KR20240012989A - 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치 - Google Patents

전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치 Download PDF

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KR20240012989A
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Abstract

본 실시예들은 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치에 관한 것이다. 전기 자동차용 계측 장치는 자동차에 포함된 배터리, 인버터 및 모터의 전기 에너지를 측정하여 생성된 아날로그 타입의 원시 계측신호를 디지털 타입의 원시 계측데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환 보드(이하, A/D 보드) 및 원시 계측데이터를 제공받아, DLIA(Digital lock in amplifier) 알고리즘을 통해 전기 에너지의 크기 및 위상을 추적하고, FLL(Frequency Locked Loop) 알고리즘을 통해 전기 에너지의 주파수를 추적하며, 이를 기반으로 전기 에너지를 추적하여 추적된 전기 에너지가 표시 및 저장되도록 제어하는 CPU 보드를 포함할 수 있다.

Description

전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치{MEASURING APPARATUS FOR ELECTRIC VEHICLE THAT COMPREHENSIVELY MEASURES ELECTRIC VEHICLE TEST AND POWER}
본 실시예들은 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치에 관한 것이다.
계측기는 제조라인 등에 설치되어 제품에 대한 각종 검사를 수행하는 것으로, 예를 들어, 오실로스코프나 테스터기 등이 있다.
잘 알려진 바와 같이, 소음, 진동, 변위, 온도, 압력 등을 측정하는 산업용 계측기, 테스터 또는 분석기와 같은 각종 장비(이하, 이를 총칭하여 '계측기'라 한다)에는 사용자로부터의 입력 내용과 계측 결과를 시각적으로 표시하는 평판 표시기, 예를들어 액정(LCD) 디스플레이 소자와 사용자에 의해 조작 가능한 각종 버튼, 예를들어 숫자키 버튼, 방향키 버튼, 기능키 버튼, 조그 다이얼 및 전원 버튼 등이 갖추어져 있는 전면 패널이 구비되어 있다.
한편, 최근 전기 자동차 관련 이슈로 자동차 산업에서도 계측기에 대한 수요가 증가하고 있는 추세이다.
이에, 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측할 수 있을 뿐만 아니라 고정밀로 계측할 수 있는 전기 자동차용 계측 장치에 대한 연구 개발 요구가 한층 높아지고 있는 실정이다.
본 실시예들은 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측할 수 있을 뿐만 아니라 고정밀로 계측할 수 있는 전기 자동차용 계측 장치를 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 실시예들은, 자동차에 포함된 배터리, 인버터 및 모터의 전기 에너지를 측정하여 생성된 아날로그 타입의 원시 계측신호를 디지털 타입의 원시 계측데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환 보드(이하, A/D 보드); 및 상기 원시 계측데이터를 제공받아, DLIA(Digital lock in amplifier) 알고리즘을 통해 상기 전기 에너지의 크기 및 위상을 추적하고, FLL(Frequency Locked Loop) 알고리즘을 통해 상기 전기 에너지의 주파수를 추적하며, 이를 기반으로 상기 전기 에너지를 추적하여 상기 추적된 전기 에너지가 표시 및 저장되도록 제어하는 CPU 보드를 포함하되, 상기 전기 에너지는, 전류, 전압 및 전력 중 적어도 하나를 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치를 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, DLIA(Digital lock in amplifier) 알고리즘과 FLL(Frequency Locked Loop) 알고리즘을 통해 전기 에너지의 크기, 위상 및 주파수를 추적하여 전기 에너지(전류 또는 전압)를 추적함으로써, 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측할 수 있을 뿐만 아니라 고정밀로 계측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 계측데이터 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 콘트롤러를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로컬 메모리에 저장되는 데이터들을 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 1에 도시된 계측데이터 처리 장치에서 계측데이터 처리 방법을 개략적으로 설명하기 위한 계통도이다.
도 5는 본 발명에 따라 저속 샘플링 계측데이터에 고속 샘플링 계측데이터가 서로 중첩되어 계측데이터의 모니터링을 개략적으로 설명하기 위한 파형도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계측데이터 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 계측데이터 처리 장치에서 계측데이터 처리 방법을 개략적으로 설명하기 위한 계통도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 계측데이터 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 계측데이터 처리 장치는 아날로그-디지털 변환 보드(이하, A/D 보드)(100) 및 CPU 보드(200)를 포함한다.
여기서, 본 실시예들에 따른 계측데이터 처리 장치는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치를 의미할 수 있다.
본 실시 예들에 따른 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치는 자동차에 포함된 배터리, 인버터 및 모터의 전기 에너지를 측정하여 생성된 아날로그 타입의 원시 계측신호를 디지털 타입의 원시 계측데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환 보드(이하, A/D 보드); 및 원시 계측데이터를 제공받아, DLIA(Digital lock in amplifier) 알고리즘을 통해 전기 에너지의 크기 및 위상을 추적하고, FLL(Frequency Locked Loop) 알고리즘을 통해 전기 에너지의 주파수를 추적하며, 이를 기반으로 전기 에너지를 추적하여 추적된 전기 에너지가 표시 및 저장되도록 제어하는 CPU 보드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전기 에너지는, 전류, 전압 및 전력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 자동차용 계측 장치는 자동차에 포함된 배터리, 인버터 및 모터의 전기 에너지를 측정하여 아날로그 타입의 원시 계측신호를 생성하는 센서를 더 포함할 수 있다.
본 실시예들에 따른 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치는 DLIA(Digital lock in amplifier) 알고리즘과 FLL(Frequency Locked Loop) 알고리즘을 통해 전기 에너지의 크기, 위상 및 주파수를 추적하여 전기 에너지를 추적함으로써, 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측할 수 있을 뿐만 아니라 고정밀로 계측할 수 있다.
상기 A/D 보드(100)는 설정된 데이터 저감 방식에 따라 제1 샘플링 레이트로 디지털 변환된 원시 계측데이터를 저감 처리하여 생성한 저감 계측데이터를 실시간으로 출력한다. 또한, 상기 A/D 보드(100)는 상기 원시 계측데이터에 트리거가 발생됨에 따라 트리거링된 시간 영역에 대응하는 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 저장하고, 상기 CPU 보드(200)의 요청에 응답하여 저장된 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 상기 CPU 보드(200)에 제공한다.
상기 A/D 보드(100)는 하나 이상의 아날로그-디지털 변환기(A/D)(110), FIFO 메모리(120), 제1 로컬 메모리(130), 콘트롤러(140) 및 제1 버스 인터페이스(150)를 포함한다.
상기 아날로그-디지털 변환기(110)는 수신되는 아날로그 타입의 계측신호를 제1 샘플링 레이트로 디지털 변환하여 상기 콘트롤러(140)에 제공한다. 예를들어, 센서 또는 트랜스듀서(transducer)는 온도나 압력, 진동 등과 같은 물리적인 신호를 측정 가능한 전기적인 신호, 즉 전압과 전류로 바꾼다. 일반적으로 센서에서 출력되는 전압이나 전류는 진폭이 낮거나 노이즈가 섞여 있어서 바로 측정하는데 어려움이 있다. 따라서 시그널 컨디셔닝 모듈을 이용하여 이러한 출력신호를 증폭하거나 필러링을 통해 노이즈를 줄여서 측정하기 좋은 신호의 형태로 바꾼 후 상기 아날로그-디지털 변환기(110)에 제공한다. 대부분의 센서는 작동전원과 절연이 필요한데 이 작동전원을 시그널 컨디셔닝 모듈에서 공급해주기도 한다. 또한 시그널 컨디셔닝 모듈은 전류 신호를 전압 신호로 바꾸어 주기도 하는 역할을 한다.
상기 FIFO 메모리(120)는 상기 콘트롤러(140)에서 제공되는 계측데이터를 저장하고 실시간으로 상기 CPU 보드(200)에 전송한다.
상기 제1 로컬 메모리(130)는 상기 콘트롤러(140)에서 제공되는 이벤트 카운트, 타임 스탬프 및 이벤트 트리거된 계측데이터를 저장하고, 상기 콘트롤러(140)의 요청에 따라 저장된 데이터들을 상기 CPU 보드(200)에 전송한다.
상기 콘트롤러(140)는 디지털 변환된 원시 계측데이터를 설정된 데이터 저감 방식에 따라 저감 처리하여 상기 FIFO 메모리(120)에 저장한다.
상기 계측데이터에서 이벤트 트리거가 존재하면, 상기 콘트롤러(140)는 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 생성하여 이벤트 트리거된 계측데이터와 함께 상기 제1 로컬 메모리(130)에 저장하고 상기 CPU 보드(200)에 이벤트 발생을 통지한다.
상기 제1 버스 인터페이스(150)는 상기 CPU 보드(200)의 제2 버스 인터페이스와 PCI 버스 연결된다.
상기 CPU 보드(200)는 상기 A/D 보드(100)에서 실시간 출력되는 저감 계측데이터를 제1 저장하고, 상기 A/D 보드(100)에서 제공되는 트리거링된 시간 영역에 대응하는 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 제2 저장한다.
상기 CPU 보드(200)는 제2 버스 인터페이스(210), 제2 로컬 메모리(220), CPU(230) 및 하드 디스크(240)를 포함하고, 상기 A/D 보드(100)에서 실시간 출력되는 저감 계측데이터를 제1 저장하고, 상기 A/D 보드(100)에서 제공되는 트리거링된 시간 영역에 대응하는 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 제2 저장한다.
상기 제2 버스 인터페이스(210)는 상기 제1 버스 인터페이스(150)에 연결된다.
상기 제2 로컬 메모리(220)는 상기 FIFO 메모리(120)로부터 제공되는 저감 계측데이터를 저장한다. 또한, 상기 제2 로컬 메모리(220)는 상기 제1 로컬 메모리(130)에서 리드아웃된 계측데이터, 즉 고속 샘플링 계측데이터를 저장한다.
상기 CPU(230)는 상기 제2 버스 인터페이스(210), 상기 제2 로컬 메모리(220) 및 상기 하드 디스크(240)에 연결된다. 상기 CPU(230)는 상기 A/D 보드(100)의 상기 콘트롤러(140)에서 이벤트가 발생되었음이 통지됨에 따라 상기 콘트롤러(140)에 고속 샘플링 계측데이터를 요청한다. 이에 따라, 상기 콘트롤러(140)는 상기 제1 로컬 메모리(130)에 저장된 고속 샘플링 계측데이터를 리드아웃하여 상기 CPU(230)에 전송함에 따라 상기 CPU(230)는 상기 제2 로컬 메모리(220)에 고속 샘플링 계측데이터를 저장한다.
상기 하드 디스크(240)는 저감 계측데이터를 상기 제2 로컬 메모리(220)에서 제공받아 저장한다. 여기서, 상기 저감 계측데이터는 저속 샘플링 계측데이터이다.
또한, 상기 하드 디스크(240)는 상기 제2 로컬 메모리(220)에서 제공되는 고속 샘플링 계측데이터를 저장한다.
상기 CPU 보드(200)는 디스플레이 장치에 연결되는 디스플레이 인터페이스(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 인터페이스(250)를 통해 저속 샘플링 데이터나 고속 샘플링 데이터는 상기 디스플레이 장치에 제공되어 파형 형태로 표시될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 평상시 저속 샘플링 데이터를 모니터링하고, 이벤트 발생시 고속 샘플링 데이터를 모니터링할 수 있다. 대역폭이 넓은 트랜지션트 입력 신호를 모니터링하기 위해 아날로그-디지털의 샘플링 주파수가 높거나 채널수가 상대적으로 많은데 실시간으로 신호의 추이를 동시에 보고자 할 경우 본 발명에 따른 계측데이터 처리 장치는 유용하게 활용될 수 있다.
한편, 본 실시예들에 따른 계측데이터 처리 장치에서 계측데이터는 스트림 데이터(stream data) 저장 방식이나 트랜지션트 데이터(transient data) 저장 방식으로 저장될 수 있다.
스트림 데이터 저장 방식은 아날로그-디지털 샘플링 주파수가 낮거나 채널수가 상대적으로 작은 경우 사용될 수 있다. 아날로그-디지털 변환 보드(이하, A/D 보드)들 각각에 구비되는 FIFO 메모리는 CPU 보드의 로컬 메모리에 실시간으로 계측데이터를 전송할 수 있다. PCI 버스 대역폭 내에서 아날로그-디지털 데이터를 실시간으로 전송, 저장 및 표시할 수 있다.
또한, 트랜지션트 데이터 저장 방식은 대역폭이 높은 트랜지션트 입력 신호를 보기 위해 아날로그-디지털 컨버터의 주파수가 높거나 채널수가 상대적으로 많은 경우 사용될 수 있다. A/D 보드들 각각에 구비되는 콘트롤러는 CPU 보드의 CPU에 인터럽트 저장된 이벤트 데이터를 전송하고, CPU가 데이터 리드를 요청함에 따라 계측데이터를 전송할 수 있다. 이러한 트랜지션트 데이터 저장 방식은 PCI 버스 대역폭 내에서 디지털 변환된 원시 계측데이터를 실시간으로 전송하기 어려울 경우 사용될 수 있다.
즉, PCI 버스 폭에 비해 데이터 양이 많은 고속 샘플링의 경우 이벤트 발생시 계측데이터를 A/D 보드의 로컬 메모리에 저장했다가 필요할 때 읽어와 분석할 수 있다. 이때 평상시에는 센서나 계측기, 신호의 정상 동작 유무를 확인하기 어려움이 있을 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 콘트롤러(140)를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 콘트롤러(140)는 데이터 저감부(141), 트리거 검출부(142), 이벤트 카운트 생성부(143) 및 타임 스탬프 생성부(144)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 콘트롤러(140)는 상기 데이터 저감부(141), 상기 트리거 검출부(142), 상기 이벤트 카운트 생성부(143) 및 상기 타임 스탬프 생성부(144)를 포함하는 것을 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위해 논리적으로 구분하였을 뿐 하드웨어적으로 구분한 것은 아니다.
상기 데이터 저감부(141)는 설정된 데이터 저감 방식에 따라 상기 원시 계측데이터를 저감 처리하여 FIFO 메모리(120)에 저장한다. 상기 데이터 저감부(141)는 상기 원시 계측데이터의 주파수를 체배하는 방식으로 상기 원시 계측데이터를 저감 처리할 수도 있고, 상기 원시 계측데이터의 최대값을 추출하는 방식으로 상기 원시 계측데이터를 저감처리할 수도 있다. 또한 상기 데이터 저감부(141)는 상기 원시 계측데이터의 최소값을 추출하는 방식으로 상기 원시 계측데이터를 저감 처리할 수 있고, 상기 원시 계측데이터의 평균값을 추출하는 방식으로 상기 원시 계측데이터를 저감 처리할 수 있다. 또한 상기 데이터 저감부(141)는 상기 원시 계측데이터의 RMS값을 추출하는 방식으로 상기 원시 계측데이터를 저감 처리할 수 있다.
상기 트리거 검출부(142)는 상기 원시 계측데이터에서 설정된 트리거를 검출한다.
상기 이벤트 카운트 생성부(143)는 트리거 검출부(142)에서 트리거가 검출되면 이벤트 카운트를 생성한다.
상기 타임 스탬프 생성부(144)는 타임 스탬프를 생성한다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 로컬 메모리(103)에 저장되는 데이터들을 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 제1 로컬 메모리(130)에는 순차적으로 이벤트 카운트, 이벤트 트리거된 A/D 데이터(또는 계측데이터) 및 타임 스탬프가 하나의 그룹으로 정의되어 순차적으로 저장된다. 예를들어, 계측데이터에서 이벤트 트리거가 발생되면 이벤트 카운트 및 타임 스탬프가 각각 생성되고, 생성된 이벤트 카운트 및 생성된 타임 스탬프는 이벤트 트리거된 A/D 데이터와 함께 저장된다. 예를들어, 이벤트 트리거된 A/D 데이터를 기준으로 헤드 영역에 이벤트 카운트가 위치하고, 태그 영역에 타임 스탬프가 위치할 수 있다.
이어, 후속하여 입력되는 계측데이터에서 이벤트 트리거가 또 발생되면 이벤트 카운트 및 타임 스탬프가 각각 생성되고, 생성된 이벤트 카운트 및 타임 스탬프는 이벤트 트리거된 A/D 데이터와 함께 저장된다.
도 4a 및 도 4b는 도 1에 도시된 계측데이터 처리 장치에서 계측데이터 처리 방법을 개략적으로 설명하기 위한 계통도들이다.
도 1 내지 도 4b를 참조하면, 아날로그 타입의 원시 계측신호는 아날로그-디지털 변환기(110)에 의해 디지털 타입의 원시 계측데이터로 변환되어 콘트롤러(140)에 제공된다(단계 S100).
상기 콘트롤러(140)는 수신되는 원시 계측데이터가 저장되도록 상기 제1 로컬 메모리(130)에 제공하고(단계 S101), 상기 제1 로컬 메모리(130)는 원시 계측데이터를 저장한다(단계 S102). 상기 제1 로컬 메모리(130)는 원시 계측데이터를 일시 저장하고 후속하는 원시 계측데이터가 제공됨에 따라 먼저 저장된 원시 계측데이터를 삭제하고 새로운 원시 계측데이터를 저장하는 방식으로 순차적으로 저장한다.
또한, 상기 콘트롤러(140)에 제공된 원시 계측데이터는 저감 처리된다(단계 S103). 여기서, 상기한 저감 처리는 원시 계측데이터의 수를 예를들어, 1,000개 중 하나를 선택하는 방식으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기한 저감 처리는 원시 계측데이터의 최소값을 선택하거나 최대값을 선택하는 방식으로 이루어질 수도 있다. 한편, 상기한 저감 처리는 원시 계측데이터의 평균값을 연산하는 방식으로 이루어질 수도 있고, 원시 계측데이터의 RMS 값을 연산하는 방식으로 이루어질 수 있다.
이어, 상기 콘트롤러(140)에 의해 저감 처리된 저감 계측데이터는 상기 FIFO 메모리(120)에 제공된다(단계 S104).
이어, 상기 FIFO 메모리(120)에 저장되는 저감 계측데이터는 상기 CPU 보드(200)의 상기 CPU(230)에 전송된다(단계 S106).
이어, 상기 CPU(230)에 제공되는 저감 계측데이터는 상기 제2 로컬 메모리(220)에 제공된다(단계 S108).
상기 제2 로컬 메모리(220)에 제공된 저감 계측데이터는 저장된다(단계 S110).
이어, 상기 제2 로컬 메모리(220)에 저장되는 계측데이터는 상기 하드디스크(240)에 제공되어 저장될 수 있다(단계 S112).
한편, 상기 콘트롤러(140)는 상기 아날로그-디지털 변환기(110)에서 제공되는 원시 계측데이터에 트리거가 발생되는지의 여부를 체크한다(단계 S114). 상기한 트리거는, 예를들어, 사인파 형태로 제공되는 계측신호에서 임펄스 타입으로 과다한 값으로 상승하거나 하강하는 계측데이터가 발생하는 것을 의미한다.
트리거가 발생되는 것으로 체크되면, 이벤트 카운트는 상기 콘트롤러(140)에 의해 생성되고(단계 S116), 생성된 이벤트 카운트는 상기 제1 로컬 메모리(130)에 전송된다(단계 S118).
또한, 타임 스탬프는 상기 콘트롤러(140)에 의해 생성되고(단계 S120), 생성된 타임 스탬프는 상기 제1 로컬 메모리(130)에 전송된다(단계 S122). 본 실시예에서, 상기 이벤트 카운트과 상기 타임 스탬프는 서로 다른 시간에 생성되어 상기 제1 로컬 메모리(130)에 전송되는 것을 설명하였으나 상기 이벤트 카운트와 상기 타임 스탬프는 동시에 생성되어 상기 제1 로컬 메모리(130)에 전송될 수도 있다.
이어, 상기 제1 로컬 메모리(130)에는 상기 콘트롤러(140)에 의해 생성된 이벤트 카운트 및 타임 스탬프가 저장된다(단계 S124). 여기서, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프는 고속 샘플링 계측데이터로 정의될 수 있다.
이어, 이벤트가 발생되었음을 상기 콘트롤러(140)에 의해 상기 CPU 보드(200)의 상기 CPU(230)에 통지된다(단계 S126).
상기 CPU(230)에서 고속 샘플링 계측데이터가 요청됨에 따라(단계 S128), 고속 샘플링 계측데이터는 상기 제1 로컬 메모리(130)에서 리드아웃되어(단계 S130) 상기 CPU 보드(200)의 상기 제2 로컬 메모리(220)에 전송된다(단계 S132).
상기 제2 로컬 메모리(220)에 제공된 고속 샘플링 계측데이터는 저장된다(단계 S134).
상기 제2 로컬 메모리(220)에 저장된 고속 샘플링 계측데이터는 하드디스크(240)에 전송될 수 있다(단계 S136).
본 실시예에서, 상기 콘트롤러(140)에 의해 저감 처리되어 상기 FIFO 메모리(120)에 일시 저장된 후 상기 CPU 보드(200)의 상기 CPU(230), 상기 제2 로컬 메모리(220) 및 상기 하드디스크(240)에 저장되는 계측데이터는 저속 샘플링 계측데이터이고, 상기 콘트롤러(140)에 의해 리드아웃되어 상기 CPU 보드(200)의 상기 제2 로컬 메모리(220) 및 상기 하드디스크(240)에 저장되는 계측데이터는 고속 샘플링 계측데이터이다.
도 5는 본 발명에 따라 저속 샘플링 계측데이터에 고속 샘플링 계측데이터가 서로 중첩되어 계측데이터의 모니터링을 개략적으로 설명하기 위한 파형도이다. 특히, 동기화된 저속 샘플링 계측데이터와 고속 샘플링 계측데이터의 저장 방식이 개략적으로 도시된다.
도 5를 참조하면, 저속 샘플링 계측데이터는 타임 스탬프와 함께 저장된다. 예를들어, 1/10로 샘플링 주기가 저감된 저감 계측데이터 중 타임 스탬프는 69, 70, 71, 72, …, 86, 86 등과 같이 저장된다.
또한 계측데이터에서 이벤트 트리거가 발생되면 생성된 이벤트 카운트 및 타임 스탬프는 저속 샘플링 계측데이터와 함께 저장된다. 예를들어, 타임 스탬프 73 내지 81의 구간에는 고속 샘플링 계측데이터가 저장된다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, CPU 보드와 A/D 보드가 1대1 연결된 구조를 갖는 계측데이터 처리 장치에서, 원시 계측신호를 수신하는 A/D 보드는, 디지털 변환된 원시 계측데이터(또는 고속 샘플링 계측데이터)를 저장하고, 원시 계측데이터를 저감 처리한 저감 계측데이터(또는 저속 샘플링 계측데이터)를 CPU 보드에 전송한다. A/D 보드에 제공되는 원시 계측신호에 트리거가 발생함에 따라, A/D 보드는 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 생성 및 저장하고, 트리거 발생을 CPU 보드에 통지한다. CPU 보드에서 데이터 전송이 요청됨에 따라, A/D 보드는 기저장된 이벤트 카운트, 타임 스탬프 및 원시 계측데이터를 CPU 보드에 전송한다. 이에 따라, 평상시에는 저속 샘플링 계측데이터를 모니터링하고, 트리거가 발생되는 이벤트시에는 고속 샘플링 계측데이터와 저속 샘플링 계측데이터를 서로 중첩시켜 모니터링한다. 따라서, 계측데이터에서 이벤트 트리거가 발생된 부위뿐 아니라 트리거 발생 전/후 부위까지 모니터링할 수 있어 계측데이터의 추이를 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 데이터 양이 많은 고속 샘플링된 계측데이터에 트리거가 발생되더라도 대량의 계측데이터의 분석이 용이하도록 구현하여 평상시에도 계측신호를 모니터링하면서 고속의 이벤트 데이터도 동시에 모니터링할 수 있는 계측데이터 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 계측데이터 처리 방법을 수행하기 위한 계측데이터 처리 장치를 제공하는 것이다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면 평상시에도 신호를 모니터링하면서 고속의 이벤트 데이터도 동시에 모니터링할 수 있다. 즉, 고속 샘플링 계측데이터를 저감하여 PCI 버스로 전송하는 동시에 이벤트 발생시 고속 샘플링 계측데이터를 로컬 메모리에 정확한 타임 스탬프와 함께 저장 후 나중에 양쪽에 기록된 타임 스탬프을 비교하여 저감된 계측데이터와 고속 샘플링 계측데이터를 정확히 동기화시켜 저장하고 디스플레이할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 계측데이터 처리 장치를 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 계측데이터 처리 장치는 복수의 아날로그-디지털 변환 보드(이하, A/D 보드)들(310, 320, …, 3N0) 및 CPU 보드(400)를 포함한다. A/D 보드들(310, 320, …, 3N0)은 샘플링 클럭을 공유한다.
상기 A/D 보드들(310, 320, …, 3N0)과 상기 CPU 보드(400)는 서로 PCI 버스 연결된다.
제1 A/D 보드(310)는 제1 샘플링 레이트로 디지털 변환된 제1 원시 계측데이터를 설정된 데이터 저감 방식에 따라 저감 처리하여 생성한 제1 저감 계측데이터를 실시간으로 상기 CPU 보드(400)에 출력한다. 상기 제1 원시 계측데이터에 트리거가 발생되면, 상기 제1 A/D 보드(310)는 상기 CPU 보드(400)에 인터럽트 신호와 타임 스탬프를 제공한다.
또한 상기 제1 A/D 보드(310)는 트리거링된 시간 영역에 대응하는 제1 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 저장하고, 상기 CPU 보드(400)의 요청에 응답하여 기저장된 제1 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 상기 CPU 보드(400)에 제공한다.
제2 A/D 보드(320)는 상기한 제1 샘플링 레이트로 디지털 변환된 제2 원시 계측데이터를 설정된 데이터 저감 방식에 따라 저감 처리하여 생성한 제2 저감 계측데이터를 실시간으로 상기 CPU 보드(400)에 출력한다. 상기 제2 원시 계측데이터에 트리거가 발생되면, 상기 제2 A/D 보드(320)는 상기 CPU 보드(400)에 인터럽트 신호와 타임 스탬프를 제공한다.
또한 상기 제2 A/D 보드(320)는 트리거링된 시간 영역에 대응하는 제2 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 저장하고, 상기 CPU 보드(400)의 요청에 응답하여 기저장된 제2 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 상기 CPU 보드(400)에 제공한다.
상술된 방식과 동일하게, 제n A/D 보드(3N0) 역시 상기한 제1 샘플링 레이트로 디지털 변환된 제n 원시 계측데이터를 설정된 데이터 저감 방식에 따라 저감 처리하여 생성한 제n 저감 계측데이터를 실시간으로 상기 CPU 보드(400)에 출력한다. 상기 제n 원시 계측데이터에 트리거가 발생되면, 상기 제n A/D 보드(3N0)는 상기 CPU 보드(400)에 인터럽트 신호와 타임 스탬프를 제공한다.
또한 상기 제n A/D 보드(3N0)는 트리거링된 시간 영역에 대응하는 제n 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 저장하고, 상기 CPU 보드(400)의 요청에 응답하여 기저장된 제n 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 상기 CPU 보드(400)에 제공한다.
예를들어, 상기 제1 A/D 보드(310)가 수신하는 제1 원시 계측신호에 트리거가 발생되는 것으로 체크되면, 상기 제1 A/D 보드(310)는 인터럽트 신호와 타임 스탬프를 상기 CPU 보드(400)에 제공한다. 이어, 상기 CPU 보드(400)는 상기 제1 A/D 보드(310)에서 제공받은 타임 스탬프를 나머지 A/D 보드들(320, …, 3N0)에 전송한다. 이에 따라, 상기한 나머지 A/D 보드들(320, …, 3N0)은 상기 타임 스탬프에 대응하는 원시 계측데이터, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 상기 CPU 보드(400)에 제공한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, CPU 보드와 A/D 보드가 1대다 연결된 구조를 갖는 계측데이터 처리 장치에서, 원시 계측신호들을 수신하는 A/D 보드들 각각은, 디지털 변환된 원시 계측데이터(또는 고속 샘플링 계측데이터)를 저장하고, 원시 계측데이터를 저감 처리한 저감 계측데이터(또는 저속 샘플링 계측데이터)를 CPU 보드에 전송한다.
특정 A/D 보드에 제공되는 원시 계측신호에 트리거가 발생함에 따라, 해당 특정 A/D 보드는 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 생성 및 저장하고, 트리거 발생을 CPU 보드에 통지한다. 이때 CPU 보드에는 트리거 발생에 대응하는 타임 스탬프가 제공된다. CPU 보드는 특정 A/D 보드에서 전송된 타임 스탬프를 다른 A/D 보드들에 제공한다. 이어, A/D 보드들 각각은 기저장된 이벤트 카운트, 타임 스탬프 및 원시 계측데이터를 CPU 보드에 전송한다.
이에 따라, 평상시에는 저속 샘플링 계측데이터를 모니터링하고, 트리거가 발생되는 이벤트시에는 고속 샘플링 계측데이터와 저속 샘플링 계측데이터를 서로 중첩시켜 모니터링한다. 따라서, 계측데이터에서 이벤트 트리거가 발생된 부위뿐 아니라 트리거 발생 전/후 부위까지 모니터링할 수 있어 계측데이터의 추이를 확인할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 310, 320, …, 3N0 : A/D 보드 200, 400 : CPU 보드
110 : 아날로그-디지털 변환기 120 : FIFO 메모리
130 : 제1 로컬 메모리 140 : 콘트롤러
150 : 제1 버스 인터페이스 210 : 제2 버스 인터페이스
220 : 제2 로컬 메모리 230 : CPU
240 : 하드 디스크 141 : 데이터 저감부
142 : 트리거 검출부 143 : 이벤트 카운트 생성부
144 : 타임 스탬프 생성부

Claims (9)

  1. 자동차에 포함된 배터리, 인버터 및 모터의 전기 에너지를 측정하여 생성된 아날로그 타입의 원시 계측신호를 디지털 타입의 원시 계측데이터로 변환하는 아날로그-디지털 변환 보드(이하, A/D 보드); 및
    상기 원시 계측데이터를 제공받아, DLIA(Digital lock in amplifier) 알고리즘을 통해 상기 전기 에너지의 크기 및 위상을 추적하고, FLL(Frequency Locked Loop) 알고리즘을 통해 상기 전기 에너지의 주파수를 추적하며, 이를 기반으로 상기 전기 에너지를 추적하여 상기 추적된 전기 에너지가 표시 및 저장되도록 제어하는 CPU 보드를 포함하되,
    상기 전기 에너지는, 전류, 전압 및 전력 중 적어도 하나를 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 A/D 보드는, 상기 원시 계측데이터를 저장하고, 상기 원시 계측데이터를 저감 처리하여 저감 계측데이터를 획득하고,
    상기 CPU 보드는, 상기 A/D 보드에서 전송되는 저감 계측데이터를 저장하고, 상기 A/D 보드에서 트리거 발생에 따른 이벤트 발생이 통지됨에 따라 상기 A/D 보드에 고속 샘플링 계측데이터를 요청하여 제공받아 저장하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 A/D 보드는
    FIFO 메모리;
    제1 로컬 메모리; 및
    상기 원시 계측데이터를 설정된 데이터 저감 방식에 따라 저감 처리하여 상기 FIFO 메모리에 저장하고, 상기 원시 계측데이터에서 이벤트 트리거가 존재하면, 이벤트 카운트 및 타임 스탬프를 생성하여 이벤트 트리거된 계측데이터와 함께 상기 제1 로컬 메모리에 저장하고 상기 CPU 보드에 이벤트 발생을 통지하는 콘트롤러를 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 CPU 보드는 상기 이벤트 카운트 및 상기 타임 스탬프를 근거로 상기 A/D 보드에 저장된 원시 계측데이터와 상기 저감 계측데이터를 중첩시켜 표시하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 콘트롤러는,
    설정된 데이터 저감 방식에 따라 상기 원시 계측데이터를 저감 처리하여 저감 계측데이터를 상기 FIFO 메모리에 저장하는 데이터 저감부;
    상기 원시 계측데이터에서 설정된 트리거를 검출하는 트리거 검출부;
    상기 트리거 검출부에서 트리거가 검출되면 이벤트 카운트를 생성하는 이벤트 카운트 생성부; 및
    타임 스탬프를 생성하는 타임 스탬프 생성부를 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 데이터 저감부는,
    상기 원시 계측데이터의 주파수를 나누는 주파수 체배기;
    상기 원시 계측데이터의 최대값을 획득하는 최대값 검출기;
    상기 원시 계측데이터의 최소값을 획득하는 최소값 검출기;
    상기 원시 계측데이터의 평균값을 획득하는 평균값 연산기; 및
    상기 원시 계측데이터의 RMS값을 획득하는 RMS 연산기 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 A/D 보드는,
    외부에서 수신되는 아날로그 타입의 계측신호를 제1 샘플링 레이트로 디지털 변환하여 상기 콘트롤러에 제공하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 CPU 보드는,
    제2 로컬 메모리; 및
    상기 A/D 보드에서 전송되는 저감 계측데이터를 상기 제2 로컬 메모리에 저장하고, 상기 A/D 보드에서 이벤트 발생이 통지됨에 따라 상기 A/D 보드에 고속 샘플링 계측데이터를 요청하고 그의 응답에 따라 전송되는 고속 샘플링 계측데이터를 상기 제2 로컬 메모리에 저장하는 CPU를 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 CPU 보드는,
    상기 제2 로컬 메모리에서 제공되는 저감 계측데이터와 고속 샘플링 계측데이터를 저장하는 하드 디스크를 더 포함하는 전기 자동차의 시험 및 전력을 통합적으로 계측하는 전기 자동차용 계측 장치.
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