KR101693892B1 - 차량의 캔통신 시스템 - Google Patents

Abstract

노드의 복수의 메시지가 ID의 우선순위에 따라 전송순위가 결정되고, 각각의 메시지는 필요한 전송주기와 신호의 중요도가 동시에 고려되어 ID가 결정된 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템이 소개된다.

Description

차량의 캔통신 시스템 {CAN NETWORK SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 노드(제어기)의 캔(CAN) 메시지별 필요한 전송주기 및 신호 중요도에 따른 메시지 ID 선정이 최적화된 차량의 캔통신 시스템에 관한 것이다.

현재 개발 및 양산 차량의 대부분은 데이터 정보 송수신시 고속 CAN 통신을 이용하고 있다. 최근 고속 CAN 통신 제어기 수가 급격히 증가하면서 Bus Load(통신 부하율) 증대로 인한 여러 문제점들이 발생하고 있다. 이전에는 차량에 적용된 고속 CAN 통신 제어기 수가 적어 Bus Load로 인한 문제점은 거의 없었다.

그러나, 현재 개발중인 중대형 차량에는 고속 CAN 통신 제어기 수 증가로 인한 Bus Load 증대로 통신 신호의 지연 현상이 발생하여 차량 성능에 심각한 영향을 미치고 있다. 차종 별로 고속 CAN 통신 적용 제어기 수 및 메시지 전송주기 등이 상이하여 Bus Load는 각각 다르다. 따라서, Bus Load가 적정 수준 이하가 되어야만 제어기간 통신 시 신호 지연 현상이 적어 차량 성능을 보장할 수 있다.

신기술이 차량에 점차 확대 적용되면서 고속 CAN 통신 제어기 수 증가로 Bus Load가 증대되는 상황 속에 통신 신호의 지연 시간을 최소화하여 통신 신뢰성을 확보하는 것이 매우 중요하다.

일반적인 CAN 통신에서는 조정(Arbitration)이라는 기능이 있는데, 이는 하나 이상의 제어기(Node)가 동시에 복수의 데이터 전송을 시도하여 충돌이 발생할 경우 메시지 ID의 우선순위에 따라 메시지 전송 순서를 결정하는 것이다.

예를 들어, Node A의 복수의 메시지 또는 A, B, C의 메시지 ID를 비교하여 우선순위에 따라 먼저 송신하는 것이다. 이는 각 Bit 별로 '0', '1'을 비교하여 우선순위가 높은 데이터를 CAN 네트워크에 먼저 전송한다.

그러나 Bus Load 과다로 인한 우선순위 낮은 메시지의 신호 전송 지연으로 발생되는 문제가 있었다.

즉, 각 제어기는 메시지를 한 개부터 여러 개까지 사용하고 있으며, 각 메시지의 전송주기 또한 다르다. 이를 위해 기존에는 전송주기에 따라 메시지 ID가 선정되고 있다.

예를 들어, 전송주기가 짧은(10ms) 메시지 ID는 우선순위가 높고 상대적으로 전송주기가 긴(50ms) 메시지 ID는 우선순위가 낮다. 이럴 경우, 실제 각 제어기가 정해진 전송주기에 따라 메시지를 송신해야 하지만 Bus Load가 높을 경우 전송주기가 긴 메시지 ID는 중요한 신호임에도 불구하고 우선순위가 낮아 전송 지연 현상이 발생한다. 전송주기가 긴 메시지의 전송 시도시 전송주기가 짧은 즉, 우선순위가 높은 메시지 ID와 충돌이 발생할수록 메시지 전송 지연 시간은 증가할 수밖에 없다. 이로 인하여, 전송주기가 긴 메시지를 수신하는 제어기는 정해진 시점에 메시지 신호를 수신하지 못하므로 제어 성능의 신뢰성을 확보할 수 없게 되는 것이다.

구체적으로, 주행 중 브레이크에 고장이 발생하여 운전자가 긴급 주차하기 위해 주차 브레이크 스위치를 누르면, EPB는 ESC (Electronic Stability Control: 차량자세 제어장치)에 각 바퀴 압력을 상승시켜 제동하게 하는 명령을 전송한다. 주행 중 EPB 동작은 파손의 위험이 있어 ESC에게 제동 협조 요청을 한다. EPB에서 ESC에 메시지 전송 시점에 FATC 메시지와 충돌이 발생하면 FATC 신호보다 중요한 신호임에도 불구하고, 메시지 우선순위에 밀려 EPB 메시지는 ESC에 지연되어 신호를 전송하게 된다. 지연시간이 길어질수록 제동이 늦어져 운전자는 위험에 처하게 되는 심각한 문제에 다다르는 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

공개특허공보 제10-2011-0024216호(2011.03.09.) 공개특허공보 제10-2004-0024078호(2004.03.20.) 공개특허공보 제10-2005-0053060호(2005.06.08.)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 캔통신 메시지에 포함된 신호를 중요도 및 필요 전송주기에 따라 메시지 ID를 재구성하여 전송함으로써 신호 지연시간이 최소화되어 제어성능을 보장할 수 있도록 하는 차량의 캔통신 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 캔통신 시스템은, 버스라인과 버스라인에 연결된 복수의 노드로 구성된 차량의 캔통신 시스템으로서, 상기 노드의 복수의 메시지는 ID의 우선순위에 따라 전송순위가 결정되고, 각각의 메시지는 필요한 전송주기와 신호의 중요도가 동시에 고려되어 ID가 결정될 수 있다.

상기 노드의 복수의 메시지는 필요한 전송주기가 짧을수록 우선순위가 높을 수 있다.

상기 노드의 복수의 메시지는 신호의 중요도가 높을수록 우선순위가 높을 수 있다.

상기 노드의 복수의 메시지는 ID의 숫자가 작은 수일수록 전송순위가 높을 수 있다.

상기 노드의 복수의 메시지는 필요한 전송주기가 짧고 신호의 중요도가 높을수록 ID의 숫자가 작은 숫자로 지정되어 전송순위가 높게 결정될 수 있다.

상기 노드의 복수의 메시지는 전송주기 등급과 중요도 등급에 따라 분류되며, 전송주기 등급과 중요도 등급이 동일한 메시지를 기준으로 그보다 전송주기 등급 또는 중요도 등급이 높은 메시지들은 동일순위 메시지로 분류되며, 동일순위 메시지들은 ID의 첫번째 자리 숫자가 동일할 수 있다.

상기 동일순위 메시지들은 ID의 두번째 자리 숫자가 중요도 등급이 높을수록 작은 숫자로 설정될 수 있다.

상기 동일순위 메시지들 중 중요도 등급이 같고 전송주기 등급이 다른 메시지들은 ID의 두번째 자리 숫자가 전송주기 등급이 높을수록 작은 숫자로 설정될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 캔통신 시스템에 따르면, 메시지에 포함된 신호를 중요도 및 필요 전송주기에 따라 메시지 ID를 재구성하여 전송함으로써 신호 지연시간이 최소화되어 제어성능을 보장할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 캔통신 시스템의 각 메시지들의 ID를 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 캔통신 시스템에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 캔통신 시스템의 각 메시지들의 ID를 나타낸 도면이다.

본 발명의 차량의 캔통신 시스템은, 버스라인과 버스라인에 연결된 복수의 노드로 구성된 차량의 캔통신 시스템으로서, 상기 노드의 복수의 메시지는 ID의 우선순위에 따라 전송순위가 결정되고, 각각의 메시지는 필요한 전송주기와 신호의 중요도가 동시에 고려되어 ID가 결정될 수 있다.

즉, 종래와 같이 단순히 캔통신의 전송주기만을 가지고 각 메시지들의 우선순위를 정하는 것이 아니라, 전송주기와 함께 신호의 중요도를 함께 고려하여 우선순위를 정하고 이를 ID에 반영함으로써 메시지 전송 충돌시 실질적으로 중요한 데이터의 전송 타이밍을 놓치지 않도록 하는 것이다. 여기서 노드란, 네트워크의 분기지점으로서 각각의 제어기 또는 제어기의 통신포트를 말한다고 볼 수도 있다.

한편, 상기 노드의 복수의 메시지는 필요한 전송주기가 짧을수록 우선순위가 높게 설정하고, 상기 노드의 복수의 메시지는 신호의 중요도가 높을수록 우선순위가 높게 설정할 수 있다.

또한, 상기 노드의 복수의 메시지는 ID의 숫자가 작은 수일수록 전송순위가 높을 수 있다. 따라서, 해당 메시지가 전송주기가 짧은 신호이거나 중요도가 높은 신호라면 ID의 숫자크기를 작게 함으로써 우선순위가 높아지도록 가져갈 수 있는 것이다. 즉, 상기 노드의 복수의 메시지는 필요한 전송주기가 짧고 신호의 중요도가 높을수록 ID의 숫자가 작은 숫자로 지정되어 전송순위가 높게 설정될 수 있다.

구체적으로, 상기 노드의 복수의 메시지는 전송주기 등급과 중요도 등급에 따라 분류되며, 전송주기 등급과 중요도 등급이 동일한 메시지를 기준으로 그보다 전송주기 등급 또는 중요도 등급이 높은 메시지들은 동일순위 메시지로 분류되며, 동일순위 메시지들은 ID의 첫번째 자리 숫자가 동일할 수 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 전송주기에 따른 등급과 중요도에 따른 등급으로 구분하고 이를 테이블형태로 마련할 수 있다. 그리고 각각의 메시지에 해당하는 ID를 테이블에 채워넣는 형식으로 마련할 수 있는 것이다.

여기서, 테이블의 ID간의 우선순위는 숫자가 작은 순서대로 우선순위가 높은 것으며, 이를 배열하기 위해 전송주기 등급과 중요도 등급이 동일한 메시지를 기준으로 그보다 전송주기 등급 또는 중요도 등급이 높은 메시지들은 동일순위 메시지로 분류한다.

예를 들어, 도시된 테이블에서 붉은색으로 표시된 ID인 100H는 전송주기와 중요도 모두 1등급인 경우이다. 그리고 그 다음으로 전송주기가 2등급이거나 중요도가 2등급인 경우 즉, 전송주기 등급과 중요도 등급이 동일한 2등급인 메시지인 ID 230H를 기준으로 그보다 전송주기 등급 또는 중요도 등급이 높은 210H, 220H 메시지들은 모두 ID의 첫번째 자리 숫자가 "2"로써 동일할 수 있다.

또한, 이러한 동일순위 메시지들은 ID의 두번째 자리 숫자가 중요도 등급이 높을수록 작은 숫자로 설정될 수 있다. 이에 따라 중요도 등급이 1등급인 경우의 메시지 ID가 210H가 되는 것이고 그보다 중요도가 낮은 2등급의 경우가 230H가 된다.

그리고, 동일순위 메시지들 중 중요도 등급이 같고 전송주기 등급이 다른 메시지들은 ID의 두번째 자리 숫자가 전송주기 등급이 높을수록 작은 숫자가 되도록 한다.

즉, 중요도 2등급의 동일급에서는 전송주기가 짧은 메시지가 ID 220H가 되고 그보다 전송주기가 길어 우선순위가 낮은 메시지가 ID 230H가 되는 것이다.

이러한 법칙에 따라 나머지 메시지들의 경우에도 모두 ID가 정해질 수 있는 것이다.

이와 같은 방식에 의하면, 중요도나 전송주기 중 어느 일측에만 치우친 ID 선정이 아니라 양자를 모두 합리적으로 고려한 ID 선정이 가능하고, 그에 따라 각 메시지들은 우선순위가 합리적으로 결정되어 메시지 전송 충돌시에도 결정된 순서에 따라 송신되도록 할 수 있는 것이다.

또한, 이러한 메시지의 우선순위를 정하는 방식은 하나의 노드에만 국한하여 적용할 것이 아니라, 복수의 노드간 메시지의 우선순위를 정하는 경우에도 적용될 수 있음은 당연하다 할 것이다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량의 캔통신 시스템에 따르면, 메시지에 포함된 신호를 중요도 및 필요 전송주기에 따라 메시지 ID를 재구성하여 전송함으로써 신호 지연시간이 최소화되어 제어성능을 보장할 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

Claims (8)

1. 버스라인과 버스라인에 연결된 복수의 노드로 구성된 차량의 캔통신 시스템으로서,
   상기 노드의 복수의 메시지는 ID의 우선순위에 따라 전송순위가 결정되고, 각각의 메시지는 필요한 전송주기와 신호의 중요도가 동시에 고려되어 ID가 결정되며,
   상기 노드의 복수의 메시지는 전송주기 등급과 중요도 등급에 따라 분류되며, 전송주기 등급과 중요도 등급이 동일한 메시지를 기준으로 그보다 전송주기 등급 또는 중요도 등급이 높은 메시지들은 동일순위 메시지로 분류되며, 동일순위 메시지들은 ID의 첫번째 자리 숫자가 동일한 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노드의 복수의 메시지는 필요한 전송주기가 짧을수록 우선순위가 높은 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 노드의 복수의 메시지는 신호의 중요도가 높을수록 우선순위가 높은 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 노드의 복수의 메시지는 ID의 숫자가 작은 수일수록 전송순위가 높은 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 노드의 복수의 메시지는 필요한 전송주기가 짧고 신호의 중요도가 높을수록 ID의 숫자가 작은 숫자로 지정되어 전송순위가 높게 결정된 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 동일순위 메시지들은 ID의 두번째 자리 숫자가 중요도 등급이 높을수록 작은 숫자로 설정된 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 동일순위 메시지들 중 중요도 등급이 같고 전송주기 등급이 다른 메시지들은 ID의 두번째 자리 숫자가 전송주기 등급이 높을수록 작은 숫자로 설정된 것을 특징으로 하는 차량의 캔통신 시스템.

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