Automotive System Mechanism using by ECU

두둥~ 13일의 금요일입니다. 

사실 앞의 숫자는 중요치 않지요. 금요일인 것이 중요합니다. 적어도 저에게는!!

오늘은 무엇으로 허접 활동을 해볼까 하다가, 위 제목과 같이 정해봤습니다.

ECU, Electronic Control Unit, 전자제어장치를 말합니다.

과거 자동차보다 현재 자동차 그리고 앞으로의 자동차의 안전성, 편의성 등의 이유로 많은 ECU가 탑재되고 있고, 증가될 예정입니다.

이러한 ECU는 각각의 목적과 기능을 가지고 있습니다. 하나의 ECU가 여러 목적/기능을 수행하는 날이 올 때까지는 ECU의 증가가 지속될 것이라고 생각합니다.

ECU의 목적에 따라 구분지을 수 있겠지만, 오늘은 다음과 같은 분류를 통해서 ECU가 적용되는 현황을 살펴보도록 하겠습니다.

1. 엔진 제어

2. 조향 제어

3. 공조 제어

4. 변속기 제어

5. 경보 및 진단

6. 브레이크 제어

7. 서스펜션 제어

8. 네비게이션

9. 안전 제어

각각의 분류에 따라 ECU에서 수행하는 기능을 한 단계 더 살펴보면,

1. 엔진 제어 (EMS: Engine Management System)

대기압, 매니폴드 부압, 연소실 압력, 배기압, 연소압, 과급압, 흡기온도, 연소가스 온도, 실린더 벽 온도, 배기 온도, 촉매 온도, 냉각 수온, 착화시기, 공연비, 크랭크 각, 스로틀밸브 개도, 흡입 공기량, 연료 분사량, EGR율, 노킹 등

* ECU에서는 위와 같은 결과 값들을 산출하는 주요 목적을 가지고 있습니다.

2. 조향 제어 (Steering, ex. MDPS)

조타각, 조타력, 실타각, 차량가속도, 노면 상황, 차축, 회전 속도, 제어유압, 노면상황, 차축 회전속도, 장애물, 횡풍, 차량 중심, 운전자 조작 의도 등

* Steering의 경우 차량의 방향(Direction)을 결정합니다. 한 가지 예로 Steering angle, Steering torque 등의 값을 들 수 있습니다.

3. 공조 제어

외기 온도, 차실내 온도, 온도 분포, 일사량, 습도, 결로, 연기, 가스, 냄새, 풍량, 냉각 수온 등

* 자동차의 환경(environment)는 매우 중요한 요소입니다. 공조와 관련된 업무를 해본 적이 없어서 어떻게 이뤄지는지 자세히는 모르지만, 감성 품질과 같은 End User의 직감적인 요소들로 굉장히 힘들 지 않을까 생각합니다.

4. 변속기 제어 (TCU, Transmission Control Unit)

차속, 엔진 회전, A/T 출력회전수, 엔진 토크, 시프트레버 위치, 가속도 등

* 변속기의 기어 위치의 정보를 가지고서 기능의 Entry/Exit 조건 값을 부여할 수 있습니다. 

5. 경보, 진단 (Alarm, Diagnostic)

차속, 엔진회전, 연료잔량, 냉각수온, 배터리 축전량, 배터리액 량, 엔진 유압, 촉매 온도, 브레이크액량, 타이어 압력, 팬벨트 장력, 오일 열화, 라이트 광량 등

* Driver에게 차량의 현재 상태를 알리는 것은 아주 중요합니다. 여러 차량의 상태를 Detection하고 Cluster/HUD, Audio, Hap-tic 등을 통해 전달될 수 있습니다.

6. 브레이크 제어 (ESC: Electronic Stability Control)

* 차륜 속도, 가속도, 슬립율, 노면상황, 차간거리, 장애물, 브레이크력, 구동토크, 제동력, 적재량, 마모량 등

* 브레이크를 수행할 때 ESC 그리고/또는 EMS를 통해서 병행될 수 있습니다. 보통 ESC에서 자체 판단만 가지고서 제동을 하지는 않습니다. 앞 단에 다른 시스템에서 브레이크 구동을 요구하면 ESC에서는 이 메시지에 대하여 Validate 한 경우에 동작합니다.

7. 서스펜션 제어

차속, 차고, 조타속도, 조타각, 차량 가속도, 스로틀 개도, 제동력, 브레이크 페달력, 댐퍼 감쇄력, 노면 압력, 롤링, 피칭, 요잉, 노면 상황 등

* 방지턱을 넘어갈 때 생각하시면 이해하기 쉬울 것 같습니다. 서스펜션의 강도 조절을 통해 부드러운 드라이빙을 느끼실 수 있습니다.

8. 네비게이션

자동차 위치, 주행거리, 차속, 조향각 등

* 최근에는 네비게이션을 통한 응급 상황에서 자동차 위치를 전송하기도 합니다. 또는 네비게이션의 정보를 통해서 도로의 유형(커브, 직선 등)을 식별하기도 합니다.

9. 안전 제어 (Safety)

차간 거리, 운전자 자세, 졸음 판단, 레인 이탈, 전방/후방 장애물, 가속도, 차속, 안전벨트, 라이트 조도, 라이트 초점, 이상 감지 등

* 자신있는 부분인데 딱히 할말은 없네요. 요즘은 운전자의 안면 근육과 초점을 통해서 상태를 모니터링하기도 합니다.

각 ECU에서 산출되는 값들은 메시지/신호를 통해서 인터페이스를 구성합니다. 그 양을 처음 보신다면 정말 깜짝 놀라실 것입니다. 이렇게나 많아? 복잡해? 란 생각을 하실 것 같습니다.

자동차는 매우 밀접하고 복잡한 시스템입니다. Real-time, 환경 조건 값을 만족하기란 쉬운 일이 아닙니다. 그럼에도 안전하고 편의성을 제공해야 합니다.

오늘은 간단하게 ECU에서 산출하는 값에 대해서 예를 들었습니다. 이러한 값들은 OEM마다 주체가 되는 시스템이 달라질 수 있습니다. 아~ 이런게 있구나 하고 이해하고 넘어가 주시기 바랍니다.

오늘은 모두들 칼퇴 하시기 바랍니다.

Bye~