KR20200143535A - 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치 및 방법 - Google Patents

차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량제어장치 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 연료 소모 절감 및 환경 보호를 위하여, 기존 차량의 OBD와 휴즈박스를 활용하여 지능형 ISG 기능을 적용할 수 있도록 하는 차량제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 기존에 ISG 시스템이 설치되어 있지 않은 차량에도, 사후적으로 ISG 시스템을 장착할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 ISG 시스템이 After market에서 적용될 수 있도록 하는 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 기존의 노후 차량에 ISG 시스템이 장착될 수 있도록 하여, 연료 절감 효과를 나타낼 수 있는 효과를 갖는다.

Description

차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING BODY CONTROL MODULE OF VEHICLE}
본 발명은 차량제어장치 및 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 연료 소모 절감 및 환경 보호를 위하여, 기존 차량의 OBD와 휴즈박스를 활용하여 지능형 ISG 기능을 적용할 수 있도록 하는 차량제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량이 감속 또는 정지 중에도 엔진이 계속 구동되므로, 연료를 소비하게 되고, 이로 인해 대기 환경을 오염시키는 원인이 된다. 이에 따라 차량이 사용하는 연료를 절감하고, 환경을 보호하기 위하여, ISG(Idle Stop and Go) 시스템이 개발되고 있는 실정이다.
ISG 시스템은 차량이 주행 중 교통신호 대기나 기타 이유로 차량이 정지되는 경우, ISG 기능의 요구 조건이 충족되면 엔진을 아이들(idle) 상태로 유지하지 않고, 엔진의 시동을 자동으로 끄고, 특정 조건 예를 들어, 클러치를 밟거나 또는 브레이크에서 발을 떼면, 엔진의 시동을 자동으로 걸어서 차량이 재출발할 수 있도록 처리하는 장치이다. 이러한 ISG 시스템은 차량의 연비를 개선하고, 매연 가스를 절감시키며, 엔진 오일 등 각종 소모성 부품의 사용주기 증가 등의 효과를 얻을 수 있다.
여기서 ISG 기능의 요구 조건은 차량의 종류나 제조사마다 상이할 수 있으며, 예를 들어, 차량의 현재 변속단, 차속, 엔진 회전수, 브레이크 페달의 동작, 배터리의 충전 상태, 온도 및 출력 전압과, 냉각 수온 등을 포함하는 제반적인 차량 상태를 검출하여, 엔진이 아이들 상태이거나, 차속이 검출되지 않은 정지 상태 등을 포함될 수 있다.
그런데 이러한 ISG 시스템은 완성차 제조시부터 차량에 장착되어 오고 있다. 즉 Before Market 에서 설치되는 시스템이며, 이미 종래부터 있던 기존의 자동차에는 새롭게 장착할 방법이 없었다. 즉 After Market 시장에서는, 사후적으로 ISG 시스템을 기존 차량의 부속들에 설치 및 적용하여 제어할 수 있는 방법이 없었다.
제조시부터 적용된 ISG 시스템은 차량의 제작사 별로 상이하게 제공되는 EMS(Engine Management System) 데이터를 이용하여 ISG 기능을 구현하므로, 해당 차량에서만 ISG 기능이 적용 가능하다. 즉, 통상의 ISG 시스템은 EMS 데이터를 엔진 제어 유닛(Engine Control Unit : ECU)에서 직접 처리하므로, 이에 따라 ISG 기능이 없는 이미 생산되거나 판매된 차량 즉, 양산품의 차량에는 사후적으로 ISG 기능을 적용하기가 어렵다.
공개특허공보 제10-2009-0107359호
본 발명은 OBD와 휴즈박스를 활용함으로써, 기존에 ISG 시스템이 설치되어 있지 않은 차량에도, 사후적으로 ISG 시스템이 적용될 수 있도록 하는 차량제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 모든 차량에 ISG 기능을 적용하여 범용으로 사용 가능한 차량제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차량의 상태를 판단하여 아이들스탑앤고(ISG) 제어를 하기 위한 장치에 있어서, 차량의 OBD장치에 연결되는 OBD어댑터; 상기 OBD어댑터와 캔통신을 통해 연결되는 메인제어부; 및 상기 메인제어부와 연결되고 차량의 휴즈박스에 연결되는 휴즈연결부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치를 제공한다.
상기 OBD어댑터는: 상기 OBD장치로부터 입력된 차량의 상태를 입력받는 신호검출부; 및 상기 신호검출부에서 입력된 차량 상태 정보를 무선으로 캔통신 송신하기 위한 송수신부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 메인제어부는: 상기 OBD어댑터와 무선 통신하기 위한 통신부; 상기 통신부를 통해 입력된 차량의 상태 정보를 분석하여 제어신호를 출력하는 MCU; 및 상기 MCU의 제어신호에 따라 휴즈연결부로의 출력을 제어하는 출력제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 OBD어댑터는: 상기 OBD장치에 구비된 단자에 커넥터로 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 휴즈연결부는 차량의 휴즈박스의 선택되는 단자에 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 차량의 상태를 판단하여 아이들스탑앤고(ISG) 제어를 하기 위한 방법에 있어서, OBD어댑터가 차량의 OBD장치로부터 OBD데이터를 수신받는 단계; 상기 OBD어댑터가 수신받은 OBD데이터를 무선으로 송신하는 단계; 메인제어부의 통신부가 상기 OBD데이터를 수신받고 이를 MCU로 제공하는 단계; 상기 MCU가 수신된 OBD데이터를 통해 엔진정지 조건을 만족하는지 판단하고, 엔진정지 조건을 만족하는 경우, 출력제어부를 통해 제어신호를 출력하는 단계; 상기 제어신호는 휴즈연결부를 통해 휴즈박스의 선택된 단자로 제공되어, 엔진 구동을 멈추는 단계; 이후, 상기 MCU가 추가로 수신되는 OBD데이터를 통해 엔진 재시동 조건을 만족하는지 판단하고, 엔진 재시동 조건을 만족하는 경우, 출력제어부를 통해 제어신호를 출력하는 단계; 및 상기 제어신호는 휴즈연결부를 통해 휴즈박스의 선택된 단자로 제공되어, 엔진을 재시동하여 엔진을 구동시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어방법을 제공한다.
본 발명은 기존에 ISG 시스템이 설치되어 있지 않은 차량에도, 사후적으로 ISG 시스템을 장착할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 ISG 시스템이 After market에서 적용될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
또한 본 발명은 기존의 노후 차량에 ISG 시스템이 장착될 수 있도록 하여, 연료 절감 효과를 나타낼 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 ISG 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 ISG 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 ISG 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 메인제어부 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 휴즈박스를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 ISG 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다.
일반적으로 차량에 장착되는 OBD는 On Board Diagnostic의 약자로서, 기관제어시스템(ECU, Engine Control Unit)에 집적되어 있는, 법적으로 규정된 하위 진단/감시 시스템이다. OBD는 전 운전영역에 걸쳐 배기가스 및 증발가스와 관련된 모든 시스템을 감시한다. 이때, OBD가 감시하고 있는 시스템들에 고장이 발생할 경우 고장내역은 MCU에 저장되며, 표준화된 인터페이스(interface J1962), 예를 들어, 16핀 진단 컨넥터를 통해 이를 조회할 수 있다.
OBD는 16핀으로부터 자동차의 기관제어시스템(ECU) 이외의 하위 시스템들 (BCM, TCM, SRS 등)에 대해, 센서값 수신 및 제어를 수행하여, 자동차의 고장진단 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 ISG 시스템은 그 제어를 위한 조건 고려시, OBD로부터 정보값을 읽어들이고, 이를 분석한 후에, 휴즈박스를 제어함으로써 아이들 스톱(Idle Stop)과 아이들 고(Idle Go) 기능을 수행하도록 한다. 즉, 휴즈박스를 활용함으로써, 차량이 기본적으로 ISG 시스템을 장착하고 있지 않더라도, 사후적으로 OBD와 휴즈박스 사이에 본 발명의 제어장치가 장착됨으로써 ISG 기능이 없던 종래 차량이 ISG 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 ISG 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 정보검출부(100)와 ECU(엔진제어유닛, Engine Control Unit)(200), 스타트모터(300), 엔진(400), OBD(차량 진단 장치, On Board Diagnosics)(500)를 포함한다.
정보검출부(100)는 차량의 운행에 따른 제반적인 운전정보를 검출하여 그에 대한 정보를 ECU(200)에 제공한다. 정보검출부(100)는 시동 온/오프 접점을 검출하는 이그니션 스위치(101), 시동 온/오프를 판정하기 위해 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출부(102), 변속기의 출력축 회전수를 카운터하여 주행 차속을 검출하는 차속검출부(103), 현재 결합되어 있는 변속단의 정보를 검출하는 변속단 검출부(104), 브레이크 페달의 작동 변위를 검출하는 브레이크 검출부(105), 엔진과 변속기의 사이에 설치되어 변속기에 전달되는 동력을 단속하는 클러치 페달의 변위를 검출하는 클러치 검출부(106), 전자식이나 기계식으로 구성되며 차량의 전진 및 후진과 중립을 선택하는 변속 스위치(107)를 포함한다.
ECU(200)는 정보검출부(100)에서 제공되는 정보를 분석하여 차량의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 그 결과에 따라 아이들 정지 제어를 위해 스타트모터(300)를 제어하여 엔진(400)을 구동시킨다. ECU(200)은 엔진(400)을 제어하기 위하여 차량의 상태에 대한 다양한 정보들을 EMS(Engine Management System) 데이터로 설정, 저장한다. 이러한 ECU(200)는 EMS 데이터를 OBD(500)로 제공한다. EMS 데이터는 차량 개발용 데이터로, 제조사에서만 설정 및 이용 가능하다.
도 2는 일반적인 ISG 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다. 도 2를 참조하면, ECU(200)는 ISG 기능이 활성화되어 있는지 확인한다(S1). 즉 엔진 구동 중 ISG 스위치가 온 상태로 유지되고, ISG 시스템이 정상적으로 구동될 경우 엔진 구동상태일 때의 ISG 활성화 조건인 것으로 판단한다. 또한 엔진정지 중이고 ISG 스위치가 온 상태로 유지되는 것도 엔진 정지 중 ISG 활성화 조건인 것으로 판단한다.
ISG 활성화 조건을 만족하면, ECU(200)는 엔진이 구동중일 경우, 엔진 정지 선행 조건을 만족하는지 여부를 정보검출부(100)에서 입력되는 신호를 통해 확인한다(S2). ECU(200)는 엔진정지 선행조건을 모두 만족하는 상태로 일정 시간 이내이면, 엔진정지 선행조건을 만족하는 것으로 판단하고, 엔진이 정지 가능한 상태인지 여부를 확인한다(S3). 그리고 ECU(200)는 엔진정지 금지조건에도 해당하지 않으면 엔진이 정지 가능한 상태인 것으로 판단하고 엔진정지 조건인지 확인하고(S4), 엔진을 정지시킨다(S5). 그리고 ECU(200)는 엔진이 정지되면, ISG에 의해 엔진의 재시동이 가능한지 여부를 확인하기 이전에, ISG에 의해 엔진 재시동이 불가능하고 키 온에 의해서 재시동이 가능한 키 시동 조건을 만족하는지 확인하게 된다. 그리고 ECU(200)는 엔진 재시동이 가능한 것으로 판단되면, 재시동을 위한 조건을 만족하는지 확인하는데(S6), ECU(200)는 자동 재시동 조건, 강제 재시동 조건 및 ISG 비활성화 조건들을 엔진 재시동을 위한 조건으로 판단한다. ECU(200)는 자동 재시동 조건 중 적어도 하나의 조건을 만족하는 것으로 판단하면 엔진을 재시동시킨다(S7).
이와 같은 ISG 시스템은 자동 변속기 차량의 엔진정지 조건에 따라, 정차 및 신호 대기와 같은 상황에 엔진시동을 정지시킴으로써 불필요한 공회전에 의한 연료 소비를 방지할 수 있다.
그런데 이러한 ISG 동작은, ECU(200)에서 제어되고, 이러한 제어 프로세스는 차량의 생산시부터 사전에 장착된 기능과 시스템에 의해 동작될 수밖에 없다. 따라서 차량의 생산시에 사전 장착되지 않은 차량의 경우 기존의 ECU(200)와 용이하게 연동될 수 있는 방법이 없기에, 사후적으로 ISG 시스템을 차량에 적용하여 상기와 같은 효과를 갖고자 해도 그 실현 방안이 없었다.
도 3은 본 발명의 ISG 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 차량과 별도로 구비되는 차량제어장치(700)를 차량에 연결하도록 한다. 이 차량제어장치(700)는 차량 내부에 구비되는 OBD(500)를 통해 정보검출부(100)의 정보를 입력받는다. 그리고 이러한 차량제어장치(700)는 휴즈박스(600)를 통해 스타트모터(300)에 연결된다.
차량제어장치(700)는 OBD(500)와 접속되는 OBD어댑터(710)와 이에 연결된 스위치(720)가 하나로 연결되어 구비된다. 또한 휴즈박스(600)와 연결되기 위한 휴즈연결부(730)를 구비하는 메인제어부(740)가 또 하나의 구성으로 구비된다. OBD어댑터(710)와 메인제어부(740)의 사이는 무선 CAN통신 프로토콜을 통해 상호 연결되며, OBD(500)로부터 입력된 정보를 OBD어댑터(710)가 무선으로 수발신하게 된다.
OBD(500)는 ECU(200)로부터 EMS 데이터를 받아서 OBD 데이터를 생성, 저장하고, OBD어댑터(710)는 OBD(500)와 커넥터를 통해 연결되어, OBD 데이터를 전달받아 메인제어부(740) 측으로 전송한다. OBD어댑터(710)는 OBD(500)와 독립적인 별개의 장치로 OBD(500)에 구비되는 커넥터에 마찬가지로 커넥터를 통해 접속한다.
OBD어댑터(710)는 CAN통신 프로토콜을 이용하여 메인제어부(740) 측으로 OBD 데이터를 전송한다. 전송되는 데이터는 EMS 데이터들 중 ISG 기능을 제어하기 위한 일부 데이터이며, EMS 데이터의 내용과 동일하게 제공된다. OBD어댑터(710)는 OBD(500)로부터 입력된 차량의 상태를 입력받는 신호검출부(미도시), 신호검출부에서 입력된 차량 상태 정보를 무선으로 캔통신 송신하기 위한 송수신부(미도시)를 포함한다.
메인제어부(740)는 일측으로는 OBD어댑터(710)와 무선으로 접속되고, 다른 측으로는 전선 및 금속단자로 형성되는 휴즈연결부(730)가 구비되어, 휴즈박스(600)의 단자측에 접속된다.
이러한 OBD어댑터(710)와 메인제어부(740), 휴즈연결부(730)를 구비하는 차량제어장치(700)는 차량의 외부에 구비되는 외장형 장치로서, 차량의 정지 상태에서 ISG 기능을 수행하도록 제어한다. 이를 위해 차량제어장치(700)는 OBD(500)로부터 OBD 데이터를 받아서, 판별 결과에 대응하여 스타트모터(300) 또는 기타 시동제어장치에 제공되는 전원을 공급 또는 차단함으로써, 엔진(400)을 정지 또는 재시동하도록 제어한다. 이러한 차량제어장치(700)는 차량의 종류나 제조사에 관계없이 모든 차량의 OBD(500)에 연결되고, 이로부터 제공되는 OBD 데이터를 이용하여 휴즈박스(600) 측으로 신호, 전원제어를 하게 된다.
도 4는 본 발명의 메인제어부 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 휴즈박스를 나타내는 사진이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 메인제어부(740)는 OBD어댑터(710)와의 송수신을 위한 CAN 통신부(741), 조건 판단 및 제어를 위한 MCU(742), 휴즈연결부(730) 측으로 제어신호를 출력하기 위한 출력제어부(743)를 포함한다.
CAN 통신부(741)는 OBD어댑터(710)로부터 CAN 통신 프로토콜을 이용하여 전송되는 OBD 데이터를 받아들이는 구성이다.
MCU(742)는 메인제어유닛(Main Control Unit)으로서, 차량제어장치(700)의 제반 동작을 제어하며, 내부에 메모리 장치(미도시됨)가 구비되고 메모리 장치에는 ISG 기능을 제어하기 위한 알고리즘이 저장되어, ISG 기능을 수행하도록 제어한다.
차량제어장치(700)는 CAN 통신부(741)를 통해 OBD 데이터를 받고, MCU(742)는 출력제어부(743)를 통해 ISG 제어 신호를 출력하면, 휴즈연결부(730)에 접속된 휴즈박스(600) 측으로 스타트모터(300)를 제어하는 제어 신호(Start_ON/OFF)를 출력한다.
그러므로 본 발명의 차량제어장치(700)는 차량의 외부에서 OBD(500)와 연결되는 OBD어댑터(710)로부터 OBD 데이터를 수집하고, 이를 통해 휴즈박스(600)로의 제어를 가능하도록 함으로써, 차량의 제조사 및 종류에 관계없이 사후적으로 ISG 기능을 장착하여 범용으로 적용될 수 있도록 하는 효과가 있다.
휴즈박스(600)에는 다양한 종류의 전원, 신호 제어를 위한 휴즈단자가 구비되는데, 이 중 시동제어장치, 스타트모터와 관련된 단자에 휴즈연결부(730)를 접속시키도록 한다.
도 6은 본 발명의 ISG 시스템의 동작을 나타내는 순서도이다. 도 6을 참조하면, OBD(500)로부터 OBD어댑터(710)가 수신한 정보가 CAN 통신으로 메인제어부(740) 측으로 입력되고, IDLE STOP 조건을 만족하는 것으로 판단되면(S11), 메인제어부(740)는 출력제어부(743)를 통해 휴즈박스(600) 측의 시동제어용 휴즈단으로 시동 OFF 신호를 전송하거나, 전원을 차단하여(Start_OFF; S12), 엔진이 정지되도록 한다(S13).
이후 OBD(500)로부터 입력되거나 또는 다른 인자들을 판단하여, 재시동 조건이 되는 것으로 판단되면(S14), 마찬가지 순으로 시동제어용 휴즈단으로 시동 ON 신호를 전송하거나, 전원을 공급하여(Start_ON; S15), 엔진을 구동시킨다(S16).
이상에서, 본 발명에 따른 ISG 제어 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
100: 정보검출부 200: ECU
300: 스타트모터 400: 엔진
500: OBD 600: 휴즈박스
700: 차량제어장치 710: OBD어댑터
720: 스위치 730: 휴즈연결부
740: 메인제어부 741: CAN통신부
742: MCU 743: 출력제어부

Claims (6)

  1. 차량의 상태를 판단하여 아이들스탑앤고(ISG) 제어를 하기 위한 장치에 있어서,
    차량의 OBD장치에 연결되는 OBD어댑터;
    상기 OBD어댑터와 캔통신을 통해 연결되는 메인제어부; 및
    상기 메인제어부와 연결되고 차량의 휴즈박스에 연결되는 휴즈연결부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 OBD어댑터는:
    상기 OBD장치로부터 입력된 차량의 상태를 입력받는 신호검출부; 및
    상기 신호검출부에서 입력된 차량 상태 정보를 무선으로 캔통신 송신하기 위한 송수신부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메인제어부는:
    상기 OBD어댑터와 무선 통신하기 위한 통신부;
    상기 통신부를 통해 입력된 차량의 상태 정보를 분석하여 제어신호를 출력하는 MCU; 및
    상기 MCU의 제어신호에 따라 휴즈연결부로의 출력을 제어하는 출력제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 OBD어댑터는:
    상기 OBD장치에 구비된 단자에 커넥터로 접속되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 휴즈연결부는 차량의 휴즈박스의 선택되는 단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어장치.
  6. 차량의 상태를 판단하여 아이들스탑앤고(ISG) 제어를 하기 위한 방법에 있어서,
    OBD어댑터가 차량의 OBD장치로부터 OBD데이터를 수신받는 단계;
    상기 OBD어댑터가 수신받은 OBD데이터를 무선으로 송신하는 단계;
    메인제어부의 통신부가 상기 OBD데이터를 수신받고 이를 MCU로 제공하는 단계;
    상기 MCU가 수신된 OBD데이터를 통해 엔진정지 조건을 만족하는지 판단하고, 엔진정지 조건을 만족하는 경우, 출력제어부를 통해 제어신호를 출력하는 단계;
    상기 제어신호는 휴즈연결부를 통해 휴즈박스의 선택된 단자로 제공되어, 엔진 구동을 멈추는 단계;
    이후, 상기 MCU가 추가로 수신되는 OBD데이터를 통해 엔진 재시동 조건을 만족하는지 판단하고, 엔진 재시동 조건을 만족하는 경우, 출력제어부를 통해 제어신호를 출력하는 단계; 및
    상기 제어신호는 휴즈연결부를 통해 휴즈박스의 선택된 단자로 제공되어, 엔진을 재시동하여 엔진을 구동시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 캔신호와 휴즈를 연동한 차량제어방법.
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