KR20070027324A - 차량 내부 통신 시스템 및 게이트웨이 - Google Patents

차량 내부 통신 시스템 및 게이트웨이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 내부 통신 시스템 및 게이트웨이에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로 CAN(controller area network)과 일반 전기 배선을 상호 연결하는 게이트웨이 및 이를 포함하는 차량 내부 통신 시스템에 관한 발명이다.
본 발명은 CAN 버스 및 상기 CAN 버스에 접속된 복수의 전장 부품을 포함하는 CAN 통신 그룹; 일반 전기 배선 및 상기 일반 전기 배선에 접속된 복수의 전장 부품을 포함하는 일반 전기 배선 통신 그룹; 및 상기 CAN 통신 그룹 및 상기 일반 전기 배선 통신 그룹 사이에 접속하여, 프로토콜 중계 기능을 수행하는 게이트웨이를 포함하는 차량 내부 통신 시스템을 제공한다.

Description

차량 내부 통신 시스템 및 게이트웨이{inner vehicle communication system and gateway}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량 내부 통신 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 채용된 게이트웨이의 일례를 나타내는 도면이다.
본 발명은 차량 내부 통신 시스템 및 게이트웨이에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로 CAN(controller area network)과 일반 전기 배선을 상호 연결하는 게이트웨이 및 이를 포함하는 차량 내부 통신 시스템에 관한 발명이다.
자동차 산업에 있어서, 신뢰성 및 안전성의 확보뿐만 아니라 고급화, 운전의 편리성 및 자동화 등과 같은 새로운 기능의 구현을 위한 연구가 가속화됨에 따라, 차내 전자 유니트의 종류 및 수가 증가하게 되었다. 따라서, 이들을 통합하는 기법에 대한 연구의 필요성이 증대되었다.
이와 관련된 종래기술로는 일반 전기 배선이 있다. 일반 전기 배선은 최근에 개발 및 채용되는 CAN, MOST(media oriented system transport) 등을 사용하지 아니하는 것으로서, 대표적으로 와이어링 하네스(wiring harness, 이하 W/H라 함)가 있다. 이러한 일반 전기 배선은 다양한 전자 시스템 및 제어 장치를 상호 연결시켜 각종 제어신호와 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 그러나, 제어기능의 향상과 제어대상 수량 및 종류가 증가함에 따라 전선의 길이와 양이 증대되어, 전선의 효율적인 차내 배치가 곤란할 뿐만 아니라 통신되는 데이터량의 증가 등으로 인한 문제 등 여러가지 고장을 일으키는 주요 원인이 되고 있다.
이러한 문제점들을 개선하기 위하여 CAN이 개발되었다. CAN은 시스템내의 센서나 네트워크 소자에 적합하도록 구성된 직렬 버스(serial bus) 시스템의 통신 프로토콜에 관한 국제 규격이다. CAN은 최대 1Mbps의 비트 전송율을 가지며, 에러검출 및 에러 영향의 한정 등의 뛰어난 안전성을 가진다. 또한, CAN은 분산 실시간 제어를 효율적으로 지원한다는 장점을 가진다.
그러나, CAN을 차내 통신 시스템에 적용하기 위해서는, 기존의 차량 부품을 그대로 사용할 수 없으며, CAN을 적용할 수 있는 부품을 새로이 개발하여야 한다. 새로운 부품을 개발하려면 비용이 많이 들게 되므로, 자동차의 가격 경쟁이 치열한 상황에서 이러한 고비용의 부품을 적용하는 것은 한계가 있다. 따라서, 현재 이러한 CAN은 고급 차량을 중심으로 적용되고 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 기존 전장 부품 및 센서를 새로이 개발하지 않고 기존 네트워크보다 저렴하며, 개발 기간을 단축할 수 있는 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차내 네트워크 시스템을 기존 전장품과 공용화하여 개발함으로써, 차량의 텔레매틱스의 용이한 적용을 가능케 할 수 있는 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배선의 무게 감소로 인하여 연비를 개선할 수 있는 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 CAN 버스 및 상기 CAN 버스에 접속된 복수의 전장 부품을 포함하는 CAN 통신 그룹; 일반 전기 배선 및 상기 일반 전기 배선에 접속된 복수의 전장 부품을 포함하는 일반 전기 배선 통신 그룹; 및 상기 CAN 통신 그룹 및 상기 일반 전기 배선 통신 그룹 사이에 접속하여, 프로토콜 중계 기능을 수행하는 게이트웨이를 포함하는 차량 내부 통신 시스템을 제공한다.
본 발명의 제 2 측면은 CAN 제어부, 프로세서, 메모리, 및 일반 전기 배선 송수신부를 포함하는 게이트웨이에 있어서, 상기 CAN 제어부는 상기 프로세서로부 터 전달된 메시지를 CAN 버스에 싣고, 상기 CAN 버스로부터 수신된 메시지를 상기 프로세서로 전달하며, 상기 일반 전기 배선 송수신부는 일반 전기 배선으로부터 전달된 신호를 디지털 신호로 변경하여 상기 프로세서로 전달하고, 상기 프로세서로부터 전달된 제어 값에 따라 일반 전기 배선에 전기적 신호를 인가하며, 상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 매핑 테이블을 참조하여, 상기 CAN 제어부로부터 전달된 메시지에 대응하는 상기 제어값을 상기 일반 전기 배선 송수신부에 전달하고, 상기 일반 전기 배선 송수신부로부터 전달된 디지털 신호에 대응하는 CAN 메시지를 상기 CAN 제어부로 전달하는 게이트웨이를 제공한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어 져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량 내부 통신 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면 차량 내부 통신 시스템은 CAN 통신 그룹(10), 일반 전기 배선 통신 그룹(30) 및 게이트웨이(50)를 포함한다.
CAN 통신 그룹(10)은 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO, LS_CAN_HI, LS_CAN_LO) 및 이에 접속된 전장 부품들(11 내지 16)을 포함한다. CAN 버스는 도면 과 같이 고속 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO) 및 저속 CAN 버스(LS_CAN_HI, LS_CAN_LO)를 포함할 수도 있으며, 도면과 달리 고속 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO) 및 저속 CAN 버스(LS_CAN_HI, LS_CAN_LO) 중 어느 하나만으로 이루어질 수도 있다. 고속 CAN 버스는 ISO 11898의 규격을 따르는 CAN 통신을 수행하는 CAN 버스이며, 저속 CAN 버스는 ISO 11519의 규격을 따르는 CAN 통신을 수행하는 CAN 버스이다. 도면에 표현된 예의 경우, ALDL(assembly design diagnostic link)(11), ECM(engine control module)(12), TCM(transmission control module)(13), ABS/TCS/ESP(antilock braking system/traction control system/electronic stability program)(14) 및 텔레매틱스부(15)는 고속 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO)에 접속되어 있으며, 텔레매틱스부(15) 및 Immo(immobilizer)(16)는 저속 CAN 버스(LS_CAN_HI, LS_CAN_LO)에 접속되어 있다. 상기 전장 부품들(11 내지 16)은 각각 CAN 제어부(미도시)를 포함하며, 고속 또는 저속 CAN 통신을 수행한다.
일반 전기 배선 통신 그룹(30)은 CAN 통신에 의하지 아니하고, 일례로 W/H에 의하여 연결된 통신 그룹이다. 일반 전기 배선 통신 그룹(30)은 적어도 하나의 전장 부품을 포함하여, 각 전장 부품은 각자의 일반 전기 배선을 통하여 직접 게이트웨이(50)에 접속된다. 일반 전기 배선 통신 그룹(50)에 속한 전장 부품들은 버스 등을 통하지 아니하고, 게이트웨이(50)에 접속되며, CAN 통신에 필요한 CAN 제어기 등을 포함하지 아니한다. 도면에 표현된 예의 경우, 일반 전기 배선 통신 그룹(50)은 시동 스위치(ignition switch)(31), 릴레이(relay)(32), 크루즈 스위치(cruise switch)(33), 브레이크 스위치(34), MTC/ECC(manual transmission control / electronic climate control)(35), SSPS(speed sensitive power steering wheel)(36), NAVI(navigation)(37), 홀드 스위치(hold switch)(38), 백업 램프(backup lamp)(39), 파워 스티어링 컷 오프 스위치(power steering cut-off switch)(40), 파워 스위치(power switch)(41), TCS 스위치(traction control system switch)(42), RKE(remote keyless entry)(43) 및 SDM(sensing and diagnostic module)(44)를 포함한다.
게이트웨이(50)는 CAN 통신 그룹(10) 및 일반 전기 배선 통신 그룹(30) 사이에 접속하여, CAN과 일반 전기 배선 간의 프로토콜을 중계하는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로, 게이트웨이(50)는 고속 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO), 저속 CAN 버스(LS_CAN_HI, LS_CAN_LO) 및 일반 전기 배선에 연결되어, 일반 전기 배선의 신호를 CAN 신호로 맵핑시키고, CAN 신호를 일반 전기 배선의 신호로 매핑시킨다.
차량 내부 통신 시스템의 동작의 일례로, 일반 전기 배선에 접속된 SDM(44)에서 충돌을 감지하는 신호를 게이트웨이(50)으로 전달하면, 게이트웨이(50)는 이 신호를 CAN 신호로 매핑하여 고속 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO)로 전달한다. 고속 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO)로부터 신호를 전달받은 텔레매틱스부(15)는 차량 고객 센터로 연결하여 사고의 발생을 알린다. 차량 내부 통신 시스템의 동작의 또 다른 일례로, TCM(13)에서 변속기가 후진 상태임을 알리는 신호를 고속 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO)를 통하여 게이트웨이(50)에 전달하면, 게이트웨이(50)는 이 신호를 일반 전기 배선의 신호로 매핑하여 백업 램프(39)가 켜지도록 제어한다.
이와 같이, 도면에 표현된 차량 내부 통신 시스템은 게이트웨이(50)을 포함 함으로서, 일반 전기 배선을 가지는 기존의 전장 부품을 CAN 네트워크와 호환시킬 수 있다. 또한, 게이트웨이(50)는 소프트웨어에 의하여 제어될 수 있으므로, 일반 전기 배선에 연결되는 전장 부품의 종류, 수량 또는 방식이 바뀜에 따라, 쉽게 변경이나 업데이트가 가능하다는 장점이 있다. 보다 구체적으로, 새로운 전장 부품을 게이트웨이(50)에 연결하는 경우, 하드웨어의 변경 없이 소프트웨어의 변경만으로도 상기 전장부품의 신호를 쉽게 CAN 프로토콜로 변경할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 게이트웨이(50)를 포함함으로서, 애프터 서비스 시에 소프트웨어의 변경만으로도 고객의 요구에 맞게 전장 부품을 제어할 수 있다. 또한, 전장 부품에 대한 개선된 제어 방식이 개발되면, 이에 맞는 소프트웨어를 게이트웨이(50)에 적응함으로서, 손쉽게 제어방식을 전장 부품에 적용할 수 있다는 장점이 있다.
도 2는 도 1에 채용된 게이트웨이의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면 게이트웨이는 CAN 제어부(51), 프로세서(52), 메모리(53) 및 일반 전기 배선 송수신부(54)를 포함한다.
CAN 제어부(51)는 프로세서(52)로부터 전달되는 메시지를 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO, LS_CAN_HI, LS_CAN_LO)에 싣고, CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO, LS_CAN_HI, LS_CAN_LO)로부터 수신된 메시지를 프로세서(52)로 전달하는 기능을 수행한다. CAN 제어부(51)는 도면과 같이 고속 CAN 송수신부(55), 저속 CAN 송수신부(56), 고속 CAN 프로토콜 제어부(57) 및 저속 CAN 프로토콜 제어부(58)를 포함할 수도 있으며, 도면과 달리 고속 CAN 송수신부(55) 및 저속 CAN 송수 신부(56) 중 어느 하나와, 고속 CAN 프로토콜 제어부(57) 및 저속 CAN 프로토콜 제어부(58) 중 어느 하나만을 포함할 수도 있다. CAN 송수신부(55, 56)는 CAN 프로토콜 제어부(57, 58)와 CAN 버스(HS_CAN_HI, HS_CAN_LO, LS_CAN_HI, LS_CAN_LO) 사이의 인터페이스를 담당한다. CAN 프로토콜 제어부(57, 58)는 CAN 프로토콜에 따라, 동기화, 송신 메시지의 엔캡슐레이션(encapsulation)과 프레임 코딩(frame coding), 수신 메시지의 에러 감지(error detection) 등의 기능을 수행한다. 또한, CAN 프로토콜 제어부(57, 58)는 프로세서(52)와의 인터페이스를 위하여 내부에 버퍼(미도시)를 포함할 수도 있다. 도면에 표현된 CAN 프로토콜 제어부(57, 58)의 경우, 일반적인 CAN 프로토콜 제어부와 달리, 필요한 메시지인지 여부를 판단하는 수신 필터(acceptance filter)의 기능이 프로세서(52)와 메모리(53)에 의하여 구현된다. 보다 구체적으로, 일반적인 CAN 프로토콜 제어부의 경우에는 CAN 제어부가 속한 전장 부품에 해당하는 ID만을 필터링하면 충분하므로, 일반적으로 CAN 제어부 내에 수신 필터가 위치한다. 그러나, 게이트웨이의 경우, 일반 전기 배선을 통하여 연결되는 부품의 개수가 많을 뿐만 아니라, 그 종류, 타입 및 수가 변경될 수 있으므로 수신 필터(acceptance filter)의 기능을 CAN 프로토콜 제어부(57, 58)에 위치시키는 것보다, 프로세서(52) 및 메모리(53)에서 수행시키는 것이 더욱 효율적이다. 즉, 메모리(53)에 CAN 제어부(51)로부터의 수신 메시지에 따라 일반 전기 배선을 어떻게 제어할 것인지에 대한 매핑 테이블을 저장한 후에, 프로세서(52)는 수신 메시지에 대응하는 매핑 테이블이 메모리(53)에 저장되었는지 여부를 검색하여, 만일 검색된 결과가 있으면 그에 따라 일반 전기 배선 송수신부(54)를 제어하고, 검 색된 결과가 없는 경우 일반 전기 배선 송수신부(54)를 제어하지 아니한다. 물론 수신 필터의 기능이 프로토콜 제어부(57, 58)에 포함된 경우도 본 발명의 범주에 포함된다.
프로세서(52)는 CAN 제어부(51)로부터 전달된 수신 메시지에 대응하여 일반 전기 배선 송수신부(54)를 제어하고, 일반 전기 배선 송수신부(54)에서 전달된 값에 대응하여 CAN 제어부(51)로 송신 메시지를 전달하는 기능을 수행한다. 이와 같이 CAN 제어부(51)와 일반 전기 배선 송수신부(54) 사이의 매핑을 위하여 프로세서(52)는 메모리(53)에 저장된 매핑 테이블을 검색한다. 또한, 프로세서(52)는 이벤트 히스토리(event history)를 메모리(53)에 저장하는 기능을 수행할 수 있다. 이벤트는 CAN 제어부(51)로부터 전달된 메시지 및 일반 전기 배선 송수신부(54)로부터 전달된 값에 대응하는 정보를 의미한다. 이벤트 히스토리의 일례로, 프로세서(52)는 사고 직전의 각종 센서에서 측정한 신호 등을 메모리(53)에 저장할 수 있다. 이 경우, 저장된 데이터를 참조하면, 사고가 누구의 책임인지, 기계적 결함은 없었는지 등을 판명하는 데 있어서 도움이 될 수 있다. 또한, 프로세서(52)는 어떠한 이벤트를 메모리(53)에 저장할 것인가를 판단하기 위하여 메모리(53)에 저장된 이벤트 리스트(event list)를 참조할 수 있다. 즉, CAN 제어부(51)로부터 수신된 메시지 및 일반 전기 배선 송수신부(54)로부터 수신된 값 모두를 메모리에 저장할 수 없으므로, 프로세서(52)는 어떤 것을 저장할지 여부를 메모리(53)에 저장된 이벤트 리스트를 이용하여 판단할 수 있다.
메모리(53)는 매핑 테이블, 이벤트 히스토리 및 이벤트 리스트 등을 저장한 다. 메모리는 RAM(random-access momory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory), 플래시 메모리 및 하드 디스크 등 여러 종류의 메모리가 될 수 있으며, 또는 이들의 결합이 될 수 있다.
일반 전기 배선 송수신부(54)는 일반 전기 배선에 연결된 전장 부품들로부터 온 신호를 디지털 신호로 변경하여 프로세서(52)로 전달하고, 프로세서(52)로부터 전달된 제어 값에 따라 일반 전기 배선에 전기적 신호를 인가하는 기능을 수행한다.
본 발명에 의한 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이는 기존의 전장 부품을 그대로 사용하여 CAN 통신 시스템을 구축할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이는 차량의 텔레매틱스의 용이한 적용을 가능케 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이는 차량 내부의 배선의 무게 감소시킴으로써 차량의 연비를 연비를 개선할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이는 일반 전기 배선에 연결된 전장 부품의 개수, 종류 및 타입 등이 변경되어도, 매 핑 테이블만을 변경하여 간단히 그러한 변경에 따르는 통신 시스템을 구축할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이는 소프트웨어적으로 용이하게 업데이트, 업그레이드 등이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 차량 내부 통신 시스템 및 이에 사용되는 게이트웨이는 이벤트를 저장할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (11)

  1. CAN 버스 및 상기 CAN 버스에 접속된 복수의 전장 부품을 포함하는 CAN 통신 그룹;
    일반 전기 배선 및 상기 일반 전기 배선에 접속된 복수의 전장 부품을 포함하는 일반 전기 배선 통신 그룹; 및
    상기 CAN 통신 그룹 및 상기 일반 전기 배선 통신 그룹 사이에 접속하여, 프로토콜 중계 기능을 수행하는 게이트웨이를 포함하는 차량 내부 통신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트웨이는
    상기 일반 전기 배선으로부터 전달된 신호에 대응하는 CAN 메시지 및 상기 CAN 버스로부터 전달된 메시지에 대응하는 일반 전기 배선 신호에 해당하는 매핑 테이블을 저장하는 메모리를 포함하는 차량 내부 통신 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트웨이는
    상기 일반 전기 배선으로부터 전달된 신호 및 상기 CAN 버스로부터 전달된 메시지의 전부 또는 일부를 저장하는 메모리를 포함하는 차량 내부 통신 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 CAN 버스는 고속 CAN 버스 및 저속 CAN 버스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 차량 내부 통신 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 일반 전기 배선은 와이어링 하네스인 차량 내부 통신 시스템.
  6. CAN 제어부, 프로세서, 메모리, 및 일반 전기 배선 송수신부를 포함하는 게이트웨이에 있어서,
    상기 CAN 제어부는 상기 프로세서로부터 전달된 메시지를 CAN 버스에 싣고, 상기 CAN 버스로부터 수신된 메시지를 상기 프로세서로 전달하며,
    상기 일반 전기 배선 송수신부는 일반 전기 배선으로부터 전달된 신호를 디지털 신호로 변경하여 상기 프로세서로 전달하고, 상기 프로세서로부터 전달된 제어 값에 따라 일반 전기 배선에 전기적 신호를 인가하며,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 매핑 테이블을 참조하여, 상기 CAN 제어부로부터 전달된 메시지에 대응하는 상기 제어값을 상기 일반 전기 배선 송수신부에 전달하고, 상기 일반 전기 배선 송수신부로부터 전달된 디지털 신호에 대응하는 CAN 메시지를 상기 CAN 제어부로 전달하는 게이트웨이.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 CAN 제어부로부터 전달된 메시지 및 상기 일반 전기 배선 송수신부로부터 전달된 디지털 신호에 대응하는 이벤트의 전부 또는 일부를 상기 메모리에 저장하는 게이트웨이.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 이벤트들 중 어느 이벤트가 저장되어야 하는지에 대한 기준을 제시하는 이벤트 리스트를 저장하는 게이트웨이.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 CAN 버스는 고속 CAN 버스 및 저속 CAN 버스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 게이트웨이.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 일반 전기 배선은 와이어링 하네스인 게이트웨이.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 메모리는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크 중 적어도 어느 하나인 게이트웨이.
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