KR102110002B1 - 전류 센서 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법 및 디바이스 - Google Patents

전류 센서 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법 및 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 회로 (22) 에 접속된 전류 센서 (2) 에 의해 전류 (20) 에 대한 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법에 관한 것이며, 상기 방법은: 전기 회로 (22) 의 스위칭 상태에 미리 결정된 변화 (34) 를 실행하는 단계; 전류 센서 (2) 에 의해, 스위칭 상태에 대한 변화 (34) 로부터 발생하는 전류 (20) 에 대한 변화 (62) 를 측정 결과로서 검출하는 단계; 및 스위칭 상태에 대한 변화 (34) 와 전류 (20) 에 대한 변화 (62) 를 대조함으로써 측정 결과의 타당성을 체크하는 단계를 포함한다.

Description

전류 센서 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR CHECKING THE PLAUSIBILITY OF A CURRENT SENSOR MEASUREMENT RESULT}
본 발명은 전기 컴포넌트를 통해 차량 배터리에 접속가능한 전기 네트워크 컴포넌트와 차량 배터리 간에 전류를 전도하기 위한 회로, 및 그 회로를 구비한 차량에 관한 것이다.
자동차에서 전기 에너지원에 의해 전기 소비재로 출력되는 전류의 측정들을 수행하기 위해, 전류 센서는 전기 에너지원과 전기 소비재 사이에 직렬로 접속될 수 있다. 이러한 타입의 전류 센서는, 예를 들어 DE 10 2011 078 548 A1 로부터 공지되어 있다.
본 발명에 의해 어드레싱되는 문제는 공지된 전류 측정 방법들을 개선하는 것이다.
그 문제는 독립 청구항들의 특징부들에 의해 해결된다. 바람직한 전개들은 종속 청구항들의 주제이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 전기 회로에서 상호접속된 전류 센서의 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법은 다음 단계들을 포함한다:
- 전기 회로의 회로 상태에 대한 미리 결정된 변화를 실행하는 단계;
- 회로 상태에서의 변화에 의해 야기되는 전류에서의 변화를 검출하는 단계; 및
- 회로 상태에서의 변화와 전류에서의 변화를 비교함으로써 전류 센서의 측정 결과의 타당성을 체크하는 단계.
명시된 방법은, 전류 센서들이 전류 센서를 통해 전류에 의해 전송될 전체 전하를 라우팅하기 위해 전기 에너지원과 전기 소비재간에 전기적으로 직렬로 접속되어야만 한다는 고려사항에 기초한다. 이러한 고려사항을 기반으로, 명시된 방법은, 전류 센서가 구현되는 전기 회로에서의 결함들 또는 예컨대, 기생 단락들과 같은 전류 센서 자체에서의 결함들이 전류의 일부 및 따라서 전하의 일부가 전류 센서를 지나서 전도되고 전류 센서에 의해 검출될 수 없게 할 수 있고, 이는 전류 센서에 의한 잘못된 측정을 초래한다는 발견에 기초한다. 이와 같은 잘못된 측정을 회피하기 위해, 명시된 방법에서 전류가 공지되거나 적어도 일 상태로부터 유도될 수 있는 그러한 상태로 전기 회로를 전환시키는 것이 제안된다. 따라서, 전기 회로에서 전류 센서의 고장 없는 기능성을 보장하는 것이 가능하다.
일 전개에 있어서, 명시된 방법은 전기 회로의 회로 상태에 대한 미리 결정된 변화를 실행하기 위해 공지된 전기 소비재를 회로에 접속하는 단계를 포함한다. 회로가 예컨대, 차량의 내장된 전원 시스템의 부분이거나, 또는 차량에서 내장된 전원 시스템으로서 동작된다면, 상기 공지된 전기 소비재들은 예컨대, 히터, 에어-컨디셔닝 시스템 등등의 형태이다. 전개는, 전류 자체는 검출되지 않아야 하지만, 공지된 전기 소비재의 접속에 의해 야기되는 상기 전류에서의 변화는 검출되어야 한다는 고려사항에 기초한다.
명시된 방법의 다른 전개에 있어서, 전류 센서는 적어도 2 개의 병렬 접속된 션트들을 가지며, 여기서 전기 회로의 회로 상태에 대한 미리 결정된 변화를 실행하기 위해, 션트는 회로로부터 전기적으로 제거된다. 이러한 전개는, 전류 센서가 또한 그 값이 예컨대, 제조 프로세스에 의해 형성되어야만 하는 개별적인 병렬 접속된 션트들에 의해 그 고장 없는 기능성에 대하여 모니터링될 수 있는데, 이는 일 션트가 접속해제될 경우, 다른 션트에서의 전류가 적절히 검증될 수 있는 당업자에게 공지된 방식으로 변화해야만 하기 때문이라는 고려사항에 기초한다.
명시된 방법의 추가의 전개에 있어서, 전기 회로는 전기 소비재가 접속되기 전에 적어도 준정적 상태에 있다. 준정적 상태는 하기에서 미리 결정된 시간 한도 내에 전기 회로의 상태가 오직 미리 결정된 범위 내에서 변화하는 상태로서 이해되도록 의도된다. 정적 상태에서, 전기 회로의 상태는 전혀 변화하지 않을 것이다. 이러한 방식으로, 회로 상태에서의 미리 결정된 변화가 회로 상태에서 공지되지 않은 변화와 겹치지 않는 것을 보장하는 것이 가능하며, 그 결과로서 전류는 공지되지 않은 방식으로 변화할 것이고, 따라서 전류 센서를 사용하여 측정 결과의 타당성을 체크하는 것이 불가능할 것이다.
명시된 방법의 또 다른 전개에 있어서, 공지된 전기 소비재의 공지된 전류 소비는 전기 회로 및/또는 전기 소비재의 동작 조건들에 의존한다. 이러한 전개는 공지된 전기 소비재의 전기 저항이 측정될 전류에 영향을 미친다는 고려사항에 기초한다. 그러나, 상기 전기 저항은 전류 센서를 갖는 전기 회로의 동작 조건들에 의존한다. 따라서, 명시된 방법에서 상기 동작 조건들을 고려하는 것은 측정 결과의 타당성의 체크를 개선시킨다.
바람직한 전개에 있어서, 동작 조건들은 공지된 전기 소비재에 걸쳐 드롭하는 동작 전압 및/또는 공지된 전기 소비재 및/또는 회로의 동작 온도를 포함한다. 이러한 전개는, 모든 동작 조건들이 전기 회로의 전기 저항에 동일한 방식으로 영향을 주는 것은 아니라는 고려사항에 기초한다. 따라서, 공지된 전류 소비의 결정을 불필요하게 복잡하게 만들지 않기 위해, 공지된 전류 소비를 현저히 변화시키는, 즉 특별한 미리 정의할 수 있는 허용오차 값들 밖에 있는 동작 조건들만이 공지된 전류 소비에 영향을 주어야만 한다.
대안적인 전개에 있어서, 명시된 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 전기 회로의 회로 상태에 대한 제 2 의 미리 결정된 변화를 실행하는 단계;
- 회로 상태에서의 제 2 변화에 의해 야기되는 전류에서의 제 2 변화를 검출하는 단계; 및
- 회로 상태에서의 변화와 전류에서의 변화를 비교하는 단계.
명시된 방법의 이러한 전개는, 회로 상태에서의 제 1 의 미리 결정된 변화가 또한 자체적으로 잘못될 수 있는데, 이는 예컨대, 결함이 있는 소비재가 회로에 접속되어 회로 상태를 변화시키기 때문이라는 고려사항에 기초한다. 그 후, 측정 결과의 타당성의 체크는 잘못되게 포지티브 또는 네거티브일 수 있다. 이러한 경우를 방지하기 위해, 명시된 방법의 전개에서, 회로 상태에서 추가의 이전에 공지된 변화를 사용하여 제 1 의 미리결정된 변화로부터 획득된 측정 결과의 타당성을 직접적으로 또는 간접적으로 체크하는 것이 제안된다.
이 경우에 있어서, 명시된 방법의 특정 전개에 따라, 전기 회로의 회로 상태에 대한 제 2 의 미리결정된 변화가 전기 회로의 회로 상태에서의 제 1 의 미리결정된 변화 이후에 대안으로서 또는 상기 제 1 의 미리결정된 변화에 부가하여 실행될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 제어 디바이스가 명시되고, 제어 디바이스는 명시된 방법들 중 어느 것도 수행하도록 셋업된다.
본 발명의 전개에 있어서, 명시된 제어 디바이스는 메모리 및 프로세서를 구비한다. 이 경우에, 명시된 방법은 컴퓨터 프로그램의 형태로 메모리에 저장되고, 프로세서는 컴퓨터 프로그램이 메모리로부터 프로세서 내로 로딩되는 경우에 그 방법을 실행하기 위해 제공된다.
본 발명은 또한, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 임의의 명시된 디바이스들에서 실행될 경우에 임의의 명시된 방법들의 단계들 모두를 수행하기 위해 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램과 관련된다.
본 발명은 또한, 컴퓨터 판독가능 데이터 캐리어에 저장된 프로그램 코드를 포함하고, 상기 프로그램 코드가 데이터 프로세싱 디바이스에서 실행될 경우에 임의의 명시된 방법들을 수행하는 컴퓨터 프로그램 제품과 관련된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 차량 배터리는,
- 전류를 전기 소비재에 출력하는 배터리 폴,
- 배터리 폴에 접속되어 전류를 검출하는 전류 센서, 및
- 전류 센서에 접속되어 전류 센서의 측정 결과의 타당성을 체크하는, 명시된 제어 디바이스들 중 하나.
본 발명의 전술된 속성들, 특징들 및 이점들, 그리고 본 발명이 달성되는 방식은 도면을 참조하여 보다 상세히 설명되는 예시적인 실시형태들에 대한 다음의 설명과 관련하여 보다 명확하고 분명하게 이해된다:
도 1 은 2 개의 라인 섹션들 간의 전류 센서의 개략도를 도시한다.
도 2 는 회로에서의 전류 센서의 개략도를 도시한다.
도 3 은 회로에서의 대안적인 전류 센서의 개략도를 도시한다.
도 4 는 대안적인 회로에서의 전류 센서의 개략도를 도시한다.
도 5 는 전류 센서로부터의 측정 결과들을 갖는 전류 프로필 그래프를 도시한다.
도면에서, 동일한 기술적 엘리먼트들에는 동일한 도면 부호들이 제공되고, 오직 한번만 설명된다.
2 개의 라인 섹션들 (4, 6) 간의 전류 센서 (2) 의 개략도를 도시하는 도 1 이 참조된다. 2 개의 라인 섹션들 (4, 6) 을 통해 전류 센서 (2) 를 경유하여 흐르는 전류 (7) 가 전류 센서 (2) 를 사용하여 검출되도록 의도된다.
본 실시형태에서, 전류 센서 (2) 는 당업자에게 공지된 방식으로, 미리 정의된 저항 값을 갖는 간단한 전기 저항기인, 수동 션트로서 구현된다. 그러나, 전류 센서 (2) 는 또한, DE 10 2011 078 548 A1 로부터 공지된 것과 같은 능동 션트로서 설계되거나, 또는 자기 측정 원리에 기초하여 설계될 수 있으며, 어떤 방식으로든 그 설계에 있어 제한되지 않는다.
본 실시형태에서, 전류 센서 (2) 는 2 개의 직선 구간들 (4, 6) 간의 교대 (abutment) 에서 수용되며, 여기서 전기 측정 라인들 (8, 10) 은 직선 구간들 (4, 6) 과 전류 센서 (2) 간의 접속 포인트들에서 전기적 접촉을 형성하며, 전기 측정 라인들은 평가 회로 (12) 로 라우팅된다. 측정 전압 (14) 은 측정 라인들 (8, 10) 사이에서 당업자에게 공지된 방식으로 떨어진다. 당업자에게 공지된 방식으로, 측정 전압 (14) 으로부터 검출될 전류 (7) 및 수동 션트로서 설계된 전류 센서 (2) 의 공지된 저항 값을 추정하는 것이 가능하다.
그러나, 전류 센서 (2) 가 예컨대, 오염물질 (16) 에 의해 브리지될 경우, 검출된 전류 (7) 의 일부는 전류 센서 (2) 를 통해 흐르는 것이 아니라, 상기 오염물질 (16) 을 통해 기생 전류 (18) 로서 흐르며, 그 결과 전류 센서 (2) 에 의해 검출된 측정 전류 (20) 는 상기 기생 전류 (18) 에 의해 왜곡된다. 그러한 오염물질들 (16) 또는 전류 센서 자체 또는 전류 센서 (2) 를 포함하는 회로에서의 다른 결함들이 그 사용 동안까지 발생하지 않기 때문에, 이들은 또한 그 사용 동안 검출되어야 한다. 이에 대한 가능한 솔루션들이 이하 제공된다.
회로 (22) 에서의 전류 센서 (2) 의 개략도를 도시하는 도 2 가 참조된다.
본 실시형태에서, 전류 센서 (2) 는 배터리로서 구현되는 전기 에너지원 (24) 과 전기 소비재 (26) 사이에 접속되며, 여기서 검출될 전류 (7) 는 배터리 (24) 의 제 1 배터리 폴 (28) 및 2 개의 직선 구간들 중 하나 (4) 를 통해 전류 센서 (2) 에 전도된다. 그 후에 검출될 전류 (7) 는 2 개의 직선 구간들 중 다른 하나 (6) 를 통해 전기 소비재 (26) 에 전도되며, 전기 소비재로부터 리턴 라인 (30) 과 제 2 배터리 폴 (32) 을 통해 배터리 (24) 로 리턴한다.
전류 센서 (2) 는 측정 라인들 (8, 10) 을 통해 평가 회로 (12) 에 접속되고, 여기서 측정 라인들 (8, 10) 은 전류 센서 (2) 에 걸친 전압 강하 (14), 및 예컨대, 전압 강하 (14) 가 능동 션트의 경우에 일정하게 유지될 수 있는, 제어 신호와 같이 측정에 필요한 다른 신호들을 송신할 수 있다. 이와 관련된 더 많은 정보를 위해, DE 10 2011 078 548 A1 가 참조된다.
본 실시형태에서, 평가 회로 (12) 는 회로 (22) 의 회로 상태를 변화시킬 수 있는 상태 변화 신호 (34) 를 출력한다. 회로 상태는, 이 경우, 검출될 전류 (7) 를 변화시키는 임의의 요구되는 영향 변수일 수 있다. 그러한 영향 변수들은, 예컨대 검출될 전류 (7) 를 변화시키는, 회로 (22) 상에 작용하는 온도 또는 회로 (22) 의 배선일 수도 있다.
본 실시형태에서, 전기 회로 (22) 의 상태는 검출될 전류 (7) 가 공지된 방식으로 변화하도록 상태 변화 신호 (34) 에 의해 변화된다. 그러나, 전류 센서 (2) 를 통해 흐르고 도 1 에 도시된 측정 전류 (20) 는 또한 공지된 방식으로 변화해야만 한다. 그렇지 않다면, 검출될 전류 (7) 의 일부는 측정 전류 (22) 가 잘못된 결과로서 오염물질 (18) 과 같은 회로 (22) 에서의 결함을 통해 예컨대 기생 전류 (16) 로서 흐른다. 그러므로, 평가 회로 (12) 는 상태 신호 (34) 를 통한 회로 상태에서의 변화를 사용하여 전류 센서 (2) 에 의해 검출된 측정 전류 (20) 의 타당성을 체크할 수 있다.
이와 관련된 2 가지 예들이 이하 논의된다.
도 3 이 참조되고, 도 3 에 기초하여 2 개의 예들 중 제 1 예가 도시될 것이다.
본 실시형태에서, 전류 센서 (2) 는 2 개의 병렬 접속된 개별 션트들 (36, 38) 로부터 구성되며, 여기서 제 2 개별 션트 (38) 는 상태 변화 신호 (34) 에 의해 제어가능한 스위치 (40) 를 통해 병렬 회로로부터 제거될 수 있다.
사용 동안, 평가 회로는 공통 병렬 회로에서 2 개의 개별 션트들 (36, 38) 로 측정 전류 (20) 를 통해 검출될 전류 (7) 를 먼저 검출하고, 측정 전류 (20) 의 값을 예컨대, 더 상세히 도시되지 않는 내부 메모리에 저장한다. 그 후에, 상태 변화 신호 (34) 를 사용하여 병렬 회로로부터 제 2 개별 션트 (38) 를 분리하고, 측정 전류 (20) 의 값을 다시 검출한다.
고장 없는 경우에 있어서, 2 개의 검출된 값들은 지금부터 당업자에게 공지된 방식으로 서로 의존한다. 예를 들어, 2 개의 개별 션트들 (36, 38) 의 저항 값들이 사이즈가 동일하다면, 측정 전류 (20) 의 값은 제 2 개별 션트 (38) 의 접속 해제 이후 두 배가 되어야만 한다. 그렇지 않다면, 기생 전류 (18) 가 흐른다.
도 4 가 참조되고, 도 4 에 기초하여 2 개의 예들 중 제 2 예가 도시될 것이다.
제 2 예에서, 전류 센서 (2) 가 변화되는 것이 아니라 전기 소비재 (26) 가 전류 센서 (2) 에 접속된다.
이러한 목적으로, 전기 소비재 (26) 는 당업자에게 공지된 방식으로 인버터 (44) 를 통해 배터리 (24) 로부터의 전기 에너지가 공급되는 3 상 전기 모터 (42) 를 포함한다. 이 경우에, 다른 단상 전류 센서 (46) 는 예컨대, 고정적인 자기장의 검출과 같이 당업자에게 공지된 측정들을 수행하기 위해, 이미 존재하는 전류 센서 (2) 에 부가하여 각 상에서 배열될 수 있다.
추가로, 본 실시형태에서, 전기 히터 (48) 는 인버터 (44) 와 병렬로 접속되며, 상기 히터는 상태 변화 신호 (34) 에 의해 스위칭가능한 스위치 (40) 를 통해 병렬 회로로부터 분리되는 것이 가능하다.
사용 동안, 평가 디바이스 (12) 는 전기 히터 (48) 에 접속할 수 있고, 전류 센서 (2) 를 통해 측정 전류 (20) 가 얼마 만큼 상승했는지를 측정할 수 있다. 이러한 값은 전기 히터 (48) 의 전류 소비에 매칭하여야 한다. 그렇지 않다면, 검출될 전류 (7) 의 일부는 기생 전류 (18) 로서 흐르고 있다.
개별 위상 전류 센서들 (46) 은 이 경우 유사하게, 본 출원에서 제시된 방법을 사용하여 고장 없는 기능을 위해 체크될 수 있다.
도 4 에 도시된 배열과 연관된, 시간 (52) 에 걸쳐 측정 전류 (18) 의 질적 프로필 (50) 을 도시하는 도 5 가 참조된다.
바람직하게, 전기 히터 (48) 는 측정 전류 (20) 가 제 1 정적 값 (56) 에 정착할 경우, 시작 인스턴트 (54) 에서 추가의 전기 소비재로서 접속된다.
시작 인스턴트 (54) 에서, 전기 히터 (48) 가 인버터 (44) 와 병렬로 접속된다면, 측정 전류 (20) 가 증가하고, 빨라도, 상기 정착 프로세스가 완료되는 인스턴트 (60) 에서, 측정될 수 있는 제 2 정적 값 (58) 에 정착한다. 상기 2 개의 인스턴트들 간의 지속시간은 일반적으로 대략 수초이다.
회로 (22) 의 정상 회로 상태에서, 측정 전류 (20) 의 2 개의 값들 (58 및 56) 간의 차이의 크기 (62) 는 전기 히터의 전류 소비에 대응해야만 한다.

Claims (10)

  1. 내장된 전원 시스템으로서 차량에서 동작되는 전기 회로 (22) 에서 상호접속되고, 전기 에너지원 및 공지된 전기 소비재 (48) 사이에 직렬로 전기적으로 배열되는 전류 센서 (2) 에 의해 전류 (20) 에 대한 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법으로서,
    - 상기 전기 회로 (22) 의 회로 상태에 대한 미리 결정된 변화 (34) 를 실행하는 단계;
    - 상기 전류 센서 (2) 에 의해, 상기 회로 상태에서의 변화 (34) 에 의해 야기되는 전류 (20) 에서의 변화 (62) 를 측정 결과로서 검출하는 단계; 및
    - 상기 회로 상태에서의 변화 (34) 와 상기 전류 (20) 에서의 변화 (62) 를 비교함으로써 상기 측정 결과의 타당성을 체크하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    - 상기 전기 회로 (22) 의 회로 상태에 대한 상기 미리 결정된 변화 (34) 를 실행하기 위해 공지된 상기 전기 소비재 (48) 를 상기 회로 (22) 에 접속하는 단계를 더 포함하는, 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 센서 (2) 는 적어도 2 개의 병렬 접속된 션트들 (36, 38) 을 가지며, 상기 전기 회로 (22) 의 회로 상태에 대한 상기 미리 결정된 변화 (34) 를 실행하기 위해, 션트 (38) 는 상기 회로 (22) 로부터 전기적으로 제거되는, 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 회로 (22) 는 전기 소비재 (48) 가 접속되기 전에 적어도 준정적 상태에 있는, 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 상태에서의 변화 (34) 와 상기 전류 (20) 에서의 변화 (62) 간의 비교 결과는 상기 전기 회로 (22) 의 동작 조건 및 전기 소비재 (48) 의 동작 조건 중 적어도 하나에 의존하는, 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 동작 조건들은 공지된 상기 전기 소비재 (48) 에 걸쳐 드롭하는 동작 전압, 공지된 상기 전기 소비재 (48) 의 동작 온도 및 상기 회로 (22) 의 동작 온도 중 적어도 하나를 포함하는, 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 전기 회로 (22) 의 회로 상태에 대한 제 2 의 미리 결정된 변화 (34) 를 실행하는 단계;
    - 상기 회로 상태에서의 제 2 변화 (34) 에 의해 야기되는 전류 (20) 에서의 제 2 변화 (62) 를 검출하는 단계; 및
    - 상기 회로 상태에서의 변화 (34) 와 상기 전류 (20) 에서의 변화 (62) 를 비교하는 단계를 포함하는, 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전기 회로 (22) 의 회로 상태에 대한 상기 제 2 의 미리결정된 변화 (34) 가 상기 전기 회로 (22) 의 회로 상태에서의 제 1 의 미리결정된 변화 (34) 이후에 대안으로서 또는 상기 제 1 의 미리결정된 변화에 부가하여 실행되는, 측정 결과의 타당성을 체크하는 방법.
  9. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하도록 셋업된 제어 디바이스 (12).
  10. - 전류 (7) 를 전기 소비재 (26) 에 출력하는 배터리 폴 (28),
    - 상기 배터리 폴 (28) 에 접속되어 상기 전류 (7) 를 검출하는 전류 센서 (2), 및
    - 상기 전류 센서 (2) 에 접속되어 상기 전류 센서 (2) 의 측정 결과 (20) 의 타당성을 체크하는, 청구항 제 9 항에 기재된 제어 디바이스 (12) 를 포함하는, 차량 배터리 (24).
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