KR20210054939A

KR20210054939A - 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20210054939A
Application number: KR1020190141275A
Authority: KR
Inventors: 정호진
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-05-14
Also published as: CN112769660A; US20210136182A1

Abstract

본 발명은 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 제어 장치는 외부의 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 정해진 크기로 데이터를 구성하는 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 1 전송 프로토콜과 구별되는 가변적 크기로 데이터를 구성하는 제 2 전송 프로토콜 중, 선택된 전송 프로토콜을 통해 차량 내부에 발생된 데이터를 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING A VEHICLE, SYSTEM HAVING THE SAME AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 제어를 위한 데이터 전송 프로토콜을 이중화하는 기술에 관한 것이다.

자동차 전자기기의 발전에 따라 차량 내 적용 제어기 수와 상호 협업 제어 증가로 인한 통신 데이터 량 증가에 따라 CAN(Controller Area Network) 버스 로드가 지속적으로 증가하고 있다. 이에 더 빠르고 많은 데이터 전송을 위한 프로토콜이 필요로 하게 되었다. CAN-FD(Controller Area Network with Flexible Data rate)는 이러한 문제를 해결하기 위한 프로토콜로서, 기존의 물리 통신은 그대로 재활용하며, 데이터 부분의 통신 속도를 500kbps에서 2Mbps까지 증가시키고, 데이터양은 기존 8바이트에서 64바이트까지 증가시키는 장점을 제공한다

그러나, 북미 진단 통신 법규 및 외부 진단 인프라는 모두 Classical CAN (500kbps)를 사용하기 때문에, 차량과의 호환성을 유지할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 이러한 통신 법규 및 데이터 전송 환경을 고려하여, 표준 사양을 만족하면서 외부 진단 장비와의 호환성을 유지하기 위한 효율적인 차량 통신 방안이 필요한 실정이다.

본 발명의 실시 예는 차량 제어 시스템에서 송/수신 프로토콜을 이중화하는 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 실시 예는 차량 제어 시스템에서 송신기의 전송 프로토콜을 고려하여 데이터 전송을 위한 프로토콜을 이중화하는 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 차량 제어 시스템에서 상이한 크기의 데이터 전송 프로토콜을 구성하는 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 차량 제어 시스템에서 가변된 데이터 크기를 고려하여 선택적으로 프로토콜을 제어하는 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 차량 제어 시스템에서 게이트웨이의 통과 여부를 고려하여 상이한 CAN 프로토콜을 선택하는 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 차량 제어 시스템에서 외부 진단기의 데이터 전송 포맷을 고려하여 CAN 프로토콜을 이중적으로 구성하는 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예는 차량 제어 시스템에서 표준 진단 규격을 위한 프로토콜을 적응적으로 구성하는 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치는, 외부의 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 정해진 크기로 데이터를 구성하는 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 1 전송 프로토콜과 구별되는 가변적 크기로 데이터를 구성하는 제 2 전송 프로토콜 중, 선택된 전송 프로토콜을 통해 차량 내부에 발생된 데이터를 전송하도록 제어하는 프로세서를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 8 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 1 전송 프로토콜을 제어하는 제 1 제어기; 및 상기 8 바이트 크기보다 큰 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 2 전송 프로토콜을 제어하는 제 2 제어기를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 2 전송 프로토콜을 이중화 방식으로 구성하여, 상기 진단 메시지에 따라 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 적응적인 크기의 프레임으로 구성하여 전송하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제 1 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8 바이트로 설정하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여, 8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 64 바이트로 설정하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 64 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여, 64 바이트 크기의 CAN-FD(Controller Area Network with Flexible Data rate) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48 바이트 중 적어도 하나의 바이트로 설정하는 것을 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여 싱글 프레임(Single Frame)으로 구성하는 것과, 정해진 최소값(FF_DLmin)을 비교하여 제 1 프레임 (First Frame)을 구성하는 것을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 정해진 최소값(FF_DLmin)을 63으로 설정하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 제어 방법은, 외부의 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 진단 메시지를 확인하고, 정해진 크기로 데이터를 구성하는 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 1 전송 프로토콜과 구별되는 가변적 크기로 데이터를 구성하는 제 2 전송 프로토콜 중 선택된 전송 프로토콜을 통해 차량 내부에 발생된 데이터를 전송하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 8 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 1 전송 프로토콜을 제어하는 단계; 및 상기 8 바이트 크기보다 큰 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 2 전송 프로토콜을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 2 전송 프로토콜을 이중화 방식으로 구성하는 단계; 및 상기 진단 메시지에 따라 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 적응적인 크기의 프레임으로 구성하여 전송하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제 1 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8 바이트로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하는 단계; 및 8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 64 바이트로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 64 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하는 단계; 및 64 바이트 크기의 CAN-FD(Controller Area Network with Flexible Data rate) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48 바이트 중 적어도 하나의 바이트로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여 싱글 프레임(Single Frame)으로 구성하는 단계; 및 정해진 최소값(FF_DLmin)을 비교하여 제 1 프레임 (First Frame)을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 있어서, 상기 정해진 최소값(FF_DLmin)을 63으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 기술은 송/수신을 위한 CAN TP를 이중화함으로써, 정해진 크기의 TP 전송을 수행하여 표준 사양을 만족하고, 또한 외부 진단 장비와의 호환성을 유지한 채 CAN-FD의 장점인 데이터 속도 및 데이터 량을 최대한 지원하는 장점을 제공한다. 이러한 본 발명에 따라 외부 진단 규격(북미 법규)을 만족하여 레거시(legacy) 외부 진단기와의 호환성을 유지할 수 있고, 개발단계에서의 빈번한 리프로그램을 임시커넥터를 활용하여 CAN-FD 속도 및 64바이트의 데이터 량으로 데이터 진단을 수행함으로 Classical CAN보다 월등히 빠른 속도로 진단 수행 가능한 효과를 제공한다.

본 발명에 따라 차량 제어 장치는 송/수신 국제 표준 사양을 준수하므로 기술적 부작용(side-effect)가 없으며, 각 메시지 구조에 따른 진단통신 수행 및 에러처리가 가능한 효과를 제공한다. 이 외에, 최근 OTA (Over The Air) 기술, 무선 통신을 활용하여 제어기 S/W를 원격으로 업데이트 하는 기술을 각 자동차 OEM에서 적용함에 따라, 업데이트된 제어기 수신을 기준으로 CAN-FD의 장점인 속도, 데이터양을 최대한 지원할 수 있다. 따라서, CAN-FD 제어기의 OTA 속도를 향상시킬 수 있다.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 통신 방식을 간략히 설명한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 데이터 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN-FD 데이터 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 전송 프로토콜 구조를 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 프로토콜 이중화를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120), 표시부(130), 프로세서(140), 및 알람부(150)를 포함할 수 있다.

통신부(110)는 무선 또는 유선 연결을 통해 신호를 송신 및 수신하기 위해 다양한 전자 회로로 구현되는 하드웨어 장치로서, 본 발명에서는 CAN 통신, CAN-FD 통신, 린(LIN) 통신, 이더넷 통신 등을 통해 차량 내 통신을 수행하며, 차량 외부의 서버(20) 및 외부 진단기(200) 등과의 통신을 위해 이동통신 유닛, DMB 모듈이나 DVB-H 모듈과 같은 방송수신 유닛, 블루투스 모듈인 지그비 모듈 또는 NEC 모듈과 같은 근거리 통신 유닛, 와이파이 통신 유닛 등 다양한 통신 유닛을 포함할 수 있다.

저장부(120)는 통신부(110)를 통해 서버(20)로부터 수신한 차량 무선 업데이트를 위해 다운로드한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(120)는 프로세서(140)에 의해 판단된 네트워크 부하, 차량 전원 상태, 배터리 상태, 잔여 롬데이터 전송 예상시간 중 적어도 하나 이상을 저장할 수 있다. 저장부(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.

표시부(130)는 프로세서(140)에 의해 제어되어, 차량의 무선 업데이트에 대한 사용자 인증을 승인 받기 위한 화면을 표시할 수 있다. 표시부(130)는 헤드업 디스플레이(HUD), 클러스터, AVN(Audio Video Navigation) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 표시부(130)는 액정 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD, Thin Film Transistor-LCD), 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED, Organic LED) 디스플레이, 능동형 OLED(AMOLED, Active Matrix OLED) 디스플레이, 플렉서블 디스플레이(flexible display), 벤디드 디스플레이(bended display), 그리고 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 중 일부 디스플레이는 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 반투명형으로 구성되는 투명 디스플레이(transparent display)로 구현될 수 있다. 또한, 표시부(130)는 터치 패널을 포함하는 터치스크린(touchscreen)으로서 마련되어 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.

프로세서(140)는 통신부(110), 저장부(120), 표시부(130), 알람부(150) 등과 전기적으로 연결될 수 있고, 각 구성들을 전기적으로 제어할 수 있으며, 소프트웨어의 명령을 실행하는 전기 회로가 될 수 있으며, 이에 의해 후술하는 다양한 데이터 처리 및 계산을 수행할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 예에 따라 프로세서(140)는 외부 진단기의 메시지를 확인한 후, 해당 메시지의 전송 프로토콜에 따라 차량 내 발생된 데이터를 표준화된 메시지 형태 또는 향상된 데이터 전송을 위한 메시지 형태로 구성하여 송수신할 수 있다. 이때, 프로세서(140)는 표준 규격화된 8 바이트 포맷의 CAN TP와 향상된 데이터 포맷의 CAN-FD TP를 이중화 구조로 구성하고, 외부 제어기로부터 전송된 진단 메시지를 확인하여 CAN/CAN-FD TP를 구별하여 외부 진단 상황 및 표준 규격에 맞게 CAN 메시지를 구성하여 전송하도록 제어한다. 이를 통해, 프로세서(140)은 외부 북미 진단 법규 만족하기 위한 CAN 프로토콜을 선택하여 레거시(legacy) 외부 진단기(200)와의 호환성을 유지하도록 제어할 수 있다. 또한, 개발 단계에서의 빈번한 리프로그램을 임시커넥터를 활용하는 경우, CAN-FD 프로토콜을 선택하여 CAN-FD 속도 및 64바이트의 데이터 량으로 데이터 전송하도록 제어할 수 있다.

외부 진단기(200)는 차량에서 또는 외부에서 차량내의 다수의 ECU, 시스템을 진단하기 위한 기기로, 개별 ECU 뿐만 아니라, 여러 개의 유스케이스창을 통해 전체 시스템 또는 차량의 진단 데이터를 확인할 수 있다. 사용자의 필요에 따라 직접적인 액세스하거나, 원거리(무선)에서 차량의 원격 진단을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 예에 따라 외부 진단기(200)는 차량 시험 주행, 해외 생산 공장에 있는 차량, 서비스 센터의 고객 차량 등을 진단할 수 있다. 외부 진단기(200)의 사향 및 성능에 따라 모든 ECU에 대해 ECU별 폴트 메모리 발생 여부를 그래픽으로 구분하여 표시하거나, 확인된 DTC를 상태 플래그, 환경 데이터 및 오류 조건과 함께 표시, 설치된 ECU에 대한 일반 정보 수집, 특히 본 발명의 일 예에 따른 진단 데이터 및 CAN 신호를 측정하고, 측정값을 그래픽으로 표시할 수 있다.

알람부(150)는 사용자로부터 승인을 받기 위한 화면을 표시부(130)에 표시할 때 사용자에게 승인을 위한 알림을 출력할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 통신 시스템을 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, CAN은 차량 내에서 호스트 컴퓨터 없이 마이크로 컨트롤러나 장치들이 서로 통신하기 위해 설계된 표준 통신 규격으로, 차량 내 다수의 ECU(Electronic control unit)들은 CAN 프로토콜을 사용하여 통신을 수행한다. 상기 CAN 프로토콜은 초기에 차량 네트워크용으로 개발되었으나 최근에는 차량뿐만 아니라 산업 전 분야에 폭넓게 적용되고 있다. 본 발명의 적용되는 CAN의 특징으로 살펴보면 아래와 장점을 가진다.

하나의 CAN 버스에 여러 ECU들이 연결되어 있으며, CAN 버스를 통해 다수의 ECU들이 메시지를 주고 받을 수 있다. CAN 통신은 각 노드의 주소에 의해 데이터가 교환되는 것이 아니라 메시지의 우선순위에 따라 ID(IDentifier)를 할당하고, 상기 ID를 통해 메시지를 구별하는 방식을 사용한다. 즉, 임의의 ECU 1가 메시지를 전송했다면, ECU 1를 제외한 나머지 노드인 ECU 2 및 ECU 3은 상기 ECU 1가 전송한 메시지가 자신에게 필요한 메시지인지를 ID기반으로 판단한다. 상기 ID를 기반으로 자신에게 필요하다면 받아들이고, 아니라면 무시하는 형태로 통신을 수행한다.

CAN을 기반으로 해당 네트워크에서는 모든 ECU가 마스터가 되어 CAN 버스가 비어 있을 때 즉, 버스 상태가 아이들(idle)라면 언제든지 메시지 전송이 가능하다. 이때, CAN 버스에서 우선순위(식별자, ID)에 따라 메시지 전송이 가능함에 따라, 동시에 전송될 수 없다. 즉, 우선순위가 높은 메시지의 전송이 먼저 수행된 후, 우선순위가 낮은 메시지의 전송 가능하다. 이에 CAN 통신은 여러 개의 CAN 디바이스가 서로 통신할 수 있는 안정적인 네트워크(다중 통신 방식, Multi Master 방식)를 제공하며, 다수의 ECU들이 단일의 CAN 인터페이스만 보유함에 따라, 점점 증가하는 차량내의 ECU들을 고려하더라도, 시스템 전체 비용과 중량을 줄일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

본 발명에 적용되는 ECU는 차량내에 사용되는 많은 전자 제어 장치들을 포함하며, Airbag Control Unit(ACU), Engine Control Unit(ECU), Transmission Control Unit(TCU), Brake Control Unit(BCU), On-Board-Diagnostics(OBD) 등을 포함하며, 최근 5G 서비스를 기반으로 한 자율주행 차량의 서비스 및 사용자의 서비스 요구에 따라 새롭게 대두되는 다양한 전자 제어 장치들을 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN 메시지 포맷 구조를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, CAN에서는 데이터 프레임(data frame), 리모트 프레임(remote frame), 에러 프레임(error frame), 오버로드 프레임(overload frame)의 4가지 프레임 타입을 정의하고 있다.

데이터 프레임은 일반적으로 데이터 전송에 사용되며, 리모트 프레임은 수신 노드에서 원하는 메시지를 전송할 수 있는 송신 노드에게 전송 요청할 때 사용된다. 에러 프레임은 메시지의 에러가 감지되었을 때 시스템에 알릴 목적으로 사용되며, 마지막으로 오버로드 프레임은 메시지의 동기화를 목적으로 사용된다. CAN 통신에서 데이터 송수신은 메시지 프레임을 사용하여 이루어진다.

본 발명이 적용되는 CAN 데이터 프레임의 각 필드를 간략하게 설명하고자 한다.

SOF(Start Of Frame)는, 한 개의 dominant 비트로 구성되어 있으며, 메시지의 처음을 지시하고 모든 노드의 동기화를 위해 사용된다.

Arbitration Field (중재 필드)는, 11비트(standard) 또는 29비트(extended)의 크기를 갖는 ID와 1비트의 RTR(Remote Transmission Request) 비트로 구성된다. 이 영역은 둘 이상의 노드에서 메시지의 전송이 동시에 일어날 경우 발생하는 메시지 간의 충돌을 조정하는 데 사용된다. RTR비트의 값은 데이터 프레임인지(‘d’) 리모트 프레임인지(‘r’)를 결정하는 데 사용된다.

Control Field (제어 필드)는 2비트의 IDE(IDentifier Extension) 비트, 4비트의 데이터 길이 코드(DLC, Data Length Code)로 구성된다. R0는 Reserved 비트(Extended CAN 2.0B R0, R1)이다.

Data Field(데이터 필드)는 8 bytes까지 사용 가능하며, 데이터를 저장하는데 사용되며, 특정한 노드에서 다른 노드로 전송하는 데이터를 포함한다.

CRC (Cyclic Redundancy Check) 필드는 SOF에서부터 데이터 필드까지의 비트열을 이용해 생성한 15비트의 CRC 시퀀스와 하나의 ‘r’비트의 CRC 파라미터로 구성되어 있다. 이것은 메시지 상의 에러 유무를 검사하는데 사용된다.

ACK(ACKnowledge) 필드는 한 비트의 ACK 슬롯과 하나의 ACK 파리미터(‘d’)로 구성되어 있다. 임의의 노드에서 올바른 메시지를 수신하게 되면 ACK 필드를 받는 순간 ACK 슬롯의 값을 ‘d’로 설정해 버스 상에서 계속 전송하게 된다.

EOF(End Of Frame, 프레임종료) 필드는, 7개의 ‘r’비트로 구성되어 메시지의 끝을 알리는 목적으로 사용된다.

상기 설명한 바와 같이, CAN 데이터의 프레임 구조는 기본적으로 최대 8 bytes까지의 데이터 전송을 위해 사용 가능하다.

한편, 차량 내 다수의 ECU 들의 증가로 데이터 트래픽은 더욱 늘어나고, 이에 CAN 버스에 가해지는 높은 부하를 해결하기 위해 CAN-FD(CAN with Flexible Data rate)은 새로운 통신 방안으로 제안되었다. CAN-FD 프로토콜은, CAN 프로토콜의 데이터 길이를 8 bytes에서 64 bytes로 확장하여 더 많은 데이터 처리 및 데이터 전송 속도를 지원할 수 있다. 이때, CRC(Cyclic Redundancy Check) 필드의 증가로 확장된 데이터 길이에도 CAN 프로토콜을 지원할 수 있는 장점을 제공한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN-FD 메시지 포맷 구조를 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, CAN-FD 에는 FDF(Frame Data Format), BRS(Bit Rate Switch) 및 ESI(Error State Indicator) 비트와 같은 3 개의 새로운 비트들이 제어 필드에 포함된다. FDF 비트는 CAN-FD 포맷의 프레임을 기존 CAN 포맷의 프레임과 구분하며, FDF 비트가 recessive(1)이면 CAN-FD 프레임이고, dominant(0)이면 CAN 프레임으로 정의된다. BRS 비트는 recessive(1)이면 데이터 필드를 전송할 때 더 빠른 비트 속도로 전환한다. ESI 비트는 CAN-FD 노드의 에러를 식별하는데 사용된다. 또한, DLC(Data Length Code)는 4 비트로 구성되어, 데이터의 길이를 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48 및 64 바이트 단위로 정의한다. 하기의 표 1은 CAN-FD에서 지원 가능한 DLC를 설명한 것이다.

설명한 바와 같이, CAN-FD 프레임은 상기 FDF 및 BRS 비트로 Control Field와 Data Field 부분의 비트 속도를 올려 동일 시간에 더 많은 데이터 전송을 지원한다. 즉, Control Field는 6 bits에서 9 bits로, Data Field는 최대 8 bytes에서 64 bytes로 확장하고, Control Filed에 추가된 비트는 FDF, BRS, ESI를 통해 Data Field의 길이를 대응하는 제어 정보를 적응적으로 선택하도록 한다.

보다 구체적으로, CAN-FD 프레임은 더 많은 양의 데이터를 보내기 위해서 CAN TP (Transport Protocol)을 사용하는데 그 구조는 표 2과 같다.

상기 표 2을 참조하면, CAN-FD 전송 프로토콜(Transport Protocol, TP)는 Single Frame의 경우 8 이하인 경우(c)와 그렇지 않은 Single Frame의 경우 8 초과인 경우(a)로 나뉘고, First Frame은 총 데이터가 4095 이하인 경우(d)와 그렇지 않은 First Frame의 총 데이터가 4095 초과인 경우(b)로 구분된다. Consecutive Frame과 Flow Control은 CAN 전송 프로토콜과 동일하게 사용한다. 이에 CAN-FD 메시지의 총 바이트가 8바이트가 초과되는 경우 (a)포맷을 사용하여 그 길이를 연장할 수 있으며, First Frame 또한 (b) 포맷을 사용하여 연장 가능하다. 여기서, 송신 제어기와 수신 제어기간 기본적인 Flow는 CAN과 동일하게 동작한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 CAN-FD 메시지 구성시 CAN TP를 위한 메시지 구성을 설명한 도면이다.

도 5를 참조하면, 외부 제어기(송신기)로부터 진단 메시지가 송신되는 경우, 내부 제어기는 하기의 표 3과 같은 형태의 CAN TP 구조를 고려하여 내부 차량 데이터를 전송한다. 즉, 본 발명에 따른 내부 제어기는 CAN-FD의 프레임 구조를 가지지만 DLC (Data Length Code) 를 8로 세팅하여, CAN-FD TP 구조를 CAN TP과 동일하게 구성한다. 이를 통해, 내부 제어기는 게이트웨이와 같은 외부 접점 제어기에서 CAN-FD ↔ CAN으로 프로토콜 변환이 가능하도록 메시지를 구성한다.

설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 내부 제어기는 외부 제어기의 진단 요청에 따른 내부 데이터 송신시 동일한 TP 구조를 사용하도록 상기 CAN_DL를 8로 설정하고, 이후 FF 전송하도록 프레임을 제어한다. 이에 CAN_DL이 8인 경우에는 FF_DLmin (63)보다 작은 FF_DL이 오더라도 First Frame 조건을 만족할 수 있기 때문에 내부 제어기는 상기 FF_DL이 63보다 작은 CAN_DL 8을 First Frame로 구성한다. 따라서, 외부 CAN 진단기(송신기)에서의 표준 규격에 따른 8 바이트 포맷을 유지한 CAN-FD 데이터를 수신하도록 제어한다.

한편, 상기 FF_DL이 8보다 작으면 에러처리 된다. 이 경우 CAN 프로토콜이더라도 무조건 Single Frame이 되어야 한다. 또한, 만약 CAN-FD 구조를 가지더라도 DLC가 8을 초과하거나 하기의 표 3과 같은 PCI 정보를 가지는 경우, 게이트웨이 변환이 불가능함에 따라, 외부 CAN 진단기는 해당 메시지에 대한 해석이 불가능함에 따라 에러를 띄우게 된다.

더욱이, 일반 제어 메시지는 외부 라우팅을 수행하지 않음에 따라 표 4 CAN-FD로 구조를 가지더라도 진단통신 또한 외부 진단 장비 변경 없이 그대로 사용할 수 있다. 즉, CAN-FD의 장점인 데이터 속도 및 데이터의 사이즈를 최대한 보장하도록 한다.

차량 시스템의 내부 제어기에서 응답하는 대부분의 데이터나 DTC (Diagnostic trouble code)는 그 크기가 매우 작으며, 일 예로, 몇 십 바이트가 대부분이다. 그리고, 개발 단계에서 발생하는 제어기 리프로그래밍은 임시 커넥터를 통해서 게이트웨이를 통과하지 않고 제어기에 직결하여 사용할 수 있다. 이후, 차량 M 단계에서 상기 리프로그래밍은 삭제된다.

따라서, 본 발명의 일 예에 따라 표 4와 같은 CAN-FD TP 구조를 사용하는 경우, 외부 진단기는 CAN-FD 프로토콜을 사용하므로 최대 64바이트까지 CAN-FD 설정 속도로 데이터를 내부 제어기에 전달할 수 있다. 에러 처리의 경우 대부분 동일하나 FF_DL에서의 차이만 보인다. 기존의 경우 FF_DL min 값 보다 작은 FF_DL을 갖는 First Frame (FF) 일 경우, 이를 무시하고 Flow Control (FC) 을 전송하지 않는다. 일 예로, CAN_DL이 64 byte라면 해당 메시지에 담을 수 있는 데이터의 크기는 62 byte이다. 이 경우 62 byte까지 Single Frame으로 전송 가능하며, First Frame의 최소 크기는 63 byte이다. 여기서 FF_DL이 60 byte이 되면 Single Frame으로 전송되었어야 할 메시지이기 때문에, 수신단에서는 이를 무시하고 그 다음 step인 Flow Control을 보내지 않는다.

도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 내부 제어기가 CAN/ CAN-FD TP 이중화 구조를 통해 메시지를 구성하는 순서도를 설명하고자 한다. 이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 이하에서는 도 1의 차량 제어 장치(100)가 도 6의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 6의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 차량 제어 장치(100)의 프로세서(140)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.

도 6을 참조하면, 내부 제어기는 외부 제어기로부터 메시지를 수신한다(S600). 이때, 수신된 메시지는 외부 진단기에 의한 진단 요청 메시지일 수 있다.

내부 제어기는 수신된 메시지의 확인된 TP 구조가 8 bytes TP 포맷을 가지는지(S610), 또는 8 bytes 보다 큰 bytes TP 포맷을 가지는지(S650)를 확인한다.

확인된 메시지의 포맷이 8 bytes TP인 경우, 프로세서는 CAN-FD 데이터 프레임의 Control field의 DLC를 8로 세팅한다(S615). 이때, 차량 내부에 발생된 송신 데이터인 CAN_DL을 확인하고, 상기 세팅된 DLC 8를 기준으로 프레임 구성한다(S620). 보다 구체적으로, 상기 내부 제어기는 설정된 DLC를 8을 기준으로 CAN_DL을 비교한다(S625). 여기서, 전송하고자 하는 CAN_DL을 FF_DLmin (63)과 비교하여 확인된 CAN_DL을 First Frame로 구성하도록 한다(S630). 이때, 상기 FF_DL의 사이즈가 8보다 작으면 상기 CAN-DL을 Single Frame으로 구성한다(S635).

이후, 내부 제어기는 구성된 데이터를 CAN TP를 통해 라우팅(외부 접점 제어기)을 거쳐 외부 진단기로 전송한다(S640).

반면, 확인된 메시지의 포맷이 8 bytes보다 큰 TP인 경우, 내부 제어기는 CAN-FD 데이터 프레임의 Control field의 DLC를 표 1에 도시된 DLC 중 하나로 세팅한다(S655). 본 발명에서는 일 예로, CAN-FD 속도 향상을 위해 64로 설정하는 것을 설명하나, 외부 직접 연결된 진단기의 성능에 따라 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48 및 64 bytes 중 하나일 수 있다.

그 후, 외부 진단 요청에 따라, 차량 내부에 발생된 데이터 CAN_DL을 확인하고, 상기 세팅된 DLC 8보다 큰 bytes DLC를 기준으로 프레임 구성한다(S660). 보다 구체적으로, 상기 내부 제어기는 상기 설정된 DLC를 일 예로 64을 기준으로 CAN_DL을 비교한다(S665). 여기서, 전송하고자 하는 CAN_DL을 FF_DLmin(63)과 비교하여 CAN_DL을 First Frame로 구성하도록 한다(S670). 이때, 상기 FF_DL의 사이즈가 62보다 작으면 Single Frame으로 구성한다(S675). 이후, 내부 제어기는 구성된 프레임을 CAN-FD TP를 통해 외부 진단기로 직접적으로 전송한다(S640).

본 발명에 따른 차량 제어 장치, 내부 제어기, 또는 프로세서는 외부 진단기의 TP 구조를 고려하여 상이한 TP 사이즈로 차량 내부 데이터를 구성한다. 상기 내부 제어기는 표준 규격화된 8 바이트 포맷의 CAN TP와 향상된 데이터 포맷의 CAN-FD TP를 이중화 구조로 구성하여 외부 진단 요청에 적응적으로 메시지를 구성할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 마이컴, 메모리와 같은 특정 H/W 교체가 아닌, ECU S/W TP구조의 간단한 수정 절차만으로 본 기술이 적용 가능하다. 이에 별도의 장비 구비 교체에 따른 비용 상승이 없이, 진단을 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.

도 7을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.

프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.

예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 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

외부의 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 통신부; 및
상기 통신부를 통해 수신된 진단 메시지를 확인한 후, 정해진 크기로 데이터를 구성하는 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 1 전송 프로토콜과 구별되는 가변적 크기로 데이터를 구성하는 제 2 전송 프로토콜 중, 선택된 전송 프로토콜을 통해 차량 내부에 발생된 데이터를 전송하도록 제어하는 프로세서
를 포함하는 차량의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
8 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 1 전송 프로토콜을 제어하는 제 1 제어기; 및
상기 8 바이트 크기보다 큰 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 2 전송 프로토콜을 제어하는 제 2 제어기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 2 전송 프로토콜을 이중화 방식으로 구성하여, 상기 진단 메시지에 따라 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 적응적인 크기의 프레임으로 구성하여 전송하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제 1 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8 바이트로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여, 8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 64 바이트로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 64 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여, 64 바이트 크기의 CAN-FD(Controller Area Network with Flexible Data rate) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48 바이트 중 적어도 하나의 바이트로 설정하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여 싱글 프레임(Single Frame)으로 구성하는 것과, 정해진 최소값(FF_DLmin)을 비교하여 제 1 프레임 (First Frame)을 구성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 정해진 최소값(FF_DLmin)을 63으로 설정하는 것을 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.
외부의 진단기로부터 차량 내부 진단을 위한 진단 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 수신된 진단 메시지를 확인하고, 정해진 크기로 데이터를 구성하는 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 1 전송 프로토콜과 구별되는 가변적 크기로 데이터를 구성하는 제 2 전송 프로토콜 중 선택된 전송 프로토콜을 통해 차량 내부에 발생된 데이터를 전송하도록 제어하는 단계;
를 포함하는 차량의 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
8 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 1 전송 프로토콜을 제어하는 단계; 및
상기 8 바이트 크기보다 큰 바이트 크기로 데이터를 전송하도록 상기 제 2 전송 프로토콜을 제어하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 제 1 전송 프로토콜과 상기 제 2 전송 프로토콜을 이중화 방식으로 구성하는 단계; 및
상기 진단 메시지에 따라 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 적응적인 크기의 프레임으로 구성하여 전송하도록 제어하는 단계;
를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 제 1 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8 바이트로 설정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하는 단계; 및
8 바이트 크기의 CAN(Controller Area Network) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 단계
를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 64 바이트로 설정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 64 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하는 단계; 및
64 바이트 크기의 CAN-FD(Controller Area Network with Flexible Data rate) TP(Transport Protocol) 데이터 프레임을 구성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 제 2 전송 프로토콜을 위한 데이터 길이 코드(DLC)를 8, 12, 16, 20, 24, 32, 48 바이트 중 적어도 하나의 바이트로 설정하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 8 바이트로 설정된 DLC와 상기 차량 내부에 발생된 데이터를 비교하여 싱글 프레임(Single Frame)으로 구성하는 단계; 및
정해진 최소값(FF_DLmin)을 비교하여 제 1 프레임 (First Frame)을 구성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 정해진 최소값(FF_DLmin)을 63으로 설정하는 단계임을 특징으로 하는 차량의 제어 방법.