KR20110066163A

KR20110066163A - 센서 시스템용 제어 장치, 센서 시스템 및 센서 시스템에서의 신호 전달 방법

Info

Publication number: KR20110066163A
Application number: KR1020117007913A
Authority: KR
Inventors: 페터 외히터링; 슈테펜 발커
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2008-10-07
Filing date: 2009-08-13
Publication date: 2011-06-16
Also published as: EP2334518B1; WO2010040587A1; JP2012505389A; CN102177051A; DE102008042641A1; EP2334518A1

Abstract

본 발명은 특히 차량의 탑승자 보호 시스템의 부품인 센서 시스템(1)용 제어 장치(2)에 관한 것이며, 이 경우 적어도 제어 장치(2)는 하나 이상의 센서(3)에 대한 전류 인터페이스로서 2개 이상의 라인(4a, 4b)을 구비한 데이터 연결부(4), 특히 단방향 버스의 연결을 위한 연결 장치(9)를 포함하며, 이때 연결 장치(9)는 인터페이스 전류(I)의 전류 변조를 통해 센서(3)에 의해 생성되는 신호(14)를 데이터 연결부(4)를 통해 수신하고, 제어 장치(2)는 데이터 연결부(4)의 하나 이상의 라인(4a, 4b)에서 단락이 발생할 경우 단락 전류(I_2, I_3)를 제한하는 전류 제한 회로(10)를 포함하며, 전류 제한 회로(10)는 시간에 따라 가변적으로 단락 전류(I_2, I_3)를 제한한다. 또한, 본 발명은 센서 시스템 및, 센서 시스템에서의 신호 전달 방법에 관한 것이다.

Description

센서 시스템용 제어 장치, 센서 시스템 및 센서 시스템에서의 신호 전달 방법{CONTROL DEVICE FOR A SENSOR SYSTEM, SENSOR SYSTEM, AND METHOD FOR TRANSMITTING SIGNALS IN A SENSOR SYSTEM}

몇몇 센서 시스템들, 특히 차량의 탑승자 보호 시스템에서는 주변 센서들의 데이터를 중앙 제어 장치(ECU)에 전달하기 위해 전류 인터페이스가 사용되며, 전류 인터페이스는 기본적으로 단방향이거나 양방향일 수 있다. DE 10 2004 013 597 A1호에는 단방향 전류 인터페이스에 의해 연결되고 PAS3 또는 PAS4라는 명칭으로도 공지되어 있는 센서와, 제어 장치를 구비한 상기 유형의 센서 시스템이 제시되어 있다.

이러한 유형의 시스템에서 전류 공급은, 수신기로서 사용되고 주로 주문형 반도체(ASIC)로서 형성되며 인터페이스 전류를 제공하는 제어 장치에 의해 전달되며, 인터페이스 전류는 센서 대기 전류(인터페이스 대기 전류) 및 센서 데이터 전류로 구성된다. 이로써 센서는 센서의 센서 요소의 측정에 따라 센서 대기 전류를 변조한다.

버스 라인이 접지 이후 낮은 임피던스로 단락될 경우, 수신기에는 단락 전류 제한 회로가 장착될 수 있다.

그러나, 단락 전류가 매우 낮은 값으로 제한되면, 이렇게 제한된 단락 전류가 센서 신호로서 잘못 판독되는 결과가 초래된다. 따라서, 단락 전류가 제한된 전류값은 통상 충분히 높게 선택되는데, 특히 센서 대기 전류와 센서 데이터 전류의 총합보다 크게 선택되므로, 정상 작동 시에 전류 제한으로 인한 바람직하지 못한 관여가 발생하지 않는다.

그러나, 단락이 제한된 매우 높은 인터페이스 전류는 수신기에서 발생할 수도 있는 최대의 출력 손실뿐만 아니라, 전압 공급 장치의 전류 제공 가능성도 제한한다.

이로써, 수신기의 복수의 센서 인터페이스들에서 단락이 발생한 경우 제어 장치에 의해 매우 높은 전체 전류가 제공됨으로써, 제어 장치에 연결될 센서의 수가 종종 이미 제한되므로, 이에 상응하게 수신기의 크기가 설정된다.

본 발명에 따라, 인터페이스 전류의 단락 전류 제한은 시간에 따라 가변적으로, 특히 다단계로 구현된다. 제어 장치에 의해 인가된 전압이 인식 가능할 정도로 붕괴되고 인터페이스 전류가 센서 대기 전류 및 최대 센서 데이터 전류의 총합보다 훨씬 더 위에 놓이는 단락이 인식될 경우, 우선적으로 단락 전류는 상부 단락 전류값으로 제한된다. 이로써, 정상 작동에 대한 관여가 발생하지 않는 것이 보장될 수 있다. 그러나 상부 단락 전류값의 이와 같은 조절은 제1 시간, 특히 사전 설정된 시간 내에서만 구현된다. 제1 시간 이후, 단락 전류는 더 작은, 하부 단락 전류값으로 재조절된다. 상기의 하부 단락 전류값은 상부 단락 전류값보다 훨씬 더 작게 선택될 수 있는데, 그 이유는 에러가 이미 인식되었기 때문이다. 또한 바람직하게, 상기 하부 단락 전류값은 센서 대기 전류보다 더 크게 선택된다.

이로써 본 발명에 따르면 단락의 경우, 특히 정적으로 인가되는 단락의 경우에도, 전류 소비 발생 및 이에 따른 출력 손실이 줄어들며 충분히 작은 값으로 조정될 수 있다. 특히 수신기 장치, 예컨대 탑승자 보호 시스템의 제어 장치를 설계할 때 하부 단락 전류값은, 복수의 센서들이 단락으로 인해 작동이 멈춘 경우에도 다른 센서들의 충분한 전류 공급이 구현되도록 조정될 수 있다.

이로써, 부품을 손상시키거나 전압 공급 장치에 과부하를 주지 않고도, 단락 시 특정 수의 수신기의 센서 인터페이스가 작동할 수 있다. 이로써 칩의 소비 면적이 제한될 수 있다.
도 1은 제어 장치와 센서를 구비한, 본 발명에 따른 센서 시스템의 블록 회로도이다.
도 2는 버스에 인가된 전압 및 버스를 통해 흐르는 전류의 시간 그래프이다.

도 1에 따라, 실질적으로 센서 시스템(1)은 데이터 연결부(4)에 의해 서로 연결되는 제어 장치(2) 및 센서(3)로 형성된다. 이 경우, 본 발명에 따른 제어 장치(2)는 예컨대 개별 제어 장치로 형성되거나 상호 작용하는 복수의 제어 장치들로도 형성될 수 있다.

센서 시스템(1)은 특히 차량의 탑승자 보호 시스템이거나 탑승자 보호 시스템의 부품일 수 있으며, 상기 센서 시스템의 중앙 제어 장치(2)에는 복수의 센서들(3)이 연결된다. 데이터 연결부(4)는 라인(4a, 4b)을 구비한 2선식 버스로서 형성된 버스(4)와 같이 특히 단방향 전류 인터페이스로서 형성되며 예컨대 PAS3 또는 PAS4라는 명칭으로 공지되어 있다.

상기 도면에서는 단순화를 위해, 제어 장치(2)에 연결된 단 하나의 센서(3)만이 도시되어 있다. 센서(3)는 예컨대 사전 설정된 방향으로의 가속도를 측정하기 위한 가속도 센서이다. 이 경우 센서(3)는 센서의 측정에 따라 버스(4) 상의 인터페이스 전류(I)에 영향을 미치는 센서 요소(5)를 포함한다. 이를 위해, 도 1에 따라 센서(3)에 전류 변조 회로(6)가 제공될 수 있으며, 전류 변조 회로에서 센서 요소(5)는 버스(4)로부터 직접 전류를 공급받으므로, 별도의 에너지 공급 장치가 센서(3)에 제공되지 않으며 센서 요소(5)는 센서의 측정에 따라 스위치(7)를 개폐하고, 스위치는 예컨대 적합한 트랜지스터 회로 또는 높은 옴 저항일 수도 있는 전류 싱크(8)에 의해 라인들(4a, 4b) 사이의 연결을 폐쇄하므로, 버스(4) 상의 디지털 신호(14), 특히 센서 신호(14)가 변조된다. 이는, 버스(4)에 인가된 전압(U) 및, 버스(4) 상에서 흐르는 즉, 2개의 라인들(4a, 4b)을 통해 흐르는 인터페이스 전류(I)의 전류 세기의 시간(t)에 따른 상응하는 시간 그래프가 도시된 도 2에 나타나 있다. 이 경우 센서 대기 전류(I_0)는 데이터 전류(I_d)로서 신호(14)에 중첩되므로, 신호 전류 I_1 = I_0 + I_d이 형성된다.

디지털 신호(14)는 예컨대 대략 1㎲(마이크로초)의 피크 폭(Δt)을 가지며, 예컨대 4 .. 35mA의 센서 대기 전류 I_0 및 I_d = 22 ... 30mA인 중첩된 데이터 전류의 경우, 예컨대 I_1 = 65mA의 상부 신호 전류값이 형성된다. 이로써 전체 인터페이스 전류(I)는 규정에 따른 작동의 경우 센서 대기 전류(I_0)와 데이터 전류(I_d)의 총합으로 형성된 값(I_1)을 최대로 취한다.

제어 장치(2)는 버스(4)에 대한 연결 장치(9)를 포함한다. 본 발명에 따라 연결 장치(9)에는 단락의 경우 즉, 하나 또는 2개의 라인(4a 또는 4b)에서 단락이, 예컨대 접지 이후의 낮은 임피던스의 접촉이 발생할 경우 전류 제한 회로(10)가 제공되며, 인터페이스 전류(I)는 단락 전류로서 제한된다. 또한, 연결 장치(9)에는 인터페이스 전류(I)의 생성을 위한 전류원(11)과, 디지털 신호(14)의 검출을 위한 검출 장치(12)가 제공되며, 검출 장치는 예컨대 공지된 방식으로 저항에서의 전압 강하를 측정한다.

시점(t0)에서, 접지 이후의 단락이 발생하므로, U는 값 U1으로부터 0으로 강하하는 반면 단락은 0으로 유지된다. 도 2에 따라, 제어 장치(2)에 제공된 전류 제한 회로(10)가 단락 시에 작용하므로, I는 비교적 높은 상부 단락 전류값(I_2)으로 직접 제한된다. 통상적으로 전류는 파선으로 도시된 바와 같이 단락 중에 상기의 값(I_2)으로 제한되어 유지될 수도 있다. 그러나, 본 발명에 따라 시간(t1 내지 t0) 이후 즉, 시점(t1) 이후 t0 = 0이 고정될 때, 단락 전류(I)는 하부 단락 전류값(I_3)으로 조정되며, 상기 하부 단락 전류값은 상부의 값(I_2)보다 작지만 적어도 센서 대기 전류(I_0)의 상부에 있으며, 바람직하게는(그러나 필수적이지는 않다) 신호 전류(I_1)의 상부 또는 상부 신호 전류의 상부에 놓이기도 하고 센서 대기 전류(I_0)와, 데이터 전류(I_d)의 최대값의 총합으로 형성된다.

이로써 단락이 인가되는 한, 단락 전류(I_3)만이 흐른다. 상기 단락 전류(I_3)는 I_3가 I_1보다 크면, 실수로 신호로서 잘못 인식될 가능성이 없지만, 본 발명에 따르면 기본적으로 I_0보다 크게 I_3를 형성하는 것이 충분하다.

t1은 예컨대 10㎲(마이크로초)로서 설계될 수 있다. 이로써 t1은 예컨대 10배의 비트 길이일 수 있으므로, 도 2에 형성된 단락 전류에서의 전류 피크가 시간 길이로 인해서도 잘못 해석될 가능성은 없다.

이로써 본 발명에 따른 센서 시스템(1)은 단락의 경우에 전류를 더 적게 소비하므로 전력 손실이 더 작다. 따라서 제어 장치(2)의 센서 인터페이스의 수는, 복수의 센서들(3)에서의 동시 다발적인 단락들의 경우 전압 공급 장치에 과부하를 주지 않고도 상응하게 높게 선택될 수 있다.

Claims

센서 시스템(1)용 제어 장치(2)이며,
적어도 제어 장치(2)는, 하나 이상의 센서(3)에 대한 전류 인터페이스로서 2개 이상의 라인(4a, 4b)을 구비한 데이터 연결부(4)의 연결을 위한 연결 장치(9)를 포함하며, 연결 장치(9)는 인터페이스 전류(I)의 전류 변조를 통해 센서(3)에 의해 생성되는 신호(14)를 데이터 연결부(4)를 통해 수신하고, 제어 장치(2)는 데이터 연결부(4)의 하나 이상의 라인(4a, 4b)에서 단락이 발생할 경우 단락 전류(I_2, I_3)를 제한하는 전류 제한 회로(10)를 포함하며, 전류 제한 회로(10)는 시간에 따라 가변적으로 단락 전류(I_2, I_3)를 제한하는, 센서 시스템용 제어 장치.
제1항에 있어서, 단락 시 전류 제한 회로(10)는 제1 시간(t1 내지 t0) 내에 인터페이스 전류(I)를 상부 단락 전류값(I_2)으로 제한하며 제1 시간(t1 내지 t0) 이후에는 하부 단락 전류값(I_3)으로 제한하고, 이때 하부 단락 전류값(I_3)은 상부 단락 전류값(I_2)보다 작고 센서 대기 전류(I_0)보다 큰 것을 특징으로 하는, 센서 시스템용 제어 장치.
제2항에 있어서, 하부 단락 전류값(I_3)은 데이터 연결부(4)를 통해 전달된 센서 데이터 전류(I_d)의 최대값과 센서 대기 전류(I_0)의 총합으로서 형성된 상부 신호 전류(I_1)보다 큰 것을 특징으로 하는, 센서 시스템용 제어 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 신호(14)는 디지털이며, 제1 시간(t1 내지 t0)은 신호(14)의 신호 폭(Δt)의 수 배, 예컨대 적어도 8배, 예컨대 적어도 10배인 것을 특징으로 하는, 센서 시스템용 제어 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 장치(9)는 신호(14)를 검출하기 위한 검출 장치(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 센서 시스템용 제어 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 데이터 연결부(4)는 정확히 2개의 라인(4a, 4b)을 구비한 2선식 버스(4)인 것을 특징으로 하는, 센서 시스템용 제어 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 제어 장치(2)와,
전류 인터페이스로서 2개 이상의 라인(4a, 4b)을 구비한 데이터 연결부(4)와,
센서 요소(5)와, 데이터 연결부(4)를 통해 전달된 인터페이스 전류(I)로 신호(4)를 전류 변조하기 위해 상기 센서 요소(5)에 의해 구동되는 전류 변조 회로(6)를 구비한 하나 이상의 센서(3)를 포함하는 센서 시스템(1)이며,
제어 장치(2)는 인터페이스 전류(I)로 변조된 신호(14)를 판독하는, 센서 시스템.
제7항에 있어서, 하나 이상의 센서(3)는 고유의 에너지 공급 장치를 갖지 않으며 인터페이스 전류(I)를 통해서만 에너지를 공급받는 것을 특징으로 하는, 센서 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서, 데이터 연결부(4)는 단방향이며, 하나 이상의 센서(3)로부터 제어 장치(2)로 신호(14)만이 전달되는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 탑승자 보호 시스템, 예컨대 에어백 시스템의 부품인 것을 특징으로 하는, 센서 시스템.
센서 시스템(1)에서의 신호(14) 전달 방법이며,
제어 장치(2)는 전류 인터페이스로서 작용하는 데이터 연결부(4)에 센서 대기 전류(I_0)를 제공하고, 하나 이상의 센서(3)는 센서 대기 전류(I_0)의 전류 변조에 의해 데이터 연결부(4)에 신호(14)를 제공하며, 제어 장치(2)는 전류 변조된 신호(14)를 판독하고, 데이터 연결부(4)의 하나 이상의 라인(4a, 4b)에서의 단락 시 제어 장치(2)가 시간에 따라 가변적으로 인터페이스 전류(I)를 제한하는, 센서 시스템에서의 신호 전달 방법.
제11항에 있어서, 단락 시 인터페이스 전류(I)는 제1 시간(t1 내지 t0) 내에 상부 단락 전류값(I_2)으로 제한되며 제1 시간(t1 내지 t0) 이후에는 하부 단락 전류값(I3)으로 제한되고, 하부 단락 전류값(I_3)은 상부 단락 전류값(I_2)보다 작고 센서 대기 전류(I_0)보다 큰 것을 특징으로 하는, 센서 시스템에서의 신호 전달 방법.
제12항에 있어서, 하부 단락 전류값(I_3)은 신호(14)와 함께 센서 대기 전류(I_0)가 변조될 때 발생하는 신호 전류(I_1)보다 큰 것을 특징으로 하는, 센서 시스템에서의 신호 전달 방법.