KR20200004897A - 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법 및 장치, 그리고 차량용 안전 시스템 - Google Patents

에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법 및 장치, 그리고 차량용 안전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량(100) 안전 장치(102)용 에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다. 에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위해, 상기 방법은 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압이 안전 장치(102)를 작동시키기에 적합한 시작값과 안전 장치(102)를 작동시키기에 적합한 테스트 전압값 사이에서 변동될 때 그 전압 변동을 평가하는 단계를 포함한다.

Description

에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법 및 장치, 그리고 차량용 안전 시스템{METHOD AND DEVICE FOR MONITORING AN ENERGY RESERVE, AND SAFETY DEVICE FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량 안전 장치용 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법, 이와 같은 방법에 상응하는 장치, 차량용 안전 시스템 및 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
에어백 제어 장치는 하나 또는 복수의 알루미늄 전해 커패시터 형태로 형성된 고유의 에너지 저장기를 구비한다. 이와 같은 에너지 저장 커패시터는 예컨대 충돌 상황에서 차량 배터리가 파손된 경우 외부 전압 공급이 없이도 사전 설정된 시간 동안 에어백 시스템의 완전한 기능을 보장한다.
이러한 배경에서 본 발명은, 차량 안전 장치용 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법, 또한 이와 같은 방법을 이용하는 장치, 차량용 안전 시스템, 그리고 마지막으로 독립 청구항들에 따른 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제안한다. 바람직한 실시예들은 개별 종속 청구항들 및 이하의 상세한 설명을 참조한다.
안전 장치, 특히 차량 탑승자 보호 장치를 갖춘 차량은 이 안전 장치를 위한 고유의 에너지 저장부를 구비할 수 있다. 이와 같은 고유한 에너지 저장부에 의해서는, 안전 장치의 주요 전압 공급부가 고장인 경우에도 이 안전 장치의 완벽한 작동이 보장될 수 있다.
에너지 저장부에 대한 테스트는 초기에는 시스템-가속 동안에 혹은 스위치-오프 동안에 이루어질 수 있다. 하지만, 에너지 저장부의 이용 가능성이 추가로 또는 대안적으로 차량의 작동 중에, 예를 들면 차량의 현재 주행 사이클(driving cycle) 동안 테스트되는 것이 바람직하다. 이와 같이 주행 사이클 동안에 이루어지는 모니터링은 예를 들어 연속으로 또는 주기적으로 실시될 수 있다.
에너지 저장부의 기능성은 이 에너지 저장부에서의 전압 변동을 토대로 하여 검사될 수 있다. 에너지 저장부의 검사 동안에도 안전 장치의 작동 준비 상태가 보장되도록 하기 위해, 안전 장치를 위해 허용되는 작동 전압값에 의하여 제한되는 전압 범위 안에서 전압 변동이 실시될 수 있다.
상기와 같은 접근 방식은 예를 들어 에어백 시스템에서 사용될 수 있다. 이 경우에는 에어백 제어 장치 진단의 품질이 개선되고, 주기적인 에러 검출률이 증가 될 수 있다. 따라서, 에너지 저장부에 존재하는 하드웨어 결함은 주행 사이클 동안에도 확인될 수 있고, 운전자는 한정된 시스템-기능에 대한 정보를 얻을 수 있다.
바람직하게, 에너지 저장 커패시터의 기능은 주기적인 작동 중에 테스트 된다. 따라서, 에너지 저장부에서 발생할 수 있는 에러에 대한 정보가 언제든지 운전자에게 제공될 수 있다. 이로써, 에러를 사전에 지시하지 않고서도 에어백 시스템의 한정된 릴리스 준비 상태의 위험이 줄어들게 되고, 에너지 저장부를 영구적으로 모니터링하려는 상응하는 고객 요구 사항이 충족된다. 이와 같은 조치 방식은 단지 초기에만 또는 작동 사이클의 마지막에만 주어지는 진단 가능성에 대하여 여러 가지 장점을 제공해준다. 주기적인 테스트 절차의 또 다른 장점은, 다른 기능 및 시스템-이용 가능성에 미치는 영향이 거의 없다는 것이다.
예를 들어, 전압 변동 동안에 에너지 저장부에 인가되는 전압은 단지 안전 장치의 회로부의 기능성이 완전하게 보장될 정도로만 강하한다. 다른 한 편으로, 전압 변동 동안에 에너지 저장부에 인가되는 전압은 단지 정전기 방전을 막아주는 보호부(예를 들어 ESD 보호부로도 명명됨)와 같은 과전압 보호부의 단자 전압(terminal voltage)에 대하여 충분히 큰 안전 간격이 보장될 정도로만 상승 될 수 있다. 이와 같이 규정된 전압 범위의 크기는 안전 장치의 사용 준비 상태를 위험하게 하지 않으면서 에너지 저장부의 커패시턴스를 결정하기에 충분할 정도이다.
본 발명은 다음과 같은 단계를 포함하는 차량 안전 장치용 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법을 제시한다:
에너지 저장부를 모니터링하기 위해, 에너지 저장부에 인가되는 전압이 안전 장치를 작동시키기에 적합한 시작값과 안전 장치를 작동시키기에 적합한 테스트 전압값 사이에서 변동될 때 그 전압 변동을 평가하는 단계.
차량은 예를 들어 승용차, 화물차 또는 기타 상용차와 같은 자동차일 수 있다. '안전 장치'란 예컨대 에어백 시스템 또는 벨트 타이트너(belt tightener)와 같은 차량 탑승자 보호 시스템을 의미할 수 있다. '에너지 저장부'란 예컨대 알루미늄/전해질 커패시터와 같은 에너지 저장 커패시터를 의미할 수 있다. 정상 작동에서는 안전 장치를 작동시키기 위해서 필요한 작동 전압이 에너지 공급부로부터 안전 장치에 공급될 수 있다. 에너지 저장부는 정상 작동 중에 에너지 공급부에 의해서 충전될 수 있다. 예를 들어 사고로 인해 에너지 공급부에서 고장이 발생한 경우에, 에너지 저장부는 안전 장치를 작동시키기 위해서 필요한 작동 전압을 안전 장치에 공급하도록 형성될 수 있다. 예를 들어 에너지 저장부는 안전 장치를 활성화하기 위해서 필요한 에너지를 공급하도록 형성될 수 있다. 에너지 저장부의 모니터링에 의해서 에너지 저장부의 기능성이 검사될 수 있다. 특히 에너지 공급부에서 고장이 발생한 경우에 에너지 저장부가 안전 장치를 작동시키기에 충분한 에너지를 공급할 수 있는지의 여부가 검사될 수 있다. 에너지 저장부의 모니터링은 차량의 주행 사이클 동안에 실시될 수 있다. 주행 사이클은 차량의 운전 이외에 신호등 앞에서 또는 가다 서다(stop-and-go)를 반복하는 운전 시 발생하는 것과 같은 작동에 기인하는 정지 상태까지도 포함할 수 있는 차량 작동 사이클에 상응할 수 있다. 이로써, 에너지 저장부는 차량 작동 동안에 그리고 특히 차량 운전 동안에 모니터링될 수 있다. 시작값과 테스트 전압값은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어 시작값은 안전 장치를 작동시키기 위해서 최대로 적합한 작동 전압값일 수 있고, 테스트 전압값은 안전 장치를 작동시키기 위해서 최소로 적합한 작동 전압값일 수 있고, 또는 그 반대일 수도 있다. 또한, 시작값 및 테스트 전압값은 안전 장치를 작동시키기 위해서 최대로 적합한 작동 전압값과 안전 장치를 작동시키기 위해서 최소로 적합한 작동 전압값 사이의 전압 범위에 배치될 수 있다. 또한, 제1 또는 테스트 전압값은 에너지 저장부의 모니터링이 전혀 실시되지 않는 경우에도 에너지 저장부에 인가되는 정상적인 작동 전압값일 수도 있다. '안전 장치를 작동시키기에 적합한'이라는 표현은 개별 작동 전압값에서 안전 장치의 기능이 보장된다는 것을 의미할 수 있다. 전압 변동의 평가에 따라서, 에너지 저장부의 기능 상태를 지시할 수 있는 모니터링 신호가 발생 될 수 있다.
평가 단계는 차량의 주행 사이클 동안에 여러 번 반복해서 실시될 수 있다. 예를 들어 방법이 주기적으로 반복해서 실시될 수 있다. 그럼으로써, 에너지 저장부의 모니터링은 예정된 시간 간격 후에 각각 새로이 실시될 수 있다. 또한, 이 방법은 주행 사이클 동안에 발생할 수 있는 사전 설정된 하나 또는 복수의 사건 발생에 대한 응답으로서 실시될 수도 있다. 이로써, 에너지 저장부는 요구 조건 프로필에 따라 한 번, 여러 번, 고정된 시점에 또는 주행 사이클과 관련된 사건이 나타날 때 검사될 수 있다. 이와 같이 차량의 정상 작동 동안에 자유롭게 규정될 수 있는 모니터링 가능성은 에너지 저장부에서 초기에 실시된 전압-델타(voltage-delta)의 순수한 측정에 대한 개선이 된다.
에너지 저장부의 사용이 임박한 상황이 검출되는 경우에는 평가 단계의 실시 또는 일반적으로 방법의 실시가 저지될 수 있다. 예를 들어 수신 단계에서는 안전 장치의 활성화 상태 또는 차량 충돌이 임박한 상황 또는 차량 충돌이 발생한 상황을 지시하는 차단 신호가 수신될 수 있다. 상기 차단 신호의 수신에 대한 응답으로서 방법의 실시가 저지되거나 중단될 수 있다. 달리 표현하자면, 안전 장치의 활성화, 차량 충돌이 임박한 상황 또는 차량 충돌이 발생 된 상황이 차단 신호에 의해 지시되지 않는 경우에만 방법이 실시될 수 있다.
변동 단계에서는, 전압 변동을 야기하기 위해, 에너지 저장부에 인가되는 전압이 시작값과 테스트 전압값 사이에서 변동될 수 있다. 이로써, 에너지 저장부를 모니터링할 수 있기 위해 전압 변동이 의도한 바대로 유발될 수 있다. 실시예에 따라서는, 전압 변동을 유발시키기 위해서 전압이 상승 되거나 강하될 수 있다. 시작값과 테스트 전압값에 의해 제한된 전압 범위 안에서 전압 변동이 이루어짐으로써, 에너지 저장부 혹은 안전 장치의 기능은 모니터링 동안에도 보장될 수 있다.
변동 단계에서는, 에너지 저장부에 인가되는 전압이 테스트 전압값과 시작값 사이에서 변동될 수 있다. 이와 같은 변동은 에너지 저장부를 모니터링하기 위해서 야기되는 전압 변동에 대하여 반대로 실시될 수 있다. 이로써, 상기 변동에 의해서는 에너지 저장부를 모니터링하기 위해서 야기되는 전압 변동이 다시 취소될 수 있다. 이 경우에 전압 변동은 시간상으로 볼 때 에너지 저장부를 모니터링하기 위해서 야기되는 전압 변동 후에 이루어질 수 있다. 대안적으로, 상기 전압 변동은 시간상으로 볼 때 에너지 저장부를 모니터링하기 위해서 야기되는 전압 변동 전에 이루어질 수도 있다. 시간상으로 볼 때 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 전압 변동 전에 또는 후에 이루어지는 전압 변동에 의해서는, 초기에 인가되고 또한 모니터링을 시작하기 전에도 에너지 저장부에 인가된 작동 전압값이 에너지 저장부의 모니터링이 종료된 후에 다시 에너지 저장부에 인가되는 상황이 보장될 수 있다. 그럼으로써, 에너지 저장부 혹은 안전 장치의 기능은 모니터링 후에도 보장될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 평가 단계에서는 에너지 저장부에 인가되는 전압이 예정된 기간 내에 전압 변동으로 인해 테스트 전압값에 도달하는지의 여부가 평가될 수 있다. 예정된 기간은 전압 변동의 시작과 함께 시작될 수 있다. 이 경우에 전압 변동은 시작값에서부터 출발하여 예정된 기간 내에 테스트 전압값에 도달할 때까지 또는 예정된 기간이 만료될 때까지 실시될 수 있다. 이때 시작값은 에너지 저장부의 모니터링이 실시되지 않는 경우에도 에너지 저장부에 인가되는 정상적인 작동 전압값에 상응할 수 있다. 예정된 시간 안에 테스트 전압값에 도달하게 되면, 에너지 저장부의 고장 또는 오작동이 추론될 수 있다. 그 외의 경우에는 에너지 저장부가 제대로 기능을 하는 것으로 간주될 수 있다.
상기 실시예에서 에너지 저장부에 인가되는 전압은, 에너지 저장부에 인가되는 전압이 예정된 기간 내에 전압 변동으로 인해 테스트 전압값에 도달하는 즉시 시작값으로 변동될 수 있다. 이와 같은 방식에 의해서는, 전압이 지나치게 큰 폭으로 강하하여 안전 장치의 사용 준비 상태가 위험해질 수 있는 상황이 방지될 수 있다. 에너지 저장부에 인가되는 전압이 예정된 기간 내에 테스트 전압값으로 강하되지 않으면, 이 에너지 저장부에 인가되는 전압은 예정된 기간이 만료되었을 때 다시 시작값으로 변동될 수 있다.
추가의 일 실시예에 따르면, 평가 단계에서는 시작값과 테스트 전압값 사이에서 변동되는 전압 변동의 기간이 평가될 수 있다. 이 경우에 전압 변동은 시작값에서부터 출발하여 테스트 전압값에 도달할 때까지 실시될 수 있다. 에너지 저장부의 커패시턴스는 전압 변동 동안에 흐르는 전류, 전압 변동의 전압 차 및 기간에 대한 정보 지식을 통해서 높은 정확도로 결정될 수 있다.
상이한 실시예들에서 시작값은 테스트 전압값보다 작다. 이로써, 에너지 저장부는 전압 변동으로 인해 충전된다. 바람직한 사실은, 본 실시예에서는 에너지 저장부로부터 유효 에너지를 얻어낼 필요가 없다는 것이다. 더 상세하게 말하자면, 에너지 저장부의 전압은 에너지 저장부의 모니터링으로 인해 에너지 저장부의 정상적인 작동 전압 아래로 강하하지 않는다.
대안적으로, 시작값이 테스트 전압값보다 클 수 있다. 이 경우 전압 변동은 사용자 장치, 예를 들어 방전 저항기(discharge resistor)의 접속에 의해서 간단히 실시될 수 있다. 에너지 저장부의 전압이 에너지 저장부의 모니터링으로 인해 에너지 저장부의 정상적인 작동 전압 아래로 강하하지 않도록 하기 위해, 에너지 저장부에서의 전압은 전압 변동을 실시하기 전에 정상적인 작동 전압에서부터 출발하여 우선 시작값으로 상승될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에너지 저장부에 인가되는 전압의 강하는 누설 전류의 발생에 의해서 야기될 수 있다. 이 경우에는 능동 방전(active discharge)이 필요치 않다. 평가할 전압 변동을 발생시키기 위한 충전 과정은 전압이 시작값으로 강하하는 즉시 시작될 수 있다. 그에 상응하게, 에너지 저장부에 인가되는 정상적인 작동 전압을 유지하기 위한 충전 과정은, 전압이 누설 전류로 인해 테스트 전압값으로부터 정상적인 작동 전압값으로 강하되자마자 전압을 시작할 수 있다.
본 발명은 또한 차량 안전 장치용 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 장치를 제안하며, 이 경우 상기 장치는 본 발명에 따른 방법의 단계들을 상응하는 설비 내에서 실시하거나 실현하도록 형성된다. 이와 같이 장치 형태로 형성된 본 발명의 변형 실시예에 의해서도 본 발명의 과제는 신속하고도 효율적으로 해결될 수 있다.
본 발명에서 '장치'란 센서 신호를 처리하고 이 센서 신호에 따라 제어 신호 및/또는 데이터 신호를 출력하는 전기 장치로 이해될 수 있다. 이 장치는 하드웨어 방식으로 그리고/또는 소프트웨어 방식으로 형성될 수 있는 인터페이스를 구비할 수 있다. 하드웨어 방식으로 형성된 경우에는 상기 인터페이스가 예를 들어 매우 다양한 장치 기능을 구비하는 소위 시스템-ASIC의 부분일 수 있다. 하지만, 상기 인터페이스가 고유한 집적 회로이거나 적어도 부분적으로 별개의 부품들로 이루어지는 것도 가능하다. 소프트웨어 방식으로 형성된 경우에 상기 인터페이스는 예를 들어 마이크로 컨트롤러 상에서 다른 소프트웨어 모듈과 함께 존재하는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
본 발명은 또한 다음과 같은 특징, 즉,
안전 장치와,
안전 장치용 에너지 저장부와,
에너지 저장부를 모니터링하기 위한 장치를 구비한 차량용 안전 시스템을 제안한다.
'안전 시스템'이란 안전 장치와, 안전 장치용 에너지 저장부와, 모니터링 장치로 이루어진 시스템을 의미할 수 있다. '안전 장치'란 차량 탑승자 보호 시스템을 의미할 수 있다. 차량 탑승자 보호 시스템으로서는 예를 들어 에어백 및/또는 벨트 타이트너 그리고 상응하는 구속 시스템(restraint system)용 제어 장치를 포함할 수 있는 구속 시스템이 사용될 수 있다. 구속 시스템용 제어 장치, 안전 장치용 에너지 저장부 그리고 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 장치는 하나의 하우징 내에 함께 배치될 수 있다. 안전 장치의 작동 또는 활성화를 위해서 필요한 에너지를 안전 장치에 공급할 수 있기 위해, 에너지 저장부는 전기 라인을 통해 안전 장치에 연결될 수 있다. 모니터링 장치는 예를 들어 에너지 저장부에 인가되는 전압의 전압 변동을 검출할 수 있기 위해 에너지 저장부에 결합 될 수 있다. 이 모니터링 장치는 모니터링 신호를 출력하기 위한 인터페이스를 구비할 수 있다.
예컨대 반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광학 메모리와 같이 기계를 판독할 수 있는 캐리어 상에 저장될 수 있고, 프로그램이 컴퓨터 또는 장치상에서 실행되는 경우에 전술된 실시예들 중 하나에 따른 방법을 수행하기 위해 사용되는, 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 프로그램 제품도 바람직하다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 장치를 구비하는 차량을 도시한 개략도이고,
도 1b는 본 발명의 일 실시예의 블록 회로도이며,
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 차량 안전 장치용 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 장치를 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 모니터링 과정 동안에 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압을 도시한 그래프이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압을 도시한 그래프이고,
도 4는 본 발명의 추가의 일 실시예에 따른, 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압을 도시한 그래프이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 차량 안전 장치용 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법의 흐름도이다.
아래에서 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상이한 도면들에 도시되어 있으면서 유사한 작용을 하는 요소들에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 이 경우 상기 요소들에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라 안전 장치(102), 안전 장치(102)용 에너지 저장부(105) 및 에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위한 장치(108)를 구비하는 차량(100)의 개략도를 보여주고 있다.
안전 장치(102)로서는 예를 들어 하나 이상의 에어백 및 이 하나 이상의 에어백을 제어하기 위한 제어 장치를 구비하는 에어백 시스템이 사용될 수 있다. 안전 장치(102)는 또 다른 차량 탑승자 보호 시스템일 수도 있다. 예를 들어 안전 장치(102)는 에어백에 추가로 또는 대안적으로, 벨트 타이트너, 롤-오버 바(roll-over bar) 등의 다른 구속 수단 및 그에 상응하는 제어 부재들을 포함할 수 있다. 에너지 저장부(105)는 안전 장치(102)에 연결되어 있으며, 적어도 상기 안전 장치(102)의 주요 에너지 공급부에서 고장이 발생하는 경우에 이 안전 장치(102)를 작동시키기 위한 에너지를 공급하도록 형성된다. 모니터링 장치(108)는 에너지 저장부(105)의 기능성을 모니터링하기 위해 에너지 저장부(105)에 연결된다. 이를 위해, 모니터링 장치(108)는 에너지 저장부(105)에서의 전압 변동을 평가하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 모니터링 장치(108)는 에너지 저장부(105)에서의 전압 변동을 실시하도록 형성될 수도 있다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장부(105)의 충전 및 방전 회로의 블록 회로도를 보여주고 있다. 에너지 저장부(105)로서는 도 1a에 도시된 차량 안전 장치용 에너지 저장부가 사용될 수 있다. 본 회로는 DC/DC-부스트 컨버터로서 구현된 컨버터(110), 접지(120)에 대해 접속된 에너지 저장부(105)용 충전 회로(115) 및 에너지 저장부(105)용 방전 회로(125)를 포함한다.
부스트 컨버터(110)는 입력에서 차내 배터리로부터 전압(VBat)을 공급받는다. 부스트 컨버터(110)의 출력은 에너지 저장부(105)용의 집적 충전 회로(115)에 연결되어 있고, 상기 전압(VBat)에서 변환된 전압을 상기 충전 회로(115)의 입력에 공급한다. 충전 회로(115)의 출력은 에너지 저장부(105)의 단자에 연결되어 있다. 충전 회로(115)는 에너지 저장부(105)를 충전하기 위한 충전 전압을 에너지 저장부(105)에 공급하도록 형성되었다. 에너지 저장부(105)의 추가의 단자는 접지(120)에 연결되어 있다. 에너지 저장부(105)를 방전시키기 위한 방전 회로(125)가 충전 회로(115)에 대하여 병렬로 위치되어 있다. 에너지 저장부를 방전시키기 위한 회로(125)의 단자는 교점(130)(nodal point)에 연결되어 있다. 이 교점은 또한 에너지 저장부를 충전하기 위한 회로(115)와 에너지 저장부(105)의 일 단자 사이에도 있다. 상기 교점(130)에서 전압 측정이 실시될 수 있으며, 이 경우 측정은 아날로그/디지털-컨버터를 통해서 또는 고정된 비교기-임계값을 갖는 회로를 이용해서 이루어질 수 있다. 예를 들면 도 1a에 도시된 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 장치에 의해서 측정이 실시될 수 있다. 충전 회로(115) 및 방전 회로(125)는 각각 제어 입력을 구비할 수 있으며, 이 제어 입력을 통해서 충전 회로(115)의 충전 기능 그리고 방전 회로(125)의 방전 기능이 제어될 수 있다. 그에 상응하는 제어는 예를 들어 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 장치에 의해서 실시될 수 있다.
배터리 전압(VBat)이 고장인 경우에, 안전 장치는 에너지 저장부(105)를 통해서 작동될 수 있다.
이하에서는 차량 에어백 시스템과 관련된 본 발명의 일 실시예가 도 1b를 참조하여 설명된다. 에어백 시스템은 에너지 저장부(105)를 구비한다. 도 1b에는 에어백 시스템의 에너지 저장부 충전/방전 회로의 블록 회로도가 도시되어 있다.
에어백 시스템의 전압 공급 컨셉은, 배터리 분리의 경우를 위한, 즉 예를 들어 충돌 상황에서 파괴를 위한 모든 시스템 소자에 별도의 에너지 저장부(105)로부터, 본원에서는 에너지 저장 커패시터로부터 자율적으로 그리고 적어도 일시적으로 전압이 공급될 수 있다는 것이다. 이와 같은 시스템 상태는 오우타키(Autarky)로 불린다.
전류 제한부(115)를 포함하여 DC/DC-스위칭 컨버터(110) 형태로 형성된 집적 충전 회로에 의해서, 에너지 저장부(105)는 처음에는 고-전압 레벨(예컨대 33V)로 충전되고 나중에는 오우타키에서 전체 에어백 시스템의 중앙 공급원으로서 이용된다. 에너지 저장부(105)의 커패시턴스 값은 초기에, 즉 시스템-가속 동안에 측정되고, 에어백 시스템 내에서 이루어지는 소프트웨어 진단에 의해 평가된다. 결함이 있는 경우, 즉 에너지 저장부 커패시턴스가 지나치게 작은 경우에는 시스템-에러가 저장되고, 활성화된 에어백 경고 램프에 의해서 운전자에게 통지된다. 작동 사이클의 진행 중에 처음으로 에너지 저장 커패시터에서 결함이 발생하면, 이 결함은 현재 사이클에서 진단 및 에러 지시에 의해 처리될 수 있다. 더 상세하게 말하자면, 에너지 저장 커패시터(105)에 존재하는 에러를 또한 주기적으로 검출할 수 있고, 시스템 이용 가능성에 영향이 미치는 경우에는 운전자에게 통지될 수 있다. 테스트의 중심적인 메커니즘은, 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압을 공칭 값인 33V로부터 차이가 나는 수준으로 높이거나 줄이는 것 그리고 이와 같은 과정을 모니터링하는 것이다. 이때 전압 변동은 다른 회로부가 방해를 받지 않거나 오우타키 시간이 영향을 받지 않을 정도로 적게 유지된다. 예를 들어 배터리 파괴가 테스트 개시 직후에 발생하면, 에너지 저장부 전해 커패시터(Elko)에서 전압의 지나치게 심한 강하는 오우타키 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전 장치용 에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위한 장치(108)를 구비하는 회로를 보여주고 있다. 본 도면에는 이미 도 1b를 참조하여 기술되었고 컨버터(110), 충전 회로(115) 및 방전 회로(125)로 이루어진 어셈블리가 도시되어 있다. 충전 회로(115), 방전 회로(125) 및 에너지 저장부(105)의 단자들은 하나의 공동 교점(130)을 통해 서로 연결되어 있다.
검출 장치(135)는 교점(130)에 연결되어 있다. 검출 장치(135)는 교점(130)에서 전압 측정을 실시하도록 형성되었다. 이로써, 검출 장치(135)는 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압을 검출하도록 형성되었다. 검출 장치(135)는 검출된 전압의 값을 장치(108)에 제공하도록 형성되었다.
정상 작동에서는 안전 장치를 작동시키기 위해서 필요한 작동 전압이 에너지 공급부로부터 안전 장치에 공급된다. 에너지 저장부(105)는 정상 작동 중에 에너지 공급부에 의해서 충전된다. 예를 들어 사고로 인해 에너지 공급부에서 고장이 발생한 경우에, 에너지 저장부(105)는 안전 장치를 작동시키기 위해서 필요한 작동 전압을 안전 장치에 공급하도록 형성되었다. 에너지 저장부(105)는 안전 장치를 활성화하기 위해서 필요한 에너지를 공급하도록 설계되었다. 장치(108)는 에너지 공급부에서 고장이 발생한 경우에 에너지 저장부(105)가 안전 장치를 작동시키기에 충분한 에너지를 공급할 수 있는지의 여부를 모니터링하도록 형성되었다.
상기 목적을 위해 장치(108)는, 에너지 저장부(105)에서 전압 변동을 야기하기 위해 충전 회로(115) 및 방전 회로(125)를 제어하도록 형성되었다. 장치(108)는 검출 장치(135)에 의해 검출된 전압 변동을 평가하도록 그리고 이 전압 변동의 평가에 따라 에너지 저장부(105)가 에러 없이 기능을 하는지 아니면 결함이 있는지에 대하여 결정을 내리도록 형성되었다. 에너지 저장부(105)가 결함이 있는 것으로 분류되면, 장치(108)는 에너지 저장부(105)의 결함을 지시하는 경고 신호를 출력한다.
실시예에 따르면, 장치(108)는 충전 회로(115) 및 방전 회로(125)의 제어에 의해서 에너지 저장부(105)의 충전 과정 동안의 또는 대안적으로는 방전 과정 동안의 시간 또는 전압을 모니터링하도록 형성되었다. 도 2 내지 도 4는 본 발명의 상응하는 실시예들에 대한 전압 곡선을 보여주고 있다.
도 2를 참조하여 아래에서 상세하게 설명되는 본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 저장부(105)의 모니터링 과정을 위해서 충전 회로(115)는 비활성화되고 방전 회로(125)는 활성화된다. 장치(108)는 방전 시점부터 검출 장치(135)에 의해 검출된 에너지 저장부(105)에서의 전압 강하를 평가하도록 형성되었다. 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압이 방전 시점부터 사전에 규정된 시간 안에 사전에 규정된 임계값에 미달되지 않으면, 에너지 저장부(105)는 충분한 것으로 검출된다. 방전 시점부터 사전에 규정된 시간 안에 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압이 사전에 규정된 값 아래로 강하하는 경우에, 장치(108)는 방전 회로(125)를 에너지 저장부(105)로부터 분리하도록 그리고 충전 회로(115)를 활성화하도록 형성되었다. 이와 같은 방식에 의해서는, 에너지 저장부(105)에서의 전압이 모니터링으로 인해 지나치게 큰 폭으로 강하하여 안전 장치의 사용 준비 상태가 위험하게 되는 상황이 방지될 수 있다. 이 경우에 에너지 저장부(105)는 결함이 있는 것으로 간주된다. 장치(108)는 결함 있는 에너지 저장부(105)를 지시하기 위한 신호를 출력하도록 형성되었다.
또한, 에어백 릴리스가 임박한 상황에서 에너지 저장부(105)의 방전을 억압하거나 가급적 신속하게 중단시키도록 보장해주는 추가의 조치들이 실시될 수도 있다. 이와 같은 조치들에 의해서는, 에너지 저장부(105)의 사용 상황이 임박한 경우에 에너지 저장부(105)의 모니터링이 실시되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 배터리 파괴가 검출되는 경우에는 추가 테스트 차단 혹은 모니터링 중단이 실행될 수 있다. 배터리 파괴는 VBat-부족 전압 임계치를 참조해서 검출될 수 있는데, 다시 말하자면 전압이 VBat-부족 전압 임계치까지 강하된다는 사실을 참조해서 검출될 수 있다. 또한, 시스템-ASIC 내에서 예컨대 시동 회로의 해제와 같은 릴리스와 관련된 신호가 인가되자마자 에너지 저장부(105)의 테스트 잠금이 실행될 수 있다. 또한, 시스템 내에서 제1 충돌 정보가 검출되었다면, 에너지 저장부(105)의 테스트는 소프트웨어에 의해서는 개시될 수 없다. 다시 말하자면, 프리-파이어(Pre-Fire) 또는 충돌 알고리즘이 활성화되자마자.
도 3 및 도 4를 참조하여 아래에서 상세하게 설명되는 추가의 실시예들에서는, 방전 과정 대신에 충전 과정이 모니터링된다. 이때 도 3을 참조하여 아래에서 상세하게 설명되는 방법에 따르면, 먼저 에너지 저장부(105)의 부분적인 방전이 발생한다. 그 다음에 이어서 에너지 저장부가 다시 충전되고, 재충전 기간이 장치(108)에 의해서 평가된다. 이를 위해 상기 장치는, 에너지 저장부(105)에서의 작동 전압이 정상적인 작동 전압값에서부터 출발하여 하부 임계값에 도달할 때까지 충전 회로(115)가 에너지 저장부(105)로부터 분리되도록 그리고 방전 회로(125)가 접속되도록 형성되었다. 상기 임계값의 유지 상태는 교점(130)에서 검출 장치(135)를 이용하여 장치(108)에 의해 모니터링된다. 하부 임계값에 도달하는 즉시, 장치(108)는 방전 회로(125)를 에너지 저장부(105)로부터 분리하도록 그리고 충전 회로(115)를 다시 활성화하도록 형성되었다. 후속하는 에너지 저장부(105)의 충전 과정은 정상적인 작동 전압값에 도달할 때까지 실시된다. 장치(108)는 충전 과정의 기간을 결정하고 평가하도록 형성되었다. 장치(108)는 이 기간에 따라서 에너지 저장부가 기능을 하는지 아니면 결함이 있는지를 결정하도록 형성되었다.
도 4를 참조하여 이하에서 상세하게 설명되는 방법에 따르면, 에너지 저장부(105)는 정상적인 작동 전압에서부터 출발하여 처음에는 계속 충전된 후에 다시 방전된다. 이때 충전 기간은 장치(108)에 의해서 평가된다. 이로써, 작동 전압을 정상적인 작동 전압에서부터 출발하여 방전 회로(125)를 이용해서 먼저 강하시키는 대신에, 작동 전압을 정상 작동으로부터 작동 전압의 상부 임계값까지 상승시키는 것도 가능하다. 이와 같은 충전 과정을 위해서, 충전 회로(115)에 인가되는 작동 전압 또는 충전 전압을 위한 새로운 설정 값이 장치(108)에 의해 사전 설정된다. 충전 과정에 의해 교점(130)에서 야기되는 전압 변동은 검출 장치(135)에 의해 검출되고, 장치(108)에 의해 평가된다. 충전 과정으로 인해 야기되는 전압 변동 그리고 충전 과정의 기간은 에너지 저장부(105) 내에 존재하는 커패시턴스를 계산하기 위한 토대를 형성하며, 이 커패시턴스는 장치(108) 내에서 설정 값과 비교된다. 에너지 저장부(105)의 커패시턴스가 이 에너지 저장부(105)의 커패시턴스를 위해 사전 설정된 설정 값 아래에 놓이면, 결함 있는 에너지 저장부(105)를 위한 모니터링 신호가 출력된다. 작동 전압을 위한 상부 임계값에 도달하여 충전 과정의 종료가 표시된 후에는, 장치(108)가 상응하는 제어 신호를 출력하도록 형성됨으로써, 결과적으로 충전 회로(115)는 에너지 저장부(105)로부터 분리되고, 방전 회로(125)는 에너지 저장부(105)에 연결되며, 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압은 다시 정상 작동을 위해서 결정된 값으로 강하하게 된다. 정상 작동을 위한 작동 전압값에 도달하는 즉시, 충전 회로(115)가 다시 에너지 저장부(105)에 연결되고 방전 회로(125)가 에너지 저장부로부터 분리되도록 하기 위해, 장치(108)는 상응하는 제어 신호를 출력하도록 형성되었다. 그럼으로써, 처음에 우세했던 상태에 다시 도달하게 되고, 모니터링이 주기적으로 반복될 수 있다.
에너지 저장부의 모니터링에 의해서 에너지 저장부의 기능성이 검사될 수 있다. 특히, 에너지 공급부에서 고장이 발생하는 경우에 에너지 저장부가 제어 장치를 작동시키기에 충분한 에너지를 공급할 수 있는지의 여부가 검사될 수 있다. 에너지 저장부의 모니터링은 차량 주행 사이클 동안에 여러 번, 예를 들면 예정된 시간 간격을 두고서 반복될 수 있다. 주행 사이클은 차량의 운전 이외에 신호등 앞에서 또는 정지 동작과 주행 동작을 반복하는 교통 상황에서 발생하는 것과 같은 작동에 기인하는 정지 상태까지도 포함할 수 있는 차량 작동 사이클에 상응할 수 있다. 이로써, 에너지 저장부는 차량 작동 동안에 그리고 특히 차량 운전 동안에 모니터링 될 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 차량 안전 장치용 에너지 저장부의 모니터링 사이클 동안의 작동 전압의 전압 곡선을 보여주고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압을 그래프으로 보여주고 있다. 에너지 저장부로서는 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 안전 장치용 에너지 저장부가 사용될 수 있다. 에너지 저장부의 모니터링 과정 동안의 전압 곡선이 직교 좌표계에 도시되어 있다. 횡 좌표 상에는 시간(t)이 그리고 종 좌표 상에는 에너지 저장부에 인가되는 전압(V)이 도시되어 있다.
종 좌표 상에는 시작값(V1) 및 테스트 전압값(V2)이 표시되어 있다. V1 및 V2에 대한 값은 좌표계에 파선의 경계선으로서 도시되어 있다. 2개의 곡선 진행(210, 220)은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 모니터링 과정 동안에 나타나는 두 가지 상이한 전압 곡선을 보여준다. 전압이 일 시점(t1)까지는 값(V1)을 갖는다. 이로써, 상기 값(V1)은 에너지 저장부의 정상적인 작동 전압에 상응한다. 모니터링 과정은 시점(t1)에서 시작한다. 이 시점(t1)부터는 에너지 저장부의 방전이 시작된다. 방전은 늦어도 다음 시점(t2)에는 종료된다.
전압 곡선(210)은 에너지 저장부의 결함을 지시하는 전압 진행을 보여준다. 그와 달리 전압 곡선(220)은 에너지 저장부의 올바른 기능을 지시하는 전압 진행을 보여준다.
전압 곡선(210)은 시점(t1)까지는 시작값(V1) 레벨에서 진행한다. 이 시점(t1)에서는 전압 곡선(210)이 급하게 강하하고, 시점(t2)에 도달하기 전에 이미 테스트 전압값(V2)에 의해 규정되었고 에너지 저장부에 인가되는 전압에 대한 하부 한계값을 통과한다.
전압 곡선(220)은 시점(t1)까지는 시작값(V1) 레벨에서 진행한다. 이 시점(t1)에서는 전압 곡선(220)이 느리게 강하하고, 시점(t2)까지는 테스트 전압값(V2)에 의해 규정되었고 에너지 저장부에 인가되는 전압에 대한 하부 한계값에 도달하지 않는다.
도 2에 도시되어 있는, 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압을 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 일 실시예가 전압 곡선(210)에서는 결함 있는 에너지 저장부의 테스트를 보여주는 반면, 전압 곡선(220)은 올바르게 기능을 하는 에너지 저장부의 테스트를 나타낸다. 도 2에 도시된 본 발명에 따른 방법의 실시예에서는, 시점(t1)과 시점(t2) 간의 시간 간격이 사전에 규정되었다.
도 2에 도시된 방법은 시작값(V1)이 테스트 전압값(V2)보다 큰 방법으로서 기술될 수 있다. 시점(t1)과 시점(t2) 사이에 놓인 기간 동안의 전압 강하가 검출되고 평가된다. 전압 강하를 야기하기 위해, 에너지 저장부의 충전 회로가 비활성화될 수 있고 에너지 저장부의 방전 전류원이 활성화될 수 있다. 이로써, 도 2에 도시된 방법은 평가 단계에서 예정된 기간 내에 나타난 전압 변동의 양이 평가되는 방법으로서 기술될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 에너지 저장부 충전 회로의 단시간(예컨대 10ms) 동안의 비활성화 및 전류 제한된 방전 전류원(예컨대 5mA)의 추가 접속에 의해서 에너지 저장부에서의 전압이 능동적으로 강하된다. 이때 규정된 시간 안에 고정된 전압 임계치[V2, 예컨대 31V, 다시 말해 33V의 정상 값(V1)보다 2V 아래]에 미달되면, 예컨대 전해 커패시터 혹은 결점이 있는 납땜 장소 및/또는 도체 레일 혹은 접촉부의 파괴에 의해서 에너지 저장 커패시터의 완전 고장이 추론될 수 있다. 이때 상기 고정된 임계치(V1, V2)의 모니터링은 직접 하드웨어 내에서, 예컨대 비교기에 의해서 이루어질 수 있거나 ADC를 통한 측정을 이용해서 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압의 그래프를 보여주고 있다. 에너지 저장부로서는 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 안전 장치용 에너지 저장부가 사용될 수 있다. 에너지 저장부의 모니터링 과정 동안의 전압 곡선이 직교 좌표계에 도시되어 있다. 횡 좌표 상에는 시간(t)이 그리고 종 좌표 상에는 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압(V)이 도시되어 있다.
종 좌표 상에는 시작값(V3) 및 테스트 전압값(V4)이 표시되어 있다. V3 및 V4에 대한 값은 좌표계에 파선의 경계선으로서 도시되어 있다. 2개의 곡선 진행(310, 320)은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 모니터링 과정 동안에 나타나는 두 가지 상이한 전압 곡선을 보여준다.
전압 곡선(310)은 에너지 저장부의 결함을 지시하는 전압 진행을 보여준다. 그와 달리 전압 곡선(320)은 에너지 저장부의 올바른 기능을 지시하는 전압 진행을 보여준다.
전압 곡선(310)은 시점(t3)까지는 테스트 전압값(V4) 레벨에서 진행하고, 그 다음에는 시점(t4)에 도달할 때까지 시작값(V3)의 레벨로 직선으로 강하한다. 시점(t4)과 시점(t5) 사이에서는 전압 곡선(310)이 제2 작동 전압(V4)의 레벨로 상승한다. 시간 간격(Δt1)은 시점(t4)과 시점(t5) 사이의 기간으로서 규정되었다. 전압 차(ΔV)는 시작값(V3)과 테스트 전압값(V4) 간에 나타나는 차이의 양으로서 규정되었다. 제2 전압 곡선(320)은 시점(t3)까지는 테스트 전압값(V4) 레벨에서 진행하고, 그 다음에는 시점(t6)에 도달할 때까지 시작값(V3)의 레벨로 직선으로 강하한다. 시점(t6)과 시점(t7) 사이에서는 전압 곡선(320)이 제2 작동 전압(V4)의 레벨로 상승한다. 시간 간격(Δt2)은 시점(t6)과 시점(t7) 사이의 기간으로서 규정되었다. 도 3에 도시된 실시예에서는 에너지 저장부의 기능성에 대해 진술하기 위해 시간 차(Δt1, Δt2)가 평가된다. 평가 단계에서는, 에너지 저장부의 커패시턴스를 계산하기 위해, 충전 과정 동안의 시간에 걸쳐서 이루어지는 상대적으로 더 작은 작동 전압값(V3)으로부터 그에 비해 더 큰 작동 전압값(V4)으로의 상승이 평가된다.
도 3에 도시되어 있는, 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압을 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 일 실시예가 전압 곡선(310)에서는 결함 있는 에너지 저장부의 테스트를 보여주는 반면, 전압 곡선(320)은 올바르게 기능하는 에너지 저장부의 테스트를 나타낸다. 도 3에 도시된 본 발명에 따른 방법의 실시예에서는, 시작값(V3)과 테스트 전압값(V4) 간의 전압 차가 사전에 규정되었다.
도 3에 도시된 방법은 시작값(V3)이 테스트 전압값(V4)보다 큰 방법으로서 기술될 수 있다. 전압 이득(ΔV) 및 제1 시점(t4, t6)과 제2 시점(t5, t6) 사이의 시간 간격이 검출되고 평가된다. 충전 과정 전에 전압 강하를 야기하기 위해, 에너지 저장부의 충전 회로가 비활성화될 수 있고 에너지 저장부의 방전 전류원이 활성화될 수 있다. 하부 작동 전압값(V3)에 도달하면, 다시 반대 상태로 되는데, 다시 말하자면 방전 전류원은 비활성화되고 충전 전류 회로는 활성화된다. 이로써, 도 3에 도시된 방법은 평가 단계에서 예정된 전압 차 안에 있는 기간의 양이 평가되는 방법으로서 기술될 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서와 같이, 도 3에 도시된 실시예에서는 에너지 저장부가 주기적인 테스트 동안에 방전 전류원에 의해서 방전된다. 이때 방전 시간, 즉 t3과 t4 사이의 기간 및 허용된 방전 전압 레벨(V3)은 프로젝트 특성에 맞추어 적응될 수 있고, 제어 장치-소프트웨어에 저장되어 있다. 사전 설정된 방전-전압 레벨(V3)에 도달했다면, 에너지 저장부에서의 전압은 다시 공칭 값(V4)으로 충전된다. 사용된 충전 전류는 프로그램 특성에 맞추어 프로그래밍 될 수 있고, 매우 정확하다. 이 경우 충전 동안에 이루어지는 에너지 저장부에서의 전압 상승(ΔV)은 ADC-측정에 의해서 모니터링 되고, 사전 설정 값에 대하여 비교된다. 에너지 저장부 커패시턴스를 높은 정확도로 결정하는 것이 가능하다(C=I*t/U). 결정된 커패시턴스 값이 요구 사항을 충족하지 않으면, 즉 이 값이 지나치게 작으면, 상응하는 에러가 저장될 수 있고, 운전자에게 통지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 최초 전압값(V4)으로부터 시작값(V3)으로의 방전은 오로지 에너지 저장부에서의 누설 전류에 의해서만 이루어진다. 이 방전은 능동적인 방전에 비해 훨씬 더 길게 지속 되지만, 경우에 따라서는 방전 전류원이 절약될 수 있다. 단지 그 다음에 이어지는 충전만 측정되기 때문에, 방전 기간은 아무런 역할도 하지 못하며, 정해진 시간이 없더라도 임계치(V3)까지 방전될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압의 그래프를 보여주고 있다. 에너지 저장부로서는 도 1a, 도 1b 및 도 1c에 도시된 안전 장치용 에너지 저장부가 사용될 수 있다. 에너지 저장부의 모니터링 과정 동안의 전압 곡선이 직교 좌표계에 도시되어 있다. 횡 좌표 상에는 시간(t)이 그리고 종 좌표 상에는 안전 장치용 에너지 저장부에 인가되는 전압(V)이 도시되어 있다.
종 좌표 상에는 시작값(V3) 및 테스트 전압값(V4)이 표시되어 있다. V3 및 V4에 대한 값은 좌표계에 파선의 경계선으로서 도시되어 있다. 2개의 곡선 진행(410, 420)은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 모니터링 과정 동안에 나타나는 두 가지 상이한 전압 곡선을 보여준다.
전압 곡선(410)은 에너지 저장부의 결함을 지시하는 전압 진행을 보여준다. 그와 달리 전압 곡선(420)은 에너지 저장부의 올바른 기능을 지시하는 전압 진행을 보여준다.
전압 곡선(410)은 시점(t8)까지는 시작값(V3) 레벨에서 진행하고, 그 다음에는 시점(t9)에 도달할 때까지 테스트 전압값(V4)의 레벨로 직선으로 상승한다. 시점(t9)에 도달한 후에는 전압 곡선(410)이 다시 제1 작동 전압(V3)의 레벨로 강하한다. 시간 간격(Δt3)은 시점(t8)과 시점(t9) 사이의 기간으로서 규정되었다. 전압 차(ΔV)는 시작값(V3)과 테스트 전압값(V4) 간에 나타나는 차이의 양으로서 규정되었다. 전압 곡선(420)은 시점(t8)까지는 시작값(V3) 레벨에서 진행하고, 그 다음에는 시점(t10)에 도달할 때까지 테스트 전압값(V4)의 레벨로 직선으로 상승한다. 시점(t10)에 도달한 후에는 전압 곡선(420)이 다시 제1 작동 전압(V3)의 레벨로 강하한다. 시간 간격(Δt4)은 시점(t8)과 시점(t10) 사이의 기간으로서 규정되었다. 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에서는 시간 간격(Δt3, Δt4)이 측정되고, 사전에 규정된 전압 차(ΔV)와 함께 에너지 저장부 내에 포함된 커패시턴스가 결정된다. 이와 같은 방식으로 결정된 커패시턴스를 사전에 규정된 에너지 저장부의 커패시턴스와 비교함으로써, 에너지 저장부의 이용 가능성에 대한 결정이 내려질 수 있다.
도 4의 기초가 되는 본 발명의 실시예에서는, 시점(t8)에서 하부 작동 전압(V3)을 벗어나게 되며, 본 실시예에서 상기 하부 작동 전압(V3)은 정상 작동 중의 작동 전압에 상응한다. 이때 도 1c에 도시된 제어 장치에 의해서는, 에너지 저장부에 인가되는 전압이 상부 작동 전압값(V4)에 도달할 때까지 충전 전압의 상승이 야기된다. 충전 과정이 모니터링 되고, 이 충전 과정을 위한 기간이 결정된다. 도 4에서 결정된 기간 및 사전 설정된 전압 차로부터, 모니터링 장치가 에너지 저장부의 커패시턴스를 결정할 수 있다. 작동 전압이 상부 작동 전압값(V4)에 도달하는 시점에는, 제어 장치에 의하여 작동 전압이 하부 작동 전압값(V3)에 도달할 때까지 충전 회로의 비활성화가 야기되고, 방전 회로의 활성화가 야기된다. 작동 전압이 하부 작동 전압값(V3)에 도달하는 시점에는, 방전 회로가 비활성화되고, 충전 회로가 다시 활성화된다.
도 2 및 도 3에 도시된 실시예에서와 달리 도 4에 도시된 실시예에 따른 테스트에서는 에너지 저장부 전해 커패시터가 주기적으로 방전되지 않고 오히려 공칭 값, 예컨대 33V를 초과하는 값으로 충전된다. 에너지 저장부 전압을 발생하는 DC/DC-부스트 컨버터는 테스트 동안에 더 높은 설정 값으로, 예컨대 34V(다시 말해 공칭 값인 33V보다 1V 더 높음)로 설정된다. 에너지 저장부 전해 커패시터가 새로운 설정 값으로 충전되는 과정은 정확하게 프로그래밍 된 전류에 의해서 이루어진다. 새로운 설정 값에 도달하고 그로부터 에너지 저장부 커패시턴스(C=I*t/U)가 결정 및 평가될 때까지의 시간이 측정된다. 테스트 마지막에는 부스트 컨버터의 설정 값이 다시 공칭 값(V3)으로, 예컨대 33V로 설정된다.
본 실시예가 갖는 장점은, 전해 커패시터로부터 유효 에너지가 빼내지지는 않지만 내부 ESD 보호부의 제한 전압(통상적으로: 38V)(clamping voltage)에 대한 충분한 안전 간격이 보장된다는 것이다.
주기적인 에너지 저장부 모니터링은 다음과 같이 이루어질 수 있다: 테스트의 실시 및 반복은 소프트웨어 명령에 의해서 이루어질 수 있거나 "State -Machine"으로도 명명되는 상태 기계 내에서 하드웨어로 변환될 수 있다.
도 2 및 도 3에 예로 도시된 실시예들에서는 에너지 인출이 짧은 테스트 시간 및 적은 에너지 저장부 방전에 의해 극도로 작게 유지됨으로써, 결과적으로 시스템-이용 가능성은 위험에 빠지지 않게 되고, 오우타키 시간은 현저하지 않게 줄어든다. 초-범위 안에 있는 느린 반복률에 의해서는 또한 테스트도 EMC 호환성 또는 그와 유사한 특성에 대하여 전혀 영향을 미치지 않는다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 안전 장치용 에너지 저장부를 모니터링하기 위한 방법(500)의 흐름도를 보여주고 있다. 판독 입력 단계(510)에서는 단자 전압으로도 명명되는 전압이 에너지 저장부에서 판독 입력된다. 전압을 나타내는 값은 도 5에 도시되어 있지 않은 측정 단계에서 측정될 수 있고, 추후에 방법(500)을 위한 판독 입력 단계에서 판도 입력될 수 있거나, 또는 대안적으로는 판독 입력 단계(510)에서도 전압값이 인터페이스를 통해서 판독 입력될 수 있다. 상기 판독 입력된 전압이 평가 단계(520)에서 평가됨으로써, 결과적으로 전압 변동에 대한 진술 그리고 동시에 또는 대안적으로 시간에 대한 진술이 이루어질 수 있다. 평가 단계(520)에서의 평가로부터 에너지 저장부에 대한 진술이 이루어질 수 있음으로써, 결과적으로 단계(530)에서는 모니터링 신호가 발생 될 수 있다. 이 모니터링 신호에 의해서는 예를 들어 한정된 시스템-기능성이 차량 운전자에게 통지될 수 있다.
앞에서 기술되었고 도면에 도시된 실시예들은 단지 예로서만 선택되었다. 상이한 실시예들이 완전히 또는 개별 특징과 관련해서 서로 조합될 수 있다. 또한, 일 실시예가 다른 실시예의 특징들에 의해서 보완될 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법 단계들은 반복될 수 있고, 본원에서 기술된 순서와 다른 순서로 실시될 수도 있다.

Claims (9)

  1. 차량(100) 안전 장치(102)용 에너지 저장부(105)의 커패시티를 모니터링하기 위한 방법(500)이며,
    에너지 저장부(105)에 인가되는 전압(V)을 안전 장치(102)를 작동시키기에 적합한 시작값(V1; V3)과 안전 장치를 작동시키기에 적합한 테스트 전압값(V2; V4) 사이에서 변동시키는 단계와, 변동 단계에서는 전압(V)을 변동시키기 위해 에너지 저장부(105)의 충전 회로(115)가 비활성화되고 에너지 저장부(105)의 방전 회로(125)가 활성화되며,
    에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위해, 시작값(V1; V3)과 테스트 전압값(V2; V4) 사이에서 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압(V)의 전압 변동(ΔV)을 평가하는 단계(520)를 포함하고,
    상기 변동 단계와 평가 단계(520)는 차량(100)의 주행 사이클 동안 여러 번 반복해서 실시되는, 차량 안전 장치용 에너지 저장부의 커패시티의 모니터링 방법(500).
  2. 제1항에 있어서, 상기 변동 단계는 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압(V)을 테스트 전압값(V2; V4)과 시작값(V1; V3) 사이에서 변동시키는 단계를 포함하는, 차량 안전 장치용 에너지 저장부의 커패시티의 모니터링 방법(500).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평가 단계(520)에서는, 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압(V)이 예정된 기간 내에 전압 변동으로 인해 테스트 전압값(V2; V4)에 도달하는지 평가하는 것을 포함하는, 차량 안전 장치용 에너지 저장부의 커패시티의 모니터링 방법(500).
  4. 제5항에 있어서, 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압(V)이 예정된 기간 내에 전압 변동으로 인해 테스트 전압값(V2; V4)에 도달하는 즉시, 상기 에너지 저장부(105)에 인가된 전압(V)이 시작값(V1; V3)으로 변동되는, 차량 안전 장치용 에너지 저장부의 커패시티의 모니터링 방법(500).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평가 단계에서 시작값(V1; V3)과 테스트 전압값(V2; V4) 사이에서의 전압 변동 기간을 평가하는 것을 포함하는, 차량 안전 장치용 에너지 저장부의 커패시티의 모니터링 방법(500).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 시작값(V1; V3)이 테스트 전압값(V2; V4)보다 작은, 차량 안전 장치용 에너지 저장부의 커패시티의 모니터링 방법(500).
  7. 차량(100) 안전 장치(102)용 에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위한 장치(108)이며,
    상기 장치(108)는 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압(V)을 안전 장치(102)를 작동시키기에 적합한 시작값(V1; V3)과 안전 장치를 작동시키기에 적합한 테스트 전압값(V2; V4) 사이에서 변동시키도록 구성되는 변동 장치를 포함하고, 전압(V)을 변동하기위해 에너지 저장부(105)의 충전 회로(115)가 비활성화되고 에너지 저장부(105)의 방전 회로(125)가 활성화되며,
    상기 장치(108)는
    에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위해, 시작값(V1; V3)과 테스트 전압값(V2; V4) 사이에서 에너지 저장부(105)에 인가되는 전압(V)의 전압 변동(ΔV)을 평가하도록 구성된 평가 장치를 포함하고,
    상기 변동 장치와 평가 장치는 차량(100)의 주행 사이클 동안 여러 번 반복해서 변동과 평가를 실시하도록 구성되는, 차량(100) 안전 장치(102)용 에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위한 장치(108).
  8. 안전 장치(102)와,
    안전 장치(102)용 에너지 저장부(105)와,
    에너지 저장부(105)를 충전하기 위한 충전 회로(115)와,
    에너지 저장부(105)를 방전하기 위한 방전 회로(125)와,
    제7항에 따른, 에너지 저장부(105)를 모니터링하기 위한 장치(108)를 포함하는 차량용 안전 시스템.
  9. 프로그램이 컴퓨터상에서 실행될 경우, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 프로그램 제품.
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