KR102041846B1

KR102041846B1 - Obd-ⅱ를 활용한 차량 can 데이터 자동 수집 단말기와 수집 방법

Info

Publication number: KR102041846B1
Application number: KR1020170151449A
Authority: KR
Inventors: 기 풍 김
Original assignee: (주)세코인터페이스
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-12-10
Also published as: KR20190054640A

Abstract

차종에 상관없이 OBD-Ⅱ 스캐너나 커넥터로부터 차량 CAN 데이터 자동 수집할 수 있는 하드웨어와 어플리케이션을 포함하는 범용 단말기와 방법을 제공하여, 누구나 쉽게 차종에 상관없이 차량 데이터를 취득할 수 있다. 단말기의 하드웨어는 차량 통신부(10), 전원 판단부(20), 프로토콜 판단부(30), 연산, 분석 판단부(40), 데이터 베이스부(50), 파일 저장부(60), 파일전송부(70), 외부 통신부(80) 및 디스플레이부(90)를 포함하며, 어플리케이션은 통신 모듈과, 판단 모듈, 파일 관리 모듈, 보안 모듈 및 디스플레이 제어 모듈을 포함한다. .

Description

OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기와 수집 방법{A terminal and a method of collecting CAN date of vehicle using a OBD-Ⅱ}

본 발명은 OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기와 수집 방법에 관한 것으로, 특히 현재 차량 CAN(Controller Area Network) 통신 프로토콜(Protocol)을 분석하여, 개별로 차종을 선택하여 CAN 데이터를 수집 방법에서, J1939 및 ISO9141-2, ISO142309(KWP-2000), ISIO15765-4(CAN), SAEJ1850(PWM/VPWM)를 구분하고 각각 통신의 규격에 맞게 하드웨어 및 어플리케이션를 개발하여 자동으로 데이터를 수집할 수 있는 OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기와 수집 방법에 관한 것이다.

CAN(Controller Area Network)은 1985년 보쉬사에서 차량 네트워크용으로 최초로 개발되었다. CAN은 여러 개의 CAN 디바이스가 서로 통신할 수 있는 경제적이며 안정적인 네트워크를 제공한다. 이 같은 네트워크의 장점은 ECU(electronic control units)가 시스템 내 각 디바이스마다 아날로그 및 디지털 입력을 갖는 것이 아니라 단일의 CAN 인터페이스만 보유한다는 점이다. 따라서 자동차의 전체 비용과 중량도 줄일 수 있었다. 네트워크 상의 각 디바이스에는 CAN 컨트롤러 칩이 있어 매우 지능적이고, 네트워크 상의 모든 디바이스는 전송되는 모든 메시지를 확인한다. 각 디바이스는 해당 메시지가 관련된 것인지 필터링되어야 할 지 여부를 결정한다. 또한, 모든 메시지는 우선 순위가 있으므로 두 개의 노드가 동시에 메시지를 전송할 경우, 우선 순위가 높은 메시지가 먼저 전송되고 낮은 우선 순위의 메시지는 전송이 연기된다.

온보드 진단기(On-Board Diagnostics), 또는　OBD는　자동차　산업에서 사용되는 용어로서 스스로 진단하고 그 결과를 리포트하는 장치를 이야기 한다. 최근에 생산되는 자동차에는 여러 가지 계측과 제어를 위한　센서를 탑재하고 있으며 이러한 장치들은　ECU(Electronic Control Unit)에 의하여 제어되고 있다. ECU의 원래 개발 목적은 점화시기와 연료분사, 가변 밸브 타이밍, 공회전, 한계값 설정 등 엔진의 핵심 기능을 정밀하게 제어하는 것이었으나 차량과 컴퓨터 성능의 발전과 함께 자동변속기 제어를 비롯해 구동계통, 제동계통, 조향계통 등 차량의 모든 부분을 제어하는 역할까지 하고 있다. 이러한 전자적인 진단 시스템은 발전을 거듭하였으며, 최근 OBD-II(On-Board Diagnostic version II)라는 표준화된 진단 시스템으로 정착되었다.

그리고　2005년　1월부터는 국내에서 판매되는 모든 승용 자동차에 대하여 OBD-II 시스템의 장착이 의무화 되었다. 이에 따라 OBD-II 시스템 관련시장은 매년 급격하게 증가할 것으로 예상된다. 또한 자동차의 보급과 함께 환경오염에 관한 문제가 심각하게 대두되면서 OBD-II는 배출가스 관련 관리기능이 보다 강화된 형태로 보급될 것으로 예상된다. 즉 배출가스관련 부품에 이상징후가 발견되면 OBD-II 센서가 자동차의 ECU에 신호를 전달, ECU가 계기판에 엔진 체크등을 들어오게 하여, 배출가스 과다 배출을 사전에 감지, 운전자로 하여금 관리토록 하는 시스템으로까지 발전되고 있다.

OBD-II 표준에 의하여 모든 자동차는 표준화된　고장진단코드(Diagnostic Trouble Codes)와 접속 인터페이스(ISO J1962)를 채택하고는 있으나, 세계적인 호환성을 이해서 2008년부터 세계최대의 자동차 시장인 미국시장에서 판매되는 모든 자동차는 ISO 15765-4라는 표준을 사용하도록 규정되었다. 이에 따라 국내 자동차로 이에 맞추어 나가고 있다.

자동차의 ECU와 외부 장치를 연결하는 커넥터도, OBD-II 표준 이전에 제작된 자동차의 경우　대쉬보드나 후드의 아래쪽 등 다양한 위치에 있었으나, OBD-II 표준에 의하여 제작된 자동차는 운전석이 있는 계기판 아래쪽 혹은 재떨이 부근위치로 그 위치가 제한되어 있어 일반인들도 손쉽게 커넥터를 찾을 수 있게 되었다.

현재 사용 중인 표준인 ISO J1962 커넥터와 외부 스캐너를 연결할 경우 PC나 PDA 등에 설치된 SCAN 소프트웨어와 OBD-II 표준을 이용하여 ECU와 통신할 수 있다. OBD-II SCAN 시스템은 자동차 배기가스의 수준과 특정 실린더의 실화(Misfire)나　삼원촉매장치　이상 등의 기능에 대한 점검(진단)이 가능하다.

OBD-II는 자동차에 고장이 발생할 경우 5자리의　고장진단코드를 통하여 고장 내용을 알려준다. 고장의 종류와 고장코드 역시 표준화되어 있으며 일반 자동차 정비업소에서는 OBD-II 표준으로 정의된 고장 코드를 이용하여 자동차의 이상을 쉽게 감지하여 수리시에 적용한다.

상술한 OBD-II와 CAN를 활용한 텔레매틱스(Telecommunications(통신)과　Informatics(정보과학)의 합성어)에서는 이동통신망, 위성 확인 시스템(GPS) 및 첨단 지리정보 시스템(GIS)을 통한 위치 기반 서비스(LBS), 지능형 교통체계(ITS) 등을 자동차에 접목하여 운전 경로 안내, 차량 사고나 도난 감지, 교통 및 각종 생활 편의 정보를 운전자에게 실시간으로 제공할 수 있다.

상술한 OBD-II와 CAN를 활용한 다양한 정보를 운전자에게 제공하기 위한 다양한 프로토콜, 커넥터, 스캐너 및 단말기들이 개발되고 있다. 여기서, 단말기는 ODB 단말기, IOT단말기 등을 포괄하는 용어로 사용된다.

현재 시판중인 몬스터게이지 OBD II 자동차 스캐너는 차량에 꽂는 순간 자동으로 연결되어 OBD II의 CAN 데이터를 수집하여 블루투스 통신으로 ODB 단말기에 각종 정보를 출력하고 있다. 이들 정보는 자동차 배터리 잔량, 배터리 전압 정보, 타이어 공기압, 사용유류비, 엔진고장 알림, 유류 소모량, 주행속도/거리/시간, 냉각수 온도, 퓨얼컷/락업 알림, 연비, RPM, 엔진오일 온도, 남은 유량, 기어비 등을 포함한다.

승용차, 상용차 및 차량의 제조사, 등급, 모델에 따라서 차량에 적용된 ECU가 다르고 이에 따라서 OBD II로부터 취득할 수 있는 진단 신호도 차량에 따라서 서로 상이하다. 이에 대해서 현재 상술한 몬스터게이지는 각종 차량의 ECU에 알맞는 소프트웨어나 장치를 미리 스캐너나 단말기에 설치해야만 작동한다.

또한 신형 모델이나 차량 업데이트시, OBD II 스캐너와 ODB 단말기에 맞은 소프트웨어를 개발해서 설치하기 위해서는 OBD II 스캐너를 업데이트시키고 ODB 단말기내에 설치된 소프트웨어, 즉 어플도 업데이트시켜야 한다. 이 경우에, 사용자는 구형의 스캐너와 단말기를 업데이트시키는 시간과 비용을 감안하여, 새로운 스캐너와 단말기를 새로 구입하는 경향이 있다.

OBD II 커넥터는 접속 인터페이스(ISO J1962)인 경우에 두 개의 표준 하드웨어 인터페이스, 즉 A형과 B형을 제공한다. A형 커넥터는 12V 전압을 사용하는 차량에 사용되고 B형 커넥터는 24V 전압에 사용되며 이들은 서로 호환될 수 없어서, 이를 구별하기 위한 수단을 가진다. 즉 A형 커넥터의 암형에 B형 커넥터 숫형이 끼워지지 못하는 구조를 가지고, 이들을 색깔별도 구별하고 있다. 따라서 이들을 구별해서 사용해야하는 불편함이 있다.

OBD-II 인터페이스에는 여러 가지 신호 프로토콜(통상 5개)이 허용하며, 대부분의 차량은 프로토콜 중 하나만 구현한다. 따라서, OBD-II를 활용한 차량 CAN 데이터를 수집할 때는 차량에 설치된 프로토콜에 맞는 OBD-II 커넥터를 사용해서 CAN 데이터를 수집해야 한다.

특허 등록번호 10-1282417(2013년06월28일)(테스트용 CAN 데이터 파일의 생성 장치 및 방법)에서는 차량의 주행 변수 설정값을 입력받아, 입력된 주행 변수 설정값을 반영하여 차량의 제어 구성 요소간 통신 제어를 위한 기준 CAN 데이터를 갱신하고, 갱신된 기준 CAN 데이터에 기반하여 연계 CAN 데이터를 갱신하는 테스트용 CAN 데이터 파일의 생성 방법에 의해 고가의 하드웨어 장비나 소프트웨어 시뮬레이터를 사용하지 않더라도 실제 차량의 운행시와 동일한 테스트용 CAN 데이터를 생성하는 것이 가능하여 제품 개발 단계에서 테스트 과정을 보다 용이하게 수행할 수 있다.

여기서도, 차량에 따라서 별도의 테스트용 CAN 데이터를 생성해야 하며, 범용의 데이터 생성 방법은 전혀 언급하고 있지 않다.

따라서 종래 기술에서는 반드시 차종을 알고 해당 스캐너를 설치하고 데이터를 수집하고 해당 단말기에서 이를 디스플레이하고 외부 통신연결하는 형태이므로, 범용 차량 OBD 단말기 또는 IoT 단말기로서의 사용이 제한되어 왔다.

이에, 해당 기술분야에서는 범용으로 사용가능한 OBD 단말기 또는 IoT 단말기의 기술 개발이 계속 요구되어 오고 있다.

특허 등록번호 10-1282417(등록일 2013년06월28일)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기와 수집 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 목적은 차종에 상관없이 OBD-Ⅱ 스캐너나 커넥터로부터 차량 CAN 데이터 자동 수집할 수 있는 하드웨어와 어플리케이션을 포함하는 범용 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명의 보다 구체적인 목적은 본 발명의 범용 단말기를 이용해서 차종에 상관없이 OBD-Ⅱ 스캐너나 커넥터로부터 차량 CAN 데이터 자동 수집할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

그리고 본 발명의 보다 구체적인 목적은 OBD-Ⅱ와 별도의 센서가 있는 경우에도, 이들로부터 신호를 수신해서 처리할 수 있는 단말기와 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명의 OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기는 범용으로 사용가능한, 차량의 제어 구성 요소들로부터 통신 제어를 위한 CAN 데이터를 수신하는 차량 통신부, 차량의 전압이 12V인지 24V인지 판단하는 전원 판단부, 차량에 설치된 OBD II 인터페이스에서 구현되는 신호 프로토콜이 어떤 것인지 판단하는 프로토콜 판단부, 차량 통신부(10)를 통해서 CAN 데이터를 수집하여 CAN 데이터 파일로 생성하여 데이터 베이스부(50)의 데이터를 근거해서 연산 및 분석하는 연산, 분석 판단부, 기 구축된 데이터와 기본적으로 차량에 제공된 데이터를 보관하는 베이스부, CAN 데이터를 파일로 생성하는 파일 저장부, 상기 파일 저장부에서 갱신된 CAN 데이터를 데이터 베이스부와 OBD-II와 CAN를 활용한 텔레매틱스를 위한 외부 통신부로 전송하는 파일전송부, 블루투스 등의 통신 수단에 의해 관리 서버와 통신 가능한 외부 통신부 및, 연산, 분석 판단부의 분석 결과를 근거로 단말기의 화면에 필요한 정보를 디스플레이하고, 전자 명령 또는 키입력 데이터에 따라서 다양한 정보를 선택해서 디스플레이할 수 있는 디스플레이부를 포함한다.

그리고 상술한 단말기의 구성요소를 작동시키는 어플리케이션을 포함하며, 상기 어플리케이션은 상기 단말기에는 OBD-Ⅱ로부터 데이터를 수집하기 위한 스캐너 또는 커넥터와 통신하고, 외부 관리 서버와 통신하는 통신 모듈, 상기 전원 판단부, 상기 프로토콜 판단부, 연산, 분석 판단부에서 해당 차량의 정보를 정확하게 판단하고 분석하는 판단 모듈, 취득한 데이터를 파일 형식으로 생성하고 비교하고 저장하는 파일 관리 모듈, 상기 단말기의 외부 해킹과 다른 사람의 접근을 방지하는 보안 모듈 및, 상기 판단 모듈의 분석 결과를 기초로 단말기 화면에 운전자의 필요에 따라서 선택적으로 정보를 출력하는 디스플레이 제어 모듈을 포함한다.

OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 방법은 운전자가 차량의 시동을 걸면, 엔진에 작동되고 차량에 설치된 각종 센서들이 작동하여, 차량에 설치된 각종 구성장치로부터 신호를 ECU로 송신하는 시동 온 단계, 커넥터나 스캐너에서 얻은 전압 데이터가 12V이면 승용차량으로 24V이면 상용차로 분개하는 전압 분개 단계, 커넥터나 스캐너로부터의 데이터를 근거해서 프로토콜을 추론해서 차량에 어떠한 OBD II 신호 프로토콜이 구현되는지 분석하는 프로토콜 분석 단계, 차량에서 구현되는 프로토콜에 맞추어 어플리케이션이 변환되어 OBD-II로부터 해당 차량 데이터를 취득하는 데이터 취득단계, 데이터 취득단계에서 수집된 데이터를 연산하여 운전자가 원하는 정보로 변환하는 연산 단계와 변환된 정보를 저장하는 저장 단계,

사용자의 인증 기술에 의해 인증하는 보안 단계 및, 외부 관리 서버에 수집한 데이터를 근거해서 생성된 파일을 네트워크로 연결하는 외부 통신 연결 단계를 포함한다.

그리고, 본 발명의 양호한 실시 예에서는 먼저 커넥터나 스캐너에서 얻은 전압 데이터가 12V이면 프 승용차 프로토콜인 ISISO O14230(KWP-2000)(K-line 통신), ISO O15765-4(CAN 통신), ISO 9141(K-line 통신), SAEJ1850(PWM/VPWM 통신)로 진행하고, 커넥터나 스캐너를 통해 차량에서 취득한 데이터에 근거해서 이들 중 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 되는 단계, 커넥터나 스캐너에서 얻은 전압 데이터가 24V이면 상용차 프로토콜인 J 1939 250K 및 J 1939 250K으로 진행하고, 이중 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 되는 단계 및, 해당 프로토콜을 찾지 못하면, 설치된 프로토콜중에서 가장 적합한 프로토콜을 선택하는 단계를 거쳐서 그 프로토콜을 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 되는 단계중 어느 하나를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에서는 ECU와 연계되지 않은 장치의 센서가 있는 경우에, 운전자의 조작에 의해 센서로부터 신호를 수신하고 단말기에서 데이터처리 해서 이를 디스플레이하거나 다른 데이터와 조합해서 디스플레이될 수 있게 하는 방법이나 모듈을 포함한다.

본 발명은 OBD-Ⅱ 스캐너나 커넥터로부터 차량 CAN 데이터 자동 수집할 수 있는 하드웨어를 범용 단말기를 제공하여 차종에 상관없이 OBD-Ⅱ로부터 데이터를 취득해서 활용하여 운전자가 원하는 정보로 변환하여 디스플레이할 수 있다.

또한 OBD-Ⅱ 스캐너나 커넥터로부터 차량 CAN 데이터 자동 수집할 수 있는 어플리케이션을 포함하는 범용 단말기를 제공하여 차종에 상관없이 OBD-Ⅱ로부터 데이터를 취득해서 활용하여 운전자가 원하는 정보로 변환하여 디스플레이할 수 있다.

본 발명은 범용 단말기를 사용하는 차량 CAN 데이터 자동 수집할 수 있는 방법을 제공하여, 누구나 쉽게 차종에 상관없이 차량 데이터를 취득할 수 있다.

그리고 OBD-Ⅱ와 별도의 센서가 있는 경우에도, 이들로부터 신호를 수신해서 처리할 수 있는 단말기를 제공하여 다양한 센서를 추가로 설치해서 운전자의 편리성을 도모할 수 있다.

도 1 은 OBD-Ⅱ로부터 차량 CAN 데이터를 수집하는 OBD 단말기 또는 IoT 단말기의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 단말기의 작동 순서의 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시한 방법을 보다 상세히 도시하는 데이터 취득 방법의 흐름도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 은 OBD-Ⅱ로부터 차량 CAN 데이터를 수집하는 OBD 단말기 또는 IoT 단말기의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 CAN 데이터를 수집하는 단말기는 차량 통신부(10), 전원 판단부(20), 프로토콜 판단부(30), 연산, 분석 판단부(40), 데이터 베이스부(50), 파일 저장부(60), 파일전송부(70), 외부 통신부(80) 및 디스플레이부(90)를 포함한다. 차량 통신부(10)는 차량의 제어 구성 요소들로부터 통신 제어를 위한 CAN 데이터를 수신한다. 일 실시예에 있어서, 차량의 제어 구성 요소들은 모터 콘트롤 유닛(HMCU), 배터리 관리 시스템(BMS), 엔진 제어 유닛(ECU), 전자 스로틀 제어장치(ETC), 토크 콘트롤 유닛(TCU)을 포함할 수 있다. 엔진 제어 유닛(ECU)으로부터 EMS(전자 엔진 제어), SAS(측면충돌 보호), ABS(안티락 브레이크 시스템), TPMS(타이어 공기압 모니터링 시스템) 및 VDC(차제자세제어)의 데이터를 수집할 수 있다.

전원 판단부(20)는 차량의 전압이 12V인지 24V인지 판단하여 12V인 경우에는 승용차로 24V인 경우에는 상용차로 분류한다.

프로토콜 판단부(30)는 차량에 설치된 OBD II 인터페이스에서 구현되는 신호 프로토콜이 어떤 것인지 판단한다. 프로토콜 종류는 포드사에서 표준인 SAE J1850 PWM(pulse-width modulation), 제너널 모터에서 표준인 SAE J1850 VPM(variable pulse width), 크라이슬러, 유럽 및 아시아 차량에 사용되는 ISO 9141-2, ISO 14230(KWP2000), 보쉬에 의해 개발된 ISO 15765 CAN를 포함한다. J1939는 중형 상용차용 데이터 프로토콜이다. 즉 대형 트럭, 트랙터, 트레일러, 대형 버스등에 사용되고 있다.

연산, 분석 판단부(40)는 차량 통신부(10)를 통해서 CAN 데이터를 수집하고, CAN 데이터 파일로 생성하여 데이터 베이스부(50)의 데이터를 근거해서 연산 분석한다. 파일 저장부(60)는 연산, 분석 판단부(40)에서 분석 판단한 데이터가 업데이터된 데이터인 경우에 이를 저장한 후에 데이터 베이스부(50)에 저장된 CAN 데이터를 갱신한다. 데이터 베이스부(50)는 기 구축된 데이터와 기본적으로 차량에 제공된 데이터를 보관한다. 데이터베이스부(50)에 기 구축된 정보에 기초하여 주요 CAN 데이터 값들의 변화에 따라 연관관계가 있는 주요 CAN 데이터들 간의 값들의 변동 폭을 알 수 있다. 이에 따라 주요 CAN 데이터 값이 변화에 따른 상관 관계에 있는 CAN 데이터들의 변화 예상 값들을 파악할 수 있다. 예를 들어 자동차의 주행 속도의 변화에 따른 엔진의 RPM, 배터리 전압, 냉각수 온도와 같은 값들을 파악할 수 있다.

파일전송부(70)는 파일 저장부(60)에서 갱신된 CAN 데이터를 데이터 베이스부(50)와 OBD-II와 CAN를 활용한 텔레매틱스를 위한 외부 통신부(80)로 전송한다.

외부 통신부(80)는 블루투스 등의 통신 수단에 의해 관리 서버와 통신할 있다.

디스플레이부(90)는 연산, 분석 판단부(40)의 분석 결과를 근거로 단말기의 화면에 필요한 정보를 표시한다. 디스플레이부는 운전자 명령 또는 키입력 데이터에 따라서 다양한 정보를 선택해서 표시할 수 있으며, 이들 정보의 조합도 가능하게 한다.

본 발명의 단말기는 여기에 설치된 어플리케이션에 의해 ECU와 CAN 통신으로 연결된 OBD-II로부터 얻은 데이터를 수신 및 송신하고 이를 분석 및 판단하여 사용자가 쉽게 볼 수 있게 디스플레이한다.

본 발명의 단말기는 상술한 구성요소들의 유기적으로 작동시킬 어플리케이션을 포함하고 있다. 어플리케이션은 통신 모듈과, 판단 모듈, 파일 관리 모듈, 보안 모듈 및 디스플레이 제어 모듈을 포함한다. 통신 모듈은 OBD-Ⅱ로부터 데이터를 수집하기 위한 스캐너 또는 커넥터와 통신하고, 외부 관리 서버와 통신한다. 판단 모듈, 전원 판단부, 프로토콜 판단부, 연산, 분석 판단부에서 해당 차량의 정보를 정확하게 판단하고 분석한다. 파일 관리 모듈은 취득한 데이터를 파일 형식으로 생성하고 비교하고 저장한다. 보안 모듈은 단말기의 외부 해킹과 다른 사람의 접근을 방지하도록 하는 인증 기술을 포함하고 있다. 디스플레이 제어 모듈은 판단 모듈의 분석 결과를 기초로 단말기 화면에 운전자의 필요에 따라서 선택적으로 정보를 출력한다.

도 2는 본 발명에 따른 단말기의 작동 순서의 흐름도이다.

시작 단계로부터 다음의 차량의 시동 온 단계로 진행된다. 차량의 시동 온 단계에서는 운전자가 차량의 시동을 걸면, 엔진에 작동되고 차량에 설치된 각종 센서들이 작동하여, 차량에 설치된 각종 구성장치로부터 신호를 ECU로 송신한다.

ECU와 CAN 통신으로 데이터를 교환하는 OBD-II를 이용한 차량 데이터를 출원인인 세코인터페이스 주식회사에서 시판중인 제품명 OBD Pico 및 VID 740에 이용해서 기본 데이터를 얻을 수 있다. 기본 데이터는 차량의 종류와 상관없이 모든 OBD-II 커넥터나 스캐너에서 기본적으로 수집할 수 있는 데이터를 의미한다. 기존 데이터는, 차량의 전압, 프로토콜의 종류 등을 포함한다.

다음의 전압 분개 단계에서는 커넥터나 스캐너에서 얻은 전압 데이터가 12V이면 승용차량으로 24V이면 상용차로 분개한다.

전압 분개 단계 다음의 프로토콜 분석 단계에서는 차량에 어떠한 OBD II 신호 프로토콜이 구현되는지 분석한다. 커넥터나 스캐너로부터의 데이터를 근거해서 프로토콜을 추론할 수 있다.

그 다음 단계는 데이터 취득단계로서 차량에서 구현되는 프로토콜에 맞추어 어플리케이션이 변환되어 OBD-II로부터 해당 차량 데이터를 취득할 수 있다. 차량 데이터는 ECU의 모든 데이터를 포함한다. 이들 데이터는 자동차 배터리 잔량, 배터리 전압 정보, 타이어 공기압, 사용유류비, 엔진고장 알림, 유류 소모량, 주행속도/거리/시간, 냉각수 온도, 퓨얼컷/락업 알림, 연비, RPM, 엔진오일 온도, 남은 유량, 기어비, DPF(diesel particulate filter) 등을 포함한다.

데이터 취득단계에서 수집된 데이터를 연산하여 운전자가 원하는 정보로 변환하는 연산 단계와 변환된 정보를 저장하는 저장 단계를 포함합니다. 연산 및 저장 단계에서는 기존의 저장된 정보와 갱신된 정보를 비교하여 저장하는 단계를 포함한다. 이들 정보의 이력은 차량의 정비에 크게 도움을 줄 것이다.

다음으로, 보안 모듈 단계에서는 단말기에서 원하는 정보를 보기 위해서는 운전자는 단말기에 접근해야 한다. 여기서 운전자(사용자)를 인증하는데 요구되는 하나 이상의 인증 기술을 어플리케이션에 설치하여 해당 운전자만 단말기에 접근해서 필요한 정보를 볼 수 있게 한다. 그리고 단말기가 다음 단계의 외부 통신 단계에서 장치, 예를 들어서, 관리 서버, 보험사 서버, 정비사 서버 등와 네트워크로 연결된다. 이러한 정보를 운전자의 인증 없이 바로 이들 서버로 보내지는 것은 개인정보가 무단으로 사용되는 결과를 초래한다. 따라서, 단말기의 디스플레이 전에 그리고 외부 통신과의 연결 전에 운전자의 인증하는 보안 모듈 단계는 반드시 필요하다. 인증 기술은 비밀번호, 지문, 생체 인식 기술들을 포함할 수 있다.

도 3은 도 2에 도시한 방법을 보다 상세히 도시하는 데이터 취득 방법의 흐름도이다.

본 발명의 단말기는 먼저 커넥터나 스캐너를 통해서 차량에서 취득한 전압 데이터가 12V이면 승용차 프로토콜인 ISISO O14230(KWP-2000)(K-line 통신), ISO O15765-4(CAN 통신), ISO 9141(K-line 통신), SAEJ1850(PWM/VPWM 통신)로 진행하고, 커넥터나 스캐너를 통해 차량에서 취득한 데이터에 근거해서 이들 중 어느 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 된다. 또는, 커넥터나 스캐너를 통해서 차량에서 취득한 전압 데이터가 24V이면 상용차 프로토콜인 J 1939 250K 및 J 1939 500K중 어느 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 된다. 여기서 적용되는 CAN통신은 확장 CAN 2.0B 방식으로 식별자 29bit, 250kbps와 500kbps를 분별하여 이중 하나에 해당되면 해당되는 프로토콜로 진행하는 방식이다.
끝으로, 해당 프로토콜을 찾지 못하면, 설치된 프로토콜중에서 가장 적합한 프로토콜을 선택하는 단계를 거쳐서 그 프로토콜을 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 된다.

삭제

차량 제조사 마다 다르고 차종에 제한된 고가 정밀 진단기가 대부분 사용되고 이에 따른 다른 스캐너나 커넥터의 데이터 추출 장비가 사용되고 있으나, 본 발명의 단말기에서는 모든 차종에서 얻은 데이터를 분류하여 해당 어플리케이션이 작동하도록 해서, 어떠한 차량에서도 누구나 쉽게 데이터를 취득할 수 있고 이를 운전자 편의를 위해서 다양한 형태로 디스플레이하고 이를 저장하고 외부 서버로 전송할 수 있게 한다.

추가로 운전자(사용자)는 ECU와 연계되지 않은 장치의 센서가 있는 경우에, 운전자의 조작에 의해 센서로부터 신호를 수신하고 단말기에서 데이터처리 해서 이를 디스플레이하거나 다른 데이터와 조합해서 디스플레이될 수 있게 한다.

이 경우에, 운전자의 필요에 따라서 필요한 센서를 설치하고 이를 단말기와 통신하여 필요한 정보를 얻을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 브레이크 등의 고장인 경우에 운전자는 이를 확인하기 위해서는 브레이크를 작동한 상태에서 브레이크 등을 관찰해야 하는데, 이는 불가능하고 다른 사람의 도움이 필요하다. 이 경우에, 양쪽 브레이크 등에 센서를 설치해서 브레이크 등의 이상 유무를 단말기를 통해서 확인할 수 있다. 추가로 센서가 설치되면 자동으로 감지하는 어플리케이션이 설치되어 있다. 그리고 센서로부터 일정한 신호가 오면 정상 작동상태이고 다른 신호가 오면 비정상 상태임을 알려준다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 차량 통신부 20: 전원 판단부
30: 프로토콜 판단부 40: 연산, 분석 판단부
50: 데이터 베이스부 60: 파일 저장부
70: 파일전송부 80: 외부 통신부
90: 디스플레이부

Claims

OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기로서,
상기 단말기는 차량의 제어 구성 요소들로부터 통신 제어를 위한 CAN 데이터를 수신하는 차량 통신부(10),
차량의 전압이 12V인지 24V인지 판단하는 전원 판단부(20),
차량에 설치된 OBD II 인터페이스에서 구현되는 신호 프로토콜이 어떤 것인지 판단하는 프로토콜 판단부(30),
차량 통신부(10)를 통해서 CAN 데이터를 수집하여 CAN 데이터 파일로 생성하여 데이터 베이스부(50)의 데이터를 근거해서 연산 및 분석하는 연산, 분석 판단부(40),
기 구축된 데이터와 기본적으로 차량에 제공된 데이터를 보관하는 베이스부(50),
CAN 데이터를 파일로 생성하는 파일 저장부(60),
상기 파일 저장부(60)에서 갱신된 CAN 데이터를 데이터 베이스부(50)와 OBD-II와 CAN를 활용한 텔레매틱스를 위한 외부 통신부(80)로 전송하는 파일전송부(70),
블루투스를 포함하는 통신 수단에 의해 관리 서버와 통신 가능한 외부 통신부(80) 및,
연산, 분석 판단부(40)의 분석 결과를 근거로 단말기의 화면에 필요한 정보를 디스플레이하고, 전자 명령 또는 키입력 데이터에 따라서 다양한 정보를 선택해서 디스플레이할 수 있는 디스플레이부(90)를 포함하며,
상기 프로토콜 판단부(30)에서는, 차량에서 취득한 전압 데이터가 12V이면 승용차 프로토콜인 ISISO O14230(KWP-2000)(K-line 통신), ISO O15765-4(CAN 통신), ISO 9141(K-line 통신), SAEJ1850(PWM/VPWM 통신)로 진행하고, 커넥터나 스캐너를 통해 차량에서 취득한 데이터에 근거해서 이들 중 어느 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택하고, 해당 프로토콜을 찾지 못하면, 설치된 프로토콜중에서 가장 적합한 프로토콜을 선택하며;
또는 차량에서 취득한 전압 데이터가 24V이면 상용차 프로토콜인 J1939로 진행하고, 여기서 통신속도가 250Kbps 및 500kbps 인지를 분별하여, 이중 어느 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞는 단말기의 어플리케이션이 선택되며; 해당 프로토콜을 찾지 못하면, 설치된 프로토콜중에서 가장 적합한 프로토콜을 선택하는, OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기.
제1항에 있어서,
상기 차량의 제어 구성 요소들은 모터 콘트롤 유닛(HMCU), 배터리 관리 시스템(BMS), 엔진 제어 유닛(ECU), 전자 스로틀 제어장치(ETC), 토크 콘트롤 유닛(TCU)을 포함하며, 상기 엔진 제어 유닛(ECU)으로부터 EMS(전자 엔진 제어), SAS(측면충돌 보호), ABS(안티락 브레이크 시스템), TPMS(타이어 공기압 모니터링 시스템) 및 VDC(차제자세제어)의 데이터를 수집할 수 있는, OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기.
제1항에 있어서,
상기 단말기에는 OBD-Ⅱ로부터 데이터를 수집하기 위한 스캐너 또는 커넥터와 통신하고, 외부 관리 서버와 통신하는 통신 모듈,
상기 전원 판단부, 상기 프로토콜 판단부, 연산, 분석 판단부에서 해당 차량의 정보를 정확하게 판단하고 분석하는 판단 모듈,
취득한 데이터를 파일 형식으로 생성하고 비교하고 저장하는 파일 관리 모듈,
상기 단말기의 외부 해킹과 다른 사람의 접근을 방지하는 보안 모듈 및,
상기 판단 모듈의 분석 결과를 기초로 단말기 화면에 운전자의 필요에 따라서 선택적으로 정보를 출력하는 디스플레이 제어 모듈이 제공되어 있는 어플리케이션을 포함하는 OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기.
OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 방법으로서,
운전자가 차량의 시동을 걸면, 엔진에 작동되고 차량에 설치된 각종 센서들이 작동하여, 차량에 설치된 각종 구성장치로부터 신호를 ECU로 송신하는 시동 온 단계,
커넥터나 스캐너에서 얻은 전압 데이터가 12V이면 승용차량으로 24V이면 상용차로 분개하는 전압 분개 단계,
상기 단계에서 커넥터나 스캐너를 통해 차량에서 취득한 전압 데이터가 12V이면 승용차 프로토콜인 ISISO O14230(KWP-2000)(K-line 통신), ISO O15765-4(CAN 통신), ISO 9141(K-line 통신), SAEJ1850(PWM/VPWM 통신)로 진행하고, 커넥터나 스캐너를 통해 차량에서 취득한 데이터에 근거해서 이들 중 어느 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞은 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 되며; 해당 프로토콜을 찾지 못하면, 설치된 프로토콜중에서 가장 적합한 프로토콜을 선택하는 단계를 거쳐서 그 프로토콜이 맞는 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 되거나,
커넥터나 스캐너를 통해 차량에서 취득한 전압 데이터가 24V이면 상용차 프로토콜인 J1939로 진행하고, 여기서 통신속도가 250Kbps 및 500kbps 인지를 분별하여, 이중 어느 하나에 해당 되면, 해당 프로토콜에 맞는 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 되며; 해당 프로토콜을 찾지 못하면, 설치된 프로토콜중에서 가장 적합한 프로토콜을 선택하는 단계를 거쳐서 그 프로토콜이 맞는 단말기의 어플리케이션이 선택되고 그 다음 진단 필터를 거쳐서 데이터를 취득하게 되는 취득 단계
데이터 취득단계에서 수집된 데이터를 연산하여 운전자가 원하는 정보로 변환하는 연산 단계와 변환된 정보를 저장하는 저장 단계,
사용자의 인증 기술에 의해 인증하는 보안 단계 및,
외부 관리 서버에 수집한 데이터를 근거해서 생성된 파일을 네트워크로 연결하는 외부 통신 연결 단계를 포함하는, OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 방법.
제4항에 있어서,
상기 데이터로부터 얻은 정보는 자동차 배터리 잔량, 배터리 전압 정보, 타이어 공기압, 사용유류비, 엔진고장 알림, 유류 소모량, 주행속도/거리/시간, 냉각수 온도, 퓨얼컷/락업 알림, 연비, RPM, 엔진오일 온도, 남은 유량, 기어비, DPF(diesel particulate filter)을 포함하는, OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 방법.
제4항에 있어서,
연산 및 저장 단계는 기존의 저장된 정보와 갱신된 정보를 비교하여 저장하는 단계를 포함하는, OBD-Ⅱ를 활용한 범용의 차량 CAN 데이터 자동 수집 방법.
삭제
제4항에 있어서,
ECU와 연계되지 않은 장치의 센서가 있는 경우에, 운전자의 조작에 의해 센서로부터 신호를 수신하고 단말기에서 데이터처리 해서 이를 디스플레이하거나 다른 데이터와 조합해서 디스플레이될 수 있게 하는 단계를 포함하는, OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 방법.
제3항에 있어서,
상기 어플리케이션은 ECU와 연계되지 않은 장치의 센서가 있는 경우에, 운전자의 조작에 의해 센서로부터 신호를 수신하고 단말기에서 데이터처리 해서 이를 디스플레이하거나 다른 데이터와 조합해서 디스플레이될 수 있게 하는 모듈을 포함하는, OBD-Ⅱ를 활용한 차량 CAN 데이터 자동 수집 단말기.