KR20190029994A - 차량용 제어 장치의 진단 방법 및 장치 - Google Patents

차량용 제어 장치의 진단 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

서로 다른 복수의 통신 방식의 차량용 네트워크를 통해 연결된 복수의 제어기를 진단하기 위한 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치는 복수의 제어기를 진단하기 위한 진단 메시지를 생성하는 메시지 생성기 및 진단 메시지를 인지하는 메시지 수신기 중 적어도 하나를 포함하며, 차량용 네트워크를 통해 전달될 수 있는 진단 메시지는 헤더(header)와 페이로드(payload)를 포함하고, 페이로드(payload)는 CAN 통신용 데이터의 길이에 대응한다.

Description

차량용 제어 장치의 진단 방법 및 장치{FAILURE DIAGNOSIS APPARATUS AND METHOD FOR IN-VEHICLE CONTROL UNIT}
본 발명은 차량용 제어 장치의 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 통신 방식을 통해 운용되는 차량 내부의 전자 시스템 또는 장치들의 고장을 진단하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
차량 기술의 발전에 따라 차량에는 여러 가지 전자 제어 모듈이 포함되고, 이러한 전자 제어 모듈은 차량에 탑재된 여러 장치 또는 시스템을 제어할 수 있다. 전자 제어 모듈의 예로는 엔진 제어 모듈(Electric Control Unit, ECU), 전송 제어 모듈(Transmission Control Unit, TCU), 에어백 제어 모듈(Airbag Control Unit, ACU), 안티 록 브레이크 시스템 모듈(Antilock Braking System, ABS), 계측기 및 드라이버 정보 모듈(INST) 등이 있을 수 있다.
전자 제어 모듈은 차량용 통신망(예, CAN 통신 등)을 통해 연결되어 있으며, 차량용 통신망을 통해 전달되는 다양한 제어 입력 및 작동 매개 변수를 모니터링하고 이에 따라 장치 또는 시스템을 제어할 수 있다. 예를 들어, 엔진 제어 모듈(ECM)은 엔진의 점화 및 연료 시스템을 제어하기 위해 액셀레이터 페달 디플레이션을 입력으로 전달받을 수 있다. 또한, 엔진 제어 모듈(ECM)은 엔진의 성능을 최적화하기 위해 엔진의 속도, 토크 및 기타 작동 파라미터를 감시할 수 있다. 하나의 모듈에 의해 감시되는 일부 제어 또는 작동 파라미터는 하나 이상의 다른 모듈에 의해 요구 될 수도 있다. 예를 들어, 엔진 제어 모듈에 의해 감시되는 엔진 속도는 변속기 제어 모듈, 브레이크 해제 모듈 및 계기 및 드라이버 정보 모듈에 의해 요구 될 수 있습니다. 또한, 안티 록 브레이크 시스템 모듈에 의해 감시되는 휠 속도는 견인 제어 목적으로 엔진 제어 모듈 및 변속기 제어 모듈에 의해 사용될 수도 있다.
차량용 통신망(예, CAN 통신 등)을 통해 다양한 모듈이 상호 연결되므로 정보가 모듈간에 상호 교환될 수 있고, 모듈이 통합된 방식으로 기능을 수행할 수도 있다. 차량용 통신망으로 사용되는 CAN 통신은 복수의 전자 제어 모듈을 서로 연결시킬 수 있으며, 오랜 시간 동안 사용되며 안정성과 신뢰성을 축적한 차량용 네트워크의 예이다. 최근 차량에 탑재되는 전자 장치 및 시스템이 증가하면서, 차량 내부 신호가 급격히 증가하였고, 이로 인하여 CAN 통신과 다른 통신 방식의 결합이 차량에 적용될 필요가 발생하였다.
US 2014/0012947 A1
본 발명은 차량 내부에 적용된 다양한 통신 방식/토폴로지에 대응 가능한 진단 통신 방안을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량 내에서 사용되는 계측제어기통신망(Controller Area Network, CAN)이 주된 차량용 네트워크에 이더넷 방식이 적용되거나, CAN 네트워크가 아닌 이더넷 방식 만의 통신 영역을 진단할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 국제표준화기구(International Organization for Standardization, ISO)가 정의한 진단 프로토콜(Diagnostics over Internet Protocol, DoIP)을 통해서 이더넷 방식으로 연결된 제어 장치들을 진단할 수 없는 문제점을 극복하고 CAN과 이더넷 사이의 진단이 가능하도록 하는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전자 제어 모듈의 점검 진단 장치는 서로 다른 복수의 통신 방식의 차량용 네트워크를 통해 연결된 복수의 제어기를 진단하기 위한 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치에 있어서, 상기 복수의 제어기를 진단하기 위한 진단 메시지를 생성하는 메시지 생성기 및 상기 진단 메시지를 인지하는 메시지 수신기 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 차량용 네트워크를 통해 전달될 수 있는 상기 진단 메시지는 헤더(header)와 페이로드(payload)를 포함하고, 상기 페이로드(payload)는 CAN 통신용 데이터의 길이에 대응할 수 있다.
또한, 상기 차량용 전자 제어 모듈의 점검 진단 장치는 OBD 단자 또는 이더넷을 통해 차량의 게이트 웨이와 연결되는 진단 장치를 포함하고, 상기 진단 장치는 상기 메시지 생성기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량용 전자 제어 모듈의 점검 진단 장치는 상기 서로 다른 복수의 통신 방식에 따른 메시지를 구분하여 전달할 수 있는 차량용 게이트웨이를 포함하고, 상기 차량용 게이트웨이는 상기 메시지 수신기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량용 네트워크는 이더넷(Ethernet) 통신, CAN 통신 및 CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 통해 전달될 수 있다.
또한, 상기 헤더는 프로토콜 버전을 결정하는 제1필드; 상기 프로토콜 버전의 역(inverse)의 값을 포함하는 제2필드; 상기 페이로드 또는 상기 페이로드의 종류를 결정하는 제3필드; 및 상기 페이로드 또는 상기 페이로드의 길이를 결정하는 제4필드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제4필드는 상기 페이로드의 길이가 10 바이트임을 지정할 수 있다.
또한, 상기 제1필드는 상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기의 IP주소와 CAN ID가 동일한 경우를 가리키는 제1정보; 상기 진단 메시지가 차량 내부의 요청에 의한 경우를 가리키는 제2정보; 상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기의 IP주소와 CAN ID가 상이한 경우를 가리키는 제3정보; 및 상기 페이로드의 길이를 이더텟 통신용 데이터의 길이에 대응시키기 위한 제4정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제4정보는 상기 수신 대상인 제어기의 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전달하는 경우에 사용될 수 있다.
또한, 상기 제3필드는 상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기를 진단하기 위한 제1정보; 및 상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기가 상기 차량용 네트워크 상에 유효하게 연결되는 지를 확인하기 위한 제2정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 페이로드는 CAN 통신용 아이디를 포함하는 제1필드; 및 상기 CAN 통신용 데이터와 매칭되는 8 바이트의 제2필드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 CAN 통신용 아이디는 11비트(bit)의 길이를 가지고 상기 제1필드는 2바이트의 길이를 가질 수 있다.
또한, 상기 제2필드의 8바이트 중 첫번째 바이트는 CAN 통신용 메시지 내 중재 필드(aribitration field) 및 제어 필드(control field) 중 적어도 하나의 값을 결정하기 위한 제어 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어 정보는 상기 CAN 통신용 메시지의 확장 여부, 데이터 길이 여부, 메시지 간의 충돌을 조절하기 위한 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 게이트 웨이의 동작 방법은 서로 다른 복수의 통신 방식의 차량용 네트워크를 통해 연결된 복수의 제어기를 진단하기 위한 차량용 전자 제어 모듈의 점검 장치와 연동함에 있어서, 진단 메시지를 수신하는 단계; 상기 진단 메시지가 어떠한 통신 방식에 따라 구성되었는 지를 확인하는 단계; 상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기가 연결된 통신 네트워크 방식을 확인하는 단계; 및 상기 통신 네트워크 방식에 대응하여 상기 진단 메시지를 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진단 메시지가 어떠한 통신 방식에 따라 구성되었는 지를 확인하는 단계는 상기 진단 메시지가 OBD 단자를 통해 연결된 진단 장치로부터 전달된 경우, 상기 진단 메시지는 CAN 통신용 메시지임을 인지하는 단계; 및 상기 진단 메시지가 이더넷 포트 또는 텔레매틱스 장치를 통해 전달된 경우, 상기 진단 메시지는 이더넷 통신용 메시지임을 인지하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신 네트워크 방식은 이더넷(Ethernet) 통신, CAN 통신 및 CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 진단 메시지를 변환하는 단계는 CAN 통신용 메시지를 이더넷 통신용 메시지로 변환하거나, 상기 이더넷 통신용 메시지를 상기 CAN 통신용 메시지로 변환하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량용 게이트 웨이가 복수개 구비되고 서로 다른 두 개의 차량용 게이트 웨이가 직접 연결된 경우, 상기 통신 네트워크 방식은 이더넷 방식일 수 있다.
또한, 상기 복수의 제어기 중 이더넷 방식으로 연결된 제어기는 동작 여부에 상관없이 상기 차량용 게이트 웨이에 연결될 수 있다.
또한, 상기 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 통해 전달될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 전술한 어느 한 항에 기재된 차량용 게이트 웨이의 동작 방법을 실현하는 것을 특징으로 하는 응용 프로그램이 기록될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량은 운전자 또는 탑승자에게 주행과 관련된 정보를 제공하거나 상기 주행을 제어할 수 있는 복수의 제어기; 상기 복수의 제어기를 연결하는 서로 다른 통신 방식의 복수의 차량용 네트워크; 상기 복수의 차량용 네트워크를 연결하는 적어도 하나의 게이트 웨이; 상기 복수의 제어기를 진단하기 위한 진단 메시지를 수신하여 상기 적어도 하나의 게이트 웨이로 전달하고 진단 결과를 출력하는 입출력 수단을 포함하고, 상기 입출력 수단이 이더넷 통신 포트 및 텔레매틱스 장치 중 적어도 하나인 경우 상기 적어도 하나의 게이트 웨이와의 연결은 이더넷 통신 방식을 바탕으로 이루어지고, 상기 입출력 수단이 OBD 단자인 경우 상기 적어도 하나의 게이트 웨이와의 연결은 CAN 통신 방식을 바탕으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 차량용 게이트 웨이가 복수개 구비되고 서로 다른 두 개의 차량용 게이트 웨이가 직접 연결된 경우, 상기 통신 네트워크 방식은 이더넷 방식일 수 있다.
또한, 상기 복수의 차량용 네트워크는 이더넷(Ethernet) 통신, CAN 통신 및 CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 통해 전달될 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 차량과 같이 제한된 환경(진단기 CAN지원 또는 제어기 내부 진단 통신) 내 이더넷 진단 통신을 적용 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존 CAN 진단 통신과 비교하여 큰 변화가 없어 기존 장비를 그대로 사용할 수 있으며, 차량 내 게이트웨이를 변경하는 것으로 서로 다른 이종 통신(CAN, 이더넷) 방식 간 진단 통신을 가능하게 하고, 이종 통신 방식에서 기존 진단 프로토콜(DoIP)을 통해 진단 절차 중 일부를 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량에 탑재된 제어기 별 이더넷 진단 통신 처리를 위한 부하를 감소시킬 수 있고, 그에 따른 소프트웨어의 크기도 줄일 수 있으며, 제어기(ECU)의 변화를 줄이면서도 이더넷 진단 통신 처리를 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 진단 프로토콜에서 사용하던 CAN 방식의 아이디를 그대로 사용하여 데이터베이스 맵핑에 대한 부하를 줄이면서도 의 새로운 패킷 형태를 제안하여 새로운 패킷을 처리하기 위한 프로세스를 인지할 수 있도록 게이트웨이의 갱신만으로 이종 통신 방식을 차량에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 다양한 토폴로지 환경에 대응 가능하며, 특히 CAN 진단 통신, 이더넷 진단 통신 단독 또는 복합적으로 구성된 환경 내에서 통신 대응이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명은 진단 프로토콜(DoIP)의 새로운 패킷 형태을 위한 하드웨어의 변경을 최소화할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 복수의 전자 제어 모듈을 포함하는 차량과 차량과 연결될 수 있는 차량 진단 장치를 설명한다.
도2는 복수의 전자 제어 모듈이 복수의 서로 다른 통신 네트워크를 통해 연동되는 차량을 설명한다.
도3은 진단 메시지를 처리하는 네트워크 구조를 설명한다.
도4는 진단 메시지의 형식을 설명한다.
도5는 도4에서 설명하는 진단 메시지의 일부를 설명한다.
도6은 차량용 게이트 웨이의 동작 방법을 설명한다.
도7은 차량 진단 과정의 제1예를 설명한다.
도8은 차량 진단 과정의 제2예를 설명한다.
도9는 차량 진단 과정의 제3예를 설명한다.
도10은 차량 진단 과정의 제4예를 설명한다.
도11은 차량 진단 과정의 제5예를 설명한다.
도12는 차량 진단 과정의 제6예를 설명한다.
도13은 차량 진단 과정에서의 차량 내부 네트워크 구조를 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도1은 복수의 전자 제어 모듈을 포함하는 차량과 차량과 연결될 수 있는 차량 진단 장치를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량(10)은 사용자, 운전자 또는 탑승자에게 주행에 필요한 정보, 주행 중 요구되는 정보, 혹은 주행 안전을 강화하기 위한 정보를 수집, 제공, 전달할 수 있는 전장 장치(22)을 포함할 수 있다. 전장 장치(22)는 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)을 포함할 수 있으며, 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)은 차량용 네트워크를 통해 서로 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있다. 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)에는 센서, 카메라 등의 정보 수집 장치뿐만 아니라 수집된 정보를 바탕으로 기 설정된 프로그램, 기능에 따라 연산을 수행하여 새로운 정보를 생성, 가공할 수 있는 정보 처리 장치 등이 포함될 수 있다.
복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)들은 차량용 게이트 웨이(24)를 통한 하부 네트워크 구조를 통해 서로 연결될 수 있다. 차량용 게이트웨이(gateway, 24)는 차량용 네트워크에서 서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 컴퓨터나 소프트웨어를 포함할 수 있으며, 서로 다른 네트워크로 들어가는 입구 역할을 하는 네트워크 포인트일 수 있고, 종류가 다른 네트워크 간의 통로의 역할을 할 수도 있다.
차량(10)은 적어도 하나의 차량용 게이트 웨이(24)를 포함할 수 있으며, 차량에 탑재되는 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)의 수와 연결 형태에 대응하여 차량(10)에 포함되는 차량용 게이트 웨이(24)의 수가 결정될 수 있다.
차량(10)에 탑재된 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)을 진단하기 위한 차량 진단 장치(20)는 차량(10)과 연결되거나 연동할 수 있다. 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치(20)는 서로 다른 복수의 통신 방식의 차량용 네트워크를 통해 연결된 복수의 제어기를 진단할 수 있다. 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치(20)는 차량과 물리적으로 분리되어 있으나, 차량에 탑재된 단자들을 통해 연결될 수 있는 단말기의 형태일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치(20)는 유무선 통신망을 통해 차량에 탑재된 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)을 점검하고 데이터를 수집할 수 있는 네트워크 서버의 형태일 수 있다.
한편, 진단 장치(20)와 차량용 게이트 웨이(24) 사이에는 진단 프로세스, 진단 과정을 수행하고 결과를 수집하기 위해 데이터를 전달하는 입출력 수단(25)이 있을 수 있다. 일예를 들면, 입출력 수단(25)은 차량에 배치된 OBD(On-Board Diagnostics) 단자(26)를 포함할 수 있다. 여기서, OBD(On-Board Diagnostics)는 차량(10)의 전기/전자적인 작동 상태를 확인하고 제어하기 위한 진단 규격을 말한다. 초기에는 엔진 등 전자화된 부품의 정비 효율성을 높이기 위해 쓰였지만, 이러한 목적 이외에도 OBD는 다양한 차량 정보를 운전자에게 보여주는 트립 컴퓨터로서의 인터페이스 역할을 하기도 한다.
한편, 차량(10)은 이더넷 단자(28)를 포함할 수 있다. 차량용 네트워크가 계측제어기통신망(Controller Area Network, CAN)으로만 구성된 경우에는 이더넷 단자(28)가 불필요할 수 있다. 다만, 차량(20)에 탑재되는 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)의 수가 증가하고 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)이 송수신하는 데이터의 양이 커지면서, 차량용 네트워크에는 계측제어기통신망(Controller Area Network, CAN)외에도 이더넷 통신이 추가로 적용될 수 있다. 예를 들어, 계측제어기통신망인 CAN 통신의 최대 전송 대역폭은 1Mbps일 수 있다. 이러한 속도로는 차량내의 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)의 개수가 늘어나고, 실시간 동영상 전송(예, Topview 모니터링)등으로 데이터 트래픽이 폭증하는 경우, CAN 통신만으로 차량용 네트워크르 구성하는데에는 한계가 있을 수 있다. 한편, CAN-FD의 데이터 전송률은 멀티 드롭 네트워크에서 2Mbit/s까지, 점대점 통신에서 5Mbit/s까지 가능할 수 있으며, 이더넷의 경우에는 1Gbps의 속도도 제안되고 있다. 따라서, 차량(10)의 전기/전자적인 작동 상태를 확인하고 제어하는 과정에서 이더넷 단자(28)를 통해 차량 진단 장치(20)를 연결할 수도 있다.
또한, 입출력 수단(25)으로서 차량(10)에 탑재된 텔레매틱스 장치(30)가 사용될 수 있다. 텔레매틱스 장치(30)는 위치정보와 무선통신망을 이용한 차량용 종합 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 장치의 예로서, 운전자에게는 안전운전, 긴급구난, 교통안내 서비스 등을 제공할 수 있고, 동승자에게는 인터넷, 영화, 게임, 멀티미디어 등 인포테인먼트 서비스 등을 제공할 수 있다. 또한 텔레매틱스 장치(30)는 차량 내 장치 들의 동작을 진단하기 위한 네트워크 서버와 연동하여, 차량에 탑재된 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)을 점검하고 데이터를 수집하기 위한 진단 메시지를 전달하고, 차량에 탑재된 복수의 전자 제어 모듈(22_1~22_n)로부터 전달된 데이터들을 네트워크 서버로 전송할 수 있다.
실시예에 따라, 차량(10)은 운전자 또는 탑승자에게 주행과 관련된 정보를 제공하거나 주행을 제어할 수 있는 복수의 제어기(예, 22), 복수의 제어기를 연결하는 서로 다른 통신 방식의 복수의 차량용 네트워크, 복수의 차량용 네트워크를 연결하는 적어도 하나의 게이트 웨이(예, 24), 복수의 제어기를 진단하기 위한 진단 메시지를 수신하여 적어도 하나의 게이트 웨이로 전달하고 진단 결과를 출력하는 입출력 수단(예, 25)을 포함할 수 있다.
복수의 차량용 네트워크는 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate), LIN(Local Interconnect Network) 통신, MOST(Media Oriented Systems Transport) 통신 등을 포함할 수 있다. 여기서, 입출력 수단(25)은 ODB단자(26), 이더넷 단자(28), 및 텔레매틱스 장치(30) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
차량(10)이 서로 다른 통신 방식의 복수의 차량용 네트워크를 포함할 수 있고, 그에 따라 입출력 수단(25)과 적어도 하나의 차량용 게이트 웨이(24) 사이의 연결도 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 이더넷 단자(28) 및 텔레매틱스 장치(30) 중 적어도 하나의 경우 적어도 하나의 차량용 게이트 웨이(24)와의 연결은 이더넷 통신 방식을 바탕으로 이루어질 수 있다. 반면, 입출력 수단으로서 OBD 단자(26)의 경우 적어도 하나의 게이트 웨이(24)와의 연결은 CAN 통신 방식을 바탕으로 이루어질 수 있다.
한편, 차량용 게이트 웨이(24)가 복수개 구비되고, 서로 다른 두 개의 차량용 게이트 웨이가 직접 연결된 경우, 두 개의 차량용 게이트 웨이 사이의 통신 네트워크 방식은 이더넷 방식일 수 있다.
한편 차량용 게이트 웨이(24)를 통해 전달될 수 있는 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 통해 전달될 수 있다. 예를 들면, 차량 진단(Diagnostic Access)을 위해서는 IEEE802.3와 IPv4/IPv6를 기반으로 진단 프로토콜(Diagnostics over IP, DoIP)이 이용될 수 있다. 차량 진단을 위한 시스템은 차량에 탑재된 복수의 제어기를 진단하기 위한 진단 메시지를 생성하는 메시지 생성기 및 진단 메시지를 인지하는 메시지 수신기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 차량용 전자 제어 모듈의 점검 진단 장치는 OBD 단자 또는 이더넷을 통해 차량의 게이트 웨이와 연결되는 진단 장치를 포함할 수 있다. 이때, 진단 장치는 메시지 생성기를 포함할 수 있다.
한편, 차량용 전자 제어 모듈의 점검 진단 장치는 서로 다른 복수의 통신 방식에 따른 메시지를 구분하여 전달할 수 있는 차량용 게이트웨이를 포함하고, 차량용 게이트웨이는 메시지 수신기를 포함할 수 있다.
도2는 복수의 전자 제어 모듈이 복수의 서로 다른 통신 네트워크를 통해 연동되는 차량을 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량에는 복수의 제어기(ECUs, 22)가 탑재될 수 있다. 복수의 제어기(ECU)는 서로 다른 차량용 네트워크(예, CAN, CAN-FD, Ethernet)을 통해 서로 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 차량용 네트워크는 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate), LIN(Local Interconnect Network) 통신, MOST(Media Oriented Systems Transport) 통신 등을 포함할 수 있다.
복수의 제어기(22)는 차량용 게이트 웨이(24)를 통해 다른 차량용 네트워크로 연결된 기기들과 통신할 수 있으며, 차량용 게이트 웨이(24)는 CAN 통신 외에도 복수의 차량용 네트워크를 위한 스위칭 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이더넷/IP기반으로 외부 진단 서버(20) 및 진단기기(20)와 네트워킹을 위해 진단 프로토콜(DoIP)에 따른 메시지, 신호를 전달하는 차량용 게이트 웨이(24)는 차량 내부 CAN, LIN, FlexRay 기반 ECU와 연동을 위한 스케줄링 및 프로토콜 변환 기능을 제공할 수 있다. 참고로, 도2에는 차량용 게이트 웨이(24)가 이더넷 스위치를 포함하고 있다.
실시예에 따라, 차량용 게이트 웨이(24)는 진단 장비(20)와 OBD 단자를 통한 CAN 통신 방식으로 연결될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 차량용 게이트 웨이(24)는 진단 장비(20)와 이더넷을 통해 연결될 수 있다.
차량용 게이트 웨이(24)는 차량 외부 진단 장비(20)와의 통신 인터페이스를 결정할 수 있다. 한편, 차량 외부 인터페이스가 CAN 통신을 적용하는 경우, 법규 대응 또는 기존 진단 장비 활용에 따라 CAN 통신 지원이 요구될 수 있다. 또한, 차량용 게이트 웨이(24)는 차량 내부의 통신 인터페이스를 제공할 수 있다. 복수의 서로 다른 통신 방식, 예를 들면, CAN(고속CAN, 저속CAN), CAN-FD, 이더넷 통신이 적용되는 제어기 별로 통신 환경을 제공할 수 있다.
또한, 차량용 게이트 웨이(24)는 이더넷 방식의 도메인에 포함되는 제어기(ECU)를 통해 또 다른 제어기를 진단하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 차량용 게이트 웨이(24)가 복수번 연결되거나, 일부 제어기가 게이트 웨이 기능을 수행하여 서로 다른 차량용 네트워크 상의 제어기를 연결할 수 있는 경우에도 인터페이스를 제공할 수 있다.
예를 들며, 진단 장비(20), OBD단자, 차량용 게이트 웨이, 이더넷 방식의 도메인에 포함되는 제어기, 이러한 제어기에 연결되는 진단 대상의 제어기까지 진단 메시지가 전달되는 경로는 매우 복잡하고 길 수 있다. 이때, 진단 메시지는 서로 다른 통신 방식에 따라 연결될 수 있는 각각의 구성 요소 간에 진단 메시지가 전달될 수 있도록 하기 위해 각 통신 방식에 적합하도록 메시지를 변경, 가공, 조작할 필요가 있다. 즉, 차량용 게이트 웨이(24)는 각 제어기 별 통신 방식/토폴로지 구성에 대응 가능한 진단 통신을 적용할 수 있어야 한다. 또한, 차량용 게이트 웨이(24)를 통해 전달되는 데이터의 증가로 인한 문제를 예방하기 위해, 차량용 게이트 웨이(24)의 라우팅 및 통신 변환을 위한 부담(Load)을 최소화할 수 있는 메시지 형식이 요구될 수 있다. 또한, 차량용 게이트 웨이(24)에 서로 다른 차량용 통신 네트워크, 예를 들어 이더넷 방식의 진단 데이터를 처리할 수 있는 장치, 프로그램 등의 모듈을 최소화 하여 차량(10)에 용이하게 적용시킬 수 있어야 한다.
도3은 진단 메시지를 처리하는 네트워크 구조를 설명한다. 구체적으로, (a)는 기존의 진단 프로토콜(DoIP)을 지원하는 네트워크 구조 및 소프트웨어 구조이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 프로토콜(DoIP Lite)을 지원하는 네트워크 구조 및 소프트웨어 구조이다.
참고로, ISO 21217에서 정의한 ITS 스테이션의 참조 구조를 살펴보면 접속(Access) 계층, 네트워킹 및 전달 계층(Network & Transport), 퍼실리티(Facilities) 계층과 보안(Security)과 관리(Management)를 위한 엔티티 및 최상위에는 애플리케이션(Application)계층으로 구성되어 있다. 도3을 참조하면, 기존의 진단 프로토콜(DoIP)은 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol)에서 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP) 및 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 모두 지원할 수 있다. 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 프로토콜(DoIP Lite)은 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(TCP)을 통해 전달될 수 있다.
차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치에서 사용할 수 있는 이더넷 방식이 적용된 제어기의 진단 통신을 적용 방안은 ISO에 정의한 기존 진단 프로토콜(DoIP)를 통한 이더넷 방식으로의 진단 통신이 적용될 수 없다. 예를 들어, 외부 인터페이스가 CAN 통신 방식이고, 차량용 게이트 웨이(24)에서의 가공, 변환 등을 위한 부담(Load)이 과다 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 프로토콜(DoIP Lite)을 별도로 규정하여 CAN 통신과 이더넷 통신 간 진단 통신이 가능하도록 할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 프로토콜(DoIP Lite)은 데이터 구조는 기존 진단 프로토콜(DoIP)에서 규정한 데이터 구조를 따르지만, 페이로드(Payload) 내 데이터는 CAN 통신 용 진단 데이터에 대응하여 제한할 수 있다. 예를 들면, 페이로드는 10바이트로 고정될 수 있다. 또한, 헤더 내에 별도 프로토콜 버전 및 타입 정의를 통해 기존의 진단 프로토콜(DoIP)과 구분할 수 있다. 예를 들어. 기능 별 추가 규정될 수 있는 것은 진단 요청, 라우팅 요청, 원격 진단, 소프트웨어 업데이트 대용량 진단 데이터 등으로 규정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 프로토콜(DoIP Lite)은 기존의 진단 프로토콜(DoIP)에서 규정한 기능 중 진단 메시지, 제어기의 연결/생존 여부 확인(Alive Check) 기능만을 사용하고, 그 외 기능의 사용을 억제하고 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)을 사용하지 않음으로서, 차량용 게이트 웨이(24)의 부담(Load)을 줄일 수 있다.
도4는 진단 메시지의 형식을 설명한다. 구체적으로, (a)는 기존의 진단 프로토콜(DoIP)을 지원하는 메시지의 형태(format)이고, (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 프로토콜(DoIP Lite)을 지원하는 메시지의 형태이다.
먼저, (a)를 참조하면, 기존의 진단 프로토콜(DoIP) 메시지는 8바이트(byte)의 헤더(header)와 최대 4G의 데이터를 포함할 수 있는 페이로드(payload)를 포함할 수 있다. 헤더는 프로토콜 버전(1바이트), 역(반대)값의 프로토콜 버전(1바이트), 페이로드 종류(2바이트), 페이로드 길이(4바이트)를 포함할 수 있다. 페이로드는 소스 어드레스(SA, 2바이트), 타겟 어드레스(TA, 2바이트) 및 데이터로 구성될 수 있다.
반면, (b)를 참조하면, 차량용 네트워크를 통해 전달될 수 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 메시지는 헤더(header)와 페이로드(payload)를 포함하고, 페이로드(payload)는 CAN 통신용 데이터의 길이에 대응할 수 있다. 참고로 CAN 통신용 데이터의 길이는 8바이트일 수 있다.
구체적으로, 헤더는 프로토콜 버전을 결정하는 제1필드(예, Protocol version), 프로토콜 버전의 역(inverse)의 값을 포함하는 제2필드(예, Inverse Protocol version), 페이로드 또는 페이로드의 종류를 결정하는 제3필드(예, Payload Type), 및 페이로드 또는 페이로드의 길이를 결정하는 제4필드(예, Payload Length)를 포함할 수 있다. 여기서, 제4필드(Payload Length)는 페이로드(Payload)의 길이가 10 바이트임을 지정할 수 있다.
10바이트의 페이로드는 CAN 통신 방식에 따른 각각의 제어기의 아이디/주소를 포함하는 2바이트의 제1필드와 CAN 통신용 메시지의 데이터에 대응하는 8바이트의 제2필드를 포함할 수 있다. 여기서, 2바이트의 제1필드는 11비트(bit)의 길이를 가지는 CAN 통신용 아이디를 포함할 수 있다. 또한, 제2필드의 8바이트 중 첫번째 바이트는 CAN 통신용 메시지 내 중재 필드(aribitration field) 및 제어 필드(control field) 중 적어도 하나의 값을 결정하기 위한 제어 정보(예, N_Pcl Type, SF_DL)를 포함할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 CAN 통신용 메시지의 확장 여부, 데이터 길이 여부, 메시지 간의 충돌을 조절하기 위한 값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 헤더에 포함된 제3필드(Payload Type)는 진단 메시지의 수신 대상인 제어기를 진단하기 위한 제1정보, 및 진단 메시지의 수신 대상인 제어기가 차량용 네트워크 상에 유효하게 연결되는 지를 확인하기 위한 제2정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기존 진단 프로토콜(DoIP)에 따른 진단 메시지 중 진단 메시지(diagnosic message)와 긍정/부정 알림 메시지(Diagnostic message positive/negative acknowledgement), 연결/생존 상태(Alve check request, Alive check response)와 같은 메시지들은 (b)에서 설명하는 진단 메시지의 형식을 통해 전달될 수 있다. 한편, 기존 진단 프로토콜(DoIP)에 따른 진단 메시지 중 일부 지원되지 않는 메시지들은 헤더 처리 시 오류 발생하는 경우 수신 메시지 무시하는 것으로 대응하건, 진단기 연결과 상관없이 이터넷 방식의 연결을 유지 방식으로 해결할 수 있다.
도5는 도4에서 설명하는 진단 메시지의 일부를 설명한다. 구체적으로, (a)는 도4에서 설명하는 헤더 내 제1필드(Protocol version)에 추가되는 버전을 설명하고, (b)는 도4에서 설명하는 헤더 내 제3필드(Payload type)에 사용되는 버전을 설명한다.
구체적으로, (a)를 참고하면, 제1필드는 진단 메시지의 수신 대상인 제어기의 IP주소와 CAN ID가 동일한 경우를 가리키는 제1정보(예, 0xCA), 진단 메시지가 차량 내부의 요청에 의한 경우를 가리키는 제2정보(예, 0xCB), 진단 메시지의 수신 대상인 제어기의 IP주소와 CAN ID가 상이한 경우를 가리키는 제3정보(예, 0xCC), 및 페이로드의 길이를 이더텟 통신용 데이터의 길이에 대응시키기 위한 제4정보(예, 0xCD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4정보(예, 0xCD)는 수신 대상인 제어기의 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전달하는 경우에 사용될 수 있다. 제1필드에서 기능 별 추가 규정될 수 있는 것은 진단 요청, 라우팅 요청, 원격 진단, 소프트웨어 업데이트 대용량 진단 데이터 등으로 규정될 수 있다.
또한, (b)를 참조하면, 제3필드를 이용하여 진단 메시지의 성격을 결정할 수 있다. 제3필드는 진단 메시지, 긍정 알림(ACK), 부정 알림(NACK), 대용량 데이터 등으로 메시지의 성격을 결정할 수 있다.
도6은 차량용 게이트 웨이의 동작 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법은 서로 다른 복수의 통신 방식의 차량용 네트워크를 통해 연결된 복수의 제어기를 진단하기 위한 차량용 전자 제어 모듈의 점검 장치와 연동할 수 있도록 한다. 구체적으로, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법 진단 메시지를 수신하는 단계(32), 진단 메시지가 어떠한 통신 방식에 따라 구성되었는 지를 확인하는 단계(34), 진단 메시지의 수신 대상인 제어기가 연결된 통신 네트워크 방식을 확인하는 단계(36), 및 통신 네트워크 방식에 대응하여 진단 메시지를 변환하는 단계(38)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 통신 네트워크 방식은 이더넷(Ethernet) 통신, CAN 통신 및 CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)을 포함할 수 있다. 도시되지 않았지만, 진단 메시지가 어떠한 통신 방식에 따라 구성되었는 지를 확인하는 단계(34)는 진단 메시지가 OBD 단자를 통해 연결된 진단 장치로부터 전달된 경우 진단 메시지는 CAN 통신용 메시지임을 인지하는 단계; 및 진단 메시지가 이더넷 포트 또는 텔레매틱스 장치를 통해 전달된 경우 상기 진단 메시지는 이더넷 통신용 메시지임을 인지하는 단계중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 진단 메시지를 변환하는 단계(38)는 CAN 통신용 메시지를 이더넷 통신용 메시지로 변환하거나, 이더넷 통신용 메시지를 CAN 통신용 메시지로 변환하는 것을 포함할 수 있다.
한편, 차량용 게이트 웨이가 복수개 구비되고 서로 다른 두 개의 차량용 게이트 웨이가 직접 연결된 경우, 통신 네트워크 방식은 이더넷 방식일 수 있다. 또한, 복수의 제어기 중 이더넷 방식으로 연결된 제어기는 동작 여부에 상관없이 차량용 게이트 웨이에 연결될 수 있다.
또한, 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(TCP)을 통해 전달될 수 있다.
도7은 차량 진단 과정의 제1예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량 진단 과정의 제1예는 진단기(20)에서 CAN 통신용 진단 메시지를 차량용 게이트 웨이(24)에 전달하고, 차량용 게이트 웨이(24)는 해당 메시지를 이더넷 통신 형식으로 변환하여 이더넷 통신으로 연결된 제어기(ECU, 22_1)로 전달하는 과정을 보여주고 있다.
또한, 제어기(22_1)로 전달된 메시지에 대응하여 이더넷 통신 형식의 응답 메시지를 차량용 게이트 웨이(24)에 전달하면, 차량용 게이트 웨이(24)는 진단기(20)로 전달하기 위해 이더넷 통신 형식의 응답 메시지를 CAN 통신용 메시지로 변환한다. 이후, 차량용 게이트 웨이(24)는 변환된 메시지를 진단기(20)로 전달할 수 있다.
이때, 차량용 게이트 웨이(24)가 메시지를 변환하는 과정에서 부담(load)을 줄이기 위해, 도4 및 도5에서 구체적으로 설명한 형식의 진단 메시지를 사용할 필요가 있다.
도7을 참조하면, 진단 데이터를 요구하는 것뿐만 아니라 플로우 제어(flow control, FC)도 동일한 방식으로 진행될 수 있다.
도8은 차량 진단 과정의 제2예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량 진단 과정의 제2예는 텔레매틱스 장치(30)를 통해 진단 메시지가 전달되는 경우를 설명한다.
구체적으로, 텔레매틱스 장치(30)에서 전달되는 이더넷 통신 형식의 메시지가 차량용 게이트 웨이(24)에 전달되면 CAN 통신 방식으로 연동하는 제어기(22_2)로 전달하기 위해, 차량용 게이트 웨이(24)는 이더넷 통신 형식의 진단 메시지를 CAN 통신 형식의 진단 메시지로 변환한다. 이후 변환된 메시지를 CAN 통신 방식으로 연결된 제어기(22_2)에 전달할 수 있다.
진단 메시지를 전달받은 제어기(22_2)는 CAN 통신 형식의 응답 메시지를 차량용 게이트 웨이(24)에 전달할 수 있다. 차량용 게이트 웨이(24)는 CAN 통신 형식의 응답 메시지를 이더넷 형식에 적합하도록 가공, 변환한 후, 텔레매틱스 장치(30)로 전달할 수 있다.
변환 과정에서 차량용 게이트 웨이(24)는 이더넷 헤더 추가 처리만을 수행함으로 게이트 웨이 기능의 처리 부담을 감소시킬 수 있고, 라우팅 시간을 단축할 수 있다.
도8을 참조하면, 진단 데이터를 요구하는 것뿐만 아니라 플로우 제어(flow control, FC)도 동일한 방식으로 진행될 수 잇다.
도9는 차량 진단 과정의 제3예를 설명한다. 도9는 진단 메시지가 전달되는 경로 상 복수의 게이트 웨이를 포함하는 경우를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량 진단 과정의 제3예는 진단기(20)에서 CAN 통신용 진단 메시지를 차량용 게이트 웨이(24)에 전달하고, 차량용 게이트 웨이(24)는 또 다른 게이트 웨이 기능을 수행하는 제어기(24_1)로 해당 메시지를 이더넷 통신 형식으로 변환하여 전달할 수 있다. 게이트 웨이 기능을 수행하는 제어기(24_1)는 CAN 통신 방식으로 연동하는 제어기(22_2)로 전달하기 위해, 이더넷 통신 형식으로 전달된 진단 메시지를 CAN 통신 형식의 진단 메시지로 변환한다.
이때, 차량용 게이트 웨이(24)는 내부에 저장된 정보(예, CAN/Ethernet DB(mapping table) 등)을 참조하여, 게이트 웨이 기능을 수행하는 제어기(24_1)의 주소(IP address)로 전송할 수 있다. 이때, 차량용 게이트 웨이(24)는 송신 주소(IP address)와 진단 대상인 제어기의 CAN ID가 상이하므로 라우팅 요청(0xCC, 도5(a)참조) 의 포맷으로 전송할 수 있다. 게이트 웨이 기능을 수행하는 제어기(24_1)는 프로토콜 버전(0xCC)을 보고 Local CAN으로 라우팅 처리할 수 있다. 이러한 방식으로, 게이트 웨이 기능을 수행하는 제어기(24_1)는 자신이 진단 대상인지 자신과 연결된 다른 제어기가 진단 대상인지를 손쉽게 인지하고 메시지를 전달할 수 있다.
진단 메시지를 전달받은 제어기(22_2)는 CAN 통신 형식의 응답 메시지를 게이트 웨이 기능을 수행하는 제어기(24_1)에 전달할 수 있다. 게이트 웨이 기능을 수행하는 제어기(24_1)는 CAN 통신 형식의 응답 메시지를 이더넷 형식에 적합하도록 가공, 변환한 후, 차량용 게이트 웨이(24)에 전달할 수 있다. 이더넷 통신 형식의 응답 메시지를 차량용 게이트 웨이(24)에 전달하면, 차량용 게이트 웨이(24)는 진단기(20)로 전달하기 위해 이더넷 통신 형식의 응답 메시지를 CAN 통신용 메시지로 변환한다. 이후, 차량용 게이트 웨이(24)는 변환된 메시지를 진단기(20)로 전달할 수 있다.
도9을 참조하면, 진단 데이터를 요구하는 것뿐만 아니라 플로우 제어(flow control, FC)도 동일한 방식으로 진행될 수 잇다.
도10은 차량 진단 과정의 제4예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량 진단 과정의 제4예는 텔레매틱스 장치(30) 또는 이더넷 단자/포트(28)를 통해 이더넷 통신 형식의 진단 메시지를 차량용 게이트 웨이(24)에 직접 이더넷 통신 방식으로 연결된 제어기(22_1)로 전달하는 경우를 설명한다. 특히, 진단 메시지가 소프트웨어 등의 업데이트 정보를 포함하는 대용량 데이터를 전달하는 경우를 설명한다. 예를 들어, 도5의 (a), (b)에서 설명한 리프로그래밍(원격 리프로그래밍 또는 별도 이더넷 포트를 통한 이더넷 전용 리프로그래밍)의 경우일 수 있다.
이더넷 스위치를 통하여 이더넷 적용 제어기 간 1:1 대용량 이더넷 데이터 전송을 지원할 수 잇다. 또한, 진단 프로토콜(DoIP Lite)의 메시지 형식을 통해 사전 절차(예, Security Access 등 보안절차) 수행 후 리프로그래밍(예, 0xCD)을 지원할 수 있다.
도11은 차량 진단 과정의 제5예를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량 진단 과정의 제5예는 CAN 통신 형식의 메시지를 전달하는 진단기(20)를 통한 리프로그래밍(소프트웨어 업데이트 등)을 설명한다. 기존 CAN 통신을 사용하는 진단기(20)를 통한 소프트웨어 업데이트 시 기존 CAN 통신 프레임 이더넷 데이터로 전송할 수 있어, 기존 대비 동등 수준으로 리프로그래밍이 가능할 수 있다.
도12는 차량 진단 과정의 제6예를 설명한다.
구체적으로, (a)는 진단 장비(20)가 차량용 게이트 웨이(24)를 통해 이더넷 통신 상에 있는 제어기(22_1)의 연결/생존 여부의 확인(Alive Check Request/Response)을 설명하고, (b)는 텔레매틱스 장치(30)가 차량용 게이트 웨이(24)를 통해 CAN 통신 상에 있는 제어기(22_2)의 연결/생존 여부의 확인(Alive Check Request/Response)을 설명한다.
먼저, (a)를 참조하면, 차량용 게이트 웨이(24)는 노드 간 TCP Connection 해제 방지 및 연결 상태 유지, 확인을 위해 사용할 수 있다. 특히, 실제 진단기가 아닌 차량용 게이트 웨이(24)를 통해 이더넷 통신 연결 및 유지 적용할 수 있다. 또한, 진단기 미연결 시에도 차량용 게이트 웨이(24)와 제어기(22_1)는 상시 연결될 수 있다.
한편, (b)를 참조하면, 차량용 게이트 웨이(24)는 가상 진단기, 가상 진단 대상 제어기 역할을 수행할 수 있다.
제어기의 연결/생존 여부의 확인(Alive Check Request/Response)하고자 하는 진단 메시지는 데이터가 불필요하다. 기존의 진단 메시지는 진단기의 로컬 어드레스(logical address)를 전송하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 메시지(DoIP Lite)에서는 불필요하다.
도13은 차량 진단 과정에서의 차량 내부 네트워크 구조를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량용 게이트 웨이에서 처리하는 네트워크 구조 및 소프트웨어 구조는 미들 웨어 영역에서 기존 진단 프로토콜(DoIP)과 상이할 수 있다.
기존 진단 프로토콜(DoIP)의 처리 범위는 다양한 범위(예, Vehicle Identification, Vehicle Identification w/EID, Vehicle Identification w/VIN, Vehicle Announcement, Routing Activation, Alive Check, DoIP Entity Status, Diagnositc power mode information, Diagnostic message)를 가질 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 메시지(DoIP Lite)의 처리 범위는 별도 Protocol 및 Type 정의하여 진단, 원격진단, 라우팅, 리프로그래밍 지원하기 위한 진단 메시지(Diagnostic message), 연결(TCP Connection)이 항상 연결된 상태로 사용, 확인 용도의 존재/생존 확인 메시지(Alive Check), CAN TP 통신 처리를 지원하기 위한 프로우 처리 메시지(flow control), 등을 포함할 수 있다.
또한, 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP)을 처리하기 위한 미들웨어 모듈화 및 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 메시지(DoIP Lite)를 연동시키는 모듈을 추가할 수 있다.
전술한 실시예들은 제한된 환경(진단기 CAN지원 또는 제어기 내부 진단 통신) 내 이더넷 진단 통신을 적용 가능하게 할 수 있다. 이 과정에서, 기존 CAN 진단 통신 대비 변경점이 감소(기존 진단 장비 사용, 차량용 게이트 웨이 변경 최소화)되고, 기존 진단 프로토콜(DoIP) 진단 절차 미수행에 따른 진단 절차 간소화(기존 CAN 진단 통신 대비 동등 수준)할 수 있다.
또한, 제어기 별 이더넷 진단 통신 처리를 위한 부담(Load)이 감소하여, 제어기 진단 통신 소프트웨어 처리 범위의 감소에 따른 부담(Load) 감소, 소프트웨어 크기의 감소와 같은 효과가 있으며, 차량에 탑재되는 기존 제어기의 수정을 최소화할 수 있다.
또한, 게이트웨이 진단 통신 처리를 위한 부담(Load)을 감소시켜, 차량용 게이트 웨이는 이더넷 및 새로운 진단 메시지의 헤더(DoIP Lite Header)에 대한 처리만 추가되는 것으로 차량용 게이트 웨이의 수정을 최소화할 수 있고, 기존의 논리 어드레스와 CAN ID는 맵핑 테이블을 통해 간소화시킬 수 있다.
또한, 실시예들은 다양한 토폴로지 환경에 대응이 가능할 수 있다. CAN 진단 통신, 이더넷 진단 통신 단독 또는 복합적으로 구성된 환경 내에서 모든 통신 대응 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 메시지(DoIP Lite)에서 소프트웨어 모듈 신규 정의를 통해 이종 네트워크 간 최소 변경을 통해 진단 통신을 수행이 가능할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
10: 차량 22: 제어 모듈, 제어기
20: 차량 진단 장치, 진단기
30: 텔레매틱스 장치 24: 차량용 게이트 웨이
26: OBD 단자 28: 이더넷 단자

Claims (26)

  1. 서로 다른 복수의 통신 방식의 차량용 네트워크를 통해 연결된 복수의 제어기를 진단하기 위한 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치에 있어서,
    상기 복수의 제어기를 진단하기 위한 진단 메시지를 생성하는 메시지 생성기 및 상기 진단 메시지를 인지하는 메시지 수신기 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 차량용 네트워크를 통해 전달될 수 있는 상기 진단 메시지는 헤더(header)와 페이로드(payload)를 포함하고,
    상기 페이로드(payload)는 CAN 통신용 데이터의 길이에 대응하는,
    차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치는 OBD 단자 또는 이더넷을 통해 차량의 게이트 웨이와 연결되는 진단 장치를 포함하고,
    상기 진단 장치는 상기 메시지 생성기를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치는 상기 서로 다른 복수의 통신 방식에 따른 메시지를 구분하여 전달할 수 있는 차량용 게이트웨이를 포함하고,
    상기 차량용 게이트웨이는 상기 메시지 수신기를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 네트워크는 이더넷(Ethernet) 통신, CAN 통신 및 CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)을 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 통해 전달되는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헤더는
    프로토콜 버전을 결정하는 제1필드;
    상기 프로토콜 버전의 역(inverse)의 값을 포함하는 제2필드;
    상기 페이로드 또는 상기 페이로드의 종류를 결정하는 제3필드; 및
    상기 페이로드 또는 상기 페이로드의 길이를 결정하는 제4필드를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4필드는 상기 페이로드의 길이가 10 바이트임을 지정하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1필드는
    상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기의 IP주소와 CAN ID가 동일한 경우를 가리키는 제1정보;
    상기 진단 메시지가 차량 내부의 요청에 의한 경우를 가리키는 제2정보;
    상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기의 IP주소와 CAN ID가 상이한 경우를 가리키는 제3정보; 및
    상기 페이로드의 길이를 이더텟 통신용 데이터의 길이에 대응시키기 위한 제4정보
    중 적어도 하나를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제4정보는 상기 수신 대상인 제어기의 소프트웨어 업데이트를 위한 데이터를 전달하는 경우에 사용되는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제3필드는
    상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기를 진단하기 위한 제1정보; 및
    상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기가 상기 차량용 네트워크 상에 유효하게 연결되는 지를 확인하기 위한 제2정보
    를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 페이로드는
    CAN 통신용 아이디를 포함하는 제1필드; 및
    상기 CAN 통신용 데이터와 매칭되는 8 바이트의 제2필드
    를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 CAN 통신용 아이디는 11비트(bit)의 길이를 가지고 상기 제1필드는 2바이트의 길이를 가지는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2필드의 8바이트 중 첫번째 바이트는 CAN 통신용 메시지 내 중재 필드(aribitration field) 및 제어 필드(control field) 중 적어도 하나의 값을 결정하기 위한 제어 정보를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 정보는 상기 CAN 통신용 메시지의 확장 여부, 데이터 길이 여부, 메시지 간의 충돌을 조절하기 위한 값 중 적어도 하나를 포함하는, 차량용 전자 제어 모듈의 진단 장치.
  15. 서로 다른 복수의 통신 방식의 차량용 네트워크를 통해 연결된 복수의 제어기를 진단하기 위한 차량용 전자 제어 모듈의 점검 장치와 연동함에 있어서,
    진단 메시지를 수신하는 단계;
    상기 진단 메시지가 어떠한 통신 방식에 따라 구성되었는 지를 확인하는 단계;
    상기 진단 메시지의 수신 대상인 제어기가 연결된 통신 네트워크 방식을 확인하는 단계; 및
    상기 통신 네트워크 방식에 대응하여 상기 진단 메시지를 변환하는 단계
    를 포함하는, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 진단 메시지가 어떠한 통신 방식에 따라 구성되었는 지를 확인하는 단계는
    상기 진단 메시지가 OBD 단자를 통해 연결된 진단 장치로부터 전달된 경우, 상기 진단 메시지는 CAN 통신용 메시지임을 인지하는 단계; 및
    상기 진단 메시지가 이더넷 포트 또는 텔레매틱스 장치를 통해 전달된 경우, 상기 진단 메시지는 이더넷 통신용 메시지임을 인지하는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 통신 네트워크 방식은 이더넷(Ethernet) 통신, CAN 통신 및 CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)을 포함하는, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 진단 메시지를 변환하는 단계는 CAN 통신용 메시지를 이더넷 통신용 메시지로 변환하거나, 상기 이더넷 통신용 메시지를 상기 CAN 통신용 메시지로 변환하는 것을 포함하는, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 차량용 게이트 웨이가 복수개 구비되고 서로 다른 두 개의 차량용 게이트 웨이가 직접 연결된 경우, 상기 통신 네트워크 방식은 이더넷 방식인, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 제어기 중 이더넷 방식으로 연결된 제어기는 동작 여부에 상관없이 상기 차량용 게이트 웨이에 연결되는, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 통해 전달되는, 차량용 게이트 웨이의 동작 방법.
  22. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 청구항 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 차량용 게이트 웨이의 동작 방법을 실현하는 것을 특징으로 하는 응용 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  23. 운전자 또는 탑승자에게 주행과 관련된 정보를 제공하거나 상기 주행을 제어할 수 있는 복수의 제어기;
    상기 복수의 제어기를 연결하는 서로 다른 통신 방식의 복수의 차량용 네트워크;
    상기 복수의 차량용 네트워크를 연결하는 적어도 하나의 게이트 웨이;
    상기 복수의 제어기를 진단하기 위한 진단 메시지를 수신하여 상기 적어도 하나의 게이트 웨이로 전달하고 진단 결과를 출력하는 입출력 수단을 포함하고,
    상기 입출력 수단이 이더넷 통신 포트 및 텔레매틱스 장치 중 적어도 하나인 경우 상기 적어도 하나의 게이트 웨이와의 연결은 이더넷 통신 방식을 바탕으로 이루어지고,
    상기 입출력 수단이 OBD 단자인 경우 상기 적어도 하나의 게이트 웨이와의 연결은 CAN 통신 방식을 바탕으로 이루어지는, 차량.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 차량용 게이트 웨이가 복수개 구비되고 서로 다른 두 개의 차량용 게이트 웨이가 직접 연결된 경우, 상기 통신 네트워크 방식은 이더넷 방식인, 차량.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 복수의 차량용 네트워크는 이더넷(Ethernet) 통신, CAN 통신 및 CAN-FD(CAN with Flexible Data-Rate)을 포함하는, 차량.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 진단 메시지는 전달 계층 프로토콜(Transport Layer Protocol) 중 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol, UDP)을 이용할 수 없으며 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, TCP)을 통해 전달되는, 차량.
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