KR20200128296A - 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치는 화물 차량의 제동 시 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 획득된 제동량을 저장하는 저장부;를 포함할 수 있다.

Description

차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법{Apparatus for controlling a vehicle, system having the same and method thereof}
본 발명은 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화물차의 제동 제어 기술에 관한 것이다.
일일 생활권의 확대로 고속도로를 이용하는 차량이 증가하고 있으며 유통 산업의 발달로 화물을 적재한 화물 차량의 수도 증가하고 있다.
이러한 화물 차량의 경우 적재된 화물의 무게가 증가함에 따라 차량의 운동량이 증가하게 되는데, 화물이 과적된 경우 그 화물 차량의 제동력이 저하된다. 이에 과적된 화물 차량이 급제동을 하는 경우 제동거리가 증가되어 대형 사고의 원인이 된다.
또한 화물을 적재한 상태에서 고속 주행을 하는 화물 차량이 전방의 예상치 못한 상황에 의해 급정지 하게 되면 적재 화물이 밀려서 운전석과 충돌하여 운전자가 다칠 수도 있다.
본 발명의 실시예는 화물의 밀림 상태를 감지하여 사용자에게 경고하고 충돌 위험 시 전방 차량과의 거리 및 적재 화물 밀림 상태를 기반으로 제동을 제어할 수 있는 차량 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치는 화물 차량의 제동 시 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 획득된 제동량을 저장하는 저장부;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 화물 밀림 감지 결과는 화물에 의한 압력값을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 화물에 의한 압력값이 미리 정한 제 1 기준치를 초과하는 경우 경고 상황으로 판단하고, 화물 밀림 경고의 출력을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 화물 차량의 데크 가드의 항복응력의 미리 정한 비율의 응력을 상기 제 1 기준치로 설정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 차량의 데크 가드를 복수개의 영역으로 구분하고 복수개의 영역 각각에 대한 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘을 산출하고, 상기 복수개의 영역 각각에 해당하는 화물에 의한 압력값에 의한 힘이 상기 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘의 크기 이상인 경우 상기 제 1 기준치를 만족하는 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 시각, 촉각, 및 청각 중 적어도 하나 이상의 출력을 통해 상기 경고를 수행하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 화물 밀림 경고 출력 시, 화물 밀림 경고등 또는 화물 재포박을 유도하는 안내 문구를 출력하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 화물에 의한 압력값이 상기 제 1기준치보다 높은 제 2 기준치를 초과하는 경우, 위험 상황으로 판단하고 전방 상황을 판단하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 본 미세스(Von mises) 응력에 의한 항복조건을 기반으로 상기 제 2 기준치를 설정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 전방에 차량이 존재하는 경우, 상기 전방의 차량과의 충돌 여부를 판단하고, 전자식 브레이크 시스템(EBS; Electric Brake System)과 연동하여 상기 제동량을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 전방에 차량이 존재하지 않은 경우, 저감속 제동 제어를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 시스템은 화물 차량의 화물 밀림을 감지하는 화물 밀림 감지 장치; 및 상기 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 차량 제어 장치;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 화물 밀림 감지 장치는, 압력 분포 측정기, 로드셀, 스트레인게이지, 및 변위센서 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 화물 밀림 감지 장치는, 상기 화물 적재함의 전단에 구비되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 화물 밀림 감지 장치는, 상기 화물 적재함의 크기 또는 모양에 따라 탑재되는 위치 및 개수를 다르게 적용하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 차량 제어 장치는, 상기 화물 밀림이 감지된 경우, 상기 화물 밀림의 정도가 제 1 기준치를 초과하는 경우, 사용자에게 경고를 수행하고, 상기 화물 밀림의 정도가 상기 제 1 기준치보다 큰 제 2 기준치를 초과하는 경우 위험 상황으로 판단하고 전방 상황을 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 차량 제어 장치는, 차량의 데크 가드를 복수개의 영역으로 구분하고 복수개의 영역 각각에 대한 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘을 산출하고, 상기 복수개의 영역 각각에 해당하는 화물에 의한 압력값에 의한 힘이 상기 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘의 크기 이상인 경우 상기 제 1 기준치를 만족하는 것으로 판단하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법은 화물 차량의 화물 밀림을 감지하는 단계; 및 상기 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 화물 차량의 화물 밀림을 감지하는 단계는, 상기 화물 차량의 제동 시 또는 급제동 시 상기 화물 밀림을 감지하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제동량을 제어하는 단계는, 상기 화물 밀림이 감지된 경우, 상기 화물 밀림의 정도가 제 1 기준치를 초과하는 경우, 사용자에게 경고를 수행하는 단계; 상기 화물 밀림의 정도가 상기 제 1 기준치보다 큰 제 2 기준치를 초과하는 경우 위험 상황으로 판단하고 전방 상황을 판단하는 단계; 및 상기 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 화물의 밀림 상태를 감지하여 사용자에게 경고하고 충돌 위험 시 전방 차량과의 거리 및 적재 화물 밀림 상태를 기반으로 최적의 제동을 제어함으로써 화물 트럭의 안전 운전을 도울 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 예시적인 경고 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 예시적인 제동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 제동 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 제동 시 화물의 압력값에 따른 경고 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 급제동 시 화물의 압력값에 따른 경고 및 제동 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력분포 측정기의 위치별 압력의 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 하중의 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경고 기준을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해석 시 응력을 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 화물 트럭의 화물 밀림을 감지하여 사용자에게 알림하고 화물 밀림 및 제동 상황에 따라 제동량을 제어함으로써 최적의 제동 제어가 가능하도록 하는 기술을 개시한다.
또한, 본 발명은 카메라와 레이더를 이용하여 전방의 차량 혹은 물체를 감지하고 충돌 위험시 신호를 날려 운전자의 페달 조작 없이 차량 제동을 하게 하는 자동긴급제동시스템(AEBS; Advanced Emergency Braking System) 및 전자식 브레이크 시스템(EBS; Electric Brake System) 등에 적용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 시스템은 차량 제어 장치(100), 센싱 모듈(200), 표시장치(300), 조향 제어 장치(300), 제동 제어 장치(400), 엔진 제어 장치(500)를 포함할 수 있다.
차량 제어 장치(100)는 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어할 수 있다.
차량 제어 장치(100)는 통신부(110), 저장부(120), 및 프로세스(130)를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 무선 또는 유선 연결을 통해 신호를 송신 및 수신하기 위해 다양한 전자 회로로 구현되는 하드웨어 장치로서, 본 발명에서는 캔(can) 통신, 린(LIN) 통신 등을 통해 차량 내 통신을 수행하며, 센싱 모듈(200), 표시 장치(300), 조향 제어 장치(400), 제동 제어 장치(500), 엔진 제어 장치(600) 등과 통신을 수행할 수 있다.
저장부(120)는 센싱 모듈(200)의 센싱 결과 및 프로세스(130)에 의해 획득된 제동량 정보, 압력 하중과 항복응력을 매핑한 테이블, 압력 하중과 본 미세스 응력에 의한 항복조건을 매핑한 테이블 등을 저장할 수 있다. 저장부(120)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 마이크로 타입(micro type), 및 카드 타입(예컨대, SD 카드(Secure Digital Card) 또는 XD 카드(eXtream Digital Card)) 등의 메모리와, 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static RAM), 롬(ROM, Read-Only Memory), PROM(Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 자기 메모리(MRAM, Magnetic RAM), 자기 디스크(magnetic disk), 및 광디스크(optical disk) 타입의 메모리 중 적어도 하나의 타입의 기록 매체(storage medium)를 포함할 수 있다.
프로세스(130)는 통신부(110), 저장부(120) 등과 전기적으로 연결될 수 있고, 각 구성들을 전기적으로 제어할 수 있으며, 소프트웨어의 명령을 실행하는 전기 회로가 될 수 있으며, 이에 의해 후술하는 다양한 데이터 처리 및 계산을 수행할 수 있다.
프로세스(130)는 화물 차량의 제동 시 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어할 수 있다. 이때, 화물 밀림 감지 결과는 화물 밀림에 의한 압력값을 포함할 수 있다.
프로세스(130)는 화물에 의한 압력값이 미리 정한 제 1 기준치(경고 기준치)를 초과하는 경우 경고 상황으로 판단하고, 화물 밀림 경고의 출력을 제어할 수 있다. 즉 프로세스(130)는 제동시 화물이 앞쪽(운전석쪽)으로 쏠리는 관성에 의해 화물 밀림에 의한 압력을 체크하여, 화물 밀림에 의한 압력값이 경고 기준치를 초과하는 경우, 이를 사용자에게 알려 화물을 재포박 하는 등 안전운전을 유도할 수 있다.
이를 위해 프로세스(130)는 시각, 촉각, 및 청각 중 적어도 하나 이상의 출력을 통해 경고를 수행하도록 제어할 수 있다. 프로세스(130)의 제어하에, 시각 경고 및 청각 경고는 표시 장치(300)를 통해 수행될 수 있고, 촉각 경고는 별도의 시트 진동, 핸들 진동 등의 장치를 구비하여 수행될 수 있다.
또한, 프로세스(130)는 화물 밀림 경고 출력 시, 화물 밀림 경고등 또는 화물 재포박을 유도하는 안내 문구를 출력하여, 사용자가 화물을 다시 묶은 후 주행할 수 있도록 함으로써, 화물 전복, 화물 밀림 등으로 인한 사고를 사전에 예방할 수 있다.
프로세스(130)는 화물에 의한 압력값이 제 1기준치(경고 기준치)보다 높은 제 2 기준치(위험 기준치)를 초과하는 경우, 위험 상황으로 판단하고 센싱 모듈(200)과 연동하여 전방 상황을 판단한다.
프로세스(130)는 화물 차량의 데크 가드의 항복응력의 2/3의 응력을 상기 제 1 기준치로 설정하고, 본 미세스(Von mises) 응력에 의한 항복조건을 기반으로 상기 제 2 기준치를 설정할 수 있다.
즉 프로세스(130)는 화물 차량의 데크 가드에 가해지는 화물의 압력 하중이 항복응력의 2/3이상 응력인 경우 경고를 수행하여, 화물을 다시 포박하도록 유도하고, 화물 차량의 데크 가드에 가해지는 화물의 압력 하중이 위험 기준치인 본 미세스 응력에 의한 항복 조건 이상인 경우, EBS 압력 조절 밸브를 통해 최적의 제동 제어를 수행할 수 있다.
또한, 프로세서(230)는 미리 저장된 압력 하중과 항복응력을 매핑한 테이블, 압력 하중과 본 미세스 응력에 의한 항복조건을 매핑한 테이블 등을 이용하여 경고 기준치(제 1 기준치) 또는 위험 기준치(제 2 기준치)를 초과하는 지를 판단할 수 있다.
프로세서(230)는 차량의 데크 가드를 복수개의 영역으로 구분하고 복수개의 영역 각각에 대한 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘을 산출하고,
복수개의 영역 각각에 해당하는 화물에 의한 압력값에 의한 힘이 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘의 크기 이상인 경우 제 1 기준치를 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
프로세스(130)는 전방에 차량이 존재하는 경우, 전방의 차량과의 충돌 여부를 판단하고, 충돌 발생 가능성이 있는 경우 전자식 브레이크 시스템(EBS; Electric Brake System)과 연동하여 제동량을 증가하고, 충돌 발생 가능성이 낮은 경우 화물 밀림 정도를 고려하여 제동량을 제어할 수 있다. 또한, 프로세스(130)는 전방에 차량이 존재하지 않은 경우, 화물 밀림 정도를 고려하여 저감속 제동 제어를 수행할 수 있다.
이처럼 본 발명은 급제동시에도 화물 밀림으로 사용자가 위험에 처하는 상황을 제거함으로써, 사용자는 두려움 없이 제동할 수 있게 하고, 화물 밀림으로 인한 사용자의 사망 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.
AEBS 작동시 화물 밀림을 항시 모니터링 함으로써 화물이 안전하게 묶여 있는 상황에서는 AEBS 작동시 최고 성능으로 제동하고 화물 밀림이 있을 경우 그 감속량을 조절할 수 있게 하여 안전하게 제동이 가능하도록 할 수 있다.
센싱 모듈(200)은 차량 외부 물체를 감지하기 위해 복수의 센서를 구비할 수 있으며, 외부 물체의 위치, 외부 물체의 속도, 외부 물체의 이동 방향 및/또는 외부 물체의 종류(예: 차량, 보행자, 자전거 또는 모터사이클 등)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이를 위해, 센싱 모듈(200)은 카메라(210), 라이더(220) 등을 구비하며, 초음파 센서, 레이더, 레이저 스캐너 및/또는 코너 레이더, 가속도 센서, 요레이트 센서, 토크 측정 센서 및/또는 휠스피드 센서, 조향각 센서 등을 더 포함할 수 있다. 본 발명에서는 카메라(210), 라이더(220) 를 통해 화물 트럭 전방의 차량 존재 여부, 전방 차량의 위치, 상대 속도 등을 감지하여 차량 제어 장치(100)로 제공한다.
화물 밀림 감지부(230)는 운전석과 화물칸(적재함) 사이에 구비되어, 화물의 밀림을 감지할 수 있다. 이를 위해 화물 밀림 감지부(230)는 압력 분포 측정기, 로드셀(load cell), 스트레인게이지(strain gauge), 변위센서(displacement sensor,) 등을 포함할 수 있다. 압력분포 측정기는 단위면적당 작용하는 힘인 압력을 측정하며, 로드셀은 하중계, 하중센서, 또는 힘센서로서 하중 또는 힘을 측정하기 변환기이다. 스트레인 게이지는 어느 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 측정하는 장치이다. 변위 센서는 물체가 이동한 거리 또는 위치를 계측할 수 있다.
화물 밀림 감지부(230)는 화물 적재함의 크기별, 모양별 다양한 크기 및 위치에 적용될 수 있다. 또한, 넓은 면적의 압력분포 측정기뿐만 아니라 작은 압력분포 측정기 여러 개를 구비하는 방식도 고려될 수 있다. 화물 밀림 감지부(230)는 화물 밀림을 감지한 신호를 주기적으로 차량 제어 장치(100)로 전송한다. 화물 밀림 감지부(230)는 차량의 제동 시에 화물 밀림을 감지할 수 있고 주기적으로 화물 밀림을 감지할 수 있다.
예를 들어, 차량의 전후좌우 물체를 모두 감지할 수 있는 라이다 적용 시 라이다를 통해 화물 밀림을 추가로 감지할 수 있으며, 적재함 뒤쪽에 화물과 부착시킬 수 있는 센서를 설치하여 화물에 부착하여 화물에서 떨어질 경우 프로세서(130)를 신호를 전송할 수 있다. 또한, 로드셀을 이용하여 하중을 측정할 수 있고 변위계를 통해 화물의 밀림량을 측정할 수 있으며 화물의 밀림을 측정하는 방식은 통상의 방식을 모두 이용할 수 있다. 또한, 화물 밀림 감지부(230)의 동작 온오프를 위해 별도의 스위치를 구비하여 사용자가 화물 밀림 감지 여부를 선택할 수 있도록 할 수 있다.
표시장치(300)는 화물 밀림 상황에 대한 경고 화면을 표시할 수 있다. 표시장치(300)는 헤드업 디스플레이(HUD), 클러스터, AVN(Audio Video Navigation) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 표시장치(300)는 액정 디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT LCD, Thin Film Transistor-LCD), 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode), 유기 발광 다이오드(OLED, Organic LED), 능동형 OLED(AMOLED, Active Matrix OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 벤디드 디스플레이(bended display), 그리고 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이들 중 일부 디스플레이는 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투명형으로 구성되는 투명 디스플레이(transparent display)로 구현될 수 있다. 또한, 표시장치(300)는 터치 패널을 포함하는 터치스크린(touchscreen)으로서 마련되어 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다.
조향 제어 장치(400)는 차량의 조향각을 제어하도록 구성될 수 있으며, 스티어링 휠, 스티어링 휠와 연동된 액츄에이터 및 액츄에이터를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
제동 제어 장치(500)는 차량의 제동을 제어하도록 구성될 수 있으며, 브레이크를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
엔진 제어 장치(600)는 차량의 엔진 구동을 제어하도록 구성될 수 있으며, 차량의 속도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 화물 차량의 제동 또는 급제동 시 화물 밀림을 감지하여 사용자에게 화물 밀림을 경고하고 화물 차량을 안전하게 제동할 수 있도록 하여 화물 차량의 제동 또는 급제동에 의한 사고를 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 예시적인 경고 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 예시적인 제동 동작을 설명하기 위한 도면이다.
화물 밀림 감지부(230)는 운전석과 화물칸 사이에 탑재되어, 화물칸측에서 화물(10)이 운전석쪽으로 밀림이 발생하여 압력이 높아지면 이를 감지한다. 즉 화물 밀림 감지부(230)는 화물(10)을 적재하는 적재함 전단(데크 가드)에 탑재된다.
이때, 화물 트럭의 차량 제어 장치(100)는 화물 밀림 감지부(230)와 연동하여 제동으로 인한 화물 밀림 발생 시 이를 감지하고 화물 밀림에 의한 압력이 미리 정한 경고 기준치 이상이면 클러스터(310)에 화물 밀림 경고 화면을 출력하거나 또는 경고등을 점등한다.
도 3을 참조하면, 화물 트럭의 차량 제어 장치(100)는 화물 트럭의 급제동 시 화물 밀림에 의한 압력이 미리 정한 위험 기준치 이상이면 화물 밀림에 의해 데크 가드가 파단되거나 화물이 적재함을 밀고 운전석으로 들어갈 위험이 있는 상황으로 판단하여, 급제동을 오프시킨다.
이어 차량 제어 장치(100)는 카메라(210) 및 레이더(220)를 통해 전방의 물체를 감지하고 전방의 물체와의 충돌 위험성을 판단하여 제동량을 조절할 수 있다. 즉 전방의 물체가 존재하지 않는 경우 제동량을 증가시키고 전방의 물체가 존재하는 경우 제동량을 감소시켜 충돌을 회피하며 최소한의 제동을 하도록 할 수 있다. 이때, 차량 제어 장치(100)는 기존의 AEBS(410) 등과 연동하여 제동을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 제동 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, EBS ECU는 휠 속도 센서와 연동하여 챔버 or 실런더압을 조절하여 운전자가 원하는 제동이 가능하도록 하며, 압력 조절 밸브를 조절하여 제동량을 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 제동 시 화물의 압력값에 따른 경고 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 급제동 시 화물의 압력값에 따른 경고 및 제동 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 차량 제어 장치(100)는 화물 밀림 감지부(230)에 의해 감지된 화물의 압력값이 미리 정한 경고 기준치 이상인 경우, 클러스터(320) 등의 화면에 팝업 경고등를 출력할 수 있다. 이에 차량 제어 장치(100)는 사용자가 클러스터(320)의 경고등 화면을 확인 후 화물 포박을 다시 할 수 있도록 유도할 수 있다. 이때, 도 5에서는 차량 제어 장치(100)를 EBS ECU로 구현된 예를 개시한다.
또한, 차량 제어 장치(100)는 시각적 경고뿐만 아니라 청각 및 촉각을 통한 경고를 수행할 수 있다. 예를 들어, 차량 제어 장치(100)는 청각 소리와 함께 전자식 클러스터 중앙에 크게 팝업 형식의 경고등을 크게 표시하여 시각적 경고를 함께 수행할 수 있다.
경고의 레벨을 복수의 단계로 설정한 경우, 차량 제어 장치(100)는 화물 차량의 제동시 감지된 압력(하중)이 경고 기준치 이상인 경우 경고 1단계로 판단하고, 주유 경고등처럼 클러스터(320)에 화물 포박을 유도하는 화물 포박 경고등을 표시할 수 있다.
화물 차량의 제동 시 감지된 압력(하중)이 경고 기준치의 20% 이상 초과된 경우, 경고 2단계로 판단하고, 청각 소리와 함께 전자식 클러스터 중앙에 크게 팝업 형식의 경고등을 크게 표시할 수 있다.
도 6을 참조하면, 차량 제어 장치(100)는 화물 차량이 급제동 시 화물 밀림 감지부(230)에서 감지된 압력이 미리 정한 위험 기준치 이상이면 클러스터(320)에 팝업 경고등 신호를 출력하고, 레이더 및 카메라를 기반으로 전방 상황을 판단하여 전방 추돌 여부 및 화물 밀림을 모두 고려하여 제동을 제어할 수 있다.
이때, AEBS 개입 시, 차량 제어 장치(100)는 AEBS 법규에서 요구하는 충돌 전 제동량 이상으로 감속 제어를 수행한 후 화물 밀림 감지부(230)에서 다시 감지한 압력이 미리 정한 위험 기준치를 초과하는 지를 판단하여, 초과하지 않는 경우 AEBS 로직을 통해 감속 제어를 수행한다. 반면에 화물 밀림 감지부(230)에서 다시 감지한 압력이 미리 정한 위험 기준치를 초과하는 경우 제동압력을 낮추어 제어한다. 이 후, 차량 제어 장치(100) 최대 제동을 수행한다.
반면에 AEBS 미 개입 시, 차량 제어 장치(100)는 사용자가 요구하는 제동력으로 우선 제동을 수행하고 제동 중 화물 밀림 감지부(230)에서 다시 감지한 압력이 미리 정한 위험 기준치를 초과하는 지를 판단하여, 초과하는 경우 제동 압력을 낮추어 제동을 수행하고 그 후 최대 제동을 수행한다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이하에서는 도 1의 차량 제어 장치(100)가 도 7의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 7의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 차량 제어 장치(100)의 프로세서(130)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 7을 참조하면 차량 제어 장치(100)는 화물 차량이 주행 중 제동 또는 급제동이 발생하는 지를 판단한다(S101).
이때, 화물 차량의 제동은 급제동이 아닌 일반적인 제동의 상태를 의미하고 급제동은 정해진 시간내에 제동량이 미리 정한 기준치 이상인 경우를 의미할 수 있다. 즉 차량 제어 장치(100)는 정해진 시간동안의 제동량을 판단하여 제동(일반제동)인지 급제동인지를 판단할 수 있다.
이어 차량 제어 장치(100)는 화물 밀림 감지부(230)에 의해 감지된 운전석측으로 가해지는 화물의 압력(하중)이 미리 정한 경고 기준치를 초과하는 지를 판단하고(S102), 화물 밀림 감지부(230)에 의해 감지된 운전석측으로 가해지는 화물의 압력(하중)이 미리 정한 경고 기준치를 초과하는 경우, 표시 장치(300)에 경고등 화면을 팝업하여 운전자가 화물을 재포박할 수 있도록 유도한다(S103).
한편, 상기 과정 S101에서 화물 차량이 급제동한 것으로 판단되면, 화물 밀림 감지부(230)에 의해 감지된 운전석측으로 가해지는 화물의 압력(하중)이 미리 정한 위험 기준치를 초과하는 지를 판단하고(S104), 화물 밀림 감지부(230)에 의해 감지된 운전석측으로 가해지는 화물의 압력(하중)이 미리 정한 위험 기준치를 초과하는 경우, 전방에 물체가 있는지를 판단한다(S105). 이때, 차량 제어 장치(100)는 센싱 모듈(200)의 카메라 및 레이더 등을 통해 전방의 물체를 감지할 수 있으며, 전방 물체의 위치 및 속도 등을 감지하여 충돌 여부를 판단할 수 있다.
이때, 운전석측으로 가해지는 화물의 압력(하중)이 미리 정한 위험 기준치를 초과하나 전방 물체가 존재하지 않은 경우 차량 제어 장치(100)는 고감속 제동을 저감속 제동으로 변경한다(S106).
한편, 운전석측으로 가해지는 화물의 압력(하중)이 미리 정한 위험 기준치를 초과하나 전방 물체가 존재하는 경우 차량 제어 장치(100)는 전방 물체와의 충돌 여부 등을 산출하고 전방 물체와의 충돌 여부 및 화물 밀림 감지부(230 예, 압력분포 측정기)에 의해 측정된 압력값을 고려하여 제동량을 결정하고(S107), 결정된 제동량에 따라 EBS 압력 조절 밸브를 조절함으로써 최적 제동을 제어한다(S108).
이와 같이, 본 발명은 제동시 화물의 밀림을 감지하여, 사용자에게 이를 경고하고, 화물의 밀림 정도 및 전방 차량의 존재 여부에 따라 제동을 제어함으로써 화물로 인한 사고를 방지하고 화물 밀림으로부터 운전자를 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 본 발명은 기존의 EBS, AEBS와 연동하여 제동을 제어함으로써 최적의 제동 제어가 가능하다.
이하 도 8 내지 도 11을 참조하여 도 7의 압력 하중의 경고 기준치 및 위험 기준치를 설정하는 과정을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압력분포 측정기의 위치별 압력의 예시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 하중의 예시도이다.
도 8을 참조하면, 면적의 위치별 압력의 하중이 다름을 알 수 있다. 이에 화물 밀림 감지부(230)는 데크 가드에 가해지는 압력을 면적으로 적분하여 압력의 하중을 산출할 수 있다. 도 9를 참조하면 화물이 제대로 포박되지 않을 경우 제동 시 화물이 밀려서 차량 데크에 수평 하중(힘)을 인가함을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 경고 기준을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해석 시 응력을 나타내는 예시도이다.
도 10을 참조하면, 차량 제어 장치(100)는 차량 데크 가드를 1번~8번 좌표를 설정하고, 1번~8번 좌표에 수직 힘을 가하면 데크 가드 및 서브프레임에 걸리는 응력을 해석적으로 계산하여 산출할 수 있다. 이때, 힘의 중심과 가장 가까운 좌표를 기준으로 판단할 수 있다.
먼저 차량 제어 장치(100)는 역으로 항복응력 2/3 이상의 응력이 차량 데크 가드에 걸리게 만드는 좌표별 힘의 크기를 산출한다. 이때, 항복응력 2/3 이상의 응력은 하나의 예시일뿐 이에 한정되지 않는다. 즉 실험을 통해, 화물이 제동시 밀려서 데크 가드 항복응력의 2/3를 초과하는 응력을 지속, 반복적으로 줄 경우 데크 가드 피로에 의해 데크 가드가 파손 될 수 있어, 본 발명에서는 경고 기준치를 차량 데크 가드의 재료에 대한 항복응력의 2/3로 예를 들어 설명할 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 어떤 물체에 응력을 가하여 변형시킬 때 응력이 작을 때는 응력에 비례하여 변형(탄성변형)이 되고 응력을 제거하면 원래의 상태로 되돌아간다. 그러나 응력이 어떤 한계를 넘었을 때 변형이 급격히 증대하는 경우가 생긴다. 이 현상을 항복이라 하고 그 한계응력을 그 물질의 항복 응력(yield stress) 이라고 한다.
이어 차량 제어 장치(100)는 각 좌표별 2/3 항복응력을 만드는 힘을 테이블 또는 맵으로 구성할 수 있다.
차량 제어 장치(100)는 압력 분포 측정기에 걸리는 압력을 면적으로 적분하면 데크 가드에 수직으로 걸리는 힘인 수평 하중을 산출할 수 있다.
이에 차량 제어 장치(100)는 압력 분포 측정기로 차량 데크 가드에 인가되는 화물에 의한 압력 하중을 측정하고, 측정한 해당 좌표의 힘이 테이블상에 기록된 힘을 초과 할 경우 경고등을 점등하여 경고를 표시할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 화물이 데크 가드에 수직 방향으로 힘을 주면, 힘의 위치와 크기를 압력분포측정기로 측정하고 해석 테이블을 통해 힘이 항복응력 2/3 이상 응력을 만드는 경우에 화물이 제대로 포박되지 않았다고 간주 할 수 있으며, 이러한 경우 사용자에게 경고하여 화물을 다시 포박하도록 유도할 수 있다.
한편, 도 7의 압력 하중의 위험 기준치를 설정하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 피로 파괴의 경고 기준치는 항복응력의 2/3이상이었지만, 피로 파괴가 아닌 외력에 의한 파괴의 위험 기준치는 본 미세스(Von mises) 응력에 의한 항복조건 이상의 힘이 작용할 때 이루어진다고 본다.
물체는 외부로부터 힘이나 모멘트를 받게 되면 어느 정도까지는 견디지만 얼마 이상의 크기가 되면 외력을 지탱하지 못하고 파괴된다. 이러한 파괴를 예측하는 기준이 되는 조건을 항복조건(yield criterion)이라고 부르며, 보 미세스 항복조건이 대표적이다.
이에 도 10의 차량 데크 가드의 각 좌표 위치에서 데크 가드에 수평하게 작용하는 힘(화물이 미는 힘) “F”를 주었을 때 데크 가드에 가해지는 힘이 본 미세스 항복조건 이상이 되는지 해석을 통해 구하고 수평하중(F)-본 미세스 응력이 매핑되는 테이블을 생성할 수 있으며, 차량 제어 장치(100)는 추후 압력 하중이 측정되면 측정된 압력 하중을 본 미세스 응력이 매핑된 테이블에 적용하여, 본미세스 응력에 의한 항복조건 이상의 힘이 작용하였는지를 판단할 수 있다. 아래 수학식 1은 위험 기준치를 설정한 예이다.
[ 수학식 1]
위험 기준치 = 0.9*F
상기 수학식 1은 데크의 해당 좌표에서 F 만큼의 힘을 받으면 데크 가드가 파손되기 시작한다는 의미이다. 즉 F의 90%수준 이상의 힘을 받을 경우 충분히 파손 위험이 있다고 판단될 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 도 7의 압력 하중의 경고 기준치를 차량 데크 가드의 항복응력의 2/3로 설정하고 압력 하중의 위험 기준치를 본 미세스(Von mises) 응력에 의한 항복조건 이상의 힘으로 설정할 수 있다.
즉 차량 제어 장치(100)는 화물 차량의 데크 가드에 가해지는 화물의 압력 하중이 항복응력의 2/3이상 응력인 경우 경고를 수행하여, 화물을 다시 포박하도록 유도하고, 화물 차량의 데크 가드에 가해지는 화물의 압력 하중이 위험 기준치인 본 미세스 응력에 의한 항복 조건 이상인 경우, EBS 압력 조절 밸브를 통해 최적의 제동 제어를 수행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 8을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 화물 차량의 제동 시 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 획득된 제동량을 저장하는 저장부;
    를 포함하는 차량 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화물 밀림 감지 결과는 화물에 의한 압력값을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 화물에 의한 압력값이 미리 정한 제 1 기준치를 초과하는 경우 경고 상황으로 판단하고, 화물 밀림 경고의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 화물 차량의 데크 가드의 항복응력의 미리 정한 비율의 응력을 상기 제 1 기준치로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 프로세서는,
    차량의 데크 가드를 복수개의 영역으로 구분하고 복수개의 영역 각각에 대한 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘을 산출하고,
    상기 복수개의 영역 각각에 해당하는 화물에 의한 압력값에 의한 힘이 상기 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘의 크기 이상인 경우 상기 제 1 기준치를 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 프로세서는,
    시각, 촉각, 및 청각 중 적어도 하나 이상의 출력을 통해 상기 경고를 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 화물 밀림 경고 출력 시, 화물 밀림 경고등 또는 화물 재포박을 유도하는 안내 문구를 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 화물에 의한 압력값이 상기 제 1기준치보다 높은 제 2 기준치를 초과하는 경우, 위험 상황으로 판단하고 전방 상황을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 프로세서는,
    본 미세스(Von mises) 응력에 의한 항복조건을 기반으로 상기 제 2 기준치를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 프로세서는,
    전방에 차량이 존재하는 경우, 상기 전방의 차량과의 충돌 여부를 판단하고, 전자식 브레이크 시스템(EBS; Electric Brake System)과 연동하여 상기 제동량을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전방에 차량이 존재하지 않은 경우, 저감속 제동 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  12. 화물 차량의 화물 밀림을 감지하는 화물 밀림 감지 장치; 및
    상기 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 차량 제어 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 화물 밀림 감지 장치는,
    압력 분포 측정기, 로드셀, 스트레인게이지, 및 변위센서 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 화물 밀림 감지 장치는,
    상기 화물 적재함의 전단에 구비되는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 화물 밀림 감지 장치는,
    상기 화물 적재함의 크기 또는 모양에 따라 탑재되는 위치 및 개수를 다르게 적용하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 차량 제어 장치는,
    상기 화물 밀림이 감지된 경우, 상기 화물 밀림의 정도가 제 1 기준치를 초과하는 경우, 사용자에게 경고를 수행하고,
    상기 화물 밀림의 정도가 상기 제 1 기준치보다 큰 제 2 기준치를 초과하는 경우 위험 상황으로 판단하고 전방 상황을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 차량 제어 장치는,
    차량의 데크 가드를 복수개의 영역으로 구분하고 복수개의 영역 각각에 대한 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘을 산출하고,
    상기 복수개의 영역 각각에 해당하는 화물에 의한 압력값에 의한 힘이 상기 항복응력의 미리 정한 비율이 되는 힘의 크기 이상인 경우 상기 제 1 기준치를 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템.
  18. 화물 차량의 화물 밀림을 감지하는 단계; 및
    상기 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 화물 차량의 화물 밀림을 감지하는 단계는,
    상기 화물 차량의 제동 시 또는 급제동 시 상기 화물 밀림을 감지하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제동량을 제어하는 단계는,
    상기 화물 밀림이 감지된 경우, 상기 화물 밀림의 정도가 제 1 기준치를 초과하는 경우, 사용자에게 경고를 수행하는 단계;
    상기 화물 밀림의 정도가 상기 제 1 기준치보다 큰 제 2 기준치를 초과하는 경우 위험 상황으로 판단하고 전방 상황을 판단하는 단계; 및
    상기 화물 밀림 감지 결과를 기반으로 경고를 수행하거나 상기 화물 밀림 감지 결과 및 전방 상황에 따라 제동량을 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
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