KR20110060244A - 적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

차량 간 안전거리를 적정하게 유지하면서 연료 소비량을 줄일 수 있는 적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법을 개시한다. 센서 정보와 운전자에 의해 설정된 운전자 명령에 따라 선행 차량과 적정 거리를 유지하기 위한 속도 변화량을 산출하되, 선행 차량과의 차간 거리가 기준거리를 비교한 결과에 따라 선택적으로 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출하는 속도변화량 산출부를 포함한다. 속도 프로파일을 이용하여 차량 속도를 제어하다가 주행 상황이 바뀌어 차간 거리가 줄어들면 속도 프로파일을 이용한 제어 모드에서 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하기 위한 제어 모드로 자동 전환할 수 있다.

적응형 순항 제어, 차간 거리, 연비, 속도 프로파일

Description

적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법{Adaptive Cruise Control System And Method Thereof}

본 발명은 적응형 순항 제어 시 차량 간 안전거리를 적정하게 유지하면서 연료 소비량을 줄일 수 있는 적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.

적응형 순항 제어 시스템(ACC: Adaptive Cruise Control)은 운전자가 설정한 속도로 자동 운행하되 차량 전방에 장착된 레이저 센서를 통해 차간 거리를 실시간 측정해 적정 차간 거리를 유지하는 것으로, 운전자가 반복적으로 가속 페달과 브레이크 페달을 조작하지 않고도 선행 차량과의 안전거리를 유지해 차량의 안전 운행을 도와주는 시스템이다.

이러한 적응형 순항 제어 시스템은 앞서가는 차량이 없을 때는 설정된 속도로 정속 주행하다가 선행차를 발견하면 그 차량과 일정한 거리를 유지하기 위해 가속 또는 감속 주행을 한다. 그러다 앞서가는 차량이 차선을 이동하면 다시 정속주행모드로 전환한다.

기존 적응형 순항 제어시스템은 고속도로와 도심 외곽과 같이 통행량이 적은 도로 환경에서는 비교적 양호한 제어 성능을 발휘하여 운전자의 안전 운행을 보장 할 수 있었지만, 도심에서는 교통 혼잡이 심하고 정체 현상이 자주 발생할 수 있어 차간 거리를 유지하기 위해 앞서가는 차량의 주행 상황에 따라 빈번하게 가속 또는 감속 제어가 실시되는 경직된 제어를 수행할 수밖에 없어 연비 효율을 떨어뜨리는 요인이 된다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 앞서가는 차량과 적정한 차간 거리를 유지하여 순항 제어를 수행하면서도 연료 소모량을 줄일 수 있는 적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 적응형 순항 제어 시스템은 차간 거리와 차량 거동 상태를 알기 위한 센서 정보를 제공하는 센서부와; 상기 센서 정보와 운전자에 의해 설정된 운전자 명령에 따라 선행 차량과 적정 거리를 유지하기 위한 속도 변화량을 산출하되, 상기 선행 차량과의 차간 거리가 기준거리를 비교한 결과에 따라 선택적으로 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출하는 적응 순항 제어부와; 상기 적응 순항 제어부에 의해 산출된 속도 변화량에 따라 엔진 출력 및 제동력을 각각 조절하기 위한 엔진출력 제어신호와 제동력 제어신호를 출력하는 차량 거동 제어부와; 상기 엔진출력 제어신호에 따라 연료 공급량을 조절하는 엔진출력 조절부와; 상기 제동력 제어신호에 따라 휠에 가해지는 제동력을 조절하는 제동력 조절부;를 포함한다.

또한, 상기 적응 순항 제어부는, 상기 속도 프로파일을 저장하는 속도 프로파일 저장부와, 상기 센서 정보에 근거하여 차량의 이동 경로를 예측하고 예측 이동 경로에 따라 제어대상 차량을 판단하는 제어대상 차량 판단부와, 상기 차간 거리가 멀어지면 상기 속도 프로파일을 이용하여 목표 가속량 또는 목표 감속량을 계산하고, 상기 차간거리가 줄어들면 상기 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하기 위하여 목표 가속량 또는 목표 감속량을 계산하는 속도변화량 산출부를 포함한다.

또한, 상기 속도 프로파일은 선행 차량의 속도를 추종하면서 연비 소비량이 줄어들도록 선행차량의 주행 곡선과 동일하지 않으며, 상기 차간 거리가 줄어들게 만든다.

본 발명의 일 측면에 따른 적응형 순항 제어 시스템의 제어 방법은, 적응형 순항 제어 시스템 작동 시 차간 거리와 차량 거동 상태를 알기 위한 센서 정보를 제공하고; 상기 센서 정보와 운전자에 의해 설정된 운전자 명령에 따라 선행 차량과 적정 거리를 유지하기 위한 속도 변화량을 산출하되, 상기 선행 차량과의 차간 거리가 기준거리를 비교한 결과에 따라 선택적으로 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출하며; 산출된 속도 변화량에 따라 엔진출력을 조절하거나 휠에 가해지는 제동력을 조절하여 차량의 가감속 제어를 수행하는 것을 포함한다.

또한, 상기 속도 프로파일을 이용하여 차량 속도를 제어하다가 주행 상황이 바뀌어 차간 거리가 줄어들면 속도 프로파일을 이용한 제어 모드에서 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하기 위한 제어 모드로 자동 전환한다.

이와 같이 적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법은 통행량이 많은 도로 환경에서 차량을 운행할 경우 선행 차량이 가속하여 차간 거리가 멀어지면 속도 프로파일을 이용하여 산출한 속도 변화량에 따라 차량 속도를 가속 또는 감속 제어함으로써 기존과 같이 빈번한 가속 또는 감속 제어로 인한 불필요한 연료 소비량을 방지하여 연비 효율을 좋게 할 수 있다.

또한 적응형 순항 제어 시스템 및 방법은 속도 프로파일에 기초하여 운행하다가 앞서가는 차량과의 차간 거리가 줄어들게 들면 다시 차간 거리를 일정하게 유지하면서 선행 차량을 추종하는 제어 모드로 전환하여 운행할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 순항 제어 시스템의 제어블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 속도 프로파일을 이용한 차량 운행 동작을 설명하기 위한 도면이다.

센서부(10)는 선행 차량과의 차간 거리를 측정하거나 차량의 거동 상태를 파악하기 위하여 차량에 장착된 레이저 센서, 휠 센서, 조향각 센서, 요레이트 센서 등을 포함하여 차량에 장착된 센서 전반을 포함한다.

운전자 인터페이스(20)는 적응형 순항 제어 시스템의 작동 여부의 설정, 순항 제어를 작동 시 차간 거리의 설정 등을 하기 위한 운전자 명령을 입력하는 것으 로, 차량의 조작 패널에 마련된 버튼 등의 입력 장치를 포함한다.

적응 순항 제어부(30)는 센서부(10)와 운전자 인터페이스(20)로 입력된 센서 정보와 운전자 명령에 기초하여 차량 속도를 제어하기 위한 속도 변화량을 산출하여 차량 거동 제어부(40)에 제공하는 것으로, 적응 순항 제어를 수행하기 위한 전반적인 동작을 처리하는 역할을 한다.

차량 거동 제어부(40)는 적응 순항 제어부(30)로부터 제공된 속도 변화량을 기초로 엔진 출력을 제어하여 차량 속도를 높이기 위한 엔진출력 제어신호를 엔진출력 조절부(50)에 인가하거나 제동력 조절로 차량 속도를 줄이기 위한 제동력 제어신호를 제동력 조절부(60)에 제공한다.

엔진출력 조절부(50)는 엔진출력 제어신호에 따라 연료 공급량을 결정하는 드로틀 밸브를 구동하여 엔진 출력을 조절하며, 제동력 조절부(60)는 제동력 제어신호에 따라 휠에 가해지는 제동력을 조절한다.

운전자에 의해 적응형 순항 제어를 수행하는 제어 모드가 설정되면 앞서가는 차량 또는 물체를 감지하는 센서를 포함하고 있는 센서부(10)가 각종 센서로 측정된 센서 정보를 적응 순항 제어부(30)에 제공한다.

제어대상 차량 판단부(31)는 센서 정보에 기초하여 차량의 이동 경로를 예측하고 예측 이동 경로에 따라 제어대상 차량을 선정한다.

속도 변화량 산출부(32)는 선정된 제어대상 차량에 대해 운전자 인터페이스(20)를 통해 입력된 운전자 명령에 따라 차속을 제어하기 위한 속도변화량을 산출한다. 즉 차량의 설정 속도와 안전거리를 맞추기 위해 현재 차량의 속도를 높이 거나 낮추기 위한 목표 가속량과 목표 감속량을 기억된 계산식을 이용하여 계산한다.

산출된 속도 변화량에 대한 정보는 차량 거동 제어부(40)에 제공된다. 이에 따라 차량 거동 제어부(40)가 속도 변화량에 따라 엔진출력 조절부(50)와 제동력 조절부(60)을 제어하여 차량의 가감속 제어를 수행한다.

교통 혼잡이 심하거나 정체 현상으로 차량들이 밀집되어 운행할 때 선행 차량의 주행 상태에 따라 차간 거리가 변화하게 되는데, 이때 설정된 안전거리를 유지하기 위해 가감속 제어를 민감하게 실시하면 불필요한 연료 소비가 많아지게 된다. 이를 고려하여 속도 변화량 산출부(32)는 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출하게 된다.

예를 들어 앞서가는 차량과의 차간 거리가 커지면, 선행 차량이 가속하여 빠르게 주행함에 따라 선행 차량과의 거리가 멀어지면, 속도 변화량 산출부(32)가 속도 프로파일 저장부(33)에서 판독한 속도 프로파일에 따라 목표 가속량 또는 목표 감속량을 산출한다.

도 2를 참고하여, 속도 프로파일(S)는 선행차의 주행곡선(V)에 비교하여 동일한 유형으로 만들어진 것이 아니고 선행차를 따라가면서 연비 효율을 보장할 수 있는 수준으로 결정된 유형을 가진다. 선행차와 자차의 차간 거리가 사전 설정된 제1기준거리(A)보다 크면 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출한다. 속도 프로파일은 선행차량의 속도를 추종하면서 엔진 소비량을 줄어들게 하고 차간 거리가 줄어들게 만든다.

그러다가 차간 거리가 가까워져 제2기준거리(B) 보다 줄어들면 다시 운전자에 의해 설정된 거리를 유지하기 위해 속도 변화량을 산출하며, 이 경우에는 자차의 주행곡선(R)의 유형은 선행차의 주행곡선(V)과 비슷하게 된다.

이처럼 적응 순항 제어를 할 때 선행차가 가속하여 멀어지더라도 즉각적으로 운전자에 의해 설정된 차간 거리를 유지하기 보다는 미리 저장된 속도 프로파일을 이용하여 차량 속도를 제어하게 됨으로서 빈번한 가감속 제어로 인한 불필요한 연료 소비량을 줄일 수 있다. 주행 상황이 바뀌어 차간 거리가 가까워지면 속도 프로파일을 이용한 제어 모드에서 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하기 위한 제어모드로 자동 전환할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 적응형 순항 제어 시스템의 제어 방법을 설명한다.

운전 인터페이스(20)를 통해 운전자에 의해 적응 순항 제어가 작동되는 경우, 센서부(10)를 통해 측정된 센서 정보가 적응 순항 제어부(30)에 제공되고, 제어 대상 차량 판단부(31)가 센서 정보에 기초하여 차량의 이동 경로를 예측하여 제어대상 차량을 선정한다(101). 그러면 속도변화량 산출부(32)가 운전자에 의해 설정된 안전거리와 목표 속도를 고려하여 차량 속도를 제어하기 위한 속도 변화량을 산출한다. 이때 차간 거리가 제1기준거리(A)보다 크지 않으면(103의 아니오) 운전자에 의해 설정된 작정 거리로 차량을 운행할 수 있는 목표 속도를 맞추기 위한 목표 가속량 또는 목표 감속량을 기억된 계산식을 이용하여 산출한다(104).

차간 거리가 제1기준거리(A) 보다 크면(103의 예) 속도 프로파일 저장부(33) 에서 판독된 속도 프로파일을 이용하여 목표 속도를 맞추기 위한 속도 변화량을 산출한다(105)(107). 여기서 속도 프로파일은 불필요한 연료 소비량을 줄일 수 있도록 운전자에 의해 설정된 차가 거리를 일시적으로 벗어나는 것을 허용할 수 있는 수준으로 만들어진 것으로 반드시 선행차의 주행 곡선과 동일한 것은 아니다.

이와 같이 차간거리가 제1기준거리(A)보다 커서 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출하거나 차간 거리가 제1기준거리(A)보다 크지 않아 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하도록 속도 변화량을 산출한 경우, 둘 다 산출된 속도 변화량에 근거하여 엔진출력 제어신호 또는 제동력 제어신호로 엔진출력을 조절하거나 제동력을 조절하여 차량의 가감속 제어를 수행한다(109).

차량의 가감속 제어를 통한 차량 운행 시 센서부(10)로 측정된 차간 거리가 제2기준거리(B)보다 작지 않으면(113의 아니오) 계속하여 속도 프로파일을 이용한 차량 속도 제어를 수행한다. 한편 차간거리가 제2기준거리(B)보다 작으면(113의 예) 다시 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하기 위한 속도 변화량을 산출하여 차량 속도 제어를 수행한다.

이와 같이 적응형 순항 제어 시스템 및 제어 방법은 도로 상황에 따라 속도 프로파일을 이용하여 산출한 속도 변화량에 따라 차량 속도를 가속 또는 감속 제어하므로 불필요한 연료 소비량을 줄여 연비 효율을 좋게 할 수 있다.

또한 속도 프로파일에 기초하여 운행하다가 차간 거리가 줄어들면 다시 차간 거리를 일정하게 유지하면서 선행 차량을 추종하는 제어 모드로 전환하여 운행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 순항 제어 시스템의 제어블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 속도 프로파일을 이용한 차량 운행 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 적응형 순항 제어 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 센서부

20 : 운전자 인터페이스

30 : 적응 순항 제어부

31 : 제어대상 차량 판단부

32 : 속도 변화량 산출부

33 : 속도 프로파일 저장부

40 : 차량 거동 제어부

50 : 엔진출력 조절부

60 : 제동력 조절부

Claims (5)

1. 차간 거리와 차량 거동 상태를 알기 위한 센서 정보를 제공하는 센서부와;

   상기 센서 정보와 운전자에 의해 설정된 운전자 명령에 따라 선행 차량과 적정 거리를 유지하기 위한 속도 변화량을 산출하되, 상기 선행 차량과의 차간 거리가 기준거리를 비교한 결과에 따라 선택적으로 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출하는 적응 순항 제어부와;

   상기 적응 순항 제어부에 의해 산출된 속도 변화량에 따라 엔진 출력 및 제동력을 각각 조절하기 위한 엔진출력 제어신호와 제동력 제어신호를 출력하는 차량 거동 제어부와;

   상기 엔진출력 제어신호에 따라 연료 공급량을 조절하는 엔진출력 조절부와;

   상기 제동력 제어신호에 따라 휠에 가해지는 제동력을 조절하는 제동력 조절부;를 포함하는 적응형 순항 제어 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 적응 순항 제어부는, 상기 속도 프로파일을 저장하는 속도 프로파일 저장부와, 상기 센서 정보에 근거하여 차량의 이동 경로를 예측하고 예측 이동 경로에 따라 제어대상 차량을 판단하는 제어대상 차량 판단부와, 상기 차간 거리가 멀어지면 상기 속도 프로파일을 이용하여 목표 가속량 또는 목표 감속량을 계산하고, 상기 차간거리가 줄어들면 상기 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하기 위하 여 목표 가속량 또는 목표 감속량을 계산하는 속도변화량 산출부를 포함하는 적응형 순항 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 속도 프로파일은 선행 차량의 속도를 추종하면서 연비 소비량이 줄어들도록 선행차량의 주행 곡선과 동일하지 않으며, 상기 차간 거리가 줄어들게 만드는 적응형 순항 제어 시스템.
4. 적응형 순항 제어 시스템 작동 시 차간 거리와 차량 거동 상태를 알기 위한 센서 정보를 제공하고;

   상기 센서 정보와 운전자에 의해 설정된 운전자 명령에 따라 선행 차량과 적정 거리를 유지하기 위한 속도 변화량을 산출하되, 상기 선행 차량과의 차간 거리가 기준거리를 비교한 결과에 따라 선택적으로 속도 프로파일을 이용하여 속도 변화량을 산출하며;

   산출된 속도 변화량에 따라 엔진출력을 조절하거나 휠에 가해지는 제동력을 조절하여 차량의 가감속 제어를 수행하는 것을 포함하는 적응형 순항 제어 시스템의 제어 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 속도 프로파일을 이용하여 차량 속도를 제어하다가 주행 상황이 바뀌어 차간 거리가 줄어들면 속도 프로파일을 이용한 제어 모드에서 운전자에 의해 설정된 적정 거리를 유지하기 위한 제어 모드로 자동 전환하는 적응형 순항 제어 시스템의 제어 방법.

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