KR102528902B1 - 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량을 제동하는 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 긴급상황에서 미리 설정된 패턴과 비교 분석함으로써 자동으로 차량을 제동하는 방법으로서, 긴급상황 패턴을 설정하는 단계; ECU가 상기 긴급상황 패턴을 분석하는 단계; 상기 ECU가 ESC 시스템에 제동 시그널을 전달하는 단계; 상기 ECU가 엔진 출력을 감소시키는 단계; 및 상기 ESC 시스템이 제동력을 증가시키는 단계를 포함하는 차량 제동 방법 및 상기 방법을 실현하기 위한 차량 시스템에 관한 것이다.

Description

긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법 및 시스템{METHOD FOR BRAKING A VEHICLE AUTOMATICALLY AND SYSTEM FOR THE SAME}

본 발명은 차량을 제동하는 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 긴급상황에서 미리 설정된 패턴과 비교 분석함으로써 자동으로 차량을 제동하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

자동차 기술에 있어서, 제동 시스템(brake system)은 안전한 주행을 위한 핵심적인 기술이다. 기본적으로, 주제동 브레이크는 족동식(足動式)이며 운전자가 발로 제동 페달에 압력을 가함으로써 유압 또는 공기압이라는 중간 매체를 거쳐 차륜의 제동력으로 변환된다.

차량의 급제동 시, 차량은 관성에 따라 계속하여 진행하지만 바퀴는 멈춰서는 로크-업(lock-up) 현상이 발생하는데, 이때 차량이 미끄러짐에 따라 운전자가 차의 방향을 제어할 수 없게 된다. 최근에는 이러한 문제를 방지하기 위한 ABS(Anti-lock Brake System) 시스템이 상용화되어 차량에 적용되고 있다.

ECU(Electronic Control Unit)는 이러한 ABS 시스템에 있어서, 바퀴가 잠기지 않도록 브레이크를 밟았다 놓았다 하는 펌핑을 1초에 10회 이상 반복함으로써 제동이 이루어지도록 한다.

또한, 이러한 ABS 시스템이 장착된 자동차는 바퀴마다 휠 센서(wheel sensor)가 부착되어 바퀴의 속도를 검출함으로써, 네 바퀴의 균형을 유지시킨다.

ESC(Electronic Stability Control) 시스템은 차량이 선회시에 한계 성능을 넘어가려고 할 때 유압을 이용하여 제동력을 발생시켜　차량의 거동을 안정화시켜 주는 시스템으로서, 차륜의 회전 상태에 따라 차륜을 제동하는 휠 실린더의 압력을 반복적으로 증가 및 감소시키는 동작을 수행한다.

최근에는, 자동차 기술의 발달로 차량 내 카메라가 전방을 촬영하고 ECU에서 이를 인식하고 자동으로 제동 장치를 작동시키도록 하는 등 컴퓨터를 이용한 다양한 제동 시스템이 개발되어, 보다 안전한 주행이 가능해졌다.

일반적으로 대부분의 운전자는 긴급상황에서 가속 페달과 제동 페달을 혼동하지 않는다. 하지만, 운전이 미숙한 운전자, 연장자 또는 장애가 있는 운전자들은 운행 도중 위급한 상황에 처했을 경우 이를 혼동할 수 있다. 때때로 이들은 긴급상황에서 제동 페달 대신 가속 페달을 밟는 실수를 범하고, 이는 차량뿐만 아니라 운전자의 목숨을 위협하는 중대한 사고로 이어질 수 있다.

따라서, 교통사고가 발생할 수 있는 긴급상황에서 운전자가 가속 페달과 제동 페달을 혼동하였을 때 차량을 자동적으로 제동할 수 있는 기술이 요구된다.

일 실시예에 따라 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법은, 긴급상황 패턴을 설정하는 단계; ECU가 상기 긴급상황 패턴을 분석하는 단계; 상기 ECU가 ESC 시스템에 제동 시그널을 전달하는 단계; 상기 ECU가 엔진 출력을 감소시키는 단계; 및 상기 ESC 시스템이 제동력을 증가시키는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 긴급상황 패턴은, 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역; 가속 페달에 가해지는 압력 및 상기 압력이 가해지는 지속시간; 및 휠 센서 신호의 조합을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 ECU가 상기 긴급상황 패턴을 분석하는 단계는, 차량 내 음성인식 장치가 상기 운전자의 고주파 음성 대역을 검출하는 단계; 상기 ECU가 상기 가속 페달에 가해지는 압력 및 상기 압력이 가해지는 지속시간을 검출하는 단계; 상기 휠 센서 신호로부터 차량의 속도를 검출하는 단계; 및 상기 음성 대역, 가속 페달에 가해지는 압력과 지속시간 및 차량의 속도를 일반적인 패턴과 비교하여 긴급상황임을 인식하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하도록 구성된 시스템은, 긴급상황 패턴 설정을 저장하는 데이터베이스; 상기 긴급상황 패턴을 분석하고, ESC 시스템에 제동 시그널을 전달하며, 엔진 출력을 감소시키도록 구성된 ECU; 및 상기 ECU로부터 제동 시그널을 전달 받아 제동력을 증가시키도록 구성된 ESC 시스템을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 차량 제동 시스템은, 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역을 검출하는 음성인식 장치; 및 차량의 속도를 검출하는 휠 센서를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 긴급상황 패턴은, 상기 음성인식 장치로부터 검출한 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역; 상기 ECU로부터 검출한 상기 가속 페달에 가해지는 압력 및 상기 압력이 가해지는 지속시간; 및 상기 휠 센서로부터 전달되는 휠 센서 신호의 조합을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 교통사고가 발생할 수 있는 긴급상황에서 운전자의 운전 미숙으로 인해 가속 페달과 제동 페달을 혼동하여 제동 페달을 밟아야 함에도 불구하고 가속 페달을 밟았을 경우, ECU(Electronic Control Unit)는 차량의 속도, 운전자의 고주파 음성 대역 및 가속 페달에 가해지는 압력을 조합하여 긴급상황 패턴(예를 들어, 차량의 속도가 일정 속도 이상인 경우, 운전자의 음성 대역이 미리 저장된 음성 대역에 비해 높아서 위급 상황임을 암시하는 경우 및 이와 같은 조건에도 불구하고 운전자가 계속하여 가속 페달을 밟고 있는 경우)을 인식하고, 엔진 출력을 감소시키며 ESC 시스템으로 하여금 제동력을 상승시키도록 하여 차량을 자동으로 제동하게 된다.

이로써, 운전이 미숙한 초보 운전자나, 연장자, 장애가 있는 운전자가 긴급상황에서 제동 페달 대신 가속 페달을 밟는 실수를 행한 경우에도 보다 안전하게 제동할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따라 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 도 1의 긴급상황 패턴을 분석하는 단계를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따라 도 1의 긴급상황 패턴을 구성하는 조합을 도시한 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따라 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하도록 구성된 시스템을 도시한 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 가속 페달에 가해지는 압력 패턴 및 음성 주파수 패턴을 분석하여 긴급상황을 인식하는 과정을 나타낸다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.

또한, 각각의 개시된 실시예 내 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 청구항에서 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1은 일 실시예에 따라 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법은 긴급상황 패턴을 설정하는 단계(S100); ECU가 상기 긴급상황 패턴을 분석하는 단계(S200); 상기 ECU가 ESC 시스템에 제동 시그널을 전달하는 단계(S300); 상기 ECU가 엔진 출력을 감소시키는 단계(S400); 및 상기 ESC 시스템이 제동력을 증가시키는 단계(S500)로 구성될 수 있다.

먼저, 사용자는 사전에 긴급상황 패턴을 설정한다(S100). 이는 차량 내 ECU(Electronic Control Unit, 도 4의 200)로 하여금, 상기 미리 설정된 긴급상황 패턴과 일반상황 패턴을 비교, 분석하여 긴급상황임을 인식하도록 하기 위함이다. 상기 설정된 긴급상황 패턴 및 일반상황 패턴에 대한 정보는 데이터베이스(도 4의 100) 내 저장될 수 있다.

일 실시예에서 상기 긴급상황 패턴 설정 단계(S100)는, 차량 내 컴퓨터(도시되지 않음)의 가이드에 따라 긴급상황 및 일반상황에서의 운전자의 음성 신호를 입력하고 상기 데이터베이스에 해당 주파수 영역을 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 이어서 긴급상황임을 인식하기 위하여 운전자 음성 대역과 조합되는 가속 페달에 가해지는 압력, 압력이 가해지는 지속시간 및 휠 센서에 의해 검출되는 자동차의 속력 레벨을 수동으로, 또는 컴퓨터가 권장하는 가이드라인대로 설정 및 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 이와 같이 사용자에 의해 미리 입력된 긴급상황 패턴은, 도 3에 도시된 바와 같이 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역; 가속 페달에 가해지는 압력 및 상기 압력이 가해지는 지속시간; 및 휠 센서 신호의 조합을 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서 상기 긴급상황 패턴은, 제동 페달 신호 또는 차량의 감속도 수치의 조합을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역이 감지되고, 상기 휠 센서 신호로부터 검출되는 차량의 속도가 일정 수치 이상임에도 불구하고, ECU에 의해 제동 페달 신호가 검출되지 않거나 차량의 감속도가 일정 수치 이상 증가하지 않는다면, 이러한 패턴을 긴급상황으로 인식하도록 미리 설정할 수 있다.

일 실시예에 따른 긴급상황 패턴 설정 단계(S100)에서, 상기 긴급상황 패턴을 결정하는 제동 페달 신호 및 차량의 감속도 수치는, 수동으로, 또는 컴퓨터가 권장하는 가이드라인대로 설정 및 저장될 수 있고, 이러한 요소들의 입력 과정은 단계(S100)에 대하여 설명한 것과 유사하게 진행될 수 있다.

또 다른 실시예에서 상기 긴급상황 패턴은, 긴급상황임을 인식하기 위한 추가적인 신호나 패턴을 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 운전자의 안면을 인식하기 위해 차량 내 설치된 카메라(도시되지 않음)가 운전자의 동공을 촬영하고, 상기 동공의 크기가 일반 상황과 비교하여 확장된 경우를 긴급상황 패턴에 포함시킬 수 있다. 또는, 차량 전방에 설치된 카메라에 의해 앞 차량과의 간격이 일정 거리 이하로 좁을 경우, 이를 긴급상황 패턴에 포함시킬 수도 있다.

상기 긴급상황 패턴이 설정된 이후, 사용자가 차량을 운전하는 도중 긴급상황이 발생하면 ECU는 긴급상황 패턴을 분석한다(S200). 도 2는 일 실시예에 따라 도 1의 긴급상황 패턴을 분석하는 단계를 상세하게 도시한 블록도이며, 이를 참조하여 상기 단계(S200)를 구체적으로 설명한다.

일 실시예에서 차량 내 음성인식 장치(도 4의 400)는 내장된 마이크를 통해 운전자의 음성을 감지한다. 이어, 감지된 음성 정보를 전달받은 ECU는 상기 감지된 음성의 주파수를 단계(S100)에서 미리 입력된 운전자의 긴급상황 시 음성 주파수 대역과 비교한다. 일 실시예에서, 상기 음성 대역의 분석은 도 5에 도시된 바와 같은 패턴 분석에 의해 이루어질 수 있다.

비교 결과, 긴급상황 시 음성 주파수 대역과 일치하지 않고, 일반상황 시 음성 주파수 대역에 가깝다면 긴급상황 패턴 분석을 중지하지만, 만약 미리 저장된 긴급상황 시 음성 주파수 대역과 일치한다면 가속 페달에 가해지는 압력 및 압력의 지속시간을 측정한다. 일 실시예에서, 상기 가속 페달에 가해지는 압력의 측정은 도 5에 도시된 바와 같은 패턴 분석에 의해 이루어질 수 있다.

상기 가속 페달에 가해지는 압력이 급격히, 또는 점진적으로 증가하고 이러한 압력이 일정 시간 이상 지속된다면, 운행 중인 차량의 속도를 검출한다. 일 실시예에서 상기 차량의 속도는, 차륜에 설치된 휠 센서(도 4의 500)로부터 전송된 휠 센서 신호를 분석함으로써 검출할 수 있다. 상기 검출된 차량의 속도가 일정 속도(예를 들어, 내비게이션에서 안내하는 제한 속도, 보다 안전하게는 사용자가 미리 설정한 40 km/h 등) 이상이라면, ECU는 상기 음성 주파수 패턴, 가속 페달 압력 패턴 및 차량 속도를 조합한 패턴으로부터 긴급상황임을 인식할 수 있다.

일 실시예에서, ECU는 상기 단계(S100)에서 설명된 바와 같은 긴급상황 패턴을 구성하는 구성요소들(예를 들어, 운전자의 음성 패턴, 가속 페달에 가해지는 압력 패턴, 휠 센서 신호에서 검출되는 차량 속도, 제동 페달 신호 패턴, 및 차량의 가속도/감속도 수치의 부분적인 조합 또는 전체 조합)의 상관관계를 기반으로 긴급상황임을 인식할 수 있다.

이와 같이, 긴급상황 패턴을 구성하기 위해 조합되는 신호 또는 패턴들의 종류가 다양해짐에 따라, ECU는 긴급상황에 대해 보다 정확하게 인식하고 분석할 수 있다.

이어, 상기 ECU는 ESC(Electronic Stability Control) 시스템에 제동 시그널을 전달한다(S300).

이어, 상기 ECU는 차량이 속도를 줄일 수 있도록 엔진 출력을 감소시키고(S400), 이와 동시에, 또는 순차적으로 상기 ESC 시스템은 차륜에 전달되는 제동력을 증가시킨다(S500). 일 실시예에서, 상기 단계들(S200 내지 S500)은 차량이 완전히 정지하거나 측정된 차량 속도가 0이 될 때까지 계속될 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따라 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하도록 구성된 시스템을 도시한 블록도이다.

일 실시예에서 도 4의 차량 시스템(10)은, 긴급상황 패턴 설정을 저장하는 데이터베이스(100); 상기 긴급상황 패턴을 분석하고, ESC 시스템에 제동 시그널을 전달하며, 엔진 출력을 감소시키도록 구성된 ECU(200); 및 상기 ECU로부터 제동 시그널을 전달 받아 제동력을 증가시키도록 구성된 ESC 시스템(300)을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 차량 제동 시스템은, 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역을 검출하는 음성인식 장치(400); 및 차량의 속도를 검출하는 휠 센서(500)를 더 포함할 수 있다.

상기 단계들(S100 내지 S500)에 대해서 상술한 바와 같이, 사용자는 미리 데이터베이스(100)에 긴급상황 및 일반상황 시 운전자의 음성 대역, 수동으로 또는 가이드라인에 따른 가속 페달 압력 및 지속시간과 차량 속도 등의 정보를 입력할 수 있고, 음성 인식 장치(400)는 운전자의 음성을 인식하여 주파수 패턴을 분석하고, ECU(300)는 가속 페달에 가해지는 압력 및 지속시간, 휠 센서(500)에 의해 감지되는 차량의 속도를 분석하여 긴급상황임을 인식한다.

이어서, 차량이 완전히 정지하거나 측정된 차량 속도가 0이 될 때까지 엔진 출력을 감소시키며, ESC 시스템(400)으로 하여금 제동력을 증가시키도록 한다.

일 실시예에서, 상기 긴급상황 패턴은, 상기 음성인식 장치로부터 검출한 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역; 상기 ECU로부터 검출한 상기 가속 페달에 가해지는 압력 및 상기 압력이 가해지는 지속시간; 및 상기 휠 센서로부터 전달되는 휠 센서 신호의 조합을 포함할 수 있지만, 상술한 바와 같이 추가적인 신호나 패턴을 더 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어 상기 실시예들에서 설명된 바와 같이, 긴급상황 패턴을 구성하기 위해 조합되는 신호 및 패턴들은, 제동 페달 신호 패턴, 차량의 가속도/감속도 수치, 차량 내 설치된 카메라에 의해 촬영된 운전자의 동공 크기, 또는 차량 전방에 설치된 카메라에 의해 측정된 앞 차량과의 간격 등을 포함할 수 있으며, 상술한 바와 같이 이러한 구성요소들의 전체 또는 부분적인 조합의 상관관계가 긴급상황 패턴을 분석하는데 이용될 수 있다. 이와 같이, 다양한 신호 또는 패턴들이 조합됨에 따라, ECU는 긴급상황에 대해 보다 정확하게 인식 및 분석할 수 있다.

상기 설명에 따른 일 실시예를 구현하기 위해서, 상기 차량 제동 시스템은 운전자의 안면을 인식하기 위해 차량 내 설치된 카메라(도시되지 않음) 또는 앞 차량과의 간격을 측정하기 위해 차량 전방에 설치된 카메라(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 차량 시스템
100: 데이터베이스
200: ECU
300: ESC 시스템
400: 음성인식 장치
500: 휠 센서

Claims (6)

1. 가속 페달과 제동 페달을 혼동하여 발생하는 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법으로서,
   긴급상황 패턴을 설정하는 단계;
   ECU가 상기 긴급상황 패턴을 분석하는 단계;
   상기 ECU가 ESC 시스템에 제동 시그널을 전달하는 단계;
   상기 ECU가 엔진 출력을 감소시키는 단계; 및
   상기 ESC 시스템이 제동력을 증가시키는 단계를 포함하되,
   상기 긴급상황 패턴은, 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역;
   가속 페달에 가해지는 압력 및 상기 압력이 가해지는 지속시간; 및
   휠 센서 신호의 조합을 포함하며,
   상기 ECU가 상기 긴급상황 패턴을 분석하는 단계는,
   차량 내 음성인식 장치가 상기 운전자의 고주파 음성 대역을 검출하는 단계;
   상기 ECU가 상기 가속 페달에 가해지는 압력 및 상기 압력이 가해지는 지속시간을 검출하는 단계;
   상기 휠 센서 신호로부터 차량의 속도를 검출하는 단계; 및
   상기 음성 대역, 가속 페달에 가해지는 압력과 지속시간 및 차량의 속도를 일반적인 패턴과 비교하여 긴급상황임을 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가속 페달과 제동 페달을 혼동하여 발생하는 긴급상황에서 자동으로 차량을 제동하는 방법.
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