급변하는 자동차 산업에서 차량 제어는 날이 갈수록 더 정교해지고, 차량 내외부 시스템과의 연결도 고도화되고 있습니다. 이러한 복잡성의 증가는 차량 전기 및 전자(E/E) 아키텍처 설계에 많은 도전과 과제를 가져오고 있습니다. 이번 글에서는 차량 E/E 아키텍처를 개발할 때 직면하는 주요 도전과 고려 사항을 자세히 다루고, 이러한 문제를 해결하기 위해 사용될 수 있는 기술과 방법을 소개합니다.
차량 복잡성의 증가
현대 차량의 복잡성 증가는 잘 알려진 사실입니다. 전기 및 전자 콘텐츠가 빠르게 증가하고 있으며, 연결된 차량 기능이 모든 카테고리와 세그먼트에서 채택되고 있습니다. 이로 인해 더 강력한 스마트 기능이 통합되고 있으며, 이러한 고급 기능은 모두 전기 배선과 전자 부품에 의존합니다. 이러한 증가하는 복잡성과 단축된 제품 개발 일정에 맞추기 위해서는 현대적인 솔루션이 필요합니다.
아키텍처의 변화: 토폴로지
현대 차량은 대부분 이전 아키텍처의 요소나 철학을 일부 계승합니다. 중앙 게이트웨이 아키텍처에서 기능적 도메인으로 연결된 아키텍처, 그리고 최종적으로 중앙 집중식 컴퓨팅을 포함한 영역별 아키텍처로의 이동은 단계적으로 이루어집니다. 이러한 변화는 최적화를 관리하는 엔지니어들에게 중요한 도전 과제를 제시합니다. 예를 들어, ECU(전자 제어 장치)의 보조 네트워크 연결을 도메인 중심 네트워크와 ECU 하위 집합 간의 개인 링크로 이동하거나, 더 높은 전송 속도를 지원하도록 ECU를 업그레이드하는 등의 작업이 포함됩니다.
기능 안전: ISO 26262
기능 안전(FuSa) 요구 사항은 E/E 아키텍처 정의 시 다양한 고려 사항을 만듭니다. 대부분의 산업은 기능 안전을 위한 표준으로 ISO 26262를 채택했습니다. ISO 26262는 품질 관리(QM) 기능과 자동차 안전 무결성 수준(ASIL)을 구분합니다. ASIL 기능은 A부터 D까지 등급이 있으며, ASIL D가 가장 중요한 수준입니다. 예를 들어, ASIL D 기능을 지원하기 위해 두 개의 ASIL B 센서를 사용하여 시스템 안전성을 확보할 수 있습니다.
사이버 보안
사이버 보안은 차량 시스템에 대한 악의적인 공격을 방어하는 것을 목표로 합니다. 현대 차량에는 여러 잠재적 취약점이 있으며, 이는 차량 통신 시스템에 침입할 수 있는 경로를 제공합니다. 계층화된 접근 방식을 통해 보안이 달성되며, 시스템 각 수준에서 다양한 보안 메커니즘이 적용됩니다. 예를 들어, 특정 ECU에 방화벽을 설치하거나 인터페이스 연결을 고려하여 공격 경로를 차단합니다.
전력 모드
현대 차량에는 여러 전력 모드가 있으며, 이는 차량 내 활성화된 기능을 반영합니다. 차량이 꺼져 있거나 대기 모드일 때도 소프트웨어 업데이트와 같은 기능을 수행하기 위해 특정 도메인이나 네트워크를 깨우는 것이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 소프트웨어 업데이트를 무선으로 수행하기 위해 차량의 특정 네트워크를 부분적으로 깨우는 것이 필요할 수 있습니다.
프로세서, 네트워크 및 게이트웨이 부하
각 ECU 프로세서, 네트워크 또는 네트워크 분기 및 게이트웨이의 상대적 부하는 중요한 고려 사항입니다. 기능이 특정 ECU에 할당되면, 관련 신호가 연결된 네트워크에 추가 부하를 가합니다. 게이트웨이는 신호 전달을 위한 중요한 역할을 하며, 네트워크 간의 교차 연결은 사이버 보안에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 설계 도구는 여러 할당의 결과를 예측하고 올바른 아키텍처를 제공하는 데 도움을 줄 수 있습니다.
입출력(I/O) 연결성: ECU/센서/액추에이터
새로운 ECU는 필요에 맞게 설계되기도 하지만, 보통은 플랫폼 디자인에서 파생됩니다. 생산 중인 ECU는 고정된 I/O 수를 가지며, 센서 값은 연결된 ECU에서 처리될 수 있습니다. 그러나 센서 데이터 처리 기능은 다른 차량 부품에 할당될 수 있습니다.
재사용성
차량 기능, 시스템의 재사용성은 이제 필수적입니다. E/E 아키텍처 최적화와 효과적인 시스템 설계는 재사용성을 극대화하고 차량 변형 수를 줄이는 데 중요합니다. 새로운 또는 업데이트된 차량 라인을 개발할 때, 기존 콘텐츠 재사용에 대한 제약이 설정됩니다. 이러한 제약은 비용 효율성을 고려하여 평가됩니다.
결론적으로 OEM들이 직면한 E/E 시스템 개발의 도전 과제는 다양하고 점점 더 복잡해지고 있습니다. 또한 혁신적인 도구를 사용하여 엔지니어들이 혁신적이고 초기에 아키텍처 결정을 검증할 수 있습니다. 경쟁이 치열해지고 E/E 아키텍처가 소비자를 만족시키는 제품을 제공하는 데 점점 더 중요해짐에 따라, 이러한 도구의 사용이 더욱 중요해지고 있습니다.
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