KR101897362B1 - 차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법 - Google Patents

차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센싱 감도를 높여 차량의 연비를 향상시킴과 아울러, 자동차 기능 안전 규격을 만족시킬 수 있는 차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치는, 저항의 압축 또는 인장에 의한 저항 값의 변화를 출력하는 복수의 센서와, 상기 복수의 센서 중 제1 센서의 출력을 입력 받아 제1 출력전압을 생성하는 제1 제어기와, 상기 복수의 센서 중 제2 센서의 출력을 입력 받아 제2 출력전압을 생성하는 제2 제어기와, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 분석하여 상기 복수의 센서의 정상동작 또는 불량을 판단하는 판단부를 포함한다.

Description

차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법{Pressure Sensor Apparatus Of Vehicle And Method Of Driving The Same}
본 발명은 차량의 압력센서 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 센싱 감도를 높여 차량의 연비를 향상시킴과 아울러, 자동차 기능 안전 규격을 만족시킬 수 있는 차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
종래 기술의 압력센서 장치는 하나의 압력센서 회로 및 하나의 제어기를 포함하여 구성됨으로, 압력센서 또는 제어기의 고장 또는 에러 발생 시 차량의 안전에 중대한 영향을 주는 문제점이 있다.
압력센서에 2개의 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 회로가 배치되는 경우, 하나의 MEMS 회로가 고장나면 정확한 센싱 값을 얻을 수 없는 문제점 있다. 연료 계통에 압력센서 장치가 적용된 경우, 하나의 MEMS 회로의 고장으로 인해 인젝터 분사량을 정밀하게 제어할 수 없고 이로 인해 연비가 감소하는 다른 문제점이 있다.
자동차에 탑재되는 전장 시스템의 오류로 인한 사고를 방지하기 위한 방안으로 ISO 26262와 같은 자동차 기능 안전 규격을 마련하였고, 각 국가별로 이러한 안전 규격을 법제화하고 있다. 종래 기술의 압력센서 장치는 ISO 26262의 안전 규격을 만족시킬 수 없어, 각 국가의 법규에 위배됨으로, ISO 26262와 같은 안전 규격을 만족시킬 수 있는 차량의 압력센서 장치의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보: 특1999-0048357(1999. 07. 05)
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센싱 감도를 높여 차량의 연비를 향상시킬 수 있는 차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 앞에서 설명한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자동차 기능 안전 규격을 만족시킬 수 있는 차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 압력센서 장치는, 저항의 압축 또는 인장에 의한 저항 값의 변화를 출력하는 복수의 센서와, 상기 복수의 센서 중 제1 센서의 출력을 입력 받아 제1 출력전압을 생성하는 제1 제어기와, 상기 복수의 센서 중 제2 센서의 출력을 입력 받아 제2 출력전압을 생성하는 제2 제어기와, 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 분석하여 상기 복수의 센서의 정상동작 또는 불량을 판단하는 판단부를 포함한다.
또한, 상기 제1 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 상기 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성된다. 그리고, 상기 제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 상기 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제2 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성된다.
또한, 상기 제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, Vcc/2 전압이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성된다. 그리고, 상기 제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 상기 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, Vcc/2 전압이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성된다.
또한, 상기 판단부는, 상기 제1 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제1 센서가 불량인 것으로 판단한다. 그리고, 상기 판단부는, 상기 제2 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단한다.
또한, 상기 판단부는, 상기 제1 출력전압이 0.5V~4.5V이고, 상기 제2 출력전압이 4.5V~0.5V인 경우에 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V인지 판단한다. 그리고, 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V이면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 정상인 것으로 판단한다.
또한, 상기 판단부는, 상기 제1 출력전압이 0.5V~4.5V이고, 상기 제2 출력전압이 4.5V~0.5V인 경우에 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V인지 판단한다. 그리고, 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V가 아니면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단한다.
앞에서 설명한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 압력센서 장치의 구동 방법은, 복수의 센서에서 출력되는 네거티브 출력전압(V-) 및 포지티브 출력전압(V+)을 복수의 제어기에서 입력 받아 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 생성하는 단계와, 판단부에서 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 분석하여 상기 복수의 센서의 정상동작 또는 불량을 판단하는 단계를 포함하다.
또한, 제1 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성된다. 그리고, 제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제2 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성되다.
또한, 제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, Vcc/2 전압이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성된다. 그리고, 제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, Vcc/2 전압이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성된다.
또한, 상기 제1 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제1 센서가 불량인 것으로 판단한다. 그리고, 상기 제2 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단한다.
또한, 상기 제1 출력전압이 0.5V~4.5V이고, 상기 제2 출력전압이 4.5V~0.5V인 경우에 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V인지 판단한다. 그리고, 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V이면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 정상인 것으로 판단한다.
또한, 상기 제1 출력전압이 0.5V~4.5V이고, 상기 제2 출력전압이 4.5V~0.5V인 경우에 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V인지 판단한다. 그리고, 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V가 아니면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단한다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법은 센싱 감도를 높여 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치 및 이의 구동 방법은 자동차 기능 안전 규격을 만족시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 센서 및 제2 센서와, 제어부를 나타내는 도면이다.
도 3은 제1 센서 및 제2 센서에 가해진 압력에 따른 출력전압을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 제1 센서 및 제2 센서와, 제어부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 센서 및 제2 센서와, 제어부를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치(100)는 제1 센서(110), 제2 센서(120), 제어부(130) 및 판단부(140)를 포함한다. 제어부(130)는 제1 제어기(130a)와 제2 제어기(130b)를 포함하여 구성된다.
제1 센서(110)는 제1 내지 제4 저항(R1~R4)를 포함하며, 제1 내지 제4 저항(R1~R4)이 휘스톤 브리지(wheatstone bridge) 형태로 배치되어 있다.
제1 저항(R1)과 제3 저항(R3) 사이의 제1 노드(n1)에 구동전압(Vcc)이 입력되고, 제2 저항(R2)과 제4 저항(R4) 사이의 제2 노드(n2)는 그라운드에 접속되어 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 제3 노드(n3)에서 네거티브 전압(-)이 출력되고, 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4) 사이의 제4 노드(n4)에서 포지티브 전압(+)이 출력된다.
제1 센서(110)의 포지티브 출력전압(+)은 제1 제어기(130a)의 제1 단자(A1)에 입력된다. 그리고, 제1 센서(110)의 네거티브 출력전압(-)은 제1 제어기(130a)의 제2 단자(B1)에 입력된다.
제2 센서(120)는 제1 내지 제4 저항(R1~R4)를 포함하며, 제1 내지 제4 저항(R1~R4)이 휘스톤 브리지(wheatstone bridge) 형태로 배치되어 있다.
제1 저항(R1)과 제3 저항(R3) 사이의 제1 노드(n1)에 구동전압(Vcc)이 입력되고, 제2 저항(R2)과 제4 저항(R4) 사이의 제2 노드(n2)는 그라운드에 접속되어 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 제3 노드(n3)에서 네거티브 전압(-)이 출력되고, 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4) 사이의 제4 노드(n4)에서 포지티브 전압(+)이 출력된다.
제2 센서(120)의 포지티브 출력전압(+)은 제2 제어기(130b)의 제1 단자(A1)에 입력된다. 그리고, 제2 센서(120)의 네거티브 출력전압(-)은 제2 제어기(130b)의 제2 단자(B1)에 입력된다.
도 3은 제1 센서 및 제2 센서에 가해진 압력에 따른 출력전압을 나타내는 도면이다.
이하, 도 3을 참조하여 제1 센서(110) 및 제2 센서(120)의 구성과 동작에 대해서 설명하기로 한다.
제1 센서의 구성 및 제1 제어기의 동작
제1 센서(110)를 구성하는 제1 저항 내지 제4 저항(R1~R4) 중에서 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)을 압축 구간에 배치하였다. 그리고, 제1 센서(110)를 구성하는 제1 저항 내지 제4 저항(R1~R4) 중에서 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 인장 구간에 배치하였다. 즉, 4개의 저항 중에서 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)과 나머지 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 반대로 배치하여, 포지티브(positive) 전압과 네거티브(negative) 전압에 의해서 인장/압축되도록 하였다.
위의 설명에서는 제1 센서(110)의 4개의 저항 중에서, 압축 구간에 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)을 배치하고, 인장 구간에 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 배치하는 것으로 설명하였다 그러나, 이에 한정되지 않고, 압축 구간에 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 배치하고, 인장 구간에 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)을 배치할 수도 있다.
제1 제어기(130a)는 제1 센서(110)의 포지티브 출력전압(+) 및 네거티브 출력(-)을 입력 받아 제1 출력전압(Vout1)을 판단부(140)로 출력한다.
여기서, 제1 제어기(130a)의 제1 출력전압(Vout1)은 아래의 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018050563934-pat00011
상기 수학식 1에서, "Vout1"은 제1 센서(110)의 출력전압을 의미하고, "R1"은 제1 저항(R1)의 저항 값을 의미하고, "R2"는 제2 저항(R2)의 저항 값을 의미하고, "R3"는 제3 저항(R3)의 저항 값을 의미하고, "R4"는 제4 저항(R4)의 저항 값을 의미한다.
판단부(140)는 입력된 제1 출력전압(Vout1)에 기초하여 제1 내지 제4 저항(R1~R4)의 인장/압축에 의한 저항 값을 변화를 검출하고, 각 저항에 형성된 분압을 측정하여 제1 센서(110)에 가해진 전체 압력을 측정한다.
제2 센서의 구성 및 제2 제어기의 동작
제2 센서(120)를 구성하는 제1 저항 내지 제4 저항(R1~R4) 중에서 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)을 압축 구간에 배치하였다. 그리고, 제2 센서(120)를 구성하는 제1 저항 내지 제4 저항(R1~R4) 중에서 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 인장 구간에 배치하였다. 즉, 4개의 저항 중에서 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)과 나머지 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 반대로 배치하여, 포지티브(positive) 전압과 네거티브(negative) 전압에 의해서 인장/압축되도록 하였다.
위의 설명에서는 제2 센서(120)의 4개의 저항 중에서, 압축 구간에 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)을 배치하고, 인장 구간에 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 배치하는 것으로 설명하였다 그러나, 이에 한정되지 않고, 압축 구간에 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 배치하고, 인장 구간에 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)을 배치할 수도 있다.
제2 제어기(130b)는 제2 센서(120)의 포지티브 출력전압(+) 및 네거티브 출력(-)을 입력 받아 제2 출력전압(Vout2)을 판단부(140)로 출력한다.
여기서, 제2 제어기(130b)의 제2 출력전압(Vout2)은 아래의 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018050563934-pat00012

상기 수학식 2에서, "Vout2"는 제2 센서(120)의 출력전압을 의미하고, "R1"은 제1 저항(R1)의 저항 값을 의미하고, "R2"는 제2 저항(R2)의 저항 값을 의미하고, "R3"는 제3 저항(R3)의 저항 값을 의미하고, "R4"는 제4 저항(R4)의 저항 값을 의미한다.
삭제
판단부(140)는 입력된 제2 출력전압(Vout2)에 기초하여 제1 내지 제4 저항(R1~R4)의 인장/압축에 의한 저항 값을 변화를 검출하고, 각 저항에 형성된 분압을 측정하여 제2 센서(120)에 가해진 전체 압력을 측정한다.
판단부(140)는 제1 센서(110)의 저항 변환에 따른 제1 제어기(130a)의 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V~4.5V 이내인지를 확인한다. 그리고, 판단부(140)는 제2 센서(120)의 저항 변환에 따른 제2 제어기(130b)의 제2 출력전압이 4.5V~0.5V 이내인지를 확인한다.
판단부(140)는 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V~4.5V 이내이고, 제2 출력전압(Vout2)이 4.5V~0.5V 이내인 경우, 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V인지((Vout1+Vout2=5V) 확인한다.
판단부(140)는 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V이면, 제1 센서(110), 제2 센서(120), 제1 제어기(130a) 및 제2 제어기(130b)가 정상적으로 동작하는 것으로 판단한다.
한편, 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V가 아닌 경우, 제1 센서(110) 및 제2 센서(120)가 불량인 것으로 판단한다. 여기서, 제1 제어기(130a) 및 제2 제어기(130b)의 불량으로 인해서 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V가 아닌 경우도 있을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V가 아닌 경우, 제1 센서(110), 제2 센서(120), 제1 제어기(130a) 및 제2 제어기(130b)가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 판단부(140)는 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V~4.5V가 아닌 경우, 즉, 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V 미만이거나 또는 4.5V를 초과하는 경우, 제1 센서(110) 또는 제1 제어기(130a)가 불량인 것으로 판단한다.
또한, 판단부(140)는 제2 출력전압(Vout2)이 4.5V~0.5V가 아닌 경우, 즉, 제2 출력전압(Vout2)이 0.5V 미만이거나 또는 4.5V를 초과하는 경우, 제2 센서(120) 또는 제2 제어기(130b)가 불량인 것으로 판단한다.
이러한, 본 발명의 2개의 센서(110, 120) 및 2개의 제어기(130a, 130b)를 포함하는 제1 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치(100)는 종래 기술의 압력센서 장치 대비 압력 검출의 감도를 2배 향상시킬 수 있다.
또한, 2개의 센서(110, 120) 중에서 1개의 센서가 고장 또는 불량인 경우에도 압력을 검출할 수 있다. 따라서, ISO 26262의 안전 규격 및 각 국의 법규를 만족시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 제1 센서 및 제2 센서와, 제어부를 나타내는 도면이다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치(200)는 센서부(210), 제어부(230) 및 판단부(240)를 포함한다. 센서부(210)는 제1 센서(212) 및 제2 센서(214)를 포함하여 구성된다. 그리고, 제어부(230)는 제1 제어기(230a)와 제2 제어기(230b)를 포함하여 구성된다.
센서부(210)는 제1 내지 제4 저항(R1~R4)를 포함하며, 제1 내지 제4 저항(R1~R4)이 휘스톤 브리지(wheatstone bridge) 형태로 배치되어 있다.
제1 저항(R1)과 제3 저항(R3) 사이의 제1 노드(n1)에 구동전압(Vcc)이 입력되고, 제2 저항(R2)과 제4 저항(R4) 사이의 제2 노드(n2)는 그라운드에 접속되어 있다. 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 제3 노드(n3)에서 네거티브 전압(-)이 출력되고, 제3 저항(R3)과 제4 저항(R4) 사이의 제4 노드(n4)에서 포지티브 전압(+)이 출력된다.
센서부(210)의 포지티브 출력전압(+)은 제1 제어기(230a)의 제1 단자(A1)에 입력된다. 그리고, 센서부(210)의 네거티브 출력전압(-)은 제2 제어기(230b)의 제1 단자(A2)에 입력된다.
제1 제어기(230a)의 제2 단자(B1)에 Vcc/2 전압이 입력되고, 제2 제어기(230b)의 제2 단자(B2)에 Vcc/2 전압이 입력된다.
센서부의 구성 및 제1 제어기, 제2 제어기의 동작
센서부(210)를 구성하는 제1 저항 내지 제4 저항(R1~R4) 중에서 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)을 압축 구간에 배치하였다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)으로 제1 센서(212)를 구성하였다.
그리고, 센서부(210)를 구성하는 제1 저항 내지 제4 저항(R1~R4) 중에서 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)을 인장 구간에 배치하였다. 본 발명의 제2 실시 예에서는 제3 저항(R3) 및 제4 저항(R4)으로 제2 센서(214)를 구성하였다.
즉, 4개의 저항 중에서 2개의 저항(예로서, 제1 저항 및 제2 저항)으로 제1 센서(212)를 구성하고, 나머지 2개의 저항(예로서, 제3 저항 및 제4 저항)으로 제2 센서(214)를 구성하고, 상기 제1 센서(212)와 제2 센서(214)를 반대로 배치하여, 포지티브(positive) 전압과 네거티브(negative) 전압에 의해서 인장/압축되도록 하였다.
위의 설명에서는 압축 구간에 제1 센서(212)를 배치하고, 인장 구간에 제2 센서(214)를 배치하는 것으로 설명하였다 그러나, 이에 한정되지 않고, 압축 구간에 제2 센서(214)를 배치하고, 인장 구간에 제1 센서(212)를 배치할 수도 있다.
제1 제어기(230a)는 제1 센서(212)의 포지티브 출력전압(V+) 및 Vcc/2 전압을 입력 받아 제1 출력전압(Vout1)을 판단부(240)로 출력한다.
여기서, 제1 제어기(230a)의 제1 출력전압(Vout1)은 아래의 수학식 3을 이용하여 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018050563934-pat00013

상기 수학식 3에서, "Vout1"은 제1 제어기(230a)의 제1 출력전압(Vout1)을 의미하고, "R1"은 제1 저항(R1)의 저항 값을 의미하고, "R2"는 제2 저항(R2)의 저항 값을 의미한다.
삭제
판단부(240)는 입력된 제1 출력전압(Vout1)에 기초하여 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)의 인장/압축에 의한 저항 값을 변화를 검출하고, 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 형성된 분압을 측정하여 제1 센서(212)에 가해진 전체 압력을 측정한다.
이어서, 제2 제어기(230b)는 제2 센서(214)의 네거티브 출력전압(V-) 및 Vcc/2 전압을 입력 받아 제2 출력전압(Vout2)을 판단부(240)로 출력한다.
여기서, 제2 제어기(230b)의 제2 출력전압(Vout2)은 아래의 수학식 4를 이용하여 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112018050563934-pat00014

상기 수학식 4에서, "Vout2"는 제2 제어기(230b)의 제2 출력전압(Vout2)을 의미하고, "R3"은 제3 저항(R3)의 저항 값을 의미하고, "R4"는 제4 저항(R4)의 저항 값을 의미한다.
삭제
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치의 구동 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 제1 센서의 출력전압(Vout1)을 측정하고(S10), 제2 센서의 출력전압(Vout2)을 측정한다(S20).
이겨서, 제1 센서의 출력전압(Vout1)은 상기 수학식 1 또는 수학식 3을 이용하여 산출할 수 있다. 그리고, 제2 센서의 출력전압(Vout2)는 상기 수학식 2 또는 수학식 4를 이용하여 산출할 수 있다.
이어서, 판단부(140, 240)는 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V~4.5V 이내인지 확인한다(S30). 그리고, 판단부(140, 240)는 제2 출력전압이 4.5V~0.5V 이내인지 확인한다(S40).
이어서, S30의 확인결과, 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V~4.5V 이내가 아닌 경우, 즉, 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V 미만이거나 또는 4.5V를 초과하는 경우, 판단부(140, 240)는 제1 센서(110) 또는 제1 제어기(130a)가 불량인 것으로 판단한다(S50).
또한, S40의 확인결과, 제2 출력전압(Vout2)이 4.5V~0.5V 이내가 아닌 경우, 즉, 제2 출력전압(Vout2)이 0.5V 미만이거나 또는 4.5V를 초과하는 경우, 판단부(140, 240)는 제2 센서(120) 또는 제2 제어기(130b)가 불량인 것으로 판단한다(S50).
이어서, S30의 확인결과, 제1 출력전압(Vout1)이 0.5V~4.5V 이내이고, S40의 확인결과, 제2 출력전압(Vout2)이 4.5V~0.5V 이내인 경우, 판단부(140, 240)는 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V인지 확인한다(S60).
S60의 확인결과, 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V가 아닌 경우, 제1 센서(110) 및 제2 센서(120)가 불량인 것으로 판단한다(S70).
여기서, 제1 제어기(130a) 및 제2 제어기(130b)의 불량으로 인해서 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V가 아닌 경우도 있을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V가 아닌 경우, 제1 센서(110), 제2 센서(120), 제1 제어기(130a) 및 제2 제어기(130b)가 불량인 것으로 판단할 수 있다.
한편, S60의 확인결과, 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V인 경우, 판단부(140, 240)는 제1 센서(110) 및 제2 센서(120)가 정상인 것으로 판단한다(S80). 또한, 판단부(140, 240)는 제1 출력전압(Vout1)과 제2 출력전압(Vout2)의 합이 5V이면, 제1 센서, 제2 센서, 제1 제어기 및 제2 제어기가 정상적으로 동작하는 것으로 판단할 수 있다.
이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 압력센서 장치의 구동 방법은 종래 기술의 압력센서 장치 대비 압력 검출의 감도를 2배 향상시킬 수 있다.
또한, 2개의 센서(110, 120) 중에서 1개의 센서가 고장 또는 불량인 경우에도 압력을 검출할 수 있다. 따라서, ISO 26262의 안전 규격 및 각 국의 법규를 만족시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
하나 이상의 예시적인 실시 예에서, 설명한 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 이 기능들은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장 또는 전송될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 한 장소에서 다른 장소로 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 한정이 아닌 예시로, 이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM이나 다른 광 디스크 저장소, 자기 디스크 저장소 또는 다른 자기 저장 디바이스, 또는 명령이나 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램코드를 전달 또는 저장하는데 사용될 수 있으며 컴퓨터에 의해 액세스 가능한 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독 가능 매체로 적절히 지칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임 쌍선, 디지털 가입자 회선(DSL), 또는 적외선, 라디오 및 초고주파와 같은 무선 기술을 이용하여 웹사이트, 서버 또는 다른 원격 소스로부터 전송된다면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 꼬임 쌍선, DSL, 또는 적외선, 라디오 및 초고주파와 같은 무선 기술들이 매체의 정의에 포함된다. 여기서 사용된 것과 같은 디스크(disk 및 disc)는 콤팩트 디스크(CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다목적 디스크(DVD), 플로피디스크 및 블루레이 디스크를 포함하며, 디스크(disk)들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는 반면, 디스크(disc)들은 데이터를 레이저에 의해 광학적으로 재생한다. 상기의 조합들 또한 컴퓨터 판독 가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
실시 예들이 프로그램 코드나 코드 세그먼트들로 구현될 때, 코드 세그먼트는 프로시저, 함수, 서브프로그램, 프로그램, 루틴, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스, 또는 명령들, 데이터 구조들, 또는 프로그램 명령문들의 임의의 조합을 나타낼 수 있는 것으로 인식해야 한다. 코드 세그먼트는 정보, 데이터, 인수(argument), 파라미터 또는 메모리 콘텐츠를 전달 및/또는 수신함으로써 다른 코드 세그먼트 또는 하드웨어 회로에 연결될 수 있다. 정보, 인수, 파라미터, 데이터 등은 메모리 공유, 메시지 전달, 토큰 전달, 네트워크 송신 등을 포함하는 임의의 적당한 수단을 이용하여 전달, 발송 또는 전송될 수 있다. 추가로, 어떤 측면들에서 방법 또는 알고리즘의 단계들 및/또는 동작들은 컴퓨터 프로그램 물건으로 통합될 수 있는 기계 판독 가능 매체 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 코드들 및/또는 명령들 중 하나 또는 이들의 임의의 조합이나 세트로서 상주할 수 있다.
소프트웨어에서 구현에서, 여기서 설명한 기술들은 여기서 설명한 기능들을 수행하는 모듈들(예를 들어, 프로시저, 함수 등)로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드들은 메모리 유닛들에 저장될 수 있으며 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내에 구현될 수도 있고 프로세서 외부에 구현될 수 있으며, 이 경우 메모리 유닛은 공지된 바와 같이 다양한 수단에 의해 프로세서에 통신 가능하게 연결될 수 있다.
하드웨어 구현에서, 처리 유닛들은 하나 이상의 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD), 프로그래밍 가능 로직 디바이스(PLD), 현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 여기서 설명한 기능들을 수행하도록 설계된 다른 전자 유닛들, 또는 이들의 조합 내에 구현될 수 있다.
상술한 것은 하나 이상의 실시 예의 실례를 포함한다. 물론, 상술한 실시 예들을 설명할 목적으로 컴포넌트들 또는 방법들의 가능한 모든 조합을 기술할 수 있는 것이 아니라, 당 업자들은 다양한 실시 예의 많은 추가 조합 및 치환이 가능함을 인식할 수 있다. 따라서 설명한 실시 예들은 첨부된 청구범위의 진의 및 범위 내에 있는 모든 대안, 변형 및 개조를 포함하는 것이다. 더욱이, 상세한 설명 또는 청구범위에서 "포함한다"라는 용어가 사용되는 범위에 대해, 이러한 용어는 "구성되는"이라는 용어가 청구범위에서 과도적인 단어로 사용될 때 해석되는 것과 같이 "구성되는"과 비슷한 식으로 포함되는 것이다.
더욱이, 본 출원에서 사용된 바와 같이, "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등의 용어는 이에 한정되는 것은 아니지만, 하드웨어, 펌웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행중인 소프트웨어와 같은 컴퓨터 관련 엔티티를 포함하는 것이다. 예를 들어, 컴포넌트는 이에 한정되는 것은 아니지만, 프로세서상에서 실행하는 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능한 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수도 있다. 예시로, 연산 디바이스 상에서 구동하는 애플리케이션과 연산 디바이스 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있으며, 컴포넌트가 하나의 컴퓨터에 집중될 수도 있고 그리고/또는 2개 이상의 컴퓨터 사이에 분산될 수도 있다. 또한, 이들 컴포넌트는 각종 데이터 구조를 저장한 각종 컴퓨터 판독 가능 매체로부터 실행될 수 있다. 컴포넌트들은 하나 이상의 데이터 패킷(예를 들어, 로컬 시스템, 분산 시스템의 다른 컴포넌트와 그리고/또는 신호에 의해 다른 시스템들과 인터넷과 같은 네트워크를 거쳐 상호 작용하는 어떤 컴포넌트로부터의 데이터)을 갖는 신호에 따르는 등 로컬 및/또는 원격 프로세스에 의해 통신할 수 있다.
100, 200: 압력센서 장치 110: 제1 센서
120: 제2 센서 130, 230: 제어부
130a, 230a: 제1 제어기 130b, 230b: 제2 제어기
140, 240: 판단부 210: 센서
R1: 제1 저항 R2 제2 저항
R3: 제3 저항 R4: 제4 저항
A1: 제1 제어기의 제1 단자 B1: 제1 제어기의 제2 단자
A2: 제2 제어기의 제1 단자 B2: 제2 제어기의 제2 단자

Claims (12)

  1. 저항의 압축 또는 인장에 의한 저항 값의 변화를 출력하는 복수의 센서;
    상기 복수의 센서 중 제1 센서의 출력을 입력 받아 제1 출력전압을 생성하는 제1 제어기;
    상기 복수의 센서 중 제2 센서의 출력을 입력 받아 제2 출력전압을 생성하는 제2 제어기; 및
    상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 분석하여 상기 복수의 센서의 정상동작 또는 불량을 판단하는 판단부;를 포함하고,
    상기 제1 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 상기 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성되고,
    상기 제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 상기 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제2 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성되고,
    상기 판단부는,
    상기 제1 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제1 센서가 불량인 것으로 판단하고,
    상기 제2 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단하고,
    상기 제1 출력전압이 0.5V~4.5V이고, 상기 제2 출력전압이 4.5V~0.5V인 경우에 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V인지 판단하고,
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V이면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 정상인 것으로 판단하고,
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V가 아니면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단하는 차량의 압력센서 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, 구동전압의 절반인 Vcc/2 전압이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성되고,
    상기 제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 상기 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, 구동전압의 절반인 Vcc/2 전압이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성되는 차량의 압력센서 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 복수의 센서에서 출력되는 네거티브 출력전압(V-) 및 포지티브 출력전압(V+)을 복수의 제어기에서 입력 받아 제1 출력전압 및 제2 출력전압을 생성하는 단계;
    판단부에서 상기 제1 출력전압 및 상기 제2 출력전압을 분석하여 상기 복수의 센서의 정상동작 또는 불량을 판단하는 단계;를 포함하고,
    제1 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성되고,
    제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, 상기 제2 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성되고,
    상기 제1 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제1 센서가 불량인 것으로 판단하고,
    상기 제2 출력전압이 0.5V 미만 또는 4.5V를 초과하면 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단하고,
    상기 제1 출력전압이 0.5V~4.5V이고, 상기 제2 출력전압이 4.5V~0.5V인 경우에 상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V인지 판단하고,
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V이면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 정상인 것으로 판단하고,
    상기 제1 출력전압과 상기 제2 출력전압의 합이 5V가 아니면 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 불량인 것으로 판단하는 차량의 압력센서 장치의 구동 방법.
  8. 삭제
  9. 제7 항에 있어서,
    제1 센서의 네거티브 출력전압(V-)이 제1 제어기의 제1 단자에 입력되고, 구동전압의 절반인 Vcc/2 전압이 상기 제1 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제1 출력전압이 생성되고,
    제2 센서의 포지티브 출력전압(V+)이 제2 제어기의 제1 단자에 입력되고, 구동전압의 절반인 Vcc/2 전압이 상기 제2 제어기의 제2 단자에 입력되어 상기 제2 출력전압이 생성되는 차량의 압력센서 장치의 구동 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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