KR20130066383A - 전자제어 시스템의 구동방법 - Google Patents

전자제어 시스템의 구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자제어 시스템의 구동방법에 관한 것으로, 전자제어유닛(ECU)이 엔진회전속도 센서로부터 엔진회전속도를 입력받고, 시동상태 감지부로부터 시동스위치 상태를 입력받는 단계, 전자제어유닛(ECU)이 엔진회전속도를 미리 설정된 기준회전속도와 비교하는 단계, 전자제어유닛(ECU)이 시동스위치 상태가 미리 정의된 '이그니션 상태(IGN)'인지 확인하는 단계 및 엔진회전속도가 기준회전속도 이상이고, 시동스위치 상태가 '이그니션 상태(IGN)'이면, 전자제어유닛(ECU)이 크랭킹 상태가 종료된 것으로 판단하여 시스템 구동을 시작하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따르면 전자제어유닛(ECU)이 크랭킹 상태에서 시스템 제어 및 페일 세이프 제어를 수행하지 않도록 함으로써, 전자제어유닛(ECU)이 불안정한 전원 공급으로 인하여 오동작하거나 고장을 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있다.

Description

전자제어 시스템의 구동방법{METHOD FOR OPERATING OF ELECTRONIC CONTROL SYSTEM}
본 발명은 전자제어 시스템의 구동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 시동 시에 크랭킹 상태가 종료되는지 판단하여 크랭킹 상태가 종료된 후에 시스템을 구동하도록 하는 전자제어 시스템의 구동방법에 관한 것이다.
최근에 출시되는 차량에는 주행 안정성을 확보하기 위해 전자제어 서스펜션(ECS; Electronic Control Suspension), 전동식 동력 조향시스템(MDPS; Motor Driven Power Steering), 자세제어 시스템(ESC; Electronic Stability Control), 스마트 부스터 제동시스템(Smart Booster Brake System) 등 다양한 전자제어 시스템의 장착이 증가하는 추세이다.
이러한 전자제어 시스템은 전자제어유닛(ECU; Electronic Control Unit)을 구비하며, 전자제어유닛(ECU)은 전원을 공급받아 상기와 같은 시스템의 제어를 수행한다.
한편, 크랭킹 상태는 차량 시동시에 시동스위치가 '스타트 상태'로 이동되어 스타트 모터가 엔진을 강제로 회전시키는 상태를 의미하는데, 이러한 크랭킹 상태에서는 전자제어유닛(ECU)에 공급되는 배터리 전원이 불안정하다.
종래의 전자제어유닛(ECU)은 엔진회전속도가 기준치 이상으로 상승하면 엔진의 시동이 완료된 상태로 판단하여 시스템 제어를 시작하였다.
하지만, 이처럼 전자제어유닛(ECU)이 안정적으로 전원이 공급되지 않는 크랭킹 상태에서 시스템 제어를 시작하면, 불안정한 전원 공급으로 인하여 오동작할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 전자제어유닛(ECU)이 안정적으로 전원이 공급되지 않는 크랭킹 상태에서 페일 세이프 제어를 수행하면, 불안정한 전원 공급으로 인하여 고장을 잘못 검출할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 특허공개공보 제2000-0032366호 '차량 엔진 시동장치와 그 제어방법' (2000.06.15)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 차량 시동시에 불안정한 전원공급으로 인하여 전자제어유닛(ECU)이 오동작하거나 고장을 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있도록 하는 전자제어 시스템의 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전자제어유닛이 엔진회전속도 센서로부터 엔진회전속도를 입력받고, 시동상태 감지부로부터 시동스위치 상태를 입력받는 단계; 전자제어유닛이 엔진회전속도를 미리 설정된 기준회전속도와 비교하는 단계; 전자제어유닛이 시동스위치 상태가 미리 정의된 '이그니션 상태(IGN)'인지 확인하는 단계; 및 엔진회전속도가 기준회전속도 이상이고, 시동스위치 상태가 '이그니션 상태(IGN)'이면, 전자제어유닛이 크랭킹 상태가 종료된 것으로 판단하여 시스템 구동을 시작하는 단계를 포함한다.
본 발명의 시스템 구동을 시작하는 단계에서 전자제어유닛은 크랭킹 상태가 종료된 시점으로부터 미리 설정된 정상대기시간이 경과한 후에 시스템 구동을 시작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전자제어 시스템의 구동방법은 전자제어유닛이 다른 전자제어유닛으로부터 캔 통신을 통해 엔진회전속도와 시동스위치 상태를 수신하는 단계; 전자제어유닛이 엔진회전속도를 미리 설정된 기준회전속도와 비교하는 단계; 전자제어유닛이 시동스위치 상태가 미리 정의된 '이그니션 상태(IGN)'인지 확인하는 단계; 및 엔진회전속도가 기준회전속도 이상이고, 시동스위치 상태가 '이그니션 상태(IGN)'이면, 전자제어유닛이 크랭킹 상태가 종료된 것으로 판단하여 시스템 구동을 시작하는 단계를 포함한다.
본 발명의 시스템 구동을 시작하는 단계에서 전자제어유닛은 크랭킹 상태가 종료된 시점으로부터 미리 설정된 정상대기시간이 경과한 후에 시스템 구동을 시작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 엔진회전속도와 시동스위치 상태를 수신하는 단계는, 전자제어유닛이 다른 전자제어유닛과의 통신상태가 정상인지 여부를 확인하는 단계; 및 통신상태가 정상이면, 전자제어유닛이 다른 전자제어유닛으로부터 엔진회전속도와 시동스위치 상태를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 통신상태의 고장이 검출되면, 전자제어유닛이 고장이 검출된 시점으로부터 미리 설정된 페일세이프 시간이 경과한 후에 시스템 구동을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 전자제어유닛은 배터리 전압이 미리 설정된 기준범위 이내에 속하여 캔 신호를 사용가능한지 여부와, 캔 메시지에 대한 다른 전자제어유닛으로부터의 응답이 일정시간 이내에 수신되는지 여부와, 다른 전자제어유닛으로부터 고장메시지가 수신되는지 여부 중 적어도 하나 이상의 기준에 따라 통신상태가 정상인지 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 다른 전자제어유닛은 엔진제어유닛인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전자제어유닛(ECU)이 크랭킹 상태에서 시스템 제어 및 페일 세이프 제어를 수행하지 않도록 함으로써, 전자제어유닛(ECU)이 불안정한 전원 공급으로 인하여 오동작하거나 고장을 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이처럼 전자제어유닛(ECU)의 오동작을 방지함으로써 전자제어 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 차량의 주행 안전성을 강화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법을 수행하기 위한 장치의 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법을 수행하기 위한 장치의 블록구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법을 수행하기 위한 장치는 엔진회전속도 센서(10), 시동상태 감지부(20) 및 전자제어유닛(30)를 포함한다.
엔진회전속도 센서(10)는 엔진(미도시)의 회전속도를 측정하여 전자제어유닛(30)에 전달하며, 리드 스위치 방식, 전자유도 방식, 점화펄스 방식 등의 전자적인 방법이나 플렉시블 샤프트(미도시)를 이용한 기구적인 방법을 이용하여 엔진의 회전속도를 측정할 수 있다.
시동상태 감지부(20)는 시동스위치(미도시)의 상태를 감지하여 전자제어유닛(30)에 전달한다.
여기서, 시동스위치는 엔진을 시동하기 위해 운전자로부터 시동요청신호를 입력받는 장치로서, 키의 삽입 및 회전에 따라 단계적으로 시동요청신호를 입력받을 수 있고, 시동버튼을 통해 시동요청신호를 입력받을 수도 있다.
이때, 시동상태 감지부(20)에 감지되는 시동스위치의 상태는, 일부 메모리 장치를 제외하고 모든 전원이 차단되는 '오프 상태(OFF)', 키가 삽입되는 '키 인 상태(key in)', 오디오 등의 편의장치에 전원이 공급되는 '액세서리 상태(ACC)', 엔진 점화장치에 전원이 공급되는 '이그니션 상태(IGN)' 및 스타트 모터(미도시)가 엔진을 강제로 회전시키는 '스타트 상태(ST)'로 정의될 수 있고, 본 실시예에서는 시동스위치의 상태가 이와 같이 정의되는 경우를 예로 들어 설명한다.
하지만, 시동상태 감지부(20)에 감지되는 시동스위치의 상태는 시동스위치의 구현 방식이나 적용되는 차종에 따라서 다양하게 선택될 수 있다.
즉, '이그니션 상태(IGN)'는 '제1 이그니션 상태(IGN1)' 및 '제2 이그니션 상태(IGN2)'로 구분될 수 있고, 시동스위치가 버튼 방식으로 구현되는 경우 '키 인 상태(key in)'가 생략될 수 있다.
전자제어유닛(30)은 엔진회전속도 센서(10)로부터 전달받은 엔진회전속도 및 시동상태 감지부(20)로부터 전달받은 시동스위치의 상태에 기초하여 크랭킹 상태가 종료되는지 판단하고, 크랭킹 상태가 종료된 것으로 판단되면 시스템 제어를 시작한다.
일반적으로 운전자는 시동스위치에 키를 삽입한 후 회전시켜 시동스위치의 상태를 '액세서리 상태(ACC)'→'이그니션 상태(IGN)'→'스타트 상태(ST)'로 순차적으로 변화시킨다.
이후, 운전자는 시동스위치의 상태가 '스타트 상태(ST)'에 일정시간 머무르도록 키를 회전시키고, 스타트 모터에 의해 엔진이 시동되면 '이그니션 상태(IGN)'로 복원시킨다.
이때, 시동스위치가 '스타트 상태(ST)'에 머무르는 구간이 크랭킹 상태에 해당하며, 엔진 시동이 완료되면 시동스위치의 상태가 '스타트 상태(ST)'에서 '이그니션 상태(IGN)'로 복원되기 때문에, 전자제어유닛(30)은 이를 이용하여 크랭킹 상태의 종료를 검출할 수 있다.
전자제어유닛(30)이 이와 같이 엔진회전속도 및 시동스위치의 상태를 전달받아 크랭킹 상태가 종료되는지를 판단하는 구체적인 과정은 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 그래프이다.
이하, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
먼저, 전자제어유닛(30)은 시동전원이 인가되는지 확인하여(S110). 시동전원이 인가되면, 엔진회전속도 센서(10) 및 시동상태 감지부(20)로부터 엔진회전속도 및 시동스위치의 상태를 각각 전달받는다(S120).
이후, 전자제어유닛(30)은 엔진회전속도를 미리 설정된 기준회전속도와 비교하여 엔진회전속도가 기준회전속도 이상일 때, 시동스위치의 상태가 '이그니션 상태(IGN)'인지를 판단한다(S130).
여기서, 기준회전속도는 스타트 모터에 의해 엔진 시동이 완료된 것으로 판단할 수 있는 엔진회전속도로서, 차량에 장착되는 엔진의 사양 및 적용되는 시스템의 사양에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 일 예로 기준회전속도는 800[RPM]으로 설정될 수 있다.
만약, 엔진회전속도가 기준회전속도 이상이고 시동스위치의 상태가 '이그니션 상태(IGN)'이면, 도 3에 도시된 바와 같이 엔진의 시동이 완료되고 시동스위치의 상태가 '스타트 상태(ST)'에서 '이그니션 상태(IGN)'로 복원되어 크랭킹 상태가 종료된 것이므로, 전자제어유닛(30)은 크랭킹 상태가 종료된 시점으로부터 미리 설정된 정상대기시간이 경과하는지 판단한다(S140).
여기서, 정상대기시간은 크랭킹 상태의 종료가 지속되는지 확인하기 위한 시간으로서, 시스템 설계자의 의도 및 적용되는 시스템의 사양에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 일 예로 정상대기시간은 0.5[sec]로 설정될 수 있다.
이후, 크랭킹 상태가 종료된 시점으로부터 정상대기시간이 경과하면, 전자제어유닛(30)은 시스템 제어를 시작한다(S150).
이와 같이 본 발명에 따르면, 전자제어유닛(30)이 크랭킹 상태에서 시스템 제어를 수행하지 않도록 함으로써, 불안정한 전원 공급으로 인하여 전자제어유닛(30)이 오동작하는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자제어 시스템의 구동방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
한편, 앞에서 설명한 실시예에서는 전자제어유닛(30)이 엔진회전속도 및 시동스위치의 상태를 엔진회전속도 센서(10) 및 시동상태 감지부(20)로부터 직접 전달받는 경우를 예로 들었으나, 전자제어유닛(30)은 엔진회전속도 및 시동스위치의 상태 중 적어도 하나 이상을 다른 전자제어유닛(ECU)으로부터 캔(CAN; Control Area Network) 통신을 통해 전달받을 수도 있다.
예를 들어, 전자제어유닛(30)이 엔진제어유닛(EMS; Engine Management System)으로부터 엔진회전속도 및 시동스위치의 상태를 전달받을 수 있다.
이때, 전자제어유닛(30)은 엔진제어유닛(EMS)과의 통신 고장이 발생하는 경우에 대비해 페일 세이프 제어를 수행하는데, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 구체적인 동작을 설명한다.
우선, 전자제어유닛(30)은 시동전원이 인가되는지 확인하여(S210), 시동전원이 인가되면, 엔진제어유닛(EMS)과의 통신상태가 정상인지 여부를 확인한다(S220).
구체적으로, 전자제어유닛(30)은 공급되는 배터리 전압이 미리 설정된 기준범위 이내에 속하여 캔(CAN) 신호를 사용가능한지 여부, 캔(CAN) 메시지에 대한 응답이 일정시간 이내로 수신되는지 여부 및 엔진제어유닛(EMS)로부터 고장메시지가 수신되는지 여부를 순차적으로 판단하여 엔진제어유닛(EMS)과의 통신상태가 정상인지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 엔진제어유닛(EMS)과의 통신상태가 정상인 것으로 판단되면, 전자제어유닛(30)은 엔진제어유닛(EMS)으로부터 엔진회전속도 및 시동스위치 상태를 캔(CAN) 통신을 통해 수신한다(S230).
이때, 전자제어유닛(30)은 캔(CAN) 통신 외에 LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay) 등의 통신방식을 이용하여 상기 엔진회전속도 및 시동스위치 상태를 수신할 수도 있다.
또한, 앞에서 일부 언급한 바와 같이, 전자제어유닛(30)이 엔진제어유닛(EMS)이 아닌 변속제어유닛(TCU; Transmission Control Unit)이나 기타 다른 전자제어유닛(ECU)으로부터 엔진회전속도 및 시동스위치 상태를 수신할 수도 있다.
이후, 전자제어유닛(30)은 엔진회전속도 및 시동스위치 상태에 기초하여 크랭킹 상태가 종료되는지 판단하여 크랭킹 상태가 종료되면, 미리 설정된 정상대기시간이 경과한 후에 시스템 제어를 시작하며(S240,S250,S270), 이 과정은 앞에서 설명한 실시예와 동일하다.
한편, 엔진제어유닛(EMS)과의 통신상태가 정상인지 여부를 확인하는 S220 단계에서, 엔진제어유닛(EMS)과의 통신상태가 정상이 아닌 것으로 판단되면, 전자제어유닛(30)은 통신 고장이 검출된 시점으로부터 미리 설정된 페일 세이프 시간이 경과하는지 판단한다(S260).
여기서, 페일세이프 시간은 통신 고장이 일시적으로 발생한 것인지, 지속적으로 유지되는 것인지를 확인하기 위한 시간으로서, 시스템 설계자의 의도 및 적용되는 시스템의 사양에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 일 예로 페일세이프 시간은 2[sec]로 설정될 수 있다.
이후, 통신 고장이 검출된 시점으로부터 페일 세이프 시간이 경과하면, 전자제어유닛(30)은 시스템 제어를 시작한다(S270).
즉, 엔진제어유닛(EMS)과의 통신에 고장이 발생하면, 전자제어유닛(30)이 엔진회전속도 및 시동스위치 상태에 기초하여 크랭킹 상태가 종료되는지 판단할 수 없는 상태이므로, 전자제어유닛(30)은 페일 세이프 시간이 경과되면, 바로 시스템 제어를 시작한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10 : 엔진회전속도 센서
20 : 시동상태 감지부
30 : 전자제어유닛

Claims (8)

  1. 전자제어유닛이 엔진회전속도 센서로부터 엔진회전속도를 입력받고, 시동상태 감지부로부터 시동스위치 상태를 입력받는 단계;
    상기 전자제어유닛이 상기 엔진회전속도를 미리 설정된 기준회전속도와 비교하는 단계;
    상기 전자제어유닛이 상기 시동스위치 상태가 미리 정의된 '이그니션 상태(IGN)'인지 확인하는 단계; 및
    상기 엔진회전속도가 상기 기준회전속도 이상이고, 상기 시동스위치 상태가 상기 '이그니션 상태(IGN)'이면, 상기 전자제어유닛이 크랭킹 상태가 종료된 것으로 판단하여 시스템 구동을 시작하는 단계를 포함하는 전자제어 시스템의 구동방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 시스템 구동을 시작하는 단계에서
    상기 전자제어유닛은 상기 크랭킹 상태가 종료된 시점으로부터 미리 설정된 정상대기시간이 경과한 후에 시스템 구동을 시작하는 것을 특징으로 하는 전자제어 시스템의 구동방법.
  3. 전자제어유닛이 다른 전자제어유닛으로부터 캔 통신을 통해 엔진회전속도와 시동스위치 상태를 수신하는 단계;
    상기 전자제어유닛이 상기 엔진회전속도를 미리 설정된 기준회전속도와 비교하는 단계;
    상기 전자제어유닛이 상기 시동스위치 상태가 미리 정의된 '이그니션 상태(IGN)'인지 확인하는 단계; 및
    상기 엔진회전속도가 상기 기준회전속도 이상이고, 상기 시동스위치 상태가 상기 '이그니션 상태(IGN)'이면, 상기 전자제어유닛이 크랭킹 상태가 종료된 것으로 판단하여 시스템 구동을 시작하는 단계를 포함하는 전자제어 시스템의 구동방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 시스템 구동을 시작하는 단계에서
    상기 전자제어유닛은 상기 크랭킹 상태가 종료된 시점으로부터 미리 설정된 정상대기시간이 경과한 후에 시스템 구동을 시작하는 것을 특징으로 하는 전자제어 시스템의 구동방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 엔진회전속도와 시동스위치 상태를 수신하는 단계는,
    상기 전자제어유닛이 상기 다른 전자제어유닛과의 통신상태가 정상인지 여부를 확인하는 단계; 및
    상기 통신상태가 정상이면, 상기 전자제어유닛이 상기 다른 전자제어유닛으로부터 상기 엔진회전속도와 상기 시동스위치 상태를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 시스템의 구동방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 통신상태의 고장이 검출되면, 상기 전자제어유닛이 상기 고장이 검출된 시점으로부터 미리 설정된 페일세이프 시간이 경과한 후에 시스템 구동을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 시스템의 구동방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 전자제어유닛은
    배터리 전압이 미리 설정된 기준범위 이내에 속하여 캔 신호를 사용가능한지 여부와,
    캔 메시지에 대한 상기 다른 전자제어유닛으로부터의 응답이 일정시간 이내에 수신되는지 여부와,
    상기 다른 전자제어유닛으로부터 고장메시지가 수신되는지 여부 중 적어도 하나 이상의 기준에 따라 상기 통신상태가 정상인지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 전자제어 시스템의 구동방법.
  8. 제 3항에 있어서, 상기 다른 전자제어유닛은 엔진제어유닛인 것을 특징으로 하는 전자제어 시스템의 구동방법.
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