[자동차] 차량 부품이 대화를? 차내 통신 방식에 대한 간략한(?) 개론

 요청으로 정리해 본 자동차 데이터 통신방식

 자동차에는 전자장비가 참 많이 들어갑니다. 

가깝게는 헤드라이트, 윈드쉴드브러쉬 (와이퍼), 각종 오디오 컴포넌트부터, 멀게는 변속기, 엔진의 전자제어를 담당하는 통합 유닛까지, 여기저기 안들어가는 데가 없습니다.

출처 : commons.wikimedia.org

 그야 말로 자동차는 전자장비의 총 집합이 되어 버렸는데요. 

 전자장비의 발전과 더불어 이를 컨트롤 하는 기술도 같이 발전해 왔습니다. 예전에는 온/오프 스위치 역할만 담당하는 것들이, 이제는 권역으로 묶여 통합 관리되는 시대로 접어든 것이지요.

 츨처 : gcorser.weebly.com

 예를 들어, 오디오 컴포넌트를 한번 보세요. 이전 차량에서는 단순히 음악만 들려주는 역할을 담당했습니다. 자동차에서 전원만 끌고 오는 독립적인 장치였습니다. 

 그런데 지금은요? 소형 터치 스크린이 달려, TV가 되기도 하고 실내 편의사양의 설정을 바꿀 수 있게 변모하였습니다. 

스마트키 설정은 물론이거니와, 특히 네비게이션을 통해 자동차의 속도나 연료 소모율 까지 확인 할 수 있습니다.

 

출처 : www.dailytech.com

 이런 개발이 가능했던 이유가 바로 차량 내 통신기술의 발달에 있었다는 사실. 

 이번 포스팅에서 살펴볼 내용도 바로 이 차량 내 통신기술 관한 내용입니다.

 

출처 : www.burrellesluce.com

 예전 전자장비가 많지 않던 시절. 자동차는 필요한 부분에만 배선이 깔려 있었습니다. 양도 많지 않았지요. 

 헤드라이트 스위치와 헤드라이트를 연결하는 전선 한가닥, 카오디오와 스피커를 연결하는 전선 2,3가닥, 히터 스위치와 팬을 연결하는 전선 한 가닥. 

이런식으로 몇 개의 전선 묶음이 필요에 따라 일대일로 배치되어 있었습니다.

 

출처 : www.derringers.com.au

 그런데 기술이 발전 할수록 더 많은 전자장비가 필요해 지게 되었는데. 단순 전선 묶음으로는 종류도 너무 많고, 경로도 너무 복잡 해져 개발과 관리가 어려운 상황에 이르렀습니다. 

출처 : bmwenthusiasts.co.uk

자동차 업계에서는 이들을 통합 관리할 방법을 모색했습니다. 

전기신호가 아닌 전자신호로 모든 전자 부품을 제어하자! 

 이렇게 되자 여러 가닥이었던 전선이 획기적으로 줄어들게 되었습니다. 스위치에 비해 단말기의 가격이 비싸졌지만, 뛰어난 확장성 등 발전 가능성이 무궁무진해 졌지요. 

많은 자동차 업체들이 개발에 나섰고 지금은 없으면 안 되는 중요한 기술이 되었습니다.

(아래 짤은 엔진 와이어링 하네스입니다.)

 

출처 : www.rbracing-rsr.com

 현재 자동차 회사에서 사용되는 통신 트로토콜은 MUX, PWM, CAN, LAN, LIN, MOST, IDB1394 등등 다양합니다. 차량 내의 통신기술이므로 별도 표준화가 필요 없는 분야였기 때문입니다. 

 마치 인텔과 AMD 외의 제 3의, 4의 CPU 업체가 존재하는 상황과도 비슷합니다. 

인텔의 CPU가 마치 업계 표준처럼 대접받고 있지만, 자동차 시장에서는 막강의 1위가 없으므로 다양한 통신 프로토 콜이 존재하는 상황이라고 봐야 겠지요. 

출처 : www.spiegel.de

당연한 소리겠지만 다른 기술을 바탕으로 하고 있어 각 프로토콜 간의 통신은 불가능합니다. 

통신사가 서로 틀려도 통화가 서로 되어야 하는 무선통신시장에서 2G, 3G, 4G LTE로 꾸준히 표준화가 되어온 것과는 대조적인 모습입니다.

 

 각 방식의 가장 큰 차이점은 양방향 통신 유무와 통신 속도, 데이터 패키지의 전송 방법 세가지 정도인데요. 

 통신속도로 본다면 IDB1394가 100Mbps, Most가 25Mbps, CAN이 1MPbs, 순서이고, MUX, PWM 외에 모두 양방향 통신을 하고 있습니다. 

출처 : www.slideshare.net

 속도가 빠른 양방향 방식이 가장 최근 기술입니다. 데이터 패키지 전송방법은 이미 제 전문분야가 아닌지라.... 동기방식, 비동기방식, 직렬식, 병렬식으로 나뉜다고 하더군요.

 

 고속 통신 프로토콜일수록 관련 부품의 비용이 비싼 편인데, 그럼에도 급격히 발전하는 제어기술로 인해 처리데이터 양이 늘어났고, 차량 내 멀티미디어 환경의 요구에 따라 고급 통신 기술이 확대 적용되는 추세입니다. 

 심지어 IEEE1394를 기반으로 하는 IDB1394는 무려 광통신을 사용하며 다가올 미래에 대비하고 있습니다. 당연히 주목해야 할 자동차 통신 프로토콜입니다.

 

출처 : jenny96jen.wix.com

 다른 통신은 접어두고라도 추가로 CAN에 대해서도 살펴봐야 하는데요. CAN통신은 특히 엔진과 변속기의 ECM TCM에 사용되고 있는, 북미 법규로 묶여 있는 중요한 프로토콜입니다. 

자동차 뿐만 아니라 다른 산업에도 광범위하게 사용되는 방식이기도 하지요.

 

출처 : 360.here.com

 현재 북미에서 돌아다니는 모든 차량은 OBD-2라는 진단 장비를 달아야 합니다. 

너무 많은 통신 방법들이 존재하다 보니까, 반드시 확보 해야 하는 방식을 몇 가지로 묶어 창작을 의무화 시켰습니다. 

 (우리나라는 북미와 유럽의 규제를 따라가므로 차량 하부에서 쉽게 찾아 볼 수 있습니다. KOBD가 운전석 좌측 하부 깊숙이 장착되어 있습니다.)

 출처 : nissanhelp.com

OBD 커넥터를 확인해보면, 여러 단자로 구성되어 있습니다. 

각각 J1850 Bus, CAN-H, CAN-L, K-Line, L-line등의 핀에게 할당 되어있지요. 

법적으로 묶여있는 가장 빠른 프로토콜이 바로 CAN-H 이고, 때문에 가장 광범위하게 사용되는 방식이라고 보시면 됩니다. 

출처 : www.race-technology.com

 1988년 미국 공학 회에 의해 표준안이 제시되었고 1996년 모든 차량에 장착이 의무화되는 법제가 발효되었습니다. 

2001년 유럽연합 역시 동일한 방식의 EOBD를 지정하여 장착을 의무화 하고 있습니다.

 

 CAN 통신은 벤츠의 요구에 의해 보쉬에서 개발된 방식 인인데요, 노이즈에 강하고, 꾸준히 발전해 오면서 ISO 표준으로 자리잡은 상태입니다. 

많은 업체에서 OBD용 표준 프로토콜로 사용되고 있기도 하구요. 

출처 : www.motoroids.com

 자동차 업계 혹은 부품업계에서는 이 프로토콜을 바탕으로 소프트웨어를 만들어 전자 장비를 컨트롤 하는데요. 

흔히 엔진 매핑이라고 불리는 캘리브레이션 웤이 바로 CAN통신을 기반으로 한 소프트웨어로 엔진 컨트롤을 변경하는 방법입니다.

 

출처 : automotivetechis.wordpress.com

 자동차 내 통신 프로토콜에 대해 정말 간단(?)하게 알아 보았습니다. 

너무 큰 내용을 간결하게 못 써내려간 것 같네요. 아마 매핑 이야기는 너무 깊어 다루기 힘들 것 같고 해서 (공부가 필요해요.....), 우선 이번 글은 여기서 정리하는게 좋겠습니다. 

 아래 세줄 요약을 참고하시구요. 필요한 내용이 있으면, 부분 분야만 파서 정리해 보고 다시 올리도록 하겠습니다... (급 마무리의 스멜이;;;;)

 

1. 자동차 안에서 전자장비간 양방향 통신을 한다더라.

2. 종류가 조낸 많은데 특히 구동장치는 CAN이라는 방식 (Controller Area Network)가 사용 된대더라.

3. 노이즈에 강하고, 1Mps이고 법규로 묶여있어 반드시 사용해야 한다더라. 다른 분야에서도 쓰고 있대더라.

  

 

CAN 통신 관련 참고 링크 

OBD 위키 참고 링크 

온보드진단기 뽐뿌 사용 후기  (이런 재미난 장치도 있습니다. 언제 한번 써보고 후기 올릴께요)

(다른 포스팅을 보려면 클릭하세요)