자동차에 대한 경험을 바꿔 놓는 소프트웨어 정의 자동차(SDV)
‘소프트웨어 정의 자동차(software-defined vehicle, SDV)’란 차량의 많은 주요 기능들이 소프트웨어를 통해 구현되는 자동차를 뜻합니다. 이는 자동차가 하드웨어를 기반으로 하는 기능적 도구에서 소프트웨어 중심의 사용자 경험으로 진화하고 있다는 것을 의미합니다. 소프트웨어 정의 자동차는 안전, 편안함, 편리함의 새로운 기준을 제시하는 것 외에도 이전의 하드웨어 기반 차량과 비교하여 몇 가지 장점과 이점을 제공합니다. 뿐만 아니라 향후의 SDV는 더욱 향상된 자율성, 기능 및 안전 관련 소프트웨어 업데이트, 인포테인먼트 같은 연결된 서비스용 소프트웨어 플랫폼을 추가하는 동시에, 안전 및 보안 기능을 지속적으로 향상해 나갈 것입니다.
소프트웨어 정의 자동차의 주요 기술들
자동차 OEM들은 다음과 같은 세 가지 주요 범주에 더 많은 센서들을 도입하고 있습니다:
▶ 배출
▶온로드 성능
▶ 탑승자 경험
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이는 센서가 적용되는 애플리케이션들이며, 소프트웨어 제어 방식에 대한 통찰력을 제공합니다.
자동차에 대한 경험을 바꿔 놓는 소프트웨어 정의 자동차(SDV) (출처: SergeyBitos/Shutterstock.com)
배기가스 배출 최적화
미국의 자동차 제조사들은 연방 배출 규정에 따라 초기에 오일, 냉각수, 연료를 측정한 다음, 센서 기술 업그레이드를 통해 연소 성능을 모니터링하고 배기 가스를 배출해야 했습니다. 엔지니어들은 배기 가스를 줄이도록 엔진 성능을 제어하기 위해 매니폴드 절대 압력(MAP) 센서를 개발했습니다. MAP 센서가 매니폴드 압력을 측정하면, 이를 이용해 엔진의 제어 장치는 공기 밀도와 유량을 계산합니다. 이러한 매개변수를 조합함으로써, 연소를 극대화하도록 연료 분배를 자동으로 제어할 수 있습니다. 화학양론적 연소(stoichiometric combustion) 화합물에 최대한 가깝게 작동하면 연소 반응의 범위를 최대화하여, 유해한 배출물을 생성하는 불완전 연소 반응 생성물을 제한합니다.
1960년대 초에 처음 도입된 자동차 배기가스 규제가 점점 더 엄격해짐에 따라 자동차 제조사들은 차량용 센서의 측정 감도와 성능을 높일 필요가 있었습니다. 이러한 요구에 부응하여 MEMS(microelectromechanical measurement systems) 센서가 개발됐습니다. 압력 측정을 통한 엔진 제어용으로 설계된 이 새로운 센서는 차량 전체로 급속히 확대 적용되기 시작했습니다. MEMS 센서는 이름에서 알 수 있듯이 전자적 요소와 기계적 요소를 결합하고 있습니다. 이러한 전자적 인텔리전스와 기계적으로 측정된 파라미터에 더불어 센서의 소형 풋프린트 이점까지 더해지면서, MEMS 센서는 데이터 캡처 및 소프트웨어 제어를 위한 경제적인 고성능 솔루션을 제공하게 되었습니다. 엔진 성능을 개선하고 배기 가스를 줄이며 안전성을 높이고 편의성을 더하는 MEMS 센서를 장착한 오늘날의 자동차 설계에서 소프트웨어 기반 연소 및 배기 가스 배출 최적화는 점점 더 중요해지고 있습니다.
향상된 온로드 성능(섀시)
이 같은 파워트레인 성능의 향상과 함께, 섀시(chasis)에서 온로드 성능을 측정하는 센서 기술도 발전했습니다. 이러한 애플리케이션의 사례로는 자동 제동 시스템(ABS), 노면 소음 제거(RNC), 트랙션 제어, 자동 주차를 들 수 있습니다.
또한 센서는 타이어 파열을 방지하기 위해 온휠 타이어 압력을 측정하는 것과 함께, 안정성 제어를 위해 진동 데이터를 측정합니다. 이렇게 수집한 데이터를 통해 소프트웨어는 차량의 성능을 조절함으로써 운전자가 직접 개입하지 않고도 과도한 진동을 완화하고 타이어의 피로도 문제를 해결할 수 있습니다.
기본적으로, 이러한 기능은 안전에 초점을 맞춘 것이지만 부차적인 이점으로 보다 부드러운 운전 및 승차 경험까지 제공합니다. 엔지니어는 이 데이터를 사용하여 보다 안정적인 프레임을 설계하고, 균형과 지지를 위해 타이어 거리와 위치를 최적화하고, 기존의 운전 습관을 보태 ABS 성능을 개선하여 정지 시간도 줄일 수 있습니다.-
크루즈 컨트롤이 도로 경사 또는 기타 주행 조건의 변화에 --수동적으로 적응하는 방식과 마찬가지로, 소프트웨어 구동 작동은 개선된 주행 성능을 통해 안전성을 높이고 그러한 접근 방식을 활용하는 이점을 두 배로 늘립니다.
-탑승자 경험(실내 및 외부)
센서 적용이 증가하고 있는 세 번째 영역은 편안함, 편리함, 안전을 통한 차량 실내/외 탑승자 경험입니다. 스마트폰과 커넥티드 기술의 등장으로 자동차 운전자는 차량용 커넥티드 인터페이스와 맞춤형 기술을 사용할 수 있게 되었습니다. 자동차 산업에서 가장 중시되는 가치인 안전성과 관련하여, MEMS 센서는 전면 및 측면 에어백의 전개 패턴과 타이밍을 개선했습니다. 또한 주변 조명 조건이 달라질 경우 차량 전조등을 활성화할 타이밍을 보다 정확하게 예측할 수 있습니다.
-편안함과 관련하여, 엔지니어는 이러한 센서 데이터를 활용하여 좌석의 온도나 등받이 각도 등 기능에 대한 운전자의 선호도와 설정을 기억할 수 있습니다. 또한 센서는 내비게이션 경로 안내에도 도움이 될 수 있으며, 사용자 인터페이스(UI)를 활용한 운전자 기본 설정은 소프트웨어 제어 기본 설정에 지침이 되어줄 수도 있습니다. 마지막으로, 더 많은 외부 데이터는 운전자의 피로도 또는 그 밖에 다른 기타 조건들로 인해 차량이 코스를 이탈할 때 이를 중앙 프로세서에 알려줍니다. 이 기능은 차량의 작동을 보호하고 인적 오류를 크게 줄임으로써 안전성을 크게 향상시킵니다.
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암페놀 ICC의 Minitek MicroSpace™ 커넥터 시스템
자동차를 단순한 교통 수단에서 보다 안전하고 안락하며 편리한 주행 경험으로 바꾸려면 암페놀(Amphenol)의 사업부인 암페놀 ICC가 제공하는 솔루션 사용을 고려해 볼 만합니다. 암페놀 ICC는 정보, 통신 및 상용 전자 제품 시장을 위한 인터커넥트 솔루션의 세계적인 선도 기업입니다. 암페놀 ICC는 서버, 스토리지, 데이터 센터, 네트워킹, 산업, 비즈니스 장비, 자동차 등 다양한 애플리케이션을 위한 케이블 어셈블리와 함께 광범위하고 혁신적인 커넥터를 설계 및 제조합니다.
소프트웨어 정의 자동차(SDV)는 다양한 압착-와이어(Crimp-to-Wire) 커넥터 플랫폼을 채택 및 활용합니다. 물리적으로 컴팩트한 크기, 강력한 성능, 극도의 다목적 플랫폼이 필요할 경우, 설계 엔지니어는 Minitek MicroSpace™ 커넥터 시스템만 있으면 됩니다. 암페놀은 소형에, LV214(유럽) 심각도-2(Severity--2) 표준을 충족하는 Minitek Microspace™와 같은 다양한 고급 USCAR2(미국 자동차 연구 위원회) 호환 커넥터를 제공하여 자동차 전기 커넥터 시스템의 성능 사양을 충족합니다. Minitek MicroSpace™ Crimp-to-Wire의 컴팩트한 설계는 부품 소형화에 대한 요구를 해결합니다. 이 커넥터는 높은 신호 밀도를 통해 PCB 풋프린트를 50%까지 줄일 수 있습니다. 또한 진동에 대한 뛰어난 내구성, 기본 래치, TPA, CPA, Poka Yoke, Kojiri 안전, 유연한 구성(스태거, 좌우 1열 또는 2열, 측면 또는 상단 래치)이 필요하다면, 이 제품을 고려할 필요가 있습니다.
전기 자동차 보급이 점점 더 늘어남에 따라 앞으로는 배기 가스 배출, 온로드 차량 성능, 운전자 경험, 편의성 및 안전성을 개선하기 위한 소프트웨어 정의 기능이 훨씬 더 많이 통합될 것입니다. 로컬 MCU 및 MPU를 사용하여 방대한 센서 데이터를 실시간으로 처리해야 할 경우, 자동차 설계 엔지니어는 기존 프로세싱 인프라를 활용하여 소프트웨어 정의 자동차가 자율 주행 실행 단계를 설정하도록 할 수 있습니다.
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