KR20150115667A - 자동차의 의도하지 않은 가속을 방지하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 구동 모터(21, 22)를 포함하는 구동 시스템(2)을 장착한 자동차(1)를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이며, 출력 기반 또는 에너지 기반의 정지 상태 모니터링 방법에 따라서, 자동차(1)가 정지 상태에 위치되어 있으며, 그리고 모든 연결된 구동 모터의 순간 기계 출력들의 출력 밸런스 또는 순간 공급되는 에너지들의 에너지 밸런스를 기반으로 하는 하나 이상의 출력 조건 또는 에너지 조건이 충족된다면, 에러 반응이 트리거된다(S5).

Description

자동차의 의도하지 않은 가속을 방지하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR AVOIDING AN UNINTENDED ACCELERATION OF A MOTOR VEHICLE}

본 발명은, 전반적으로 자동차와, 특히 자동차의 의도하지 않은 가속이 방지될 수 있게 하는 자동차 모터 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.

자동차에서의 모터 시스템들의 작동은 안전에 매우 중요하며, 그러므로 올바른 기능을 모니터링하기 위한 조치들이 기본 사양으로 제공된다. 특히 모니터링의 경우, 제어 유닛 기능들이 토크 기반 또는 가속도 기반의 모니터링 기능을 통해 모니터링되는 3-레벨 컨셉(3-level concept)이 통상적이다. 즉, 모니터링 기능을 통해, 모터 제어 유닛에서 소프트웨어 또는 하드웨어 에러로 인해 유발될 수 있는 자동차의 의도하지 않은 가속이 방지되어야 한다.

모니터링은, 일반적으로 자동차의 검출된 모터 토크 또는 검출된 가속도가 타당하지 않고, 그리고/또는 모니터링된 변수의 사전 설정된 최대 허용 값에 못미치는 경우에 에러(에 대한) 반응을 트리거한다. 이 방법은 정상적인 주행 상태에서 발생하는 에러에 대한 충분히 신속한 반응을 가능케 한다.

공차를 이유로, 의도하지 않은 가속을 검출하기 위한 기존의 방법에서는, 상대적으로 높은 속도의 주행 상태들에 대해서는 적합하지만, 정지에 가까운 속도 범위에서 에러가 있는 경우에는 충분히 신속한 반응을 보장하지 못하는 임계값들 및 검출 시간들이 이용된다. 특히 현재의 모니터링 방법들은, 예컨대 자동차 바로 앞에서 도로를 횡단하는 보행자의 충돌을 방지하기에는 너무 오랜 시간을 필요로 한다.

정지 상태에서 의도하지 않은 가속을 검출하기 위한 회전수 기반 또는 회전수 구배 기반의 방법들이 공지되어 있다. 그러나 이 방법들은, 차량의 전기 제어 클러치 및 구동축 상의 다양한 구동 어셈블리들에서, 차량의 의도하지 않은 가속 또는 적시의 정지를 방지하기에는 너무 느리다. 그 원인은 특히 회전수 및 회전수 구배에 대한 이산 임계값들이 평가되는 데 있다.

또한, 상기 유형의 방법은 하이브리드 구동 시스템들에는 적용될 수 없는데, 그 이유는 복수의 구동 모터의 경우 상기 구동 모터들이 중간에 연결된 전기 제어 클러치로 인해 시간에 따라 상이한 회전수 거동 및 상이한 회전수 구배 거동을 보이기 때문이다. 그로 인해 상기 변수들에 기초한 에러 검출은 불가능하다.

본 발명에 따라, 청구항 제1항에 따른 자동차 모니터링 방법뿐 아니라, 여타의 독립항들에 따른, 장치, 자동차, 및 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

본 발명의 추가의 바람직한 구성들은 종속 청구항들에 명시되어 있다.

제1 양태에 따라, 복수의 구동 모터를 구비한 구동 시스템을 장착한 자동차를 모니터링하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법에서는 출력 기반 또는 에너지 기반의 정지 상태 모니터링 방법에 따라, 자동차가 정지 상태에 위치해 있고 연결된 모든 구동 모터의 순간 기계 출력들의 출력 밸런스 또는 순간 공급 에너지들의 에너지 밸런스에 기반하는 하나 이상의 출력 조건 또는 에너지 조건이 충족되면, 에러 반응이 트리거된다.

상술한 방법은, 예컨대 신호등 또는 횡단보도 전방에서 발생할 수 있는 것처럼, 정지한 상태에서, 또는 정지에 가까운 속도 범위에서 갑자기 발생하는, 의도하지 않은 또는 에러로 인한 가속과 같은 특수한 경우에 대한 신속한 에러 반응을 가능케 한다. 그 결과, 자동차 전방에 체류하고 있는 보행자의 위험이 방지될 수 있다. 그 밖에도, 상술한 모니터링 방법은 정상적인 주행 모드에서의 동적 거동에 원하지 않는 영향을 미치지 않는 점이 보장된다.

이를 위해, 자동차가 정지 상태에 있거나, 다시 말해 정차중이거나, 매우 저속으로만 움직이는 경우, 출력 밸런스 또는 에너지 밸런스를 기반으로 하는 모니터링 기준이 적용된다. 출력 밸런스 또는 에너지 밸런스를 기반으로 하는 모니터링 기준은 토크 기반 또는 가속도 기반의 모니터링과는 상이하며, 그러므로 그와 관련된 단점들을 갖지 않는다.

특히 상술한 방법은, 구동 장치들의 특히 기계 출력 송출 또는 에너지량, 특히 기계 에너지량의 연속 관찰에 기반하여 의도하지 않은 가속을 검출하는 점을 제공한다. 이처럼 구동 장치들의 출력 또는 에너지량의 합산을 포함하는 출력 기반 내지 에너지 기반 방법을 통해, 회전수들 및 클러치 슬립의 시간별 거동들이 상이함에도, 최대 허용 출력으로서 또는 최대 허용 총 에너지로서 지시되는 임계값에 근거하여 간단한 에러 검출이 가능해질 수 있다. 그 결과, 정지한 상태에서 의도하지 않은 차량 가속에 대한 충분히 신속한 반응이 보장되며, 그럼으로써 보행자들 및 다른 차량들의 위험이 방지될 수 있다. 그 밖에도, 상술한 방법은, 애플리케이션 비용이 적게 들고, 원하는 개수의 상이한 유형의 구동 장치가 고려될 수 있다는 장점을 갖는다.

그 밖에도, 상술한 출력 기반 또는 에너지 기반의 정지 상태 모니터링 방법에 추가로, 토크 기반 또는 가속도 기반의 모니터링 방법도 수행될 수 있다.

자동차의 속도가 사전 설정된 속도 임계값 미만이면, 정지 상태에 있는 것으로 판단될 수 있다.

대안으로 또는 추가로, 사전 설정된 토크 요구 임계값보다 더 작은 토크 요구가 존재한다면, 정지 상태에 있는 것으로 판단될 수 있다.

대안으로 또는 추가로, 제동 요구가 존재한다면, 정지 상태에 있는 것으로 판단될 수 있다.

특히 자동차의 파워트레인에 연결된 구동 모터들의 출력들 또는 에너지량들의 합, 또는 자동차의 하나 이상의 구동 휠과 연결된 구동 모터들의 출력들 또는 에너지량들의 합이 사전 설정된 최대 허용 출력 임계값 또는 에너지 임계값을 초과한다면, 출력 조건 또는 에너지 조건이 충족된 것으로 판단될 수 있다.

또한, 자동차의 정지 시 또는 자동차의 속도가 정지에 가까운 범위 내에 있을 때의 작동 상태에 비해 증가한 출력 요구량을 갖는 작동 상태가 존재할 경우, 특히 복수의 구동 모터 중 하나의 구동 모터로서의 내연기관의 부가 시동/냉간 시동 시, 특히 사전 결정된 기간 동안, 출력 임계값에 출력 오프셋이 부가되거나, 에너지 임계값에 에너지 오프셋이 부가될 수 있다.

또 다른 한 양태에 따라서, 자동차를 모니터링하기 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는, 자동차가 정지 상태에 있고 연결된 모든 구동 모터의 순간 기계 출력들 또는 순간 에너지량들의 출력 밸런스 또는 에너지 밸런스를 기반으로 하는 하나 이상의 출력 조건 또는 에너지 조건이 충족된다면, 정지 상태 모니터링 방법에 따라 에러 반응을 트리거하도록 형성된다.

또 다른 한 양태에 따라, 모터 시스템과 상술한 장치를 구비한 자동차가 제공된다.

또 다른 한 양태에 따라, 상술한 방법의 모든 단계를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

실시예들은 하기에서 첨부한 도면들에 따라서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 내연기관 및 모터 제어 유닛을 포함하는 모터 시스템을 장착한 자동차의 개략도이다.
도 2는 자동차를 모니터링하기 위한 방법을 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1에는, 예컨대 내연기관으로서 형성되어 클러치(3)를 통해 파워트레인(미도시)과 연결되는 구동 시스템(2)을 장착한 자동차(1)가 개략적으로 도시되어 있다. 구동 시스템(2)은 특히 운전자 또는 (미도시된) 운전자 보조 시스템의 토크 요구를 기반으로 모터 제어 유닛(4)을 통해 제어된다.

토크 요구는 운전자에 의해 가속 페달(5)의 작동을 통해 제공될 수 있다. 그 밖에도, 브레이크 페달(6)이 제공될 수 있으며, 운전자는 상기 브레이크 페달의 작동을 통해 제동 과정을 실행하고자 하는 것을 시그널링하거나, 제동 요구를 시그널링한다. 예컨대 가속 페달(5)의 가속 페달 위치에서 유도되는 운전자 요구 토크의 형태인 토크 요구를 기반으로, 모터 제어 유닛(4)은 구동 시스템(2)을 위한 상응하는 제어 변수들 내지 조절 변수들을 결정한다.

구동 시스템(2)은 하이브리드 구동 시스템으로서 형성될 수 있고 제1 구동 모터(21)로서의 내연기관과 제2 구동 모터로서의 전기 구동 장치(22)를 포함할 수 있다.

제1 구동 모터(21)로서의 내연기관의 제어를 위해, 모터 제어 유닛(4)으로부터 공급되는 조절 변수들은 스로틀 밸브 조절 변수, 분사 밸브 조절 변수, 캠 샤프트 조절 변수, 웨이스트 게이트 밸브 조절 변수 등을 포함할 수 있다. 조절 변수들은 모터 제어 유닛(4) 내에서 토크 분배에 따라 결정된, 조절될 부분 모터 토크로부터 결정된다.

제2 구동 모터(22)로서의 전기 구동 장치의 경우, 조절 변수는 인가된 모터 전압 또는 이 모터 전압에서 생성되는 모터 전류일 수 있다. 제2 구동 모터(22). 조절 변수는, 모터 제어 유닛(4)에서 토크 분배에 따라 결정되는, 전기 구동 장치를 위해 조절될 부분 모터 토크를 토대로 결정된다.

또한, 토크 분배는 모터 제어 유닛에서 결정된다. 토크 분배는, 파워트레인을 통해 구동 휠들로 공급되는 토크 중 어느 정도의 비율이 제1 구동 모터(21) 또는 제2 구동 모터(22)에 의해 공급될지를 지시한다. 제1 구동 모터(21) 및 제2 구동 모터(22)는 예컨대 분리 클러치(23)를 통해 서로 연결될 수 있으며, 상기 분리 클러치는 일반적으로, 제1 구동 모터(21)가 파워트레인을 통해 부분 토크를 공급해야 하는지의 여부에 따라 전기 제어된다.

모터 제어 유닛(4)의 올바른 기능의 검사를 위해, 구동 시스템(2)의 제어를 모니터링하고 에러가 있는 경우 자동차(1) 내지 자동차(1)의 모터 시스템을 안전한 상태로 전환하는 에러 반응을 트리거하는 모니터링 유닛(7)이 제공된다. 모니터링 유닛(7)은 주로 모터 제어 유닛(4) 내에 통합되는 방식으로 제공되며(그러나 반드시 통합되지 않아도 되며), 3-레벨 모니터링 컨셉의 구성요소이다. 모니터링 유닛(7)은 모터 제어 유닛(4)의 종래의 토크 기반 또는 가속도 기반의 모니터링을 실행하기 위한 모니터링 기능들을 갖는다.

그러나 주로 신호등 또는 횡단보도 앞에서의 주행 상황에서처럼 정지한 상태 또는 저속 상태에서 자동차(1)의 의도하지 않은 가속이 갑자기 발생하는 경우에는, 종래의 토크 기반 또는 가속도 기반 모니터링을 위한 컨셉들은 효력을 발휘하지 않는다. 특히, 종래의 모니터링 방법의 구현을 이용한 검출은 시간이 너무 오래 걸림으로써, 상술한 주행 상태들에서의 에러 반응은 예컨대 자동차 바로 앞에 체류하는 보행자들의 위험을 제거하기에는 너무 늦게 수행된다. 그 이유는 예컨대 임계값들이 너무 높게 설정되어 있고, 모니터링 유닛(7)의 모니터링 기능들을 위한 검출 시간이 너무 길다는 데 있다.

도 2에는, 자동차(1)의 원하지 않는 가속 발생 시 그의 검출 및 에러 반응을 실행하기 위한, 모니터링 유닛(7) 내에 추가로 구현된 방법을 설명하기 위한 흐름도가 도시되어 있다.

단계 S1에서는, 자동차(1)가 정지 상태에 있는 지의 여부가 검사된다. 정지 상태는, 자동차(1)의 정지 상태 또는 매우 저속으로 주행하며 토크 요구가 없는 상태에 상응한다. 이는 자동차(1)의 구동 휠(9)과 연결되어 있는 상응하는 속도 센서(8)를 통해 검출될 수 있다. 모터 제어 유닛(4)이 속도 센서(8)로부터 얻는 속도 정보가 0이라면, 프로세스는 추가 에러 검출을 위한 단계 S3으로 계속 진행된다.

대안적으로, 속도 정보가 0이 아니라면, 단계 S2에서, 속도 정보가 사전 설정된 속도 임계값보다 더 낮은 자동차(1) 속도를 지시하는 지의 여부가 검사된다. 만일 사전 설정된 속도 임계값보다 더 낮지 않다면(선택: 아니오), 단계 S1으로 되돌아가는데, 그 이유는 모니터링 관련 주행 상태가 검출되지 않았기 때문이다. 그 결과, 자동차의 정지 또는 자동차(1) 속도가 정지에 가까운 범위 내에 있는지에 대한 연속적인 모니터링이 보장된다.

단계 S3에서는, 예컨대 가속 페달(5)의 가속 페달 위치의 검사, 운전자 보조 시스템으로부터의 정보의 검사, 또는 브레이크 페달(6)이 작동되었는지에 대한 판단을 통해, 토크 요구가 있는 지의 여부가 검사된다. 사전 설정된 토크 요구 임계값과의 임계값 비교를 통해, 운전자의 토크 요구가 존재하지 않는 점 또는 토크 요구가 매우 적은 점이 검출될 수 있다.

단계 S3에서, 토크 요구가 없거나, 높지 않거나, 미미한 것으로 판단된다면(선택: 예), 프로세스는 모니터링 관련 에러에 대한 검사를 위해 모니터링 단계 S4로 계속 진행된다. 그렇지 않은 경우(선택: 아니오)에는, 단계 S1으로 되돌아간다.

단계 S4에서 모니터링 관련 에러의 존재와 관련된 모니터링은 하기에 기술되는 방식으로 수행될 수 있다.

출력 기반의 모니터링 방법의 경우, 자동차의 순간 총 기계 출력(P_Kfz)이 사전 설정된 최대 허용 출력 임계값(P_max)을 초과하여 클러치(23)로 전달된다면, 에러가 발생한 것으로 판단된다. 이 경우, 자동차의 출력(P_Kfz)은 자동차 내 가용 구동 모터들의 출력들의 합이다. 상응하는 작동 모드가 발생할 수 있는지의 여부에 따라, 현재의 작동점에서 파워트레인으로부터 분리된 구동 어셈블리들은 이들의 연결 상태(분리된 경우,

= 0)에 대해 고려되지 않은 상태로 유지되고, 아래 합산에서 제외될 수 있다.

위의 식에서, P_AG1, P_AG2, ..., P_AGn은 상응하는 n번째 구동 모터로부터 공급되는 기계 출력이고,

은 해당하는 n번째 구동 모터와 파워트레인의 연결에 대한 상응하는 연결 상태들이다.

예컨대 상기 합은, 연결된 상태에서 공통 파워트레인 상의 구동 장치들로서 내연기관으로서의 제1 구동 모터(21) 및 제2 구동 모터(22)로서의 전기 구동 장치를 장착한 차량의 경우에, 하기와 같이 표현된다.

위의 식에서, J_VM은 내연기관의 관성 모멘트에 상응하고, M_EM은 전기 구동 장치의 토크에 상응하고, ω는 공통 파워트레인의 각속도에 상응하며, dω/dt는 파워트레인의 각 가속도에 상응한다.

추가로, 동일한 원리에 따라 구동 모터들(21, 22)의 에너지(E)를 평가하여 에너지 임계값을 산입할 수도 있다. 이는, 에너지의 시간 미분(dE/dt)이 출력에 상응하기 때문에 가능하다.

예컨대 내연기관의 부가 시동/냉간 시동처럼, 정상 작동 모드에서 상대적으로 더 높은 출력 요구량을 특징으로 하는 특수한 작동 상태들의 경우, 최대 허용 출력 임계값(P_max)에 정해진 기간 동안 추가 출력 오프셋(P_offset)을 제공하고, 그 결과 시스템의 내구성을 증대시키는 메커니즘들이 실행될 수 있다.

단계 S4에서, 자동차의 총 기계 출력(P_Kfz)이 사전 설정된 최대 허용 출력 임계값(P_max)을 초과하는 것으로 판단되면(선택: 예), 에러가 존재하는 것이며 에러 반응이 트리거된다.

단계 S4에서는, 선택적으로 에너지 기반의 모니터링 방법이 수행될 수 있다. 에너지 기반 모니터링 방법의 경우, 자동차의 순간 총 기계 에너지량(E_Kfz)이 사전 설정된 최대 허용 에너지 임계값(E_max)을 초과하여 클러치(23)로 전달된다면, 에러가 발생한 것으로 판단된다. 이 경우, 자동차의 총 기계 에너지량(E_Kfz)은 자동차 내 가용 구동 모터들의 에너지량들(E_AG1, E_AG2, ..., E_AGn)의 합이다. 상응하는 작동 모드가 발생할 수 있는지의 여부에 따라, 현재의 작동점에서 파워트레인으로부터 분리된 구동 어셈블리들은 이들의 연결 상태(분리된 경우,

= 0)에 대해 고려되지 않은 상태로 유지되고, 아래 합산에서 제외될 수 있다.

에러 반응으로서, 예컨대 단계 S5에서 연료의 분사가 저지될 수 있거나, 모터 제어 유닛(4)의 기능이 비활성화될 수 있다. 선택적으로, 동력 전달에 대한 개입이 고려될 수 있다. 일반적으로 요구되는 에러 반응은 해당 구동 장치의 출력을 감소시켜야 하거나 그 동력 전달을 저지해야 한다. 의도하지 않은 가속이 검출된 경우에 가능한 에러 반응은 공지된 것처럼, 분사를 방지하거나, 제어 유닛의 소프트웨어를 완전히 재설정하는 모터 제어 유닛에서의 대체 반응들이다. 선택적으로, 예컨대 변속기 제어 유닛에 대한 중립 기어단 요구 및/또는 브레이크 시스템이나 기존의 전기 구동 장치에 대한 제동력 요구와 같은, 동력 전달에 대한 개입들도 생각해볼 수 있다.

비활성화될 구동 모터들 중 하나가 전기 구동 장치라면, 에러가 있는 경우 중립 토크는 전기 기계의 위상 라인들을 통해 능동 단락이 스위칭될 수 있거나, 제동 토크가 요구될 수 있다.

상술한 출력 조건이 충족되지 않으면(선택: 아니오), 단계 S1 내지 S4를 포함하는 본원의 방법이 주기적으로 반복된다.

Claims (12)

1. 복수의 구동 모터(21, 22)를 구비한 구동 시스템(2)을 장착한 자동차(1)를 모니터링하기 위한 방법으로서, 출력 기반 또는 에너지 기반의 정지 상태 모니터링 방법에 따라, 자동차(1)가 정지 상태에 위치되어 있고 연결된 모든 구동 모터의 순간 기계 출력들의 출력 밸런스 또는 순간 공급되는 에너지들의 에너지 밸런스를 기반으로 하는 하나 이상의 출력 조건 또는 에너지 조건이 충족되면, 에러 반응이 트리거되는(S5), 자동차 모니터링 방법.
2. 제1항에 있어서, 정지 상태 모니터링 방법에 추가로, 토크 기반 또는 가속도 기반의 모니터링 방법이 수행되는, 자동차 모니터링 방법.
3. 제1항에 있어서, 자동차(1)의 속도가 사전 설정된 속도 임계값 미만이면, 정지 상태에 있는 것인, 자동차 모니터링 방법.
4. 제3항에 있어서, 사전 설정된 토크 요구 임계값보다 더 작은 토크 요구가 존재할 경우 정지 상태가 취해지는, 자동차 모니터링 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 제동 요구가 존재할 경우 정지 상태가 취해지는, 자동차 모니터링 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 자동차의 파워트레인에 연결된 구동 모터들의 출력들 또는 에너지량들의 합, 또는 자동차의 하나 이상의 구동 휠과 연결된 구동 모터들의 출력들 또는 에너지량들의 합이 사전 설정된 최대 허용 출력 임계값 내지 에너지 임계값을 초과할 경우, 출력 조건 또는 에너지 조건이 충족되는, 자동차 모니터링 방법.
7. 제6항에 있어서, 자동차의 정지 시 또는 자동차의 속도가 정지에 가까운 범위 내에 있을 때의 작동 상태에 비해 증가한 출력 요구량을 갖는 작동 상태가 존재할 경우, 출력 임계값에 출력 오프셋(P_offset)이 부가되는, 자동차 모니터링 방법.
8. 자동차(1)를 모니터링하기 위한 장치로서, 상기 장치는, 자동차(1)가 정지 상태에 있고 연결된 모든 구동 모터의 순간 기계 출력들 또는 순간 에너지량들의 출력 밸런스 또는 에너지 밸런스를 기반으로 하는 하나 이상의 출력 조건 또는 에너지 조건이 충족된다면, 정지 상태 모니터링 방법에 따라 에러 반응을 트리거하도록 형성되는, 자동차 모니터링 장치.
9. 제8항에 따른 장치를 장착한 자동차.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구성되고 전자 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
11. 제10항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되는 전자 저장 매체.
12. 제11항에 따른 전자 저장 매체를 포함하는 전자 제어 유닛.

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