KR20040049359A - 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안정적인 프로토콜과 확장성 및 지능형 네트워크인 론워크 방식을 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈에 관한 것으로서, 차량 각 전장품의 제어 및 응답을 위한 통신수단을 공유하는 각종 디바이스, 예를 들면 전장품들이 각각의 일(각 전장품의 컨트롤, 센서 정보의 수집 및 전송, 각 계기류의 동작 등)을 독립적으로 수행할 수 있도록 하는 론워크(Lonworks) 방식을 적용하여 차량의 각종 전장품, 예를 들면 벌브류나 게이지류 등을 제어할 수 있도록 함으로써, 차량의 전장품 제어를 위한 와이어 하네스, 퓨즈, 릴레이 등을 포함하는 기존의 와이어링 방식을 배제할 수 있고, 이에 따라 와이어링의 삭제에 따른 작업성 및 정비성 향상과 원가 절감을 도모할 수 있으며, 특히 론워크 방식의 적용으로 각종 전장품의 제어를 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈을 제공하고자 한 것이다.

Description

론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈{Cluster module for network vehicles using lonworks}

본 발명은 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 전장품 제어를 위한 와이어 하네스, 퓨즈, 릴레이 등을 포함하는 기존의 와이어링 방식을 배제하고, 통신수단을 공유하는 각종 디바이스들이 각각의 일을 수행할 수 있도록 하는 론워크(Lonworks) 방식을 적용하여 차량의 각종 전장품, 예를 들면 벌브류나 게이지류 등을 제어할 수 있도록 함으로써, 기본적으로는 와이어링 삭제에 따른 작업성 및 정비성 향상과 원가 절감을 도모할 수 있고, 특히 론워크 방식의 적용으로 각종 전장품의 제어를 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 각종 전장품들은 와이어 하네스, 퓨즈, 릴레이 등을 사용하는 와이어링 방식으로 배선되어 여러 제어 및 응답이 수행되어 왔다.

예를 들면, 멀티펑션 스위치, 엔진 ECU, 센서류, 스위치류 등의 각종 전장품들은 수 많은 와이어링을 통해 클러스터측으로 연결되어 서로 간의 각종 제어 및 응답이 이루어지도록 되어 있다.

따라서, 클러스터상의 경고등이나 게이지 등을 제어하기 위해 많은 와이어링이 분포되고, 차량 전체로부터 센서나 스위치의 경고/입력신호를 받아 이를 처리하도록 되어 있다.

그러나, 차량에서의 각종 전장품을 제어하기 위한 와이어 하네스, 퓨즈, 릴레이 등을 포함하는 와이어링 방식은 와이어링을 일일이 스위치나 센서 등에 연결시켜야 하기 때문에 와이어링 루트가 복잡해지고, 정비성 측면에서도 불리한 점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량 각 전장품의 제어 및 응답을 위한 통신수단을 공유하는 각종 디바이스, 예를 들면 전장품들이 각각의 일(각 전장품의 컨트롤, 센서 정보의 수집 및 전송, 각 계기류의 동작 등)을 독립적으로 수행할 수 있도록 하는 론워크(Lonworks) 방식을 적용하여 차량의 각종 전장품, 예를 들면 벌브류나 게이지류 등을 제어할 수 있도록 함으로써, 차량의 전장품 제어를 위한 와이어 하네스, 퓨즈, 릴레이 등을 포함하는 기존의 와이어링 방식을 배제할 수 있고, 이에 따라 와이어링의 삭제에 따른 작업성 및 정비성 향상과 원가 절감을 도모할 수 있으며, 특히 론워크 방식의 적용으로 각종 전장품의 제어를 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 한 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 뉴론칩(Neuron chip)을 내장하고 있고, 트위스트 페어를 통해 각각의 독립된 전장품과 접속이 가능한 쌍방향 통신을포함하며, 네트워크로 연결되는 각 전장품 간의 데이터 송수신을 제어하는 동시에 소정의 자체 기능을 수행시키는 CPU와, 시스템 운용에 필요한 소정의 데이터를 저장하며, 운용 중에 검출되는 데이터 정보 및 진단 데이터를 백업하는 플래시롬 형식의 메모리 파트와, 네트워크로 연결되어 각 전장품으로부터 입력되는 신호를 수신하며, 4CH의 드라이 컨텍터로 이루어진 디지털 입력파트와, 네트워크로 연결되어 각 전장품으로 출력되는 신호를 발신하며, 벌브류의 제어를 위한 32CH의 소스 드라이버 및 싱크 드라이버로 이루어진 디지털 출력파트와, 네트워크로 연결되어 각 전장품으로 출력되는 신호를 발신하며, 게이지류의 제어를 위한 PWM 제어방식으로 이루어진 펄스 출력파트와, 주 전원 및 백업 전원을 공급하며, 스위칭 주파수 200kHz 및 정격 1.3A의 레귤레이터로 이루어진 파워파트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클러스터 모듈은 뉴론칩과 플래시롬의 인터페이스 IC 및 IO를 제어하기 위한 디코더부의 IC를 모두 구현할 수 있는 EPLD를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디지털 출력파트는 기존 클러스터의 각종 벌브류 및 게이지류에 적용하기 위하여 하이 사이드 컨트롤을 위한 소스 드라이버, 로우 사이드 컨트롤을 위한 싱크 드라이버, 하이 사이드 컨트롤을 위한 아이피에스 드라이버로 분류되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클러스터 모듈은 네트워크를 통해 설정된 응용 프로그램의 교체 및 수정이 가능하고, 또 외부 통신망과의 연결이 가능한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 클러스터 모듈의 하드웨어 구성을 보여주는 블럭 다이어그램

도 2는 본 발명의 클러스터 모듈에서 클러스터 모듈의 전원 사양과 제어대상에 대한 입출력 포트의 사양을 보여주는 회로도

도 3은 본 발명의 클러스터 모듈에서 CPU 파트를 보여주는 회로도

도 4는 본 발명의 클러스터 모듈에서 디지털 출력파트 중 일부의 출력파트에 대한 구현예를 보여주는 회로도

도 5는 본 발명의 클러스터 모듈에서 파워 파트를 보여주는 회로도

도 6은 본 발명에 따른 클러스터 모듈의 여러 제어로직 중 벌브류에 대한 제어로직을 보여주는 시퀀스 알고리즘

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

10 : CPU 20 : 디지털 입력파트

30 : 디지털 출력파트 40 : 펄스 출력파트

50 : 파워파트 60 : 메모리

70 : 쌍방향 통신

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 제공하는 클러스터 모듈은 기존의 와이어링 방식을 대체할 수 있는 론워크 방식의 적용에 특징이 있다.

론워크 방식은 차량의 네트워크화를 위하여 안정적인 론토크 프로토콜(Lontalk protocol)을 사용하면서 확장성 및 성능이 우수한 지능형 네트워크 시스템이다.

이러한 론워크 방식은 미국의 애슐론(Echelon)가 창안한 제어 또는 디바이스 네트워크 기술의 하나로서, 기존의 거대하고 복잡한 컨트롤러를 제거하고 각각의 디바이스(노드)에 분산된 기능을 부여한 것이며, 각각의 디바이스, 예를 들면 센서, 액추에이터 등에 관계없이 표준 프로토콜과 상호 운용 가능한 기능을 갖도록 한 것이다.

또한, 상기 론워크 방식은 론토크 프로토콜을 탑재한 뉴론칩을 포함하는 CPU, 응용프로그램을 저장하기 위한 메모리, 생성된 데이터를 네트워크로 전송하기 위한 트랜시버(Transceiver), 외부 장치들과 인터페이스를 위한 인터페이스 I/O 회로 등을 포함하는 론노드(Lonnode)를 채용하고 있으며, 이것들을 이용하여 차량의 각종 디바이스, 즉 전장품들이 통신수단을 공유하고, peer-to-peer 방식으로 통신하며, 각자 맡은 일을 수행할 수 있도록 하는 방식이다.

본 발명에서는 위와 같은 론워크 방식을 기초로 하여 차량의 특성에 적합한 최적의 클러스터 모듈을 구현한 것이다.

본 발명의 클러스터 모듈은 클러스터의 기능을 제어하는 유니트로서, 각종 상태 표시 벌브류 제어와 온도, 속도, 오일 등 게이지류 제어의 기능을 한다.

차량의 각 위치에 장착되는 각각의 전장품에 대해 네트워크 연결이 가능한 론워크 방식의 클러스터 모듈을 구성한다.

상기 론워크 방식에서 론(LON;Local Operating System)의 개념은 일반적인 랜(LAN;Local Area Network)과 비교하였을 때, 기본적으로 CSMA/CD 프로토콜을 사용하는 네트워크이기는 하나 목적은 서로 다른 특징을 갖는다.

즉, 랜은 컴퓨터의 문서나 이미지 등 대용량의 데이터 처리를 위한 것을 목적으로 하지만 론은 디바이스의 명령어나 상태 등 소량의 데이터를 송수신하여 고도로 조직화된 일을 제어하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서 제공하는 클러스터 모듈의 하드웨어는 다음과 같이 구성한다.

예를 들면, 도 1에 도시한 바와 같이, 뉴론칩(Neuron chip)을 이용하여 입력되는 각종 신호를 연산하는 동시에 이를 소정의 신호로 출력하고 트위스트 페어를 이용한 쌍방향 통신(70)를 포함하는 CPU(10)와, 상기 CPU(10)에 각종 정보를 제공하는 플래시롬 형식의 메모리(60)와, 게이지류 및 벌브류로부터 입력되는 여러 신호를 수용하기 위한 4CH의 드라이 컨텍터로 이루어진 디지털 입력파트(20)와, 벌브류의 제어를 위한 32CH의 소스 드라이버 및 싱크 드라이버로 이루어진 디지털 출력파트(30) 및 게이지류의 제어를 위한 PWM 제어방식으로 이루어진 펄스 출력파트(40)와, 클러스터 모듈의 전원공급을 위한 스위칭 주파수 200kHz 및 정격 1.3A의 레귤레이터로 이루어진 파워파트(50)로 구성한다.

위의 하드웨어는 턴시그널 램프, 스톱 램프 등의 벌브류를 제어하기 위해 소스/싱크 드라이버(Source ＆ Sink driver)로 설계하였고, 게이지류를 제어하기 위해 PWM 제어기를 EPLD를 이용하여 구현하였다.

상기 CPU는 네트워크로 연결되는 각 전장품 간의 데이터 송수신을 제어하며, 자신에게 소정의 기능 수행이 요구되는 경우 인터페이스를 통해 해당 전장품의 구동장치를 동작시켜준다.

상기 메모리는 시스템의 운용에 필요한 소정의 데이터를 저장하며, 운용 중에 검출되는 데이터 정보 및 진단 데이터를 지정되는 영역에 저장한다.

상기 입출력파트는 트위스트 페어 등의 네트워크에 연결되어 상대 전장품들로부터 전송되는 데이터를 수신하고, 각 해당 전장품들의 제어를 위한 신호를 네트워크에 전송하는 기능을 수행한다.

상기 파워 파트는 트위스트 페어 등을 통해 네트워크로 연결되는 각 전장품에 필요한 전원 및 백업 전원을 공급한다.

또한, 상기 CPU의 구성요소인 뉴론칩은 내부에 통신 프로토콜을 내장하고 있어 통신을 위한 별도의 개발 부담이 없으며, 칩에 기본적으로 입출력포트를 구비하고 있어 다양한 응용이 가능하다.

도 2에 도시한 바와 같이, 여기서는 클러스터 전원사양과 제어대상에 대한 입출력 포트의 사양을 보여준다.

아래의 표 1은 클러스트 모듈의 각 디바이스에 대한 사양을 보여준다.

여기서, ETC_MO는 ETC 인터페이스 모듈이고, FS_MO는 프론트 센서 모듈이고, MF_MO는 멀티펑션 스위치 모듈이고, RRL/R_MO는 리어램프 좌측/우측 모듈이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 CPU 파트의 회로구성을 보여준다.

상기 CPU 파트는 TMPN3150B1AF 뉴런칩과 32K 바이트 플래시롬(AT29C256)을 사용하여 ECU B/D를 구성하였다.

또한, 클러스터 모듈에서는 EPLD를 이용하여 뉴론칩과 플래시롬의 인터페이스 IC와 IO를 제어하기 위한 디코더부의 IC를 모두 구현하였다.

도 4에 도시한 바와 같이, 여기서는 디지털 출력파트 중 일부의 출력파트에 대한 회로구성을 보여준다.

상기 디지털 출력파트는 하이 사이드 컨트롤(P-컨트롤)을 위한 소스 드라이버와, 로우 사이드 컨트롤(N-컨트롤)을 위한 싱크 드라이버와, 하이 사이드 컨트롤(P-컨트롤)을 위한 IPS 드라이버로 분류한다.

위와 같이 3가지로 분류한 이유는 기존 클러스터의 각종 벌브류 및 게이지류에 적용하기 위한 것이다.

여기서, 상기 IPS는 일종의 반도체 칩으로서, 이것의 기존의 퓨즈 및 릴레이를 대체할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

즉, ECU 보드 안에서 부하는 구동시키는 전단계에 IPS 소자를 내장하여 부하를 컨트롤 함으로써, 퓨즈와 릴레이를 삭제할 수 있는 것이다.

따라서, 위와 같은 IPS 드라이버를 채용한 기술은 와이어링 삭제를 가능하게 하는 본 발명의 론워크를 이용한 네트워크 방식과 더불어 본 발명에서 제공하는 특징 중의 하나라 할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 파워 파트의 회로구성을 보여준다.

상기 파워 파트는 스위칭 벅(Buck) 레귤레이터를 사용하였으며, 레귤레이터의 스위칭 주파수는 200kHz로 하였고, 정격은 1.3A이다.

또한, 역전압 방지 및 서지 방지를 위한 수단을 구비하였다.

따라서, 본 발명에서 제공하는 클러스터 모듈은 MF_MO, ETC_MO, FS_MO, RS_MO 등에서 차량의 각종 전장품의 상태 정보를 입력받아 각종 벌브류 및 게이지류를 제어하며, 이러한 시퀀스 알고리즘에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 6에 도시한 바와 같이, 시퀀스 알고리즘 NO.2는 라이트 턴 벌브 스위치의 ON/OFF 동작(조작)상태가 발생하였을 때의 시퀀스 알고리즘에 대한 일 예를 보여준다.

만일, 네트워크 라인을 통해서 라이트 턴 벌브 스위치의 ON 신호가 들어오고, 이때 해저드 벌브 스위치가 OFF 상태라면, 클러스터 모듈에서는 라이트 턴 벌브 스위치의 점등신호를 출력한다.

이상과 같이 본 발명은 차량 각 전장품의 제어 및 응답을 위한 통신수단을 공유하는 각종 디바이스, 전장품들이 각각의 일을 자체적으로 수행할 수 있도록 하는 론워크 방식을 적용하여 차량의 각종 전장품들을 제어할 수 있는 클러스터 모듈을 제공함으로써, 차량의 전장품 제어를 위한 와이어 하네스, 퓨즈, 릴레이 등을 포함하는 기존의 와이어링 방식을 배제할 수 있으며, 이에 따라 와이어링의 삭제에 따른 작업성 및 정비성 향상과 원가 절감을 도모할 수 있는 효과가 있고, 궁극적으로 론워크 방식의 적용으로 각종 전장품의 제어를 보다 효율적으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 뉴론칩(Neuron chip)을 내장하고 있고, 트위스트 페어를 통해 각각의 독립된 전장품과 접속이 가능한 쌍방향 통신(70)을 포함하며, 네트워크로 연결되는 각 전장품 간의 데이터 송수신을 제어하는 동시에 소정의 자체 기능을 수행시키는 CPU(10);

   시스템 운용에 필요한 소정의 데이터를 저장하며, 운용 중에 검출되는 데이터 정보 및 진단 데이터를 백업하는 플래시롬 형식의 메모리 파트(60);

   네트워크로 연결되어 각 전장품으로부터 입력되는 신호를 수신하며, 4CH의 드라이 컨텍터로 이루어진 디지털 입력파트(20);

   네트워크로 연결되어 각 전장품으로 출력되는 신호를 발신하며, 벌브류의 제어를 위한 32CH의 소스 드라이버 및 싱크 드라이버로 이루어진 디지털 출력파트(30);

   네트워크로 연결되어 각 전장품으로 출력되는 신호를 발신하며, 게이지류의 제어를 위한 PWM 제어방식으로 이루어진 펄스 출력파트(40);

   주 전원 및 백업 전원을 공급하며, 스위칭 주파수 200kHz 및 정격 1.3A의 레귤레이터로 이루어진 파워파트(50);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 클러스터 모듈은 뉴론칩과 플래시롬의 인터페이스 IC 및 IO를 제어하기 위한 디코더부의 IC를 모두 구현할 수 있는 EPLD를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 출력파트는 기존 클러스터의 각종 벌브류 및 게이지류에 적용하기 위하여 하이 사이드 컨트롤을 위한 소스 드라이버, 로우 사이드 컨트롤을 위한 싱크 드라이버, 하이 사이드 컨트롤을 위한 아이피에스 드라이버로 분류되어 있는 것을 특징으로 하는 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 클러스터 모듈은 네트워크를 통해 설정된 응용 프로그램의 교체 및 수정이 가능한 것을 특징으로 하는 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 클러스터 모듈은 외부 통신망과의 연결이 가능한 것을 특징으로 하는 론워크를 이용한 네트워크 차량의 클러스터 모듈.