KR20200031647A - 전기적 결함을 진단하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

전기적 결함을 진단하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

동축 케이블을 통해 ECU의 출력에 연결된 부하 장치가 개시된다. 이 ECU는 부하 장치에 전력을 제공하고, 출력에 결합된 PoC(power over coaxial cable) 필터와, HSS 출력 라인을 통해 전력 공급 장치 및 PoC 필터에 결합된 하이 사이드 스위치(HSS)와, HSS 출력 라인에 배치되고 출력으로부터 HSS를 향한 전류 흐름을 제거하면서, 전류가 HSS로부터 부하 장치를 향해 흐르는 것을 허용하도록 구성된 다이오드와, 다이오드와 병렬로 배치되고 배터리 단락 시나리오가 발생하는 동안 전류가 다이오드를 지나 HSS를 향해 흐르는 것을 허용하도록 구성된 다이오드 저항기와, 다이오드 이전에 HSS의 출력 라인과 접지 사이에 배치되고 부하 단선 시나리오가 발생한 경우 HSS 출력에서의 전압을 0 볼트로 끌어내리도록 구성된 풀다운 저항기(RPD)를 포함한다.

Description

전기적 결함을 진단하기 위한 시스템 및 방법
PoC(Power-over-Coaxial cable) 시스템은 종종 전력 공급 장치를 사용하여 동축 케이블을 통해 부하 장치에 적어도 부분적으로 전력을 공급한다. 동축 케이블과 전원 사이에는 종종 부하 장치에 전원을 연결하거나 분리하는 하이 사이드 스위치(high side switch: HSS)가 있다. 그러나, 때때로 부하 장치 또는 연결된 케이블로의 출력은 결함 상황을 경험할 수 있다. 이러한 결함 상황은 단락 상황(예를 들어, 배터리와 같은 일부 의도하지 않은 전원에 대한 단락) 또는 부하 단선 상황(예를 들어, 부하 장치의 연결이 끊어짐)을 포함할 수 있다.
일반적으로, 하나의 양상에서, 본 발명은 동축 케이블을 통해 전자 제어 유닛(ECU)의 출력에 연결된 부하 장치, 및 ECU를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 이 ECU는 부하 장치에 전력을 제공하도록 구성된 전력 공급 장치와, 출력에 결합된 PoC(power over coaxial cable) 필터와, HSS 출력 라인을 통해 전력 공급 장치 및 PoC 필터에 결합된 하이 사이드 스위치(HSS)와, HSS 출력 라인에 배치되고 출력으로부터 HSS를 향한 전류 흐름을 실질적으로 제거하면서, 전류가 HSS로부터 부하 장치를 향해 HSS로부터 흐르는 것을 허용하도록 구성된 다이오드와, 다이오드와 병렬로 배치되고, HSS가 오프 모드에 있고 배터리 단락 시나리오가 발생하는 동안 전류가 다이오드를 지나 HSS를 향해 흐르는 것을 허용하도록 구성된 다이오드 저항기(RD)와, 다이오드 이전에 HSS의 출력 라인과 접지 사이에 배치되고, HSS가 오프 모드에 있고 부하 단선 시나리오가 발생한 경우 HSS 출력에서의 전압을 0 볼트로 끌어내리도록 구성된 풀다운 저항기(RPD)를 포함한다.
방법은 전력 공급 장치와 부하 장치 사이에 위치한 다이오드를 포함하도록 전기 제어 유닛(ECU)을 구성하는 단계와, ECU로부터 부하 장치에 전력을 공급하는 단계와, 결함 시나리오를 결정하기 위한 테스트를 시작하는 단계와, 하이 사이드 스위치(HSS)를 오프 모드로 설정하는 단계와, HSS의 출력에서의 전압을 측정하는 단계와, 전압이 0 볼트임을 검출하는 단계와, 0 볼트의 검출에 기초하여, 부하 단선 시나리오가 발생했음을 결정하는 단계와, 부하 단선 시나리오를 제어기에 보고하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 다음의 설명 및 첨부된 청구항으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 예를 도시한다.
본 발명의 특정 실시예가 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 다양한 도면에서 유사한 요소는 일관성을 위해 유사한 참조 번호로 표시된다.
본 발명의 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명에서, 본 발명의 보다 철저한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부 사항들이 제시된다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 세부 사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 다른 경우에, 공지된 특징들은 설명을 불필요하게 복잡하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명되지 않았다.
본 출원 전반에 걸쳐, 서수(예를 들어, 제1, 제2, 제3 등)는 요소(즉, 본 출원 내의 임의의 명사)에 대한 형용사로서 사용될 수 있다. 서수의 사용은 예컨대 "전", "후", "단일", 및 그 밖의 다른 용어의 사용을 통해 명시적으로 개시되지 않는 한, 요소들의 임의의 특정 순서를 암시 또는 생성하지 않을 뿐만 아니라 임의의 요소를 단지 단일 요소로 제한하려는 것도 아니다. 오히려 서수를 사용하는 것은 요소를 구별하기 위함이다. 예로서, 제1 요소는 제2 요소와 구별되며, 제1 요소는 둘 이상의 요소를 포함할 수 있고, 요소들의 순서에서 제2 요소에 후행(또는 선행)할 수 있다.
또한, 상세한 설명은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 논의를 포함하지만, 다양한 개시된 실시예는 사실상 임의의 방식으로 결합될 수 있다. 모든 조합이 본 명세서에서 고려된다.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 하이 사이드 스위치(HSS)와 부하 장치 사이에 다이오드를 삽입하고 또한 시스템이 부하 단선 시나리오 또는 배터리 단락 시나리오를 경험하고 있는지 여부를 결정함으로써 HSS 및/또는 다른 시스템 컴포넌트를 역류로부터 보호하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 다이오드는 전류가 HSS로부터 부하 장치를 향해 흐르는 것을 허용하지만, 부하 장치 또는 임의의 다른 포스트 HSS 컴포넌트(예를 들어, 단락된 동축 케이블)로부터 HSS로 역으로 흐르는 전류를 사실상 제거하는 극성을 가지면서 삽입된다. 또한, 풀다운 저항기(본 명세서에서는 RPD라고 함)가 HSS 이후와 다이오드 이전의 회로에 배치되고 HSS의 출력 라인을 접지에 연결한다. 또한, 다이오드 저항기(본 명세서에서는 RD라고 함)가 다이오드와 병렬로 배치된다. 부하 단선 시나리오 동안, HSS에 포함된 검출 회로는 HSS가 오프 모드(즉, 부하 장치에 전력을 제공하지 않음)에 있는 동안 적어도 부분적으로 RPD에 기인하는 0의 출력 전압을 검출할 것이다. 배터리 단락 시나리오 동안, 다이오드와 병렬인 RD는 (RD의 저항값이 높음으로 인해) 소량의 전류가 (배터리의 비교적 높은 전압과 HSS의 출력에서의 상대적으로 낮은 전압 사이의 차이로 인해) HSS쪽으로 역류하는 것을 허용하며, 이는 HSS가 오프 모드에 있는 동안 HSS의 검출 회로가 출력에서의 현재 전압을 검출할 수 있게 한다. 두 시나리오 사이에서 검출된 전압의 차이는 두 시나리오 사이의 구별을 허용하고, 그에 따라 시스템에서 어떤 결함 유형이 발생하고 있는지를 모니터링 엔티티에 알릴 수 있다.
이제 도면을 참조하면, 도 1은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 예시적인 시스템의 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템은 동축 케이블(114)을 통해 부하 장치(102)에 연결된 전자 제어 유닛(ECU)(100)을 포함한다. ECU(100)는 전력 공급 장치(104), 하이 사이드 스위치(HSS)(108), 다이오드(120) 및 PoC(power over coaxial) 필터(112)를 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트 각각은 아래에 설명된다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 부하 장치(102)는 전기 시스템에서 부하로서 작용하는 장치 또는 장치 세트이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 부하 장치(102)는 전기 컴포넌트, 회로, 또는 전기를 소비하는 장치 또는 회로의 일부이다. 부하 장치의 예는 외부 전력을 필요로 하는 가정용 기기, 조명, 카메라, 회로 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 도 1은 단일 부하 장치(102)를 도시하지만, 본 발명의 실시예는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 ECU(100)에 연결된 임의의 수의 부하 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 전술한 바와 같이, 부하 장치(102)는 동축 케이블(114)을 통해 ECU(100)에 연결된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 동축 케이블(114)은 둘 이상의 층을 포함하는 임의의 케이블이며, 이들 다수의 층은 사실상 중심 축을 공유한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 동축 케이블(114)은 적어도, 내부 도전 층 및 절연 층에 의해 분리된 외부 도전 층(때로는 쉴드라고도 함)을 포함한다. 동축 케이블(114)은 임의의 수의 층을 가질 수 있다. 예를 들어, 전술한 3개의 층 외에, 동축 케이블(114)은 케이블을 보호하도록 설계된 외부 피복 층을 포함할 수 있다. 정상 작동에서, 동축 케이블(114)은 부하 장치와 ECU(100) 사이에 전기적 연결을 제공해야 한다. 그러나, 일부 상황에서는, 동축 케이블(114)은 어떤 식으로든 손상되거나 훼손될 수 있다. 예를 들어, 자동차 시나리오에서, 동축 케이블(114)은 자동차의 배터리에 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 상황은 부하 장치/ECU와 배터리 사이의 단락을 발생시킬 수 있으며, 이는 배터리 단락 시나리오라고 할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)에 연결된 각각의 부하 장치마다 동축 케이블이 존재한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 부하 장치(102)의 전기적 제어를 제공하기 위한 임의의 장치 또는 장치 세트이다. 이러한 제어는 부하 장치(102)에 전력을 제공할 뿐만 아니라 부하 장치(102)로부터 데이터를 수신하는 것을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 부하 장치(102)가 카메라인 시나리오에서, ECU(100)는 카메라로부터 카메라 데이터를 수신하면서 카메라에 전력을 제공할 수도 있다. 이러한 예에서, 부하 장치(102)에 제공되는 전력이 동축 케이블(114)의 하나의 도전 층을 사용하여 전송되는 동안, 부하 장치(102)로부터의 데이터는 동축 케이블(114)의 동일한 도전 층을 사용하여 ECU(100)로 전송된다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 컴퓨팅 장치 또는 이 장치의 일부이거나 이를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 컴퓨팅 장치는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 본 명세서에 기술된 기능의 적어도 일부의 수행에 기여하기 위해 명령을 전자적으로 처리할 수 있고 적어도 최소 처리 성능, 메모리, 입력 및 출력 장치(들) 및/또는 네트워크 연결성을 포함하는 임의의 장치 또는 임의의 장치 세트이다. 컴퓨팅 장치의 예는 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(application specific integrated circuit), 하나 이상의 마이크로 제어기, 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 장치), 하나 이상의 그래픽 처리 장치(GPU), 서버(예를 들어, 블레이드 서버 섀시의 블레이드 서버), 가상 머신(VM), 데스크톱 컴퓨터, 모바일 장치(예컨대, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 개인용 디지털 보조 장치, 태블릿 컴퓨터 및/또는 기타 모바일 컴퓨팅 장치), 및/또는 전술한 최소 요건을 갖는 임의의 다른 유형의 컴퓨팅 장치를 포함하는 장치를 포함하나 이에 국한되지는 않는다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 정보를 교환할 수 있도록 해주는 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치를 포함하거나 이에 동작 가능하게 연결된다. 예를 들어, ECU(100)는 동축 케이블(114)을 통해 부착된 카메라로부터 비디오 데이터를 수신할 수 있고, 데이터를 처리하고 및/또는 데이터를 처리(또는 추가 처리)를 위해 다른 컴퓨팅 장치로 전송하는 기능을 포함할 수 있다. 다른 예로서, ECU는 시스템 상태의 검출 및/또는 진단을 수행하는 요소를 포함할 수 있고, 이러한 정보는 외부 엔티티로 전송될 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 전력 공급 장치(104)를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 전력 공급 장치(104)는 임의의 다른 장치에 전력을 공급할 수 있는 임의의 장치이다. 전력 공급 장치(104)는 내부에서 전기를 생성하고 및/도는 추가 전파를 위해 외부로부터 전기를 받는 장치일 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 전력 공급 장치(104)는 부착된 부하 장치(예를 들어, 부하 장치(102))에 의해 소비 가능한 형태로 전기 에너지를 변환할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 전력 공급 장치(104)는 스위치 모드 전력 공급 장치(SMPS)이다. SMPS는 전력 공급 장치(104)가 예를 들어 더 낮은 에너지 소산과 같은 다양한 목표를 달성하기 위해 동작 동안 스위칭할 수 있는 2개 이상의 모드 또는 상태를 가질 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 전력 공급 장치(104)는 전력 공급 장치(104)로부터 출력되는 전압을 조절하는 기능을 포함한다. 전력 공급 장치의 다른 예는 직류 전력 공급 장치, 교류 전력 공급 장치, 선형 전력 공급 장치, 프로그램 가능 전력 공급 장치, 무정전 전력 공급 장치 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 전력 공급 장치(104)는 HSS(108)에 대한 입력 전압으로서 작용하는 부하 전압(Vload)(106)으로 지칭될 수 있는 전력을 부하 장치(102)에 제공하는 기능을 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 전력 공급 장치(104)에 연결된 HSS(108)를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, HSS(108)는 부하 장치(102) 또는 부하 장치로 이어지는 다른 요소로부터 전력 공급 장치(104)를 연결 및 분리할 수 있는 스위칭 소자이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, HSS(108)는 전계 효과 트랜지스터(FET)(도시되지 않음)와 같은 하나 이상의 트랜지스터를 포함한다. 각각의 트랜지스터는 전류의 통과를 허용하여 임의의 수의 부하 장치에 전력을 제공할 수 있다(예를 들어, 결합된 부하 장치마다 FET가 존재할 수 있다).
HSS(108)가 금속 산화물 반도체 FET(MOSFET)와 같은 하나 이상의 FET를 포함하는 본 발명의 실시예에서, FET는 게이트 단자로 특정 레벨의 전압을 인가하여 드레인 단자와 소스 단자 사이에서, 따라서 전력 공급 장치(104)와 부하 장치(102) 사이에서 전류의 통과 여부를 제어하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, FET는 트랜지스터의 바디와 소스 및/또는 드레인 단자 사이에 진성 바디 다이오드(미도시)를 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 바디 다이오드는 FET의 바디를 통해 트랜지스터의 드레인과 소스 단자 사이에 전류가 흐르는 것을 허용할 수 있다. 예를 들어, 게이트와 소스 단자 사이에 경로가 존재하는 회로에서, 바디 다이오드는 드레인 단자에서 트랜지스터의 바디로, 또한 트랜지스터의 바디에서 소스 단자로 전류가 흐르는 것을 허용할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, HSS(108)는 다양한 기능을 수행하기 위한 임의의 양의 추가 회로를 포함한다. 예를 들어, HSS(108)는 ECU(100), HSS(108) 및/또는 부하 장치(102)와 관련된 진단을 수행하기 위해 사용되는 전압 측정을 하기 위한 추가 회로를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 회로는 검출 회로(126)를 포함할 수 있다. 검출 회로(126)는 HSS(108)의 출력에서 전압을 측정하는 기능을 포함하는 임의의 회로일 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 검출 회로(126)는 HSS가 오프 모드(즉, 부착된 부하 장치에 전력을 제공하지 않도록 구성됨)인 동안 HSS(108)의 출력에서 전압을 측정하는 기능을 포함한다. 이러한 측정은 부하 단선 시나리오(예를 들어, 부하 장치의 연결이 끊어짐)와 배터리 단락 시나리오(예를 들어, 부하 장치로 이어지는 케이블이 배터리로 단락됨) 간을 구분하는 것을 허용할 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 PoC 필터(112)를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, PoC 필터(112)는 부하 장치(102)로 이어진 동축 케이블(114)과 HSS(108) 사이에 결합된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, PoC 필터(112)는 전력이 부하 장치(102)에 도달하기 전에 하나 이상의 기능을 수행하기 위한 회로의 집합이다. 예를 들어, PoC 필터(112)는 HSS(108)를 통해 전력 공급 장치(104)로부터 전력이 부하 장치(102)에 제공되기 전에 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 도 1에는 도시되지 않았지만, 각각이 별도의 부하 장치에 연결된 다수의 PoC 필터가 ECU에 있을 수 있다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, PoC 필터(112)와 HSS(108) 사이의 커플 링은 다이오드(120)를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 다이오드(120)는 임피던스가 거의 또는 전혀 없이 전류가 한 방향으로 흐르게 하지만 반대 방향으로는 전류가 흐르는 것을 방지하거나 실질적으로 방지하는 회로 소자이다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 다이오드(120)는 다이오드가 전류를 흐르게 하는 방향을 지시하는 극성을 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 다이오드(120)는 HSS(108)와 PoC 필터(112) 사이에 삽입되되 HSS(108)로부터 PoC 필터(112)를 향해 전류가 흐르게 하나, (예를 들어, 배터리 단락 시나리오에서) 전류가 부하 장치(102) 또는 PoC 필터(112)로부터 HSS(108)를 향해 흐르는 것을 방지하거나 실질적으로 방지하는 극성을 갖는다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 다이오드(120)는 HSS가 전력 공급 장치(104)로부터 하나 이상의 전류 흐름을 허용하도록 바이어싱되어 있는 동안(예를 들어, FET 게이트는 소스 단자와 드레인 단자 사이에 전류를 허용하도록 바이어싱됨) HSS(108)로부터 제공된 전압 Vout(110)으로 인해 HSS(106)로부터 하나 이상의 부하 장치(예를 들어, 부하 장치(102))로 전류를 전달한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 RPD(124)를 포함한다. RPD(124)는 출력 라인을 HSS(108)로부터 접지에 연결하는 라인에 배치될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, RPD는 HSS(108)의 출력을 끌어내리는 역할을 한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, HSS(108)의 출력을 끌어내리는 것은 HSS가 전력 공급 장치(104)로부터 부하 장치(102)에 전력을 제공하지 않을 때(즉, HSS가 오프 모드로 있을 때), HSS 출력 라인의 전압은 사실상 0으로 유지된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, RPD는 비교적 큰 값(예를 들어, 100 킬로 옴)을 가지므로, OFF 또는 ON HSS 구성에서 RPD를 통해 소량의 전류만을 끌어당긴다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, ECU(100)는 저항기(RD)(122)를 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, RD는 다이오드(120)와 병렬로 배치된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 다이오드와 병렬인 RD(122)는 일부 전류가 다이오드를 통과하여 흐를 수 있게 한다. 예를 들어, 배터리 단락 시나리오에서, 다이오드(120)는 일반적으로 전류가 단락으로부터 HSS(108)쪽으로 흐르는 것, 그리고 잠재적으로 HSS(108)의 FET의 바디 다이오드를 통해 전력 공급 장치(104), HSS 회로(예를 들어, 검출 회로(126)) 및/또는 다른 부하 장치(도시되지 않음)로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 다이오드(120)와 병렬로 존재하는 RD(122)에 의해, 소량의 전류가 단락으로부터 HSS(108)쪽으로 흐를 수 있고, HSS(108)의 검출 회로(126)는 HSS(108)의 출력에서 전압을 검출하는 기능을 포함한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, RD(122)는 비교적 높은 값(예를 들어, 10 킬로-옴)을 갖는다. RD(122)의 높은 값은 HSS(108)로 흐를 수 있는 전류의 양을, HSS(108) 또는 다른 시스템 컴포넌트(예를 들어, 전력 공급 장치, 기타 부하 장치 등)에 대한 손상을 방지하기에 충분히 작은 레벨로 제한한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, HSS가 OFF 모드에 있는 동안(즉, 부하 장치에 전력을 제공하지 않음), RD(122) 및 RPD(124)가 없다면, 검출 회로는 배터리 단락 시나리오에서와 같이 부하 단선 시나리오에서 동일한 출력 전압을 검출할 수 있다. 이는 부하의 전력 출력이 끊어지지 않았기 때문이며, 배터리 단락 시나리오에서 다이오드는 전류 흐름을 차단하여 HSS(108)의 출력에서 동일한 전압을 야기한다. 그러나, 본 명세서에 기술된 바와 같이 RD(122) 및 RPD(124)가 존재하면, HSS(108)의 검출 회로(126)는 부하 단선 시나리오에서 (적어도 부분적으로 RPD( 124)로 인해) 0 볼트를 검출할 것이며, 배터리 단락 시나리오에서는 일부 전류가 다이오드(120)를 통과하는 것을 허용하는 RD(122)로 인해 적어도 일부 전압을 검출할 것이다.
본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 도 1에는 도시되지 않았지만, 결함 유형(부하 단선 시나리오 또는 배터리 단락 시나리오)의 검출은 ECU(100)에 포함되거나 이에 동작가능하게 연결된 제어기(도시되지 않음)(예를 들어, 컴퓨팅 장치, 마이크로제어기 등)에 보고될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 검출된 시나리오는 제어기에 의해 저장된다. 결함이 발생하면 데이터가 보고될 수 있다. 예를 들어, 자동차에서, 데이터는 자동차의 컴퓨팅 장치에 제공될 수 있고, 그 후 어떤 방식으로든 운전자 또는 다른 이해 당사자(예를 들어, 자동차 기술자)에게 디스플레이될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 검출된 시나리오와 관련된 데이터는 어떤 유형의 결함이 발생했는지를 결정하는데 사용하기 위해 엔티티(사람, 연결된 컴퓨팅 장치)가 나중에 볼 수 있도록 저장될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 검출된 시나리오와 관련된 데이터는 결함이 검출되면 결함 시나리오를 겪는 부하 장치를 보호하기 위해 부하 장치를 턴 오프할지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 1은 컴포넌트들의 하나의 구성을 나타내고 있지만, 다른 구성도 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 다양한 컴포넌트는 결합되어 단일 컴포넌트를 생성할 수 있다. 다른 예로서, 단일 컴포넌트에 의해 수행되는 기능은 둘 이상의 컴포넌트에 의해서도 수행될 수 있다. 다른 예로서, ECU에 부착된 임의의 수의 부하 장치가 있을 수 있고, HSS는 임의의 수의 개별 스위칭 소자를 포함할 수 있고, 임의의 수의 PoC 필터 등이 있을 수 있다. 다른 예로서, HSS로부터의 해당 출력 라인 상에 다이오드를 구비한 각각의 연결된 부하 장치는 별개의 RD 및/또는 RPD를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 도 1에 도시된 컴포넌트 및 요소의 특정 구성으로 제한되는 것으로 간주되어서는 안된다..
도 2는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 흐름도를 도시한다. 이 흐름도의 다양한 단계들이 순차적으로 제공되고 설명되지만, 당업자라면 단계들 중 일부 또는 전부가 다른 순서로 실행될 수 있고, 결합되거나 생략될 수 있고, 일부 또는 모든 단계들이 동시에 실행될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 단계들은 능동적으로 또는 수동적으로 수행될 수 있다. 다른 예로서, 결정 단계들은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따라 데이터 값이 테스트 조건과 일치하는지 테스트하기 위해 그 데이터 값을 검사하는 것과 같은 테스트를 수행함으로써 수행될 수 있다. 또 다른 예로서, 결정 단계는 일부 상황에서는 전류 흐름을 허용하지만 다른 상황에서는 전류 흐름을 차단하도록 구성된 요소와 같은 시스템 요소의 구성을 통해 수행될 수 있다.
도 2는 부하 단선 시나리오와 배터리 단락 시나리오 사이의 차이를 검출하는 예시적인 방법을 설명하는 흐름도를 도시한다.
단계(200)에서, ECU는 동축 케이블을 통해 부하 장치에 전력을 제공하도록 구성된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 전력이 부하 장치에 제공되는지의 여부는, 적어도 부분적으로 전력 공급 장치와 부하 장치(또는 PoC 필터와 같이 부하 장치로 이어지는 임의의 다른 시스템 컴포넌트) 사이에 위치되고 이들에 연결된 HSS를 통해 제어된다. 예를 들어, HSS는 전력 공급 장치와 부하 장치로의 출력(즉, HSS 출력 라인)을 연결하는 FET를 포함할 수 있고, 게이트 전압은 전력 공급 장치를 HSS 출력 라인에 연결 및 분리하도록 조정될 수 있다.
단계(202)에서, 전력은 필요에 따라 부하 장치에 공급된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 부하 장치는 임의의 의도된 기능을 수행하도록 동작해야 할 때 전력을 필요로 한다. 부하 장치에 전력이 공급되지 않으면, HSS는 부하 장치로의 전력의 전파를 중단할 수 있다. 예를 들어, HSS는 다른 2개의 단자 사이에서 전류의 통과를 방지하는 전압을 일 단자에 인가함으로써 바이어싱될 수 있는 트랜지스터를 포함할 수 있는데, 상기 다른 2개의 단자 중 하나는 전력 공급 장치에 연결되고 다른 하나는 부하 장치에 연결된다. 부하 장치가 동작해야 하거나 전력을 필요로 하는 경우, 관련 단자로의 전압은 상기 전류가 다른 두 단자 사이로 흐를 수 있도록 조정될 수 있다.
단계(204)에서, 부하 단선 시나리오 또는 배터리 단락 시나리오가 존재하는지를 판정하기 위한 테스트가 개시된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 테스트는 의심되는 결함에 응답하여 개시된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 시스템은 특정 시간(예를 들어, 자동차 카메라 시스템이 활성화되고 있을 때) 등에 주기적으로 테스트를 시작하도록 구성된다.
단계(206)에서, 테스트는 HSS를 OFF 모드에 놓음으로써 시작된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, HSS의 하나 이상의 FET의 게이트 전압이 FET의 다른 두 단자 사이에 전류가 흐르지 못하게 하는 값을 갖도록 함으로써 HSS가 OFF 모드에 놓이게 된다.
단계(208)에서, HSS의 출력에서의 전압이 측정된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 각각의 부하 장치는 HSS의 상이한 FET에 대응하고, 각각의 FET는 그 각각의 부하 장치로 이어지는 별개의 출력 라인으로 이어진다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 출력 전압은 각각의 출력 라인에서 측정된다.
단계(210)에서, HSS로부터의 임의의 출력 라인이 0 볼트인지의 여부가 결정된다. 출력 라인이 0 볼트인 경우, 프로세스는 단계(210)로 진행한다. 반면에, HSS가 OFF 모드에 있는 동안 출력 라인에 전압이 존재하면, 프로세스는 단계(214)로 진행한다.
단계(212)에서, HSS의 출력에서 0 볼트가 검출된 것에 기초하여, 출력 라인이 부하 단선 시나리오를 경험하고 있는 것으로 결정된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 부하 단선 시나리오는 부하 장치가 ECU로부터 분리된 것을 의미한다.
단계(214)에서, HSS의 출력 라인상의 전압의 검출에 기초하여, 그 라인상의 결함 상황이 배터리 단락 시나리오인 것으로 결정된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 배터리 단락 시나리오는 부하 장치로 이어지는 케이블이 어떻게든 (예를 들어, 자동차의) 배터리로 단락되었음을 의미한다.
단계(216)에서, 단계(212) 또는 단계(214)에 존재하는 것으로 판정된 결함 시나리오는 제어기에 보고된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 제어기는 그 정보를 저장한다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 정보는 사용자(예를 들어, 자동차의 운전자), 기술자, 다른 컴퓨팅 장치 등에게 알리는데 사용된다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 결함이 발생하면 이해 당사자에게 알려진다. 다른 실시예에서, 정보는 나중에 저장되고 볼 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 결함 시나리오의 검출은 관련 부하 장치를 보호하기 위해 그 부하 장치가 비활성화되거나 꺼지게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 예를 도시한다. 하기 실시예는 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, ECU(300)가 듀얼 HSS(306)에 연결된 스위치 모드 전력 공급 장치(SMPS)(302)를 포함하는 시나리오를 고려한다. 듀얼 HSS는 도시되지 않은 다른 회로 중에서도 2개의 FET(310, 312)를 포함하는데, 각각의 FET는 SMPS(302)로부터 자동차 카메라 시스템의 각각의 카메라(카메라 A(332), 카메라 B(334))로의 전류의 통과를 허용하도록 구성된다. 이러한 시나리오에서, 카메라(332,334)는 각각의 동축 케이블(328,330)을 통해 각각의 PoC 필터(324,326)에 연결된다. 이어서, PoC 필터(324,326)는 각각의 FET(310,312)의 단자에 연결된다. PoC 필터(324,326)와 FET(310,312) 사이에는 (FET(316,318)의 출력 전압으로 인해) PoC 필터를 향한 전류 흐름을 허용하고, 역방향으로 전류가 흐르는 것을 방지하도록 구성된 다이오드(320,322)가 삽입된다. SMPS(302)는 Vcam(304)으로 도시된 공통 전압을 통해 카메라(332,334)에 전력을 공급하도록 구성된다. 듀얼 HSS(306)의 FET(310,312)는 Vout A(316) 및 Vout B(318)로 도시된 출력 전압을 통해 카메라(332,334)에 전력을 제공하도록 구성된다. 듀얼 HSS(306)는 카메라(332,334)가 동축 케이블(328,330)을 통해 전력을 요구할 때 전류의 흐름을 허용하는 방식으로 FET(310,312)의 게이트에 전압을 인가하도록 구성된 게이트 로직(314)을 포함한다. 듀얼 HSS(306)의 각 출력 라인마다, 출력 라인과 접지 사이에 RPD(RPD A(338), RPD B(342))가 있다. 또한, HSS로부터의 각 출력 라인은 다이오드(다이오드 A(320), 다이오드 B(322))와 병렬로 RD(RD A(336), RD B(340))를 포함한다.
이러한 시나리오에서, 동축 케이블 A(328)는 자동차의 배터리로의 원하지 않는 경로(도시되지 않음)에 우연히 놓이게 된다. 그러나, 카메라(332,334)는 일정량의 전력을 수신하도록 구성되며, 예상보다 많거나 적은 전력은 카메라 시스템에 부정적인 결과를 초래할 수 있다. 이 시나리오에서, 단락은, 배터리에 의해 공급되는 전압이 카메라 A(332)에 현재 공급되고 있는지의 여부에 관계없이 그러한 전압이 카메라 A(332)에 제공되는 전압보다 더 높은 결과를 낳는데, 그 이유는 어느 경우이든, 배터리 전압보다 낮은 존재하지 않는 Vout A(316) 또는 Vout A(316)에 비해 높은 배터리 전압을 가지기 때문이다. 어느 경우이든, 배터리로부터 전력을 받는 경우, FET A(310)에 고유한 바디 다이오드(도시되지 않음)는 FET A(310)의 입력으로의 전류의 전달을 허용하고, 이에 따라, FET B(312)의 입력 및 카메라 B(334) 및/또는 SMPS(302)로의 전류의 전달을 허용한다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 다이오드 A(320)는 FET A(310)의 출력을 향한 전류의 흐름을 방지함으로써 이러한 상황을 방지하고, 따라서 이러한 전력 전송에 의해 발생하는 있을 수 있는 부정적인 결과를 방지한다. 또한, 다이오드 A(320)는 배터리 단락에 의해 SMPS(302)로 에너지가 다시 전송되는 것을 방지한다. 이러한 시나리오를 검출하기 위해, 듀얼 HSS(306)는 OFF 모드에 놓일 수 있다. OFF 모드로 있는 동안, 10 킬로옴 저항인 RD A(336)는 소량의 전류가 다이오드를 지나 듀얼 HSS(306)의 출력을 향해 흐를 수 있게 한다. 이러한 전류는 듀얼 HSS(306)의 검출 회로(도시되지 않음)에 의해 검출되는 전압을 HSS의 출력에서 생성한다. 전압의 존재는 카메라 A(332)로 이어지는 라인이 자동차 배터리로 단락된 것으로 결정한다. 그 후, 검출 회로는 검출된 전압, 및 이 배터리 단락 시나리오를 제어기(도시되지 않음)에 보고한다. 제어기는 검출된 배터리 단락 시나리오를 운전자에게 알리기 위해 운전자에 대한 디스플레이를 활성화하고, 카메라 A는 카메라 A(332)를 보호하기 위해 꺼진다.
얼마 후, 운전자가 배터리 단락 시나리오를 해결한 후, 동축 케이블 A(328)는 부주의하게 절단되어 카메라 A(332)를 ECU(300)로부터 분리한다. 이러한 시나리오를 검출하기 위해, 듀얼 HSS(306)는 OFF 모드에 놓일 수 있다. OFF 모드로 있는 동안, 100 킬로옴 저항인 RPD A(338)는 HSS(306)의 출력을 0 볼트로 낮추며, 이는 듀얼 HSS(306)의 검출 회로(미도시)에 의해 검출된다. 0 볼트의 검출은 카메라 A(332)로 이어지는 라인이 분리되어 부하 단선 시나리오가 발생한 것으로 결정한다. 그 후, 검출 회로는 검출된 전압 및 부하 단선 시나리오를 제어기(미도시)에 보고한다. 제어기는 검출된 부하 단선 시나리오를 운전자에게 알리기 위해 운전자에 대한 디스플레이를 활성화하고 카메라 A는 카메라 A(332)를 보호하기 위해 꺼진다.
당업자라면, 임의의 수의 HSS 채널 FET(예를 들어, 4개의 FET를 갖는 쿼드 HSS)가 있을 수 있으며, 이들 각각은 역전류를 차단하고 외부 Vbat로의 단락에 대해 SMPS를 보호하기 위해 다이오드와 쌍을 이룰 수 있고, 부하 단선 시나리오 또는 배터리 단락 시나리오를 검출하기 위한 RD 및 RPD를 구비할 수 있다.
본 발명은 제한된 수의 실시예에 대하여 설명되었지만, 본 개시의 이점을 아는 당업자라면, 본 명세서에서 개시된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 다른 실시예가 고안될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (18)

  1. 시스템으로서,
    동축 케이블을 통해 전자 제어 유닛(ECU)의 출력에 연결된 부하 장치와,
    상기 ECU를 포함하되,
    상기 ECU는
    상기 부하 장치에 전력을 제공하도록 구성된 전력 공급 장치와,
    상기 출력에 결합된 PoC(power over coaxial cable) 필터와,
    HSS 출력 라인을 통해 상기 전력 공급 장치 및 상기 PoC 필터에 결합된 하이 사이드 스위치(high side switch: HSS)와,
    상기 HSS 출력 라인에 배치되고 상기 출력으로부터 상기 HSS를 향한 전류 흐름을 실질적으로 제거하면서, 상기 전류가 상기 HSS로부터 상기 부하 장치를 향해 상기 HSS로부터 흐르는 것을 허용하도록 구성된 다이오드와,
    상기 다이오드와 병렬로 배치되고, 상기 HSS가 오프 모드에 있고 배터리 단락 시나리오(a short-to-battery scenario)가 발생하는 동안 전류가 상기 다이오드를 지나 상기 HSS를 향해 흐르는 것을 허용하도록 구성된 다이오드 저항기(RD)와,
    상기 다이오드 이전에 상기 HSS의 출력 라인과 접지 사이에 배치되고, 상기 HSS가 상기 오프 모드에 있고 부하 단선 시나리오(an open load scenario)가 발생한 경우 상기 HSS 출력에서의 전압을 0 볼트로 끌어내리도록 구성된 풀다운 저항기(RPD)를 포함하는
    시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 장치는 카메라인
    시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ECU는 자동차 시스템의 일부인
    시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 공급 장치는 스위치 모드 전력 공급 장치인
    시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 HSS는 복수의 전계 효과 트랜지스터를 포함하는
    시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 전계 효과 트랜지스터 각각은 상기 전력 공급 장치로부터 복수의 부하 장치 중 개별 부하 장치로의 전력을 연결 및 차단하도록 구성된
    시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 동축 케이블은 부하 장치 데이터를 상기 ECU에 제공하면서도 상기 부하 장치에 전력을 제공하는
    시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 ECU는 상기 부하 장치로부터 수신된 상기 부하 장치 데이터를 적어도 부분적으로 처리하도록 구성된
    시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    제어기와,
    상기 HSS의 출력에서의 상기 전압을 검출하고 상기 검출된 전압을 상기 제어기에 보고하도록 구성된 검출 회로를 더 포함하는
    시스템.
  10. 방법으로서,
    전력 공급 장치와 부하 장치 사이에 위치한 다이오드를 포함하도록 전기 제어 유닛(ECU)을 구성하는 단계와,
    상기 ECU로부터 상기 부하 장치에 전력을 공급하는 단계와,
    결함 시나리오를 결정하기 위한 테스트를 시작하는 단계와,
    하이 사이드 스위치(HSS)를 오프 모드로 설정하는 단계와,
    상기 HSS의 출력에서의 전압을 측정하는 단계와,
    상기 전압이 0 볼트임을 검출하는 단계와,
    상기 0 볼트의 검출에 기초하여, 부하 단선 시나리오가 발생했음을 결정하는 단계와,
    상기 부하 단선 시나리오를 제어기에 보고하는 단계를 포함하는
    방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 부하 단선 시나리오를 교정한 후, 상기 결함 시나리오를 결정하기 위한 테스트를 시작하는 단계와,
    상기 HSS를 오프 모드로 설정하는 단계와,
    상기 HSS의 출력에서 전압을 측정하는 단계와,
    상기 전압이 0 볼트 이외의 값을 갖는 것을 검출하는 단계와,
    상기 전압이 0 볼트가 아님을 검출하는 것에 기초하여, 배터리 단락 시나리오가 발생하고 있음을 결정하는 단계와,
    상기 배터리 단락 시나리오를 상기 제어기에 보고하는 단계를 포함하는
    방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 부하 장치는 카메라인
    방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 ECU는 자동차 시스템의 일부인
    방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 전력 공급 장치는 스위치 모드 전력 공급 장치인
    방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 HSS는 복수의 전계 효과 트랜지스터를 포함하는
    방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 전계 효과 트랜지스터 각각은 상기 전력 공급 장치로부터 복수의 부하 장치 중 개별 부하 장치로의 전력을 연결 및 차단하도록 구성된
    방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 동축 케이블은 부하 장치 데이터를 상기 ECU에 제공하면서도 상기 부하 장치에 전력을 제공하는
    방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 ECU는 상기 부하 장치로부터 수신된 상기 부하 장치 데이터를 적어도 부분적으로 처리하도록 구성된
    방법.
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