KR20120139909A - 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 휠의 속도를 검출하는 휠 속도 검출부; 차량의 조향각을 검출하는 조향각 검출부; 차량의 선회 정도를 검출하는 요 레이트 검출부; 차량의 선회 제동 시 조향 상태별, 편제동 압력별 요 레이트 및 원래의 요 레이트를 획득하고, 원래의 요 레이트와 요레이트 간의 편차를 산출하고, 조향 상태별, 편차별 필요 편제동 압력에 대한 룩업 테이블을 작성하고, 룩업 테이블을 이용하여 차량의 선회 제동을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함한다.
본 발명은 요 레이트를 활용하여 목표 휠 압력을 생성함으로써 선회 주행 상황이든 선회 제동 상황이든 운전자가 동일한 선회감을 느낄 수 있도록 한다.

Description

스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 그 제어방법{SMART CRUISE CONTROL SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 선회 주행 상황이든 선회 제동 상황이든 운전자가 동일한 선회감을 느낄 수 있도록 하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
근래에는 운전자가 차량 속도를 일정 속도로 설정해 놓으면 브레이크나 엑셀레이터 페달을 밟지 않아도 외부 도로 조건에 맞추어 차량의 속도를 유지하도록 하는 크루즈 컨트롤 시스템(Cruise Control System)이 개발되어 운전자에게 편의를 제공하고 있다.
이에 더 나아가, 최근에는 차량에 레이더를 구비하여 앞차와의 거리를 검출하면서 스로틀과 브레이크를 제어하여 감속 또는 가속함으로써 앞차와의 안전거리를 유지하며 주행하는 스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruise Control) 시스템이 개발되었다.
스마트 크루즈 컨트롤 제어 중 특히 제동 상황에서는 자동으로 제동을 수행하도록 휠의 목표 압력을 발생시키고 있다. 현재는 선회 주행을 하든 또는 직진 주행을 하든 상관 없이 동일한 목표 압력을 발생시키고 있다. 하지만, 선회 중에 운전자가 요구하는 방향으로 정확히 주행하기 위해서는 휠의 압력을 조절할 필요성이 있다.
요 레이트를 활용하여 목표 휠 압력을 생성함으로써 선회 주행 상황이든 선회 제동 상황이든 운전자가 동일한 선회감을 느낄 수 있도록 하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 및 그 제어방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 스마트 크루즈 컨트롤 시스템은 차량의 휠의 속도를 검출하는 휠 속도 검출부; 차량의 조향각을 검출하는 조향각 검출부; 차량의 선회 정도를 검출하는 요 레이트 검출부; 차량의 선회 제동 시 조향 상태별, 편제동 압력별 요 레이트 및 원래의 요 레이트를 획득하고, 원래의 요 레이트와 요레이트 간의 편차를 산출하고, 조향 상태별, 편차별 필요 편제동 압력에 대한 룩업 테이블을 작성하고, 룩업 테이블을 이용하여 상기 차량의 선회 제동을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함한다.
또한, 상기 마이크로 컨트롤러 유닛은 아래의 [수학식 1]을 이용하여 원래의 요 레이트를 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(여기서, lf는 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, lr은 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, Cαf는 전륜 코너링의 강성(Stiffness), Cαr은 전륜 코너링의 강성(Stiffness), L은 lf + lr, m은 질량, δ는 조향각, V는 종방향의 차륜 속도를 나타낸다.)
또한, 마이크로 컨트롤러 유닛로부터 출력되는 제동 신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 제동력 조절부를 더 포함한다.
또한, 적응 순항 제어의 시작과 모드 및 제어 상황을 운전자와 연결하여 통신하는 역할을 수행하는 운전자 인터페이스를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어방법은 차량의 선회 제동 시 조향 상태별, 편제동 압력별 요 레이트 및 원래의 요 레이트를 획득하고; 원래의 요 레이트와 요레이트 간의 편차를 산출하고; 조향 상태별, 편차별 필요 편제동 압력에 대한 룩업 테이블을 작성하고; 룩업 테이블을 이용하여 차량의 선회 제동을 제어한다.
또한, 아래의 [수학식 1]을 이용하여 상기 원래의 요 레이트를 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00002
(여기서, lf는 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, lr은 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, Cαf는 전륜 코너링의 강성(Stiffness), Cαr은 전륜 코너링의 강성(Stiffness), L은 lf + lr, m은 질량, δ는 조향각, V는 종방향의 차륜 속도를 나타낸다.)
본 발명은 요 레이트를 활용하여 목표 휠 압력을 생성함으로써 선회 주행 상황이든 선회 제동 상황이든 운전자가 동일한 선회감을 느낄 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 스마트 크루즈 컨트롤 시스템(100)은 센서 모듈(110), 마이크로 컨트롤러 유닛(120, Micro Controller Unit; 이하 'MCU'라 함), 제동력 조절부(130), 엔진 구동부(140), 전자식 주차 브레이크 장치(150) 및 운전자 인터페이스(160)를 포함하여 구성된다.
센서 모듈(110)은 전방감지센서(111), 카메라센서(112), 도로속도센서(113), 휠 속도 검출부(114) 및 조향각 검출부(115)를 포함한다.
전방감지센서(111)는 차량의 전방에 있는 물체의 상대 속도와 상대 거리를 감지한다.
카메라센서(112)는 차량의 전방에 있는 물체의 종류를 감지한다.
도로속도센서(113)는 도로의 안전속도 및 도로의 제한속도를 인식하는 센서로서, GPS(Global Positioning System), 네비게이션(Navigation), 제한속도 교통 표지판 인식 카메라 등을 이용하여 속도 제한 구간 및 커브 진입/출입로 구간이 있는 도로의 안전속도 및 도로의 제한속도를 인식할 수 있다.
휠 속도 검출부(114)는 차량의 좌측 전륜의 휠에 설치되어 좌측 전륜의 속도를 검출하는 FL 휠 속도센서, 우측 전륜의 휠에 설치되어 우측 전륜의 속도를 검출하는 FR 휠 속도센서, 좌측 후륜의 휠에 설치되어 좌측 후륜의 속도를 검출하는 RL 휠 속도센서, 우측 후륜의 휠에 설치되어 우측 후륜의 속도를 검출하는 RR 휠 속도센서를 포함하며, 휠 속도 검출부(14)의 각 휠 속도 센서는 검출한 휠의 속도를 MCU(20)에 전송한다.
조향각 검출부(115, Steering Angle Sensor)는 차량의 조향 정도를 검출하여 MCU(20)에 전송한다. 조향각 검출부(115)는 스티어링 휠 하단 부위에 장착되며, 핸들을 조향하고 차량이 회전(Yaw)하였을 때 핸들이 운전자가 동작시킨 만큼 조향되었는지 핸들의 조향각을 검출하여 MCU(120)에 전송한다. 조향각 검출부(115)는 핸들의 조향 속도, 조향 방향도 검출한다. 조향각 검출부(115)는 광소자 방식으로 조향 시 센서의 슬리트 판이 회전하면서 광소자의 빛을 통과하거나 차단되면서 전압의 변화가 생기고 이것을 MCU(20)가 받아들여 핸들의 조향 속도, 조향 방향 및 조향각을 검출한다.
요 레이트 검출부(116)는 차량의 선회 정도를 검출하여 MCU(120)에 전송한다. 요 레이트 검출부(116)는 차량이 수직축을 기준으로 회전할 때, 즉 Z축 방향을 기준으로 회전할 때 내부의 프레이트 포크가 진동 변화를 일으키면서 전자적으로 차량의 요 모멘트를 검출한다. 여기서 요 모멘트는 차체의 앞뒤가 좌우측 또는 선회할 때 안쪽 바깥쪽 차륜 쪽으로 이동하려는 힘이다. 요 레이트 검출부(116)는 내부에 셀슘 크리스탈 소자가 있어 이 소자가 차량이 움직이면서 회전을 하게 되면 소자 자체가 회전을 하면서 전압을 발생하는 구조로 되어 있다.
MCU(120)는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 전반적인 동작을 제어하기 위한 것으로, MCU(120)는 차량의 선회 제동 시 조향 상태별, 편제동 압력별 요 레이트 및 원래의 요 레이트를 획득하고, 원래의 요 레이트와 요레이트 간의 편차(ΔYaw Rate)를 산출하고, 조향 상태별, 편차별 필요 편제동 압력에 대한 룩업 테이블을 작성하고, 룩업 테이블을 이용하여 차량의 선회 제동을 제어한다.
MCU(120)는 먼저 아래의 [수학식 1]과 같이 휠 속도 검출부(114)를 통해 검출된 차량의 속도 및 조향각 검출부(115)를 통해 검출된 조향각에 기초하여 정상 상태에서의 원래의 요 레이트(Yaw Rate_Original) 값을 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00003
여기서,
lf는 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리,
lr은 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리,
Cαf는 전륜 코너링의 강성(Stiffness),
Cαr은 전륜 코너링의 강성(Stiffness).
L은 lf + lr,
m은 질량
δ는 조향각
V는 종방향의 차륜 속도를 의미한다.
위의 [수학식 1]은 주행 상태에서 유효한 것으로, 스마트 크루즈 컨트롤 제어 중 제동 상황에서의 Yaw 발생은 차량의 특성에 따라 더 크게 발생하거나 작게 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 편제동이 발생하도록 하여 위의 [수학식 1]과 같은 요 레이트(Yaw Rate)를 발생시킴으로써 운전자가 선회 주행 상황이든 선회 제동 상황이든 동일한 요 레이트(Yaw Rate)가 발생하도록 하여 운전자에게 편안함을 제공할 수 있게 된다.
제동력 조절부(130)는 MCU(120)로부터 출력되는 제동 신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어한다.
엔진 구동부(140)는 차량의 가속 추진력을 제어하여 차량의 속도를 증가시킨다.
전자식 주차 브레이크 장치(150)는 차량의 주차 시 제동력을 유지시켜준다.
운전자 인터페이스(160)는 적응 순항 제어의 시작과 모드 그리고 제어 상황을 운전자와 연결하여 통신하는 역할을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
먼저, MCU(120)는 조향 상태별, 편제동 압력별 요 레이트(Yaw Rate) 및 원래의 요 레이트(Yaw Rate_Original)를 획득한다(210). 이 때, MCU(120)는 아래의 [수학식 1]과 같이 휠 속도 검출부(114)를 통해 검출된 차량의 속도 및 조향각 검출부(115)를 통해 검출된 조향각에 기초하여 원래의 요 레이트(Original Yaw Rate) 값을 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00004
여기서,
lf는 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리,
lr은 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리,
Cαf는 전륜 코너링의 강성(Stiffness),
Cαr은 전륜 코너링의 강성(Stiffness).
L은 lf + lr,
m은 질량
δ는 조향각
V는 종방향의 차륜 속도를 의미한다.
다음으로, 제어부(20)는 아래의 [수학식 2]를 이용하여 요 레이트 편차(Delta Yaw Rate)를 산출한다(220).
[수학식 2]
Delta Yaw Rate = Yaw Rate_Original - Yaw Rate
이후, 제어부(20)는 조향 상태별, Delta Yaw Rate별 필요 편제동 압력에 대한 룩업 테이블(Look-up table)을 작성한다(230).
다음으로, 제어부(20)는 작성된 룩업 테이블을 이용하여 선회 제동 동작을 제어한다(240).
100: 스마트 크루즈 컨트롤 시스템 110: 센서 모듈
111: 전방감지센서 112: 카메라센서
113: 도로 속도센서 114: 휠 속도 검출부
115: 조향각 검출부 116: 요 레이트 검출부
120: 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU) 130: 제동력 조절부
140: 엔진 구동부 150: 전자식 주차 브레이크 장치
160: 운전자 인터페이스

Claims (6)

  1. 차량의 휠의 속도를 검출하는 휠 속도 검출부;
    상기 차량의 조향각을 검출하는 조향각 검출부;
    상기 차량의 선회 정도를 검출하는 요 레이트 검출부;
    상기 차량의 선회 제동 시 조향 상태별, 편제동 압력별 요 레이트 및 원래의 요 레이트를 획득하고, 상기 원래의 요 레이트와 상기 요레이트 간의 편차를 산출하고, 상기 조향 상태별, 상기 편차별 필요 편제동 압력에 대한 룩업 테이블을 작성하고, 상기 룩업 테이블을 이용하여 상기 차량의 선회 제동을 제어하는 마이크로 컨트롤러 유닛을 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤러 유닛은 아래의 [수학식 1]을 이용하여 상기 원래의 요 레이트를 산출하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
    [수학식 1]
    Figure pat00005

    (여기서, lf는 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, lr은 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, Cαf는 전륜 코너링의 강성(Stiffness), Cαr은 전륜 코너링의 강성(Stiffness), L은 lf + lr, m은 질량, δ는 조향각, V는 종방향의 차륜 속도를 나타낸다.)
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 컨트롤러 유닛로부터 출력되는 제동 신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 제동력 조절부를 더 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적응 순항 제어의 시작과 모드 및 제어 상황을 운전자와 연결하여 통신하는 역할을 수행하는 운전자 인터페이스를 더 포함하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
  5. 차량의 선회 제동 시 조향 상태별, 편제동 압력별 요 레이트 및 원래의 요 레이트를 획득하고;
    상기 원래의 요 레이트와 상기 요레이트 간의 편차를 산출하고;
    상기 조향 상태별, 상기 편차별 필요 편제동 압력에 대한 룩업 테이블을 작성하고;
    상기 룩업 테이블을 이용하여 상기 차량의 선회 제동을 제어하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템의 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 아래의 [수학식 1]을 이용하여 상기 원래의 요 레이트를 산출하는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템.
    [수학식 1]
    Figure pat00006

    (여기서, lf는 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, lr은 전륜 차축으로부터 무게 중심까지의 거리, Cαf는 전륜 코너링의 강성(Stiffness), Cαr은 전륜 코너링의 강성(Stiffness), L은 lf + lr, m은 질량, δ는 조향각, V는 종방향의 차륜 속도를 나타낸다.)
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