KR102288893B1 - 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법은 제어부가 차량이 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환되는지 감지하는 수동모드감지단계; 수동모드감지단계 수행결과, 차량의 수동주행모드 전환이 감지된 경우, 제어부가 주행경로정보에 기반하여 타이어 각도와 스티어링 휠 조향각을 각각 제어하는 제1제어단계; 제1제어단계 후, 제어부가 일정시간동안의 타이어 각도 변화와 스티어링 휠 조향각 변화를 비교하여, 스티어링 휠 조향각 변화대비 타이어 각도 변화가 지연되는 시간을 산출하는 지연시간산출단계; 지연시간산출단계 후, 제어부가 산출된 지연시간을 설정시간영역과 비교하는 지연시간비교단계; 지연시간비교단계 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 포함될 경우, 제어부가 주행경로정보에 기반하여 스티어링 휠 조향각만을 제어하는 제2제어단계; 및 제어부가 상기 제2제어단계를 통해 제어되는 스티어링 휠 조향각에 기반하여 타이어 각도를 제어하는 제3제어단계;를 포함할 수 있다.

Description

자율주행차량의 수동주행모드 제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING MANUAL DRIVING MODE OF AUTONOMOUS VEHICLE}
본 발명은 자율주행차량이 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환되고자 할 때 타이어 조타각과 스티어링 휠 조향각 사이에 이질감이 발생하는 것을 방지하기 위해 제공되는 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동 주행 차량은 자동주행차량에 부착된 ADAS(Advanced Driving Assist System)을 통해 주변 차량, 보행자, 방해물, 차선, 교통신호 등의 도로상황을 인식하고, 그 인식된 정보에 근거하여 차량을 자동 주행시키는 것을 특징으로 한다.
또한, SBW(Steer by wire) 시스템은 스티어링 휠 모듈과 타이어 조타 모듈이 물리적으로 분리되어 있어 타이어가 조타됨에도 불구하고 스티어링 휠을 정지상태로 둘 수 있다.
이러한 점은 자율주행차량에서 자율주행 도중 타이어가 조타됨에 따라 스티어링 휠이 지속적을 회전하는 상황을 방지할 수 있으며, 스티어링 휠을 수납해두었다가 운전자가 원할 때에만 꺼내서 수행 주행 모드로 차량 제어를 할 수 있도록 한다.
본 발명은 SBW가 적용된 자율주행차량에서 차량이 자율주행모드로 주행 중이다가 수동주행모드로 전환하고자 할 때 타이어 조타각과 스티어링 휠 각도를 정확하게 정렬시키며 자연스럽고 안전하게 모드 전환이 이루어지게 하는 것을 목적으로 한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
US 8,825,258호
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 자율주행모드와 수동주행모드를 모두 구현 가능한 자율주행차량에 있어서 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환될 시 스티어링 휠과 타이어 각도가 정렬되지 않아서 이질감이 발생하는 것을 방지하기 위한 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법은 제어부가 차량이 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환되는지 감지하는 수동모드감지단계; 상기 수동모드감지단계 수행결과, 차량의 수동주행모드 전환이 감지된 경우, 상기 제어부가 주행경로정보에 기반하여 타이어 각도와 스티어링 휠 조향각을 각각 제어하는 제1제어단계; 상기 제1제어단계 후, 상기 제어부가 일정시간동안의 타이어 각도 변화와 스티어링 휠 조향각 변화를 비교하여, 스티어링 휠 조향각 변화대비 타이어 각도 변화가 지연되는 시간을 산출하는 지연시간산출단계; 상기 지연시간산출단계 후, 상기 제어부가 산출된 지연시간을 설정시간영역과 비교하는 지연시간비교단계; 상기 지연시간비교단계 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 포함될 경우, 상기 제어부가 주행경로정보에 기반하여 스티어링 휠 조향각만을 제어하는 제2제어단계; 및 상기 제어부가 상기 제2제어단계를 통해 제어되는 스티어링 휠 조향각에 기반하여 타이어 각도를 제어하는 제3제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 제3제어단계 후, 상기 제어부가 스티어링 휠이 운전자에 의해 조작되는지 여부를 감지하는 운전자조작감지단계; 및 상기 운전자조작감지단계 수행결과, 운전자의 스티어링 휠 조작이 감지될 경우, 상기 제어부가 주행경로정보를 이용한 스티어링 휠 조향각 제어를 종료하고, 스티어링 휠 조향각에 따라 타이어 각도를 제어하는 수동모드실행단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 운전자조작감지단계 수행 시, 상기 제어부는 스티어링 휠의 토크값을 센싱하고, 센싱된 토크값이 기설정된 토크맵을 벗어날 경우, 운전자에 의해 스티어링 휠이 조작된다고 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 운전자조작감지단계 수행결과, 운전자의 스티어링 휠 조작이 감지되지 않는 경우, 상기 제어부가 제2제어단계를 재실시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제1제어단계 실행 시점부터 상기 제2제어단계 실행 시점까지 차량이 수동주행모드로 전환 중임을 운전자에게 인식시키기 위해 알림장치를 작동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 지연시간비교단계 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 미포함될 경우, 상기 제어부는 제1제어단계를 재실시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법에 따르면 자율주행모드에서 운전자가 수동으로 주행을 실시하는 수동주행모드로 전환될 시 이질감이 발생하는 것을 방지하는바, 차량 주행 성능 및 운전자의 편의성을 향상시켜 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행차량의 제어장치를 도시한 블록도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행차량의 제어장치를 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법은 제어부(100)가 차량이 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환되는지 감지하는 수동모드감지단계(S10); 상기 수동모드감지단계(S10) 수행결과, 차량의 수동주행모드 전환이 감지된 경우, 상기 제어부(100)가 주행경로정보에 기반하여 타이어(120) 각도와 스티어링 휠(110) 조향각을 각각 제어하는 제1제어단계(S20); 상기 제1제어단계(S20) 후, 상기 제어부(100)가 일정시간동안의 타이어(120) 각도 변화와 스티어링 휠(110) 조향각 변화를 비교하여, 스티어링 휠(110) 조향각 변화대비 타이어(120) 각도 변화가 지연되는 시간을 산출하는 지연시간산출단계(S30); 상기 지연시간산출단계(S30) 후, 상기 제어부(100)가 산출된 지연시간을 설정시간영역과 비교하는 지연시간비교단계(S40); 상기 지연시간비교단계(S40) 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 포함될 경우, 상기 제어부(100)가 주행경로정보에 기반하여 스티어링 휠(110) 조향각만을 제어하는 제2제어단계(S50); 및 상기 제어부(100)가 상기 제2제어단계(S50)를 통해 제어되는 스티어링 휠(110) 조향각에 기반하여 타이어(120) 각도를 제어하는 제3제어단계(S60);를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 자율주행차량은 내부에 스티어링 휠(110)의 조향각 및 토크를 센싱하는 스티어링 휠 토크 및 각도센서(TAS:Torque & Angle Sensor,113), 스티어링 휠(110)에 구동력을 전달하여 조향각을 가변시키도록 마련된 스티어링 휠 컨트롤 모터(115)를 포함한다. 또한, 타이어(120)의 조타각을 센싱하는 타이어 각도 센서(123), 타이어(120)에 구동력을 가하여 각도를 가변시키도록 마련된 타이어 컨트롤 모터(125)를 포함한다.
여기서, 제어부(100)는 스티어링 휠 토크 및 각도센서(113)와 타이어 각도 센서(123)로부터, 스티어링 휠(110) 조향각과 타이어(120) 각도 정보를 수신하고, 수신된 데이터에 기반하여 스티어링 휠 컨트롤 모터(115) 및 타이어 컨트롤 모터(125)를 제어하여 스티어링 휠(110)과 타이어(120)의 각도를 조정하도록 마련된다.
이때, 제어부(100)는 차량 주위의 환경정보를 감지하는 감지장치(130)로부터 주행경로정보를 수신하고, 수신된 주행경로정보에 기반하여 스티어링 휠 컨트롤 모터(115) 또는 타이어 컨트롤 모터(125)를 제어함으로써, 차량의 자율주행을 구현할 수 있다. 여기서, 상기 감지장치(130)는 카메라, 레이더 등의 장치로 구성될 수 있다. 또한, 주행경로정보는 차량의 전방 60m 정도까지의 주변 차량, 보행자, 방해물, 차선, 교통신호 등의 도로상황 정보를 의미한다.
일반적으로, 제어부(100)는 차량이 자율주행모드일 경우에 감지장치(130)로부터 수신된 주행경로정보에 기반하여 타이어 컨트롤 모터(125)를 제어함으로써, 타이어 각도 제어를 통한 차량 주행만을 실시한다.
즉, 자율주행모드에서 불필요하게 스티어링 휠(110)이 회전하는 것을 방지함으로써, 스티어링 휠(110) 회전으로 인해 운전자가 불편함을 느끼는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 자율주행모드시 스티어링 휠(110)을 별도의 공간에 수납하게 하는 시스템이 적용되어 차량 내부 공간을 효율적으로 활용하도록 유도할 수도 있다.
하지만, 차량이 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환될 경우에도 스티어링 휠(110)이 회전하지 않는 상태로 유지된다면, 스티어링 휠(110)이 타이어(120) 각도와 정렬되지 않기 때문에 운전자가 차량 주행 시 이질감을 느끼게 될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제어부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 차량이 수동주행모드로 전환되는지 여부를 감지하고(S10), 수동주행모드 전환이 감지될 경우, 주행경로정보에 기반하여 타이어의 각도뿐만 아니라 스티어링 휠 조향각을 제어한다(S20). 즉, 차량이 수동주행모드로 전환될 경우에 타이어 조타각과 스티어링 휠의 조향각이 서로 정렬되도록 각각 제어됨으로써, 운전자가 직접 스티어링 휠(110)을 조작하여 주행을 실시할 경우에 주행 이질감이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특히, 상기 제어부(100)는 일정시간 동안의 타이어 조타각 변화와, 스티어링 휠 조향각 변화를 비교하여 스티어링 휠 조향각 변화대비 타이어 각도 변화가 지연되는 시간을 산출하고(S30), 산출된 지연시간이 설정시간영역 내에 포함되는지 파악한다(S40).
즉, 제어부(100)가 주행경로정보로 동일하게 타이어 조타각과 스티어링 휠 조향각을 제어한다 하더라도 제어타이밍에 서로 오차가 발생할 수 있다. 예를 들어 일정시간 동안의 타이어 조타각 변화대비 스티어링 휠 조향각 변화가 지연되는 시간이 과도하게 길어지거나, 과도하게 앞설 경우에 스티어링 휠(110)과 타이어(120) 간의 각도가 정렬되지 않아, 운전자가 수동주행모드로 차량 주행을 실시할 경우 주행 이질감을 느낄 수 있다.
따라서, 제어부(100)는 지연시간산출단계(S30)를 통해 산출된 지연시간이 상기 설정시간영역 내에 포함되는지 파악함으로써 스티어링 휠(110)과 타이어(120)의 각도가 정렬되는지 판단할 수 있다. 여기서, 상기 설정시간영역은 스티어링 휠 조향각 변화와 타이어 각도 변화 사이의 지연시간이 과다하지 않다고 판단할 수 있을 정도의 시간영역으로 설정될 수 있다. 따라서, 설정시간영역은 설계자 또는 차량에 따라 가변설정되는바, 특정값으로 한정되어서는 안될 것이다.
만약, 지연시간비교단계(S40) 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 포함되면, 상기 제어부(100)는 주행경로정보에 기반하여 스티어링 휠 조향각만을 제어하고(S60), 스티어링 휠 조향각 변화에 기반하여 타이어(120)의 각도를 제어한다(S70).
즉, 지연시간이 설정시간영역 내에 포함되면, 제어부(100)는 스티어링 휠(110)의 조향각과 타이어(120)의 각도 사이에 이질감이 발생하지 않는다고 판단하여, 주행경로정보에 기반한 타이어(120)의 각도 제어를 금지하되, 스티어링 휠(110)의 조향각은 지속적으로 제어한다(S50). 이는 운전자가 아직 스티어링 휠을 조작하지 않음에도 불구하고, 차량이 수동주행모드로 급작스럽게 전환되어 스티어링 휠 제어가 이루어지지 않으면 차량 사고로 이어질 수 있기 때문이다.
따라서, 제어부(100)는 운전자의 확실한 스티어링 휠 조작이 이루어질 때까지는 상기 제2제어단계(S50)와 이후 타이어(120) 각도를 제어하는 제3제어단계(S60)를 수행하는 것이 바람직하다.
이 경우에 타이어(120)의 각도 제어는 주행경로정보가 아니라 스티어링 휠(110)의 조향각에 기반하여 수행되기 때문에 추후 실제로 운전자가 스티어링 휠(110)을 조작할 경우의 타이어(120) 움직임과 유사하게 제어될 수 있다. 따라서, 수동주행모드로 전환될 경우에 주행 이질감이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
하지만, 상기 지연시간비교단계(S40) 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 미포함된 경우라면, 상기 제어부(100)는 제1제어단계(S20)를 재실시하는 것이 바람직하다. 즉, 지연시간이 설정시간영역 내에 포함되지 않는 경우라면 스티어링 휠(110)의 조향각과 타이어(120)의 각도가 서로 정렬되지 않은 상태라 판단하여 정렬이 완료될 때까지 지속적으로 차량이 자율주행모드로 주행되도록 유도하는 것이다.
한편, 본 발명은 상기 제3제어단계(S60) 후 상기 제어부(100)가 스티어링 휠(110)이 운전자에 의해 조작되는지 여부를 감지하는 운전자조작감지단계(S70); 및 상기 운전자조작감지단계(S70) 수행결과, 운전자의 스티어링 휠(110) 조작이 감지될 경우, 상기 제어부(100)가 주행경로정보를 이용한 스티어링 휠(110) 조향각 제어를 종료하고, 스티어링 휠(110) 조향각에 따라 타이어(120) 각도를 제어하는 수동모드실행단계(S80);를 더 포함할 수 있다.
즉, 제어부(100)는 스티어링 휠(110)을 감지장치(130)로부터 수신되는 주행경로정보에 기반하여 지속적으로 제어하다가, 운전자가 스티어링 휠(110)을 조작함을 감지할 경우(S70), 주행경로정보에 기반한 스티어링 휠(110) 제어를 종료함으로써 이후에는 차량이 완벽하게 운전자에 의해 수동주행모드로 주행될 수 있도록 유도한다.
여기서, 상기 운전자조작감지단계(S70) 수행 시, 상기 제어부(100)는 스티어링 휠(110)의 토크값을 센싱하고, 센싱된 토크값이 기설정된 토크맵을 벗어날 경우, 운전자에 의해 스티어링 휠(110)이 조작된다고 감지할 수 있다.
즉, 제어부(100)에는 차량이 자율주행모드일 경우에 차속, 스티어링 휠 각도, 스티어링 휠 각속도에 따른 스티어링 휠 토크가 기맵핑되는데, 제어부(100)는 스티어링 휠 토크 및 각도센서(113)로부터 수신된 스티어링 휠(110)의 토크값을 기맵핑된 토크맵과 비교함으로써, 스티어링 휠 토크값이 기설정된 토크맵을 벗어날 경우에 자율주행모드가 아닌 운전자에 의해 스티어링 휠(110)이 조작됨을 감지할 수 있는 것이다.
하지만, 상기 운전자조작감지단계(S70) 수행결과, 운전자의 스티어링 휠(110) 조작이 감지되지 않는 경우, 상기 제어부(100)가 제2제어단계(S50)를 재실시한다. 즉, 운전자가 수동주행모드 주행이 가능함에도 스티어링 휠(110)을 조작하지 않는 경우라면 지속적으로 제어부(100)가 스티어링 휠(110)을 주행경로정보에 기반하여 제어함으로써 자율주행모드가 갑작스럽게 중단되어 차량 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제어부는 상기 제1제어단계(S20) 실행 시점부터 상기 제2제어단계(S50) 실행 시점까지 차량이 수동주행모드로 전환 중임을 운전자에게 인식시키기 위해 알림장치(140)를 작동시킬 수 있다.
상기 알림장치(140)는 차량 내부에 마련되어 운전자가 차량이 수동주행모드로 전환되는 과정임을 인지할 수 있도록 하는 경고등, 디스플레이장치 또는 스피커 등의 장치일 수 있다.
따라서, 제1제어단계(S20) 실행 시점으로부터 제2제어단계(S50) 실행 시점까지 알림장치(140)를 동작시킴으로써, 운전자가 차량이 아직 자율주행모드로 운행되는 중으로 수동주행모드가 실행되지 않는 이유를 명확히 이해할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법에 따르면 자율주행모드에서 운전자가 수동으로 주행을 실시하는 수동주행모드로 전환될 시 이질감이 발생하는 것을 방지하는바, 차량 주행 성능 및 운전자의 편의성을 향상시켜 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S10: 수동모드감지단계
S20: 제1제어단계
S30: 지연시간산출단계
S40: 지연시간비교단계
S50: 제2제어단계
S60: 제3제어단계
S70: 운전자조작감지단계
S80: 수동모드실행단계
100: 제어부 110: 스티어링 휠
113: 스티어링 휠 토크 및 각도센서 115: 스티어링 휠 컨트롤 모터
120: 타이어 123: 타이어 각도 센서
125: 타이어 컨트롤 모터 130: 감지장치
140: 알림장치

Claims (6)

  1. 제어부가 차량이 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환되는지 감지하는 수동모드감지단계;
    상기 수동모드감지단계 수행결과, 차량의 수동주행모드 전환이 감지된 경우, 상기 제어부가 주행경로정보에 기반하여 타이어 각도와 스티어링 휠 조향각을 각각 제어하는 제1제어단계;
    상기 제1제어단계 후, 상기 제어부가 일정시간동안의 타이어 각도 변화와 스티어링 휠 조향각 변화를 비교하여, 스티어링 휠 조향각 변화대비 타이어 각도 변화가 지연되는 시간을 산출하는 지연시간산출단계;
    상기 지연시간산출단계 후, 상기 제어부가 산출된 지연시간을 설정시간영역과 비교하는 지연시간비교단계;
    상기 지연시간비교단계 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 포함될 경우, 상기 제어부가 주행경로정보에 기반하여 스티어링 휠 조향각만을 제어하는 제2제어단계; 및
    상기 제어부가 상기 제2제어단계를 통해 제어되는 스티어링 휠 조향각에 기반하여 타이어 각도를 제어하여 스티어링 휠 조향각과 타이어 각도를 정렬하는 제3제어단계;를 포함하는 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3제어단계 후, 상기 제어부가 스티어링 휠이 운전자에 의해 조작되는지 여부를 감지하는 운전자조작감지단계; 및
    상기 운전자조작감지단계 수행결과, 운전자의 스티어링 휠 조작이 감지될 경우, 상기 제어부가 주행경로정보를 이용한 스티어링 휠 조향각 제어를 종료하고, 스티어링 휠 조향각에 따라 타이어 각도를 제어하는 수동모드실행단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 운전자조작감지단계 수행 시, 상기 제어부는 스티어링 휠의 토크값을 센싱하고, 센싱된 토크값이 기설정된 토크맵을 벗어날 경우, 운전자에 의해 스티어링 휠이 조작된다고 감지하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 운전자조작감지단계 수행결과, 운전자의 스티어링 휠 조작이 감지되지 않는 경우, 상기 제어부가 제2제어단계를 재실시하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1제어단계 실행 시점부터 상기 제2제어단계 실행 시점까지 차량이 수동주행모드로 전환 중임을 운전자에게 인식시키기 위해 알림장치를 작동시키는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 지연시간비교단계 수행결과, 지연시간이 설정시간영역 내에 미포함될 경우, 상기 제어부는 제1제어단계를 재실시하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 수동주행모드 제어방법.
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