KR20110049021A - Remote power control apparatus for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 원격 전력제어장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 차량의 구동전력관리의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 원격 전력제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a remote power control device for a vehicle. More specifically, the present invention relates to a remote power control device for a vehicle that can improve the efficiency and reliability of driving power management of the vehicle.
최근 에너지를 보다 절감할 수 있는 친환경 차량 시스템들이 본격적으로 개발되고 있다.Recently, eco-friendly vehicle systems that can save more energy are being developed.
이러한 친환경 차량 시스템은 화석연료 고갈, 온실가스로 인한 지구 온난화 문제에 대처할 수 있는 하나의 효율적인 방편으로 인식되고 있다.This eco-friendly vehicle system is recognized as an efficient way to cope with the global warming problem caused by the depletion of fossil fuels and greenhouse gases.
이와 관련하여 차량의 전력을 효율적으로 관리할 수 있는 방안이 요구되고 있다.In this regard, a method for efficiently managing electric power of a vehicle is required.
그러나 아직까지는 차량의 단락성 고장(short-circuit fault)과 개방성 고장(open-circuit fault) 등을 실시간으로 감지하여 차량의 전력관리상태를 실시간 감시하여 축전지의 상태와 차량의 부하를 능동적으로 관리 가능한 전력제어장치가 제시되지 않고 있다.However, it is still possible to actively monitor the state of the battery and the load of the vehicle by detecting the short-circuit fault and open-circuit fault of the vehicle in real time and monitoring the power management state of the vehicle in real time. No power control device is presented.
본 발명은 차량의 구동전력관리의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 원격 전력제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.An object of the present invention is to provide a remote power control device for a vehicle that can improve the efficiency and reliability of the driving power management of the vehicle.
또한, 본 발명은 차량의 상태를 실시간으로 모니터링하여 고장 발생 등의 차량 상태 변화에 능동적이고 효율적으로 대응할 수 있게 하는 차량용 원격 전력제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention is to provide a remote power control device for a vehicle that can monitor the state of the vehicle in real time to actively and efficiently respond to changes in the vehicle state, such as a failure occurs.
또한, 본 발명은 과전류나 단락전류 발생으로 인한 차량의 고장을 근본적으로 방지하고, 고장 처리와 관련한 비용을 저감시킬 수 있는 차량용 원격 전력제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention is to provide a remote power control device for a vehicle that can fundamentally prevent the failure of the vehicle due to the occurrence of overcurrent or short-circuit current, and can reduce the cost associated with the failure handling.
또한, 본 발명은 필요한 부품들을 하나로 모듈화함으로써 차량 설계의 편의성을 향상시키고 차량의 중량 및 부피를 줄일 수 있는 차량용 원격 전력제어장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention is to provide a remote power control device for a vehicle that can improve the convenience of vehicle design and reduce the weight and volume of the vehicle by modularizing the necessary parts into one technical problem.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 원격 전력제어장치는 전원과 부하 사이에 설치된 구동전원공급 스위치부, 상기 구동전원공급 스위치부와 상기 부하 사이에 설치되어 상기 부하로 흐르는 전류량을 검출하기 위한 전류 검출부, 상기 전류 검출부가 검출한 상기 부하로 흐르는 전류량에 따라 상기 구동전원공급 스위치부의 개폐를 제어하기 위한 제어부 및 상기 제어부와 외부장치 와의 통신을 위한 CAN(Controller Area Network) 통신부를 포함하여 구성된다.In accordance with an aspect of the present invention, a remote power control device for a vehicle is provided between a driving power supply switch unit installed between a power source and a load, and installed between the driving power supply switch unit and the load to detect an amount of current flowing to the load. And a controller for controlling opening and closing of the driving power supply switch unit according to the amount of current flowing into the load detected by the current detector, and a controller area network (CAN) communication unit for communication between the controller and an external device. do.
상기 구동전원공급 스위치부와 상기 부하 사이에 설치되어 상기 부하로 흐르는 단락전류를 검출하기 위한 단락전류 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a short circuit current detector installed between the driving power supply switch unit and the load to detect a short circuit current flowing to the load.
상기 단락전류 검출부는 상기 부하로 흐르는 전류에 따른 전압과 기 설정된 기준전압을 비교하여 상기 부하로 흐르는 전류에 따른 전압이 상기 기준전압보다 큰 경우, 상기 구동전원공급 스위치부를 오프시키고 단락전류 발생신호를 상기 제어부로 전송하는 것을 특징으로 한다.The short-circuit current detector compares the voltage according to the current flowing to the load with a preset reference voltage, and when the voltage according to the current flowing to the load is greater than the reference voltage, turns off the driving power supply switch and turns off the short-circuit current generating signal. Characterized in that the transmission to the control unit.
상기 CAN 통신부를 매개로 상기 제어부로부터 전송받은 상기 부하로 흐르는 전류량정보를 포함하는 상태정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The display device may further include a display unit configured to display state information including current amount information flowing to the load received from the control unit via the CAN communication unit.
상기 CAN 통신부를 매개로 상기 외부장치로부터 상기 제어부로 동작명령을 전송하거나 상기 제어부로부터 상기 외부장치로 상기 부하에 흐르는 전류량정보를 포함하는 상태정보를 전송하는 것을 특징으로 한다.The CAN communication unit may transmit an operation command from the external device to the control unit or transmit state information including current amount information flowing to the load from the control unit to the external device.
상기 구동전원공급 스위치부, 상기 전류 검출부, 상기 제어부, 상기 단락전류 검출부 및 상기 CAN 통신부는 하나로 모듈화된 것을 특징으로 한다.The driving power supply switch unit, the current detection unit, the control unit, the short-circuit current detection unit and the CAN communication unit is characterized in that modularized into one.
본 발명에 따르면, 차량의 구동전력관리의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that a remote power control device for a vehicle that can improve the efficiency and reliability of driving power management of the vehicle is provided.
또한, 차량의 상태를 실시간으로 모니터링하여 고장 발생 등의 차량 상태 변 화에 능동적이고 효율적으로 대응할 수 있게 하는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a remote power control device for a vehicle that can monitor the state of the vehicle in real time to actively and efficiently respond to changes in the state of the vehicle, such as a failure occurs.
또한, 과전류나 단락전류 발생으로 인한 차량의 고장을 근본적으로 방지하고, 고장 처리와 관련한 비용을 저감시킬 수 있는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a remote power control device for a vehicle that can fundamentally prevent the failure of the vehicle due to the occurrence of overcurrent or short-circuit current, and can reduce the cost associated with the failure handling.
또한, 필요한 부품들을 하나로 모듈화함으로써 차량 설계의 편의성을 향상시키고 차량의 중량 및 부피를 줄일 수 있는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the remote power control device for a vehicle that can improve the convenience of the vehicle design and reduce the weight and volume of the vehicle by modularizing the necessary parts into one.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 원격 전력제어장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a vehicle remote power control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 원격 전력제어장치는 구동전원공급 스위치부(10), 전류검출부(20), 제어부(40), 단락전류검출부(30), CAN(Controller Area Network) 통신부(50) 및 디스플레이부(70)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a vehicle remote power control apparatus according to an embodiment of the present invention may include a driving power
구동전원공급 스위치부(10)는 구동전원과 부하 사이에 설치되어 개폐 동작에 의하여 구동전원을 부하로 공급하거나 부하로의 구동전원 공급을 차단하는 기능을 수행한다.The driving power
하나의 예로, 구동전원공급 스위치부(10)는 전계효과트랜지스터(FET)와 이 전계효과트랜지스터의 게이트에 공급되는 전압의 크기를 조절하는 전계효과트랜지스터 드라이버(FET Driver)로 구성될 수 있다. 전계효과트랜지스터 드라이버는 제어부(40)의 제어에 따라 내부 전원공급기(60)로부터 공급되는 TTL 또는 CMOS 레벨의 저전력 신호를 구동신호로 사용하여 스위치의 기능을 하는 전계효과트랜지스터의 개폐를 제어하고, 고장 발생시 빠르고 정확하게 전력소자인 전계효과트랜지스터의 구동신호를 차단하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 전계효과트랜지스터 드라이버는 텔콤 세미컨덕터 사(TelCom Semiconductor, Inc)의 TC4420을 채택하여 구현될 수 있다. 이 TC4420은 대용량의 전계효과트랜지스터 타입의 전력소자를 사용하거나 전력소자를 병렬로 사용할 때 전력소자의 게이트와 소스 간에 존재하는 커패시턴스 값(Capacitance Value)의 증대로 인한 전력소자의 턴 온/오프(Turn On/Off)시의 전력손실을 줄이기 위해 사용되는 소자이다. 이 소자는 6 암페어(A)까지 강력하게 구동할 수 있어 전력소자를 신속하게 온/오프(On/Off)시킬 수 있고 On/Off시 발생될 수 있는 전력소자의 열손실을 최소화하여 전력소자를 병렬로 사용할 때 문제가 될 수 있는 손실을 최소화하며 저 전력의 구동신호로 전계효과트랜지스터를 온/오프(On/Off) 시킬 수 있다.As an example, the driving power
전류검출부(20)는 구동전원공급 스위치부(10)와 부하 사이에 설치되어 있으며, 전계효과트랜지스터를 통하여 부하로 흐르는 전류량을 검출하기 위한 수단이다.The
이러한 전류검출부(20)는 검출된 전류량 신호를 전압 신호의 형태로 변환하여 제어부(40)로 출력하게 된다.The
제어부(40)는 전류검출부(20)가 검출한 부하로 흐르는 전류량에 따라 구동전원공급 스위치부(10)의 개폐를 제어하기 위한 수단이다.The
이러한 제어부(40)는 전류검출부로부터 수신되는 전류량 신호를 아날로그 디지털 변환하여 기 저정되어 있는 전류차단 알고리즘 수행을 통해 전계효과트랜지스터의 개폐를 제어한다.The
보다 구체적으로, 전류검출부(20)로부터 검출된 전류량 신호에 대응하는 전압 신호를 입력받은 제어부(40)는 이 입력받은 신호에 대한 아날로그 디지털 변환을 통해 부하로 흐르는 전류량을 계산하고, 이 값을 기 저장되어 있는 값과 비교하여 과전류 상태인지 여부를 판단한다. 즉, 제어부(40)는 이러한 알고리즘에 따라 전계효과트랜지스터의 개폐를 제어하도록 프로그램 되어있는 것이다.More specifically, the
단락전류검출부(30)는 구동전원공급 스위치부(10)와 부하 사이에 설치되어 부하로 흐르는 단락전류를 검출하기 위한 수단이다.The short circuit
이러한 단락전류검출부(30)는 부하로 흐르는 전류에 따른 전압과 기 설정된 기준전압을 비교하여 부하로 흐르는 전류에 따른 전압이 기준전압보다 큰 경우, 구동전원공급 스위치부(10)를 오프시키고 단락전류 발생신호를 제어부(40)로 전송하도록 구성될 수 있다.The short-
이러한 기능을 수행하기 위하여, 단락전류검출부(30)는 예를 들어, 부하로 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 감지수단, 기준전압을 발생시키기 위한 기준전압 발생수단, 부하로 흐르는 전류에 따른 전압과 기준전압을 비교하기 위한 비교수단으로 구성될 수 있다. 전류 감지수단은 작은 사이즈를 가지면서도 250 암페어(A)이상의 전류를 검출할 수 있도록 분기(Shunt) 저항을 2~3개 병렬 연결하여 구현될 수 있다. 또한 기준전압을 생성하기 위한 기준전압 발생수단으로 전압 안정기인 션트 레귤레이터(Shunt Regulator)가 사용될 수 있으며, 감지된 전류에 함유되어 있을 외부 노이즈의 영향을 줄이고 용량성부하의 초기 돌입전류 영향을 줄이기 위해 R-C 1차 저역필터회로가 기준전압 발생수단에 부가될 수 있다. 또한 비교수단은 감지전류의 필터링 성분인 전압과 기준전압을 비교하여 감지전류의 필터링 성분인 전압이 기준전압보다 커지면 단락으로 인식하여 단락전류 발생신호를 제어부(40)와 전계효과트랜지스터 드라이버로 출력하고, 이 단락전류 발생신호가 입력되면 전계효과트랜지스터 드라이버는 전계효과트랜지스터를 턴 오프시킴으로써, 부하 및 전력소자인 전계효과트랜지스터를 보호하게 된다.In order to perform this function, the short-circuit
CAN 통신부(50)는 제어부(40)와 외부장치와의 통신을 위한 수단이다. 예를 들어, 외부장치는 차량을 운전하기 위한 운전모듈일 수 있다.The CAN
본 실시 예는 CAN 통신부(50)를 매개로 외부장치로부터 제어부(40)로 동작명령을 전송하거나 제어부(40)로부터 외부장치로 부하로 흐르는 전류량정보를 포함하는 상태정보를 전송한다. 즉, CAN 통신부(50)는 외부장치와 제어부(40) 간의 CAN 통신을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 전력제어장치의 상태신호 출력과 동작명령 수신을 처리하는 기능을 담당한다. 상태신호의 예로, 부하로 흐르는 전류량정보, 전계효과트랜지스터의 온/오프 상태정보 등이 있을 수 있다.This embodiment transmits an operation command from the external device to the
디스플레이부(70)는 CAN 통신부(50)를 매개로 제어부(40)로부터 전송받은 부하로 흐르는 전류량정보를 포함하는 상태정보를 디스플레이하기 위한 수단이다.The
한편, 본 발명의 실시 예를 구성하는 구성요소 중 디스플레이부(70)를 제외한 모든 구성요소들 즉, 구동전원공급 스위치부(10), 전류검출부(20), 제어부(40), 단락전류검출부(30) 및 CAN 통신부(50)는 하나로 모듈화되도록 구성함으로써, 중량 및 부피를 줄일 수 있다.Meanwhile, all components except the
이하에서는 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 원격 전력제어장치의 구체적인 동작 흐름을 설명한다.Hereinafter, a detailed operation flow of a remote power control apparatus for a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
먼저 단계 S12에서 외부장치로부터의 동작명령에 의하여 CAN 통신부(50)에 동작명령 수신 인터럽트가 발생하면, 단계 S14에서 외부장치와 제어부(40) 간의 CAN 통신을 수행하기 위한 CAN 통신 알고리즘이 수행되는 한편, 단계 S21에서 제어부(40)는 전계효과트랜지스터가 온 상태인지 여부를 판별한다.First, when an operation command reception interrupt occurs in the
단계 S21에서의 판별 결과, 전계효과트랜지스터가 오프 상태인 경우 단계 S40으로 전환되어 부하에 공급되는 구동전원이 차단된다.As a result of the discrimination in step S21, when the field effect transistor is in the off state, it is switched to step S40 and the driving power supplied to the load is cut off.
한편 단계 S21에서의 판별 결과, 전계효과트랜지스터가 온 상태인 경우 단계 S23으로 전환된다. 단계 S23에서는 단계 S22에서 검출된 부하로 흐르는 전류량 정보를 입력받아 전류계산 알고리즘을 실행하고, 단계 S24에서는 이를 기초로 부하에 과전류가 흐르는지 여부를 판별한다.On the other hand, as a result of the discrimination in step S21, when the field effect transistor is in the on state, it is switched to step S23. In step S23, a current calculation algorithm is executed by receiving the amount of current information flowing to the load detected in step S22, and in step S24, it is determined whether overcurrent flows to the load.
단계 S24에서의 판별 결과, 부하에 과전류가 흐르는 것으로 판별된 경우 단계 S25로 전환되어 과전류차단 알고리즘이 수행되고 단계 S40으로 전환되어 부하에 공급되는 구동전원이 차단된다.As a result of the discrimination in step S24, when it is determined that overcurrent flows in the load, the process is switched to step S25 to perform the overcurrent blocking algorithm, and the process is switched to step S40 to cut off the driving power supplied to the load.
단계 S24에서의 판별 결과, 부하에 과전류가 흐르지 않는 것으로 판별된 경우 단계 S50으로 전환되어 전계효과트랜지스터의 온 상태를 유지시킴으로써 부하에 구동전원을 계속 공급한다.As a result of the discrimination in step S24, when it is determined that no overcurrent flows in the load, the process is switched to step S50 to keep the field effect transistor on to continue supplying driving power to the load.
한편 이러한 과정과 병행하여, 단계 S32에서 단락전류 검출부(30)를 통하여 단락전류를 검출하고, 단계 S33에서는 단계 S32에서의 검출 결과를 기초로 단락 사고가 발생하였는지 여부를 판별한다.On the other hand, in parallel with this process, the short-circuit current is detected through the short-circuit
단계 S33에서의 판별 결과, 단락 사고가 발생한 경우 단계 S40으로 전환되어 전계효과트랜지스터를 오프시킴으로써 부하에 공급되는 구동전원이 차단된다.As a result of the discrimination in step S33, when a short circuit accident occurs, the process is switched to step S40, and the driving power supplied to the load is cut off by turning off the field effect transistor.
단계 S33에서의 판별 결과, 단락 사고가 발생하지 않은 경우 다시 단계 S32로 전환되어 계속적인 단락전류 검출 프로세스가 수행된다.As a result of the discrimination in step S33, if a short circuit accident has not occurred, the process is switched back to step S32 to carry out a continuous short circuit current detection process.
이러한 과정에서 수집되는 부하로 흐르는 전류량정보, 전계효과트랜지스터의 온/오프 상태정보 등의 상태신호는 단계 S14 내지 단계 S16의 과정을 거쳐 외부장 치로 송신된다.State signals such as current amount information flowing to the load collected in this process, on / off state information of the field effect transistor are transmitted to the external device through the process of steps S14 to S16.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 첫째, 차량의 구동전력관리의 효율성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.According to the present invention as described in detail above, first, there is an effect that a remote power control device for a vehicle that can improve the efficiency and reliability of driving power management of the vehicle is provided.
둘째, 차량의 상태를 실시간으로 모니터링하여 고장 발생 등의 차량 상태 변화에 능동적이고 효율적으로 대응할 수 있게 하는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.Second, there is an effect that a remote power control device for a vehicle that monitors the state of the vehicle in real time to actively and efficiently respond to changes in the state of the vehicle, such as a failure occurs.
세째, 과전류나 단락전류 발생으로 인한 차량의 고장을 근본적으로 방지하고, 고장 처리와 관련한 비용을 저감시킬 수 있는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.Third, there is an effect that a remote power control device for a vehicle that can fundamentally prevent the failure of the vehicle due to the occurrence of overcurrent or short-circuit current, and can reduce the cost associated with the failure handling.
네째, 필요한 부품들을 하나로 모듈화함으로써 차량 설계의 편의성을 향상시키고 차량의 중량 및 부피를 줄일 수 있는 차량용 원격 전력제어장치가 제공되는 효과가 있다.Fourth, there is an effect that the remote power control device for a vehicle that can improve the convenience of vehicle design and reduce the weight and volume of the vehicle by modularizing the necessary parts into one.
이러한 본 발명은 최근 기술 개발이 급속히 진행되고 있은 친환경 차량 시스템에서 에너지 효율 향상 및 안전장치에 적용할 수 있는 장치이다. 하이브리드 차량, 연료전지 차량 및 각종 친환경 에너지발생 및 에너지 저장 장치 등 광범위하게 본 발명을 적용할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명은 차량의 단락성 고장(short-circuit fault)과 개방성 고장(open-circuit fault)을 실시간으로 감지하여 차량의 전력관리상태를 실시간 감시하여 축전지의 상태와 차량의 부하를 능동적 으로 관리 가능토록 함으로써, 에너지이용 효율을 최대화 할 수 있다.The present invention is a device that can be applied to the energy efficiency improvement and safety device in an environmentally friendly vehicle system that is rapidly progressing in recent years. The present invention can be widely applied to a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, and various eco-friendly energy generation and energy storage devices. More specifically, the present invention detects short-circuit faults and open-circuit faults of the vehicle in real time to monitor the power management state of the vehicle in real time to actively monitor the state of the battery and the load of the vehicle. By making it manageable, energy efficiency can be maximized.
또한, 본 발명은 전기차량, 태양에너지, 풍력발전시스템 등 산업용 자동화장치의 시스템에서의 전력관리 제어시스템에 적용가능하며, 복잡하고 안전이 요구되는 차량의 각종 부하 관리를 전체적으로 통합 관리가 가능하여 에너지 저장 시스템의 효율개선에 적용이 광범위하게 적용 가능하다.In addition, the present invention is applicable to the power management control system in the system of industrial automation devices, such as electric vehicles, solar energy, wind power generation system, energy management by the integrated management of various load management of the complex and safety-required vehicles as a whole It is widely applicable to the improvement of storage system efficiency.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, this is intended to describe exemplary embodiments of the present invention by way of example and not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 원격 전력제어장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a vehicle remote power control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 원격 전력제어장치의 동작 흐름을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the operation of the vehicle remote power control apparatus according to an embodiment of the present invention.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ********** Explanation of symbols for the main parts of the drawing *****
10: 구동전원공급 스위치부 20: 전류 검출부10: drive power supply switch unit 20: current detection unit
30: 단락전류 검출부 40: 제어부30: short circuit current detection unit 40: control unit
50: CAN(Controller Area Network) 통신부50: CAN (Controller Area Network) communication unit
60: 내부 전원공급기60: internal power supply
70: 디스플레이부70: display unit
Claims (6)
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