지역 기반 Zonal Controller (Region-Based Zonal Controller)

🚗 Zonal Controller를 차량의 지역 기반으로 구성하는 방안 분석

차량 내 케이블 하네스의 무게를 줄이기 위해 지역(Zonal) 기반 구조로 설계하는 방식은 다음과 같은 장점과 단점을 가질 수 있습니다.

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📌 지역 기반 Zonal Controller 설계

📍 구성 방식:

• 차량을 Center, Front Left, Front Right, Rear Left, Rear Right의 5개 구역으로 나누고, 각 구역에 ECU를 배치
• 각 Zonal Controller는 해당 지역 내의 ECU, 센서, 액추에이터를 직접 제어
• 이더넷 백본(Ethernet Backbone) 을 활용하여 Zonal Controller 간 데이터를 연결

🛠️ 제안되는 5개 지역 기반 Zonal Controller

 

🔍 지역 기반 Zonal Controller 설계의 장점과 단점 분석

✅ 장점 (Pros)

1. 하네스 무게 및 길이 절감 → 원가 절감
   • 기존의 많은 ECU를 개별 배치하는 방식에서는 하네스 길이가 증가하여 중량 증가 & 비용 증가
   • Zonal Controller 방식에서는 각 지역별 하네스 연결 길이를 최소화할 수 있어 경량화 가능
   • 자동차 OEM은 하네스 경량화로 생산비 절감 및 전비(전력 소비) 효율 향상
2. 모듈화 & 유지보수 용이성 증가
   • 특정 Zonal Controller에 문제가 발생하면 지역별 교체 가능 → 정비 용이
   • 소프트웨어 업데이트 및 기능 추가 시 개별 ECU가 아닌 Zonal Controller 단위에서 진행 가능
3. 고속 네트워크 기반 → 이더넷 백본 도입 가능
   • 기존 CAN, LIN 네트워크 중심에서 이더넷 기반 구조로 전환 가능
   • V2X, ADAS, IVI 등의 대용량 데이터 처리가 필요한 경우 이더넷 중심의 데이터 처리 가능
4. 차량 내 배선 복잡도 감소 → 조립 공정 개선
   • 전통적인 개별 ECU 배치 방식보다 Zonal Controller 중심의 배선 구조가 단순화되어 차량 조립 시간이 단축됨
   • 공장 조립 시 Plug & Play 방식으로 ECU 연결 가능

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❌ 단점 (Cons)

1. ASIL Level 혼합 문제 → 안전성 보장 필요
   • ASIL D와 ASIL B 이하의 ECU가 동일한 Zonal Controller에 포함될 경우 안전성 문제 발생 가능
   • 예: Front Left Zonal에서 EPS(ASIL D)와 헤드램프(ASIL B)가 같은 컨트롤러에서 동작하면, EPS 장애 시 헤드램프도 영향받을 가능성이 있음 → 안전 영역 분리 필요
2. MCU와 SoC 성능 배분 문제
   • Zonal Controller에는 MCU가 필요한 ECU(도어, 조명 등)와 SoC가 필요한 ECU(ADAS, IVI 등)가 혼합됨
   • 고성능 SoC가 필요한 영역(ADAS, IVI)은 여전히 독립적인 도메인 컨트롤러(ADAS DC, Cockpit DC)가 필요할 가능성이 있음
3. 네트워크 통신량 증가 → 실시간성 고려 필요
   • 이더넷 기반 차량 네트워크 설계 필수 (100BASE-T1, 1000BASE-T1 등)
   • CAN/LIN 대비 대역폭은 증가하지만, 실시간성이 요구되는 ADAS 및 Safety 기능의 경우 추가적인 Fail-Safe 설계가 필요

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🚀 결론: 지역 기반 Zonal Controller 적용 가능성 분석

 

👉 최적의 적용 방식:

1. ADAS 및 Cockpit Domain Controller는 별도로 유지 (고성능 SoC 필요)
2. ASIL D와 기타 기능을 물리적으로 분리하여 안전성 확보
3. 하네스 경량화 목표를 유지하면서도 안전 영역 분리를 위한 설계 조정 필요

📌 결론:
지역 기반 Zonal Controller는 차량 경량화와 조립 공정을 개선하는 데 매우 효과적이며, ASIL 분리 및 네트워크 성능을 고려하면 실용적인 접근 방식이 될 수 있음! 🚗💡