KR20230039377A - 에어백 제어기의 pwm신호 정상 감지 방법 - Google Patents

Abstract

4가지의 서로 다른 자체 테스트 로직을 활용하여, PWM신호의 오류를 감지하고, 그 결과를 고장 모드로 유형화한 정보를 차량부품 제어기로 전송함으로써, PWM신호의 정합성을 판단하고, 신호 안전 수단을 확보하며, 나아가 자동차 분야의 안전성 표준 요구사항을 충족시키는 PWM신호 정상 감지 방법이 소개된다.

Description

에어백 제어기의 PWM신호 정상 감지 방법 {METHOD FOR JUDGING COMPATIBILITY OF PWM SIGANL OF AIRBAG CONTROLLER}

본 발명은 4가지의 서로 다른 자체 테스트 로직을 활용하여, PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 오류를 감지하고, 그 결과를 고장 모드로 유형화한 정보를 차량의 다른 부품 제어기로 전송함으로써, PWM신호의 정합성을 판단하고, 신호 안전 수단을 확보하며, 나아가 자동차 분야의 안전성 표준 요구사항을 충족시키는 PWM신호 정상 감지 방법에 관한 것이다.

현재와 미래의 자동차 개발에서 핵심적인 문제이자 요구사항으로서, 안전 필수 시스템(safety critical system)이 대두되고 있다. 특히 전기, 전자 및 소프트웨어의 비중이 높아지기 시작하면서 기계적 고장 뿐만 아니라 소프트웨어결함 및 시스템 컴포넌트들 간의 상호작용 오류로 인한 사고의 위험이 커지고 있다.

치명적 사고를 예방하기 위해, 자동차, 항공 등 안전 필수 산업분야에서는 기능 안전(functional safety)의 메타 모델인 IEC(International Electrotechnical Commission) 61508을 기반으로 각 산업 분야의 특성에 맞춘 기능 안전 표준을 제정하였다. 이러한 IEC 61508을 자동차 전기/전자 시스템에 적합하게 수정한 기능 안전성 표준으로서 ISO(International Standards Organization) 26262가 있다.

ISO 26262는 자동차 분야의 국제 안전성 표준 요구사항(ASIL, Automotive Safety Integrity Level) 수준에 따라 고장 상황에서도 설계자 및 시스템 엔지니어가 실현해야 하는 안전 요구사항을 정의한다. 안전 분석은 기능, 작동 상태, 설계를 고려하여 고장 및 장애의 결과를 검사하고, 안전 목표 또는 요구사항 위반으로 이어질 수 있는 상황과 원인에 대한 정보 제공은 물론, 위해성 분석 및 위험 평가 도중 발견되지 않은 새로운 위험에 대해 알릴 수 있다.

이때, 고장 빈도를 예측하는 방식으로 FMEA(Failure mode and effects analysis) 방식이 일반적이다. 이에 따르면 Severity(심각도), Occurrence(발생빈도), Detection(감지) 3가지 항목을 수치화 하여 모두 곱한 값을 RPN으로 나타낸다. 현재 자동차 산업분야에서는 RPN 값을 저감할 방안으로서 차량 내부 제어 모듈 간 통신 신호의 송/수신에 있어서, Detection(감지) 항목의 정합성 확보를 위한 SM(Safety Mechanism)을 확보하고자 한다.

한편, 고급 차량으로 갈수록 차량 내 전자제어장치 및 멀티미디어 장비가 증가되고, 이러한 분리 시스템들을 상호 연결하기 위해 CAN(Controller Area Network) 통신을 사용하는 것이 일반적이다. 특히 에어백 제어장치의 경우, 충돌 감지 정보의 추가적인 사용을 위해 내부적으로 연결된 차량 모듈에 특정 신호를 전송하는 C/O(Crash output) 기능을 가지며, 이러한 신호 생성 방식으로서 CAN 통신과 함께 PWM(Pulse Width Modulation) 방식을 사용한다.

현재, CAN 통신에 따른 C/O 신호의 경우, Alive counter 및 CRC(Cyclic Redundancy Check)의 적용으로 신호의 정합성 판단이 가능하나, PWM 방식을 통한 C/O 신호의 경우, 정합성을 판단하는 방법에 대한 적절한 기술이 부재하고 있는 상황이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2016-0027836 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 4가지의 서로 다른 자체 테스트 로직을 활용하여, PWM신호의 오류를 감지하고, 그 결과를 고장 모드로 유형화한 정보를 차량의 다른 부품 제어기로 전송함으로써, PWM신호의 정합성을 판단하고, 신호 안전 수단을 확보하며, 나아가 자동차 분야의 안전성 표준 요구사항을 충족시키는 PWM신호 정상 감지 방법을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 에어백 제어기에서 차량부품 제어기로 송신하는 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 방법으로서, PWM신호의 하이값과 로우값을 카운팅하는 카운팅단계; PWM신호의 하이값과 로우값을 적분하는 적분단계; 하이값과 로우값의 카운팅 결과를 제1비교값과 비교하고, 하이값과 로우값의 적분 결과를 제2비교값과 비교하는 비교단계; 및 카운팅 결과의 비교에 따른 진단결과와 적분 결과의 비교에 따른 진단결과를 각각 나누어 도출함으로써 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 감지단계;를 포함한다.

카운팅하는 단계는 PWM신호의 일정 주기 동안 하이값의 횟수와 로우값의 횟수를 각각 나누어 감지할 수 있다.

적분하는 단계는 PWM신호의 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분할 수 있다.

적분하는 단계는 PWM신호의 전체 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분하고, PWM신호의 전체 주기는 사전에 정해진 것으로서 PWM신호의 일정 주기들의 합으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 제1비교값은 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값으로서 미리 마련된 것이고, 비교단계에서는 하이값과 로우값 각각의 카운팅 결과와 제1비교값을 비교할 수 있다.

본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 제2비교값은 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값으로서 미리 마련된 것이고, 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 적분 결과와 제2비교값을 비교할 수 있다.

본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 제2비교값은 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값이며, 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 합산하고, 합산된 결과와 제2비교값을 비교할 수 있다.

본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 제2비교값은 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값이며, 비교단계에서는 전체 주기 동안의 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 합산하고, 합산된 결과와 제2비교값을 비교할 수 있다.

감지하는 단계는 나누어 도출된 각 진단결과를 개별적으로 카운트하여, 각각의 카운트값이 미리 설정된 카운트값 이상이 되는 경우 신호 전송 시스템의 고장 여부를 확정할 수 있다.

본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 감지하는 단계의 결과에 따라, 차량 내 경고등이 점등될 수 있다.

에어백 제어기는 차량의 시동시 미리 설정된 PWM신호를 발생시키는 PWM신호 발생기를 구비할 수 있다.

에어백 제어기는 차량의 시동시 미리 설정된 PWM신호를 발생시키는 PWM신호 발생기를 구비하며, PWM신호 발생기는 차량에 충돌 발생시 미리 설정된 PWM신호를 차량에 충돌이 발생하기 전과는 상이한 값으로 변화하여 발생시킬 수 있다.

본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 진단결과를 에어백 제어기에서 차량부품 제어기로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 진단결과를 차량용 통신의 정합성 판단 결과와 비교하여 최종적으로 차량의 안전 요구사항 충족 여부를 판단하는 단계; 및 판단된 결과를 에어백 제어기에서 차량부품 제어기로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 PWM신호 정상 감지 방법에 따르면, 4가지의 서로 다른 자체 테스트 로직을 활용하여, PWM신호의 오류를 감지하고, 그 결과를 고장 모드로 유형화한 정보를 차량의 다른 부품 제어기로 전송함으로써, PWM신호의 정합성을 판단하고, 신호 안전 수단을 확보하며, 나아가 자동차 분야의 안전성 표준 요구사항을 충족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 미리 설정된 PWM신호가 발생하는 과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계를 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 카운팅하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 도출과정을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 제1도출과정을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 제2도출과정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 제3도출과정을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 감지하는 단계의 순서도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 감지정보를 차량의 다른 부품 제어기로 전송하는 것을 나타낸 순서도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법을 포함한 시스템의 구조도.

이 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 여러 실시형태에 대한 구성 및 작용원리를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계를 나타낸 순서도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 에어백 제어기에서 차량부품 제어기로 송신하는 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 방법으로서, PWM신호의 하이값과 로우값을 카운팅하는 단계, PWM신호의 하이값과 로우값을 적분하는 단계, 하이값과 로우값의 카운팅 결과를 제1비교값과 비교하고, 하이값과 로우값의 적분 결과를 제2비교값과 비교하는 비교단계 및 카운팅 결과의 비교에 따른 진단결과와 적분 결과의 비교에 따른 진단결과를 각각 나누어 도출함으로써 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 단계를 포함한다.

발명의 이해를 돕기 위해, 도 1에 도시된 제어신호 발생단계(S100)를 설명한다. 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 실제 출력신호와 비교를 위한, 제어신호를 발생시킨다. 제어신호는 PWM신호로서, 미리 설정된 값으로 발생된다. 즉, PWM신호는 일정 비율 및 일정 주기로 발생될 수 있고, 발생된 PWM신호는, 차량 주행 중 예측하지 못한 진동 또는 충격 등에 의해 달리 측정될 수 있는 실제 출력신호와의 비교를 위한 기준값으로 활용된다.

한편, 도 1에 도시된 출력신호 측정단계(S200)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지방법의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계를 나타낸다. 본 발명의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계는, 미리 설정된 제어신호가 아니라 실제 측정되는 출력신호를 카운팅하거나 적분함으로써 그 횟수 및 적분값을 측정하는 단계이다. 즉, 도 1에 도시된 출력신호 측정단계(S200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지방법의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계를 모두 포함하는 용어로서 사용된 것이고, 이러한 기재에 의해 본 발명의 각 단계가 제한되는 것으로 보아서는 아니된다.

한편, 자동차 산업분야에서 안전 분석은 일반적으로 고장 빈도 및 고장 식별의 두가지 항목을 감지하며, 고장 빈도의 판단에는 정량적 분석 방식을, 고장을 식별하는 데에는 정성적 분석 방식을 사용한다.

본 발명은 카운팅하는 단계 및 그 비교단계에서 카운팅 결과를 제1비교값과 비교함으로써 고장 빈도를 감지하고, 적분하는 단계 및 그 비교단계에서 적분 결과를 제2비교값과 비교함으로써 고장을 식별한다. 즉, 카운팅하는 단계 및 그 비교단계에서 카운팅 결과를 제1비교값과 비교하여 진단결과를 도출하는 과정은 고장 빈도를 판단하는 자체 테스트 로직이고, 적분하는 단계 및 그 비교단계에서 적분 결과를 제2비교값과 비교하여 진단결과를 도출하는 과정은 고장을 식별하는 자체 테스트 로직이다. 한편, 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 도출과정은 제2비교값의 선택에 따라 3가지 서로 다른 로직으로 이루어질 수 있다.

즉, 본 발명은 4가지의 자체 테스트 로직을 거치며, 이러한 4가지의 자체 테스트 로직은 도 1의 4가지 비교단계(S300, S400, S500, S600)로 나누어 도시되어 있다. 도 1에서는 4가지 비교단계를 제어신호와 출력신호의 제1비교단계(S300), 제어신호와 출력신호의 제2비교단계(S400), 일정주기 동안의 적분값 비교단계(S500), 전체주기 동안의 적분값 비교단계(S600)로 기재하여 도시하였는데, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 용어로서 사용된 것에 불과할 뿐, 이러한 기재에 의해 본 발명의 각 단계가 제한되는 것으로 보아서는 아니된다.

4가지의 자체 테스트 로직에 따라 도출된 진단결과들은 신호 오류 여부를 감지하는 단계(S700)에서 고장모드로 구분하여 유형화 되며, 감지정보로서 저장된다. 저장된 감지정보는 차량부품 제어기로 전송되고(S800), PWM신호의 정합성을 판단하기 위한 정보로서 활용될 수 있다.

결과적으로 본 발명은 서로 다른 4가지의 자체 테스트 로직을 통해, PWM신호의 정상 여부를 감지하여 PWM신호의 정합성을 판단하는 정보를 생성할 수 있게 된다.

한편, 도 3을 참조하면, 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계는 각각의 연산을 수행하기에 앞서, 각 단계의 변수를 초기화하고 진행(S210)하는 것이 일반적이다. 이로써 메모리에 남아있는 잉여데이터를 삭제하여 처리속도를 향상시킬 수 있고, 잉여데이터로부터의 영향으로 인해 발생할 수 있는 오차를 방지하여 정확한 값을 산출할 수 있게 된다.

이하, 도 2 내지 도 10을 참고하여 개시된 발명의 각 단계의 구성 및 작용원리를 구체적으로 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계를 나타낸 순서도이다.

도 3의 왼쪽 영역을 참조하면, 본 발명에 따른 카운팅하는 단계는 PWM신호의 일정 주기 동안 하이값의 횟수와 로우값의 횟수를 각각 나누어 감지할 수 있다(S220).

일반적으로 PWM신호는 듀티비(Duty ratio) 변경 방식으로서, 하이값과 로우값이 일정 주기 동안 일정한 비율로 반복 생성된다. 이때, 듀티값(하이값과 로우값에 따른 로직값)은 기준파의 최대값을 1로 하였을때, 0 이상 1 이하인 값이 될 수 있다. 즉, 하이값에 따른 로직값은 1이 되고, 로우값에 따른 로직값은 0이 된다.

구체적으로, 카운팅하는 단계에서는 출력된 PWM신호의 하이값에 따른 로직값 1이 감지되는 횟수 및 출력된 PWM신호의 로우값에 따른 로직값 0이 감지되는 횟수를 각각 카운팅한다(S220).

만약, PWM신호에 distortion이 발생하거나, 노이즈가 섞일 경우, 원하는 신호의 발생 횟수(제어값)와 실제 감지되는 감지 횟수(출력값)의 비교시, 오차범위 내외로 차이가 발생할 수 있다. 즉 이러한 오차범위를 벗어나는 경우, 오류로서 감지할 수 있게 되고, 이를 위해 하이값과 로우값의 횟수를 감지할 필요성이 있다.

한편, 각각의 카운팅값은 출력값으로 저장되고(S221), 이러한 과정은 일정주기마다 반복되며, 사전에 설정한 전체 주기 동안 일정 주기마다의 하이값 및 로우값의 각각의 카운팅값을 출력값으로 저장하게 된다.

즉, 일정 주기 동안 감지되는 횟수를 기준으로 하여 제어값과 출력값의 오차를 판단함으로써, 각각의 일정 주기마다 발생할 수 있는 오류를 정밀하게 감지할 수 있다.

도 3의 가운데 영역을 참조하면, 본 발명에 따른 적분하는 단계는 PWM신호의 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분할 수 있다(S230).

차량의 구동시, 실제 측정되는 PWM신호는 차량의 진동 및 충격 등 다양한 원인들에 의해 일반적으로 불규칙한 파형으로 출력된다. 따라서 원하는 신호의 제어값과 실제 측정되는 출력값의 비교에 있어서, 오차범위 내외로 차이가 발생할 수 있다.

또한, PWM신호의 하이값과 로우값은 시간에 따른 연속함수의 형태로 표현되므로, 일정 주기 동안 감지된 하이값과 로우값을 적분함으로써, 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역의 실제값을 최소한의 오차범위 내로 계산할 수 있다.

즉, 일정 주기 동안 감지된 하이값과 로우값의 적분 결과를 출력값으로 하여 제어값과 비교한 결과가, 오차범위를 벗어나는 경우 오류로서 감지할 수 있게 된다.

한편, 각각의 적분값은 출력값으로 저장되고(S231), 이러한 과정은 일정주기마다 반복되며, 사전에 설정한 전체 주기 동안 일정 주기마다의 하이값 및 로우값의 각각의 적분값을 출력값으로 저장하게 된다.

결국, 일정 주기 동안 감지되는 적분값을 기준으로 판단함으로써, 각각의 일정 주기마다 발생할 수 있는 오류를 정밀하게 감지할 수 있게 된다.

도 3의 가운데 영역 하단부를 더 참조하면, 본 발명에 따른 적분하는 단계는 PWM신호의 전체 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분하고, PWM신호의 전체 주기는 사전에 정해진 것으로서 PWM신호의 일정 주기들의 합으로 이루어질 수 있다(S230, S231, S232, S233, S234, S235).

이에 대해 구체적으로 살펴보면, PWM신호의 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분하고(S230), 각각의 적분값을 출력값으로 저장하며(S231), 각각의 적분값을 합산하고(S232), 합산값을 또 다른 출력값으로 저장하며(S233), 이러한 과정은 일정 주기마다 반복되어, 사전에 설정한 전체 주기 동안 일정 주기마다의 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 출력값으로 저장하게 된다. 나아가, 이러한 과정을 통해 일정 주기마다 도출된 합산값들을 합산하여 전체 주기에 속하는 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 생성하고(S234), 생성된 합산값을 또 다른 출력값으로 저장한다(S235).

여기서 출력값으로 저장되는 적분값들과 합산값들은 각각 다른 정보값으로 별도로 저장되며, 각각의 정보값들이 저장되는 선후에 따라 앞에 저장되는 정보값이 뒤에 저장되는 정보값에 의해 학습되거나, 변화되는 것은 아니다.

앞서 살펴본 바와 같이 일정 주기 동안 감지되는 적분값을 기준으로 판단함으로써, 각각의 일정 주기마다 발생할 수 있는 오류를 정밀하게 감지할 수 있더라도, 일정 주기와 전체 주기의 차이가 클수록(즉, 일정 주기의 시간 간격에 비해, 전체 주기의 시간 간격이 길수록) 일정 주기에서는 오차범위 내의 값에 해당하여 오류로 감지되지 않았던 오차가, 전체 주기에서는 오차범위 외의 값에 해당하여 오류로서 감지될 수 있다.

즉, 일정 주기마다 도출된 합산값들을 합산하여 전체 주기에 속하는 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 생성하고 이에 대응되는 비교값과 비교함으로써, 일정 주기 뿐만 아니라, 전체 주기를 기준으로도 신호의 정합성을 판단할 수 있고, 결과적으로 신호의 정합성에 관한 신뢰도가 향상될 수 있다.

또한, 앞서 계산된 하이값 영역과 로우값 영역의 각각의 적분값들을 합산하여 생성하므로, 이미 도출된 정보값을 그대로 이용할 수 있어, 동일한 연산의 중복 수행을 방지하여 연산 처리 속도를 향상하고, 메모리의 과부하를 절감시키는 효과가 있다.

한편, 도 3의 오른쪽 영역은 도 3의 가운데 영역 하단부에서 생성된 일정 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값 및 전체 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값 각각에 대응하는 비교값을 생성하여 저장하는 단계를 나타낸다(S240, S241, S242, S243).

이에 대해 구체적으로 살펴보되, 일정 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값에 대응하는 비교값을 생성하고 저장하는 단계를 먼저 살펴본다. 이 경우, PWM신호의 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호를 적분하고(S240), 적분값을 제2비교값으로 저장한다(S241).

차량의 구동시, 실제 측정되는 PWM신호는 차량의 진동 및 충격 등 다양한 원인들에 의해 일반적으로 불규칙한 파형으로 출력된다. 따라서 명확히 하이값으로 감지되는 부분과 명확히 로우값으로 감지되는 부분 이외에도, 하이값과 로우값의 중간값으로 감지되어 하이값 또는 로우값 중 어느 하나로도 감지되지 않는 영역이 발생할 수 있다.

반면, 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값에는 하이값과 로우값의 중간값으로 감지되는 신호도 포함되어 계산되므로, 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 합산한 결과와 오차범위 내외로 차이가 발생할 수 있다.

즉, 일정 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호와 비교한 결과가, 이러한 오차범위를 벗어나는 경우 오류로서 감지할 수 있게 되며, 결국 일정 주기 별로 PWM신호의 유효성 검증을 위한 기준으로 활용할 수 있게 된다.

다음으로, 전체 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값에 대응하는 비교값을 생성하고 저장하는 단계를 살펴본다. 이 경우, PWM신호의 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호를 적분하고(S240), 적분값을 제2비교값으로 저장하며(S241), 이러한 과정은 일정 주기마다 반복되어, 사전에 설정한 전체 주기 동안 일정 주기마다의 PWM신호의 적분값을 제2비교값으로 저장하게 된다. 나아가, 이러한 과정을 통해 일정 주기마다 도출된 적분값들을 합산하여 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값을 생성하고(S242), 생성된 적분값을 또 다른 제2비교값으로 저장한다(S243).

여기서 제2비교값으로 저장되는 적분값들은 각각 다른 정보값으로 별도로 저장되며, 각각의 정보값들이 저장되는 선후에 따라 앞에 저장되는 정보값이 뒤에 저장되는 정보값에 의해 학습되거나, 변화되는 것은 아니다.

앞서 살펴본 바와 같이 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값에는 하이값과 로우값의 중간값으로 감지되는 신호도 포함되어 계산되므로, 일정 주기마다 도출된 각각의 전체 PWM신호의 적분값을 합산하여 생성되는 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값에도 하이값과 로우값의 중간값으로 감지되는 신호가 포함된다.

또한, 일정 주기와 전체 주기의 차이가 클수록(즉, 일정 주기의 시간 간격에 비해, 전체 주기의 시간 간격이 길수록) 일정 주기에서는 오차범위 내의 값에 해당하여 오류로 감지되지 않았던 오차가, 전체 주기에서는 오차범위 외의 값에 해당하여 오류로서 감지될 수 있다.

즉, 전체 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 합산한 결과와 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값의 비교시, 오차범위 내외로 차이가 발생할 수 있다.

결과적으로, 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값을 전체 주기에 속하는 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값과 비교함으로써, 일정 주기 뿐만 아니라, 전체 주기를 기준으로도 신호의 정합성을 판단할 수 있게 되고, 신호의 정합성에 관한 신뢰도가 더욱 향상될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 미리 설정된 PWM신호가 발생하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 카운팅하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 도출과정을 나타낸 순서도이다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 제1비교값은 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값으로서 미리 마련된 것이고, 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 카운팅 결과와 제1비교값을 비교할 수 있다.

일반적으로 PWM신호는 듀티비(Duty ratio) 변경 방식으로서, 하이값과 로우값이 일정 주기 동안 일정한 비율로 반복 생성된다. 이때, 듀티값(하이값과 로우값에 따른 로직값)은 기준파의 최대값을 1로 하였을 때, 0 이상 1 이하인 값이 될 수 있다. 즉, 하이값에 따른 로직 값은 1이 되고, 로우값에 따른 로직 값은 0이 된다.

예를 들어, 하이값을 60, 로우값을 40, 주파수를 100Hz로 가정시, 일반적인 신호의 한 주기는 10ms로 하이값:로우값의 비율이 6:4의 비율로 송신된다. 따라서 이 경우 제1비교값은 하이값에 따른 로직 값 1의 예상 감지 횟수 6(하이값에 대응되는 대비값) 및 로우값에 따른 로직 값 0의 예상 감지 횟수 4(로우값에 대응되는 대비값)가 된다.

따라서 PWM신호의 주기 및 비율을 특정한 값으로 미리 설정할 경우, 설정된 주기 및 비율로 발생/변화된 PWM신호의 일정주기마다 하이값 및 로우값 각각의 예상횟수를 제1비교값으로 저장하여(S150), 실제 측정되는 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값을 마련해 놓을 수 있다.

한편, 도 3에서 살펴본 바와 같이, 카운팅하는 단계에서는 출력된 PWM신호의 하이값에 따른 로직값 1이 감지되는 횟수 및 출력된 PWM신호의 로우값에 따른 로직값 0이 감지되는 횟수를 각각 카운팅한다(S220).

도 4를 참조하면, 카운팅단계 및 그 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 카운팅 결과를 출력값으로 사용하며(S310), 하이값과 로우값의 각각의 카운팅 결과를 제1비교값과 비교하는 과정을 거치게 된다(S320, S330).

이에 대해 구체적으로 살펴보면, 출력값 중 하이값의 감지횟수를 제1비교값 중 하이값의 예상횟수와 비교하고(S320), 출력값 중 로우값의 감지횟수를 제1비교값 중 로우값의 예상횟수와 비교한다(S330). 비교 결과가 일치하면 로직값 1이 결과값으로 도출되고, 비교 결과가 불일치하면 로직값 0이 결과값으로 도출된다.

한편, 본 발명에 있어서 일정 주기는 반드시 한 주기일 필요는 없고, 여러 주기를 일정한 하나의 단위로 설정할 수 있다. 이하에서는 발명의 이해를 돕기 위해 한 주기를 예시로 하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

만약, 한 주기 동안 감지된 로직값 1 또는 0의 횟수가 7:3(로직값 1이 7, 로직값 0이 3)이라면, 로직값 1의 횟수가 그 예상 횟수와 불일치하므로 그 결과값은 0이 되고, 로직값 0의 횟수도 그 예상 횟수와 불일치하므로 그 결과값도 0이 되어, 에러(00, error) 값을 출력한다.

만약, 한 주기 동안 감지된 로직값 1 또는 0의 횟수가 6:3(로직값 1이 6, 로직값 0이 3)이라면, 로직값 1의 횟수가 그 예상 횟수와 일치하므로 그 결과값은 1이되고, 로직값 0의 횟수는 그 예상 횟수와 불일치하므로 그 결과값은 0이 되어, 무효(10, invalid) 값을 출력한다.

만약, 한 주기 동안 감지된 로직값 1 또는 0의 횟수가 7:4(로직값 1이 7, 로직값 0이 4)라면, 로직값 1의 횟수가 그 예상 횟수와 서로 불일치하므로 그 결과값은 0이되고, 로직값 0의 횟수는 그 예상 횟수와 서로 일치하므로 그 결과값은 1이 되어, 무효(01, invalid) 값을 출력한다.

만약, 한 주기 동안 감지된 로직값 1 또는 0의 횟수가 6:4(로직값 1이 6, 로직값 0이 4)라면, 로직값 1의 횟수가 그 예상 횟수와 서로 일치하므로 그 결과값은 1이되고, 로직값 0의 횟수도 그 예상 횟수와 서로 일치하므로 그 결과값도 1이 되어, 유효(11, valid) 값을 출력한다.

이러한 과정을 통해, 카운팅하는 단계 및 그 비교단계는 PWM신호의 일정 주기 동안 하이값과 로우값의 횟수를 감지하고, 이를 일정 주기 동안의 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값과 비교하여 로직값으로 출력함으로써, 진단결과를 유형화할 수 있다.

이와 같이 진단결과를 유형화함으로써, 전체 시간 동안 오류가 발생한 횟수를 카운트할 수 있는 정보로서 활용할 수 있게 되며, 궁극적으로 FMEA 방식에 따른 RPN 값을 저감하는 방안으로서 활용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 미리 설정된 PWM신호가 발생하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 제1도출과정을 나타낸 순서도이다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 제2비교값은 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값으로서 미리 마련된 것이고, 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 적분 결과와 제2비교값을 비교할 수 있다.

일반적으로 PWM신호는 듀티비(Duty ratio) 변경 방식으로서, 하이값과 로우값이 일정 주기 동안 일정한 비율로 반복 생성된다. PWM신호의 하이값과 로우값은 시간에 따른 연속함수의 형태로 표현되므로, 일정 주기 동안 감지된 하이값과 로우값을 적분함으로써, 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역의 실제값을 최소한의 오차범위 내로 계산할 수 있다.

예를 들어, 한 주기 동안 PWM신호의 하이값:로우값의 비율이 6:4의 비율로 송신된다고 가정시, 제2비교값은 하이값의 예상값 6(하이값에 대응되는 대비값) 및 로우값의 예상값 4(로우값에 대응되는 대비값)가 된다.

따라서 PWM신호의 주기 및 비율을 특정한 값으로 미리 설정할 경우, 설정된 주기 및 비율로 발생/변화된 PWM신호의 일정주기마다 하이값 및 로우값 각각의 예상값을 제2비교값으로 저장하여(S150), 실제 측정되는 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값을 마련해 놓을 수 있다.

한편, 도 3에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 적분하는 단계는 PWM신호의 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분할 수 있다(S230).

도 5를 참조하면, 적분단계 및 그 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 적분 결과를 출력값으로 사용하고(S410), 일정주기마다 하이값 및 로우값 각각의 예상값을 제2비교값으로 사용하며(S420), 하이값과 로우값의 각각의 적분 결과를 제2비교값과 비교하는 과정을 거치게 된다(S430, S440).

이에 대해 구체적으로 살펴보면, 출력값 중 하이값의 적분값을 제2비교값 중 하이값의 예상값과 비교하고(S430), 출력값 중 로우값의 적분값을 제2비교값 중 로우값의 예상값과 비교한다(S440). 비교 결과가 일치하면 로직값 1이 결과값으로 도출되고, 비교 결과가 불일치하면 로직값 0이 결과값으로 도출된다.

한편, 카운팅하는 단계에서의 카운팅 결과는 감지 횟수이므로 반드시 정수로 표현되나, 적분하는 단계에서의 실제값(예상값)은 반드시 정수일 필요가 없다. 따라서, 실제값이 미리 정해진 예상값과 불일치하더라도, 일정한 오차 범위 내에 해당한다면 결과값은 1로 출력되고, 일정한 오차 범위를 벗어나는 경우 0으로 출력되도록 설정할 수 있다. 이하에서는 발명의 이해를 돕기 위해 실제값을 정수로 표현하여 설명하며, 이러한 기재에 의해 본 발명의 내용이 제한된다고 보아서는 아니된다.

또한, 본 발명에 있어서 일정 주기는 반드시 한 주기일 필요는 없고, 여러 주기를 일정한 하나의 단위로 설정할 수 있다. 이하에서는 발명의 이해를 돕기 위해 한 주기를 예시로 하여 설명하도록 한다.

만약, 한 주기 동안 최소한의 오차범위 내로 계산된 실제값이 7:3(하이값이 7, 로우값이 3)이라면, 하이값이 그 예상값과 불일치하므로 그 결과 값은 0이 되고, 로우값도 그 예상값과 불일치하므로 그 결과값도 0이되어, 에러(00, error) 값을 출력한다.

만약, 한 주기 동안 최소한의 오차범위 내로 계산된 실제값이 6:3(하이값이 6, 로우값이 3)이라면, 하이값이 그 예상값과 일치하므로 그 결과 값은 1이 되고, 로우값은 그 예상값과 불일치하므로 그 결과값은 0이 되어, 무효(10, invalid) 값을 출력한다.

만약, 한 주기 동안 최소한의 오차범위 내로 계산된 실제값이 7:4(하이값이 7, 로우값이 4)라면, 하이값이 그 예상값과 불일치하므로 그 결과 값은 0이 되고, 로우값은 그 예상값과 일치하므로 그 결과값은 1이 되어, 무효(01, invalid) 값을 출력한다.

만약, 한 주기 동안 최소한의 오차범위 내로 계산된 실제값이 6:4(하이값이 6, 로우값이 4)라면, 하이값이 그 예상값과 일치하므로 그 결과 값은 1이 되고, 로우값도 그 예상값과 일치하므로 그 결과값도 1이 되어, 유효(11, valid) 값을 출력한다.

이러한 과정을 통해, 적분하는 단계 및 그 비교단계는 PWM신호의 일정 주기 동안 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 감지하고, 이를 일정 주기 동안의 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값과 비교하여 로직값으로 출력함으로써, 진단결과를 유형화할 수 있다.

이와 같이 진단결과를 유형화함으로써, 하이값과 로우값 중 어느 부분에서 오류가 발생하였는지 감지하는 정보로서 활용할 수 있게 되며, 궁극적으로 FMEA 방식에 따른 RPN 값을 저감하는 방안으로서 활용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계를 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 제2도출과정을 나타낸 순서도이다.

도 3에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 적분하는 단계는 PWM신호의 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분하고(S230), 각각의 적분값을 출력값으로 저장하며(S231), 각각의 적분값을 합산하고(S232), 합산값을 또 다른 출력값으로 저장하며(S233), 이러한 과정은 일정 주기마다 반복되어, 사전에 설정한 전체 주기 동안 일정 주기마다의 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 출력값으로 저장하게 된다.

또한, PWM신호의 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호를 적분하고(S240), 적분값을 제2비교값으로 저장하여(S241), 일정 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값에 대응하는 비교값을 생성하고 저장한다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 적분단계 및 그 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 출력값으로 사용하고(S510), 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값을 제2비교값으로 사용하며(S520), 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 제2비교값과 비교하는 과정을 거치게 된다(S530, S540).

이에 대해 구체적으로 살펴보면, 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값과 제2비교값의 유사도를 판단하여, 그 판단결과에 따라 진단결과를 도출한다(S530, S540). 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 제2도출과정의 경우, 앞선 제1도출과정과는 달리, 유사도에 대한 Threshold(임계값)를 정하여 오차 범위에 따른 판정 값을 적용할 수 있다.

유사도를 구하는 방법으로는 Corelation 함수, 유클리안 거리, 맨하탄 거리 기타 일반적인 수학적 기법이 사용될 수 있다. 이하, 유사도를 활용한 오차 범위 판정에 관하여 예시와 함께 구체적으로 살펴본다.

만약, 한 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역의 각각의 적분값을 합산한 결과와 제2비교값을 비교하여 유사도가 95% 이상(도 6에서 합산값과 적분값의 유사도

a%)인 경우, 유효(valid) 값을 출력한다.

만약, 한 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역의 각각의 적분값을 합산한 결과와 제2비교값을 비교하여 유사도가 90% 이상 95% 미만(도 6에서 a% > 합산값과 적분값의 유사도

b%)인 경우, 무효(invalid) 값을 출력한다.

만약, 한 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역의 각각의 적분값을 합산한 결과와 제2비교값을 비교하여 유사도가 90% 미만인 경우, 에러(error) 값을 출력한다.

이러한 과정을 통해, 적분하는 단계 및 그 비교단계는 PWM신호의 일정 주기 동안 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 감지하고, 각각의 적분값이 합산된 결과를 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값과 비교하여 로직값으로 출력함으로써, 진단결과를 유형화할 수 있다.

이와 같이 진단결과를 유형화함으로써, 일정 주기마다 발생할 수 있는 오류를 감지할 수 있고, 일정 주기 동안의 오류 발생 시점을 식별할 수 있게 되며, 궁극적으로 FMEA 방식에 따른 RPN 값을 저감하는 방안으로서 활용될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 a% 및 b%는 원하는 수준에 따라 달리 설정할 수 있는 값이며, 본 예시에서 a%를 95%로, b%를 90%는 설정한 것은, 단순히 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 것에 불과할 뿐, 이러한 수치에 한정되는 것으로 보아서는 아니된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 카운팅하는 단계 및 적분하는 단계를 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 적분하는 단계 및 그 비교단계에 따른 진단결과의 제3도출과정을 나타낸 순서도이다.

도 3에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 적분하는 단계는 PWM신호의 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분하고(S230), 각각의 적분값을 출력값으로 저장하며(S231), 각각의 적분값을 합산하고(S232), 합산값을 또 다른 출력값으로 저장하며(S233), 이러한 과정은 일정 주기마다 반복되어, 사전에 설정한 전체 주기 동안 일정 주기마다의 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 출력값으로 저장하게 된다. 나아가, 이러한 과정을 통해 일정 주기마다 도출된 합산값들을 합산하여 전체 주기에 속하는 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 생성하고(S234), 생성된 합산값을 또 다른 출력값으로 저장한다(S235).

또한, PWM신호의 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호를 적분하고(S240), 적분값을 제2비교값으로 저장하여(S241), 일정 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값에 대응하는 비교값을 생성하고 저장한다. 나아가, 이러한 과정을 통해 일정 주기마다 도출된 적분값들을 합산하여 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값을 생성하고(S242), 생성된 적분값을 또 다른 제2비교값으로 저장한다(S243).

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 적분단계 및 그 비교단계에서는 전체 주기에 속하는 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 출력값으로 사용하고(S610), 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값을 제2비교값으로 사용하며(S620), 전체 주기 동안의 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합산값을 제2비교값과 비교하는 과정을 거치게 된다(S630, S640).

이에 대해 구체적으로 살펴보면, 전체 주기 동안의 하이값 및 로우값의 각각의 적분값의 합산값과 제2비교값의 유사도를 판단하여, 그 판단결과에 따라 진단결과를 도출한다(S630, S640).

이 경우, 앞선 제2도출과정과 마찬가지로, 유사도에 대한 Threshold(임계값)를 정하여 오차 범위에 따른 판정 값을 적용할 수 있다. 유사도를 구하는 방법으로는 Corelation 함수, 유클리안 거리, 맨하탄 거리 기타 일반적인 수학적 기법이 사용될 수 있다.

만약, 전체 주기 동안의 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합과 제2비교값을 비교하여 유사도가 95% 이상(도 7에서 합산값과 적분값의 유사도

a%)인 경우, 유효(valid) 값을 출력한다.

만약, 전체 주기 동안의 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합과 제2비교값을 비교하여 유사도가 90% 이상 95% 미만(도 7에서 a% > 합산값과 적분값의 유사도

b%)인 경우, 무효(invalid) 값을 출력한다.

만약, 전체 주기 동안의 하이값과 로우값의 각각의 적분값의 합과 제2비교값을 비교하여 유사도가 90% 미만인 경우, 에러(error) 값을 출력한다.

이러한 과정을 통해, 적분하는 단계 및 그 비교단계는 PWM신호의 전체 주기 동안 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 감지하고, 각각의 적분값이 합산된 결과를 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값과 비교하여 로직값으로 출력함으로써, 진단결과를 유형화할 수 있다.

이와 같이 진단결과를 유형화함으로써, 일정 주기에서는 감지되지 않았던 오류를 감지할 수 있게 되어 신호의 정합성에 관한 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, 전체 주기 동안 오류가 발생한 구간도 판단할 수 있게 되며, 궁극적으로 FMEA 방식에 따른 RPN 값을 저감하는 방안으로서 활용될 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 a% 및 b%는 원하는 수준에 따라 달리 설정할 수 있는 값이며, 본 예시에서 a%를 95%로, b%를 90%는 설정한 것은, 단순히 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 것에 불과할 뿐, 이러한 수치에 한정되는 것으로 보아서는 아니된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 감지하는 단계의 순서도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 감지하는 단계는 나누어 도출된 각 진단결과를 개별적으로 카운트하여, 각각의 카운트값이 미리 설정된 카운트값 이상이 되는 경우 신호 전송 시스템의 고장 여부를 확정할 수 있다.

도 4 내지 도 7에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 4가지 서로 다른 자체 테스트 로직은 유효(valid), 무효(invalid), 에러(error)의 3가지 진단결과(S710)를 출력하게 된다. 이때, PWM신호의 오류로서 인식되는 결과 값은 유효(valid)를 제외한 무효(invalid)와 에러(error) 값이다. 즉, 하나의 테스트 로직마다 2가지의 결과 값으로 분류할 수 있으므로, 총 8가지의 고장 모드 정보로 유형화할 수 있게 된다.

이와 같이 유형화 된 고장 모드 정보를 활용하여, 안전 목표 준수 여부 및 정상 작동 여부를 판단할 수 있고, 나아가 예상하지 못한 새로운 위험에 대한 경고 기준을 마련할 수 있다.

또한, 출력된 진단결과(S710) 값 중 오류 감지 항목으로서 의미가 있는 무효(invalid)와 에러(error) 값을 메모리에 기록함으로써, 각 고장 모드에 따른 DB(Database)를 생성하고 축적할 수 있게 된다.

도 8을 참조하면, 기록된 결과 값은 동일한 진단결과가 발생할 때마다 카운트 값이 증가하게 되고(S720), 증가된 카운트 값이 미리 설정된 일정 Threshold(임계값) 이상이 될 경우(S730), 해당 오류 정보에 기초한 고장 모드가 확정되게 된다(S740).

카운트의 반복 횟수에 임계값을 통해 제한을 설정함으로써, DB의 무한한 반복 생성 내지 무한한 축적을 방지할 수 있고, 확정된 고장모드 정보를 감지정보로 저장함으로써(S760), FMEA 방식에 따른 RPN 값을 저감하는 방안으로 이용하는 등 감지정보의 추가적인 활용을 도모할 수 있다.

한편, 진단결과 중 PWM신호의 오류로서 인식되지 않는 유효(valid) 값은 동일한 진단결과가 발생하더라도 카운트 값이 증가하지 않으며, PWM신호가 정상적으로 전송되고 있음을 나타내는 정상 정보로서 활용된다(S750). 이러한 정상 정보는 고장모드 정보와 함께 감지정보로 저장되어(S760), PWM신호의 정합성 판단 정보로서 활용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 미리 설정된 PWM신호가 발생하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 감지정보를 차량의 다른 부품 제어기로 전송하는 것을 나타낸 순서도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법을 포함한 시스템의 구조도이다.

도 2 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 차량의 시동을 건 시점(S110)부터 차량부품 제어기(20)로 일정 비율의 PWM신호를 일정 주기로 발생시킨다(S120). 발생된 PWM신호는, 차량 주행 중 예측하지 못한 진동 또는 충격 등에 의해 달리 측정될 수 있는 실제값과의 비교를 위한 기준값으로 활용된다.

즉, 차량 구동시 일반 주행과정에서 매순간 발생할 수 있는 오류를 감지하기 위한 기준값을 구비하고, 도 7에서 살펴본 바와 같이, 기준값을 통해 감지한 오류 정보를 유형화하여 신호 전송 시스템의 고장 여부를 확정한다.

나아가, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 감지하는 단계의 결과에 따라, 차량 내 경고등이 점등될 수 있다.

신호 전송 시스템의 고장 여부가 확정된 경우 차량 내 경고등을 점등(S810)함으로써, 차량의 사용자에게 위험을 알리고 안전에 대한 충분한 여유를 제공할 수 있게 된다.

한편, 차량에 충돌이 발생한 경우에도 동일한 단계가 수행됨으로써 신호 전송 시스템의 고장 여부를 진단할 수 있다. 다만, 차량에 충돌이 발생한 경우에는 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법에 의한 고장 여부의 확정과는 관계없이, 충격 감지 센서(14)로부터 전송 받은 정보에 기초하여 경고등이 항시 점등하게 되는 점에서 차이가 있다.

이 경우, 만약 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법에 따라 고장 여부가 확정되어 경고등 점등이 이루어지더라도(S810), 충격 감지 센서(14)로부터 전송 받은 정보에 기초하여 경고등이 이미 점등된 상태이므로, 경고등의 점등 상태에는 아무런 변화가 없을 수 있다.

따라서 차량의 충돌 발생을 전제로 하는 경우에는, 충격 감지 센서(14)로부터 정보를 전송 받는 수신기에 문제가 발생하여 경고등 점등에 이상이 있을 경우를 대비하여 이중으로 Emergency alarm(비상 경보)을 발생시킬 수 있도록 하는 추가적인 안전수단 확보로서의 효과를 기대할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 미리 설정된 PWM신호가 발생하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법을 포함한 시스템(10)의 구조도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 에어백 제어기(11)는 차량의 시동시 미리 설정된 PWM신호를 발생시키는 PWM신호 발생기(12)를 구비할 수 있다.

도 2 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 PWM신호 발생기(12)를 통해, 차량의 시동을 건 시점(S110)부터 차량부품 제어기(20)로 일정 비율의 PWM신호를 일정 주기로 발생시킨다(S120). 발생된 PWM신호는, 차량 주행 중 예측하지 못한 진동 또는 충격 등에 의해 달리 측정될 수 있는 실제값과의 비교를 위한 기준값으로 활용된다. 즉, 실제값 중 하이값과 로우값 각각에 대한 대비값(제1비교값 또는 제2비교값)으로 활용되며, 이하 구체적인 예시와 함께 살펴본다.

한편, 본 발명에 있어서 일정 주기는 반드시 한 주기일 필요는 없고, 여러 주기를 일정한 하나의 단위로 설정할 수 있다. 이하에서는 발명의 이해를 돕기 위해 한 주기를 예시로 하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

일반적으로 PWM신호는 듀티비(Duty ratio) 변경 방식으로서, 하이값과 로우값이 일정 주기 동안 일정한 비율로 반복 생성된다. 이때, 듀티값(하이값과 로우값에 따른 로직값)은 기준파의 최대값을 1로 하였을 때, 0 이상 1 이하인 값이 될 수 있다. 즉, 하이값에 따른 로직값은 1이 되고, 로우값에 따른 로직값은 0이 된다.

우선, 발생된 PWM신호가 제1비교값으로 활용되는 경우를 먼저 살펴본다. 예를 들어, 하이값을 60, 로우값을 40, 주파수를 100Hz로 가정시, 일반적인 신호의 한 주기는 10ms로 6:4의 비율로 송신된다. 따라서 이 경우 실제값 중 하이값에 대응되는 대비값은 하이값에 따른 로직 값 1의 예상 감지 횟수 6이 되고, 로우값에 대응되는 대비값은 로우값에 따른 로직 값 0의 예상 감지 횟수 4가 된다.

다음으로, 발생된 PWM신호가 제2비교값으로 활용되는 경우를 살펴본다. 마찬가지로 한 주기 동안 PWM신호의 하이값:로우값의 비율이 6:4의 비율로 송신된다고 가정시, 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역 각각의 적분값과 대응되는 대비값은, 하이값의 예상값 6(하이값에 대응되는 대비값) 및 로우값의 예상값 4(로우값에 대응되는 대비값)가 된다.

이와 같이 측정된 실제값과의 비교를 위한 기준값을 구비함으로써, 차량 구동시 일반 주행과정에서 매순간 발생할 수 있는 오류를 감지할 수 있다. 나아가, 고장 모드에 대한 정보를 DB로 생성하고 축적할 수 있다.

즉, CAN 통신(13)과 달리 정합성 판단 방법에 관한 기술이 부재하는 PWM 방식에 있어서, 정합성을 판단하는 방법으로서 활용될 수 있게 된다.

한편, 도 2 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 에어백 제어기(11)는 차량의 시동시 미리 설정된 PWM신호를 발생시키는 PWM신호 발생기(12)를 구비하며, PWM신호 발생기(12)는 차량에 충돌 발생시(S130) 미리 설정된 PWM신호를 차량에 충돌이 발생하기 전과는 상이한 값으로 변화하여 발생시킬 수 있다(S140).

구체적으로, 차량에 충돌 발생시(S130), 차량의 충격 감지 센서(14)에서 충격 감지 정보(C/O, Crash output)를 에어백 제어기(11)로 송신한다. 에어백 제어기(11)의 PWM신호 발생기(12)는 C/O 정보를 수신한 즉시, 미리 정해진 PWM신호의 하이값과 로우값을 충돌 발생 전과는 상이한 값으로 변화하여 발생시킨다(S140).

이러한 과정을 통해, 차량에 충돌이 발생하는 시점을 기준으로 미리 정해진 PWM신호의 하이값과 로우값이 충돌 발생 전과는 상이한 값으로 변화됨에 따라, 충돌 발생 시점을 인지하여, 충돌 발생 전후를 구분할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 있어서 일정 주기는 반드시 한 주기일 필요는 없고, 여러 주기를 일정한 하나의 단위로 설정할 수 있다. 이하에서는 발명의 이해를 돕기 위해 한 주기를 예시로 하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

예를 들어, 한 주기 동안 PWM신호의 하이값:로우값의 비율이 6:4의 비율로 송신된다고 가정시, 차량에 충돌이 발생하는 경우, 한 주기 동안 PWM 신호의 하이값:로우값의 비율은 4:6의 비율로 반전되어 송신될 수 있다.

이 경우, 하이값과 로우값에 각각 대응되는 제1비교값은, 하이값에 따른 로직 값 1의 예상 횟수 4(하이값에 대응되는 대비값) 및 로우값에 따른 로직 값 0의 예상 횟수 6(로우값에 대응되는 대비값)이 된다.

또한, 하이값과 로우값에 각각 대응되는 제2비교값은, 하이값의 예상값 4(하이값에 대응되는 대비값) 및 로우값의 예상값 6(로우값에 대응되는 대비값)이 된다.

한편, 위와 같이 PWM신호를 반전하는 것은, 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 반드시 기존의 PWM신호를 반전하는 방식으로만 제한되는 것은 아니며, 충돌 발생 전 PWM신호와 충돌 발생 후 PWM신호를 구분할 수 있는 다양한 비율(예컨대, 하이값:로우값의 비율이 6:4에서 8:2 또는 3:7 등으로 변화)이 활용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법의 감지정보를 차량의 다른 부품 제어기로 전송하는 것을 나타낸 순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 PWM신호 정상 감지 방법을 포함한 시스템(10)의 구조도이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명은 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 단계 이후에는, 진단결과를 에어백 제어기(11)에서 차량부품 제어기(20)로 전송하는 단계(S820)를 포함할 수 있다.

에어백 제어기(11)에서 판단된 유효(valid), 무효(invalid), 에러(error)의 3가지 진단결과는 모두 감지정보로서 저장되어 차량부품 제어기(20)로 전송되며(S820), 차량부품 제어기(20)는 수신한 진단결과를 안전 분석을 위한 정보로서 활용할 수 있다. 여기서 감지정보는 차량부품 제어기(20)에 직접 전송될 수도 있고, 다수의 차량부품 제어기(20)와 통신할 수 있는 BUS 구조(30)를 통해 전송될 수도 있다.

한편, 진단결과가 안전 분석을 위한 정보로서 활용되는 예시로서, 자동차 분야의 국제 안전성 표준 요구사항(ASIL) 수준을 충족시키는 방안의 일 정보로서 활용되는 경우를 살펴본다.

ASIL은 일반적으로 4가지 수준의 범주로 구분되는데, 각 수준은 '감지 가능성 향상' 및 '대응 조치 실행'과 같이 동일한 기능을 수행하는 두 가지 개별적인 요소의 분리를 통해 낮출 수 있다.

이에, 본 발명에 따른 PWM신호 정상 감지 방법은 PWM신호의 오류를 감지하고, 감지한 정보를 고장 모드로 분류함으로써 '감지 가능성 향상'에 이바지할 수 있다.

나아가, CAN 통신(13)의 정합성 판단에 있어서 일반적으로 적용되어 동일한 기능을 수행하는 Alive counter 및 CRC의 적용 결과와 비교함으로써, 최종적인 ASIL 수준을 충족시킬 수 있다. 참고로, 구체적인 ASIL 수준의 충족 여부에 대한 판단은, '대응 조치 실행'을 하는 산업분야에서 본 발명이 제공한 정보를 바탕으로 판단하게 된다.

한편, 본 발명은 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 단계 이후에는, 진단결과를 CAN 통신(13)의 정합성 판단 결과와 비교하여 최종적으로 차량의 안전 요구사항 충족 여부를 판단하는 단계 및 판단된 결과를 에어백 제어기(11)에서 차량부품 제어기(20)로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

앞선 실시예와 달리, 에어백 제어기(11)에서 진단결과를 CAN 통신(13)의 정합성 판단 결과와 비교하여 최종적으로 차량의 안전 요구사항 충족 여부를 판단한 후, 판단된 결과를 에어백 제어기(11)에서 차량부품 제어기(20)로 전송할 수도 있다.

즉, 상황에 따라, 유효(valid), 무효(invalid), 에러(error)의 3가지 진단결과를 에어백 제어기(11)에서 안전 분석을 위한 정보로서 우선 활용한 후, 그 결과정보를 차량부품 제어기(20)로 전송할 수도 있다.

본 발명의 PWM신호 정상 감지 방법에 따르면, 4가지의 서로 다른 자체 테스트 로직을 활용하여, PWM신호의 오류를 감지하고, 그 결과를 고장 모드로 유형화한 정보를 차량의 다른 부품 제어기로 전송함으로써, PWM신호의 정합성을 판단하고, 신호 안전 수단을 확보하며, 나아가 자동차 분야의 안전성 표준 요구사항을 충족시킬 수 있다.

발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였으나, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10 : PWM신호 정상 감지 방법을 포함한 시스템
11 : 에어백 제어기
12 : PWM신호 발생기
13 : CAN 통신
14 : 충격 감지 센서
20 : 차량부품 제어기
30 : BUS 구조
S100 : 제어신호 발생단계
S200 : 출력신호 측정단계
S300 : 제어신호와 출력신호의 제1비교단계
S400 : 제어신호와 출력신호의 제2비교단계
S500 : 일정주기 동안의 적분값 비교단계
S600 : 전체주기 동안의 적분값 비교단계
S700 : 신호 오류 여부를 감지하는 단계
S800 : 감지정보를 차량부품 제어기로 전송하는 단계

Claims (14)

1. 에어백 제어기에서 차량부품 제어기로 송신하는 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 방법으로서,
   PWM신호의 하이값과 로우값을 카운팅하는 단계;
   PWM신호의 하이값과 로우값을 적분하는 단계;
   하이값과 로우값의 카운팅 결과를 제1비교값과 비교하고, 하이값과 로우값의 적분 결과를 제2비교값과 비교하는 비교단계; 및
   카운팅 결과의 비교에 따른 진단결과와 적분 결과의 비교에 따른 진단결과를 각각 나누어 도출함으로써 PWM신호의 정상 여부를 감지하는 단계;를 포함하는 차량 에어백 제어기의 PWM신호 정상 감지 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   카운팅하는 단계는 PWM신호의 일정 주기 동안 하이값의 횟수와 로우값의 횟수를 각각 나누어 감지하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   적분하는 단계는 PWM신호의 일정 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   적분하는 단계는 PWM신호의 전체 주기에 속하는 하이값 영역과 로우값 영역을 각각 나누어 적분하고, PWM신호의 전체 주기는 사전에 정해진 것으로서 PWM신호의 일정 주기들의 합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   제1비교값은 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값으로서 미리 마련된 것이고, 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 카운팅 결과와 제1비교값을 비교하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   제2비교값은 하이값과 로우값에 각각 대응되는 대비값으로서 미리 마련된 것이고, 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 적분 결과와 제2비교값을 비교하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   제2비교값은 일정 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값이며, 비교단계에서는 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 합산하고, 합산된 결과와 제2비교값을 비교하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   제2비교값은 전체 주기에 해당하는 전체 PWM신호의 적분값이며, 비교단계에서는 전체 주기 동안의 하이값과 로우값의 각각의 적분값을 합산하고, 합산된 결과와 제2비교값을 비교하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   감지하는 단계는 나누어 도출된 각 진단결과를 개별적으로 카운트하여, 각각의 카운트값이 미리 설정된 카운트값 이상이 되는 경우 신호 전송 시스템의 고장 여부를 확정하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    감지하는 단계의 결과에 따라, 차량 내 경고등이 점등되는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
    
11. 청구항 1에 있어서,
    에어백 제어기는 차량의 시동시 미리 설정된 PWM신호를 발생시키는 PWM신호 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
    
12. 청구항 1에 있어서,
    에어백 제어기는 차량의 시동시 미리 설정된 PWM신호를 발생시키는 PWM신호 발생기를 구비하며,
    PWM신호 발생기는 차량에 충돌 발생시 미리 설정된 PWM신호를 차량에 충돌이 발생하기 전과는 상이한 값으로 변화하여 발생시키는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
    
13. 청구항 1에 있어서,
    PWM신호의 정상 여부를 감지하는 단계 이후에는,
    진단결과를 에어백 제어기에서 차량부품 제어기로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.
    
14. 청구항 1에 있어서,
    PWM신호의 정상 여부를 감지하는 단계 이후에는,
    진단결과를 차량용 통신의 정합성 판단 결과와 비교하여 최종적으로 차량의 안전 요구사항 충족 여부를 판단하는 단계; 및
    판단된 결과를 에어백 제어기에서 차량부품 제어기로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PWM신호 정상 감지 방법.

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