KR20220135327A - Electric vehicle power distribution unit failure diagnosis device - Google Patents

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KR20220135327A KR1020210040816A KR20210040816A KR20220135327A KR 20220135327 A KR20220135327 A KR 20220135327A KR 1020210040816 A KR1020210040816 A KR 1020210040816A KR 20210040816 A KR20210040816 A KR 20210040816A KR 20220135327 A KR20220135327 A KR 20220135327A
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for diagnosing a failure of a power distribution unit of an electric automobile. According to the present invention, faults of a fuse and a relay are self-detected at the interior of the power distribution unit which distributes a power to a high-voltage unit. Therefore, failure information of the power distribution unit can be transmitted to an upper controller through communication. The implemented apparatus for diagnosing the failure of the power distribution unit of the electric automobile comprises: a high voltage battery supplying a high voltage for the high-voltage unit and a charging power; and a power distribution unit which distributes the high voltage supplied from the high voltage battery and supplies the same to the high-voltage unit, supplies the charging power to a charge unit, and transmits fault diagnosis information to a master unit, which is the upper controller, when the fault occurs through self-diagnosis.

Description

전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치{Electric vehicle power distribution unit failure diagnosis device}Electric vehicle power distribution unit failure diagnosis device

본 발명은 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치에 관한 것으로, 특히 고전압 유닛에 전력을 분배해주는 전력 분배 유닛의 내부에서 퓨즈 및 릴레이의 고장을 자체적으로 검출하여, 전력 분배 유닛의 고장 정보를 통신을 통해 상위 제어기에 전송할 수 있도록 한 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치에 관한 것이다.The present invention relates to a failure diagnosis apparatus for a power distribution unit of an electric vehicle, and in particular, by detecting the failure of a fuse and a relay inside a power distribution unit that distributes power to a high voltage unit, communicates the failure information of the power distribution unit. It relates to an electric vehicle power distribution unit fault diagnosis device that can be transmitted to a higher-level controller through

일반적으로, 전기를 이용하는 친환경 자동차는 고전압을 이용하여 차량을 구동하게 된다. In general, an eco-friendly vehicle using electricity drives the vehicle using a high voltage.

이러한 친환경 자동차는 주요 구성품의 하나인 전력 분배 유닛(Power Distribution Unit; PDU)을 이용하여, 차량의 에너지원인 고전압 배터리로부터 전원을 공급받아 각 고전압 유닛에 고전압을 분배하는 주요 기능을 수행한다.Such an eco-friendly vehicle uses a power distribution unit (PDU), which is one of the main components, to receive power from a high-voltage battery, which is an energy source of the vehicle, and perform a main function of distributing high voltage to each high-voltage unit.

상기 전력 분배 유닛은 전장 유닛에 전력을 공급해주는 DC/DC 컨버터(LDC)와 탑재형 충전기(OBC)를 통합형으로 구현한 통합형 전력 유닛이다.The power distribution unit is an integrated power unit in which a DC/DC converter (LDC) and an on-board charger (OBC) for supplying power to the electric unit are integrated.

상기 전력 분배 유닛(PDU)은 고전압 배터리와 고전압 유닛을 연결해주며, 과부하 유입 시 고전압 케이블과 고전압 유닛을 보호하기 위해 퓨즈(Fuse)와 릴레이가 설계되어 있다.The power distribution unit (PDU) connects the high voltage battery and the high voltage unit, and a fuse and a relay are designed to protect the high voltage cable and the high voltage unit when an overload is introduced.

그러나 이러한 전력 분배 유닛은 내부에 설계된 퓨즈 및 릴레이의 단락/개방 여부 등을 확인하여 고장을 진단하는 기능이 없어, 외부에서 실시간으로 전력 분배 유닛의 상태를 인지할 수 없는 단점이 있다. 이로 인해 차량의 고장 모드에 관한 추적 기능도 제공해주지 못한다.However, such a power distribution unit does not have a function of diagnosing a failure by checking whether a fuse and a relay designed therein are short-circuited/opened, etc., so there is a disadvantage in that the state of the power distribution unit cannot be recognized from the outside in real time. As a result, it also does not provide tracking of the vehicle's failure mode.

전기 자동차의 전력 장치에 대해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.A conventionally proposed technology for a power device of an electric vehicle is disclosed in <Patent Document 1> below.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 배터리, 서로 다른 복수의 소스로부터 전력을 공급받는 제1 충전 어댑터 및 제2 충전 어댑터, 제1 및 제2 충전 어댑터로부터 공급되는 복수의 전류로 배터리를 충전하는 탑재형 충전기(OBC), 충전을 제어하는 충전 제어 모듈을 구비한다. 이러한 구성을 통해, 복수의 전력을 이용한 전기차 듀얼 충전 시스템을 구현한다.In the prior art disclosed in <Patent Document 1>, the battery is charged with a plurality of currents supplied from the battery, the first and second charging adapters receiving power from a plurality of different sources, and the first and second charging adapters. It has an on-board charger (OBC) and a charging control module that controls charging. Through this configuration, an electric vehicle dual charging system using a plurality of power is implemented.

그러나 이러한 <특허문헌 1> 도 복수의 전력 사용에 대하여, 각각의 전력 유닛에 대하여 개별적으로 전력 유닛 및 그 전력 용량에 적절하게 퓨즈가 개별적으로 구현된 상태이나, 전력 분배 유닛에서 자체적으로 퓨즈나 릴레이 등의 이상 상태를 진단할 수 없는 단점이 있다.However, this <Patent Document 1> is also in a state in which a fuse is individually implemented for each power unit individually and appropriately for a power unit and its power capacity for a plurality of power use, but a fuse or a relay itself in the power distribution unit There is a disadvantage in that it is not possible to diagnose abnormal conditions such as.

대한민국 등록특허 10-1998201호(2019.07.03. 등록)(전기 자동차 듀얼 충전 시스템 및 그 동작방법)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1998201 (Registered on July 3, 2019) (Electric vehicle dual charging system and its operation method)

따라서 본 발명은 상기와 같은 전기 자동차에 구현된 전력 분배 유닛에서 자가 진단을 수행할 수 없는 단점 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 고전압 유닛에 전력을 분배해주는 전력 분배 유닛의 내부에서 퓨즈 및 릴레이의 고장을 자체적으로 검출하여, 전력 분배 유닛의 고장 정보를 통신을 통해 상위 제어기에 전송할 수 있도록 한 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치에 관한 것이다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the disadvantages of not being able to perform self-diagnosis in the power distribution unit implemented in the electric vehicle as described above and various problems occurring in the prior art, and a power distribution unit that distributes power to a high voltage unit. It relates to a power distribution unit fault diagnosis device for an electric vehicle that detects faults of fuses and relays inside of a self-detecting device and transmits fault information of the power distribution unit to a higher-level controller through communication.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치"는,In order to achieve the above object, the "electric vehicle power distribution unit fault diagnosis apparatus" according to the present invention,

고전압 유닛용 고전압 및 충전용 전력을 공급해주는 고전압 배터리; 및a high voltage battery that supplies high voltage and charging power for the high voltage unit; and

상기 고전압 배터리에서 공급되는 고전압을 분배하여 고전압 유닛에 공급해주고, 충전용 전력은 충전 유닛에 공급해주며, 자가 진단을 통해 고장 발생 시 고장진단정보를 상위 제어기인 마스터 유닛에 전송하는 전력 분배 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.A power distribution unit that distributes the high voltage supplied from the high voltage battery and supplies it to the high voltage unit, supplies the charging power to the charging unit, and transmits fault diagnosis information to the master unit, which is the upper controller, when a fault occurs through self-diagnosis. characterized in that

상기에서 전력 분배 유닛은,In the above power distribution unit,

전력 공급 라인별로 설치되어 해당 전력 공급 라인의 전력 상태 값을 검출하는 복수의 전력 감지 센서;a plurality of power detection sensors installed for each power supply line to detect a power state value of the corresponding power supply line;

상기 전력 감지 센서에서 검출한 전력 상태 값을 이용하여 단락 및 개방 여부를 확인하여 고장 유무를 판단하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.and a controller for determining whether there is a failure by checking whether a short circuit or an open circuit is performed using the power state value detected by the power detection sensor.

상기에서 컨트롤러는 전력 분배 유닛의 내부에서 고장 검출 시 고장 검출 메시지를 생성하여, 통신을 통해 상위 제어기인 마스터 유닛에 전송해주는 것을 특징으로 한다.In the above, the controller generates a failure detection message when a failure is detected inside the power distribution unit, and transmits it to the master unit, which is a higher-level controller, through communication.

본 발명에 따르면 전기 자동차에서 전력 분배 유닛에서 자체적으로 고장 진단을 수행할 수 있으며, 고장 검출 시 이를 상위 제어기에 통신을 통해 전달함으로써, 차량의 고장 모드에 대한 추적 기능을 도모해주는 효과가 있다.According to the present invention, in an electric vehicle, the power distribution unit can self-diagnose a failure, and when a failure is detected, it is transmitted to the upper controller through communication, thereby promoting a tracking function for the failure mode of the vehicle.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for diagnosing a power distribution unit failure of an electric vehicle according to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus for diagnosing a power distribution unit failure of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present invention described below should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents and It should be understood that there may be variations.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치의 구성도로서, 고전압 배터리(100), 전력 분배 유닛(PDU)(200), 고전압 유닛(300), 마스터 유닛(400) 및 충전 유닛(500)을 포함한다.1 is a block diagram of an apparatus for diagnosing a power distribution unit failure of an electric vehicle according to a preferred embodiment of the present invention. 400 ) and a charging unit 500 .

고전압 배터리(100)는 고전압 유닛용 고전압 및 충전용 전력을 공급해주는 역할을 한다.The high voltage battery 100 serves to supply high voltage for the high voltage unit and power for charging.

전력 분배 유닛(200)은 상기 고전압 배터리(100)에서 공급되는 고전압을 분배하여 고전압 유닛(300)에 공급해주고, 충전용 전력은 충전 유닛(500)에 공급해주며, 자가 진단을 통해 고장 발생 시 고장진단정보를 상위 제어기인 마스터 유닛(400)에 전송하는 역할을 한다.The power distribution unit 200 distributes the high voltage supplied from the high voltage battery 100 and supplies it to the high voltage unit 300 , and supplies charging power to the charging unit 500 , and malfunctions when a failure occurs through self-diagnosis. It serves to transmit diagnostic information to the master unit 400, which is the upper controller.

이러한 전력 분배 유닛(200)은 전력 공급 라인별로 설치되어 해당 전력 공급 라인의 전력 상태 값을 검출하는 복수의 전력 감지 센서(201 - 207), 상기 전력 감지 센서(201 - 207)에서 검출한 전력 상태 값을 이용하여 단락 및 개방 여부를 확인하여 고장 유무를 판단하는 컨트롤러(230)를 포함한다.The power distribution unit 200 is installed for each power supply line and detects a power state value of the corresponding power supply line. A plurality of power detection sensors 201 to 207, the power state detected by the power detection sensors 201 to 207 and a controller 230 that determines whether there is a failure by checking whether a short circuit or an open circuit is performed using the value.

상기 컨트롤러(230)는 전력 분배 유닛(200)의 내부에서 고장 검출 시 고장 검출 메시지를 생성하여, 통신을 통해 상위 제어기인 마스터 유닛(400)에 전송해줄 수 있다.The controller 230 may generate a failure detection message when a failure is detected inside the power distribution unit 200 and transmit it to the master unit 400 as a higher-level controller through communication.

아울러 전력 분배 유닛(200)은 고전압 유닛(300)에 공급하는 고전압에 과도 전압 또는 과도 전류가 흐를 경우 고전압 유닛(300)에 공급되는 고전압을 차단하여 고전압 유닛(300)을 보호하는 복수의 퓨즈(211 - 213), 충전 유닛(500)에 충전 전력을 공급하거나 차단하기 위한 충전 릴레이(221 - 222)를 포함하여 구성된다.In addition, the power distribution unit 200 includes a plurality of fuses ( 211 - 213), and a charging relay (221 - 222) for supplying or blocking charging power to the charging unit 500 is configured.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the electric vehicle power distribution unit failure diagnosis apparatus according to the present invention configured as described above will be described in detail as follows.

먼저, 고전압 배터리(100)에 의해 고전압 유닛(300)에 공급하기 위한 고전압 및 충전용 고전압이 공급되면, 고전압 배터리(100)와 전력 분배 유닛(200)의 전력 공급 라인에 설치된 제1 및 제2 전력 감지 센서(201, 202)에서 전력 공급 라인의 전력 상태 값을 검출하여 컨트롤러(230)에 전달한다.First, when the high voltage for supplying the high voltage unit 300 and the high voltage for charging are supplied by the high voltage battery 100 , first and second installed in the power supply line of the high voltage battery 100 and the power distribution unit 200 . The power detection sensors 201 and 202 detect the power state value of the power supply line and transmit it to the controller 230 .

아울러 고전압 유닛(300)에 분배된 고전압을 공급해주는 고전압 유닛 전력 공급 라인에 각각 설치된 제1 내지 제3 퓨즈(211 - 213)의 후단에 설치된 제3 내지 제5 전력 감지 센서(203 - 205)도 각각의 전력 공급 라인의 상태 값을 검출하여 컨트롤러(230)에 전달한다. 여기서 본 발명은 고전압 유닛에 공급되는 전력 공급 라인을 3개로 도시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 더 적은 또는 더 많은 개수의 전력 공급 라인이 구현될 수 있음을 인지해야 한다.In addition, the third to fifth power detection sensors 203 to 205 installed at the rear ends of the first to third fuses 211 to 213 respectively installed in the high voltage unit power supply line supplying the high voltage distributed to the high voltage unit 300 are also The state value of each power supply line is detected and transmitted to the controller 230 . Here, although the present invention shows three power supply lines supplied to the high voltage unit, it should be noted that the present invention is not limited thereto, and a smaller or larger number of power supply lines may be implemented.

마찬가지로, 충전 유닛(500)에 충전 전력을 공급하는 충전 라인에 설치된 충전 릴레이(221 - 222)의 후단에 설치된 제6 및 제7 전력 감지 센서(206, 207)도 충전 전력 라인의 전력 상태 값을 검출하여 컨트롤러(230)에 전달한다.Similarly, the sixth and seventh power detection sensors 206 and 207 installed at the rear end of the charging relays 221 - 222 installed in the charging line for supplying charging power to the charging unit 500 also measure the power state value of the charging power line. It is detected and transmitted to the controller 230 .

여기서 제1 내지 제7 전력 감지 센서(201 - 207)는 전류 센서 또는 전압 센서를 이용할 수 있다.Here, the first to seventh power detection sensors 201 to 207 may use a current sensor or a voltage sensor.

상기 컨트롤러(230)는 제1 내지 제7 전력 감지 센서(201 - 207)에서 각각 검출한 전력 공급 라인별 전력 상태 값을 개별적으로 분석하여, 고장 유무를 판별한다. 즉, 라인별 전력 상태 값과 미리 설정된 기준 값을 각각 비교하여, 대소 유무로 해당 전력 라인의 단락(close/short)/개방(open) 상태를 판별한다.The controller 230 separately analyzes the power state values for each power supply line detected by the first to seventh power detection sensors 201 - 207, and determines whether there is a failure. That is, by comparing the power state value for each line and a preset reference value, respectively, the close/short/open state of the corresponding power line is determined according to whether it is large or small.

특정 전력 라인의 단락 또는 개방이 검출되면, 해당 전력 라인에 고장이 발생한 것으로 판별을 하고, 해당 전력 라인의 고장 검출 정보를 생성한다. 즉, 전력 라인 별로 고유번호(ID)를 부가하여, 고장 검출 정보의 분석 시 어느 전력 라인에서 고장이 발생했는지를 판단할 수 있도록 한다.When a short or open of a specific power line is detected, it is determined that a fault has occurred in the corresponding power line, and fault detection information of the corresponding power line is generated. That is, by adding a unique number (ID) to each power line, it is possible to determine in which power line a failure occurred when the failure detection information is analyzed.

이후, 생성한 고장 검출 정보를 실시간으로 통신 라인(CAN, LIN 등의 통신 라인)을 이용하여, 상위 제어기인 마스터 유닛(400)에 실시간으로 전송한다.Thereafter, the generated fault detection information is transmitted in real time to the master unit 400 , which is the upper controller, using a communication line (communication line such as CAN or LIN) in real time.

여기서 상위 제어기인 마스터 유닛(400)은 전력 분배 유닛(200)은 물론 차량의 다른 장치의 고장도 진단하는 장치이다.Here, the master unit 400, which is the upper controller, is a device for diagnosing the failure of the power distribution unit 200 as well as other devices of the vehicle.

이로써 본 발명은 전력 분배 유닛에서 자체적으로 고장 유무를 진단함으로써, 실시간으로 전력 분배 유닛의 고장 유무를 판단할 수 있으며, 이를 통해 차량의 이상 시 고장 모드에 대해 추적을 할 수 있게 되는 것이다.Accordingly, in the present invention, by diagnosing the presence or absence of a failure in the power distribution unit itself, it is possible to determine whether the power distribution unit has a failure in real time, and through this, it is possible to track the failure mode in case of an abnormality of the vehicle.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.Although the invention made by the present inventor has been described in detail according to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and it is common knowledge in the art that various changes can be made without departing from the gist of the present invention. self-evident to those who have

100: 고전압 배터리 200: 전력 분배 유닛(PDU)
201 - 207: 전력 감지 센서 211 - 213: 퓨즈
221 - 222: 충전 릴레이 230: 컨트롤러
300: 고전압 유닛 400: 마스터 유닛
500: 충전 유닛100: high voltage battery 200: power distribution unit (PDU)
201 - 207: power detection sensor 211 - 213: fuse
221 - 222: charging relay 230: controller
300: high voltage unit 400: master unit
500: charging unit

Claims (3)

전기 자동차의 전력 분배 유닛(PDU)에서 고장을 자가 진단하는 장치로서,
고전압 유닛용 고전압 및 충전용 전력을 공급해주는 고전압 배터리; 및
상기 고전압 배터리에서 공급되는 고전압을 분배하여 고전압 유닛에 공급해주고, 충전용 전력은 충전 유닛에 공급해주며, 자가 진단을 통해 고장 발생 시 고장진단정보를 상위 제어기인 마스터 유닛에 전송하는 전력 분배 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치.
A device for self-diagnosing a failure in a power distribution unit (PDU) of an electric vehicle, comprising:
a high voltage battery that supplies high voltage and charging power for the high voltage unit; and
A power distribution unit that distributes the high voltage supplied from the high voltage battery and supplies it to the high voltage unit, supplies charging power to the charging unit, and transmits fault diagnosis information to the master unit, which is the upper controller, when a fault occurs through self-diagnosis. An electric vehicle power distribution unit failure diagnosis device, characterized in that.
 청구항 1에서, 상기 전력 분배 유닛은,
전력 공급 라인별로 설치되어 해당 전력 공급 라인의 전력 상태 값을 검출하는 복수의 전력 감지 센서; 및
상기 전력 감지 센서에서 검출한 전력 상태 값을 이용하여 단락 및 개방 여부를 확인하여 고장 유무를 판단하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치.
The method according to claim 1, The power distribution unit,
a plurality of power detection sensors installed for each power supply line to detect a power state value of the corresponding power supply line; and
and a controller for determining whether there is a failure by checking whether a short circuit or an open circuit is present using the power state value detected by the power detection sensor.
 청구항 2에서, 상기 컨트롤러는 전력 분배 유닛의 내부에서 고장 검출 시 고장 검출 메시지를 생성하여, 통신을 통해 실시간으로 상위 제어기인 마스터 유닛에 전송해주는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 전력 분배 유닛 고장진단장치.

The power distribution unit failure diagnosis apparatus of claim 2, wherein the controller generates a failure detection message when a failure is detected inside the power distribution unit, and transmits it to the master unit, which is a higher-level controller, in real time through communication.
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