KR20230096538A - 전기차 화재 감지 시스템 및 이를 이용한 전기차 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 끼어들기 차량을 판별하여 필터링하는 네비게이션 시스템에 있어서, 차량들의 주행데이터를 수집하여 데이터 세트를 형성하는 차량 주행데이터 수집부; 수집된 상기 데이터 세트를 사용하여 상기 차량들 중 끼어들기 차량을 판단하는 끼어들기 차량 판단부; 및 상기 끼어들기 차량을 제외한 정상 차량을 기준으로 주행구간별 속도 데이터를 생성하는 끼어들기 차량 필터링부를 포함하는, 네비게이션 시스템을 제공할 수 있다.
Description
본 실시예는 전기차의 화재를 감지하는 시스템 및 이를 이용한 전기차 제어방법에 관한 것으로서, 차량 내부의 정보를 실시간으로 수집 및 모니터링하여 전기차의 화재를 방지할 수 있는 기술에 관한 것이다.
전세계적으로 탄소 중립의 움직임으로 내연기관차의 생산은 감소하고, 전기차의 생산은 증가하고 있는 실정이다.
하나의 전기차에 수십 개에서 수천 개의 배터리 셀이 탑재되고 있어, 배터리 셀의 물리적 거리/밀집도가 높고, 화재 발생시 화재가 번지는 속도가 빠르고 진화가 어렵다는 기술적 한계가 있다. 예를 들어, 리튬이온 배터리를 사용하는 전기차의 경우 화재를 완전히 진압하는데 수시간이 소요되는 실정이다.
또한, 종래의 기술에 따르면 전기차의 화재 발생으로 인한 전원의 차단으로 인해 탑승자가 적절하게 대비하지 못하게 되고, 전자회로의 전소 등으로 화재원인을 적절하게 규명하지 못하는 기술적 한계가 존재하였다.
종래의 기술은 한국등록특허공보 KR 10-2336030 B1와 같이 전기차의 화재를 감지하기 위하여 별도의 카메라 장치를 포함하여야 하므로, 전기차 내부의 공간이 제한되고, 획득된 영상을 분석하여 화재를 감지하여야 하는 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술에 따르면, 차량 내의 구동계 화재의 특수성 및 배터리 화재의 특수성을 고려하지 않고 있으므로, 화재 감지의 정확도가 떨어지는 한계점이 있다.
이러한 관점에서, 전기차의 차량 특성을 반영하여 실시간으로 전기차의 화재를 감지하고, 화재 감지의 정확도를 향상시키는 기술이 요구되고 있다.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서, 전기차의 차량데이터를 실시간으로 모니터링하여 전기차의 화재를 정확하고 신속하게 판단할 수 있는 차량화재관리시스템 및 이를 포함하는 전기차를 제공하는 것이다.
본 실시예의 목적은, 다른 측면에서, 전기차의 온도데이터, 주파수데이터를 종합하여 전기차의 상태를 판단하게 되므로 보다 전기차의 상태를 정확하게 판단할 수 있는 차량화재관리시스템 및 이를 포함하는 전기차를 제공하는 것이다.
본 실시예의 목적은, 또 다른 측면에서, 전기차의 배터리의 표면의 상태를 전파를 이용하여 측정함로써, 배터리의 상태 변화를 즉각적으로 감지하여 화재를 예방할 수 있는 차량화재관리시스템 및 이를 포함하는 전기차를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 차량데이터를 수집하여 차량의 화재를 판단하는 전기차에 있어서, 상기 전기차에 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 속도를 조절하는 인버터; 상기 모터 및 상기 인버터에 전력을 제공하는 제1 배터리; 상기 제1 배터리와 접속하여, 외부에서 전달되는 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 온보드차저; 및 상기 모터, 상기 인버터, 상기 제1 배터리 및 상기 온보드차저가 생성하는 차량데이터를 모니터링하고, 상기 전기차의 화재를 판단하는 차량화재관리시스템을 포함하는, 전기차를 제공할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 제1 배터리의 상태를 측정하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고, 상기 배터리 열화 감지센서는 상기 제1 배터리의 표면에 고주파를 송출하여 상기 제1 배터리의 온도를 측정할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 제1 배터리의 상태를 측정하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고, 상기 배터리 열화 감지센서는 상기 제1 배터리의 표면에 전파를 송출하고, 상기 전파의 반송시간을 측정하여 상기 제1 배터리의 팽창을 결정할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 차량화재관리시스템은 상기 배터리 열화 감지센서에서 측정한 주파수 정보를 획득하고, 푸리에 변환을 통해 복수의 주파수를 분리하여 획득된 주파수 성분을 기초로 차량의 화재를 판단할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 차량화재관리시스템은 CAN 통신, LIN 통신, 및 이더넷 통신 중 하나 이상의 통신 방법을 통해 상기 차량데이터를 수집할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 온보드차저와 접속되어 외부의 교류전원을 공급받는 전원충전포트를 더 포함하고, 상기 차량화재관리시스템은, 상기 전원충전포트의 주파수 성분을 측정하고, 기 설정된 주파수 범위에 포함되는 경우에 화재가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 차량데이터는 상기 제1 배터리의 에러 상태, 배터리 온도, 충전 상태, 전압 상태, 및 전류 상태에 관한 데이터를 포함할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 차량화재관리시스템은 상기 제1 배터리의 온도데이터가 기준온도를 초과하고, 상기 인버터 또는 상기 모터의 주파수가 기준주파수를 초과한 경우에만 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 제1 배터리의 출력전압의 레벨을 조절하는 컨버터; 및 상기 컨버터가 조절한 전압을 기초로 전력을 저장하는 제2 배터리를 더 포함할 수 있다.
전기차에 있어서 상기 차량화재관리시스템의 LTE 모듈을 사용하여 상기 차량데이터를 외부서버에 전송하거나, 또는 상기 차량화재관리시스템과 별도로 형성된 AVN 장치의 통신모듈을 사용하여 상기 차량데이터를 외부서버에 전송할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는, 전기차의 화재를 감지하고 제어하는 방법에 있어서, 상기 전기차 내부의 인버터, 모터, 컨버터, 배터리 및 온보더차저가 생성하는 차량데이터를 차량화재관리시스템에서 수집하는 단계; 및 상기 차량화재관리시스템이 상기 차량데이터를 기초로 화재 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 전기차 제어 방법을 제공할 수 있다.
전기차 제어 방법에서 상기 차량화재관리시스템이 화재가 발생한 것으로 판단되는 경우, 화재 발생지점에 소화액을 분사하고, 도어락을 해제하도록 상기 전기차를 제어하는 단계; 및 상기 차량화재관리시스템에서 무선통신을 통해 상기 차량데이터를 외부서버로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전기차 제어 방법에서 상기 모터는 전기차에 구동력을 제공하고, 상기 인버터는 상기 모터의 속도를 조절하고, 상기 배터리는 상기 모터 및 상기 인버터에 전력을 제공하고, 상기 온보드차저는 상기 배터리와 접속하여, 외부에서 전달되는 교류전원을 직류전원으로 변환시킬 수 있다.
전기차 제어 방법에서 상기 전기차는 상기 배터리의 표면에 고주파를 송출하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고, 상기 차량화재관리시스템은 상기 배터리 열화 감지센서가 측정한 주파수데이터를 모니터링하여, 기 설정된 기준주파수를 초과하는 경우에 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
전기차 제어 방법에서 상기 전기차는 상기 배터리의 표면에 전파를 송출하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고, 상기 차량화재관리시스템은 상기 전파의 반송시간을 모니터링하여, 기 설정된 기준반송시간 미만인 경우에 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
전기차 제어 방법에서 상기 차량화재관리시스템은 상기 인버터, 상기 모터, 또는 상기 컨버터에서 발생하는 온도데이터 및 주파수데이터를 측정하고, 상기 온도데이터가 기준온도를 초과하고, 이와 동시에 상기 주파수데이터가 기준주파수를 초과하는 경우에만 상기 전기차의 화재 발생으로 판단할 수 있다.
전기차 제어 방법에서 상기 차량화재관리시스템은 상기 인버터, 상기 모터, 또는 상기 컨버터에서 발생하는 주파수데이터를 측정하고, 상기 주파수데이터가 기 설정된 주파수 성분 이외의 주파수 성분을 포함하는 경우에는 상기 인버터, 상기 모터, 또는 상기 컨버터의 동작을 오동작으로 판단할 수 있다.
전기차 제어 방법에서 상기 차량화재관리시스템은 LTE 무선통신을 통해 외부서버와 통신하고, 상기 차량데이터를 통합하여 저장할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예는, 차량데이터를 수집하여 차량의 화재를 감지하는 전기차에 있어서, 상기 전기차에 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 속도를 조절하는 인버터; 상기 모터 및 상기 인버터에 전력을 제공하는 배터리; 상기 배터리와 접속하여, 외부에서 전달되는 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 온보드차저; 및 상기 모터, 상기 인버터, 상기 배터리 및 상기 온보드차저의 차량데이터를 개별적으로 수집하고, 상기 전기차의 화재를 감지하는 외부서버로 개별적으로 전송하는 복수의 통신장치를 포함하는, 전기차를 제공할 수 있다.
전기차에서 상기 복수의 통신장치는 상기 모터, 상기 인버터, 상기 배터리, 및 상기 온보드차저의 온도데이터 및 주파수데이터를 모니터링하고, 상기 온도데이터 및 상기 주파수데이터가 모두 정상범위를 벗어난 경우에만 상기 외부서버로 상기 온도데이터 및 상기 주파수데이터를 전송할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 전기차의 내부 구성요소의 특성에 따라 화재가 발생할 수 있는 특정한 유닛을 개별적으로 모니터링할 수 있고, 보다 정확한 화재 판단이 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 화재 판단과 소화액 분사 및 도어락 해제를 연계하여 구동할 수 있으므로 차량의 탑승자의 안전을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 화재가 감지된 경우 차량데이터를 외부서버로 전송하여 화재의 시작지점 및 원인에 관한 정보를 외부에서 손쉽게 추적 및 관리할 수 있다.
도 1은 본 실시예의 차량 및 외부서버의 데이터 송수신 과정을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제1 예시 구성도이다.
도 3는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제2 예시 구성도이다.
도 4는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제3 예시 구성도이다.
도 5는 본 실시예의 차량화재관리시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 실시예의 전기차 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 전파 도달시간에 기초하여 배터리의 상태를 모니터링하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 측정주파수에 기초하여 구동계 장치의 상태를 모니터링하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제1 예시 구성도이다.
도 3는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제2 예시 구성도이다.
도 4는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제3 예시 구성도이다.
도 5는 본 실시예의 차량화재관리시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 실시예의 전기차 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 전파 도달시간에 기초하여 배터리의 상태를 모니터링하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8은 측정주파수에 기초하여 구동계 장치의 상태를 모니터링하는 방법을 설명하는 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 유의하여야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, a, b 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서상에 사용된 용어 '시스템', '서버' 등은 데이터의 저장 및 관리를 위해 클라이언트에게 네트워크를 통해 정보를 송수신하는 컴퓨터 프로그램 또는 장치로 정의될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 실시예의 차량 및 외부서버의 데이터 송수신 과정을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량과 외부서버의 데이터 통신 방법(100)은 차량에서 획득된 차량데이터를 서버로 전송하는 단계(S101), 외부서버에 저장된 외부데이터를 차량으로 전송하는 단계(S102) 등을 포함할 수 있다.
차량데이터를 서버로 전송하는 단계(S101)는 차량(10)의 주행데이터를 외부서버(20)으로 전송하는 단계일 수 있다. 차량(10)은 내부의 차량화재관리시스템(미도시) 또는 AVN(Audio Video Navigation) 장치(미도시)의 LTE 모듈을 사용하여 차량데이터를 외부서버(20)에 전송할 수 있다.
차량(10)은 외부서버(20)와 데이터 송수신을 하기 위한 통신장치(미도시), 데이터 연산을 위한 데이터처리장치(미도시) 등을 포함할 수 있다.
외부서버(20)는 차량(10)의 차량데이터-예를 들어, 차량의 주행속도, 가속도, 방향, 위치, 온도, 주파수 등의 데이터-를 차량(10)으로부터 전달받아 저장 및 관리할 수 있다.
외부서버(20)는 차량의 상황에 관한 정보-예를 들어, 차량의 화재 발생 여부, 차량의 화재 발생 가능성, 차량의 구성요소의 상태-를 저장 및 관리할 수 있다.
외부데이터를 차량으로 전송하는 단계(S102)는 외부서버(20)에서 수집 및 관리하는 외부데이터를 차량으로 전송하는 단계일 수 있다. 외부서버(20)가 전달하는 신호 또는 데이터는 차량의 이상상태-예를 들어, 차량의 화재 발생 등-을 감지하고, 차량 내부의 소화액분사기 등을 동작시키는 역할을 수행할 수 있다.
외부서버(20)는 차량의 상태를 수집 및 관리하기 위한 것으로서, 필요에 따라 차량(10) 내부에 프로세서 등으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제1 예시 구성도이다.
도 2를 참조하면, 전기차(200)는 차량화재관리시스템(210), 고전압배터리(220), 배터리 열화 감지센서(230), 인버터(240), 모터(250), 컨버터(260), 저전압배터리(270), 온보더차저(280), 전원충전포트(281) 등을 포함할 수 있다.
차량화재관리시스템(210)은 고전압배터리(220), 배터리 열화 감지센서(230), 인버터(240), 모터(250), 컨버터(260), 저전압배터리(270), 온보터차저(280), 전원충전포트(281)에서 생성하는 차량데이터를 수집하여 모니터링하고, 전기차의 화재를 판단할 수 있다.
여기서 차량데이터는 고전압배터리(220), 배터리 열화 감지센서(230), 인버터(240), 모터(250), 컨버터(260), 저전압배터리(270), 온보더차저(280), 전원충전포트(281)의 동작과 관련한 데이터-예를 들어, 온도데이터, 주파수데이터, 회전속도데이터 등-일 수 있고, 차량에 포함된 센서(미도시)에서 측정된 데이터일 수 있다.
또한, 차량데이터는 고전압배터리(220)의 에러 상태, 배터리 온도, 충전 상태, 전압 상태, 전류 상태 등에 관한 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 차량데이터는 인버터(240), 모터(250), 컨버터(260), 온보터차저(280)의 에러 상태, 동작 상태, 전압 상태, 전류 상태, 온도 등에 관한 데이터를 포함할 수 있다.
차량화재관리시스템(210)은 제어장치들(230, 240, 250, 260, 220, 270, 280, 281) 등의 데이터를 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신 및 이더넷(Ethernet) 통신 중 하나 이상의 통신 방법을 통해 차량데이터를 수집하고, 각 제어장치들의 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 차량화재관리시스템(210)은 수집한 데이터와 차량화재관리시스템에 저장된 데이터를 비교하여 수집된 데이터의 오차를 검증할 수 있다.
차량화재관리시스템(210)은 배터리 열화 감지센서(230)에서 측정한 주파수 정보를 획득하고, 푸리에 변환을 통해 복수의 주파수를 분리하여 획득된 주파수 성분을 기초로 차량의 화재를 판단할 수 있다. 예를 들어, 기준 주파수 이상의 주파수 성분이 측정된 경우에는 차량에 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 화재 판단기준이 설정될 수 있다.
차량화재관리시스템(210)은 인버터(240), 모터(250), 컨버터(260), 온보드차저(280), 전원충전포트(281) 등에서 발생하는 주파수 성분을 측정하고, 기 설정된 주파수 범위에 포함되는 경우에 화재가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있고, 기 설정된 주파수 범위에 포함되지 않는 경우에는 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서 기 설정된 주파수 범위는 정상동작의 주파수 범위로 각 장치의 특성에 따라 다르게 설정될 수 있다.
차량화재관리시스템(210)은 고전압배터리(220)의 온도데이터가 기준온도를 초과하고, 인버터(240) 또는 모터(250)의 주파수가 기준주파수를 초과한 경우에 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
차량화재관리시스템(210)은 내부의 LTE 모듈을 사용하여 차량데이터를 외부서버(미도시)에 전송하거나, 또는 차량화재관리시스템과 별도로 형성된 AVN 장치(미도시)의 통신모듈을 사용하여 차량데이터를 외부서버에 전송할 수 있다.
고전압배터리(220)는 전기에너지를 저장하고, 인버터(240), 모터(250), 컨버터(260), 온보더컨버터(280) 등에 전기에너지를 전달하기 위한 배터리일 수 있다. 고전압배터리(220)는 필요에 따라 제1 배터리 등으로 정의될 수 있다.
배터리 열화 감지센서(230)는 고전압배터리(220)의 상태를 측정하는 센서일 수 있다. 상대적으로 높은 전압을 가지는 고전압배터리(220)에서 화재 확률이 높기 때문에, 고전압배터리(220)의 온도, 팽창여부, 이상동작 등을 우선적으로 모니터링할 필요가 있다.
배터리 열화 감지센서(230)는 고전압배터리(220)의 표면에 고주파를 송출하여 고전압배터리(220)의 온도를 측정할 수 있다.
배터리 열화 감지센서(230)는 고전압배터리(220)의 표면에 전파를 송출하고, 전파의 반송시간을 측정하여 고전압배터리(220)의 팽창을 판단할 수 있다. 차량화재관리시스템(210)에서 차량데이터를 통합하여 관리하기 이전에 배터리 열화 감지센서(230)에서 배터리의 화재 여부를 우선적으로 판단할 수 있다.
인버터(240)는 모터의 속도를 조절하기 위한 장치일 수 있다. 컨버터(260)는 고전압배터리(220)와 모터(250) 사이에 접속되어 모터의 회전수(RPM)을 조절하거나, 회전력을 제어할 수 있다. 또한, 인버터(240)는 교류전원과 직류전원을 변환하는 역할을 수행할 수 있다.
모터(250)는 전기차에 구동력을 제공하기 위한 임의의 모터일 수 있다. 모터(250)는 회전력을 바퀴에 전달하여 차량의 움직임을 발생시킬 수 있다.
컨버터(260)는 고전압배터리(220)의 출력전압의 레벨을 조절하는 장치일 수 있고, 저전압배터리(270)의 동작조건에 따라 출력전압의 레벨을 조절할 수 있다.
저전압배터리(270)는 컨버터(260)가 조절한 전압을 기초로 전력을 저장하는 배터리일 수 있다. 저전압배터리(270)는 필요에 따라 제2 배터리 등으로 정의될 수 있다.
온보더차저(280)는 고전압배터리(220)와 접속하여, 전원충전포트(281)를 통해 외부에서 전달되는 교류전원을 직류전원으로 변환시킬 수 있다.
전원충전포트(281)는 온보드차저(280) 또는 배터리 열화 감지센서(230)와 접속되어 외부로부터 공급되는 교류전원을 전달하기 위한 포트일 수 있다.
도 3는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제2 예시 구성도이다.
도 3을 참조하면, 전기차(200)는 배터리관리시스템(221), 차량제어유닛(271) 등을 더 포함할 수 있다.
전기차(200)는 하나의 통합제어기 형태인 차량화재관리시스템(210)을 포함하지 않고, 제어장치 각각의 특성에 대응되는 개별 통신장치(미도시)를 하나 이상 포함할 수 있다.
통신장치(미도시)는 배터리관리시스템(221), 차량제어유닛(271), 온보더차저(280) 등에 포함된 형태로 구현될 수 있다.
통신장치(미도시)는 인버터(240), 모터(250), 배터리(220, 270), 온보더차저(280) 등의 차량데이터를 개별적으로 수집하고, 전기차의 화재를 감지하고, 외부서버로 차량의 화재정보를 개별적으로 전송할 수 있다.
배터리관리시스템(221)은 BMS(Battery Monitoring System)으로 정의될 수 있고, 배터리의 전기적인 양을 기초로 화학적 특성-예를 들어, 충전용량, 수명, 사용시간 등-을 측정하는 장치일 수 있다. 배터리관리시스템(221)은 배터리 화재가 일어날 수 있는 위치에 각종 센서를 부착하여 화재를 감지하고, 소화를 진행할 수 있다.
차량제어유닛(271)은 VCU(Vehicle Control Unit)으로 정의될 수 있고, 배터리의 가용 파워를 제어할 수 있다.
통신장치(미도시)는 인버터(240), 모터(250), 배터리(220, 270), 온보더차저(280) 등의 온도데이터 및 주파수데이터를 모니터링하고, 온도데이터 및 주파수데이터가 모두 정상범위를 벗어난 경우에만 외부서버로 상기 온도데이터 및 상기 주파수데이터를 전송할 수 있다.
도 3의 통신장치(미도시)는 전술한 도 2의 차량화재관리시스템(210)과 동일한 기능을 구현할 수 있으나, 차량데이터를 통합하여 관리하지 않고 개별 제어장치들의 특성에 맞추어 차량데이터 센싱, 화재감지, 소화를 수행할 수 있다.
도 4는 본 실시예의 전기차 내부의 구성요소를 예시하는 제3 예시 구성도이다.
도 4를 참조하면, 전기차(200)는 AVN 장치(290)을 더 포함할 수 있다.
AVN 장치(290)는 오디오(Audio), 비디오(Video), 네비게이션(Navigation)의 기능을 수행하고, 텔레매틱스(Telematics) 통신을 수행할 수 있다.
전기차(200)는 차량화재관리시스템(210)의 LTE 모듈을 사용하여 차량데이터를 외부서버에 전송할 수 있으나, 차량화재관리시스템과 별도로 형성된 AVN 장치(290)의 통신모듈을 사용하여 차량데이터를 외부서버에 전송할 수 있다.
도 5는 본 실시예의 차량화재관리시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 차량화재관리시스템(300)은 차량데이터 수집부(310), 화재감지부(320), 비상알림부(330) 등을 포함할 수 있다.
차량데이터 수집부(310)는 인버터(351), 컨버터(352), 고전압배터리(353), 모터(354) 등의 장치로부터 데이터를 수집하거나, 온도센서, 진동센서 등의 각종 센서(미도시)로부터 데이터를 수집할 수 있다.
차량데이터 수집부(310)는 차량의 내부 데이터를 수집 및 저장할 수 있고, 외부서버(미도시) 또는 자체적으로 진단한 진단 데이터를 수집 및 저장할 수 있다.
차량데이터 수집부(310)는 차량 내부에서 화재와 밀접하게 관련이 있는 제어기들(인버터, 컨버터, 고전압 배터리, 저전압 배터리, 모터 등)의 데이터를 실시간으로 차량 네트워크를 통해(CAN, LIN, Ethernet 등) 수집할 수 있다.
화재감지부(320)는 배터리 화재 감시부(341), 구동계 화재 감시부(342), 충전 화재 감시부(343), 소화액 분사기(344) 등을 통하여 화재를 감지할 수 있다.
전기차의 구성요소별 특징이 상이하므로, 화재가 발생할 수 있는 유닛의 종류별로 화재를 감시함으로써 보다 효과적으로 화재를 예방할 수 있다.
배터리 화재 감시부(341)는 배터리 열화감지센서를 사용하여 화재 여부를 판단할 수 있다.
구동계 화재 감시부(342), 충전 화재 감시부(343)는 제어기의 동작 과정에서 고정 주파수, 가변 주파수 성분을 발생하기 때문에 주파수 성분 분석을 통하여 화재 여부를 판단할 수 있다.
소화액 분사기(344)는 전기차의 화재가 발생하였다고 판단되는 경우, 화재가 발생한 위치에 소화액을 분사하여 진화 작업을 수행할 수 있다. 소화액 분사를 통하여 화재 진압이 충분히 완료되지 않을 수 있기 때문에 차량 탑승자가 탈출할 수 있도록 차량의 도어락 해제 시키는 단계를 더 수행할 수 있다.
비상알림부(330)는 화재가 발생한 경우 기 수집한 데이터들을 외부와 연결이 가능한 네트워크를 통하여 데이터를 외부의 DB 서버(361), 사용자의 모바일 디바이스(362), 소방본부 서버(363) 등에 전달할 수 있고, 비상알림부(330)를 통해 수집된 화재 관련 데이터들을 활용하여 화재원인을 파악할 수 있다.
비상알림부(330)는 차량 내부 화재가 발생되지 않을 때에는 대기 상태로 존재하고, 화재를 감지한 경후에 화재가 발생한 시점 전, 후의 데이터를 DB 서버(361), 사용자의 모바일 디바이스(362), 소방본부 서버(363) 등에 전달할 수 있다.
도 5에서 배터리 화재 감시부(341), 구동계 화재 감시부(342), 충전 화재 감시부(343)는 화재감지부(320)의 기능을 수행할 수 있는 것으로, 개념적으로 또는 물리적으로 구분된 별도의 장치일 수 있으나, 화재감지부(320)에 포함되어 구현될 수 있다.
도 6은 본 실시예의 전기차 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 전기차 제어 방법(400)은 차량데이터 수집 단계(S401), 차량 내부의 화재 상태를 확인하는 단계(S402), 화재 발생여부 판단 단계(S403), 소화액 분사 및 도어락 해제 단계(S404), 차량데이터/센서정보 외부 전송 단계(S405) 등을 포함할 수 있다.
차량데이터 수집 단계(S401)는 전기차 내부의 인버터, 모터, 컨버터, 배터리, 온보더차저 등이 생성하는 차량데이터를 차량 네트워크를 통해 수집하는 단계일 수 있다.
차량화재관리시스템(미도시)는 차량 내부에서 화재와 밀접하게 관련이 있는 제어기들(인버터, 컨버터, 고전압 배터리, 저전압 배터리, 모터 등)의 데이터를 실시간으로 차량 네트워크를 통해(CAN, LIN, Ethernet 등) 수집할 수 있다.
또한, 차량 내 제어기의 상태 이외에도, 화재가 발생할 수 있는 위치에 각종 센서들을 통하여 센서데이터를 수집할 수 있다.
만약, 차량에 화재가 발생하지 않으면, 상시로 차량 내부 데이터 및 진단 데이터 수집을 진행할 수 있고, 또한 각종 센서 데이터도 수시로 체크 및 수집을 진행할 수 있다.
차량 내부의 화재 상태를 확인하는 단계(S402)는 차량 내부의 배터리의 차량데이터를 기초로 차량의 화재 상태를 확인하는 단계일 수 있다.
배터리 팩과 인접한 부분에 별도의 배터리 열화감지센서(미도시)를 장착하여 배터리의 온도와 배터리 팩의 물리적 변화-예를 들어, 팽창 등- 여부를 감지하여 화재 여부를 판단할 수 있다.
배터리 열화감지센서는 온도 측정을 하기 위해 배터리 인접 부분에 고주파를 상시로 송출할 수 있다. 만약, 배터리의 온도 변화가 없으면 열화감지센서에서 발생시키는 고주파의 주파수 성분도 변화가 없을 수 있다. 하지만, 배터리의 온도가 상승하게 되면 주파수는 더 높아지고, 온도가 낮아지게 되면 주파수는 낮아지게 될 수 있다. 이러한 배터리 온도-주파수 상관관계의 특성을 이용하여 배터리의 내부 온도 변화를 판단할 수 있다.
또한, 배터리 열화감시센서는 전파 도달시간을 측정하여 열화감지센서의 일 지점과 배터리 인접표면 사이의 거리를 계산할 수 있다. 만약, 배터리의 온도 상승으로 인해 배터리 팩이 팽창하게 되면 기존에 측정한 두 지점 간의 거리가 좁아지고 수축할 경우 거리는 늘어나게 된다. 이러한 배터리 온도-팽창길이 상관관계의 특성을 이용하여 두 지점 간의 거리를 기반으로 배터리의 이상 여부를 판단할 수 있다.
차량 내부의 화재 상태를 확인하는 단계(S402)는 차량 내부의 구동계 장치-예를 들어, 모터, 인버터, 컨버터-의 차량데이터를 기초로 차량의 화재 상태를 확인하는 단계일 수 있다.
모터, 인버터, 컨버터의 CAN 데이터와 기준전압값, 기준전류값을 비교할 수 있고, CAN 데이터가 기준치를 초과한다면 화재관리시스템에서 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
화재관리시스템의 온도센서를 통하여 파워 모듈(모터, 인버터, 컨버터) 의 외부 열화도 검출할 수 있다. 파워 모듈의 온도가 정상범위 기준치 이상으로 상승을 하게 되면 해당 모듈에 화재가 발생했다고 인식할 수 있다.
파워 모듈(모터, 인버터, 컨버터)의 동작 과정에서 각각 고정, 가변 고주파 성분이 발생되기 때문에, 화재관리시스템은 주파수 성분 분석을 통하여 모터, 인버터, 컨버터의 화재 발생 여부를 결정할 수 있다.
인버터, 컨버터는 배터리에서 공급되는 직류 전압이 가변 주파수를 갖는 전압 및 전류로 출력되도록 상변환 동작을 제어하는 게이트 회로일 수 있다. 이때, 자연스럽게 발생되는 고주파 성분을 화재관리시스템에서 수신하여 주파수 분석 수행함으로써 차량의 화재 여부를 결정할 수 있다.
화재관리시스템은 기 정의된 주파수-예를 들어, 속도에 따른 인버터/컨버터 동작 주파수, 속도에 따른 모터 동작 주파수 - 성분 외 이상 주파수 성분이 감지 되면 인버터, 컨버터, 모터의 화재 또는 오동작으로 인식할 수 있다. 사전에 정의된 주파수 성분 외 이상 주파수 성분이 감지 되면 모터의 화재 또는 오동작으로 인식할 수 있다.
화재관리시스템은 온도데이터와 주파수데이터의 두가지 상태를 확인하여 화재의 발생 유무를 판단함으로써, 화재 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다.
차량 내부의 화재 상태를 확인하는 단계(S402)는 차량 내부의 온보더차저의 차량데이터를 기초로 차량의 화재 상태를 확인하는 단계일 수 있다.
온보더차저(OBC)의 CAN 데이터와 기준전압값, 기준전류값을 비교할 수 있다. 만약, CAN 데이터가 기준치를 초과한다면 화재관리시스템에서 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
화재관리시스템의 온도센서를 통하여 온보더차저(OBC)의 외부 열화도 를 검출할 수 있다. 온보더차저(OBC)의 온도가 정상범위 기준치 이상으로 상승을 하게 되면 해당 모듈 쪽에 화재가 발생했다고 인식할 수 있다.
온보더차저(OBC)는 일반 상용 교류 전원-예를 들어 : 220V-을 차량에 공급하여 충전하는 완속충전기를 사용할 때, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 게이트 회로일 수 있다. 이때 자연스럽게 발생되는 고주파 성분을 화재관리시스템에서 수신하여 주파수 분석 수행하여 화재를 판단할 수 있다.
화재관리시스템은 사전에 정의된 주파수-예를 들어, 충전에 따른 OBC 동작 주파수- 성분 외 이상 주파수 성분이 감지 되면 온보더차저(OBC)의 화재 또는 오동작으로 인식할 수 있다.
화재관리시스템은 온도데이터와 주파수데이터의 두 가지 상태를 모두 확인하여 화재의 발생 유무를 판단할 수 있다.
화재 발생여부 판단 단계(S403)는 기 설정된 알고리즘을 만족하는 경우에는 차량 내부에 화재가 발생한 것으로 판단하는 단계일 수 있다.
차량의 화재가 발생하지 않은 경우에는 차량데이터 수집 단계(S401)를 반복할 수 있고, 차량의 화재가 발생한 경우에는 소화액 분사 및 도어락 해제 단계(S404)를 수행할 수 있다.
소화액 분사 및 도어락 해제 단계(S404)는 차량화재관리시스템이 화재가 발생한 것으로 판단되는 경우, 화재 발생지점에 소화액을 분사하고, 도어락을 해제하도록 전기차를 제어하는 단계일 수 있다. 소화액 분사 및 도어 락 해제를 수행한 이후에, 차량의 현재 위치, 고객의 상태, 차량의 상태 등을 소방본부 서버로 전달하여 긴급 호출을 실행할 수 있다.
소화액 분사 및 도어락 해제 단계(S404)는 배터리와 파워 모듈(모터, 인버터, 컨버터)의 화재를 독립적으로 인식하고, 화재 발생 지점에 소화액 분사함과 동시에, 차량 락을 모두 해제하여 차량 탑승객이 화재 위험 지역을 벗어날 수 있도록 하는 차량을 제어할 수 있다.
차량데이터/센서정보 외부 전송 단계(S405)는 차량화재관리시스템에서 무선통신을 통해 차량데이터 또는 센서데이터를 외부서버로 전송하는 단계일 수 있다.
도 6은 본 실시예의 화재감지 및 전기차 제어 방법을 예시하기 위한 것으로서, 각 단계의 일부는 생략되거나 순서가 변경될 수 있다.
도 6의 차량 내부 상태 확인단계(S403) 및 화재 발생여부 판단 단계(S403)는 통합되어 하나의 화재 모니터링 단계로 구현될 수 있다.
도 7은 전파 도달시간에 기초하여 배터리의 상태를 모니터링하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전파 도달시간에 기초하여 배터리의 상태를 모니터링하는 방법(500)을 확인할 수 있다.
전기차는 배터리의 표면에 전파를 송출하는 배터리 열화 감지센서를 포함하고, 차량화재관리시스템은 전파의 반송시간을 모니터링하여, 기 설정된 기준반송시간 미만인 경우에 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
전파 도달시간은 전파의 반송시간을 2로 나눈 값일 수 있다. 배터리 열화 감지센서에서 송출한 전파의 이동시간과 거리는 반비례 관계를 가질 수 있고, 전파의 도달시간이 감소할수록 배터리의 표면 팽창이 증대된 것일 수 있다.
따라서, 차량화재관리시스템은 전파의 도달시간을 모니터링함으로써 배터리의 표면 팽창을 모니터링할 수 있다.
제1 시간(t1)까지 전파 도달시간은 평균전파도달시간(T_AVG)에서 일정한 범위 이내에 존재할 수 있으나, 제1 시간(t1) 이후에는 전파 도달시간이 감소될 수 있다.
제2 시간(t2)까지 전파 도달시간이 감소하기 시작하여, 기준전파도달시간(T_REF)에 도달할 수 있다. 전파 도달시간이 기준전파도달시간(T_REF) 이상인 경우에는 정상상태이고, 기준전파도달시간(T_REF) 미만인 경우에는 비정상상태로 정의될 수 있다.
차량화재관리시스템은 전파의 도달시간 또는 전파의 반송시간을 모니터링하여, 기 설정된 기준전파도달시간 또는 기준반송시간 미만인 경우에 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 7에서 평균전파도달시간(T_AVG) 및 기준전파도달시간(T_REF)는 화재판단 조건 및 차량의 상태 등에 따라 다르게 설정될 수 있다.
도 8은 측정주파수에 기초하여 구동계 장치의 상태를 모니터링하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 측정주파수에 기초하여 구동계 장치의 상태를 모니터링하는 방법(600)을 확인할 수 있다.
차량화재관리시스템은 인버터, 모터, 또는 컨버터 등의 구동계 장치에서 발생하는 주파수데이터를 측정하고, 주파수데이터가 기 설정된 주파수 성분 이외의 주파수 성분을 포함하는 경우에는 인버터, 모터, 또는 컨버터의 동작을 오동작 또는 화재가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 차량화재관리시스템은 인버터, 모터, 또는 컨버터에서 발생하는 온도데이터 및 주파수데이터를 측정하고, 온도데이터가 기준온도를 초과하고, 이와 동시에 주파수데이터가 기준주파수를 초과하는 경우에만 전기차의 화재 발생으로 판단할 수 있다. 차량관리시스템은 온도데이터, 주파수데이터를 이중으로 모니터링하여 화재 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다.
차량화재관리시스템이 센싱하는 주파수는 복수의 주파수 성분(f1, f2 등)을 포함할 수 있고, 주파수 측정장치는 푸리에 변환 등을 통해 복수의 주파수 성분들을 개별 성분으로 분리하여 고주파 신호를 탐지할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
Claims (14)
- 차량데이터를 수집하여 차량의 화재를 판단하는 전기차에 있어서,
상기 전기차에 구동력을 제공하는 모터;
상기 모터의 속도를 조절하는 인버터;
상기 모터 및 상기 인버터에 전력을 제공하는 제1 배터리;
상기 제1 배터리와 접속하여, 외부에서 전달되는 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 온보드차저; 및
상기 모터, 상기 인버터, 상기 제1 배터리 및 상기 온보드차저가 생성하는 차량데이터를 모니터링하고, 상기 전기차의 화재를 판단하는 차량화재관리시스템을 포함하는, 전기차. - 제1항에 있어서,
상기 제1 배터리의 상태를 측정하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고,
상기 배터리 열화 감지센서는 상기 제1 배터리의 표면에 고주파를 송출하여 상기 제1 배터리의 온도를 측정하는, 전기차. - 제1항에 있어서,
상기 제1 배터리의 상태를 측정하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고,
상기 배터리 열화 감지센서는 상기 제1 배터리의 표면에 전파를 송출하고, 상기 전파의 반송시간을 측정하여 상기 제1 배터리의 팽창을 판단하는, 전기차. - 제2항에 있어서,
상기 차량화재관리시스템은 상기 배터리 열화 감지센서에서 측정한 주파수 정보를 획득하고, 푸리에 변환을 통해 복수의 주파수를 분리하여 획득된 주파수 성분을 기초로 차량의 화재를 판단하는, 전기차. - 제1항에 있어서,
상기 온보드차저와 접속되어 외부의 교류전원을 공급받는 전원충전포트를 더 포함하고,
상기 차량화재관리시스템은, 상기 전원충전포트의 주파수 성분을 측정하고, 기 설정된 주파수 범위에 포함되는 경우에 화재가 발생하지 않은 것으로 판단하는, 전기차. - 제1항에 있어서,
상기 차량화재관리시스템은 상기 제1 배터리의 온도데이터가 기준온도를 초과하고, 상기 인버터 또는 상기 모터의 주파수가 기준주파수를 초과한 경우에만 화재가 발생한 것으로 판단하는, 전기차. - 제1항에 있어서,
상기 제1 배터리의 출력전압의 레벨을 조절하는 컨버터; 및
상기 컨버터가 조절한 전압을 기초로 전력을 저장하는 제2 배터리를 더 포함하는, 전기차. - 전기차의 화재를 감지하고 제어하는 방법에 있어서,
상기 전기차 내부의 인버터, 모터, 컨버터, 배터리 및 온보더차저가 생성하는 차량데이터를 차량화재관리시스템에서 수집하는 단계; 및
상기 차량화재관리시스템이 상기 차량데이터를 기초로 화재 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 전기차 제어 방법. - 제8항에 있어서,
상기 전기차는 상기 배터리의 표면에 고주파를 송출하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고,
상기 차량화재관리시스템은 상기 배터리 열화 감지센서가 측정한 주파수데이터를 모니터링하여, 기 설정된 기준주파수를 초과하는 경우에 화재가 발생한 것으로 판단하는, 전기차 제어 방법. - 제8항에 있어서,
상기 전기차는 상기 배터리의 표면에 전파를 송출하는 배터리 열화 감지센서를 더 포함하고,
상기 차량화재관리시스템은 상기 전파의 반송시간을 모니터링하여, 기 설정된 기준반송시간 미만인 경우에 화재가 발생한 것으로 판단하는, 전기차 제어 방법. - 제8항에 있어서,
상기 차량화재관리시스템은 상기 인버터, 상기 모터, 또는 상기 컨버터에서 발생하는 온도데이터 및 주파수데이터를 측정하고,
상기 온도데이터가 기준온도를 초과하고, 이와 동시에 상기 주파수데이터가 기준주파수를 초과하는 경우에만 상기 전기차의 화재 발생으로 판단하는, 전기차 제어 방법. - 제8항에 있어서,
상기 차량화재관리시스템은 상기 인버터, 상기 모터, 또는 상기 컨버터에서 발생하는 주파수데이터를 측정하고,
상기 주파수데이터가 기 설정된 주파수 성분 이외의 주파수 성분을 포함하는 경우에는 상기 인버터, 상기 모터, 또는 상기 컨버터의 동작을 오동작으로 판단하는, 전기차 제어 방법. - 차량데이터를 수집하여 차량의 화재를 감지하는 전기차에 있어서,
상기 전기차에 구동력을 제공하는 모터;
상기 모터의 속도를 조절하는 인버터;
상기 모터 및 상기 인버터에 전력을 제공하는 배터리;
상기 배터리와 접속하여, 외부에서 전달되는 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 온보드차저; 및
상기 모터, 상기 인버터, 상기 배터리 및 상기 온보드차저의 차량데이터를 개별적으로 수집하고, 상기 전기차의 화재를 감지하는 외부서버로 개별적으로 전송하는 복수의 통신장치를 포함하는, 전기차. - 제13항에 있어서,
상기 복수의 통신장치는 상기 모터, 상기 인버터, 상기 배터리, 및 상기 온보드차저의 온도데이터 및 주파수데이터를 모니터링하고, 상기 온도데이터 및 상기 주파수데이터가 모두 정상범위를 벗어난 경우에만 상기 외부서버로 상기 온도데이터 및 상기 주파수데이터를 전송하는, 전기차.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102652701B1 (ko) * | 2023-08-10 | 2024-03-29 | (주)건일엠이씨 | 집합건물에서의 전기차량의 충전관리 시스템 및 그 운용방법 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140066361A (ko) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 현대모비스 주식회사 | 임피던스 측정을 통한 배터리 상태 측정방법 및 이를 이용한 배터리 관리 장치 |
| KR101405196B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-06-10 | 현대자동차 주식회사 | 하이브리드 전기자동차의 비상 제어장치 및 방법 |
| KR20170105839A (ko) * | 2016-03-10 | 2017-09-20 | 현대자동차주식회사 | 하이브리드 차량의 모터 제어 장치 및 방법 |
| JP2018207552A (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-27 | 本田技研工業株式会社 | 車両 |
| JP2019211232A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
| KR20200032884A (ko) * | 2018-09-19 | 2020-03-27 | 현대자동차주식회사 | 차량 및 그 제어방법 |
| KR20200081109A (ko) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 배터리 두께 측정 장치 및 이를 이용한 배터리 두께 측정 방법 |
| KR20200082896A (ko) * | 2018-12-31 | 2020-07-08 | 주식회사 일진글로벌 | 고장 진단 장치 및 이러한 고장 진단 장치를 구비하는 차량용 휠베어링 |
| KR20210144171A (ko) * | 2020-05-21 | 2021-11-30 | 현대자동차주식회사 | 분산 클라우딩을 이용한 차량 제어 시스템 |
-
2021
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140066361A (ko) * | 2012-11-23 | 2014-06-02 | 현대모비스 주식회사 | 임피던스 측정을 통한 배터리 상태 측정방법 및 이를 이용한 배터리 관리 장치 |
| KR101405196B1 (ko) * | 2012-12-18 | 2014-06-10 | 현대자동차 주식회사 | 하이브리드 전기자동차의 비상 제어장치 및 방법 |
| KR20170105839A (ko) * | 2016-03-10 | 2017-09-20 | 현대자동차주식회사 | 하이브리드 차량의 모터 제어 장치 및 방법 |
| JP2018207552A (ja) * | 2017-05-30 | 2018-12-27 | 本田技研工業株式会社 | 車両 |
| JP2019211232A (ja) * | 2018-05-31 | 2019-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | 電池システム |
| KR20200032884A (ko) * | 2018-09-19 | 2020-03-27 | 현대자동차주식회사 | 차량 및 그 제어방법 |
| KR20200081109A (ko) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 배터리 두께 측정 장치 및 이를 이용한 배터리 두께 측정 방법 |
| KR20200082896A (ko) * | 2018-12-31 | 2020-07-08 | 주식회사 일진글로벌 | 고장 진단 장치 및 이러한 고장 진단 장치를 구비하는 차량용 휠베어링 |
| KR20210144171A (ko) * | 2020-05-21 | 2021-11-30 | 현대자동차주식회사 | 분산 클라우딩을 이용한 차량 제어 시스템 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102652701B1 (ko) * | 2023-08-10 | 2024-03-29 | (주)건일엠이씨 | 집합건물에서의 전기차량의 충전관리 시스템 및 그 운용방법 |
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