KR20210088410A

KR20210088410A - 급발진 방지 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210088410A
Application number: KR1020200132163A
Authority: KR
Inventors: 김태근; 이석수
Original assignee: (주)에이다스원
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2021-07-14

Abstract

본 발명의 일면에 따른 급발진 방지 장치는, 차량의 상태를 감지하는 센서부와, 상기 센서부가 감지한 감지 데이터에 기초하여, 차량의 속도 및 가속도 중 적어도 하나를 파악하는 속도 인지부와, 차량의 주행상황을 파악하는 주행상황 인지부와, 차량의 가속페달 위치를 확인하는 가속페달 위치 인지부와, 상기 속도 인지부, 상기 주행상황 인지부 및 가속페달 위치 인지부의 인지 내용을 토대로 급발진 여부를 판단하는 급발진 판단부와, 급발진으로 판단된 경우 차량 엔진의 출력을 억제하는 출력 제어부를 포함한다.

Description

급발진 방지 장치 및 방법 {Apparatus for preventing sudden unintended acceleration and method thereof}

본 발명은 자동차의 급발진 및 오발진를 방지하기 위한 기술로서, 구체적으로는 자동차의 상황으로부터 의도하지 않은 급발진 및 오발진 여부를 판단하고 필요한 조치를 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일상 생활 용품의 하나가 된 자동차는 상당한 편리성을 제공해주는 동시에, 사고로 인한 피해를 주는 양면성이 있고, 피해의 정도 또한 매우 크다. 그런데, 운전자의 부주의에 의한 사고에 비해 빈도수는 현저히 낮지만, 운전자의 의사와 무관한 급발진도 끊이지 않고 일어나고 있다. 급발진의 원인이 뚜렷하게 판명되지 않은 상태이고, 자동차에 대한 전자제어의 면이 커짐에 따라 제어 소프트웨어에 대한 결함이라는 견해도 있지만 현재까지는 추측에 불과하다. 또한, 급발진에는 운전자 과실이 없이 차량 결함에 의한 경우도 있지만, 운전자의 오조작에 의한 급발진(오발진)의 경우도 있을 수 있다.

급발진의 원인이 차량 결함이든 또는 운전자 오조작이든 간에 급발진 또는 오발진은 운전자가 의도하지 않은 상황에서 발생하는 것이고, 따라서 급발진 또는 오발진 상황에서는 운전자에 의한 적절한 대처가 현실적으로 불가능하다. 따라서 급발진 또는 오발진을 미리 감지하고 이를 방지할 수 있는 장치나 방법의 필요성이 매우 크다.

본 발명은 급발진 또는 오발진을 미리 감지하고, 급발진 또는 오발진 발생시 신속히 차량을 통제하여 사고로 이어지지 않도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 기존의 차량을 개조함이 없이 쉽게 설치할 수 있는 급발진 및 오발진 방지 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 급발진 또는 오발진(이하, '급발진'으로 통칭함) 방지 장치는, 차량의 상태를 감지하는 센서부와, 상기 센서부가 감지한 감지 데이터에 기초하여, 차량의 속도 및 가속도 중 적어도 하나를 파악하는 속도 인지부와, 차량의 주행상황을 파악하는 주행상황 인지부와, 차량의 가속페달 위치를 확인하는 가속페달 위치 인지부와, 상기 속도 인지부, 상기 주행상황 인지부 및 가속페달 위치 인지부의 인지 내용을 토대로 급발진 여부를 판단하는 급발진 판단부와, 급발진으로 판단된 경우 차량 엔진의 출력을 억제하는 출력 제어부를 포함한다.

상기 주행상황 인지부는, 차량의 진행방향을 파악하는 진행방향 인지부와, 차량 주변의 장애물을 파악하는 장애물 인지부와, 차량의 경사를 파악하는 경사도 인지부 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 일면에 따른 급발진 방지 장치는 급발진 경고를 생성하는 경고 생성부와, 생성된 경고를 표시하는 경고 표시부를 더 포함할 수 있다.

상기 급발진 판단부는, 소정 속도 이하의 저속 운행시, 소정 시간 이내 임계 가속치를 초과하는 경우 급발진으로 판단하며, 소정 속도 이하의 저속 운행시, 가속페달과 브레이크페달이 같이 눌려진 경우에도 급발진으로 판단할 수 있다.

급가속과 급발진을 구분하는 임계 가속치는 상기 다수의 실험 참가자들의 실험 운전 데이터를 취합하고 의도에 의한 급가속시의 속도변화를 추출하여 구할 수 있다.

본 발명의 다른 면에 따른 급발진 방지 장치는, 가속페달 하부의 차체에 고정 설치되는 하우징과, 차량의 급발진 여부를 판단하며, 급발진으로 판단한 경우 상기 차량의 엔진 출력을 제어하는 출력제어부에 급발진 신호를 출력하는 급발진 판단부와, 상기 하우징의 내부에 안착되며 상기 출력제어부의 제어에 따라 동작하는 모터와, 상기 모터의 회전축과 상기 가속페달을 기계적으로 연동시키는 연결구조부를 포함한다. 출력제어부는 상기 급발진 신호를 수신하면 상기 가속페달을 원복시키는 방향으로 상기 모터를 구동시킨다.

본 발명의 또 다른 면에 따른 급발진 방지 방법은, 차량의 속도를 파악하는 단계와, 차속이 소정 속도 이하인 경우 급발진 여부 판단 모드로 진입하는 단계와, 차량 방향, 차량 경사도, 주변 장애물, 가속페달 위치 및 차속 변화에 기초하여 급발진 여부를 판단하는 단계와, 급발진으로 판단되면, 엔진출력을 억제하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 급발진 발생 시 조기에 차량을 통제하여 사고로 이어지지 않도록 할 수 있다.

또한, 기존 차량에 대한 대규모 개조의 필요없이 간단하게 급발진 방지 장치를 설치하여 이용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 급발진 방지 장치의 내부 구성도.
도 2는 본 발명에 일 실시예에 따른 급발진 방지 방법의 흐름도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 급발진 방지 방법의 흐름도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 급발진 방지 방법의 흐름도.
도 5는 본 발명의 급발진 방지 장치의 실시제품의 구성도.
도 6은 도 5에 나타낸 급발진 방지 장치(10)가 케이싱 내에 구현된 유닛과, 외부 접속 관계 설명도.
도 7은 도 6에 나타낸 가속페달 접속 커넥터(78)에 접속하는 가속페달 접속 케이블(84)의 예시도.

본 발명의 목적 및 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 각 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...장치", "...디바이스", "...부" 또는 "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

한편, 본 발명의 각 실시예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성요소로 구성될 수 있으며, 각 구성요소들이 수행하는 전기, 전자, 기계적 기능들은 전자회로, 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.

본 발명의 기본적 기술사상은, 차량 속도변화, 가속페달 위치 등 차량의 현재 상태로부터 급발진 여부를 판단하고, 급발진일 경우 엔진 출력을 억제하는 등의 방식으로 차량을 통제하여 급발진를 방지하는 것이다.

이를 구현하기 위한 본 발명에 따른 급발진 방지 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 상태를 감지하는 센서부(110), 센서부(110)가 감지한 감지 데이터에 기초하여, 차량의 속도 및/또는 가속도를 파악하는 속도 인지부(120), 차량의 진행방향을 파악하는 진행방향 인지부(130), 차량 주변의 장애물을 파악하는 장애물 인지부(140), 차량의 경사를 파악하는 경사도 인지부(150), 차량의 가속페달 위치를 확인하는 가속페달 위치 인지부(160)를 포함하며, 이들로부터의 인지 내용을 토대로 급발진 여부를 판단하는 급발진 판단부(170), 급발진으로 판단된 경우 차량 엔진의 출력을 억제하는 출력 제어부(180), 급발진 경고를 생성하는 경고 생성부(190), 생성된 경고를 표시하는 경고 표시부(미도시)를 포함한다.

센서부(110)는 속도센서, 초음파센서, 관성센서, 포지션센서, 카메라 등의 각종 센서류와, OBD(On-Board Diagnostics), 후진등과 같은 전장품의 일부 또는 전부를 포함할 수 있는데, 결국 차량의 속도, 차량의 정지 상태 방향, 차량의 진행 방향, 차량의 회전각, 회전 가속도, 차량 주변의 장애물의 존재 여부 및 거리, 차량의 경사도, 악셀레이터 페달의 동작 위치, 브레이크페달의 동작 위치 등 차량의 내부 및 외부 상태를 감지하는 역할을 하는 감지기를 의미한다. 센서부(110)에 속하는 각 센서는 차량에 기설치된 센서를 이용하는 것을 기본으로 하되, 필요한 센서가 장착되지 않은 경우에는 외장형 급발진 방지 장치에 내장설치되거나 이 외장형 급발진 방지 장치의 차량 장착시에 함께 설치할 수 있다.

속도 인지부(120)는 센서부(110)로부터의 감지 데이터에 기초하여 차량의 속도를 인지한다. 속도 데이터는 OBD로부터 수신하거나 또는 속도 센서로부터 직접 수신한다. 또한, 보다 정확한 급발진 판단을 위하여 속도의 변화(가속도)를 추가적으로 인지할 수 있다. 가속도 데이터는 속도 인지부(120)가 속도 데이터를 지속적으로 받아 속도 변화로부터 추산하거나 가속도 센서로부터 직접 수신한다.

진행방향 인지부(130)는 차량의 전진과 후진을 인지한다. 관성센서를 이용할 수도 있고, 후진등의 점멸 여부를 파악하여 인지할 수 있다. 진행방향을 인지하는 이유는 급발진 여부의 판단시 진행방향에 따라 판단조건의 기준을 설정하는 것이 바람직하기 때문이다. 아울러, 급발진 방지를 위한 조치시에도 차량의 진행방향을 고려할 수 있다.

장애물 인지부(140)는 초음파 센서, 레이더 센서, 라이다 센서, 카메라 등으로부터의 감지데이터로 차량 주변의 장애물의 존재를 확인하고, 필요한 경우 장애물과의 거리를 파악한다. 장애물의 유무는 급발진 여부 판단시 중요한 자료가 된다.

경사도 인지부(150)는 관성 센서 등으로부터 차량의 현재 경사도를 인지한다.

가속페달위치 인지부(160)는 상기 센서부(110)에 포함된 가속페달 포지션 센서(APS)로부터 신호를 받아 가속페달의 현재 위치(동작 위치)를 인지한다. 즉, 압력이 가해지지 않은 디폴트 상태인지, 운전자 발의 답력 또는 다른 물체의 하중에 의한 압력에 의하여 눌려진 상태인지를 인지하고, 후자의 경우에는 그 눌려진 정도를 함께 인지한다.

추가로, 본 발명은 가속페달과 브레이크페달이 동시에 눌려진 상태의 여부를 확인하여 운전자의 작동오류 여부를 파악하도록 구성할 수 있다.

급발진 판단부(170)는 상기 각 인지부(120 내지 160)가 인지한 정보를 토대로 차량의 급발진 여부를 판단한다.

급발진 여부의 판단을 위한 일 실시예에서, 차량의 속도를 지속적으로 감지하여 급발진 여부를 판단한다. 급발진 여부의 판단 조건은 기본적으로, 저속 운행(예컨대 10km 이하 또는 20km/h 이하)에 대해 설정된다. 즉, 10km 이하의 저속으로 운행 중 갑자기(예컨대, 1초 이내) 속도가 높아진 경우(예컨대, 50km/h 이상)에 급발진으로 판단할 수 있다. 한편, 저속 운행시(예컨대 10km 이하 또는 20km/h 이하)에 가속페달과 브레이크페달이 같이 눌려진 경우의 급발진 판단 여부에 대해서는 나중에 설명해 놓았다. 중요한 것은 운전자의 의도에 의한 급가속과 운전자가 의도하지 않은 급발진을 얼마나 정확하게 구별하느냐이다. 급가속과 급발진의 구별은 다음과 같은 방식으로 할 수 있다. 첫째, 다수의 실험 참가자들의 실험 운전 데이터를 취합하여 의도에 의한 급가속시의 속도변화를 추출하고 급가속과 급발진을 구분하는 임계 가속치를 구한다. 예컨대, 의도된 급가속시의 가속도 최대치의 90% 선을 임계 가속치로 설정한다. 둘째, 여러 운전자의 실운행 데이터를 취합하여 급가속 최대치를 추출하고 이에 대한 소정 비율(예컨대, 80%)을 임계 가속치로 설정한다. 셋째, 급발진 방지 장치가 설치된 차량의 운행 데이터를 지속적으로 수집하여 의도적인 급가속의 경우의 가속 최대치를 임계 가속치로 설정한다. 이는, 운전자 본인의 주행습관을 고려하여 임계 가속치를 설정하는 방식이다.

또한 다른 실시예에서는, 가속페달의 위치를 통해 급발진 여부를 판단한다. 이 때의 급발진 판단의 조건은 예를 들어 APS 신호가 70% 이상(즉, 가속페달이 70% 이상의 위치로 작동)인 때로 설정할 수 있다.

또다른 실시예에서는, 가속페달의 위치 변화량(변화율)을 통해 급발진 여부를 판단한다. 사용자의 오조작에 의한 급발진의 경우 가속페달이 통상 운전시의 페달 위치 변화량보다 더 급격하게 변화하게 된다. 따라서 통상의 가속페달 위치 변화량 또는 의도적 급가속시의 가속페달 위치 변화량을 넘는 가속페달 위치 변화가 나타나는 경우 급발진으로 판단한다. 상기 통상의 가속페달 위치 변화량은 위에서 언급한 첫째 내지 셋째 방법과 같은 방식으로 정하거나, APS 신호로부터 정할 수 있다. 예를 들어, 가속페달의 위치 변화량에 의한 급발진 방지 동작의 개시 조건은 APS 신호의 변화율이 20ms 동안 20% 이상으로 출력될 때로 설정할 수 있다. 나아가, 이러한 APS 신호의 변화율이 충족되면, 상술한 70% 이상의 가속페달 작동 위치는 무시하도록 설계할 수 있다.

또다른 실시예에서는, 차량 각도를 차량의 급발진 여부 판단에 고려한다. 예를 들어, 상술한 실시예들에서 언급된 조건에 차량 각도(ANGLE)를 추가로 고려하여, 예컨대, [APS 위치 70% 이상 + {ANGLE * APS 변화율 1%}]이 1초 이상 유지될 때에 급발진 판단부(170)가 급발진 판단을 하고 출력제어부(180)가 대응 조치를 수행할 수 있다.

또다른 실시예에서는, 엔진의 RPM 변화를 감지하여 차량의 급발진 여부를 판단할 수 있다. 이때의 급발진 판단의 기준 RPM 변화량 역시 위 첫째 내지 셋째 방법과 같은 방식으로 정할 수 있다. 엔진 RPM은 OBD를 통하여 간접적으로 획득하거나 RPM 센서를 통하여 직접 획득할 수 있음은 물론이다.

또다른 실시예에서는, 위에서 설명한 차량의 속도 변화, 가속페달의 작동위치, 가속페달의 위치 변화량, 및 엔진의 RPM 변화 중 적어도 2개 이상을 복합적으로 고려하여 급발진 여부를 판단한다. 이 때에는, 선택된 둘 이상의 기준 모두 급발진으로 판단하는 경우를 급발진으로 판단하거나, 또는 하나의 기준이 급발진에 해당하는 경우를 급발진으로 판단하거나, 또는 3개의 기준을 모두 고려하여 다수결 방식(majority voting)으로 급발진을 판단할 수 있다.

추가적으로, 사용자 운전 패턴에 관한 빅데이터 수집이 가능하면, 의도적인 급가속 또는 통상의 운행패턴을 추출하고 이 패턴을 벗어나는 가속, 가속페달 변화, 및/또는 엔진 RPM 변화가 있을 경우 급발진으로 판단하도록 구현할 수 있다.

한편, 위와 같은 급발진 여부 판단 기준은, 차량의 진행방향, 주변 장애물 유무, 경사도를 고려하여 조절(강화 또는 완화)하는 것이 바람직하다. 일반적으로 후방 주행시에는 운전자 대처 가능성이 더 떨어지므로 급발진 판단 기준을 강화한다. 차량의 진행방향에 장애물이 있는 경우, 급발진 판단 기준을 강화하는 것이 좋다. 차량이 경사 도로에 위치할 경우, 가속페달 조작 양상이 평지의 경우와는 달라지므로 인지된 경사도에 따라 급발진 인식 기준을 조절하는 것이 바람직하다. 오르막 경사의 경우 급발진 인식 기준을 완화시킨다. 오르막 경사일 경우 평지의 경우보다 차륜에 토크를 많이 전달해야 하기 때문에, 일반적으로 운전자 스스로가 평지의 경우보다 가속페달을 많이 밟는다. 따라서 차속이 급격히 가속되더라도 오르막 경사의 경우에는 평지나 내리막 경사보다 운전자 스스로에 의한 제어 가능성이 크다. 그러므로 급발진 인식 기준도 이에 맞추어 완화하는 것이 바람직하다. 다른 실시예로서, 차량의 하중을 감지하여 차량의 하중이 공차 중량에 비해 증가한 경우 이에 맞추어 급발진 인식 기준을 완화한다. 위 오르막 경사의 경우와 마찬가지 이유이다.

한편, 급발진 여부의 판단은 상시적인 것보다는 일정 조건이 충족될 때 수행하는 것이 바람직하다. 급발진이 일어나지 않는 상황에서 급발진 여부를 지속적으로 판단하거나 급발진 판단시 고려하지 않아도 될 사항을 상시적으로 고려할 필요가 없는 것이며, 본 발명에 따른 급발진 방지 장치와 같은 부가적 운행 보조 시스템은 꼭 필요할 경우만 차량 운행에 개입하는 것이 운전자 편의성에 도움이 되기 때문이다. 급발진은 차랑이 정차 또는 기본 RPM(승용차 기준으로 대략 600~700 RPM)으로 서서히 이동중일 때 발생한 것으로 신고 또는 보고되는 예가 많으며 또한 이런 정차 또는 저속 운행시 운전자 스스로의 사고 대처력이 낮다. 따라서, 매우 낮은 속도(예컨대, 시속 10km)를 초과하는 속도로 주행하는 경우에는 전술한 급발진 여부 판단을 수행하지 않는 것이 좋다. 또한, 오르막 경사시에 판단 기준을 완화하는 것도 실질상 오르막 경사로 인하여 영향을 미치는 경우(예컨대, 20° 이상의 오르막 경사)에만 판단 기준을 완화하는 것이 바람직하다. 실질상 가속페달을 밟는 정도나 차량의 속도 변화에 영향을 미치는 상황이 아닌 경우에 판단 기준을 완화하는 것은 급발진을 제대로 포착하지 못하는 결과를 초래할 수 있기 때문이다.

다시 도 1로 돌아가, 출력 제어부(180)는 급발진 판단부(170)가 급발진 판단을 한 경우에 차량 엔진의 출력을 억제한다. 본 발명에 따른 급발진 방지 장치 및 방법의 엔진 출력의 제어 방식은 크게 두 가지가 있다. 첫째로, 본 발명의 장치가 직접 또는 엔진 제어 ECU에 신호를 보내서 연료 밸브를 잠그거나 스로틀 밸브를 닫는 등의 조치로 엔진 RPM을 예컨대 공회전 수준의 RPM으로 낮추는 방식이다. 둘째로, 가속페달의 위치를 답력이 가해지지 않은 상태, 즉 평상시 상태로 강제적으로 복귀(원복)시키는 것이다. 가속페달을 원복시키는 방식은 가속페달의 회전축과 급발진 방지 장치의 모터를 체인으로 연결하여 급발진 판단시 모터를 구동하여 체인을 감아서 가속페달을 원복시키는 방식이다.

두 번째 방식에 따라 급발진을 방지하는 일 실시예에 따른 급발진 방지 장치는, 가속페달 하부의 차체에 고정 설치되는 하우징(미도시)과, 차량의 급발진 여부를 판단하여 급발진으로 판단한 경우 차량의 엔진 출력을 제어하는 출력제어부에 급발진 신호를 출력하는 급발진 판단부와, 상기 하우징의 내부에 위치하여 상기 출력제어부의 제어에 따라 동작하는 모터(미도시)와, 상기 모터의 회전축과 상기 가속페달을 기계적으로 연동시키는 연결구조부(미도시)를 포함한다. 모터는 정밀 제어가 가능하고 사용자가 가속페달을 밟고 있는 상태에서도 가속페달을 원복시킬 만큼의 토크를 발생시키는 모터(예컨대, BLDC 모터)인 것이 바람직하다. 연결구조부는 체인과 같은 연결부재로 구성되거나 또는 연결부재와 기어부를 포함할 수 있다. 체인은 사용자의 답력이 가해지는 상태에서 그와 반대되도록 가속페달의 회전축을 돌리더라도 끊어지거나 연장되지 않은 높은 인장강도를 가지는 재질(예컨대, 금속)의 체인이 바람직하다. 또한, 체인의 미끄러짐을 방지하기 위하여 가속페달 회전축과 모터의 회전축은 톱니형 기어를 형성하고 자전거 체인과 같은 형상의 체인으로 두 회전축을 연결하는 것이 더 좋다. 바람직한 실시예로서, BLDC 모터를 사용하고 금속형 체인으로 가속페달 회전축과 모터 회전축이 견고하여 연결되어 있으면, 평상시에도 가속페달의 위치에 따라 체인의 이동에 의하여 모터 회전축이 이동하게 되며, BLDC 모터에 장착된 홀센서 등을 이용하여 별도의 센서가 없이도 가속페달의 위치(회전된 위치)를 파악할 수 있다.

경고 생성부(190)는 급발진 상황에 대한 경고(문자, 음향, 발광 등)를 생성하고 경고 표시부(미도시)로 전달하여 사용자가 급발진 상황을 인지할 수 있도록 한다. 추가적으로 급발진 발생 및 그에 대한 조치에 대한 간략한 내용을 생성할 수도 있다. 경고 표시부(미도시)는 디스플레이패널, 스피커, 발광체 등이 될 수 있으며 차량에 기설치되어 있는 것을 이용할 수도 있고, 별도의 장치를 설치할 수도 있음은 물론이다.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 급발진 방지 방법에 대해서 설명한다.

차량의 속도를 파악한다(S210). 차속이 소정 속도(예컨대, 10km/h)를 초과하면 계속 차속을 파악하고, 소정 속도 이하인 경우 급발진 여부 판단 작업을 수행한다(S220). 급발진 여부 판단이 되는 임계 속도는 실험이나 실제 급발진의 데이터 분석에 기초하여 전술한 10km/h 이외의 다른 속도(예컨대, 15km/h, 20km/h 등)로도 정할 수 있음은 물론이다.

차량 방향(차량의 전후진 방향), 경사도, 장애물, 가속페달 위치를 파악하고(S230 내지 S260), 차속 변화와 함께 이를 종합적으로 고려하여 급발진 여부를 판단한다(S270).

급발진으로 판단되면, 엔진출력을 억제하고(S280), 경고 생성 및 안내를 한다(S290).

각 단계의 구체적인 사항은 급발진 판단부(170)의 설명시 전술한 바와 같으므로 중복을 피하기 위하여 생략한다.

한편 앞에서 언급한 것과 같이 브레이크페달과 가속페달을 동시에 밟는 경우의 처리에 대해서 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가속페달 위치를 파악(S260)한 후, 가속페달이 브레이크페달이 함께 눌려져 있는지를 확인한다(S265). 함께 눌려진 경우라면 사용자 조작 오류로 판단하여 급발진 여부와 상관없이 엔진 출력을 억제하고(S280), 경고 생성 및 안내(S290)를 한다. 또는, 가속페달과 브레이크페달이 함께 눌려진 경우를 급발진으로 판단(간주)하여 엔진 출력을 억제하고(S280), 경고 생성 및 안내(S290)을 한다. 급발진 여부와 상관없이 엔진 출력을 억제하느냐, 또는 급발진으로 판단하고 엔진 출력을 억제하느냐의 차이는, 본 발명의 일 실시예에 따라 급발진 횟수를 카운팅하여 소정 기간 동안 급발진 회수가 사전 설정한 회수 이상이 되는 경우 운전자 및/또는 지정된 제3자(가족, 지인, 관련기관 등)에게 경고 또는 안내를 할 수 있는데, 이를 위해 계수되는 급발진 회수에 가속페달과 브레이크페달이 함께 눌려지는 경우를 포함시키느냐 또는 포함시키지 않느냐의 차이이다.

한편, 운전자 스스로가 고급 운전 기법을 발휘하여 브레이크페달과 가속페달을 동시에 밟는 경우가 있을 수 있다. 이 경우에는 도 4에 도시된 것과 같이, 브레이크페달과 가속페달이 동시에 눌려진 것을 확인하면(S265), 엔진 출력의 억제 없이 경고 생성 및 안내(S290)만을 하도록 구성할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 급발진 방지 장치 및 방법은 크게 2가지 형태로 구현될 수 있다. 먼저, 차량 제조시에 각종 센서와 제어용 ECU 등을 이용하여 상술한 기능을 수행하는 장치와 방법을 차량에 포함시키거나, 대대적인 사후 설치 공사를 통하여 출시 차량에 추가로 각종 센서와 제어회로보드 등을 설치할 수 있다. 이와 달리, 간단하게 기존의 차량에 손쉽게 설치할 수 있는 형태로 구성할 수 있다. 후자의 경우(기존의 차량에 설치할 수 있는 형태), 가령 급발진 판단시 출력 제어를 가속페달 회전축과 모터 회전축을 체인으로 연결하는 형태를 취한다면, 차량의 기존 전장 장치를 거의 손보지 않고 설치할 수 있다. 여기에 더하여, 장치 내에 자체의 가속센서, 관성센서, 자이로센서, 홀센서 등을 갖추게 되면 차량의 전장 제어 장치와 완전히 독립적으로 급발진을 판단하고 차량의 출력을 억제하여 급발진를 방지할 수 있다. 이러한 형태의 급발진 장치는 설치의 용이성뿐 아니라 차량의 제어 시스템이 문제가 발생한 경우에도 독립적으로 급발진을 판단하고 사고 방지 조치를 취할 수 있다는 장점이 있다.

이하, 기존의 차량에 설치할 수 있는 형태로 구성된 본 발명의 급발진 방지 장치의 실시제품에 대해 설명한다.

도 5는 급발진 방지 장치(10)의 하드웨어 구성도이다.

상술한 도 2~도 4의 루틴 처리는 마이크로프로세서 MCU(50)에서 수행된다. MCU(50)는 상술한 급발진 방지 방법을 실행하는 마이크로프로그램 또는 여타 소프트웨어나 펌웨어로 신호처리, 태스크 수행, 데이터 입출력 등의 프로세스를 수행한다. MCU(50)의 물리적 구성은 전자계산기 기술분야에서 공지되어 있고, 또, 기능적 구성은 사실상 앞에서 설명한 차량 안전통제 방법의 구성과 동일하므로 설명을 생략한다.

본 발명의 급발진 방지 장치(10)는, MCU(50); 차량의 12V 또는 24V 배터리(23)로부터 전력을 받아 본 장치에 필요한 다른 전압(예를 들어, 5V, 3.3V)으로 변환하는 DC-DC 컨버터(52); 차량의 CAN 통신부(24)와 통신하는 CAN 트랜시버(54); 차량의 라인데이터, ACC 데이터, 속도 데이터, 브레이크 데이터 등(25) 및 APS(26) 신호를 수신하는 데이터 입력부(56); 외부 신호와의 형식을 맞추기 위하여 필요에 따라 아날로그 및 디지털 신호 변환을 하는 DAC(58)와 ADC(60); GPS 모듈(30)과 연동하여 GPS 통신을 수행하는 UART(62); MCU(50)의 GPS 기능을 위해 필요한 가속도계와 자이로스코프 등의 센서(64); 휴대기기(40)와 무선통신을 하는 BLE(66); MCU(50)의 동작에 필요한 프로그램과 각종 데이터와 정보를 저장하는 메모리인 EMMC(embedded multi-media card); 그리고 음성 출력을 위해 음성처리를 하여 자체 스피커(버저) 또는 외부 스피커(차량 AV)(27)에 출력하는 오디오코덱(64)이 있다.

MCU(50) 주변 요소 중 차량의 APS(26)는 가속페달의 위치를 감지하기 위하여 가속페달에 설치된 센서로, 앞에서 서술한 가속페달의 위치 및 변화량에 따른 급발진 판단을 위해 필요한 것이다. 앞에서 설명한 것에 추가하여, 본 발명의 급발진 방지 장치(10)에 APS 민감도와 펄스차속을 조절하는 기능이 추가될 수 있다. 이들 조절 기능은 사용자의 의도나 성향 등에 따라 급발진 방지 동작이 엄격하게 적용될지 느슨하게 적용될지를 선택할 수 있도록 하여 사용자 친화형 급발진 방지 장치(10)를 구현하고자 함이다(이에 대해서는 추후에 자세히 설명한다).

그 밖의 MCU(50) 주변 요소로, 액추에이터, 모터, 스위치 등의 하드웨어 요소의 소전력 구동을 위한 릴레이(70); 장치(10)의 조작을 위한 버튼(72); 그리고 동작 상태의 표시를 위한 LED(74)가 포함될 수 있다.

버튼(72)은 적은 개수로(예를 들어, 한 개) 장치(10)의 캘리브레이션, 시스템리셋, 설정초기화, 일시정지, APS 민감도 설정, 펄스차속 설정, 음성출력 볼륨 조절 등의 기능을 실행하는 데 사용된다. 소프트웨어 프로그램에 의해 각 기능별로 버튼(72)의 작동회수와 작동시간과 작동간 간격을 다르게 설정하여 하나의 버튼으로 여러 기능들을 온/오프하고 실행할 수 있다. LED(74)는 예를 들어, R, G, B의 3색을 조합하여 장치의 각 기능이 실행중임을 표시할 수 있다. 가령, 특정 기능 활성화시에는 청색, 기능 비활성화시에는 녹색, 출력 억제시에는 적색, 일시정지시에는 녹색 점멸, 에러 발생시에는 에러의 종류마다 황색 또는 청녹색 또는 보라색 등으로 표시할 수 있다.

상기 급발진 방지 장치(10)에 적용가능한 다양한 동작 모드의 예를 들면 다음과 같다.

1. 기본적으로 차량의 전원이 ACC OFF이면 급발진 방지 장치(10)는 슬립 모드에 있게 되고, ACC가 ON되면 슬립 상태에서 깨어나 감시 모드(급발진 감시)로 들어간다(감시 모드 중에는 청색 LED가 점등 상태를 유지하고 있음). 감시 모드 중에 버튼(72)을 5초간 누르고 있으면 녹색 LED가 점멸되면서 감시 모드가 종료되어 기능이 해제된다. 다시 ACC ON 하면 감시 모드로 다시 들어간다.

2. 버튼(72)을 20초간 누르면 급발진 방지 장치(10)의 APS나 IMU(관성센서)의 보정(캘리브레이션) 모드로 들어가 30초 동안 보정을 수행한다. 캘리브레이션 모드로 들어가면 녹색 LED가 점멸된다. 캘리브레이션은 APS의 Setup(센서 1(H), 2(L)의 MIN, MAX값 측정)과 급발진 방지 장치(10)의 설치 각도를 설정하여 IMU의 동작을 보정하기 위한 것이다. APS의 셋업을 위해 가속페달을 최대위치로 2,3회 밟았다 떼었다 반복한다. 30초 후 자동으로 세팅이 완료되고 설정값이 저장되며, 급발진 방지 장치(10)가 재부팅한다. 이후 자동으로 감시 모드로 들어가고 LED는 청색으로 변경된다.

3. 버튼(72)을 10초간 누르면 급발진 판단부(도 1의 170)에서의 급발진 판단에 필요한 APS의 민감도를 사용자가 설정할 수 있고, 이 경우에 청색 LED가 점멸하며 아울러 스피커나 버저(27)에서 비프음이 발생한다. 10초 후에 손을 떼면 APS 민감도 설정모드가 진행되는데, 30초 동안 녹색 LED가 점멸한다. 30초 동안에 버튼(72)을 1회 누를 때마다 APS 민감도가 1~3 단계로 변경된다. 이때 단계별로 비프음의 횟수를 달리 할 수 있다(예를 들어, 1단계: 삑, 2단계: 삑삑, 3단계: 삑삑삑). 30초 후 자동으로 민감도 설정 모드가 종료되고 자동으로 감시 모드로 들어간다. 이때 LED는 청색으로 변경된다. 앞에서 언급한 대로 APS의 동작위치는 70%가 디폴트이며, 1단계 설정시 60%, 2단계 설정시 70%, 1단계 설정시 80%로 변경된다.

4. 버튼(72)을 15초 동안 누르면 CAN/차속설정 모드로 들어가서 사용자가 설정할 수 있다. 이 경우에 청색 LED가 점멸하며 아울러 스피커나 버저에서 비프음이 발생하고 30초 동안 청색 LED가 점멸한다. 30초 동안에 버튼(72)을 1회 누를 때마다 속도가 1~6 단계(1, 2, 4, 8, 16Hz, 및 CAN)로 순차적으로 변경된다. 이 때에도 단계별로 비프음의 횟수를 달리 할 수 있다. 30초 후 자동으로 모드가 종료되고 자동으로 감시 모드로 들어간다. 이때 LED는 청색으로 변경된다. 차속은 2단계 설정시의 2Hz가 디폴트 설정이다.

5. 이 밖에 버튼(72)은 볼륨 조절 기능을 수행하는 데 사용할 수 있다.

도 6은 도 5에 나타낸 급발진 방지 장치(10)가 케이싱 내에 구현된 유닛과, 이 유닛에 접속되어야 할 차량내 각종 연결부(OBD, 가속페달 커넥터, 브레이크페달 커넥터, GPS 모듈 등)와의 접속 관계를 설명하기 위한 것이다. 급발진 방지 장치(10)의 케이싱에 메인커넥터(73)가 있고, 이 메인커넥터(73)에 케이블 어셈블리(일명, 하네스)(75)가 접속된다. 케이블 어셈블리(75)에는 CAN 통신 및 전원공급을 위한 OBD 접속 커넥터(76), 가속페달 접속 커넥터(78), GPS 모듈 접속 커넥터(80), 브레이크페달 접속 커넥터(82) 및 각각의 와이어가 포함된다. 이들 중 특히, 가속페달 접속 커넥터(78)는 급발진 판단 및 출력 제어시에 APS 신호를 수신하거나 가속페달을 조작해야 할 경우에 사용된다. 그리고 브레이크페달 접속 커넥터(82)는 필요시 브레이크페달의 동작상태를 감지하기 위해 사용된다.

도 7은 도 6에 나타낸 가속페달 접속 커넥터(78)에 접속하는 가속페달 접속 케이블(84)의 예시도이다. 차량의 가속페달측 커넥터(86)와 차량 제어기측 커넥터(88) 사이에 연결되는 원래의 케이블을 제거하고 그 자리에 도 7의 가속페달 접속 케이블(84)을 연결하여 차량 가속페달과 차량 제어기 사이의 신호 및 전원 연결에 영향을 주지 않고 필요한 신호와 전원 라인을 분기하여 도 5 또는 도 6의 장치(10)에 전달한다(도 6에 나타낸 가속페달 접속 커넥터(78)에 접속되는 커넥터(78')를 통해 장치(10)에 접속됨).

이상 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 예시된 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 각 실시예로부터 다양한 변경과 변형이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 도 5에 나타낸 것과 같이 본 발명의 급발진 방지 장치(10)는 휴대기기(40)를 이용하여 사용자에게 장치(10)의 조작 또는 정보 입출력 기능 이외에 다양한 유저 서비스를 제공할 수 있다. 가령, 다양한 유저 서비스 제공을 위해 휴대기기 앱에는 다음과 같은 유저 서비스가 포함될 수 있다 ― 주행경로 서비스(일별, 주간, 월간 주행정보 등), 나의 운전습관(평균/최대 사용 RPM, 일일 주행거리, 과속, 급제동 등), 안전운전 스코어(급제동, 급가속, 급감속, 평균 RPM, 최대 RPM, 평균속도, 최대속도 등).

따라서 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

차량의 상태를 감지하는 센서부와,
상기 센서부가 감지한 감지 데이터에 기초하여, 차량의 속도 및 가속도 중 적어도 하나를 파악하는 속도 인지부와,
차량의 주행상황을 파악하는 주행상황 인지부와,
차량의 가속페달 위치를 확인하는 가속페달 위치 인지부와,
상기 속도 인지부, 상기 주행상황 인지부 및 가속페달 위치 인지부의 인지 내용을 토대로 급발진 여부를 판단하는 급발진 판단부와,
급발진으로 판단된 경우 차량 엔진의 출력을 억제하는 출력 제어부를 포함하는 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 주행상황 인지부는,
차량의 진행방향을 파악하는 진행방향 인지부와,
차량 주변의 장애물을 파악하는 장애물 인지부와,
차량의 경사를 파악하는 경사도 인지부 중 적어도 하나를 포함하는 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서,
급발진 경고를 생성하는 경고 생성부와,
생성된 경고를 표시하는 경고 표시부를 더 포함하는 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 센서부는,
속도센서 및 카메라를 포함하는 센서류와, OBD(On-Board Diagnostics) 후진등을 포함하는 차량 전장품의 적어도 일부를 포함하여, 차량의 속도, 차량의 정지 상태 방향, 차량의 진행 방향, 차량의 회전각, 회전 가속도, 차량 주변의 장애물의 존재 여부 및 거리, 차량의 경사도, 가속페달의 동작 위치, 브레이크페달의 동작 위치 중 적어도 하나를 감지하는 역할을 하는 감지기인, 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 급발진 판단부는,
사전 설정된 속도 이하의 저속 운행시, 사전 설정된 시간 이내에 임계 가속치를 초과하는 경우 급발진으로 판단하는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
제5항에 있어서, 상기 급발진 판단부는,
다수의 실험 참가자들의 실험 운전 데이터를 분석하여 구해진 임계 가속치에 기초하여 급가속과 급발진을 구분하는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 급발진 판단부는,
사전 설정된 속도 이하의 저속 운행시, 가속페달과 브레이크페달이 같이 눌려진 경우에 급발진으로 판단하는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 급발진 판단부는,
가속페달의 위치를 인식하여 급발진 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
제8항에 있어서, 상기 급발진 여부 판단을 위한 가속페달의 위치 민감도를 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 급발진 판단부는,
가속페달의 위치 변화량을 통해 급발진 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
제1항에 있어서, 상기 급발진 판단부는,
차량 각도를 이용하여 차량의 급발진 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
가속페달 하부의 차체에 고정 설치되는 하우징과,
차량의 급발진 여부를 판단하며, 급발진으로 판단한 경우 상기 차량의 엔진 출력을 제어하는 출력제어부에 급발진 신호를 출력하는 급발진 판단부와,
상기 하우징의 내부에 안착되며 상기 출력제어부의 제어에 따라 동작하는 모터와,
상기 모터의 회전축과 상기 가속페달을 기계적으로 연동시키는 연결구조부를 포함하는 급발진 방지 장치.
제12항에 있어서, 상기 출력제어부는,
상기 급발진 신호를 수신하면 상기 가속페달을 원복시키는 방향으로 상기 모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 급발진 방지 장치.
차량의 속도를 파악하는 단계와,
차속이 소정 속도 이하인 경우 급발진 여부 판단 모드로 진입하는 단계와,
차량 방향, 차량 경사도, 주변 장애물, 가속페달 위치 및 차속 변화에 기초하여 급발진 여부를 판단하는 단계와,
급발진으로 판단되면, 엔진출력을 억제하는 단계를 포함하는 급발진 방지 방법.