KR100921107B1 - 적응순항제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

적응순항제어 시스템 및 방법이 개시된다. 적응순항제어 방법은 적응순항제어 기능 실행 중 브레이크 입력의 유무를 판단하는 단계; 브레이크 입력이 존재하면, 브레이크 입력에 의한 운전자 감속도가 브레이킹 거리를 고려한 BD 감속도보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및 운전자 감속도가 작은 경우, BD 감속도에 따라 차량을 감속 제어하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의해, 브레이킹 거리(Braking distance)를 이용하여 안전 감속도를 산출하고, 안전 감속도를 기반으로 차량 충돌을 방지할 수 있다.

적응순항제어 시스템, ACC, 브레이크

Description

적응순항제어 시스템 및 방법{Adaptive cruise control system and method}

본 발명은 적응순항제어 시스템(ACC)에 관한 것으로, 특히 브레이킹 거리(Braking distance)를 이용하여 안전 감속도를 산출하고, 안전 감속도를 기반으로 차량 충돌을 방지하는 적응순항제어 시스템 및 안전 감속도 산출 방법에 관한 것이다.

2000 년 이후로 운전자들이 보다 안전하고 편안하며 편리한 차량을 추구함으로써 환경친화적이며 지능을 갖춘 차량을 개발하는데 중점을 두고 있다. 이를 위하여 운전자의 운전을 보조하고 승차감을 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며 그 중의 하나가 적응순항제어 시스템 (Adaptive Cruise Control : ACC)이다.

적응순항제어 시스템 (ACC)은 지능형 차량의 일환으로 운전자에 의하여 조향만 이루어지고 가속과 감속을 자동적으로 조절하는 시스템으로 전방에 차량이 없을 시는 운전자에 의해 설정된 속도를 유지하고, 차량이 있을시에는 선행차량과 안전거리를 유지한 채로 선행 차량과 같은 속도로 선행차량을 추종하게 하여 주는 시스템이다. 즉, 적응순항제어 시스템의 중요한 기능은 운전자를 대신하여 선행차량 을 추종하는 것이다.

도 1은 일반적인 적응순항제어 시스템의 블록 구성도이다.

도 1에 예시된 바와 같이, 적응순항제어 시스템은 선행차량이 발견되지 않거나, 선행차량이 발견되어도 기준 거리인 차두 시간(Headway-time) 거리보다 먼 경우는 속도 제어를 하게 되며, 선행차량과의 거리가 차두 시간 거리보다 가까운 경우에는 거리 제어를 하게 된다. 속도 제어는 선행차량과의 거리가 멀어 스로틀 제어만으로 목표 감/가속도를 만족 시킬 수 있으나, 거리 제어는 스로틀 제어만으로는 목표 감/가속도를 만족 시키지 못함으로 적절한 선택 로직(Switching Logic)에 의해서 브레이크 제어도 같이 수행을 하게 된다.

도 2 및 도 3은 일반적인 적응순항제어 시스템의 동작 현황을 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 적응순항제어 시스템이 동작하는 도중 운전자가 브레이크를 밟아 적응순항제어 시스템의 동작을 해제하는 경우 운전자는 브레이크 감속도와 적응순항제어 시스템의 가속도의 차이로 인해 이질감(예를 들어, 차가 울컥하는 느낌)을 느끼게 된다.

이러한 이질감을 방지하거나 감소하기 위해 브레이크를 덜 밟는 경우 사고가 발생할 가능성이 높아진다. 따라서, 가속도를 단계적으로 줄이는 방향으로 행동함이 일반적인데, 운전자가 브레이킹 거리(braking distance) 확보를 위한 가속도 브레이크를 보다 덜 밟는 경우에는 선행차량과의 충돌을 회피함에 필요한 가속도가 확보되어지지 않을 수도 있게 된다. 따라서, 적응순항제어 시스템의 해제시에는 선 행 차량과의 충돌을 회피하기 위한 최소한의 감속도를 확보하여야 함은 자명하다.

그러나, 상술한 바와 같이 종래의 적응순항제어 시스템에 의할 때 운전자가 브레이크 감속도와 적응순항제어 시스템의 가속도의 차이로 인해 이질감을 느끼게 되는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 브레이킹 거리(Braking distance)를 이용하여 안전 감속도를 산출하고, 안전 감속도를 기반으로 차량 충돌을 방지하는 적응순항제어 시스템 및 안전 감속도 산출 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 선행차량과의 충돌을 회피하기 위한 감속을 수행함에 있어 갑작스러운 속도 변화에 의한 운전자의 이질감을 최소화할 수 있는 적응순항제어 시스템 및 안전 감속도 산출 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 안전 감속도를 기반으로 하는 감속 운전이 불충분한 경우 운전자 스스로도 감속을 요구할 수 있도록 하여 안전한 감속이 가능하도록 하는 적응순항제어 시스템 및 안전 감속도 산출 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적응순항제어 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 적응순항제어 방법은, 적응순항제어 기능 실행 중 브레이크 입력의 유무를 판단하는 단계; 브레이크 입력이 존재하면, 브레이크 입력에 의한 운전자 감속도가 브레이킹 거리를 고려한 BD 감속도보다 큰지 여부를 판단하는 단계; 및 운전자 감속도가 작은 경우, BD 감속도에 따라 차량을 감속 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 적응순항제어 방법은 운전자 감속도가 큰 경우, 운전자 감속도에 따라 차량을 감속 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 운전자 감속도가 큰 경우, 브레이크 입력 이전의 BD 감속도와 브레이크 입력 이후의 운전자 감속도 간에 선형성이 유지되도록 제어될 수 있다.

상기 브레이킹 거리는,

에 의해 산출될 수 있다. 여기서, BD는 브레이킹 거리,

는 제어차량과 선행차량간의 초기 거리,

은 감속 이후의 제어차량과 선행차량간의 최종 거리,

는 제어차량의 속도,

는 기계적 딜레이 시간,

는 선행 차량의 속도,

는 제어 차량의 가속도,

는 선행 차량의 가속도이다.

본 발명은 브레이킹 거리(Braking distance)를 이용하여 안전 감속도를 산출하고, 안전 감속도를 기반으로 차량 충돌을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 선행차량과의 충돌을 회피하기 위한 감속을 수행함에 있어 갑작스러운 속도 변화에 의한 운전자의 이질감을 최소화할 수 있는 효과도 있다.

또한, 본 발명은 안전 감속도를 기반으로 하는 감속 운전이 불충분한 경우 운전자 스스로도 감속을 요구할 수 있도록 하여 안전한 감속이 가능하도록 하는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이킹 거리(braking distance)를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이킹 거리(braking distance)를 고려한 감속 운행시 가속도 변화를 나타낸 도면이다. 도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 동작으로 적응순항제어 기능을 종료하는 경우의 특성을 각각 나타낸 도면들이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 브레이킹 거리는 하기 수학식 1에 의해 산출될 수 있다. 또한, 제어차량의 가속도는 하기 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.

여기서, BD는 브레이킹 거리를 나타내고,

는 제어차량과 선행차량간의 초 기 거리를 나타내며,

은 감속 이후의 제어차량과 선행차량간의 최종 거리를 나타낸다. 또한,

는 제어차량의 속도를 나타내며,

는 전체 시스템 지연(Total system delay)으로서, 브레이크 릴레이의 반응 속도 등과 같은 기계적인 딜레이 시간으로서 운전자의 브레이킹 시점과 장치의 브레이킹 시점간의 시차라 할 수 있다.

는 선행 차량의 속도를 나타내고,

는 제어 차량의 가속도를 나타내며,

는 선행 차량의 가속도를 나타낸다.

수학식 1에 의해 산출되는 BD는 초기 1회만 계산되는 것은 아니며, 차간 거리가 가까워지는 동안 수회 계산해서, 감가속도가 더 필요한 경우, 혹은 덜 필요한 경우 등에 대응할 수 있도록 한다.

또한, BD가

가 일치하는 경우에는 제어차량과 선행차량이 충돌하는 것이므로 BD는

보다 항상 작도록 설정되어야 한다.

도 5에 브레이킹 거리를 고려한 감속 운행시의 가속도 변화가 도시되어 있다.

도 5에 보여지는 바와 같이, 브레이킹 거리(BD) 기반의 감속도로 제어 차량이 선행 차량과의 충돌 위험이 없으므로 운전자의 이질감을 최소화할 수 있도록 선 형성이 확보됨이 바람직하다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 동작으로 적응순항제어 기능을 종료하는 경우의 특성을 각각 나타낸 도면들이다.

도 6에는 운전자가 브레이크 동작으로 적응순항제어 기능을 종료한 경우로서 브레이크 압력이 충분한 경우의 특성을 나타낸다.

도 6에 보여지는 바와 같이 브레이크 압력이 충분할 경우에는 운전자의 의지로서 충분한 제동이 가능하므로 문제되지 않음을 알 수 있다.

도 7에는 운전자가 브레이크 동작으로 적응순항제어 기능을 종료한 경우로서 브레이크 압력이 충분하지 않은 경우의 특성을 나타낸다.

도 7에 보여지는 바와 같이 브레이크 압력이 충분하지 않은 경우에는 운전자의 의지만으로는 충분한 제동이 되지 않으므로 충돌 사고가 발생할 가능성이 높게 된다.

도 8에는 운전자가 브레이크 동작으로 적응순항제어 기능을 종료한 경우로서 브레이킹 거리 계산에 의해 압력값을 계산하여 적용하는 경우의 특성을 나타낸다.

도 8에 보여지는 바와 같이 브레이킹 거리가 0이 되지 않도록 조절되므로 선행차량과의 충돌 사고가 방지될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응순항제어 과정을 나타낸 순서도이다.

도 9를 참조하면, 단계 910에서 적응순항제어 기능의 실행이 개시된다.

이후, 단계 920에서 적응순항제어 시스템은 운전자에 의한 브레이크 입력이 존재하는지 여부를 판단한다.

만일 브레이크 입력이 존재하지 않는다면 단계 910으로 다시 진행한다. 그러나, 브레이크 입력이 존재하는 경우에는 단계 930으로 진행한다.

단계 930에서 적응순항제어 시스템은 운전자의 브레이크 입력에 따른 운전자 감속도가 브레이킹 거리를 고려한 브레이크 압력 조절에 따른 BD 감속도보다 큰지 여부를 판단한다.

만일 운전자 감속도가 BD 감속도보다 큰 경우에는 단계 940으로 진행하여, BD 감속도와 운전자 감속도간에 선형성이 확보되도록 제어 차량이 감속되도록 한다(도 5 참조).

그러나, 만일 운전자 감속도가 BD 감속도보다 작은 경우라면 단계 960으로 진행하여 BD 감속도에 따라 제어 차량이 감속되도록 한다. 이는 운전자 감속도에 의할 때 충돌 사고가 발생할 우려가 있기 때문이며, 이후 운전자 감속도가 BD 감속도보다 커진 경우에는 단계 940으로 진행할 수도 있다.

또한, 운전자 감속도와 BD 감속도가 일치하는 경우라면 단계 940 또는 단계 950에 따른 제어 차량 감속을 수행하여도 무방하다.

상술한 바에 의해 제어 차량의 감속 제어가 수행되면 적응순항제어 기능의 동작을 종료한다(단계 950).

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 적응순항제어 시스템의 블록 구성도.

도 2 및 도 3은 일반적인 적응순항제어 시스템의 동작 현황을 나타낸 도면

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이킹 거리(braking distance)를 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이킹 거리(braking distance)를 고려한 감속 운행시 가속도 변화를 나타낸 도면.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 동작으로 적응순항제어 기능을 종료하는 경우의 특성을 각각 나타낸 도면들.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응순항제어 과정을 나타낸 순서도.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 적응순항제어 방법에 있어서,

   적응순항제어 기능 실행 중 브레이크 입력의 유무를 판단하는 단계;

   브레이크 입력이 존재하면, 브레이크 입력에 의한 운전자 감속도가 브레이킹 거리를 고려한 안전 감속도보다 큰지 여부를 판단하는 단계;

   운전자 감속도가 작은 경우, 안전 감속도에 따라 차량을 감속 제어하는 단계; 및

   운전자 감속도가 큰 경우, 운전자 감속도에 따라 차량을 감속 제어하되, 브레이크 입력 이전의 감속도에서 브레이크 입력 이후 운전자 감속도에 맞추기 위한 가속도 변화에 선형성이 유지되도록 감속 제어하는 것을 특징으로 하는, 적응순항제어 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 브레이킹 거리는 하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 적응순항제어 방법.

   

   ,

   

   여기서, BD는 브레이킹 거리,

   

   는 제어차량과 선행차량간의 초기 거리,

   

   은 감속 이후의 제어차량과 선행차량간의 최종 거리,

   

   는 제어차량의 속도,

   

   는 기계적 딜레이 시간,

   

   는 선행 차량의 속도,

   

   는 제어 차량의 가속도,

   

   는 선행 차량의 가속도임.

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