KR20230138574A - 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템 - Google Patents

자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템 Download PDF

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허재성
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Abstract

본 발명은 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템에 관한 것으로, 수동주행 중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 폴더블 브레이크페달시스템(50)이 고장난 경우 폴더블 가속페달시스템(40)을 이용해서 차량의 가감속을 실행할 수 있으며, 소프트웨어의 기능안전 통합을 활용해서 페일 세이프의 기능을 구현할 수 있도록 된 것이다.

Description

자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템{ONE PEDAL CONTROL METHOD AND CONTROL SYSTEM OF FOR AUTONOMOUS DRIVING VEHICLE}
본 발명은 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴더블 브레이크페달시스템의 고장시 폴더블 가속페달시스템을 이용해서 차량의 가감속을 실행할 수 있는 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템에 관한 기술이다.
자율주행 차량은 운전자가 핸들과 가속페달 및 브레이크 등을 직접 조작하지 않아도 스스로 목적지까지 찾아가는 자율주행 기술이 접목된 스마트 차량으로 최근 들어 개발이 급속도로 진행되고 있다.
자율주행 상황이 보편적으로 실현될 경우 운전자가 직접 운전을 하는 수동운전모드, 및 운전자가 직접 운전을 하지 않고 차량이 스스로 목적지까지 주행하는 자율주행모드를 선택할 수 있다.
자율주행모드에서는 운전자가 발을 뻗어서 편안하게 휴식을 취할 수 있어야 하기에, 자율주행모드에서 운전석 하부공간에 위치한 페달(가속페달, 브레이크페달)이 실내로 그대로 노출된 상태로 존재하게 되면 운전자의 휴식에 방해가 되고, 특히 운전자의 의지와 상관없이 페달장치의 패드가 오조작되면 자율주행이 강제로 종료됨에 따라 사고가 발생할 우려가 높다.
따라서, 자율주행 차량의 경우 운전자가 직접 운전하는 수동운전모드에서는 운전자에 의한 조작이 가능하도록 페달장치의 패드가 운전자쪽으로 돌출되게 노출되고, 자율주행모드에서는 운전자의 편안한 휴식 및 오조작 방지 등의 안전을 위해 운전자에 의한 조작이 불가능하도록 페달장치의 패드가 운전자쪽으로 돌출되지 않도록 숨겨지는 폴더블 페달장치의 개발이 활발히 진행되고 있다.
운전자의 수동운전을 위해 폴더블 페달장치가 운전자쪽으로 돌출되도록 노출된 상태를 팝업(pop up)상태라 하고, 자율주행 상황에서 폴더블 페달장치가 운전자쪽으로 돌출되지 않도록 숨겨진 상태를 하이드(hide)상태라고 한다.
자율주행 차량에 구비된 폴더블 페달장치는 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템을 포함하며, 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템은 보통 동시에 팝업되거나 또는 하이드동작을 하도록 구성된다.
폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템은 각각 운전자가 조작하는 페달 또는 패드, 폴더블 기능의 수행을 위해 동력을 제공하는 액추에이터 또는 모터, 센서, 폴더블 기능의 수행을 위한 제어로직 등을 모두 포함한다.
한편, 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템 중 어느 하나가 고장이 발생한 경우 운전자는 고장이 발생하지 않은 다른 하나의 페달을 조작해서 차량의 가속과 제동을 진행할 수 있어야 하는 바, 이와 같은 시스템을 원페달시스템(one pedal system)이라 한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개특허공보 제10-2017-0137427호
본 발명은, 폴더블 브레이크페달시스템의 고장시 폴더블 가속페달시스템을 이용해서 차량의 가감속을 실행할 수 있는 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템으로, 리던던시(redundancy)의 확보를 위해 하드웨어를 이중으로 구성하지 않고 대신에 소프트웨어의 기능안전 통합을 활용해서 페일 세이프(fail safe)의 기능을 구현함에 따라, 부품수 감축과 비용절감을 도모할 수 있고, 사용상 편의성을 확보할 수 있으며, 상품성 향상을 도모할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 자율주행 차량의 원페달 제어방법은, 현재 수동으로 주행 중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장진단을 수행하는 고장진단단계; 상기 폴더블 브레이크페달시스템은 고장으로 판단되고 폴더블 가속페달시스템은 정상으로 판단시 자율주행 차량의 자율주행 가능여부를 판단하는 자율주행판단단계; 상기 자율주행판단단계에서의 판단결과 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템으로 진입하는 원페달진입단계; 및 상기 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템으로 진입 후 운전자가 폴더블 가속페달을 조작하여 차량의 주행을 제어하는 원페달제어단계를 포함하고; 상기 원페달제어단계는 운전자가 폴더블 가속페달을 밟아서 조작하면 차량의 가속이 실행되고, 조작력을 해제하면 감속 또는 제동이 실행되는 원페달 모드인 것을 특징으로 한다.
상기 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장은 페달 및 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우인 것을 특징으로 한다.
상기 고장진단단계에서의 판단결과 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템이 모두 정상으로 판단된 경우 차량은 수동운전모드를 정상적으로 유지하거나 또는 수동운전모드로 정상적으로 전환되고 제어로직은 종료되는 것을 특징으로 한다.
상기 자율주행판단단계에서 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행모드로 전환되거나 또는 자율주행모드를 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 자율주행판단단계에서 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행 상태로 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 한다.
상기 자율주행판단단계에서 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달 모드로 주행해서 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 한다.
상기 원페달진입단계 이후 원페달제어단계가 실행되기 전에 스마트크루즈컨트롤시스템의 사용가능 여부를 체크하는 체크단계; 상기 스마트크루즈컨트롤시스템의 사용이 가능한 경우로 판단시 주행 안전속도를 연산하는 연산단계; 및 상기 주행 안전속도가 연산되고 나면 현재 운전자에 의해 조작된 가속페달의 스트로크가 안전속도에 해당하는 페달 스트로크의 입력값 이상인지를 판단하는 페달스트로크판단단계를 더 포함하고; 상기 페달스트로크판단단계의 조건 만족시 원페달제어단계로 진입하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산단계에서의 주행 안전속도는 도로조건, 주변 차량 속도, 기상상태 중 어느 하나 이상을 고려하여 차량의 자율주행제어기에서 자동으로 연산된 제한속도인 것을 특징으로 한다.
상기 연산단계와 페달스트로크판단단계사이에서 운전자가 폴더블 가속페달을 조작하기 전까지 차량은 동일 차로에서 연산된 안전속도로 정속 주행하는 것을 특징으로 한다.
상기 페달스트로크판단단계의 조건을 만족하지 않으면 차량은 동일 차로에서 연산된 안전속도로 정속 주행을 계속해서 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 체크단계의 판단결과 스마트크루즈컨트롤시스템의 사용이 불가능한 상황으로 판단된 경우 원페달제어단계가 실행되는 것을 특징으로 한다.
상기 원페달제어단계로 진입되면 차량의 회생제동은 최대 레벨로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어시스템은, 현재 수동으로 주행중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 자율주행제어기로부터 시스템 이상여부 확인 요청을 수신하여, 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템의 고장진단 결과를 자율주행제어기로 송신하는 폴더블페달제어기를 포함하고; 고장진단 결과 폴더블 브레이크페달시스템은 고장으로 판단되고 폴더블 가속페달시스템은 정상으로 판단시 자율주행제어기는 자율주행 차량의 자율주행 가능여부를 판단하며; 자율주행 가능여부 판단결과 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템으로 진입하고; 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행모드로 전환되거나 또는 자율주행모드를 유지하는 것을 특징으로 한다.
운전자의 조작으로 차량의 자율주행모드 및 수동운전모드를 선택할 수 있는 주행모드스위치; 차량의 구동모터 및 제동시스템으로 각각 제어신호를 발생하는 구동모터제어기와 제동제어기; 및 상기 자율주행제어기로부터 제어신호를 전달받아서 구동모터제어기 및 제동제어기로 제어신호를 발생하는 차량제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장은 페달 및 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우인 것을 특징으로 한다.
상기 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템은 운전자가 폴더블 가속페달을 밟아서 조작하면 차량의 가속이 실행되고, 조작력을 해제하면 감속 또는 제동이 실행되는 원페달 모드인 것을 특징으로 한다.
상기 원페달 모드는 차량의 회생제동이 최대 레벨로 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 자율주행제어기에 의해 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행 상태로 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 한다.
상기 자율주행제어기에 의해 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 상기 원페달 모드로 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템은, 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시에는 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템이 팝업상태가 되도록 제어하고, 수동운전모드에서 자율주행모드로 전환시에는 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템이 하이드상태가 되도록 제어하는 폴더블 페달 제어기를 포함하고; 상기 폴더블 페달 제어기는 현재 수동으로 주행중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 자율주행제어기로부터 시스템 이상여부 확인 요청을 수신하여 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장진단 결과를 자율주행제어기로 송신하며; 고장진단 결과 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템 중 어느 하나가 고장으로 판단되고 나머지 하나가 정상으로 판단되면 정상으로 작동하는 나머지 하나의 페달 조작을 통해 차량의 주행이 제어되는 원페달시스템으로 진입되고; 상기 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장은 페달 및 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 제어시스템은, 수동주행 중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 폴더블 브레이크페달시스템이 고장난 경우 폴더블 가속페달시스템을 이용해서 차량의 가감속을 실행할 수 있는 구성으로, 리던던시의 확보를 위해 하드웨어를 이중으로 구성하지 않고 대신에 소프트웨어의 기능안전 통합을 활용해서 페일 세이프의 기능을 구현함에 따라, 부품수 감축과 비용절감을 도모할 수 있고, 사용상 편의성을 확보할 수 있으며, 상품성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도와 블록도 및 순서도이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어부(제어기)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어방법 및 시스템에 대해 살펴보기로 한다.
자율주행 차량은 운전자가 직접 운전을 하는 수동운전모드, 및 운전자가 직접 운전을 하지 않고 차량이 스스로 목적지까지 주행하는 자율주행모드를 선택할 수 있다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 운전자는 주행모드스위치(10)를 조작해서 차량의 자율주행모드 및 수동운전모드를 선택할 수 있다.
주행모드스위치(10)는 자율주행모드스위치(11)와 수동운전모드스위치(12)를 각각 개별적으로 구성해서 조작할 수 있다.
다른 예로 주행모드스위치(10)를 하나의 스위치로 구성해서 운전자가 주행모드스위치(10)를 한 번 조작하면 자율주행모드가 실행되고, 재차 조작하면 수동운전모드가 실행되도록 구성할 수도 있다.
주행모드스위치(10)는 운전자의 용이한 조작을 위해 운전석 주변에 설치할 수 있고, 자율주행 차량에서는 필요에 따라 운전석 시트에 위치하도록 구성할 수 있다.
자율주행모드스위치(11) 또는 수동운전모드스위치(12)를 조작하면 이때의 조작신호는 자율주행제어기(20)로 전달되고, 자율주행제어기(20)는 폴더블 페달제어기(30)로 제어신호를 전달하며, 폴더블 페달제어기(30)의 제어에 의해 폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 팝업동작 또는 하이드동작을 하게 된다.
기본적으로 자율주행모드스위치(11)의 조작으로 자율주행모드 신호가 발생하면, 자율주행제어기(20)의 제어에 의해 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 모두 하이드(hide)상태가 되도록 동작이 제어된다.(도 1의 (A)상태)
그리고, 수동운전모드스위치(12)의 조작으로 수동운전모드 신호가 발생하면, 자율주행제어기(20)의 제어에 의해 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 모두 팝업(pop up)상태가 되도록 동작이 제어된다.(도 1의 (B)상태)
폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 운전석 하부공간에 위치하도록 설치되어서 운전자의 발로 조작된다.
자율주행모드에서는 운전자의 편안한 휴식 및 오조작 방지 등과 안전을 위해 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 운전자쪽으로 노출이 차단된 하이드(hide)상태가 되어야 하고, 이로 인해 페달장치는 운전자쪽으로 돌출되지 않게 숨겨진 상태가 되어야 한다.
그리고, 운전자가 운전을 하는 수동운전모드인 경우에는 운전자가 폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)을 발로 직접 조작하게 되며, 이를 위해 폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 운전자쪽으로 노출이 되도록 팝업(pop up)상태가 되어야 한다.
폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)이 모두 팝업된 수동운전모드 상황에서 운전자가 폴더블 가속페달시스템(40)을 조작하면, 자율주행제어기(20)는 차량제어기(60)로 제어신호를 보내게 되고, 차량제어기(60)는 구동모터제어기(70)로 제어신호를 보내서 차량에 구비된 구동모터(80)를 구동시키게 되며, 이로 인해 차량은 가속이 실행된다.
그리고, 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)이 모두 팝업된 수동운전모드 상황에서 운전자가 폴더블 브레이크페달시스템(50)을 조작하면, 자율주행제어기(20)는 차량제어기(60)로 제어신호를 보내게 되고, 차량제어기(60)는 제동제어기(90)로 제어신호를 보내서 차량에 구비된 제동시스템(100)을 구동시키게 되며, 이로 인해 차량은 제동이 실행된다.
본 발명에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템은, 현재 수동으로 주행중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 자율주행제어기(20)로부터 시스템 이상여부 확인 요청을 수신하여, 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)의 고장진단 결과를 자율주행제어기(20)로 송신하는 폴더블페달제어기(30)를 포함하고; 고장진단 결과 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 고장으로 판단되고 폴더블 가속페달시스템(40)은 정상으로 판단시 자율주행제어기(20)는 자율주행 차량의 자율주행 가능여부를 판단하며; 자율주행 가능여부 판단결과 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 폴더블 가속페달시스템(40)을 이용한 원페달시스템으로 진입하고; 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행모드로 전환되거나 또는 자율주행모드를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템은, 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시에는 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)이 팝업상태가 되도록 제어하고, 수동운전모드에서 자율주행모드로 전환시에는 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)이 하이드상태가 되도록 제어하는 폴더블 페달 제어기(30)를 포함하고; 상기 폴더블 페달 제어기(30)는 현재 수동으로 주행중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 자율주행제어기(20)로부터 시스템 이상여부 확인 요청을 수신하여 폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)의 고장진단 결과를 자율주행제어기(20)로 송신하며; 고장진단 결과 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50) 중 어느 하나가 고장으로 판단되고 나머지 하나가 정상으로 판단되면 정상으로 작동하는 나머지 하나의 페달 조작을 통해 차량의 주행이 제어되는 원페달시스템으로 진입되고; 상기 폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)의 고장은 페달 및 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우인 것을 특징으로 한다.
도 3에는 본 발명에 따른 자율주행 차량의 원페달 제어방법에 대해 설명하기 위한 순서도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 현재 수동으로 주행 중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시(단계 S1), 자율주행제어기(20)의 요청에 의해 폴더블 페달제어기(30)는 폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)의 고장진단을 수행하는 고장진단단계(단계 S2)를 수행하고, 고장진단에 대한 결과를 자율주행제어기(20)로 전달하게 된다.
단계 S3에서 고장을 판단한 결과, 폴더블 가속페달시스템(40)은 정상으로 판단되고 폴더블 브레이크페달시스템(50)은 고장으로 판단되면(단계 S4), 자율주행 차량의 자율주행 가능여부를 판단하는 자율주행판단단계(단계 S5)가 실행된다.
자율주행판단단계(단계 S5)는 차량의 자율주행제어기(20)에서 실행된다.
폴더블 가속페달시스템(40) 및 폴더블 브레이크페달시스템(50)의 고장은 운전자가 발로 조작하는 페달 또는 패드, 폴더블 기능의 수행을 위해 동력을 제공하는 액추에이터 또는 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우가 될 수 있다.
하드웨어의 기계적인 결함에는 작동 기구부의 끼임 또는 고착, 팝업동작 및 하이드동작의 불량 등이 포함되며, 센서 기능의 오류에는 페달의 스트로크 센싱 불량이 포함될 수 있다.
상기 단계 S3에서의 판단결과 폴더블 가속페달시스템(40)과 폴더블 브레이크페달시스템(50)이 모두 정상으로 판단된 경우 차량은 수동운전모드를 정상적으로 유지하거나 또는 수동운전모드로 정상적으로 전환되고(단계 S6), 본 발명의 제어로직은 종료된다.
상기 자율주행판단단계(단계 S5)에서의 판단결과 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행모드로 전환되거나 또는 자율주행모드를 유지하게 되고(단계 S7), 차량은 자율주행 상태로 자율주행 가능지역내에서 가장 가까운 정비소 또는 갓길 또는 안전지대로 이동하게 되며(단계 S8), 이동 후 차량의 변속단은 주차단(P단)으로 변경되고, 시동이 오프(off)되며, 본 발명의 제어로직은 종료된다.
한편, 자율주행판단단계(단계 S5)에서 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우에는 본 발명에 따라 폴더블 가속페달시스템(40)을 이용한 원페달시스템으로 진입하는 원페달진입단계(단계 S9)가 실행된다.
상기 원페달진입단계(단계 S9)가 실행되고 나면, 차량의 스마트크루즈컨트롤(SCC, Smart Cruise control)시스템(110)의 사용가능 여부를 체크하는 체크단계가 실행된다.(단계 S10)
상기 체크단계(단계 S10)에서의 판단결과 스마트크루즈컨트롤시스템(110)의 사용이 가능한 상황으로 판단된 경우, 자율주행제어기(20)는 도로조건(일반도로, 고속도로 등), 주변 차량 속도, 기상상태(눈, 비, 안개 등) 중 어느 하나 이상을 고려하여 제한속도에 해당하는 주행 안전속도를 자동으로 연산하는 연산단계가 실행된다.(단계 S11)
일예로, 국도이고 정체가 없으며 날씨가 맑은 날인 경우 연산된 차량의 안전속도는 시속 80km/h가 되고, 고속도로이고 정체가 없으며 비 또는 눈이 오는 날인 경우에는 제한속도 100km/h에서 20%감속된 속도인 시속 80km/h가 되며, 국도이고 차량 정체로 주변 차량이 시속 40km/h로 운행 중인 경우에는 시속 40km/h가 될 수 있다.
상기 연산단계(단계 S11)를 통해 주행 안전속도가 정해지고 나면, 운전자가 폴더블 가속페달을 조작하기 전까지 차량은 동일 차로에서 연산된 안전속도로 정속 주행을 하는 단계가 실행된다.(단계 S12)
폴더블 가속페달시스템(40)을 이용한 원페달시스템으로 진입하는 과정에서 운전자가 폴더블 가속페달시스템(40)을 조작하기 전에 주행 차량의 차로가 변경되거나 또는 차속의 급격한 변화가 발생하면 주행 안전성이 나빠지는 문제가 발생할 우려가 있는 바, 이를 예방하기 위해 상기 연산단계(단계 S11)가 완료되고 나면 운전자가 폴더블 가속페달을 조작하기 전까지 차량은 동일 차로에서 연산된 안전속도로 정속 주행을 하는 것이 바람직한 것이다.
상기 단계 S12 이후에는 폴더블 가속페달시스템(40)을 이용한 원페달시스템으로의 진입을 위한 안내가 운전자에게 시각 및 청각으로 제공되며, 운전자가 폴더블 가속페달시스템(40)을 조작하면 현재 운전자에 의해 조작된 가속페달의 스트로크(stroke)가 안전속도에 해당하는 페달 스트로크의 입력값 이상인지를 판단하는 페달스트로크판단단계(단계 S13)가 실행된다.
상기 페달스트로크판단단계(단계 S13)의 조건이 만족되면 즉 현재 운전자에 의해 조작된 가속페달의 스트로크가 안전차속에 해당하는 페달 스트로크의 입력값 이상이 되면, 폴더블 가속페달시스템(40)을 이용한 가속 원페달시스템에 해당하는 원페달제어단계(단계 S14)로 진입된다.
원페달제어단계(단계 S14)는 운전자가 폴더블 가속페달시스템(40)만을 조작해서 차량의 주행을 제어하게 되는 원페달 모드를 의미한다.
하지만, 상기 페달스트로크판단단계(단계 S13)의 조건을 만족하지 않으면 즉 현재 운전자에 의해 조작된 가속페달의 스트로크가 현재 차속에 해당하는 페달 스트로크의 입력값 미만이면, 본 발명의 제어로직은 차량은 동일 차로에서 연산된 안전속도로 정속 주행을 계속해서 유지하는 단계 S12로 피드백된다.
상기 페달스트로크판단단계(단계 S13)는 운전자가 가속페달을 안전속도에 맞추어서 필요한 만큼 밟도록 유도하기 위한 단계이며, 이를 통해 주행 안전성을 확보할 수 있게 된다.
만약에, 가속 원페달시스템으로 진입하는 과정에서 운전자가 폴더블 가속페달시스템(40)을 밟고 있지 않은 경우에 가속 원페달시스템으로 바로 진입하게 되면, 회생제동으로 인해 차량이 급격하게 제동될 수 있어 위험한 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 내 차량의 주행속도가 주변 차량의 차속과 유사한 속도인 주행 안전속도로 맞춰진 상태에서 안전속도에 상응한 만큼 가속페달의 스트로크가 진행됐을 때 가속 원페달시스템이 시작되도록 함으로써, 이질감을 없애고 주행 안전성을 확보할 수 있도록 한다.
상기 원페달제어단계(단계 S14)로 진입이 완료되면 주행 안전성의 확보를 위해 자율주행제어기(20)의 제어에 의해 차량의 회생제동은 최대 레벨로 설정되고(단계 S15), 회생제동의 최대 레벨 설정 안내는 시각 및 청각을 통해 운전자에게 제공될 수 있다.
회생제동의 최대 레벨은 운전자가 가속페달로부터 조작력을 해제하면 차량이 정차하는 수준인 것을 의미한다.
상기 단계 S15를 통해 회생제동이 최대 레벨로 설정되고 나면, 차량은 폴더블 가속페달시스템(40)을 이용한 가속 원페달시스템(원페달제어)으로 주행을 하게 되는 바, 가속 원페달시스템(원페달제어)은 운전자가 폴더블 가속페달을 밟아서 조작하면 차량의 가속이 실행되고, 조작력을 해제하면 회생제동에 의해 감속 또는 제동이 실행되는 원페달 모드가 된다.(단계 S16)
그리고, 가속 원페달시스템(원페달제어)으로 주행한 차량은 가장 가까운 정비소 또는 갓길 또는 안전지대로 이동하게 되고(단계 S8), 이동 후 차량의 변속단은 주차단(P단)으로 변경되고, 시동이 오프(off)되며, 본 발명의 제어로직은 종료된다.
한편, 상기 체크단계(단계 S10)에서의 판단결과 스마트크루즈컨트롤시스템(110)의 사용이 불가능한 상황으로 판단된 경우 본 발명의 제어로직은 전술한 단계 S11, S12, S13을 거치지 않고 바로 원페달제어단계(단계 S14)를 실행하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 수동주행 중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 수동운전모드로 전환시 폴더블 브레이크페달시스템(50)이 고장난 경우 폴더블 가속페달시스템(40)을 이용해서 차량의 가감속을 실행할 수 있는 구성으로, 리던던시(redundancy)의 확보를 위해 하드웨어를 이중으로 구성하지 않고 대신에 소프트웨어의 기능안전 통합을 활용해서 페일 세이프(fail safe)의 기능을 구현함에 따라, 부품수 감축과 비용절감을 도모할 수 있고, 사용상 편의성을 확보할 수 있으며, 상품성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 주행모드스위치
11 - 자율주행모드스위치
12 - 수동운전모드스위치
20 - 자율주행제어기
30 - 폴더블 페달제어기
40 - 폴더블 가속페달시스템
50 - 폴더블 브레이크페달시스템
60 - 차량제어기
70 - 구동모터제어기
80 - 구동모터
90 - 제동제어기
100 - 제동시스템
110 - 스마트크루즈컨트롤

Claims (20)

  1. 현재 수동으로 주행 중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장진단을 수행하는 고장진단단계;
    상기 폴더블 브레이크페달시스템은 고장으로 판단되고 폴더블 가속페달시스템은 정상으로 판단시 자율주행 차량의 자율주행 가능여부를 판단하는 자율주행판단단계;
    상기 자율주행판단단계에서의 판단결과 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템으로 진입하는 원페달진입단계; 및
    상기 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템으로 진입 후 운전자가 폴더블 가속페달을 조작하여 차량의 주행을 제어하는 원페달제어단계를 포함하고;
    상기 원페달제어단계는 운전자가 폴더블 가속페달을 밟아서 조작하면 차량의 가속이 실행되고, 조작력을 해제하면 감속 또는 제동이 실행되는 원페달 모드인 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장은 페달 및 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우인 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장진단단계에서의 판단결과 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템이 모두 정상으로 판단된 경우 차량은 수동운전모드를 정상적으로 유지하거나 또는 수동운전모드로 정상적으로 전환되고 제어로직은 종료되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 자율주행판단단계에서 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행모드로 전환되거나 또는 자율주행모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 자율주행판단단계에서 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행 상태로 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 자율주행판단단계에서 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달 모드로 주행해서 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 원페달진입단계 이후 원페달제어단계가 실행되기 전에 스마트크루즈컨트롤시스템의 사용가능 여부를 체크하는 체크단계;
    상기 스마트크루즈컨트롤시스템의 사용이 가능한 경우로 판단시 주행 안전속도를 연산하는 연산단계; 및
    상기 주행 안전속도가 연산되고 나면 현재 운전자에 의해 조작된 가속페달의 스트로크가 안전속도에 해당하는 페달 스트로크의 입력값 이상인지를 판단하는 페달스트로크판단단계를 더 포함하고;
    상기 페달스트로크판단단계의 조건 만족시 원페달제어단계로 진입하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 연산단계에서의 주행 안전속도는 도로조건, 주변 차량 속도, 기상상태 중 어느 하나 이상을 고려하여 차량의 자율주행제어기에서 자동으로 연산된 제한속도인 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 연산단계와 페달스트로크판단단계사이에서 운전자가 폴더블 가속페달을 조작하기 전까지 차량은 동일 차로에서 연산된 안전속도로 정속 주행하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 페달스트로크판단단계의 조건을 만족하지 않으면 차량은 동일 차로에서 연산된 안전속도로 정속 주행을 계속해서 유지하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 체크단계의 판단결과 스마트크루즈컨트롤시스템의 사용이 불가능한 상황으로 판단된 경우 원페달제어단계가 실행되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 원페달제어단계로 진입되면 차량의 회생제동은 최대 레벨로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어방법.
  13. 청구항 1의 제어방법을 실행하기 위한 자율주행 차량의 원페달 제어시스템으로,
    현재 수동으로 주행중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 자율주행제어기로부터 시스템 이상여부 확인 요청을 수신하여, 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템의 고장진단 결과를 자율주행제어기로 송신하는 폴더블페달제어기를 포함하고;
    고장진단 결과 폴더블 브레이크페달시스템은 고장으로 판단되고 폴더블 가속페달시스템은 정상으로 판단시 자율주행제어기는 자율주행 차량의 자율주행 가능여부를 판단하며;
    자율주행 가능여부 판단결과 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템으로 진입하고;
    자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행모드로 전환되거나 또는 자율주행모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    운전자의 조작으로 차량의 자율주행모드 및 수동운전모드를 선택할 수 있는 주행모드스위치;
    차량의 구동모터 및 제동시스템으로 각각 제어신호를 발생하는 구동모터제어기와 제동제어기; 및
    상기 자율주행제어기로부터 제어신호를 전달받아서 구동모터제어기 및 제동제어기로 제어신호를 발생하는 차량제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장은 페달 및 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우인 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 폴더블 가속페달시스템을 이용한 원페달시스템은 운전자가 폴더블 가속페달을 밟아서 조작하면 차량의 가속이 실행되고, 조작력을 해제하면 감속 또는 제동이 실행되는 원페달 모드인 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 원페달 모드는 차량의 회생제동이 최대 레벨로 설정되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 자율주행제어기에 의해 자율주행이 가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 자율주행 상태로 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
  19. 청구항 14에 있어서,
    상기 자율주행제어기에 의해 자율주행이 불가능한 상태인 것으로 판단된 경우 차량은 상기 원페달 모드로 안전지대로 이동한 후 제어로직이 종료되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
  20. 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시에는 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템이 팝업상태가 되도록 제어하고, 수동운전모드에서 자율주행모드로 전환시에는 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템이 하이드상태가 되도록 제어하는 폴더블 페달 제어기를 포함하고;
    상기 폴더블 페달 제어기는 현재 수동으로 주행중이거나 또는 자율주행모드에서 수동운전모드로 전환시 자율주행제어기로부터 시스템 이상여부 확인 요청을 수신하여 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장진단 결과를 자율주행제어기로 송신하며;
    고장진단 결과 폴더블 가속페달시스템과 폴더블 브레이크페달시스템 중 어느 하나가 고장으로 판단되고 나머지 하나가 정상으로 판단되면 정상으로 작동하는 나머지 하나의 페달 조작을 통해 차량의 주행이 제어되는 원페달시스템으로 진입되고;
    상기 폴더블 가속페달시스템 및 폴더블 브레이크페달시스템의 고장은 페달 및 모터를 포함한 하드웨어의 기계적인 결함, 센서 기능의 오류, 폴더블 기능의 수행을 제어하는 소프트웨어의 오류 중 어느 하나 이상을 포함하는 경우인 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 원페달 제어 시스템.
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