KR20120137025A - 차량의 충돌회피 제어방법 - Google Patents

차량의 충돌회피 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 장애물과의 충돌상황에서 충돌회피가 가능한 지 여부를 판단하는 단계, 충돌회피가 가능한 것으로 판단되면, 조향휠의 조향컬럼토크를 검출하는 단계 및 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 충돌회피 제어방법{COLLISION AVOIDANCE METHOD FOR VEHICLES}
본 발명은 차량의 충돌회피 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 조향 및 제동제어를 통해 장애물과의 충돌을 회피하도록 보조하는 차량의 충돌회피 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 조향 및 제동을 통하여 장애물과의 충돌을 회피 및 방지하는 충돌회피 시스템은 카메라, 레이더 또는 이들을 결합한 센서퓨전 시스템을 포함한다.
충돌회피 시스템은 충돌이 예측되면 적절한 목표 회피 궤적을 생성하고 이를 추종하도록 조향 또는 제동제어를 수행한다.
충돌회피 시스템은 장애물과의 충돌이 예측되면, 긴급제동 여부를 판단하여 급제동을 수행하고, 이때 옆 차선이 비어있는 것으로 판단되면, 자동으로 차선을 변경하여 충돌을 회피한다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
종래의 충돌회피 시스템은 충돌 상황인 것으로 판단되면, 제동 및 조향을 동시에 제어하거나 차선 변경 등을 통해 충돌회피 가능성이 있는 지를 판단한다.
이후, 장애물을 회피하기 위한 회피 궤적을 자동으로 생성하여 제동 및 조향제어를 통해 회피 궤적을 추종한다.
그러나, 종래의 충돌회피 시스템은 자동으로 제동 및 조향제어를 수행하여 회피 궤적을 추종함으로써, 운전자의 의지와 무관하게 제동 및 조향제어가 이루어지게 되고, 그 결과 운전자는 긴급상황에서 심한 위화감을 느낄 수 있었다.
게다가, 자동으로 목표 조향각 또는 회피 궤적을 산출하여 이를 추종하므로 자동 조향에 가까워지는 바, 이는 양산화가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 전방에 위치한 장애물과의 충돌 상황에서 충돌회피 가능성이 있으면, 차량의 조향 및 제동제어를 운전자의 조향 의지를 기반으로 수행하도록 한 차량의 충돌회피 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 충돌회피 제어방법은 장애물과의 충돌상황에서 충돌회피가 가능한 지 여부를 판단하는 단계; 상기 충돌회피가 가능한 것으로 판단되면, 조향휠의 조향컬럼토크를 검출하는 단계; 및 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 장애물과의 충돌상황에서 충돌회피가 가능한 지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 충돌회피가 가능한지 여부는 상기 장애물의 높이와 폭, 상대거리 및 상대속도 중 어느 하나 이상을 이용하여 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크를 검출하는 단계는 상기 조향휠의 조향컬럼토크가 토크 설정값 이상이면, 상기 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는 상기 조향휠의 조향 방향으로 조향보조토크를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는 상기 선회 방향으로의 모멘트를 증가시켜 충돌회피를 위한 횡변위를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는 상기 선회 방향의 내측 휠에 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는 상기 조향휠의 조향 방향에 따른 횡변위가 횡변위 설정값 이상이 될 때까지 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 차량의 조향 방향에 따른 횡변위가 횡변위 설정값 이상이면, 상기 조향휠의 카운터 조향 방향으로 조향보조토크를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 조향휠의 카운터 조향 방향으로 조향보조토크를 인가하는 단계는 선회 외측률 제어를 통해 오버스티어를 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 선회 외측률 제어를 통해 오버스티어를 방지하는 단계는 상기 카운터 조향 방향의 휠에 제동력을 발생시키는 과정; 및 차선 변경 후, 상기 조향휠의 카운터 조향 방향과 반대 방향의 휠에 제동력을 발생시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 운전자의 조향 의지에 따라 제동 및 조향제어가 이루어지도록 하여 운전자의 위화감을 감소시킬 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 운전자의 조향 의지에 따라 제동 및 조향이 이루어지도록 함으로써, 종래의 충돌회피 시스템에 비해 손쉽게 양산할 수 있도록 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어방법의 순서도이다.
도 3 은 도 2 에 따른 충돌회피를 위한 차선 변경 상황을 도시한 도면이다.
도 4 는 도 3 의 차선 변경 상황을 시간 그래프로 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어장치의 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 감지부(10), 제어부(30) 및 액츄에이터부(20)를 포함한다.
감지부(10)는 전방에 위치한 장애물을 감지하여 차량이 장애물과 충돌 상황인 지를 판단할 수 있도록 하는 충돌감지정보를 입력한다.
이를 위해, 감지부(10)는 전방의 장애물을 촬영하여 장애물의 높이와 폭 등을 입력하는 촬영부(11)와, 장애물의 존재 여부 및 장애물과의 거리 등을 통해 상대거리와 상대속도 등을 입력하는 레이더(12) 및 이들을 결합한 센서 퓨전(미도시) 등을 포함한다.
감지부(10)는 차량내에 장애물을 감지하는 다양한 위치에 설치될 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시예에서는 촬영부(11)와 레이더(12)를 예시로 하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고, 장애물을 감지하고 장애물과의 충돌 여부를 판단할 수 있도록 하는 정보를 제공하는 기기가 모두 포함될 것이다.
액츄에이터부(20)는 충돌회피를 위해 차량의 조향제어 및 제동제어를 수행한다. 이를 위해 액츄에이터부(20)는 제동 장치(21)와 조향 장치(22)를 포함한다.
제동 장치(21)는 차량의 주행 중에 차량을 감속하거나 정지 또는 정지 상태를 유지하도록 한다. 제동 장치(21)는 차량 제동시 각 차륜에 제동력을 균일하게 분배하거나 특정 차륜의 제동력을 선별적으로 제어하여 차량의 제동력을 발생시킨다.
이러한 제동 장치(21)는 각 차륜의 제동력을 유압으로 제어하는 유압식과 모터를 이용하는 전동식 등으로 구분되는 바, 본 발명의 기술적 범위는 각각의 차륜을 제어하여 차량을 제동시키는 다양한 제동 장치를 모두 포함한다할 것이다.
조향 장치(22)는 조향 차륜인 전륜의 정렬상태를 전환시켜 주행중인 차량의 진행방향을 바꾸는 것으로써, 차량의 전륜 또는 4륜을 각각 적합한 각도로 조정함으로써 차량의 주행 방향을 조정할 수 있도록 한다.
이러한 조향 장치는 운전자가 조작하는 조향휠에 연결되어 차실내에서 엔진룸쪽으로 이어지는 조향컬럼(미도시)에 유니버셜조인트(미도시)를 매개로 엔진룸 내에서 조향기어박스(미도시)가 결합되고, 이 조향기어박스의 구동에 따라 차륜에 연결된 타이로드(미도시)를 조작해 차량의 진행방향을 바꾼다.
본 실시예에서, 조향 장치(22)는 차량의 조향휠의 회전에 따라 조향보조토크를 발생시키는 다양한 방식의 조향 장치(22)를 모두 포함한다할 것이다.
제어부(30)는 장애물과의 충돌상황에서 충돌회피가 가능한 지 여부를 판단하고, 충돌회피가 가능하면, 운전자의 조향 의지를 검출하고, 운전자의 조향 의지가 검출되면, 조향휠의 조향 방향에 따른 선회 방향으로 차선 변경을 보조한다.
즉, 제어부(30)는 감지부(10)에서 입력되는 각종 정보를 통해 장애물을 인지하고, 장애물과 충돌 상황인 지를 판단하여 판단 결과, 충돌 상황이면, 충돌회피가 가능한 지를 판단한다.
판단 결과, 충돌 회피가 가능한 것으로 판단되면, 조향 장치(22)의 조향휠을 통해 운전자의 조향의지를 검출하고 운전자의 조향의지에 따라 조향보조토크를 발생시킨다. 이때, 제동 장치(21)를 통해 차륜의 각 휠에 제동력을 발생시킨다.
이와 같이, 제어부(30)는 운전자의 조향 의지에 따라 회피주행을 보조하여 빠른 시간내에 장애물을 회피할 수 있도록 제어한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어방법을 도 2 내지 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 충돌회피 제어방법의 순서도이며, 도 3 은 도 2 에 따른 충돌회피를 위한 차선 변경 상황을 도시한 도면이며, 도 4 는 도 3 의 차선 변경 상황을 시간 그래프로 도시한 도면이다.
먼저, 감지부(10)가 자차선에 있는 장애물을 감지(S10)하여 제어부(30)에 충돌감지정보를 입력한다.
충돌감지정보는 장애물과 충돌상황인 지를 판단하고, 충돌회피가 가능한 지를 판단할 수 있도록 하는 정보로써, 장애물의 높이와 폭, 상대거리와 상대속도 중 어느 하나 이상이 포함된다.
제어부(30)는 감지부(10)로부터 충돌감지정보가 입력되면, 충돌감지정보를 분석하여 차량이 장애물에 충돌상황인지를 판단한다(S20).
제어부(30)는 충돌상황인지를 판단한 결과, 충돌상황인 것으로 판단되면, 충돌회피가 가능한지를 판단한다(S30).
제어부(30)는 충돌회피가 가능한지 여부를 장애물의 높이와 폭, 상대거리 및 상대속도 중 어느 하나 이상으로 검출한다.
여기서, 제어부(30)는 상기 장애물의 높이와 폭, 상대거리 및 상대속도를 기반으로 충돌회피가 가능한지를 현재 차량의 주행환경 예를 들어, 자차선의 좌우 인접차선이 비어 있는 상황 등에 따라 다양하게 판단할 수 있을 것이다.
한편, 제어부(30)는 충돌회피가 가능하면, 조향휠을 이용하여 운전자의 조향 의지를 검출한다.
즉, 제어부(30)는 조향휠의 조향컬럼토크와 기 설정된 토크 설정값을 비교하여 조향휠의 조향컬럼토크와 토크 설정값 이상인 지를 판단한다(S40).
여기서, 토크 설정값은 운전자가 조향 의지가 있는 것으로 판단할 수 있을 정도의 토크값으로써, 충돌감지정보를 고려하여 충분히 차선을 변경할 수 있을 정도의 토크값이다.
한편, 조향휠의 조향컬럼토크가 토크 설정값 이상이면, 현재 비어있는 차선으로 변경하여 충돌을 회피하기 위한 운전자가 조향 의지가 있는 것으로 판단한다.
제어부(30)는 운전자가 조향 의지가 있는 것으로 판단되면, 제동 장치(21)와 조향 장치(22)를 제어하여 조향 방향의 차선으로 차선 변경을 보조한다.
이를 위해, 제어부(30)는 조향 장치(22)를 제어하여 조향휠의 조향 방향으로 조향보조토크를 발생시킨다.
여기서, 조향보조토크는 조향 방향으로의 조향력을 보조한다. 이를 통해, 운전자는 적은 힘으로 조향휠을 돌리더라도 조향 장치(22)의 모터(미도시)가 큰 토크를 발생시켜 운전자가 손쉽게 조향할 수 있게 된다.
또한, 제어부(30)는 제동 장치(21)를 제어하여 선회 방향의 내측 휠에 제동력을 발생시켜 선회 방향으로 차량이 빠르게 회전하여 회전할 수 있도록 한다.
이 경우, 선회방향의 전륜과 후륜 제동으로 인해 감속도가 크게 발생될 수 있으나, 선회 방향으로의 큰 모멘트를 발생시킬 수 있으므로, 충돌회피를 위한 횡변위를 빠른 시간내에 발생시킬 수 있다(S50).
이와 같이, 조향 방향에 따른 선회방향으로 차선 변경을 보조하는 과정은 차량의 횡변위가 횡변위 설정값 이상이 될 까지 계속 수행한다(S60).
여기서, 횡변위 설정값은 선회 방향의 차선을 중심으로 차선이 충분히 변경된 것으로 판단할 수 있을 정도의 횡변위값이다.
즉, 제어부(30)는 차량의 횡변위와 횡변위 설정값을 비교하여 차량의 횡변위가 횡변위 설정값 이상이면, 운전자의 카운터 조향을 보조하는 방향으로 조향보조토크를 발생시킨다(S70). 여기서, 카운터 조향은 운전자의 최초 조향 방향과 반대인 조향 방향이다.
이러한 카운터 조향은 예를 들어 운전자가 최초 좌측으로 큰 조향으로 조향된 상태에서 최대한 빠른 카운터 조향으로 변경된 차선 내에서 차량의 거동을 보조할 수 있게 된다.
이 경우, 빠른 카운터 조향에 의해 최초 진행방향으로 오버스티어가 발생될 수 있으므로, 제동 장치(21)를 통해 오버스티어 방지 제어 즉, 선회 외측률 제어를 수행한다(S80).
예를 들어, 차량이 자차선에서 좌측 차선으로 변경할 경우, 최초 발생되는 시계방향 오버스티어는 우측휠의 제동제어를 수행하고, 차선 변경후 발생되는 반시계방향 오버스티어는 적은 양의 좌측휠 제동제어를 수행한다.
한편, 상기한 차선 변경시 조향 및 제동제어를 통한 충돌회피를 위한 차선변경 상황을 시간대별로 나타내면, 도 3 과 도 4 에 도시된 바와 같다.
최초, 장애물(Obstacle)과 충돌상황인 것으로 판단(Crash predicted)된 후, 조향컬럼토크의 측정값치(St_tq>x[NM])를 통해 운전자가 조향 의지가 있는 것으로 판단되면, 조향보조토크(Ovly_tq)를 발생시킨다.
즉, 도 3 에 도시된 바와 같이, 좌측 방향으로 조향휠이 회전하고, 이때 조향컬럼토크의 측정값치(St_tq>x[NM])이면, 조향방향으로 조향보조토크를 발생시킨다.
이때, 선회방향의 휠 즉, 좌측휠(파란색 휠)에 제동력을 발생시킨다(Brk_prs[left]).
이와 같이, 좌측 조향이 된 상태에서 차량의 횡변위가 최초 위에서 횡변위 설정값(회색 점선) 이상이 되면, 운전자의 카운터 조향(우측 방향 조향)을 보조하기 위해 반향으로 조향보토토크(Ovly_tq)를 발생시킨다.
이를 통해 차량은 목표로 하는 근접 차선을 넘어서지 않게 된다.
한편, 카운터 조향에 의해 오버스티어가 발생될 수 있는 바, 최초 발생되는 시계방향 오버스티어는 좌측휠의 제동력을 제거하면서 우측휠(주황색)의 제동제어(Brk_prs[right])를 수행하고, 차선 변경후 발생되는 반시계방향 오버스티어는 적은 양의 좌측휠 제동제어(Brk_prs[left])를 수행한다.
이와 같이, 차선 변경이 완료되어 충돌회피 제어가 완료되면, 기존 제동 시스템으로 동작으로 안정성을 유지하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 감지부 11: 촬영부
12: 레이더 20: 액츄에이터부
21: 제동 장치 22: 조향 장치
30: 제어부

Claims (10)

  1. 장애물과의 충돌상황에서 충돌회피가 가능한 지 여부를 판단하는 단계;
    상기 충돌회피가 가능한 것으로 판단되면, 조향휠의 조향컬럼토크를 검출하는 단계; 및
    상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계를 포함하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장애물과의 충돌상황에서 충돌회피가 가능한 지 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 충돌회피가 가능한지 여부는 상기 장애물의 높이와 폭, 상대거리 및 상대속도 중 어느 하나 이상을 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크를 검출하는 단계는
    상기 조향휠의 조향컬럼토크가 토크 설정값 이상이면, 상기 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는
    상기 조향휠의 조향 방향으로 조향보조토크를 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는
    상기 선회 방향으로의 모멘트를 증가시켜 충돌회피를 위한 횡변위를 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는
    상기 선회 방향의 내측 휠에 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 조향휠의 조향컬럼토크에 따른 선회 방향의 차선으로 차선 변경을 보조하는 단계는
    상기 조향휠의 조향 방향에 따른 횡변위가 횡변위 설정값 이상이 될 때까지 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 차량의 조향 방향에 따른 횡변위가 횡변위 설정값 이상이면, 상기 조향휠의 카운터 조향 방향으로 조향보조토크를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 조향휠의 카운터 조향 방향으로 조향보조토크를 인가하는 단계는
    선회 외측률 제어를 통해 오버스티어를 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 선회 외측률 제어를 통해 오버스티어를 방지하는 단계는
    상기 카운터 조향 방향의 휠에 제동력을 발생시키는 과정; 및
    차선 변경 후, 상기 조향휠의 카운터 조향 방향과 반대 방향의 휠에 제동력을 발생시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌회피 제어방법.
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