KR20220108250A - 환경차의 고장 제어 시스템 - Google Patents

환경차의 고장 제어 시스템 Download PDF

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KR20220108250A
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vehicle
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hdp
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KR1020210010272A
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김주범
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

고속도로 주행 파일럿(Highway Driving Pilot: HDP) 시스템이 적용된 환경차의 고장 제어 시스템에 있어서, 상기 환경차의 고장 제어 시스템은, 구동모터를 제어하는 VCU(Vehicle Control Unit) 제어기, 상기 환경차의 브레이크를 제어하는 IEB(Integrated Electric Booster)를 제어하고 상기 VCU 제어기로 회생제동을 요청하는 IEB 제어기, 상기 환경차에 적용된 인지 제어 센서들을 통해 판단한 상기 환경차의 주변 상황에 기초하여 상기 환경차의 요구 감속도를 산출하고, 상기 요구 감속도를 상기 IEB 제어기로 전송하는 HDP 제어기를 포함하고, 상기 IEB 제어기가 출력하는 고장 메시지의 종류 또는 상기 HDP 제어기와 상기 IEB 제어기 간의 통신 고장에 따라, 상기 구동모터의 회생제동 또는 상기 브레이크를 통한 제동 중 적어도 하나 이상이 수행된다.

Description

환경차의 고장 제어 시스템{System for controlling failure of environmental vehicle}
본 발명은 환경차의 고장 시 안정성 확보를 위한 최소 위험 전략 제어를 수행하기 위한 환경차의 고장 제어 시스템에 관한 것이다.
최근, 자율주행차량에 대한 관심과 기술 개발이 활발히 이루어 지고 있다. 완전 자율주행차량의 적용은 차량의 성능 외에도 관련 법규 수립 및 사회적 동의가 이루어져야 하기 때문에 매우 신중하게 다루어지고 있다. 또한 차량의 자율주행 시에 발생될 수 있는 고장 및 사고에 대비할 수 있는 장치가 얼마나 안전하게 확보되어 있느냐가 자율주행 차량의 상용화에 있어 매우 중요한 요소이다.
자율주행 기술의 단계 중 LEVEL 3 수준의 기술은 제한된 자율주행(Conditional Automation)을 제공한다. 제한된 자율주행 시스템은 차량에 고장이 발생되면 운전를 향해 알람을 발생시키고, 비상시에는 운전자에게 차량의 제어권을 이양하도록 구성된다. 하지만, 평소 전방 주시에 소홀한 LEVEL 3 차량의 운전자는 차량의 비상상황 발생시 즉시 대응할 수 없을 수 있고, 운전자 제어권 이양 이전에도 차량의 안정성은 확보되어야 한다. 따라서, 차량에 장착된 제어기들은 차량의 안정성 확보를 위한 최선의 제어 전략을 구축해야 한다.
다만, 브레이크 및 이를 제어하는 제어기의 고장, 제어기들 간의 통신 고장 등 다양한 고장 상황에서 제어기들 간의 최선의 제동 제어 전략에 대해 구체적인 대안이 마련되지 않은 실정이다. 특히나, 직접적인 제동을 수행하는 브레이크 관련 고장 시에, 제어기들 간의 제동을 위한 제어 전략에 대해서는 구체적인 방안이 논의되지 않고 있다.
본 발명의 기술적 과제는 브레이크 고장, IEB((Integrated Electric Booster) 고장 및 통신 고장 등 다양한 고장 상황에도 환경차의 제동을 수행하여 차량 안정성을 확보할 수 있는 환경차의 고장 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 환경차의 고장 제어 시스템을 제공한다. 고속도로 주행 파일럿(Highway Driving Pilot: HDP) 시스템이 적용된 환경차의 고장 제어 시스템에 있어서, 상기 환경차의 고장 제어 시스템은, 구동모터를 제어하는 VCU(Vehicle Control Unit) 제어기, 상기 환경차의 브레이크를 제어하는 IEB(Integrated Electric Booster)를 제어하고 상기 VCU 제어기로 회생제동을 요청하는 IEB 제어기, 상기 환경차에 적용된 인지 제어 센서들을 통해 판단한 상기 환경차의 주변 상황에 기초하여 상기 환경차의 요구 감속도를 산출하고, 상기 요구 감속도를 상기 IEB 제어기로 전송하는 HDP 제어기를 포함하고, 상기 IEB 제어기가 출력하는 고장 메시지의 종류 또는 상기 HDP 제어기와 상기 IEB 제어기 간의 통신 고장에 따라, 상기 구동모터의 회생제동 또는 상기 브레이크를 통한 제동 중 적어도 하나 이상이 수행된다.
일 예에 의하여, 상기 HDP 제어기는 상기 IEB 제어기로부터 수신한 고장 메시지의 종류에 따라 상기 IEB의 고장의 종류를 판단하고, 상기 IEB 제어기는 상기 HDP 제어기로 송신하는 고장 메시지의 종류에 기초하여 상기 IEB의 고장의 종류를 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 IEB 제어기는 상기 HDP 제어기로 고장 메시지를 전송하고, 상기 고장 메시지는 상기 IEB 제어기로 데이터를 전송하는 차량 센서에 고장이 발생된 것을 의미하는 제1 고장 메시지 및 상기 브레이크의 제어가 불가능한 고장을 의미하는 제2 고장 메시지를 포함하고, 상기 차량 센서는 요레이트 센서, 휠속 센서 및 가속도 센서를 포함한다.
일 예에 의하여, 상기 IEB 제어기가 상기 제1 메시지를 출력한 경우, 상기 IEB 제어기는 상기 요구 감속도에 기초하여 도출된 상기 구동모터의 회생제동량을 상기 VCU 제어기로 전송하고 상기 IEB를 제어하여 상기 브레이크를 동작시킨다.
일 예에 의하여, 상기 IEB 제어기가 상기 제2 메시지를 출력한 경우, 상기 IEB 제어기는 상기 IEB 제어기와 상기 VCU 제어기 간의 통신이 가능한지 여부를 확인하고, 상기 VCU 제어기는 상기 구동모터를 통한 회생제동이 가능한지 확인한다.
일 예에 의하여, 상기 IEB 제어기와 상기 VCU 제어기 간의 통신이 가능하고 상기 구동모터를 통한 회생제동이 가능한 경우, 상기 IEB 제어기는 상기 VCU 제어기로 상기 요구 감속도에 기초하여 도출된 상기 구동모터의 회생제동량을 전송한다.
일 예에 의하여, 상기 환경차의 정차 이후에 상기 IEB 제어기는 전자식 파킹 브레이크(Electric Parking Brake: EPB)를 동작시킨다.
일 예에 의하여, 상기 IEB 제어기와 상기 HDP 제어기 간의 통신이 고장난 경우, 상기 IEB 제어기는 기설정된 제동량에 기초하여 상기 브레이크를 통한 상기 환경차의 제동을 수행한다.
일 예에 의하여, 상기 IEB의 고장이 상기 브레이크의 제어가 불가능한 고장을 의미하거나 상기 IEB 제어기와 상기 HDP 제어기 간의 통신이 고장난 경우, 상기 HDP 제어기는 상기 환경차의 감속도에 기초하여 상기 IEB의 상기 환경차의 주행 위험을 최소화 하는 최소 위험 전략(Minimum Risk Maneuvers: MRM) 제어가 수행되고 있는지 판단한다.
일 예에 의하여, 상기 HDP 제어기는 상기 요구 감속도를 특정 감속량으로 고정시킨다.
일 예에 의하여, 상기 HDP 제어기는 상기 환경차에 장착된 클러스터에 운전자에게 경고 메시지를 출력하도록 요청한다.
일 예에 의하여, 상기 HDP 제어기는 상기 환경차에 적용된 가속도 센서를 이용하여 상기 환경차의 감가속 여부를 파악하고, 상기 환경차가 가속되고 있거나 상기 환경차의 감속도가 기설정된 범위를 벗어난 경우 상기 HDP 제어기는 상기 상기 VCU 제어기로 상기 요구 감속도를 직접 전송한다.
일 예에 의하여, 상기 환경차의 감속도가 기설정된 범위 내인 경우, 상기 HDP 제어기는 상기 IEB 제어기 또는 상기 VCU 제어기 중 적어도 하나의 제어기를 통한 상기 환경차의 제동 제어가 수행되고 있음을 파악한다.
일 예에 의하여, 상기 VCU 제어기는 상기 HDP 제어기로부터 수신한 상기 요구 감속도에 기초하여 상기 구동모터의 회생제동량을 산출하고, 산출된 상기 회생제동량에 기초하여 상기 구동모터를 제어한다.
일 예에 의하여, 상기 HDP 제어기는 가속도 센서를 통해 획득한 상기 환경차의 감속도에 기초하여 상기 환경차의 정차 여부를 판단하고, 상기 HDP 제어기는 상기 환경차의 정차 시 상기 VCU 제어기로 기어의 단수를 P단으로 변속하는 것을 요청한다.
일 예에 의하여, 상기 HDP 제어기가 상기 기어의 단수의 P단 변속을 알리는 신호를 수신하면 상기 VCU 제어기로 전송하는 상기 요구 감속도의 전송을 중지한다.
본 발명의 실시예에 따르면, IEB의 고장의 종류와 IEB 제어기와 HDP 제어기 간의 통신 고장에 따라 환경차의 제동을 위한 전략이 달라질 수 있다. IEB 제어기는 HDP 제어기와의 통신에 고장이 발생된 경우에 직접 브레이크를 동작시켜 환경차를 제동시킬 수 있다. 또한, 브레이크 및 IEB에 고장이 발생된 경우, IEB 제어기는 VCU 제어기와의 협조 제어를 통해 회생제동을 수행할 수 있고, 회생제동에 의해 환경차가 제동될 수 있다. 결론적으로, 다양한 고장 상황에도 불구하고 IEB 제어기는 환경차의 제동을 수행하여 차량 안정성을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, HDP 제어기는 IEB 또는 브레이크가 고장난 경우 및 IEB 제어기와의 통신에 고장이 발생된 경우 VCU 제어기로 직접 요구 감속도를 전송하여 VCU 제어기가 구동모터의 회생제동을 수행하도록 지시할 수 있다. 즉, IEB 제어기에 의한 브레이크 제어가 불가능한 상황에서도 HDP 제어기는 환경차의 회생제동을 수행하여 차량 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경차의 고장 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IEB 제어기에 의한 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IEB 고장 시의 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HDP 제어기에 의한 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEB 제어기와 HDP 제어기 간의 통신 고장 시의 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEB의 MRM 제어의 수행 여부를 판단하는 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환경차의 고장 제어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 환경차의 고장 제어 시스템(1)은 환경차에 장착되는 인지 제어 센서들(10, 20, 30), 환경차에 장착되는 차량 센서(50), 휠속 센서(60), 다수의 제어기들(110, 130, 150), 브레이크(200), 구동모터(300) 및 클러스터(400)에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 환경차는 엔진이 적용되지 않은 순수 전기차(Electric Vehicle: EV) 또는 수소 전기차(Fuel Cell Electric Vehicle: FCEV)일 수 있다.
제어기들(110, 130, 150)은 VCU(Vehicle Control Unit) 제어기(110), IEB(Integrated Electric Booster) 제어기(130) 및 HDP(Highway Driving Pilot) 제어기(150)를 포함할 수 있다. 본 발명에서, VCU 제어기(110)는 구동모터(300)의 구동 및 제동을 제어하는 제어기를 의미할 수 있고, IEB 제어기(130)는 브레이크(200)를 직접적으로 제어하는 IEB(135)를 제어하는 제어기를 의미할 수 있고, HDP 제어기(150)는 환경차의 자율주행을 제어하는 제어기를 의미할 수 있다. 일 예로, HDP 제어기(150)는 고속도로 주행, 자동차전용도로 주행 및 저속 주행 상황에서 차간거리 및 차로 유지 기능을 활성화하여 운전자의 핸즈-오프(Hands-off)를 허용하는 주행 편의시스템을 구현하는 제어기를 의미할 수 있다.
인지 제어 센서들(10, 20, 30)은 카메라(10), 레이더(20) 및 라이다(30)를 포함할 수 있다.
카메라(10)는 차량의 전방, 후방 및/또는 측방을 감지하고, 이를 통해 획득한 데이터를 HDP 제어기(150)로 전송할 수 있다. 카메라(10)가 획득하는 데이터들은 전방의 차량에 대한 데이터, 전방의 차선에 대한 데이터, 전방의 사이클리스트에 대한 데이터, 교통 표지판에 대한 데이터, 액티브 하이빔 컨트롤(AHBC)에 대한 데이터, 휠 디텍션(wheel detection)에 대한 데이터, 교통 신호등에 대한 데이터, 로드 마킹(예컨대, 도로 위의 화살표)에 대한 데이터, 로드 프로파일(예컨대, 전방 도로 형상(굴곡, 과속 방지턱 또는 홀(hole))을 인식하여 서스펜션 제어를 통해 승차감을 향상시키기 위한 데이터)에 대한 데이터, 시맨틱 프리 스페이스(예컨대, 바운더리 라벨링)에 대한 데이터, 일반적 물체(측면 차량 등)에 대한 데이터, 어드밴스트 패쓰 플래닝(advanced path planning)에 대한 데이터(예를 들어, 차선이 없거나 오염된 도로에서도 주변 환경을 통한 Deep Learning으로 차량 주행 예상 경로를 예측하기 위한 데이터), 오도메트리(odometry)에 대한 데이터(예컨대, 주행 도로 랜드 마크를 인식하여 GPS의 인식 정보와 융합시키기 위한 데이터), 주차 라인에 대한 데이터 및 주차를 위한 차량과 차량 사이의 간격에 대한 데이터 등을 포함할 수 있다.
레이더(20)는 차량의 전방, 후방 및 측방 영역의 물체를 감지할 수 있다. 레이더(20)는 물체의 거리나 속도, 각도를 측정하기 위해 전자기파를 사용하는 센서 장치일 수 있다. 레이더(20)는 주파수 변조 반송파(FMCW, Frequency Modulation Carrier Wave) 또는 펄스 반송파(Pulse Carrier) 방식을 이용하여 수평각도 30도 범위에서 150m 전방까지의 물체를 감지할 수 있다. 레이더(20)가 획득한 데이터는 HDP 제어기(150)로 전송될 수 있다.
라이다(30)는 차량의 전방, 후방 및 측방 영역을 감지할 수 있다. 라이다(30)는 레이저 송신 모듈, 레이저 검출 모듈, 신호 수집 및 처리 모듈, 데이터 송수신 모듈로 구성될 수 있고, 레이저의 광원은 250 nm 내지 11 μm 의 파장 영역에서 파장을 가지거나 파장 가변이 가능한 레이저 광원들이 사용될 수 있다. 또한 라이다(30)는 신호의 변조 방식에 따라서, TOF(time of flight) 방식과 phase shift 방식으로 구분될 수 있다. 라이다(30)가 획득한 데이터는 HDP 제어기(150)로 전송될 수 있다.
차량 센서(50)은 차량의 주행 상태를 감지하는 센서를 의미할 수 있다. 차량 센서(50)는 요레이트 센서 및 가속도 센서를 포함할 수 있다. 요레이트 센서는 스티어링 휠이 회전한 조향각을 감지하거나 차량의 기울어진 요레이트값을 감지할 수 있다. 가속도 센서는 수직가속도 센서 및 종가속도 센서를 포함함 수 있다. 수직가속도 센서는 차량의 주행 방향과 수직하는 방향(즉, 중력 방향)으로 가속도가 변화하는 것을 감지할 수 있다. 수직가속도 센서가 감지한 값을 기초로 차량의 수직방향 거동량이 산출될 수 있다. 종가속도 센서는 차량의 앞뒤 방향의 종가속도를 감지할 수 있다. 종가속도 센서가 감지한 값은 차량 전방의 장애물 유무를 판단하는데 사용될 수 있다. 따라서, 가속도 센서를 이용하여 환경차의 감속도 및 환경차의 정차 여부를 파악할 수 있다.
휠속 센서(60)는 차량의 종방향 차속 변화를 감지할 수 있다. 휠속 센서(60)는 차량의 전륜 및 후륜에 각각 배치될 수 있다. 즉, 휠속 센서(60)는 전륜의 휠 속도 및 후륜의 휠 속도를 각각 감지할 수 있다.
제어기들(110, 130, 150)은 환경차의 자율주행 시의 위험을 최소화 하는 상태로 환경차를 일시적으로 제어하는 최소 위험 전략(Minimum Risk Maneuvers: MRM) 제어를 수행할 수 있다. 제어기들(110, 130, 150)들은 서로 데이터의 송수신을 통해 환경차의 위험을 최소화하기 위한 제동 전략을 수립할 수 있다.
VCU 제어기(110)는 구동모터(300)의 가속 및 변속을 제어하고 구동모터(300)의 회생제동을 실행할 수 있다. IEB 제어기(130)는 브레이크(200)를 직접 제어하는 IEB(135)를 제어하기 위한 제동 요구토크를 출력할 수 있고, 회생 제동에 대한 요구사항을 출력할 수 있다. 회생 제동에 대한 요구사항은 회생제동량을 의미할 수 있다. IEB 제어기(130)는 차량 센서(50) 및 휠속 센서(60)로부터 데이터를 획득할 수 있다. IEB 제어기(130)는 수신한 환경차의 휠 속도 정보를 HDP 제어기(150)로 전송할 수 있다. IEB 제어기(130)는 HDP 제어기(150)로부터 수신한 차량의 요구 감속도에 기초하여 제동을 위한 제동 요구토크 및 회생제동을 위한 회생제동량을 산출할 수 있다. 구체적으로, IEB 제어기(130)는 IEB(135)로 제동 요구토크를 전송할 수 있고, VCU 제어기(110)로 회생제동량을 전송할 수 있다. VCU 제어기(110)는 IEB 제어기(130)로부터 수신한 회생제동량에 기초하여 구동모터(300)의 회생제동을 제어할 수 있다. VCU 제어기(110)는 구동모터(300)의 회생제동을 실행한 회생제동 실행량을 IEB 제어기(130)로 전송할 수 있고, 구동모터(300)의 구동에 따른 출력토크를 IEB 제어기(130)로 전송할 수 있다. HDP 제어기(150)는 인지 제어 센서들(10, 20, 30) 및 차량 센서(50)로부터 수신한 데이터들에 기초하여 환경차의 주변 상황을 판단할 수 있고, 주변 상황에 따른 차량의 요구 감가속도를 산출할 수 있다. 예를 들어, HDP 제어기(150)는 전방 차량과의 충돌이 예상되는 경우 전방 차량과의 거리, 상대 속도 등에 기초하여 차량의 요구 감속도를 산출할 수 있다. 차량의 요구 감가속도는 환경차의 거동을 제어하기 위한 파라미터일 수 있다.
IEB 제어기(130)는 환경차의 정차 이후에 전자식 파킹 브레이크(Electric Parking Brake: EPB, 80)를 동작시킬 수 있다. 환경차의 최소 위험 전략(Minimum Risk Maneuvers: MRM) 제어의 수행에 의해 환경차가 완전 정차되면, 환경차의 안정성을 위해 IEB 제어기(130)는 전자식 파킹 브레이크(80)를 동작시킬 수 있다.
HDP 제어기(150)는 환경차에 장착된 클러스터(400)에 운전자에게 경고 메시지를 출력하도록 요청할 수 있다. HDP 제어기(150)는 현재 환경차의 상황을 운전자에게 인지시키기 위해 클러스터(400)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전방 차량과 환경차 간의 충돌이 예상되는 경우, 클러스터(400)는 운전자에게 경고 메시지를 출력할 수 있다. 추가적으로, HDP 제어기(150)는 주변 차량이 환경차의 고장을 파악할 수 있도록 환경차의 비상등 및 클락션을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IEB 제어기에 의한 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IEB 고장 시의 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, IEB 제어기(130)는 HDP 제어기(150)로 고장 메시지를 출력할 수 있다. 고장 메시지는 IEB 제어기(130)로 데이터를 전송하는 차량 센서(50) 및 휠속 센서(60)에 고장이 발생된 것을 의미하는 제1 고장 메시지 및 브레이크(200)의 제어가 불가능한 고장을 의미하는 제2 고장 메시지를 포함할 수 있다. IEB 제어기(130)는 HDP 제어기(150)로 송신하는 고장 메시지의 종류에 기초하여 IEB(135)와 관련된 고장의 종류를 판단할 수 있다. 즉, 제2 고장 메시지는 IEB(135)의 고장 및 브레이크(200)의 고장을 알리는 메시지를 의미할 수 있다(S100).
IEB 제어기(130)가 출력한 고장 메시지가 제1 고장 메시지인 경우, HDP 제어기(150)의 요구사항에 따라 종방향 제동제어, VCU 제어기(110)를 통한 가속제어 및 회생제동이 가능할 수 있다. 즉, 환경차의 자율주행이 정상적으로 수행될 수 있다(S150).
이 후, IEB 제어기(130)는 출력한 고장 메시지가 제2 고장 메시지인지 여부를 판단할 수 있다(S200).
IEB 제어기(130)가 출력한 고장 메시지가 제2 고장 메시지인 경우, IEB 제어기(130)를 통한 브레이크(200)의 제어는 불가능 할 수 있다. 따라서, HDP 제어기(150)가 IEB 제어기(130)로 환경차의 제동을 위한 요구 감속도를 전송하더라도 IEB 제어기(130)는 요구 감속도에 대응하는 제동력을 생성할 수 없다. 따라서, IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 협조 제어를 통해 환경차의 요구 감속도에 대응하는 제동력이 생성되어야 한다. 이 때, HDP 제어기(150)는 최소 위험 전략(MRM) 제어를 위해 환경차의 요구 감속도를 특정 감속도로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 감속도는 -4m/s2 일 수 있다. 다만, HDP 제어기(150)에 의해 환경차와 전방 차량 간의 거리 및 환경차와 전방 차량 간의 상대 속도 등을 분석한 결과 환경차와 전방 차량 간의 충돌 위험이 판단된 경우, HDP 제어기(150)는 환경차의 요구 감속도를 특정 감속도보다 큰 감속량으로 변경할 수 있다(S210)
IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 협조 제어에 의한 구동모터(300)의 회생제동이 가능한지 판단하기 위해 IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 통신이 가능한지 여부 및 구동모터(300)의 회생제동이 가능한지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, IEB 제어기(130)는 IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 통신이 가능한지 여부를 확인할 수 있고, VCU 제어기(110)는 구동모터(200)를 통한 회생제동이 가능한지 확인할 수 있다. 예를 들어, 구동모터(200)를 통한 회생제동이 불가능한 경우는 구동모터(200)에 전원을 공급하는 고전압 배터리(미도시)의 SOC(State of charge)가 기설정된 레벨 이상인 경우 및 구동모터(200)가 고장난 경우를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기설정된 레벨은 고전압 배터리(미도시)의 완충전 상태의 충전 레벨과 근접할 수 있다(S220).
IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 통신이 불가능하거나 구동모터(300)의 회생제동이 불가능한 경우, IEB 제어기(130)는 환경차의 최소 위험 전략(MRM) 제어를 수행할 수 없다. 다만, 후술하는 HDP 제어기(150)를 통한 최소 위험 전략(MRM) 제어를 통해 환경차의 안정성을 확보할 수 있다(S230).
IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 통신이 가능하고 구동모터(300)의 회생제동이 가능한 경우, IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 협조 제어를 통해 구동모터(300)의 회생제동을 수행할 수 있다. IEB 제어기(130)는 HDP 제어기(150)로부터 수신한 차량의 요구 감속도에 기초하여 구동모터(300)의 회생제동량을 산출할 수 있다. 이 때, IEB 제어기(130)는 VCU 제어기(110)로 “” 값을 가진 구동 요구토크를 전송할 수 있다. 즉, 제동에 의한 감속이 요구되는 상황이므로, IEB 제어기(130)는 구동모터(300)의 구동이 아닌 회생제동을 수행하게 하는 신호를 VCU 제어기(110)로 전송할 수 있다. IEB 제어기(130)에 의해 산출된 구동모터(300)의 회생제동량에 기초하여 VCU 제어기(110)는 회생제동을 수행할 수 있다. 회생제동에 의해 환경차의 요구 제동력이 만족될 수 있고, 환경차는 안전한 지역으로 이동되거나 정차될 수 있다. 구동모터(300)의 회생제동 결과 환경차가 완전히 정차된 경우, IEB 제어기(130)는 전자식 파킹 브레이크(80)를 동작시킬 수 있다(S240).
IEB 제어기(130)는 IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생되었는지 여부를 판단할 수 있다. IEB 제어기(130)가 고장 메시지를 출력하지 않지만 IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생될 수도 있다. 만약, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생되지 않은 경우, 환경차는 정상적으로 제어될 수 있다(S300).
IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생된 경우, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 데이터 교환을 통해 IEB 제어기(130)가 브레이크(200)를 제어하는 것이 불가능할 수 있다. 일반적으로, HDP 제어기(150)가 IEB 제어기(130)로 환경차의 요구 감속도를 전송하고, IEB 제어기(130)는 환경차의 요구 감속도에 기초하여 요구 제동 토크를 산출하여 브레이크(200)를 제어한다. 다만, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생된 경우, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 데이터 교환을 통해 IEB 제어기(130)가 브레이크(200) 또는 IEB(135)를 제어할 수 없다(S310).
따라서, IEB 제어기(130)는 기설정된 제동량에 기초하여 브레이크(200)를 통한 환경차의 제동을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기설정된 제동량은 환경차의 주변 상황 및 주행 상태를 고려하지 않고 미리 결정된 값으로, 특정 감속도로 환경차의 종방향 감속 제어를 수행할 수 있는 제동량을 의미할 수 있다. 즉, IEB 제어기(130)는 고장 메시지를 출력하지 않지만 IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생된 경우 미리 설정된 제동량에 기초하여 브레이크(200)를 동작시킬 수 있다(S320).
본 발명의 실시예에 따르면, IEB(135)의 고장의 종류와 IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신 고장에 따라 환경차의 제동을 위한 전략이 달라질 수 있다. IEB 제어기(130)는 HDP 제어기(150)와의 통신에 고장이 발생된 경우에 직접 브레이크(200)를 동작시켜 환경차를 제동시킬 수 있다. 또한, 브레이크(200) 및 IEB(135)에 고장이 발생된 경우, IEB 제어기(130)는 VCU 제어기(110)와의 협조 제어를 통해 회생제동을 수행할 수 있고, 회생제동에 의해 환경차가 제동될 수 있다. 결론적으로, 다양한 고장 상황에도 불구하고 IEB 제어기(130)는 환경차의 제동을 수행하여 차량 안정성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HDP 제어기에 의한 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IEB 제어기와 HDP 제어기 간의 통신 고장 시의 환경차의 고장 제어 방법을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, IEB 제어기(130)는 HDP 제어기(150)로 고장 메시지를 출력할 수 있다. 고장 메시지는 IEB 제어기(130)로 데이터를 전송하는 차량 센서(50) 및 휠속 센서(60)에 고장이 발생된 것을 의미하는 제1 고장 메시지 및 브레이크(200)의 제어가 불가능한 고장을 의미하는 제2 고장 메시지를 포함할 수 있다. HDP 제어기(150)는 IEB 제어기(130)로부터 수신한 고장 메시지의 종류에 기초하여 IEB(135)와 관련된 고장의 종류를 판단할 수 있다. 즉, 제2 고장 메시지는 IEB(135)의 고장 및 브레이크(200)의 고장을 알리는 메시지를 의미할 수 있다(S1100).
HDP 제어기(150)가 수신한 고장 메시지가 제1 고장 메시지인 경우, HDP 제어기(150)의 요구사항에 따라 종방향 제동제어, VCU 제어기(110)를 통한 가속제어 및 회생제동이 가능할 수 있다. 즉, 환경차의 자율주행이 정상적으로 수행될 수 있다(S1150).
이 후, HDP 제어기(150)는 수신한 고장 메시지가 제2 고장 메시지인지 여부를 판단할 수 있다(S1200).
HDP 제어기(150)가 수신한 고장 메시지가 제2 고장 메시지인 경우, IEB 제어기(130)가 HDP 제어기(150)로부터 수신한 데이터에 기초하여 브레이크(200)를 제어하는 것이 불가능 할 수 있다. 따라서, HDP 제어기(150)가 IEB 제어기(130)로 환경차의 제동을 위한 요구 감속도를 전송하더라도 IEB 제어기(130)는 요구 감속도에 대응하는 제동력을 생성할 수 없다. 따라서, IEB 제어기(130)와 VCU 제어기(110) 간의 협조 제어를 통해 환경차의 요구 감속도에 대응하는 제동력이 생성되어야 한다. 이 때, HDP 제어기(150)는 최소 위험 전략(MRM) 제어를 위해 환경차의 요구 감속도를 특정 감속도로 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 감속도는 -4m/s2 일 수 있다. 다만, HDP 제어기(150)에 의해 환경차와 전방 차량 간의 거리 및 환경차와 전방 차량 간의 상대 속도 등을 분석한 결과 환경차와 전방 차량 간의 충돌 위험이 판단된 경우, HDP 제어기(150)는 환경차의 요구 감속도를 특정 감속도보다 큰 감속량으로 변경할 수 있다(S1210)
HDP 제어기(150)는 IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생되었는지 여부를 판단할 수 있다. IEB 제어기(130)가 고장 메시지를 출력하지 않지만 IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생될 수도 있다. 만약, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생되지 않은 경우, 환경차는 정상적으로 제어될 수 있다(S1300).
IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생된 경우, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 데이터 교환을 통해 IEB 제어기(130)가 브레이크(200)를 제어하는 것이 불가능할 수 있다. 일반적으로, HDP 제어기(150)가 IEB 제어기(130)로 환경차의 요구 감속도를 전송하고, IEB 제어기(130)는 환경차의 요구 감속도에 기초하여 요구 제동 토크를 산출하여 브레이크(200)를 제어한다. 다만, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신에 고장이 발생된 경우, IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 데이터 교환을 통해 IEB 제어기(130)가 브레이크(200) 또는 IEB(135)를 제어할 수 없다(S1310).
HDP 제어기(150)는 IEB(135)를 통한 최소 위험 전략(MRM) 제어가 정상적으로 수행되고 있는지 판단할 수 있다. 최소 위험 전략(MRM) 제어가 정상적으로 수행되는지 여부는 환경차의 감속 여부 및 환경차의 감속도의 정도에 기초하여 판단될 수 있다(S1400).
HDP 제어기(150)는 직접적으로 IEB(135) 및 브레이크(200)를 제어할 수 없는바, VCU 제어기(110)를 통한 구동모터(300)의 회생제동을 제어하게 된다. 최소 위험 전략(MRM) 제어가 정상적으로 수행된다면, HDP 제어기(150)는 추가적인 제어를 수행하지 않을 수 있다(S1500).
다만, 최소 위험 전략(MRM) 제어가 정상적으로 수행되지 않는다면, HDP 제어기(150)는 VCU 제어기(110)로 환경차의 요구 감속도를 전송할 수 있다. 환경차의 요구 감속도를 수신한 VCU 제어기(110)는 요구 감속도에 부합하는 회생제동량을 산출할 수 있고, 회생제동량에 기초하여 구동모터(300)를 제어하여 회생제동을 수행할 수 있다. 회생제동에 의해 환경차의 요구 제동력이 만족될 수 있고, 환경차는 안전한 지역으로 이동되거나 정차될 수 있다. 이 때, 요구 제동력은 HDP 제어기(150)가 환경차의 요구 감속도에 대응되는 제동력을 의미할 수 있다. 구동모터(300)의 회생제동 결과 환경차가 완전히 정차된 경우, HDP 제어기(150)는 VCU 제어기(110)로 기어의 단수를 P단으로 변속하는 것을 요청할 수 있다. VCU 제어기(110)는 기어의 단수가 P단으로 변송되면 HDP 제어기(150)로 P단 변속이 완료되었다는 신호를 전송할 수 있다. HDP 제어기(150)가 기어의 단수의 P단 변속을 알리는 신호를 수신하면 VCU 제어기(110)로 전송하는 요구 감속도의 전송을 중지할 수 있다(S1600).
본 발명의 실시예에 따르면, IEB(135)의 고장의 종류와 IEB 제어기(130)와 HDP 제어기(150) 간의 통신 고장에 따라 환경차의 제동을 위한 전략이 달라질 수 있다. HDP 제어기(150)는 IEB(135) 또는 브레이크(200)가 고장난 경우 및 IEB 제어기(130)와의 통신에 고장이 발생된 경우 VCU 제어기(110)로 직접 요구 감속도를 전송하여 VCU 제어기(110)가 구동모터(300)의 회생제동을 수행하도록 지시할 수 있다. 결론적으로, 다양한 고장 상황에도 불구하고 HDP 제어기(150)는 환경차의 제동을 수행하여 차량 안정성을 확보할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IEB의 MRM 제어의 수행 여부를 판단하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, HDP 제어기(150)는 가속도 센서를 통해 획득한 환경차의 가감속도에 기초하여 환경차가 가속하는지 여부를 판단할 수 있다. 만약, 환경차가 가속하고 있다면, HDP 제어기(150)는 IEB(135)를 통한 최소 위험 전략(MRM) 제어가 정상적으로 수행되지 않는다고 판단할 수 있다(S1410).
환경차가 감속 중인 경우, HDP 제어기(150)는 환경차의 감속도가 목표 감속도의 기설정된 범위 내에 도달하는지 판단할 수 있다. 환경차의 감속도가 목표 감속도의 기설정된 범위를 벗어나는 경우, HDP 제어기(150)는 IEB(135)를 통한 최소 위험 전략(MRM) 제어가 정상적으로 수행되지 않는다고 판단할 수 있다(S1420).
환경차의 감속도가 목표 감속도의 기설정된 범위 내인 경우, HDP 제어기(150)는 IEB(135)를 통한 최소 위험 전략(MRM) 제어가 정상적으로 수행되고 있다고 판단할 수 있다. 따라서, HDP 제어기(150)는 환경차의 제동을 위해 추가적인 제어를 수행하지 않을 수 있다(S1500).
환경차의 감속도가 목표 감속도의 기설정된 범위를 벗어나는 경우, HDP 제어기(150)는 VCU 제어기(110)로 환경차의 요구 감속도를 전송할 수 있다. 환경차의 요구 감속도를 수신한 VCU 제어기(110)는 요구 감속도에 부합하는 회생제동량을 산출할 수 있고, 회생제동량에 기초하여 구동모터(300)를 제어하여 회생제동을 수행할 수 있다(S1600).
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (16)

  1. 고속도로 주행 파일럿(Highway Driving Pilot: HDP) 시스템이 적용된 환경차의 고장 제어 시스템에 있어서, 상기 환경차의 고장 제어 시스템은,
    구동모터를 제어하는 VCU(Vehicle Control Unit) 제어기;
    상기 환경차의 브레이크를 제어하는 IEB(Integrated Electric Booster)를 제어하고 상기 VCU 제어기로 회생제동을 요청하는 IEB 제어기;
    상기 환경차에 적용된 인지 제어 센서들을 통해 판단한 상기 환경차의 주변 상황에 기초하여 상기 환경차의 요구 감속도를 산출하고, 상기 요구 감속도를 상기 IEB 제어기로 전송하는 HDP 제어기를 포함하고,
    상기 IEB 제어기가 출력하는 고장 메시지의 종류 또는 상기 HDP 제어기와 상기 IEB 제어기 간의 통신 고장에 따라, 상기 구동모터의 회생제동 또는 상기 브레이크를 통한 제동 중 적어도 하나 이상이 수행되는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 HDP 제어기는 상기 IEB 제어기로부터 수신한 고장 메시지의 종류에 따라 상기 IEB의 고장의 종류를 판단하고,
    상기 IEB 제어기는 상기 HDP 제어기로 송신하는 고장 메시지의 종류에 기초하여 상기 IEB의 고장의 종류를 판단하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 IEB 제어기는 상기 HDP 제어기로 고장 메시지를 전송하고,
    상기 고장 메시지는 상기 IEB 제어기로 데이터를 전송하는 차량 센서에 고장이 발생된 것을 의미하는 제1 고장 메시지 및 상기 브레이크의 제어가 불가능한 고장을 의미하는 제2 고장 메시지를 포함하고,
    상기 차량 센서는 요레이트 센서, 휠속 센서 및 가속도 센서를 포함하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 IEB 제어기가 상기 제1 메시지를 출력한 경우, 상기 IEB 제어기는 상기 요구 감속도에 기초하여 도출된 상기 구동모터의 회생제동량을 상기 VCU 제어기로 전송하고 상기 IEB를 제어하여 상기 브레이크를 동작시키는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 IEB 제어기가 상기 제2 메시지를 출력한 경우, 상기 IEB 제어기는 상기 IEB 제어기와 상기 VCU 제어기 간의 통신이 가능한지 여부를 확인하고, 상기 VCU 제어기는 상기 구동모터를 통한 회생제동이 가능한지 확인하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 IEB 제어기와 상기 VCU 제어기 간의 통신이 가능하고 상기 구동모터를 통한 회생제동이 가능한 경우, 상기 IEB 제어기는 상기 VCU 제어기로 상기 요구 감속도에 기초하여 도출된 상기 구동모터의 회생제동량을 전송하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 환경차의 정차 이후에 상기 IEB 제어기는 전자식 파킹 브레이크(Electric Parking Brake: EPB)를 동작시키는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 IEB 제어기와 상기 HDP 제어기 간의 통신이 고장난 경우, 상기 IEB 제어기는 기설정된 제동량에 기초하여 상기 브레이크를 통한 상기 환경차의 제동을 수행하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 IEB의 고장이 상기 브레이크의 제어가 불가능한 고장을 의미하거나 상기 IEB 제어기와 상기 HDP 제어기 간의 통신이 고장난 경우, 상기 HDP 제어기는 상기 환경차의 감속도에 기초하여 상기 IEB의 상기 환경차의 주행 위험을 최소화 하는 최소 위험 전략(Minimum Risk Maneuvers: MRM) 제어가 수행되고 있는지 판단하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 HDP 제어기는 상기 요구 감속도를 특정 감속량으로 고정시키는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 HDP 제어기는 상기 환경차에 장착된 클러스터에 운전자에게 경고 메시지를 출력하도록 요청하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 HDP 제어기는 상기 환경차에 적용된 가속도 센서를 이용하여 상기 환경차의 감가속 여부를 파악하고,
    상기 환경차가 가속되고 있거나 상기 환경차의 감속도가 기설정된 범위를 벗어난 경우 상기 HDP 제어기는 상기 상기 VCU 제어기로 상기 요구 감속도를 직접 전송하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 환경차의 감속도가 기설정된 범위 내인 경우, 상기 HDP 제어기는 상기 IEB 제어기 또는 상기 VCU 제어기 중 적어도 하나의 제어기를 통한 상기 환경차의 제동 제어가 수행되고 있음을 파악하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 VCU 제어기는 상기 HDP 제어기로부터 수신한 상기 요구 감속도에 기초하여 상기 구동모터의 회생제동량을 산출하고, 산출된 상기 회생제동량에 기초하여 상기 구동모터를 제어하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 HDP 제어기는 가속도 센서를 통해 획득한 상기 환경차의 감속도에 기초하여 상기 환경차의 정차 여부를 판단하고,
    상기 HDP 제어기는 상기 환경차의 정차 시 상기 VCU 제어기로 기어의 단수를 P단으로 변속하는 것을 요청하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 HDP 제어기가 상기 기어의 단수의 P단 변속을 알리는 신호를 수신하면 상기 VCU 제어기로 전송하는 상기 요구 감속도의 전송을 중지하는,
    환경차의 고장 제어 시스템.

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