KR20190112850A - 버스 시스템 및 단락을 진단하기 위한 방법 - Google Patents

버스 시스템 및 단락을 진단하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 2개의 제어부(2, 3)를 포함하는 버스 시스템(1) 및 이러한 버스 시스템의 단락을 진단하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 제어부들은 각각 버스 드라이버(4)를 가지며, 상기 버스 드라이버들(4)은 각각 적어도 하나의 결합 커패시터(C1, C2)가 배치된 적어도 2개의 버스 라인(6, 7)에 의해 서로 연결되고, 상기 버스 라인(6, 7)에 단자 네트워크(8)가 접속되고, 상기 단자 네트워크는 적어도 2개의 저항(R1, R2)과 하나의 커패시터(C3)로 이루어지고, 상기 2개의 저항(R1, R2)은 각각 버스 라인들(6, 7) 중 하나의 버스 라인에 연결되고, 중앙 탭(9)에서 서로 연결되며, 이 경우 단자 네트워크(8)의 커패시터(C3)는 중앙 탭(9)과 접지 접속부 사이에 놓이고, 상기 버스 시스템(1)은 기준 전압 소스(10)를 갖고, 상기 기준 전압 소스(10)는 소자에 의해 중앙 탭(9)에 연결되고, 상기 기준 전압 소스(10)의 전압은 버스 시스템(1)의 작동 전압(UBAT)과 접지 사이의 값을 갖고, 이 경우 적어도 하나의 제어부(2, 3)는, 중앙 탭(9) 상의 전압 레벨이 검출되도록 및 검출된 전압 레벨에 따라 제어부(2, 3)가 작동 전압(UBAT) 또는 접지에 대한 버스 라인(6, 7)의 단락이 존재하는지 여부를 검출하도록 형성된다.

Description

버스 시스템 및 단락을 진단하기 위한 방법{BUS SYSTEM AND METHOD FOR DIAGNOSING A SHORT CIRCUIT}
본 발명은 버스 시스템, 특히 이더넷-버스 시스템 및 이러한 버스 시스템에서 단락을 진단하기 위한 방법에 관한 것이다.
기능적인 이유로 신호 경로 내에 직류 전압 디커플링을 위한 커패시터를 포함하는 버스 시스템에서 버스 드라이버는 접지 또는 공급 전압에 대한 신호 라인의 단락을 검출할 수 없다. 접지 또는 공급 전압에 대한 (지속적으로 또는 단속적으로) 개별 버스 라인들의 단락은 전송 시스템의 비대칭을 야기하여 상기 시스템을 신뢰할 수 없게 만든다.
결합 커패시터를 포함하는 이러한 버스 시스템은 예를 들어 이더넷-버스 시스템이고, 상기 이더넷-버스 시스템은 자동차에서도 이용이 증가하고 있다.
버스 인터페이스, 예를 들어 IEEE 100Base-T1 이더넷은 버스 드라이버 외에 커먼 모드 초크(common mode choke), 신호 경로 내의 결합 커패시터 및 커먼 모드 종단(common mode termination)을 포함하고, 상기 커먼 모드 종단은 2개의 저항과 하나의 커패시터로 이루어진다. 데이터 전송은 2개의 버스 라인 사이에서 차동 교류 전압에 의해 이루어지고, 이때 버스 드라이버의 경우에 차이만이 나타나고, 접지에 대해서 절대 레벨은 나타나지 않는다.
본 발명의 과제는 데이터 전송의 대칭을 간섭하지 않으면서, 접지 또는 공급 전압에 대한 지속적인 또는 단속적인 단락이 검출되는, 신호 경로 내의 결합 커패시터를 포함하는 버스 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 포함하는 버스 시스템 및 청구항 제 8 항의 특징들을 포함하는 방법에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.
버스 시스템은 적어도 2개의 제어부를 포함하고, 상기 제어부들은 각각 버스 드라이버를 가지며, 상기 버스 드라이버들은 2개의 버스 라인에 의해 서로 연결된다. 버스 라인들에 각각 적어도 하나의 결합 커패시터가 배치되고, 상기 버스 라인에 단자 네트워크(terminal network)가 접속되며, 상기 단자 네트워크는 적어도 2개의 저항과 하나의 커패시터로 이루어진다. 이 경우 각각의 저항은 각각의 버스 라인에 연결되고, 2개의 저항은 단자 네트워크의 중앙 탭에서 서로 연결된다. 단자 네트워크의 커패시터는 중앙 탭과 접지 접속부 사이에 놓인다. 또한, 버스 시스템은 기준 전압 소스를 갖고, 상기 기준 전압 소스는 소자에 의해 중앙 탭에 연결된다. 상기 소자는, 중앙 탭 상의 전압이 변동될 수 있는 것을 보장해야 한다. 기준 전압 소스의 전압은 작동 전압(최대로 발생하는 단락 전압)과 접지(0V) 사이의 값을 갖는다. 이 경우 버스 시스템의 적어도 하나의 제어부는, 중앙 탭 상의 전압 레벨이 검출되도록 및 검출된 전압 레벨에 따라 제어부가 작동 전압 또는 접지에 대한 버스 라인의 단락이 존재하는지 여부를 검출하도록 형성된다. 대응으로서 제어부는 오류 메시지 또는 다른 적합한 경고- 또는 대응 조치를 도입할 수 있다. 이 경우, 작동 전압 또는 접지에 대한 버스 라인의 단락에 의해 중앙 탭 상의 전압 레벨도 이러한 전위로 변경되는 것이 이용된다. 이러한 변동은 제어부에 의해 검출될 수 있고, 이 경우 소자는, 중앙 탭 상의 전위가 기준 전압 소스에 의해 일정하게 유지되지만 드리프트(drift)할 수 있는 것을 저지한다. 제어부들은 또한 스위치로서 형성될 수 있다.
실시예에서 소자는 고옴 저항으로 형성되고, 따라서 접지에 대한 단락의 경우에 소자를 통과하는 전류는 매우 낮다. 바람직하게 저항은 1MΩ보다 크다. 저항은 옴 저항으로서 또는 트랜지스터 회로에 의해 구현될 수 있다.
다른 실시예에서 기준 전압 소스의 전압 레벨은 작동 전압의 절반이다. 이로써 중앙 탭 상의 전압 레벨은 단락으로 인해 정확히 2개의 극단 사이에, 즉 접지와 작동 전압 사이에 놓인다. 이는 따라서 단락의 검출을 간단하게 하는데, 그 이유는 중앙 탭 상의 전압 변동은 상응하게 큰 상승폭을 갖기 때문이다.
다른 실시예에서 제어부의 마이크로프로세서에 의해 평가가 이루어진다.
다른 실시예에서 제어부의 중앙 탭과 마이크로프로세서 사이에 A/D-변환기가 배치되고, 이는 디지털 평가를 가능하게 한다.
다른 실시예에서 버스 라인에 또는 제어부에 적어도 하나의 커먼 모드 초크가 통합된다.
다른 실시예에서 제어부는, 중앙 탭의 전압 레벨이 적어도 미리 정해진 모니터링 시간 동안 평가되도록 형성되고, 이 경우 모니터링 시간 동안 전압 레벨이 기준 전압 레벨 소스에 기초한 전압 레벨로부터 다른 전위(접지 또는 작동 전압)로 변동된 경우에만 단락이 추론된다. 모니터링 시간 범위는 이 경우 바람직하게 > 1ms이다. 이로 인해, 고주파 EMC-간섭 또는 간섭 펄스로 인한 커먼 모드 간섭이 단락으로 파악되는 것이 저지된다.
버스 시스템의 바람직한 적용 분야는 자동차에서 사용이다.
본 발명은 계속해서 바람직한 실시예를 참고로 설명된다.
도 1은 버스 시스템의 부분을 도시한 도면.
버스 시스템(1)은 제 1 제어부(2)와 제 2 제어부(3)를 포함한다. 제어부들(2, 3)은 각각 버스 드라이버(4)와 마이크로프로세서(5)를 가지며, 제 2 제어부(3)의 버스 드라이버와 마이크로프로세서는 도시되지 않는다. 제어부들(2, 3) 또는 상기 제어부의 버스 드라이버들(4)은 2개의 버스 라인(6, 7)에 의해 서로 연결된다. 제어부(2, 3)에 각각 결합 커패시터(C1, C2)가 배치된다. 또한, 커먼 모드 초크(CMC; Common Mode Choke)가 제어부(2, 3)에 통합된다. 결합 커패시터(C1, C2)와 커먼 모드 초크(CMC)는 이 경우 버스 드라이버(4)와 버스 라인들(6, 7) 사이에 배치된다. 제어부(2, 3)는 또한 단자 네트워크(8)를 갖고, 상기 단자 네트워크는 2개의 저항(R1, R2)과 하나의 커패시터(C3)로 이루어진다. 이 경우 저항(R1)은 버스 라인(6)에 연결되고, 저항(R2)은 다른 버스 라인(7)에 연결되며, 상기 2개의 저항(R1, R2)은 단자 네트워크(8)의 중앙 탭(9)에서 서로 연결된다. 단자 네트워크(8)의 커패시터(C3)는 중앙 탭(9)과 접지 사이에 놓인다. 고옴 저항(R3)에 의해 기준 전압 소스(10)는 중앙 탭(9)에 연결된다. 기준 전압 소스(10)의 전압 레벨은 이 경우 작동 전압(UBAT)의 절반이다. 또한, 제 1 제어부(2)의 마이크로프로세서(5)는 A/D-변환기(11)에 의해 중앙 탭(9)에 연결된다.
정상 작동 시 중앙 탭(9)은 기준 전압 소스(10)의 전압 레벨을 갖는데, 그 이유는 커패시터(C3)는 직류 전압 기술적으로 무한히 높은 저항을 나타낼 수 있기 때문이다. A/D-변환기(11)는 이러한 아날로그 전압값을 디지털 신호로 변환하고, 상기 신호는 마이크로프로세서(5)에 의해 평가된다. 접지에 대한 버스 라인들(6, 7) 중 하나의 버스 라인의 단락이 발생하면, 중앙 탭(9)의 전위도 접지 전위로 변경된다. 따라서 작동 전압(UBAT)에 대한 버스 라인(6, 7)의 단락 시 중앙 탭(9) 상의 전압 레벨은 작동 전압(UBAT)으로 변경된다.
이러한 전압 변동은 마이크로프로세서(5)에 의해 검출되고, 이때 상기 마이크로프로세서는 적절한 조치를 도입할 수 있다. 단락을 EMC-신호 또는 간섭 펄스로 인한 일시적인 간섭과 구별하기 위해, 마이크로프로세서(5)는 변동된 전압 레벨의 지속시간을 평가한다. 즉, 중앙 탭(9) 상의 전압 레벨의 변동이 예를 들어 1ms보다 긴 시간 범위 동안 지속되는 경우에만, 단락이 검출된다.

Claims (16)

  1. 버스 시스템에 있어서,
    적어도 두 개의 제어부로서, 상기 적어도 두 개의 제어부는 각각 버스 드라이버를 갖고, 상기 버스 드라이버들은 제1 버스 라인 및 제2 버스 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 제1 버스 라인에 제1 결합 커패시터가 배치되고, 상기 제2 버스 라인에 제2 결합 커패시터가 배치되는 것인, 적어도 두 개의 제어부; 및
    상기 제1 및 제2 버스 라인들에 접속되는 단자 네트워크로서, 상기 단자 네트워크는 제1 저항, 제2 저항, 및 기준 커패시터를 포함하고, 상기 제1 저항은 상기 제1 버스 라인에 접속되고, 상기 제2 저항은 상기 제2 버스 라인에 접속되며, 상기 제1 및 제2 저항들은 중앙 탭에서 서로 접속되고, 상기 단자 네트워크의 기준 커패시터는 상기 중앙 탭과 접지 접속부 사이에 위치하는 것인, 단자 네트워크
    를 포함하고,
    상기 버스 시스템은 소자에 의해 상기 중앙 탭에 접속되는 기준 전압 소스를 갖고, 상기 기준 전압 소스에서의 전압 값은 상기 버스 시스템의 작동 전압보다 작고 접지보다 크며,
    적어도 하나의 제어부는, 상기 중앙 탭(9)에서의 전압 레벨을 검출하고, 상기 중앙 탭에서의 전압 레벨이 상기 기준 전압 소스에서의 전압 값과 미리 결정된 양만큼 차이가 나는 것에 응답하여, 제1 및 제2 버스 라인들 중 하나에서의 단락을 확인하도록 구성되는 것인 버스 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소자는 1 MΩ보다 큰 임피던스를 갖는 저항인 것인 버스 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준 전압 소스의 전압 값은 상기 작동 전압의 절반인 것인 버스 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부의 마이크로프로세서가 상기 중앙 탭의 전압 레벨을 검출하고 상기 단락을 확인하도록 구성되는 것인 버스 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중앙 탭과 상기 마이크로프로세서 사이에 A/D-변환기가 배치되는 것인 버스 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 버스 라인 또는 상기 제어부에 커먼 모드 초크가 통합되는 것인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 단락은, 미리 정해진 모니터링 시간 동안 상기 미리 결정된 양만큼 상기 중앙 탭에서의 전압 레벨이 상기 기준 전압 소스에서의 전압 값과 차이가 나는 것에 응답하여 확인되는 것인 버스 시스템.
  8. 버스 시스템에서의 단락 진단 방법으로서,
    상기 버스 시스템은 적어도 2개의 제어부를 갖고, 상기 적어도 2개의 제어부 각각은 버스 드라이버를 가지며, 상기 버스 드라이버들은 제1 버스 라인 및 제2 버스 라인에 의해 서로 접속되고, 상기 제1 버스 라인에 제1 결합 커패시터가 배치되고, 상기 제2 버스 라인에 제2 결합 커패시터가 배치되며, 상기 제1 및 제2 버스 라인들에 단자 네트워크가 접속되고, 상기 단자 네트워크는 제1 저항, 제2 저항 및 기준 커패시터를 포함하고, 상기 제1 저항은 상기 제1 버스 라인에 접속되고, 상기 제2 저항은 상기 제2 버스 라인에 접속되며, 상기 제1 및 제2 저항들은 중앙 탭에서 서로 접속되고, 상기 단자 네트워크의 기준 커패시터는 상기 중앙 탭과 접지 접속부 사이에 위치하고, 상기 버스 시스템의 기준 전압 소스가 소자에 의해 상기 중앙 탭에 접속되고, 상기 기준 전압 소스에서의 전압 값은 상기 버스 시스템의 작동 전압보다 작고 접지보다 크며,
    상기 단락 진단 방법은,
    상기 중앙 탭에서의 전압 레벨을 검출하는 단계; 및
    상기 중앙 탭에서의 전압 레벨이 상기 기준 전압 소스에서의 전압 값과 미리 결정된 양만큼 차이가 나는 것에 응답하여, 제1 및 제2 버스 라인들 중 하나에서의 단락을 확인하는 단계
    를 포함하는 단락 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 소자는 1 MΩ보다 큰 임피던스를 갖는 저항인 것인 단락 진단 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 기준 전압 소스의 전압 값은 상기 작동 전압의 절반인 것인 단락 진단 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제어부의 마이크로프로세서가 상기 중앙 탭의 전압 레벨을 검출하고 상기 단락을 확인하는 것인 단락 진단 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 중앙 탭과 상기 마이크로프로세서 사이에 A/D-변환기가 배치되는 것인 단락 진단 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 버스 라인 또는 상기 제어부에 커먼 모드 초크가 통합되는 것인 단락 진단 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 단락은, 미리 정해진 모니터링 시간 동안 상기 미리 결정된 양만큼 상기 중앙 탭에서의 전압 레벨이 상기 기준 전압 소스에서의 전압 값과 차이가 나는 것에 응답하여 확인되는 것인 단락 진단 방법.
  15. 제8항에 있어서, 상기 단락은, 상기 중앙 탭에서의 전압 레벨이 상기 작동 전압 또는 상기 접지 중 하나와 동일한 것에 응답하여 확인되는 것인 단락 진단 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 단락은, 상기 중앙 탭에서의 전압 레벨이 상기 작동 전압 또는 상기 접지 중 하나와 동일한 것에 응답하여 확인되는 것인 버스 시스템.
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