KR20230069463A - 전자 제어기의 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액츄에이터(420)를 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛(100); 및 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 전압과, 프로그램 기능을 모니터링하는 전원 안정기(200); 마이크로 컨트롤러 유닛(100) 및 전원 안정기(200)의 제어에 의해 액츄에이터(420)의 전원을 온오프 하는 보호회로부(300); 및 이상정보를 저장 및 송신하는 정보기록부(430); 를 포함하고, 전원 안정기(200)는 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 이상이 감지되면 보호회로부(300)를 제어하여 액츄에이터(420)를 오프 시키고, 정보기록부(430)는 전원 안정기(200)로부터 수신된 이상정보를 저장하는 이상정보 기록수단(431); 이상정보의 기록 유무를 발광표시하는 발광표시수단(432); 및 이상정보 기록수단(431)에 저장된 이상정보를 송신하는 무선통신모듈(433)과 유선통신모듈(434) 중 적어도 하나; 를 포함하는 전자 제어기의 모니터링 시스템을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전자 제어기의 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근의 자동차(또는, 전기 자동차, 수소자동차, 파워크레인, 농기계 트랙터)는 각종 전자제어기가 요구되는 다양한 옵션을 갖고 제작된다. 이와 같은 자동차의 각종 전자 제어기는 오동작 시에 인명사고로 이어질 수 있기 때문에 기능 안전이 요구된다. 따라서 제작사에 이러한 기능안전이 적용된 사양을 요구하고 있으며 심지어 ISO26262등 국제규격에 준하는 기능안전을 요구하는 실정이다.
그래서 종래의 전자 제어기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 마이크로 컨트롤러 유닛을 모니터링하기 위하여 WATCHDOG이 적용된 전원안정기를 사용하기도 하였다. 이와 같은 종래 기술은 마이크로 컨트롤러 유닛과 전원 안정기간에 단순한 외부 결선으로 연결된다.
즉, 마이크로 컨트롤러 유닛은 CPU, 메모리 및 입출력 장치의 이상 유무가 감지되면, 단순 외부 결선임에 따라 펄스로서 HIGH, LOW로서 이상 감지 여부를 출력하였다.
예를 들면, 마이크로 컨트롤러 유닛에서 Program FLASH 메모리에 데이터를 쓰고 지울 때 혹은 SRAM에 메모리 데이터에 접근할 때 프로그램의 OS(동작시스템)에서 주기적으로 와치독 펄스(WATCHDOG PULSE)를 출력한다.
이와 같은 프로그램 OS에서 출력되는 주기적인 펄스는 전원안정기에서 마이크로 컨트롤러 유닛에 이상이 발생된다 하더라도 정상 동작 중인 것으로 착각하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 이상 여부를 정확하게 감지할 수 있어 오동작에 따른 사고를 미연에 방지할 수 있는 전자 제어기의 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 액츄에이터를 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛 및 마이크로 컨트롤러 유닛의 전압과, 프로그램 기능을 모니터링하는 전원 안정기와, 마이크로 컨트롤러 유닛 및 전원 안정기의 제어에 의해 액츄에이터의 전원을 온오프 하는 보호회로부 및 이상정보를 저장 및 송신하는 정보기록부를 포함하고, 전원 안정기는 마이크로 컨트롤러 유닛의 이상이 감지되면 보호회로부를 제어하여 액츄에이터를 오프 시키고, 정보기록부는 전원 안정기로부터 수신된 이상정보를 저장하는 이상정보 기록수단과, 이상정보의 기록 유무를 발광표시하는 발광표시수단 및 이상정보 기록수단에 저장된 이상정보를 송신하는 무선통신모듈과 유선통신모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자 제어기의 모니터링 시스템을 제공한다.
위 실시예에서, 마이크로 컨트롤러 유닛은 CPU, 메모리 및 입출력수단 중 어느 하나의 이상이 감지되면 SPI 통신 방식으로 전원 안정기에 이상 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 위 실시예는 보호회로부의 제어에 의해 액츄에이터에 연결되는 전원선을 통전 또는 차단시키는 스위칭수단을 더 포함하고, 스위칭수단은 배터리로부터 연장된 제1전원라인(+)에서 온오프를 반복하여 액츄에이터의 구동에 필요한 전류를 공급하는 제1스위칭소자(FET 1)와, 그라운드에서 액츄에이터로 연결되는 제2전원라인(-)에서 보호회로부 또는 마이크로 컨트롤 유닛의 제어에 의하여 온 또는 오프되는 제2스위칭소자(FET 2)를 포함할 수 있다.
또한, 보호회로부는 제1스위칭소자와 제2스위칭소자의 출력 전압 레벨을 감지하는 감지수단 및 감지수단 및 안전제어모듈 중 적어도 하나로부터 이상 감지 신호가 수신되면, 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)의 구동 게이트 전압(Gate Voltage)을 차단하는 구동 드라이버를 포함한다.
또한, 전원 안정기는 마이크로 컨트롤러 유닛의 입출력 전압을 모니터링하는 전압 모니터링 모듈과, 마이크로 컨트롤로부터 프로그램의 이상 유무가 포함된 왓치독 신호(FUNCTIONAL WATCHDOG DATA)를 수신하여 프로그램의 이상 여부를 감지하는 프로그램 모니터링 모듈과, 마이크로 컨트롤러 유닛의 기기 이상 신호를 수신하는 수신모듈 및 수신모듈과 전압 모니터링 모듈 및 프로그램 모니터링 모듈 중 어느 하나로부터 이상 신호가 수신되면, 보호회로부를 제어하여 액츄에이터를 오프시키고, 마이크로 컨트롤러 유닛을 초기화시키는 안전제어모듈을 포함할 수 있다.
본 발명은 다른 실시예로서, a)전원 안정기에서 마이크로 컨트롤러 유닛의 입출력 전압을 모니터링 하는 단계와, b)전원 안정기가 마이크로 컨트롤러 유닛으로부터 왓치독 데이터(FUNCTIONAL WATCHDOG DATA)를 수신하여 프로그램의 이상을 모니터링하는 단계와, c)전원 안정기가 마이크로 컨트롤러 유닛으로부터 메모리와, CPU 및 입출력수단 중 적어도 어느 하나의 이상을 수신하는 단계와, d)전원 안정기가 a) 내지 c)단계 중 어느 하나에서 이상이 감지되면, 액츄에이터를 오프시키는 단계와, e)전원 안정기가 마이크로 컨트롤러 유닛(100)을 초기화시키는 단계 및 f)전원 안정기에서 이상정보를 기록 및 저장하고, 유선 또는 무선 연결된 단말에 이상정보를 출력하는 단계를 포함하는 전자 제어기의 모니터링 방법을 제공할 수 있다.
위 실시예의 f) 단계에서, 전원 안정기는 정보기록부에 이상정보를 기록 및 저장하되, 전압 이상, 프로그램 이상, 기기 이상 여부에 따라 다른 색상으로 발광하도록 발광표시수단을 구동시키는 것을 특징으로 한다.
위 실시예의 d) 단계는 마이크로 컨트롤 유닛의 이상, 배터리와 그라운드(Gnd) 중 어느 하나의 단락 또는 단선으로 인하여 이상이 감지되면 액츄에이터의 양단에 연결되는 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)의 구동 게이트 전압을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그러므로 본 발명은 차량에 적용되는 전자 제어기의 프로그램뿐만 아니라 각종 메모리 등의 이상 여부까지 모니터링 할 수 있어 차량의 급발진, 변속 충격, 차량전복 등 전자 제어기의 오동작으로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 전자 제어기의 프로그램 오동작을 모니터링하여 고장시 액추에이터 출력을 차단함으로써 액추에이터를 구성하고 있는 솔레노이드 모터 인젝터 등 각종 전기장치의 파손을 미연에 방지할 수 있다. 고장 내용의 파악이 용이함에 따라 관리 및 유지가 용이하다.
도 1은 종래기술을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 제어기의 모니터링 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 3은 정보기록부를 도시한 블럭도이다.
도 4는 보호회로부 및 스위칭수단을 간략 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자 제어기의 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 제어기의 모니터링 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 3은 정보기록부를 도시한 블럭도이다.
도 4는 보호회로부 및 스위칭수단을 간략 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전자 제어기의 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있지만, 특정 실시예를 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물중 어느 하나에 해당되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제 하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하부터 본 발명에 따른 전자 제어기의 모니터링 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전자 제어기의 모니터링 시스템을 도시한 블럭도, 도 3은 정보기록부를 도시한 블럭도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)(Microcontroller unit)과 전원 안정기(200), 배터리(500)(Battery), 파워서플라이(410)(Power supply), 보호회로부(300), 액츄에이터(420) 및 정보기록부(430)를 구비할 수 있다.
이중 마이크로 컨트롤러 유닛(100)은 저장수단과, CPU 및 입출력수단을 구비한다.
저장수단은 플래쉬 메모리, SRAM 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
입출력수단은 전원 안정기(200)와의 데이터 송수신(예를 들면, SPI 통신)을 위한 입출력단자 및 이를 위하여 통신모듈을 포함할 수 있다.
CPU는 저장수단과, 주변기기 및 프로그램의 기능 이상 유무를 모니터링하고,프로그램의 기능 구현시에 왓치독 신호(예를 들면, FUNCTIONAL WATCHDOG DATA)를 생성하여 전원 안정기(200)로 출력할 수 있다. 여기서 왓치독 신호는 SPI 통신 방식으로 전원 안정기(200)로 출력될 수 있다.
또한, CPU는 저장수단(예를 들면, 플래쉬메모리)의 액세스 과정을 모니터링하여
전원 안정기(200)는 전압을 모니터링하는 전압 모니터링 모듈(210)과, 마이크로 컨트롤유닛(100)으로부터 왓치독 신호를 수신하여 프로그램 기능 이상을 감지하는 프로그램 모니터링 모듈(220)과, 마이크로 컨트롤러 유닛(100)로부터 저장수단 및 입출력수단의 이상 신호를 수신하는 수신모듈(230)과, 이상이 감지되면 마이크로 컨트롤러 유닛(100) 및 보호회로부(300)를 제어하는 안전제어모듈(240)을 포함할 수 있다.
전압 모니터링 모듈(210)은 배터리(500) 및 파워서플라이(410)에서 연장되는 전원라인에서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)로 입력 또는 출력되는 전압을 모니터링 한다. 이때 전압 모니터링 모듈(210)은 설정 범위를 초과 또는 설정 범위보다 낮은 이상 전압, 또는 파워서플라이(410)의 고장 여부를 모니터링 할 수 있다.
여기서 전압 모니터링 모듈(210)은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 입출력 전압 레벨이 설정 범위에 해당되지 않으면 전압 이상 감지 신호를 안전제어모듈(240)로 출력한다.
프로그램 모니터링 모듈(220)은 마이크로 컨트롤로부터 수시되는 왓치독 신호FUNCTIONAL WATCHDOG DATA)를 분석하여 프로그램의 이상 여부를 모니터링하고, 이상이 감지되면 안전제어모듈(240)에 이상 감지 신호를 출력한다.
수신모듈(230)은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)로부터 CPU, 저장수단 및 입출력수단 중 어느하나가 포함된 기기 이상 감지 신호를 수신한다. 여기서 수신모듈(230)과 마이크로 컨트롤러 유닛(100)은 SPI 통신 방식으로 데이터를 수신할 수 있다. 그리고 수신모듈(230)은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)으로부터 기기 이상 감지 신호가 수신되면, 안전제어모듈(240)로 이상 신호를 출력한다.
안전제어모듈(240)은 프로그램 모니터링 모듈(220)과 전압 모니터링 모듈(210) 및 수신모듈(230) 중 적어도 하나로부터 이상 신호가 수신되면, 보호회로부(300)를 구동시켜 액츄에이터(420)에 연결된 전원을 차단한다. 또한, 안전제어모듈(240)은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)에 초기화 신호(RESET)를 출력한다.
즉, 안전제어모듈(240)은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 이상이 감지되면, 순차적으로 액츄에이터(420)의 구동을 차단하고, 마이크로 컨트롤러 유닛(100)을 초기화 시킨다.
여기서 안전제어모듈(240)은 정보기록부(430)에 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 이상정보를 저장할 수 있다.
정보기록부(430)는 전원 안정기(200)로부터 수신된 이상정보를 저장하는 이상정보 기록수단(431)과, 이상정보의 기록 유무를 발광표시하는 발광표시수단(432) 및 이상정보 기록수단(431)에 저장된 이상정보를 송신하는 무선통신모듈(433) 및 유선통신모듈(434) 중 적어도 하나를 포함한다.
이상정보 기록수단(431)은 안전제어모듈(240)로부터 수신된 이상정보와, 상태 정보가 기록된다. 여기서 상태 정보는 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 초기와, 액츄에이터(420)의 오프 상태 중 어느 하나이다.
발광표시수단(432)은 이상정보 기록수단(431)에 이상정보가 기록되면, 발광표시한다. 여기서 발광표시수단(432)은, 예를 들면, 복수의 발광소자로서 서로 다른 색상을 통하여 전압의 이상, 프로그램의 이상, 주변 기기의 이상을 표시할 수 있다.
이와 같은 발광표시수단(432)은 선택적 발광표시는 안전제어모듈(240) 또는 이상정보 기록수단(431)에 의해 이루어질 수 있다.
무선통신모듈(433)은 등록된 무선 단말(예를 들면, 스마트폰, PDA, PDP. 노트북, 맥북, 태블릿PC)에 이상정보 및/또는 액츄에이터(420)의 오프 및 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 초기화를 포함하는 상태 정보 중 적어도 하나를 무선으로 송신할 수 있다.
유선통신모듈(434)은, 예를 들면, USB 인터페이스로서 유선 연결된 단말에 이상정보 기록수단(431)에 저장된 이상정보를 송신한다.
액츄에이터(420)는 솔레노이드(420a, 도 4 참조), 모터, 인젝터를 포함할 수 있다.
보호회로부(300)는 마이크로 컨트롤러 유닛(100) 및 전원 안정기(200)의 제어에 의하여 전원선을 통전 또는 차단하도록 스위칭수단(421)을 제어한다. 이와 같은 보호회로부(300) 및 스위칭수단(421)은 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 보호회로부 및 스위칭수단의 예를 도시한 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 보호회로부(300)는 스위칭수단(421)의 온오프를 제어하는 구동 드라이버와, 스위칭수단(421)의 전압 레벨을 감지하는 감지수단(320)을 포함할 수 있다.
여기서 구동 드라이버(310)는 안전제어모듈(240) 및 마이크로 컨트롤 유닛(100)의 제어에 의하여 액츄에이터에 연결되는 전원을 통전 및 차단할 수 있다. 예를 들면, 구동 드라이버(310)는 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 제어에 의하여 스위칭수단(421)을 온 하여 배터리(500)의 전원을 액츄에이터(420)로 공급하도록 제어한다.
또한, 구동 드라이버(310)는 안전제어모듈(240)의 제어에 의하여 스위칭수단(421)을 오프 시켜 액츄에이터(420)를 오프 시킬 수 있다. 이때, 보호회로부(300)는 안전제어모듈(240)의 구동 명령에 우선하여 작동한다.
또한, 구동 드라이버(310)는 감지수단(320)의 감지 결과에 따라 스위칭수단(421)을 온/오프 할 수 있다.
감지수단(320)은 스위칭수단(421)의 전압 레벨을 감지하여 그 결과를 구동 드라이버(310)에 출력한다. 감지수단(320)에 대한 구체적인 설명은 아래의 스위칭수단(421)과 함께 설명한다.
스위칭수단(421)은 제1스위칭소자(FET 1)와, 제2스위칭소자(FET 2)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 스위칭수단(421)은 액츄에이터(420)를 구동하기 위하여 솔레노이드(420a) 에 연결되는 제1전원선과 제2전원선에 제1스위칭소자(FET 1)과, 제2스위칭소자(FET 2)로 구성될 수 있다.
여기서 제1전원선(+)은 배터리에서 솔레이노이드의 제1입력단자(+)로 연결되고, 제2전원선(-)은 그라운드에서 솔레노이드의 제2입력단자(-)로 연결된다.
제2스위칭소자(FET 2)는 구동 드라이버(310)의 제어(DS2)에 의해 ON, 제1스위칭소자(FET 1)는 구동 드라이버의 제어(DS1)에 의해 솔레노이드(420a)에 필요한 전류만큼만 ON/OFF를 반복하면서 솔레노이드(420a)에 전류를 공급한다.
이와 같은 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)는 드레인(Drain) 또는 소스(Source) 단자를 통하여 배터리(500)와, 액츄에이터(솔레노이드)에 연결되는 제1전원선(+)과 제2전원선(-) 중 어느 하나에 연결된다.
또한, 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)는 구동 드라이버(310)에 게이트 단자(Gate)가 연결되어 작동에 필요한 구동전류(DS1, DS2)를 공급받는다. 즉, 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)는 구동 드라이버(310)에 의해 공급되는 구동 게이트 전압(DS1, DS2)의 유무에 따라 온/오프 될 수 있다.
솔레노이드(420a)는 정상동작일 때에는 상기와 같은 스위칭수단(421)의 구동에 의해 작동을 하게 되지만, 그라운드(GND) 혹은 배터리(500)의 단락 및/또는 단선으로 인한 상태가 되면 정상 동작이 어렵고, 이로 인한 장비의 손상을 발생시킬 수 있다.
따라서 감지수단(320)은 솔레노이드(420a)에 연결되는 제1스위칭소자(FET 1)과 제2스위칭소자(FET 2)의 GATE, SOURCE, DRAIN 중 적어도 하나 이상의 신호레벨(VS1, VS2)을 감지하여 배터리와 그라운드의 단선 또는 단락을 진단한다.
구동 드라이버(310)는 상술한 마이크로 컨트롤 유닛(100)의 이상 외에 감지수단(320)을 통하여 솔레노이드(420a)의 고장 감지 신호가 입력되면 솔레노이드(420a)의 고장을 방지하고자 제1스위칭소자(FET 1) 또는 제2스위칭소자(FET 2)의 구동 게이트 신호(DS1, DS2)를 차단하여 오프시킨다.
즉, 보호회로부(300)에는 자체적으로 고장진단을 하여 회로파손을 방지할 수 있고, 동시에 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 이상으로 인한 자동차 동력 장치들의 손상 및/또는 오동작에 의한 사고(예를 들면, 급발진, 변속충격, 차량 전복)를 미연에 방지할 수 있도록 한다.
본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 전자 제어기의 모니터링 방법을 제공할 수 있다. 이는 도 5의 순서도를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 전자 제어기의 모니터링 방법을 도시한 순서도이다.
도 5을 참조하면, 본 발명은 전압을 모니터링 하여 이상 유무를 감지하는 S110 단계와, 프로그램 이상 유무를 감지하는 S120 단계와, 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 기기 이상을 감지하는 S130 단계와, 보호회로부(300)를 제어하는 S140 단계와, 액츄에이터(420)를 오프 시키는 S150 단계를 포함한다.
S110 단계는 전원 안정기(200)에서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 입출력 전압의 이상 유무를 모니터링 하는 단계이다. 전압 모니터링 모듈(210)은 파워서플라이(410)를 통해 연결되는 전원 공급라인에서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 입출력 전압을 감지하고, 그 결과를 안전제어모듈(240)로 출력한다.
S120 단계는 전원 안정기(200)에 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 왓치독 신호를 수신하여 프로그램 이상 여부를 모니터링 하는 단계이다. 마이크로 컨트롤러 유닛(100)은 왓치독 신호(예를 들면, FUNCTIONAL WATCHDOG DATA)를 전원 안정기(200)의 프로그램 모니터링 모듈(220)로 출력한다. 프로그램 모니터링 모듈(220)은 왓치독 신호를 분석하여 프로그램의 이상 여부를 감지하고, 그 결과를 안전제어모듈(240)로 출력한다.
S130 단계는 전원 안정기(200)에서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 CPU, 메모리 및 입출력수단의 이상 여부를 감지하는 단계이다. 여기서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)은 CPU, 메모리 및 입출력 수단 중 어느 하나의 이상이 감지되면 SPI통신 방식으로 전원 안정기(200)에 이상 신호를 출력할 수 있다. 출력된 이상 신호는 전원 안정기(200)의 수신모듈(230)을 통하여 안전제어모듈(240)로 입력될 수 있다.
S140 단계는 전원 안정기(200)에서 보호회로부(300)를 제어하는 단계이다. 안전제어모듈(240)은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 전압 이상, 프로그램, 기기 중 어느 하나의 이상이 감지되면 보호회로부(300)를 제어하여 액츄에이터(420)를 오프시킨다.
이때, 보호회로부(300)는 배터리(500)에서 액츄에이터(420)로 연결되는 전원 라인을 스위칭하는 스위칭수단(421)을 오프시켜 액츄에이터(420)를 오프시킨다.
또한, 보호회로부(300)는 액츄에이터에 양단에 연결되는 제1전원선과 제2전원선에서 단락 또는 단선이 감지되면 스위칭수단을 오프시켜 액츄에이터를 오프시킬 수 있다.
즉, S410 단계에서 보호회로부(300)는 마이크로 컨트롤 유닛(100)의 이상, 배터리(500)와 그라운드(Gnd) 중 어느 하나의 단락 또는 단선으로 인하여 이상이 감지되면 액츄에이터의 양단에 연결되는 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)의 구동 게이트 전압을 차단할 수 있다.
S150 단계는 전원 안정기(200)에서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)을 초기화시키는 단계이다. 예를 들면, 전원 안정기(200)는 액츄에이터(420)를 오프하도록 보호회로부(300)를 제어한 이후에 마이크로 컨트롤러 유닛(100)에 RESET 신호를 출력한다. 따라서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)은 전원 안정기(200)의 RESET 신호를 수신하여 초기화된다.
S160 단계는 안전제어모듈(240)이 이상정보(예를 들면, 이상 감지된 장치명과, 증상 및 상태)를 정보기록부(430)에 기록하는 단계이다. 여기서 안전제어모듈(240)은 정보기록부(430)의 이상정보 기록수단(431)에 이상정보를 기록하고, 발광수단을 구동시켜 이상정보 기록 여부와, 이상 발생을 발광표시하도록 제어한다.
또한, 안전제어모듈(240)은 발광표시수단(432)을 구동시켜 이상 감지된 장치 또는 프로그램 명에 따라 설정된 색상으로 발광하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 전압 이상의 경우에는 Red와 Green, 프로그램의 이상일 경우 Red와 Yellow, 기기 이상의 경우 Red, Green 및 Yellow로서 표시할 수 있다.
S170 단계는 안전제어모듈(240)의 제어로 이상정보를 외부의 단말로 송신하는 단계이다. 예를 들면, 사용자는 무선 단말을 이용하여 안전제어모듈(240)로 이상정보를 요청하거나, USB 인터페이스로 단말을 유선 연결하여 이상정보의 요청 명령을 입력한다. 따라서 안전제어모듈(240)은 유선 또는 무선 연결된 단말로부터 입력된 명령에 따라 이상정보 기록수단(431)에 기록된 이상정보를 송신한다.
이와 같이 본 발명은 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 전원 및 프로그램과, 기기 이상 여부를 감지하되, 전원 안정기(200)와 SPI통신 방식으로 데이터를 송수신함에 따라 기존의 펄스방식으로 출력되는 종래와 달리 오류가 발생되지 않는다. 즉, 본 발명은 다양한 옵션을 모니터링 하여 마이크로 컨트롤의 기기뿐만 아니라 전압 및 프로그램의 정상 동작 역시 정확하게 감지할 수 있어 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 예를 들면, 전기자동차, 수소자동차, 농기계트랙터, 파워트레인에 설치되는 전자 제어기에 적용함에 따라 이상이 감지되면 액츄에이터(420)를 정지시킬 수 있어 급발진 및 변속불량과 같은 차량의 오동작을 방지할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다.
100 : 마이크로 컨트롤러 유닛
200 : 전원 안정기
210 : 전압 모니터링 모듈
220 : 프로그램 모니터링 모듈
230 : 수신모듈
240 : 안전제어모듈
300 : 보호회로부
310 : 구동 드라이버
320 : 감지수단
410 : 파워서플라이
420 : 액츄에이터
420a : 솔레이노이드
421 : 스위칭수단
430 : 정보기록부
431 : 이상정보 기록수단
432 : 발광표시수단
433 : 무선통신모듈
434 : 유선통신모듈
200 : 전원 안정기
210 : 전압 모니터링 모듈
220 : 프로그램 모니터링 모듈
230 : 수신모듈
240 : 안전제어모듈
300 : 보호회로부
310 : 구동 드라이버
320 : 감지수단
410 : 파워서플라이
420 : 액츄에이터
420a : 솔레이노이드
421 : 스위칭수단
430 : 정보기록부
431 : 이상정보 기록수단
432 : 발광표시수단
433 : 무선통신모듈
434 : 유선통신모듈
Claims (8)
- 액츄에이터(420)를 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛(100); 및
마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 전압과, 프로그램 기능을 모니터링하는 전원 안정기(200);
마이크로 컨트롤러 유닛(100) 및 전원 안정기(200)의 제어에 의해 액츄에이터(420)의 전원을 온오프 하는 보호회로부(300); 및
이상정보를 저장 및 송신하는 정보기록부(430); 를 포함하고,
전원 안정기(200)는 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 이상이 감지되면 보호회로부(300)를 제어하여 액츄에이터(420)를 오프 시키고,
정보기록부(430)는
전원 안정기(200)로부터 수신된 이상정보를 저장하는 이상정보 기록수단(431);
이상정보의 기록 유무를 발광표시하는 발광표시수단(432); 및
이상정보 기록수단(431)에 저장된 이상정보를 송신하는 무선통신모듈(433)과 유선통신모듈(434) 중 적어도 하나; 를 포함하는 전자 제어기의 모니터링 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 마이크로 컨트롤러 유닛(100)은
CPU, 메모리 및 입출력수단 중 어느 하나의 이상이 감지되면 SPI 통신 방식으로 전원 안정기(200)에 이상 신호를 출력하는 것; 을 특징으로 하는 전자 제어기의 모니터링 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 전원 안정기(200)는
마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 입출력 전압을 모니터링하는 전압 모니터링 모듈(210);
마이크로 컨트롤러 유닛(100)으로부터 프로그램의 이상 유무가 포함된 왓치독 신호(FUNCTIONAL WATCHDOG DATA)를 수신하여 프로그램의 이상 여부를 감지하는 프로그램 모니터링 모듈(220);
마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 기기 이상 신호를 수신하는 수신모듈(230); 및
수신모듈(230)과, 전압 모니터링 모듈(210) 및 프로그램 모니터링 모듈(220) 중 어느 하나로부터 이상 신호가 수신되면, 보호회로부(300)를 제어하여 액츄에이터(420)를 오프시키고, 마이크로 컨트롤러 유닛(100)을 초기화시키는 안전제어모듈; 을 포함하는 전자 제어기의 모니터링 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 보호회로부(300)의 제어에 의해 액츄에이터에 연결되는 전원선을 통전 또는 차단시키는 스위칭 수단;을 더 포함하고,
스위칭수단(421)은;
배터리에서 액츄에이터(420)로 연장되는 제1전원라인(+)에서 온오프를 반복하여 액츄에이터(420)의 구동에 필요한 전류를 공급하는 제1스위칭소자(FET 1)와, 그라운드에서 액츄에이터(420)로 연결되는 제2전원라인(-)에서 보호회로부(300) 또는 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 제어에 의하여 온 또는 오프되는 제2스위칭소자(FET 2); 를 포함하는 전자제어기의 모니터링 시스템.
- 청구항 4에 있어서, 보호회로부(300)는
제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)의 출력 전압 레벨을 감지하는 감지수단(320); 및
감지수단(320) 및 안전제어모듈(240) 중 적어도 하나로부터 이상 감지 신호가 수신되면, 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)의 구동 게이트 전압(Gate Voltage)을 차단하는 구동 드라이버(310); 를 포함하는 전자 제어기의 모니터링 시스템.
- a)전원 안정기(200)에서 마이크로 컨트롤러 유닛(100)의 입출력 전압을 모니터링 하는 단계;
b)전원 안정기(200)가 마이크로 컨트롤러 유닛(100)으로부터 왓치독 데이터(FUNCTIONAL WATCHDOG DATA)를 수신하여 프로그램의 이상을 모니터링하는 단계;
c)전원 안정기(200)가 마이크로 컨트롤러 유닛(100)으로부터 메모리와, CPU 및 입출력수단 중 적어도 어느 하나의 이상을 수신하는 단계;
d)전원 안정기(200)가 a) 내지 c)단계 중 어느 하나에서 이상이 감지되면, 액츄에이터(420)를 오프시키는 단계;
e)전원 안정기(200)가 마이크로 컨트롤러 유닛(100)을 초기화시키는 단계; 및
f)전원 안정기(200)에서 이상정보를 기록 및 저장하고, 유선 또는 무선 연결된 단말에 이상정보를 출력하는 단계; 를 포함하는 전자 제어기의 모니터링 방법.
- 청구항 4에 있어서, f) 단계에서, 전원 안정기(200)는
정보기록부(430)에 이상정보를 기록 및 저장하되,
전압 이상, 프로그램 이상, 기기 이상 여부에 따라 다른 색상으로 발광하도록 발광표시수단(432)을 구동시키는 것; 을 특징으로 하는 전자 제어기의 모니터링 방법.
- 청구항 6에 있어서, d) 단계는
마이크로 컨트롤 유닛(100)의 이상, 배터리(500)와 그라운드(Gnd) 중 어느 하나의 단락 또는 단선으로 인하여 이상이 감지되면 액츄에이터(420)의 양단에 연결되는 제1스위칭소자(FET 1)와 제2스위칭소자(FET 2)의 구동 게이트 전압을 차단하는 단계; 를 더 포함하는 전자 제어기의 모니터링 방법.
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| KR1020210155521A KR20230069463A (ko) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | 전자 제어기의 모니터링 시스템 및 방법 |
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| KR101988558B1 (ko) | 2017-06-07 | 2019-06-12 | 현대오트론 주식회사 | 멀티 코어를 갖는 마이크로콘트롤러 유닛을 감시하는 감시장치 및 그것의 동작 방법 |
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