KR102450311B1 - 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 - Google Patents

차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 개시된다. 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템은, 부하율 측정부, 경고 메시지 전송부, 및 송신 주기 조정부를 포함한다. 부하율 측정부는 차량 내부 CAN 버스의 부하율을 측정하고, 메시지 전송부는 부하율이 미리 설정된 과부하 기준치를 초과하는 과부하가 발생하는 경우 부하율이 과부하 기준치를 초과한 버스로 경고 메시지를 전송하며, 송신 주기 조정부는 경고 메시지를 전송받은 제어기가 송신하는 송신 메시지의 송신 주기를 조정한다. 이와 같은 구성에 의하면, CAN 버스 과부하시 과부하 버스로 경고 메시지를 전송하여 과부하 버스의 제어기가 송신 메시지의 송신 주기를 조정함으로써, 차량의 CAN 버스 과부하시에도 게이트웨이 전달 메시지의 누락이 없이 차량 내부 네트워크에서의 통신을 안정적으로 제어할 수 있게 된다.

Description

차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템, 방법, 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체 {SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING LOAD FACTOR OF INTERNAL COMMUNICATION BUS OF CAR, AND A RECORDING MEDIUM HAVING COMPUTER READABLE PROGRAM FOR EXECUTING THE METHOD}
본 발명은 차량용 통신 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 CAN 통신 버스 과부하 상태의 게이트웨이 동작 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 출시되는 차량은 차량 내 탑재된 다양한 제어기들 사이의 정보 교환 및 상태 진단을 위한 다양한 차량 내 통신 네트워크가 장착되고 있다. 특히, 최근 출시되는 대부분의 차량은 다양한 차량 안전 시스템 및 운전자 편의 시스템이 탑재되고 있으며, 그에 따라 차량 내 통신 네트워크상에서 송수신되는 데이터의 양이 급속히 증가하고 있는 실정이다.
이에 따라, 중대형 차종에 대해서는 게이트웨이를 적용하여 통신 부하를 분산시키는 추세이며 향후 증가될 통신 부하에 대비하여 CAN-FD, 이더넷 등 보다 빠른 속도의 통신 방식이 선행 개발 중에 있다.
한편, 게이트웨이는 송신 CAN 채널의 메시지를 수신하여 수신 채널로 받은 메시지를 전달하는 역할을 하는 장치로서, 동일한 시간에 서로 다른 메시지가 CAN 버스를 점유할 때는 높은 우선순위를 가진 메시지가 먼저 전송되게 된다. 이러한 전송 방식은 재전송이 일어날 때에도 마찬가지로 적용되어 우선순위에 따른 전송이 이루어진다.
그런데, CAN 버스를 통한 통신 부하가 증가하는 경우 CAN 버스 부하율이 상승하게 되고, 이에 따라 우선순위가 높은 메시지의 손실이 발생할 수 있다. 또한, 계속적인 버스의 과부하 시, 이종 네트워크 간에 게이트웨이 전달 메시지의 송신이 누락될 수가 있다. 하지만, CAN 버스 과부하에 따른 통신 시스템의 이상은 차량 진단 점검 시에는 발견하기 어렵다는 문제점이 있다.
KR 101524144 B1 KR 101580568 B1
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 CAN 버스 과부하시에도 게이트웨이 전달 메시지의 누락이 없이 차량 내부 네트워크에서의 통신을 안정적으로 제어할 수 있도록 해 주는 시스템, 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템은, 게이트웨이와 복수의 제어기 사이의 CAN 버스 부하율을 제어하기 위한 시스템으로서, 부하율 측정부, 및 메시지 전송부를 포함하는 게이트웨이를 포함한다.
부하율 측정부는 CAN 버스의 부하율을 측정하고, 메시지 전송부는 부하율이 미리 설정된 과부하 기준치를 초과하는 과부하가 발생하는 경우 부하율이 과부하 기준치를 초과한 버스로 경고 메시지를 전송한다. 이때, 게이트웨이는 경고 메시지를 수신한　해당　제어기로부터 송신 주기가 조정된 메시지를 수신한다.
이와 같은 구성에 의하면, CAN 버스 과부하시 과부하 버스로 경고 메시지를 전송하여 과부하 버스의 제어기가 송신 메시지의 송신 주기를 조정함으로써, 차량의 CAN 버스 과부하시에도 게이트웨이 전달 메시지의 누락이 없이 차량 내부 네트워크에서의 통신을 안정적으로 제어할 수 있게 된다.
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또한, 경고 메시지에 따라 상기 경고 메시지가 전송된 버스로 송신되는 송신 메시지의 송신 주기를 조정하는 송신 주기 조정부를 포함하는 상기 복수의 제어기를 더 포함할 수 있다.
이때, 경고 메시지는 부하율의 정보를 포함하고, 송신 주기의 조정은 부하율의 정보에 따라 수행될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부하율에 따라 송신 주기를 조정함으로써 더욱 효율적으로 버스에서의 과부하 상황에 대응할 수 있게 된다.
또한, 메시지 전송부는 과부하가 지속하는 과부하 지속 시간이 미리 설정된 기준 지속 시간 이상인 경우 미리 설정된 형식의 메시지 전송을 중단시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부하율의 증가 정도에 따라 대응을 달리할 수 있어 보다 효율적으로 버스에서의 과부하 상황에 대응할 수 있게 된다.
또한, 과부하 발생의 기록을 네트워크 채널별로 저장하는 고장 기록 저장부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, CAN 버스 과부하에 따른 통신 시스템 이상을 이후 차량 진단 점검 시 발견할 수 있게 된다.
또한, 메시지 전송부는 부하율이 과부하 기준치 이하인 정상 상태로 되는 경우 정상 상태의 정보를 경고 메시지가 전달된 버스로 전송할 수 있다. 이때, 메시지 전송부는 부하율이 상기 정상 상태로 된 이후 시간이 미리 설정된 정상 상태 지속 시간 이상인 경우 정상 상태 정보를 전송할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 버스에서의 과부하 상황이 해소되는 경우 메시지 전송 상황을 신속하게 정상 상태로 되돌릴 수 있으며, 순간적 부하 정상 복귀에 대한 판단 오류도 방지할 수 있게 된다.
아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 구현한 발명과 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 함께 개시된다.
본 발명에 의하면, CAN 버스 과부하시 과부하 버스로 경고 메시지를 전송하여 과부하 버스의 제어기가 송신 메시지의 송신 주기를 조정함으로써, 차량의 CAN 버스 과부하시에도 게이트웨이 전달 메시지의 누락이 없이 차량 내부 네트워크에서의 통신을 안정적으로 제어할 수 있게 된다.
또한, 부하율에 따라 송신 주기를 조정함으로써 더욱 효율적으로 버스에서의 과부하 상황에 대응할 수 있게 된다.
또한, 부하율의 증가 정도에 따라 대응을 달리할 수 있어 보다 효율적으로 버스에서의 과부하 상황에 대응할 수 있게 된다.
또한, CAN 버스 과부하에 따른 통신 시스템 이상을 이후 차량 진단 점검 시 발견할 수 있게 된다. 특히, 네트워크 채널별로 저장된 과부하 발생의 기록을 이용하면 통신 시스템 이상의 원인 파악을 보다 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 버스에서의 과부하 상황이 해소되는 경우 메시지 전송 상황을 신속하게 정상 상태로 되돌릴 수 있으며, 순간적 부하 정상 복귀에 대한 판단 오류도 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템의 실제 구현예의 블록도.
도 3은 도 2의 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템의 부하율 제어 방법을 수행하기 위한 개략적인 흐름도.
도 4는 도 3의 정상 복귀 판단 루틴의 개략적인 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 1에서 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템(100)은, 부하율 측정부(110), 메시지 전송부(120), 송신 주기 조정부(130), 및 고장 기록 저장부(140)를 포함한다.
도 1에서 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템(100)의 각 구성요소들은 하드웨어만으로도 구현될 수 있겠으나, 하드웨어 및 하드웨어 상에서 동작하는 소프트웨어로 함께 구현되는 것이 일반적일 것이다.
부하율 측정부(110)는 차량 내부 CAN 버스의 부하율을 측정하고, 메시지 전송부(120)는 부하율이 미리 설정된 과부하 기준치를 초과하는 과부하가 발생하는 경우 부하율이 과부하 기준치를 초과한 버스로 경고 메시지를 전송하며, 송신 주기 조정부(130)는 경고 메시지를 전송받은 제어기가 송신하는 송신 메시지의 송신 주기를 조정한다.
이와 같은 구성에 의하면, CAN 버스 과부하시 과부하 버스로 경고 메시지를 전송하여 과부하 버스의 제어기가 송신 메시지의 송신 주기를 조정함으로써, 차량의 CAN 버스 과부하시에도 게이트웨이 전달 메시지의 누락이 없이 차량 내부 네트워크에서의 통신을 안정적으로 제어할 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템의 실제 구현예의 블록도이다. 도 2에서, 도 1의 부하율 측정부(110), 메시지 전송부(120), 및 고장 기록 저장부(140)는 게이트웨이(Gateway; 210) 내에 구현되고, 송신 주기 조정부(130)는 제어기(ECU; 220) 내에 구현된 예가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 CAN 통신은 차량의 전자모듈 간 효과적인 통신을 위한 방법으로서, 게이트웨이(210)를 통한 중재기능을 적용하여 통신의 신뢰성을 확보할 수 있다. 이때, 게이트웨이(210)는 복수 노드(220) 간의 통신을 중간에서 라우팅하는 장치로서 차량에서는 CAN 통신시 각 도메인 채널 버스에 라우팅을 수행한다.
도 2에서 게이트웨이는 CAN 통신 이종 네트워크 간 메시지를 신호변환하여 전달하는 기능을 수행하며, 이와 동시에 통신 네트워크별 버스의 부하율을 측정한다. 이때, 부하율이 과부하 기준치(예를 들어, 약 60%)를 초과하는 경우에는 게이트웨이(210)는 해당 버스에 경고 메시지를 송신하며, 경고 메시지를 수신한 각 노드(ECU; 220)에서는 송신 메시지의 주기를 늘려서 송신한다.
이때, 경고 메시지는 부하율의 정보를 포함하고, 송신 주기의 조정은 부하율의 정보에 따라 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 2에서, 게이트웨이가 각 노드(ECU; 220)로 버스 부하율 정보를 전달하며, 경고 메시지를 수신한 각 노드(ECU; 220)에서는 버스 부하율 정보에 따라 송신 메시지의 주기를 늘려서 송신할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부하율에 따라 송신 주기를 조정함으로써 더욱 효율적으로 버스에서의 과부하 상황에 대응할 수 있게 된다.
또한, 경고 메시지는 부하율이 과부하가 발생한 이후 부하율이 증가하는 시간과 부하율이 감소하는 시간의 차이가 미리 설정된 시간 이상인 경우 전송될 수 있으며, 이때, 부하율이 증가하는 시간과 부하율이 감소하는 시간의 차이가 미리 설정된 시간보다 작은 경우 미리 설정된 형식의 메시지를 중단시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부하율의 증가 정도에 따라 대응을 달리할 수 있어 보다 효율적으로 버스에서의 과부하 상황에 대응할 수 있게 된다.
고장 기록 저장부(140)는 과부하 발생의 기록을 네트워크 채널별로 저장한다. 도 2에서 게이트웨이가 과부하에 대한 고장코드를 EEPROM에 기록하는 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, CAN 버스 과부하에 따른 통신 시스템 이상을 이후 차량 진단 점검 시 발견할 수 있게 된다.
또한, 메시지 전송부(120)는 부하율이 과부하 기준치 이하인 정상 상태로 되는 경우 정상 상태의 정보를 경고 메시지가 전달된 버스로 전송할 수 있다. 버스 부하율이 정상으로 복귀 시 게이트웨이가 정상 상태에 대한 정보를 각 노드로 전달하는 것이다.
이때, 메시지 전송부(120)는 부하율이 정상 상태로 된 이후 시간이 미리 설정된 시간 이상인 경우 정상 상태 정보를 전송할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 버스에서의 과부하 상황이 해소되는 경우 메시지 전송 상황을 신속하게 정상 상태로 되돌릴 수 있으며, 순간적 부하 정상 복귀에 대한 판단 오류도 방지할 수 있다.
도 3은 도 2의 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템의 부하율 제어 방법을 수행하기 위한 개략적인 흐름도이다. 도 3에서, 먼저 게이트웨이가 이종 네트워크 간 메시지/시그널 신호변환(라우팅) 기능을 수행하며(S110), 신호 변환과 함께 CAN 버스 부하율을 측정한다(S120). 이때, 입력(Rx)과 출력(Tx) CAN 메시지 프레임을 모두 모니터링하여 네트워크별 버스 부하율을 측정할 수 있다(B-CAN/C-CAN/P-CAN 등 네트워크 별 버스 부하율 각각 측정).
이어서, 버스 부하율이 과부하 기준치(60% 이하인 지)를 판단하여(S130), 이하일 경우 게이트웨이는 상기 과정(S110, S120)을 유지하고 버스 부하율이 과부하 기준치(60%)를 초과할 경우 버스 과부하 시간을 기록하며(S140), 과부하 발생 시간과 정상 복귀 시간의 차이의 절대값이 50ms 이상인지를 판단한다(S150).
50ms 이상인 경우, 게이트웨이는 해당버스에 경고 메시지를 송신하여 각 노드(ECU)로 부하를 선점하고 있는 메시지의 정보를 전달하고(S160) 부하를 선점하고 있는 메시지를 출력하는 ECU로부터 ACK 메시지를 수신한다(S170).
50ms 미만일 때는 멀티미디어 같은 단독 시스템 관련 메시지를 중단시킨다(S180). 50ms 미만인 경우에는 시스템 제어를 위한 메시지와 같이 중요도가 높은 메시지는 계속 전달시키지만, 멀티미디어 메시지와 같이 중요도가 낮은 메시지는 중단시켜 버스의 부하율을 조정하는 것이다.
이어서, 버스의 부하율을 다시 한번 확인할 수 있으며(S185), 과부하 기준치를 여전히 초과하는 경우 과부하에 대한 고장코드를 EEPROM에 기록한다(S190). 버스 부하율이 과부하 기준치 이하로 내려간 경우에는 게이트웨이는 기본 신호변환 과정으로 다시 돌아갈 수 있다.
이어서, 게이트웨이의 경고 메시지를 수신한 ECU는 과부하 메시지에 대한 주기를 2배 늘리고(S200), 버스 부하율이 정상으로 복귀하는 경우 정상 상태에 대한 정보를 각 노드로 전달하고 정상 복귀 시점을 기록한다(S300).
도 4는 도 3의 정상 복귀 판단 루틴의 개략적인 흐름도이다. 도 4에는 정상 복귀 판단 시간은 20ms 주기로 200회 카운트까지 버스 부하율 약 60% 이하 유지 시인 경우의 예가 도시되어 있다.
버스 과부하 상태의 정상 복귀를 확인하고(S310, S320), 경고 해제에 대한 메시지 송신(S360)에 앞서 [버스 정상] 판단 시간을 가진다(S330, S340, S350). 이러한 구성은 순간적 부하 정상 복귀에 대한 판단 오류를 방지하도록 한다.
보다 구체적으로, 버스 부하율이 과부하 기준치(약 60%) 이하일 시 내부 카운트를 20ms 간격으로 1씩 증가시킨다(S330). [버스 정상] 판단까지 200을 카운트하도록 한다(S340).
내부 카운트(CNT)가 200을 초과할 경우 버스 과부하 상태의 정상 복귀로 판단하고 각 노드(ECU)로 [버스 정상] 상태의 메시지를 송신하며(S360), 고장코드는 과거 상태로 천이한다(S350).
버스 부하율이 과부하 기준치(약 60%) 초과시 내부 카운트를 유지하며, 고장코드도 현재 상태로 판단 유지한다(S370).
정리하면, 본 발명은 차량용 CAN 통신 버스 과부하 상태의 게이트웨이 동작 제어에 관한 것이다. 네트워크 내 통신량 과다 또는 특정 제어기의 이상 동작으로 통신 버스 내 부하가 높을 경우 게이트웨이 신호변환 메시지의 누락이 발생할 수 있으며, 차량 시스템 기능에 악영향을 미칠 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 게이트웨이가 버스 부하 상태를 모니터링함으로써 과부하 판단시 통신 과부하 상태를 차량시스템 내 모든 제어기에 전달하여 통신을 안정적 제어한다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.
100: 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템
110: 부하율 측정부
120: 메시지 전송부
130: 송신 주기 조정부
140: 고장 기록 저장부
210: 게이트웨이
220: 제어기
220-1: 제 1 제어기
220-2: 제 2 제어기
220-3: 제 3 제어기
220-4: 제 4 제어기
220-5: 제 5 제어기
220-6: 제 6 제어기

Claims (15)

  1. 게이트웨이와 복수의 제어기 사이의 CAN 버스 부하율을 제어하기 위한 시스템으로서,
    상기 CAN 버스의 부하율을 측정하는 부하율 측정부; 및
    상기 부하율이 미리 설정된 과부하 기준치를 초과하는 과부하가 발생하는 경우 상기 부하율이 상기 과부하 기준치를 초과한 버스로 경고 메시지를 전송하는 메시지 전송부를 포함하는 게이트웨이를 포함하되,　
    상기 게이트웨이는 상기 경고 메시지를 수신한　해당　제어기로부터 송신 주기가 조정된 메시지를 수신하고,
    상기 메시지 전송부는 상기 과부하가 지속하는 과부하 지속 시간이 미리 설정된 기준 지속 시간 이상인 경우 미리 설정된 일부 형식의 메시지 전송을 중단하도록 하고, 상기 메시지 전송의 중단 이후에도 상기 부하율이 상기 미리 설정된 과부하 기준치를 초과하는 경우 상기 경고 메시지를 전송하며,
    상기 과부하 발생의 기록을 저장하는 고장 기록 저장부를 더 포함하고,
    상기 메시지 전송부는 상기 부하율이 상기 과부하 기준치 이하인 정상 상태로 되는 경우 정상 상태 정보를 상기 경고 메시지가 전달된 버스로 전송하되,
    상기 부하율이 상기 정상 상태로 된 이후의 시간이 미리 설정된 정상 상태 지속 시간 이상인 경우 상기 정상 상태 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 경고 메시지에 따라 상기 경고 메시지가 전송된 버스로 송신되는 송신 메시지의 송신 주기를 조정하는 송신 주기 조정부를 포함하는 상기 복수의 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는　차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 경고 메시지는 상기 부하율의 정보를 포함하고,
    상기 송신 주기의 조정은 상기 부하율의 정보를 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 게이트웨이와 복수의 제어기 사이의 CAN 버스 부하율을 제어하기 위한 제어 시스템의 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 방법으로서,
    상기 게이트웨이가 수행하는,
    상기 CAN 버스의 부하율을 측정하는 부하율 측정 단계;
    상기 부하율이 미리 설정된 과부하 기준치를 초과하는 과부하가 발생하는 경우 상기 부하율이 상기 과부하 기준치를 초과한 버스로 경고 메시지를 전송하는 메시지 전송 단계; 및
    상기 경고 메시지를 수신한　해당　제어기로부터 송신 주기가 조정된 메시지를 수신하는 메시지 수신 단계를 포함하고,
    상기 메시지 전송 단계는 상기 과부하가 지속하는 과부하 지속 시간이 미리 설정된 기준 지속 시간 이상인 경우 미리 설정된 일부 형식의 메시지 전송을 중단하도록 하고, 상기 메시지 전송의 중단 이후에도 상기 부하율이 상기 미리 설정된 과부하 기준치를 초과하는 경우 상기 경고 메시지를 전송하며,
    상기 과부하 발생의 기록을 저장하는 고장 기록 저장 단계를 더 포함하고,
    상기 메시지 전송 단계는 상기 부하율이 상기 과부하 기준치 이하인 정상 상태로 되는 경우 정상 상태 정보를 상기 경고 메시지가 전달된 버스로 전송하되,
    상기 부하율이 상기 정상 상태로 된 이후 시간이 미리 설정된 정상 상태 지속 시간 이상인 경우 상기 정상 상태 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어기가 수행하는,
    상기 경고 메시지에 따라 상기 경고 메시지가 전송된 버스로 송신되는 송신 메시지의 송신 주기를 조정하는 송신 주기 조정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 경고 메시지는 상기 부하율의 정보를 포함하고,
    상기 송신 주기의 조정은 상기 부하율의 정보를 고려하여 수행되는 것을 특징으로 하는 차량 내부 통신 버스 부하율 제어 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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  15. 청구항 8 내지 청구항 10 중 어느 한 청구항의 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.
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