KR101380118B1 - Ethernet network for vehicles and vehicles using the same - Google Patents

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KR101380118B1 KR1020120003474A KR20120003474A KR101380118B1 KR 101380118 B1 KR101380118 B1 KR 101380118B1 KR 1020120003474 A KR1020120003474 A KR 1020120003474A KR 20120003474 A KR20120003474 A KR 20120003474A KR 101380118 B1 KR101380118 B1 KR 101380118B1
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Abstract

차량용 이더넷 네트워크는 각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electronic control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들; 상기 복수의 로컬 네트워크들 사이의 통신을 중재하는 제1 마스터; 및 상기 제1 마스터와 짝을 이루는 제2 마스터를 포함하되, 상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터에 오류가 발생하는 경우, 상기 복수의 로컬 네트워크들과의 연결을 활성화시킨다. The vehicular Ethernet network comprises a plurality of local networks each having a local master and a plurality of electronic control units (ECUs); A first master for mediating communication between the plurality of local networks; And a second master paired with the first master, wherein the second master activates a connection with the plurality of local networks when an error occurs in the first master.

Description

차량용 이더넷 네트워크 및 이를 이용하는 차량{Ethernet network for vehicles and vehicles using the same} Ethernet network for vehicles and vehicles using the same

본 발명은 차량에서의 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 차량용 실시간 이더넷 네트워크 및 차량에 관한 것이다. The present invention relates to communications in a vehicle, and more particularly, to a real-time Ethernet network for a vehicle and a vehicle.

Ethernet을 활용한 차량용 Network는 ECU간의 통신을 CAN이나 다른 느린 속도의 방식을 사용하던 기존방법을 사용하지 않고, 상용으로 많이 사용되고 있는 Ethernet을 사용하는 방식이다. 상용의 Ethernet을 사용함으로서 구성부품들도 상용의 저가 부품을 사용할 수 있어서 시스템 구성비용도 낮출 수 있고, ECU Local Network들을 하나의 Main system bus에 연결함으로서 배선 및 연결구조를 간결히 유지할 수 있는 장점이 있다. 이러한 차량용 Ethernet Network는 ECU들의 통신을 관장하는 Local Master, Local Master들의 통신을 관장하는 Network Master들로 나누어 구성할 수 있는데, 각 ECU들이 어떤 Message를 인접해 있는 Local한 다른 ECU로 보내고자 할 때에는 Local Master를 거쳐 서로 통신을 하고, 이 때 Local Master는 두개 이상의 Message가 같은 ECU에Message를 보내려 할 때 서로 Collision이 일어나지 않게 중재하고 각 Local ECU들의 원할한 통신을 위한 역할을 한다. ECU가 Local Network 내가 아닌 외부의 ECU에 Message를 전달하고 싶을 때에는 Local Master를 거쳐 Local Master들의 통신을 관장하는 Network Master의 중재를 받아 외부의 ECU에 Message를 전달한다. 이런 차량용 Ethernet Network 구조에서 만약 Network Master에 오류가 발생한다면 각 Local Master들 간의 통신이 이루어지지 않으므로 전체 Network가 불능에 빠지게 된다.Automotive network using Ethernet is a method that uses Ethernet, which is widely used commercially, without using existing methods such as CAN or other slow speed methods for communication between ECUs. By using commercial Ethernet, components can also use commercially available low-cost components, which can lower system configuration cost. By connecting ECU Local Networks to a single main system bus, wiring and connection structure can be kept simple. have. The vehicle Ethernet network can be divided into Local Master that manages the communication of ECUs and Network Master that manages the communication of local masters. When each ECU wants to send a message to another Local ECU that is adjacent to each other, Local The Master communicates with each other through the Master, and at this time, the Local Master mediates the collision between each other when two or more messages try to send a message to the same ECU, and plays a role for the smooth communication of each Local ECU. When an ECU wants to deliver a message to an external ECU that is not in the local network, it delivers the message to an external ECU under the intervention of the network master that manages the communication of the local masters through the local master. In this vehicular Ethernet network structure, if an error occurs in the network master, the communication between the local masters is not made and the entire network is incapable.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 차량의 네트워크의 불능 상태를 방지하고 신뢰성을 높일 수 있는 차량용 이더넷 네트워크를 제공하는데 있다.One object of the present invention for solving the above problems is to provide an in-vehicle Ethernet network that can prevent the disabled state of the network of the vehicle and increase the reliability.

본 발명의 일 목적은 차량의 네트워크의 불능 상태를 방지하고 신뢰성을 높일 수 있는 차량용 이더넷 통신 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a vehicle Ethernet communication method that can prevent the disabled state of the network of the vehicle and increase the reliability.

본 발명의 일 목적은 차량의 네트워크의 불능 상태를 방지하고 신뢰성을 높일 수 있는 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량을 제공하는데 있다. One object of the present invention is to provide a vehicle that communicates using an Ethernet network that can prevent the incapacity of the network of the vehicle and increase reliability.

상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 네트워크는 각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electronic control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들; 상기 복수의 로컬 네트워크들 사이의 통신을 중재하는 제1 마스터; 및 상기 제1 마스터와 짝을 이루는 제2 마스터를 포함하되, 상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터에 오류가 발생하는 경우, 상기 복수의 로컬 네트워크들과의 연결을 활성화시킨다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vehicle Ethernet network comprising: a plurality of local networks, each having a local master and a plurality of electronic control units (ECUs); A first master for mediating communication between the plurality of local networks; And a second master paired with the first master, wherein the second master activates a connection with the plurality of local networks when an error occurs in the first master.

실시예에 있어서, 상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터와 주기적으로 통신을 수행하여 상기 제1 마스터의 오류 여부를 판단할 수 있다.In an embodiment, the second master may periodically communicate with the first master to determine whether the first master is in error.

실시예에 있어서, 상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 연결은 상기 제1 마스터가 정상적으로 동작하는 동안에는 비활성화 상태를 유지할 수 있다.In an embodiment, the connection between the plurality of local networks and the second master may remain inactive while the first master is operating normally.

실시예에 있어서, 상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 제1 마스터와 상기 복수의 네트워크들 사이의 연결은 비활성화될 수 있다.In an embodiment, the connection between the first master and the plurality of networks may be deactivated when communication between the plurality of local networks and the second master is maintained smoothly.

실시예에 있어서, 상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터를 대체할 수 있다.In an embodiment, the second master may replace the first master when the communication between the plurality of local networks and the second master is smoothly maintained.

상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 이더넷 통신 방법은 액티브 마스터가 각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electronic control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들과 통신하는 단계; 상기 액티브 마스터가 상기 액티브 마스터와 짝을 이루는 논-액티브(non-active) 마스터와 주기적으로 통신하는 단계; 상기 액티브 마스터와 상기 논-액티브 마스터 사이의 통신의 단절 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단에 의하여 상기 액티브 마스터에 오류가 발생하는 경우 상기 논-액티브 마스터와 상기 복수의 로컬 네트워크들 사이의 연결을 활성화시키는 단계를 포함한다.Ethernet communication method of a vehicle according to an embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention is a plurality of local active master each having a local master and a plurality of electronic control unit (ECU) Communicating with networks; The active master periodically communicating with a non-active master paired with the active master; Determining whether communication between the active master and the non-active master is lost; And activating a connection between the non-active master and the plurality of local networks when the determination causes an error in the active master.

실시예에 있어서, 상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 논-액티브 마스터 사이의 연결은 상기 액티브 마스터가 정상적으로 동작하는 동안에는 비활성화 상태를 유지할 수 있다.In an embodiment, the connection between the plurality of local networks and the non-active master may remain inactive while the active master is operating normally.

실시예에 있어서, 상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 논-액티브 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 액티브 마스터와 상기 복수의 네트워크들 사이의 연결은 비활성화될 수 있다.In an embodiment, the connection between the active master and the plurality of networks may be deactivated when communication between the plurality of local networks and the non-active master is maintained smoothly.

실시예에 있어서, 상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 논-액티브 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 논-액티브 마스터는 상기 액티브 마스터를 대체할 수 있다.In an embodiment, the non-active master can replace the active master when the communication between the plurality of local networks and the non-active master is smoothly maintained.

상기한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량은 본체; 상기 본체에 분산되어 분포되며, 각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electoric control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들; 상기 복수의 로컬 네트워크들 사이의 통신을 중재하는 제1 마스터; 및 상기 제1 마스터와 짝을 이루는 제2 마스터를 포함하되, 상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터에 오류가 발생하는 경우, 상기 복수의 로컬 네트워크들과의 연결을 활성화시킨다. A vehicle for communicating using an Ethernet network according to an embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention includes a main body; A plurality of local networks distributed and distributed in the main body, each of which comprises a local master and a plurality of electronic control units (ECUs); A first master for mediating communication between the plurality of local networks; And a second master paired with the first master, wherein the second master activates a connection with the plurality of local networks when an error occurs in the first master.

실시예에 있어서, 상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터와 주기적으로 통신을 수행하여 상기 제1 마스터의 오류 여부를 판단할 수 있다.In an embodiment, the second master may periodically communicate with the first master to determine whether the first master is in error.

실시예에 있어서, 상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 연결은 상기 제1 마스터가 정상적으로 동작하는 동안에는 비활성화 상태를 유지할 수 있다.In an embodiment, the connection between the plurality of local networks and the second master may remain inactive while the first master is operating normally.

실시예에 있어서, 상기 차량은 전기 자동차일 수 있다. In an embodiment, the vehicle may be an electric vehicle.

따라서 본 발명의 실시예들에 따르면 이더넷 네트워크를 사용하는 차량에서 액티브 마스터와 짝을 이루는 논-액티브 마스터를 구비하여 액티브 마스터와 주기적은 통신을 수행하여 액티브 마스터의 오류 여부를 판단함으로서 전체 네트워크가 불능이 되는 것을 방지하여 네트워크의 신뢰성을 높일 수 있다. Therefore, according to embodiments of the present invention, a vehicle using an Ethernet network includes a non-active master that is paired with an active master to perform periodic communication with the active master to determine whether the active master has an error, thereby preventing the entire network. This can prevent this from happening and increase the reliability of the network.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 네트워크를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 네트워크에서 제2 마스터가 제1 마스터를 대체하는 것을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 이더넷 통신 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량을 나타내는 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating a vehicle Ethernet network according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates that a second master replaces a first master in a vehicular Ethernet network according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an Ethernet communication method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a vehicle communicating using an Ethernet network according to an embodiment of the present invention.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.

2000년대 들어 차량 내에 다수의 첨단 전자 장비들이 포함되기 시작하였다. 이러한 전자 장비들은 사용자의 편의나 안전을 도모하기 위해서 포함되기도 하지만, electric power steering (EPS), electronic brake system (EBS) 등의 주행에 핵심적인 각종 제어를 전자적으로 해결 (X-by-Wire) 하기 위해서 사용되기도 한다. X-by-Wire를 구현함으로써 각종 기계적인 연결을 가벼운 wire로 대체하여, 전체적인 차량의 무게를 크게 감소시킬 수 있다. 또한 각종 차량 제어를 전자적으로 수행하여 사용자의 조작에만 의지하지 않고 미리 구현된 알고리즘에 따라 차량 제어를 빠르게 변화시킬 수 있으므로 효율성과 안정성이 크게 향상된다.In the 2000s, many advanced electronic equipment began to be included in vehicles. These electronic devices are included for the convenience and safety of the user. However, the electronic control system (X-by-Wire), which is essential for driving, such as electric power steering (EPS) and electronic brake system (EBS), is provided. It is also used for. By implementing X-by-Wire, various mechanical connections can be replaced by lightweight wires, greatly reducing the overall vehicle weight. In addition, since various vehicle controls are performed electronically, the vehicle control can be changed quickly according to a pre-implemented algorithm instead of relying only on user's operation, thereby greatly improving efficiency and stability.

이러한 다양한 장점들 때문에 차량용 X-by-Wire system에 대한 연구와 개발이 많이 이루어져 왔다. 특히, X-by-Wire system에서 가장 중요한 요소가 바로 모든 전자 장비들을 통합할 수 있는 효율적인 network 구조이다. 지금까지 차량용 network는 산업계에서 활발히 개발되었으며 그 결과로 Local Interconnect Network (LIN), Controller Area Network (CAN), FlexRay 등의 차량용 network standard가 정의되고 제품화 되었다. 하지만 기존의 차량용 network는 각각 고유한 단점을 갖고 있을 뿐만 아니라 공통적으로, 차량 내의 모든 네트워크를 하나로 통합할 수 있을 만큼 충분한 속도를 제공하지 못한다. 그 결과로 차량 내에 다량의 통신용 배선이 복잡하게 배치되어 성능과 안전성을 저하시킨다. 또한 기존의 network는 차량이나 산업용 기계 외의 분야에서 전혀 사용되지 않아 해당 기술과 관련된 장비들이 소수에 의해 독점적으로 제공되는 단점이 있다. 그 결과로 이러한 network와 관련된기술과 장비들은 가격이 비싸고 응용이 어렵다.Due to these various advantages, much research and development on the X-by-Wire system for vehicles has been made. In particular, the most important element in the X-by-Wire system is an efficient network structure that can integrate all electronic devices. Until now, vehicle networks have been actively developed in the industry, and as a result, vehicle network standards such as Local Interconnect Network (LIN), Controller Area Network (CAN), and FlexRay have been defined and commercialized. However, each vehicle network has its own disadvantages, and in common, does not provide enough speed to integrate all the networks in the vehicle into one. As a result, a large amount of communication wiring is complicatedly arranged in the vehicle, which degrades performance and safety. In addition, the existing network is not used in any fields other than the vehicle or industrial machinery, there is a disadvantage that the equipment related to the technology is provided exclusively by a small number. As a result, the technologies and equipment associated with these networks are expensive and difficult to apply.

LIN은 network master 역할을 하는 electronic control unit (ECU)이 network를 점유하고 전송을 시작할 수 있는 권리를 상징하는 token을 slave ECU들에게 나눠줌으로써 여러 개의 ECU 간의 통신을 중재한다. 이러한 방식은 제어가 간단하고 모든 ECU가 공평하게 data를 전송할 기회를 갖는다는 장점이 있지만, 중재 과정이 비효율적이고 빈번히 data를 전송해야 하는 장치와 그렇지 않은 장치 사이에 구분이 없어 전체적인 network 효율이 크게 떨어지는 단점이 있다. The LIN mediates communication between multiple ECUs by distributing tokens to slave ECUs, which represent the right of the electronic control unit (ECU), which acts as the network master, to occupy the network and begin transmitting. This method has the advantage that the control is simple and all ECUs have the opportunity to transmit data fairly, but the arbitration process is inefficient and there is no distinction between devices that need to transmit data frequently and devices that do not. There are disadvantages.

CAN은 모든 ECU가 하나의 network bus에 연결되어 있고 중재를 위한 특별한 장치 없이 각 장비가 원할 때 곧바로 network channel에 접근하는 방식을 취하고 있다. Channel에 접근할 때, 각 ECU는 미리 지정된 priority number를 먼저 전송하도록 되어 있는데, 두 개 이상의 ECU가 동시에 channel에 접근할 경우 collision이 발생하게 된다. 이 때 높은 priority number(1)는 낮은 priority number (0)에 overwritten 되기 때문에 priority가 낮은 ECU는 collision을 감지하고 channel을 양보할 수 있다(CSMA/BA). 이러한 방식은 간결하고 ECU들 간의 우선순위를 고려한다는 점에서 LIN에 비해 효율적인 장점이 있지만 최악의 경우에 우선순위가 낮은 ECU는 영원히 channel을 점유할 기회를 얻지 못하는 starvation 현상이 발생한다는 단점을 갖고 있다. CAN takes all ECUs connected to one network bus and accesses the network channel as soon as each device wants without any special device for arbitration. When accessing a channel, each ECU transmits a predetermined priority number first. A collision occurs when two or more ECUs access a channel at the same time. At this time, since the high priority number (1) is overwritten by the low priority number (0), the low priority ECU can detect collision and yield the channel (CSMA / BA). This method is more efficient than LIN in that it is simple and considers priority among ECUs, but in the worst case, low priority ECUs have a starvation phenomenon that does not give them the opportunity to occupy the channel forever. .

마지막으로 FlexRay는 반복되는 각 communication cycle을 static slot과 dynamic slot으로 나누고 있는데, static slot에서는 LIN에서와 같이 ECU들이 미리 정해진 스케줄에 따라 channel을 점유한다. 반면, dynamic slot에서는 CAN에서와 같이 ECU들이 priority에 따라 경쟁적으로 data를 전송한다. 이렇게 다양한 요소를 정의함으로써 FlexRay는 위에서 설명된 LIN과 CAN의 장점을 모두 가질 수 있도록 설계되었다. 하지만, FlexRay standard는 network 상의 모든 ECU들이 정해진 시간만큼만 channel을 점유하도록 하기 위해서 distributed time synchronization을 정의하고 있고, 이는 매우 복잡한 과정이어서 구현에 어려움이 있다. 뿐만 아니라, FlexRay는 protocol 자체가 복잡하고 관련된 장비가 널리 보급되지 않아 아직 실제 차량에는 거의 적용되지 못하고 있다.Finally, FlexRay divides each repeated communication cycle into a static slot and a dynamic slot. In the static slot, as in LIN, ECUs occupy channels according to a predetermined schedule. In dynamic slots, on the other hand, as in CAN, ECUs transmit data competitively according to priority. By defining these various elements, FlexRay is designed to take advantage of both LIN and CAN described above. However, the FlexRay standard defines distributed time synchronization to ensure that all ECUs on the network occupy a channel for a fixed amount of time. This is a very complex process that is difficult to implement. In addition, FlexRay is rarely applied to actual vehicles because the protocol itself is complicated and related equipment is not widely used.

본 발명에서는 차량용 네트워크에 이더넷을 적용한다. Ethernet을 이용해서 차량용 network를 개발할 경우, 기존의 차량용 network 보다 훨씬 빠른 통신 속도를 구현할 수 있고 기 개발된 상용 장비들(Ethernet communication chip, cable, hub 등)을 이용하여 적은 비용과 시간을 들여 연구 및 개발을 진행할 수 있는 장점이 있다. In the present invention, Ethernet is applied to a vehicle network. When developing a vehicle network using Ethernet, the communication speed can be much faster than the existing vehicle network, and research and development are conducted at a low cost and time by using commercially developed commercial equipment (Ethernet communication chip, cable, hub, etc.). There is an advantage to proceed with development.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 네트워크를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a vehicle Ethernet network according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 네트워크(10)는 복수의 로컬 네트워크들(210 ,220), 상기 복수의 로컬 네트워크(210, 220) 사이의 통신을 중재하는 액티브 마스터인 제1 마스터(110) 및 상기 제1 마스터와 짝을 이루는 논-액티브(non-active) 마스터인 제2 마스터(120)를 포함한다. 로컬 네트워크(211)는 로컬 마스터(211) 및 복수의 전자 제어부들(212, 213)을 포함하고, 로컬 네트워크(221)는 로컬 마스터(221) 및 복수의 전자 제어부들(222, 223)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a vehicular Ethernet network 10 according to an embodiment of the present invention is an active master that mediates communication between a plurality of local networks 210 and 220 and the plurality of local networks 210 and 220. A first master 110 and a second master 120 which is a non-active master paired with the first master. The local network 211 includes a local master 211 and a plurality of electronic controls 212 and 213, and the local network 221 includes a local master 221 and a plurality of electronic controls 222 and 223. do.

로컬 마스터(211)는 복수의 전자 제어부들(212, 213) 사이의 통신을 중재하고, 로컬 마스터(221)는 복수의 전자 제어부들(212, 213) 사이의 통신을 중재한다. 로컬 마스터(211)는 복수의 전자 제어부들(212, 213)로부터의 패킷의 종류에 따라 지역 패킷은 해당 로컬 네트워크(210) 내의 목적지에 전송하고, 전역 패킷은 제1 마스터(110)를 통하여 다른 로컬 네트워크의 목적지에 전송할 수 있다. 로컬 마스터(221)는 복수의 전자 제어부들(222, 223)로부터의 패킷의 종류에 따라 지역 패킷은 해당 로컬 네트워크(220) 내의 목적지에 전송하고, 전역 패킷은 제1 마스터(110)를 통하여 다른 로컬 네트워크의 목적지에 전송할 수 있다. The local master 211 mediates the communication between the plurality of electronic controls 212 and 213, and the local master 221 mediates the communication between the plurality of electronic controls 212 and 213. The local master 211 transmits a local packet to a destination in the corresponding local network 210 according to the type of the packet from the plurality of electronic controllers 212 and 213, and the global packet is transmitted through the first master 110. Can send to a destination on the local network. The local master 221 transmits a local packet to a destination in the corresponding local network 220 according to the type of the packet from the plurality of electronic controllers 222 and 223, and the global packet is transmitted through the first master 110. Can send to a destination on the local network.

로컬 마스터(211)는 제1 마스터(110)와 활성화된 연결 라인(무선 또는 유선, 261)을 통하여 연결되고, 로컬 마스터(221)는 제1 마스터(110)와 활성화된 연결 라인(271)을 통하여 연결된다. 로컬 마스터(211)는 제2 마스터(120)와 비활성화된 연결 라인(무선 또는 유선, 241)을 통하여 연결되고, 로컬 마스터(221)는 제2 마스터(120)와 비활성화된 연결 라인(251)을 통하여 연결된다. 또한 제1 마스터(110)와 제2 마스터(120)는 서로 주기적으로 통신(231)한다. The local master 211 is connected to the first master 110 through an active connection line (wireless or wired) 261, and the local master 221 connects the first master 110 and the activated connection line 271. Connected through. The local master 211 is connected to the second master 120 through an inactive connection line (wireless or wired) 241, and the local master 221 connects the second master 120 and the inactive connection line 251. Connected through. In addition, the first master 110 and the second master 120 periodically communicates with each other (231).

제1 마스터(110)와 제2 마스터(120)는 서로 주기적으로 통신하는 중에 제1 마스터(110)에 오류가 발생하여 제1 마스터(110)와 제2 마스터(120) 사이에 통신이 단절되는 경우, 적절한 조치를 취하지 않으면 전체 네트워크가 불능 상태가 될 수 있다. When the first master 110 and the second master 120 periodically communicate with each other, an error occurs in the first master 110, so that communication is disconnected between the first master 110 and the second master 120. If you do not take appropriate action, your entire network may be disabled.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 이더넷 네트워크에서 제2 마스터가 제1 마스터를 대체하는 것을 나타낸다.2 illustrates that a second master replaces a first master in a vehicular Ethernet network according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제1 마스터(110)와 제2 마스터(120)는 서로 주기적으로 통신하는 중에 제1 마스터(110)에 오류가 발생하여 제2 마스터(120)가 제1 마스터(110)와 주기적으로 통신을 수행할 수 없는 경우에, 제2 마스터(120)는 로컬 네트워크들(210, 220)과 연결된 연결 라인들(241, 251)을 활성화하고, 로컬 네트워크들(210, 220)과 연결된 연결 라인들(241, 251)이 활성화된 후에 제2 마스터(120)가 제1 마스터(110)를 대체함을 알 수 있다. 따라서 별도의 하드웨어를 구비하지 않고서도 복수의 로컬 네트워크들(210, 220)을 중재하는 제1 마스터(110)의 오류 여부를 제2 마스터(120)와의 주기적은 통신을 통하여 판단할 수 있으므로 네트워크의 신뢰성을 높일 수 있다. 2, an error occurs in the first master 110 while the first master 110 and the second master 120 communicate with each other periodically, so that the second master 120 receives the first master 110. In the case where it is not possible to periodically communicate with the second master 120, the second master 120 activates the connection lines 241 and 251 connected to the local networks 210 and 220, and activates the local networks 210 and 220. It can be seen that the second master 120 replaces the first master 110 after the connected connection lines 241 and 251 are activated. Accordingly, since the first master 110 arbitrates the plurality of local networks 210 and 220 without any hardware, it is possible to periodically determine whether the first master 110 fails through the communication with the second master 120. It can increase the reliability.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 이더넷 통신 방법을 나타내는 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating an Ethernet communication method of a vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 이더넷 통신 방법을 설명한다. Hereinafter, an Ethernet communication method of a vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

먼저 액티브 마스터인 제1 마스터(110)가 복수의 로컬 네트워크들(210, 220)과 통신한다(S310). 로컬 네트워크(211)는 로컬 마스터(211) 및 복수의 전자 제어부들(212, 213)을 포함하고, 로컬 네트워크(221)는 로컬 마스터(221) 및 복수의 전자 제어부들(222, 223)을 포함한다. 또한 제1 마스터(110)는 논-액티브 마스터인 제2 마스터(120)와 주기적으로 통신(231)한다(S320). 제2 마스터(120)가 상기 주기적 통신(231)을 통하여 제1 마스터(110)의 오류 발생 여부를 판단한다(S330). 오류가 발생하여 주기적 통신(231)이 단절된 경우(S330에서 YES), 제2 마스터(120)와 로컬 네트워크들(210, 220) 사이의 연결 라인들(241, 251)을 활성화한다(S340). 오류가 발생하지 않은 경우(S330에서 NO), 제2 마스터(120)와 로컬 네트워크들(210, 220) 사이의 연결 라인들(241, 251)을 활성화하지 않는다. 제2 마스터(120)와 로컬 네트워크들(210, 220) 사이의 연결 라인들(241, 251)을 활성화된 후에 제2 마스터(120)가 제1 마스터(110)를 대체하여 차량의 네트워크의 신뢰성을 유지할 수 있다. First, the first master 110, which is an active master, communicates with the plurality of local networks 210 and 220 (S310). The local network 211 includes a local master 211 and a plurality of electronic controls 212 and 213, and the local network 221 includes a local master 221 and a plurality of electronic controls 222 and 223. do. In addition, the first master 110 communicates 231 periodically with the second master 120 that is a non-active master (S320). The second master 120 determines whether an error occurs in the first master 110 through the periodic communication 231 (S330). If an error occurs and the periodic communication 231 is disconnected (YES in S330), the connection lines 241 and 251 between the second master 120 and the local networks 210 and 220 are activated (S340). If no error occurs (NO in S330), the connection lines 241 and 251 between the second master 120 and the local networks 210 and 220 are not activated. After the connection lines 241 and 251 between the second master 120 and the local networks 210 and 220 are activated, the second master 120 replaces the first master 110 so that the vehicle's network reliability is achieved. Can be maintained.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량을 나타내는 블록도이다. 4 is a block diagram illustrating a vehicle communicating using an Ethernet network according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량은 본체(20) 및 본체(20)에 분산되어 분포되며 각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electronic control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들(430, 440), 상기 로컬 네트워크들(430, 440) 사이의 통신을 중재하는 제1 마스터(410) 및 제1 마스터(410)와 짝을 이루며 제1 마스터(410)에 오류가 발생하는 경우 로컬 네트워크들(430, 440) 사이의 연결을 활성화시키는 제2 마스터(420)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, a vehicle communicating using an Ethernet network according to an embodiment of the present invention is distributed and distributed in a main body 20 and a main body 20, each of which is a local master and a plurality of electronic control units. A plurality of local networks (430, 440) having ECUs, a first master (410) and a first master (410) that mediate communication between the local networks (430, 440) The first master 410 may include a second master 420 that activates the connection between the local networks 430 and 440 when an error occurs in the master 410.

로컬 네트워크(430)는 제1 마스터(410)와 활성화된 연결 라인(무선 또는 유선, 451)을 통하여 연결되고, 로컬 네트워크(440)는 제1 마스터(410)와 활성화된 연결 라인(452)을 통하여 연결된다. 로컬 네트워크(430)는 제2 마스터(420)와 비활성화된 연결 라인(무선 또는 유선, 454)을 통하여 연결되고, 로컬 네트워크(440)는 제2 마스터(420)와 비활성화된 연결 라인(455)을 통하여 연결된다. 또한 제1 마스터(410)와 제2 마스터(420)는 서로 주기적으로 통신(453)한다.The local network 430 is connected with the first master 410 through an active connection line (wireless or wired, 451), and the local network 440 connects the first master 410 with the active connection line 452. Connected through. The local network 430 is connected to the second master 420 through an inactive connection line (wireless or wired) 454, and the local network 440 connects the second master 420 and the inactive connection line 455. Connected through. Also, the first master 410 and the second master 420 periodically communicate 453 with each other.

제1 마스터(410)와 제2 마스터(420)는 서로 주기적으로 통신하는 중에 제1 마스터(410)에 오류가 발생하여 제2 마스터(420)가 제1 마스터(410)와 주기적으로 통신을 수행할 수 없는 경우에, 제2 마스터(420)는 로컬 네트워크들(430, 440)과 연결된 연결 라인들(454, 455)을 활성화하고, 로컬 네트워크들(430, 440)과 연결된 연결 라인들(454, 455)이 활성화된 후에 제2 마스터(420)가 제1 마스터(410)를 대체함을 알 수 있다. 따라서 별도의 하드웨어를 구비하지 않고서도 복수의 로컬 네트워크들(430, 440)을 중재하는 제1 마스터(410)의 오류 여부를 제2 마스터(420)와의 주기적은 통신을 통하여 판단할 수 있으므로 네트워크의 신뢰성을 높일 수 있다. 상기 차량은 전기 자동차일 수 있다.While the first master 410 and the second master 420 periodically communicate with each other, an error occurs in the first master 410 and the second master 420 periodically communicates with the first master 410. If not, the second master 420 activates the connection lines 454, 455 connected with the local networks 430, 440, and the connection lines 454 connected with the local networks 430, 440. It can be seen that the second master 420 replaces the first master 410 after 455 is activated. Accordingly, since the first master 410 that arbitrates the plurality of local networks 430 and 440 may be determined through periodic communication with the second master 420 without any additional hardware, network It can increase the reliability. The vehicle may be an electric vehicle.

도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들에서는 하나의 액티브 마스터와 하나의 논-액티브 마스터를 예를 들어 설명하였지만, 실제적인 적용에 있어서는 복수의 액티브 마스터들과 복수의 논-액티브 마스터들을 포함시켜 차량용 이더넷 네트워크의 신뢰성을 더 높일 수 있다. In the embodiments of the present invention described with reference to FIGS. 1 to 4, one active master and one non-active master have been described as an example. However, in a practical application, a plurality of active masters and a plurality of non-active masters are described. Masters can be included to make vehicle Ethernet networks more reliable.

본 발명의 실시예들에 따르면 이더넷 네트워크를 사용하는 차량에서 액티브 마스터와 짝을 이루는 논-액티브 마스터를 구비하여 액티브 마스터와 주기적은 통신을 수행하여 액티브 마스터의 오류 여부를 판단함으로서 전체 네트워크가 불능이 되는 것을 방지하여 네트워크의 신뢰성을 높일 수 있다. According to embodiments of the present invention, a non-active master paired with an active master in a vehicle using an Ethernet network performs periodic communication with the active master to determine whether the active master has an error, thereby preventing the entire network from being disabled. This prevents the network from increasing the reliability of the network.

본 발명의 실시예들은 많은 전자 제어부들을 포함하는 다양한 차량에 적용될 수 있다. Embodiments of the present invention can be applied to various vehicles including many electronic controls.

상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood.

Claims (13)

각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electronic control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들;
상기 복수의 로컬 네트워크들과 활성된 연결라인들을 통하여 직접 연결되어 상기 복수의 로컬 네트워크들 사이의 통신을 중재하는 제1 마스터; 및
상기 제1 마스터와 짝을 이루며 상기 복수의 로컬 네트워크들과 비활성된 연결라인들을 통하여 직접 연결되는 제2 마스터를 포함하되,
상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터에 오류가 발생하는 경우, 상기 복수의 로컬 네트워크들과의 연결을 활성화시키는 차량용 이더넷 네트워크.A plurality of local networks, each having a local master and a plurality of electronic control units (ECUs);
A first master connected directly with the plurality of local networks through active connection lines to mediate communication between the plurality of local networks; And
And a second master paired with the first master and directly connected to the plurality of local networks through inactive connection lines.
And the second master activates a connection with the plurality of local networks when the first master fails. 제1항에 있어서,
상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터와 주기적으로 통신을 수행하여 상기 제1 마스터의 오류 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 네트워크.The method of claim 1,
And the second master periodically communicates with the first master to determine whether the first master is in error. 제1항에 있어서,
상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 연결은 상기 제1 마스터가 정상적으로 동작하는 동안에는 비활성화 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 네트워크. The method of claim 1,
The connection between the plurality of local networks and the second master remains inactive while the first master is operating normally. 제1항에 있어서,
상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 제1 마스터와 상기 복수의 네트워크들 사이의 연결은 비활성화되는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 네트워크. The method of claim 1,
And wherein the connection between the first master and the plurality of networks is deactivated when communication between the plurality of local networks and the second master is maintained smoothly. 제4항에 있어서,
상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터를 대체하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 네트워크. 5. The method of claim 4,
And the second master replaces the first master when communication between the plurality of local networks and the second master is maintained smoothly. 차량용 이더넷 통신 방법으로서,
액티브 마스터가 각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electronic control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들과 통신하는 단계(상기 액티브 마스터는 상기 로컬 네트워크들과 활성된 연결라인들을 통하여 직접 연결됨);
상기 액티브 마스터가 상기 액티브 마스터와 짝을 이루는 논-액티브(non-active) 마스터와 주기적으로 통신하는 단계(상기 논-액티브 마스터는 상기 로컬 네트워크들과 비활성된 연결라인들을 통하여 직접 연결됨);
상기 액티브 마스터와 상기 논-액티브 마스터 사이의 통신의 단절 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단에 의하여 상기 액티브 마스터에 오류가 발생하는 경우 상기 논-액티브 마스터와 상기 복수의 로컬 네트워크들 사이의 연결을 활성화시키는 단계를 포함하는 차량용 이더넷 통신 방법. As a vehicle Ethernet communication method,
The active master communicating with a plurality of local networks, each having a local master and a plurality of electronic control units (ECUs) (the active master is directly connected with the local networks via active connection lines) ;
Periodically communicating by the active master with a non-active master paired with the active master (the non-active master is directly connected with the local networks through inactive connection lines);
Determining whether communication between the active master and the non-active master is lost; And
Activating a connection between the non-active master and the plurality of local networks if an error occurs in the active master by the determination. 제6항에 있어서,
상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 논-액티브 마스터 사이의 연결은 상기 액티브 마스터가 정상적으로 동작하는 동안에는 비활성화 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 통신 방법.The method according to claim 6,
The connection between the plurality of local networks and the non-active master remains inactive while the active master is operating normally. 제6항에 있어서,
상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 논-액티브 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 액티브 마스터와 상기 복수의 네트워크들 사이의 연결은 비활성화되는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 통신 방법.The method according to claim 6,
And if the communication between the plurality of local networks and the non-active master is maintained smoothly, the connection between the active master and the plurality of networks is deactivated. 제8항에 있어서,
상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 논-액티브 마스터 사이의 통신이 원활하게 유지되는 경우에 상기 논-액티브 마스터는 상기 액티브 마스터를 대체하는 것을 특징으로 하는 차량용 이더넷 통신 방법.9. The method of claim 8,
And wherein said non-active master replaces said active master when communication between said plurality of local networks and said non-active master is maintained smoothly. 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량으로서,
본체;
상기 본체에 분산되어 분포되며, 각각이 로컬 마스터와 복수의 전자 제어부(electoric control unit; ECU)들을 구비하는 복수의 로컬 네트워크들;
상기 복수의 로컬 네트워크들과 활성된 연결라인들을 통하여 직접 연결되어 상기 복수의 로컬 네트워크들 사이의 통신을 중재하는 제1 마스터; 및
상기 제1 마스터와 짝을 이루며 상기 복수의 로컬 네트워크들과 비활성된 연결라인들을 통하여 직접 연결되는 제2 마스터를 포함하되,
상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터에 오류가 발생하는 경우, 상기 복수의 로컬 네트워크들과의 연결을 활성화시키는 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량.A vehicle that communicates using an Ethernet network,
main body;
A plurality of local networks distributed and distributed in the main body, each of which comprises a local master and a plurality of electronic control units (ECUs);
A first master connected directly with the plurality of local networks through active connection lines to mediate communication between the plurality of local networks; And
And a second master paired with the first master and directly connected to the plurality of local networks through inactive connection lines.
And the second master communicates using an Ethernet network that activates a connection with the plurality of local networks when an error occurs in the first master. 제10항에 있어서,
상기 제2 마스터는 상기 제1 마스터와 주기적으로 통신을 수행하여 상기 제1 마스터의 오류 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량. 11. The method of claim 10,
And the second master periodically communicates with the first master to determine whether the first master is in an error state. 제10항에 있어서,
상기 복수의 로컬 네트워크들과 상기 제2 마스터 사이의 연결은 상기 제1 마스터가 정상적으로 동작하는 동안에는 비활성화 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량. 11. The method of claim 10,
And wherein the connection between the plurality of local networks and the second master remains inactive while the first master is operating normally. 제10항에 있어서,
상기 차량은 전기 자동차인 것을 특징으로 하는 이더넷 네트워크를 이용하여 통신하는 차량. 11. The method of claim 10,
And said vehicle is an electric vehicle.
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