KR20110004167U - 차량의 전자제어장치 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치 - Google Patents

차량의 전자제어장치 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 차량에 장착된 전자제어장치(ECU, Electronic Control Unit)들 사이의 주고 받는 CAN 통신 데이터를 감시하여 차량의 주행정보를 취득하고, 취득한 주행정보를 사용하여 운전자의 운전 습관 및 주행 패턴을 분석하고 표시하기 위한 것이다. 이러한 본 고안은 차량에 장착된 전자제어장치가 사용하고 있는 통신 라인에 접속하기 위한 통신 인터페이스 부, 전자제어장치와의 통신에 있어서 수신 전용 상태로 설정하기 위한 수신 전용 설정 부, 차량의 전자제어장치들 사이의 주고 받는 CAN 통신 데이터를 취득하기 위한 통신 데이터 수집 부, 취득한 통신 데이터를 저장하기 위한 저장 부, 저장 부에 저장된 통신 데이터를 분석하기 위한 분석 부, 통신 데이터 및 주행정보 데이터를 표시하기 위한 표시 부로 이루어지며, 주행정보 분석은 분석 부에서 분석한 분석 결과 데이터를 사용하여 이루어진다.
OBD-II, ECU, CAN, Automotive, 주행정보, 주행평가지수

Description

차량의 전자제어장치 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치{The Device for Driving Information Acquisition and Analysis Using the Monitoring the ECU(Electronic Control Unit) Communication Data of the Vehicle}
본 고안은 실시간으로 차량의 주행정보를 취득함에 있어서, 차량에 장착된 전자제어장치(1)에 주행정보 데이터를 요청하는 통신 데이터를 전송한 후 전자제어장치(1)로부터 해당 요청에 대한 주행정보 응답을 수신하는 양방향 통신을 사용하여 차량 주행정보를 취득하는 방법 대신, 차량에 장착된 전자제어장치(1)들 사이의 CAN 통신 라인(2)을 통하여 주고 받는 CAN 통신 데이터를 수신만 하여 차량의 통신 데이터를 취득하는 CAN 통신 데이터 감시 방법을 사용하여 차량의 주행정보 취득 회수(샘플링 속도)를 높이고, 상기 방식으로 취득한 CAN 통신 데이터를 분석하여 차량의 주행정보를 추출하고, 추출된 주행정보를 사용하여 차량의 주행정보 분석을 수행하는 장치에 관한 것이다.
차량의 주행정보를 취득하는 방법에는 크게 차량에 장착된 센서에서 출력되는 신호를 감지하는 방법과 차량에 장착된 전자제어장치(1)가 측정하여 저장한 주 행정보를 전자제어장치와 양방향 통신을 수행하여 읽어오는 방법이 있었다. 차량에 장착된 센서에서 출력되는 신호를 감지하는 방법은 배선 문제 및 차량마다 센서 위치가 상이하기 때문에 일반적인 방법은 될 수 없었다. 또한 전자제어장치(1)와 양방향 통신을 수행하여 전자제어장치(1)에 저장된 주행정보를 읽어오는 방법은 전자제어장치(1)들 사이의 정상적인 통신 흐름을 방해할 수 있는 문제점이 있었고, 주행정보 취득 주기 즉 샘플링 속도(일반적으로 OBD-II 방식의 양방향 통신인 경우 0.1초 간격으로 주행정보 취득)에 제한이 있었다. 기존의 차량의 전자제어장치와 양방향 통신을 수행하여 차량 주행정보를 취득하는 장치들은 전자제어장치(1)와 양방향 통신을 수행하여 차량의 주행정보 이외의 다양한 차량 상태 정보를 취득하는데, 취득한 차량의 상태 정보가 실제 차량의 주행정보와는 연관성이 적고, 샘플링 속도에 제한이 있었기 때문에 상세하고 동적으로 변하는 차량의 주행정보를 취득하는데 문제가 있었다. 차량 주행정보에 대한 샘플링 속도의 제한은 결과적으로 정확하고 객관적인 주행정보 분석을 수행하는데 어려움을 주었고, 차량의 주행속도와 관련해서는 차량용 내비게이션에 장착된 위성항법장치(GPS)에 의해서 측정되는 차량의 주행속도와 비교해서 뚜렷한 차이점을 보이지 못하는 문제점이 있었다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 차량에 장착된 전자제어장치(1)와 양방향 통신을 사용하여 차량의 주행정보를 취득하는 대신에, 차량에 장착된 전자제어장치(1)들 사이의 CAN 통신 라인(2)을 통해서 주고 받는 CAN 통신 데이터를 수신만 하는 CAN 통신 데이터 감시 방법을 사용하여 전자제어장치(1)들 사이의 정상적인 통신 흐름에 방해를 주지 않으면서 차량 주행정보 취득에 대한 취득 회수(샘플링 회수)를 높이고, 취득한 주행정보를 사용하여 주행정보 분석을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 통신 인터페이스 부(3), 통신 데이터 수집 부(4), 저장 부(5), 분석 부(6), 표시 부(7) 및 수신 전용 설정 부(8)로 구성된다. 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 통신 인터페이스 부(3)를 통하여 차량에 장착된 전자제어장치(1)들이 연결되어 있는 CAN 통신 라인(2)에 접속되는데, 통신 인터페이스 부(3)는 수신 전용 설정 부(8)의 설정 상태에 따라서 차량의 전자제어장치(1)와 CAN 통신을 수행함에 있어서, 하드웨어적으로 수신 전용 상태 또는 양방향 통신을 수행할 수 있는 상태로 설정될 수 있다. 통신 인터페이스 부(3)를 통하여 수신되는 차량의 전자제어장치(1)들 사이의 주고 받는 CAN 통신 데 이터는 통신 데이터 수집 부(4)에 의해서 수집되어 저장 부(5)에 저장되며, 분석 부(6)는 저장 부(5)에 저장된 CAN 통신 데이터를 분석하여 차량 주행정보를 추출하고 주행정보 분석에 필요한 데이터를 산출한다. 저장 부(5)에 저장되거나 분석 부(6)에 의해서 추출되거나 분석된 차량 운행정보는 표시 부(7)를 통하여 표시된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 전자제어장치(1)에 양방향 통신을 수행하여 주행정보를 취득하는 방식과 비교하여 볼 때, 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 차량에 장착된 전자제어장치(1)들 사이의 CAN 통신 라인(2)을 통하여 주고 받는 CAN 통신 데이터를 감시 및 취득하는 방법을 사용하여 주행정보의 취득 회수(샘플링 속도)를 높일 수 있고, 단순히 전자제어장치(1)들 사이의 주고 받는 CAN 통신 데이터를 수신만 하여 주행정보를 취득하기 때문에 전자제어장치(1)들 사이의 정상적인 통신 흐름을 방해하지 않는 장점이 있다. 또한 양방향 통신 방식과 비교하여 높은 취득 회수로 주행정보를 취득하므로 객관적이고 정확한 주행정보 분석을 할 수 있는 주행정보를 제공할 수 있는 장점이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 차량에 장착된 전자제어장치(1)들 사이의 주고 받는 CAN 통신 데이터를 수신함에 있어서, 전자제어장치(1) 들이 사용하는 CAN 통신 라인(2)에 접속하기 위한 통신 인터페이스 부(3)와 통신 인터페이스 부(3)를 수신 전용 상태로 설정할 수 있는 수신 전용 설정 부(8)와 통신 인터페이스 부(3)로부터 CAN 통신 라인(2)을 통하여 주고 받는 전자제어장치(1)들 사이의 CAN 통신 데이터를 취득하기 위한 통신 데이터 수집 부(4)와 통신 데이터 수집 부(4)에서 취득한 주행정보를 저장하기 위한 저장 부(5)와 저장 부(5)에 저장된 주행정보를 분석하기 위한 분석 부(6)와 저장 부(5) 및 분석 부(6)의 데이터를 표시하기 위한 표시 부(7)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 차량에는 다수의 전자제어장치(1)가 존재하며 각각의 전자제어장치(1)들은 실시간으로 다양한 통신 방식으로 데이터를 주고 받는다. 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 CAN 통신 라인(2)을 통해서 전자제어장치들(1) 사이의 주고 받는 CAN 통신 데이터를 통신 인터페이스 부(3)를 통하여 통신 데이터 수집 부(4)에서 실시간으로 취득하여 저장 부(5)에 저장한다. 분석 부(6)는 저장 부(5)에 저장되어 있는 CAN 통신 데이터를 분석하여 주행정보를 추출하고 추출한 주행정보에 대해서 주행정보 분석을 수행한다. 표시 부(7)는 저장 부(5)에 저장된 데이터 및 분석 부(6)에 의해서 생성된 주행정보 및 분석 데이터를 표시한다.
도 2는 본 고안의 주행정보 수집 시작 시각(9)부터 주행정보 수집 종료 시각(10) 사이에 취득된 주행정보(11)의 주행시간에 대한 면적(12)을 도시한 그래프로서 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치의 주행평가지수는 주행시간에 대한 주행속도의 면적과 주행시간에 대한 분당엔진회전수의 면적의 비율로 산출된다. 일반적으로 주행시간에 대한 주행속도의 면적은 주행거리가 되고, 주행시간에 대한 분당엔진회전수 면적은 연료 소모량 항목으로 사용하는데 주행거리와 연료 소모량 항목으로 산출되는 주행평가지수는 다음과 같다.
Figure 112009064327274-UTM00001
Figure 112009064327274-UTM00002
도 3은 본 고안의 차량 시동 데이터 그래프로서 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 차량에 시동이 걸릴 때 즉, 분당엔진회전수가 0에서 0을 초과하는 순간부터 일정 시간 동안 분당엔진회전수 및 연료밸브 개폐 율 등의 주행정보를 취득하여 저장한 후 저장된 주행정보를 분석하여 분당엔진회전수가 특정한 조건 범위를 충족한 순간의 분당엔진회전수, 연료밸브 개폐 율, 진행 시간에 대한 분당엔진회전수 면적, 진행 시간에 대한 연료밸브 개폐 율 면적 정보를 분석하여 저장하고 표시 부(7)가 있는 경우 표시 부(7)에 분석 결과를 표시한다. 그래프 주행시간 축의 t1은 차량에 시동이 걸릴 때의 시점, t2는 최대 분당엔진회전수의 25%에 도달하는 시점, t3는 최대 분당엔진회전수의 75%에 도달하는 시점, t4는 최대 분당엔진회전수가 발생한 시점, t5는 최대 분당엔진회전수와 공회전시의 분당엔진회전수 사이의 50%에 도달한 시점이고 t6은 공회전시의 분당엔진회전수에 도달한 시점인데 각 시점에서의 분당엔진회전수의 비율은 수정될 수 있고 취득한 주행정보 및 각 시점에서의 분석된 데이터는 이력 데이터로 저장될 수 있다. 상기 과정으로 취득된 이력 데이터의 과거 데이터가 존재하는 경우 표시 부(7)에 과거 데이터와 비교한 결과를 표시하고 비교 결과가 설정한 범위를 벗어나는 경우 표시 부(7)에 경고 문구를 표시한다.
도 4는 본 고안의 주행속도 및 분당엔진회전수를 일정 구간으로 구분하여 해당 구간에 해당하는 메모리 영역에 주행정보를 저장하는 흐름도로서 주행정보가 취득(S10)되면 주행속도 면적, 분당엔진회전수 면적 및 연료밸브 개폐 율 면적을 계산한다(S20). 계산이 완료되면 도 5와 같이 일정 간격으로 주행속도 구간이 설정되어 있는 메모리 영역의 주행속도 구간을 탐색(S30)하여 탐색 된 주행속도 구간의 메모리 영역에 주행시간, 주행속도 면적, 분당엔진회전수 면적 및 연료밸브 개폐 율 면적을 저장(S40)하고, 차량의 주행상태가 퓨얼-컷 상태인 경우(S50)에는 탐색된 주행속도 구간의 퓨얼-컷 주행시간 영역에는 주행시간을 저장하고, 퓨얼-컷 주행속도 면적에는 주행속도 면적을 저장하고 퓨얼-컷 분당엔진회전수 면적에는 분당엔진회전수 면적을 저장(S60)한다. 주행속도 구간 탐색이 완료되면 도 6과 같이 일정 간격으로 분당엔진회전수 구간이 설정되어 있는 메모리 영역의 분당엔진회전수 구간을 탐색(S70)하여 해당 구간에 주행시간, 주행속도 면적, 분당엔진회전수 면적 및 연료밸브 개폐 율 면적을 저장(S80)하고 퓨얼-컷 상태인 경우(S90)도 탐색 된 분당엔진회전수 구간의 퓨얼-컷 주행시간 영역에는 주행시간을 저장하고, 퓨얼-컷 주행속도 면적에는 주행속도 면적을 저장하고 퓨얼-컷 분당엔진회전수 면적에는 분당엔진회전수 면적을 저장(S100)한다.
차량에 고장이 존재하면 차량의 전자제어장치(1)가 측정하는 주행정보에 오류가 있을 수 있으므로 정확한 주행정보를 제공하기 위해서는 차량에 고장이 존재하는지 검사할 필요가 있다. 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 차량의 고장 진단을 위해서 OBD-II 방식의 고장 진단 방법을 지원하는데, 차량의 전자제어장치(1)와 OBD-II 통신을 수행하기 위해서는 양방향 통신을 수행하여야 한다. 본 고안에서는 차량의 전자제어장치(1)와 양방향 통신을 수행함으로써 발생할 수 있는 차량 이상 상태 발생을 방지하기 위해서 차량 주행 중에는 OBD-II 진단을 수행할 수 없고 반드시 정차 중에만 OBD-II 진단을 수행할 수 있도록 한다. 정차 중에 OBD-II 진단을 수행하기 위해서, OBD-II 진단 중에 실시간으로 주행속도를 검사하여 주행속도가 0을 초과하거나 주행속도를 검출할 수 없는 경우 수행 중인 OBD-II 진단을 중지한다. OBD-II 진단이 수행되면 표시 부(7)에 OBD-II 진단 결과를 표시한다.
상기에서와 같이 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치에 사용되는 마이크로 컨트롤러에 탑재되는 프로그램에 차량 주행 중에 전자제어장치(1)와의 양방향 통신을 수행할 수 없도록 설정되어 있어도 마이크로 컨트롤러에 탑재되는 프로그램의 오류 및 기타 외 부요인 등으로 양방향 통신이 수행될 수 있으므로, 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 프로그램 오류 및 기타 외부 요인에 의한 전자제어장치(1)와의 양방향 통신을 방지하기 위해서 수신 전용 설정 부(8)를 사용하여 물리적으로 전자제어장치(1)로부터 데이터 수신만 할 수 있는 상태로 설정될 수 있다. 즉 수신 전용 설정 부(8)를 통해서 통신 인터페이스 부(3)가 수신 전용 상태로 설정되면 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치는 통신 인터페이스 부(3)를 통해서 차량의 전자제어장치(1)와 양방향 통신을 수행할 없고 단지 수신만 할 수 있다.
도 1은 본 고안의 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치 블록도
도 2는 본 고안의 주행정보 수집 시작 시각(9)부터 주행정보 수집 종료 시각(10) 사이에 취득된 주행정보(11)의 주행시간에 대한 면적(12)을 도시한 그래프
도 3은 본 고안의 차량 시동 데이터 그래프
도 4는 본 고안의 주행속도 및 분당엔진회전수를 일정 구간으로 구분하여 해당 구간에 해당하는 메모리 영역에 주행정보를 저장하는 흐름도
도 5는 일정 간격으로 주행속도 구간이 설정되어 있는 메모리 영역 구성도
도 6은 일정 간격으로 분당엔진회전수 구간이 설정되어 있는 메모리 영역 구성도
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
1 : 차량 전자제어장치(ECU)
2 : CAN 통신 라인
3 : 통신 인터페이스 부
4 : 통신 데이터 수집 부
5 : 저장 부
6 : 분석 부
7 : 표시 부
8 : 수신 전용 설정 부
9 : 주행정보 수집 시작 시각
10 : 주행정보 수집 종료 시각
11 : 주행정보
12 : 주행시간에 대한 주행정보 면적
13 : 분당엔진회전수
14 : 연료 밸브 개폐 율

Claims (7)

  1. 통신 인터페이스 부(3)를 통하여 차량에 장착된 전자제어장치(1)의 CAN 통신 라인(2)에 접속하고 통신 데이터 수집 부(4)를 통하여 전자제어장치(1)의 CAN 통신라인의 데이터를 수집하고 수집한 CAN 통신 데이터를 저장 부(5)에 저장하고 저장된 CAN 통신 데이터를 분석 부(6)를 통하여 분석하고 표시 부(7)에 저장 부(5)에 저장된 데이터 및 분석 부(6)에서 추출한 데이터를 표시하는 차량 주행정보 분석 장치에 있어서 전자제어장치(1)의 CAN 통신 데이터를 수신하여 주행속도, 분당엔진회전수, 연료밸브 개폐 율 및 퓨얼-컷 데이터와 같은 주행정보 데이터를 추출하고, 추출된 주행속도 및 분당엔진회전수에 대한 주행시간에 대한 면적을 실시간으로 계산하여 주행시간에 대한 주행 속도의 면적과 주행시간에 대한 분당엔진회전수의 면적의 비율을 주행평가지수로 사용하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서, 주행속도 및 분당엔진회전수를 일정 구간으로 구분한 후 취득한 주행속도 및 분당엔진회전수에 맞는 구간의 메모리 영역에 분석 부(6)에서 분석한 주행시간, 주행시간에 대한 주행속도 면적, 주행시간에 대한 분당엔진회전수 면적, 연료밸브 개폐 율 면적, 퓨얼-컷 주행시간, 퓨얼-컷 주행속도 면적 및 퓨얼- 컷 분당엔진회전수 면적과 같은 주행정보를 실시간으로 저장하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치.
  3. 제1항에 있어서, 전자제어장치(1)의 CAN 통신 데이터가 취득은 되지만 분석이 불가능하여 주행정보를 추출할 수 없는 경우 수집된 전자제어장치(1)의 CAN 통신 데이터를 추후에 분석할 수 있도록 저장 부(5) 또는 저장 부(5) 이외의 별도의 저장 장치에 저장하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 차량 주행정보 또는 전자제어장치(1)의 CAN 통신 데이터 저장 시 위성항법장치(GPS) 정보를 수신받으면 위성항법장치(GPS)에서 수신받은 정보를 차량 주행정보 또는 전자제어장치(1)의 CAN 통신 데이터와 함께 저장하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치.
  5. 제1항에 있어서, 차량의 주행 중에는 전자제어장치(1)들 사이의 CAN 통신 데 이터를 수신만 할 수 있는 전자제어장치(1) CAN 통신 데이터 수신 전용 상태로 동작하다가, 차량이 정차 중 일 때 전자제어장치(1)에 CAN 통신 데이터를 송수신할 수 있는 양방향 통신 상태로 전환하여 OBD-II 관련 진단을 수행하고 OBD-II 진단 도중에 차량의 주행속도가 0을 초과하여 감지되거나 차량 주행속도 감지에 실패하면 OBD-II 진단을 중지하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 수신 전용 설정 부(8)를 통하여 하드웨어적으로 전자제어장치(1)에 대하여 CAN 통신 데이터 수신 전용 상태로 설정하여 OBD-II 관련 진단 및 주행정보 분석 장치의 마이크로 컨트롤러에 탑재된 프로그램 오류와 같은 이상 동작 등으로 차량의 전자제어장치(1)에 CAN 통신 데이터를 송신하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치.
  7. 제1항에 있어서, 분당엔진회전수가 0에서 0을 초과하는 순간(시동이 걸리는 순간)을 감지하여, 감지된 시점으로부터 일정 시간 동안 주행정보를 수집하여 저장한 후 수집한 데이터를 설정한 구간으로 구분하고, 구분된 각각의 구간에 대해서 진행 시간, 분당엔진회전수, 연료 개폐 율, 분당엔진회전수 면적 및 연료 밸브 개 폐 율의 면적과 같은 주행정보를 표시 부(7)에 표시하고 저장 요청이 있을 경우 해당 주행정보를 이력 데이터로 저장하고 해당 주행정보에 대한 과거 이력 데이터가 존재하는 경우 과거 이력 데이터와 비교하여 비교 결과를 표시 부(7)에 출력하고 비교 결과가 사용자가 설정한 범위를 벗어나는 경우 경고 문구를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어장치(ECU) 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치.
KR2020090013695U 2009-10-21 2009-10-21 차량의 전자제어장치 통신 데이터 감시 방법을 사용하는 주행정보 취득 및 분석 장치 KR20110004167U (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190063209A (ko) * 2017-11-29 2019-06-07 고려대학교 산학협력단 차량의 상태 검증과 이상 징후 탐지 장치 및 이를 포함하는 시스템

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