KR101501044B1

KR101501044B1 - 예열 플러그 시스템, 제어 장치 및 예열 플러그의 전력제어 방법

Info

Publication number: KR101501044B1
Application number: KR1020080058838A
Authority: KR
Inventors: 블랭크 마틴; 슈와퍼 피터; 브라우칠레 제르드
Original assignee: 보그와르너 베루 시스템스 게엠바흐
Priority date: 2007-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2015-03-10
Also published as: JP2009002347A; DE102007029022B4; EP2006534A2; JP5153473B2; US8017888B2; DE102007029022A1; KR20080113161A; US20080314889A1; EP2006534B1; EP2006534A3

Abstract

본 명세서는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템을 개시하며, 이 시스템은 공급 전압(U1) 연결용 양극 단자와 접지 전위(GND) 연결용 접지 단자를 구비하는 예열 플러그(RG1, RG2)와, 측정 입력단(ADC1)과 접지 입력단(ADC2)을 구비하며, 접지 입력단(ADC2)에 인가된 기준 전위(GND')에 상대적인 공급 전압(U1)의 값을 측정하기 위한, 동작시 상기 예열 플러그(RG1, RG2)에 공급되는 전력을 제어하는 제어 장치(1)를 포함한다. 제어 장치(1)는 테스트 입력단(ADC3)을 구비하며, 테스트 입력단(ADC3)은 동작시 제 1 저항(R1)을 경유하여 테스트 전압 소스에 연결되고 제 2 저항(R2)을 경유하여 예열 플러그(RG1, RG2)의 양극 단자에 연결되며, 이에 의해 제어 장치(1)는 동작시 테스트 입력단(ADC3)의 전위와 접지 입력단(ADC2)의 기준 전위(GND') 사이의 차이를 결정하며, 이들 전위들의 기준 값과의 차이를 결정하고, 만약 이 기준 값과의 차이가 제로(0)가 아니라면, 이 기준 값과의 차이를 공급 전압(U1)의 상기 측정된 값을 보정하는데 사용하고 또한 공급 전압(U1)의 이 보정된 값을 전력 제어를 위해 사용한다. 더 나아가 본 명세서는 이런 종류의 예열 플러그 시스템을 위한 제어 장치 및 예열 플러그의 전력을 제어하는 방법을 개시한다.

예열 플러그

Description

예열 플러그 시스템, 제어 장치 및 예열 플러그의 전력 제어 방법{Glow Plug System, Controlling Device And Method for Controlling the Power of a Glow Plug}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 기재된 특징을 가지는 차량의 디젤 엔진을 위한 예열 플러그 시스템, 전기 부하의 전력을 제어하기 위한 제어 장치, 및 예열 플러그의 전력을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

차량에 있어서, 전기 공급 전압의 진폭은, 원칙적으로, 변동하게 되어 있다. 이런 이유로, 예열 플러그 또는 히터 요소와 같은 전기 부하의 전력(power)의 정밀 제어를 위해서는 이용가능한 공급 전압의 진폭을 측정할 필요가 있다. 예컨대 전력이 펄스 폭 변조 방식에 의하여 제어되는 경우, 이 펄스 폭, 즉 공급 전압이 부하에 연결되는 시간 기간의 지속시간은 원하는 전력을 부하에 공급하기 위하여 공급 전압 값의 함수로서 선택될 수 있다.

부하에 연결된 접지 전위에 측정 장치 또는 제어 장치가 제대로 연결되지 않는다면, 이는 공급 전압의 측정시 부정확한 값이 측정되도록 할 수 있는데, 이는 이러한 경우 공급 전압이 부하에 연결되어 있는 접지 전위와는 상이한 기준 전위에 대하여 측정되기 때문이다. 만약 부정확한 공급 전압 값이 전력 제어시 사용된다면, 제공되는 전력이 너무 높거나 너무 낮게 되고 이는 손상을 일으킬 수 있다. 예컨대, 전력이 너무 높아서 과열되는 예열 플러그는 유효 수명이 짧아진다. 각자 특정된 목표 온도에 도달하지 못한 예열 플러그는 점화 성능이 떨어지게 된다.

접지 전위에 측정 장치 또는 제어 장치가 제대로 연결되지 않는 것은 종종 결함있거나 노후한 핀이나 소켓에 의한 연결에 의해 야기되며, 이는 상당한 저항을 발생시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 예열 플러그의 전력 제어를 향상시킬 수 있는 기술을 고안하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 기재된 특징들을 가지는 예열 플러그 시스템에 의하여, 뿐만 아니라 청구항 9에 기재된 특징들을 가지는 예열 플러그의 전력을 제어하기 위한 방법에 의하여 성취된다.

본 발명은 공급 전압을 보다 정밀하게 측정함으로써 전력 제어를 향상시킨다. 본 발명에 있어서, 공급 전압이 측정되는 동안, 이 측정은 기준 전위(reference potential)에 대하여 측정된다, 즉 공급 전압의 값은 전원의 양극 단자의 전위와 전기적 기준 전위 사이의 차이로서 측정된다. 그러나 기준 전위는 예컨대 좋지 않은 접점들에 기인하여, 부하에 연결되는 접지 전위와는 상이할 수 있 다. 결과적으로 부하에 연결된 공급 전압의 실제 값이 기준 전위와 접지 전위 사이의 차이에 따라 측정된 값과는 상이할 수 있다. 본 발명은 기준 전위와 접지 전위 간에 발생할 수 있는 차이를 검출할 수 있게 허용한다. 검출되면 이 차이를 나타내는 값은 측정된 공급 전압 값을 보정하기 위하여 사용될 수 있다. 이런 방식으로, 부하에 연결된 전압의 값은 더 높은 정밀도로 결정될 수 있고, 여기서 예컨대 펄스 폭 변조 방식으로 전력이 제어되는 경우, 원하는 전력을 공급하기 위하여 부하에 인가되는 전압 펄스의 지속기간은 더욱 신뢰성있는 기초 위에서 계산될 수 있다.

본 발명에 따라, 첫 번째 단계는 기준 전위에 상대적으로 공급 전압을 측정하는 단계에 관련된다. 상기 기준 전위의 값이 여러 가지 이유로 부하에 연결된 접지 전위의 값과는 상이할 수 있으므로, 추가 단계는 기준 전위가 접지 전위와 차이가 나는지 여부를 체크하고 그 차이 값을 결정하는 단계에 관련된다. 바람직하게는, 접지 전위와 기준 전위 사이의 차이 값은 전압 구동기 회로 및 테스트 전압 소스를 통하여 결정된다. 예를 들면, 전자 부품들에 필요한 동작 전압이 테스트 전압으로서 사용될 수 있다. 적합한 전압 소스는 일반적으로 어떤 방식으로든 많은 전자 장치 내에 통합되어 있으며, 따라서 예컨대 5 볼트의 전압은 대부분 전압 변동과는 상관없이 용이하고 신뢰성 있게 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 예열 플러그 시스템에 있어서, 측정 장치의 측정 입력단에 연결된 공급 전압의 값은 제어 장치 내에 통합되어 있는 측정 장치의 접지 입력단에 존재하는 기준 전위에 대하여 측정된다. 측정 입력단에 추가하여 그리고 접지 입력단에 추가하여, 측정 장치는 테스트 입력단을 가지는데, 이 테스트 입력단은 동작 중에 제 1 저항을 경유하여 테스트 전압 소스에 연결된다. 테스트 입력단은 또한 제 2 저항을 경유하여 예열 플러그의 양극 단자에 연결된다. 이 2개의 저항이 전압 분할기 회로를 형성하므로, 이상적인 조건 하에서 즉 기준 전위가 접지 전위와 동일한 때, 테스트 입력단의 전위와 접지 입력단의 전위 사이에 존재하여야 하는 전위차가 알려지거나 또는 용이하게 결정될 수 있다. 만약 측정 장치가 예상되는 기준 값을 측정하지 않는다면, 가능한 차이는 기준 전위와 접지 전위 사이의 차이에 기초하여 결정될 수 있다. 따라서 결정될 수 있는 차이는 측정된 공급 전압 값을 정정하기 위하여 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 예열 플러그 시스템의 본질적인 요소는 위에 언급된 제어 장치인데, 이는 또한 예열 플러그가 아닌 다른 부하의 전력을 제어하기 위하여도 쉽게 사용될 수 있다. 따라서, 위에 언급된 목적은 또한 본 발명에 따라 청구항 8에 특정된 특징들을 가지는 측정 장치에 의해서도 달성된다.

본 발명은 예열 플러그의 전력 제어를 향상시키는 등의 효과를 제공한다.

본 발명의 추가적인 세부사항과 장점들은 아래에서 첨부된 도면에 도시된 것을 참조하여 예시적인 실시예를 통해 개시된다. 아래에 기술된 특징들은 별도로 또는 조합하여 청구범위의 특징 부분을 이룰 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 예열 플러그 시스템의 회로도를 도시한다.

도 1의 회로도에서 도시된 예열 플러그 시스템은 복수의 예열 플러그를 포함 하는데, 이들은 도 1에서 저항(RG1, RG2)으로 도시되어 있다. 필요한 경우 추가적인 예열 플러그들이 이 시스템에 부가될 수 있다. 예열 플러그(RG1, RG2) 각각은 공급 라인(G1) 또는 공급라인(G2)을 각각 경유하여 공급 전압(U1)에 연결될 수 있는 양극 단자를 가진다. 스위치(S1)가 공급라인(G1, G2) 각각 내에 배열되어 있다. 스위치(S1)를 개폐함으로써 예열 플러그(RG1, RG2)는 펄스 폭 변조 방식에 의한 전력 제어가 필요한 경우 각각 차량 배터리에 연결되거나 연결해제될 수 있다. 스위치(S1)는 바람직하게는 전력 트랜지스터이며, 전력 제어 목적을 위한 제어 장치(1)에 의하여 동작된다.

제어 장치(1)는 아날로그-디지털 변환기를 가진 마이크로프로세서를 포함한다. 제어 장치(1)는 펄스 폭 변조 방식으로 전력을 제어하며, 이 펄스 폭 변조 방식에 있어서 스위치(S1)는 예열 플러그(RG1)에 원하는 전기 전력을 공급하기 위하여 펄스 폭을 생성하기 위한 적절한 시간 주기 동안 열려지거나 닫혀진다. 원하는 전력을 공급하기 위하여, 제어 장치(1)은 공급 전압(U1) 값의 함수로서 펄스 폭의 지속기간을 제어한다. 예컨대 대략 11 볼트의 공급 전압(U1)은 차량의 전기 시스템에 의하여 제공된다.

제어 장치(1) 내에 통합되어 있는 아날로그-디지털 변환기의 측정 입력단(ADC1)은 공급 전압(U1)을 측정하기 위하여 제공된다. 도 1을 참조하면, 공급 전압(U1)은 측정 입력단(ADC1) 및 예열 플러그(RG1, RG2)의 양극 단자 모두에 공급된다. 제어 장치(1)는 기준 전위(GND')에 대하여 공급 전압(U1)을 측정하며, 이 기준 전위(GND')는 제어 장치(1)의 접지 입력단(ADC2)에 인가된다. 즉 공급 전압은 측정 입력단(ADC1)와 접지 입력단(ADC2)에 각각 존재하는 전위의 차이로서 측정된다. 기준 전위(GND')는, 예컨대 결함 있는 핀 및 소켓 접촉장치에 의해 야기될 수 있는 좋지 않은 접촉 때문에 예열 플러그(RG1, RG2)의 접지 단자에 존재하는 접지 전위(GND)와는 상이할 수 있다. 핀 및 소켓 접속장치는 자동차 공학 분야에서 전자 부품들을 접촉시킬 때 관습적으로 사용된다. 이런 이유로, 접지 전위(GND)에 대한 제어 장치(1)의 접지 입력단(ADC2)의 좋지 않은 접촉에 의해 야기되는 방해 저항(R3)이 도 1에서 기준 전위(GND')와 접지 전위(GND) 사이에 표시되어 있다.

이 여분의 방해 저항(R3)은 기준 전위(GND')가 접지 전위(GND)와는 상이하게 되도록 야기하며, 그 결과, 제어 장치(1)에 의해 결정되는 공급 전압(U1)의 값이 예열 플러그(RG1, RG2)에서 나오는 값과 상이하게 되도록 야기한다.

접지 전위(GND)와 기준 전위(GND') 사이의 가능한 차이를 측정할 수 있도록 하기 위하여, 제어 장치(1)는 테스트 입력단(ADC3)을 구비하는데, 이 테스트 입력단(ADC3)은 일정한 테스트 전압(U2)을 공급하는 테스트 전압 소스에 제 1 고정 저항(R1)을 경유하여 연결된다. 이에 더하여 테스트 입력단(ADC3)은 제 2 고정 저항(R2)을 경유하여 예열 플러그(RG1, RG2)의 양극 단자에 연결된다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 고정 저항(R2)은 예열 플러그(RG1, RG1) 각각에 대해 병렬로 연결된다.

접지 입력단(ADC2)에 존재하는 기준 전위(GND')가 예열 플러그(RG1, RG2)의 접지단 또는 접지 접점에 존재하는 접지 전위(GND)와 차이가 나는지 여부를 체크하기 위하여, 공급 전압(U1)은 예열 플러그(RG1, RG2)의 양극 단자로부터 연결해제된 다. 이를 위하여, 스위치(S1)는 제어 장치(1)에 의하여 개방된다.

저항(R1) 및 저항(R2)은 전압(U3)이 테스트 입력단(ADC3)에 인가되도록 하는 방식으로 전압 분할기 회로를 형성한다. 접지 전위(GND)에 상대적인 전압(U3)의 값은 매우 정확하게 알려지는데, 그 이유는, 첫번째 근사 방식에 있어서, 전압(U3)은 오직 테스트 전압(U2)의 값과 고정 저항(R1, R2)에만 의존적이기 때문이다. 원칙적으로, 전압(U3)의 정확한 값은 물론 예컨대 예열 플러그(RG1, RG2)의 전기 저항에 의한 것과 같이 다른 인자들에 의해서도 역시 영향을 받는다. 실온에서 공급 라인을 포함하는 예열 플러그의 전기 저항이 통상적으로 단지 대략 0.5 오옴(ohm)에 불과하기 때문에, 이들 영향은 보통 무시할 수 있으며, 필요한 경우에는 더 정확한 계산방식을 통하여 고려될 수 있다. 통상적으로 고정 저항(R1 및 R2)은 수백 오옴의 값을 가지는 반면, 테스트 전압(U2)의 값은 바람직하게는 5 볼트이다. 바람직하게, 테스트 전압 소스는 또한 제어 장치에 의하여 요구되는 동작 전압도 역시 공급한다. 그러므로, 제어 장치(1)의 마이크로프로세서에 어떤 방식으로든 요구되는 전압 공급기는 테스트 전압 소스로서 사용될 수 있다.

바람직하게, 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)은 예열 플러그(RG1, RG2)의 저항보다 각각 적어도 50-배, 바람직하게는 적어도 200-배, 더 바람직하게는 적어도 1000-배 더 크다. 이 경우, 양호한 근사 방식에 있어서, 예열 플러그(RG1, RG2)의 전기 저항이 테스트 입력단(ADC3)에 인가되는 전위(U3)에 어떠한 영향도 끼치지 않는다는 점에서 장점이 있다.

만약 제어 장치(1)가, 위에 예시한 바와 같이 기준 전위(GND')에 상대적인 테스트 입력단(ADC3)에 존재하는 전위(U3)의 값이 기준 값{첫 번째 근사 방식에 있어서 고정 저항(R1, R2) 및 테스트 전압(U2)의 값에만 의존하는}과는 상이하다는 것을 검출한다면, 기준 전위(GND')도 역시 접지 전위(GND)와는 상이하다. 제어 장치(1)는 접지 입력단에 인가되는 기준 전위(GND')에 상대적으로 측정되었던 공급 전압(U1)의 측정 값을 보정하기 위하여 임의의 검출된 차이 값을 사용한다. 이에 따라 더 높은 정밀도를 가진 전력 제어의 목적을 위하여 예열 플러그(RG1, RG2)에 원하는 전력을 공급하는 것이 가능하다.

바람직하게, 테스트 전압(U2)은 예컨대 11 볼트인 공급 전압(U1)보다 더 낮다. 이런 이유로, 도시된 예시적인 실시예에서, 다이오드(D1, D2)가 제 2 고정 저항(R2)과 각각의 예열 플러그(RG1, RG2) 사이에 배열된다. 다이오드(D1, D2)는 제어 장치(1)의 테스트 입력단(ADC3)에 인가되는 전위(U3)의 값에 대해 공급 전압(U1)이 영향을 끼치는 것을 막는다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명에 따른 예열 플러그 시스템의 회로도.

<도면의 주요 부호의 간단한 설명>

RG1, RG2 : 예열 플러그 G1, G2 : 공급 라인

U1 : 공급 전압 S1 : 스위치

1 : 제어 장치 ADC1 : 측정 입력단

GND' : 기준 전위 ADC2 : 접지 입력단

GND : 접지 전위 R3 : 방해 저항

R1, R2 : 고정 저항 U2 : 테스트 전압

ADC3 : 테스트 입력단 U3 : 전압

D1, D2 : 다이오드

Claims

차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템으로서,

공급 전압(U1) 연결용 양극 단자와 접지 전위(GND) 연결용 접지 단자를 구비하는 하나의 예열 플러그(RG1, RG2)와,

측정 입력단(ADC1)과 접지 입력단(ADC2)을 구비하며, 상기 접지 입력단(ADC2)의 기준 전위(GND')에 상대적인 상기 공급 전압(U1)의 값을 측정하기 위한, 동작시 상기 예열 플러그(RG1, RG2)에 공급되는 전력을 제어하는 제어 장치(1)

를 포함하는, 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템에 있어서,

상기 제어 장치(1)는 테스트 입력단(ADC3)을 구비하며, 상기 테스트 입력단(ADC3)은 동작시 제 1 저항(R1)을 경유하여 테스트 전압 소스에 연결되고 제 2 저항(R2)을 경유하여 상기 예열 플러그(RG1, RG2)의 상기 양극 단자에 연결되며,

상기 제어 장치(1)는 동작시 상기 테스트 입력단(ADC3)의 전위와 상기 접지 입력단(ADC2)의 상기 기준 전위(GND') 사이의 차이를 결정하며, 또한

이들 전위들의 기준 값과의 차이를 결정하고, 만약 이 기준 값과의 차이가 제로(0)가 아니라면, 이 기준 값과의 차이를 상기 공급 전압(U1)의 상기 측정된 값을 보정하는데 사용하고 또한 상기 공급 전압(U1)의 이 보정된 값을 전력 제어를 위해 사용하는

것을 특징으로 하는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 전력 제어는 펄스 폭 변조 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제 2 저항(R2)과 상기 예열 플러그(RG1, RG2)의 양극 단자 사이에 다이오드(D1, D2)가 배열되는 것을 특징으로 하는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 예열 플러그(RG1, RG2)의 양극 단자는 공급 전압 소스 연결을 위한 공급 라인(G1)에 연결되며, 여기서 상기 공급 라인(G1) 내에 스위치(S1)가 배열되고 상기 스위치(S1)는 상기 제어 장치(1)에 의하여 동작되는 것을 특징으로 하는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 복수의 예열 플러그(RG1, RG2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 테스트 전압 소스는 상기 제어 장치(1)에 대하여 5 볼트의 동작 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 저항(R1) 및 상기 제 2 저항(R2)의 값은 각각 상기 예열 플러그(RG1, RG2)의 전기 저항값보다 적어도 50배인 것을 특징으로 하는 차량의 디젤 엔진용 예열 플러그 시스템.
전기적 부하, 특히 예열 플러그 시스템의 전력을 제어하는 제어 장치(1)로서, 상기 제어 장치(1)는 측정 입력단(ADC1)과 접지 입력단(ADC2)를 구비하며, 상기 접지 입력단(ADC2)에 존재하는 기준 전위(GND')에 상대적인 공급 전압(U1)의 값을 측정하기 위한 제어 장치(1)에 있어서,

상기 제어 장치(1)는 테스트 입력단(ADC3)를 구비하며, 상기 테스트 입력단(ADC3)은 동작시 제 1 저항(R1)을 경유하여 테스트 전압 소스에 연결되고 제 2 저항(R2)을 경유하여 부하(RG1, RG2)의 양극 단자에 연결되며,

상기 제어 장치(1)는 동작시 상기 테스트 입력단(ADC3)의 전위와 상기 접지 입력단(ADC2)의 상기 기준 전위(GND') 사이의 차이를 결정하며, 또한

이들 전위들의 기준 값과의 차이를 결정하고, 만약 이 기준 값과의 차이가 제로(0)가 아니라면, 이 기준 값과의 차이를 상기 공급 전압(U1)의 상기 측정된 값을 보정하는데 사용하고 또한 상기 공급 전압(U1)의 이 보정된 값을 전력 제어를 위해 사용하는

것을 특징으로 하는 전기적 부하의 전력을 제어하는 제어 장치.
공급 전압(U1)의 펄스 폭 변조 방식으로 하나의 예열 플러그(RG1, RG2)의 전력을 제어하는 방법에 있어서,

상기 공급 전압(U1)은 전압계의 접지 입력단(ADC2)에 인가되는 기준 전위(GND')에 상대적으로 측정되며,

상기 기준 전위(GND')가 상기 예열 플러그(RG1, RG2)에 연결된 접지 전위(GND)와 차이가 나는지 여부가 체크되고, 차이가 나는 경우 그 차이의 값이 결정되며,

원하는 전력을 공급하기 위하여 상기 예열 플러그(RG1, RG2)에 인가되는 공급 전압 펄스의 지속기간은 상기 기준 전위(GND')에 상대적으로 측정된 상기 공급 전압(U1)의 값 및 상기 접지 전위(GND)와 상기 기준 전위(GND')의 임의의 차이 값으로부터 계산되는

것을 특징으로 하는 예열 플러그의 전력 제어 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 접지 전위(GND)와 상기 기준 전위(GND')의 임의의 차이 값은 전압 분할기 회로(R1, R2) 및 테스트 전압 소스를 사용하여 결정되는 것을 특징으로 하는 예열 플러그의 전력 제어 방법.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 공급 전압(U1)은, 상기 기준 전위(GND')가 상기 예열 플러그(RG1, RG2)에 연결된 상기 접지 전위(GND)와 상이한지를 체크하기 위하여, 상기 예열 플러그(RG1, RG2)로부터 연결해제되는 것을 특징으 로 하는 예열 플러그의 전력 제어 방법.