KR100280577B1 - 다수의 전기부하저항의 스위칭을 제어하기 위한 전자제어장치 - Google Patents

Abstract

전기 제어장치(13)는 상이한 정보 스위치(19)의 작동 위치에 따른 여러 개의 전기 부하(16)를 특히 부하 제어장치의 자기 밸브를 스위칭한다. 전기 제어장치(13)에는 각각 하나의 부하(19)로 통하는 부하선(17)이 여러 개 갖추어져 있고 또한 여러 개의 전기 스위치(1)를 가진 중앙 장치(15)가 갖추어져 있다. 부하(17)는 각각 전기 스위치(1)를 거쳐 공급 전압(14)과 연결될 수 있다. 전기 스위치(1)는 각각 논리 신호에 의해 스위칭할 수 있고, 또한 전기 스위치에는 논리 상태신호에 이용되는 출력(5)이 갖추어져 있다. 스위치가 열린 상태에서는 논리 상태신호가 빈 부하를 나타내고, 스위치가 닫힌 상태에서는 논리 상태신호가 단락된 부하를 나타낸다. 스위치(1)가 열려 있지만 단락된 상태에서는 상태 신호가 빈 부하를 암시한다. 정보선(18)은 부하선(17)처럼 하나의 전기 스위치(1)를 거쳐 공급 전압과 연결되어 있고, 또한 이 정보선은 중앙 장치(15)로부터 나온다. 정보선(18)은 각각 하나의 정보 스위치(19)를 거쳐 최소한 하나의 부하선(17)과 연결되어 있다.

Description

다수의 전기부하저항의 스위칭을 제어하기 위한 전자제어장치

제1도는 본 발명의 전자제어장치에 이용되는 형태의 전자스위치를 보인 개략구성도.

제2도는 제1도에서 보인 전자스위치의 등가회로도.

제3도는 본 발명의 전자제어장치의 구성도.

제4도는 일련의 정보스위치의 각 위치가 모니터되는 시간에 제3도에서 보인 전자제어장치에 대한 스위치상태 출력신호 타이밍 다이아그램.

제5도는 제2실시형태의 제어장치의 구성도.

본 발명은 다수의 전기부하저항의 스위칭을 제어하고 다수의 정보스위치의 접점위치를 모니터하기 위한 전자제어장치에 관한 것으로, 특히 전자부하스위치로부터의 스위치상태 출력신호가 정보스위치의 접점위치를 모니터하는데 사용되는 전자제어장치에 관한 것이다.

전형적으로 파워시프트기어(Power shift gear)는 다수의 솔레노이드 밸브를 포함한다. 각 솔레노이드 밸브는 이에 전기적으로 연결된 각 전자스위치에 의하여 개폐작동된다. 각 전자스위치를 포함하는 전자제어장치는 시프트 선택레바의 위치에 응답하여 솔레노이드 밸브의 스위칭 시컨스를 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들여 파워시프트기어의 솔레노이드 밸브를 목적한 바에 따라 전환시키기 위하여, 제어장치가 선택레바의 위치에 의존하여서만 각 솔레노이드 밸브를 작동시키는 것은 충분치 않다. 실제로는 전자제어장치의 외부의 여러 위치에 배치된 여러 정보스위치의 접점위치를 고려하는 것이 좋다. 따라서, 전자제어장치는 이들 정보스위치의 접점위치를 판독할 수 있어야 한다.

상기 언급된 형태의 공지된 제어장치에 있어서는 제어장치가 정보라인을 통하여 각 정보스위치에 연결된다. 정보스위치를 폐쇄함으로서 제어장치에 의하여 기록된 정보라인에 전압이 인가될 수 있다. 만약 전자제어장치가 교환될 수 있는 것이어야만 하는 경우 중요한 문제점이 대두된다. 이러한 경우에 있어서, 적어도 하나의 접점이 각 정보스위치를 위한 연결플러그에 제공되어야 한다. 그리고 이는 종래의 전자제어장치에 있어서 모든 점점이 사용되고 정보스위치의 수가 증가되어야 하는 경우 특별한 역할을 한다. 이러한 경우에 있어서, 통상적으로 새로운 플러그를 설계하거나 부가적인 플러그를 제공토록 상당히 기술적인 노력을 하여야 한다.

이와 같은 공지의 전자제어장치에 사용된 전자스위치는 참고문헌 "Smart SIPMOS BTS 412 A"(1988, Siemens, B4, pp.1/12~12/12)로부터 알려져 있다. 이들 스위치의 상태신호는 제어장치를 통한 전기적인 저항부하를 모니터할 수 있도록 한다. 특히, 개방된 스위치에 있어서는 개방상태, 즉 부정확하게 연결된 부하저항이 검출되고 폐쇄된 스위치에 있어서는 단락된 부하저항, 즉 전원전압의 잠재적인 위험요인이 검출된다. 이러한 정보를 위하여 부하저항과 제어장치사이에 부가적인 정보라인이 요구되지 않는다. 대신에 상기 정보는 해당 부하라인을 통하여 제어장치로부터 얻을 수 있다.

스위치는 접점위치의 조회하기 위한 회로구성이 특허문헌 DE-US 40 15 271로부터 알려져 있으며, 여기에서는 다수의 정보스위치가 제공된다. 정보스위치는 한편으로는 고정전위에 연결되고 다른 한편으로는 정보라인을 통하여 마이크로컴퓨터와 저항에 연결된다. 정보스위치의 반대측인 저항의 일측부는 마이크로컴퓨터에 의하여 제어되는 스위치를 통하여 고정전위와는 상이한 전위에 연결될 수 있다. 이러한 방법으로 측정기구를 통한 전압강하가 정보스위치의 접점위치판독중에 상승될 수 있어 잡음중에서도 신호가 마이크로컴퓨터에 의하여 기록될 수 있다. 다른 한편으로 이와 관련하여 정보스위치의 접점위치가 판독되지 않는 시간동안에는 비교적 큰 누설전류의 발생이 방지될 수 있다. 공지의 회로구성에 있어서, 한 스위치로부터의 판독을 위하여 평균적으로 마이크로컴퓨터로부터 연장되는 하나 이상의 라인이 제공된다.

본 발명의 목적은 다수의 정보스위치의 접점위치가 가능한 한 소수의 부가적인 라인을 통하여 조회될 수 있는 상기 언급된 형태의 전자제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 여러 정보스위치의 위치에 따라서 다수의 전기적인 부하저항, 특히 각 부하저항측으로 연장된 다수의 부하라인과 다수의 전자스위치를 갖는 중앙장치를 갖는 파워시프트기어의 솔레노이드 밸브의 스위칭을 제어하기 위한 전자제어장치에 관한 것으로, 각 부하라인이 전자스위치를 통하여 전원전압에 연결될 수 있고, 전자스위치가 논리신호에 의하여 스위칭될 수 있으며 개방된 스위치의 경우 개방된 부하저항이 존재하는지의 여부를 나타내고 폐쇄된 스위치의 경우 단락부하가 존재하는 것과 부하저항에 관계없이 개방되었으나 단락된 스위치가 개방부하저항을 나타내는 논리상태신호를 위한 출력을 갖는다.

본 발명에 있어서, "정보라인" 이라는 용어는 전자스위치의 스위치상태신호의 정보가 전달되는 라인을 의미하며, "정보스위치"는 이러한 정보의 전달을 온-오프시키는 스위치를 의미한다. 또한 " 중앙장치"는 전자제어장치의 주요구성부의 장치를 의미한다.

본 발명에 따라서, 이러한 과제는 부하라인과 같이 하나의 전자스위치를 통하여 전원전압에 연결되고 중앙장치로부터 연장되는 적어도 하나의 정보라인이 제공되고, 이러한 정보라인이 적어도 하나의 부하라인(각 하나의 정보스위치를 통하여)에 연결됨으로서 달성된다. 따라서, 각 정보스위치의 위치가 부하라인에 할당된 전자스위치의 상태신호에 의하여 결정될 수 있다. 이를 위하여 이 전자스위치가 개방되어야 하고 부하라인에 할당된 전자스위치가 폐쇄되어야 한다. 부하라인에 할당된 전자스위치의 상태신호는 정보스위치가 폐쇄되었을 때 개방된 부하저항, 즉 개방부하저항을 나타낸다. 반대로 개방정보스위치와 무오류 부하저항의 경우에 있어서 상태신호로부터 오류메시지가 발생되지 않는다. 따라서 제어장치는 전자스위치의 대등한 작동과 단일정보라인 이상의 전체를 위하여 요구됨이 없이 상태신호의 연속된 판독을 통하여 정보스위치의 위치를 결정할 수 있다. 이러한 하나의 정보라인은 통상적으로 연결플러그에서 접점의 수가 제한되어 있다하여도 적어도 하나의 정보스위치의 위치를 판독하기 위하여 종래기술에 따른 공지의 제어장치에 존재한다. 새로운 제어장치에 있어서는 이러한 정보라인이 여러 정보스위치를 모니터하기 위하여 사용될 수 있다. 이를 위하여 요구된 특정구성요소가 있다면 그것은 정보라인에 할당된 전자스위치이다.

각 정보스위치는 다이오드와 직렬로 연결된다. 이러한 구성은 각 부하라인을 서로 격리하기 위하여 필요한 것이다. 다이오드가 없이는 부하라인에 할당된 전자스위치의 하나를 폐쇄할 때 해당 정보스위치가 폐쇄되어 있는 경우 여러 원치 않는 부하저항이 작동될 수 있다. 다이오드는 이들의 전도방향이 각 부하라인에 대한 정보라인의 방향과 일치하도록 배열되어야 한다.

여러 정보스위치를 통하여 동일한 부하라인에 연결된 여러 정보라인이 제공될 수 있다. 단 하나의 부하라인을 통하여 여러 정보스위치의 위치를 판독할 수 있다. 이를 위하여, 여러 정보라인이 필요하며 이들 각각은 전자스위치를 통하여 전원전압에 연결된다. 정보라인에 할당된 전자스위치는 교대로 폐쇄된다. 그렇지 않으면 개방부하저항을 나타내는 상태신호가 어떠한 정보스위치의 위치에 관련한 결정이 도출되지 않도록 한다.

정보스위치는 두개의 격리된 단자를 가져야 한다. 이러한 스위치를 플로팅(floating) 스위치라 할 수 있다.

정보라인에 연결된 부하라인은 느리게 작동하는 저속의 부하저항에 연결될 수 있다. 정보스위치의 위치의 판독은 스위치 온되는 저속의 부하저항에 의하여 이에 할당된 전자스위치의 단시간 개방이 기록되지 않거나 거의 기록되지 않는 속도를 이용하여 수행될 수 있다. 따라서, 부하저항의 기능은 정보스위치의 모니터링에 의하여 방해받지 아니한다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1에서, 전자스위치(1)는 전원전압 Vs(14)에 연결된 입력(2)과 부하저항(16)(이 부하저항 16은 전자스위치 1의 일부가 아니다)에 연결된 출력(3)을 갖는다. 아울러, 전자스위치(1)의 스위칭을 위한 논리신호를 인가하기 위하여 입력(4)이 제공된다. 논리상태신호가 전자스위치(1)의 출력(5)에 인가된다. 한편, 전자스위치(1)를 접지부(50)에 연결하기 위하여 접지연결부(6)가 제공된다. 스위치기호(7)는 전자스위치(1)가 폐쇄 또는 개방되었음을 나타낸다. 이 스위치 기호(7)는 전자스위치(1)의 실제 구성요소는 아니다. 그러나 이는 본 발명의 전자스위치제어장치의 작동방법을 설명하기 위하여 사용된 것이다.

도1에 따른 전자스위치(1)의 등가회로(8)는 전자스위치(1)에서 스위치상태출력(5)에 대한 논리상태신호가 발생되는 것을 보이고 있다. 이를 위하여, 실제의 스위칭접점(9)을 바이패싱한 높은 저항값의 저항(12), 전원전압 Vs(14)의 입력(2)과 접지연결부(6)사이의 분압기(10)와, 비교기(11)가 제공된다. 비교기(11)는 출력(3)에 인가된 전압(이하 Vout라 함)을 분압기(10)의 출력측에서 픽업된 전압(이하 Vref라 함)에 비교한다. 만약 Vref가 Vout 보다 높은 비교기(11)의 출력은 논리 "하이", 즉 논리레벨이 "1"인 신호가 된다. 비교기 출력이 스위치상태출력(5)에 결합되어 있으므로 비교기(11)가 "하이"가 되었을 때 스위치상태 출력(5)도 "하이"가 된다. 만약 Vout이 Vref 보다 높다면 비교기 출력은 "로우", 즉 논리레벨이 "0"인 신호가 되며, 이에 따라 스위치상태 출력(5)도 "로우"가 된다. 전자스위치(1)가 개방되었을 때 스위칭접점(9)을 통하여 전류가 흐르지 않고 부하출력(3)에 결합된 부하저항(16)(예를 들어 솔레노이드)의 저항값이 높은 높은 저항값을 갖는 저항(12)의 저항값에 비하여 작다고 가정할 때 Vout의 값은 Vs에 비하여 작다. Vout이 비교적 작으므로 이는 Vref 만큼 커져서 비교기(11)의 출력이 "하이", 즉 논리레벨로 "1"이 될 것이며, 따라서, 스위치상태 출력(5)도 "하이"가 될 것이다. 스위치상태 출력(5)에서 "하이" 신호는 "정상상태"임을 나타낸다. 만약 부하저항(16)이 불완전하거나 부정확하게 연결되어 부하출력(3)이 개방회로에 연결되는 경우 입력(2)에 의하여 인가된 전압의 일부만이 스위칭접점(9)을 통하여 강하된다. 이와 같은 경우 비교기(11)의 출력은 "로우"로 떨어지고 스위치상태 출력(5)도 마찬가지로 "로우"로 떨어진다. 여기에서 "1"은 부하저항이 "기능상 정상"인 상태를 나타내고 "0"는 "불완전한 상태"를 나타낸다. 스위치(1)가 폐쇄되었을 때, 즉 스위칭접점(9)이 바이패스될 때, 출력(3)에 인가된 전압은 입력(2)의 전압과 같아야 한다. 전자스위치(1)가 폐쇄되었을 때, 부하출력(3)과 접지부(50)사이의 단락회로 연결은 스위치상태 출력(5)에서 신호가 "로우"가 되어 불완전상태임을 나타내는 것이 바람직하다. 이러한 단락회로 연결은 부하저항(16)에서 단락이 원인이 된다. 만약 부하저항(16)을 통한 출력(3)과 접지부(50)사이의 연결이 단락회로를 구성하지 않는 경우 스위치상태 출력(5)은 "하이"의 논리신호를 갖는 것이 요구된다. 도2에서 보인 전자스위치 회로도는 스위치가 개방되었을 때 스위치상태 출력(5)에서 요구된 논리레벨신호값을 발생할 것이다(즉, 부하저항 16을 통한 연결이 개방되었을 때 출력 5에서의 논리 "로우"는 불완전 상태를 나타내고 부하저항을 통한 연결이 개방되지 않았을 때 출력 5의 논리 "하이'는 "기능상 정상"인 상태를 나타낸다). 그러나, 도2에서 보인 바와 같이 스위치(1)은 스위치가 개방되었을 때 스위치상태 출력(5)에서 요구된 논리레벨 신호값을 발생하지 않을 것이다. 이는 도 2에서 보인 스위치(1)가 완전히 구성된 것이 아니고 부가적인 구성요소가 요구되기 때문이다, 도 2에 구성된 바와 같이, 스위치(1)가 폐쇄되었을 때 이는 부하저항출력(3)과 접지부사이에 단락회로가 존재할 때 스위치상태 출력(5)에서 논리신호 "하이"를 발생하는 반면에, 부하저항(16)이 단락되지 않았을 때 스위칭상태 출력(5)에서 논리신호 "로우"가 발생될 것이다. 물론 이들 결과는 요구된 것과는 반대가 된다. 즉, 부하저항(16)이 단락되지 않았을 때 출력(5)에서 논리신호값은 "하이"이고(회로기능이 정상) 부하저항이 단락되었을 때 출력(5)의 논리신호값은 "로우"이다.

도 3에는 본 발명의 전자제어장치(13)를 보이고 있으며, 이는 다수의 전자스위치(1)를 갖는 중앙장치(15)를 포함한다. 여기에서 도 1에 해당하는 전자스위치(1)는 접지연결부(6)의 도시를 생략하였다. 전자스위치(1)는 부하라인(17)을 통하여 부하저항(16)을 전원전압(16)에 연결한다. 하나의 전자스위치(1)을 제외하고는 전체 전자스위치(1)가 부하라인(17)을 통하여 부하저항(16)을 전원전압(14)에 연결하며, 제외된 전자스위치(1)의 출력측이 정보라인(17)에 연결된다. 정보라인(18)은 정보스위치(19)를 통하여 각 부하라인(18)에 연결된다. 여기에서 다이오드(20)가 정보스위치(19)에 연결되어 상기 다이오드의 전도방향이 정보라인(18)으로부터 부하라인(17)을 향하도록 한다. 도시된 전자제어장치(13)에 있어서, 4개의 부하저항을 스위칭하는 것이 가능하며 이렇게 함으로서 4개의 외부정보스위치(19)의 위치를 고려하는 것이 가능하다. 이를 위하여 모두 5개의 라인이 제공된다. 따라서, 중앙 장치(15)와 부하저항(16)사이를 분리가능하게 연결하기 위하여 6-핀 플러그를 제공하는 것만이 필요하며 6번 핀은 공통접지용으로 사용할 수 있다.

도 4는 정보스위치(19)의 위치를 판독할 때 도 3에 따른 스위치(1)의 압력(4)과 출력(5)에 인가되는 신호를 보인 것이다. 여기에서, 정보스위치(19)의 위치는 모든 부하저항이 기능상 성상인 경우에만 확인될 수 있다. 그러나, 이는 정보스위치(19)의 위치판독시 용이하게 확인될 수 있다. 정보스위치(19)의 위치판독은 부하저항(16)의 정상제어단계 A를 중단시키는 짧은 시간간격 B,C에서 수행된다. 도 4에서 정상제어단계 A의 구간에서 재생된 신호는 도 3에 따른 전자제어장치(13)의 상태와 정확히 일치한다. 따라서, 신호 "1"이 아래의 두 스위치의 입력(4)에 인가되는 반면에 신호 "0"이 다른 전자스위치(1)의 입력(4)에 인가된다. 모든 부하저항(16)이 정상이므로 상태신호는 모든 출력(5)에서 "1"을 유지한다. 시간간격 B, C의 제1단계 B에서, 아래의 두 스위치(1)가 개방된다. 이어서, 단계 C에서, 정보라인(18)에 연결된 최상측 전자스위치(1)가 폐쇄된다. 따라서 중간의 두 정보스위치(19)가 폐쇄되어 있으므로 아래에서 두번째 및 세번째 스위치(1)에서는 오류메세지(21)가 나타난다. 개방된 외측 정보스위치(19)에 대하여서는 이에 관련된 전자스위치(1)의 출력(5)에서 상태신호가 "1"로 유지된다. 시간간격 B, C에서 제2단계 C이후에 모든 스위치(1)는 도 3에서 보인 본래의 위치로 바뀐다. 이제 중앙장치(15)에는 중앙의 두 정보위치(19)가 폐쇄되고 외측의 두 스위치가 개방된 정보가 제공된다. 이러한 정보를 판독하는데에는 약 1ms가 소요된다. 이는 오류발생의 가능성이 있는 상태신호에 대한 300㎲의 액세스시간에 기초하고 있다. 통상적으로 1ms 시간동안의 전압단절은 느리게 작동하는 저속의 부하저항(16)에 의하여 기록되지 아니한다. 저속의 부하저항(16)은 전원전압이 단절되었을 때 이들 기능이 급격히 중단되지 않는 것을 의미한다. 전자제어장치의 적합한 적용분야로서는 파워시프트기어에서 솔레노이드 밸브를 스위칭시키는 것이 있다.

도 5에서 보인 전자제어장치의 실시형태는 6개의 부하라인(17)이외에 두개의 정보라인(18)을 갖는다. 이러한 경우에 있어서, 일부의 정보라인(18)은 여러 정보 스위치(19)를 통하여 동일한 부하라인(17)에 연결된다. 이와 같은 경우, 6개의 부하저항이 이러한 방법으로 제어될 수 있으며 전체 8개의 라인에서 9개의 정보스위치(19)의 위치가 판독될 수 있다. 실제로 4개의 스위치가 추가되는 것을 고려할 때, 즉, 스위치가 전체 12개 일 때 이들 12개의 스위치를 간단히 배치하는 것이 가능하다. 이와 같이 함으로서 일반적으로 정보라인(18)에 할당된 전자스위치는 차례로 폐쇄되는 것이 필요하다. 이는 모든 정보라인(18)과 이에 관련된 스위치(1)에 대하여 도 4의 단계 C가 해당 정보스위치(19)의 위치를 판독하기 위하여 제공되는 것이 필요함을 의미한다. 그렇지 않으면 스위치(1)에서의 상태신호에 대한 변화가 단일 정보스위치(19)에 할당될 수 없다. 전자제어장치(13)의 정확한 기능을 보장하기 위하여, 극단의 경우에 있어서 모든 부하저항(16)이 정보라인(18)을 통하여 작동될 수 있어야 한다. 그렇지 않으면 전원전압(14)이 차단될 위험이 있다. 더욱이, 모든 정보스위치(19) 플로팅형이어야 한다. 즉 격리된 두 단자를 갖도록 설계되어야 한다.

Claims (5)

1. 부하라인이 각각 하나의 전자스위치를 통하여 전원전압에 연결되고, 전자스위치가 각각 논리신호에 의하여 스위칭되며 전자스위치가 논리상태신호의 출력을 가지고, 그 출력이 개방된 스위치에서는 개방된 부하가 있는지의 여부를 나타내고 폐쇄된 스위치에서는 단락된 부하가 있는지의 여부를 나타내며, 개방되었으나 단락된 전자스위치에서는 부하에 관계없이 개방된 부하가 있음을 나타내고, 각각 하나의 부하에 연결되는 다수의 부하라인과 다수의 전자스위치를 갖는 하나의 중앙장치를 구비하며, 여러 정보스위치의 접점위치에 따라서 다수의 전기부하, 특히 부하스위칭구동장치의 솔레노이드 밸브를 스위칭하는 전자제어장치에 있어서, 부하라인(17)이 전자스위치(1)를 통하여 전원전압(14)에 연결되는 중앙장치(15)로부터 하나 이상의 정보라인(18)이 연장되고 이 정보라인(18)이 각각 하나의 정보스위치(19)를 통하여 하나 이상의 부하라인(17)에 연결됨을 특징으로 하는 전자제어장치.
2. 제1항에 있어서, 각 정보스위치에 하나의 다이오드가 직렬로 연결됨을 특징으로 하는 전자제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상이한 정보스위치를 통하여 동일한 부하라인에 연결되는 다수의 정보라인이 구비되어 있음을 특징으로 하는 전자제어장치.
4. 제1항에 있어서, 정보스위치가 두개의 격리된 단자를 가짐을 특징으로 하는 전자제어장치.
5. 제1항에 있어서, 정보라인에 연결된 부하라인이 느리게 작동하는 저속의 부하저항에 연결됨을 특징으로 하는 전자제어장치.