KR20220088937A - 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체 - Google Patents

제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체 Download PDF

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KR20220088937A
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 제어 장치 내부(1)에 배열된, 서로 중복된 2개 이상의 통전식 내부 공급 라인(LB1, LB2)들이며, 일 단부에서는 외부 공급 라인(L1_GND, L2_GND)과 각각 전기적으로 연결되고, 타 단부에서는 제어 장치(1)의 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와 각각 전기적으로 연결되는 내부 공급 라인들과; 개별 내부 공급 라인(LB1, LB2)들을 통한 전류 흐름을 유도식으로 검출하고 하나 이상의 대응하는 측정 신호를 출력하는 신호 검출부(12)와; 하나 이상의 측정 신호를 공급 라인 오류 검출을 위해 평가하는 평가- 및 제어 유닛(16);을 구비하는, 제어 장치(1)를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10)에 관한 것이며, 그리고 이러한 모니터링 배열체(10)에 의해 실행되는, 제어 장치(1)를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법에 관한 것이다. 이 경우, 2개의 내부 공급 라인(LB1, LB2)들은 제어 장치(1)의 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와의 전기적 연결 지점 이전에, 하나 이상의 권선부를 구비한 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 각각 형성하고, 신호 검출부(12)는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 각각에 대하여 하나 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)을 포함하고, 이러한 평면 센서 코일은 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 중 하나의 공급 라인 코일에 각각 할당되고, 대응하는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 통한, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류 흐름을 검출한다.

Description

제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체
본 발명은 독립 특허 청구항 제1항의 전제부에 따른, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 대상은 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법이다.
종래 기술로부터는, 중복 접지 공급부를 구비한, 예를 들어 에어백 제어 장치들과 같은 제어 장치들이 공지되어 있다. 이러한 중복 상태는, 중복 형성된 접지 라인들 중 하나의 접지 라인이 예를 들어 케이블 파손, 커넥터 내의 산화된 접점 등과 같은 결함으로 인하여 더 이상 제공되지 않는 경우에도, 제어 장치들의 방해받지 않는 추가 작동도 가능하게 한다. 제어 장치들 자체에 대해서는, 우선 이러한 결함이 기능에 대한 영향을 미치지 않는데, 이는 하나 이상의 추가 접지 라인이 중복 상태로서 더 존재하기 때문이다. 그러나, 이상적으로는 특히 높은 ASIL 등급(ASIL: Automotive Safety Integrity Level)의 제어 장치들에서 오류가 발생할 수 없거나, 매우 적은 미발견 (휴면) 오류만이 발생할 수 있을 것이다. 이와 같이, 개별 제어 장치들의 접지 전위가 서로 너무 많이 차이나는 것을 방지하기 위한 개별 접지 라인들의 최대 임피던스에 대한 요건들이 존재한다. 특히 개별 제어 장치들 사이의 통신은 "접지 이동(Ground-Shift)"이라고도 불리는 이러한 접지 전위의 이동에 취약하다. 또한, 제어 장치들이 접지에 매우 잘 연결된 경우에만 충족될 수 있는 EMC/ESD 요건도 존재한다. 중복 형성된 접지 라인들에 대해, 접지 라인들 중 하나의 접지 라인의 증가되는, 경우에 따라서는 차단에 이르기까지 증가되는 임피던스에 대한 모니터링은 특별한 도전 과제이다. 낮은 요구 임피던스는 여전히 중복 접지 라인을 통해 제공된다. 이러한 이유로 인해, 이 경우 차량 전압 공급부의 접지 전위, 전형적으로는 차량 배터리의 음극과, 개별 제어 장치들의 접지 전위 사이의 정상적 저항 측정은 실패한다.
DE 10 2010 001 335 A1호로부터는 공급 라인 오류의 검출을 위한 일반적 유형의 모니터링 배열체를 구비한 전자 장치가 공지되어 있으며, 이러한 모니터링 배열체는, 장치에 적어도 부분적으로 또는 완전히 에너지를 공급하는, 장치 외부에 중복적으로 위치하는 하나 이상의 통전 공급 라인을 포함하고, 외부에 위치한 중복 공급 라인은, 예를 들어 도체 트랙들과 같은, 장치 내부에 배열된 내부 도체들과 각각 전기적으로 연결된다. 내부 도체들은 하나의 영역 내에서 서로 인접하게 연장되며, 내부 도체들에 인접하게, 특히 내부 도체들 사이에는 하나 이상의 자기장 검출 유닛이 배열되고, 이러한 자기장 검출 유닛에 의해서는 정적인 그리고/또는 시간에 따른 자기장이 측정 가능하다. 모니터링 배열체 내에는 자기장 검출 유닛에 의해 획득된 신호로부터 오류 신호를 획득하는 공급 라인 오류 검출 회로가 존재하고, 이러한 오류 신호에 의해서는 공급 라인 내의 오류가 검출 가능하다. 가장 단순한 경우에, 자기장 검출 유닛은 바람직하게는, 특히 신호 강도의 증가를 위해 높은 투자율을 갖는 재료로 이루어진 코일 코어를 포함하는 자기 코일이다. 이러한 코일 코어는 예를 들어 강자성 재료로 제조된다. 자기 코일의 권수는, 가용한 구조 공간에 비례하여 가능한 한 높은 측정 감도가 달성되는 크기로 구성된다. 전형적으로, 자기 코일은 회로 기판 상의 콤팩트한 장착이 가능하도록 구성된 권선 코어를 갖는다. 이와 같이, 예를 들어 코일은 단지 짧게 형성된 실린더 섹션을 갖는 얼레 형태의 권선 코어를 포함할 수 있다.
독립 특허 청구항 제1항의 특징들을 갖는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체와, 독립 특허 청구항 제8항의 특징들을 갖는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법은, 중복 형성된 공급 라인들 중 하나의 공급 라인 내의 증가된 임피던스의 발견이, 각각의 공급 라인들 내의 전류 분포의 분석 및 평가를 통해 가능하다는 장점을 각각 갖는다. 이를 위해, 중복 공급 라인들에서의 제어 장치의 역방향 전류의 고주파 성분이 평가- 및 제어 유닛으로 유도적으로 전송된다. 신호 품질의 개선을 위해, 평가- 및 제어 회로의 상류에는 신호 처리부가 연결될 수 있다. 제어 장치는 DC 전압 공급원으로부터, 전형적으로는 배터리로부터 전류를 공급받는다. 하이브리드 차량 또는 순수 전기 차량의 경우, 요구되는 DC 전압의 제공을 위해 DC 컨버터 파워 팩을 사용하는 것도 고려 가능하다. 이러한 전류는 양극으로부터 제어 장치의 회로를 통해 다시 DC 전압 공급원의 음극으로 흐른다. 제어 장치 내에서의 다양한 스위칭 과정들로 인해, 양극으로부터 나온 제어 장치(ECU) 내 전류 흐름이 일정하지 않다. 제어 장치 내에서의 이러한 스위칭 과정들은 제어 장치 내의 DC 컨버터에 의해, 그리고 컴퓨터 유닛, 센서, 액추에이터 등의 스위칭 과정에 의해서 뿐만 아니라, 통신 버스(SPI, 즉 메모리의 주소- 및 데이터 버스 등)를 거친 제어 장치 내의 내부 통신을 통해서도, 예를 들어 CAN, FlexRay, 이더넷 등과 같은 차량 버스 시스템을 거친 다른 제어 장치와의 외부 통신을 통해서도 야기될 수 있다. 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는, 제어 장치의 이러한 고주파수의 동적 전류 소비는, 유의미하게 더 높은 임피던스를 갖는 결함이 있는 공급 라인을 밝혀내기 위하여, 중복 공급 라인들을 구비한 제어 장치들에서 공급 라인 오류의 검출을 위해 사용된다.
본 발명의 실시예들은, 제어 장치 내부에 배열된, 서로 중복된 2개 이상의 통전식 내부 공급 라인들이며, 일 단부에서는 외부 공급 라인과 각각 전기적으로 연결되고, 타 단부에서는 제어 장치의 공통의 내부 공급 전위 위치와 각각 전기적으로 연결되는 내부 공급 라인들과; 개별 내부 공급 라인들을 통한 전류 흐름을 유도식으로 검출하고 하나 이상의 대응하는 측정 신호를 출력하는 신호 검출부와; 하나 이상의 측정 신호를 공급 라인 오류 검출을 위해 평가하는 평가- 및 제어 유닛;을 구비하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체를 제공한다. 이 경우, 2개의 내부 공급 라인들은 공통의 내부 공급 전위 위치와의 전기적 연결 지점 이전에, 하나 이상의 권선부를 구비한 평면 공급 라인 코일을 각각 형성하고, 신호 검출부는 공급 라인 코일들 각각에 대하여 하나 이상의 평면 센서 코일을 포함하고, 이러한 평면 센서 코일은 공급 라인 코일들 중 하나의 공급 라인 코일에 각각 할당되고, 대응하는 공급 라인 코일을 통한, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류 흐름을 검출한다.
또한, 이러한 모니터링 배열체에 의해 실행될 수 있는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법이 제안된다. 이 경우, 제어 장치 내부에서는, 일 단부에서는 외부 공급 라인과 각각 연결되고 타 단부에서는 공통의 공급 전위 위치와 연결되는 서로 중복된 2개 이상의 통전식 내부 공급 라인들 내의 전류 흐름이 각각 유도식으로 검출되고, 검출된 전류 신호들은 서로 비교되고, 평가된다. 이 경우, 전류 흐름으로서, 내부 공급 라인들이 공통의 내부 공급 전위 위치와의 전기적 연결 지점 이전에 각각 형성하는 2개 이상의 평면 공급 라인 코일들 내에서의 2개 이상의 내부 공급 라인들을 통한, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류가, 대응하는 평면 공급 라인 코일에 할당되는 하나 이상의 평면 센서 코일에 의해 각각 검출된다.
2개 이상의 중복 공급 라인들 내에 동등하게 양호한 공급 연결부들이 존재하는 일반적인 경우에서는, 제어 장치의 공급 전류가, 존재하는 중복 공급 라인들에 균등하게 분배된다. 평가- 및 제어 유닛은 중복 공급 라인들 사이의 차이를 평가한다. 중복 공급 라인들 내로 전류가 거의 균등하게 분배될 때, 이러한 차이는 매우 작거나, 0에 가까워진다. 예를 들어 케이블 파손, 커넥터 내의 산화된 접점 등으로 인해 중복 공급 라인들 중 하나의 공급 라인 상의 임피던스가 유의미하게 상승된 경우에 대하여, 전류는 이제 중복 공급 라인들에 비대칭으로 분배되거나, 남아있는 공급 라인(들)을 통해서만 흐른다. 평가- 및 제어 유닛은 이제 중복 공급 라인들 사이의 유의미한 차이를 검출하고, 처리되고 필터링된 신호를 아날로그식으로 또는 이미 디지털식으로 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서 또는 추가 처리를 위한 컴퓨팅 유닛에 제공할 수 있다. 또한, 평가- 및 제어 유닛 자체가 마이크로컨트롤러 또는 마이크로프로세서 또는 컴퓨팅 유닛의 일부로서 형성될 수 있다. 이 경우, 컴퓨팅 유닛 상의 상응하는 애플리케이션 또는 기능은 운전자 정보를 위한 추가 단계들을 실행할 수 있거나, 오류를 오류 메모리 내에 저장할 수 있다.
본원에서, 평가- 및 제어 유닛은, 검출된 센서 신호들을 처리하거나 평가하는 전기 회로를 의미할 수 있다. 평가- 및 제어 유닛은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로서 형성될 수 있는 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다. 하드웨어로서 형성되는 경우, 이러한 인터페이스는 예를 들어 평가- 및 제어 유닛의 다양한 기능들을 포함하는 소위 시스템 ASIC의 일부일 수 있다. 그러나, 인터페이스가 고유의 집적 회로이거나, 적어도 부분적으로 이산형 구성 요소로 구성되는 것도 가능하다. 소프트웨어로서 형성되는 경우, 이러한 인터페이스는, 예를 들어 다른 소프트웨어 모듈과 더불어 마이크로컨트롤러 상에 존재하는 소프트웨어 모듈일 수 있다. 반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광학식 메모리와 같은 머신 판독 가능한 캐리어에 저장되고, 프로그램이 평가- 및 제어 유닛에 의해 실행될 때 평가의 실행을 위해 사용되는 프로그램 코드를 구비한 컴퓨터 프로그램 제품도 바람직하다.
본원에서, 공급 라인은, 제어 장치에 상응하는 전압 전위를 제공하는 전압 공급 라인 또는 접지 라인을 의미한다. 이와 같이, 예를 들어, 제어 장치의 중복 접지 공급부가 2개 이상의 중복 접지 라인들을 통해 구현될 수 있다. 제어 장치 내에서, 대응하는 중복 내부 접지 라인들은 공통의 접지 전위 위치에서 결합될 수 있다. 그에 상응하게, 중복 전압 공급부가 2개 이상의 중복 전압 공급 라인들을 통해 구현될 수 있다. 제어 장치 내에서, 대응하는 중복 내부 전압 공급 라인들은 공통의 전압 전위 위치에서 결합될 수 있다.
종속 청구항들에 열거된 수단들 및 실시예들을 통해, 독립 특허 청구항 제1항에 기재된 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체와, 독립 특허 청구항 제1항에 기재된 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법의 바람직한 개선예들이 가능하다.
특히 바람직하게, 2개 이상의 평면 공급 라인 코일들은 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 2개 이상의 평면 센서 코일들은 동일하면서, 2개 이상의 공급 라인 코일들보다 더 많은 권수를 갖도록 형성될 수 있다. 제어 장치 내의 공통의 전압 전위 위치에 대한 그리고 차량 내의 공급 라인들에 대한 영향을 최소로 유지하기 위하여, 공통의 공급 전위 위치 상의 모든 회로 부품들로부터 수집된, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류 흐름은, 이제 동일한 평면 공급 도체 코일들을 통해 중복 내부 공급 라인들로 안내된다. 평면 공급 도체 코일들은, 제어 장치의 전류 요건에 상응하도록 하기 위해 넓은 도체 트랙들을 갖는 비교적 적은 "권선부"를 포함한다. 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류 흐름은 평면 공급 도체 코일들 내에 작은 전자기장을 유도한다. 이러한 전자기장은 이제 하나 이상의 평면 센서 코일에 의해 포착될 수 있고, 평가- 및 제어 유닛에 공급될 수 있다. 일반적인 경우에서, 평면 센서 코일들은 각각의 평면 센서 코일들이 작은 유도 전자기장에 더 민감하도록 하기 위하여 평면 공급 도체 코일들보다 더 협소한 도체 트랙들을 갖는 훨씬 더 많은 "권선부"를 포함한다. 회로 기판 상의 가용한 공간에 따라, 평면 공급 도체 코일들 또는 평면 센서 코일들은 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 다각형 대칭 구조 및 다각형 비대칭 구조의 다양한 형상들을 가질 수 있다. 모든 각도 변형 시에, 도체 트랙의 방향 변화들은 챔퍼링되거나 라운딩된 도체 트랙 안내부에서 실행될 수 있다.
모니터링 배열체의 바람직한 실시예에서, 2개 이상의 평면 공급 라인 코일들은 다층 회로 기판의 제1 회로 기판 층 내에 각각 배열될 수 있고, 할당된 하나 이상의 평면 센서 코일은 제1 회로 기판 층 위 또는 아래의 제2 회로 기판 층 내에 배열될 수 있다. 이와 같이, 2개 이상의 평면 공급 라인 코일들은 예를 들어 서로 나란히, 동일한 제1 회로 기판 층 내에 배열될 수 있고, 평면 공급 라인 코일들에 할당된 평면 센서 코일들은 서로 나란히, 제1 회로 기판 층 위 또는 아래에 배열된 제2 회로 기판 층 내에 배열될 수 있다. 이는, 회로 기판이 바람직하게는 다층 인쇄 회로 기판(PCB)으로 형성됨을 의미한다. 대안적으로, 평면 센서 코일들과 평면 공급 라인 코일들은 상이한 회로 기판 층들 내에 각각 배열될 수 있다. 이는, 예를 들어 2개의 평면 공급 라인 코일들 및 그에 할당된 2개의 센서 코일들이 4개의 회로 기판 층 내에 스택으로서 배열된다는 것을 의미한다.
모니터링 배열체의 바람직한 추가 실시예에서, 할당된 하나 이상의 평면 센서 코일은 대응하는 평면 공급 라인 코일을 적어도 영역별로, 바람직하게는 완전히 커버할 수 있다. 이상적으로, 평면 센서 코일들은 평면 공급 라인 코일들과 평면 센서 코일들 사이의 결합 계수를 최대화하기 위하여 다른 회로 기판 층 내의 평면 공급 도체 코일들 위에 또는 그 사이에 합동으로 위치한다.
모니터링 배열체의 바람직한 추가 실시예에서, 신호 검출부와 평가- 및 제어 유닛 사이에는, 검출된 하나 이상의 측정 신호를 처리할 수 있는 신호 처리부가 루프 인(loop-in)될 수 있다. 이를 통해, 신호 품질은 평가 이전에 개선될 수 있다. 신호 처리부는 예를 들어 정류기 및/또는 필터 및/또는 증폭기를 포함할 수 있다. 평면 센서 코일들 내에 유도된 전압은 신호 처리부를 통해 신호 기술적으로 처리될 수 있다. 이와 같이, 선택적인 정류 및 필터링 이후, 여전히 작은 측정 신호는 증폭될 수 있다. 이 경우, 증폭기로서는 연산 증폭기들로 이루어진 복수의 단계들 또는 저소음의 계측 증폭기가 제공된다. 이와 같이 처리된 측정 신호는 이제 더 복잡한 평가를 위하여 아날로그-디지털 컨버터에 공급될 수 있고, 컴퓨터 유닛 내에서 추가 처리될 수 있다. 대안적으로는, 비교기 회로에 의한 간단한 평가가 실행될 수 있다.
제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법의 바람직한 실시예에서는, 2개 이상의 공급 라인 코일들 내의 전류 분포가, 사전 결정된 허용 오차 범위 이내에서 동일한 경우에는 공급 라인 오류가 검출되지 않으며, 그렇지 않은 경우에는 공급 라인 오류가 검출된다. 또한, 다양한 허용 오차 범위들을 통해, 검출된 공급 라인 오류들에 대한 상이한 정확도 등급들이 사전 결정될 수 있다. 사용된 토폴로지 및 내부 공급 경로 내에서의 평면 공급 도체 코일들의 배열에 따라, 평면 센서 코일들의 수 또는 배열에 따라, 평면 공급 도체 코일들의 상호 간의 권선 방향 뿐만 아니라 평면 센서 코일들에 대한 권선 방향에 따라, 그리고 평가- 및 제어 유닛의 복잡도에 따라, 단순한 것에서 복잡한 것까지 공급 라인 오류의 검출의 다양한 단계들 및 정확도 등급들이 가능하다.
간단한 라인 오류 검출 시에는, 공급 라인들 중 어느 공급 라인이 문제인지에 대한 정보가 제공되지 않으면서, 중복 공급 라인들 중 하나의 공급 라인의 유의미하게 상승된 임피던스가 검출될 수 있다. 또한, 공급 라인의 아직 남아있는 품질에 대한 정보가 제공될 수 없다. 더욱 복잡한 라인 오류 검출 시에는, 중복 공급 라인들 중 어느 공급 라인이 상승된 임피던스를 갖는지에 대한 정보가 제공될 수 있다. 또한, 중복 공급 라인들의, 다양한 오류 등급들로의 분류가 실행될 수 있다. 이와 같이, 임피던스 차이가 좁은 허용 오차 범위 이내에 있는 경우, 중복 공급 라인들은 오류가 없는 것으로 분류될 수 있다. 추가적인, 그러나 아직 허용 가능한 허용 오차 범위 내에 있는 약간 증가된 임피던스 차이에서는, 오류가 내부 저장될 수 있지만, 운전자 정보는 출력될 수 없다. 이 경우, 내부 저장된 오류는 다음번 정비소 방문 시에 진단 인터페이스를 통해 판독될 수 있다. 아직 허용 가능한 허용 오차 범위를 벗어나는 유의미하게 상승된 임피던스 차이에서는, 오류가 내부 저장될 수 있고, 예를 들어 경고등 또는 다기능 디스플레이를 통해 상응하는 운전자 정보가 출력될 수 있다. 중단된 공급 라인 및 최대의 임피던스 차이에서는, 오류가 내부 저장될 수 있고, 예를 들어 경고등 또는 다기능 디스플레이를 통해 상응하는 운전자 정보가 출력될 수 있다. 이에 따라, 회로 기판 면적, 평가- 및 제어 유닛의 사용된 구성 요소의 수, 그리고 이에 따라 마찬가지로 비용과 관련하여 고객 요구 사항에 맞는 스케일링 및 최적화가 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예들이 도면에 도시되고, 하기의 설명에 더 상세히 설명된다. 도면에서 동일한 도면 부호들은, 동일하거나 유사한 기능들을 실행하는 구성 요소들 또는 요소들을 나타낸다.
도 1은 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 본 발명에 따른 일 실시예의 모니터링 배열체를 구비한 제어 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 신호 검출부가 배열된 다층 회로 기판이 도시되지 않는 상태로, 도 1의 본 발명에 따른 모니터링 배열체를 위한 제1 실시예의 신호 검출부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 도 2로부터의 신호 검출부를 위한 평면 공급 도체 코일들 및 평면 센서 코일들을 개략적으로 도시한 사시도와, 신호 검출부가 배열된 대응하는 다층 회로 기판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 제2 실시예의 신호 검출부를 위한 평면 센서 코일들 및 평면 공급 도체 코일들을 개략적으로 도시한 사시도와, 신호 검출부가 배열된 대응하는 다층 회로 기판을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 본 발명에 따른 일 실시예의 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 제어 장치(1)를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 본 발명에 따른, 도시된 실시예의 모니터링 배열체(10)는, 제어 장치(1) 내부에 배열된, 서로 중복된 2개 이상의 통전식 내부 공급 라인(LB1, LB2)들이며, 일 단부에서는 외부 공급 라인(L1_GND, L2_GND)과 각각 전기적으로 연결되고, 타 단부에서는 제어 장치(1)의 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와 각각 전기적으로 연결되는 내부 공급 라인들과; 내부 공급 라인(LB1, LB2)들을 통한 전류 흐름을 유도식으로 검출하고 하나 이상의 대응하는 측정 신호를 출력하는 신호 검출부(12)와; 하나 이상의 측정 신호를 공급 라인 오류 검출을 위해 평가하는 평가- 및 제어 유닛(16);을 각각 포함한다. 이 경우, 2개의 내부 공급 라인(LB1, LB2)들은 제어 장치(1)의 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와의 전기적 연결 지점 이전에, 하나 이상의 권선부를 구비한 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 각각 형성한다. 신호 검출부(12)는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 각각에 대하여 하나 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)을 포함하고, 이러한 평면 센서 코일은 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 중 하나의 공급 라인 코일에 각각 할당되고, 대응하는 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 통한, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류 흐름을 검출한다.
도 1로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 도시된 실시예에서 제어 장치(1)는, 제어 장치(1) 내부에 배열된, 서로 중복된 2개의 통전식 내부 공급 라인(LB1, LB2)들을 구비한 중복 접지 공급부를 포함하고, 이러한 내부 공급 라인들은 일 단부에서는 외부 공급 라인(L1_GND, L2_GND)과 각각 연결된다. 또한, 더 상세하게 설명되지 않는 추가의 공급 라인은 대응하는 차량의 차량 전기 시스템 전압(VB)을 제어 장치(1)에 공급한다. 또한, 도시된 실시예에서 제어 장치(1)는, 차량 전기 시스템 전압(VB)으로부터 제어 장치(1)의 통신 유닛(3) 및 컴퓨팅 유닛(7)을 위한 다양한 내부 전압을 생성하는 DC 전압 컨버터(5)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 컴퓨팅 유닛(7)은, 모니터링 회로(10)의 아날로그 측정 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 컨버터(7.1)를 포함한다. 또한, 컴퓨팅 유닛(7)은 모니터링 배열체(10)의 평가- 및 제어 유닛(16)의 기능을 담당하고, 공급 라인 오류의 검출을 위해 측정 신호를 평가한다. 도 1로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 도시된 모니터링 배열체(10)는, 신호 검출부(12)와 평가- 및 제어 유닛(16) 사이에 루프 인되어 있고, 검출된 하나 이상의 측정 신호를 처리하는 신호 처리부(14)를 포함한다. 이를 위해, 도시된 실시예에서 신호 처리부(14)는 정류기(14.1), 필터(14.2) 및 증폭기(14.3)를 포함한다. 신호 처리부(14)는 2개의 검출된 전류 신호들을 수신하고 측정 신호로서의 차동 신호를 형성하며, 이러한 차동 신호는 후속하는 평가- 및 제어 유닛(16)을 통해 추가로 평가 및 분류된다.
특히 도 2 내지 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 2개 이상의 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들은 동일하게 형성된다. 2개 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)들도 동일하면서도 2개 이상의 공급 라인 코일(LG1, LG2)들보다 더 많은 권수를 갖도록 형성된다.
도시된 실시예에서, 모니터링 배열체(10)는, 각각 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 형성하는 2개의 내부 공급 라인(LB1, LB2)들을 포함한다. 이 경우, 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들에는 각각 평면 센서 코일(LS1, LS2)이 할당된다.
도 2 및 도 3으로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 도시된 제1 실시예의 신호 검출부(12A)에서 2개의 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들은 각각, 도시된 실시예에서 6개의 회로 기판 층(S1 내지 S6)들을 구비한 다층 인쇄 회로 기판(20A)으로서 형성되는 다층 회로 기판(20)의 제3 회로 기판 층(S3) 내에 배열된다. 공급 라인 코일(LG1, LG2)들에 할당된 2개의 평면 센서 코일(LS1, LS2)들은 각각 제3 회로 기판 층(S3) 아래의 제4 회로 기판 층(S4) 내에 배열된다. 도시된 실시예에서, 제1 및 제6 회로 기판 층(S1, S6) 내에서는 다른 신호들이 상응하는 도체 트랙들 내로 안내된다. 제3 및 제4 회로 기판 층(S3, S4) 내에서도 코일 신호들과는 또 다른 신호들이 상응하는 도체 트랙들 내로 안내된다. 제2 회로 기판 층(S2) 내에는, 제어 장치(1)의 공통의 전압 전위 위치(C_GND), 이 경우 공통의 접지 위치가 배열된다. 평면 공급 도체 코일(LG1, LG2)들은 더 상세하게 도시되지 않는 도통 접속부들을 통해 제2 회로 기판 층(S2) 내의 공통의 전압 전위 위치(C_GND)와 전기적으로 연결된다. 제5 회로 기판 층(S5) 내에는 2개의 평면 센서 코일(LS1, LS2)들의 공통의 리턴 경로가 배열되고, 신호 처리부(14)와 연결된다. 평면 센서 코일(LS1, LS2)들의 상응하는 단부들은 상응하는 도통 접속부들을 통해 또는 공통의 도통 접속부를 통해 제5 회로 기판 층(S5) 내의 리턴 경로와 전기적으로 연결된다. 평면 센서 코일(LS1, LS2)들의 다른 단부들은 각각 상응하는 도체 트랙들을 통해 신호 처리부(14)와 전기적으로 연결된다. 또한, 다른 신호들도 이러한 회로 기판 층(S5) 내의 상응하는 도체 트랙들을 통해 안내될 수 있다. 도 2 및 도 3으로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 평면 센서 코일(LS1, LS2)들은, 대응하는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 각각 완전히 커버하도록 배열된다.
도 4로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 도시된 제2 실시예의 신호 검출부(12B)에서 평면 센서 코일(LS1, LS2)들 및 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들은 각각, 도시된 실시예에서 10개의 회로 기판 층(S1 내지 S10)들을 구비한 다층 인쇄 회로 기판(20B)으로서 형성되는 다층 회로 기판(20B)의 다양한 회로 기판 층(S4, S5, S6, S7)들 내에 배열된다. 물론, 6개 또는 10개를 초과하거나 그에 미달하는 회로 기판 층들을 포함하는 다층 회로 기판(20)들의 다른 실시예들도 사용될 수 있다.
도 4로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 도시된 제2 실시예의 신호 검출부(12B)에서 제1 평면 공급 라인 코일(LG1)은 제4 회로 기판 층(S4) 내에 배열된다. 이 경우, 제1 공급 라인 코일(LG1)에 할당된 제1 평면 센서 코일(LS1)은 제4 회로 기판 층(S4) 내의 제1 공급 도체 코일(LG1) 아래의 제5 회로 기판 층(S5) 내에 배열된다. 도시된 제2 실시예의 신호 검출부(12B)에서 제2 평면 공급 라인 코일(LG2)은 제7 회로 기판 층(S7) 내에 배열된다. 이 경우, 제2 공급 라인 코일(LG2)에 할당된 제2 평면 센서 코일(LS2)은 제7 회로 기판 층(S7) 내의 제2 평면 공급 도체 코일(LG2) 위의 제6 회로 기판 층(S6) 내에 배열된다. 이에 따라, 도시된 제2 실시예의 신호 검출부(12B)에서 2개의 평면 센서 코일(LS1, LS2)들은 2개의 평면 공급 도체 코일(LG1, LG2)들 사이에 배열된다. 도시된 실시예에서, 제1, 제2, 제9 및 제10 회로 기판 층(S1, S2, S9, S10) 내에서는 다른 신호들이 상응하는 도체 트랙들 내로 안내된다. 제4 내지 제7 회로 기판 층(S4 내지 S7) 내에서도 코일 신호들과는 또 다른 신호들이 상응하는 도체 트랙들 내로 안내된다. 제3 회로 기판 층(S3) 내에는, 제어 장치(1)의 공통의 전압 전위 위치(C_GND), 이 경우 공통의 접지 위치가 배열된다. 평면 공급 도체 코일(LG1, LG2)들은 더 상세하게 도시되지 않는 도통 접속부들을 통해 제3 회로 기판 층(S3) 내의 공통의 전압 전위 위치(C_GND)와 전기적으로 연결된다. 제8 회로 기판 층(S8) 내에는 2개의 평면 센서 코일(LS1, LS2)들의 공통의 리턴 경로가 배열되고, 신호 처리부(14)와 연결된다. 평면 센서 코일(LS1, LS2)들의 상응하는 단부들은 상응하는 도통 접속부들을 통해 제8 회로 기판 층(S8) 내의 리턴 경로와 전기적으로 연결된다. 평면 센서 코일(LS1, LS2)들의 다른 단부들은 각각 상응하는 도체 트랙들을 통해 신호 처리부(14)와 전기적으로 연결된다. 또한, 다른 신호들도 이러한 회로 기판 층(S8) 내의 상응하는 도체 트랙들을 통해 안내될 수 있다. 도 4로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 평면 센서 코일(LS1, LS2)들은, 대응하는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 각각 완전히 커버하도록 배열된다.
도 5로부터 추가적으로 알 수 있는 바와 같이, 제어 장치(1)를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 본 발명에 따른 도시된 실시예의 방법(100)은 단계(S100)에, 제어 장치(1) 내부에서, 일 단부에서는 외부 공급 라인(L1_GND, L2_GND)과 각각 연결되고 타 단부에서는 공통의 공급 전위 위치(C_GND)와 연결되는 서로 중복된 2개 이상의 통전식 내부 공급 라인(LB1, LB2)들 내의 전류 흐름을 각각 유도식으로 검출한다. 이 경우, 전류 흐름으로서, 내부 공급 라인(LB1, LB2)들이 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와의 전기적 연결 지점 이전에 각각 형성하는 2개 이상의 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 내에서의 2개 이상의 내부 공급 라인(LB1, LB2)들을 통한, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류가, 대응하는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)에 할당되는 하나 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)에 의해 각각 검출된다. 단계(S110)에서, 검출된 전류 신호들은 서로 비교되고, 평가된다. 이를 위해, 검출된 전류 신호들로부터 차동 신호가 형성되고, 측정 신호로서 평가된다. 이와 같이, 예를 들어, 2개 이상의 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 내의 전류 분포가 동일하거나, 결정된 전류차가 사전 결정된 허용 오차 범위 내에 있는 경우에는 공급 라인 오류가 검출되지 않는다. 그렇지 않은 경우에는 공급 라인 오류가 검출된다. 도시된 실시예에서, 단계(S120)에서는 검출된 공급 라인 오류의 선택적 분류가 실행된다. 이와 같이, 다양한 허용 오차 범위들을 통해, 검출된 공급 라인 오류들에 대한 상이한 정확도 등급들이 사전 결정된다. 사용된 토폴로지 및 내부 공급 경로 내에서의 평면 공급 도체 코일(LG1, LG2)들의 배열에 따라, 평면 센서 코일(LS1, LS2)들의 수 또는 배열에 따라, 평면 공급 도체 코일(LG1, LG2)들의 상호 간의 권선 방향 뿐만 아니라 평면 센서 코일(LS1, LS2)들에 대한 권선 방향에 따라, 그리고 평가- 및 제어 유닛(16)의 복잡도에 따라, 단순한 것에서 복잡한 것까지 공급 라인 오류의 검출의 다양한 단계들 및 정확도 등급들이 가능하다.

Claims (10)

  1. 제어 장치 내부(1)에 배열된, 서로 중복된 2개 이상의 통전식 내부 공급 라인(LB1, LB2)들이며, 일 단부에서는 외부 공급 라인(L1_GND, L2_GND)과 각각 전기적으로 연결되고, 타 단부에서는 제어 장치(1)의 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와 각각 전기적으로 연결되는 내부 공급 라인들과; 개별 내부 공급 라인(LB1, LB2)들을 통한 전류 흐름을 유도식으로 검출하고 하나 이상의 대응하는 측정 신호를 출력하는 신호 검출부(12)와; 하나 이상의 측정 신호를 공급 라인 오류 검출을 위해 평가하는 평가- 및 제어 유닛(16);을 구비하는, 제어 장치(1)를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10)에 있어서,
    2개의 내부 공급 라인(LB1, LB2)들은 제어 장치(1)의 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와의 전기적 연결 지점 이전에, 하나 이상의 권선부를 구비한 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 각각 형성하고, 신호 검출부(12)는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 각각에 대하여 하나 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)을 포함하고, 이러한 평면 센서 코일은 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 중 하나의 공급 라인 코일에 각각 할당되고, 대응하는 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 통한, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류 흐름을 검출하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10).
  2. 제1항에 있어서, 2개 이상의 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들은 동일하게 형성되고, 2개 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)들은 동일하면서, 2개 이상의 공급 라인 코일(LG1, LG2)들보다 더 많은 권수를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개 이상의 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들은 다층 회로 기판(20)의 제1 회로 기판 층(S1 내지 S10) 내에 각각 배열되고, 할당된 하나 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)은 제1 회로 기판 층(S1 내지 S10) 위 또는 아래의 제2 회로 기판 층(S1 내지 S10) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 평면 센서 코일(LS1, LS2)들과 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들은 상이한 회로 기판 층(S1 내지 S10)들 내에 각각 배열되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 할당된 하나 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)은 대응하는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)을 적어도 영역별로, 바람직하게는 완전히 커버하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 신호 검출부(12)와 평가- 및 제어 유닛(16) 사이에는, 검출된 하나 이상의 측정 신호를 처리하는 신호 처리부(14)가 루프 인되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10).
  7. 제6항에 있어서, 신호 처리부(14)는 정류기(14.1) 및/또는 필터(14.2) 및/또는 증폭기(14.3)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 모니터링 배열체(10).
  8. 제어 장치(1)를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법(100)으로서, 제어 장치(1) 내부에서는, 일 단부에서는 외부 공급 라인(L1_GND, L2_GND)과 각각 연결되고 타 단부에서는 공통의 공급 전위 위치(C_GND)와 연결되는 서로 중복된 2개 이상의 통전식 내부 공급 라인(LB1, LB2)들 내의 전류 흐름이 각각 유도식으로 검출되고, 검출된 전류 신호들은 서로 비교되고, 평가되는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법에 있어서,
    전류 흐름으로서, 내부 공급 라인(LB1, LB2)들이 공통의 내부 공급 전위 위치(C_GND)와의 전기적 연결 지점 이전에 각각 형성하는 2개 이상의 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 내에서의 2개 이상의 내부 공급 라인(LB1, LB2)들을 통한, 내부 스위칭 과정들을 통해 야기되는 고주파수의 동적 전류가, 대응하는 평면 공급 라인 코일(LG1, LG2)에 할당되는 하나 이상의 평면 센서 코일(LS1, LS2)에 의해 각각 검출되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법(100).
  9. 제8항에 있어서, 2개 이상의 공급 라인 코일(LG1, LG2)들 내의 전류 분포가, 사전 결정된 허용 오차 범위 이내에서 동일한 경우에는 공급 라인 오류가 검출되지 않으며, 그렇지 않은 경우에는 공급 라인 오류가 검출되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법(100).
  10. 제9항에 있어서, 다양한 허용 오차 범위들을 통해, 검출된 공급 라인 오류들에 대한 상이한 정확도 등급들이 사전 결정되는 것을 특징으로 하는, 제어 장치를 위한 공급 라인 오류의 검출을 위한 방법(100).
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