KR100420818B1 - 자동차속도제어시스템및방법 - Google Patents

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샤크라보틱 슈바유
조셉 맥 윌리암
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이튼 보라드 테크놀로지스 엘. 엘. 씨.
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Abstract

엔진 제어 모드를 이용하여 인공지능 순항 제어를 실행하는, 본 발명의 시스템 및 방법은 전방의 자동차에 대한 거리 및 접근 속도를 결정하기 위한 거리 센서(58)를 포함하며, 이러한 정보는 거리 제어 모드 및 속도 제어 모드를 실행하기 위해 사용된다. 거리 제어 모드는 전방의 자동차에 대한 선택가능한 전진 범위를 유지하며, 엔진 속도가 허용하는 경우, 연료공급을 감소시키거나, 엔진 브레이크(리타더)를 채용하거나 또는 트랜스미션(T)을 시프트다운시킴으로써 자동차를 가속시키거나 감속시킬 수도 있다. 속도 제어 모드는, 어떠한 목표 자동차도 검출되지 않는 경우에 선택가능한 순항 제어 속도를 유지한다. 이 순항 제어 속도 설정 포인트는 자동차가 거리 제어 모드 동안에 상한으로서 또한 기능한다. 본 발명의 시스템 및 방법은 SAE J1922 또는 J1939 표준의 엔진 속도 제어 모드 또는 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하는 전자 엔진 제어 모듈(40) 외부의 제어 로직(72)을 이용하여 인공지능 순항 제어 기능을 실행한다. 대안적으로, 순항 제어 한계 속도는 SAE J1587을 통해 전파되어 운전자 간섭에 대한 필요를 감소시키기 위하여 전방의 자동차에 접근하는 자동차의 속도를 감소시킬 수 있다. 본 발명은 몇몇 엔진 제조업자들에 의해 부과된 어떤 제어 모드 타임아웃을 피하기 위하여 엔진 제어 모드간에 주기적으로 스위치할 수도 있다.

Description

자동차 속도 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INTELLIGENT CRUISE CONTROL USING STANDARD ENGINE CONTROL MODES}
본 발명은 표준 엔진 제어 모드를 이용하여 인공지능 순항 제어(intelligent cruise control)를 제공하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
마이크로프로세서가 발전을 계속함에 따라, 광범위한 제어 응용 분야에서의 그들의 이용은 더욱 넓어지게 되었다. 자동차 및 대형 트럭 산업과 같은 다양한 산업분야에서는, 점점 빨라지는 컴퓨터를 낮은 가격에 활용하여 자동차 조작자에게 다양하고 더욱 증강된 안전 특징 및 안락함을 제공하여 왔다. 당 분야의 제조업자들은 동일 분야 산업 경쟁자들의 제품으로부터 자신의 시스템의 특유한 개선점, 특징 및 실행(implementation)을 차별화시키기 위해 끊임없이 노력하고 있으며, 이는 종종 통합하기 어려운 전용의 자동차 시스템 및 서브시스템을 초래하였다. 자동차 구매자가 상이한 제조업자들에 의해 생산될 수도 있는 개별적인 시스템 및 서브시스템을 지정하도록 하기 위해 대형 트럭 산업의 표준이 제공된다. 예를 들면, 구매자는 엔진, 트랜스미션 및 차축을 각기 다른 제조업자의 제품으로 지정할 수도 있다. 이것은 선택된 자동차 시스템간에 협조를 필요로 하며, 이는 산업 표준 또는 권장 관행을 선포함으로써 용이하게 이루어질 수 있다.
많은 표준 기구는 자동차 시스템 구성요소 및 그들의 연관된 동작 방법에 대한 표준화를 시도해 왔다. 그러나, 불행히도, 다양한 표준화 위원회의 노력은 흔히 빠른 기술 발달 속도에 뒤쳐지고 사실상의 표준으로 밖에 작용하지 않기 때문에 개발 표준, 지침 또는 권장 규정에 따라 설계된 많은 시스템은 새로이 개발된 기술과통합 또는 적응이 어렵다. 그러므로, 이러한 새로운 구성요소, 시스템 및 동작 방법을, 새로운 기술의 가격, 성능 또는 동작에 두드러지게 영향을 미치지 않고 현존하는 자동차에 적응시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
표준, 권장 또는 지침 규정이 개발됨에 따라, 이들은 전형적으로 상당한 개정 및 수정을 겪는다. 어떤 특정한 표준 초안과 일치하도록 설계된 시스템은 계속되는 개정, 부가 또는 수정된 표준과 완전히 일치하지 않을 수도 있다. 더욱이, 상이한 기구는 보다 바람직한 시스템, 프로토콜 또는 동작 방법에 관하여 상이한 의견을 가질 수도 있으므로 이는 결국 비호환 "표준"을 양산하게 한다. 따라서, 종종 상이한 표준 위원회에 의해 발표되거나 또는 개발도중 초안 계획안으로서 발표될 수도 있는 다양한 권장 또는 상세에 합치하는 구성가능한 시스템을 설계하는 것이 바람직하다.
전기적으로 제어되는 내연 기관은 또한 당분야에서 확립되어, 수년동안 대형 트랙터 반-트레일러 자동차를 포함하는 다양한 형태의 자동차에서 사용되어 왔다. 이후 본 명세서에서 총괄하여 표준으로서 언급되는, 이와 같은 표준, 권장, 지침, 상세 규정 등은 계속하여 발전되었고 다양한 기구에 의해 발표되었다. 이들 표준은 구성요소 특징, 테스팅 방법 및 동작 방법을 지정한다. 이러한 기구로는 다른 많은 것중에서 국제 표준 기구(International Standards Organization,ISO), 자동차 엔지니어 협회(Society of Automotive Engineers;SAE) 및 전기 전자 엔지니어 협회(Institute for Electrical and Electronics Engineers:IEEE)를 포함한다. 종종 하나의 기구에 의해 발표되는 표준은 다른 기구에서 대응하는 지정을 갖게 되거나 또는 다양한 다른 표준의 집합체가 될 수도 있다. 예를 들면, 대형 트랙터 반-트레일러 자동차와 같은 자동차용 전자 엔진 제어를 제공하는데 관련된 특정의 표준이 SAE에 의해 발표되고 SAE J1922 및 SAE J1939로 지정된다. 이 J1922 표준은 잠정적 표준으로서 종국적으로 J1939 표준에 의해 대체되었으며, 이 J1939 표준도 본 발명의 출원서 제출시 아직 완성되지 않았다. 이와 같이, J1922 및 J1939 표준은, 예를 들면, 디젤 엔진과 같은 압축-점화 내연 기관에 대한 제어 시스템 설계 및 동작을 규정하는데 있어서 다수의 유사점을 갖는다. 공지된 바와 같이, ISO 11898은 SAE J1939와 전반적으로 유사하며 호환가능하다.
J1922 및 J1939 표준은 전기적으로 제어되는 엔진에 대하여, 정규 모드, 속도 제어 모드, 토크 제어 모드와 속도 및 토크 한계 제어 모드를 포함하는 다양한 제어 모드를 정의한다. 정규 모드에서는, 엔진 연료공급이 자동차 조작자로부터 수신된 입력에 주로 기초하여 전형적으로 액셀레이터 페달에 의해 제어된다. 물론, 다수의 다른 요인이 이후에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 엔진 연료공급의 실질적인 결정에 영향을 미친다. 속도 제어 모드에서는, 엔진 연료공급이 실질적으로 일정한 엔진 속도를 유지하도록 제어된다. 토크 제어 모드에서는, 실질적으로 일정한 엔진 출력 토크(전체 이용가능한 토크의 백분율로서)가 엔진 속도와 자동차 속도에 관계없이 달성된다. 속도 및 토크 한계 제어 모드는 엔진 속도 및/또는 엔진 출력 토크에 상한(upper limit)을 부과한다. 무효화 모드(override modes)는 현재의 동작 모드를 무효화하고 엔진에 특정의 엔진 속도 또는 엔진 출력 토크를 명하는데 사용될 수도 있다. 제어 모드는 현재의 동작 조건과, 다양한 다른 자동차 시스템 또는 서브시스템에 의해 발생되거나 또는 자동차 조작자에 의해 발생되어 엔진 콘트롤러에 의해 수신된 커맨드(commands)에 기초하여 이루어진다. 동작 모드에 대한 더욱 상세한 설명은 SAE에 의해 발표된 J1922 및 J1939 표준에 서 발견될 수 있으며, 그의 개시내용은 또한 본 명세서에서 참조로 완전히 인용된다.
전통적인 순항 제어 기능은 엔진 콘트롤러에 의해 실행되며, 조작자의 간섭이 필요없이 바람직한 도로 속도 및 바람직한 엔진 속도를 자동적으로 유지하는데 이용된다. 전형적으로, 작동시 바람직한 자동차 속도 또는 엔진 속도를 현재의 동작 속도로 설정하는 스위치에 부가하여 순항 제어를 위한 온/오프 스위치가 제공된다. 몇몇 시스템은 증가하는 속도 조정 및 이전의 설정 속도로의 자동 복귀를 위한 부가의 스위치를 제공한다.
안정된 운전 조건하에서, 순항 제어를 사용하면, 다수의 애플리케이션에서 연료소모의 경제성을 또한 증가시키면서 운전자의 피로를 감소시키며 안락함을 개선할 수 있다. 그러나, 계속하여 증가하는 교통량은 종종 도로를 혼잡하게 하고, 이것은, 사전설정되어 고정된 속도를 장기간동안 유지할 수 있는 가능성을 감소시키거나 제거하여 순항 제어와 관련된 잇점을 제한한다. 더욱이, 자동차 조작자는, 순항 제어를 설정 및 재설정하기 위해 반복적인 운전자 간섭의 필요로 인해 교통이 연속적으로 느려지고 가속될 때, 이들 사건이 비록 몇 분 간격으로 분리되어 일어난다 하더라도 이러한 한계 조건에서는 순항 제어를 이용하는 것을 회피할 것이다. 따라서, 교통 속도의 변동을 수용할 수 있는 순항 제어 시스템 및 방법을 제공함으로써 순항 제어 이용도를 증가시키고 그에 대응하여 운전자의 이익을 증가시킬 수있다.
순항 제어 분야에 있어서 최근의 기술적 진보는 전방의 자동차에 대한 추적 거리(following distance) 또는 전진 거리(headway distance)를 측정하여 실질적으로 일정하게 유지할 수 있는 시스템을 개발하기에 이르렀다. 전진 거리는 자동차의 현재 속도 및 접근 속도(closure rate)에 기초하여 결정되어 통상 초(seconds)단위로 표시되며, 추적 거리는 속도 및 접근 속도에 무관하며 피트(feet) 단위로 표시된다. 이와 같은 소위 인공지능 또는 적응 순항 제어 기능은, 자동차간 거리 및, 자차(host vehicle)와 하나 이상의 전방의 자동차 사이의 접근 속도를 결정하기 위하여, 전형적으로, 레이저 빔, 마이크로파 레이더 빔 또는 비디오 영상과 같은 전자기 빔을 이용한다. 이러한 정보는 교통의 흐름에 자동으로 적응하고, 조작자에 의해 선택된 바람직한 추적 거리로 전방의 자동차를 "추적(track)" 또는 따라가도록 하는데 사용될 수 있다. 거리 및 접근 속도에 대한 정보는 또한, 현재의 자동차 속도에 비해 너무 근접하여 전방의 자동차를 추적하거나 또는, 너무 빠르게 전방의 자동차 또는 다른 객체에 접근하여 충돌이 발생할 수도 있는 잠재적인 위험 상황을 자동차 조작자에게 경고하는데 사용될 수 있다.
몇몇 종래의 인공지능 순항 제어 시스템은, 자동차가 설계되고, 제조되어 조립될 때 완전한 시스템 통합을 요구하는 주문형 애플리케이션용으로 설계되었다. 이들 시스템에서는, 인공지능 순항 제어 모듈이 인공지능 순항 제어 알고리즘을 실행하여 엔진의 연료공급을 가감하거나 또는 자동차 브레이킹(braking)을 실행할 수 있는 주문된 엔진 제어 모듈을 통해 자동차의 가속/감속을 제어할 수 있다. 그러나, 이들 시스템은 현재 이용가능한 엔진 제어 모듈에 현저한 변화를 일으키지 않고 설치될 수 있는 시스템을 제공하지 못한다. 더욱이, 이들 시스템은 개장(retrofit)이 어렵거나 또는, 특히, 디젤 엔진(diesel engines)을 채용하는 중형 및 대형 트럭 애플리케이션의 경우에 현저한 시스템 변경 및 비용이 없이는 현존하는 자동차와 전혀 호환될 수 없다. 따라서, 통상의 순항 제어 기능을 갖거나 갖지 않을 수 있는 자동차에 실질적인 시스템 변경이 없이도 인공지능 순항 제어 기능을 구현할 수 있는 시스템 및 방법이 바람직하다.
이에 본 발명의 목적은 현저한 변경이 없이도 현존하는 자동차 시스템 및 서브시스템과 결합될 수 있는, 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전방의 자동차 속도를 자동으로 추적하는 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 표준 엔진 제어 모드를 이용하여, 전방의 자동차에 대해 실질적으로 일정한 전진 시간(headway time)을 유지하는 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전방의 자동차에 부드럽게 접근하여 거의 또는 전혀 오버슈트(overshoot) 없이 바람직한 전진 시간을 달성할 수 있는, 표준 엔진 제어 모드를 이용한 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 MVMA 클래스7 및 클래스8의 중형 및 대형 자동차의 특징인 광범위한 자동차 중량에 적응시키는, 인공지능 순항 제어를 위한 시스템및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동차간 거리 또는 상대 속도 신호의 작은 제한에 민감하지 않은, 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 도로의 하중 변동에 대한 민감성을 감소시킨, 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동차 조작자로 하여금 바람직한 전진 거리를 선택할 수 있도록 하는, 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 SAE J1922 및 SAE J1939 표준의 엔진 속도 제어 모드를 이용하는, 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 SAE J1922 및 SAE J1939 표준의 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하는 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 조작자의 간섭을 감소시키기 위하여, 증강된 감속을 제공하도록 엔진 리타더(engine retarder) 및/또는 자동차 트랜스미션(vehicle transmission)(및/또는 드라이브라인 리타더)을 제어하는 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이상의 목적과 본 발명의 다른 목적 및 특징을 얻기 위하여, 엔진 속도 제어 모드 및/또는 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 포함하는 제어 모드를 실행하는 전자 제어 모듈에 의해 제어되는 엔진을 구비한 자동차에서 사용하기 위한 시스템이 제공되며, 이 시스템은 감지된 파라미터(parameter)에 기초하여 바람직한 자동차 파라미터 값을 결정하고 이 바람직한 값을 상기한 엔진 제어 모드중 하나를 선택하기 위해 전자 제어 모듈로 통신하여, 감지된 파라미터에 따라 순항 제어를 실행할 수 있도록 하는 제어 로직(control logic)과 통신하는 센서를 포함한다. 일실시예에서, 자동차는 엔진 브레이크 및 자동화된 트랜스미션을 포함하며, 제어 로직은 이 엔진 브레이크를 선택적으로 작동시키고 감지된 파라미터에 응답하여 트랜스미션 다운시프트(downshift)를 요구하도록 동작한다. 이 감지된 파라미터는 자동차간 거리 또는, 전방의 자동차 또는 다른 객체에 대한 상대 속도를 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 시스템은 감지된 파라미터, 선택가능한 바람직한 추적 거리 및 자동차를 감속시키기 위해 이용가능한 장치에 따라 적절한 감속 값을 결정하는 제어 로직을 포함한다. 이 제어 로직은 센서 상태를 검출하여 감지된 파라미터의 신뢰도를 특성화하도록 센서로부터 수신되는 신호를 모니터한다. 바람직하기로는, 이 제어 로직은 SAE J1922 및 SAE J1939 표준을 이용하는 전자 제어 모듈과 통신하며, 바람직한 엔진 속도 또는 토크 한계 값을 전파한다. 본 시스템은, 자동차 조작자가 액셀레이터 페달을 통해 인공지능 순항 제어를 무효화시킬 수 있고, 액셀레이터 페달이 사전결정된 임계치 이하로 복귀할 때 자동으로 인공지능 순항 제어를 재개할 수 있도록 한다. 더욱이, 본 발명에 따른 시스템은 대형 트럭 산업 분야에 공통적인 광범위한 자동차 중량에 적응시킬 수 있다.
전자 제어 모듈에 의해 제어되는 엔진과, 이 전자 제어 모듈 및 거리 센서와통신하는 제어 로직을 구비한 자동차에서 이용하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 자차와 전방의 자동차간의 차간 거리(inter-vehicle distance)를 표시하는 파라미터를 감지하는 단계, 이 차간 거리 및 선택된 바람직한 추적 거리에 기초하여 바람직한 감속(또는 가속) 값을 결정하는 단계 및, 바람직한 추적 거리를 유지하도록 자동차의 도로 속도를 제어하기 위해 J1922 및 21939 표준을 이용하여 메시지를 전달하는 단계를 포함한다. 일실시예에서, 제어 로직은 차간 거리에 응답하여 자동차 감속에 대해 더욱 강력한 제어 능력을 제공하도록 자동화된 트랜스미션 및 엔진브레이크 장치와 통신한다. 본 방법은 또한, 전방에 자동차가 검출되지 않을 때 선택가능한 설정 속도를 유지하는 단계 및, 바람직한 추적 거리를 획득하려고 시도하는 동안 가속을 선택가능한 설정 속도로 제한하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 방법은 J1922/J1939 표준의 엔진 속도 제어 모드를 이용하는 단계를 포함하고, 다른 실시예에 따른 방법은 J1922/J1939 표준의 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하는 단계를 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방법은 엔진의 연료공급 감소를 실행하기 위해 J1587 표준에 의해 순항 제어 상한을 전달하는 단계를 포함한다. 엔진 제어 무효화 모드시에 허용가능한 시간을 제한하는 엔진과의 이용을 용이하게 하기 위하여, 본 발명은 또한 이용가능한 제어 모드간의 주기적인 스위칭을 제공한다.
본 발명에 따르면 다수의 장점이 발생한다. 본 발명의 시스템 및 방법은 자동차 속도를 자동으로 조정하여, 자차와 전방의 자동차간에 바람직한 전진 및 추적 거리를 획득하고, 이러한 전진 또는 추적 거리를 유지하는데 있어서의 운전자의 간섭을 감소시킨다. 예를 들면, 자동차가 전방의 자동차에 접근할 때 운전자의 간섭없이 순항하는 속도를 자동으로 감소시키는 것이 바람직하다. 전방의 자동차가 더이상 검출되지 않으면, 본 발명의 시스템 및 방법은 자동차를 사전설정된 순항 속도로 가속시킨다. 더욱이, 본 발명의 시스템 및 방법은 표준 엔진 제어 모드를 이용하므로, 표준에 부합하는 많은 다양한 엔진상에서 용이하게 실행된다.
본 발명의 시스템 및 방법은 전기 제어 모듈에 의해 실행되는 종래의 순항 제어와 결합하여 사용될 수 있는 표준 제어 커맨드를 이용할 수도 있으므로, 본 발명은 구매자가 특정의 엔진 또는 구매된 트랜스미션에 관계없이 순항 제어 모드를 선택할 수 있게 한다. 더욱이, 본 발명은 다양한 엔진 제조업자들의 특징적인 "스타일(style)" 또는 "필(feel)"을 방해하지 않고, 즉, 자동차 반응이 고정적이건, 능동적이거나, 부드럽거나에 관계없이 이들 다양한 엔진 제조업자에게 적응된다. 또한, 본 발명은, 몇몇 종래의 인공지능 순항 제어 시스템과 달리, 전진 거리가 고정되어 있지 않고 선택가능하다.
본 발명의 상기한 목적 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 본 발명의 최선 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 당업자에 의해 용이하게 이해될 것이다.
제 1 도를 참조하면, 본 발명에 따른 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법의 일실시예가 도시된다. 제 1 도는, 예를 들면, 트랙터 반-트레일러 자동차(10)와 같은 자동차(10)을 도시하며, 이 자동차는 클러치 메카니즘(clutch mechanism)(C)을 통해 복합 트랜스미션(compound transmission)(T)에 결합된, 전기적으로 제어되는 엔진(E)을 구비한다. 제 1 도에 도시된 자동차는 본 발명에 따른 시스템 및 방법에 대한 가능한 애플리케이션중 하나를 나타내고 있지만, 본 발명은, 본 명세서에서 설명되는 거리 정보 및/또는 접근 속도 정보를 이용하는 표준적인 엔진 제어 기능을 실행하는 전기적으로 제어되는 엔진을 채용하는 어떤 특정 형태의 자동차를 초월하는 것으로 이해되어야 한다.
바람직한 실시예에서, 트랜스미션(T)은, 자동차 구동 샤프트(drive shaft)(14)에 결합된 출력 샤프트(12)를 포함하는 보조 섹션(ausiliary section)과 직렬접속된 주 섹션(main section)을 구비하는 복합 변속 기어 또는 변속 트랜스미션이다. 자동차(10)는, 예를 들면, 조향 축(steer axle)(16)과 같은 적어도 두개의 축과, 예를 들면, 축(18, 20)과 같은 적어도 하나의 구동 축(drive axle)을 포함한다. 각각의 축은, 특정의 애플리케이션 및 동작 조건에 따라 수동 또는 자동으로 작동될 수도 있는 파운데이션(foundation) 또는 서비스 브레이크 구성요소(service brake components)(22)를 구비하는, 대응하는 휠(wheels)(W)을 지지한다. 예를 들면, 자동차에 ABS가 장착된 경우 자동차는, 예를 들면, 자동차가 브레이크를 걸고 시스템이 하나 이상의 휠사이에 충분한 미끄럼 격차를 검출한 때와 같은 적절한 조건하에서 자동적으로 브레이크를 제어할 수 있다. ECM이 SAE J1922 또는 J1939 표준에 의해 정의된 우선순위 시스템(priority system)을 이용하므로, ABS 시스템의 동작은 본 발명의 동작에 의해 영향을 받지 않는다. 이러한 우선순위 시스템은 ABS 시스템에게 인공지능 순항 제어 기능보다 더 높은 우선순위를 제공하므로, 인공지능 순항 제어는 ABS 동작을 인식하지 못한다. 서비스 브레이크 구성요소(22)는 본명세서에 설명된 자동차 브레이크 시스템의 제어를 실행하기 위하여 휠 속도 센서 및 전기적으로 제어되는 압력 밸브를 포함한다.
자동차(10)는, 예를 들면, (몇몇 수동 시스템의 경우에) 클러치 페달(24), 액셀레이터 페달(26), 브레이크 페달(28) 및, 계기판 제어 콘솔(dashboard control console)(30)과 같은 조작자 인터페이스와 같은 통상의 조작자 제어장치를 또한 포함하며, 계기판 제어 콘솔(30)은, 예를 들면, 라이트(lights), 디스플레이(displays), 버저(buzzers), 게이지(gauges), 등과 같은 다수의 출력장치(32)와, 예를 들면, 스위치(switches), 푸쉬 버튼(push buttons), 전위차계(potentiometers), 등과 같은 다양한 입력장치(34)를 포함할 수도 있다. 이러한 자동차 제어 시스템은 엔진 제어 모듈(engine control module;ECM)(40)과 같은 전자 제어 모듈을 포함하며, 바람직하기로는 트랜스미션 제어 모듈(transmission control module:TCM)(42)과 같은, 트랜스미션(T)의 제어를 실행하기 위한 부가의 전자 제어 모듈을 포함한다. 물론, 엔진 및 트랜스미션 제어장치는 몇몇 애플리케이션의 경우 단일의 전자 제어 모듈내에 결합될 수도 있다. ECM(40) 및 TCM(42)은 입력단(44)을 통해 여러 가지 센서와 통신하며, 출력단(46)을 통해 다수의 액츄에이터와 통신한다. 센서는 다른 많은 센서들중에서도 조향각 센서(steering angle sensor)(48), 휠 속도 센서(서비스 브레이크 구성요소(22)내에 포함됨), 전자 액셀레이터 페달 센서(accelerator pedal sensor;APS)(50), 브레이크 페달 센서 또는 스위치(52), 클러치 제어장치/센서(54), 출력 속도 센서(56) 및, 차간 거리 및/또는 접근 속도를 표시하는 센서(58)를 포함할 수 있다. 바람직하기로는, 센서(58)는 자동차(10)와 적어도 하나의 전방의 자동차에 대한 거리 및 접근 속도 정보를 제공한다. 바람직한 실시예에서, 센서(58)는 본 발명의 양수인으로부터 상업적으로 이용가능한 EATON VORAD EVT-200 충돌 경고 시스템의 일부이다.
액츄에이터는, 트랜스미션(T)내의 기어를 자동으로 시프트하기 위한 시프트 액츄에이터(shift actuator)(60)와, 전기적으로 제어되는 압력 밸브(브레이크 구성요소(22)내에 포함됨)와 엔진 리타더(62) 등을 포함할 수도 있다. 공지된 바와 같이, 엔진 리타더는, 긴 비탈길을 내려갈 때 파운데이션 또는 서비스 브레이크를 보완하고, 고주파 시동 및 정지 동작시에 서비스 브레이크의 수명을 연장시키는데 이용되는 장치이다. 리타더는 엔진 브레이크, 배기 브레이크(exhaust brakes), 유압 리타더 및 전기 리타더로서 분류될 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 엔진 리타더(62)는 잘 알려져 있는 제이크 브레이크(Jake brake)와 같은 엔진 브레이크이다. 이 장치는 파워 생성 디젤 엔진을 파워 흡수 공기 압축기로 변환한다. 이것은, 압축 실행동안 피스톤(piston)이 상부의 데드 센터(dead center)에 접근할때 연료를 차단하고 배기 밸브를 유압식으로 개방함으로써 성취된다. 엔진 브레이크를 작동하기 전에 엔진으로의 연료 흐름이 정지되었는지를 검증하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면, 연소되지 않은 연료 혼합물이 배기되게 된다. 따라서, 순항 제어가 채용되었을 때 많은 엔진 제조업자의 엔진 브레이크는 쓸모없게 된다. 그러나, 본 발명은 자동차 감속기능을 증강시키기 위하여 인공지능 순항 제어가 채용된 경우 엔진 리타더를 이용할 수도 있다. 이것은 단지, 이후에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 실린더내에 연료가 전혀 존재하지 않는 것으로 판명된 후 엔진 리타더를 직접 제어함으로써 성취된다.
제 1 도에 또한 예시되어 있는 바와 같이, 진단 모듈(diagonstics module)(64)이 ECM(40)에 선택적으로 접속될 수도 있으며, 이 진단 모듈(64)은, 자동차(10)의 진단, 서비스 및 유지보수를 용이하게 하기 위하여 SAE J1587 프로토콜에 의해 정의되는 상태 메시지를 전달한다. 이들 메시지는 TCM(42)과 같은 다른 시스템의 마이크로프로세서에도 또한 이용가능하며, 다른 많은 것들 중에서도, 예를 들면, 현재 엔진의 속도 및 토크, 액셀레이터 위치, 도로 속도, 순항 제어 상태 및 순항 제어 설정 속도와 같은 정보를 포함한다. 순항 제어 상태는 다른 것들중에서도, 다양한 순항 제어 스위치, 브레이크 페달 스위치 및 클러치 페달 위치에 대한 정보를 포함한다.
ECM(40)은, 바람직하기로는 SAE J1922 및 SAE J1939 표준에 따라 TCM(42)과 통신한다. 바람직하기로는, ECM(40)과 TCM(42)간의 통신 링크는 SAE J1708 물리적 레이어 표준 또는 콘트롤러 영역 네트워크(controller area network;CAN) 표준에 따른다. 또한 바람직하기로는, 거리 센서(58)는, SAE J1922 및 SAE J1939 표준과 실질적으로 유사한 SAE J1708 또는 CAN에 따르는 통신 링크를 통해 ECM(40) 및/또는 TCM(42)와 통신한다. 당업자라면, 특수 애플리케이션의 특정 요건을 수용하기 위하여 본 발명의 정신 또는 범주로부터 벗어나지 않고 전자 콘트롤러, 센서 및 액츄에이터간의 다양한 접속의 변경이 가능함을 이해할 것이다. 마찬가지로, 다양한 통신 링크 및 프로토콜은 적절한 트랜슬레이터(translators) 또는 컨버터(converters)를 이용하여 적응될 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 일실시예에서, 거리 센서(58)는 J1708 및 J1939를 이용하여 ECM(40)과 직접 통신한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 거리 센서(58)는 RS232 링크를 통해 직렬로 통신하며, 이 경우에는 우선 J1708로 변환된 후 TCM(42)과 통신하기 위해 CAN 프로토콜로 변환되며, 그리고 나서 CAN/J1708 컨버터 및 J1922 메시지 프로토콜을 통해 ECM(40)과 통신한다. 따라서, 본 발명은 특정의 데이타 경로에 관계없이 제어 및 상태 정보의 교환에 의존하며, 몇몇 경우에 정보 교환에 이용된 메시지 프로토콜에도 무관하다.
ECM(40), TCM(42) 및 센서(58)는, 다양한 자동차 시스템 및 서브시스템의 제어를 실행하기 위하여, 하드웨어 회로 구성요소와 프로그램된 마이크로프로세서의 다양한 조합내에서 실행되는 논리적 규칙을 포함할 수도 있다. 종종, 제어 기능이 논리적으로 분리되며, 다른 논리 제어 기능 및/또는 다른 시스템 및 서브시스템 콘트롤러와 공유되거나 또는 고유할 수도 있는, 특정의 입력 파라미터, 제어 방정식 및 출력 파라미터를 갖는다. (본 발명에 따라 인공지능이건 종래 방식에 의한 것이건) 순항 제어 기능이 ECM(40)내에 순항 제어 블럭(70)으로 개략적으로 표시되며, 이 순항 제어 블럭(70)은 본 명세서에서 설명된 바와 같은 기능을 실행하는데 이용되는 특정의 논리 규칙을 나타낸다. 마찬가지로, TCM(42)은 순항 제어 기능을 실행하는데 필요한 논리 규칙을 나타내는 순항 제어 블럭(72)을 포함하며, 센서(58)와 함께 이용되었을 때 인공지능 순항 제어 기능을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 센서(58)는 본 발명에 따른 통신 인터페이스를 통해 인공지능 순항 제어를 실행하기 위하여 제어 로직을 포함할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 측면은 제어 로직을 실행하는 마이크로프로세서 및/또는 회로의 특정 위치에 무관하다.
예를 들면, 본 발명의 일실시예에서, 순항 제어 블록(70, 72)은 제각기 엔진(E) 및 트랜스미션(T)에 대한 통상의 순항 제어 기능을 실행하며, 센서(58)는 이들 엔진(E) 및/또는 트랜스미션(T)에 대한 인공지능 순항 제어 기능(제 10 도에 최선 실시예로서 도시됨)을 실행하기 위하여 논리 규칙을 포함한다. 이 실시예에서, 센서(58)는 바람직하게 SAE J1922/J1939를 이용하여 ECM(40)과 직접 통신한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 센서(58)는 TCM(42)에 거리 및 접근 속도 정보를 제공하며, 순항 제어 블럭(72)는 인공지능 순항 제어 기능을 실행하고 ECM(40)내의 순항 제어 블럭(70)은 통상의 순항 제어 기능을 실행한다. 이 실시예에서, 센서(58)는 바람직하게 TCM(42)에 접속되며, 임의의 특정 통신 프로토콜을 이용할 필요가 없다.
제 2 도를 참조하면, 본 발명에 따른 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법의 논리적 관계 및 데이타 흐름을 예시하는 블럭도가 도시된다. 시스템 파워는, 예를 들면, 종래의 점화 스위치와 같은 키 스위치에 의해 제공되며, 도면중에 블럭(118)으로 표시된다. 인공지능 순항 제어를 실행하는 제어 로직은 블럭(120)으로 표시된다. 바람진한 실시예에서, 순항 제어 로직은 트랜스미션 인터페이스(122)와 통신하며, 다양한 상태 및 제어 정보를 교환한다. 상태 정보는 자동차 브레이크 스위치 상태, 트랜스미션 기어, 엔진 속도 및 도로 속도를 포함할 수도 있다. 제어 정보는 트랜스미션 시프트 요구 또는, 기어 시프트동안 동일한 엔진 속도를 획득하기 위한 엔진 속도 제어 커맨드를 포함할 수도 있다.
트랜스미션 인터페이스(122)는 자동차 트랜스미션 제어 모듈(124)에 접속되어, 다양한 트랜스미션 센서를 모니터하고 다양한 액츄에이터를 제어하여 현재 트랜스미션 기어와 같은 정보를 획득하며, 적절한 동작 조건하에서 기어 시프트를 실행한다. 트랜스미션 인터페이스(122)는 또한 운전자 인터페이스(126)에 도로 속도 정보를 제공한다. 도면중에 블럭(128)으로 개략적으로 표시된 자동차 조작자 또는 운전자는 운전자 인터페이스(126)를 통해 자동차 시스템과 정보를 교환한다. 바람직하기로는, 인공지능 순항 제어용 운전자 인터페이스는, 인공지능 순항 제어 특징을 이용하도록 공칭의 학습 곡선(learning curve)을 제공하기 위하여 종래의 순항 제어 인터페이스와 실질적으로 유사하다. 자동차 운전자는 계기판 콘솔상에 위치배정된 전위차계를 통해 (바람직하기로는 초단위로) 바람직한 추적(또는 전진)거리를 선택한다. 바람직하기로는, 선택가능한 전진 범위는 약 1초에서 4초까지 연속적으로 변화하며, 이는 현재 자동차 속도에 따른 차간 거리에 대응한다. 순항 설정 포인트 스위치가 또한 현재 도로 속도를 설정 포인트로서 설정하기 위해 제공되며, 눌러졌을 때 속도가 설정된다. 인공지능 순항 제어를 해제하여 통상의 순항 제어 시스템으로 시스템 기능을 실행시키기 위한 다른 스위치가 제공된다. 운전자 인터페이스(126)는 운전자에게 라이트 또는 알파벳과 숫자를 이용한 디스플레이 등을 통해 상태 정보를 제공할 수도 있다. 더욱이, 운전자 인터페이스(126)는 엔진 리타더의 사용을 인에이블시키고 두개, 네개 또는 여섯개의 실린더에 대한 리타더의 동작에 대응하는 지연의 레벨을 인에이블시키기 위한 콘솔을 포함할 수도 있다.
운전자 인터페이스(126)는 트랜스미션 인터페이스(122)로부터 제공되는 자동차 속도를 이용하여 바람직한 전진 거리를 추적 거리로 변환하며, 이 정보를 순항설정 포인트 스위치의 상태와 함께 순항 제어 로직(120)에게 전달한다. 콘트롤러 영역 네트워크(CAN) 인터페이스(130)는 순항 제어 로직(120), 거리 센서(132) 및 엔진 제어 모듈(134)과 통신한다. 순항 제어 로직(120)은, CAN 인터페이스(130)를 통해, 신호 및 상태 정보를 거리 센서(132)와 교환하며, 순항 제어 상태 정보 및 바람직한 엔진 속도 정보를 엔진 제어 모듈(134)과 교환한다. 바람직하기로는, CAN 인터페이스(130)는 SAE J1922 또는 SAE J1939를 이용하여 상태 및 제어 메시지를 엔진 제어 모듈(134)과 통신한다. 순항 제어 로직(120)은 엔진 리타더(136)를 직접 제어할 수도 있고, CAN 인터페이스(130)를 통해 또는 특정의 애플리케이션에 따라 엔진 제어 모듈(134)을 통해 선택사양적으로 통신할 수도 있다.
제 3 도를 참조하면, 제 2 도의 순항 제어 로직을 위한 논리적 관계 및 데이타 흐름을 예시하는 블럭도가 도시된다. 본 발명을 설명하는데 있어서 제공된 이 블럭도 및 흐름도는 어느정도 방법 단계로 이루어진 순차적인 처리를 도시하지만, 본 발명의 정신 또는 범주로부터 벗어나지 않고 다수의 처리 방법중 어느 것이 이용될 수 있음을 알아야 한다. 예를 들면, 이러한 제어 로직이 하드웨어로 구현된 경우 많은 방법 단계가 동시에 또는 거의 동시에 수행될 수도 있다. 마찬가지로, 인터럽트 구동 처리 방법(interrupt driven processing strategy)이 또는 본 발명의 목적 및 장점을 획득하기 위해 이용될 수 있다. 당업자라면, 본 발명의 정신 또는 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 개념을 대응하는 병행 실행(parallel implementation)으로까지 확장할 수도 있음을 또한 명백히 이해하게 된다. 마찬가지로, 본 발명의 하나 이상의 목적 및 장점을 성취하기 위하여 하드웨어 및/또는소프트웨어를 이용하는 순차/병행 실행 조합도 본 발명이 꾀하는 범위내에 속한다.
파워가 시스템에 인가되었을 때 제어 로직은 제 3 도의 블럭(150)에서 시작한다. 블럭(152)에서, 시스템 변수를 초기화하고, 카운터를 리셋하며, 프로세서에 다양한 구성요소의 존재 및/또는 상태, 예를 들면, 엔진 리타더가 설치되어 있는지 및 자동차가 자동 시프팅을 할 수 있는 트랜스미션을 구비하고 있는지에 관한 정보를 제공하는 조정 변수를 판독한다. 블럭(154)에서, 현재의 시스템 변수 값이 "이전(previous)" 값으로서 메모리로 전달되어, 시스템은, 이후에 설명되는 바와 같이, 신호 정전이 발생한 경우 이전 상태를 가정하거나 유지할 수 있다. 블럭(156)에서, 블럭(154)으로 복귀하기 전에 각 사이클마다 참조부호(158) 내지 참조부호(212)로 표시되는 순항 제어 로직 기능의 나머지 처리가 수행되며, 이 처리는 파워가 시스템에 인가되고 있는 동안 계속된다.
제 3 도를 계속하여 참조하면, 블럭(158)에서, 거리 센서로부터의 메시지를 판독하여 거리 센서의 상태를 판정한다. 각 사이클마다, 센서는 CAN 인터페이스를 통해, 자동차와 두 전방의 자동차간의 거리 및 접근 속도와 센서 유닛의 상태를 포함하는 메시지를 바람직하게 전달한다. 물론, 복수의 시스템 프로세서중 어느 한 프로세서의 제어 로직은, 원한다면 접근 속도 또는 상대 속도를 적분함으로써 자동차간 거리를 계산할 수 있다. 센서가 에러 또는 고장을 표시하는 경우에 인공지능 순항 제어 및 바람직하게는 통상의 순항 제어가 금지된다.
블럭(160)에서, 거리 및 접근 속도 정보가 분석되어 목표 자동차가 센서의 범위내에 존재하는지를 판정한다. 바람직한 실시예에서, 센서는 마이크로파 레이더빔을 이용하여, 자차에 대해 대략 350 피트의 범위내에 위치하는 최고 두 개의 전방의 자동차를 감지한다. 센서는 전송된 신호와 돌아오는 신호간의 도플러 시프트에 기초하여 거리 및 접근 속도를 산출하며, 이 때 주파수 시프트는 자차에 대한 목표 자동차의 속도를 표시한다. 따라서, 자차가 거리 센서 범위내의 목표 자동차와 동일한 속도로 주행하고 있는 경우, 도플러 시프트는 거의 제로(zero)이며, 거리 센서는 이를 전방의 자동차에 대한 거리 접근 속도로서 전달하게 된다. 그러나, 전방에 자동차가 전혀 검출되지 않은 경우(이것은 전자기 간섭 또는 전송된 레이더 빔의 예측되지 않은 산란에 기인할 수도 있음)에도, 거리 센서는 거리 및 접근 속도를 제로로서 판단하여 전달한다. 그리고 나서, 블럭(160)에서, 신호가 사전결정된 시간 주기, 바람직하기로는, 2초를 초과하는 것을 조사하여, 앞서 설명된 제로가 되는 조건중 전자의 조건 또는 후자의 조건이 실제로 존재하는지를 판정한다. 센서가 사전결정된 시간 주기를 초과하는 기간동안 거리를 제로로서 전달하면, 고장으로 표시되지 않으며, 이 때 시스템은 어떤 목표 자동차도 존재하지 않는 것으로 가정한다. 그렇지 않으면, 짧은 신호의 중단동안, 시스템 값에 0차 대기모드(zero order hold)가 인가되며, 즉, 이후에 상세히 설명되는 바와 같이, 엔진 실린더로의 연료 흐름이 검출되지 않는 한, 시스템은 이전의 속도 및 엔진 리타더 값을 유지한다. 연료 흐름이 검출되면, 엔진 리타더는 작동중지된다.
대안적으로, 짧은 신호의 중단동안, 이전의 자동차간 거리 및 속도 값을 이용하는 1차 대기모드(first order hold)가 이용될 수도 있다. 자동차간 거리가 갑작스럽게 감소된 것이 검출되었지만 자동차간 거리는 여전히 포지티브인 경우, 시스템은 즉각적으로 반응한다. 이것은, 제 2의 전방의 자동차가 자차와 제 1의 전방의 자동차 사이로 움직인 경우에 발생할 수 있다. 신호 값의 갑작스런 증가가 검출된 경우에, 시스템은 반응하기 전에 바람직하기로는 약 2초를 지연시킨다. 이것은, 자동차가 커브를 돌 때 센서가 순간적으로 전방의 자동차를 검출하지 못하거나 또는 일시적으로 제 2 전방의 자동차를 검출하여 발생할 수도 있다.
제 3 도의 블럭(162)에서, 인공지능 순항 제어의 현재 상태가 표시되며, 이것은 블럭(164) 내지 블럭(170)으로 나타내어지는 상태중 하나일 수 있다. 인공지능 순항 제어는 블럭(168)으로 표시된 오프(OFF) 상태에서 시작하며, 어떠한 트랜스미션 시프트 요구 또는 엔진 리타더(및 연료공급 또는 연료공급 감소) 요구도 취소된다. 자동차 도로 속도가 사전결정된 최소의 도로 속도, 바람직하기로는, 30mph를 초과하는 상태에서 순항 제어 설정 버튼이 눌려진 경우에, 상태는 블럭(170)으로 표시된 바와 같은 초기화(initialization;INT) 상태로 변화된다. 이 INIT 상태는 각종 카운터를 리셋하고, 순항 제어 설정 속도를 현재의 자동차 도로 속도로 설정한다. 이러한 설정 속도는 인공지능 순항 제어 시스템에 의해 획득되는 최대 속도로서 특징화될 수도 있다. 즉, 자차가 계속적으로 가속하는 목표 자동차를 추적하고 있는 경우에는, 자차도 순항 제어 설정 속도에 획득할 때까지 가속하게 된다. 따라서, 순항 제어 설정 속도는 계기판 콘솔의 전위차계를 통해 조작자에 의해 선택된 바람직한 추적 거리를 무효화한다.
INIT 상태에 있는 동안, 자동차 도로 속도가 계속해서 허용된 최소치 미만으로 떨어지거나 또는 운전자가 액셀레이터 페달을 지정된 포인트(바람직한 실시예에서 85%) 이상으로 밟은 경우, 이 때 상태는 블럭(166)으로 표시되는 바와 같이 중지(PAUSE) 상태로 변화한다. 이 상태는 운전자로 하여금 자동차를 추적하기 보다는 천천히 따라가도록 한다. 액셀레이터 페달 위치가 제 2 지정된 포인트, 바람직하게는 50% 미만으로 다시 돌아가면, 순항 제어는 이전의 기능을 다시 계속하여 전방의 자동차를 추적(거리 제어 모드)하거나 또는 바람직한 순항 설정 포인트를 유지(속도 제어 모드)한다. 엔진 제어 모듈에서 실행되는 통상의 순항 제어 기능은, 액셀레이터 페달을 통해 요구된 토크가 순항 제어 모듈에 의해 결정된 토크를 초과할 경우 조작자에게 제어기능을 넘긴다. 본 발명은, 토크 정보가 "외부의 (foreign)" 프로세서, 즉, 엔진 제어 모듈 이외의 프로세서에게 항상 용이하게 이용가능한 것은 아니므로, 마찬가지의 특징을 제공하기 위하여 액셀레이터 패달 위치를 이용한다. 더욱이, 몇몇 엔진의 경우에, 페달 위치는 엔진 토크(즉, 전속 엔진)가 아니라 엔진 속도에 대응한다. 최소-최대 엔진과 같은 다른 엔진에서는, 페달 위치가 엔진 토크에 대응한다. 따라서, 액셀레이터 페달 위치를 이용함으로써, 본 발명의 단일의 실행은 어느 엔진 형태와도 이용될 수 있다. 자동차 브레이크 페달이 눌려지거나 거리 센서가 에러를 표시한 경우에, 상태는 블럭(168)으로 표시된 바와 같이 OFF로 변화된다. 그렇지 않으면, 상태는 블럭(164)으로 표시된 바와 같이 ON으로 변화된다.
블럭(166)으로 표시된 중지 상태로 들어가는 경우에는, 인공지능 순항 제어로부터의 모든 트랜스미션 시프트 요구 또는 엔진 리타더 요구(또는 연료공급 또는 연료공급 감소 요구)가 리셋되거나 취소된다. 중지 상태에 있는 동안, 액셀레이터페달 위치가 제 2 지정된 포인트(바람직한 실시예에서 50%) 미만으로 돌아가고 자동차 도로 속도가 사전결정된 최소 포인트 이상으로 유지되는 경우, 이 때 상태는 앞서 설명된 바와 같이 ON 상태로 변화한다. 브레이크 페달이 눌려지거나 거리 센서가 에러를 표시하는 경우, 이 때 상태는 OFF 상태로 변화된다. 자동차 도로 속도가 사전결정된 최소 속도 이상이고, 순항 제어 설정 버튼이 눌려진 경우, 상태는, 순항 제어 설정 포인트를 현재의 자동차 도로 속도로 재설정하는 INIT 상태로 변화된다.
제 3 도의 블럭(164)으로 표시된 ON 상태이고, 액셀레이터 페달 위치가 제 1 지정된 포인트를 초과하거나, 자동차 도로 속도가 사전결정된 최소 속도 미만으로 감소한 경우, 이 때 상태는 중지 상태로 변화된다. 앞에서 상태들에 관하여 설명된 바와 같이, 브레이크 페달이 눌려지거나 또는 거리 센서가 에러를 표시하는 경우, 이 때 상태는 OFF 상태로 변화된다. 그렇지 않으면, 제어 로직은 블럭(180) 내지 블럭(212)에 예시된 기능을 실행하도록 진행한다.
블럭(180)에서, 자차와 전방의 자동차 사이에 바람직한 전진 거리를 유지하기 위해 요구된 가속도 또는 감속도(이후 통합하여 "감속도(deceleration)"라고 함)를 계산한다. 이러한 기능을 성취하기 위하여 적절한 감속도 장치의 선택이 제 7 도에 도표적으로 예시된다. 제 7 도에서 영역(300)은 바람직한 감속도를 성취하기 위해 연료 제어만이 요구된 경우의 장치의 조건을 나타낸다. 연료 제어는 포지티브 또는 네가티브 접근 속도에 대응하여 제각기 엔진으로의 연료공급을 증가시키거나 또는 감소시키는 것으로 구성될 수도 있다. 영역(300)은 영역(300) 내지영역(310) 사이에 급속한 상태 천이를 제거하기에 충분한 영역으로 평형점(equilibrium point)(314)을 둘러싸야 한다.
제 7 도에 또한 도시된 바와 같이, 영역(302, 304, 306)은 엔진의 연료공급 감소를 요구하는 조건을 나타내며, 제각기 제 1, 제 2, 제 3의 엔진 브레이크 레벨의 애플리케이션을 나타낸다. 이들 영역을 분리하는 라인의 기울기는, 이후 제 5 도를 참조하여 설명되는 바와 같이 완전히 적재된 자동차의 감속도(최악인 경우의 감속도 시나리오)에 기초한다. 영역(308)은 연료공급 감소, 최대 엔진 브레이크 및 트랜스미션 시프트다운이 요구된 경우의 조건을 나타낸다. 영역(310)은 인공지능 순항 제어가, 예를 들면, 목표 자동차가 거리 센서의 범위 한계 RL이상인 때 금지되는 조건을 나타낸다. RL은 수초내에 판정되므로, 그의 위치는 거리 센서의 고정된 동작 범위 및 현재 자동차의 도로 속도에 기초하여 변화하게 된다.
제 7 도의 영역(312)은, 전방의 자동차와 자차 사이의 거리가 제로 미만이므로 충돌을 표시한다. 평형점(314)은 바람직한 추적 범위 Rd가 제로의 접근 속도 라인과 교차하는 점으로 결정되며, 바람직한 추적 거리에서 전방의 자동차를 완전히 추적함을 표시한다. 이와 같은 예시된 다양한 영역은 자동차가 이후 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 완전히 적재되었을 때 존재하는 최악인 경우의 감속도를 표시한다. 네가티브 접근 속도는 자동차간 거리가 감소하여 감속도를 나타내고 있음을 표시하며, 반면에 포지티브 접근 속도는 바람직한 추적 범위가 성취될 때까지 또는 자동차가 순항 설정 포인트에 도달할 때까지 가속을 요구함을 나타낸다.
다시 제 3 도를 참조하면, 블럭(182)에서, 시스템내에서 이용가능한 감속도 장치에 대한 감속도 레벨을 계산한다. 바람직한 실시예에서, -0.022g의 공칭 값이, 연료공급이 감소될 때 대략 72,400 파운드의 완전히 적재된 자동차에 대한 감속도로서 이용된다. 따라서, 약 350피트의 동작 범위를 갖는 센서를 구비하되 엔진 리타더를 구비하지 않는 자동차에서, 본 발명의 인공지능 순항 제어에 의하면, 두 대의 자동차 사이의 최초의 상대 속도가 약 13mph 미만인 동안 운전자의 간섭없이 목표 자동차에 접근 및 추적할 수 있다. 감속 인자는 통상의 엔진 브레이크를 구비한 자동차에서 각 엔진 지연 레벨에 대해 약 20%만큼 증가한다. 이것은 시스템으로 하여금 자동차가 약 18mph의 최초의 상대 속도로 전방의 자동차를 추적하도록 한다. 물론, 이들 값은 특정의 애플리케이션에 따라 변화하며, 따라서 본 발명은 조정 파라미터를 이용하고, 블럭(182)으로 표시된 바와 같이 실행시 실제의 감속 레벨을 계산한다. 그리고 나서, 블럭(184)에서 접근 속도를 제 7 도에 도시된 바와 같이 자동차간 접근 속도와 현재의 감속도 레벨에 기초하는 평형 값으로 결정한다. 그리고 나서, 블럭(186)에서 점근선적으로 (제 7 도에 도시된) 평형점(314)에 수렴하도록 하는데 필요한 감속도 량을 결정한다.
다음으로, 블럭(190)에서, 블록(192, 202, 204)으로 나타내어진 바와 같이, 적절한 시스템 및 서브시스템을 제어하며, 이에 관하여는 이후에 더욱 상세히 설명된다. 블럭(210)에서는, 정상적인 시스템 동작에 대한 예외가 처리된다. 예를 들면, 센서 에러 또는 고장이 표시된 경우, 블럭(210)에서 모든 시프트 요구 및 리타더 요구가 취소되며, 순항 제어 상한이 제로로 리셋된다. 거리 신호 정전이 표시되면, 블럭(210)에서, 신호 손실에 후속하여 다양한 파라미터 값이 그들의 대응하는 값으로 설정된다. 블럭(212)은 SAE J1922 엔진 속도 제어 커맨드를 전달하기에 앞서서 인공지능 순항 제어 시스템에 의해 요구된 가속을 제한하여야 할 필요가 있는 경우에 이용될 수 있다. 이러한 특징은 바람직하지 않은 엔진 파동을 감소시키거나 제거하기 위하여 능동적 응답을 갖는 엔진과 함께 이용하기 위해 제공된다. 바람직한 실시예에서, 가속도는 3mph의 단계 증가로 제한된다. 그리고나서, 블럭(212)에서, 바람직한 가속도, 자동차 축 비율 및 현재 트랜스미션의 기어 비율에 기초하는 바람직한 자동차 도로 속도를 성취하기 위하여 바람직한 엔진 속도가 결정된다.
제 4 도는, 제 3 도에서 블럭(192)에 의해 전반적으로 나타내어진, 본 발명에 따른 연료 제어 방법을 예시하는 블럭도이다. 이 기능은 요구된 거리 제어를 성취하기 위하여 J1922 또는 J1939를 통해 엔진 제어 모듈로 전달되는 바람직한 엔진 속도를 결정한다. 제 4 도의 블럭(250)은 자동차 조작자에 의해 결정된 바람직한 전진 시간을 현재의 자동차 도로 속도에 의해 승산하여 현재의 자동차 도로 속도에 대해 바람직한 추적 거리를 획득한다. 블럭(252)은 바람직한 거리를 실제 거리에 비교하여 거리 에러를 발생한다. 이와 같이 하여 얻어진 차는 전달 함수(transfer function)(254)에 의해 나타내어진 바와 같이 바람직한 접근 속도를 결정하는데 이용된다. 바람직한 실시예에서, 전달 함수(254)는 상이한 기울기 m1및 m2를 갖는 두 개의 선형부를 포함한다. 포지티브의 거리 차는 자동차간 거리가 바람직한 거리 차보다 더 크다는 것을 표시하고, 반면에 그 반대는 네가티브의 거리 차에 의해 표시된다. 바람직하기로는, m2는 바람직한 거리보다 더 가까운 거리에서 동작하는 것에 대비하여 바이어스를 반사하는 m1보다 더 높은 이득 또는 기울기를 나타낸다. 물론, 이 전달 함수는 특정 애플리케이션을 위해 주문될 수도 있으며, 선형일 필요도 제 4 도의 실시예에 도시된 바와 같은 기울기를 가질 필요도 없다.
제 4 도의 나머지 블럭은 간단한 비례 제어 시스템(proportional control system)을 나타낸다. 블럭(256)은 접근 속도 에러 신호를 발생하며, 이는 바람직한 접근 속도와, 궤환 이득 Kf를 갖는 궤환 루프에 의해 결정되는 실제 접근 속도사이의 차이다. 이러한 기능은 제 3 도에서 블럭(196)에 의해 전반적으로 나타내어진다. 제 3 도의 블록(194, 198, 200)은 제 4 도의 블럭(256) 내지 블럭(266)과 유사하다. 제 4 도의 블럭(258)은 전방의 또는 비례 이득 인수 Kp를 나타내며, 블럭(260)은 J1922 또는 J1939의 엔진 속도 제어 모드를 이용하는 엔진을 통해 제어되는 자동차 속도를 나타낸다. 블럭(264)은 접근 속도를 생성하기 위하여 블럭(262)에서 실제의 자동차 도로 속도 값에 비교되는 거리 센서 입력을 나타낸다. 블럭(268)은 실제의 접근 속도를 적분하여 외측 궤환 루프에 대한 실제 거리를 산출한다.
제 4 도에 도시된 제어 시스템의 성공 정도는 기초 거리 식(basic distance formula), 즉,
을 사용하여 현재 동작점으로부터 평형점까지의 거리를 계산함으로써 제 7 도를 이용하여 수학적으로 측정될 수 있으며, 여기서 ddes는 바람직한 거리를, dact는 실제 거리를, rtdes는 바람직한 접근 속도를, rtact는 실제 접근 속도를 나타낸다. 이러한 함수는 네 개의 제어 파라미터, 즉, 비례 이득 Kp, 궤환 이득 Kf, 및 두개의 파라미터 m1및 m2를 최적화하는데 이용될 수 있으며, 이들 두 파라미터 m1및 m2는 거리 에러를 블럭(254)에 의해 표시된 바와 같은 바람직한 접근 속도로 맵(map)한다.
제 3 도를 다시 참조하면, 블럭(194)에서, 어떠한 목표 자동차도 검출되지 않거나 또는 자동차간 접근 속도가 포지티브여서 자차가 목표 자동차에 대하여 가속해야 할 필요가 있는 경우는, 자동차 속도를 최고 순항 제어 설정 포인트까지 램프(ramp)시킨다. 블럭(196) 내지 블럭(200)은 J1922 또는 J1939의 엔진 속도 및 토크 한계 제어 기능을 이용하여 실행될 수 있는 연료공급 감소 기능을 나타낸다. 일단 바람직한 접근 속도가 블럭(196)에 의해 결정되면, 블럭(198)에서 필요한 자동차 속도 감소량을 결정한다. 그리고 나서, 블럭(200)에서 통신 링크를 통해 ECM으로 전파될 대응하는 엔진 속도의 상한을 결정한다. 상한 값이 현재의 엔진 속도를 초과할 때마다, ECM은 엔진으로의 연료공급을 감소시켜 바람직한 감속을 초래한다. 대안적으로, 마찬가지의 결과를 얻기 위하여, 블럭(200)에서 현재 자동차 속도 미만의 대응하는 순항 제어 속도의 상한을 결정하고 이것을 J1587을 통해 ECM으로 전파할 수도 있다.
몇몇 엔진 제조업자들은 특정의 무효 제어 모드가 연속적으로 인에이블될 수도 있는 시간의 양을 제한한다. 따라서, 본 발명은 이들 엔진 제어 방법을 각 제어 모드 사이에서 주기적으로 스위칭함으로써 수용한다. 예를 들면, 엔진 제조업자가 엔진 속도 제어 모드가 연속적으로 인에이블될 수 있는 시간 량을 제한한 경우, 본 발명은 엔진 속도 제어 모드로부터, 이전의 사이클상에서 J1587, J1922 또는 J1939를 통해 ECM에 의해 전파되는 출력 토크와 동일한 출력 토크를 요구하는 엔진 토크 제어 모드로 주기적으로 스위칭한다. 그리고 나서, 제어는, 제어 모드 타임아웃(timeout)을 발생하거나 시스템 성능에 영향을 주지 않고, 엔진 속도 제어 모드로 복귀될 수 있다. 일실시예에서, 본 발명은 매 1초 걸러마다 엔진 속도 제어 모드로부터 엔진 토크 제어 모드로 스위칭하며, 엔진 속도 제어 모드로 복귀하기 전에 25 밀리초 동안 이 모드를 유지한다.
제 3 도의 블럭(202)에서는 요구된 감속 레벨에 따라 트랜스미션으로부터 시프트다운을 요구할지 시프트업을 요구할지를 결정한다. 권장된 엔진 속도 레벨을 초과하지 않고 시프트다운이 실행될 수 있는지의 여부를 결정하기 위하여 현재 엔진 속도, 트랜스미션 기어 비율 및 축 비율이 조사된다. 마찬가지로, 엔진 속도가 상한에 접근하고, 더욱이, 선택된 전진 거리를 획득하기 위해 가속도가 요구된 경우 시프트업이 요구될 수도 있다.
제 3 도에 도시된 블럭(204)에서, 바람직한 감속도 레벨을 성취하기 위해 엔진 리타더의 제어를 실행한다. 엔진 리타더는 직접 제어되므로, 블럭(206)에서는 엔진 브레이크를 작동시키기 전에 실린더내의 모든 연료가 연소되었음을 확인한다.연료 흐름은, J1922을 경유하여 통신 링크 위로 엔진에 의해 전달되는 최고 토크 파라미터의 이용도 백분율에 기초하여 평가된다. 실제 계산은 엔진 제조업자에 의해 변화할 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 이 파라미터는 다음 식,
에 의해 주어지며, 여기서 %peak torque는 최고 토크의 평가된 이용도 백분율이고, fuel current는 현재 연료 측정 커맨드이고, fuel frict @ N은 현재 엔진 속도에서 평가된 마찰 부하를 극복하기 위하여 요구된 연료이고, fuel peak torque는 최고 토크를 얻기 위하여 요구된 연료이고, fuel frict @ PTS는 최고의 토크 속도에서 평가된 마찰 부하를 극복하기 위하여 요구된 연료이다. 이러한 파라미터에 대한 포지티브가 아닌 값은 제로의 연료를 표시한다. 계산시에 있을 수 있는 어떤 부정확도를 감안하기 위해 안전 계수(safety factor)가 시스템내에 도입된다. 연료가 차단된 것으로 판정되면, 블럭(208)에서는, 바람직한 감속 레벨을 얻기 위하여 요구된 수만큼의 실린더를 작동시킨다.
제 5도를 참조하면, 다양한 부하를 갖는 트랙터 반-트레일러 자동차에 대한 대표적인 감속도 값을 예시하는 그래프가 도시된다. 라인(280)은 "밥테일(bobtail)"형 트랙터, 즉, 총 약 20,000 파운드의 결합된 중량을 갖는, 반-트래일러가 전혀 부착되지 않은 트랙터를 나타낸다. 이와 같은 부하 조건에 대한 감속도의 선형 근사치는 약-0.82 mph/s이다. 라인(282)은 비어 있는 반-트레일러가 부착된 트랙터를 나타내고, 약 -0.51 mph/s의 근사적인 감속도를 가지며,라인(284)은 완전히 적재된 반-트레일러를 구비하여 총 결합 중량이 약 72,400 파운드이고, -0.36 mph/s의 근사적인 감속도를 갖는 트랙터를 나타낸다. 이와 같은 정보는 제 7 도에서 예시되고 앞서 설명된 감속도 레벨을 산출하는데 이용된다. 물론, 실제의 자동차 중량이 결정되거나 평가될 수 있는 경우, 연료공급 감소 및 엔진 브레이킹과 연관된 감속도 용량을 결정하는데에도 실제의 감속도 값이 이용될 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 5,335,566 호 및 제 5,272,939 포에 개시된 것과 같은 GCW의 평가를 제공하기 위하여 다수의 방법이 이용될 수 있으며, 이러한 미국 특허는 그 전체가 본 명세서에서 참조로 인용된다.
제 6 도를 참조하면, 완전히 적재된 자동차에서 다양한 엔진 브레이크 레벨에 대한 자동차 감속도를 예시하는 그래프가 도시된다. 대략 -0.73 mph/s의 선형 감속도를 갖는 최대 엔진 브레이크를 나타낸다. 라인(292)은 대략 -0.65 mph/s의 선형 감속도를 갖는 엔진 브레이크의 중간 레벨을 나타낸다. 라인(294)는 대략 -0.52 mph/s의 선형 감속도를 갖는 엔진 브레이크의 저 레벨을 나타내며, 라인(296)은 대략 -0.44 mph/s의 선형 감속도를 갖지만 어떤 엔진 브레이크도 없는 연료공급 감소를 나타낸다. 따라서, 엔진 브레이크의 각 레벨은 감속도를 약 20% 증가시킨다.
제 8 도는, 부하가 전혀 없는 조건하에서, 본 발명에 따라 SAE J1922 또는 SAE J1939 표준을 이용하는 엔진 속도 제어 모드에서 동작되는 엔진의 응답을 예시한다. 시간 t0에서 시작되어, 인공지능 순항 제어 모듈은 엔진을 엔진 속도 제어 모드에 놓이도록 하기 위해 적절한 메시지를 전파하였다. 인공지능 순항 제어 로직에 의해 결정되는 바람직한 엔진 속도가 라인(320)으로 표시된다. 실제 엔진 속도는 라인(322)으로 표시된다. 도시된 바와 같이, ECM은 연료공급을 적절히 조정하여 실제의 엔진 속도를 바람직한 엔진 속도보다 약간 위로 유지한다. 따라서, 시간 t0로부터 시간 t1까지에서, 인공지능 순항 제어 로직은 주기적으로 동일한 바람직한 엔진 속도를 전파하고, ECM은 엔진 속도를 유지하기 위한 실제의 제어 기능(대표적으로, 비례-적분 제어(proportional-integral control), 즉, PI 또는 PID 제어)을 수행한다.
제 8 도의 시간 t1에서, 인공지능 순항 제어에 의해 결정되는 바람직한 엔진 속도가 감소된다. 이것은 전방의 목표 자동차가 갑자기 자차와 동일한 차선내로 진입이동함으로써 발생될 수도 있다. 실제 엔진 속도는 바람직한 실시예에서 라인(324)으로 표시된 바와 같이 약 30 rpm/s의 속도로 대략 선형적으로 감소한다. 엔진에, 예를 들면, 잘 공지된 자콥 엔진 브레이크(Jacobs engine brake) 또는 그와 유사한 장치와 같은 엔진 리타더가 장착된 경우, 앞서 설명된 바와 같이 엔진 리타더를 자동으로 작동시킴으로써 더욱 높은 감속도 비율이 성취된다.
시간 t2에서, 인공지능 순항 제어 로직에 의해 결정된 바람직한 엔진 속도가 증가된다. 도시된 바와 같이, 실제 엔진 속도는 지시된 엔진 속도의 증가에 더욱 빨리 응답한다. 그러나, 시간 t3에서, 실제 엔진 속도는 역시 순항제어 로직에 의해결정된 바람직한 엔진 속도와 대략 동일하며, SAE J1922 또는 J1939를 이용하여 전파한다. 물론, 실제 응답 시간 및 특성은 특정 엔진 및 엔진 조정, 트랜스미션, 자동차 중량 및 현재 동작 조건을 포함하는 다수의 인자에 의존하여 변화할 수도 있다.
SAE J1922 및 J1939의 엔진 속도 제어 모드는 현재의 동작 제어 모드를 무효화시키므로, 인공지능 순항 제어와, 만약 존재한다면, 통상의 순항 제어는, 이들 제어 기능이 불규칙한 실행을 초래할 수도 있는 엔진의 제어를 경쟁하게 되므로, 동시에 채용되어서는 안된다.
제 9도를 참조하면, 엔진의 전자 제어 모듈 외부의 제어 로직으로 인공지능 순항 제어 기능을 실행하기 위한 본 발명의 다른 실시예의 동작을 예시하기 위하여 시간의 함수로서 나타낸 엔진 속도의 그래프가 도시된다. 제 9 도에 도시된 실시예는 SAE J1922 또는 J1939에 지정된 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하여 인공지능 순항 제어 기능을 실행하고, 만약 존재한다면 통상의 순항 제어를 수용한다.
본 실시예에서, 운전자는 계기판 콘솔상의 다양한 순항 제어 스위치를 조작함으로써 순항 제어를 개시한다. 인공지능 순항 제어를 위해 개별적인 스위치가 제공되거나 또는 대안적으로, 스위치의 상태가 J1587을 통해 전파되므로, 양 기능에 대해 동일한 순항 제어 스위치가 이용될 수도 있다. 통상의 순항 제어 기능은 인공지능 순항 제어 로직이 작동되었을 때 무효화된다. 그리고 나서, 인공지능 순항 제어는 J1922 또는 J1939의 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하여 자동차 속도를 감소시킬 수 있다. 동작동안, 인공지능 순항 제어 로직은 표준 통신 인터페이스를 통해 엔진 속도의 상한 및 토크 값 한계 백분율을 ECM으로 전파한다. ECM은 이러한 데이타를 수신하여 엔진 속도 및 토크를 수신된 값으로 제한하기 위해 엔진으로의 연료공급을 제어한다. 바람직한 실시예에서, 엔진 속도 한계 값이 요구된 감속도에 기초하여 계산되고 전파되며, 토크 한계 같은 최대 토크(100%)로 설정된다.
이 실시예는, 인공지능 순항 제어가 통상의 순항 제어에 의해 결정되는 바람직한 엔진 속도에 단지 상한을 부과하여, 통상의 순항 제어와 인공지능 순항 제어를 가능하게 한다. 이것은 순항 제어 기능을 실행하는데 있어서, 자동차로 하여금 자신의 특징적인 운전용이도(driveability)를 유지하거나 또는 엔진/자동차 제조업자에 의해 결정된 것처럼 느끼게 하는 잇점을 갖는다. 예를 들면, 상품 차별화(product differentiation)를 촉진하기 위하여, 한 엔진 제조업자는 순항 제어에 있는 동안 제어되는 변수(엔진 속도 또는 자동차 속도)에 대해 다른 제조업자보다 더 엄격한 제어를 부과할 수도 있다. 그러나, 속도 제어 모드에서는, 많은 제조업자가 J1922 및 J1939 표준에 의해 정의된 바와 같이 더욱 엄격한 제어를 부과하므로, 다양한 제조업자간에 구별이 용이하지 않다. 본 발명에 따른 본 실시예는 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하므로, ECM에 의해 실행되는 파라미터 제어의 기초가 되는 특징이 변화되지 않고 유지되어 특정의 ECM/엔진 제조업자를 표시할 수도 있다.
J1922 및 J1939 표준에 의해 정의된 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하면, 인공지능 순항 제어 기능에 대한 통신 요건의 요구를 또한 감소시킨다. 바람직한 엔진 속도를 주기적으로 전달할 것을 요구하는 속도 제어 모드와 달리, 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드는 계속되는 전달에 의해 변화되거나 취소될 때까지 유효하게 유지된다. 따라서, 인공지능 순항 제어가 제어 기능을 실제로 실행해야 할 책임이 없으므로, 통상의 순항 제어 상태를 연속적으로 모니터해야 할 필요가 없다.
제 9 도의 그래프는 통상의 순항 제어에 의해 결정된 바람직한 엔진 속도(330), 실제의 엔진 속도(332) 및, J1922 또는 J1939의 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드에 의해 부과된 인공지능 순항 제어에 의해 결정되는 바람직한 엔진 속도(334)를 예시한다. 시간 t0로부터 시간 t1까지에서, 실제 엔진 속도는 통상의 순항 제어 기능에 의해 결정된 엔진 속도를 따르고, 인공지능 순항 제어는 속도 한계 제어 메시지를 전달하지 않는다. 시간 t1로부터 시간 t3까지에서, 인공지능 순항 제어 기능은 표준 통신 인터페이스를 통해 ECM에게 적절한 메시지를 전달하여 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 요구한다. 요구된 엔진 속도가 또한 전달되어 통상의 순항 제어에 의해 결정되는 엔진 속도를 무효화시킨다.
제 9 도를 계속하여 참조하면, 실제 엔진 속도는 시간 t1로부터 시간 t2로 감소하며 인공지능 순항 제어 기능에 의해 제한된다. 시간 t3에서, 인공지능 순항 제어는 ECM을 정상 제어 모드로 복귀시키며, 통상의 순항 제어가 시간 t4에서 정상상태 값에 도달하는 엔진 속도의 제어를 재개한다. 시간 t5에서, 인공지능 순항 제어는 통상의 순항 제어에 대해 현재 설정된 포인트를 초과하는 한계를 전달한다. 이것이 상한이므로, 엔진 속도는 통상의 순항 제어에 의해 결정된 바람직한 엔진 속도를 계속해서 따른다. 시간 t6에서, 통상의 순항 제어가 작동중지되며, 엔진 속도는, 조작자가 자동차 액셀레이터 페달을 통해 제어를 재개하게 되는 시간 t7까지 감소한다. 시간 t8로부터 시간 t9까지에서, 인공지능 순항 제어는, 예를 들면, 자차와 전방의 자동차 사이의 거리 감소로 인해 설정 속도를 계속해서 저하시킨다. 그러나, 통상의 순항 제어가 작동중지되므로, 인공지능 순항 제어에 의해 결정되는 바람직한 엔진 속도는 운전자에 의해 요구된 엔진 속도에 상한을 부과하지 않는다.
제 9 도로 특징화되는 실시예는 압축 해제 엔진 리타더 또는 그와 유사한 엔진 브레이크 장치와 함께 이용될 수도 있다. 엔진 브레이크 장치를 이용하면 엔진 감속도의 비율을 증가시키고, 앞서 설명된 바와 같이 운전자의 간섭을 더욱 감소시키기 위해 더욱 큰 권능을 갖는 제어 시스템이 제공된다.
제 10 도는 본 발명에 따른 시스템 및 방법의 또 다른 실시예를 예시한다. 본 도면의 구성요소는 프라임(')이 붙은 참조 부호를 가지며, 구조 및 기능에 있어서 제 1 도에서 참조된 구성요소와 유사하게 대응한다. 그러나, 제 10 도의 실시예서는, 순항 제어 로직이 ECM 또는 TCM내가 아니라, 예를 들면, Eaton VORAD에 의해 제조된 EVT-200과 같은 충돌 경고 시스템(58')내에 포함된다. 따라서, 이 실시예에서, 거리 및 접근 속도 정보는 통신 링크를 통해 전달될 필요없이 제어 로직에 의해 직접 이용가능하다. 그리고, 충돌 경고 기스템내의 제어 로직은 앞서 설명된 바와 같이 SAE J1922 또는 SAE J1939를 이용하여 ECM 및/또는 TCM에게 적절한 제어 커맨드를 전달한다. 물론, 제어 로직은 엔진 리타더와 직접 통신하거나 또는 도시된 바와 같이 ECM을 통해 통신할 수도 있다.
물론, 본 명세서에 나타내어지고 설명된 본 발명의 형태는 본 발명을 수행하기 위해 의도된 최선 실시예를 포함하며, 그의 모든 가능한 형태를 예시하지는 못하였음을 이해해야 한다. 또한 본 명세서에 사용된 용어는 한정적인 것이 아니라 설명을 위한 것이며, 이후에 청군된 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변형이 가능함이 또한 이해될 것이다.
제 1 도는 본 발명에 따른 인공지능 순항 제어를 실행하는 자동차 시스템의 블럭도,
제 2 도는 본 발명에 따른 인공지능 순항 제어를 위한 시스템 및 방법에서의 논리적 관계 및 데이타 흐름를 예시하는 블럭도,
제 3 도는 제 2 도에 도시된 제어 로직에 대한 논리적 관계 및 데이타 흐름을 더욱 상세히 예시하는 블럭도,
제 4 도는 본 발명에 따른 인공지능 순항 제어를 위한 제어 시스템 및 방법을 예시하는 블럭도,
제 5 도는 자동차 중량으로 인한 자동차 감속시의 변동을 예시하는, 시간의 함수로서 나타낸 자동차 속도를 도시한 그래프,
제 6 도는 본 발명에 따른 엔진 리타더의 작동으로 인한 자동차 감속기의 변동을 예시하는, 시간의 함수로서 나타낸 자동차 속도를 도시하는 그래프,
제 7 도는 본 발명에 따라 전진 거리에 기초한 자동차 감속 장치의 선택을 예시하는 그래프,
제 8 도는 본 발명에 따라 SAE J1922 및 SAE J1939의 엔진 속도 제어 모드를이용하는 인공지능 순항 제어의 동작을 예시하는 그래프,
제 9 도는 본 발명에 따라 SAE J1922 및 SAE J1939의 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 이용하는 인공지능 순항 제어의 동작을 예시하는 그래프,
제 10 도는 충돌 경고 시스템내에 본 발명에 따른 인공지능 순항 제어 로직을 구비하는 다른 실시예의 블럭도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
16 : 조향 축 14 : 구동 샤프트
18,20 : 축 22 : 서비스 브레이크 구성요소
24 : 클러치 페달 26 : 액셀레이터 페달
28 : 브레이크 페달 30 : 계기판 제어 콘솔
32 : 출력 장치 34 : 입력 장치
40 : 전자 제어 모듈 42 : 트랜스미션 제어 모듈
44 : 입력단 46 : 출력단
48 : 조향각 센서 50 : 액셀레이터 페달 센서
52 : 브레이크 페달 센서 54 : 클러치 제어장치/센서
56 : 출력 속도 센서 58 : 거리 센서
60 : 시프트 액츄에이터 64 : 진단 모듈
W : 휠 E : 엔진
T : 트랜스미션

Claims (27)

  1. 통신 인터페이스를 통해 선택가능한 복수의 엔진 제어 모드를 갖는 전자 제어 모듈에 의해 제어되는 엔진을 갖는 자동차에서, 바람직한 추적 거리(a desired following distance)를 유지하기 위해 자동차 속도를 제어하기 위한 시스템에 있어서,
    적어도 하나의 전방의 객체를 검출하고, 상기 자동차와 상기 적어도 하나의 전방의 객체 사이의 거리를 결정하는 센서와,
    상기 센서 및 상기 전자 제어 모듈과 통신하여, 상기 전방의 객체가 검출되었을 때 거리 제어 모드를 실행하는 제어 로직- 상기 거리 제어 모드는 상기 결정된 거리 및 상기 바람직한 추적 거리에 기초하여 상기 자동차 속도에 있어서의 변화를 실행하기 위한 적어도 하나의 장치를 선택하고, 상기 결정된 거리 및 상기 바람직한 추적 거리에 기초하여 바람직한 자동차 파라미터 값을 결정하고, 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하고, 상기 바람직한 자동차 파라미터 값을 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 전자 제어 모듈로 통신하여 상기 자동차 속도를 제어함- 을 포함하되,
    상기 제어 로직은 상기 복수의 엔진 제어 모드중 적어도 두 개의 모드간에 주기적으로 스위칭하기 위하여 사전결정된 시간 간격에 기초하여 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하도록 또한 동작하는
    자동차 속도 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동차는 상기 제어 로직과 통신하는 엔진 리타더 및 자동화된 다단 트랜스미션(an automated multiple ratio transmission)을 포함하고, 상기 제어 로직은 상기 자동차 속도에 있어서의 변화를 실행하기 위하여 적어도 하나의 장치를 선택하며, 상기 적어도 하나의 장치는 상기 엔진, 엔진 리타더 및 트랜스미션으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 자동차 속도 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값은 바람직한 엔진 속도를 나타내는 자동차 속도 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바람직한 파라미터 값은 상기 자동차의 가속도를 얻기 위하여 실제 엔진 속도를 초과하는 바람직한 엔진 속도를 나타내는 자동차 속도 제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진 제어 모드는 엔진 속도 제어 모드를 포함하며, 상기 제어 로직은 상기 엔진 속도 제어 모드를 선택하는 자동차 속도 제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진 제어 모드는 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 포함하며, 상기 제어 로직은 상기 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 선택하는 자동차 속도 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 로직과 통신하여 상기 바람직한 추적 거리를 표시하는 전위차계를 더 포함하는 자동차 속도 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 로직은 전방에 어떠한 객체도 검출되지 않을 때 실행되는 속도 제어 모드를 더 포함하며, 상기 속도 제어 모드는 상기 선택된 자동차 속도에 기초하는 자동차 파라미터 값을 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 전자 제어 모듈로 통신함으로써 선택된 자동차 속도를 유지하도록 동작하는 자동차 속도 제어 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동차는 액셀레이터 페달 위치를 결정하기 위하여 액셀레이터 페달 센서에 결합된 액셀레이터 페달을 또한 포함하고, 상기 액셀레이터 페달 센서는 상기 제어 로직과 통신하며, 상기 제어 로직은, 상기 액셀레이터 페달 센서가 상기 액셀레이터 페달 위치를 제 1 사전결정된 위치보다 더 크다고 표시할 때 상기 복수의엔진 제어 모드중 상기 선택된 하나의 모드를 유보하도록 또한 동작하는 자동차 속도 제어 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 로직은, 상기 액셀레이터 페달 센서가 상기 액셀레이터 페달 위치를 제 2 사전결정된 위치 미만으로 표시할 때 상기 복수의 엔진 제어 모드중 상기 선택된 하나의 모드를 자동적으로 재개하도록 또한 동작하는 자동차 속도 제어 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값은 엔진 속도 상한 값을 나타내는 자동차 속도 제어 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 로직은 SAE J1922 표준을 이용하여 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하는 자동차 속도 제어 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 로직은 SAE J1939 표준을 이용하여 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하는 자동차 속도 제어 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 결정된 거리를 나타내는 거리 신호를 발생하며, 상기 제어 로직은 상기 바람직한 자동차 파라미터 값을 저장하고, 상기 거리 신호가 중단된 경우 상기 저장된 값을 이용하도록 또한 동작하는 자동차 속도 제어 시스템.
  15. 통신 인터페이스를 통해 선택가능한 복수의 엔진 제어 모드를 갖는 전자 제어 모듈에 의해 제어되는 엔진과, 상기 전자 제어 모듈과 통신하여 자동차와 적어도 하나의 전방의 객체 사이의 거리를 감지하는 센서를 구비하는 상기 자동차에서 자동차 속도를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전방의 객체를 검출하고, 상기 자동차에 대한 거리를 결정하는 단계와,
    상기 결정된 거리 및 바람직한 추적 거리에 기초하여 상기 자동차 속도에 있어서의 변화를 실행하기 위하여 적어도 하나의 장치를 선택하는 단계와,
    상기 결정된 거리 및 상기 바람직한 추적 거리에 기초하여 바람직한 자동차 파라미터 값을 결정하는 단계와,
    상기 통신 인터페이스를 통해 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하는 단계와,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값을 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 전자 제어 모듈로 통신하여 상기 자동차 속도를 제어하는 단계를 포함하는
    자동차 속도 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 자동차는 상기 제어 로직과 통신하는 엔진 리타더 및 자동화된 다단 트랜스미션을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 장치를 선택하는 단계는, 상기 자동차 속도에 있어서의 변화를 실행하기 위하여, 상기 엔진, 엔진 리타더 및 트랜스미션으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나의 장치를 선택하는 단계를 포함하는
    자동차 속도 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값은 바람직한 엔진 속도 값을 나타내는 자동차 속도 제어 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값은 상기 전자 제어 모듈에 의해 결정된 바람직한 엔진 토크 값을 나타내는 자동차 속도 제어 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값은 SAE J1587 표준에 따른 전자 모듈에 의해 전파된 바람직한 엔진 토크 값을 나타내는 자동차 속도 제어 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진 제어 모드는 엔진 속도 제어 모드를 포함하며, 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하는 단계는 상기 엔진 속도 제어 모드를 선택하는 단계를 포함하는 자동차 속도 제어 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진 제어 모드는 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 포함하며, 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하는 단계는 상기 엔진 속도 및 토크 한계 제어 모드를 선택하는 단계를 포함하는 자동차 속도 제어 방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하는 단계는 상기 복수의 엔진 제어 모드중 적어도 두 개의 모드간에 주기적으로 스위칭하기 위하여 사전결정된 시간 간격에 기초하여 상기 복수의 엔진 제어 모드중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 자동차 속도 제어 방법.
  23. 제 15 항에 있어서,
    바람직한 순항 제어 속도를 선택하는 단계와,
    전방에 자동차가 검출되지 않는 경우, 상기 바람직한 순항 제어 속도에 기초하는 자동차 파라미터 값을 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 전자 제어 모듈로 전파함으로써 상기 바람직한 순항 제어 속도를 유지하는 단계를 더 포함하는
    자동차 속도 제어 방법.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값을 결정하는 단계는
    바람직한 순항 제어 속도를 선택하는 단계와,
    상기 결정된 거리 및 상기 바람직한 추적 거리에 기초하는 부수적(contingent) 자동차 파라미터 값을 결정하는 단계와,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값을 상기 바람직한 순항 제어 속도와 상기 부수적 자동차 파라미터 값중 더 작은 값으로 설정하는 단계를 포함하는
    자동차 속도 제어 방법.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 바람직한 자동차 파라미터 값을 결정하는 단계는 바람직한 엔진 속도 한계 값을 결정하는 단계를 포함하는 자동차 속도 제어 방법.
  26. 제 15 항에 있어서 ,
    상기 복수의 엔진 제어 모드는 SAE J1922 표준에 의해 정의된 엔진 제어 모드를 포함하는 자동차 속도 제어 방법.
  27. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 엔진 제어 모드는 SAE J1939 표준에 의해 정의된 엔진 제어 모드를 포함하는 자동차 속도 제어 방법.
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