KR20160036793A - 저전압 dc-dc 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치 및 방법, 그리고 이를 위한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체 - Google Patents

저전압 dc-dc 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치 및 방법, 그리고 이를 위한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량에서 사용하는 저전압 DC-DC 컨버터 내에 컨버터 회로의 스위치를 제어하는 전압전류 제어부와 고장 진단부를 통합하여 구성하고 이를 효율적으로 구동함으로써 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장과 소프트웨어 고장을 일시에 신속하게 진단하는 기술에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 DC-DC 컨버터 회로가 고장 상태로 진단되는 경우에 고장 원인을 사후에 효과적으로 분석할 수 있도록 해주는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 저전압 DC-DC 컨버터에서 고장진단 제어장치를 통합 구성하여 전압전류 제어부와 고장 진단부의 자원을 공유함으로써 컨버터 회로의 고장 진단에 소요되는 수행시간을 단축할 수 있고, 이를 통해 일반적인 시스템 성능을 저하시키지 않으면서도 저전압 DC-DC 컨버터의 고장 진단 및 고장 처리를 적절하게 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따르면 고장 진단을 신속하게 수행함으로써 저전압 DC-DC 컨버터의 하드웨어 장애를 최소화하고 내구수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.

Description

저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치 및 방법, 그리고 이를 위한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체{Apparatus and method of providing integrated fault diagnosis control for low voltage DC-DC converter, and computer-readable recording medium for the same}
본 발명은 일반적으로 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 차량에서 사용하는 저전압 DC-DC 컨버터 내에 컨버터 회로의 스위치를 제어하는 전압전류 제어부와 고장 진단부를 통합하여 구성하고 이를 효율적으로 구동함으로써 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장과 소프트웨어 고장을 일시에 신속하게 진단하는 기술에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 DC-DC 컨버터 회로가 고장 상태로 진단되는 경우에 고장 원인을 사후에 효과적으로 분석할 수 있도록 해주는 기술에 관한 것이다.
전세계적으로 환경규제 강화에 대응하기 위해 연비개선의 신기술로 48V 전원을 사용하는 듀얼 전기 시스템을 주목하고 있다. 하지만, 기존의 자동차에 설치된 전기장치들은 12V의 전압으로 구동된다. 따라서, 듀얼 전기 시스템을 적용하는 자동차는 배터리로부터 공급되는 48V의 전압을 12V의 전압으로 강압하기 위한 저전압 DC-DC 컨버터가 필수적이다.
저전압 DC-DC 컨버터는 12V의 전압으로 구동되는 전기장치에 부하를 공급하고, 배터리로부터 나오는 48V의 고전압 직류전압을 저전압 직류전압으로 변환하여 보조 배터리(400)를 충전한다. 저전압 DC-DC 컨버터에 고장이 발생할 경우, 12V의 전압으로 구동되는 전기장치에 전원공급이 되지 않아 차량 운행이 불가해지게 되며, 보조 배터리(400)로의 충전이 되지 않아 주행 중 보조 배터리(400)가 방전되면 운전자 안전상 위험한 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 저전압 DC-DC 컨버터의 신뢰성은 중요하며, 저전압 DC-DC 컨버터의 고장 진단을 수행하고 고장 발생을 인지할 수 있는 기술이 필요하다.
종래의 저전압 DC-DC 컨버터에 적용된 고장진단 제어 기술은 저전압 DC-DC 컨버터와 독립적인 하드웨어로 구성되어 프로세싱 시간이 상당히 오래 걸리고 하드웨어 비용이 추가적으로 발생하는 문제점이 있었다.
또한 종래의 고장진단 제어 기술은 출력전압과 출력전류에 허용 범위를 설정하여 이를 벗어나는 경우 고장으로 진단하고 그렇지 않으면 정상으로 판단하는 단순한 방식이어서 성능이 매우 낮았다.
또한 저전압 DC-DC 컨버터의 고장원인으로는 사용자의 부주의, 제조불량, 부품 수명 만료 등 다양하게 존재하는데, 종래기술은 휘발성 메모리 상에서 고장을 진단한 후 고장이라고 판단되는 경우에는 시스템 고장를 방지하기 위해 그 즉시 DC-DC 컨버터의 출력을 차단시키므로 휘발성 메모리 내의 데이터가 소멸되어 버려 고장원인을 사후적으로 파악하기가 곤란하다.
그에 따라, DC-DC 컨버터의 고장진단 및 고장처리와 관련하여 존재하였던 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 효과적인 기술이 관련 업계에서는 절실히 요청되고 있다.
1. 대한민국 특허출원 10-2006-0127073호 "DC-DC 컨버터의 고장 진단 장치 및 그 방법"
2. 대한민국 특허출원 10-2007-0129530호 "전기자동차의 디씨-디씨 컨버터 고장 진단 방법"
3. 대한민국 특허출원 10-2010-0059782호 "전압변환기의 진단장치 및 방법"
4. 대한민국 특허출원 10-2011-0031591호 "3상 AC/DC PWM 컨버터의 개방회로 고장 진단 장치 및 그 방법"
5. "DC-DC 컨버터 진단을 위한 모니터링 시스템 개발", 2004년도 대한전기학회 하계학술대회 논문집 2004. 7. 14 ~ 16, 전진홍 외 3인
6. "기생저항변화를 고려한 DC/DC 컨버터 열화진단", 전력전자학술대회 논문집 2003. 7. 14 ~ 17, 김태진 외 4인
본 발명의 목적은 일반적으로 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 기술을 제공하는 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명의 목적은 차량에서 사용하는 저전압 DC-DC 컨버터 내에 컨버터 회로의 스위치를 제어하는 전압전류 제어부와 고장 진단부를 통합하여 구성하고 이를 효율적으로 구동함으로써 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장과 소프트웨어 고장을 일시에 신속하게 진단하는 기술을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 DC-DC 컨버터 회로가 고장 상태로 진단되는 경우에 고장 원인을 사후에 효과적으로 분석할 수 있도록 해주는 기술을 제공하는 것이다.
이상의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 저전압 DC-DC 컨버터에서 고전압의 1차 전원(Vi)을 입력받아 저전압의 2차 전원(Vo)으로 변환하는 DC-DC 컨버터 회로에 대해 고장을 진단하면서 제어하는 통합형 고장진단 제어장치로서, 상위 제어기로부터 지령을 제공받고 그 내장된 A/D 컨버터(117a)를 통해 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력을 센싱하여 DC-DC 컨버터 회로의 실제 출력이 지령을 추종하도록 DC-DC 컨버터 회로의 스위치에 대한 제어 신호를 생성하는 전압전류 제어부(110); 전압전류 제어부(110)와 통합 구성되어, 전압전류 제어부(110)로부터 상위 제어기의 지령 및 A/D 컨버터(117a)가 센싱한 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력 및 출력과 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 제공받으며, 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상위 제어기의 지령으로부터 저전압 DC-DC 컨버터의 소프트웨어 고장을 진단하며 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력으로부터 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장을 진단하고 저전압 DC-DC 컨버터의 온도로부터 과열 고장을 진단하며, 그 진단 결과 고장으로 판단시에는 진단 정보를 비휘발성 메모리로 전달하여 저장한 후 전압전류 제어부를 차단시켜 DC-DC 컨버터 회로의 스위치를 차단시키는 고장 진단부(120);를 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명에 따른 전압전류 제어부(110)는, 상위 제어기로부터 전압 및 전력 지령을 수신하는 지령 수신부(111); DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류와 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하여 디지털 값으로 변환하는 A/D 컨버터(117a); 상위 제어기의 전압 지령과 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전압의 차이에 따라 전류 지령을 생성하는 전압 제어기(112); 전압 제어기가 생성한 전류 지령과 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전류의 차이에 따라 전류 제어를 수행하여 DC-DC 컨버터 회로의 스위치 온/오프 시간 비율을 조정하는 PWM 신호출력 레지스터 값을 생성하는 전류 제어기(114); 전류 제어기가 생성한 PWM 신호출력 레지스터 값을 외부로 출력하여 그에 따라 DC-DC 컨버터 회로에 대한 전압 및 전류 제어가 실행되도록 하는 제어 출력부(116); 상위 제어기의 전압 및 전력 지령과 A/D 컨버터가 센싱한 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류, 온도 값을 고장 진단부(120)로 전송하는 제어 전송부(118);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 고장 진단부(120)는, 전압전류 제어부의 제어 전송부로부터 전압 및 전력 지령, 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류, 온도 값을 제공받아 그 값을 모니터링하는 모니터링부(121); 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 전압 및 전력 지령으로부터 저전압 DC-DC 컨버터의 소프트웨어 고장을 진단하고 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류로부터 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장을 진단하고 온도 값으로부터 저전압 DC-DC 컨버터의 과열 고장을 진단하는 고장여부 판단부(122); 고장여부 판단부에 의해 고장으로 판단되면 고장진단 결과를 비휘발성 메모리에 전송한 후 전압전류 제어부에 차단 신호를 제공하여 DC-DC 컨버터 회로를 정지시키는 고장판단 출력부(123);를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 고장여부 판단부(122)는 전압 및 전력 지령이 저전압의 2차 전원을 저장하는 보조 배터리의 사양에 의해 정해지는 최대 전압치 및 최대 전력치를 초과하면 소프트웨어 고장으로 판단하고, 실제 출력전압(Vo)을 체크하여 Vo_1 이하일 때 출력 저전압 하드웨어 고장이고 Vo_1 ~ Vo_min일 때 출력전압 하드웨어 경고이고 Vo_max 초과일 때 출력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하며(이때, 0 < Vo_1 < Vo_min < Vo_max), 실제 입력전압(Vi)을 체크하여 Vi_1 이하일 때 입력 저전압 하드웨어 고장이고 Vi_1 ~ Vi_min 및 Vi_max ~ Vi_2 일 때 입력전압 하드웨어 경고이고 Vi_2 초과일 때 입력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하며(이때, 0 < Vi_1 < Vi_min < Vi_max < Vi_2), 실제 출력전류(Io)를 체크하여 전력 지령을 전압 지령으로 나눈 값을 최대 전류치(Io_max)로 설정한 상태에서 실제 출력전류가 최대 전류치를 초과하면 출력 과전류 하드웨어 고장으로 판단하며, 온도를 체크하여 미리 설정된 최대 온도치(T_max)를 초과하면 과열 하드웨어 고장으로 판단하며, 고장판단 출력부(123)는 전압전류 제어부의 제어 출력부(116)에 차단 신호를 제공하여 PWM 신호출력 레지스터 값을 최소치로 설정함으로써 DC-DC 컨버터 회로를 정지시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 전압전류 제어부(110)는, 상위 제어기의 전압 및 전력 지령에 따라 계산된 전류 제한 값에 의해 전류 제어기로 입력되는 전류 지령의 최대치를 제한하는 전류 리미터(113); 전류 제어기의 출력 레지스터값이 오버플로우되었는지 체크하여 PWM 신호출력 레지스터의 값이 정상 범위 내로 들어오도록 제한하는 PWM 리미터(115);를 더 포함할 수 있다.
한편, 이상의 과제를 달성하기 위한 본 발명은 저전압 DC-DC 컨버터에서 고전압의 1차 전원(Vi)을 입력받아 저전압의 2차 전원(Vo)으로 변환하는 DC-DC 컨버터 회로에 대해 고장을 진단하면서 제어하는 통합형 고장진단 제어 방법으로서, 전압전류 제어부가 상위 제어기로부터 전압 및 전력 지령을 수신하는 제 1 단계; 전압전류 제어부에 내장된 A/D 컨버터가 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력 및 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하는 제 2 단계; 전압전류 제어부가 DC-DC 컨버터 회로의 실제 출력이 지령을 추종하도록 DC-DC 컨버터 회로의 스위치에 대한 제어 신호를 생성하는 제 3 단계; 고장 진단부가 전압전류 제어부로부터 상위 제어기의 지령 및 A/D 컨버터가 센싱한 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력 및 출력과 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 수신하는 제 4 단계; 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상위 제어기의 지령으로부터 저전압 DC-DC 컨버터의 소프트웨어 고장을 진단하는 제 5 단계; 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력으로부터 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장을 진단하는 제 6 단계; 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 저전압 DC-DC 컨버터의 온도로부터 과열 고장을 진단하는 제 7 단계; 고장 진단부가 그 진단 결과 고장으로 판단시에는 고장진단 정보를 비휘발성 메모리로 전달한 후 전압전류 제어부에 차단 신호를 제공하여 DC-DC 컨버터 회로를 정지시키는 제 8 단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 본 발명에서 A/D 컨버터는 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류와 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하여 디지털 값으로 변환하고, 제 3 단계는. 전압 제어기가 상위 제어기의 전압 지령과 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전압의 차이에 따라 전류 지령을 생성하는 단계; 전류 제어기가 전압 제어기가 생성한 전류 지령과 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전류의 차이에 따라 전류 제어를 수행하여 DC-DC 컨버터 회로의 스위치 온/오프 시간 비율을 조정하는 PWM 신호출력 레지스터 값을 생성하는 단계; 제어 출력부가 전류 제어기가 생성한 PWM 신호출력 레지스터 값을 외부로 출력하는 단계;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 제 5 단계는 고장 진단부가 전압 및 전력 지령이 저전압의 2차 전원을 저장하는 보조 배터리의 사양에 의해 정해지는 최대 전압치 및 최대 전력치를 초과하면 소프트웨어 고장으로 판단하는 단계를 포함하여 구성되고, 제 6 단계는, 고장 진단부가 실제 출력전압(Vo)을 체크하여 Vo_1 이하일 때 출력 저전압 하드웨어 고장이고 Vo_1 ~ Vo_min일 때 출력전압 하드웨어 경고이고 Vo_max 초과일 때 출력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하는 단계(이때, 0 < Vo_1 < Vo_min < Vo_max); 고장 진단부가 실제 입력전압(Vi)을 체크하여 Vi_1 이하일 때 입력 저전압 하드웨어 고장이고 Vi_1 ~ Vi_min 및 Vi_max ~ Vi_2 일 때 입력전압 하드웨어 경고이고 Vi_2 초과일 때 입력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하는 단계(이때, 0 < Vi_1 < Vi_min < Vi_max < Vi_2); 고장 진단부가 실제 출력전류(Io)를 체크하여 전력 지령을 전압 지령으로 나눈 값을 최대 전류치(Io_max)로 설정한 상태에서 실제 출력전류가 최대 전류치를 초과하면 출력 과전류 하드웨어 고장으로 판단하는 단계;를 포함하여 구성되고, 상기 제 7 단계는 고장 진단부가 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 체크하여 미리 설정된 최대 온도치(T_max)를 초과하면 과열 하드웨어 고장으로 판단하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 컴퓨터로 판독가능한 기록매체는 컴퓨터에 이상과 같은 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 것이다.
본 발명에 따르면 저전압 DC-DC 컨버터에서 고장진단 제어장치를 통합 구성하여 전압전류 제어부와 고장 진단부의 자원을 공유함으로써 컨버터 회로의 고장 진단에 소요되는 수행시간을 단축할 수 있고, 이를 통해 일반적인 시스템 성능을 저하시키지 않으면서도 저전압 DC-DC 컨버터의 고장 진단 및 고장 처리를 적절하게 수행할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 통합형 고장진단 제어장치를 통해 고장 진단을 신속하게 수행함으로써 저전압 DC-DC 컨버터의 하드웨어 장애를 최소화하고 내구수명을 연장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 신속한 고장 진단이 가능하여 유휴 시간동안 저전압 DC-DC 컨버터의 고장 진단에서 생성된 데이터를 비휘발성 메모리에 저장해 두었다가 사후에 외부에 제공함으로써 외부 분석 장비에서 고장 원인을 빠르고 정확하게 분석할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전압전류 제어부와 고장 진단부를 통합 구성함으로써 각각의 하드웨어 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
[도 1]은 본 발명이 적용된 차량용 저전압 DC-DC 컨버터 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면,
[도 2]는 본 발명의 통합형 고장진단 제어장치를 구성하는 전압전류 제어부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
[도 3]은 본 발명의 통합형 고장진단 제어장치를 구성하는 고장 진단부의 내부 구성을 나타내는 블록도,
[도 4]는 본 발명의 통합형 고장진단 제어장치에서 고장 진단부가 수행하는 고장진단 프로세스를 기본 흐름을 나타내는 순서도,
[도 5]는 본 발명의 통합형 고장진단 제어장치에서 고장 진단부가 참조하는 고장기준 데이터의 일 예를 나타내는 도면,
[도 6]은 본 발명에서 소프트웨어 고장을 판단하는 프로세스를 나타내는 순서도,
[도 7]은 본 발명에서 출력전압에 관련된 하드웨어 고장을 판단하는 프로세스를 나타내는 순서도,
[도 8]은 본 발명에서 출력전류에 관련된 하드웨어 고장을 판단하는 프로세스를 나타내는 순서도,
[도 9]는 본 발명에서 입력전압에 관련된 하드웨어 고장을 판단하는 프로세스를 나타내는 순서도,
[도 10]은 본 발명에서 과열 여부에 관련된 하드웨어 고장을 판단하는 프로세스를 나타내는 순서도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
[도 1]은 본 발명이 적용된 차량용 저전압 DC-DC 컨버터(1000)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 저전압 DC-DC 컨버터 시스템(1000)은 예컨대 48V 전압의 고전압 배터리(300)로부터 전력을 공급받아 예컨대 12V 전압으로 감압하여 보조배터리(400) 및 부하(500)로 공급하며, 이러한 전압 변환 동작을 위해 내부에 DC-DC 컨버터 회로(200)를 구비한다.
상위 제어기(600)는 DC-DC 컨버터 회로(200)의 동작 조건(예: 전압, 전류, 전력)에 관련된 지령을 저전압 DC-DC 컨버터(1000)로 전달하는 상위 구성이며, 통합형 고장진단 제어장치(100)는 이러한 상위 제어기(600)의 지령를 참조하여 DC-DC 컨버터 회로(200)를 제어하고 추가로 DC-DC 컨버터 회로(200)를 모니터링하여 고장 여부를 판단한다.
이때, 통합형 고장진단 제어장치(100)는 [도 1]에 도시된 바와 같이 저전압 DC-DC 컨버터(1000) 내에 DC-DC 컨버터 회로(200)와 통합적으로 구성되며, 당해 구성요소로서 전압전류 제어부(110), 고장 진단부(120), 비휘발성 메모리(130)를 구비한다. 또한, 통합형 고장진단 제어장치(100) 내부에서도 전압전류 제어부(110)와 고장 진단부(120)가 통합 구성된다.
전압전류 제어부(110)는 저전압 DC-DC 컨버터(1000)의 실제 출력전압이 상위 제어기(600)의 지령을 추종하도록 DC-DC 컨버터 회로(200)의 스위치를 제어한다. 이때, 전압전류 제어부(110)는 바람직하게는 CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 상위 제어기(600)로부터 수신받은 전압 및 전력 지령과 그 내장된 A/D 컨버터([도 2]의 117a)를 이용하여 센싱한 DC-DC 컨버터 회로(200)의 실제 출력전압 및 출력 전류를 입력받아 전압제어 및 전류제어를 수행한다.
고장 진단부(120)는 전압전류 제어부(110)가 A/D 컨버터로 센싱한 DC-DC 컨버터 회로(200)의 각종 실제 데이터, 예컨대 실제 입출력전압 및 출력전류, 온도 등을 제공받아 모니터링하고 미리 설정된 입력 과전압 및 저전압, 출력 과전압 및 저전압, 출력 과전류, 과온도의 기준에 따라 하드웨어 고장을 진단한다. 또한, 고장 진단부(120)는 전압전류 제어부(110)가 상위 제어기(600)로부터 수신한 전압 및 전력 지령을 모니터링하며, 그 상위 제어기(600)의 지령값과 배터리(400)의 사양을 비교하여 배터리(400)의 사양에 합치하는 것으로 미리 설정된 정상영역을 벗어나는 경우에는 소프트웨어 고장이 발생한 것으로 진단한다. 이때, 하드웨어 또는 소프트웨어 고장 상태로 임계 시간 이상 지속되는 경우에는 DC-DC 컨버터 회로(200)의 모든 스위치를 차단시켜 저전압 DC-DC 컨버터(1000)의 하드웨어 고장을 최소화한다. 이때, 경고등을 점멸하여 관리자가 쉽게 인식할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
비휘발성 메모리(130)는 전원공급이 끊어지더라도 그 저장된 값을 잃지않는 스토리지 소자이다. DC-DC 컨버터 회로(200)의 고장 진단으로 인해 전원 공급이 끊길 경우 컨버터(1000) 내에 설치된 전압전류 제어부(110) 및 고장 진단부(120)는 전원 공급이 되지 않아 휘발성 메모리에 저장되는 고장진단 결과를 잃게 된다. 그에 따라, 고장 진단부(120)는 고장 진단으로 전원 공급이 끊기기 전에 일정 시간의 여유를 할애하여 비휘발성 메모리(130)에 고장진단 결과를 전송하여 사후에 고장원인 분석이 가능하도록 제공한다. 비휘발성 메모리(130)는 저전압 DC-DC 컨버터(1000) 내부, 특히 통합형 고장진단 제어장치(100) 내부에 배치된 것이 바람직한데, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
[도 2]는 본 발명의 통합형 고장진단 제어장치(100)를 구성하는 전압전류 제어부(110)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. [도 2]를 참조하면, 본 발명에 따른 전압전류 제어부(110)는 상위 제어기(600)로부터 전압 및 전력 지령을 수신하는 지령 수신부(111), 출력 전압을 제어하는 전압 제어기(112), 출력 전류를 제어하는 전류 제어기(114), 신호 크기에 일정한 제한을 인가하여 조정하는 리미터(113, 115), DC-DC 컨버터 회로(200)에 대한 제어 값을 출력하는 제어 출력부(116), DC-DC 컨버터 회로(200)의 실제 출력전압 및 출력전류를 센싱하는 출력 센싱부(117); 그 수신한 지령 데이터와 각종 센싱 데이터를 고장 진단부(120)에 전송하는 제어 전송부(118)로 구성된다.
먼저, 지령 수신부(111)는 상위 제어기(600)로부터 전압 및 전력 지령을 수신한다. 일 실시예로서 지령 수신부(111)가 수신하는 데이터는 상위 제어기(600)의 준비상태에 관한 정보, DC-DC 컨버터 회로(200)의 동작 지령, 전압 지령, 전력 지령으로 이루어진다. 전압 지령은 DC-DC 컨버터 회로(200)의 출력 전압을 제어하는 지령 값으로 사용되며, 전력 지령은 전압 지령에 따른 전류를 계산하여 DC-DC 컨버터 회로(200)의 출력 전류를 제한하는 제한 값으로 사용된다.
상위 제어기(600)의 준비상태가 활성화 상태, 즉 준비 완료(READY)이고 DC-DC 컨버터 회로(200)의 동작 지령이 활성화되면 DC-DC 컨버터회로(200)의 동작도 활성화될 수 있다. 그러나, 상위 제어기(600)의 준비상태와 DC-DC 컨버터 회로(200)의 동작 지령 중 어느 하나라도 비활성화 상태라면 DC-DC 컨버터 회로(200)는 동작대기 상태에 머물러 있는다.
전압 제어기(112)에 대해 살펴본다. 본 발명에서 전압전류 제어부(110)는 전압 제어기(112)와 전류 제어기(114)를 직렬로 연결되어 구성된다. 전압 제어기(112)는 상위 제어기(600)의 전압 지령과 DC-DC 컨버터 회로(200)의 실제 출력전압의 차이에 따라 전압 제어를 수행하며, 전압 제어기(112)의 출력을 전류 제어기(114)의 전류 지령으로 입력된다.
전류 리미터(113)는 전압 및 전력 지령에 따라 계산된 전류 제한 값에 의해 전류 지령의 최대치를 제한한다.
전류 제어기(114)는 전압 제어기(112)로부터 전달된 전류 지령과 DC-DC 컨버터 회로(200)의 실제 출력전류의 차이에 따라 전류 제어를 수행하며, 전류 제어기(114)의 출력은 DC-DC 컨버터 회로(200)를 구성하는 각 스위치들의 온/오프 시간 비율을 조정하는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하기 위한 레지스터 값, 즉 PWM 신호출력 레지스터 값으로 출력된다.
PWM 리미터(115)는 최종단 제어기인 전류 제어기(114)의 출력 레지스터값이 오버플로우되었는지 체크하여 PWM 신호출력 레지스터의 값이 정상 범위 내로 들어오게 한다.
제어 출력부(116)는 PWM 신호 출력 레지스터의 값을 전류 제어기(114)가 출력한 값에 따라 갱신하며, 그에 따라 DC-DC 컨버터 회로(200)에 대한 전압 및 전류 제어가 실행되도록 한다. 고장 진단부(120)에서 고장으로 판단하는 경우에는 차단 신호가 제어 출력부(116)로 전달되어 PWM 신호출력 레지스터의 값을 최소치(예: 0)로 설정함으로써 DC-DC 컨버터 회로(200)를 정지시키며, 이를 통해 저전압 DC-DC 컨버터(1000)를 보호한다.
컨버터 입출력 센싱부(117)는 주기적으로 DC-DC 컨버터 회로(200)로부터 실제 출력전압 및 출력전류를 센싱한다. 이때, 그 내장된 A/D 컨버터(117a)를 이용하여 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환한다. 컨버터 입출력 센싱부(117)가 센싱한 실제 출력전압 및 출력전류 값은 각각 전압 제어기(112)와 전류 제어기(114)의 피드백 입력이 된다. 또한 이들 값은 제어 전송부(118)에서 고장 진단부(120)로 전송하는 데이터의 일부분이 된다.
제어 전송부(118)는 지령 수신부(111)에서 상위 제어기(600)로부터 수신한 전압 지령 및 전력 지령과 컨버터 입출력 센싱부(117)가 센싱한 실제 출력전압 및 출력전류 데이터를 고장 진단부(120)에 전송한다.
[도 3]은 본 발명의 통합형 고장진단 제어장치(100)를 구성하는 고장 진단부(120)의 내부 구성을 나타내는 블록도이다. [도 3]을 참조하면, 본 발명에 따른 고장 진단부(120)는 전압전류 제어부(110)로부터 전송받은 데이터들과 고장 진단을 하기 위한 센싱값들을 모니터링하는 모니터링부(121); 위 모니터링부(121)의 데이터들과 미리 설정된 고장기준 데이터를 비교하여 고장 여부를 판단하는 고장여부 판단부(122); 고장 진단 시에 고장진단 결과를 외부 비휘발성 메모리(130)에 전송하고 전압전류 제어부(110)의 제어 신호 출력을 차단시키는 고장판단 출력부(123)를 포함하여 구성된다.
모니터링부(121)는 전압전류 제어부(110)의 제어 전송부(118)로부터 전송받은 지령 데이터, 실제 출력전압 및 출력전류 데이터와 그 외 고장 진단을 위해 필요한 입력전압 및 온도센서(미도시)가 측정한 저잔압 DC-DC 컨버터(1000)의 온도 센싱값을 모니터링한다.
이 때 입력전압 및 온도의 센싱은 컨버터 입출력 센싱부(117)가 DC-DC 컨버터 회로(200)로부터 입력전압 및 온도를 주기적으로 센싱하고 A/D 컨버터(117a)를 이용하여 디지털 데이터로 변환하도록 구성됨이 바람직하다. 여기서 모니터링부(121)가 DC-DC 컨버터 회로(200)의 출력전압 및 출력전류를 직접 센싱 및 디지털 데이터 변환하지 않고 전압전류 제어부(110)로부터 제공받는 이유는 처리 시간을 단축하기 위함이다. 즉, 컨버터 입출력 센싱부(117)가 이미 센싱 및 디지털 데이터 변환을 하였기 때문에 이를 재활용함으로써 프로세싱 자원 및 처리 시간을 단축할 수 있다. 이처럼 처리 시간을 단축함에 따라 저전압 DC-DC 컨버터(1000)의 제어 성능에 있어 여러가지 유용한 결과를 가져온다.
고장여부 판단부(122)는 모니터링부(121)에서 전송받은 데이터 및 그 센싱한 데이터들과 소정의 고장기준 데이터를 비교하여 DC-DC 컨버터 회로(200)에 대해 하드웨어 고장과 소프트웨어 고장을 판단한다. 고장여부 판단부(122)가 본 발명에서 장치 고장을 판단하는 대상 데이터는 전압지령, 전력지령, 출력전압, 출력전류, 입력전압, 온도의 총 6개이며, 고장여부를 판단하기 위한 기준이 되는 고장기준 데이터는 [도 5]와 같이 나타낼 수 있다. 이때, 그 중 출력전압 및 출력전류와 입력전압, 온도에 따른 고장 진단은 하드웨어 고장 진단이고, 전압지령 및 전력지령에 따른 고장 진단은 소프트웨어 고장 진단이다.
[도 4]는 본 발명의 통합형 고장진단 제어장치(100)에서 고장 진단부(120)가 수행하는 고장진단 프로세스를 나타내고, [도 5]는 이때 고장 진단부(120)가 참조하는 고장기준 데이터의 일 예이다. 또한, [도 6]은 본 발명에서 소프트웨어 진단 프로세스이고, [도 7] 내지 [도 10]은 본 발명에서 하드웨어 진단 프로세스이다. 본 발명에서 고장여부 판단부(122)는 이러한 프로세스에 따라 DC-DC 컨버터 회로(200)의 하드웨어 및 소프트웨어 고장 여부를 판단하는데, 이에 대해서는 상세하게 후술한다.
고장판단 출력부(123)는 고장여부 판단부(122)가 고장이라고 판단한 경우에 그 고장진단 결과를 외부 비휘발성 메모리(130)에 전송하고 전압전류 제어부(110)에 차단 신호를 제공하여 DC-DC 컨버터 회로(200)를 정지시킨다.
[도 4]는 본 발명에서 고장 진단부(120)가 수행하는 고장진단 프로세스를 기본 흐름을 나타내는 순서도이다.
단계 (S100) : 먼저, 고장 진단부(120)는 [도 5]의 고장기준 데이터를 참조하여 저전압 DC-DC 컨버터(1000)의 소프트웨어 고장 여부를 판단한다. 저전압 DC-DC 컨버터(1000)의 메인 프로세서에서 소프트웨어 고장을 일으킨 경우에는 비정상정인 지령이 전압전류 제어부(110)로 전달될 수 있는데, 그러한 현상이 발생하는지 여부를 판단하는 것이다.
단계 (S110) : 고장 진단부(120)는 [도 5]의 고장기준 데이터를 참조하여 DC-DC 컨버터 회로(200)의 하드웨어 고장 여부를 판단한다. 바람직하게는 전압, 전류, 온도의 측면에서 하드웨어 고장을 진단한다.
단계 (S120) : 그리고 나서, 고장 진단부(120)는 고장진단 결과를 비휘발성 메모리(130)에 제공하여 사후에 고장원인 분석이 가능하도록 처리한다. 고장진단을 할 때마다 그 결과를 비휘발성 메모리(130)에 전달할 수도 있고, 고장이라고 판단되는 경우에만 고장진단 결과를 비휘발성 메모리(130)에 전달하도록 구성할 수도 있다.
[도 6]은 본 발명에서 소프트웨어 고장을 판단하는 프로세스를 나타내는 순서도이다.
단계 (S200) : 먼저, 상위 제어기(600)가 제공하는 전압지령이 보조 배터리(400)의 사양에 따라 미리 정해지는 최대 전압치 Vo_ref_max를 초과하면 소프트웨어 고장으로 판단한다. 소프트웨어에 무언가 오류가 발생하지 않았다면 이러한 전압지령은 나올 수 없기 때문이다.
단계 (S210) : 또한, 상위 제어기(600)가 제공하는 전력지령이 보조 배터리(400)의 사양에 따라 미리 정해지는 최대 전력치 Po_ref_max를 초과하면 소프트웨어 고장으로 판단한다. 소프트웨어에 무언가 오류가 발생하지 않았다면 이러한 전력지령은 나올 수 없기 때문이다.
단계 (S220, S230, S240, S250) : 고장 진단부(120)는 각 고장 진단 대상 데이터의 상태를 확인한 후에 전압지령이나 전력지령에 의해 고장 상태가 의심되면 그 고장 상태가 일정 시간 유지되는지 여부를 확인하고, 일정 시간동안 고장상태가 지속되면 소프트웨어 고장이라고 진단한다.
단계 (S260) : 전압지령과 전력지령에 아무런 문제가 없거나 혹시 문제가 있더라도 아직 충분한 시간동안 검증되지 않았거나 혹은 고장 상태가 빠르게 해소되었다면 소프트웨어 정상 상태라고 진단한다.
이상의 절차를 거쳐 소프트웨어 고장을 판단한 경우의 후속 절차에 대해서 기술한다.
고장 진단부(120)에서 고장여부 판단부(122)가 상기의 프로세스를 거쳐 소프트웨어 고장 여부를 판단하면 그 고장진단 결과는 고장판단 출력부(123)로 전달된다. 고장판단 출력부(123)는 고장진단 결과가 정상 상태인지 아니면 고장 상태인지 확인하고, 정상 상태이면 전압전류 제어부(110)의 출력에 별다른 영향을 주지 않아 DC-DC 컨버터 회로(200)는 정상적으로 동작한다.
반대로, 고장판단 출력부(123)가 확인한 결과가 고장 상태이면 경고등을 점등하여 주변에 알리고 신속하게 고장진단 결과를 외부 비휘발성 메모리(130)에 전송하여 고장원인 분석에 제공한다. 그리고 나서, 제어 출력부(116)에 차단 신호를 제공하여 DC-DC 컨버터 회로(200)의 스위치를 차단시킴으로써 저전압 DC-DC 컨버터(1000)의 하드웨어 장애를 최소화한다.
[도 7] 내지 [도 10]은 본 발명에서 고장여부 판단부(122)가 DC-DC 컨버터 회로(200)의 하드웨어 고장을 판단하는 프로세스를 나타내는 순서도이다. 구체적으로 살펴보면, [도 7]은 출력전압 진단 프로세스를 나타내고, [도 8]은 출력전류 진단 프로세스를 나타내고, [도 9]는 입력전압 진단 프로세스를 나타내고, [도 10]은 과열 진단 프로세스를 나타낸다. 이들 하드웨어 진단 프로세스는 [도 5]의 고장기준 데이터에 기초하여 이루어지는 것이다.
먼저 [도 7]을 참조하여 출력전압 진단 프로세스를 살펴본다.
보조 배터리(400)로 제공하는 출력전압(Vo)은 정상 상태, 경고 상태, 고장 상태로 고장 진단을 할 수 있다. 고장기준 데이터는 Vo_min ~ Vo_max 범위에서 정상 상태, Vo_1 ~ Vo_min 범위에서 경고 상태, 그 외 범위에서는 고장 상태로 분류된다. 따라서 고장 상태의 범위는 2 구간이 나올 수 있으며, 0 ~ Vo_1 구간에서는 출력 저전압 고장 상태이고, Vo_max 초과 구간에서는 출력 과전압 고장 상태로 판단한다.
다음으로 [도 8]을 참조하여 출력전류 진단 프로세스를 살펴본다.
보조 배터리(400)로 제공하는 출력전류(Io)는 정상 상태, 고장 상태로 고장 진단을 할 수 있다. 고장기준 데이터는 특정 값으로 고정되지 않고 전력지령을 전압지령으로 나눈 값을 최대 전류치(Io_max)로 설정하여 활용한다. 출력전류가 최대 전류치의 이하 범위라면 정상 상태이고, 최대 전류치를 초과하면 출력 과전류 고장 상태로 판단한다.
다음으로 [도 9]를 참조하여 입력전압 진단 프로세스를 살펴본다.
고전압 배터리(300)로부터 제공되는 입력전압(Vi)은 정상 상태, 경고 상태, 고장 상태로 고장 진단을 할 수 있다. 고장기준 데이터는 Vi_min ~ Vi_max 범위에서 정상 상태, Vi_1 ~ Vi_min 범위와 Vi_max ~ Vi_2 범위에서 경고 상태, 그 외 범위에서 고장 상태로 분류된다. 따라서 고장 상태의 범위는 0 ~ Vi_1 범위에서는 입력 저전압 고장 상태이고, Vi_2 초과 범위에서는 입력 과전압 고장 상태로 판단한다.
다음으로 [도 10]을 참조하여 과열 진단 프로세스를 살펴본다.
저전압 DC-DC 컨버터(1000)에서 측정되는 온도(T)는 정상 상태, 고장 상태로 고장 진단을 할 수 있다. 고장기준 데이터는 미리 설정된 한계 온도인 T_max를 기준으로 하며, 이하 범위에서 정상 상태로 판단하고, 측정 온도가 T_max를 초과하면 과열 고장 상태로 판단한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드의 형태로 구현하는 것이 가능하다. 이때, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어웨이브(예: 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산된 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드, 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예가 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
1000 : 저전압 DC-DC 컨버터
100 : 통합형 고장진단 제어장치
110 : 전압전류 제어부
111 : 지령 수신부
112 : 전압 제어기
113 : 전류 리미터
114 : 전류 제어기
115 : PWM 리미터
116 : 제어 출력부
117 : 컨버터 입출력 센싱부
118 : 제어 전송부
120 : 고장 진단부
121 : 모니터링부
122 : 고장여부 판단부
123 : 고장판단 출력부
130 : 비휘발성 메모리
200 : DC-DC 컨버터 회로
300 : 고전압 배터리
400 : 저전압 배터리
500 : 부하(로드)
600 : 상위 제어기

Claims (11)

  1. 저전압 DC-DC 컨버터에서 고전압의 1차 전원(Vi)을 입력받아 저전압의 2차 전원(Vo)으로 변환하는 DC-DC 컨버터 회로에 대해 고장을 진단하면서 제어하는 통합형 고장진단 제어장치로서,
    상위 제어기로부터 지령을 제공받고 그 내장된 A/D 컨버터(117a)를 통해 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력을 센싱하여 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 출력이 상기 지령을 추종하도록 상기 DC-DC 컨버터 회로의 스위치에 대한 제어 신호를 생성하는 전압전류 제어부(110);
    상기 전압전류 제어부(110)와 통합 구성되어, 상기 전압전류 제어부(110)로부터 상기 상위 제어기의 지령 및 상기 A/D 컨버터(117a)가 센싱한 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력 및 출력과 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 제공받으며, 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 상위 제어기의 지령으로부터 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 소프트웨어 고장을 진단하며 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력으로부터 상기 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장을 진단하고 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도로부터 과열 고장을 진단하며, 상기 진단 결과 고장으로 판단시에는 진단 정보를 비휘발성 메모리로 전달하여 저장한 후 상기 전압전류 제어부를 차단시켜 상기 DC-DC 컨버터 회로의 스위치를 차단시키는 고장 진단부(120);
    를 포함하여 구성되는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압전류 제어부(110)는,
    상위 제어기로부터 전압 및 전력 지령을 수신하는 지령 수신부(111);
    상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류와 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하여 디지털 값으로 변환하는 A/D 컨버터(117a);
    상기 상위 제어기의 전압 지령과 상기 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전압의 차이에 따라 전류 지령을 생성하는 전압 제어기(112);
    상기 전압 제어기가 생성한 전류 지령과 상기 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전류의 차이에 따라 전류 제어를 수행하여 상기 DC-DC 컨버터 회로의 스위치 온/오프 시간 비율을 조정하는 PWM 신호출력 레지스터 값을 생성하는 전류 제어기(114);
    상기 전류 제어기가 생성한 PWM 신호출력 레지스터 값을 PWM 신호로 출력하여 그에 따라 상기 DC-DC 컨버터 회로에 대한 전압 및 전류 제어가 실행되도록 하는 제어 출력부(116);
    상기 상위 제어기의 전압 및 전력 지령과 상기 A/D 컨버터가 센싱한 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류, 온도 값을 상기 고장 진단부(120)로 전송하는 제어 전송부(118);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고장 진단부(120)는,
    상기 제어 전송부로부터 전압 및 전력 지령, 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류, 온도 값을 제공받아 그 값을 몬니터링하는 모니터링부(121);
    미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 전압 및 전력 지령으로부터 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 소프트웨어 고장을 진단하고 상기 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류로부터 상기 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장을 진단하고 상기 온도 값으로부터 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 과열 고장을 진단하는 고장여부 판단부(122);
    상기 고장여부 판단부에 의해 고장으로 판단되면 고장진단 결과를 비휘발성 메모리에 전송한 후 상기 전압전류 제어부에 차단 신호를 제공하여 상기 DC-DC 컨버터 회로를 정지시키는 고장판단 출력부(123);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 고장여부 판단부(122)는 상기 전압 및 전력 지령이 상기 저전압의 2차 전원을 저장하는 보조 배터리의 사양에 의해 정해지는 최대 전압치 및 최대 전력치를 초과하면 소프트웨어 고장으로 판단하고, 상기 실제 출력전압(Vo)을 체크하여 Vo_1 이하일 때 출력 저전압 하드웨어 고장이고 Vo_1 ~ Vo_min일 때 출력전압 하드웨어 경고이고 Vo_max 초과일 때 출력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하며(이때, 0 < Vo_1 < Vo_min < Vo_max), 상기 실제 입력전압(Vi)을 체크하여 Vi_1 이하일 때 입력 저전압 하드웨어 고장이고 Vi_1 ~ Vi_min 및 Vi_max ~ Vi_2 일 때 입력전압 하드웨어 경고이고 Vi_2 초과일 때 입력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하며(이때, 0 < Vi_1 < Vi_min < Vi_max < Vi_2), 상기 실제 출력전류(Io)를 체크하여 상기 전력 지령을 상기 전압 지령으로 나눈 값을 최대 전류치(Io_max)로 설정한 상태에서 상기 실제 출력전류가 상기 최대 전류치를 초과하면 출력 과전류 하드웨어 고장으로 판단하며, 상기 온도를 체크하여 미리 설정된 최대 온도치(T_max)를 초과하면 과열 하드웨어 고장으로 판단하며,
    상기 고장판단 출력부(123)는 상기 전압전류 제어부의 제어 출력부(116)에 차단 신호를 제공하여 상기 PWM 신호출력 레지스터 값을 최소치로 설정함으로써 상기 DC-DC 컨버터 회로를 정지시키는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전압전류 제어부(110)는,
    상기 상위 제어기의 전압 및 전력 지령에 따라 계산된 전류 제한 값에 의해 상기 전류 제어기로 입력되는 전류 지령의 최대치를 제한하는 전류 리미터(113);
    상기 전류 제어기의 출력 레지스터값이 오버플로우되었는지 체크하여 PWM 신호출력 레지스터의 값이 정상 범위 내로 들어오도록 제한하는 PWM 리미터(115);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어장치.
  6. 저전압 DC-DC 컨버터에서 고전압의 1차 전원(Vi)을 입력받아 저전압의 2차 전원(Vo)으로 변환하는 DC-DC 컨버터 회로에 대해 고장을 진단하면서 제어하는 통합형 고장진단 제어 방법으로서,
    전압전류 제어부가 상위 제어기로부터 전압 및 전력 지령을 수신하는 제 1 단계;
    상기 전압전류 제어부에 내장된 A/D 컨버터가 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력 및 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하는 제 2 단계;
    상기 전압전류 제어부가 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 출력이 상기 지령을 추종하도록 상기 DC-DC 컨버터 회로의 스위치에 대한 제어 신호를 생성하는 제 3 단계;
    고장 진단부가 상기 전압전류 제어부로부터 상기 상위 제어기의 지령 및 상기 A/D 컨버터가 센싱한 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력 및 출력과 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 수신하는 제 4 단계;
    상기 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 상위 제어기의 지령으로부터 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 소프트웨어 고장을 진단하는 제 5 단계;
    상기 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력으로부터 상기 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장을 진단하는 제 6 단계;
    상기 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도로부터 과열 고장을 진단하는 제 7 단계;
    상기 고장 진단부가 상기 진단 결과 고장으로 판단시에는 고장진단 정보를 비휘발성 메모리로 전달한 후 상기 전압전류 제어부에 차단 신호를 제공하여 상기 DC-DC 컨버터 회로를 정지시키는 제 8 단계;
    를 포함하여 구성되는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 A/D 컨버터는 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류와 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하여 디지털 값으로 변환하고,
    상기 제 3 단계는.
    전압 제어기가 상기 상위 제어기의 전압 지령과 상기 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전압의 차이에 따라 전류 지령을 생성하는 단계;
    전류 제어기가 상기 전압 제어기가 생성한 전류 지령과 상기 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전류의 차이에 따라 전류 제어를 수행하여 상기 DC-DC 컨버터 회로의 스위치 온/오프 시간 비율을 조정하는 PWM 신호출력 레지스터 값을 생성하는 단계;
    제어 출력부가 상기 전류 제어기가 생성한 PWM 신호출력 레지스터 값을 PWM 신호로 출력하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 5 단계는 상기 고장 진단부가 상기 전압 및 전력 지령이 상기 저전압의 2차 전원을 저장하는 보조 배터리의 사양에 의해 정해지는 최대 전압치 및 최대 전력치를 초과하면 소프트웨어 고장으로 판단하는 단계를 포함하여 구성되고,
    상기 제 6 단계는,
    상기 고장 진단부가 상기 실제 출력전압(Vo)을 체크하여 Vo_1 이하일 때 출력 저전압 하드웨어 고장이고 Vo_1 ~ Vo_min일 때 출력전압 하드웨어 경고이고 Vo_max 초과일 때 출력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하는 단계(이때, 0 < Vo_1 < Vo_min < Vo_max);
    상기 고장 진단부가 상기 실제 입력전압(Vi)을 체크하여 Vi_1 이하일 때 입력 저전압 하드웨어 고장이고 Vi_1 ~ Vi_min 및 Vi_max ~ Vi_2 일 때 입력전압 하드웨어 경고이고 Vi_2 초과일 때 입력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하는 단계(이때, 0 < Vi_1 < Vi_min < Vi_max < Vi_2);
    상기 고장 진단부가 상기 실제 출력전류(Io)를 체크하여 상기 전력 지령을 상기 전압 지령으로 나눈 값을 최대 전류치(Io_max)로 설정한 상태에서 상기 실제 출력전류가 상기 최대 전류치를 초과하면 출력 과전류 하드웨어 고장으로 판단하는 단계;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 제 7 단계는 상기 고장 진단부가 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 체크하여 미리 설정된 최대 온도치(T_max)를 초과하면 과열 하드웨어 고장으로 판단하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 방법.
  9. 전압전류 제어부가 상위 제어기로부터 전압 및 전력 지령을 수신하는 제 1 단계;
    상기 전압전류 제어부에 내장된 A/D 컨버터가 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력 및 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하는 제 2 단계;
    상기 전압전류 제어부가 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 출력이 상기 지령을 추종하도록 상기 DC-DC 컨버터 회로의 스위치에 대한 제어 신호를 생성하는 제 3 단계;
    고장 진단부가 상기 전압전류 제어부로부터 상기 상위 제어기의 지령 및 상기 A/D 컨버터가 센싱한 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력 및 출력과 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 수신하는 제 4 단계;
    상기 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 상위 제어기의 지령으로부터 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 소프트웨어 고장을 진단하는 제 5 단계;
    상기 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입출력으로부터 상기 DC-DC 컨버터 회로의 하드웨어 고장을 진단하는 제 6 단계;
    상기 고장 진단부가 미리 설정된 고장기준 데이터를 참조하여 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도로부터 과열 고장을 진단하는 제 7 단계;
    상기 고장 진단부가 상기 진단 결과 고장으로 판단시에는 고장진단 정보를 비휘발성 메모리로 전달한 후 상기 전압전류 제어부에 차단 신호를 제공하여 상기 DC-DC 컨버터 회로를 정지시키는 제 8 단계;
    를 포함하는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 A/D 컨버터는 상기 DC-DC 컨버터 회로의 실제 입력전압, 실제 출력전압, 실제 출력전류와 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 센싱하여 디지털 값으로 변환하고,
    상기 제 3 단계는.
    전압 제어기가 상기 상위 제어기의 전압 지령과 상기 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전압의 차이에 따라 전류 지령을 생성하는 단계;
    전류 제어기가 상기 전압 제어기가 생성한 전류 지령과 상기 A/D 컨버터가 센싱한 실제 출력전류의 차이에 따라 전류 제어를 수행하여 상기 DC-DC 컨버터 회로의 스위치 온/오프 시간 비율을 조정하는 PWM 신호출력 레지스터 값을 생성하는 단계;
    제어 출력부가 상기 전류 제어기가 생성한 PWM 신호출력 레지스터 값을 PWM 신호로 출력하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 5 단계는 상기 고장 진단부가 상기 전압 및 전력 지령이 상기 저전압의 2차 전원을 저장하는 보조 배터리의 사양에 의해 정해지는 최대 전압치 및 최대 전력치를 초과하면 소프트웨어 고장으로 판단하는 단계를 포함하여 구성되고,
    상기 제 6 단계는,
    상기 고장 진단부가 상기 실제 출력전압(Vo)을 체크하여 Vo_1 이하일 때 출력 저전압 하드웨어 고장이고 Vo_1 ~ Vo_min일 때 출력전압 하드웨어 경고이고 Vo_max 초과일 때 출력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하는 단계(이때, 0 < Vo_1 < Vo_min < Vo_max);
    상기 고장 진단부가 상기 실제 입력전압(Vi)을 체크하여 Vi_1 이하일 때 입력 저전압 하드웨어 고장이고 Vi_1 ~ Vi_min 및 Vi_max ~ Vi_2 일 때 입력전압 하드웨어 경고이고 Vi_2 초과일 때 입력 과전압 하드웨어 고장으로 판단하는 단계(이때, 0 < Vi_1 < Vi_min < Vi_max < Vi_2);
    상기 고장 진단부가 상기 실제 출력전류(Io)를 체크하여 상기 전력 지령을 상기 전압 지령으로 나눈 값을 최대 전류치(Io_max)로 설정한 상태에서 상기 실제 출력전류가 상기 최대 전류치를 초과하면 출력 과전류 하드웨어 고장으로 판단하는 단계;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 제 7 단계는 상기 고장 진단부가 상기 저전압 DC-DC 컨버터의 온도를 체크하여 미리 설정된 최대 온도치(T_max)를 초과하면 과열 하드웨어 고장으로 판단하는 단계를 포함하여 구성되는 저전압 DC-DC 컨버터를 위한 통합형 고장진단 제어 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
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