KR101859574B1 - 자동차 속도 제어 시스템 - Google Patents

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KR101859574B1
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제임스 켈리
앤드류 페어그리브
다니엘 울리스크로프트
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재규어 랜드 로버 리미티드
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Abstract

복수의 바퀴를 가진 자동차를 위한 자동차 속도 제어 시스템이 개시된다. 이 자동차 속도 제어 시스템은 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시키는 수단 및 자동차가 이동하고 있을 때 자동차가 지나가고 있는 지면과 임의의 하나 이상의 바퀴 사이의 미끄러짐 이벤트를 탐지하고, 그 경우에 미끄러짐 탐지 출력 신호를 제공하는 수단을 포함한다. 이 시스템은 자동차가 이동하도록 의도된 목표 속도의 사용자 입력을 수신하는 수단, 및 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시킴으로써 미끄러짐 탐지 출력 신호에 독립적으로 목표 속도로 자동차를 유지하는 수단을 더 포함한다.

Description

자동차 속도 제어 시스템{VEHICLE SPEED CONTROL SYSTEM}
본 발명은 자동차의 속도를 제어하는 시스템에 관한 것이다. 배타적이지는 않지만 더욱 상세하게는, 본 발명은 여러 가지 상이한 극한의 지형 및 조건에서 운전할 수 있는 육상용 자동차(land-based vehicle)의 속도를 제어하는 시스템에 관한 것이다.
전형적으로 크루즈 제어 시스템이라 불리는 공지의 자동차 속도 제어 시스템에서는, 사용자에 대한 운전 경험을 향상시키기 위해 사용자에 의해 설정된 후 사용자에 의한 추가적인 개입없이 자동차 속도가 유지된다.
사용자는 자동차가 유지되어야 하는 속도를 선택하고, 자동차는 사용자가 브레이크 또는, 몇몇 시스템에서는, 클러치를 밟지 않는 한 그 속도로 유지된다. 이러한 크루즈 제어 시스템은 구동축 또는 바퀴 속도 센서로부터 자동차의 속도 신호를 얻는다. 브레이크 또는 클러치가 눌러진 때, 크루즈 제어 시스템이 비활성화되어 사용자는 이 시스템으로부터의 저항없이 자동차 속도를 변경할 수 있다. 사용자가 가속 페달을 밟으면 자동차 속도가 증가할 것이지만, 사용자가 가속 페달에서 발을 뗀 후에는 자동차는 미리 설정된 크루즈 속도로 되돌아간다.
더 정교한 크루즈 제어 시스템은 엔진 관리 시스템에 통합되고, 레이더 기반 시스템을 이용하여 전방 자동차까지의 거리를 고려하는 적응 기능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 자동차에는 전방 자동차의 속도 및 거리가 탐지되어 사용자가 입력할 필요없이 안전하게 따라가는 속도 및 거리가 자동으로 유지되도록 전방 주시 레이더 탐지 시스템이 제공될 수 있다. 앞서가는 자동차가 감속하거나 다른 물체가 레이더 탐지 시스템에 의해 탐지되면, 이 시스템은 엔진 또는 제동 시스템에 신호를 전송하여 자동차가 그에 따라 감속되게 한다.
이러한 시스템은 일반적으로 특정한 속도, 전형적으로 대략 15mph의 속도 이상에서만 동작하고, 자동차가 일정한 교통 조건으로 주행하는 환경에서, 특히 고속도로 또는 자동차 전용 도로 상에서 이상적이다. 그러나, 자동차 속도가 광범위하게 변하는 경향이 있는 혼잡한 교통 조건에서는, 크루즈 제어 시스템이 효과적이지 못하고, 특히 최소 속도 요구사항으로 인해 이 시스템이 작동 불가능할 수도 있다. 최소 속도 요구사항은 종종, 예컨대, 주차시 저속 충돌의 가능성을 줄이기 위해 크루즈 제어 시스템에 부과된다. 따라서, 이러한 시스템은 특정한 운전 조건(예컨대, 저속)에서 효율적이지 못하고, 사용자가 그렇게 하는 것이 바람직하다고 생각하지 않을 수 있는 환경에서도 자동으로 비활성화되도록 설정된다.
또한 하나 이상의 자동차 서브시스템을 제어하는 자동차용 제어 시스템을 제공하는 것이 공지되어 있다. 그 내용이 참조로서 본 명세서에 포함되어 있는 US7349776는 엔진 관리 시스템, 변속기 컨트롤러, 조향장치 컨트롤러, 브레이크 컨트롤러 및 서스펜션 컨트롤러를 포함한 복수의 서브시스템 컨트롤러를 포함하는 자동차 제어 시스템을 개시하고 있다. 이 서브시스템 컨트롤러는 복수의 서브시스템 기능 모드로 각각 동작 가능하다. 이 서브시스템 컨트롤러는 자동차에 다수의 운전 모드를 제공하기 위해 필요한 기능 모드를 추정하도록 서브시스템 컨트롤러를 제어하는 자동차 모드 컨트롤러에 접속된다. 각각의 운전 모드는 특정한 운전 조건 또는 운전 조건의 세트에 대응하고, 각각의 모드에서, 각각의 서브시스템은 그러한 조건에 가장 적합한 기능 모드로 설정된다. 이러한 조건은 풀/자갈/눈, 진흙 및 러트(rut), 바위 크롤(crawl), 모래 및 '특수 프로그램 오프'(SPO)로 공지된 고속도로 모드 등과 같은 자동차가 그 위에서 운전될 수 있는 지형 종류와 연관된다. 이러한 자동차 모드 컨트롤러는 지형 응답(TR)(RTM) 시스템 또는 컨트롤러라 불릴 수 있다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 청구항을 참조하여 이해될 수 있다.
본 발명의 양상들은 시스템, 자동차 및 방법을 제공한다.
앞서 언급한 기존 시스템의 한계를 다루고자 하는 목적으로, 본 발명은 다음을 제공한다. 보호받고자 하는 본 발명의 하나의 양상에서, 복수의 바퀴를 포함하는 자동차를 위한 자동차 속도 제어 시스템이 제공되어 있다. 이 자동차 속도 제어 시스템은 자동차의 속도를 목표 설정 속도로 자동 제어하도록 구성되며, 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시키는 수단; 자동차가 이동하고 있을 때 자동차가 지나가고 있는 지면과 임의의 하나 이상의 바퀴 사이의 미끄러짐 이벤트를 탐지하고, 그 경우에 미끄러짐 탐지 출력 신호를 제공하는 수단; 및 자동차가 이동하도록 의도된 목표 속도의 사용자 입력을 수신하는 수단을 포함한다. 이 시스템은 미끄러짐 탐지 출력 신호에 독립적으로 목표 속도로 자동차를 유지하는 수단을 더 포함한다. 목표 속도의 사용자 입력은 자동 속도 제어 시스템의 목표 설정 속도인 것으로 이해될 것이다.
보호받고자 하는 본 발명의 다른 양상으로서, 복수의 바퀴 및 바퀴에 토크를 제공하는 파워트레인을 가진 자동차를 위한 자동차 속도 제어 시스템이 제공되어 있고, 이 자동차 속도 제어 시스템은 자동차가 이동 중일 때 자동차가 지나가고 있는 지면과 임의의 하나 이상의 바퀴 사이의 미끄러짐 이벤트를 나타내는 입력 신호를 수신하는 수단; 자동차가 이동하도록 의도된 목표 속도의 사용자 입력을 수신하는 수단; 및 자동차 파워트레인을 제어하기 위한 토크 요청 신호를 출력하는 수단을 포함하고, 이 시스템은 미끄러짐 탐지 출력 신호와는 독립적으로 목표 속도로 자동차를 유지하도록 동작 가능하다.
크루즈 제어 시스템과 같은, 기존의 자동차 속도 제어 시스템이 가진 문제점은 자동차가 하나 이상의 바퀴에서 바퀴 미끄러짐 이벤트를 탐지한 때, 이러한 시스템이 취소된다는 것이다. 이 시스템은 또한 안티록 제동 시스템(ABS), 트랙션(traction) 제어 시스템, 또는 안정화 제어 시스템 등의 활성화시 취소될 것이다. 기존의 크루즈 제어 시스템에 의해 취해지는 접근법들이 고속도로 상의 운전에는 전적으로 적절할 수 있으나, 이러한 '온 하이웨이(on-highway)' 크루즈 제어 시스템은 전형적으로 운전 속도가 더 느리고, 지형의 다양한 특성이 빈번한 미끄러짐 이벤트를 발생시키는 경향이 있는, 대부분의 오프로드 운전 애플리케이션에서 사용하기에는 완전히 적절하지 못하고 신뢰적이지 않게 된다.
즉, 미끄러짐이 흔한 불리하고 미끄러운 조건의 오프로드를 운전할 때, 온 하이웨이 크루즈 제어 시스템은 효과적이지 않다.
본 발명의 하나의 장점은 사용자에 의한 임의의 페달 입력을 요구되지 않고도 자동차가 이동하고 있을 때 자동차가 이동하는 매우 낮은 목표 속도를 사용자가 선택할 수 있게 하는 속도 기반의 컨트롤을 제공하고, 임의의 자동차 미끄러짐 제어 메커니즘의 활성화시 비활성화되지 않는다는 점이다. 특히, 이는 바퀴 미끄러짐이 비교적 빈번하게 발생할 수 있으나, 자동차의 저속 전진이 여전히 바람직한 운전 조건, 예컨대, 미끄럽거나 얼음이 있는 지형 상에서도 자동차의 속도가 제어될 수 있게 한다.
본 발명의 다른 장점은 사용자가 자동차의 속도를 조절하는데 집중할 필요가 없기 때문에, 경로 선정 및 장애물 회피와 같은 운행 측면에 더 쉽게 집중할 수 있다는 것이다. 이는, 예컨대, 오프로드 지형(모래, 바위, 자갈)과 같이 자동차가 지나가고 있는 지형이, 운행하기 어려울 때, 또는 얼음 또는 눈과 같은 조건에서, 또는 자동차가 깊은 물을 통과하여 운전될 때, 사용자의 주의가 더 크게 요구되는 경우에 특히 유리하다.
보호 받고자 하는 본 발명의 다른 양상에 따라, 복수의 바퀴를 가진 자동차를 위한 자동차 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시키는 수단; 자동차가 이동하도록 의도된 목표 속도의 사용자 입력을 수신하는 수단; 자동차가 지나가고 있는 지형의 특성을 판정하는 수단; 및 목표 속도가 자동차가 지나가고 있는 지형의 특성에 적합한지 판정하는 수단을 포함한다. 자동차 속도 제어 시스템은 목표 속도가 적합하다고 판정된 경우에만 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시킴으로써 목표 속도로 자동차를 유지하는 수단을 더 포함한다.
보호 받고자 하는 본 발명의 다른 양상에 따라, 아래에 서술된 방법을 수행하도록 자동차를 제어하는 컴퓨터 판독가능한 코드를 전달하는 전달 매체를 포함하는 메모리 장치가 제공된다.
본 발명의 임의의 하나의 양상의 바람직한 및/또는 옵션의 특징들이 단독으로 통합될 수도 있고, 또는 본 발명의 임의의 다른 양상 내의 적절히 조합하여 통합될 수도 있음이 이해될 것이다.
이제, 아래의 도면을 참조하여 본 발명이 단지 예시의 방법으로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 자동차의 측면도를 도시한다.
도 3은 크루즈 제어 시스템 및 저속 전진 제어 시스템을 포함하는, 본 발명의 자동차 속도 제어 시스템의 하나의 실시예의 하이 레벨의 개략적인 도면이다.
도 4는 도 3의 크루즈 제어 시스템과 저속 전진 제어 시스템 간의 상호작용을 도시하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 3의 자동차 속도 제어 시스템의 다른 특징부의 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차의 핸들과 브레이크와 가속 페달을 도시한다.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 내의 페달 이동거리, d의 함수인 페달 출력 신호, S의 플롯을 도시한다.
도 8은 각각 상이한 경사도를 가지는 2개의 상이한 위치에서 경사를 올라가는 본 발명의 실시예에 따른 자동차를 도시한다.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 속도 제어 시스템의 동작을 보여주는 상이한 오프로드 운전 상황에서 시간의 함수인 특정 자동차 파라미터의 플롯이다.
도 10은 오프로드 여행의 일부 코스에 걸친 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 내의, 시간의 함수인 파워트레인 토크 및 제동 토크의 플롯이다.
도 11은 예시적인 오프로드 여행의 각각의 부분의 코스에 걸친, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 내의, 시간의 함수인 파워트레인 토크 및 제동 토크의 플롯이다.
도 12는 예시적인 오프로드 여행의 일부 코스에 걸친, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 내의, 시간의 함수인 자동차 속도(v), 설정 속도(vset), 및 트랙션 제어 시스템 플래그 상태의 플롯이다.
도 13은 다른 예시적인 오프로드 여행의 일부 코스에 걸친, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 내의, 시간의 함수인 자동차 속도(v), 설정 속도(vset), 및 트랙션 제어 시스템 플래그 상태의 플롯이다.
도 14는 예시적인 오프로드 여행의 일부 코스에 걸친, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 내의, 거리의 함수인 파워트레인 토크, 자동차 속도 및 설정 속도의 플롯이다.
도 15는 예시적인 오프로드 여행의 일부 코스에 걸친, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 내의, 거리의 함수인 파워트레인 토크, 자동차 속도 및 설정 속도의 플롯이다.
도 16a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차에 설치된 콘솔을 도시하고, 도 16b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차 객실의 평면도를 도시한다.
본 명세서에서 기능 블록과 같은 블록에 대한 언급은 하나 이상의 입력에 응답하여 출력이 제공되는, 명시된 기능 또는 액션을 수행하기 위한 소프트웨어 코드에 대한 언급을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 코드는 메인 컴퓨터 프로그램에 의해 호출되는 소프트웨어 루틴 또는 기능의 형태일 수도 있고, 또는 개별 루틴 또는 기능이 아니라 코드 플로우의 일부를 형성하는 코드일 수도 있다. 기능 블록에 대한 언급은 컨트롤러의 작동 방식의 설명을 용이하게 하기 위해 행해졌다.
본 발명의 실시예들은 자동으로 또는 지속적으로 가변 가능한 트랜스미션을 가진 자동차에 사용하기에 적합하다. 도 1은 파워트레인(129)을 갖춘 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차(100)을 도시한다. 파워트레인(129)은 트랜스미션(124)을 가진 구동라인(130)에 접속되어 있는 엔진(121)을 포함한다. 구동라인(130)은 전방 디퍼런셜(137) 및 한 쌍의 전방 구동축(118)을 이용하여 한 쌍의 전방 자동차 바퀴(111, 112)를 구동시키도록 배열된다. 구동라인(130)은 또한 보조 구동축 또는 추진축(prop-shaft)(132), 후방 디퍼런셜(135) 및 한 쌍의 후방 구동축(139)을 이용하여 한 쌍의 뒷바퀴(114, 115)를 구동시키도록 배열된 보조 구동라인 부(131)를 포함한다. 본 발명의 실시예는 트랜스미션이 한 쌍의 앞바퀴만 또는 한 쌍의 뒷바퀴만 구동시키도록 배열된 자동차(즉, 전륜구동 자동차 또는 후륜구동 자동차) 또는 2륜구동/4륜구동이 선택 가능한 자동차와 함께 사용하기에 적합하다. 도 1의 실시예에서, 트랜스미션(124)은 동력 전달 유닛(PTU)(131)을 이용하여 보조 구동라인 부(131)에 탈착 가능하게 접속 가능하여, 2륜구동 또는 4륜구동 작동이 선택 가능해진다. 본 발명의 실시예는 4개 이상의 바퀴를 가진 자동차, 또는 2개의 바퀴, 예컨대, 3륜식 자동차 또는 4륜식 자동차 또는 4개 이상의 바퀴를 가진 자동차 중 2개의 바퀴만 구동되는 자동차에도 적합할 수 있음을 이해해야 한다.
자동차 엔진(121)용 제어 시스템은 자동차 제어 유닛(VCU)(10)이라 불리는 중앙 컨트롤러를 포함한다. VCU(10)는 자동차에 제공되는 (도시되지 않은) 다른 센서 및 서브시스템으로부터 복수의 신호를 수신하고, 그들로 복수의 신호를 출력한다. VCU(10)는 저속 전진(LSP) 제어 시스템(12) 및 안정 제어 시스템(SCS)(14)을 포함하는데, 후자는 기존의 자동차 제어 시스템의 공지된 컴포넌트이다. SCS(14)는 트랙션의 손실을 탐지하고 감소시킴으로써 자동차의 안전성을 향상시킨다. 조향 제어의 손실이 탐지된 때, SCS(14)는 사용자가 가고자 하는 방향으로 자동차를 조종하는 것을 돕기 위해 자동으로 브레이크를 작용시킨다.
도 3에 상세하게 도시되지는 않았지만, VCU(10)는 동적 안정화 제어(DSC: Dynamic Stability Control) 기능 블록, 트랙션 제어(TC) 기능 블록, 안티록 브레이킹 시스템(ABS: Anti-Lock Braking System) 기능 블록, 및 내리막길 제어(HDC: Hill Descent Control) 기능 블록을 더 포함한다. 이러한 기능 블록들은, 예컨대, DSC 작동, TC 작동, ABS 작동, 각각의 바퀴에 대한 브레이크 개입 및 엔진 토크 감소 요청을 나타내는 출력을 VCU(10)로부터 엔진(121)에 제공한다. 모든 앞서 언급한 이벤트는 바퀴 미끄러짐 이벤트가 발생하였음을 나타낸다. 회전 안정화 제어 시스템 등과 같은 다른 자동차 서브시스템도 유용할 수 있다.
또한, 자동차는 자동차가 30mph를 초과하는 속도로 이동할 때 자동차 속도를 선택된 속도로 자동으로 유지하도록 동작 가능한 크루즈 제어 시스템(16)을 포함한다. 크루즈 제어 시스템(16)에는 사용자가 공지된 방법으로 크루즈 제어 시스템(16)에 목표 자동차 속도를 입력할 수 있는 수단으로서 크루즈 제어 HMI(18)이 제공되어 있다. 본 발명의 하나의 실시예에서는, 크루즈 제어 시스템 입력 컨트롤이 핸들(171)에 장착되어 있다.
'설정 속도' 컨트롤(173)을 누르면, 설정 속도가 현재 자동차 속도로 설정된다. '+' 버튼(174)을 누르면 설정 속도가 증가되고, '-' 버튼을 누르면 설정 속도가 감소된다.
크루즈 제어 시스템(16)은 자동차 속도를 모니터하고, 목표 자동차 속도로부터의 임의의 편차가 자동으로 조정되어 자동차 속도는 전형적으로 30mph를 초과하는 실질적으로 일정한 값으로 유지된다. 즉, 크루즈 제어 시스템은 30mph 미만의 속도에서는 효율적이지 않다. 크루즈 HMI(18)는 또한 HMI(18)의 시각적 디스플레이를 통해 크루즈 제어 시스템의 상태에 대하여 사용자에게 경고를 제공하도록 구성될 수 있다.
LSP 제어 시스템(12)은 사용자에 의한 임의의 페달 입력을 요구하지 않고도 자동차가 전진할 수 있는 매우 낮은 목표 속도를 사용자가 선택할 수 있게 하는, 속도 기반의 제어 시스템을 사용자에게 제공한다. 이러한 저속 전진 제어 기능은 30mph 보다 큰 속도에서만 동작하는 온 하이웨이 크루즈 제어 시스템(16)에 의해 제공되지 않는다. 더욱이, 본 시스템(16)을 포함하는 공지의 온 하이웨이 크루즈 제어 시스템은 사용자가 브레이크 또는 클러치를 밟은 경우에 크루즈 제어 기능이 무시되고, 자동차가 자동차 속도를 유지하기 위해 사용자 페달 입력을 요구하는 수동 모드 동작으로 되돌아가도록 설정된다. 또한, 트랙션의 손실에 의해 개시될 수 있는 바퀴 미끄러짐 이벤트의 탐지는 크루즈 제어 기능을 중단시키는 효과를 가진다.
LSP 컨트롤은 자동차를 희망 속도로 유지하기 위해, 통합적으로 또는 개별적으로, 자동차 바퀴에 선택적인 파워트레인, 트랙션 제어 및 제동 액션을 적용함으로써 구현된다. 사용자는 저속 전진 HMI(LSP HMI)(20)를 통해 LSP 제어 시스템(12)에 희망하는 목표 속도를 입력한다. LSP 제어 시스템(12)은 전형적으로 대략 50mph 보다 낮은 자동차 속도에서 동작하지만, 자동차의 크루즈 제어 시스템이 무효화된 경우에는 자동차 속도가 30mph 아래로 떨어질 때까지 가동되지 않는다. LSP 제어 시스템(12)은 바퀴 미끄러짐과 같은 트랙션 이벤트와는 독립적으로 동작하도록 구성되고, 이러한 방식 측면에서, 아래에 더 상세하게 설명한 바와 같이, 적어도 크루즈 제어 시스템(16)의 기능과 상이하다.
LSP HMI(20)는 자동차 객실 내에 제공된다. 자동차의 사용자는 LSP 제어 시스템(12)에 LSP HMI(20) 및 신호 라인(21)을 통해 자동차가 운행되고자 하는 속도("목표 속도")를 입력할 수 있다. LSP HMI(20)는 또한 LSP 제어 시스템(12)의 상태에 대하여 사용자에게 경보를 제공할 수 있는 (도시되지 않은) 시각적 디스플레이를 포함한다.
LSP 제어 시스템(12)은 자동차의 제동 시스템(22)으로부터 입력을 수신하는데, 이는 사용자가 브레이크 페달(163)을 이용하여 제동을 건 정도를 나타내는 입력이다. LSP 제어 시스템(12)은 또한 가속 페달(161)로부터 입력을 수신하는데, 이는 사용자가 가속 페달(161)를 누르는 정도를 나타내는 입력이다. 또한, 트랜스미션 또는 기어박스(124) 및 도시되지 않은 임의의 연관된 제어 수단으로부터 LSP 제어 시스템(12)으로 입력이 제공된다. 예컨대, 이러한 입력은 기어박스(124)로부터 출력 축의 속도, 토크 컨버터 슬립(slip), 및 기어 비 요청을 나타내는 신호를 포함할 수 있다. LSP 제어 시스템(12)으로의 다른 입력은 크루즈 제어 시스템(16)의 상태(온/오프)를 나타내는 크루즈 HMI(18)로부터의 입력, 및 LSP 제어 기능의 상태를 나타내는 LSP HMI(20)로부터의 입력을 포함한다. 크루즈 HMI(18) 및 LSP HMI(20)는 사용자의 작동 편의성을 위해 자동차 핸들에 또는 그 부근에 장착되는 것이 전형적이다.
크루즈 제어 HMI 및 LSP HMI는 자동차 객실 내에, 바람직하게는 사용자의 작동 편의성을 위해 자동차 핸들에 서로 인접하게 배치된다. 도 4는 크루즈 제어 시스템(18)과 LSP 제어 시스템(12) 사이의 상호작용을 보여주는 흐름 프로세스를 도시한다. 사용자가 LSP HMI(20)를 통해 LSP 제어 시스템(12)을 활성화하고자 시도할 때 크루즈 컨트롤이 활성화되어 있다면, 속도 제어 루틴을 취소하기 위한 신호가 크루즈 제어 시스템(16)으로 전송된다. 그 다음, LSP 제어 시스템(12)이 시작되고, 자동차 속도는 LSP HMI(20)를 통해 사용자에 의해 선택된 낮은 목표 속도로 유지된다. 또한, LSP 제어 시스템(12)이 활성화되어 있는 경우에, 크루즈 제어 시스템(16)의 동작은 억제된다. 따라서, 두 시스템(12, 16)은 서로 독립적으로 동작하여, 자동차가 이동하는 속도에 따라 임의의 한 시점에 하나의 시스템만 동작가능할 수 있다.
다른 실시예에서, 크루즈 HMI(18) 및 LSP HMI(20)은 동일한 하드웨어 내에 구성될 수 있는데, 예를 들어, 동일한 하드웨어를 통해 속도 선택이 입력되며, LSP 입력과 크루즈 제어 입력 간의 전환을 위해 별도의 스위치가 제공된다.
도 5는 LSP 제어 시스템(12) 내에서 속도를 제어하는 수단을 도시한다. 사용자에 의해 선택된 속도는 LSP HMI(20)를 통해 LSP 제어 시스템(12)으로 입력된다. 엔진과 연결된 자동차 속도 센서(34)는 자동차 속도를 나타내는 신호(36)를 LSP 제어 시스템(12)에 제공한다. LSP 제어 시스템(12)은 사용자에 의해 선택된 목표 속도(38)를 측정된 속도(36)와 비교하고, 그 비교 결과를 나타내는 출력 신호(30)를 제공하는 비교기(28)를 포함한다. 출력 신호(30)는 자동차 속도가 사용자에 의해 선택된 속도를 유지하기 위해 증가 또는 감소될 필요가 있는지 여부에 따라, 출력 신호(30)를 자동차 바퀴에 작용될 추가적인 토크의 요구 또는 자동차 바퀴에 작용될 토크의 감소 요구로서 해석하는, VCU(10)의 평가 유닛(40)에 제공된다.
평가 유닛(40)으로부터의 출력(42)은 평가 유닛(40)으로부터 토크에 대한 양의 또는 음의 요구가 존재하는지 여부에 따라, 바퀴에 가해지는 토크를 증가 또는 감소시키기 위해 자동차 바퀴(111-115)에 대한 구동라인에 제공된다. 필요한 양의 또는 음의 토크를 바퀴에 작용시키기 위해서, 평가 유닛(32)은 자동차 바퀴에 추가적인 파워가 작용되게 하거나, 또는 자동차 바퀴에 제동력이 작용되게 하도록 명령할 수 있고, 이중 하나 또는 둘 다는 목표 자동차 속도를 유지시키는 데 필수적인 토크 변화를 구현하기 위해 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서는 목표 자동차 속도를 유지하기 위해 자동차 바퀴에 개별적으로 토크가 작용되지만, 다른 실시예에서는 목표 속도를 유지하게 위해 통합적으로 바퀴에 토크가 작용될 수도 있다.
LSP 제어 시스템(12)은 또한 바퀴 미끄러짐 이벤트가 발생하였음을 나타내는 신호(48)를 수신한다. 이는 자동차의 온 하이웨이 크루즈 제어 시스템(16)으로 공급되는 것과 동일한 신호(48)일 수 있는데, 이 경우에, 온 하이웨이 크루즈 제어 시스템(16)에 의한 자동차 속도의 자동 제어가 중단 또는 취소되도록 하는, 온 하이웨이 크루즈 제어 시스템(16) 내의 무시 또는 억제하는 동작 모드를 트리거한다. 그러나, LSP 제어 시스템(12)은 바퀴 미끄러짐을 나타내는 바퀴 미끄러짐 신호(48)의 수신에 의존하여 동작을 취소 또는 중단하도록 배열되지 않고, 그보다는, 상기 시스템(12)은 운전자의 작업량을 최소로 유지하기 위해 바퀴 미끄러짐을 모니터한 후 관리하도록 배열된다. 미끄러짐 이벤트 동안, LSP 제어 시스템(12)은 측정된 자동차 속도를 사용자에 의해 입력된 희망하는 자동차 속도와의 비교를 계속하고, 자동차 속도를 선택된 값으로 유지하기 위해 자동차 바퀴에 가해지는 토크를 계속해서 자동 제어한다. 따라서, 이러한 방식으로 LSP 제어 시스템(12)은 바퀴 미끄러짐 이벤트로 인해 크루즈 제어 기능이 중단되어 자동차의 수동 작동이 재개되어야 하거나 크루즈 제어 기능이 재설정되어야 하는 크루즈 제어 시스템(16)과 다르게 구성된다.
본 발명의 (도시되지 않은) 다른 실시예에 따르면, 자동차는 바퀴 속도의 비교를 통해서만이 아니라 지면상의 자동차 속도를 나타내는 센서 데이터를 이용하여 더 정제된 바퀴 미끄러짐 신호(48)를 제공받는다. 이러한 지면 상의 속도 판정은 자동차의 상대 이동 및 자동차가 그 위로 이동한 지면을 판정하도록 배열된 GPS(global positioning) 데이터 또는 자동차에 장착된 레이더 또는 레이저 기반 시스템을 통해 행해질 수 있다.
LSP 제어 프로세스 중 임의의 단계에서, 사용자는 자동차 속도를 양으로 또는 음으로 조절하기 위해 액셀러레이터 및/또는 브레이크를 밟음으로써 이 기능을 중단시킬 수 있다. 그러나, 바퀴 미끄러짐 이벤트가 신호 라인(48)에 의해 탐지된 경우에는, LSP 제어 시스템(12)에 의해 LSP 프로세스를 중단하기 위한 어떠한 액션도 취해지지 않는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 이는 바퀴 미끄러짐 이벤트 신호를 LSP 제어 시스템(12)에 제공한 후 LSP 제어 시스템(12)에 의해 이를 관리함으로써 구현될 수 있으므로, 이 경우 LSP 제어 프로세스의 중단 또는 다른 비활성화를 야기하지 않는다.
바퀴 미끄러짐 이벤트는 자동차 바퀴 중 임의의 바퀴에서 트랙션 손실이 발생한 때 트리거된다. 바퀴 및 타이어는 눈, 얼음 또는 모래 상에서 또는, 예컨대, 일반적인 온로드 상태의 고속도로 상에서 운전할 때에 비해 지형이 더 불균일하거나 미끄러운 환경에서 이동할 때 트랙션을 손실하기 더 쉬울 수 있다. 따라서, 본 발명은 자동차가 오프로드 환경에서, 또는 바퀴 미끄러짐이 흔히 발생될 수 있고, 사용자에 의한 수동 작동이 어려울 수 있으며 종종 스트레스를 받을 수 있고 불편한 승차감을 야기할 수 있는 조건에서 특히 유리할 수 있는데, 이는 본 발명이 사용자 개입의 필요 없이 낮은 목표 속도로 지속적인 전진이 행해지는 것을 가능하게 하기 때문이다. 본 발명은 또한 반복되는 출발/정지 페달 조작으로 인한 사용자의 피로도를 줄여주기 때문에 저속의 혼잡한 교통 상황에 채용된 때 유리하다.
LSP 제어 시스템(12)은, 예컨대, 25 내지 35mph의, 바람직하게는 30mph의 사전 결정된 임계 속도를 초과하는 자동차 속도 이상에서는 동작 불가능하다. 따라서, 예컨대 자동차가 사전 결정된 임계 속도 초과로 이동할 때 사용자가 LSP 제어 시스템(12)을 선택하면, LSP HMI(20)을 통해 LSP 제어 시스템이 활성화될 수 없다는 경고가 사용자에게 디스플레이 된다. 그러나, 자동차 속도가 사전 결정된 임계 속도 아래로 감소하면, LSP 제어 시스템(12)은 사용자가 LSP 컨트롤을 다시 선택하지 않아도 자동으로 개시된다. 즉, LSP 제어 시스템(12)은 자동차의 속도가 임계 속도 아래의 레벨로 감소하는 것을 기다리는 대기 상태로 유지된다.
LSP 제어 시스템(12)은, 자동차가 제1의 낮은 임계 속도와 제2의 높은 임계 속도 사이의 속도로 이동하는 동안에 시스템의 동작을 개시하도록 사용자가 LSP HMI(20)를 동작시킨다면, 시스템이 사용자가 LSP 제어의 개시를 원하고 있음을 등록하지만 자동차 속도가 제1의 낮은 임계 속도 아래의 레벨로 감소될 때까지 LSP 컨트롤을 개시하지 않도록 구성될 수 있다.
본 발명의 (도시되지 않은) 다른 실시예에 따르면, 자동차 전방의 장애물 또는 앞서가는 자동차를 감시하고, 앞선 자동차까지의 안전거리를 유지하기 위해 레이더 시스템으로부터 피드백 받은 정보를 이용하는, 레이더 시스템 또는 다른 범위 탐지 수단과 같은, 온보드(on-board) 탐지 시스템이 차량 내부에 제공된다.
또한, 자동차에는 자동차 이동 및 상태와 연관된 여러 가지 상이한 파라미터를 나타내는 (도시되지 않은) 부가적인 센서가 제공된다. 이는 속도 제어 시스템에 고유한 관성 시스템, 또는 승객 보호 시스템(occupant restraint system)의 일부분, 또는 차체의 이동을 나타낼 수 있고 LSP 제어 시스템(12)에 유용한 입력을 제공할 수 있는 자이로(gyro) 또는 가속도계와 같은 센서로부터의 데이터를 제공할 수 있는 임의의 다른 서브 시스템일 수 있다. 이러한 센서로부터의 신호는 자동차가 이동하고 있는 지형 조건의 특성을 나타내는 복수의 운전 조건 지시자(지형 지시자라고도 함)를 제공하거나, 또는 그것을 계산하기 위해 사용된다. 이 신호들은 지형 지시자를 기초로 다양한 서브시스템에 대하여 가장 적절한 제어 모드를 판정하고, 그에 따라 서브시스템을 자동 제어하는 VCU(10)에 제공된다. 본 발명의 이러한 양상은 그 내용이 각각 참조로서 본 명세서에 통합되어 있는, 동시 계류중인 특허출원 번호 GB1111288.5, GB1211910.3 및 GB1202427.9에 더 상세하게 설명되어 있다.
자동차 상의 (도시되지 않은) 센서들은 앞서 언급하고 도 5에 도시되어 있는 바퀴 속도 센서, 주변 온도 센서, 대기 압력 센서, 타이어 압력 센서, 자동차의 요(yaw), 롤(roll), 및 피치(pitch) 각 및 속도를 탐지하기 위한 자이로스코픽(gyroscopic) 센서, 자동차 속도 센서, 세로방향 가속 센서, 엔진 토크 센서(또는 엔진 토크 추정기), 조향각 센서, 핸들 속도 센서, 경사 센서(또는 경사 추정기), 안정화 제어 시스템(SCS) 상의 측방향 가속 센서, 브레이크 페달 위치 센서, 가속 페달 위치 센서, 세로방향, 측방향, 및 수직방향 모션 센서, 및 특히 (도시되지 않은) 자동차 웨이딩(wading) 보조 시스템의 일부분을 형성하는 물 탐지 센서 등을 포함하는, VCU(10)에 지속적인 센서 출력을 제공하는 센서를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
다른 실시예에서, 앞서 언급된 센서 중 선택된 것만 사용될 수도 있다. VCU(10)는 또한 바퀴에 작용되는 조향력(ePAS 시스템에 의해 작용되는 조향력과 결합된 사용자에 의해 가해지는 조향력)을 나타내기 위해 자동차의 ePAS 유닛(electronic power assisted steering unit)으로부터 신호를 수신한다.
VCU(10)는 자동차 서브 시스템에 대하여 각각의 복수의 상이한 제어 모드가 적합할 확률을 판정하기 위해 다양한 센서 입력을 평가하는데, 이 각각의 제어 모드는 자동차가 그 위로 지나가는 특정 지형 타입(예컨대, 진흙 및 러트(rut), 모래, 풀/자갈/눈)에 대응한다. 그 다음, VCU(10)는 어떠한 제어 모드가 가장 적합한지 선택하고, 그에 따라 다양한 자동차 파라미터를 제어한다.
또한, 자동차가 지나가고 있는 지형의 특성은 자동차 바퀴에 가해지는 구동력의 적절한 증가 또는 감소를 판정하기 위해 LSP 제어 시스템(12)에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 자동차가 지나가고 있는 지형의 특성에 대하여, 예컨대, 안전상의 이유로 적합하지 않은 목표 속도를 선택한다면, 이 시스템은 자동차 바퀴의 속도를 줄이기 위해 자동차 속도를 자동으로 낮게 조절하도록 동작 가능하다. 몇몇 경우에, 예컨대, 사용자가 선택한 속도는 특정한 지형 타입에, 특히, 불균일하고 거친 표면의 경우에 달성 불가능하거나 적절하지 않을 수 있다. 이 시스템이 사용자가 선택한 목표 속도와 상이한 속도를 선택한 경우, 대안의 속도가 채택되었음을 지시하기 위해 LSP HMI(20)를 통해 속도 제한의 시각적 지시가 사용자에게 제공된다.
1. A-315 브레이크 및/또는 액셀러레이터 제어를 이용한 설정 속도 제어
보호받고자 하는 본 발명의 하나의 양상에서, 설정된 속도를 유지하도록 자동차를 제어하게끔 동작 가능한 제어 수단을 포함하는 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이러한 제어 수단은 자동차 브레이크 제어의 사용자 활성화에 의해 사용자가 설정된 속도를 감소시키는 것을 허용하도록 동작 가능하다.
자동차 브레이크 컨트롤은 사용자가 그것을 통해 기본 제동 시스템을 적용할 수 있는 컨트롤을 의미한다. 예컨대, 브레이크 컨트롤은 브레이크 페달을 포함할 수 있다. 기본 제동 시스템은 마찰 제동 시스템 및 선택적으로 회생 제동 시스템(regenerative braking system)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기본 제동 시스템은 마찰 제동 시스템을 대신하여, 또는 그것과 더불어 회생 제동 시스템을 포함할 수 있다.
종래의 고속도로 주행용 크루즈 제어 시스템에서, 크루즈 제어 시스템의 설정 속도를 변경하기 위한 컨트롤은 전형적으로 자동차 핸들에 또는 그 부근에 장착된 '+/-' 버튼의 형태로 제공되어 있다. 자동차가 고속도로를 벗어난 조건에서 운전 중, 사용자는 지나가기 힘든 지형에서 핸들을 비교적 급격하게 돌리는 것 및/또는 비교적 큰 각도로 핸들을 돌리는 것을 행할 필요가 있을 수 있다. 이처럼, 사용자가 동시에 '+/-' 버튼을 조작하는 것이 어려울 수 있다. 더욱이, 사용자가 설정 속도를 변경하는 버튼을 실수로 잘못 누를 수도 있다. 본 발명의 실시예들은 설정된 속도를 변경할 수 있는 수단인 컨트롤이 핸들로부터 분리되어 제공될 수 있다는 이점을 가진다. 더욱이, 설정된 속도를 변경하는 컨트롤은 손이 아니라 사용자의 발에 의해 제어될 수 있어, 사용자의 손이 자유롭게 남겨져 자동차를 계속 조종할 수 있다.
설정 속도를 줄이기 위해 브레이크 페달을 이용함으로써, 사용자가 설정 속도를 변경할 수 있게 하는 비교적 직관적인 수단이 제공될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 브레이크 및/또는 액셀러레이터 컨트롤을 이용하여 사용자가 고속도로 외에서 속도 제어 설정 속도의 조절을 활성화 또는 비활성화하는 것이 가능하도록 동작 가능할 수 있다. 이러한 기능은 HMI 디스플레이 등을 통해 제공될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 제어 수단은 미리 정해진 범위 내의 힘을 작용시키거나 미리 정해진 이동 범위 내의 크기만큼 컨트롤을 전환함으로써, 브레이크 컨트롤의 사용자 작동에 의해 사용자가 설정 속도를 줄이는 것이 가능하도록 동작 가능할 수 있다. 설정 속도를 줄이기 위해 요구되는 압력 또는 이동 범위는 기본 제동 시스템을 적용하기 위해 요구되는 것보다 작을 수 있다. 즉, 이 범위는 압력 또는 스트로크의 '데드 밴드(dead band)' 내에 있을 수 있다.
대안으로서, 이러한 범위는 기본 제동 시스템의 적용을 일으키기에 충분한 값을 포함할 수 있다. 이러한 범위가 기본 제동 시스템의 적용을 일으키기에 충분한 값을 포함하는 몇몇 실시예에서, 사용자가 미리 정해진 범위 내의 압력을 가하거나, 또는 기본 제동 시스템을 작동시키기에 충분한 미리 정해진 범위 내에서의 전환을 유효화한 경우에, 속도 제어 시스템은 증가된 파워트레인 토크의 적용에 의해 기본 제동 시스템에 적용된 때 적용되는 제동 토크에 대하여 보상하도록 동작 가능할 수 있다. 다른 배열 또한 사용 가능하다.
압력값의 미리 정해진 범위는 0보다 큰 제1 압력값과 0보다 큰 제2 압력값의 사이일 수 있음을 이해해야 한다. 몇몇 실시예에서, 미리 정해진 범위는 대략 0인 값에서부터 0보다 큰 제2 값보다 작거나 같을 수 있다.
보호받고자 하는 본 발명의 다른 양상에서, 설정 속도를 유지하도록 자동차를 제어하게끔 동작 가능한 제어 수단을 포함하는 속도 제어 시스템이 제공되어 있는데, 이러한 제어 수단은 자동차 액셀러레이터 제어의 사용자 작동에 의해 사용자가 설정 속도를 증가시킬 수 있도록 동작 가능하다.
예컨대, 액셀러레이터 컨트롤은 액셀러레이터 페달을 포함할 수 있다.
제어 수단은 미리 정해진 압력 범위 내의 힘을 가함으로써, 또는 미리 정해진 이동 범위 내의 크기만큼 컨트롤을 전환함으로써 액셀러레이터 컨트롤의 사용자 작동에 의해 사용자가 설정 속도를 증가시킬 수 있도록 동작 가능할 수 있다. 설정 속도를 증가시키기 위해 요구되는 힘 또는 이동의 범위는 파워트레인에 의해 발생되는 파워량을 증가시키기 위해 요구되는 것보다 작을 수 있다. 즉, 이 범위는 힘 또는 스트로크의 '데드 밴드' 내에 있을 수 있다. 대안으로서, 이 범위는 파워트레인에 의해 발생되는 파워량의 증가를 일으키기에 충분한 값을 포함할 수 있다. 이 범위가 파워트레인에 의해 발생되는 파워량의 증가를 일으키기에 충분한 값을 포함하는 몇몇 실시예에서, 사용자가 파워트레인 토크의 증가를 일으키기에 충분한 미리 정해진 범위 내의 힘을 작용시키거나 미리 정해진 범위 내에서의 전환을 유효화한 경우에, 속도 제어 시스템은 기본 제동 시스템을 적용하여 파워트레인에 의해 가해진 증가된 토크를 보상하도록 동작 가능할 수 있다. 다른 배열이 또한 사용 가능하다.
유리하게도, 이 시스템은 또한 브레이크 페달과 같은 자동차 브레이크 제어의 사용자 작동에 의해 사용자가 설정 속도를 줄일 수 있도록 동작 가능할 수 있다.
선택적으로, 제어 수단이 구성될 수 있는데, 사용자가 미리 정해진 값 범위 내의 값을 가지는 압력을 가함으로써, 및/또는 미리 정해진 시간 기간 보다 오랫동안 미리 정해진 범위 내의 크기만큼 컨트롤을 전환함으로써 브레이크 컨트롤을 작동한다면, 이 제어 수단은 사용자가 미리 정해진 범위 내에서 브레이크 컨트롤을 작동하는 기간 동안 증가하는 단계(incremental step)로 설정 속도를 감소시키도록 점진적으로 구성될 수 있다.
사용자가 미리 정해진 압력보다 큰 압력을 가함으로써 및/또는 미리 정해진 이동 크기보다 많이 전환함으로써 브레이크 컨트롤을 작동한다면, 속도 제어 시스템은 속도 제어 모드를 취소하도록 동작 가능하고, 기본 제동 시스템이 종래의 방식으로 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 속도 제어 시스템이 장착된 자동차에서, 기본 제동 시스템은 속도 제어 모드가 선택되었는지 여부와 동일한 방식으로 자동차가 브레이크 제어 입력에 응답하도록 속도 제어 시스템과는 독립적으로 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 표준 액셀러레이터 및 브레이크 제어 입력은 브레이크 제어 압력 또는 이동이 미리 정해진 값을 초과한 때 임의의 자동 제어 시스템 또는 제어 수단보다 항상 우선권을 가질 것이고, 사용자가 속도 제어의 취소를 원하는 행동을 취한다면 속도 제어는 취소될 것이다.
몇몇 실시예에서, 기본 제동 시스템에 적용되는 상기 미리 정해진 압력 및/또는 미리 정해진 이동량은 속도 제어가 선택되지 않았을 때 기본 제동 시스템에 적용되는 것에 대응할 수 있다. 이러한 특징은 사용자가 제어 모드가 선택되었는지 여부에 대한 브레이크 제어 입력에 대한 기본 제동 시스템의 동일한 반응을 경험한다는 이점을 가진다.
몇몇 실시예에서, 브레이크 및/또는 액셀러레이터 컨트롤 이동에 존재하는 임의의 데드 밴드는 오프-하이웨이 속도 제어가 동작할 때 인공적으로 증가될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템(또는 브레이크 컨트롤러와 같은 임의의 다른 컨트롤러)이 여전히 데드 밴드 내에 있을 때에도, 브레이크 페달의 이동 속도 또는 브레이크 페달에 가해지는 압력의 증가 속도가 미리 정해진 속도를 초과함을 탐지한다면, 자동차의 제동 시스템이 적용되도록 명령될 수 있다. 이러한 특징은 제동 시스템이 비상 제동 제어 입력에 응답할 수 있는 속도가 증가될 수 있다는 장점을 가진다.
유리하게도, 이 시스템은 또한 자동차 액셀러레이터 제어의 사용자 작동에 의해 사용자가 설정 속도를 증가시킬 수 있도록 동작 가능할 수 있다.
유리하게도, 속도 제어 시스템은 오프 하이웨이 조건 및 하이웨이 조건에서 동작가능하다. 오프 하이웨이(또는 '오프로드') 조건은 전진 제어 시스템 또는 저속 전진 제어 시스템이라고도 불릴 수 있다. 온 하이웨이 조건은 크루즈 제어 시스템이라 불릴 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
선택적으로, 속도 제어 시스템은 오프 하이웨이 조건에서 동작할 때에만 사용자가 자동차 브레이크 컨트롤의 사용자 작동에 의해 설정 속도를 줄이는 (선택적으로 자동차 액셀러레이터의 사용자 작동에 의해 설정 속도를 증가시키는) 것이 가능하도록 동작할 수 있다. 대안으로서, 속도 제어 시스템은 오프 하이웨이 조건 또는 하이웨이 조건에서 동작할 때, 예컨대, 저속 전진 제어 조건 또는 고속도로 크루즈 제어 조건에서 동작할 때, 사용자가 자동차 브레이크 컨트롤의 사용자 작동에 의해 설정 속도를 줄이는 (및 선택적으로 자동차 엑셀러레이터 컨트롤의 사용자 작동에 의해 설정 속도를 증가시키는) 것이 가능하도록 동작할 수 있다. 본 발명의 실시예가 또한 오프 하이웨이 동작 조건을 가지지 않는 자동차 또는 온하이웨이 크루즈 제어 시스템을 가지지 않는 자동차에서도 사용 적합함을 이해해야 한다.
몇몇 실시예에서, 브레이크 컨트롤 및/또는 액셀러레이터 컨트롤을 이용한 설정 속도의 컨트롤이 오프 하이웨이 속도 제어에서만 발생하도록 배열될 수 있음을 이해해야 한다.
보호 받고자 하는 본 발명의 한 양상에서, 자동차 속도 제어 방법이 제공되는데, 본 방법은 자동차 브레이크 컨트롤의 사용자 작동에 의존하여 자동차의 설정 속도를 자동으로 감소시키는 단계를 포함한다.
보호받고자 하는 본 발명의 다른 양상에서, 자동차 속도 제어 방법이 제공되는데, 본 방법은 자동차 액셀러레이터 컨트롤의 사용자 작동에 의존하여 자동차의 설정 속도를 자동으로 증가시키는 단계를 포함한다.
보호받고자 하는 본 발명의 또 다른 양상에서, 자동차 속도 제어 방법이 제공되는데, 본 방법은 자동차 브레이크 컨트롤의 사용자 작동에 의존하여 자동차의 설정 속도를 자동으로 감소시키는 단계 및 자동차 액설러에이터 컨트롤의 사용자 작동에 의존하여 자동차의 설정 속도를 자동으로 증가시키는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에서, 설정 속도가 감소되면, 속도 제어 시스템은 충분한 구동 토크가 장애물을 넘어가는 데 사용 가능함을 보장하기 위해 트랜스미션의 기어비를 변경하도록 동작 가능할 수 있음을 이해해야 한다. 속도 제어 시스템은 기어비를 증가시키도록 동작 가능할 수 있다.
따라서, 몇몇 배열에서, 사용자가 설정 속도를 감소시킬 때, 예컨대, 설정 속도가 5km/h 또는 임의의 다른 적절한 속도와 같은 미리 정해진 값 아래로 떨어진다면, 엔진 속도는 증가할 수 있다. 설정 속도의 감소는 사용자가 바위, 가파른 경사와 같은 장애물 또는 다른 장애물을 통과하고자 의도하고 있음을 의미할 수 있다.
사용자가 비교적 가벼운 페달 입력을 이용하여 속도 제어 시스템의 설정 속도를 변경할 수 있게 함으로써, 자동차는 사용자가 핸들상의 속도 설정 컨트롤을 수동 조작할 필요없이 저속으로(예컨대, 50km/h 미만으로) 오프로드에서 운전될 수 있다. 이는 사용자의 작업량을 크게 감소시키고, 속도 제어가 활성화된 자동차 작동을 더 직관적으로 만든다. 본 발명의 실시예들은 또한 자동차의 핸들 또는 다른 조향 컨트롤 상에 또는 그 부근에 스위치 팩(switch pack)의 디클러칭(de-cluttering)을 가능하게 한다. 몇몇 시나리오에서, 자동차가 운전중인 지형으로부터 사용자의 주의가 산만해지지 않아야 하는 것이 필수적임을 이해해야 한다. 예를 들어, 자동차 내부의 손 또는 손가락 컨트롤을 조작함으로써 설정 속도를 변경할 때 사용자가 그들의 주의를 차 내부로 집중할 필요성을 제거함으로써, 향상된 사용자 경험이 달성될 수 있다.
하나의 실시예에서, 사용자가 속도 제어를 시작하고, 자동차가 임계 속도 아래에서 운행중이거나, 및/또는 자동차가 오프로드 운전 모드로 설정되었다면(예컨대, 지형 응답(TR) 모드의 선택 또는 저단 기어의 선택에 의해), 또는 자동차가 오프로드에서 운전중이라고 판단하면, 자동차 제어 시스템은 오프로드 조건(또는 모드)으로 동작할 것이고, 속도 제어 활성 조건을 유지하는 동안 상기 서술한 바와 같이 브레이크 및/또는 가속 페달과 같은 브레이크 및/또는 액셀러레이터 컨트롤을 통해 설정 속도 조절 커맨드를 수신할 것이다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 사전 결정된 속도보다 빠르게 운행중인 동안 및/또는 도로 상으로 운전되고 있는 동안('저' 기어비에 반대로 선택된 '고' 기어비에 의해 지시됨) 사용자가 속도 제어를 개시한다면, 또는 지형 응답(TR) 모드가 선택 해제되면(몇몇 실시예에서 '특수 프로그램 오프' TR 모드가 선택되면), 속도 제어 시스템은 전형적으로 자동차의 핸들 상에 또는 그 부근에 위치하는 수동 조작 컨트롤에 의한 속도 조절만 수신할 수 있다. 속도 제어 동작 중 (온로드 또는 온하이웨이 조건으로) 사용자가 가볍게라도 브레이크 페달을 누른다면, 속도 제어 동작은 중단되고, 자동차는 사용자가 스로틀(throttle) 페달을 누르거나 수동 조작 스위치를 통해 속도 제어를 재활성화할 때까지 관성 운행(coast)을 시작할 것이다.
몇몇 실시예에서, 사용자는 (설정 속도를 줄이기 위해) 브레이크 페달을 누름으로써, 또는 (설정 속도를 증가시키기 위해) 가속 페달을 누름으로써 오프 하이웨이 속도 제어 조건으로 운행중인 동안 자동차의 속도를 조절할 수 있다.
보호받고자 하는 본 발명의 하나의 양상에서, 설정 속도를 유지하도록 자동차를 제어하게끔 동작 가능한 제어 수단을 포함하는 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 제어 수단은 풋 페달의 사용자 작동에 의해 사용자가 설정 속도를 변경할 수 있도록 동작가능하다. 이 시스템은 브레이크 페달의 사용자 작동에 의해 설정 속도를 감소시키도록 동작 가능할 수 있다. 부가적으로 또는 그 대신에, 이 시스템은 액셀러레이터 페달의 사용자 작동에 의해 설정 속도를 증가시키도록 동작 가능할 수 있다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 도 6은 가속 페달 및 브레이크 페달(161, 163)을 가진, 도 1의 자동차(100)의 핸들(171)을 더 상세하게 도시한다. 종래의 자동차의 경우와 마찬가지로, 핸들(171)은 '설정 속도' 컨트롤(173)을 가지는데, 이를 누르면 사용자가 현재의 자동차의 속도를 유지하도록 속도 제어 시스템을 활성화하는 것이 가능하게 된다. 핸들(171)은 또한 'LSP' 제어 활성화 버튼 및 재개 버튼을 가진다. 재개 버튼은 도로 상으로 운전할 때 '온 하이웨이' 크루즈 제어 시스템 및 오프로드로 운전할 때 LSP 제어 시스템(12)을 모두 제어하기 위해 사용될 수 있다. LSP 제어 활성화 버튼은 LSP 제어 시스템(12)을 활성화하기 위해 사용되고, 재개 버튼은 이전에 설정된 (사용자가 정한) 설정 속도를 재개하도록 자동차(100)를 제어하도록 시스템(12)에 명령하기 위해 사용된다.
본 발명의 (도시되지 않은) 다른 실시예에 따르면, 사용자에 의해 마지막 설정된 것과 더불어 이전에 설정된 사용자가 정했던 설정 속도를 저장하도록 배열된 메모리가 시스템(12) 내에 제공된다. 이러한 방식으로, 사용자는 재개 버튼 또는 다른 적절한 컨트롤을 통해 하나 이상의 설정 속도에 신속하게 접근할 수 있다. 본 실시예에서, 사용자는 10mph의 설정 속도로 자동차를 작동할 수 있으나, 오프로드의 장애물을 넘어가기 위해 설정 속도를 6mph로 감소시키도록 선택할 수 있다. 시스템(12)이 6mph 및 10mph를 모두 저장하도록 배열됨으로, 시스템(12)이 개입하여 속도를 4mph로 더 감소시킨다면, 사용자가 재개 버튼을 한번 누름으로써 6mph로, 재개 버튼을 두번 누름으로써 10mph로 가속할 것을 시스템에 요청할 수 있다. 시스템(12)에는, 예컨대, 속도계 주변 적절한 위치에 배열되는 조명된 마커 또는 화관(chaplet)에 의해 사용자에게 저장된 설정 속도를 디스플레이하는 수단이 제공될 수 있다. 이러한 예에서, 시스템(12)은, TR 모드 설정에 독립적으로 또는 그와 함께, 자동차가 현재 이동 중인 지형을 고려하여 너무 빠르다고 판정되면, 사용자가 메모리로부터 미리 설정된 속도에 접근하여 그것을 적용하는 것을 차단하도록 배열될 수 있다. 그 대신, 시스템(12)은 최고 속도가 그 지형에 적절하다고 판정되면, 그 최고 속도까지 가속하도록 배열 될 수 있고, 지형이 허용하는 선택된 설정 속도를 향해 계속 가속할 것이다. 본 예에서, 시스템(12)은 예컨대, 0.1 내지 0.2g로 사전 결정된 가속 코리더(corridor) 내의 자동차의 가속을 관리할 것이다. 시스템(12)에는 사용자에게 현재 상태 및 시스템(12)이 그 속도가 지형에 대하여 적절하게 되어 사용자가 정한 설정 속도를 재개하도록 작동중임을 지시하는 수단이 제공될 수 있다. 시스템(12)은 사용자가 앞서 언급한 방식으로 임의의 시간에 시스템(12)을 중단시키는 것을 허용하도록 배열된다.
자동차가 고속도로 상에서 운전중이라면, 설정 속도 컨트롤(173)을 누름으로써 크루즈 제어 시스템(16)이 활성화되고, 50km/h를 초과하는 현재 자동차 속도가 제공된다. '+' 컨트롤(174)을 누르는 것은 크루즈 제어 시스템(16)이 설정 속도를 증가시키게 하고, '-' 컨트롤(175)을 누르는 것은 크루즈 제어 시스템(16)이 설정 속도를 감소시키게 한다. '+' 및 '-' 컨트롤은 단일 버튼 상에 존재할 수도 있음이 이해될 것이다.
자동차가 고속도로 외에서 운전중이라면, 설정 속도 컨트롤(173)을 누르는 것은 LSP 제어 시스템(12)을 활성화시키고, 상술한 바와 같이 동작하게 한다.
이 시스템은 LSP 제어 시스템(12)에 의한 속도 제어를 취소하도록 동작 가능한 '취소' 버튼을 더 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, LSP 시스템은 활성 상태 또는 대기 상태 중 하나일 수 있다. 몇몇 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)은 LSP 제어 시스템(12)에 의한 자동차 속도 제어가 중단되지만 내리막길 제어(HDC) 시스템 등이 이미 활성화되어 있는 경우에 활성화가 유지될 수 있는, 중간 상태를 취하도록 동작 가능할 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
LSP 제어 시스템(12)이 활성화된 때, 사용자는 '+' 및 '-' 버튼(174, 175)을 이용하여 자동차 설정 속도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 또한, 사용자는 각각 가속 또는 브레이크 페달(161, 163)을 가볍게 누름으로써 자동차 설정 속도를 증가 또는 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)이 활성화되면, '+' 및 '-' 버튼(174, 175)은 비활성화된다.
도 7은 (예컨대, 선형 이동 또는 각도 회전, 또는 완전 편향(full scale deflection)의 비율에 대하여 측정되는) 페달(161, 163)이 눌러진 정도인 가속 또는 브레이크 페달 이동거리, d의 함수인 페달 출력 신호, s의 플롯이다. 도시된 배열에서는, 페달 출력 신호가 이동거리의 함수로서 실질적으로 선형 증가하지만, 다른 배열도 사용 가능하다. 페달 출력 신호에 응답하여, 제동 시스템(22)은 자동차(100)에 제동을 가하도록 동작가능하고, VCU(10)는 엔진(121)에 의해 발생되는 토크 량을 변경하도록 동작 가능하다. 본 실시예에서, 페달 이동량이 도 7에 도시된 임계 거리(d2)를 초과하지 않는다면, 제동 시스템(22)이 자동차의 브레이크를 작용시키지 않도록 배열되고 VCU(10)가 엔진(121)에 의해 발생되는 토크 량을 변경하지 않도록 배열된다.
LSP 제어 시스템(12)은 가속 및 브레이크 페달(161, 163)로부터의 페달 입력 신호를 모니터 하도록 동작 가능하다. 페달 이동량이 d1≤d≤d2(여기서 d1>0) 조건을 충족한다면, LSP 제어 시스템(12)은 LSP 제어 시스템 설정 속도를 증가 또는 감소시키도록 동작 가능하다. 가속 페달 이동량이 이 조건을 충족한다면 LSP 제어 시스템(12)은 설정 속도를 증가시키고, 브레이크 페달 이동량이 이 조건을 충족한다면 LSP 제어 시스템(12)은 설정 속도를 감소시킨다.
몇몇 실시예에서, d1 및 d2 중 하나 또는 모두는 각각 가속 및 브레이크 페달(161, 163)에 대하여 상이할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 자동차(100)는 브레이크 컨트롤이 아니라 '-' 버튼 등의 컨트롤이 속도를 줄이기 위해 사용된다면, 속도 제어 시스템이 적어도 초기에는 제동 시스템 또는 다른 토크 억제 수단을 적용하는 것이 아니라 관성 운전함으로써 자동차 속도가 감소되는 것을 허용하도록 하고, 속도 제어 시스템이 제동 시스템을 적용할 필요하다고 판정한 경우에만 제동 시스템을 적용하도록 구성될 수 있다. 이와 대조적으로, 설정 속도를 줄이기 위해 브레이크 페달(163)과 같은 브레이크 컨트롤이 적용되면, 몇몇 실시예에서 최소한의 가벼운 제동력으로 페달(163)이 눌러진 동안 적용될 수 있다. 따라서, 브레이크 페달(163)을 이용한 설정 속도의 감소는 사용자 선택한 새로운 설정 속도로 속도를 줄이기 위해 제동 토크가 필요한지 속도 제어 시스템이 판정한 후가 아니라, 자동차 설정 속도를 줄이기 위해 브레이크 페달(163)을 누르자마자 제동 토크가 적용되기 때문에 자동차 속도의 더 신속한 감소를 야기한다.
본 명세서에서 '+' 또는 '-' 컨트롤에 대한 언급은 그러한 심볼이 붙여진 컨트롤로 한정되는 것으로 해석되어서는 안됨을 이해해야 한다. 그 보다는, '-' 컨트롤은 설정 속도를 줄이기 위한 브레이크 컨트롤 이외의 컨트롤을 포함하는 것으로 해석될 수 있고, '+' 컨트롤은 설정 속도를 증가시키기 위한 액셀러레이터 컨트롤 이외의 컨트롤을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 예컨대, '+' 및 '-' 컨트롤은 사용자의 손에 의해 수동 조작될 수 있다.
본 발명의 실시예는 오프 하이웨이 조건에서 운전할 때 자동차의 사용자의 즐거움을 강화할 수 있다.
2. A-316 햅틱 피드백
보호받고자 하는 본 발명의 하나의 양상에서, 설정 속도를 유지하도록 자동차를 제어하게끔 동작 가능한 제어 수단을 포함하는 속도 제어 시스템이 제공되어 있고, 이 제어 수단은 컨트롤의 사용자 조작에 응답하여 설정 속도를 사용자가 변경할 수 있도록 동작 가능하고, 이 시스템은 설정 속도를 변경할 만큼 충분한 크기만큼의 컨트롤의 사용자 조작에 응답하여 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하도록 동작 가능하다.
유리하게도, 이러한 컨트롤은 발로 조작되는 페달을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 풋 페달은 자동차가 오프 하이웨이 또는 오프로드 속도 제어 조건 또는 모드에 있을 때에만 햅틱 피드백을 제공하도록 동작 가능하다. 이러한 조건에서, 속도 제어 시스템은 하나 이상의 바퀴가 트랙션 손실로 인해 미끄러지고 있을 때에도, 비교적 낮은 설정 속도(예컨대, 50km/h 미만의 속도, 예컨대, 5-10km/h 범위의 속도)를 자동차가 유지할 수 있도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차 안정화 제어 시스템 등의 활성화를 일으킬 만큼 충분한 크기의 바퀴 미끄러짐이 존재할 때에도 동작 유지될 수 있다. 종래의 온하이웨이 속도 제어 시스템은 최소 속도(전형적으로 대략 50km/h)로 동작하도록 제한되고, 안정화 제어 시스템에 의한 개입을 일으킬 만큼 충분한 바퀴 미끄러짐이 탐지되면 자동으로 취소된다.
몇몇 실시예에서, 사용자가 적용된 압력의 범위('햅틱 존')을 넘어 컨트롤을 작동시키면, 속도 제어 시스템은 자동 속도 제어를 취소하도록 배열된다. 따라서, 자동차 속도 제어는 사용자에게 되돌아간다. 속도 제어 시스템에 의해 제공되는 햅틱 피드백이 안티록 제동 시스템(ABS) 동작과 연관된 햅틱 피드백과는 상이하게 배열되어, 사용자가 이 둘을 쉽게 구분할 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 상기 햅틱 피드백은 ABS 동작과 연관된 햅틱 피드백과는 상이한 진폭 및/또는 주파수의 펄스, 진동, 및/또는 소리를 제공할 수 있다.
부가적으로 또는 그 대신에, 몇몇 실시예에서, 햅틱 존은 사용자가 브레이크 페달에 압력을 가할 때, 또는 가속 페달에 힘을 가할 때 페달 이동에 대한 저항력의 증가를 이용하여 식별될 수도 있다. 이러한 저항력 증가는 햅틱 존 전체에 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 저항력 증가는 페달의 이동량 또는 페달에 가해지는 압력 또는 힘의 크기가 햅틱 존을 벗어나게 할 만큼 충분히 커지기 전에 제공될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 컨트롤이 햅틱 존 내에 있을 때 하나 이상의 청각적 클릭, 톤 또는 펄스가 발생될 수 있다. HMI(human machine interface) 피드백은 또한 속도 제어 시스템이 동작 중일 때 햅틱 존 내에서의 컨트롤의 작동에 응답하여 사용자에게 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 그에 대한 컨트롤이 설정 속도를 변경하기 위해 사용될 수 있는 속도 제어 시스템이 동작 중일 때에만 속도 변화에 대한 햅틱 피드백이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예는 자동차가 지형을 가로지르는 전진을 유지하기 위해 사용자가 브레이크 또는 가속 페달을 이용할 필요가 없다는 장점을 가진다. 그 보다는, 오프 하이웨이 속도 제어 시스템은 전진을 유지하기 위해 파워트레인 및 제동 시스템을 자동 제어할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 오프 하이웨이 속도 제어 시스템은 브레이크 페달이 미리 정해진 크기보다 많이 눌러진 때 취소되도록 동작가능할 수 있다.
본 발명에 따라, 속도 제어 시스템이 오프 하이웨이 속도 제어 조건에서 동작하는 동안, 0이 아닌 양만큼 그러나 미리 정해진 적용된 압력 또는 이동량보다는 적게 브레이크 페달을 누르는 것은 자동차 제동 시스템의 적용 없이, 그리고 오프하이웨이 속도 제어 조건을 취소하지 않고도 속도 제어 시스템과 연관된 자동차 설정 속도의 감소를 야기한다. 이는 오프 하이웨이 속도 제어 기능이 동작 중일 때 기본 제동 시스템으로부터 페달이 분리, 또는 그렇지 않다면 연결 해제되지 않는 경우에 특히 유용할 수 있음이 이해될 것이다. 다른 배열도 사용 가능하다. 몇몇 실시예에서, 0보다 큰 크기만큼 그러나 미리 정해진 적용되는 힘 또는 이동량보다는 적게 가속 페달을 누르는 것은 자동차 설정 속도의 증가를 야기한다.
상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 풋 페달이 눌러진 때 자동차 설정 속도 변화는 자동차가 오프 하이웨이 속도 제어 조건 또는 모드로 동작할 때에만 발생하도록 배열될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예는 사용자가 브레이크 페달을 누를 때, 자동차가 오프 하이웨이 조건에 있다는 것을 사용자가 상기할 수 있다는 장점을 가진다. 사용자가 충분히 큰 크기의 이동량만큼 브레이크 페달을 누르거나 충분히 큰 압력을 가하면, 페달은 햅틱 대역을 '통과하여 눌러'질 것이고 오프로드 속도 제어 모드의 중단/취소를 일으킬 것이다.
거친 지형 상으로 이동할 때, 설정 속도를 변경하기 위해 얼마나 많은 압력이 브레이크에 가해지는지, 또는 가속 페달에 얼마나 많은 힘이 가해지는지 알기 어려울 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 햅틱 피드백을 제공하는 것은 사용자가 브레이크 페달에 가해지는 압력(및/또는 가속 페달에 가해지는 힘)의 크기가 설정 속도를 변경시킬 만큼 충분한지 적극적으로 판정하는 것을 가능하게 한다.
햅틱 피드백은 사용자가 누르는 풋 페달(브레이크 또는 가속 페달 등)을 통해, 핸들 또는 사용자의 시트, 또는 사용자에게 햅틱 경험을 제공하는 임의의 다른 적합한 수단을 이용하여 사용자에게 제공된다.
본 발명의 실시예들은 오프로드 속도 제어 조건을 취소하지 않고도 속도 제어 시스템의 설정 속도를 변경하기 위해 브레이크 및/또는 가속 페달을 얼마나 많이 누르는지 사용자가 판정할 수 있다는 특징을 가진다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면, 특히 도 7을 참조하여 오직 예시의 방법으로 설명될 것이다. 사용자가 페달 출력 신호, s가 s1 내지 s2 범위 내의 값을 가지도록 d1 내지 d2 범위의 이동량만큼 브레이크 페달(163)을 누르면, LSP 제어 시스템(12)은 사용자가 선택한 설정 속도를 줄이고 브레이크 페달(163)에 진동 자극(vibrational excitation)을 적용함으로써 사용자에게 햅틱 피드백을 제공하도록 동작 가능하다. 브레이크 페달 출력 신호, s가 (1초와 같은) 미리 정해진 시간 기간보다 짧게 s1 내지 s2 범위 내에 있다면, 설정 속도의 값은 미리 정해진 양만큼(본 실시예에서, 사용자의 단위 선택에 따라 1km/h 또는 1mph) 감소된다. 브레이크 페달 출력 신호가 (1초와 같은) 미리 정해진 시간보다 오랫동안 s1 내지 s2 범위 내에 있다면, 설정 속도는, 예컨대, 500ms 또는 다른 시간 기간당 1km/h 또는 1mile/h씩 단계적으로 감소된다. 대안으로서, 감소 속도는 임의의 속도로 설정될 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하고, 다른 시간 길이도 사용 가능하다. LSP 제어 시스템(12)은 브레이크 페달(163)이 설정 속도 감소가 발생하기 전에, 미리 정해진 기간(임의의 적절한 값, 예컨대, 100ms일 수 있다)보다 오랫동안 눌러져야 하도록 설정될 수 있다.
역으로, 가속 페달(163)이 가속 페달 출력 신호가 s1 내지 s2 범위 내에 있도록 눌러지면, 설정 속도의 값이 증가된다. 가속 페달 출력 신호가 미리 정해진 시간, 예컨대, 1s 보다 오랫동안 s1 내지 s2 범위 내에 있다면, 몇몇 실시예에서 설정 속도는, 예컨대, 500ms 또는 다른 시간 기간당 1km/h 또는 1mile/h씩 단계적으로 증가된다. 대안으로서, 가속 속도는 임의의 속도로 설정될 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다. LSP 제어 시스템(12)은 설정 속도 증가가 발생하기 전에, 미리 정해진 기간(임의의 적절한 값, 예컨대, 100ms일 수 있다) 보다 오랫동안 눌러져야 하도록 설정될 수 있다.
3. A-317 오프로드 속도 제어 운전 동안 자동차를 가속 또는 감속시키기 위해 자동차에 작용하는 힘, 예컨대, 오르막 경사로 인한 억제력, 또는 내리막 경사로 인한 양의 가속력에 의존하는 자동 토크 밸런싱
본 발명의 하나의 양상에서, 시스템이 지면상에서 미리 정해진 설정 속도를 유지하기 위해 자동차의 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 적용하기 위한 수단을 제어하는 오프 하이웨이 조건에서 동작 가능한 속도 제어 시스템이 제공된다. 이 시스템은 사용자가 현재 설정 속도에서 목표 설정 속도로 설정 속도를 증가 또는 감소시키는 것을 허용하도록 동작될 수 있다. 따라서, 사용자가 설정 속도 변경을 명령한 때, 속도 제어 시스템은 새로운 설정 속도를 달성하기 위해 자동차가 자동으로 (양으로 또는 음으로) 가속하는 것을 허용하는 방식으로 토크를 작용시키는 수단을 제어할 수 있다.
토크를 작용시키는 수단은 파워트레인 및 선택적으로 제동 시스템을 포함할 수 있는데, 이들은 아래에 더 상세하게 설명될 것이다.
새로운 설정 속도를 맞추기 위해 자동차의 속도를 변경함에 있어서, 이 시스템은 자동차를 (양으로 또는 음으로) 가속시키는 방식으로 자동차에 가해지는 외부 힘을 탐지하고 고려하도록 동작 가능할 수 있다. 속도 제어 시스템은 새로운 목표 설정 속도의 오버슈트의 위험을 줄이기 위해 하나 이상의 바퀴에 적용되도록 명령된 토크 량을 변경한 때 외부 힘의 존재를 보상할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 시스템은 새로운 목표 설정 속도의 오버슈트를 실질적으로 방지하도록 동작 가능할 수 있다. 속도 제어 시스템은 파워트레인 및 선택적으로 제동 시스템을 제어하도록 동작 가능할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 파워트레인은 마찰 제동 시스템이 사용될 필요없이, 예컨대, 하나 이상의 전기 장치, 예컨대, 발전기로서 동작 가능한 하나 이상의 전기 장치를 이용하여, 하나 이상의 바퀴에 음의 토크를 비교적 신속하게 적용하는 수단을 포함할 수 있다.
자동차를 가속시키기 위해 자동차에 작용하는 외부 힘이 자동차의 음의 가속을 일으키도록(즉, 자동차를 감속시키도록) 작용하는 억제력이거나, 자동차의 양의 가속을 일으키는 방식으로 작용하는 힘일 수 있음을 이해해야 한다.
자동차를 양으로 또는 음으로 가속시키도록 작용하는 힘이 자동차의 이동 방향을 따르는 방향 또는 그와 평행한 방향으로 작용하는 성분을 가지는 힘일 수 있다. 자동차가 오르막을 올라가는 경우에, 이동 방향에 반대인 방향인 힘, 즉 억제력이 작용할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이동의 수직 방향(즉, 자동차가 실질적으로 0의 측방향 미끄러짐 또는 요(yaw)를 겪을 때)은 자동차의 세로축을 따라 또는 그와 평행하게 배열될 수 있다.
속도 제어 시스템은 토크 증가량 또는 감소량이 외부 힘의 크기에 의존하는 속도로 증가 또는 감소하도록 하나 이상의 바퀴에 적용되도록 명령 받은 토크 량을 증가 또는 감소시키도록 동작 가능할 수 있다. 몇몇 실시예에서, (억제력 또는 양의 가속을 일으키는 힘과 같은) 외부힘이 더 클수록, 더 느린 속도로 상기 토크의 적용을 위한 수단에 의해 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크의 크기가 변하도록 명령 받는다.
예컨대, 자동차가 경사를 내려올 때 양의 가속력을 받을 수 있고, 자동차가 경사를 오를 때 음의 힘을 받을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이 시스템은 자동차 속도와 더불어 (예컨대, 자동차의 자세(attitude)를 참조하는) 운전면의 경사, 기어 선택, 타이어 마찰력, 휠 아티큘레이션(wheel articulation), 주행 저항(rolling resistance) 및 자동차의 선택된 지형 응답 모드 중에서 선택된 적어도 하나와 관련된 데이터를 제공받는다.
운전면 경사 정보가 제공되는 몇몇 실시예에서, 이 시스템은 자동차를 가속 또는 감속시키기 위해 작용하는 힘의 크기 및 방향에 의존하여 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크의 크기가 변하는 속도를 제어하도록 동작가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 이동 방향으로 자동차를 양으로 가속하기 위한 방향으로 가해지는 외부 힘을 받는 경우에, 속도 제어 시스템은 토크를 작용시키는 수단이 설정 속도의 증가를 명령 받은 때 적용되는 토크의 양을 변경하는 속도를 감소시키도록 동작 가능할 수 있는데, 이 속도는 외부힘의 크기가 증가할수록 더 큰 크기만큼 감소된다. 따라서, (새로운) 목표 설정 속도(차량 속도가 설정 속도를 초과한 때)의 오버슈트는 감소되거나 방지될 수 있다. 자동차가 경사를 내려가는 경우에, 경사가 가파를수록 양의 가속을 일으키는 경향이 있는 중력의 성분이 더 커지므로, 하나 이상의 바퀴에 토크를 작용시키는 수단으로부터 더 적은 가속 토크가 요구됨을 이해해야 한다. 토크를 작용시키는 수단은 엔진, 전기 장치, 또는 하나 이상의 바퀴에 구동 토크를 작용시키는 임의의 다른 적절한 수단을 포함할 수 있다.
몇몇 상황에서, 형성된 가속 코리더 내의 새로운 설정 속도까지 (예컨대, 0.1 내지 0.2g 범위 내의 속도로) 자동차를 가속시키기 위해 파워트레인 토크의 증가가 요구될 수 있음을 이해해야 한다. 경사가 매우 가파른 몇몇 상황에서, 미리 정해진 코리더 값 이내인 가속 값으로 자동차를 가속시키기 위해 제동 토크의 감소가 요구될 수 있다. 어떤 경우든, 파워트레인 토크 및/또는 제동 토크의 변화 속도는 경사가 증가할수록 감소하도록 배열될 수 있다.
역으로, 자동차에 가해지는 힘이 양의 가속을 일으키게 하는 경우에, 설정 속도의 감소가 요구되면, 속도 제어 시스템은 외부 힘의 크기가 증가할 때 증가하는 속도로 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크의 크기를 변경하도록 동작할 수 있다. 이는 외부 힘이 설정 속도의 감소와 반대인 방향으로 작용하기 때문이다.
자동차가 의도된 이동 방향으로 음의 가속을 일으키도록 하는 방향으로, 예를 들어, 중력에 대항하는 오르막 방향으로 힘을 받고 있는 상황에서, 또는 지형의 성분으로 인한 드래그(drag)에 대항하는 모래 지형상에서, 속도 제어 시스템은 미리 정해진 코리더 값 내로 자동차 가속도를 유지하기 위해, 설정 속도 증가가 요구될 때 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크가 증가되는 속도를 증가시키도록 그리고 설정 속도 감소가 요구될 때 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크가 감소되는 속도를 감소시키도록 동작 가능할 수 있다.
즉, 자동차가 경사를 오르는 동안 설정 속도의 감소가 명령된 경우에(자동차에 억제력이 작용하는 경우에), 이 시스템은 자동차가 경사를 극복하기에 불충분한 바퀴 토크를 가져서 자동차가 경사 아래쪽으로 뒤로 밀리게 될 위험을 줄이기 위해 바퀴 토크가 감소되는 속도를 줄이도록 구성될 수 있다. 비교적 가파른 경사를 오르는 동안 바퀴 토크가 너무 큰 크기만큼 감소(예컨대, 0으로 감소)된다면, 자동차 속도 강하가 새로운 목표 설정 속도를 과도하게 언더슈팅할 수 있음, 즉, 새로운 목표 속도 아래로 떨어질 수 있음이 이해될 것이다. 몇몇 경우에, 자동차는 심지어 상술한 바와 같이 경사 아래쪽으로 뒤로 밀릴 수도 있다. 따라서, 바퀴 토크는 평평한 지면 상으로 운전할 때에 비해 더 느리게 감소된다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 경사를 내려오고 있고 설정 속도 증가가 요구된다면, 이 시스템은 경사 증가의 함수로서 감소하는 속도로 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크의 크기를 변경하도록 동작 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 자동차는 자동차가 이동하고 있는 지형 또는 환경의 타입으로 인해, 자동차에 작용되도록 판정된 외부 힘의 크기에 응답하여 바퀴 토크가 변경되는 속도를 제어하도록 구성될 수 있다. 모래, 진흙, 또는 물 등과 같은 지형이 자동차에 비교적 큰 억제력을 가할 수 있음을 이해해야 한다. 수역(a body of water)을 지나가는 것은 수역이 고정적인지 또는 의도된 이동 방향을 따라(이동 방향으로 또는 반대 방향으로) 작용하는 성분을 가지는 방향으로 흐르는지 여부에 따라, 자동차를 가속 또는 감속시키는 경향이 있는 힘의 적용이 야기될 수 있다. 자동차가 평평한 모래 또는 진흙 표면을 이동하고 있고 설정 속도의 감소가 명령된다면, 이 시스템은 자동차에 작용하는 드래그의 크기가 증가할수록 감소하는 속도로 새로운 설정 속도까지 자동차 속도를 감소시키기 위해, 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크의 크기를 변경하도록 동작 가능할 수 있다.
파워트레인 토크의 크기가 너무 빠르게 감소된다면, 자동차에 작용하는 드래그가 한 명 이상의 탑승자에게 불편함을 야기할 수 있고 자동차의 정지를 야기할 수 있는 크기만큼(및 속도로) 자동차의 속도를 감소시킬 수 있음을 이해해야 한다. 자동차가 정지되고 나면, 자동차를 정지상태에서 다시 이동을 시작하게 하는 것이 힘들 수 있다.
역으로, 자동차 설정 속도의 증가가 요구된다면, 속도 제어 시스템은 자동차에 작용하는 드래그의 힘에 따라 증가하는 속도로 파워트레인 토크의 증가를 명령하도록 동작 가능할 수 있다. 이는 파워트레인 토크가 새로운 설정 속도를 달성하기 위해 자동차 관성은 물론 자동차 가속을 반대로 하는 경향이 있는 드래그 힘을 극복해야 하기 때문이다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차가 본 발명에 따른 속도 제어 시스템을 가지지 않은 자동차보다 더 신뢰성 있고 더 우수한 승차감으로 지형 위로 전진할 수 있다는 장점을 가짐을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예들은 표면을 가로지르는 자동차의 이동을 촉진하거나 저지하도록 작용하는 힘의 크기와 무관하게 새로운 설정 속도가 비교적 신속하게 달성될 수 있게 하여, 시스템에 대한 사용자 신뢰를 강화한다.
본 발명의 하나의 양상에서, 속도 제어 시스템이 자동차의 하나 이상의 바퀴에 요구되는 토크를 작용시키는 수단에 지면 상의 미리 정해진 설정 속도를 유지하도록 명령하는, 오프 하이웨이 조건에서 동작 가능한 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 사용자가 설정 속도를 현재 설정 속도에서 목표 설정 속도로 증가 또는 감소시키는 것을 허용하도록 동작 가능하고, 이 시스템은 하나 이상의 바퀴에 적용되도록 명령된 토크 크기를 변경하여, 목표 설정 속도의 오버슈트 또는 언더슈트를 감소시킨 때, 자동차를 가속시키기 위해 자동차에 작용하는 외부 힘을 고려하도록 동작가능하다.
토크를 작용시키는 수단은 파워트레인 및 선택적으로 제동 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템이 오프 하이웨이 속도 제어 모드로 동작할 때, 이 시스템은 감소된 속도로 속도 제어 모드를 유지하고자 하는 사용자의 의사를 나타내는 브레이크 페달의 가벼운 누름을 수신하도록 구성될 수 있음을 이해해야 하며, 한편 브레이크 페달을 강하게 누르는 것은 자동차가 속도 제어 모드를 벗어나게 하고 속도 제어를 재활성화될 때까지 중단하도록 설정하고자 함을 나타낼 수 있다. 이러한 방식으로, 자동차는 사용자가 페달을 터치할 필요 없이, 또는 핸들 상의 컨트롤을 반복적으로 조작하지 않고도 저속으로(예컨대, 50km/h 미만) 오프로드에서 운전될 수 있다. 이는 사용자의 작업량을 크게 감소시키고 자동차의 승차감을 향상시킨다. 자동차가 러트 또는 포트홀(pothole)과 같은 오프로드 장애물을 지나갈 때 사용자가 종종 자신을 지탱/고정시키기 위해 자신의 발을 사용하기 때문에, 거친 지면 상으로 운전할 때 풋 페달에 일정한 가벼운 압력을 유지하는 것이 종종 어려울 수 있음을 이해해야 한다.
오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 이동하는 주어진 지형에 대한 자동차 환경설정을 최적화하도록 배열된 하나 이상의 자동차 제어 시스템에 독립적으로 또는 그것과 함께 동작하도록 배열될 수 있는 ATPC(All-Terrain Progress Control) 시스템의 일부를 형성할 수 있을 것으로 예상된다. 이러한 시스템의 하나의 예는 지형 응답(Terrain Response™) 시스템일 수 있다.
제안된 속도 제어 시스템의 하나의 실시예에서, 사용자가 속도 제어를 시작하고 자동차가 임계 속도 아래로 이동하고 및/또는 자동차가 (예컨대, TR 모드 선택을 통해, 또는 저단 기어의 선택을 통해) 오프로드 운전 모드로 설정되었다면, 또는 자동차가 오프로드로 운전되고 있다고 판단하면, 속도 제어 시스템은 오프로드 모드로 동작할 것이고, 속도 제어 활성 모드로 유지되는 동안 브레이크 및 가속 페달을 통해 속도 조절 명령을 받을 것이다.
오프로드 속도 제어 시스템은 자동차의 자세, 바퀴 속도, 휠 아티큘레이션, 기어 선택, 타이어 마찰력, 주행 저항력, 및 선택된 TR 모드에 관한 정보 중 선택된 적어도 하나를 제공받을 수 있다. 사용자가 저속, 말하자면 5km/h로 오프로드를 이동하기 위해 오프로드 속도 제어를 사용하고 있고 자동차가 가파른 경사를 올라가고 있다면, 사용자가 크루즈 설정 속도의 감소를 요청한 때 이 시스템이 자동차가 올라가고 있는 경사의 경사도와 같은 드래그/부하 발생 요인을 고려하지 않는다면, 전진을 유지할 만큼 토크가 충분하지 않을 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 방식으로 오프로드 속도 제어 시스템은 요청된 속도 감소가 경사 아래쪽으로 뒤로 밀리는 것을 야기할 수 있음을 예측할 수 있고, 이러한 경우에 경사의 경사도가 증가할수록 토크는 더 점진적으로 감소될 수 있다. 이는 바퀴로 공급되는 토크의 약간의 감소가 자동차가 평평한 지면위로 운전할 때보다 경사를 오를 때 자동차 속도를 더 크게 감소시킬 것이기 때문임을 이해해야 한다. 즉, 이러한 토크는 자동차가 이동하고 있는 경사 또는 지형과 무관하게 희망하는 설정 속도를 달성하기 위해 정교하게 제어될 수 있다. 이것은 자동차 응답이 직관적이고, 오프로드 운전에서 운전자가 경험해보지 못한 것을 제공할 수 있음을 보장한다.
자동차가 오프로드 속도 제어 모드로 동작하는 동안에 사용자가 자동차를 정지시키거나 거의 정지시킨다면, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차 브레이크를 적용하고, 적절한 레벨의 엔진 토크를 통해 그들의 영향에 균형을 맞추고, 동시에 힐홀드 보조 시스템(hill-hold assist system)으로부터 추가적으로 지지를 요구한다. 힐홀드 보조 시스템은 자동차의 원치않는 이동을 방지하기 위해, 즉, 자동차가 언덕에서 뒤로 아래쪽으로 밀리는 것을 방지하기 위해, 언덕 출발 시 파워트레인으로부터 사용 가능한 토크가 충분히 존재할 때에만 브레이크를 놓도록 배열된 자동 제동 피처이다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 엔진 스톨링(stalling)을 방지하고 적절한 전진을 유지하기 위해 적합한 기어로 저속으로 오프로드를 이동함을 보장하기 위해, 기어비 선택을 제어하거나 또는 영향을 줄 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제안된 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 오프로드 속도 제어 모드로 가파른 경사를 내려올 때 자동차 브레이크를 자동으로 적용하도록 내리막 제어(HDC) 시스템의 동작을 제어하거나 또는 그것에 영향을 줄 수 있다. 이러한 상황에서, 이 시스템은 자동차 엔진이 가동 유지되지만, 희망하는 설정 속도를 초과하게 자동차 속도를 푸시하는 것이 허용되지 않음을 보장할 것이다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 전진 또는 후진 운전용으로 오프로드 속도 제어 모드로 동작될 수 있음을 이해해야 한다.
오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 여전히 오프로드로 운전되는지 판정하기 위해 트랙션 또는 안정화 제어 시스템으로부터의 입력을 능동적으로 살펴보고, 하나 이상의 미끄러짐 이벤트에 의해 트랙션이 제한된 경우에 설정 속도까지 자동차 속도 증가를 관리하여, 동작을 취소하는 것이 아니라 미끄러지는 조건에서 자동차 전진 및 모멘텀을 유지하기 위해 속도 제어 동작을 유지시킨다. 속도 제어가 종래의 속도 제어 시스템의 경우에서처럼 미끄러짐 이벤트, 예컨대, 트랙션 제어 시스템이 활성화되는 이벤트에 응답하여 자동으로 갑자기 취소되면, 속도 제어 취소로 인한 자동차 속도의 급격한 변화는 자동차가 트랙션을 완전히 제동시키게 하거나, 또는 움직이지 않게 될 수도 있음을 이해해야 한다.
이제, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시의 방법으로 설명될 것이다. 도 8은 두 상이한 위치(A 및 B)에서 경사를 지나가는, 도 1의 실시예에 따른 자동차(100)를 도시한다. 위치(B)에서, 자동차(100)가 경험하는 경사도는 위치(A)에서 경험하는 경사도보다 크다.
사용자가 위치(A)에서 제1 속도에서 제2 속도로의 설정 속도의 감소를 요청하면, LSP 제어 시스템(12)은 새로운 설정 속도에 맞게 자동차(100)의 속도를 감소시키기 위해 파워트레인(129)에 의해 자동차(100)의 바퀴에 가해지는 토크의 크기를 제1 속도로 감소시키도록 구성된다. 제1 속도는 주어진 표면 타입에 대하여, 운전면이 평평할 때 사용될 수 있는 속도보다 낮다. 이는 중력으로 인한 억제력이 자동차를 내리막쪽으로 가속시키도록, 즉, 진행 방향의 반대로 자동차(100)에 작용하기 때문이다. LSP 제어 시스템(12)은 미리 정해진 코리더 내의 자동차 감속을 유지하도록 시도하기 위해 파워트레인 토크를 감소시키고, 선택적으로 제동 시스템을 적용한다. 몇몇 실시예에서, 가속 코리더는 +/-(0.1g 내지 0.2g) 범위 이내일 수 있다.
자동차(100)가 전진하여, 위치(B)에서 더 가파른 경사를 만난다. 사용자가 위치(B)에서 제1 속도에서 제2 속도로의 유사한 설정 속도 감소를 요청하면, LSP 제어 시스템(12)은 새로운 설정 속도에 맞게 자동차(100)의 속도를 감소시키기 위해 파워트레인(129)에 의해 자동차(100)의 바퀴에 가해지는 토크의 크기를 제1 속도보다 낮은 제2 속도로 감소시키도록 구성된다. 자동차를 내리막으로 가속시키도록 자동차(100)에 가해지는 억제력이 위치(A)에 비해 비교적 높고, 자동차 속도가 파워트레인 토크의 감소에 비교적 신속하게 응답하기 때문에, 감속된 속도의 파워트레인 토크 감소가 이용된다. LSP 제어 시스템(12)은 본 실시예에서, 자동차 감속이 +/-(0.1g 내지 0.2g)의 미리 정해진 코리더 내에서 유지될 수 있도록 파워트레인 토크(및 제동 시스템 토크)를 제어한다.
도 9a 및 도 9b는 LSP 제어 시스템(12)의 동작 방식을 설명하는 예시적인 시나리오에서의 시간의 함수인 특정한 자동차 파라미터의 값들을 개략적으로 보여준다.
도 9a는 자동차(100)가 비교적 가파른 경사를 오를 때, 예컨대, 도 8의 위치(B)에 있을 때, 시간의 함수인 자동차 속도(v)의 플롯을 도시한다. 시간 t=0에서, 자동차(100)는 속도, v2로 이동하고 있다. 또한, 시간 t=0에서, 사용자는 크기, d 만큼(도 9b) 브레이크 페달(163)을 누르고 있는데, 여기서 d는 자동차 설정 속도(vset)가 t=0 내지 t=t1의 기간에 걸쳐 감소하도록, d1 내지 d2의 범위 내에 있다(도 7). 시간, t1에서, 운전자는 브레이크 페달(163)을 놓는다. vset의 감소에 응답하여, LSP 제어 시스템(12)은 새로운 설정 속도(vset)을 향해 자동차 속도(v)를 줄이기 위해 파워트레인 토크 및 필요하다면 제동 토크를 제어한다. 따라서, vset이 감소하면 도 9a에 도시된 바와 같이 속도, 그에 대응하는 v의 감소가 발생한다. LSP 제어 시스템(12)은 미리 정해진 가속 코리더 내에 있는 감속 속도를 달성하도록 파워트레인(129) 및 제동 시스템을 제어한다. 본 실시예에서, 코리더는 +/-(0.1-0.2g) 범위에 대응한다.
LSP 제어 시스템(12)은 이 기간 전체에서 활성 유지되고, LSP 제어 시스템(12) 상태 플래그, F는 도 9b에 도시된 바와 같이 F=1로 설정된다.
도 9c 및 9d는 대안의 예시적인 시나리오에서의 도 9a 및 9b에 표시된 자동차 파라미터의 값들을 개략적으로 도시한다.
도 9c는 유사한 비교적 가파른 경사를 오르는 동안 시간의 함수인 자동차 속도(v)의 플롯을 도시한다. 시간 t=0에서, 자동차는 속도, v2로 이동한다. 또한, 시간 t=0에서, 사용자는 자동사 설정 속도 vset가 t=0 내지 t=t1 기간에 걸쳐 감소하도록 d1 내지 d2 범위(도 7, 도9d) 내의 크기만큼 브레이크 페달을 누르고 있다. 시간 t1에서, 설정 속도가 값, vsetmin에 도달한 때, 운전자는 브레이크 페달(163)을 놓는다. vsetmin은 최소 허용가능한 자동차 설정 속도에 대응함을 이해해야 한다. 몇몇 실시예에서, 최소 허용가능한 설정 속도는 대략 1 km/h, 2 km/h, 5km/h 또는 다른 적절한 값의 속도일 수 있다.
vset의 감소에 응답하여, LSP 제어 시스템(12)은 새로운 설정 속도 vsetmin을 향해 자동차 속도를 줄이도록 파워트레인 토크 및 필요하다면 제동 토크를 제어한다. LSP 제어 시스템(12)은 +/-(0.1-0.2g)의 미리 정해진 가속 코리더 내에 있는 감속 속도를 달성하도록 파워트레인(129) 및 제동 시스템을 제어한다.
도시된 예에서, LSP 제어 시스템(12)은 미리 정해진 코리더 내의 속도로 자동차 속도(v)를 줄이기 위해 제동 시스템을 적용할 필요가 없는지 판정한다. 그러나, 도시된 예에서 자동차 속도(v)는 경사의 경사도로 인해 새로운 설정 속도 vsetmin 아래로 떨어진다(언더슈트 조건). 속도가 vsetmin 아래로 떨어지더라도, 제어 시스템(12)은 속도를 다시 vsetmin까지 올리도록 제어하고 자동차는 새로운 설정 속도 vsetmin로 계속 전진한다. 도 9d에서 알 수 있듯이, LSP 제어 시스템 상태 플래그, F는 설정 속도 감소 동작 전체에 걸쳐 F=1로 설정되어 있다. 즉, LSP 제어 시스템은 자동차 속도(v)가 vsetmin 아래로 떨어지더라도 자동차 전진의 LSP 제어를 자동으로 취소하지 않는다.
몇몇 시나리오에서, LSP 제어 시스템(12)이 속도, v의 하강 속도가 결국 자동차가 경사를 올라가는 것을 유지할 만큼 충분한 토크를 가지지 못하게 하는 속도인지 판정하는 것이 가능하다. 이러한 판정이 내려지면, 시스템(12)은 방향의 역전(reversal)을 방지하기 위해 자동차를 정지상태로 유지하게끔 자동차 기본 제동 시스템을 적용하도록 동작 가능하다. 즉, 제동 토크가 자동으로 적용된다. 그 다음, LSP 제어 시스템(12)은 자동차(100)를 정지 상태에서 새로운 설정 속도(vset)까지 가속시키기 위해 충분한 토크를 발생시키도록 파워트레인(129)을 제어할 수 있다.
LSP 제어 시스템(12)이 자동차(100)의 이동 방향의 역전을 방지하기 위해 자동차를 정지상태로 유지하는 것을 항상 요구하는 것은 아님을 이해해야 한다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 시스템(12)은 이러한 기능을 수행하도록 동작 가능하다.
도 9e 및 도 9f는 LSP 제어 시스템(12)의 동작을 더 설명하기 위해, 또 다른 대안의 예시적인 시나리오에서의 도 9a-d에 표시된 자동차 파라미터의 값들을 개략적으로 도시한다.
이 시나리오는 설정 속도(vset)가 최소 속도, vsetmin 아래로 떨어진 후에만, 예컨대, 도시된 본 예에서처럼 자동차 속도가 0으로 떨어진 후에만, 사용자가 브레이크 페달(163)을 놓는다는 점을 제외하면 도 9c 및 도 9d의 시나리오와 유사하다.
도 9e는 도 8의 시나리오(B)와 유사한 비교적 가파른 경사를 오르는 동안 시간의 함수인 자동차 속도(v)의 플롯이다. 시간 t=0에서, 자동차는 속도, v2로 이동한다. 또한, t=0에서, 사용자는 자동차 설정 속도(vset)가 t=0 내지 t=t1의 기간에 걸쳐 v2에서 vsetmin까지 감소하도록 하는 비교적 가벼운 압력에 대응하는, d1 내지 d2 범위(도 7, 도9f) 내의 크기만큼 브레이크 페달을 누르고 있다. 시간 t1에서, 설정 속도가 vsetmin에 도달한 때, 운전자는 브레이크 페달(163)에 가벼운 압력을 유지한다. 본 예에서, 압력의 크기는 비교적 가볍다고는 하지만, 제동 시스템이 바퀴에 제동 토크를 적용하도록 제동 시스템의 적용을 일으킬 만큼 충분한 것이다. 자동차 속도(v)가 0으로 또는 vsetmin 보다 작은 미리 정해진 값까지 떨어지면, LSP 제어 시스템(12)은 사용자가 명백하게 시스템(12)에 의한 자동차의 제어를 중단시키고자 함을 인식하고, 시간, t2에서 자동차 제어를 취소 또는 중단시킨다. 따라서, LSP 제어 시스템 상태 플래그, F는 F=1에서 F=0으로 변경된다.
시간 t3에서, 사용자는 브레이크 페달(163)을 놓는다. 필요하다고 여겨진다면, 힐홀드 보조 시스템 등은 그러한 위험이 존재할 때 역방향으로의 자동차 밀림을 방지하기 위해 제동 시스템을 활성 유지할 수 있다. 시간 t4에서, 사용자는 '재개' 버튼(171)을 누름으로써, LSP 제어 시스템(12)의 동작을 선택한다. 대안으로서, 시스템(12)은 사용자가 자신의 발을 브레이크 페달에서 떼고 '+' 버튼을 누른 때, 자동차 속도의 제어를 재개할 수 있다. 이러한 버튼의 누름에 응답하여, LSP 제어 시스템(12)은 정지상태에서 최소 설정 속도(vsetmin)까지 가속하도록 자동차(100)를 제어하고, 다른 실시예에서, 시스템(12)은 사용자가 메모리에 저장되어 있는 이전에 사용된 사용자 정의된 설정 속도를 선택하는 것을 허용할 수 있다. 제어 시스템(12)은 가능하다면 가속 속도가 미리 정해진 가속 코리더 내에 속하도록 가속 속도를 다시 제어한다.
본 발명의 실시예들은 앞으로 전진하거나 파워트레인(129)에 의해 바퀴에 적용되고 있는 불충분한 토크로 인해 뒤로 밀리지 않으면서, 자동차가 경사를 수동 운전으로 올라가야 하는 상황을 회피함으로써, 수동 운전에 대한 사용자의 작업량을 크게 감소시키고, 자동차에 대한 마모를 최소화할 수 있다는 장점을 가진다.
4. A-318 자동 장애물 통과
오프로드를 운전할 때 저속으로 속도 제어 시스템을 사용하는 것은 사용자의 작업량을 줄여주고 승차감을 강화하는 면에서 자동차의 사용자에게 상당한 이점을 제공할 수 있다. 그러나, 사용자가 바위 지역과 같은 오프로드 장애물을 지나가기 위해 종래의 크루즈 제어 시스템을 이용하고자 시도한다면, 자동차 속도가 너무 커지기 쉽고(전형적으로 크루즈 제어 시스템은 대략 50km/h의 최소 설정 속도를 가진다), 또는 그러한 장애물을 지나가기 위해 극한의 토크 요구량이 요구되는 경우 자동차 엔진이 스톨링하기 쉬울 것이다.
특별한 하나의 고려사항은 바위의 꼭대기에 올라선(cresting) 후 오버런하기 쉽다는 자동차의 본연의 특성이다. 이는 장애물이 장애물 위로 자동차를 들어올리기 위해 구동 바퀴에 큰 토크의 공급을 필요하게 하고, 이어서 토크에 대한 필요성이 없어진 직후에 엔진의 오버런에 대응하기 위해 브레이크를 가볍게 적용해야 하는 경우이다. 자동차 파워트레인 및 브레이크의 이러한 정교한 제어는 현재 사용 가능한 크루즈 제어 시스템에서는 불가능하다.
본 발명의 하나의 양상에서, 오프 하이웨이 조건에서 동작 가능한 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 지면 상의 미리 정해진 설정 속도를 유지하기 위해 자동차의 하나 이상의 바퀴에 필요한 토크를 전달하도록 파워트레인에 명령하고, 이 시스템은 자동차가 장애물의 꼭대기에 올라서고 있다는 판정에 응답하여 자동차의 하나 이상의 바퀴에 억제 토크를 적용하고, 그로 인해 파워트레인 오버런에 대응하고 자동차가 장애물을 지나갈 때 실질적으로 설정 속도를 유지하도록 자동으로 동작 가능하다.
이러한 억제 토크는 제동 시스템, 전기 장치, 기어 시프트, 또는 임의의 다른 적절한 수단 중 선택된 하나 이상의 수단에 의해 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 자동차가 장애물을 지나갈 때 흔들림으로 탑승자에 의해 인지되는, 차체가 올라가는 속도의 과도한 변화없이, 승차감이 유지될 수 있다는 장점을 가진다.
자동차가 장애물의 꼭대기에 올라서고 있다는 판정은, 예컨대, 계측 제어기 통신망(CAN: controller area network), 또는 다른 적절한 데이터 버스, 다이렉트 센서 입력 또는 임의의 다른 적절한 수단을 통해 자동차 자세를 나타내는 시스템에 의해 수신된 신호에 응답하여 내려질 수 있다. 부가적으로 또는 그 대신에, 전진을 유지하기 위해 요구되는 필요 토크의 가파른 상승에 이어 필요 토크의 하락이 탐지된 때, 꼭대기에 올라서고 있다고 추론될 수 있다.
선택적으로, 이 시스템은 장애물의 꼭대기에 올라서는 것이 탐지되기 전에 자동차가 장애물의 적어도 일부분을 오르는 것처럼 자동차가 장애물을 지나가고 있음이 탐지된 때 하나 이상의 바퀴에 억제 토크를 적용하도록 동작 가능할 수 있다. 더욱이, 이 시스템은 실질적으로 설정 속도를 유지하기 위해 자동차가 장애물의 꼭대기에 올라서고 있다는 판정에 의존하여 적용되는 억제 토크의 크기를 조절하도록 동작 가능할 수 있다. 이러한 특징은 몇몇 상황에서, 파워트레인이 억제력에 의해 가해지는 댐핑력에 대항하여 작동하고 있어 장애물을 지나갈 때 자동차 속도의 변동을 줄여주기 때문에, 승차감이 더 강화된다는 장점을 가진다.
이 시스템은 (예컨대, 하나 이상의 자동차 자세를 참조하여) 자동차의 하나 이상의 바퀴에 의한 꼭대기에 올라섬(cresting), 자동차 자세의 변화, 자동차 서스펜션 아티큘레이션(팽창 또는 수축), 및 임의의 다른 적합한 파라미터를 탐지하도록 동작 가능할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예가 자동차가 운전하고 있는 지형은 물론, 자동차의 자세, 휠 아티큘레이션, 바퀴 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 주행 저항력 및 TR(지형 응답) 모드에 대한 정보를 오프로드 속도 제어 시스템에 제공함을 이해해야 한다. 몇몇 실시예에서, 사용자가 워킹홀(walking-hole) 또는 단차(step)와 같은 장애물 위로 이동하기 위해 오프 로드 속도 제어를 이용하고 있다면, 오프로드 속도 제어 시스템은 장애물을 극복하기에 충분한 토크를 공급할 수 있고, 이 시스템이 자동차가 장애물의 꼭대기에 올라선 때 (설정 속도를 유지하기 위해) 토크 요구량이 감소하고 있음을 탐지하여 적절한 억제력을 제공하도록 (말하자면) 자동차 제동 시스템을 이용한다. 이 시스템은 파워트레인 오버런에 대응하는 억제력을 활용하여 자동차가 설정 속도를 의도치않게 초과하는 것을 방지하고 승차감 및 컨트롤을 유지한다.
(말하자면) 자동차 제동 시스템에 의해 가해진 억제 토크가 가속 페달 또는 다른 액셀러레이터 입력 신호(예컨대, 속도 제어 시스템으로부터의 신호)의 변화에 대한 내연기관(ICE)의 응답 지체(lag)로 인해, 파워트레인과 비교되는 자동차의 바퀴에 가해지는 토크의 변화 속도에 대하여 훨씬 더 반응적임을 이해해야 한다.
즉, ICE의 물리적 특성으로 인해, 토크 출력은 토크 요청보다 지체되는 경향이 있다. 특히, 토크 요청이 높음에서 낮음으로 변할 때, 엔진의 회전 모멘텀은 엔진이 감속될 시간을 가질 때까지 토크 출력을 인위적으로 높게 유지한다. 클러치 또는 유사한 수단에 의해 바퀴로부터 구동력이 해제되지 않는다면, 엔진의 응답 지체는 자동차가 장애물의 꼭대기에 올라설 때 자동차가 오버런하여 자신을 드러내 보일 수 있다. 즉, 자동차 속도는 필요한 것보다 높게 증가한다. 이는 자동차가 연속적인 장애물을 향해 너무 빠르게 이동하게 하거나 및/또는 뒷바퀴가 공격적으로 장애물과 접촉하게 만들 수 있어 자동차가 장애물 위에서 요동치는 것으로 느껴질 수 있다. 이러한 특징은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템을 통해 극복되거나 적어도 완화된다.
본 발명의 실시예는 수동 운전에 대한 사용자 작업량을 크게 줄일 수 있고, 자동차가 불필요하게 높은 속도로 장애물과 접촉하게 될 수 있는 상황을 피함으로써 자동차에 대한 마모를 최소화한다는 장점을 가진다. 제안된 시스템은 장애물을 극복하기 위해 필요한 토크 필요량을 능동적으로 모니터하고, 꼭대기에 올라선 후의 오버런을 완화시키기 위해 자동차에 기계적 억제 또는 댐핑력을 능동적으로 채용함으로써 기지의 제어 딜레이를 관리하여 오프로드 운전 동안 승차감을 크게 향상시키도록 의도되었다. 상술한 바와 같이, 댐핑력은 자동차 제동 시스템, 전기 장치, 또는 임의의 다른 적합한 수단을 이용하여 적용될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차 자세는 물론, 바퀴 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 주행 저항력, 휠 아티큘레이션 및 TR 모드 중 하나 이상에 대한 정보를 제공 받을 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자가 저속으로, 말하자면 5km/h로 오프로드를 이동하기 위해 오프로드 속도 제어를 이용하고 있다면, 자동차가 단차 또는 워킹홀과 같은 장애물 위로 이동하고 있을 때, 오프로드 속도 제어 시스템은 요구되는 토크의 변화 속도에 의해 자동차가 장애물의 꼭대기에 거의 올라섰는지 판정할 수 있고, 엔진 오버런을 극복하기 위해 (말하자면) 제동 시스템을 이용하여 적절한 억제력을 발생시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 오프로드 속도 제어 시스템은 필요 토크의 감소가 엔진 오버런으로 인해 자동차를 앞으로 기울게 만들 수 있다는 것을 예상할 수 있고, 그것이 승차감에 부정적인 영향을 주기 전에 엔진 오버런에 대응하기 위한 단계를 취할 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템이 자동차가 넘어 가야 하는 복수의 물체를 가진 바위 지역과 같은 지형을 지나가기 위해 극한의 조건에서 자동차를 일시적으로 정지(또는 거의 정지)시킬 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 이벤트에서, 억제 토크의 적용(예컨대, 제동 시스템의 동작에 의한)은 억제 토크를 적용하지 않는다면 오버런 상황을 발생시킬 수 있는 임의의 바퀴에서의 크레스팅 이벤트에 대한 응답일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 엔진 스톨링을 방지하고 적절한 전진을 유지하기에 적합한 기어로 저속으로 오프로드에서 이동하고 있음을 보장하기 위해, 기어 및/또는 '고/저' 비 선택을 제어하거나 또는 그것에 영향을 줄 수 있도록 동작 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 하나 이상의 시스템 환경설정을 조절할 시간을 허용하기 위해 자동차 속도를 제어하거나 영향을 주도록 동작 가능할 수 있다. 예를 들어, 자동차가 우세한 지형에 적절한 환경설정을 통해 이동하고 있음을 보장하기 위해 라이드 하이트(ride height) 또는 타이어 압력, 또는 임의의 다른 적절한 파라미터의 변화를 위한 시간을 허용한다. 따라서, 자동차가 비교적 거친 지형을 만난 경우에, 속도 제어 시스템은 라이드 하이트 조절 및/또는 타이어 압력 조절을 허용하기 위해 자동차를 정지시키거나 감속시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 자동차가 트랙션을 손실하고 빠져 움직일 수 없게(stuck) 될 위험을 줄이기 위해 자동차를 정지시키지 않고 자동차 속도를 줄일 수 있다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 도 10은 자동차(100)가 바위 또는 단차와 같은 장애물을 지나갈 때 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차(100)의 파워트레인(129)(플롯(P)) 및 제동 시스템(플롯(B))에 의해 생성되는 토크 량의 플롯을 도시한다.
시간, t<t1에서, 자동차는 비교적 평평한 지형 위로 이동하고 있고, 파워트레인은 토크(P1)를 생성한다. 시간, t=t1에서, 자동차(100)는 장애물을 만난다. LSP 제어 시스템(12)은 장애물에 의해 제공되는 이동에 대한 증가된 저항력의 결과로서 자동차의 속도가 감소함을 탐지하고, 자동차 설정 속도를 유지하기 위해 파워트레인(129)으로부터의 출력 증가를 자동 요청한다. 몇몇 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)은 장애물의 존재 탐지로 인해 설정 속도의 최대 허용가능한 값을 일시적으로 감소시킨다. 이러한 속도는 몇몇 시나리오에서 운전자 설정 속도보다 작을 수 있다.
시간, t2에서, LSP 제어 시스템(12)은 요구되는 파워트레인 토크(P)의 증가가 장애물을 오르는 것과 일치하는지 판정하고, 자동차 제동 시스템의 프라임(priming)을 트리거한다. 이는 크레스팅이 후속하여 탐지된 때 비교적 신속하게 활용하도록 제동 시스템을 준비하기 위함이다. 시간 t3에서, LSP 제어 시스템(12)은 자동차 이동에 대한 작은 양의 저항을 제공하기 위해 제동 시스템의 비교적 부드러운 작동을 명령하고, 자동차가 후속하여 장애물의 꼭대기에 올라서 다른 측으로 내려가기 시작한다면 차체의 가속량을 줄인다. 시간, t=t4에서, 자동차 속도의 증가는 크레스팅이 탐지되는 것과 일치하고, LSP 제어 시스템(12)은 즉시 파워트레인(129)에 의해 생성되는 토크 량(P)의 감소를 명령한다. 시스템(12)은 또한 제동 토크(B)의 크기를 증가시키기 위해 제동 시스템의 작동을 명령하고, 자동차(100)의 속도가 명령된 파워트레인 토크(P)의 감소에 이은 파워트레인 응답 지체로 인해 자동차(100)의 속도가 증가하는 정도를 감소시킨다.
자동차가 장애물을 넘어가거나 지나간 후, 시간, t5에서, 시스템(12)은 실질적으로 0으로의 제동 토크(B) 감소를 명령하고, 파워트레인 토크(P)는 자동차 속도를 우세한 설정 속도로 유지하기에 충분한 값으로 안정된다.
본 발명의 실시예들이 내리막 경사에서 장애물을 지나가는 때에도 승차감을 최적화하기 위해, HDC와 함께 작동하도록, 상술된 내리막 제어(HDC) 시스템의 동작을 제어하거나 영향을 줄 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예는 또한 비교적 급격한 토크 증가가 요구될 때 제동 시스템을 미리 준비(pre-charge)하도록 동작 가능할 수 있다. 토크의 급격한 증가는 종종 파워트레인 토크 감소 요청 및 옵션으로 제동 토크 적용 요청이 뒤따른다. 제동 토크의 비교적 신속한 공급은 특히 장애물의 꼭대기에 올라선 때 승차감을 유지하는데 유용하다.
5. A-319 가변 토크 요청에 의존하는 능동 가변 이득 제어
오프로드를 운전할 때 저속으로 속도 제어를 사용하는 것은 사용자의 작업량을 줄여주고 승차감을 강화한다는 측면에서 상당한 이점들을 사용자에게 잠재적으로 제공할 수 있다. 그러나, 사용자가 단차와 같은 오프로드 장애물을 지나가기 위해 종래의 크루즈 제어를 이용하고자 한다면, 자동차 속도는 너무 높을 수 있고, 또는 장애물 등에 의해 요구되는 극도의 토크 필요량으로 인해 자동차 엔진이 스톨링되기 쉽다. 특히 하나의 고려사항은 토크가 급격하게 감소할 때 내연기관(ICE)이 오버런하기 쉽다는 본연의 경향이다. 자동차는 엔진과 브레이크 사이의 응답 차, 및 관성으로 인해 상이하게 증가/감소 토크 요구 제어 신호에 응답한다. 승차감을 향상시키기 위해서는, 오프로드 운전시 이 둘의 자동 제어가 실현 가능하다면, 엔진 토크 및 브레이크 토크의 균형을 맞추는 향상된 방법이 필요하다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 운전되고 있는 지형, 자동차 자세, 휠 아티큘레이션, 바퀴 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 주행 저항, 및 TR 모드에 관한 정보 중 선택된 적어도 하나를 제공받는다.
이러한 방식으로, 사용자가 워킹홀 또는 단차와 같은 장애물 위로 이동하기 위해 오프로드 속도 제어를 이용하고 있다면, 오프로드 속도 제어 시스템은 장애물을 극복하기에 충분한 토크를 공급하고, 상승 신호에 하락 신호와는 다른 이득 또는 필터값을 적용할 것인데, 여기서, 이 신호는 파워트레인 및 제동 시스템과 같은 하나 이상의 바퀴에 억제 토크를 작용시키는 수단으로부터의 토크 요청에 대한 응답이다. 이러한 이득 변화는 그 신호에 의해 제어되고 있는 시스템의 물리적 한계를 보상하고, 오프로드 속도 제어 시스템은 승차감을 유지하고 자동차 성능을 강화하기 위해 억제 토크를 작용시키는 수단(예컨대, 제동 시스템)의 제어와 파워트레인의 제어의 균형을 맞추도록 배열된다.
하나 이상의 바퀴에 억제 토크를 작용시키는 수단이, 예컨대, 바퀴의 브레이크 디스크를 통해 하나 이상의 바퀴에 직접적으로, 또는, 예컨대, 파워트레인의 일부분에 억제 토크를 작용시킴으로써 간접적으로 억제 토크를 적용하도록 동작 가능할 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 발전기로서 동작 가능한 전자 장치를 가진 하이브리드 자동차의 경우에, 오프로드 속도 제어 시스템은 그 전자 장치를 이용하여 파워트레인에 억제 토크를 적용하도록 동작 가능할 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 운전되고 있는 지형, 자동차 자세, 휠 아티큘레이션, 바퀴 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 주행 저항, 및 TR 모드 중 하나 이상에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자가 비교적 저속으로, 말하자면 5km/h로 오프로드에서 이동하기 위해 오프로드 속도 제어를 이용하고 있다면, 자동차가 단차 또는 워킹홀과 같은 장애물 위로 이동하고 있을 때, 오프로드 속도 제어 시스템은 필요 토크의 변화 속도를 참조하여 자동차가 장애물의 꼭대기에 거의 올라선 때를 판정할 수 있고, 엔진 오버런을 극복하기 위해 적절한 억제 토크를 적용하도록 제동 시스템(또는 하나 이상의 바퀴에 억제 토크를 작용시키는 다른 수단)을 제어할 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템은 필요 토크를 감소시키는 예측된 요구(즉, 자동차가 장애물을 올라가 그 꼭대기에 올라선 때)가 엔진 오버런으로 인해 비교적 급격한 속도로 자동차를 앞으로 가속시킬 수 있음을 판정할 수 있고, 그것이 승차감에 부정적인 영향을 주기 전에 엔진 오버런에 대응하는 단계를 취하게 한다. 따라서, 자동차가 전진을 유지하기 위해 토크 요청의 급격한 증가를, 대응하는 필요 토크의 급격한 감소가 존재할 수 있다는 지시로서 해석할 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 속도 제어 시스템은 제동 시스템을 적용하여, 파워트레인이 제동 시스템의 액션에 대항하여 동작한다. 자동차가 장애물의 꼭대기에 올라선 후, 사용자가 비틀거리는 차체 움직임을 느낄 위험을 줄이기 위해 제동력의 크기가 증가될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템 의도적으로 자동차에 대한 그들의 토크 영향의 균형을 맞추기 위해, 그리고 특히 동작되고 있는 장치와 연관된 임의의 시간 지체 특성과 관련하여 서로 균형을 맞추기 위해, 파워트레인 및 제어 토크를 작용시키는 수단에게 함께 동작하도록 의도적으로 명령할 수 있다.
엔진 토크가 가해진 때 하나 이상의 바퀴에 대하여 바퀴 스핀이 예측되는 경우에, 요구되는 엔진 토크와 균형을 맞추기 위해 상기 하나 이상의 바퀴에 억제 토크가 가해질 수 있음이 예상된다.
제안된 오프로드 속도 제어 시스템이 자동차가 엔진 스톨링을 방지하고 적절한 전진을 유지하기에 적합한 기어로 저속으로 오프로드를 이동하고 있음을 보장하기 위해, 기어비 선택을 제어하거나 그것에 영향을 줄 수 있을 것으로 예상된다.
제안된 오프로드 속도 제어 시스템이 내리막 경사에서 장애물을 통과할 때에도 승차감을 최적화하기 위해, 상술된 내리막 제어(HDC)와 함께 동작할 수 있을 것으로 예상된다. 몇몇 실시예에서, 자동차는 자동차가 이동하고 있는 경사도가 미리 정해진 값보다 클 때 HDC 제동 커맨드가 오프로드 속도 제어 커맨드를 무시하거나 또는 그보다 우선권을 가지도록 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 자동차가 양의 또는 음의 자동차 가속을 유도하도록 작용하는 비교적 큰 힘을 받는 지형 위로 이동할 때, 예컨대, 장애물 언덕 등과 같은 경사를 지나갈 때 또는 비교적 큰 드래그 또는 주행 저항을 제공하는 지형위로 이동할 때, 자동차가 승차감을 유지하게 하는데 유용하다. 자동차가 경사면을 올라갈 때, 미리 정해진 가속(예컨대, 지속적이거나 반복적인 이벤트 동안 자동차 탑승자가 편안하게 인내할 수 있는 값인, 이동 방향과 평행한 대략 0.1g 내지 0.2g 범위의 가속)을 얻기 위해 엔진의 요구되어야 하는 토크 량이 자동차가 평평한 면 위로 이동하는 상황 또는 자동차가 경사면을 내려오고 있을 때와 비교하여 더 클 수 있음을 이해해야 한다. 이와 유사하게, 자동차가 평평하거나 경사진 면 위로 이동하고 있고, 비교적 높은 드래그 또는 주행 저항을 받고 있다면, 비교적 낮은 드래그 또는 주행 저항을 제공하는 표면 위로 운전할 때와 비교하여 더 큰 값의 파워트레인 토크가 요구될 것이다.
본 발명의 실시예는 자동차에 적용되는 외부 가속력의 값에 의존하는 하락 토크 요청 신호와 비교되는, 상승 토크 요청 신호에 적용되는 이득의 크기를 변경함으로써, 상기 서술된 상이한 지형을 지나갈 때 승차감 향상을 용이하게 한다. 이러한 가속력이 양 또는 음일 수 있고, 본 발명의 실시예가 양 또는 음의 가속력 값을 수용할 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예는 자동차 가속이 미리 정해진 코리더(예컨대, +/-(0.1g to 0.2g) 범위) 내로 유지될 수 있게 하여, 승객이 가속 또는 감속시에 편안함을 느낄 수 있다.
자동차가 경사면 상에 있을 때 중력으로 인해 자동차가 가속력(양 또는 음)을 받을 수 있음을 이해해야 한다. 대안으로서 또는 부가적으로, 주어진 속도로 경사면 위로 이동할 때 자동차의 음의 가속력을 일으키도록 작용하는 드래그 또는 주행 저항으로 인해, 가속력을 받을 수 있다.
외부 힘이 (예컨대, 경사를 오를 때 중력의 영향 또는 모래 지형 위로 이동할 때 드래그의 영향으로 인해) 표면 상에서의 자동차 이동에 대항하게 작용하고 있다고 판단된 경우에, 오프로드 속도 제어 시스템은 바퀴 토크의 양의 증가 요청에 대하여 더 큰 이득(그로 인해, 자동차를 구동시키기 위해 하나 이상의 바퀴로 파워트레인이 토크 증가를 전달하는 속도가 증가한다) 및 하나 이상의 바퀴에 작용될 음의 토크 요청에 대하여 더 낮은 이득(그로 인해, 자동차를 감속시키기 위해 억제 토크의 증가가 적용되는 속도가 감소한다)을 적용하도록 배열될 수 있다. 이는 이러한 상황에서, 외부 억제력이 자동차의 가속에 반대로 그러므로 파워트레인에 적용되는 토크와 반대로 작용하고 있고, 자동차의 감속을 강화하기 위해 제동 토크와 동일한 의미로 작용하고 있기 때문이다.
반대로, 외부힘이 (예컨대, 경사를 내려갈 때 중력의 영향으로 인해) 지면 상으로 자동차 이동을 촉진하도록 작용하고 있다고 판단되는 경우에, 오프로드 속도 제어 시스템은 바퀴 토크의 양의 증가 요청에 대하여 더 낮은 이득(그로 인해, 자동차를 구동시키기 위해 파워트레인이 하나 이상의 바퀴에 토크 증가를 전달하는 속도를 감소시킨다), 및 하나 이상의 바퀴에 작용될 음의 토크 요청에 대하여 더 큰 이득(그로 인해, 자동차를 감속시키기 위해 적용되는 억제력이 증가하는 속도가 증가한다)을 적용하도록 배치될 수 있다. 이는 외부 힘이 자동차의 가속을 촉진하도록 작용하여 파워트레인에 의해 적용되는 토크와 동일한 의미로 작용하고 있고, 자동차의 감속을 줄이기 위한 제동 토크와 반대로 작용하기 때문이다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 속도 제어 시스템에 의해 적용되는 파워트레인 토크(P) 및 제동 토크(B)의 플롯을 도시한다. 이러한 시스템의 예는 도 1의 실시예의 자동차(100)에 적합한 LSP 제어 시스템(12)이다. 이 플롯은 특정한 상이한 각각의 시나리오에 대응한다.
하나의 시나리오에서, 시간 t=t1에서, 자동차 속도 증가가 운전자에 의해 요청된다. 자동차(100)가 경사를 오르는 경우에, 자동차가 평평한 지면 위로 이동할 때 적용되는 것과 비교하여 비교적 큰 이득이 파워트레인 토크를 증가시키기 위한 요청에 적용되고, 한 특정 시나리오에서(주어진 경사도, 지형 종류, 초기 및 변경된 설정 속도), 파워트레인 토크는 궤적(P1)을 따라 시스템(12)에 의해 증가된다. 자동차(100)가 새로운(증가된) 설정 속도로 가속된 후, 파워트레인 토크(P)는 새로운 설정 속도를 유지하기에 충분한 값으로 감소된다.
궤적(B1)은 자동차(100)가 동일한 경사를 오르는 동안 시간의 함수인 제동 토크(B)에 대응하고, 설정 속도의 감소가 명령된다. 중력이 이미 자동차를 감속시키도록 작용하고 있기 때문에, 제동 토크(B)의 크기는 평평한 지면위로 이동할 때에 비해 비교적 작은 크기만큼 증가된다.
도 11의 궤적(P2)은 자동차가 경사를 내려가는 동안 시간의 함수인 명령된 파워트레인 토크(P)를 도시하고, 궤적(P1)에 대하여 상술한 것과 유사한 값인 LSP 제어 시스템(12)의 설정 속도의 증가가 요구된다. 자동차(100)를 가속시키기 위해 증가된 파워 토크를 요청에 더 낮은 이득이 적용됨을 알 수 있다. 시간 t2에서, 파워트레인 토크의 크기는 새로운 설정 속도로 이동을 유지하기에 충분한 값으로 감소된다. 경사가 충분히 가파르다면, 파워트레인 토크 증가가 필요하지 않을 수도 있음을 이해해야 한다. 그 보다는, 제동 토크(B)의 감소가 새로운 설정 속도로 자동차를 가속시킬 만큼 충분할 수 있다. 이러한 방식으로, LSP 제어 시스템(12)은 평온하게 이동하게 하고 그리고 우수한 연비를 가지게 함과 동시에 사용자의 요청에 신속하게 반응하기 위해 자동차가 이동하고 있는 지형을 활용할 수 있다.
비교하자면, 궤적(B2)는 자동차(100)가 경사를 내려가는 동안 시간의 함수인 제동 토크에 대응하고, 상술된 궤적(B1)에 의해 표현된 시나리오에서 행해진 것과 유사한 값의 설정 속도 감소가 요구된다. 중력이 감속의 반대로 작용하고 있으므로, (몇몇 실시예에서 자동차(100)가 받는 감속이 -0.1g 내지 -0.2g 범위 내에 있게 하는) 미리 정해진 코리더 내로 자동차 속도를 줄이기 위해 제동 요청 신호에 더 큰 이득이 적용된다.
다른 값의 가속 코리더도 사용 가능하며, 여기서 (+/-(0.1g-0.2g))의 코리더를 언급하는 것이 제한으로서 간주되어서는 안됨을 이해해야 한다. 몇몇 환경에서, 시스템이 사용자의 명령에 신속하게 응답하고 있다는 사용자 신뢰를 촉진하기 위해 가속 코리더보다 더 가파른 감속 코리더를 가지는 것이 바람직할 수도 있음을 이해해야 한다.
상기 서술된 방식으로 이득을 조절함으로써, 자동차가 이동하고 있는 지형과 무관하게 자동차 동작이 일정하게 유지될 수 있음을 이해해야 한다.
6. A-320 미끄러짐 이벤트를 기초로 하는 적응형 파워트레인 제어
오프로드를 운전할 때 저속으로 속도 제어를 사용하는 것은 사용자에게 사용자 노동량을 줄여주고, 승차감을 강화하는 측면에서 상당한 장점을 제공한다. 그러나, 사용자가 가파른 경사의 오프로드를 지나가기 위해 속도 제어의 사용을 시도하고, 자동차가 경사를 올라갈 때 그 속도를 증가시킨다면, 파워트레인 컨트롤러는 너무 공격적으로 엔진 토크를 증가시키도록 시도할 수 있는데, 이는 트랙션의 손실을 야기한다. 자동차 속도 증가를 요청한 동안 발생하는 미끄러짐 이벤트는 속도 제어 기능의 완전한 중단을 일으킬 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예는 자동차가 운전되고 있는 지형은 물론, 자동차의 자세, 휠 아티큘레이션, 바퀴 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, TR 모드에 대한 정보를 오프로드 속도 제어 시스템에 제공한다.
몇몇 실시예에서, 그러한 경우에 자동차 속도를 일시적으로 고정시키거나 일시적으로 자동차 가속을 중단하도록 배열된 오프로드 속도 제어 시스템이 제공되는데, 미끄러짐 이벤트는 속도 제어 시스템이 자동차를 가속시키고자 하는 사용자 요청에 응답하고 있을 때 탐지된다. 몇몇 실시예에서, 자동차 속도는 자동차가 처음 미끄러짐 이벤트를 만난 때의 속도로 유지된다. 몇몇 실시예에서, 이 시스템은 오직 미끄러짐 이벤트가 종료된 후 사용자에 의해 선택된 증가된 설정 속도를 향해 자동차 가속을 재개하도록 설정된다.
이러한 방식으로, 오프로드 자동차 속도 제어 시스템은 설정 속도의 증가를 수용할 수 있지만, 오직 트랙션이 허용되는 경우에만 설정 속도를 달성하고자 시도한다.
몇몇 실시예에서, 바퀴 속도는 바퀴 미끄러짐이 미리 정해진 크기, 예컨대, 대략 5% 내지 20% 크기로 제한되도록 감소된다. 다른 배열도 사용 가능하다. 이러한 크기는 자동차 속도, 휠 아티큘레이션, 자동차 자세, 및/또는 선택된 TR 모드에 응답할 수 있다. 부가적으로 또는 그 대신에 다른 파라미터도 사용 가능하다.
몇몇 실시예에서, 자동차 속도가 감소된 후에도 하나 이상의 바퀴의 미끄러짐이 여전히 발생한다면, 바퀴 속도는 바퀴 미끄러짐이 상술한 미리 정해진 크기 내로 떨어지도록 더 감소된다.
보호받고자 하는 본 발명의 하나의 양상에서, 오프 하이웨이 조건에서 동작 가능한 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 지면 상의 미리 정해진 설정 속도를 유지하기 위해 자동차의 하나 이상의 바퀴에 필요한 토크를 전달하도록 파워트레인에 명령하고, 이러한 속도 제어가 새로운 설정 속도로 자동차를 가속시키고 있을 때 미리 정해진 값을 초과하는 미끄러짐이 탐지된 경우에, 이 시스템은 가속을 중단하도록 자동으로 동작 가능할 수 있다.
보호받고자 하는 본 발명의 다른 양상에서, 오프 하이웨이 조건에서 동작 가능한 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 지면 상의 미리 정해진 설정 속도를 유지하기 위해 자동차의 하나 이상의 바퀴에 필요한 토크를 전달하도록 파워트레인에 명령하고, 이러한 속도 제어가 새로운 설정 속도로 자동차를 가속시키고 있을 때 미리 정해진 값을 초과하는 미끄러짐이 탐지된 경우에, 이 시스템은 미리 정해진 값을 초과하는 미끄러짐이 탐지되었던 속도로 자동차 속도를 유지하도록 자동으로 동작 가능할 수 있다.
보호받고자 하는 본 발명의 또 다른 양상에서, 오프 하이웨이 조건에서 동작 가능한 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 지면 상의 미리 정해진 설정 속도를 유지하기 위해 자동차의 하나 이상의 바퀴에 필요한 토크를 전달하도록 파워트레인에 명령하고, 이러한 속도 제어가 새로운 설정 속도로 자동차를 가속시키고 있을 때 미리 정해진 값을 초과하는 미끄러짐이 탐지된 경우에, 이 시스템은 미리 정해진 값을 초과하는 미끄러짐이 탐지되었던 속도로 바퀴 속도를 유지하도록 자동으로 동작 가능할 수 있다. 이러한 액션은 자동차 바퀴 미끄러짐이 미리 정해진 값보다 낮을 때까지 취해질 수 있는데, 그러한 시점에서 이 시스템은 자동차가 새로운 설정 속도를 달성할 수 있게 하기 위해 가속을 제어할 수 있다.
상술된 각각의 양상에서, 이 시스템은 미끄러짐 이벤트가 끝난 후 가속을 재개하도록 동작 가능할 수 있다. 미끄러짐 이벤트의 끝은 시스템이 활성화된 때 트랙션 제어 시스템(TCS) 또는 안정화 제어 시스템(SCS)에 의해 설정된 플래그와 같은 적절한 신호를 참조하여 판정될 수 있다. TCS 또는 SCS가 미끄러지고 있다고 더 이상 지시하지 않으면, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차의 가속을 재개할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 과도한 바퀴 미끄러짐의 탐지 후 미리 정해진 기간 및 미리 정해진 거리 중 선택된 하나에서 가속을 재개할 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다. 다른 서브시스템으로부터의 신호 플래그도 사용 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 단차를 오르고 있다고 탐지된 경우에, 오프로드 속도 제어 시스템은 가속을 중단하고 그 단차를 오를 때까지 그 단차를 만났을 때와 동일한 속도로 자동차 속도를 유지하도록 동작 가능할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 보우파(bow wave)를 관리하고, 자동차 제어를 강화하기 위해 웨이딩의 탐지로 인해 가속이 제한될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 하나 이상의 앞서가는 바퀴(자동차가 앞으로 이동하는 경우에 앞바퀴)에 의해 탐지되는 미끄러짐 이벤트와 하나 이상의 뒤따르는 바퀴(자동차가 앞으로 이동하는 경우에 뒷바퀴)에 의해 탐지된 미끄러짐 이벤트(또는 단차)을 다르게 취급할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 자동차가 경사를 횡단 또는 가로지르고 있을 때를 탐지하도록 동작 가능할 수 있다. 하나의 시나리오에서, 자동차가 자동차의 좌측으로 올라가는 경사를 가로지르고 있다면, 좌측 앞바퀴 및 뒷바퀴와 같은 하나 이상의 올라가는 바퀴는 우측 앞바퀴 및 뒷바퀴보다 가벼운 자동차 하중을 받을 수 있다. 주어진 예에서, 좌측 바퀴가 미끄러지고 있고 경사 또는 다른 센서 출력이 경사가 자동차의 좌측이 높다고 지시하면, 속도 제어 시스템은 (사용자 설정 속도의 값에 따라) 사용자의 설정 속도보다 낮을 수 있는, 미리 정해진 값 아래로 일시적으로 속도를 줄이도록 자동차 속도를 관리할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 하나 이상의 앞서가는 바퀴에서의 미끄러짐 이벤트(또는 단차의 존재)의 식별을 기초로, 자동차 속도 및 자동차의 축간거리(wheelbase)에 비례하는 시간에 하나 이상의 끌려가는 바퀴에 미끄러짐 이벤트(및/또는 몇몇 실시예에서 단차를 만나는 이벤트)가 있을 수 있다고 예측하도록 동작 가능할 수 있다. 속도 제어 시스템은 뒤따르는 바퀴에서의 임의의 미끄러짐의 자동차 가속에 대한 영향을 줄이기 위한 방식으로, 하나 이상의 뒤따르는 바퀴에서 미끄러짐을 관리하거나 단차를 올라가도록 동작 가능할 수 있다. 동일측의 앞뒤 타이어가 모두 미끄러운 표면의 특정한 패치(patch) 위로 지나가고 미끄러짐을 경험한다면, 자동차 가속이 양보될 수 있다. 사용자 요청에 응답하여 그립(grip)이 복원될 때까지 자동차 가속이 양보될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 속도 제어 시스템이 자동차를 가속시키고자 할 때 자동차 가속에 대한 바퀴 미끄러짐의 영향이 감소될 수 있다는 장점을 가진다. 몇몇 실시예에서, 승차감이 상당히 향상될 수 있다. 이는, 적어도 일부분, 하나 이상의 앞서가는 바퀴의 미끄러짐이 탐지된 때 가속을 중단시킴으로써 하나 이상의 앞서가는(몇몇 실시예에서는 뒤따르는) 바퀴의 미끄러짐 정도가 감소될 수 있기 때문이다. 더욱이, 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 미끄러짐 이벤트로 인해 오프로드 표면에 의해 받는 손상의 크기가 감소될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 엔진 스톨링을 방지하고 적절한 전진을 유지하기에 적합한 기어로 자동차가 저속으로 오프로드를 이동하고 있음을 보장하기 위해 기어 및/또는 비율 선택을 제어하거나 또는 그것에 영향을 주도록 동작 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 가파른 경사상의 장애물을 지나갈 때에도 승차감을 최적화하기 위해, 내리막 제어(HDC)/힐 홀드 보조 시스템과 함께 동작 가능할 수 있다. HDC/힐홀드 보조 제동 명령은 자동차가 이동하고 있는 경사가 미리 결정된 값보다 크거나, 및/또는 속도가 사전 결정된 임계값보다 낮다면, 오프로드 속도 제어 시스템에 의한 명령을 무시하거나 그보다 우선권을 취할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 현재 크루즈 속도에서 변경된 설정 속도로 가속할 때 속도 제어 시스템에 의해 채용되는 가속 속도는 지형 모드에 응답하여 지형 응답에 의해 강요된 미리 설정된 성능 특성에 의해 영향 받을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 전진 또는 후진 운전 방향으로 오프로드 속도 제어 모드로 동작될 수 있음을 이해해야 한다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 도 12는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차(100)가 횡방향으로 변하는 지형에 있을 때 시간의 함수인 자동차 속도(v), 자동차 설정 속도(vset), 및 트랙션 제어 시스템(TCS) 플래그 상태, T의 플롯이다.
시간 t=0에서, 자동차(100)는 설정 속도 vset=v1인 LSP 제어 시스템(12)의 제어 하에서 속도, v1으로 이동하고 있다. 시간 t1에서, 자동차(100)의 사용자는 vset의 값을 값 vset=v3로 증가시킨다. LSP 제어 시스템(12)은 속도를 v1에서 v3로 가속시키도록 자동차(100)를 제어함으로써 응답한다.
도시된 예에서는, 시간 t=t2에서, 자동차(100)가 하나 이상의 바퀴(111-115)의 과도한 미끄러짐을 관리하기 위해 TCS 시스템이 자동차 전진 제어에 개입하는 트랙션 제어 이벤트를 경험한다. TCS 시스템에 의한 개입이 트리거된 때, TCS 시스템 플래그, T는 값 T=0에서 T=1로 변한다. LSP 제어 시스템(12)은 자동차(100)의 추가적인 가속을 중단함으로써 TCS 플래그 상태의 T=0에서 T=1으로의 변화에 응답한다. 시스템(12)은 TCS 시스템이 개입하도록 트리거된 이벤트 바로 직전에 자동차가 이동하고 있었던 속도(v2)로 자동차 속도를 유지한다. 과도한 미끄러짐이 여전히 존재한다면, LSP 제어 시스템(12)은 TCS 시스템의 동작을 트리거 하였던 이벤트 바로 직전에 자동차가 이동하고 있던 속도, 즉, v2 아래로 바퀴 속도를 줄일 수 있다. TCS 시스템은 다수의 상이한 이유로, 예컨대, 미끄러운 평평한 지형 또는 미끄러운 경사진 지형으로 인해 자동차가 가동하고 있는 동안 트리거될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 시스템(12)은 TCS 플래그 상태가 T=0으로 돌아갈 때까지 자동차 속도를 v=v2로 유지한다. 시스템(12)은 그다음 새로운 설정 속도, v3를 향해 자동차 속도를 증가시키도록 시도할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 시스템(12)은 T가 0으로 설정된 후 미리 정해진 시간 기간동안 기다릴 수 있다(몇몇 실시예에서, 이 기간은 미리 정해진 기간일 수도 있고, 또는 자동차 속도, TCS 플래그가 T=1로 설정되어 있는 기간, 및/또는 부가적으로 또는 그 대신 하나 이상의 다른 파라미터에 응답하여 선택된 기간일 수 있다). 본 실시예에서, 시스템(12)은 자동차 속도를 다시 증가시키고자 시도하기 전에 미리 정해진 시간 기간(예컨대, 1초) 동안 대기한다. 따라서, TCS 플래그가 시간 t=t3에서, T=0으로 리셋되면, 시스템(12)은 시간 t=t4에서 자동차를 속도 v3로 가속시키기 위해 적용되는 바퀴 토크를 증가시키기 전에 1초동안 대기한다. 시간 t=t5에서, 자동차(100)가 새로운 설정 속도 vset=v3에 도달함을 알 수 있다.
도 12의 궤적(v')은 v1에서 v3로의 가속 기간 동안 TCS 플래그 T가 T=T1으로 설정되지 않았던 경우에, 시간 t의 함수인 예측된 자동차 속도를 도시한다.
본 발명의 실시예는 오프로드 속도 제어 모드에서 가속하는 동안 승차감이 증가될 수 있다는 장점을 가진다. 몇몇 실시예에서, 오프로드 경로 상에서 타이어 마모의 영향이 감소될 수 있고, 타이어 마모 및 연비가 모두 향상될 수 있다. 사용 가능한 레벨의 그립에 LSP 제어 시스템 동작을 조절하고 엔진의 오버레빙(over-revving)을 방지함으로써 승차감이 강화될 수 있다. 또한, LSP 제어 시스템(12)은 트랙션 제어 또는 미끄러짐 이벤트 동안 취소되지 않는다. 이러한 취소는 오프로드 운전시 상당히 주의를 산만하게 하고, 추가적인 노동을 일으키는 원인일 수 있다.
7. A-321 전후방 미끄러짐 이벤트의 반복적인 탐지에 대한 자동차 응답
오프로드를 운전할 때 저속으로 속도 제어를 사용하는 것은 사용자에게 잠재적으로 사용자 작업량을 줄이고 승차감을 강화하는 측면에서 상당한 장점을 제공할 수 있다. 그러나, 사용자가 오프로드에서 속도 제어를 이용하고자 시도한다면, 파워트레인/트랙션 컨트롤러는 미끄러짐 이벤트가 탐지된 때 개입을 시도할 수 있다. 이러한 개입은 미끄러짐 이벤트가 앞서가는 바퀴에서 탐지되고, 이어서 그것을 뒤따르는 뒷바퀴에서도 탐지되면, 이러한 효과를 두번 가질 수 있다. 이러한 개입은 속도 제어 기능의 완전한 중단을 일으킬 수 있다.
보호받고자 하는 본 발명의 하나의 양상에서, 자동차가 운전되고 있는 지형, 자동차 자세, 휠 아티큘레이션, 자동차 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 주행 저항, 및 선택된 지형 응답(TR) 모드 중 선택된 적어도 하나에 관한 정보를 제공받을 수 있는 속도 제어 시스템이 제공되어 있다. 하나 이상의 지형 응답 모드를 가지지 않는 자동차에서는, 이러한 정보가 제공되지 않는다.
본 발명의 하나의 양상에서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템은 미끄러짐 이벤트, 및/또는 단차를 만나는 이벤트의 발생 패턴을 탐지하고, 자동차 속도, 및 옵션으로써 조종 가능한 로드 휠 각도 및/또는 핸들 각도를 모니터 하도록 배열된다. 이 시스템은 앞서가는 바퀴에 의해 탐지된 미끄럼 이벤트 또는 단차를 만나는 이벤트가 앞서가는 바퀴의 경로를 뒤따르는 끌려가는 바퀴에서 후속하여 탐지될 것임을 예상하도록 동작 가능할 수 있다.
앞서 서술된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 지형위로 전진하는 동안 설정 속도가 증가되면 새로운 설정 속도로 자동차를 가속시키도록 동작 가능할 수 있다. 자동차가 가속하는 동안 하나 이상의 바퀴의 미끄러짐이 탐지되거나, 또는 옵션으로써 단차를 만남이 탐지되면, 속도 제어 시스템은 자동차 속도의 추가적인 증가를 일시적으로 제한하도록 동작 가능할 수 있다. 미끄러짐 이벤트 또는 단차 만남 이벤트가 앞선 바퀴(예컨대, 자동차가 앞방향으로 진행중이라면 앞바퀴)에서 탐지된 경우, 컨트롤러는 후속한 미끄러짐 또는 단차 만남 이벤트가 뒤따르는 바퀴에서 탐지된 때 동일한 액션을 또는 동일한 기간 동안의 액션을 취하지 않도록 동작 가능할 수 있고, 그것은 이미 앞선 바퀴를 미끄러지게 했었던 지형과 유사한 지형을 통과하는 뒤따르는 바퀴에 응답하여 판정된다. 이 때문에, 몇몇 실시예에서, 이 시스템은 앞서가는 바퀴의 미끄러짐 이벤트의 탐지에 이어 가속을 재개하는 시스템 지연은 앞서가는 바퀴 미끄러짐이 미리 정해진 임계값 아래로 떨어진 후 바퀴 속도에 비례하는 시간을 기초로 할 수 있다. 미리 정해진 임계값은 대략 5% 내지 20% 범위 내일 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 미끄러짐, 단차(또는 도로 경계석)을 만난 이벤트가 탐지된 경우에 일시적으로 자동차 속도를 유지하고 자동차 가속을 중단하도록 배열될 수 있다. 자동차 속도는 자동차가 미끄러짐 이벤트 또는 단차 만남 이벤트를 처음 만난 레벨로 실질적으로 유지되거나, 앞서 가는 바퀴가 정해진 임계값 위에서 계속 미끄러지고 있다면 감소될 수 있다. 이 시스템은 속도 제어 시스템이 활성화된 동안 사용자 요청에 관계없이 속도를 유지하거나 가속을 중단하도록 동작 가능할 수 있다. 그러나, 몇몇 실시예에서, 예컨대, 충분한 양만큼 액셀러레이터 또는 브레이크 컨트롤의 사용자 작동 또는 속도 제어 시스템 동작을 취소함으로써 사용자가 속도 제어 시스템을 무시하고 파워트레인 토크의 증가를 강제할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 미끄러짐 이벤트가 종료되거나 단차를 올라선 후에만 사용자에 의해 선택된 증가된 설정 속도를 향해 가속이 재개된다. 이러한 방식으로, 속도 제어 시스템은 오프로드가 활성이지만 트랙션이 허용하는 설정 속도를 달성하고자 시도할 때에만, 설정 속도 증가를 수용할 것이다.
오프로드 속도 제어 시스템의 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 앞서가는 바퀴에 의해 먼저 탐지되고, 이어서 하나 이상의 끌려가는 바퀴에 의해 탐지되는 미끄러짐 이벤트(또는 단차와 만남)는 미끄러짐 이벤트 또는 단차 만남이 하나 이상의 앞서가는 바퀴에서만 탐지되는 상황과 상이하게 다루어질 수 있다.
하나의 실시예에서, 컨트롤러는 전후 타이어가 따라가는 지형 상의 경로, 및 고정 포인트 위로 지나가는 앞서가는 타이어와 동일한 고정 포인트를 만나는 뒤따르는 타이어 사이의 시간을 예측한다. 하나 이상의 뒷바퀴에서 미끄러짐 이벤트 또는 도로 경계석의 존재가 탐지되고, 자동차의 축간거리 및 자동차의 속도에 비례하는 시간에 전방의 바퀴에서 미끄러짐 이벤트 또는 도로 경계석의 만남이 있었던 것을 기초로 매우 가능성이 높다고 컨트롤러에 의해 예측된 경우에, 이 시스템은 미끄러짐의 크기 또는 단차의 가파른 정도와 같은 하나 이상의 우세한 조건에 적절하게, 반복된 미끄러짐 또는 단차 만남 이벤트에 응답하여 액션을 취한다. 하나 이상의 지형 응답 동작 모드를 가진 자동차에서 오프로드 속도 제어 시스템은 지형 응답 시스템의 선택된 지형 설정을 고려할 수 있다. 본 발명의 실시예가 자동차의 동일한 측의 앞선 타이어 및 뒤따르는 타이어가 모두 그 위로 지나갈 때 자동차가 낮은-mu(즉, 낮은 마찰계수)의 운전면의 동일한 패치(patch)가 자동차 가속에 2배의 영향을 주는 것을 피할 수 있게 하도록 의도되었음을 이해해야 한다. 이와 유사하게, 단차의 경우에, 본 발명의 실시예는 속도 제어 시스템이 자동차의 승차감을 줄이지 않고 가능한 한 신속하고 효율적으로 설정 속도로 자동차를 가속시킬 수 있게 하도록 의도되었고, 따라서, 자동차 승객을 위한 편안한 탑승을 유지한다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 기어 및/또는 '고/저' 비율 선택(적용 가능하다면)을 제어하거나 그것에 영향을 주도록 동작할 수 있고, 이는 자동차가 오프로드를 저속으로 이동할 때, 선택된 기어 및/또는 비율이 엔진 스톨링을 피하고 적절한 전진을 유지하도록 적절함을 보장한다.
본 발명의 몇몇 실시예들은 가파른 경사 상의 장애물을 통과할 때에도 승차감을 최적화하기 위해, HDC(RTM)/힐 홀드 보조 시스템과 함께 동작할 수 있음이 예상된다. 몇몇 실시예에서, HDC/힐 홀드 보조 제동 커맨드는 자동차가 이동하고 있는 경사도가 미리 정해진 값보다 크고 및/또는 속도가 미리 정해진 임계값보다 낮다면, 오프로드 속도 제어 시스템을 무시하거나, 또는 그보다 우선권을 가질 수 있도록 배열된다.
현재 속도에서 변경된 설정 속도로의 가속 속도가 지형 모드에 의존하여 지형 응답에 의해 지정된 미리 설정된 성능 특성에 의해 영향을 받을 수 있음이 예상된다.
본 발명의 몇몇 실시예는 오프로드 길에서의 타이어 마모의 영향을 크게 줄일 수 있고, 타이어 마모 및 연비를 향상시킨다. 본 발명은 사용 가능한 그립 레벨에 맞추고 엔진의 오버레빙을 억제함으로써, 승차감을 더 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 미끄러짐 이벤트가 발생하거나 또는 하나 이상의 앞선 바퀴에 의해 단차에 부딪히고, 하나 이상의 뒤따르는 바퀴는 앞서가는 바퀴의 경로의 미리 정해진 거리 내에서 이동할 것이 판정되면, 이 시스템이 미끄러짐 또는 단차를 만난 이벤트를 일으키는 지형의 자동차 전진 속도 및/또는 탑승자 편안함에 대한 영향을 줄이는 방식으로 자동차의 동작을 제어할 수 있음을 이해해야 한다. 전진 속도 및/또는 탑승자 편안함에 대한 영향의 감소는 예상되는 액션이 속도 제어 시스템의 의해 취해지지 않으면 뒤따르는 바퀴가 받게 되었을 것과 비교될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 미끄러짐 또는 단차 만남 이벤트의 탐지에 응답하여, 오프로드 속도 제어 시스템은 앞서가는 바퀴가 미끄러지거나 단차를 만난 위치의 미리 정해진 거리를 뒤따르는 바퀴가 지나갈 때 뒤따르는 바퀴에 작용되는 토크의 크기를 줄이기 위해 하나 이상의 자동차 바퀴 간의 파워트레인 토크를 재분배할 수 있다. 몇몇 배열에서, 오프로드 속도 제어 시스템에 의한 토크 재분배 응답을 호출하기 위해 앞서가는 바퀴의 경로위로 뒤따르는 바퀴의 경로가 지나가야 하는 이러한 미리 정해진 거리는 충분히 낮을 수 있다(선택적으로 실질적으로 0과 같다). 토크의 재분배는 하나 이상의 파워트레인 클러치에 의해, 옵션으로서 후방, 중앙, 또는 전방 차동 배열에 의해 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 앞서가는 바퀴의 미끄러짐이 감소되었던 값으로, 및 미리 정해진 값보다 낮은 값(예컨대, 20% 미만)으로 뒤따르는 바퀴에 작용되는 토크 크기를 줄이도록 구성될 수 있다. 이러한 감소는 뒤따르는 바퀴가 몇몇 실시예에서 앞서가는 바퀴에서 미끄러짐 또는 단차 만남을 일으켰던 지형의 미리 결정된 거리 내에 있을 때 유효화될 수 있으나, 다른 배열도 가능하다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 뒤따르는 바퀴에 작용되는 토크 크기를 실질적으로 0으로 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 뒤따르는 바퀴가 실질적으로 앞서가는 바퀴의 미리 결정된 거리 내에 있을 때 앞서가는 바퀴에 가해지는 토크의 크기를 증가시키도록 동작 가능할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 앞서가는 바퀴에 의해 경험했던 미끄러짐의 것과 대응하는 이동 거리 동안 또는 시간 기간 중 선택된 하나에 대하여 토크 분배의 변경이 행해질 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
앞서가는 바퀴에 작용되는 토크 양을 일시적으로 증가시키는 것은 가능한 많은 트랙션을 얻는 것이 중요한 몇몇 환경에서 적절할 수 있음이 이해될 것이다. 엔진이 앞에 장착된 몇몇 프론트 실시예에서, 자동차의 앞바퀴는 자동차의 전방에 있는 엔진 및 트랜스미션의 존재로 인해, 전형적으로 뒷바퀴보다 자동차 무게 및 선택적으로 자동차 부하 중 더 많은 비율을 부담한다. 따라서, 몇몇 환경에서 앞바퀴에 더 큰 트랙션이 사용 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 앞서가는 바퀴에서의 미끄러짐의 탐지로 인해 뒤따르는 바퀴가 미끄러질 수 있다고 예측될 때, 브레이크 개입이 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제동력이 하나 이상의 뒷바퀴에 작용될 수 있고, 이는 낮은 마찰계수의 지역을 만난 경우에 바퀴 플래어(wheel flare)의 위험을 줄이기 위해 파워트레인 토크의 반대로 작용한다.
몇몇 실시예에서, 앞서가는 바퀴에서의 단차 미끄러짐의 탐지로 인해 뒤따르는 바퀴가 단차 미끄러짐을 만날 수 있다고 예측될 때, 브레이크 개입이 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제동력이 하나 이상의 뒷바퀴에 작용될 수 있고, 이는 예컨대, 바위, 암석 형성 또는 단차의 존재로 인해, 지형 내의 단차를 통과할 때 자동차의 탑승자가 흔들린다고 인식할 정도로 자체를 들어올리는 속도의 변동을 경험할 위험을 줄이기 위해 파워트레인 토크의 반대로 작용한다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차(100)의 동작은 도 13을 참조하여 설명된다. 자동차(100)는 자동차(100)가 운전될 때 각각의 4바퀴(111, 112, 114, 115)에 파워트레인 토크가 적용되는 4륜 운전 모드로 동작된다. 도 13은 자동차(100)가 주어진 경사도의 언덕을 오를 때 시간 t의 함수인 자동차 속도(v), LSP 제어 시스템 설정 속도(vset)(사용자에 의해 설정된), 및 트랙션 제어 시스템(TCS) 상태 플래그, T의 플롯이다. 이 언덕은 비교적 낮은 표면 마찰계수의 패치(예컨대, 젖은 풀, 또는 진흙 등)를 가진다. 시간, t=0에서, 자동차는 LSP 제어 시스템(12)의 제어 하에서 사용자 설정 속도(vset)=v=v1로 언덕을 오르고 있다. 시간, t=t1에서, 사용자는 vset=v1에서 vset=v3으로 설정 속도를 증가시키는 범위, d=d1-d2(도 7) 내의 크기만큼 눌러진 자동차(100)의 가속 페달(161)을 유지한다. LSP 제어 시스템(12)은 자동차(100)를 속도 v=v3를 향해 가속시키고, 이는 가속 속도가 미리 정해진 코리더, 예컨대, +0.1g-0.2g 내에서 유지됨을 보장한다.
시간, t=t2에서, 자동차(100)의 앞서가는 바퀴가 비교적 낮은 마찰계수의 영역을 만나고 과도한 미끄러짐을 겪을 때 TCS 플래그는 T=1으로 설정된다. LSP 제어 시스템(12)은 추가적인 가속을 중단함으로써 응답하고, 자동차 속도를 v=v2로 유지하고자 한다. 따라서, 자동차 바퀴 속도는 미끄러짐이 발생하기 바로 직전의 자동차 속도에 대응하는 값으로 감소 또는 유지된다. 몇몇 실시예에서, 이와 더불어, 미끄러짐을 겪은 하나 이상의 바퀴에 제동 시스템이 적용될 수 있는데, 이는 파워트레인이 작용할 수 있는 것에 대항하는 억제력을 제공함으로써, 플래어의 위험을 줄이기 위해, 파워트레인 토크 반대로 작용한다.
시간 t=t3에서, TCS 플래그는 T=0로 설정되는데, 이는 과도한 바퀴 미끄러짐이 더 이상 발생하지 않음을 나타낸다. 이제, LSP 제어 시스템(12)은 사용자 정의된 설정 속도 요청에 대한 그들의 응답을 재개하고, 자동차(100)를 사용자 설정 속도 v=v3를 달성하도록 가속을 시도한다.
LSP 제어 시스템(12)은 자동차가 TCS 플래그가 T=1로 설정된 위치에서부터 계속될 때 자동차(100)의 앞서가는 바퀴에 대하여 뒤따르는 바퀴의 경로를 계산한다. 하나 이상의 앞서가는 바퀴의 이동이 TCS 플래그가 T=1로 설정되게 했던 위치의 제1의 미리 정해진 거리 내로 하나 이상의 뒤따르는 바퀴가 지나갈 가능성이 크다고 판정한다면, 시스템(12)은 지면 위의 하나 이상의 뒤따르는 바퀴의 경로를 계산한다. 이러한 판정은 자동차(100)의 조향 가능한 로드 휠(111, 112)의 위치, 및/또는 핸들(171)의 각도 위치를 고려하여 행해진다.
하나 이상의 뒤따르는 바퀴가 하나 이상의 앞서가는 바퀴의 이동이 TCS 플래그를 T=1로 설정되게 하였던 위치의 제1의 미리 정해진 거리 내로 가고 있다면, LSP 제어 시스템(12)은 상기 하나 이상의 바퀴에 작용되는 파워트레인 토크에 반대로 작용하는 상기 하나 이상의 뒤따르는 바퀴에 제동력을 적용하고, 및/또는 상기 하나 이상의 바퀴로부터 과도한 미끄러짐을 경험할 위험이 적다고 판정되는 다른 바퀴로 구동력을 일시적으로 이동시키도록 구성된다. 이는 뒷바퀴가 비교적 낮은 마찰 계수의 표면을 가지는, 앞서가는 바퀴와 유사한 운전 면을 만날 때, 뒷바퀴의 플래어의 위험을 줄인다. 몇몇 실시예에서, 이와 더불어, LSP 제어 시스템(12)은 뒤따르는 바퀴에 작용되는 순 토크(net torque)의 감소를 보상하기 위해 뒤따르는 바퀴에 제동 토크가 작용될 때 자동차(100)의 앞서가는 바퀴에 작용되는 토크의 크기를 증가시킨다.
몇몇 실시예에서, 시스템(12)은 앞서가는 바퀴의 경로에 상대적인 뒤따르는 바퀴의 경로를 계산하지 않지만, 뒤따르는 바퀴가 TCS 플래그 T가 T=1으로 설정되었던 위치에서 자동차(100)의 축간거리의 길이에 대응하는 거리를 이동하였을 때 제동력을 적용하거나 또는 바퀴간 파워트레인 토크를 시프트한다. 이 거리는 몇몇 실시예에서 축간거리의 길이 보다 약간 짧을 수 있다. 이는 구동 트레인이 반응할 수 있는 시간이고, 그러한 액션이 승차감에 대하여 유용하고 안정한 영향을 가짐을 이해해야 한다.
몇몇 실시예에서, 제1의 미리 정해진 거리는 대략 1m일 수 있지만, 다른 값이 사용 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 뒤따르는 바퀴에 제동 토크를 작용시키는 것과 더불어 또는 그 대신에, LSP 제어 시스템(12)은 하나 이상의 뒤따르는 바퀴에 작용되는 토크 량이 감소되고, 하나 이상의 앞서가는 바퀴에 작용되는 토크 량이 증가되도록, 뒤따르는 바퀴와 앞서가는 바퀴 사이의 파워트레인 토크를 재분배할 수 있다. 이는 뒤따르는 바퀴가 마찰계수가 감소된 표면의 영역을 지나갈 때, 뒤따르는 바퀴가 과도하게 미끄러져 TCS 시스템에 의한 개입을 트리거할 위험이 감소된다는 이점을 가진다. 즉, LSP 제어 시스템(12)은 뒤따르는 바퀴에 작용되는 순 토크의 감소를 보상하기 위해 앞서가는 바퀴에 작용되는 토크 량을 증가시킬 수 있다. 이러한 액션이 지형을 지나가는 자동차의 전진 속도에 대한 감소된 표면 마찰계수의 운전면 지역의 영향을 줄이는데 유용할 수 있음을 이해해야 한다.
몇몇 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)은 서로 독립적인 좌측의 앞서가는 바퀴의 경로에 대한 좌측의 뒤따르는 바퀴의 경로 및 우측의 앞서가는 바퀴의 경로 대한 우측의 뒤따르는 바퀴의 경로를 계산할 수 있음을 이해해야 한다. 대안으로서, 이 시스템은 자동차의 진행 방향에 의존하는 하나의 앞서가는 바퀴에 대한 각각의 바퀴에 대한 경로를 계산할 수 있다.
하나의 실시예에서, 속도 제어 시스템은 미끄러짐을 관리하고 승차감을 향상시키기 위해 더 단단히 포장된, 더 높은 그립 면 상의 하나 이상의 바퀴에 더 많은 토크를 할당하도록 동작 가능할 수 있다.
자동차 동작의 하나의 예로서, 자동차는 더 단단히 포장된 면에서 비교적 부드러운 면으로 이동한 다음, 다시 단단히 포장된 면으로 이동할 수 있다. 자동차가 부드러운면 위로 이동할 때, 이 시스템은 부드러운 면으로 자동차를 밀기 위해 하나 이상의 뒤따르는 바퀴에 더 많은 토크를 할당하도록 배치될 수 있다. 이어서 부드러운 면을 빠져나갈 때, 이 시스템은 더 단단히 포장된 면으로 자동차를 당기기 위해 앞서가는 바퀴에 더 큰 토크를 적용하도록 동작 가능할 수 있다. 이 시스템은 하나 이상의 외부력에 대한 차체의 응답을 모니터하고, 승차감을 강화하기 위해 바퀴 간의 토크 할당을 감시한다.
몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 대안으로서 비교적 큰 드래그를 보상하기 위해 비교적 큰 드래그를 겪고 있는 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크 량을 증가시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 이 옵션이 최적의 승차감을 전달할 것인지의 판정에 의존하여, 더 큰 드래그 또는 더 낮은 드래그를 경험하고 있는 바퀴에 토크를 증가시킬지 판정하도록 동작 가능할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하나 이상의 뒤따르는 바퀴의 미끄러지는 정도가 뒤따르는 바퀴가 하나 이상의 앞서가는 바퀴와 관련하여 이전에 탐지된 미끄러짐 이벤트를 기초로, 감소된 표면 마찰계수를 가진다고 알고 있는 표면 영역을 만난 때, 하나 이상의 뒤따르는 바퀴의 미끄러짐을 예상함으로써 하나 이상의 앞서가는 바퀴에 비해 감소될 수 있다는 장점을 가진다.
8. A-322 드래그 변화에 대한 자동차 응답 제어
오프로드를 운전할 때 저속으로 속도 제어 시스템을 사용하는 것은 사용자 노동량을 줄이고 승차감을 향상시키는 상당한 이점을 사용자에게 제공할 수 있다. 그러나, 사용자가 오프로드에서 속도 제어 시스템을 사용하고자 시도하면, 큰 드래그 장애물을 극복하기 위해 충분한 토크 량을 제공하고자 시도하는 파워트레인 컨트롤러는 하나 이상의 바퀴로 전달되는 토크의 양이 드래그 레벨이 감소할 때 승차감을 유지하고 우세한 설정 속도를 유지하기 위해 요구되는 양을 오버슈트하게 만들 수 있다. 이는 탑승자가 흔들리는 것을 인지할 만큼 차체를 들어올리는 속도의 변화를 자동차 탑승자가 경험하게 할 수 있다. 이것의 하나의 예는 자동차가 부드러운 모래를 통과하여 아스팔트 또는 콘크리트 길을 향해 운전되고 있는 경우이다. 모래를 통해 운전되고 있을 때, 자동차에 대한 모래의 드래그를 극복하고, 희망하는 설정 속도를 유지하기 위해 비교적 많은 양의 토크가 요구된다. 자동차 타이어가 길과 접촉한 때, 드래그의 크기가 크게 감소한다. 그러나, 파워트레인은 지형 변화를 보상하기 위해 충분하게 신속하게 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크의 크기의 감소를 유효화하는 것이 불가능할 수 있다. 이는 엔진의 회전 모멘텀으로 인한 것이다. 그 결과로서, 타이어가 그 길을 그립할 때, 파워트레인이 새로운 표면을 지나가기 위해 요구되는 것보다 더 많은 토크를 순간적으로 생성하여, 자동차가 목표 속도를 순간적으로 초과하게 하여 승객의 편안함에 부정적인 영향을 주게 된다. 이러한 효과는 지형이 끊임없이 변한다면 컨트롤하는 것이 어려울 수 있다. 파워트레인 응답 지체는 이러한 환경에서 사용자에 특히 명백하게 될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 운전되고 있는 지형, 자동차 자세, 휠 아티큘레이션, 바퀴 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 회전 저항, 및 선택된 지형 응답(TR) 모드 중 선택된 적어도 하나의 대한 정보를 제공받을 수 있다. 하나 이상의 지형 응답 모드를 가지지 않는 자동차에서는, 이러한 정보가 제공되지 않는다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 부드러운 모래 또는 깊은 물을 통해 운전함으로써 발생될 수 있는 것과 같은 자동차 드래그의 패턴 또는 변동을 살펴보고, 드래그 및/또는 주행 저항과 같은 하나 이상의 파라미터의 감소가 인지할 수 있는 속도 오버슈트를 야기할 것인지 예측하기 위해 자동차 속도를 감시하도록 배열된다. 오버슈트는 파워트레인으로부터의 일시적인 토크의 과공급으로 인한 것일 수 있다. 이 시스템은 적절한 억제 토크를 자동으로 적용함으로써 이러한 과공급을 보상하도록 동작 가능할 수 있다.
이러한 억제 토크는, 예컨대, (몇몇 실시예에서 재생 제동 시스템의 일부일 수 있는) 전자 장치에 의해, 하나 이상의 바퀴에 제동 시스템을 적용함으로써, 파워트레인 기어비를 변경함으로써, 예컨대, 선택된 트랜스미션 기어를 변경함으로써, 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해 제공될 수 있다.
적절한 반대 토크의 적용에 의해 일시적인 토크 오버슈트에 대하여 보상함으로써, 승차감이 유지되고 속도 오버슈트가 회피될 수 있거나, 또는 적어도 오버슈트의 정도가 감소될 수 있음을 이해해야 한다. 가변 마찰을 가진(따라서 바퀴 드래그의 변동이 발생하게 되는) 지형을 가로지르기 위해 요구되는 토크의 일시적인 변동을 보상함에 있어서, 오프로드 속도 제어 시스템이 적절한 반대 토크(양 또는 음)를 적용할 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 승차감이 유지되고, 속도 오버슈트 또는 언더슈트가 방지될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 이 시스템이 탑승자가 흔들림으로 인지하는, 자동차의 탑승자가 자체를 들어올리는 속도 변동을 경험할 위험을 줄이기 위해 파워트레인에 얼마나 많은 반대 토크를 적용할 것인지 판정한 때 비교적 큰 드래그를 경험하고 있는 하나 이상의 바퀴에서 자동차에 대한 드래그를 고려하도록 구성될 수 있다. 요구되는 순 반대 토크 량이 드래그 또는 자동차에 작용하는 다른 억제력, 예컨대, 하나 이상의 바퀴의 주행 저항력 또는, 예컨대, 물을 통과하여 지나감으로 인해, 자동차에 작용하는 다른 드래그로 인한 파워트레인 상의 반대 토크 크기보다 작은 파워트레인에 인한 과도한 토크 량에 대응할 수 있음을 이해해야 한다. 몇몇 실시예에서, 경사로 인한 자동차에 대한 중력의 영향이 고려될 수도 있다.
자동차가 모래 지형을 통과하는 경우에, 자동차의 하나 이상의 앞서가는 바퀴가 (포장된 길과 같은) 비교적 낮은 드래그 표면을 만난다면, 과도한 가속을 줄이기 위해 하나 이상의 앞서가는 바퀴에 작용될 필요가 있는 토크의 량은 모래 지형에서 뒤따르는 바퀴의 드래그로 인한 파워트레인 상의 반대 토크의 크기보다 작은 파워트레인에 의해 발생되는 과도한 토크 량에 실질적으로 대응할 수 있다.
하나 이상의 앞서가는 바퀴가 하나 이상의 뒤따르는 바퀴에 대한 개척자(pathfinder)로서 역할하는 것으로 간주될 수 있음을 이해해야 한다. 본 발명의 몇몇 실시예는 자동차가 앞방향으로 이동하고 있을 때 강화된 편안함 관리를 가능하게 하는데, 이는 특히 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 뒷바퀴가 하나 이상의 앞바퀴보다 적은 무게를 짊어질 수 있고, 자동차 탑승자가 앞바퀴의 움직임보다 뒷바퀴의 움직임에 더 민감할 수 있기 때문이다.
몇몇 실시예에서, 최대 사용자 선택된 설정 속도로 자동차 속도를 규제하는, 오프로드 속도 제어를 통해 사용자가 오프로드에서 저속으로 자동차를 동작시키는 것을 허용하도록 배열된 오프로드 속도 제어 시스템이 제공된다.
앞서 언급한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 예컨대, 부드러운 모래 또는 깊은 물을 통해 운전함으로써, 발생될 수 있는 자동차 드래그의 패턴 또는 변동을 살펴보도록 배열될 수 있다. 이 시스템은 드래그 감소가 인지가능한 속도 오버슈트를 야기하기 쉬운지 예측하기 위해 자동차 속도의 정보와 조합하여 이러한 패턴 또는 변동에 관한 데이터를 이용할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템이 토크의 일시적 과공급이 발생하기 쉬운지 예측하고, 옵션으로서 브레이크를 통해 파워트레인에 적절한 억제 토크를 작용시킴으로써 이러한 과공급을 보상함을 이해해야 한다. 적절한 반대 토크를 적용하여 일시적인 토크 오버슈트를 보상함으로써 승차감이 유지되고 속도 오버슈트가 방지될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 지나가고 있는 주어진 지형에 대한 자동차 환경설정을 최적화하도록 배열된 속도 제어 시스템과 조합하여, 또는 독립적으로 작동하도록 배열될 수 있는 ATPC(All-Terrain Progress Control) 시스템의 일부분을 형성할 수 있다. 이러한 시스템의 한 예는 지형 응답(RTM)이다.
몇몇 실시예에서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어는 선택된 TR 모드, 길의 거친 정도, 브레이크 온도, 경사도, 및 예컨대, 가속 페달을 누르거나, 오프로드 속도 제어 설정 속도를 변경하거나, 또는 TR 모드를 변경함으로써, 사용자가 전진 제어에 관하여 수동적으로 개입하였는지 여부에 대한 판정과 같은 요인에 의존하여 억제 토크를 적용할 시기를 판정하도록 배열될 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
몇몇 실시예에서, 사용자가 오프로드 속도 제어 시스템에 의해 자동차 속도의 증가를 요청하였다면, 이 시스템은 토크 오버슈트가 예상되는 경우에 자동차 속도를 일시적으로 유지하거나 자동차 가속을 중단하고, 오직 시스템이 의도하지 않은 가속을 보상할 수 있다고 확신할 때에만 증가된 설정 속도를 향해 자동차 가속을 개재하도록 배열될 수 있다. 이러한 방식으로, 자동차는 오프로드 속도 제어 시스템이 활성화된 때에만 설정 속도의 증가를 수용할 수 있지만, 자동차가 이동하고 있는 지형이 정해진 코리더 내에서 (즉, 미리 정해진 범위 내에서, 선택적으로 대략 +/- (0.1g-0.2g) 사이) 자동차 가속을 허용하는 경우에만 설정 속도를 달성하고자 시도하고, 탐지된 드래그 변화로 인한 오버슈트를 일으키지 않는다.
몇몇 실시예에서, 앞서가는 바퀴에서 드래그 변화가 탐지된 때 앞서가는 바퀴 및 뒤따르는 바퀴 또는 타이어 각각이 취하고 있는 경로를 속도 제어 시스템에 의해 감시함으로써 드래그 변동 예측의 신뢰도가 더 강화될 수 있음을 이해해야 한다. 즉, 컨트롤러는 뒤따르는 타이어가 앞서가는 타이어의 경로를 뒤따를 때, 앞서가는 타이어에 의해 경험하였던 드래그의 감소를 자동차 속도 및 축간거리에 비례하는 시간에 뒤따르는 타이어에서도 볼 수 있을 것이라는 가정을 내릴 수 있다. 이러한 방법은 토크 오버슈트의 예측된 윈도우 동안 큰 드래그 영역 내의 타이어로 원치 않는 토크(그렇게 하지 않는다면, 탑승자가 흔들림으로 인지될 수 있는 자동차 가속을 경험하게 하였을 토크)를 이동시키기 위해 채용될 수 있고, 이는 연비를 향상시키고 브레이크 마모를 줄인다. 원치 않는 토크의 이동은 하나 이상의 클러치에 의해 및/또는 (하나 이상의 클러치를 포함할 수 있는) 차동 배열에 의해, 예컨대, 전방, 중장, 및/또는 후방 차동 배열에 의해 달성될 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 엔진 스톨링을 방지하고 적절한 전진을 유지하기에 적절한 선택된 고/저 비율 및 선택된 트랜스미션 기어로 오프로드를 저속으로 이동하고 있음을 보장하기 위해, 기어 및 '고/저' 비율 선택을 제어하거나 또는 그것에 영향을 주도록 동작 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 가파른 경사 상의 장애물을 통과할 때에도 승차감을 최적화하기 위해 내리막 제어(HDC)/힐 홀드 보조(HHA) 시스템과 함께 작동 하도록 동작 가능할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자동차는 HDC/힐 홀드 보도 제동 커맨드가 오프로드 속도 제어 커맨드를 무시하거나, 그보다 우선권을 가지도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이러한 우선권은 자동차가 지나가고 있는 경사가 미리 정해진 값보다 크거나, 및/또는 속도가 미리 정해진 임계값보다 낮을 때 발생하도록 배열될 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 파워트레인 및/또는 제동 시스템은 오프로드 속도 제어 시스템 명령보다 우선적으로 HDC 또는 HHA 커맨드에 응답할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 현재 설정 속도에서 변경된 설정 속도로 자동차를 가속시키기 위해 채용될 가속 속도는 하나 이상의 미리 정해진 성능 특성, 선택적으로 지형 모드에 의존하여 지형 응답 시스템에 의해 지정된 특성을 참조하여, 오프로드 속도 제어 시스템에 의해 선택될 수 있다. 이러한 특성은 지형 모드의 변화 또는 예측된 변화에 의존하여 적절하게 우선순위화될 수 있다. 이러한 방식으로, 오프로드 속도 제어 시스템은 지형 응답 시스템과 협력하여 또는 단독으로 동작하도록 배열될 수 있으나, 간섭한다면 지형 타입의 잘못된 판정을 일으킬 수 있는 요인을 간섭하지 않는다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 도 14는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차(100)가 지형을 가로지를 때 기준 위치에서부터의 거리 d의 함수인, 자동차 속도(v) 및 자동차 설정 속도(vset)의 플롯이다. 기준 위치로부터 거리, d1과 d2 사이에서 자동차(100)는 모래 지형을 만나고, 모래 지형 전 및 후에 자동차는 비교적 낮은 주행 저항력 및 비교적 큰 표면 마찰 계수를 가진 단단한 지형을 경험함을 이해해야 한다.
LSP 제어 시스템(12)은 지형 상에서 사용자가 미리 정한 설정 속도 vset=v2를 유지하도록 자동차(100)를 제어한다. 자동차(100)의 앞서가는 바퀴가 먼저 거리, d1에서 모래 지형을 만난 때, LSP 제어 시스템(12)은 자동차의 속도, v가 도 14의 궤적 v에 도시된 바와 같이, 비교적 갑자기 감소하기 시작함을 인식한다. 제어 시스템(12)은 또한 자동차의 앞서가는 바퀴가 현재 비교적 큰 주행 저항력 및 비교적 큰 드래그 힘을 받고 있음을 인식할 수 있다. 따라서, LSP 제어 시스템(12)은 감소된 설정 속도 vset=v1가 승차감을 유지하기 위해 모래 지형 위로 이동하기에 더 적합한지 판정하고, 설정 속도를 그 값으로 줄인다. 따라서, LSP 제어 시스템(12)은 속도 v를 이 값으로 줄이는 방식으로 자동차(100)를 제어한다. 추가적인 주행 저항력을 만나게 되므로, LSP 제어 시스템(12)은 새로운 설정 속도, v1을 유지하기 위해 (도 14의 아래 궤적(P)에 도시된) 요구된 파워트레인(129)에 의해 발생되는 토크 량(P)을 증가시킬 수 있다.
뒤따르는 바퀴가 후속하여 모래 지형을 만난 때, 뒤따르는 바퀴로 전달되는 토크 량은 뒤따르는 바퀴가 경험하는 증가된 드래그를 보상하기 위해 대응하는 방식으로 증가된다.
자동차(100)가 모래 지형을 계속 통과하면, 앞서가는 바퀴는 결국 거리 d2에서 감소된 주행 저항, 및 더 큰 표면 마찰 계수를 가진 더 단단한 지형을 만나게 된다. 앞서가는 바퀴가 이러한 지형을 만나면, 자동차(100)의 가속 속도는 바퀴가 새로운 지형을 그립할 때 비교적 급격하게 증가한다. LSP 제어 시스템(12)은 이러한 가속 증가를 탐지하고 앞서가는 바퀴로의 파워트레인 토크의 감소가 승차감을 유지하기 위해 요구되는지 판정할 수 있다. 따라서, LSP 제어 시스템(12)은 앞서가는 바퀴로의 파워트레인 토크의 감소를 명령한다.
몇몇 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)은 또한 이 시점에서 앞서가는 바퀴의 플래어 및/또는 설정 속도(vset)가 초과될 가능성을 방지하기 위해, 파워트레인(129)에 의해 적용되는 양의 토크에 대항하여 바퀴 회전을 억제하도록 작용하는 제동력을 앞서가는 바퀴에 적용할 수 있다. 이러한 특징은 파워트레인 토크 감소에 대한 요청에 대한 파워트레인 응답의 지체가 LSP 제어 시스템(12)에 의해 수용가능할 수 있고, 이 시스템이 높은 승차감으로 자동차(100)를 제어할 수 있게 한다는 장점을 가진다. 몇몇 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)은 가속 속도가 미리 정해진 가속 코리더를 초과하는 시간의 크기를 줄이는 방식으로 자동차(100)를 제어한다.
몇몇 실시예에서, 제어 시스템(12)은 뒤따르는 바퀴가 또한 모래 지형을 떠날 때 플래어 및/또는 자동차 설정 속도(vset)가 초과될 가능성을 줄이기 위해, 뒤따르는 바퀴가 모래 지형을 빠져나가기 전에, 뒤따르는 바퀴에 제공되는 파워트레인 토크의 크기를 감소시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이와 더불어 또는 대신하여 제동 시스템이 뒤따르는 바퀴에 작용될 수 있다. 이러한 제동 시스템은 앞서가는 바퀴가 새로운 지형을 만난 후, 뒤따르는 바퀴가 새로운 지형을 만나기 직전에, 또는 뒤따르는 바퀴가 새로운 지형을 만난 때 적용될 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
자동차가 모래 지형을 빠져나가면, LSP 제어 시스템(12)은 설정 속도가 값, vset=v2으로 복구되었는지 판정한다. 따라서, LSP 제어 시스템(12)은 거리 d2를 이동한 후 v=vset=v2로 자동차 속도를 다시 증가시킨다.
몇몇 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)은 뒤따르는 바퀴가 모래 지형을 떠날 시간을 (자동차 속도, 및/또는 앞서가는 바퀴가 새로운 지형을 만난 이후로 이동된 거리, 및 자동차 축간거리에 응답하여) 예측하고, 뒤따르는 바퀴가 모래 지형을 떠나는 순간에 또는 그 직전에 뒤따르는 바퀴에 작용되는 토크 량을 감소시키도록 동작 가능할 수 있다.
하나의 실시예에서, 속도 제어 시스템은 미끄러짐을 관리하고 승차감을 향상시키기 위해, 더 단단하고 더 높은 그립 면 상의 하나 이상의 바퀴에 더 많은 토크를 할당하도록 동작 가능할 수 있다.
자동차 동작의 다른 예에서, 자동차는 단단히 포장된 면에서 부드러운 면으로 이동한 후, 다시 상술한 바와 같이 단단히 포장된 면으로 이동할 수 있다. 자동차가 부드러운 면으로 이동할 때, 이 시스템은 부드러운 면으로 자동차를 밀기 위해 하나 이상의 뒤따르는 바퀴에 더 많은 토크를 할당하도록 배열될 수 있다. 그 후 부드러운 면을 빠져 나갈 때, 이 시스템은 단단한 포장된 면으로 자동차를 당기기 위해 앞서가는 바퀴에 더 큰 토크를 할당하도록 동작 가능할 수 있다. 이 시스템은 하나 이상의 외부 힘에 대한 차체의 응답을 모니터하고, 승차감을 강화하기 위해 바퀴 간의 토크를 할당한다.
몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 대안으로서 상술한 바와 같이 비교적 높은 드래그를 보상하기 위해 비교적 높은 드래그를 경험하고 있는 하나 이상의 바퀴에 작용되는 토크 량을 증가시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 속도 제어 시스템은 증가된 드래그/주행 저항을 보상하기 위해 더 높은 드래그를 경험하고 있는 바퀴로의 토크를 증가시킬지 또는 이 옵션이 최적의 승차감을 전달할 것이라는 판정에 의존하여, 자동차를 밀거나 당기기 위해 더 낮은 드래그를 경험하고 있는 바퀴로의 토크를 증가시킬지 여부를 판정하도록 동작 가능할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 하나의 방법이 선택되고 부적절하다고 알게 되면, 다른 방법이 시도될 수 있다. 다른 배열도 사용 가능하다.
본 발명의 몇몇 실시예들은 뒤따르는 바퀴가 하나 이상의 앞서가는 바퀴에 대하여 이전에 탐지된 미끄러짐 이벤트를 기초로 하여, 감소된 표면 마찰 계수를 가진다고 알고 있는 표면의 영역을 만난 때, 하나 이상의 뒤따르는 바퀴의 미끄러짐을 예상함으로써 하나 이상의 뒤따르는 바퀴의 미끄러지는 정도가 하나 이상의 앞서가는 바퀴에 비해 감소될 수 있다는 장점을 가진다.
토크 증가에 의해 이 시스템에 의해 다루어질 수 있는 드래그 변화가, 후속하여 필요하다면, 예컨대, 장애물의 크레스팅을 뒤따르는 토크의 과공급을 속도 제어 시스템이 더 신속하게 보상할 수 있게 하기 위해, 제동 시스템이 미리 준비(pre-charged)되어 있어야 한다는 적절한 지시자일 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 몇몇 실시예는 오프로드 길에 대한 타이어 마모의 영향을 크게 줄이고 타이어 마모 및 연비를 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다. 본 발명의 실시예들은 지형의 변화에 의해 발생되는 자동차에 작용하는 신속하거나 급격한 드래그 또는 다른 힘의 변화를 조절하고, 오프로드 속도 제어 시스템의 제어 하에서 자동차에 의한 속도 오버슈트를 억제함으로써 승차감을 더 향상시킬 수 있다.
9. A-323 자동 파워트레인 토크 상한 관리
오프로드를 운전할 때 저속으로 속도 제어를 사용하는 것은 사용자의 작업량을 줄여주고, 승차감을 강화한다는 상당한 이점들을 사용자에게 제공할 수 있다. 그러나, 속도 제어 시스템은 종종 그들이 적용하도록 허용되는 파워트레인 토크의 크기에 관하여 적용될 동작상의 한계를 가진다. 이는 전형적으로 파워트레인의 최대 토크 용량의 고정된 비율이다. 이러한 한계는 길 위에서 속도 제어 시스템의 사용에 관한 특정한 규제 및 속도 제어 시스템이 그 길 위에서 작동하는 동안 명령할 수 있는 가속 속도를 준수하도록 부과된다. 그러나, 이러한 인공적으로 부과된 토크 한계 또는 상한은 오프로드 기능을 제한할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 자동차 자세, 휠 아티큘레이션, 바퀴 속도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 타이어 드래그, 주행 저항력, 및 선택된 TR 모드 중 선택된 적어도 하나에 관한 데이터, 자동차가 운전되고 있는 지형에 관한 정보 중 선택된 적어도 하나가 선택적으로 제공되는 오프로드 속도 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 하나 이상의 자동차 시스템 또는 서브 시스템의 하나 이상의 설정에 관한 정보, 및 선택적으로 자동차가 오프로드에서 운전되고 있는지 판정하기 위해 자동차 성능에 관한 데이터를 취하도록 배열된다. 오프로드 속도 제어 시스템이 동작 중이고, 이 시스템이 자동차가 오프로드에서 운전되고 있다고 확인하면, 시스템이 (미리 정해진 한계를 초과하는) 추가적인 토크가 요구된다고 판정할 때까지 미리 정해진 파워트레인 토크 한계가 적용될 수 있다. 이 시스템은, 예컨대, 토크 요청에 대한 자동차 응답을 참조하여, 더 많은 토크가 필요한지 판정할 수 있다.
자동차가 바위, 가파른 경사, 또는 다른 지형과 같은 장애물을 통과하기 위해, 또는 웨이딩 오퍼레이션을 완료하기 위해, 몇몇 환경에서 토크 한계보다 큰 토크가 요구될 수 있음을 이해해야 한다. 정상적인 오프로드 속도 제어 조건 하에서 미리 정해진 토크 한계는, 예컨대, 온 하이웨이 속도 제어 오퍼레이션과 관련하여 부과된 것, 또는 임의의 다른 적합한 값에 대응할 수도 있다.
오프로드 속도 제어 시스템이 토크 증가가 필요하다고 판정한다면, 이 시스템은 장애물, 경사, 또는 다른 지형을 극복 또는 통과하기 위해 사용 가능한 토크 제한을 일시적으로 증가시키는 것이 적절한지 판정할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 시스템이 (예컨대, 토크 요청에 대한 자동차 응답으로부터) 적절한 전진을 유지하기 위해 (토크 제한을 초과하는) 더 많은 토크가 필요하다고 판정할 때까지 파워트레인이 발생시킬 토크 크기에 '정상적인' 토크 제한이 적용된다. 그 다음, 이 시스템은 장애물을 극복 또는 통과하기 위해 사용 가능한 토크 제한을 일시적으로 증가시키는 것이 적절한지 판정한다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 미리 정해진 제한보다 큰 파워트레인 토크의 증가를 허용하기 전에, 아래의 체크 중 적어도 하나를 수행하도록 구성될 수 있다.
(a) 자동차 속도 < 목표 설정 속도(사용자 설정 속도와 속도 제어 시스템에 의해 부가된 임의의 최대 설정 속도 중 낮은 것)인지 확인한다.
(b) 파워트레인 토크가 제1 한계에 있는지 확인한다.
(c) 오프로드 속도 제어가 활성화되었고, 파워트레인 토크가 미리 정해진 시간 기간을 초과하는 기간 동안 또는 미러 정해진 엔진 회전수에 동안 미리 정해진 제1 파워트레인 토크 제한으로 출력됨을 확인한다.
(d) 브레이크 페달과 같은 브레이크 컨트롤이 사용자에 의해 작동되지 않는지, 예컨대, 브레이크 페달의 경우에 눌러지지 않는지 확인한다.
(e) 사용자에 의한 다른 개입이 존재하지 않는지 확인한다(몇몇 경우에, 이러한 개입의 한 예는 액셀러레이터 컨트롤의 사용자 작동, 몇몇 실시예에서는 '-' 버튼을 통해 및/또는 몇몇 실시예에서는 브레이크 페달을 통해 속도 제어 시스템 설정 속도 감소 요청이다. 부가적으로 또는 그 대신에, 이 시스템은 또한 속도 제어 '취소' 버튼이 눌러지지 않았는지 점검할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 부가적으로 또는 그 대신에, 이 시스템은 속도 제어 활성화 버튼이 속도 제어 시스템이 동작 중인 동안에 눌러지지 않았는지 점검할 수 있다(이것이 사용자가 속도 제어 시스템 동작을 취소함을 원한다는 지시일 수 있기 때문에). 몇몇 실시예에서, 부가적으로 또는 그 대신에, 이 시스템은 내리막 제어(HDC) 또는 유사한 자동차 움직임을 제한하는 기능이 활성화되지 않았는지 점검할 수 있다. 이 시스템이 HDC 또는 유사한 시스템의 동작과 반대로 동작할 수 있는 액션을 취하지 않도록 구성될 수 있음을 이해해야 한다).
(f) 조향각이 미리 정해진 임계값보다 낮은지 확인한다.
(g) 자동차 자세가 자동차가 경사를 내려가고 있음을 지시하는지 점검한다. 그렇게 함으로써, 이 시스템은 제동 토크 적용이 파워트레인 오버런을 보상하고, 하나 이상의 바퀴에 대한 그립이 후속하여 정상 값으로 복원된다면, 및/또는 하나 이상의 바퀴에 의해 경험되는 드래그가 후속하여 정상 값으로 감소된다면 여전히 승차감을 유지할 만큼 충분한지 여부를 계산할 수 있다. 이 시스템은 자동차에 의해 현재 경험되고 있는 경사도가 그립이 복원되거나 드래그가 완화된 때 유지되는지를 기초로 이러한 판정을 내릴 수 있다. 이 시스템이 이러한 환경에서 승차감을 유지하기 위해 충분한 음의 토크가 작용될 수 없다고 판정하면, 이 시스템은 내리막을 이동하는 동안 파워트레인 토크 제한의 증가를 거부할 수 있다. 승차감은 이 시스템이 가속 코리더(예컨대, 0.2g) 내에 속하는 값보다 큰 속도로 설정 속도까지 자동차 속도를 가속시키는 것을 허용하지 않고, 사용자 설정 속도 위로 자동차 속도가 증가되는 것, 즉, 자동차 설정 속도를 오버슈팅하는 것을 허용하지 않는다는 것을 의미한다.
(h) 제동 시스템이 정확하게 기능하고 있는지 및 대비되어 있는지 확인한다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 자동차가 TR 시스템을 장착하고 있다면 선택된 TR 모드를 점검하도록 동작 가능할 수 있다. 파워트레인 토크 제한의 증가는 자동차가 미리 정해진 세트의 하나 이상의 TR 모드 내에 있다는(또는 하나 이상의 TR 모드의 미리 정해진 세트 내에 있지 않다는) 판정의 지배를 받을 수 있다. 예를 들어, 선택된 TR 모드가 비교적 미끄러운 표면(예컨대, "눈/얼음" 모드) 상의 운전에 대응한다면, 파워트레인 토크 제한의 증가가 몇몇 실시예에서 금지될 수 있다. 다른 배열도 가능할 수 있다.
몇몇 배열에서, 파워트레인 토크 제한의 증가는 허용되지만, 파워트레인 토크의 허용된 증가 속도에 대한 한계가 제공된다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 자동차가 미끄러운 면 위에서 동작하고 있지만, 파워트레인 토크의 증가가 바람직하다고 판정된다면, 그러한 증가는 허용될 수 있고, 파워트레인 토크의 증가 속도 및/또는 파워트레인 토크의 최대 허용된 값에 대한 제한의 지배를 받는다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 웨이딩하고 있다고 탐지된 경우에, 오프로드 속도 제어 시스템은 엔진 후처리 시스템을 통해 지나가는 배기 가스의 량을 증가시키고, 자동차가 웨이딩하고 있는 액체가 후처리 시스템으로 들어가 손상을 일으키는 위험을 줄이기 위해 파워트레인 토크 제한을 증가시키도록 동작 가능할 수 있다. 후처리 시스템과 연관된 촉매 변환기 및/또는 미립자 필터가 웨이딩 시 물에 노출되어 발생하는 손상에 특히 취약할 수 있음을 이해해야 한다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 바퀴에 더 많은 토크를 사용 가능하게 만들기 위해 기생(parasitic) 손실을 줄이기 위해 하나 이상의 동작 파라미터를 일시적으로 변경하거나 중단하도록 다른 자동차 시스템과 상호작용할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 경로를 변경할지, 수동적으로 개입할지, 또는 이 시스템이 스스로 장애물의 통과를 관리하는 것을 허용할지 여부를 사용자가 안내받은 선택을 할 수 있게 하기 위해, 더 많은 토크가 필요하다는 통지를 사용자에게 제공할 수 있다. 속도 제어 시스템이 파워트레인 토크 제한의 증가를 허용하지 않을 수 있는 몇몇 실시예에서는, 오프로드 속도 제어 기능의 취소함으로써, 속도 제어 시스템 동작과 연관된 미리 정해진 파워트레인 토크 제한 보다 큰 파워트레인 토크를 사용자가 요청하는 것이 허용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템이 자동차가 지나가고 있는 주어진 지형에 대한 자동차 환경설정을 최적화하도록 배열된 자동차 제어 시스템과 협력하여 또는 단독으로 동작하도록 배열될 수 있는 ATPC(All-Terrain Progress Control) 시스템의 일부를 형성할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 시스템의 한 예는 상기한 지형 응답(Terrain Response™)이다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 이러한 기능이 사용 가능한 경우에, 트랜스미션 기어 및/또는 '고/저' 비율 선택과 같은 기어 선택을 제어하거나 또는 그것에 영향을 주도록 동작 가능할 수 있다.
증가된 파워트레인 토크 제한의 값이 자동차 가속 속도가 미리 정해진 값을 초과하였다는, 오프로드 속도 제어 시스템에 의한 판정에 의존하여 감소될 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 특징은 승차감을 강화하는데 유리할 수 있다. 자동차 가속도의 측정은 하나 이상의 바퀴 속도 센서로부터 독립적으로 자동차 속도를 판정하는 수단으로서 역할할 수 있다. 가속도 측정은 바퀴 속도 센서 판독값이 상충되게 나타나는 경우에, 또는 선택적으로 2개의 바퀴 속도 판독값이 서로 일치하지 않을 때, 유용할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 토크 제한이 상승되는 정도는 지형 응답(TR) 시스템에 의해 지정된 미리 설정된 성능 특성에 의해 영향을 받을 수 있고, 옵션으로써 선택된 지형 모드에 의존할 수 있고, 또 다른 옵션으로써 지형 모드의 변경 또는 예측된 변경에 의존하여 적절하게 우선순위화될 수 있다. 이러한 방식으로, 오프로드 속도 제어 시스템은 TR 시스템과 협력하여 또는 단독으로 동작하도록 배열될 수도 있으나, 그렇지 않았을 때 지형 타입의 잘못된 판정을 일으킬 수 있는 요인을 간섭하지 않는다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 특히, 도 15는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 LSP 제어 시스템(12)이 자동차 파워트레인(129)에 의해 발생되는 토크의 크기를 제어할 수 있는 방식을 도시한다. 도시된 예시적인 시나리오에서, 자동차(100)는 LSP 제어 시스템(12)의 제어 하에서 지형 위로 이동하고 있다. 자동차(100)가 시스템(12)의 제어 하에서 기준 위치(d=0)에서부터 거리, d=d1까지 이동한 때, 파워트레인은 (도 15에 도시된 바와 같이) 설정 속도 v=vset=v2를 유지하기 위해 토크 크기, P=P1를 발생시킨다.
자동차(100)가 거리 d=d1를 지나 이동할 때, 자동차(100)는 모래 지형을 만나고, 이러한 지형에 의한 자동차(100)에 대한 드래그의 크기가 증가한다. LSP 제어 시스템(12)은 자동차(100)의 이동 속도, v의 감소로 인해 적어도 부분적으로 드래그의 증가를 탐지한다. 따라서, LSP 제어 시스템(12)은 파워트레인(129)에 의해 발생되는 파워의 크기를 증가시켜 속도를 v=vset으로 회복한다. 도시된 실시예에서, LSP 제어 시스템(12)은 LSP 제어 시스템(12)이 활성화된 때 디폴트 최대 허용가능한 파워트레인 토크에 대응하는 값, P2까지 파워트레인 토크를 증가시킨다. LSP 제어 시스템(12)은 속도 v를 계속 감시하고, 자동차 속도 v=v1<vset임을 판정한다.
LSP 제어 시스템(12)은 미리 정해진 시간 기간 동안, 본 실시예에서, 5초동안 P1으로 파워트레인 토크를 유지하지만, 다른 값이 사용 가능할 수도 있다. 5초 가 경과한 후, 자동차는 기준 위치에서부터 거리 d2에 있고, 여전히 속도 v<vset로 이동하고 있다. LSP 제어 시스템(12)은 미리 정해진 최소 기간이 경과한 후, 사용자가 자동차 전진 제어에 개입하고자 하는 시도로서 가속 페달(161) 및 브레이크 페달(163)을 누르지 않았음을 더 확인하고, 도시된 예에서는, 디폴트 최대값 P2보다 큰 파워트레인 토크의 증가가 허용가능한지 판정한다.
따라서, LSP 제어 시스템(12)은 값 P4까지 파워트레인 토크의 증가가 허용가능한지 판정하고, 파워트레인 토크의 증가를 시작한다. LSP 제어 시스템(12)는 파워트레인 토크를 증가시키고, 자동차 속도 v를 모니터하여, 사용자 설정 속도, v=vset가 달성되도록 자동차(100)를 제어한다. 도 15의 예에서, 자동차(100)는 사용자 설정 속도, v=vset를 달성하고, 파워트레인 토크, P=P3<P4와 함께 그 속도를 유지한다.
거리 d=d3에서, 자동차(100)의 앞서가는 바퀴는 모래 지형에 남아 있고, 비교적 낮은 주행 저항력 및 비교적 큰 표면 마찰 계수를 가진 비교적 단단한 면을 만난다. LSP 제어 시스템(12)은 자동차 속도(v)가 현재 비교적 급격하게 증가하고 있음을 탐지하고, v=vset를 유지하기 위해 파워트레인 토크의 감소를 명령한다. 파워트레인 토크가 감소되는 동안 vset의 과도한 오버슈트를 방지하고자 하는 시도로서, 이 시스템(12)은 또한 자동차(100)의 하나 이상의 앞서가는 바퀴에 제동 시스템의 적용을 명령한다. 이 제동 시스템이 파워트레인(129)의 회전 관성으로 인해 파워트레인(129)보다 토크 명령에 훨씬 더 빠르게 응답할 수 있으므로 높은 드래그 면에서 낮은 드래그 면으로 이동할 때 설정 속도 오버슈트를 제한하는데 적합함을 이해해야 한다.
거리 d=d4에서, 파워트레인 토크의 크기, P는 다시 거리 d>d4에서 만나는 지형상에서 자동차 설정 속도 v=vset=v2를 유지하기에 충분한, 대략 P1의 값으로 감소한다.
몇몇 실시예에서, 자동차(100)는 전방 또는 후방 운전 방향으로 오프로드 속도 제어 모드로 동작될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 몇몇 실시예들은 오프로드 길에 대한 타이어 마모의 영향을 크게 줄일 수 있고, 타이어 마모 및 연비를 향상할 수 있다는 장점을 가진다. 본 발명의 실시예는 지형의 변화에 의해 발생되는, 자동차에 작용하는 드래그 또는 다른 힘의 신속한 또는 급격한 변화에 적응시키고, 오프로드 속도 제어 시스템의 제어 하에서 자동차에 의한 속도 오버슈트를 억제함으로써, 승차감을 더 향상시킬 수 있다.
10. A-324 사용자 설정가능한 전진 제어
오프로드에서 운전할 때 저속으로 속도 제어를 이용하는 것은 사용자의 작업량을 줄여주고 승차감을 강화한다는 상당한 이점을 사용자에게 제공할 수 있다. 그러나, 오프로드에서 동작하도록 배열된 속도 제어 시스템은 자동차가 다양한 지형상에서 주어진 속도를 유지하는 것이 가능하지만, 동일한 속도로 다른 표면 위로 운전할 때보다 몇몇 표면 위로 운전하는 것이 더 불편할 수 있다는 점을 고려하지 않는다.
본 발명의 실시예들은 최대 사용자 선택된 설정 속도로 자동차 속도를 규제하는 오프로드 속도 제어 시스템을 통해, 사용자가 오프로드에서 저속으로 자동차를 운전할 수 있게 하도록 배열된 오프로드 속도 제어 시스템을 제공함을 이해해야 한다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템은 이 시스템이 자동차가 표면 위로 운전하는 것을 허용하는 최대 속도를 판정할 때, 표면의 거친 정도, 바퀴 미끄러짐, 및 휠 아티큘레이션 중 선택된 적어도 하나를 고려하도록 구성된다.
몇몇 상황에서, 속도 제어 시스템은 몇몇 사용자에 대하여 불필요하게 최대 자동차 속도를 줄이기 위해 개입하고 있다고 인식할 수도 있지만, 다른 의견에서는 충분하게 개입하고 있다고 인식할 수도 있다.
본 발명에 따른 오프로드 속도 제어 시스템은 사용자의 작업량을 줄이고 승차감을 강화함으로써 오프로드 운전 성능을 강화하도록 의도되었다. 승차감의 레벨이 동작되고 있는 자동차를 제어하고 있는 사람만이 아니라 모든 자동차 탑승자에게 영향을 줄 수 있음을 이해해야 한다.
몇몇 실시예에서, 자동차가 운전되고 있는 지형, 자동차 자세, 휠 아티큘레이션, 바퀴 속도, 운전면의 거친 정도, 기어 선택, 타이어 마찰력, 타이어 드래그, 회전 저항력, 및 TR 모드와 관련된 정보 또는 데이터 중 선택된 적어도 하나를 제공받는 오프로드 속도 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 하나의 실시예에서, 이 시스템에는 메모리, 스위치와 같은 사용자 조작 가능한 입력 수단, 프로세서, 및 시트 착석 데이터 등이 더 제공된다. 오프로드 속도 제어 시스템은 주어진 지면 상태 또는 지형에 대하여 주어진 설정 속도 아래로 자동차를 얼마나 감속시킬지 판정하기 위해, 이 시스템에 의해 사용되는 설정인 속도 제어 시스템의 컴포트 설정(comfort setting)을 조절하도록 동작할 수 있다. 이 시스템은 사용자 조작 가능한 입력 수단으로부터 수신된 입력 신호 및 시트 착석에 관한 데이터에 의존하여 이러한 컴포터 설정을 조절하도록 동작 가능하다.
그 동작에 있어서, 이 시스템은 자동차가 운전되고 있는 지형의 거친 정도에 의해 발생되는 자동차 진동의 주어진 진폭 및 주파수에 대하여 오프로드 속도 제어 컴포트 설정을 사용자가 조절하는 방법을 알기 위해 메모리 내에 로그인하도록 설정된다. 시스템이 차체 진동이 메모리에 저장된 샘플과 유사하거나 일치한다고 판정한 때, 프로세서는 사용자에 의해 이전에 설정되었던 속도 제어 설정 속도 보다 낮은 일시적인 디폴트 기준선 설정 속도 제한을 발생시킨다. 이러한 일시적인 디폴트 기준선 설정 속도 제한은 사용자에 의해 무시되지 않는다면 자동차가 지나가고 있는 지형의 특정한 선택 동안 이 시스템에 의해 설정된다.
사용자가 이 시스템을 무시한다면, 이 시스템이 무시되었다는 사실에 대응하는 데이터가 메모리에 저장될 수 있다. 자동차 진동 특성 데이터의 함수로서 사용자에 의해 요청되는 자동차 속도에 관한 데이터가 저장되어 있는 룩업 테이블이 갱신된다. 몇몇 실시예에서, 사용자가 반복적으로 시스템을 무시한 경우에만 속도 제어 시스템이 저장된 데이터를 갱신한다.
이 시스템의 하나의 실시예에서, 특정 사용자와 관련된 오프로드 속도 제어 시스템 속도의 사용자 조절이 더 빠른 속도를 향해 자동 속도 감소 특성을 무시하는 경향을 나타낸다면, 오프로드 속도 제어 시스템은 주어진 타입의 지형에 대하여 디폴트 기준선 속도 한계보다 큰 사용자 특정 기준선 속도 제한을 채택하도록 구성될 수 있다. 즉, 이러한 시스템이 그러한 지형을 만났던 경우에 설정 속도를 감소시킬 수 있는 속도 제한은 그 타입의 지형에 대한 디폴트 기준선 속도 제한보다 크다. 상술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 지형 '타입'은 자동차 진동의 진폭 및 주파수, 선택적으로, 휠 아티큘레이션, 부가적으로 또는 그 대신에, 주어진 선택된 TR 모드에 대한 하나 이상의 파라미터들의 값과 같은 선택적으로 하나 이상의 다른 파라미터들을 참조하여 정량화될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 사용자 특정의 기준선 속도 제한은 이 시스템이 운전자 특정의 기준선 속도보다 낮을 수 있는 최대 오프로드 속도 제어 속도의 디폴트 값을 채용하도록, 사용자에 의해 수동적으로 리셋될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 디폴트 값은 사실상 운전자 특정의 속도보다 클 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이와 더불어 또는 그 대신에, 이 시스템은 오프로드 속도 제어 시스템이 자동차가 한 명 이상의 승객을 운송하는 여행에 채용되고 있음을 탐지하도록 동작 가능할 수 있다. 이러한 판정이 내려지면, 이 시스템은 사용자 특정의 기준선 오프로드 속도 제어 시스템 속도를 디폴트 기준선 속도 제한으로 리셋하도록 동작 가능할 수 있다.
사용자가 전형적으로 혼자 운전할 때 오프로드 속도 제어 시스템을 이용하는 시나리오에서, 사용자가 주어진 표면 위로 더 빠른 속도로 자동차를 운전하기 위해 더 낮은 승차감을 수용하도록 선택할 수 있음을 이해해야 한다. 사용자가 자동차를 컨트롤할 때, 자동차의 움직임은 그들이 예상하는 라인 내에 있으므로 사용자에 의해 인지되기 쉽고, 그러므로 수용가능하다. 또한, 운전자가 핸들에 의해 자신을 흔들리지 않게 할 수 있으므로, 승객보다 더 큰 차제 움직임을 견딜 수 있고, 편안함을 느낄 수 있다. 자동차를 제어하지 않는 승객은 동일한 차체 움직임 또는 진동을 수용할 수 없을 정도로 불편하다고 느낄 수 있다. 이를 보상하기 위해, 몇몇 실시예에서, 시스템이 자동차가 한 명 이상의 승객을 운송하고 있음을 탐지하면, 이 시스템은 사용자가 수동적으로 설정을 무시할 때까지, 디폴트인 편안함과 승차감을 지향하는 속도 조절 모드(최대 속도가, 예컨대, 디폴트 기준선 값에 대응하는 모드)로 돌아간다.
속도 제어 시스템은 핸들 또는 조향가능한 로드 휠 각 및/또는 이들의 변화 속도와 같은, 자체 움직임 및 승객의 편안함에 영향을 주는 하나 이상의 파라미터들을 모니터 하도록 동작 할 수 있다. 이 시스템은 운전 표면의 거친 정도를 나타내는 데이터를 모니터하고, 이러한 데이터를 핸들 각, 조향가능한 로드 휠 각, 또는 이들의 변화 속도와 같은 차체 움직임에 영향을 줄 수 있는 하나 이상의 자동차 파라미터와 연관지을 수 있다. 사용자가 속도 제어 시스템을 무시하여 그들이 속도가 너무 빠르다고 느끼는 것을 나타내는 경우에, 이 시스템은 사용자가 자동차가 이동하고 있는 지형의 특성으로 인해, 또는 차체 움직임에 영향을 주는 다른 요인에 의해 시스템을 무시하도록 선택하였는지 여부를 판정할 수 있다. 이러한 요인의 하나의 예는 핸들을 급격하게 돌리는 않는다면 과도하게 사용자를 불편하게 만들지 않을 지형 상에서 핸들을 급격하게 돌리는 것과 같은 운전자에 의한 액션일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이 시스템은 자동차 회전 각도를 고려할 수 있다. 예컨대, 자동차가 경사를 지나도록 운전되고 있다면, 사용자가 자동차가 세로축에 대하여 기울어져 있다는 사실에 더 민감할 수 있고, 지형이 비교적 매끄러운 때에도 설정 속도를 줄이도록 시스템에 요구할 수 있다.
따라서, 속도 제어 시스템이 핸들 각도, 조향가능한 로드 휠 각도, 또는 이 둘 또는 하나의 변화 속도, 옵션으로써 자동차 회전 각도, 및 측방향 가속도 등을 나타내는 데이터를 기록(log)하도록 구성될 수 있고, 오직 지형의 거친 정도로 인해, 또는 지형의 거친 정도 및 차체 움직임에 영향을 주는 하나 이상의 다른 파라미터의 조합으로 인해, 설정 속도를 줄이기 위해 속도 제어 시스템을 무시하도록 사용자가 선택하였는지 여부를 판정할 수 있다. 이 시스템은 사용자가 설정 속도를 줄이기 위해 사용자가 개입한 때 승객이 운송되고 있는지 아닌지 여부를 고려하도록 구성될 수 있다. 승객이 운송되고 있지 않은 경우에, 자동차는 유사한 시나리오를 만나게 되면, 장래에 승객이 운송될 때, 설정 속도가 사용자가 유일한 탑승자였을 때 감소했었던 것보다 훨씬 더 낮은 레벨로 감소될 수 있음을 판정할 수 있다. 더 나아가, 이 시스템은 운전자보다 승객이 특정한 차체 움직임에 대하여 덜 관대할 수 있음을 예상하여, 차체 회전에 영향을 주는 하나 이상의 파라미터의 감소된 값이 장래에 탐지된 때, 설정 속도를 줄이도록 동작 가능할 수 있다. 이와 더불어, 이러한 액션은 한 명 이상의 승객의 존재 시 자동차의 중력 중심이 상승할 수 있어 특정한 지형위로 지나갈 때 차체가 흔들리는 경향을 증가시킬 수 있기 때문에 신중해야 한다. 이러한 방식으로, 차체 움직임은 자동차가 시스템(12)의 제어 하에 있는 동안, 자동차의 각각의 탑승자의 편안함에 영향을 줄 수 있는 특정한 요인들을 관리하기 위한 필요성과, 오프로드에서의 우수한 전진을 유지하고자 하는 바람의 균형을 맞추기 위해 적어도 부분적으로 관리된다.
이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 서술될 것이다. 도 16a는 사용자 설정가능한 전진 제어를 가지는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차(100)의 콘솔(184)을 도시한다. 이 콘솔은 사용자 조작 가능한 버튼(187)을 가지는데, 이 버튼을 누르는 것은 LSP 제어 시스템(12)과 연결된 프로세서(185)에 제어 신호를 제공한다. 프로세서는 LSP 제어 시스템(12)에 연결된 메모리(186)에 데이터를 저장하고 그로부터 데이터를 추출하도록 동작 가능하다.
LSP 제어 시스템(12)은 자동차의 시트 착석을 나타내는 데이터를 수신하도록 동작 가능하다. 즉, 이 데이터는 운전자의 시트 이외의 자동차의 정해진 시트가 착석되었는지 여부를 나타낸다. 도 16b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자동차의 객실의 평면도이고, 시트(101S 내지 105S)를 보여준다. LSP 시스템(12)은 각각의 시트(101S-105S)에 연결된 안전벨트 버클(106) 내에 내장된 스위치의 상태에 대응하는 데이터를 수신한다. 이 스위치의 상태가 버클(106)이 채워졌음을 나타낸다면, LSP 시스템(12)은 그 버클과 연결된 시트가 착석되었다고 간주한다. 스위치의 상태가 버클(106)이 채워지지 않았다고 나타내면, LSP 시스템(12)은 그 버클(106)과 연결된 시트가 착석되지 않았다고 간주한다. 시트 착석 여부는 각각의 시트 내의 센서에 의해, 또는 승객 객실 내부를 관찰하도록 배열된 적외선 또는 가시광 카메라를 이용하여 판정될 수 있다. 시트 착석 요부를 판정하기 위한 다른 수단도 사용 가능할 수 있다. 메모리(186)는 복수의 기지의 운전자, 및 그들과 연관된 우선권에 관한 데이터를 저장하도록 나누어질 수 있다. 이 시스템은 시트 조절 위치, 사용자 특정의 키 파브(fob) 식별, 또는 다른 공지된 수단 중 선택된 하나의 식별정보에 의해 운전자를 식별하도록 배열될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이 시스템에 의해 자동으로 부과되는 최대 속도(설정 속도 제한)는 차체 가속이 미리 정해진 임계값을 초과한다는 판정에 의존하여, 지속 시간 및 자동차 행동을 기초로 시스템에 의해 자동으로 조절될 수 있다. 이는 승차감을 강화하기 위해 사용될 수 있고, 하나 이상의 바퀴 속도 센서의 출력에 독립적으로 자동차 이동을 판정하는 수단으로서 역할한다. 이는 두 바퀴 속도 판독값이 서로 일치하지 않는 상황에서 유용할 수 있다.
이러한 특징은 상이한 서스펜션 스프링/댐퍼 설정을 가진 복수의 자동차 변형에 걸쳐 채용될 수 있고, 시간에 따라 그 특성이 변할 수 있는 자동차에서 사용될 수 있다. 차체 가속 측정의 채용은 특정한 자동차 또는 서스펜션 변형에 묶여 있는 속도 제어 시스템을 자유롭게 할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오프로드 속도 제어 시스템이 전진 또는 후진 운전 용으로 동작 가능할 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 오프로드 속도 제어 시스템이 자동차가 지나가고 있는 주어진 지형에 대하여 하나 이상의 서브 시스템 환경설정과 같은 하나 이상의 자동차 환경설정을 최적화하도록 배열된 하나 이상의 자동차 제어 시스템과 협력하여 또는 독립적으로 동작하도록 배열될 수 있는, ATPC(All-Terrain Progress Control) 시스템의 일부를 형성할 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 시스템의 한 예는 지형 응답(RTM) 시스템이다.
본 발명의 실시예들은 승차감을 상당히 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다. 특히, 본 발명의 몇몇 실시예들은 한 명 이상의 승객이 견딜 수 있는 승차감 레벨이 사용자가 견딜 수 있는 승차감 레벨과 상이할 수 있기 때문에, 혼자 운전하고 있을 때 주어진 사용자 및 동일한 사용자에 의해 운송되고 있을 때 승객에 의한 자동차의 즐거움을 강화한다.
앞서 서술된 실시예들은 단지 예시를 위해 제공된 것일 뿐이고, 본 발명을 제한하도록 의도되지 않았음이 이해될 것이고, 본 발명의 범위는 청구된 청구항에서 정의된다.
본 명세서의 설명 및 청구항 전체에서, 단어 "포함하다" 및 "가지다", 및 이 단어들의 변형, 예컨대, "포함하는", 및 "갖춘"은 "~을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다"는 의미이고, 다른 부분, 첨가물, 성분, 정수 또는 단계들을 배제하도록 의도되지 않았다.
본 명세서의 설명 및 청구항 전체에서, 단수는 문맥에서 다르게 요구하지 않는다면 복수를 포함한다. 특히, 분명히 규정되지 않은 관사가 사용된 경우에, 본 명세서는 문맥에서 다르게 요구하지 않는다면, 단수는 물론 복수를 고려하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 특정한 양상, 실시예 또는 예와 결합하여 서술된 특징, 정수, 특성, 화합물, 화학적 성분 또는 그룹들은 호환 불가능하지 않다면, 여기 서술된 임의의 다른 양상, 실시예 또는 예에 적용될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
의심을 피하기 위해, 상기 제목 1-10 각각의 아래에 서술된 본 발명의 양상 또는 실시예들은 분명하게 언급되지 않았다면, 다른 하나 이상의 제목 1-10 아래에 서술된 하나 이상의 특징들을 반드시 포함하는 것으로 해석되지 않음이 이해되어야 함을 명백하게 서술한다. 또한, 하나 이상의 제목 1-10 아래에 서술된 본 발명의 양상 또는 실시예들이 서로 호환 불가능하지 않다면 다른 하나 이상의 제목 1-10 아래의 임의의 다른 실시예에 적용 가능함을 이해해야 한다. 복수의 제목 1-10 아래에서 도 1 또는 임의의 다른 도면과 같은 공통의 피겨의 특징을 언급한 것이 다른 제목 아래의 공통의 피겨에 대하여 서술된 특징을 가지는 주어진 제목 아래에 서술된 양상 또는 실시예를 요구하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (30)

  1. 자동차의 속도를 목표 속도로 자동으로 제어하도록 구성되어 있는, 복수의 바퀴를 가진 자동차를 위한 자동차 속도 제어 시스템으로서,
    상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크의 작용을 요구하는 수단;
    상기 자동차가 이동 중일 때 상기 자동차가 지나가고 있는 표면과 임의의 하나 이상의 바퀴 사이의 미끄러짐 이벤트를 탐지하고, 상기 미끄러짐 이벤트 시 미끄러짐 탐지 출력 신호를 제공하는, 미끄러짐 이벤트를 탐지하는 수단;
    상기 자동차가 이동하도록 의도된 목표 설정 속도의 사용자 입력을 수신하는 수단; 및
    상기 목표 속도로 상기 자동차를 유지하기 위해 자동차 속도가 증가될 필요가 있을 때 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 증가된 순 토크를 작용시키도록 요청함으로써 그리고 상기 목표 속도로 상기 자동차를 유지하기 위해 자동차 속도가 감소될 필요가 있을 때 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 감소된 순 토크를 작용시키도록 요청함으로써 상기 미끄러짐 탐지 출력 신호에 독립적으로 상기 목표 속도로 상기 자동차를 유지하기 위해 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크의 작용을 요구하는 수단;
    을 포함하고,
    순 토크의 감소는 구동 트레인의 토크의 감소를 포함하고,
    자동차 속도 제어 시스템은
    상기 자동차가 이동하고 있는 현재 속도가 사전 결정된 임계 속도를 초과하고 있다고 판정된 경우에 상기 자동차 속도 제어 시스템의 동작을 억제하는 수단;
    상기 사전 결정된 임계 속도보다 높은 속도로 자동차 속도를 유지하도록 동작 가능한 크루즈 제어 시스템;
    을 더 포함하고,
    상기 크루즈 제어 시스템은 상기 미끄러짐 탐지 출력 신호를 수신한 때 상기 크루즈 제어 시스템의 동작을 중단시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 목표 속도로 상기 자동차 속도를 유지하는 수단은:
    상기 현재 속도를 판정하는 수단;
    상기 현재 속도와 상기 목표 설정 속도를 비교하고 상기 현재 속도와 상기 목표 설정 속도 간의 차이를 나타내는 출력을 제공하는 수단; 및
    상기 출력에 의존하여 상기 자동차 바퀴 중 적어도 하나에 가해질 토크를 평가하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 토크의 작용을 요구하는 수단은 상기 자동차의 적어도 2개의 바퀴에 동시에 토크의 작용을 요구하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 토크의 작용을 요구하는 수단은 상기 자동차의 적어도 4개의 바퀴에 동시에 토크의 작용을 요구하도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계 속도는 25 내지 35mph인 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계 속도는 실질적으로 30mph인 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계 속도는 제1의 더 낮은 임계 속도이고, 상기 자동차 속도 제어 시스템은:
    현재 자동차 속도와 제2의 더 높은 임계 속도를 비교하고, 현재 자동차 속도가 상기 제2의 더 높은 임계 속도보다 낮다면, 상기 자동차 속도 제어 시스템을 대기 상태로 유지하고, 상기 현재 자동차 속도가 상기 제1의 더 낮은 임계 속도 아래로 감소된 후에만 자동차 속도 제어를 개시하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 자동차가 이동하고 있는 지형의 특성을 탐지하는 수단;
    상기 목표 설정 속도가 상기 자동차가 이동하고 있는 지형의 특성에 적합한지 여부를 판정하는 수단; 및
    상기 목표 설정 속도가 적합하다고 판정된 경우에만 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시킴으로써 상기 자동차를 상기 목표 설정 속도로 유지하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 토크의 작용을 요구하는 수단, 상기 미끄러짐 이벤트를 탐지하는 수단, 그리고 상기 목표 설정 속도의 사용자 입력을 수신하는 수단은,
    상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크의 작용을 요구하도록 배열되고;
    상기 자동차가 이동 중일 때 상기 자동차가 지나가고 있는 표면과 임의의 하나 이상의 바퀴 사이의 미끄러짐 이벤트를 탐지하고, 상기 미끄러짐 이벤트 시 미끄러짐 탐지 출력 신호를 제공하도록 배열되고;
    상기 자동차가 이동하도록 의도된 목표 설정 속도의 사용자 입력을 나타내는 신호를 수신하도록 배열된;
    제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 지형의 특성을 판정하는 수단은
    주변 온도 센서, 대기 압력 센서, 타이어 압력 센서, 상기 자동차의 요(yaw), 롤(roll), 또는 피치(pitch)를 탐지하기 위한 요 센서, 경사 센서 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 속도 제어 시스템.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 내지 제 8 항 및 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 청구된 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  15. 복수의 바퀴를 가진 자동차의 목표 속도로 속도를 자동 제어하는 방법으로서,
    상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시키는 단계;
    상기 자동차가 이동 중일 때 상기 자동차가 이동하고 있는 지면과 임의의 하나 이상의 바퀴 사이의 미끄러짐 이벤트를 탐지하고, 상기 미끄러짐 이벤트 시 미끄러짐 탐지 출력 신호를 제공하는 단계;
    상기 자동차가 이동하도록 의도된 목표 설정 속도의 사용자 입력을 수신하는 단계; 및
    상기 목표 속도로 상기 자동차를 유지하기 위해 자동차 속도가 증가될 필요가 있을 때 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 추가적인 토크를 작용시키는 것에 의해 그리고 상기 목표 속도로 상기 자동차를 유지하기 위해 자동차 속도가 감소될 필요가 있을 때 상기 자동차 바퀴 중 적어도 하나에 작용된 토크를 감소시키는 것에 의해 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시킴으로써 상기 미끄러짐 탐지 출력 신호에 독립적으로 상기 목표 속도로 상기 자동차를 자동으로 유지하는 단계;
    를 포함하고,
    순 토크의 감소는 구동 트레인의 토크의 감소를 포함하고,
    속도 자동 제어 방법은
    상기 자동차가 이동하고 있는 현재 속도가 사전 결정된 임계 속도를 초과하고 있다고 판정된 경우에 자동차 제어 시스템의 동작을 억제하는 단계;
    상기 사전 결정된 임계 속도 보다 큰 속도로 자동차 속도를 유지하기 위해 크루즈 제어 시스템을 동작시키는 단계; 및
    상기 미끄러짐 탐지 출력 신호를 수신한 때 상기 크루즈 제어 시스템의 동작을 중단시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 목표 설정 속도로 상기 자동차 속도를 유지하는 단계는:
    상기 현재 속도를 판정하는 단계;
    상기 현재 속도를 상기 목표 속도와 비교하고, 상기 현재 속도와 상기 목표 속도 간의 차이를 나타내는 출력을 제공하는 단계; 및
    상기 출력에 의존하여 상기 자동차 바퀴 중 적어도 하나에 작용될 토크를 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 자동차의 적어도 2개의 바퀴에 동시에 토크를 작용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계 속도는 25 내지 35mph인 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계 속도는 실질적으로 30mph인 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 사전 결정된 임계 속도는 제1의 더 낮은 임계 속도이고, 상기 방법은:
    상기 현재 속도를 제2의 더 높은 임계 속도와 비교하고, 상기 현재 자동차 속도가 상기 제2의 더 높은 임계 속도보다 낮다면, 상기 자동차 속도 제어 시스템을 대기 상태로 유지하고, 상기 현재 자동차 속도가 상기 제1의 더 낮은 임계 속도 아래로 감소된 후에만 자동차 속도 제어를 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 자동차가 이동하고 있는 지형의 특성을 탐지하는 단계;
    상기 목표 설정 속도가 상기 자동차가 이동하고 있는 지형의 특성에 적합한지 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 목표 설정 속도가 적합하다고 판정된 경우에만 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나에 토크를 작용시킴으로써 상기 목표 설정 속도로 상기 자동차를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 지형의 특성을 판정하는 단계는 주변 온도 센서, 대기 압력 센서, 타이어 압력 센서, 상기 자동차의 요, 롤, 또는 피치를 탐지하기 위한 요 센서, 경사 센서 중 하나 이상으로부터 수신된 신호들을 기초로 상기 판정을 내리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 자동 제어 방법.
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