KR20090087199A - 차량용 전자 제어 시스템 - Google Patents

차량용 전자 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 센서에서 출력되는 신호를 입력받아 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위한 차량용 전자 제어 시스템에 있어서, 차량에 부착되는 센서; 상기 센서에서 출력되는 신호를 입력받고 주변 상황에 맞는 제어 신호를 출력하는 메인 MCU; 및 상기 메인 MCU와 동일한 입력조건에서 상기 메인 MCU와 동일한 논리를 계산하는 보조 MCU를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법은 복수 개의 MCU를 하나의 IC 칩에 설치하도록 하여, 생산 비용을 절감시키도록 하고, 제품의 소형화가 가능하도록 하여, 복잡한 차량 내부에 용이하게 설치하도록 하는 효과가 있다.
MCU, 제어신호, 스위칭 수단, FET

Description

차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법{ELECTRONIC CONTROL SYSTEM FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 개의 MCU를 하나의 IC 칩에 설치하도록 하여, 생산 비용을 절감시키도록 하고, 제품의 소형화가 가능하도록 할 수 있는 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자 기술의 발전과 사용자의 요구에 따라, 차량에는 다양한 편의장치 및 안전장치가 장착되고, 이러한 각 장치들은 전자 제어시스템에 의해 그 동작이 실행된다.
일 예로 차량에는 TCS(Traction Control System), ESP(Electronic Stability Program), ABS (Anti-lock Break System), 에어백(Air Bag) 등 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위한 다양한 안전 제어시스템이 구비된다. 이러한 안전 제어시스템은 각각의 제어를 위한 제어부와 다양한 센서들과 구동장치를 포함하고 있다. 그 리고 상기 센서들로부터 측정되는 센서값들은 제어부로 입력되고, 제어부에는 입력된 센서값을 연산하여 차량의 각종 구동장치를 제어하게 된다.
한편, 제어부에는 입력된 센서값을 연산하여 차량의 현재상태를 판단하기 위한 MCU(Micro Control Unit)가 구비된다. 상기 MCU는 CPU와 메모리 등이 하나의 IC 칩에 구성된 것으로서, 많은 기능을 가지는 차량의 경우, 다양한 기능에 따른 다수 개의 IC 칩을 설치하여야 하는데, 이는 시스템의 가격을 증가시키게 되며, 다수 개의 IC 칩은 그 만큼의 설치공간을 요구하는 바, 복잡한 차량 내부에 다수 개의 IC 칩을 설치하는 데는 많은 어려움이 있다.
또한, 센서들로부터 측정되는 센서값은 하나의 MCU에 입력되는 바, 상기 MCU가 오작동을 일으키게 되면, 이를 마땅히 감시하기 위한 장치가 구비되어 있지 않아, 상기 오작동으로 인하여 안전 사고가 유발되기도 하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 복수 개의 MCU를 하나의 IC 칩에 설치하도록 하여, 생산 비용을 절감시키도록 하고, 제품의 소형화가 가능하도록 하여, 복잡한 차량 내부에 용이하게 설치하도록 할 수 있는 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하도록 하는 데 있다.
또한, 센서들로부터 측정되는 센서값이 메인 MCU 및 보조 MCU에 입력되도록 하여, 메인 MCU가 오작동을 일으키는 것을 미연에 방지하도록 할 수 있는 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 센서에서 출력되는 신호를 입력받아 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위한 차량용 전자 제어 시스템에 있어서, 차량에 부착되는 센서; 상기 센서에서 출력되는 신호를 입력받고 주변 상황에 맞는 제어 신호를 출력하는 메인 MCU; 및 상기 메인 MCU와 동일한 입력조건에서 상기 메인 MCU와 동일한 논리를 계산하는 보조 MCU를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 보조 MCU에서 계산된 계산값은 상기 메인 MCU로 전송되며, 상기 메인 MCU에서는 상기 계산값과, 상기 메인 MCU에서 논리적으로 계산된 논리값이 일치하는지 확인한 후, 상기 제어신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차 량용 전자 제어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 메인 MCU 및 상기 보조 MCU는 하나의 IC 칩 내에 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 메인 MCU 및 상기 보조 MCU에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하는 발진소자를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 발진소자는 상기 메인 MCU에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하는 제 1 발진소자와, 상기 보조 MCU에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하는 제 2 발진소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 메인 MCU 또는 상기 보조 MCU의 제어신호에 따라 스위칭 동작되는 스위칭 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 차량의 센서에서 출력되는 신호를 입력받아 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위한 차량용 전자 제어 방법에 있어서, 신호변환부에서 차량의 센서에서 출력되는 센서 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 단계; 메인 MCU에서 상기 디지털 신호를 입력받아 처리한 후, 제어신호를 출력하는 단계; 보조 MCU에서 상기 디지털 신호를 입력받고, 상기 메인 MCU와 동일한 논리를 계산하여 계산값을 산출하고, 상기 메인 MCU로 출력하는 단계; 및 상기 메인 MCU에서 상기 제어신호와 상기 계산값이 일치하는지 확인한 후, 상기 제어신호를 스위칭 수단으로 전송하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 방법을 제공한다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법은 복수 개의 MCU를 하나의 IC 칩에 설치하도록 하여, 생산 비용을 절감시키도록 하고, 제품의 소형화가 가능하도록 하여, 복잡한 차량 내부에 용이하게 설치하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법은 센서들로부터 측정되는 센서값이 메인 MCU 및 보조 MCU에 입력되도록 하여, 메인 MCU가 오작동을 일으키는 것을 미연에 방지하도록 하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 전자 제어 시스템 및 제어 방법을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 차량용 전자 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 차량의 센서에서 출력되는 신호를 입력받아 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위한 차량용 전자 제어 시스템은 배터리 등의 전원부에 의하여 정전압 및 정전류가 공급되며, 메인 MCU(22), 보조 MCU(24) 및 스위칭 수단(40)을 포함하여 구성된다.
센서는 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위하여 차량의 임의 위치에 부착되며, 상기 위치에서의 물리량을 계측하고, 계측된 센서신호를 출력하도록 구성된다. 상기 센서를 예를들면, 자동차에 충격이 가해지는 것을 감지하는 충돌감지부, TCS(Traction Control System), ESP(Electronic Stability Program), ABS (Anti-lock Break System) 등에 사용되는 센서들로 구성될 수 있다.
메인 MCU(22)는 센서에서 출력되는 아날로그 센서 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환한 후, 논리적으로 계산하여 논리값을 생성한 후, 이에 해당하는 제어 신호를 출력하고, 출력된 상기 제어 신호는 아날로그 신호로 변환되어, 출력되어 차량의 각종 기기를 제어하게 된다. 이를 ESP센서를 예를 들면, 상기 ESP 센서는 휠 스피드 센서와, 요(Yaw)센서와, 횡가속도 센서와, 조향각 센서와, 마스터 실린더압력 센서(P-sen)를 포함하여 구성되는데, 메인 MCU(22)는 이러한 센서 값을 토대로 하여, 차량의 현 상태를 파악하고, 상기 제어신호를 앞, 뒤, 좌, 우 필요한 제동의 바퀴의 구동부에 선택적으로 출력함으로써, 가속시나 제동시 또는 코너링시의 극도의 불안정한 상황에서 발생하는 자동차의 자세를 안정적으로 잡아주고, 차량의 모든 방향에 대한 안전성을 확보하도록 한다.
보조 MCU(24)는 센서(10)에서 출력되는 센서 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환한 후, 메인 MCU(22)와 동일한 논리를 계산하는 것으로서, 보조 MCU(24)에서 계산된 계산값은 메인 MCU(22)로 전송된다.
그리고 메인 MCU(22)에서 상기 제어신호를 출력할 때, 상기 논리값이 상기 계산값과 일치하는지 비교한 후, 제어신호를 출력하게 된다. 즉, 메인 MCU(22)에서 생성되는 논리값이 정상적인 값이라면, 보조 MCU(24)에서 계산된 계산값과 일치하게 되므로, 메인 MCU(22)에서 출력하는 제어신호가 정상적인 신호인지를 감시하는 것이 가능하게 되어, 메인 MCU(22)가 오작동을 일으키는 것을 미연에 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.
한편, 메인 MCU(22) 및 보조 MCU(24)는 하나의 IC 칩(20)에 설치되도록 구성된다. 이는, 경우에 따라 차량에는 다수 개의 MCU가 필요할 수도 있는데, 이러한 경우, 다수 개의 MCU를 하나의 IC 칩(20)에 설치되도록 함으로써, 하나의 MCU를 갖는 IC 칩(20) 다수 개를 설치하는 것에 비하여, 생산비용을 절감시키게 되고, 제품의 소형화가 가능하게 되어, 복잡한 차량 내부에 다수 개의 MCU를 용이하게 설치하도록 하는 장점이 있다.
발진소자(30)는 메인 MCU(22) 및 보조 MCU(24)에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하는 것으로서, 수정진동자로 구성될 수 있으며, 하나의 발진소자(30)로 메인 MCU(22) 및 보조 MCU(24)에 일정 주파수의 신호를 출력할 수도 있고, 하기 제 2 실시예에서와 같이, 메인 MCU(22)에 일정 주파수의 신호를 출력하도록 하는 제 1 발진소자(32: 도 2 도시)와, 보조 MCU(24)에 일정 주파수의 신호를 출력하도록 하는 제 2 발진소자(34: 도 2 도시)로 구성될 수도 있다.
스위칭 수단(40)은 FET 등의 스위칭 소자를 사용하여 차량의 각종 구동장치 등을 제어하는 것으로서, 메인 MCU(22)로부터 입력되는 제어신호에 의하여 각종 구 동장치(미도시)를 구동시키기 위한 구동모터(50) 등을 온(On) 또는 오프(Off)시키도록 제어한다. 그리고 스위칭 수단(40)과 메인 MCU(22) 사이에는 스위칭 수단(40)을 구동하기 위한 FET 구동부(42)가 더 구비될 수 있다
한편, 전원부에서 공급되는 전압 및 전류가 센서(10)를 거쳐 보조 MCU(26)로 전송될 때, 센서(10)와 보조 MCU(26) 사이에는 입력전압을 감시하도록 입력전압감시부(60)가 구비될 수 있다. 또한, 스위칭 수단(40)과 구동모터(50) 사이에는 스위칭 수단(40)에서 구동모터(50) 등으로 출력되는 출력전압을 감시하도록 출력전압감시부(62)가 구비될 수 있다. 그리고 이들 입력전압감시부(60) 및 출력전압감시부(62)에서 감시된 데이터는 메인 MCU(22)로 전송되며, 상기 데이터가 정상 데이터의 범위를 벗어나게 되면, 메인 MCU(22)에서는 전원부에서 입력전압의 세기를 조정하도록 요청하거나, 메인 MCU(22) 자체에서 스위칭 수단(40)으로 출력되는 출력전압의 세기를 조정하도록 하여, 구동모터(50) 등으로 과전압이 전송되지 않도록 한다.
이처럼, 본 발명의 차량용 전자 제어 시스템은 메인 MCU(22)에서 제어신호를 출력할 때, 보조 MCU(24)에서 계산한 계산값과 일치하는지 비교한 후 출력하게 되므로,메인 MCU(22)가 출력하는 제어신호가 적절한 신호인지를 감시하는 것이 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 차량용 전자 제어 시스템은 차량에 다수 개의 MCU가 필요할 때, 다수 개의 MCU를 하나의 IC 칩(20)에 설치되도록 함으로써, 생산비용을 절감시 키게 되고, 제품의 소형화가 가능하게 되어, 복잡한 차량 내부에 용이하게 설치하도록 하는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 차량용 전자 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 차량용 전자 제어 시스템은 발진소자(30: 도 1 도시)가 제 1 발진소자(32)와 제 2 발진소자(34)로 구성되는 것을 제외하고는 상기 제 1 실시예와 동일하도록 구성된다.
즉, 발진소자(30)는 제 1 발진소자(32)와, 제 2 발진소자(34)로 구성되며, 제 1 발진소자(32)는 메인 MCU(22)에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하고, 제 2 발진소자(34)는 보조 MCU(24)에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 한다. 이처럼 각 MCU 마다 발진소자(30)가 따로 구비되면, 메인 MCU(22) 및 보조 MCU(24)에 주파수를 보다 일정하게 출력하도록 하는 장점이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 전자 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 전자 제어 방법은 먼저, 메인 MCU(22)에서는 센서(10)로부터 센서 신호를 입력받아, 이를 논리적으로 처리하여 논리값을 생성한다(S10). 그리고 보조 MCU(24)에서 연산된 계산값, 즉, 센서(10)에서 출력하는 센서 신호를 보조 MCU(24)에서 입력받아 메인 MCU(22)와 동일한 논리로 계산한 상기 계산값은 메인 MCU(22)로 입력된다(S20).
그러면 메인 MCU(22)에서는 상기 논리값과 상기 계산값이 일치하는지 확인한 후(S30), 이들이 서로 일치하면, 상기 논리값을 바탕으로 한 제어신호를 발생시켜서 스위칭 수단(40)으로 전송하게 된다(S40). 스위칭 수단(40)에서는 상기 제어신호에 따라서 구동모터(50) 등을 온(On) 또는 오프(Off)시키도록 제어한다.
그리고 상기 논리값과 상기 계산값이 서로 일치하지 않으면, 에러메시지를 출력하게 된다(S45).
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 차량용 전자 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 차량용 전자 제어 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 차량용 전자 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 센서 20: IC 칩
22: 메인 MCU 24: 보조 MCU
30: 발진소자 32: 제 1 발진소자
34: 제 2 발진소자 40: 스위칭 수단
42: FET 구동부 50: 구동모터
60: 입력전압감시부 62: 출력전압감시부

Claims (7)

  1. 차량의 센서에서 출력되는 신호를 입력받아 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위한 차량용 전자 제어 시스템에 있어서,
    차량에 부착되는 센서;
    상기 센서에서 출력되는 신호를 입력받고 주변 상황에 맞는 제어 신호를 출력하는 메인 MCU; 및
    상기 메인 MCU와 동일한 입력조건에서 상기 메인 MCU와 동일한 논리를 계산하는 보조 MCU;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조 MCU에서 계산된 계산값은 상기 메인 MCU로 전송되며,
    상기 메인 MCU에서는 상기 계산값과, 상기 메인 MCU에서 논리적으로 계산된 논리값이 일치하는지 확인한 후, 상기 제어신호를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 MCU 및 상기 보조 MCU는 하나의 IC 칩 내에 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 MCU 및 상기 보조 MCU에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하는 발진소자를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 발진소자는:
    상기 메인 MCU에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하는 제 1 발진소자와,
    상기 보조 MCU에 일정한 주파수의 신호를 출력하도록 하는 제 2 발진소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 MCU 또는 상기 보조 MCU의 제어신호에 따라 스위칭 동작되는 스위칭 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 시스템.
  7. 차량의 센서에서 출력되는 신호를 입력받아 차량의 안정성을 확보하고 제어하기 위한 차량용 전자 제어 방법에 있어서,
    메인 MCU가 상기 센서에서 출력되는 센서신호를 입력받아 처리한 후, 제어신호를 출력하는 단계;
    보조 MCU에서 상기 센서신호를 입력받고, 상기 메인 MCU와 동일한 논리를 계산하여 계산값을 산출하고, 상기 메인 MCU로 출력하는 단계; 및
    상기 메인 MCU에서 상기 제어신호와 상기 계산값이 일치하는지 확인한 후, 상기 제어신호를 스위칭 수단으로 전송하는 단계;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자 제어 방법.
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