KR20010022573A - 자동차내에서 데이터를 전송하기 위한 시스템 - Google Patents

자동차내에서 데이터를 전송하기 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차에 사용되는 데이터 전송 방법 및 데이터 처리 시스템에 관한 것이다. 본 방법 및 시스템에서는 종국이 데이터 전송 및 파워 공급을 위해 사용되는 하나의 공통 데이터 전송 라인을 통해 본국으로부터 파워를 공급받는다. 데이터 전송 라인의 오프 로드 전압이 모국에 배치된, 로우 패스 특성을 가진 전류원에 의해 제어된다.

Description

자동차내에서 데이터를 전송하기 위한 시스템 {SYSTEM FOR TRANSMITTING DATA IN A MOTOR VEHICLE}
자동차내의 승객 보호 시스템, 예컨대 에어백 시스템, 안전 벨트 시스템 등에는 많은 경우에 충돌을 검출하는 모국에 부가해서 하나 또는 다수의 종국이 제공된다. 종국은 예컨대 자동차의 측면 부분에 배치되며 거기서 충돌 검출 또는 사고 조기 검출을 한다. 이러한 종국은 충돌 또는 사고 위험 상태의 검출시 데이터를 모국으로 전송함으로써, 상기 데이터가 적합한 트리거 조치를 제어할 수 있다. 종국은 규칙적인 간격으로 메시지를 모국으로 전송하도록 설계될 수도 있다.
유럽 특허 공개 제 0 693 401 A2호에는 데이터 전송 방법이 공지되어 있다. 여기서는, 종국이 고유의 데이터 라인을 통해 모국의 제어 유닛에 접속된다. 종국의 필요한 전압 공급은 상기 간행물에 구체적으로 언급되지 있지 않지만, 통상적으로 고유의 전압 공급 라인을 통해 이루어진다. 공지된 방법에서 데이터는 펄스폭 변조된 신호의 형태로 전송된다. 펄스폭 변조된 신호는 일정한 주기를 가지며 그것의 펄스폭 반복율이 전송될 정보를 나타낸다. 상기 펄스는 데이터 라인을 통해 직접 모국의 중앙 유닛의 입력에 인가된다. 데이터 전송 및 종국의 전압 공급을 위해 필요한 라인 및 와이어링 비용이 비교적 높다.
청구항 제 1항의 전문의 특징을 제시한, 독일 특허 공개 제 42 01 468 A1호에는 특히 자동차의 모든 시스템 스테이션에 대한 통합된 전압 공급이 이루어지는 버스 시스템이 공지되어 있다. 여기서는 모든 버스 시스템 부품이 하나의 공통된, 조절되지 않은 전압원에 의해 전압을 공급받는다 각각의 스테이션은 접속 및 차단 가능한 하나의 전압원을 포함하며, 상기 전압원의 접속 및 차단에 의해 전류 펄스가 전송될 데이터에 따라 발생되어, 버스 시스템으로 전달된다.
독일 특허 제 42 27 577 C1호에는 마스터-슬레이브 원리에 따른 양방향성 신호 전송 방법이 공지되어 있다. 여기서, 마스터 및 슬레이브를 접속시키는 라인은 신호 전송 뿐만 아니라 슬레이브 모듈의 전류 공급을 위해서도 사용된다. 마스터 신호는 전압 코딩되는 반면, 슬레이브 신호는 전류 코딩된다. 상기 마스터 신호는 데이터 전송이 이루어지지 않는 시간에도 끊임없이 계속해서 송신된다.
미국 특허 제 4 621 170호에는 데이터 전송 장치가 공지되어 있다. 여기서는 공급 전압이 배터리에 의해 제공되고 데이터가 접속 및 차단 가능한 전류원에 의해 발생되는 전류 펄스의 형태로 중첩된다.
본 발명은 자동차내에서 종국(satellite station)과 모국(central station) 사이의 데이터 전송 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 회로도이고,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 회로도이다.
본 발명의 목적은 종국에 필요한 와이어링 비용이 감소되면서 확실한 데이터 전송을 가능하게 하는, 자동차에서 종국과 모국 사이의 데이터 전송 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1항에 제지된 특징에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 제시된다.
본 발명에 따른 시스템에서 데이터 전송 라인은 동시에 종국에 대한 전류 공급 라인으로 사용되므로, 이것을 위한 부가의 라인 및 와이어링 비용이 필요없다. 종국의 전류 공급은 모국에 배치된 전류원에 의해 이루어진다. 상기 전류원은 로우 패스 특성을 가진 제어기에 의해 제어된다. 이로 인해, 전류원의 출력 저항이 전송될 데이터 신호의 주파수 범위에서 매우 높으므로, 상기 전류원이 전송되는 데이터 신호의 진폭 및/또는 위상의 왜곡을 야기시키지 않는다. 따라서, 높은 데이터 전송 품질이 보장된다. 바람직하게는 전류 제어기가 전압 기준 신호를 가진 차동 증폭기로 형성되므로, 데이터 전송 라인상의 오프 로드 전압이 종국의 전류 소비와 무관하게 동일하게 유지된다. 전류원 및 이것을 제어하는 전압 조정기가 전송을 위해 중요한 주파수 범위에서 종국의 송신 데이터 발생 섹션에 비해 높은 옴 저항을 갖기 때문에, 전송될 데이터 신호가 간단히 전류 펄스의 형태로 데이터 전송 라인의 오프 로드 전압에 중첩될 수 있다. 상기 전류 펄스는 작은 값일 때도 전류원의 높은 (출력) 저항으로 인해 수신기측에서 쉽게 검출가능한 강력한 전압 펄스를 야기시킨다. 이러한 데이터 신호는 수신측에서 (모국 또는 종국) 비교기 또는 윈도우 비교기에 의해 간단히 그리고 확실하게 복조될 수 있다.
고주파 범위에서, 즉 데이터 송신 주파수 이상의 주파수 범위에서 데이터 전송 라인의 높은 옴 저항은, 데이터 전송 라인이 양호하게 매칭됨으로써 반사 및 공진이 피해진다는 부가의 장점을 갖는다. 이로 인해, 데이터 전송 라인상에서 데이터 신호 편차가 감쇠되지 않기 때문에 간섭이 쉽게 발생되지 않는다.
종국 에너지 공급 및 데이터 전송을 위해, 모국과 종국 사이에 순수한 전류 인터페이스를 제공하고 데이터 수신기로서 모국에 전류 측정 회로를 제공하는 방법과는 달리, 본 발명에서는 장점이 얻어진다. 모국측 전류 측정 회로를 가진 전류 인터페이스의 사용시, 입력 저항, 라인 커패시턴스 및 종국에서 전류 소비의 큰 분산은 데이터 전송 속도가 높을 때 데이터 전송 에러를 야기시킴으로써, 상기 파라미터가 모니터링되고 세팅되어야 한다. 또한, 전류 인터페이스의 전류 소비가 전송되는 데이터의 신호 형태에 의존하는 문제가 나타날 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제가 나타나지 않는다.
본 발명에 따른 회로는 하부 주파수 범위에서는 전압 인터페이스와 같이 작용하고 데이터 전송 주파수 범위에서는 높은 라인 접속 저항을 가진 전류 인터페이스와 같이 작용한다.
본 발명에서는 데이터가 바람직하게는 전류 펄스의 형태로 데이터 전송 라인상에서 전송되거나 또는 모국으로부터 전송된다. 이 경우, 데이터 스트림의 AMI 코딩(Alternate-Mark-Inversion-Coding)이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1 및 2에 나타나는 바와 같이, 모국(1)은 데이터 전송 라인(6)을 통해 종국(7)에 접속된다. 모국(1) 및 종국(7)은 경우에 따라 다른 종국과 함께 자동차내의 데이터 처리 시스템을 형성하고 바람직하게는 승객 보호 시스템, 예컨대 에어백 시스템 및 안전 벨트 시스템을 제어한다. 모국에서 이것을 위해 필요한 부품, 예컨대 마이크로 프로세서, 메모리, 출력 인터페이스 등이 공지되어 있고 도 1에 도시되지 않는다. 모국(1)은 또한 조절된 전류원(2)를 포함한다. 전류원(2)의 입력에는 자동차 전기 시스템으로부터 배터리 전압을 공급받고 출력측은 데이터 전송 라인(6)에 접속된다. 전류원(2)의 제어 루프에는 제어기(3)가 차동 증폭기의 형태로 배치되며, 그것의 한 입력(-입력)은 전송 라인에 접속되고 그것의 다른 입력(+입력)에는 전압 기준 신호(URef)가 인가된다. 차동 증폭기(3)는 로우 패스 특성을 갖는다. 차단 주파수는 데이터 전송 라인(6)상의 데이터율 보다 현저히 낮다. 특히 약 한 차수 정도 더 낮다. 이로 인해, 전류원(2)의 출력에서 전압 , 및 데이터 전송 라인(6)상의 전압의 평균값이 전압 기준 신호(URef)의 전압에 상응하고, 제어기 및 전류원(2)의 출력 저항이 전송될 데이터 신호의 주파수 범위에서 매우 높다.
모국(1)은 또한 윈도우 비교기를 포함한다. 윈도우 비교기는 2개의 비교기(차동 증폭기)(4) 및 (5)로 형성되며, 그것의 반전 또는 비반전 입력 단자는 공통으로 데이터 전송 라인(6)에 접속된다. 비교기(4)의 반전 입력에는 기준 신호(Peg+)가 인가된다. 상기 기준 신호의 레벨은 데이터 전송 라인(6)의 오프 로드 전압 보다 높지만, 포지티브 데이터 펄스의 레벨 보다 낮다. 이에 반해, 비교기(5)의 비반전 입력에는 기준 전압(Peg-)이 공급된다. 상기 기준 전압의 레벨은 데이터 전송 라인(6)의 오프 로드 전압 보다 낮지만, 데이터 전송 라인상에 나타나는 네거티브 데이터 펄스(오프 로드 전압의 레벨과 관련해서)의 레벨 보다 높다. 따라서, 윈도우 비교기(4), (5)는 데이터 전송 라인(6)상에 전송된 데이터의 복조를 특히, 이것이 AMI-코딩된 경우에도 가능하게 한다. AMI 코딩은 제로(제로 레벨) 및 1(포지티브 레벨)로만 이루어진 펄스 열의 매 두번때 포지티브 펄스가 반전됨으로써, 유니폴러 신호가 적은 직류 성분이 사라진 바이폴러 신호로 변환되는 코딩을 의미한다. 이러한 전송 형태에서는 데이터 전송 라인(6)상에서 평균 전압이 데이터 전송시에도 거의 변동되지 않는데, 그 이유는 부가의 직류 전압 성분이 중첩되지 않고 차동 증폭기(3)가 그것의 로우 패스 특성으로 인해 높은 데이터 송신 주파수에 응답할 수 없기 때문이다. 따라서, 데이터 전송이 전류원(2)의 재조절을 야기시키지 않으므로, 데이터 전송 라인(6)상에서 평균 전압(오프 로드 전압)이 변동되지 않는다.
데이터가 코딩되지 않은 형태로, 즉 포지티브 레벨 및 제로 레벨로 이루어진 펼스 열의 형태로 전송되는 것도 가능하다. 이 경우, 단 하나의 비교기(4) 또는 (5)로 충분하다.
도 1에 도시된, 윈도우 비교기(4), (5)를 가진 회로에서, 비교기(4)는 포지티브 펄스에서 상응하는 포지티브 출력 펄스를 발생시키는 한편, 비교기(5)는 네거티브 데이터 펄스에서 포지티브 출력 펄스를 발생시킨다. 비교기(4), (5)로부터 전달된 출력 펄스는 예컨대 OR 소자를 통해 통합된다. 따라서, 상기 OR 소자의 출력에서는 AMI-코딩 전에 존재한, 원래의 펄스 열이 발생된다.
종국(7)에는 마찬가지로 공지된, 도시되지 않은 예컨대 센서, 마이크로 프로세서 등과 같은 부품이 존재한다. 부가로, 전압 조정기(9)가 제공된다. 전압 조정기(9)의 입력은 데이터 전송 라인(6)에 접속되고, 전압 조정기(9)의 출력은 종국(7)의 부품에 대한 공급 전압(예컨대, 5V)을 발생시킨다. 따라서, 종국(7)에는 정전압이 공급된다. 모국(1)의 파워 필요는 라인(6)을 통해 커버된다. 하이 패스 특성을 가진 전류원(10) 형태의 변조기가 종국(7)에 배치된다. 변조기는 AMI-코딩된, 모국(1)으로 전송될 데이터를 발생시키며 그것의 입력은 상응하는 제어 회로에 의해 송신될 데이터에 따라 제어된다. 전류원(10)의 출력은 직접, 또는 바람직하게는 커패시터(8)를 통해 데이터 전송 라인(6)에 접속된다. 커패시터(8)는 전류원(10)의 출력에서 출력되는 바이폴러 전류 펄스를 데이터 전송 라인(6)에 결합시키므로, 전류 펄스에 의해 야기된 전압 펄스가 간단히 데이터 전송 라인(6)의 오프 로드 전압에 가산된다. 즉, 전압이 포지티브 (전류) 펄스일 때는 오프 로드 전압 이상으로 증가되고 네거티브 펄스일 때는 오프 로드 전압 미만으로(그러나, 제로 미만은 아님) 감소된다. 전류원(2) 및 전압 조정기(9) 및 변조기(10)의 출력이 높은 옴 저항을 갖기 때문에, 전송될, AMI-코딩된 데이터 펄스의 중첩이 왜곡 없이 이루어진다.
전송될 데이터가 종국(7)으로부터 코딩되지 않은 형태로 전송되어야 하면, 전류원(10)이 광대역의 전류원으로 대체될 수 있다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 데이터 전송 라인(6)의 적어도 한 단부, 바람직하게는 양 단부가 서지 임피던스에 접속된다. 이로 인해, 전자기 간섭 신호에 대한 높은 저항성이 얻어진다. 상기 서지 임피던스는 모국(1) 및 종국(7)에서 데이터 전송 라인(6)의 단부 (가급적) 근처에 배치된, 상기 데이터 전송 라인과 접지 사이에 접속된 직렬 RC 소자(11)에 의해 얻어진다. 상기 직렬 RC 소자(11)는 데이터 전송 라인(6)의 서지 임피던스에 매칭된다.
도 2에는 종국(7)으로부터 모국(1)으로의 (도 1에 따른 제 1 실시예에서와 같이) 데이터 전송에 부가해서, 역방향으로, 즉 모국(1)으로부터 종국(7)으로의 데이터 전송이 가능한, 데이터 전송 시스템의 실시예가 도시된다. 따라서, 인터페이스가 반복신(semiduplex) 방식의 데이터 전송을 가능하게 하는 양방향성 인터페이스로 설계된다.
도 1을 참고로 이미 설명된 모국(1) 및 종국(7)의 부품에 부가해서, 모국(1)은 전류원(12)를 포함한다. 전류원(12)은 직접, 또는 바람직하게는 커패시터(13)를 통해 데이터 전송 라인(6)에 접속된다. 전류원(12)은 모국(1)으로부터 종국(7)으로 전송될 데이터를 (역방향 송신 작동을 위한) 전술한 전류원(10)과 동일한 방식으로 코딩된, 바람직하게는 AMI-코딩된 형태로 발생시킨다. 전류원(10)에 대해 이미 설명된 디자인 및 기능이 전류원(12)에도 동일하게 적용된다.
전류원(12)에 의해 전류 펄스의 형태로 발생된 데이터는 전류원(2)의 높은 내부 저항으로 인해 데이터 전송 라인(6)에 상응하는 강한 전압 펄스를 야기시킨다. 상기 전압 펄스는 종국(7)에서 윈도우 비교기(14), (15)에 의해 검출되어 변환된다. 윈도우 비교기(14), (15)의 구성, 기능 및 실시예는 전술한 윈도우 비교기(4), (5)의 구성, 기능 및 실시예에 상응한다.
도시되어 있지는 않지만, 도 2에서 데이터 전송 라인(6)은 도 1에서와 동일한 방식으로 서지 임피던스에 접속될 수 있다. 이 경우, 특히 데이터 전송을 위해 사용될 수 있는 전압 증폭기 대신에 높은 옴 저항의 출력을 갖는 전류원(10) 및/또는 (12)이 사용된다는 장점이 있다. 따라서, 데이터 전송 라인(6)에 접속된 모든 부품은 데이터 전송 라인(6)으로부터 볼 때 높은 옴 저항을 가지므로, 서지 임피던스와의 정확한 접속이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 회로는 기저대역 전송 및 AMI 전송에 적합하다. 또한, 전송 구간은 광대역으로 매칭된다. 따라서, 본 발명은 종국(7)과 모국(1) 사이의 데이터 전송을 위한 그리고 동일한 라인을 통해 이루어지는 종국의 파워 공급을 위한 새로운 인터페이스 회로를 제공한다.

Claims (7)

  1. 데이터를 전류 펄스의 형태로 전송하기 위해 사용되는 데이터 전송 라인(6)을 통해 서로 접속된 모국(1) 및 종국(7)를 포함하는, 자동차에, 특히 승객 보호 시스템을 위해 사용하기 위한 데이터 전송 시스템에 있어서,
    로우 패스 특성을 가진 전류원(2), 및 상기 전류원(2)을 제어하는 전압 증폭기(3)가 모국(1)에 제공되고, 상기 전류원(2)은 그 출력이 데이터 전송 라인(6)에 접속되며 데이터 전송 라인(6)을 통해 종국(7)용 파워를 제공하고, 상기 전압 증폭기(3)는 그 입력이 데이터 전송 라인(6)에 접속되며 전압 기준 신호(Uref)를 공급받고 그 출력이 전류원(2)의 제어 입력에 결합되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 전송될 데이터를 나타내는 전류 펄스를 발생시키기 위한 전류원(10, 12)이 종국(7) 및/또는 모국(1)에 제공되고, 상기 전류 펄스는 데이터 전송 라인(6)에 존재하는, 바람직하게는 상이한 부호를 가진 오프 로드 전압에 중첩되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 데이터 전송 라인(6)에 접속된, 데이터 복조용 윈도우 비교기(4, 5, 14, 15)가 모국(1) 및/또는 종국(7)에 제공되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 입력측이 데이터 전송 라인(6)에 접속된 전압 조정기(9)가 종국(7)에 제공되고, 상기 전압 조정기(9)의 출력이 종국(7)용 공급 전압을 제공하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 데이터 전송 라인의 양측이 특히 직렬 RC 소자(11) 형태의 서지 임피던스에 접속되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 전류원(2)의 로우 패스 제어의 차단 주파수가 데이터 전송 주파수 보다 한 차수 더 낮은 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 전송될 데이터가 종국(7)에서 코딩된, 특히 AMI-코딩된, 포지티브 및 네거티브 극성을 가진 펄스의 형태로 데이터 전송 라인(6)에 결합되고 모국(1)에서 복조되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 시스템.
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