WO2023063609A1 - 배기 가스 후처리 장치 - Google Patents

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WO2023063609A1
WO2023063609A1 PCT/KR2022/014126 KR2022014126W WO2023063609A1 WO 2023063609 A1 WO2023063609 A1 WO 2023063609A1 KR 2022014126 W KR2022014126 W KR 2022014126W WO 2023063609 A1 WO2023063609 A1 WO 2023063609A1
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switching
control unit
voltage
signal
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PCT/KR2022/014126
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나종섭
고원일
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엘에스오토모티브테크놀로지스 주식회사
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Publication date
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    • H05B1/0227—Applications
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    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust gas aftertreatment device, and more particularly, to an exhaust gas aftertreatment device for treating exhaust gas generated from an internal combustion engine of a vehicle.
  • exhaust gas aftertreatment device When a vehicle is immediately started from a stopped vehicle, a large amount of exhaust gas is discharged from the vehicle's internal combustion engine. These exhaust gases contain harmful components.
  • An exhaust gas aftertreatment device is installed in a vehicle to remove harmful components of exhaust gas.
  • the exhaust gas post-processing device supplies current to the resistance part for a certain period of time according to a signal received from the vehicle's control unit to heat the resistance part to a high temperature of about 400 degrees or more, and then, when the vehicle is started and exhaust gas is discharged from the internal combustion engine, the exhaust gas aftertreatment device It burns and prevents harmful substances from being emitted into the atmosphere.
  • Korean Patent Publication No. 10-2021-0018496 As a representative exhaust gas post-treatment device, Korean Patent Publication No. 10-2021-0018496 may be cited.
  • the exhaust gas post-processing device disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2021-0018496 has a structure in which a control unit is connected to each of a plurality of switches in order to transfer an external voltage to a resistance unit. That is, as the number of switches increases, the number of controllers increases accordingly. Therefore, it is not possible to monitor various conditions in an integrated manner, cost increases, and safety problems arise.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas aftertreatment device capable of controlling at least two or more switches in one controller and monitoring the states of constituent elements.
  • An exhaust gas post-processing device includes a switching unit including at least two switches to supply current from a first power source to a resistance unit; a switching signal supply unit supplying a switching signal to the switching unit to selectively control an operation of the switching unit; a switching power supply unit supplying second power to the switching signal supply unit; a control unit controlling on/off of the switching signal supply unit; and an interface unit activating the controller according to a control signal received from a master control unit.
  • the exhaust gas post-processing device may further include a temperature monitoring unit that monitors a temperature of the switching unit, and the control unit may control on/off of the switching signal supply unit based on information received from the temperature monitoring unit. .
  • the temperature monitoring unit may be an inverse proportional temperature coefficient thermistor, and the control unit may control on/off of the switching signal supply unit based on a voltage according to a resistance value of the inverse proportional temperature coefficient thermistor.
  • the exhaust gas post-processing device may include: a first current sensor positioned between the switching unit and the resistance unit to detect a current value; and a current monitoring unit transmitting an off signal to the switching signal supply unit when the current value is greater than or equal to the reference value.
  • the current monitoring unit transmits an off signal to the control unit, and the control unit inquires whether the switching unit is turned on/off from the master control unit according to the off signal received from the current monitoring unit. Upon reception of the ON signal, the ON signal may be transmitted to the switching signal supplier.
  • the exhaust gas post-processing device further includes a second current sensor installed on a ground side corresponding to the first power source and detecting a current value, and the control unit determines the current value detected by the second current sensor and the current value detected by the second current sensor. When current values sensed by the first current sensor do not match, an off signal may be transmitted to the switching signal supply unit.
  • the exhaust gas post-processing device further includes an input voltage monitoring unit that monitors voltage values of the first power source and the second power source and transmits the monitored voltage values to the control unit, wherein the control unit determines, when the voltage values are out of a reference range, An off signal may be transmitted to the switching signal supply unit.
  • the exhaust gas post-processing device further includes an output voltage monitoring unit that monitors a voltage input to the resistance unit and a voltage output from the resistance unit and transfers the monitored voltage to the control unit, wherein the control unit monitors the voltage output from the output voltage monitoring unit.
  • an off signal may be transmitted to the switching signal supply unit.
  • the interface unit may activate the control unit by adjusting the voltage of the second power supply to a lower voltage and supplying it to the control unit.
  • the exhaust gas post-treatment device of the present invention controls a switching unit composed of at least two or more switches through one control unit and integrally monitors various states through an input voltage monitoring unit, a temperature monitoring unit, a current monitoring unit, and an output voltage monitoring unit. This can reduce costs and enable stable control.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an exhaust gas post-treatment device according to an embodiment of the present invention.
  • components may be subdivided for convenience of description, but these components may be implemented in one device or module, or one component may be divided into multiple devices or modules may be implemented in
  • the exhaust gas post-processing device includes an interface unit 101, a power switch 102, a control unit 103, an input voltage monitoring unit 104, a temperature monitoring unit 105, Includes a switching power supply 106, a switching signal supply 107, a current monitoring unit 108, an output voltage monitoring unit 109, a switching unit 110, current sensors 111 and 112, and a resistance unit 113 do.
  • the interface unit 101 performs CAN communication with the master control unit of the vehicle through CAN (Controller Area Network) terminals (CAN high (H) / low (L)), and the CAN signal received from the master control unit (eg , the on/off signal of the resistance unit 113) is transferred to the control unit 103 (RxD), and the response signal (TxD) received from the control unit 103 is transferred to the master control unit.
  • the interface unit 101 receives power from the 12V second power source KL 30 and supplies voltage to components including the control unit 103 for operating the exhaust gas aftertreatment device.
  • the KL 31 GND terminal is the ground for the second power source KL 30.
  • the second power source KL 30 is a 12V battery of a mild hybrid vehicle, which may be a general lead acid battery, and supplies voltage to a general electrical load of the vehicle.
  • the interface unit 101 controls the supply of 12V power to components requiring 12V power through the power switch 102 . That is, components requiring 12V power are directly connected to the second power source KL 30 through the power switch 102 to receive power, and at this time, the interface unit 101 controls the power switch 102 on/off. to control the 12V power supply.
  • the interface unit 101 adjusts the 12V voltage to 5V through a regulator and supplies it to components requiring 5V power.
  • the interface unit 101 when receiving an on/off control signal from the master control unit through CAN communication, the interface unit 101 turns on/off the power supply (5V, 12V) supplied to the components to control the exhaust gas All post-processing devices can be turned on/off. For example, when receiving a sleep mode control signal from the master control unit, the interface unit 101 turns off the 5V voltage to maintain the exhaust gas aftertreatment device in a dormant state. That is, the supply of 5V power to all components including the power switch 102 is cut off. When receiving a wake-up control signal from the master control unit, the interface unit 101 turns on the 5V voltage to activate the exhaust gas aftertreatment device including the power switch 102 .
  • the power supply 5V, 12V
  • the interface unit 101 transmits and receives status information to and from the control unit 103 through a serial interface (eg, serial peripheral interface (SPI)), and also performs a watchdog function to determine the status of the control unit 103. to monitor
  • the interface unit 101 monitors the state of the control unit 103 using a watchdog function to determine whether the control unit 103 has a failure, resets the control unit 103, or sends status information to the master control unit through CAN communication.
  • the interface unit 101 may be implemented in the form of a System Basis Chip (SBC).
  • SBC System Basis Chip
  • the control unit 103 is activated by receiving 5V power from the interface unit 101, and controls the switching unit 110 through the switching power supply unit 106 and the switching signal supply unit 107. Specifically, the control unit 103 transmits a control signal (eg, a pulse width modulation (PWM) signal) to the switching power supply unit 106 so that the switching power supply unit 106 receives the 12V supplied from the second power source KL 30. Power is supplied to the switching signal supply unit 107. Accordingly, the switching signal supply unit 107 supplies 12V power to the switching unit 110 as a switching signal.
  • the switching signal supply unit 107 may be a gate driver.
  • the control unit 103 may control the switching unit 110 using information received from the temperature monitoring unit 105 that monitors the temperature of the switching unit 110 .
  • the control unit 103 turns off the switching unit 110 by warning the driver when the temperature of the switching unit 110 exceeds a certain temperature or by transmitting an off signal to the switching signal supply unit 107, and switching off the switching unit 110 when the temperature reaches a certain temperature or less.
  • the switching unit 110 may be turned on again by transmitting an on signal to the signal supply unit 107 .
  • the control unit 103 notifies the driver as a warning when the temperature reaches 130 degrees, transmits an off signal to the switching signal supply unit 107 to turn off the switching unit 110 when the temperature exceeds 145 degrees, and turns off the switching unit 110 when the temperature later reaches 130 degrees or less.
  • the switching unit 110 may be turned on again by transmitting an on signal to the switching signal supply unit 107 . That is, the control unit 103 can prevent the switching unit 110 from rising above a certain temperature.
  • the temperature monitoring unit 105 may be a negative temperature coefficient (NTC) thermistor.
  • NTC negative temperature coefficient
  • the inverse proportional temperature coefficient thermistor has a characteristic that its resistance value decreases as the temperature rises, so when the temperature of the switching unit 110 exceeds a certain temperature, the resistance value of the temperature monitoring unit 105 decreases and is applied to the control unit 103
  • An ADC (Analog-Digital Converter) voltage is increased, and thus, the control unit 103 can measure the temperature of the switching unit 110 using the voltage received from the temperature monitoring unit 105 .
  • the switching unit 110 is turned on according to a switching signal received from the switching signal supply unit 107 and supplies current supplied from the first power source KL 40 of 48V to the resistance unit 113 .
  • the first power source KL 40 is a 48V battery of a mild hybrid vehicle and is used to drive a motor generator of the vehicle.
  • the switching unit 110 is composed of at least two or more switches, and the switch is, for example, a Field Effect Transistor (FET). The reason why it consists of at least two switches is to prepare for a case where one switch is shorted.
  • FET Field Effect Transistor
  • the switching unit 110 when the switching unit 110 is composed of one switch, when the corresponding switch is short-circuited, a large amount of current flowing into the corresponding switch flows into the resistance unit 113 and may cause failure of the resistance unit 113. there is.
  • the switching unit 110 is composed of two or more switches, even if one switch is short-circuited, it is possible to prevent a large amount of current from flowing into the resistance unit 113 by controlling the on/off of the other switches.
  • the switch constituting the switching unit 110 is an FET
  • a 12V voltage is supplied as a switching signal from the switching signal supply unit 107 to the gate of the FET. Due to the characteristics of FET, current does not flow when the gate-drain voltage and the gate-source voltage are the same. Therefore, when a 12V voltage is provided to the gate of the FET to make a difference between the gate-drain voltage and the gate-source voltage, the gate-drain voltage is 48V, but the gate-source voltage is 60V, and the gate-drain and A gate-source voltage difference is generated, and current may flow to the resistor unit 113 .
  • control unit 103 may control the switching unit 110 using information received from the input voltage monitoring unit 104 , the current monitoring unit 108 , and the output voltage monitoring unit 109 .
  • the input voltage monitoring unit 104 detects voltage values of the second power source KL 30 and the first power source KL 40 , which are input power sources, and transmits the detected voltage values to the control unit 103 .
  • the control unit 103 transmits an off signal to the switching signal supply unit 107 to turn off the switching unit 110. let it At this time, the control unit 103 transmits state information of the switching unit 110 to the master control unit using CAN communication, and determines whether to maintain the state of the switching unit 110 in an off state or switch to an on state. Inquire.
  • the control unit 103 resets the switching signal supply unit 107 and then transfers the ON signal to the switching signal supply unit 107 to switch the switch ( 110) is turned on.
  • the current monitoring unit 108 receives a current value sensed by the current sensor 111 located between the switching unit 110 and the resistance unit 113 and transfers it to the control unit 103 .
  • the control unit 103 may turn off the switching unit 110 by transmitting an off signal to the switching report supply unit 107 when the received current value is greater than or equal to the reference value.
  • the current monitoring unit 108 when an overcurrent value equal to or greater than the reference value is received from the current sensor 111, to the switching signal supply unit 107 to urgently turn off the switching unit 110 without passing through the control unit 103
  • the off signal is transmitted, and the off signal is also delivered to the control unit 103. Accordingly, the switching signal supply unit 107 may urgently turn off the switching unit 110 by cutting off power supplied to the switching unit 110 .
  • the control unit 103 After turning off the switching unit 110, or when receiving an off signal from the current monitoring unit 108 as described above, sends the master control unit to the switching unit 110 using CAN communication. ), and inquires about whether to maintain the state of the switching unit 110 in an off state or switch to an on state.
  • the control unit 103 resets the switching signal supply unit 107 and sends the ON signal of the switching unit 110 to the switching signal supply unit 107. and turns on the switching unit 110.
  • another current sensor 112 is installed on the side of the ground KL 41 corresponding to the first power supply KL 40.
  • the current sensor 112 is used to check the normal operation of a loop connected from the first power supply KL 40 to the resistor 113 and the ground KL 41 .
  • the control unit 103 receives the current value from the corresponding current sensor 112, compares it with the current value detected by the current sensor 110, and if it does not match (eg, in the case of a short in the ground (KL 41)), An off signal is transmitted to the switching signal supply unit 107 to turn off the switching unit 110 .
  • the output voltage monitoring unit 109 monitors the voltage input to the resistance unit 113 and the voltage output from the resistance unit 113, and transfers the monitored voltage value to the control unit 103.
  • a voltage value input to the resistance unit 113 is a voltage between the + voltage of the switching unit 110 and the ground KL 41 corresponding to the first power supply KL 40 .
  • the control unit 103 transmits a voltage value input to the resistance unit 113 and a voltage value output from the resistance unit 113 to the master control unit.
  • the control unit 103 transmits an off signal to the switching signal supply unit 107 when the voltage value input to the resistance unit 113 and the voltage value output from the resistance unit 113 are out of the reference range for switching.
  • the unit 110 can be turned off.
  • the controller 103 transfers state information of the switching unit 110 to the master control unit using CAN communication, and sets the state of the switching unit 110 to an off state. Asks whether to keep or switch to the on state.
  • the control unit 103 resets the switching signal supply unit 107 and then transfers the ON signal to the switching signal supply unit 107 to switch the switch ( 110) is turned on.
  • the exhaust gas post-treatment device controls the switching unit 110 composed of at least two or more switches through one control unit 103, and the input voltage monitoring unit 104, the temperature monitoring unit 105, Through the current monitoring unit 108 and the output voltage monitoring unit 109, various states of the exhaust gas post-processing device can be integrally monitored, thereby reducing costs and enabling stable control.

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Abstract

하나의 제어부에서 적어도 두 개 이상의 스위치를 제어하고 구성 소자들의 상태를 모니터링할 수 있는 배기 가스 후처리 장치가 개시된다. 일 측면에 따른 배기 가스 후처리 장치는, 적어도 두 개의 스위치를 포함하여 제1전원으로부터의 전류를 저항부로 공급하는 스위칭부; 상기 스위칭부로 스위칭 신호를 공급하여 상기 스위칭부의 동작을 선택적으로 제어하는 스위칭 신호 공급부; 제2전원을 상기 스위칭 신호 공급부로 공급하는 스위칭 전원 공급부; 상기 스위칭 신호 공급부의 온/오프를 제어하는 제어부; 및 마스터 컨트롤 유닛으로부터 수신되는 제어 신호에 따라 상기 제어부를 활성화하는 인터페이스부를 포함한다.

Description

배기 가스 후처리 장치
본 출원은, 2021년 10월 13일자로 출원된 한국 특허출원번호 제10-2021-0136170호에 대한 우선권주장출원으로서, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 원용된다.
본 발명은 배기 가스 후처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 차량의 내연 기관에서 발생하는 배기 가스를 처리하는 배기 가스 후처리 장치에 관한 것이다.
정차되어 있는 차량에서 바로 시동을 거는 경우 차량의 내연 기관에서 다량의 배기 가스가 배출된다. 이러한 배기 가스는 유해 성분들을 포함한다. 배기 가스의 유해 성분을 제거하기 위해 차량에 배기 가스 후처리 장치가 설치된다. 배기 가스 후처리 장치는 차량의 제어 장치로부터 수신되는 신호에 따라 일정한 시간 동안 저항부에 전류를 공급하여 저항부를 약 400도 이상의 고온으로 만들고 이후 차량의 시동이 걸려 내연 기관에서 배기 가스가 배출되면 이를 태워 대기 중으로 유해 성분들이 배출되는 것을 방지한다.
대표적인 배기 가스 후처리 장치로 국내공개특허 제10-2021-0018496호를 들 수 있다. 그러나, 국내공개특허 제10-2021-0018496호의 배기 가스 후처리 장치는 외부 전압을 저항부에 전달하기 위해 복수의 스위치마다 제어부가 연결되는 구조이다. 즉, 스위치가 늘어나게 되면 그만큼 제어부가 늘어나게 된다. 따라서 다양한 상태를 통합적으로 모니터링할 수 없고, 비용이 상승하게 되며, 안전성의 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 하나의 제어부에서 적어도 두 개 이상의 스위치를 제어하고 구성 소자들의 상태를 모니터링할 수 있는 배기 가스 후처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
일 측면에 따른 배기 가스 후처리 장치는, 적어도 두 개의 스위치를 포함하여 제1전원으로부터의 전류를 저항부로 공급하는 스위칭부; 상기 스위칭부로 스위칭 신호를 공급하여 상기 스위칭부의 동작을 선택적으로 제어하는 스위칭 신호 공급부; 제2전원을 상기 스위칭 신호 공급부로 공급하는 스위칭 전원 공급부; 상기 스위칭 신호 공급부의 온/오프를 제어하는 제어부; 및 마스터 컨트롤 유닛으로부터 수신되는 제어 신호에 따라 상기 제어부를 활성화하는 인터페이스부를 포함한다.
상기 배기 가스 후처리 장치는, 상기 스위칭부의 온도를 모니터링하는 온도 모니터링부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 모니터링부로부터 수신되는 정보에 기초하여 상기 스위칭 신호 공급부의 온/오프를 제어할 수 있다.
상기 온도 모니터링부는, 반비례 온도 계수 서미스터이고, 상기 제어부는, 상기 반비례 온도 계수 서미스터의 저항값에 따른 전압에 기초하여 상기 스위칭 신호 공급부의 온/오프를 제어할 수 있다.
상기 배기 가스 후처리 장치는, 상기 스위칭부와 상기 저항부 사이에 위치하여 전류값을 감지하는 제1전류 센서; 및 상기 전류값이 기준값 이상인 경우, 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달하는 전류 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 전류 모니터링부는, 상기 제어부로 오프 신호를 전달하고, 상기 제어부는, 상기 전류 모니터링부로부터 수신된 오프 신호에 따라 상기 마스터 컨트롤 유닛으로 상기 스위칭부의 온/오프 여부를 문의하고, 상기 마스터 컨트롤 유닛으로부터 온 신호 수신시 상기 스위칭 신호 공급부로 온 신호를 전달할 수 있다.
상기 배기 가스 후처리 장치는, 상기 제1전원에 대응하는 그라운드 측에 설치되어 전류값을 감지하는 제2전류 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2 전류 센서에서 감지한 전류값과 상기 제1 전류 센서에서 감지한 전류값이 일치하지 않을 경우, 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달할 수 있다.
상기 배기 가스 후처리 장치는, 상기 제1전원 및 상기 제2전원의 전압값을 모니터링하여 상기 제어부로 전달하는 입력 전압 모니터링부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 전압값이 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달할 수 있다.
상기 배기 가스 후처리 장치는, 상기 저항부로 입력되는 전압과 상기 저항부에서 출력되는 전압을 모니터링하여 상기 제어부로 전달하는 출력 전압 모니터링부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 출력 전압 모니터링부에서 모니터링한 전압값이 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달할 수 있다.
상기 인터페이스부는, 상기 제2전원의 전압을 더 낮은 전압으로 조정하여 상기 제어부로 공급함으로써 상기 제어부를 활성화할 수 있다.
본 발명의 배기 가스 후처리 장치는, 하나의 제어부를 통해 적어도 두 개 이상의 스위치로 구성된 스위칭부를 제어하고 입력 전압 모니터링부, 온도 모니터링부, 전류 모니터링부 및 출력 전압 모니터링부를 통해 다양한 상태를 통합적으로 모니터링할 수 있어 비용을 절감하고 안정적인 제어를 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 가스 후처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배기 가스 후처리 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 배기 가스 후처리 장치는, 인터페이스부(101), 전원 스위치(102), 제어부(103), 입력 전압 모니터링부(104), 온도 모니터링부(105), 스위칭 전원 공급부(106), 스위칭 신호 공급부(107), 전류 모니터링부(108), 출력 전압 모니터링부(109), 스위칭부(110), 전류 센서(111, 112) 및 저항부(113)를 포함한다.
인터페이스부(101)는, 차량의 마스터 컨트롤 유닛과 CAN(Controller Area Network) 단자(CAN 하이(H)/로우(L))를 통해 CAN 통신을 수행하여, 마스터 컨트롤 유닛으로부터 수신된 CAN 신호(예, 저항부(113)의 온/오프 신호)를 제어부(103)로 전달하고(RxD), 제어부(103)로부터 수신되는 응답 신호(TxD)를 마스터 컨트롤 유닛으로 전달한다. 또한, 인터페이스부(101)는, 12V의 제2전원(KL 30)으로부터 전원을 공급받고 제어부(103)를 포함하여 배기가스 후처리 장치를 동작시키기 위한 구성요소들에게 전압을 공급한다. 도 1에서 KL 31 GND 단자는 제2전원(KL 30)에 대한 그라운드이다. 여기서 제2전원(KL 30)은 마일드 하이브리드 차량의 12V 배터리로서, 일반적인 납축전지일 수 있고, 차량의 일반적인 전장 부하에 전압을 공급한다.
인터페이스부(101)는, 12V 전원이 필요한 구성요소들로의 12V 전원 공급을 전원 스위치(102)를 통해 제어한다. 즉, 12V 전원이 필요한 구성요소들은 전원 스위치(102)를 통해 직접 제2전원(KL 30)에 연결되어 전원을 공급받는데, 이때 인터페이스부(101)는, 전원 스위치(102)를 온/오프 제어하여 12V 전원 공급을 제어한다. 인터페이스부(101)는, 5V 전원이 필요한 구성요소들에 대해서는 레귤레이터(Regulator)를 통해 12V 전압을 5V로 조정하여 공급한다.
일 실시예에서, 인터페이스부(101)는, 마스터 컨트롤 유닛으로부터 CAN 통신을 통하여 온/오프 제어 신호를 수신하면, 구성요소들로 공급하는 전원(5V, 12V)을 온/오프 제어하여, 배기 가스 후처리 장치 전체를 온/오프할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스부(101)는, 마스터 컨트롤 유닛으로부터 슬립(sleep) 모드 제어 신호를 수신하는 경우, 5V 전압을 오프로 전환하여 배기 가스 후처리 장치를 휴면 상태로 유지한다. 즉, 전원 스위치(102)를 포함한 전체 구성요소들로의 5V 전원 공급을 차단한다. 인터페이스부(101)는, 마스터 컨트롤 유닛으로부터 웨이크업(Wake-up) 제어 신호를 수신하는 경우, 5V 전압을 온으로 전환하여 전원 스위치(102)를 포함한 배기가스 후처리 장치 전체를 활성화한다.
또한, 인터페이스부(101)는, 직렬 인터페이스(예, SPI(serial peripheral interface))를 통해 제어부(103)와 상태 정보를 송수신하고, 또한 와치독(Watchdog) 기능을 수행하여 제어부(103)의 상태를 모니터링한다. 인터페이스부(101)는, 와치독 기능을 이용하여 제어부(103)의 상태를 모니터링하여 제어부(103)의 고장 유무를 판단하여 제어부(103)를 리셋하거나 CAN 통신을 통하여 마스터 컨트롤 유닛에게 상태 정보를 전달할 수 있다.
바람직하게는, 인터페이스부(101)는, 시스템 기반 칩(SBC, System Basis Chip) 형태로 구현될 수 있다.
제어부(103)는, 인터페이스부(101)로부터 5V 전원을 수신하여 활성화되고, 스위칭 전원 공급부(106) 및 스위칭 신호 공급부(107)를 통해 스위칭부(110)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(103)는, 스위칭 전원 공급부(106)에 제어 신호(예, 펄스 폭 변조(PWM) 신호)를 전달하여 스위칭 전원 공급부(106)가 제2전원(KL 30)으로부터 공급되는 12V 전원을 스위칭 신호 공급부(107)로 공급하도록 한다. 이에 따라 스위칭 신호 공급부(107)는 스위칭 신호로서 12V 전원을 스위칭부(110)로 공급한다. 스위칭 신호 공급부(107)는 게이트 드라이버일 수 있다.
제어부(103)는, 스위칭부(110)의 온도를 모니터링하는 온도 모니터링부(105)로부터 수신된 정보를 이용하여 스위칭부(110)를 제어할 수 있다. 제어부(103)는, 스위칭부(110)의 온도가 일정 온도 이상이 되면 운전자에게 경고하거나 스위칭 신호 공급부(107)로 오프 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 오프시키고, 일정 온도 이하가 되면 스위칭 신호 공급부(107)로 온 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 다시 온시킬 수 있다. 예를 들어, 제어부(103)는 130도가 되면 운전자에게 경고로 알려주고, 145도 이상이 되면 스위칭 신호 공급부(107)로 오프 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 오프시키고, 추후 온도가 130도 이하로 떨어지면 스위칭 신호 공급부(107)로 온 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 다시 온시킬 수 있다. 즉, 제어부(103)는, 스위칭부(110)가 일정 온도 이상으로 올라가는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 온도 모니터링부(105)는 반비례 온도 계수(NTC, Negative Temperature Coefficient) 서미스터일 수 있다. 반비례 온도 계수 서미스터는 온도가 올라가면 저항값이 낮아지는 특성을 가지고 있어서, 스위칭부(110)의 온도가 일정 온도 이상이 되면, 온도 모니터링부(105)의 저항값이 낮아져 제어부(103)에 인가되는 ADC(Analog-Digital Converter) 전압이 증가하게 되고, 따라서, 제어부(103)는 온도 모니터링부(105)로부터 수신되는 전압을 이용하여 스위칭부(110)의 온도를 측정할 수 있다.
스위칭부(110)는, 스위칭 신호 공급부(107)로부터 수신되는 스위칭 신호에 따라 온되어, 48V인 제1전원(KL 40)으로부터 공급되는 전류를 저항부(113)로 공급한다. 여기서 제1전원(KL 40)은 마일드 하이브리드 차량의 48V 배터리로서, 차량의 모터 발전기를 구동시키기 위해 사용된다. 바람직하게, 스위칭부(110)는, 적어도 2개 이상의 스위치로 구성되고, 스위치는 예를 들어, FET(Field Effect Transistor)이다. 적어도 2개 이상의 스위치로 구성되는 이유는 1개의 스위치가 쇼트나는 경우를 대비하기 위함이다. 예를 들어, 스위칭부(110)가 1개의 스위치로 구성되는 경우, 해당 스위치가 쇼트나는 경우 해당 스위치로 유입되는 다량의 전류가 저항부(113)로 흘러 저항부(113)의 고장을 유발할 수 있다. 스위칭부(110)가 2개 이상의 스위치로 구성되는 경우, 1개의 스위치가 쇼트되더라도 다른 스위치를 온/오프 제어하여 저항부(113)로 다량의 전류가 흐르지 않도록 방지할 수 있다.
스위칭부(110)를 구성하는 스위치가 FET인 경우, 스위칭 신호 공급부(107)로부터 FET의 게이트로 12V 전압이 스위칭 신호로서 공급된다. FET 특성상 게이트-드레인 간 전압과 게이트-소스 간 전압이 동일한 경우 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 게이트-드레인 간 전압과 게이트-소스 간 전압의 차이를 두기 위하여 FET의 게이트에 12V 전압을 제공하는 경우, 게이트-드레인 간 전압은 48V이지만 게이트-소스 간 전압은 60V로서, 게이트-드레인과 게이트-소스의 전압차가 발생하게 되어, 전류가 저항부(113)로 흐를 수 있다.
또한, 제어부(103)는, 입력 전압 모니터링부(104), 전류 모니터링부(108) 및 출력 전압 모니터링부(109)로부터 수신된 정보를 이용하여 스위칭부(110)를 제어할 수 있다.
먼저, 입력 전압 모니터링부(104)는, 입력 전원인 제2전원(KL 30) 및 제1전원(KL 40)의 전압값을 감지하여 제어부(103)로 전달한다. 제어부(103)는, 제2전원(KL 30) 또는 제1전원(KL 40)의 전압값이 기준 범위를 벗어나는 경우, 스위칭 신호 공급부(107)로 오프 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 오프시킨다. 이때, 제어부(103)는, CAN 통신을 이용하여 마스터 컨트롤 유닛에게 스위칭부(110)의 상태 정보를 전달하고, 스위칭부(110)의 상태를 오프 상태로 유지할 것인지 온 상태로로 전환할 것인지를 문의한다. 제어부(103)는, 마스터 컨트롤 유닛으로부터 스위칭부(110)의 온 신호를 수신하는 경우, 스위칭 신호 공급부(107)를 리셋시킨 후, 스위칭 신호 공급부(107)로 온 신호를 전달하여, 스위칭부(110)를 온시킨다.
전류 모니터링부(108)는, 스위칭부(110)와 저항부(113) 사이에 위치하는 전류 센서(111)에서 감지한 전류값을 수신하여 제어부(103)로 전달한다. 제어부(103)는, 수신된 전류값이 기준값 이상인 경우, 스위칭 신고 공급부(107)로 오프 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 오프시킬 수 있다. 또는, 전류 모니터링부(108)는, 전류 센서(111)로부터 기준값 이상의 과전류값이 수신되는 경우, 제어부(103)를 거치지 않고 긴급으로 스위칭부(110)를 오프시키기 위해 스위칭 신호 공급부(107)로 오프 신호를 전달하고, 제어부(103)로도 오프 신호를 전달한다. 이에 따라 스위칭 신호 공급부(107)는, 스위칭부(110)로 공급하는 전원을 차단하여 스위칭부(110)를 긴급하게 오프시킬 수 있다.
이때, 제어부(103)는, 스위칭부(110)를 오프시킨 후, 또는 상술한 바와 같이 전류 모니터링부(108)로부터 오프 신호를 수신하는 경우, CAN 통신을 이용하여 마스터 컨트롤 유닛에게 스위칭부(110)의 상태 정보를 전달하고, 스위칭부(110)의 상태를 오프 상태로 유지할 것인지 온 상태로로 전환할 것인지를 문의한다. 제어부(103)는, 마스터 컨트롤 유닛으로부터 스위칭부(110)의 온 신호를 수신하는 경우, 스위칭 신호 공급부(107)를 리셋시킨 후, 스위칭 신호 공급부(107)로 스위칭부(110)의 온 신호를 전달하여, 스위칭부(110)를 온시킨다.
상기 전류 센서(111) 이외, 제1전원(KL 40)에 대응하는 그라운드(KL 41) 측에 또 다른 전류 센서(112)가 설치된다. 해당 전류 센서(112)는, 제1전원(KL 40)부터 저항부(113) 그리고 그라운드(KL 41)로 연결되는 루프의 정상 동작을 확인하기 위해 용도이다. 제어부(103)는, 해당 전류 센서(112)로부터 전류값을 수신하여 상기 전류 센서(110)에서 감지한 전류값과 비교하여 일치하지 않을 경우(예, 그라운드(KL 41)의 쇼트의 경우), 스위칭 신호 공급부(107)로 오프 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 오프시킨다.
다음으로, 출력 전압 모니터링부(109)는, 저항부(113)로 입력되는 전압과, 저항부(113)에서 출력되는 전압을 모니터링하고, 모니터링한 전압값을 제어부(103)로 전달한다. 저항부(113)로 입력되는 전압값은, 스위칭부(110)의 +전압과 제1전원(KL 40)에 대응하는 그라운드(KL 41) 사이의 전압이다. 제어부(103)는, 저항부(113)로 입력되는 전압값과, 저항부(113)에서 출력되는 전압값을 마스터 컨트롤 유닛으로 전달한다. 또한, 제어부(103)는, 저항부(113)로 입력되는 전압값과, 저항부(113)에서 출력되는 전압값이 기준 범위를 벗어나는 경우, 스위칭 신호 공급부(107)로 오프 신호를 전달하여 스위칭부(110)를 오프시킬 수 있다.
이때, 제어부(103)는, 스위칭부(110)를 오프시킨 후, CAN 통신을 이용하여 마스터 컨트롤 유닛에게 스위칭부(110)의 상태 정보를 전달하고, 스위칭부(110)의 상태를 오프 상태로 유지할 것인지 온 상태로로 전환할 것인지를 문의한다. 제어부(103)는, 마스터 컨트롤 유닛으로부터 스위칭부(110)의 온 신호를 수신하는 경우, 스위칭 신호 공급부(107)를 리셋시킨 후, 스위칭 신호 공급부(107)로 온 신호를 전달하여, 스위칭부(110)를 온시킨다.
이상의 실시예에 따른 배기 가스 후처리 장치는, 하나의 제어부(103)를 통해 적어도 두 개 이상의 스위치로 구성된 스위칭부(110)를 제어하고 입력 전압 모니터링부(104), 온도 모니터링부(105), 전류 모니터링부(108) 및 출력 전압 모니터링부(109)를 통해 배기 가스 후처리 장치의 다양한 상태를 통합적으로 모니터링할 수 있어, 비용을 절감하고 안정적인 제어를 가능하게 한다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (9)

  1. 배기 가스 후처리 장치에 있어서,
    적어도 두 개의 스위치를 포함하여 제1전원으로부터의 전류를 저항부로 공급하는 스위칭부;
    상기 스위칭부로 스위칭 신호를 공급하여 상기 스위칭부의 동작을 선택적으로 제어하는 스위칭 신호 공급부;
    제2전원을 상기 스위칭 신호 공급부로 공급하는 스위칭 전원 공급부;
    상기 스위칭 신호 공급부의 온/오프를 제어하는 제어부; 및
    마스터 컨트롤 유닛으로부터 수신되는 제어 신호에 따라 상기 제어부를 활성화하는 인터페이스부를 포함하는 배기 가스 후처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부의 온도를 모니터링하는 온도 모니터링부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 모니터링부로부터 수신되는 정보에 기초하여 상기 스위칭 신호 공급부의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 온도 모니터링부는, 반비례 온도 계수 서미스터이고,
    상기 제어부는, 상기 반비례 온도 계수 서미스터의 저항값에 따른 전압에 기초하여 상기 스위칭 신호 공급부의 온/오프를 제어하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부와 상기 저항부 사이에 위치하여 전류값을 감지하는 제1전류 센서; 및
    상기 전류값이 기준값 이상인 경우, 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달하는 전류 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 모니터링부는, 상기 제어부로 오프 신호를 전달하고,
    상기 제어부는,
    상기 전류 모니터링부로부터 수신된 오프 신호에 따라 상기 마스터 컨트롤 유닛으로 상기 스위칭부의 온/오프 여부를 문의하고, 상기 마스터 컨트롤 유닛으로부터 온 신호 수신시 상기 스위칭 신호 공급부로 온 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1전원에 대응하는 그라운드 측에 설치되어 전류값을 감지하는 제2전류 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제2 전류 센서에서 감지한 전류값과 상기 제1 전류 센서에서 감지한 전류값이 일치하지 않을 경우, 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1전원 및 상기 제2전원의 전압값을 모니터링하여 상기 제어부로 전달하는 입력 전압 모니터링부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 전압값이 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저항부로 입력되는 전압과 상기 저항부에서 출력되는 전압을 모니터링하여 상기 제어부로 전달하는 출력 전압 모니터링부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 출력 전압 모니터링부에서 모니터링한 전압값이 기준 범위를 벗어나는 경우 상기 스위칭 신호 공급부로 오프 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스부는,
    상기 제2전원의 전압을 더 낮은 전압으로 조정하여 상기 제어부로 공급함으로써 상기 제어부를 활성화하는 것을 특징으로 하는 배기 가스 후처리 장치.
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