KR20220018137A - 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치는 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하고, 상기 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하여 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 획득되는 데이터 및 상기 프로세서에 의해 구동되는 알고리즘이 저장되는 저장부;를 포함하고, 상기 프로세서는,상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 제동압의 감압량을 산출하고, 상기 제동압의 감압량에 따라 편제동을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전방 차량과의 충돌 시 선두 차량에 연속적인 충돌 밀림이 발생하지 않도록 제어하는 기술에 관한 것이다.
군집 주행(platooning)은 다수의 차량이 지정된 간격으로 일렬로 배치된 상태에서 자율 주행을 수행하는 기술이다. 군집 주행을 수행하는 동안 군집 주행 대열의 최전방에 위치된 차량인 선두 차량(leading vehicle)은 선두 차량을 따르는 하나 이상의 추종 차량(following vehicle)을 제어할 수 있다.
이러한 군집 주행 시 연비 향상을 위해 차간 거리를 좁게 유지하여 군집 대열 내의 차량이 아닌 타 차량의 군집 대열 내로 끼어들기 및 공기저항 증가를 최소화 해야 한다. 이처럼 차간 거리를 좁게 유지하는 경우 전방 위험 상황 발생에 따른 긴급 제동 시 충돌 가능성을 배제하기 어려다.
따라서 차간 거리를 좁게 유지하면서도 안전성을 유지하기 위한 많은 기술들이 개발되는 추세이다. 그러나 이러한 기술 개발에도 불구하고 노면 마찰력 변화, 구배 변화, 브레이크 열화 등 외부 인자에 의한 군집 차량간 충돌을 완전히 배제할 수 없고 화물차와 같이 차량 무게가 큰 이동체의 경우 관성에 따른 충돌에너지 역시 크게 발생한다. 이러한 경우 선두 차량에 가해지는 누적 충격량으로 인해 군집 주행 선두차량이 전방으로 밀려날 경우 타 차량과의 대형 사고가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예는 군집 주행 중 긴급 제동 시 노면 슬립율을 이용하여 연쇄 충돌에 따른 충격이 선행 차량에 집중되는 것을 방지할 수 있는 군집 주행 제어 장치, 그를 포함한 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
특히, 본 발명의 실시예는 노면 한계 마찰력 보다 낮은 제동압력 발생 영역(ABS 진입 전)이나, 노면 한계 이후(ABS 제어 인가/휠 슬립 발생)의 모든 경우에 대해서 타이어 노면 접지력을 이용하여 충돌 에너지를 축소하여 연쇄 충돌에 따른 충격이 선행차량에 집중되는 것을 방지할 수 있도록 하는 군집 주행 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 군집 주행 제어 장치는 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하고, 상기 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하여 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 프로세서; 및 상기 프로세서에 의해 획득되는 데이터 및 상기 프로세서에 의해 구동되는 알고리즘이 저장되는 저장부;를 포함하고, 상기 프로세서는,상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 제동압의 감압량을 산출하고, 상기 제동압의 감압량에 따라 편제동을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 속도 회복력, 상기 차속, 및 상기 차량 무게에 따라 노면의 상태를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 저장부는, 차량 무게별로 상기 차속 및 상기 노면의 상태에 매칭된 속도 회복력을 저장하는 노면 판단 맵과, 상기 차량 무게별로, 상기 차속 및 상기 노면의 상태에 매칭된 상기 감압량을 저장하는 감압량 설정 맵이 저장되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선행 차량을 기준으로 추종 차량들이 지그재그 형태로 회피 방향을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선회 인사이드 측 휠에 최고 노면 마찰 계수를 적용하여 상기 ABS 제어를 유지하고, 선회 아웃사이드 측 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 ABS 미작동 시 조향제어를 유지하고 이상 제동력 선도에 따라 차량 휠의 제동압의 증압을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 차량의 감속도 증가 시 상기 이상 제동력 선도에 따라 상기 차량의 전륜에 가해지는 제동압을 증가시키고 후륜에 가해지는제동압을 감소시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 불가능한 경우, 조향 제어를 유지하고 차량 휠의 제동거리를 최소화할 수 있는 상기 차량 휠의 슬립 제어를 수행하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 상기 차량 충돌 가능성이 존재하는 경우, 충돌 회피 제어 및 좌측 쉴 슬립과 우측 휠 슬립을 제어하여 차량의 측면 충돌을 유도하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프로세서는, 선행차량의 감속도와 자차량의 감속도를 이용하여 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 산출하고, 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 이용하여 상기 충돌 가능성을 판단하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 시스템은 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하고, 상기 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하여 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 군집 주행 제어 장치; 및 상기 군집 주행 제어 장치로부터 수신한 충돌 회피 제어 및 제동 제어 명령을 군집 주행 차량들로 송신하는 통신 장치;를 포함하고, 상기 군집 주행 제어 장치는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 제동압의 감압량을 산출하고, 상기 제동압의 감압량에 따라 편제동을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 군집 주행 제어 장치는, 속도 회복력, 상기 차속, 및 상기 차량 무게에 따라 노면의 상태를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 군집 주행 제어 장치는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선행 차량을 기준으로 추종 차량들이 지그재그 형태로 회피 방향을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 군집 주행 제어 장치는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선회 인사이드 측 휠에 최고 노면 마찰 계수를 적용하여 상기 ABS 제어를 유지하고, 선회 아웃사이드 측 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법은 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하는 단계; 상기 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하는 단계; 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계; 및 충돌 회피 제어 및 제동 제어 명령을 군집 주행 차량들로 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하는 단계는, 선행차량의 감속도와 자차량의 감속도를 이용하여 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 산출하고, 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 이용하여 상기 충돌 가능성을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는, 속도 회복력, 차속, 및 차량 무게에 따라 노면의 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선행 차량을 기준으로 추종 차량들이 지그재그 형태로 회피 방향을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는, 상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선회 인사이드 측 휠에 최고 노면 마찰 계수를 적용하여 상기 ABS 제어를 유지하고, 선회 아웃사이드 측 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는, 상기 ABS 미작동 시 조향제어를 유지하고 이상 제동력 선도에 따라 차량 휠의 제동압의 증압을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 군집 주행 중 긴급 제동 시 노면 슬립율을 이용하여 연쇄 충돌에 따른 충격이 선행 차량에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 동작 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 충돌 판단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 충돌 예시 화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단 후 ABS 미작동 시 증압 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상 제동력 선도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단 후 ABS 작동 시 회피 제어 불가 시 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 회피 가능 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 회피 불가능 제어를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c, 및 도 10d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뮤슬립커브(Mu slip curve)를 이용한 마찰력 최적 제어 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진행 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 판단 맵의 예시 화면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 판단 맵의 예시 화면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 중 긴급 제동 시 충돌 에너지 축소를 위한 차량 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 동작 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 충돌 판단 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 충돌 예시 화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단 후 ABS 미작동 시 증압 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상 제동력 선도를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단 후 ABS 작동 시 회피 제어 불가 시 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 회피 가능 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 회피 불가능 제어를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c, 및 도 10d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뮤슬립커브(Mu slip curve)를 이용한 마찰력 최적 제어 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진행 방향을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 판단 맵의 예시 화면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 판단 맵의 예시 화면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 중 긴급 제동 시 충돌 에너지 축소를 위한 차량 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 15는 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.
이하, 도 1 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치를 포함하는 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 동작 흐름을 나타내는 도면이다.
군집 주행 그룹에 포함된 선두 차량(LV: leading vehicle) 및 추종 차량(FV: following vehicle)은 도로 상에서 군집 주행을 수행할 수 있다. 선두 차량(LV)과 추종 차량들(FV1, FV2, FV3, ??, FVn)은 지정된 거리를 유지하면서 주행할 수 있다. 주행하는 동안, 선두 차량(LV) 또는 추종 차량(FV1)은 선두 차량(LV)과 추종 차량(FV1) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 선두 차량(LV) 또는 추종 차량(FV1)은 운전자의 조작에 따라 차간 거리를 증가시킬 수도 있고, 감소시킬 수도 있다. 선두 차량(LV) 및 추종 차량(FV)은 차간 거리의 조절을 위한 입력을 수신하기 위해 직관적이고 간단한 사용자 인터페이스를 운전자에게 제공할 수 있다.
선두 차량(LV)과 추종 차량들(FV1, FV2, FV3, ??, FVn)은 주행 중 전방의 장애물과의 충돌여부를 판단할 수 있고, 제동 제어 시 전방 차량과의 충돌 여부를 예측할 수 있다.
이에 선두 차량(LV)과 추종 차량들(FV1, FV2, FV3, ??, FVn)은 충돌을 방지하기 위해 제동 제어를 수행하는데, ABS(Anti-Lock Brake System)를 작동시킬 수 있다.
ABS는 운전자가 긴급 제동을 하더라도 타이어의 조향 제어가 가능한 상태를 유지하도록 하여 운전자가 위험에 대처할 수 있도록 도와준다. 즉, 긴급 상황에서 운전자가 긴급 제동을 하면 타이어가 멈추더라도 강한 관성에 의해 차량이 바로 멈추지 못하고 미끄러지게 되며, 제동이 걸린 타이어와 거친 도로 노면의 강한 마찰 때문에 도로 위에 타이어 자국이 남게 된다. 이러한 현상을 브레이크 잠김 현상이라고 하며, 이러한 브레이크 잠김 현상이 발생하면 타이어의 종방향 제어 및 횡방향 제어가 불가능한 상태가 되어 사고로 이어질 수 있으므로, ABS는 운전자가 긴급 제동을 하더라도 타이어의 조향 제어가 가능하도록 차량의 4개의 휠에 인가되는 제동압을 제어할 수 있다.
이에 선두 차량(LV)과 추종 차량들(FV1, FV2, FV3, ??, FVn)은 긴급 제동 시 ABS 작동 여부에 따라 차량의 각 휠에 대한 제동압을 증압 또는 감압할 수 있다.
또한, 선두 차량(LV)과 추종 차량들(FV1, FV2, FV3, ??, FVn)은 긴급 제동 시 ABS 미작동 시에는 각 휠에 인가되는 제동압을 이상 제동 선도에 따라 증가시킬 수 있고, ABS 작동 시에는 인가된 제동압이 노면 마찰력을 초과하여 슬립을 유발하므로 추가적인 제동압 증가가 어려워, 충돌 회피 가능 여부에 따라 제동 제어 또는 회피 제어를 수행할 수 있다.
따라서 선두 차량(LV)과 추종 차량들(FV1, FV2, FV3, ??, FVn)은 CBS(combined brake system)의 제동력 이상은 유지하면서도 제동 시 횡방향 마찰력 상실을 회피하고 일측(1 side) 편마찰계수 최적화 제어를 통한 요(Yaw) 모멘트 발생을 추가 함으로써, 충돌 시 측면충돌 및 충격량 최소화 확보가 가능하다. 또한 군집 주행 충돌 시 앞뒤 차량간 지그재그 선회를 수행 해서 추가적인 후행차 사고 안전성도 확보 할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 시스템(10)은 군집 주행 제어 장치(100), 센싱 장치(200), GPS(Global Positioning System) 수신 장치(300), 통신 장치(400), 내비게이션(500), 인터페이스 장치(600), 조향 제어 장치(700), 제동 제어 장치(800), 및 엔진 제어 장치(900)를 포함한다.
군집 주행 제어 장치(100)는 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하고, 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하여 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행할 수 있다.
특히 군집 주행 제어 장치(100)는 충돌 가능성이 존재하고 ABS 미작동 시에는 차량의 각 휠에 인가되는 제동압을 증가시켜 제동거리를 최소화하고, ABS 작동 시에는 인가된 제동압이 노면 마찰력을 초과하여 슬립을 유발하므로 추가적인 제동압 상승이 어려우므로, 회피 가능 여부를 판단한다.
이에 장치(100)는 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 제동압의 감압량을 산출하고, 제동압의 감압량에 따라 편제동을 제어하여, 회피 제어가 가능하다.
군집 주행 제어 장치(100)는 메모리와 각 동작을 처리하는 프로세서를 포함하는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 마이크로프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
군집 주행 제어 장치(100)는 저장부(110) 및 프로세서(processor;120)를 포함할 수 있다.
저장부(110)는 센싱 장치(200)의 센싱 결과, GPS 수신 장치(300)로부터 수신한 GPS 정보, 통신 장치(400)로부터 수신한 신호등 정보 및 타차량으로부터 수신한 군집주행 대열 내 차량들의 차량 정보 및 교통 상황 정보, 내비게이션(500)으로부터 수신한 도로 정보, 및 프로세서(120)에 의해 획득된 데이터, 저장부(110)는 군집 주행 제어 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등이 저장될 수 있다.
일 예로서, 저장부(110)는 선행 차량의 제동 여부 정보, 자차량의 ABS flag, 자차량의 요구 감속도 추종 여부, 자차량 측방/측후방 차량 정보, 자차량의 차속별 슬립 정보, 자차량의 무게 정보, 측면/측후면 환경 정보 등이 저장될 수 있다. 또한, 저장부(110)는 V2X 통신을 통해 수신된 선행 차량의 측위 정보, 차량 속도 정보 등이 저장될 수도 있다. 또한, 저장부(110)는 센싱 장치(200)에 의해 검출된 전방 장애물, 예를 들어, 전방 차량의 정보가 저장될 수도 있다.
일 예로서, 저장부(110)는 도 12와 같은 노면 판단 맵, 도 13과 같은 감압량 설정 맵이 저장될 수 있다. 노면 판단 맵은 차속, 차량 무게, 및 노면에 따른 회복속도를 포함하고, 감압량 설정 맵은 차속, 차량 무게, 및 노면에 따른 감압량을 포함한다. 이와 같은 노면 판단 맵 및 감압량 설정 맵은 미리 실험치에 의해 설정되어 저장될 수 있다.
저장부(110)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.
프로세서(120)는 저장부(110)와 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. 프로세서(120)는 예를 들어, 차량에 탑재되는 ECU(electronic control unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 다른 하위 제어기일 수 있다.
프로세서(120)는 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하고, 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하여 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행할 수 있다.
프로세서(120)는 차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 제동압의 감압량을 산출하고, 제동압의 감압량에 따라 편제동을 제어할 수 있다.
프로세서(120)는 속도 회복력, 차속, 및 차량 무게에 따라 노면의 상태를 판단할 수 있다.
프로세서(120)는 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선행 차량을 기준으로 추종 차량들이 지그재그 형태로 회피 방향을 제어할 수 있다.
프로세서(120)는 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우 선회 인사이드(inside) 측 휠에 최고 노면 마찰 계수를 적용하여 ABS 제어를 유지하고, 선회 아웃사이드(outside) 측 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행할 수 있다.
프로세서(120)는 ABS 미작동 시 조향제어를 유지하고 이상 제동력 선도에 따라 차량 휠의 제동압의 증압을 제어하는 프로세서(120)는 차량의 감속도 증가 시 이상 제동력 선도에 따라 차량의 전륜에 가해지는 제동압을 증가시키고 후륜에 가해지는 제동압을 감소시킬 수 있다.
프로세서(120)는 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 불가능한 경우, 조향 제어를 유지하고 차량 휠의 제동거리를 최소화할 수 있는 차량 휠의 슬립 제어를 수행할 수 있다.
프로세서(120)는 차량 충돌 가능성이 존재하는 경우, 충돌 회피 제어 및 좌측 쉴 슬립과 우측 휠 슬립을 제어하여 차량의 측면 충돌을 유도할 수 있다.
프로세서(120)는 선행차량의 감속도와 자차량의 감속도를 이용하여 선행 차량의 정지 제동 거리와 자차량의 정지 제동 거리를 산출하고, 선행 차량의 정지 제동 거리와 자차량의 정지 제동 거리를 이용하여 충돌 가능성을 판단할 수 있다.
도 2를 참조하면 프로세서(120)는 선행차량 감속도 정보 및 자차량의 감속도 정보를 이용하여 선행차량의 정지 제동 거리와 자차량의 정지 제동 거리를 산출하고, 자차량의 정지 제동 거리에서 선행 차량의 정지 제동 거리를 뺀 값이 현재 선행 차량과 자차량간의 차간 거리보다 크면 충돌이 발생할 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다(S101).
프로세서(120)는 ABS 작동 여부를 판단하여, ABS 미작동 시 제동압 증압 제어 및 조향 제어를 유지한다(S102). 이때, 프로세서(120)는 자차량 무게를 고려하여 이상 제동력 선도를 기반으로 자차량 감속도에 해당하는 제동 증압 비율 계산하고, 계산된 제동 증압 비율에 따라 차량의 각 휠에 인가되는 제동압을 증압시킨다.
프로세서(120)는 ABS 작동 시 인가 된 압력이 노면 마찰력을 초과하여 슬립을 유발하여 추가적인 제동압 상승이 불가능한 경우, 충돌 회피 가능 여부를 판단한다(S103). 이때, 프로세서(120)는 차량 주변, 옆 차선에 주행중인 차량이 존재하는 지 등에 따라 충돌 회피 가능 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(120)는 측방 및 측후방 충돌 회피 제어가 불가능 한 경우, 조향 원제어값을 유지하고, 뮤 슬립 커스(Mu slip Curve)를 기반으로 슬립 최적 ABS제어를 통해 모든 휠에 제동거리 최소화 한다(S104).
프로세서(120)는 측방 및 측후방 충돌 회피 제어가 가능한 경우, 선행차량을 기준으로 지그재그 방향으로 회피 조향 제어를 수행한다(S105). 이때, 프로세서(120)는 휠속 평균 회복력 판단하고 선회 인사이드 ABS 슬립 마찰력 최적 제어 유지하고 노면 판단 맵 기반 노면 상태를 판단하고, 판단된 노면상태에 따른 선회 아웃사이드 감압량을 판단하여 선회 회피 조향(지그재그) 및 휠 제동압 감압제어를 수행한다(S106).
이어 프로세서(120)는 충돌 회피 제어를 위한 조향 제어 명령 및 휠 제동압 제어 명령을 외부의 군집 주행 장치로 송신하기 위해 통신 장치(400)로 전송한다.
이와 같이, 본 발명은 군집 자율주행 차량의 긴급 제동에 의한 충돌 시 노면 마찰계수 최적 제어를 통해 충격을 최소화할 수 있다. 즉 본 발명은 군집 주행 차량 충돌 시 노면 마찰계수 최적화를 통해 회피 조향 및 좌/우측 휠 슬립 제어를 통해 정면 충돌 대신에 측면 충돌을 유도할 수 있다.
또한 본 발명은 ABS 미 작동 시 노면 과도 슬립 발생 전 제동 압력으로 추가적인 압력 상승으로 제동력 상승, 충격량 축소가 가능하므로 이상 제동력 선도 곡선을 고려하여 전륜 및 후륜의 제동압을 증가시켜 제동 거리를 최소화시켜 충돌을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 ABS 작동 시 노면 과도 슬립 발생으로 추가적인 제동 압력 상승이 불가능하므로 측방 및 측후방 장애물로 회피 제동 불가한 경우 기존의 조향과 ABS 제어를 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 ABS 작동 시 측방 및 측후방에 장애물이 없어 충돌 회피 제동이 가능한 경우 부분 편제동을 수행할 수 있다. 즉 선회 인사이드측의 휠에는 최고 노면마찰계수 적용을 위한 ABS 제어를 유지하고 선회 아웃사이드 측 휠의 제동압을 감압시켜 충돌 회피 제어를 할 수 있다. 또한, 본 발명은 회피 방향 선정 시 선행차량과 지그재그 형태로 조향 제어를 수행하여 충돌 가능성을 최소화 할 수 있다.
센싱 장치(200)는 차량 주변에 위치한 장애물, 예를 들어, 선행 차량을 탐지하고, 해당 장애물의 거리 및/또는 상대 속도를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 센싱 장치(200)는 이러한 외부 정보의 획득을 위해 복수의 센서를 구비할 수 있으며, 카메라, 레이더 초음파 센서, 레이저 스캐너 및/또는 코너 레이더, 라이다, 가속도 센서, 요레이트 센서, 토크 측정 센서 및/또는 휠스피드 센서, 조향각 센서 등을 더 포함할 수 있다.
GPS 수신 장치(300)는 GPS 정보를 수신하여 군집 주행 제어 장치(100)로 제공한다. 이에 군집 주행 제어 장치(100)는 GPS정보를 기반으로 차량의 위치를 확인할 수 있다.
통신 장치(400)는 무선 또는 유선 연결을 통해 신호를 송신 및 수신하기 위해 다양한 전자 회로로 구현되는 하드웨어 장치로서, 본 발명에서는 차량 내 네트워크 통신 기술, 차량 외부의 서버, 인프라, 타 차량 등과 무선 인터넷 접속 또는 근거리 통신(Short Range Communication) 기술을 이용하여 V2X, V2V, V2I 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 차량 네트워크 통신 기술로는 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등을 통해 차량 내 통신을 수행할 수 있다. 또한, 무선 통신 기술로는 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등이 포함될 수 있다. 또한, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선통신(Infrared Data Association, IrDA) 등이 포함될 수 있다.
일 예로, 통신 장치(400)는 군집 주행 차량들과 군집 주행 정보를 송수신하여 공유할 수 있다. 이때 군집 주행 정보는 군집 차량의 목적지, 경로, 차속, 차간 거리, 충돌 정보, 충돌 회피 명령 등을 포함할 수 있다.
내비게이션(500)은 군집 주행 차량들의 목적지까지의 경로 및 지도 정보를 제공하며, 도로 정보를 군집 주행 제어 장치(100)로 제공할 수 있다.
인터페이스 장치(600)는 사용자로부터의 제어 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 군집 주행 제어 장치(100)의 동작 상태 및 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다..
여기서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다. 일 예로, 입력수단은 군집 주행 대열 참여를 위한 승인 또는 거부에 대한 입력이 가능하다.
출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 출력수단은, 군집 주행 정보를 표시할 수 있으며, 일 예로, 군집 주행 정보는 목적지까지의 경로 정보, 타 차량과의 통신내용, 군집 주행 대열 합류 승인, 군집 주행 대열 해제, 군집 주행 상황등의 정보를 포함할 수 있다.
이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 전계 방출 디스플레이(Feld Emission Display, FED), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
조향 제어 장치(700)는 차량의 조향각을 제어하도록 구성될 수 있으며, 스티어링 휠, 스티어링 휠와 연동된 액츄에이터 및 액츄에이터를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
제동 제어 장치(800)는 차량의 제동을 제어하도록 구성될 수 있으며, 브레이크를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
엔진 제어 장치(900)는 차량의 엔진 구동을 제어하도록 구성될 수 있으며, 차량의 속도를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 군집 주행 중 긴급 제동 발생 시 ABS 미작동 시에는 제동압을 증압하고, ABS 작동 시 회피 가능 여부를 판단하여 회피 불가능한 경우 모든 휠의 제동거리를 최소화하도록 최적 제동 제어를 수행하고, 회피 가능한 경우, 차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 감압량을 결정하여 편제동을 수행하여 회피 제어하도록 함으로써 군집 주행 중 충돌을 최소화하도록 한다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 장치의 충돌 판단 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 충돌 예시 화면을 나타내는 도면이다.
이하에서는 도 1의 군집 주행 제어 장치(100)가 도 3의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 3의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 군집 주행 제어 장치(100)의 프로세서(120)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 3을 참조하면 군집 주행 제어 장치(100)는 선행 차량으로부터 수신한 선행 차량의 제동 정보를 기반으로 선행 차량의 제동 여부를 판단한다(S201).
선행 차량의 제동 시, 자차량의 군집 주행 제어 장치(100)는 선행 차량의 감속도 정보 및 자차량의 감속도 정보를 저장하고(S202) 선행 차량의 감속도 정보 및 자차량의 감속도 정보를 이용하여 선행 차량의 정지 제동 거리와 자차량의 정지 제동 거리를 각각 계산한다(S203).
이어 군집 주행 제어 장치(100)는 자차량의 정지 제동 거리와 선행 차량의 정지 제동 거리의 차이값이 현재 차간 거리보다 큰 지를 판단하고(S204), 큰 경우 충돌이 발생할 것으로 판단한다(S205).
도 4와 같이, 군집 주행 중 긴급 제동 발생 시 군집 주행 차량 간의 충돌이 발생할 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단 후 ABS 미작동 시 증압 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상 제동력 선도를 나타내는 그래프이다.
이하에서는 도 1의 군집 주행 제어 장치(100)가 도 5의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 5의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 군집 주행 제어 장치(100)의 프로세서(120)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 5를 참조하면 군집 주행 제어 장치(100)는 충돌 발생 가능성과 ABS 작동 여부 정보를 확인한다(S301). 즉 군집 주행 제어 장치(100)는 충돌 발생 가능성을 판단하여(S302) 충돌이 발생할 것으로 판단된 경우, ABS 작동여부를 판단하고(S303), ABS 작동 시 회피 가능 여부에 따른 제동 제어를 수행한다(S304).
반면, ABS 미작동 시, 군집 주행 제어 장치(100)는 자차량의 무게를 고려한 이상 제동 선도를 계산한다(S305).
이어 군집 주행 제어 장치(100)는 자차량의 감속도에 해당하는 전륜과 후륜에 대한 제동 증압 비율을 계산한다(S306).
이어 군집 주행 제어 장치(100)는 자차량 감속도에 해당하는 전륜과 후륜에 대한 제동 증압 비율에 따라 전륜과 후륜의 승압을 제어한다(S307).
ABS 제어 미동작 시 인가 된 압력이 노면 마찰력을 초과하여 슬립을 발생시키지 않으므로 추가적인 제동압의 상승이 가능하다. 이에 군집 주행 제어 장치(100)는 도 6의 이상 제동력 선도를 고려하여 전후륜 차등 비율을 산출할 수 있다.
차량의 감속도 a일 때, 전륜 제동력 Bf와 후륜 제동력 Br은 차량의 동적 하중 배분에 비례하며 아래 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Bf는 전륜의 제동력이고, Br은 후륜의 제동력이며, m는 노면 마찰 계수이다. m=a/g 이고, a는 차량 감속도, g는 중력가속도, Wf는 전륜 무게, Wr은 후륜 무게, W는 차량 무게, h는 무게중심, l은 축간 거리이다.
도 6과 같이 전륜 제동력 Bf와 후륜 제동력 Br에 따른 적차의 이상 선도와 공차의 이상선도가 개시되며, 차량 감속도가 증가할수록 전륜 제동력 Bf가 증가한다.
도 6과 같은 이상 제동 선도를 활용하면 차량의 무게정보(차량/전후륜)를 기반으로 차량 감속도에서 차량의 무게 중심점 이동을 고려한 노면 한계점까지의 추가 증압이 가능하다.
예를 들어, 차량 감속도가 0.5g으로 제동 중 ABS 작동 전까지 실시간으로 감속도가 0.6g으로 증가될 때 전륜의 제동압의 비율은 68%에서 72%로 증압될 수 있고 후륜의 제동압의 비율은 32%에서 28%로 감소될 수 있다.
이처럼 제동압의 비율은 이상 제동 선도와 차량 감속도에 따라 미리 실험치에 의해 설정되어 저장될 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단 후 ABS 작동 시 회피 제어 불가 시 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 회피 가능 제어를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도 1의 군집 주행 제어 장치(100)가 도 7의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 7의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 군집 주행 제어 장치(100)의 프로세서(120)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 7을 참조하면 군집 주행 제어 장치(100)는 충돌 판단 및 ABS 작동 여부 정보를 확인하고(S401), 충돌 여부를 판단하여(S402), 충돌이 발생할 것으로 판단되면 ABS 작동 여부를 판단하고(S403), ABS 미작동 시 증압 제어를 수행한다(S404).
한편, ABS 작동 시, 군집 주행 제어 장치(100)는 회피제동 시 주변 충돌 여부를 판단하여, 회피 제동이 가능한 경우(회피 제동 시 주변 충돌이 발생하지 않는 경우), 슬립 최적화 편압력 제어를 수행한다(S406).
반면 회피 제동이 불가능한 경우(회피 제동 시 주변 충돌이 발생하는 경우) 군집 주행 제어 장치(100)는 차량의 모든 휠에 대해 일반 ABS 제어를 유지하고 회피 조향을 수행하지 않는다(S407). 도 8에서는 군집 주행 중 긴급 제동 시 추종 차량 FV1이 충돌을 회피하기 위한 회피 제동 시 주변 충돌을 감지하는 예를 개시한다.
이하, 도 9 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 차량의 회피 불가능 제어를 설명하기 위한 순서도이고, 도 10a, 도 10b, 도 10c, 및 도 10d는 본 발명의 일 실시 예에 따른 뮤슬립커브(Mu slip curve)를 이용한 마찰력 최적 제어 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 진행 방향을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 판단 맵의 예시 화면이며 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 판단 맵의 예시 화면이다.
이하에서는 도 1의 군집 주행 제어 장치(100)가 도 9의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 9의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 군집 주행 제어 장치(100)의 프로세서(120)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 9는 도 7의 슬립 최적화 편압력 제어 과정 S406을 구체화한 순서도이다. 도 9를 참조하면 군집 주행 제어 장치(100)는 ABS 작동 시작되면(전륜과 후륜의 감압이 시작)(S501), 속도 회복력 즉 휠속 평균 회복력을 판단한다(S502). 이때, 첫 사이클이후에는 ABS 측 회복력을 참조할 수 있다. 이때, 속도 회복력은 ABS 최적 슬립 압력에서 감압 시 속도가 획복되는 영역의 기울기를 의미한다.
군집 주행 제어 장치(100)는 선회 인사이드(inside) ABS 슬립 마찰력 최적 제어를 유지한다(S503).
군집 주행 제어 장치(100)는 선회 아웃사이드(outside) 노면판단 맵(도 12)을 기반으로 노면을 판단할 수 있다(S504).
군집 주행 제어 장치(100)는 선회 아웃사이드 감압량 설정 맵(도 13)을 기반으로 감압량을 판단할 수 있다(S505).
군집 주행 제어 장치(100)는 선회 회피 조향 및 휠 제동압을 감압할 수 있다(S506). 이때 군집 주행 제어 장치(100)는 연속 충돌 회피를 위해 선행 차량의 조향과 반대 방향으로 지그재그 유지 방향을 설정할 수 있다.
군집 주행 제어 장치(100)는 충돌 상황이 종료되었는 지를 판단하고(S507). 충돌 상황이 종료되면 종료한다.
도 10a는 뮤 슬립 커브의 개략적인 도면이고, 도 10b는 노면별 슬립에 따른 마찰계수 상세 그래프이다. 도 10a를 참조하면 종방향 슬립제어를 통해 최적화할 수 있으며 횡방향은 슬립이 증가할수록 급격히 악화됨을 알 수 있다. 이 때문에 최대 압력으로 휠락을 시키지 않는다. 도 10b를 참조하면 좌우 슬립차 유지 압력 제어를 통한 마찰 계수를 생성하고 선회력을 확보할 수 있다.
측면/측후면 회피 조향시 옆 차선의 후행차량 또는 도로 조건(회피 가능 차선 존재)상 회피가 가능할 경우 뮤 슬립 커브의 마찰 계수를 고려한 편제동압 인가로 제동 선회력 발생하여 회피 조향이 가능하여 측면 충격을 방지할 수 있다.
충돌에너지 최소화를 위해 선회 인사이드(inside) 측 휠의 슬립을 최대화하도록 편 ABS(인사이드 전후륜 만 ABS 제어 적용)를 적용하고 선회 아웃사이드(outside) 측 휠에 인가디는 제동압은 노면별 ABS 진입 최적 슬립 압력에서 delta P(감압량)를 보상한 값으로 감압하여 충돌 종료시까지 요(Yaw) 모멘트를 유지한다. 선회 아웃사이드 휠을 최대 압력으로 승압하여 휠락 포인트의 마찰력을 손쉽게 사용하지 않고 해당 동일 마찰력을 찾아 감압 하는 이유는 횡방향 타이어 마찰력이 도 10b에서와 같이 급격히 하락하기 때문에 조정안정성 확보가 불가하기 때문이다.
장치(100)는 선회 인사이드측의 휠에는 최고 노면마찰계수 적용을 위한 ABS 제어를 유지하고 선회 아웃사이드측의 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행할 수 있으며, 휠 속도 회복율을 기초로 차량 무게 및 차속에 따라 노면을 판단하고, 최적 슬립점 압력에서 최대 압력점 압력까지의 감압을 이용하여 충돌 종료시까지 계속된 선회 요 모멘트를 발생시키는 편 제동압 / 회피 조향 인가 제어를 수행할 수 있다.
도 10c 및 도 10d를 참조하면, 압력 증가에 따른 슬립 발생 시에는 파운데이션 브레이크, 압력 오버슛(Overshoot)등에 따라 슬립 기울기로 노면을 판단할 수 없으나 ABS 이후 감압 시 ① 휠속에서 ② 휠속의 속도 회복력은 무부하 상태로 차량무게, 차속, 노면 마찰력별 타이어 특성에 따라 3차원 계측 맵(Map) 형태로 구분 가능하다.
도 11a에서는, 차량이 우측으로 선회해야 하는 경우 우측 휠에 가해지는 제동력이 좌측 휠에 가해지는 제동력보다 크다. 이처럼 좌측 휠과 우측 휠에 가해지는 제동력을 다르게 적용하여 차량의 조향 및 편제동 선회력을 발생시킬 수 있다.
도 11b 에서는 추종 차량 FV1과 FV2가 각각 지그재그 방향으로 회피 제어하는 예를 개시한다.
도 12는 차량의 무게별 차속 및 노면에 따른 휠 회복력을 매칭한 테이블을 기반으로 한 노면 판단 맵을 도시한다. 즉 차량이 공차인 경우, 중적차인 경우, 적차(만차)인 경우 차량의 무게가 달라지게 되며, 차속과 노면에 따라 회복력이 다르게 된다. 군집 주행 제어 장치(100)는 이러한 노면 판단 맵을 미리 실험치에 의해 설정하여 저장할 수 있다. 본 발명에서 장치(100)는 도 12의 노면 판단 맵을 이용하여 차속, 차량 무게, 회복력에 따라 노면의 상태를 판단할 수 있다. 이때, 노면의 상태는 아이스 상태, 눈온 상태, 비온 상태, 마른 상태 등을 포함할 수 있다.
도 13은 차량의 무게별 차속 및 노면에 따른 감압량을 매칭한 테이블을 기반으로 한 감압량 설정맵을 도시한다. 즉 차량이 공차인 경우, 중적차인 경우, 적차(만차)인 경우 차량의 무게가 달라지게 되며, 차속과 노면에 따라 감압량이 다르게 설정 된다. 군집 주행 제어 장치(100)는 이러한 감압량 설정 맵을 미리 실험치에 의해 설정하여 저장할 수 있다. 본 발명에서 장치(100)는 도 13의 감압량 설정 맵을 이용하여 차속, 차량 무게, 노면의 상태에 따라 감압량을 판단할 수 있다.
예를 들어, 군집 주행 제어 장치(100)는 시계방향으로 회피 제어 시 전륜과 후륜 슬립 ABS(최대 종방향 감속도) 제어를 시작한다. ABS 작동 직후 압력 저감, 초기 휠속도 증가, 기울기 휠속 평균 회복력이 예를 들어 0.6g 발생한고 할 때, 우측 전후륜 ABS 슬립 최적 제어를 계속하고 좌측 전후륜 감압량을 판단하여 감압 제어를 수행한다. 예를 들어, 차속이 80KPH, 회복력이 6.0g, 차량의 무게가 적차상태인 경우 노면의 상태는 마른 아스팔트(Dry asphalt)인 것으로 판단될 수 있다.
이에 차속이 80KPH, 차량의 무게가 적차상태인 경우이고, 노면의 상태가 마른 아스팔트(Dry asphalt)인 경우, 우측 최적 슬립점의 압력 대비 감압량이 1.05bar 로 결정될 수 있다.
이하, 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 제어 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집 주행 중 긴급 제동 시 충돌 에너지 축소를 위한 차량 제어 방법을 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. 이하에서는 도 1의 군집 주행 제어 장치(100)가 도 14의 프로세스를 수행하는 것을 가정한다. 또한, 도 14의 설명에서, 장치에 의해 수행되는 것으로 기술된 동작은 군집 주행 제어 장치(100)의 프로세서(120)에 의해 제어되는 것으로 이해될 수 있다.
도 14를 참조하면 군집 주행 제어 장치(100)는 ABS 미작동 여부를 판단하고(S601), ABS 미작동 시 조향 원제어값 유지, 이상 제동력 선도를 기반으로 증압(PCV압력제어밸브)동작 명령을 전송한다(S602). 이어 장치(100)는 무선 통신을 이용하여 군집 주행 차량들로 증압 동작 명령을 전송할 수 있다(S603).
군집 주행 제어 장치(100)는 ABS 작동 시 측방/측후방 회피 제어 불가한지를 판단하고(S604), 회피 제어 불가한 경우 조향 원제어값 유지, ABS 최적 슬립 제어 유지(PCV압력제어밸브)동작을 명령한다(S605). 이어 장치(100)는 무선 통신을 이용하여 군집 주행 차량들로 ABS 최적 슬립 제어 유지(PCV압력제어밸브)동작을 명령을 전송할 수 있다(S603).
S604 단계에서 회피 제어가 가능한 경우 선행차량 참조 지그재그 회피 조향, 선회 인사이드 ABS 최적 슬립 제어 유지 및 선회 아웃사이드(PCV압력제어밸브)동작을 명령한다(S606). 이어 군집 주행 제어 장치(100)는 무선 통신을 이용하여 군집 주행 차량들로 선행차량 참조 지그재그 회피 조향, 선회 인사이드 ABS 최적 슬립 제어 유지 및 선회 아웃사이드(PCV압력제어밸브)동작 명령을 전송할 수 있다(S603).
이와 같이 본 발명은 군집 주행 중 긴급 제동 시 노면 한계 마찰력 보다 낮은 제동압력 발생 영역(ABS 진입 전)이나, 노면 한계 이후(ABS 제어 인가/휠 슬립 발생)의 모든 경우에 대해서 타이어 노면 접지력을 이용하여 연쇄 충돌에 따른 충격이 선행차량에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 15를 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)
- 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하고, 상기 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하여 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 획득되는 데이터 및 상기 프로세서에 의해 구동되는 알고리즘이 저장되는 저장부;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 제동압의 감압량을 산출하고, 상기 제동압의 감압량에 따라 편제동을 제어하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
속도 회복력, 상기 차속, 및 상기 차량 무게에 따라 노면의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 저장부는,
차량 무게별로 상기 차속 및 상기 노면의 상태에 매칭된 속도 회복력을 저장하는 노면 판단 맵과,
상기 차량 무게별로, 상기 차속 및 상기 노면의 상태에 매칭된 상기 감압량을 저장하는 감압량 설정 맵
이 저장되는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
선행 차량을 기준으로 추종 차량들이 지그재그 형태로 회피 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
선회 인사이드(inside) 측 휠에 최고 노면 마찰 계수를 적용하여 상기 ABS 제어를 유지하고, 선회 아웃사이드(outside) 측 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 ABS 미작동 시 조향제어를 유지하고 이상 제동력 선도에 따라 차량 휠의 제동압의 증압을 제어하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 프로세서는,
차량의 감속도 증가 시 상기 이상 제동력 선도에 따라 상기 차량의 전륜에 가해지는 제동압을 증가시키고 후륜에 가해지는 제동압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 불가능한 경우,
조향 제어를 유지하고 차량 휠의 제동거리를 최소화할 수 있는 상기 차량 휠의 슬립 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 차량 충돌 가능성이 존재하는 경우, 충돌 회피 제어 및 좌측 휠 슬립과 우측 휠 슬립을 제어하여 차량의 측면 충돌을 유도하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
선행차량의 감속도와 자차량의 감속도를 이용하여 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 산출하고, 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 이용하여 상기 충돌 가능성을 판단하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 장치. - 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하고, 상기 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하여 상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 군집 주행 제어 장치; 및
상기 군집 주행 제어 장치로부터 수신한 충돌 회피 제어 및 제동 제어 명령을 군집 주행 차량들로 송신하는 통신 장치;를 포함하고,
상기 군집 주행 제어 장치는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
차속, 차량 무게, 및 노면의 상태에 따라 제동압의 감압량을 산출하고, 상기 제동압의 감압량에 따라 편제동을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템. - 청구항 11에 있어서,
상기 군집 주행 제어 장치는,
속도 회복력, 상기 차속, 및 상기 차량 무게에 따라 노면의 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템. - 청구항 11에 있어서,
상기 군집 주행 제어 장치는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
선행 차량을 기준으로 추종 차량들이 지그재그 형태로 회피 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템. - 청구항 11에 있어서,
상기 군집 주행 제어 장치는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
선회 인사이드 측 휠에 최고 노면 마찰 계수를 적용하여 상기 ABS 제어를 유지하고, 선회 아웃사이드 측 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 시스템. - 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하는 단계;
상기 충돌 가능성이 존재하는 경우, ABS(Anti-Lock Brake System) 작동 여부를 판단하는 단계;
상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계; 및
충돌 회피 제어 및 제동 제어 명령을 군집 주행 차량들로 송신하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 군집 주행 중 충돌 발생 가능성을 판단하는 단계는,
선행차량의 감속도와 자차량의 감속도를 이용하여 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 산출하고, 상기 선행 차량의 정지 제동 거리와 상기 자차량의 정지 제동 거리를 이용하여 상기 충돌 가능성을 판단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는,
속도 회복력, 차속, 및 차량 무게에 따라 노면의 상태를 판단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
선행 차량을 기준으로 추종 차량들이 지그재그 형태로 회피 방향을 제어하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는,
상기 ABS 작동 시 충돌 회피 제어가 가능한 경우
선회 인사이드 측 휠에 최고 노면 마찰 계수를 적용하여 상기 ABS 제어를 유지하고, 선회 아웃사이드 측 휠에 인가되는 제동압을 감압하여 부분 편제동을 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 ABS 작동 여부에 따라 충돌 회피 제어 또는 제동 제어를 수행하는 단계는,
상기 ABS 미작동 시 조향제어를 유지하고 이상 제동력 선도에 따라 차량 휠의 제동압의 증압을 제어하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 군집 주행 제어 방법.
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