KR101784872B1 - 차량용 이상검출장치 및 그 제어방법 - Google Patents

차량용 이상검출장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량용 이상검출장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치는 차량에 마련된 배터리와, 배터리와 전기적으로 각각 연결된 복수의 ECU 및 복수의 ECU와 네트워크로 연결되어 복수의 ECU와 캔 통신하는 마스터 ECU를 포함하고, 마스터 ECU는 차량 시동 후 복수의 ECU에 배터리의 전압을 모니터링한 배터리전압정보를 요청하여 수신하고, 수신된 각 배터리전압을 기준전압과 비교한 결과를 이용하여 배터리와 복수의 ECU를 전기적으로 연결하는 와이어 하네스의 이상을 판단한다.

Description

차량용 이상검출장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR DETECTING FAILURE IN A VEHICLE}
본 발명은 차량용 검출장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 캔 통신하는 여러 개의 전자제어유닛이 네트워크로 연결된 차량에서 부품의 이상을 검출하는 차량용 이상검출장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 안티록 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System ; ABS), ESC(Electronic Stability Control) 등의 제동시스템, 타이어압력모니터링시스템(Tire Pressure Monitoring System ; TPMS), 스마트 크루즈 제어 시스템(Smart Cruise Control System) 등 복수의 전자제어시스템이 설치되어 있다.
각 전자제어시스템에는 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 전자제어유닛(Electronic Contorl Unit ; ECU)이 마련되어 있다.
각 전자제어유닛(ECU)은 전원 상태에 대한 감시 기능이 있다. 즉, 각 전자제어유닛(ECU)은 구동전원으로 입력되는 차량의 배터리에 대하여 자체적으로 배터리 전압을 모니터링하고 저전압 또는 고전압 등의 이상 여부를 개별적으로 검출한다.
하지만, 기존에는 각 전자제어유닛(ECU)은 개별적으로는 전원 상태에 대한 감시 기능이 수행되지만 차량 레벨에서의 배터리 이상 여부를 검출할 수 없다. 나아가 기존에는 특정 전자제어유닛 노드에서 전원 이상이 발생하기 전까지 배터리와 특정 전자제어유닛을 전기적으로 연결하는 배선 연결 세트인 와이어 하네스(Wire Harness)의 노후에 의한 임피던스 변화, 체결 이상 등의 문제를 검출할 수 없다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0065353호(2013.06.19. 공개)
본 발명의 실시예는 배터리 또는 와이어 하네스의 이상을 보다 효과적으로 검출할 수 있는 차량용 이상검출장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량에 마련된 배터리; 상기 배터리와 전기적으로 각각 연결된 복수의 ECU; 및 상기 복수의 ECU와 네트워크로 연결되어 상기 복수의 ECU와 캔 통신하는 마스터 ECU;를 포함하고, 상기 마스터 ECU는 차량 시동 후 상기 복수의 ECU에 상기 배터리의 전압을 모니터링한 배터리전압정보를 요청하여 수신하고, 상기 수신된 각 배터리전압을 기준전압과 비교한 결과를 이용하여 상기 배터리와 상기 복수의 ECU를 전기적으로 연결하는 와이어 하네스 이상을 판단하고, 상기 마스터 ECU는, 상기 복수의 ECU와 캔 통신을 수행하는 캔 통신부; 운전자에게 상기 와이어 하네스의 이상을 경고하는 경고부; 상기 와이어 하네스 이상과 관련된 오류 정보가 기록되는 저장부; 및 차량 시동 후 각 ECU가 모두 웨이크 업 (wake-up)되고 캔 통신이 안정화되는 시간이 경과하면, 상기 캔 통신부를 통해 상기 복수의 ECU와 캔 통신하여 상기 배터리의 전압을 모니터링한 배터리전압을 요청하여 각각 수신하고, 상기 수신된 각 배터리전압의 평균값을 산출하며, 상기 산출된 평균값과 기준전압값을 비교하고, 상기 비교결과 상기 산출된 평균값이 상기 기준전압값보다 낮거나 높으면, 상기 복수의 ECU로부터 배터리전압을 각각 수신하고 평균값을 산출하며 상기 기준전압과 비교하는 과정을 재수행하고, 상기 재수행된 횟수가 미리 설정된 횟수 이상이면, 상기 와이어 하네스의 이상으로 판단하고, 상기 와이어 하네스 이상으로 판단되면, 상기 경고부를 통해 운전자에게 상기 와이어 하네스 이상을 경고하고, 상기 와이어 하네스 이상과 관련된 오류 정보를 상기 저장부에 기록하는 제어부를 포함하는 차량용 이상검출장치가 제공될 수 있다.
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본 발명의 실시예는 기존 전장 시스템에 전자제어유닛(ECU)을 추가 장착하거나, 기존 전자제어유닛(ECU)에 추가적인 하드웨어(H/W) 기능을 설계할 필요가 전혀 없으며 마스터 전자제어유닛에 소프트웨어 로직을 추가하는 것에 의해 배터리, 와이어 하네스 이상 여부를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 별도로 정비, 진단을 수행할 필요 없이 차량이 운행되는 라이프 사이클(life cycle) 내에서 기능을 수행하여 사전에 배터리 또는 와이어 하네스의 이상 여부를 검출하고 정비 여부를 판단할 수 있다.
또한, 개별 전자제어유닛에서 전자제어유닛 한계(boundary) 내에서만 수행되던 전원 전압 모니터링 결과를 마스터 전자제어유닛으로 취합함으로써 배터리 전압 진단에 대하여 차량 수준의 리던던시(redundancy)를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치에서 각 전자제어유닛의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치에서 마스터 전자제어유닛의 제어블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치에서 마스터 전자제어유닛가 각 전자제어유닛에게 배터리전압을 요청하여 수신하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치의 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 이상검출장치는 제1 ECU 내지 제n ECU개로 구성된 복수의 ECU(10), 이 복수의 ECU(10)와 캔(Controller Area Network, CAN)프로토콜로 통신하는 마스터(Master) ECU(20) 및 배터리(30)를 포함할 수 있다.
복수의 ECU(10)와 마스터 ECU(20)는 배터리(30)로부터 구동전원을 공급받는다. 이때, 복수의 ECU(10)만이 배터리(30)로부터 구동전원을 공급받을 수 있다.
마스터 ECU(20)는 복수의 ECU(10)와 두 개의 데이터 라인인 CAN_H와 CAN_L에 의해 연결되어 캔 통신 네트워크를 구성한다.
예를 들면, 마스터 ECU(20)는 CAN 버스를 통해 필요한 요청을 위한 요청메시지를 각 ECU(10)에 전송한다. 전송되는 메시지에는 각 ECU(10)의 고유 식별정보와 요청사항을 포함한다.
요청메시지를 수신한 각 ECU(10)는 CAN 버스를 통해 이 요청메시지에 대한 응답으로서 응답메시지를 마스터 ECU(20)에 전송한다.
마스터 ECU(20)는 각 ECU(10)로부터 응답메시지를 수신하고 저장한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치에서 각 전자제어유닛의 제어블록도이다.
도 2를 참조하면, 각 ECU(10)는 해당 전자제어유닛의 전반적인 제어를 수행하는 마이크로컨트롤유닛(Micro Controller Unit ; MCU)(11)를 포함한다.
MCU(11)의 입출력측에는 캔 통신부(12)가 전기적으로 연결된다.
MCU(11)의 입력측에는 배터리모니터링부(13)가 전기적으로 연결된다.
배터리모니터링부(13)는 배터리(30)로부터 해당 ECU(10)에 공급되는 배터리전압을 모니터링한다.
MCU(11)는 캔 통신부(12)를 통해 마스터 ECU(20)와 캔 통신을 수행한다. MCU(11)는 캔 통신부(12)를 통해 다른 ECU(20)와 캔 통신을 수행할 수 있다.
MCU(11)는 배터리모니터링부(13)를 통해 해당 ECU(10)에 구동전원을 공급하는 배터리의 전압을 모니터링한다.
MCU(11)는 마스터 ECU(20)의 요청에 따라 모니터링한 배터리전압정보를 마스터 ECU(20)에 전송한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치에서 마스터 전자제어유닛의 제어블록도이다.
도 3을 참조하면, 마스터 ECU(20)는 마스터 ECU(20)의 전반적인 제어를 수행하는 제어부(21)를 포함한다.
제어부(21)의 입출력측에는 캔 통신부(22)와 저장부(23)가 전기적으로 연결된다.
제어부(21)의 출력측에는 경고부(24)가 전기적으로 연결된다.
저장부(23)는 제어부(21)에 의해 배터리 이상 또는 와이어 하네스 이상과 관련된 오류 정보가 기록된다.
경고부(24)는 운전자에게 배터리 이상 또는 와이어 하네스 이상을 경고한다.
경고부(24)는 차량의 내부 적소에 설치되는 경보램프와 같은 시각적인 구성 또는 부저와 같은 청각적인 구성으로 구현되어 마스터 ECU(20)의 제어신호에 따라 경보램프 또는 부저를 작동하여 운전자에게 배터리 이상 또는 와이어 하네스 이상을 경고한다. 경고부(24)는 청각적인 구성으로 스피커가 이용될 수도 있으며, 이러한 스피커는 차량의 내부에 구비된 카 오디오 시스템의 스피커를 이용하거나 차량 내의 적소에 별도의 스피커를 마련하여 사용될 수도 있다. 경고부(24)는 차량의 HMI(Human Machine Interface)를 포함할 수 있다.
제어부(21)는 캔 통신부(22)를 통해 수신한 배터리전압과 기준전압을 비교하는 비교부(21a)와, 이 비교부(21a)에 의한 비교결과를 이용하여 배터리 이상 또는 와이어 하네스 이상을 판단하는 이상판단부(21b)를 포함할 수 있다.
제어부(21)는 차량 시동 후 복수의 ECU(10)에 배터리(30)의 전압을 모니터링한 배터리전압정보를 요청하여 수신한다(도 4 참조).
그런 후 제어부(21)는 수신된 각 배터리전압을 기준전압과 비교한 결과를 이용하여 배터리(30)의 이상 또는 배터리(30)와 복수의 ECU(10)를 전기적으로 연결하는 와이어 하네스의 이상을 판단한다.
예를 들면, 제어부(21)는 수신된 각 배터리전압의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값과 기준전압값을 비교하며, 비교결과 산출된 평균값이 기준전압값보다 낮거나 높으면 배터리(30)의 이상 또는 와이어 하네스의 이상으로 판단할 수 있다. 제어부(21)는 비교결과 산출된 평균값이 기준전압값보다 낮거나 높으면, 복수의 ECU(10)로부터 배터리전압을 각각 수신하고 평균값을 산출하며 기준전압값과 비교하는 과정을 재수행하고, 재수행된 횟수가 미리 설정된 횟수 이상이면, 배터리(30)의 이상 또는 와이어 하네스의 이상으로 판단할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 마스터 ECU(20)는 차량 시동 후 개별 ECU들(10)이 모두 웨이크 업(wake-up) 되고 캔 통신이 안정화되면, 마스터 ECU(20)는 미리 설정된 시간 내에 네트워크 연결된 모든 ECU(10)에 배터리전압을 모니터링한 배터리전압정보를 송신하도록 요구한다.
각각의 ECU(10)는 배터리(30)의 전압을 모니터링하고, 모니터링한 배터리전압정보를 마스터 ECU(20)로 전송한다.
마스터 ECU(20)는 각각의 ECU(10)에 의해 모니터링된 배터리전압값과 미리 설정된 정상 전압 상태의 값과 비교한다.
만약, 모니터링된 전압 상태와 정상 전압 상태가 오차 범위 이내이면, 마스터 ECU(20)는 별도의 경고 또는 오류 기록 등의 동작을 수행하지 않고, 마스터 ECU(20)와 다른 ECU(10)는 각각의 고유한 기능을 계속 수행한다.
한편, 모니터링된 전압 상태와 정상 전압 상태를 비교한 결과 오차 범위를 초과하는 비정상 상태인 경우, 마스터 ECU(20)는 미리 설정된 시간(t_DELAY) 이후 2차로 모든 ECU(10)에 배터리전압을 재모니터링한 배터리전압정보를 재요청하여 각 ECU(10)의 배터리 전압 상태를 갱신하고 정상 전압상태와 재비교한다. 배터리 전압을 갱신한 이후에도 오차 범위를 초과하여 정상 전압 상태와 일치되지 않는 경우 마스터 ECU(20)는 배터리 이상 또는 와이어 하네스의 이상으로 인식하여 경고등을 점등하고 오류의 상태를 자체 메모리에 기록한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 이상검출장치의 제어흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저, 차량 시동이 온 되고(100) 각 ECU(10)가 모두 웨이크 업(wake-up) 되고 캔 통신이 안정화된 후(102), 마스터 ECU(20)는 각 ECU(10)에 배터리(30)의 전압을 모니터링한 배터리전압정보를 요청하여 수신한다(104,106).
마스터 ECU(20)는 수신된 각 배터리전압을 기준전압과 비교한다(108).
마스터 ECU(20)는 비교결과를 근거로 하여 각 배터리전압과 기준전압이 오차범위를 벗어나는지를 판단한다(110).
만약, 작동모드 110의 판단결과 오차범위 이내이면, 마스터 ECU(20)는 배터리 전압 또는/및 와이어 하네스가 정상인 것으로 판단한다.
한편, 작동모드 110의 판단결과 오차범위를 벗어나면, 마스터 ECU(20)는 오차범위를 벗어난 횟수가 소정횟수이상인지를 판단한다(114).
만약, 작동모드 114의 판단결과 소정횟수이상이 아니면, 마스터 ECU(20)는 소정시간이 경과하였는지를 판단한다(116). 소정시간이 경과하지 않았으면, 마스터 ECU(20)는 소정시간이 경과할 때까지 대기한다. 소정시간이 경과하였으면, 작동모드 104로 이동하여 이하의 작동모드를 수행한다.
한편, 작동모드 114의 판단결과 소정횟수이상이면, 마스터 ECU(20)는 배터리 전압 또는/및 와이어 하네스가 이상인 것으로 판단한다(118).
마스터 ECU(20)는 경고부(24)를 통해 배터리 전압 이상 또는/및 와이어 하네스 이상을 운전자에게 경고한다(120).
이와 함께 마스터 ECU(20)는 배터리 전압 이상 또는/및 와이어 하네스 이상이 발생하였음을 알리는 오류 정보를 저장부(23)에 기록한다(122). 이 후 미리 설정된 루틴으로 리턴한다.
10 : 복수의 ECU 20 : 마스터 ECU
21 : 제어부 22 : 캔 통신부
23 : 저장부 24 : 경고부

Claims (7)

  1. 차량에 마련된 배터리;
    상기 배터리와 전기적으로 각각 연결된 복수의 ECU; 및
    상기 복수의 ECU와 네트워크로 연결되어 상기 복수의 ECU와 캔 통신하는 마스터 ECU;를 포함하고,
    상기 마스터 ECU는 차량 시동 후 상기 복수의 ECU에 상기 배터리의 전압을 모니터링한 배터리전압정보를 요청하여 수신하고, 상기 수신된 각 배터리전압을 기준전압과 비교한 결과를 이용하여 상기 배터리와 상기 복수의 ECU를 전기적으로 연결하는 와이어 하네스 이상을 판단하고,
    상기 마스터 ECU는,
    상기 복수의 ECU와 캔 통신을 수행하는 캔 통신부;
    운전자에게 상기 와이어 하네스의 이상을 경고하는 경고부;
    상기 와이어 하네스 이상과 관련된 오류 정보가 기록되는 저장부; 및
    차량 시동 후 각 ECU가 모두 웨이크 업 (wake-up)되고 캔 통신이 안정화되는 시간이 경과하면, 상기 캔 통신부를 통해 상기 복수의 ECU와 캔 통신하여 상기 배터리의 전압을 모니터링한 배터리전압을 요청하여 각각 수신하고, 상기 수신된 각 배터리전압의 평균값을 산출하며, 상기 산출된 평균값과 기준전압값을 비교하고, 상기 비교결과 상기 산출된 평균값이 상기 기준전압값보다 낮거나 높으면, 상기 복수의 ECU로부터 배터리전압을 각각 수신하고 평균값을 산출하며 상기 기준전압과 비교하는 과정을 재수행하고, 상기 재수행된 횟수가 미리 설정된 횟수 이상이면, 상기 와이어 하네스의 이상으로 판단하고, 상기 와이어 하네스 이상으로 판단되면, 상기 경고부를 통해 운전자에게 상기 와이어 하네스 이상을 경고하고, 상기 와이어 하네스 이상과 관련된 오류 정보를 상기 저장부에 기록하는 제어부를 포함하는 차량용 이상검출장치.
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