KR102152080B1

KR102152080B1 - 냉각 장치를 위한 모니터링 장치

Info

Publication number: KR102152080B1
Application number: KR1020190004591A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 스페써
Original assignee: 독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2020-09-04
Also published as: KR20190088017A; US20190223331A1; CN110045763A; CN110045763B; DE102018100992A1; JP2019154223A; US10912236B2; JP6748744B2

Abstract

전력 전자 장치(12)를 위한 냉각 장치(14)를 모니터링하기 위한 모니터링 장치(20)는 제어 장치(22)를 가지며, 이 제어 장치(22)는 입력(24) 및 출력(26)을 갖고, 상기 입력(24)은 온도 센서(16)로부터 온도 신호(17)를 수신하고 상기 온도 신호(17)에 따라 온도 값(Temp1, Temp2)을 결정하도록 구성되며, 상기 출력(26)은 출력 신호(27)를 출력하도록 구성된다. 제어 장치(22)는,
- 온도 값(Temp1, Temp2) 및 그 온도 값에 할당된 시간 값(t1, t2)을 적어도 2회 검출하는 단계,
- 할당된 시간 값(t1, t2)의 변량에 대한 온도 값(Temp1, Temp2)의 변량의 계차몫(DQ)을 결정하는 단계,
- 결정된 계차몫(DQ)에 따라 전력 전자 장치(12)의 냉각 장치(14)의 상태(STATE)를 결정하고, 상기 상태(STATE)에 따라 전력 전자 장치(12)에 영향을 주기 위해 출력 신호(27)를 출력하는 단계를 수행하도록 설계된다.

Description

냉각 장치를 위한 모니터링 장치{MONITORING APPARATUS FOR A COOLING APPARATUS}

본 발명은 냉각 장치를 위한 모니터링 장치에 관한 것이다. 냉각 장치는, 특히 전력 전자 장치(electronics arrangement)를 위한 것이다.

DC/DC 변환기 및 AC/DC 변환기와 같은 전력 전자 장치는 전압을 상이한 전압으로 변환하고, 예를 들어 전기 고전압 배터리를 충전하거나 차량의 고전압 네트워크와 저전압 차량-탑재 전원 공급 시스템 사이에서 변환하도록 작용한다. 이러한 종류의 전력 전자 장치는 때때로 예를 들어, 11kW 또는 22kW의 전력으로 작동하며, 그 과정에서 열 손실이 발생되어, 냉각 장치에 의해 소산되어야 한다. 대규모 전력의 경우에, 냉각제, 특히 액체를 사용하여 냉각이 필요하다. 자동차 산업은 고도로 자동화된 운전을 위한 솔루션을 개발하고 있으며, 그렇게 함에 있어서 전자 부품의 신뢰성에 대한 요구가 증가하고 있다. ASIL D(Automotive Safety Integrity Level D: 자동차 안전 무결성 레벨 D)와 같은 표준은 엄격한 표준을 제공하는데, 예를 들어 안전성을 높이기 위해 부품에 대한 별개의 개발의 중복 설계를 요구한다. 이러한 논의의 맥락에서, 저전압 범위(예를 들어, 12V 또는 24V)에 대한 차량-탑재 전원 공급 시스템 배터리의 중복 설계를 제공하여, 차량-탑재 전원 공급 시스템 배터리 고장의 경우에, 운전자는 기능하는 조향 시스템을 계속 가지게 되며, 예를 들어 휴게소를 향해 운행할 수 있다. 2개의 차량-탑재 전원 공급 시스템 배터리를 제공하면 중량이 커지고 구동을 위해 고전압 배터리로부터 필요한 저전압을 생성하는 DC/DC 변환기에 의해 중복성이 달성될 수도 있다. 그러나, 이를 위해서는 충분한 정격 전력을 제공할 수 있도록 충분한 냉각이 요구된다. 구현을 위해, 냉각 장치가 정확하게 작동되고 있는지의 여부를 신뢰 가능하게 감지할 수 있다면 유리하다.

US 2012/0199084 A1, US 5,215,044 A 및 EP 2 494 162 B1은 내연 기관 또는 하이브리드 구동 장치를 갖는 차량을 위한 복수의 온도 센서를 갖는 냉각 시스템을 제시한다.

US 2012/0262881 A1은 충분한 양의 냉각제가 액상으로 존재하는지의 여부를 결정하기 위해 확인이 수행되는 방법을 제시한다. 이러한 경우, 압축기 및 냉각 팬이 스위치 오프된다.

US 2013/0069591 A1은 복수의 온도 센서에 따라 차량 충전 장치를 위한 냉각 시스템을 제어하는 방법을 제시한다.

따라서, 본 발명의 목적은 새로운 냉각 장치를 제공하는 것이다.

전력 전자 장치용 냉각 장치를 모니터링하기 위한 모니터링 장치는 제어 장치를 가지며, 이 제어 장치는 입력 및 출력을 갖고, 입력은 온도 센서로부터 온도 신호를 수신하고 온도 신호에 따라 온도 값을 결정하도록 구성되며, 출력은 출력 신호를 출력하도록 구성되고, 상기 제어 장치는,

- 온도 값 및 그 온도 값에 할당된 시간 값을 적어도 2회 검출하는 단계,

- 할당된 시간 값의 변량에 대한 온도 값의 변량의 계차몫(difference quotient)을 결정하는 단계,

- 결정된 계차몫에 따라 전력 전자 장치의 냉각 장치의 상태를 결정하고, 상기 상태에 따라 전력 전자 장치에 영향을 주기 위해 출력 신호를 출력하는 단계를 수행하도록 설계된다.

계차몫에 따른 냉각 장치의 상태의 특성화는 매우 중요한 것으로 판명되었으며, 상태의 비교적 정확한 결정을 가능하게 한다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 온도 값의 시간 프로파일에 기초하여 온도가 상승 영역 또는 점근 영역에 위치하는지의 여부를 결정하며, 모니터링 장치는 상승 영역으로부터 점근 영역으로의 전이 시, 연관된 온도 값 및 연관된 시간 값을 저장하고, 상기 값들을 계차몫의 계산 시 사용하도록 설계된다. 그 결과로서, 온도 곡선의 규정된 지점에서 측정이 이루어지며, 이는 용이하게 비교될 수 있는 계차몫들을 유도한다.

한 바람직한 실시예에 따라 모니터링 장치는, 계차몫이 규정된 최소 계차몫보다 더 작은 경우에 상승 영역으로부터 점근 영역으로의 전이를 검출하도록 설계된다. 이는 하드웨어에 대한 요구가 거의 없는, 간단하고 기능이 효과적인 실시예이다.

한 바람직한 실시예에 따라 모니터링 장치는, 시간 프로파일 동안 최대 계차몫이 결정되고, 이 계차몫이 규정된 비율의 최대 계차몫보다 더 작은 경우에 상승 영역으로부터 점근 영역으로의 전이가 추정되는 점을 통해, 상기 전이를 검출하도록 설계된다. 매우 저하게 변동하는 출력 및 주변 조건에서, 이는 전이 검출의 정확도를 높인다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 전력 전자 장치의 활성화시, 연관된 온도 값 및 연관된 시간 값을 저장하고 상기 값들을 계차몫의 계산 시 사용하도록 설계된다. 그 결과로서, 온도 곡선의 초기 지점에서 측정이 이루어지며, 이는 전체 구배의 우수한 추정을 유도한다.

한 바람직한 실시예에 따라 모니터링 장치는, 온도 값이 사전설정된 제1 온도 제한 값을 초과하는 시간을 결정하도록 설계되고, 모니터링 장치는 한편으로는 연관된 온도 값 또는 제1 온도 제한 값을 저장하고 다른 한편으로는 연관된 시간 값을 저장하며, 상기 값들을 계차몫의 계산 시 사용하도록 설계된다. 그 결과로서, 온도 곡선의 규정된 지점에서 측정이 이루어지며, 이는 용이하게 비교될 수 있는 계차몫들을 유도한다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 일시적으로 이격된 온도 측정 값들의 계차몫의 결정 및 평가를 반복하도록 설계된다. 현재 계차몫들의 반복적인 결정 시, 시기 적절한 방식으로 극단적 변화에 응답하는 것이 가능하다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 냉각 장치의 제1 오류 상태를 특성화하는 사전설정된 제1 계차몫을 가지며, 모니터링 장치는 냉각 장치의 제1 오류 상태의 추정을 위한 조건으로서, 상기 결정된 계차몫이 사전설정된 제1 계차몫보다 더 크다는 기준을 사용한다. 계차몫이 너무 큰 경우, 높은 개연성으로 오류 상태를 추정할 수 있다는 것이 입증되었다. 특히, 냉각제 누출 시, 온도의 급격한 임계적 상승이 나타난다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 제1 오류 상태의 추정을 위한 추가 조건으로서, 현재 온도 값이 사전설정된 제2 온도 제한 값보다 더 크다는 기준을 사용한다. 그 결과, 절대 온도도 고려될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 냉각 장치의 제1 오류 상태의 인식 시, 전력 전자 장치를 비활성화하기 위해 출력을 통해 중단 신호를 출력하도록 설계된다. 전력 전자 장치는 비활성화를 통해 손상으로부터 보호될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 냉각 장치의 제2 오류 상태를 특성화하는 사전설정된 제2 계차몫을 가지며, 냉각 장치의 제2 오류 상태의 추정을 위한 조건으로서, 결정된 계차몫이 사전설정된 제2 계차몫보다 더 크다는 기준을 사용한다. 사전설정된 제2 계차몫을 사용함으로써, 덜 심각한 오류 상태가 인식되어 이에 상응하게 응답될 수도 있다. 사전설정된 제2 계차몫은 사전설정된 제1 계차몫보다 더 작은 것이 바람직하다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 냉각 장치의 제2 오류 상태의 추정을 위한 추가 조건으로서, 결정된 계차몫이 사전설정된 제1 계차몫보다 더 작다는 기준을 사용한다. 그 결과, 더 적은 오류 상태가 더 큰 오류 상태와 용이하게 구별될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 제2 오류 상태의 추정을 위한 추가 조건으로서, 현재 온도 값이 규정된 제3 온도 제한 값보다 더 크다는 기준을 사용한다. 그 결과, 추가적인 오류 상태가 인식될 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 모니터링 장치는 냉각 장치의 제2 오류 상태의 인식 시, 전력 전자 장치의 최대 전력을 감소시키기 위해 출력을 통해 감소 신호를 출력하도록 설계된다. 전력 전자 장치는 예를 들어 비상 작동 모드로 계속 동작할 수 있다.

한 바람직한 실시예에 따라, 전력 전자 장치는 AC/DC 변환기, DC/AC 변환기 또는 DC/DC 변환기이다. 상기 변환기들의 경우에 모니터링 장치는, 이들이 예를 들어 차량-탑재 전원 공급 시스템의 차량 배터리에 대한 중복성을 허용하여 안전성을 높이기 때문에 매우 유리하다.

한 바람직한 실시예에 따라, 결정된 계차몫들 중 적어도 일부, 예를 들어 극한 계차몫 또는 사전설정된 제한 값을 초과하는 계차몫이 저장된다.

한 바람직한 실시예에 따라, 차량은 이러한 유형의 모니터링 장치를 갖는다. 이 모니터링 장치는 안전성을 크게 높인다.

본 발명의 추가적인 세부사항 및 유리한 개선예들은, 하기에 기술되고 도면에 도시되는, 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안되는 실시예들과 종속 청구항들을 참조한다.

도 1은 전력 전자 장치, 냉각 장치 및 모니터링 장치를 갖는 차량의 전체 설계의 개략도이다.
도 2는 냉각 장치가 올바르게 동작할 때의 냉각제 온도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 3은 냉각 장치의 제1 오류 상태에서의 냉각제 온도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 4는 냉각 장치의 제2 오류 상태에서의 냉각제 온도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 5는 상태들로의 계차몫 할당을 도시한 그래프이다.
도 6은 냉각 장치의 상태를 결정하기 위한 흐름도이다.
도 7은 제1 시간 값 및 제1 온도 값의 결정을 위한 흐름도이다.
도 8은 제2 시간 값 및 제2 온도 값의 결정을 위한 흐름도이다.
도 9는 냉각 장치의 상태를 결정을 위한 대안을 나타낸 도이다.
도 10은 냉각 장치의 상태의 결정을 위한 또 다른 대안을 나타낸 도이다.
도 11은 전력 전자 장치에 의한 상태의 평가를 위한 흐름도이다.

도 1은 차량(10), 예를 들어 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차의 개략도이다. 전력 전자 장치(12)가 제공되며, 특히 DC/DC 변환기, DC/AC 변환기 또는 AC/DC 변환기가 제공된다. 전력 전자 장치(12)를 냉각시키기 위한 냉각 장치(14)가 제공되고, 냉각 장치(14)에서의 온도에 따라 온도 신호(17)를 생성하여 데이터 라인(18)을 통해 상기 온도 신호를 출력하기 위해, 냉각 장치(14)에 온도 센서(16)가 제공된다. 모니터링 장치(20)는 입력(IN)(24) 및 출력(OUT)(26)을 갖는 제어 장치(22)를 구비한다. 전력 전자 장치(12)는 데이터 라인(13)을 통해 입력(24)에 접속되고, 데이터 라인(18)도 마찬가지로 입력(24)에 접속된다. 출력(26)은 신호(27) 송신을 위해 데이터 라인(28)을 통해 전력 전자 장치(12)에 접속된다. 출력(26)은 또한 오류를 송출할 수 있도록 데이터 라인(29)을 통해 차량 컴퓨터(30)에 접속된다.

제어 장치(22)는 온도 신호(17)를 평가하고 상기 온도 신호에 따라 전력 전자 장치(12)에 영향을 줄 수 있도록 설계된다. 부가적으로 또는 대안으로서, 오류 신호가 차량 컴퓨터(30)로 송출될 수 있다. 이 경우, 제어 장치(22)는 냉각 장치(14)가 정상적으로 작동되고 있는지 또는 오류가 있는지의 여부를 인식한다. 예를 들어 액체 냉각 시, 누출로 인해 냉각 회로로부터 냉각제가 소실될 수 있거나, 예를 들어 냉각제 라인이 막히거나 펌프가 작동되지 않아서 냉각제 이송이 이루어지지 않을 수 있다.

도 2는 시간에 걸쳐 온도 센서(16)에 의해 측정된 온도를 도시한다. 전력 전자 장치(12)는 시점(t1)에서 활성화되고, 전력 전자 장치(12)의 전력 손실의 결과로 냉각 장치(14)의 냉각제 온도가 상승한다. 전력 전자 장치(12)의 전력 손실에 따라 점차적으로 상응하는 온도가 나타난다. 전력 전자 장치(12)의 활성화 후에, 온도 프로파일은 온도가 상승하는 상승 영역(41), 및 이 상승 영역(41)에 이어서 온도가 아주 약간만 변화하는 점근 영역(42)을 갖는다. 냉각 장치(14)는 정상 상태(S_Norm)에 있으며, 즉, 오류 없이 작동하고 있다.

전력 전자 장치(12)가 활성화되었던 시점은 "t1"으로 표시되어 있다. 시점 "t2"에서 상승 영역(41)으로부터 점근 영역(42)으로의 전이가 이루어진다. 온도는 시점(t1)에서 온도 값(Temp1)을 가지며, 시점(t2)에서 온도 값(Temp2)을 갖는다. 온도의 프로파일 외에, 시점들(t1 및 t2)에서의 값들 사이의 직접 구배도 표시되어 있다. 이 구배는 하기의 식(1)에 따라 온도 값과 시간 값의 계차몫(DQ)으로부터 계산될 수 있다:

DQ = ΔTemp / Δt = (Temp2-Temp1) / (t2-t1) (1)

도 3은 예를 들어, 냉각제 펌프에 결함이 있어서 냉각제가 유동하지 않는 상태(S_ERR_2)에서의 온도 프로파일을 도시한다.

전력 전자 장치(12)는 시점(t1)에서 다시 활성화되고, 상승 영역(41)으로부터 점근 영역(42)으로의 전이는 시점(t2)에서 발생한다. 프로파일이 도 2보다 더 급격하고, 시점(t2)에서 더 높은 온도(Temp2)가 달성된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 계차몫은 도 2보다 더 크다.

도 4는, 냉각 장치(14)가 냉각제를 소실함에 따라 냉각이 현저히 악화된 상태(S_ERR_1)에 대한 온도 프로파일을 도시한다. 전력 전자 장치(12)는 시점(t1)에서 활성화되고, 시점(t2)에서 상승 영역(41)으로부터 점근 영역(42)으로의 전이가 실시된다. 시간들(t1과 t2) 사이의 구배는 도 3보다 더 급격하고, 결과적으로 계차몫(DQ)도 도 2 및 도 3보다 도 4에서 더 크다.

계차몫(DQ)의 결정을 통해, 냉각 장치(14)가 처한 상태를 용이하게 결정할 수 있다는 점이 테스트로 입증되었다.

도 5는 냉각 장치(14)의 상이한 상태들로의 계차몫(DQ)의 할당을 도시한다. 사전설정된 제1 계차몫(DQ1)을 초과함에 따라 온도 프로파일의 구배가 매우 큰 경우, 냉각 장치(14)는 심각한 오류, 예를 들어 냉각제의 손실이 있는 상태(S_ERR_1)에 있다고 추정된다. 사전설정된 제1 계차몫(DQ1)과 사전설정된 제2 계차몫(DQ2) 사이에 있고, 그럼으로써 더 작긴 하지만 여전히 높은 구배에서는, 냉각 장치(14)가 실제로 소정의 냉각 용량을 갖긴 하나 완전한 냉각 용량을 갖지는 않는 상태(S_ERR_2)에 있다고 추정된다. 이는 예를 들어, 냉각제 펌프가 기능하지 않는 경우일 수 있다. 계차몫(DQ)이 사전설정된 제2 계차몫(DQ2)보다 더 작은 경우, 냉각 장치(14)가 정상적으로 기능하고 있고 상태(S_NORM)를 갖는다고 추정할 수 있다. 대안으로서, 추가의 규정된 제3 계차몫(DQ3)이 제공될 수 있고, 계차몫(DQ)이 제3 계차몫(DQ3)보다 더 작은 경우, 냉각 장치(14) 또는 온도 센서에 무엇가 문제가 있다고 추정될 수 있다.

이러한 방식으로 검출된 상태는 전력 전자 장치(12) 및/또는 차량 컴퓨터(30)로 송출될 수 있고, 이에 상응하게 상기 부재들이 응답할 수 있다. 전력 전자 장치(12)는, 냉각 없이 전력 전자 장치(12)의 손상이 발생할 수 있기 때문에, 예를 들어 상태(S_ERR_1)에서 비활성화를 수행할 수 있다. 상태 "S_ERR_2 및 S_ERR_3"에서, 전력 전자 장치(12)는 예를 들어 전력 전자 장치(12)의 최대 전력이 감소하는 방식으로 응답할 수 있다. 전력 전자 장치(12)가 예를 들어, DC/DC 변환기인 경우, 출력에서의 최대 전력은 예를 들어 10kW로부터 4kW로 감소될 수 있다. 상태(S_ERR_3)에서, 차량 컴퓨터(30)는 예를 들어 정비소 방문을 요청함으로써 응답할 수 있다.

파라미터(DQ1, DQ2 및 DQ3) 및 계산에 사용된 나머지 파라미터는 각각의 냉각 장치 및 전력 전자 장치에 좌우된다. 예를 들어, 신규 양산의 경우, 해당 오류를 가진 테스트 측정이 수행되고, 이에 따라 적절한 파라미터가 결정될 수 있다. 상기 파라미터들은 모니터링 장치(20)에서 예를 들어 상응하는 용례를 위해, 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다.

도 6은 계차몫(DQ)을 평가하기 위한 루틴에 대한 흐름도이다. S100은 예를 들어 전력 전자 장치(12)의 활성화 시에 시작한다. S102에서, 제1 시간 값(t1) 및 제1 온도 값(Temp1)이 검출된다. 그 다음, S104에서, 제2 시간 값(t2) 및 제2 온도 값(Temp2)이 검출된다. S106에서, 식 (1)에 기초하여 계차몫(DQ)이 계산된다.

S108에서, 계차몫(DQ)이 사전설정된 제1 계차몫(DQ1)보다 더 큰지가 검사된다. '예(Y)'인 경우, S110에서 상태(STATE)가 값 "S_ERR_1"로 설정된다. '아니오(N)'인 경우, S112로 진행되어, 여기에서 계차몫(DQ)이 사전설정된 제2 계차몫(DQ2)보다 더 큰지가 검사된다. '예(Y)'인 경우, S114에서 상태(STATE)가 값 "S_ERR_2"로 설정된다. '아니오(N)'인 경우, S116으로 진행되어, 계차몫(DQ)이 규정된 제3 계차몫(DQ3)보다 더 큰지가 검사된다. '예(Y)'인 경우, S118에서 상태(STATE)가 값 "S_NORM"으로 설정된다. '아니오(N)'인 경우, S120으로 진행되어 상태(STATE)가 값 "S_ERR_3"으로 설정된다. 그 다음, S110, S114 및 S118로부터 똑같이 S122로 진행된다. S122에서, 상태(STATE)가 예를 들어, 차량 컴퓨터(30) 또는 전력 전자 장치(12)로 송출된다. S124에서 루틴이 종료된다.

루틴 S100은 물론, S102 및 S104 단계가 계속 진행되어 측정들이 수행되고 그 이후의 단계들에서 현재 계차몫(DQ)이 평가되는 방식으로 반복적으로 실행될 수도 있다. 계차몫(DQ)의 검출이 점근 영역에서도 수행되는 경우, S116에서의 검사가 S118 단계로 대체될 수 있고, 점근 영역(42)에서 오류 상태(S_ERR_3)가 발생되지 않도록 하기 위해 S116 및 S120 단계가 생략될 수 있다.

도 7은 루틴(t1, Temp1 획득)(S102)에 대한 가능한 실시예를 도시한다. S132에서, 현재 시간 값(t) 및 현재 온도 값(Temp)이 검출되거나 측정("MEAS")된다. S134에서, 온도 값(Temp)이 온도 제한 값(Temp_lim_1) 이상인지의 여부, 즉, 결정된 온도에 이미 도달했는지의 여부가 검사된다. '아니오(N)'인 경우, S132로 되돌아가서 온도가 다시 검출된다. '예(Y)'인 경우, S136으로 진행되어, 변수(t1)가 시간 값(t)으로 설정되고 변수(Temp1)는 온도 값(Temp)으로 설정된다. 이어서, S138에서 루틴이 종료된다. 온도 제한 값(Temp_lim_1)은 예를 들어 30℃로 설정될 수 있으며, 이에 따라 항시 동일한 온도가 나타나는 지점에서 계차몫(DQ)의 계산이 수행될 수 있다. 이는 평가의 우수한 비교 가능성을 구현한다.

도 8은 도 6의 루틴(t2, Temp2 획득)(S104)에 대한 실시예를 도시한다. S142에서, 시간 값(t) 및 온도 값(Temp)이 측정되고, 측정된 값이 변수들(t_OLD 및 Temp_OLD)로 저장된다. S144에서 대기(wait)된 후, S146에서 시간 값 및 온도 값이 동일한 방식으로 변수들(t_NEW 및 Temp_NEW)에 저장된다. S148에서 계차몫(DQ)이 계산되고, S150에서 계차몫(DQ)이 제한 값(DQ_min)보다 더 작은지가 검사된다. 더 작지 않다면, 즉, 온도 프로파일의 구배가 여전히 상대적으로 큰 경우, S152로 진행되어, 변수(t_OLD)가 변수(t_NEW)의 값으로 설정되고, 변수(Temp_OLD)가 변수(Temp_NEW)의 값으로 설정되며, 다음 계차몫을 결정하기 위해 S144로 되돌아간다. 그러나, S150에서 계차몫(DQ)이 제한 값(DQ_min)보다 더 작은 경우, S154로 진행되어 변수(t2)가 값 "t_NEW"로 설정되고, 변수(Temp2)가 값 "Temp_NEW"로 설정되며, 루틴을 종료하기 위해 S156으로 진행된다. S150에서의 검사를 통해, 더 낮은 구배를 갖는 점근 영역(42)에 이미 도달되었는지의 여부가 결정된다. 그 결과, 시간 값(t2)은 도 2 내지 도 4에 상응하게 결정될 수 있다.

대안으로서, 시간 프로파일 동안에, 예를 들어 이전의 최대 값(DQmax)을 항상 저장하는 방식으로 최대 계차몫(DQmax)이 결정됨으로써, 상승 영역(41)으로부터 점근 영역(42)으로의 전이가 확인될 수 있으며, 계차몫이 이전의 DQmax보다 더 큰 경우 DQmax가 대체된다. 계차몫(DQ)이 규정된 비율의 최대 계차몫(DQmax)보다 더 작은 경우, 예를 들어 DQmax의 5%보다 더 작거나 DQmax의 10%보다 더 작은 경우, 전이가 추정된다.

도 9는 도 6의 S108 단계에 대한 대안적인 실시예를 도시한다. S108' 단계에서, 계차몫(DQ)의 평가의 상태(S_ERR_1)에 대한 오류 조건으로서, 온도(Temp2), 즉, 현재 온도가 사전설정된 제2 온도 제한 값(Temp_max_high)보다 더 큰지의 여부가 추가로 평가된다. 즉, 상기 제2 온도 제한 값을 초과하는 경우, 오류가 있다고 추정된다. 용례에 따라, 연산자 "OR"을 사용하는 OR 연산을 연산자 "AND"를 사용하는 AND 연산으로 대체함으로써, 2가지 조건(계차몫 및 최대 온도)이 필수 전제조건으로도 사용될 수 있다.

도 10은 도 9에 상응하게, 도 6의 S112 단계의 대안적인 실시예를 도시하는 것으로서, 계차몫(DQ)의 평가와 더불어, 현재 온도(Temp2)가 규정된 제3 온도 제한 값(Temp_max_mid)보다 더 큰 경우에도 오류 상태(S_ERR_2)가 트리거된다. 또한, 여기에서는 대안으로서 AND 연산이 가능하다.

도 11은 송신된 상태에 대한 전력 전자 장치(12)의 응답의 개략도이다. 루틴은 S160에서 시작되고, S162에서 상태(STATE)가 상태(S_ERR_1)에 해당하는지 검사된다. '예(Y)'인 경우, S164에서 전력 전자 장치(12)가 스위치 오프된다. '아니오(N)'인 경우, S166에서 상태(STATE)가 상태(S_ERR_2)에 해당하는지 또는 상태(S_ERR_3)에 해당하는지가 검사된다. '예(Y)'인 경우, S168에서 최대 전력(P_max)이 감소하나 전력 전자 장치(12)는 스위치 온된 상태로 유지된다. '아니오(N)'인 경우, S170 이후의 단계가 실시되고, 상태가 상태(S_norm)에 해당하는지가 검사된다. '예(Y)'인 경우, 전력 전자 장치(12)는 정상적으로 스위치 온("온")된 상태로 유지된다. '아니오(N)'인 경우, 미지의 상태가 존재하며, S174에서 오류 처리("오류")가 실시된다.

본 발명의 범주 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함은 자명하다.

"더 작은" 또는 "더 큰"과 같은 비교어를 언급할 때, 이산 값(예를 들어, 정수)의 경우 "x < y"는 "x <= (y-1)"과 일치하기 때문에, 상기 비교어는 "더 작거나 같은" 또는 "더 크거나 같은"의 의미도 항상 포함한다.

10: 차량
12: 전력 전자 장치
14: 냉각 장치
16: 온도 센서
17: 온도 신호
18: 데이터 라인
20: 모니터링 장치
22: 제어 장치
24: 입력
26: 출력
27: 출력 신호
28: 데이터 라인
29: 데이터 라인
30: 차량 컴퓨터
41: 상승 영역
42: 점근 영역
Temp1, Temp2: 온도 값
t1, t2: 시간
DQ: 계차몫
DQ1: 사전설정된 제1 계차몫
DQ2: 사전설정된 제2 계차몫
DQ_min: 점근 영역의 결정을 위한 제한 값
DQ_max: 측정 시 최대 계차몫

Claims

전력 전자 장치(12)용 냉각 장치(14)를 모니터링하기 위한 모니터링 장치(20)로서,
상기 모니터링 장치(20)는 제어 장치(22)를 가지며, 상기 제어 장치(22)는 입력(24) 및 출력(26)을 갖고, 상기 입력(24)은 온도 센서(16)로부터 온도 신호(17)를 수신하고 상기 온도 신호(17)에 따라 온도 값(Temp1, Temp2)을 결정하도록 구성되며, 상기 출력(26)은 출력 신호(27)를 출력하도록 구성되고,
상기 제어 장치(22)는,
- 온도 값(Temp1, Temp2) 및 상기 온도 값에 할당된 시간 값(t1, t2)을 적어도 2회 검출하는 단계,
- 상기 할당된 시간 값(t1, t2)의 변량에 대한 상기 온도 값(Temp1, Temp2)의 변량의 계차몫(DQ)을 결정하는 단계,
- 상기 결정된 계차몫(DQ)에 따라 전력 전자 장치(12)의 냉각 장치(14)의 상태(STATE)를 결정하고, 상기 상태(STATE)에 따라 상기 전력 전자 장치(12)에 영향을 주기 위해 출력 신호(27)를 출력하는 단계를 수행하도록 설계되고,
상기 모니터링 장치(20)는 적어도 둘 이상의 사전설정된 계차몫들을 갖고, 사전설정된 계차몫들은 각각 다른 사전설정된 계차몫들과는 냉각 장치(14)의 상이한 오류 상태를 특성화하며, 냉각 장치(14)의 상태(STATE)는 상기 결정된 계차몫(DQ)과 사전설정된 각각의 계차몫들을 비교하여 추정되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항에 있어서, 온도 값(Temp1, Temp2)의 시간 프로파일에 기초하여 상기 온도가 상승 영역(41) 또는 점근 영역(42)에 위치하는지의 여부를 결정하며, 상기 상승 영역(41)으로부터 점근 영역(42)으로의 전이 시, 연관된 온도 값(Temp1, Temp2) 및 연관된 시간 값을 저장하고, 상기 값들을 계차몫(DQ)의 계산 시 사용하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제2항에 있어서, 계차몫(DQ)이 규정된 최소 계차몫(DQ_min)보다 더 작을 때, 상승 영역(41)으로부터 점근 영역(42)으로의 전이를 검출하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제2항에 있어서, 상기 시간 프로파일 동안 최대 계차몫(DQmax)이 결정되고, 이 계차몫(DQ)이 규정된 비율의 최대 계차몫(DQmax)보다 더 작은 경우에 상승 영역(41)으로부터 점근 영역(42)으로의 전이가 추정되는 점을 통해, 상기 전이를 검출하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항 또는 제2항에 있어서, 전력 전자 장치(12)의 활성화 시, 관련 온도 값(Temp1) 및 관련 시간 값(t1)을 저장하고 이 값들을 계차몫(DQ)의 계산 시 사용하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항 또는 제2항에 있어서, 온도 센서(16)로부터 검출된 온도 값(Temp)이 사전설정된 제1 온도 제한 값(Temp_lim_1)을 초과하는 시점(t1)을 결정하도록 설계되며, 한편으로는 관련 온도 값(Temp1) 또는 제1 온도 제한 값(Temp_lim_1) 및 관련 시간 값(t1)을 저장하고 상기 값들을 계차몫(DQ)의 계산 시 사용하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항 또는 제2항에 있어서, 일시적으로 이격된 온도 측정 값들(Temp1, Temp2)의 계차몫(DQ)의 결정 및 평가를 반복하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항 또는 제2항에 있어서, 냉각 장치(14)의 제1 오류 상태(S_ERR_1)를 특성화하는 사전설정된 제1 계차몫(DQ1)을 가지며, 냉각 장치(14)의 제1 오류 상태(S_ERR_1)의 추정을 위한 조건으로서 상기 결정된 계차몫(DQ)이 사전설정된 제1 계차몫(DQ1)보다 더 크다는 기준을 사용하는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제8항에 있어서, 제1 오류 상태(S_ERR_1)의 추정을 위한 추가 조건으로서, 현재 온도 값(Temp)이 사전설정된 제2 온도 제한 값(Temp_max_high)보다 더 크다는 기준을 사용하는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제8항에 있어서, 냉각 장치(14)의 제1 오류 상태(S_ERR_1)의 인식 시, 전력 전자 장치(12)를 비활성화시키기 위해 출력(26)을 통해 중단 신호를 출력하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항 또는 제2항에 있어서, 냉각 장치(14)의 제2 오류 상태(S_ERR_2)를 특성화하는 사전설정된 제2 계차몫(DQ2)을 가지며, 냉각 장치(14)의 제2 오류 상태(S_ERR_2)의 추정을 위한 조건으로서, 결정된 계차몫(DQ)이 상기 사전설정된 제2 계차몫(DQ2)보다 더 크다는 기준을 사용하는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제11항에 있어서, 냉각 장치(14)의 제2 오류 상태(S_ERR_2)의 추정을 위한 추가 조건으로서, 결정된 계차몫(DQ)이 사전설정된 제1 계차몫(DQ1)보다 더 작다는 기준을 사용하는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제11항에 있어서, 제2 오류 상태(S_ERR_2)의 추정을 위한 추가 조건으로서, 현재 온도 값(Temp)이 규정된 제3 온도 제한 값(Temp_max_mid)보다 더 크다는 기준을 사용하는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제11항에 있어서, 냉각 장치(14)의 제2 오류 상태의 인식 시, 전력 전자 장치(12)의 최대 전력을 감소시키기 위해 출력(26)을 통해 감소 신호를 출력하도록 설계되는, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항 또는 제2항에 있어서, 전력 전자 장치(12)는 AC/DC 변환기, DC/AC 변환기 또는 DC/DC 변환기인, 냉각 장치(14)용 모니터링 장치(20).
제1항 또는 제2항에 따른 모니터링 장치(20)를 구비한 차량.