WO2021118112A1 - 전원 입력 회로의 고장 진단 방법 및 그 시스템 - Google Patents

전원 입력 회로의 고장 진단 방법 및 그 시스템 Download PDF

Info

Publication number
WO2021118112A1
WO2021118112A1 PCT/KR2020/016781 KR2020016781W WO2021118112A1 WO 2021118112 A1 WO2021118112 A1 WO 2021118112A1 KR 2020016781 W KR2020016781 W KR 2020016781W WO 2021118112 A1 WO2021118112 A1 WO 2021118112A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
power
measuring
unit
power input
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/016781
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
오대근
박범준
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020190164900A external-priority patent/KR20210074012A/ko
Priority claimed from KR1020200000170A external-priority patent/KR20210087205A/ko
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to CN202080096428.4A priority Critical patent/CN115088185A/zh
Priority to US17/783,061 priority patent/US12066469B2/en
Publication of WO2021118112A1 publication Critical patent/WO2021118112A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16571—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing AC or DC current with one threshold, e.g. load current, over-current, surge current or fault current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/40—Testing power supplies
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current

Definitions

  • the present invention relates to a fault diagnosis method of a power input circuit, and more particularly, a fault diagnosis method and system for diagnosing a fault of a power input circuit using a plurality of voltage sensing points, and a system for driving a motor using an ignition power in an emergency
  • the present invention relates to a motor driving device and a motor emergency braking method.
  • an electronic control unit is an electronic control device that variously controls internal operations of a vehicle, and includes an MCU, a PMIC, a gate driver IC, and the like.
  • the ECU operates by receiving power from the battery while the engine is turned on through the ignition (IGN).
  • the ECU controls various devices of the vehicle, and controls devices essential for safety. Precise control is important for safety, and for this, stable power must be provided to the ECU. In addition, since the magnitude of the voltage required for the ECU is generally smaller than that of the battery power, the battery power must be reduced to the magnitude of the voltage required for the ECU.
  • Battery power may be input unstable for various reasons, which may cause damage to the ECU.
  • monitoring of the battery power is required. If a failure occurs in the power applied to the ECU, it is difficult to determine whether the cause of the failure is in the battery power or in the ECU's internal circuit. There is a problem that it is difficult to respond to a failure.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a failure diagnosis method and system for diagnosing a failure of a power input circuit using a plurality of voltage sensing points.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a motor driving apparatus and a motor emergency braking method for driving a motor using an ignition power source in an emergency.
  • a method for determining a failure of a power input circuit includes a first voltage at a rear end of a power input unit, a second voltage at a rear end of the power input circuit, and the measuring a first current flowing between a terminal measuring the first voltage and a terminal measuring the second voltage; deriving a voltage drop between a terminal measuring the first voltage and a terminal measuring the second voltage using the measured first current; and determining whether or not a fault has occurred and a location of the fault by using the first voltage, the voltage drop, and the second voltage.
  • the step of blocking the power input of the power input unit may be included.
  • the step of determining whether the fault has occurred and the location of the fault may include: determining whether the first voltage is normal; comparing the second voltage with a third voltage obtained by subtracting the voltage drop from the first voltage when the first voltage is normal; and determining whether the failure has occurred and the location of the failure by using a difference between the third voltage and the second voltage.
  • the first voltage is not normal, or when a difference between the third voltage and the second voltage is equal to or greater than a threshold, it may be determined that a failure has occurred.
  • the first voltage when the first voltage is not normal, it is determined that a failure has occurred in the front end of the terminal measuring the first voltage, the first voltage is normal and the difference between the third voltage and the second voltage is equal to or greater than a threshold value In this case, it may be determined that a failure has occurred in a circuit between the terminal for measuring the first voltage and the terminal for measuring the second voltage.
  • the measuring of the first current may include measuring the first current at a rear end of the terminal for measuring the second voltage.
  • the measuring of the first current may include measuring the first current in a MOSFET positioned between a terminal measuring the first voltage and a terminal measuring the second voltage.
  • the step of deriving the voltage drop may be derived from a lookup table storing the relationship between the first current and the voltage drop according to the first current.
  • a system for determining a failure of a power input circuit is a system for determining a failure of a power input circuit including a power input unit, wherein the a first voltage measuring unit for measuring one voltage; a second voltage measuring unit for measuring a second voltage at the rear end of the power input circuit; a first current measuring unit measuring a first current flowing between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage; and deriving a voltage drop between a terminal measuring the first voltage and a terminal measuring the second voltage using the measured first current, and using the first voltage, the voltage drop, and the second voltage and a processing unit for determining whether a failure has occurred and the location of the failure.
  • the processing unit may block the power input of the power input unit.
  • the processing unit determines whether the first voltage is normal, and if the first voltage is normal, compares the third voltage obtained by subtracting the voltage drop from the first voltage with the second voltage, Whether the fault has occurred and the location of the fault may be determined by using the difference between the voltage and the second voltage.
  • the processing unit may determine that a failure has occurred.
  • the processing unit determines that a failure has occurred in the front end of the terminal for measuring the first voltage, and the first voltage is normal and the third voltage and the second voltage are normal. When the difference is equal to or greater than the threshold, it may be determined that a failure has occurred in a circuit between the terminal for measuring the first voltage and the terminal for measuring the second voltage.
  • the first current measuring unit may measure the first current at a rear end of the power input circuit.
  • the power input circuit may include a reverse connection preventing unit, and the first current measuring unit may measure the first current in the reverse connection preventing unit.
  • the storage unit may include a storage unit for storing a lookup table storing the relationship between the first current and the voltage drop according to the first current.
  • a motor driving apparatus includes a power supply unit for receiving battery power or ignition power and supplying power to the control unit; a gate driver receiving the battery power or the ignition power to operate a switch of the motor driving unit; a control unit receiving power from the power supply unit and controlling the gate driver; and a motor driving unit receiving the battery power to drive the motor, wherein the power supply unit and the gate driver receive the ignition power when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
  • the battery power supply line and the ignition power supply line may be connected to be connected to the power supply unit and the gate driver.
  • the controller may control the gate driver so that the motor driver operates in a motor braking mode.
  • the controller may control the gate driver to form a short circuit in an upper switch or a lower switch forming the motor driving unit.
  • control unit may pull-up an upper switch forming the motor driving unit to a first voltage and turn off the lower switch.
  • control unit may pull-down a lower switch forming the motor driving unit to a ground voltage and turn off an upper switch.
  • the controller may control the pulse width modulation signal output from the gate driver when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
  • control unit may transmit an alarm to the upper controller or the vehicle system.
  • the motor driving unit may be formed of three upper switches and three lower switches, and the upper switch and the lower switch may be complementary to each other.
  • it may include a battery power detector for detecting the battery power.
  • the power supply unit and the gate driver may receive the ignition power for a predetermined time when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
  • a diode connecting the ignition power supply, the power supply unit, and the gate driver may be included.
  • the motor driving device may drive a motor that operates a gear of the vehicle.
  • a motor emergency braking method includes the steps of detecting whether the supply of battery power is abnormal; operating by receiving ignition power when an abnormality occurs in the supply of the battery power; controlling, by the controller, the gate driver so that a plurality of switches forming the motor driving unit operate in a motor braking mode; operating, by the gate driver, a switch of the motor driving unit in a motor braking mode; and braking the motor by forming a short circuit in the upper switch or lower switch of the motor driving unit.
  • controlling of the gate driver may include controlling a pulse width modulation signal output from the gate driver.
  • the step of operating the switch of the motor driving unit in the motor braking mode may include pulling-up an upper switch forming the motor driving unit to a first voltage and turning off the lower switch when an abnormality occurs in the supply of the battery power.
  • the lower switch may be pulled down to a ground voltage and the upper switch may be turned off.
  • the method may include transmitting information on occurrence of an abnormality in the supply of the battery power to a higher-level controller or a vehicle system.
  • the coverage of fault diagnosis is increased by adding a voltage sensing point.
  • the function of fault diagnosis it is possible to reduce the material cost compared to increasing the number of pins of the connector, and the circuit implementation is simple.
  • the battery power supply when the battery power supply is cut off, it is possible to determine whether there is a failure and stable emergency braking.
  • the corresponding information may be transmitted to a higher-level controller or a vehicle system.
  • the effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system for diagnosing a failure of a power input circuit according to an embodiment of a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a system for diagnosing a failure of a power input circuit according to another embodiment of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a specific implementation example of a power input circuit.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a voltage sensing point in a power input circuit of a system for diagnosing a failure of a power input circuit according to an embodiment of the first embodiment of the present invention.
  • FIG 5 and 6 show comparative examples of the power input circuit failure diagnosis system according to the embodiment of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for diagnosing a failure of a power input circuit according to an embodiment of the first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 to 10 are flowcharts of a method for diagnosing a failure of a power input circuit according to another exemplary embodiment of the first exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of a motor driving apparatus according to another embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 shows an implementation example of a motor driving apparatus according to an embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows a comparative example of a motor driving apparatus according to an embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • 15 to 18 are diagrams for explaining the operation of the motor driving apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a flowchart of a motor emergency braking method according to an embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a flowchart of a motor emergency braking method according to another embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as "at least one (or one or more) of A and (and) B, C", it is combined with A, B, C It may include one or more of all possible combinations.
  • a component when it is described that a component is 'connected', 'coupled', or 'connected' to another component, the component is directly 'connected', 'coupled', or 'connected' to the other component. In addition to the case, it may include a case of 'connected', 'coupled', or 'connected' by another element between the element and the other element.
  • FIG. 1 is a block diagram of a system for diagnosing a failure of a power input circuit according to an embodiment of a first embodiment of the present invention.
  • the power input circuit 110 for which the fault diagnosis system 100 is to diagnose a fault receives power from the power source 210 and serves to transmit power to the inverter 220 or other components. Since the voltage of the power input from the power supply 210 may be different from the voltage used in the internal device, it serves to convert the voltage into a voltage of a size usable in the internal device and transfer the voltage to the internal device. In addition, when the power source 210 is not stable, it is possible to filter it as a stable power source, or to prevent the power from being output from the inside to the outside. It is also possible to convert direct current and alternating current. That is, the power input circuit 110 receives power from the power source 210 and serves to stably use it in an internal device.
  • the power input circuit 110 may include a power input unit 111 , a reverse connection prevention unit 112 , and a filter unit 113 .
  • the power input circuit 110 may be a power input circuit 110 of an electronic control unit (ECU) including an inverter that receives power from a vehicle battery and drives a motor.
  • ECU electronice control unit
  • the power input circuit 110 is a power input circuit of an ECU for a vehicle will be described.
  • the power input unit 111 is directly connected to the power source 210 to receive power.
  • the power source 210 may be a vehicle battery
  • the power input unit 111 may be a connector connected to the power source 210 .
  • the reverse connection prevention unit 112 serves to prevent power from being output in the reverse direction to the power source 210 in the ECU
  • the filter unit 113 serves to filter the stable power to the inverter 220 and the like. can do.
  • power input through the power source 210 should be stably transmitted to the inverter 220, etc., but if an abnormality occurs in the input power, a failure may occur in the inverter 220, etc. should be monitored.
  • In order to monitor the power it is possible to detect a failure by measuring the voltage of the power input circuit. At this time, if it is known exactly where the failure occurred, it is possible to accurately diagnose and respond to the failure.
  • the fault diagnosis system 100 of the power input circuit includes a first voltage measuring unit 120 , a second voltage measuring unit 130 , and a first current It is composed of a measurement unit 140 and a processing unit 150 , and may include a storage unit 160 .
  • the first voltage measuring unit 120 measures a first voltage at the rear end of the power input unit 111 .
  • the power input unit 111 is located at the forefront of the power input circuit receiving power from the power source 210 .
  • the first voltage measuring unit 120 measures the first voltage at the rear end of the power input unit 111 in order to determine whether the power source 210 is faulty or whether the circuit from the power source 210 to the power input unit 111 is faulty. measure
  • the first voltage measuring unit 120 may measure the first voltage using a voltage dividing circuit connected in parallel to the rear end of the power input unit 111 .
  • the voltage divider circuit may be formed to have a resistance ratio for dividing a voltage into a circuit including a plurality of resistors.
  • the first voltage may be measured by lowering the voltage to a measurable voltage in the processing unit 150 according to the resistance ratio of the voltage divider circuit.
  • the second voltage measuring unit 130 measures a second voltage at the rear end of the power input circuit 110 .
  • the second voltage measuring unit 130 measures the second voltage at the rear end of the power input circuit 110 .
  • the fault diagnosis by measuring the voltage is to protect the devices inside the ECU, and to monitor the voltage at the position input to the internal device, the second voltage measuring unit 130 is the power input circuit. Measure the second voltage at the rear end of (110).
  • the rear end of the power input circuit 110 may be a single DC link.
  • the DC link terminal is a position where DC power is applied to both ends, and serves to connect between the DC power source, the battery power source 210 and the DC-AC inverter 220 . That is, the second voltage measuring unit 130 may measure the second voltage at the DC link terminal.
  • the second voltage measuring unit 130 may measure the second voltage using a voltage dividing circuit connected in parallel to the rear end of the power input circuit 110 .
  • the resistance ratio of the voltage division circuit for measuring the second voltage may be the same as or different from the resistance ratio of the voltage division circuit for measuring the first voltage.
  • the resistance ratio of each voltage division circuit is for lowering the voltage to a voltage range measurable by the processing unit 150 , and the resistance ratio may be determined according to the magnitude of the voltage at each position where the voltage is measured.
  • the first current measuring unit 140 measures a first current flowing between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage.
  • the first current measuring unit 140 flows between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage. Measure the first current.
  • the first current measuring unit 140 may measure a first current at the rear end of the power input circuit. Voltages at the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage may be different from each other, but the current flowing through the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage is the same, which is the second voltage Since it is the same as the current flowing at the rear end of the power input circuit, which is the terminal to be measured, the first current measuring unit 140 may measure the first current at the rear end of the power input circuit.
  • the first current measuring unit 140 may measure the first current in the reverse connection preventing unit 112 included in the power input circuit 110 as shown in FIG. 2 .
  • the reverse connection preventing unit 112 may be one of elements positioned between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage. As described above, since the current flowing between the terminal for measuring the first voltage and the terminal for measuring the second voltage is the same, the first current measuring unit 140 using the current flowing through the reverse connection preventing unit 112 is used. may measure the first current.
  • the reverse connection preventing unit may be formed of a MOSFET.
  • a MOSFET is a semiconductor device composed of a gate, a source, and a drain. When a voltage is applied to the gate, a channel is formed between the source and the drain, and current flows. MOSFET may indicate a resistance of R dson when substituted by the equivalent circuit, a voltage drop generated by the R dson. At this time, the current flowing through the MOSFET can be measured using the voltage drop generated by R dson .
  • the processing unit 150 derives a voltage drop between a terminal measuring the first voltage and a terminal measuring the second voltage using the measured first current, and the first voltage, the voltage drop, and the second voltage. 2 Use voltage to determine whether a fault has occurred and the location of the fault.
  • the processing unit 150 receives a first voltage from the first voltage measurement unit 120 , a second voltage from the second voltage measurement unit 130 , and a first current from the first current measurement unit 140 . , the processing unit 150 derives a voltage drop between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage using the first current.
  • the processing unit 150 may be a micro control unit (MCU), and may be implemented as a separate processing unit different from the MCU.
  • the processing unit 150 may set a measurable voltage range. This may be set according to the specifications of the processing unit 150 for the safety of the processing unit 150 .
  • the first voltage and the second voltage may be input by being lowered to a range of a voltage measurable by the processor 150 . Even if the actual voltage is lowered, the processor 150 may calculate the actual first voltage and the second voltage by using the resistance ratio at each position where the voltage is lowered. For example, the actual voltage of the second voltage is 5 V, and 2 V may be input to the processor 150 through a voltage divider circuit having a resistance ratio of 5:2. In this case, the processing unit 150 may determine that the actual second voltage is 5 V, not 2 V, using a previously stored resistance ratio of 5:2.
  • the voltage drop between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage is the impedance existing between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage, and the terminal and the second voltage measuring the first voltage. 2
  • the first current flowing between the terminals for measuring voltage it can be derived using the following equation.
  • the voltage drop according to the first current that is, the relationship between the first current and the voltage drop in the power input circuit 110 may be stored in the storage unit 160 . Since R_total in the power input circuit 110 is a fixed value when the circuit is not changed, the voltage drop according to the value of the first current may be calculated in advance or an accurate value may be known in advance through an experiment. Accordingly, the storage unit 160 may store the relationship between the first current and the voltage drop according to the first current as a lookup table. When the processing unit 150 receives the first current from the first current measurement unit 140 , the processing unit 150 reads out the lookup cable storing the relationship between the first current and the voltage drop according to the first current from the storage unit 160 , The voltage drop can be acquired quickly. When a power failure occurs, since a quick response is important, it is possible to reduce the amount of computation by using the lookup table, thereby enabling a quick response to the failure.
  • the processing unit 150 determines whether or not a fault has occurred and the location of the fault by using the first voltage, the voltage drop, and the second voltage.
  • the relationship between the first voltage and the second voltage is as follows.
  • the first voltage corresponding to the voltage of the power source 210 may be normal, and the second voltage may be a voltage obtained by subtracting a voltage drop from the first voltage. That is, when the first voltage is within a predetermined range, it may be determined that the first voltage is normal.
  • the normal range of the first voltage may vary according to the voltage of the battery power source. The normal range can be set according to the normal range voltage of the battery power or by applying a certain margin range. When there is a voltage drop between the battery power and the power input unit 111 , the normal range may be set in consideration of the corresponding voltage drop. Also, when the difference between the third voltage obtained by subtracting the voltage drop from the first voltage and the second voltage is less than the threshold, it may be determined as normal.
  • the threshold for the difference between the third voltage and the second voltage may vary depending on a device to be protected. It may vary depending on the probability of failure depending on the specifications of the device. Alternatively, it may be preset by the user. It may be set by applying a constant margin rate.
  • the processing unit 150 determines whether the first voltage is normal, and if the first voltage is normal, compares the second voltage with a third voltage obtained by subtracting the voltage drop from the first voltage, and the third voltage Whether or not the fault has occurred and the location of the fault may be determined by using the difference between the second voltage and the second voltage.
  • the processing unit 150 may immediately determine whether the first voltage is normal without comparison with the second voltage.
  • the battery voltage may be 12 V to 15 V during normal operation, and when the first voltage is out of the normal range of the battery voltage, it may be determined that the first voltage is not normal. Even if the first voltage is normal, the second voltage may not be normal. In order to determine this, the processing unit 150 may compare the third voltage obtained by subtracting the voltage drop from the first voltage with the second voltage, and determine whether a failure has occurred using the difference between the third voltage and the second voltage. .
  • the processing unit 150 may determine that a failure has occurred when the first voltage is not normal or when a difference between the third voltage and the second voltage is equal to or greater than a threshold value. If the first voltage is not normal, it is determined that a failure has occurred, and even if the first voltage is normal, if the difference between the third voltage and the second voltage is greater than or equal to the threshold, the third voltage due to a problem other than the normal voltage drop Since the difference between the second voltage and the second voltage is equal to or greater than the threshold, the processing unit 150 may determine that a failure has occurred.
  • the processing unit 150 determines that a failure has occurred in the front end of the terminal measuring the first voltage, and the first voltage is normal and the difference between the third voltage and the second voltage When is equal to or greater than the threshold, it may be determined that a failure has occurred in a circuit between the terminal for measuring the first voltage and the terminal for measuring the second voltage. In order to determine not only whether a failure has occurred, but also a location where the failure has occurred, the processing unit 150 may make a different determination depending on the case.
  • the first voltage when the first voltage is not normal, it may be determined that a failure has occurred in the front end of the terminal for measuring the first voltage.
  • the power input from the power source 210 or the circuit in front of the power input unit 111 has a failure.
  • the terminal for measuring the first voltage It can be judged that a failure has occurred in the front end.
  • the first voltage When the first voltage is normal and the difference between the third voltage and the second voltage is equal to or greater than a threshold, it may be determined that a failure has occurred in a circuit between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage. That the first voltage is normal means that the power input from the power source 210 is normal, and even though the first voltage is normal, when a failure occurs in the second voltage, the terminal for measuring the first voltage and the second voltage are measured It can be determined that a fault has occurred in the circuit between the terminals, that is, the power input circuit.
  • the processing unit 150 includes the front end of the terminal for measuring the first voltage and the terminal for measuring the first voltage and the second voltage It can also be judged that a fault has occurred in all circuits between the terminals measuring .
  • the processing unit 150 may determine that both the power supply 210 and the power input circuit 110 are normal.
  • the processing unit 150 may cut off the power input of the power input unit 111 .
  • the power input from the power source 210 to the power input unit 111 may be blocked to protect internal devices of the ECU.
  • the processing unit 150 may cut off the power input and transmit information about this to the upper controller through an alarm or the like.
  • a power input circuit for diagnosing a failure in the failure diagnosis system 100 may be implemented as shown in FIGS. 3 and 4 . Specifically, it may include a power input unit 310 , a noise filter unit 320 , a reverse connection prevention unit 330 , a clamping unit 340 , an EMI filter unit 350 , and a smoothing unit 360 .
  • the power input unit 310 may be a connector for receiving power, and a plurality of pins such as KL30 and KL31 for battery power input may be formed.
  • the first voltage measuring unit 120 measuring the first voltage may measure the first voltage at the rear end of the power input unit 310 .
  • the noise filter unit 320 removes noise included in the input power, and may be formed of a plurality of capacitors.
  • the reverse connection prevention unit 330 serves to prevent the power of the internal device from being reversely input to the power input unit 310 , and may include a MOSFET, as shown in FIG. have. As described above, the first current may be measured in the MOSFET included in the reverse connection prevention unit 112 .
  • the clamping unit 340 may be formed as a diode if it serves to clamp the power supply of a certain level.
  • the EMI filter unit 350 is formed of an EMI (Electro Magnetic Interference) filter, a filter for preventing electromagnetic interference, and may be formed of an inductor and a capacitor.
  • the inductor included in the EMI filter unit 350 includes a parasitic resistance R L , and may cause a voltage drop between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage.
  • the smoothing unit 360 serves to evenly smooth the power output according to the preceding filter and the like, and may be formed of a capacitor.
  • the implemented power input circuit senses the battery voltage at two locations 120 and 130 ) to determine whether or not a fault has occurred and the location of the fault. It can be seen that the device positioned between the two positions 120 and 130 for sensing the battery voltage is a MOSFET included in the reverse connection prevention unit 330 and an inductor of the EMI filter unit 350 .
  • the voltage drop occurring between the two positions 120 and 130 for sensing the battery voltage can be calculated as follows.
  • the voltage drop according to the first current calculated as described above may be stored as a lookup table. Using the voltage and voltage drop sensed at the two locations 120 and 130 for sensing the battery voltage, it is possible to determine whether there is a failure, and it is possible to know exactly where the failure occurred.
  • FIG. 5 and 6 are comparative examples of the failure diagnosis system 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • pins KL30 and KL31 at the connector end can be arranged by two pins. In this case, the size of the connector increases there is a problem.
  • the fault diagnosis system of the power input circuit according to the first embodiment of the present invention increases the coverage of fault diagnosis by adding a voltage sensing point, and in order to increase the function of fault diagnosis,
  • the material cost can be reduced compared to increasing the number of pins, and the circuit implementation is simple.
  • FIGS. 7 is a flowchart of a fault diagnosis method of a power input circuit according to an embodiment of the first embodiment of the present invention
  • FIGS. 8 to 10 are fault diagnosis of a power input circuit according to another embodiment of the first embodiment of the present invention. It is a flow chart of the method.
  • the detailed description of each step of FIGS. 7 to 10 corresponds to the detailed description of the fault diagnosis of FIGS. 1 to 6 , and thus the redundant description will be omitted.
  • Each of the steps of FIGS. 7 to 10 may be performed by one or more processing units.
  • step S11 a first voltage at the rear end of the power input unit, a second voltage at the rear end of the power input circuit, a terminal for measuring the first voltage, and the second voltage
  • the first current flowing between the terminals to be measured is measured.
  • the first current may be measured at the rear end of the terminal for measuring the second voltage.
  • the first current may be measured in a MOSFET positioned between the terminal for measuring the first voltage and the terminal for measuring the second voltage.
  • the MOSFET may be a MOSFET included in the reverse connection prevention unit.
  • a voltage drop between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage is derived using the measured first current in step S12.
  • the voltage drop may be derived from a lookup table storing the relationship between the first current and the voltage drop according to the first current.
  • step S13 it is determined whether a failure has occurred and a failure location using the first voltage, the voltage drop, and the second voltage.
  • the process of determining whether a failure has occurred and the location of the failure may be performed through steps S31 to S33. It is determined in step S31 whether the first voltage is normal, and if the first voltage is normal, a third voltage obtained by subtracting the voltage drop from the first voltage in step S32 is compared with the second voltage, and in step S33 Whether the fault has occurred and the location of the fault may be determined using a difference between the third voltage and the second voltage.
  • the second voltage when the first voltage is not normal, or when the difference between the third voltage and the second voltage is equal to or greater than a threshold, it can be determined that a failure has occurred in the power input circuit, and with respect to the location of the failure, the second voltage
  • the first voltage is not normal, it is determined that a failure has occurred in the front end of the terminal for measuring the first voltage, and when the first voltage is normal and the difference between the third voltage and the second voltage is greater than or equal to a threshold, the second voltage It may be determined that a failure has occurred in a circuit between the terminal measuring the first voltage and the terminal measuring the second voltage.
  • Whether or not a failure occurs and the location of the failure is determined as shown in FIG. 10 , first, whether the first voltage is normal ( S41 ). As a result of the determination in step S41, when the first voltage is not normal, it may be determined that a failure has occurred in the front end of the terminal for measuring the first voltage (S42). As a result of the determination in step S41 , when the first voltage is normal, it may be determined whether a difference between the third voltage obtained by subtracting the voltage drop from the first voltage and the second voltage is equal to or greater than a threshold ( S43 ).
  • step S43 when the difference between the third voltage and the second voltage is less than the threshold, a failure has not occurred and the power input circuit may be determined to be normal ( S45 ). As a result of the determination in step S43, if the difference between the third voltage and the second voltage is equal to or greater than the threshold, it may be determined that a failure has occurred in the circuit between the terminal for measuring the first voltage and the terminal for measuring the second voltage (S44) have.
  • the power input of the power input unit may be cut off in step S21.
  • the power input of the power input unit is cut off, and this can be transmitted to the host controller through an alarm or the like.
  • FIGS. 11 to 20 a motor driving apparatus and a motor emergency braking method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 to 20 .
  • the detailed description of the motor driving apparatus and the motor emergency braking method according to the second embodiment of the present invention is the failure diagnosis method according to the first embodiment of the present invention and the system and names, terms, and functions for each embodiment. It is based on the detailed description, and may be the same as or different from each other.
  • FIG. 11 is a block diagram of a motor driving apparatus according to an embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • the motor driving device 1100 includes a power supply unit 1110, a gate driver 1120, a control unit 1130, and a motor driving unit 1140, and a battery power detection unit ( 1150 ) and a diode 1160 .
  • the power supply unit 1110 receives the battery power 1210 or the ignition power 1220 and supplies power to the control unit 1130 .
  • the power supply unit 1110 supplies power to the control unit 1130 .
  • the power supply unit 1110 may receive power from the battery power source 1210 or the ignition power source 1220 , convert the power according to the control unit 1130 , and supply the converted power to the control unit 1130 .
  • the battery power 1210 is input to supply power to the controller 1130 , and when it is difficult to receive the battery power 1210 normally and supply it to the controller 1130 , power is input from the ignition power 1220 . may be received to supply power to the control unit 1130 .
  • Battery power is power input from the battery. Ignition is the ignition device, and the ignition power is the power for starting the vehicle, and supplies the power to run the alternator.
  • the ignition power enables other components to operate the vehicle components.
  • the ignition power is turned on when the key is placed in the key box or just before the vehicle starts the engine.
  • battery power is input through the KL30 and KL31 lines, and ignition power is input through KL15.
  • the power supply unit 1110 may be a Power Management IC (PMIC).
  • PMIC Power Management IC
  • a PMIC is a device responsible for converting, distributing and controlling the power required within the device for optimal power supply performance. Through the PMIC, it is possible to efficiently manage power by actively responding to various load fluctuations.
  • the gate driver 1120 receives the battery power 1210 or the ignition power 1220 to operate the switch of the motor driving unit 1140 .
  • the motor driving unit 1140 includes a switch, and drives the motor 1230 by a switch operation.
  • the gate driver generates a signal for turning on/off a switch constituting the motor driving unit 1140 and transmits it to the motor driving unit 1140 , which turns on a certain switch among the switches constituting the motor driving unit 1140 and turns off a certain switch
  • a control signal is received from the control unit 1130 to indicate whether or not to do so, and the switch of the motor driving unit 1140 is operated by turning on or off a switch in the corresponding switch.
  • the gate driver may be a gate driver IC.
  • a gate driver IC is a device that turns on/off the switch by applying or blocking a voltage to the gate of a switch composed of an IGBT or MOSFET, which is a switching element, and can receive a logic level voltage and provide a higher power output.
  • the controller 1130 receives power from the power supply 1110 and controls the gate driver 1120 .
  • control unit 1130 operates by receiving power from the power supply unit 1110, but when the motor 1230 drives it, in order to control the operation of the switch of the motor driving unit 1140, the motor driving unit 1140 ) controls the gate driver 1120 to transmit an on/off signal for each of the switches.
  • the controller 1130 may control various components in the motor driving device 1100 , and detect various pieces of information generated in the motor driving device 1100 so that an operation is performed accordingly. It can control or generate an alarm in a higher-level controller or vehicle system.
  • the controller 1130 may be a micro controller unit (MCU).
  • the MCU is a device that performs a predetermined function by making a microprocessor and input/output into a single chip, and serves to control various functions required in the motor driving device 1100 .
  • the motor driving unit 1140 receives the battery power 1210 to drive the motor 1230 .
  • the motor driving unit 1140 receives battery power and drives the motor 1230 by supplying it to the motor 1230 .
  • the motor driver 1140 may include a plurality of switches, and the switch operates according to a signal from the gate driver 1120 to supply power to drive the motor 1230 .
  • the motor 1230 may be a motor that operates a gear of the vehicle.
  • the motor driving device 1100 may be an Electronic Control Unit (ECU) that drives a motor that operates a gear of the vehicle.
  • ECU Electronic Control Unit
  • it may be a device for driving various motors 1230 .
  • the motor driving unit 1140 may be formed of three high-side switches and three low-side switches.
  • One upper switch and one lower switch may be connected to each other to form a pair to form one half-bridge circuit. That is, the motor driving unit 1140 may be formed with three half-bridge circuits.
  • the upper switch and the lower switch may be complementary to each other.
  • the upper switch and the lower switch forming the half bridge may complementarily conduct with each other, and may supply power to the motor 1230 .
  • an upper switch and a lower switch may be in complementary conduction according to a signal from the gate driver 1120 .
  • the controller 1130 may control the operation ratio of the signal output from the gate driver 1120 to each switch, thereby controlling the operation of the switch.
  • the three half-bridge circuits may supply three-phase power having different phases to the motor 1230 .
  • the motor driving unit 1140 may convert DC power into three-phase AC power through six switch operations and supply it to the motor 1230 , and convert the DC power into AC power, which may be referred to as an inverter.
  • the power supply unit 1110 and the gate driver 1120 receive the ignition power 1220 when an abnormality occurs in the supply of the battery power 1210 , and the battery power 1210 receives power from the battery KL30 ) input terminal, and the ignition power source 1220 may be an ignition power source KL15 input terminal receiving power from the ignition.
  • the power supply unit 1110 and the gate driver 1120 receive power from the battery power source 1210 under normal circumstances, but receive power normally from the battery power source 1210 when an abnormality occurs in the supply of the battery power source 1210 . It is difficult to operate by receiving power from the ignition power source 1220 instead of the battery power source 1210 . That is, in an emergency in which it is difficult to receive the battery power 1210, the ignition power 1220 is input to perform an emergency operation.
  • the battery power supply line and the ignition power supply line may be connected to the power supply unit 1110 and the gate driver 1120 .
  • the power supply 1110 and the gate driver 1120 are not only connected to the battery power supply line receiving the battery power 1210 , but also connected to the ignition power supply line receiving the ignition power 1220 , but during normal operation, the battery
  • the supply lines of the battery power 1210 and the ignition power 1220 are connected to each other and are connected to the power supply 1110 and the gate driver 1120 .
  • It may include a diode connecting the ignition power supply 1220 , the power supply unit 1110 , and the gate driver 1120 .
  • a diode 1160 may be formed on the ignition power supply line.
  • the diode 1160 serves to prevent reverse connection so that the current flowing in the battery power supply line does not flow to the ignition power supply line.
  • the battery power 1210 should be supplied to the power supply 1110 and the gate driver 1120 .
  • the diode 1160 By forming the diode 1160 , when the current flowing in the battery power supply line is large, the diode is ignited. An input from the power supply line may be blocked, so that only the battery power 1210 may be supplied to the power supply 1110 and the gate driver 1120 . In an emergency in which the battery power supply 1210 is unavailable, there is no current flowing in the battery power supply line or a current smaller than the current flowing in the ignition power supply line flows. In this case, the current may be supplied from the ignition power supply line.
  • the diode 1160 the battery power source 1210 and the ignition power source 1220 can be stably provided to the power supply unit 1110 and the gate driver 1120 without any other configuration.
  • a plurality of diodes may be used as the diode.
  • the stability of reverse connection prevention can be improved, and stable operation is possible.
  • the controller 1130 may control the gate driver 1120 so that the motor driving unit 1140 operates in a motor braking mode.
  • an abnormality may also occur in the supply of battery power to the motor driving unit 1140 , and in this case, it is difficult to operate the motor 1230 normally.
  • the motor 1230 waits until it stops by itself, the motor 1230 does not stop stably. Problems can arise.
  • the controller 1130 may control the gate driver 1120 to safely and stably stop the motor 1230 so that the motor driver 1140 operates in the motor braking mode. Since the motor driving unit 1140 operates in the motor braking mode, the motor 1230 does not operate without control even in an emergency, and the operation can be stably stopped by the motor braking mode.
  • the control unit 1130 is a gate driver such that a short circuit is formed in the upper switch or the lower switch forming the motor driving unit 1140 . (1120) can be controlled.
  • the motor driving unit 1140 operates in the motor braking mode to stop the operation of the motor 1230 .
  • the short circuit in the upper switch may be formed by turning on all the upper switches of the motor driving unit 1140 and turning off all the lower switches, and the short circuit in the lower switch turns on all the lower switches of the motor driving unit 1140 and , can be formed by turning off all the upper switches.
  • the controller 1130 may control the gate driver 1120 to turn on only the upper switches or the lower switches forming the motor driver 1140 so that the motor driver 1140 operates in the motor braking mode.
  • each connection line for an upper switch may be connected to a first voltage output line supplied from the power supply unit 1110 , and a connection line for the lower switch Each may be connected to the ground (GND).
  • the first voltage is a voltage distinct from the ground, and may be, for example, 3.3 V.
  • Pull-up means forcibly raising the value to a predetermined value
  • pull-down means forcibly lowering the value to a predetermined value.
  • the controller 1130 may pull-up all of the upper switches to the first voltage and turn off all of the lower switches to form a short circuit in the upper switches to stop the motor 1230 .
  • the motor 1230 may be stopped by pulling down all of the lower switches to ground and turning off all of the upper switches to form a short circuit in the lower switch.
  • the controller 1130 may control the pulse width modulation signal output from the gate driver 1120 .
  • the gate driver 1120 operates the switch of the motor driving unit 1140 through a pulse-width modulation (PWM) signal.
  • PWM pulse-width modulation
  • the motor driving unit 1140 supplies three-phase power to the motor 1230 .
  • a signal is transmitted by modulating the pulse width for each switch of the motor driving unit 1140 to supply the signal.
  • each switch of the motor driver 1140 must be operated differently from the normal operation to stop the motor 1230 .
  • the controller 1130 controls the pulse width modulation signal output from the gate driver 1120 . can control For example, as described above, in order for the motor driver 1140 to operate in the motor braking mode, the pulse width modulation signal of the gate driver 1120 may be controlled to turn on both the upper switch and the lower switch.
  • the controller 1130 may transmit an alarm to the upper controller or the vehicle system.
  • the controller 1130 may perform an operation of stopping the motor 1230 and may transmit information about the occurrence of an emergency to the upper controller or the vehicle system at the same time or after that. Information indicating that the motor 1230 is stopped may also be transmitted.
  • the operation of the upper controller may be performed accordingly, and thereafter, it may help to identify the cause of the failure.
  • the battery power detector 1150 may detect the battery power 1210 .
  • the battery power detection unit 1150 detects battery power and transmits battery power detection information to the control unit 1130 , so that the control unit 1130 monitors the battery power 1210 .
  • the battery power detection unit 1150 can be configured in various ways using a voltage divider circuit, a transistor, or the like.
  • the power supply 1110 and the gate driver 1120 receive power from the ignition power 1220 to perform an operation, but an operation to stop the motor 1230 must be performed.
  • the control unit 1130 can quickly determine that there is an abnormality in the supply of the battery power 1210 according to the signal received from the battery power detection unit 1150 , and quickly stabilize the motor 1230 . can be used to stop the operation.
  • the corresponding information may be provided to the upper controller or the vehicle system to enable monitoring and identification of the cause of the failure.
  • the power supply 1110 and the gate driver 1120 may receive the ignition power 1220 for a predetermined time when an abnormality occurs in the supply of the battery power 1210 .
  • the power supply 1110 and the gate driver 1120 may operate by receiving the ignition power 1220 in an emergency, but the ignition power 1220 is supplied as an emergency power, and the ignition power 1220 is also provided to other devices. As a result, it may be difficult to continue using the ignition power source 1220 . Accordingly, the ignition power 1220 may be supplied only until the motor 1230 is stably stopped, and when a predetermined time elapses, the supply of the ignition power 1220 may be cut off.
  • the time for receiving the ignition power 1220 may be a time required for braking the motor 1230 or may be preset by a user. Alternatively, the ignition power 1220 may be input until the motor 1230 stops or the speed of the motor 1230 becomes less than or equal to a predetermined speed.
  • the motor driving apparatus may be implemented as shown in FIG. 13 .
  • Battery power may be input to the KL30 (1210), and the ground may be connected to the KL31 (1240).
  • the ignition power may be input to the KL15 ( 1220 ).
  • the battery power 1210 is input through a reverse protection circuit and branched from the B+ terminal to the motor driving unit 1140 composed of the B6 bridge, the PMIC power supply unit 1110, and the gate driver 1120.
  • the B+ (KL30) line and the KL15 line are connected to supply power from the ignition power, that is, the KL15 line, so that the power supply unit 1110 and the gate driver 1120 are supplied with power.
  • the power supply unit 1110 and the gate driver 1120 receive the battery power 1210 input from the B+ terminal during normal operation, and when an abnormality occurs in the supply of the battery power 1210, the ignition power 1220 is input. .
  • the diode 1160 is formed so that the ignition power is not supplied and reverse voltage and current do not flow.
  • the power supply unit 1110 provides power by transforming the voltage to 3.3 V to be suitable for the control unit 1130 that is the MCU.
  • the controller 1130 controls the gate driver 1120 so that the gate driver 1120 transmits a signal for operating the switches of the motor driver 1140 .
  • the controller 1130 may pull-up the upper switch to 3.3 V, and may pull-down the lower switch to the ground.
  • Each signal line may be connected to a 3.3 V output line output from the power supply unit 1110 or may be connected to a ground.
  • the gate driver 1120 operates the motor driving unit 1140 by applying power supplied according to the control signal of the control unit 1130 to each switch of the corresponding motor driving unit 1140, and the motor driving unit 1140 accordingly operates the three-phase Power is applied to the motor 1230 to drive the motor 1230 .
  • the KL30 measurement circuit, the battery power detection unit 1150 detects the battery power at the B+ stage and transmits it to the control unit 1130 .
  • the controller 1130 controls the gate driver 1120 so that the switch of the motor driver 1140 operates in the motor braking mode in order to stably stop the motor 1230 in an emergency by detecting battery power. Through this, even if the battery power supply is interrupted, the motor driving device may not stop operation, the controller 1130 may recognize a fault situation, and the PWM terrain may be floated on the gate driver 1120 . Turning on t, the motor 1230 can be stably braked by operating the high-side or low-side break mode for 50 ms or longer. Specifically, the braking mode may be performed by operating the B6 bridge as a short circuit by turning on the upper or lower three MOSFET switches of the motor driving unit and turning off the MOSFET switch on the opposite side.
  • the PMIC 2011 and the Gate Driver IC 2012 receive power only through the KL30 2021 and KL31 2024 lines that are battery power.
  • the B6 bridge 2014 is connected to the KL30 line to drive the motor 2023 .
  • the ignition line KL15 (2022) is used only as a signal to enable the PMIC (2011), and when the KL15 (2022) signal is turned on, the PMIC (2011) supplies power to the ECU's internal components to turn on the MCU (2013). and other components operate according to the control of the MCU 2013 .
  • the gate driver 1120 may be controlled.
  • 15 shows an example in which a short circuit is formed in the upper switch of the motor driving unit 1140.
  • the upper switch 1141 is all on, the lower switch 1142 is all off, and the motor 1230 is performed by the upper switches.
  • a current path is formed to form a short circuit, and through this, the motor 1230 can be braked.
  • 16 shows an example in which a short circuit is formed in the lower switch of the motor driving unit 1140.
  • the upper switch 1141 is all off, the lower switch 1142 is all on, and the motor 1230 by the lower switches.
  • a current path is formed to form a short circuit, and through this, the motor 1230 can be braked.
  • 17 is a waveform of a situation in which the supply of battery power is cut off, and is a waveform of supplying power using ignition power after B+ power is turned off. After the battery power is cut off, it can be seen that the ignition current increases and power is supplied.
  • the control unit recognizes the fault condition after monitoring the battery power voltage through the battery power detector, and floats the PWM signal output to the gate driver to PWM By forming a short circuit in the motor drive unit (B6 bridge) by pulling-up or pulling-down the signal, it can operate in motor braking mode and communicate the situation to the vehicle system or the upper controller.
  • FIG. 19 is a flowchart of a motor emergency braking method according to an embodiment of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 20 is a flowchart of a motor emergency braking method according to another embodiment of the second embodiment of the present invention.
  • the detailed description of each step of FIGS. 19 and 20 corresponds to the detailed description of the motor driving apparatus of FIGS. 11 to 18 , and thus the overlapping description will be omitted.
  • step S111 it is detected whether there is an abnormality in the supply of battery power, and when an abnormality occurs in the supply of the battery power, in step S112, ignition power is supplied and the operation is performed.
  • step S113 the controller controls the gate driver so that the plurality of switches forming the motor driving unit operate in the motor braking mode, and in step S114, the gate driver operates the switches of the motor driving unit in the motor braking mode.
  • the pulse width modulation signal output from the gate driver may be controlled. Through this, a short circuit is formed in the upper switch or the lower switch of the motor driving unit in step S115 to brake the motor.
  • the upper switch forming the motor driving unit When an abnormality occurs in the supply of the battery power, the upper switch forming the motor driving unit is pulled up to a first voltage and the lower switch is turned off, or the lower switch is pulled down to the ground voltage and the upper switch is By turning it off, the switch of the motor driving unit may be operated in a motor braking mode.
  • Modifications according to the present embodiment may include some components of the first embodiment and some components of the second embodiment together. That is, the modified example may include the first embodiment, but some configurations of the first embodiment may be omitted and may include some configurations of the corresponding second embodiment. Alternatively, the modified example may include the second embodiment, but some components of the second embodiment are omitted and include some components of the corresponding first embodiment.
  • the embodiments of the present invention can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored.
  • Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices.
  • computer-readable recording media are distributed in networked computer systems.
  • computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner.
  • functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention pertains.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 3 상 인버터의 전류 측정 장치는, 인버터를 구성하는 3개의 하단 스위치 중 하나의 하단 스위치의 하단에 연결되는 전류 검출소자, 전류 검출소자가 연결되지 않은 다른 2개의 하단 스위치 및 전류 검출소자를 이용하여 전류를 측정하는 전류 측정부 및 전류 검출소자를 이용하여 측정한 제1 전류 값과 상기 2개의 하단 스위치를 이용하여 측정한 제2 전류 값 및 제3 전류 값의 관계에 기초하여 제2 전류 값 및 제3 전류 값을 보정하는 전류 보정부를 포함한다.

Description

전원 입력 회로의 고장 진단 방법 및 그 시스템
본 발명은 전원 입력 회로의 고장 진단 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 전압 센싱 포인트를 이용하여 전원 입력 회로의 고장을 진단하는 고장 진단 방법 및 그 시스템, 비상시 이그니션 전원을 이용하여 모터를 구동하는 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법에 관한 발명이다.
자동차는 장착된 배터리의 전원을 이용하여 내부의 ECU(Electronic Control Unit, 전자제어장치)에 필요한 전원을 제공한다. 일반적으로, ECU(Electronic Control Unit)는, 차량의 내부적인 동작을 다양하게 제어하는 전자제어장치로서, MCU, PMIC, 게이트 드라이버 IC 등을 포함한다. ECU는 이그니션(Ignition, IGN)을 통해 시동이 온(ON)된 상태에서, 배터리로부터 전원을 공급받아 동작한다.
ECU는 자동차의 다양한 장치 등의 제어를 수행하며, 안전에 필수적인 장치들에 대한 제어를 수행한다. 안전을 위해서는 정밀한 제어가 중요하며, 이를 위하여, ECU에 안정적인 전원을 제공하여야 한다. 또한, ECU에 필요한 전압의 크기는 일반적으로 배터리 전원보다 작기 때문에, 배터리 전원을 ECU에 필요한 전압의 크기로 줄여야 한다.
배터리 전원은 다양한 원인으로 불안정하게 입력될 수 있고, 이로 인해 ECU에 손상이 발생할 수 있다. ECU의 보호를 위하여, 배터리 전원에 대해 모니터링을 수행해야 하는데, ECU에 인가되는 전원에 고장이 발생하는 경우, 고장의 원인이 배터리 전원에 있는지, ECU 내부 회로에 있는지를 판단하기 어렵고, 그에 따라, 고장에 대응하기 어려운 문제가 있다.
또한, 외부요인이나 ECU 내부요인으로 인해 배터리로부터 전원이 중단되는 경우, PMIC 및 Gate Driver 등 ECU 내부가 갑자기 셧 다운(Shut Down) 되며 모터 구동 중인 경우, 모터 제어가 불가능하여 안정적으로 모터를 제동할 수 없다. 또한 해당 고장 상황에 대한 정보를 상위제어기에 전달 할 수 없는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 복수의 전압 센싱 포인트를 이용하여 전원 입력 회로의 고장을 진단하는 고장 진단 방법 및 그 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 비상시 이그니션 전원을 이용하여 모터를 구동하는 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예의 일 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 판단 방법은, 전원 입력부의 후단의 제1 전압, 전원 입력 회로의 후단의 제2 전압, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 제1 전류를 측정하는 단계; 상기 측정된 제1 전류를 이용하여 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하를 도출하는 단계; 및 상기 제1 전압, 상기 전압 강하, 상기 제2 전압을 이용하여 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 단계를 포함한다.
또한, 고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 전원 입력부의 전원 입력을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 단계는, 상기 제1 전압이 정상인지 판단하는 단계; 상기 제1 전압이 정상인 경우, 상기 제1 전압에서 상기 전압 강하를 감산한 제3 전압과 상기 제2 전압을 비교하는 단계; 및 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 상기 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 또는 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 상기 제1 전압이 정상이고 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 전류를 측정하는 단계는, 상기 제2 전압을 측정하는 단자 후단에서 상기 제1 전류를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제1 전류를 측정하는 단계는, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 위치하는 MOSFET에서 상기 제1 전류를 측정할 수 있다.
또한, 상기 전압 강하를 도출하는 단계는, 상기 제1 전류에 따른 상기 제1 전류 및 전압 강하의 관계를 저장한 룩업 테이블로부터 도출될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예의 다른 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 판단 시스템은 전원 입력부를 포함하는 전원 입력 회로의 고장 판단 시스템에 있어서, 상기 전원 입력부의 후단의 제1 전압을 측정하는 제1 전압 측정부; 상기 전원 입력 회로의 후단의 제2 전압을 측정하는 제2 전압 측정부; 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 제1 전류를 측정하는 제1 전류 측정부; 및 상기 측정된 제1 전류를 이용하여 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하를 도출하고, 상기 제1 전압, 상기 전압 강하, 상기 제2 전압을 이용하여 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 처리부를 포함한다.
또한, 상기 처리부는, 고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 전원 입력부의 전원 입력을 차단할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 상기 제1 전압이 정상인지 판단하고, 상기 제1 전압이 정상인 경우, 상기 제1 전압에서 상기 전압 강하를 감산한 제3 전압과 상기 제2 전압을 비교하며, 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 상기 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 또는 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 처리부는, 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 상기 제1 전압이 정상이고 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제1 전류 측정부는, 상기 전원 입력 회로의 후단에서 상기 제1 전류를 측정할 수 있다.
또한, 상기 전원 입력 회로는 역접속 방지부를 포함하고, 상기 제1 전류 측정부는, 상기 역접속 방지부에서 상기 제1 전류를 측정할 수 있다.
또한, 상기 제1 전류에 따른 상기 제1 전류 및 전압 강하의 관계를 저장한 룩업 테이블을 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예본 발명의 제2 실시예의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치는 배터리 전원 또는 이그니션 전원을 입력받아 제어부에 전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 배터리 전원 또는 상기 이그니션 전원을 입력받아 모터 구동부의 스위치를 동작시키는 게이트 드라이버; 상기 전원 공급부로부터 전원을 공급받고, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 제어부; 및 상기 배터리 전원을 공급받아 모터를 구동시키는 모터 구동부를 포함하고, 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버는 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 이그니션 전원을 입력받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배터리 전원 공급 라인 및 상기 이그니션 전원 공급 라인은 결선되어 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버와 연결될 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부가 모터 제동 모드로 동작하도록 상기 게이트 드라이버를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되도록 상기 게이트 드라이버를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상측 스위치는 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 전달할 수 있다.
또한, 상기 모터 구동부는, 3개의 상측 스위치와 3개의 하측 스위치로 형성되고, 상기 상측 스위치와 하측 스위치는 상보적으로 도통될 수 있다.
또한, 상기 배터리 전원을 감지하는 배터리 전원 감지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 소정의 시간 동안 상기 이그니션 전원을 입력받을 수 있다.
또한, 상기 이그니션 전원과 상기 전원 공급부 및 상기 게이트 드라이버를 연결하는 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모터 구동 장치는 차량의 기어를 동작시키는 모터를 구동할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예의 다른 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법은 배터리 전원의 공급 이상여부를 감지하는 단계; 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원을 공급받아 동작하는 단계; 제어부가 모터 구동부를 형성하는 복수의 스위치가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버를 제어하는 단계; 상기 게이트 드라이버가 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시키는 단계; 및 상기 모터 구동부의 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되어 모터를 제동하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 게이트 드라이버를 제어하는 단계는, 상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다.
또한, 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시키는 단계는, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키거나, 상기 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상기 상측 스위치는 오프시킬 수 있다.
또한, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전압 센싱 포인트를 추가함으로써 고장 진단의 Coverage가 증가된다. 또한, 고장 진단의 기능을 높이기 위하여, 커넥터의 핀을 늘리는 것보다 재료비를 절감할 수 있으며, 회로 구현이 간단하다.
또한, 배터리 전원 공급이 차단되는 상황에서 고장여부를 판단하고 안정적인 비상 제동이 가능하다. 또한, 해당 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 일 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 다른 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템의 블록도이다.
도 3은 전원 입력 회로의 구체적인 구현예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 일 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템의 전원 입력 회로에서의 전압 센싱 포인트를 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예의 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템과의 비교예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 일 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 방법의 흐름도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예의 다른 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예의 다른 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 구현예를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 비교예를 도시한 것이다.
도 15 내지 도 18은 본 발명의 제2 실시예의 실시예에 따른 모터 구동 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예의 일 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시예의 다른 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, 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 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 일 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템의 블록도이다.
고장 진단 시스템(100)이 고장을 진단하고자 하는 전원 입력 회로(110)는 전원(210)으로부터 전원을 입력받고, 인버터(220) 또는 다른 구성에 전원을 전달하는 역할을 한다. 전원(210)에서 입력되는 전원의 전압은 내부 장치에서 이용되는 전압과 다를 수 있기 때문에, 전압을 내부 장치에서 이용할 수 있는 크기의 전압으로 변환하여 내부 장치로 전달하는 역할을 한다. 또한, 전원(210)이 안정적이지 않은 경우, 이를 안정적인 전원으로 필터링하거나, 내부에서 외부로 전원이 역으로 출력되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 직류와 교류를 변환할 수도 있다. 즉, 전원 입력 회로(110)는 전원(210)으로부터 전원을 입력받아, 내부 장치에서 안정적으로 이용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
이를 위하여, 전원 입력 회로(110)는 전원 입력부(111)를 포함하고, 역접속 방지부(112), 및 필터부(113)를 포함할 수 있다. 전원 입력 회로(110)는 차량용 배터리로부터 전원을 입력받아, 모터 등을 구동하는 인버터 등을 포함하는 ECU(Electronic Control Unit, 전자제어장치)의 전원 입력 회로(110)일 수 있다. 이는 하나의 예시로, 차량용 전원 입력 회로 이외에, 전원을 입력받는 다양한 전원 입력 회로일 수 있음은 당연하다. 이하, 전원 입력 회로(110)가 차량용 ECU의 전원 입력 회로인 예를 이용하여 설명하도록 한다.
전원 입력부(111)는 전원(210)과 바로 연결되어 전원을 입력받는다. 여기서, 전원(210)은 차량용 배터리이고, 전원 입력부(111)는 전원(210)과 연결되는 커넥터일 수 있다. 역접속 방지부(112)는 ECU에서 전원이 역으로 전원(210) 방향으로 출력되는 것을 방지하는 역할을 하고, 필터부(113)는 안정적인 전원을 인버터(220) 등에 전달하기 위하여, 필터링하는 역할을 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 전원(210)을 통해 입력된 전원이 안정적으로 인버터(220) 등에 전달되어야 하는데, 입력되는 전원에 이상이 발생하는 경우, 인버터(220) 등에 고장이 발생할 수 있기 때문에, 전원을 모니터링해야 한다. 전원을 모니터링하기 위하여, 전원 입력 회로의 전압을 측정하여 고장 여부를 감지할 수 있다. 이때, 고장이 발생한 위치가 어디인지 정확히 알 수 있다면, 정확한 진단 및 고장 대응이 가능하다.
정확한 고장 진단을 위하여, 본 발명의 제1 실시예의 일 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템(100)은 제1 전압 측정부(120), 제2 전압 측정부(130), 제1 전류 측정부(140), 및 처리부(150)로 구성되고, 저장부(160)를 포함할 수 있다.
제1 전압 측정부(120)는 전원 입력부(111)의 후단의 제1 전압을 측정한다.
보다 구체적으로, 전원 입력부(111)는 전원(210)으로부터 전원을 입력받는 전원 입력 회로의 최전단에 위치한다. 제1 전압 측정부(120)는 전원(210)의 고장 여부 내지 전원(210)에서부터 전원 입력부(111)까지의 회로의 고장 여부를 판단하기 위하여, 전원 입력부(111)의 후단에서 제1 전압을 측정한다.
제1 전압 측정부(120)는 전원 입력부(111) 후단에 병렬로 연결되는 전압 분배 회로를 이용하여 제1 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 전압 분배 회로는 복수의 저항으로 이루어지는 회로로 전압을 분배하는 저항비를 갖도록 형성할 수 있다. 전압 분배 회로의 저항비에 따라 처리부(150)에서 측정가능한 전압으로 낮추어 제1 전압을 측정할 수 있다.
제2 전압 측정부(130)는 전원 입력 회로(110)의 후단의 제2 전압을 측정한다.
보다 구체적으로, 인버터(220) 등을 포함하는 ECU를 입력되는 전원의 고장으로부터 보호하고자 하기 위해서 제2 전압 측정부(130)는 전원 입력 회로(110)의 후단에서 제2 전압을 측정한다. 앞서 설명한 바와 같이, 전압을 측정하여 고장을 진단하는 것은 ECU 내부의 장치들을 보호하기 위함으로, 내부 장치로 입력되는 위치에서의 전압을 모니터링하기 위하여, 제2 전압 측정부(130)는 전원 입력 회로(110)의 후단에서 제2 전압을 측정한다.
여기서, 전원 입력 회로(110)의 후단은 DC 링크(Link) 단일 수 있다. DC 링크 단은 양단에 DC 전원이 걸리는 위치로, DC전원인 배터리 전원(210)과 DC-AC 인버터(220) 사이를 연결하는 역할을 한다. 즉, 제2 전압 측정부(130)는 DC 링크 단에서 제2 전압을 측정할 수 있다.
제2 전압 측정부(130) 또한 제1 전압 측정부(120)와 같이, 전원 입력 회로(110) 후단에 병렬로 연결되는 전압 분배 회로를 이용하여 제2 전압을 측정할 수 있다. 제2 전압을 측정하고자 하는 전압 분배 회로의 저항비는 제1 전압을 측정하고자 하는 전압 분배 회로의 저항비와 같거나 다를 수 있다. 각 전압 분배 회로의 저항비는 처리부(150)에서 측정가능한 전압 범위로 전압을 낮추기 위한 것으로, 전압을 측정하는 각 위치에서의 전압의 크기에 따라 저항비가 결정될 수 있다.
제1 전류 측정부(140)는 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 제1 전류를 측정한다.
보다 구체적으로, 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 소자가 있는 경우, 전압 강하가 발생할 수 있고, 그에 따라 제1 전압과 제2 전압에 차이가 발생하고, 전압 강항가 해당 소자에 흐르는 전류의 크기에 따라 달라지는 경우, 제1 전압과 제2 전압 사이의 관계가 달라질 수 있다. 따라서, 제1 전압과 제2 전압의 제1 전류에 따른 관계를 산출하기 위하여, 제1 전류 측정부(140)는 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 제1 전류를 측정한다.
제1 전류 측정부(140)는 전원 입력 회로의 후단에서 제1 전류를 측정할 수 있다. 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자에서의 전압은 서로 다를 수 있으나, 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자에 흐르는 전류는 같고, 이는 제2 전압을 측정하는 단자인 전원 입력 회로의 후단에서 흐르는 전류와 같은 바, 제1 전류 측정부(140)는 전원 입력 회로의 후단에서 제1 전류를 측정할 수 있다.
또는, 제1 전류 측정부(140)는 도 2와 같이, 전원 입력 회로(110) 포함된 역접속 방지부(112)에서 제1 전류를 측정할 수 있다. 역접속 방지부(112)는 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 위치하는 소자 중 하나일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 전류는 동일하기 때문에, 역접속 방지부(112)에 흐르는 전류를 이용하여 제1 전류 측정부(140)가 제1 전류를 측정할 수 있다.
역접속 방지부는 MOSFET으로 구성될 수 있다. MOSFET은 게이트(Gate), 소스(Source), 드레인(Drain)으로 구성되는 반도체 소자로, 게이트에 전압이 인가되면 소스와 드레인 사이에 채널이 형성되어 전류가 흐르게 된다. MOSFET은 등가회로로 치환시 R dson의 저항으로 나타낼 수 있고, R dson에 의해 전압강하가 발생한다. 이때, R dson에 의해 발생하는 전압강하를 이용하여 MOSFET에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
처리부(150)는 상기 측정된 제1 전류를 이용하여 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하를 도출하고, 상기 제1 전압, 상기 전압 강하, 상기 제2 전압을 이용하여 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단한다.
보다 구체적으로, 처리부(150)는 제1 전압 측정부(120)로부터 제1 전압, 제2 전압 측정부(130)로부터 제2 전압, 제1 전류 측정부(140)로부터 제1 전류를 입력받는다, 처리부(150)는 제1 전류를 이용하여 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하를 도출한다. 처리부(150)는 MCU(Micro Control Unit)일 수 있고, MCU와 다른 별도의 처리부로 구현될 수도 있다.
처리부(150)는 측정가능한 전압의 범위가 설정되어 있을 수 있다. 이는 처리부(150)의 안전을 위해 처리부(150)의 스펙에 따라 설정되어 있을 수 있다. 제1 전압 및 제2 전압은 처리부(150)가 측정가능한 전압의 범위로 낮춰져 입력될 수 있다. 실제 전압이 낮추어 입력되더라도, 처리부(150)는 전압을 낮추는 각 위치에서의 저항비를 이용하여 실제 제1 전압 및 제2 전압의 크기를 산출할 수 있다. 예를 들어, 제2 전압의 실제 전압의 크기 5 V이고, 5:2의 저항비를 갖는전압 분배 회로를 통해 2 V가 처리부(150)에 입력될 수 있다. 이때, 처리부(150)는 미리 저장하고 있는 5:2의 저항비를 이용하여 실제 제2 전압은 2 V가 아닌 5 V로 판단할 수 있다.
제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하는 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 존재하는 임피던스와 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이를 흐르는 제1 전류를 이용하여 다음 식을 이용하여 도출할 수 있다.
Figure PCTKR2020016781-appb-img-000001
제1 전류에 따른 전압 강하, 즉 전원 입력 회로(110)에서의 제1 전류 및 전압 강하의 관계는 저장부(160)에 저장되어 있을 수 있다. 전원 입력 회로(110)에서 R_total은 회로가 변경되지 않는 경우, 고정된 값인 바, 제1 전류의 값에 따른 전압 강하는 미리 산출하거나 실험을 통해 정확한 값을 미리 알 수 있다. 따라서, 제1 전류에 따른 제1 전류 및 전압 강하의 관계를 룩업 테이블로 저장부(160)가 저장할 수 있다. 처리부(150)는 제1 전류를 제1 전류 측정부(140)로부터 입력받으면, 저장부(160)로부터 제1 전류에 따른 제1 전류 및 전압 강하의 관계를 저장하고 있는 해당 룩업 케이블을 독출하여 빠르게 전압 강하를 획득할 수 있다. 전원에 고장이 발생한 경우, 빠른 대응이 중요하기 때문에, 룩업 테이블을 이용하여 연산량을 줄일 수 있고, 이를 통해 고장에 대한 빠른 대응이 가능할 수 있다.
처리부(150)는 제1 전압, 전압 강하, 제2 전압을 이용하여 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단한다. 정상 동작 상황에서는 제1 전압과 제2 전압 사이의 관계는 다음과 같다.
Figure PCTKR2020016781-appb-img-000002
전원 입력 회로(110)가 정상 동작하는 경우, 전원(210)의 전압에 해당하는 제1 전압은 정상이고, 제2 전압은 제1 전압에서 전압 강하를 뺀 전압일 수 있다. 즉, 제1 전압이 소정의 범위 이내인 경우, 제1 전압을 정상으로 판단할 수 있다. 제1 전압의 정상 범위는 배터리 전원의 전압에 따라 달라질 수 있다. 배터리 전원의 정상범위 전압에 따라 설정되거나, 일정한 마진 범위를 적용하여 정상범위를 설정할 수 있다. 배터리 전원과 전원 입력부(111) 사이에 전압 강하가 있는 경우, 해당 전압 강하를 고려하여 정상 범위를 설정할 수 있다. 또한, 제1 전압에서 전압 강하를 감산한 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 미만인 경우, 정상으로 판단할 수 있다. 제3 전압과 제2 전압의 차이에 대한 임계치는 보호하고자 하는 장치에 따라 달라질 수 있다. 해당 장치의 스펙에 따라 고장날 확률에 따라 달라질 수 있다. 또는 사용자에 의해 미리 설정될 수 있다. 일정한 마진률을 적용하여 설정될 수도 있다.
처리부(150)는 상기 제1 전압이 정상인지 판단하고, 상기 제1 전압이 정상인 경우, 상기 제1 전압에서 상기 전압 강하를 감산한 제3 전압과 상기 제2 전압을 비교하며, 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 상기 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단할 수 있다. 처리부(150)는 제1 전압에 대해서 제2 전압과의 비교없이 바로 정상여부를 판단할 수 있다. 전원(210)이 배터리인 경우, 배터리 전압은 정상 동작시 12 V 내지 15 V일 수 있고, 제1 전압이 배터리 전압의 정상 범위를 벗어나는 경우, 제1 전압이 정상이 아닌 것으로 판단할 수 있다. 제1 전압이 정상이더라도, 제2 전압이 정상이 아닐 수 있다. 이를 판다하기 위하여, 처리부(150)는 제1 전압에서 전압 강하를 감산한 제3 전압과 제2 전압을 비교하고, 제3 전압과 제2 전압의 차이를 이용하여 고장발생 여부를 판단할 수 있다.
처리부(150)는 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 또는 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 고장이 발생한 것으로 판단하며, 제1 전압이 정상이라고 하더라도, 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 정상적인 전압 강하 이외의 다른 문제로 인해 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 이상이 된 것인 바, 처리부(150)는 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
처리부(150)는 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 상기 제1 전압이 정상이고 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 고장 발생여부 뿐만 아니라, 고장이 발생한 위치를 판단하기 위하여, 처리부(150)는 경우에 따라 판단을 달리할 수 있다.
먼저, 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 전원(210)으로부터 입력되는 전원 또는 전원 입력부(111) 앞단의 회로에 고장이 발생한 것인 바, 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
제1 전압이 정상이고 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 제1 전압이 정상이라는 것은 전원(210)으로부터 입력되는 전원은 정상이라는 것이고, 제1 전압이 정상임에도, 제2 전압에 고장이 발생한 경우, 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로, 즉 전원 입력 회로에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 처리부(150)는 제1 전압이 정상이 아닌 상태에서 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 제1 전압을 측정하는 단자 전단 및 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로 모두에 고장이 발생한 것으로 판단할 수도 있다.
처리부(150)는 제1 전압이 정상이고, 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 미만인 경우, 전원(210) 및 전원 입력 회로(110) 모두 정상인 것으로 판단할 수 있다.
처리부(150)는 고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, 전원 입력부(111)의 전원 입력을 차단할 수 있다. 처리부(150)의 판단을 통해 고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, 전원(210)으로부터 전원 입력부(111)로의 전원 입력을 차단하여, ECU의 내부 장치들을 보호할 수 있다. 처리부(150)는 전원 입력을 차단하고, 이에 대한 정보를 상위제어기에 알람 등을 통해 전달할 수 있다.
고장 발생여부 뿐만 아니라, 고장 발생 위치를 알 수 있기 때문에, 고장에 빠르고 정확하게 대응하여, 고장 원인을 제거하여, 다시 정상적인 동작이 가능하도록 할 수 있다.
고장 진단 시스템(100)에 고장을 진단하는 전원 입력 회로는 도 3 및 도 4와 같이 구현될 수 있다. 구체적으로, 전원 입력부(310), 노이즈 필터부(320), 역접속 방지부(330), 클램핑부(340), EMI 필터부(350), 및 평활화부(360)를 포함할 수 있다. 전원 입력부(310)는 전원을 입력받는 커넥터일 수 있고 배터리 전원인 입력을 위한 KL30 및 KL31과 같은 복수의 핀이 형성될 수 있다. 제1 전압을 측정하는 제1 전압 측정부(120)는 전원 입력부(310) 후단에서 제1 전압을 측정할 수 있다. 노이즈 필터부(320)는 입력되는 전원에 포함된 노이즈를 제거하며, 복수의 커패시터로 형성될 수 있다. 역접속 방지부(330)는 내부 장치의 전원이 전원 입력부(310)로 역으로 입력되는 것을 방지하는 역할을 하며, 도 4와 같이, MOSFET을 포함할 수 있고, 저항 및 다이오드를 더 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 전류는 역접속 방지부(112)에 포함된 MOSFET에서 측정될 수 있다. 클램핑부(340)는 일정 레벨의 전원으로 클램핑(Clamping)하는 역할을 하면, 다이오드 형성될 수 있다. EMI 필터부(350)는 EMI(Electro Magnetic Interference) 필터로 형성되며, 전자간섭을 방지하기 위한 필터이고, 인덕터 및 커패시터로 형성될 수 있다. EMI 필터부(350)에 포함되는 인덕터는 기생 저항 R L이 포함되어 있어, 제1 전압을 측정하는 단자 및 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 전압 강하를 일으킬 수 있다. 평활화부(360)는 앞선 필터 등에 따라 출력되는 전원을 고르게 평활화하는 역할을 하며 커패시터로 형성될 수 있다.
도 4와 같이, 구현되는 전원 입력 회로는 두 위치(120, 130))에서 배터리 전압을 센싱하여 고장 발생여부 및 고장 발생위치를 판단할 수 있다. 배터리 전압을 센싱하는 두 위치(120, 130) 사이에 위치하는 소자는 역접속 방지부(330)에 포함된 MOSFET과 EMI 필터부(350)의 인덕터임을 알 수 있다.
따라서, 배터리 전압을 센싱하는 두 위치(120, 130) 사이에서 발생하는 전압 강하는 다음과 같이 산출할 수 있다.
Figure PCTKR2020016781-appb-img-000003
상기와 같이 산출되는 제1 전류에 따른 전압 강하는 룩업 테이블로 저장할 수 있다. 배터리 전압을 센싱하는 두 위치(120, 130)에서 센싱된 전압 및 전압 강하를 이용하여 고장여부를 판단할 수 있고, 어느 위치에 고장이 발생했는지를 정확히 알 수 있다
도 5 및 도 6은 본 발명의 제1 실시예의 실시예에 따른 고장 진단 시스템(100)의 비교예로, 본 발명의 제1 실시예의 실시예에 따른 고장 진단 시스템(100)에서 두 위치(120, 130)에서 전압을 센싱하는 것과 달리, DC 링크 단 위치에서만 전압을 센싱할 수 있다. 이 경우, 커넥터와 DC 링크 커패시터 사이의 부품이 고장나면, 이를 진단할 수 있는 방법이 없어, 기능안전 측면에서 문제가 있었다. 그에 따라 배터리 전압 모니터링은 효율 계산이나 저전압 발생시 대처를 위한 용도로만 사용이 가능하다. 고장이 발생한 경우, 전원이 문제인지 내부 회로가 문제인지를 판단하기 위해서 도 6과 같이, 커넥터 단의 핀 KL30 및 KL31을 두 핀씩 배열하여 사용할 수 있는데, 이 경우, 커넥터의 사이즈가 커지고 원가 상승하는 문제가 있다.
도 5 및 도 6과 달리 본 발명의 제1 실시예의 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템은 전압 센싱 포인트를 추가함으로써 고장 진단의 Coverage가 증가되며, 고장 진단의 기능을 높이기 위하여, 커넥터의 핀을 늘리는 것보다 재료비를 절감할 수 있으며, 회로 구현이 간단하다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 일 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 방법의 흐름도이고, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예의 다른 실시예에 따른 전원 입력 회로의 고장 진단 방법의 흐름도이다. 도 7 내지 도 10의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 도 6의 고장 진단에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 중복된 설명은 생략하도록 한다. 도 7 내지 도 10의 각 단계는 하나 이상의 처리부에서 수행될 수 있다.
전원 입력 회로의 고장을 진단하기 위하여, 먼저, S11 단계에서 전원 입력부의 후단에서의 제1 전압, 전원 입력 회로의 후단에서의 제2 전압, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 제1 전류를 측정한다. 이때, 제1 전류는 상기 제2 전압을 측정하는 단자 후단에서 측정할 수 있다. 또는, 제1 전류는 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 위치하는 MOSFET에서 측정할 수 있다. 여기서, 상기 MOSFET은 역접속 방지부에 포함되는 MOSFET일 수 있다.
제1 전류를 측정하면, S12 단계에서 상기 측정된 제1 전류를 이용하여 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하를 도출한다. 상기 전압 강하를 도출함에 있어서, 상기 제1 전류에 따른 상기 제1 전류 및 전압 강하의 관계를 저장한 룩업 테이블로부터 전압 강하를 도출할 수 있다.
이후, S13 단계에서 상기 제1 전압, 상기 전압 강하, 상기 제2 전압을 이용하여 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단한다.
고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 과정은 S31 내지 S33 단계를 통해 수행될 수 있다. S31 단계에서 상기 제1 전압이 정상인지 판단하고, 상기 제1 전압이 정상인 경우, S32 단계에서 상기 제1 전압에서 상기 전압 강하를 감산한 제3 전압과 상기 제2 전압을 비교하고, S33 단계에서 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 상기 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단할 수 있다.
이때, 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 또는 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 전원 입력 회로에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있고, 고장발생 위치에 대해서, 상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 상기 제1 전압이 정상이고 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
고장발생 여부 및 고장발생 위치는 도 10과 같이, 먼저, 제1 전압이 정상인지 판단(S41)한다. S41 단계의 판단결과, 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단(S42)할 수 있다. S41 단계의 판단결과, 제1 전압이 정상인 경우, 제1 전압에서 전압 강하를 감산한 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 이상인지를 판단(S43)할 수 있다. S43 단계의 판단 결과, 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 미만인 경우, 고장이 발생하지 않은 것으로, 전원 입력 회로는 정상으로 판단(S45)할 수 있다. S43 단계의 판단 결과, 제3 전압과 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로에 고장이 발생한 것으로 판단(S44)할 수 있다.
고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, S21 단계에서 상기 전원 입력부의 전원 입력을 차단할 수 있다. 장치 및 회로 보호를 위해 전원 입력부의 전원 입력을 차단하고, 이에 대해 상위제어기에 알람 등을 통해 전달할 수 있다.
상기와 같이, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 고장 진단 방법 및 그 시스템을 설명하였다. 이하, 도 11 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법에 대한 상세한 설명은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고장 진단 방법 및 그 시스템과 명칭, 용어, 내지 기능은 각 실시예에 대한 상세한 설명에 기초하며, 서로 같거나 상이할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치의 블록도이다.
본 발명의 제2 실시예의 일 실시예에 따른 모터 구동 장치(1100)는 전원 공급부(1110), 게이트 드라이버(1120), 제어부(1130), 모터 구동부(1140)로 구성되고, 배터리 전원 감지부(1150) 및 다이오드(1160)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(1110)는 배터리 전원(1210) 또는 이그니션 전원(1220)을 입력받아 제어부(1130)에 전원을 공급한다.
보다 구체적으로, 전원 공급부(1110)는 제어부(1130)에 전원을 공급한다. 이때, 전원 공급부(1110)는 배터리 전원(1210) 또는 이그니션전원(1220)으로부터 전원을 공급받고, 제어부(1130)에 맞게 전원을 변환하고, 변환된 전원을 제어부(1130)에 공급할 수 있다. 정상적인 동작시에는 배터리 전원(1210)을 입력받아 제어부(1130)에 전원을 공급하고, 배터리 전원(1210)을 정상적으로 입력받아 제어부(1130)에 공급하기 어려운 경우, 이그니션 전원(1220)으로부터 전원을 입력받아 제어부(1130)에 전원을 공급할 수 있다. 배터리 전원은 배터리로부터 입력받는 전원이다. 이그니션(Ignition)은 점화장치로, 이그니션 전원은 차량의 시동을 위한 전원이며, 얼터네이트를 돌리기 위한 전원을 공급한다. 또한, 이그니션 전원은 다른 부품들을 Enable시켜 차량의 부품들이 동작하도록 한다. 이그니션 전원은 키가 키박스에 위치하거나 차량이 시동을 키기 직전의 상황에서 턴 온 된다. 차량의 경우, 배터리 전원은 KL30 및 KL31 라인을 통해 입력되고, 이그니션 전원은 KL15를 통해 입력된다.
전원 공급부(1110)는 PMIC(Power Management IC, 전력관리칩)일 수 있다. PMIC는 최적의 전원 성능을 위해 장치 내에서 필요한 전력을 변환, 배분 및 제어하는 역할을 하는 장치이다. PMIC를 통해 다양한 부하 변동에 따라 능동적으로 대처하여 전원을 효율적으로 관리할 수 있다.
게이트 드라이버(1120)는 배터리 전원(1210) 또는 이그니션 전원(1220)을 입력받아 모터 구동부(1140)의 스위치를 동작시킨다.
보다 구체적으로, 모터 구동부(1140)는 스위치를 포함하고, 스위치 동작에 의해 모터(1230)를 구동시킨다. 게이트 드라이버는 모터 구동부(1140)를 구성하는 스위치를 온오프시키는 신호를 생성하여 모터 구동부(1140)에 전송하는데, 모터 구동부(1140)를 구성하는 스위치들 중 어떤 스위치를 온시키고, 어떤 스위치를 오프시킬 지를 제어부(1130)로부터 제어 신호를 수신하고, 그에 따라 해당 스위치에 스위치를 온시키거나 오프시켜 모터 구동부(1140)의 스위치를 동작시킨다.
게이트 드라이버는 Gate Driver IC일 수 있다. 게이트 드라이버 IC는 스위칭 소자인 IGBT 또는 MOSFET으로 구성되는 스위치의 게이트에 전압을 인가하거나 차단하여 스위치를 온/오프 제어하는 장치로, 로직 레벨 전압을 수신하여 그보다 높은 전력 출력을 제공할 수 있다.
제어부(1130)는 전원 공급부(1110)로부터 전원을 공급받고, 게이트 드라이버(1120)를 제어한다.
보다 구체적으로, 제어부(1130)는 전원 공급부(1110)로부터 전원을 공급받아 동작하되, 모터(1230)가 구동시킴에 있어서, 모터 구동부(1140)의 스위치의 동작을 제어하기 위하여, 모터 구동부(1140)의 각 스위치들에 대한 온/오프 신호를 송신하도록 게이트 드라이버(1120)를 제어한다. 제어부(1130)는 게이트 드라이버(1120) 이외에도 모터 구동 장치(1100) 내 다양한 구성들에 대한 제어를 수행할 수 있고, 모터 구동 장치(1100)에서 발생하는 다양한 정보들을 감지하여 그에 따른 동작이 수행되도록 제어하거나 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 생성할 수 있다.
제어부(1130)는 MCU(Micro Controller unit)일 수 있다. MCU는 마이크로프로세서와 입출력을 하나의 칩으로 만들어 정해진 기능을 수행하는 장치로, 모터 구동 장치(1100) 내 필요한 다양한 기능들을 제어하는 역할을 한다.
모터 구동부(1140)는 배터리 전원(1210)을 공급받아 모터(1230)를 구동시킨다.
보다 구체적으로, 모터 구동부(1140)는 배터리 전원을 공급받아, 모터(1230)에 공급함으로써 모터(1230)를 구동시킨다. 모터 구동부(1140)는 복수의 스위치로 구성될 수 있고, 게이트 드라이버(1120)의 신호에 따라 스위치가 동작함으로써 모터(1230)를 구동시킬 수 있는 전원을 공급한다. 여기서, 모터(1230)는 차량의 기어를 동작시키는 모터일 수 있다. 즉, 모터 구동 장치(1100)는 차량의 기어를 동작시키는 모터를 구동하는 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다. 이외에도 다양한 모터(1230)를 구동하는 장치일 수 있다.
모터 구동부(1140)는 3개의 상측(High Side) 스위치와 3개의 하측(Low Side) 스위치로 형성될 수 있다. 하나의 상측 스위치와 하나의 하측 스위치는 서로 연결되어 하나의 쌍을 이루어 하나의 하프 브릿지 회로를 형성할 수 있다. 즉, 모터 구동부(1140)는 3개의 하프 브릿지 회로 형성될 수 있다. 이때, 상기 상측 스위치와 하측 스위치는 상보적으로 도통될 수 있다. 하프 브릿지를 형성하는 상측 스위치와 하측 스위치가 서로 상보적으로 도통하며, 모터(1230)에 전원을 공급할 수 있다. 모터 구동부(1140)의 각 스위치는 게이트 드라이버(1120)의 신호에 따라 상측 스위치와 하측 스위치가 상보적으로 도통할 수 있다. 이때, 제어부(1130)는 게이트 드라이버(1120)에서 출력되는 신호의 각 스위치에 대한 시비율을 제어하여, 스위치의 동작을 제어할 수 있다. 3 개의 하프 브릿지 회로는 서로 다른 위상을 가지는 3상 전원을 모터(1230)에 공급할 수 있다. 모터 구동부(1140)는 DC 전원을 6 개의 스위치 동작을 통해 3상 AC 전원으로 변환하여 모터(1230)에 공급할 수 있고, DC 전원을 AC 전원으로 변환하는바, 인버터(inverter)라고 할 수 있다.
전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)는 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원(1220)을 입력받는다, 배터리 전원(1210)은 배터리로부터 전원을 입력받는 배터리 전원(KL30) 입력단일 수 있고, 이그니션 전원(1220)은 이그니션으로부터 전원을 입력받는 이그니션 전원(KL15) 입력단일 수 있다. 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)는 정상적인 상황에서는 배터리 전원(1210)으로부터 전원을 공급받되, 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 배터리 전원(1210)으로부터 정상적으로 전원을 공급받기 어려운바, 배터리 전원(1210)이 아닌 이그니션 전원(1220)으로부터 전원을 입력받아 동작한다. 즉, 배터리 전원(1210)을 공급받기 어려운 비상시에 이그니션 전원(1220)을 입력받아 비상 동작을 한다.
이를 위하여, 배터리 전원 공급 라인 및 이그니션 전원 공급 라인은 결선되어 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)와 연결될 수 있다. 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)는 배터리 전원(1210)을 공급받는 배터리 전원 공급 라인과 연결될뿐만 아니라, 이그니션 전원(1220)을 공급받는 이그니션 전원 공급 라인과 연결되되, 정상 동작시에는 배터리 전원(1210)을 공급받고 비상시 이그니션 전원(1220)을 공급받기 위하여, 배터리 전원(1210)과 이그니션 전원(1220)의 공급라인 서로 결선되어 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)와 연결된다.
이그니션 전원(1220)과 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)를 연결하는 다이오드를 포함할 수 있다. 배터리 전원 공급 라인과 이그니션 전원 공급 라인이 결선됨에 있어서, 이그니션 전원 공급 라인에 다이오드(1160)가 형성될 수 있다. 정상 동작시에는 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 크기 때문에, 이그니션 전원 공급 라인과 배터리 전원 공급 라인이 결선됨으로 인해 배터리 전원 공급 라인의 전류가 이그니션 전원 공급 라인으로 흐를 수 있고, 이 경우, 이그니션 전원(1220)을 공급받는 다른 부품들에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 다이오드(1160)는 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 이그니션 전원 공급 라인으로 흘러가지 않도록 역방향 접속을 방지하는 역할을 한다. 또한, 정상 동작시에는 배터리 전원(1210)만 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)에 공급되어야 하는데, 다이오드(1160)를 형성함으로써 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 큰 경우, 다이오드에 의해 이그니션 전원 공급 라인에서의 입력을 차단할 수 있어, 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)에 배터리 전원(1210)만 공급되도록 할 수 있다. 배터리 전원(1210)을 이용할 수 없는 비상시에는 배터리 전원 공급 라인에 흐르는 전류가 없거나 이그니션 전원 공급 라인에 흐르는 전류보다 작은 전류가 흐르기 때문에, 이때는 이그니션 전원 공급 라인으로부터 전류가 공급되도록 할 수 있다. 다이오드(1160)를 이용함으로써 다른 구성없이 배터리 전원(1210) 및 이그니션 전원(1220)을 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)에 안정적으로 제공할 수 있다.
이때, 다이오드는 복수의 다이오드를 이용할 수 있다. 하나의 다이오드를 이용하는 경우보다 복수의 다이오드를 직렬로 연결하여 이용함으로써 역접속 방지의 안정성을 높일 수 있어, 안정적인 동작이 가능해진다.
제어부(1130)는 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 모터 구동부(1140)가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버(1120)를 제어할 수 있다. 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 즉 비상시에는 모터 구동부(1140)에도 배터리 전원의 공급에 이상이 발생할 수 있고, 이 경우, 모터(1230)를 정상적으로 동작시키기 어려운 상황을 의미한다. 배터리 전원(1210)의 공급이 어려운 상황에서 배터리 전원(1210)을 이용한 모터(1230) 구동이 어려워, 모터(1230)가 스스로 멈출 때까지 기다리는 경우, 모터(1230)가 안정적인 정지되지 않기 때문에 안전에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 제어부(1130)는 모터(1230)가 안전하게 안정적으로 정지할 수 있도록 게이트 드라이버(1120)를 제어하여 모터 구동부(1140)가 모터 제동 모드로 동작하도록 할 수 있다. 모터 구동부(1140)가 모터 제동 모드로 동작함으로써 비상시에도 모터(1230)가 제어없이 동작하지 않고, 모터 제동 모드에 의해 안정적으로 동작을 정지할 수 있다.
제어부(1130)는 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생하여 모터(1230)를 안정적으로 정지시켜야 할 때, 모터 구동부(1140)를 형성하는 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되도록 게이트 드라이버(1120)를 제어할 수 있다. 모터 구동부(1140)는 상측 스위치에 단락 회로가 형성되거나 하측 스위치에 단락 회로가 형성될 때, 모터 제동 모드로 동작하여 모터(1230)의 동작을 정지시킬 수 있다. 상측 스위치에서의 단락 회로는 모터 구동부(1140)의 상측 스위치들을 모두 온시키고, 하측 스위치들을 모두 오프시켜 형성할 수 있고, 하측 스위치에서의 단락 회로는 모터 구동부(1140)의 하측 스위치들을 모두 온시키고, 상측 스위치들을 모두 오프시켜 형성할 수 있다. 따라서, 제어부(1130)는 모터 구동부(1140)가 모터 제동 모드로 동작할 수 있도록 모터 구동부(1140)를 형성하는 상측 스위치들 또는 하측 스위치들만 온시키기 위하여 게이트 드라이버(1120)를 제어할 수 있다.
제어부(1130)는 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 모터 구동부(1140)를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키거나, 모터 구동부(1140)를 형성하는 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상측 스위치는 오프시킬 수 있다. 제어부(1130)에서 게이트 드라이버(1120)로 신호를 전달하는 연결라인 중 상측 스위치에 대한 연결라인 각각은 전원 공급부(1110)에서 공급되는 제1 전압 출력라인에 연결될 수 있고, 하측 스위치에 대한 연결라인 각각은 그라운드(GND)에 연결될 수 있다. 여기서, 제1 전압은 그라운드와 구별되는 전압으로 예를 들어, 3.3 V 일 수 있다. 풀-업(Pull-up)은 강제로 소정의 값으로 올리는 것을 의미하며, 풀-다운(Pull-down)은 강제로 소정의 값으로 내리는 것을 의미한다. 제어부(1130)는 비상시에는 상측 스위치들을 상기 제1 전압으로 모두 풀-업 시키고, 하측 스위치를 모두 오프시켜 상측 스위치에 단락 회로를 형성하여 모터(1230)를 정지시킬 수 있다. 또는 비상시에 하측 스위치들을 그라운드로 모두 풀-다운 시키고, 상측 스위치들을 모두 오프시켜 하측 스위치에 단락 회로를 형성하여 모터(1230)를 정지시킬 수 있다.
제어부(1130)는 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 게이트 드라이버(1120)에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다. 게이트 드라이버(1120)는 펄스폭 변조(PWM, Pulse-Width Modulation) 신호를 통해 모터 구동부(1140)의 스위치를 동작시키는데, 정상 동작시, 모터 구동부(1140)가 모터(1230)에 3상 전원을 공급할 수 있도록 모터 구동부(1140)의 각 스위치들에 대한 펄스폭을 변조하여 신호를 송신한다. 하지만, 비상시에는 모터(1230)를 정지시키기 위해서 모터 구동부(1140)의 각 스위치들을 정상 동작시와 다르게 동작시켜야 하고, 이를 위하여, 제어부(1130)는 게이트 드라이버(1120)에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이, 모터 구동부(1140)가 모터 제동 모드로 동작하기 위하여, 상측 스위치 또는 하측 스위치를 모두 온 시키도록 게이트 드라이버(1120)의 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다.
제어부(1130)는 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 전달할 수 있다. 제어부(1130)는 비상시, 모터(1230)를 정지시키는 동작을 수행함과 동시에 또는 그 이후에 비상이 발생한 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 알람을 전달할 수 있다. 모터(1230)를 정지시켰다는 정보를 함께 전달할 수도 있다. 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생하였다는 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달함으로써 그에 따른 상위 제어기의 동작을 수행하도록 할 수 있고, 이후, 고장의 원인을 파악하는데 도움을 줄 수도 있다.
배터리 전원 감지부(1150)는 배터리 전원(1210)을 감지할 수 있다. 배터리 전원 감지부(1150)가 배터리 전원을 감지하고, 배터리 전원 감지 정보를 제어부(1130)에 전달함으로써 제어부(1130)가 배터리 전원(1210)을 모니터링하도록 할 수 있다. 배터리 전원 감지부(1150)는 전압 분배회로, 트랜지스터 등을 이용해 다양한 방식으로 구성이 가능하다.
배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)는 이그니션 전원(1220)으로부터 전원을 공급받아 동작을 수행하되, 모터(1230)를 정지시키는 동작을 수행해야 한다. 비상시에 빠르게 대응하기 위하여, 제어부(1130)가 배터리 전원 감지부(1150)로부터 전달받은 신호에 따라 빠르게 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 있음을 판단할 수 있고, 빠르게 모터(1230)를 안정적으로 정지시키는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리 전원(1210)에 이상이 있음을 정확히 알 수 있는 바, 해당 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 제공하여 모니터링 및 고장 원인 파악이 가능하도록 할 수 있다.
전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)는 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 소정의 시간 동안 이그니션 전원(1220)을 입력받을 수 있다. 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)는 비상시 이그니션 전원(1220)을 입력받아 동작할 수 있으나, 이그니션 전원(1220)은 비상 전원으로 공급되는 것으로, 이그니션 전원(1220)은 다른 장치에도 제공되고 있는바, 이그니션 전원(1220)을 계속 이용하기 어려울 수 있다. 따라서, 이그니션 전원(1220)은 모터(1230)를 안정적으로 정지시킬 때까지만 공급받고 소정의 시간이 경과되면 이그니션 전원(1220)의 공급을 차단할 수 있다. 이그니션 전원(1220)을 공급받는 시간은 모터(1230) 제동하는데 필요한 시간이거나 사용자에 의해 미리 설정되어 있을 수 있다. 또는, 모터(1230)가 정지하거나, 모터(1230)의 속도가 소정의 속도 이하가 될 때까지 이그니션 전원(1220)을 입력받을 수 있다.
본 발명의 제2 실시예의 실시예에 따른 모터 구동 장치는 도 13과 같이 구현될 수 있다. 배터리 전원은 KL30(1210)으로 입력되고, 그라운드는 KL31(1240)으로 연결될 수 있다. 이그니션 전원은 KL15(1220)로 입력될 수 있다. 배터리 전원(1210)은 역접속 보호 회로(Reverse protection Circuit)을 통해 입력되어 B+ 단에서 분기되어 B6 브릿지로 구성되는 모터 구동부(1140), PMIC인 전원 공급부(1110), 및 게이트 드라이버(1120)에 공급된다. 배터리 전원 즉, KL30의 전원이 공급되지 않는 경우, 이그니션 전원 즉 , KL15 라인에서 전원을 공급하기 위하여, B+(KL30) 라인과 KL15 라인이 결선되어 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)에 전원을 공급한다. 전원 공급부(1110) 및 게이트 드라이버(1120)는 정상 동작시 B+단으로부터 입력되는 배터리 전원(1210)을 입력받고, 배터리 전원(1210)의 공급에 이상이 발생한 경우, 이그니션 전원(1220)을 입력받는다. 정상 동작시 이그니션 전원을 공급받지 않고, 역전압 및 전류가 흐르지 않도록 다이오드(1160)가 형성된다. 전원 공급부(1110)는 MCU인 제어부(1130)에 적합하도록 전압을 3.3 V로 변압하여 전원을 제공한다. 제어부(1130)는 게이트 드라이버(1120)가 모터 구동부(1140)의 스위치들을 동작시키는 신호를 전달하도록 게이트 드라이버(1120)를 제어한다. 이때, 제어부(1130)는 상측 스위치는 3.3 V로 풀-업 시킬 수 있고, 하측 스위치는 그라운드로 풀-다운 시킬 수 있다. 각 신호라인은 전원 공급부(1110)에서 출력되는 3.3 V 출력라인에 연결되거나, 그라운드에 연결될 수 있다. 게이트 드라이버(1120)는 제어부(1130)의 제어 신호에 따라 공급되는 전원을 해당 모터 구동부(1140)의 각 스위치에 인가하여 모터 구동부(1140)를 동작시키고, 모터 구동부(1140)는 그에 따라 3상 전원을 모터(1230)에 인가하여 모터(1230)를 구동한다. KL30 측정 회로인 배터리 전원 감지부(1150)는 B+ 단에서 배터리 전원을 감지하여 제어부(1130)로 전송한다. 제어부(1130)는 배터리 전원을 감지하여 비상시 모터(1230)를 안정적으로 정지시키기 위하여, 모터 구동부(1140)의 스위치가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버(1120)를 제어한다. 이를 통해, 배터리 전원 공급이 중단되어도 모터 구동 장치는 동작을 정지하지 않을 수 있고, 제어부(1130)는 고장(fault)상황을 인지할 수 있고, 게이트 드라이버(1120)에 PWM 지형을 플로팅(floating)tㅣ켜 상측(high side) 또는 하측(low side) 제동 모드(break mode)를 50ms 이상 동작시켜 모터(1230)를 안정적으로 제동시킬 수 있다. 구체적으로, 모터 구동부의 상측 또는 하측 3개의 MOSFET 스위치를 도통시키고 반대 측 MOSFET 스위치는 오프시켜 B6 브릿지를 단락회로로 동작시켜 제동 모드를 수행할 수 있다.
도 13과 다르게, 도 14에서, PMIC(2011) 및 Gate Driver IC(2012)가 배터리 전원인 KL30(2021) 및 KL31(2024)라인을 통해서만 전원을 입력받는다. B6 브릿지(2014)는 KL30 라인과 연결되어 모터(2023)를 구동한다. 이그니션 라인인 KL15(2022)는 PMIC(2011)를 Enable해주는 신호로만 이용되며, KL15(2022) 신호가 온 되면 PMIC(2011)는 ECU 내부 요소(component)에 전원을 공급하여 MCU(2013)가 온 되고, MCU(2013) 제어에 따라 다른 부품들이 동작한다. 외부요인 또는 내부요인에 의해 KL30(B+)의 공급이 중단되면, PMIC(2011) 및 Gate Driver IC(2012)는 동작하지 못하고, 갑자기 셧 다운(Shut Down) 되며 모터(2023)가 구동중인 상황에서 모터(2023) 제어가 불가능하여 안정적으로 모터(2023)를 제동할 수 없다. 또한 해당 Fault 상황에 대한 정보를 상위 제어기에 전달 할 수 없다.
앞서 설명한 바와 같이, 모터 구동부(1140)가 모터 제동 모드로 동작하기 위하여, 모터 구동부(1140)의 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되어야 하는데, 제어부(1130)는 모터 구동부(1140)가 도 15 또는 도 16과 같이 동작하도록 게이트 드라이버(1120)를 제어할 수 있다. 도 15는 모터 구동부(1140)의 상측 스위치에 단락 회로가 형성되는 예를 나타낸 것으로, 상측 스위치(1141)는 모두 온 되고, 하측 스위치(1142) 모두 오프되어, 상측 스위치들에 의해 모터(1230)로의 전류 경로가 형성되어 단락회로 형성되고, 이를 통해 모터(1230)는 제동될 수 있다. 도 16은 모터 구동부(1140)의 하측 스위치에 단락 회로가 형성되는 예를 나타낸 것으로, 상측 스위치(1141)는 모두 오프 되고, 하측 스위치(1142) 모두 온 되어, 하측 스위치들에 의해 모터(1230)로의 전류 경로가 형성되어 단락회로 형성되고, 이를 통해 모터(1230)는 제동될 수 있다.
도 17은 배터리 전원의 공급이 차단된 상황의 파형으로 B+ 전원이 내려간 이후 이그니션 전원을 이용하여 전원을 공급하는 파형이다. 배터리 전원이 차단된 이후 이그니션 전류가 증가하며 전원을 공급하는 것을 확인할 수 있다.
도 18은 하측 스위치에 단락 회로를 형성하는 Low Side Break 동작을 나타낸 것으로, 배터리 전원이 차단(Fuse break)된 경우, 약 6 ms 이후 상측 MOSFET 스위치 H1, H2, H3는 오프(Off)되고, 하측 MOSFET 스위치 L1, L2, L3는 온(ON)되어 하측 스위치에 단락 회로(Short Circuit)을 형성하며 제동 동작(Break Operation)을 수행하는 것을 확인할 수 있다.
배터리 전원(KL 30) 전원 공급이 중단되면, 배터리 전원 감지부를 통해 배터리 전원 전압 모니터링 후 고장(Fault) 상황을 제어부(MCU)가 인지하고, 게이트 드라이버로 출력되는 PWM 신호를 플로팅(Floating)하여 PWM 신호를 풀-업 또는 풀-다운함으로써 모터 구동부(B6 브릿지)에 단락 회로를 형성함으로써 모터 제동 모드로 동작하고 차량 시스템 또는 상위 제어기에 상황을 전달할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제2 실시예의 일 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이고, 도 20은 본 발명의 제2 실시예의 다른 실시예에 따른 모터 비상 제동 방법의 흐름도이다. 도 19 및 도 20의 각 단계에 대한 상세한 설명은 도 11 내지 도 18의 모터 구동 장치에 대한 상세한 설명에 대응되는바, 이하 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
S111 단계에서 배터리 전원의 공급 이상여부를 감지하고, 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, S112 단계에서 이그니션 전원을 공급받아 동작한다. S113 단계에서 제어부가 모터 구동부를 형성하는 복수의 스위치가 모터 제동 모드로 동작하도록 게이트 드라이버를 제어하고, S114 단계에서 상기 게이트 드라이버가 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시킨다. 이때, 상기 게이트 드라이버에서 출력되는 펄스폭 변조 신호를 제어할 수 있다. 이를 통해, S115 단계에서 상기 모터 구동부의 상측 스위치 또는 하측 스위치에 단락 회로가 형성되어 모터를 제동한다.
상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 경우, 상기 모터 구동부를 형성하는 상측 스위치를 제1 전압으로 풀-업 시키고 하측 스위치는 오프시키거나, 상기 하측 스위치를 그라운드 전압으로 풀-다운 시키고 상기 상측 스위치는 오프시켜 상기 모터 구동부의 스위치를 모터 제동 모드로 동작시킬 수 있다.
모터가 정지되면, S121 단계에서 상기 배터리 전원의 공급에 이상이 발생한 정보를 상위 제어기 또는 차량 시스템에 전달할 수 있다.
본 실시예에 따른 변형례는 제1 실시예의 일부 구성과 제2 실시예의 일부 구성을 함께 포함할 수 있다. 즉, 변형례는 제1실시예를 포함하되 제1 실시예의 일부 구성이 생략되고 대응하는 제2실시예의 일부 구성을 포함할 수 있다. 또는, 변형례는 제2 실시예를 포함하되 제2실시예의 일부 구성이 생략되고 대응하는 제1실시예의 일부 구성을 포함할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 전원 입력부의 후단의 제1 전압, 전원 입력 회로의 후단의 제2 전압, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 제1 전류를 측정하는 단계;
    상기 측정된 제1 전류를 이용하여 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하를 도출하는 단계; 및
    상기 제1 전압, 상기 전압 강하, 상기 제2 전압을 이용하여 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 단계를 포함하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 전원 입력부의 전원 입력을 차단하는 단계를 포함하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 전압이 정상인지 판단하는 단계;
    상기 제1 전압이 정상인 경우, 상기 제1 전압에서 상기 전압 강하를 감산한 제3 전압과 상기 제2 전압을 비교하는 단계; 및
    상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이를 이용하여 상기 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 단계를 포함하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 또는 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전압이 정상이 아닌 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 전단에 고장이 발생한 것으로 판단하고,
    상기 제1 전압이 정상이고 상기 제3 전압과 상기 제2 전압의 차이가 임계치 이상인 경우, 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 회로에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전류를 측정하는 단계는,
    상기 제2 전압을 측정하는 단자 후단에서 상기 제1 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전류를 측정하는 단계는,
    상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 위치하는 MOSFET에서 상기 제1 전류를 측정하는 것을 특징으로 하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전압 강하를 도출하는 단계는,
    상기 제1 전류에 따른 상기 제1 전류 및 전압 강하의 관계를 저장한 룩업 테이블로부터 도출되는 것을 특징으로 하는 전원 입력 회로의 고장 진단 방법.
  9. 전원 입력부를 포함하는 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템에 있어서,
    상기 전원 입력부의 후단의 제1 전압을 측정하는 제1 전압 측정부;
    상기 전원 입력 회로의 후단의 제2 전압을 측정하는 제2 전압 측정부;
    상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이에 흐르는 제1 전류를 측정하는 제1 전류 측정부; 및
    상기 측정된 제1 전류를 이용하여 상기 제1 전압을 측정하는 단자 및 상기 제2 전압을 측정하는 단자 사이의 전압 강하를 도출하고, 상기 제1 전압, 상기 전압 강하, 상기 제2 전압을 이용하여 고장발생 여부 및 고장발생 위치를 판단하는 처리부를 포함하는 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 처리부는,
    고장이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 전원 입력부의 전원 입력을 차단하는 것을 특징으로 하는 전원 입력 회로의 고장 진단 시스템.
PCT/KR2020/016781 2019-12-11 2020-11-25 전원 입력 회로의 고장 진단 방법 및 그 시스템 WO2021118112A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202080096428.4A CN115088185A (zh) 2019-12-11 2020-11-25 用于诊断电力输入电路的故障的方法及其系统
US17/783,061 US12066469B2 (en) 2019-12-11 2020-11-25 Method for diagnosing failure of power input circuit and system therefor

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190164900A KR20210074012A (ko) 2019-12-11 2019-12-11 전원 입력 회로의 고장 진단 방법 및 그 시스템
KR10-2019-0164900 2019-12-11
KR1020200000170A KR20210087205A (ko) 2020-01-02 2020-01-02 모터 구동 장치 및 모터 비상 제동 방법
KR10-2020-0000170 2020-01-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021118112A1 true WO2021118112A1 (ko) 2021-06-17

Family

ID=76329113

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/016781 WO2021118112A1 (ko) 2019-12-11 2020-11-25 전원 입력 회로의 고장 진단 방법 및 그 시스템

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12066469B2 (ko)
CN (1) CN115088185A (ko)
WO (1) WO2021118112A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143890A (ja) * 1999-11-12 2001-05-25 Mitsubishi Electric Corp 放電灯点灯装置の制御回路
JP2007097368A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2012090406A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Omron Automotive Electronics Co Ltd スイッチング電源装置
JP2015220840A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 三菱電機株式会社 電力変換装置およびその制御方法
KR101759739B1 (ko) * 2016-10-28 2017-07-21 주식회사 경신 양방향 dc-dc 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3160033B1 (en) * 2015-10-20 2022-12-14 Schneider Electric IT Corporation Current sensing system for full-bridge pulse-width modulated inverter system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001143890A (ja) * 1999-11-12 2001-05-25 Mitsubishi Electric Corp 放電灯点灯装置の制御回路
JP2007097368A (ja) * 2005-09-30 2007-04-12 Tdk Corp スイッチング電源装置
JP2012090406A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Omron Automotive Electronics Co Ltd スイッチング電源装置
JP2015220840A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 三菱電機株式会社 電力変換装置およびその制御方法
KR101759739B1 (ko) * 2016-10-28 2017-07-21 주식회사 경신 양방향 dc-dc 컨버터의 스위치 고장 판단 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
CN115088185A (zh) 2022-09-20
US12066469B2 (en) 2024-08-20
US20230029118A1 (en) 2023-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4763013A (en) Backup protection switch to prevent reverse power flow in a UPS
EP1811645B1 (en) Power supply circuit protecting method and apparatus for the same
WO2021194063A1 (ko) 모듈러 멀티레벨 컨버터의 제어장치 및 제어방법
WO2015012587A1 (ko) 배터리 과충전 방지 장치
WO2014025087A1 (ko) 누전 차단 장치
WO2014030914A1 (ko) 전기 자동차용 파워 릴레이 어셈블리 및 파워 릴레이 어셈블리가 구비된 전기자동차용 에너지 시스템의 작동 방법
WO2021080221A1 (en) Arrangement and process for monitoring an electrical safety interlock
WO2019212125A1 (ko) 차단기 제어 모듈
WO2017034144A1 (ko) 제어라인 진단 장치
JPH06165480A (ja) インバータの故障診断装置
WO2023080343A1 (ko) 고압부 전원과 자동차 샤시의 절연 이상 검출하기 위해 서로 절연된 두개 이상의 전원을 가진 전원 공급시스템 및 이를 이용한 방법
WO2020013457A1 (ko) 전기 자동차의 인버터 장치 및 그 방법
WO2021118112A1 (ko) 전원 입력 회로의 고장 진단 방법 및 그 시스템
WO2018124394A1 (ko) 오시공 방지기능이 탑재된 전원용 서지보호기 및 오시공 판단방법
US4413222A (en) Self-contained, particularly vehicular network with malfunction indication
US20230264571A1 (en) Method for detecting an insulation fault in a vehicle on-board electrical system and vehicle overvoltage protection circuit
WO2013151217A1 (en) Protection apparatus and control method for the same
WO2021112475A1 (ko) 3 상 인버터의 전류 측정 장치 및 그 방법
WO2019088423A1 (ko) 차량 제어 장치
WO2021112452A1 (ko) 전압 모니터링 회로
US20230226917A1 (en) Method for detecting an insulation fault in a vehicle on-board electrical system
WO2019078510A1 (ko) 직류 보호 장치 및 그의 제어 방법
WO2022131686A1 (ko) 모터 제어 장치 및 그 방법
FI82797B (fi) Foerfarande och anordning foer att skydda ett dataoeverfoeringsnaet.
WO2021112334A1 (ko) 인버터 제어장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20900130

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20900130

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1