KR20230011134A - 이중 전원 공급 장치 및 그 방법 - Google Patents

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권순명
김종주
박태환
박동현
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 이중 전원 공급 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원 공급 장치는 자율 주행 차량에 제 1 배터리에 의한 전력을 공급하는 메인 전력망; 및 상기 메인 전력망의 고장으로 인한 비상 주행 모드 시, 제 2 배터리를 기반으로 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 리던던시 전력망을 포함할 수 있다.

Description

이중 전원 공급 장치 및 그 방법{Apparatus for controlling providing of double power and method thereof}
본 발명은 이중 전원 공급 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자율 주행 차량의 이중 전원 부하에 선별적으로 전원을 공급하는 기술에 관한 것이다.
자동차 산업의 발전에 따라 운전자에게 편의성을 제공하기 위해 자율 주행 차량이 개발되었다. 자율주행 차량은 비상 상황에 대응하기 위해 독립적으로 전원을 공급할 수 있는 별도의 리던던시 전력망이 요구된다.
또한 자율 주행 차량은 비상 상황에서 스스로 위험 최소화 주행을 할 수 있어야 한다. 이를 위해 자율 주행 차량은 조향 시스템 및 제동 시스템 외에도 위험 최소화 주행 시 안전에 필요한 부하(헤드램프, 제동등, 비상등, 와이퍼, 혼, 크래시 언락등)에 공급되는 전원의 이중 전원 구성이 필요하다.
그런데 종래에는 자율 주행 차량의 안전 부하에 이중 전원을 적용 중에 두 전력망 중 한쪽의 전력망에 쇼트가 발생 하는 경우, 내부에 전류 패싱이 발생할 수 있다.
또한 종래에는 안전 부하에 상시 전원을 연결함으로써 정상 주행 중 이중 전원 공급이 불필요한 헤드램프 등에도 전원이 상시로 인가되어 전력 효율이 저하되고 안전 부하에 이중 전원 공급 시 컨버터와 대전류 스위치(PSG; Powernet Safety Guard)를 통해 공급함으로써 컨버터와 대전류 스위치의 용량이 증대되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 자율 주행 시 이중 전원 공급이 필요한 경우를 판단하여, 안전부하에 리던던시 전력을 선별적으로 공급함으로써 컨버터와 대전류 스위치의 용량 및 사이즈를 최소화할 수 있으며 전력망 고장 시 내부 패싱 전류 발생을 방지하여 안정성을 확보하고 메인 전력망 고장 시 안전 부하에 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 이중 전원 공급 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원 공급 장치는 자율 주행 차량에 제 1 배터리에 의한 전력을 공급하는 메인 전력망; 및 상기 메인 전력망의 고장으로 인한 비상 주행 모드 시, 제 2 배터리를 기반으로 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 리던던시 전력망을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 이중 전원 부하는, 헤드램프, 제동등, 비상등, 와이퍼, 혼, 및 크래시 언락 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 메인 전력망의 고장은 쇼트 또는 전압 이상을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 리던던시 전력망은, 상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 고장 시 상기 메인 전력망과 상기 리던던시 전력망을 분리하는 대전류 스위칭부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 대전류 스위칭부는, 상기 메인 전력망의 출력전압 및 상기 제 2 배터리에 의한 리던던시 전압을 이용하여 웨이크업 신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 리던던시 전력망은, 상기 메인 전력망의 고전압을 저전압으로 변환하여 상기 대전류 스위칭부로 전달하는 컨버터를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 리던던시 전력망은, 상기 대전류 스위칭부의 웨이크업 신호에 따라 상기 메인 전력망의 고장으로 인한 비상 주행 모드 시 상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 이중 전원 공급 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 대전류 스위칭부는, 상기 메인 전력망의 출력단 및 리던던시 전력망의 출력단 사이에 구비되는 스위칭부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 대전류 스위칭부는, 상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 고장을 판단하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 제어되어 상기 스위칭부의 클로즈드 또는 오픈을 제어하는 게이트 드라이버;를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 게이트 드라이버는, 상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 과전류 감지 시 쇼트 판단 전압 신호를 출력하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 대전류 스위칭부는, 상기 게이트 드라이버의 쇼트 판단 전압 신호 및 상기 리던던시 전력망의 전압신호를 이용하여 웨이크업 신호를 출력하는 웨이크업 신호 출력부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 웨이크업 신호 출력부는, 상기 쇼트 판단 전압 신호를 인버팅하는 인버터; 및 상기 인버터의 출력신호와 상기 리던던시 전력망의 전압 신호를 논리연산하는 앤드게이트를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 대전류 스위칭부는, 상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호와 미리 정한 기준 전압을 이용하여 웨이크업 신호를 출력하는 웨이크업 신호 출력부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 웨이크업 신호 출력부는, 상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호를 미리 정한 제 1 기준 전압과 비교하는 제 1 비교기; 및 상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호를 미리 정한 제 2 기준 전압과 비교하는 제 2 비교기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제 1 비교기는, 상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호가 상기 제 1 기준 전압을 초과하면 하이레벨값을 출력하고, 상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호가 상기 제 2 기준 전압 이하이면 하이레벨값을 출력하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원 공급 방법은, 자율 주행 차량에 제 1 배터리를 기반으로 메인 전력망의 전원을 공급하는 단계; 및 상기 메인 전력망의 고장으로 인한 비상 주행 모드 시, 제 2 배터리를 기반으로 리던던시 전력망의 전원을 이중 전원 부하에 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는, 상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 고장 시 상기 메인 전력망과 상기 리던던시 전력망을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는, 상기 메인 전력망의 전압 또는 상기 리던던시 전력망의 과전류를 감지하여 쇼트 판단 전압 신호를 출력하는 단계; 상기 쇼트 판단 전압 신호 및 상기 리던던시 전력망의 전압 신호를 이용하여 상기 이중 전원 부하에 전원을 선별적으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는, 상기 쇼트 판단 전압 신호 및 상기 리던던시 전력망의 전압 신호를 이용하여 상기 이중 전원 부하에 전원을 선별적으로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는, 상기 메인 전력망의 전압신호와 미리 정한 기준 전압을 비교하는 단계; 및 상기 메인 전력망의 전압신호와 미리 정한 기준 전압이 미리 정한 제 1 기준전압을 초과하거나 미리 정한 제 2 기준 전압 이하인 경우, 상기 이중 전원 부하에 전원을 선별적으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 자율 주행 시 이중 전원 공급이 필요한 경우를 판단하여, 안전부하에 리던던시 전력을 선별적으로 공급함으로써 컨버터와 대전류 스위치의 용량 및 사이즈를 최소화할 수 있으며 전력망 고장 시 내부 패싱 전류 발생을 방지하여 안정성을 확보하고 메인 전력망 고장 시 안전 부하에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 이중 전원 공급 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대전류 스위칭부의 상세 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원을 선별적 공급하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선별적 이중 전원 공급을 위한 케이스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 상태에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 주행 상태에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리던던지 전력망 고장 시 비상 모드에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 전력망 고장 시 비상 모드에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 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 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 이중 전원 공급 장치의 구성도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원 공급 장치(10)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 이중 전원 공급 장치는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 이중 전원 공급 장치(10)는 메인 전력망(100) 및 리던던시 전력망(200)을 포함한다.
메인 전력망(100)은 차량의 주행 등 차량 전반적인 동작 시 필요한 전원을 공급할 수 있다.
메인 전력망(100)은 배터리팩(101), 컨버터(102), 제 1 배터리(103), 옵션 정션 블럭(104), 자율 주행 부하(105), 엔진룸 정션블럭(106), 실내용 정션 블럭(107), 옵션 정션 블럭(108), ESC(Electronic stability control, 109), MDPS(Motor Driven Power Steering, 110), 이중 전원 부하 1(111), 이중 전원 부하 2(112), 이중 전원 부하 3(113), OTA(Over the air)/주차 부하/DVRS (Digital video recorder) (114), 전방 카메라(115), 자율 주행 부하(116)을 포함할 수 있다.
배터리팩(101)은 고전압 배터리이고, 컨버터(102)는 고전압을 저전압으로 변환한다. 제 1 배터리(103)는 저전압 배터리로서 메인 전력망(100)에서 전원 공급용으로 사용된다. 옵션 정션 블럭(104)은 자율 주행 부하(105)에 전원을 분배하고, 엔진룸 정션블럭(107)은 ESC(Electronic stability control, 109), MDPS(Motor Driven Power Steering, 110), 이중 전원 부하 1(111)에 전원을 분배하여 전달한다. 이를 위해 엔진룸 정션블럭(107)은 퓨즈 및 릴레이로 구성될 수 있다.
실내용 정션 블럭(107)은 이중 전원 부하 2(112), 이중 전원 부하 3(113), OTA(Over the air)/주차 부하/DVRS(114), 전방 카메라(115), 자율 주행 부하(116)에 전원을 분배하여 전달할 수 있다.
이때, 이중 전원 부하1(111), 이중 전원 부하 2(112), 이중 전원 부하 3(113)는 자율 주행 중 위험 최소화 주행 시 안전에 필요한 안전 부하를 포함할 수 있다. 예를 들어, 헤드램프, 제동등, 비상등, 와이퍼, 혼, 크래시 언락 등을 포함할 수 있다. 이러한 이중 전원 부하1(111), 이중 전원 부하 2(112), 및 이중 전원 부하 3(113)는 종래에는 메인 전력망(100) 뿐만 아니라 리던던시 전력망(200)에서 상시 전원이 연결되어 있어, 불필요한 전력이 소모될 수 있다. 이에 본 발명에서는 메인 전력망(100)의 고장으로 인한 비상 모드 시에만 리던던시 전력망(200)에서 전원을 이중 전원 부하1(111), 이중 전원 부하 2(112), 이중 전원 부하 3(113)로 공급하도록함으로써, 상시 전원 공급으로 인한 전력 효율 저하를 방지할 수 있다. 또한, 이러한 이중 전원 부하1(111), 이중 전원 부하 2(112), 및 이중 전원 부하 3(113)가 리던던시 전력망(200)에 상시 전원 연결된 경우 이중 전원 부하1(111), 이중 전원 부하 2(112), 및 이중 전원 부하 3(113)에 공급되는 전원의 양만큼 컨버터(210) 및 대전류 스위칭부(220)의 용량을 증대시켜야 하는데, 본 발명에서는 상시 전원 연결을 하지 않고 필요한 경우(비상 모드)에만 선별적으로 전원을 공급함으로써 양만큼 컨버터(210) 및 대전류 스위칭부(220)의 용량을 최소화할 수 있어 원가 및 면적 소모를 최소화할 수 있다.
리던던시 전력망(200)은 자율 주행 차량의 비상 상황에 대응하기 위해 독립적으로 전원을 공급하기 위해 구성될 수 있다.
리던던시 전력망(200)은 컨버터(210), 대전류 스위칭부(220), 이중 전원 제어부(230), 제 2 배터리(240), 및 자율 주행 부하(260)를 포함할 수 있다.
컨버터(210)는 메인 전력망(100)에서 인가되는 고전압을 저전압으로 변환하여 대전류 스위칭부(220)로 제공한다. 이를 위해 컨버터(210)는 단방향 컨버터(211, 212), 캔통신부(213), MCU(Micro Controller Unit, 214) 등을 포함할 수 있다.
대전류 스위칭부(220)는 메인 전력망(100)의 고장으로 리던던시 전력망(200)으로 비상 모드 수행 시 이중 전원 제어부(230)를 웨이크업하기 위한 웨이크업 신호를 출력할 수 있다.
이중 전원 제어부(230)는 메인 전력망(100)의 고장으로 리던던시 전력망(200)으로 비상 모드 수행 시 대전류 스위칭부(220)로부터 하이레벨의 웨이크업 신호를 수신하면 이중 전원 부하 1, 2, 3(111, 112, 113)로 제 2 배터리(240)에 의한 리던던시 전원을 공급할 수 있다.
이중 전원 제어부(230)는 LDO(Low-dropout regulator, 231), 제어부(232), IPS(Intelligent power switch) (233, 234, 235)를 포함할 수 있다.
LDO(231)는 저전압을 유지시켜주는 역할을 수행한다.
제어부(232)는 대전류 스위칭부(220)로부터 하이레벨의 웨이크업 신호를 수신하면 IPS(233, 234, 235)를 제어하여 이중 전원 부하 1, 2, 3(111, 112, 113)로 제 2 배터리(240)에 의한 리던던시 전원을 공급하도록 제어한다. 이때, 제어부(232)는 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있고, 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 제어부(232)는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 또는 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있고, 바람직하게는 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현될 수 있으며 예를 들어, 차량에 탑재되는 ECU(electronic control unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 다른 하위 제어기일 수 있다.
IPS(233, 234, 235)는 전원 공급 스위치이다.
제 2 배터리(240)는 저전압 배터리로서, 리던던시 전력망(200)의 전원 공급용으로 사용된다. 자율 주행 부하(260)는 자율 주행을 위해 사용되는 부하를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 대전류 스위칭부의 상세 회로도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 전원을 선별적 공급하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 대전류 스위칭부(220)는 스위칭부(221), 제어부(222), 게이트 드라이버(223), 및 웨이크업신호 출력부(224, 225)를 포함할 수 있다.
스위칭부(221)는 모스펫(MOSFET1, MOSFET2)과 저항 R1을 포함한다. 저항 R1은 MOSFET1과 MOSFET2 사이에 구비된다. 스위칭부(221)의 일측에 걸리는 전압신호 VA는 메인 전력망(100)의 제 1 배터리(103)에 의해 결정되고, 타측에 걸리는 전압신호 VB 는 제 2 배터리(240)에 의해 결정될 수 있다. 이때, 모스펫(MOSFET1, MOSFET2)은 동시에 클로즈드, 오픈될 수 있다.
제어부(222)는 메인 전력망(100)을 모니터링하여 전류 쇼트를 감지할 수 있고 게이트 드라이버(223)로 쇼트 판단 전압 신호 VIN을 결정하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(222)는 메인 전력망(100)의 온도, 과전류 등을 감지하여 전류 쇼트를 감지할 수 있다.
제어부(222)는 메인 전력망(100)의 상태에 따라 스위칭부(221)의 모스펫(MOSFET1, MOSFET2)의 클로즈드, 오픈을 제어할 수 있다.
이때, 제어부(222)는 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있고, 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 제어부(222)는 하드웨어의 형태로 구현되거나, 또는 소프트웨어의 형태로 구현되거나, 또는 하드웨어 및 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수 있고, 바람직하게는 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현될 수 있으며 예를 들어, 차량에 탑재되는 ECU(electronic control unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 다른 하위 제어기일 수 있다.
게이트 드라이버(223)는 스위칭부(221)의 온오프(클로즈드/오픈)를 인지하고, 웨이크업 신호1을 출력하는 웨이크업 신호 출력부(224)의 입력이 되는 전압 VINT 를 출력한다. 게이트 드라이버(223)는 제어부(222)에 의해 제어되어, 메인 전력망(100)의 전류 쇼트 여부에 따라 쇼트 판단 전압 신호 VIN을 출력할 수 있다. 즉 게이트 드라이버(223)는 메인 전력망(100) 또는 리던던시 전력망(200)의 과전류 감지 시 쇼트 판단 전압 신호 VINT를 0(LOW)으로 출력할 수 있다.
웨이크업신호 출력부(224)는 인버터 INV 및 앤드 게이트 AND를 포함한다.
인버터 INV는 쇼트 판단 전압 신호 VINT을 인버팅하고, 앤드 게이트 AND는 인버터INV의 출력전압과 제 2 배터리(240)에 의한 전압신호 VB 을 입력으로 하여 결정된 웨이크업신호를 출력할 수 있다.
웨이크업신호 출력부(225)는 제 1 배터리(103)에 의한 전압신호 VA와 미리 정한 기준 전압 Vref을 비교하여 일치하면 "1"을 출력한다. 이를 위해 비교기(2251, 2252)를 포함한다. 웨이크업 신호 출력부(225)는 메인 전력망(100)의 전압 이상을 감지하여, 메인 전력망(100)의 전압 이상 시 웨이크업 신호를 "1"로 출력할 수 있다. 비교기(2251)은 전압신호 VA와 제 1 기준전압(Vover_Vref)(예, 16V)을 비교하고, 비교기(2252)는 전압신호 VA와 제 2 기준전압(Vunder_Vref)(예, 7V)을 비교한다. 이에 전압신호 VA가 제 1 기준전압(Vover_Vref)을 초과하거나 전압신호 VA와 제 2 기준전압(Vunder_Vref) 이하인 경우, 메인 전력망(100)에 단선 또는 전원 소스 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주차 상태에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정상 주행 상태에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리던던지 전력망 고장 시 비상 모드에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메인 전력망 고장 시 비상 모드에서의 이중전원 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
자율 주행 모드는 도 4 내지 도 7과 같이 주차 상태, 정상 주행, 메인 전력망에 의한 비상 모드 주행, 리던던시 전력망에 의한 비상 모드 주행으로 구분될 수 있다.
도 4와 같이 주차 상태에서는 스위칭부(221)가 오픈되어 암전류를 최소화하고 이중 전원 제어부(230)는 오프된다.
도 5와 같이 정상 주행 상태에서는 스위칭부(221)가 클로즈되고, 메인 전력망(100)의 전원이 ESC(Electronic stability control, 109), MDPS(Motor Driven Power Steering, 110), 이중 전원 부하 1(111), 이중 전원 부하 2(112), 이중 전원 부하 3(113), OTA(Over the air)/주차 부하/DVRS (Digital video recorder) (114), 전방 카메라(115), 자율 주행 부하(116) 등에 공급되고, 리던던시 전력망(200)의 전원도 OTA(Over the air)/주차 부하/DVRS (Digital video recorder) (114), 전방 카메라(115), 자율 주행 부하(250) 등에 공급될 수 있다.
도 6과 같이 리던던시 전력망(200)의 고장이 발생하여 메인 전력망(100)을 이용하여 비상 모드 주행을 하는 경우, 대전류 스위칭부(220)는 스위칭부(221)를 오픈하여 메인 전력망(100)과 리던던시 전력망(200)을 분리한다.
또한, 메인 전력망(100)의 전원이 ESC(Electronic stability control, 109), MDPS(Motor Driven Power Steering, 110), 이중 전원 부하 1(111), 이중 전원 부하 2(112), 이중 전원 부하 3(113), OTA(Over the air)/주차 부하/DVRS (Digital video recorder) (114), 전방 카메라(115), 자율 주행 부하(116) 등에 공급되고, 리던던시 전력망(200)의 전원은 공급되지 않는다.
도 7과 같이, 메인 전력망(100) 의 고장이 발생하여 리던던시 전력망(200)을 이용하여 비상 모드 주행을 하는 경우, 대전류 스위칭부(220)는 스위칭부(221)를 오픈하여 메인 전력망(100)과 리던던시 전력망(200)을 분리한다.
이어 메인 전력망(100) 대신에 리던던시 전력망(200)에서 이중 전원 부하 1(111), 이중 전원 부하 2(112), 이중 전원 부하 3(113), OTA(Over the air)/주차 부하/DVRS (Digital video recorder) (114), 전방 카메라(115), 자율 주행 부하(116) 등에 전원을 공급할 수 있다.
이하 표 1을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 선별적 전원 공급을 위한 케이스별로 설명하기로 한다.
Figure pat00001
정상 상태 모드시 게이트 드라이버(223)는 쇼트 판단 전압 신호 VINT을 1(하이레벨)로 출력한다. 정상 상태에서 리던던시 전력망(200)의 전압 신호 VB는 1이 된다. 주행 모드, OTA, 자율 주행 상태인 경우 메인 전력망(100)의 전압신호 VA는 1이 되고, 대기 상태, 주차 상태에서는 메인 전력망(100)의 전압신호 VA는 0이 된다. 이에 정상 상태에서의 웨이크업신호 출력부(224)에 의해 출력되는 웨이크업신호는 항상 0이 되어, 리던던시 전력망(100)의 전원이 이중 전원 부하(111, 112, 113)에 공급되지 않는다.
한편, 메인 전력망(100) 또는 리던던시 전력망(200) 중 하나가 고장 상태인 경우 게이트 드라이버(223)는 쇼트 판단 전압 신호 VINT을 0으로 출력하고, 대전류 스위칭부(220)의 스위칭부(221)는 오픈되어 메인 전력망(100) 및 리던던시 전력망(200)을 분리한다.
리던던시 전력망(200)에 쇼트 발생 시, 메인 전력망(100)에 의한 비상 주행 모드가 수행되며, 메인 전력망(100)의 전압신호 VA, 리던던시 전력망(200)에 의한 전압신호 VB 는 모두 0이 된다. 따라서, 웨이크업신호 출력부(224)에 의해 출력되는 웨이크업신호는 항상 0이 된다.
메인 전력망(100)에 쇼트 발생 시, 리던던시 전력망(200)에 의한 비상 주행 모드가 수행되며, 메인 전력망(100)의 전압신호 VA은 1이 되고, 리던던시 전력망(200)에 의한 전압신호 VB 은 0이 된다. 따라서, 웨이크업신호 출력부(224)에 의해 출력되는 웨이크업 신호는 1이 된다.
한편, 메인 전력망(100)의 전압이 미리 정한 기준 전압 Vref 이하이거나 초과하는 경우, 메인 전력망(100)의 전압 이상인 것으로 판단하고, 웨이크업 신호 출력부(225)에 의해 웨이크업신호가 1로 출력된다. 이때, 기준전압은 미리 실험치에 의해 설정될 수 있으며 예를 들어 7V~16V일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 이중 전원 부하에 리던던시 전력망에 의한 전원을 선별적으로 공급함으로써 전력망 고장 시 내부 패싱 전류의 발생을 원천적으로 차단함으로써 전력망 고장 시 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 이중 전원 부하에 메인 전력망과 리던던시 전력망을 상시 연결하지 않고, 필요한 경우에만 선별적으로 전원을 공급함으로써 전력 효율을 최대화하고, 컨버터(210) 및 대전류 스위칭부(220)의 용량을 최소화할 수 있어 원가 및 면적 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 메인 전력망의 고장 시에도 리던던지 전력망을 이용하여 이중 전원 부하에 안정적으로 전원을 공급함으로써 자율 주행 중 위험 최소화 주행에 대한 안정성을 확보할 수 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 자율 주행 차량에 제 1 배터리에 의한 전력을 공급하는 메인 전력망;
    상기 메인 전력망의 고장으로 인한 비상 주행 모드 시, 제 2 배터리를 기반으로 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 리던던시 전력망
    을 포함하는 이중 전원 공급 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중 전원 부하는,
    헤드램프, 제동등, 비상등, 와이퍼, 혼, 및 크래시 언락 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 전력망의 고장은 쇼트 또는 전압 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리던던시 전력망은,
    상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 고장 시 상기 메인 전력망과 상기 리던던시 전력망을 분리하는 대전류 스위칭부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 대전류 스위칭부는,
    상기 메인 전력망의 출력전압 및 상기 제 2 배터리에 의한 리던던시 전압을 이용하여 웨이크업 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 리던던시 전력망은,
    상기 메인 전력망의 고전압을 저전압으로 변환하여 상기 대전류 스위칭부로 전달하는 컨버터;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 리던던시 전력망은,
    상기 대전류 스위칭부의 웨이크업 신호에 따라 상기 메인 전력망의 고장으로 인한 비상 주행 모드 시 상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 이중 전원 공급 제어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 대전류 스위칭부는,
    상기 메인 전력망의 출력단 및 리던던시 전력망의 출력단 사이에 구비되는 스위칭부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 대전류 스위칭부는,
    상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 고장을 판단하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 제어되어 상기 스위칭부의 클로즈드 또는 오픈을 제어하는 게이트 드라이버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 게이트 드라이버는,
    상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 과전류 감지 시 쇼트 판단 전압 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 대전류 스위칭부는,
    상기 게이트 드라이버의 쇼트 판단 전압 신호 및 상기 리던던시 전력망의 전압신호를 이용하여 웨이크업 신호를 출력하는 웨이크업 신호 출력부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 웨이크업 신호 출력부는,
    상기 쇼트 판단 전압 신호를 인버팅하는 인버터; 및
    상기 인버터의 출력신호와 상기 리던던시 전력망의 전압 신호를 논리연산하는 앤드게이트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 대전류 스위칭부는,
    상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호와 미리 정한 기준 전압을 이용하여 웨이크업 신호를 출력하는 웨이크업 신호 출력부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 웨이크업 신호 출력부는,
    상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호를 미리 정한 제 1 기준 전압과 비교하는 제 1 비교기; 및
    상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호를 미리 정한 제 2 기준 전압과 비교하는 제 2 비교기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제 1 비교기는,
    상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호가 상기 제 1 기준 전압을 초과하면 하이레벨값을 출력하고,
    상기 메인 전력망으로부터 출력되는 전압신호가 상기 제 2 기준 전압 이하이면 하이레벨값을 출력하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 장치.
  16. 자율 주행 차량에 제 1 배터리를 기반으로 메인 전력망의 전원을 공급하는 단계; 및
    상기 메인 전력망의 고장으로 인한 비상 주행 모드 시, 제 2 배터리를 기반으로 리던던시 전력망의 전원을 이중 전원 부하에 공급하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는,
    상기 메인 전력망 또는 상기 리던던시 전력망의 고장 시 상기 메인 전력망과 상기 리던던시 전력망을 분리하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는,
    상기 메인 전력망의 전압 또는 상기 리던던시 전력망의 과전류를 감지하여 쇼트 판단 전압 신호를 출력하는 단계;
    상기 쇼트 판단 전압 신호 및 상기 리던던시 전력망의 전압 신호를 이용하여 상기 이중 전원 부하에 전원을 선별적으로 공급하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는,
    상기 쇼트 판단 전압 신호 및 상기 리던던시 전력망의 전압 신호를 이용하여 상기 이중 전원 부하에 전원을 선별적으로 공급하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 제어 방법.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 이중 전원 부하에 전원을 공급하는 단계는,
    상기 메인 전력망의 전압신호와 미리 정한 기준 전압을 비교하는 단계; 및
    상기 메인 전력망의 전압신호와 미리 정한 기준 전압이 미리 정한 제 1 기준전압을 초과하거나 미리 정한 제 2 기준 전압 이하인 경우, 상기 이중 전원 부하에 전원을 선별적으로 공급하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 공급 제어 방법.
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