KR20220039089A - 전력 제어 장치 및 그의 단선 고장 진단 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자율주행차량의 전원 계통에 발생하는 단선 고장을 진단하는 전력 제어 장치 및 그의 단선 진단 방법에 관한 것으로, 제1 전원 공급 장치로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치로부터 출력되는 보조 전원을 연결하거나 분리하는 전원 제어 스위치, 및 상기 전원 제어 스위치에 흐르는 전류에 기반하여 차량 전원의 단선 고장 가능성을 판단하고, 상기 단선 고장 가능성이 있는 경우, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부 및 상기 제1 전원 공급 장치의 출력을 기반으로 단선 위치를 판단하는 프로세서는 포함한다.

Description

전력 제어 장치 및 그의 단선 고장 진단 방법{POWER CONTROL APPARATUS AND OPEN-CIRCUIT FAULTS DIAGNOSIS METHOD THEREOF}
본 발명은 자율주행차량의 전원 계통에 발생하는 단선 고장을 진단하는 전력 제어 장치 및 그의 단선 진단 방법에 관한 것이다.
자율주행차량에서는 제어기가 주행의 주체로서 탑승자의 안전을 확보하기 위해 예상하지 못한 비상 상황에서 사고를 회피하고 정차를 수행할 수 있어야 한다. 일반 차량에서는 전원 계통에 고장이 발생한 경우, 운전자가 이를 인지하여 비상 조치를 취할 수 있고, 운전자 스스로 사고의 위험으로부터 벗어날 수 있다.
그러나, 자율주행차량의 전원 계통에 고장이 발생하는 경우에는 운전자에 제어권이 이양되지 않을 경우를 대비하여 차량을 안전 지대(예: 갓길, 서비스센터 등)로 대피할 수 있도록 하는 전력 리던던시 구현이 필요하다.
단선을 감지하는 로직은 전류 센서를 이용하여 0A를 소모할 경우 단선으로 판단하는데, 제어기가 슬립(sleep) 상태, 모터가 구동하지 않는 상태 또는 램프를 점등시켜야 전류 측정을 통해 단선을 감지할 수 있으나, 불필요한 램프 점등이 필요하다.
예를 들어, 150A~250A 내외의 전류 용량을 갖는 PSU 스위치의 고장 진단을 위하여 적용하는 전류 센서의 경우, 측정 범위의 마진을 두어 -300A~+300A의 측정 범위를 갖게 되는데 ±1%의 측정 오차를 갖는 고성능의 센서를 적용하더라도 ±3A 측정 오차가 존재하게 되어 전류 센서의 출력의 0A가 실제로는 ±3A가 된다.
따라서, 전류 센서의 출력을 통해 0A를 측정함으로써 단선을 판단하는 방법은 대전류가 흐르는 차량 배선의 진단에 적합하지 않다.
본 발명은 차량의 전원 분배 구조를 이용하여 단선 고장 및 단선 위치를 진단하는 전력 제어 장치 및 그의 단선 고장 진단 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전력 제어 장치는 제1 전원 공급 장치의 출력단에 연결되는 전력 분배 장치와 제2 전원 공급 장치 사이에 위치하고, 제1 전원 공급 장치로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치로부터 출력되는 보조 전원을 연결하거나 분리하는 전원 제어 스위치, 및 전원 제어 스위치에 흐르는 전류에 기반하여 차량 전원의 단선 고장 가능성을 판단하고, 상기 단선 고장 가능성이 있는 경우, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부 및 상기 제1 전원 공급 장치의 출력을 기반으로 단선 위치를 판단하는 프로세서는 포함한다.
상기 프로세서는, 전류 센서를 이용하여 상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않는 경우 또는 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우를 감지하면 단선 고장 가능성이 있다고 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않는 경우, 전압 센서를 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전압을 측정하고, 측정된 전압을 기반으로 상기 전력 분배 장치와 상기 전력 제어 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 차량 통신을 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는지를 확인하고, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으며 상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으며 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으며 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되고 상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는, 각 전장 부하에 공급되는 전력을 기반으로 전력 소모량을 계산하고, 센서를 이용하여 상기 제2 전원 공급 장치의 배터리 SOC 감소량을 확인하고, 상기 전력 소모량과 상기 배터리 SOC 감소량의 차이가 허용 오차 범위 내인지를 확인하고, 상기 차이가 상기 허용 오차 범위 내이면 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동 된다고 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법은 제1 전원 공급 장치로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치로부터 출력되는 보조 전원을 연결하거나 차단하는 전원 제어 스위치에 흐르는 전류에 기반하여 차량 전원의 단선 고장 가능성을 판단하는 단계, 및 상기 단선 고장 가능성이 있는 경우, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부 및 상기 제1 전원 공급 장치의 출력을 기반으로 단선 위치를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 단선 고장 가능성을 판단하는 단계는, 전류 센서를 이용하여 상기 전원 제어 스위치의 전류 흐름을 판단하는 단계, 및 상기 전류 흐름의 판단 결과, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않거나 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 단선 고장 가능성이 있다고 판단하는 단계를 포함한다.
상기 단선 위치를 판단하는 단계는, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않는 경우, 전압 센서를 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전압을 측정하는 단계, 및 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전압을 기반으로 상기 전력 분배 장치와 상기 전력 제어 장치 사이의 단선 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단선 위치를 판단하는 단계는, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 차량 통신을 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단선 위치를 판단하는 단계는, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단선 위치를 판단하는 단계는, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전류를 확인하는 단계, 및 상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단선 위치를 판단하는 단계는, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는 경우, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부를 확인하는 단계, 및 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단선 위치를 판단하는 단계는, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전류를 확인하는 단계, 및 상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부를 확인하는 단계는, 각 전장 부하에 공급되는 전력을 기반으로 전력 소모량을 계산하는 단계, 센서를 이용하여 상기 제2 전원 공급 장치의 배터리 SOC 감소량을 확인하는 단계, 상기 전력 소모량과 상기 배터리 SOC 감소량의 차이가 허용 오차 범위 내인지를 확인하는 단계, 및 상기 차이가 상기 허용 오차 범위 내이면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량의 전원 분배 구조에 따라 달라지는 전류 흐름을 활용하여 차량 전원의 단선 고장 및 단선 위치를 파악할 수 있다. 따라서, 자율주행차량에서 단선 고장 발생 시 그에 따른 안전 대책을 수립할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 자율주행차량의 전원 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전원 시스템의 제1 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 전원 시스템의 제2 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 전원 시스템의 제3 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 전원 시스템의 제4 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 시스템의 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 시스템의 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 실시 예들에 따른 단선 진단 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 자율주행차량의 전원 시스템을 도시한 구성도이다.
자율주행차량의 전원 시스템(100)은 제1 전원 공급 장치(110), 제2 전원 공급 장치(120), 전력 분배 장치(130), 전력 제어 장치(140) 및 전장 부하(150)를 포함할 수 있다.
제1 전원 공급 장치(110)는 주 전원(main power)을 공급하는 주공급원(main source)이다. 제1 전원 공급 장치(110)는 고전압 배터리로부터 출력되는 고전압 전력(high voltage power)을 저전압 전력(low voltage power)(예: 12V 전력)으로 변환하는 저전압 DC/DC 컨버터(Low DC-to-DC Converter, LDC)를 포함할 수 있다.
제2 전원 공급 장치(120)는 보조 전원(auxiliary power)을 공급하는 장치이다. 제2 전원 공급 장치(120)는 이중 전원(redundancy power)로 사용되는 보조 배터리(예: 저전압 배터리 또는 12V 배터리)를 포함할 수 있다. 제2 전원 공급 장치(120)는 배터리의 SOC(State Of Charge)를 검출하는 검출기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 전원 공급 장치(120)는 보조 배터리가 납산 배터리인 경우 IBS(Intelligent Battery Sensor)를 통해 배터리 SOC를 측정할 수 있다. 또한, 제2 전원 공급 장치(120)는 보조 배터리가 리튬 배터리인 경우, BMS(Battery Management System)을 통해 배터리 SOC를 검출할 수 있다.
전력 분배 장치(130)는 제1 전원 공급 장치(110)의 출력단에 연결될 수 있다. 전력 분배 장치(130)는 제1 전원 공급 장치(110)로부터 출력(공급)되는 주 전원을 전력 제어 장치(140) 및 전장 부하(150)로 분배할 수 있다. 전력 분배 장치(130)는 퓨즈(fuse) 및/또는 릴레이(relay) 등을 포함하는 정션 박스(junction box, J/B)로, 엔진 룸에 설치될 수 있다. 도 1에는 도시하지 않았으나, 후술되는 도면에 도시된 바와 같이 전원 시스템(100)에는 차량 실내에 배치되어 전력 분배 장치(130)로부터 분배되는 전력을 입력 받아 전장 부하(150)로 분배하는 실내 전력 분배 장치(131)가 구비될 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 전원 스위치 제어기(Power-net Safety control Unit, PSU)로, 제2 전원 공급 장치(120)와 전력 분배 장치(130) 사이에 배치될 수 있다. 전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전원(즉, 주 전원)과 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전원(즉, 보조 전원)을 연결(병합)하거나 분리(차단)할 수 있다. 전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)와 제2 전원 공급 장치(120)의 양방향 전원 출력을 모니터링하고 전원의 고장 상태를 판단하여 주 전원과 보조 전원을 연결하거나 분리할 수 있다. 전력 제어 장치(140)는 전원 정상 상태에서 주 전원과 보조 전원을 연결하고, 전원 고장 상태에서 주 전원과 보조 전원을 분리할 수 있다. 전력 제어 장치(140)는 전원 고장이 복구되면 차단되었던 전원을 연결할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)와 전력 분배 장치(130) 사이(제1 지점)의 단선 및 전력 분배 장치(130)와 전력 제어 장치(140) 사이(제2 지점)의 단선을 구분하여 감지할 수 있다. 전력 제어 장치(140)는 단선 고장 및 단선 위치를 파악할 수 있으므로, 운전자의 안전을 확보하고 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다. 제1 지점 단선 시, 제1 전원 공급 장치(110)는 전장 부하(150)에 전력을 공급할 수 없으므로, 제2 전원 공급 장치(120)가 보조 배터리에 충전된 전원만으로 전장 부하(150)에 전력을 공급하여 차량이 자율주행을 수행할 수 있게 한다. 제1 지점의 단선 고장은 차량 구동을 지속하기 어려운 고장이므로, 전력 제어 장치(140)는 탑승자의 안전 확보를 최우선으로 하는 차량 제어(예: 안전 지대로 대피 제어)를 자율주행제어장치(미도시)에 요청할 수 있다. 또한, 전력 제어 장치(140)는 탑승자의 안전 확보를 위하여 불필요한 전장 부하에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 제2 지점 단선 시, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력은 정상적으로 유지되므로, 제1 전원 공급 장치(110)는 주 전원에 연결되는 모든 전장 부하(151 내지 153)에 전원을 공급할 수 있다. 보조 전원에 연결된 전장 부하(153 및 154)는 제2 전원 공급 장치(120)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 제2 지점 단선 상태에서는 제2 전원 공급 장치(120)에 제1 전원 공급 장치(110)의 출력을 연결할 수 없으므로, 제2 전원 공급 장치(120)가 보조 배터리의 충전을 유지할 수 없다. 또한, 보조 배터리의 충전이 유지되지 못하므로, 보조 전원측 전장 부하의 동작 시간에 한계가 있다. 따라서, 전력 제어 장치(140)는 안전한 지역에 차량 정차를 자율주행제어장치에 요청할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 제어 스위치(141), 제2 전원 제어 스위치(142), 제1 전압 센서(143), 제2 전압 센서(144), 제1 전류 센서(145), 제2 전류 센서(146) 및 프로세서(147)를 포함할 수 있다.
제1 전원 제어 스위치(141)는 제1 전원 공급 장치(110)와 제2 전원 공급 장치(120) 사이에서 주 전원과 보조 전원을 연결하거나 분리할 수 있다. 제1 전원 제어 스위치(141)는 프로세서(147)의 지시에 따라 온(ON) 또는 오프(OFF)될 수 있다. 제1 전원 제어 스위치(141)는 전원 정상 상태에서 온 되어, 이중 전원(redundancy power) 즉, 주 전원과 보조 전원을 연결할 수 있다. 제1 전원 제어 스위치(141)는 전원 고장 상태(예: 배선의 단선 고장)에서 오프 되어 주 전원과 보조 전원을 분리할 수 있다. 제1 전원 제어 스위치(141)로는 릴레이 또는 반도체 스위치(예: B2B(Back-to-Back) 스위치) 등이 사용될 수 있다.
제2 전원 제어 스위치(142)는 전력 제어 장치(140)에 연결되는 전장 부하(153 및 154)에 전원을 공급하거나 차단할 수 있다. 제2 전원 제어 스위치(142)는 전장 부하(150)별로 각각 연결되는 적어도 하나 이상의 반도체 스위치 또는 적어도 하나 이상의 릴레이 등을 포함할 수 있다.
제1 전압 센서(143)는 제1 전원 공급 장치(110)로부터 공급되는 주 전원의 전압을 측정(검출)할 수 있다. 제1 전압 센서(143)는 분배 저항 방식을 이용하여 주 전원 전압을 측정할 수 있다. 제1 전원 제어 스위치(141)가 온 된 상태에서 제1 전압 센서(143)에 의해 측정되는 전압은 후술되는 제2 전압 센서(144)에 의해 측정되는 전압과 일치할 수 있다. 제1 전압 센서(143)에 의해 측정되는 전압은 제1 전원 제어 스위치(141)의 저항과 전류 센서(145, 146)로 인해 미세한 오차를 가질 수 있다. 제1 전원 제어 스위치(141)가 오프 된 상태에서 제1 전압 센서(143)에 의해 측정되는 전압은 전압 센서의 특성에 따라 제2 전압 센서(144)에 의해 측정되는 전압과 상이할 수 있다. 예를 들어, 저항 분배 방식을 이용하여 전압을 측정하는 경우, 제1 전압 센서(143)는 풀다운(pull-down) 저항에 따라 0V에 가까운 값을 측정할 수 있다.
제2 전압 센서(144)는 제2 전원 공급 장치(120)로부터 공급되는 보조 전원의 전압을 측정할 수 있다. 제2 전압 센서(144)는 제1 전압 센서(143)와 같이 분배 저항 방식을 이용하여 보조 전원 전압을 측정할 수 있다.
제1 전류 센서(145)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 제1 전류 센서(145)는 션트 저항 방식, 제1 전원 제어 스위치(141)의 저항을 통해 전류를 측정하는 방식, 및/또는 홀(hall) 센서 방식 등을 이용하여 스위치 전류를 측정할 수 있다.
제2 전류 센서(146)는 전장 부하(150)별로 공급되는 전류를 측정할 수 있다. 제2 전류 센서(146)는 션트 저항 방식, 제2 전원 제어 스위치(142)의 저항을 통해 전류를 측정하는 방식, 및/또는 홀(hall) 센서 방식 등을 이용하여 부하 전류를 측정할 수 있다.
프로세서(147)는 전력 제어 장치(140)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(147)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로 컨트롤러(microcontrollers, MCU) 및/또는 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 메모리(미도시)는 프로세서(147)에 의해 실행되는 명령어들(instructions)을 저장하는 저장매체(non-transitory storage medium)일 수 있다. 메모리(미도시)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(RAM: Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM: Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 및/또는 레지스터 등의 저장매체(기록매체) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류(즉, 스위치 전류)에 기반하여 전류 흐름 방향을 결정할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 스위치 전류가 양(+)의 값이면, 전류 흐름 방향을 정방향으로 결정할 수 있다. 한편, 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 스위치 전류가 음(-)의 값이면, 전류 흐름 방향을 역방향으로 결정할 수 있다. 여기서, 정방향은 스위치 전류가 제1 전원 공급 장치(110)측에서 제2 전원 공급 장치(120)측으로 흐르는 것을 의미하고, 역방향은 스위치 전류가 제2 전원 공급 장치(120)측에서 제1 전원 공급 장치(110)측으로 흐르는 것을 의미한다.
프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류(스위치 전류), 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압 및/또는 출력 전류, 및/또는 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전력만을 이용한 전장 부하 구동 여부에 기반하여 배선의 단선 고장 및 단선 부위(고장 위치)를 판단(결정)할 수 있다.
프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류를 기반으로 단선 고장 가능성이 있는지를 판단할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 정방향으로 흐르는 경우, 차량의 전원 상태를 정상으로 판단할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 흐르지 않거나 역방향으로 흐르는 경우, 전원 배선의 단선 고장 가능성(단선 의심)이 있다고 판단할 수 있다. 프로세서(147)는 단선 고장이 의심되는 경우, 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전력만으로 전장 부하(150) 구동 여부 및/또는 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압 및/또는 출력 전류를 기반으로 단선 위치를 판단할 수 있다.
프로세서(147)는 기정해진 시간 동안 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 흐르지 않는 경우, 제1 전원 제어 스위치(141)를 오프 시키고, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압을 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)를 통해 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류(전류값)를 측정하고 측정된 전류가 기준 범위(예: 0A±센서 오차) 내이면 전력 분배 장치(130)와 전력 제어 장치(140) 사이(제1 지점)의 단선 고장일 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 프로세서(147)는 단선 고장 가능성이 있다고 판단되면, 제1 전원 제어 스위치(141)를 오프 시켜 주 전원과 보조 전원을 분리할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전압 센서(143)를 통해 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압을 측정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(147)는 3초 동안 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류가 0A인 경우, 제1 전원 제어 스위치(141)를 오프 시키고 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압을 확인할 수 있다.
프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압(즉, 주 전원 전압)이 0V±센서 오차 내이면 단선 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해서, 프로세서(147)는 제1 전압 센서(143)에 의해 제1 전원 공급 장치(110)의 출력이 감지되지 않으면, 단선 고장을 확정할 수 있다. 한편, 프로세서(147)는 제1 전압 센서(143)에 의해 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압이 12V±센서 오차 내로 측정되면 전원 정상으로 판정할 수 있다.
프로세서(147)는 스위치 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 고장일 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 고장 가능성이 있는 경우, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류, 배터리 SOC 감소량, 및/또는 지속 시간 등을 기반으로 제1 전원 공급 장치(110)와 전력 분배 장치(130) 사이(제2 지점)의 단선 고장을 결정할 수 있다.
프로세서(147)는 차량 통신을 이용하여 제1 전원 공급 장치(110)가 출력 제한을 하지 않은 조건에서 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류가 기준 전류(예: 0A±센싱 오차)인지를 확인할 수 있다. 차량 통신에는 CAN(Controller Area Network), MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크, LIN(Local Interconnect Network), 이더넷(ethernet) 및/또는 X-by-Wire(Flexray) 등의 통신 기술이 적용될 수 있다.
프로세서(147)는 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원만을 이용하여 전장 부하(150)에 전원을 공급하고 있는지를 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 제2 전압 센서(144)에 의해 측정된 배터리 전압, 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 스위치 전류, 및 제2 전류 센서(146)에 의해 측정되는 각 전장 부하(150)에 흐르는 부하 전류를 이용하여 전력 소모량(소모 전력)을 계산할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 전류가 음의 값인 동안, IBS를 통해 배터리 SOC의 감소량을 확인하고, 다음 [수학식 1]을 이용하여, 소모 전력 PBATT을 계산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, VBATT는 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전압 즉, 배터리 전압이고, IPSU.switch는 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류(스위치 전류)이고, IPSU.load는 각 전장 부하에 흐르는 전류(부하 전류)이고, T는 측정 주기이다.
프로세서(147)는 소모 전력 PBATT을 합산(적분)하여 전력 소모량을 연산할 수 있다. 프로세서(147)는 연산된 전력 소모량과 배터리 SOC 감소량의 오차가 기설정된 허용 오차 범위 내인지를 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 연산된 전력 소모량과 배터리 SOC 감소량의 오차가 기설정된 허용 오차 범위 내인 경우, 보조 전원만으로 전장 부하(150)가 동작하는 상황으로 판단할 수 있다.
프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력 제한을 하지 않은 조건에서 제1 전원 공급 장치(110)에 0A의 전류가 흐르는 현상 및/또는 제2 전원 공급 장치(120)만이 전장 부하(150)에 전원을 공급하는 현상이 기정해진 시간(예: 3초~10초) 동안 지속되는지를 확인할 수 있다. 여기서, 기정해진 시간은 MDPS 및/또는 ARS(active roll control system)의 급격한 전류 소모가 발생하는 상황이 지속되는 시간을 고려하여 결정될 수 있다.
프로세서(147)는 스위치 전류가 역방향으로 흐르는 상황에서, 기설정된 시간 동안 제1 전원 공급 장치(110)가 출력 제한을 하지 않는 경우, 제2 지점 단선 고장을 결정할 수 있다. 프로세서(147)는 스위치 전류가 역방향으로 흐르는 상황에서 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류가 0A인 경우, 제2 지점 단선 고장을 결정할 수 있다. 프로세서(147)는 스위치 전류가 역방향으로 흐르는 상황에서 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원만을 이용하여 전장 부하(150)를 구동하는 경우, 제2 지점 단선 고장을 결정할 수 있다. 프로세서(147)는 스위치 전류가 역방향으로 흐르는 상황에서 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류가 0A이며, 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원만을 이용하여 전장 부하(150)를 구동하는 경우, 제2 지점 단선 고장을 결정할 수 있다.
전장 부하(150)는 주 전원 및/또는 보조 전원을 공급받아 동작할 수 있다. 전장 부하(150)는 차량에 탑재되는 제1 부하(151), 제2 부하(152), 제3 부하(153) 및 제4 부하(154)를 포함할 수 있다. 제1 부하(151)는 전력 분배 장치(130)에 바로 연결되는 부하 예컨대, EMS(Engine Management System) 및/또는 냉각 펌프 등을 포함할 수 있다. 제2 부하(152)는 실내 전력 분배 장치(131)에 연결되는 부하로, 시트 제어기 등의 편의 장치, 멀티미디어 및/또는 램프류 등을 포함할 수 있다. 제3 부하(153)는 전력 분배 장치(130)와 전력 제어 장치(140)를 통해 이중 전원이 연결되는 부하로, MDPS(Motor Driving Power Steering), 에어백, 및/또는 안전을 위한 램프류(예: 헤드 램프, 비상등, 및/또는 정지등 등) 등을 포함할 수 있다. 제4 부하(154)는 전력 제어 장치(140)로부터 전원을 공급받는 부하로, 백업 브레이크 시스템 등을 포함할 수 있다.
다음, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 차량 전원이 정상이며, 제1 전원 제어 스위치(141)가 온 된 상태일 때, 전원 시스템(100)에 의해 공급되는 전원 분배 구조를 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 전원 시스템의 제1 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
전원 시스템(100)의 배선이 정상인 상태에서, 전력 제어 장치(140)는 제1 전원 제어 스위치(141)를 온 상태로 유지시켜 제1 전원 공급 장치(110)로부터 출력되는 주 전원(예: 12V 전원)이 차량에 공급되게 할 수 있다. 이때, 제1 전원 제어 스위치(141)에는 전류가 제1 전원 공급 장치(110)측에서 제2 전원 공급 장치(120)측 방향(즉, 정방향)으로 흐른다.
제1 전원 공급 장치(110)는 전력 분배 장치(130)와 실내 전력 분배 장치(131)를 통해 차량의 전장 부하(151 내지 153)에 주 전원을 공급할 수 있다. 제2 전원 공급 장치(120)는 전력 제어 장치(140)를 통해 제2 전원 공급 장치(120)에 연결되는 전장 부하(153 및 154)에 보조 전원을 공급할 수 있다. 이때, 제2 전원 공급 장치(120)는 보조 배터리의 충전을 유지할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 전원 시스템의 제2 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
제1 전원 공급 장치(110)측의 소모 전류가 간헐적으로 증대하는 경우(예컨대, MDPS의 급조타 상황으로 인한 순간 소모 전류가 LDC의 출력 전류보다 커질 경우) 또는 제2 전원 공급 장치(120)의 보조 배터리 충전 상태가 매우 양호하여 차량의 에너지 효율을 향상시키기 위하여 제1 전원 공급 장치(110)의 출력을 제한하는 경우, 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전력을 이용하여 전장 부하(153, 154)에 전원을 공급할 수 있다. 이때, 전력 제어 장치(140)의 제1 전원 제어 스위치(141)에는 전류가 제2 전원 공급 장치(120)측에서 제1 전원 공급 장치(110)측 방향(즉, 역방향)으로 흐른다.
도 4는 도 1에 도시된 전원 시스템의 제3 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
차량의 전력 소모가 매우 안정적인 상태가 되어 전력 제어 장치(140)의 제1 전원 제어 스위치(141)가 온 된 상태이더라도 전력 제어 장치(140)에 흐르는 전류가 0A에 가까운 매우 작은 전류가 흐를 수 있다. 예를 들어, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압과 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전압(배터리 전압)이 같아져서 제2 전원 공급 장치(120)의 배터리 충전 전류가 0A에 가깝고, 고속도로 주행 시와 같이 보조 브레이크 시스템의 전류 소모가 거의 없으며, 직선 주행을 통해 MDPS의 전류 소모가 거의 없을 때 주행 상황의 변동에 따라 전원 분배 구조는 도 2에 도시된 전원 분배 구조로 전환될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 전원 시스템의 제4 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
배선은 정상이나 제1 전원 제어 스위치(141)의 양단 전압이 동일하여 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 흐르지 않는 경우, 제2 전원 공급 장치(120)는 전장 부하(153 및 154)에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배선 경로 상의 길이에 따른 선간 저항 등의 이유로 제2 전원 공급 장치(120)의 전원이 전력 제어 장치(140)에 연결되는 전장 부하에 공급되고, 제1 전원 공급 장치(110)로부터 전원을 공급받지 않을 때, 제2 전원 공급 장치(120)에 저장된 전력을 소모함에 따라 제1 전원 제어 스위치(141)의 양단 전압이 같은 상태가 오래 유지될 수 없다. 따라서, 수초 내지 수십초 이내에 제1 전원 분배 구조로 전환될 수 있다.
다음, 도 6 및 도 7을 참조하여, 차량 전원에 단선 고장이 발생한 상황에서전원 시스템(100)의 전원 분배 구조를 설명한다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 전원 시스템의 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전력 분배 장치(130)와 전력 제어 장치(140) 사이에 단선이 발생한 경우, 제1 전원 공급 장치(110)는 전력 분배 장치(130)를 통해 제1 부하(151) 및/또는 제3 부하(153)에 전원을 공급할 수 있다. 또한, 제1 전원 공급 장치(110)는 전력 분배 장치(130) 및 실내 전력 분배 장치(131)를 통해 제2 부하(152) 및/또는 제3 부하(153)에 전원을 공급할 수 있다.
제2 전원 공급 장치(120)는 전력 제어 장치(140)를 통해 제3 부하(153) 및 제4 부하(154)에 전원을 공급할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전원 시스템의 전원 분배 구조를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 전원 공급 장치(110)와 전력 분배 장치(130) 사이에 단선이 발생한 경우 즉, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 시, 제1 전원 공급 장치(110)는 전장 부하(150)에 전원을 공급할 수 없다.
제2 전원 공급 장치(120)는 단독으로 전장 부하(150)에 전원을 공급하여 차량이 자율주행을 유지할 수 있게 한다. 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 고장은 차량 구동을 지속하기 어려운 고장이므로, 차량제어장치(미도시)는 탑승자의 안전 확보를 최우선으로 하는 차량 제어(예: 갓길 정차 등)를 실시할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
전력 제어 장치(140)는 자율주행 중 이중 전원을 연결한다(S100). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)를 온 시켜 제1 전원 공급 장치(110)로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원을 연결할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 이중 전원이 연결된 상태에서 스위치 전류를 검출한다(S110). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)를 이용하여 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류(즉, 스위치 전류)를 측정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 허용 오차 범위 내에서 검출된 스위치 전류가 0A과 일치하는지를 확인한다(S120). 프로세서(147)는 스위치 전류가 허용 오차 범위 내에서 0A와 일치하는 경우, 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 흐르지 않는 상태로 판단할 수 있다. 허용 오차 범위는 제1 전류 센서(145)의 측정 오차 범위에 기반하여 사전에 결정될 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 스위치 전류가 0A와 일치하는 경우, 기설정된 시간 동안 스위치 전류가 0A로 유지되는지를 확인한다(S130). 다시 말해서, 전력 제어 장치(140)는 기설정된 시간 동안 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 흐르지 않는지를 확인할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 기설정된 시간 동안 스위치 전류가 0A로 유지되는 경우 이중 전원을 분리한다(S140). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)를 오프 시켜 주 전원과 보조 전원을 분리할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 이중 전원 분리 후 주 전원 전압이 0V인지를 확인한다(S150). 전력 제어 장치(140)는 허용 오차 범위 내에서 제1 전압 센서(143)에 의해 측정된 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전압이 0V인지를 확인할 수 있다. 이때, 허용 오차 범위는 제1 전압 센서(143)의 측정 오차 범위를 기반으로 사전에 설정될 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 주 전원 전압이 0V인 경우, 전력 제어 장치(140)측에 단선 고장을 결정한다(S160). 전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)로부터 전압이 공급되지 않는 경우, 전력 분배 장치(130)와 전력 제어 장치(140) 사이에 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
전력 제어 장치(140)는 자율주행 중 이중 전원을 연결한다(S200). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)를 온 시켜 제1 전원 공급 장치(110)로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원을 연결할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 이중 전원이 연결된 상태에서 스위치 전류를 검출한다(S210). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)를 이용하여 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 스위치 전류의 흐름 방향이 역방향인지를 확인한다(S220). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 전류가 0A 미만인지를 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정된 전류가 0A 미만이면 스위치 전류의 흐름 방향을 역방향으로 결정할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정된 전류가 0A를 초과하면, 스위치 전류의 흐름 방향을 정방향으로 결정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는지를 확인한다(S230). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)와의 통신을 통해 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황인지를 확인할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황이 기설정된 시간 동안 유지되는지를 확인한다(S240).
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황이 기설정된 시간 동안 유지되는 경우 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 고장을 결정한다(S250). 프로세서(147)는 기설정된 시간 동안 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 경우, 제1 전원 공급 장치(110)와 전력 분배 장치(130) 사이에 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
전력 제어 장치(140)는 자율주행 중 이중 전원을 연결한다(S300). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)를 온 시켜 제1 전원 공급 장치(110)로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원을 연결할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 이중 전원이 연결된 상태에서 스위치 전류를 검출한다(S310). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)를 이용하여 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 스위치 전류의 흐름 방향이 역방향인지를 확인한다(S320). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 전류가 0A 미만인지를 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정된 전류가 0A 미만이면 스위치 전류의 흐름 방향을 역방향으로 결정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는지를 확인한다(S330). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)와의 통신을 통해 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황인지를 확인할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황이 기설정된 시간 동안 유지되는지를 확인한다(S340).
전력 제어 장치(140)는 기설정된 시간 동안 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 경우, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류가 0A인지를 확인한다(S350). 프로세서(147)는 차량 통신을 이용하여 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류를 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 확인된 출력 전류를 기반으로 제1 전원 공급 장치(110)으로부터 전류 출력 여부를 결정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류가 0A인 경우, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 고장을 결정한다(S360). 프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)로부터 전류가 공급되지 않는 경우 단선 위치를 제1 전원 공급 장치(110)와 전력 분배 장치(130) 사이로 결정할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
전력 제어 장치(140)는 자율주행 중 이중 전원을 연결한다(S400). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)를 온 시켜 제1 전원 공급 장치(110)로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원을 연결할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 이중 전원이 연결된 상태에서 스위치 전류를 검출한다(S410). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)를 이용하여 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 스위치 전류의 흐름 방향이 역방향인지를 확인한다(S420). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 전류가 0A 미만인지를 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정된 전류가 0A 미만이면 스위치 전류의 흐름 방향을 역방향으로 결정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 차량의 전력 소모량 연산을 시작한다(S430). 프로세서(147)는 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전압, 제1 전류 센서(145)에 의해 측정된 스위치 전류, 제2 전류 센서(146)에 의해 측정된 각 전장 부하 전류 및 측정 주기를 기반으로 차량의 전력 소모량을 연산할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는지를 확인한다(S440). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)와의 통신을 통해 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황인지를 확인할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황이 기설정된 시간 동안 유지되는지를 확인한다(S450).
전력 제어 장치(140)는 기설정된 시간 동안 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 경우, 차량의 전력 소모량 연산을 완료한다(S460). 차량의 전력 소모량 연산은 제2 전원 공급 장치(120)의 배터리 SOC를 측정하는 센서의 오차를 고려하여 배터리 SOC의 감소를 확인할 수 있는 정도의 시간 동안 지속되어야 한다. 전력 소모량 연산을 수행하는 시간은 보조 배터리 용량 및/또는 차량의 소모 전류에 따라 설정될 수 있다. 차량의 소모 전류가 큰 경우, 전력 소모량 연산을 수행하는 시간이 줄어들 수 있고, 차량의 소모 전류가 작은 경우, 전력 소모량 연산을 수행하는 시간이 길어질 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 전력 소모량과 배터리 감소량의 차이가 기설정된 허용 오차 범위(예: ±5%) 내인지를 확인한다(S470). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 IBS 또는 BMS 등을 통해 보조 배터리의 SOC를 확인하므로 배터리 SOC 감소량을 산출할 수 있다. 프로세서(147)는 연산된 전력 소모량과 배터리 SOC 감소량의 차이가 기설정된 허용 오차 범위 내이면 제2 전원 공급 장치(120)에서 출력되는 전력만으로 전장 부하(150)를 구동하는 것으로 판단할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 전력 소모량과 배터리 SOC 감소량의 차이가 기설정된 허용 오차 범위 내인 경우, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 고장을 결정한다(S480). 전력 제어 장치(140)는 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전력만을 이용하여 전장 부하(150)를 구동시키는 경우 단선 위치를 제1 전원 공급 장치(110)와 전력 분배 장치(130) 사이로 결정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 전력 제어 장치의 단선 진단 방법을 도시한 흐름도이다.
전력 제어 장치(140)는 자율주행 중 이중 전원을 연결한다(S500). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 제어 스위치(141)를 온 시켜 제1 전원 공급 장치(110)로부터 출력되는 주 전원과 제2 전원 공급 장치(120)로부터 출력되는 보조 전원을 연결할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 이중 전원이 연결된 상태에서 스위치 전류를 검출한다(S510). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)를 이용하여 제1 전원 제어 스위치(141)에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 스위치 전류의 흐름 방향이 역방향인지를 확인한다(S520). 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정되는 전류가 0A 미만인지를 확인할 수 있다. 프로세서(147)는 제1 전류 센서(145)에 의해 측정된 전류가 0A 미만이면 스위치 전류의 흐름 방향을 역방향으로 결정할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 제어 스위치(141)에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 차량의 전력 소모량 연산을 시작한다(S530). 프로세서(147)는 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전압, 제1 전류 센서(145)에 의해 측정된 스위치 전류, 제2 전류 센서(146)에 의해 측정된 각 전장 부하 전류 및 측정 주기를 기반으로 차량의 전력 소모량을 연산할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는지를 확인한다(S540). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 제1 전원 공급 장치(110)와의 통신을 통해 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황인지를 확인할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 상황이 기설정된 시간 동안 유지되는지를 확인한다(S550).
전력 제어 장치(140)는 기설정된 시간 동안 제1 전원 공급 장치(110)가 출력을 제한하지 않는 경우, 차량의 전력 소모량 연산을 완료한다(S560). 차량의 전력 소모량 연산은 제2 전원 공급 장치(120)의 배터리 SOC를 측정하는 센서의 오차를 고려하여 배터리 SOC의 감소를 확인할 수 있는 정도의 시간 동안 지속되어야 한다. 전력 소모량 연산을 수행하는 시간은 보조 배터리 용량 및/또는 차량의 소모 전류에 따라 설정될 수 있다. 차량의 소모 전류가 큰 경우, 전력 소모량 연산을 수행하는 시간이 줄어들 수 있고, 차량의 소모 전류가 작은 경우, 전력 소모량 연산을 수행하는 시간이 길어질 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 전력 소모량과 배터리 감소량의 차이가 기설정된 허용 오차 범위 내인지를 확인한다(S570). 전력 제어 장치(140)의 프로세서(147)는 IBS 또는 BMS 등을 통해 보조 배터리의 SOC를 확인하므로 배터리 SOC 감소량을 산출할 수 있다. 프로세서(147)는 연산된 전력 소모량과 배터리 SOC 감소량의 차이가 기설정된 허용 오차 범위 내이면 제2 전원 공급 장치(120)에서 출력되는 전력만으로 전장 부하(150)를 구동하는 것으로 판단할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 전력 소모량과 배터리 SOC 감소량의 차이가 기설정된 허용 오차 범위 내인 경우, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류가 0A인지를 확인한다(S580). 전력 제어 장치(140)는 제2 전원 공급 장치(120)의 출력 전력만을 이용하여 전장 부하(150)를 구동시키는 경우 통신을 통해 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류를 확인할 수 있다.
전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)의 출력 전류가 0A인 경우, 제1 전원 공급 장치(110)의 출력측 단선 고장을 결정한다(S590). 전력 제어 장치(140)는 제1 전원 공급 장치(110)로부터 전류 공급이 되지 않는 경우, 단선 위치를 제1 전원 공급 장치(110)와 전력 분배 장치(130) 사이로 결정할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예들에 따른 단선 진단 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 13을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서(1100) 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서(1100) 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 제1 전원 공급 장치의 출력단에 연결되는 전력 분배 장치와 제2 전원 공급 장치 사이에 위치하는 전력 제어 장치에 있어서,
    상기 제1 전원 공급 장치로부터 출력되는 주 전원과 상기 제2 전원 공급 장치로부터 출력되는 보조 전원을 연결하거나 분리하는 전원 제어 스위치; 및
    상기 전원 제어 스위치에 흐르는 전류에 기반하여 차량 전원의 단선 고장 가능성을 판단하고, 상기 단선 고장 가능성이 있는 경우, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부 및 상기 제1 전원 공급 장치의 출력을 기반으로 단선 위치를 판단하는 프로세서는 포함하는 전력 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    전류 센서를 이용하여 상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않는 경우 또는 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우를 감지하면 단선 고장 가능성이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않는 경우, 전압 센서를 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전압을 측정하고, 측정된 전압을 기반으로 상기 전력 분배 장치와 상기 전력 제어 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 차량 통신을 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는지를 확인하고, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으며 상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으며 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으며 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되고 상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 프로세서는,
    각 전장 부하에 공급되는 전력을 기반으로 전력 소모량을 계산하고, 센서를 이용하여 상기 제2 전원 공급 장치의 배터리 SOC 감소량을 확인하고, 상기 전력 소모량과 상기 배터리 SOC 감소량의 차이가 허용 오차 범위 내인지를 확인하고, 상기 차이가 상기 허용 오차 범위 내이면 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동 된다고 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  9. 제1 전원 공급 장치의 출력단에 연결되는 전력 분배 장치와 제2 전원 공급 장치 사이에 위치하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법에 있어서,
    상기 제1 전원 공급 장치로부터 출력되는 주 전원과 상기 제2 전원 공급 장치로부터 출력되는 보조 전원을 연결하거나 차단하는 전원 제어 스위치에 흐르는 전류에 기반하여 차량 전원의 단선 고장 가능성을 판단하는 단계;
    상기 단선 고장 가능성이 있는 경우, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부 및 상기 제1 전원 공급 장치의 출력을 기반으로 단선 위치를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 단선 고장 가능성을 판단하는 단계는,
    전류 센서를 이용하여 상기 전원 제어 스위치의 전류 흐름을 판단하는 단계; 및
    상기 전류 흐름의 판단 결과, 상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않거나 상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 상기 단선 고장 가능성이 있다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 단선 위치를 판단하는 단계는,
    상기 전원 제어 스위치에 전류가 흐르지 않는 경우, 전압 센서를 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전압을 기반으로 상기 전력 분배 장치와 상기 전력 제어 장치 사이의 단선 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 단선 위치를 판단하는 단계는,
    상기 전원 제어 스위치에 전류가 역방향으로 흐르는 경우, 차량 통신을 이용하여 상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는지를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 단선 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 단선 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전류를 확인하는 단계; 및
    상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 단선 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 전원 공급 장치가 출력을 제한하지 않는 경우, 상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 단선 위치를 판단하는 단계는,
    상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하가 구동되는 경우, 상기 제1 전원 공급 장치의 출력 전류를 확인하는 단계; 및
    상기 제1 전원 공급 장치로부터 전류 공급이 없으면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2 전원 공급 장치의 출력 전력만으로 전장 부하 구동 여부를 확인하는 단계는,
    각 전장 부하에 공급되는 전력을 기반으로 전력 소모량을 계산하는 단계;
    센서를 이용하여 상기 제2 전원 공급 장치의 배터리 SOC 감소량을 확인하는 단계;
    상기 전력 소모량과 상기 배터리 SOC 감소량의 차이가 허용 오차 범위 내인지를 확인하는 단계; 및
    상기 차이가 상기 허용 오차 범위 내이면 상기 제1 전원 공급 장치와 상기 전력 분배 장치 사이의 단선 고장을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제어 장치의 단선 진단 방법.
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