KR101382786B1 - 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법 - Google Patents

자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차속이 오토크루즈 설정속도를 벗어나는 경우 엔진 ECU 및 ESC 유닛를 이용하여 차속을 오토크루즈 설정속도로 자동 조절시킬 수 있도록 한 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 현재 차량 속도가 오토크루즈를 위한 운전자의 설정 속도 대비 일정치 이상으로 초과할 경우, ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동 제어가 이루어지도록 함으로써, 가파른 내리막길 주행시에도 차량 속도가 운전자의 오토크루즈 설정 속도로 조절될 수 있도록 한 점, 또한 운전자가 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우, ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동 제어가 이루어지도록 함으로써, 하향 조정된 수준으로 차속이 빠르게 감속 조절되도록 한 점을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법{Auto cruise downhill control for vehicle}
본 발명은 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차속이 오토크루즈 설정속도를 벗어나는 경우 엔진 ECU 및 ESC 유닛를 이용하여 차속을 오토크루즈 설정속도로 자동 조절시킬 수 있도록 한 오토크루즈 다운힐 제어 방법에 관한 것이다.
오토크루즈(Auto Cruise) 컨트롤 시스템은 정속 주행장치 또는 자동 속도 조절 장치로서, 간단한 작동 스위치 조작에 의하여 차량속도가 정해진 주행속도로 유지되도록 함으로써, 가속 페달 조작력을 대폭 저하시켜 운전의 편의성을 제공하는 장치이다.
오토크루즈 컨트롤을 이용하면 바퀴 센서에서 측정된 차속 정보를 기반으로 엔진의 연료 분사량이 조절되므로, 클러스터의 속도계를 보지 않고도 제한 속도 및 경제 속도에 맞추어 주행이 가능하다.
자동차가 오르막길을 주행할 때 가속페달을 밟지 않는 한 속도가 내려가므로, 이때에는 오토크루즈 컨트롤에 의하여 엔진에 공급하는 연료의 양을 늘어나서 차량속도가 감속되지 않고 정해진 속도로 유지될 수 있고, 반대로 내리막길을 주행할 때에는 속도가 올라가게 되므로, 이때에는 오토크루즈 컨트롤에 의하여 엔진에 대한 연료 공급량을 줄여서 차량속도가 증속되지 않고 정해진 속도로 유지될 수 있다.
이러한 일련의 오토크루즈 컨트롤 기술은 각종 센서의 신호를 수신하는 엔진 ECU(마이크로 프로세서)에 의한 제어로 이루어지며, 차량이 정속으로 주행하기 때문에 급가속에 의한 연료소비를 막을 수 있고, 그에 따라 연비 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 차량이 가파른 내리막 경사로를 주행할 때, 급작스럽게 차량속도가 증가함에 따라, 오토크루즈를 위해 운전자가 정한 설정속도와 과도한 차이가 발생하여, 오토크루즈 컨트롤 작동이 해제되는 현상이 발생되는 단점이 있다.
또한, 오토크루즈를 위해 운전자가 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우, 하향 조정된 수준으로 차속이 빠르게 감속 조절되어야 하지만, 실제로는 자동차의 속도가 하향 조정된 수준까지 더디게 감속되는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 현재 차량 속도가 오토크루즈를 위한 운전자의 설정 속도 대비 일정치 이상으로 초과할 경우, ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동 제어가 이루어지도록 함으로써, 가파른 내리막길 주행시에도 차량 속도가 운전자의 설정 속도 수준으로 유지될 수 있도록 한 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 오토크루즈를 위해 운전자가 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우, ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동 제어가 이루어지도록 함으로써, 하향 조정된 수준으로 차속이 빠르게 감속 조절되도록 한 점에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 차량이 오토크루즈 설정 속도로 주행 중 브레이크 제동력을 필요한 경우, 엔진 ECU에서 ESC 유닛에 목표 감속도값을 전송하는 단계와; 상기 ESC 유닛에서 차량의 자동 제동을 위한 오토크루즈 다운힐 제어를 수행하여, 차량이 제동되면서 차속이 오토크루즈 설정속도로 자동 조절되는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 오토크루즈 다운힐 제어는: 엔진 ECU의 목표 감속도를 수신한 ESC 유닛에서 바퀴에 장착된 속도센서의 센싱값을 기반으로 현재 감속도를 계산하는 단계와; ESC 유닛에서 목표 감속도를 달성하기 위한 유압을 4바퀴의 유압브레이크로 분배하는 단계와; 유압브레이크가 목표 감속도까지 제동 작동을 하여, 차속이 오토크루즈 설정속도로 조절되는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 목표 감속도를 달성하기 위한 제동력이 발생하는 동안에도 엔진 ECU는 적정의 감속도를 연속적으로 계산하여 ESC 유닛에 전송하면, ESC 유닛에 의한 유압 제동력이 가변 조절되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 오토크루즈 다운힐 제어는 차량이 가파른 내리막길을 주행시 현재 차량 속도가 운전자의 오토크루즈 설정 속도 대비 일정치 이상으로 초과할 경우와, 운전자가 오토크루즈 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우에 자동 실행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 엔진 ECU의 요구 감속도 신호가 스텝(STEP) 형태로 ESC 유닛에 전송될 경우, ESC 유닛에서 엔진 ECU의 요구 감속도 추종 사이클 및 요구 감속도 추종량을 포함하는 파라미터를 이용하여 오토크루즈 다운힐 제어를 위한 최종 목표 감속도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 ESC 유닛의 압력센서가 정상 상태인 경우, 압력센서의 압력 검출값이 일정 기준값(P) 이상이면 브레이크 램프가 자동으로 점등되도록 한 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 ESC 유닛의 압력센서가 고장 상태인 경우, ESC 유닛의 모터 작동량(K)기준값 이상이면 브레이크 램프가 자동으로 점등되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 차량의 오토크루즈 주행 중, 가파른 내리막길을 주행하여 차량 속도가 운전자의 오토크루즈 설정 속도 대비 일정치 이상으로 초과할 경우, 엔진 ECU의 목표 감속도를 수신한 ESC 유닛에서 자동 브레이크 작동을 위한 오토크루즈 다운힐 제어를 실시함으로써, 가파른 내리막길 주행시에도 차량 속도가 운전자의 오토크루즈 설정 속도로 조절될 수 있다.
또한, 운전자가 오토크루즈 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우, 마찬가지로 ESC 유닛에서 자동 브레이크 작동을 위한 오토크루즈 다운힐 제어를 실시함으로써, 차속이 하향 조정된 수준으로 빠르게 감속 조절될 수 있다.
또한, 본 발명의 오토크루즈 다운힐 제어에 따른 제동시, 브레이크 램프가 자동 점등되도록 제어함으로써, 후방 차량의 안전운전을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법을 위한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 오토크루즈 다운힐 제어 기술이 적용된 차량 주행 상태와, 적용되지 않는 차량 주행 상태를 비교한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 오토크루즈 다운힐 제어 기술이 적용된 경우와, 적용되지 않는 경우의 시간에 따른 차속 변화, 그리고 ESC 유닛의 제어에 의한 휠의 유압브레이크 압력 변화를 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 오토크루즈 다운힐 제어 방법을 설명하는 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 오토크루즈 다운힐 제어 방법에서 엔진 ECU의 요구 신호를 부드러운 감속 제어를 위한 목표 감속도 신호로 가공하는 예를 설명하는 파형도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에서, 도면부호 10 및 도 12는 각각 스티어링 휠에 구비된 오토크루즈 온/오프 스위치와, 오토크루즈를 위한 설정속도를 조정하기 위한 속도조절 스위치를 나타낸다.
상기 오토크루즈 온/오프 스위치(10)를 온시키고, 속도조절 스위치(12)로 원하는 주행속도를 설정하면, 엔진 ECU(14)에 의한 연료분사량 조절 제어가 이루어짐으로써, 차량이 설정된 주행속도로 주행하게 된다.
이때, 운전석 전면에 위치한 클러스터(16)에는 오토크루즈 주행 상태임을 알리는 경고등이 점등된다.
특히, 본 발명에 따르면 엔진 ECU(14)와 ESC 유닛(18)이 신호 전송 가능하게 연결되고, 바퀴에 장착된 속도센서(20)의 센싱값이 ECS 유닛(18)에 입력된다.
참고로, 상기 ESC(Electronic Stability Control) 유닛은 주지된 바와 같이, 차량의 주행시(특히, 선회주행시) 선회 반대방향으로 차량이 급격하게 쏠리는 것을 방지하고자 유압을 이용한 제동력을 발생시켜서 차량의 거동을 안정화시키는 기능을 한다.
본 발명에 따르면, 차량이 오토크루즈 설정 속도로 주행 중 브레이크 제동력을 필요한 경우, 엔진 ECU(14)에서 ESC 유닛(18)에 목표 감속도값을 전송한다.
연이어, 엔진 ECU(14)에서 차량의 목표 감속도를 ESC 유닛(18)에 전송하면, ESC 유닛(18)은 속도센서의 센싱값을 기반으로 현재 감속도(엔진 ECU의 연료량 감소 제어로 이루어지는 감속도)를 계산한 후, 목표 감속도를 달성할 수 있는 수준의 유압을 4바퀴(wheel)의 유압브레이크(22)에 분배하고, 그에 따라 4바퀴의 유압브레이크(22)가 제동을 위한 작동을 한다.
이와 동시에, 하기에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 리어램프의 브레이크 램프(24)가 점등된다.
이때, 상기 ESC 유닛(18)은 엔진 ECU의 목표 감속도에 맞는 유압을 유압브레이크에 분배하므로, 유압브레이크도 목표 감속도까지 제동을 위한 작동을 하여, 결국 차량 속도는 엔진 ECU가 요구하는 목표감속도 만큼 감속된다.
여기서, 상기한 구성을 기반으로 하는 본 발명의 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 오토크루즈 다운힐 제어(ADC, Auto cruise Downhill Control)는 차량이 가파른 내리막길을 주행하는 경우, 현재 차량 속도가 오토크루즈를 위한 운전자의 설정 속도 대비 일정치 이상으로 초과할 경우, 차량 속도가 운전자의 설정 속도 수준으로 유지되도록 엔진 ECU와 ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동이 이루어지는 제어 과정을 의미하고, 또한 오토크루즈를 위해 운전자가 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우, 하향 조정된 수준으로 차속이 빠르게 감속 조절되도록 엔진 ECU와 ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동이 이루어지는 제어 과정을 의미한다.
첨부한 도 2는 차량의 내리막길 주행시, 본 발명의 오토크루즈 다운힐 제어 기술이 적용되는 상태(도 2의 (a) 도면)와, 적용되지 않는 상태(도 2의 (b) 도면)를 비교한 도면이다.
오토크루즈 다운힐 제어(ADC)가 없는 도 2의 (b) 도면을 참조하면, 차량이 오토크루즈 상태에서 내리막길 주행시 관성 및 타행 주행에 의하여 속도가 올라가게 되면, 오토크루즈 설정속도를 유지시키고자 엔진 ECU에서 엔진에 대한 연료 공급량을 줄여주는 제어를 하게 된다.
그러나, 내리막길에서는 차량속도가 급작스럽게 증가하되, 오토크루즈를 위해 운전자가 정한 설정속도에 비하여 차속이 과도하게 증가하여, 엔진 ECU에 의한 오토크루즈 컨트롤이 해제되는 현상이 발생되는 단점이 있다.
오토크루즈 다운힐 제어(ADC)가 적용된 도 2의 (a) 도면을 참조하면, 차량이 오토크루즈 상태에서 내리막길 주행시 관성 및 타행 주행에 의하여 속도가 올라가더라도, 엔진 ECU에 의한 연료공급량 제어 뿐만 아니라, 차량 속도가 운전자의 설정 속도 수준으로 유지되도록 엔진 ECU와 ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동이 이루어지는 오토크루즈 다운힐 제어가 이루어지므로, 차량 속도가 오토크루즈를 위해 운전자가 설정한 속도로 유지될 수 있다.
첨부한 도 3은 시간에 따른 차속 및 ESC 제어에 의한 휠의 유압브레이크 압력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 오토크루즈 다운힐 제어(ADC)가 없는 경우, 차량의 내리막길 주행시 운전자가 정한 오토크루즈 설정속도에 비하여 차속이 과도하게 증가함을 알 수 있다.
반면, 오토크루즈 다운힐 제어(ADC)가 적용된 경우, 차량의 내리막길 주행시 엔진 ECU에 의한 연료공급량 제어 뿐만 아니라, 엔진 ECU와 ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동이 이루어지는 오토크루즈 다운힐 제어가 이루어지므로, 차량 속도가 오토크루즈를 위해 운전자가 설정한 속도로 유지됨을 알 수 있고, 물론 오토크루즈 다운힐 제어가 이루어지는 동안 ESC 유닛에 의한 유압분배로 인해 휠의 유압브레이크 압력이 증가됨을 알 수 있다.
여기서, 본 발명의 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법을 도 4 및 도 5를 참조로 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 오토크루즈 주행 중, 내리막길 주행시와 같은 상황에서 브레이크 제동력을 필요한 경우(S101), 엔진 ECU에서 차량의 목표 감속도를 ESC 유닛(18)에 전송하면(S102), 오토크루즈 다운힐 제어(ADC)가 실행된다(S103).
즉, 차량의 오토크루즈 주행 중, 초기 세팅 속도(운전자가 설정한 속도)를 벗어나는 상황이 발생하면, 엔진 ECU에서 차량속도 오차 및 연료 분사량을 조절하여 최종적으로 필요한 차량 감속도값을 캔(CAN) 통신을 통해 ESC 유닛으로 전송하면, ESC 유닛은 요구받은 차량 감속도를 수행하기 위한 오토크루즈 다운힐 제어(ADC)를 수행한다.
오토크루즈 다운힐 제어를 위하여, ESC 유닛에서 엔진 ECU의 목표 감속도를 수신하면, ESC 유닛은 바퀴에 장착된 속도센서의 센싱값을 기반으로 감속도를 계산한 다음, ESC 유닛의 내부에 포함된 모터를 펌핑 구동시키는 동시에 솔레노이드 밸브를 열림 작동시킴으로써, 리저버내의 브레이크 액이 모터의 펌핑 구동에 의하여 4바퀴의 유압브레이크로 분배된다.
따라서, 상기 ESC 유닛(18)은 엔진 ECU의 목표 감속도에 맞는 유압을 유압브레이크에 분배하고, 유압브레이크도 목표 감속도까지 제동을 위한 작동을 함으로써, 차량 속도는 엔진 ECU가 요구하는 목표감속도 만큼 감속될 수 있다.
이때, 감속을 위한 제동력이 발생하는 동안에도 엔진 ECU는 적정의 감속도를 연속적으로 계산하여 ESC 유닛에 전송함으로써, ESC 유닛에 의한 유압 제동력이 적절하게 조절될 수 있다.
물론, 유압브레이크에 의한 제동으로 목표 감속도에 도달하면, ESC 유닛에 의한 오토크루즈 다운힐 제어를 해제한다.
이와 같이, 차량의 내리막길 주행시 속도가 운전자의 오토크루즈 설정 속도 대비 일정치 이상으로 초과할 경우, 엔진 ECU의 목표 감속도 요구에 따라 ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동 제어 즉, 오토크루즈 다운힐 제어가 이루어짐으로써, 가파른 내리막길 주행시에도 차량 속도가 오토크루즈 설정 속도로 유지될 수 있다.
또한, 운전자가 오토크루즈 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우에도 엔진 ECU의 목표 감속도에 따라 ESC 유닛에 의한 자동 브레이크 작동 제어가 이루어짐으로써, 하향 조정된 오토크루즈 설정속도 수준으로 차속이 빠르게 감속 조절될 수 있다.
첨부한 도 5를 참조하면, 상기 엔진 ECU의 요구 감속도 값이 선형적이지 않고, 스텝(STEP) 모드로 ESC 유닛에 전송될 경우, ESC 유닛에 의한 오토크루즈 다운힐 제어 수행시 초기 감속을 위한 제동력이 필요치 보다 과도하게 크게 이루어질 수 있고, 그에 따른 주행 이질감 및 ESC 유닛의 브레이크 액 펌핑 노이즈가 과다하게 발생할 소지가 있다.
이러한 문제점을 해결하고자, 엔진 ECU의 출력 목표 감속도 값의 변화율 제한 로직이 다음과 같이 반영된다.
첨부한 도 5에서 보듯이, 엔진 ECU의 요구 감속도 신호(원신호)가 스텝(STEP) 형태로 ESC 유닛에 전송될 경우, ESC 유닛에서 엔진 ECU의 감속도 추종 사이클(ms, 도 5에서 ①로 지시됨)과 감속도 추종량(g, 도 5에서 ②로 지시됨) 등 2개 파라미터를 이용하여 오토크루즈 다운힐 제어를 위한 최종 목표 감속도(가공 신호)를 계산함으로써, 부드러운 감속 제어가 이루어질 수 있다.
한편, 차량의 내리막길 주행시 중력에 의해 속도가 증가된 상황에서 상기한 바와 같은 오토크루즈 다운힐 제어가 이루어져 차속이 다시 오토크루즈 설정속도로 감속되므로, 뒤에 따라오는 차량이 급작스럽게 제동을 해야 하는 위험 상황이 발생할 수 있고, 또한 오토크루즈 다운힐 제어는 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않는 상황에서 자동적으로 이루어지므로, 리어램프의 브레이크등이 점등되지 않아 뒤쪽 차량의 안전운전에 위험을 일으키는 원인이 될 수 있다.
따라서, 오토크루즈 다운힐 제어 중, ESC 유닛의 내부에 장착되어 브레이크액 배출압력을 측정하는 압력센서의 고장 여부를 판정(S104)한 후, 정상 상태인 경우 압력센서의 압력 검출값이 일정 기준값(P) 이상인지를 판단하여(S105), 기준값 이상이면 브레이크 램프가 자동으로 점등되도록 한다(S106).
반면, 상기 압력센서의 고장 발생시, ESC 유닛의 모터 작동량(K)을 이용하여 브레이크 램프를 점등시킬 수 있다.
즉, ESC 유닛의 모터 작동량(K : 예를 들어, 브레이크 액을 펌핑하는 모터 작동시간)이 기준값 이상일 때(S107), 제동력이 증가하는 것을 유추할 수 있으므로, 이때 브레이크 램프가 자동으로 점등되도록 함으로써, 뒤에 따라오는 차량에 대한 제동 경고를 통해 안전운전을 도모할 수 있다.
10 : 오토크루즈 온/오프 스위치
12 : 속도조절 스위치
14 : 엔진 ECU
16 : 클러스터
18 : ESC 유닛
20 : 속도센서
22 : 유압브레이크
24 : 브레이크 램프

Claims (7)

  1. 차량이 오토크루즈 설정 속도로 주행 중 브레이크 제동력을 필요한 경우, 엔진 ECU에서 ESC 유닛에 목표 감속도값을 전송하는 단계와;
    상기 ESC 유닛에서 차량의 자동 제동을 위한 오토크루즈 다운힐 제어를 수행하여, 차량이 제동되면서 차속이 오토크루즈 설정속도로 자동 조절되는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 오토크루즈 다운힐 제어는:
    엔진 ECU의 목표 감속도를 수신한 ESC 유닛에서 바퀴에 장착된 속도센서의 센싱값을 기반으로 현재 감속도를 계산하는 단계와;
    ESC 유닛에서 목표 감속도를 달성하기 위한 유압을 4바퀴의 유압브레이크로 분배하는 단계와;
    유압브레이크가 목표 감속도까지 제동 작동을 하여, 차속이 오토크루즈 설정속도로 조절되는 단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 목표 감속도를 달성하기 위한 제동력이 발생하는 동안에도 엔진 ECU는 적정의 감속도를 연속적으로 계산하여 ESC 유닛에 전송하면, ESC 유닛에 의한 유압 제동력이 가변 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 오토크루즈 다운힐 제어는 차량이 가파른 내리막길을 주행시 현재 차량 속도가 운전자의 오토크루즈 설정 속도 대비 일정치 이상으로 초과할 경우와, 운전자가 오토크루즈 설정속도를 급격하게 하향 조정할 경우에 자동 실행되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 엔진 ECU의 요구 감속도 신호가 스텝(STEP) 형태로 ESC 유닛에 전송될 경우, ESC 유닛에서 엔진 ECU의 요구 감속도 추종 사이클 및 요구 감속도 추종량을 포함하는 파라미터를 이용하여 오토크루즈 다운힐 제어를 위한 최종 목표 감속도를 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 ESC 유닛의 압력센서가 정상 상태인 경우, 압력센서의 압력 검출값이 일정 기준값(P) 이상이면 브레이크 램프가 자동으로 점등되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 ESC 유닛의 압력센서가 고장 상태인 경우, ESC 유닛의 모터 작동량(K)기준값 이상이면 브레이크 램프가 자동으로 점등되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 오토크루즈 다운힐 제어 방법.
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