KR20130017728A - 차량의 통합 제어방법 - Google Patents

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KR20130017728A
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윤재민
하성기
박재일
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량에 능동 제어장치로 장착되는 충돌 안전 시스템(Pre-Crash Safety System)과 토크 벡터링 시스템(Torque Vectoring System)의 협조 제어를 통해 운전자의 충돌 회피 요구에 대하여 거동의 민첩성과 안정성이 제공되도록 하는 차량의 통합 제어방법이 개시된다.
본 발명은 충돌안전모듈이 전방차량 및 장애물과의 거리, 상대속도를 검출하여 충돌 위험 상태인지 판단하는 과정; 전방차량 혹은 장애물과의 충돌 위험 상태이면 경고 메시지 출력과 충돌방지제어와 충돌 피해 저감제어를 실행하고, 충돌 위험 정보를 네트워크를 통해 토크 벡터링 모듈에 제공하는 과정; 토크 벡터링 모듈은 충돌 위험 정보를 수신한 상태에서 충돌 회피를 위한 조향각의 변화가 검출되는지 판단하는 과정; 충돌 회피를 위한 조향각의 변화가 검출되면 조향각과 차속 및 요레이트에 따라 요모멘트를 결정하여 좌우륜에 대한 토크 배분량을 결정하고 토크 벡터링을 배분 제어하여 충돌 위험의 탈출을 보조하는 과정을 포함한다.

Description

차량의 통합 제어방법{INTEGRATED CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량에 능동 제어장치로 장착되는 충돌 안전 시스템(Pre-Crash Safety System)과 토크 벡터링 시스템(Torque Vectoring System)의 협조 제어를 통해 운전자의 충돌 회피 요구에 대하여 거동의 민첩성과 안정성이 제공되도록 하는 차량의 통합 제어방법에 관한 것이다.
차량에는 능동 제어장치로 충돌 안전 시스템(Pre-Crash Safety System)과 토크 벡터링 시스템(Torque Vectoring System)이 장착된다.
충돌 안전 시스템은 차량의 그릴에 설치되는 전방감지센서를 통해 전방차량이나 장애물과의 거리, 상대속도 등을 인지하여 충돌 위험이 있는 경우 경고 메시지를 출력하여 운전자에게 경고하고, 충돌 방지를 위해 ESC를 연동시켜 제동 제어를 실행하며, 시트벨트를 제어하여 탑승자의 신체를 구속함으로써 충돌시 탑승자의 피해가 최소화될 수 있도록 하는 시스템을 의미한다.
토크 벡터링 시스템(Torque Vectoring System)은 후륜구동(Front engine Rear drive)기반의 4륜구동(4WD)차량에서 후륜에 장착되어 주행상황에 따라 후륜의 구동토크를 좌우륜에 능동적으로 배분 제어함으로써, 차량의 발진 성능을 향상시키고 선회시 주행 안정성을 제공하는 시스템을 의미한다.
상기 토크 벡터링 시스템은 충동 안전 시스템의 작동 여부에 상관없이 좌우륜의 구동력 배분 제어를 실행하고, 충돌 안전 시스템은 전방차량이나 장애물과의 거리, 상대속도 등을 고려하여 경고 메시지를 출력하고 ESC를 연동시켜 제동 제어를 실행하므로 운전자가 다이나믹한 운전상황을 원할 경우 방해 요인으로 작용될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 차량에 능동 제어장치로 장착되는 충돌 안전 시스템과 토크 벡터링 시스템의 협조 제어를 통해 운전자의 충돌 회피 요구에 대하여 거동의 민첩성과 안정성을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 특징은 충돌 안전모듈은 전방차량 및 장애물과의 거리, 상대속도를 검출하여 충돌 위험 상태인지를 판단하는 과정; 전방차량 혹은 장애물과의 충돌 위험 상태이면 경고 메시지 출력과 충돌방지제어, 충돌피해 저감제어를 실행하고, 충돌 위험 정보를 네트워크를 통해 토크 벡터링 모듈에 제공하는 과정; 토크 벡터링 모듈은 충돌 위험 정보를 수신한 상태에서 충돌 회피를 위한 조향각의 변화가 검출되는지 판단하는 과정; 충돌 회피를 위한 조향각의 변화가 검출되면 조향각과 차속 및 요레이트에 따라 요모멘트를 결정하여 좌우륜에 대한 토크 배분량을 결정하는 과정; 좌우륜에 대한 토크 벡터링을 배분 제어하여 충돌 위험의 탈출을 보조하는 과정을 포함하는 차량의 통합 제어방법이 제공된다.
상기 토크 벡터링의 배분 제어로 충돌 위험 탈출이 실행된 후 조향각이 직진 주행으로 복귀되면 조향각과 차속 및 요레이트에 따라 요모멘트를 결정하여 좌우륜에 대한 토크 배분량을 결정하고, 토크 벡터링을 배분 제어하여 직진 주행의 안정된 복귀를 실행할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 충돌 안전 시스템과 토크 벡터링 시스템의 장점을 적용하여 추가적인 기계적 장치없이 두 시스템간의 협조 제어를 통해 충돌 위험에 대하여 효과적인 회피를 제공할 수 있어 차량의 성능 향상과 안전성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어의 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어장치는 충돌 안전모듈(101)과 ESC모듈(102), 시트벨트모듈(103), HMI(Human Machine Interface ; 104), 토크 벡터링모듈(201) 및 구동모듈(202)을 포함하며, 상기의 각 구성요소는 캔 네트워크를 통해 연결되어 상호간 제어정보를 교환한다.
상기 충돌 안전모듈(101)은 전방감지센서인 레이더로부터 검출되는 전방차량 혹은 장애물과의 거리, 상대속도를 분석하여 자차의 충돌 위험 여부를 판단하고, 충돌 가능의 위험이 있는 경우 경고 메시지를 출력하여 운전자에게 경고한다.
이때, 캔 네트워크로 연결되는 HMI(104)와 시트벨트모듈(103)를 연동하여 충돌 위험 메시지를 소정의 방법으로 출력한다.
예를 들어, 대략적으로 4.5초 이후에 충돌이 예측되는 경우 설정된 문자나 그래픽 등으로 표시하거나 설정된 경고음을 송출하는 방식으로 경고 메시지를 출력한다.
또한, 시트벨트모듈(103)을 통해 시트벨트에 진동을 발생시켜 충돌 위험 상황을 운전자에게 경고하여 감속 운행 및 충돌 회피 운행이 제공될 수 있도록 한다.
그리고, 충돌 안전모듈(101)은 캔 네트워크로 연결되는 ESC모듈(102)을 연동하여 대략 3Bar정도의 제동압력을 생성시켜 운전자의 제동시 반응시간이 단축되어 충돌 회피가 제공될 수 있도록 한다.
상기 충돌 안전모듈(101)은 대략적으로, 4초 이후에 충돌이 예측되는 위험 상황이면 캔 네트워크로 연결되는 ESC모듈(102)을 연동하여 대략적으로 0.2 ~ 0.3G의 약한 제동압력을 발생시켜 차량의 감속을 통해 충돌 회피가 제공될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 충돌 안전모듈(101)은 충돌 위험 정보를 캔 네트워크로 연결되는 토크 벡터링 모듈(201)에 제공한다.
상기 충돌 안전모듈(101)은 대략적으로, 2초 이후에 충돌이 예측되는 상황이면 캔 네트워크로 연결되는 ESC모듈(102)을 연동하여 대략적으로 1G의 보조 제동력을 발생시켜 운전자의 제동 제어시 부족한 제동력을 보조하여 감속을 통해 충돌 회피가 제공될 수 있도록 한다.
상기 충돌 안전모듈(101)은 대략적으로 0.5초 이후에 충돌이 예측되는 상황이면 캔 네트워크로 연결되는 시트벨트모듈(103)을 연동하여 충돌직전에 탑승자를 구속시키고, 대략 1G의 능동적인 제동력을 발생시켜 충돌시 탑승자의 피해가 최소화될 수 있도록 한다.
상기 ESC모듈(102)는 캔 네트워크를 통해 충돌 안전모듈(101)에서 제공되는 충돌 위험의 정보에 따라 능동적인 제동 제어를 실행하여 차량의 감속을 제공한다.
상기 시트벨트모듈(103)은 캔 네트워크를 통해 충돌 안전모듈(101)에서 제공되는 충돌 위험의 정보에 따라 진동을 발생시켜 운전자에게 충돌 위험을 경고하고, 상황에 따라 시트벨트를 작동시켜 운전자를 시트에 구속시킴으로써, 충돌시 운전자의 피해가 최소화될 수 있도록 한다.
HMI(104)는 캔 네트워크를 통해 충돌 안전모듈(101)에서 제공되는 충돌 위험의 정보를 설정된 소정의 방식으로 출력한다.
토크 벡터링 모듈(201)은 주행 차속과 조향각과 요레이트를 검출하여 언더스티어(Understeer) 혹은 오버스티어(Oversteer)의 발생을 판단하고, 조향각과 차속 및 요레이트에 따라 좌우 토크 배분량을 결정한 다음 캔 네트워크로 연결된 구동모듈(202)을 통해 토크 벡터링을 제어한다.
상기 토크 벡터링 모듈(201)은 충돌 안전모듈(101)로부터 캔 네트워크를 통해 충돌 위험이 경고되는 상태에서 조향각의 변화가 검출되면 요모멘트를 결정하여 후륜 좌우륜간의 토크 배분량을 결정한 다음 구동모듈(202)을 통해 토크 벡터링 제어를 실행시킨다.
따라서, 충돌 위험 상황에서 운전자의 조향에 대하여 민첩한 거동을 제공함으로써, 빠른 시간 내에 충돌 회피가 제공되어 안정성이 확보될 수 있도록 한다.
상기 토크 벡터링 모듈(201)은 충돌 위험의 상황에서 좌측으로의 조향각 변화가 검출되면 우륜의 토크를 크게 배분하여 충돌 회피 보조가 실행될 수 있도록 하고, 이후 조향각이 직진 주행으로 복귀되면 좌륜의 토크를 크게 배분하여 충돌 회피 후 신속하게 직진 주행으로 안정되게 복귀될 수 있도록 한다.
또한, 토크 벡터링 모듈(201)은 충돌 위험의 상황에서 우측으로의 조향각 변화가 검출되면 좌륜의 토크를 크게 배분하여 충돌 회피 보조가 실행될 수 있도록 하고, 이후 조향각이 직진 주행으로 복귀되면 우륜의 토크를 크게 배분하여 충돌 회피 후 신속하게 직진 주행으로 안정되게 복귀될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행될 수 있다.
본 발명이 적용되는 차량이 운행되면 충돌 안전모듈(101)은 전방감지센서인 레이더로부터 검출되는 전방차량, 장애물과의 거리, 상대속도를 분석하여(S101) 전방차량 혹은 장애물과의 충돌 가능 상태인지를 판단한다(S102).
이때, S102에서 충돌 안전모듈(101)은 전방차량 혹은 장애물과의 충돌 가능성이 있는 경우, 예를 들어 4.5초 이후에 충돌 위험이 있는 경우로 판단되면 캔 네트워크로 연결되는 HMI(104)와 시트벨트모듈(103)를 연동하여 충돌 위험의 경고 메시지를 소정의 방법으로 출력한다(S103).
예를 들어, HMI(104)를 통해 설정된 문자나 그래픽 등으로 표시하거나 설정된 경고음을 송출하는 방식으로 경고 메시지를 출력한다.
또한, 시트벨트모듈(103)을 통해 시트벨트에 진동을 발생시켜 충돌 위험 상황을 운전자에게 경고하여 감속 운행 및 충돌 회피 운행이 제공될 수 있도록 한다.
그리고, 충돌 안전모듈(101)은 캔 네트워크로 연결되는 ESC모듈(102)을 연동하여 대략 3Bar정도의 제동압력을 생성시켜 운전자의 제동시 반응시간이 단축되어 충돌 회피가 제공될 수 있도록 한다.
또한, 상기 충돌 안전모듈(101)은 충돌 위험 정보를 캔 네트워크로 연결되는 토크 벡터링 모듈(201)에 제공한다.
상기한 경고 메시지의 출력에 따라 운전자의 충돌 회피가 실행되면 충돌 안전제어가 초기화된 후 리턴되고, 운전자의 회피 주행이 실행되지 않음으로 인하여 충돌 안전모듈(101)에 검출되는 전방차량 혹은 장애물과의 거리, 상대속도가 대략적으로, 4초 이후에 충돌이 예측되는 위험 상황으로 판단되면(S104), 캔 네트워크로 연결되는 ESC모듈(102)을 연동하여 제1제동제어, 예를 들어 0.2 ~ 0.3G의 약한 제동압력을 발생시켜 차량의 감속을 제공한다(S105).
또한, 상기 충돌 안전모듈(101)은 충돌 위험 정보를 캔 네트워크로 연결되는 토크 벡터링 모듈(201)에 제공한다.
상기한 바와 같이 충돌 회피를 위한 제1제동 제어가 발생됨어 따라 운전자의 충돌 회피가 실행되면 충돌 안전제어가 초기화된 후 리턴되고, 운전자의 회피 주행이 실행되지 않음으로 인하여 충돌 안전모듈(101)에 검출되는 전방차량 혹은 장애물과의 거리, 상대속도가 대략적으로, 2초 이후에 충돌이 예측되는 상황이면 캔 네트워크로 연결되는 ESC모듈(102)을 연동하여 대략적으로 1G의 보조 제동력을 발생시켜 운전자의 제동 제어시 부족한 제동력을 보조하여 감속을 통해 충돌 회피가 제공될 수 있도록 한다.
그리고, 충돌 안전모듈(101)에 검출되는 전방차량 혹은 장애물과의 거리, 상대속도가 충돌직전, 대략적으로 0.5초 이후에 충돌이 예측되는 상황이면(S106) 캔 네트워크로 연결되는 시트벨트모듈(103)을 연동하여 충돌직전에 탑승자를 구속시키고, 대략 1G의 능동적인 제동력을 발생시켜 충돌시 탑승자의 피해가 최소화될 수 있도록 한다(S107).
또한, 상기 충돌 안전모듈(101)은 충돌 위험 정보를 캔 네트워크로 연결되는 토크 벡터링 모듈(201)에 제공한다.
상기한 바와 같이 충돌 안전모듈(101)은 전방감지센서인 레이더로부터 검출되는 전방차량 및 장애물과의 거리, 상대속도가 충돌 위험이 판단되면 캔 네트워크로 연결되는 토크 벡터링모듈(201)에 충돌 위험 정보를 제공하여 정보를 공유한다.
이때, 토크 벡터링모듈(201)은 조향각, 차속, 요레이트를 검출하여(S201) 운전자의 충돌 회피 조향이 검출되었는지 판단한다(S202).
상기 S202에서 토크 벡터링모듈(201)은 충돌 회피 조향이 검출되었으면 요레이트 정보에 따라 언더스티어 혹은 오버스티어를 판단하고, 조향각과 차속, 요레이트에 따라 요모멘트를 결정하고(S203), 요모멘트에 따라 좌우륜에 대한 토크 배분량을 결정한다(S204).
그리고, 토크 벡터링모듈(201)은 캔 네트워크로 연결되는 구동모듈(202)을 통해 좌우륜에 대한 토크 벡터링을 배분 제어하여 충돌 위험으로부터 신속한 회피가 제공될 수 있도록 한다(S205).
예를 들어, 상기 토크 벡터링 모듈(201)은 충돌 위험의 상황에서 좌측으로의 조향각 변화가 검출되면 우륜의 토크를 크게 배분하여 충돌 회피 보조가 실행될 수 있도록 하고, 충돌 위험의 상황에서 우측으로의 조향각 변화가 검출되면 좌륜의 토크를 크게 배분하여 충돌 회피 보조가 실행될 수 있도록 한다.
이후 조향각이 직진 주행으로 복귀되면(S206) 좌륜 혹은 우륜의 토크를 크게 배분하여 충돌 회피 후 신속하게 직진 주행으로 안정되게 복귀될 수 있도록 한다(S207).
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 자차(A)가 전방차량(B)과의 충돌 위험 상황에서 충돌 회피를 위해 좌측으로의 조향각 변화가 검출되면 우륜의 토크를 크게 배분(tq+)하여 선회 방향으로의 요모멘트를 증가시켜 충돌 회피 보조가 실행될 수 있도록 하고, 조향각이 직진 주행으로 복귀되면 좌륜의 토크를 크게 배분하여 신속하고 안정되게 직진 주행의 복귀가 제공될 수 있도록 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
101 : 충돌안전모듈 102 : ESC모듈
103 : 시트벨트모듈 104 : HMI
201 : 토크 벡터링모듈 202 : 구동모듈

Claims (2)

  1. 충돌 안전모듈은 전방차량 및 장애물과의 거리, 상대속도를 검출하여 충돌 위험 상태인지를 판단하는 과정;
    전방차량 혹은 장애물과의 충돌 위험 상태이면 경고 메시지 출력과 충돌방지제어와 충돌피해 저감제어를 실행하고, 충돌 위험 정보를 네트워크를 통해 토크 벡터링 모듈에 제공하는 과정;
    토크 벡터링 모듈은 충돌 위험 정보를 수신한 상태에서 충돌 회피를 위한 조향각의 변화가 검출되는지 판단하는 과정;
    충돌 회피를 위한 조향각의 변화가 검출되면 조향각과 차속 및 요레이트에 따라 요모멘트를 결정하여 좌우륜에 대한 토크 배분량을 결정하고 토크 벡터링을 배분 제어하여 충돌 위험의 탈출을 보조하는 과정;
    을 포함하는 차량의 통합 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토크 벡터링의 배분 제어로 충돌 위험 탈출이 실행된 후 조향각이 직진 주행으로 복귀되면 조향각과 차속 및 요레이트에 따라 요모멘트를 결정하여 좌우륜에 대한 토크 배분량을 결정하고, 토크 벡터링을 배분 제어하여 직진 주행의 안정된 복귀를 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 통합 제어방법.
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