KR102298187B1 - 디에스아이 프로토콜 기반 자동차 내 센서 장치 작동 방법 - Google Patents

디에스아이 프로토콜 기반 자동차 내 센서 장치 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전원 기능 클래스(Power Function Class) 모드에서 DSI 프로토콜에 기초하여 자동차(1) 내의 센서 장치(2)를 작동하는 방법에 관한 것으로서, 센서 장치(2)는 중앙 유닛(Z)과 복수의 센서 유닛(S1, S2, …, SN)을 갖고, 중앙 유닛(Z)과 센서 유닛은 2선식 버스 케이블(4)에 의해 서로 직렬로 연결되고, 센서 유닛은 각기, 버스 케이블(4)에 의해 직렬로 연결된 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN)과, 버스 케이블에 연결될 수 있는 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)와, 어드레스 카운터(A1, A2, …, AN)를 구비하고, 통신 단계에서 각각의 버스 전압(UBus)으로서 사전 결정된 하위 전압(VLOW-PWR) 및 사전 결정된 상위 전압(VHIGH-PWR)에 의해 중앙 유닛(Z)과 센서 유닛 간에 정보를 전송하는 스텝과, 버스 전압으로서 상위 전압보다 적어도 1V 더 큰 어드레스 할당 전압에 의해, 이전 어드레스 할당 단계에서 개개의 센서 유닛에 각각의 어드레스를 할당하는 스텝을 포함한다.

Description

디에스아이 프로토콜 기반 자동차 내 센서 장치 작동 방법
본 발명은 DSI 프로토콜에 기초하여 차량 내의 센서 장치를 작동시키는 방법에 관한 것이며, 여기에서 센서 장치는 마스터로서 중앙 유닛을 갖고, 마스터에 의해 제어되는 슬레이브로서 다수의 센서 유닛을 가지며, 중앙 유닛 및 센서 유닛은 2선식 버스 케이블에 연결되어, 중앙 유닛과 센서 유닛 사이의 통신은 2선식 버스 케이블을 통해 이루어진다. 본 발명은 또한 자동차, 센서 장치 및 이러한 센서 장치를 갖는 자동차에서의 이러한 방법의 이용에 관한 것이다.
명시적 통합에 의해 본 발명의 개시 내용의 일부를 형성하는, DSI 프로토콜 분산 시스템 인터페이스(DSI Protocol Distributed System Interface)(참조 : 2011년 2월 16일자 DSI3 버스 표준, 개정판 1.00)은, 간단한 2선식 케이블 장치에 기초하여 센서 네트워크가 수립될 수 있게 하는 프로토콜이며, 여기에서 마스터는 하나 이상의 슬레이브와 2선식 버스 케이블을 통해 통신한다. DSI 프로토콜은, 마스터에 의해 다수의 슬레이브, 특히 센서 및 액츄에이터를 폴링 및/또는 제어하기 위해, 우선적으로 자동차에서의 사용을 기반으로 한다.
DSI 프로토콜의 사양은 이러한 센서 장치가 "신호 기능 클래스" 및 "전원 기능 클래스"의 두 가지 작동 클래스 중 하나로 작동될 수 있음을 규정한다. 이 프로토콜은 또한 마스터와 슬레이브 간에 버스를 사용할 수 있는 3개의 상이한 모드를 모드를 기본적으로 규정한다.
CRM 모드(명령 및 응답 모드)에서는 마스터와 슬레이브 간에 양방향 통신이 이루어진다. 마스터는 명령(command)을 전송하고, 거기에 슬레이브가 응답(response)한다. 예를 들어, 이 방법은 슬레이브를 구성하거나 선택적으로 슬레이브로부터 특정 값들을 질의(query)하기 위해 사용된다.
PDCM 모드(주기적인 데이터 수집 모드)에서, 슬레이브는 지정된 시간 슬롯 내에서 비교적 많은 양의 데이터를 마스터로 전송하며, 여기서 마스터의 전송 활동은 동기화 신호(브로드캐스트 판독 명령)에 의해 이 타임 슬롯을 결정하기 위한 기준점을 슬레이브에 제공하도록 한정된다. 슬레이브는 이미 그들의 각각의 타임 슬롯에 대한 정보를 미리 갖추고 있어, 동기화 신호에 응답하여, 그들의 센서 데이터를 마스터에 전송할 수 있는 기반으로 각각의 전송 시간 간격을 결정한다.
에너지 공급 단계에서, 에너지 소비가 높은 슬레이브에 충분한 에너지를 공급하기 위해, 비교적 많은 양의 전기 에너지가 전달된다.
상술한 사양에 따른 상술한 신호 기능 클래스는, 에너지 소비가 낮고, 슬레이브로부터 마스터로 전송될 데이터 트래픽이 상대적으로 높은 슬레이브의 연결에 주로 이용된다. 신호 기능 클래스의 센서 장치를 시운전한 후, CRM 모드에서 마스터와 슬레이브 간에 통신의 첫번째 단계가 이루어지며, 이때 슬레이브는 일반적으로 예를 들어 이 슬레이브에 대한 상술한 PDCM 시간 슬롯의 파라미터와 관련하여 구성된다. 따라서, 이 단계가 완료되면, 센서 장치는 PDCM 모드로 전환되고, 여기서 슬레이브는 항상 마스터의 동기화 신호에 응답하여, 수집된 데이터를 각각의 할당된 타임 슬롯에서 중앙 엔티티로 전송한다. PDCM 모드에서의 이 단계는, 일반적으로 센서 장치의 작동이 중단될 때까지 다시 종료되지 않는다. 신호 공급 클래스에 따라 에너지 공급 단계가 제공되지 않으며 슬레이브의 낮은 에너지 소비로 인해 필요하지도 않다.
위에서 언급한 전원 기능 클래스는 주로 에너지 소비가 높고 데이터 트래픽이 비교적 적은 슬레이브를 연결하여 마스터에서 슬레이브로 전송하는 데 주로 사용된다. 전원 기능 클래스의 센서 장치 작동에 있어서, CRM 모드에서 마스터와 슬레이브 간의 통신 단계는 에너지 공급 단계와 교대로 발생한다. 에너지 공급 단계의 지속 기간은 일반적으로 매우 우세하다.
버스 전압의 경우, DSI3 버스 표준은 한편으로는 에너지 공급 단계, 다른 한편으로는 통신 단계에 대해 서로 다른 전압 범위를 정의한다. 통신 단계의 경우, 정보를 전송하기 위해 상위 전압(VHIGH-PWR) 및 하위 전압(VLOW-PWR)이 정의된다. 전압 VHIGH-PWR은 4V여야 하고, 최대값은 4.5V이고, 최소값은 3.5V여야 한다. VLOW-PWR은 2V여야 하며, 최대값은 2.25V이고, 최소값은 1.75V여야 한다. 유휴 전압(VIDLE)이라고 부르는 에너지 공급 단계에서의 버스 전압은, 25V를 초과하지 않아야 하며, 사용되는 전압보다 1V 이상 높아야 한다. 따라서, VHIGH-PWR에 대해 최소 허용 전압 3.5V로 시스템을 작동하는 경우, VIDLE은 4.5V 이상이어야 한다. 여담으로, 유휴 전압이라는 용어의 사용은, 에너지 공급 단계 동안 센서 유닛이 전기 에너지만을 수신하고 어떤 동작도 수행하도록 제어되지 않는다는 의미에서, 유휴 모드에 있다는 사실에서 비롯된다.
CRM 모드와 비교하여 더 높은 전압으로 이들 단계에서 슬레이브에 비교적 많은 양의 에너지를 공급하는 것은 특히 액츄에이터가 작동될 수 있다는 것을 의미하며, 이는 일반적으로 CRM 단계에서 마스터로부터 슬레이브로 이전에 전송된 제어 명령에 기초하여 수행된다. 위에서 언급한 액츄에이터의 경우 데이터량이 적어 필요하지 않기 때문에, PDCM 모드는 전원 기능 클래스에 따라 적용할 수 없다.
DSI3 버스 표준은 특히 중앙 유닛과 센서 장치를 직렬로, 즉 소위 데이지 체인 구성으로 서로 연결할 수 있다. 이 직렬 배열에서의 그들의 위치에 따라 센서 장치에 어드레스가 할당된다. N개의 센서 유닛이 주어지면, 센서 유닛의 이들 각각의 어드레스는 전형적으로 1 내지 N이고, 인접한 센서 유닛은 정확히 1만큼 상이한 어드레스를 갖는다. 이러한 어드레스를 센서 유닛에 분배하는 방법은 DSI3 버스 표준에 정의되어 있고, 이것을 "발견 모드(Discovery Mode)"라고 한다. 이를 위해, 센서 장치는 일반적으로 2선식 버스 케이블과 직렬로 연결된 테스트 저항과 2선식 버스 케이블에 연결될 수 있는 부하를 구비한다. 발견 모드에서, 이 부하는 중앙 유닛과의 통신 중 2선식 버스 케이블에도 연결되는 부하, 즉 통신 부하이다. 2선식 버스 케이블에 연결된 통신 부하에서, 체인의 마지막 센서 유닛을 제외한 모든 테스트 저항에서 전류 흐름이 발생하며, 물론 그 뒤에는 통신 부하가 존재하지 않는다. 이러한 방식으로, 발견 모드에서, 체인 내의 각각의 최종 센서 유닛이 항상 결정될 수 있어서, 각각의 최종 센서 유닛의 통신 부하를 차단하고 센서 유닛 내에서 어드레스를 연속적으로 증가시킴으로써, 모든 센서 장치가 어드레스를 수신할 때까지 어드레스를 센서 유닛에 할당할 수 있다.
전원 기능 클래스 모드에서, 특히 더 긴 체인의 센서 유닛에서, 센서 유닛의 높은 전압 강하 및 그에 따른 높은 전력 손실을 피하기 위해, 센서 유닛의 내부 저항을 최소로 유지해야 한다. 내부 저항이 낮기 때문에, 발견 모드 중 전압 강하를 측정하면, 측정되는 전압이 노이즈 범위 내에 있을 수 있으므로, 잘못된 결과가 발생할 수 있다. 따라서, DSI3 사양에 정의된 발견 모드가 전원 기능 클래스 모드의 데이지 체인 구성에서의 센서 장치에서 항상 안정적으로 작동하는 것은 아니다.
WO 2016/054345 A1에는, 석유, 가스 또는 발전 산업에서 사용되는 바과 같은 구조의 상태 또는 무결성을 모니터링하기 위한 초음파 시스템이 기술되어 있다. 시스템은 다수의 초음파 센서 및 적어도 하나의 디지털 센서 인터페이스를 포함한다.
문서 DE 10 2013 226 376 A1은 초음파 센서 및 제어 유닛으로 센서 시스템을 동작시키는 방법을 설명하며, 여기서 초음파 센서로부터 제어 유닛으로의 데이터는 전류 변조되고, 제어 유닛으로부터 초음파 센서로의 데이터는 전압 변조된다. 이 솔루션은, 적절한 PSI5 데이터 버스 인터페이스를 수정한 후, 데이터 전송을위한 데이터 버스와 LIN 데이터 버스만 서로 결합하여, 두 버스 시스템의 장점을 활용할 수 있게 한다.
DE 10 2012 103 907 A1에는, 송신기 유닛에 연결된 자동차 제어 유닛의 수신기 유닛을 동작시키는 방법이 설명된다. 수신기 유닛은 송신기 유닛의 가상 어드레스를 포함하는 수신 신호에 식별자를 추가한다. PSI5 버전1 표준에 따른 센서 장치를 PSI 버전2 표준의 신호를 처리하는 차량 제어 장치에 연결하는 데 사용할 수 있다.
마지막으로, EP 2 263 102 B1은 복수의 센서를 갖는 초음파 기반 운전자 보조 시스템을 설명한다. 센서에는 각기 고유 식별 코드가 할당되어 있으며, 이것은 인터페이스를 통해 제어 장치에서 판독할 수 있다. 인터페이스는 PSI(Peripheral Sensor Interface)를 준수하도록 설계된 2선식 버스 인터페이스이다.
본 발명의 목적은, 강력하고 신뢰할 수 있는 방식으로, 전원 기능 클래스 모드를 포함하는 DSI 프로토콜에 기초하여, 차량용으로 지정된 센서 장치의 센서 유닛에 어드레스가 분배될 수 있는 방법을 특정하는 것이다.
이 목적은 독립항의 주제에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 확장은 종속 항에 기재되어 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 전원 기능 클래스 모드에서 DSI 프로토콜에 기초하여 자동차 내의 센서 장치를 작동시키는 방법이 제공되며, 여기서,
― 센서 장치는 마스터로서의 중앙 유닛과 마스터에 의해 제어되는 슬레이브로서의 다수의 센서 유닛을 갖고,
― 중앙 유닛과 센서 유닛은 2선식 버스 케이블을 통해 서로 직렬로 연결되고,
― 센서 유닛은 각기, 2선식 버스 케이블에 의해 직렬로 연결된 테스트 저항과, 2선식 버스 케이블에 연결될 수 있는 전기 테스트 부하와, 어드레스 카운터를 구비하고,
― 서로 교호하는 한편의 통신 단계와 다른 한편의 에너지 공급 단계, 및 통신 단계 및 에너지 공급 단계에 선행하는 어드레스 할당 단계의 형태로, 적어도 3개의 서로 다른 작동 단계가 제공되며, 이 작동 단계는,
― 통신 단계에서, 각각의 버스 전압으로서 사전 결정된 하위 전압 및 사전 결정된 상위 전압에 의해 중앙 유닛과 센서 유닛 사이에서 정보를 전송하는 스텝과,
― 에너지 공급 단계에서, 중앙 유닛에 의해 센서 유닛에 전기 에너지를 공급하되, 여기에서 버스 전압으로서 상위 전압보다 적어도 1V 더 큰 유휴 전압이 인가되는 스텝과,
― 어드레스 할당 단계에서, 개개의 센서 유닛에 각각의 어드레스를 할당하는 스텝을 구비하고,
어드레스를 할당하는 스텝은,
a) 모든 센서 유닛의 어드레스 카운터에 제 1 어드레스를 저장하는 스텝 ― 제 1 어드레스는 모든 센서 유닛에 대해 동일함 ― 과,
b) 상위 전압보다 적어도 1V 더 큰 어드레스 할당 전압을 버스 전압으로서 인가하는 스텝과,
c) 모든 센서 유닛의 전기적 테스트 부하를 2선식 버스 케이블에 연결하여 센서 유닛이 각기 테스트 전류를 도출하는 스텝과,
d) 테스트 저항의 각각을 통해 흐르는 전류를 검출하는 스텝과,
e) 테스트 저항을 통해 흐르는 전류가 검출되지 않은 센서 유닛에서 2선식 버스 케이블로부터 전기 테스트 부하를 영구 분리하고, 테스트 부하가 아직 2선식 버스 케이블로부터 영구 분리되지 않은 다른 모든 센서 유닛의 어드레스 카운터 내의 각각의 어드레스를, 모든 센서 유닛에 대해 사전 결정된 동일한 값만큼 증가시키는 스텝과,
f) 모든 센서 유닛에서 전기 테스트 부하가 2선식 버스 케이블로부터 영구 분리될 때까지, 테스트 부하가 2선식 버스 케이블로부터 영구 분리되지 않은 모든 센서 유닛에 대해 스텝 d) 및 e)를 반복하는 스텝에 의해 수행된다.
따라서, 본 발명의 주요 측면은 센서 유닛이 그들 각각의 어드레스를 할당받는 어드레스 할당 단계에서, 통신 단계에서 중앙 유닛과 센서 장치 사이의 정보 교환에 사용되는 상위 전압보다 적어도 1V 더 큰 어드레스 할당 전압이 버스 전압으로서 사용된다는 것이다. 또한, 정규 발견 모드에서와 같이, 각각의 마지막 센서 유닛의 검출 및 센서 유닛에서의 연속적인 어드레스 증가는 다수의 연속적인 사이클로 일어난다.
이 경우, 테스트 저항을 통해 흐르는 전류가 검출되지 않은 센서 유닛에 2선식 버스 케이블로부터 전기 테스트 부하가 영구 분리되었다고 언급되면, "영구"라는 단어는 "이 어드레스 할당 단계에서"를 의미한다. 후속 어드레스 할당 단계에서 센서 유닛의 어드레스가 다시 재할당되면, 전기 테스트 부하가 2선식 버스 케이블에 다시 연결될 수 있다는 것은 자명하다.
그렇게 하는 데 있어서, 어드레스 할당 전압은 일정할 필요가 없고, 항상 동일할 필요가 없다. 대신 크기가 다양할 수 있으며 알려진 하한값보다 잠시 떨어질 수도 있다. 그러나, 바람직하게는, 어드레스 할당 전압은 통신 위상에 대해 영구적으로 상위 전압보다 최소 1V 위에 유지한다.
센서 유닛은 바람직하게는 각기 각각의 액츄에이터 부하를 갖는 액츄에이터이고, 각기 통신 목적으로 2선식 버스 케이블에 연결될 수 있는 통신 부하를 가지며, 여기서 각각의 액츄에이터 부하는 각각의 통신 부하보다 크고 액츄에이터 부하는 테스트 부하로서 사용된다. 이러한 방식에 있어서, 각각의 테스트 저항을 통해 흐르는 전류가 증가하여, 체인에서 각각의 센서 유닛의 위치 검출성을 더욱 향상시킨다.
본 발명의 바람직한 확장에 따라, 다음 스텝이 제공된다.
― 어드레스 할당 전압을 버스 전압으로서 인가하되, 이는 상위 전압보다 적어도 1V 더 크고 유휴 전압의 적어도 50%, 바람직하게는 유휴 전압의 적어도 90%의 값을 갖는다. 본 발명의 이 바람직한 확장에 따르면, 어드레스 할당 전압은, 테스트 저항을 통해 흐르는 전류를 가능한한 쉽게 검출하기 위해, 가능한 한 높게 선택된다.
이를 위해, 다음 스텝이 바람직하게 제공될 수 있다.
― 어드레스 할당 전압을 버스 전압으로서 인가하되, 이는 적어도 일시적으로 유휴 전압에 대응한다. 따라서 여기서, 시스템이 동작하는 어드레스 할당 전압으로서의 전압은 ― 적어도 일시적으로 ― 버스 공급 전압으로서 인가된 전압에 정확히 대응하여, 에너지 공급 단계에서 센서 유닛에 전기 에너지를 공급한다.
다음 스텝도 또한 특히 바람직하게 제공된다.
― 적어도 일시적으로 25V와 같은 어드레스 할당 전압을 버스 전압으로 인가한다. 따라서, 유휴 전압으로서 최대 허용 전압이 실제로 버스 전압으로 인가되는지 여부에 관계없이, 어떤 경우에도 시스템이 어드레스 할당 전압으로서 최대 허용 전압으로 작동하는 경우가 여기에 해당한다.
바람직하게는, 스텝 d)에 대해 이 스텝의 첫번째 반복부터,
d) 전기 테스트 부하가 아직 영구적으로 꺼지지 않은 모든 센서 유닛에서 2선식 버스 케이블로부터 전기 테스트 부하를 분리하고 나서, 테스트 부하가 2선식 버스 케이블로부터 아직 영구적으로 분리되지 않은 모든 센서 장치에서 전기 센서 부하를 2선식 버스 케이블에 다시 연결하여, 이들 센서 유닛은 각기 테스트 전류를 도출하고, 이들 센서 유닛의 각 테스트 저항을 통해 흐르는 전류를 검출하는 스텝이 적용되는 것도 제공된다.
본 발명의 이 바람직한 확장에 따라, 테스트 부하는 일 사이클의 끝에서 그리고 다음 사이클 동안 2선식 버스 케이블로부터 완전히 분리되고 나서, 다시 스위치가 켜진다. 여기서, 스텝 c) 및 d)에서 적어도 2 스테이지에 걸쳐, 센서 유닛의 전기 테스트 부하는, 테스트 부하의 일부만이 제 1 스테이지에서 활성화된 후 다음 스테이지 또는 다음 스테이지 각각에서 점진적으로 증가하는 방식으로, 2선식 버스 케이블에 연결되는 것이 바람직하다. 이전 스테이지에서 각각의 센서 유닛의 테스트 저항을 통해 흐르는 전류가 사전 결정된 임계값을 초과하는 것으로 검출되면, 어떠한 후속 스테이지에서도 센서 유닛 내의 테스트 부하의 증가가 더 이루어지지 않는 것이 특히 바람직하다. 이러한 방식에서, 하위 전류의 흐름으로 인해, 이 센서 유닛이 체인에서 마지막 유닛이 아나라는 것이 미리 확실하게 검출되기 때문에, 중앙 유닛의 과부하가 회피될 수 있다.
어드레스 할당은 본질적으로 자유롭고, 각 센서 유닛의 고유 식별을 보장하는 임의의 어드레스가 할당될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 제 1 어드레스는 1이고, 각각의 경우에 어드레스는 항상 1씩 증가한다. 이 결과, 센서 유닛의 수가 N인 경우 어드레스 1, 2, … N이 된다.
정규 발견 모드와 유사한 방식으로, 센서 유닛에 대한 어드레스 할당은 중앙 유닛에 의해 2V의 값을 갖는 VLOW-PWR와 같은 바람직한 전압값 및 24㎲와 같은 사전 결정된 지속 시간으로 개시되는 것이 바람직하다. 그 후, 다시 정규 발견 모드와 유사한 방식으로, 체인 내의 각각의 마지막 센서 유닛이 검출되는 각각의 사이클의 시작 전에, 어드레스 할당시 잠재적으로 발생하는 충전 전류의 영향을 피하기 위해 지연 시간을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 확장에 따르면, 센서 유닛은 초음파 신호를 송신 및/또는 수신하기 위한 초음파 센서 유닛이다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 자동차에서의 방법의 용도, 및 프로세서 상에 실행될 때 전술한 바와 같은 방법을 구현하는 명령이 저장된 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전술한 바와 같은 방법에 의해 작동하도록 구성된 센서 장치에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 또한 이러한 센서 장치를 갖는 자동차에 관한 것이다.
이하에서, 본 발명은 바람직한 예시적인 실시예에 기초한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 설명된 특징은 개별적으로 그리고 조합하여 본 발명의 양태를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차 내의 중앙 유닛 및 다수의 센서 유닛을 구비한 센서 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예에 따른 센서 장치의 센서 유닛에 대한 어드레스 할당 프로세스의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 예시적인 실시예에 따른 센서 장치의 센서 유닛에 대한 어드레스 할당 프로세스의 개략도이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예에 따른 센서 장치(2)를 갖는 자동차(1)의 개략도를 도시한다. 센서 장치(2)는 중앙 유닛(Z) 및 N개의 센서 유닛(S1, S2, …, SN)을 구비한다. 중앙 유닛(Z)과 센서 유닛(S1, S2, …, SN)은 2선식 버스 케이블(4)에 의해 서로 연결된다. 센서 유닛(S1, S2, …, SN)은 중앙 유닛(Z)과 직렬로, 즉 소위 데이지 체인(daisy chain) 구성으로 서로 연결되는 경우도 있다.
전술한 DSI3 사양의 의미 내에서, 중앙 유닛(Z)은 2선식 버스 케이블(4)을 통해 DSI3 사양에서 말하는 슬레이브로서 작용하는 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에 연결된 마스터를 나타내며, 결과적으로 DSI3 사양에서 말하는 버스가 전체적으로 존재한다. 또한, 이 경우에, 센서 유닛(S1, S2, …, SN)은 비교적 에너지 소비가 높은 액추에이터를 갖는 센서 유닛이어서, 이 센서 장치(2)의 작동은 전술한 전원 기능 클래스에 속한다. 미리 전술한 바와 같이, 전원 기능 클래스의 본 센서 장치(2)의 작동에 있어서, 한편으로는 에너지 공급 단계 및 다른 한편으로는 통신 단계가 교대로 일어날 것이다.
에너지 공급 단계에서 센서 유닛(S1, S2, …, SN)이 중앙 유닛(Z)에 의해 전기 에너지를 공급받는 동안, 통신 단계에서 2V의 하위 전압(VLOW-PWR) 및 4V의 상위 전압(VHIGH-PWR)을 통해 중앙 유닛(Z)과 센서 유닛(S1, S2, …, SN) 간에 정보가 각각 전송된다. 이러한 에너지 공급 단계에서 인가된 버스 전압(UBus)은 상위 전압(VHIGH-PWR)보다 적어도 1V 더 큰 유휴 전압(VIDLE)이다. 이 경우 버스는 최대 허용 전압인 25V 또는 그보다 약간 낮은 유휴 전압으로 작동한다.
그러나, 통신 단계를 개시할 수 있기 전에, 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에 대해 어드레스를 할당해야 한다. 이를 위해, 센서 유닛(S1, S2, …, SN) 각각은 각각의 어드레스가 저장될 수 있는 어드레스 카운터(A1, A2, …, AN)를 갖는다. 본 발명의 예시적인 실시예 1에 따르면, 다음이 제공된다.
도 1의 도면 및 중앙 유닛(Z)에 따라, 본 발명의 예시적인 실시예 1에 따른 센서 장치(2)는 N=5개의 센서 유닛(S1, S2, …, SN)을 가지며, 센서 유닛(S1, S2, …, SN)은 각기 2선식 버스 케이블(4)에 직렬로 연결된 저항(RS1, RS2, …, RSN)을 구비하고, 각기 2선식 버스 케이블(4)에 연결될 수 있는 테스트 부하(L1, L2, …, LN)를 구비하며, 각기 전술한 어드레스 카운터(A1, A2, …, AN)를 갖는다. 어드레스 할당 절차는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.
도 2는, 각각의 경우에 시간 t의 함수로서, 상단 곡선에서 버스 전압(UBus)의 프로파일 및 그 아래에서 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN) 양단의 각 전류(IR1, IR2, IR3, IR4, IR5)를 도시한다. 어드레스를 할당하는 절차, 즉 어드레스 할당 단계(IP)는, 24㎲동안 버스 전압이 4V에서 2V로 감소하는 중에 개시 명령(SK)을 통해 시작된다. 이 다음, 개별 사이클(Y1, Y2, Y3, Y4, Y5) 이전의 시간 지연(V)이 뒤따르며, 센서 유닛은, 어드레스 할당에 잠재적으로 발생하는 충전 전류의 영향을 피하기 위해, 그들의 체인(chain)에서 그들의 상대 위치를 확인한다. 시간 지연(V) 동안, 버스 전압(UBus)은 이미 대략 25V 또는 대략 25V의 어드레스 할당 전압까지 증가되지만, 테스트 부하(L1, L2, …, LN)는 아직 2선식 버스 케이블(4)에 연결되어 있지 않다.
이 다음 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN)가 그들의 테스트 부하(L1, L2, …, LN)를 2선식 버스 케이블(4)에 연결하는 어드레스 할당 단계(IP)의 첫번째 사이클(Y1)이 이어진다. 일련의 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에 위치한 테스트 부하(L1, L2, …, LN)에 기초하여, 각각의 경우에 각각의 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1) 뒤에서, 각각의 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN-1)을 통해서 전류(IR1, IR2, …, IRN-1)가 흐르며, 이 전류는 각각의 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1) 뒤에 더 많은 센서 유닛(S1, S2, …, SN)이 여전히 배열될수록 더 커진다. 일련의 센서 유닛(S1, S2, …, SN)의 마지막 센서 유닛(SN) 내의 테스트 저항(RSN)에만 전류가 흐르지 않으며, 이는 이 마지막 센서 유닛(SN) 뒤에는 테스트 부하가 있는 센서 유닛이 더는 없어서, 전류가 흐르지 않기 때문이다.
이 마지막 센서 유닛(SN)은 어드레스 1을 수신하고 후속 어드레스 할당 절차에 더 이상 참여하지 않는다. 다른 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)은 그들의 어드레스를 1씩 증가시킨다. 특히, 어드레스가 1인 센서 유닛(SN)의 테스트 부하는 후속 사이클을 위해 2선식 버스 케이블(4)로부터 영구적으로 분리되고, 이와 관련하여, 센서 유닛(SN-1)이 체인에서 "마지막" 센서 유닛이 되고, 이는 어드레스 1인 센서 유닛(SN) 바로 앞에 배치된다. 이 절차는 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에 어드레스가 할당될 때까지 반복되고, 따라서 센서 유닛(S1)이 체인에서 "마지막" 센서 유닛이 되었기 때문에, 전류(IR1)도 0이 되었다. 그 후, 통신 단계 및 에너지 공급 단계가 개시될 수 있다.
전술한 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예에서, 총 테스트 부하(L1, L2, …, LN)는 항상 각각의 경우에 직접 활성화되었고, 따라서, 이러한 테스트 부하(L1, L2, …, LN)의 결과로서 항상 총 최대 전류가 즉시 흐른다. 그러나, 이로 인해 중앙 유닛(Z)이 과부하될 수 있다. 이를 피하기 위해, 본 발명의 다른 바람직한 예시적인 실시예에 따르면, 센서 유닛(S4, S5)에 대한 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 각 사이클(Y1, Y2, Y3)에서 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)의 전기적 테스트 부하(L1, L2, …, LN)는, 첫번째 스테이지에서 테스트 부하(L1, L2, …, LN)의 일부, 즉 최대 테스트 부하(L1, L2, …, LN)의 1/4만 활성화되고, 그 다음 후속 스테이지에서 테스트 부하(L1, L2, …, LN)는 각기 점차적으로, 즉 테스트 부하(L1, L2, …, LN)의 2/4, 3/4, 그리고 최종적으로 전체 테스트 부하(L1, L2, …, LN)로 증가되는 방식으로, 이 경우 전체적으로 최대 4개의 스테이지에서 2선식 버스 케이블(4)에 연결된다. 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)에서, 이전 스테이지에서 사전 결정된 임계값(IT)을 초과하는 전류(IR1, IR2, …, IRN-1)가 각 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)의 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN-1)을 통해 흐르는 것으로 검출되면, 후속 스테이지에서 테스트 부하(L1, L2, …, LN-1)에서의 증가는 더 이상 일어나지 않는다. 이 경우, 임계값(IT)은 단일 테스트 부하에 의해 유도된 전류의 60%와 같다.
도 3에서, 각각의 경우에 시간 t의 함수로서, 버스 전압(UBus)이 상부에 도시되어 있고, 그 아래에 테스트 부하(L4)에 기초한 전류(IL4), 센서 유닛(S4) 내의 테스트 저항(R4)을 통한 전류(IR4), 테스트 부하(L5)에 기초한 전류(IL5), 센서 유닛(S5) 내의 테스트 저항(R5)을 통한 전류(IR5)가 도시되어 있다. 센서 유닛(S5)에 대해, 센서 유닛(S5)이 체인에서 마지막 센서 유닛이기 때문에 테스트 저항(R5)을 통해 전류(IR5)가 검출되지 않았다. 센서 유닛(S4)에 대해, 최대 가능 전류의 60%의 임계값(IT)이 이미 제 3 스테이지에서 초과되었으므로, 제 4 스테이지에서 테스트 부하(L4)의 추가 증가는 일어나지 않을 것이다. 센서 유닛(S4)은, 단순히 임계값(IT)을 초과하는 충분히 높은 전류(IR4)로 인해, 체인 내의 마지막 센서 유닛이 아니라는 것을 "안다".
1 : 자동차
2 : 센서 장치(sensor arrangement)
4 : 버스 케이블
IR1, IR2, …, IR5 : 테스트 저항을 통한 전류
IT : 테스트 저항을 통한 전류의 임계값
IP : 어드레스 할당 단계
L1, L2, …, LN : 테스트 부하
RS1, RS2, …, RSN : 테스트 저항
S1, S2, …, SN : 센서 유닛
SK : 개시 명령
UBus : 버스 전압
V : 시간 지연
VHIGH-PWR : 상위 전압
VLOW-PWR : 하위 전압
VIDLE : 유휴 전압
Y1, Y2, …, Y5 : 어드레스 할당 단계의 사이클
Z : 중앙 유닛

Claims (13)

  1. 전원 기능 클래스(Power Function Class) 모드에서 DSI 프로토콜에 기초하여 자동차(1) 내의 센서 장치(2)를 작동시키는 방법으로서,
    상기 센서 장치(2)는 마스터로서의 중앙 유닛(Z)과 상기 마스터에 의해 제어되는 슬레이브로서의 복수의 센서 유닛(S1, S2, …, SN)을 구비하고,
    상기 중앙 유닛(Z)과 상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN)은 2선식 버스 케이블(4)에 의해 서로 직렬로 연결되고,
    상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN)은 각기, 상기 2선식 버스 케이블(4)에 의해 직렬로 연결된 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN)과, 상기 2선식 버스 케이블에 연결될 수 있는 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)와, 어드레스 카운터(A1, A2, …, AN)를 구비하고,
    서로 교호하는, 한편의 통신 단계와, 다른 한편의 에너지 공급 단계와, 상기 통신 단계 및 상기 에너지 공급 단계에 선행하는 어드레스 할당 단계(IP)의 형태로, 적어도 3개의 상이한 작동 단계가 제공되며, 상기 작동 단계는,
    상기 통신 단계에서, 각 버스 전압(UBus)으로서 사전 결정된 하위 전압(VLOW-PWR) 및 사전 결정된 상위 전압(VHIGH-PWR)에 의해, 상기 중앙 유닛(Z)과 상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN) 사이에서 정보를 전송하는 스텝과,
    상기 에너지 공급 단계에서, 상기 중앙 유닛(Z)에 의해 상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에 전기 에너지를 공급하되, 상기 버스 전압(UBus)으로서 상기 상위 전압(VHIGH-PWR)보다 적어도 1V 더 큰 유휴 전압(VIDLE)이 인가되는 스텝과,
    상기 어드레스 할당 단계에서, 각각의 센서 유닛(S1, S2, ..., SN)에 각각의 어드레스를 할당하는 스텝을 구비하고,
    상기 어드레스를 할당하는 스텝은,
    a) 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN)의 어드레스 카운터(A1, A2, …, AN)에 제 1 어드레스를 저장하는 스텝 － 상기 제 1 어드레스는 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에 대해 동일함 － 과,
    b) 상기 상위 전압(VHIGH-PWR)보다 적어도 1V 더 큰 어드레스 할당 전압을 버스 전압(UBus)으로서 인가하는 스텝과,
    c) 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN)의 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)를 상기 2선식 버스 케이블(4)에 연결하여, 상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN)이 각기 테스트 전류(IL1, IL2, …, ILN)를 도출(draw)하는 스텝과,
    d) 상기 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN)의 각각을 통해 흐르는 전류(IR1, IR2, …, IR5)를 검출하는 스텝과,
    e) 상기 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN)을 통해 흐르는 전류(IR1, IR2, …, IR5)가 검출되지 않은 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에서 상기 2선식 버스 케이블(4)로부터 상기 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)를 영구 분리하고, 상기 테스트 부하(L1, L2, …, LN-1)가 아직 상기 2선식 버스 케이블(4)로부터 영구적으로 분리되지 않은 모든 다른 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)의 어드레스 카운터(A1, A2, …, AN-1) 내의 각각의 어드레스를, 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에 대해 사전 결정된 동일한 값만큼 증가시키는 스텝과,
    f) 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에서 상기 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN-1)가 상기 2선식 버스 케이블(4)로부터 영구적으로 분리될 때까지, 상기 테스트 부하(L1, L2, …, LN-1)가 아직 상기 2선식 버스 케이블(4)로부터 영구적으로 분리되지 않은 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)에 대해 상기 스텝 d) 및 상기 스텝 e)를 반복하는 스텝
    에 의해 수행되는 것인
    방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN)은 각기 각각의 액츄에이터 부하를 갖는 액츄에이터이고, 각기 통신 목적으로 상기 2선식 버스 케이블(4)에 연결될 수 있는 통신 부하를 가지며, 상기 각각의 액츄에이터 부하는 상기 각각의 통신 부하보다 크고 상기 액츄에이터 부하는 상기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)로서 사용되는
    방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어드레스 할당 전압을 버스 전압(UBus)으로서 인가하는 스텝 b)는 상기 상위 전압보다 적어도 1V 더 크고 상기 유휴 전압의 적어도 50%와 동일한 어드레스 할당 전압을 버스 전압(UBus)으로서 인가하는 스텝 b-1)을 포함하는
    방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 어드레스 할당 전압을 버스 전압(UBus)으로서 인가하는 스텝 b-1)은 적어도 일시적으로 상기 유휴 전압(VIDLE)에 대응하는 어드레스 할당 전압을 버스 전압(UBus)으로서 인가하는 스텝을 포함하는
    방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 어드레스 할당 전압을 버스 전압(UBus)으로서 인가하는 스텝 b-1)은 적어도 일시적으로 25V인 어드레스 할당 전압을 버스 전압(UBus)으로서 인가하는 스텝을 포함하는
    방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    스텝 d)에 대해 이 스텝의 제 1 반복부터,
    d) 상기 테스트 부하(L1, L2, …, LN-1)가 아직 영구적으로 꺼지지 않은 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)에서 상기 2선식 버스 케이블(4)로부터 상기 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)를 분리하고, 이어서, 상기 테스트 부하(L1, L2, …, LN-1)가 아직 영구적으로 분리되지 않은 모든 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)에서 상기 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN-1)를 상기 2선식 버스 케이블(4)에 재연결하여, 이들 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)의 각각이 테스트 전류(IL1, IL2, … ILN-1)를 도출하고 이들 센서 유닛(S1, S2, …, SN-1)의 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN-1)의 각각을 통해 흐르는 전류를 검출하는 스텝을 적용하는
    방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스텝 c) 및 d)에서 상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN)의 상기 전기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)는, 첫번째 스테이지에서는 상기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)의 일부만 활성화되고 그 후 다음 스테이지 또는 다음 스테이지들에서는 상기 각 테스트 부하(L1, L2, …, LN)가 점차 더 증가하는 방식으로, 적어도 2개의 스테이지에서 상기 2선식 버스 케이블(4)에 연결되는
    방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    이전 스테이지에서 상기 각각의 센서 유닛(S1, S2, …, SN)의 상기 테스트 저항(RS1, RS2, …, RSN)을 통해 흐르는 전류(IR1, IR2, …, IR5)가 사전 결정된 임계값(IT)을 초과한 것으로 검출되면, 후속 스테이지의 상기 센서 유닛(S1, S2, …, SN)에서 상기 테스트 부하(L1, L2, …, LN)의 더 이상의 증가는 이루어지지 않는
    방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 어드레스는 1이고, 상기 어드레스가 증가될 때, 각각의 경우에 1씩 증가시키는
    방법.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    자동차(1)에서 사용되는 것인
    방법.
  11. 프로세서 상에서 실행될 때 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법을 구현하는 명령어가 저장된 비휘발성 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법에 의해 작동하도록 구성된 센서 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    초음파 신호를 송신 및/또는 수신하는 초음파 센서 유닛을 센서 유닛(S1, S2, …, SN)으로서 포함하는 센서 장치.
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