콘티넨탈은 현재 최대 4개의 마이크로 컨트롤러와 CAN, LIN, FlexRay 및 이더넷 인터페이스를 가진 차세대 도메인 제어 모듈을 개발하고 있다. 2015년 양산할 방침이다.

전자장치는 자동차에서 갈수록 많은 기능을 담당하고 있다. 조명, 와이퍼, 이모빌라이저 등과 같은 기본 기능은 모든 자동차의 필수 부분이며, 리모컨 키와 자동 온도조절 장치 등과 같은 더 많은 편의 장치와 기능이 추가되고 있다. 또 센서를 사용한 자동 시동/정지 기능, 타이어 압력 모니터링과 같은 기술이 양산 모델에 채택되고 있다. 이러한 모든 기능이 바디 전자장치에 포함되며, 이 기능이 제공하는 편의성과 추가적인 안전성이 이제는 후드 아래의 엔진만큼이나 차에서 중요해졌다. 이들의 공통점은 무엇일까? 바로 바디 제어 모듈이 신경을 담당하고 있다는 것이다.

복잡성과 에너지 관리

콘티넨탈 바디안전 사업부의 안드레아스 볼프(Andreas Wolf) 책임은 “뇌가 생물의 중추적 통제를 담당하듯, 바디 제어 모듈은 자동차 전자장치의 일부를 제어한다”고 말했다. PC나 노트북 컴퓨터에서처럼 제어 모듈의 중심에는 관련 작동 기억장치가 있다. 인터페이스는 바디 제어 모듈과 센서, 액추에이터 및 차량 내의 여타 제어 모듈을 연결해준다. 예를 들어, 운전자가 리모컨 키를 이용해 자동차 도어를 연다면, 바디 제어 모듈은 차량에 탑재된 무선 수신기로부터 암호화된 신호를 받는다. 프로세서 내 알고리즘이 정보를 처리한 후 액추에이터로 보내고 이 디지털 신호가 기계적 작동을 유발시켜 도어가 열린다. 그러나 이 기능 하나 때문이라면 제어 모듈은 필요없다. 제어 모듈 도움 없이도 기존의 릴레이(relay)를 통한 하나의 국부적 제한 기능으로 리모컨 키를 사용해 도어를 열 수 있다. 바디 제어 모듈이 필요한 결정적 이유는 다양한 기능을 한 곳에 모을 수 있기 때문이다. 이를 통해, 모듈은 ‘케이블 수 저감’이라는 간단하지만 매우 중요한 이점을 제공한다. 만약 모든 것이 기존의 릴레이를 통해 작동된다면, 자동차가 가지고 있는 다양한 전자기능 때문에 차량 내 케이블의 복잡성과 무게를 수용하지 못할 것이다.
서로 다른 기능의 통합 가능성은 더 큰 혜택을 준다. 바디 제어 모듈이 에너지 흐름을 통제함으로써 너무 많은 기능이 동시에 과다한 에너지를 사용하지 않도록 해 전자장치에 과부하가 걸리는 것을 막는다. 원리는 간단하다. 특정 시점에서 가장 중요한 기능이 다른 기능보다 우선권을 가짐으로써 항상 최적의 에너지를 소모한다. 이러한 능력은 전기차에서 더욱 중요한 역할을 한다. 이처럼 미래 바디 제어 모듈의 임무 중 하나는 보다 효율적으로 에너지를 관리해 한 번 충전으로 더 멀리 주행할 수 있도록 하는 것이다.

제어 영역 확장과 데이터 버스

바디 제어 모듈의 기능 통합은 이미 바디 전자 영역을 넘어가고 있다. 이는 자동차가 멈추면 엔진이 자동으로 꺼지고, 운전자가 가속을 하면 다시 시동이 걸리는 스톱앤스타트 기능을 보면 더 분명해진다. 관련 바디 제어 모듈은 배터리 센서의 도움을 받아 차량 배터리의 성능을 감시하고, 스톱앤스타트 기능 작동 여부를 결정한다. 또 바디 제어 모듈은 다른 센서들과 엔진 제어 모듈과 같은 또 다른 제어 모듈과도 반드시 연결돼야 한다. 스톱앤스타트 작동 등을 결정하는 것은 배터리 충전 정도, 엔진 또는 실내 온도, 그리고 현재 다른 어떤 전자 기능이 먼저 에너지를 필요로 하는지를 토대로 한다. 이러한 통신은 차량 버스에 연결된 제어 모듈로의 인터페이스에 의해 가능해진다. 버스(bus)는 서로 다른 전자 부품들 사이의 통신을 가능케 해주는 케이블 네트워크(cable network)를 말한다. 이를 통해 자동차 내 제어 모듈은 서로 정보를 교환하고, 차량 전자 모듈을 하나의 통합된 종합 시스템으로 변환시킨다.

이더넷의 활용

볼프 책임은 “전자장치 개발 경향은 확실히 중앙 바디 제어 모듈에 많은 개별 기능을 통합시키는 방향으로 가고 있다. 우리의 임무는 이러한 통합 과정을 더욱 진행시키는 것”이라고 말했다.
최고급 자동차에 사용된 제어 모듈은 지속적으로 더 크고 복잡한 범위의 기능을 채용하고 차량의 전자 시스템과 더 광범위하게 통신을 하고, 끊임없이 증가하는 데이터의 양을 교환한다. 결과적으로 통신 버스에 대한 요구 조건도 함께 늘어난다.
CAN, FlexRay, LIN, MOST 등과 같이 현재 사용되는 차량용 버스는 빠른 속도로 한계에 치닫고 있다. 볼프 책임은 “미래에는 전자장치 내의 데이터 교환을 향상시키기 위해 고성능 이더넷을 더 많이 사용하게 될 것이다. 컴퓨터 네트워크에서 알려진 통신 버스를 사용해 네트워크 각 노드 간 초당 100 Mbit의 데이터를 전달하는 동시에 더 가볍고 유연한 케이블을 사용할 것”이라고 말했다.

저가차에도 대응

저가 차량용 바디 전자 모듈의 개발은 또 다른 도전 대상이다. 특히 신흥국에서 자동차 산업은 저렴한 제품을 공급해야한다는 니즈 이외에 다른 두 가지 요소가 중요하게 개입된다. 이것은 극도로 빠른 제품 개발주기와 다양한 소규모 생산 제조업체에 대한 것이다. 따라서 중앙 제어 모듈을 다양한 차종과 탑재장치의 다양성에 맞추는 것이 용이해야만 한다.
콘티넨탈은 제품가격을 낮게 유지하기 위해 중앙 제어 모듈을 모듈화 플랫폼 아키텍처 기반으로 한지 꽤 됐다. 이 방법으로 콘티넨탈의 중앙 바디 제어 모듈(기본 기능 제어기)의 중요한 기본 기능은 큰 변경 없이 다양한 차량에서 사용될 수 있다. 고객이 더욱 강력한 하드웨어를 필요로 한다면, 두 개의 중앙 기본 기능 제어기를 로컬 네트워크로 연결할 수 있다. 고객은 기능이 더욱 다양하고 성능이 좋은 고급 기능 제어기를 선택할 수도 있다.

차세대 모듈 양산

콘티넨탈은 바디 제어 모듈 영역에서 높은 수준의 통합에 역점을 두고 2015년까지 차세대 바디 제어 모듈을 개발해 대량생산할 예정이다. 기존의 바디 제어 모듈과 주요 차이점은 매우 높은 수준의 기능 통합에 있다. 볼프 책임은 “제어장치의 기능 범위가 꾸준히 증가한다는 것은 미래의 자동차가 더 좋은 성능과 유연성을 제공하는 전자 아키텍처를 필요로 한다는 것”이라며 “콘티넨탈의 개발자들은 수없이 많은 기능이 분산됐던 기존 솔루션 대비 시스템 비용을 최대 30%까지 줄일 계획”이라며 “이를 실현하기 위해 기존 전자장치 표준과 특히 AUTOSAR 아키텍처에 기반을 두고 있다” 고 말했다.
콘티넨탈은 현재 최대 4개의 마이크로 컨트롤러와 CAN, LIN, FlexRay 및 이더넷 인터페이스를 가진 도메인 제어 모듈을 개발하고 있다. 차세대 제어 모듈은 종전의 여러 개로 분리된 제어 모듈을 편의 접근 시스템, 중앙 제어 모듈, 조명 제어 모듈 뿐만 아니라 게이트웨이 제어까지 한데 묶어 하나의 고성능 통합 컴퓨터 안에 넣는다. 이를 통해 중앙 도메인 컴퓨터는 자동차 외부 및 내부 조명, 와이퍼, 시트 및 사이드 미러 히팅, 접근 인증 시스템, 내부 차량 데이터 통신을 모니터하고 제어한다.

AEM_Automotive Electronics Magazine