KR20220077318A

KR20220077318A - 동력케이블 고장 예측 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20220077318A
Application number: KR1020200166073A
Authority: KR
Inventors: 양해준; 이상한
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-06-09
Also published as: US20220170998A1; US11686782B2

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 장치는, 차량 주변의 온도를 측정하는 온도센서, 상기 차량의 구동 모터에 연결된 케이블의 저항을 측정하는 저항측정부 및 상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

동력케이블 고장 예측 장치 및 방법{APPARATUS FOR FAILURE PREDICTION OF POWER CABLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 동력케이블 고장 예측 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 바퀴를 직접적으로 구동하는 구동 모터의 동력케이블 손상 여부를 사전에 판단할 수 있는 동력케이블 고장 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.

구동 모터 시스템이 탑재된 차량에 있어서, 인 휠 구동 모터는 서스펜션의 상하 이동이나 조향 장치의 좌우 운전으로, 모터의 동력이 전달되는 케이블에 응력 집중 현상이 발생하여 케이블이 손상될 수 있는 가능성이 있다.

이러한 인 휠 구동 모터 시스템은 차량 바퀴에 배치되어 외부 환경에 노출되기 때문에 케이블 손상 가능성이 높으며, 케이블은 도체의 일부 손상을 시작으로 피로(응력 집중) 내구가 지속적으로 발생할 경우 최종의 단선 고장을 일으킨다.

하지만, 종래의 기술은 3상 케이블 단선 고장을 검출하기 기술 여부를 판단하기 때문에 일부 손상이 발생하는 경우에 이를 판단하는 어떠한 기술적인 내용이 없었다.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1601405호

본 발명의 일 목적은 차량 바퀴를 직접적으로 구동하는 구동 모터의 동력케이블 손상 여부를 사전에 판단하여 차량의 안전 운행을 확보할 수 있도록 하는 동력케이블 고장 예측 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 해당 분야의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시 예에 있어서, 상기 저항측정부는 상기 케이블을 구성하는 편조체의 저항을 측정할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 케이블의 저항 변화율이 더 크면 상기 케이블이 손상된 것으로 판단할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 차량의 주행 전 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정하고, 상기 차량의 주행 중 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정한 후, 상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 편조체의 저항 변화율이 더 크면 상기 편조체가 손상된 것으로 판단할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 편조체가 손상된 것으로 판단하면 이에 대한 경보를 표시할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 방법은, 차량 주변의 온도를 측정하는 단계, 상기 차량의 구동 모터에 연결된 케이블의 저항을 측정하는 단계 및 상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 차량의 구동 모터에 연결된 케이블의 저항을 측정하는 단계는, 상기 케이블을 구성하는 편조체의 저항을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계는, 상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 케이블의 저항 변화율이 더 크면 상기 케이블이 손상된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계는, 상기 차량의 주행 전 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정하는 단계, 상기 차량의 주행 중 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정하는 단계 및 상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 편조체의 저항 변화율이 더 크면 상기 편조체가 손상된 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계는, 상기 편조체가 손상된 것으로 판단하면 이에 대한 경보를 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

본 기술은 차량 바퀴를 직접적으로 구동하는 구동 모터의 동력케이블 손상 여부를 사전에 판단하여 차량의 안전 운행을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이 외에, 본 문서를 통하여 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 장치를 나타내는 블록도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 장치의 측정 대상인 동력케이블을 나타내는 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참고 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도 1 및 도 2를 참고하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 장치를 나타내는 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 장치의 측정 대상인 동력케이블을 나타내는 도면이다.

본 발명은 차량의 바퀴를 직접적으로 구동하는 동력 시스템(구동 모터)이 구비된 차량에서 케이블 편조체(쉴드 케이블)의 손상에 의해 구동 모터에 전력을 공급하는 동력케이블(300) 손상을 미리 예측하여 차량의 안전 운행을 확보하기 위한 것이다.

즉, 편조체는 케이블 접지(노이즈 개선)를 위해 사용되며, 응력 집중에 의한 동력케이블 단선 발생시 가장 먼저 영향을 받는 곳이다.

따라서, 본 발명은 차량의 구동 모터에 전력을 공급하는 동력케이블(300)의 단선이 아닌, 동력케이블(300)의 손상 혹은 단선이 발생하기 전에 편조체의 손상 혹은 단선을 감지하여 동력케이블(300)의 손상을 미리 예측함으로써, 차량의 고장을 미리 예측하는 것이 목적이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 장치는, 온도센서(110), 저항측정부(130), 제어부(150), 경보부(170) 및 디스플레이(190)를 포함하여 구성할 수 있다.

온도센서(110)는 차량에 장착되어, 차량 주변의 온도를 측정할 수 있다.

차량의 구동 모터는 차량의 좌측 휠과 우측 휠에 각각 구비될 수 있는 것으로, 인버터를 통해 3상의 구동 전류를 동력케이블(300)을 통하여 인가 받아 좌측 휠 및 우측 휠에 동력을 각각 전달할 수 있다.

동력케이블(300)은, 도 2를 참고하여, 도체(310), 절연체(330), 편조체(350) 및 쉬스(370)를 포함하여 구성할 수 있다.

도체(310)는 구동 모터에 연결되어 전류를 흘리기 위한 금속 부분의 것으로 구리, 알루미늄 재질 등으로 구성할 수 있다.

절연체(330)는 도체(310)를 피복하여 사용 전압에 견디고 도체(310)의 위치를 고정시키는 역할을 하는 것으로, PVC(Polyvinyl Chloride), SR-PVC(Semi Rigid PVC), PE(Poly Etheylene) 재질 등으로 구성할 수 있다.

편조체(350)는 전계 또는 자계의 영향을 차단하기 위한 차폐층을 이루는 것으로, 구리선 등을 망 형태로 직조하여 구성할 수 있다.

차폐 효과를 증가시키기 위하여, 편조체(350)를 Al-Mylar Tape으로 감싸도록 구성할 수 있다.

쉬스(370)는 Plastics 재질로 구성할 수 있으며, 편조체(350)를 피복하여 절연체(330), 도체(310) 등을 보호할 수 있다.

저항측정부(130)는 인버터에 구비되어 동력케이블(300)의 저항을 측정할 수 있는 것으로, 동력케이블(300)의 접지 상태를 저항으로 판단할 수 있다.

저항측정부(130)는 동력케이블(300)을 구성하는 편조체(350)의 저항을 측정할 수 있다.

편조체(350)는 구리선이 여러가닥으로 구성되어 있는 상태이므로, 편조체(350)를 구성하는 구리선 일부가 손상되면, 구리선이 손상되지 않았을 때와 비교하여, 저항 값이 변화가 있을 수 있다.

참고로, 저항측정부(130)를 통하여 도체(310)의 저항을 측정하지 않고, 편조체(350)의 저항을 측정하는 이유는, 편조체(350)를 구성하는 구리선 수가 도체(310)를 구성하는 구리선 수보다 현저히 적기 때문이다.

예를 들어, 도체(310)를 구성하는 구리선이 100가닥이고, 편조체(350)를 구성하는 구리선이 10가닥이라면, 도체(310)를 구성하는 구리선 100가닥 중 1가닥이 손상 시 1% 변화에 해당하지만, 편조체(350)를 구성하는 구리선 10가닥 중 1가닥이 손상 시 10% 변화에 해당하므로, 저항 값 변화량을 감지하는데, 편조체(350)가 더 유리할 수 있기 때문이다.

제어부(150)는 차량 주변의 온도와 동력케이블(300)의 저항을 비교하여 동력케이블(300)의 손상 여부를 미리 예측하고, 차량 내부에 구비된 경보부(170) 및 디스플레이(190)를 통하여 운전자에게 동력 케이블 손상에 대한 경고를 전달할 수 있다.

제어부(150)는 차량이 시동을 한 후 주행 시작 전에, 온도 센서(110)를 통하여 차량 주변의 온도를 측정하여 기준 온도로 획득하고, 저항측정부(130)를 통하여 편조체(350)의 저항을 측정하여 기준 저항 값을 획득할 수 있다.

이어서, 제어부(150)는 구동 모터가 작동하여 차량이 주행 중일 때, 저항측정부(130)를 통하여 편조체(350)의 저항을 측정하여 운행 저항 값을 획득하고, 기준 저항 값보다 운행 저항 값이 크면, 온도 센서(110)를 통하여 차량 주변의 온도를 측정하여 운행 온도를 획득할 수 있다.

이어서, 제어부(150)는 기준 온도와 운행 온도의 차이에 따른 온도변화율과, 기준 저항 값과 운행 저항 값의 차이에 따른 저항변화율을 비교하여, 온도변화율보다 저항변화율이 더 크면 편조체(350)가 손상된 것으로 판단할 수 있다.

이어서, 제어부(150)는 경보부(170)를 통하여 편조체(350) 손상에 대한 경보를 발생시키고, 디스플레이(190)를 통하여 차량 점검에 대한 메시지 등을 출력할 수 있다.

이하, 도 3을 참고하여 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력케이블 고장 예측 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는 도 1의 동력케이블 고장 예측 장치가 도 3의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다.

먼저, 차량이 시동을 한 후 주행 시작 전에(S101), 차량 주변의 온도를 측정하여 기준 온도로 획득하고(S102), 편조체(350)의 저항을 측정하여 기준 저항 값을 획득할 수 있다(S103).

이어서, 구동 모터가 작동하여 차량이 주행 중일 때(S104), 편조체(350)의 저항을 측정하여 운행 저항 값을 획득하고(S105), 기준 저항 값보다 운행 저항 값이 크면(S106), 차량 주변의 온도를 측정하여 운행 온도를 획득할 수 있다(S107).

이어서, 기준 온도와 운행 온도의 차이에 따른 온도변화율과, 기준 저항 값과 운행 저항 값의 차이에 따른 저항변화율을 비교하여, 온도변화율보다 저항변화율이 더 크면(S108), 편조체(350)가 손상된 것으로 판단할 수 있다(S109).

이어서, 경보부(170)를 통하여 편조체(350) 손상에 대한 경보를 발생시키고, 디스플레이(190)를 통하여 차량 점검에 대한 메시지 등을 출력할 수 있다(S110).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량 바퀴를 직접적으로 구동하는 구동 모터의 동력케이블 손상 여부를 미리 판단하여 차량의 안전 운행을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 단계 S101 내지 단계 S110에 따른 동력케이블 고장 예측 방법을 프로그램화하여 컴퓨터가 읽을 수 있도록 기록 매체에 저장시킬 수도 있다.

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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 온도센서 130: 저항측정부
150: 제어부 170: 경보부
190: 디스플레이

Claims

차량 주변의 온도를 측정하는 온도센서;
상기 차량의 구동 모터에 연결된 케이블의 저항을 측정하는 저항측정부; 및
상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 저항측정부는,
상기 케이블을 구성하는 편조체의 저항을 측정하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 케이블의 저항 변화율이 더 크면 상기 케이블이 손상된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차량의 주행 전 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정하고,
상기 차량의 주행 중 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정한 후,
상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 편조체의 저항 변화율이 더 크면 상기 편조체가 손상된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제어부는,
상기 편조체가 손상된 것으로 판단하면 이에 대한 경보를 표시하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 장치.
차량 주변의 온도를 측정하는 단계;
상기 차량의 구동 모터에 연결된 케이블의 저항을 측정하는 단계; 및
상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 차량의 구동 모터에 연결된 케이블의 저항을 측정하는 단계는,
상기 케이블을 구성하는 편조체의 저항을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계는,
상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 케이블의 저항 변화율이 더 크면 상기 케이블이 손상된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계는,
상기 차량의 주행 전 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정하는 단계;
상기 차량의 주행 중 상기 차량 주변의 온도와 상기 편조체의 저항을 측정하는 단계; 및
상기 차량 주변의 온도 변화율보다 상기 편조체의 저항 변화율이 더 크면 상기 편조체가 손상된 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 차량 주변의 온도와 상기 케이블의 저항을 비교하여 상기 케이블의 손상 여부를 미리 예측하는 단계는,
상기 편조체가 손상된 것으로 판단하면 이에 대한 경보를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력케이블 고장 예측 방법.
청구항 6항 내지 청구항 10항 중 어느 한 항의 동력케이블 고장 예측 방법을 실행하는 프로그램이 기록되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.