KR20170050300A - 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

자동차에서 가속도센서(G-센서)를 사용하지 않고서도 편리하면서도 정확하게 G 값을 추정하고 이를 기반으로 항속주행을 제어할 수 있도록 한 자동차의 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 휠 속도를 측정하는 휠 속도센서; 동작 주파수를 발생하는 동작주파수 발생기; 운전자가 항속주행 여부를 결정하기 위한 항속주행 스위치; 차량의 속도를 측정하는 속도 센서; 차량의 가속 페달의 위치를 검출하는 가속페달 센서; 상기 휠 속도센서에서 출력된 휠 속도 신호를 기초로 순간 속도 및 가속도를 산출하며, 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하고, 항속주행이 요청되면 상기 추정한 G 값과 상기 차량의 속도 변화에 따라 가속페달 값을 변경하고, 변경된 가속페달 값을 이용하여 차량 속도를 제어하기 위한 토크를 산출하여 항속주행을 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 차량속도를 조절하는 전기 모터의 구동을 제어하는 모터 구동부를 포함하여, 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치를 구현한다.

Description

자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치 및 그 방법{Cruise driving control apparatus using a wheel speed sensor in the vehicle and method thereof}

본 발명은 자동차의 휠 속도센서(wheel speed sensor)를 이용한 항속주행(Cruise Driving) 제어에 관한 것으로, 특히 자동차에서 가속도센서(G-센서)를 사용하지 않고서도 편리하면서도 정확하게 G 값을 추정하고 이를 기반으로 항속주행을 제어할 수 있도록 한 자동차의 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 운전자가 가속 페달을 밟지 않고도 주행속도를 유지시켜주기 위한 항속주행 시스템인 크루즈 컨트롤 시스템이 장착되어 있는 차량이 있다. 이러한 크루즈 컨트롤 시스템은 정속주행 장치로서 운전자가 희망하는 속도로 설정하면 엑셀조작을 하지 않아도 그 속도를 유지하면서 주행하는 장치로, 오토 드라이브, 오토매틱 스피드 컨트롤, 오토 크루즈 등으로 불린다. 이러한 항속 주행을 위해서 G 값이 필요하며, G 값의 획득을 위해 G 센서를 이용한다.

또한, 차량 자세제어나 능동적 고급 제어시스템을 위해 도로의 경도나 기울기, 차량의 가속 및 감속 세기 등을 확인하기 위해서도 G 값을 이용한다. 아울러 경사면 정지상태에서 출발 시 뒤로 밀림을 방지하기 위해 상기 G 값을 이용하기도 한다.

이러한 G 값을 얻기 위해서 차량에서는 통상 고가의 G 센서를 이용한다. G 센서는 차량 내부에 장착되어 차량의 기울기를 계측하는 역할을 하는 센서이다.

항속 주행 기능이 부가되거나 G 센서를 이용하여 G 값을 획득하는 차량에 대한 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 5> 에 개시되었다.

<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 전기 자동차의 주행 중 크루즈 모드 설정 시 속도를 일정하게 유지하되, 간단한 조작으로 크루즈 모드에 따른 유지 속도를 변경할 수 있어, 크루즈 모드에 대한 설정 변경이 용이하고 운전자가 보다 편리하게 운전할 수 있어 편의성을 향상한다.

<특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 차량의 스마트 크루즈 컨트롤(SCC, Smart Cruise Control) 장치에서, 차량의 차선 인식 카메라로부터 상기 차량의 전방의 차선의 곡률 정보를 획득하는 정보 획득부; 및 상기 곡률 정보를 이용하여 상기 차량의 목표속도를 설정하는 목표속도 설정부를 포함한다.

이렇게 구성된 종래기술은 내비게이션 정보와 차선 인식 카메라에서 획득된 정보를 이용하여 도로의 곡률과 도로의 제한속도를 고려하여 크루즈 컨트롤을 수행한다.

<특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 G 센서와 W/G 센서의 측정값이 변동되는 조건을 형성하는 조건형성단계, 상기 조건형성단계에 의해 변동된 G 센서 또는 W/G 센서의 출력신호를 측정하는 측정단계, 상기 측정단계에서 측정된 G 센서 또는 W/G 센서의 출력신호를 초기조건의 설정 값과 비교하여 G 센서 또는 W/G 센서의 고장 여부를 판단하는 판단단계를 포함한다.

이러한 구성을 통해, 자동차 전자제어장치를 제어하기 위한 신호를 출력하는 G 센서 및 W/G 센서의 고장상태를 신속하고 정확하게 진단한다.

<특허문헌 4> 에 개시된 종래기술은 전륜 횡력 추정부, 후륜 횡력 추정부, 전륜 코너링 강성 추정부, 후륜 코너링 강성 추정부, 횡속도 추정부, 도로 횡 경사각 추정부를 이용하여, 고속 코너링이나 횡 경사가 존재하는 도로상에서 적절한 차량 횡 속도 및 도로 횡 경사각의 추정이 가능하며, 언더스티어, 오버스티어 상황에서 최적화된 차량 횡 속도의 추정이 가능하다.

<특허문헌 5> 에 개시된 종래기술은 G 센서 오프셋 값을 연산하는 단계; G 센서 종방향 주행거리를 연산하는 단계; 주행거리와 상기 G 센서 종방향 주행거리의 차이 값을 설정 값과 비교하는 단계; 상기 비교 결과를 기초로 구동력 및 G 센서 중 어느 하나를 이용하여 도로 구배를 연산하도록 선택하는 단계; 및 상기 연산된 도로 구배에 따라 차량의 변속을 제어하는 단계를 포함한다.

이러한 구성을 통해, 샤시다이나모 주행 여부를 감지하여 샤시다이나모 주행 시에는 G 센서를 이용한 도로 구배 연산을 중지하고, 구동력을 이용한 도로 구배 연산을 적용하여 변속기 제어를 수행한다.

대한민국 공개특허 10-2012-0012651호(2012.02.10. 공개(발명의 명칭: 전기 자동차 및 그 크루즈 기능 구동방법) 대한민국 공개특허 10-2014-0025151호(2014.03.04. 공개)(발명의 명칭: 스마트 크루즈 컨트롤 장치 및 방법) 대한민국 공개특허 10-2008-0041415호(2008.05.13. 공개)(발명의 명칭: 자동차의 전자제어장치용 가속도 센서 및 휠 가속도 센서의 고장진단방법) 대한민국 공개특허 10-2009-0030587호(2009.03.25. 공개)(발명의 명칭: 차량의 안정성 제어장치 및 제어방법) 대한민국 공개특허 10-2015-0114749호(2015.10.13. 공개)(발명의 명칭: 도로 구배 연산 방법 및 이를 이용한 차량 변속 제어장치)

그러나 상기와 같은 종래기술은 크루즈 기능은 수행할 수 있으나, 고가의 가속도센서(G센서)를 이용하거나 내비게이션 및 카메라와 연동하여 크루즈 기능을 제어하기 때문에, 항속주행은 어느 정도 가능하나 항속기능을 구현하기 위한 장치 구현 비용이 많이 소요되어 대중적이지 못하고, 다른 외부 장치와 연동하여 항속주행을 제어하기 때문에 장치 구현이 복잡하다는 단점이 있다.

여기서 가속도센서(G 센서)를 이용하는 이유는 차량의 속도변화보다 가속도센서(G센서)의 응답 주기가 훨씬 빠르기 때문에, 항속주행에 가속도센서를 적극활용한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 자동차에서 가속도센서(G-센서)를 사용하지 않고서도 편리하면서도 정확하게 G 값을 추정하고, 이를 기반으로 항속주행을 제어할 수 있도록 한 자동차의 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 차량 자체적인 구성만으로 항속주행을 제어할 수 있도록 한 자동차의 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치는 휠 속도를 측정하는 휠 속도센서; 동작 주파수를 발생하는 동작주파수 발생기; 운전자가 항속주행 여부를 결정하기 위한 항속주행 스위치; 차량의 속도를 측정하는 속도 센서; 차량의 가속 페달의 위치를 검출하는 가속페달 센서; 상기 휠 속도센서에서 출력된 휠 속도 신호를 기초로 순간 속도 및 가속도를 산출하며, 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하고, 항속주행이 요청되면 상기 추정한 G 값과 상기 차량의 속도 변화에 따라 가속페달 값을 변경하고, 변경된 가속페달 값을 이용하여 차량 속도를 제어하기 위한 토크를 산출하여 항속주행을 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 차량속도를 조절하는 전기 모터의 구동을 제어하는 모터 구동부를 포함한다.

상기에서 제어부는 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받고, 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 및 하강 구간을 검출하는 상승/하강 검출모듈; 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작시점에서 내부 클록을 카운트하는 클록 카운트 모듈; 상기 휠 속도 신호의 하강 시점에서 상기 내부 클록의 동작주파수와 누적된 카운트 값을 이용하여 시간 간격을 산출하는 시간간격 산출모듈; 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 이미 정해져 있는 단위 거리를 기초로 순간 속도를 산출하는 순간 속도 계산모듈; 상기 산출한 순간 속도의 속도 차를 이용하여 가속도를 산출하는 가속도 계산모듈; 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하는 G 값 산출모듈; 상기 추정한 G 값 및 차량의 속도 변화에 따라 가속페달 값을 변경하는 페달 값 변경모듈; 상기 페달 값 변경모듈에서 변경된 페달 값을 기초로 모터 토크를 산출하는 토크 값 환산모듈; 상기 모터 토크 값으로 항속주행을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법은 (a) 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작을 판단하는 단계; (c) 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작시점에서 내부 클록을 누적 카운트하는 단계; (d) 상기 휠 속도 신호의 하강 시점인지를 확인하는 단계; (e) 상기 휠 속도 신호의 하강 시점이면 상기 내부 카운트를 중지하고, 클록의 주파수와 누적된 카운트 값을 이용하여 시간 간격을 산출하는 단계; (f) 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 기 정해져 있는 단위 거리를 기초로 순간 속도를 산출하는 단계; (g) 상기 산출한 순간 속도의 속도 차를 이용하여 가속도를 산출하는 단계; (h) 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하는 단계; (i) 항속주행 스위치가 온(on) 상태인지를 확인하는 단계; (j) 차량의 속도가 특정속도 이상인지를 확인하는 단계; (k) 상기 차량의 속도가 특정속도 이상이고, 항속주행 스위치가 온(on) 상태이면, 현재의 차량 속도와 가속페달 위치 값을 저장하는 단계; (l) 상기 추정한 G 값이 양(+)인지 음(-)인지 확인하는 단계; (m) 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일한지를 확인하는 단계; (n) 상기 (l)단계의 확인결과와 상기 (m)단계의 확인 결과를 기초로 가속 페달 값을 변경하는 단계; (o) 상기 변경된 가속 페달 값을 기초로 전기 모터의 구동 토크를 결정하고, 이를 기반으로 모터를 제어하여 차량 속도를 자동으로 조절하는 단계를 포함한다.

상기에서 (n) 단계는 (n1) 상기 추정한 G 값이 음(-)으로 향하면 현재 가속 페달 값에 설정된 제1 가속 값을 가산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n2) 상기 추정한 G 값이 양(+)으로 향하면 현재 가속 페달 값에 설정된 제1 가속 값을 감산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (n) 단계는 (n3) 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일한지를 확인하여, 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일하면 저장된 가속 페달 값을 가속 페달 값으로 설정하는 단계; (n4) 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 높으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값을 가산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n5) 상기 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 낮으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값을 감산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n6) 상기 (n1) 내지 (n5)에서 설정된 가속 페달 값을 전부 합하여 최종 가속 페달 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 자동차에서 가속도센서(G-센서)를 사용하지 않고서도 편리하면서 정확하게 G 값을 추정할 수 있으며, 추정한 G 값을 이용하여 G 센서 없이도 항속주행을 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 차량 자체적인 구성만으로 항속주행을 제어할 수 있어, 항속주행 기능을 구현하는 비용을 최소화할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치의 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법을 보인 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치의 블록 구성도이다.

본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치는 휠 속도 센서(10), 동작주파수 발생기(20), 항속주행 스위치(30), 속도 센서(40), 가속페달 센서(50), 제어부(60) 및 모터 구동부(70)를 포함한다.

휠 속도센서(10)는 휠 속도를 측정하여 상기 제어부(60)에 전달하는 역할을 하며, 동작주파수 발생기(20)는 동작 주파수를 발생하여 상기 제어부(600에 전달하는 역할을 한다.

항속주행 스위치(30)는 운전자가 항속주행 여부를 결정하기 위한 스위치이며, 속도 센서(40)는 차량의 속도를 측정하는 역할을 하고, 가속 페달 센서(50)는 차량의 가속 페달의 위치를 검출하는 역할을 한다.

제어부(60)는 상기 휠 속도센서(10)에서 출력된 휠 속도 신호를 기초로 순간 속도 및 가속도를 산출하며, 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하고, 항속주행이 요청되면 상기 추정한 G 값과 상기 차량의 속도 변화에 따라 가속페달 값을 변경하고, 변경된 가속페달 값을 이용하여 차량 속도를 제어하기 위한 토크를 산출하여 항속주행을 제어하는 역할을 한다.

이러한 제어부(60)는 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받고, 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 및 하강 구간을 검출하는 상승/하강 검출모듈(62); 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작시점에서 내부 클록을 카운트하는 클록 카운트 모듈(61); 상기 휠 속도 신호의 하강 시점에서 상기 내부 클록의 동작주파수와 누적된 카운트 값을 이용하여 시간 간격을 산출하는 시간간격 산출모듈(63); 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 이미 정해져 있는 단위 거리를 기초로 순간 속도를 산출하는 순간 속도 계산모듈(64); 상기 산출한 순간 속도의 속도 차를 이용하여 가속도를 산출하는 가속도 계산모듈(65); 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하는 G 값 산출모듈(66); 상기 추정한 G 값 및 차량의 속도 변화에 따라 가속페달 값을 변경하는 페달 값 변경모듈(67); 상기 페달 값 변경모듈(67)에서 변경된 페달 값을 기초로 모터 토크를 산출하는 토크 값 환산모듈(68); 상기 모터 토크 값으로 항속주행을 제어하는 제어모듈(69)을 포함한다.

모터 구동부(70)는 상기 제어부(60)의 제어에 따라 차량속도를 조절하는 전기 모터의 구동을 제어하는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 고가의 G 센서를 이용하지 않으면서도 정확하게 G 값을 추정하기 위해, 휠 속도 센서(10)를 이용하여 휠 속도를 측정하여 구형파 휠 측정 신호(펄스)를 획득한다.

제어부(60)는 상기 휠 속도 센서(10)에서 구형파 휠 속도 신호가 입력되면, 동작주파수를 발생하는 동작주파수 발생기(20)에서 발생한 동작 주파수, 그리고 이를 이용한 내부 클록을 기초로 연산을 통해 G 값을 추정한다.

예컨대, 제어부(60)는 상기 휠 속도센서(10)에서 출력된 휠 속도 펄스의 상승 구간에서 내부 클록을 카운트하고, 누적된 카운트 값과 클록의 동작주파수를 이용하여 순간 속도를 산출하며, 산출한 순간 속도를 기초로 가속도를 산출하고, 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정한다. 이어, 추정한 G 값과 차량 속도 변화를 이용하여 항속주행을 제어한다.

이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 제어부(60)의 상승/하강 검출모듈(62)은 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받고, 상승/하강 검출모듈(62)에서 상기 휠 속도 신호의 상승 구간(pulse rising)의 시작 시점을 검출한다. 이어 클록 카운트 모듈(61)은 상기 휠 속도신호의 상승 구간 시작시점에서 상기 동작주파수 발생기(20)에서 획득한 동작주파수에 대응하는 내부 클록을 카운트한다(Internal clock count ++;). 그리고 카운트 값(counts)은 누적된다. 이어, 클록 카운트 모듈(61)은 상기 상승/하강 검출모듈(62)에 의해 상기 휠 속도 신호의 하강 시점이 검출되면, 상기 내부 클록의 카운트를 종료한다. 이어, 시간간격 산출모듈(63)에서 상기 내부 클록의 동작주파수(clock Hz)와 누적된 카운트 값(counts)을 이용하여 시간 간격(Δt)을 하기의 <수학식 1> 을 이용하여 산출한다.

이어, 순간 속도 계산모듈(64)은 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 이미 정해져 있는 단위 거리(Δd = pulse distance[m])를 기초로 순간 속도(V)를 하기의 <수학식 2> 를 이용하여 산출한다.

다음으로, 가속도 계산모듈(65)은 상기 산출한 순간 속도(V)의 속도 차를 이용하여 가속도(a)를 하기의 <수학식 3> 을 이용하여 산출한다.

이어, G 값 산출모듈(66)은 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값(G)을 하기의 <수학식 4> 를 이용하여 추정한다.

여기서 상기 가속도 계산모듈(65)에서 산출한 가속도 값을 그대로 G 값으로 사용할 수 없다. 그 이유는 차량의 물리적인 속도의 변화는 제어부(60)의 연산속도 내에서는 변화가 거의 없는 상수 값에 가깝기 때문이다.

따라서 물리적인 속도의 변화 값을 활용하고, G 값 자체의 노이즈 성분을 제거하기 위해, 상기 [수학식 4] 와 같이 누적분을 누적 카운트 값으로 나누어 G 값으로 하면 매우 근사한 G 값을 얻을 수 있다.

상기와 같은 과정으로 G 센서 없이 정확하게 G 값을 추정한 후, 페달 값 변경 모듈(67)은 상기 추정한 G 값이 양(+)으로 향하는지 아니면 음(-)으로 향하는지, 그리고 상기 차량의 속도 변화에 따라 페달 값을 변경한다.

여기서 가속 페달 값은 추정한 G 값이 음(-)으로 향하면 현재 가속 페달 값(TP_c)에 설정된 제1 가속 값(Unit_TP1)을 가산하여 가속 페달 값을 변경하고, 상기 추정한 G 값이 양(+)으로 향하면 현재 가속 페달 값에 설정된 제1 감속 값(Unit_TP1)을 감산하여 가속 페달 값을 변경한다. 아울러 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일한지를 확인하여, 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일하면 저장된 가속 페달 값(TP_c)을 가속 페달 값으로 설정한다. 또한, 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 높으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값(Unit_TP2)을 가산하여 가속 페달 값을 변경하고, 상기 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 낮으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값을 감산하여 가속 페달 값을 변경한다. 이어, 상기 각각의 단계를 통해 변경된 가속 페달 값을 전부 합하여 최종 가속 페달 값을 결정한다.

여기서 제1 가속 값(Unit_TP1) 및 제2 가속 값(Unit_TP2)은 사용자가 속도조절 스위치를 이용하여 증가 또는 감소하여 생성된 값이거나, 미리 특정 값으로 설정해 놓고 사용할 수 있다.

다음으로, 토크 값 환산모듈(68)은 상기 페달 값 변경모듈(67)에서 변경된 페달 값을 기초로 모터 토크를 산출한다.

이어, 제어모듈(69)은 상기 토크 값 환산모듈(68)에서 환산한 모터 토크 값으로 항속주행을 제어한다. 즉, 모터 구동부(70)의 모터 토크를 제어하여 항속주행을 제어하게 되는 것이다.

이러한 본 발명은 G 센서 없이 정확하면서도 편리하게 G 값의 추정이 가능하고, 이를 이용하여 항속주행을 제어할 수 있는 장점이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(step)를 나타낸다.

본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법은 (a) 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받는 단계(S101); (b) 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작을 판단하는 단계(S102); (c) 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작시점에서 내부 클록을 누적 카운트하는 단계(S103); (d) 상기 휠 속도 신호의 하강 시점인지를 확인하는 단계(S104); (e) 상기 휠 속도 신호의 하강 시점이면 상기 내부 카운트를 중지하고, 클록의 주파수와 누적된 카운트 값을 이용하여 시간 간격을 산출하는 단계(S105); (f) 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 기 정해져 있는 단위 거리를 기초로 순간 속도를 산출하는 단계(S106); (g) 상기 산출한 순간 속도의 속도 차를 이용하여 가속도를 산출하는 단계(S107); (h) 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하는 단계(S108); (i) 항속주행 스위치가 온(on) 상태인지를 확인하는 단계(S109); (j) 차량의 속도가 특정속도 이상인지를 확인하는 단계(S110); (k) 상기 차량의 속도가 특정속도 이상이면, 항속주행 스위치가 온(on) 상태이면, 현재의 차량 속도와 가속페달 위치 값을 저장하는 단계; (l) 상기 추정한 G 값이 양(+)인지 음(-)인지 확인하는 단계; (m) 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일한지를 확인하는 단계; (n) 상기 (l)단계의 확인결과와 상기 (m)단계의 확인 결과를 기초로 가속 페달 값을 변경하는 단계; (o) 상기 변경된 가속 페달 값을 기초로 전기 모터의 구동 토크를 결정하고, 이를 기반으로 모터를 제어하여 차량 속도를 자동으로 조절하는 단계를 포함한다.

상기에서 (n) 단계는 (n1) 상기 추정한 G 값이 음(-)으로 향하면 현재 가속 페달 값에 설정된 제1 가속 값을 가산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n2) 상기 추정한 G 값이 양(+)으로 향하면 현재 가속 페달 값에 설정된 제1 가속 값을 감산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (n) 단계는 (n3) 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일한지를 확인하여, 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일하면 저장된 가속 페달 값을 가속 페달 값으로 설정하는 단계; (n4) 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 높으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값을 가산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n5) 상기 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 낮으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값을 감산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n6) 상기 (n1) 내지 (n5)에서 설정된 가속 페달 값을 전부 합하여 최종 가속 페달 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 고가의 G 센서를 이용하지 않으면서도 정확하게 G 값을 추정하기 위해, 단계 S101에서 휠 속도 센서(10)를 이용하여 휠 속도를 측정하여 구형파 휠 측정 신호(펄스)를 획득한다.

제어부(60)는 상기 휠 속도 센서(10)에서 구형파 휠 속도 신호가 입력되면, 동작주파수를 발생하는 동작주파수 발생기(20)에서 발생한 동작 주파수, 그리고 이를 이용한 내부 클록을 기초로 연산을 통해 G 값을 추정한다.

예컨대, 제어부(60)는 상기 휠 속도센서(10)에서 출력된 휠 속도 펄스의 상승 구간에서 내부 클록을 카운트하고, 누적된 카운트 값과 클록의 동작주파수를 이용하여 순간 속도를 산출하며, 산출한 순간 속도를 기초로 가속도를 산출하고, 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정한다. 이어, 추정한 G 값과 차량 속도 변화를 이용하여 항속주행을 제어한다.

이를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 제어부(60)의 상승/하강 검출모듈(62)은 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받고, 단계 S102과 같이 상승/하강 검출모듈(62)에서 상기 휠 속도 신호의 상승 구간(pulse rising)의 시작 시점을 검출한다. 이어 클록 카운트 모듈(61)은 단계 S103에서 상기 휠 속도신호의 상승 구간 시작시점에서 상기 동작주파수 발생기(20)에서 획득한 동작주파수에 대응하는 내부 클록을 카운트 한다(Internal clock count ++;). 이러한 카운트 값(counts)은 누적된다. 이어, 클록 카운트 모듈(61)은 단계 S104에서 상기 상승/하강 검출모듈(62)에 의해 상기 휠 속도 신호의 하강 시점이 검출되면, 상기 내부 클록의 카운트를 종료한다. 이어, 시간간격 산출모듈(63)에서 단계 S105와 같이 상기 내부 클록의 동작주파수(clock Hz)와 누적된 카운트 값(counts)을 이용하여 시간 간격(Δt)을 상기 <수학식 1> 을 이용하여 산출한다.

이어, 순간 속도 계산모듈(64)은 단계 S106에서 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 이미 정해져 있는 단위 거리(Δd = pulse distance[m])를 기초로 순간 속도(V)를 상기 <수학식 2> 를 이용하여 산출한다.

다음으로, 가속도 계산모듈(65)은 단계 S107에서 상기 산출한 순간 속도(V)의 속도 차를 이용하여 가속도(a)를 상기 <수학식 3> 을 이용하여 산출한다.

이어, G 값 산출모듈(66)은 단계 S108에서 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값(G)을 상기 <수학식 4> 를 이용하여 추정한다.

여기서 상기 가속도 계산모듈(65)에서 산출한 가속도 값을 그대로 G 값으로 사용할 수 없다. 그 이유는 차량의 물리적인 속도의 변화는 제어부(60)의 연산속도 내에서는 변화가 거의 없는 상수 값에 가깝기 때문이다.

따라서 물리적인 속도의 변화 값을 활용하고, G 값 자체의 노이즈 성분을 제거하기 위해, 상기 [수학식 4] 와 같이 누적분을 누적 카운트 값으로 나누어 G 값으로 하면 매우 근사한 G 값을 얻을 수 있다.

상기와 같은 과정으로 G 센서 없이 정확하게 G 값을 추정한 후, 제어모듈(69)은 단계 S109에서 항속주행 스위치(30)가 온(on) 상태로 조작되었는지를 확인한다.

이 확인 결과 항속주행 스위치(10)가 온(on) 상태이면, 단계 S110으로 이동하여 속도 센서(40)를 통해 현재의 차량 속도(SPD_c)를 획득하고, 상기 획득한 차량 속도(SPD_c)가 설정된 특정 속도(SPD_m) 이상인지를 확인한다. 이 확인 결과 차량의 속도가 특정속도 이상이면(SPD_c > SPD_m), 단계 S111로 이동하여 속도 센서(40)를 통해 현재의 차량 속도(SPD_c)를 획득하여 차량 속도 값(SPD_kp)으로 저장한다.

다음으로, 페달 값 변경 모듈(67)은 단계 S112 및 단계 S114로 이동하여 상기 추정한 G 값이 양(+)으로 향하는지 아니면 음(-)으로 향하는지, 그리고 단계 S116 및 단계 S118에서 상기 차량의 속도 변화에 따라 페달 값을 변경한다.

예컨대, 단계 S112와 같이 추정한 G 값이 음(-)으로 향하면(G < 0), 단계 S113으로 이동하여 현재 가속 페달 값(TP_c)에 설정된 제1 가속 값(Unit_TP1)을 가산하여 가속 페달 값을 변경한다(TP_new = TP_c + Unit_TP1). 아울러 단계 S114와 같이 상기 추정한 G 값이 양(+)으로 향하면 단계 S115에서 현재 가속 페달 값(TP_c)에 설정된 제1 감속 값(Unit_TP1)을 감산하여 가속 페달 값을 변경한다(TP_new = TP_c - Unit_TP1). 아울러 단계 S116에서 현재 차량 속도(SPD_c)와 저장된 차량 속도(SPD_kp)가 동일한지를 확인하여(SPD_c = SPD_kp), 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일하면 단계 S117로 이동하여 저장된 가속 페달 값(TP_c)을 가속 페달 값(TP_new)으로 설정한다.

또한, 단계 S118에서 현재 차량 속도(SPD_c)가 저장된 차량 속도(SPD_kp) 보다 높으면(SPD_c > SPD_kp)이면, 단계 S120으로 이동하여 현재 가속 페달 값(TP_c)에 설정된 제2 가속 값(Unit_TP2)을 가산하여 가속 페달 값을 변경한다(TP_new = TP_c + Unit_TP2). 아울러 단계 S118에서 상기 현재 차량 속도(SPD_c)가 저장된 차량 속도(SPD_kp) 보다 낮으면, 단계 S119로 이동하여 현재 가속 페달 값(TP_c)에 설정된 제2 가속 값(Unit_TP2)을 감산하여 가속 페달 값을 변경한다(TP_new = TP_c - Unit_TP2). 이어, 단계 S121에서 상기 각각의 단계(S113, S115, S117, S119, S120)를 통해 변경된 가속 페달 값을 전부 합하여 최종 가속 페달 값을 결정한다(TP_new = sum).

여기서 제1 가속 값(Unit_TP1) 및 제2 가속 값(Unit_TP2)은 사용자가 속도조절 스위치를 이용하여 증가 또는 감소하여 생성된 값이거나, 미리 특정 값으로 설정해 놓고 사용할 수 있다.

다음으로, 단계 S68에서 토크 값 환산모듈(68)은 상기 페달 값 변경모듈(67)에서 변경된 페달 값을 기초로 모터 토크를 산출한다(Torque = TP_new × k).

이어, 제어모듈(69)은 상기 토크 값 환산모듈(68)에서 환산한 모터 토크 값으로 항속주행을 제어한다. 즉, 모터 구동부(70)의 모터 토크를 제어하여 항속주행을 제어하게 되는 것이다.

이러한 본 발명은 G 센서 없이 정확하면서도 편리하게 G 값의 추정이 가능하고, 이를 이용하여 항속주행을 제어할 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 휠 속도 센서 20: 동작주파수 스위치
30: 항속주행 스위치 40: 속도 센서
50: 가속페달 센서 60: 제어부
61: 클록 카운트 모듈 62: 상승/하강 검출모듈
63: 시간간격 산출모듈 64: 순간 속도 계산모듈
65: 가속도 계산모듈 66: G 값 산출모듈
67: 페달 값 변경 모듈 68: 토크 값 환산모듈
69: 제어모듈 70: 모터 구동부

Claims (5)

1. 자동차에서 휠 속도센서를 이용하여 G 값을 추정하고, 이를 기반으로 항속주행을 제어하는 장치로서,
   휠 속도를 측정하는 휠 속도센서;
   동작 주파수를 발생하는 동작주파수 발생기;
   운전자가 항속주행 여부를 결정하기 위한 항속주행 스위치;
   차량의 속도를 측정하는 속도 센서;
   차량의 가속 페달의 위치를 검출하는 가속페달 센서;
   상기 휠 속도센서에서 출력된 휠 속도 신호를 기초로 순간 속도 및 가속도를 산출하며, 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하고, 항속주행이 요청되면 상기 추정한 G 값과 상기 차량의 속도 변화에 따라 가속페달 값을 변경하고, 변경된 가속페달 값을 이용하여 차량 속도를 제어하기 위한 토크를 산출하여 항속주행을 제어하는 제어부; 및
   상기 제어부의 제어에 따라 차량속도를 조절하는 전기 모터의 구동을 제어하는 모터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치.
   
2. 청구항 1에서, 상기 제어부는 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받고, 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 및 하강 구간을 검출하는 상승/하강 검출모듈; 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작시점에서 내부 클록을 카운트하는 클록 카운트 모듈; 상기 휠 속도 신호의 하강 시점에서 상기 내부 클록의 동작주파수와 누적된 카운트 값을 이용하여 시간 간격을 산출하는 시간간격 산출모듈; 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 이미 정해져 있는 단위 거리를 기초로 순간 속도를 산출하는 순간 속도 계산모듈; 상기 산출한 순간 속도의 속도 차를 이용하여 가속도를 산출하는 가속도 계산모듈; 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하는 G 값 산출모듈; 상기 추정한 G 값 및 차량의 속도 변화에 따라 가속페달 값을 변경하는 페달 값 변경모듈; 상기 페달 값 변경모듈에서 변경된 페달 값을 기초로 모터 토크를 산출하는 토크 값 환산모듈; 상기 모터 토크 값으로 항속주행을 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어장치.
   
3. 자동차에서 휠 속도센서를 이용하여 G 값을 추정하고, 추정한 G 값으로 항속주행을 제어하는 방법으로서,
   (a) 구형파 모양의 휠 속도 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작을 판단하는 단계; (c) 상기 휠 속도 신호의 상승 구간 시작시점에서 내부 클록을 누적 카운트하는 단계; (d) 상기 휠 속도 신호의 하강 시점인지를 확인하는 단계; (e) 상기 휠 속도 신호의 하강 시점이면 상기 내부 카운트를 중지하고, 클록의 주파수와 누적된 카운트 값을 이용하여 시간 간격을 산출하는 단계; (f) 상기 휠 속도 신호의 펄스 간격과 기 정해져 있는 단위 거리를 기초로 순간 속도를 산출하는 단계; (g) 상기 산출한 순간 속도의 속도 차를 이용하여 가속도를 산출하는 단계; (h) 상기 산출한 가속도를 근사화하여 G 값을 추정하는 단계; (i) 항속주행 스위치가 온(on) 상태인지를 확인하는 단계; (j) 차량의 속도가 특정속도 이상인지를 확인하는 단계; (k) 상기 차량의 속도가 특정속도 이상이고, 항속주행 스위치가 온(on) 상태이면, 현재의 차량 속도와 가속페달 위치 값을 저장하는 단계; (l) 상기 추정한 G 값이 양(+)인지 음(-)인지 확인하는 단계; (m) 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일한지를 확인하는 단계; (n) 상기 (l)단계의 확인결과와 상기 (m)단계의 확인 결과를 기초로 가속 페달 값을 변경하는 단계; (o) 상기 변경된 가속 페달 값을 기초로 전기 모터의 구동 토크를 결정하고, 이를 기반으로 모터를 제어하여 차량 속도를 자동으로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법.
   
4. 청구항 3에서, 상기 (n) 단계는 (n1) 상기 추정한 G 값이 음(-)으로 향하면 현재 가속 페달 값에 설정된 제1 가속 값을 가산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n2) 상기 추정한 G 값이 양(+)으로 향하면 현재 가속 페달 값에 설정된 제1 가속 값을 감산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법.
   
5. 청구항 3 또는 청구항 4에서, 상기 (n) 단계는 (n3) 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일한지를 확인하여, 현재 차량 속도와 저장된 차량 속도가 동일하면 저장된 가속 페달 값을 가속 페달 값으로 설정하는 단계; (n4) 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 높으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값을 가산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n5) 상기 현재 차량 속도가 저장된 차량 속도보다 낮으면 현재 가속 페달 값에 설정된 제2 가속 값을 감산하여 가속 페달 값을 설정하는 단계; (n6) 상기 (n1) 내지 (n5)에서 설정된 가속 페달 값을 전부 합하여 최종 가속 페달 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차에서 휠 속도센서를 이용한 항속주행 제어방법.
   
   
   

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