지게차의 운용 시간과 온도 조건을 고려한 변속기 제어 유닛(TCU)에 장착되는 집적 회로의 고장율 변화 특성 고찰
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2021
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Korean
주제어
KDC
550
자료형태
학술저널
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수록면
254-254(1쪽)
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현재 건설기계의 자동화·지능화 기술 적용이 가속화되고 있으며, 자율 작업형 건설기계 시장의 급속한 확대가 예상되고 있지만, 국내에서는 하드웨어 및 소프트웨어 신뢰성을 동시에 확보하기 위한 기능 안전 설계/검증 절차의 적용이 아직까지 충분히 정립되어 있지 않은 실정이다. 특히, 강건 설계 개념을 포함하여 하드웨어의 신뢰성 확보를 위해서는 다양한 사용 환경에 따른 하드웨어의 고장율 추정이 매우 중요하지만, 승용차 등 도로 차량과는 사용 환경 및 스트레스 조건이 명확히 구별되는 건설 기계의 기능 안전 프로세스에 따른 작동-운용 시간과 온도 스트레스 조건(즉, 온도 분포 프로파일 및 열사이클 특성)이 충분히 고려된 하드웨어 고장율 특성이 아직까지는 많이 연구되어 있지 않은 실정이다.
따라서, 제어 유닛에 장착되는 집적 회로(IC)의 작동 시간과 온도 조건을 지게차의 실사용 조건에 근거하여 가정하고 ISO 26262-11의 고장율 산출 공식을 응용하여 고장율 추정 값의 변동 특성을 도출하였다. 그 결과 지게차의 작동 시간이 증가할수록 집적 회로의 고장율도 증가하고, 제어 유닛 장착 위치와 관련된 온도 특성에 따라서도 고장율이 달라지는 것을 확인하였으며, 이는 작동 시간 및 사용 조건에 따라 달라지는 고장율의 일반적 특성과도 일치하고 있다. 이와 같이, 완성 차 및 제어 유닛 작동 시간과 온도 조건에 따른 고장율 변동 특성은 향후 건설기계의 기능 안전 설계 적용 및 사용 수명을 고려한 부품
Nowadays, autonomous construction equipment are rapidly developed and applying to construction work-site widely, however, functional safety design/verification/validation processes ensuring hardware and software reliability of the construction equipment simultaneously is not yet sufficiently established in Korea. Especially, estimation of the random hardware failure rate based on the using conditions is very important to ensure hardware reliability including robustness. However, the failure rate characteristics based on the operating-times and stress conditions such as temperature variation of the complete vehicle and control units not yet have fully researched in the construction equipment, which have distinctively differentiated with using conditions and stresses comparing to that of road vehicle.
Therefore, we carried out failure rate estimations of the Integrated Circuits(ICs) mounted on the Transmission Control Units of the fork-lift industrial trucks with the variation of operating-times and temperature conditions in accordance with the formulas presented in the ISO 26262-11(or IEC/TR 62380 withdrawn). As a result, failure rate of ICs have increments proportional to the increments of the vehicle operating-times, it also varied dependent on the temperature variation due to the mounted position of the control units, both of which are reasonably consistent with the failure rate characteristics in general. Such a review for failure rate estimation with the variation of operating-times and temperature conditions will be a very meaningful reference for functional safety process for the development of autonomous construction equipment manufacturers, in the near future.
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