KR20210018496A - 전기 회로 및 전기 부하에 대한 진단 방법 - Google Patents

전기 회로 및 전기 부하에 대한 진단 방법 Download PDF

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Abstract

전기 회로, 및 제1 상태에서 적어도 하나의 부하 저항(4)을 통해 전류를 구동시키기 위해 그리고 제2 상태에서 적어도 하나의 부하 저항(4)을 절연시키기 위해 구성된 전기 부하 전기 회로(1)를 위한 진단 방법으로서, 전기 회로(1)는 적어도, 제1 전위를 가진, 전기 회로(1)의 제1 포트와 적어도 하나의 부하 저항(4)의 제1 단자를 연결시키는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2), 제1 전위와는 상이한 제2 전위를 가진, 전기 회로(1)의 제2 포트와 적어도 하나의 부하 저항(4)의 제2 단자를 연결시키는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3), 및 적어도 하나의 부하 저항(4) 및 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 우회하는 우회 라인(6) 내에 포함되는 적어도 하나의 보조 저항(5)을 포함하되, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)를 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위해 적어도 구성되고, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위해 적어도 구성된다.

Description

전기 회로 및 전기 부하에 대한 진단 방법
본 발명은 제1 상태에서 적어도 하나의 부하 저항을 통해 전류를 구동시키기 위해 그리고 제2 상태에서 적어도 하나의 부하 저항을 절연시키기 위해 구성된 전기 회로에 관한 것이다. 본 발명은 또한 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
전류가 전기 부하를 통해 구동될 수 있는 다양한 전기 회로 구성이 알려져 있다. 특히, 자동차 적용에서, 필요하다면(예를 들어, 스위치에 의해) 부하 저항을 스위칭 오프하기 위해 뿐만 아니라, 전기 회로의 임의의 다른 부품으로부터 부하 저항을 절연시키기 위해 제공되는 수단을 갖는 것이 바람직하다. 이것은 예를 들어, 부하 저항의 각각의 측면에 제공된 하나의 스위치를 가짐으로써 달성될 수 있다. 이 구성에서, 스위치 둘 다는 직렬 연결로 배열된다. 부하 저항은 스위치 둘 다 사이에 배열된다.
일부 적용, 예컨대, 저항성 가열기가 부하 저항인 적용에서, 2개의 스위치 중 하나의 스위치가 빈번한 방식으로(특히 주기적으로) 스위칭될 수도 있다. 이것은 예를 들어, 부하 저항으로서 전기 저항성 가열기가 선택적 촉매 환원(selective catalyst reduction: SCR) 시스템에 있는 경우이다. 이러한 부하 저항은 종종 펄스-폭 변조(pulse-width-modulated: PWM)-신호에 의해 작동된다. 이것은 부하 저항으로 이송된 전력을 정밀한 방식으로 제어하게 한다. 부하 저항의 각각의 측면의(또는 즉, 양측의) 전기 스위치의 경우에, 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하는 것은 때때로 불가능하다. 개회로 고장은 전기 회로 내 임의의 의도하지 않은 개구, 예컨대, 케이블 고장, 스위치 고장 또는 부하 저항 고장일 수 있다. 개회로 고장에 대해, 전류가 전기 회로를 통해 구동될 수 없다. 그러므로, 전기 회로는 의도하는 대로 사용될 수 없다. 직렬 연결로 배열되는 2개의 스위치에 대해, 제2 스위치가 스위칭 오프될 때마다, 임의의 개회로 고장에 관계없이, 전류가 전기 회로를 통해 흐를 수 없기 때문에, 개회로 고장이 있을 수 있다는 것을 식별하는 것은 훨씬 더 어렵다. 스위치가 스위칭 오프되기 때문에 그리고/또는 개회로 고장 때문에 전류가 흐를 수 없는지가 구별될 수 없다.
그러나, 설명된 바와 같은 상황에서도 개회로 고장을 검출할 수 있는 것은 중요할 수 있다. 특히, 복합 시스템에서, 예컨대, 많은 상이한 전기 부품을 구비한 자동차에서, 이 전기 부품 중 하나의 전기 부품의 고장의 자동화된 검출은 매우 중요할 수 있다. 특히, 이것은 온보드 진단 시스템(On Board Diagnosis System: OBD)에 의해 모니터링되어야 하는 적용에 대한 경우이다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술에 알려진 단점을 적어도 부분적으로 극복하는 것이고, 특히, 제1 상태에서 적어도 하나의 부하 저항을 통해 전류를 구동시키기 위한 그리고 제2 상태에서 적어도 하나의 부하 저항을 절연시키기 위한 전기 회로를 제공하는 것이고, 개회로 고장이 효율적으로 검출될 수 있다. 또한, 이러한 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법이 제공된다.
이 목적은 독립 청구항의 특징부에 의해 달성된다. 인용 청구항은 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전기 회로는 제1 상태에서 적어도 하나의 부하 저항을 통해 전류를 구동시키기 위해 그리고 제2 상태에서 적어도 하나의 부하 저항을 절연시키기 위해 구성된다. 전기 회로는 적어도,
- 제1 전위를 가진, 전기 회로의 제1 포트와 적어도 하나의 부하 저항의 제1 단자를 연결시키는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치,
- 제1 전위와는 상이한 제2 전위를 가진, 전기 회로의 제2 포트와 적어도 하나의 부하 저항의 제2 단자를 연결시키는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치, 및
- 적어도 하나의 부하 저항 및 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 우회하는 우회 라인 내에 포함되는 적어도 하나의 보조 저항을 포함하되,
적어도 하나의 제1 스위칭 장치는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위해 적어도 구성되고, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위해 적어도 구성된다.
부하 저항은 전기 저항을 가진 레지스터 소자 또는 임의의 다른 전기 디바이스일 수도 있다. 부하 저항은 임의의 저항값을 가질 수도 있다. 그러나, 전기 회로의 다른 부품이 부하 저항의 저항값으로 조정되는 것이 바람직하다. 특히, 부하 저항에 걸쳐 잠재적으로 발생되는 최대 전압 강하는 바람직하게는 부하 저항의 사양에 따라 제한된다. 또한, 전기 회로의 매개변수, 예컨대, 케이블의 직경은 바람직하게는 부하 저항의 저항값으로 조정된다.
적어도 하나의 제1 스위칭 장치는 바람직하게는 스위치의 2개의 단자 간의 연결을 스위칭 온하고 오프하기 위한 스위치이다. 이것은 바람직하게는 버튼, 테이스터, 토글 스위치, 전기 스위치, 예컨대, 트랜지스터에 의해 또는 임의의 다른 유사한 수단에 의해 실현된다. 적어도 하나의 제2 스위칭 장치도 마찬가지이다. 일부 적용에서, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치는 "하이 사이드 스위치"로서 지칭될 수도 있고, 반면에 적어도 하나의 제2 스위칭 장치는 "로우 사이드 스위치"로서 지칭될 수도 있다.
제1 상태에서, 부하 저항에 걸친 전압 강하는 전류가 부하 저항을 통해 흐르게 한다. 전압 강하는 전압원 또는 유사한 전위 저장소가 부하 저항의 제1 단자에 연결되고, 드레인, 예컨대, 접지가 부하 저항의 제2 단자에 연결되는 결과일 수도 있다. 제2 상태에서, 부하 저항에 걸친 전압 강하가 없을 뿐만 아니라, 부하 저항의 단자 둘 다가 전기 회로의 임의의 다른 부품에 연결되지 않고, 즉, 부하 저항이 양측에 대해 절연된다. 이것은 부하 저항으로부터의 손상을 방지할 수도 있다. 또한, 복합 시스템에서, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치 및/또는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 다수의 목적을 위해 사용될 수도 있다. 적어도 하나의 스위칭 장치가 스위칭 오프된다면 부하 저항이 스위칭 오프될 수도 있다. 즉, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치 및/또는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 스위칭 오프될 때에 따라(잠재적으로 언급된 추가의 목적 중 하나의 목적을 위해), 전류는 부하 저항을 통해 흐르지 않는다.
전기 회로는 적어도 제1 포트 및 제2 포트를 포함한다. 이 2개의 포트를 통해, 전기 회로는 더 큰 전체 전기 회로에 포함될 수도 있다. 더 큰 전체 전기 회로는 예를 들어, 자동차의 제어 장치의 일부일 수 있거나 또는 이 제어 장치에 연결될 수 있다. 이것은 또한 자동차의 전력 시스템의 일부일 수도 있다. 제1 전위가 제2 전위와 상이할 때마다, 전류는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치 및 적어도 하나의 제2 스위칭 장치의 상태에 따라 적어도 하나의 부하 저항을 통해 흐를 수도 있다. 이에 의해, 제1 전위가 제2 전위보다 더 높은 것이 바람직하다. 제1 전위가 전기 회로의 제1 포트에 연결되는 전압원, 예컨대, 배터리에 의해 생성되는 것(즉, 전압원 또는 the 배터리의 양의 단자가 전기 회로의 제1 포트에 연결될 수도 있는 것)이 바람직하다. 그러나, 제1 전위에서 전기 회로의 제1 포트를 갖는 임의의 또 다른 실현이 마찬가지로 가능하다. 특히, 더 큰 전체 전기 회로가 제1 전위를 전기 회로의 제1 포트에 제공하는 인터페이스를 갖는 것이 바람직하다. 제2 전위는 제1 전위와 유사한 방식으로 생성될 수도 있다. 전기 회로의 제2 포트가 전압원의 음의 단자에 연결되고, 전압원의 양의 단자가 전기 회로의 제1 포트에 연결되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 전기 회로의 제2 포트가 접지되고, 즉, 제2 전위가 0인 것이 바람직하다. 또한, 제2 전위가 더 큰 전체 전기 회로의 인터페이스에 의해 제공되는 것이 바람직하다.
제1 전위가 제2 전위보다 더 높다면, 전류는 전기 회로의 제1 포트로부터 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(스위칭 온인 경우)를 통해, 적어도 하나의 부하 저항을 통해, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(스위칭 온인 경우) 그리고 궁극적으로 드레인을 통해 전기 회로의 제2 포트로(기술적 전류 방향이 고려됨) 흐를 수도 있다. 스위칭 장치 중 적어도 하나의 스위칭 장치가 스위칭 오프된다면, 이러한 전류는 흐르지 않는다.
위에서 설명된 바와 같이, 오직 2개의 스위칭 장치 및 부하 저항을 포함하는 전기 회로 내 개회로 고장은 스위칭 장치 중 적어도 하나의 스위칭 장치가 스위칭 오프되는 것에 의해 검출 가능하지 않을 수도 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 우회 라인 내에 포함된 적어도 하나의 보조 저항은 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 스위칭 오프될지라도 전류가 제1 포트로부터 전기 회로의 제2 포트로 흐를 가능성을 제공한다. 많은 적용에서, 특히, 빈번한(특히 주기적) 방식으로 스위칭되는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 있기 때문에, 적어도 하나의 보조 저항을 구비한 우회 라인은 전기 회로 내 개회로 고장의 검출 능력을 보장할 수도 있다. 또한, 전기 회로 외부의 개회로 고장이 검출 가능할 수도 있다. 즉, 전기 회로의 제1 포트 및/또는 제2 포트가 각각 제1 전위 및 제2 전위에 있을 때마다, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류는 예상되는 전류로부터 벗어난다. 예를 들어, 전기 회로의 제2 포트가 더 큰 전체 전기 회로 내 개회로 고장에 기인하여 더 큰 전체 전기 회로의 관련 부분으로부터 절연된다면, 전류는 전기 회로의 제2 포트에서 유출될 수 없다. 이러한 고장은 또한 검출 가능할 수도 있다.
적어도 하나의 보조 저항은 바람직하게는 우회 라인에 의해 적어도 하나의 부하 저항 및 적어도 하나의 제2 스위칭 장치와 병렬로 연결된다. 본 명세서에서, 우회 라인은 케이블 또는 다른 전기 연결 라인일 수도 있다. 적어도 하나의 보조 저항은 전기 저항을 가진 임의의 레지스터 소자 또는 다른 전기 디바이스일 수도 있다. 보조 저항이 전기 회로 내 개회로 고장의 검출 능력을 보장하는 것 외에 부가적인 목적을 갖는 것이 가능하다. 예를 들어, 보조 저항은 (추가의) 저항성 가열기일 수도 있다. 보조 저항은 또한 테스트 저항 또는 테스트 부하로서 지칭될 수도 있다. 바람직하게는, 보조 저항의 저항값은 부하 저항의 저항값보다 훨씬 더 높다. 특히, 바람직하게는 이것은 적어도 10배 또는 심지어 적어도 100배 또는 1000배 더 높다. 이것은 특히 보조 저항이 오직 테스트 기능을 갖는 경우이다. 그래서, 고 저항은 보조 저항을 통한 전력의 적은 손실을 유발한다.
정확히 하나의 제1 스위칭 장치가 있는 것이 바람직하다. 또한, 정확히 하나의 제2 스위칭 장치가 있는 것이 바람직하다. 또한, 정확히 하나의 부하 저항이 있는 것이 바람직하다. 또한, 정확히 하나의 보조 저항이 있는 것이 바람직하다. 그러나, 1개 초과의 제1 스위칭 장치, 제2 스위칭 장치 또는 부하 저항이 존재하는 것이 가능하다. 1개 초과의 이 부품이 있는 경우에, 이 부품이 직렬 연결로 또는 병렬 연결로 연결되는 것이 가능하다.
전기 회로의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류에 따라 피드백 신호를 생성하고 출력하기 위해 더 구성된다.
피드백 신호는 바람직하게는 전기 신호, 특히, 전류이다. 또한, 피드백 신호가 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류의 강도와 관련되는 것이 바람직하다. 특히, 피드백 신호가 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류와 비례하는 것이 바람직하다. 피드백 신호는 바람직하게는 스위칭 수단뿐만 아니라 전류 측정 수단, 예컨대, 전류계를 포함하는, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치에 의해 바람직하게 생성된다. 전류 측정 수단에 의해 출력되는 측정 신호는 바람직하게는 피드백 신호로 전환된다. 피드백 신호는 디지털 또는 아날로그 신호일 수도 있다. 피드백 신호는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치로부터 피드백 라인을 통해 출력될 수도 있다. 피드백 신호를 생성하고 출력하는 기능에 기인하여, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치는 또한 지능형(하이 사이드) 스위치로서 지칭될 수도 있다.
피드백 신호는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류를 나타내고, 개회로 고장이 피드백 신호로 나타날 수도 있다. 그러므로, 개회로 고장은 피드백 신호를 모니터링함으로써 검출될 수도 있다.
전기 회로의 추가의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치가 마이크로컨트롤러에 연결되고, 마이크로컨트롤러는 피드백 신호를 수신하고 처기하기 위해 그리고 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 제어하기 위해 구성된다.
마이크로컨트롤러는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 제어할 수 있고 피드백 신호를 수신할 수 있고 처리할 수 있는, 소프트웨어를 잠재적으로 구비한, 임의의 컴퓨터 칩 또는 전기 회로망일 수도 있다. 즉, 마이크로컨트롤러가 피드백 라인에 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 마이크로컨트롤러가 피드백 신호를 추가의 처리를 위해 적합한 포맷으로 전환할 수 있는 것이 바람직하다. 마이크로컨트롤러는 자동차의 온보드 진단 시스템일 수도 있거나 또는 마이크로컨트롤러는 이러한 온보드 진단 시스템의 일부일 수도 있다.
특히, 마이크로컨트롤러가 피드백 신호를 모니터링하기 위해 그리고 피드백 신호로부터 개회로 고장을 검출하기 위해 구성되는 것이 바람직하다. 일단 개회로 고장이 검출되었다면 마이크로컨트롤러가 조치를 취하기 위해 구성되는 것이 더 바람직하다. 이러한 조치는 바람직하게는, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 스위칭 오프하는 것, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 스위칭 오프하는 것, 추가의 전자 부품(예컨대, 제1 전위를 제공하는 전압원)을 스위칭 오프하는 것, 오류 신호(특히, 더 큰 전체 전기 회로 내 처리를 위함)를 생성하는 것, 신호(예컨대, 조작자 또는 제어자가 접근 가능한 광학 또는 음향 신호)를 직접적으로 방출하는 것, 전기 회로(또는 전기 회로의 부품)에 대한 바람직하게 제공된 대체물을 활성화시키는 것 및 기록 디바이스가 나중의 분석을 위해 검출된 고장을 기록하는 것 중 적어도 하나를 포함한다.
마이크로컨트롤러에 의해 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 제어하는 것은 바람직하게는 개회로 고장의 결과로서 위에서 언급된 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 스위칭 오프하는 것을 포함한다. 또한, 마이크로컨트롤러는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치가 이것이 요구될 때마다 스위칭되게 하기 위해 구성되는 것이 바람직하다. 이것은 특정한 적용에 의존적일 수도 있다. 따라서, 마이크로컨트롤러는 바람직하게 정보를 처리한다. 이 정보는 외부 공급원으로부터의 입력, 예컨대, 측정기에 의해 획득되는 측정값 또는 마이크로컨트롤러가 연결되는 다른 전기 부품에 의해 생성되는 명령을 임의로 수반할 수도 있다. 적어도 하나의 제1 스위칭 장치가 (예를 들어, 마이크로컨트롤러 내에 저장된 시간 의존적 스위칭 스케줄에 기인하여) 스위칭되도록 스케줄링되거나 또는 다른 방식으로 (예를 들어, 위에서 설명된 바와 같은 정보 또는 명령을 처리한 결과로서) 스위칭되게 요구받을 때, 마이크로컨트롤러는 바람직하게는 스위칭을 개시시킨다.
전기 회로의 추가의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 제어 회로에 연결되고, 제어 회로는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 제어하기 위해 구성된다.
제어 회로가 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 빈번하게, 특히 주기적으로 스위칭 온하고 오프하기 위해 구성되는 것이 바람직하다. 임의의 온/오프 신호는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치에 적용될 수 있다. 특히, 펄스 폭 변조(PWM)-신호가 제어 회로에 의해 적어도 하나의 제2 스위칭 장치에 적용되는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 제2 스위칭 장치의 빈번하거나 또는 주기적인 스위칭에 의해, 적어도 하나의 부하 저항의 전력이 제어될 수 있다. 바람직하게는, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 게이트 단자를 가진 트랜지스터에 의해 실현된다. 그래서 제어 회로는 바람직하게는 트랜지스터의 게이트 단자에 연결된다. 제어 회로는 바람직하게는 마이크로컨트롤러에 의해 제어된다. 대안적으로, 제어 회로는 바람직하게는 자체적으로, 특히, 온도 감지에 기초하여 작동된다. 온도 감지 수단은 이 목적을 위한 제어 장치의 일부일 수도 있다.
제어 회로에 의해 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 제어하는 것은 바람직하게는 개회로 고장의 결과로서 위에서 언급된 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 스위칭 오프하는 것을 포함한다. 또한, 제어 회로는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 이것이 요구될 때마다(특정한 적용에 따라) 스위칭되게 하기 위해 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 제어 회로는 바람직하게는 정보(외부 공급원으로부터의 입력, 예컨대, 측정기에 의해 획득되는 측정값 또는 마이크로컨트롤러를 포함하는, 제어 회로와 연결되는 다른 전기 부품에 의해 생성되는 명령을 임의로 수반함)를 처리한다. 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 (예를 들어, 제어 회로 내에 저장된 시간 의존적 스위칭 스케줄에 기인하여) 스위칭되도록 스케줄링되거나 또는 다른 방식으로 (예를 들어, 위에서 설명된 바와 같은 정보 또는 명령을 처리한 결과로서) 스위칭되게 요구받을 때, 제어 회로는 바람직하게는 스위칭을 개시시킨다.
적어도 하나의 제2 스위칭 장치, 적어도 하나의 부하 저항, 제어 회로 및 적어도 하나의 보조 저항이 부하 장치 내에 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 하나 이상의 감지 프로브가 바람직하게는 부하 장치 내에 포함된다.
본 명세서에서, 나열된 디바이스의 기능은 바람직하게는 변경되지 않는다. 나열된 디바이스가 부하 장치 내에 포함되고, 오직 단일의 디바이스(즉, 부하 장치)가 처리되어야 한다. 개회로 고장이 검출된다면, 부하 장치는 교체될 수 있다. 이것은 단일의 부품을 분석하고 임의로 수리하는 것보다 더 효율적일 수도 있고 비용이 덜 들 수도 있다. 또한, 원래 부하 저항 및 제어 회로만이 보조 저항을 구비한 우회 라인 없이 사용되는 경우에, 오래된 부하 저항 및 오래된 제어 회로가 부하 장치(따라서, 이는 바람직하게는 적절한 크기, 형상 및 연결성을 가짐)로 교체될 수도 있다. 이 방식으로, 개회로 고장의 검출 능력이 기존 시스템에서 쉽게 개선될 수도 있다.
본 발명은 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템을 위한 저항성 가열기에 적용될 수도 있고, 저항성 가열기는 설명된 바와 같은 전기 회로 내 부하 저항으로서 포함된다.
전기 회로에 대해 개시된 상세사항 및 이점이 저항성 가열기에 적용 가능하고, 그 역도 가능하다.
선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction: SCR)은 배기 가스 내 오염 물질을 환원시키기 위해 자동차에서 흔히 사용된다. 특히, SCR 장치는 질소 산화물(NO, N02)을 환원시키기 위해 사용된다. 따라서, 요소가 배기 가스 시스템에 도입된다. 이에 의해, 특히 암모니아가 공정에 포함된다. 질소 산화물을 효율적으로 환원시키기 위해, 암모니아가 바람직하게는 기화된다. 따라서, 저항성 가열기가 사용될 수도 있다. 이 맥락에서, 제어 회로는 바람직하게는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 저항성 가열기에 의해 생성되는 발열량이 암모니아의 각각의 소요량을 기화시키기 위해 필요한 열에 대응하는 방식으로 스위칭되게 한다. 특히, 제어 회로가 저항성 가열기에 의해 생성되는 온도를 검출하기 위한 센서를 포함하거나 또는 이 센서에 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 제어 회로는 바람직하게는 기화된 암모니아의 소요량을 검출하기 위한 수단을 포함하거나 또는 이 수단에 연결된다. 대안적으로 그리고/또는 부가적으로, 제어 회로는 바람직하게는 자동차의 제어 장치에 결합된다. 흔히 단 하나의 스위칭 장치가 SCR 시스템에 제공되기 때문에, 부하 장치를 포함하는 위에서 설명된 실시형태가 바람직하다. 특히, 이 맥락에서, 부하 장치는 위에서 설명된 바와 같은 부하 저항 및 제어 회로 대신에 사용될 수도 있다.
선택적 촉매 환원(SCR)의 분야에서 전기 회로의 추가의 중요한 적용은 냉동된 환원제를 해동하는 것을 제안하고/하거나 액체 환원제의 냉동을 방지하는 부하 저항으로서 저항성 가열기이다. 이러한 액체 환원제는 종종 암모니아 전구체로서 사용된다. 환원제는 이 목적을 위해 암모니아 생성기에서 외부적인 배기 시스템 또는 배기 시스템 내부에서 암모니아를 생성하기 위해 사용된다. 중요하고 잘 알려진 암모니아 전구체는 32.5%의 요소 비율을 가진 요소 수용액인 AdBlue이다.
본 발명의 추가의 양상에 따르면, 설명된 바와 같이 전기 회로 내 개회로 고장을 검출하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류인, 모니터링된 전류를 적어도 모니터링하는 단계를 포함하고, 개회로 고장은 예상값으로부터 모니터링된 전류의 편차에 의해 검출된다.
전기 회로 및 저항성 가열기에 대해 개시된 상세사항 및 이점은 방법에 적용 가능하고 그 역도 가능하다.
모니터링된 전류를 모니터링하는 것은 바람직하게는 마이크로컨트롤러를 사용함으로써 수행된다. 이에 의해, 모니터링된 전류값은 바람직하게는 마이크로컨트롤러 내에 저장되는 미리 획정된 예상값과 비교될 수도 있다. 모니터링된 전류가 예상값 미만으로 감소될 때마다, 이것은 개회로 고장에 대한 표시일 수도 있다. 본 명세서에서, 개회로 고장은 회로의 완전한 개방(예컨대, 와이어 파손)의 면에서 실현되지 않아야 한다. 또한, 회로 저항의 상당한 증가가 검출 가능할 수도 있다. 바람직하게는, 개회로 고장 자체뿐만 아니라 저항 증가량이 검출된다(그리고 임의로 기록되고/되거나 더 처리된다).
방법의 바람직한 실시형태에 따르면, 모니터링된 전류는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치에 의해 생성되고 출력되는 피드백 신호에 의해 검출된다.
위에서 설명된 바와 같이, 피드백 신호는 바람직하게는 직접적으로 모니터링된 전류와 관련된다. 즉, 모니터링된 전류(강도)의 값은 피드백 신호로부터 계산될 수 있다. 피드백 신호는 바람직하게는 모니터링된 전류(강도)의 값에 대한 정보를 적어도 하나의 제1 스위칭 장치로부터 정보를 더 처리할 수 있는 마이크로컨트롤러로 전송하기 위해 사용된다.
추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 방법은 진단 시퀀스를 수행하는 단계를 더 포함하고, 진단 시퀀스는 적어도,
A) 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 스위칭하는 단계,
B) 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 스위칭하는 단계,
C) 제1 시점에서부터 제2 시점까지, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치가 온 상태에 있고 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 오프 상태에 있는 모니터링된 전류를 검출하는 단계를 포함하되,
진단 시퀀스에 뒤이어 전기 회로의 규칙적인 작동이 후속된다.
단계 C)에서와 같이, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치가 온 상태인 것으로 여겨지고 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 오프 상태인 것으로 여겨지고, 단계 A) 및 B)는 필요하다면 이전에 수행된다. 즉, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치가 이미 온 상태가 아니라면, 단계 A)가 수행되어 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 스위칭 온한다. 또한, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 이미 오프 상태가 아니라면, 단계 B)가 수행되어 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 스위칭 오프한다.
단계 C)에서 검출되는 모니터링된 전류는 보조 저항이 접근 가능한(즉, 전류가 부하 저항을 통해 흐를 수 없음) 우회 라인에만 대응하는 값을 갖는다. 단계 C)에서 검출되는 모니터링된 전류의 전류 강도의 값은 고장, 특히, 개회로 고장이 있다면 모니터링된 전류가 오직 이 값 미만으로 감소될 수 있기 때문에 추가의 작동에서 유용할 수 있다. 즉, 단계 C)에서 검출되는 모니터링된 전류의 전류 강도의 값은 모니터링된 전류(피드백 신호에 대응함)에 대한 위에서 설명된 예상값에 대응한다. 그러므로, 단계 C) 동안 수신된 값이 (바람직하게는 마이크로컨트롤러 내에) 저장되고 예상값으로서 추후에 사용되는 것이 바람직하다. 단계 C)에서 전류가 변화되지 않는다면, 이것은 접지에 대한 단락을 나타낸다. 단계 C)에서 전류가 0으로 감소된다면, 이것은 개회로/개루프를 나타낸다.
전기 회로의 규칙적인 작동에서, 스위칭 장치는 진단 시퀀스의 사양에 따라 더 이상 스위칭되지 않는다. 특히, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치의 위에서 설명된 빈번한(또는 주기적인) 스위칭은 바람직하게는 전기 회로의 규칙적인 작동에 포함된다.
방법의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 진단 시퀀스는,
a) 적어도 하나의 제1 스위칭 장치를 스위칭하는 단계,
b) 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 스위칭하는 단계,
c) 시작 시점에서부터 제1 시점까지, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치와 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 둘 다 온 상태에 있는 모니터링된 전류를 검출하는 단계를 더 포함한다.
시작 시점은 바람직하게는 제1 시점 및 제2 시점 전에 있다. 단계 a), b) 및 c)는 바람직하게는 단계 A), B) 및 C) 전에 수행된다. 본 명세서에서, 단계 a) 및 b)는 단계 A) 및 B)에 대해 설명된 것과 유사하게, 필요에 따라 수행된다. 즉, 제1 및 제2 스위칭 장치의 초기 상태에 따라, 단계 a) 및 b)는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치와 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 둘 다 시작 시점에서 온 상태에 있게 하도록 수행된다. 그러나, 시작 시점 전에, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치가 오프 상태에 있어서, 전류가 전기 회로를 통해 전혀 흐를 수 없는 것이 바람직하다.
적어도 하나의 제1 스위칭 장치와 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 둘 다 온 상태에 있고, 부하 저항과 보조 저항 둘 다가 전류에 의해 흐를 수도 있다. 즉, 단계 c)에서, 모니터링된 전류에 대한 최대 전류값이 검출될 수도 있다. 이 정보는 또한 추가의 처리를 위해 유용할 수도 있다. 특히, 단계 c) 및 C)에서 검출된 전류 강도 간의 차는 개회로 고장 검출을 유발하기 위한 문턱값을 설정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 단계 c)는 부하 저항을 포함하는 라인에서 고장이 없다는 것을 처음에 보장할 수도 있다.
방법의 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 진단 시퀀스는,
D) 적어도 하나의 제2 스위칭 장치를 스위칭하는 단계,
E) 제2 시점에서부터 제3 시점까지, 적어도 하나의 제1 스위칭 장치와 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 둘 다 온 상태에 있는 모니터링된 전류를 검출하는 단계를 더 포함한다.
제3 시점은 바람직하게는 처음의, 제1 및 제2 시점 후에 있다. 단계 a), b) 및 c)는 바람직하게는 단계 A), B) 및 C) 전에 수행된다. 본 명세서에서, 단계 D)는 단계 A), B), a) 및 b)에 대해 설명된 것과 유사하게, 필요에 따라 수행된다. 다른 단계가 단계 C)와 단계 E) 사이에 수행되지 않고, 단계 D)에서, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치가 스위칭 온되어야 한다. 임의의 경우에, 단계 D) 후에, 적어도 하나의 제2 스위칭 장치는 제2 시점에서 온 상태인 것으로 여겨진다. 바람직하게는 제3 시점에서부터 계속, 전기 회로의 규칙적인 작동이 수행된다.
제2 시점과 제3 시점 사이에, 단계 c)에 대해 설명된 바와 같은 최대 전류가 다시 검출될 수도 있다. 이것은 라인 테스트의 종료를 위해 유용할 수도 있다.
바람직하게는, 단계 a) 및 b)는 tO으로 불리는 시점에서 발생한다. 바람직하게는, 단계 A) 및 B)는 t1로 불리는 시점에서 발생한다. 단계 c)는 tO과 t1 사이의 시간 기간 동안 활성화된다. 더 바람직하게, 단계 D)는 t3으로 불리는 시점에서 발생한다. 단계 c)는 tO과 t1 사이의 시간 기간 동안 활성화된다. 단계 C)는 t1과 t2 사이의 시간 기간 동안 활성화된다. 후속의 단계 E)는 단계(t2) 후 시간 기간 동안 활성화된다. 단계 E)의 종료는 t3으로 불리는 시점에 규정될 수 있다.
단계 c)(기간 tO 내지 t1 내)의 목적은 부하가 의도하는 대로 작동하는 것-부하가 스위칭 온될 수 있고 개루프가 없는 것-을 보장하는 것이다. 단계 C)(기간 t1 내지 t2 내)의 목적은 제2 스위치가 스위칭 오프될 수 있고 개루프가 없거나 접지에 대한 단락이 없는 것을 보장하는 것이다.
t2로부터 계속, 회로는 의도하는 대로 작동되고 전류 레벨은 가장 높은 값(제2 스위치가 온 상태임) 또는 가장 낮은 값(제2 스위치가 오프 상태임)일 수 있다.
청구범위에 명시된 개별적인 특징이 임의의 목적하는 기술적으로 합당한 방식으로 서로 결합될 수도 있고 본 발명의 추가의 실시형태를 형성할 수도 있다는 것에 유의해야 한다. 특히, 도면과 관련되어, 명세서는 본 발명을 더 설명하고 본 발명의 특히 바람직한 실시형태를 명시한다. 본 발명의 특히 바람직한 변형 그리고 또한 기술 분야는 이제 동봉된 도면에 기초하여 더 상세히 설명될 것이다. 도면에 도시된 예시적인 실시형태는 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않음에 유의해야 한다. 도면은 개략적이고 축척대로 도시되지 않을 수도 있다. 도면은 다음을 나타낸다:
도 1은 본 발명에 따른 전기 회로의 회로도.
도 2는 진단 시퀀스 동안 시간의 함수로서 모니터링된 전류를 도시하는 도면.
도 1은 선택적 촉매 환원(SCR) 시스템(11) 내에 포함되는 전기 회로(1)를 도시한다. 전기 회로(1)는 전기 회로(1)의 제1 포트(16)인, 전압원(12)의 양의 단자에 연결되는, 제1 스위칭 장치(2)를 포함한다. 또한, 제1 스위칭 장치(2)는 부하 저항(4)의 제1 단자(18)에 연결된다. 제1 스위칭 장치(2)는 마이크로컨트롤러(7)에 더 연결된다. 이것은 점선 화살표로 나타나고, 하나의 점선 화살표는 피드백 신호가 제1 스위칭 장치(2)로부터 마이크로컨트롤러(7)로 전송되는 것을 나타내고, 또 다른 점선 화살표는 마이크로컨트롤러(7)가 제1 스위칭 장치(2)를 제어할 수도 있다는 것을 나타낸다. 부하 저항(4)은 저항성 가열기(10)로서 실현된다. 또한, 부하 저항(4)의 제2 단자(19)는 트랜지스터(14)로서 실현되는 제2 스위칭 장치(3)에 연결된다. 제2 스위칭 장치(3)는 전기 회로(1)의 제2 포트(17)인 접지(13)에 연결된다. 제2 스위칭 장치(3)는 제어 회로(8)에 연결된다. 연결은 제어 회로(8)가 트랜지스터(14)의 게이트 단자(15)에 연결되는 것에 의해 실현된다. 제2 스위칭 장치(3) 및 부하 저항(4)은 보조 저항(5)을 포함하는, 우회 라인(6)에 의해 우회된다. 제2 스위칭 장치(3), 부하 저항(4), 제어 회로(8) 및 보조 저항(5)은 부하 장치(9) 내에 포함된다.
도 2는 시간의 함수로서, 제1 스위칭 장치를 통해 흐르는 전류인, 모니터링된 전류의 플롯이다. 약어 "a.u."는 "임의 단위"를 의미한다. 시작 시점(tO)에서, 제1 스위칭 장치와 제2 스위칭 장치는 둘 다 온 상태(적어도 제1 스위칭 장치가 오프 상태로 있기 전)로 스위칭된다. 따라서, 전류는 부하 저항과 보조 저항 둘 다를 통해 흐를 수도 있다. 결과는 최대 전류 강도이다. 제1 시점(t1)에서, 제2 스위칭 장치가 스위칭 오프된다. 따라서, 모니터링된 전류는 0과 이전에 검출된 최대값 사이의 값으로 강하된다. 이 경우는 보조 저항만이 전류에 접근 가능하기 때문이다. 제2 시점(t2)에서, 제2 스위칭 장치가 다시 스위칭 온된다. 따라서 전류가 다시 전류의 최대값으로 상승된다. 제3 시점(t3)에서, 전기 회로의 규칙적인 작동이 시작된다. 이것은 추가로 도시되지 않는다. 시작 시점(tO)과 제3 시점(t3) 사이의 시간 기간은 진단 시퀀스이다.

Claims (10)

  1. 제1 상태에서 적어도 하나의 부하 저항(4)을 통해 전류를 구동시키기 위해 그리고 제2 상태에서 상기 적어도 하나의 부하 저항(4)을 절연시키기 위해 구성된 전기 회로(1)로서, 상기 전기 회로(1)는 적어도,
    - 제1 전위를 가진, 상기 전기 회로(1)의 제1 포트(16)와 상기 적어도 하나의 부하 저항(4)의 제1 단자(18)를 연결시키는 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2),
    - 상기 제1 전위와는 상이한 제2 전위를 가진, 상기 전기 회로(1)의 제2 포트(17)와 상기 적어도 하나의 부하 저항(4)의 제2 단자(19)를 연결시키는 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3), 및
    - 상기 적어도 하나의 부하 저항(4) 및 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 우회하는 우회 라인(6) 내에 포함되는 적어도 하나의 보조 저항(5)을 포함하되,
    상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)는 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)를 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위해 적어도 구성되고, 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)는 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위해 적어도 구성되는, 전기 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)는 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)를 통해 흐르는 상기 전류에 따라 피드백 신호를 생성하고출력하기 위해 더 구성되는, 전기 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)는 마이크로컨트롤러(7)에 연결되고, 상기 마이크로컨트롤러(7)는 상기 피드백 신호를 수신하고 처리하기 위해 그리고 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)를 제어하기 위해 구성되는, 전기 회로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)는 제어 회로(8)에 연결되고, 상기 제어 회로(8)는 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 제어하기 위해 구성되는, 전기 회로.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 전기 회로(1) 내 부하 저항(4)으로서 포함되는 선택적 촉매 환원(selective catalyst reduction: SCR) 시스템(11)을 위한 저항성 가열기(10).
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 전기 회로(1)에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법으로서,
    상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)를 통해 흐르는 전류인, 모니터링된 전류를 적어도 모니터링하는 단계를 포함하되, 상기 개회로 고장은 예상값으로부터 상기 모니터링된 전류의 편차에 의해 검출되는, 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모니터링된 전류는 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)에 의해 생성되고 출력되는 피드백 신호에 의해 검출되는, 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 진단 시퀀스를 수행하는 단계를 더 포함하되, 상기 진단 시퀀스는 적어도,
    A) 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)를 스위칭하는 단계,
    B) 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 스위칭하는 단계,
    C) 제1 시점(t1)에서부터 제2 시점(t2)까지, 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)가 온 상태에 있고 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)가 오프 상태에 있는 상기 모니터링된 전류를 검출하는 단계를 포함하되,
    상기 진단 시퀀스에 뒤이어 상기 전기 회로(1)의 규칙적인 작동이 후속되는, 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 진단 시퀀스는,
    a) 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)를 스위칭하는 단계,
    b) 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 스위칭하는 단계,
    c) 시작 시점(tO)에서부터 상기 제1 시점(t1)까지, 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)와 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)가 둘 다 온 상태에 있는 상기 모니터링된 전류를 검출하는 단계를 더 포함하는, 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 진단 시퀀스는,
    D) 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)를 스위칭하는 단계,
    E) 상기 제2 시점(t2)에서부터 상기 제3 시점(t3)까지, 상기 적어도 하나의 제1 스위칭 장치(2)와 상기 적어도 하나의 제2 스위칭 장치(3)가 둘 다 온 상태에 있는 상기 모니터링된 전류를 검출하는 단계를 더 포함하는, 전기 회로에서 개회로 고장을 검출하기 위한 방법.
KR1020217000868A 2018-06-12 2019-06-12 전기 회로 및 전기 부하에 대한 진단 방법 KR102491742B1 (ko)

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