KR20020097370A

KR20020097370A - 하이브리드 전기 자동차에서 ｃａｎ 통신을 이용한 표시장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020097370A
Application number: KR1020010035153A
Authority: KR
Inventors: 최용각
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2002-12-31

Abstract

전기 에너지로 차량을 구동시키는 모터, 상기 모터에 동력을 전달하는 배터리 및 연료를 연소시켜 열 에너지로 차량을 구동시키는 엔진을 구비하는 하이브리드 전기 자동차의 여러 정보를 CAN 통신을 이용하여 표시하는 표시 장치에 관한 것이다. 이에 따른 표시 장치는 하이브리드 전기 자동차의 각종 장치들로부터 발생하는 정보를 전달하는 CAN 버스, CAN 버스로부터 각종 장치들에 관한 정보를 받아들여 이를 표시 데이터와 제어 데이터로 분류한 후 표시 데이터를 RGB 데이터로 변환하는 제어 수단, 제어 수단의 RGB 데이터를 받아들여 화상으로 표시하는 표시 수단, 및 제어 수단의 제어 신호에 따라 상기 표시 수단을 구동하는 구동 수단을 포함한다.

Description

하이브리드 전기 자동차에서 ＣＡＮ 통신을 이용한 표시 장치 및 방법 {DISPLAY DEVICE AND METHOD USING CAN COMMUNICATION IN A HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 차량 정보 및 여타 정보를 표시하는 장치 및 방법, 특히 CAN 통신을 이용하여 차량 정보 및 기타 정보를 수집하고 이를영상 신호로 변환하여 표시하는 표시 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 그 내부에 엔진을 탑재하여 이 엔진에서 연소되는 화석 연료의 연소로 발생하는 열 에너지를 운동 에너지로 전환시켜 이에 따른 구동력으로 사람이나 물건을 운송하기 위한 것이다.

이러한 자동차에서 근래에는 화석 연료의 연소로 발생하는 오염 물질에 의한 환경 오염을 줄이기 위한 자동차가 속속 개발되고 있는 데, 이 가운데 가장 대표적인 것이 전기자동차이다. 이는 구동 모터를 탑재하고 모터를 구동시키기 위한 동력원인 배터리를 탑재하여 전기 에너지로 자동차를 구동하는 것으로서 실용화에는 많은 어려움이 산적하고 있다. 이에 따라 전기 자동차의 전 단계로서 화석 연료의 사용을 최소화한 하이브리드 전기 자동차가 개발되어 실용화 단계에 들어서고 있다.

도 1은 통상적인 하이브리드 전기 자동차를 도시한 개략적인 구성도이다. 이에 따르면 하이브리드 전기 자동차(10)는 전기동력을 전달하는 동력원인 배터리(11), 이 배터리(11)로부터 전기 동력을 전달받아 자동차의 바퀴를 구동시키는 구동 모터(12), 배터리(11)에서 인가되는 직류 전류를 3상의 교류 전원으로 전환시키는 동시에 구동 모터(12)로 전달되는 동력을 제어하는 동력 제어 장치(13), 및 배터리(11)의 전력이 소진되면 이를 충전시키는 동시에 구동 모터(12)에 전기 동력을 전달하는 보조 전력 장치(14)를 포함하며, 도시하지는 않았지만 화석 연료를 사용하여 동력을 발생시키는 엔진이나 변속기 등을 제어하는 각종 제어 장치로부터 발생하는 차량의 각종 상태 정보를 디지털 및 아날로그 형태로 표시하는 클러스터(cluster) 등 기타 여러 장치들을 포함한다.

그런데, 현재의 차량 상태, 속도, 엔진의 상태 등을 확인하고 운전자의 편의성을 향상시키는 기능을 하는 지금까지의 클러스터는 많은 부품으로 구성되어 있어서 이를 개별적으로 생산하여 조립하는 데 많은 시간이 걸리며 또한 이 클러스터에 새로운 부품을 추가하기 위해서는 디자인 및 금형을 새로이 개발해야 할뿐만 아니라, 이로 인해 공간 제약과 배선 증가에 따른 부피 증대로 제작에 어려움이 있다.

더구나, 하이브리드 전기 자동차는 기존의 내연 기관 차량과는 상이한 형태의 에너지 흐름, 즉 추구하는 성능 향상을 위해 여러 가지의 복합적인 시스템의 결합을 추구하게 된다. 그리고, 이러한 하이브리드 전기 자동차는 기존의 내연 기관 차량보다 많은 유닛을 가지게 되고 각각 별도의 제어기를 보유하게 될 뿐만 아니라, 전기 자동차의 특성상 하이브리드 전기 자동차 또는 전기 자동차와 관련된 정보도 아울러 표시해야 하는 데, 기존의 클러스터로는 이러한 정보들을 모두 표시하기가 쉽지 않았다.

따라서, 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로 운전자에게 하이브리드 전기 자동차의 에너지 흐름을 알려주며 엔진, 모터, 배터리 등의 동작 상태 및 이상 유무를 알기 쉽게 나타내는 표시 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 장치는, 전기 에너지로 차량을 구동시키는 모터, 상기 모터에 동력을 전달하는 배터리 및 연료를 연소시켜 열 에너지로 차량을 구동시키는 엔진을 구비하는 하이브리드 전기 자동차의 여러 정보를 CAN 통신(controller area network communication)을 이용하여 표시하는 표시 장치에 있어서, 상기 하이브리드 전기 자동차의 각종 장치들로부터 발생하는 정보를 전달하는 CAN 버스; 상기 CAN 버스로부터 각종 장치들에 관한 정보를 받아들여 이를 표시 데이터와 제어 데이터로 분류한 후 표시 데이터를 RGB 데이터로 변환하는 제어 수단; 상기 제어 수단의 RGB 데이터를 받아들여 화상으로 표시하는 표시 수단; 및 상기 제어 수단의 제어 신호에 따라 상기 표시 수단을 구동하는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 표시 장치는 운전자에 의해 상기 표시 수단의 표시 내용이 선택되는 경우에 상기 제어 수단으로 관련 제어 신호를 출력하는 선택 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 표시 장치에 따른 표시 수단은 액정 표시 장치이며 바람직하게는 TFT LCD인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표시 방법은, 정보를 전달하는 CAN 버스, 정보를 표시하는 표시 수단, 표시 수단을 구동하는 구동 수단 및 각종 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 하이브리드 전기 자동차의 여러 정보를 CAN 통신을 이용하여 표시하는 표시 방법에 있어서, 상기 하이브리드 전기 자동차의 각종 장치들로부터 발생하는 정보를 상기 CAN 버스를 통해 전달하는 단계; 상기 전달 단계로부터 각종 장치들에 관한 정보를 받아들여 이를 표시 데이터와 제어 데이터로 분류한 후 표시 데이터를 RGB 데이터로 변환하는 단계; 상기 변환 단계로부터의 제어신호에 따라 상기 표시 수단을 구동하는 단계; 및 상기 구동 단계의 구동 신호에 따라 상기 변환 단계로부터 RGB 데이터를 받아들여 상기 표시 수단에 화상으로 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 표시 방법은 운전자에 의해 상기 표시 수단의 표시 내용이 선택되는 경우에 상기 제어 수단으로 관련 제어 신호를 출력하는 선택 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 통상적인 하이브리드 전기 자동차의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 CAN 통신을 이용하여 차량 상태를 표시하는 표시 시스템의 구성도,

도 3은 도 2의 표시 시스템의 제어 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면,

도 4는 도 2의 표시 시스템의 표시 수단에 대한 주요 화면을 나타내는 도면,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 CAN 통신을 이용하여 차량 상태를 표시하는 절차를 나타내는 흐름도.

이하, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 본 발명의 구성 및 작용에 대해 설명한다.

이에 앞서, 본 발명은 CAN(controller area network) 통신을 이용하여 하이브리드 전기 자동차의 각종 정보를 표시 화면에 표시하는 것에 관한 것이므로 CAN 통신에 관하여 간단히 살펴보고자 한다.

하이브리드 전기 자동차와 같이 제어 시스템이 점차 복잡해지고 지능화되는 반면 마이크로프로세서 등과 같은 반도체 장치는 그 성능이 향상되고 가격이 낮아짐에 따라 분산 제어 시스템에 대한 요구가 점차로 높아져 제어용 실시간 네크워크에 대한 필요성이 부각되고 있다. 이러한 제어용 실시간 네크워크의 통신을 지원하는 통신망으로 CAN이 출현하였다. CAN은 1980년대에 자동차용 네트워크 프로토콜로 개발된 것으로 성능이 우수하면서도 비용이 저렴하여 ISO에 의해 직렬 통신 규약 ISO11898 국제 표준으로 지정되어 다른 산업 분야로의 적용도 활발하게 적용되고 있다. 특히, CAN의 높은 데이터 처리 속도, 전기적 장애에 대한 강력한 면역성과 에러를 감지하고 교정하는 능력 때문에 자동차 뿐만 아니라 제조업, 항공, 철도 등의 여러 산업 분야에도 널리 이용될 수 있는 체계로 알려지고 있다.

CAN 통신 프로토콜은 ISO의 OSI 참조 모델에 의거하여 정의된 통신 단말기들간의 정보 교환 방식을 정하고 있는 데, OSI의 7개 계층 중에서 CAN의 아키텍처는 하위 두 개의 물리적 계층과 데이터 링크 제어 계층에 걸쳐 정의되어 있다. CAN은 버스 접근 우선 순위를 나타내는 식별자를 메시지 종류에 따라 고유하게 부여할 수 있다. 이 때, 식별자의 숫자가 낮을수록 높은 우선 순위를 의미한다. 이 식별자에 의해 메시지의 충돌을 막을 수 있는 데, 비파괴 비트 방식이라는 중재 방식을 통해 충돌한 메시지 가운데 가장 높은 우선 순위의 메시지가 지연 시간없이 버스를 이용할 수 있어 실시간 데이터의 전송에 적합하다.

본 발명은 이러한 CAN 통신 방식을 이용하여 하이브리드 전기 자동차의 각종 장치들로부터 발생하는 정보를 표시 장치, 양호하게는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)에 표시하도록 하는 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 CAN 통신을 이용하여 차량 상태를 표시하는 표시 시스템의 구성도이다.

CAN 통신을 이용하여 차량 상태를 표시하는 표시 시스템은 하이브리드 차량 제어기(21, HCU), 배터리 관리 시스템(22, BMS), 하이브리드 엔진 제어기(23, ECU), 엔진 스로틀 제어기(24, ETC), 트랜스미션 제어기(25, TCU) 및 라디오 수신기(26)를 포함하며, CAN 버스(30), 제어 수단(40), 구동 수단(50), 표시 수단(60), 그리고 선택 수단(70)을 포함한다.

여기서, CAN 버스(30)는 하이브리드 차량 제어기(21), 배터리 관리 시스템(22), 하이브리드 엔진 제어기(23), 엔진 스로틀 제어기(24), 트랜스미션 제어기(25), 라디오 수신기(26) 등으로부터 발생하는 정보를 제어 수단(40)으로 전달하는 통로인 데, CAN 통신에 필요한 버스 라인은 2개의 라인으로 하이 및 로우로 구성되며 1.5V의 전압차를 유지하여 통신 내용을 전달한다.

제어 수단(40)은 CAN 버스(30)로부터 받아들인 정보를 처리하여 표시수단(60)에 표시할 화면을 구성할 뿐만 아니라 이를 표시 수단(60)으로 전송하여 적절한 화면을 표시하도록 제어한다. 이에 대해서는 도 3에서 상세히 설명한다.

구동 수단(50)은 제어 수단(40)으로부터 발생하는 제어 신호에 따라 표시 수단(60)을 구동하며, 표시 수단(60)은 제어 수단(40)으로부터의 화상 신호를 운전자가 볼 수 있도록 표시하는 장치로서 액정 표시 장치일 수 있으며 바람직하게는 TFT LCD일 수 있다. 또한, 선택 수단(70)은 표시 수단(60)에 표시될 내용을 운전자가 선택할 수 있도록 하는 것으로서, 예컨대 버튼이나 터치 스크린 방식으로 이루어져 있다.

도 3은 도 2의 표시 시스템의 제어 수단의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표시 시스템의 제어 수단(40)은 프로세서(41), 램(42, RAM), 롬(43, ROM), 비디오 프로세서(44), 비디오 램(45, VRAM), 비디오 롬(56, VROM)을 포함한다. 이러한 구성은 본 발명의 한 실시예에불과한 것으로 경우에 따라서는 이를 하나의 칩으로 제작할 수도 있을 것이다.

프로세서(41)는 CAN 버스로부터 각종 정보를 받아들여 RAM(42) 및 ROM(43)을 이용하여 에러 유무를 확인하고 표시 데이터와 제어 데이터로 분류한 후, 제어 데이터는 구동 수단으로 출력하며 표시 데이터는 비디오 프로세서(44)로 출력한다. 비디오 프로세서(44)는 프로세서(41)로부터 표시 데이터를 받아들여 VRAM(45) 및 VROM(46)을 이용하여 RGB 신호로 변환하고 이를 운전자가 볼 수 있도록 표시수단(60)으로 출력한다.

여기서 RGB는 각각 Red, Green, Blue의 약어로서 이른바 빛의 3원색을 의미한다. 컴퓨터의 컬러표시장치는 이 컬러 모드를 사용하여 화면 상의 한 점을 RGB의 조합으로 만들어내고 있다. RGB 방식에는 아날로그 RGB와 디지털 RGB가 있는 데, 전자는 각 계조를 임의로 지정할 수 있어 다색 표시가 가능하나 후자는 각 계조를 2 계조로 지정하므로 8색 표시밖에 할 수 없다.

도 4는 도 2의 표시 시스템의 표시 수단에 대한 주요 화면을 나타내는 도면이다. 이러한 화면을 통해 운전자는 편리하게 하이브리드 전기 자동차의 각종 장치의 상태를 식별할 수 있으며 적절히 대응할 수 있을 것이다.

이제, 도 5를 참조하여 본 발명의 동작에 대해 살펴본다. 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 CAN 통신을 이용하여 차량 상태를 표시하는 절차를 나타내는 흐름도이다.

운전자가 하이브리드 전기 자동차의 시동을 켜면 단계(S1)에서 프로세서(41)는 하이브리드 전기 자동차의 하드웨어를 초기화하며, 단계(S2)에서 미리 프로그램된 CAN 통신 규약에 따라 각 제어기들간의 우선 순위를 부여하여 각 제어기와 통신을 시작한다. 즉 각 제어기로부터 CAN 버스를 통해 각종 정보를 받아들이는 것이다.

이와 같이 수신된 데이터는 단계(S3)에서 에러의 존재 여부가 검사되고, 에러가 있으면 단계(S2)로 되돌아가서 각종 정보를 다시 받아들인다. 에러가 없으면 프로세서(41)는 단계(S4)에서 표시 데이터와 제어 데이터로 분류한 후, 단계(S5)에서 제어 데이터를 구동 수단(50)으로 출력하고 표시 데이터를 비디오 프로세서(44)로 출력한다.

그 후, 프로세서(41)는 단계(S6)에서 비디오 프로세서(44)가 표시 데이터를 받아들여 RGB 신호로 변환할 수 있도록 하고, 단계(S7)에서 이 변환된 신호를 운전자가 볼 수 있도록 표시 수단(60)으로 출력한다.

이에 따라 표시 수단(60), 즉 TFT LCD는 하이브리드 전기자동차의 각종 장치의 상태를 일목 요연하게 영상으로 표시하도록 된다. 여기에 운전자의 요구에 따른 적절한 정보를 표시하도록 표시 수단(60)의 표시 내용을 선택하는 선택 단계가 단계(S2)에서 처리될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 운전자에게 하이브리드 전기자동차의 에너지 흐름을 알려주며, 엔진, 모터, 배터리 등의 상태 및 이상 유무를 알기 쉽게 표현하여 준다.

또한, 본 발명은 표시 수단을 클러스터 방식으로 제작할 경우보다 배선, 커넥터의 양을 획기적으로 줄일 수 있어 부품의 양이 절감되며 경량화할 수 있을 뿐만 아니라, 2개의 라인으로 연결된 CAN 통신을 이용하여 공정수도 줄일 수 있으며 원가를 크게 절감할 수 있다.

운전자에게 하이브리드 전기 자동차의 개념을 일목 요연하게 보여줄 수 있어서 차량의 고장 진단 등을 쉽게 수행할 수 있도록 한다.

본 발명은 몇 가지의 실시예를 참고로 개시되었지만, 이것은 단지 본 발명을 예시하는 것으로서 이들 실시예에 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 이 분야의 숙련된 기술자들은 특별히 여기에 개시하지는 않았지만 본 발명에 대해 여러 가지 다양한 변경이 가능하며 이들 역시 본 발명의 사상 및 범위 내에 있음을 인식할 것이다.

Claims

전기 에너지로 차량을 구동시키는 모터, 상기 모터에 동력을 전달하는 배터리 및 연료를 연소시켜 열에너지로 차량을 구동시키는 엔진을 구비하는 하이브리드 전기 자동차의 여러 정보를 CAN 통신(controller area network communication)을 이용하여 표시하는 표시 장치에 있어서,

상기 하이브리드 전기 자동차의 각종 장치들로부터 발생하는 정보를 전달하는 CAN 버스;

상기 CAN 버스로부터 상기 각종 장치들에 관한 정보를 받아들여 이를 표시 데이터와 제어 데이터로 분류한 후 상기 표시 데이터를 RGB 데이터로 변환하는 제어 수단;

상기 제어 수단의 RGB 데이터를 받아들여 화상으로 표시하는 표시 수단; 및

상기 제어 수단의 제어 신호에 따라 상기 표시 수단을 구동하는 구동 수단

을 포함하는 표시 장치.
제1항에 있어서,

운전자에 의해 상기 표시 수단의 표시 내용이 선택되는 경우에 상기 제어 수단으로 관련 제어 신호를 출력하는 선택 수단을 더 포함하는 표시 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 표시 수단은 액정 표시 장치인 표시 장치.
제3항에 있어서,

상기 액정 표시 장치는 TFT LCD(thin film transistor liquid crystal device)인 표시 장치.
정보를 전달하는 CAN 버스, 정보를 표시하는 표시 수단, 상기 표시 수단을 구동하는 구동 수단 및 각종 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 하이브리드 전기 자동차의 여러 정보를 CAN 통신을 이용하여 표시하는 표시 방법에 있어서,

상기 하이브리드 전기 자동차의 상기 각종 장치들로부터 발생하는 정보를 상기 CAN 버스를 통해 전달하는 단계;

상기 전달 단계로부터 상기 각종 장치들에 관한 정보를 받아들여 이를 표시 데이터와 제어 데이터로 분류한 후 상기 표시 데이터를 RGB 데이터로 변환하는 단계;

상기 변환 단계로부터의 제어 신호에 따라 상기 표시 수단을 구동하는 단계; 및

상기 구동 단계의 구동 신호에 따라 상기 변환 단계로부터 RGB 데이터를 받아들여 상기 표시 수단에 화상으로 표시하는 단계

를 포함하는 표시 방법.
제5항에 있어서,

운전자에 의해 상기 표시 수단의 표시 내용이 선택되는 경우에 상기 제어 수단으로 관련 제어 신호를 출력하는 선택 단계를 더 포함하는 표시 방법.