KR20150044776A - 전기자동차의 데이터 처리 장치 및 방법 - Google Patents

전기자동차의 데이터 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자동차에서 생성 및 처리되는 데이터를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차는 엔진; 엔진과 연결되어 구동 토크를 발생하는 모터/발전기; 운전자의 운행 요구를 검출하는 운전 요구 검출부; 엔진의 제반 동작을 제어하고, 상기 운전 요구 검출부에서 출력되는 데이터에 기초하여 자동차의 구동에 요구되는 데이터 또는 상기 자동차 구동 시 생성되는 데이터의 처리를 위한 복수의 제어부를 포함하는 ECU(Electronic control unit);를 포함한다.

Description

전기자동차의 데이터 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for data processing of Electric Vehicle}
본 발명은 전기 자동차에서 생성 및 처리되는 데이터를 처리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
미래형 자동차 중 하나인 전기자동차는 일반가정에서 전원 플러그를 자동차에 연결하여 2차 전지에 충전하고 충전된 전기에너지를 이용하여 자동차를 구동할 수 있다.
전기 자동차는 내부의 다양한 센서로부터 감지되는 센싱 데이터를 수집하고 상기 수집된 데이터를 처리 및 저장하도록 제어하기 위한 ECU(Electronic control unit)를 포함하고 있다. EUC는 자동차 엔진, 자동 변속기 등의 다양한 상태를 제어하기 위한 제어 장치이며 그 처리 대상 데이터의 양이 방대하다.
또한, ECU의 경우 자동차의 구동에 따른 동작 데이터 및 생성데이터를 빠르고 정확하게 처리해야 함에 따라 처리 속도 역시 매우 중요하다.
일반적인 차량용 ECU는 멀티 코어(Multi Core)를 탑재한 형태로 출시되고 있지만 그 코어의 수는 10개 미만이라 할 수 있다. 전기 자동차의 지능화에 따른 처리 대상 데이터가 방대해짐에 따라 종래의 정형화된 데이터 처리 장치에 한정하여 데이터의 처리 및 연산은 한계를 가질 수 있다. 즉 한정된 제어 장치를 이용하여 방대한 양의 데이터를 병렬 처리 및 연산함에 있어서, 연산 속도의 저하 및 과부하가 발생할 수 있다. 또한 고성능을 요구하는 전자부품들이 자동차에 부가적으로 장착됨에 따라 기존의 ECU로 처리하는 것은 한계가 있다.
본 발명은 고성능을 요구하는 자동차에서 생성 및 처리되는 데이터를 신속하고 정확하게 처리할 수 있도록 하기 위한 전기 자동차의 데이터 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차는 엔진; 엔진과 연결되어 구동 토크를 발생하는 모터/발전기; 운전자의 운행 요구를 검출하는 운전 요구 검출부; 엔진의 제반 동작을 제어하고, 상기 운전 요구 검출부에서 출력되는 데이터에 기초하여 자동차의 구동에 요구되는 데이터 또는 상기 자동차 구동 시 생성되는 데이터의 처리를 위한 복수의 제어부를 포함하는 ECU(Electronic control unit);를 포함한다.
본 발명에 따른 자동차의 데이터 처리 장치 및 방법에 의하여 고성능의 전자부품을 다수개 포함하고 있는 전기자동차의 데이터 처리 및 연산 속도를 증대시키고, 그에 따른 정확한 결과 값을 출력할 수 있도록 하는 효과를 가지고 있다.
또한 본 발명에 따른 자동차의 데이터 처리 장치 및 방법에 의하여 방대한 양의 데이터를 복수의 연산 및 처리 장치에서 처리할 수 있도록 함으로써, 제어 장치의 과부하를 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 전기자동차의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ECU의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 동작 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 처리 동작 흐름도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 전기자동차의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예가 적용되는 전기 자동차(100)는 운전 요구 검출부(110), ECU(120), TCU(130), 배터리(140), BMS(150), HCU/MCU(160), 인버터(170), 모터/발전기(180), CVT9185). 엔진(190)을 포함하여 구성될 수 있다.
운전 요구 검출부(110)는 운전자의 자동차 운행 요구를 검출할 수 있다. 출발 및 가속 요구에 대한 APS(Accel Position Sensor)신호와 제동 제어하는 브레이크 페달 신호, 변속단 선택에 대한 인히비터(inhibitor) 스위치의 신호 등을 검출하여 그에 대한 전기적 정보를 출력할 수 있다.
ECU(120)는 상기 운전 요구 검출부(110)로부터 운전자의 자동차 운행 요구 신호와 냉각수온 및 엔진토크 등의 엔진 상태 정보에 따라 엔진에 대한 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 특히 본 발명의 실시 예에 따른 ECU(120)는 자동차 내부의 다양한 센서 및 구동에 따라 생성되는 데이터를 연산 및 처리할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
TCU(130)는 현재의 차속과 기어비 및 클러치 상태 등의 다양한 정보 데이터를 검출하여 CVT(185)의 출력토크 조절에 대한 전반적인 동작을 제어한다
배터리(140)는 모터/발전기(180)에 전압을 공급하여 모터의 출력 파워를 지원하고 모터/발전기(180)에 의한 엔진 시동 시 전압을 공급할 수 있다. 배터리(140)는 엔진 모드 및 제동 제어 시 발전기로 동작하는 모터/발전기(180)의 회생 제동 에너지를 회수하여 충전하거나 별도의 전압 공급원(전원 플러그 등)으로부터 인가되는 에너지를 이용하여 충전될 수도 있다.
BMS(150)는 배터리(140)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 검출하여 배터리(140)의 SOC상태를 관리 제어할 수 있다. 또한 모터(18) 파워 지원 시 및 엔진(190)의 시동 시에 출력되는 전류량을 제어할 수 있다.
HCU/MCU(160)는 운전자의 발진 제어 요구에 따라 각 제어기들은 통합 제어하여 모터/발전기(180)의 출력 토크 및 속도를 제어할 수 있다.
인버터(170)는 IGBT스위치 소자로 이루어지며 HUC/MCU(160)에서 인가되는 PWM(Pulse Width Modulation)제어 신호에 따라 배터리(140)의 직류 전압을 3상 교루 전압으로 변화시켜 모터/발전기(180)를 구동시킬 수 있다.
모터 발전기(180)는 배터리(140)의 전압에 의해 구동되고, 엔진(190)의 출력에 의한 주행 시 파워를 지원할 수 있다.
CVT(185)는 모터(180)를 통해 전달되는 파워를 TCU(130)의 제어에 따라 변속비를 조정하여 차동 기어를 통해 구동 휠에 전달시켜 자동차가 주행될 수 있도록 할 수 있다.
엔진(190)은 HCU/MCU(160)의 제어를 받은 ECU(120)의 제어에 의해 그 출력이 제어될 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차(100)는 전기자동차의 구동에 요구되거나 발생되는 데이터를 수집하기 위한 다양한 센서 및 처리 장치로 구성될 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 ECU(120)의 구성을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 ECU의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 ECU(120)는 통신부(121), 제어부(122), 저장부(123), 영상/이미지 처리부(124) 및 오디오 처리부(125)를 포함할 수 있다.
통신부(121)는 자동차(100)를 구성하는 다양한 센서 및 구성부로부터 생성 및 출력되는 데이터를 수집하고 상기 수집된 데이터에 대응하는 제어 데이터를 전송할 수 있다.
제어부(122)는 자동차(100)에 구성되는 다양한 센서 및 구성부로부터 생성 및 출력되는 데이터를 처리 및 연산할 수 있다. 또한 상기 연산 및 처리된 데이터에 기초한 제어 데이터를 생성할 수 있다.
제어부(122)는 본 발명의 실시 예에 따라 제1제어부(122a)와 제2제어부(122b)로 구성될 수 있다.
제1제어부(122a)와 제2제어부(122b)는 자동차(100)의 구동에 요구되는 데이터 및 구동 시 생성되는 데이터를 연산 및 처리할 수 있다.
제1제어부(122a)와 제2제어부(122b)는 처리 대상 데이터 및 처리 대상 데이터의 용량에 따라 각각 상이한 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어 제1제어부(122a)는 자동차(100)의 구동에 요구되는 데이터 및 구동 시 생성되는 데이터중 이미지/영상 데이터를 제외한 데이터를 처리할 수 있다. 또는 상기 데이터 중 기준 용량 미만의 데이터를 한정하여 제1제어부(122a)에서 처리할 수 있다. 또한 제1제어부(122a)는 제1제어부(122a)와 제2제어부(122b)에서 처리할 데이터를 분류하고 그에 따른 처리 제어 신호(처리 지령 신호)를 생성 할 수 있다.
제2제어부(122b)는 제1제어부(122a)의 제어에 기초하여 지령된 데이터를 연산 및 처리 할 수 있다. 또한 제2제어부(122b)는 자동차(100)의 구동에 요구되는 데이터 및 구동 시 생성되는 데이터 중 이미지/영상 데이터만을 한정하여 처리할 수 있다. 즉, 기 설정된 처리 대상 데이터에 한정된 연산 및 처리를 수행할 수 있다. 또한 제2제어부(122b)는 제1제어부(122a)에서 확인된 데이터 처리 용량에 기초하여 기 설정된 기준 용량 이상을 가지는 데이터에 대한 연산 및 처리를 수행할 수 있다.
상기 제1제어부(122a)와 제2제어부(122b)는 각각 탑재된 코어의 수가 상이할 수 있다. 즉, 제1제어부(122a) 또는 제2제어부(122b)는 처리 대상 데이터가 상이함에 따라 둘 중 어느 하나의 제어부의 처리 용량 및 속도가 우수할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 제1제어부(122a)에 비해 제2제어부(122b)에 다수의 코어를 탑재한 제어부로 예를 들어 설명하였으며, 제1제어부(122a)는 일반 CPU일 수 있으며, 제2제어부(122b)는 GPU와 같은 대용량 처리 제어부일 수 있다. 상기 제1제어부와 제2제어부는 한정되지 않으며 제어부의 개수 및 성능은 유동적일 수 있다.
저장부(123)는 제어부(122)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 입/출력되는 데이터를 임시 저장할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 저장부(123)는 데이터가 처리되는 복수의 데이터에 대한 정보 및 처리 결과를 저장할 수 있다. 또한 저장부(123)는 처리 대상 데이터에 대한 제어부를 결정하기 위한 데이터 종류 정보 및 기준 용량 정보를 저장할 수 있다.
영상/이미지 처리부(124)는 제어부(122)에서 처리 및 출력되는 결과 값에 기초하여 자동차(100)의 출력장치(예를 들어 모니터 등)에서 영상/이미지 등을 출력하도록 처리할 수 있다.
오디오 처리부(125)는 제어부(122)에서 처리 및 출력되는 결과 값에 기초하여 자동차(100)의 출력장치(예를 들어 스피커 등)에서 오디오를 출력하도록 처리할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 자동차의 ECU(120)는 복수의 데이터 처리 제어부(122a, 122b)를 구성하고, 상기 각각의 제어부(122a. 122b)에서 데이터의 종류 또는 용량에 따른 처리를 수행할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 처리 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 처리 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 ECU(120)의 통신부(121)는 자동차(100)의 구동 또는 구동에 요구되는 데이터를 수집할 수 있다.(S302)
제어부(122)는 수집된 데이터에 대하여 데이터의 종류를 확인할 수 있다.(S304) 이때 수집된 데이터에 대한 데이터 종류의 확인 동작은 제어부(122) 중 제1제어부(122a)가 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서는 메인 제어부를 제1제어부(122a)로 정의하고, 상기 메인 제어부(122a)에 적어도 한 개 이상 연결될 수 있는 제어부를 제2제어부로 정의하여 설명한다.
제1제어부(122a)는 상기 수집된 데이터에 대한 종류를 확인한 결과에 기초하여 분류된 데이터 중 이미지/영상 데이터가 존재하는지를 판단할 수 있다.(S306)
제1제어부(122a)는 이미지/영상 데이터가 존재하면, 상기 이미지 영상 데이터의 처리를 위한 제어 신호를 제2제어부(122b)에 출력(S308)하고 상기 데이터를 제2제어부(122b)에서 처리할 수 있다.(S310)
제2제어부(122b)에서 처리되는 상기 이미지/영상 데이터는 자동차(100)의 동작을 위해 요구되는 이미지/영상 데이터이거나, 자동차(100)의 내부 또는 외부로부터 수신된 이미지/영상 데이터일 수 있다. 제2제어부(122b)는 상기 이미지/영상 데이터를 확인 및 가공하기 위한 연산 및 출력을 제어할 수 있다.
제2제어부(122b)는 연산 및 처리 제어 신호를 영상/이미지 처리부(124)로 출력하고, 상기 제어 신호에 기초하여 영상/이미지 처리부(124)에서 처리 완료된 데이터는 출력 장치로 출력할 수 있다.(S312)
반면, 수집된 데이터의 종류를 확인할 결과 이미지/영상 데이터가 존재하지 않는 경우 수집된 데이터에 대한 처리 제어 신호는 제1제어부(122a)에서 생성 및 출력하여 처리되도록 할 수 있다.(S314)
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 데이터 처리 동작 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 ECU(120)의 통신부(121)는 자동차(100)의 구동 또는 구동에 요구되는 데이터를 수집할 수 있다.(S402)
제어부(122)는 수집된 데이터에 대하여 데이터의 용량을 확인할 수 있다(S404) 이때 수집된 데이터에 대한 데이터의 용량을 확인하는 동작은 제어부(122) 중 제1제어부(122a)가 수행 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서는 메인 제어부를 제1제어부(122a)로 정의하고 상기 메인 제어부(122a)에 적어도 한 개 이상 연결될 수 잇는 제어부를 제2제어부로 정의하여 설명한다.
제1제어부(122a)는 상기 수집된 데이터에 대한 데이터 양을 확인한 결과에 기초하여 분류된 데이터 중 기준 데이터 양 이상인 데이터의 존재를 판단할 수 있다.(S406)
제1제어부(122a)는 기준 데이터 양을 이상인 데이터가 존재하면, 상기 기준 데이터 양 이상인 데이터의 처리를 위한 제어 신호를 제2제어부(122b)에 출력(S408)하고, 상기 데이터를 제2제어부(122b)에서 처리할 수 있다.(S410)
제2제어부(122b)에서 처리되는 기준 데이터 양 이상인 데이터는 자동차(100)의 동작을 위해 요구되는 데이터이거나 자동차(100)의 내부 또는 외부로부터 수신된 데이터일 수 있다. 제2제어부(122b)는 상기 데이터 중 기준 데이터 양을 이상인 데이터에 대한 확인 및 가공하기 위한 연산 및 출력을 제어 할 수 있다.
반면, 수집된 데이터 용량을 확인한 결과 기준 데이터양 이상인 데이터가 존재하지 않는 경우 수집된 데이터에 대한 처리 제어신호는 제1제어부(122a)에서 생성 및 출력하여 처리되도록 할 수 있다.(S414)
본 발명의 다른 실시 예에서는 제2제어부(122b)가 한 개 인 것으로 예를 들어 설명하였으나 상기 제2제어부(122b)와 같은 서브 제어부는 구성에 따라 복수개로 구성될 수 있으며 서브 제어부에서 처리할 데이터는 데이터의 우선 순위, 처리 순서, 데이터 양 등 다양한 조건에 기초하여 다수의 서브 제어부에 분배되어 처리될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 엔진;
    엔진과 연결되어 구동 토크를 발생하는 모터/발전기;
    운전자의 운행 요구를 검출하는 운전 요구 검출부;
    엔진의 제반 동작을 제어하고, 상기 운전 요구 검출부에서 출력되는 데이터에 기초하여 자동차의 구동에 요구되는 데이터 또는 상기 자동차 구동 시 생성되는 데이터의 처리를 위한 복수의 제어부를 포함하는 ECU(Electronic control unit);를 포함하는
    전기 자동차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 ECU는
    상기 자동차의 구동에 요구되는 데이터 또는 상기 생성되는 데이터 중 데이터의 종류에 따라 구분하고, 상기 구분된 데이터를 각각 상기 복수의 제어부에서 처리되도록 하는
    전기 자동차.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 ECU는
    상기 구분된 데이터 중 영상/이미지 데이터를 처리하기 위한 적어도 하나의 제2제어부;
    상기 데이터를 종류에 따라 분류하고, 상기 분류된 데이터 중 상기 제2제어부에서 처리하는 데이터를 제외한 데이터를 처리하는 제1제어부;를 포함하는
    전기 자동차.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 ECU는
    상기 자동차의 구동에 요구되는 데이터 또는 상기 생성되는 데이터 중 데이터의 용량에 따라 구분하고, 상기 구분된 데이터를 각각 상기 복수의 제어부에서 처리하도록 하는
    전기 자동차.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 ECU는
    상기 구분된 데이터 중 데이터 용량이 기준 용량 이상인 데이터를 처리하기 위한 제2제어부;
    데이터를 용량에 따라 구분하고, 상기 구분된 데이터 중 기준 용량 미만인 데이터를 처리하기 위한 제1제어부;를 포함하는
    전기 자동차.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 ECU는
    코어수가 상이한 제어부를 복수개 포함함을 특징으로 하는
    전기 자동차
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