KR20200095788A - 차량 배터리의 예약 충전을 위한 ig 릴레이 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량 배터리의 예약 충전을 위한 ig 릴레이 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법은, 상기 IG 릴레이 제어 회로에 의해 IG 릴레이를 온(ON) 시키기 위한 배터리 전압이 출력되면, 출력된 배터리 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 단계, 상기 비교 단계에서 비교결과 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 이상이면, 상기 IG 릴레이에 인가되는 상기 배터리 전압을 차단하여 상기 IG 릴레이를 오프(OFF) 상태로 유지하는 릴레이 오프 단계, 및 상기 비교 단계에서 비교결과 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, 상기 IG 릴레이에 상기 배터리 전압이 인가되도록 하여 상기 IG 릴레이를 오프(OFF) 상태로 유지하는 릴레이 온 단계를 포함한다.

Description

차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치 및 방법{Control apparatus and method for IG relay control circuit for pre-charging of vehicle battery}
본 발명은 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 제어기전원(차량시동)이 꺼진 상태에서의 고장상태가 발생할 경우 하드웨어 안전로직에 의해 IG 릴레이 구동을 차단시키는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
친환경 자동차로서 하이브리드 차량 및 전기 차량이 사람들에게 알려져 있다. 통상적으로, 하이브리드 차량은 엔진, 모터와 같이 두 개 이상의 동력원을 가진 자동차로 정의될 수 있고, 전기 차량은 순수 배터리를 사용하는 자동차로 정의될 수 있다. 하이브리드 차량은 차량의 주행 중 발전기를 돌려 배터리를 자가충전하고 주행에너지로 바꿀 수 있다. 특히, 하이브리드 차량은 회생 제동 브레이크 시스템을 사용하여 차량 감속 시 역회전하는 전기 모터의 운동에너지를 전기 에너지로 변환하여 배터리에 저장하고, 주행 중에 저장된 에너지를 사용할 수 있도록 하여 에너지 효율을 높이고 있다.
전기자동차는 기존 내연기관과 달리 엔진 대신 모터를, 연료 대신 고전압 배터리를 사용하여 주행을 하는 자동차를 말한다. 전기차의 큰 특징은 내연기관차량과 다르게 충전을 한다는 점이다. 전기 차량의 배터리를 충전하기 위한 충전시스템은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 완속충전/급속충전을 통해 주행에 필요한 에너지를 고전압배터리에 충전하고 주행에 활용하게 된다. 또한, 차량에 탑재되어 있으면서 공급된 교류전력을 직류로 변환하여 배터리를 충전하는 차량 탑재형 충전기(On-Board Charger, OBC)가 있다. 탑재형 충전기는 차량에 장착되어 운용되기 때문에 차량 내 타 제어기와의 통신을 통한 제어가 필수적이며, 차량 부품으로서의 신뢰성 확보와 더불어 소형, 경량화를 통한 전력밀도 향상이 중요한 설계 요소가 될 수 있다.
그런데, 종래 차량 배터리를 예약된 시간에 충전을 수행하기 위한 IG(Ignition) 릴레이 시스템의 경우, 차량 시동이 오프(OFF)된 상태에서 예약된 시간에 충전 제어가 이루어져야 하는데, 출력단에서의 고장 발생을 판별하는 방안이 제시되지 않는다는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2018-0032371호
이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, IG 릴레이 제어 회로의 고장에 따른 배터리 전압 출력을 차단하고, 고장 종류 판별이 가능한 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법은, 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법에 있어서, 상기 IG 릴레이 제어 회로에 의해 IG 릴레이를 온(ON) 시키기 위한 배터리 전압이 출력되면, 출력된 배터리 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 단계; 상기 비교 단계에서 비교결과 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 이상이면, 상기 IG 릴레이에 인가되는 상기 배터리 전압의 출력을 차단하여 상기 IG 릴레이를 오프(OFF) 상태로 유지하는 릴레이 오프 단계; 및 상기 비교 단계에서 비교결과 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, 상기 IG 릴레이에 상기 배터리 전압이 인가되도록 하여 상기 IG 릴레이를 온(ON) 시키는 릴레이 온 단계;를 포함한다.
상기 IG 릴레이 제어 회로에 의해 출력된 상기 배터리 전압을 분배하여 아날로그 입력값을 검출하는 아날로그 입력값 검출 단계; 상기 비교 단계에서 비교결과에 따라 강제 인가된 전압에 의해 디지털 입력값을 로우레벨로 설정하는거나, 디지털 입력값을 로우레벨로 임의 설정하는 디지털 입력값 설정 단계; 및 상기 아날로그 입력값과 상기 디지털 입력값을 이용하여 상기 IG 릴레이 제어 회로의 고장 종류를 판별하는 고장 판별 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 고장 판별 단계는, 상기 디지털 입력값이 로우레벨로 임의 설정되고 상기 아날로그 입력값이 1[V] 내지 3[V] 이내인 경우, 상기 IG 릴레이 제어 회로를 정상상태로 판단할 수 있다.
상기 고장 판별 단계는, 상기 디지털 입력값이 로우레벨로 임의 설정되고 상기 아날로그 입력값이 로우레벨인 경우, 상기 IG 릴레이 제어 회로를 SCG(Short Circuit to Gnd) 또는 OL(Open Load) 고장상태로 판단할 수 있다.
상기 고장 판별 단계는, 상기 비교 단계 이후 전압 강제 인가로 인해 상기 디지털 입력값이 로우레벨로 설정되고 상기 아날로그 입력값이 하이레벨인 경우, 상기 IG 릴레이 제어 회로를 SCB(Short Circuit to Battery) 고장상태로 판단할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치는, 차량 배터리의 예약 충전을 위해 LDO 전원회로, RTC 모듈, 상기 RTC 모듈과 출력단 사이에 연결되는 N채널 FET를 포함하는 IG 릴레이 제어 장치에 있어서, 상기 N채널 FET와 상기 출력단 사이에 연결되는 제1 입력단, 기준 전원에 연결되는 제2 입력단과, 전압레벨 출력단을 구비하고, 상기 출력단의 배터리 전압과 상기 기준 전원의 기준 전압을 비교하여 비교결과에 따른 전압레벨을 상기 전압레벨 출력단을 통해 출력하는 비교기; 및 상기 비교기의 상기 전압레벨 출력단에 일단이 연결되고, 상기 N채널 FET의 게이트에 타단이 연결되며, 상기 전압레벨 출력단을 통해 출력되는 전압레벨에 따라 상기 N채널 FET를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키는 버퍼;를 포함한다.
상기 비교기는, 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 이상이면, 상기 전압레벨 출력단을 통해 로우레벨의 전압을 출력하고, 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, 상기 전압레벨 출력단을 통해 하이레벨의 전압을 출력한다.
상기 버퍼는, 상기 전압레벨 출력단으로부터 로우레벨의 전압이 입력되면, 로우레벨의 전압을 출력하여 상기 N채널 FET를 오프(OFF)시킬 수 있다.
상기 버퍼는, 상기 전압레벨 출력단으로부터 하이레벨의 전압이 입력되면, 상기 N채널 FET에 연결된 타단이 하이 임피던스 상태가 되어, 상기 N채널 FET를 온(ON)시킬 수 있다.
상기 N채널 FET의 드레인과 상기 출력단 사이에 연결되는 아날로그 입력단과, 상기 버퍼의 타단에 연결되는 디지털 입력단을 구비하는 고장판별부를 더 포함하고, 상기 N채널 FET의 드레인과 상기 아날로그 입력단의 사이에는 제1 분배저항이 연결되고, 일단이 상기 아날로그 입력단과 상기 제1 분배저항 사이에 연결되고, 타단이 접지에 연결되는 제2 분배저항이 구비될 수 있다.
상기 고장판별부는, 상기 제1 분배저항과 상기 제2 분배저항에 의해 상기 배터리 전압이 분배되면, 분배된 상기 배터리 전압에서 아날로그 입력값을 검출하여 상기 아날로그 입력단으로 입력받을 수 있다.
상기 고장판별부는, 상기 버퍼의 타단에서 발생한 전압이 상기 디지털 입력단에 강제 인가되어 디지털 입력값 로우레벨로 설정하거나, 디지털 입력값을 로우레벨로 임의 설정할 수 있다.
상기 고장판별부는, 상기 아날로그 입력값과 상기 디지털 입력값을 이용하여 상기 IG 릴레이 제어 회로의 고장 종류를 판별할 수 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치 및 방법에 의하면, 제어기 전원(차량 시동)의 오프(OFF) 상태에서 예약 충전 진행 시, IG 릴레이 HW 안전로직에 의하여 IG 릴레이 제어 회로의 고장에 의한 비정상적인 작동을 방지할 수 있다.
또한, IG 릴레이 제어 회로의 고장 종류에 대해 판별이 가능하다.
도 1은 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치의 회로 구성도이다.
도 3은 도 2의 IG 릴레이 제어 회로의 SCB 고장에 따른 IG 릴레이 HW 안전로직의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 4는 도 2의 IG 릴레이 제어 회로의 정상상태에 따른 IG 릴레이 HW 안전로직의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 5는 IG 릴레이 제어 회로의 정상상태에 따른 고장판별부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 6은 IG 릴레이 제어 회로의 SCG, OL 고장 상태에 따른 고장판별부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 7은 IG 릴레이 제어 회로의 SCB 고장 상태에 따른 고장판별부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법의 순서도이다.
도 9는 도 8의 고장 판별 단계의 세부 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참고하면, 차량 배터리의 예약충전을 위한 IG 릴레이 시스템을 확인할 수 있다.
차량 배터리의 예약충전을 위한 IG 릴레이 시스템(1)은 차량 시동 오프(OFF)시, 예약된 시간에 동작하여 충전기를 제어하고 이를 통해 차량 배터리를 충전하게 된다.
차량 배터리의 예약충전을 위한 IG 릴레이 시스템(1)은, 제어기(10), 배터리(20), 제1 IG 릴레이(30), 제2 IG 릴레이(40), 스마트 스위치(50), 정션블록(60), 및 IG 릴레이 제어 회로(70)를 포함한다.
제어기(10)는 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 전기차(EV: Electric Vehicle) 등의 차량에 적용되는 주요 전자 제어 장치이다. 제어기(10)는 제1 IG 릴레이(30)에 의해 동작하는 제1 제어기(11)와 제2 IG 릴레이(40)에 의해 동작하는 제2 제어기(13)를 포함한다.
제1 제어기(11)는 엔진 관리 시스템(EMS: Engine Management System), 변속제어기(TCU: Transmission Control Unit), 타이어공기압 제어기(TPMS: Tire Pressure Monitoring System) 등을 포함하고, 제2 제어기(13)는 MCU(Micro Controller Unit), VCU(Vehicle Control Unit), HCU(Hybrid Control Unit), 저전압 직류 변환기(LDC: Low Voltage DC-DC Converter), AVN(Audio Video Navigation) 등을 포함한다.
제1 IG 릴레이(30)는 스마트 스위치(50) 또는 IG 릴레이 제어 회로(70)에 의해 동작하여 제1 제어기(11)에 IG1 전원을 공급한다. 제2 IG 릴레이(40)는 스마트 스위치(50) 또는 IG 릴레이 제어 회로(70)에 의해 동작하여 제2 제어기(13)에 IG2 전원을 공급한다.
스마트 스위치(50)는 외부 신호에 의해 동작하여 제1 IG 릴레이(30)와 제2 IG 릴레이(40)를 온(ON) 시키는 일종의 스마트 키이다.
정션블록(60)은 스마트 스위치(50), 제1 IG 릴레이(30), 제2 IG 릴레이(40), 스마트 스위치(50), 및 IG 릴레이 제어 회로(70) 등의 다양한 부품들의 회로를 조합하여 박스에 내장시켜 와이어 하네스(Wire Harness)의 배전기능을 가지는 배전박스를 말한다.
IG 릴레이 제어 회로(70)는 차량 배터리의 예약충전을 위해 구비되는 것으로서, 차량 시동이 꺼진 상태에서 미리 설정된 예약충전 시간이 되면 동작한다. IG 릴레이 제어 회로(70)는 IG 릴레이(30, 40) 제어를 위한 배터리 전압을 출력한다. IG 릴레이 제어 회로(70)는 정션블록(60)에 연결되는 출력단을 통해 배터리 전압을 출력한다.
상기한 구성으로 이루어진 차량 배터리의 예약충전을 위한 IG 릴레이 시스템(1)은, 차량 시동 오프(OFF) 이후에 제어기(AVN)에 입력된 예약충전 시간이 되면, IG 릴레이 제어 회로(70)를 이용하여 제1, 제2 IG 릴레이(30, 40)를 온(ON)시키고, 제어기(10)에 IG1 전원 및 IG2 전원을 인가시켜 제어기(10)를 동작시키게 된다. 이후 제어기(10)의 충전기 제어를 통해 차량 배터리의 예약 충전이 수행된다.
그러나, 상술한 바와 같은 IG 릴레이 제어 회로(70)의 경우, 출력단의 고장 상태에 대해서 진단하는 방안이 없었다.
특히, 예약 충전 시스템의 특성상 차량 시동이 꺼진 후(IG OFF 상태, CPU OFF) 예약 충전을 위하여 IG 릴레이 제어 회로(70)가 구동되어야 하는데, IG 릴레이 제어 회로(70)의 출력단 고장 상태에 대한 하드웨어적인 안전 로직이 없기에 잠재적 위험에 노출되고 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치의 회로 구성도이다.
도 2를 참고하면, 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 회로(70)는, RTC 모듈(71), LDO 전원회로(73), N채널 FET(75), 출력단(77)을 포함하고, 고장 상태를 판별하기 위한 고장 판별 장치(100)를 더 포함한다.
RTC 모듈(71)은 일종의 Real Time Clock 모듈로서, 차량 시동 오프(OFF)시 동작한다. RTC 모듈(71)은 동작시 배터리 전압을 N 채널 FET(75)의 게이트에 인가한다.
LDO 전원회로(73)는, 일종의 Low Dropout Voltage Regulator 전원회로로서, 배터리에 직접 연결된다. LDO 전원회로(73)는 배터리 전원 입력(VB)을 조정하여 5[V] 전원을 RTC 모듈(71)에 공급한다.
N채널 FET(75)는, 게이트에 하이레벨(예, 5[V])의 전압이 인가되면, 내부에 드레인(Drain)과 소스(Source)를 연결하는 N채널이 형성되는 전자소자이다. N채널 FET(75)는 드레인이 출력단(77)에 연결되고, 소스가 접지에 연결된다. N채널 FET(75)는 RTC 모듈(71)의 제어에 의해 게이트에 전압이 인가되면 출력단(77)을 통해 배터리 전압을 출력한다.
출력단(77)은 차량 제어기를 구동하는 IG 릴레이에 연결되는 단자로서, 배터리 전압 출력을 통해 IG 릴레이를 온(ON) 또는 오프(OFF) 구동한다.
상기한 구성으로 이루어진 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 회로(70)는, 출력단(77)의 출력 제어 및 고장 판별이 가능하도록 고장 판별 장치(100)를 구비한다.
고장 판별 장치(100)는, IG 릴레이 제어 회로(70)의 출력단(77)의 고장 판별이 가능하도록 설계된다. 고장 판별 장치(100)는 IG 릴레이 제어 회로(70)의 출력단(77)에 고장이 발생할 경우, IG 릴레이의 구동이 되지 않도록 출력단(77)의 출력을 차단하는 IG 릴레이 HW 안전로직(110)을 구비한다. 또한 고장 판별 장치(100)는 SCG(Short Circuit to Gnd), OL(Open Load), SCB(Short Circuit to Battery) 등의 고장 종류를 판별하는 고장판별부(120)를 구비한다.
IG 릴레이 HW 안전로직(110)은 비교기, 기준전원, 및 버퍼를 포함한다.
비교기는 N채널 FET(75)와 출력단(77) 사이에 연결되는 마이너스단(제1 입력단으로 정의), 기준전원(111)에 연결되는 플러스단(제2 입력단으로 정의)과, 버퍼에 연결되는 전압레벨 출력단을 구비한다. 여기서, 비교기의 제2 입력단과 기준전원(111) 사이에는 제1 저항(R1)이 연결된다. 또한 비교기의 제2 입력단과 제1 저항(R1) 사이에는 제2 저항(R2)의 일단이 연결된다. 제2 저항(R2)은 타단이 접지에 연결된다. 기준전원(111)의 전압은 배터리 전원의 입력(VB)과 동일하게 설정된다. 기준전원(111)의 전압(VB)은 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)에 의해 대략 80% 전압 강하되어 비교기의 제2 입력단에 인가된다.
비교기는 5V의 내부전압을 가진다. 비교기는 제1 입력단에 인가되는 출력단(77)의 배터리 전압과 제2 입력단에 인가되는 기준전원(111)의 기준 전압을 비교한다. 비교기는 비교결과에 따른 전압레벨을 전압레벨 출력단을 통해 출력한다. 여기서, 비교기의 비교결과는 하이레벨(5V)의 전압 또는 로우레벨(0V)의 전압으로 출력된다.
비교기는 제1 입력단에 인가되는 배터리 전압이 제2 입력단에 인가되는 기준 전압 이상이면, 전압레벨 출력단을 통해 로우레벨의 전압을 출력한다.
비교기는 제1 입력단에 인가되는 배터리 전압이 기준 전압 미만이면, 전압레벨 출력단을 통해 하이레벨의 전압을 출력한다.
버퍼는 비교기의 전압레벨 출력단에 일단이 연결되고, N채널 FET(75)의 게이트에 타단이 연결된다. 버퍼는 비교기의 전압레벨 출력단을 통해 출력되는 전압레벨에 따라 N채널 FET(75)를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키는 오픈-드레인 버퍼(Open-drain buffer)이다. 버퍼는 5V의 내부전압을 가진다.
버퍼는, 전압레벨 출력단으로부터 로우레벨의 전압이 입력되면, 로우레벨의 전압을 출력하여 N채널 FET(75)를 오프(OFF) 시킨다. 또한 버퍼는, 전압레벨 출력단으로부터 하이레벨의 전압이 입력되면, N채널 FET(75)에 연결된 타단이 하이 임피던스 상태가 되어, N채널 FET(75)를 온(ON) 시킨다.
버퍼의 특성 테이블은 하기 표 1 과 같이 나타난다.
Input nA Output nY
L L
H Z
표 1에서, Input nA는 비교기의 전압레벨 출력단에 연결되는 버퍼의 일단을 나타내고, Output nY는 N채널 FET(75)의 게이트에 연결되는 버퍼의 타단을 나타낸다. L은 Low voltage level, H는 High voltage level, Z는 high-impedance OFF-state를 나타낸다.
상기한 구성으로 이루어진 IG 릴레이 HW 안전로직(110)은 출력단(77)의 고장시 N채널 FET(75)를 오프시킴으로써 출력단(77)을 통해 배터리 전압이 출력되는 것을 차단하고, IG 릴레이를 오프(OFF) 상태로 유지한다.
고장판별부(120)는 일종의 CPU로서, N채널 FET(75)의 드레인과 출력단(77) 사이에 연결되는 아날로그 입력단과, 버퍼의 타단에 연결되는 디지털 입력단을 구비한다. 여기서, N채널 FET(75)의 드레인과 고장판별부(120)의 아날로그 입력단의 사이에는 제1 분배저항(RDIV1)이 연결된다. 또한, 일단이 고장판별부(120)의 아날로그 입력단과 제1 분배저항(RDIV1) 사이에 연결되고, 타단이 접지에 연결되는 제2 분배저항(RDIV2)이 구비된다. 이러한 제1 분배저항(RDIV1)과 제2 분배저항(RDIV2)에는 출력단(77)의 배터리 전압이 분배된다.
고장판별부(120)는 제1 분배저항(RDIV1)과 제2 분배저항(RDIV2)에 의해 전압 분배된 출력단(77)의 배터리 전압에서 아날로그 입력값(A)을 검출하여 아날로그 입력단으로 입력받는다.
고장판별부(120)는 기설정된 알고리즘에 따라 임의로 디지털 입력값(D)을 로우레벨로 설정하거나, 또는 버퍼의 타단에서 발생한 전압이 디지털 입력단에 강제 인가됨에 따라 디지털 입력값(D)을 로우레벨로 설정한다. 여기서, 기설정된 알고리즘은 다양한 방식으로 설계될 수 있으며 상세 설명은 생략한다.
고장판별부(120)는 아날로그 입력값(A)과 디지털 입력값(D)을 이용하여 IG 릴레이 제어 회로(70)의 고장 종류를 판별한다. 고장 판별에 대해서는 도 5 내지 도 7을 통해 후술한다.
상기한 구성으로 이루어진 고장 판별 장치(100)는, IG 릴레이 제어 회로(70)의 출력단(77) 고장시, N채널 FET(75)를 오프(OFF)시킴으로써, 배터리 전압이 IG 릴레이에 인가되는 것을 방지한다.
또한, 고장 판별 장치(100)는, IG 릴레이 제어 회로(70)의 고장 종류를 판별함으로써, IG 릴레이 제어 회로(70)의 수리 및 정비에 도움을 준다.
도 3은 도 2의 IG 릴레이 제어 회로의 SCB 고장에 따른 IG 릴레이 HW 안전로직의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 3을 참고하면, IG 릴레이 제어 회로(70)에 SCB 고장이 발생하는 경우 IG 릴레이 HW 안전로직(110)의 동작 상태를 확인할 수 있다.
IG 릴레이 HW 안전로직(110)은, IG 릴레이 제어 회로(70)에 SCB 고장이 발생하면 N채널 FET(75)를 오프(OFF)시킴으로써 출력단(77)을 통한 배터리 전압을 출력을 강제 차단한다. 이때 출력단(77)의 배터리 전압(VB)이 기준 전압 이상이고, 비교기의 전압레벨 출력단을 통해 로우레벨(L)의 전압이 출력된다. 또한 버퍼에서 로우레벨(L)의 전압이 출력된다.
도 4는 도 2의 IG 릴레이 제어 회로의 정상상태에 따른 IG 릴레이 HW 안전로직의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 4를 참고하면, IG 릴레이 제어 회로(70)의 정상상태인 경우 IG 릴레이 HW 안전로직(110)의 동작 상태를 확인할 수 있다.
IG 릴레이 HW 안전로직(110)은, IG 릴레이 제어 회로(70)의 정상상태인 경우 N채널 FET(75)를 온(ON)시킴으로써 출력단(77)을 통한 배터리 전압이 출력되도록 한다. 이때 출력단(77)의 배터리 전압(5V)이 기준 전압 미만이고, 비교기의 전압레벨 출력단을 통해 하이레벨(H)의 전압이 출력된다. 또한 버퍼의 타단(출력단)이 하이 임피던스 상태가 되어 N채널 FET(75)과 버퍼의 연결관계가 오픈(open) 상태가 된다. 이를 통해 버퍼의 출력값은 RTC 모듈(71)에 의한 N채널 FET(75)의 제어에 영향을 주지 않게 된다.
도 5는 IG 릴레이 제어 회로의 정상상태에 따른 고장판별부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 5를 참고하면, IG 릴레이 제어 회로(70)의 정상상태인 경우 고장판별부(120)의 동작 상태를 확인할 수 있다.
고장판별부(120)는, IG 릴레이 제어 회로(70)의 정상상태인 경우 배터리 전압(5V)을 분배하여 1~3V의 아날로그 입력값(A)을 입력받는다. 여기서, 배터리 전압(5V)의 분배는 제1 분배저항(RDIV1)과 제2 분배저항(RDIV2)에 의해 이루어진다.
고장판별부(120)는, 기설정된 알고리즘에 따라 디지털 입력값(D)을 로우레벨(0V)로 임의 설정하고, 아날로그 입력값(A)과 디지털 입력값(D)을 이용하여 IG 릴레이 제어 회로(70)의 고장 종류를 판별한다. 고장판별부(120)는 아날로그 입력값(A)이 1V 내지 3V 이내이고, 기설정된 알고리즘(SW 처리)에 의해 디지털 입력값이 0V이면, IG 릴레이 제어 회로(70)를 정상상태인 것으로 판별한다.
도 6은 IG 릴레이 제어 회로의 SCG, OL 고장 상태에 따른 고장판별부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 6을 참고하면, IG 릴레이 제어 회로(70)의 OCG, OL 고장이 발생한 경우 고장판별부(120)의 동작 상태를 확인할 수 있다.
고장판별부(120)는, IG 릴레이 제어 회로(70)의 OCG, OL 고장 상태인 경우, 출력단(77)의 그라운드 단락 또는 부하(IG 릴레이) 오픈 상태에 따라 0V의 아날로그 입력값(A)을 입력받는다.
고장판별부(120)는, 기설정된 알고리즘에 따라 디지털 입력값(D)을 로우레벨(0V)로 임의 설정하고, 아날로그 입력값(A)과 디지털 입력값(D)을 이용하여 IG 릴레이 제어 회로(70)의 고장 종류를 판별한다. 고장판별부(120)는 아날로그 입력값(A)이 0V이고, 기설정된 알고리즘(SW 처리)에 의해 디지털 입력값이 0V이면, IG 릴레이 제어 회로(70)를 OCG, OL 고장 상태인 것으로 판별한다.
도 7은 IG 릴레이 제어 회로의 SCB 고장 상태에 따른 고장판별부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 7은 IG 릴레이 제어 회로의 SCB 고장 상태에 따른 고장판별부의 동작을 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 7을 참고하면, IG 릴레이 제어 회로(70)의 SCB 고장이 발생한 경우 고장판별부(120)의 동작 상태를 확인할 수 있다.
고장판별부(120)는, IG 릴레이 제어 회로(70)의 SCB 고장 상태인 경우, 출력단(77)의 배터리 단락 상태에 따라 고전압(VB)의 배터리 전압이 발생하고, 고전압(VB)의 배터리 전압이 제1 분배저항(RDIV1)과 제2 분배저항(RDIV2)에 의해 분배되어 5V의 아날로그 입력값(A)을 입력받는다.
고장판별부(120)는, 버퍼의 타단에서 발생한 전압이 디지털 입력단에 강제 인가되어 로우레벨로 디지털 입력값(D)이 설정되고, 아날로그 입력값(A)과 디지털 입력값(D)을 이용하여 IG 릴레이 제어 회로(70)의 고장 종류를 판별한다. 고장판별부(120)는 아날로그 입력값(A)이 5V이고, 강제 인가된 디지털 입력값이 0V이면, IG 릴레이 제어 회로(70)를 SCB 고장 상태인 것으로 판별한다.
도 5 내지 7에서, 설명한 고장판별부(120)의 고장 종류 판별은 하기 표 2와 같이 나타난다.
구분 디지털 입력값(D) 아날로그 입력값(A)
정상상태 0V(SW처리) 1-3V
SCG, OL 고장 0V(SW처리) 0V
SCB 고장 0V(강제인가) 5V
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법의 순서도이다.
도 2 및 도 8을 참고하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법은, 예약 충전 단계(S810), 시동 오프 단계(S820), 배터리 전압 출력 단계(S830), 고장 판별 단계(S840), 및 예약 충전 시스템 동작 단계(S850)을 포함한다.
먼저 예약 충전 단계(S810)에서, 차량의 AVN 시스템은 사용자에 의해 예약 충전 시간을 입력받는다.
그런 다음 시동 오프 단계(S820)에서, 차량의 시동이 오프(OFF) 된다. 여기서, 각종 차량 제어기의 구동이 중지된다.
그런 다음 배터리 전압 출력 단계(S830)에서, RTC 모듈(71)은 예약 충전 시간이 되면 IG 릴레이 제어를 위한 배터리 전압을 출력한다.
그런 다음 고장 판별 단계(S840)에서, 고장 판별 장치(100)는 RTC 모듈(71)에 의해 출력된 배터리 전압을 이용하여 IG 릴레이 제어 회로(70)의 출력단(77)의 고장 여부를 판별한다. 고장 판별 단계(S840)는 도 9를 통해 상세히 후술한다.
그런 다음 예약 충전 시스템 동작 단계(S850)에서, IG 릴레이 제어 회로(70)가 정상상태인 경우, IG 릴레이가 온 되어 차량 제어기를 구동하고, 차량 제어기에 의해 차량 배터리를 충전하는 예약 충전 시스템이 동작하게 된다.
도 9는 도 8의 고장 판별 단계의 세부 순서도이다.
도 2 및 도 9를 참고하면, 고장 판별 단계(S840)는, 비교 단계(S841), 릴레이 오프 단계(S842), 릴레이 온 단계(S843), 아날로그 입력값 검출 단계(S844), 디지털 입력값 설정 단계(S845), 및 고장 종류 판별 단계(S846)을 포함한다.
먼저 비교 단계(S841)에서, 비교기는 IG 릴레이 제어 회로(70)의 출력단(77)의 배터리 전압과 기준 전압을 비교한다. 비교기는 배터리 전압이 기준 전압 이상이면 로우레벨의 전압을 출력한다. 비교기는 배터리 전압이 기준 전압 미만이면 하이레벨의 전압을 출력한다.
그런 다음 릴레이 오프 단계(S842)에서, 버퍼는 S841 단계의 비교 결과 배터리 전압이 상기 기준 전압 이상이면, IG 릴레이에 인가되는 배터리 전압의 출력을 차단하여 IG 릴레이를 오프(OFF) 상태로 유지한다. 이때 버퍼는 로우레벨의 전압을 입력받고, 입력받은 로우레벨의 전압에 따라 로우레벨의 전압을 출력한다. 버퍼는 N채널 FET(75)를 오프(OFF)시킴으로써 배터리 전압의 출력을 차단한다.
한편, 릴레이 온 단계(S843)에서, 버퍼는 S841 단계의 비교 결과 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, IG 릴레이에 배터리 전압이 인가되도록 하여 IG 릴레이를 온(ON) 시킨다. 이때 버퍼는 하이레벨의 전압을 입력받고, 입력받은 하이레벨의 전압에 따라 하이 임피던스를 출력한다. 버퍼는 N채널 FET(75)의 제어에 영향을 주지 않게 되고, RTC 모듈(71)에서 출력된 배터리 전압은 정상적으로 IG 릴레이에 인가된다.
그런 다음 아날로그 입력값 검출 단계(S844)에서, 고장판별부(120)는 IG 릴레이 제어 회로(70)에 의해 출력된 배터리 전압을 분배하여 아날로그 입력값을 검출한다.
그런 다음 디지털 입력값 설정 단계(S845)에서, 고장판별부(120)는 기설정된 알고리즘에 따라 디지털 입력값을 로우레벨로 임의 설정하거나, 또는 비교 단계(S841)에서 비교결과에 따른 전압이 강제 인가됨에 따라 디지털 입력값을 로우레벨로 설정한다.
그런 다음 고장 종류 판별 단계(S846)에서, 고장판별부(120)는 아날로그 입력값과 디지털 입력값을 이용하여 IG 릴레이 제어 회로(70)의 고장 종류를 판별한다.
고장판별부(120)는 기설정된 알고리즘에 따라 디지털 입력값이 로우레벨로 임의 설정되고 아날로그 입력값이 1[V] 내지 3[V] 이내인 경우, IG 릴레이 제어 회로(70)를 정상상태로 판단한다.
또한 고장판별부(120)는 기설정된 알고리즘에 따라 디지털 입력값이 로우레벨로 임의 설정되고 아날로그 입력값이 로우레벨인 경우, IG 릴레이 제어 회로를 SCG(Short Circuit to Gnd) 또는 OL(Open Load) 고장상태로 판단한다.
이와 더불어, 고장판별부(120)는 비교 단계(S841) 이후 전압 강제 인가로 인해 로우레벨로 디지털 입력값이 설정되고 아날로그 입력값이 하이레벨인 경우, IG 릴레이 제어 회로(70)를 SCB(Short Circuit to Battery) 고장상태로 판단한다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법은 IG 릴레이 제어 회로(70)의 고장에 따른 배터리 전압 출력을 차단함과 동시에 고장 종류 판별이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.
1: 차량 배터리의 예약충전을 위한 IG 릴레이 시스템
10: 제어기
20: 배터리
30: 제1 IG 릴레이
40: 제2 IG 릴레이
50: 스마트 스위치
60: 정션블록
70: IG 릴레이 제어 회로
71: RTC 모듈
73: LDO 전원회로
75: N채널 FET
77: 출력단
100: 고장 판별 장치
110: IG 릴레이 HW 안전로직
120: 고장판별부

Claims (13)

  1. 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법에 있어서,
    IG 릴레이 제어 회로에 의해 IG 릴레이를 온(ON) 시키기 위한 배터리 전압이 출력되면, 출력된 배터리 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 단계;
    상기 비교 단계에서 비교결과 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 이상이면, 상기 IG 릴레이에 인가되는 상기 배터리 전압의 출력을 차단하여 상기 IG 릴레이를 오프(OFF) 상태로 유지하는 릴레이 오프 단계; 및
    상기 비교 단계에서 비교결과 상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, 상기 IG 릴레이에 상기 배터리 전압이 인가되도록 하여 상기 IG 릴레이를 온(ON) 시키는 릴레이 온 단계;
    를 포함하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 IG 릴레이 제어 회로에 의해 출력된 상기 배터리 전압을 분배하여 아날로그 입력값을 검출하는 아날로그 입력값 검출 단계;
    상기 비교 단계에서 비교결과에 따라 강제 인가된 전압에 의해 디지털 입력값을 로우레벨로 설정하거나, 디지털 입력값을 로우레벨로 임의 설정하는 디지털 입력값 설정 단계; 및
    상기 아날로그 입력값과 상기 디지털 입력값을 이용하여 상기 IG 릴레이 제어 회로의 고장 종류를 판별하는 고장 판별 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고장 판별 단계는,
    상기 디지털 입력값이 로우레벨로 임의 설정되고 상기 아날로그 입력값이 1[V] 내지 3[V] 이내인 경우, 상기 IG 릴레이 제어 회로를 정상상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고장 판별 단계는,
    상기 디지털 입력값이 로우레벨로 임의 설정되고 상기 아날로그 입력값이 로우레벨인 경우, 상기 IG 릴레이 제어 회로를 SCG(Short Circuit to Gnd) 또는 OL(Open Load) 고장상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 고장 판별 단계는,
    상기 비교 단계 이후 전압 강제 인가로 인해 상기 디지털 입력값이 로우레벨로 설정되고 상기 아날로그 입력값이 하이레벨인 경우, 상기 IG 릴레이 제어 회로를 SCB(Short Circuit to Battery) 고장상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 방법.
  6. 차량 배터리의 예약 충전을 위해 LDO 전원회로, RTC 모듈, 상기 RTC 모듈과 출력단 사이에 연결되는 N채널 FET를 포함하는 IG 릴레이 제어 장치에 있어서,
    상기 N채널 FET와 상기 출력단 사이에 연결되는 제1 입력단, 기준 전원에 연결되는 제2 입력단과, 전압레벨 출력단을 구비하고, 상기 출력단의 배터리 전압과 상기 기준 전원의 기준 전압을 비교하여 비교결과에 따른 전압레벨을 상기 전압레벨 출력단을 통해 출력하는 비교기; 및
    상기 비교기의 상기 전압레벨 출력단에 일단이 연결되고, 상기 N채널 FET의 게이트에 타단이 연결되며, 상기 전압레벨 출력단을 통해 출력되는 전압레벨에 따라 상기 N채널 FET를 온(ON) 또는 오프(OFF)시키는 버퍼;
    를 포함하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비교기는,
    상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 이상이면, 상기 전압레벨 출력단을 통해 로우레벨의 전압을 출력하고,
    상기 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, 상기 전압레벨 출력단을 통해 하이레벨의 전압을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    상기 전압레벨 출력단으로부터 로우레벨의 전압이 입력되면, 로우레벨의 전압을 출력하여 상기 N채널 FET를 오프(OFF) 시키는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    상기 전압레벨 출력단으로부터 하이레벨의 전압이 입력되면, 상기 N채널 FET에 연결된 타단이 하이 임피던스 상태가 되어, 상기 N채널 FET를 온(ON) 시키는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 N채널 FET의 드레인과 상기 출력단 사이에 연결되는 아날로그 입력단과, 상기 버퍼의 타단에 연결되는 디지털 입력단을 구비하는 고장판별부를 더 포함하고,
    상기 N채널 FET의 드레인과 상기 아날로그 입력단의 사이에는 제1 분배저항이 연결되고,
    일단이 상기 아날로그 입력단과 상기 제1 분배저항 사이에 연결되고, 타단이 접지에 연결되는 제2 분배저항이 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 고장판별부는,
    상기 제1 분배저항과 상기 제2 분배저항에 의해 상기 배터리 전압이 분배되면, 분배된 상기 배터리 전압에서 아날로그 입력값을 검출하여 상기 아날로그 입력단으로 입력받는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 고장판별부는,
    상기 버퍼의 타단에서 발생한 전압이 상기 디지털 입력단에 강제 인가되어 디지털 입력값을 로우레벨로 설정하거나, 디지털 입력값을 로우레벨로 임의 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 고장판별부는,
    상기 아날로그 입력값과 상기 디지털 입력값을 이용하여 상기 IG 릴레이 제어 회로의 고장 종류를 판별하는 것을 특징으로 하는 차량 배터리의 예약 충전을 위한 IG 릴레이 제어 장치.
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