KR102518660B1

KR102518660B1 - 차량의 시스템 협조방식 회피조향제어방법

Info

Publication number: KR102518660B1
Application number: KR1020180111426A
Authority: KR
Inventors: 박재일; 황성욱
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2023-04-06
Also published as: KR20200032417A; US10953872B2; US20200086856A1

Abstract

본 발명의 차량(100)은 전방충돌위험의 상황에서 샤시시스템(50)의 샤시통합제어 상태에서 회피조향제어기(1)가 운전자의 회피조향을 인지하면, ESA(Emergency Steering Assist System) 제어로 회피구간제어가 이루어지고, 상기 ESA 제어중 차선이탈을 가져오는 과도 조향 인지시 상기 ESA 제어에 대한 LKAS(Lane Keeping Assist System) 제어의 협조제어가 이루어지하며, 상기 LKAS 제어가 상기 ESA 제어를 보조하여 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 시스템 협조방식 회피조향제어를 수행함으로써 샤시시스템 활용으로 전방충돌회피 성능 및 회피 이후 차량 안정성을 향상하고, 특히 ESA(20)의 회피제어와 안정제어에 LKAS(30)의 제어 기능이 협조됨으로써 회피구간에서 회피성 감소 방지와 안정화구간에서 2차 충돌 방지가 동시에 충족되는 특징을 구현한다.

Description

차량의 시스템 협조방식 회피조향제어방법{Method for Escape Steering Control Using System Cooperation and Vehicle thereof}

본 발명은 차량의 회피조향제어에 관한 것으로, 특히 1차 충돌 회피에 이은 2차 충돌회피로 차량 안전성이 크게 높아진 시스템 협조방식 회피조향제어를 구현하는 차량에 관한 것이다.

현재 차량에 적용된 회피조향보조시스템(Emergency Steering Assist System, 이하 ESA)과 주행조향보조시스템(Lane Keeping Assist System, 이하 LKAS)은 회피조향제어기술로 사용됨으로써 전방차량(또는 장애물)과 충돌 회피를 구현한다.

일례로 상기 ESA은 충돌 상황을 회피하기 위한 운전자의 조향의지가 반영된 제어로 신속한 회피조향을 가능하게 한다.

일례로 상기 LKAS은 장애물 검출기와 차선 검출기 및 전자제어유닛으로 구성된다. 상기 장애물 검출기는 전방차량(또는 장애물)을 검출하고, 상기 차선 검출기는 차선정보를 검출하며, 상기 전자제어유닛은 장애물 검출기와 차선 검출기의 검출정보로부터 장애물 회피가 이루어지는 목표조향 제어량을 계산한다. 이로부터 상기 LKAS은 상기 목표조향 제어량이 나온 경우 제어 해제되는 반면 상기 목표조향 제어량이 안 나온경우 제어 유지된다.

그러므로 상기 ESA은 충돌상황에 따른 조향제어를, 상기 LKAS은 충돌 회피에 이은 조향제어를 수행함으로써 전방차량(또는 장애물)에 대한 충돌 회피 성능과 함께 차량 안정화에 기여한다.

미국공개특허 US 2017/0029026A1(2017.02.02)

하지만 상기 ESA과 상기 LKAS은 동일한 충돌 상황에서 두 시스템 간 독립적인 작동을 구현하는 방식이다.

그 결과 충돌 위험 상황에서 운전자의 회피의치에 따른 ESA작동 시 LKAS의 제어 개입이 이루어짐으로써 회피성능을 저하시킬 수 있다. 또한 충돌회피이후 안정제어 상황에서 운전자의 과도조향이 이루어지더라도 LKAS을 통한 차선 이탈 방지가 구현되지 않음으로써 차량 안전성 저하에 따른 2차 충돌 방지성능을 저하시킬 수 있다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 전방 충돌 위험을 감지한 상황에서 운전자의 충돌 회피를 위한 회피 조타 시 샤시시스템이 활용된 샤시통합제어로 전방충돌회피 성능 및 회피 이후 차량 안정성을 향상하고, 특히 ESA의 회피제어와 안정제어에 LKAS 기능이 협조됨으로써 회피구간에서 회피성 감소 방지와 안정화구간에서 2차 충돌 방지가 동시에 충족되는 시스템 협조방식 회피조향제어방법이 적용된 차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회피조향제어방법은 전방충돌상황에서 회피조향이 회피조향제어기에 의해 확인되면, ESA 제어시 차선이탈을 가져오는 과도 조향에 대한 LKAS 제어의 개입으로 상기 ESA 제어를 협조제어하고, 상기 LKAS 제어가 상기 ESA 제어를 보조하여 협조제어로 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 시스템협조제어; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 전방충돌상황에서 샤시시스템은 샤시통합제어되고, 상기 샤시시스템은 ECS, MDPS, ESC, RWS, AWD 중 어느 하나로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 시스템협조제어는 상기 전방충돌상황의 인지시 상기 회피조향이 판단되는 운전자회피판단제어, 상기 ESA 제어시 상기 과도 조향과 상기 차선이탈의 상황에 따라 상기 협조제어의 적용이 이루어지는 시스템 회피조향제어, 상기 전방충돌상황을 벗어나 상기 협조 제어가 종료되어 샤시통합제어를 수행하는 일반주행제어로 구분된다.

바람직한 실시예로서, 상기 운전자회피판단제어는, 차량정보의 검출이 이루어지는 단계, 상기 전방충돌상황으로 emergency flag 생성이 이루어지는 단계, 조향휠 조작을 검출하여 상기 회피조향이 판단되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 회피조향은 차량주행정보를 운전자 의지 인자로 하여 임계값이 충족되는 조건에서 판단된다. 상기 차량주행정보는 상기 임계값이 설정된 조향각 값, 차속 값, 요레이트에러 값 및 횡가속도 값, 조향각속도 값, 횡가속도미분 값 중 어느 하나이다.

바람직한 실시예로서, 상기 시스템 회피조향제어는, 상기 ESA 제어로 회피구간제어가 수행되는 단계, 카운터 스티어 판단이 이루어지는 단계, 차선이탈위험이 판단되는 단계, 상기 협조제어로 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 시스템 협조 회피후 안정제어 단계, 상기 ESA 제어의 종료를 위한 차량안정화 판단이 이루어지는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 카운터 스티어 판단은 차량주행정보를 카운터 스티어 인자로 하여 임계값이 충족되는 조건에서 판단된다. 상기 차량주행정보는 상기 임계값이 설정된 조향각속도 값, 조향각과 요레이트 곱셈 값, 차속 값, 요레이트 값과 횡가속도 곱셈 값 중 어느 하나이다.

바람직한 실시예로서, 상기 카운터 스티어 판단이 적용되지 않는 조건에서 상기 전방충돌상황에 따른 emergency flag 해제 상황인 경우 회피후 안정제어로 전환되고, 상기 회피후 안정제어는 상기 LKAS 제어의 개입으로 인한 조향각 변화로 상기 ESA 제어가 회피구간제어에서 안정제어구간으로 전이된다. 상기 카운터 스티어 판단이 적용된 후 상기 차선이탈위험이 없는 조건에서 시스템 단독 회피후 안정제어로 전환되고, 상기 시스템 단독 회피후 안정제어는 상기 LKAS 제어의 개입 없이 상기 ESA 제어가 회피구간제어에서 안정제어구간으로 전이된다.

바람직한 실시예로서, 상기 차량안정화 판단은 전방충돌정보와 차량주행정보를 차량안정화 인자로 하여 임계값이 충족되는 조건에서 판단된다. 상기 전방충돌정보는 상기 전방충돌상황에 의한 emergency flag이고, 상기 차량주행정보는 상기 임계값이 설정된 조향각 값, 조향각속도 값, 요레이트에러 값, 타이머 시간경과 값 중 어느 하나이다. 상기 emergency flag의 해제는 상기 일반주행제어로 전환된다. 상기 타이머 시간경과 값은 초 단위를 적용한다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 전방충돌위험의 상황인지에 따른 충돌회피신호 생성조건에서 회피조향 인지시 ESA 제어로 회피구간제어가 이루어지고, 상기 ESA 제어중 차선이탈을 가져오는 과도 조향 인지시 상기 ESA 제어에 대한 LKAS 제어의 협조제어가 이루어지하며, 상기 LKAS 제어가 상기 ESA 제어를 보조하여 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 회피조향제어기; ECS, MDPS, ESC, RWS, AWD 중 어느 하나로 구성되고, 상기 전방충돌위험의 상황에서 샤시통합제어가 이루어지는 샤시시스템; 이 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 회피조향제어기는 전방충돌정보와 차선이탈정보 및 차량주행정보를 입력 데이터로 읽고, 레이더 및 카메라 정보로 전방 장애물을 인지하는 인지부, 운전자 회피의지와 함께 회피구간 및 안정구간 판단을 하는 판단부. 상기 회피구간 및 상기 안정구간 판단에 따라 상기 ESA 제어 및 상기 LKAS 제어를 수행하는 연산부로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 ESA 제어는 ESA로 수행되고, 상기 LKAS 제어는 LKAS로 수행된다.

이러한 본 발명의 차량은 시스템 협조방식 회피조향제어를 구현함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 전방충돌위험 회피를 위한 회피조향제어에 샤시통합제어가 접목됨으로써 차량의 전방충돌회피 성능 및 회피 이후 차량의 안정성이 크게 향상된다. 둘째, 샤시통합제어를 구현하는 샤시시스템에 RWS, ECS, ESC, MDPS, AWD가 포함됨으로써 모든 차종에서 별다른 어려움 없이도 향상된 회피조향제어를 구현할 수 있다. 셋째, ESA의 회피제어와 안정제어에 LKAS 기능을 이용한 협조전략으로 회피구간에서 회피성 감소 방지와 안정화구간에서 2차 충돌 방지가 동시에 충족된다. 넷째, 충돌 위험 상황에서 운전자의 회피의치에 따른 ESA 작동 시 LKAS의 제어 개입 상황이 개선된다. 다섯째, 충돌회피이후 안정제어 상황에서 운전자의 과도조향 시 LKAS을 통한 차선 이탈이 방지된다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템 협조방식 회피조향제어방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 시스템 협조방식 회피조향제어를 통한 차량의 주행상태이며, 도 3은 본 발명에 따른 시스템 협조방식 회피조향제어가 구현되는 차량의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른 시스템 협조방식 회피조향제어 시 회피조향제어기의 동작 상태이고, 도 5는 본 발명에 따른 운전자 회피조향 판단 절치의 순서도이며, 도 6은 본 발명에 따른 카운터 스티어 판단 절치의 순서도이고, 도 7은 본 발명에 따른 차량 안정화 판단 절치의 순서도이다.

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

도 1을 참조하면, 회피조향제어방법은 샤시시스템(예, RWS, ECS, ESC, MDPS, AWD)과 회피조향보조시스템(Emergency Steering Assist System, 이하 ESA) 및 주행조향보조시스템(Lane Keeping Assist System, 이하 LKAS)을 연계한 시스템협조제어로 수행된다.

일례로 상기 시스템협조제어는 차량의 일반주행제어(S10)와 일반주행제어복귀(S200)의 사이에서 전방충돌회피 성능 및 회피 이후 차량 안정성이 크게 향상되는 운전자회피판단제어(S20~S50)와 시스템 회피조향제어(S60~S130)로 구현된다.

그러므로 상기 일반주행제어(S10)는 차량의 주행시 샤시시스템(예, RWS, ECS, ESC, MDPS, AWD)을 통해 이루어지는 샤시통합제어를 의미하고, 상기 일반주행제어복귀(S200)는 충돌 상황 해제에 따라 ESA와 LKAS의 제어 개입 종료에 이어 차량 주행을 제어하는 샤시통합제어를 의미한다.

특히 상기 운전자회피판단제어(S20~S50)에서는 전방충돌위험 상황인지에 따른 충돌회피신호(예, emergency flag #1,#2,#3) 조건에서 자동적인 긴급제동판단을 위한 운전자의 회피조향시도가 인지됨을 특징으로 한다. 또한 상기 시스템 회피조향제어(S60~S130)에서는 샤시통합제어 상태(S50)에서 회피제어 진입(S60)으로 회피구간제어 수행이 이루어진 다음 회피후 안정제어(S90), 시스템 단독 회피후 안정제어(S110), 시스템 협조 회피후 안정제어(S90)가 수행됨을 특징으로 한다.

이로부터 상기 회피조향제어방법은 시스템협조제어가 적용된 시스템 협조방식 회피조향제어방법으로 구분되고, 상기 시스템 협조방식 회피조향제어방법은 전방 충돌 위험을 감지한 상황에서 운전자가 충돌을 회피하기 위해 회피 조타할 때 샤시통합제어 상태의 샤시시스템이 연계된 ESA와 LKAS의 협조제어를 통해 차량의 전방충돌회피 성능 향상 및 회피 이후 차선 이탈 없는 차량 안정성이 크게 향상될 수 있다.

도 2를 참조하면, 전방차량(200)과 충돌위험상황에 놓인 차량(100)이 회피조향제어기(1)의 시스템 협조방식 회피조향제로 전방차량(200)을 회피하면서 회피 후 2차 충돌을 안전하게 벗어나는 상태가 예시된다.

이 경우 일반주행은 충돌 위험이 없는 주행상황이고, ESA Ready는 충동위험인지상황이며, ESA 회피구간은 운전자 조타의지시 LKAS 개입해제에 의한 ESA(20)의 단독제어로 충돌상황을 벗어나는 회피제어(회피구간제어)의 상황이고, ESA 안정구간은 카운터스티어확인 및 전방 장애물(또는 이웃 차선 또는 중앙선) 확인시 ESA(20)와 LKAS(30)의 협조제어에 의한 2차 충돌상황을 벗어나는 안정제어(안정구간제어)의 상황이며, 회피종료는 차량(100)이 2차 충돌상황을 완전하게 벗어난 상황이다. 이때 상기 ESA(20)와 상기 LKAS(30)의 협조제어는 운전자 과도 조향 또는 카운터 스티어로 인해 발생될 수 있는 차선이탈방지(2차충돌방지)를 LKAS 제어개입으로 수행함으로써 LKAS제어 개입에 따른 조향각 변화로 ESA 안정제어수행이 이루어지는 상태이다.

도 3을 참조하면, 차량(100)은 회피조향제어기(1), 센서 유닛(10), ESA(Emergency Steering Assist System)(20), LKAS(Lane Keeping Assist System)(30), AEB(Autonomous Emergency Brake)(40) 및 샤시시스템(50)을 포함한다.

구체적으로 상기 회피조향제어기(1)는 차량 통신 네트워크를 통해 차량(100)의 모든 시스템과 함께 센서 유닛(10)이 연결됨으로써 센서 신호 수집과 시스템 제어 신호 출력이 이루어진다. 이 경우 상기 차량 통신 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented System Transport) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

특히 상기 회피조향제어기(1)는 인지부(3), 판단부(5) 및 연산부(7)로 구성되고, 전방충돌정보와 차선이탈정보 및 차량주행정보를 입력 데이터로 읽어 ESA제어량 및 LKAS 제어량을 출력한다. 상기 인지부(3)는 차량(100)에 장착된 레이더 및 카메라 정보를 활용하여 전방 장애물 인지를 주요 기능으로 한다. 상기 판단부(5)는 차량(100)의 차량주행정보 및 차선 이탈정보를 활용하여 운전자 회피의지와 함께 회피구간 및 안정구간 판단을 주요 기능으로 한다. 상기 연산부(7)는 회피구간 및 안정구간 판단에 따라 ESA제어 및 LKAS제어 수행을 주요 기능으로 한다.

구체적으로 상기 센서 유닛(10)은 차속센서 조향각센서, 가속도센서, 카메라, 레이더.라이더, 차량주행센서, 엔진센서 등의 차량(100)에 장착된 센서로 구성되고, 이들 센서로부터 각각 검출된 차속, 조향각, 조향각속도, 횡가속도, 횡가속도미분값, 요레이트, 요레이트에러값, 카메라영상신호, 엔진토크, 레이더/라이더 거리 검출신호가 각각 생성된다. 상기 센서 유닛(10)의 검출 신호는 회피조향제어기(1)에서 입력 정보로 활용된다.

구체적으로 상기 ESA(20)은 충돌 상황을 회피하기 위한 운전자의 조향의지가 반영된 조향제어로 신속한 회피조향이 구현되도록 운전지원기능을 구현한다. 상기 LKAS(30)는 차선을 검출하고 차량의 주행상태를 감지하여 차량이 검출된 차선을 이탈하지 않도록 차선 유지 제어를 수행하거나 또는 차선 이탈을 경고하는 기능을 구현한다. 상기 AEB(40)는 센서를 통해 감지된 전방 차량의 급제동 시 운전자의 반응이 없어도 스스로 수립된 제어 전략으로 긴급제동을 수행한다.

구체적으로 상기 샤시시스템(50)은 ECS(Electronic Control Suspension)(51), MDPS(Motor Driven Power Steering System)(52), ESC(Electronic Stability Control)(53), RWS(Rear Wheel Steering)(54) 및 AWD(All Wheel Drive)(55)로 구성된다. 상기 ECS(51)는 차량의 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 전후륜 댐퍼제어를 구현한다. 상기 MDPS(52)는 조향 응답성 향상을 위한 횡방향 회피에 대해 어시스트 토크 게인 조절 제어를 구현한다. 상기 ESC(53)는 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 토크 벡터링 제어를 구현한다. 상기 RWS(54)는 전륜조향시스템(Front Wheel Steering)과 달리 후륜 조향을 구현한다. 상기 AWD(55)는 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 전후륜의 토크배분제어를 구현한다.

이하 도 1의 상기 시스템 협조방식 회피조향제어방법을 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다. 이 경우 제어주체는 회피조향제어기(1)이며, 제어대상은 차량(100)의 모든 시스템이나 주요 제어 대상인 ESA(20)와 LKAS(30)로 설명된다.

도 4를 참조하면, 회피조향제어기(1)는 인지부(3)를 통해 샤시시스템(50)의 동작 상태를 검출하면서 센서유닛(10)의 전방충돌정보와 차선이탈정보 및 차량주행정보를 입력 데이터로 읽어 온다. 특히 상기 입력 데이터 중 레이더 및 카메라 정보를 입력신호로 활용하여 전방 장애물을 인지하며, 전방 장애물 인지에 따른 emergency flag를 생성한 다음 조향각 및 조향각속도로부터 운전자 회피조향의지를 판단한다.

그러므로 상기 회피조향제어기(1)는 일반주행제어(S10)의 샤시통합제어 상태에서 운전자회피판단제어(S20~S50)로 진입하고, 상기 운전자회피판단제어(S20~S50)를 S20의 차량정보검출 단계, S30의 입력신호처리 단계, S40의 충돌회피신호발생 단계, S50의 운전자 회피조향판단 단계로 수행한다.

상기 차량정보검출 단계(S20)는 차속, 조향각, 조향각속도, 횡가속도, 횡가속도미분값, 요레이트, 요레이트에러값, 카메라 영상신호, 엔진토크, 레이더/라이더 거리 검출신호 등을 포함한다. 상기 입력신호처리 단계(S30)는 레이더 및 카메라 정보를 입력신호로 활용하여 전방 장애물을 인지한다. 상기 충돌회피신호발생 단계(S40)는 차속과 차간 거리로부터 전방충돌위험상황을 인지한 후 TTC(Time to collision) 등급(예, emergency flag #1,#2,#3)으로 구분된 emergency flag를 충돌회피신호로 발생시켜 준다. 상기 운전자 회피조향판단 단계(S50)는 조향각 또는 조향각속도를 이용하여 조향시도 및 회피를 위한 운전자 의지가 확인된다.

이 경우 상기 emergency flag #1,#2,#3에서 emergency Flg #1은 충돌경고(Warning) 상황을, emergency Flg #2는 부분제동(Partial Brake) 필요상황을, emergency Flg #3은 완전제동(Full Brake) 상황을 나타내나, 필요시 정의된 상황은 적절히 변경되어 정의될 수 있다. 또한 상기 운전자 의지는 조향각, 조향각속도 등 차량 신호 및 연산신호 일정값을 임계값(threshold)으로 잡고 그 값을 넘을시 조향의지판단으로 확인한다.

다만 상기 충돌회피신호발생 단계(S40)에선 전방충돌위험상황 미인지시 S40-1과 같이 정상주행으로 판단하여 차량정보검출 단계(S20)로 복귀하고, 상기 운전자 회피조향판단 단계(S50)에선 운전자 의지 미확인시 S50-1과 같이 AEB(40)가 동작됨으로써 전방충돌위험상황을 벗어나기 위한 긴급브레이크 제동(도 2 참조)이 이루어진다.

도 5를 참조하면, 상기 운전자 회피조향판단 단계(S50)는 S51의 조향각 판단, S52의 차속 판단, S53의 요레이트에러 및 횡가속도 판단, S54의 조향각속도 판단, S55의 횡가속도미분값 판단, S56의 회피제어실시 필요성 판단, S57의 회피제어미실시 판단으로 수행된다.

상기 조향각 판단(S51)은 조향각 > a, 상기 차속 판단(S52)은 차속 >b, 상기 요레이트에러 및 횡가속도 판단(S53)은 요레이트에러 > c & 횡가속도 > d, 상기 조향각속도 판단(S54)은 조향각속도 > e, 상기 횡가속도미분값 판단(S55)은 횡가속도미분값 > f 로 각각 이루어진다. 여기서 “a"는 조향각 임계값(threshold)으로서 약 10 deg/s를 적용하며, “b”는 차속 임계값(threshold)으로서 약 30kph 적용하고, ”c“는 요레이트에러 임계값(threshold)으로서 0,87을 적용하며, ”d"은 횡가속도 임계값(threshold)으로서 0을 적용하고, “e"은 조향각속도 임계값(threshold)으로서 약 50 deg/s을 적용하며,”f"은 횡가속도미분값 임계값(threshold)으로서 2를 적용한다. “>”는 두 값의 크기를 나타내는 부등호이다.

그 결과 조향각 임계값(threshold) 이상의 조향각, 차속 임계값(threshold)이상의 차속, 요레이트에러 임계값(threshold) 이상의 요레이트에러이면서 동시에 횡가속도 임계값(threshold) 이상의 횡가속도, 조향각속도 임계값(threshold) 이상의 조향각속도, 횡가속도미분값 임계값(threshold) 이상의 횡가속도미분값을 판단하고, 그 값들이 각각 조건 이상인 경우 회피제어실시 필요성 판단(S56) 으로 시스템 회피조향제어(S60~S130)에 진입하는 반면 그 값들이 각각 조건 미만인 경우 회피제어미실시 판단(S57)으로 긴급자동브레이크 제동(S50-1)이 이루어진다.

다시 도 3을 참조하면, 회피조향제어기(1)는 시스템 회피조향제어(S60~S130)를 위해 판단부(5)와 연산부(7)를 활용한다. 상기 판단부(5)는 인지부(3)의 emergency flag 생성을 인지한 상태에서 차량의 차량주행정보 및 차선 이탈정보를 활용하여 운전자 회피의지에 따른 회피구간 및 안정구간을 판단한다. 특히 상기 판단부(5)는 회피의지와 회피구간 및 안정구간의 각 판단각에 대한 구분을 위해 flag 생성이 이루어 질 수 있다. 상기 인지부(3)는 판단부(5)의 회피의지와 회피구간 및 안정구간 판단에 따른 ESA제어량과 LKAS제어량을 연산하고, ESA제어량으로 ESA(20)를 제어하며, LKAS제어량으로 LKAS(30)을 제어하여 준다.

이를 위해 상기 회피조향제어기(1)는 시스템 회피조향제어(S60~S130)를 emergency flag에 따라 샤시시스템(50)을 제어하는 샤시통합제어(S10)가 보조되도록 S60의 회피제어 단계, S70의 운전자 카운터 스티어 판단 단계, S100의 차선이탈 위험 판단 단계, S120의 시스템 협조 회피후 안정제어 단계, S130의 ESA 제어 종료가 이루어지는 차량안정화 판단 단계를 수행한다. 특히 상기 운전자 카운터 스티어 판단 단계(S70)는 S80의 emergency flag 확인 단계를 거쳐 S90의 회피후 안정제어 단계로 전환될 수 있다. 상기 차선이탈 위험 판단 단계(S100)는 S110의 시스템 단독 회피후 안정제어 단계로 전환될 수 있다. 상기 차량안정화 판단 단계(S130)는 S130-1의 차량안정화 지속 단계로 유지될 수 있다. 이 경우 상기 회피제어(S60), 상기 회피후 안정제어(S90), 상기 시스템 단독 회피후 안정제어(S110) 및 상기 시스템 협조 회피후 안정제어(S120)는 하기와 같이 정의된다.

상기 회피제어(S60)는 운전자 조향의지로 ESA(20)에 대한 ESA 제어만 이루어지는 회피구간제어이므로 LKAS(30)는 제어 해제 상태를 유지한다. 그러므로 상기 회피구간제어에서는 LKAS 제어 개입이 종료되어 회피시 LKAS 제어 개입 가능성이 원천 차단된 상태에서 ESA 제어로 운전자의 전방 장애물 회피 지원이 이루어진다.

상기 회피후 안정제어(S90)는 LKAS 제어 개입 후 조향각 변화에 따른 ESA 안정제어수행이 이루어진다. 그러므로 상기 회피후 안정제어(S90)는 카운터 스티어 없을시 emergency flg 있으면(즉, emergency flag 유지) 조향판단단계로 복귀하는 반면 emergency flg 없으면(즉, emergency flag 해제) LKAS(30)로 제어개입하여 차선 이탈 방지 시작이 이루어지고, LKAS 제어개입으로 인한 조향각 변화로 ESA 회피구간이 안정제어구간으로 전이된다. 이후 전방충돌위험 없는 상태에서 차량제어가 이루어지는 일반주행제어복귀(S200)로 전환된다.

상기 시스템 단독 회피후 안정제어(S110)는 LKAS(30)의 작동이 이루어지지 않아 LKAS 제어 개입 없이 ESA 안정제어 수행이 이루어진다. 그러므로 상기 시스템 단독 회피후 안정제어(S110)는 카운터 스티어 이후 차선 이탈 위험이 없는 운전자 조향 상태로 ESA 회피구간이 안정제어구간으로 전이된다. 이후 전방충돌위험 없는 상태에서 차량제어가 이루어지는 일반주행제어복귀(S200)로 전환된다.

상기 시스템 협조 회피후 안정제어(S120)는 LKAS(30)의 작동이 이루어져 LKAS 제어 개입과 함께 ESA 안정제어 협조제어 수행이 이루어진다. 그러므로 상기 시스템 협조 회피후 안정제어(S120)는 카운터 스티어 이후 운전자 과도 조향으로 인한 차선 이탈 위험이 있으면 LKAS 제어 개입으로 차선 이탈 방지를 시작하면서 회피 이후 차량이 안정화되었다고 판단될 때 까지 ESA 회피구간이 안정제어구간으로 전이된다. 이후 전방충돌위험 없는 상태에서 차량제어가 이루어지는 일반주행제어복귀(S200)로 전환된다.

도 6을 참조하면, 상기 운전자 카운터 스티어 판단 단계(S70)는 S71의 조향각속도 판단, S72의 조향각과 요레이트 값 판단, S73의 차속 판단, S74의 요레이트와 횡가속도 값 판단, S75의 운전자 카운터 스티어 적용 판단, S76의 운전자 카운터 스티어 미적용 판단으로 수행된다.

상기 조향각속도 판단(S71)은 조향각속도 > g, 상기 조향각과 요레이트 값 판단(S72)은 조향각 * 요레이트 < h, 상기 차속 판단(S73)은 차속 > i, 상기 요레이트와 횡가속도 값 판단(S74)은 요레이트 * 횡가속도 > j로 각각 이루어진다.

여기서 “g"는 조향각속도 임계값(threshold)으로서 약 100 deg/s를 적용하며, “h”는 조향각과 요레이트 곱셈 임계값(threshold)으로서 약 0(zero)을 적용하고, ”i“는 차속 임계값(threshold)으로서 30kph을 적용하며, ”j"은 요레이트와 횡가속도 곱셈 임계값(threshold)으로서 0을 적용한다. “>,<”는 두 값의 크기를 나타내는 부등호이며, "*"는 두 값의 곱셈기호이다.

그 결과 조향각속도 임계값(threshold) 이상의 조향각속도, 조향각과 요레이트 곱셉 임계값(threshold) 이하의 조향각과 요레이트 곱셈값, 차속 임계값(threshold) 이상의 차속, 요레이트와 횡가속도 곱셉 임계값(threshold) 이상의 요레이트와 횡가속도 곱셈값을 판단하고, 그 값들이 각각 조건 이상인 경우 운전자 카운터 스티어 적용 판단(S75)으로 차선이탈 위험 판단 단계(S100)에 진입하는 반면 그 값들이 각각 조건 미만인 경우 운전자 카운터 스티어 미적용 판단(S76)으로 emergency flag 확인(S80)에 진입한다.

도 7을 참조하면, 상기 차량안정화 판단 단계(S130)는 회피 제어 종료를 위해 1,2차 회피 이후 차량 안정화 판단으로서, 이는 S131의 emergency flag 종료 판단, S132의 조향각 판단, S133의 조향각속도 판단, S134의 요레이트에러 판단, S135의 타이머의 시간경과 판단, S136의 차량안정화 도달 판단, S137의 차량안정화 요구 판단으로 수행된다.

상기 emergency flag 종료 판단(S131)은 emergency flag 해제를 emergency 종료로 하고, 상기 조향각 판단(S132)은 조향각 > k, 상기 조향각속도 판단(S133)은 조향각속도 > m, 상기 요레이트에러 판단(S134)은 요레이트에러 > n, 상기 시간경과 판단(S135)은 일정지속시간 > o 로 각각 이루어진다. 여기서 “k"는 조향각 임계값(threshold)으로서 약 10deg/s를 적용하고, “m"은 조향각속도 임계값(threshold)으로서 약 50 deg/s을 적용하며, “n”은 요레이트에러 임계값(threshold)으로서 0,87을 적용하며, ”o"은 지속시간 임계값(threshold)으로서 3초를 적용한다. “>”는 두 값의 크기를 나타내는 부등호이다.

그 결과 emergency flag 해제, 조향각 임계값(threshold) 이상의 조향각, 조향각속도 임계값(threshold) 이상의 조향각속도, 요레이트에러 임계값(threshold) 이상의 요레이트에러, 지속시간 임계값(threshold) 이상의 일정지속시간을 판단하고, emergency flag 미 해제조건에서 그 값들이 각각 조건 미만인 경우 차량안정화제어(S130-1)가 지속 수행되는 반면 emergency flag 해제조건에서 그 값들이 각각 조건 이상인 경우 시스템 협조 회피후 안정제어(S120)가 종료되어 일반주행제어복귀(S200)로 전환된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(100)은 전방충돌위험의 상황에서 샤시시스템(50)의 샤시통합제어 상태에서 회피조향제어기(1)가 운전자의 회피조향을 인지하면, ESA 제어로 회피구간제어가 이루어지고, 상기 ESA 제어중 차선이탈을 가져오는 과도 조향 인지시 상기 ESA 제어에 대한 LKAS 제어의 협조제어가 이루어지하며, 상기 LKAS 제어가 상기 ESA 제어를 보조하여 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 시스템 협조방식 회피조향제어를 수행함으로써 샤시시스템 활용으로 전방충돌회피 성능 및 회피 이후 차량 안정성을 향상하고, 특히 ESA(20)의 회피제어와 안정제어에 LKAS(30)의 제어 기능이 협조됨으로써 회피구간에서 회피성 감소 방지와 안정화구간에서 2차 충돌 방지가 동시에 충족된다.

1 : 회피조향제어기 3 : 인지부
5 : 판단부 7 : 연산부
10 : 센서 유닛 20 : ESA(Emergency Steering Assist System)
30 : LKAS(Lane Keeping Assist System)
40 : AEB(Autonomous Emergency Brake)
50 : 샤시시스템 51 : ECS(Electronic Control Suspension)
52 : MDPS(Motor Driven Power Steering System)
53 : ESC(Electronic Stability Control)
54 : RWS(Rear Wheel Steering)
55 : AWD(All Wheel Drive)
100 : 차량 200 : 전방차량

Claims

전방충돌상황에서 회피조향이 회피조향제어기에 의해 확인되면, ESA(Emergency Steering Assist System) 제어시 차선이탈을 가져오는 과도 조향에 대한 LKAS(Lane Keeping Assist System) 제어의 개입으로 상기 ESA 제어를 협조 제어하여 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 시스템협조제어;가 포함되고;
상기 시스템협조제어는 상기 ESA 제어 시 상기 과도 조향과 상기 차선이탈의 상황에 따라 상기 협조제어의 적용이 이루어지는 시스템 회피조향제어를 수행하며;
상기 시스템 회피조향제어는, 상기 ESA 제어로 회피구간제어가 수행되는 단계, 카운터 스티어 판단이 이루어지는 단계, 차선이탈위험이 판단되는 단계, 상기 협조제어로 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 시스템 협조 회피후 안정제어 단계, 상기 ESA 제어의 종료를 위한 차량안정화 판단이 이루어지는 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 전방충돌상황에서 샤시시스템은 샤시통합제어되고, 상기 샤시시스템은 ECS(Electronic Control Suspension), MDPS(Motor Driven Power Steering System), ESC(Electronic Stability Control), RWS(Rear Wheel Steering), AWD(All Wheel Drive) 중 어느 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 시스템협조제어는 상기 전방충돌상황의 인지시 상기 회피조향이 판단되는 운전자회피판단제어, 상기 시스템 회피조향제어, 상기 전방충돌상황을 벗어나 상기 협조 제어가 종료되는 일반주행제어로 구분되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 3에 있어서, 상기 운전자회피판단제어는, 차량정보의 검출이 이루어지는 단계, 상기 전방충돌상황으로 emergency flag 생성이 이루어지는 단계, 조향휠 조작을 검출하여 상기 회피조향이 판단되는 단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 4에 있어서, 상기 회피조향은 차량주행정보를 운전자 의지 인자로 하여 임계값(threshold)이 충족되는 조건에서 판단되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 5에 있어서, 상기 차량주행정보는 상기 임계값(threshold)이 설정된 조향각 값, 차속 값, 요레이트에러 값 및 횡가속도 값, 조향각속도 값, 횡가속도미분 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
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청구항 1에 있어서, 상기 카운터 스티어 판단은 차량주행정보를 카운터 스티어 인자로 하여 임계값(threshold)이 충족되는 조건인 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 8에 있어서, 상기 차량주행정보는 상기 임계값(threshold)이 설정된 조향각속도 값, 조향각과 요레이트 곱셈 값, 차속 값, 요레이트 값과 횡가속도 곱셈 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 카운터 스티어 판단이 적용되지 않는 조건에서 상기 전방충돌상황에 따른 emergency flag 해제 상황인 경우 회피후 안정제어로 전환되고, 상기 회피후 안정제어는 상기 LKAS 제어의 개입으로 인한 조향각 변화로 상기 ESA 제어가 회피구간제어에서 안정제어구간으로 전이되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 카운터 스티어 판단이 적용된 후 상기 차선이탈위험이 없는 조건에서 시스템 단독 회피후 안정제어로 전환되고, 상기 시스템 단독 회피후 안정제어는 상기 LKAS 제어의 개입 없이 상기 ESA 제어가 회피구간제어에서 안정제어구간으로 전이되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 1에 있어서, 상기 차량안정화 판단은 전방충돌정보와 차량주행정보를 차량안정화 인자로 하여 임계값(threshold)이 충족되는 조건에서 판단되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 12에 있어서, 상기 전방충돌정보는 상기 전방충돌상황에 의한 emergency flag이고, 상기 차량주행정보는 상기 임계값(threshold)이 설정된 조향각 값, 조향각속도 값, 요레이트에러 값, 타이머 시간경과 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 13에 있어서, 상기 emergency flag의 해제는 상기 일반주행제어로 전환되는 것을 특징으로 하는 회피조향제어방법.
청구항 1 내지 6 및 청구항 8 내지 14 중 어느 한 항에 의한 회피조향제어방법이 구현되는 차량에 있어서,
전방충돌위험의 상황인지에 따른 충돌회피신호 생성조건에서 회피조향 인지시 ESA(Emergency Steering Assist System) 제어로 회피구간제어가 이루어지고, 상기 ESA 제어중 차선이탈을 가져오는 과도 조향 인지시 상기 ESA 제어에 대한 LKAS(Lane Keeping Assist System) 제어의 협조제어가 이루어지며, 상기 LKAS 제어가 상기 ESA 제어를 보조하여 전방충돌 회피 후 2차 충돌회피가 이루어지는 회피조향제어기;
ECS(Electronic Control Suspension), MDPS(Motor Driven Power Steering System), ESC(Electronic Stability Control), RWS(Rear Wheel Steering), AWD(All Wheel Drive) 중 어느 하나 이상으로 구성되고, 상기 전방충돌위험의 상황에서 샤시통합제어가 이루어지는 샤시시스템;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 15에 있어서, 상기 회피조향제어기는 전방충돌정보와 차선이탈정보 및 차량주행정보를 입력 데이터로 읽고, 레이더 및 카메라 정보로 전방 장애물을 인지하는 인지부, 운전자 회피의지와 함께 회피구간 및 안정구간 판단을 하는 판단부.상기 회피구간 및 상기 안정구간 판단에 따라 상기 ESA 제어 및 상기 LKAS 제어를 수행하는 연산부로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 16에 있어서, 상기 ESA 제어는 ESA(Emergency Steering Assist System)로 수행되고, 상기 LKAS 제어는 LKAS(Lane Keeping Assist System)로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량.