KR100897646B1

KR100897646B1 - 차량용 차로 변경 보조 장치

Info

Publication number: KR100897646B1
Application number: KR1020047014122A
Authority: KR
Inventors: 뵈커위르겐; 브로이힐레괴츠
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2009-05-14
Also published as: JP2005519807A; US20050155808A1; EP1485283B1; US7233848B2; WO2003076249A1; EP1485283A1; DE10210723A1; JP4181049B2; DE50204209D1; KR20040091707A

Abstract

본 발명은 차량의 횡단 안내 시스템의 프레임 내에서 운전자의 명령에 따라 인접 차로로의 차량의 자동 변경을 제어하고, 중립 위치로부터 대향 방향으로 이동 가능한 조작 요소(34)를 포함하는 차량용 차로 변경 보조 장치에 관한 것으로, 각각의 변위 방향에 대해 조작 요소(34)에 센서(60, 62)를 배치하고, 조작 요소의 작동에 대응하며 차로 변경 과정의 동특성을 결정하는 복수개 값의 출력 신호(L, R)를 공급하는 것을 특징으로 한다.

횡단 안내 시스템, 차로 변경, 보조 장치, 조작 요소, 동특성, 운전자의 명령

Description

차량용 차로 변경 보조 장치 {LANE-CHANGE ASSISTANT FOR MOTOR VEHICLES}

본 발명은 차량의 횡단 안내 시스템의 범주 내에서 운전자의 명령에 따라 인접 차로로의 차량의 자동 변경을 제어하고, 중립 위치로부터 대향 방향으로 이동 가능한 조작 요소를 포함하는 차로 변경 보조 장치에 관한 것이다.

차량에서, 차량의 안내 시 운전자를 보조하거나 또는 특별한 주행 조작을 용이하게 하는 시스템[고급 운전자 보조 시스템 (Advanced Driver Assistance System; ADAS)]이 점차 사용되고 있다. 이러한 시스템의 기능은 횡단 안내 보조[차로 이탈 방지(Lane Keeping Support; LKS)]이다. 여기서, 주행하고 있는 주행 차로에 대한 차량의 실제 위치가 검출되고, 통상적으로 차로의 중앙에 대응하는 목표값과 비교된다. 그 경우 출력 신호는 추가적인 조향 회전 모멘트를 통해 운전자를 보조하거나 또는 운전자의 개입을 더 이상 필요로 하지 않는 완전 자동 횡단 안내를 수행하도록, 차량의 조향 시스템 내에 결합된 액츄에이터를 위한 조절 신호이다.

현재의 주행 차로를 유지하도록 사용되는 이러한 횡단 안내 보조 장치를 보완하여, 운전자의 명령을 통해 활성화되고, 예컨대 추월 과정이 시작되거나 또는 종료되어야 한다면 차로 변경시 운전자를 보조하거나 또는 이러한 차로 변경을 자동 제어하는 차로 변경 보조 장치가 공지되어 있다. 조작 요소는 차로 변경 명령의 입력을 위해 사용된다. 차로 변경 명령이 입력된 후, 차로 변경 과정이 확정된 소정의 프로그램에 따라 자동 작동으로 진행되지만, 상기 프로그램은 종종 운전자의 실제 요구에 대응하지 않는다.

본 발명의 목적은 차로 변경 과정의 진행이 운전자의 요구에 대해 더욱 양호하게 적응될 수 있는 차로 변경 보조 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라, 각각의 변위 방향에 대해 조작 요소에 센서를 배치하는데, 상기 센서가 조작 요소의 작동에 대응하며 차로 변경 과정의 동특성을 결정하는 복수개 값의 출력 신호를 공급함으로써 해결된다.

"차로 변경 과정의 동특성"이란 개념은 차로 변경이 수행되는 속도를 나타낸다. 작은 동특성에서 차로 변경 과정은 오랜 기간에 걸쳐 연장되고, 조향 각이 비교적 작게 유지되어서, 차로 변경시 발생된 차량의 횡단 가속도가 대응하여 낮게 유지된다. 이는 차로 변경에 대해 충분한 시간을 제공하는 교통 상태에서 안락감이 높은 차로 변경을 가능하게 한다. 이에 비해 다른 교통 상태에서, 예컨대 앞서 주행하는 추월될 차량이 갑자기 멈춘다면, 차로 변경 과정의 높은 동특성이 필요하다. 즉, 차량은 인접 차로로 빨리 변경되고, 대응하는 높은 횡단 가속도로 될 필요가 있다. 이러한 방법 및 방식을 통해, 본 발명은 운전자가 조작 요소를 작동시키는 대로, 차로 변경 과정의 동특성이 요구에 따라 계량될 수 있게 한다.

조작 요소에 배치된 센서의 복수개 값의 출력 신호는, 변위 경로, 변위 힘 또는 운전자가 조작 요소에 가하는 회전 모멘트를 나타내는 복수개 값의 디지털 신호 또는 아날로그 신호일 수 있다.

횡단 안내 보조 시스템은, 센서 장치, 예컨대 전자식 카메라 시스템으로부터 주행하고 있는 주행 차로의 경계에 대한 차량의 실제 위치를 나타내는 신호를 얻는 전자식 조절기라는 것이 핵심이다. 조절기는 예컨대 차로 중앙에 대응하는 목표값과 실제 위치를 비교하고, 출력 신호로서 제어 명령을 차량의 조향 액츄에이터에 출력하여, 차량의 횡단 위치가 목표값으로 조절된다. 차로 변경 보조 장치의 주요 부품은 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 통해 형성되며 목표값을 급격하게 또는 일정하게 인접 차로에 대응하는 값으로 변경하는 이러한 조절기의 기능 모듈이다. 또한, 전환 단계에서 차로 변경 중에 차량의 조향 운동 또는 횡단 위치를 제어하도록, 조절기로부터 출력된 제어 명령을 변형시키는 제어 부품이 추가로 제공될 수 있다.

차로 변경 과정의 동특성은 다양한 방식으로, 예컨대 목표값이 변경되는 속도를 통해, 조절기의 출력 신호를 통해 결정된 조향 각을 제한함으로써, 또는 이러한 출력 신호를 직접 변형함으로써 영향을 받을 수 있다. 종종, 횡단 안내 보조를 위한 조절 알고리즘이 설계되어, 측정된 목표/실제 편차가 결정된 주행 구간, 소위 예측 폭 내에서 다시 0으로 된다. 예측 폭은 대부분 속도에 의존하기 때문에 바람직하게는 시간 간격의 형태, 예측 폭 및 차량의 절대 속도의 몫과 동일한 정해진 예측 시간의 형태이다. 예측 시간이 작을수록, 차량의 횡단 위치가 이러한 예측 시간 내에서 다시 목표값으로 조절되도록 조향 불균형은 급격히 제거되어야 한다. 횡단 안내 보조 장치를 통해 목표값이 변경되면, 이에 따라 차로 변경 과정의 높은 동특성은 작은 예측 시간을 선택함으로써 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항에서 알 수 있다.

조작 요소는 바람직하게는 조향 휘일에 배열된 레버를 통해 형성되어, 이러한 레버의 작동시 운전자가 손을 조향 휘일에 유지할 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서 이러한 레버는 차량의 방향 지시등 스위치이다. 방향 지시등 스위치의 변위 이동은 통상적으로 각각의 방향에서 정지부를 통해 제한된다. 각각의 정지부 앞에 극복되어야 하는 가압점이 있는데, 이에 의해 방향 지시등 스위치가 켜짐 위치에 체결되어 조향부가 다시 중립 위치로 재설정될 때까지 켜져 있다. 운전자로부터의 요구되는 동특성을 감지하는 센서는 바람직하게는 정지부에 배열되고, 예컨대 운전자가 정지부에 대해 레버를 가압하는 힘을 측정한다.

운전자가 차로 변경을 의도하고 이에 따라 교통 상태가 허용하는 것을 확인하면, 우선 방향 지시등 스위치의 작동을 통해 다른 운전자에 대해 차로 변경 의도를 표시한다. 그 다음, 운전자가 방향 지시등 스위치를 가압점을 통해 정지부에 대해 이동시키면, 차로 변경 보조 장치가 활성화되어, 동시에 센서에 의해 측정된 작동력에 의해 차로 변경의 동특성이 결정된다. 그 다음, 차로 변경의 다른 진행은 자동으로 차로 변경 보조 장치에 의해 제어될 수 있다. 차로 변경 과정이 완료되면, 반대로 방향 지시등 스위치는 통상적인 바와 같이 자동으로 중립 위치로 복귀한다.

변형 실시예에서, 센서를 방향 지시등 스위치의 가압점에 배열하는 것도 가능하다.

바람직한 실시예에서, 센서에 의해 측정된 작동력은 시간 분해식으로 평가되고, 조향 각은 측정된 작동력에 대응하여 변경된다. 이러한 방식으로 운전자는 적어도 차로 변경 과정의 시작 상태에서 제어를 유지하여, 요구에 따라 차로 변경 과정을 촉진, 지연 또는 완전히 중지시킬 수도 있다. 차로 변경 과정의 종료 상태에서, 차량의 중앙부가 다른 차로로 변경되는 대략적인 시점에서, 이에 대해 바람직하게는 자동 조절이 다시 사용되어, 차량의 횡단 위치가 조작 요소의 작동에 관계없이 새로운 차로의 중앙으로 조절된다. 필요한 경우, 운전자는 조작 요소를 대향 방향으로 작동시킴으로써 차로 변경 과정을 다시 중지할 수 있다.

변형 실시예에서, 차로 변경 과정은 처음부터 자동으로 제어되고 조작 요소의 작동시 동특성은 예컨대 센서 신호의 최대값에 의해 결정되고, 전체 차로 변경 과정에 대해 유효하게 유지된다. 센서로 인가된 힘을 측정하는 것 대신, 이러한 경우 운전자가 조작 요소를 정지부에 대해 가압하는 동안의 시간을 측정하는 것이 바람직하다. 따라서, 운전자는 조작 요소의 단기간의 접촉을 통해 느린 차로 변경을 야기할 수 있다. 운전자가 신속한 차로 변경을 원한다면, 이에 상응하여 조작 요소를 오랫동안 정지 위치에서 유지한다. 다른 변형예에 따라, 정지부 대신 각각의 가압점의 극복이 높은 동특성의 차로 변경에 대응하는 복수의 분류된 가압점을 제공할 수도 있다.

조작 요소 및 센서에 의해 얻어진 정보는 운전자의 차로 변경 요구를 통해 바람직하게는 디지털 형태로 데이터-버스, 예컨대 CAN-버스를 통해 차량의 다른 시스템 부품으로 전송될 수 있고, 예컨대 레이더 지원식 거리 조절 장치의 범주 내에서 레이더의 위치 영역을 차로 변경에 대응하여 적응시키거나 그리고/또는 ADAS 시스템에 속하는 차량의 종단 안내 시스템 내로 연동하고 대략적인 추월 과정에서 주행 속도를 높이기 위해 사용된다.

이하, 본 발명의 실시예가 도면을 참조로 상세히 설명된다.

도1은 차량용 횡단 안내 시스템의 블록도이다.

도2는 차로 변경 보조 장치용 조작 요소의 개략도이다.

도1은 차도의 우측 차로(12)에서 주행하는 차량(10)의 개략 평면도로서, 차도는 또한 추월 차로(14)를 포함한다. 차로 중앙(16)은 각각 점선으로 지시된다. 차량(10)은 이제 앞서 주행하는 차량(18)을 추월하기 시작한다.

차량(10)에는 부분 시스템으로서 횡단 안내 시스템을 포함하는 ADAS-시스템이 장착되어 있는데, 횡단 안내 시스템은 블록도의 형태로 도시된 이하의 부품, 즉 비디오 카메라(20) 및 화상 처리 유닛(22)을 통해 형성된 센서 장치, 차량(10)의 횡단 위치에 대한 목표값(ΔY_soll)의 사전 설정을 위한 사전 설정 장치(24), 조절 장치(26), 및 차량(10)의 횡단 위치를 목표값으로 조절하도록, 조절 장치(26)의 명령 신호(B)를 통해 구동되고 차량 조향부 내에 결합된 조향 액츄에이터(28)를 구비한다.

종축에 대한 횡방향에서의 차량의 실제 위치는 도시된 예에서는 비디오 카메 라(20) 및 화상 처리 유닛(22)을 통해 형성된 센서 장치로 감지된다. 이를 위해 화상 처리 유닛(22)은 차로(12, 14)의 경계 및 이들 경계에 대한 차량(10)의 위치를 검출하도록 카메라로부터 수신된 비디오 화상을 평가한다. 센서 장치의 이러한 실시 형태는 예로서만 이해되며, 예컨대 차도 경계에 대한 자기 표시를 감지하는 자기 센서로 대체될 수 있다. 마찬가지로, 차도 경계는 차량의 레이더 시스템에 의해 검출될 수 있는 반사기에 의해 표시될 수 있다.

차량(10)에 대한 차로 경계의 위치가 알려진다면, 이러한 데이터로부터 차로(12)의 폭 및 차로 중앙(16)의 위치가 결정된다. 이에 따라 센서 장치는 차로 중앙으로부터의 횡방향 편차에 대한 실제값(ΔY_ist)을 통해 표현된 차량(10)의 실제 위치를 조절 장치(26)로 전송할 수 있다. 목표값(ΔY_soll)과 실제값(ΔY_ist)을 비교함으로써 조절 장치(26)는 명령 신호(B)를 형성하여 조향 액츄에이터(28)로 전송한다. 마찬가지로, 목표값(ΔY_soll)은 차로 중앙(16)으로부터의 횡방향 편차로서 표현된다. 예컨대 양의 값(Y_soll)은 차로 중앙으로부터의 우측 편차에 대응하고 음의 값은 차로 중앙으로부터의 좌측 편차에 대응한다. 사전 설정 장치(24)는 각각의 유효 목표값이 저장되어 있는 메모리(30)를 포함한다.

조절 장치(26)는 특별한 기능 모듈로서, 차량(10)의 조향 휘일에 배열된 조작 요소(34)에 의해 활성화되며 CAN-버스(36)를 통해 조작 요소와 연결된 차로 변경 보조 장치(32)를 포함한다. 운전자가 조작 요소(34)를 통해 차로(14)로 변경하도록 명령을 입력하면, 차로 변경 보조 장치(32)는 지금까지 메모리(30)에 저장되 어 있던 목표값을 차로(14)의 차로 중앙(16)에 대응하는 새로운 목표값으로 대체한다. 그 다음, 차량(10)의 횡단 위치가 새로운 목표값으로 조절되어, 차량이 차로(14)로 변경되어, 예컨대 도1에 일점 쇄선으로 도시된 코스(38, 40)를 따른다. 코스(38)는 비교적 높은 동특성을 특징으로 하고 있어서, 차로 변경이 비교적 짧은 시간에 그리고 이에 상응하여 짧은 구간에서 완료되는 반면, 코스(40)는 작은 동특성을 갖는다.

도2에 상세히 도시된 조작 요소(34)에 의해 운전자는 차로 변경의 동특성에 영향을 줄 수 있다.

조작 요소(34)는 주요 부품으로서 차량의 조향 휘일의 인체 공학적으로 유리한 위치에 배열되며 동시에 차량의 방향 지시등 스위치를 형성하는 레버(42)를 포함한다. 레버(42)는 조인트점(44)을 중심으로 선회할 수 있고 도2에 실선으로 도시된 중립 위치에 스프링(46)으로 나타낸 바와 같이 탄성적으로 유지된다. 2개의 강한 스프링(48, 50)은 우측 또는 좌측 방향 지시등의 지속적인 켜짐에 대한 가압점을 각각 형성한다. 가압점의 극복 후에, 레버(42)의 선회 영역은 센서(60 또는 62)가 각각 배치된 정지부(52 또는 54)를 통해 각각의 방향으로 제한된다. 센서(60, 62)는 레버(42)가 사용자에 의해 관련 정지부(52 또는 54)에 대해 가압되는 힘을 측정하고, 대응하는 신호(L, R)를 CAN-버스를 통해 차로 변경 보조 장치(32)로 공급한다. 신호(L 또는 R)는 먼저 메모리(30) 내의 목표값을 변경시킨다. 또한, 각각의 신호의 강도는 차로 변경이 수행되는 속도를 지시한다.

도1은 조절 장치(26)의 거동을 결정하는 예측 폭을 W로 나타낸다. 조절 장치는 차량(10)의 실제 위치가 결정된 예측 시간 내에서 목표값과 일치 되도록 구성된다. 이러한 예측 시간과 차량(10)의 속도의 곱은 예측 폭(W)이 되며, 이에 따라 예측 폭은 차량의 속도에 의존한다. 운전자가 도1에 도시된 상태에서 레버(42)를 정지부(54)에 대해 가압하면, 메모리(30)에 저장된 목표값이 차로(12)의 중앙으로부터 차로(14)의 중앙으로 변경되고, 예측 폭(W) 내에서 차량의 실제 위치가 새로운 목표값으로 적응된다. 이러한 방식으로 도1의 코스(38)가 된다.

도시된 예에서, 차로 변경 보조 장치(32)는 예측 시간 및 이에 따른 예측 폭(W)을 신호(L 또는 R)의 강도를 통해 표시되며 운전자가 각각의 정지부에 대해 레버(42)를 가압하는 힘에 따라 변경시키도록 구성된다. 운전자가 정지부(54)에 대해 약한 힘으로 레버(42)를 가압하면, 긴 예측 시간 및 큰 예측 폭이 되어, 차량(10)은 예컨대 코스(40)를 따른다.

차량(10)이 차로(12, 14) 사이의 경계를 횡단하는 차로 변경 과정의 제1 절반 및 대략 그 지점까지 동안, 예측 시간이 운전자로부터 레버(42) 상으로 가해진 힘에 계속적으로 적응되어서, 운전자는 요구에 따라 정확한 코스 진행을 결정할 수 있다. 운전자가 이러한 상태에서 레버(42)를 해제하면, 최초의 차로(12)의 중앙에 대응하는 목표값이 다시 설정된다. 즉, 차로 변경이 중지된다. 차로 경계가 횡단될 때까지 운전자가 레버(42)를 정지부(54)에서 유지하면, 차로 변경 과정은 자동적으로 완료된다. 목표값이 차로(14)의 중앙에 대응하는 값으로 유지되고, 예측 시간이 다시 표준값으로 되어서, 차량(10)은 과도한 횡단 가속도 없이 부드럽게 새로운 차로(14)의 중앙에서 끼여들어 간다.

변형 실시예에서, 차로 변경 과정은 레버(42) 상으로 가해진 힘의 최대값에 대응하는 예측 시간으로 종료된다.

차로(12, 14) 사이의 경계를 이미 넘어선 후 운전자가 차로 변경 과정을 중지하려고 하면, 이는 레버(42)가 다른 정지부(52)에 대해 가압됨으로써 발생할 수 있다. 선택적으로, 시스템은 차로 변경 과정이 일반적으로 이러한 방식으로만 중지될 수 있도록 설계될 수도 있다. 이러한 경우 (좌측으로의) 차로 변경 과정의 중지시 우측 방향 지시등이 작동되기 때문에, 동시에 운전자의 변경된 의도가 다른 차량들에 알려지는 것이 보장된다.

예측 시간 및 예측 폭(W) 대신에 차로 변경 과정의 동특성은 다른 실시예에서 다른 방식으로도 영향을 받을 수 있다. 예컨대, 신호(L 또는 R)는 목표값이 차로(12) 중앙으로부터 차로(14) 중앙으로 점차적으로 이동하는 속도를 결정하거나 또는 신호(L 또는 R)는 조향 액츄에이터(28)를 통해 야기된 조향 각을 직접 결정한다. 후자의 경우에, 차로 변경 과정의 제1 상태 동안 조절 장치(26)의 조절 기능이 중지되고 제어로 대체되고, 차량이 차로 경계를 횡단하면 조절은 비로소 다시 시작된다.

Claims

차량(10)의 횡단 안내 시스템(22, 24, 26, 28)의 범주 내에서 운전자의 명령에 따라 인접 차로(14)로의 차량의 자동 변경을 제어하고, 중립 위치로부터 대향 방향으로 운동 가능한 조작 요소(34)를 포함하는 차량용 차로 변경 보조 장치에 있어서,

각각의 변위 방향에 대해 조작 요소(34)에는 센서(60, 62)가 배치되고, 상기 센서는 조작 요소의 작동에 대응하며 차로 변경 과정의 동특성을 결정하는 복수개 값의 출력 신호(L, R)를 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 차로 변경 보조 장치.
제1항에 있어서, 조작 요소(34)는 레버(42)를 포함하며, 센서(60, 62)는 레버(42)를 이용하여 정지부(52, 54) 또는 가압점(48, 50)을 가압하는 힘을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 차로 변경 보조 장치.
제2항에 있어서, 레버(42)는 동시에 차량의 방향 지시등 스위치를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량용 차로 변경 보조 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 센서(60, 62)는 조작 요소(34)의 작동을 시간 분해식으로 측정하고 복수개 값의 출력 신호로서 시간 분해 신호를 공급하도록 구성되며, 차량(10)의 조향부에 대한 간섭의 정도가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량용 차로 변경 보조 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 차량(10)의 횡단 위치를 목표값(ΔY_soll)으로 조절하는 조절 장치(26) 내에 일체되며, 센서(60, 62)의 출력 신호(L, R)에 대한 반응으로서 목표값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 차로 변경 보조 장치.
제5항에 있어서, 차로 변경 과정의 시작 단계 동안만 센서(60, 62)의 신호(L, R)가 평가되고 그 다음, 제어가 조절 장치(26)에 위임되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 차로 변경 보조 장치.
제4항에 있어서, 차량(10)의 횡단 위치를 목표값(ΔY_soll)으로 조절하는 조절 장치(26) 내에 일체되며, 센서(60, 62)의 출력 신호(L, R)에 대한 반응으로서 목표값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 차로 변경 보조 장치.