KR20150142049A - 자동차의 스티어링 칼럼 상의 센서 배열체 - Google Patents

자동차의 스티어링 칼럼 상의 센서 배열체 Download PDF

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미첼 시릴로
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발레오 샬터 운트 센소렌 게엠베아
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Abstract

본 발명은 자동차의 스티어링 칼럼(2) 상의 센서 조립체에 관한 것이고, 스티어링 칼럼(2)에 인가되는 토크를 중복으로 감지하고, 및/또는 스티어링 칼럼(2)의 회전각을 감지하기 위한 적어도 두 개의 센서(10, 11, 20, 21)를 포함한다. 센서 조립체(9)의 센서(10, 11, 20, 21)는 전선(30, 31, 32, 33)에 의해 전원(VDD, GND)에 연결되고, 각각의 센서(10, 11, 20, 21)는 신호선(16, 17, 26, 27)에 의해 제어 유닛(8)에 데이터를 전송한다. 제어 유닛(8)에의 연결 케이블의 수를 감소시키기 위하여, 본 발명에 따르면, 두 개의 센서(10, 11, 20, 21)의 신호선(16, 17, 26, 27)은 공통의 데이터 라인(34, 35, 36)에 의해 제어 유닛(8)에 연결된다. 각각의 센서(10, 11, 20, 21)는 이러한 방식으로 데이터 라인(34, 35, 36) 및 신호선(16, 17, 26, 27)을 통해 제어 유닛(8)에 의해 개별적으로 제어될 것이고, 제어 유닛(8)의 신호(53)에 따라, 지정된 센서(10, 11, 20, 21)는 신호선(16, 17, 26, 27) 및 데이터 라인(34, 35, 36)에 의해 제어 유닛(8)으로 상기 센서의 데이터를 출력한다.

Description

자동차의 스티어링 칼럼 상의 센서 배열체{SENSOR ASSEMBLY ON A STEERING COLUMN OF A MOTOR VEHICLE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 자동차의 스티어링 칼럼 상의 센서 배열체에 관한 것이다.
독일 특허출원 DE 10 2009 057 361 A1호는 배선 복잡도를 억제하기 위하여 스티어링 칼럼 상에 배치되는 스티어링 칼럼 스위치 모듈에 인접하여 물리적으로 배치되는 토크 센서 배열체를 개시한다.
본 발명은 컨트롤러를 갖는 배선 복잡도가 감소되게 하는, 자동차의 스티어링 칼럼 상의 센서 배열체를 개발하는 목적에 기반을 둔다.
본 목적은 청구항 1의 특징에 의하여 달성된다.
적어도 두 개의 센서로부터의 신호선이 공통의 데이터 라인을 통해 컨트롤러에 연결될 때, 센서로부터 컨트롤러로의 하나의 데이터 라인이 생략될 수 있다. 각각의 센서는, 각각의 지정된 센서로 하여금 그것의 데이터를 신호선과 데이터 라인을 통해 컨트롤러로 출력하게 유도하는 컨트롤러로부터의 신호를 갖는 신호선과 데이터 라인을 통해서 컨트롤러에 의해 개별적으로 작동될 수 있다.
유리하게는, 각각의 경우에 두 개의 센서가 공통의 전압 접속을 통해 전원에 연결되어 전력의 공급을 위한 배선 복잡도 또한 낮아지게 한다.
각각의 경우에 있어서, 센서 배열체의 모든 센서가 오직 하나의 공급선을 통해 공통의 전원에 연결되는 것이 합당할 수도 있다.
본 발명의 국면에 있어서, 복수개의 토크 센서와 복수개의 회전각 센서가 제공되고, 각각의 경우에 하나의 토크 센서와 하나의 회전각 센서가 공통의 데이터 라인을 통해 컨트롤러에 연결된다. 특히 토크 센서와 회전각 센서가 중복형(redundant form)일 때, 컨트롤러로 이어지는 케이블은 따라서 작은 수로 감소될 수 있다.
중복을 보장하기 위하여, 서로 관련된 토크 센서와 회전각 센서는 공통의 전압 접속을 통해 전원에 유리하게 연결된다. 토크 센서와 회전각 센서를 포함하는 각각의 쌍은 따라서 분리된 전원에 연결된다.
센서 배열체와 컨트롤러 사이의 케이블의 수를 보다 최소화하기 위하여, 모든 토크 센서와 모든 회전각 센서가 공통의 데이터 라인을 통해 컨트롤러에 연결되는 것이 제공된다. 만약, 더욱이, 센서 배열체의 모든 센서가 오직 하나의 공급선을 통해 공통의 전원에 연결된다면, 케이블 연결의 수는 단지 세 개로 감소된다.
본 발명의 유리한 국면에 있어서, 컨트롤러는, 신호가 보내질 센서를 지정하기 위해 단순한 방식으로 사용될 수 있는 쇼트 PWM 코드(Short PWM Code) 프로토콜을 사용하여 센서와 통신한다. 본 목적을 위해, 컨트롤러로부터의 트리거 펄스(trigger pulse)의 낮은 신호대의 상이한 길이의 시간에 걸친 데이터 출력을 위해 컨트롤러가 관련된 센서를 작동시키는 것이 제공된다.
유리하게는, 센서가 공통의 모듈러 유닛에 결합되고, 모듈러 유닛이 자동차의 스티어링 칼럼 상에 배치된다.
본 발명의 추가적인 특징은 추가의 청구항, 발명의 설명 및 도면에서 발견될 수 있고, 이들은 하기에서 보다 상세하게 설명되는 본 발명의 예시적인 실시예를 보여준다.
도 1은 자동차의 스티어링 칼럼을 위한 센서 모듈의 개략도를 도시하고,
도 2는 도 1에 도시된 스티어링 모듈에서의 사용을 위한 센서 배열체의 개략도를 도시하고,
도 3은 쇼트 PWM 코드 프로토콜을 위한 개략적인 신호 트레인(signal train)을 도시하고,
도 4는 모든 센서를 위한 공통의 전원을 갖는, 도 2에 도시된 센서 배열체의 개략도를 도시하고,
도 5는 모든 센서를 위한 공통의 데이터 라인을 갖는, 도 4에 도시된 센서 배열체의 개략도를 도시하고,
도 6은 공통의 전원과 공통의 데이터 채널을 갖는, 중복 토크 센서를 포함하는 센서 배열체의 개략도를 도시한다.
도 1에 도시된 센서 모듈(1)은 자동차의 스티어링 칼럼(2)(파선으로 도시됨) 상에 배치되고, 쌍촉 화살표(4)의 방향으로 종축(3)에 대해서 회전될 수 있다. 센서 모듈(1)은 스티어링 칼럼(2)의 토크 및/또는 회전각을 캡쳐하기 위해 사용될 수 있는 센서 배열체(9)를 포함한다. 센서 배열체(9)는 센서 모듈(1)의 일부인 모듈러 유닛(5)에 결합된다. 플러그 접속(6)은 센서 배열체(9)를 컨트롤러(8)에 전기적으로 연결하기 위해 사용된다.
도 1에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 센서 배열체(9)는 두 개의 토크 센서(10, 11)와 두 개의 회전각 센서(20, 21)로 구성된다. 센서(10, 11, 20, 21)는 센서 배열체(9)의 모듈러 유닛(5)의 하우징 내에 유지되고, 두 개의 토크 센서(10, 11)는 공통의 보드(19) 상에 배치되고, 두 개의 회전각 센서(20, 21)는 공통의 보드(29) 상에 배치된다. 보드(19, 29)는 모듈러 유닛(5) 내에 기계적으로 고정된다.
각각의 센서(10, 11, 20, 21)는 전압 접속(12, 14, 13, 15, 22, 24, 23, 25)과, 각각의 경우에 하나의 신호선(16, 17, 26, 27)을 위한 신호 접속 또한 갖는다.
센서 배열체(9)의 모듈러 유닛(5)은, 센서(10, 11, 20, 21)로부터의 신호가 공급되는 컨트롤러(8)에 케이블(40)에 의해 연결된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 회전각 센서(20)의 전원은 토크 센서(10)의 전원(39)에 접속된다. 이것을 위해, 전압 접속(22)이 전압 접속(12)에 연결되어 전압 접속(12, 22) 모두가 공통의 전선을 통해 외부 전원(VDD)의 일 극에, 바람직하게는 외부 전원(VDD)의 양극에 연결되게 한다. 대응하여, 센서(10, 20)의 전압 접속(14, 24)은 결합되고 전선(32)을 통해 공동으로 전원(VDD)의 음극 또는 그것의 접지(GND)에 연결된다.
토크 센서(20)의 신호선(26)은 토크 센서(10)의 신호선(16)에 전기적으로 연결되고; 신호선(16, 26) 모두는 센서 배열체(9)와 컨트롤러(8) 사이에서 공통의 데이터 라인(34)을 통해 컨트롤러(8)에 연결되어 데이터 채널(DATA CH1)을 형성한다.
대응하는 방식으로, 센서(11, 21)의 신호선(17, 27)은 서로 연결되고, 제 2 데이터 채널(DATA CH2)로서 데이터 라인(35)을 통해 컨트롤러(8)에 연결된다. 회전각 센서(21)의 전원은 토크 센서(11)의 전원에 대응하는 방식으로 연결되고; 접속(13, 23)은 전선(31)을 통해 공동으로 전압원(VDD)에 연결된다. 전압 접속(15, 25)은 전선(32)을 통해 공동으로 전압원의 다른 극에, 특히 그것의 접지(GND)에 연결된다.
따라서 센서 배열체(9)는 단지 여섯 개의 케이블, 즉, 전원(39)의 전선(30, 31, 32, 33)과 데이터 라인(34, 35)을 통해 컨트롤러(8)에 연결된다.
서로 병렬로 연결된 센서(10, 20)(토크 센서(10), 회전각 센서(20))의 전원(39)은 병렬-연결된 센서(11, 21)(토크 센서(11), 회전각 센서(21))의 전원(39)과 서로 독립적이다. 서로 병렬로 연결된 센서(10, 20; 11, 21)로부터의 데이터 출력은 각각의 공통의 데이터 채널, 즉, 데이터 라인(34 또는 35)을 통해 이루어진다.
컨트롤러(8)와 각각의 센서(10, 11, 20, 21) 사이의 통신은 쇼트 PWM 코드(SPC, Shrot PWM Code) 프로토콜을 사용하여 이루어지고, 그것의 신호 트레인은 도 3의 예시의 방식으로 재현된다. 각각이 통신 섹션(50)을 포함하는 두 개의 신호 트레인(51, 52)이 도시된다. 시스템이 아이들링(idling) 되면, 하나의 데이터 라인은 그것에 공급된 “1”의 값을 갖는다. 만약 예를 들어 센서(10) 또는 센서(20)가 데이터 라인(34) 상에서 지정되도록 의도되면, 그 후 아이들링 동안 컨트롤러(8)로부터의 트리거 신호가 “낮음”으로 설정된다. 아이들링 동안 “낮은” 신호대(53)의 기간(T)에 따라, 한 센서(10) 또는 다른 센서(20) 중 어느 하나가 지정된다. 도 3에 도시되는 예시적인 실시예에서, 짧은 기간(T0)은 토크 센서(10)가 지정되도록 유도하여, 토크 센서는 동기화 신호(SYNC)로 응답하고 상태 신호를 출력한다. 데이터는 그 후 (예시적인 실시예에 있어서) 세 개의 데이터 블록(DATA1, DATA2, DATA3)으로 신호 트레인(51, 52) 내에서 토크 센서(10)에 의해 출력된다. 여섯 개의 데이터 블록까지 제공될 수도 있다. 데이터의 전송 후, 토크 센서(10)는 또한 CRC(순환 중복 체크)를 보내고; 이것은 수신된 데이터의 데이터 완전성을 체크하기 위해 컨트롤러(8)에 의해 사용된다.
만약 회전각 센서(20)를 지정하기 위해 동일한 데이터 라인(34)이 사용되도록 의도되면, 그 후 아이들링 동안 컨트롤러(8)는 낮은 신호대(53)를 출력하고, 그것의 기간(T1)은 신호 트레인(51)의 낮은 신호대(53)의 기간(T0)보다 더 길고, 바람직하게는 몇 배 더 길다. 회전각 센서(20)는 동기화 신호(SYNC)와 상태 신호로 기간(T1)의 낮은 신호대(53)에 반응하고, 그 후 (예시적인 실시예에 있어서) 데이터는 데이터 블록(DATA1, DATA2, DATA3)으로 컨트롤러(8)에 보내진다. 데이터의 전송 후, 회전각 센서(20)는 또한 CRC를 보내고; 이것은 수신된 데이터의 데이터 완전성을 체크하기 위해 컨트롤러(8)에 의해 다시 사용된다. 이러한 방식으로, 컨트롤러(8)와 모듈러 유닛(5) 사이의 전기적 연결 라인 또는 케이블의 개수가 감소된 채, 컨트롤러(8)가 모든 센서를 하나하나 지정하는 것이 여전히 가능하다. 시스템의 중복은 또한 상호 독립적인 전원(39)을 갖는 병렬-연결된 센서(10, 20; 11, 21)에 의해서 유지된다.
본질적으로, 도 4에 도시되는 예시적인 실시예는 도 2에 도시되는 것에 대응하고, 이것은 동일한 참조 부호가 동일한 부분에 사용되는 이유이다. 도 2에 도시되는 예시적인 실시예와 대비하여, 한편으로는 전압 접속(12, 13, 22, 23)이 전선(30)에 의해 연결되고, 전압 접속(14, 15, 24, 25)은 전원(39), 즉, 전압원(VDD)에 공동으로 전선(33)을 통해 연결된다. 데이터 라인(34, 35)은 다시 두 개의 분리된 데이터 채널(DATA CH1, DATA CH2)을 형성한다.
센서 배열체(9) 또는 모듈러 유닛(5)의 모든 센서를 위해 선택된 공통의 전원은 도 2에 도시되는 여섯 개의 케이블의 수가 도 4에 도시되는 바와 같이 네 개의 케이블로 감소되게 한다.
컨트롤러(8)와 센서 배열체(9) 또는 모듈러 유닛(5) 사이의 연결 케이블(40)의 추가적인 감소는 도 5에 도시된다. 도 5의 센서 배열체(9)의 표시는 도 4에 도시되는 것에 대응하고, 이것은 동일한 참조 부호가 동일한 부분에 사용되는 이유이다. 도 4의 도시와 대비하여, 도 5의 모든 신호선(16, 17, 26, 27)은 서로 연결되고, 데이터 채널(DATA) 상에서 컨트롤러(8)로 공통의 데이터 라인(36)을 통해 보내진다. 이러한 센서(10, 11, 20, 21)의 상호 접속으로, 컨트롤러(8)와 센서 배열체(9) 또는 모듈러 유닛(5) 사이에는 이제 오로지 세 개의 케이블이 필요하다. SPC 프로토콜은, 도 5에 도시된 바와 같이, ID 선택 모드에서 데이터 라인(36)을 통해 네 개의 센서까지 정보를 얻을 수 있다. 컨트롤러(8)는, 컨트롤러(8)로부터의 마스터 트리거의 낮은 신호대(53)를 위한 시간의 길이에 오로지 근거하여 연결된 센서(10, 11, 20, 21) 중 어느 것이 공통의 데이터 라인(36)에 응답하도록 의도될지 결정할 수 있다. 컨트롤러는 따라서 공통의 데이터 라인(36)을 통해 모든 센서(10, 11, 20, 21)를 연속적으로 판독할 수 있다.
도 6에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 두 개의 토크 센서(10, 11)로 감소된 센서 배열체(9)가 도시된다. 센서(10, 11)의 전압 접속(한편으로 12, 13 다른 한편으로 14, 15)은 병렬로 연결되고, 전선(30, 32)을 통해 공통의 전원(39)에 연결된다. 신호선(16, 17)은 서로 연결되고, 외부 컨트롤러(8)와 통신하기 위한 단일의 데이터 채널(DATA)로서 공통의 데이터 라인(34)을 사용한다.

Claims (9)

  1. 자동차의 스티어링 칼럼(2) 상의 센서 배열체로서,
    상기 스티어링 칼럼(2)에 인가되는 토크의 중복 캡쳐(redundant capture)를 위한 및/또는 상기 스티어링 칼럼(2)의 회전각의 캡쳐를 위한, 적어도 두 개의 센서(10, 11, 20, 21)로 구성되고,
    상기 센서 배열체(9)의 상기 센서(10, 11, 20, 21)는 전선(30, 31, 32, 33)을 통해 전원(VDD, GND)에 연결되고, 각각의 상기 센서(10, 11, 20, 21)는 신호선(16, 17, 26, 27)을 통해 컨트롤러(8)에 데이터를 전송하고,
    상기 적어도 두 개의 센서(10, 11, 20, 21)로부터의 상기 신호선(16, 17, 26, 27)은 공통의 데이터 라인(34, 35, 36)을 통해 상기 컨트롤러(8)에 연결되고, 각각의 센서(10, 11, 20, 21)는 상기 데이터 라인(34, 35, 36)과 상기 신호선(16, 17, 26, 27)을 통해 상기 컨트롤러(8)에 의해 개별적으로 작동될 수 있어서 상기 컨트롤러(8)로부터의 신호(53)가 지정된 센서(10, 11, 20, 21)로 하여금 그것의 데이터를 상기 신호선(16, 17, 26, 27)과 상기 데이터 라인(34, 35, 36)을 통해 상기 컨트롤러(8)로 출력하게 유도하는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  2. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 배열체(9)의 모든 센서(10, 11, 20, 21)가 공통의 공급선을 통해 공통의 전원(39)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  3. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 토크 센서(10, 11) 및 다수의 회전각 센서(20, 21)가 제공되고, 각각의 경우의 하나의 회전각 센서(20, 21)와 함께 각각의 경우의 하나의 토크 센서(10, 11)가 공통의 데이터 라인(34, 35, 36)을 통해 상기 컨트롤러(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수개의 토크 센서(10, 11) 및 복수개의 회전각 센서(20, 21)가 제공되고, 각각의 경우의 하나의 회전각 센서(20, 21)와 함께 각각의 경우의 하나의 토크 센서(10, 11)가 공통의 데이터 라인(34, 35, 36)을 통해 상기 컨트롤러(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    토크 센서(10, 11) 및 회전각 센서(20, 21)가 공통의 전압 접속(12, 13, 22, 23; 14, 15, 24, 25)을 통해 상기 전원(39)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    모든 토크 센서(10, 11) 및 모든 회전각 센서(20, 21)가 공통의 데이터 라인(26)을 통해 상기 컨트롤러(8)에 연결되는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러(8)가 짧은 PWM 코드 프로토콜을 사용하여 상기 센서(10, 11, 20, 21)와 연통하는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 컨트롤러(8)가 트리거 펄스의 낮은 신호대(53)의 기간(T0, T1)에 걸쳐 데이터 출력을 위해 상기 센서(10, 11, 20, 21)를 작동시키는 것을 특징으로 하는
    센서 배열체.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서(10, 11, 20, 21)가 결합하여 공통의 모듈러 유닛(5)이 되고, 상기 모듈러 유닛(5)이 자동차의 상기 스티어링 칼럼(2) 상에 배치되는
    센서 배열체.
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