KR101953904B1 - 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법은 차량 정지 제어시 Jerk 발생을 최소화하고, Try-and-Error가 아닌 물리적이고 수학적인 전개로 현실 조건을 반영하여 체계적인 Soft Stop 기능을 구현하며, 물리적으로 Soft Stop 가능 여부를 판단하여 적용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, SCC 차량 정지 제어시 Jerk 발생을 감소시킬 수 있고, Nose Dive와 Pitch Motion을 억제할 수 있으며, 특히 불연속 Jerk를 감소시킬 수 있어서 현격한 감성 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고, 승차감 또한 향상시킬 수 있으며, Soft Stop 기능을 수학적, 물리적으로 구현할 수 있어서 다양한 차종에 체계적으로 적용 가능하다.

Description

가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법{Method Controlling Car Stop Using Variable Gain}
본 발명은 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 운전 상황에 따라 가변적으로 게인을 선택하여 차량 정지를 제어하는 방법에 관한 것이다.
종래의 지능형 순항 제어 시스템(Smart Cruise Control: 이하 SCC)은 레이더를 통해 차량 전방 상황을 인식하고, 엔진 혹은 브레이크를 조작하여 운전자 개입 없이 차량의 속도를 유지하고 차 간 거리를 조정하였다.
종래의 SCC는 30kph이상의 영역에서 작동하였고, Stop-and-Go 기능을 포함하면서 정지 제어 기능도 제공하게 되었으나, 정지시 후진을 하지 않는 불연속 때문에 Pitch Motion(상하 요동 움직임), Nose Dive(급강하) 등으로 불리는 큰 Jerk가 발생하게 되었다.
따라서, 종래의 SCC는 Over-Shoot이 없는 제어기를 사용하더라도 제동장치의 지연과 부정확성, 레이더의 지연과 오차 등으로 인해 큰 Jerk가 발생하는 문제점이 있으며, 모든 운전 상황에서 Soft Stop을 논리적으로 구현한 제어기가 아직까지 개발되고 있지 않아, 이를 적용시킬 수 없는 실정에 있다.
즉, String-Stable, Profile Type Controller 등 기존 Stop-and-Go 제어기는 불확실성 때문에 많은 운전 상황에서 정지시 Jerk가 발생하고, 이러한 제어기를 사용하는 종래의 SCC도 많은 양상 차량에서 정지시 Jerk가 발생하게 되어 운전자에게 피로와 불쾌감을 주게 되므로, 상품성이 저해되는 문제점이 있다.
한편, Bosch는 차량 정지시 ESC의 유압을 빠르게 감압하여 Jerk를 줄이는 방법으로 제품을 구현하였으나 단순히 Jerk를 줄이는 정도의 효과로 모든 운전 상황에 대응이 불가능하고, BMW는 정지 상황 등에서 가변 제어기를 제안하였으나 구체적인 방법과 결과를 제시하지 못하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 차량 정지 제어시 Jerk 발생을 최소화하고, Try-and-Error가 아닌 물리적이고 수학적인 전개로 현실 조건을 반영하여 체계적인 Soft Stop 기능을 구현하며, 물리적으로 Soft Stop 가능 여부를 판단하여 적용하는 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법은 전방 차량이 정지되면, SSC 차량의 소프트 정지(Soft Stop) 가능 범위(wn)를 산출하는 단계; 산출된 상기 소프트 정지 가능 범위를 토대로 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 산출하는 단계; 및 산출된 상기 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 토대로 상기 SSC 차량의 가속도(ai)를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, SCC 차량 정지 제어시 Jerk 발생을 감소시킬 수 있고, Nose Dive와 Pitch Motion을 억제할 수 있다.
특히 불연속 Jerk를 감소시킬 수 있어서 현격한 감성 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고, 승차감 또한 향상시킬 수 있다.
Soft Stop 기능을 수학적, 물리적으로 구현할 수 있어서 다양한 차종에 체계적으로 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 본 발명의 가변 게인 산출을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 가변 게인 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전방 차량이 정지하였는지 여부를 판단한다(S700).
예컨대, 레이더가 차량의 전방 상황을 인식하여 그 정보를 전달하면, 전달된 차량의 전방 상황 정보를 토대로 전방 차량이 정지하였는지 여부를 판단한다.
판단결과, 전방 차량이 정지하지 않은 경우, 기존 SCC 로직 연산을 수행하여 차량 가속도(ai)를 산출하고(S701), 산출된 차량 가속도로 차량이 주행하도록 한다(S707).
차량의 주행 제어를 위해 기존 SCC 로직 연산을 수행하기 위한 차량 가속도 계산식은 수학식 1과 같다.
Figure 112012022883303-pat00001
Figure 112012022883303-pat00002
Figure 112012022883303-pat00003
(ai : SCC 목표 가속도 , kv : SCC 속도 게인, kc : SCC 거리 게인, vt, xt : 전방 차량 속도, 위치, vs, xs : SCC 제어 차량 속도, 위치, Cd : 목표 차 간 거리, e : 차 간 거리)
그러나, 단계(S700) 판단결과, 전방 차량이 정지한 경우, Soft Stop 가능 범위(wn)를 산출한다(S702).
예컨대, 수학적 물리적으로 정지 제어가 가능한 게인 영역을 모두 산출한다.
즉, scalar 설계 변수 wn을 정의하고, 이 scalar 설계 변수로 Soft Stop을 위한 제약 조건을 매칭한다.
Soft Stop이 가능하기 위한 제약 조건, 즉 wn에 매칭 조건 변환은 수학식 2와 같다.
Figure 112012022883303-pat00004
Figure 112012022883303-pat00005
Figure 112012022883303-pat00006
Figure 112012022883303-pat00007
wn: Scalar 변환 설계 변수, e(0) : 차 간 거리 , amax : SCC 최대 허용 가속도, c0 : 목표 정지 거리, exp : exponential, τ : 전자제동장치의 반응시간, e’ : 차간거리의 미분함수
산출된 Soft Stop 가능 범위가 존재하는지 여부를 판단한다(S703).
예컨대, Soft Stop이 가능하기 위한 제약 조건이 범위로 산출되는지, 수치로 산출되는지 여부를 판단하고, 판단결과, 범위로 산출되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 산출된 범위의 중앙값을 wn으로 선택하며(S704), 그러나, 판단결과, 수치로 산출되면, 산출된 수치 중 최대값을 wn으로 선택한다(S705).
선택된 wn에서 kv와 kc를 계산하고, 예컨대, kv, kc의 wn변환 법은 수학식 3과 같으며,
Figure 112012022883303-pat00008
Tg : SCC Time Gap[sec]
계산된 kv와 kc를 토대로 차량 가속도(ai)를 계산하고(S706), 계산된 차량 가속도로 차량이 정지되도록 한다(S707).
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 매우 부드러운 저속/정지 제어를 할 수 있어서 기존 SCC 대비 상품성, 감성 품질을 크게 향상시킬 수 있고, Soft Stop이 불가능한 기존 SCC 대비 현격한 차이를 갖는 SCC를 구현할 수 있으며, Try-and-Error가 아닌 수학적, 물리적 설계로 많은 특성 차이가 있을 수 있는 다양한 차종에 체계적인 Soft Stop을 적용시킬 수 있다.
즉, 본 발명은 SCC 차량 정지 제어시 Jerk 발생을 감소시킬 수 있고, Nose Dive와 Pitch Motion을 억제할 수 있으며, 특히 불연속 Jerk를 감소시킬 수 있어서 현격한 감성 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고, 승차감 또한 향상시킬 수 있으며, Soft Stop 기능을 수학적, 물리적으로 구현할 수 있어서 다양한 차종에 체계적으로 적용 가능하다.
이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 전방 차량이 정지되면, SSC 차량의 소프트 정지(Soft Stop) 가능 범위(wn)를 산출하는 단계;
    산출된 상기 소프트 정지 가능 범위를 토대로 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 토대로 상기 SSC 차량의 가속도(ai)를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 소프트 정지 가능 범위(wn)를 산출하는 단계는
    Figure 112018100221122-pat00019

    Figure 112018100221122-pat00020

    Figure 112018100221122-pat00021

    Figure 112018100221122-pat00022

    (wn: Scalar 변환 설계 변수, e(0) : 차 간 거리 , amax : SCC 최대 허용 가속도, c0 : 목표 정지 거리, exp : exponential, τ : 전자제동장치의 반응시간, e’ : 차간거리의 미분함수)
    상기 수학식을 사용하여 상기 소프트 정지 가능 범위를 산출하는 것
    인 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 소프트 정지 가능 범위(wn)를 산출하는 단계는,
    산출된 상기 소프트 정지 가능 범위(wn)가 범위로 산출되는지, 수치로 산출되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    판단결과, 범위로 산출되면, 산출된 범위의 중앙값을 wn으로 선택하고, 수치로 산출되면, 산출된 수치 중 최대값을 wn으로 선택하는 단계를 포함하는 것
    인 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법.
  4. 전방 차량이 정지되면, SSC 차량의 소프트 정지(Soft Stop) 가능 범위(wn)를 산출하는 단계;
    산출된 상기 소프트 정지 가능 범위를 토대로 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 토대로 상기 SSC 차량의 가속도(ai)를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 산출하는 단계는
    Figure 112018100221122-pat00023

    (Tg : SCC Time Gap[sec])
    상기 수학식을 사용하여 상기 SCC 속도 게인(kv), 상기 SCC 거리 게인(kc)을 산출하는 것
    인 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법.
  5. 전방 차량이 정지되면, SSC 차량의 소프트 정지(Soft Stop) 가능 범위(wn)를 산출하는 단계;
    산출된 상기 소프트 정지 가능 범위를 토대로 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 산출하는 단계; 및
    산출된 상기 SCC 속도 게인(kv), SCC 거리 게인(kc)을 토대로 상기 SSC 차량의 가속도(ai)를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 SSC 차량의 가속도(ai)를 산출하는 단계는
    Figure 112018100221122-pat00024

    Figure 112018100221122-pat00025

    Figure 112018100221122-pat00026

    (ai : SCC 목표 가속도 , kv : SCC 속도 게인, kc : SCC 거리 게인, vt, xt : 전방 차량 속도, 위치, vs, xs : SCC 제어 차량 속도, 위치, Cd : 목표 차 간 거리, e : 차 간 거리, e’ : 차간거리의 미분함수)
    상기 수학식을 사용하여 상기 SSC 차량의 가속도(ai)를 산출하는 것
    인 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법.
  6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    산출된 가속도(ai)를 적용하여 상기 SSC 차량을 소프트 정지되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 가변 게인을 이용한 차량 정지 제어 방법.
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