KR100704538B1 - 자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템 - Google Patents

자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

자동차의 복수의 전기 부하(20,23)용 제어 시스템(10)의 경우 간단한 구조와 융통성 있는 이용성 및 확장성이, 각 전기 부하(20,23)가 로컬 컴퓨터(19, 22)와 함께 부하 모듈(18, 21) 내에 배치되어 있고 부하 모듈(18,21) 내에서 해당하는 로컬 컴퓨터(19,22)에 의해 제어되며, 로컬 컴퓨터(19,22)은 데이터 버스(15)를 통해 중앙 컴퓨터(11)와 접속되어 있고 균일한 프로토콜에 따라 제어 데이터를 교환하게 함에 의해, 달성된다.
전기 부하, 제어 시스템, 로컬 컴퓨터, 중앙 컴퓨터, 부하 모듈, 디스플레이 장치, 인터넷-프로토콜, 마이크로-서버-프로그램

Description

자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템{Control for a plurality of electrical consumers of a motor vehicle}
본 발명은 자동차의 전기 및 전자 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템에 관한 것이다.
자동차에서 전기 부하를 스위칭하고 및/또는 조절하는 것은 공지되어 있다. 현재까지 이것은 전류 회로 내의 간단한 스위치(예: 점등/소등), 키(예: 파워 윈도우 또는 전기 조절형 외부 거울) 또는 조절기(예: 계기 조명)에 의해 이루어진다. 조절기들은 보통 아날로그로 구현된다. 또한 그들은 각 과정 또는 부하에 대해 특정적으로 설계되고 분산 배치된다. 이는 동시에, 현재 자동차에 있는 것과 같은 많은 전기 부하의 경우, 복수의 에너지 공급 라인이 해당 플러그 접속부와 함께 스위치, 키 및 조절기로부터 개별 부하에 까지 접속되어야 한다는 단점을 갖는다.
또한 자동차의 전기 장비의 일부를 제어하기 위해 컴퓨터를 사용하려는 노력도 알려져 있다. 컴퓨터는 중앙에 배치되고 부분적으로 제어 기능에 대해 특정적으로 설계되어 있다. 컴퓨터는 전기 부품(전기 부하)에 대한 제어 펄스를 발생한다. 동시에 컴퓨터는 예컨대 네비게이션, 라디오 또는 텔레마티크와 같은 소위 "인포테인먼트(정보 오락)" 기능도 수행한다. 여기서는 인포테인먼트 및 제어 기능을 수행하기 위해서, 작동 시스템을 최적화하는 것이 문제가 된다. 그러나 PC에서 하드웨어를 변경해야 한다면, 제어 영역으로부터의 기능들의 추가 장착(retrofitting) 가능성과 스케일링 가능성도 문제가 된다.
DE-A1-42 19 669호는 자동차 내에서 반복되는 제어 과정을 위한 제어량을 계산하기 위한 제어장치에 관해 기재하고 있다. 여기에는 특히 엔진 관리(점화, 분사) 및 ABS-제동 시스템이 포함된다. 여기서 점화 모듈, 분사 모듈 및 제동 모듈은 각각 마이크로프로세서, 메모리 모듈 및 온/오프 회로를 갖고 있고, 이 모듈들은 얻어진 제어량을 접속되어 있는 데이터 버스를 통해 계속적으로 중앙 제어장치에 전달한다. 이 경우, 자동차 내에서의 데이터 전달에 적합한 각각의 버스 시스템이 사용될 수 있다.
EP-A1-0 392 411호는 버스를 통해 부하 모듈(에어콘, 파워 스티어링, 트랜스미션)과 공동 작용하는 중앙 시스템 관리 모듈을 가진 자동차 제어 시스템에 관해 기재하고 있으며, 상기 시스템 관리 모듈은 사용자가 이 모듈에 대한 정당한 사용자임을 식별한 때에만 활성화될 수 있다. 특정 전송 프로토콜은 제시되어 있지 않다.
DE-A1-44 01 785호는 서로 데이터를 교환하는 하나의 중앙 제어 유닛과 복수의 단말 제어 장치를 구비한 자동차용 집적 결선 시스템을 기재하고 있다. 상기 데이터 교환은 균일한 프로토콜에 따라서가 아니라 상이한 전송속도를 가진 상이한 통신 프로토콜에 따라 이루어진다.
EP-A1-0 307 344호는 사용자 스테이션이 버스를 통해 데이터를 주고받는 자동차용 결선 시스템을 기재하고 있다. 사용자 스테이션에는 인터페이스 장치들이 별 모양으로 접속되어 있고, 상기 장치들에는 단말 장치(부하)가 그룹으로 접속되어 있다. 이들을 하나의 부하 모듈로 결합하는 것은 제공되어 있지 않다.
끝으로 US-A-5,732,074호는 휴대가능한 이동 무선 통신 시스템을 기재하고 있는데, 거기에서 원격 컴퓨터와 자동차 제어 시스템 사이의 데이터 전송은 인터넷 프로토콜에 따라 행해진다. 데이터들은 자동차 내에서 변환되어 로컬 제어 회로망에 공급되고, 이 회로망은 인터넷 프로토콜에 따라서가 아니라 다른 버스 시스템(CAN)에 따라 작동한다.
따라서 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 상이한 제어 기능에 유연하게(flexibly) 적응되며 용이하게 스케일링될 수 있고 확장될 수 있는 자동차 내의 전기 부하용 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은 서두에 언급한 방식의 제어 시스템에 있어서, 각각의 전기 부하가 로컬(local) 컴퓨터와 함께 부하 모듈 내에 배치되고 부하 모듈 내에서 해당하는 로컬 컴퓨터에 의해 제어되며, 로컬 컴퓨터는 데이터 버스를 통해 중앙 컴퓨터와 접속되고 표준 프로토콜(protocol)에 따라 제어 데이터를 교환함으로써, 달성된다. 발명의 핵심은 조절하려는 또는 스위칭하려는 전기 부품(부하)을 전자 제어 장치를 포함하거나 또는 제어하는, 예컨대 단일 칩 컴퓨터 형태의 로컬 컴퓨터와 접속시키는 데에 있다. 조절(스위칭)하려는 부품은 데이터 버스를 통해 중앙 컴퓨터에 의해 그리고 로컬 컴퓨터에 의해 표준 프로토콜에 따라 제어될 수 있다. 이 경우, 중앙 컴퓨터는 각각의 로컬 컴퓨터에 대해 클라이언트-서버-관계에 있고, 중앙 컴퓨터와 로컬 컴퓨터 사이의 데이터 교환은 데이터 버스를 통해 인터넷-프로토콜에 따라 이루어지고 네트워크된 컴퓨터가 인트라넷을 형성한다.
각각의 개별 전기 부하에 별도의 로컬 컴퓨터를 할당하는 것도 가능하다. 그러나 이것은 버스라인 및 로컬 컴퓨터에 대한 비교적 높은 비용을 의미한다. 최근에는 관련된 형태 또는 기능의 다수의 전기 부하를 사전 결선된 모듈 내에 통합하는 경향이 점점 커지고 있기 때문에, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 부하 모듈 내에 복수의 전기 부하를 통합하고 로컬 컴퓨터에 의해 제어하면 유리하다. 이 경우 데이터 버스는 중앙 컴퓨터와 개별 부하 모듈 사이에 별 모양으로 배열된 복수의 버스라인을 포함하도록 설계되고, 그럼으로써 장착이 용이해지고 새로운 모듈이나 부하의 추가에 의해 간단한 확장 가능성이 주어진다.
데이터 교환을 위해 로컬 컴퓨터 내에는 각각 서버-프로그램, 특히 마이크로-서버-프로그램이, 그리고 중앙 컴퓨터에는 브라우저-프로그램이 설치되면, 제어 시스템은 특히 간단하고 융통성 있게 된다. 단지 몇 kB의 메모리만을 필요로 하고 그래서 소형의 단일-칩-컴퓨터에서 실행될 수 있는 그런 마이크로-서버는 수년 전부터 이용되고 있으며 예컨대 미국의 Spyglass 사에 의해 판매되고 있다.
그리하여 중앙 컴퓨터의 성능을 떨어뜨리지 않고 자동차에 예컨대 파워 윈도우를 추가 장착하는 것이 가능해진다.
또한 자동차의 전기 장치와는 별개로 중앙 컴퓨터의 CPU 및 메모리 장치가 실질적으로 설계될 수 있으며 이것은 자동차 제조업자에 있어서는 재고 관리상 이점을 제공한다.
추가의 실시예들은 종속 청구항들에서 제시된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면과 관련하여 실시예로 상세히 설명하겠다.
도 1은 각 전기 부하에 고유의 로컬 컴퓨터가 할당되어 있고 중앙 컴퓨터와 로컬 컴퓨터가 공동의 데이터 버스에 접속되어 있는, 본 발명에 따른 제어 시스템의 제 1 실시예의 블록도.
도 2는 전기 부하 그룹에 대해 하나의 고유 로컬 컴퓨터가 할당되어 있고 중앙 컴퓨터와 로컬 컴퓨터는 별 모양 데이터 버스를 통해 제어 데이터를 교환하는, 본 발명에 따른 제어 시스템의 제 2 실시예의 블록도.
도 3은 본 발명에 따라 인트라넷으로 형성된 제어 시스템 내에서의 제어 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 제어 시스템의 바람직한 제 1 실시예를 도시한다. 제어 시스템(10)에서는 예컨대 계기판에 또는 그 부근에 배치된 중앙 컴퓨터(11)가 공동의 데이터 버스(15)를 통해 각각 부하 모듈(18 및 21) 내의 부하(20 및 23)에 할당된 개별 로컬 컴퓨터(19 및 22)와 제어 데이터를 교환한다. 부하 모듈(18)은 예컨대 파워 윈도우 모듈일 수 있고 부하 모듈(21)은 시트 조절기일 수 있다. 컴퓨터(11,19 및 22)는 각각 접속 라인(14, 16 및 17)을 통해 데이터 버스(15)에 접속되어 있다. 중앙 컴퓨터(11) 및 부하 모듈(18, 21)에는 각각 배터리 전압(VB)이 공급된다. 중앙 컴퓨터(11)에서는 응용 프로그램으로서 인터넷-브라우저가 실행된다. 로컬 컴퓨터(19, 22)에서는 각각 응용 프로그램으로서 소위 마이크로-서버가 실행된다. 세 유닛(11,18,21) 모두는 고유의 인터넷 주소, 예컨대 "auto-pc.mein-auto.car", "fensterheber1.mein-auto.car" 및 "sitz1.mein-auto.car"를 갖는다.
도 3에는 제어 시스템에서의 과정이 개략적으로 도시되어 있는데 각각의 의미는 다음과 같다.
A=브라우저 시작
B=서버 문의
C=서버가 이전의 홈페이지 탐색
D=브라우저가 이전의 상태 표시
E=새로운 상태의 입력
F=브라우저가 설정 상태 송출
G=서버가 제어기에 명령 전달
H=서버가 새로운 홈페이지 송출
I=브라우저가 새로운 상태를 표시
파워 윈도우를 제어하기 위해서는 도 3과 유사하게 웹 클라이언트(웹 고객)가 중앙 컴퓨터("자동차 PC(Auto-PC)")에서 시작되고 예컨대 파워 윈도우(로컬 컴퓨터(19) 상의 웹 서버)의 홈페이지가 호출된다. 상기 홈페이지는 상태를 표시하고 변경된 조절을 행하게 한다. 이것은 예컨대 중앙 컴퓨터(11)와 접속된 입력 장치(키보드 등)(12)를 통해 행해질 수 있다. 예를 들면: 표시된 상태: "창문 개방". 동작(Action): 창문을 "소프트"-선형(linear) 조절기로 부분적으로 닫거나 또는 "소프트"-버튼으로 완전히 닫는다(여기서 "소프트"-소자는 소프트웨어에 의해 발생되어 표시되는 조작 소자임). 표시된 최종 상태: "창문 (부분적) 폐쇄".
전기적으로 조절되는 시트(부하 모듈(21))의 경우에는 예컨대 개인적인 조절 프로파일과 같은 쾌적성 특징들이 추가적으로 고려되고 제공될 수 있다. 이들은 중앙 컴퓨터(11)를 통해 제어, 호출 및 프로그래밍될 수 있다. 그러나 이를 위해 부하 모듈(좌석 모듈)(21) 자체 및 중앙 컴퓨터(11)에 데이터를 저장하는 것이 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 중앙 컴퓨터(11)에 디스플레이 장치(13)(예컨대 큰 면적의 LCD-디스플레이)가 접속되어 있으면, 개별 부하 및 부하 모듈의 홈페이지가 실제로 그래프로 표시될 수 있다. 그러나 이것은 본 발명에 따른 제어 시스템의 기능에 중요한 것은 아니다. 그 보다, 공통의 (인터넷) 프로토콜을 이용한 통신 유형, 및 컴퓨터 지능을 클라이언트로서의 중앙 컴퓨터(11)에 그리고 서버로서의 로컬 컴퓨터(19, 22)에 분할하는 것이 중요하다.
기본적으로 전기 부하는 모두 서버 기능을 가진 지능 모듈로서 개별적으로 형성될 수 있다. 그러나 자동차 생산업계에 있어서는, 예컨대 헤드 라이트/점멸등-조립체를 가진 전방 섹션과 같이, 하청업체들에서 미리 완전히 조립되고 사전 결선된 개별 모듈로 자동차를 조립하는 방식이 점증적으로 채택되고 있다. 이와 관련하여 도 2에 따라, 기능적으로 연관된 개별 전기 부하(31, 32 및 35 및 38, 39)가 사전 결선된 부하 모듈(29 및 33 및 36)로 통합되고 부하 모듈 내에서 로컬 지능부로서의 단일 로컬 컴퓨터(30 및 34 및 37)에 의해 제어되게 하면 유리하다. 지능 부하 모듈들(29, 33, 36)은 별 모양 버스라인(26, 27, 28)을 통해, 클라이언트로서 인터넷 프로토콜에 따라 로컬 컴퓨터/서버(30, 34 및 37)를 제어할 수 있는 중앙 컴퓨터(25)와 접속되어 있다. 부하 모듈(29 및 36)은 예컨대 전기 부하(31, 32 및 38, 39)로서 각각 두 모터를 가진 시트 모듈일 수 있다. 부하 모듈(33)은 예컨대 6 개의 전기 부하(35)를 가진 전방 모듈일 수 있고, 이 모듈은 2 개의 램프, 2 개의 점멸등, 및 2 개의 헤드라이트 높이 조절기(좌우 각각 3 개의 부하)로 구성된다.
부하 모듈(29, 33, 36) 내에서 전기 부품들(부하)(31, 32 및 35 및 38, 39)은 사전 결선된다. 각각의 모듈에서는 모듈 지능부로서 로컬 컴퓨터(30 및 34 및 37)가 배치되어 서로 접속되어 있다. 이 경우 플러그는 생략될 수 있다. 각 모듈은 외부로 두 개의 접속선, 즉 전류 공급부에 대한 전기 접속선 및 버스라인(26 및 27 및 28)을 갖고 있다. 상기 전기 접속선은 임의의 형태로 배터리 전압(VB)과 접속되어 있다. 버스라인(버스 접속선)은 경우에 따라 플러그를 가진 경우에 따라 긴 케이블이다. 중앙 컴퓨터(25)는 계기판에 배치된다. 이 컴퓨터는 배면에 수 개의 (도시되지 않은) 부싱을 갖고 있으며, 버스 케이블(26, 27, 28)이 부하 모듈(29, 33, 36)로부터 상기 부싱 내로 삽입되어 있다.
좌석을 조절하기 위해서는, 계기판에 있는 조작 서비스 소자를 통해 중앙 컴퓨터에 의해 -예컨대 상기 방식으로(도 3 참조)- 명령이 시트 모듈(29)에 송출되고, 상기 시트 모듈(29)에서 로컬 컴퓨터는 해당 모터(부하(31 또는 32))를 제어한다. 마찬가지로 헤드라이트를 조절하기 위해서, 계기판에 있는 조작 소자를 통해 중앙 컴퓨터(25)에 의해 명령이 헤드라이트 모듈(33)로 송출되고, 상기 모듈(33)에서 로컬 컴퓨터(34)가 해당 모터를 제어한다. 헤드라이트를 스위칭 온하기 위해서 계기판에 있는 조작 소자를 통해 중앙 컴퓨터(25)에 의해 명령이 헤드라이트 모듈(전방 모듈)(33)에 송출되고, 상기 모듈(33)에서 로컬 컴퓨터(34)가 해당 헤드라이트를 스위칭 온 한다.
중앙 컴퓨터(25)는 스위칭 과정에 의해 특별한 부하를 받지 않기 때문에, 다른 목적(예컨대 정보오락)을 위해 계기판에 이미 존재하는 컴퓨터를 상기 목적을 위해 사용하는 것이 바람직하다.
전체적으로 본 발명에 의해서, 간단히 구성될 수 있고, 확장 가능하고 융통성있게 사용되고 표준 하드웨어 및 소프트웨어 부품에 의해 구현될 수 있는 자동차용 제어 시스템이 얻어진다.

Claims (7)

  1. 자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템에 있어서,
    중앙 컴퓨터;
    데이터버스; 및
    복수의 로컬 컴퓨터로서, 각각의 로컬 컴퓨터는 상기 전기 부하들의 각각에 대응하여 상기 전기 부하들 각각을 제어하도록 구성되며, 각각의 로컬 컴퓨터는 상기 데이터버스를 통하여 상기 중앙 컴퓨터에 접속되며, 상기 데이터버스를 통하여 인터넷 프로토콜에 따라 제어 데이터를 교환하도록 구성되는, 상기 복수의 로컬 컴퓨터를 포함하고,
    각각의 전기 부하는 복수의 부하 모듈들 중 하나의 모듈 내에 상기 각각의 로컬 컴퓨터와 함께 배열되고, 상기 부하 모듈 내의 상기 각각의 로컬 컴퓨터에 의해 제어되며,
    상기 중앙 컴퓨터는 상기 로컬 컴퓨터들의 각각과 클라이언트-서버 관계에 있으며,
    상기 중앙 컴퓨터와 상기 로컬 컴퓨터들은 인트라넷을 정의하며,
    각각의 로컬 컴퓨터는 상기 데이터 교환을 위하여 서버 프로그램을 포함하고, 상기 중앙 컴퓨터는 브라우저 프로그램을 포함하는, 자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부하 모듈(29, 33, 36)내에 복수의 전기 부하(31, 32; 35; 38, 39)가 통합되고 상기 로컬 컴퓨터(30, 34, 37)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 데이터 버스는 상기 중앙 컴퓨터(25)와 상기 개별 부하 모듈(29, 33, 36) 사이에서 별 모양으로 연장되는 복수의 버스라인(26, 27, 28)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 선택된 로컬 컴퓨터(19, 22; 30, 34, 37)의 홈페이지가 제어를 위해 디스플레이 장치(13)에 표시되도록 상기 디스플레이 장치(13)가 상기 중앙 컴퓨터(11)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 자동차의 복수의 전기 부하용 제어 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
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