KR20230174785A - Integrated control system for electric vehicles - Google Patents

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KR20230174785A
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김영민
김용광
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주식회사 엔디오에스
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Abstract

본 발명은 전기차용 통합 제어 시스템에 관한 것으로, 상호 물리적으로 분할된 제1 및 제2통신포트를 포함하여, 제1통신 선로와 제2통신 선로를 통해 상태 정보를 수신함과 아울러 제어 정보를 송신하는 차량제어유닛과, 상기 제1통신 선로를 통해 상기 차량제어유닛에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 제어를 수행하는 다수의 MCU를 구비하여, 전기차 플랫폼 이외의 모듈들을 제어하는 기타모듈부와, 상기 제2통신 선로를 통해 상기 차량제어유닛에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 전기차 플랫폼을 제어하는 다수의 MCU를 포함하는 전기차 제어부를 포함한다.The present invention relates to an integrated control system for electric vehicles, which includes first and second communication ports that are physically divided from each other, receives status information through the first communication line and the second communication line, and transmits control information. A vehicle control unit and a plurality of MCUs that provide status information to the vehicle control unit through the first communication line and perform control according to the control information, and control modules other than the electric vehicle platform; , and an electric vehicle control unit including a plurality of MCUs that provide status information to the vehicle control unit through the second communication line and control the electric vehicle platform according to the control information.

Description

전기차용 통합 제어 시스템{Integrated control system for electric vehicles}Integrated control system for electric vehicles}

본 발명은 전기차용 통합 제어 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 전기차의 주행제어 뿐만 아니라 차량의 타 요소들을 통합하여 제어할 수 있는 전기차용 통합 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated control system for electric vehicles, and more specifically, to an integrated control system for electric vehicles that can integrate and control other elements of the vehicle as well as driving control of the electric vehicle.

2019년 국토부 시험결과 초소형전기차는 최하 수준 안전도 등급으로 평가되고 있어 향후 지속적인 안전 규제 강화 예상되고 있다. 그러나, 중소 차량제조사들의 경우 경험과 역량 부족으로 인해 차량 통합 제어기술이 부재한바, 글로벌 전기차 제작사가 차량 성능, 안전성 확보 및 에너지 효율 증대를 위해 채택중인 통합제어기(VCU)가 적용되고 있지 못하는 실정이다.According to the Ministry of Land, Infrastructure and Transport's test results in 2019, micro electric vehicles were evaluated as having the lowest safety level, and it is expected that safety regulations will continue to be strengthened in the future. However, in the case of small and medium-sized vehicle manufacturers, vehicle integrated control technology is absent due to lack of experience and capabilities, and the integrated controller (VCU) that global electric vehicle manufacturers are adopting to secure vehicle performance, safety, and increase energy efficiency is not being applied. .

이러한 통합제어기(VCU: Vehicle Control Unit)는 차량 내 단위 시스템(MCU, BMS, LDC, OBC 등)의 제어정보를 통합해 차량레벨의 통합 제어를 수행하는 최상위 제어기이다.This integrated controller (VCU: Vehicle Control Unit) is the highest level controller that performs integrated control at the vehicle level by integrating control information from unit systems within the vehicle (MCU, BMS, LDC, OBC, etc.).

e-모빌리티 산업은 전기차를 중심으로 글로벌 e-모빌리티(electric-mobility, 전기구동차량) 수요 및 보급 가속화되고 있고, 고속 전기차 외에도 초소형전기차, 전기 이륜차, 농업용 운반차, 스쿠터, 킥보드, 전동휠체어, 의료용 스쿠터 등 다양한 종류의 e-모빌리티 수요 존재하고 있다. 그러나, 초소형전기차, 전기이륜차 등에 적용중인 파워트레인(모터, 감속기, 인버터 등)을 포함한 많은 부분에 중국산 부품 다수 사용되고 있다.The e-mobility industry is accelerating the demand and distribution of global e-mobility (electrically driven vehicles), centering on electric vehicles. In addition to high-speed electric vehicles, the e-mobility industry includes ultra-small electric vehicles, electric two-wheeled vehicles, agricultural transport vehicles, scooters, kickboards, electric wheelchairs, and medical vehicles. There is demand for various types of e-mobility, including scooters. However, many Chinese-made parts are used in many areas, including powertrains (motors, reducers, inverters, etc.) that are being applied to micro electric vehicles, electric two-wheeled vehicles, etc.

한편, 국내 '19년 우정사업본부는 초소형전기차 입찰에서 국내산 부품 적용 비중을 60% 이상으로 요구는 등 국산화를 꾀하고 있으나, 시장에서는 100만원대의 저가형 중국산 전기 이륜차의 난립하고 있는 실정이다.Meanwhile, Korea's Postal Service in 2019 is seeking domestic production by requesting more than 60% of domestically produced parts in the micro electric vehicle bidding, but the market is crowded with low-priced Chinese electric two-wheelers priced in the 1 million won range.

이처럼, 종래의 e-모빌리티 시장은 모빌리티 차량을 위한 전용 VCU가 부재하여 주행성능이 낮고, 기능 안전 및 고장 진단기능이 없으며, 제어기 구성 로직이 플랫폼화 되어 있지 않은 문제점이 있다.As such, the conventional e-mobility market has problems such as low driving performance due to the absence of a dedicated VCU for mobility vehicles, no functional safety and failure diagnosis functions, and the controller configuration logic is not platformized.

구체적으로, 모빌리티 차량을 위한 전용 VCU가 부재로 인해, 모터 컨트롤러에서 종 방향 제어에 대한 신호처리 형태로 구동함에 따라 가속이나 감속 등에 대한 주행 안정감 저하되고, 상대적으로 시내 주행이 많은 차량 운행의 특성상 회생 제동을 통하여 발생 될 수 있는 에너지 절감 효율을 극대화 시킬 수 없기 때문에 회생 제동 효율 저하하며, 제동력을 제동장치의 구동력에 의해서만 제어하기 때문에 제동 시 제동 안전감 저하 및 운전자의 제동 운전 감 불안 요인 발생하는 문제점이 있다.Specifically, due to the absence of a dedicated VCU for mobility vehicles, the driving stability for acceleration and deceleration is reduced as the motor controller operates in the form of signal processing for longitudinal control, and due to the nature of vehicle operation, which involves relatively much city driving, regeneration is not possible. Since the energy saving efficiency that can be generated through braking cannot be maximized, the efficiency of regenerative braking is reduced, and since the braking force is controlled only by the driving force of the braking device, there is a problem of a decrease in the feeling of braking safety during braking and a cause of anxiety in the driver's feeling of braking operation. there is.

또한, 기능 안전 및 고장진단 기능의 부재로 인해, 모터제어기에서 주행에 관련한 기능을 전담하고 있고 차량 제원과는 무관한 제어로 차량 운행의 효율 저하되고, 이로 인해 기능 안전 저하되는바, 차량 제원 및 운영 특성에 따른 제어기의 운영 차량 특성을 반영 기능이 요구되는 문제점이 있다. 또한, 별도의 진단 파라메터 기능이 구연 되어 있지 않기 때문에 고생 발생 시 진단이 불가하며 대처할 수 없고, 고장 요인을 모니터링할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, due to the absence of functional safety and fault diagnosis functions, the motor controller is in charge of driving-related functions and the efficiency of vehicle operation is reduced due to control unrelated to vehicle specifications, which reduces functional safety. There is a problem that requires a function to reflect the operating vehicle characteristics of the controller according to the operating characteristics. In addition, since a separate diagnostic parameter function is not provided, there is a problem in that diagnosis and response cannot be made when a trouble occurs, and the cause of the failure cannot be monitored.

그리고, 제어기 구성 로직이 플랫폼화 되어 있지 않음으로 인해, 주로 모터제어기를 기본으로 구성된 제어기이기 때문에 모터 운영에 대부분의 역할을 하게 구성되어 있어서, 제어기 로직 구성이 자동차 제어기 개발 사양에 부합한 구성을 갖추고 있지 못하는 문제점이 있고, 운영 로직의 구성이 기능 위주의 구성에 국한되어 있어 확장성 및 플렛폼 구성이 어려운 문제점이 있다.In addition, since the controller configuration logic is not platformized, it is mainly a controller based on a motor controller, so it is configured to play most of the role in motor operation, so the controller logic configuration meets the automobile controller development specifications. There is a problem that it cannot be installed, and the configuration of the operating logic is limited to a function-oriented configuration, making scalability and platform configuration difficult.

한국공개특허 제10-2017-0129706호(2015.02.04)Korean Patent Publication No. 10-2017-0129706 (2015.02.04)

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, VCU를 이용하여 차량의 다양한 MCU들을 제어하는 플랫폼을 제공할 수 있는 전기차용 통합 제어 시스템을 제공함에 있다.The problem to be solved by the present invention in consideration of the above problems is to provide an integrated control system for electric vehicles that can provide a platform for controlling various MCUs of a vehicle using a VCU.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 전기차용 통합 제어 시스템은, 상호 물리적으로 분할된 제1 및 제2통신포트를 포함하여, 제1통신 선로와 제2통신 선로를 통해 상태 정보를 수신함과 아울러 제어 정보를 송신하는 차량제어유닛과, 상기 제1통신 선로를 통해 상기 차량제어유닛에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 제어를 수행하는 다수의 MCU를 구비하여, 전기차 플랫폼 이외의 모듈들을 제어하는 기타모듈부와, 상기 제2통신 선로를 통해 상기 차량제어유닛에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 전기차 플랫폼을 제어하는 다수의 MCU를 포함하는 전기차 제어부를 포함할 수 있다.The integrated control system for electric vehicles of the present invention to solve the above technical problems includes first and second communication ports that are physically divided from each other, and receives status information through the first communication line and the second communication line. In addition, it is equipped with a vehicle control unit that transmits control information, a plurality of MCUs that provide status information to the vehicle control unit through the first communication line and perform control according to the control information, and modules other than the electric vehicle platform are provided. It may include an electric vehicle control unit including a controlling other module unit and a plurality of MCUs that provide status information to the vehicle control unit through the second communication line and control the electric vehicle platform according to the control information.

본 발명의 실시 예에서, 상기 전기차 제어부는, 배터리의 상태를 검출하는 배터리 관리부와, 배터리의 충전 또는 방전을 제어하는 충방전 제어부와, 배터리의 과열을 방지하는 냉각부와, 모터의 구동을 제어하는 모터 제어부를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the electric vehicle control unit includes a battery management unit that detects the state of the battery, a charge/discharge control unit that controls charging or discharging of the battery, a cooling unit that prevents overheating of the battery, and controls the driving of the motor. It may include a motor control unit that does.

본 발명의 실시 예에서, 상기 기타모듈부는, 헤드램프 및 안개등의 상태 정보를 검출 및 제어하는 조명 모듈과, 차량의 윈도우를 제어하는 윈도우 모듈과, 주차 브레이크 상태를 검출하고 제어하는 브레이크 모듈을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the other module unit includes a lighting module that detects and controls status information of headlamps and fog lights, a window module that controls the windows of the vehicle, and a brake module that detects and controls the parking brake status. can do.

본 발명의 실시 예에서, 상기 차량제어유닛은, 상기 브레이크 모듈의 상태를 검출하는 주행 제어부와, 상기 주행 제어부의 검출결과를 통해 회생한계 토크별 답력을 구하여, 상기 브레이크 모듈의 MCU와 CAN 통신을 통해 브레이크 패달의 답력을 조절하는 회생제동 제어부를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the vehicle control unit includes a driving control unit that detects the state of the brake module, obtains a pedal force for each regenerative limit torque through the detection result of the driving control unit, and establishes CAN communication with the MCU of the brake module. It may include a regenerative braking control unit that adjusts the pedal effort through the brake pedal.

본 발명의 실시 예에서, 상기 차량제어유닛은, 상기 주행 제어부에서 검출된 정보를 기준값과 비교하여 고장여부를 검출하는 고장진단부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the vehicle control unit may further include a fault diagnosis unit that detects a failure by comparing information detected by the driving control unit with a reference value.

본 발명은, 전기차 구성요소들을 제어하고, 상태를 확인할 수 있는 차량제어유닛의 통신 환경을 분할하여 전기차 운행 제어 구성요소들과, 운행과 무관한 기타 요소들의 상태를 확인 및 제어하는 MCU들과 각각 개별 통신하도록 구성함으로써, 구성요소간 충돌의 발생을 방지하고, 하나의 차량제어유닛을 이용하여 통합 제어가 가능한 효과가 있다.The present invention divides the communication environment of the vehicle control unit, which can control electric vehicle components and check the status, into MCUs that check and control the status of electric vehicle operation control components and other elements unrelated to operation. By configuring individual communication, collisions between components are prevented and integrated control is possible using a single vehicle control unit.

하나의 차량제어유닛을 이용하여 모터, 배터리를 포함하는 운행 제어 구성요소들과 전장 부품들을 모두 제어할 수 있는 단일 플랫폼을 제공함으로써, 향후 전기차 개발의 기준을 제공하여 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.By providing a single platform that can control all driving control components, including motors and batteries, and electrical components using one vehicle control unit, it has the effect of increasing productivity by providing a standard for future electric vehicle development. .

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기차용 통합 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 2와 도 3은 각각 도 1에서 차량제어유닛의 일실시 블록 구성도이다.
1 is a block diagram of an integrated control system for an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.
Figures 2 and 3 are block diagrams of one implementation of the vehicle control unit in Figure 1, respectively.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various changes can be made. However, the description of this embodiment is provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the present invention of the scope of the invention. In the attached drawings, components are shown enlarged in size for convenience of explanation, and the proportions of each component may be exaggerated or reduced.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various components, but the components should not be limited by the above terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, the 'first component' may be named 'the second component' without departing from the scope of the present invention, and similarly, the 'second component' may also be named 'the first component'. You can. Additionally, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전기차용 통합 제어 시스템에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an integrated control system for an electric vehicle according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기차용 통합 제어 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an integrated control system for an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명 전기차용 통합 제어 시스템은, 분할된 복수의 통신포트(11, 12)를 포함하여, 제1통신 선로(CAN1)와 제2통신 선로(CAN2)를 통해 상태 정보를 수신함과 아울러 제어 정보를 송신하는 차량제어유닛(10)과, 상기 제1통신 선로(CAN1)를 통해 상기 차량제어유닛(10)에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 제어되는 기타모듈부(20)와, 상기 제2통신 선로(CAN2)를 통해 상기 차량제어유닛(10)에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 제어되는 전기차 제어부(30)를 포함한다.Referring to Figure 1, the integrated control system for an electric vehicle of the present invention includes a plurality of divided communication ports 11 and 12, and provides status information through a first communication line (CAN1) and a second communication line (CAN2). A vehicle control unit 10 that transmits control information as well as a reception box, and other module units that provide status information to the vehicle control unit 10 through the first communication line (CAN1) and are controlled according to the control information ( 20) and an electric vehicle control unit 30 that provides status information to the vehicle control unit 10 through the second communication line (CAN2) and is controlled according to the control information.

상기 기타모듈부(20)는 조명 모듈(21), 윈도우 모듈(22), 브레이크 모듈(23) 등을 포함할 수 있다.The other module unit 20 may include a lighting module 21, a window module 22, a brake module 23, etc.

상기 전기차 제어부(30)는 배터리 관리부(31), 충방전 제어부(32), 냉각부(33), 모터 제어부(34)를 포함할 수 있다.The electric vehicle control unit 30 may include a battery management unit 31, a charge/discharge control unit 32, a cooling unit 33, and a motor control unit 34.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 전기차용 통합 제어 시스템의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the integrated control system for an electric vehicle of the present invention configured as described above will be described in more detail.

먼저, 본 발명의 차량제어유닛(10)은 기타모듈부(20)와 전기차 제어부(30)의 각 기능 모듈들에 포함된 제어기(MCU)와 통신하며, 각 기능 모듈들의 상태를 확인하고, 운전자의 조작 명령에 따라 각 기능 모듈을 제어하는 역할을 한다.First, the vehicle control unit 10 of the present invention communicates with the controller (MCU) included in each function module of the other module unit 20 and the electric vehicle control unit 30, checks the status of each function module, and It controls each function module according to the operation commands.

기타모듈부(20)의 제어를 위한 차량제어유닛(10)의 기능은, 스톱/파킹 프레이크 제어, 프론트 안개등 제어, 헤드 램프 제어, 파워윈도우 제어, 와이퍼 워셔, int, low제어, 오토 도어록, 언록 제어, 스피드 오토 도어록, 리어 램프 제어일 수 있다.The functions of the vehicle control unit 10 for controlling the other module unit 20 include stop/parking brake control, front fog light control, head lamp control, power window control, wiper washer, int, low control, auto door lock, and unlock. It could be control, speed auto door lock, or rear lamp control.

또한 전기차 제어부(30)의 제어를 위한 차량제어유닛(10)의 기능은, 배터리 팩 관리 제어, 냉각 시스템 관리 제어, OBC/LDC/PDU 제어를 포함할 수 있다. 이와 같은 전기차 제어부(30)의 기능 정의는 특징적인 기능들의 예를 기재한 것으로, 차량의 종류 등에 의해 구체적인 기능 제어 요소들은 변경될 수 있다.Additionally, the functions of the vehicle control unit 10 for controlling the electric vehicle control unit 30 may include battery pack management control, cooling system management control, and OBC/LDC/PDU control. This functional definition of the electric vehicle control unit 30 describes examples of characteristic functions, and specific functional control elements may be changed depending on the type of vehicle, etc.

본 발명에 적용되는 차량제어유닛(10)은 적어도 두 개의 통신포트(11, 12)를 포함하고, 제1통신포트(11)는 제1통신 선로(CAN1)를 통해 기타모듈부(20)와 통신하며, 제2통신포트(12)는 제2통신 선로(CAN2)를 통해 전기차 제어부(30)와 통신할 수 있다.The vehicle control unit 10 applied to the present invention includes at least two communication ports 11 and 12, and the first communication port 11 is connected to the other module unit 20 through the first communication line CAN1. communication, and the second communication port 12 can communicate with the electric vehicle control unit 30 through the second communication line (CAN2).

이처럼 본 발명의 차량제어유닛(10)은 프로그램 설정에 따라 기타모듈부(20)와 전기차 제어부(30) 각각에 속한 기능 모듈들의 신호를 입력 받고, 필요한 제어를 수행할 수 있으며, 각각 통신 선로를 물리적으로 분할함으로써 CAN ID 충돌 및 간섭에 의한 오류를 최소화할 수 있다.In this way, the vehicle control unit 10 of the present invention can receive signals from function modules belonging to each of the other module unit 20 and the electric vehicle control unit 30 according to program settings, perform the necessary control, and operate each communication line. By physically dividing, errors due to CAN ID collision and interference can be minimized.

이는 시스템의 안전성을 높이고, 신뢰성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.This can be expected to increase the safety and reliability of the system.

차량제어유닛(10)은 기타모듈부(20)의 조명 모듈(21), 윈도우 모듈(22) 및 브레이크 모듈(23)로부터 상태 정보를 제1통신 선로(CAN1)를 통해 수신하여, 전기차의 조명 점등 상태, 파킹 브레이크 상태 등의 정보를 표시부(40)에 표시한다.The vehicle control unit 10 receives status information from the lighting module 21, window module 22, and brake module 23 of the other module unit 20 through the first communication line (CAN1), and lights the electric vehicle. Information such as lighting status and parking brake status is displayed on the display unit 40.

또한, 운전자의 조작에 따른 헤드 램프의 온오프 제어 명령을 제1통신포트(11)에 결선된 제1통신 선로(CAN1)를 통해 조명 모듈(21)로 제공하여 조명 모듈(21)을 제어하여, 헤드 램프의 상태를 제어할 수 있으며, 이는 윈도우 모듈(22)의 제어 및 브레이크 모듈(23)의 제어에도 동일하게 적용되는 것으로 한다.In addition, the lighting module 21 is controlled by providing an on/off control command of the headlamp according to the driver's operation to the lighting module 21 through the first communication line (CAN1) connected to the first communication port 11. , the state of the head lamp can be controlled, and this is equally applied to the control of the window module 22 and the control of the brake module 23.

아울러 차량제어유닛(10)은 전기차 제어부(30)의 배터리 관리부(31), 충방전 제어부(32), 냉각부(33), 모터 제어부(34)의 상태 정보를 제2통신포트(12)에 결선된 제2통신 선로(CAN2)를 통해 수신할 수 있다.In addition, the vehicle control unit 10 transmits status information of the battery management unit 31, charge/discharge control unit 32, cooling unit 33, and motor control unit 34 of the electric vehicle control unit 30 to the second communication port 12. It can be received through the wired second communication line (CAN2).

앞서 설명한 바와 같이 차량제어유닛(10)은 물리적으로 분할된 통신포트를 구비하여 기타모듈부(20)와 전기차 제어부(30)의 구성 모듈간 통신 아이디의 설정이 중복되더라도 제어에 영향을 주지 않게 된다.As described above, the vehicle control unit 10 is provided with physically divided communication ports, so even if the communication ID settings between the component modules of the other module unit 20 and the electric vehicle control unit 30 overlap, the control is not affected. .

차량제어유닛(10)의 제2통신 선로(CAN2)를 통해 전기차 제어부(30)의 제어 실시 예들을 설명하면 다음과 같다.Examples of control of the electric vehicle control unit 30 through the second communication line (CAN2) of the vehicle control unit 10 will be described as follows.

- 충전 제어- Charging control

전기차에는 충전용 통신 컨트롤러(EVCC)가 장착되며, 충전 케이블이 연결됨을 검출할 수 있다. 상기 EVCC의 검출신호는 제2통신 선로(CAN2) 및 제2통신포트(12)를 통해 차량제어유닛(10)에 수신된다.Electric vehicles are equipped with a charging communication controller (EVCC) and can detect that the charging cable is connected. The detection signal of the EVCC is received by the vehicle control unit 10 through the second communication line (CAN2) and the second communication port 12.

EVCC의 검출신호를 수신한 차량제어유닛(10)은 제2통신 선로(CAN2)를 통해 냉각부(33)를 제어하여 워터 펌프를 동작시켜 냉각을 수행하며, 충방전 제어부(32)를 제어하여 전원 분배 유닛(PDU)을 절환하여 충전이 이루어지도록 할 수 있다.The vehicle control unit 10, which receives the detection signal from the EVCC, controls the cooling unit 33 through the second communication line (CAN2) to operate the water pump to perform cooling, and controls the charging and discharging control unit 32 to operate the water pump. Charging can be achieved by switching the power distribution unit (PDU).

- 구동 제어- Drive control

차량제어유닛(10)은 시동 명령이 있을 때, 제1통신 선로(CAN1)를 통해 기타모듈부(20)를 확인하여 기어 레버가 주차 상태에 있을 때에만 시동이 이루어지도록 제어한다.When there is a start command, the vehicle control unit 10 checks the other module unit 20 through the first communication line (CAN1) and controls the start to occur only when the gear lever is in the park state.

시동은 제2통신 선로(CAN2)를 통해 배터리 관리부(31)를 제어하여 배터리 전원이 공급되도록 하여 수행되며, 시동 후에는 제2통신 선로(CAN2)를 통해 냉각부(33)를 제어하여 워터 펌프를 동작시켜, 배터리의 과열을 방지한다.Starting is performed by controlling the battery management unit 31 through the second communication line (CAN2) to supply battery power, and after starting, the water pump is controlled by controlling the cooling unit 33 through the second communication line (CAN2). operates to prevent overheating of the battery.

이후, 기어의 상태 및 가속 페달의 가압 정도에 따라 모터 제어부(34)와 배터리 관리부(31)를 제어하여 차량을 구동한다.Thereafter, the motor control unit 34 and the battery management unit 31 are controlled according to the status of the gear and the degree of pressing of the accelerator pedal to drive the vehicle.

이처럼 본 발명은 하나의 차량제어유닛(10)을 사용하면서도, 전기차의 충전, 운행에 관련된 요소들 및 운행과 무관한 요소들을 개별 제어할 수 있으며, 특히 통신 선로를 전기차 운행 요소들과 운행과는 무관한 요소들을 통신상 물리적 분할을 하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In this way, the present invention can individually control elements related to charging and operation of an electric vehicle and elements unrelated to operation while using a single vehicle control unit 10. In particular, the communication line is different from the operation elements of the electric vehicle and the operation. Reliability can be improved by physically dividing unrelated elements in communication.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따는 전기차용 통합 제어 시스템의 블록 구성도이다.Figure 2 is a block diagram of an integrated control system for an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 적용되는 차량제어유닛(10)의 블록 구성도이다.Figure 2 is a block diagram of the vehicle control unit 10 applied to the present invention.

도 2를 참조하면, 차량제어유닛(10)은 전기차의 주행 상태를 제어하는 주행 제어부(100)와, 회생한계 토크를 고려하여 회생제동을 제어하는 회생제동 제어부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the vehicle control unit 10 may include a driving control unit 100 that controls the driving state of the electric vehicle and a regenerative braking control unit 200 that controls regenerative braking in consideration of the regenerative limit torque.

즉, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기차 통합 제어 시스템은, 분할된 복수의 통신포트(11, 12)를 포함하여, 제1통신 선로(CAN1) 및 제2통신 선로(CAN2)를 통해 상태 정보를 수신함과 아울러 제어 정보를 송신하는 차량제어유닛(10)과, 상기 제1통신 선로(CAN1)를 통해 상기 차량제어유닛(10)에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 제어되는 기타모듈부(20)와, 상기 제2통신 선로(CAN2)를 통해 상기 차량제어유닛(10)에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 제어되는 전기차 제어부(30)를 포함하되, 제1통신 선로(CAN1)를 통해 기타모듈부(20)의 MCU와 통신하면서 주행 제어 및 회생 제동 제어를 수행할 수 있다.That is, the electric vehicle integrated control system according to another embodiment of the present invention includes a plurality of divided communication ports 11 and 12, and provides status information through the first communication line (CAN1) and the second communication line (CAN2). A vehicle control unit 10 that receives and transmits control information, and other modules that provide status information to the vehicle control unit 10 through the first communication line (CAN1) and are controlled according to the control information. (20) and an electric vehicle control unit 30 that provides status information to the vehicle control unit 10 through the second communication line (CAN2) and is controlled according to the control information, and includes a first communication line (CAN1). ), it is possible to perform driving control and regenerative braking control while communicating with the MCU of the other module unit 20.

상기 주행 제어부(100)는 기타모듈부(20)의 브레이크 모듈(23)로부터 브레이크 페달 위치와 현재의 차량 주행 상태를 검출하는 운전정보 검출모듈(110)과, 상기 검출된 브레이크 페달 위치로부터 총 제동 토크를 결정하고, 상기 검출된 현재의 차량 주행 상태로부터 회생한계 토크를 결정하는 총 제동 토크 결정모듈(120), 상기 총 제동 토크에 따라 답력 조절용 제어신호를 생성하여 상기 브레이크 모듈(23)로 출력하는 답력 제어모듈(130)을 포함한다.The driving control unit 100 includes a driving information detection module 110 that detects the brake pedal position and the current vehicle driving state from the brake module 23 of the other module unit 20, and a total braking force from the detected brake pedal position. A total braking torque determination module 120 determines the torque and determines the regenerative limit torque from the detected current vehicle driving state, generates a control signal for adjusting leg force according to the total braking torque, and outputs it to the brake module 23. It includes a leg power control module 130.

상기 운전정보 검출모듈(110)은 기타모듈부(20)의 MCU로부터 브레이크 페달 위치 값 및 각종 부품의 구동신호를 포함하는 차량 주행 상태 값을 검출한다.The driving information detection module 110 detects vehicle driving state values including the brake pedal position value and driving signals of various components from the MCU of the other module unit 20.

또한, 총 제동 토크 결정모듈(120)은 검출된 브레이크 페달 위치 값들과 대응하는 총 제동 토크를 결정하고, 총 제동 토크에서 차량 주행 상태 값별 회생한계 토크를 결정한다. Additionally, the total braking torque determination module 120 determines the total braking torque corresponding to the detected brake pedal position values, and determines the regenerative limit torque for each vehicle driving state value from the total braking torque.

총 제동 토크 결정모듈(120)은 차량이 주행중인 경우 실시간으로 가변되는 차량 주행 상태 값에 따라 정확한 회생한계 토크를 검출할 수 있다.The total braking torque determination module 120 can detect an accurate regenerative limit torque according to the vehicle driving state value that varies in real time when the vehicle is driving.

또한, 답력 제어모듈(130)은 총 제동 토크 결정모듈(120)로부터 총 제동 토크를 인가받고, 회생제동 제어부(200)로부터 답력별로 기 설정된 회생한계 토크를 인가받으며, 총 제동 토크 대비 회생한계 토크를 고려한 답력 조절용 제어신호를 생성하여, 기타모듈부(20)의 브레이크 모듈(23)로 제공한다.In addition, the leg force control module 130 receives the total braking torque from the total braking torque determination module 120, and the regenerative limit torque preset for each leg force from the regenerative braking control unit 200, and the regenerative limit torque compared to the total braking torque. A control signal for adjusting the leg force is generated considering and provided to the brake module 23 of the other module unit 20.

이와 같은 구성에 의하여 회생제동 제어부(200)는 답력별로 설정된 회생한계 토크를 상기 답력 제어모듈(130)로 인가하여 답력 조절용 제어신호를 인가받는 회생제동 연동모듈(210), 회생제동 연동모듈(210)로부터 인가받은 답력 조절용 제어신호에 따라, 회생한계 토크를 고려한 브레이크 페달의 답력 가변을 모니터링하면서 상기 제1통신포트(11)를 통해 기타모듈부(20)의 브레이크 모듈(23)의 구동을 제어하는 회생제동 제어모듈(220), 및 회생제동 유도 기능의 온(on)/오프(off)를 제어하고, 입력받은 회생제동 유도 온 상태신호를 답력 제어모듈(130)로 인가하여 답력 조절용 제어신호를 생성하도록 구동하는 운전자 조작모듈(230)을 포함하여 구성된다.With this configuration, the regenerative braking control unit 200 applies the regenerative limit torque set for each leg effort to the leg force control module 130, and the regenerative braking interlocking module 210 and the regenerative braking interlocking module 210 receive a control signal for adjusting the leg force. ) Controls the driving of the brake module 23 of the other module unit 20 through the first communication port 11 while monitoring the variable pedal effort in consideration of the regenerative limit torque according to the control signal for adjusting the pedal force received from ). Controls the on/off of the regenerative braking control module 220 and the regenerative braking induction function, and applies the received regenerative braking induction on state signal to the leg force control module 130 to provide a control signal for leg force adjustment. It is configured to include a driver operation module 230 that drives to generate.

이와 같은 구성은 주행 제어부(100) 및 회생제동 제어부(200)가 일체로 구성하여 VCU와 MCU를 통합함으로써, 회생제동 최적화를 통해 연비(주행거리) 향상, 시스템 열관리 및 Low Voltage DC-DC 변환 관리 기능을 제공할 수 있다.In this configuration, the driving control unit 100 and the regenerative braking control unit 200 are integrated and the VCU and MCU are integrated, thereby improving fuel efficiency (mileage) through regenerative braking optimization, system heat management, and low voltage DC-DC conversion management. function can be provided.

따라서, 원가를 절감하고 제어 효율을 극대화할 수 있다.Therefore, costs can be reduced and control efficiency can be maximized.

도 3은 본 발명에 적용되는 차량제어유닛(10)의 다른 실시 구성도이다.Figure 3 is another implementation configuration diagram of the vehicle control unit 10 applied to the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 차량제어유닛은 고장진단부(300)를 더 포함한다.As shown in FIG. 3, the vehicle control unit of the present invention further includes a fault diagnosis unit 300.

고장진단부(300)는 주행 제어부(100)로부터 인가받은 차량 주행 상태 값이 기 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 기준값을 벗어난 값, 이와 대응하는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 검출하는 고장 검출모듈(310), 데이터베이스로부터 색인한 우선순위별로 검출된 부품의 식별ID, 및 분류코드를 정렬하는 우선순위 분류모듈(320), 및 정렬된 우선순위별로 기준값을 벗어난 값, 부품의 식별ID, 및 분류코드를 화면에 출력하는 표시모듈(330)을 포함하여 구성된다.When the vehicle driving state value approved by the driving control unit 100 deviates from a preset reference value, the fault diagnosis unit 300 is a fault detection module that detects the value outside the reference value, the identification ID of the corresponding part, and the classification code 310), a priority classification module 320 that sorts the identification IDs and classification codes of parts detected according to the priorities indexed from the database, and values outside the standard value according to the sorted priorities, the identification IDs of the parts, and the classification codes. It is configured to include a display module 330 that outputs on the screen.

고장 검출모듈(310)은 주행 제어부(100)로부터 차량 주행 상태 값을 실시간으로 인가받고, 설정된 기준값과 차량 주행 상태 값 각각을 비교한다. 이때, 특정 차량 주행 상태 값이 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 이와 대응하는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 검출하게 된다.The fault detection module 310 receives the vehicle driving state value in real time from the driving control unit 100 and compares each vehicle driving state value with a set reference value. At this time, if the specific vehicle driving state value deviates from the set reference value, the identification ID and classification code of the corresponding part are detected.

또한, 우선순위 분류모듈(320)은 고장 검출모듈(310)로부터 인가받은 부품의 식별ID, 및 분류코드와 데이터베이스로부터 색인한 부품별 위험도 등급을 매칭시키고, 매칭된 위험도 등급에 따라 부품의 식별ID, 및 분류코드가 표시되는 우선순위를 변경시킨다.In addition, the priority classification module 320 matches the identification ID and classification code of the part authorized by the failure detection module 310 with the risk level for each part indexed from the database, and the identification ID of the part according to the matched risk level. Change the priority in which , and classification codes are displayed.

예를 들어 위험도 등급이 '심각', '경고', '점검' 또는 '정상'으로 분류되어 있고, 이와 대응하는 분류코드가 '1', '2', '3' 또는 '4'인 경우, 위험도 등급이 '심각'인 부품은 분류코드가 '1'로 설정되고, '경고'인 부품은 분류코드가 '2'로 설정되며, '점검'인 부품은 분류코드가 '3'으로 설정되고, '정상'인 부품은 분류코드가 '4'로 설정될 수 있다.For example, if the risk level is classified as ‘serious’, ‘warning’, ‘inspection’ or ‘normal’ and the corresponding classification code is ‘1’, ‘2’, ‘3’ or ‘4’, Parts with a risk level of 'serious' have a classification code set to '1', parts with a 'warning' level have a classification code set to '2', and parts with an 'inspection' level have a classification code set to '3'. , ‘Normal’ parts can have their classification code set to ‘4’.

이처럼, 우선순위 분류모듈(320)은 설정된 기준값을 벗어나는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 오름차순으로 정렬하여 위험도가 높은 부품의 식별ID, 및 분류코드가 상위에 노출되도록 정렬하게 된다.In this way, the priority classification module 320 sorts the identification IDs and classification codes of parts that exceed the set standard value in ascending order so that the identification IDs and classification codes of high-risk parts are exposed at the top.

이처럼, 우선순위 분류모듈(320)은 설정된 기준값을 벗어나는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 오름차순으로 정렬하여 위험도가 높은 부품의 식별ID, 및 분류코드가 상위에 노출되도록 정렬하게 된다.In this way, the priority classification module 320 sorts the identification IDs and classification codes of parts that exceed the set standard value in ascending order so that the identification IDs and classification codes of high-risk parts are exposed at the top.

그리고, 표시모듈(330)은 우선순위별로 기준값을 벗어난 값, 부품의 식별ID, 및 분류코드를 포함하는 고장내역을 화면에 출력하고, 차량 주행 상태에 포함된 에너지 흐름, 및 주행가능 거리를 화면에 출력하며, 그밖에 부가적인 차량정보 또는 멀티미디어 정보를 화면에 출력하도록 구성될 수 있다.In addition, the display module 330 outputs failure details including values outside the standard value, identification ID of the part, and classification code for each priority on the screen, and displays the energy flow included in the vehicle driving state and the drivable distance on the screen. and may be configured to output additional vehicle information or multimedia information on the screen.

또한, 고장 검출모듈(310)이 차량 주행 상태 값을 실시간으로 인가받고, 설정된 기준값과 차량 주행 상태 값 각각을 비교할 때, 차량 주행 상태 값의 증가 정도에 따라 구분하여 처리할 수 있다.In addition, when the failure detection module 310 receives the vehicle driving state value in real time and compares each vehicle driving state value with a set reference value, it can classify and process the vehicle driving state value according to the degree of increase.

예를 들어, 차량 주행 상태 값의 시간에 따른 증가 정도가 큰 경우(증가율이 큰 경우), 증가율을 고려하지 않은 차량 주행 상태 값에 비해 위험도가 더 클 수 있다. 본 발명에서는 이러한 점을 반영하여 고장 검출모듈(310)이 차량 주행 상태 값을 실시간으로 인가받고, 설정된 기준값과 차량 주행 상태 값 각각을 비교할 때, 차량 주행 상태 값의 증가 정도가 소정 기준치보다 큰 경우 위험도 등급을 상향시켜 매칭할 수 있다.For example, if the degree of increase in the vehicle driving state value over time is large (if the increase rate is large), the risk may be greater than that of the vehicle driving state value without considering the increase rate. In the present invention, by reflecting this point, the failure detection module 310 receives the vehicle driving state value in real time, and when comparing the set reference value and the vehicle driving state value, if the degree of increase in the vehicle driving state value is greater than the predetermined standard value. You can match by raising the risk level.

구체적인 예를 들면, 차량 주행 상태 값이 ‘50’인 상태에서 차량 주행 상태 값의 시간에 따른 증가 정도를 반영하지 않았을 때의 소정 부품에 대한 위험도 등급이 ‘정상’인 경우, 차량 주행 상태 값의 시간에 따른 증가 정도를 반영하여 차량 주행 상태 값의 증가 정도가 소정 기준치보다 큰 경우 위험도 등급을 상승시켜, 소정 부품에 대한 위험도 등급을 ‘정상’에서 ’경고‘, ’점검‘ 또는 ’심각‘으로 변경하여 매칭시킬 수 있다. For a specific example, when the vehicle driving state value is '50' and the risk level for a certain part is 'normal' when the degree of increase in the vehicle driving state value over time is not reflected, the vehicle driving state value is 'normal'. If the degree of increase in the vehicle driving condition value is greater than a predetermined standard value by reflecting the degree of increase over time, the risk level is raised, and the risk level for certain parts is changed from 'normal' to 'warning', 'inspection' or 'serious'. It can be changed to match.

이처럼, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, VCU 단독으로 VCU, MCU 통합 제어기, 및 자율주행 플랫폼 확장 가능한 소프트웨어/하드웨어 플랫폼 구성을 구성함으로써, 원가를 절감하고, 제동 및 타력주행시 회생제동을 통해 에너지 회수율을 증대시켜 차량의 에너지 효율을 향상시키는 효과를 갖게 된다.As such, according to an embodiment of the present invention as described above, costs are reduced by configuring a software/hardware platform configuration that can expand the VCU, MCU integrated controller, and autonomous driving platform with the VCU alone, and regenerative braking during braking and coasting. This has the effect of increasing the energy recovery rate and improving the energy efficiency of the vehicle.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although embodiments according to the present invention have been described above, they are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent scope of embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.

10:차량제어유닛 11:제1통신포트
12:제2통신포트 20:기타모듈부
21:조명 모듈 22:윈도우 모듈
23:브레이크 모듈 30:전기차 제어부
31:배터리 관리부 32:충방전 제어부
33:냉각부 34:모터 제어부
100: 주행 제어부 110: 운전정보 검출모듈
120: 총 제동 토크 결정모듈 130: 답력 제어모듈
200: 회생제동 제어부 210: 회생제동 연동모듈
220: 회생제동 제어모듈 230: 운전자 조작모듈
300: 고장진단부 310: 고장 검출모듈
320: 우선순위 분류모듈 330: 표시모듈
10: Vehicle control unit 11: First communication port
12: Second communication port 20: Other module part
21: Lighting module 22: Window module
23: Brake module 30: Electric vehicle control unit
31: Battery management unit 32: Charge/discharge control unit
33: Cooling unit 34: Motor control unit
100: Driving control unit 110: Driving information detection module
120: Total braking torque determination module 130: Step force control module
200: Regenerative braking control unit 210: Regenerative braking interlocking module
220: Regenerative braking control module 230: Driver operation module
300: Failure diagnosis unit 310: Failure detection module
320: Priority classification module 330: Display module

Claims (5)

상호 물리적으로 분할된 제1 및 제2통신포트를 포함하여, 제1통신 선로와 제2통신 선로를 통해 상태 정보를 수신함과 아울러 제어 정보를 송신하는 차량제어유닛;
상기 제1통신 선로를 통해 상기 차량제어유닛에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 제어를 수행하는 다수의 MCU를 구비하여, 전기차 플랫폼 이외의 모듈들을 제어하는 기타모듈부; 및
상기 제2통신 선로를 통해 상기 차량제어유닛에 상태 정보를 제공하고, 제어 정보에 따라 전기차 플랫폼을 제어하는 다수의 MCU를 포함하는 전기차 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기차용 통합 제어 시스템.
a vehicle control unit including first and second communication ports that are physically divided from each other, and receiving status information and transmitting control information through a first communication line and a second communication line;
Other module units that provide status information to the vehicle control unit through the first communication line and have a plurality of MCUs that perform control according to the control information, and control modules other than the electric vehicle platform; and
An integrated control system for an electric vehicle, characterized in that it consists of an electric vehicle control unit including a plurality of MCUs that provide status information to the vehicle control unit through the second communication line and control the electric vehicle platform according to the control information.
제1항에 있어서,
상기 전기차 제어부는,
배터리의 상태를 검출하는 배터리 관리부;
배터리의 충전 또는 방전을 제어하는 충방전 제어부;
배터리의 과열을 방지하는 냉각부; 및
모터의 구동을 제어하는 모터 제어부를 포함하는 전기차용 통합 제어 시스템.
According to paragraph 1,
The electric vehicle control unit,
a battery management unit that detects the state of the battery;
A charge/discharge control unit that controls charging or discharging of the battery;
Cooling unit to prevent overheating of the battery; and
An integrated control system for electric vehicles that includes a motor control unit that controls the driving of the motor.
제1항에 있어서,
상기 기타모듈부는,
헤드램프 및 안개등의 상태 정보를 검출 및 제어하는 조명 모듈;
차량의 윈도우를 제어하는 윈도우 모듈; 및
주차 브레이크 상태를 검출하고 제어하는 브레이크 모듈을 포함하는 전기차용 통합 제어 시스템.
According to paragraph 1,
The other module part,
A lighting module that detects and controls status information of headlamps and fog lamps;
A window module that controls the windows of the vehicle; and
An integrated control system for electric vehicles that includes a brake module that detects and controls the parking brake status.
제3항에 있어서,
상기 차량제어유닛은,
상기 브레이크 모듈의 상태를 검출하는 주행 제어부; 및
상기 주행 제어부의 검출결과를 통해 회생한계 토크별 답력을 구하여, 상기 브레이크 모듈의 MCU와 CAN 통신을 통해 브레이크 패달의 답력을 조절하는 회생제동 제어부를 포함하는 전기차용 통합 제어 시스템.
According to paragraph 3,
The vehicle control unit is,
a driving control unit that detects the state of the brake module; and
An integrated control system for an electric vehicle including a regenerative braking control unit that obtains the pedal effort for each regenerative limit torque through the detection result of the driving control unit and adjusts the pedal pedal effort through CAN communication with the MCU of the brake module.
제4항에 있어서,
상기 차량제어유닛은,
상기 주행 제어부에서 검출된 정보를 기준값과 비교하여 고장여부를 검출하는 고장진단부를 더 포함하는 전기차용 통합 제어 시스템.
According to paragraph 4,
The vehicle control unit is,
An integrated control system for an electric vehicle further comprising a fault diagnosis unit that detects a failure by comparing the information detected by the driving control unit with a reference value.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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