 입력전압을 획득하고, 획득된 상기 첫 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 첫 번째 디지털 출력 전압으로 획득하며, 상기 ADC에 두 번째로 입력될 아날로그 입력 전압을 군집화 기법을 이용하여 획득하고, 획득된 상기 두 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 두 번째 디지털 출력 전압으로 획득하며, 획득된 데이터를 토대로 상기 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 방법은 상기 차량용 배터리 센서의 Self offset calibration 기능을 사용하여 상기 차량용 배터리 센서의 ADC에 첫 번째로 입력될 아날로그 입력전압을 획득하는 단계; 획득된 상기 첫 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 첫 번째 디지털 출력 전압으로 획득하는 단계; 상기 ADC에 두 번째로 입력될 아날로그 입력 전압을 군집화 기법을 이용하여 획득하는 단계; 획득된 상기 두 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 두 번째 디지털 출력 전압으로 획득하는 단계; 및 획득된 데이터를 토대로 상기 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 차량용 배터리 센서의 전압 채널에 대해 자기 보정을 행함으로써 차량용 배터리 센서의 정확도를 유지할 수 있는 효과가 있다.

특히 차량용 배터리 센서가 스스로 자기 보정을 행할 수 있도록 하여 공정에서 이루어지는 전압 보정 공정을 생략할 수 있어서 공정을 단순화시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래의 기술을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치를 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명의 클러스터 형성을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 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.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 3은 클러스터를 토대로 출력전압 획득을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치는 차량용 배터리 센서의 전압 채널에 대한 자기 보정을 위해 2개의 아날로그 데이터와 2개의 디지털 데이터를 사용한다.

즉, 본 발명의 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치는 외부로부터 인가된 특정전압과 그 전압에 따른 ADC 결과값인 디지털 데이터를 토대로 차량용 배터리 센서가 자기보정을 할 수 있도록 하는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치는 제어부(210), ADC(220) 및 저장부(230)를 포함한다.

제어부(210)는 차량용 배터리 센서의 ASIC 자체에서 제공하는 Self offset calibration 기능을 사용하여 ADC(220)에 첫 번째로 입력되는 아날로그 전압을 구현한다.

여기서 Self offset calibration 기능은 ASIC이 내부적으로 전압센서를 short하여 영(zero) 전압을 만들어 주는 것으로서, 제어부(210)는 Self offset calibration 기능을 통해 영(zero) 전압을 만들고, 만들어진 영 전압을 첫 번째 아날로그 입력전압으로 ADC(220)에 인가하여 그 결과값을 첫 번째 디지털 출력 전압으로 획득한다.

제어부(210)는 차량용 배터리 센서의 전압 자기보정에 사용될 또 다른 전압 값, 즉 두 번째로 ADC(220)에 입력될 아날로그 전압을 군집화 기법을 이용하여 구한다.

본 발명에서 사용하는 군집화 기법은 입력되는 데이터들의 규칙성을 이용하여 적절한 데이터 필터링을 구현한 것으로서, 유사한 속성을 가진 자료들에서 이질적인 패턴을 분석하여 데이터의 경향성을 정확하게 판단하고, 대용량 데이터를 여타의 패턴분석 알고리즘보다 빠르게 처리할 수 있도록 하며, 여기서는 군집화 기법으로 'K 평균 군집화 알고리즘'을 사용한다.

제어부(210)는 온도에 따른 외부로부터 입력된 전압의 영역을 K 평균 군집화 알고리즘을 토대로 특정 개수의 군집(cluster)으로 나누고, 나눠진 각 군집에 중심값(data center)을 할당하며, 나눠진 각 군집에 입력된 데이터를 할당된 중심 값과 함께 해당 군집의 새로운 중심값을 구하는데 사용한다.

예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(210)는 할당된 군집의 중심값이 (X1, Y1)인 Cluster_2에 입력전압 data_1(x1, y1)이 입력될 경우, 새로운 중심값의 좌표를 수학식 1과 같이 계산한다.

제어부(210)는 계산된 Cluster_2의 새로운 중심값을 두 번째 아날로그 입력 전압으로서 ADC(220)에 인가하고, 그 결과값을 두 번째 디지털 출력전압으로 획득한다.

제어부(210)는 첫 번째 아날로그 입력전압, 두 번째 아날로그 입력전압, 첫 번째 디지털 출력전압 및 두 번째 디지털 출력전압을 토대로 2 포인트 켈리브레이션(Point Calibration)을 수행하여 기울기 및 편차를 조정하여 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하고, 조정된 데이터를 저장부(230)에 저장한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 새롭게 계산된 중심값을 해당 군집의 새로운 중심값으로 하고, 이후 입력되는 입력 전압 데이터와 다시 중심값을 구하는데 새로운 중심값을 사용하며, 구해진 중심값은 해당 군집의 경향성이 반영된 평균값이므로, 기존의 단순 평균보다 입력 데이터의 경향성이 반영될 수 있어서 차량용 배터리 센서의 자기 보정 신뢰도를 높일 수 있다.

즉, 본 발명에서 전압 자기보정은 군집이 새롭게 형성될 경우, 자동으로 전압 자기보정을 수행하여 ADC 결과값의 신뢰도를 높이고, 외부의 입력전압 변화에 더 유연하게 대처할 수 있다.

이상, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치를 설명하였고, 이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 방법에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 외부로부터 입력전압을 확인하고(S400), 온도에 따른 입력전압의 영역을 'K 평균 군집화 알고리즘'을 토대로 특정 개수의 군집(cluster)으로 나누며, 나눠진 각 군집에 중심값(data center)을 할당하고, 나눠진 각 군집에 입력된 데이터를 할당된 중심 값과 함께 해당 군집의 새로운 중심값을 구하는데 사용한다.

새로운 클러스터를 판정하고, 새로운 클러스터의 중심 값을 구한 후 전압 자기보정을 수행하기 위해 자기보정에 유리하도록 기설정된 데이터의 개수(A)를 기준으로 입력 데이터의 개수를 조절한다(S401).

자기보정에 사용될 데이터의 개수(A)는 실험을 통해 최적의 값으로 구할 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하여 배터리 센서는 입력 전압의 변화가 있을 때마다 스스로 자기보정을 시행하여 배터리 센서의 정확도를 유지하게 된다.

조절결과, 입력 데이터가 기설정된 데이터의 개수(A)보다 클 경우, Self offset calibration 기능을 실행하여(S402) 영(zero) 전압을 만들고, 만들어진 영 전압을 첫 번째 아날로그 입력전압(X1)으로 ADC(220)에 인가하여 그 결과값을 첫 번째 디지털 출력 전압(Y1)으로 획득한다(S403).

여기서 Self offset calibration 기능은 차량용 배터리 센서의 ASIC 자체에서 제공하는 것으로서, ASIC이 내부적으로 전압센서를 short하여 영(zero) 전압을 만든다.

첫 번째 아날로그 입력 전압(X1)과 그에 대응되는 첫 번째 디지털 출력 전압(Y1)이 획득되면, Self offset calibration 기능의 수행을 중단한다(S404).

전압 자기보정에 사용될 또 다른 전압 값, 즉 두 번째로 ADC(220)에 입력될 아날로그 전압을 군집화 기법을 이용하여 구한다.

본 발명에서 사용하는 군집화 기법은 입력되는 데이터들의 규칙성을 이용하여 적절한 데이터 필터링을 구현한 것으로서, 유사한 속성을 가진 자료들에서 이질적인 패턴을 분석하여 데이터의 경향성을 정확하게 판단하고, 대용량 데이터를 여타의 패턴분석 알고리즘보다 빠르게 처리할 수 있는 것이다.

온도에 따른 외부로부터 입력된 전압의 영역을 'K 평균 군집화 알고리즘'을 토대로 특정 개수의 군집(cluster)으로 나누고, 나눠진 각 군집에 중심값(data center)을 할당하며, 나눠진 각 군집에 입력된 데이터를 할당된 중심 값과 함께 해당 군집의 새로운 중심값을 구하는데 사용한다.

예컨대, 할당된 군집의 중심값이 (X1, Y1)인 Cluster_2에 입력전압 data_1(x1, y1)이 입력될 경우, 새로운 중심값의 좌표를 계산하고, 계산된 Cluster_2의 새로운 중심값을 두 번째 아날로그 입력 전압(X2)으로 하여 ADC(220)에 인가하며, 그 결과값을 두 번째 디지털 출력전압(Y2)으로 획득한다(S405).

첫 번째 아날로그 입력전압(X1), 두 번째 아날로그 입력전압(X2), 첫 번째 디지털 출력전압(Y1) 및 두 번째 디지털 출력전압(Y2)을 토대로 2 포인트 켈리브레이션(Point Calibration)을 수행하여 기울기 및 편차를 조정하여 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하고(S406), 조정된 데이터를 저장부(230)에 저장한다(S407).

여기서 보정된 기울기는

이고, 보정된 편차는 -{Y1-(기울기)×X1}이다.

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.

210 : 제어부 220 : ADC
230 : 저장부

Claims (6)

1. 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치에 있어서,
   아날로그 데이터를 입력받아 그에 대응되는 디지털 데이터를 출력하는 ADC; 및
   상기 차량용 배터리 센서의 Self offset calibration 기능을 사용하여 상기 ADC에 첫 번째로 입력될 아날로그 입력전압을 획득하고, 획득된 상기 첫 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 첫 번째 디지털 출력 전압으로 획득하며, 상기 ADC에 두 번째로 입력될 아날로그 입력 전압을 군집화 기법을 이용하여 획득하고, 획득된 상기 두 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 두 번째 디지털 출력 전압으로 획득하며, 획득된 데이터를 토대로 상기 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하는 제어부
   를 포함하는 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 온도에 따른 외부로부터 입력된 전압의 영역을 K 평균 군집화 알고리즘을 토대로 특정 개수의 군집(cluster)으로 나누고, 나눠진 각 군집에 중심값(data center)을 할당하며, 특정 군집에 입력된 데이터와 상기 특정 군집의 중심 값을 토대로 상기 특정 군집의 새로운 중심값을 산출하고, 산출된 새로운 중심값을 상기 두 번째 아날로그 입력전압으로 설정하는 것
   인 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 획득된 데이터를 토대로 2 포인트 켈리브레이션(Point Calibration)에 따른 기울기 및 편차를 조정하여 상기 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하는 것
   인 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 장치.
4. 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 방법에 있어서,
   상기 차량용 배터리 센서의 Self offset calibration 기능을 사용하여 상기 차량용 배터리 센서의 ADC에 첫 번째로 입력될 아날로그 입력전압을 획득하는 단계;
   획득된 상기 첫 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 첫 번째 디지털 출력 전압으로 획득하는 단계;
   상기 ADC에 두 번째로 입력될 아날로그 입력 전압을 군집화 기법을 이용하여 획득하는 단계;
   획득된 상기 두 번째 아날로그 입력전압을 상기 ADC에 인가하여 그 결과값을 두 번째 디지털 출력 전압으로 획득하는 단계; 및
   획득된 데이터를 토대로 상기 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하는 단계
   를 포함하는 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 군집화 기법을 이용하여 획득하는 단계는,
   온도에 따른 외부로부터 입력된 전압의 영역을 K 평균 군집화 알고리즘을 토대로 특정 개수의 군집(cluster)으로 나누는 단계;
   나눠진 각 군집에 중심값(data center)을 할당하며, 특정 군집에 입력된 데이터와 상기 특정 군집의 중심 값을 토대로 상기 특정 군집의 새로운 중심값을 산출하는 단계; 및
   산출된 새로운 중심값을 상기 두 번째 아날로그 입력전압으로 설정하는 단계를 포함하는 것
   인 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 보정하는 단계는,
   상기 획득된 데이터를 토대로 2 포인트 켈리브레이션(Point Calibration)에 따른 기울기 및 편차를 조정하여 상기 차량용 배터리 센서의 입력 대비 출력을 보정하는 단계를 포함하는 것
   인 차량용 배터리 센서의 전압 채널 자기 보정 방법.
   
   
   

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