KR20160065641A - Hsil 기반 가상 엔진 검증 장치 및 방법 - Google Patents

Hsil 기반 가상 엔진 검증 장치 및 방법 Download PDF

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송순호
박상준
조정근
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치 및 방법에 관한 것으로서, 가상환경에서 엔진을 구동시키는 엔진 시뮬레이션부, 상기 엔진 시뮬레이션부에 데이터를 제공하는 데이터 입력부, ECU(Electronic Control Unit) 맵데이터가 저장된 ECU부 및 상기 ECU부에 저장된 ECU 맵데이터를 상기 엔진 시뮬레이션부에 제공하기 위해 상기 데이터 입력부에 전송하는 인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, ECU 등의 전자 제어장치를 액츄에이터 등의 기계장치와 직접 연동함 없이, 데이터만 전송함으로써 손쉽게 전송된 데이터를 검증할 수 있으며, 전송받은 데이터를 이용해 가상환경에서 엔진을 시뮬레이션함으로써, 검증에 소모되는 시간과 비용을 절약할 수 있고, 실제 엔진 검증 실험을 수행하기 어려운 조건이라 하여도, 이를 가상환경에서 구현하여 엔진 성능에 대한 검증을 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VERIFICATION OF VIRTUAL ENGINE BASED ON HSIL}
본 발명은 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 ECU 맵데이터를 이용하여 가상 환경에서 엔진을 시뮬레이션할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 산업에서는 새로운 차량 개발에 있어서 차량을 구성하는 각종 부품, 시스템 및 제어장치 등에 대한 정상 작동 유효성을 검증하는 절차가 매우 중요하게 여겨지고 있으며, 많은 수의 부품으로 구성되는 자동차 엔진의 경우는 더욱 그러하다.
종래에는 개발된 부품이나 제어장치 등을 제작하여 실차에 적용하는 직접 테스트 방법을 사용하였으나, 이는 시간과 비용이 많이 소모될 뿐만 아니라, 적용되는 차량의 안전성 확보에 어려움이 있다는 문제점이 있었다. 이러한 이유 때문에 소프트웨어를 이용하여 차량을 구성하는 각종 부품, 시스템 및 제어장치 등의 정상 작동 유효성을 가상환경에서 검증하는 HILS(Hardware-IN-THE-LOOP Simulation)가 제안되었다.
HILS는 시뮬레이션을 이용하여 다양한 운전 조건에서 기계장치가 어떻게 작동하는지 테스트할 수 있는 일종의 플랫폼으로서, 자동차와 같이 복잡한 부품, 시스템 및 제어장치로 구성된 대상에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 기존 HILS는 액츄에이터 등의 기계장치를 ECU(Electronic Control Unit) 등의 전자 제어장치와 직접 연동하여 결과를 산출하는 방식을 사용하고 있지만, 최근 컴퓨터의 성능 향상 및 다양한 해석 프로그램이 개발됨에 따라, 소프트웨어를 이용한 정상 작동 유효성 검증에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 이를 HSIL(Hardware-Software-In the-Loop)이라 한다.
따라서 본 발명은 HSIL을 이용한 데이터 검증 툴(Tool) 및 가상환경에서 엔진 시뮬레이션을 통해 엔진 제어를 수행하고, 성능을 예측해볼 수 있는 새로운 방식의 HSIL 시스템 및 방법을 제안하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0050116호(2013.05.15)
본 발명은, ECU 등의 전자 제어장치를 액츄에이터 등의 기계장치와 직접 연동함 없이, 단순히 데이터만 전송함으로써 손쉽게 전송된 데이터를 검증할 수 있는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전송받은 데이터를 이용해 가상환경에서 엔진을 시뮬레이션함으로써, 검증에 소모되는 시간과 비용을 절약할 수 있는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치는, 가상환경에서 엔진을 구동시키는 엔진 시뮬레이션부, 상기 엔진 시뮬레이션부에 데이터를 제공하는 데이터 입력부, ECU 맵데이터가 저장된 ECU부 및 상기 ECU부에 저장된 ECU 맵데이터를 상기 엔진 시뮬레이션부에 제공하기 위해 상기 데이터 입력부에 전송하는 인터페이스부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, ECU 등의 전자 제어장치를 액츄에이터 등의 기계장치와 직접 연동함 없이, 데이터만 전송함으로써 손쉽게 전송된 데이터를 검증할 수 있으며, 전송받은 데이터를 이용해 가상환경에서 엔진을 시뮬레이션함으로써, 검증에 소모되는 시간과 비용을 절약할 수 있고, 실제 엔진 검증 실험을 수행하기 어려운 조건이라 하여도, 이를 가상환경에서 구현하여 엔진 성능에 대한 검증을 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 데이터 입력부가 엔진 시뮬레이션부에 제공하는 데이터는, 상기 인터페이스부를 통해 전송받은 ECU 맵데이터 중에서, 상기 엔진 시뮬레이션부에서 엔진을 구동시켜 검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 제어 변수 데이터를 선택한 것일 수 있으므로, 정확도가 높은 출력값을 도출할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 ECU부는 CAN(Controller Area Network)통신을 통해 상기 인터페이스부에 ECU 맵데이터를 전송할 수 있으며, 상기 엔진 시뮬레이션부는 상기 데이터 입력부로부터 제공받은 데이터를 이용하여 가상환경에서 엔진을 구동시키며,엔진 구동 결과를 데이터 입력부에 전송하고, 상기 데이터 입력부는 상기 엔진 시뮬레이션부로부터 전송받은 엔진 구동 결과에 따라 기 선택된 제어 변수 데이터를 수정할 수 있다. 또한, 상기 엔진 시뮬레이션부는 차종에 따른 엔진 모델들이 기 저장되어 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법은, (a) ECU부가 ECU 맵데이터를 인터페이스부에 전송하는 단계, (b) 인터페이스부가 전송받은 ECU 맵데이터를 데이터 입력부에 전송하는 단계, (c) 데이터 입력부가 전송받은 ECU 맵데이터를 엔진 시뮬레이션부에 제공하는 단계 및 (d) 엔진 시뮬레이션부가 상기 전송받은 ECU 맵데이터를 이용하여 가상환경에서 엔진을 구동시키는 단계를 포함하여 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치와 동일한 효과를 도출할 수 있다.
또한, 상기 (c)단계에서 데이터 입력부가 엔진 시뮬레이션부에 전송하는 ECU 맵데이터는, 상기 인터페이스부를 통해 전송받은 ECU 맵데이터 중에서 상기 엔진 시뮬레이션부에서 엔진을 구동시켜 검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 제어 변수 데이터를 선택한 것일 수 있으므로, 정확도가 높은 출력값을 도출할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 상기 (a)단계에서 ECU부는 CAN(Controller Area Network)통신을 통해 상기 인터페이스부에 ECU 맵데이터를 전송할 수 잇으며, 상기 (d)단계 이후에, (e) 엔진 시뮬레이션부가 엔진 구동 결과를 데이터 입력부에 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 (e)단계 이후에, (f) 데이터 입력부가 엔진 시뮬레이션부로부터 전송받은 엔진 구동 결과에 따라 기 선택된 제어 변수 데이터를 수정하여 엔진 시뮬레이션부에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
마지막으로, 상기 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로 생성할 수 있다.
본 발명에 따르면, ECU 등의 전자 제어장치를 액츄에이터 등의 기계장치와 직접 연동함 없이, 데이터만 전송함으로써 손쉽게 전송된 데이터를 검증할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전송받은 데이터를 이용해 가상환경에서 엔진을 시뮬레이션함으로써, 검증에 소모되는 시간과 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 실제 엔진 검증 실험을 수행하기 어려운 조건이라 하여도, 이를 가상환경에서 구현하여 엔진 성능에 대한 검증을 효과적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 엔진 시뮬레이션 결과에 대한 피드백(feedback)이 제공되므로, 문제가 되는 데이터를 용이하게 찾아내고, 수정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 3은 피드백 과정이 포함된 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않으며, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있으며, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치(100)는 엔진 시뮬레이션부(10), 데이터 입력부(20), ECU부(30) 및 인터페이스부(40)를 포함한다.
엔진 시뮬레이션부(10)는 엔진 해석 조건에 따라 가상환경에서 엔진을 구동시키고, 엔진 구동 결과를 출력할 수 있다. 이러한 엔진 시뮬레이션부(10)에는 엔진을 구성하는 각종 부품들에 대한 스펙 및 제어조건들만 데이터 입력부(20)를 통해 제공하면 간편하게 새로운 가상 엔진이 생성되어 구동시킬 수 있으므로, 실제 엔진을 제작하며 소모되었던 시간과 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다. 예를 들어, 엔진 시뮬레이션부(10)에서 3기통 가솔린 기관을 구동시킨다면 실린더 직경 73mm, 행정 74mmm, 압축비 9.3 등과 같이 부품 및 제어조건에 대한 구체적인 스펙을 데이터 입력부(20)를 통해 제공함으로써, 구동시키고자 하는 새로운 가상 엔진을 실제 제작하지 않고 간편하게 생성할 수 있다. 한편, 실린더 직경, 행정 및 압축비는 입력 데이터의 하나의 실시 예로써, 엔진과 관련된 모든 부품의 스펙 및 제어조건들을 데이터 입력부(20)를 통해 제공할 수 있음은 물론이다. 아울러, 엔진 시뮬레이션부(10)는 차종에 따른 엔진 모델들을 자동차 제조사 등으로부터 전송 받아 기 저장하고, 이중 하나를 선택하여 후술할 ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터를 입력 받아 엔진을 구동시킬 수도 있다. 이 경우, 데이터 입력부(20)를 통해 엔진을 구성하는 각종 부품에 대한 스펙 및 제어조건을 일일이 제공하여 모델링 할 필요가 없다. 즉, 엔진 시뮬레이션부(10)는 데이터 입력부(20)를 통해 엔진과 관련된 모든 부품의 스펙 및 제어조건을 제공함으로써 새로운 가상 엔진을 생성하여 구동시킬 수 있으며, 기 저장된 엔진 모델을 선택하여 구동시킬 수도 있다.
또한, 엔진 시뮬레이션부(10)는 엔진 구동 결과를 후술할 데이터 입력부(20)에 전송하여 데이터의 효과적인 수정이 이루어지게 할 수 있다.
이러한 엔진 시뮬레이션부(10)는 상용 프로그램인 GT-POWER와 같은 가상 엔진 시뮬레이션 프로그램을 포함할 수 있다. GT-POWER는 흡/배기 계통을 구성하는 주요 요소에 대한 모델링 방법에 사용되는 툴(Tool)로써, 플레넘 챔버(Plenum Chamber), 배기 매니폴드(Exhaust Manifold) 및 촉매변환기(Catalytic COnverter) 등의 주요 요소에 대하여 여러 가지 가능한 해석 모델을 적용하고 이들의 적합성을 검토할 수 있는 최적의 엔진 시뮬레이션 프로그램이다. 엔진 시뮬레이션부(10)는 일종의 하드웨어적인 구성이므로 GT-POWER와 같은 가상 엔진 시뮬레이션 프로그램(소프트웨어)이 설치되면 보다 용이하게 구동시키려는 엔진의 검증이 가능하다. 또한 GT-POWER뿐만 아니라 그 밖의 다양한 상용 프로그램을 이용할 수도 있으며, 상용 프로그램 대신에 독자적인 가상 엔진 구동 툴을 설치하여 이용할 수도 있을 것이다.
데이터 입력부(20)는 엔진 시뮬레이션부(10)에 데이터를 제공한다. 상기 3기통 가솔린 기관의 실시 예와 같이 엔진 시뮬레이션부(10)에서 새로운 가상 엔진을 생성하는 경우, 실린더 직경 73mm, 행정 74mmm, 압축비 9.3 등과 같은 부품 및 제어조건에 대한 데이터는 데이터 입력부(20)를 통해 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공된다. 또한, 엔진 시뮬레이션부(10)가 새로운 가상 엔진을 생성하는 경우뿐만 아니라 엔진 시뮬레이션부(10)에 차종에 따른 엔진 모델들이 기 저장되어 있는 경우에도, 검증하고자 하는 데이터는 모두 데이터 입력부(20)를 통해 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공된다. 즉, 데이터 입력부(20)는 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공되는 모든 데이터의 유입경로가 된다.
엔진 시뮬레이션부(10)에서 새로운 가상 엔진을 생성하기 위해 제공하는 부품 및 제어조건에 대한 데이터를 제외하고, 데이터 입력부(20)가 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공하는 주된 데이터는 후술할 ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터에 포함된 데이터이며, 데이터 입력부(20)는 ECU 맵데이터에 포함되어 있는 다양한 제어 변수 데이터 중에서 엔진 시뮬레이션부(10)에서 구동시킬 가상 엔진을 통해 검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 데이터를 선택하여 제공한다. 제공하는 데이터의 선택은 사용자가 개별적으로 선택할 수 있으며, 기 설정해놓은 상관 관계 알고리즘에 따라 자동으로 선택할 수도 있다. 여기서 상관 관계 알고리즘이란 어떠한 목표를 출력하기 위하여 목표 출력에 영향을 줄 수 있는 요인들을 분류해놓은 알고리즘이며, 명칭에 관계없이 유사한 기능을 수행한다면 어떠한 것이라도 무방하다. 예를 들어, 토크를 출력한다면 과급압과 연료량을 토크에 영향을 주는 요인으로 분류해 놓을 수 있다. 상기 3기통 가솔린 기관의 실시 예에서 실린더 직경 및 행정과 같은 부품 스펙과 압축비와 같은 제어조건은 ECU 맵데이터에 포함되어 있는 것이며, 이는 사용자가 선택할 수도 있고, 기 설정된 상관 관계 알고리즘에 따라 자동으로 선택된 것일 수도 있다
한편, 엔진 시뮬레이션부(10)는 자체적으로 데이터 입력이 가능하게 구성할 수도 있으나, ECU(Electric Control Unit) 맵데이터 등과 같이 파일 형식이 매우 복잡한 데이터의 경우, 데이터의 해석 및 이를 적용한 가상 엔진 생성에 많은 시간이 소모될 수 있으므로, 별개의 구성인 데이터 입력부(20)에 의해 데이터를 제공받는 것이 바람직하다. 이 경우, 엔진 시뮬레이션부(10)와 데이터 입력부(20)는 가상 엔진의 생성 및 구동에 있어서 필수적으로 함께 요구되는 구성이라 볼 수 있을 것이다. 또한, 데이터 입력부(20)는 엔진 시뮬레이션부(10)로부터 엔진 구동 결과를 전송 받아 데이터의 수정(검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 기 선택된 데이터의 선택 변경 또는 수치 변경)도 가능하다.
아울러, 엔진 시뮬레이션부(10)와 같이, 데이터 입력부(20) 역시 Matlab/Simulink와 같은 상용 프로그램을 포함할 수 있다. MATLAB/Simulink는 엔진을 포함한 다양한 기관 및 장치의 시뮬레이션 데이터 입력에 이용되는 상용 프로그램으로서, 엔진 시뮬레이션부(10)에 데이터를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 엔진 해석 조건을 결정하고, 목표값에 도달할 수 있는 제어 로직을 구성할 수 있는 통합적인 프로그램이다. 아울러 후술할 인터페이스부(40)를 엔진 시뮬레이션부(10)와 연결해주는 역할도 수행할 수 있으며, Matlab/Simulink뿐만 아니라 그 밖의 다양한 상용 프로그램을 이용할 수도 있고, 상용 프로그램 대신에 독자적인 가상 엔진 구동 툴을 설치하여 이용할 수도 있을 것이다.
한편, 엔진 시뮬레이션부(10)가 상용 프로그램인 GT-POWER를 포함하는 경우, Matlab/Simulink는 GT-POWER와 연동하여 엔진 시뮬레이션 데이터 입력 및 결과 출력에 있어서 사용자에게 보다 편리한 환경을 제공할 수 있다.
ECU부(30)에는 ECU 맵데이터가 저장된다. 차량의 경우 다양한 ECU 맵데이터가 존재하며, 여기서 ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터는 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공되어 해당하는 ECU 맵데이터에 대한 엔진 시뮬레이션 결과를 얻기 위한 종합적인 데이터에 해당한다. 즉, ECU부(30)에 저장되어 있는 ECU 맵데이터가 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공되어 시뮬레이션을 통한 검증을 받을 수 있는 것이다.
한편, ECU 맵데이터는 엔진의 구동뿐만 아니라 차량의 다양한 부품 및 장치에 대한 제어 데이터가 포함되어 있다. 따라서 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공되는 ECU 맵데이터는 포함되는 모든 제어 데이터가 제공될 수도 있으나, 최소한 엔진의 구동과 관련된 제어 데이터는 모두 제공되어야 할 것이며, 이는 상기 설명한 데이터 입력부(20)에 의해 선택된다. 보다 구체적으로, 엔진의 구동과 관련된 제어 데이터는 엔진 시뮬레이션부(10)에서 구동되는 가상 엔진의 액츄에이터 파트 구동값일 수 있다. 여기서 가상 엔진의 액츄에이터 파트 구동값은 상기 설명한 데이터 입력부(20)에 의해 선택된 제어 변수 데이터에 해당한다.
마지막으로, ECU부(30)는 엔진 시뮬레이션부(10) 및 데이터 입력부(20)와는 다소 상이한 ECU 맵데이터가 저장되어 있는 하드웨어적인 구성이므로, 저장되어 있는 ECU 맵데이터를 곧바로 데이터 입력부(20)에 전송하여 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공할 수 없다. 따라서 데이터 입력부(20)와 ECU부(30)를 연결시켜주는 중간 매개체가 필요하며, 그러한 구성이 이하 설명할 인터페이스부(40)이다.
인터페이스부(40)는 상기 설명한 데이터 입력부(20)와 ECU부(30)를 연결시켜준다. 보다 구체적으로 ECU부(30)에 저장된 검증 받고자 하는 ECU 맵데이터를 데이터 입력부(20)에 전송하여 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공할 수 있다. 종래 기술의 경우 인터페이스부(40)의 부재로 인하여, 엔진 시뮬레이션부(10)에 데이터 입력부(20)를 통하여 ECU 맵데이터를 개별적으로 입력하였으며, ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터는 이와는 별개로 검증하였다. 하지만 인터페이스부(40)에 의해 ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터를 별개로 검증해야 한다는 불편함 없이, 엔진 시뮬레이션부(10)에서 곧바로 시뮬레이션 할 수 있다. 구체적으로 ECU부(30)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 인터페이스부(40)에 ECU 맵데이터를 전송한다. CAN 통신은 차량용 네트워크를 위해 고안된 시리얼 통신 네트워크 통신 방식으로서, 복수의 ECU를 병렬로 연결하여 정보 교환을 우선순위에 따라 처리할 수 있으며, 노이즈에 강하고 통신 속도가 최대 1Mbps로 빠르다는 장점이 있다. 따라서 ECU부(30)에 복수의 ECU 맵데이터가 저장되어 있는 경우에도 우선순위에 따라 정보교환을 수행하여 노이즈에 의한 간섭없이 데이터 입력부(20)에 데이터를 빠르게 전송할 수 있다. 여기서 우선순위는 ECU 맵데이터 자체적인 우선순위뿐만 아니라, 사용자가 임의로 설정할 수도 있다. 아울러 ECU 맵데이터의 전송은 CAN 통신뿐만 아니라, 사용화된 다양한 통신 방식을 사용할 수 있음은 물론이다.
한편, 이러한 인터페이스부(40) 역시, INCA와 같은 상용 프로그램을 포함할 수 있다. 이 경우 INCA를 통해 ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터를 데이터 입력부(20)에 전송할 수 있을 뿐만 아니라, 필요하다면 ECU 맵데이터의 수정을 통한 ECU 맵핑도 가능하다. 인터페이스부(40)가 ECU 맵데이터를 수정하여 ECU 맵핑을 수행했다면, 데이터 입력부(20)에는 수정된 ECU 맵데이터가 전송될 것이다. 즉, 하드웨어적 구성인 ECU부(30)에서 번거롭게 ECU 맵데이터를 수정할 필요 없이, 인터페이스부(40)에서 자체적으로 수정이 가능하다는 장점이 있다. 또한, INCA뿐만 아니라 그 밖의 다양한 상용 프로그램을 이용할 수도 있고, 상용 프로그램 대신에 독자적인 가상 엔진 구동 툴을 설치하여 이용할 수도 있을 것이며, ECU 맵데이터의 수정은 INCA를 통해서만 아니라, 인터페이스부(40) 자체적으로도 가능할 것이다.
상기 설명한 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치는 엔진 시뮬레이션부(10), 데이터 입력부(20), ECU부(30) 및 인터페이스부(40)에 의해 실제 엔진을 제작하여 검증할 필요 없이, ECU 맵데이터를 손쉽게 검증할 수 있다. 또한, ECU부(30)를 제외한 각각의 구성 모두는 상용 프로그램을 포함하여 구동될 수 있으므로 사용자에게 보다 손쉬운 시뮬레이션 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다. 이하, 하나의 실시 예를 들어 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치가 구동되는 과정을 설명하기로 한다.
우선, 엔진 시뮬레이션부(10)에 의해 가상 엔진을 구동시켜 확인하고자 하는 목표를 토크(Torque) 제어로 설정하기로 한다. ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터는 CAN 통신을 통해 인터페이스부(40)로 전송되고, 필요하다면 인터페이스부(40)에서 전송 받은 ECU 맵데이터를 수정(ECU 맵핑)하여 데이터 입력부(20)로 전송한다. 최종적으로 검증을 통해 확인하고자 하는 목표가 토크 제어이기 때문에, 데이터 입력부(20)는 제공할 데이터를 과급압 및 연료량으로 선택하고, ECU 맵데이터에서 과급압 및 연료량과 연관된 제어 변수 데이터를 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공한다. 이후, 엔진 시뮬레이션부(10)는 제공받은 과급압 및 연료량을 기반으로 가상 엔진을 생성하고 이를 구동시켜 토크값을 출력하고, 이를 데이터 입력부(20)에 전송한다. 출력된 토크값이 목표로 하는 토크값과 비교하여 상이하다면, 데이터 입력부(20)에서 토크값과 관련하여 기 선택된 과급압 및 연료량을 다른 제어 변수 데이터로 수정(선택 변경 또는 수치 변경)하여 엔진 시뮬레이션부(10)에 재전송하거나, 인터페이스부(40)에서 ECU 맵데이터를 수정(ECU 맵핑)한 후, 상기 과정을 반복함으로써 원하는 목표의 도달이 가능하다.
상기 실시 예는 토크 제어와 관련하여 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치가 구동되는 하나의 실시 예일 뿐이며, 다양한 목표 설정 및 제어 변수 데이터의 선택에 따라 다양한 실시 예로 구동 가능한 것은 물론이다.
한편, 이상에서 살핀 본 발명의 일 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치(100)는, 카테고리는 상이하지만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치(100)와 실질적으로 동일한 특징을 포함하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법으로 구현할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하며 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법의 순서도를 나타낸 도면이다.
우선, ECU부(30)가 저장된 ECU 맵데이터를 인터페이스부(40)에 전송한다(S210). 여기서 ECU부(30)는 CAN 통신을 통해 인터페이스부(40)에 ECU 맵데이터를 전송하므로, 복수의 ECU 맵데이터를 우선순위에 따라 정보교환을 수행하여 노이즈에 의한 간섭없이 데이터를 전송할 수 있다. 아울러, 전송되는 ECU 맵데이터는 차량의 제어와 관련된 모든 제어 데이터가 제공될 수도 있으나, 최소한 엔진의 구동과 관련된 제어 데이터는 모두 제공되어야 할 것이다. 보다 구체적으로, 엔진의 구동과 관련된 제어 데이터는 엔진 시뮬레이션부(10)에서 구동되는 가상 엔진의 액츄에이터 파트 구동값일 수 있다.
이후, ECU 맵데이터를 전송 받은 인터페이스부(40)는 전송 받은 ECU 맵데이터를 데이터 입력부(20)에 전송한다(S220). ECU부(30)는 하드웨어적인 구성이므로, 저장된 ECU 맵데이터를 곧바로 데이터 입력부(20)에 전송하여 엔진 시뮬레이션부(10)에 제공할 수 없다. 따라서 데이터 입력부(20)와 ECU부(30)를 연결시켜주는 인터페이스부(40)에 의한 ECU 맵데이터 전달이 필수적이다. 또한, 인터페이스부(40)는 상용 프로그램인 INCA를 이용할 수 있으며, 필요하다면 ECU 맵데이터의 수정을 통한 ECU 맵핑도 가능하다.
인터페이스부(40)로부터 ECU 맵데이터를 전송 받은 데이터 입력부(20)는 엔진 시뮬레이션부(10)에 전송 받은 ECU 맵데이터를 제공한다(S230). 구체적으로, ECU 맵데이터에 포함되어 있는 다양한 제어 변수 데이터 중에서 엔진 시뮬레이션부(10)에서 구동시킬 가상 엔진에서 검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 데이터를 선택하여 제공한다. 제공하는 데이터의 선택은 사용자가 개별적으로 선택할 수 있으며, 기 설정해놓은 상관 관계 알고리즘에 따라 자동으로 선택할 수도 있음은 물론이다. 또한, 데이터 입력부(20)는 Matlab/Simulink와 같은 상용 프로그램을 포함할 수 있다.
마지막으로, 엔진 시뮬레이션부(10)는 데이터 입력부(20)로부터 제공받은 ECU 맵데이터를 이용하여 가상엔진을 생성하고 이를 가상환경에서 구동시킨다(S240). 이러한 엔진 시뮬레이션부(10)를 통해 실제 엔진을 제작하며 소모되었던 시간과 비용을 절약할 수 있다. 엔진 시뮬레이션부(10) 역시, GT-POWER와 같은 상용 프로그램을 포함할 수 있다.
상기와 같은 과정을 거쳐 ECU부(30)에 저장된 ECU 맵데이터의 간편하고 효율적인 검증이 가능하며, HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법은 추가적으로 도 3과 같은 효과적인 피드백(Feed-Back)과정을 제공한다.
상기 S240단계 이후에, 엔진 시뮬레이션부(10)는 구동시킨 가상 엔진에 대한 엔진 구동 결과(시뮬레이션 결과)를 데이터 입력부에 전송한다(S250). 또한, 데이터 입력부(20)는 전송 받은 엔진 구동 결과에 따라 데이터를 수정(검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 기 선택된 데이터의 선택 변경 또는 수치 변경)하여 엔진 시뮬레이션부(10)에 다시 제공할 수 있다(S260). 이후, 다시 S230 단계로 회귀하여 동일한 과정이 수행된다. 이러한 피드백 과정을 통해 제공된 ECU 맵데이터에 최적화된 엔진을 설계할 수 있다.
상기 설명한 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법은 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이러한 상태에서 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체에 저장되거나, 프로그램 제공 서버를 통해 배포될 수 있다. 또한, HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치는 GT-POWER, Matlab/Simulink, INCA와 같은 상용 프로그램을 포함한 구성을 모두 포함하여 하나의 장치(또는 시스템)로 제공될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치
10: 엔진 시뮬레이션부
20: 데이터 입력부
30: ECU부
40: 인터페이스부

Claims (12)

  1. 가상환경에서 엔진을 구동시키는 엔진 시뮬레이션부;
    상기 엔진 시뮬레이션부에 데이터를 제공하는 데이터 입력부;
    ECU(Electronic Control Unit) 맵데이터가 저장된 ECU부; 및
    상기 ECU부에 저장된 ECU 맵데이터를 상기 엔진 시뮬레이션부에 제공하기 위해 상기 데이터 입력부에 전송하는 인터페이스부;
    를 포함하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 입력부가 엔진 시뮬레이션부에 제공하는 데이터는,
    상기 인터페이스부를 통해 전송받은 ECU 맵데이터 중에서 상기 엔진 시뮬레이션부에서 엔진을 구동시켜 검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 제어 변수 데이터를 선택한 것임을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치
  3. 제1항에 있어서,
    상기 ECU부는,
    CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 상기 인터페이스부에 ECU 맵데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치
  4. 제2항에 있어서,
    상기 엔진 시뮬레이션부는,
    상기 데이터 입력부로부터 제공받은 데이터를 이용하여 가상환경에서 엔진을 구동시키며,
    엔진 구동 결과를 데이터 입력부에 전송하는 것을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 입력부는,
    상기 엔진 시뮬레이션부로부터 전송받은 엔진 구동 결과에 따라 기 선택된 제어 변수 데이터를 수정할 수 있는 것을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진 시뮬레이션부는,
    차종에 따른 엔진 모델들이 기 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 장치
  7. (a) ECU부가 ECU 맵데이터를 인터페이스부에 전송하는 단계;
    (b) 인터페이스부가 전송받은 ECU 맵데이터를 데이터 입력부에 전송하는 단계;
    (c) 데이터 입력부가 전송받은 ECU 맵데이터를 엔진 시뮬레이션부에 제공하는 단계; 및
    (d) 엔진 시뮬레이션부가 상기 전송받은 ECU 맵데이터를 이용하여 가상환경에서 엔진을 구동시키는 단계;
    를 포함하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 데이터 입력부가 엔진 시뮬레이션부에 전송하는 ECU 맵데이터는,
    상기 인터페이스부를 통해 전송받은 ECU 맵데이터 중에서 상기 엔진 시뮬레이션부에서 엔진을 구동시켜 검증하고자 하는 출력값에 영향을 줄 수 있는 제어 변수 데이터를 선택한 것임을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 ECU부는,
    CAN(Controller Area Network)통신을 통해 상기 인터페이스부에 ECU 맵데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법
  10. 제8항에 있어서,
    상기 (d)단계 이후에,
    (e) 엔진 시뮬레이션부가 엔진 구동 결과를 데이터 입력부에 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (e)단계 이후에,
    (f) 데이터 입력부가 엔진 시뮬레이션부로부터 전송받은 엔진 구동 결과에 따라 기 선택된 제어 변수 데이터를 수정하여 엔진 시뮬레이션부에 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 HSIL 기반 가상 엔진 검증 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체
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KR102199819B1 (ko) * 2019-12-31 2021-01-08 한국기술교육대학교 산학협력단 지능형 시스템 개발을 위한 자율 가상 커미셔닝 기반의 인공지능 적응화 플랫폼, 시스템 및 방법
KR102579173B1 (ko) * 2023-06-15 2023-09-14 이민웅 차량용 ecu의 가상환경을 제공하는 시뮬레이터 및 이의 제어 방법

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KR20130050116A (ko) 2011-11-07 2013-05-15 재단법인 전북자동차기술원 Ｈｉｌｓ 시스템 기반의 실시간 자동차 배기계 시험장치

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