KR101977997B1 - 운전 안전성을 조절하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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닝 비안
안드레아스 하르트만
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

충돌의 위험이 하나 이상의 환경 센서들, 특히 레이더 센서들 및/또는 카메라들로부터의 데이터, 및 하나 이상의 차량 센서들, 특히 스티어링 각도 센서 및/또는 요 레이트 센서 및/또는 휠 속도 센서들로부터의 데이터를 기초로 검출되자 마자, 차량의 운전 거동은 회피 기동을 지원하기 위하여 주위환경 (surroundings) 에 대한 데이터의 함수로서 영향을 받고, 차량은 그 차량의 개개의 휠들에서 제동력들의 운전자-독립 빌드업 (buildup) 및 조절을 허용하는 전자제어식 브레이크 시스템을 가지는 방법으로서, 충돌의 위험이 검출되는 경우, 제 1 페이즈에서 운전자에 의한 턴 인 동작이 지원되며 그리고/또는 제 2 페이즈에서 운전자에 의한 스티어링 동작이 댐핑되는 방법이 이용가능하게 된다. 더욱이, 브레이크 시스템을 위한 전자 제어 유닛이 규정된다.

Description

운전 안전성을 조절하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR REGULATING DRIVING STABILITY}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 방법 및 청구항 18의 전제부에 따른 전자 제어 유닛에 관한 것이다.
완전 제동 (full braking) 동안 휠들의 잠금을 방지하는 브레이크 슬립 제어 시스템 (ABS), 및 선택적 제동 개입들에 의해 다이나믹 운전 기동 (driving maneuver) 들 동안 모터 차량에 대해 안정화 형태로 작동하는 차량 운동 역학 제어 시스템 (ESC) 과 같은 이용가능한 기능들을 행하는 전자제어식 브레이크 시스템들 외에도, 모터 차량들 (motor vehicles) 은 다른 도로 사용자들 및 움직이지 않는 장애물들이 검출되고 그것들의 운전자 소유의 차량에 대한 포지션들 및 속도들이 결정될 수 있게 하는 환경 센서 시스템을 점점 더 가지게 된다.
전자제어식 브레이크 시스템과의 환경 센서 시스템의 네트워킹은 주행하는 모터 차량부터 앞으로의 거리가 제어되는 것 (ACC), 특히 위기 상황들이 발생하는 경우에 운전자에게 경보가 발해지는 것 및 충돌의 위험이 있는 경우에 비상 제동 동작의 자동 개시를 허용한다. 잘못된 개입 (intervention) 들을 피하기 위하여, 이러한 비상 제동 보조 (emergency braking assistant; EBA) 는 늦게, 즉 장애물로부터의 최소 가능 거리에서만 관여하는 것이 허용되며, 그 결과 많은 상황들에서 이 운전자 보조에도 불구하고 단순한 제동에 의해 장애물 또는 다른 도로 사용자와의 충돌은 줄어들기만 하고 방지되지 않는다.
이에 대한 다음의 다양한 이유들이 있다:
Figure 112013020659415-pct00001
주행하는 차량부터 앞으로 이상적인 거리를 유지하는 것은 밀집한 교통에서 실용적이지 않다.
Figure 112013020659415-pct00002
다가오는 차량은 추월 기동 (overtaking maneuver) 의 시작 시에 간과된다.
Figure 112013020659415-pct00003
운전자 보조 시스템의 거리 계산은, 마찰 계수가 평면이고 건조한 차도 (roadway) 의 마찰 계수이며, 그 제동 거리는 관여 지점 (engagement point) 에서부터의 거리보다 미끄러운 차도에서 더 길다고 가정한다.
충돌을 방지하기 위하여 회피 기동 (avoidance maneuver) 은 그러므로 제동 동작 외에서도 빈번하게 필요하다. 더욱이, 많은 상황들에서, 제동이 없는 경우에도, 충돌은 회피 기동에 의해 방지될 수 있다. 많은 운전자들은 이러한 비상 회피 상황을 매우 드물게 경험하고, 그들이 장애물을 갑자기 마주치게 되는 경우 그들은 과도하게 동적인 스티어링 입력으로 직관적으로 반응한다. 높은 속도들에서 이는 특히 후속하는 스티어링 백 (steering back) 동안에 난폭한 차량 반응들로 이어질 수 있다.
이런 이유로, 환경 센서 시스템이 없는 경우에도 회피 기동 동안에 운전자를 보조하는 시스템들이 이미 개발되어 있다. DE 101 19 907 B4는 그러므로 안정한 코너링 동안 스티어링 각속도 및 측정된 측방향 가속도를 기초로 후속하는 불안정한 운전 거동 (driving behavior) 을 향하는 경향이 있는지 여부가 결정되는 운전 안정성을 제어하는 방법을 개시한다. 이 경우, 제동 사전 관여 (pre-engagement) 는 안전한 운전 거동 동안에 이미 일어나며, 요 레이트 (yaw rate) 최대 후에 요 레이트의 적어도 하나의 방향 변경이 검출되고 모델 기반 측방향 가속도가 한계 값 이하가 되면 제동 사전 관여는 종료된다.
그 방법의 추가의 발전은 WO 2004/074059 에 개시되어 있다. 이 콘텍스트에서, 운전 상황은 특성 변수들을 감지하고 그것으로부터 운전자 반응을 결정한다. 임계 운전 상황이, 예상되는 운전 거동을 기초로 예상되는 것이라면, 제동 개입들 (braking interventions) 및/또는 엔진 개입들은 안전한 운전 거동 동안에 미리 수행된다. 그 개입들은, 운전자가 균일한 스티어링 각속도로 계속해서 턴 인 (turn in) 하거나 턴 아웃 (turn out) 한다면 차량이 미래에 가질 이론적 측방향 가속도를 포함하는 예상되는 측방향 가속도의 함수로서 수행된다. 설명된 방법들은 운전자의 과도하게 난폭한 스티어링 기동들을 댐핑시키고 그러므로 차량의 스키딩 (skidding) 또는 전복 (tipping over) 을 피할 수 있지만, 잘못된 개입들의 회피는 문제를 나타낸다. 운전자가 너무 머뭇거리며 조향한다면 이는 부분적 커버리지 충돌 (coverage collision) 에 이르게 할 수 있다.
DE 10 2010 028 384 A1 은 차량의 운전 안정성의 폐쇄-루프 및/또는 개방-루프 제어를 위한 그리고 차선에 위치된 객체와의 충돌들을 피하는 방법을 개시한다. 환경 신호들을 기초로 차량 운동 역학의 측면에서 임계적 상황, 특히 임박한 충돌이 존재하는지의 여부가 결정되고, 위기 상황이 존재하는 경우 회피 경로가 결정된다. 더욱이, 차량의 개개의 브레이크들에 대한 압력들은 복수의 입력 변수들을 기초로 결정되고, 제어 파라미터들의 동적 스위칭과 같은 차량 운동 역학 제어기의 준비 측정들은 차량 운동 역학의 측면에서 임계적 상황이 존재한다면 활성화된다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에서, 액티브 스티어링 시스템에 의해 설정되는 세트포인트 (setpoint) 스티어링 각도는, 결정된 회피 경로를 기초로 결정된다. 자율적 스티어링 개입은 운전자에 의한 제조물 책임 및 합격판정 (product liability and acceptance) 측면에서 중요하다.
본 발명의 목적은 특정된 단점들을 피하는 방식으로 회피 기동 동안에 운전자에게 이용가능한 지원을 하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 에 청구된 바와 같은 방법 및 청구항 18 에 청구된 바와 같은 전자 제어 유닛에 의해 달성된다.
그러므로 하나 이상의 환경 센서들, 특히 레이더 센서들 및/또는 카메라들로부터의 데이터, 및 하나 이상의 차량 센서들, 특히 스티어링 각도 센서 및/또는 요 레이트 센서 및/또는 휠 속도 센서들로부터의 데이터를 기초로 충돌의 위험이 검출되자마자, 차량의 운전 거동은 회피 기동을 지원하기 위하여 주위환경 (surroundings) 에 대한 데이터의 함수로서 영향을 받고, 상기 차량은 상기 차량의 개개의 휠들에서 제동력들의 운전자-독립 빌드업 (buildup) 및 조절을 허용하는 전자제어식 브레이크 시스템을 가지는 방법이 이용가능하게 된다. 본 발명에 따르면, 충돌의 위험이 검출되는 경우, 제 1 페이즈에서 운전자에 의한 턴 인 동작이 지원되며 그리고/또는 제 2 페이즈에서 운전자에 의한 스티어링 동작은 댐핑된다.
현대의 차량들에는 ESC와 같이 차량 운동 역학을 제어하는 시스템이 자주 장비되므로, 본 발명에 따른 방법의 실행은 단지 하나의 장거리 (long-range) 센서, 이를테면 레이더 센서 또는 주행 방향을 가리키는 라이더 (Lidar) 센서를 필요로 한다. 본 발명에 따른 방법은 그러므로 비용-효과적으로 구현될 수 있다. 제 1 페이즈에서 차량의 턴 인 동작이 지원되므로, 차량은 장애물로부터의 최대 가능 거리에서 회피에 충분한 측방향 오프셋을 미리 달성할 수 있으며, 그것의 결과로서 부분적 커버리지의 충돌의 위험은 최소화된다. 편의상, 제 2 페이즈에서 회피 방향에서 추가로 스티어링하는 것은 운전자가 되돌리게 조향하기 전에 미리 댐핑되며, 그것의 결과로서 운전자의 과도한 스티어링 백은 회피될 수 있으며, 그 스티어링 백은 차량의 롤링 (rolling) 운동에 연계하는 티핑 (tipping) 및/또는 스키딩의 위험을 증가시킨다. 다른 한편으로는, 운전자가 너무 빠르게 스티어링 백하면, 운전 안정성은 이 상황에서도 적합한 제동 개입에 의해 보장될 수 있다.
제 1 페이즈에서, 회피 방향에서의 부가적인 요 모멘트 (yaw moment) 는 바람직하게는 제동 개입들, 특히 바깥쪽 벤드 (bend) 상의 프론트 휠에서의 제동력에서의 감소 또는 벤드 안쪽의 하나 이상의 휠들에서의 제동력의 빌드업에 의해 만들어진다. 차량의 하나 이상의 휠들이 브레이크 슬립 제어 동작을 겪고 그러므로 그 차량이 완전히 제동된다면, 부가적인 길이방향 힘들은 타이어들로부터 도로로 더 이상 전달되지 않을 수 있다. 하나 이상의 휠들에서의 제동력의 선택적 감소에 의해, 적합한 부가적인 요 모멘트는 이 경우에도 발생될 수 있다. 다른 한편으로는, 현존하는 마찰 계수가 최적의 정도까지 아직 이용되지 않으면, 벤드 안쪽의 하나 이상의 휠들에서의 제동력의 부가적인 빌드업은, 회피 기동에 필요하고 추가적으로 차량의 정지 상태까지 제동 거리를 더 감소시킬 수 있는 부가적인 요 모멘트를 발생시킬 수 있다.
제 2 페이즈에서, 부가적인 요 모멘트는 바람직하게는, 특히 벤드 바깥쪽의 프론트 휠에서의 제동 개입들에 의해 회피 방향 반대로 만들어진다. 운전자의 스티어링 동작이 회피 방향에서 댐핑되므로, 특히 높은 무게 중심을 갖는 차량들에서 스키딩 및 전복으로 이어질 수 있는 후속하는 과도한 동적 스티어링 백의 위험은 감소된다.
부가적인 요 모멘트를 만들어 내기 위하여 차량 운동 역학 제어 시스템, 특히 ESC 시스템에 대한 요구가 편의상 만들어진다. 그 자체로 이미 알려져 있는 ESC 시스템이, 운전자의 브레이크 압력의 함수로서, 부가적인 요 모멘트를 만들어 내기 위하여 요구되는 제동력에서의 변경들 (예를 들어 브레이크 압력의 빌드업 또는 브레이크 압력에서의 감소) 을 적절히 선택하는 적합한 분배 로직을 가지므로, 결과적으로, 회피 지원은, 특히 용이하게 구현될 수 있다.
운전자에 의한 스티어링 동작이 차량 속도가 속도 임계값을 초과하는 경우에만 댐핑된다면 유리하다. 낮은 차량 속도들에서, 차량 스키딩 또는 티핑의 위험은 더 낮은 반면, 더 큰 스티어링 동작이 충분한 측방향 오프셋을 달성하기 위해 필요하다.
운전자에 의한 턴 인 동작은 바람직하게는 스티어링 각속도가 스티어링 임계 값에 못미치는 경우에만 지원된다. 운전자가 매우 빈번하게 턴 인을 하면, 부가적인 스티어링 지원은 측방향 오프셋에 대해 필요 없이 운전 안전성을 위태롭게 만들 것이다.
운전자의 스티어링 동작의 댐핑은 바람직하게는 측정된 측방향 가속도 및/또는 측정된 요 레이트 및/또는 추정된 마찰 계수의 함수로서 일어난다. 측정된 측방향 가속도가 차량의 구동 성질들을 기초로 결정되는 임계값 미만으로 유지된다는 것이 보장된다면, 차량의 전복은 방지될 수 있다. 공지의 차량 운동 역학 제어기들은 마찰 계수를 추정하며 그 결과로, 특히, 제 1 페이즈에서 추정되는 마찰 계수를 기초로, 전달될 수 있는 힘들을 초과하는 일 없이 어떤 요 레이트가 달성될 수 있는 지를 계산하는 것이 가능해지는 수단을 가진다.
슬립 각속도를 제어하는 시스템의 경우에 운전자의 스티어링 동작을 댐핑하기 위하여, 활성화를 위한 임계값은 낮추어지고 그리고/또는 부스팅은 편의상 증가된다. 자주 그 자체로 알려져 있는 차량 운동 역학 제어기들은 슬립 각속도를 제어하는 시스템을 가진다. 운전 안전성의 대응하는 위협 (endangerment) 을 갖는 과도하게 높은 슬립 각도의 빌드업은 슬립 각속도를 제한하며 그리고/또는 세트포인트 값으로부터의 편차들을 강력히 억제함으로써 방지될 수 있다.
요 레이트 제어를 위한 시스템의 경우 활성화를 위한 임계값이 낮추어지며 그리고/또는 부스팅이 증가한다면 유리하다. 요 레이트 제어를 활성화하기 위한 임계값은 보통 잘못된 개입들을 피하기 위하여 극히 높은 설정치로 주어진다. 위기 상황이 환경 센서 시스템을 기초로 검출되면, 그 때문에 안정한 운전 상태를 다시 더 빠르게 달성하기 위하여 임계값을 낮추며 그리고/또는 부스팅을 증가시키는 것이 유리하다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 충돌의 위험이 검출되는 경우 제 1 페이즈의 시작 시간은 운전자의 검출된 스티어링 동작을 기초로 결정된다. 제 1 페이즈가 운전자의 스티어링 동작과 함께 개시되므로, 차량의 주행 방향에 영향을 주는 개입은 대응하는 운전자의 요구 없이 발생하지 않는다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 제 2 페이즈의 시작 시간은 통합된 요 레이트와 요구된 측방향 오프셋의 고려를 기초로 결정된다. 요구된 측방향 오프셋은 환경 센서 시스템 (예를 들어 장애물의 절반 폭 더하기 차량의 절반 폭 더하기, 적절하다면, 미리 정의된 안전 거리) 을 기초로 결정될 수 있고, 달성된 측방향 오프셋을 시간에 대해 통합된 요 레이트에 의해 추정함으로써 충분한 측방향 오프셋이 달성되었는지의 여부를 검출하는 것이 가능하고 그러므로 운전자의 추가의 턴 인은 운전 안정성만을 위태롭게 만든다.
본 발명의 하나의 대안적 바람직한 실시형태에 따르면, 적합한 회피 궤적이, 특히 제 1 페이즈의 시작 시간에 계산된다. 이것이 비교적 높은 계산 복잡도를 요구하지만, 적합한 개입 시간들 및/또는 요구된 요 레이트는 특히 순간적 포지션 차량의 운전 상태를 기초로 정확히 결정될 수 있다.
본 발명의 하나의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 요구된 요 레이트는 계산된 회피 궤적의 함수로서 결정되고, 특히 운전자의 스티어링 동작의 댐핑의 강도는 요구된 요 레이트에 따라서 선택된다. 검출된 회피 궤적을 기초로, 운전 기동은 (낮은 측방향 가속도로) 가능한 한 부드럽게 수행될 수 있다.
본 발명의 하나의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 최적의 이탈 시간 (deviation time) 은 통합된 요 레이트 및 요구된 측방향 오프셋 또는 계산된 회피 궤적의 고려를 기초로 계산되고, 제 3 페이즈에서 회피 방향으로의 운전자의 스티어링 동작은 최적의 이탈 시간이 초과된 후에 더욱 더 크게 댐핑된다. 운전자가 최적의 이탈 시간을 놓쳤다는 것이 검출되면, 요 레이트의 특히 강한 댐핑이 운전 안전을 증가시킬 수 있다.
다른 한편으로는, 운전자의 스티어링 동작이 일어나자마자 길이방향 힘들이 비교적 큰 측방향 힘들을 위하여 감소된다는 취지로 브레이크 슬립 제어 시스템이 변경된다면 유리하다. 현재 상황에서 스티어링 동작 없이 순수 완전 제동에 의해서보다 회피에 의해서 양호하게 회피될 수 있다고 운전자가 결정하면, 약간 증가된 제동 거리가 상당히 개선된 조향능력 (steerability) 을 위하여 편의상 받아들여진다.
더욱이, 본 발명은 하나 이상의 환경 센서들, 특히 레이더 센서들 및/또는 카메라들의 정보를 수신하고, 하나 이상의 차량 센서들, 특히 스티어링 각도 센서 및/또는 요 레이트 센서 및/또는 휠 속도 센서들에 접속되고, 액추에이터들을 작동시킴으로써, 상기 차량의 개개의 휠들에서의 제동력들의 운전자-독립 빌드업 및 조절을 유발할 수 있는 전자 제어 유닛, 특히 전자 브레이크 제어 유닛에 관련된다. 본 발명에 따르면, 제어 유닛은 선행하는 청구항들 중 적어도 하나에서 청구된 바와 같은 방법을 수행한다.
추가의 바람직한 실시형태들이 종속 청구항들 및 도면들을 참조한 예시적인 실시형태의 다음의 설명에서 확인될 수 있다.
도 1 은 본 방법을 수행하기에 적합한 모터 차량을 도시한다.
도 2 는 회피 기동의 개략적 예시도를 도시한다.
도 3 은 요 레이트의 다이어그램을 도시한다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 모터 차량 (1) 의 개략적 예시도를 도시한다. 상기 모터 차량 (1) 은 차량의 휠들의 적어도 일부를 구동시키는 구동 엔진 (2), 스티어링 휠 (3), 텐덤 (tandem) 마스터 실린더 (THZ) (13) 에 접속되는 브레이크 페달 (4), 및 개별적으로 작동될 수 있는 4 개의 휠 브레이크들 (10a-10d) 을 가진다. 본 발명에 따른 방법은 차량 휠들의 일부만이 구동중인 경우에도 수행될 수 있다. 하이드롤릭 휠 브레이크들에 더하여 또는 그 대안으로서, 하나의 휠에서 복수의 휠들에서 또는 모든 휠들에서 전자기계적으로 활성화되는 마찰 브레이크들은 휠 브레이크들로서 사용될 수 있다. 본 발명의 하나의 대안적 실시형태에 따르면, 차량은 전기적 드라이브를 가지고, 적어도 하나의 휠에서의 제동 토크는 발전기로서 동작하는 전기 기계/기계들에 의해 적어도 부분적으로 발생된다.
스티어링 각도 δ를 측정하기 위한 스티어링 휠 각도 센서 (12), 개개의 휠들의 휠 속도들 V i 를 측정하기 위한 4 개의 휠 속도 센서들 (9a - 9d), 측방향 가속도 a Lat 를 측정하기 위한 측방향 가속도 센서 (5), 요 (yaw) 레이트라고도 지칭되는 요 각속도
Figure 112013020659415-pct00004
를 측정하기 위한 요 레이트 센서 (6), 및 브레이크 페달 및 텐덤 마스터 실린더 (THZ) 에 의해 발생된 브레이크 압력 p 를 측정하기 위한 적어도 하나의 압력 센서 (14) 가 차량 운동 역학 상태들을 감지하기 위해 제공된다. 이 콘텍스트에서, 운전자에 의해 빌드업되는 브레이크 압력이 보조 압력 소스의 브레이크 압력으로부터 구별될 수 없는 그러한 방식으로 보조 압력 소스가 배열되거나 또는 페달 포지션과 제동 토크 간의 알려진 관계를 갖는 전자기계식 브레이크 액추에이터가 사용된다면 압력 센서 (14) 는 또한 페달 이동 센서 또는 페달 힘 센서에 의해 대체될 수 있다. 휠 센서들의 신호들은 전자 제어 유닛 (ECU) (7) 에 공급 (feed) 되며 그 전자 제어 유닛은 미리 정의된 기준을 기초로 휠 속도들 V i 로부터 차량 속도 v Ref 를 결정한다.
ECU (electronic control unit) (7) 는 위에서 설명된 센서들의 데이터뿐만 아니라 가능하게는 존재하는 추가 센서들의 데이터를 수신하고 하이드롤릭 유닛 (hydraulic unit; HCU) (8) 을 제어하여 운전자에 독립적으로 개개의 휠 브레이크들에서 브레이크 압력의 빌드업 (buildup) 또는 조절을 허용한다. 또한, 그 특정한 시간에 구동 모터 (2) 에 의해 발생되는 운전 토크와 운전자에 의해 요망되는 토크가 결정된다. 이는 또한, 예를 들어, 엔진특성 다이어그램으로부터 도출되고 엔진제어 유닛 (미도시) 으로부터 인터페이스 (11), 예를 들어 CAN 버스 또는 플렉스레이 (FlexRay) 버스를 경유하여 ECU (7) 에 송신되는 간접적으로 결정된 변수들을 수반할 수도 있다.
모터 차량 (1) 의 운전 거동은 구성 섀시에 의해 상당히 영향을 받으며, 그 중에서도, 휠 하중 분배, 휠 서스펜션 수단의 탄력성 및 타이어 특성들이 자가-스티어링 (self-steering) 거동을 결정한다. 미리 정의된 요망되는 벤드 (bend) 반경과 타이어 및 차도 사이의 마찰 계수들에 의해 특징지어지는 특정 운전 상황들에서, 운전 안정성의 손실이 발생할 수 있으며, 운전자에 의해 요망되는 스티어링 거동은 달성될 수 없다. 기존 센서들로는, 운전자의 요청은 검출될 수 없고 차량에 의한 구현 (implementation) 은 점검될 수 있다. 안정성 손실을 향하는 경향은 미리 바람직하게 검출된다.
ECU (7) 는 운전 안전성을 제어하는 복수의 방법들을 자주 수행하며, 그 ECU에서는 특정 상황들 하에서, 동시에 수신된 제동 요청들의 중재가 발생한다. 예를 들어, 측정된 요 레이트를 모델 요 레이트와 비교하는 요 레이트 제어가 자주 일어난다. 이 차이가 제어 엔트리 임계치를 초과한다면, 제동 개입들이 시작된다. 모델 요 레이트는 세트포인트 요 레이트에 대응하고 스티어링 각도 및 차량 속도에 관련한 단순 차량 모델에 의해 형성된다. 또한, 슬립 각속도의 제어가 자주 일어난다. 이 변수는 또한 차량 모델에 의해 형성되고, 과잉스티어링 상황들에서 차량이 턴 인하거나 또는 차량의 후면 (rear) 이 밖으로 갑자기 벗어나는 속도에 대응한다. 슬립 각속도에 대한 소정 임계치가 초과되자마자, 제동 개입들이 시작한다. 제동 프로세스 동안에 휠들의 잠금을 방해하는 브레이크 슬립 제어 시스템은 가장 보편화된 것이다.
더욱이, 차량 (1) 은 차량의 환경에서 객체들이 감지될 수 있는 적어도 하나의 환경 센서 (15) 를 갖는 환경 센서 시스템을 가지며, 상기 객체들은, 특히, 동일한 차선 상에서 또는 인접한 차선 상에서 차량 (1) 의 측면 및/또는 정면으로 이동중인 추가의 모터 차량들이다. 그러나, 예를 들어, 나무들, 보행자들, 차도 경계 시설들과 같은 정지 또는 가상 정지 객체들이 또한 객체들로서 가능하다. 예를 들어, 환경 센서 (15) 는 객체 (18) 가 예시되는 차량 (1) 의 정면에서 공간적 각도를 포함하는 감지 범위 (17) 를 갖고 도시된다. 환경 센서 (15) 의 신호들은 모니터링 컴퓨터 (16) 에 의해 평가되고 대응하는 정보는 ECU (7) 에 이용가능하게 된다. 그러나, 원리적으로 모니터링 컴퓨터 (16) 는 또한 환경 센서 (15) 에 통합될 수 있으며, 그리고/또는 ECU (7) 는 센서 신호들을 직접 처리할 수 있다.
환경 센서 (15) 는, 예를 들어, 그 자체로서 알려져 있고 객체 (18) 의 지점에 대한 예로서 도 1에 예시된 바와 같이, 객체의 감지된 지점들로부터의 거리들 (d) 뿐만 아니라 이들 지점들 및 차량의 중앙의 길이방향 축을 연결하는 직선들 사이의 각도들 (
Figure 112013020659415-pct00005
) 을 측정하는 LIDAR (Light Detection and Ranging) 센서이다. 차량 (1) 을 마주하는 검출된 객체들의 정면들은 센서 신호들이 송신되는 복수의 감지된 지점들로 이루어지며, 그 지점들 및 객체의 형상 사이의 상관관계들이 만들어지고 객체 (18) 에 대한 기준 지점이 결정된다. 이 콘텍스트에서, 예를 들어 객체 (18) 의 중심 지점 또는 객체의 감지된 지점들의 중앙 지점이 기준 지점으로서 선택될 수 있다. 검출된 지점들의 속도들과 이에 따른 감지된 객체들의 속도가 직접 측정될 수 없다면, 그것들은 바람직하게는 연속하는 시간 증분들에서 측정된 거리들 사이의 차이로부터 계산된다. 객체들의 포지션들을 2번 미분 유도하는 것에 의한 객체들의 가속도는 또한 기본적으로 유사한 방식으로 결정될 수 있다. 객체들의 속도는 또한, 예를 들어, 특히 환경 센서가 레이더 센서라면, 도플러 효과에 의해 결정될 수 있다. 원리상, 하나 이상의 카메라들 또는 다른 환경 센서들이 또한 사용될 수 있다.
도입부분에서 설명된 바와 같이, 장애물과의 충돌은 때때로, 마찰적인 관여의 최적의 활용이 있는 경우에도, 완전 제동에 의해 피할 수 없다. 그러한 상황들에서, 회피 기동, 이를테면 차선의 단일 또는 이중 변경만이 충돌을 방지한다.
도 2 는 회피 기동의 개략적 예시도를 도시한다. 차량 (1) 은 우측 차도 에지 (21) 및 좌측 차도 에지 (22) 를 갖는 도로 (20) 상에서 장애물 (23), 예를 들어 정지 차량를 향해 주행하고 있다. 충돌을 피하기 위해, 운전자는 예를 들어, 단일 차선 변경을 수행하고, 여기서 차량은 궤적 (24) 을 따라간다.
여기서, 지점 25 에서 운전자는 부가적인 요 모멘트가 대응하는 제동 개입들에 의해 회피 방향 (다시 말해서 운전자에 의해 채택된 스티어링 각도) 에서 빌드업다는 사실에 의해 보조되는 스티어링 동작을 시작한다.
완전 제동의 경우, 벤드 바깥 쪽의 프론트 휠에서의 길이방향 힘은 운전자가 턴 인하는 순간에 휠-특정 브레이크 압력에서의 감소에 의해 편의상 낮추어지며, 그 결과로 결과적인 요 모멘트는 운전자의 스티어링 사전설정치 (presetting) 를 지원하고 차량은 상기 사전설정치를 더욱 직접적으로 따라간다. 부분적으로 제동되는 운동의 경우, 압력 빌드업은 벤드 안쪽의 휠에서 유리하게 발생할 수 있다.
차량의 높은 무게 중심의 경우에 스키딩 또는 전복으로 인한 안정성의 손실을 피하기 위하여, 운전자에 의한 스티어링 동작은 지점 26 에서, 특히 회피 방향에 반대인 부가적인 요 모멘트를 발생하는 대응하는 제동 개입에 의해 미리 댐핑된다.
차선 변경 동안, 제 2 차선으로의 턴 인을 지원하는 제동 개입들의 조기의 극심한 안정화는 회피 기동 후에, 지금 벤드 바깥쪽에 존재하는 프론트 휠에서 편의상 발생한다. 이 때에 종래 기술에 따른 요 레이트 제어는 지금 벤드 안쪽에 있는 프론트 휠에서 여전히 관여한다. 충돌의 위험이 검출되었고 운전자에 의한 회피 기동의 개시 후에, 적합한 개입이 최적의 시간에 잘못된 제어 프로세스들의 위험 없이 수행될 수 있다.
최적의 이탈 시간 (deviation time) 이, 특히 적합한 회피 궤적을 계산함으로써 결정될 수 있다면, 본 발명의 하나의 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 더욱 많은 극심한 요 댐핑이 지점 27 에서 발행할 수 있으며, 그 요 댐핑 동안 회피 방향에서 운전자에 의한 스티어링 동작이 요 모멘트에 반대로 훨씬 더 크게 감쇠된다.
도 3 은 회피 기동 동안의 요 레이트 및 스티어링 각도의 시간 프로파일의 다이어그램을 도시하며, 요 레이트 (31) 와 스티어링 각도 (32) 는 그러므로 세로좌표 상에 도시되고, 가로좌표는 시간을 나타낸다. 시간 25 에서, 운전자는 턴 인을 시작하며, 그 후 요 레이트는 증가한다. 환경 센서 시스템이 충돌의 위험을 검출하였으므로, 운전자의 스티어링 동작은 회피 방향에서 부가적인 요 모멘트로 지원된다. 차량은 그러므로 큰 슬립 각도 및 대응하는 측방향 오프셋에 빠르게 도달한다. 적합한 회피 과정이 통합된 요 레이트 및 요구된 측방향 오프셋을 기초로 또는 결정된 회피 궤적을 기초로 달성된다면, 시간 26에서 시작하는 운전자의 스티어링 백 (steering back) 전에 요 댐핑은 미리 발생한다. 적합한 스티어링 백 시간 (27) 이 도달되었거나 또는 초과되었다는 것을 시스템이 검출하면, 훨씬 더 강한 요 댐핑이 편의상, 특히 운전자가 아직 스티어링 백을 하지 않은 경우 발생하며, 그 후 훨씬 더 강한 요 모멘트가 회피 방향에 반대로 빌드업된다. 운전자가 스티어링 백하면 (시간 35 에서), 회피 지원을 종료하는 것이 유리하다. 과도한 스티어링 백은 적절하다면, 과잉스티어링 개입이 발생한다는 점에서 계속해서 활성화되는 차량 운동 역학 제어기에 의해 방지될 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면 운전 기동 동안의 개방-루프 제어 동작에서 부가적인 요 모멘트를 미리 정의하는 것이 가능하고, 본 발명 폐쇄-루프 제어의 대안적 바람직한 실시형태는 미리 정의된 상한 및 하한 임계치들 (33a, 34a 및 33b, 34b) 을 기초로 발생한다. 제어의 임계치들은 편의상 회피 기동의 페이즈의 함수로서 선택된다. 임의의 충돌 위험이 더 이상 없고 운전자가 벤드 주행을 취하기 위하여 턴 인을 한다면, 본 발명에 따른 방법을 종료하는 것이 유리하다.
차선 변경 동안, 한편으로는 운전 안전성의 손실로 이어질 차량의 강한 과잉스티어링을 피하는 것과, 다른 한편으로는 가능한 한 적은 지연으로 차량이 운전자의 스티어링 사전설정치를 추종하는 것을 보장하는 것이 가능하다. 차선 변경 동안, 기동의 높은 동력 (dynamics) 및 브레이크 시스템의 제한된 동력 때문에, 제동 개입들의 즉각적인 시작을 필요로 하는 차량, 특히 높은 무게 중심을 갖는 차량들을 안정화시키는 것이 중요하다.
종래 기술에 따르면, 전자 제어 유닛의 제어 알고리즘들은 비임계 상황들에서의 잘못된 개입들을 피하는 것과 차선 변경들 동안의 적합한 안정화 간의 절충으로서 교정된다. 이 절충에 의해, 원하지 않는 큰 슬립 각도들이 차선 변경 기동들 동안에, 특히 높은 무게 중심을 갖는 차량들에서 종종 획득된다.
그 다음에 환경 센서 시스템에 의해 요구되는 교통 상황에 관련한 정보를 기초로, 브레이크 제어 유닛은 제동 개입들의 즉각적인 시작을 보장하기 위하여 임계 상황들에 편의상 적응되는 한편, 비임계 상황들에서는 브레이크 제어 유닛이 관례적인 방식으로 설정된다.
이는 바람직하게는 환경 센서 시스템이 임계 상황의 존재를 통신 버스 (이를테면 CAN 또는 FlexRay) 를 통해 시그널링하는 식으로 구현된다. 전자 제어 유닛이 신호를 수신한다면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에서 슬립 각속도 제어 및 요 레이트 제어의 제어 엔트리 임계치들은 낮추어지며 그리고/또는 제어 부스팅은 증가된다.
직선-전방 완전 제동 프로세스 동안에 최단의 가능한 제동 거리를 보장하기 위하여, 높은 길이방향 힘들의 빌드업은 종래 기술에 따른 브레이크 슬립 제어 시스템에서의 조향능력보다 우선시된다. 그러나, 이는 경험없는 운전자들에게 너무 부담이 되는 큰 스티어링 각도들 및 스티어링 각도 경사도들이 회피 프로세스를 위해 필요한 상황을 초래한다.
환경 센서 시스템의 의해 결정된 거리와, 장애물 및 운전자 소유의 차량 간의 상대 속도를 기초로, 충돌이 완전 제동에 의해 더 이상 회피될 수 없으며 그리고/또는 짧은 거리에 의한 회피가 매우 높은 스티어링 동력으로만 가능할 것임이 검출된다면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에서, 조향능력은 브레이크 슬립 제어 시스템에서 최단의 가능한 제동 거리보다 우선시된다. 이는, 특히, 특별히 조기의 검출 및 휠들에서의 슬립 온셋들에 대응하는 반응에 의해 일어날 수도 있다. 그 결과, 스티어링 동안에 슬립 온셋들의 지속시간은 감소되고 측방향 힘들을 빌드업하는 가능성은 항상 제공된다.
부분 오프셋과의 충돌을 초래할 수 있는 지나치게 작고 지나치게 느린 스티어링 개입의 위험 외에도, 운전 안전성을 위협하고 차량의 전복을 야기하는 과도한 스티어링의 위험 또한 존재한다. 적합한 스티어링 시간들에서 그리고 적응된 스티어링 진폭들에서, 장애물은 지역 경계 불안정성 (region bordering instability) 에서 운전되고 있는 운전자 소유의 차량 없이 충분한 거리에서 안전하게 우회될 수 있다.
필요한 것보다 상당히 더 높은 측방향 가속도가 스티어링 개입이 미리 감지되는 방식으로 계속된다는 가정에 따라 생기면, 차량의 요잉 (yawing) 에 대해 댐핑 형태로 작용하는 적합한 제동 개입들이 바람직하게 수행되며, 그 결과로 스티어링 개입이 계속되는 경우 필요한 측방향 가속도 또는 요 레이트가 발생한다. 운전자의 스티어링을 댐핑하는 요 모멘트의 절대값과 시간이 결정되는 경우, 본 발명의 하나의 바람직한 실시형태에 따르면, 턴 인 동안보다 스티어링 백 동안에 더 난폭한 차량 반응들을 초래하는 롤링 운동이 고려될 수 있다.
높은 요 레이트들이 낮은 속도들로 장애물을 신뢰성있게 우회하는데 필요하므로 또는 장애물로부터 짧은 거리들이 존재하는 경우, 이들 조건들이 존재하는 경우에 댐핑 차량 요 모멘트의 빌드업은 편이상 존재하지 않는다.
설명된 조치들은 회피 기동 동안 차량이 실제로 필요한 경우들에서만 지역 경계 불안정성에서 동작한다는 것을 보장한다.

Claims (18)

  1. 하나 이상의 환경 센서들로부터의 데이터, 및 하나 이상의 차량 센서들로부터의 데이터에 기초하여 충돌의 위험이 검출되자 마자, 차량의 운전 거동은 회피 기동을 지원하기 위하여 주위환경 (surroundings) 에 대한 데이터의 함수로서 영향을 받고,
    상기 차량은 상기 차량의 개개의 휠들에서 제동력들의 운전자-독립 빌드업 (buildup) 및 조절을 허용하는 전자제어식 브레이크 시스템을 가지는 방법으로서,
    충돌의 위험이 검출되는 경우, 제 1 페이즈에서 운전자에 의한 턴 인 (turning-in) 동작이 지원되며, 그리고 제 2 페이즈에서 상기 운전자에 의한 스티어링 동작이 댐핑되고, 상기 제 2 페이즈는 운전자에 의한 리턴 (return) 스티어링 동작 전에 시작하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 페이즈에서, 회피 방향에서의 부가적인 요 모멘트는 제동 개입들 (braking interventions) 에 의해 증강되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 페이즈에서, 회피 방향에서의 부가적인 요 모멘트는 바깥쪽 벤드 (bend) 상의 프론트 휠에서의 제동력의 감소 또는 상기 바깥쪽 벤드 안쪽의 하나 이상의 휠들에서의 제동력의 빌드업에 의해 증강되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 페이즈에서, 부가적인 요 모멘트는 제동 개입들에 의해 회피 방향 반대로 증강되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    부가적인 요 모멘트를 증강하기 위하여 차량 운동 역학 제어 시스템에 대한 요청이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자에 의한 스티어링 동작은 차량 속도가 운전 속도 임계값을 초과하는 경우에만 댐핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자에 의한 턴 인 동작은 스티어링 각속도가 스티어링 임계값에 못미치는 경우에만 지원되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자의 스티어링 동작의 댐핑은 측정된 횡단 가속도, 측정된 요 레이트 및 추정된 마찰 계수 중 적어도 하나의 함수로서 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    슬립 각속도를 제어하는 시스템의 경우에 상기 운전자의 스티어링 동작을 댐핑하기 위하여, 활성화를 위한 임계값이 낮추어지고 그리고/또는 부스팅이 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    요 레이트 제어를 위한 시스템의 경우, 활성화를 위한 임계값이 낮추어지고 그리고/또는 부스팅이 증가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    충돌의 위험이 검출되는 경우, 상기 제 1 페이즈의 시작 시간은 상기 운전자의 검출된 스티어링 동작에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 페이즈의 시작 시간은 통합된 요 레이트와 요구된 측방향 오프셋에 대한 고려에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    적합한 회피 궤적이 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    요구된 요 레이트는 계산된 회피 궤적의 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 운전자의 스티어링 동작의 댐핑의 강도는 상기 요구된 요 레이트에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    최적의 이탈 시간 (deviation time) 은 통합된 요 레이트 및 요구된 측방향 오프셋 또는 계산된 회피 궤적에 대한 고려에 기초하여 계산되고, 제 3 페이즈에서 회피 방향으로의 운전자의 스티어링 동작은 상기 최적의 이탈 시간이 초과된 후에 더욱 더 크게 댐핑되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전자의 스티어링 동작이 발생하자마자 길이방향 힘들이 비교적 큰 측방향 힘들에 유리하게 감소된다는 취지로 브레이크 슬립 제어 시스템이 변경되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 하나 이상의 환경 센서들의 정보를 수신하고, 하나 이상의 차량 센서들에 접속되고, 액추에이터들을 작동시킴으로써 차량의 개개의 휠들에서의 제동력들의 운전자-독립 빌드업 및 조절을 유발할 수 있는 전자 제어 유닛으로서,
    제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛.
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