KR102086178B1

KR102086178B1 - 운전자 오조작 차량 제어방법 및 이를 위한 차량 제어장치

Info

Publication number: KR102086178B1
Application number: KR1020140169651A
Authority: KR
Inventors: 정도근; 이종수; 박성민; 한동욱; 양승욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-12-01
Filing date: 2014-12-01
Publication date: 2020-03-06
Also published as: KR20160065539A

Abstract

본 발명의 운전자 오조작 차량 제어를 위한 차량 제어장치에서는 엔진 ECU(Electronic Control Unit)(7)가 운행중인 차량에서 조향휠에 가해지는 압전센서(20)에 의한 운전자 압력값과 운전석에서 음성인식센서(10)에 의한 운전자 음성신호값으로 운전자의 오조작에 의한 차량 이상 상태를 판단하고, 차량 이상 상태에 맞춰 엔진 토크를 제한한 후 차량속도를 낮춰줌으로써 운전자의 액셀 폐달 오조작 미인식상태에서도 차량을 안전하게 정지하거나 차속을 저하시켜 줄 수 있고, 운전자의 미숙한 대체에 따른 차량 사고를 방지할 수 있는 특징을 갖는다.

Description

운전자 오조작 차량 제어방법 및 이를 위한 차량 제어장치{Method and System for Automoblie Control Driver's Miss Manipulation}

본 발명은 운전자 오조작 차량 제어에 관한 것으로, 특히 운전자 오조작 감지에 의한 엔진 토크 제한 및 브레이크 조작이 이루어지는 운전자 오조작 차량 제어방법 및 이를 위한 차량 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량을 정지하고자 하는 운전자의 액셀 페달 조작은 의도하지 않은 차량의 가속 주행을 가져옴으로써 운전자를 패닉(Panic)상태로 몰고 가고, 이러한 상태에서 이루어지는 운전자의 상황 대처는 브레이크 페달을 조작하기 보단 액셀 페달을 더욱 심하게 조작하는 상황으로 진전되고 있다.

이러한 상황으로서 운전자가 액셀 페달을 브레이크 페달로 오 인식하고 있는 상황에서 긴급 상황이 발생할 때, 순간적으로 브레이크 페달을 밟는다고 인식하더라도 브레이크 페달대신 액셀 페달을 밟게 됨으로써 안전하게 차량을 멈추는 조작을 하지 못하고 사고로 이어지는 경우를 예로 들 수 있다.

이러한 돌변상황에 대처하기 위한 방법으로서 엔진 ECU(Electronic Control Unit)의 긴급 상황 인식으로 브레이크 작동제한을 예로 들 수 있다.

국내특허공개 10-2005-0015771(2005년02월21일)

하지만, 긴급 상황 시 엑셀 폐달의 조작에 의한 가속 상황에서 제동을 위한 브레이크만 제어될 경우 차량 출력의 근원인 엔진 토크는 그대로 유지한 상태에서 제동 극대화가 불가하며, 특히 제동을 위해 사용되는 엔진 부압은 ETC(Electronic Throttle Control)가 열려 있는 상태(액셀 페달을 밟고 있는 상황)에서 최대의 효율을 얻을 수 없어 브레이크 작동을 다발할 경우 제동 효율을 극대화 할 수 없다는 한계성이 있을 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 운전자의 액셀 폐달 오조작 미인식상태를 운전자의 반사적 행동과 음성으로 자동 인식함으로써 엔진 출력 토크를 제한한 후 일정 시간 및 일정 토크 도달상태에서 다시 브레이크를 자동 조작해 차량정지를 수행하는 운전자 오조작 차량 제어방법 및 이를 위한 차량 제어장치의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 운전자 오조작 차량 제어방법은 (A) 엔진 ECU(Electronic Control Unit)가 차량 운전 상태를 인식한 상태에서, 조향휠에 가해지는 운전자 압력값과 운전석에서 검출되는 운전자 음성신호값으로 운전자의 오조작에 의한 차량 이상 상태를 판단하고; (B) 상기 차량 이상 상태 판단 시 상기 엔진 ECU가 엔진의 엔진 토크를 제한한 후 차량속도를 낮춰주며; (C) 차량속도가 낮춰져 차량 이상 상태 해제 판단 시 상기 엔진 ECU가 엔진의 엔진 토크를 운전자 요구 토크에 맞춰 상승시켜주는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 운전 상태는 엔진의 엔진러닝 시 D 또는 R 변속단이고, 차속, 엔진 RPM, APS(Accelator Pedal Scope)에 대한 데이터가 상기 엔진 ECU에 전송되는 조건이다. 상기 엔진 ECU는 상기 차속, 상기 엔진 RPM, 상기 APS에 대한 데이터 검출이 일정시간동안 지속되지 않으면, 차량 이상 상태를 판단하지 않는다. 상기 일정시간은 설정시간이 영(0)으로 설정되고, 영(0)일 때 차량 이상 상태가 즉시 판단된다.

상기 엔진토크의 제한은 엔진 RPM 값과 APS 값 별로 엔진 토크가 설정되고, 상기 엔진 RPM 값과 상기 APS 값이 서로 만나는 값을 엔진토크 설정값으로 선택해 설정된다. 상기 엔진 토크 설정값은 현재 엔진 토크값에 대해 토크저하기울기 값을 설정하고, 상기 토크저하기울기 값으로 상기 엔진 토크 설정값이 현재 엔진 토크값을 낮춰주거나 또는 아이들로 전환된다. 상기 토크저하기울기 값은 APS 값과 엔진 토크 설정값에서 현재 엔진 토크 값을 뺀 토크 차 별로 토크저하기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크저하기울기 값으로 선택된다.

상기 엔진 토크 설정값은 엔진의 아이들(Idle)조건으로 설정된다.

상기 차량속도의 저하는 브레이크 작동 상태에서 차속을 설정값이하로 낮춰주는 ABS ECU(Anti Break System Electronic Control Unit)협조제어방식으로 수행된다. 상기 차량속도의 저하는 APS를 0(영)으로 하여 차속을 설정값이하로 낮춰주는 APS 협조제어방식으로 수행된다.

상기 운전자 요구 토크에 맞춘 엔진 토크 상승은 APS 값과 현재 엔진 토크 값에서 엔진 토크 운전자 요구값을 뺀 토크 차 별로 토크상승기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크상승기울기 값으로 선택된다. 상기 운전자 요구 토크에 맞춘 엔진 토크 상승 조건은 엔진토크제한 해제와 브레이크작동 해제를 개별적으로 확인한 후, 엔진토크제한 해제 조건과 브레이크작동 해제 조건이 각각 충족되지 않으면 엔진토크제한 해제 조건과 브레이크작동 해제 조건을 크로스 체크하여 해제된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 운전자 오조작 차량 제어방법 및 이를 위한 차량 제어장치는 차속, 엔진 RPM, APS의 인식으로 챠량 운행을 확인하며, 조향장치의 조향휠에 구비된 압전센서의 압력값과 함께 운전석에 구비된 음성인식센서의 음성신호값을 검출하고, 상기 압력값과 상기 음성신호값이 설정값을 초과하는 조건에서 운전자의 오조작에 의한 차량 이상 상태를 판단하며, 차량 이상 상태 판단 시 엔진의 엔진 토크를 제한한 후 차량속도를 낮춰주고 반면 차량 이상 상태 해제 판단 시 엔진 토크를 운전자 요구 토크에 맞춰 상승시켜주는 엔진 ECU; 상기 차량속도를 낮출 때 상기 엔진 ECU와 협조제어로 브레이크를 작동시키는 ABS ECU;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 엔진 ECU에는 엔진 RPM 값과 APS 값 별로 엔진 토크가 설정되고, 상기 엔진 RPM 값과 상기 APS 값이 서로 만나는 값을 엔진토크 설정값으로 선택해 설정하는 엔진토크제한 설정 맵; APS 값과 엔진 토크 설정값에서 현재 엔진 토크 값을 뺀 토크 차 별로 토크저하기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크저하기울기 값으로 선택되는 토크저하기울기 선정 맵; APS 값과 현재 엔진 토크 값에서 엔진 토크 운전자 요구값을 뺀 토크 차 별로 토크상승기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크상승기울기 값으로 선택되는 엔진 토크 상승 설정 맵이 구비된다.

이러한 본 발명은 운전자가 액셀페달을 브레이크 페달로 오 인식하고 밟고 있는 상황과 같은 오 조작에 의한 차량 급출발을 방지 할 수 있으며, 더불어 음성 인식 및 조향 핸들에 장착되어 있는 압전 소자를 통한 긴급 상황 감지 및 차량을 제어할 수 있는 기술 확보가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 운전자 오조작 차량 제어방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 운전자 오조작 차량 제어를 위한 차량 제어장치의 구성도이며, 도 3내지 도 5는 본 발명에 따른 운전자 오조작 차량 제어를 위한 차량 제어장치의 엔진 토크 제한의 예이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 운전자 오조작 차량 제어방법이고, 도 2는 운전자 오조작 차량 제어가 구현되는 차량 제어장치의 예를 나타낸다. 이하에서 설명되는 운전자 오조작 차량 제어는 엔진 ECU(7)를 통해 구현됨으로 설명된다.

S10과 같이 엔진 ECU(7)는 엔진(5)의 엔진러닝상태를 인식하면, S20과 같이 변속단이 D 또는 R 상태에서 인지를 검출함으로써 차속, 엔진 RPM, APS(Accelator Pedal Scope)에 대한 데이터를 입력 받는다.

이어, S30과 같이 엔진 ECU(7)는 차속, 엔진 RPM, APS에 대한 데이터가 지속적으로 검출되는지 여부를 판단함으로써 차량이 운행상황임을 인식하고, S40과 같이 설정값을 초과하는 시간인 Delay t까지 지속하여 준다. 이를 위해, 엔진 ECU(7)는 차속, 엔진 RPM, APS에 대한 데이터 입력이 지속되는 설정시간을 적용함으로써 차량의 운행 상태를 확정한다. 하지만, 상기 설정시간은 영(0)으로 설정될 수 있고, 이 경우 엔진 ECU(7)는 차속, 엔진 RPM, APS에 대한 데이터 인식 시 바로 차량의 운행 상태를 확정하여 준다.

이후, S50과 같이 엔진 ECU(7)는 운행중인 차량에서 운전자의 오조작 상황이 발생되었는지를 판단한다. 이를 위해, 엔진 ECU(7)는 조향장치(1)의 조향휠에 구비된 압전센서(20)의 압력값과 함께 운전석에 구비된 음성인식센서(10)의 음성신호값을 통신이나 와이어를 이용해 수신하며, 수신된 압력값과 음성 신호값의 각각이 설정된 값을 초과하는지 여부를 판단한다. 그 결과, 수신된 압력값이 설정된 값을 초과한 상태에서 수신된 음성 신호값도 설정된 값을 초과하였다면 엔진 ECU(7)는 운전자의 오조작에 의한 긴급제동상황으로 인식한다.

S60은 운전자의 오조작에 의한 긴급제동상황으로 인식한 엔진 ECU(7)가 운전자 개입 없이 스스로 엔진(5)을 제어하는 1차 비상모드 수행단계이다. 이를 위해 엔진 ECU(7)는 엔진토크를 설정값 이하로 제한하여 준다. 이때, 엔진 토크 설정값이 엔진토크 = 0(영)으로 설정될 수 있는데, 이는 엔진(5)이 아이들(Idle)로 전환됨을 의미한다. 도 3은 엔진토크의 제한 토크를 설정하는 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 엔진 RPM(세로축)과 APS(가로축)의 영역내에서 엔진 RPM 값과 APS 값 별로 엔진 토크가 설정되고, 이로부터 제한되어야 할 엔진 토크가 결정됨을 알 수 있다. 일례로, 운전자의 오조작에 의해 APS = 19.92이고, 이때 엔진 RPM = 2,000이면, 엔진 토크 설정값은 4N으로 설정된다. 엔진 토크 설정값 = 4N은 현재 엔진(5)의 출력에 관계없이 4N으로 저하시킴을 의미한다.

S70은 현재 엔진 토크 값을 엔진 토크 설정값으로 낮춰주는 토크저하시간인 Delay t를 적용하는 단계이다. 이와 같이 토크저하시간인 Delay t를 적용함으로써 현재 엔진 토크 값이 엔진 토크 설정값으로 낮아지는 기울기를 점진적으로 할 수 있고, 이는 급격한 엔진 토크 변동에 의한 악 영향을 방지하여 준다. 도 4는 엔진토크의 토크저하기울기 값을 설정하는 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, APS(세로축)와 토크 차(가로축)(엔진 토크 설정값 - 현재 엔진 토크 값)의 영역내에서 토크차별로 토크 기울기가 설정되고, 이로부터 엔진 토크 설정값으로 접근하여할 기울기 값이 결정됨을 알 수 있다. 일례로, APS = 80.1이고, 이때 토크차 = -40.000이면, 토크저하기울기 값은 17.000으로 설정된다. 토크저하기울기 값 = 17.000은 현재 엔진(5)의 엔진 토크가 엔진 토크 설정값으로 접근하는 토크저하시간인 Delay t를 의미한다.

S80은 1차 비상모드 수행으로 엔진(5)의 토크가 엔진 토크 설정값으로 ??어진 후 이어지는 브레이크를 제어하는 2차 비상모드이다. 이를 위해, 엔진 ECU(7)는 S90-1과 S90-2로 구분하여 차량을 제어한다. S90-1은 엔진 ECU(7)와 협조제어하는 ABS ECU(9)의 브레이크제어기(30) 조작에 의한 브레이크 작동 상태에서 차속을 설정값이하로 낮춰주는 ABS ECU(9)와 협조제어방식이고, 반면 S90-2는 엔진 ECU(7)가 APS = 0(영)으로 하여 차속을 설정값이하로 낮춰주는 APS 협조제어방식이다.

이어, S100은 차량이 정상화된 후 엔진 ECU(7)가 1차 비상모드에 적용된 엔진토크제한과 2차 비상모드에 적용된 브레이크작동을 해제하고, 엔진(5)의 엔진토크를 운전자 요구 토크에 맞춰 상승시켜주는 단계이다. 이를 위해, 엔진 ECU(7)는 엔진 토크의 급격한 상승으로부터 발생될 수 있는 2차 사고를 방지하도록 엔진 토크 상승기울기를 적용하여 준다. 하지만, 운전자 의지와 일치하도록 토크 증대값을 100%로 설정할 수 있다. 또한, 토크 제한 로직 작동 후 설정값 이상 시간이 지난 경우에 자동 해제되도록 설정될 수 있다. 도 5는 엔진토크의 토크상승기울기 값을 설정하는 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, APS(세로축)와 토크 차(가로축)(현재 엔진 토크 값 - 엔진 토크 운전자 요구값)의 영역내에서 토크차별로 토크 기울기가 설정되고, 이로부터 엔진 토크 운전자 요구값으로 접근하여할 기울기 값이 결정됨을 알 수 있다. 일례로, APS = 30.1이고, 이때 토크차 = 200.000이면, 토크상승기울기 값은 0.06250으로 설정된다. 토크상승기울기 값 = 0.06250은 현재 엔진(5)의 엔진 토크가 엔진 토크 운전자 요구값으로 접근할 때 2차 사고를 가져올 수 있는 급격한 엔진 토크 상승을 방지할 수 있다.

특히, S100에서 엔진 ECU(7)는 엔진토크제한 해제와 브레이크작동 해제를 개별적으로 확인한 후, 엔진토크제한 해제 조건과 브레이크작동 해제 조건이 각각 충족되지 않으면 엔진토크제한 해제 조건과 브레이크작동 해제 조건을 크로스 체크한 다음 엔진(5)의 엔진토크를 운전자 요구 토크에 맞춰 상승시켜줄 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 운전자 오조작 차량 제어를 위한 차량 제어장치에서는 엔진 ECU(7)가 운행중인 차량에서 조향휠에 가해지는 압전센서(20)에 의한 운전자 압력값과 운전석에서 음성인식센서(10)에 의한 운전자 음성신호값으로 운전자의 오조작에 의한 차량 이상 상태를 판단하고, 차량 이상 상태에 맞춰 엔진 토크를 제한한 후 차량속도를 낮춰줌으로써 운전자의 액셀 폐달 오조작 미인식상태에서도 차량을 안전하게 정지하거나 차속을 저하시켜 줄 수 있고, 운전자의 미숙한 대체에 따른 차량 사고를 방지할 수 있다.

1 : 조향장치 3 : 브레이크장치
5 : 엔진 7 : 엔진 ECU(Electronic Control Unit)
9 : ABS ECU(Anti Break System Electronic Control Unit)
10 : 음성인식센서
20 : 압전센서
30 : 브레이크제어기

Claims

(A) 엔진 ECU(Electronic Control Unit)가 차량 운전 상태를 인식한 상태에서, 조향휠에 가해지는 운전자 압력값과 운전석에서 검출되는 운전자 음성신호값으로 운전자의 오조작에 의한 차량 이상 상태를 판단하고;
(B) 상기 차량 이상 상태 판단 시 상기 엔진 ECU가 엔진의 엔진 토크를 제한한 후 차량속도를 낮춰주며;
(C) 차량속도가 낮춰져 차량 이상 상태 해제 판단 시 상기 엔진 ECU가 엔진의 엔진 토크를 운전자 요구 토크에 맞춰 상승시켜주고;
상기 엔진토크의 제한은 엔진 RPM 값과 APS 값 별로 엔진 토크가 설정되고, 상기 엔진 RPM 값과 상기 APS 값이 서로 만나는 값을 엔진토크 설정값으로 선택해 설정되는
것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 차량 운전 상태는 엔진의 엔진러닝 시 D 또는 R 변속단이고, 차속, 엔진 RPM, APS(Accelator Pedal Scope)에 대한 데이터가 상기 엔진 ECU에 전송되는 조건인 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 2에 있어서, 상기 엔진 ECU는 상기 차속, 상기 엔진 RPM, 상기 APS에 대한 데이터 검출이 일정시간동안 지속되지 않으면, 차량 이상 상태를 판단하지 않는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 3에 있어서, 상기 일정시간은 설정시간이 영(0)으로 설정되고, 영(0)일 때 차량 이상 상태가 즉시 판단되는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 엔진 토크 설정값은 현재 엔진 토크값에 대해 토크저하기울기 값을 설정하고, 상기 토크저하기울기 값으로 상기 엔진 토크 설정값이 현재 엔진 토크값을 낮춰주거나 또는 아이들로 전환되는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 6에 있어서, 상기 토크저하기울기 값은 APS 값과 엔진 토크 설정값에서 현재 엔진 토크 값을 뺀 토크 차 별로 토크저하기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크저하기울기 값으로 선택되는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 엔진 토크 설정값은 엔진의 아이들(Idle)조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 차량속도의 저하는 브레이크 작동 상태에서 차속을 설정값이하로 낮춰주는 ABS ECU(Anti Break System Electronic Control Unit)협조제어방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 차량속도의 저하는 APS를 0(영)으로 하여 차속을 설정값이하로 낮춰주는 APS 협조제어방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 운전자 요구 토크에 맞춘 엔진 토크 상승은 APS 값과 현재 엔진 토크 값에서 엔진 토크 운전자 요구값을 뺀 토크 차 별로 토크상승기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크상승기울기 값으로 선택되는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 운전자 요구 토크에 맞춘 엔진 토크 상승 조건은 엔진토크제한 해제와 브레이크작동 해제를 개별적으로 확인한 후, 엔진토크제한 해제 조건과 브레이크작동 해제 조건이 각각 충족되지 않으면 엔진토크제한 해제 조건과 브레이크작동 해제 조건을 크로스 체크하여 해제하는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어방법.
청구항 1 내지 4 및 청구항 6 내지 12 중 어느 한 항에 의한 운전자 오조작 차량 제어방법을 수행하는 차량 제어장치에 있어서,
차속, 엔진 RPM, APS(Accelator Pedal Scope)의 인식으로 챠량 운행을 확인하며, 조향장치의 조향휠에 구비된 압전센서의 압력값과 함께 운전석에 구비된 음성인식센서의 음성신호값을 검출하고, 상기 압력값과 상기 음성신호값이 설정값을 초과하는 조건에서 운전자의 오조작에 의한 차량 이상 상태를 판단하며, 차량 이상 상태 판단 시 엔진의 엔진 토크를 제한한 후 차량속도를 낮춰주고 반면 차량 이상 상태 해제 판단 시 엔진 토크를 운전자 요구 토크에 맞춰 상승시켜주는 엔진 ECU(Electronic Control Unit);
상기 차량속도를 낮출 때 상기 엔진 ECU와 협조제어로 브레이크를 작동시키는 ABS ECU(Anti Break System Electronic Control Unit);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어를 위한 차량 제어장치.
청구항 13에 있어서, 상기 엔진 ECU에는 엔진 RPM 값과 APS 값 별로 엔진 토크가 설정되고, 상기 엔진 RPM 값과 상기 APS 값이 서로 만나는 값을 엔진토크 설정값으로 선택해 설정하는 엔진토크제한 설정 맵; APS 값과 엔진 토크 설정값에서 현재 엔진 토크 값을 뺀 토크 차 별로 토크저하기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크저하기울기 값으로 선택되는 토크저하기울기 선정 맵; APS 값과 현재 엔진 토크 값에서 엔진 토크 운전자 요구값을 뺀 토크 차 별로 토크상승기울기가 설정되고, 상기 APS 값과 상기 토크 차가 서로 만나는 값이 상기 토크상승기울기 값으로 선택되는 엔진 토크 상승 설정 맵이 구비된 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어를 위한 차량 제어장치.
청구항 13에 있어서, 상기 엔진 ECU는 상기 음성인식센서의 음성신호값을 통신이나 와이어로 검출하는 것을 특징으로 하는 운전자 오조작 차량 제어를 위한 차량 제어장치.