KR101756554B1 - 차량 제어 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 가가속도에 기반하여 운전자의 안전을 보장할 수 있도록 차량을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량 제어 방법에 있어서, 차량의 목표 토크 값을 입력받는 단계, 상기 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환하는 단계, 상기 바퀴 기준 토크 값을 허용 가가속도로 변환하는 단계, 상기 허용 가가속도에 기초하여 임계값을 결정하는 단계, 상기 차량의 실제 가가속도를 계산하는 단계 및 상기 실제 가가속도 및 상기 임계값 간의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 차량의 속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 제어 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING VEHICLE}

본 발명은 차량 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 가가속도에 기반하여 운전자의 안전을 보장할 수 있도록 차량을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량은 운동량 관점에서 운전자에 비해 무게나 속도가 상당히 크기 때문에 차량 오작동 발생 시 운전자에게 치명적인 피해를 입힐 수 있다. 따라서 차량 내부에 배치되는 제어기는 현재 차량의 상태를 지속적으로 확인하여, 결함이 발생했다고 판단한 경우 스스로 조치를 취하도록 구성되어 있다. 이러한 방법 중 하나는 운전자의 요청 등 여러 가지 제어 요청 값들을 핸들링하여 최종적으로 허용 제어량을 결정하고 현재 차량에서 실제 출력되는 제어값과 비교해서 이상 여부를 판단하는 것이다.

최근에는 차체 자세 제어 또는 크루즈 기술 등과 같은 엔진 제어 기술이 발전하고 있어, 이에 따라 점차 다양해지는 토크 요청 입력단에 대응하는 차량 제어 기술이 필요하다. 즉, 운전자뿐만 아니라 차량 내부의 각종 장치에 의해서 요구되는 목표 토크 값이 달라지는데, 차량의 현재 속도를 반영하지 않은 상태에서 이와 같은 목표 토크 값을 그대로 적용하게 될 경우 차량의 안전성에 문제가 발생할 가능성이 있다. 따라서 차량의 안전성을 고려하여 목표 토크 값을 적용하는 기술이 필요하다.

본 발명은 차량의 허용 가가속도를 실제 가가속도와 비교하여 차량의 이상 발생 여부를 판단하고, 차량에 이상이 발생하면 운전자의 안전을 위한 제어를 수행함으로써 차량의 안전성을 증대시킬 수 있는 차량 제어 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량 제어 방법에 있어서, 차량의 목표 토크 값을 입력받는 단계, 상기 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환하는 단계, 상기 바퀴 기준 토크 값을 허용 가가속도로 변환하는 단계, 상기 허용 가가속도에 기초하여 임계값을 결정하는 단계, 상기 차량의 실제 가가속도를 계산하는 단계 및 상기 실제 가가속도 및 상기 임계값 간의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 차량의 속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 차량의 허용 가가속도를 실제 가가속도와 비교하여 차량의 이상 발생 여부를 판단하고, 차량에 이상이 발생하면 운전자의 안전을 위한 제어를 수행함으로써 차량의 안전성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 방법의 흐름도.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치(102)는 입력부(104), 임계값 계산부(106), 실제 가가속도 계산부(108), 속도 제어부(110)를 포함한다.

입력부(104)는 운전자 또는 차량 내부 장치에 의해 요청되는 목표 토크 값을 입력받는다. 예를 들어 운전자는 차량의 가속을 위해 가속 페달을 밟을 수 있으며, 이 때 운전자가 원하는 속도에 도달하기 위해 필요한 운전자 요구 토크 값이 목표 토크 값으로서 입력부(104)로 입력될 수 있다. 또한 차량 내부의 변속기에 의해 요구되는 변속기 요구 토크 값이나 차체 자세 제어 장치에서 차체 자세 제어를 위해 필요로 하는 차체 자세 제어 요구 토크 값이 입력부(104)에 목표 토크 값으로서 입력될 수도 있다. 이와 같은 목표 토크 값의 단위는 [N·m]이다.

임계값 계산부(106)는 입력부(104)를 통해 입력된 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환한다. 입력부(104)를 통해 입력된 목표 토크 값은 엔진이 생성하는 토크의 크기를 나타내는 토크 값이며, 바퀴 기준 토크 값은 엔진에 의해 생성된 토크가 실제로 바퀴에 전달되는 크기를 나타내는 토크 값이다. 본 발명의 일 실시예에서 임계값 계산부(106)는 목표 토크 값, 토크 손실 값, 변속 기어비, 차동 기어비를 이용하여 상기 바퀴 기준 토크 값을 산출할 수 있다.

또한 임계값 계산부(106)는 변환된 바퀴 기준 토크 값을 허용 가가속도로 변환한다. 본 발명의 일 실시예에서 임계값 계산부(106)는 바퀴 기준 토크 값의 단위 시간 당 편차를 계산하고, 계산된 단위 시간 당 편차 및 가가속도 변환 인자를 이용하여 허용 가가속도를 산출할 수 있다.

또한 임계값 계산부(106)는 산출된 허용 가가속도에 안전 마진(safety margin) 값을 더하여 임계값을 결정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 임계값 계산부(106)는 산출된 허용 가가속도를 그대로 임계값으로 사용할 수도 있다.

실제 가가속도 계산부(108)는 차량에 설치되는 차속 센서로부터 차량의 속도를 입력받고, 입력된 속도의 단위 시간 당 편차를 계산한다. 또한 실제 가가속도 계산부(108)는 계산된 단위 시간 당 편차의 단위 시간 당 변화량을 계산하여 실제 가가속도를 산출한다.

속도 제어부(110)는 실제 가가속도 및 임계값 간의 차이값을 계산하고, 계산된 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 차량의 속도를 제어한다. 본 발명의 일 실시예에서 속도 제어부(110)는 계산된 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 차량의 속도를 미리 정해진 기준 속도로 변경할 수 있다. 다시 말해서, 속도 제어부(110)는 계산된 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 차량의 속도를 기준 속도 또는 그 이하로 제한할 수 있다.

이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 방법이 구체적으로 설명된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 방법의 흐름도이다.

먼저 입력부(104)는 차량의 목표 토크 값을 입력받는다(S202). 예를 들어 운전자는 차량의 가속을 위해 가속 페달을 밟을 수 있으며, 이 때 운전자가 원하는 속도에 도달하기 위해 필요한 운전자 요구 토크 값이 목표 토크 값으로서 입력부(104)로 입력될 수 있다. 또한 차량 내부의 변속기에 의해 요구되는 변속기 요구 토크 값이나 차체 자세 제어 장치에서 차체 자세 제어를 위해 필요로 하는 차체 자세 제어 요구 토크 값이 입력부(104)에 목표 토크 값으로서 입력될 수도 있다. 이와 같은 목표 토크 값의 단위는 [N·m]이다.

다음으로, 임계값 계산부(106)는 입력된 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환한다(S204). 전술한 바와 같이, 입력부(104)를 통해 입력된 목표 토크 값은 엔진이 생성하는 토크의 크기를 나타내는 토크 값이며, 바퀴 기준 토크 값은 엔진에 의해 생성된 토크가 실제로 바퀴에 전달되는 크기를 나타내는 토크 값이다. 이에 따라 임계값 계산부(106)는 아래와 같은 수식을 이용하여 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환할 수 있다.

[수학식 1]에서 토크 손실 값은 엔진에 의해 생성된 토크가 기어 등을 거치면서 바퀴로 전달될 때 손실되는 토크 값을 의미한다. 참고로 토크 손실 값은 차량 운행을 반복하여 실험적으로 측정될 수 있다. 또한 임계값 계산부(106)는 ECU 등을 통해 현재 차량의 변속 기어비 및 차동 기어비에 대한 정보를 획득할 수 있다.

다음으로, 임계값 계산부(106)는 바퀴 기준 토크 값을 허용 가가속도로 변환한다(S206). 이를 위해 임계값 계산부(106)는 먼저 다음과 같이 단위 시간 당 바퀴 기준 토크 값의 편차(변화량)를 계산한다.

[수학식 2]에서 W는 단위 시간 당 바퀴 기준 토크 값의 편차(변화량)을 의미하고, TQ는 바퀴 기준 토크 값을 의미한다.

임계값 계산부(106)는 이와 같이 산출된 단위 시간 당 바퀴 기준 토크 값의 편차 및 가가속도 변환 인자를 이용하여 다음과 같이 허용 가가속도를 계산한다.

[수학식 3]에서 A1은 허용 가가속도를 의미한다. 또한 W는 단위 시간 당 바퀴 기준 토크 값의 편차를 의미하고, (MA×MB)는 가가속도 변환 인자를 의미한다. 여기서 MA는 차량의 무게를 의미하고, MB는 바퀴의 반지름을 의미한다. 참고로 뉴튼의 제2 법칙에 의하면, F[N] = m×a[kg·m/s²]가 성립하므로, [수학식 3]과 같이 계산되는 허용 가가속도(A1)의 단위는 [m/s³]이 된다.

다음으로, 임계값 계산부(106)는 위와 같이 계산된 허용 가가속도에 기초하여 임계값을 결정한다(S208). 임계값 계산부(106)는 허용 가가속도를 그대로 임계값으로 결정할 수도 있고, 허용 가가속도에 미리 정해진 안전 마진 값을 더한 값을 임계값으로 결정할 수도 있다. 여기서 안전 마진 값은 차량의 제반 상태를 고려하여 설정되는 임의의 값으로서 엔진 또는 차량의 시험 주행에 의해 실험적으로 결정될 수 있다.

다음으로, 실제 가가속도 계산부(108)는 차속 센서를 통해 측정된 차량의 속도를 이용하여 차량의 실제 가가속도를 계산한다(S210). 실제 가가속도 계산부(108)는 먼저 다음과 같이 획득된 차량 속도(v)의 단위 시간 당 편차를 계산한다.

그리고 나서, 실제 가가속도 계산부(108)는 다음과 같이 차량 속도(v)의 단위 시간 당 편차(a)의 단위 시간 당 변화량(A2)을 계산한다.

실제 가가속도 계산부(108)는 이와 같이 계산된 단위 시간 당 변화량(A2)을 차량의 실제 가가속도로 결정한다.

다음으로, 속도 제어부(110)는 위와 같이 계산된 실제 가가속도(A2) 및 임계값 간의 차이값을 계산하고, 계산된 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 차량의 속도를 미리 정해진 속도가 되도록 제어할 수 있다(S212). 예를 들어 속도 제어부(110)는 계산된 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 차량에 이상이 발생한 것으로 판단하여 차량의 속도를 일정 속도 이하로 제한할 수 있다. 이 때 속도 제어부(110)는 차량 내부에서 속도를 증가시킬 수 있는 구성요소들에 대한 직접 또는 간접적인 제어를 통해 차량의 속도를 미리 정해진 속도가 되도록 제어할 수 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

102: 차량 제어 장치
104: 입력부
106: 임계값 계산부
108: 실제 가가속도 계산부
110: 속도 제어부

Claims (14)

1. 차량의 목표 토크 값을 입력받는 단계;
   상기 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환하는 단계;
   상기 바퀴 기준 토크 값의 단위 시간 당 편차 및 가가속도 변환 인자를 이용하여 상기 바퀴 기준 토크 값을 허용 가가속도로 변환하는 단계;
   상기 허용 가가속도에 기초하여 임계값을 결정하는 단계;
   상기 차량의 실제 가가속도를 계산하는 단계; 및
   상기 실제 가가속도 및 상기 임계값 간의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 차량의 속도를 제어하는 단계를 포함하는
   차량 제어 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 목표 토크 값은
   운전자 요구 토크, 변속기 요구 토크, 차체 자세 제어 요구 토크 중 어느 하나에 기초하여 결정되는
   차량 제어 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환하는 단계는
   상기 목표 토크 값, 토크 손실 값, 변속 기어비, 차동 기어비를 이용하여 상기 바퀴 기준 토크 값을 산출하는 단계를 포함하는
   차량 제어 방법.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 허용 가가속도에 기초하여 임계값을 결정하는 단계는
   상기 허용 가가속도에 안전 마진 값을 더하여 상기 임계값을 결정하는 단계를 포함하는
   차량 제어 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 차량의 실제 가가속도를 계산하는 단계는
   상기 차량의 속도를 입력받는 단계;
   상기 속도의 단위 시간 당 편차를 계산하는 단계;
   상기 단위 시간 당 편차의 단위 시간 당 변화량을 계산하여 상기 실제 가가속도를 산출하는 단계를 포함하는
   차량 제어 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 차량의 속도를 제어하는 단계는
   상기 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 차량의 속도를 미리 정해진 기준 속도로 변경하는 단계를 포함하는
   차량 제어 방법.
   
8. 차량의 목표 토크 값을 입력받는 입력부;
   상기 목표 토크 값을 바퀴 기준 토크 값으로 변환하고, 상기 바퀴 기준 토크 값의 단위 시간 당 편차 및 가가속도 변환 인자를 이용하여 상기 바퀴 기준 토크 값을 허용 가가속도로 변환하고, 상기 허용 가가속도에 기초하여 임계값을 결정하는 임계값 계산부;
   상기 차량의 실제 가가속도를 계산하는 실제 가가속도 계산부; 및
   상기 실제 가가속도 및 상기 임계값 간의 차이값을 계산하고, 상기 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 차량의 속도를 제어하는 속도 제어부를 포함하는
   차량 제어 장치.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 목표 토크 값은
   운전자 요구 토크, 변속기 요구 토크, 차체 자세 제어 요구 토크 중 어느 하나에 기초하여 결정되는
   차량 제어 장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 임계값 계산부는
    상기 목표 토크 값, 토크 손실 값, 변속 기어비, 차동 기어비를 이용하여 상기 바퀴 기준 토크 값을 산출하는
    차량 제어 장치.
    
11. 삭제
12. 제8항에 있어서,
    상기 임계값 계산부는
    상기 허용 가가속도에 안전 마진 값을 더하여 상기 임계값을 결정하는
    차량 제어 장치.
    
13. 제8항에 있어서,
    상기 실제 가가속도 계산부는
    상기 차량의 속도를 입력받고, 상기 속도의 단위 시간 당 편차를 계산하고, 상기 단위 시간 당 편차의 단위 시간 당 변화량을 계산하여 상기 실제 가가속도를 산출하는
    차량 제어 장치.
    
14. 제8항에 있어서,
    상기 속도 제어부는
    상기 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크면 상기 차량의 속도를 미리 정해진 기준 속도로 변경하는
    차량 제어 장치.

Images