KR20140066037A - 차량의 충돌 회피 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 충돌 회피 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 충돌 회피 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전방 차량과의 충돌이 임박한 상황에서 운전자의 충돌 회피 의도와 제동 한계치 및 조향 한계치를 고려하여 조향장치(일예로, ESC) 또는/및 제동장치(일예로, MDPS)를 상황에 맞게 제어함으로써, 차선 변경을 통한 전방 차량과의 충돌 회피 후 발생할 수 있는 2차 피해를 방지하여 운전자의 안전을 최대한 보호할 수 있는 차량의 충돌 회피 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 충돌 회피 장치에 있어서, TTC(Time-To-Collision)와 제동 한계치 및 조향 한계치 산출에 필요한 정보를 수집하는 정보 수집부; 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소제동시간을 산출하는 제동 한계치 산출부; 상기 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소조향시간을 산출하는 조향 한계치 산출부; 및 TTC가 상기 최소조향시간 이상이면서 상기 최소제동시간 이하인 경우에 운전자가 조향 회피시, 제동장치를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 충돌 회피 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR ESCAPING COLLISION OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 충돌 회피 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전방 차량과의 충돌이 임박한 상황에서 운전자의 충돌 회피 의도와 제동한계 및 조향한계를 고려하여 조향장치(ESC: Electronic Stability Control) 또는/및 제동장치(MDPS: Motor Driven Power Steering)를 상황에 맞게 제어함으로써, 운전자의 안전을 최대한 보호하는 기술에 관한 것이다.
종래에는 차량의 전방에 위치한 차량이나 사람 등과 같은 장애물과의 충돌을 회피하기 위해 제동 제어를 수행하였다.
즉, 레이더와 카메라를 통해 전방 장애물과의 충돌위험을 계산하고 충돌을 회피하기 위해 필요한 장애물까지의 거리와 현재 거리를 비교하여 충분한 거리가 확보되지 못하면 운전자에게 경고를 수행하고, 그럼에도 불구하고 운전자가 적절한 반응을 보이지 못하는 경우, 제동 제어 시스템을 통해 자동으로 제동력을 발생시키거나 보조하였다.
그러나, 일반적으로 제동거리는 차속의 제곱에 비례하기 때문에 차량이 고속으로 주행하는 경우, 제동 제어만으로는 충돌회피가 어려운 문제점이 있었다.
아울러, 운전자가 차선 변경을 통해 전방 차량과의 충돌을 회피한다 하더라도, 차선 변경 후 차량의 자세가 불안정해져 2차 사고로 이어질 수 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 전방 차량과의 충돌이 임박한 상황에서 운전자의 충돌 회피 의도와 제동 한계치 및 조향 한계치를 고려하여 조향장치(일예로, ESC) 또는/및 제동장치(일예로, MDPS)를 상황에 맞게 제어함으로써, 차선 변경을 통한 전방 차량과의 충돌 회피 후 발생할 수 있는 2차 피해를 방지하여 운전자의 안전을 최대한 보호할 수 있는 차량의 충돌 회피 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 충돌 회피 장치에 있어서, TTC(Time-To-Collision)와 제동 한계치 및 조향 한계치 산출에 필요한 정보를 수집하는 정보 수집부; 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소제동시간을 산출하는 제동 한계치 산출부; 상기 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소조향시간을 산출하는 조향 한계치 산출부; 및 TTC가 상기 최소조향시간 이상이면서 상기 최소제동시간 이하인 경우에 운전자가 조향 회피시, 제동장치를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 충돌 회피 방법에 있어서, 정보 수집부가 TTC(Time-To-Collision)와 제동 한계치 및 조향 한계치 산출에 필요한 정보를 수집하는 단계; 제동 한계치 산출부가 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소제동시간을 산출하는 단계; 조향 한계치 산출부가 상기 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소조향시간을 산출하는 단계; 및 TTC가 상기 최소조향시간 이상이면서 상기 최소제동시간 이하인 경우에 운전자가 조향 회피시, 제어부가 제동장치를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치를 제어하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 전방 차량과의 충돌이 임박한 상황에서 운전자의 충돌 회피 의도와 제동 한계치 및 조향 한계치를 고려하여 조향장치(일예로, ESC) 또는/및 제동장치(일예로, MDPS)를 상황에 맞게 제어함으로써, 차선 변경을 통한 전방 차량과의 충돌 회피 후 발생할 수 있는 2차 피해를 방지하여 운전자의 안전을 최대한 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 충돌 회피 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 충돌 회피 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 3 은 본 발명에 따른 차량의 충돌 회피 장치의 성능 분석도에 대한 일예시도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 충돌 회피 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 충돌 회피 장치는, 정보 수집부(10), 제동 한계치 산출부(20), 조향 한계치 산출부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 정보 수집부(10)는 제동 한계치를 산출하는데 필요한 정보와 조향 한계치를 산출하는데 필요한 정보 및 자차(自車)와 전방 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 값인 TTC(Time-To-Collision)를 산출하는데 필요한 정보를 차량 통신 네트워크를 통해 수집한다. 물론, 각종 ECU(Electronic Control Units)와 연동하여 수집할 수도 있다. 이때, 차량 통신 네트워크는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), 플렉스레이(FlexRay) 등을 포함한다.
제동 한계치를 산출하는데 필요한 정보는 전방 차량과의 상대속도, 종가속도, 마찰계수, 중력가속도 등을 포함한다. 여기서, 마찰계수는 일반적으로 포장도로에서의 마찰계수(상수)를 의미한다.
조향 한계치를 산출하는데 필요한 정보는 전방 차량과의 상대속도, 횡가속도, 전방 차량과 오버랩(overlap)되는 양, 마찰계수, 중력가속도 등을 포함한다. 여기서, 전방 차량과의 오버랩되는 양은 자차의 폭을 기준으로 전방 차량이 가려지는 양을 의미한다. 즉, 전방 차량과 자차가 일직선상에 놓이면 완전히 오버랩되는 것을 의미한다.
TTC를 산출하는데 필요한 정보는 전방 차량과의 거리, 전방 차량과의 상대속도 등을 포함한다.
다음으로, 제동 한계치 산출부(20)는 하기의 [수학식 1]를 통해 자차가 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소제동시간(tLPB)을 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
,
Figure pat00002
여기서, vrel은 전방 차량과의 상대속도, ax는 종가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다.
다음으로, 조향 한계치 산출부(30)는 하기의 [수학식 2]를 통해 자차가 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소조향시간(tLPS)을 산출한다.
[수학식 2]
Figure pat00003
,
Figure pat00004
여기서, sy는 전방 차량과 오버랩되는 양, ay는 횡가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다.
다음으로, 제어부(40)는 주기적으로 TTS를 산출한 후 최소제동시간 및 최소조향시간과 비교하여 해당 상황에 맞게 제동장치 또는/및 조향장치를 제어한다.
즉, 제어부(40)는 최소제동시간에 도달하기 직전에 부저를 통해 운전자에게 1차 경고한다. 즉, 최소제동시간이 임계치 이내에 도달한 경우 부저를 울린다. 예를 들어, 최소제동시간이 3초라고 하고, 임계치가 2초라고 했을 때 5초가 되면 부저를 울린다.
또한, 제어부(40)는 최소조향시간 도달 직전에 운전자가 조향 회피시, 제동장치(ESC)를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치(MDPS)를 제어한다. 즉, TTC가 최소조향시간 이상이면서 최소제동시간 이하인 경우에 운전자가 조향 회피시, 제동장치(ESC)를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치(MDPS)를 제어한다.
또한, 제어부(40)는 TTS가 최소조향시간 미만인 경우에는 제동장치가 전방제동(자동 브레이크)을 수행하도록 제어한다.
이를 정리하면 하기의 [표 1]과 같다.
[표 1]
Figure pat00005
상기 [표 1]에서 △은 조건부 수행을 나타내는 표시로서, ESC 전방제동은 " TTC > tLPB"인 상태에서 운전자가 제동시(브레이크 페달을 밟은 경우) 수행되고, ESC 편제동과 MDPS 조향은 "tLPS≤TTC≤tLPB"인 상태에서 운전자가 조향시(스티어링 휠을 돌린 경우) 수행된다.
본 발명에서 TTC(Time-To-Collision)를 산출하는 일예로서, 자차(自車)와 전방 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눠 산출하는 방식을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 상대 가속도를 더 감안하여 TTC를 산출할 수도 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 충돌 회피 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 정보 수집부(10)가 TTC(Time-To-Collision)와 제동 한계치 및 조향 한계치 산출에 필요한 정보를 수집한다(201).
이후, 제동 한계치 산출부(20)가 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소제동시간을 산출한다(202).
그리고, 조향 한계치 산출부(30)가 상기 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소조향시간을 산출한다(203).
이후, TTC가 상기 최소조향시간 이상이면서 상기 최소제동시간 이하인 경우에 운전자가 조향 회피시, 제어부(40)가 제동장치를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치를 제어한다(204).
이러한 과정을 통해, 도 3에 도시된 바와 같이 차선 변경을 통한 전방 차량과의 충돌 회피 후 발생할 수 있는 2차 피해를 방지하여 운전자의 안전을 최대한 보호할 수 있다(300).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : 정보 수집부 20 : 제동 한계치 산출부
30 : 조향 한계치 산출부 40 : 제어부

Claims (8)

  1. TTC(Time-To-Collision)와 제동 한계치 및 조향 한계치 산출에 필요한 정보를 수집하는 정보 수집부;
    전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소제동시간을 산출하는 제동 한계치 산출부;
    상기 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소조향시간을 산출하는 조향 한계치 산출부; 및
    TTC가 상기 최소조향시간 이상이면서 상기 최소제동시간 이하인 경우에 운전자가 조향 회피시, 제동장치를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치를 제어하는 제어부
    를 포함하는 차량의 충돌 회피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 TTS가 최소조향시간 미만인 경우에 전방제동을 수행하도록 상기 제동장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제동 한계치 산출부는,
    하기의 [수학식 A]를 통해 최소제동시간(tLPB)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 장치.
    [수학식 A]
    Figure pat00006
    ,
    Figure pat00007

    여기서, vrel은 전방 차량과의 상대속도, ax는 종가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 조향 한계치 산출부는,
    하기의 [수학식 B]를 통해 최소조향시간(tLPS)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 장치.
    [수학식 B]
    Figure pat00008
    ,
    Figure pat00009

    여기서, sy는 전방 차량과 오버랩되는 양, ay는 횡가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다.
  5. 정보 수집부가 TTC(Time-To-Collision)와 제동 한계치 및 조향 한계치 산출에 필요한 정보를 수집하는 단계;
    제동 한계치 산출부가 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소제동시간을 산출하는 단계;
    조향 한계치 산출부가 상기 전방 차량과 충돌하지 않을 수 있는 최소조향시간을 산출하는 단계; 및
    TTC가 상기 최소조향시간 이상이면서 상기 최소제동시간 이하인 경우에 운전자가 조향 회피시, 제어부가 제동장치를 편제동시키고 운전자의 조향을 보조하도록 조향장치를 제어하는 단계
    를 포함하는 차량의 충돌 회피 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 TTS가 최소조향시간 미만인 경우에 전방제동을 수행하도록 상기 제동장치를 제어하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 충돌 회피 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제동 한계치 산출단계는,
    하기의 [수학식 C]를 통해 최소제동시간(tLPB)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 방법.
    [수학식 C]
    Figure pat00010
    ,
    Figure pat00011

    여기서, vrel은 전방 차량과의 상대속도, ax는 종가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 조향 한계치 산출단계는,
    하기의 [수학식 D]를 통해 최소조향시간(tLPS)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 회피 방법.
    [수학식 D]
    Figure pat00012
    ,
    Figure pat00013

    여기서, sy는 전방 차량과 오버랩되는 양, ay는 횡가속도, μ는 마찰계수, g는 중력가속도를 각각 의미한다.
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