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KR20200143961A - 차량 진단 통신 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

차량 진단 통신 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR20200143961A
KR20200143961A KR1020190071691A KR20190071691A KR20200143961A KR 20200143961 A KR20200143961 A KR 20200143961A KR 1020190071691 A KR1020190071691 A KR 1020190071691A KR 20190071691 A KR20190071691 A KR 20190071691A KR 20200143961 A KR20200143961 A KR 20200143961A
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KR
South Korea
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vehicle
controller
time
communication
diagnostic
Prior art date
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Pending
Application number
KR1020190071691A
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English (en)
Inventor
정호진
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
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Priority to US16/598,883 priority patent/US11282308B2/en
Priority to DE102019216841.8A priority patent/DE102019216841A1/de
Priority to CN201911067887.5A priority patent/CN112099465A/zh
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Abstract

본 발명은 차량 진단 통신 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량과의 진단 통신 시, 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 자동 산출하는 프로세서; 및 상기 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 상기 차량 네트워크 정보를 저장하는 저장부;를 포함할 수 있다.

Description

차량 진단 통신 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법{Apparatus for diagnosing communication of a vehicle, system having the same and method thereof}
본 발명은 차량 진단 통신 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진단 통신 시간을 자동으로 산출하는 기술에 관한 것이다.
제어기 진단 표준 사양 (ISO 14229) 에서 어플리케이션 계층 타이밍 파라미터(Application Layer Timing Parameter)에 속하는 P2_server는 차량 진단 장치로부터 요청 메시지를 받은 이후 응답 메시지를 보내는데 걸리는 시간으로서 제어기의 성능 요구사항이다. P2_client는 차량 진단 장치에서 P2 _Server와 차량에서의 통신 지연 전체를 포함한 값을 최소값(minimum)으로 규정하고 있다.
따라서 제어기는 차량 진단 장치로부터 요청이 오면 P2_server 시간 안에 반드시 응답메시지를 전송해야 하며, 차량 진단 장치는 P2_server와 차량에서의 통신 딜레이를 모두 계산한 만큼의 시간 동안 응답메시지를 기다려야 한다. 응답 메시지가 없을 경우에는 이 시간만큼 기다린 후 다음 진단 요청 메시지를 보내야 한다.
P2_server는 제어기의 성능이므로 특정 최대값(MAX)으로 고정할 수 있지만 P2_client의 경우 차량 네트워크 환경(게이트웨이 개수, 버스로드, 메시지 프로토콜 딜레이 등)에 따라 달라질 수 있기 때문에 값 자체가 모호하여 표준 사양에서 최대값(maximum)을 별도 규정하고 있지 않다.
따라서, 차량 진단 통신 시 평가/서비스/생산 부문에서는 제어기의 응답을 언제까지 기다려야 하는지에 대해 특정한 계산 없이 일정 값을 정해놓고 문제가 생길 시, 대기 시간을 연장하는 방식으로 진행되어, 진단 통신 시간이 지체될 수 있으며 제어기가 많을수록 지체되는 시간이 길어지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 차량의 네트워크 환경에 맞는 최적화된 진단 통신 시간을 자동 산출하여 적용할 수 있는 차량 진단 통신 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 실시예에 따른 차량과의 진단 통신 시, 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 자동 산출하는 프로세서; 및 상기 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 상기 차량 네트워크 정보를 저장하는 저장부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 저장부는, 상기 차량별, 및 상기 차량 내 제어기별 진단 통신 시간을 매칭한 진단 통신 시간 테이블을 저장하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차량 네트워크 정보는, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간은, CAN(Controller Area Network) 통신, CAN-FD(CAN with Flexible Data rate) 통신, 및 이더넷(Ethernet) 통신 중 적어도 하나 이상의 프로토콜별 통신 속도 및 총 메시지 길이를 기반으로 산출되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도메인별 버스 로드는, 차량 내 도메인 별 제어기의 종류 및 개수, 차종 및 캔 ID 우선순위에 따른 버스 로드 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 게이트웨이 지연 시간은, 상기 게이트웨이의 개수에 따른 지연 시간 및 상기 게이트웨이 자체 지연 시간을 포함하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 차량에 최초 진단 통신을 위한 커넥터 연결 시, 진단 세션 제어 서비스를 통해 진단 초기화 메시지를 상기 차량 내 모든 제어기로 전송하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 모든 제어기로부터 상기 진단 초기화 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하며, 상기 응답 메시지에 포함된 상기 제어기별 응답 대기 시간 정보를 수신하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 진단 초기화 메시지 송신 후, 자신이 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있는지를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있는 경우, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보와 상기 제어기별 응답 대기 시간 정보를 이용하여 상기 진단 통신 시간을 산출하고, 진단 통신 시간 테이블을 업데이트하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 업데이트된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있지 않은 경우, 이전에 설정된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 제어기별 응답 대기 시간, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간을 모두 합산하여, 상기 진단 통신 시간을 산출하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템에 있어서, 차량 내 제어기와의 진단 통신 시, 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 자동 산출하고 상기 산출된 진단 통신 시간 동안 진단 통신을 수행하는 차량 진단 통신 장치; 및 상기 차량 진단 통신 장치로부터 진단 요청 메시지를 수신하면, 미리 정한 응답 대기 시간 내에 진단 응답 메시지를 상기 차량 진단 통신 장치로 전송하는 차량 내 제어기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 진단 통신 방법은 차량 내 제어기와 진단 통신을 준비하는 단계; 진단 초기화 메시지를 송신하는 단계; 차량 내 제어기로부터 상기 진단 초기화 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 응답 메시지에 포함된 상기 차량 내 제어기의 응답 대기 시간 및 미리 저장된 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 산출된 진단 통신 시간을 기반으로 차량 내 제어기와 진단 통신을 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 진단 통신 시간을 산출하는 단계는, 제어기별 응답 대기 시간, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간을 모두 합산하여, 상기 진단 통신 시간을 산출하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 진단 통신 시간을 산출하는 단계는, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있는 경우, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보와 상기 제어기별 응답 대기 시간 정보를 이용하여 상기 진단 통신 시간을 산출하고, 진단 통신 시간 테이블을 업데이트하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있지 않은 경우, 이전에 설정된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 차량 네트워크 정보로서, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간을 미리 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 기술은 차량의 네트워크 환경에 맞는 최적화된 진단 통신 시간을 자동 산출하여 적용할 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 진단 통신 장치와 연결되는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 장치의 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적어도 하나 이상의 게이트웨이가 존재하는 경우 차량 진단 통신 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 통신 시간 테이블의 예시도이다
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 통신 시간 산출을 위한 각 파라미터의 획득 방법을 설명하는 테이블이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 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 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 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.
본 발명은 진단 표준 사양(ISO 14229)에서 어플리케이션 계층 타이밍 파라미터에 속하는 진단 통신 시간 P2_server을 산출하는 기술을 개시한다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 장치와 연결되는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 시스템은 차량 진단 통신 장치(100)와 차량 진단을 위한 통신을 수행하는 적어도 하나 이상의 게이트웨이(GW1, GW2, GW3, GW4) 및 적어도 하나 이상의 제어기(ECU1, ECU2,..., ECU10)를 포함할 수 있다.
이때, 차량 진단 통신 장치(100)와 차량 시스템 내의 각 제어기(ECU1, ECU2,....,ECU10)는 CAN(Controller Area Network), CAN-FD(CAN with Flexible Data rate), 이더넷(Ethernet) 통신을 수행할 수 있다.
차량 진단 통신 장치(100)는 차량과의 진단 통신 시, 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 자동 산출할 수 있다.
이때, 차량 네트워크 정보는, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간은, CAN(Controller Area Network) 통신, CAN-FD(CAN with Flexible Data rate) 통신, 및 이더넷(Ethernet) 통신 중 적어도 하나 이상의 프로토콜별 통신 속도 및 총 메시지 길이를 기반으로 산출될 수 있다. 또한, 도메인별 버스 로드는, 차량 내 도메인 별 제어기의 종류 및 개수, 차종 및 캔 ID 우선순위에 따른 버스 로드 정보를 포함할 수 있다. 또한 게이트웨이 지연 시간은, 게이트웨이의 개수에 따른 지연 시간 및 게이트웨이 자체 지연 시간을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 장치의 세부 구성도이다.
차량 진단 통신 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120), 및 프로세서(130)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 캔(can) 통신, 린(LIN) 통신 등을 통해 차량 내 통신을 수행하기 위해 다양한 전자 회로로 구현되는 하드웨어 장치로서, 본 발명에서는, 차량 내 제어기 및 차량 외부의 차량 진단 장치 등과 통신을 수행할 수 있다.
저장부(120)는 차량 내 제어기별 응답 대기 시간, 차량 네트워크 정보, 차량별, 및 차량 내 제어기별 진단 통신 시간을 매칭한 진단 통신 시간 테이블 등을 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.
프로세서(130)는 통신부(110) 및 저장부(120) 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.
프로세서(130)는 차량과의 진단 통신 시, 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 자동 산출할 수 있다.
프로세서(130)는 차량에 최초 진단 통신을 위한 커넥터 연결 시, 진단 세션 제어 서비스를 통해 진단 초기화 메시지를 차량 내 모든 제어기로 전송하고,
모든 제어기로부터 상기 진단 초기화 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하며, 응답 메시지에 포함된 제어기별 응답 대기 시간 정보를 수신하여 저장부(120)에 저장시킬 수 있다.
프로세서(130)는 진단 초기화 메시지 송신 후, 저장부(120)에 제어기별 차량 네트워크 정보가 저장되어 있는 지를 판단하고, 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장되어 있는 경우, 미리 저장된 제어기별 차량 네트워크 정보와 제어기로부터 수신한 제어기별 응답 대기 시간 정보를 이용하여 진단 통신 시간을 산출하고, 진단 통신 시간 테이블을 업데이트할 수 있다.
이에 프로세서(130)는 업데이트된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행하고, 반면 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있지 않은 경우, 이전에 설정된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(130)는 제어기별 응답 대기 시간, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간을 모두 합산하여, 진단 통신 시간을 산출할 수 있다.
이하, 진단 통신 시간의 산출방법에 대해 수학식 1, 표 1 내지 표 4를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
진단 통신 시간 P2_client은 제어기가 차량 진단 통신 장치(100)로부터 요청 메시지를 받은 이후 응답 메시지를 보내는데 걸리는 시간이며, 이러한 진단 통신 시간의 설정을 위해, 차량 진단 통신 장치(100)는 제어기 별 응답 대기 시간 P2_server, 제어기 별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인 별 버스로드, 게이트웨이 개수, 및 게이트웨이 지연 시간을 이용할 수 있다. 차량 진단 통신 장치(100)는 아래 수학식 1과 같이, 진단 통신 시간 P2_client을 산출할 수 있다.
Figure pat00001
이때, 제어기 별 응답 대기 시간 P2_server은 제어기가 진단 요청 메시지를 수신한 후 그에 대한 응답 메시지를 송신하는 데 걸리는 시간으로서, 제어기가 가지고 있는 고유의 성능(performance) 요구사항 최대값(MAX값)으로 설정될 수 있다.
제어기 별 응답 대기 시간 P2_server은 아래 표 1과 같이 진단 서비스 중 DiagnosticSessionControl(0x10) 서비스를 통해서 확인할 수 있다. 차량 진단 통신 장치(100)는 제어기와의 진단 통신 시작에 앞서 모든 제어기(Functional Addressing : 0x7DF)로 최초 진단 메시지를 송신하여 진단 시작을 알린다.(ex, 10 01) 이때 모든 제어기들은 아래 표 2의 SessionParameterRecord 값에 따라 응답 대기 시간 P2_Server과 P2*_Server 값을 긍정응답에 같이 전송하게 된다.
이 때 차량 진단 통신 장치(100)는 이 정보를 각 제어기 CAN ID 매칭 테이블에 저장하게 된다.
Figure pat00002
Figure pat00003
제어기 별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간은 CAN, CAN-FD 또는 이더넷 등 차량에서 쓰이는 통신 프로토콜의 종류 및 그에 따른 통신 속도이다. 도메인 별 버스로드는 도메인 별 메시지가 어느 정도의 버스로드를 점유하는지에 대한 정보이다.
차량에서 사용되는 프로토콜에 따라 메시지가 통과하는 시간 즉, 제어기에서 제어기까지 메시지가 이동하는 시간은 다르다. 아래 표 3은 각 프로토콜에 따른 통신 속도를 고려한 메시지 이동 시간을 나타낸다. 캔(CAN) 프로토콜은 기본적으로 8바이트의 데이터 페이로드(payload)로 구성되며 앞 뒤로 메시지의 우선순위를 결정하는 중재필드(Arbitration field), 데이터 사이즈를 결정하는 제어필드(Control field), 데이터 전송을 확인하는 CRC 필드 등으로 구성되어 전체 데이터는 약 133bit의 크기를 가지고 있다.
CAN-FD 프로토콜은 8바이트 데이터의 한계점을 극복하기 위해 개발된 프로토콜로서 기존 8byte의 데이터 사이즈를 64바이트까지 확장시키고 데이터 전송률(Data rate)를 최대 8Mbps까지 사용할 수 있다. 여기서는 64바이트의 데이터 사용과 OEM에서 가장 일반적으로 사용하고 있는 2Mbps 기준으로 메시지 길이를 측정한다. 최근 커넥티비티 중요도가 높아지면서 차량 내 상당한 데이터 량을 요구하는 경우가 발생하고 있다. 이에 이더넷 프로토콜의 사용이 차량에서 검토 중이며, 일부 OEM에서는 이를 양산에 적용 중이다. 본 발명에서는 풀패킷(Full packet) 기준 약 1518 바이트, 12144bit, 차량에서 가장 많이 사용되고 있는 100Mbps를 기준으로 측정한다.
Figure pat00004
표 3에서와 같이, CAN 프로토콜 사용 시 패킷 이동 시간은 266us이고, CAN-FD 프로토콜 사용 시 패킷 이동 시간은 394us이며, 이더넷 프로토콜 사용 시 패킷 이동 시간은 121us로 설정될 수 있다. 이러한 패킷 이동 속도는 프로토콜별로 결정되는 값일 수 있다.
차량의 차량의 버스로드는 하나의 도메인 영역에서 얼마만큼의 네트워크 버스를 차지하고 있는지의 트래픽 양을 의미한다. 각 OEM에서는 제어기 간 통신 지연을 방지하기 위해 버스로드 수치를 규제한다. 하나의 차량 내 시스템들은 수많은 도메인으로 이루어진다. 예를 들어 차량 내 도메인은 엔진 제어기, 트랜스미션 제어기 등이 속해 있는 파워트레인 계열 도메인, 네비게이션, 앰프, 모니터 등의 멀티미디어 계열 도메인, 헤드 램프, 전원 장치 등을 제어하는 바디 계열 도메인 등을 포함할 수 있다. 각 도메인 별 제어기의 종류가 다르기 때문에 버스로드 또한 다른 수치를 가지고 있고, 차종에 따라 다를 수 있다. 예를 들어 경소형 차량의 경우 제어기의 개수가 상대적으로 적기 때문에 낮은 버스로드를 가지고 있는 반면 대형차의 경우 많은 제어기가 장착되어 있으며, 상호 협력 (이종 도메인 간 라우팅되는 메시지) 하는 제어기가 많아 버스로드가 높다.
아래 표 4는 대형차에서 10ms 전송주기를 갖는 메시지에 대해 버스로드에 따른 지연시간(Latency)을 측정한 결과이다.
ID 순위가 높은 메시지는 CAN ID가 0x000번대 혹은 0x100번대와 같이 앞단에 있어 우선순위가 상대적으로 높은 ID 메시지를 의미하며(파워트레인 계열 제어용 메시지 등) ID 순위가 낮은 메시지는 CAN ID가 0x400번대 혹은 0x500번대와 같이 뒷단에 있어 우선순위가 낮은 ID 메시지를 의미한다.
CAN 프로토콜 특성 상 하나의 버스 라인에 하나의 메시지만 전송될 수 있기 때문에 특정 시점에 두 개의 메시지가 충돌하게 된다면 메시지 ID 우선순위가 높은 것이 경쟁에서 이기게 되어 우선순위가 낮은 메시지는 버스가 대기(IDLE) 상태가 될 때까지 계속해서 기다리게 된다. 본 발명에서 언급되는 진단 메시지의 경우 0x700번대로 고정이 되어 있어 일반 제어용 메시지에 비해 그 우선순위가 상대적으로 매우 낮다. 따라서 이러한 버스로드에 많은 영향을 미치게 된다. 본 발명에서는 아래 10ms 전송주기를 갖는 제어용 메시지 측정치 값을 사용하여 대략적인 지연 시간(Latency)를 계산할 수 있다.
Figure pat00005
게이트웨이 개수는 차량 진단 장치(100)로부터 자신의 제어기까지 얼마나 많은 게이트웨이가 있는지에 대한 정보이고, 게이트웨이 지연 시간은 메시지를 라우팅하기 위해 게이트웨이에서 발생하는 자체 지연 시간을 의미한다.
차량의 버스로드가 증가함에 따라 하나의 도메인에 모든 제어기를 연결할 수 없어 제어기의 성격에 따라 도메인을 분류하고 있다. 이에 따라 필연적으로 각 도메인 간 메시지를 라우팅해주는 게이트웨이가 차량에 탑재되고 있으며, 로컬 네트워크까지 운영하면서 게이트웨이의 수가 증가하고 있다. 게이트웨이 수가 증가함에 따라 하나의 제어기를 통과해서 가야 하기 때문에 그만큼의 전파 지연(propagation delay)이 발생하게 되며, 추가로 게이트웨이 자체 지연이 발생하게 된다. 예를 들어 게이트웨이 자체 지연 시간은 50us로 설정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 최초 차량 진단 통신 장치(100)가 차량과 진단 통신 시, 진단 초기화 메시지 (Diagnostic Session Control Service, 10hex)를 이용해서 응답 대기 시간 P2_server를 각 제어기로부터 전달 받는다. 프로토콜별 패킷 이동 시간은 고정 값으로서 차량 진단 통신 장치(100)의 저장부(120)에 미리 저장해 놓을 수 있다. 또한, 게이트웨이 개수 및 자체 지연시간 및 버스 로드 지연 시간은 사전에 OEM에서 각 제어기의 진단 정보 입력 시, 차량 진단 통신 장치(100)는 제어기와 외부의 차량 진단 통신 장치(100) 사이의 게이트웨이 개수와 해당 제어기가 속해 있는 도메인의 버스로드 지연 시간을 함께 입력하여 저장할 수 있다.
또한, 차량 진단 통신 장치(100)는 추가 요청 작업 없이 기존의 시퀀스 그대로 각 제어기에 대한 진단 통신 시간을 산출할 수 있으며, 산출된 진단 통신 시간을 제어기별로 진단 통신 시간 테이블에 저장할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 방법을 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 차량 진단 통신 장치(100)가 차량 시스템 내의 제어기(210)로 진단 통신을 위해 진단 요청 메시지(Request)를 전송하면(S101), 제어기(210)는 응답 대기 시간 P2_server 내에 진단 응답 메시지(Response)를 전송한다(S102).
이때, 차량 진단 통신 장치(100)가 진단 요청 메시지(Request)를 요청한 후, 진단 응답 메시지(Response) 수신하기까지 걸리는 시간을 진단 통신 시간 P2_client이라고 한다.
차량 진단 통신 장치(100)는 진단 요청 메시지(Request)를 요청한 직후부터 진단 통신 시간 P2_client 동안 응답 메시지를 기다리고, 진단 통신 시간 P2_client이 경과해도 응답 메시지가 수신되지 않으면 다시 진단 요청 메시지(Request)를 재전송하거나 다른 제어기로 진단 요청 메시지(Request)를 보낼 수 있다. 이때, 진단 통신 시간 P2_client은 진단 요청 메시지(Request)가 제어기(ECU5)로 전달하는 시간과 제어기(ECU5)로 진단 응답 메시지(Response)를 전달받는 시간과 제어기(ECU5)의 응답 대기 시간 P2_server을 합한 값으로 결정될 수 있다.
도 3에서는 게이트웨이가 존재하지 않고 차량 외부의 차량 진단 통신 장치(100)와 차량 시스템 내의 하나의 제어기(210) 간에 진단 통신을 수행하는 과정을 하나의 예로서 설명하고 있다.
그러나 차량의 버스로드가 증가함에 따라 하나의 도메인에 모든 제어기를 연결할 수 없어 제어기의 성격에 따라 도메인을 분류할 수 있다. 이에 따라 필연적으로 각 도메인 간 메시지를 라우팅해주는 게이트웨이가 차량에 탑재된다.
그런데 차량 내 로컬 네트워크까지 운영하면서 게이트웨이의 수가 점점 증가하고 있다. 이처럼 게이트웨이 수가 증가함에 따라 통과해야 하는 게이트웨이 수가 증가하므로 전파 지연(propagation delay)이 발생하게 되며, 추가로 게이트웨이 자체 지연이 발생할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 적어도 하나 이상의 게이트웨이가 존재하는 경우 차량 진단 통신 방법을 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 적어도 하나 이상의 게이트웨이가 존재하는 경우 차량 진단 통신 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4에서는 도 1의 차량 진단 통신 장치(100)가 제어기(ECU5)로 진단 통신을 수행하는 경우의 예를 들어 설명하기로 한다.
차량 진단 통신 장치(100)가 차량 시스템으로 진단 통신을 위해 진단 요청 메시지(Request)를 전송하면(S201), 게이트웨이1(GW1)가 진단 요청 메시지(Request)를 게이트웨이2(GW2)로 전달한다(S202). 이에 게이트웨이2(GW2)가 다시 제어기(ECU5)로 진단 요청 메시지(Request)를 전달한다(S203). 이에, 게이트웨이1(GW1)과 게이트웨이2(GW2)를 통과하면서 게이트웨이 딜레이 GWd1, GWd2가 발생한다.
진단 요청 메시지(Request)를 수신한 제어기(ECU5)는 응답 대기 시간 P2_server 내에 진단 응답 메시지(Response)를 전송한다(S204).
제어기(ECU5)로부터 전송된 진단 응답 메시지(Response)를 수신한 게이트웨이2(GW2)는 진단 응답 메시지(Response)를 게이트웨이1(CGW1)로 전달한다(S205).
게이트웨이1(GW1)는 진단 응답 메시지(Response)를 차량 진단 통신 장치(100)로 전달한다(S206).
이때, 차량 진단 통신 장치(100)가 진단 요청 메시지(Request)를 요청한 후, 진단 응답 메시지(Response) 수신하기까지 걸리는 시간을 진단 통신 시간 P2_client이라고 한다.
차량 진단 통신 장치(100)는 진단 요청 메시지(Request)를 요청한 직후부터 진단 통신 시간 P2_client 동안 응답 메시지를 기다리고, 진단 통신 시간 P2_client이 경과해도 응답 메시지가 수신되지 않으면 다시 진단 요청 메시지(Request)를 재전송하거나 다른 제어기로 진단 요청 메시지(Request)를 보낼 수 있다.
이때, 진단 통신 시간 P2_client은 진단 요청 메시지(Request)가 제어기(ECU5)로 전달하는 시간
Figure pat00006
과 제어기(ECU5)로 진단 응답 메시지(Response)를 전달받는 시간
Figure pat00007
과 제어기(ECU5)의 응답 대기 시간 P2_server을 합한 값으로 결정될 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 장치의 동작 방법을 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진단 통신 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 도 1의 차량 진단 통신 장치(100)가 도 5의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 5의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 차량 진단 통신 장치(100)의 프로세서(130)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 5를 참조하면 차량 진단 통신 장치(100)는 차량 시스템과 진단 통신을 준비한다(S301). 이때, 진단 통신의 준비는 최초 차량과 진단 통신을 위해 커넥터 체결 및 진단 통신 대상이 되는 차량과 제어기를 선택하는 것을 의미한다.
차량 진단 통신 장치(100)는 진단 통신 표준에 맞게 진단 초기화 메시지를 모든 제어기(Functional Request)로 송신한다(S302).
차량 진단 통신 장치(100)는 자신이 진단 통신 시간 P2_client을 산출하기 위한 사전 정보를 저장하고 있는지를 체크하고(S302), 사전 정보를 저장하고 있지 않은 경우 이전에 설정된 진단 통신 시간 P2_client_PRE으로 진단 통신을 수행할 수 있다(S304). 이때, 사전 정보는 프로토콜별 패킷 이동 시간, 제어기별 지연 시간, 및 버스로드 지연시간 정보를 포함할 수 있다. 이러한 사전 정보는 도 6과 같이, 제어기로부터 수신하여 업데이트하거나 사전에 입력된 정보를 활용할 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 통신 시간 산출을 위한 각 파라미터의 획득 방법을 설명하는 테이블이다. 즉, 차량 진단 통신 장치(100)는 응답 대기 시간 P2_server을 각 제어기로부터 수신하여 저장하고, 프로토콜별 패킷 이동 시간, 제어기별 지연 시간, 및 버스로드 지연시간 정보는 미리 사전에 입력하여 저장할 수 있다.
이때, 제어기 별 응답 대기 시간 P2_server은 제어기가 진단 요청 메시지를 수신한 후 그에 대한 응답 메시지를 송신하는 데 걸리는 시간으로서, 제어기가 가지고 있는 고유의 성능(performance) 요구사항 최대값(MAX값)으로 설정될 수 있다. 제어기 별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간은 CAN, CAN-FD 또는 이더넷 등 차량에서 쓰이는 통신 프로토콜의 종류 및 그에 따른 통신 속도이다. 도메인 별 버스로드는 도메인 별 메시지가 어느 정도의 버스로드를 점유하는지에 대한 정보이다. 게이트웨이 개수는 차량 진단 장치로부터 자신의 제어기까지 얼마나 많은 게이트웨이가 있는지에 대한 정보이다. 게이트웨이 지연 시간은 메시지를 라우팅하기 위해 게이트웨이에서 발생하는 자체 지연 시간을 의미한다.
한편, 사전 정보를 저장하고 있지 않은 경우 제어기(ECU5)로부터 수신한 응답 대기 시간 P2_server을 저장하고(S305), 응답 대기 시간 P2_server을 이용하여 진단 통신 시간 P2_client을 산출하여 진단 통신 시간 테이블 정보를 업데이트한다(S306). 이때, 진단 통신 시간 테이블은 도 7과 같다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진단 통신 시간 테이블의 예시도이다. 도 7을 참조하면, 진단 통신 시간 테이블은 x, y, z 제어기에 대한 사전 정보를 저장하고 있으며, 제어기별 진단 통신 시간 P2_client, 제어기별 응답 대기 시간, 프로토콜별 패킷 이동 시간, 제어기별 지연 시간, 버스로드 지연시간 정보 등을 포함한다.
이와 같이 차량 진단 통신 장치(100)는 각 차종 및 각 제어기에 해당하는 진단 통신 시간 테이블을 저장하고 있어, 제어기로부터 응답 대기 시간 P2_server을 수신하면, 기존에 저장된 사전 정보(예, 프로토콜별 패킷 이동 시간, 제어기별 지연 시간, 및 버스로드 지연시간 정보)를 사용하여 진단 통신 시간 P2_client을 자동으로 산출하고 저장한다.
이에 차량 진단 통신 장치(100)는 각 제어기별 최적화된 진단 통신 시간 P2_client을 저장함으로써 차량 진단 통신 장치(100)는 응답이 필요한 메시지나 응답이 필요 없는 메시지 모두 진단 통신 시간 P2_client 동안만큼 기다린 후 다음 진단 메시지를 전송하게 된다. 이로써 본 발명에서는 표준사양에 기재되어 있던 P2_client의 모호한 기준을 각 차량, 아키텍처 구조에 따라 최적화된 진단 통신 시간 P2_client을 획득할 수 있다.
이후, 차량 진단 통신 장치(100)는 산출된 진단 통신 시간 P2_client을 이용하여 진단 통신을 수행할 수 있다(S307).
이와 같이, 본 발명의 실시예는 진단 통신 시간 P2_Client을 기존에 정해진 값이 아닌 각 차량 및 네트워크에 최적화된 값을 추가 명령 없이 자동으로 생성함에 따라 차량 진단 통신 장치(100)가 진단 세션 끊김이나 추가 지연 시간 없이 차량 제어기와 진단통신을 수행할 수 있다
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 8을 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 실시예들과 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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 (20)

  1. 차량과의 진단 통신 시, 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 자동 산출하는 프로세서; 및
    상기 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 상기 차량 네트워크 정보를 저장하는 저장부;
    를 포함하는 차량 진단 통신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저장부는,
    차량별 및 차량 내 제어기별 진단 통신 시간을 매칭한 진단 통신 시간 테이블을 저장하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량 네트워크 정보는,
    제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간은,
    CAN(Controller Area Network) 통신, CAN-FD(CAN with Flexible Data rate) 통신, 및 이더넷(Ethernet) 통신 중 적어도 하나 이상의 프로토콜별 통신 속도 및 총 메시지 길이를 기반으로 산출되는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 도메인별 버스 로드는,
    차량 내 도메인 별 제어기의 종류 및 개수, 차종 및 캔 ID 우선순위에 따른 버스 로드 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 게이트웨이 지연 시간은,
    상기 게이트웨이의 개수에 따른 지연 시간 및 상기 게이트웨이 자체 지연 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    차량에 최초 진단 통신을 위한 커넥터 연결 시, 진단 세션 제어 서비스를 통해 진단 초기화 메시지를 상기 차량 내 모든 제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 모든 제어기로부터 상기 진단 초기화 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하며, 상기 응답 메시지에 포함된 상기 제어기별 응답 대기 시간 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 진단 초기화 메시지 송신 후,
    자신이 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있는 경우, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보와 상기 제어기별 응답 대기 시간 정보를 이용하여 상기 진단 통신 시간을 산출하고, 진단 통신 시간 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 업데이트된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있지 않은 경우, 이전에 설정된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 제어기별 응답 대기 시간, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간을 모두 합산하여, 상기 진단 통신 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 장치.
  14. 차량 내 제어기와의 진단 통신 시, 차량 내 제어기별 응답 대기 시간 및 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 자동 산출하고 상기 산출된 진단 통신 시간 동안 진단 통신을 수행하는 차량 진단 통신 장치; 및
    상기 차량 진단 통신 장치로부터 진단 요청 메시지를 수신하면, 미리 정한 응답 대기 시간 내에 진단 응답 메시지를 상기 차량 진단 통신 장치로 전송하는 차량 내 제어기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 차량 내 제어기와 진단 통신을 준비하는 단계;
    진단 초기화 메시지를 송신하는 단계;
    차량 내 제어기로부터 상기 진단 초기화 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 응답 메시지에 포함된 상기 차량 내 제어기의 응답 대기 시간 및 미리 저장된 차량 네트워크 정보를 기반으로 진단 통신 시간을 산출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 산출된 진단 통신 시간을 기반으로 차량 내 제어기와 진단 통신을 수행하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 진단 통신 시간을 산출하는 단계는,
    제어기별 응답 대기 시간, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간을 모두 합산하여, 상기 진단 통신 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 방법.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 진단 통신 시간을 산출하는 단계는,
    제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있는 경우, 상기 제어기별 차량 네트워크 정보와 제어기별 응답 대기 시간 정보를 이용하여 상기 진단 통신 시간을 산출하고, 진단 통신 시간 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 방법.
  19. 청구항 16에 있어서,
    제어기별 차량 네트워크 정보를 미리 저장하고 있지 않은 경우, 이전에 설정된 진단 통신 시간을 기반으로 차량과 진단 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 차량 네트워크 정보로서, 제어기별 프로토콜에 따른 패킷 이동 시간, 도메인별 버스 로드, 및 게이트웨이 지연 시간을 미리 저장하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 진단 통신 방법.
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