KR102310545B1 - 자동차의 속도 가변 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 속도 가변 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 사전 구축한 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 자동 제어하도록 하되, 목표속도 프로파일에 따른 가속 주행을 시작하기 전에 운전자에게 가속 발생을 미리 인지시키는 알림기능과 목표속도 프로파일에 따른 가속 주행을 일시적으로 제한할 수 있도록 하는 가속 일시 홀드 기능을 구현함으로써 목표속도 프로파일에 따른 가속 주행을 선택적으로 제한할 수 있도록 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

자동차의 속도 가변 제어 시스템 및 방법 {System and method for speed variable control of vehicle}

본 발명은 자동차의 속도 가변 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 자동 제어하는 중 가속 발생을 미리 알림으로써 운전자가 가속 발생을 미리 인지하고 원하지 않는 가속을 방지할 수 있도록 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 크루즈 컨트롤(CC: Cruise Control)은 자동차의 주행 속도를 일정하게 유지하도록 하는 시스템을 말하며, 단순히 설정 속도를 자동 유지하도록 제어하는데 그치지 않고, 연비 향상, 곡선주행구간 안전 통과, 과속 단속구간 통과, 신호 걸림 최소화 등을 위해 상황에 따라 주행속도가 달라지도록 제어할 수 있게 개선되고 있으며, 이러한 크루즈 컨트롤을 적응형 크루즈 컨트롤(ACC: Adaptive Cruise Control)이라고 칭하고 있다.

적응형 크루즈 컨트롤은 상황에 따라 주행속도가 가변되도록 차속을 제어함으로써 운전자가 가속 페달 및 브레이크 페달을 조작하지 않고도 안전 운행을 할 수 있도록 도와주며, 최근에는 차량에 위치하는 내비게이션 등의 주행경로 설정 시스템과 연동을 수행하는바, 주행경로 상의 도로정보를 고려하여 연비 향상 등의 목적 달성을 위해 전방 일정 구간에 대해 사전에 목표속도 프로파일을 생성하고, 이후 목표속도 프로파일에 따른 현 위치의 목표속도를 추종하기 위해 가속 및 감속 제어를 하며 차량 속도를 제어한다.

그런데, 이러한 적응형 크루즈 컨트롤에 의해 가속 여부를 판단함에 따라 아래 이유에 의해 잘못된 가속 결정을 할 수 있다.

1. 입력 정보 부족 : 전방 차량과의 거리(차량 전방에 레이저 센서 미장착시), 공사구간 등

2. 입력 정보 오류 : 차량 전방의 레이저 센서 오작동, 업데이트가 안된 데이터베이스 등

기존의 크루즈 컨트롤은 운전자에게 속도 변화를 미리 알리지 않기 때문에 잘못된 가속 결정을 하더라도 운전자가 잘못된 가속 결정에 대해 대처를 할 수 없다. 즉, 잘못 결정된 가속 제어가 시작된 이후에야 운전자가 이를 인지하고 대처할 수 있게 되므로 아래와 같은 문제점이 발생한다.

1. 가속 후 브레이크 사용으로 인한 연비 손실

2. 운전자의 불쾌감 및 시스템 신뢰도 하락

3. 교통사고 유발 원인

또한, 잘못된 가속 결정된 대처하기 위해서는 크루즈 컨트롤의 작동을 해제할 수 밖에 없기 때문에, 일시적으로 일어난 잘못된 가속 결정으로 인해 해당 주행구간에서 크루즈 컨트롤의 효과를 모두 포기해야 하며, 게다가 해당 주행구간을 지난 이후에는 운전자가 수동으로 크루즈 컨트롤을 다시 작동시켜야 하는 불편함이 존재한다.

본 발명은 사전 구축한 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 자동 제어하도록 하되, 목표속도 프로파일에 따른 가속 주행을 시작하기 전에 운전자에게 가속 발생을 미리 인지시키는 알림기능과 목표속도 프로파일에 따른 가속 주행을 일시적으로 제한할 수 있도록 하는 가속 일시 홀드 기능을 구현함으로써 목표속도 프로파일에 따른 가속 주행을 선택적으로 제한할 수 있도록 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 제어하는 시스템으로서, 기존 목표속도 프로파일의 가속 시작점이 검출되면 가속 알림 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 알림명령을 선택적으로 출력하는 가속 알림 판단부; 상기 가속 알림 판단부의 알림명령에 의해 운전자에게 가속을 미리 알리기 위한 가속 알림정보를 출력하는 가속 알림수단; 운전자 조작에 의해, 기존 목표속도 프로파일에 의한 가속을 제한하기 위한 홀드 신호를 발생하는 홀드 스위치; 상기 홀드 신호의 입력 시 이후 상기 가속 시작점에서부터 발생하는 가속을 적어도 일시적으로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 수정하는 목표속도 프로파일 수정부; 및 상기 목표속도 프로파일 수정부로부터 입력되는 목표속도 프로파일을 추종하여 차량 목표속도를 제어하는 목표속도 프로파일 추종제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 목표속도 프로파일 수정부는 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 제어되는 기존 목표속도의 가속 제한을 위한 C2 만족구간 중, 기존 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하는 구간의 경우 기존 목표속도를 목표속도 Vp로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하고, 상기 C2 만족구간 중 기존 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하지 않는 구간의 경우, 기존 목표속도 프로파일을 그대로 유지한다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 목표속도 프로파일 수정부는 C2 만족구간의 최종 지점 t_end에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp 이하이면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도 프로파일을 추종하도록 기존 목표속도 프로파일을 그대로 유지하고, C2 만족구간의 최종 지점 t_end에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp를 초과하면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도에 도달하여 일치될 때까지 레이트 리미트를 추종하여 증가하도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하여 신규 목표속도 프로파일을 생성한다.

아울러, 상기 목표속도 프로파일 수정부에서 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 경우, 상기 가속 알림 판단부는 신규 목표속도 프로파일의 가속 시작점이 검출되면 가속 알림 여부를 판단하여 판단 결과에 따라 알림명령을 선택적으로 출력하게 된다.

또한 본 발명에서는, 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 제어하는 중에 가속 알림 여부를 판단하여, 기존 목표속도 프로파일에 따른 가속 시작점에 도달하기 전에 가속 발생을 미리 운전자에게 알리는 제1과정; 운전자의 홀드 스위치 조작에 의해, 상기 가속 시작점에서 시작되는 가속을 제한하기 위한 홀드 신호를 발생하는 제2과정; 상기 홀드 신호의 발생 시 이후 상기 가속 시작점에서 시작되는 가속을 적어도 일시적으로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 제3과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 방법도 제공한다.

본 발명에 의하면, 목표속도 프로파일에 따라 결정되는 목표속도를 추종하여 주행하는 중 가속 주행구간에 진입하기 전에 운전자에게 차량의 가속 발생을 미리 알림으로써 운전자 선택에 의해 적절한 가속 방지가 가능하도록 하며, 운전자가 가속을 원하지 않는 경우 일시적으로 가속 주행을 제한함으로써 잘못된 가속 제어가 이루어지기 전에 대처할 수 있는 이점이 있다.

이에 따라 목표속도 프로파일을 추종하여 주행하는 중 운전자가 원하지 않는 가속만 선택적으로 방지되고, 목표속도 프로파일에 따른 차속 제어가 연속해서 이루어지게 되므로, 원하지 않는 가속을 방지하기 위해 별도로 크루즈 컨트롤을 작동 해제하고 다시 작동시키는 등의 불편함이 제거되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 속도 가변 제어 시스템을 나타낸 블록도
도 2 내지 4는 본 발명에 따른 자동차의 속도 가변 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 예시도
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 자동차의 속도 가변 제어 방법을 나타낸 순서도
도 7은 본 발명의 기존 목표속도 프로파일을 수정하는 과정을 보여주는 예시 데이터

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 도달하는데 걸리는 시간 또는 거리에 기초하여 설정된 전방의 일정 주행구간에 대해 연비 향상 등의 소정 목적을 위해 목표속도 프로파일을 계산하여 구축하고, 이러한 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 자동 제어함에 있어서, 가속 주행이 발생하기 이전에 운전자에게 미리 가속 발생을 예고하여 운전자 선택에 의해 가속 주행을 제한할 수 있도록 함으로써 운전자가 원하지 않는 가속 주행만 방지하고, 이에 따라 잘못된 가속 주행에 기인하여 발생하는 문제를 차단할 수 있도록 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 자동차의 속도 가변 제어 시스템은 도 1에 보듯이, 기존 목표속도 프로파일의 가속 시작점이 검출되면 가속 알림조건의 만족 여부에 따라 가속 알림 여부를 판단하여, 판단 결과에 따라 알림명령을 선택적으로 출력하는 가속 알림 판단부(10)와; 상기 가속 알림 판단부(10)의 알림명령에 의해 운전자에게 가속을 미리 알리기 위한 가속 알림정보를 출력하는 가속 알림수단(20)과; 운전자 조작에 의해, 기존 목표속도 프로파일에 의한 가속을 제한하기 위한 홀드 신호를 발생하는 홀드 스위치(30)와; 상기 홀드 신호의 입력 시 이후 상기 가속 시작점에서부터 발생하는 가속을 적어도 일시적으로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 목표속도 프로파일 수정부(40); 및 상기 목표속도 프로파일 수정부(40)로부터 입력되는 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 제어하는 목표속도 프로파일 추종제어부(60);를 포함하여 구성된다.

상기 기존 목표속도 프로파일은 목표속도 프로파일 생성부(50)에서 미리 생성되어 저장되며, 상기 가속 알림 판단부(10)는 목표속도 프로파일 생성부(50)에서 제공하는 기존 목표속도 프로파일을 분석하여 전방의 일정 주행구간에 존재하는 가속 시작점을 검출하고, 가속 알림조건에 따라 가속을 미리 알리기 위한 알림명령을 출력한다.

여기서, 상기 가속 알림조건은 차량 전방의 주행 구간에 대해 기존 목표속도 프로파일의 가속 시작점에 도달하기 전에 운전자에게 예고하기 위한 시점을 결정하는 조건이다.

상기 홀드 스위치(30)는 운전자가 기존 목표속도 프로파일에 의해 발생하는 가속을 일시 홀드시켜 제한할 수 있도록 운전자 조작에 의해 홀드 신호를 발생한다.

상기 목표속도 프로파일 수정부(40)는 홀드 스위치(30)의 온(On) 작동 시 기존 목표속도 프로파일에 따른 가속이 일시 제한되도록 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 신규 목표속도 프로파일을 생성하게 되며, 신규 목표속도 프로파일의 생성 시 신규 목표속도 프로파일을 목표속도 프로파일 추종제어부(60)로 출력 전송하게 된다.

여기서, 목표속도 프로파일은 주행경로 상의 전방 도로정보(도로의 곡률, 구비 등)를 고려하여 차량 전방의 일정 주행구간에 대해 사전 계산되어 구축되는 것으로, 도 2에 나타낸 그래프 f1(x) 및 도 3에 나타낸 그래프 f2(x)와 같이 생성될 수 있으며, 이때 주행경로 상의 도로정보를 고려하여 소정의 목적 달성을 위해 목표속도 프로파일을 생성하는 기술은 공지된 기술이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이하, 미리 구축된 기존 목표속도 프로파일을 이용한 목표속도의 자동 제어 중 가속이 일어나기 전에 운전자에게 알림을 주고 운전자 선택에 의해 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 새롭게 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 과정을 설명하도록 한다.

도 2에 나타낸 그래프 f1(x)와 같이 목표속도 프로파일이 생성된 경우, 먼저 운전자가 가속 발생 여부를 미리 인지할 수 있도록 하기 위해, 가속 주행이 일어나기 전에 소정의 가속 알림조건 C1을 만족할 때 가속 발생을 미리 알리기 위한 가속 알림 정보를 출력한다.

이때, 가속 알림정보는 차량에 탑재되어 있는 비디오, 오디오 등의 시각적 또는 청각적 가속 알림수단(20)에서 출력되며, 이러한 가속 알림수단(20)은 가속 알림 판단부에서 입력받은 알림명령에 의해 작동되어 가속 알림정보를 출력하게 된다.

그리고 상기 가속 알림조건 C1은 예를 들어, 차량 전방의 가속 시작 지점1에 도달하는데 걸리는 거리(또는 시간)으로 설정될 수 있다.

이렇게 가속 발생을 미리 운전자에게 알리는 경우, 운전자는 알림받은 가속 주행을 제한할 지 아니면 허용할 지를 선택할 수 있으며, 가속 주행을 원하지 않는 경우 홀드 스위치(30)를 눌러, 즉 가속 주행을 제한하고자 하는 경우 홀드 스위치(30)의 조작을 통해, 가속 주행을 일시적으로 제한하는 가속 일시 홀드 기능을 사용할 수 있다.

홀드 스위치(30)의 온(On) 작동에 의해 가속 일시 홀드 기능이 활성화되면, 차량의 가속을 일시적으로 제한하기 위하여, 미리 계산된 기존 목표속도 프로파일 f1(x)의 소정 구간(구체적으로, 가속 일시 홀드 기능이 활성화된 이후의 소정 구간임)이 변경된다. 이때, 상기 소정 구간은 사전에 설정된 가속 제한조건 C2를 만족하는 구간으로서 정해지며, 도 2의 C2 만족구간에 해당한다.

그리고, 상기 가속 제한조건 C2는 홀드 스위치(30)가 작동된 현재 위치 또는 현재 시간을 기준으로 정해지며, 또는 기타 제한사항으로서 정해질 수도 있다.

예를 들어, 상기 가속 제한조건 C2는 가속 일시 홀드 기능이 활성화된 현재 위치로부터 일정 거리가 떨어진 지점 혹은, 가속 일시 홀드 기능이 활성화된 현재 시간으로부터 일정 시간이 지난 시점으로 정해진다.

가속 제한조건 C2를 만족하는 구간에서 목표속도 프로파일은 아래 1,2와 같이 변경된다.

1. 미리 설정된 기존 목표속도 프로파일에 따른 목표속도 값 f1(x)가 홀드 스위치의 작동 당시 목표속도 Vp를 초과하는 경우, 신규 목표속도 f1'(x) = Vp로 변경

2. 미리 설정된 목표속도 프로파일에 따른 목표속도 값 f1(x)이 홀드 스위치의 작동 당시 목표속도 Vp를 초과하지 않는 경우, 신규 목표속도 f1'(x) = f1(x)로 그대로 유지

가속 제한조건 C2를 만족하는 구간(C2 만족구간)에서는 기존 목표속도의 최대치 즉, 제한 목표속도가 Vp로 제한되며, 이에 도 2의 신규 목표속도 프로파일 f1'(x)를 추종하여 목표속도의 제어가 이루어진다.

즉, 운전자가 홀드 스위치(30)를 온(On) 작동시킴에 따라, C2 만족구간에서 기존 목표속도 프로파일이 변경되어 새로운 목표속도 프로파일 f1'(x)이 생성되며, 이러한 f1'(x)에 따라 결정되는 목표속도를 추종하여 목표속도의 제어가 이루어짐으로써 가속 주행이 제한된다.

이를 위해, 목표속도 프로파일 수정부(40)는 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 제어되는 기존 목표속도의 가속 제한을 위한 C2 만족구간 중, 기존 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하는 구간의 경우 기존 목표속도를 목표속도 Vp로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하여 신규 목표속도 프로파일을 생성하고, 기존 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하지 않는 구간의 경우 기존 목표속도 프로파일을 수정하지 않고 그대로 유지하게 된다.

그런데, 가속 일시 홀드 기능이 해제되는 시점 즉, 상기 C2 만족구간을 벗어나는 시점 t_end(혹은 C2 만족구간을 벗어나는 지점)에, 기존 목표속도 프로파일 f1(x)의 목표속도 값에 따라 t_end에서 신규 목표속도 프로파일 f1'(x)와 f1(x)가 자연스럽게 이어지며 연속적인 목표속도 제어가 이루어지거나, 또는 f1'(x)와 f1(x) 간에 급격한 천이가 발생할 수도 있다. 이는 t_end에서 목표속도 프로파일 f1(x)에 따른 목표속도 V_end가 홀드 스위치(30)의 작동 당시 목표속도 Vp보다 큰지 작은지에 따라 결정된다.

1. Vend ≤ Vp 인 경우 : 기존 목표속도 프로파일과 신규 목표속도 프로파일이 자연스럽게 이어짐. 예를 들어, 도 2와 같이 f1'(x)와 f1(x)가 자연스럽게 연결됨.

2. Vend > Vp 인 경우 : 기존 목표속도 프로파일과 신규 목표속도 프로파일 간에 급격한 천이가 발생함. 예를 들어, 도 3과 같이 f2'(x)와 f2(x) 간에 천이 발생함.

도 3에서 보듯이, 신규 목표속도 프로파일에 따른 속도 제어가 종료되면, t_end에서 Vend > Vp 인 경우 기존 목표속도 프로파일 f2(x)와 신규 목표속도 프로파일 f2'(x) 간에 급격한 천이가 발생한다.

이런 경우 f2'(x)에서 f2(x)로의 부드러운 전환을 위해 도 4에 나타낸 바와 같이 t_end에서 t_back까지 목표속도의 점진적인 변경을 위한 중간과정이 필요하다.

상기 중간과정은 t_end에서부터 시작되어 t_back까지 진행되며, 목표속도의 변화율을 제한하기 위해 미리 설정한 최대허용 속도 변화량 만큼 목표속도를 증가시키며, 다시 말해 목표속도의 변화율을 제한하기 위해 미리 설정한 레이트 리미트(rate limit) 혹은 목표가속도에 따라 목표속도를 증가시킨다.

이렇게 상기 중간과정에서 목표속도를 증가시키는 신규 목표속도 프로파일 f2"(x)가 기존 목표속도 프로파일 f2(x)에 도달하여 일치되는 순간 즉, C3 조건을 만족하는 t_back에서, 레이트 리미트에 따라 목표속도를 증가시키는 중간과정은 종료된다.

정리하면, 신규 목표속도 프로파일 f2"(x)에 의한 목표속도 제어는 아래 1,2와 같이 이루어진다.

1. f2"(x) = 레이트 리미트(rate limit) × t + f2"(t_end), (t_end < x < t_back)

2. f2"(x) = f2'(x), (t_hold < x < t_end)

여기서, t는 t_end 이후 경과한 시간이고, t_back은 f2"(x) 값이 증가하여 f2(x) 값에 처음 도달하는 시점(또는 지점) 즉, f2"(x) = f2(x)를 만족하는 시점(또는 지점)이다. 즉, 가속 제한조건 C3는 f2"(x) = f2(x) 이고, f2"(x) = f2(x) 를 처음 만족하는 시점(또는 지점)이 t_back이다. 그리고, 상기 t_hold 는 홀드 스위치의 작동 당시 시점(또는 지점)으로서 C2 만족구간의 시작 지점이고, t_end 는 C2 만족구간의 최종 지점이다.

다시 말해, 상기 1 및 2에 정리한 바와 같이, 신규 목표속도 프로파일 f2"(x)에 의하면, 상기 중간과정 이전에는 신규 목표속도 프로파일 f2'(x)와 동일하게 목표속도를 결정하고, 중간과정에서는 레이트 리미트에 따라 최대허용 속도 변화량만큼 목표속도를 증가시킨다. 상기 중간과정에서 목표속도는 가속 제한조건 C3를 만족할 때까지 레이트 리미트에 따라 증가된다.

이렇게 목표속도를 증가시키는 중간과정에 의해 t_end에서 가속이 발생하므로 t_end 이전에 가속 알림조건 C1을 만족할 때 운전자에게 가속 발생을 미리 알린다.

따라서, t_end 이전에 가속 알림조건 C1이 만족되어 운전자에게 가속 주행을 미리 알림 시 운전자가 다시 홀드 스위치를 눌러 온(On) 작동시키면, 도면으로 나타내지는 않았으나, 가속 시작 지점2(혹은 가속 시작 시점2)에서 가속 주행이 제한됨에 의해 새로이 가속 제한조건 C2(가속 주행이 제한되는 일정 시간 또는 거리 등의 조건)가 만족될 때까지 새로운 C2 만족구간(목표속도 프로파일 변경 구간)에서 가속 주행 제한이 지속된다.

좀더 설명하면, 도 4의 가속 시작 지점2(혹은 가속 시작 시점2)보다 일정 거리(혹은 시간) 이전의 C1 만족 지점(혹은 시점)에서 가속 알림수단(20)이 작동되어 운전자에게 가속 주행을 미리 알리게 되고, 일정 시간(또는 거리) 이후의 가속 주행을 미리 인지한 운전자가 홀드 스위치(30)를 작동시키면 다시 가속 주행이 제한됨에 따라 가속 시작 지점2(혹은 가속 시작 시점2)에서부터 일정 시간(또는 거리) 동안 목표속도는 홀드 스위치 작동 당시의 목표속도 Vp로 제한된다.

이를 위해, 목표속도 프로파일 수정부(40)는 기존 목표속도의 최대치가 목표속도 Vp로 제한되는 C2 만족구간의 최종 지점 t_end에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp 이하이면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도 프로파일을 추종하도록 기존 목표속도 프로파일을 그대로 유지하고, C2 만족구간의 최종 지점 t_end에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp를 초과하면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도에 도달하여 일치될 때까지 레이트 리미트를 추종하여 증가하도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하여 신규 목표속도 프로파일을 생성한다.

이렇게 상기 목표속도 프로파일 수정부(40)에서 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 경우, 이를 인지한 가속 알림 판단부(10)는 신규 목표속도 프로파일의 가속 시작 점(가속 시작 시점 또는 지점)이 검출되면 가속 알림 여부를 판단하여, 판단 결과에 따라 가속 알림수단(20)으로 알림명령을 선택적으로 출력한다.

여기서, 상기와 같이 가속이 일어나기 전에 운전자에게 알림을 주고 운전자 선택에 의해 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 새롭게 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 과정을 정리하면 도 5 및 도 6에 나타낸 순서도와 같이 표현할 수 있다.

먼저, 도 5는 가속하기 전 운전자에게 가속 발생을 미리 인지시키고 운전자 조작에 의해 홀드 스위치(30)가 온(On) 되면 목표속도 프로파일을 수정/변경하는 과정 등을 나타낸 것이다.

도 5에 보듯이, 차량의 크루즈 컨트롤이 작동 중인 상태에서, 즉 기존 목표속도 프로파일에 따라 목표속도를 제어 중인 상태에서, 가속 시작점을 알리기 위한 가속 알림조건 C1이 만족되면, 가속 알림수단(20)을 작동시켜 운전자에게 가속 주행을 미리 인지시킨다.

가속 주행을 미리 인지한 운전자가 홀드 스위치를 온(On) 시키면 제한 목표속도 Vp로 목표속도가 제한됨에 따라 상기 기존 목표속도 프로파일이 C2 만족구간에서 가속이 제한됨에 의해 기존 목표속도 프로파일이 변경되어 신규 목표속도 프로파일이 생성되며, 상기 C2 만족구간에서는 신규 목표속도 프로파일을 추종하여 차량 목표속도가 제어된다.

이때, 상기 가속 알림조건 C1은 가속 시작점에 도달하기 전 운전자에게 가속 주행을 미리 알리는 지점(혹은 시점)을 결정하는 조건이고, 제한 목표속도 Vp는 홀드 스위치(30)의 온(On) 당시의 차량 목표속도이다.

도 6은 홀드 스위치가 온(On) 작동될 때 목표속도 프로파일을 수정하는 과정을 구체적으로 나타낸 것이다.

여기서, x는 차량 전방의 일정 주행구간에 대해 목표속도 프로파일을 작성하는 기준으로서, 예를 들어 시간 또는 거리 등일 수 있으며, 이러한 x를 기준으로 하여 차량 전방의 일정 주행구간에 대해 목표속도 프로파일이 생성된다.

f(x)는 이전에 미리 계산하여 생성한 기존 목표속도 프로파일이고, f'(x)는 주행하면서 운전자의 가속 결정(가속을 할지 말지)에 따라 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 새로이 생성한 신규 목표속도 프로파일이다.

그리고, C2는 가속 일시 홀드 기능을 수행하기 위한 가속 제한조건으로서, 운전자가 홀드 스위치(30)를 작동시키면 가속 시작점에서부터 목표속도 프로파일의 제한 목표속도를 제한하는 구간(목표속도 변경범위)을 결정하는 조건으로 사용되며, 예를 들어 가속 시작점으로부터 목표속도를 제한 목표속도로 제한하는 시간 또는 거리 등을 한정하는데 사용된다.

△x는 목표속도 프로파일을 생성하는 단위요소로서, 예를 들어 단위시간 또는 단위거리 등이 적용된다.

레이트 리미트(Rate Limit)는 다른 목표속도 프로파일을 추종하다가 기존 목표속도 프로파일 f(x)로 복귀하기 위한 가속도의 최대허용값이다.

목표속도 프로파일의 수정은 운전자가 홀드 스위치(30)를 작동시킴에 따라 발생한 홀드 신호가 목표속도 프로파일 수정부(40)에 입력된 직후에 시작된다. 따라서, 홀드 신호가 입력된 직후부터 단위요소 △x 마다 목표속도 프로파일을 검사하여 변경이 필요한지 판단하고 판단 결과에 따라 프로파일 수정을 수행한다.

이에 홀드 신호의 입력 직후부터 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 새로운 신규 목표속도 프로파일을 생성하기 위하여, 목표속도 프로파일 수정부(40)에서는 홀드 신호가 입력되면 제일 먼저 x(목표속도 프로파일의 기준 변수)를 0으로 초기화하여 처음 수정 필요 여부를 검사하는 검사 지점(또는 시점)을 새로운 목표속도 프로파일의 시작점으로 설정한다.

도 6에 보듯이, x = 0으로 초기화한 다음에는 현재 목표속도 프로파일에 따른 목표속도를 검사하는 지점(또는 시점) x가 제한조건 C2를 만족하는 경우, 목표속도 프로파일에 따른 가속을 제한하기 위해 목표속도 프로파일 f(x)를 아래 1,2와 같이 수정하여 변경한다.

1. 검사점(검사 시점 또는 지점) x의 기존 목표속도 f(x) 값이 제한 목표속도 Vp보다 클 때 : 새로운 목표속도 f'(x) 값을 Vp로 대체함

2. 검사점(검사 시점 또는 지점) x의 기존 목표속도 f(x) 값이 제한 목표속도 Vp보다 작거나 같을 때 : 새로운 목표속도 f'(x) 값을 기존 목표속도 f(x) 값으로 유지함

기존 목표속도 프로파일의 수정이 종료되어 가속 제한조건 C2를 만족하지 않는 경우에는, 목표속도 값의 급격한 천이 없이 새로운 목표속도 프로파일 f'(x)에서 기존 목표속도 프로파일 f(x)로의 전환이 부드럽게 이어지도록 하기 위해 아래 1,2와 같은 과정을 거친다.

1. 직전 검사점 'x - △x'에서의 기존 목표속도 f(x)가 변경된 목표속도 f'(x)보다 클 때 : f'(x) = f'(x - △x) + 레이트 리미트

를 추종하여 목표속도를 증가시킴

2. 직전 검사점 'x - △x'에서의 기존 목표속도 f(x)가 변경된 목표속도 f'(x)보다 작을 때 : 기존 목표속도 프로파일 f(x)과 신규 목표속도 프로파일 f'(x)이 일치된 상태이므로 f'(x) = f(x)로서 결정함.

위의 과정을 거친 후 마지막으로 현재 검사점의 위치가 신규 목표속도 프로파일의 마지막 지점인지 여부를 판단한다. 판단 결과 마지막 지점으로 판단되면 그동안 수정하여 새롭게 구축한 신규 목표속도 프로파일 f'(x)가 완성된 것으로 판단하여 기존 목표속도 프로파일의 수정 과정을 종료하고, 마지막 지점이 아닌 것으로 판단되면 다음 검사점은 현재 검사점에 단위요소 △x를 더한 값으로 재설정하고 기존 목표속도 프로파일의 수정/변경 과정을 반복한다.

이와 같이 본 발명에서는 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 가속을 시작하기 전에, 상기와 같은 과정을 통해 신규 목표속도 프로파일을 생성하고, 새로이 생성한 신규 목표속도 프로파일을 추종하여 목표속도를 제어함으로써 운전자 의지를 반영한 목표속도의 가변 제어가 가능하게 되어 운전자가 원하지 않는 가속을 방지할 수 있고, 또한 기존 목표속도 프로파일의 오류에 미리 대처할 수 있게 되어 잘못된 가속으로 인한 안전사고 발생을 방지할 수 있다.

아울러, 본 발명의 속도 가변 제어 시스템은 차량에 위치하는 내비게이션 등의 주행경로 설정 시스템과 연동하여 현재 주행 위치에 따른 목표속도 프로파일을 적절하게 적용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 속도 가변 제어 시스템을 적용하여, 어떠한 목적(예를 들어, 연비 향상 등)을 위해 자동으로 목표속도를 가변 제어하는 차량의 경우, 목표속도 프로파일 생성부(50)에서 미리 계산하여 생성한 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 주행 속도를 가변 제어하게 되며, 운전자가 홀드 스위치(30)를 작동시키면 목표속도 프로파일 수정부(40)에서 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 새롭게 구축한 신규 목표속도 프로파일을 추종하여 주행 속도를 가변 제어하게 된다.

이러한 차량에서 주행중 신규 목표속도 프로파일이 생성되는 과정을 도 7을 참조하여 일례로 설명하면 다음과 같다.

첨부의 도 7은 기존 목표속도 프로파일을 수정하는 과정을 보여주는 예시 데이터이다.

목표속도 프로파일 생성부(50)에서 계산된 기존 목표속도 프로파일은 거리를 기준으로 계산된 프로파일이며, 구체적으로 전방 1000m의 주행 구간에 대해 5m마다 목표속도가 설정된 프로파일이다.

기존 목표속도 프로파일의 변경 여부를 결정하고 신규 목표속도 프로파일을 생성하기 위하여, 가속 알림조건의 판단은 가속 알림 판단부(10)에서 수행하고, 목표속도 프로파일의 수정은 목표속도 프로파일 수정부(40)에서 수행하며, 운전자에게 가속 발생을 미리 알리는 가속 알림정보는 차량내 표시장치 등의 가속 알림수단(20)에서 출력하고, 홀드 신호(홀드 스위치 ON 신호) 발생은 운전자 조작에 의해 홀드 스위치(30)에서 발생한다.

가속 알림 판단부(10)에서는 가속 알림 여부를 결정하기 위해 목표속도 프로파일 생성부(50)에서 기존 목표속도 프로파일을 입력받는다(도 1 참조). 이후 먼저 기존 목표속도 프로파일을 분석 검사하여 가속 시작점을 검출 결정하고, 가속 시작점 100M 전(가속 알림조건 C1)에 표시장치(가속 알림수단)에 알림명령을 전달한다. 이때 가속 시작점 검출 방법의 예시는 다음과 같다.

가속 시작점을 판단하기 위해 연속된 200m의 구간을 5m로 구분하여 총 40개 지점을 검사하고, 한 지점에서 다음 지점으로 넘어갈 때 한번에 목표속도가 0.8m/s 이상 감소하는 지점이 없고 연속된 6개의 지점으로 구성된 25m 구간 동안 목표속도가 1.5m/s 이상 하락하지 않으며 200m 구간의 시작과 끝 지점의 속도 차이가 3.5m/s 이상일 때 연속된 200m 구간의 시작 지점을 가속 시작점으로서 판단한다.

목표속도 프로파일 수정부(40)는 홀드 스위치(30)와 가속 알림 판단부(10)의 신호 및 목표속도 프로파일 생성부(50)의 기존 목표속도 프로파일을 입력받는다. 가속 알림 판단부(10)의 신호가 입력되고 홀드 스위치(30)가 온(On) 되어 홀드 신호가 입력되면 도 6과 같은 수정 과정을 통해 기존 목표속도 프로파일을 변경하여 신규 목표속도 프로파일을 생성한다. 단, 홀드 스위치(30)가 오프되면 기존 목표속도 프로파일을 수정하지 않으며, 기존 목표속도 프로파일을 수정할 때는 가속 시작점을 신규 목표속도 프로파일의 시작 지점으로 하고 시작 지점부터 단위거리마다 다음과 같은 처리과정을 반복한다.

먼저, 목표속도 프로파일 수정부(40)에서는 가속 일시 홀드 기능을 수행하기 위한 기존 목표속도 프로파일의 변경조건을 만족하는지 판단한다. 예를 들어, 변경조건이 가속 시작점으로부터 500m까지의 연속한 구간인 경우 0m부터 500m까지 5m 간격으로 연속한 101개의 지점이 목표속도 프로파일의 변경조건을 만족하는지 확인해야 하는 지점들이 된다. 프로파일 변경조건을 만족하는 경우 수정이 필요한지 검사하는 지점의 목표속도가 홀드 스위치(30)가 온(On) 될 당시의 목표속도 Vp보다 큰 경우 기존 목표속도를 Vp로 변경하고 Vp보다 작은 경우 기존 목표속도 값을 그대로 저장한다.

이렇게 프로파일 변경조건을 만족하는 구간에 대해 제한 목표속도 Vp를 이용한 기존 목표속도 프로파일의 수정을 통해 신규 목표속도 프로파일의 생성이 완료되면, 신규 목표속도 프로파일의 최종 지점에서 기존 목표속도 프로파일로 급격한 천이가 발생하는지 여부를 판단하기 위해 이전 지점의 기존 목표속도와 수정 목표속도(신규 목표속도)의 크기를 비교한다. 기존 목표속도가 수정 목표속도보다 크면 급격한 천이가 일어날 수 있으므로, 급격한 천이를 방지하기 위해 이전 지점의 기존 목표속도가 수정 목표속도보다 크면 현재 검사 지점의 수정 목표속도는 이전 지점의 수정 목표속도에 최대 허용속도 변화량 1m/s를 더해준다.

이러한 과정을 통해 프로파일 변경조건 만족구간이 끝나는 지점에서 기존 목표속도 프로파일로 급격한 천이 없이 부드럽게 전환될(연결될) 수 있다. 이전 지점의 기존 목표속도가 수정 목표속도보다 작으면 기존 목표속도 프로파일과 신규 목표속도 프로파일이 급격한 천이 없이 연결 완료된 것이므로 기존 목표속도 프로파일의 수정을 종료한다. 이전 지점의 기존 목표속도가 수정 목표속도보다 작지 않더라도 기존 목표속도 프로파일의 맨 끝 지점에 도달하면 프로파일 수정을 종료한다.

이렇게 기존 목표속도 프로파일에서 프로파일 변경조건 만족구간에 대해 적어도 일부 지점의 목표속도 값을 수정함으로써 신규 목표속도 프로파일을 생성 구축하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따라 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 생성한 신규 목표속도 프로파일을 추종하여 차량 목표속도를 가변 제어하는 경우, 가속 미리 알림 및 가속 일시 홀드 기능 없이 자동으로 차량 속도를 가속/감속 제어하는 기존의 속도 가변 제어 기술과 비교하여 다음과 같은 효과가 있다.

1. 목표속도 프로파일을 추종하여 자동으로 가속하기 전 일정 시점에 가속 알림을 발생시켜 운전자가 이후의 가속을 미리 인지할 수 있도록 함으로써 필요 시 가속 상황에 대해 미리 대처할 수 있게 한다.

2. 운전자가 원하지 않는 가속을 방지할 수 있어 불필요한 가속 및 제동으로 인한 연료 낭비를 방지한다.

3. 운전자가 인지하지 못한 가속으로 인한 승차감 악화를 방지한다.

4. 운전자가 가속을 원하지 않을 경우 가속 일시 홀드 기능을 이용하여 가속을 방지할 수 있으며, 이에 가속 방지를 위해 시스템을 해제한 후 재작동시킬 필요가 없다.

5. 기존 기술에 의하면 가속 방지를 위해 시스템을 해제함에 따라 시스템의 효과(자동으로 차량 속도를 가속/감속 제어하는 등의 효과)를 모두 포기해야 하는데, 본 발명에 의하면 가속 방지를 위해 시스템을 해제할 필요가 없다.

좀더 말하면, 목표속도 프로파일을 추종하여 차량 목표속도를 자동 제어하는 경우, 가속 사실을 미리 알지 못하면 운전자는 가속이 발생한 후에야 가속 발생을 알게 되며, 해당 가속이 적절치 못한 경우 운전자는 시스템을 오프하거나 브레이크를 사용하여 감속을 해야 한다. 이러한 경우 인지하지 못한 가속으로 인해 승차감 악화, 불필요한 가속 및 제동으로 인한 연료 낭비가 발생한다. 또한, 일정 시간 후 시스템을 다시 작동시켜야 하는 불편이 발생하여 운전자의 시스템에 대한 신뢰도가 낮아지고 시스템이 오프된 동안은 해당 시스템의 기능을 전혀 사용할 수 없게 된다.

이에 본 발명에 따른 가속 미리 알림 및 가속 일시 홀드 기능을 이용함으로써 운전자가 가속 발생을 미리 인지하고 필요 시 대처할 수 있도록 함으로써 상기의 1 ~ 5와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 가속 알림 판단부
20 : 가속 알림수단
30 : 홀드 스위치
40 : 목표속도 프로파일 수정부
50 : 목표속도 프로파일 생성부
60 : 목표속도 프로파일 추종제어부

Claims (13)

1. 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 제어하는 시스템으로서,
   목표속도 프로파일 생성부에 저장된 기존 목표속도 프로파일을 분석하여 차량 전방의 일정 주행구간에 존재하는 가속 시작점이 검출되면 가속 알림 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 알림명령을 선택적으로 출력하는 가속 알림 판단부;
   상기 가속 시작점에 도달하기 전에 상기 가속 알림 판단부의 알림명령에 의해 운전자에게 가속 발생을 미리 알리기 위한 가속 알림정보를 출력하는 가속 알림수단;
   상기 가속 알림수단에 의해 가속 발생을 미리 알림받은 운전자의 조작에 의해, 기존 목표속도 프로파일에 의한 가속을 제한하기 위한 홀드 신호를 발생하는 홀드 스위치;
   상기 홀드 신호의 입력 시 이후 상기 가속 시작점에서부터 발생하는 가속 주행을 적어도 일시적으로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 수정하는 목표속도 프로파일 수정부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표속도 프로파일 수정부는 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 제어되는 기존 목표속도의 가속 제한을 위한 C2 만족구간 중, 기존 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하는 구간의 경우 기존 목표속도를 목표속도 Vp로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 목표속도 프로파일 수정부는 C2 만족구간 중 기존 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하지 않는 구간의 경우, 기존 목표속도 프로파일을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 목표속도 프로파일 수정부는 C2 만족구간의 최종 지점 t_end에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp 이하이면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도 프로파일을 추종하도록 기존 목표속도 프로파일을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템.
   
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 목표속도 프로파일 수정부는 C2 만족구간의 최종 지점 t_end에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp를 초과하면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도에 도달하여 일치될 때까지 레이트 리미트를 추종하여 증가하도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하여 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 목표속도 프로파일 수정부에서 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 경우, 가속 알림 판단부는 신규 목표속도 프로파일의 가속 시작점이 검출되면 가속 알림 여부를 판단하여 판단 결과에 따라 알림명령을 선택적으로 출력하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표속도 프로파일 수정부로부터 입력되는 목표속도 프로파일을 추종하여 차량 목표속도를 제어하는 목표속도 프로파일 추종제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 시스템.
   
8. 목표속도 프로파일 생성부에 저장된 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 차량의 목표속도를 제어하는 중에 상기 기존 목표속도 프로파일을 분석하여 차량 전방의 일정 주행구간에 존재하는 가속 시작점이 검출되면 상기 가속 시작점에 도달하기 전에 가속 발생을 미리 운전자에게 알리는 제1과정;
   가속 발생을 미리 알림받은 운전자의 홀드 스위치 조작에 의해, 상기 가속 시작점에서 시작되는 가속을 제한하기 위한 홀드 신호를 발생하는 제2과정;
   상기 홀드 신호의 발생 시 이후 상기 가속 시작점에서부터 시작되는 가속 주행을 적어도 일시적으로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 수정하여 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 제3과정;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 방법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 제3과정에서는, 기존 목표속도 프로파일을 추종하여 제어되는 기존 목표속도의 가속 제한을 위한 C2 만족구간 중, 기준 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하는 구간의 경우, 기존 목표속도를 목표속도 Vp로 제한할 수 있도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 방법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3과정에서는, C2 만족구간 중 기존 목표속도가 홀드 신호 입력 당시의 목표속도 Vp를 초과하지 않는 구간의 경우, 기존 목표속도 프로파일을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 방법.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3과정에서는, C2 만족구간의 최종 지점 t_end에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp 이하이면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도 프로파일을 추종하도록 기존 목표속도 프로파일을 그대로 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 방법.
    
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3과정에서는, C2 만족구간의 최종 지점 tend에서의 기존 목표속도 v_end가 목표속도 Vp를 초과하면, t_end 이후 구간의 목표속도가 기존 목표속도에 도달하여 일치될 때까지 레이트 리미트를 추종하여 증가하도록 기존 목표속도 프로파일을 변경하여 신규 목표속도 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 방법.
    
13. 청구항 8에 있어서,
    상기 제3과정은, 신규 목표속도 프로파일의 가속 시작점이 검출되면 가속 알림 여부를 판단하여, 상기 가속 시작점에 도달하기 전에 가속 발생을 미리 운전자에게 알리는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 속도 가변 제어 방법.
    
    

Images