과 업 지 시 서
1. 사업명 : EV플랫폼 차량 전용 가감속 제어기 시제품 개발·제작
용역
목 적 2.
한국기계연구원(이하 "기계연")에서 수행 중인 EV 플랫폼 차량의
성능 평가 및 시험 인프라 구축 연구의 일환으로, 대상 차량의
가속 및 감속을 외부에서 정밀하게 제어할 수 있는 전용 임베
디드 가·감속 제어기 시제품을 개발·제작함으로써, 향후 EV
플랫폼 차량의 다이노 시험(Dynamometer 등 정밀 주행 Test)
시험, 성능 분석, 시험 자동화 등에 활용 가능한 기반 인프라를
확보하고자 함.
3. 사업 배경 및 필요성
3.1 EV 플랫폼 성능 평가 및 데이터 활용 필요성
- 전기구동계, 배터리, 회생제동 등 EV 주요 시스템은 차량 네트
워크 및 전기·전자 신호를 기반으로 상호 연계되어 제어되며,
가속·제동 제어를 위해서는 대상 차량의 CAN 통신 및 아날로그·
디지털 입·출력 신호체계를 분석하여 이에 적합한 외부 제어
인터페이스를 구성할 필요가 있음.
- EV 플랫폼 차량의 성능 분석, 효율 평가, 고장 진단 알고리즘
개발 및 다이노 시험을 위해서는 반복 가능하고 정밀한 가속·
감속 프로파일을 인가할 수 있는 외부 제어 시스템이 필수적임.
- 특히 EV 플랫폼 차량을 활용한 다양한 연구·실증 시험에서
공통적으로 활용 가능한 표준화된 외부 가·감속 제어 인프라가
요구됨.
3.2 본 용역 사업의 배경
- 현재 차량 시험 시 적용되는 수동 페달 조작 또는 범용 액추
에이터 방식은 운전자 및 기구적 조작 편차에 의해 시험 반복
성과 제어 정밀도가 저하될 수 있으며, 장시간 반복시험 및 극한
환경시험에서 운용성과 안전성을 확보하는 데 한계가 있음.
이에 플랫폼 차량의 가속페달 및 제동장치 특성을 반영하여, - EV
외부 주행 명령을 차량의 가속·제동 신호로 정밀하고 안정적으로
변환·인가할 수 있는 전용 임베디드 가·감속 제어 시스템 개발이
필요함.
- 특히 대상 차량의 시험은 저온 및 고온챔버 환경조건에서 수행될
예정으로, 각 환경조건에서도 제어기와 차량 간 입·출력 신호의
안정성, 제어 응답성 및 반복성을 유지할 수 있도록 온도
내환경성과 시스템 신뢰성을 확보해야 함.
- 또한 저온·고온 시험환경에서도 가속·제동 관련 입·출력 신호와
제어기 통신의 안정성을 확인하고, 통신 이상, 비정상 신호 및
제어 오류 발생 시 안전한 상태로 전환할 수 있는 보호로직 및
Fail-safe 기능을 검증할 필요가 있음.
- 따라서 대상 EV 플랫폼 차량의 가속페달, 제동장치 및 회생
제동을 포함한 차량 신호체계를 체계적으로 분석하고, 챔버
환경에서도 안정적인 가·감속 제어가 가능한 전용 제어기 및
인터페이스 시제품을 개발·검증하기 위해 전문적인 시험·개발
용역을 수행할 필요가 있음.
4. 과업의 범위
주요내용 4.1
- 차량 가·감속 제어를 위한 전용 제어기 및 차량 인터페이스 구성
- 실차 장착이 가능한 임베디드 제어기 HW 설계 및 시제품 제작
- 차량 신호 연동, 외부 제어명령 수신, 가·감속 응답제어 및 안전
제어 기능 구현
4.2 과업의 범위
1) 대상 차량 및 제어 인터페이스 분석
발주기관이 지정하는 플랫폼 차량 1종을 대상으로 가속 - EV
페달·제동장치 및 관련 제어 인터페이스의 기본 제원을 조사
OBD-Ⅱ 및 차량 네트워크 접근 지점을 확인하고, - CAN CAN
통신 속도, 프레임 형식(표준/확장) 및 가속·제동 관련 차량
신호체계를 분석
제어기 실장 및 운용을 위한 탑재 위치, 전원 인가 방법, 차량 -
인터페이스 및 추가 배선 필요 여부 등 사전 검토
2) 가감속 제어 신호 분석 및 목표 프로파일 설계
- 정속 주행, 가속, 감속, 회생제동 등 다양한 운전 시나리오를
포함한 목표 가·감속 프로파일 수립
- CAN 신호 및 차량 탑재 센서를 기반으로 한 페달·제동 응답
특성 분석 수행
- 차량 속도, 가속도, APS/BPS, 모터 토크 관련 신호 등 가·감속
제어에 필요한 주요 신호 간 상관관계 분석
목표 가·감속 프로파일 추종을 위한 폐루프 제어 로직(PID 등)을 -
설계하고 제어 사양을 정립
<분석 대상 및 주요 제어 항목>
| 분석 대상 | 발주기관이 지정하는 EV 플랫폼 차량 1종. | |
주요 분석
항목 | 구동계 | 가속페달 위치(APS) 관련 신호, 모터 토크 관련
신호, 차량 속도 |
| 제동계 | 브레이크 페달 위치(BPS) 관련 신호, 유압 및
회생제동 관련 신호 |
| 안전 | 비상정지(E-Stop) 신호, 인터록(Interlock) 상태 |
3) 전용 임베디드 가감속 제어기 설계 및 제작
차량용 전원에 대응 가능한 광범위 입력전원(예: - 12/24V DC
9~32V) 적용 및 노이즈/서지/ESD 보호를 고려한 회로 설계
설계 및 프로토타입 보드 제작 - PCB
- 실차 장착을 고려한 커넥터 구성 및 기초 기능 시험(전원,
CAN 통신, 출력 제어 등) 수행
등을 활용한 제어 로직 설계 및 검증 수행 - Matlab/Simulink
<임베디드 가·감속 제어기 하드웨어 사양(예시)>
| MCU | - 실시간 폐루프 제어가 가능한 32-bit급 이상 고성능 MCU
적용 (예: STM32, Infineon 등)
- 동작 클럭 100MHz 이상 권장 |
통신인터페
이스 | - CAN Interface 2채널 이상 (High-Speed CAN, CAN-FD
지원 권장)
- 외부 PC/PLC 연동을 위한 RS-232C, RS-485 또는
Ethernet 인터페이스 탑재 |
출력
인터페이스 | - 아날로그(0~5V) 및 PWM 출력 채널 지원
- 릴레이/솔레노이드 구동 출력 채널 탑재 |
| 전원부 | - 차량 전원(12V/24V) 입력에 대응하는 광범위 입력 전압
(Wide Input Voltage) 레귤레이터 설계
- 비상정지 회로 및 통신 두절·이상 신호·제어 오류 발생
시 자동 감속 또는 정지 처리를 위한 Fail-safe 기능 지원 |
4) 제어 펌웨어 및 데이터 로깅 기능 구현
- 목표 프로파일 추종을 위한 실시간 폐루프 제어(PID 등) 펌
웨어 구현
- 외부 입력 명령 수신, 응답 제어 및 비상정지·인터록 등 안전
로직 구현
- 제어 이력(지령값, 응답값, 오차 등) 저장 및 전송 기능 구현
<제어 펌웨어 및 데이터 처리 기능(예시)>
| 실시간 제어 | - 1ms~10ms 제어주기의 실시간 폐루프 제어(PID 등) 로직
적용 |
| 안전 인터록 | - 통신 두절, 이상 신호 등 감지 시 자동 감속·정지 처리 |
| 데이터 로깅 | - 지령값·응답값·오차 등 CSV 또는 TXT 포맷으로 저장
- 실시간 타임스탬프(RTC 기반) 기록 |
| 상태 표시 | - 장비의 동작 상태(Power, Run, Error, Comm)를 확인할
수 있는 LED 인디케이터 구성 |
5) 차량 실장 및 검증 시험
개발된 제어기 시제품을 대상 차량에 장착하고, 정의된 운전 -
시나리오에 따라 다이노 및 챔버 등 발주기관이 지정하는 시험
환경에서 실측 검증시험 수행
기존 수동 조작 대비 목표 프로파일 추종 정확도, 응답성, -
반복성 검증
발주기관과 협의된 조건에 따른 반복 운전 및 시험을 - On/Off
수행하여 제어기의 기본 동작 안정성 및 신뢰성을 확인
- 통신 두절, 비정상 신호 및 비상정지 조건에서 안전 인터록
및 기능의 정상 작동 여부 확인 Fail-safe
- 시험 결과를 반영한 하드웨어/펌웨어/제어 정의서 보완 및
최종 확정
- 챔버 시험조건 및 세부 시험절차는 발주기관과 협의하여 확정함.
예상 소요예산액 70,000,000원 (부가세 포함) 4.3 :
5. 과업기간 : 계약일로부터 50일
6. 결과물 제출
최종 보고서 1부 (설계, 제작, 시험 등 과업지시서에 반영된 1)
내역을 포함)
2) 차량 가·감속 제어 사양서
3) 가·감속 제어기 시제품 HW
책임 및 의무 7.
가. 본 용역 수행을 통해 신규로 작성·개발되는 보고서, 설계자
료 및 기타 결과물에 대한 권리는 계약조건에 따라 한국기
계연구원에 귀속한다.
나. 한국기계연구원은 계약자가 제작에 필요한 자료를 요청할
때에는 적극 협조 하여야 한다.
다. 계약자는 과업 수행을 위해 한국기계연구원이 제공하는
자료를 본 과업 이외의 목적으로 사용하거나 제3자에게 제공
하여서는 안 된다.
라. 본 과업 수행을 위해 제공되는 대상 차량의 CAN 통신정보,
제어신호 정보, 차량 사양 및 관련 기술자료는 본 과업
이외의 목적으로 사용할 수 없으며, 계약자는 해당 자료의
외부 유출 방지를 위한 보안조치를 준수하여야 한다.
마. 본 사업을 추진함에 있어 계약자는 과업 위반이나 과실로
인하여 발생하는 모든 사항에 대하여 민․형사상 책임을 진다.
바. 계약자는 본 과업을 성실히 수행하고, 정해진 과업기간 내에
관련 결과물을 제출하여야 한다.
사. 계약자는 발주기관(한국기계연구원)의 검수완료일로부터
1년간 하자보수를 실시하여야 하며, 세부 범위와 절차는
발주기관과 협의하여 정한다.
8. 대가의 지급
- 대가의 지급은 과업 완료 후 계약자가 제반 결과물을 제출하
고 한국기계연구원의 검수를 완료한 뒤, 계약자의 청구일로
부터 14일 이내로 한다.
9. 계약해지 및 해제조건
가. 계약자가 계약사항을 이행하지 않거나 과업지시를 위반하였을 때
나. 계약자가 성실히 과업수행을 하지 않아 계약목적 달성이 어려울 때
다. 계약자의 귀책사유로 계속하여 과업수행이 어려울 때
10. 기타 계약에 규정되지 않은 사항에 대하여 이의가 발생한 경우
에는 한국기계연구원의 결정에 따른다.
