KR20140051996A - 거리 및 속력을 적응적으로 제어하고 자동차를 정지시키는 방법 및 시스템, 및 이에 따라 작동하는 자동차 - Google Patents

거리 및 속력을 적응적으로 제어하고 자동차를 정지시키는 방법 및 시스템, 및 이에 따라 작동하는 자동차 Download PDF

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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 환경 (surroundings) 센서들로부터의 데이터를 평가하는 전자 환경 제어 디바이스 (ACC-ECU), 및 브레이킹 시스템을 작동시키는 전자 브레이킹 제어 디바이스 (SDC-ECU) 를 갖는 자동차를 정지시키는 방법에 관한 것이며, 전자 환경 제어 디바이스 및 전자 브레이킹 제어 디바이스는 데이터 연결, 특히 차량 데이터 버스를 통해 정보 및/또는 명령들을 교환한다. 방법은 다음의 단계들을 포함한다: 장애물, 특히 전방에서 주행 중인 차량에 대한 거리를 획득하는 단계; 자동차의 주행 속력을 결정하는 단계; 주행 속력이 전이 (transfer) 임계값을 초과하는 경우, 환경 제어 디바이스 (ACC-ECU) 를 사용하여 장애물에 대한 거리를 제어하는 단계; 및 주행 속력이 상기 전이 임계값 이하인 경우, 브레이킹 제어 디바이스 (SDC-ECU) 를 사용하여 자동차를 정지시키는 단계. 획득된 거리에 따라, 상기 환경 제어 디바이스 (ACC-ECU) 는, 그 끝에서 자동차가 정지 상태이어야 하는, 브레이킹 제어 디바이스 (SDC-ECU) 에 대한 목표 경로를 결정한다. 본 발명은 또한 브레이킹 시스템을 위한 전자 제어 디바이스 (SDC-ECU), 및 자동차에 관한 것이다.

Description

거리 및 속력을 적응적으로 제어하고 자동차를 정지시키는 방법 및 시스템, 및 이에 따라 작동하는 자동차{METHOD AND SYSTEM FOR ADAPTIVELY CONTROLLING DISTANCE AND SPEED AND FOR STOPPING A MOTOR VEHICLE, AND A MOTOR VEHICLE WHICH WORKS WITH SAME}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 자동차를 정지시키는 방법, 청구항 10 의 전제부에 따른 전자 제어 유닛, 및 대응하는 제어 회로를 구비한 자동차에 관한 것이다.
현대의 자동차들은 차량 운전자에 의해 미리 정의되고 및/또는 전방에서 주주행하고 있는 차량의 속력에 적응된 목표 속력으로 차량의 속력이 조정되는 것이 가능하게 하는 적응적 크루즈 제어 (Adaptive Cruise Control) (이하, ACC 로서 지칭함) 와 같은 기능들을 점점 더 구비하고 있다. 대응하는 조정 시스템들이 예를 들어 EP 1245428 A2 로부터 알려져 있다. 상기 기능들 또는 조정 시스템들은, 전방에서 주행하고 있는 차량 또는 가까운 장애물에 대한 분리 거리를 측정하고 상기 분리 거리를 미리 결정된, 바람직하게는 속력 종속 목표 분리 거리로 자동적으로 조정하기 위해, 레이더 또는 라이더 센서와 같은 적어도 하나의 장거리 센서가 장착되어 있는 차량들에 의해 실현된다. 조정 시스템들의 구성 덕분에, 자동 분리거리 조정은 항상 소정의 최소 차량 속력 위에서만 활성화될 수 있다.
요청될 때, 차량을 자동적으로 제동하여 정지시키거나, 예를 들어 트래픽 잼 (traffic jam) 의 후미에 도착할 때 전방에서 주행하고 있는 차량과의 충돌을 방지하기 위해 미리 결정된 시간 내에 차량을 정지시키는 가다 서다 (stop-and-go) 기능을 갖는 ACC 시스템들에 의해 확장된 기능성이 가능하다. 전방에서 주행하고 있는 차량에 대한 적절한 분리 거리가 존재하고, 적절하게 최소 정지 시간의 초과 또는 차량 운전자에 의한 시동 요청의 확인과 같은 추가의 전제 조건들이 만족되는 경우, 자동 재출발이 또한 가능하다. 가속기 페달의 작동에 의한 확인이 예를 들어 EP 1442917 A2 에 개시되어 있다. 가다 서다 기능의 경우에, 차량의 전방의 원격의 및 근접한 영역들을 측정하기 위해, 하나 이상의 장거리 센서들이 하나 이상의 단거리 센서들과 결합된다.
예를 들어, EP 2152538 B1 은 팔로잉 (following) 분리 거리를 제어하는 디바이스 및 방법을 개시한다. 차량 속력 및 전방에서 주행 중인 차량과 대상 차량 사이의 팔로잉 분리 거리가 측정된다. 요구된 가속도가 이에 따라 계산되고 요구된 가속도에 기초하여 전방에서 주행 중인 차량에 대한 팔로잉 분리 거리를 제어하는 제어 디바이스로 송신된다. 전방에서 주행 중인 차량이 정지하는 경우, 정지 제어기가 활성화된다. 여기서, 대상 차량의 정지 상태는 종래의 센서들을 사용하여 더 이상 제로와 구별될 수 없는 실제의 차량 속력 및 요구된 가속도에 기초하여 식별된다; 이것은 부드러운 정지 프로세스를 보장한다.
가다 서다 기능을 갖는 기지의 ACC 시스템들의 경우에, 정지 상태로의 차량의 자동 제동은 정의된 기간 내에 발생하며, 여기서, 안전성 이유들로 인해, 정지 프로세스는 전방의 차량까지의 통상 5 m 의 미리 결정된 안전한 분리 거리로 완료된다. 이것은 재출발이 단지 상대적으로 낮은 동역학을 요구한다는 이점을 갖는다. 상기 시스템들은 고속도로 (highway) 또는 프리웨이 (freeway)상에서의 여행들에 적합하며, 그 이유는 이들 도로들 상에서는, 전방에서 주행 중인 차량에 대한 큰 분리 거리를 유지하는 것이 강제적이기 때문이다. 대조적으로, 시내 여행들의 경우 또는 예를 들어 고속도로들 상의 트래픽 잼 상황들에서, 전방의 차량에 대한 유지된 안전한 분리 거리는, 이웃하는 레인들로부터의 다른 차량들이 갭으로 끼어들 수도 있기 때문에 잠재적인 위험을 구성한다.
EP 2176109 B1 은 분리 거리 측정 장거리 센서, 분리 거리 측정 초음파 센서, 및 전방에서 주행 중인 차량에 대한, 장거리 센서에 의해 측정된 분리 거리의 함수로서 대상 차량의 길이방향 제어에 개입하도록 설계되는 제어 유닛을 갖는, 자동차들에 대한 자동 정지 및/또는 시동 기능을 갖는 분리 거리 조정 시스템을 개시한다. 측정된 분리 거리가 초음파 센서의 범위 미만인 경우, 초음파 센서의 기능성이 검증되며, 그 결과 분리 거리 조정이 초음파 센서의 신호에 기초하여 정지 및/또는 시동 기능의 콘텍스트 내에서 수행된다.
본 발명의 목적은 전방에 위치된 장애물에 대한 미리 결정된 짧은 분리 거리를 갖는 차량의 안전하고 안락한 정지를 허용하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1 에서 청구된 방법에 의해 달성된다.
따라서, 제공되는 것은 하나 이상의 환경 (surroundings) 센서들로부터의 데이터를 평가하는 전자 환경 제어 유닛을 갖고, 브레이크 시스템을 활성화하는 전자 브레이크 제어 유닛을 갖는 자동차를 정지시키는 방법이며, 그 전자 환경 제어 유닛 및 전자 브레이크 제어 유닛은 데이터 연결, 특히 차량 데이터 버스를 통해 정보 및/또는 커맨드들을 교환한다. 본 발명에 따른 방법의 콘텍스트 내에서, 장애물, 특히 전방에서 주행 중인 차량에 대한 분리 거리가 측정되고, 자동차의 주행 속력이 결정된다. 여기서, 장애물에 대한 분리 거리의 조정은, 주행 속력이 핸드오버 (handover) 임계값을 초과하는 경우, 환경 제어 유닛에 의해 수행되고, 자동차의 정지는, 주행 속력이 핸드오버 임계값 이하인 경우 브레이크 제어 유닛에 의해 수행된다. 측정된 분리 거리의 함수로서, 환경 제어 유닛은 브레이크 제어 유닛을 위해 차량이 정지상태에 있어야 하는 목표 거리를 미리 정의한다.
따라서, 미리 정의된 목표 거리 내에서 또는 미리 정의된 목표 궤적 상에서, 또는 저속 범위에서의, 즉 낮은 초기 속력으로부터 정지까지에서의 미리 정의된 거리 포인트에 의해 ACC 시스템이 구비된 차량의 정지는 목표된 그리고 안락한 방식으로 실현된다. 미리 정의된 목표 거리로 인해, 본 발명에 따른 방법은 트래픽 잼 상황에서의 제한된 공간이 양호하게 활용되는 것과, 교통 신호들의 녹색 상태들의 길이에 의해 영향을 받는 도시 교통에서의 교통 흐름이 정지 상태 교통에서 단축되고 있는 전방의 차량에 대한 정지 시의 분리 거리에 의해 개선되는 것을 가능하게 한다. 정지 거리 조정에 있어서, 인접한 차량 또는 장애물에 대한 분리 거리가 아니고, 자동차가 정지 상태에 도달하기 전의 자동차에 의해 커버되는 거리가 조정된다는 사실로 인해, 특히 안락한 조정이 제공되는 것이 가능하다. 여기서, 가다 서다 기능을 갖는 ACC 시스템에 대한 임의의 경우에 요구되는 센서 수단 및 작동기 수단이 이용된다.
정지 프로세스 동안 브레이크 제어 유닛이 커버되는 주행 거리의 함수로서 감속도 및/또는 차량의 주행 속력을 조정하는 것이 적절하다. 브레이크 제어 유닛이 적어도 하나의 차륜 회전 속력 센서에 연결되는 것과, 커버되는 주행 거리의 측정으로서, 적어도 하나의 차륜 회전 속력 센서로부터의 펄스형 신호들이 카운트되는 것이 특히 적절하게 제공된다. 이롭게도, 조정이 제동 개입들에 의해서만 수행되고 구동 토크가 제로의 일정한 값으로 유지되기 때문에, 이것은 높은 조정 정확도로 개념적으로 간단한 조정을 야기한다.
감속도 및/또는 주행 속력과 커버되는 주행 거리 사이의 관계가 미리 정의된 수학적 함수, 특히 3차 내지 8차 다항식에 기초하여 조정되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 주요 개념은 목표 거리에 기초하여 정지 또는 정지 프로세스를 실현하는 것, 및 거리 종속 수학적 함수의 도움으로 환경 제어 유닛에 의한 분리거리 조정으로부터 브레이크 제어 유닛에 의한 정지 조정으로의 천이 시에도 안락함을 보장하는 것에 있다.
미리 정의된 수학적 함수가 제 1 제어 유닛으로부터 제 2 제어 유닛으로의 핸드오버 (handover) 시에 미리 정의된 목표 거리 및 주행 속력의 함수로서 선택되는 것이 특히 바람직하다. 적절한 정지 궤적, 또는 정지 거리 조정기 및/또는 파일롯 제어기의 하나 이상의 파라미터들은 이들 경계 조건들에 기초하여 결정 및/또는 적응될 수 있다.
미리 정의된 수학적 함수가 주행 속력 (v) 와 커버되는 주행 거리 (x) 사이의 관계식 2v2 + 3xa ≥ 0 이 만족되도록 선택되는 것이 특히 바람직하며, 여기서 a 는 감속도, 즉 시간에 대한 차량 속력에서의 변화를 나타낸다.
브레이크 제어 유닛에 의한 자동차의 정지 동안, 장애물에 대한 분리 거리의 측정이 환경 제어 유닛에 의해, 특히 미리 정의된 시간 간격들로 수행된다면 이롭고, 여기서 미리 정의된 목표 거리는 측정된 분리 거리의 함수로서 적응된다. 환경 제어 유닛이 정지 프로세스 동안 브레이크 제어 유닛에 목표 거리에 대한 업데이트된 값들을 항상 또는 주기적으로 송신한다는 사실에 의해, 정지 궤적은 전방에서 주행 중인 차량의 거동에 적응될 수 있다. 따라서, 전방의 차량에 대해, 예를 들어 상기 차량이 트래픽 신호에서 약간 앞으로 굴러가는지 여부를 식별하는 것이 가능하다. 또한, 목표 거리가 (예를 들어, 출퇴근 시간에서의 다량의 시내 교통과 같은) 현재의 운전 상황 및 (예를 들어, 비와 같은) 우세한 환경 조건들의 함수로서 정의 및/또는 적응되는 것이 적절하다.
전방에서 주행 중인 차량의 재출발이 식별되는 경우, 특히 분리 거리가 소정 시간 간격에서 미리 정의된 최소 분리 거리 초과만큼 증가한 경우에 정지 프로세스가 종료되는 것, 및 분리거리 조정이 환경 제어 유닛에 의해 이 경우에 수행되는 것이 특히 이롭다. 전방에서 주행 중인 차량의 속력이 재출발 임계값을 초과하는 경우 및/또는 예를 들어 교통 신호가 녹색이라 것이 다른 정보로부터 추론될 수 있는 경우, 분리거리 및/또는 속력 조정의 부드러운 재개가 가능하다.
자동차가 유압식 서비스 브레이크 시스템 및 전기적으로 작동가능한 주차 브레이크 시스템을 갖는 경우, 미리 정의된 조건들이 만족된다면, 특히 미리 정의된 정지 지속기간이 초과된다면 서비스 브레이크 시스템으로부터 주차 브레이크 시스템으로의 핸드오버가 수행되는 것이 적절하게 제공된다. 이것은 서비스 브레이크 시스템을 보존하고, 또한 차량이 의도하지 않게 굴러가 버리는 것으로부터 방지하도록 차량을 고정시킨다.
본 발명은 또한 자동차를 위한 브레이크 시스템의 전자 제어 유닛에 관한 것으로서, 그 전자 제어 유닛은 차량 데이터 버스에 대한 인터페이스, 적어도 하나의 차륜 회전 속력 센서에 대한 인터페이스, 및 적어도 하나의 브레이크 작동기의 운전자 독립 활성화를 위한 수단을 포함한다. 본 발명에 따르면, 브레이크 제어 유닛은 미리 정의된 목표 거리 내에서 자동자를 정지시키기 위해 커버되는 주행 거리의 함수로서 자동차의 감속도 및/또는 속력을 조정하는 정지 거리 조정기를 포함한다.
정지 거리 조정기는 바람직하게는 파일롯 제어기, 메인 조정기 및 특히 확장형 조정기를 포함하고, 여기서 정지 거리 조정기의 적어도 하나의 파라미터는 차량의 현재의 속력 및 미리 정의된 목표 거리의 함수로서 미리 정의된다. 따라서, 파일롯 제어기 및/또는 메인 조정기가 우세한 주행 상황에서 특정의 높은 레벨의 안락함을 허용하도록 적응되는 것이 가능하다.
적어도 하나의 파라미터가 감속도 및/또는 차량 속력과 커버되는 주행 거리 사이의 목표 관계를 기술하는 미리 정의된 수학적 함수에 기초하여 적절하게 미리 정의된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 전자 브레이크 제어 유닛을 포함하는 자동차에 관한 것으로서, 브레이크 제어 유닛에 연결되고 운전자에 독립적으로 제동력의 빌드업 (build-up) 을 허용하는 유압식 및/또는 전기기계식 브레이크 시스템을 포함하고, 적어도 하나의 전방 대향 (forward-facing) 환경 센서가 장착된 전자 환경 제어 유닛을 포함한다. 브레이크 제어 유닛 및 환경 제어 유닛이 차량 데이터 버스를 통해 서로에 연결된다는 사실에 의해, 상기 제어 유닛들은 본 발명에 따른 방법에 따라 차량을 제동할 수 있다.
브레이크 제어 유닛이 특히 비구동 차륜에 할당되는 적어도 하나의 회전 방향 검출 차륜 회전 속력 센서에 연결되면 이롭다. 주행의 방향을 검출하는 종래의 방법들은 저속에서는 신뢰성이 없을 수 있다.
자동차가 또한 각각의 경우에 적어도 하나의 전방 대향 및 적어도 하나의 후방 대향 환경 센서가 장착되는 전자 주차 제어 유닛을 갖는 것이 특히 이롭고, 여기서 주차 제어 유닛은 차량 데이터 버스를 통해 브레이크 제어 유닛에 및 바람직하게는 환경 제어 유닛에 연결되며, 주차 제어 유닛 및/또는 환경 제어 유닛은 브레이크 제어 유닛에 대해 차량의 정지를 위한 목표 거리를 미리 정의할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 정지 거리 조정은 자동차의 주차 동안에도 안락한 정지를 허용한다.
더욱 바람직한 실시형태들이 도면들에 기초하여 예시적인 실시형태의 다음의 설명으로부터 그리고 종속항들로부터 나올 것이다.
도 1 은 대응하는 운전 상황에서의 자동차의 개략도이다.
도 2 는 제어 유닛의 예시적인 다이어그램을 도시한다.
도 3 은 조정기 구조의 예시적인 실시형태를 도시한다.
도 4 는 저크 다이어그램을 도시한다.
도 5 는 안락한 범위의 다이어그램을 도시한다.
도 6 은 예시적인 정지 프로세스의 시간에 대한 프로파일을 도시한다.
본 발명에 따른 방법은 미리 정의된 목표 거리 내에서 또는 낮은 차량 속력들의 범위에서의 미리 정의된 거리 포인트에 의해 차량의 정지 프로세스의 안락하고 목표된 조정을 실현한다. 방법은 바람직하게는 분리거리 조정 시스템의 강화로서 뿐아니라 (이하에 PLA 로서 지칭되는) 주차 스티어링 보조 시스템을 보충하거나 지원하기 위해 사용된다.
여기서, 가다 서다 기능 또는 정지 옵션을 갖는 ACC 시스템은, 저속 범위에서, 즉 예를 들어, 30 km/h 의 핸드오버 임계값 아래에서, ACC 기능이 정의된 기간 내에 정지를 개시하는 것이 아니라 오히려 정지 프로세스에 대한 목표 거리를 미리 정의하도록 강화 또는 설계되며, 이것은 정시 시, 직접 이웃하는 차량 또는 장애물에 대한 더 짧은 분리 거리를 실현하는 것을 가능하게 한다.
ACC 기능에 의해 미리 정의된 목표 거리를 고수하면서 자동 정지하는 것은 (이하에 SDC 기능으로 지칭되는) 정지 거리 제어 (Stopping Distance Control) 에 의해 또는 정지 거리 조정 시스템에 의해 구현된다. 상기 SDC 기능의 적용의 범위는 미리 정의된 차량 속력 아래의 속력들에 제한되며, 여기서 ACC 기능 및 SDC 기능이 각각 원칙적으로 작용하는 속력 범위들 사이의 중첩이 존재하고, 각각 활성인 기능의 선택은 측정된 차량 속력의 핸드오버 임계값에 기초하여 수행된다.
SDC 기능의 속력 범위가, 미리 정의된 경로를 따라 차량을 정지 상태로 제동하고, 예를 들어 EP 1908656 A1 으로부터 알려져 있는 (이하에 PLA 로서 지칭되는) 주차 스티어링 보조 시스템의 기능성을 확장하도록 정의되는 것이 또한 적절하다. 안락한, 저크 프리 (jerk-free) 주차가 본 발명에 따른 방법의 수단에 의해 가능해진다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 위해 또는 SDC 기능의 실현을 위해 요구되는 센서들을 갖는 자동차 (1) 의 개략적 도면이다. 여기서, 환경 센서 수단은 차량의 전방의 원격 영역 (6) 을 측정하고 예를 들어 ACC 기능을 위해 사용되는 장거리 센서 (3) 를 포함한다. 또한, 차량 (1) 은 차량의 전방의 근접한 영역 (8) 에 위치된 장애물들 (7), 및 또한 후방의 근접한 영역 (8') 에 위치된 장애물들 (7') 을 검출하고, 차량에 대한 각각의 분리 거리를 결정하는 다수의 단거리 센서들 (2) 을 갖는다. 또한, 자동차 (1) 는 바람직하게는 프리 롤링 (free-rolling) 축의 차륜들에 또는 모든 차륜들에 설치되는 회전 방향 검출 (차륜 회전 속력) 센서들 (4) 을 갖는다. 회전 방향 검출 센서들 (4) 에 의해, 차량 이동의 방향이 명백하게 식별되고, 이것에 의해 특히 안락함 및 안전성에 대한 SDC 기능의 조정 규칙들이 적응될 수 있고, 최적의 조정이 ACC 모드에서 및 PLA 모드에서 수행된다.
종래의 기술에서, ACC 시스템들은 전방에서 주행 중인 차량에 대한 분리 거리를 조정하는 작동기 수단으로서 구동, 통상적으로 내연 기관, 및 브레이크 시스템 양자 모두를 활용한다. 여기서, ACC 기능을 제공하는 제어 유닛은 데이터 버스를 통해 제어 커맨드를 송신한다. 2 개의 작동기들, 엔진 및 제동기들이 2 개의 상이한 제어 유닛들에 의해 동작되기 때문에, 2 개의 별도의 커맨드들이 여기서 출력된다. (원칙적으로 가능한) 2 개의 작동기들의 끊임없이 교번하는 활성화는 안락함에 역효과를 주기 때문에, 단 하나의 작동기가 SDC 기능을 실현하는데 사용되는 것이 바람직하다. 여기서는, 단지 브레이크 시스템만이 이동 상태 (비제로 초기 속력) 로부터 정지 상태로 자동차를 가져오기 위해 활성화된다.
도 2 는 제어 유닛의 예시적인 다이어그램, 즉 SDC 기능의 실현을 위한 제어 유닛들 (이하, ECU 들로서 지칭됨) 사이의 아키텍쳐의 개략도를 도시한다.
분리거리 조정 또는 ACC 기능은, 차량 데이터 버스를 통해 브레이크 제어 유닛 (SDC-ECU) 로 정보 및/또는 커맨드들, 특히 감속도 또는 제동 토크 요구 (demand) 를 송신하는 환경 제어 유닛 (ACC-ECU) 에 의해 제공된다. ACC-ECU 는 적어도 하나의 장거리 환경 센서에 연결된다.
브레이크 제어 유닛은 바람직하게는 ACC-ECU 및 엔진 제어 유닛과의 통신을 실현하는 특수 ACC 모듈을 포함한다. 정지 거리 조정기는 브레이크 제어 유닛 (SDC-ECU) 의 SDC 모듈에서 실현된다. 상기 정지 거리 조정기는, 유압식 브레이크 시스템의 경우, 예를 들어 유압식 펌프에 의한 압력의 운전자 독립 빌드업의 형태로, 및 따라서 차륜 브레이크들에서의 증가된 브레이크 압력의 형태로 구현되는 제동 요구를 출력한다. 제동 요구의 구현은 대응적으로 또한 전기기계적 마찰 브레이크들에 의해 실현될 수도 있다. 적어도 간헐적으로 전기 구동을 갖는 차량의 경우에도, SDC 모듈의 제동 요구는 항상 마찰 브레이크들에 의해 구현되는 것이 이롭게 제공된다. 이것은 저속에서 발전기의 사라지는 제동 작용에 기인한 차량의 의도하지 않은 롤링을 방지한다. 정지 관리기 (standstill manager: SSM) 가 브레이크 제어 유닛에서의 모듈로서 실현되는 것이 이롭고, 그 정지 관리기는 먼저 적절하게 제동 요구를 구현하고, 둘째로 차량을 고정하여, 차량이 정지 프로세스 후에 굴러가 버리는 것으로부터 방지한다. 여기서, 전기 주차 브레이크로의 핸드오버가 또한 수행될 수도 있다.
PLA 시스템은 자동차의 전방 및 후방의 근접 영역을 측정하는 다수의 환경 센서들에 연결되는 별도의 PLA-ECU 에서 적절하게 실현된다. PLA-ECU 는 차량 데이터 버스를 통해 SDC-ECU 및 바람직하게는 또한 ACC-ECU 로 정보 및/또는 커맨드들을 송신할 수 있다. 원칙적으로, ACC 기능 및 PLA 기능 양자 모두를 위해 하나의 제어 유닛을 사용하는 것도 생각할 수 있다.
SDC 기능은, 차량이 목표 거리의 끝에서 정밀하게 정지상태가 되고 (즉, 0 km/h 의 속력에 도달하고) 정지 프로세스가 차량 운전자 및 탑승자들에게 안락하고, 즉 차륜 브레이크들에서의 갑작스런, 저크 유도 브레이크 압력 변화들이 회피되도록 정지 궤적을 조정한다. 이것을 보장하기 위해, 두 개의 목표들, 구체적으로는 참조 변수 조정 또는 목표 거리 조정 및 또한 안락함의 설정을 동시에 추구하는 것을 가능하게 하는 조정 구조가 정의된다.
도 3 은 참조 변수 조정을 위해 사용되는 3 개의 조정기 컴포넌트들을 포함하는 조정기 구조의 예시적인 실시형태를 도시한다. 파일롯 제어기는 주로 이전에 활성인 ACC 조정 기능으로부터 정지 거리 조정 (SDC) 로의 핸드오버를 실현한다. 주요 조정기는 이후에 참조 변수 조정 및 교란 변수 억제의 실제 태스크를 수행한다. 확장형 조정기가 또한 차량 질량에서의 변화들, 트레일러와의 동작, 또는 도로 기울기들과 같은 파라미터 변동들에 대한 강건성을 확보하기 위해 제공된다. 안락 (comfort) 의 설정은 이하에 더욱 상세히 설명될 "안락 인벨로프" 의 도움으로 수행된다. 모든 3 개의 조정기 컴포넌트들이 "안락 인벨로프" 의 출력들에 연결되는 것, 및/또는 각각의 조정기 컴포넌트의 적어도 하나의 파라미터가 "안락 인벨로프" 로부터의 정보의 함수로서 적응되는 것이 적절하다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시형태에서, SDC 기능의 조정기는, 주행 속력 및 정지 프로세스의 목표 거리의 함수로서, 얼마나 안락한 정지 거리 조정이 실현될 수 있는지에 대한 정보를 출력하는 "안락 인벨로프" 를 그의 상류에서 연결한다.
운전자 및 임의의 다른 차량 탑승자들의 주관적인 감지에 대해, 정지 프로세스의 안락함이 그들이 구현의 저크 효과들을 느끼는지 여부의 관점에서 평가된다. 따라서, 변화들이 가능한 한 느리게, 균일하게 그리고 연속적으로 발생하는 것이 바람직하다. 제동 동작은 열로 변환되거나 바람직하게는 회복되는, 차량의 운동 에너지에서의 상당한 변화를 암시한다. 여기서, 따라서 정지 프로세스 동안 운동 에너지의 변화가 운전자에게 안락한 값을 초과하지 않는 것이 보장되어야 한다. 따라서, 정지 프로세스 동안에 설정된 안락은, 시간에 대한 차량 가속도이 변화로서, 의미있는 물리적 변수인 저크의 함수이다. 안락의 정도는 따라서 가속도의 프로파일로부터 도출될 수 있다.
도 4 는 다수의 예시의 시간 종속 가속도 프로파일들을 갖는, 즉 제동 가속도 및 감속도 (a (t)) 가 시간 (t) 에 대해 플로팅된 저크 다이어그램을 도시한다. 일정한 가속도 (a_0) 는, 이러한 경우에, 제로의 저크, 즉 어떠한 저크도 발생되지 않기 때문에 안락 양태로부터 가장 적절한 프로파일 (401) 을 나타낸다. 모든 다른 가속도 프로파일들은 비제로 저크를 나타낸다. 저크는 대응하는 프로파일이 일정한 가속도 라인으로부터 더 멀수록 더 크다. 따라서, 저크는 프로파일 (402) 의 경우의 저크보다 프로파일 (403) 의 경우에 상당히 더 크다.
정지 거리 조정 또는 SDC 기능의 부분으로서, 차량이 비제로 개시 속력으로부터 진행하여 제동되기 때문에, 정지 프로세스 동안 제로까지 감소되어야 하는 비제로 제동 감속도가 요구된다. 따라서, 정지 거리 조정을 위해, 조정의 끝을 향해 제로로 감소하는 유한한 개시 값을 갖는 최적의 가속도 프로파일이 요구된다. 안락에 관하여, 이러한 솔루션은 안락 한계에 또는 안락 한계 아래에 유지되고 연속적으로 감소되어 조정 동안 안락을 유지하는 비제로 저크를 갖는 가속도 프로파일을 수반한다.
종래 기술에 따른 가다 서다 기능을 갖는 경우와 같은 고정된 기간 (T_End) 이 미리 정의된 경우, 일정한 저크가 a_0 에서 제로까지의 가속도 프로파일 (406) 로 정확히 실현될 수 있다. 그러나, 대부분의 경우들에서, 정지 프로세스의 끝에서 가속도에 있어서의 상당한 스텝 변화가 존재하도록, 모든 실제의 정지 프로세스들이 상기 가속도 프로파일에 의해 커버될 수 있는 것은 아니다. 예를 들어 프로파일들 (404 및 405) 에서의 상승과 같은 가속도에 있어서의 그러한 갑작스런 변화들은 매우 불편하다.
위의 설명들에 따라, 일정한 감속도 (a_0) 의 라인 (401) 아래의 영역에서, 초기 값 (a_0) 및 일정한 저크를 갖는 무한 수의 가속도 프로파일들이 존재한다. 2 개의 예시들이 라인 (407) (낮은 저크) 및 라인 (408) (높은 저크) 으로서 도시되는 상기 상이한 프로파일들은 제로의 가속도가 달성되는 시간에 대해 실질적으로 상이하다. 이것은 미리 정의된 저크를 초과하지 않는 안락한 정지 프로세스를 달성하기 위해, 고정된 기간을 미리 정의하는 것이 가능하지 않다는 것을 의미한다. 상기 영역은 따라서, 그것이 고정된 기간이 아니라 오히려 정지 프로세스의 종료에 대해 미리 정의된 목표 거리이기 때문에 SDC 기능의 실현을 위해 고려될 수 있다. 차량 속력 및 정지 거리 또는 목표 거리에 대한 요구들과 최소의 가능한 저크에 대한 안락 지향 요구를 결합함으로써, 다수의 가능한 가속도 프로파일들로부터의 적절한 선택이 행해질 수 있다.
도 5 는 "안락 인벨로프" 로도 지칭되는 안락 영역의 다이어그램을 도시한다. 이러한 정규화된 속력-거리 다이어그램에 있어서, 미리 정의된 목표 거리 (CMx) 에 관한 정지 거리 (x) 는 횡좌표 상에 플로팅되고, 핸드오버 시 또는 정지 프로세스의 시작에서의 주행 속력 (CMv) 에 관한 주행 속력 (v) 은 종좌표 상에 플로팅된다. 정규화된 다이어그램은 따라서, 정지 프로세스의 시작에서의 속력 (CMv) 및 정지 프로세스의 끝에서의 정지 거리 (CMx) 가 모든 가능한 정지 프로세스들에 대해 동일하기 때문에, 다양성의 중심들로서 2 개의 강조된 포인트들을 갖는다. 안락한 정지 프로세스를 위한 상술된 영역은 다음의 수학적 부등식에 의해 정의되는 "안락 인벨로프" 의, A 로 표시되는 영역에 대응한다:
2v2 + 3xa ≥ 0
SDC 조정의 정지 궤적은 상기 안락 영역 (A) 에 위치되어야 한다; 부등식은 따라서 속력 (v), 정지 거리 (x), 및 속력의 시간에 대한 변화 또는 (제동) 가속도 (a) 사이의 관계를 특정한다.
의사 안락 (quasi-comfortable) 영역 (B) 로서 표시된 영역은 미리 정의된 정지 시간에 대해서 조차 소정의 안락의 정도를 허용하는 정지 궤적들을 포함한다. 결합된 영역들 (A 및 B) 은 다음의 수학적 부등식에 의해 기술될 수 있다:
v2 + 2xa ≥ 0
영역 (A) 로의 천이는 긴 고정 목표 기간들의 방향에 있다.
높은 주행 속력의 경우에 짧은 정지 거리를 달성하는 것이 필요한 경우, 상당한 제동 액션 및 결과적으로 또한 높은 저크가 용인되어야 한다. 그러한 제동 프로세스는 미리 정의된 안락이 달성될 수 없는 영역 (C) 에 있다.
미리 정의된 조정 구조에 따르면, 차량이 위치되는 "안락 인벨로프" 의 영역이 정지 거리 조정 동안 항상 결정된다. 그 결과가 평가되고, 적절한 정지 궤적 및 필요한 조치가 결정되어, 항상 정지 거리 조정이 안락한 영역 (A) 내에서 발생하도록 한다. 평가 또는 결정된 정지 궤적이 조정 구조의 컴포넌트들에 공급되고, 그 결과 상기 컴포넌트들은 예를 들어 파라미터들을 적응시킨다.
도 6 은 안락한 정지 프로세스 동안의 운동학적 특성 변수들, 정지 거리 (x), 속력 (v) 및 차량 길이방향 가속도 (ax) 의 시간에 대한 예시적인 프로파일들을 도시한다. "안락 인벨로프" 의 도움으로, 적절한 정지 궤적이 결정되고, 영역 (B 또는 C) 에 대한 근접성이 평가되며, 적절하다면 조정기 컴포넌트들의 파라미터들이 안락을 유지하기 위해 조정된다. 파일롯 제어기, 주요 조정기 및 확장형 조정기는 정지 상태가 목표 거리의 끝에서 달성되는 것을 보장한다.
본 발명에 의해, 직접 전방에서 주행 중인 차량 또는 (정지한 차량들을 포함하는) 정지한 물체에 대한 상당히 더 짧은 분리 거리들이 정지 프로세스에서 및 또한 주차 동안 미리 정의되는 것과, 정지까지 아래로 실현되는 것이 가능하다. 구현은 자동적으로 수행되고, 모든 차량 탑승자들에 대해 안락하다. 이것은 먼저 직접 인접한 차량에 대한 큰 갭에 의해 부과되는 잠재적인 위험을 감소시킨다. 둘째로, 시내 교통 흐름이 긍정적으로 영향을 받고, 주차가 더 간단하고 더 정밀해지며, 무엇보다도 더 안락해진다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 환경 (surroundings) 센서들로부터의 데이터를 평가하는 전자 환경 제어 유닛을 갖고, 브레이크 시스템을 활성화하는 전자 브레이크 제어 유닛을 갖는 자동차를 정지시키는 방법으로서,
    상기 전자 환경 제어 유닛 및 상기 전자 브레이크 제어 유닛은 데이터 연결, 특히 차량 데이터 버스를 통해 정보 및/또는 커맨드들을 교환하고,
    장애물, 특히 전방에서 주행 중인 차량에 대한 분리 거리를 측정하는 단계,
    상기 자동차의 주행 속력을 결정하는 단계,
    상기 주행 속력이 핸드오버 (handover) 임계값을 초과하는 경우, 상기 환경 제어 유닛에 의해 상기 장애물에 대한 분리 거리를 조정하는 단계, 및
    상기 주행 속력이 상기 핸드오버 임계값 이하인 경우, 상기 브레이크 제어 유닛에 의해 상기 자동차를 정지시키는 단계를 포함하고,
    측정된 상기 분리 거리의 함수로서, 상기 환경 제어 유닛은 상기 브레이크 제어 유닛을 위해 상기 자동차가 정지상태에 있어야 하는 목표 거리를 미리 정의하는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정지 프로세스 동안, 상기 브레이크 제어 유닛은, 커버되는 주행 거리의 함수로서 상기 차량의 감속도 및/또는 주행 속력을 조정하는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 브레이크 제어 유닛은 적어도 하나의 차륜 회전 속력 센서에 연결되고,
    상기 커버되는 주행 거리의 측정으로서, 상기 적어도 하나의 차륜 회전 속력 센서로부터의 펄스형 신호들이 카운트되는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    감속도 및/또는 주행 속력과 상기 커버되는 주행 거리 사이의 관계는 미리 정의된 수학적 함수, 특히 3차 내지 8차 다항식에 기초하여 조정되는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 미리 정의된 수학적 함수는 제 1 제어 유닛으로부터 제 2 제어 유닛으로의 핸드오버 시에 상기 주행 속력 및 미리 정의된 목표 거리의 함수로서 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 미리 정의된 수학적 함수는 주행 속력 (v) 과 커버되는 주행 거리 (x) 사이의 관계식 2v2 + 3xa ≥ 0 이 만족되도록 선택되며, 여기서 a 는 감속도, 즉 시간에 대한 차량 속력에서의 변화를 나타내는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크 제어 유닛에 의한 상기 자동차의 정지 동안, 상기 장애물에 대한 상기 분리 거리의 측정은, 특히 미리 정의된 시간 간격들에서 상기 환경 제어 유닛에 의해 수행되고,
    미리 정의된 상기 목표 거리는 측정된 상기 분리 거리의 함수로서 적응되는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 정지 프로세스는, 상기 전방에서 주행 중인 차량의 재출발이 식별되는 경우, 특히 상기 분리 거리가 소정 시간 간격에서 미리 정의된 최소 분리 거리 초과만큼 증가한 경우에 종료되고,
    이 경우에, 분리거리 조정이 상기 환경 제어 유닛에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동차는 유압식 서비스 브레이크 시스템 및 전기적으로 작동가능한 주차 브레이크 시스템을 갖고,
    미리 정의된 조건들이 만족된다면, 특히 미리 정의된 정지 지속기간이 초과된다면 상기 서비스 브레이크 시스템으로부터 상기 주차 브레이크 시스템으로의 핸드오버가 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차를 정지시키는 방법.
  10. 자동차용 브레이크 시스템의 전자 제어 유닛으로서,
    차량 데이터 버스에 대한 인터페이스,
    적어도 하나의 차륜 회전 속력 센서에 대한 인터페이스, 및
    적어도 하나의 브레이크 작동기의 운전자 독립 활성화를 위한 수단을 포함하고,
    미리 정의된 목표 거리 내에서 상기 자동자를 정지시키기 위해, 커버되는 주행 거리의 함수로서 상기 자동차의 감속도 및/또는 속력을 조정하는 정지 거리 조정기를 특징으로 하는 자동차용 브레이크 시스템의 전자 제어 유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 정지 거리 조정기는 파일롯 제어기 및 메인 조정기를 포함하고,
    상기 정지 거리 조정기의 적어도 하나의 파라미터는 상기 차량의 현재의 속력 및 미리 정의된 상기 목표 거리의 함수로서 미리 정의되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 시스템의 전자 제어 유닛.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    적어도 하나의 파라미터가 감속도 및/또는 차량 속력과 상기 커버되는 주행 거리 사이의 목표 관계를 기술하는 미리 정의된 수학적 함수에 기초하여 미리 정의되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이크 시스템의 전자 제어 유닛.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 전자 브레이크 제어 유닛을 포함하는 자동차로서,
    상기 브레이크 제어 유닛에 연결되고, 운전자에 독립적으로 제동력의 빌드업 (build-up) 을 허용하는 유압식 및/또는 전기기계식 브레이크 시스템을 포함하고,
    적어도 하나의 전방 대향 (forward-facing) 환경 센서가 장착된 전자 환경 제어 유닛을 포함하며,
    상기 브레이크 제어 유닛 및 상기 환경 제어 유닛은 차량 데이터 버스를 통해 서로에 연결되고, 특히 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하는, 전자 브레이크 제어 유닛을 포함하는 자동차.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 브레이크 제어 유닛은 특히 비구동 차륜에 할당되는 적어도 하나의 회전 방향 검출 차륜 회전 속력 센서에 연결되는 것을 특징으로 하는 전자 브레이크 제어 유닛을 포함하는 자동차.
  15. 제 14 항에 있어서,
    각각의 경우에 적어도 하나의 전방 대향 및 적어도 하나의 후방 대향 환경 센서가 장착되는 전자 주차 제어 유닛을 특징으로 하고,
    상기 주차 제어 유닛은 차량 데이터 버스를 통해 상기 브레이크 제어 유닛에 및 바람직하게는 상기 환경 제어 유닛에 연결되며,
    상기 주차 제어 유닛 및/또는 상기 환경 제어 유닛은 상기 브레이크 제어 유닛에 대해 상기 차량의 정지를 위한 목표 거리를 미리 정의할 수 있는, 전자 브레이크 제어 유닛을 포함하는 자동차.
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