KR102013156B1 - 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법 및 그를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법 및 그를 위한 장치를 개시한다.
운전자의 조작에 의해 수동으로 전기차의 주행을 제어하거나 자율주행장치와 연동하여 자동으로 전기차의 자율주행을 제어하는 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법 및 그를 위한 장치{Method and Apparatus for Controlling for Autonomous Driving of Electric Vehicle}
본 실시예는 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
최근 IT 업체 및 양산차량 제조업체들의 주도로 자율주행차량에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 이러한 연구들은 일반도로에서 주행하는 차량에 대한 기술이 대부분이며, 실제 자율주행상용화가 필요한 특수한 지역(예: 골프장, 공원, 공항 등)에서 매연 없이 이동 가능한 저속 전기차 기반의 자율주행기술에 대한 연구는 지체되고 있다.
또한, 자율주행기술에서 센서를 인식하고 판단하는 자율주행제어장치에 관한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 자율주행제어장치와 연동하여 전기차량을 제어하는 차량 제어기술에 대한 연구는 전기차량의 종류 및 대상에 따라 다르게 개발됨에 따라 개발이 더디게 진행되고 있다. 이러한 이유로 자율주행제어장치를 이용하여 전기차량을 제어하는 차량 제어기술의 개발 기간 및 비용이 증가하고 있다.
따라서, 전기차량의 조향장치, 가속장치, 제동장치, 모터 구동장치 등의 차량제어를 위한 장치들을 안전하게 통합 관리하고, 자율주행제어장치와 간편하게 연동하기 위한 차량제어장치에 대한 연구가 필요하다.
본 실시예는 운전자의 조작에 의해 수동으로 전기차의 주행을 제어하거나 자율주행장치와 연동하여 자동으로 전기차의 자율주행을 제어하는 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 차량 제어장치가 차량의 주행을 제어하는 방법에 있어서, 운전자의 조작에 의한 모드 설정신호를 획득하고, 상기 모드 설정신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 자동 모드로 설정하는 모드 설정과정; 및 상기 자동 모드에서 상기 차량의 주행 상태를 판단하고, 주행가능상태일 경우 자율주행신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 제어하는 자동 제어과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 위한 차량 제어방법을 제공한다.
또한, 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 차량의 주행을 제어하는 장치에 있어서, 운전자의 조작에 의한 모드 설정신호를 획득하고, 상기 모드 설정신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 자동 모드로 설정하는 모드 설정부; 및 상기 자동 모드에서 상기 차량의 주행 상태를 판단하고, 주행가능상태일 경우 자율주행신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 제어하는 자동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 통합 제어장치가 없는 저속 전기차에서 차량 제어장치(VCU: Vehicle Control Unit)를 이용하여 자율주행 제어가 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 수동 모드 및 자동 모드의 전환이 가능함에 따라 필요에 따라 운전자 또는 자율주행을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 수동/자동 모드 변환시 또는 비상정지에서 주행가능상태로 복귀시 상태천이를 통한 안전기능을 포함하고, 비상 정지가 가능한 안전기능을 구비함에 따라 자율주행제어장치의 이상 동작에 의한 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 자율주행제어장치의 종류에 관계없이 차량 제어장치(VCU)를 통해 저속 전기차의 자율주행을 제어할 수 있으며, 저속 전기차량기반의 자율주행차량 개발시 개발 기간 및 비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 자율주행기능이 필요한 전기차 기반 플랫폼을 기반으로 자율주행을 제어할 수 있는 차량제어장치를 개발할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 전기차의 주행 제어시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 전기차 주행 모드의 상태를 설명하기 위한 천이도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 전기차의 주행 제어시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명에서 기재된 차량 또는 전기차는 골프장, 공원, 공항 등의 특정 지역 내에서 저속으로 운행되는 소형 전기자동차를 의미하며, 자율주행을 위한 차량 제어장치(VCU: Vehicle Control Unit)를 구비한다면 차량의 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
본 실시예에 따른 전기차의 주행 제어시스템(100)은 전기차 플랫폼(110), 자율주행 제어장치(120) 및 원격 정지장치(130)를 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기차 플랫폼(110), 자율주행 제어장치(120) 및 원격 정지장치(130) 각각의 서로 다른 장치인 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 자율주행 제어장치(120) 및 원격 정지장치(130)가 전기차 플랫폼(110)에 포함된 형태로 구현될 수 있다.
전기차 플랫폼(110)은 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160), 차량 제어장치(VCU: Vehicle Control Unit, 170), 모터구동장치(180) 및 비상 정지장치(190)를 포함한다.
조향장치(140)는 차륜의 조향각을 변화시켜 전기차의 진행방향을 조정하는 장치를 의미한다. 여기서, 조향장치(140)는 차륜의 조향각을 변화시키기 위한 모든 장치를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 조향장치(140)는 수동 모드 또는 자동 모드에서 동작할 수 있다. 수동 모드에서는 운전자의 조향 휠(Steering Wheel)의 조작에 따라 전기차의 진행방향을 조정하고, 자동 모드에서는 차량 제어장치(170)로부터 획득한 조향 명령신호에 근거하여 전기차의 진행방향을 조정한다. 여기서, 조향 명령신호는 차륜의 회전방향, 회전력, 회전각도 등에 대한 정보를 포함한다.
조향장치(140)는 전자 조향장치(EPS: Electric Power Steering)로 구현될 수 있으나 전기차의 진행방향을 조정할 수 있다면 다양한 형태로 구현 가능하다.
가속장치(150)는 전기차의 모터구동장치(180)를 구동시키기 위한 가속페달 및 가속 조작을 전달하기 위한 전달모듈 등을 포함한다. 가속장치(150)는 수동 모드에서 운전자의 조작(예: 엑셀 페달 조작)에 근거하여 전기차를 가속시키기 위한 장치를 의미한다. 자동 모드에서는 가속장치(150)의 동작을 차량 제어장치(170)에서 대체하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 차량 제어장치(170)는 자율주행 제어장치(120)로부터 획득한 가속 명령신호에 근거하여 모터구동장치(180)를 제어한다.
감속장치(160)는 전기차의 속도를 감속시키기 위한 감속페달 및 감속 조작을 전달하기 위한 전달모듈 등을 포함한다. 감속장치(160)는 수동 모드에서 운전자의 조작(예: 브레이크 페달 조작)에 근거하여 전기차를 가속시키기 위한 장치를 의미한다. 자동 모드에서는 감속장치(160)의 동작을 차량 제어장치(170)에서 대체하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 차량 제어장치(170)는 자율주행 제어장치(120)로부터 획득한 감속 명령신호에 근거하여 모터구동장치(180)를 제어한다.
차량 제어장치(170)는 전기차 플랫폼(110) 내에 포함된 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160) 및 모터구동장치(180)와 연동하고, 전기차의 상태에 따라 자율주행 제어장치(120) 및 원격 정지장치(130)와 연동하여 전기차의 주행을 제어하는 동작을 수행한다.
차량 제어장치(170)는 수동 모드 또는 자동 모드로 구분되어 동작한다. 수동 모드는 전기차의 운전자가 주행을 제어하는 모드를 의미하고, 자동 모드는 자율주행제어장치(120)와 같은 모듈을 이용하여 자동으로 전기차의 주행을 제어하는 모드를 의미한다.
차량 제어장치(170)는 전기차의 내부에 구비된 모드 선택 스위치에 의해 생성된 모드 설정신호에 근거하여 전기차의 차량 주행 방식을 수동 모드 또는 자동 모드로 설정한다.
이하, 수동 모드에서 차량 제어장치(170)의 동작을 설명하도록 한다.
수동 모드에서 차량 제어장치(170)는 운전자가 직접 조작하는 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160) 등의 제어신호에 근거하여 모터구동장치(180)의 구동을 제어한다. 수동 모드에서는 차량 제어장치(170)가 없는 시스템에서 주행을 제어하는 것과 동일하게 운전자가 조작하는 제어신호(명령값)를 모터구동장치(180)로 그대로 전송하여 전기차의 주행을 제어한다.
차량 제어장치(170)는 수동 모드에서 조향장치(140)와 연동하는 경우, 운전자가 조향장치(140)를 조작에 따라 전기차의 조향을 제어하고, 조향장치(140)의 상태를 모니터링 할 수 있다.
차량 제어장치(170)는 수동 모드에서 가속장치(150)와 연동하는 경우, 운전자가 엑셀 페달을 밟은 정도를 측정하여 이에 해당하는 명령값을 모터구동장치(180)로 전송한다. 여기서, 차량 제어장치(170)는 전기차의 가속 상태를 모니터링 할 수 있다.
차량 제어장치(170)는 수동 모드에서 감속장치(160)와 연동하는 경우, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 이를 인식하여 가속장치(150)를 정지시키고, 브레이크 페달을 밟은 정도를 측정하여 이에 해당하는 명령값을 모터구동장치(180)로 전송한다. 여기서, 차량 제어장치(170)는 전기차의 감속 상태를 모니터링 할 수 있다.
이하, 자동 모드에서 차량 제어장치(170)의 동작을 설명하도록 한다.
자동 모드는 자율주행 제어장치(120) 또는 외부장치와 연동하여 운전자의 조작없이 자율 주행을 제어하는 모드를 의미한다.
자동 모드에서 차량 제어장치(170)는 운전자가 직접 조작하는 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160) 등의 제어신호를 사용하지 않고, 자율주행 제어장치(120)로부터 CAN(Controller Area Network) 통신을 이용하여 입력되는 자율주행신호를 기반으로 조향장치(140), 감속장치(160), 모터구동장치(180) 등의 동작을 제어한다.
자동 모드에서 차량 제어장치(170)는 CAN 통신이 끊어지거나 CAN 통신을 통해 제어명령을 내리는 자율주행 제어장치(120) 또는 상위 제어기(미도시)에 문제가 발생하면, 일정시간 대기하다가 전기차의 주행을 정지시키는 안전기능을 포함한다.
차량 제어장치(170)는 자동 모드에서 주행대기상태, 주행가능상태, 비상정지상태로 구분하여 전기차의 자율주행을 제어한다.
자동 모드에서 차량 제어장치(170)는 주행 상태를 판단하고, 주행 상태에 따라 전기차의 자율주행을 제어한다. 주행대기상태는 모드 선택 스위치의 조작을 통해 수동 모드에서 자동 모드로 전환되거나 비상정지상태에서 해제 후의 상태를 의미한다. 주행대기상태는 수동 모드 또는 비상정지상태에서 바로 주행상태로 변경됨으로써 발생하는 자율주행제어장치(120)의 이상 동작으로부터 전기차를 안전하게 보호하기 위한 상태를 의미한다.
차량 제어장치(170)는 주행대기상태에서 자율주행제어장치(120)로부터 자율주행신호를 획득하면 주행가능상태로 주행 상태가 변경된다. 주행가능상태에서는 자율주행신호에 포함된 조향 명령신호, 가속 명령신호, 제동 명령신호 등을 이용하여 조향장치(140), 감속장치(160), 모터구동장치(180) 등의 동작을 제어한다.
차량 제어장치(170)는 주행대기상태 또는 주행가능상태에서 원격정지장치(130) 또는 차량 내의 비상정지장치(190)가 작동된 경우 비상정지상태로 진입한다.
비상정지상태에서 차량 제어장치(170)는 주행가능상태에서 전기차의 주행 속도를 일정한 속도로 감속시켜 정지되도록 제어한다. 비상정지상태에서 차량 제어장치(170)는 비상정지가 해제되어 주행대기상태로 전환될 때까지 강제로 정지 상태를 유지한다. 차량 제어장치(170)는 비상정지 해제신호가 수신되거나 수동 모드로 변경되는 경우 비상정지상태를 해제한다.
모터구동장치(180)는 전기차를 움직이도록 모터를 구동하는 장치를 의미하며, 전기차의 배터리, 인버터, 모터 등을 포함할 수 있다. 모터구동장치(180)는 차량 제어장치(170)와 연동하여 전기차의 실질적인 주행을 위한 모터 구동을 수행한다. 모터구동장치(180)는 일반적으로 전기차에 사용되는 구동방식과 동일함에 따라 자세한 설명은 생략하도록 한다.
비상 정지장치(190)는 자동 모드에서 전기차 내부에 구비된 비상 정지 버튼의 입력이 존재하는 경우 비상제어신호를 차량 제어장치(170)로 전송하여 차량 제어장치(170)의 상태가 비상정지상태로 전환되도록 한다. 또한, 원격 정지장치(130)는 전기차와 연동된 관제 시스템의 관리자 또는 운전자의 원격제어 기기를 이용하여 비상 정지를 위한 원격제어신호를 차량 제어장치(170)로 전송하여 차량 제어장치(170)의 상태가 비상정지상태로 전환되도록 한다.
자율주행 제어장치(120)는 전기차가 자동 모드로 동작하는 경우 자율주행을 위한 자율주행신호를 생성하고, 자율주행신호를 차량 제어장치(170)로 전송한다. 여기서, 자율주행신호는 조향장치(140)를 제어하기 위한 조향 명령신호, 감속장치(160)를 제어하기 위한 가속 명령신호, 모터구동장치(180)를 제어하기 위한 제동 명령신호 등을 포함한다.
자율주행 제어장치(120)는 차량 제어장치(170)와 별도의 장치인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 차량 제어장치(170)의 내부에 구비되어 자율주행신호를 생성하는 주행신호 생성부(미도시)와 같은 모듈 또는 소프트웨어 형태로 구현될 수도 있다.
도 2는 본 실시예에 따른 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 차량 제어장치(170)는 모드 설정부(210), 수동 제어부(220) 및 자동 제어부(230)를 포함한다. 도 2에 도시된 차량 제어장치(170)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 메일 방화벽 장치(130)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
모드 설정부(210)는 사용자의 조작에 의해 입력된 모드 설정신호를 획득하고, 모드 설정신호에 근거하여 차량 제어장치(170)의 차량 주행 방식을 수동 모드 또는 자동 모드로 설정한다. 여기서, 모드 설정신호는 전기차의 내부에 구비된 모드 선택 스위치의 조작을 통해 생성된 신호인 것이 바람직하다.
수동 모드는 전기차의 운전자가 차량의 주행을 제어하는 모드를 의미하고, 자동 모드는 자율주행 제어장치(120) 또는 외부장치와 연동하여 운전자의 조작없이 자동으로 주행을 제어하는 모드를 의미한다.
모드 설정부(210)는 차량 제어장치(170)의 차량 주행 방식이 수동 모드로 설정된 경우 수동 제어부(220)를 이용하여 전기차의 주행을 제어하고, 자동 모드로 설정된 경우 자동 제어부(230)를 이용하여 전기차의 주행을 제어한다.
수동 제어부(220) 및 자동 제어부(230)는 수동 모드 및 자동 모드 각각에서 별도로 동작하는 모듈인 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 자동 제어부(230)는 수동 모드에서 운전자의 주행 조작을 모니터링한 결과정보를 수동 제어부(220)로부터 획득하고, 결과정보를 자동 모드의 자율주행 제어과정에 반영할 수 있다.
수동 제어부(220)는 수동 모드에서 운전자의 조작에 따라 차량의 주행을 제어하는 동작을 수행한다. 수동 제어부(220)는 일반주행 제어부(222) 및 주행 모니터링부(224)를 포함한다.
일반주행 제어부(222)는 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160) 등으로부터 운전자가 조작에 따른 제어신호를 수신하고, 제어신호에 근거하여 수동 모드로 차량의 주행을 제어한다.
일반주행 제어부(222)는 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160) 등의 제어신호를 모터구동장치(180)에 그대로 전송하여 차량의 주행을 제어한다.
일반주행 제어부(222)는 운전자가 조향장치(140)를 조작하면 조작에 따라 전기차 바퀴의 방향을 제어하고, 운전자가 가속장치(150)를 조작하면 엑셀 페달을 밟은 정도를 측정하여 이에 해당하는 명령값을 모터구동장치(180)로 전송한다. 또한, 일반주행 제어부(222)는 감속장치(160)를 조작하면 브레이크 페달을 인식하여 가속장치(150)를 정지시키고, 브레이크 페달을 밟은 정도를 측정하여 이에 해당하는 명령값을 모터구동장치(180)로 전송한다.
주행 모니터링부(224)는 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160)의 조작에 대한 모니터링을 수행한다. 주행 모니터링부(224)는 조향장치(140)의 조작 상태를 모니터링하고, 가속장치(150)의 조작 정도에 대한 측정값을 모니터링한다. 또한, 주행 모니터링부(224)는 감속장치(160)의 조작 정도에 대한 측정값을 모니터링한다.
주행 모니터링부(224)는 전기차의 위치정보를 기반으로 소정의 구간마다 모니터링 결과를 저장할 수 있다.
주행 모니터링부(224)는 모니터링 결과에 대한 요청이 존재하는 경우, 모니터링 결과를 자동 제어부(230)로 전송할 수 있다.
자동 제어부(230)는 자동 모드에서 차량의 자율주행을 제어하는 동작을 수행한다. 자동 제어부(230)는 주행 상태 판단부(232), 신호 획득부(234), 주행신호 설정부(236) 및 자율주행 제어부(238)를 포함한다.
주행 상태 판단부(232)는 자동 모드에서 주행대기상태, 주행가능상태, 비상정지상태 중 적어도 하나의 상태를 판단한다.
주행 상태 판단부(232)는 모드 선택 스위치의 조작을 통해 수동 모드에서 자동 모드로 전환되거나 비상정지상태에서 해제 후의 상태를 주행대기상태로 판단한다. 주행대기상태는 수동 모드 또는 비상정지상태에서 바로 주행상태로 변경됨으로써 발생하는 자율주행제어장치(120)의 이상 동작으로부터 전기차를 안전하게 보호하기 위한 상태를 의미한다.
주행 상태 판단부(232)는 자율주행제어장치(120)로부터 자율주행신호를 획득하면 주행대기상태에서 주행가능상태로 변경된 것으로 판단한다. 주행가능상태에서는 자율주행신호에 포함된 조향 명령신호, 가속 명령신호, 제동 명령신호 등을 이용하여 조향장치(140), 감속장치(160), 모터구동장치(180) 등의 동작을 제어할 수 있다.
주행 상태 판단부(232)는 주행대기상태 또는 주행가능상태에서 원격정지장치(130) 또는 차량 내의 비상정지장치(190)가 작동된 경우 비상정지상태로 판단한다. 비상정지상태에서는 주행가능상태에서 전기차의 주행 속도를 일정한 속도로 감속시켜 정지되도록 제어한다. 비상정지상태는 비상정지가 해제되어 주행대기상태로 전환될 때까지 강제로 정지 상태를 유지된다.
신호 획득부(234)는 주행대기상태에서 자율주행신호를 획득한다. 신호 획득부(234)는 자율주행신호를 주행 상태 판단부(232)로 전송하여 주행대기상태를 주행가능상태로 변경되도록 한다. 신호 획득부(234)는 기 설정된 시간동안 자율주행신호가 수신되지 않으면 타임아웃 카운트(Timeout Count)를 증가시키고, 타임아웃 카운트 수가 기 설정된 타임아웃 임계값을 초과하는 경우 주행 상태 판단부(232)에서 자동 모드의 상태가 비상정지상태로 변경되도록 한다.
주행신호 설정부(236)는 신호 획득부(234)에서 획득한 자율주행신호를 전기차의 주행에 최적화되도록 조정하는 동작을 수행한다. 주행신호 설정부(236)는 골프장, 공원, 공항 등의 특정 지역 내에서 운행되는 전기차의 자율주행신호를 최적화하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
주행신호 설정부(236)는 특정 지역의 지도정보를 기반으로 자율주행신호를 최적화하거나 수동 제어부(220)와 연동하여 자율주행신호를 최적화할 수 있다.
주행신호 설정부(236)는 특정 지역에 대한 지도정보를 획득하고, 구간별 지도 정보에 근거하여 자율주행신호를 조정한다. 여기서, 지도정보는 구간별로 언덕길, 내리막길, 커브 정도 등에 대한 정보를 포함한다.
주행신호 설정부(236)는 언덕길, 내리막길, 커브 정도 등의 조건을 고려하여 특정 지역의 구간마다 조향, 가속, 감속 신호를 재설정함으로써, 자율주행제어장치(120)에서 생성된 자율주행신호를 최적화한다. 예를 들어, 특정 지역의 A 구간에서 자율주행제어장치(120)로부터 획득한 자율주행신호는 20 km의 가속신호 및 우측 15 °의 조향신호를 포함하는 경우, 주행신호 설정부(236)는 A 구간의 지도정보(언덕길 경사 15 °, 커브 25 °)를 고려하여 자율주행신호를 조정할 수 있다. 조정된 자율주행신호는 30km의 가속신호 및 우측 20 °의 조향신호를 포함할 수 있다.
또한, 주행신호 설정부(236)는 수동 제어부(220)와 연동하여 획득한 자율주행신호를 최적화한다.
주행신호 설정부(236)는 수동 모드에서 운전자의 주행 조작을 모니터링한 모니터링 결과를 수동 제어부(220)로부터 획득하고, 모니터링 결과를 기반으로 자율주행신호를 최적화한다.
주행신호 설정부(236)는 특정 지역의 구간마다 모니터링 결과를 고려하여 조향, 가속, 감속 신호를 재설정함으로써, 자율주행제어장치(120)에서 생성된 자율주행신호를 최적화한다. 예를 들어, 특정 지역의 B 구간에서 자율주행제어장치(120)로부터 획득한 자율주행신호는 20 km의 가속신호 및 우측 15 °의 조향신호를 포함하는 경우, 주행신호 설정부(236)는 B 구간의 모니터링 결과(30 km의 가속신호 및 우측 25 °의 조향신호)를 고려하여 자율주행신호를 조정할 수 있다. 조정된 자율주행신호는 25 km의 가속신호 및 우측 20 °의 조향신호를 포함할 수 있다.
주행신호 설정부(236)에서 지도정보를 기반으로 자율주행신호를 최적화하는 방법 및 수동 모드의 모니터링 결과를 기반으로 자율주행신호를 최적화하는 방법 각각이 별도로 처리되는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 지도정보 및 수동 모드의 모니터링 결과를 모두 이용하여 자율주행신호를 최적화할 수 있다.
자율주행 제어부(238)는 자동 모드의 주행가능상태에서 자율주행신호에 따라 차량의 주행을 제어하는 동작을 수행한다. 여기서, 자율주행신호는 조향 명령신호, 가속 명령신호, 제동 명령신호 등을 포함한다.
자율주행 제어부(238)는 주행가능상태에서 자율주행신호에 포함된 조향 명령신호에 근거하여 조향장치(140)의 동작을 제어하고, 가속 명령신호에 근거하여 모터구동장치(180)의 동작을 제어한다. 또한, 자율주행 제어부(238)는 자율주행신호에 포함된 제동 명령신호에 근거하여 모터구동장치(180) 및 제동장치(미도시)의 동작을 제어한다.
도 3은 본 실시예에 따른 전기차의 자율주행을 위한 차량 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
차량 제어장치(170)는 전기차의 내부에 구비된 모드 선택 스위치의 조작에 따른 모드 설정신호를 획득한다(S310). 차량 제어장치(170)는 모드 설정신호에 근거하여 전기차의 차량 주행 방식을 수동 모드 또는 자동 모드로 설정한다.
차량 제어장치(170)의 모드 확인 결과(S320) 모드 설정신호에 근거하여 수동 모드로 설정된 경우(S322), 차량 제어장치(170)는 조향, 감속, 가속 등의 운전자 조작에 따라 전기차의 주행을 제어한다. 구체적으로 차량 제어장치(170)는 조향장치(140), 가속장치(150), 감속장치(160) 등으로부터 운전자가 조작에 따른 제어신호를 수신하고, 제어신호에 근거하여 수동 모드로 차량의 주행을 제어한다.
차량 제어장치(170)의 모드 확인 결과(S320) 모드 설정신호에 근거하여 자동 모드로 설정된 경우, 차량 제어장치(170)는 주행대기상태로 동작하며, 주행대기상태에서 자율주행신호(주행제어신호)의 획득 여부를 판단한다(S330).
차량 제어장치(170)는 기 설정된 시간동안 자율주행신호가 수신되지 않으면 타임아웃 카운트(Timeout Count)를 증가시킨다(S332). 차량 제어장치(170)는 카운트 수가 기 설정된 타임아웃 임계값을 초과하는 경우(S334) 전기차가 비상정지되도록 제어한다(S336).
단계 S330의 판단결과 주행대기상태에서 자율주행신호를 획득한 경우, 차량 제어장치(170)는 타임아웃 카운트를 초기화하고(S340), 자율주행신호에 포함된 조향, 감속, 가속 등의 명령값을 확인한다(S350).
차량 제어장치(170)는 조향 명령신호, 가속 명령신호, 제동 명령신호 등의 확인 결과에 따라 전기차의 주행을 제어한다(S360).
도 3에서는 단계 S310 내지 단계 S360를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S310 내지 단계 S360 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 3에 기재된 본 실시예에 따른 차량 제어장치(170)의 동작은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 차량 제어장치(170)의 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
도 4는 본 실시예에 따른 전기차 주행 모드의 상태를 설명하기 위한 천이도이다.
차량 제어장치(170)는 수동 모드에서 자동 모드로 전환하기 위한 모드 설정신호를 수신하는 경우, 수동 모드를 자동 모드로 변경한다. 자동 모드로 변경된 초기에 차량 제어장치(170)는 주행대기상태로 진입한다. 한편, 차량 제어장치(170)는 자동 모드에서 수동 모드로 전환하기 위한 모드 설정신호를 수신하는 경우, 자동 모드를 수동 모드로 변경한다.
차량 제어장치(170)는 자동 모드의 주행대기상태에서 자율주행제어장치(120)로부터 자율주행신호를 획득하면 주행가능상태로 상태를 변경하며, 자율주행신호에 근거하여 전기차의 주행을 제어한다. 차량 제어장치(170)는 일정시간 동안 자율주행신호의 추가 입력이 존재하지 않는 경우 주행가능상태를 주행대기상태로 변경할 수 있다.
차량 제어장치(170)는 자동 모드의 주행대기상태에서 비상정지(EM STOP) 조건을 만족하는 경우 비상정지상태로 상태를 변경한다. 여기서, 비상정지 조건은 일정 시간동안 자율주행신호가 수신되지 않아 타임아웃 카운트(Timeout Count)가 기 설정된 임계치를 초과하는 조건일 수 있다. 차량 제어장치(170)는 자동 모드의 비상정지상태에서 비상정지(EM STOP) 조건을 초기화하기 위한 신호가 입력되는 경우 비상정지상태를 주행대기상태로 변경한다. 한편, 차량 제어장치(170)는 자동 모드의 비상정지상태에서 수동 모드로 전환하기 위한 모드 설정신호를 수신하는 경우, 자동 모드를 수동 모드로 변경한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 전기차의 주행 제어시스템 110: 전기차 플랫폼
120: 자율주행 제어장치 130: 원격 정지장치
140: 조향장치 150: 가속장치
160: 감속장치 170: 차량 제어장치
180: 모터구동장치 190: 비상 정지장치
210: 모드 설정부 220: 수동 제어부
222: 일반주행 제어부 224: 주행 모니터링부
230: 자동 제어부 232: 주행상태 판단부
234: 신호 획득부 236: 주행신호 설정부
238: 자율주행 제어부

Claims (11)

  1. 차량 제어장치가 차량의 주행을 제어하는 방법에 있어서,
    운전자의 조작에 의한 모드 설정신호를 획득하고, 상기 모드 설정신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 자동 모드로 설정하는 모드 설정과정; 및
    상기 자동 모드에서 상기 차량의 주행 상태를 주행대기상태, 주행가능상태, 비상정지상태 중 적어도 하나의 상태로 판단하며,
    상기 주행대기상태에서 외부장치로부터 자율주행신호를 획득한 경우 상기 주행가능상태인 것으로 판단하고 상기 주행가능상태일 경우 자율주행신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 제어하며,
    상기 주행대기상태에서 기 설정된 시간동안 상기 자율주행신호가 수신되지 않으면, 타임아웃 카운트를 증가시키고, 상기 타임아웃 카운트 수가 기 설정된 타임아웃 임계값을 초과하는 경우 상기 자동 모드의 상태를 비상정지상태로 변경하는 자동 제어과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 위한 차량 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자동 제어과정은,
    상기 주행가능상태에서 상기 자율주행신호에 포함된 조향 명령신호, 가속 명령신호 및 제동 명령신호 중 적어도 하나의 신호에 따라 상기 차량의 주행을 제어하는 자율주행 제어과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 위한 차량 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 자율주행 제어과정은,
    상기 주행가능상태에서 상기 조향 명령신호에 근거하여 조향장치의 동작을 제어하고, 상기 가속 명령신호에 근거하여 모터구동장치의 동작을 제어하며, 상기 제동 명령신호에 근거하여 모터구동장치 및 제동장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 위한 차량 제어방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 자동 제어과정은,
    소정의 조건에 해당하는 경우 비상정지상태로 판단하며, 상기 비상정지상태에서 상기 자율주행 제어과정은 상기 차량의 주행 속도를 일정한 속도 변화로 감속시켜 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 위한 차량 제어방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모드 설정과정은,
    수동 모드로 변경하기 위한 상기 모드 설정신호를 획득한 경우, 상기 차량의 주행을 상기 수동 모드로 설정하며, 상기 수동 모드에서는 상기 운전자가 직접 조작하는 조향장치, 가속장치 및 감속장치 중 적어도 하나의 제어신호에 근거하여 상기 차량의 주행이 제어되도록 하는 것을 특징으로 하는 자율주행을 위한 차량 제어방법.
  6. 차량의 주행을 제어하는 장치에 있어서,
    운전자의 조작에 의한 모드 설정신호를 획득하고, 상기 모드 설정신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 자동 모드로 설정하는 모드 설정부; 및
    상기 자동 모드에서 상기 차량의 주행 상태를 주행대기상태, 주행가능상태, 비상정지상태 중 적어도 하나의 상태로 판단하며,
    상기 주행대기상태에서 외부장치로부터 자율주행신호를 획득한 경우 상기 주행가능상태인 것으로 판단하고 상기 주행가능상태일 경우 자율주행신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 제어하며,
    상기 주행대기상태에서 기 설정된 시간동안 상기 자율주행신호가 수신되지 않으면, 타임아웃 카운트를 증가시키고, 상기 타임아웃 카운트 수가 기 설정된 타임아웃 임계값을 초과하는 경우 상기 자동 모드의 상태를 비상정지상태로 변경하는 자동 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 자동 제어부는,
    상기 주행가능상태에서 상기 자율주행신호에 포함된 조향 명령신호, 가속 명령신호 및 제동 명령신호 중 적어도 하나의 신호에 따라 상기 차량의 주행을 제어하는 자율주행 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 자율주행 제어부는,
    상기 주행가능상태에서 상기 조향 명령신호에 근거하여 조향장치의 동작을 제어하고, 상기 가속 명령신호에 근거하여 모터구동장치의 동작을 제어하며, 상기 제동 명령신호에 근거하여 모터구동장치 및 제동장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 자동 제어부는,
    소정의 조건에 해당하는 경우 비상정지상태로 판단하며, 상기 비상정지상태에서 상기 자율주행 제어부는 상기 차량의 주행 속도를 일정한 속도 변화로 감속시켜 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 모드 설정부는,
    수동 모드로 변경하기 위한 상기 모드 설정신호를 획득한 경우, 상기 차량의 주행을 상기 수동 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수동 모드에서 상기 운전자가 직접 조작하는 조향장치, 가속장치 및 감속장치 중 적어도 하나의 제어신호에 근거하여 상기 차량의 주행을 제어하는 수동 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어장치.
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