WO2015190769A1 - 차량 능동안전 시스템 - Google Patents

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WO2015190769A1
WO2015190769A1 PCT/KR2015/005698 KR2015005698W WO2015190769A1 WO 2015190769 A1 WO2015190769 A1 WO 2015190769A1 KR 2015005698 W KR2015005698 W KR 2015005698W WO 2015190769 A1 WO2015190769 A1 WO 2015190769A1
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vehicle
friction coefficient
active safety
road
acceleration
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/005698
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English (en)
French (fr)
Inventor
이경수
한승재
김태우
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서울대학교 산학협력단
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B60W40/06—Road conditions
    • B60W40/068—Road friction coefficient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/105—Speed

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle active safety system, and relates to a vehicle active safety system for estimating the friction coefficient of the road and using the same.
  • the method of estimating the friction coefficient between the tire and the road surface has been studied.
  • the conventionally studied methods can be applied in a situation in which the dynamic properties of the car and the tire are fully known, and the friction coefficient cannot be estimated in the situation where the dynamic characteristics of the car and the tire are not completely understood.
  • An embodiment of the present invention provides a vehicle active safety system for estimating a friction coefficient of a road surface using various signals and information that can be obtained by a vehicle and controlling the vehicle active safety device using the same.
  • the vehicle active safety system as a vehicle active safety system, as a vehicle active safety system,
  • a vehicle speed sensor for measuring a driving speed of the vehicle;
  • An acceleration sensor measuring acceleration of the vehicle;
  • a friction coefficient estimator estimating a friction coefficient of a road based on a vehicle speed received from the vehicle speed sensor and a vehicle acceleration received from the acceleration sensor;
  • a vehicle driving active safety device for controlling the driving of the vehicle based on the friction coefficient estimated from the friction coefficient estimator.
  • the vehicle active safety system further comprises a windshield wiper switch and a rain sensor
  • the friction coefficient estimator is based on the operation signal of the windshield wiper switch and the signal by the rain sensor of the road It may be to estimate the coefficient of friction.
  • the vehicle active safety system GPS module for obtaining the position information of the vehicle; And a communication module for communication between the vehicle and the roadside apparatus, wherein the friction coefficient estimator includes a friction coefficient of a road based on location information obtained from the GPS module and road information or weather information obtained from the communication module. It may be to estimate.
  • the friction coefficient estimator may estimate the friction coefficient of the road based on at least one of road information and weather information obtained from the communication module when the GPS module is not operated.
  • the vehicle driving active safety device may be any one of an automatic emergency braking system (AEBS), an emergency steering assist device (ESA), a collision avoidance system (Collision Avoidance System).
  • AEBS automatic emergency braking system
  • ESA emergency steering assist device
  • collision Avoidance System collision Avoidance System
  • Another vehicle active safety system is a vehicle active safety system
  • a vehicle speed sensor for measuring a driving speed of the vehicle; An acceleration sensor measuring acceleration of the vehicle; Windshield wiper switch; Rain sensor; A GPS module for obtaining location information of the vehicle; Communication module for communication between the vehicle and the roadside device; A coefficient of friction estimator for estimating the coefficient of friction of the roadway; And a vehicle driving active safety device for controlling the driving of the vehicle based on the friction coefficient estimated from the friction coefficient estimator.
  • the friction coefficient estimator may include a vehicle speed received from the vehicle speed sensor, a vehicle acceleration received from the acceleration sensor, an operation signal of the windshield wiper switch, a signal measured by the rain sensor, position information obtained from the GPS module, The friction coefficient may be estimated based on at least one of road information and weather information obtained from the communication module.
  • the present invention can estimate the friction coefficient of the road surface by using various signals and information that can be obtained by the vehicle and reflect it to the control of the vehicle active safety device, thereby actively controlling the vehicle according to the road surface condition.
  • FIG. 1 is a block diagram of a vehicle active safety system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a vehicle active safety system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram of a vehicle active safety system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to another embodiment of the present invention.
  • Vehicle active safety system a vehicle active safety system, the vehicle speed sensor for measuring the traveling speed of the vehicle; An acceleration sensor measuring acceleration of the vehicle; A friction coefficient estimator estimating a friction coefficient of a road based on a vehicle speed received from the vehicle speed sensor and a vehicle acceleration received from the acceleration sensor; And a vehicle driving active safety device for controlling the driving of the vehicle based on the friction coefficient estimated from the friction coefficient estimator.
  • the vehicle active safety system further comprises a windshield wiper switch and a rain sensor
  • the friction coefficient estimator is based on the operation signal of the windshield wiper switch and the signal by the rain sensor of the road It may be to estimate the coefficient of friction.
  • the vehicle active safety system GPS module for obtaining the position information of the vehicle; And a communication module for communication between the vehicle and the roadside apparatus, wherein the friction coefficient estimator includes a friction coefficient of a road based on location information obtained from the GPS module and road information or weather information obtained from the communication module. It may be to estimate.
  • the friction coefficient estimator may estimate the friction coefficient of the road based on at least one of road information and weather information obtained from the communication module when the GPS module is not operated.
  • the vehicle driving active safety device may be any one of an automatic emergency braking system (AEBS), an emergency steering assist device (ESA), a collision avoidance system (Collision Avoidance System).
  • AEBS automatic emergency braking system
  • ESA emergency steering assist device
  • collision Avoidance System collision Avoidance System
  • Another vehicle active safety system is a vehicle active safety system
  • a vehicle speed sensor for measuring a driving speed of the vehicle; An acceleration sensor measuring acceleration of the vehicle; Windshield wiper switch; Rain sensor; A GPS module for obtaining location information of the vehicle; Communication module for communication between the vehicle and the roadside device; A coefficient of friction estimator for estimating the coefficient of friction of the roadway; And a vehicle driving active safety device for controlling the driving of the vehicle based on the friction coefficient estimated from the friction coefficient estimator.
  • the friction coefficient estimator may include a vehicle speed received from the vehicle speed sensor, a vehicle acceleration received from the acceleration sensor, an operation signal of the windshield wiper switch, a signal measured by the rain sensor, position information obtained from the GPS module, The friction coefficient may be estimated based on at least one of road information and weather information obtained from the communication module.
  • the vehicle active safety system 100 is a block diagram of a vehicle active safety system according to an embodiment of the present invention.
  • the illustrated vehicle active safety system 100 is provided to estimate a frictional coefficient of a road surface and reflect it to the control of the vehicle active safety device.
  • the vehicle active safety system 100 includes an ABS module 110, an acceleration sensor 120, a friction coefficient estimator 130, and an active safety device 140.
  • the ABS module 110 is an abbreviation of Anti-lock Brake System to prevent the locking of the wheel when the vehicle is suddenly braked and at the same time the slip ratio is large.
  • the ABS module 110 has a brake to control the braking pressure according to the adhesive ability between the road surface and the tire.
  • the ABS module 110 receives the vehicle speed measured by the wheel speed sensor attached to the wheel and transmits it to various electronic devices such as the ECU of the vehicle. In this embodiment, the ABS module 110 transmits the vehicle speed information received from the vehicle speed sensor to the friction coefficient estimator 130.
  • the acceleration sensor 120 is provided to detect the acceleration applied to the vehicle, the acceleration information measured by the acceleration sensor 120 is ESC (Electric Stability Control), ABS device, VDC (Vehicle Dynamic Control) Can be used). In this embodiment, the acceleration sensor 120 transmits the measured acceleration information to the friction coefficient estimator 130.
  • ESC Electrical Stability Control
  • ABS device ABS device
  • VDC Vehicle Dynamic Control
  • the friction coefficient estimator 130 is provided to measure the friction coefficient of the road surface on which the vehicle travels.
  • the friction coefficient estimator 130 combines an operation signal of the ABS module 110, vehicle speed information received from the ABS module 110, and a vehicle acceleration signal received from the acceleration sensor 120. And estimate whether the current road passing by the vehicle is a low friction road or a high friction road.
  • the active safety device 140 is provided to safely control the driving of the vehicle and controls the vehicle based on the friction coefficient of the road surface estimated from the friction coefficient estimator 130.
  • the active safety device may be any one of an Automatic Emergency Braking System (AEBS), an Emergency Steering Assist (ESA), and a Collision Avoidance System (Collision Avoidance System).
  • AEBS Automatic Emergency Braking System
  • ESA Emergency Steering Assist
  • Collision Avoidance System Collision Avoidance System
  • the automatic emergency braking device is a device for mitigating or avoiding a collision by detecting a vehicle driving or stopping in front of a driving lane and warning a driver and automatically braking the vehicle.
  • the emergency steering assistance device is a device that makes steering operation easy and safe in an emergency by appropriately adjusting the force required for the driver to turn the steering wheel.
  • the collision avoidance system is a device for preventing a collision in the case where it is difficult for the driver to respond properly due to an obstacle in the driving path of the vehicle, and the collision avoidance system is analyzed by analyzing the movement of the vehicle ahead and the time until the potential collision. .
  • the active safety device 140 by using the friction coefficient of the road surface estimated from the friction coefficient estimator 130, in consideration of the situation of the road surface in the case of an emergency such as a collision more safely and actively Can be controlled.
  • FIG. 2 is a block diagram of a vehicle active safety system according to another embodiment of the present invention.
  • the illustrated vehicle active safety system 200 is provided to estimate a friction coefficient of a road surface and reflect it to the control of the vehicle active safety device.
  • the vehicle active safety system 200 includes an ABS module 110, an acceleration sensor 120, a friction coefficient estimator 230, a wiper switch 250, a rain sensor 260, and an active safety device 140. It is composed.
  • the ABS module 110, the acceleration sensor 120, and the active safety device 140 are the same as in the above-described embodiment, a detailed description thereof will be omitted and only the differences from the above-described embodiment will be described. Shall be.
  • the wiper switch 250 is a switch for controlling the operation of the windshield wiper for cleaning the windshield of the vehicle in the rain, the operation of the windshield wiper is determined according to the ON / OFF operation of the wiper switch 250.
  • the rain sensor 260 is generally attached to the windshield of the vehicle, and automatically controls the speed or timing of the windshield wiper by detecting the strength and quantity of rainwater by itself, even if the driver does not separately operate the windshield wiper. Device.
  • the friction coefficient estimator 230 does not operate the ABS module 110 or obtains a vehicle speed from the ABS module 110, and thus the acceleration sensor 120 does not operate normally, so that the friction coefficient of the road surface may be reduced.
  • the friction coefficient of the current road surface is estimated based on the operation of the windshield wiper switch 250 and the amount of rainfall obtained from the rain sensor 260 and transmitted to the active safety device 140. do.
  • the ABS module 110 and the acceleration sensor 120 operates normally, the vehicle speed obtained from the ABS module 110, the acceleration information of the vehicle obtained from the acceleration sensor 120, and the The operation signal of the wiper switch 250 and the rainfall information obtained from the rain sensor 260 are used. Therefore, by using weather information together with the dynamic characteristic information of the vehicle, it is possible to effectively estimate the friction coefficient of the current road surface.
  • FIG. 3 is a block diagram of a vehicle active safety system according to another embodiment of the present invention.
  • the illustrated vehicle active safety system 300 is provided to estimate a friction coefficient of a road surface and reflect it to the control of the vehicle active safety device.
  • the vehicle active safety system 300 includes an ABS module 110, an acceleration sensor 120, a friction coefficient estimator 330, a wiper switch 250, a rain sensor 260, a GPS module 370, and a V2I communication module ( 380, and an active safety device 140.
  • an ABS module 110, the acceleration sensor 120, the wiper switch 250, the rain sensor 260 and the active safety device 140 is the same as in the above-described embodiment, a detailed description thereof will be omitted. Only differences from the above-described embodiment will be described.
  • the weather information and the vehicle may be used to estimate the friction coefficient of the road surface on which the vehicle travels.
  • the friction coefficient of the current road surface can be effectively estimated by utilizing the vehicle's position information and road information based on the operation status of the wiper and GPS and vehicle-to-infrastructure.
  • the GPS module 370 is provided to measure the current position of the vehicle being driven through a signal from the satellite, and the position information measured from the GPS module 370 is transmitted to the friction coefficient estimator 330.
  • the V2I communication module 380 is a communication module for communication between a running vehicle and a roadside device.
  • the V2I communication module 380 is provided to acquire road surface information of a road on which the vehicle is driving.
  • the V2I communication module 380 communicates road surface information of the road, for example, an asphalt road, a cement road, a dirt road, a gravel field, or the like through communication with a roadside device installed around a road on which the vehicle is driving. We can grasp the situation of road surface by using location and road information system.
  • the information obtained by the V2I communication module 380 is transmitted to the friction coefficient estimator 330.
  • the friction coefficient estimator 330 uses the current weather information and the weather information, using the humidity, weather forecast, temperature, etc. at the position where the vehicle is driving.
  • the current road condition is estimated by using the past weather information.
  • the friction coefficient estimator 330 may determine the current road condition as dry, wet, snow, or ice and estimate the estimated friction coefficient. .
  • the friction coefficient estimator 330 does not operate the ABS module 110 or the vehicle speed from the ABS module 110, the acceleration sensor 120 does not operate normally because the friction coefficient of the road surface
  • the friction of the road surface according to the road surface situation is utilized by utilizing the operation of the windshield wiper switch 250, the amount of rainfall obtained from the rain sensor 260, and the road surface state through GPS information and V2I communication. Coefficients can be estimated effectively.
  • the ABS module 110 and the acceleration sensor 120 operates normally, the vehicle speed obtained from the ABS module 110, the acceleration information of the vehicle obtained from the acceleration sensor 120, and the An operation signal of the wiper switch 250, rainfall information obtained from the rain sensor 260, and road surface information through GPS information and V2I communication are used. Therefore, by utilizing weather information and road surface information in addition to the dynamic characteristics of the vehicle, it is possible to effectively estimate the friction coefficient of the current road surface.
  • FIG. 4 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to another embodiment of the present invention.
  • the friction coefficient estimator determines that the current road is cement (S252)
  • the friction coefficient estimator determines that the current road is unpaved (S254)
  • an estimated value ( ⁇ offroad ) is set by the friction coefficient corresponding to the unpaved road (S258), and the value is transmitted to the active safety device ( S260).
  • FIG. 6 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to another embodiment of the present invention.
  • the friction coefficient estimator determines that the current weather conditions are rainfall (S322), then it is determined whether the temperature is below zero (S324), and if the temperature is below zero, the friction coefficient corresponding to the zero temperature is estimated value ( ⁇ ice ) is set (S326), and if the temperature is an image, an estimated value ⁇ wet is set using a friction coefficient corresponding to the image temperature (S328). Next, the friction coefficient estimator transmits the estimated friction coefficient value to the active safety device (S340).
  • FIG. 7 is a flow chart of a friction coefficient estimation method according to another embodiment of the present invention.
  • the ABS module does not operate and the GPS module and the V2I communication module do not operate normally
  • the friction coefficient estimator transmits the estimated friction coefficient value to the active safety device (S440).

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Abstract

차량 능동안전 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템은, 차량의 주행속도를 측정하는 차속센서; 차량의 가속도를 측정하는 가속도센서; 차속센서로부터 수신된 차속과, 가속도센서로부터 수신된 차량 가속도에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정기; 및 마찰계수 추정기로부터 추정된 마찰계수를 기반으로 차량의 주행을 제어하는 차량주행 능동안전장치;를 포함할 수 있다.

Description

차량 능동안전 시스템
본 발명은 차량 능동안전 시스템에 관한 것으로, 도로의 마찰계수를 추정하고 이를 이용하는 차량 능동안전 시스템에 관한 것이다.
타이어와 노면의 마찰계수를 추정하는 방법에 대해서는 연구된 바 있다. 그러나 종래에 연구된 방법들은 자동차와 타이어의 역학적인 성질에 대해서 완전히 알고 있는 상황에서 적용될 수 있는 것으로, 자동차와 타이어의 역학적인 특성이 완벽하게 파악되지 않는 상황에서는 마찰계수를 추정할 수 없었다.
또한, 타이어의 마모나 타이어 공기압력, 자동차의 속도, ABS의 작동으로 인한 노이즈 발생과 같은 변수들이 노면의 마찰계수를 추정하는데 영향을 줄 수 있다. 따라서, 여러 다양한 차종 및 타이어, 노면 상황에 대응할 수 있는 일반적인 추정방법으로서는 적합하지 않다는 특성을 가지고 있었다.
따라서, 합리적인 가정하에서 자동차가 얻을 수 있는 여러 신호와 정보를 종합하여 노면의 마찰계수에 대한 추정을 하고, 이를 차량의 능동안전 시스템에 반영할 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 실시예는, 차량이 얻을 수 있는 여러 신호와 정보를 이용하여 노면의 마찰계수를 추정하고 이를 이용하여 차량 능동안전장치를 제어하는 차량 능동안전 시스템을 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량 능동안전 시스템은, 차량 능동안전 시스템으로서,
차량의 주행속도를 측정하는 차속센서; 상기 차량의 가속도를 측정하는 가속도센서; 상기 차속센서로부터 수신된 차속과, 상기 가속도센서로부터 수신된 차량 가속도에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정기; 및 상기 마찰계수 추정기로부터 추정된 마찰계수를 기반으로 상기 차량의 주행을 제어하는 차량주행 능동안전장치;를 포함하는 차량 능동안전 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 차량 능동안전 시스템은, 윈드실드 와이퍼 스위치 및 레인센서(rain sensor)를 더 포함하고, 상기 마찰계수 추정기는 상기 윈드실드 와이퍼 스위치의 작동신호와 상기 레인센서에 의하여 신호에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 차량 능동안전 시스템은, 상기 차량의 위치정보를 얻기 위한 GPS모듈; 및 차량과 노변장치간의 통신을 위한 통신모듈을 더 포함하고, 상기 마찰계수 추정기는, 상기 GPS모듈로부터 획득된 위치정보와, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 또는 기상정보에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 마찰계수 추정기는, 상기 GPS모듈이 작동하지 않을 때에, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 및 기상정보 중 적어도 하나에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 차량주행 능동안전장치는 자동비상제동장치(AEBS: Advanced Emergency Braking System), 비상조향보조장치(ESA: Emergency Steering Assist), 충돌회피시스템(Collision Avoidance System) 중 어느 하나인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 차량 능동안전 시스템은, 차량 능동안전 시스템으로서,
차량의 주행속도를 측정하는 차속센서; 상기 차량의 가속도를 측정하는 가속도센서; 윈드실드 와이퍼 스위치; 레인센서(rain sensor); 상기 차량의 위치정보를 얻기 위한 GPS모듈; 차량과 노변장치간의 통신을 위한 통신모듈; 도로의 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정기; 및 상기 마찰계수 추정기로부터 추정된 마찰계수를 기반으로 상기 차량의 주행을 제어하는 차량주행 능동안전장치;를 포함할 수 있다.
상기 마찰계수 추정기는, 상기 차속센서로부터 수신된 차속, 상기 가속도센서로부터 수신된 차량가속도, 상기 윈드실드 와이퍼 스위치의 작동신호, 상기 레인센서에 의하여 측정된 신호, 상기 GPS모듈로부터 획득된 위치정보, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 또는 기상정보 중 적어도 하나를 기반으로 하여 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
본 발명은 차량이 얻을 수 있는 여러 신호와 정보를 이용하여 노면의 마찰계수를 추정하고 이를 차량 능동안전장치의 제어에 반영함으로써, 노면상태에 따라 차량을 능동적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 차량 능동안전 시스템은, 차량 능동안전 시스템으로서, 차량의 주행속도를 측정하는 차속센서; 상기 차량의 가속도를 측정하는 가속도센서; 상기 차속센서로부터 수신된 차속과, 상기 가속도센서로부터 수신된 차량 가속도에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정기; 및 상기 마찰계수 추정기로부터 추정된 마찰계수를 기반으로 상기 차량의 주행을 제어하는 차량주행 능동안전장치;를 포함하는 차량 능동안전 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 차량 능동안전 시스템은, 윈드실드 와이퍼 스위치 및 레인센서(rain sensor)를 더 포함하고, 상기 마찰계수 추정기는 상기 윈드실드 와이퍼 스위치의 작동신호와 상기 레인센서에 의하여 신호에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 차량 능동안전 시스템은, 상기 차량의 위치정보를 얻기 위한 GPS모듈; 및 차량과 노변장치간의 통신을 위한 통신모듈을 더 포함하고, 상기 마찰계수 추정기는, 상기 GPS모듈로부터 획득된 위치정보와, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 또는 기상정보에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 마찰계수 추정기는, 상기 GPS모듈이 작동하지 않을 때에, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 및 기상정보 중 적어도 하나에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
또한, 상기 차량주행 능동안전장치는 자동비상제동장치(AEBS: Advanced Emergency Braking System), 비상조향보조장치(ESA: Emergency Steering Assist), 충돌회피시스템(Collision Avoidance System) 중 어느 하나인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 다른 차량 능동안전 시스템은, 차량 능동안전 시스템으로서,
차량의 주행속도를 측정하는 차속센서; 상기 차량의 가속도를 측정하는 가속도센서; 윈드실드 와이퍼 스위치; 레인센서(rain sensor); 상기 차량의 위치정보를 얻기 위한 GPS모듈; 차량과 노변장치간의 통신을 위한 통신모듈; 도로의 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정기; 및 상기 마찰계수 추정기로부터 추정된 마찰계수를 기반으로 상기 차량의 주행을 제어하는 차량주행 능동안전장치;를 포함할 수 있다.
상기 마찰계수 추정기는, 상기 차속센서로부터 수신된 차속, 상기 가속도센서로부터 수신된 차량가속도, 상기 윈드실드 와이퍼 스위치의 작동신호, 상기 레인센서에 의하여 측정된 신호, 상기 GPS모듈로부터 획득된 위치정보, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 또는 기상정보 중 적어도 하나를 기반으로 하여 마찰계수를 추정하는 것일 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 도시된 차량 능동안전 시스템(100)은 노면의 마찰계수를 추정하고 이를 차량 능동안전장치의 제어에 반영하기 위해 마련된 것이다. 상기 차량 능동안전 시스템(100)은 ABS모듈(110), 가속도 센서(120), 마찰계수 추정기(130), 능동안전장치(140)을 포함하여 구성된다.
상기 ABS모듈(110)은 Anti-lock Brake System의 약자로 차량이 급제동시, 그리고 동시에 슬립률이 클 때 차륜의 잠김(locking)을 방지하기 위한 것이다. 상기 ABS모듈(110)은 노면과 타이어 간의 점착 능력에 맞추어 브레이크가 제동압력을 제어한다. 상기 ABS모듈(110)은 차륜에 부착된 휠 스피드 센서에서 측정된 차속을 입력받고 이를 차량의 ECU 등 여러 전자장치에 전송한다. 본 실시예에서 상기 ABS모듈(110)은 차속센서로부터 입력받은 차속정보를 상기 마찰계수 추정기(130)로 전송한다.
상기 가속도 센서(120)는 차량에 가해지는 가속도를 검출하기 위해 마련된 것으로, 상기 가속도 센서(120)에서 측정된 가속도 정보는 ESC(Electrical Stability Control, 자세제어장치), ABS장치, VDC(Vehicle Dynamic Control)에 사용될 수 있다. 본 실시예에서 상기 가속도 센서(120)는 측정한 가속도정보를 상기 마찰계수 추정기(130)로 전송한다.
상기 마찰계수 추정기(130)는 차량이 주행하는 노면의 마찰계수를 측정하기 위해 마련된 것이다. 상기 마찰계수 추정기(130)는 상기 ABS모듈(110)의 작동여부 신호와, 상기 ABS모듈(110)로부터 수신된 차속정보, 및 상기 가속도 센서(120)로부터 수신된 차량 가속도 신호를 조합하여 마찰계수를 추정하고, 현재 차량이 지나가는 노면이 저마찰 노면인지 고마찰 노면인지를 판단한다.
상기 능동안전장치(140)는 차량의 주행을 안전하게 제어하기 위해 마련된 것으로, 상기 마찰계수 추정기(130)로부터 추정된 노면의 마찰계수에 기반하여 차량을 제어한다. 상기 능동안전장치는 자동비상제동장치(AEBS: Advanced Emergency Braking System), 비상조향보조장치(ESA: Emergency Steering Assist), 충돌회피시스템(Collision Avoidance System) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 자동비상제동장치는 주행차선의 전방에 주행 중이거나 정지한 자동차를 감지하여 운전자에게 경고를 주고 자동으로 차량을 제동함으로써 충돌을 완화하거나 회피하기 위한 장치이다. 상기 비상조향보조장치는 운전자가 스티어링 휠을 돌리는데 필요한 힘을 적절히 조절해 줌으로써 위급상황에서 조향조작이 쉽고 안전하게 이루어지게 하는 장치이다. 또한 충돌회피시스템은 차량의 주행경로상의 장애물로 인해 운전자가 적절히 반응하기 어려운 경우에 전방충돌을 방지하기 위한 장치로, 전방차량의 움직임과 잠재적인 충돌까지의 시간 등을 분석 처리하여 충돌을 회피한다.
본 실시예에서 상기 능동안전장치(140)는 상기 마찰계수 추정기(130)로부터 추정된 노면의 마찰계수를 이용함으로써, 충돌 등의 위급한 상황시에 노면의 상황을 고려하여 보다 안전하고 능동적으로 차량을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템의 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 도시된 차량 능동안전 시스템(200)은 노면의 마찰계수를 추정하고 이를 차량 능동안전장치의 제어에 반영하기 위해 마련된 것이다. 상기 차량 능동안전 시스템(200)은 ABS모듈(110), 가속도 센서(120), 마찰계수 추정기(230), 와이퍼 스위치(250), 레인센서(260), 및 능동안전장치(140)를 포함하여 구성된다. 본 실시예에서 ABS모듈(110), 가속도 센서(120), 및 능동안전장치(140)는 전술한 실시예에서의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하고, 전술한 실시예와의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템(200)은 상기 ABS모듈(110)과 상기 가속도 센서(120)가 정상작동하지 않는 상황에서, 차량이 주행하는 노면의 마찰계수를 추정하기 위하여 기상정보 및 차량의 와이퍼의 작동상태를 부가적으로 이용한다.
상기 와이퍼 스위치(250)는 우천시에 차량의 윈드쉴드를 청소하는 윈드쉴드 와이퍼의 작동을 제어하는 스위치로서, 상기 와이퍼 스위치(250)의 ON/OFF 동작에 따라 윈드쉴드 와이퍼의 작동여부가 결정된다. 상기 레인센서(260)는 일반적으로 차량의 윈드쉴드에 부착되는 것으로, 운전자가 별도로 윈드쉴드 와이퍼를 조작하지 않더라도 빗물의 세기와 양 등을 스스로 감지하여 윈드쉴드 와이퍼의 속도나 작동 타이밍을 자동으로 제어하는 장치이다.
본 실시예에서 상기 마찰계수 추정기(230)는 상기 ABS모듈(110)이 작동하지 않거나 ABS모듈(110)로부터 차속을 얻을 수 없는 경우, 상기 가속도 센서(120)가 정상작동 하지 않아서 노면의 마찰계수를 추정하기 어려운 경우에, 상기 윈드실드 와이퍼 스위치(250)의 작동여부와 상기 레인센서(260)로부터 얻어진 강우의 양을 통하여 현재 노면의 마찰계수를 추정하고 이를 상기 능동안전장치(140)로 전송한다. 또한, 상기 ABS모듈(110)과 상기 가속도 센서(120)가 정상적으로 작동하는 경우에는, 상기 ABS모듈(110)로부터 획득된 차속과, 상기 가속도 센서(120)로부터 획득된 차량의 가속도 정보, 그리고 상기 와이퍼 스위치(250)의 작동신호와, 상기 레인센서(260)로부터 획득된 강우 정보를 이용한다. 따라서, 차량의 동역학적 특성 정보와 더불어 기상정보를 활용함으로써, 현재 노면의 마찰계수를 효과적으로 추정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템의 블럭도이다.
도 3를 참조하면, 도시된 차량 능동안전 시스템(300)은 노면의 마찰계수를 추정하고 이를 차량 능동안전장치의 제어에 반영하기 위해 마련된 것이다.
상기 차량 능동안전 시스템(300)은 ABS모듈(110), 가속도 센서(120), 마찰계수 추정기(330), 와이퍼 스위치(250), 레인센서(260), GPS모듈(370), V2I통신모듈(380), 및 능동안전장치(140)를 포함하여 구성된다. 본 실시예에서 ABS모듈(110), 가속도 센서(120), 와이퍼 스위치(250), 레인센서(260) 및 능동안전장치(140)는 전술한 실시예에서의 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략하고, 전술한 실시예와의 차이점에 대해서만 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 차량 능동안전 시스템(300)은 상기 ABS모듈(110)과 상기 가속도 센서(120)가 정상작동하지 않는 상황에서, 차량이 주행하는 노면의 마찰계수를 추정하기 위하여 기상정보, 차량의 와이퍼의 작동상태와, GPS 및 V2I통신(Vehicle-to-Infrastructure)을 기반으로 한 차량의 위치정보와 도로정보를 활용함으로써, 현재 노면의 마찰계수를 효과적으로 추정할 수 있다.
상기 GPS모듈(370)은 위성으로부터의 신호를 통하여 주행중인 차량의 현재위치를 측정하기 위해 마련된 것으로, 상기 GPS모듈(370)로부터 측정된 위치정보는 상기 마찰계수 추정기(330)로 전송된다.
상기 V2I통신모듈(380)은 주행중인 차량과 노변장치간의 통신을 위한 통신모듈이다. 상기 V2I통신모듈(380)은 차량이 주행중인 도로의 노면정보를 획득하기 위해 마련된 것이다. 상기 V2I통신모듈(380)은 차량이 주행중인 도로의 주변에 설치된 노변장치와의 통신을 통하여, 도로의 노면 정보, 예컨대, 현재 주행중인 도로가 아스팔트 도로, 시멘트 도로, 비포장도로, 또는 자갈밭 등인지에 대해서 위치 및 도로 정보시스템을 활용하여 노면의 상황을 파악할 수 있다. 상기 V2I통신모듈(380)이 획득한 정보는 상기 마찰계수 추정기(330)로 전송된다. 또한, 상기 V2I통신모듈(380)로부터 기상정보를 획득할 수 있는 경우에는, 상기 마찰계수 추정기(330)는 차량이 주행중인 위치에서의 습도, 일기예보, 온도 등을 이용해서 현재의 기상정보와 과거의 기상정보를 활용하여 현재의 노면상태를 추정한다. 예컨대, 상기 마찰계수 추정기(330)는 현재의 도로상태를 건조(Dry), 습함(Wet), 강설(Snow), 또는 결빙(Ice) 상태로 판단하고 이에 해당하는 추정마찰계수를 추정할 수 있다.
본 실시예에서 상기 마찰계수 추정기(330)는 상기 ABS모듈(110)이 작동하지 않거나 ABS모듈(110)로부터 차속을 얻을 수 없는 경우, 상기 가속도 센서(120)가 정상작동 하지 않아서 노면의 마찰계수를 추정하기 어려운 경우에, 상기 윈드실드 와이퍼 스위치(250)의 작동여부와 상기 레인센서(260)로부터 얻어진 강우의 양, 그리고 GPS정보 및 V2I통신을 통한 노면상태를 활용하여 노면상황 별 노면의 마찰계수를 효과적으로 추정할 수 있다. 또한, 상기 ABS모듈(110)과 상기 가속도 센서(120)가 정상적으로 작동하는 경우에는, 상기 ABS모듈(110)로부터 획득된 차속과, 상기 가속도 센서(120)로부터 획득된 차량의 가속도 정보, 그리고 상기 와이퍼 스위치(250)의 작동신호, 상기 레인센서(260)로부터 획득된 강우 정보, 그리고 GPS정보 및 V2I통신을 통한 노면상태 정보를 이용한다. 따라서, 차량의 동역학적 특성 정보와 더불어 기상정보 및 노면상태의 정보를 활용함으로써, 현재 노면의 마찰계수를 효과적으로 추정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰계수 추정방법은, 먼저 마찰계수 추정기가 현재의 도로상태를 디폴트값으로서 건조한 아스팔트에서의 마찰계수인 μ=0.9로 추정한다(S110). 이후에 가속도 센서를 통한 가속도 신호를 획득하고(S120), ABS작동모듈로부터 차속을 획득한 후(S130), 획득한 차량 가속도와 차속을 이용하여 현재 도로의 마찰계수를 추정한다(S140). 다음으로, 마찰계수 추정기는 추정된 마찰계수를 능동안전장치(S150)로 전송한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마찰계수 추정방법은, 먼저 마찰계수 추정기가 현재의 도로상태를 디폴트값으로서 건조한 아스팔트에서의 마찰계수인 μ=0.9로 추정한다(S210). 이후에 GPS모듈이 정상적으로 작동하는지 판단하고(S220), GPS모듈이 정상적으로 작동하는 경우 GPS모듈로부터 획득된 차량의 위치정보를 업데이트 하고(S230), 업데이트된 차량의 위치정보와 마찰계수 추정기에 내장된 도로정보 데이터 베이스를 활용하여 현재의 도로정보를 업데이트 한다(S240). 만약, 상기 GPS모듈이 정상적으로 작동하지 않는 경우에는, V2I통신모듈이 정상작동하는지 판단하고(S222), V2I통신모듈이 정상적으로 작동하는 경우 V2I통신모듈로부터 획득된 차량의 위치정보를 업데이트하고(S232), 업데이트된 차량의 위치정보와 마찰계수 추정기에 내장된 도로정보 데이터 베이스를 활용하여 현재의 도로상태를 업데이트 한다(S240).
다음으로, 마찰계수 추정기는 먼저 현재의 도로가 아스팔트인지 판단하고 (S250), 아스팔트인 경우에는 초기 설정된 아스팔트 마찰계수 μ=0.9와 변동이 없으므로 이 값을 능동안전장치로 전송한다(S260). 한편, 마찰계수 추정기는 현재의 도로가 시멘트로 판단하는 경우(S252), 시멘트 도로에 해당하는 마찰계수로 추정값(μcement)을 설정하고(S256), 이 값을 능동안전장치로 전송한다(S260). 또한, 마찰계수 추정기가 현재의 도로가 비포장으로 판단하는 경우에는(S254), 비포장 도로에 해당하는 마찰계수로 추정값(μoffroad)을 설정하고(S258), 이 값을 능동안전장치로 전송한다(S260).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰계수 추정방법은, 먼저 마찰계수 추정기가 현재의 도로상태를 디폴트값으로서 건조한 아스팔트에서의 마찰계수인 μ=0.9로 추정한다(S310). 다음으로, 와이퍼 스위치 작동신호와 레인센서로부터의 신호를 이용하여 현재 기상상태가 강설인지를 판단한다(S320). 강설로 판단하는 경우에는 강설에 해당하는 마찰계수로 추정값(μsnow)을 설정하고(S330), 이 값을 능동안전장치로 전송한다(S340). 한편, 마찰계수 추정기는 현재의 기상상태가 강우로 판단하는 경우(S322), 다음으로 기온이 영하인지 여부를 판단하고(S324), 기온이 영하인 경우에는 영하기온에 해당하는 마찰계수로 추정값(μice)을 설정하고(S326), 기온이 영상인 경우에는 영상기온에 해당하는 마찰계수로 추정값(μwet)을 설정한다(S328). 다음으로, 마찰계수 추정기는 추정된 마찰계수 값을 능동안전장치로 전송한다(S340).
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마찰계수 추정방법의 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰계수 추정방법은, 먼저 마찰계수 추정기가 현재의 도로상태를 디폴트값으로서 건조한 아스팔트에서의 마찰계수인 μ=0.9로 추정한다(S410). 이후에 ABS모듈이 작동하는지를 판단하고(S420), ABS모듈이 정상으로 작동하는 경우에는 ABS모듈로부터의 차속 및 가속도 정보를 활용하여 도로의 마찰계수를 추정한다(S430). 만약, ABS모듈이 정상작동하지 않는 경우에는 GPS모듈 또는 V2I통신모듈이 작동하는지를 판단하고(S422), GPS모듈 또는 V2I통신모듈이 정상으로 작동하는 경우, GPS모듈 또는 V2I통신모듈로부터 획득된 위치정보를 이용하여 도로의 상태를 판단하고 마찰계수를 추정한다(S432). 또한, ABS모듈이 작동하지 않고 GPS모듈 및 V2I통신모듈도 정상적으로 작동하지 않는 경우에는, 와이퍼 스위치의 작동신호와 레인센서가 정상적으로 작동하는지를 판단하고(S424), 와이퍼 스위치와 레인센서로부터 획득된 기상정보를 활용하여 도로의 마찰계수를 추정한다(S434). 다음으로, 마찰계수 추정기는 추정된 마찰계수 값을 능동안전장치로 전송한다(S440).
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 차량 능동안전 시스템으로서,
    차량의 주행속도를 측정하는 차속센서;
    상기 차량의 가속도를 측정하는 가속도센서;
    상기 차속센서로부터 수신된 차속과, 상기 가속도센서로부터 수신된 차량 가속도에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정기; 및
    상기 마찰계수 추정기로부터 추정된 마찰계수를 기반으로 상기 차량의 주행을 제어하는 차량주행 능동안전장치;를 포함하는 차량 능동안전 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량 능동안전 시스템은, 윈드실드 와이퍼 스위치 및 레인센서(rain sensor)를 더 포함하고,
    상기 마찰계수 추정기는 상기 윈드실드 와이퍼 스위치의 작동신호와 상기 레인센서에 의하여 신호에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것인 차량 능동안전 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량 능동안전 시스템은,
    상기 차량의 위치정보를 얻기 위한 GPS모듈; 및
    차량과 노변장치간의 통신을 위한 통신모듈을 더 포함하고,
    상기 마찰계수 추정기는, 상기 GPS모듈로부터 획득된 위치정보와, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 또는 기상정보에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것인 차량 능동안전 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 마찰계수 추정기는, 상기 GPS모듈이 작동하지 않을 때에, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 및 기상정보 중 적어도 하나에 기반하여 도로의 마찰계수를 추정하는 것인 차량 능동안전 시스템.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차량주행 능동안전장치는 자동비상제동장치(AEBS: Advanced Emergency Braking System), 비상조향보조장치(ESA: Emergency Steering Assist), 충돌회피시스템(Collision Avoidance System) 중 어느 하나인 것인 차량 능동안전 시스템.
  6. 차량 능동안전 시스템으로서,
    차량의 주행속도를 측정하는 차속센서;
    상기 차량의 가속도를 측정하는 가속도센서;
    윈드실드 와이퍼 스위치;
    레인센서(rain sensor);
    상기 차량의 위치정보를 얻기 위한 GPS모듈;
    차량과 노변장치간의 통신을 위한 통신모듈;
    도로의 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정기; 및
    상기 마찰계수 추정기로부터 추정된 마찰계수를 기반으로 상기 차량의 주행을 제어하는 차량주행 능동안전장치;를 포함하고,
    상기 마찰계수 추정기는,
    상기 차속센서로부터 수신된 차속, 상기 가속도센서로부터 수신된 차량가속도, 상기 윈드실드 와이퍼 스위치의 작동신호, 상기 레인센서에 의하여 측정된 신호, 상기 GPS모듈로부터 획득된 위치정보, 상기 통신모듈로부터 획득된 도로정보 또는 기상정보 중 적어도 하나를 기반으로 하여 마찰계수를 추정하는 것인 차량 능동안전 시스템.
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