KR20130080812A - 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 장치 - Google Patents

유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 장치 Download PDF

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우베 콘첼만
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루츠 베스텐베르거
한스 바이리히
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한, 특히 자동차의 흡입 공기의 공기 유량을 검출하기 위한 장치(110)가 제안된다. 장치(110)는 유체가 관류할 수 있는 적어도 하나의 유동 채널(112)과 상기 유동 채널(112) 내에 배치되어 유동 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 소자(114)를 포함한다. 센서 소자(114)는 적어도 하나의 가열 소자(120)를 포함한다. 상기 장치(110)는 적어도 하나의 양방향 전기 인터페이스(122)를 포함한다. 상기 장치(110)는, 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 정보를 수신하고 정보를 송신하도록 설계된다.

Description

유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 장치{DEVICE FOR DETECTING AT LEAST ONE FLOW CHARACTERISTICS OF A FLUID MEDIUM}
본 발명은 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
선행기술에 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 다수의 장치들이 공지되어 있다. 유동 특성은 기본적으로 물리적으로 및/또는 화학적으로 측정 가능한 임의의 유동 특성일 수 있다. 특히 유동 특성은 유량, 특히 공기 유량 및/또는 유동 속도 및/또는 체적 유량일 수 있다. 검출은 정량적 및/또는 정성적 검출일 수 있다. 유체는 임의의 기체 및/또는 임의의 액체일 수 있다. 특히 바람직하게 유체는 연소기관의 배기 가스일 수 있다. 예를 들어 기체는 예컨대 자동차의 연소기관의 흡기 시스템 내의 공기일 수 있다. 본 발명은 하기에서 특히 로베르트 보쉬 게엠베하의 자동차 내 센서들(2010년 발행, 146-148 페이지)에 기술된 것과 같은 핫 필름 에어 플로우 센서(hot film air flow sensor)와 관련해서 설명된다.
유체의 적어도 하나의 유동 특성의 검출은 특히 예컨대 자동차 내의 흡입 공기의 유량 측정일 수 있다. 이 경우 바람직하게 열 측정 방법이 사용된다. 열 측정 방법은 예를 들어 유동 특성, 특히 원하는 측정 변수, 특히 바람직하게 공기 유량의 직접적인 검출, 특히 높은 다이내믹 및/또는 예컨대 공기 유동량과 같은 넓은 검출 범위를 특징으로 한다.
선행기술에 공지된 장치들은 몇 가지 단점들을 가질 수 있다. 예를 들어 장치, 특히 센서 소자의 오염에 대한 기본적인 민감도가 단점일 수 있다. 연소기관, 예컨대 내연기관의 정지시 내연기관의 크랭크 하우징 내의 기체가 팽창된다. 크랭크 하우징 환기장치 및/또는 흡입관을 통해 기체, 특히 오일 함유 기체가 장치에, 특히 공기 유량계에 도달할 수 있고, 거기에서 예컨대 센서 소자에 침착될 수 있다. 이는 예컨대 측정 정확도를 저하시킬 수 있다. 이를 방지하기 위해, 센서 소자는 예컨대 정지하는 동안에 특히 오일 침착을 저지하기 위한, 예컨대 적어도 하나의 칩 히터에 의해 가열될 수 있다.
DE 102 32 072 B4 호에는 기체 흐름이 주변에 유동하지 않고 적어도 하나의 가열될 수 있는 소자를 포함하는 측정 소자의 정화 방법이 공지되어 있다. 측정 소자는 박막 재료에 수용되고, 이 경우 막 재료는 진동 가능하게 배치된다. 주기적으로 시간적 간격을 두고 이루어지는 적어도 하나의 가열될 수 있는 소자에 전류 공급은 제어장치 또는 측정 소자 고유의 회로에 의해 국부적으로 상이한 열팽창 계수를 갖는 막 재료를 일반적인 박막 재료의 표면을 향해 가속화한다.
선행기술에 공지된 전술한 장치들은 대부분 많은 단점들을 갖고, 예컨대 비효율적으로 작동한다. 따라서 예컨대 전류 소비의 최소화 및/또는 전압 공급부의 제공된 전압에 따른 조정과 관련해서 가열 소자의 최적의 제어부를 포함하는, 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 장치가 바람직할 수 있다.
본 발명의 과제는 선행기술에 공지된 단점들이 제거되도록, 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항의 특징을 포함하는 장치에 의해 해결된다.
따라서 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한, 특히 자동차의 흡입 공기의 유동량을 검출하기 위한 장치가 제안된다. 상기 장치란 기본적으로 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위해 형성된 임의의 장치일 수 있다. 검출은 예를 들어 유체의 유동 특성의 정량적 및/또는 정성적 검출, 예컨대 측정일 수 있다. 유동 특성은 물리적으로 및/또는 화학적으로 측정 가능한 임의의 유동 특성일 수 있다. 특히 바람직하게, 유동 특성은 유동량, 특히 공기 유량 및/또는 체적 유량 및/또는 공기 유량 속도 및/또는 유체의 속도일 수 있다. 유체는 기본적으로 임의의 기체 및/또는 임의의 액체일 수 있다. 특히 바람직하게 유체는 연소기관의 배기가스 및/또는 흡입 공기일 수 있다.
장치는 유체가 관류할 있는 적어도 하나의 유동 채널 및 유동 채널에 배치되어 유동 특성을 검출하기 위한 적어도 하나의 센서 소자를 포함한다. 유동 채널은 기본적으로 유체의 적어도 일부가 관류할 수 있도록 형성된 임의의 장치일 수 있다. 유동 채널은 예컨대 일체형으로 형성될 수 있다. 물론, 유동 채널은 적어도 하나의 메인 채널과 상기 메인 채널에서부터 분기하는 적어도 하나의 바이패스 채널을 포함할 수 있다. 센서 소자는 바람직하게 바이패스 채널 내에 배치될 수 있다. 유동 채널은 적어도 하나의 중공 바디를 포함할 수 있다. 센서 소자는 기본적으로 유체의 유동 특성을 검출하기 위해 설계된 임의의 센서일 수 있다. 센서 소자는 바람직하게 적어도 하나의 유동 센서를 포함할 수 있다. 특히 센서 소자는 적어도 하나의 핫 필름 매스 에어 플로우 센서(HFM), 예컨대 핫 필름 에어 플로우 센서 칩일 수 있다. 센서 소자는 예컨대 선행기술에 공지되고, 예컨대 로베르트 보쉬 게엠베하의 자동차 내의 센서들(2010년 발행, 146-148 페이지)에 기술된 것과 같은 핫 필름 에어 플로우 센서일 수 있다. 센서 소자는 예를 들어 적어도 하나의 센서 하우징에, 예컨대 유동 채널을 포함할 수 있는 센서 하우징에 수용될 수 있다. 장치는 예를 들어 플러그인 센서로서 형성될 수 있다. 센서 소자는 예를 들어 유동 채널 내에 수용될 수 있다. 센서 소자는 예를 들어 적어도 하나의 센서 캐리어 상에 예를 들어 적어도 하나의 센서 칩을 포함할 수 있다. 센서 소자 및/또는 센서 칩은 예를 들어 적어도 하나의 측정 표면, 특히 유체의 적어도 일부에 의해 오버플로우 될 수 있는 측정 표면을 가질 수 있다. 센서 소자는 예를 들어 적어도 하나의 핫 필름 에어 플로우 센서를 포함할 수 있다. 핫 필름 에어 플로우 센서는 예를 들어 적어도 하나의 실리콘 칩을 포함할 수 있다. 센서 소자, 특히 센서 칩은 상류에 배치된 적어도 하나의 온도 센서와 하류에 배치된 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어 센서 소자는 적어도 하나의 센서-가열 소자를 포함할 수 있다. 상기 장치는 예컨대, 온도 센서의 신호로부터, 특히 센서-가열 소자 주변의 비대칭 온도 분포로부터 유동 특성을 추정할 수 있도록 설계될 수 있다. 센서-가열 소자는 바람직하게 2개의 온도 센서들 사이에 배치될 수 있다. 센서 캐리어 및/또는 센서 소자는 예를 들어 적어도 부분적으로 유체 내로 돌출할 수 있다.
센서 소자는 적어도 하나의 가열 소자를 포함한다. 가열 소자는 예를 들어 센서 소자의 적어도 일부를 가열하도록, 특히 센서 소자의 적어도 일부의 온도를 높이도록 설계된 장치일 수 있다. 가열 소자는 특히, 센서 소자의 적어도 일부의 온도를 조절 및/또는 제어 및/또는 검출하도록 형성될 수 있다. 가열 소자는 예컨대 센서-가열 소자일 수 있다. 대안으로서 또는 추가로 가열 소자는 센서 기능에, 특히 유동 특성의 검출에 필요 없는 추가의 가열 소자일 수 있다. 가열 소자는 예를 들어 적어도 하나의 칩 히터를 포함할 수 있다. 가열 소자는 예컨대, 점적 침착에 의한 오염이 방지되도록 설계될 수 있다. 가열 소자는 특히 센서 소자의 오염 및/또는 노화 및/또는 손상이 지연되도록 또는 저지되도록 설계될 수 있다.
상기 장치는 적어도 하나의 양방향 전기 인터페이스를 포함한다. 양방향 전기 인터페이스는 예를 들어 적어도 2개의 방향으로 정보를 전송하고 및/또는 전달하도록 설계된 장치일 수 있다. 적어도 하나의 양방향 전기 인터페이스는 바람직하게 하나의 플러그인 접속부를 가진 정확히 하나의 인터페이스일 수 있다. 양방향 인터페이스는 예컨대 통신 소자일 수 있다. 양방향 인터페이스는 예를 들어 적어도 하나의 전기 라인을 포함할 수 있다. 예컨대 양방향 전기 인터페이스는 적어도 2개의 전기 라인을 포함할 수 있다. 양방향 전기 인터페이스는 예컨대, 적어도 하나의 리시버 및/또는 적어도 하나의 트랜스시버를 포함하는 장치일 수 있다. 예를 들어 양방향 전기 인터페이스를 통해 적어도 2개의 방향으로, 예컨대 동시에 또는 어느 한 시점에 한 방향으로만 정보의 전송이 가능할 수 있다. 예를 들어 양방향 인터페이스는 적어도 하나의 데이터 버스 및/또는 적어도 하나의 데이터 버스 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어 양방향 전기 인터페이스는, 장치의 적어도 2개의 부분들 사이 및/또는 적어도 2개의 소자들 사이 및/또는 장치와 다른 장치 사이의 통신이 가능하도록 설계될 수 있다.
장치는 양방향 전기 인터페이스에 의해 정보를 수신하고 정보를 전송하도록 설계된다. 정보란 예컨대 물리 및/또는 논리 값일 수 있다. 특히 바람직하게 정보는 전자 신호, 예를 들어 측정 데이터 및/또는 제어 신호일 수 있다. 예컨대 정보는 데이터일 수 있다. 양방향 전기 인터페이스는 예컨대 아날로그 양방향 전기 인터페이스일 수 있거나 또는 디지털 양방향 전기 인터페이스일 수 있다. 양방향 전기 인터페이스는 예컨대 데이터 인터페이스 및/또는 하드웨어 인터페이스 및/또는 네트워크 인터페이스 및/또는 소프트웨어 인터페이스일 수 있다. 예컨대 양방향 전기 인터페이스는 USB 인터페이스일 수 있다. 예컨대 양방향 전기 인터페이스는 병렬식 양방향 전기 인터페이스 및/또는 직렬식 양방향 전기 인터페이스일 수 있다.
양방향 전기 인터페이스는 예를 들어 적어도 하나의 제어장치에 연결될 수 있다. 제어장치는 예를 들어 유체의 적어도 하나의 유동 특성의 검출을 제어하고 및/또는 평가하도록 설계된 임의의 장치일 수 있다. 예컨대 제어장치는, 상기 장치의 임의의 기능을 제어 및/또는 평가 및/또는 교정 및/또는 모니터링하도록 형성될 수도 있다. 제어장치는 예컨대 모터 제어장치일 수 있다. 제어장치는 예를 들어 상기 장치에 포함될 수 있고, 예컨대 별도로 형성될 수도 있다. 제어장치는 예컨대 적어도 하나의 데이터 처리 장치 및/또는 적어도 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 제어장치는 장치에 전압 및/또는 전류를 공급하는 적어도 하나의 공급 장치를 포함할 수 있다.
제어장치는 바람직하게 적어도 하나의 평가 회로를 포함할 수 있다. 평가 회로 및/또는 제어장치는 특히 전자 회로일 수 있다. 평가 회로는 특히 바람직하게 상기 장치의 제어를 위한 및/또는 적어도 부분적으로 센서 신호를 평가하기 위한 전자 회로일 수 있다. 센서 신호는 예컨대 센서 소자의 신호 및/또는 가열 소자의 신호 및/또는 장치의 다른 센서의 신호일 수 있다. 제어장치 및/또는 평가 회로는 예컨대 적어도 하나의 조절기, 예컨대 적어도 하나의 PID-조절기 및/또는 예컨대 평가 알고리즘을 포함하는 적어도 하나의 평가 프로그램을 포함할 수 있다.
가열 소자는 예를 들어, 센서 소자 상에 오염물의 침착이 적어도 줄어들 수 있도록 센서 소자를 가열하기 위해 설계될 수 있다. 가열 소자는, 특히 상기 장치가 유동 특성이 검출되지 않는 작동 모드일 때, 센서 소자 상에 오일 침착이 적어도 부분적으로 방지되거나 또는 감소하도록 설계될 수 있다.
상기 장치는 센서 소자의 적어도 하나의 상태를 검출하기 위한 적어도 하나의 상태 센서, 특히 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있다. 상태 센서는 기본적으로, 센서 소자 및/또는 상기 장치의 상태 및/또는 센서 소자 및/또는 상기 장치의 주변의 상태를 검출하기 위해 설계된 임의의 센서일 수 있다. 상태 센서는 예를 들어 적어도 하나의 온도 센서 및/또는 적어도 하나의 압력 센서 및/또는 적어도 하나의 습도 센서 및/또는 적어도 하나의 전압 측정 기기 및/또는 적어도 하나의 전류 측정 기기 및/또는 적어도 하나의 저항 측정 기기 및/또는 센서 소자와 다른 적어도 하나의 유동 센서 및/또는 적어도 하나의 람다 센서 및/또는 적어도 하나의 가스 센서 및/또는 적어도 하나의 분광기일 수 있다. 상태 센서는 특히 유체의 유동 특성을 검출하기 위해 설계되지 않은 센서일 수 있다. 상태 센서는 특히 센서 소자의 부분이 아닌 센서일 수 있다. 센서 소자의 상태는 예컨대 센서 소자의 적어도 일부의 적어도 온도일 수 있다. 예를 들어 센서 소자의 상태는 유체의 기체 성분의 조성 및/또는 양일 수 있다. 예를 들어 센서 소자의 상태는 유체의 온도일 수도 있다. 센서 소자의 상태는 예컨대 적어도 하나의 습도, 예를 들어 센서 소자 상의 또는 내의 유체의 공기 습도일 수 있다. 또한, 센서 소자의 상태는 적어도 하나의 압력, 예컨대 센서 소자 상의 또는 내의 및/또는 장치 상의 또는 내의 공기 압력일 수 있다. 예를 들어 상태 센서는 장치의 적어도 하나의 상태 및/또는 장치 주변의 상태를 검출하기 위해 형성될 수도 있다. 온도 센서는 특히, 센서 소자의 온도 및/또는 센서 소자 상의 또는 내의 유체의 온도를 검출하도록 설계된 장치일 수 있다. 온도 센서는 예컨대 적어도 하나의 저항 온도 센서일 수 있다. 상태 센서는 예를 들어 적어도 부분적으로 제어장치 및/또는 평가 회로에 포함될 수 있다. 상태 센서는 예컨대 양방향 전기 인터페이스에 의해 센서 소자 및/또는 평가 회로 및/또는 모터 제어장치에 연결될 수 있고 및/또는 정보를 송신 및/또는 수신 및/또는 교환할 수 있다.
장치는 예컨대, 상태 센서에 의해 검출된 센서 소자 및/또는 상기 장치 및/또는 상기 장치의 주변 및/또는 센서 소자의 주변의 상태를 상기 장치에 양방향 전기 인터페이스를 통해 연결된 적어도 하나의 외부 장치에, 특히 예컨대 전술한 바와 같은 제어장치에 양방향 전기 인터페이스를 통해 전송하도록 설계될 수 있다. 또한, 상기 장치는 적어도 하나의 신호를 외부 장치로부터 양방향 전기 인터페이스를 통해 수신하고, 장치의 적어도 하나의 소자, 특히 가열 소자를 상기 신호에 따라 제어하도록 설계될 수 있다. 외부 장치는 특히 본 발명에 따른 장치에 포함되지 않는 장치일 수 있다. 원칙적으로 외부 장치는 본 발명에 따른 장치에 포함되는 장치일 수도 있다. 외부 장치는 예를 들어 제어장치 및/또는 평가 회로 및/또는 다른 데이터 처리 장치 및/또는 모터 제어장치 및/또는 적어도 하나의 조절기 및/또는 다른 전기 및/또는 전자 회로일 수 있다. 신호는 예를 들어 정보 및/또는 측정 데이터 및/또는 제어 신호 및/또는 데이터일 수 있다. 예를 들어 신호는 전기 및/또는 전자 신호일 수 있다. 신호는 예컨대 아날로그 또는 디지털 신호일 수 있다. 예컨대 신호는 온도일 수 있고 및/또는 적어도 온도에 관한 정보, 예컨대 아날로그 또는 디지털 신호를 포함할 수 있다. 신호는 예컨대 온도 프로파일을 포함할 수도 있다. 장치의 소자는 기본적으로 본 발명에 따른 장치의 임의의 소자일 수 있다. 예컨대 장치의 소자는 가열 소자 및/또는 센서-가열 소자 및/또는 칩 히터 및/또는 제 1 온도 센서 및/또는 제 2 온도 센서 및/또는 공급 장치 및/또는 조절기일 수 있다. 예를 들어 장치의 소자의 제어부에서 및/또는 제어장치에서 신호가 먼저 평가되고 및/또는 처리되고 및/또는 계산될 수 있다. 예를 들어 신호는 알고리즘을 따를 수 있다. 예를 들어 신호로부터 장치의 소자를 제어하기 위한 간섭 신호가 생성될 수 있다. 즉, 예컨대 에너지 공급 관점과 관련해서 및/또는 측정 정확도와 관련해서 장치가 최적으로 작동되도록 신호에 따라서 장치의 소자가 제어되도록 제어장치에 의해 최적화가 실시될 수 있다.
센서 소자, 특히 유동 센서는 예컨대 전자장치 모듈의 적어도 하나의 센서 캐리어 상에 배치될 수 있다. 전자장치 모듈은 예를 들어 일체형으로 형성될 수 있다. 전자장치 모듈은 예컨대 특히, 센서 소자를 제어하고 및/또는 센서 소자의 신호를 수신하도록 설계된 적어도 하나의 제어 회로 및/또는 평가 회로를 포함할 수 있다. 전자장치 모듈은 예를 들어 적어도 하나의 회로 캐리어를 포함할 수 있다. 또한, 전자장치 모듈은 회로 캐리어에 바람직하게 기계적으로 연결되거나 또는 연결될 수 있는 적어도 하나의 센서 캐리어를 포함할 수 있다. 예를 들어 회로 캐리어는 센서 하우징의 전자장치 챔버에 배치될 수 있다. 특히 전자장치 챔버를 가역적으로 또는 비가역적으로 적어도 부분적으로 폐쇄하기 위해, 센서 하우징 및/또는 전자장치 챔버는 적어도 하나의 전자장치 챔버 커버를 포함할 수 있다. 바람직하게 센서 소자를 포함하는 센서 캐리어는 전자장치 챔버로부터 유체 내로 돌출할 수 있다. 유체는 특히 유동하는 유체일 수 있다. 전자장치 모듈의 회로 캐리어는 예를 들어 적어도 하나의 프린트 회로기판을 포함할 수 있고, 상기 프린트 회로기판은 단독으로 사용될 수 있고, 예컨대 금속 재료로 이루어진 기계적 캐리어에 장착될 수도 있다. 센서 캐리어는 회로 캐리어에 직접 연결될 수 있고 및/또는 캐리어 부분에도 연결될 수도 있다. 다른 실시예도 가능하다. 즉, 예컨대 전자장치 모듈이 적어도 하나의 프린트 회로기판 재료로 이루어질 수 있는 것이 고려될 수 있고, 이 경우 회로 캐리어 및 센서 캐리어도 프린트 회로기판 재료로 제조될 수 있고, 바람직하게 프린트 회로기판 재료의 일부로 제조될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 선행기술에 공지된 사출 성형된 프린트 회로기판을 전자장치 모듈로서 사용하는 것도 가능하다. 다양한 실시예들이 기본적으로 고려될 수 있다. 센서 하우징은 적어도 하나의 개구를 포함할 수 있다. 개구는 특히, 유동 채널에 유체를 공급할 수 있도록 설계될 수 있다. 개구는 기본적으로 유체의 적어도 일부가 개구를 통해 관류할 수 있도록 설계된 센서 하우징의 소자일 수 있다.
본 발명의 다른 양상에서 센서 장치가 설명된다. 센서 장치는 전술한 바와 같은 적어도 하나의 장치, 특히 본 발명에 따른 장치를 포함한다. 또한, 센서 장치는 적어도 하나의 제어장치, 특히 모터 제어장치를 포함한다. 제어장치는 상기 장치의 양방향 전기 인터페이스에 연결된다. 장치는 제어장치와 양방향으로 정보를 교환하도록 설계된다.
본 발명의 다른 양상에서, 장치의 작동 방법이 설명된다. 상기 장치는 전술한 바와 같은 장치, 특히 본 발명에 따른 장치일 수 있다. 상기 방법은 적어도 2개의 작동 모드를 포함한다. 장치는 양방향 전기 인터페이스에 의해 작동 모드로 작동된다. 작동 모드란 본 발명에 따른 장치 및/또는 본 발명에 따른 센서장치의 작동 방식일 수 있다. 작동 방식이란 예컨대 본 발명에 따른 장치 및/또는 본 발명에 따른 센서 장치의 제어 방식일 수 있다. 2개의 작동 모드들은 특히 적어도 하나의 특징에 의해 구별될 수 있다. 작동 모드의 특징은 예컨대 장치 및/또는 센서 장치의 적어도 일부에 적어도 전압 및/또는 전류, 특히 전류의 크기 및/또는 전압의 크기가 공급되는 것일 수 있다. 예컨대 작동 모드의 특징은 적어도 본 발명에 따른 장치 및/또는 본 발명에 따른 센서 장치의 적어도 일부의 온도일 수 있다. 작동 모드들은 예컨대 그 지속시간과 관련해서 구별될 수 있다. 작동 모드들은 예컨대 차례로 실시될 수 있거나 또는 예컨대 적어도 부분적으로 동시에 실시될 수도 있다. 예를 들어 2개의 작동 모드들이 교체될 수 있고, 예컨대 교대할 수 있다. 특히 바람직하게 하나의 작동 모드는 적어도 하나의 주기를 포함할 수 있고, 이 경우 하나의 주기는 바람직하게 장치의 다양한 부품들을 위한 제어 신호들 및/또는 트리거 신호들 및/또는 작동 단계의 시간 시퀀스, 바람직하게 주기적으로 반복하는 시퀀스를 포함할 수 있다. 예를 들어 2개의 작동 모드 사이에 적어도 하나의 제 3 작동 모드가 실시될 수 있다. 예를 들어 추가의 다른 작동 모드가 실시될 수 있다. 작동 모드의 순서는 원칙적으로 자유롭게, 예컨대 제어장치 및/또는 평가 회로에 의해 자유롭게 선택될 수 있다.
2개의 작동 모드들은 예를 들어
- 예컨대 유체의 유동 특성이 검출될 수 있는 측정 작동 모드,
- 장치의 적어도 하나의 소자, 바람직하게 제어장치가 작동될 수 있고, 특히 적어도 전압 및/또는 적어도 전류가 공급될 수 있고, 유체의 유동 특성은 검출되지 않고, 장치 및/또는 센서 장치의 적어도 하나의 다른 전기적 기능이 활성화될 수 있는 스탠바이 모드, 및
- 예를 들어 센서 소자를 가열하기 위해 및/또는 센서 소자 상에 오염물의 침착을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 장치 및/또는 센서 장치의 적어도 하나의 가열 소자가 활성화될 수 있고, 바람직하게 유동 특성의 검출은 이루어지지 않는 보호 가열 모드로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
측정 작동 모드 및/또는 스탠바이 모드 및/또는 보호 가열 모드는 기본적으로 본 발명에 따른 방법의 작동 모드들일 수 있다. 기본적으로, 전술한 작동 모드의 특징들은 다른 작동 모드들에도 포함될 수 있다. 원칙적으로 상기 방법은 다른 작동 모드를 포함할 수 있다.
양방향 전기 인터페이스를 통해 장치 및/또는 센서 장치는 예컨대 적어도 하나의 제어장치, 예컨대 전술한 바와 같은 제어장치에 연결될 수 있다. 제어장치는 예컨대 작동 모드를 선택할 수 있다. 제어장치는 예컨대 장치로부터 양방향 전기 인터페이스를 통해 제어장치에 전송된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서, 작동 모드를 선택할 수 있다. 파라미터는 장치 및/또는 센서 장치 및/또는 센서 소자의 적어도 하나의 상태를 포함할 수 있다. 상기 상태는 예컨대 전술한 바와 같이 규정될 수 있다. 제어장치는 예를 들어 전술한 바와 같이 형성될 수 있다. 파라미터는 기본적으로, 장치 및/또는 센서 장치 및/또는 센서 소자 및/또는 전술한 소자들의 적어도 일부를 설명할 수 있는, 특히 기술적으로 및/또는 수학적으로 및/또는 전자적으로 설명할 수 있는 임의의 파라미터일 수 있다. "연결되는" 이란 표현은 예컨대 전기 접속 및/또는 신호 전송 및/또는 신호 수신을 위한 접속의 형성을 의미할 수 있다.
전술한 장치 및/또는 전술한 센서 장치 및/또는 전술한 방법은 공지된 장치, 센서 장치 및 방법에 비해 여러 장점들을 제공할 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 장치 및/또는 본 발명에 따른 센서 장치 및/또는 본 발명에 따른 방법은 가열 과정, 특히 가열 소자에 의한 가열 과정의 최적의 제어, 예컨대 특히 모터 제어장치에 대한 양방향 전기 인터페이스를 이용한, 특히 센서 소자, 특히 공기 유량계의 전류 소비가 최소화되는 양방향 전기 인터페이스를 이용한 칩 가열 과정 및/또는 예컨대 전압 공급 및/또는 전류 공급에 이용되는 전력에 따른 가열 소자의 작동, 특히 칩 히터 작동의 조정을 제공할 수 있다. 예를 들어 본 발명은 바람직하게 추가의 케이블링 없이 예컨대 모터 제어장치에 의해, 특히 모터의 정지시, 예컨대 스타트-스탑-작동시 양방향 전기 인터페이스에 의한 센서 소자, 특히 공기 유량계의 제어를 제공할 수 있다. 예컨대 본 발명은 전류 및/또는 에너지를 절약하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 장치 및/또는 본 발명에 따른 센서 장치는 예컨대 스타트시 즉시 작동 준비 상태가 될 수 있다. 공기 유동 없이, 스위치 온 된 히터에 의한, 특히 스위치 온 된 가열 소자에 의한 센서 소자의 심한 가열로 인한 장치 및/또는 센서 장치, 특히 공기 유량의 디스플레이 에러가 방지될 수 있다. 본 발명은 예컨대 보호 히터의 활성화에 의해, 특히 가열 소자의 활성화에 의해 센서 소자에, 특히 공기 유량계의 센서 소자에 예컨대 오일 증기로 이루어진 오일의 침착 방지를 제공할 수 있다. 작동 모드들은 특히 전류 소비가 충분한 보호 작용에 의해 최소화될 수 있도록 선택될 수 있고 및/또는 선택된다.
본 발명의 다른 선택적인 세부 사항들 및/또는 특징들은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시예의 하기 설명에 제시된다.
도 1은 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한 본 발명에 따른 장치의 실시예를 도시한 도면.
도 1에는 본 발명에 따른 센서 장치(136) 및/또는 본 발명에 따른 장치(110)의 실시예가 도시된다. 본 발명에 따른 장치(110)는 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한, 특히 자동차의 흡입 공기의 공기 유량을 검출하기 위한 장치(110)이다. 장치(110)는 유체가 관류할 수 있는 적어도 하나의 유동 채널(112) 및 유동 채널(112) 내에 배치되어 유동 특성을 검출하는 적어도 하나의 센서 소자(114)를 포함한다. 유동 채널(112)은 예컨대 적어도 하나의 메인 채널(116) 및/또는 적어도 하나의 바이패스 채널(118)을 포함할 수 있다. 센서 소자(114)는 적어도 하나의 가열 소자(120)를 포함한다. 가열 소자(120)는 예컨대 센서-가열 소자일 수 있고, 이 경우 센서-가열 소자는 유체의 유동 특성을 검출하도록 설계된다. 예를 들어 가열 소자(120)는 특히 바람직하게 센서 기능에 필요치 않은 추가의 가열 소자(120)일 수도 있고, 상기 가열 소자는 예컨대 점적 침착에 의한 오염 방지를 위한 칩 히터로서 사용될 수 있다.
장치(110)는 적어도 하나의 양방향 전기 인터페이스(122)를 포함한다. 장치(110)는, 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 정보를 수신하고 정보를 송신하도록 설계된다.
양방향 전기 인터페이스(122)는 적어도 하나의 제어장치(124)에 연결될 수 있다. 제어장치(124)는 적어도 하나의 평가 회로(126)를 포함할 수 있다. 제어장치(124) 및/또는 평가 회로(126)는 예컨대 적어도 하나의 데이터 처리 장치 및/또는 적어도 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다.
가열 소자(120)는, 센서 소자(114) 상에 및/또는 장치(110) 상에 오염물의 침착이 적어도 감소될 수 있도록 센서 소자(114)를 가열하기 위해 설계될 수 있다. 장치(10)는 센서 소자(114) 및/또는 장치(110) 및/또는 센서 장치(136)의 적어도 하나의 상태를 검출하기 위한 적어도 하나의 상태 센서(128)를 포함할 수 있다. 상태 센서(128)는 특히 적어도 하나의 온도 센서(130)일 수 있다. 장치(110)는, 상태 센서(128)에 의해 검출된 센서 소자(114) 및/또는 장치(110) 및/또는 장치(110) 및/또는 센서 장치(136)의 주변 및/또는 유체의 상태를 장치(1110)에 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 연결된 적어도 하나의 외부 장치(132)에 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 전송하도록 설계될 수 있다. 외부 장치(132)는 예컨대 장치(110)에 포함된 장치일 수 있다. 예를 들어 외부 장치(132)는 본 발명에 따른 장치(110)와 별도로 형성될 수 있는 장치일 수도 있다. 외부 장치(132)는 예컨대 제어장치(124)일 수 있다. 또한, 장치(110)는, 외부 장치(132)로부터 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 적어도 하나의 신호를 수신하고, 장치(110)의 적어도 하나의 소자, 특히 가열 소자(120)를 상기 신호에 따라 제어하도록 설계될 수 있다. 장치(100)의 소자(134)는 예컨대 센서 소자(114) 또는 장치(110)의 다른 소자일 수 있다.
장치(110)는 예를 들어 플러그인 센서로서 형성될 수 있다. 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이, 장치(110)의 적어도 하나의 단부는 플러그 영역(142)을 포함할 수 있다. 또한, 특히 플러그인 센서로서 형성된 장치(110)는 예컨대 하우징으로서 적어도 하나의 장치 하우징(144)을 포함할 수 있다. 또한, 장치(110)는 도체 레일(146)을 포함할 수 있고, 상기 도체 레일은 별도로 형성될 수도 있는 양방향 전기 인터페이스(122)에 포함될 수 있다. 도체 레일(146)은 특히 장치(110)에 전류 및/또는 전압을 공급하기 위해 형성될 수 있다. 예를 들어 도체 레일(146)은, 양방향 전기 인터페이스(122)로부터 장치(110)의 다른 부품에, 예컨대 전자장치 모듈(140)에 전류 및/또는 정보를 제공하도록 형성될 수도 있다. 전자장치 모듈(140)은 예컨대 적어도 하나의 베이스 박판 및/또는 적어도 하나의 센서 캐리어, 예컨대 금속으로 이루어진 센서 캐리어 및/또는 적어도 하나의 프린트 회로기판 및/또는 센서 소자(114)를 포함할 수 있다. 장치(110)는 특히 전자장치 챔버(148)를 포함할 수 있고, 상기 전자장치 챔버는 전자장치 모듈(140)을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 전자장치 챔버(148)는 예컨대 적어도 부분적으로, 바람직하게는 가역적으로 전자장치 챔버 커버(150)에 의해 폐쇄될 수 있고 및/또는 커버될 수 있다. 유동 채널(112), 특히 바이패스 채널(118) 및/또는 메인 채널(116)은 바람직하게 적어도 하나의 측정 채널 커버(152)에 의해, 예컨대 바이패스 채널 커버에 의해 폐쇄될 수 있고 및/또는 커버될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치(110)의 실시예의 특히 분해 사시도 외에, 예컨대 전술한 바와 같은 적어도 상기 장치(110)를 포함하는 본 발명에 따른 센서 장치(136)의 실시예를 부분적으로 개략적으로 도시한다.
또한, 센서 장치(136)는 적어도 제어장치(124)를 포함한다. 제어장치(124)는 예컨대 모터 제어장치(138)로서 형성될 수 있다. 센서 장치(136)의 제어장치(124)는 장치(110)의 양방향 전기 인터페이스(122)에 연결되고, 이 경우 장치(110)는, 제어장치(124), 예컨대 모터 제어장치(138)와 양방향으로 정보를 교환하도록 설계된다. "양방향"이란 본 발명과 관련해서 특히, 정보가 송신 및 수신될 수 있음을 의미할 수 있다. 특히 "양방향"은 본 발명과 관련해서 적어도 2개의 방향으로 정보의 흐름을 포함할 수 있다.
하기에서 전술한 장치(110)의 작동을 위한 방법의 실시예가 설명된다. 상기 방법은 적어도 2개의 작동 모드를 포함한다. 장치(110)는 양방향 전기 인터페이스(122)에 의한 작동 모드로 작동된다. 2개의 작동 모드는
- 유체의 유동 특성이 검출될 수 있는 측정 작동 모드,
- 장치(110)의 적어도 하나의 소자(134), 바람직하게 제어부, 예컨대 제어장치(124)가 작동될 수 있고, 유체의 유동 특성은 바람직하게 검출되지 않고, 장치(110)의 적어도 하나의 다른 전기적 기능이 활성화될 수 있는 스탠바이 모드, 및
- 예를 들어 센서 소자(114)를 가열하기 위해 그리고 예컨대 센서 소자(114)상에 오염물의 침착을 적어도 부분적으로 방지하기 위해 장치(110)의 적어도 하나의 가열 소자(120)가 활성화될 수 있는 보호 가열 모드로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다.
예를 들어 연소 장치, 예컨대 연소기관의 정지 동안 모터 제어장치(138), 예컨대 제어장치(124)는 소정의 시간 범위 동안 활성화될 수 있다. 예를 들어 제어장치(124), 예컨대 모터 제어장치(138)는 대안으로서 또는 추가로 소위 스타트-스탑-작동시, 특히 스탑-주기에 활성화될 수 있다. 이 시간 범위에 일반적으로 내연기관 및/또는 연소기관에 신선한 공기가 공급되지 않기 때문에, 예컨대 에너지를 절약하고 및/또는 다른 작동 모드로 전환하기 위해 예컨대 센서 소자(114), 특히 공기 유량계가 스위치 오프될 수 있고, 예를 들어 가열 소자(120)에 오일 증기 발생시 예컨대 보호 가열이 활성화될 수 있다. 일반적으로, 예를 들어 선행기술에 공지된 바와 같은 센서 장치(136)는 전류 공급이 중단됨으로써 스위치 오프될 수 있다. 예를 들어 스타트-스탑-작동시 가능한 신속하게 이루어질 수 있는 재스위치 온 시, 선행기술에 공지된 장치 및/또는 센서 장치 및/또는 방법에서 시간이 경과하는데, 그 이유는 예컨대 현재 사용되는 디지털 전자장치가 활성화되어야 하고 및/또는 공기 유량계의 가열 소자(120)는 공기 유량계를 작동 온도로 만들어야 하기 때문이다. 따라서 예컨대, 본 발명에 따른 방법에 따라 센서 소자(114)가 스탠바이 모드로만 전환되는 것이 장점일 수 있다. 스탠바이 모드에서 예를 들어 가열 소자(120), 특히 공기 유량계의 히터가 스위치 오프될 수 있고, 이 경우 예를 들어 전기 제어 회로, 예컨대 제어장치(124) 및/또는 평가 회로(126) 및/또는 모터 제어장치(138) 및/또는 전자장치 모듈(140)은 활성화 상태일 수 있다. 이로 인해 예컨대 에너지, 특히 전류가 절약될 수 있고 및/또는 센서 소자(114) 및/또는 장치(110)는 측정 작동 모드를 위해, 예컨대 유동 특성의 검출을 위해 최단 시간 내에 다시 작동 준비 상태가 될 수 있다. 또한, 공기 유동 없이 스위치 온 된 가열 소자(120)에 의한 센서 소자(114) 및/또는 장치(110)의 심한 자체 가열에 따른 공기 유량의 디스플레이 에러는 특히 스탠바이 모드에 의해 방지될 수 있다. 스탠바이 모드의 활성화를 위해 예컨대 양방향 전기 인터페이스(122) 및/또는 추가 신호 라인 및/또는 다른 라인, 예컨대 측정-신호 라인은 신호 전송을 위해 사용될 수 있다. 특히 바람직하게 활성화를 위해 양방향 인터페이스(122)가 사용될 수 있다. 특히 양방향 전기 인터페이스(122)를 이용한 신호 전송 컨셉이 특히 바람직할 수 있다. 예를 들어 스탠바이 모드 동안, 예컨대 스탠바이 상태 동안 정보, 예를 들어 센서 소자(114)의 온도가 모터 제어장치(138) 및/또는 제어장치(124) 및/또는 평가 회로(126)에 전송될 수 있다. 보호 가열 모드 동안 예를 들어 공기 유량계의 센서 소자(114)에 오일 증기로 이루어진 오일의 침착을 방지하기 위해 가열 소자, 예컨대 보호 히터가 활성화될 수 있다. 이 경우, 예를 들어 센서 소자(114)에 오일이 응결되는 것을 방지하기 위해, 센서 소자(114)는 바람직하게 센서 소자(114)를 포함하는 기판과 함께 미리 정해진 초과 온도로 조절될 수 있다. 상기 보호 기능을 제어하기 위해 전술한 스탠바이 모드에서와 같은 조치가 적용될 수 있다. 예를 들어 보호 기능은 공기 유량-측정 신호 라인에 의해 활성화될 수 있다. 양방향 전기 인터페이스(122)에 의해 예컨대, 센서 소자(114) 및/또는 장치(110)의 적어도 일부의 현재 온도를 검출하고 예컨대 미리 정해진 초과 온도를 변경하는 것이 가능할 수 있다.
작동 모드들은 예를 들어, 특히 제어장치(124) 및/또는 평가 회로(126) 및/또는 모터 제어장치(138) 및/또는 전자장치 모듈(140)에 의해, 예를 들어 보호 가열 모드에서, 특히 보호 가열 작동에서 초과 온도가 조정됨으로써 전류 소비가 충분한 보호 작용으로 최소화될 수 있도록 선택될 수 있고 및/또는 전류 소비는 제공된 전력에 대해 조정될 수 있다. 예컨대 본 발명에 의해, 제공되는 전력이 낮고 보호가 최대일 때 최소 전류 소비가 이루어질 수 있다.
양방향 전기 인터페이스(122)에 의해, 예컨대 플랙시블하게, 센서 소자(114), 특히 공기 유량계의 다양한 작동 모드들, 예컨대 측정 작동 모드, 특히 측정 작동 및/또는 스탠바이 모드, 특히 스탠바이, 및/또는 보호 가열 모드 특히 보호 히터가 설정될 수 있다. 예를 들어 다양한 작동 모드들 사이에서, 예를 들어 스탠바이 모드와 보호 가열 모드 사이에서 다양한 기준에 따라 선택될 수 있다. 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 장치(110)는 적어도 하나의 제어장치(124) 및/또는 평가 회로(126) 및/또는 모터 제어장치(138) 및/또는 전자장치 모듈(140)에 연결될 수 있다. 바람직하게 제어장치(124) 및/또는 평가 회로(126) 및/또는 모터 제어장치(138) 및/또는 전자장치 모듈(140)은 특히 장치(110)로부터 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 제어장치(124)에, 선택적으로 평가 회로(126) 및/또는 모터 제어장치(138) 및/또는 전자장치 모듈(140)에 전달된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 작동 모드를 선택할 수 있다. 파라미터는 장치(110)의 적어도 하나의 상태를 포함할 수 있다. 파라미터의 평가는 예를 들어 기준에 접목할 수 있다. 기준 및/또는 파라미터는 예컨대 장치(110)의 작동, 특히 모터 작동의 히스토리, 예를 들어 특히 높은 및/또는 특히 낮은 온도에서의 작동일 수 있고, 이 경우 온도는 예를 들어 상태 센서(128)에 의해, 특히 온도 센서(130)에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어 스탑-주기 동안 먼저, 특히 바람직하게 보호 가열 모드에서, 특히 가열 소자(120)에 의해 가열될 수 있고, 그리고 나서 스탠바이 모드로, 예를 들어 스탠바이 작동으로 전환될 수 있다. 양방향 전기 인터페이스(122)는 특히 장치(110)로부터 모터 제어장치(138) 및/또는 평가 회로(126)로 케이블링을 포함할 수 있다. 예컨대 본 발명은 자동차의 흡입 공기의 측정에, 특히 예를 들어 작동 정지시 특수한 작동 옵션, 특히 작동 모드를 제공할 수 있는 열 공기 유량계에 적용될 수 있다.
110 장치
112 유동 채널
114 센서 소자
120 가열 소자
122 인터페이스

Claims (10)

  1. 유체의 적어도 하나의 유동 특성을 검출하기 위한, 특히 자동차의 흡입 공기 내의 공기 유량을 검출하기 위한 장치(110)로서, 상기 장치(110)는 상기 유체가 관류할 수 있는 적어도 하나의 유동 채널(112) 및 상기 유동 채널(112) 내에 배치되어 유동 특성을 검출하는 적어도 하나의 센서 소자(114)를 포함하고, 상기 센서 소자(114)는 적어도 하나의 가열 소자(120)를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 장치(110)는 적어도 하나의 양방향 전기 인터페이스(122)를 포함하고, 상기 장치(110)는 상기 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 정보를 수신하고 정보를 송신하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양방향 전기 인터페이스(122)는 적어도 하나의 제어장치(124)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어장치(124)는 적어도 하나의 평가 회로(126)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 소자(120)는, 상기 센서 소자(114) 상에 오염물의 침착이 적어도 감소되도록 상기 센서 소자(114)를 가열하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(110)는 상기 센서 소자(114)의 적어도 하나의 상태를 검출하기 위한 적어도 하나의 상태 센서(128), 특히 적어도 하나의 온도 센서(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(110)는, 상기 상태 센서(128)에 의해 검출된 상기 센서 소자(114)의 상태를 상기 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 상기 장치(110)에 연결된 외부 장치(132)에, 특히 제어 장치(124)에 상기 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 전달하도록 설계되고, 또한 상기 장치(110)는, 적어도 하나의 신호를 상기 외부 장치(132)로부터 상기 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 수신하고 상기 장치(110)의 적어도 하나의 소자(134), 특히 가열 소자(120)를 상기 신호에 따라 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 장치(110)를 포함하는 센서 장치로서, 적어도 하나의 제어장치(124), 특히 모터 제어장치(138)를 포함하고, 상기 제어장치(124)는 상기 장치(110)의 양방향 전기 인터페이스(122)에 연결되고, 상기 장치(110)는 상기 제어장치(124)와 양방향으로 정보를 교환하도록 설계되는 센서 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 장치(110)의 작동 방법으로서, 상기 방법은 적어도 2개의 작동 모드를 포함하고, 상기 장치(110)는 양방향 전기 인터페이스(122)에 의해 작동 모드로 작동되는 작동 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로서, 2개의 작동 모드는
    - 유체의 유동 특성이 검출되는 측정 작동 모드,
    - 장치(110)의 적어도 하나의 소자(134), 바람직하게 제어장치가 작동될 수 있고, 유체의 유동 특성은 검출되지 않고, 장치(110)의 적어도 하나의 다른 전기적 기능이 활성화될 수 있는 스탠바이 모드, 및
    - 상기 센서 소자(114)를 가열하기 위해 그리고 상기 센서 소자(114) 상에 오염물의 침착을 적어도 부분적으로 감소시키기 위해 상기 장치(110)의 적어도 하나의 가열 소자(120)가 활성화되는 보호 가열 모드로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
  10. 제 8 항 및 제 9 항에 따른 방법에 있어서, 상기 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 상기 장치(110)는 적어도 하나의 제어장치(124)에 연결되고, 상기 제어장치(124)는 상기 장치(110)로부터 상기 양방향 전기 인터페이스(122)를 통해 상기 제어장치(124)에 전달된 적어도 하나의 파라미터의 함수로서 작동 모드를 선택하고, 상기 파라미터는 상기 장치(110)의 적어도 하나의 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 작동 방법.
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