안녕하세요~ 공돌이 첨삭입니다. 오늘은 아이탑스오토모티브 ECU 하드웨어 설계, 소프트웨어 설계 직무내에서 어떤 업무를 하게 될 지 구체적으로 알아보겠습니다. 😊
🔎 그 전에 ECU란 무엇일까?
ECU(Electronic Control Unit)는 자동차의 특정 기능을 제어하는 전자 장치입니다. ECU 내부에는 MCU(마이크로컨트롤러), 센서 인터페이스, 메모리, 통신 모듈 등이 포함되어 있어, 센서 데이터를 처리하고 액추에이터를 제어하는 역할을 합니다.
간혹 MCU와 ECU의 개념을 혼동하는 경우가 있는데,
✅ MCU(Microcontroller Unit)는 ECU 내부에서 연산을 수행하는 핵심 프로세서로, 센서 데이터를 처리하고 액추에이터를 제어하는 역할을 합니다.
✅ 반면, ECU는 MCU뿐만 아니라, 센서 신호를 변환하는 회로, 통신 모듈, 전력 관리 회로 등 다양한 하드웨어가 포함된 전체적인 제어 장치입니다.
즉, MCU는 ECU 내부에서 명령을 내리는 두뇌 역할을 하며, ECU는 이를 실행하기 위한 다양한 구성 요소를 포함한 시스템입니다.
자동 변속기 ECU(TCU) 예시, 구성 요소 및 역할
1. MCU : 차량의 속도, 엔진 RPM, 엑셀 입력 등을 실시간으로 분석하여 적절한 변속 시점을 계산하고 제어 명령을 수행합니다.
2. 센서 인터페이스 : 차량 속도 센서, 변속기 입력 및 출력 감지 센서, 변속기 온도 센서 등 ECU와 직접 연결된 센서들의 입출력 신호를 ECU가 처리할 수 있는 형태로 변환하는 역할을 수행합니다. ADC(Analog-to-Digital Converter), PWM 입력 처리, 디지털 필터링 등의 기능을 포함한 신호 변환 회로입니다.
3. 통신 모듈 : 타 ECU와 데이터를 송수신하는 역할을 수행하는 모듈로, ECU의 명령을 타 ECU에 전달하거나 필요한 데이터를 송수신합니다. 엔진 ECU와 통신하여 변속 시점에 맞춰 토크 감소 요청을 보내고, 엔진 RPM 및 연료 분사 상태 등의 데이터를 수신합니다.
4. 액추에이터 : MCU 명령을 기반으로 전자 신호를 물리적인 동작으로 변환하는 역할을 수행합니다. 솔레노이드 밸브를 제어하여 기어 변속을 수행합니다.
5. 전원 IC : ECU에 전원을 공급하는 역할을 수행합니다.
🔎 하드웨어 설계자와 소프트웨어 설계자와의 업무 구분
그럼 ECU 하드웨어 설계자와 소프트웨어 설계자는 각각 어떤 업무를 할까요?
[하드웨어 설계자]
ECU의 전자회로 및 물리적 구성 요소를 설계하는 역할을 담당.
1. ECU에 적합한 MCU(Microcontroller), 트랜시버(송수신기), 센서 인터페이스 칩, 전원 IC 등을 선정하여 적용.
2. ECU에 필요한 구성요소들, MCU, 센서 인터페이스, 통신 모듈, 엑추에이터 들을 PCB에 배치
3. MCU, 통신 모듈, 센서 인터페이스, 전원 IC 등 주변회로 설계
통상적으로 ECU 설계 분야 MCU, 트랜시버, 센서 인터페이스 칩 등은 상용 칩을 구매하여 사용합니다. ECU 하드웨어 설계자는 PCB 기판 위에 제품 사용 목적에 맞게 적합한 상용 MCU, 트랜시버, 센서 인터페이스 칩, 전원 IC 등을 선정하여 배치하고 이후 주변 회로를 설계합니다.
여기서 주변 회로라 함은 전원 공급 회로, 신호 보호 회로 등을 의미합니다. 하드웨어 설계자는 주변 회로의 기능에 따라 폭과 길이, 배선도를 설계하고 트랜지스터, 저항, 커패시터, 다이오드 등을 배치합니다.
[소프트웨어 설계자]
물리적 요소를 바탕으로 명령을 수행하는 로직을 설계. 쉽게 말해 명령들을 구성
1. 각 센서 데이터 수신, 센서 데이터에 따른 로직 설계 (온도 센서 → 온도 모니터링, 70도 이상 시 냉각팬(엑추에이터) 작동 로직 설계)
2. 통신 제어 로직 제어 설계 및 엑추에이터 제어 로직 설계 (변속기 ECU ↔ 엔진 ECU 통신, 변속시 엔진 출력 10% 감소 로직 설계)
3. 코드 디버깅, 로직 원인 분석 및 개선, 동작 과정에서 발생하는 문제를 분석하고, 원인을 파악하여 최적화
소프트웨어 설계자는 하드웨어가 정상적으로 동작할 수 있도록 제어 구조를 설계하고, 입력 신호에 따라 동작하는 세부 명령을 구성합니다.
🔎 아이탑스오토모티브 어떤 ECU를 설계할까?
아이탑스오토모티브는 자동차용 전장 부품 및 스마트 모빌리티 솔루션을 개발·제공하는 기업입니다. 주요 제품 및 서비스는 안전 시스템으로 대표적인 제품으로 액티브 후드 리프트 시스템이 있습니다.
액티브 후드 리프트 시스템이란
액티브 후드 리프트 시스템이란 보행자 충돌 사고 시 보행자의 부상을 최소화하기 위해 후드(보닛)를 들어 올리는 시스템입니다. 보행자가 차량과 충돌할 때, 후드와 엔진룸 사이에는 충격을 완화할 수 있는 공간이 필요하지만, 일반적으로 엔진룸은 엔진 및 부품들이 컴팩트하게 배치되어 있어 충격을 흡수할 여유 공간이 부족합니다. 또한, 후드는 엔진룸을 견고하게 보호하기 위해 강한 구조로 설계되어 있어, 충돌 시 충격이 강하게 반사될 수 있어 보행자가 큰 부상을 입을 위험이 있습니다.
이를 방지하기 위해 설계된 액티브 후드 시스템은 사고 시 약 10cm 정도 후드를 들어 올려 엔진룸 내부에 충격 흡수 공간을 만듭니다. 이를 통해 보행자가 차량과 충돌 시 발생하는 충격을 효과적으로 흡수하여 부상을 최소화할 수 있습니다.
이런 제품 외에도 충전 인렛 액추에이터 ECU, 충전 도어 액추에이터 ECU 등의 제품을 설계 할 수 있을 것으로 사료되지만, 아이탑스오토모티브를 대표하는 제품은 액티브 후드 리프트 시스템이기에 ECU 설계자로 참여하시면 높은 확률로 해당 부분에 관여하실 것으로 사료됩니다.
액티브 후드 리프트 시스템 원리
액티브 후드 시스템은 다음과 같은 요소로 구성되어 있습니다.
1. 센서
- 가속도 센서: 차량의 급격한 감속을 감지.
- 압력 센서: 차량 전면부에 가해진 충격을 감지.
2. ECU
- 센서로부터 데이터를 수집하고 충돌 여부와 강도를 판단.
- 액추에이터(솔레노이드와 모터)를 제어하는 신호(PWM)를 생성.
- 전체 시스템의 두뇌 역할을 수행.
3. 액추에이터
- 솔레노이드: 전자기력을 이용해 후드를 빠르게 들어 올리는 초기 동작 수행.
- 모터: 후드의 최종 위치를 정밀하게 조정하고 안정적으로 유지
4. 리브(후드)
- 보행자와 충돌 시 들어 올려져 충격을 완화하는 구조물
5. 전원 공급 및 통신 시스템
- 시스템에 전력을 공급하고, 센서 및 ECU 간 신호를 원활히 전달
보행자가 차량과 충돌하면 센서(가속도 센서, 압력 센서)가 충격 신호를 감지하고, 수집된 데이터를 ECU로 전달합니다. ECU는 충돌 여부와 강도를 판단한 후, 솔레노이드와 모터에 필요한 제어 신호(PWM)를 생성합니다.
이후 생성된 신호를 기반으로 솔레노이드는 전자기력을 이용해 후드를 빠르게 들어 올리고, 모터는 후드의 최종 위치를 정밀하게 조정하며 안정적으로 유지합니다. 이를 통해 후드와 엔진룸 사이에 충격 흡수 공간이 생겨, 보행자 부상을 최소화합니다.
아이탑스오토모티브 ECU 설계자 역할
[하드웨어 설계자]
어떤 업무를 하게 될 지 담당하는 제품과 아이탑스오토모티브 공고를 바탕으로 유추해볼까요?
[업무내용]
- 차량용 제어기(ECU) HW설계
- MCU 주변 회로 설계
- 차량용 통신 HW(CAN / LIN) 설계
- 솔레노이드 / 모터 / 램프 구동 회로 설계
- 내부 전원 전원 회로 설계
- EMI / EMC 개선
1. MCU 주변 회로 설계: 센서에서 전달된 신호를 MCU가 정확하게 인식할 수 있도록 신호 처리 회로를 설계합니다. 가속도 센서와, 압력 센서의 특징에 맞게 MCU가 인식할 수 있도록 신호 처리 회로를 설계 해야 겠죠.
2. 차량용 통신 HW(CAN / LIN) 설계 : 액티브 후드 ECU가 차량 내 다른 ECU(에어백 ECU, 차체 제어 ECU)와 데이터를 주고받을 수 있도록 차량용 통신 하드웨어 설계합니다. 신호 품질을 유지하기 위한 필터링 회로를 추가하기도 합니다. 해당 CAN 통신을 설계하는데 고려할만한 큰 특이 사항은 없을 것으로 사료됩니다.
3. 솔레노이드 / 모터 / 램프 구동 회로 설계: 솔레노이드(충돌 후 리브 들어올림), 모터(정밀 제어), 램프(충돌 이후 비상등 가동 예상) 등 MCU가 명령을 할 수 있는, 센서 입력을 전달할 수 있는 경로(회로)를 설계합니다.
4. 내부 전원 전원 회로 설계 : MCU, 센서, 액추에이터 등 각 부품에 안정적인 전력을 공급하기 위한 전원 회로 설계합니다. (12V 모터 전압 → 5V 센서 전압 전환할 수 있는 컨버터 설계)
5. EMI / EMC 개선 : 전자기 간섭을 최소화 하는 방향으로 설계하는 것을 의미합니다. 센서나 솔레노이드 등 각 구성 요소에 의해 발생하는 노이즈를 최소화 하기 위해 필터를 설계하거나 신호선 길이를 적절하게 조절하죠.
[소프트웨어 설계자]
다음은 소프트웨어 설계 분야입니다.
[업무내용]
- 차량용 제어기(ECU) SW설계
- MCU(Microchips, NXP, ST, Arm™ Cortex-M 등)
- 차량용 통신 SW(CAN / LIN) 설계
- 솔레노이드 / 모터 / 램프 구동제어 Logic 설계
- 저전력 모드 설계
- 전장제어기 소프트웨어 설계서 작성(요구사양서, 구조설계서, 단위설계서)
1. 차량용 제어기(ECU) SW설계, MCU, 솔레노이드 / 모터 / 램프 구동제어 Logic 설계 : 액티브 후드 ECU에서 센서 데이터를 처리하고, 충돌 여부를 판단한 후, 솔레노이드 및 모터를 구동하는 로직을 설계합니다. (가속도 센서, 압력 센서 데이터 처리 루틴 설계, 피드백 로직 등 설계)
2. 차량용 통신 SW(CAN / LIN) 설계: 액티브 후드 ECU가 차량 내 다른 ECU(에어백 ECU, 차체 제어 ECU)와 CAN / LIN 통신을 통해 데이터를 주고받을 수 있도록 소프트웨어 구현합니다.
3. 저전력 모드 설계 : ECU가 필요할 때만 동작하도록 Low-Power Timer 설정하거나 운행 중 아닐 땐, 센서 및 모터가 비활성화 되어 있도록 세부 설계를 하는 것이죠.
🔎 구체적인 어필 포인트가 궁금하다면?
여러분들 경험을 바탕으로 이런 요소에 맞게 역량을 어떻게 소화하는 것이 가장 좋을까요? 이공계 전문 취업 컨설턴트 공돌이 첨삭과 각 분야 현직 전문가 분들이 여러분들 경험을 디자인해 드립니다.
자소서 첨삭 및 컨설팅 문의는 아래 링크 참조 부탁드립니다.
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안녕하세요 :) 공돌이 첨삭 입니다.
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