KR20160132447A

KR20160132447A - 자동차를 제어하는 제어장치 및 제어방법

Info

Publication number: KR20160132447A
Application number: KR1020167028214A
Authority: KR
Inventors: 샬롯 쿡; 폴 비버; 존 파르; 앤드류 페어그리브; 닉 브록클리; 제임스 켈리
Original assignee: 재규어 랜드 로버 리미티드
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-11-18
Also published as: US20170001646A1; EP3116759A1; GB2524060B; JP2017508663A; GB2524060A; WO2015136048A1; JP6475750B2; GB201404444D0; CN106232449A; US10196064B2

Abstract

본 발명에 따른 자동차 제어장치는 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 수단을 포함하고 있고, 상기 표면 마찰 파라미터는 로드 휠과 구동 표면 사이의 마찰 계수에 대응하고; 허용가능한 위치 범위에 대한 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호를 수신하는 수단; 상기 표면 마찰 파라미터의 값에 적어도 부분적으로 의존하는 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 수단; 그리고 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호의 값과 임계 파워트레인 토크 한계값에 의존하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하는 수단을 포함하고 있다.

Description

자동차를 제어하는 제어장치 및 제어방법{CONTROLLER AND METHOD FOR CONTROLLING A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 제어장치에 관한 것이다. 특히 전적으로 그런 것은 아니지만, 본 발명은 자동차의 운전자를 도와주기 위해 운전자에게 피드백을 제공하는 제어장치에 관한 것이다.

자동차의 파워트레인에 의해 발생된 동력의 양을 제어하는 제어장치를 제공하는 것은 알려져 있다. 알려진 제어장치는 가속 페달의 허용가능한 이동 범위에 대하여 가속 페달의 위치를 나타내는 자동차의 가속 페달로부터의 신호를 수신한다. 상기 제어장치는 가속 페달 위치와 잠재적으로 이용할 수 있는 토크와 엔진 속력과 같은 다른 데이터의 함수인 파워트레인 토크의 맵(map)으로부터 계산되는 토크의 양을 발생시키도록 파워트레인을 제어한다.

제어 모드 또는 운전 모드라고 칭할 수도 있는 복수의 구동 모드 중의 하나 이상의 모드로 작동하는 제어 시스템을 가지고 있는 자동차를 제공하는 것도 알려져 있다. 각각의 구동 모드에서, 상기 제어 시스템은 복수의 자동차 서브시스템의 각각의 자동차 서브 시스템을 구동 조건에 적합한 서브시스템 구성 모드로 작동시키도록 구성되어 있다.

한 가지 알려진 시스템에서, 서브시스템은 엔진 관리 시스템, 트랜스미션 시스템, 조향 시스템, 브레이크 시스템 그리고 서스펜션 시스템을 포함하고 있다. 상기 엔진 관리 시스템은 자동차의 가속 페달의 위치에 의존하여 자동차의 엔진에 의해 발생된 토크의 양을 제어하도록 구성되어 있다. 이것을 수행하기 위해서, 엔진 관리 시스템은 제어장치의 메모리에 저장되어 있는 가속 페달 위치의 함수인 필요한 엔진 토크의 맵(map)을 참고한다. 엔진 관리 시스템은 복수의 맵을 저장하고 있고 하나의 맵을 엔진 관리 시스템의 각각의 구성 모드와 관련시킨다. 각각의 구성 모드와 관련된 맵은 개량된 자동차 성능을 제공하는데 적용된다.

제어 모드는 통상적으로 자동차가 풀밭 지형, 자갈 지형 또는 눈 지형을 이동하기에 적합한 풀밭/자갈/눈 제어 모드(GGS 모드), 자동차가 진흙 및 바퀴자국 지형을 이동하기에 적합한 진흙/바퀴자국 제어 모드(MR 모드), 자동차가 암석 또는 둥근 돌(boulder) 지형을 이동하기에 적합한 암석 서행(rock crawl)/둥근 돌 모드(RB 모드), 자동차가 모래사장 지형(또는 깊은 푹신한 눈)을 이동하기에 적합한 모래사장 모드, 그리고 적절한 절충 모드(compromise mode), 또는 모든 지형 조건에 대한 것이며 특히 자동차가 고속도로와 통상적인 도로를 주행할 경우의 일반 모드인 특수 프로그램 OFF 모드(SP OFF 모드 또는 SPO 모드)를 포함하고 있다. 다양한 제어 모드와 그 구현형태의 예들이 본 명세서에 참고로 포함되어 있는 US2003/0200016호에 개시되어 있다.

상이한 지형 유형들은 지형의 특성(예를 들면, 표면 마찰과 거칠기)에 따라 분류된다. 예를 들면, 풀밭, 자갈 그리고 눈 지형은 저 마찰의, 매끈한 표면을 제공하는 지형으로 함께 분류하는 것이 적절하고, 암석과 둥근 돌 지형은 고 마찰의 매우 거친 지형으로 함께 분류하는 것이 적절하다. 저 마찰 모드는 서브시스템이 빙판에서 구동하기에 적합한 방식으로 제어되는 빙판 모드를 포함할 수도 있고, 저 마찰 모드 중의 하나는 서브시스템이 진흙에서 구동하기에 적합한 방식으로 제어되는 진흙 모드일 수 있다.

GGS 제어 모드에서는, 엔진 관리 시스템은 가속 페달의 초기 위치 범위 동안 비교적 낮은 레벨의 엔진 토크를 제공하는 가속 페달 위치/엔진 토크 맵을 이용하고, 토크의 양은 누르지 않은 페달 위치와 최대로 누른 페달 위치 사이의 중간 위치 범위에 걸쳐서 페달 위치의 함수로서 보다 급속하게 증가한다. 초기 위치 범위 동안 비교적 낮은 레벨의 엔진 토크는 운전자가 정지상태로부터 자동차를 가속시키려고 할 때 과도한 바퀴 스핀을 감소시키는데 유리하다.

이에 반해서, RC 모드에서는, 자동차의 주행 경로의 변화도(gradient)에 있어서 비교적 돌발적이고 급격한 증가를 나타내는 암석과 다른 장애물을 오르기 용이하게 하기 위해서, 엔진 관리 시스템이 엔진 토크의 비교적 급격한 증가를 제공하는 가속 페달 위치/엔진 토크 맵을 이용한다.

상기한 바와 같이, 모래사장 모드에서는 서브시스템이 모래사장에서 구동하기에 적합한 방식으로 제어된다. 트랙션 제어 시스템은, 제어 시스템이 모래사장 모드에 있을 때, 자동차 바퀴가 모래사장에 깊이 빠지는 것을 피하기 위해서 자동차가 저속으로 이동할 때에는 비교적 낮은 수준의 바퀴 스핀만 허용하지만, 자동차가 고속으로 이동할 때에는 비교적 높은 수준의 바퀴 스핀을 허용하기 위해서, 배치될 수 있다. 모래사장 모드에서는, 엔진 관리 시스템이 느린 자동차 속력에서의 주어진 가속 페달 위치에 대해서 비교적 낮은 수준의 구동 토크를 제공하고 빠른 자동차 속력에서의 주어진 쓰로틀 페달 위치에 대해서 비교적 높은 수준의 구동 토크를 제공하기 위해서 배치되어 있다.

본 발명의 목적은 자동차의 하나 이상의 바퀴와 구동 표면 사이의 표면 마찰 계수가 비교적 낮은 조건에서 자동차가 구동할 때 자동차에 대해서 개량된 트랙션 특성을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 청구항을 참고하여 이해할 수 있다.

본 발명의 여러 실시형태는 장치, 자동차 및 방법을 제공한다.

보호받고자 하는 본 발명의 한 실시형태에서는,

로드 휠과 구동 표면 사이의 마찰 계수에 대응하는 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 수단;

허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호를 수신하는 수단;

상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호의 값에 적어도 부분적으로 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 수단; 그리고

상기 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호의 값과 상기 임계 파워트레인 토크 한계값에 의존하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하는 수단;

을 포함하는 자동차 제어장치가 제공된다.

본 발명의 일부 실시례는 상기 제어장치가 임계 값을 초과하는 파워트레인 토크의 양에 대한 운전자 요구를 예측할 수 있고, 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공할 수 있는 장점을 가지고 있다. 상기 임계 값은 예를 들면 타이어에 작용하는 힘이 미리 정해진 양을 초과하는 파워트레인 토크의 값에 대응할 수 있고, 상기 미리 정해진 양은 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호에 적어도 부분적으로 의존하여 결정된다.

상기 미리 정해진 양은 또한 타이어에 작용하는 횡방향의 힘에 좌우될 수도 있다. 상기 횡방향의 힘은 자동차의 횡방향의 가속도의 크기에 적어도 부분적으로 의존하여 결정될 수 있다.

한 실시례에서는, 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 수단이 상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 전기 입력장치를 가진 전자 프로세서를 포함할 수 있다. 허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호를 수신하는 수단이 상기 허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호를 수신하는 전기 입력장치를 가진 전자 프로세서를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어장치가 상기 전자 프로세서에 전기적으로 결합되어 있으며 저장된 명령어(instructions)를 가지고 있는 전자 기억 장치를 포함하고 있고, 상기 표면 마찰 파라미터의 값에 에 적어도 부분적으로 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 수단은 상기 전자 기억 장치에 접근하여 상기 표면 마찰 파라미터의 값에 기초하여 상기 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하도록 작동할 수 있게 상기 전자 기억 장치에 저장된 명령어를 실행시키도록 구성된 프로세서를 포함하고 있다.

바람직하게는, 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호의 값과 임계 파워트레인 토크 한계값에 의존하하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하는 수단이 상기 전자 기억 장치에 접근하여 운전자에게 상기 경고 표시의 발행을 명령하도록 작동할 수 있게 상기 전자 기억 장치에 저장된 명령어를 실행시키도록 구성된 프로세서를 포함하고 있다.

본 발명의 일부 실시례는 파워트레인에 의해 발생된 토크의 양이 임계 파워트레인 토크 한계값을 초과하는 것을 방지하기 위해서 운전자가 가속 페달 제어장치가 이동되는 양을 제한할 수 있는 장점을 가지고 있다.

본 발명의 일부 실시례는, 오프-로드 구동 조건에서 통상적으로 발견되는 미끄러운 지형을 지나는 동안 운전자가 하나 이상의 구동 바퀴의 과도한 미끄러짐을 자기도 모르게 발생시키기 쉬운 것을 줄임으로써 자동차 평정성(vehicle composure)을 개선할 수 있다. 본 발명의 실시례는 운전자 작업량이 감소되어, 운전자가 자동차를 조종하는데 자신의 주의를 집중할 수 있게 하는 장점을 가지고 있다.

선택적으로, 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 수단이 예상된 마찰 계수에 대응하는 표면 마찰 파라미터의 값을 수신하도록 구성되어 있다. 예상된 값은 실질적으로 일정한 값, 예를 들면, 건조한 아스팔트 표면에 대응하는 값, 선택적으로, 대체로 1의 값일 수 있다. 일부 실시례에서는, 상기 값이 자동차의 작동 모드, 예를 들면 복수의 구동 모드를 가지는 자동차에 있어서 자동차의 구동 모드를 나타내는 파라미터에 의존하여 설정될 수 있다. 상기 구동 모드는 풀밭, 자갈, 눈, 진흙, 암석 또는 둥근 돌, 모래사장 및/또는 임의의 다른 지형 조건과 같은 상이한 지형 조건에 적용될 수 있다. 다른 방식도 유용할 수 있다.

대체 실시형태로서, 상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 수단이 바퀴 미끄러짐, 표면 습기 및/또는 하나 이상의 다른 파라미터와 같은 하나 이상의 다른 파라미터의 측정에 대응하여 결정된 표면 마찰 파라미터의 측정값 또는 추정값에 대응하는 신호를 수신하도록 구성되어 있다.

선택적으로, 상기 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 수단이 하나 이상의 구동 바퀴의 미끄러짐을 미리 정해진 양을 초과하게 하는데 필요한 토크량에 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하도록 구성되어 있다.

상기 제어장치는 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양이 상기 표면 마찰 파라미터에 적어도 부분적으로 의존하여 데이터 처리 장치에 의해 결정되도록 구성될 수 있다.

상기 제어장치는 순간 자동차 속력을 나타내는 신호를 수신하도록 구성될 수 있으며, 상기 제어장치는 상기 순간 자동차 속력을 나타내는 신호에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하도록 구성되어 있다.

상기 제어장치는 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하도록 구성될 수 있으며, 상기 제어장치는 상기 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터에 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하도록 구성되어 있다.

선택적으로, 상기 적어도 하나의 추가 파라미터가 자동차에 작용하는 항력(drag)의 양을 나타내는 파라미터를 포함할 수 있다.

자동차에 작용하는 항력의 양은 자동차가, 모래사장과 같은 지형을 가로지르려고 시도하는 운전자에게 특별한 어려움 제공할 수 있는, 모래사장과 같은 쉽게 변형가능한 표면 위를 이동하고 있는지 여부를 식별하는데 유용할 수 있다.

선택적으로, 상기 적어도 하나의 추가 파라미터가 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터를 포함한다.

선택적으로, 상기 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터가 수동 구동 모드 선택 입력 장치의 상태 또는 자동 구동 모드 선택 수단에 의해 자동적으로 선택된 구동 모드를 나타내는 신호에 대응한다.

보호받고자 하는 본 발명의 한 실시형태에서는, 다른 실시형태에 따른 제어장치를 포함하는 자동차 제어 시스템이 제공된다.

선택적으로, 각각의 구동 모드가 자동차의 적어도 하나의 서브시스템의 제어 모드에 대응하고, 상기 자동차 제어 시스템이 복수의 서브시스템 제어 모드 중의 선택된 하나의 서브 시스템 제어 모드로 자동차 서브시스템의 제어를 개시시키는 서브시스템 제어장치를 가지고 있다.

선택적으로, 각각의 구동 모드가 자동차에 대한 하나 이상의 상이한 구동 조건에 대응할 수 있다.

선택적으로, 상기 자동자 제어 시스템이 서브시스템 제어 모드의 각각이 적절한 것인지에 대한 정도를 결정하기 위해서 하나 이상의 구동 조건 지표를 평가하는 평가 수단을 포함하고 있다.

선택적으로, 상기 자동차 제어 시스템은, 상기 자동차 제어 시스템이 가장 적절한 서브시스템 제어 모드로 각각의 서브시스템의 제어를 개시시키기 위해서 서브시스템 제어장치를 자동적으로 제어하도록 구성되어 있는 자동 작동 모드 선택 조건으로 작동할 수 있다.

선택적으로, 각각의 구동 모드가 아래의 제어 모드:

엔진 관리 시스템, 트랜스미션 시스템, 조향 시스템, 브레이크 시스템 그리고 서스펜션 시스템 중에서 선택된 적어도 하나의 자동차 서브시스템의 제어 모드;

서스펜션 시스템의 제어 모드로서, 복수의 서브시스템 구성 모드가 복수의 라이드 하이트(ride height)를 포함하는, 상기 서스펜션 시스템의 제어 모드;

자동차의 양 측면에 있는 바퀴에 대한 서스펜션들 사이에 유체 상호연결이 이루어질 수 있는 유체 서스펜션 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 상호연결을 제공하는, 상기 유체 서스펜션 시스템의 제어 모드;

조향 보조를 제공할 수 있는 조향 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 조향 보조를 제공하는, 상기 조향 시스템의 제어 모드;

제동 보조를 제공할 수 있는 브레이크 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 제동 보조를 제공하는, 상기 브레이크 시스템의 제어 모드;

바퀴 미끄러짐을 제어하기 위해 잠금 방지 기능을 제공할 수 있는 브레이크 제어 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 바퀴 미끄러짐을 허용하는, 상기 브레이크 제어 시스템의 제어 모드;

파워트레인 제어 수단과 가속 페달 또는 쓰로틀 페달을 포함하는 파워트레인 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 가속 페달 또는 쓰로틀 페달의 이동에 대하여 상이한 레벨의 파워트레인 제어 수단의 민감성을 제공하는, 상기 파워트레인 시스템의 제어 모드;

바퀴 스핀을 제어하기 위해 배치되어 있는 트랙션 제어 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 바퀴 스핀을 허용하는, 상기 트랙션 제어 시스템의 제어 모드;

자동차 요잉운동을 제어하기 위해 배치되어 있는 요잉운동 제어 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 예상된 요잉운동으로부터 상이한 레벨의 상기 자동차 요잉운동의 발산을 허용하는, 상기 요잉운동 제어 시스템의 제어 모드;

레인지 체인지 트랜스미션의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상기 트랜스미션의 하이 레인지 모드와 로우 레인지 모드를 포함하는, 상기 레인지 체인지 트랜스미션의 제어 모드; 그리고

복수의 트랜스미션 비율로 작동할 수 있으며 자동차의 적어도 하나의 파라미터를 감시하고 이에 대응하여 트랜스미션 비율을 선택하도록 배치된 트랜스미션 제어 수단을 포함하는 트랜스미션 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 트랜스미션 비율이 상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상이하게 선택되는 복수의 트랜스미션 구성 모드를 포함하는, 상기 트랜스미션 시스템의 제어 모드;

로부터 선택된 하나 이상의 제어 모드에 대응한다.

보호받고자 하는 본 발명의 한 실시형태에서는, 다른 실시형태에 따른 제어장치 또는 다른 실시형태에 따른 제어 시스템을 포함하는 자동차가 제공된다.

보호받고자 하는 본 발명의 한 실시형태에서는,섀시, 상기 섀시에 부착된 본체, 복수의 바퀴, 상기 바퀴를 구동시키는 파워트레인, 상기 바퀴를 제동시키는 제동 시스템, 그리고 한 실시형태에 따른 제어장치 또는 다른 실시형태에 따른 제어 시스템을 포함하는 자동차가 제공된다.

보호받고자 하는 본 발명의 한 실시형태에서는,

로드 휠과 구동 표면 사이의 마찰 계수에 대응하는 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호(surface_friction)를 수신하는 것;

허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호(accel_ctrl_pos)를 수신하는 것;

상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호(surface_friction)의 값에 적어도 부분적으로 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값(PT_TQ_CRIT)을 결정하는 것; 그리고

상기 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호(accel_ctrl_pos)의 값과 상기 임계 파워트레인 토크 한계값(PT_TQ_CRIT)에 의존하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하는 것;

을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법이 제공된다.

상기 방법은 하나 이상의 구동 바퀴의 미끄러짐을 미리 정해진 양을 초과하게 하는데 필요한 토크량에 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 표면 마찰 파라미터에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

상기 방법은 순간 자동차 속력을 나타내는 신호(ref_speed)를 수신하는 것과, 상기 순간 자동차 속력을 나타내는 신호에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함할 수 있다.

선택적으로, 상기 방법은 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것을 포함할 수 있고, 상기 방법은 상기 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터에 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함한다.

선택적으로, 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것이 자동차에 작용하는 항력의 양을 나타내는 파라미터를 수신하는 것을 포함한다.

선택적으로, 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것이 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터를 수신하는 것을 포함한다.

선택적으로, 구동 모드를 나타내는 파라미터를 수신하는 것이 수동 구동 모드 선택 입력 장치의 상태를 나타내는 신호 또는 자동 구동 모드 선택 수단에 의해 자동적으로 선택된 구동 모드를 나타내는 신호를 수신하는 것을 포함한다.

선택적으로, 상기 방법은 구동 모드를 나타내는 파라미터에 의존하여 결정된 복수의 서브시스템 제어 모드 중에서 선택된 하나의 제어 모드로 자동차 서브시스템의 제어를 개시하는 것을 포함한다.

본 출원의 범위 내에서, 앞 단락, 청구범위 및/또는 아래의 설명과 도면에 개시된 다양한 실시형태, 실시례, 예 및 대체 실시례, 그리고 특히 이들의 각각의 특징은 독자적으로 또는 임의의 결합형태로 될 수 있다고 생각된다. 예를 들면, 하나의 실시례와 관련하여 기술한 특징은, 이러한 특징이 공존할 수 없는 것이 아니라면, 모든 실시례에 적용될 수 있다.

의심의 여지를 없애기 위해, 본 발명의 하나의 실시형태에 관하여 기술한 특징은, 단독으로 또는 하나 이상의 다른 특징과 적절한 결합 형태로, 본 발명의 임의의 다른 실시형태 내에 포함될 수 있다는 것을 알아야 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 하나 이상의 실시례를, 단지 하나의 예로서, 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시례에 따른 자동차의 개략도이고;
도 2는 본 발명의 한 실시례에 따른 자동차 제어장치의 일부분의 개략도이고;
도 3은 임계 횡방향의 힘의 함수인 바퀴에 작용하는 임계 종방향의 힘의 그래프이고;
도 4는 본 발명의 한 실시례에 따른 자동차의 회전속도계를 나타내고 있고;
도 5는 본 발명의 한 실시례에 따른 자동차의 운전석의 일부분을 나타내고 있고;
도 6은 본 발명의 한 실시례에 따른 자동차의 디스플레이 패널의 일부분을 나타내고 있고;
도 7은 본 발명의 한 실시례에 따른 계기 디스플레이 패널(instrument display panel)의 일부분을 나타내고 있고;
도 8(a) 내지 도 8(c)는 surface_friction의 상이한 값에 대해 본 발명의 한 실시례에 따른 계기 디스플레이 패널의 일부분을 나타내고 있고;
도 9(a) 내지 도 9(c)는 surface_friction의 상이한 값에 대해 본 발명의 다른 실시례에 따른 계기 디스플레이 패널의 일부분을 나타내고 있고;
도 10(a) 내지 도 10(c)는 본 발명의 다른 실시례에 따른 계기 디스플레이 패널의 일부분을 나타내고 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시례에 따른 자동차(100)의 개략도이다. 자동차(100)는 오프-로드 사용에 적합하게 되어 있다. 다시 말해서, 온-로드뿐만 아니라 통상적인 타맥 포장 도로(tarmac road) 이외의 지형에서 사용하기 위한 것이다. 동차(100)는 트랜스미션(124)을 가진 드라이브라인(130)에 연결되어 있는 엔진(121)을 포함하는 파워트레인(129)을 가지고 있다. 도시된 실시례에서는 상기 트랜스미션(124)이 자동 트랜스미션(124)이다. 본 발명의 실시례는 수동 트랜스미션, 무단 변속기 또는 임의의 다른 적절한 트랜스미션을 가진 자동차에 사용하기에도 적합하다.

드라이브라인(130)은 전방 차동장치(135F)와 한 쌍의 전방 구동축(118)에 의하여 한 쌍의 전방 자동차 바퀴(111, 112)를 구동시키도록 배열되어 있다. 전방 차동장치(135F)와 전방 구동축(118)은 자동차(100)의 전방 차축 부분(131F)의 일부분을 형성한다. 드라이브라인(130)은 또한 보조 구동축 또는 추진축(132), 후방 차동장치(135) 그리고 한 쌍의 후방 구동축(139)에 의해 한 쌍의 후방 바퀴(114, 115)를 구동시키도록 배열된 보조 드라이브라인 부분(131)을 포함하고 있다. 후방 차동장치(135)와 후방 구동축(139)은 자동차(100)의 후방 차축 부분(131R)의 일부분을 형성한다.

도 1의 실시례에서, 트랜스미션(124)은 동력전달장치(PTU)(137)에 의해 보조 드라이브라인 부분(131)에 탈착가능하게 연결될 수 있어서, 선택가능한 2륜 구동 또는 4륜 구동 작동을 가능하게 한다. 다른 방식도 유용하다.

동력전달장치(PTU)(137)는 입력축과 출력축 사이의 기어비가 고비율 또는 저비율이 되도록 선택되는 '고비율(high ratio)' 또는 '저비율(low ratio)' 구성으로 작동가능하다. 고비율 구성은 일반적인 포장도로 또는 고속도로 상에서의 작동에 적합한 반면에, 저비율 구성은 어떤 비포장도로 지형 조건을 지날 때와 견인(towing)과 같은 다른 저속 사용예에 보다 적합하다.

본 발명의 실시례는 추진축 및/또는 동력전달장치(PTU)를 가지고 있는 드라이브라인을 가진 자동차로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 일부 실시례에서는 하나 이상의 바퀴가, 트랜스미션, 추진축, 차동장치 또는 다른 드라이브라인 구성요소를 거치지 않고, 전기 추진 모터, 예를 들면, 바퀴 허브 모터에 실질적으로 직접 결합될 수 있다. 다른 방식도 유용할 수 있다.

자동차(100)는 가속 페달(161), 브레이크 페달(163) 그리고 핸들(181)을 가지고 있다.

자동차(100)는 자동차 제어 장치(VCU)(140)라고 칭하는 중앙 제어장치를 가지고 있다. VCU(140)는 자동차(100)에 설치된 다양한 센서와 서브시스템으로부터 복수의 신호를 수신하고 상기 센서와 서브시스템으로 복수의 신호를 출력한다.

VCU(140)는, 엔진 제어장치(121C), 트랜스미션 제어장치(124C), 전자 파워 스티어링 제어장치(electronic power assisted steering controller)(ePAS 제어장치)(181C), 각각의 바퀴(111, 112, 114, 115)와 결합된 브레이크(151)를 제어하도록 배치된 잠금방지 제동 시스템(ABS) 제어장치(150C) 및 서스펜션 시스템 제어장치(190C)를 포함하는 복수의 자동차 서브시스템 제어장치와 통신한다. 일부 실시례에서는, ePAS 제어장치(181C) 대신에, 유압식으로 작동되는 파워 스티어링 유닛이 제공될 수 있다.

비록 다섯 개의 서브시스템이 VCU(140)의 제어를 받는 것을 도시되어 있지만, 일부 실시례에서는 많은 수의 자동차 서브시스템이 자동차에 포함될 수 있고 VCU(140)의 제어를 받을 수 있다.

VCU(140)는, 자동차가 이동하는 지형과 같은, 구동 조건(지형 조건이라고 칭함)에 적합한 방식으로 자동차 서브시스템의 제어를 개시시키기 위해서 자동차 서브시스템들의 각각에 제어 신호를 제공하는 서브시스템 컨트롤 모듈(142)을 포함하고 있다. 서브시스템(12)도 서브시스템 상태에 대한 정보를 피드백하기 위해서 서브시스템 컨트롤 모듈(142)과 통신한다.

VCU(140)는 복수의 제어 모드 중의 하나의 모드로 작동시키기 위해서 서브시스템을 제어하도록 작동한다. 각각의 제어 모드에서, 각각의 서브시스템은 복수의 서브시스템 구성 모드 중의 하나를 취하게 된다. 제어 모드는 자동차가 풀밭, 자갈 또는 눈 지형을 이동하기에 적합한 풀밭/자갈/눈 제어 모드(GGS 모드), 자동차가 진흙 및 바퀴자국 지형을 이동하기에 적합한 진흙/바퀴자국 제어 모드(MR 모드), 자동차가 암석 또는 둥근 돌 지형을 이동하기에 적합한 암석 서행/둥근 돌 모드(RB 모드), 자동차가 모래사장 지형(또는 깊은 푹신한 눈)을 이동하기에 적합한 모래사장 모드, 그리고 적절한 절충 모드(compromise mode), 또는 모든 지형 조건에 대한 것이며 특히 자동차가 고속도로와 통상적인 도로를 주행할 경우의 일반 모드인 특수 프로그램 OFF 모드(SP OFF 모드 또는 SPO 모드)를 포함하고 있다. 다른 제어 모드도 구상하고 있다.

상이한 지형 유형이 지형의 마찰과 지형의 거칠기에 따라 분류된다. 예를 들면, 풀밭, 자갈, 그리고 눈 지형은 저마찰의 매끈한 표면을 제공하는 지형으로 함께 분류하는 것이 적절하고, 암석과 둥근 돌 지형은 고마찰의 매우 거친 지형으로 함께 분류하는 것이 적절하다.

사용자는 도 1에 도시된 제어 모드 선택기(141)에 의해 필요한 제어 모드를 선택할 수 있다. 제어 모드 선택기(141)는 적절한 제어 모드를 선택하도록 회전될 수 있는 다이얼의 형태로 되어 있다. 이러한 기능을 실행하는 시스템은 알려져 있으며, 예를 들면, 본 명세서에 참고로 포함되어 있는, US2003/0200016호에 개시되어 있다.

필요한 제어 모드의 수동 선택을 허용하는 것에 추가하여, VCU(140)가 제어 모드 선택기(141)에 의해 자동 모드 선택 모드 또는 조건에 놓여 있으면, VCU(140)도 적절한 제어 모드를 자동적으로 결정하도록 구성되어 있다.

A- 688 가속 페달을 너무 많이 밟은 경우

도 2는 엔진 제어장치(121C)를 보다 상세하게 나타내고 있다. 엔진 제어장치(121C)는 가속 페달(161)이 눌러진 양을 나타내는 가속 페달(161)로부터의 신호 accel_ctrl_pos를 수신하도록 배열되어 있다. 상기 신호는 허용가능한 이동 범위에 대한 가속 페달(161)의 위치를 나타낸다. 본 실시례에서는 상기 신호가 0 내지 1 범위의 값을 가지며, 여기에서 0은 가속 페달(161)을 밟지 않은 위치에 해당하고 1은 가속 페달(161)을 최대로 밟은 위치에 해당한다.

엔진 제어장치(121C)는 또한 자동차(100)가 현재 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 신호 driving_mode를 수신한다. 엔진 제어장치(121C)는, 신호 driving_mode에 의존하여, 신호 accel_ctrl_pos와 엔진(121)이 동력을 발현하는데 필요로 하는 토크 PT_TQ의 양 사이의 복수의 미리 정해진 관계 중의 하나를 선택한다. 다시 말해서, 각각의 구동 모드는 신호 accel_ctrl_pos와 엔진(121)이 동력을 발현하는데 필요로 하는 토크 PT_TQ의 양 사이에 대응하는 미리 정해진 관계를 가지고 있다. 이 대응하는 미리 정해진 관계가 결정되었으면, 엔진 제어장치(121C)가 신호 accel_ctrl_pos의 순간 값에 대응하는 토크 PT_TQ의 양의 값을 결정한다.

엔진 제어장치(121C)는 또한 자동차(100)의 바퀴와 자동차(100)가 주행하는 표면 사이의 표면 마찰 계수의 값에 대응하는 신호 surface_friction의 값을 수신한다. 본 실시례에서, 신호 surface_friction의 값은 ABS 제어장치(150C)에 의해 수신된 바퀴 속력 신호와 자동차(100)의 지상에서의 실제 속력에 대응하는 자동차 기준 속력값 v_ref 사이의 비교에 기초하여 ABS 제어장치(150C)에 의해 계산된다. 바퀴 속력 신호는 자동차(100)의 각각의 바퀴와 결합된 바퀴 속력 센서(111S, 112S, 114S, 115S)에 의해 발생된다. ABS 제어장치(150C)는 적어도 부분적으로 바퀴 미끄러짐의 양에 기초하여 신호 surface_friction의 값을 추정하도록 구성되어 있다. 본 실시례에서는, 주어진 로드 휠(road wheel)의 미끄러짐의 양이 주어진 바퀴(111, 112, 114, 115)의 속력과 자동차 기준 속력값 v_ref의 차이로서 ABS 제어장치(150C)에 의해 계산된다.

일부 실시례에서는 신호 surface_friction의 값이 실질적으로 상수인, 일정한 값이고 하나 이상의 측정된 파라미터에 의존하여 결정되지 않는다. 일부 실시례에서는 신호 surface_friction의 값이 구동 모드에 의존하여 결정되고, 자동차가 각각의 구동 모드로 작동하고 있을 때 신호 surface_friction의 미리 정해진 값이 사용된다. 예를 들면, 자동차가 고속도로 주행에 대응하는 구동 모드로 작동하고 있을 때, 신호 surface_friction의 값은 자동차가 풀밭, 자갈 또는 눈에서 구동하는 것에 대응하는 모드로 작동하고 있는 경우보다 더 클 수 있다. 예를 들면, 일부 실시례에서는 고속도로 구동 모드에서는 거의 1의 값이 이용될 수 있는 반면에, 풀밭, 자갈 또는 눈에서 구동하는 것에 대응하는 모드에서는 0.5의 값이 이용된다. 신호 surface_friction의 값은 하나 이상의 구동 모드에 대해서 동일하게 될 수 있다. 다른 방식도 유용할 수 있다.

신호 surface_friction의 수신에 대응하여, 엔진 제어장치(121C)는, 바퀴가 규정된 종방향의 미끄러짐 값 S_long을 초과하는 미끄러짐을 겪을 것으로 예상되기 전에, 바퀴가 순횡방향의 힘(net lateral force)을 받지 않는 것으로 추정하여, 자동차(100)의 주어진 바퀴에 가해질 수 있는 종방향의 힘 F_long_max을 결정하도록 구성되어 있다. 엔진 제어장치(121C)는 또한, 바퀴가 규정된 횡방향의 미끄러짐 값 S_lat을 초과하는 미끄러짐을 겪을 것으로 예상되기 전에, 바퀴가 순종방향의 힘(net longitudinal force)을 받지 않는 것으로 추정하여, 자동차(100)의 주어진 바퀴에 가해질 수 있는 순횡방향의 힘 F_lat_max을 결정한다. 제어장치(121C)는 또한, 예를 들면, 코너링(cornering), 측면 경사의 존재, 그리고 제동 토크 및/또는 파워트레인 구동 토크의 작용으로 인해 주어진 시간 내에 주어진 바퀴에 대해 순횡방향의 힘 F_lat과 순종방향의 힘 F_long의 순간값을 계산한다. 본 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 브레이크 제어장치(150C)와 결합된 횡방향의 가속도 센서를 참고하여 바퀴에 작용하는 순횡방향의 힘을 결정한다. 일부 실시례에서는 요잉운동 가속도가 각각의 바퀴에 작용하는 횡방향의 힘을 계산하기 위해서 사용될 수도 있다는 것을 알 수 있다. 각각의 바퀴에 작용하는 상기 힘에 의해 초래된 자동차 무게 중심에 대한 모멘트의 합의 결과로 요잉운동 가속도가 초래된다. 일단 요잉운동 가속도와 횡방향의 가속도가 알려지면 각각의 바퀴에 작용하는 힘의 합이 계산될 수 있다.

엔진 제어장치(121C)는 주어진 시간 내에 바퀴에 가해진 파워트레인 구동 토크 및/또는 브레이크 토크의 양을 참고하여 주어진 바퀴에 작용하는 순종방향의 힘을 결정한다. 엔진 제어장치(121C)는 엔진 제어장치(121C)에 의해 발생된 파워트레인 토크 신호를 참고하여 파워트레인 구동 토크 값을 결정하고, 브레이크 제어장치(150C)에 의해 발생된 브레이크 압력 신호를 참고하여 주어진 시간 내에 브레이크(151)에 의해 가해진 브레이크 토크의 양을 결정한다. 일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 조종가능한 로드 휠(steerable road wheel)에 대한 순횡방향의 힘 F_lat과 순종방향의 힘 F_long을 계산할 때 조종가능한 로드 휠 각도를 고려할 수 있다. 일부 실시례에서는, 조종가능한 로드 휠 각도가 조종가능한 로드 휠의 하나 이상에서 실질적으로 직접 측정될 수 있다. 추가적으로 또는 대체 실시형태로서, 조종가능한 로드 휠 각도가 조향 시스템의 하나 이상의 미리 정해진 위치에서의 어떤 양에 대응하는 신호를 참고하여, 예를 들면, 핸들 각도 또는 임의의 다른 적절한 양을 참고하여 결정될 수 있다.

바퀴에 작용하는 종방향의 힘 F_long은, 지면에서, 바퀴의 회전축에 수직인 방향으로, 바퀴와 지면 사이의 접촉 구역(또는 접촉면(contact patch))에 바퀴에 의해 작용된 알짜 힘을 의미하는 것을 알 수 있다. 바퀴에 작용하는 횡방향의 힘 F_lat은, 지면에서, 상기 종방향의 힘에 수직인 방향(그리고 바퀴의 회전축과 평행한 방향)으로, 바퀴와 지면 사이의 접촉 구역(또는 접촉면)에 바퀴에 의해 작용된 알짜 힘을 의미한다.

하나의 예로서, 도 3은, 횡방향의 바퀴 미끄러짐이 규정된 횡방향의 미끄러짐 값 S_lat을 초과할 횡방향의 힘인 임계 횡방향의 힘 F_lat_crit의 함수로서, 종방향의 바퀴 미끄러짐이 규정된 종방향의 미끄러짐 값 S_long을 초과할 종방향의 힘인 임계 종방향의 힘 F_long_crit의 그래프이다. 상기 그래프는 보통 '마찰 원' FC 또는 '마찰 타원'이라고 칭해진다. 상기 그래프가 실질적으로 또는 대략적으로 원형인지 또는 타원형인지가 주어진 바퀴와 지면 사이의 표면 마찰 계수에 대하여 임의의 방향상의 비등방성(anisotropy)의 존재에 적어도 부분적으로 의존할 수 있다는 것을 알 수 있지만, 마찰 원과 마찰 타원이라는 용어는 본 명세서에서는 동의어로 사용된다. 상기 그래프의 형상이 타이어, 구동 표면(driving surface), 타이어에 작용하는 상용 하중(normal load), 구동 표면의 임의의 캠버(camber)와 관련된 하나 이상의 파라미터 및/ 또는 하나 이상의 다른 파라미터에 의존할 수 있으므로, 일부 실시례 및/또는 상황에서는 원형 또는 타원형으로부터 상당히 벗어날 수 있다는 것을 알 수 있다.

임계 종방향의 힘 F_long_crit이 영일 때, 임계 횡방향의 힘 F_lat_crit이 임계 횡방향의 힘 F_lat_crit이 영일 때(F_long_max)의 임계 종방향의 힘 F_long_crit과 동일한 값(F_lat_max)을 가진다고 가정하면, 실질적으로 동일한 비율로 되어 있는 직교하는 축인 임계 횡방향의 힘 F_lat_crit과 임계 종방향의 힘 F_long_crit으로 그렸을 때 마찰 원 FC가 실질적으로 원이 되는 것으로 예상된다. 상기한 바와 같이, 마찰 원은 타이어, 구동 표면, 타이어에 작용하는 상용 하중 타이어, 구동 표면의 임의의 캠퍼, 및/또는 하나 이상의 다른 파라미터 중의 하나 이상에 적어도 부분적으로 의존하여 임의의 다른 형상을 가질 수 있다. 본 예에서는, 마찰 원 FC가, +/- F_lat_max와 +/- F_long_max의 임계 힘의 값에서 각각, 직교하는 임계 횡방향의 힘 F_lat_crit의 축 및 임계 종방향의 힘 F_long_crit의 축과 교차하는 것을 도 3으로부터 알 수 있다.

본 실시례에서, 엔진 제어장치(121C)는, 주어진 시간 내에 주어진 바퀴에 작용하는 최대 허용가능한 알짜 힘이 마찰 원 FC 상에 놓여 있는 것으로 상정한다. 따라서, 주어진 바퀴에 작용하는 순횡방향의 힘 F_lat과 순종방향의 힘 F_long을 결정한 후에, 엔진 제어장치(121C)가 주어진 바퀴에 작용하는 합성력(알짜 힘) F_net을 결정할 수 있고, 그 결과 주어진 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net을 발생시키고, 마찰 원과 교차하기 위해서 얼마나 많은 추가적인 양의(positive) 파워트레인 구동 토크가 필요할 것이라는 것을 결정할 수 있다.

예로서, 도 3은 바퀴에 각각 작용하는 횡방향의 힘 F_lat1과 종방향의 힘F_long1으로 인한 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net1을 나타내고 있다. 알짜 힘 F_net1이 마찰 원 FC 상에 놓여 있는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 횡방향의 힘 F_lat1과 종방향의 힘 F_long1의 값이 순횡방향의 힘 F_lat과 순종방향의 힘 F_long의 임계값에 각각 대응한다. 따라서, 순횡방향의 힘 F_lat과 순종방향의 힘 F_long의 증가는 횡방향의 바퀴 미끄러짐 S_lat 또는 종방향의 바퀴 미끄러짐 S_long을 각각 초래할 것이다.

이에 대하여, 마찰 원 상에 놓여 있지 않은 알짜 힘 F_net2(도 3의 그래프에 표시되어 있음)의 경우에는, 합성 알짜 힘 F_net2'이 마찰 원 FC와 만나기 전에 실질적으로 F_add과 동일한 순종방향의 힘 F_long의 추가적인 종방향 성분이 바퀴에 작용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 추가적인 종방향의 힘 성분 F_add가 F_net2에 더해지면, 횡방향의 힘 F_lat2과 종방향의 힘 F_long2'=F_long2 + F_add의 합성력인 전체적인 합성력(resultant overall force)이 F_net2'가 된다.

추가적인 종방향의 힘 성분 F_add의 값이 결정되었으면, 엔진 제어장치(121C)가 바퀴에 추가적인 종방향의 힘 성분 F_add를 작용시키기 위해 필요한 추가적인 파워트레인 토크의 양을 결정한다.

일단 필요한 추가적인 파워트레인 토크의 양이 결정되었으면, 본 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 파워트레인 토크 PT_TQ의 양이 상기 추가적인 파워트레인 토크의 양을 제공하기에 충분한 엔진 속력 speed_crit의 값을 계산하도록 구성되어 있다. 그리고 나서 엔진 제어장치(121C)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같은 자동차(100)의 계기판(100IC)의 일부분을 형성하는 디스플레이 스크린의 일부분에 표시된 회전속도계(121T)에 허용가능한 엔진 속력의 범위(121TB)를 눈에 띄게 하일라이트처리한다. 회전속도계(121T)는 회전속도계(121T)의 대응하는 표시에 엔진 속력을 나타내도록 회전하는 지침(121TN)을 가지고 있다. 운전자가 지침(121TN)을 허용가능한 엔진 속력의 범위(121TB) 내에 유지시키면, 파워트레인 토크의 양이 주어진 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net이 마찰 원 FC에 의해 한정된 경계를 넘어서게 하지 않을 것이다. 본 실시례에서, 엔진 제어장치(121C)는 인간 기계 인터페이스(HMI) 제어장치(100HMI)에 신호 speed_crit의 값을 출력하는 것에 의해서 회전속도계(121T)에 허용가능한 엔진 속력의 범위를 눈에 띄게 하일라이트처리한다. 그 다음에 HMI 제어장치(100HMI)가 회전속도계(121T)에 공회전 속력에서 상기 엔진 속력 speed_crit까지 허용가능한 엔진 속력의 범위(121TB)를 눈에 띄게 하일라이트처리한다. 다른 방식도 유용하다.

엔진 제어장치(121C)는, 파워트레인 토크 PT_TQ의 양이 알짜 힘 F_net를 마찰 원과 만나게 하기에 충분한 엔진 속력의 값을 반복적으로 결정하도록 구성되어 있다는 것을 알 수 있다. 이 값은 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT이라고 칭해질 수 있다. 엔진 제어장치(121C)는 엔진 속력 계산의 결과에 의존하여 허용가능한 엔진 속력의 범위(121TB)의 길이를 반복적으로 갱신한다.

일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C) 외의 제어장치가, 파워트레인 토크 PT_TQ의 양이 알짜 힘 F_net를 마찰 원과 만나게 하기에 충분한 엔진 속력, 다시 말해서, 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT을 초래하는 엔진 속력의 결정과 관련하여 하나 이상의 계산을 수행하도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 두 개 이상의 제어장치가 상기 계산에 관여할 수 있다. 일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C) 외의 제어장치가 상기 계산의 각각을 수행한다. 일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 하나 이상의 다른 제어장치가 하나 이상의 계산을 수행할 수 있게 하기 위해서 하나 이상의 다른 제어장치로 정보를 제공할 수 있다. 일부 실시례에서는, ABS 제어장치(150C)가 알짜 힘 F_net를 마찰 원과 만나게 하기에 충분한 파워트레인 토크 PT_TQ의 양(PT_TQ_CRIT)의 결정을 수행할 수 있다. 주행안정 제어 시스템(SCS:stability control system)을 가지고 있는 자동차에서는, 주행안정 제어 시스템(SCS)과 관련된 제어장치가 상기 계산을 수행하도록 구성될 수 있다. 좌석 벨트 또는 에어백 제어장치와 같은 하나 이상의 제한 시스템을 제어하도록 구성된 하나 이상의 컨트롤 모듈을 가지고 있는 자동차에서는, 상기 제한 시스템과 관련되거나 상기 제한 시스템에 포함된 컨트롤 모듈이 상기 계산을 수행하도록 구성될 수 있다.

회전속도계(121T)에 허용가능한 엔진 속력의 범위(121TB)를 표시하는 것에 더하여, 본 실시례에서는 도 5에 도시된 것과 같은 헤드-업 디스플레이 시스템에 의해 그래픽 표시도 제공된다. 일부 실시례에서는, 헤드-업 디스플레이 시스템이 포함되어 있지 않다. 본 실시례의 헤드-업 디스플레이 시스템은 자동차(100)의 바로 앞 운전자의 시선의 중심선의 양 측에 직립 방향으로 배치된 한 쌍의 정반대로 놓인 반원형 디스플레이 요소(121A1, 121A2)를 표시하도록 배치되어 있다. 상기 디스플레이 요소(121A1, 121A2)는 운전자의 시선의 중심선을 통과하는 실질적으로 수직방향의 거울면에 대해서 거울면 대칭성을 나타내도록 배치되어 있다. 상기 디스플레이 요소의 각각에 실질적으로 수평방향의 표시 막대 또는 채플릿(chaplet)(121AB1, 121AB2)이 부가되어 있다. 상기 표시 막대는 알짜 힘 F_net이 마찰 원 내에 있을 엔진 속력의 범위를 나타내기 위해서 각각의 반원형 디스플레이 요소(121A1, 121A2) 내에서 수직방향으로 위아래로 이동하도록 배치되어 있다. 도 5의 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)는, 엔진 속력이 알짜 힘 F_net이 마찰 원과 만나는 것으로 예상되는 값에 도달하면 표시 막대(121AB1, 121AB2)를 디스플레이 요소(121A1, 121A2)의 각각의 수직방향의 상한에 도달시키도록 구성되어 있다. 디스플레이 요소(121A1, 121A2)의 각각의 수직방향의 하한은 엔진 공회전 속력에 해당한다.

일부 실시례에서는, 허용가능한 엔진 속력의 범위를 표시하는 것에 추가하거나 허용가능한 엔진 속력의 범위를 표시하는 것에 대신하여, 엔진 제어장치(121C)가 엔진(121)에 의해서 발생된 파워트레인 토크 PT_TQ의 양이 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT에 도달하기 전에 가속 페달(161)이 눌러질 수 있는 정도의 표시를 나타낼 수 있다.

예를 들면, 일부 실시례에서는 엔진 제어장치(121C)가 가속 페달(161)의 허용가능한 이동 범위에 대응하는 막대(bar)를 표시할 수 있고, 이동 범위의 양 극단은 상기 막대의 양 단부와 같이 상기 막대를 따라 공간적으로 분리된 위치에 의해, 또는 상기 막대에 겹쳐진 표시에 의해 나타내어진다. 화살표 또는 선과 같은 제1 마커 또는 채플릿(chaplet)이 이동 범위의 양 극단에 대한 가속 페달의 현재 위치를 나타내는 막대에 부가될 수 있다. 주어진 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net이 마찰 원 또는 타원과 만나는 가속 페달(161)의 위치를 나타내도록, 제2 마커 또는 채플릿이 상기 막대에 부가될 수도 있다.

이러한 표시의 한 예가 도 6에 도시되어 있다. 이 표시는 길이 L의 막대 요소(221R)의 형태이다. 막대 요소의 길이 L은 가속 페달(161)의 이동 범위를 나타낸다. 가속 페달(161)의 최대 이동 범위에 대한 가속 페달(161)의 순간(현재) 위치를 나타내는 가속 페달 위치 채플릿(161PC)이 막대 요소(221R)에 부가되어 있다. 예를 들어, 가속 페달(161)이 가속 페달의 허용가능한 이동 범위의 대체로 50%에 대응하는 양으로 눌러지면, 가속 페달 위치 채플릿(161PC)은 막대 요소(221R)의 양 극단 사이의 대체로 중간 위치를 나타낸다. 도 6의 구성에서 가속 페달 위치 채플릿(161PC)의 위치는 가속 페달(161)이 가속 페달의 최대 이동 범위의 대략 40%로 눌러진 것을 나타낸다.

가속 페달(161)이 눌러진 정도를 사용자에게 시각적으로 보여주는 것을 도와주기 위해서 가속 페달 위치 채플릿(161PC)과 막대 요소(221R)의 하단부(실질적으로 가속 페달(161)을 누르지 않은 것에 대응함) 사이의 막대 요소(221R)의 부분은 막대 요소(221R)의 나머지 부분과 다르게 음영처리되어 있다.

주어진 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net이 그 바퀴에 대한 마찰 원 FC와 만나기 전에 가속 페달(161)의 이동 한계의 시각적 표시를 사용자에게 제공하기 위해서 최대 페달 위치 표시 막대 161P_max가 또한 막대 요소(221R)에 부가되어 있다. 이 페달 위치는 임계 가속 페달 위치라고 칭해질 수 있다.

일부 실시례에서는, 가속 페달 위치의 '이상적인 대역' 또는 범위의 한계를 나타내는 추가적인 마커가 최대 페달 위치 표시 막대 161P_max 아래 위치에 제공될 수 있다. 상기 추가적인 마커는, 예를 들면, 가속 페달을 밟지 않은 위치로부터 최대 페달 위치 표시 막대 161P_max에 대응하는 위치까지의 가속 페달(161)의 이동 범위의 80% 페달 위치에 대응하는 위치에 제공될 수 있다.

일부 실시례에서는, 가속 페달 이동 범위를 나타내는 것에 추가하거나 가속 페달 이동 범위를 나타내는 것에 대신하여, 엔진 제어장치(121C)가 주어진 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net이 마찰 원 또는 타원과 만나는 파워트레인 토크의 양에 대해 주어진 시간 내에 운전자에 의해 요구된 파워트레인 토크의 양의 표시를 나타내도록 구성될 수 있다. 일부 실시례에서는, 운전자 요구 순간 토크의 양과 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net을 마찰 원과 만나게 하는 파워트레인 토크의 양의 표시가 실질적으로 일정한 비율로 표시될 수 있어서, 다양한 토크 값, 선택적으로 자동차의 사양에 따라 자동차에 의해 달성가능한 다양한 파워트레인 토크 값을 나타낼 수 있다. 상기 다양한 달성가능한 파워트레인 토크 값은 파워트레인의 임의의 미리 정해진 위치, 예를 들면 트랜스미션의 상류 위치 또는 트랜스미션의 하류 위치에서의 다양한 달성가능한 토크 값, 선택적으로 다양한 달성가능한 바퀴 토크 값일 수 있다. 다른 방식도 유용할 수 있다.

일부 실시례에서는, 추가적으로 또는 대체 실시형태로서, 엔진 제어장치(121C)가 가속 페달(161)이 가속 페달 위치의 '이상적인 대역' 또는 범위를 떠나는 것을 나타내는 일정한 또는 점멸식 시각적 표시를 제공하도록 구성될 수 있다. 상기 시각적 표시는 지시등, LCD 패널과 같은 디지털 디스플레이 패널의 일부분, 또는 임의의 다른 적절한 수단에 의해서 제공될 수 있다. 이러한 지시등의 한 예가 도 6에서 참고부호 221L에 점선으로 표시된 외곽선으로 도시되어 있다. 일부 실시례에서는, 지시등(221L) 또는 디스플레이 패널의 일부분이 점멸하는 진동수가 최대 페달 위치 표시 막대 161P_max에 대응하는 위치에 대한 페달의 근접도에 적어도 부분적으로 의존하여 달라질 수 있다. 일부 실시례에서는, 사용자가 가속 페달(161)을 가속 페달 위치의 이상적인 대역 또는 범위 내에 유지시키는 것을 원한다면 이것을 도와주기 위해서 가속 페달 위치의 이상적인 대역 또는 범위의 한계에 대한 페달의 근접도를 나타내는 시각적 표시가 사용자에게 제공될 수 있다. 일부 실시례에서는, 페달 위치가 임계 페달 위치를 막 넘어서려고 하는 때를 나타내기 위해서 디스플레이 패널이 가속 페달(161) 위치에 의존하여 색채를 변화시킬 수 있다.

추가적으로 또는 대체 실시형태로서, 청각적인 경고가 제공될 수 있다는 것을 알 수 있다. 일부 실시례에서는, 예를 들면, 시트(191), 핸들(181), 가속 페달(161) 또는 브레이크 페달(163)과 같은 구성요소에 진동을 유발시키는 것에 의해서 촉각 피드백이 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대체 실시형태로서, 움직임에 대한 구성요소의 저항의 변화, 예를 들면, 가속 페달(161)의 저항의 변화가 유발될 수 있다. 일부 실시례에서는, 가속 페달(161)이 주어진 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net을 마찰 원 또는 타원과 만나게 하기에 충분한 휨(deflection)량에 도달하기 전에 움직임에 대한 가속 페달(161)의 저항이 유발될 수 있다.

일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 자동차(100)의 각각의 바퀴에 대한 알짜 힘 F_net 그리고 순횡방향의 힘 F_lat_max 및 순종방향의 힘 F_long_max(도 3의 마찰 원을 한정되게 할 수 있음)의 값을 계산하도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 대체 실시형태로서, 엔진 제어장치(121C)가 복수의 바퀴에 대하여, 선택적으로 각각의 구동되는 바퀴에 대하여 순횡방향의 힘 F_lat_max과 순종방향의 힘 F_long_max의 평균값과, 알짜 힘 F_net의 평균값을 계산할 수 있다. 일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 각각의 바퀴에 대하여 순횡방향의 힘 F_lat_max, 순종방향의 힘 F_long_max, 그리고 알짜 힘 F_net을 계산할 수 있고, 복수의 바퀴의 각각에 대하여 알짜 힘 F_net이 마찰 원과 만나기 전에 발현될 수 있는 추가적인 파워트레인 토크의 양을 계산할 수 있다. 알짜 힘 F_net의 값을 마찰 원과 만나게 하는데 필요한 파워트레인 토크의 양이 가장 작은 바퀴가 허용가능한 엔진 속력의 범위(121TB)가 계산되고 표시되거나, 또는 임계 가속 페달 위치가 결정되는 바퀴일 수 있다. 이것은 자동차의 임의의 바퀴 과도한 미끄러짐을 경험하기 전에 운전자에게 경고를 제공하기 위한 것이다. 일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 F_lat_max 및 F_long_max를 결정하기 위해서 F_long_max 또는 F_lat_max만 계산이 필요하도록 F_lat_max=F_long_max이라고 가정할 수 있다.

본 발명의 일부 실시례에서는, 엔진 제어장치(121C)가 F_long_max와 F_lat_max의 우세한(prevailing) 값(결과적으로, 파라미터 surface_friction의 값)의 크기의 표시를 사용자에게 제공하도록 구성되어 있다.

도 7은 본 발명의 한 실시례에 따른 자동차의 계기판(300IC)의 일부분의 스크린샷을 나타내고 있다. 도 1의 실시례에 대하여 도 7의 실시례의 유사한 부분은 숫자 1 대신에 숫자 3을 앞에 붙인 유사한 참고 표시로 표시되어 있다.

엔진 제어장치(121C)는 계기판(300IC)에 마찰 원(300FC)을 표시하도록 구성되어 있다. 마찰 원(300FC)은 그 중심에 자동차(300)를 나타내는 아이콘(300I)을 가지고 있다. 사용시에, 엔진 제어장치(121C)는 F_long_max와 F_lat_max의 값을 반복적으로 계산하고 F_long_max와 F_lat_max의 크기에 따라서 마찰 원(300FC)의 직경(D_FC)을 조정한다. 따라서, 바퀴와 지면 사이의 표면 마찰 계수가 증가함에 따라, 마찰 원의 직경(D_FC)이 증가하는 경향이 있는 반면에, 상기 표면 마찰 계수가 감소함에 따라, 마찰 원의 직경(D_FC)일 감소하는 경향이 있다.

도 8(a)는 파라미터 surface_friction이 대체로 1과 동일할 때의 계기판(300IC)의 일부분을 나타내는 반면에, 도 8(b)는 파라미터 surface_friction이 대체로 0.4와 동일할 때의 계기판(300IC)의 동일한 부분을 나타내고 있다. 도 8(a)와 비교하여 도 8(b)의 마찰 원(300FC)의 직경이 감소되어 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도시된 실시례에서는 표면 마찰 계수가, 비교적 미끄러운 구동 조건을 나타내는, 0.5 이하로 떨어지면 엔진 제어장치(121C)가 눈송이 아이콘(300IS)의 표시가 나타나게 하도록 구성되어 있다.

도 8(c)는 외측 마찰 원(400FCO)이 자동차(400)(도시되어 있지 않음)의 영상(400I)에 더해져서 표시되어 있는 계기판(400IC)의 일부분을 나타내고 있다. 외측 마찰 원(400FCO)은 대체로 1의 표면 마찰 계수에 해당하는 직경을 가지고 있으며, 표면 마찰 계수 surface_friction의 실제값과 관계없이 대체로 일정한 직경을 유지한다. 그러나, 엔진 제어장치(121C)는 또한 마찰 원의 조정된 직경 D_FC을 계산하도록 구성되어 있다. 표면 마찰 계수 surface_friction의 값에 의존하여 외측 마찰 원(400FCO)의 직경을 감소시키는 대신에, 엔진 제어장치(121C)는 외측 마찰 원(400FCO)의 외주로부터 외측 마찰 원(400FCO)과 중심이 같은 가상의 원의 직경 D_FC까지 외측 마찰 원(400FCO)에 의해 한정된 부분의 대역(400FCB)을 음영처리한다. 상기 가상의 원은 점선으로 도 8(c)의 외측 마찰 원(400FCO)에 추가되어 표시되어 있다. 직경 D_FC이 달라짐에 따라(surface_friction의 값 변화함에 따라), 엔진 제어장치(121C)가 상기 대역(400FCB)의 폭 400FCB_W을 이와 상응하게 변화시킨다. 도 8(c)에 도시된 시나리오에서는, surface_friction의 값이 대체로 0.4이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시례에 따른 계기판(500IC)의 일부분을 나타내고 있다. 상기 일부분은 실질적으로 정사각형 형상인 도 8(c)의 실시례의 것과 유사하다. 엔진 제어장치(121C)는 surface_friction이 1인 경우의 직경이 계기판(500IC)의 상기 일부분의 직경과 대략적으로 동일한 마찰 원의 조정된 직경 D_FC을 계산하도록 구성되어 있다. 엔진 제어장치(121C)는 도 9에 도시된 계기판(500IC)의 상기 일부분의 외측 가장자리로부터 자동차 아이콘(500I)에 중심을 둔 원의 직경 D_FC까지의 계기판(500IC)의 구역을 음영처리되게 한다. surface_friction의 값이 감소함에 따라 D_FC의 값이 감소한다. 따라서, 운전자는 우세한 표면 마찰 계수에 대하여 직관적인 시각적 피드백을 제공받는다.

도 9(a)는 파라미터 surface_friction이 대체로 1과 동일한 계기판(500IC)의 일부분을 나타내는 반면에, 도 9(b)는 파라미터 surface_friction이 대체로 0.7과 동일한 계기판(500IC)의 동일한 부분을 나타내고 있다. 계기판(500IC)의 상기 일부분의 외측 가장자리로부터 자동차 아이콘(500I)에 중심을 둔 가상 원(점선으로 표시되어 있음)의 직경 D_FC까지의 계기판(500IC)의 구역이 음영처리되어 있는 것을 알 수 있다. 도 9(c)는 파라미터 surface_friction이 대체로 0.4와 동일한 경우에 대한 대응하는 영상이다.

도 10(a)는 마찰 원(600FC)의 직경 D_FC이 파라미터 surface_friction의 우세한 값에 따라 바뀌도록 배치되어 있는 도 8(a)의 스크린샷과 유사한 본 발명의 한 실시례에 따른 스크린샷이다. 추가적으로, 자동차 아이콘(600I)은 주어진 시간 내에 자동차(도시되어 있지 않음)의 바퀴에서의 F_lat과 F_long의 값에 의존하여 마찰 원(600FC) 내에서 이동하도록 배치되어 있다. 자동차 아이콘(600I)의 도심(centroid)(C)의 위치는 F_lat과 F_long의 순간 값에 따라 결정된다. 마찰 원(600FC)의 중심으로부터 도심(C)까지의 거리는 F_lat_max 및 F_long_max에 대한 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net의 크기에 비례하여 변경된다. 따라서, 알짜 힘 F_net의 크기가 마찰 원의 반경과 동일하게 되면, 도심(C)이 도 10(a)의 원(600FC)과 만나게 될 것이다. 마찬가지로, 마찰 원의 중심으로부터 도심(C)까지의 벡터 V의 방향은 F_lat과 F_long의 상대적인 크기에 따라 결정되고, 바퀴에 작용하는 알짜 힘이 자동차에 대해 작용하는 방향에 해당한다.

도 10(a)에 도시된 시나리오에서는, 바퀴에 작용하는 알짜 힘이 자동차에 대해 225도 방향으로 향하고, 자동차에 대해 곧장 앞으로 향하는 방향이 0/360도에 해당한다는 것을 알 수 있다. 도 10(a)의 자동차 아이콘(600I)의 위치는 자동차가 좌회전하면서 감속하는 것 같은 상황을 나타내고 있다.

도 10(b)는, 도 9의 실시례의 경우에서와 같이, 마찰 원이 도시된 계기판(700IC)의 음영처리된 부분과 음영처리되지 않은 부분 사이의 경계(700FCI)에 의해 한정되는 것을 제외하면, 도 10(a)의 스크린샷과 유사한 본 발명의 한 실시례에 따른 스크린샷이다. 자동차 아이콘(700I)은 도 10(a)의 실시례의 경우와 유사한 방식으로 이동한다. 따라서, 도 10(b)에 도시된 특정 시나리오에서는, 자동차의 위치가 우회전하면서 가속하는 자동차와 부합하는 힘이 바퀴에 작용하는 것에 해당한다.

도 10(c)는 도 10(a)의 스크린샷과 유사한 본 발명의 한 실시례를 나타내는 스크린샷이다. 도 10(c)의 실시례는 자동차의 형상을 가진 아이콘이 아니라 원형 아이콘(800I)이 자동차를 나타내고 있다는 점이 다르다. 일부 실시례에서는, HMI 제어장치가 사용자의 선호도에 따라 사용자가 상이한 아이콘을 선택하는 것을 허용할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시례에서는, HMI 제어장치가 본 명세서에 기술되거나 도시된 실시례들 중의 하나 이상에 대응하는 상이한 디스플레이 모드를 선택하는 것을 허용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 일부 실시례에서는, 시각적인 피드백에 추가하거나 시각적인 피드백에 대신하여, 예를 들면, 시트(191), 핸들(181) 또는 가속 페달(161) 또는 브레이크 페달(163)과 같은 페달의 진동을 통하여, 사용자가 촉각 피드백을 제공받을 수 있다. 일부 실시례에서는, 바퀴에 작용하는 알짜 힘 F_net이 트랙션의 한계에 근접해 있는 위치에 가속 페달(161)이 접근할 경우에 시트(191), 핸들(181) 또는 가속 페달(161)이 진동하도록 구성될 수 있고, 트랙션의 한계 위에서는 바퀴의 횡방향의 미끄러짐의 양 또는 종방향의 미끄러짐의 양이 S_lat 또는 S_long을 각각 넘을 수 있다.

도 4 또는 도 6 내지 도 10 중의 하나 이상에 대하여 기술된 시각적 표시 중의 하나 이상이 헤드-업 디스플레이의 형태로 제공될 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 일부 실시례는 사용자가 바퀴에 작용하는 힘에 대하여 직관적인 피드백을 제공받을 수 있는 특징을 가지고 있다. 본 발명의 일부 실시례는 사용자가 자동차와 관련된 성능 한계에 대하여 직관적인 피드백을 제공받을 수 있는 특징을 가지고 있다.

본 발명의 일부 실시례는 아래의 번호가 매겨진 항목을 참고하여 이해될 수 있다:

1. 자동차 제어장치로서,

로드 휠(road wheel)과 구동 표면(driving surface) 사이의 마찰 계수에 대응하는 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호, surface_friction를 수신하도록 구성되어 있고;

허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호, accel_ctrl_pos를 수신하도록 구성되어 있고;

상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호, surface_friction의 값에에 적어도 부분적으로 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT을 결정하도록 구성되어 있고; 그리고

상기 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호, accel_ctrl_pos의 값과 상기 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT에 의존하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하도록 구성되어 있는;

자동차 제어장치.

2. 제1항에 있어서, 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT을 결정하는 수단이 하나 이상의 구동 바퀴의 미끄러짐을 미리 정해진 양을 초과하게 하는데 필요한 토크량에 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT을 결정하도록 구성되어 있는 자동차 제어장치.

3. 제2항에 있어서, 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양이 상기 표면 마찰 파라미터 surface_friction에 적어도 부분적으로 의존하여 데이터 처리 장치에 의해 결정되는 자동차 제어장치.

4. 제3항에 있어서, 순간 자동차 속력을 나타내는 신호, ref_speed를 수신하도록 구성되어 있으며, 상기 순간 자동차 속력을 나타내는 신호, ref_speed에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하도록 구성되어 있는 자동차 제어장치.

5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하도록 구성되어 있으며, 상기 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터에 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하도록 구성되어 있는 자동차 제어장치.

6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 파라미터가 자동차에 작용하는 항력의 양을 나타내는 파라미터를 포함하는 자동차 제어장치.

7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 파라미터가 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터를 포함하는 자동차 제어장치.

8. 제7항에 있어서, 상기 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터가 수동 구동 모드 선택 입력 장치의 상태 또는 자동 구동 모드 선택 수단에 의해 자동적으로 선택된 구동 모드를 나타내는 신호에 대응하는 자동차 제어장치.

9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어장치를 포함하는 자동차 제어 시스템.

10. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 의존하는 것으로서 제9항에 있어서, 각각의 구동 모드가 자동차의 적어도 하나의 서브시스템의 제어 모드에 대응하고, 복수의 서브시스템 제어 모드 중의 선택된 하나의 서브 시스템 제어 모드로 자동차 서브시스템의 제어를 개시시키는 서브시스템 제어장치를 가지고 있는 자동차 제어 시스템.

11. 제10항에 있어서, 서브시스템 제어 모드의 각각이 적절한 것인지에 대한 정도를 결정하기 위해서 하나 이상의 구동 조건 지표를 평가하는 평가 수단을 포함하는 자동차 제어 시스템.

12. 제8항에 의존하는 것으로서 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 자동차 제어 시스템이 가장 적절한 서브시스템 제어 모드로 각각의 서브시스템의 제어를 개시시키기 위해서 서브시스템 제어장치를 자동적으로 제어하도록 구성되어 있는 자동 작동 모드 선택 조건으로 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 시스템.

13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 구동 모드가 아래의 제어 모드:

로부터 선택된 하나 이상의 제어 모드에 대응하는 자동차 제어 시스템.

14. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어장치 또는 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어 시스템을 포함하는 하는 자동차.

15. 서스펜션 시스템, 본체, 복수의 바퀴, 상기 바퀴를 구동시키는 파워트레인, 상기 바퀴를 제동시키는 제동 시스템, 그리고 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어장치 또는 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어 시스템을 포함하는 자동차.

16. 제어장치에 의해 실행되는 방법으로서,

로드 휠과 구동 표면 사이의 마찰 계수에 대응하는 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호, surface_friction를 수신하는 것;

허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호, accel_ctrl_pos를 수신하는 것;

상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호, surface_friction의 값에 적어도 부분적으로 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT을 결정하는 것; 그리고

상기 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호 accel_ctrl_pos의 값과 상기 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT에 의존하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하는 것;

을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

17. 제16항에 있어서, 하나 이상의 구동 바퀴의 미끄러짐을 미리 정해진 양을 초과하게 하는데 필요한 토크량에 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값 PT_TQ_CRIT을 결정하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

18. 제17항에 있어서, 상기 표면 마찰 파라미터 surface_friction에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

19. 제18항에 있어서, 순간 자동차 속력을 나타내는 신호, ref_speed를 수신하는 것과, 상기 순간 자동차 속력을 나타내는 신호, ref_speed에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것과, 상기 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터에 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

21. 제20항에 있어서, 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것이 자동차에 작용하는 항력의 양을 나타내는 파라미터를 수신하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것이 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터를 수신하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

23. 제22항에 있어서, 구동 모드를 나타내는 파라미터를 수신하는 것이 수동 구동 모드 선택 입력 장치의 상태를 나타내는 신호 또는 자동 구동 모드 선택 수단에 의해 자동적으로 선택된 구동 모드를 나타내는 신호를 수신하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 구동 모드를 나타내는 파라미터에 의존하여 결정된 복수의 서브시스템 제어 모드 중에서 선택된 하나의 제어 모드로 자동차 서브시스템의 제어를 개시하는 것을 포함하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.

25. 제19항 내지 제24항 중의 어느 한 항의 방법을 수행하기 위해서 자동차를 제어하는 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하는 저장 매체.

26. 제19항 내지 제24항 중의 어느 한 항의 방법을 실행하기 위해서 프로세서에서 실행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품.

27. 제26항의 컴퓨터 프로그램 제품이 로딩된 컴퓨터 판독가능 매체.

28. 제19항 내지 제24항 중의 어느 한 항의 방법 또는 제26항의 컴퓨터 프로그램 제품을 실행시키기 위해 배치된 프로세서.

본 명세서의 설명 및 청구항 전체에 걸쳐서, 단어 "포함하다" 및 "가지다" 라는 표현과, 이 표현들의 변형형태, 예컨대, "포함하는" 및 "갖춘" 이라는 표현은 "...을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다"는 의미이고, 다른 부분, 첨가물, 구성요소, 정수 또는 단계들을 배제하도록 의도한 것은 아니다.

본 명세서의 설명 및 청구항 전체에 걸쳐서, 단수는 문맥상 다르게 요구하지 않는다면 복수를 포함한다. 특히, 부정관사가 사용된 경우에, 본 명세서는 문맥상 다르게 요구하지 않는다면, 단수는 물론 복수를 고려하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 특정한 실시형태, 실시예 또는 예와 함께 기술된 특징, 정수, 특성, 화합물, 화학적 성분 또는 그룹들은 호환 불가능하지 않다면, 본 명세서에 기술된 임의의 다른 실시형태, 실시예 또는 예에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

자동차 제어장치로서,
로드 휠과 구동 표면 사이의 마찰 계수에 대응하는 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 수단;
허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호를 수신하는 수단;
상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호에 적어도 부분적으로 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 수단; 그리고
상기 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호와 상기 임계 파워트레인 토크 한계값에 의존하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하는 수단;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 수단이 하나 이상의 구동 바퀴의 미끄러짐을 미리 정해진 양을 초과하게 하는데 필요한 토크량에 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제2항에 있어서, 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양이 상기 표면 마찰 파라미터에 적어도 부분적으로 의존하여 데이터 처리 장치에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제3항에 있어서, 순간 자동차 속력을 나타내는 신호를 수신하도록 구성되어 있으며, 상기 순간 자동차 속력을 나타내는 신호에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하도록 구성되어 있으며, 상기 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터에 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 파라미터가 자동차에 작용하는 항력의 양을 나타내는 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가 파라미터가 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제7항에 있어서, 상기 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터가 수동 구동 모드 선택 입력 장치의 상태 또는 자동 구동 모드 선택 수단에 의해 자동적으로 선택된 구동 모드를 나타내는 신호에 대응하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 시스템.
제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 의존하는 것으로서 제9항에 있어서, 각각의 구동 모드가 자동차의 적어도 하나의 서브시스템의 제어 모드에 대응하고, 복수의 서브시스템 제어 모드 중의 선택된 하나의 서브 시스템 제어 모드로 자동차 서브시스템의 제어를 개시시키는 서브시스템 제어장치를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 시스템.
제10항에 있어서, 서브시스템 제어 모드의 각각이 적절한 것인지에 대한 정도를 결정하기 위해서 하나 이상의 구동 조건 지표를 평가하는 평가 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 시스템.
제8항에 의존하는 것으로서 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 자동차 제어 시스템이 가장 적절한 서브시스템 제어 모드로 각각의 서브시스템의 제어를 개시시키기 위해서 서브시스템 제어장치를 자동적으로 제어하도록 구성되어 있는 자동 작동 모드 선택 조건으로 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 시스템.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 구동 모드가 아래의 제어 모드:
엔진 관리 시스템, 트랜스미션 시스템, 조향 시스템, 브레이크 시스템 그리고 서스펜션 시스템 중에서 선택된 적어도 하나의 자동차 서브시스템의 제어 모드;
서스펜션 시스템의 제어 모드로서, 복수의 서브시스템 구성 모드가 복수의 라이드 하이트(ride height)를 포함하는, 상기 서스펜션 시스템의 제어 모드;
자동차의 양 측면에 있는 바퀴에 대한 서스펜션들 사이에 유체 상호연결이 이루어질 수 있는 유체 서스펜션 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 상호연결을 제공하는, 상기 유체 서스펜션 시스템의 제어 모드;
조향 보조를 제공할 수 있는 조향 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 조향 보조를 제공하는, 상기 조향 시스템의 제어 모드;
제동 보조를 제공할 수 있는 브레이크 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 제동 보조를 제공하는, 상기 브레이크 시스템의 제어 모드;
바퀴 미끄러짐을 제어하기 위해 잠금 방지 기능을 제공할 수 있는 브레이크 제어 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 바퀴 미끄러짐을 허용하는, 상기 브레이크 제어 시스템의 제어 모드;
파워트레인 제어 수단과 가속 페달 또는 쓰로틀 페달을 포함하는 파워트레인 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 가속 페달 또는 쓰로틀 페달의 이동에 대하여 상이한 레벨의 파워트레인 제어 수단의 민감성을 제공하는, 상기 파워트레인 시스템의 제어 모드;
바퀴 스핀을 제어하기 위해 배치되어 있는 트랙션 제어 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상이한 레벨의 상기 바퀴 스핀을 허용하는, 상기 트랙션 제어 시스템의 제어 모드;
자동차 요잉운동을 제어하기 위해 배치되어 있는 요잉운동 제어 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 예상된 요잉운동으로부터 상이한 레벨의 상기 자동차 요잉운동의 발산을 허용하는, 상기 요잉운동 제어 시스템의 제어 모드;
레인지 체인지 트랜스미션의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 상기 트랜스미션의 하이 레인지 모드와 로우 레인지 모드를 포함하는, 상기 레인지 체인지 트랜스미션의 제어 모드; 그리고
복수의 트랜스미션 비율로 작동할 수 있으며 자동차의 적어도 하나의 파라미터를 감시하고 이에 대응하여 트랜스미션 비율을 선택하도록 배치된 트랜스미션 제어 수단을 포함하는 트랜스미션 시스템의 제어 모드로서, 상기 복수의 서브시스템 구성 모드가 트랜스미션 비율이 상기 적어도 하나의 파라미터에 대응하여 상이하게 선택되는 복수의 트랜스미션 구성 모드를 포함하는, 상기 트랜스미션 시스템의 제어 모드;
로부터 선택된 하나 이상의 제어 모드에 대응하는 것을 특징으로 하는 자동차 제어 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어장치 또는 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
서스펜션 시스템, 본체, 복수의 바퀴, 상기 바퀴를 구동시키는 파워트레인, 상기 바퀴를 제동시키는 제동 시스템, 그리고 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어장치 또는 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 자동차 제어 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
제어장치에 의해 실행되는 방법으로서,
로드 휠과 구동 표면 사이의 마찰 계수에 대응하는 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호를 수신하는 것;
허용가능한 위치 범위에 대하여 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호를 수신하는 것;
상기 표면 마찰 파라미터를 나타내는 신호에 적어도 부분적으로 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 것; 그리고
상기 가속기 제어장치의 위치를 나타내는 신호와 상기 임계 파워트레인 토크 한계값에 의존하여 운전자에게 트랙션 경고 표시를 제공하는 것;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제16항에 있어서, 하나 이상의 구동 바퀴의 미끄러짐을 미리 정해진 양을 초과하게 하는데 필요한 토크량에 의존하여 임계 파워트레인 토크 한계값을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제17항에 있어서, 상기 표면 마찰 파라미터에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제18항에 있어서, 순간 자동차 속력을 나타내는 신호를 수신하는 것과, 상기 순간 자동차 속력을 나타내는 신호에 적어도 부분적으로 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제18항 또는 제19항에 있어서, 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것과, 상기 자동차가 주행하는 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터에 의존하여 상기 미끄러짐의 미리 정해진 양을 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제20항에 있어서, 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것이 자동차에 작용하는 항력의 양을 나타내는 파라미터를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제20항 또는 제21항에 있어서, 지형의 특성을 나타내는 적어도 하나의 추가 파라미터를 수신하는 것이 자동차가 작동하고 있는 구동 모드를 나타내는 파라미터를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제22항에 있어서, 구동 모드를 나타내는 파라미터를 수신하는 것이 수동 구동 모드 선택 입력 장치의 상태를 나타내는 신호 또는 자동 구동 모드 선택 수단에 의해 자동적으로 선택된 구동 모드를 나타내는 신호를 수신하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제22항 또는 제23항에 있어서, 구동 모드를 나타내는 파라미터에 의존하여 결정된 복수의 서브시스템 제어 모드 중에서 선택된 하나의 제어 모드로 자동차 서브시스템의 제어를 개시하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치에 의해 실행되는 방법.
제19항 내지 제24항 중의 어느 한 항의 방법을 수행하기 위해서 자동차를 제어하는 컴퓨터 판독가능 코드를 저장하는 저장 매체.
제19항 내지 제24항 중의 어느 한 항의 방법을 실행하기 위해서 프로세서에서 실행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 제품.
제26항의 컴퓨터 프로그램 제품이 로딩된 컴퓨터 판독가능 매체.
제19항 내지 제24항 중의 어느 한 항의 방법 또는 제26항의 컴퓨터 프로그램 제품을 실행시키기 위해 배치된 프로세서.
첨부된 도면을 참고하여 실질적으로 위에서 기술한 제어장치, 시스템, 자동차 또는 방법.