KR20060050363A - 센서에서의 분로 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접지(4) 및/또는 공급 전압(U_B)으로의 단락을 검출하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법에 관한 것이다. 센서에는 제 1 저항 및 제 2 저항(R₁, R₂)이 할당된다. 전압(U_{P ,} U_M)으로 이루어진 전압의 합은 센서의 단자(2, 3)에서 검출되어 공급 전압(U_B)과 비교된다. 그리고 나서 검출된 전압의 합 대 공급 전압(U_B)의 비율(a)이 형성된다. 비율(a) 값에 의존하여 플러스 단자 및/또는 마이너스 단자에 분로가 나타나는 것이 검출된다.

접지, 공급 전압, 제 1 저항, 제 2 저항, 분로

Description

센서에서의 분로 검출 방법{Method for detection of shunt in sensor}

도 1은 센서와 이것에 할당된 저항(R₁ 또는 R₂)의 결선을 나타낸 개략도.

도 2는 저항(R_M)을 갖는 분로에서 비율(a)의 그래프.

도 3은 저항(R_P)을 갖는 분로에서 비율(a).

* 도면 부호에 대한 간단한 설명 *

1 : 온도 센서 R_{S :} 센서 저항

2 : 플러스 단자 센서 R_M : 마이너스 단자에서 분로 저항

3 : 마이너스 단자 센서 R_{P :} 플러스 단자에서 분로 저항

4 : 접지 U_{P :} 플러스 단자 전압

R₁ : 제 1 저항 U_{M :} 마이너스 단자 전압

R₂ : 제 2 저항 U_B : 공급 전압

마이크로프로세서의 아날로그 입력부에 의해 평가되는 저항 의존성 반도체 소자(PTC-소자)는 온도값의 검출에 이용된다. 정확도를 높이기 위해 차이 평가가 이루어지고, 이로써 장애를 일으키는 접지 영향이 제거될 수 있다. 제어장치에서 이루어지는 계산을 실행하기 위해, 제어장치 내부에서 온도가 필요하다.

전압 차 평가 방법은 특히 자동차 산업에서 엔진 또는 기어장치 온도의 평가 및 결정시 널리 이용된다.

온도 센서에 의해 검출된 온도의 에러 검출을 방지하기 위해 온도 센서의 작동이 모니터링 된다. 온도가 에러를 갖는 것이 검출되면, 제어장치에서 잘못된 계산이 실행되거나 또는 잘못된 특성 곡선이 사용된다. 일반적으로 전압 차 평가시 접지, U_B로의 단락 및 인터럽트가 검출된다. 지금까지 사용된 센서용 모니터링 방법에서 분로는 검출될 수 없었다. 분로는 잘못된 전압 차 및 잘못된 온도 검출을 일으키므로, 접지, U_B로의 단락에 대한 온도 센서의 모니터링과 인터럽트의 검출이 충분하지 않다.

본 발명에 따른 방법에 의해 예컨대 온도 센서와 같은 센서에서 분로가 센서의 전압값의 계산을 통해 검출된다. 센서의 플러스 및 마이너스 단자에서 저항이 동일한 경우 센서에서의 전압의 합은 공급 전압에 상응한다. 따라서 공급 전압 대 전압의 합의 비율(a)은 저항(R₁, R₂)들이 동일하다는 가정하에 1이다.

이러한 상태는 특히 분로 저항의 개선된 진단 방법을 제공한다. 진단 평가를 위해 예를 들어 비율(a)의 값에 대한 하기의 공차 간격이 바람직하다: a의 값이 0.95 와 1.05 사이에서 가변적인 경우 분로가 주어지지 않는다. 분로 에러는 비율(a)이 값 0.95 미만이거나 또는 예컨대 값 1.05를 초과하는 경우 검출된다. 비율(a)에 대해 여기서 예시적으로 언급된 값 0.95 또는 1.05 대신 예를 들어 0.9 또는 1.1 과 같은 값도 선택될 수 있고, 이것은 예를 들어 온도 센서에 주어지는 정확도 요구 조건에 의존한다. 상기 조건에 의존하여 또는 검출된 온도의 정확도와 관련한 명세에 의존하여 비율(a)은 제공된 저항(R₁ 또는 R₂)에 따라 규정되어 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 하기에서 도면을 참고로 상세히 설명된다.

도 1은 센서 장치를 개략적으로 나타내며, 상기 센서 장치는 한편으로는 공급 전압 소스와, 다른 한편으로는 두 개의 저항(R₁ 또는 R₂)들과 결선 된다.

도 1에서 가변 센서저항(R_S)으로 도시된 센서(1)는 공급 전압(U_B)으로 도시된 공급 전압 소스와 접속되고, 다른 한편으로는 접지(4)와 접속된다. 접지(4)와 센서의 마이너스 단자(3) 사이에 접속된 저항(R₂)이 센서(1) 전방에 접속되어 있고, 다른 한편으로는 플러스 단자(2)와 공급 전압(U_B) 사이에 접속된 제 1 저항(R₁)이 센서(1) 후방에 접속되어 있다. 플러스 단자(2)에서 분로는 접지(4)에 접속된 분로 저항(R_P)으로 표시된다. 센서(1)의 마이너스 단자(3)에서의 분로는 접지(4)에 접속 된 분로 저항(R_M)으로 표시된다. 분로 저항(R_M 또는 R_P)은 이하에서 유효 저항이다. 즉, 상기 저항은 예를 들어 센서에 도전 오염물에 의해 발생 되거나 또는 결함 있는 센서 케이블에서의 누설 전류에 의해 발생된다. 하기에 제시된 계산에서 저항(R_M 또는 R_P)은 실제의 옴 저항으로 간주된다. 저항(R_M 또는 R_P)의 값은 공지되지 않는다. 시스템 전체에서 U_P, U_M 및 U_B 가 측정되고 그로부터 비율(a)이 계산된다. 비율(a)의 값은 정해진 한계값과 비교된다.

도 1에 따라 하기의 경우들이 구별된다.

경우 1(분로 저항을 갖지 않는 경우):

이러한 경우 마이너스 단자(3)에 하기 수학식에 따라 주어진 전압(U_M)이 설정된다.

[1]

센서(1)의 플러스 단자(2)에는 하기 수학식에 의해 주어진 전압(U_P)이 설정된다.

[2]

공급 전압 대 전압의 합의 비율(a)은 하기식에 의해 정해진다:

[3]

[1]과 [2]는 [3]에 대입되어 비율(a)이 얻어진다:

R₁ = R₂ = R 인 경우 비율(a)은 항상 1이다.

경우 2(마이너스 단자(3)에서 분로 저항(R_M)을 갖는 경우):

하기식으로 간략화된다:

상기와 같이 비율(a)이 얻어진다:

이로부터 하기식이 도출된다.

R₁ = R₂ = R 이면, 비율(a)은 하기와 같다:

R_M = ∝ 인 경우, 비율(a)은 값 1 을 갖는다.

경우 3(플러스 단자(2)에서 분로 저항(R_P)을 갖는 경우)

이러한 경우에, 즉 도 1에 따른 센서(1)의 플러스 단자(2)에 분로 저항(R_P)이 접속되는 경우에 하기식이 적용된다:

따라서 플러스 단자(2)에 생성되는 전압(U_P)이 하기와 같다:

[1]

마이너스 단자(3)에 생성되는 전압(U_M)은 하기와 같다:

[2]

공급 전압 대 전압의 합의 비율(a)은 하기와 같다:

방정식[1]에 의해 비율(a)은 하기와 같다:

제 1 저항(R₁)이 제 2 저항(R₂)과 동일한 경우 하기식이 적용된다:

R₁ = R₂ = R.

이로써 공급 전압 대 전압의 합의 비율(a)은 하기와 같다.

R_P 이 무한대 값을 취하는 경우, 공급 전압 대 전압의 합의 비율(a) 값은 1로 설정된다.

분로 저항, 즉 R_M 또는 R_P 이 공급 전압(U_P)에 접속되면, 비율은 역전되므로, 비율(a) >1 이 된다. 진단 평가를 위해 예컨대 예시적으로만 제시된 하기의 값들이 바람직하다.

비율(a)의 값이 a ≤1.05, 그러나 ≥0.95인 경우, 즉 0.95 ≤ a ≤ 1.05, 이면, 분로 저항이 검출되지 않는다.

비율(a) 값이 0.95 이하, 또는 1.05 이상, 즉 a < 0.95 또는 a > 1.05이면 발생하는 분로 저항 에러가 검출되지 않는다.

도 2에서 분로 저항(R_M)을 갖는 분로에서의 비율(a)이 분로 저항(R_M)에 대한 상이한 값에 대해 도시된다. 여러 특성 곡선들은 50, 100, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 또는 2 kOhm의 가변 센서 저항에 대해 도시되고, 상기 값들은 제 1 저항(R₁) 또는 제 2 저항(R₂)에 대해 각각 1 kOhm 이다.

표 1은 이러한 경우에 설정되는 값을 값표에 도시하고, 상기 값표의 제 1 행에 50 Ohm 내지 2 kOhm의 센서 저항(R_S)에 대한 개별 값들이 기재되는 한편, 가장 좌측의 열에는 0 내지 50000의 분로 저항(R_M)의 값이 기재된다.

도 3에는 센서(1)의 플러스 단자(2)에서 분로 저항(R_P)을 갖는 분로의 경우 비율(a)의 곡선이 도시된다. 도 3에 도시된 경우에서 센서 저항(R_S)은 50, 100, 200, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 Ohm 또는 2 kOhm을 갖고, 비율(a)은 0.8 과 1 사이에 있다. 도 3에 도시된 특성 곡선에서도 제 1 저항(R₁) 또는 제 2 저항(R₂)에 대한 값은 각각 1 kOhm 이다.

플러스 단자(2)에서 저항(R_P)을 갖는 분로의 경우 설정되는 비율(a)에 대한 도 3에 속하는 값들은 표 2에 제시된다. 표 1과 유사하게 표 2에서 가장 좌측 열에 0 내지 50000 Ohm의 변하는 분로 저항(R_P)이 기재되는 한편, 표 2의 가장 상부 행에는 50, 100, 200, 400, 600, 800 Ohm, 1, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 및 2 kOhm 의 가변 센서 저항(R_S)이 기재된다. 표 2로부터 플러스 단자(2)에서 분로 저항(R_P)을 갖는 분로의 경우 비율(a)의 곡선이 나타난다. 도 2, 3과 유사하게, 0 과 50 kOhm 사이에서 선택된 분로 저항(R_M) 및 분로 저항(R_P)에서의 비율(a)에 대해 설정된 곡선들은 한 무리의 곡선으로 나타난다. 이것은 전체적으로 급한 기울기를 특징으로 하고, 상기 기울기는 점근적 곡선으로 값 1에 근접하게 이어진다.

센서 평가에 바람직한 비율(a)의 값은 상기 언급된 바처럼 0.95 와 1.05 사이에 있다. 즉 상기 범위에서 분로 저항(R_M) 또는 분로 저항(R_P)은 10 kOhm 이상이다.

센서 평가가 실행되어야 하는 a의 정확한 한계는 시스템 전체에 설정된 정확도 요구 조건에 의존한다. a의 값이 상기 규정된 범위 밖에 있으면, 분로 저항이 시스템 전체에 미치는 영향은 너무 크므로, 센서 평가는 더 이상 바람직하지 않고 경우에 따라서 센서 대체값으로 전환될 수 있다. 이러한 경우에 센서 진단은 분로 에러를 검출한다.

본 발명에 따른 방법에 의해 예컨대 온도 센서와 같은 센서의 분로가 센서의 전압값의 계산을 통해 검출된다.

표 1

표 2

Claims (8)

1. 센서에 제 1 저항(R₁) 및 제 2 저항(R₂)이 할당되며, 접지(4) 또는 공급 전압(U_B)으로의 단락을 검출하기 위한 전압 차 평가에 의해 상기 센서를 모니터링 하는 방법에 있어서,

   센서의 단자(2, 3)에서 전압(U_P, U_M)의 합이 검출되고 상기 합은 공급 전압(U_B)과 비교되고,

   공급 전압(U_B) 대 상기 검출된 전압의 합의 비율(a)이 형성되고,

   상기 비율에 대한 값에 의존하여 센서에서의 분로 발생이 검출되는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비율

   

   은 제 1 저항(R₁)과 제 2 저항(R₂)에 대한 값이 동일한 경우 값 1을 갖는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 하기식에 의한 비율(a)을 통해 상기 센서에서 접지(4)로의 마이너스 단자(2)에서의 분로 발생이 검출되는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법:

   

   ,

   상기 식에서, R₁ = R₂ = R.
4. 제 1 항에 있어서, 하기식에 의한 비율(a)을 통해 상기 센서의 접지(4)로의 플러스 단자(3)에서의 분로 발생이 검출되는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법:

   

   ,

   상기 식에서, R₁ = R₂ = R.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 센서에서 U_B로의 마이너스 단자(2)에서의 분로 발생은 1/a 로부터 검출되는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 센서에서 U_B로의 플러스 단자(3)에서의 분로 발생은 1/a 로부터 검출되는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.95 ≤a ≤1.05의 값일 경우 분로가 존재하지 않는 것이 추론되는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, a < 0.95 또는 a > 1.05일 경우 상기 센서의 상기 플러스 단자(3) 또는 상기 마이너스 단자(2)에서의 분로가 검출되는 것을 특징으로 하는 전압 차 평가에 의해 센서를 모니터링 하는 방법.

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