KR20200133116A - System and method of diagnosing fuse for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 퓨즈 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환경차량에 적용되는 퓨즈의 열화율을 사전에 연산하여 퓨즈의 개방이 발생하기 이전에 미리 예방 점검을 가능하게 하는 차량용 퓨즈 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a system and method for diagnosing a fuse for a vehicle, and more particularly, a fuse diagnosis system for a vehicle that enables a preventive check before the fuse is opened by calculating a deterioration rate of a fuse applied to an environmental vehicle in advance. And a method.
환경차량은 배터리에 저장된 전기 에너지를 이용하여 모터를 구동함으로써 휠을 회전시키는 동력을 생성하는 차량이다. 환경차량에 사용되는 휠 구동용 모터는 매우 높은 전압의 전력을 사용하여 구동되고 있으므로 고전압 시스템의 전기적 안전을 위해 다양한 안전 장치들이 마련되고 있다.An environmental vehicle is a vehicle that generates power to rotate a wheel by driving a motor using electric energy stored in a battery. Since the motor for driving a wheel used in an environmental vehicle is driven using a very high voltage electric power, various safety devices are provided for electrical safety of a high voltage system.
이러한 안전 장치 중 하나로서 환경차량에서 퓨즈는, 정상적인 사용 조건에서 고전압의 전기 에너지 전달 경로의 역할을 수행하며 시스템 단락 등과 같은 고장 상황에서는 전기 회로를 개방시켜 사용자를 감전 사고로부터 보호하고 시스템 소손을 방지하는 역할을 한다. As one of these safety devices, the fuse in environmental vehicles plays the role of a high-voltage electric energy transmission path under normal use conditions, and protects users from electric shock accidents and prevents system damage by opening the electric circuit in failure situations such as system short circuits. Plays a role.
특히, 환경차량용 퓨즈는 특정 장소에 고정되어 일정한 부하가 인가되는 산업용 퓨즈와 비교할 때, 차량의 다양한 주행 조건에 따른 가혹 조건의 변동 부하가 적용되므로 변동 부하에 대한 내구 성능이 부족할 경우 정상적인 상황에도 원하지 않는 전기 회로 개방이 발생하여 시스템의 동작이 정지되는 문제가 발생할 수 있다.In particular, when compared to industrial fuses that are fixed in a specific place and applied with a constant load, fuse for environmental vehicles is applied with fluctuating loads under severe conditions according to various driving conditions of the vehicle. An electrical circuit that is not open may occur, resulting in a problem in which the system stops operating.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the background art are only for enhancing an understanding of the background of the present invention, and should not be taken as acknowledging that they correspond to the prior art already known to those of ordinary skill in the art.
이에 본 발명은, 환경차량용 퓨즈의 누적 사용에 따른 열화율을 연산하고 특정 열화율 이상인 경우 원하지 않는 개방이 발생하기 이전에 퓨즈의 예방 점검을 가능하게 하는 차량용 퓨즈 진단 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.Accordingly, the present invention solves the provision of a vehicle fuse diagnosis system and method that calculates the deterioration rate according to the cumulative use of the environmental vehicle fuse and enables preventive inspection of the fuse before unwanted opening occurs when the deterioration rate is higher than a specific deterioration rate. It is a technical task to be done.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,The present invention as a means for solving the above technical problem,
차량의 전력 시스템에 설치된 퓨즈;Fuses installed in the vehicle's power system;
상기 퓨즈에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서;A current sensor detecting a current flowing through the fuse;
상기 차량의 실내 온도를 검출하는 온도 센서; 및A temperature sensor that detects the indoor temperature of the vehicle; And
상기 전류 센서에서 검출된 전류 검출값과 상기 전류 검출값의 변화량 및 상기 온도 센서에서 검출된 온도 검출값에 기반하여 상기 퓨즈의 열화율을 연산하는 컨트롤러;A controller for calculating a deterioration rate of the fuse based on a current detection value detected by the current sensor, a change amount of the current detection value, and a temperature detection value detected by the temperature sensor;
를 포함하는 차량용 퓨즈 진단 시스템을 제공한다.It provides a fuse diagnostic system for a vehicle comprising a.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 퓨즈에 흐르는 전류와 상기 퓨즈의 온도와의 관계를 모델링한 열모델을 사전 저장한 열모델 저장부; 상기 퓨즈의 손상 용량, 상기 퓨즈의 온도 변화량에 대한 손상지수 및 상기 퓨즈의 평균 온도에 대한 손상지수 및 상기 손상 용량과 상기 온도 변화량 및 상기 평균 온도와의 관계를 사전 저장한 수명모델 저장부; 및 상기 차량의 시동이 이루어진 이후 오프될 때까지의 차량 주행 구간에서, 상기 열모델을 이용하여 상기 퓨즈의 온도를 추정하여 온도 추정값을 생성하고, 상기 온도 추정값의 변화량과 상기 평균 온도에 기반하여 상기 퓨즈의 열화율을 연산하는 열화율 연산부를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the controller includes: a thermal model storage unit which pre-stores a thermal model modeling a relationship between a current flowing through the fuse and a temperature of the fuse; A life model storage unit which pre-stores a damage capacity of the fuse, a damage index for a temperature change amount of the fuse, a damage index for an average temperature of the fuse, and a relationship between the damage capacity and the temperature change amount and the average temperature; And in the vehicle driving section from the start of the vehicle until the vehicle is turned off, by estimating the temperature of the fuse using the thermal model to generate a temperature estimation value, and based on the change amount of the estimated temperature value and the average temperature, the It may include a deterioration rate calculator that calculates the deterioration rate of the fuse.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열화율 연산부는, 상기 온도 추정값의 평균과 상기 온도 검출값의 평균을 합산하여 상기 평균 온도를 연산할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the deterioration rate calculator may calculate the average temperature by summing the average of the estimated temperature values and the average of the temperature detection values.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 컨트롤러는, 상기 차량의 이전 주행 구간에서 연산된 열화율을 누적한 누적 열화율을 저장하는 누적 열화율 저장부; 및 상기 누적 열화율 저장부에 저장된 열화율에 연산된 열화율을 합산하여 누적 열화율을 업데이트하고, 업데이트된 누적 열화율이 사전 설정된 진단 기준값 보다 큰 경우 상기 퓨즈의 열화 고장 발생을 미리 진단하는 누적 열화율 연산부를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the controller includes: an accumulated deterioration rate storage unit configured to store an accumulated deterioration rate obtained by accumulating the deterioration rate calculated in the previous driving section of the vehicle; And updating the accumulated deterioration rate by adding the calculated deterioration rate to the deterioration rate stored in the accumulated deterioration rate storage unit, and pre-diagnosing the occurrence of deterioration failure of the fuse when the updated accumulated deterioration rate is greater than a preset diagnostic reference value. It may include a deterioration rate calculation unit.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열화율 연산부는, 상기 온도 추정값의 변화량이 발생한 빈도수를 카운트하고, 각각의 온도 추정값의 변화량에 대응되는 상기 퓨즈의 응력과, 카운트된 빈도수와, 사전 설정된 상기 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수를 기반으로 차량 주행 구간 동안 상기 열화율을 연산할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the deterioration rate calculation unit counts the frequency at which the amount of change in the estimated temperature value occurs, the stress of the fuse corresponding to the change amount of each estimated temperature value, the counted frequency, and the preset fuse When disconnection occurs, the deterioration rate may be calculated during the vehicle driving section based on the applied frequency of a specific stress.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열화율 연산부는, 식In one embodiment of the present invention, the deterioration rate calculation unit,
과 같이 차량 주행 구간 동안 열화율을 연산할 수 있다(D: 상기 열화율, : 온도 변화량, : 상기 평균 온도, α: 상기 온도 변화량에 대한 손상 지수, β: 상기 평균 온도에 대한 손상 지수, ni: 상기 온도 변화량이 발생한 빈도수, Ni: 사전 설정된 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수).As described above, the deterioration rate during the vehicle driving section can be calculated (D: the deterioration rate, : Temperature change amount, : The average temperature, α: the damage index for the temperature change amount, β: the damage index for the average temperature, n i : the frequency at which the temperature change amount occurs, N i : application of a specific stress when a pre-set fuse break occurs The number of times it becomes possible).
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,As another means for solving the above technical problem, the present invention,
전술한 차량용 퓨즈 진단 시스템을 이용한 차량용 퓨즈 진단 방법에 있어서,In the vehicle fuse diagnosis method using the above-described vehicle fuse diagnosis system,
상기 차량의 시동이 이루어지면, 상기 퓨즈에 흐르는 전류를 검출한 전류 검출값에 따른 상기 퓨즈의 협소부의 온도를 추정하는 단계;When the vehicle is started, estimating a temperature of a narrow portion of the fuse according to a current detection value that detects a current flowing through the fuse;
상기 온도 추정값의 변화량인 온도 변화량에 대한 빈도수를 카운트하는 단계;Counting a frequency of a temperature change amount, which is a change amount of the estimated temperature value;
상기 차량의 시동이 이루어지면 상기 퓨즈의 평균온도를 연산하는 단계; 및Calculating an average temperature of the fuse when the vehicle is started; And
상기 온도 변화량과, 상기 온도 변화량에 대한 빈도수와, 상기 평균온도를 기반으로 상기 퓨즈의 열화율을 연산하는 단계;Calculating a deterioration rate of the fuse based on the temperature change amount, the frequency of the temperature change amount, and the average temperature;
를 포함하는 차량용 퓨즈 진단 방법을 제공한다.It provides a vehicle fuse diagnosis method comprising a.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 평균온도를 연산하는 단계는, 상기 온도 추정값의 평균값을 연산하는 단계; 상기 차량의 공조 시스템에서 제공된 차량 실내 온도의 평균값을 연산하는 단계; 및 상기 온도 추정값의 평균값과 상기 차량 실내 온도의 평균값을 합산하여 상기 평균온도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the calculating of the average temperature may include calculating an average value of the estimated temperature value; Calculating an average value of the vehicle interior temperature provided by the vehicle air conditioning system; And calculating the average temperature by summing the average value of the estimated temperature value and the average value of the indoor temperature of the vehicle.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열화율을 연산하는 단계는, 상기 온도 추정값의 변화량이 발생한 빈도수를 카운트하고, 각각의 온도 추정값의 변화량에 대응되는 상기 퓨즈의 응력과, 카운트된 빈도수와, 사전 설정된 상기 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수를 기반으로 차량 주행 구간 동안 상기 열화율을 연산할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the calculating of the deterioration rate includes counting the frequency at which the amount of change in the estimated temperature value occurs, the stress of the fuse corresponding to the amount of change in each estimated temperature value, the counted frequency, and a dictionary When the set fuse is disconnected, the deterioration rate may be calculated during the vehicle driving section based on the applied frequency of a specific stress.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 열화율을 연산하는 단계는, 식 In one embodiment of the present invention, the step of calculating the deterioration rate comprises:
과 같이 차량 주행 구간 동안 열화율을 연산할 수 있다(D: 상기 열화율, : 온도 변화량, : 상기 평균 온도, α: 상기 온도 변화량에 대한 손상 지수, β: 상기 평균 온도에 대한 손상 지수, ni: 상기 온도 변화량이 발생한 빈도수, Ni: 사전 설정된 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수).As described above, the deterioration rate during the vehicle driving section can be calculated (D: the deterioration rate, : Temperature change amount, : The average temperature, α: the damage index for the temperature change amount, β: the damage index for the average temperature, n i : the frequency at which the temperature change amount occurs, N i : application of a specific stress when a pre-set fuse break occurs The number of times it becomes possible).
본 발명의 일 실시형태는, 상기 차량의 시동이 오프되면, 기 저장된 열화율에 상기 열화율을 연산하는 단계에서 연산된 열화율을 합산하여 누적 열화율을 업데이트하는 단계; 및 상기 업데이트된 누적 열화율이 사전 설정된 진단 기준값 보다 큰 경우 상기 퓨즈의 열화 고장 발생을 미리 진단하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the vehicle is turned off, the step of updating a cumulative deterioration rate by summing the deterioration rate calculated in the step of calculating the deterioration rate to a previously stored deterioration rate; And pre-diagnosing occurrence of a deterioration failure of the fuse when the updated cumulative deterioration rate is greater than a preset diagnosis reference value.
상기 차량용 퓨즈 진단 시스템 및 방법에 따르면, 퓨즈의 온도 거동을 추정하여 퓨즈의 협소부의 온도 변화에 의한 누적 열화율을 추정하고, 추정된 누적 열화율과 미리 설정한 진단 기준값의 크기를 비교하여 고전압 퓨즈 열화 고장을 사전에 예방할 수 있다. According to the vehicle fuse diagnosis system and method, a high-voltage fuse is performed by estimating a temperature behavior of a fuse to estimating a cumulative deterioration rate due to a temperature change in a narrow portion of the fuse, and comparing the estimated cumulative deterioration rate with a preset diagnostic reference value. Deterioration failure can be prevented in advance.
이를 통해, 상기 차량용 퓨즈 진단 시스템 및 방법에 따르면, 고전압 퓨즈 열화 고장을 사전 예방함으로써, 예상하지 못한 차량 고장발생(차량정지)에 따른 불편함을 해소할 수 있으며, 차량 정지로 인한 위험성으로부터 사용자를 안전하게 보호할 수 있다.Through this, according to the vehicle fuse diagnosis system and method, by preventing a high voltage fuse deterioration failure in advance, it is possible to solve the inconvenience caused by an unexpected vehicle failure (vehicle stop), and to prevent the user from the danger caused by the vehicle stop. You can protect it safely.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 시스템을 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 시스템의 컨트롤러를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing a fuse diagnosis system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing in more detail a controller of a fuse diagnostic system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a vehicle fuse according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 시스템 및 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a vehicle fuse diagnosis system and method according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 시스템을 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram showing a fuse diagnosis system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 시스템은, 차량의 전력 시스템에 설치된 퓨즈(11)와, 퓨즈(11)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서(40)와, 차량의 실내 온도를 검출하는 온도 센서(50)와, 전류 센서(40)에서 검출된 전류 검출값과 전류 검출값의 변화량 및 온도 센서(50)에서 검출된 온도 검출값에 기반하여 퓨즈(11)의 누적 열화율을 연산하는 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a vehicle fuse diagnosis system according to an embodiment of the present invention includes a fuse 11 installed in a vehicle power system, a
본 발명의 일 실시형태에 따른 퓨즈 진단 시스템은 환경차량의 고전압 전력 시스템에 구비된 퓨즈(11)를 진단하기 위한 것이다. 고전압 전력 시스템은 크게 고전압 배터리(10)와 고전압 배터리(10)에 저장된 직류 전력을 다상 교류 전력으로 변환하는 인버터(20) 및 인버터(20)에서 변환된 다상 교류 전력을 입력 받아 회전력을 생성하는 모터(30)를 포함할 수 있다.A fuse diagnosis system according to an embodiment of the present invention is for diagnosing a fuse 11 provided in a high voltage power system of an environmental vehicle. The high voltage power system is largely a
퓨즈(11)는 환경차량의 고전압 전력 시스템에 설치되어 단락 등의 문제로 인해 과전류가 발생한 경우 단선되어 고전압 전력 시스템 및 운전자 또는 정비자를 보호하기 위한 것이다. 차량용 퓨즈(11)는 차량의 모터를 구동하기 위한 전기 동력 시스템의 관점에서 전력 전달을 위한 도전 경로 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 차량용 퓨즈(11)는 배터리 팩(10) 내에 직렬 연결되는 배터리 셀들(13) 사이에 연결될 수 있다. 물론, 다른 실시형태에서 퓨즈(11)는 배터리 팩(10) 외부에서 배터리 셀들(13)을 연결하도록 그 사이에 연결될 수도 있고, 배터리 팩(10)의 입력 단자 또는 출력 단자와 배터리 셀(13) 사이에 연결될 수도 있다. 퓨즈(11)의 연결 위치는 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The fuse 11 is installed in a high voltage power system of an environmental vehicle and is disconnected when an overcurrent occurs due to a problem such as a short circuit to protect the high voltage power system and a driver or a maintenance person. The vehicle fuse 11 may be located on a conductive path for power transmission in terms of an electric power system for driving a motor of the vehicle. For example, the vehicle fuse 11 may be connected between the
퓨즈(11)는 과전류 발생 시 용이하게 단선이 이루어질 수 있도록 하기 위해 전기적 연결이 이루어지는 부분을 좁은 폭으로 형성한 협소부를 갖는다. 퓨즈(11)는 부하 전류의 변동 및 환경 온도에 의해 열기계적 반복 응력 피로가 이 협소부에 누적됨에 따라 열화가 이루어진다. The fuse 11 has a narrow portion in which an electrical connection is formed in a narrow width in order to facilitate disconnection when an overcurrent occurs. The fuse 11 is deteriorated as thermomechanical cyclic stress fatigue accumulates in the narrow portion due to fluctuations in load current and environmental temperature.
퓨즈(11)의 협소부에 열기계적 반복 응력 피로를 제공하는 인자, 즉 퓨즈(11)의 열화를 발생시키는 인자로서 반복 열하중에 의한 온도 변화량(△T)과 지속 열하중에 의한 평균 온도(Tavg)가 고려될 수 있다. As a factor that provides thermomechanical cyclic stress fatigue in the narrow portion of the fuse 11, that is, a factor that causes deterioration of the fuse 11, the temperature change amount (ΔT) due to cyclic thermal load and the average temperature due to continuous thermal load (T avg ) Can be considered.
이러한 반복 열하중과 지속 열하중을 고려하여 퓨즈의 수명 모델을 작성하면 다음의 식 1과 같다.Considering the cyclic thermal load and continuous thermal load, the fuse life model is created as shown in Equation 1 below.
[식 1][Equation 1]
식 1에서 'N'은 퓨즈의 수명이고, 'C'는 퓨즈의 손상 용량이며, 'α'는 온도 변화량(△T)에 대한 손상 지수이고 'β'는 평균 온도(Tavg)에 대한 손상 지수이다. 퓨즈의 손상 용량(C)과 손상 지수(α, β)는 퓨즈의 제조 시에 결정되는 퓨즈의 고유한 특성이므로 퓨즈 제조사에 의해 제공되는 퓨즈의 사양에서 제공되는 값일 수 있다. 그렇지 않은 경우에 퓨즈의 손상 용량(C)과 손상 지수(α, β)는 퓨즈에 대한 원리 실험을 통해 미리 도출될 수도 있다. In Equation 1,'N' is the life of the fuse,'C' is the damage capacity of the fuse,'α' is the damage index for the temperature change (△T), and'β' is the damage to the average temperature (T avg ). It is an index. The damage capacity (C) and damage index (α, β) of the fuse are unique characteristics of the fuse determined during manufacture of the fuse, and thus may be values provided in the specifications of the fuse provided by the fuse manufacturer. Otherwise, the damage capacity (C) and damage index (α, β) of the fuse may be derived in advance through a principle experiment for the fuse.
한편, 퓨즈(11)를 열화시키는 요인인 반복 열하중은 퓨즈(11)에 흐르는 전류의 변화에 의해 발생할 수 있으며, 지속 열하중은 퓨즈(11)가 노출된 환경 온도와 퓨즈(11)에 흐르는 전류의 크기에 의해 발생할 수 있다.On the other hand, the repetitive thermal load, which is a factor that deteriorates the fuse 11, may be caused by a change in the current flowing through the fuse 11, and the continuous thermal load is the environmental temperature at which the fuse 11 is exposed and the flow through the fuse 11 It can be caused by the magnitude of the current.
본 발명의 여러 실시형태는, 이와 같은 반복 열하중과 지속 열하중의 요인인 전류, 온도를 기반으로 퓨즈의 누적 열화율을 연산하고 누적 열화율에 따라 퓨즈의 열화에 의한 고장이 발생하기 이전에 예방 점검이 가능하도록 하기 위한 것이다.Various embodiments of the present invention calculate the cumulative deterioration rate of a fuse based on current and temperature, which are factors of such repeated thermal loads and continuous thermal loads, and before failure due to deterioration of the fuse occurs according to the cumulative deterioration rate. This is to enable preventive checks.
전류 센서(40)는 퓨즈(11)에 흐르는 전류를 검출하기 위한 것으로 퓨즈(11)가 배터리 팩(10) 내의 배터리 셀(13) 사이에 구비되는 경우 배터리 팩(10)에 마련된 배터리 전류 센서로 대체될 수 있다. The
온도 센서(50)는 차량의 실내 온도를 검출하기 위한 것으로 차량의 공조 시스템에 마련되는 온도 센서로 대체될 수 있다. 특히, 차량 내 마련된 여러 단위 시스템 간의 통신을 이용하는 측면에서, 컨트롤러(100)로 제공되는 온도 검출값은 공조 시스템(50)으로부터 제공되는 것으로 볼 수 있다.The
컨트롤러(100)는 전류 센서(40)에 검출된 퓨즈(10)에 흐르는 전류의 검출값과 그 변화량 및 차량 공조 시스템(또는 온도 센서)(50)에서 입력 받은 차량의 실내 온도를 이용하여 차량의 주행 시 발생한 퓨즈(11)의 열화 및 누적 열화율을 연산할 수 있다. The
본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 컨트롤러(100)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현되거나 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태로 구현될 수도 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 시스템의 컨트롤러를 더욱 상세하게 도시한 블록 구성도이다.2 is a block diagram showing in more detail a controller of a fuse diagnostic system for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 컨트롤러(100)는 열모델 저장부(110), 수명모델 저장부(130), 열화율 연산부(150), 누적 열화율 연산부(170) 및 누적 열화율 저장부(190)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the
열모델 저장부(110)는 퓨즈(10)에 흐르는 전류에 따른 퓨즈(10)의 열적거동을 추정하는 열모델을 저장한다. 더욱 상세하게는 퓨즈(10)에 흐르는 전류에 따른 퓨즈(10)의 협소부의 열적거동을 추정하기 위한 식이 열모델에 해당할 수 있다. 이러한 흐르는 전류의 크기에 따른 발열량을 모델링한 열모델은 당 기술분야에 알려진 다양한 방법으로 이루어질 수 있으며, 특히 퓨즈(11)를 제작한 제작사에서 퓨즈의 스펙으로 제공할 수도 있다.The thermal
수명모델 저장부(130)는 상기 식 1과 같은 수명모델을 저장할 수 있으며, 손상용량(C), 온도 변화량(△T)에 대한 손상 지수(α) 및 평균 온도(Tavg)에 대한 손상 지수(β)를 저장할 수 있다.The life
누적 열화율 저장부(190)는 차량이 주행할 때마다 주행이 이루어지는 동안 연산된 퓨즈(11)의 열화율을 저장할 수 있다.The cumulative deterioration
열모델 저장부(110), 수명모델 저장부(130) 및 누적 열화율 저장부(190)는 컨트롤러(100)의 비휘발성 메모리로 구현될 수 있다.The thermal
열화율 연산부(150)는 전류 센서(40)에서 퓨즈(11)에 흐르는 전류의 크기를 검출한 전류 검출값을 입력 받고 차량의 공조 시스템(또는 온도 센서)(50)로부터 차량의 실내 온도 검출값을 입력 받으며, 입력 받은 검출값들과 열모델 및 수명 모델을 이용하여 차량이 주행하는 동안 발생한 퓨즈(11) 협소부의 열화율을 연산한다.The deterioration
누적 열화율 연산부(170)는, 열화율 연산부(150)에서 연산된 열화율과 그 이전 주행 동안 누적된 열화율을 합산하여 퓨즈(11)의 협소부의 누적 열화율을 업데이트하고, 업데이트된 누적 열화율과 사전 설정된 진단 기준값을 비교하여 예방 정비가 요구되는지 판단할 수 있다.The cumulative deterioration
이상과 같이 구성되는 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진당 시스템의 동작 및 작용 효과는 이를 이용하여 구현되는 차량용 퓨즈 진단 방법에 대한 설명을 통해 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The operation and effect of the vehicle fuse diagnosis system according to the various embodiments of the present invention configured as described above may be more clearly understood through a description of a method for diagnosing a vehicle fuse implemented using the same.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method for diagnosing a vehicle fuse according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 방법은, 차량의 시동이 이루어진 후(S11), 컨트롤러(100)의 열화율 연산부(150)가 차량의 전류 센서(40)에서 퓨즈(11)에 흐르는 전류(부하 전류)를 검출한 전류 검출값을 입력 받고, 열모델 저장부(110)에 저장된 퓨즈(11) 열모델을 이용하여 전류 검출값에 따른 퓨즈(11)의 협소부의 온도를 추정할 수 있다(S21). 이러한 온도 추정은 차량의 시동이 오프될 때까지 일정한 주기로 반복 수행될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the method for diagnosing a fuse for a vehicle according to an embodiment of the present invention, after the vehicle is started (S11), the deterioration
이어, 컨트롤러(100)의 열화율 연산부(150)는 퓨즈(11)의 협소부의 온도를 추정한 온도 추정값을 이용하여 온도 변화량(△T)에 대한 빈도수(ni)를 카운트할 수 있다(S22). 열화율 연산부(150)는 차량이 운행되는 동안 지속적으로 퓨즈(11)의 협소부의 온도를 추정하는 연산을 할 뿐만 아니라 온도 추정 연산을 통해 생성된 온도 추정값의 변화량(△T)의 빈도수(ni)를 카운팅할 수 있다. 온도 변화는 열응력에 대응되는 값이며 이 회수가 증가함에 따라 퓨즈(11)의 협소부에 제공하는 손상량이 결정될 수 있다. 단계(S22)에서는 특정 열응력에 해당하는 온도 변화가 발생하는 회수를 카운팅하여 열응력에 의한 손상을 연산 가능하게 한다.Subsequently, the deterioration
단계(S22)에서 열화율 연산부(150)는 당 기술분야에 알려진 다양한 기법의 온도 변화량 계수 기법을 이용하여 온도 변화량 별 빈도수를 카운트할 수 있다. 예를 들어, 단계(S22)에서 열화율 연산부(150)는 레인플로우 카운팅(Rainflow Counting)과 같은 온도 변화의 크기에 따른 회수를 측정하는 공학적 계수법을 적용할 수 있다.In step S22, the deterioration
한편, 차량의 시동이 이루어지면, 컨트롤러(100)의 열화율 연산부(150)는 량의 공조 시스템(또는 온도 센서)(50)로부터 차량의 실내 온도 검출값을 입력 받아 평균값을 연산할 수 있다(S31).On the other hand, when the vehicle is started, the deterioration
이어, 컨트롤러(100)의 열화율 연산부(150)는 단계(S21)에서 도출된 온도 추정값을 이용하여 퓨즈(11)의 협소부 온도 추정값의 평균을 연산할 수 있다(S23).Subsequently, the deterioration
이어, 컨트롤러(100)의 열화율 연산부(150)는 단계(S31)에서 연산된 차량 실내 온도 검출값의 평균과 단계(S23)에서 연산된 퓨즈(11)의 협소부 온도 추정값의 평균을 합산하여 퓨즈(11)의 환경 온도의 평균(Tavg)을 연산한다(S32).Subsequently, the deterioration
이어, 컨트롤러(100)의 열화율 연산부(150)는 온도 변화량(△T)과 그에 따른 회수를 기반으로 반복 열하중에 의한 손상분을 연산하고, 퓨즈(11)의 환경 온도의 평균(Tavg)을 기반으로 지속 열하중에 의한 손상분을 연산하여 차량 주행 중 발생하는 퓨즈(11) 협소부의 열화율을 연산할 수 있다(S41).Subsequently, the deterioration
더욱 구체적으로, 단계(S41)에서, 열화율 연산부(150)는 수명 모델 저장부(130)에서 제공하는 손상용량(C), 온도 변화량(△T)에 대한 손상 지수(α) 및 평균 온도(Tavg)에 대한 손상 지수(β)를 이용하여 퓨즈(11) 협소부의 열화율을 연산할 수 있다.More specifically, in step S41, the deterioration
퓨즈(11)의 제조사에서는 퓨즈(11)의 열응력과 해당 열응력이 반복적으로 제공된 회수에 대한 관계를 나타내는 S-N 곡선이 제공될 수 있다. 이 S-N 곡선은 열응력이 제공되는 반복 횟수와 그것에 견디는 온도 변화의 상한 값과의 관계를 나타내는 곡선이다. S-N 곡선이 표시되는 좌표의 세로축은 퓨즈(11)의 협소부에 제공되는 열응력에 해당되고 가로축은 해당 열응력이 반복되는 회수에 해당하며, S-N 곡선은 해당 열응력에 의해 퓨즈(11)의 단선이 발생하는 빈도수를 나타내는 곡선이다.The manufacturer of the fuse 11 may provide an S-N curve indicating the relationship between the thermal stress of the fuse 11 and the number of times the corresponding thermal stress is repeatedly provided. This S-N curve is a curve showing the relationship between the number of iterations a thermal stress is applied to and the upper limit of the temperature change it withstands. The vertical axis of the coordinates on which the SN curve is displayed corresponds to the thermal stress provided in the narrow part of the fuse 11, and the horizontal axis corresponds to the number of times the corresponding thermal stress is repeated, and the SN curve corresponds to the number of times the corresponding thermal stress is repeated. It is a curve showing the frequency at which disconnection occurs.
이 곡선에 의하면, 각 열응력에 해당하는 빈도수(Ni)와 실제 측정된 빈도수(ni)이 비율로서 열화도를 표시할 수 있다. 즉, 전체 온도 변화에 대응되는 최대 빈도수의 합과 실제 측정된 빈도수의 합의 비율로서 열화도가 나타날 수 있으며, 이를 다시 표시하면 실제 열응력이 발생한 회수에 따른 손상량과 손상 용량의 비율로 아래의 식 2와 같이 표현될 수 있다.According to this curve, the degree of degradation can be expressed as a ratio between the frequency (N i ) corresponding to each thermal stress and the actual measured frequency (n i ). In other words, the degree of deterioration may appear as a ratio of the sum of the maximum frequency corresponding to the total temperature change and the sum of the actual measured frequency. If this is displayed again, the ratio of the damage amount and damage capacity according to the number of actual thermal stresses It can be expressed as Equation 2.
[식 2][Equation 2]
여기서, 손상 용량은 S-N 곡선이 나타내는 특정 빈도수(Ni)와 해당 빈도수(Ni)에서의 열응력의 곱에 해당하며, 열응력은 온도 변화량에 손상 지수(α)를 곱한 값과 평균 온도(Tavg)에 대한 손상 지수(β)를 곱한 값에 해당한다. Here, the damage capacity corresponds to the product of the specific frequency (N i ) indicated by the SN curve and the thermal stress at the corresponding frequency (N i ), and the thermal stress is the product of the temperature change by the damage index (α) and the average temperature ( It corresponds to the product of the damage index (β) by T avg ).
이러한 점을 고려하여, 식 1을 변형하면 다음 식 3과 같이 손상용량이 연산될 수 있다.Considering this point, if Equation 1 is modified, the damage capacity can be calculated as shown in Equation 3 below.
[식 3][Equation 3]
또한, 퓨즈(11)의 손상량()은 열응력과 그에 대응되는 실측된 빈도수의 곱에 해당하므로 다음의 식 4와 같이 표현될 수 있다.In addition, the damage amount of the fuse 11 ( ) Corresponds to the product of the thermal stress and the measured frequency corresponding thereto, so it can be expressed as Equation 4 below.
[식 4] [Equation 4]
식 2에 식 3과 식 4를 대입하면, 다음의 식 5와 같이 열화율이 계산될 수 있다.Substituting Equation 3 and Equation 4 into Equation 2, the degradation rate can be calculated as shown in Equation 5 below.
[식 5][Equation 5]
단계(S41)에서 이루어지는 열화율의 연산은 차량 시동이 오프될 때까지(S42) 반복되어 해당 차량 주행 동안 퓨즈(11)의 협소부의 열화율이 연산될 수 있다.The calculation of the deterioration rate performed in step S41 is repeated until the vehicle is turned off (S42), so that the deterioration rate of the narrow portion of the fuse 11 may be calculated during the vehicle driving.
이어, 컨트롤러(100)의 누적 열화율 연산부(170)는 이전 주행 동안 연산되었던 열화율을 누적 연산한 누적 열화율에 단계(S41)에서 연산된 열화율을 합산하여 누적 열화율을 업데이트 하고(S43), 업데이트 된 누적 열화율이 사전 설정된 진단 기준값 보다 큰 경우(S44) 퓨즈(11)의 협소부에 단선(개방) 고장이 발생할 수 있음을 경고하여 예방진단이 이루어질 수 있게 한다(S45). Subsequently, the cumulative deterioration
단계(S44)에서 업데이트 된 누적 열화율이 사전 설정된 진단 기준값 보다 작은 경우에는 업데이트된 누적 열화율을 누적 열화율 저장부(190)에 저장하고 다음 주행을 대기할 수 있다.When the updated cumulative deterioration rate in step S44 is less than a preset diagnosis reference value, the updated cumulative deterioration rate may be stored in the cumulative deterioration
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 차량용 퓨즈 진단 시스템 및 방법은 퓨즈의 온도 거동을 추정하여 퓨즈의 협소부의 온도 변화에 의한 누적 열화율을 추정하고, 추정된 누적 열화율과 미리 설정한 진단 기준값의 크기를 비교하여 고전압 퓨즈 열화 고장을 사전에 예방할 수 있다. 이와 같이, 고전압 퓨즈 열화 고장을 사전 예방함으로써, 예상하지 못한 차량 고장발생(차량정지)에 따른 불편함을 해소하고, 차량 정지로 인한 위험성으로부터 사용자를 안전하게 보호할 수 있다.As described above, in the vehicle fuse diagnosis system and method according to various embodiments of the present invention, the temperature behavior of the fuse is estimated to estimate the cumulative deterioration rate due to the temperature change in the narrow part of the fuse, and the estimated cumulative deterioration rate and High voltage fuse deterioration failure can be prevented in advance by comparing the size of the set diagnostic reference value. In this way, by preventing deterioration of the high voltage fuse in advance, inconvenience caused by an unexpected vehicle failure (vehicle stop) can be eliminated, and a user can be safely protected from dangers caused by a vehicle stop.
이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although shown and described in connection with specific embodiments of the present invention above, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the present invention can be variously improved and changed within the scope of the claims. .
10: 배터리
11: 퓨즈
40: 전류 센서
50: 공조 시스템(온도 센서)
100: 컨트롤러
110: 열모델 저장부
130: 수명모델 저장부
150: 열화율 연산부
170: 누적 열화율 연산부
190: 누적 열화율 저장부10: battery 11: fuse
40: current sensor 50: air conditioning system (temperature sensor)
100: controller 110: thermal model storage unit
130: life model storage unit 150: deterioration rate calculation unit
170: cumulative deterioration rate calculation unit 190: cumulative deterioration rate storage unit
Claims (11)
상기 퓨즈에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서;
상기 차량의 실내 온도를 검출하는 온도 센서; 및
상기 전류 센서에서 검출된 전류 검출값과 상기 전류 검출값의 변화량 및 상기 온도 센서에서 검출된 온도 검출값에 기반하여 상기 퓨즈의 열화율을 연산하는 컨트롤러;
를 포함하는 차량용 퓨즈 진단 시스템.Fuses installed in the vehicle's power system;
A current sensor detecting a current flowing through the fuse;
A temperature sensor that detects the indoor temperature of the vehicle; And
A controller for calculating a deterioration rate of the fuse based on a current detection value detected by the current sensor, a change amount of the current detection value, and a temperature detection value detected by the temperature sensor;
Vehicle fuse diagnostic system comprising a.
상기 퓨즈에 흐르는 전류와 상기 퓨즈의 온도와의 관계를 모델링한 열모델을 사전 저장한 열모델 저장부;
상기 퓨즈의 손상 용량, 상기 퓨즈의 온도 변화량에 대한 손상지수 및 상기 퓨즈의 평균 온도에 대한 손상지수 및 상기 손상 용량과 상기 온도 변화량 및 상기 평균 온도와의 관계를 사전 저장한 수명모델 저장부; 및
상기 차량의 시동이 이루어진 이후 오프될 때까지의 차량 주행 구간에서, 상기 열모델을 이용하여 상기 퓨즈의 온도를 추정하여 온도 추정값을 생성하고, 상기 온도 추정값의 변화량과 상기 평균 온도에 기반하여 상기 퓨즈의 열화율을 연산하는 열화율 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 시스템.The method according to claim 1, wherein the controller,
A thermal model storage unit which pre-stores a thermal model modeling a relationship between a current flowing through the fuse and a temperature of the fuse;
A life model storage unit which pre-stores a damage capacity of the fuse, a damage index for a temperature change amount of the fuse, a damage index for an average temperature of the fuse, and a relationship between the damage capacity and the temperature change amount and the average temperature; And
In the vehicle driving section from the start of the vehicle until the vehicle is turned off, a temperature estimate is generated by estimating the temperature of the fuse using the thermal model, and the fuse is based on a change amount of the estimated temperature value and the average temperature. A fuse diagnosis system for a vehicle, comprising a deterioration rate calculating unit that calculates a deterioration rate of.
상기 온도 추정값의 평균과 상기 온도 검출값의 평균을 합산하여 상기 평균 온도를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 시스템. The method according to claim 2, wherein the deterioration rate calculation unit,
And calculating the average temperature by summing the average of the estimated temperature values and the average of the temperature detection values.
상기 차량의 이전 주행 구간에서 연산된 열화율을 누적한 누적 열화율을 저장하는 누적 열화율 저장부; 및
상기 누적 열화율 저장부에 저장된 열화율에 연산된 열화율을 합산하여 누적 열화율을 업데이트하고, 업데이트된 누적 열화율이 사전 설정된 진단 기준값 보다 큰 경우 상기 퓨즈의 열화 고장 발생을 미리 진단하는 누적 열화율 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 시스템.The method of claim 2, wherein the controller,
An accumulative deterioration rate storage unit for storing an accumulative deterioration rate obtained by accumulating deterioration rates calculated in a previous driving section of the vehicle; And
The accumulated deterioration rate is updated by adding the calculated deterioration rate to the deterioration rate stored in the accumulated deterioration rate storage unit, and when the updated accumulated deterioration rate is greater than a preset diagnostic reference value, a deterioration failure of the fuse is diagnosed in advance. A vehicle fuse diagnostic system comprising a rate calculating unit.
상기 온도 추정값의 변화량이 발생한 빈도수를 카운트하고, 각각의 온도 추정값의 변화량에 대응되는 상기 퓨즈의 응력과, 카운트된 빈도수와, 사전 설정된 상기 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수를 기반으로 차량 주행 구간 동안 상기 열화율을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 시스템.The method according to claim 2, wherein the deterioration rate calculation unit,
Counts the frequency at which the amount of change in the estimated temperature value occurs, and based on the stress of the fuse corresponding to the amount of change in each estimated temperature value, the counted frequency, and the frequency to which a specific stress is applied when a preset disconnection of the fuse occurs As a vehicle fuse diagnosis system, characterized in that calculating the deterioration rate during the vehicle driving section.
식
과 같이 차량 주행 구간 동안 열화율을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 시스템(D: 상기 열화율, : 온도 변화량, : 상기 평균 온도, α: 상기 온도 변화량에 대한 손상 지수, β: 상기 평균 온도에 대한 손상 지수, ni: 상기 온도 변화량이 발생한 빈도수, Ni: 사전 설정된 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수).The method according to claim 5, wherein the deterioration rate calculation unit,
expression
A fuse diagnosis system for a vehicle, characterized in that the deterioration rate is calculated during the vehicle driving section (D: the deterioration rate, : Temperature change amount, : The average temperature, α: the damage index for the temperature change amount, β: the damage index for the average temperature, n i : the frequency at which the temperature change amount occurs, N i : application of a specific stress when a pre-set fuse break occurs The number of times it becomes possible).
상기 차량의 시동이 이루어지면, 상기 퓨즈에 흐르는 전류를 검출한 전류 검출값에 따른 상기 퓨즈의 협소부의 온도를 추정하는 단계;
상기 온도 추정값의 변화량인 온도 변화량에 대한 빈도수를 카운트하는 단계;
상기 차량의 시동이 이루어지면 상기 퓨즈의 평균온도를 연산하는 단계; 및
상기 온도 변화량과, 상기 온도 변화량에 대한 빈도수와, 상기 평균온도를 기반으로 상기 퓨즈의 열화율을 연산하는 단계;
를 포함하는 차량용 퓨즈 진단 방법.In the vehicle fuse diagnostic method using the vehicle fuse diagnostic system of claim 1,
When the vehicle is started, estimating a temperature of a narrow portion of the fuse according to a current detection value that detects a current flowing through the fuse;
Counting a frequency of a temperature change amount, which is a change amount of the estimated temperature value;
Calculating an average temperature of the fuse when the vehicle is started; And
Calculating a deterioration rate of the fuse based on the temperature change amount, the frequency of the temperature change amount, and the average temperature;
Vehicle fuse diagnosis method comprising a.
상기 온도 추정값의 평균값을 연산하는 단계;
상기 차량의 공조 시스템에서 제공된 차량 실내 온도의 평균값을 연산하는 단계; 및
상기 온도 추정값의 평균값과 상기 차량 실내 온도의 평균값을 합산하여 상기 평균온도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 방법. The method according to claim 7, wherein calculating the average temperature,
Calculating an average value of the estimated temperature values;
Calculating an average value of the vehicle interior temperature provided by the vehicle air conditioning system; And
And calculating the average temperature by summing the average value of the estimated temperature value and the average value of the indoor temperature of the vehicle.
상기 온도 추정값의 변화량이 발생한 빈도수를 카운트하고, 각각의 온도 추정값의 변화량에 대응되는 상기 퓨즈의 응력과, 카운트된 빈도수와, 사전 설정된 상기 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수를 기반으로 차량 주행 구간 동안 상기 열화율을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 방법.The method according to claim 7, wherein the step of calculating the deterioration rate,
Counts the frequency at which the amount of change in the estimated temperature value occurs, and based on the stress of the fuse corresponding to the amount of change in each estimated temperature value, the counted frequency, and the frequency to which a specific stress is applied when a preset disconnection of the fuse occurs A method for diagnosing a vehicle fuse, characterized in that the deterioration rate is calculated during a vehicle driving section.
식
과 같이 차량 주행 구간 동안 열화율을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 방법(D: 상기 열화율, : 온도 변화량, : 상기 평균 온도, α: 상기 온도 변화량에 대한 손상 지수, β: 상기 평균 온도에 대한 손상 지수, ni: 상기 온도 변화량이 발생한 빈도수, Ni: 사전 설정된 퓨즈의 단선이 발생한 경우 특정 응력의 인가되는 되는 빈도수).The method of claim 9, wherein calculating the deterioration rate,
expression
A method for diagnosing a fuse for a vehicle, characterized in that the deterioration rate is calculated during the vehicle driving section (D: the deterioration rate, : Temperature change amount, : The average temperature, α: the damage index for the temperature change amount, β: the damage index for the average temperature, n i : the frequency at which the temperature change amount occurs, N i : application of a specific stress when a pre-set fuse break occurs The number of times it becomes possible).
상기 차량의 시동이 오프되면, 기 저장된 열화율에 상기 열화율을 연산하는 단계에서 연산된 열화율을 합산하여 누적 열화율을 업데이트하는 단계;
상기 업데이트된 누적 열화율이 사전 설정된 진단 기준값 보다 큰 경우 상기 퓨즈의 열화 고장 발생을 미리 진단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 퓨즈 진단 방법.
The method of claim 7,
When the vehicle is turned off, updating a cumulative deterioration rate by summing the deterioration rate calculated in the step of calculating the deterioration rate to a previously stored deterioration rate;
And diagnosing the occurrence of a deterioration failure of the fuse in advance when the updated cumulative deterioration rate is greater than a preset diagnosis reference value.
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