KR20200069896A - Appratus for detecting circuit failure - Google Patents
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Abstract
Description
실시 예는 회로 고장 검출 장치에 관한 것이다.The embodiment relates to a circuit fault detection device.
전기 자동차는 자동차의 구동 에너지를 화석 연료의 연소가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다. 이러한 전기 자동차는 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 매우 적어, 무공해 친환경적인 장점이 뛰어나다. 다만, 전기 자동차는 에너지의 공급원인 배터리가 필수적으로 필요하며, 배터리의 경량/소형화 및 짧은 충전시간으로 인하여 전기 자동차의 실용화가 지연된다.An electric vehicle is a vehicle that obtains the driving energy of the vehicle from electric energy, not from fossil fuel combustion. These electric vehicles have no exhaust gas and very little noise, so they are environmentally friendly and pollution-free. However, the electric vehicle requires a battery that is a source of energy, and the practical use of the electric vehicle is delayed due to the light weight/miniaturization of the battery and a short charging time.
한편, 전기 자동차의 인프라 구축을 위해서는 전국적으로 충전 스테이션의 설치가 필수적이다. 충전 스테이션은 종래의 자동차가 사용하는 주유소와 같이, 전기 자동차의 에너지원인 배터리에 동력원을 공급해 줄 수 있으며, 최근 전기 자동차의 빠른 보급과 함께 많은 충전 스테이션이 함께 설치되고 있다.Meanwhile, in order to build the infrastructure of the electric vehicle, it is necessary to install a charging station nationwide. The charging station can supply a power source to a battery that is an energy source of an electric vehicle, like a gas station used by a conventional vehicle, and recently, many charging stations have been installed together with the rapid supply of electric vehicles.
이 때, 전기 자동차가 충전 스테이션에 연결되어 충전 또는 방전을 진행하는 경우, 충전 또는 방전 과정에서 생성되는 충전 폐루프가 형성될 수 있다. 충전 폐루프를 통하여, 충전 스테이션에서 전력을 전기 자동차로 공급하며, 전기 자동차에서 충전 스테이션으로 방전할 수도 있다.At this time, when the electric vehicle is connected to a charging station to perform charging or discharging, a charging closed loop generated during charging or discharging may be formed. Through the charging closed loop, the charging station may supply power to the electric vehicle, and may discharge the electric vehicle to the charging station.
그런데, 전기 자동차가 충전 스테이션에서 충전 또는 방전을 하는 과정에서, 단락(short), 단선(open), 합선, 배터리 단락, 그라운드(차체) 단락 등 다양한 불량 모드가 발생할 수 있게 된다. 따라서, 전기 자동차의 다양한 불량 모드를 검출할 수 있는 방법이 요구된다. However, in the process of charging or discharging the electric vehicle at the charging station, various failure modes such as short, short, open, short, battery, and ground (body) may be generated. Accordingly, there is a need for a method capable of detecting various failure modes of an electric vehicle.
실시 예는 전기 자동차의 인터락 회로의 신호의 주파수를 검출하여 인터락 회로의 고장 여부를 판단하는 회로 고장 검출 장치를 제공하기 위한 것이다. An embodiment of the present invention is to provide a circuit failure detection device that detects a failure of an interlock circuit by detecting a frequency of a signal of an interlock circuit of an electric vehicle.
실시 예는 전기 자동차의 인터락 회로의 신호를 이용하여 인터락 회로의 고장 여부 및 고장 유형을 판단하는 회로 고장 검출 장치를 제공하기 위한 것이다. An embodiment of the present invention is to provide a circuit failure detection device for determining whether an interlock circuit has a failure and a type of failure using a signal of an interlock circuit of an electric vehicle.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problem to be solved in the embodiment is not limited to this, and it will be said that the object or effect that can be grasped from the solution means or the embodiment of the problem described below is also included.
본 발명의 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치는 인터락 회로로부터 입력받은 제1 주파수를 갖는 검출신호를 기 설정된 비율에 따라 증폭시키는 신호 증폭부, 상기 신호 증폭부에 대한 오프셋 전압을 생성하여 상기 신호 증폭부에 인가하는 전위차 조정부, 상기 증폭된 검출신호의 전압 크기를 일정 크기만큼 강하시키고, 상기 신호 증폭부에 인가되는 역전압을 차단하는 역전압 차단부, 그리고 기 설정된 시정수에 따라 상기 증폭된 검출신호의 주파수에 대응하는 전하 충전 및 전하 방전을 반복하여 출력전압을 생성하는 출력부를 포함한다. The circuit fault detection apparatus according to an embodiment of the present invention generates a signal amplification unit for amplifying a detection signal having a first frequency received from an interlock circuit according to a preset ratio, and generates an offset voltage for the signal amplification unit to generate the signal. The potential difference adjusting unit applied to the amplifying unit, the voltage level of the amplified detection signal is dropped by a predetermined amount, and the reverse voltage blocking unit blocking the reverse voltage applied to the signal amplifying unit, and the amplified according to a preset time constant And an output unit which generates an output voltage by repeatedly charging and discharging charges corresponding to the frequency of the detection signal.
상기 출력전압은, 상기 검출신호의 주파수에 따라 서로 다른 크기를 가지는 직류 전압일 수 있다. The output voltage may be a DC voltage having different magnitudes according to the frequency of the detection signal.
상기 출력전압의 크기가 기 설정된 값과 상이하면, 상기 인터락 회로에 오류가 발생한 것으로 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다. When the magnitude of the output voltage is different from a preset value, a control unit determining that an error has occurred in the interlock circuit may be further included.
상기 신호 증폭부는, 제1단이 상기 인터락 회로에 연결되는 제1 저항 소자, 제1단이 상기 제1 저항 소자의 제2단에 연결되는 제2 저항 소자, 그리고 제1입력단자가 상기 제1 저항의 제2단에 연결되고, 제2입력단자가 상기 전위차 조정부에 연결되고, 출력단자가 상기 제2 저항 소자의 제2단에 연결되는 증폭기 소자를 포함할 수 있다. The signal amplification unit includes a first resistor element having a first terminal connected to the interlock circuit, a second resistor element having a first terminal connected to a second terminal of the first resistor element, and a first input terminal having the first resistor element. It may include an amplifier element connected to the second terminal of the 1 resistor, the second input terminal is connected to the potential difference adjustment unit, the output terminal is connected to the second terminal of the second resistance element.
상기 증폭기 소자는, 제1입력단자가 비반전 단자이고, 제2입력단자가 반전 단자일 수 있다. In the amplifier element, the first input terminal may be a non-inverting terminal, and the second input terminal may be an inverting terminal.
상기 전위차 조정부는, 제1단이 상기 신호 증폭부에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결되는 제3 저항 소자를 포함할 수 있다. The potential difference adjusting unit may include a third resistor element having a first terminal connected to the signal amplifying unit and a second terminal connected to a ground terminal.
상기 역전압 차단부는, 제1단이 상기 신호 증폭부에 연결되고, 제2단이 출력부에 연결되는 다이오드 소자를 포함할 수 있다. The reverse voltage blocking unit may include a diode element having a first terminal connected to the signal amplifying unit and a second terminal connected to an output unit.
상기 출력부는 제1단이 상기 역전압 차단부에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결되는 제4 저항 소자, 그리고 제1단이 상기 제4 저항 소자의 제1단에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결되는 캐패시터 소자를 포함할 수 있다. The output part is connected to the reverse terminal of the reverse voltage, the fourth terminal is connected to the ground terminal, the first terminal is connected to the first terminal of the fourth resistance element, the second The terminal may include a capacitor element connected to the ground terminal.
상기 검출신호를 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 각각 비교하여 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호를 생성하고, 상기 제1 비교 신호와 제2 비교 신호를 제2 주파수를 갖는 카운팅 신호와 결합시켜 제1 결합 신호 및 제2 결합 신호를 생성하는 오류 검출부를 더 포함할 수 있다. The detection signal is compared with the first reference voltage and the second reference voltage to generate a first comparison signal and a second comparison signal, and the first comparison signal and the second comparison signal are combined with a counting signal having a second frequency. In addition, it may further include an error detection unit for generating a first combined signal and a second combined signal.
상기 제어부는, 상기 제1 결합 신호 및 상기 제2 결합 신호가 기 설정된 값 이상이고, 상기 출력전압이 기 설정된 값과 동일하면 상기 인터락 회로가 정상 동작하는 것으로 판단할 수 있다. The control unit may determine that the interlock circuit operates normally when the first combined signal and the second combined signal are greater than or equal to a preset value and the output voltage is equal to a preset value.
상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 더 낮은 주파수일 수 있다. The first frequency may be a lower frequency than the second frequency.
본 발명의 실시예에 따르면 전기 자동차 인터락 회로의 고장 여부를 검출할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to detect whether the electric vehicle interlock circuit has failed.
본 발명의 실시예에 따르면 2개의 프로세스를 통해 전기 자동차 인터락 회로의 고장 여부를 판단함으로써 고장 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to improve the accuracy of the failure determination by determining whether the electric vehicle interlock circuit has failed through two processes.
본 발명의 실시예에 따르면 전기 자동차 인터락 회로의 고장 유형을 판단할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to determine the type of failure of the electric vehicle interlock circuit.
본 발명의 실시예에 따르면 인터락 회로 신호의 주파수 검출시 신호의 듀티와 에지를 검출하지 않더라도 주파수 모니터링을 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the frequency of the interlock circuit signal is detected, frequency monitoring can be performed even if the duty and edge of the signal are not detected.
본 발명의 실시예에 따르면 주파수 검출을 위한 회로 구성을 간소화시킴으로써 고장에 강인하고 높은 검출 정확도를 가진다. According to an embodiment of the present invention, by simplifying the circuit configuration for frequency detection, it is robust to failure and has high detection accuracy.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above, and will be more easily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 전기자동차 불량 모드 방지 회로의 실시예에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치 및 전기 자동차의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 회로도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 출력부의 출력전압에 대한 시뮬레이션 결과이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 오류 검출부의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 회로도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 검출부의 출력신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 인터락 회로의 불량 모드에 따른 검출부의 출력신호를 나타낸 도면이다. 1 relates to an embodiment of an electric vehicle failure mode prevention circuit.
2 is a view showing the configuration of a circuit failure detection device and an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a circuit fault detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram of a circuit fault detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a simulation result of the output voltage of the output unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a circuit fault detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of an error detection unit according to a second embodiment of the present invention.
8 is a circuit diagram of a circuit fault detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining the output signal of the detection unit according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the output signal of the detection unit according to the failure mode of the interlock circuit.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the technical spirit scope of the present invention, one or more of its components between embodiments may be selectively selected. It can be used by bonding and substitution.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention (including technical and scientific terms), unless specifically defined and described, can be generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. It can be interpreted as meaning, and commonly used terms, such as predefined terms, may interpret the meaning in consideration of the contextual meaning of the related technology.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terms used in the embodiments of the present invention are for describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In the present specification, a singular form may also include a plural form unless specifically stated in the phrase, and is combined with A, B, and C when described as "at least one (or more than one) of A and B, C". It can contain one or more of all possible combinations.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiments of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and the term is not limited to the nature, order, or order of the component.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when a component is described as being'connected','coupled' or'connected' to another component, the component is not only directly connected to, coupled to, or connected to the other component, but also to the component It may also include the case of'connected','coupled' or'connected' due to another component between the other components.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.Further, when described as being formed or disposed in the "top (top) or bottom (bottom)" of each component, the top (top) or bottom (bottom) is one as well as when the two components are in direct contact with each other It also includes a case in which another component described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as "up (up) or down (down)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one component.
도 1은 전기자동차 불량 모드 방지 회로의 실시예에 관한 것이다.1 relates to an embodiment of an electric vehicle failure mode prevention circuit.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기 자동차 불량 모드의 검출에 있어서 단방향 루프 인터럽트(loop interrupts) 검출 방식을 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in detecting an electric vehicle failure mode, a one-way loop interrupts detection method may be used.
또한, 도 1을 참조하면, 전기 자동차는 내부의 컨트롤 부품(ECU 등) 사이에서 퓨즈를 더 포함하여, 과전류에 의한 불량 모드 발생시 퓨즈 부분을 단선시켜 불량 발생을 검출하도록 할 수 있다.In addition, referring to FIG. 1, the electric vehicle may further include a fuse between internal control parts (eg, ECU), so as to detect a failure by disconnecting the fuse when a failure mode occurs due to overcurrent.
그러나, 이러한 불량 모드 처리 방법의 경우, 불량 모드 발생시 퓨즈가 단선되므로 매번 퓨즈를 교체하여야 하는 불편함이 발생할 수 있으며, 퓨즈가 단전될 정도의 과전류가 흐르지 않는 경우의 불량 모드를 감지할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, HVIL(High-Voltage Inter Lock) 모듈의 자체적인 불량이 발생하더라도, 불량 진단을 할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. However, in the case of the failure mode processing method, since a fuse is blown when a failure mode occurs, inconvenience of replacing the fuse may occur every time, and a failure mode cannot be detected when an overcurrent sufficient to blow the fuse does not flow. This can happen. In addition, even if an in-house defect of the High-Voltage Inter Lock (HVIL) module occurs, a problem in which a defect cannot be diagnosed may occur.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치 및 전기 자동차의 구성을 도시한 도면이다. 2 is a view showing the configuration of a circuit failure detection device and an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전기 자동차(210)가 충전 스테이션(220)에 연결되어 충전 또는 방전을 진행하는 경우, 전기 자동차(210)가 포함하는 다양한 부품(인버터, 모터, PDU, 절연 보호 장치, 충전 배터리)에는 충전 스테이션(220)에서 공급되는 전력 또는 전압이 그대로 인가된다. 특히, 전기 자동차(210)가 포함하고 있는 부품은 복잡하고 다양한 회로로 구성되므로, 과전압 또는 과전류가 인가되는 경우 전기 자동차(210) 전체적인 동작이 중단될 수 있어 위험하다. 2, when the
본 발명의 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치(100)는 위와 같은 위험을 제거하기 위해 전기 자동차 내부 인터락 회로(10)의 고장을 빠르게 검출한다. 구체적으로 회로 고장 검출 장치(100)는 인터락 회로로부터 생성된 검출신호의 주파수에 대응하는 직류 전압을 생성하고, 생성된 직류 전압과 설정값을 비교함으로써 인터락 회로의 고장 여부를 판단할 수 있다. 회로 고장 검출 장치(100)는 전기 자동차에 내장될 수 있으며, 고장 검출 시 전기 자동차 충전 제어기(211)의 제어를 통해 인터락 회로를 개방시켜 전기 자동차(210)의 부품을 보호할 수 있다. The circuit
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 구성도이다. 3 is a block diagram of a circuit fault detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치(100)는 신호 증폭부(110), 전위차 조정부(120), 역전압 차단부(130) 및 출력부(140)를 포함하며, 제어부(150)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the circuit
신호 증폭부(110)는 인터락 회로(10)로부터 입력받은 제1 주파수를 갖는 검출신호를 기 설정된 비율에 따라 증폭시킨다. The
전기 자동차(210)는 충전 스테이션과 연결된 상태에서 차량의 이동, 충전 스테이션의 이상, 차량 내부 회로의 파손 등 다양한 불량 모드가 발생할 수 있는데, 이러한 불량 모드에 의하여 발생하는 전기 자동차의 손실을 방지하기 위하여 인터락 회로(10)를 포함할 수 있다.The
이때, 인터락 회로(10)는 전기 자동차의 여러 부품의 상태를 검지하여 제1 주파수를 갖는 검출신호를 생성할 수 있다. 또한, 이러한 검출신호는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호로 구성되어, 주기(Duty)를 변환시킴으로써 다양한 상태를 변조하여 나타낼 수 있다. 더 구체적으로, 검출신호는 제1 주파수 88Hz, 주기(Duty) 50%를 가지는 구형파(square wave)로 구성될 수 있다.At this time, the
신호 증폭부(110)는 검출신호를 기 설정된 비율에 따라 증폭시키기 위하여 적어도 하나의 증폭기 소자(operational amplifier, Op-Amp)와 복수의 저항 소자(resistor)를 포함할 수 있다. 신호 증폭부(110)는 복수의 저항 소자의 크기 및 배치를 통해 기 설정된 비율을 조정할 수 있다. 기 설정된 비율은 당업자에 의해 설계 변경이 가능하며, 검출신호의 크기에 따라 상이하게 설정될 수 있다. The
전위차 조정부(120)는 신호 증폭부(110)에 대한 오프셋 전압을 생성하여 신호 증폭부(110)에 인가한다. The potential
위에서 살펴본 것처럼 신호 증폭부(110)는 적어도 하나의 증폭기 소자를 이용하여 검출신호를 증폭한다. 그러나 증폭기 소자는 입력되는 신호가 없음에도 불구하고 출력이 0[V]가 되지 않는 경우가 발생한다. 이는 증폭기 소자가 온도에 민감하게 반응하고, 트렌지스터, 저항 등 서로 다른 특성을 가진 다양한 부품들이 결합하기 때문이다. 위와 같은 현상은 증폭기 소자의 출력에 오차를 발생하게 하며, 이러한 오차는 신호의 크기가 작을수록 더 큰 문제를 야기한다. As described above, the
위와 같은 현상을 제거하기 위하여, 전위차 조정부(120)는 신호 증폭부(110)에 포함된 증폭기 소자에 입력되는 신호가 없는 경우 출력이 0[V]가 되도록 신호 증폭부(110)에 오프셋 전압을 인가한다. 오프셋 전압의 크기는 신호 증폭부(110)의 증폭기 소자에 따라 상이하게 설정될 수 있다. In order to eliminate the above phenomenon, the potential
역전압 차단부(130)는 증폭된 검출신호의 전압 크기를 일정 크기만큼 강하시키고, 신호 증폭부(110)에 인가되는 역전압을 차단한다. The reverse
구체적으로, 신호 증폭부(110)로부터 입력받은 증폭된 검출신호의 경우 구동 과정에서 노이즈의 발생 등으로 인해 예상치 못한 크기의 전압을 가질 수 있는바, 역전압 차단부(130)는 전력 소비를 통해 증폭된 검출신호의 전압 크기를 일정 크기만큼 강하시킴으로써 본 발명의 실시예에 따른 회로 불량 검출 장치의 구동을 안정화시킬 수 있다. Specifically, in the case of the amplified detection signal received from the
또한, 역전압 차단부(130)는 본 발명의 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치(100)의 구동 과정에서 출력부(140)에서 발생하는 역전압이 신호 증폭부(110)로 인가되는 것을 차단할 수 있다. In addition, the reverse
출력부(140)는 기 설정된 시정수에 따라 증폭된 검출신호의 주파수에 대응하는 전하 충전 및 전하 방전을 반복하여 출력전압을 생성한다. The
검출신호는 구형파의 형태로 구현될 수 있으므로, 증폭된 검출신호 역시 구형파의 형태로 구현될 수 있다. 출력부(140)는 증폭된 검출신호 중 펄스가 발생하는 동안 시정수에 따라 전하를 충전하고, 증폭된 검출신호 중 펄스가 발생하지 않는 동안 시정수에 따라 충전된 전하를 방전한다. Since the detection signal can be implemented in the form of a square wave, the amplified detection signal can also be implemented in the form of a square wave. The
출력부(140)는 증폭된 검출신호에 따라 전하 충전과 방전을 반복하면서, 전하 충전 초기에는 방전되는 전하량에 비해 충전되는 전하량이 많으나, 일정 시간이 지난 후에는 충전되는 전하량과 방전되는 전하량이 동일해지며 일정 크기의 출력전압이 생성된다. The
출력전압은 직류전압이며, 검출신호의 주파수에 따라 서로 다른 전압 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 출력전압은 검출신호의 주파수가 높을수록 높은 출력전압을 가지고, 검출신호의 주파수가 낮을수록 낮은 출력 전압을 가진다. 이는 검출신호의 주파수가 높을수록 검출신호가 더 많은 펄스를 가지기 때문이다. The output voltage is a DC voltage, and may have different voltage levels depending on the frequency of the detection signal. For example, the higher the frequency of the detection signal, the higher the output voltage, and the lower the frequency of the detection signal, the lower the output voltage. This is because the higher the detection signal frequency, the more pulses the detection signal has.
제어부(150)는 출력전압에 기초하여 인터락 회로(10)의 오류를 판단한다. The
구체적으로, 제어부(150)는 출력전압과 비교하기 위한 기 설정된 값을 가지며, 출력전압의 크기가 기 설정된 값과 상이한 경우 인터락 회로(10)에 오류가 발생한 것으로 판단한다. 기 설정된 값은 인터락 회로(10)에 따라 상이하게 설정될 수 있다. 제어부(150)는 마이크로 컨트롤러(Micro Controller Unit, MCU)로 구현될 수 있다. Specifically, the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 회로도이다. 4 is a circuit diagram of a circuit fault detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
우선, 상기에서 살펴본 것처럼, 인터락 회로(10)는 전기 자동차의 여러 부품의 상태를 검지하여 제1 주파수를 갖는 검출신호를 생성할 수 있다. First, as described above, the
이러한 인터락 회로(10)는 전원을 공급하는 전원 장치 및 4개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다. 인터락 회로(10)는 4개의 스위칭 소자는 정해진 순서에 따라 스위칭 동작을 수행하며, 이를 통해 회로에 연결된 어느 하나의 장치에 고장이 발생하면 인터락 회로(10)에 연결된 모든 장치가 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 전기 자동차의 인터락 회로(10)는 당업자에게 자명한 사항인 바 상세한 설명은 생략하도록 한다. The
도 4를 참조하여 신호 증폭부(110)의 소자 연결 구성을 상세하게 살펴보도록 한다. Referring to FIG. 4, the device connection configuration of the
신호 증폭부(110)는 제1 저항 소자(R1), 제2 저항 소자(R2) 및 증폭기 소자(OP1)를 포함한다.The
제1 저항 소자(R1)는 제1단이 인터락 회로(10)에 연결되고, 제2단이 제2 저항 소자(R2)의 제1단에 연결된다.In the first resistor element R1, the first terminal is connected to the
제2 저항 소자(R2)는 제1단이 제1 저항 소자(R1)의 제2단에 연결되고, 제2단이 증폭기 소자(OP1)의 출력단자에 연결된다. In the second resistor element R2, the first terminal is connected to the second terminal of the first resistor element R1, and the second terminal is connected to the output terminal of the amplifier element OP1.
증폭기 소자(OP1)는 제1입력단자가 제1 저항의 제2단에 연결되고, 제2입력단자가 전위차 조정부(120) 에 연결되고, 출력단자가 제2 저항 소자(R2)의 제2단에 연결된다. 그리고, 양의 구동 전원 단자는 증폭기 구동 전원(V1)에 연결되고, 음의 구동 전원 단자는 접지 단자에 연결된다. In the amplifier element OP1, the first input terminal is connected to the second terminal of the first resistor, the second input terminal is connected to the potential
여기서, 제1입력단자는 비반전 입력 단자이고, 제2 입력단자는 반전 입력 단자일 수 있다. 이 경우, 출력부(140)의 출력전압이 양(+)전위를 가지는 직류 전압으로 출력될 수 있다. 반대로, 제1입력단자가 반전 입력 단자이고, 제2 입력단자가 비반전 입력 단자일 수도 있다. 이 경우에는, 출력부(140)의 출력 전압이 (-)전위를 가지는 직류 전압으로 출력될 수 있다. Here, the first input terminal may be a non-inverting input terminal, and the second input terminal may be an inverting input terminal. In this case, the output voltage of the
도 4를 참조하여 신호 증폭부(110)의 회로 구동 과정을 살펴보면, 인터락 회로(10)로부터 입력된 검출신호가 제1 저항 소자(R1)의 제1단에 입력되면, 증폭기 소자(OP1)는 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2)의 저항 값에 따른 비율로 증폭된다. 이때, 증폭된 검출신호의 최대값은 증폭기 구동 전원의 전압값보다 작고, 증폭된 검출신호의 최소값은 접지 전원인 0[v]보다 클 수 없도록 제한될 수 있다. Referring to the circuit driving process of the
도 4를 참조하여 전위차 조정부(120)의 소자 연결 구성을 상세하게 살펴보도록 한다. Referring to Figure 4 to look at in detail the device connection configuration of the potential
전위차 조정부(120)는 제3 저항 소자(R3)를 포함한다. The potential
제3 저항 소자(R3)는 제1단이 신호 증폭부(110)에 연결되며, 더 상세하게는 증폭기 소자(OP1)의 제2단에 연결된다. 제3 저항 소자(R3)는 제2단이 접지 단자에 연결된다. 이때, 제3 저항 소자(R3)의 저항값은 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2)의 저항값을 병렬 합성한 값과 동일할 수 있다.The first terminal of the third resistor element R3 is connected to the
도 4를 참조하여 전위차 조정부(120)의 회로 구동 과정을 살펴보면, 제3 조항 소자는 증폭기 소자(OP1)와 접지 단자 사이에 연결됨에 따라 일정 크기의 오프셋 전압이 형성된다. 이때, 오프셋 전압은 제1 저항 소자(R1) 및 제2 저항 소자(R2)의 병렬 합성 저항에 인가되는 전압과 반대 극성을 가질 수 있다. 제3 저항 소자(R3)를 통해 생성되는 오프셋 전압은 증폭기 소자(OP1)의 제2 입력 단자에 인가되며, 이를 통해 증폭기 소자(OP1)의 출력 오프셋 전압이 상쇄될 수 있다. Referring to the circuit driving process of the potential
도 4를 참조하여 역전압 차단부(130)의 소자 연결 구성을 상세하게 살펴보도록 한다. Referring to FIG. 4, the device connection configuration of the reverse
역전압 차단부(130)는 다이오드 소자(D1)를 포함한다.The reverse
다이오드 소자(D1)는 제1단이 신호 증폭부(110)에 연결되고, 제2단이 출력부(140)에 연결된다. 구체적으로, 다이오드 소자(D1)의 제1단은 제2 저항 소자(R2)의 제2단 및 증폭기 소자(OP1)의 출력단자에 연결되고, 다이오드 소자(D1)의 제2단은 제4 저항 소자(R4)의 제1단 및 캐패시터 소자(C1)의 제1단에 연결된다. 이때, 제1단은 애노드(anode) 단자이고, 제2단은 캐소드(cathode) 단자일 수 있다. In the diode device D1, the first terminal is connected to the
도 4를 참조하여 역전압 차단부(130)의 회로 구동 과정을 살펴보면, 다이오드 소자(D1)의 제1단, 즉 애노드 단자가 신호 증폭부(110)에 연결되고, 다이오드 소자(D1)의 제2단, 즉 캐소드 단자가 출력부(140)에 연결되므로, 신호 증폭부(110)에서 출력부(140)로만 전류가 흐를 수 있고, 출력부(140)에서 신호 증폭부(110)로는 전류가 흐를 수 없다. 따라서, 출력부(140)에 의해 생성된 역전압이 신호 증폭부(110)에 인가될 수 없다. Referring to the circuit driving process of the reverse
또한, 다이오드 소자(D1)는 자체 문턱전압(threshold voltage) 이상의 전압이 인가된 경우에만 동작하게 되는데, 이에 따라 증폭된 검출 신호의 전압을 강하, 즉 낮추는 역할을 한다. 따라서, 역전압 차단부(130)는 검출신호의 이상 전압을 가지거나 증폭시 이상 전압이 생성되어 급작스럽게 높은 전압이 인가되더라도 전압 강하를 통해 안전한 크기 범위를 가지는 증폭된 검출 신호를 출력부(140)에 공급할 수 있는 장점을 제공한다. In addition, the diode element D1 operates only when a voltage equal to or higher than its own threshold voltage is applied, and accordingly serves to drop or lower the voltage of the amplified detection signal. Therefore, the reverse
도 4를 참조하여 출력부(140)의 소자 연결 구성을 상세하게 살펴보도록 한다. Referring to FIG. 4, the device connection configuration of the
출력부(140)는 제4 저항 소자(R4) 및 캐패시터 소자(C1)를 포함한다.The
제4 저항 소자(R4)는 제1단이 역전압 차단부(130)에 연결되며, 상세하게는 제1단이 다이오드 소자(D1)의 제2단에 연결된다. 그리고 제4 저항소자는 제2단이 접지 단자에 연결된다. In the fourth resistor element R4, the first terminal is connected to the reverse
캐패시터 소자(C1)는 제1단이 제4 저항 소자(R4)의 제1단 및 제어부(150)에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결된다. In the capacitor element C1, the first terminal is connected to the first terminal and the
도 4를 참조하여 출력부(140)의 회로 구동 과정을 살펴보면, 출력부(140)는 제4 저항 소자(R4)와 캐패시터 소자(C1)의 병렬 연결 구성으로 구현되어 있고, 출력전압은 캐패시터 소자(C1)의 양단 전압과 동일하다. 따라서, 출력전압은 캐패시터 소자(C1)에 충전되는 전하량에 따라 생성된다. 검출신호는 구형파이며, 따라서, 출력부(140)에 인가되는 증폭된 검출신호 역시 구형파이다. 그러므로 캐패시터 소자(C1)는 구형파의 펄스 부분에는 전하 충전을 수행하고, 0 전위 부분에는 방전을 수행한다. 캐패시터 소자(C1)에 전하가 충전되는 속도 및 방전되는 속도는 캐패시터 소자(C1)에 기초한 시정수에 따른다. 충방전시, 초기에는 충전 속도가 방전 속도보다 빠르므로 출력전압의 크기가 증가하나 일정 시간이 지난 후에는 충전 속도와 방전 속도가 동일해짐에 따라 출력전압의 크기가 안정화된다. 이때, 안정화된 출력전압의 크기는 검출신호의 제1 주파수의 크기에 따라 달라질 수 있다. 주파수의 크기가 커질수록 동일한 시간동안 발생하는 펄스의 수가 많으므로, 주파수의 크기가 커질수록 동일한 시간동안 캐패시터 소자(C1)에 충전되는 전하량이 많아지기 때문이다. 즉, 검출신호의 주파수에 따라 출력전압의 크기가 달라지게 된다. Looking at the circuit driving process of the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 출력부의 출력전압에 대한 시뮬레이션 결과이다. 5 is a simulation result of the output voltage of the output unit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 검출신호의 주파수가 30Hz, 60Hz, 90Hz, 120Hz 및 150Hz인 경우에 출력전압의 크기를 나타낸다. Figure 5 shows the magnitude of the output voltage when the frequency of the detection signal is 30Hz, 60Hz, 90Hz, 120Hz and 150Hz.
도 5를 살펴보면, 모든 주파수에서 출력전압이 시작부터 안정화 시점까지 톱니파형으로 충전 및 방전을 반복하면서 전압의 크기가 상승하고 있음을 알 수 있다. 또한, 충전과 방전이 동일해지는 시점에서 각 주파수는 안정화되는 전압의 크기가 상이함을 알 수 있다. Referring to FIG. 5, it can be seen that the output voltage at all frequencies is increased and the voltage level increases while charging and discharging in a sawtooth wave form from start to stabilization. In addition, it can be seen that at the time when charging and discharging become the same, each frequency has a different voltage that is stabilized.
구체적으로, 30Hz 주파수의 검출신호는 1.52 [V]의 직류 전압을 출력전압으로 출력하고, 60Hz 주파수의 검출신호는 2.20 [V]의 직류 전압을 출력전압으로 출력하고, 90Hz 주파수의 검출신호는 2.80 [V]의 직류 전압을 출력전압으로 출력하고, 120Hz 주파수의 검출신호는 3.30 [V]의 직류 전압을 출력전압으로 출력하고, 150Hz 주파수의 검출신호는 3.85 [V]의 직류 전압을 출력전압으로 출력하고 있다. Specifically, a 30 Hz frequency detection signal outputs a DC voltage of 1.52 [V] as an output voltage, a 60 Hz frequency detection signal outputs a 2.20 [V] DC voltage as an output voltage, and a 90 Hz frequency detection signal is 2.80. A DC voltage of [V] is output as an output voltage, a detection signal of 120 Hz frequency outputs a DC voltage of 3.30 [V] as an output voltage, and a detection signal of 150 Hz frequency outputs a DC voltage of 3.85 [V] as an output voltage. Is outputting.
즉, 주파수의 크기에 따라 서로 다른 크기의 직류 전압을 출력전압으로 출력하고 있음을 확인할 수 있으며, 주파수의 크기가 클수록 높은 크기의 직류 전압에 출력전압이 형성됨을 알 수 있다. That is, it can be seen that DC voltages of different magnitudes are output as output voltages according to the magnitude of the frequency, and it can be seen that the higher the magnitude of the frequency, the higher the DC voltage of the higher magnitude is formed.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 구성도이다. 6 is a configuration diagram of a circuit fault detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 회로 고장 검출 장치(100)는 도 3에서와 같이 신호 증폭부(110), 전위차 조정부(120), 역전압 차단부(130), 출력부(140) 및 제어부(150)를 포함하며, 오류 검출부(160)를 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the circuit
신호 증폭부(110), 전위차 조정부(120), 역전압 차단부(130), 및 출력부(140)는 제1 실시예에서 도 3을 통해 설명한 내용과 동일한 바 상세한 설명은 생략하도록 한다. The
오류 검출부(160)는 인터락 회로(10)에 오류 유형을 판단하는데 이용하기 위한 신호를 검출한다. 구체적으로, 오류 검출부(160)는 검출신호를 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 각각 비교하여 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호를 생성한다. 그리고 오류 검출부(160)는 제1 비교 신호와 제2 비교 신호를 제2 주파수를 갖는 카운팅 신호와 결합시켜 제1 결합 신호 및 제2 결합 신호를 생성한다. The
이때, 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 더 낮은 주파수일 수 있다. At this time, the first frequency may be a lower frequency than the second frequency.
그러면, 제어부(150)는 제1 결합 신호 및 제2 결합 신호, 그리고 출력전압을 통해 인터락 회로(10)가 정상 동작하는지 여부를 판단한다. Then, the
우선, 제어부(150)는 제1 결합 신호 및 제2 결합 신호가 기 설정된 값 이상이고, 출력부(140)의 출력전압이 기 설정된 값과 동일하면 인터락 회로(10)가 정상 동작하는 것으로 판단한다. First, the
다음으로, 제어부(150)는 제1 결합 신호 및 제2 결합 신호가 기 설정된 값 이상이더라도, 출력부(140)의 출력전압이 기 설정된 값과 상이하면 인터락 회로(10)에 고장이 발생한 것으로 판단한다. Next, even if the first combined signal and the second combined signal are greater than or equal to a preset value, the
다음으로, 제어부(150)는, 제1 결합 신호 및 제2 결합 신호 중 적어도 하나가 기 설정된 값보다 작고, 출력부(140)의 출력전압이 기 설정된 값과 동일하면 인터락 회로(10) 에 고장이 발생한 것으로 판단한다. Next, the
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 오류 검출부의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로 고장 검출 장치의 회로도이다. 7 is a configuration diagram of an error detection unit according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a circuit diagram of a circuit fault detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 오류 검출부(160)는 입력단(161), 보정회로(162), 제1 비교기(163), 제2 비교기(164), 카운팅 신호 생성기(165), 제1 결합기(166) 및 제2 결합기(167)를 포함한다. 7 and 8, the
입력단(161)은 인터락 회로(10)로부터 제1 주파수를 갖는 검출신호를 입력 받을 수 있다.The
검출부(160) 및 제어부(150)는 입력단(161)에 입력되는 검출신호가 보정회로(162) 및 비교기(163, 164), 결합기(166, 167)에 통과함에 따라 출력되는 신호를 통하여 불량 모드를 판단할 수 있다.The
보정회로(162)는 입력받은 검출신호의 전압을 보정할 수 있다. 검출 신호를 그대로 사용하는 경우, 비교기(163, 164) 또는 제어부(150)에서 해당 검출 신호에 대한 오류를 제대로 측정할 수 없기 때문에, 본 발명의 보정회로(162)는 검출신호의 전압을 회로 불량 검출에 용이하도록 보정하여 사용하도록 한다.The
구체적으로, 본 발명의 보정회로(162)는, 입력받은 검출신호의 전압에 오프셋 전압을 더하여 보정할 수 있다. 본 발명의 회로 불량 검출기가 설치되는 전기 자동차가 포함하는 배터리의 경우, 배터리 전압은 9 ~ 16V 사이에서 스윙(swing)하게 되므로, 배터리 전압을 이용하여 검출신호를 보정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 보정회로(162)는, 배터리 전압 또는 임의의 설정 전압으로 오프셋하여, 입력받은 검출신호를 기 설정된 구형파로 보정할 수 있게 된다.Specifically, the
본 발명의 보정회로(162)는, 전압 분배에 따라서 일정 값으로 조정된 배터리 전압을 입력받는 연산 증폭기, 연산 증폭기의 출력값 및 입력단(161)으로부터 인가되는 검출신호를 입력받는 연산 증폭기, 그 외 전압값을 조정하기 위한 다수의 저항과 충전, 노이즈 제거 및 회로의 안정화를 위한 커패시터 등을 포함할 수 있다.The
비교기(Comparator)는 하나의 전압을 다른 전압과 비교하는 회로이며, 입력전압을 받아 기준 전압(reference voltage)과 비교하여 입력이 기준 전압을 넘는지 여부를 검출하고 그 결과를 주로 디지털(low, high) 값으로 출력하는 장치이다. 또한, 본 발명의 비교기는 입력 전압과 기준 전압의 크기를 비교하여 둘 중 하나를 출력할 수도 있다.A comparator is a circuit that compares one voltage with another voltage. It receives an input voltage and compares it with a reference voltage to detect whether the input exceeds the reference voltage, and the results are mainly digital (low, high). ) It is a device that outputs as a value. In addition, the comparator of the present invention may compare the magnitude of the input voltage and the reference voltage and output one of the two.
본 발명의 제1 비교기(163)는 보정한 검출신호와 제1 기준 전압을 비교하여, 고전압 신호 또는 저전압 신호를 출력할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 비교기(164)는 보정한 검출신호를 반전하고, 반전한 검출신호와 제2 기준 전압을 비교하여, 고전압 신호 또는 저전압 신호를 출력할 수 있다.The
구체적으로, 본 발명의 제1 비교기(163) 및 제2 비교기(164)는 보정한 검출신호와 제1 기준 전압을 입력받아 비교하는 연산 증폭기, 전압 분배에 따라 일정 값으로 조정한 전압을 생성하는 다수의 저항, 충전, 노이즈 제거 및 회로 안정화를 위한 커패시터 등을 포함할 수 있다.Specifically, the
이 때, 제1 비교기(163)와 제2 비교기(164)는, 각각 서로 반전된 신호를 입력받아 기준 전압과 비교하도록 한다. 도 4를 참조하면, 제1 비교기(163)에 입력되는 보정한 검출신호는 연산 증폭기의 (+) 입력단(161)에 인가되는데 반하여, 제2 비교기(164)에 입력되는 보정한 검출신호는 연산 증폭기의 (-) 입력단(161)에 인가된다. 따라서, 제1 비교기(163) 및 제2 비교기(164)에서 출력된 신호는 서로 반전된 값을 가지게 되며, 이 출력신호 값을 통하여 서로 다른 상태의 불량 모드를 가지는 회로 불량을 효과적으로 분류할 수 있게 된다.At this time, the
또한, 본 발명의 제1 비교기(163)가 가지는 제1 기준 전압은 제2 비교기(164)가 가지는 제2 기준 전압보다 더 낮을 수 있다. 본 발명의 경우, 제1 비교기(163)에 인가되는 검출신호를 반전하여 제2 비교기(164)에 인가하기 때문에, 제1 기준 전압보다 낮은 제2 기준전압을 이용하여 출력 신호를 생성할 수 있다.In addition, the first reference voltage of the
예를 들어, 본 발명의 제1 기준 전압은 배터리 전압의 2/3 크기를 갖도록 연산 증폭기에 연결된 저항을 구성할 수 있으며, 제2 기준 전압은 배터리 전압의 1/3 크기를 갖도록 연산 증폭기에 연결된 저항을 구성할 수 있다.For example, the first reference voltage of the present invention may constitute a resistor connected to the operational amplifier to have 2/3 the magnitude of the battery voltage, and the second reference voltage may be connected to the operational amplifier to have a magnitude of 1/3 of the battery voltage. Resistance can be configured.
아울러, 본 발명의 제1 비교기(163)는, 보정한 검출신호가 제1 기준 전압보다 더 높은 경우, 보정한 검출신호를 출력할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 비교기(164)는, 반전한 검출신호가 상기 제2 기준 전압보다 더 낮은 경우, 반전한 검출신호를 출력할 수 있다.In addition, when the corrected detection signal is higher than the first reference voltage, the
아울러, 본 발명의 비교기(163, 164)는 기준 전압과 비교하였을 때 비교되는 값의 +, - 에 따라서 고전압 신호(high) 또는 저전압 신호(low)를 출력할 수도 있지만, 기준 전압보다 높거나 낮은 경우 해당 입력 신호를 그대로 출력할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 제1 비교기(163) 및 제2 비교기(164)는 기준 전압과 비교 후 입력된 보정한 검출신호를 출력할 수 있다.In addition, the
카운팅 신호 생성기(165)는 제2 주파수를 갖는 카운팅 신호를 생성할 수 있다.The
카운팅 신호는 후술하는 결합기에 의하여 검출신호와 결합되어, 제어기가 최종 출력 신호를 통해 회로 불량을 검출하도록 한다. 검출신호만을 이용하여 회로 불량을 검출할 수도 있지만, 이 경우 출력신호는 고전압(high) 또는 저전압(low) 상태값만을 출력하게 되므로, 다양한 상태를 구별하여 판단할 수 없게 된다. 따라서, 본 발명의 회로 불량 검출기는 카운팅 신호 생성기(165)를 더 포함하여, 카운팅 신호와 결합된 검출신호를 통하여 회로 불량을 효과적으로 검출할 수 있게 된다.The counting signal is combined with the detection signal by a coupler described later, so that the controller detects a circuit failure through the final output signal. A circuit defect may be detected using only the detection signal, but in this case, since the output signal outputs only a high or low voltage state value, various states cannot be distinguished and judged. Therefore, the circuit defect detector of the present invention further includes a
이 때, 카운팅 신호가 생성하는 제2 주파수는 제1 주파수보다 더 높은 주파수일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제2 주파수는 약 10kHz의 주파수, 제1 주파수는 88Hz를 가질 수 있다.At this time, the second frequency generated by the counting signal may be a higher frequency than the first frequency. For example, the second frequency of the present invention may have a frequency of about 10 kHz, and the first frequency may have 88 Hz.
제1 결합기(166)는 제1 비교기(163)의 출력신호와 카운팅 신호를 결합할 수 있으며, 제2 결합기(167)는 제2 비교기(164)의 출력신호와 카운팅 신호를 결합할 수 있다. 상술한 바와 같이, 비교기(330, 340)에서 출력된 신호와 카운팅 신호를 결합하여, 제1 주파수 및 제2 주파수를 갖는 최종 출력 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 결합기(166, 167)는 앤드 게이트(AND Gate) 소자를 포함할 수 있다.The
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 검출부의 출력신호를 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining the output signal of the detection unit according to an embodiment of the present invention.
도 9의 (a) 및 도 9의 (b)를 참조하면, 카운팅신호와 결합된 검출신호의 최종 출력신호를 확인할 수 있다. 도 9의 (a)의 가로축(시간)의 scale을 확장하여 살펴보면, 검출신호가 가지는 제1 주파수의 high 기간 동안에도, 카운팅신호의 제2 주파수와 같이 1/0/1/0 상태를 교번하는 것을 확인할 수 있다.9(a) and 9(b), it is possible to check the final output signal of the detection signal combined with the counting signal. Looking at the scale of the horizontal axis (time) of FIG. 9(a), the 1/0/1/0 state alternates with the second frequency of the counting signal even during a high period of the first frequency of the detection signal. You can confirm that.
제어부(150)는 제1 결합기(166)의 출력신호 및 제2 결합기(167)의 출력신호를 기반으로 회로 불량을 검출할 수 있다. 구체적으로, 제1 결합기(166)의 출력신호와 제2 결합기(167)의 출력신호를 각각 검출하고, 해당 출력신호의 상태를 확인하여 회로의 불량 여부를 판단한다. 이 때, 제1 결합기(166)의 출력신호는 high 상태, 제2 결합기(167)의 출력신호는 low 상태로 검출하여 회로 불량을 검출한다.The
도 9의 (a)를 참조하면, 제어부(150)는, 제1 결합기(166)의 출력신호 및 제2 결합기(167)의 출력신호(ex> pulse 카운트, 도 9의 (b))가 기 설정된 값 이상일 때, 인터락 회로(10)가 정상 상태임을 검출할 수 있다. 전기 자동차의 충전 폐루프가 정상 상태인 경우, 입력되는 검출 신호는 정상적으로 high, low 상태를 번갈아 나타나도록 하므로, 제어부(150)는 제1 결합기(166)의 출력신호와 제2 결합기(167)의 출력신호가 일정 이상 값(high 값)을 정상적으로 출력함을 확인하고, 인터락 회로(10)가 정상 상태임을 검출할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 9, the
도 9의 (b)를 참조하면, 제어부(150)는 도 9의 (a)의 high, low 신호가 교번하는 것을 확인하기 위해, 더 높은 주파수의 신호를 결합하여, 카운팅하는 것을 볼 수 있다.Referring to (b) of FIG. 9, the
도 9의 (a)의 0~6.3 시간의 결과를 확대하여 도 9의 (b)와 같이 고주파수 신호가 결합된 것을 볼 수 있다. 제어부(150)는 제1 결합기(166)의 출력신호(도 9의 (b)의 high쪽 pulse)를 카운트하고, 제 2 결합기의 출력신호(도 9의 (b)의 low쪽 pulse)를 카운트하여 회로 불량을 검출 할 수 있다. 펄스의 개수를 카운팅하여, 정상적인 주기의 입력신호가 들어오는지 확인할 수 있다.The results of 0 to 6.3 hours in FIG. 9(a) are enlarged, and it can be seen that the high frequency signals are combined as in FIG. 9(b). The
도 10은 인터락 회로의 불량 모드에 따른 오류 검출부의 출력신호를 나타낸 도면이다. 10 is a view showing the output signal of the error detection unit according to the failure mode of the interlock circuit.
도 10의 (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 오픈 상태에서 오류 검출부의 출력 신호의 그래프이다.10A is a graph of an output signal of an error detection unit in an open state of an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.
도 10의 (a)을 참조하면, 인터락 회로(10)가 오픈 상태인 경우에, 제1결합기의 출력신호 및 제2 결합기(167)의 출력신호 상태를 확인할 수 있다.Referring to (a) of FIG. 10, when the
도 10의 (a)와 같이 제1 결합기(166)의 출력신호 및 제2 결합기(167)의 출력신호가 저전압 신호일 때, 제어부(150)는 인터락 회로(10)가 오픈(Open) 상태의 회로 불량임을 검출할 수 있다.When the output signal of the
인터락 회로(10)가 오픈(Open) 상태인 경우, 인터락 회로(10)에서 인가되는 검출신호가 입력단(161) 양단 어느 쪽에 연결되지 않음을 의미할 수 있다. When the
오픈 상태인 경우 인터락 회로(10)에서는 더 이상의 검출 신호 입력(400)이 입력단(161)으로 들어올 수 없으므로, 제1 결합기(166) 및 제2 결합기(167)에서는 모두 저전압 신호(0)를 출력하게 된다. 따라서, 본 발명의 제어부(150)는 모든 출력 신호가 저전압 신호를 출력함을 감지하여, 전기 자동차(210)의 부품이 오픈 상태임을 검출할 수 있다.In the open state, since no more detection signal input 400 can enter the
도 10의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 배터리-쇼트 상태에서 오류 검출부의 출력 신호의 그래프이다.10B is a graph of the output signal of the error detection unit in the battery-short state of the electric vehicle according to the embodiment of the present invention.
제어부(150)는 제1 결합기(166)의 출력신호가 기 설정된 값 이상이고 제2 결합기(167)의 출력신호가 저전압 신호일 때, 인터락 회로(10)가 배터리-쇼트(Battery-Short) 상태의 회로 불량임을 검출할 수 있다.When the output signal of the
인터락 회로(10)는 전기 자동차 내부에 위치하므로, 배터리의 전력 입력 노드와 인터락 회로(10) 가 합선하는 배터리-쇼트 상태가 발생할 수 있다.Since the
이는 배터리의 전력 입력 노드가 입력단(161) 양단 중 어느 한쪽에 연결되었음을 의미한다. 따라서, 전기 자동차(210)에 포함되는 다양한 부품 중, 본 발명의 회로 불량 검출기가 감지하는 부분이 배터리와 단락되는 배터리-쇼트 상태의 불량 모드가 발생하였다고 할 수 있다.This means that the power input node of the battery is connected to either end of the
도 10의 (b)를 참조하면, 인터락 회로(10)가 배터리-쇼트 상태인 경우에, 본 발명의 제1 결합기의 출력신호 및 제2 결합기(167)의 출력신호 상태를 확인할 수 있다. 배터리-쇼트 상태인 경우, 제1 결합기(166)에는 기 설정된 값 이상인 high 상태가 출력되며, 제2 결합기에서는 저전압 신호(0)를 출력하게 된다. 따라서, 본 발명의 제어부(150)는 제1 결합기 및 제2 결합기(167)의 출력 신호를 출력함을 감지하여, 전기 자동차(210)의 부품이 배터리-쇼트 상태임을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 10B, when the
도 10의 (c)은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자동차의 그라운드-쇼트 상태에서 오류 검출부의 출력 신호의 그래프이다.10(c) is a graph of the output signal of the error detection unit in the ground-short state of the electric vehicle according to the embodiment of the present invention.
제어부(150)는 제1 결합기(166)의 출력신호가 저전압 신호이고 제2 결합기(167)의 출력신호가 기 설정된 값 이상일때, 인터락 회로(10)가 그라운드-쇼트(GND-Shrot) 상태의 회로 불량임을 검출할 수 있다.When the output signal of the
인터락 회로(10)는 전기 자동차 내부에 위치하므로, 그라운드와 인터락 회로가 합선하는 그라운드-쇼트 상태가 발생할 수 있다. 특히, 자동차의 경우 금속으로 구성된 차체 자체가 그라운드 역할을 수행하므로, 인터락 회로(10)의 일부가 차체와 접촉할 때 이러한 불량 모드가 발생할 수 있게 된다.Since the
이는 그라운드가 입력단(161) 양단 중 어느 한쪽에 연결되었음을 의미한다. 따라서, 전기 자동차(210)에 포함되는 다양한 부품 중, 본 발명의 오류 검출부가 감지하는 부분이 그라운드와 단락되는 그라운드-쇼트 상태의 불량 모드가 발생하였다고 할 수 있다.This means that the ground is connected to either end of the
도 10의 (c)을 참조하면, 인터락 회로(10)가 그라운드-쇼트 상태인 경우에, 제1 결합기(166)의 출력신호 및 제2 결합기(167)의 출력신호 상태를 확인할 수 있다. 그라운드-쇼트 상태인 경우, 제1 결합기(166)에는 저전압 신호(0)를 출력하며, 제2 결합기(167)에서는 기 설정된 값 이상(high)을 출력하게 된다. 따라서, 제어부(150)는 제1 결합기 및 제2 결합기(167)의 출력 신호를 출력함을 감지하여, 전기 자동차의 부품이 그라 운드-쇼트 상태임을 검출할 수 있다.Referring to (c) of FIG. 10, when the
아울러, 본 발명의 제어부(150)는, 제1 결합기(166) 의 출력신호 또는 제2 결합기(167)의 출력신호가 갖는 제2 주파수가 기 설정된 범위에서 벗어나는 경우, 인터락 회로(10)가 불량임을 검출할 수 있다. 본 발명의 입력단(161)에 입력되는 검출신호는 카운팅신호와 결합하여 최종 출력 신호를 발생할 수 있는데, 정상상태인 경우 도 10의 (b)와 같이 최종 출력 신호가 가지고 있는 제2 주파수는 일정하게 출력되어야 한다.In addition, the
그런데, 전기 자동차(210)에 포함되는 부품 또는 카운팅신호 생성기 자체에 이상이 발생하는 경우, 제2 주파수에 이상이 생길 수 있다. 더 구체적으로, 제1 주파수의 high상태에서 55회의 high/low가 교번하여 나타날 수 있다. 그런데, 부품 또는 카운팅신호 생성기에 이상이 있는 경우, 40회 또는 100회의 high/low가 교번하여 나타나는 등의 주파수 이상이 발생할 수 있다. 본 발명의 제어기는, 이러한 제2 주파수를 검출하여, 전기 자동차(210)의 불량 모드를 확인할 수 있게 된다.However, when an abnormality occurs in the component included in the
아울러, 본 발명의 회로 불량 검출기는, 임의 검출신호 생성기를 더 포함할 수 있다. 임의 검출신호 생성기는 제1 주파수를 갖는 임의의 검출신호를 생성하여, 입력단(161)에 임의의 검출신호를 입력할 수 있다. 이 때, 본 발명의 제어기는, 임의의 검출신호에 의하여 생성된 제1 결합기(166)의 출력신호 또는 제2 결합기(167)의 출력신호를 기반으로 회로 불량을 검출할 수 있다.In addition, the circuit defect detector of the present invention may further include an arbitrary detection signal generator. The random detection signal generator may generate an arbitrary detection signal having a first frequency, and input an arbitrary detection signal to the
상술한 검출신호의 경우, 본 발명의 회로 불량 검출기가 생성하지 않고, 인터락 회로로부터 입력받도록 한다. 그러나, 또다른 실시예에서 본 발명의 오류 검출부는 자체적인 검출신호를 생성하도록 하여, 입력단(161)의 검출신호 자체가 손상되는 경우의 고장모드를 검출할 수 있다. 또한, 차량으로부터 신호를 받지 않고 임의 검출신호를 사용함으로써, 효율적인 차량 부품의 불량 모드를 검출할 수 있다.In the case of the above-described detection signal, the circuit defect detector of the present invention is not generated, and is input from the interlock circuit. However, in another embodiment, the error detection unit of the present invention generates its own detection signal to detect a failure mode when the detection signal of the
한편, 본 발명의 회로 불량 검출기는, 전기 자동차 충전 제어기에 사용될 수 있으며, 전기 자동차에도 포함될 수 있다.Meanwhile, the circuit defect detector of the present invention may be used in an electric vehicle charging controller, and may also be included in an electric vehicle.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.The term'~ unit' used in this embodiment means software or a hardware component such as a field-programmable gate array (FPGA) or an ASIC, and the'~ unit' performs certain roles. However,'~ wealth' is not limited to software or hardware. The'~ unit' may be configured to be in an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example,'~ unit' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, attributes, and procedures. , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, database, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided within components and'~units' may be combined into a smaller number of components and'~units', or further separated into additional components and'~units'. In addition, the components and'~ unit' may be implemented to play one or more CPUs in the device or secure multimedia card.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The embodiments have been mainly described above, but this is merely an example and does not limit the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains have not been exemplified above in a range that does not depart from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be implemented by modification. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
100 : 회로 고장 검출 장치
110 : 신호 증폭부
120 : 전위차 조정부
130 : 역전압 차단부
140 : 출력부
150 : 제어부
160 : 오류 검출부100: circuit failure detection device
110: signal amplification unit
120: potential difference adjustment unit
130: reverse voltage blocking unit
140: output unit
150: control unit
160: error detection unit
Claims (11)
상기 신호 증폭부에 대한 오프셋 전압을 생성하여 상기 신호 증폭부에 인가하는 전위차 조정부,
상기 증폭된 검출신호의 전압 크기를 일정 크기만큼 강하시키고, 상기 신호 증폭부에 인가되는 역전압을 차단하는 역전압 차단부, 그리고
기 설정된 시정수에 따라 상기 증폭된 검출신호의 주파수에 대응하는 전하 충전 및 전하 방전을 반복하여 출력전압을 생성하는 출력부를 포함하는 회로 고장 검출 장치. Signal amplification unit for amplifying the detection signal having the first frequency received from the interlock circuit according to a predetermined ratio,
A potential difference adjusting unit that generates an offset voltage for the signal amplifying unit and applies it to the signal amplifying unit,
Reverse voltage blocking unit for dropping the voltage level of the amplified detection signal by a predetermined amount, blocking the reverse voltage applied to the signal amplification unit, and
A circuit fault detection apparatus including an output unit for generating an output voltage by repeatedly charging and discharging charges corresponding to the frequency of the amplified detection signal according to a preset time constant.
상기 출력전압은,
상기 검출신호의 주파수에 따라 서로 다른 크기를 가지는 직류 전압인 회로 고장 검출 장치. According to claim 1,
The output voltage,
A circuit fault detection device that is a DC voltage having different magnitudes according to the frequency of the detection signal.
상기 출력전압의 크기가 기 설정된 값과 상이하면, 상기 인터락 회로에 오류가 발생한 것으로 판단하는 제어부를 더 포함하는 회로 고장 검출 장치. According to claim 1,
If the magnitude of the output voltage is different from a predetermined value, the circuit fault detection device further comprising a control unit for determining that an error has occurred in the interlock circuit.
상기 신호 증폭부는,
제1단이 상기 인터락 회로에 연결되는 제1 저항 소자,
제1단이 상기 제1 저항 소자의 제2단에 연결되는 제2 저항 소자, 그리고
제1입력단자가 상기 제1 저항의 제2단에 연결되고, 제2입력단자가 상기 전위차 조정부에 연결되고, 출력단자가 상기 제2 저항 소자의 제2단에 연결되는 증폭기 소자를 포함하는 회로 고장 검출 장치.According to claim 1,
The signal amplification unit,
A first resistor element having a first terminal connected to the interlock circuit,
A second resistance element having a first end connected to a second end of the first resistance element, and
A circuit failure comprising an amplifier element having a first input terminal connected to the second terminal of the first resistor, a second input terminal connected to the potential difference adjusting unit, and an output terminal connected to the second terminal of the second resistor element Detection device.
상기 증폭기 소자는,
제1입력단자가 비반전 단자이고, 제2입력단자가 반전 단자인 회로 고장 검출 장치. The method of claim 4,
The amplifier element,
A circuit fault detection device in which the first input terminal is a non-inverting terminal and the second input terminal is an inverting terminal.
상기 전위차 조정부는,
제1단이 상기 신호 증폭부에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결되는 제3 저항 소자를 포함하는 회로 고장 검출 장치. According to claim 1,
The potential difference adjustment unit,
A circuit fault detection apparatus comprising a third resistor element having a first terminal connected to the signal amplifying unit and a second terminal connected to a ground terminal.
상기 역전압 차단부는,
제1단이 상기 신호 증폭부에 연결되고, 제2단이 출력부에 연결되는 다이오드 소자를 포함하는 회로 고장 검출 장치. According to claim 1,
The reverse voltage blocking unit,
A circuit fault detection apparatus comprising a diode element having a first terminal connected to the signal amplifying unit and a second terminal connected to an output unit.
상기 출력부는
제1단이 상기 역전압 차단부에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결되는 제4 저항 소자, 그리고
제1단이 상기 제4 저항 소자의 제1단에 연결되고, 제2단이 접지 단자에 연결되는 캐패시터 소자를 포함하는 회로 고장 검출 장치.According to claim 1,
The output unit
A fourth resistor element having a first terminal connected to the reverse voltage blocking unit and a second terminal connected to a ground terminal, and
A circuit fault detection apparatus comprising a capacitor element having a first terminal connected to a first terminal of the fourth resistor element and a second terminal connected to a ground terminal.
상기 검출신호를 제1 기준 전압 및 제2 기준 전압과 각각 비교하여 제1 비교 신호 및 제2 비교 신호를 생성하고, 상기 제1 비교 신호와 제2 비교 신호를 제2 주파수를 갖는 카운팅 신호와 결합시켜 제1 결합 신호 및 제2 결합 신호를 생성하는 오류 검출부를 더 포함하는 회로 고장 검출 장치. According to claim 3,
The detection signal is compared with the first reference voltage and the second reference voltage to generate a first comparison signal and a second comparison signal, and the first comparison signal and the second comparison signal are combined with a counting signal having a second frequency. The circuit fault detection device further comprises an error detector for generating a first combined signal and a second combined signal.
상기 제어부는,
상기 제1 결합 신호 및 상기 제2 결합 신호가 기 설정된 값 이상이고,
상기 출력전압이 기 설정된 값과 동일하면 상기 인터락 회로가 정상 동작하는 것으로 판단하는 회로 고장 검출 장치. The method of claim 9,
The control unit,
The first combined signal and the second combined signal are greater than or equal to a preset value,
When the output voltage is equal to a preset value, the circuit fault detection device determines that the interlock circuit is operating normally.
상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 더 낮은 주파수인 회로 고장 검출 장치.The method of claim 9,
The first frequency is a circuit fault detection device having a lower frequency than the second frequency.
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CN115542133A (en) * | 2022-11-29 | 2022-12-30 | 瑞浦兰钧能源股份有限公司 | Fault self-diagnosis system and method for high-voltage interlocking loop and energy storage system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |