KR101665454B1 - 차량 adc의 샘플시간 및 변환시간 모델링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 ADC의 샘플시간 및 변환시간 모델링 방법에 관한 것으로서, 차량의 MCU가 (a) 차량의 시동이 ON되면 ADC를 ON하는 단계, (b) 차량의 상태에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정하는 단계 및 (c) 상기 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 ADC의 동작을 개시하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량이 속한 외부환경에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 새롭게 모델링할 수 있으므로, 열악한 온도환경에서 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 원인 자체를 해결할 수 있으며, 차량의 안전에 직결되는 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호의 보정에 소요되는 추가적인 시간이 필요 없으므로 그로 인해 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 차량이 속한 외부환경에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 새롭게 모델링할 수 있으므로, 열악한 온도환경에서 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 원인 자체를 해결할 수 있으며, 차량의 안전에 직결되는 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호의 보정에 소요되는 추가적인 시간이 필요 없으므로 그로 인해 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 차량 ADC 모델링 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 차량 외부의 온도에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정하여 모델링하는 ADC 모델링 방법에 관한 것이다.
자동차 산업의 전장화가 가속화됨에 따라 안전 및 편의와 결부된 센서들을 포함하는 시스템이 증가하고 있다. 구체적으로 차량 제어 시스템(Vehicle Control System)은 에어컨 압력센서, 산소센서, 공기압 센서, 온도센서, 연료 레벨센서, 배터리 센서 등 다양한 센서가 전송하는 센서 정보를 아날로그(Analog) 입력 신호로 수신하고, 이를 ADC(Analog Digital Converter) 모듈을 통해 디지털(Digital) 신호로 변환하여 차량 제어에 활용하고 있다. 아울러 자동차의 고급 편의사양 증가와 함께 갈수록 엄격해지는 자동차 법규로 인해 자동차 전자 제어 시스템에서 센서에 대한 수요는 나날이 증가할 것으로 예상된다.
하지만 이러한 센서들이 전송하는 아날로그 전압값은 영하 40도 미만의 혹한 또는 영상 85도 이상의 고열 등과 같이 열악한 온도환경에서 MCU(Micro Controller Unit)가 정상상태임에도 불구하고 예상치 못한 신호값을 전송하는 경우가 빈번하게 발생하였다. 따라서 이러한 신호에 대한 보정이 필요한바, 종래에는 기준신호를 일정 오차 범위 내에서 보정하는 방법을 사용하여 문제를 해결하였다.
그러나 이는 문제의 본질적인 해결방법이 아니며, 신호값의 보정에 추가적인 시간이 소요되므로, 차량의 안전에 직결되는 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호의 경우 보정에 소요되는 추가적인 시간에 의해 사고를 피할 수 없게 되는 결과가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 시급을 다투는 위기상황에서는 정확한 센서 정보의 전송과 그에 따른 신속한 차량 제어가 무엇보다 중요하기 때문이다.
따라서 본 발명은 열악한 온도환경에서 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 원인 자체를 해결하여 신뢰성 및 안전성을 확보할 수 있는 새롭고 진보적인 차량 ADC(Analog Digital Converter) 모델링 방법을 제안하기로 한다.
본 발명은 열악한 온도환경에서 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 원인 자체를 해결함과 동시에, 신호값의 보정이 필요없는 차량 ADC 모델링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 차량의 시동이 OFF된 이후 최초로 ON된 경우나 차량이 운행중인 경우 등과 같이 차량이 직면할 수 있는 모든 상태에서 센서들이 정확한 아날로그 입력 신호를 전송할 수 있는 차량 ADC 모델링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 ADC의 샘플시간 및 변환시간 모델링 방법은서, 차량의 MCU가 (a) 차량의 시동이 ON되면 ADC를 ON하는 단계, (b) 차량의 시동이 OFF된 이후 시동을 ON한 직후의 상태인지 또는 차량이 운행 중인 상태인지에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정하는 단계 및 (c) 상기 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 ADC의 동작을 개시하게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 차량이 속한 외부환경에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 새롭게 모델링할 수 있으므로, 열악한 온도환경에서 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 원인 자체를 해결할 수 있으며, 차량의 안전에 직결되는 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호의 보정에 소요되는 추가적인 시간이 필요 없으므로 그로 인해 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다. 상기 샘플시간은 ADC의 샘플 앤 홀드 회로의 스위치가 ON되어 콘덴서를 충전하는데 소요되는 시간이고, 상기 변환시간은 아날로그 입력 신호가 상기 샘플 앤 홀드 회로로 유입되어 아날로그 출력 신호로 생성된 후, 디지털 신호로 변환하는데 소요되는 시간이다.
또한, 상기 (b)단계의 차량의 상태는, 차량의 시동이 OFF된 이후 시동을 ON한 직후의 상태일 수 있으며, 상기 (a)단계 이전에, (a-1) OFF 카운터를 통해 차량의 시동이 OFF된 시간을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 (b)단계는, (b-1) 소정시간 동안 차량 외부의 온도를 측정하는 단계, (b-2) 상기 측정한 외부온도에 따라 극저온 또는 극고온 구간을 결정하는 단계 및 (b-3) 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 (b-3) 단계의 샘플시간 및 변환시간은, 극저온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 길게 설정하며, 극고온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 짧게 설정하는 것일 수 있으며, 상기 (b-2)단계의 극저온 또는 극고온 구간은, 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위를 벗어난 구간인 것일 수 있고, 상기 (b-1)단계의 소정시간은, 1시간, 상기 기준 샘플시간 및 변환시간은, 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간일 수 있다.
한편, 상기 (b)단계의 차량의 상태는, 차량이 운행중인 상태일 수 있으며, 상기 (b)단계는, (b-1') 차량 외부의 온도를 측정하는 단계, (b-2') 상기 측정한 외부온도에 따라 극저온 또는 극고온 구간을 결정하는 단계, (b-3') 차량이 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 진입하였는지 판단하는 단계 및 (b-4') 차량이 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 진입한 경우, 경고모드를 개시하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 (b-4')단계의 경고모드는, (b-4'-1) 상기 극저온 또는 극고온 구간이 유지되는 시간을 계산하는 단계 및 (b-4'-2) 상기 극저온 또는 극고온 구간이 소정시간 이상 유지되면, 리셋모드를 개시하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 (b-4'-2)단계의 리셋모드는, (b-4'-2-1) 차량의 시동을 OFF한 후, 다시 ON는 단계 및 (b-4'-2-2) 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 재설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (b-4'-2-2)단계의 샘플시간 및 변환시간은, 극저온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 길게 설정하며, 극고온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 짧게 설정하는 것일 수 있으며, 상기 (b-4'-1)단계의 극저온 또는 극고온 구간은, 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위를 벗어난 구간인 것일 수 있고, 상기 (b-4'-1)단계의 상기 극저온 또는 극고온 구간이 유지되는 시간은, 1시간, 상기 기준 샘플시간 및 변환시간은, 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간일 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량이 속한 외부환경에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 새롭게 모델링할 수 있으므로, 열악한 온도환경에서 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 원인 자체를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차량의 안전에 직결되는 다양한 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호의 보정에 소요되는 추가적인 시간이 필요 없으므로 그로 인해 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 ADC 샘플시간 및 변환시간 모델링 방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다.
도 2는 차량의 시동이 OFF된 이후 시동을 ON한 직후의 상태에서 ADC 샘플시간 및 변환시간이 모델링되는 순서도를 나타낸 도면이다.
도 3은 예시적인 샘플 앤 홀드 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 샘플 앤 홀드 회로에서 아날로그 입력 신호를 아날로그 출력 신호로 출력하는 예시적인 그래프를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 아날로그 입력 신호에서 ADC의 샘플시간을 길게 설정한 경우에 출력되는 아날로그 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 3의 아날로그 입력 신호에서 ADC의 샘플시간을 짧게 설정한 경우에 출력되는 아날로그 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7은 극저온 또는 극고온 구간에서 샘플시간 및 변환시간을 나타낸 그래프이다.
도 8은 차량이 운행중인 상태에서 ADC 샘플시간 및 변환시간이 모델링되는 순서도를 나타낸 도면이다.
도 2는 차량의 시동이 OFF된 이후 시동을 ON한 직후의 상태에서 ADC 샘플시간 및 변환시간이 모델링되는 순서도를 나타낸 도면이다.
도 3은 예시적인 샘플 앤 홀드 회로를 나타낸 도면이다.
도 4는 샘플 앤 홀드 회로에서 아날로그 입력 신호를 아날로그 출력 신호로 출력하는 예시적인 그래프를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 아날로그 입력 신호에서 ADC의 샘플시간을 길게 설정한 경우에 출력되는 아날로그 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 3의 아날로그 입력 신호에서 ADC의 샘플시간을 짧게 설정한 경우에 출력되는 아날로그 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7은 극저온 또는 극고온 구간에서 샘플시간 및 변환시간을 나타낸 그래프이다.
도 8은 차량이 운행중인 상태에서 ADC 샘플시간 및 변환시간이 모델링되는 순서도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있으며, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 ADC 모델링 방법에 대한 순서도를 나타낸 도면이다. 한편, 도 1은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 달성하기 위해 예시적으로 도시된 순차적인 순서에 불과하고, 다른 추가적인 단계들이 제공되거나, 일부 단계가 삭제될 수 있음은 물론이다.
한편, 'ADC'는 Analog Digital Converter의 약자로서, 다양한 센서들이 측정하여 전송하는 전압 값 등과 같은 아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 역할을 수행하며, 구체적으로 모듈과 같은 형태로 차량 MCU에 포함되어 설치된다. 따라서 ADC의 ON/OFF, 동작개시 및 정지 등과 같은 모든 제어는 MCU에 의해 수행된다.
또한, 다양한 센서들이 측정하여 전송하는 아날로그 입력 신호는 전압 값인 경우가 일반적이나, 이하의 설명에서는 이를 아날로그 입력 신호로 통일하여 기재하기로 한다. 이하, MCU에 의해 ADC 모델링이 수행되는 단계에 대하여 설명하도록 한다.
우선, MCU는 차량의 시동이 ON되면, ADC를 ON한다(S210). 구체적으로, MCU는 ADC에 전원 ON 명령을 전송하며, ADC가 ON됨으로써 다양한 센서들이 측정한 센싱값 등과 같은 아날로그 입력 신호를 전송 받을 수 있다. 즉, ADC를 ON하는 단계는 앞으로 수행될 샘플시간 및 변환시간의 모델링 단계와 최종적으로 아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 변환하여 차량의 제어에 활용할 수 있게 하는 준비 단계에 해당한다.
ADC가 ON된 후, MCU는 차량의 상태에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정한다(S220). 이 단계가 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 모델링하는 단계에 해당하며, 본 발명에 있어서 가장 중요한 단계에 해당한다. 자세한 설명은 후술하기로 한다.
ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정했다면, MCU는 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 ADC의 동작을 개시(S230)하게 되며, 다양한 센서들이 측정하여 전송한 아날로그 입력 신호를 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 디지털 신호로 변환하게 된다.
상기 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 ADC 샘플시간 및 변환시간 모델링 방법은 크게 S210 내지 S230단계로 수행되나, S220 단계에서 기재된 차량의 상태에 따라 보다 세부적인 단계가 수행될 수 있다. 여기서 차량의 상태는 차량의 시동이 OFF된 이후에 시동을 ON한 직후의 상태와 차량이 운행 중인 상태, 두 가지 상태로 나누어 볼 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 전자의 상태에서 수행되는 단계부터 설명하기로 한다.
도 2는 차량의 시동이 OFF된 이후 시동을 ON한 직후의 상태에서 ADC 샘플시간 및 변환시간이 모델링되는 순서도를 나타낸 도면이다.
한편, 도 2 역시 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 달성하기 위해 예시적으로 도시된 순차적인 순서에 불과하고, 다른 추가적인 단계들이 제공되거나, 일부 단계가 삭제될 수 있음은 물론이다.
우선, MCU가 차량의 시동이 OFF된 상태에서, OFF 카운터를 통해 차량의 시동이 OFF된 시간을 계산한다(S209). 여기서 OFF 카운터는 일종의 시계와 같은 개념으로 차량에 설치된 배터리를 이용하여 시동이 OFF된 상태에서도 동작할 수 있으며, 차량 시동의 ON/OFF를 감지하여 시동이 OFF된 순간부터 자동으로 동작할 수 있다. 아울러, OFF 카운터는 MCU 내부에 독자적인 구성으로 포함될 수 있으며, 차량에 설치되어 있는 시계를 이용할 수도 있다. 단 차량에 설치되어 있는 시계를 이용하는 경우, 시동이 OFF되어도 동작은 가능하나, OFF 카운터 기능이 포함되지 않을 수 있으므로 OFF 카운터를 MCU 내부의 독자적인 구성으로 포함하여 이용하는 것이 바람직하다.
OFF 카운터를 통해 차량의 시동이 OFF된 시간을 계산하였으면, 도 1과 마찬가지로 차량의 시동이 ON되면, MCU가 ADC를 ON한다(S210). 이 부분은 상기, 도 1의 S210 단계에서 설명한 것과 동일하다. 즉, MCU는 ADC에 전원 ON 명령을 전송하며, ADC가 ON됨으로써 다양한 센서들이 측정한 센싱값 등과 같은 아날로그 입력 신호를 전송받을 수 있다.
ADC가 ON되었다면, MCU는 소정시간 동안 차량 외부의 온도를 측정한다(S221). 구체적으로 MCU는 온도센서에 온도 측정 명령을 전송하며, 이를 통해 온도센서가 차량 외부의 온도를 측정하게 된다. 또한 소정시간은 일반적으로 1시간 이상이 되는 것이 바람직하다. 후술할 극저온 또는 극고온 구간을 결정해야 하는 표본이 되는 외부온도를 측정하는 것이기 때문이다. 한편, 소정시간은 사용자가 자유롭게 설정 가능하다. 예를 들어, 차량이 매우 추운 환경(예를 들어, 극지방 등과 같은)에 속해 있다면, 차량 외부의 온도를 굳이 1시간 동안 측정하지 않아도 극저온 구간을 결정할 수 있을 것이다. 즉, 차량 외부의 온도를 측정하는 소정시간은 차량이 속한 외부환경에 따라 조절 가능하다.
소정시간 동안 차량 외부의 온도를 측정하였다면, 이후 MCU는 측정한 외부 온도에 따라 극저온 또는 극고온 구간을 결정한다(S222). 여기서 극저온 또는 극고온 구간은 센서들이 측정한 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송될 수 있는 구간으로써, 일반적으로 센서가 정상적으로 동작할 수 없는 영하 40도 미만 또는 영상 85도 초과의 구간이 해당될 수 있다. 또한, 여기서 극저온 또는 극고온 구간은 사용자가 자유롭게 설정 가능한바, 이 경우 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위를 벗어나는 구간을 극저온 또는 극고온 구간으로 설정해야 할 것이다. 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 극저온 또는 극고온 구간을 설정한다면, 오히려 올바르게 측정한 아날로그 입력 신호에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 예를 들어, 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위가 영하 30도 내지 영상 50도 내의 구간이라면, 극저온 구간을 영하 30도 미만의 구간으로, 극고온 구간을 영상 50도 초과 구간으로 설정할 수 있다.
극저온 또는 극고온 구간을 결정하였다면, MCU는 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정한다(S223). 여기서 샘플시간은 도 3에 도시된 샘플 앤 홀드(Sample & Hold, S/H) 회로에서 사용되는 개념으로서, 샘플 앤 홀드 회로란, 전에 유입된 신호를 홀드 하여 다음에 기억할 신호가 유입될 때까지 그것을 지니고 있는 회로를 의미한다. 아울러, 샘플시간이란 스위치가 ON되어 콘덴서를 충전하는데 소요되는 시간을 의미한다. 도 4를 참조하면, 샘플 앤 홀드 회로에 대해 보다 자세하게 확인할 수 있는바, 제1 샘플링을 수행하는 시간과 제2 샘플링을 수행하는 시간의 간격이 홀드시간에 해당하며, ADC가 포함되는 회로는 일반적으로 샘플 앤 홀드 회로에 해당한다. 한편, 변환시간은 아날로그 입력 신호가 샘플 앤 홀드 회로로 유입되어 아날로그 출력 신호로 생성된 후, 디지털 신호로 변환하는데 소요되는 시간을 의미하며, 일반적으로 신호가 홀드시간에 변환되기 때문에 홀드시간을 변환시간으로 볼 수 있다. 이러한 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 극저온 구간의 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 길게 설정하며, 극고온 구간의 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 짧게 설정한다. 예를 들어, 샘플시간 및 변환시간을 기준 샘플시간 및 변환시간보다 길게 설정한다면 도 4에 도시된 아날로그 출력은 도 5와 같이 도시되며, 샘플시간 및 변환시간을 기준 샘플시간 및 변환시간보다 짧게 설정한다면 도 6과 같이 도시된다. 여기서 기준 샘플시간 및 변환시간은 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간을 의미하며, 일반적으로 차량이 출고될 당시에 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간으로 볼 수 있다.
한편, 극저온 구간에서 샘플시간 및 변환시간을 길게 설정하는 이유는 도 7을 참조하면 확인할 수 있으며, 도 7의 도면부호 10은 기준 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프이고, 도면후보 11은 극저온 구간에서의 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프, 도면부호 12는 극고온 구간에서의 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프이다. 샘플시간은 스위치가 ON되어 콘덴서를 충전하는데 소요되는 시간, 변환시간은 아날로그 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는데 소요되는 시간을 의미한다고 앞서 설명하였으며, 이러한 샘플시간 및 변환시간은 입력저항과 시정수에 비례하여 결정된다. 여기서 시정수는 최초 입력 신호의 약 63%에 도달하는데 소요되는 시간을 의미하며, 온도가 상승하면 시정수 역시 올라가고, 온도가 하강하면 시정수 역시 내려가는 성질을 갖는다. 즉, 극저온 구간에서는 낮은 온도로 인해 시정수가 내려가게 되고, 그로 인해 샘플시간 및 변환시간 역시 도면부호 11과 같이 짧아지게 된다. 따라서 이를 기준 샘플시간 및 변환시간과 동일하게 되돌리기 위해 의도적으로 샘플시간 및 변환시간을 길게 설정하는 것이다. 극고온 구간에서 샘플시간 및 변환시간을 짧게 설정하는 이유 역시 동일하다. 즉, 극고온 구간에서는 높은 온도로 인해 시정수가 올라가게 되고, 그로 인해 샘플시간 및 변환시간 역시 도면부호 12와 같이 길어지게 된다. 따라서 이를 기준 샘플시간 및 변환시간과 동일하게 되돌리기 위해 의도적으로 샘플시간 및 변환시간을 짧게 설정하는 것이다.
마지막으로, 상기 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 MCU는 ADC의 동작을 개시(S230)하게 되며, 다양한 센서들이 측정하여 전송한 아날로그 입력 신호를 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 디지털 신호로 변환하게 된다.
상기 설명한 바와 같이, 도 2에 도시된 순서도에 따라 차량의 시동이 OFF된 이후 시동을 ON한 직후의 상태에서 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 모델링할 수 있다. 따라서 차량이 오랜 시간 동안 시동이 OFF되어 정차되어 있다 하여도 시동이 ON되면, 도 2에 따라 차량이 속한 외부환경에 따른 ADC의 샘플시간 및 변환시간의 모델링이 가능하다.
한편, 이러한 경우뿐만 아니라, 차량의 운행 중에 차량이 속한 외부환경이 변경될 수도 있으므로 이하, 앞서 설명하지 않은 차량이 운행 중인 상태의 경우에 대하여 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.
도 8은 차량이 운행 중인 상태에서 ADC 샘플시간 및 변환시간이 모델링되는 순서도를 나타낸 도면이다.
한편, 도 8 역시 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 달성하기 위해 예시적으로 도시된 순차적인 순서에 불과하고, 다른 추가적인 단계들이 제공되거나, 일부 단계가 삭제될 수 있음은 물론이다.
아울러, 도 8은 이미 차량의 시동이 ON되어 운행 중인 경우에 해당하므로, ADC가 이미 ON되어 있다는 전제하에 설명하기로 한다.
우선, MCU는 차량 외부의 온도를 측정한다(S221'). 구체적으로 MCU는 온도센서에 온도 측정 명령을 전송하며, 이를 통해 온도센서가 차량 외부의 온도를 실시간으로 측정하게 된다. 여기서, 도 2와의 차이점이 발생하는바, 도 8의 경우 차량 외부의 온도를 소정시간 측정하지 않는다는 것이다. 이는 도 2의 경우 차량의 시동이 OFF된 상태로 정차해 있었기 때문에 극저온 또는 극고온 구간을 결정해야 하는 표본구간이 필요하므로 소정시간 차량 외부의 온도를 측정하였으나, 도 8의 경우에는 이미 차량이 운행 중인 상태이므로, 외부 온도를 소정시간 측정할 필요는 없다.
차량 외부의 온도를 실시간으로 측정하였다면, 이후 MCU는 측정한 외부 온도에 따라 극저온 또는 극고온 구간을 결정한다(S222'). 여기서 극저온 또는 극고온 구간은 센서들이 측정한 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송될 수 있는 구간으로써, 일반적으로 센서가 정상적으로 동작할 수 없는 영하 40도 미만 또는 영상 85도 초과의 구간이 해당될 수 있다. 또한, 여기서 극저온 또는 극고온 구간은 사용자가 자유롭게 설정 가능한바, 이 경우 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위를 벗어나는 구간을 극저온 또는 극고온 구간으로 설정해야 할 것이다. 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 극저온 또는 극고온 구간을 설정한다면, 오히려 올바르게 측정한 아날로그 입력 신호에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 예를 들어, 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위가 영하 30도 내지 영상 50도 내의 구간이라면, 극저온 구간을 영하 30도 미만의 구간으로, 극고온 구간을 영상 50도 초과 구간으로 설정할 수 있다.
극저온 또는 극고온 구간을 결정한 이후에, MCU는 차량이 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 진입하였는지 판단(S223')한 이후, 진입하였다면 경고모드를 개시한다(S224'). 여기서 경고모드는 차량이 극저온 또는 극고온 구간에 진입하여 센서들이 측정한 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 것을 방지하기 위한 모드이며, 명칭에 불문하고 후술할 단계들이 수행되는 모드이면 어떤 것이라도 무방하다. 아울러, 경고모드가 개시된 경우 차량 내부의 디스플레이부에 경고모드 개시와 관련된 표시를 출력함으로써 운전자에게 경고모드 개시 사실을 인지시킬 수도 있다. 한편, 차량이 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 진입하지 않는 경우, MCU는 지속적으로 온도센서에 온도 측정 명령을 전송하여 온도센서가 차량 외부의 온도를 실시간으로 측정하게 된다.
경고모드가 개시됨에 따라 MCU는 극저온 또는 극고온 구간이 유지되는 시간을 계산한다(S224'-1). 구체적으로 MCU 내부에 독자적인 구성으로 포함된 OFF 카운터에 ON 명령을 전송하여 시간을 계산하거나, 차량에 설치되어 있는 시계를 이용할 수도 있다.
극저온 또는 극고온 구간이 소정시간 이상 유지된다면, MCU는 리셋모드를 개시한다(S224'-2). 여기서 리셋모드는 차량의 시동을 강제적으로 OFF한 후 ON하여 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 재설정하는 모드를 의미하며, 극저온 또는 극고온 구간이 소정시간 이상 유지 돼야 하는 이유는 단시간 극저온 또는 극고온 구간이 유지됨으로 인해 ADC의 샘플시간 및 변환시간이 새롭게 설정된다면, 극저온 또는 극고온 구간이 종료되는 경우 이를 다시 설정해야 하기 때문이다. 따라서 적어도 1시간 정도 극저온 또는 극고온 구간이 유지되는 경우에 리셋모드를 개시하는 것이 바람직하다. 또한 소정시간은 사용자가 자유롭게 설정 가능함은 물론이다. 아울러, 리셋모드는 MCU가 차량의 시동을 OFF한 후 다시 ON하는 단계(S224'-2-1)와 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 재설정하는 단계(S224'-2-2)를 더 포함할 수 있다. 여기서 S224'-2-1단계가 필요한 이유는 다양한 센서들이 지속적으로 전송하는 아날로그 입력 신호의 수신을 우선 정지하고 시동을 OFF한 후, 다시 ON하여 재설정하는 것이 안전성 측면에 있어서 바람직하기 때문이나, 필요에 따라 생략될 수도 있다. 한편, 극저온 또는 극고온 구간에 따라 샘플시간 및 변환시간을 재설정하는 S224'-2-2단계는 상기 S223단계에서 설명한 것과 동일하다. 즉, ADC의 샘플시간 및 변환시간을 극저온 구간의 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 길게 설정하며, 극고온 구간의 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 짧게 설정한다. 예를 들어, 샘플시간 및 변환시간을 기준 샘플시간 및 변환시간보다 길게 설정한다면 도 4에 도시된 아날로그 출력은 도 5와 같이 도시되며, 샘플시간 및 변환시간을 기준 샘플시간 및 변환시간보다 짧게 설정한다면 도 6과 같이 도시된다. 여기서 기준 샘플시간 및 변환시간은 센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간을 의미하며, 일반적으로 차량이 출고될 당시에 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간으로 볼 수 있다. 한편, 극저온 구간에서 샘플시간 및 변환시간을 길게 설정하는 이유는 도 7을 참조하면 확인할 수 있으며, 극저온 구간에서는 낮은 온도로 인해 시정수가 내려가게 되고, 그로 인해 샘플시간 및 변환시간 역시 도면부호 11과 같이 짧아지게 된다. 따라서 이를 기준 샘플시간 및 변환시간과 동일하게 되돌리기 위해 의도적으로 샘플시간 및 변환시간을 길게 설정하는 것이다. 극고온 구간에서 샘플시간 및 변환시간을 짧게 설정하는 이유 역시 동일하다. 극고온 구간에서는 높은 온도로 인해 시정수가 올라가게 되고, 그로 인해 샘플시간 및 변환시간 역시 도면부호 12와 같이 길어지게 된다. 따라서 이를 기준 샘플시간 및 변환시간과 동일하게 되돌리기 위해 의도적으로 샘플시간 및 변환시간을 짧게 설정하는 것이다. 한편, MCU는 리셋모드를 개시하여 차량의 시동을 강제적으로 OFF할 수 있을 뿐만 아니라, 차량 내부의 디스플레이부에 리셋모드 개시와 관련된 표시를 출력함으로써 운전자로 하여금 간접적으로 시동을 OFF하게 할 수도 있다.
마지막으로, 상기 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 MCU는 ADC의 동작을 개시(S230)하게 되며, 다양한 센서들이 측정하여 전송한 아날로그 입력 신호를 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 디지털 신호로 변환하게 된다.
상기 설명한 바와 같이, 도 8에 도시된 순서도에 따라 차량이 운행 중인 상태에서도 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 모델링할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 ADC 샘플시간 및 변환시간 모델링 방법은 차량이 어떠한 상태에 있다 하더라도 외부환경에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 모델링할 수 있으므로, 종래기술과 같이 신호 값의 보정에 추가적인 시간이 소요되지 않으며, 열악한 온도환경에서 센서들이 전송하는 아날로그 입력 신호가 예상치 못한 값으로 전송되는 원인 자체를 해결할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 설명한 ADC 샘플시간 및 변환시간 모델링 방법은 차량의 MCU에서 실행시키기 위한 기록 매체에 저장 가능한 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, MCU에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 MCU에서 판독 가능한 기록 매체로 구현될 수도 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10: 기준 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프
11: 극저온 구간에서의 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프
12: 극고온 구간에서의 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프
11: 극저온 구간에서의 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프
12: 극고온 구간에서의 샘플시간 및 변환시간에 대한 그래프
Claims (16)
- 차량의 MCU(Micro Controller Unit)가 ADC(Analog Digital Converter)의 샘플시간 및 변환시간을 모델링하는 ADC 모델링 방법에 있어서,
(a) 차량의 시동이 ON되면 ADC를 ON하는 단계;
(b) 차량의 시동이 OFF된 이후 시동을 ON한 직후의 상태인지 또는 차량이 운행 중인 상태인지에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정하는 단계; 및
(c) 상기 설정된 샘플시간 및 변환시간에 따라 ADC의 동작을 개시하게 하는 단계;를 포함하고,
상기 샘플시간은 ADC의 샘플 앤 홀드 회로의 스위치가 ON되어 콘덴서를 충전하는데 소요되는 시간이고,
상기 변환시간은 아날로그 입력 신호가 상기 샘플 앤 홀드 회로로 유입되어 아날로구 출력 신호로 생성된 후, 디지털 신호로 변환하는데 소요되는 시간인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b)단계의 차량의 상태는,
차량의 시동이 OFF된 이후에 시동을 ON한 직후의 상태인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제2항에 있어서,
상기 (a)단계 이전에,
(a-1) OFF 카운터를 통해 차량의 시동이 OFF된 시간을 계산하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제3항에 있어서,
상기 (b)단계는,
(b-1) 소정시간 동안 차량 외부의 온도를 측정하는 단계;
(b-2) 상기 측정한 외부온도에 따라 극저온 또는 극고온 구간을 결정하는 단계; 및
(b-3) 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 설정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제4항에 있어서,
상기 (b-3) 단계의 샘플시간 및 변환시간은,
극저온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 길게 설정하며, 극고온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 짧게 설정하는 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제4항에 있어서,
상기 (b-2)단계의 극저온 또는 극고온 구간은,
센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위를 벗어난 구간인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제4항에 있어서,
상기 (b-1)단계의 소정시간은,
1시간인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제5항에 있어서,
상기 기준 샘플시간 및 변환시간은,
센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제1항에 있어서,
상기 (b)단계의 차량의 상태는,
차량이 운행중인 상태인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제9항에 있어서,
상기 (b)단계는,
(b-1') 차량 외부의 온도를 측정하는 단계;
(b-2') 상기 측정한 외부온도에 따라 극저온 또는 극고온 구간을 결정하는 단계;
(b-3') 차량이 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 진입하였는지 판단하는 단계; 및
(b-4') 차량이 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 진입한 경우, 경고모드를 개시하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제10항에 있어서,
상기 (b-4')단계의 경고모드는,
(b-4'-1) 상기 극저온 또는 극고온 구간이 유지되는 시간을 계산하는 단계; 및
(b-4'-2) 상기 극저온 또는 극고온 구간이 소정시간 이상 유지되면, 리셋모드를 개시하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제11항에 있어서,
상기 (b-4'-2)단계의 리셋모드는,
(b-4'-2-1) 차량의 시동을 OFF한 후, 다시 ON하는 단계; 및
(b-4'-2-2) 상기 결정된 극저온 또는 극고온 구간에 따라 ADC의 샘플시간 및 변환시간을 재설정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제12항에 있어서,
상기 (b-4'-2-2)단계의 샘플시간 및 변환시간은,
극저온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 길게 설정하며, 극고온 구간인 경우 기준 샘플시간 및 변환시간보다 소정시간 짧게 설정하는 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제11항에 있어서,
상기 (b-4'-1)단계의 극저온 또는 극고온 구간은,
센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위를 벗어난 구간인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제11항에 있어서,
상기 (b-4'-1)단계의 상기 극저온 또는 극고온 구간이 유지되는 시간은,
1시간인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
- 제13항에 있어서,
상기 기준 샘플시간 및 변환시간은,
센서가 정상적으로 동작할 수 있는 온도 범위 내에서 ADC에 설정된 샘플시간 및 변환시간인 것을 특징으로 하는 ADC 모델링 방법
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