KR101278344B1

KR101278344B1 - 전자 장치

Info

Publication number: KR101278344B1
Application number: KR1020087004112A
Authority: KR
Inventors: 디트마르 슈미트
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2006-07-03
Publication date: 2013-06-25
Also published as: JP2009501920A; AU2006271765A1; WO2007009867A1; US20090096594A1; KR20080033434A; CN101223055B; CN101223055A; EP1904343B1; JP4691160B2; EP1904343A1; DE102005034161B3; US7956729B2

Abstract

예를 들어 회전율 센서와 같은 센서 부재를 구비하는 전자 장치는 제1 마이크로제어기(8)와 제1 공급 전압원(10)을 구비한 제1 네트워크(4)를 포함한다. 또한, 전자 장치는 제2 마이크로제어기(8)와 제2 공급 전압원(30)을 구비한 제2 네트워크(4)를 포함한다. 전자 장치는 네트워크(4, 6)들을 간섭으로부터 디커플링하도록 구성된 디커플링 부재(42 내지 50)들을 또한 구비한다.

센서, 차량 안정성 제어 시스템, 버스, 과전압

Description

전자 장치{ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 자동차에 사용하기 매우 적합한 전자 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 회전율 센서(rotation rate sensor)와 같은 센서 부재를 포함하는 전자 장치는 차량 안정성 제어 시스템(vehicle dynamics control system)의 부품과 같은 차량의 안전우선 적용(safety-critical applications)을 위해 급격히 이용되고 있다.

이러한 안전우선 적용의 경우에 있어서, 신뢰 가능하고 안전한 작동에 매우 높은 수준의 중요성이 부가된다.
국제 특허 공보 WO 2005/001380호는 센서를 위한 안전 장치를 개시하고 있다. 상기 안전 장치는 진동자이로(vibration gyroscope)의 실제 작동과 출력부에서 발생하는 회전율 신호를 생성하기 위해 제공되는 기능부를 포함한다. 상기 안전 장치는 마이크로컴퓨터와 또 다른 마이크로컴퓨터를 포함한다.
또한, 연속 모니터링을 위한 또 다른 회로를 포함하는 제어부가 제공된다. 제어부는 마이크로컴퓨터를 통한 자체 진단에 의해 필수적으로 형성된다. 자체 진단이 에러를 검색하는 경우에, 알람 신호가 OR 회로와 출력부를 통해 발송된다.
독일 공개 특허 공보 DE 102004019874 A1호는 하나 이상의 마이크로컴퓨터를 포함하는 회로 장치를 개시하고 있다. 회로 장치는 기본 기능을 위한 제1 회로 그룹과 모니터링 기능을 위한 제2 회로 그룹을 구비한다. 기본 기능은 센서에 대한 측정 성능이다. 제2 회로 그룹은 제1 회로 그룹에 결합되어 상기 제1 회로 그룹에 대한 테스트를 실시한다. 제2 회로 그룹은, 예를 들어 알람 신호를 울릴 수 있는 별도를 출력부를 구비한다.

본 발명의 목적은 신뢰 가능하고 안전한 작동을 허용하는 전자 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 특허청구범위 독립항의 특징부에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 태양은 종속항에 기재되어 있다.

본 발명은 제1 마이크로제어기 및 제1 공급 전압원을 구비한 제1 네트워크와, 제2 마이크로제어기 및 제2 공급 전압원을 구비한 제2 네트워크를 포함하는 전자 장치에 의해 구별된다. 간섭 영향(interfering influences)과 관련하여 2개의 네트워크를 디커플링 하도록 구성되는 디커플링 부재(decoupling elements)가 제공된다. 이는 간섭 영향이 각각의 다른 네트워크에 대한 심각한 영향을 가질 수 없도록 각각의 다른 네트워크에 대한 과전압과 같은 간섭 영향의 효과를 간단한 방식으로 줄여준다. 아울러, 전자 장치가 적합한 설계를 갖는 경우에는, 예를 들어 제1 또는 제2 공급 전압원에서의 장애(faults)에 의해 유발되는 각각의 타 네트워크에서의 과전압을 간단한 방식으로 식별한다.
제2 네트워크는 제1 네트워크의 에러를 인식하도록 구성되고 에러가 상기 제1 네트워크에서 인식되는 경우에 상기 제1 네트워크의 출력부를 작동 해제하고 그리고/또는 에러 신호를 생성하도록 구성된다. 따라서, 제1 네트워크에서의 에러는 인식되지 않고서 예를 들어, 전자 장치로부터의 출력 신호를 처리하는 제어 유닛에 추가적인 영향을 주지 않게끔 간단한 방식으로 보장한다.
예를 들어, 제1 또는 제2 네트워크의 에러는 개별 공급 전압원의 출력부에서 과전압일 수 있다.
해당 장점은, 제1 네트워크가 제2 네트워크의 에러를 인식하고 에러가 제2 네트워크에서 인식되는 경우에 에러 신호 생성하고 그리고/또는 제1 네트워크의 출력을 해제하도록 구성되는 경우에 얻어진다.

전자 장치의 바람직한 일 태양에 따르면, 디커플링 부재는 저항기(resistors)이다. 이는 매우 간단하고 즉각적인 방식으로 효과가 있다. 이와 관련하여, 디커플링 부재는 시뮬레이션 또는 다른 계산에 의해 매우 용이하게 구성될 수 있으며, 이는 예를 들어 각각의 타 네트워크에서의 최대 과전압과 같은 최대 간섭 영향이 손상을 확실히 야기하지 않음을 의미한다.

전자 장치의 다른 바람직한 태양에 따르면, 제2 마이크로제어기는 센서 부재와 함께 칩(chip)에 통합되며 상기 센서 부재로부터의 측정 신호를 처리하도록 구성된다. 이는 제2 마이크로제어기가 이중 기능(dual function)을 갖출 수 있다는 장점을 가지며, 특히 센서 부재로부터의 측정 신호를 처리하도록 일차적으로 구성되고 각각의 제1 네트워크에서의 에러를 감지하기 위해 부차적으로 동시에 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 제1 네트워크는 관련 제1 센서 부재를 구비한다. 제2 마이크로제어기와 함께 칩에 통합된 센서 부재는 제2 센서 부재이며, 이는 제1 센서 부재에 비해 리던던트(redundant)하다. 따라서, 센서 부재의 리던던시(redundancy)를 통해서, 마찬가지로 리던던트(redundant)한 제1 및 제2 공급 전압원을 통해 매우 높은 수준의 안전을 보장할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 개략적인 도면을 참조로 하여 아래에 한층 상세하게 설명한다. 단일 도면은 공급 포텐셜 입력부(supply potential input)(1)와 기준접지 포텐셜 입력부(reference-ground potential input)(2)를 구비한 전자 장치를 도시한다. 차량에 사용하기 위해, 공급 포텐셜 입력부(1)는 차량의 온보드 전력 공급부(onboard power supply)에 바람직하게 결합되어, 예를 들어 12, 14 혹은 24 또는 48 볼트인 전위(potential)에 결합된다.

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도면은 공급 포텐셜 입력부와 기준접지 포텐셜 입력부를 구비한 전자 장치를 도시한다.

전자 장치는 제1 네트워크(4)와 제2 네트워크(6)를 포함하며, 도면은 상기 제1 및 제2 네트워크(4, 6)들 사이의 분리선을 점선으로 도시한다. 제1 네트워크(4)는 바람직하게는 호스트 마이크로제어기(host microcontroller)로 알려진 형태의 제1 마이크로제어기(8)를 포함한다. 제1 마이크로제어기(8)는 제1 네트워크(4)의 제1 공급 전압원(10)에 전기적으로 연결되어 전력이 공급된다. 제1 공급 전압원(10)은 저전압 인식 유닛(low voltage recognition unit)(12)과 리셋 유닛(reset unit)(14)을 역시 바람직하게 포함한다. 저전압 인식 유닛(12)은 소정의 전압 한계치 아래의 소정의 감소(drop)를 인식하며 소정의 전압 한계치 이하로의 소정의 감소가 인식되는 경우에 대응 신호발생 신호를 생성하도록 구성된다. 제1 마이크로제어기는 저전압 인식 유닛(12)과 리셋 유닛(14) 모두에 결합된다. 리셋 유닛(14)은 제1 마이크로제어기(8)를 리셋시키기 위해 리셋 신호를 생성하도록 구성된다.

또한, 제1 네트워크(4)는 제1 센서 부재(18)를 구비한 제1 ASIC(16)와, 바람직하게는 제3 마이크로제어기 및 SPI 인터페이스와 같은 통신 인터페이스를 포함한다. 예를 들어, 제1 센서 부재(18)는 회전율 센서 형태의 마이크로기계이다. 바람직하게는, 제1 ASIC(16)와 관련된 클록 발생기(clock generator)(20)가 또한 제공된다.

또한, 제1 마이크로제어기(8)와 관련된 또 다른 클록 발생기(26)가 바람직하 게 제공된다.

제1 네트워크(4)는, 예를 들어 차량의 종방향 또는 횡방향 가속을 검출하도록 구성된 가속 센서(22, 24)들을 포함한다.

아울러, 제1 네트워크(4)는 예를 들어 CAN 버스(bus)와 같은 버스를 통해 전송되는 신호를 생성하도록 구성된 관련 인터페이스 드라이버(associated interface driver)(52)를 역시 구비한다. 이를 위해, 전자 장치는 출력부(54)를 또한 포함한다. 이는 전자 장치가, 예를 들어 차량 안정성 제어 시스템 제어 유닛과 같은 제어 유닛과 통신하도록 허용하며, 제어 유닛에 현재 횡방향 가속, 현재 종방향 가속 또는 차량의 수직 축을 중심으로 한 현재 회전율을 제공하도록 한다.

가속 센서(22, 24)는 적합한 아날로그 입력을 이용하여 제1 마이크로제어기(8)에 바람직하게 전기적으로 연결된다. 제1 ASIC(16)은 그 SPI 인터페이스에 의하여 제1 마이크로제어기의 해당 SPI 인터페이스에 바람직하게 연결된다.

제2 네트워크(6)는 제2 공급 전압원(30)을 포함한다. 제1 및 제2 공급 전압원(10, 30)은, 예를 들어 5 볼트인 개별 네트워크(4, 6)를 위해 제시된 공급 전압을 생성하도록 구성된다.

제2 네트워크는 제2 ASIC(34)에 통합된 제2 마이크로제어기(32)를 포함한다. 제2 ASIC(34)은 바람직하게 회전율 센서 형태인 제2 센서 부재(36)를 바람직하게 포함한다. 아울러, 제2 ASIC(34)은 예를 들어 SPI 인터페이스와 같은 다른 통신 인터페이스를 포함하며, 이는 제1 또는 제3 마이크로제어기와 통신하도록 사용할 수 있다. 제2 마이크로제어기(32)는 제2 센서 부재(36)로부터 측정 신호를 처리하고 진단 기능 및/또는 모니터링 기능을 수행하도록 바람직하게 구성된다. 제2 ASIC(34)은 이와 관련된 또 다른 클록 발생기(38)를 구비한다. 아울러, 제2 네트워크(6)는 횡방향 가속을 검출하기 위한 또 다른 가속 센서와 같은 추가적인 가속 센서(40)를 포함할 수도 있다.

과전압과 같은 간섭 영향의 측면에서 제1 네트워크(4)를 제2 네트워크(6)로부터 분리시키기 위해, 바람직하게는 전기 저항 형태의 디커플링 부재(42, 44, 46, 48, 49, 50)가 제공된다. 하지만, 동적 신호(dynamic signals)의 경우에 있어서는 디커플링 부재가 커패시티(capacitors) 형태일 수도 있으며, 예를 들어 디커플링 부재가 광커플러(optocouplers) 형태인 경우에는 본 기술분야의 당업자에게 공지된 다른 방식으로 디커플링이 발생할 수 있다. 디커플링 부재(42, 44, 46, 48, 49, 50)는 개별 타 네트워크가 개별 타 네트워크로부터의 간섭 영향에 의해 심각하게 영향을 받지 않도록 보장하기 위해, 최대 간섭 영향이 발생하는 경우에 2개의 네트워크(4, 6)의 적절한 디커플링을 발생시키도록 구성된다. 예를 들어, 간섭 영향은 제1 또는 제2 공급 전압원(10, 30)의 장애에 의해 유발될 수 있는 과전압이다.

따라서, 저항 형태의 디커플링 부재(42 내지 50)는 개별 타 네트워크에 적용된 상기 디커플링 부재를 통해 흐르는 최대 전류가 적합하게 회수된 전류 덕분에 각각 정확하게 작동하는 공급 전압원(10, 30)에 의하여 보상될 수 있는 형태를 바람직하게 갖는다. 저항 형태의 디커플링 부재(42 내지 50)의 저항값은 시뮬레이션 또는 다른 계산에 의해 바람직하게 확정된다. 이러한 방식으로, 공급 전압원(10, 30) 중 하나의 장애에 의해 발생되는 과접압은 개별 네트워크(4, 6)에 한정될 수 있다. 제1 네트워크가 이러한 과전압에 의해 영향을 받는다면, 제2 네트워크(6)는 과전압으로부터 보호되어 제한 없이 작동 가능하다. 그 반대의 경우도 적용된다.

바람직하게는, 제2 마이크로제어기(32)는, 예를 들어 제1 네트워크에 대한 공급 전압을 검출하거나 측정 또는 제1 네트워크(4)로부터 출력 신호를 개연성 있게 렌더링함으로써 이러한 결함을 인식하도록 구성된다. 따라서, 예를 들어, SPI 인터페이스를 통해 제2 마이크로제어기(32)에 전송되고 제1 ASIC(16)에 형성되는 측정 신호는, 제2 ASIC(34)에서 형성된 대응 측정 신호와 비교될 수 있으므로 개연성 있게 렌더링된다. 이는 제2 마이크로제어기(32)가 제1 네트워크의 장애에 대한 결론을 이끌어내도록 한다.

제2 마이크로제어기가 제1 네트워크(4)의 장애를 인식하는 경우에, 제2 마이크로제어기(32)가 예를 들어 제1 마이크로제어기(8)에 의해 개시되는 인터페이스 드라이버(52)를 통해 정보를 추가로 전송하는 것을 방지할 수 있다. 이를 위해, 제2 마이크로제어기(32)는 출력 스테이지(51)에 바람직하게 전기적으로 연결되며, 그 결과 제2 마이크로제어기(32)로부터 인터페이스 드라이버(52)로의 추가적인 신호 전송이 방지되도록 저항 형태의 추가 디커플링 부재(49)를 통해 트랜지스터의 기부(base)를 작동시킨다. 이는 예를 들어 회전율 또는 종방향 혹은 횡방향 가속과 같은 잘못된 정보가 CAN 버스를 통해 차량 안정성 제어 시스템 제어 유닛과 같은 다른 제어 유닛으로 전송되지 않도록 할 수 있다. 제2 ASIC(34)은 또 다른 디커플링 부재(50)를 통해 제1 마이크로제어기(8)의 입력부에 전기적으로 결합될 수도 있다. 또한, 제2 마이크로제어기(32)는 예를 들어 제1 네트워크(4)의 에러를 다른 제 어 유닛에게 고지하기 위해 상기 제1 네트워크에서 에러가 인식되는 경우에 에러 신호발생을 수행하도록 구성될 수도 있다.

제1 마이크로제어기(8)는 제2 네트워크(6)의 현재 공급 전압을 검출하도록 구성된다. 이를 위해, 제2 네트워크(6)는 커플링 부재(46)를 통해 제1 마이크로제어기(8)의 아날로그 입력부에 전기적으로 결합된 전압 분리기를 바람직하게 포함한다. 아울러, 제2 네트워크(6)의 과전압에 의해 발생된 장애는 제1 및 제2 네트워크(4, 6)와 관련된 횡방향 가속 센서로부터 측정 신호를 개연성 있게 렌더링함으로써 인식될 수 있다. 이는 가속 센서(22, 24, 40)로부터의 측정 신호가 본질상 비율측정식(ratiometric)이며, 다시 말해서 동일한 가속을 위한 가속 센서의 신호 수준이 개별 공급 전압에 의존한다는 사실을 기초로 한다.

대안으로, 제2 네트워크(6)의 장애는 제1 및 제2 센서 부재(18, 36)로부터의 측정 신호를 함께 개연성 있게 렌더링함으로써 제1 마이크로제어기(8)에 의해 인식될 수도 있다. 제1 마이크로제어기는 제2 네트워크(6)의 장애의 장애 신호발생 후속 인식을 바람직하게 수행하도록 구성되고, 특히 비상 작동(emergency operation)으로 변경되도록 적합한 장애 신호를 제어 유닛으로 바람직하게 통신하도록 구성되며, 가능하다면 적합한 경고 신호를 차량의 운전자에게 알리고 안전상의 이유로 차량 안정성 제어 시스템의 가동을 멈추도록 구성된다. 또한, 제1 마이크로제어기(8)는 장애가 제2 네트워크(6)에 인식되는 경우에 상기 제2 네트워크(6)의 적합한 출력을 가동 정지하도록 구성될 수도 있다.

제2 공급 전압원(30)은 제2 네트워크(6)의 낮은 동력 요구사항을 위해 제1 전압원(10) 형태로 제조될 필요가 있다. 이는 제2 전압원(30)이, 예를 들어 간단한 동위상 조절기(inphase regulator) 형태와 같이 매우 간단한 형태를 가질 수 있다. 이러한 제1 및 제2 공급 전압원(10, 30)을 제공함으로써, 우선적으로 일 네트워크(4, 6)의 매우 높은 전압에서도 타 네트워크(4, 6)는 각각의 관련 공급 전압원(10, 30)에 의해 소망한 공급 전압이 계속하여 제공되며, 둘째로 보호 작용을 달성하는 것이 낮은 작동 전압 한계를 높이는 임의의 구성부품을 요구하지 않는 것을 보장하며, 이는 차량의 내연 기관이 시동하는 경우에 매우 바람직하다. 이러한 구성부품은 제너다이오드(zener diode)와 같은 전압 한계 부재이며, 상응하는 전압 강하를 갖는다.

대안으로서, 결합 부재는 예를 들어 커패시터를 포함할 수도 있다. 아울러, 각각의 다른 마이크로프로세서는 테스트 계산 작동을 지시하고 전송된 결과를 평가함으로써 모니터링될 수도 있다.

본 발명은 주로 차량에 사용되는 전자 장치에 이용될 수 있다.

Claims

자동차에 사용하기 위한 전자 장치로서,

제1 마이크로제어기(8) 및 제1 공급 전압원(10)을 구비한 제1 네트워크(4)와;

제2 마이크로제어기(32) 및 제2 공급 전압원(30)을 구비한 제2 네트워크(6)를 포함하며,

간섭 영향의 관점에서 상기 2개의 네트워크(4, 6)들을 디커플링하도록 구성된 디커플링 부재(42 내지 50)가 제공되며, 제2 네트워크(6)는 제1 네트워크(4)의 에러를 인식하도록 구성되고 에러가 상기 제1 네트워크(4)에서 인식되는 경우에 상기 제1 네트워크의 출력부(54)를 작동 해제하고 그리고/또는 에러 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 제2 마이크로제어기(32)는 센서 부재와 함께 칩에 통합되어 상기 센서 부재로부터의 측정 신호를 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,

디커플링 부재(42 내지 50)가 저항기인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항에 있어서,

제1 네트워크(4)는 관련 제1 센서 부재(18)를 구비하며, 제2 마이크로제어기(32)와 함께 칩에 통합된 센서 부재는 제2 센서 부재(36)이며, 상기 제2 센서 부재는 제1 센서 부재에 대해 리던던트한 것을 특징으로 하는 전자 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

제1 네트워크(4)는 제2 네트워크(6)의 에러를 인식하도록 구성되고 에러가 상기 제2 네트워크(6)에서 인식되는 경우에 상기 제1 네트워크의 출력부를 작동 해제하고 그리고/또는 에러 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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