KR101663116B1 - 캔 통신 모델 튜닝 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캔(CAN) 통신 모델 튜닝 방법 및 장치에 관한 것으로, 상세하게는 캔 신호 파형을 측정하고, 상기 캔 신호 파형을 스테디 구간 및 다이나믹 구간으로 구분하고, 상기 스테디 구간에 대한 파라미터를 측정하고, 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 추정하고, 상기 스테디 구간에 대한 파라미터 및 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 이용하여 캔 선로를 모델링하고, 상기 캔 선로에 대한 오차 분석을 수행하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.

Description

캔 통신 모델 튜닝 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TUNING CAN MODEL}
본 발명은 캔(CAN) 통신 모델 튜닝 방법 및 장치에 관한 것으로, 상세하게는 고속 캔 물리 계층을 시뮬레이션 하기 위한 모델 및 파라미터를 측정한 데이터를 이용하여 캔 모델을 튜닝하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 통상적인 차량에는 기본적으로 카오디오 정도만이 장착되어 있었으나, 최근 차량에는 다양한 전자 시스템이 결합되고 있다. 전자 부트 작동기(electronic boot release), 전동 거울 조정장치, 비 탐지, 썬루프, 기상 관리장치, 파워 윈도우, 좌석 조절장치, 파워 트레인, 안정성 제어(ABS, 견인 제어, 액티브 서스펜션), 엔진 관리, 변속 같은 실시간 제어 애플리케이션, 인터넷, 디지털 TV 등의 멀티미디어 기기 등이 차량에 장착되어 사용되고 있다.
이것들을 함께 연결하기 위해 보통 사용되는 배선 장치는 믿어지지 않을 정도의 엄청난 케이블들을 필요로 하며, 이것은 전체적인 차량의 무게와 제조 비용에서 상당한 부분을 차지하게 된다. 따라서, 이러한 모든 시스템들을 차량 둘레에서 실행되는 한 개 혹은 두 개의 전선들로 구성된, 사무실의 데스크탑 PC들을 함께 연결한 것과 같은 방식인, 하나의 공통 네트워크 버스에 연결함으로써 차량에서의 배선양을 획기적으로 감소시키고, 차량의 총 제조 비용도 감소시키게 된다. 이러한 네트워크를 캔(CAN:Controller Area Network)이라 한다.
이러한 종래의 고속 CAN 물리 계층 시뮬레이션 모델을 구축하기 위해서는 정밀 계측기계를 이용하여 파라미터를 측정하여야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 캔 신호 파형을 측정하고, 이를 이용하여 캔 선로를 구성하는 파라미터를 튜닝하는 것을 목적으로 한다.
상기 언급된 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 캔 신호 파형을 측정하고, 상기 캔 신호 파형을 스테디 구간 및 다이나믹 구간으로 구분하고, 상기 스테디 구간에 대한 파라미터를 측정하고, 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 추정하고, 상기 스테디 구간에 대한 파라미터 및 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 이용하여 캔 선로를 모델링하고, 상기 캔 선로에 대한 오차 분석을 수행하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 스테디 구간은 상기 캔 신호 파형의 변화가 기결정된 크기 이하인 구간이고, 상기 다이나믹 구간은 상기 캔 신호 파형의 변화가 기결정된 크기 이상인 구간인 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 스테디 구간의 전압 평균을 획득하고, 상기 전압 평균을 이용하여 송수신 전압 분포 매트릭스를 획득하고, 상기 송수신 전압 매트릭스를 이용하여 저항 분포 매트릭스를 획득하고, 상기 저항 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 상기 시뮬레이션 수행에 기초하여 상기 저항 분포 매트릭스를 변경할지 판단하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 이론 인덕터 값 및 이론 커패시터 값을 더 이용하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 다이나믹 구간의 상승 시간 및 하락 시간을 획득하고, 상기 상승시간 및 상기 하락 시간을 이용하여 동적 특성 매트릭스를 획득하고, 상기 동적 특성 매트릭스를 이용하여 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 획득하고, 상기 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 상기 시뮬레이션 수행에 기초하여 상기 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 변경할지 판단하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 저항 분포 매트릭스를 더 이용하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 스테디 구간에 대한 파라미터 및 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 업데이트하는 파라미터 데이터베이스를 더 포함하는 캔 선로 튜닝 방법 및 장치를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 저렴한 장비와 튜닝 기간으로 파라미터 튜닝을 위한 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 튜닝 과정에서 필요한 기술을 툴로 구현가능하므로, 누구나 쉽게 튜닝 과정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 측정 오차에 대한 의존성을 감소시켜 정밀측정이 어려운 파라미터도 추정이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 테이터를 누적함에 따라 실제 측정을 하지 않고도 캔 통신의 성능을 시험할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일 예로서, 캔 선로 튜닝 장치에 대한 일례를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 캔 선로를 튜닝하는 과정의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 파형의 스테디 구간을 통한 튜닝하는 일례를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 파형의 다이나믹 구간을 튜닝하는 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 튜닝이 종료된 파라미터를 이용하여 파라미터 데이터베이스를 업데이트하는 일례를 도시한 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 일 예로서, 캔 선로 튜닝 장치에 대한 일례를 도시한 것이다.
측정부에서는 캔 신호 파형을 측정할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 튜닝 툴(110)은 실제 측정된 파형과 캔 토폴로지 정보를 획득하고, 이를 이용하여 파라미터를 튜닝할 수 있다. 또한, 튜닝 툴(100)은 시뮬레이션 엔진(140)에서의 시뮬레이션 결과를 이용하여 파라미터를 튜닝할 수도 있다.여기서, 캔 토폴로지 정보는 캔 통신의 요소들이 연결되는 방식에 관한 정보를 포함할 수 있다.
파라미터부(120)는 튜닝 툴(110)에서 결정된 튜닝 결과를 통해 파라미터 값을 나타낼 수 있다. 여기서, 튜닝 결과는 캔 선로 모델 회로의 각 구성 성분의 소자 값 또는 추정 값으로, 각 구성 성분은 전원, 저항(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
모델부(130)은 각 선로에 구성된 파라미터값을 이용하여 캔 선로 모델 회로를 구현할 수 있다.
시뮬레이션 엔진부(140)은 하고, 시뮬레이션 결과를 획득할 수 있다. 여기서, 시뮬레이션 결과는 캔 통신의 송수신된 내용을 통한 오차 내용을 포함할 수 있다.
유저 인터페이스(150)는 사용자가 현재 캔 선로 모델을 보거나, 튜닝 진행 여부를 확인할 수 있다.
이하에서는 실제 측정된 파형을 분석하는 일례에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 캔 선로를 튜닝하는 과정의 일례를 도시한 것이다.
캔 통신 신호 파형이 측정되면, 캔 통신 신호 파형의 구간을 구분할 수 있다(S210). 캔 통신 신호 파형의 구간은 스테디(Steady) 구간 및 다이나믹(Dynamic) 구간으로 구분될 수 있다. 스테디 구간은 신호의 크기가 일정한 구간이고, 다이나믹 구간은 신호가 급격하게 변화하는 구간을 나타낼 수 있다.
스테디 구간과 다이나믹 구간은 캔 신호 파형의 변화가 기결정된 크기 이상인지 이하인지 여부로 구분될 수 있다.
스테디 구간에서는 파형에서 직류 부분의 송수신 전압을 이용하여 저항 값을 유출할 수 있다. 여기서, 저항은 선로의 와이어, 컨넥터, ECU에 분포된 모든 저항을 포함할 수 있다. 그리고, 이중 와이어에서는 단위길이당 저항을 목표 파라미터로 추출할 수 있다.
다이나믹 구간에서는 파형의 상승 구간 및 하락 구간에서 파형이 변화하는 부분을 통해 인덕터 값 및 커패시터 값을 유출할 수 있다. 와이어에서는 단위길이당 인덕터 및 커패시터를 목표 파라미터로 추출하고, ECU에서는 커패시터 값만 유출할 수 있다.
스테디 구간의 신호는 1차 파라미터 추정이 수행될 수 있다(S220). 1차 파라미터 추정은 스테디 구간 신호에 대한 파라미터를 추정하는 것으로, 스테디 구간의 직류 성분에 영향을 주는 파라미터를 우선적으로 추정하는 것을 나타낼 수 있다. 상기 1차 파라미터 추정에 대해서는 추후 도 3을 이용하여 상세하게 설명하도록 한다.
1차 파라미터 추정된 스테디 구간의 신호 및 다이나믹 구간의 신호 중 적어도 하나는 2차 파라미터 추정이 수행될 수 있다(S230). 2차 파라미터 추정은 스테디 구간 또는 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 추정하는 것으로, 직류 성분 외에 영향을 주는 파라미터를 추정하는 것을 나타낼 수 있다. 상기 2차 파라미터 추정에 대해서는 추후 도 4를 이용하여 상세하게 설명하도록 한다.
추정된 파라미터를 통해 캔 선로를 모델링하고, 모델링된 캔 선로에 대한 오차를 분석할 수 있다(S240). 1차 파라미터 추정 및 2차 파라미터 추정을 통해 추정된 파라미터를 확률 분석을 통하여 오차 범위를 결정할 수 있다. 그리고, 결정된 오차 범위가 기결정된 값 이상인 경우, 1차 파라미터 추정 및 2차 파라미터 추정을 다시 수행할 수 있다.
만일, 결정된 오차 범위가 기결정된 값 이하인 경우, 결정된 파라미터를 적용할 수 있다(S250).
이하에서는, 스테디 구간의 튜닝하는 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 파형의 스테디 구간을 통한 튜닝하는 일례를 도시한 것이다.
스테디 구간의 전압에 대한 평균을 획득할 수 있다(S310). 여기서, 평균은 산술 평균, 기하 평균, 조화 평균 또는 RMS(Root Mean Square) 중 하나일 수 있다. 전압에 대한 평균을 획득하기 위해서 기저장된 튜닝 정보를 이용할 수 있다. 기저장된 튜닝 정보에 대해서는 추후 다시 설명하도록 한다.
전압에 대한 평균을 이용하여 송수신 전압 분포 매트릭스를 획득할 수 있다(S320).
송수신 전압 분포 매트릭스를 이용하여 저항 분포 매트릭스를 튜닝할 수 있다(S330). 저항 분포 매트릭스는 이론 저항 값을 초기 값으로 설정하고, 송수신 전압 분포 매트릭스를 이용함으로써 튜닝할 수 있다.
튜닝된 저항 분포 메트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다(S340). 시뮬레이션은 저항 분포 매트릭스의 저항, 이론 인덕터 값 및 이론 커패시터 값을 이용하여 수행될 수 있다. 시뮬레이션을 수행함으로써 현재 저항 분포 매트릭스를 이용한 캔 선로에 대한 오차를 분석할 수 있다.
오차와 기결정된 값을 비교할 수 있다(S350). 오차가 기결정된 값보다 큰 경우에는 저항 분포 매트릭스를 획득하는 S330 단계를 다시 수행할 수 있다. S330 단계는 오차가 기결정된 값보다 작아질 때까지 계속하여 수행될 수 있다. 반대로, 오차가 기결정된 값보다 작은 경우에는 튜닝을 종료할 수 있다.
이하에서는, 다이나믹 구간의 튜닝하는 방법에 대해서 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 파형의 다이나믹 구간을 튜닝하는 일례를 도시한 것이다.
다이나믹 구간의 파형에 대한 상승 시간, 하락 시간 및 오버슈트(overshoot)를 획득할 수 있다(S410). 파형에 대한 상승 시간, 하락 시간 및 오버슈트를 획득하기 위해서 기저장된 튜닝 정보를 이용할 수 있다. 기저장된 튜닝 정보에 대해서는 추후 다시 설명하도록 한다.
상승하는 시간, 하락하는 시간 및 오버슈트를 이용하여 동적 특성 매트릭스를 획득할 수 있다(S420).
동적 특성 매트릭스를 이용하여 인덕터 및 커패스터 분포 매트릭스를 튜닝할 수 있다(S430). 인덕터 및 커패스터 분포 매트릭스는 이론 인덕터 및 커패시터 값을 초기값으로 설정하고, 동적 특성 매트릭스를 이용함으로써 튜닝할 수 있다.
튜닝된 인덕터 및 커패스터 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다(S440). 시뮬레이션은 인덕터 및 커패스터 분포 매트릭스 및 도 3에서 튜닝된 저항 값을 이용하여 수행될 수 있다. 시뮬레이션을 수행함으로써 인덕터 및 커패스터 분포 매트릭스를 이용한 캔 선로에 대한 오차를 분석할 수 있다.
오차와 기결정된 값을 비교할 수 있다(S450). 오차가 기결정된 값보다 큰 경우에는 인덕터 및 커패스터 분포 매트릭스를 획득하는 S430 단계를 다시 수행할 수 있다. S430 단계는 오차가 기결정된 값보다 작아질 때까지 계속하여 수행될 수 있다. 반대로, 오차가 기결정된 값보다 작은 경우에는 튜닝을 종료할 수 있다.
이하에서는 튜닝이 종료된 파라미터를 이용하여 파라미터 데이터베이스를 업데이트하는 일례에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 튜닝이 종료된 파라미터를 이용하여 파라미터 데이터베이스를 업데이트하는 일례를 도시한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 파라미터 데이터베이스는 도 3 및 도 4에서 설명한 바와 같이 파라미터 튜닝을 수행한 결과 및 복수의 차종(차종1~차종N)에서 파라미터 튜닝을 수행한 결과를 파라미터 데이터베이스에 업데이트할 수 있다. 업데이트된 파라미터 데이터베이스는 추후 파라미터 튜닝에 이용되어 기저장된 튜닝 정보를 제공할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (14)

  1. 캔 신호 파형을 측정하는 단계;
    상기 캔 신호 파형을 스테디 구간 및 다이나믹 구간으로 구분하는 단계;
    상기 스테디 구간에 대한 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 결정하는 단계;
    상기 스테디 구간에 대한 파라미터 및 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 이용하여 캔 선로를 모델링하는 단계; 및
    상기 캔 선로에 대한 오차 분석을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테디 구간은 상기 캔 신호 파형의 변화가 기결정된 크기 이하인 구간이고,
    상기 다이나믹 구간은 상기 캔 신호 파형의 변화가 기결정된 크기 이상인 구간인 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테디 구간에 대한 파라미터를 결정하는 단계는,
    상기 스테디 구간의 전압 평균을 획득하는 단계;
    상기 전압 평균을 이용하여 송수신 전압 매트릭스를 획득하는 단계;
    상기 송수신 전압 매트릭스를 이용하여 저항 분포 매트릭스를 획득하는 단계;
    상기 저항 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    상기 시뮬레이션 수행에 기초하여 상기 저항 분포 매트릭스를 변경할지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는, 이론 인덕터 값 및 이론 커패시터 값을 더 이용하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 결정하는 단계는,
    상기 다이나믹 구간의 상승 시간 및 하락 시간을 획득하는 단계;
    상기 상승시간 및 상기 하락 시간을 이용하여 동적 특성 매트릭스를 획득하는 단계;
    상기 동적 특성 매트릭스를 이용하여 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 획득하는 단계;
    상기 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 단계; 및
    상기 시뮬레이션 수행에 기초하여 상기 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 변경할지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하는 단계는, 상기 저항 분포 매트릭스를 더 이용하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테디 구간에 대한 파라미터 및 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 업데이트하는 단계를 더 포함하는 캔 선로 튜닝 방법.
  8. 캔 신호 파형을 측정하는 측정부;
    상기 캔 신호 파형을 스테디 구간 및 다이나믹 구간으로 구분하고, 상기 스테디 구간에 대한 파라미터를 측정하고, 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 추정하는 파라미터부;
    상기 스테디 구간에 대한 파라미터 및 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 이용하여 캔 선로를 모델링하는 모델링부;
    상기 캔 선로에 대한 오차 분석을 수행하는 시뮬레이션부를 포함하는 캔 선로 튜닝장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테디 구간은 상기 캔 신호 파형의 변화가 기결정된 크기 이하인 구간이고,
    상기 다이나믹 구간은 상기 캔 신호 파형의 변화가 기결정된 크기 이상인 구간인 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 파라미터부는, 상기 스테디 구간의 전압 평균을 획득하고, 상기 전압 평균을 이용하여 송수신 전압 분포 매트릭스를 획득하고, 상기 송수신 전압 매트릭스를 이용하여 저항 분포 매트릭스를 획득하고,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 저항 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 상기 시뮬레이션 수행에 기초하여 상기 저항 분포 매트릭스를 변경할지 판단하는 캔 선로 튜닝 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는, 이론 인덕터 값 및 이론 커패시터 값을 더 이용하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 파라미터부는, 상기 다이나믹 구간의 상승 시간 및 하락 시간을 획득하고, 상기 상승시간 및 상기 하락 시간을 이용하여 동적 특성 매트릭스를 획득하고, 상기 동적 특성 매트릭스를 이용하여 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 획득하고,
    상가 시뮬레이션부는, 상기 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하고, 상기 시뮬레이션 수행에 기초하여 상기 인덕터 및 커패시터 분포 매트릭스를 변경할지 판단하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션부는, 상기 저항 분포 매트릭스를 더 이용하는 것을 특징으로 하는 캔 선로 튜닝 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 스테디 구간에 대한 파라미터 및 상기 다이나믹 구간에 대한 파라미터를 업데이트하는 파라미터 데이터베이스를 더 포함하는 캔 선로 튜닝 장치.
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