KR100459350B1 - 차량 속도 및 차량간 거리를 제어하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

차량 속도 및 차량간 거리를 제어하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

자동차용 자동 차량 속도 제어 장치 및 방법에서, 차량의 앞에서 주행하는 선행 차량 간의 소정 차량간 거리를 유지시키는 목표 차량 속도는 제1 설정 차량 속도로 설정되고 차량(호스트 차량)의 차량 속도는 선행 차량이 존재하게 되면 설정 스위치와 가속 스위치 또는 코스트 스위치를 통한 수동 설정에 의해 제1 설정 차량 속도 및 제2 설정 차량 속도 중 하나를 제공하도록 제어되고 선행 차량이 존재하지 않게 되면 제2 설정 차량 속도에서 차량 속도를 유지하도록 제어된다. 그후, 설정 차량 속도가 전술된 가속 스위치 또는 코스트 스위치를 통해 수정될 때, 차량 속도 변화량은 차량 탑승자의 차량 속도 수정 후에 실제 차량 속도와 새로운 설정 차량 속도 간의 편차에 따라 결정된다.

Description

차량 속도 및 차량간 거리를 제어하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING VEHICLE VELOCITY AND INTER-VEHICLE DISTANCE}
2000년 3월 1일 공개된 유럽 특허 출원 공개 EP 0 982 172호는 종래에 제안된 자동 차량 속도 제어 시스템을 예시하고 있다.
1999년 9월 28일 공고된 미국 특허 제5,959,579호도 또한 다른 종래에 제안된 자동 차량 속도 제어 시스템을 예시하고 있다.
상술한 유럽 특허 출원 공개에서 설명된 바와 같은 종래에 제안된 자동 차량 속도 제어 시스템에서, 전술된 차량 속도 제어 시스템이 장착된 자동차(이하, 호스트 차량)의 차량 속도는 차량간 거리를 유지하도록 목표 차량 속도 중 하나와 그 크기가 다른 것 보다 작은 설정 차량 속도를 제공하고, 차량 운전자의 설정 차량 속도를 유지하고 차량의 앞에서 주행하는 선행 차량이 존재하지 않는 경우에 차량 운전자의 설정 차량 속도를 유지하도록 제어된다.
그후, 차량 운전자가 조작시에 설정 차량 속도를 줄이기 위해 코스트 스위치를 조작할 때 또는 조작시에 설정 차량 속도를 증가시키기 위해 가속 스위치(ACC 스위치)를 조작할 때, 설정 차량 속도는 차량 속도가 소정 속도 만큼 가변되도록 소정 속도 만큼 가변되어 새로운 목표 차량 속도로서 소정의 차량 속도 변화량을 부가한 후에 차량 속도는 설정 차량 속도로서 소정의 차량 속도 변화량에 의해(즉, 소정 가속 또는 감속에 의해) 제어된다.
본 발명은 적절한 차량간 거리를 유지하기 위해 차량 속도를 제어하는 것과 같은 차량간 거리 제어 기능을 갖는 자동 차량 속도 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도1a는 본 발명에 따른 양호한 실시예의 전체 자동 차량 속도 제어 시스템에 대한 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
도1b는 도1a에 도시된 차량간 시간 기간 설정 블록의 일 예의 개략 평면도이다.
도2는 도1a에 도시된 차량간 거리 명령값 계산 블록에 대한 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
도3은 도1a에 도시된 설정 차량간 시간 기간 단계 진행 보상 블록의 전이 함수의 단계 응답을 나타내는 특성 그래프이다.
도4는 도1a에 도시된 차량 속도 제어 시스템 피드백 특성 결정 블록에 대한 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
도5a 및 도5b는 도1 및 도4에 도시된 차량 속도 제어 시스템 피드백 특성 결정 블록에서의 각 계수를 결정하는 데 사용된 특성 그래프로서, 특히 도5a는 차량간 거리 제어 피드백 시스템 감쇠 인자(ζnDB)를 결정하기 위한 맵을 나타내고 도5b는 차량간 거리 제어 피드백 시스템 고유 각방향 주파수(ωnDB)를 결정하기 위한 맵을 나타낸다.
도6은 보정 계수(CD1)를 결정하기 위한 맵을 나타내는 특성 그래프이다.
도7은 노면 구배(φA(t))를 결정하기 위한 맵을 나타내는 특성 그래프이다.
도8은 보정 계수(CD3)를 결정하기 위한 맵을 나타내는 특성 그래프이다.
도9는 보정 계수(CD4)를 결정하기 위한 맵을 나타내는 특성 그래프이다.
도10은 도1a에 도시된 전체 차량 속도 제어 블록에 대한 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
도11은 도10에 도시된 측방향 G 의존 차량 속도 보정량 계산 블록에 대한 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
도12는 호스트 차량 속도(VA)와 로우 패스(low-pass) 필터의 차단 주파수 사이의 관계를 나타내는 특성 그래프이다.
도13은 차량 속도 보정량(VSUB(t))을 계산하기 위한 보정 계수와 측방향 G의 값(YG(T)) 사이의 관계를 나타내는 특성 그래프이다.
도14는 고유 각방향 주파수와 호스트 차량 속도(VA) 사이의 관계를 나타내는 특성 그래프이다.
도15는 호스트 차량 속도(VA(t))와 차량 속도 명령 최대값(VSMAX) 사이의 편차의 절대값과 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t) 사이의 관계를 나타내는 특성 그래프이다.
도16은 도10에 도시된 구동 토오크 명령값 계산 블록의 일 예의 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
도17은 엔진 비선형 정상 상태 특성의 일 예를 나타내는 특성 그래프이다.
도18은 스로틀 개도 평가 맵의 일 예를 나타내는 특성 그래프이다.
도19는 CVT(무단 변속기) 속도비(또한, 기어비 또는 변속비)의 일 예를 나타내는 특성 그래프이다.
도20은 엔진 전체 성능의 일 예를 나타내는 특성 그래프이다.
도21은 도16에 도시된 구동 토오크 명령값 계산 블록의 다른 예의 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
앞서 제안된 자동 차량 속도 제어 시스템에서, 차량간 거리 제어 및 차량 속도 제어는 차량 속도를 제어하도록 결합되기 때문에, 실제 차량 속도는 설정 차량 속도와 항상 일치하지 않는다.
일예로, 소정의 차량간 거리를 유지하도록 목표 차량 속도가 운전자의 설정 차량 속도 보다 크기가 더 작은(즉, 더 낮은) 경우에, 실제 차량 속도는 목표 차량 속도와 일치하도록 제어된다.
따라서, 실제 차량 속도가 설정 차량 속도와 현저히 상이한 경우에, 차량 운전자가 설정 차량 속도를 수정하는 시간으로부터 실제 차량 속도가 설정 차량 속도에 수렴하는 시간 까지의 차량 운동은 종종 운전자의 주행감과 일치하지 않고, 즉 호스트 차량에게 부족한 느낌을 주게 된다.
일예로, 선행 차량이 존재하고 차량간 거리 제어가 활동되기 때문에 호스트 차량이 100Km/h의 설정 차량 속도로서 80Km/h의 실제 차량 속도로 주행한다고 가정하면, 운전자는 호스트 차량이 톨게이트에 접근하기 때문에 설정 차량 속도가 70Km/h로 줄어들도록 코스트 스위치를 조작하여 차량 감속을 시도하게 된다.
이러한 가정에 있어서, 설정 차량 속도가 100Km/h로부터 70Km/h로 현저히 수정되더라고, 실제 차량 속도는 80Km/h로부터 70Km/h로 약간 줄어들게 된다.
또한, 선행 차량이 존재하지 않는 경우에, 설정 차량 속도가 100Km/h라면 실제 차량 속도는 100Km/h로 제어된다. 이 경우에, 설정 차량 속도는 현저히 수정된다. 전술된 그러한 경우에, 차량 속도는 일정한 가속/감속에 의해 수정된다.
약간의 감속이 필요한 전자의 경우에, 감속은 너무 크다. 현저한 감속이 필요한 후자의 경우에, 차량 속도가 설정 차량 속도에 수렴하는 시간 까지 많이 시간이 걸리게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량 운전자에게 부족한 느낌을 주지 않고 차량 속도 제어를 수행할 수 있는, 즉 설정 차량 속도가 실제 차량 속도와 상이하더라도 운전자의 주행감과 일치하는 자동 차량 속도 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양에 따라, 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템이 제공되며, 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템은 차량의 앞에서 주행하는 선행 차량에 대한 차량간 거리 제어에 기초한 제1 설정 차량 속도와, 하나가 다른 하나 보다 더 작은 그 크기에 좌우되고 그 선행 차량이 존재하는지의 여부에 좌우되는 수동 설정에 기초한 제2 설정 차량 속도 중 하나로부터 차량 속도 제어 명령값을 선택적으로 결정하는 차량 속도 제어 명령값 결정 섹션과; 실제 차량 속도를 차량 속도 제어 명령값과 실제 동일하게 되도록 차량 엔진, 차량 변속기 및 차량 제동 장치 중 하나를 구동식으로 제어하는 차량 구동 제어 섹션과; 차량 속도 제어 명령값의 새로운 값으로의 수정이 이루어지는지의 여부를 결정하는 차량 속도 제어 차량 속도 명령값 수정 결정 섹션과; 새로운 차량 속도 명령값과 실제 차량 속도 간의 편차를 결정하고, 차량 속도 명령값 수정 결정 섹션이 그 수정이 편차의 크기가 더 커질 때 변화량이 더 커지고 편차의 크기가 더 작아질 때 변화량이 더 작아지는 방식으로 이루어지는 것을 결정할 때 새로운 차량 속도 명령값에 도달하도록 차량 속도의 변화량을 결정하는 차량 속도 명령값 변화량 결정 섹션을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 자동차용 자동 차량 속도 제어 방법이 제공되며, 그 방법은 차량의 앞에서 주행하는 선행 차량에 대한 차량간 거리 제어에 기초한 제1 설정 차량 속도과, 하나는 다른 하나 보다 더 작은 그 크기에 좌우되고 그 선행 차량이 존재하는지의 여부에 좌우되는 수동 설정에 기초한 제2 설정 차량 속도 중 하나로부터 차량 속도 제어 명령값을 선택적으로 결정하는 단계와; 실제 차량 속도를 차량 속도 제어 명령값과 실제 동일하게 되도록 차량 엔진, 차량 변속기 및 차량 제동 장치 중 하나를 구동식으로 제어하는 단계와; 차량 속도 제어 명령값의 새로운 값으로의 수정이 이루어지는지의 여부를 결정하는 단계와; 새로운 차량 속도 명령값과 실제 차량 속도 간의 편차를 결정하고, 차량 속도 명령값 수정 결정 섹션이 그 수정이 편차의 크기가 더 커질 때 변화량이 더 커지고 편차의 크기가 더 작아질 때 변화량이 더 작아지는 방식으로 이루어지는 것을 결정할 때 새로운 차량 속도 명령값에 도달하도록 차량 속도의 변화량을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 대한 설명은 본 발명이 이들 설명된 특징들의 서브-조합일 수 있도록 모든 필수적인 특징들을 반드시 설명하는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 도면을 참조하기로 한다.
도1a는 자동차에 적용 가능한 본 발명에 따른 양호한 실시예의 자동 차량 속도 제어 시스템에 대한 전체적인 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
차량간 거리 제어 블록(105)(점선으로 둘러싸인 부분)은 마이크로컴퓨터와 주변 회로로 구성된다. 도1a에 도시된 차량간 거리 제어 블록(105)에 내측에 존재하는 각각의 블록은 마이크로컴퓨터에 의해 수행되는 계산의 각 내용을 나타내는 블록이다.
차량간 거리 제어 블록(105)은 차량간 시간 기간 신호(dT(t))와 상대 속도 신호(ΔV(t))와 차량(호스트 차량)의 차량 속도 신호(VA(t))를 수신하고, 차량 속도 제어 블록(500)에 차량간 관련 제어 차량 속도 명령값 V*(t)을 계산해서 공급한다. 이하에서는 도10을 주로 참조해서 차량 속도 제어 블록(500)을 기능 위주로 상세히 설명하기로 한다.
기호 (t)는 시간(t)에 따라 변동하는 값을 나타내며 도면의 다른 기호에 항상 붙어있는 것은 아니다.
차량 속도 센서(10)는 차량의 타이어 휘일 중 하나 또는 임의의 두 개의 회전 속도로부터 호스트 차량의 차량 속도를 검출한다.
예컨대 레이저 레이더를 이용하는 차량간 거리 센서(15)는 광 비임의 반사파 또는 전자기파에 따라 호스트 차량의 앞에서 주행하는 선행 차량에 대한 차량간 거리(LA(t))와 검출된 차량간 공간 거리의 시간 변화로부터 상대 속도(ΔV(t))를 검출하고 차량 속도 센서(10)로부터 차량 속도 신호(VA(t))를 수신하며, 상대 속도(ΔV(t))와 호스트 차량 속도(VA(t)) 사이의 차이가, 예컨대 5% × VA(t) ㎞/h로 표현된 범위로부터 벗어날 경우, 호스트 차량의 전방에 존재하는 목적물이 선행 차량이라는 결정에 따라 (능동) 플래그(F)(이하 선행 차량 플래그)를 출력한다.
차량간 시간 기간 설정 블록(150)은 차량 운전자에 의한 조작에 응답해서 차량간 시간 기간(dT(t))을 설정한다.
차량간 시간 기간(dT(t))은, 호스트 차량이 뒤따르는 선행 차량이 정지된 경우, 선행 차량이 정지된 시간으로부터 호스트 차량이 현재 차량 속도로 정지된 선행 차량에 도달하는 시간까지의 시간 기간이다.
차량간 시간 기간 설정 블록(150)은 세 종류의 차량간 시간 기간이 선택되도록 차량 운전자의 작업에 따라 예컨대 원(긴)거리, 중간 거리 및 근(짧은)거리로된 3 단계를 변환시키기 위해 도1b에 도시된 바와 같은 스위치를 포함한다. 호스트 차량이 100 ㎞/h로 주행할 때 중간 거리가 약 50 m의 차량간 거리에 대응하는 경우, 예컨대 원거리는 2.2초를 나타내고, 중간 거리는 1.8초를 나타내고, 근거리는 1.4초를 나타낸다.
차량간 거리 명령값 계산 블록(110)은 도1a에 도시된 차량간 거리 제어 블록(105)의 일부를 구성하며, 도2에 도시된 바와 같이 설정 차량간 시간 기간 단계 진행 보상 블록(111)과 차량간 거리 명령값 결정 섹션(112)을 포함한다.
현재 차량간 시간 기간(dT(t))이 이전 차량간 시간 기간(dT(t-1))과 다른 경우, 즉 차량간 거리 제어 블록(105)이 차량 운전자가 차량간 시간 기간 설정 블록(150)을 거쳐 차량간 시간 기간의 설정을 변경하고자 할 때, 설정 차량간 시간 기간 단계 진행 보상 블록(111)은 차량간 시간 기간 설정 블록(150)으로부터 차량간 시간 기간(dT(t))을 수신하고 차량간 시간 기간 단계 진행 보상값(dT_HPF(t))을 출력한다.
다음의 수학식은 차량간 시간 기간 단계 진행 보상 블록의 전이 함수를 나타낸다.
[수학식 1]
본 수학식에서, T1과 T2는 시간 상수를 나타내고 T1〉T2이고 s는 미분 연산자를 나타낸다.
상술한 이런 시간 상수 조건은 차량간 시간 기간(dT(t))의 단계가 이전값에 대해 진행되도록 한다.
도3은 차량간 시간 기간 단계 진행 보상 블록(111)에서 표현된 전이 함수의 단계 응답을 보여준다.
도3에 도시된 바와 같이, 단계 진행 보상은 설정 차량간 시간 기간 단계 진행 보상 블록(111)의 전이 함수에서 보여준 바와 같이 차량간 시간 기간(dT(t))에 대해 수행될 수 있다.
상세하게는, 차량 운전자가 차량간 시간 기간에 대한 설정을 변경하는 경우, 예컨대 도3의 예에서 보여준 바와 같이, 중간 거리에 대응하는 dTM으로부터 원거리에 대응하는 dTL까지 또는 근거리에 대응하는 dTS까지의 차량간 시간 기간을 변경하는 방식으로 설정을 변경하는 경우, 차량간 시간 기간의 변화량은 dTL또는 dTS의 새로운 목표 차량간 시간 기간보다 순간적으로 증대되며(차량간 시간 기간이 크게 변경되면 그 값은 더 크며, 이런 시간 기간이 작게 변경되면 그 값은 보다 작음), 따라서 시간 기간은 새로운 차량간 시간 기간(dTL또는 dTS)으로 수렴된다.
결국, 차량 운전자가 차량간 시간 기간에 대한 설정을 변경하는 경우, 설정 차량간 시간 기간은 차량 운전자의 의도에 신속히 응답하도록 제어될 수 있다.
또한, 도2를 참조하면, 차량간 거리 명령값 결정 블록(112)은 다음 수학식에 따라 차량 운전자가 임의로 설정한 차량 속도(VA(t)), 상대 속도(ΔV(t)) 및 차량간시간 기간 단계 진행 보상값(dT_HPF(t))으로부터 차량간 거리 명령값(L*(t))을 계산한다.
[수학식 2]
이 수학식에서 정의된 바와 같이, 차량간 거리 명령값(L*(t))은 상대 속도(ΔV(t))에 차량 속도(VA(t))을 더한 값에 시간 기간 단계 진행 보상값(dT_HPF(t))을 곱함으로써 주어진다.
따라서, 차량간 시간 기간이 상술한 바와 같이 변경된 경우, 시간 기간의 변화량은 순간적으로 증대되며, 그 후, 차량간 시간 기간은 (음의 지수함수 곡선(e-x곡선)에 의해) 새로운 목표 차량간 시간 기간으로 수렴된다. 따라서, 차량간 거리는 차량간 시간 기간 설정 블록(150)에 대한 설정 스위치의 작업시에 빠르게 변화된다.
예컨대 차량 운전자가 차량이 선행 차량에 너무 근접하게 되었다고 결정하기 때문에 차량간 시간 기간을 증대하기 위해 차량간 시간 기간에 대한 설정을 변경한 후, 차량간 거리는 곧바로 변화됨으로써 차량 운전자에게 차량간 거리의 완만한 변화로 인해 불충분한 느낌이 일어날 가능성은 없다.
다음으로, 다시 도1a를 참조하면, 목표 차량간 거리 계산 블록(120)은, 입력값이 아래에 도시된 행렬식으로 표현된 필터를 사용하는 차량간 거리 명령값(L*(t))인 경우, 차량간 거리 센서(15)로부터 선행 차량 플래그(F)와 상대속도(ΔV(t))와 차량간 거리(LA(t))를 수신하고, 선행 차량이 인식되는 시점에서 상대 속도(ΔV(t)) 및 차량간 거리(LA(t))를 목표 상대 속도(ΔVT(t)) 및 목표 차량간 거리(LT(t))의 초기값으로 설정하고, 목표 상대 속도(ΔVT(t)) 및 목표 차량간 거리(LT(t))를 계산한다.
위의 행렬식 (1a) 및 (1b)에서, ωnT는 목표 차량간 거리 응답의 고유 각방향 주파수와 설계자가 임의로 설정한 그 값을 나타내며, ζT는 목표 차량간 거리 응답의 감쇠 인자와 설계자가 임의로 설정한 그 값을 나타내며, Lv는 후술하게 될 차량 동력 트레인 시스템에서의 지체로 인한 불감 시간(dead time)을 나타낸다.
표1에 도시된 수학식에서, 차량간 거리 명령값(L*(t))이 입력값이고 목표 차량간 거리(L(t))가 출력값인 경우 전이 함수는 다음의 식으로 표현된다.
[수학식 3]
보상전(pre-compensation) 차량 속도 명령값 계산 블록(130)은 차량 속도 제어 블록(500)의 불감 시간을 무시한 전이 함수[Gv(s)'(Gv(s)' = 1/(Tvㆍs + 1))]와 적분자 사이의 곱을 갖는 전이 함수의 역에 의해 구성되며, 보상전 차량 속도 명령값 계산 블록(130)은 다음의 수학식 4에서 보이는 보상전 차량 속도 명령값(Vc(t))을 계산한다.
[수학식 4]
상기 식에서, Tv는 차량 속도 제어 블록(500)의 전이 함수에서 사용된 시간 상수를 나타낸다.
또한, 보상전 차량 속도 명령값(Vc(t))이 표1에서 도시된 식을 이용한 상태 공간 표현으로부터 계산될 때, 표2에서 도시된 수학식이 주어진다.
차량간 관련 차량 속도 명령값 계산 블록(140)은 실제 차량간 거리(LA(t))와 실제 차량 속도(VA(t))와 실제 상대 속도(ΔV(t))와 목표 차량간 거리(LT(t))와 목표 상대 속도(ΔVT(t))와 목표 차량간 거리(LT(t))와 후술하는 피드백 상수(fL, fv)에 따라 다음 식을 사용해서 차량간 관련 제어 차량 속도 명령값 V*(t)을 계산한다.
[수학식 5]
차량간 관련 피드백 특성 결정 블록(300)은 차량간 거리(LA(t))와 상대 속도(ΔV(t))와 설정 차량간 시간 기간(dT(t))을 수신하고, 피드백 상수(fL, fv)를계산한다.
이하에서는, 도4를 참조해서 피드백 상수(fL, fv)의 결정 방법에 대해 설명하기로 한다.
도4는 차량간 관련 피드백 특성 결정 블록(300)에 대한 기능 위주의 블록 다이어그램이다.
차량간 관련 제어 피드백 특성 결정 블록(300)은, 각각 차량간 거리 제어 블록(105)에 대한 것으로, 피드백 시스템 감쇠 인자 결정 블록(310)과 피드백 시스템 감쇠 인자 보정 블록(311)과 피드백 시스템 고유 각방향 주파수 결정 블록(320)과 피드백 시스템 고유 각방향 주파수 제1 보정 블록(330)과 피드백 시스템 고유 각방향 주파수 제2 보정 블록(331)과 피드백 상수 결정 블록(340)을 포함한다.
이런 차량간 관련 피드백 특성 결정 블록(300)의 블록 다이어그램은 목표 차량 거리(LT(t))로부터 실제 차량간 거리(LA(t))로 전이 함수(GDS)로써 다음과 같이 표현된다.
[수학식 6]
이 때, ζnDB= (fv + 1)/2√(fL/Tv)(차량간 관련 피드백 시스템에서 감쇠 인자를 나타냄)이고 ωnDB= √(fL/Tv)이고 TVB= fL/Tv로서 차량간 관련 피드백에서 0(지점)에 대응하는 값이며, Tv는 차량 속도 제어 블록(500)에서 차량 속도 피드백제어 상의 시간 상수를 나타낸다.
피드백 시스템 감쇠 인자 결정 블록(310)은 상대 속도(ΔV(t))를 입력하고 상대 속도(ΔV(t))에 따라 도5a에 도시된 맵으로부터 차량간 관련 제어 피드백 시스템 감쇠 인자(ζnDB)를 결정한다.
도5a에 도시된 바와 같이, ζnDB는 상대 속도(ΔV(t))가 변동하더라도 일정하다. 이는 요동 경향을 방지하고 응답 특성을 개선하기 위해 ζnDB의 값이 1로 설정(ζnDB= 1이면, 임계 감쇠가 발생함)될 때 가장 적절하기 때문이다.
피드백 시스템 감쇠 인자 결정 블록(320)은 상대 속도(ΔV(t))를 입력하고 상대 속도(ΔV(t))에 대해 도5b에 도시된 맵에 따르는 차량간 관련 피드백 제어 시스템에서의 고유 각방향 주파수(ωnDB)를 결정한다.
도5b에 도시된 바와 같이, 고유 각방향 주파수(ωnDB)는 상대 속도(ΔV(t))의 절대값이 작은 경우에는 작게(낮게) 되어서 느린 제어가 수행된다. ωnDB가 크게(높게) 되면, 선행 차량의 동작에 지체(지연)을 일으키지 않기 위해 빠른 제어가 수행된다.
피드백 시스템 고유 각방향 주파수 제1 보정 블록(330)은 차량간 관련 제어 피드백 시스템의 고유 각방향 주파수(ωnDB)를 보정하기 위해 보정 계수(CD1)를 결정하며, CD1에 의해 고유 각방향 주파수(ωnDB)를 보정하고 보정후 고유 각방향주파수(ωnDBC1)를 출력한다.
즉 ωnDBC1는 ωnDBC1= CD1ㆍωnDB로 표현될 수 있다.
보정 계수(CD1)는, 도6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 차량간 거리가 제1 소정값(예컨대, 약 20 m)보다 짧은 경우, 보정 계수(CD1)는 1 이상의 값이어서 고유 각방향 주파수(ωnDB)가 차량간 거리 제어의 응답 특성을 빠르게 하기 위해 증대(높게)되고, 차량간 거리가 제2 소정값(예컨대 약 90 m)보다 긴 경우, CD1이 1 보다 작은 값이어서 고유 각방향 주파수(ωnDB)가 차량간 거리 제어의 응답 특성을 느리게 하기 위해 작아(낮아)지도록 하는 방식으로 존재한다.
상술한 바와 같이, 고유 각방향 주파수(ωnDB)의 값은 검출된 차량간 거리에 따라 보정된다. 상세하게는, 차량간 거리가 클(길) 때, 고유 각방향 주파수(ωnDB)는 작게(낮게) 된다. 차량간 거리가 작을(짧을) 때, 고유 각방향 주파수(ωnDB)는 크게(높아지게) 된다. 따라서, 차량간 거리가 길다면, 응답 특성은 둔화(느리게)됨으로써 상대 속도 검출에서의 계산 에러로 인해 상대 속도가 크게 변동되더라도 응답 특성에 대한 보정은 가파르거나 날카로운 제어가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 결국, 차량 운전자는 운전 감각과 일치하지 않는 느낌을 받지 않는다.
피드백 시스템 고유 각방향 주파수 제2 보정 블록(331)은, dT(t)에서 dT-1(t)로, 즉 운전자가 차량간 시간 기간의 설정을 변경하는 경우, 차량간 관련 제어 피드백 시스템의 차량간 시간 기간(dT(t))과 보정후 고유 각방향 주파수(ωnDBC1)를 수신하고 다른 보정 계수(CD2)를 1초당 1의 현재값으로부터 1.5로 변화시킴으로써 ωnDBC1을 일시적으로 증대시킨다. 정상 상태에서, 다른 보정 계수(CD2)의 값은 1이다. 그러나, 단지 차량간 시간 기간에 대한 설정이 변경되기만 한다면, CD2는 1에서 1.5(또는 더 크게)로 변화됨으로써 ωnDBC1는 일시적으로 증대되어서 실제 차량간 시간 기간에 대한 빠른 변경을 달성한다.
이런 보정 후의 ωnDBC는 ωnDBC= CD2ㆍωnDBC1과 같다.
상술한 피드백 시스템 고유 각방향 주파수 제2 보정 블록(331)은 차량간 거리 피드백 시스템의 고유 각방향 주파수(이득)을 증대함으로써 응답 특성을 개선한다. 그러나, 상술한 피드백 시스템 고유 각방향 주파수 제2 보정 블록(331)에서, 선행 차량의 빠른 동작이 이루어진다면, 차량은 차량의 안락감이 어느 정도까지 악화될 정도로 과민하게 응답할 수도 있다.
이와 관련해서, 차량간 거리 명령값 결정 블록(112)에서 설명된 바와 같이, 차량간 시간 기간의 값은 일시적으로 증대되거나 새로운 차량간 시간 기간(dTL또는 dTS)보다 작게 되며, 그 후 차량간 시간 기간이 변경될 때 새로운 차량간 시간 기간(dTL또는 dTS)으로 수렴된다. 결국, 상술한 과민 응답은 발견될 수 없다.
피드백 시스템 감쇠 인자 보정 블록(311)은 차량 속도 제어 블록(500)의 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)에 의해 계산된 외부 교란값(dV(t))을 수신하고, 피드백 시스템 감쇠 인자 결정 블록으로부터 고유 각방향 주파수(ζnDB)를 수신하고, 피드백 시스템 감쇠 인자 결정 블록(310)으로부터 노면 구배(ΦA(t))를 평가한다.
특히, 도7에 도시된 바와 같이, 외부 교란값(dV(t))이 음의 값이면, 구배는 오름 경사를 지시한다. 외부 교란값이 양의 값이면, 구배는 내림 경사를 지시한다. 따라서, 노면 구배(ΦA(t))가 유도된다.
따라서, 보정 계수(CD3)가 도8에 도시된 맵을 기초해서 유도된다. 감쇠 인자(ζnDBC)는 차량간 관련 제어 피드백 시스템의 감쇠 인자(ζnDB)를 보정함으로써 결정된다.
즉 감쇠 인자(ζnDBC)는 다음과 같이 표현된다.
즉 ζDBC= ζnDBㆍCD3이다.
보정 계수(CD3)의 값은, 도8로부터 알 수 있는 바와 같이, 노면 구배(ΦA(t))가 소정 범위에 있을 때 1로 설정된다. 노면 구배(ΦA(t))의 절대값이 커지게 되면, CD3의 값은 1보다 크게 되도록 설정된다.
피드백 상수 결정 블록(340)은 차량간 거리 제어 피드백 시스템의 감쇠인자(ζnDBC)를 수신해서 아래의 식으로부터 피드백 상수(fL, fV)를 계산한다.
[수학식 7]
fL= ωnDBC 2ㆍTv
fV= 2ㆍζnDBCㆍωnDBCㆍTv - 1
결국, 차량간 거리(LA(t))가 짧아지면, 보정 계수(CD2)는 작게 되지만 고유 각방향 주파수(ωnDB)는 크게 된다.
그 후, 피드백 상수(fL, fV) 모두는 감속이 빨라지도록 증대된다. 이 때, 차량간 거리(LA(t))가 짧다면 고유 각방향 주파수(ωnDBC)는 증대되고, 피드백 상수(fL, fV)에 대한 증대 대신에, 차량간 관련 상수(fL)는 차량간 거리에 따라 직접적으로 보정될 수 있다.
또한, 노면의 구배가 증대되면, 보정 계수(CD3)는 커지고, 이에 따라 감쇠 인자(ζnDBC)는 증대되고, 피드백 상수(fV)는 증대되어서 감속은 더 빠르게 이루어진다.
노면의 구배가 크게 되면, 보정 계수(CD3)는 크게 되고 감쇠 인자(ζnDBC)는 크게 되어서, 감속은 빨라진다.
또한, 차량간 거리 명령값 계산 블록(110)의 차량간 거리 명령값(L*(t))은차량간 관련 피드백 시스템의 고유 각방향 주파수(ζnDB)를 변경하는 대신 증대될 수 있다. 특히, 차량간 거리 명령값 계산 블록(110)은 차량 속도 제어 블록(500)의 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)에 의해 계산된 외부 교란값(dV(t))을 수신할 수 있고, 외부 교란값으로부터 도7에 도시된 맵에 따라 노면 구배(ΦA(t))를 평가할 수 있고, 도9에 도시된 맵으로부터 보정 계수(CD4)(> 1)를 결정하고, 보정 계수(CD4)에 의해 도2에 도시된 차량간 거리 명령값 결정 섹션(112)에서 차량간 거리 명령값(L*(t))을 계산할 수 있다.
즉 L*(t) = [VA(t) + ΔV(t)]ㆍdT(t)ㆍCD4이다.
이 경우, 노면의 구배각을 나타내는 외부 교란값(dV(t))은 커지기 때문에, CD4는 커지고 차량간 거리 명령값(L*(t))은 커진다. 따라서, 감속의 시작은 더 빠르게 이루어 진다.
상술한 바와 같이, 보정 계수(CD3또는 CD4)의 각각 또는 이들 중 어느 하나의 값은 노면 구배각을 나타내는 외부 교란값(dV(t))에 따라 설정된다. 따라서, 가속 방향으로의 제어가 오름 경사 상에서의 차량 주행 동안 피제어 목적물(호스트 차량)의 정상적 동적 특성으로부터 외부 교란에 의한 편차에 따라 수행되는 경우, 피드백 응답 특성은 증가되거나 목표 차량간 거리는 더 크게 되도록 설정된다. 따라서, 호스트 차량이 설정 차량간 거리에 도달하면, 신속한 감속 또는 이른 감속개시가 발생한다. 결국, 호스트 차량이 오름 경사에서 주행하더라도, 감속의 개시는 지연될 수 없다. 또한, 노면 구배각은 외부 교란값(dV(t))으로부터 계산되기 때문에, 노면 구배를 검출하기 위한 어떠한 센서도 필요하지 않다.
이하에서는 도10을 참조해서 차량 속도 제어 블록(500)에 대해 설명하기로 한다.
우선, 시스템 스위치(도시 안됨)가 켜졌다고 가정한다. 이 때, 전체 시스템에 대한 동력 공급은 시스템이 대기 상태에 있도록 작동된다. 이 상태에서, 설정 스위치(20)가 온(ON)으로 설정되면, 제어가 개시된다.
차량 속도 제어 블록(500)(점선으로 둘러싸인 부분)은 도1a에 도시된 차량간 거리 제어 블록(105)에서와 동일한 방식으로 양호한 실시예의 마이크로컴퓨터에 의해 구성된다. 그러나, 차량간 거리 제어 블록(105)를 구비한 단일 칩 마이크로컴퓨터가 함께 설치될 수 있다.
차량 속도 제어 블록(500) 내에서, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)은 10 밀리초의 제어 기간 각각에 대한 차량 속도 명령값(VCOM(t))을 계산한다.
차량 속도 명령 최대값 설정 블록(520)은 설정 스위치(20)가 눌려질(작동될) 때 차량 속도(VA(t))를 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)(목표 차량 속도)으로 설정한다.
차량 속도 명령 최대값(VSMAX)이 설정 스위치(20)를 거쳐 설정된 후, 코스트 스위치(30)가 한 번 눌려질 때마다, 차량 속도 명령 최대값 설정 섹션(520)은 차량속도 명령 최대값(VSMAX)을 5 ㎞/h의 단위씩 계단 방식으로 더 낮은 값으로 설정한다.
즉 코스트 스위치(30)가 n번만큼 눌려지면, VSMAX의 값은, 예컨대 n × 5 (㎞/h)만큼 낮은 값으로 설정된다(만약 계속 눌려지면, 스위치가 계속해서 눌려지는 시간 기간을 T라고 가정하면, 예컨대 이 경우는 T/1(초) × 5 ㎞/h이다).
차량 속도 명령 최대값(VSMAX)을 5 ㎞/h의 단위씩 계단 방식으로 더 높은 값으로 설정한 후.
단지 설정 스위치(20)에 의해 VSMAX을 설정한 후 가속 스위치(40)가 n번 눌려질 때마다, 차량 속도 최대값 설정 블록(520)은 VSMAX을 5 ㎞/h의 단위씩 계단 방식으로 더 높은 값으로 설정한다.
즉 가속 스위치(40)가 n번 눌려질 때마다, VSMAX는 n × 5 (㎞/h)만큼 높은 값으로 설정된다(또는, 예컨대 스위치가 계속해서 눌려지면, T/1(초) × 5 ㎞/h이다).
다음으로, 측방향 G 의존 차량 속도 보정량 계산 블록(580)은 조향 각도 센서(100)로부터 출력된 조향 휘일의 조향 각도(θ(t))을 수신해서, 측방향 가속도(이하, 측방향 G)에 따라 후술하는 바와 같은 차량 속도 명령값을 보정하기 위해 차량 속도 보정량(VSUB(t))을 계산한다.
측방향 G 의존 차량 속도 보정량 계산 블록(580)은, 특히 도11에 도시된 바와 같이, 조향 각도 단일 로우-패스 필터(LPF)(이하, 조향 각도 신호 LPF 블록)와,측방향 G 계산 블록(582)과, 차량 속도 보정량 계산 블록(583)을 포함한다.
우선, 조향 각도 신호 LPF 블록(581)은 입력된 차량 속도(VA(t))와 조향 각도(θ(t))에 따라 조향 각도 LPF값(θLPF(t))을 계산한다.
[수학식 8]
θLPF(t) = θ(t)/(TSTRㆍs + 1)
상술한 식에서, TSTR은 LFP( = 1/2πㆍfc)의 시간 상수이고 LPF의 차단 주파수(fc)는 차단 주파수와 차량 속도(VA(t)) 사이의 관계를 나타내는 도12에서 도시된 맵으로부터 결정된다. 도12의 맵은 차량 속도(VA(t))가 높아짐에(고속 범위에 있게 됨에) 따라 차단 주파수(fc)가 낮아짐을 지시한다. 예컨대 50 km/h에서의 fc는 100 km/h에서의 fc보다 높다.
측방향 G 계산 블록(582)은 조향 각도 LPF값(θLPF(t))과 차량 속도(VA(t))를 수신하고 다음의 식에 따라 측방향 G 값(YG(t))를 계산한다.
[수학식 9]
YG(t) = {VA(t)2ㆍθLPF(t)}/{NㆍWㆍ[1 + AㆍVA(t)]}
이와 관련해서, W는 차량의 휘일 베이스를 나타내며 N은 조향 기어비를 나타내며, A는 안정도 인자를 나타낸다.
상기 식은 측방향 G가 차량 조향 각도로부터 검출되지만 측방향 G가 요우비(요우 속도) 센서를 사용해서 요우비(ψ(t))로의 로우 패스 필터링을 거쳐 검출될수 있다. 후자의 경우, 다음의 식을 사용한다.
[수학식 10]
YG(t) = VA(t)ㆍψLPF
ψLPF = ψ(t)/(TYAWㆍs + 1)
이 식에서, TYAW는 요우비에 대한 로우 패스 필터의 시간 상수이고, 차량 속도(VA(t))가 크게(높게) 될 때, TYAW는 큰 값으로 변동된다.
차량 속도 보정량(VSUB(t))은 측방향 G에 의해 결정된 보정 계수를 소정의 차량 속도 명령값 변화량 한계값과 곱함으로써 계산된다(예컨대 0.021 (km/h)/10(밀리초) = 0.06 G).
상술한 차량 속도 명령값 변화량 한계값은 후술하는 도15에 도시된 차량 속도 명령값 변동울 ΔVCOM(t)의 최대값과 같다.
VSUB(t) = 보정 계수 × 0.021 (km/h)/10(밀리초).
후술하는 바와 같이, 차량 속도를 최종으로 제어하기 위한 값인 차량 속도 명령값(VCOM(t))을 계산하기 위해 차량 속도 보정량(VSUB(t))은 뺄셈 항으로서 포함되게 된다. 따라서, 차량 속도 보정량(VSUB(t))이 커질 때, 차량 속도 명령값(VCOM(t))은 더욱 제한된다.
보정 계수는 도13에 도시된 바와 같이 측방향 G 값(YG(t))이 커지면 커진다.
이는 측방향 G가 클 때, 차량 속도 명령값(VCOM(t))의 변동을 크게 제한되기 때문이다.
그러나, 도13에 도시된 바와 같이, 측방향 G가 도13에 도시된 바와 같이 0.1G 이하인 경우, 보정 계수는 0으로 되어서 차량 속도 명령값에 대해 어떠한 보정도 요구되지 않음을 결정한다. 또한, 측방향 G가 0.3G 이상이면, 보정 계수는 측방향 G 검출 값이 잘못되게 너무 큰 경우 그리고 정상 구동에서는 상술한 바와 같은 큰 측방향 G가 발생되지 않기 때문에 과도한 보정을 방지하기 위해 일정한 값(예컨대 2)으로 설정된다.
후술하는 바와 같이, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)에서, 상술한 가속 스위치 작업은 목표 차량 속도를 상승시키며, 즉 가속이 요구되며, 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)은 현재 차량 속도값(VA(t))에 더해지고 이 값으로부터 차량 속도 보정값(VSUB(t))을 뺌으로써 최종 차량 속도 명령값(VCOM(t))을 계산한다. 따라서, 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)이 차량 속도 보정값보다 크다면, 차량은 가속되지만, ΔVCOM(t)가 차량 속도 보정값(VSUB(t))보다 작다면, 차량은 감속된다. 상술한 바와 같이, 차량 속도 보정값(VSUB(t))은 도13에서 도시된 바와 같은 보정 계수를 차량 속도 명령값 변도비 한계값(차량 속도 명령값 변화량의 최대값)에 곱함으로써 유도된다. 따라서, 예컨대 차량 속도 명령값 변화량 한계값이 차량 속도 명령값 변화량과 같다면, 보정 계수가 1일 때(도13의 예에서 YG(t) = 0.2) 가속값은 감속값과 균형이 이루어지기 때문에 현재 차량 속도는 유지된다. 상세하게는, 본 예에서, 측방향 G값(YG(t))이 0.2보다 작으면, 호스트 차량은 가속되지만, YG(t)가 0.2보다 크면, 호스트 차량은 감속된다. 한편, 코스트 스위치(30)에 대한 작업이 목표 차량 속도를 저감시키면, 즉 감속이 요구되면, 차량 속도 명령값(VCOM(t))을 유도하기 위해 현재 차량 속도(VA(t))로부터 차량 속도 명령값(ΔVCOM(t))과 차량 속도 보정값(VSUB(t))을 뺀다. 따라서, 이 경우, 호스트 차량은 항상 감속된다. 감속의 크기는 차량 속도 보정값(VSUB(t))이 커지게 될 때, 즉 측방향 G가 크게 될 때 커지게 된다. 차량 속도 명령값 변화량 한계값에 대한 상술한 값[0.021(㎞/h)/10(밀리초)]은 차량이 고속도로에서 사용될 때 추정된 값이다.
상술한 바와 같이, 차량 속도 보정값(VSUB(t))은 측방향 G에 따르는 보정 계수와 차량 속도 변화량 한계값 사이의 곱에 따라 결정되며, 차량 속도는 측방향 G가 커질 때 뺄셈 항의 값(차량 속도 보정값)이 증대된 상태에서 측방향 G가 커지는 것이 방지되도록 제어된다. 그러나, 도11에 도시된 조향 각도 신호 LPF 블록(581)에서 설명된 바와 같이, 차단 주파수(fc)는 차량 속도가 고속 범위에 있을 때 낮아진다. 따라서, LPF의 시간 상수(TSTR)는 크게 되고 조향 각도 LPF값(θLPF(t))은 작아지게 됨으로써 측방향 G 계산 블록(582)에 의해 계산된 측방향 G는 이에 따라 작아진다. 그 결과, 차량 속도 보정량 계산 맵(583)을 거쳐 유도된 차량 속도 보정값(VSUB(t))은 작다. 그 후, 조향 각도로부터 차량 속도 명령값까지의 보정은 통합되기에 어려워진다는 경향이 있다(가속 방향으로의 보정).
이하에서는 이에 관해 상세히 설명하기로 한다.
조향 각도에 대한 차량 응답에서의 고유 각방향 주파수(ωnSTR)의 특성은 아래의 식에서 설명하기로 한다.
[수학식 11]
여기에서, Kf와 Kr은 (하나의 휘일에 대한) 전방 및 후방 타이어 휘일 코너링 힘을 나타내고, W는 휘일 베이스를 나타내고, mv는 차량 무게를 나타내고, A는 안정도 인자를 나타내며, I는 차량 요우 관성 모멘트를 나타낸다.
고유 각방향 주파수(ωnSTR)의 특징이 도14에 도시되어 있다.
도14에 도시된 바와 같이, 이 특성은 차량 속도가 증가될 때 고유 각방향 주파수(ωnSTR)는 저감되어서 조향 휘일에 대한 차량 응답 특성이 악화되도록 되어 있다. 차량 속도가 감소될 때, 고유 각방향 주파수(ωnSTR)는 높아지고 조향 휘일에 대한 차량 응답 특성은 양호하게 된다. 즉 차량 속도가 높아질 때, 차량 조향 휘일이 작동될 때에도 측방향 G가 생성되기 쉽지 않다. 차량 속도가 저감될 때, 약간의 조향 작업은 측방향 G가 용이하게 생성되도록 한다. 따라서, 도12에 도시된 바와 같이, 차단 주파수(fc)는 차량 속도가 증가될 때 저감됨으로써 응답 특성은 차량 속도 명령값을 보정하는 것이 용이하지 않도록 느려진다.
다음으로, 도10에 도시된 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은 차량 속도(VA(t))와 차량 속도 최대값(VSMAX) 사이의 편차의 절대값에 기초해서 도15에 도시된 맵으로부터 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)을 계산한다.
도15에 도시된 맵이 나타내는 바에 의하면, 편차의 절대값(｜VA- VAMAX｜)이 커지게 되면 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)은 VCOM(t)가 차량 속도 제어 정지 결정 블록(610)에 설명된 바와 같은 가속 제어 한계값(α)을 초과하지 않는 정도까지 커지게 됨으로써, 차량 속도는 가능한 신속히 증가되거나 감소되도록(가속되거나 감속되도록) 된다(이는 도15에 도시된 범위(B)에서 발생함).
그 후, 편차의 절대값이 작아지면, 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)은 가속에 대한 운전자의 느낌이 영향을 받지 않을 정도로 작게 됨으로써 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)이 빗나가지 않게 방지한다(도15의 범위(C)).
도15에 도시된 범위(A)에서, ΔVCOM(t)는 가속 한계값(α)을 초과하지 않는 일정값(예컨대 0.06G)으로 설정되고, 도15의 범위(C)에서, ΔVCOM(t)는 다른 일정값(예컨대 0.03G)으로 설정된다.
또한, 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은 측방향 G 의존 차량 속도 보정량 계산 블록(580)으로부터 출력된 차량 속도 보정값(VSUB(t))을 점검한다. 차량 속도 보정값(VSUB(t))의 값이 0으로부터 0이 아닌 다른 값으로 일단 변동되고 다시 0으로 복귀되면, 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은 호스트 차량이 곡선 도로 상의 주행을 종료했음을 결정하고 차량 속도(VA(t))가 차량 속도 최대값(VSMAX)과 동일하게 되었는지 여부를 검출한다.
호스트 차량이 곡선 도로 상의 주행을 종료했음을 결정하면, 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은 차량 속도(VA(t)) 및 차량 속도 최대값(VSMAX) 사이의 편차의 절대값을 기초해서 도15에 도시된 맵을 사용해서 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)을 결정하는 대신에 차량 속도(VA(t))로부터 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)을 결정한다. 이 경우, ΔVCOM(t)의 특성은 도15에 도시된 것과 일반적으로 동일한 경향을 나타내는 것을 이용한다.
즉 도15의 횡축이 ｜VA- VSMAX｜으로부터 차량 속도(VA(t))로 교체된 새로운 맵이 사용된다. 새로운 맵은 차량 속도(VA(t))가 작게 될 때 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)이 작게 되도록 설정된다. 새로운 맵을 이용하는 이런 과정은 차량 속도(VA(t))가 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)과 동일하게 되었음을 결정할 때 종료된다.
곡면 도로 주행의 종료를 결정할 때 실제 차량 속도(VA(t))로부터 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)을 결정하는 상기 예 대신에, 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은 차량 속도 보정값(VSUB(t))이 0이 아닌 값으로 될 때 차량 곡면 주행이 시작되었음을 결정할 수 있고, 메모리 위치에 순간적인 차량 속도(VA(시작))를 사전에 저장할 수 있고, 차이의 크기(ΔVA= VA(시작) - VA(종료))(즉 차량 속도 명령값에 대한 보정으로 인한 차량 속도 강하량)로부터 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)을 결정할 수 있다. 이 때 사용된 특성은 역의 경향을 나타내는 특징이다. 즉 새로운 맵은 도15의 횡축이 ｜VA- VSMAX｜로부터 차량 속도차(ΔVA)로 교체되고, 차량 속도차(ΔVA)가 크게 되면, 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)은 작은 값으로 설정되도록 된다. 이 과정은 차량 속도(VA(t))가 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)과 동일하게 될 때까지 계속된다.
차량 속도 명령값은 측방향 G값이 곡면 도로 상의 차량 주행 동안 과도한 값을 지시하지 않도록 보정되기 때문에, 차량 속도는 일반적으로 저감된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은, 곡면 도로 주행이 종료되고 차량 속도가 강하된 후, 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)이 곡면 도로 주행 종료시의 차량 속도(VA(t)) 또는 곡면 도로 주행 개시 및 종료(즉 차량 속도 명령값에 대해 이루어진 보정으로 인한 차량 속도 강하 전후) 사이의 차량 속도차(ΔVA)에 따라 변경되도록 구성된다.
평가된 바에 의하면, 곡면 도로 주행이 종료될 때 차량 속도가 낮아지는 경우 또는 차량 속도차(ΔVA)가 큰 경우, 차량 속도는 호스트 차량이 주행한 곡면 도로의 작은 곡률 반경(급한 코너)로 인해 강하했다. 그 후, 호스트 차량이 S-자 커브(또는 구불구불한 커브)과 같은 연속 곡면 도로 상에서 주행할 때 상술한 바와 같은 상황이 발생할 가능성이 크다. 따라서, 곡면 도로 주행이 종료될 때 차량 속도가 낮은 경우 또는 차량 속도차(ΔVA)가 큰 경우에, 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)이 작게 됨으로써, 차량 속도 명령값에 의한 실제 차량 속도 제어 동안의 가속은 작게 된다. 따라서, 호스트 차량이 연속 S자 형상 곡면 도로 상에서 주행할 때 각각의 회전에서 큰 가속은 수행되지 않는다.
마찬가지로, 곡면 도로 주행이 종료될 때 차량 속도가 높은 경우 또는 차량 속도차(ΔVA)가 작은 경우에, 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은 호스트 차량이 주행하는 곡면 도로가 단일 곡면 도로임을 결정하고 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)을 증대시킨다. 이렇게 하면 단일 곡면 도로 주행의 종료시 바로 가속이 발생하도록 함으로써 가속이 무뎌지고 차량 운전자에게 불충분한 느낌이 생길 가능성은 없다.
상술한 바와 같이, 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)은, 도15의 맵에서 도시된 바와 같이, 실제 차량 속도(VA(t))와 변경-후 설정 차량 속도(상술한 경우, 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)에 대응) 사이의 편차가 큰 경우, 차량 속도 명령값 변화량ΔVCOM(t)이 증대(크게)되도록 구성된다.
따라서, 호스트 차량이 도1a에 도시된 차량간 거리 제어 블록(105)으로부터의 출력 신호를 기초로 선행 차량을 따라가고 차량간 거리 제어에서의 설정 차량 속도가 실제 차량 속도와 다른 상황에서 주행하는 경우, 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)은변경된 설정 차량 속도와 실제 차량 속도 사이의 편차에 따라 설정된다.
상세하게는, 변경 전후의 설정 차량 속도가 크게 다르더라도 실제 차량 속도(VA(t))와 변경-후(변경 후) 설정 차량 속도 사이의 편차가 작은 경우, 차량 속도는 작은 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)에 따라 변동된다. 따라서, 차량 속도의 이런 변동은 운전자가 차량 속도를 조금 낮추고자 하는 경우 운전자의 주행 느낌과 일치될 수 있다. 또한, 실제 차량 속도와 설정 차량 속도 사이의 편차가 큰 경우, 차량 속도는 큰 차량 속도 변화량로 변동된다. 따라서, 차량 속도는 변경후 새로운 설정 차량 속도로 신속하게 수렴될 수 있다. 예컨대 차량 속도를 크게 감속키고자 하는 것과 같은 운전자의 주행 느낌과 일치하는 제어가 달성될 수 있다.
다음으로, 도10을 참조하면, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)은 다음 방식으로 차량 속도 명령값(VCOM(t))을 계산하고, 차량 속도(VA(t))와 차량 속도 보정값(VSUB(t))과 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)과 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)을 수신한다.
(1) 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)이 차량 속도(VA(t))보다 큰 경우, 즉 가속스위치(40)(또는 재개 스위치)의 작업을 거쳐 가속 요구가 발생하는 경우.
VCOM(t) = min[VSMAX, VA(t) + ΔVCOM(t) - VSUB(t)]
즉 차량 속도 명령값(VCOM(t))은 VSMAX와 VA(t) + ΔVCOM(t) - VSUB(t)의 값 중에서 다른 것보다 작은 값을 선택함으로써 결정된다.
(2) VSMAX= VA(t)인 경우, 차량 속도가 일정 속도로 유지되는 경우.
VCOM(t) = VSMAX- VSUB(t)
즉 차량 속도(VCOM(t))는 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)으로부터 차량 속도 보정값(VSUB(t))을 뺀 결과가 되도록 결정된다.
(3) 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)이 차량 속도(VA(t))보다 작은 경우, 즉 코스트 스위치(30)의 작업을 거쳐 감속 요구가 발생하는 경우.
VCOM(t) = max[VSMAX, VA(t) - ΔVCOM(t) - VSUB(t)]
즉 차량 속도 명령값(VCOM(t))은 VSMAX와 VA(t) - ΔVCOM(t) - VSUB(t)의 값 중에서 다른 것보다 큰 값을 선택함으로써 결정된다.
그러나, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)은 차량간 거리 제어 블록(105)으로부터 차량간 관련 제어 차량 속도 명령값 V*(t)과 차량간 거리 센서(15)로부터 선행 플래그(F)를 입력하고 후술하는 바와 같은 과정을 수행한다.
(4) 선행 플래그(F)가 수신되는 경우.
선행 플래그(F)(이 플래그(F)는 선행 차량이 존재함을 지시함)가 수신되면, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)은 차량간 관련 제어 차량 속도 명령값 V*(t)을 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)과 비교해서, 이들 두 개의 비교값 중에서 다른 것보다 작은 하나를 VCO(t)로서 선택하고, 다음의 식을 사용해서 VCOM(t)를 계산한다.
즉 VCOM(t) = VCO(t) - VSUB(t)이다.
상술한 바와 같이, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)은 차량 속도 명령값(VCOM(t))을 결정하고 결정된 차량 속도 명령값(VCOM(t))에 따라 차량 속도를 제어한다.
다음으로, 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)은 차량 속도 명령값(VCOM(t))과 차량 속도(VA(t))를 수신해서 다음 방식으로 구동 토오크 명령값(DFC(t))을 계산한다.
도16은 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)의 내부 블록의 일 예를 도시한다.
차량 속도 명령값(VCOM(t))이 입력값이고 차량 속도(VA(t))가 출력값인 전이 특성(Gv(s))은 다음 식으로 표현될 수 있다.
[수학식 12]
상기 식에서, Tv는 1차 지연 시간 상수를 나타내고 Lv는 차량의 동력 트레인시스템의 지연으로 인한 불감 시간을 나타낸다.
또한, 피제어 목적물의 차량 모델은 차량의 동력 트레인의 동작이 아래와 같은 간단한 선형 모델로 표현될 수 있도록 조작 변수로서 구동 토오크 명령값(dFC(t))과 제어 변수로서 차량 속도(VA(t))를 사용해서 설계된다.
[수학식 13]
상기 식에서, Rt는 타이어 유효 회전 반경을 나타내고 mv는 차량 질량을 나타낸다.
구동 토오크 명령값(dFC(t))이 입력되고 차량 속도(VA(t))가 출력되는 상태에서 차량 모델은 1/s의 형태이기 때문에, 결과적으로 차량 모델은 적분 특성을 갖는다.
차량 속도(VA(t))가 출력값이고 차량 속도(VA(t))가 입력값인 경우, 피제어 목적물의 응답 특성이 소정의 1차 지연(Tv)와 불감 시간(Lv)의 요소를 갖는 전이 특성(Gv(s))과 일치하게 된다면, C1(s), C2(s) 및 C3(s)를 사용해서 다음이 한정될 수 있다. C1(s)은 근사 영점화 기술에 의해 결정된 외부 교란 평가자를 나타내며, C2(s)는 근사 영점화 기술에 의해 결정된 다른 외부 교란 평가자를 나타내는 데, 이들 평가자는 외부 교란 및 모델링 에러에 의해 야기된 영향을 억제하도록 작용된 보상자이며, C3(s)는 모델 일치 기술에 의해 결정된 보상자를 나타낸다.
보상자 C1(s) = e(-Lvㆍs)/(THㆍs + 1)
보상자 C2(s) = (mvㆍRtㆍs)/(THㆍs + 1)
이 때, 외부 교란 평가값(dv(t))은, dv(t) = C2(s)ㆍVA(t) - C1(s)ㆍdFC(t)로 주어진다.
또한, 피제어 목적물의 불감 시간이 무시되고 정상 모델(Gv(s))이 시간 상수(Tv)의 1차 로우 패스 필터라고 가정한다. 보상자 C3(s)는 다음과 같이 설명된 상수이다.
보상자 C3(s) = mvㆍRt/Tv
구동 토오크 명령값(dFC(t))은 세 개의 보상자 C1(s), C2(s) 및 C3(s)에 의해 다음의 식에서 계산되어 결정된다.
[수학식 14]
dFC(t) = C3(s)ㆍ{VCOM(t) - VA(t)} - {C2(s)ㆍVA(t) - C1(s)ㆍdFC(t)}
구동 토오크는 구동 토오크 명령값(dFC(t))에 기초해서 제어된다.
상세하게는, 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)은 도17에 도시된 바와 같이 미리 측정된 엔진 비선형 정상 특성을 나타내는 맵을 사용해서 실제 구동 토오크(dFA(t))를 구동 토오크 명령값(dFC(t))에 일치시키는 스로틀 개도 명령값을 계산하고, 부의 엔진 토오크가 불충분하다면 불충분한 부의 엔진 구동 토오크를 보상하기 위해 차량 변속 시스템 또는 제동 시스템에 dFC(t)을 분배한다. 이런 방식에서, 스로틀 밸브 개방 각도와 무단 변속기와 제동 시스템에 대한 제어는 엔진 비선형 정상 특성의 선형화를 허용한다.
무단 변속기(70)에 록업 기구가 설치된 유체 컨버터가 마련되는 경우, 록업 상태 신호(LUs)는 무단 변속기(70)의 제어기로부터 입력되고 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)은 유체 컨버터가 록업 상태에 있는지 여부를 결정하며, 록업 상태 결정의 경우, 시간 상수(TH)(이 시간 상수는 도16의 C1(s), C2(s) 및 C3(s)에 대한 각각의 기준에서 설명됨)를 증대시킨다. 따라서, 차량 속도 제어 피드백 보정량(원하는 응답 특성을 유지하기 위한 피드백 루프의 보정 계수)은 응답 특성이 록업 상태에 비교할 때 비록업 상태의 시간에서 지연되는 피제어 목적물의 응답 특성과 일치하게 되도록 작게 된다. 따라서, 차량 속도 제어 시스템의 안정도는 록업 상태와 비록업 상태 모두에서 각각 보장될 수 있다.
비록 도16은 피제어 목적물의 전이 특성을 보상하기 위한 보상자(C1(s), C2(s))와 설계자가 한정한 응답 특성을 얻기 위한 보상자(C3(s))를 포함하는 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)을 보여주고 있지만, 도21은 설계자가 한정한 임의의 응답 특성을 주는 것을 보상하기 위한 보상자(CF(s))를 포함하는 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)의 대안과, 설계자가 한정한 임의의 응답 특성을 계산하기 위한 정상 모델 계산 블록(CR(s))과, 정상 모델 계산 블록(CR(s))의 응답 특성으로부터의편차를 보상하기 위한 피드백 보상자(C3(s)')를 보여준다.
상세하게는, 도21에서, 보상자(CF(s))는 차량 속도 명령값(VCOM(t))에 대한 실제 차량 속도(VA(t))의 전이 함수(Gv(s))를 달성하기 위해 다음의 식에서 한정된 필터를 사용해서 기준 구동 토오크 명령값(dFC1(t))을 계산한다.
[수학식 15]
dFC1(t) = mvㆍRTㆍVCOM(t)/(TVㆍs + 1)
정상 모델 계산 블록(CR(s))은 전이 함수(Gv(s))와 차량 속도 명령값(VCOM(t))으로부터 목표 응답(VT(t))을 계산한다.
[수학식 16]
VT(t) = Gv(s)ㆍVCOM(t)
피드백 보상자(C3(s)')는 편차가 발생하는 경우 목표 응답(VT(t))과 실제 차량 속도(VA(t)) 사이의 편차와 같은 편차를 제거하기 위해 구동 토오크 명령 보정량(dV(t)')을 계산한다.
상세하게는, 구동 토오크 명령 보정량(dV(t)')은 다음 식으로 표현된다.
[수학식 17]
dV(t)' = [(KPㆍs + KI)/s][VT(t) - VA(t)]
상기 식에서, KP는 피드백 보상자(C3(s)')의 비례 이득값을 나타내고 KI는 피드백 보상자(C3(s)')의 적분 제어 이득값을 나타낸다.
구동 토오크 명령값 보정량(dV(t)')은 도16을 참조해서 상술한 외부 교란 평가값(dV(t))에 대응한다.
도21에 도시된 구동 토오크 명령값 보정량 계산 블록이 로크업 상태 신호(LUs)에 따라 비로크업 상태가 발생했음을 결정하면, 이 블록은 보정량(dV(t)')을 계산한다.
즉 dV(t)' = [(KP'ㆍs + KI')/s][VT(t) - VA(t)]이다.
상기 식에서, KP'〈 KP이고 KI'〈 KI이다.
따라서, 구동 토오크 명령값(dFC(t))은 기준 구동 토오크 명령값(dFC1(t))과 구동 토오크 명령 보정량(dV(t)')으로부터 다음과 같이 계산된다.
즉 dFC(t) = dFC1(t) + dV(t)'이다.
피드백 이득은 록업 시간과 비교할 때 비록업 시간 동안 작게 되기 때문에, 구동 토오크 명령값 보정량의 변화량은 작게 된다. 응답 특성은 록업 시간과 비교할 때 비록업 시간 동안 지연된 피제어 목적물의 응답 특성의 것과 일치하기 때문에, 록업 상태와 비록업 상태 모두의 각각의 시간 동안 차량 속도 제어 시스템의 안정도는 보장될 수 있다.
다음으로, 도10에 도시된 실제 구동 시스템에 대해 설명하기로 한다.
변속비(기어비) 명령값 계산 블록(540)은 구동 토오크 명령값(dFC(t))과 차량 속도(VA(t))와 코스트 스위치(30)로부터의 출력값과 가속기 페달 센서(90)로부터의 출력값을 입력하고, 변속 기어비 명령값(DRATIO(t))을 계산하고, 무단 변속기(70)에 계산된 기어비 명령값(DRATIO(t))을 출력한다.
(1) 코스트 스위치(30)가 오프(OFF) 상태에 있는 경우.
변속(기어)비 명령값 계산 블록(540)은 차량 속도(VA(t))와 구동 토오크 명령값(dFC(t))에 기초해서 도18에 도시된 바와 같은 스로틀 개방 각도 평가 맵으로부터 스로틀 개방 각도 평가값(TVOEST1)을 계산한다.
그 후, 변속(기어 또는 속도)비 명령값 계산 블록(540)은 스로틀 밸브 평가값(TVOEST1)과 차량 속도(VA(t))에 기초해서 도19에 도시된 무단 변속(기어) 속도비 맵으로부터 엔진 회전 속도 명령값(NIN_COM)을 계산한다. 그 후, 속도비 명령값(DRATIO(t))이 다음의 식을 사용해서 차량 속도(VA(t))와 엔진 속도 명령값(VA(t))으로부터 유도된다.
[수학식 18]
DRATIO(t) = NIN_COMㆍ2πㆍRt/[60ㆍVA(t)ㆍGf]
여기에서, Gf는 최종 기어비를 나타낸다.
(2) 코스트 스위치(30)가 온 상태에 있는 경우.
코스트 스위치(30)가 켜지도록 작업된 상태에서 차량 속도 명령 최대값(VSMAX)이 저감되는 경우에, 변속(기어 또는 속도)비 명령값 계산 섹션(540)은 사전 변속(기어)비 명령값(DRATIO(t-1))을 변속(기어)비 명령값(DRATIO(t))으로 유지한다. 코스트 스위치(30)가 연속적으로 온으로 되어 있어서, 변속(기어 또는 속도)비는 코스트 스위치(30)가 온으로 켜지기 직전의 사전값을 유지한다(즉 코스트 스위치(30)가 온 상태로부터 오프 상태로 될 때까지 사전값을 유지한다). 따라서, 다운시프트가 발생하지 않는다. 따라서, 설정 차량 속도가 크게 강하된 후 설정 차량 속도가 가속 스위치(40)에 의해 원 설정 차량 속도로 복귀되는 경우에도, 엔진 스로트 밸브는 호스트 차량을 가속하기 위해 개방 방향으로 제어된다. 그러나, 이런 것이 발생하더라도, 다운시프트 작업은 발생되지 않기 때문에, 엔진 속도는 빠르게 증가하지 않으며 차량 운전자에게 주어지는 소음 발생은 방지될 수 있다.
실제 변속(기어)비(무단 변속기(70)의 속도비) 계산 블록(550)은 다음 식을 사용해서 엔진 속도(NE(t))와 차량 속도(VA(t))에 따른 실제 속도비(RATIO(t))를 계산한다.
[수학식 19]
RATIO(t) = NE(t)/[VA(t)ㆍGfㆍ2πㆍRt]
엔진 속도(NE(t))는 엔진의 점화 신호로부터 엔진 크랭크축 회전 각도를 검출하는 엔진 속도 센서(80)에 의해 검출된다.
도10에 도시된 엔진 토오크 명령값 계산 블록(560)은 구동 토오크 명령값(dFC(t))과 RATIO(t)로부터 다음 식에 따라 엔진 토오크 명령값(TECOM(t))을 계산한다.
[수학식 20]
TECOM(t) = dFC(t)/[GfㆍRATIO(t)]
목표 스로틀 개도(각도) 계산 블록(570)은 엔진 토오크 명령값(TECOM(t))과 엔진 속도(NE(t))를 기초해서 도20에 도시된 바와 같은 엔진 전체 성능 맵으로부터 목표 스로틀 개방 각도(TVOCOM(t))를 계산하고 계산된 TVOCOM(t))를 스로틀 액츄에이터(60)에 출력한다.
도10에 도시된 제동 압력 명령값 계산 블록(630)은 도20에 도시된 엔진 전체 성능 맵으로부터 전체 폐쇄 스로틀 동안의 엔진 제동 토오크(TECOM')를 계산하고, 다음 식에 따라 엔진 제동 토오크(TECOM'(t))와 엔진 토오크 명령값(TECOM(t))으로부터 제동 압력 명령값(REFPBRK(t))을 계산해서 REFPBRK(t)를 제동 액츄에이터(50)로 출력한다.
[수학식 21]
REFPBRK(t) = (TECOM- TECOM')ㆍGmㆍGf/{4ㆍ(2ㆍABㆍRBㆍμB)}
위 수학식에서, Gm은 무단 변속기(70)의 속도비를 나타내며, AB는 휘일 실린더 힘(실린더 압력ㆍ면적)을 나타내며, RB는 디스크 회전자 유효 반경을 나타내며, μB는 제동 패드 마찰 상수를 나탄낸다.
이하에서는 차량 속도 제어의 중지 과정에 대해 설명하기로 한다.
도10에 도시된 차량 속도 중지 결정 블록(620)은 가속 페달 센서(90)에 의해 검출된 가속기 조작 변수(APO)를 입력하고 가속기 조작 변수(APO)를 소정의 값과 비교한다.
이 소정의 값은 목표 스로틀 개방 각도 계산 블록(570)으로부터 입력된 목표 스로틀 개방 각도(TVOCOM)에 대응하는 가속기 조작 변수(APO1), 즉 자동 차량 속도 제어가 수행되는 시점에서 자동 제어된 차량 속도에 대응하는 스로틀 밸브 개방 각도의 값과 일치한다.
가속기 조작 변수가 소정의 값보다 크다면, 즉 차량 운전자가 가속기 페달을 밟으면, (즉 스로틀 밸브가 그 시점에서의 스로들 액츄에이터(60)에 의해 개방된 스로틀 밸브 개방 각도보다 넓게 개방될 때), 차량 속도 제어 중지 신호가 출력된다.
차량 속도 제어 중지 신호를 수신하면, 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)과 목표 스로틀 개방(각도) 계산 블록(570)은 현재의 수치 작업을 초기화하고(변수를 0으로 만듦) 무단 변속기(CVT)(70)는 CYT 제어기를 거쳐 순항 주행 목적 속도비(기어비) 맵으로부터 정상 주행 목적 속도비 맵으로의 절환을 수행한다. 즉 자동 제어를 거친 순항 주행은 중지되고 차량 운전자의 가속기 조작에 응답한 정상 주행 제어가 수행된다.
무단 변속기(70)에는 정상 주행 목적 속도비 맵과 순행 주행 목적 속도비 맵이 마련된다. 순행 주행 제어의 중지 동안에, 차량 속도 제어 블록(500)은 순항 주행 목적 속도비 맵으로부터 정상 주행 목적 속도비 맵으로 맵을 절환하기 위해 무단 변속기(70)에 절환 명령을 출력한다. 정상 주행 목적 속도비 맵은 가속 동안의 다운시프트가 도를 지나치지는 않지만 급하도록 하는 제어 맵(응답 특성이 양호함)이고, 순항 주행 목적 속도비 맵은 편리한 느낌이 주어지고 응답 특성이 온건하도록 하는 제어 맵이다. 결국, 절환은 차량 운전자가 불충분하게 느끼지 않도록 한다.
또한, 차량 속도 제어 중지 결정 블록(620)은 가속기 조작 변수(APO)가 소정 값보다 작은 값으로 복귀될 때 차량 속도 중지 신호의 출력을 중단시키며, APO가 소정값보다 작은 값으로 복귀되고 차량 속도(VA(t))가 차량 속도 명령 최대값(VCMAX)보다 큰 경우 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)으로 감속 요구를 출력한다. 그 후, 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)은, 차량 속도 중지 신호가 중단되고 감속 요구가 입력되는 경우, 구동력 명령값(dFC(t))으로부터의 계산된 스로틀 밸브 개방 각도에 의한 감속 제어를 달성하기 위해 목표 스로틀 밸브 개방 각도 계산 블록(570)에 계산된 구동력 명령값(dFC(t))을 출력한다. 단지 스로틀 밸브가 완전히 폐쇄된 상태에서의 제동력이 불충분한 경우에, 변속(기어)비 명령값 계산 블록(540)은 무단 변속기로 변속(속도)비 명령값(DRATIO)(다운시프트 요구)을 출력함으로써, CVT(70)의 다운 시프트 작업이 무단 변속기의 스로틀 밸브 개방 각도 제어 및 속도비 제어를 달성하기 위해 오름 경사, 내림 경사 또는 편평 도로 상의 차량 주행에 관계없이 불충분한 제동력을 보상하도록 수행된다.
또한, 구동(이 경우, 제동)력 명령값(dFC(t))이 크고 무단 변속기(70)의 다운시프트 작업에 의해 야기된 제동력이 상한값인 경우, 구동력은 일반적으로(보통은) 차량이 편평 노면 상에서 주행할 때 제동 시스템의 활성화에 의해 보상된다. 그러나, 차량이 내림 경사 상에서 주행할 때, 제동 제어 억제 신호(Bp)는 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)으로부터 제동 압력 명령값 계산 블록(630)으로 출력되며, 이로써 내림 경사 상에서의 주행 동안 제동 제어는 억제된다. 상술한 바와 같은 제어가 수행되는 이유는 다음과 같다. 즉 차량이 내림 경사 상에서 주행할 때 감속이 제동 시스템을 사용해서 수행된다면, 계속해서 제동 시스템을 거쳐 제동되어야만 하게 된다. 제동 약화 현상과 같은 문제가 발생할 수 있다. 상술한 바와 같은 제동 약화 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해, 차량 속도 제어는 차량의 제동 시스템을 사용하지 않고도 무단 변속기(70)의 다운 시프트 제어와 스로틀 밸브 개방 각도에 의해 발생된 감속에 의해서만 내림 경사 상에서의 주행 동안 필수 제동력을 얻도록 수행된다.
상술한 방법에 따르면, 차량 운전자에 의해 가속기 페달을 일시적으로 밟아서 순항 주행 제어를 중지한 후 순항 주행 제어가 회복되더라도, 무단 변속기의 다운 시프트 작업은 단지 스로틀 밸브를 완전히 밀폐하는 경우보다도 큰 감속을 달성할 수 있다. 따라서, 목표 차량 속도로의 수렴 시간 기간은 단축될 수 있다.
또한, 무단 변속기(70)는 차량 속도 제어에 사용되기 때문에, 소위 기어 시프트 충격은 긴 내림 경사 상에서의 차량 주행 동안에도 발생하지 않는다. 또한, 감속은 스로틀 밸브의 완전 폐쇄 제어를 통해서만 하는 경우보다 크고 스로틀 밸브 개방 각도와 변속(기어 또는 속도)비 모두는 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)에 기초한 구동 토오크를 달성하기 위해 제어되기 때문에, 매끄러운 감속이 달성될 수 있어서 소정의 감속을 유지한다.
기어 시프트 충격은 다운 시프트 작업 동안 일반적으로 유용한 다중-비율의 기어 연동 변속에서 발견되기 때문에, 상술한 바와 같은 자동 변속기에 대한 다운시프트 제어는 수행되지 않지만, 자동 변속기가 사전에 제안된 차량 속도 제어 시스템에 사용되었다면 감속 제어 요구가 발생하는 경우에도 스로틀 밸브 완전 폐쇄 제어만이 수행되어 왔다. 그러나, 무단 변속기가 사용되기 때문에, 기어 시프트 충격없이도 매끄러운 다운시프트 작업이 달성될 수 있다. 결국, 매끄러운 감속은 스로틀 밸브 개방 각도에 대한 완전 밀폐 제어만을 거친 경우보다 큰 감속에서 상술한 제어를 수행함으로써 달성될 수 있다.
이하에서는, 차량 속도 제어의 정지 과정에 대해 설명하기로 한다.
도10에 도시된 종동 휘일 가속 계산 블록(600)은 차량 속도(VA(t))를 입력하고 다음의 식을 사용해서 종동 휘일 가속도(αOBS(t))를 계산한다. 즉 αOBS(t) = [KOBSㆍs/TOBSㆍs2 + s + KOBS)]ㆍVA(t)이다.
위 식에서, KOBS는 상수를 나타내고 TOBS는 시간 상수를 나타낸다.
위 식에서 차량 속도(VA(t))는 상술한 바와 같은 타이어 휘일(종동 휘일)의 회전 속도로부터 계산된 값이기 때문에, 그 값은 종동 휘일의 차량 속도에 대응하고 종동 휘일 가속도(αOBS(t))는 종동 휘일 가속도(VA(t))로부터 유도된 차량 속도의 변화량(종동 휘일 가속)의 값이다.
차량 속도 제어 정지 결정 블록(610)은 종동 휘일 가속도(αOBS(t))와 소정의 가속 한계값(α)을 비교한다(α는 차량 속도의 변화량에 대응하는 가속도값을 나타내며, 예컨대 0.2G이다). 종동 휘일 가속도(αOBS(t))가 가속도 한계값(α)을 넘게 되면, 차량 속도 제어 정지 신호가 출력된다. 차량 속도 제어 정지 신호에 따라서, 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)과 목표 스로틀 개방 각도 계산 블록(570)은 그 수치 작업(계산)을 초기화한다. 일단 차량 속도가 한 번 정지되면, 제어는 설정 스위치(20)가 다시 온으로 동작될 때까지 차량 속도 제어로 복귀되지 않는다.
도10에 도시된 차량 속도 제어 블록(500)은 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)에 기초해서 차량 속도 명령값에서의 차량 속도를 제어하는 시스템이다. 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)에 따라 결정된다. 따라서, 정상 상태에서, 차량 속도 명령값 변화량 한계값을 초과하는 차량 속도에는 어떤 변동도 발생하지 않는다(예컨대 0.06G = 0.021(㎞/h)/10(밀리초)). 따라서, 종동 휘일 가속도(αOBS(t))가 상술한 차량 속도 명령값 변화량 한계값에 대응하는 값보다 큰 소정의 가속 한계값(α)(예컨대 0.2G)보다 크다면, 종동 휘일(들) 상에는 슬립이 발생할 가능성이 높다. 따라서, 종동 휘일(들) 상의 슬립은 종동 휘일 가속도(αOBS(t))를 소정의 가속도 한계값(α)(예컨대 0.2G)에 비교함으로써 검출될 수 있다. 따라서, 견인 제어 시스템(TCS)과 같은 슬립 억제 시스템에 가속 센서를 추가적으로 설치하거나 종동 휘일들 중 하나와 비종동 휘일들 중 하나 사이의 회전 속도차를 검출하는 것을 필요로 하지 않는다. 종동 휘일 가속도(αOBS(t))는 슬립 발생 결정과 차량 속도 제어에 대한 정지 결정이 이루어질 수 있도록 차량 속도 센서(종동 휘일의 회전 속도를 검출하기 위한 센서)로부터의 출력에 따라 유도될 수 있다.
또한, 목표 차량 속도에 대한 응답 특성은 차량 속도 명령값(ΔVCOM)을 증대시킴으로써 개선될 수 있다. 종동 휘일 가속도(αOBS(t))와 소정값(α) 사이의 비교 결과에 따라 순행 주행 제어 정지에 대해 결정하는 대신에, 차량 속도 제어 정지는 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록(590)에 의해 계산된 차량 속도 명령값(ΔVCOM)과 종동 휘일 가속도(αOBS(t)) 사이의 차이가 소정값 이상이 되는 경우에 발생될 수 있다.
또한, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)은 선행 차량 플래그(F)를 지시하는가 따라 선행 차량이 검출되었는지 여부를 결정한다. 선행 차량이 검출되지 않았음을 결정한다면, 차량 속도 명령값 결정 블록(510)은 그 자체에 의해 계산된 차량 속도 명령값(VCOM)이 입력된 차량 속도(VA(t))보다 높은지를 결정하고 차량 속도가 감속 모드(즉 VSMAX〈 VA(t)이라면)에서 변화되었는지를 결정한다. 그 후, 차량 속도 명령값(VCOM)은 차량 속도(VA(t)) 또는 작은 소정의 차량 속도(VCOM(t))로 설정된다(예컨대 호스트 차량의 차량 속도로부터 5 ㎞/h를 뺀 값). 그 후, C1(s) 및 C2(s) 각각의 적분자의 초기값은 도16에 도시된 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)에서 C2(s)ㆍVA(t) - C1(s)ㆍdFC(t) = dv(t))의 출력값을 0으로 하도록 차량 속도(VA(t))로 설정된다. 결국, C1(s) 및 C2(s)의 각각의 출력값은 차량 속도(VA(t))를 지시한다. 결국, 외부 교란 평가값(dv(t))은 0을 지시한다.
또한, VCOM(t)의 변화량인 ΔVCOM(t)가 소정값(0.06G)보다 감속측에서 큰 경우는 상술한 정지 제어가 수행되는 타이밍이다.
이것이 불필요한 초기화(VA(t) → VCOM(t) 초기화 및 적분자 초기화)를 줄이기 때문에, 감속 충격은 완화될 수 있다.
차량 속도 명령값(차량 속도가 목표 차량 속도에 도달할 때까지 순간적인 제어 명령값)이 실제 차량 속도(VA(t))보다 크고 차량 속도 명령값의 시간 변동이 감속측에서 발생하는 경우, 차량 속도 명령값은 실제 차량 속도 또는 실제 차량 속도 이하의 소정값으로 변경됨으로써 차량 속도는 목표 차량 속도로 빠르게 수렴될 수 있다. 제어 연속성은 설정된 실제 차량 속도 또는 실제 차량 속도보다 낮은 속도를 사용해서 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)을 초기화함으로써 유지될 수 있다.
차량이 차량 운전자에 의해 설정된 선행 차량에 대한 목표 차량간 거리를 유지하면서 주행하도록 실제 차량간 거리를 목표 차량간 거리와 일치시키기 위해 차량 속도가 제어되는 차량 속도 제어 시스템에서, 차량 속도 명령값은 목표 차량간 거리를 유지하도록 설정된다. 그러나, (차량 속도 제어 블록(500)에 대응하는) 차량 속도 제어 시스템이 선행 차량이 입력된 선행 차량 플래그(F)에 따라 검출되었다고 결정하면, 실제 차량간 거리가 소정값과 같거나 짧고 차량 속도 명령값 변화량 ΔVCOM(t)가 감속측의 소정값(0.06G)보다 큰 경우, 차량 속도 명령값의 변경 VCOM(t)[VA(t) → VCOM(t)]과 구동 토오크 명령값 계산 블록(530)(특히 합체된 적분자)에 대한 초기화가 수행된다. 따라서, 실제 차량간 거리는 목표 차량간 거리로 신속하게 수렴된다. 따라서, 선행 차량에 과도하게 접근할 가능성이 발생하지 않으며 제어의 연속성은 유지될 수 있다. 또한, 이것은 불필요한 초기화[VA(t), ΔVCOM(t)의 초기화 및 적분자의 초기화]를 저감함으로써 감속 충격의 횟수가 저감된다.
차량 운전자는 차량 탑승자 또는 상술한 스위치를 통해 자동 차량 속도 제어 시스템을 조작하는 조작자를 포함함을 알 수 있다.
본 명세서는 일본 특허 출원 제2000-148732호(2000년 5월 19일 일본에서 출원) 및 제2000-14361호(2000년 5월 16일 일본에서 출원됨)의 전체 내용을 합체하고 있다.
기술 분야의 당업자가 상술한 가르침을 참조하여 상술한 실시예를 변경하거나 개조하는 일이 발생할 수 있다. 본 발명의 범위는 다음의 청구항을 참조하여 한정된다.
본 발명에 따른 자동 차량 속도 제어 시스템 및 방법은 무단 변속기와 같은 차량 변속기와, 차량으로부터 차량의 앞에서 주행하는 선행 차량까지의 거리를 검출하기 위해 차량간 거리 센서가 설치된 자동차에 적용 가능하다.

Claims (12)

  1. 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템이며,
    차량의 전방에서 주행하고 있는 선행 차량과의 차량간 거리 제어에 기초하는 제1 설정 차량 속도와, 수동 설정에 기초하는 제2 설정 차량 속도 가운데에서, 어느 속도의 크기가 더 작은지에 따라 그리고 선행 차량이 존재하는지 여부에 따라 이들 속도 중 어느 하나로부터 차량 속도 제어 명령값을 선택적으로 결정하는 차량 속도 제어 명령값 결정 섹션과,
    실제 차량 속도를 차량 속도 제어 명령값과 동일하게 되도록 차량 엔진, 차량 변속기 및 차량 제동 장치 중 어느 하나를 구동식으로 제어하는 차량 구동 제어 섹션과,
    차량 속도 제어 명령값이 새로운 값으로 수정되었는지 여부를 결정하는 차량 속도 제어 차량 속도 명령값 수정 결정 섹션과,
    새로운 차량 속도 명령값과 실제 차량 속도 사이의 편차를 결정하고, 차량 속도 명령값 수정 결정 섹션이 수정 여부를 결정할 때 편차의 크기가 클수록 차량 속도에 대한 변화량을 크게 하고 편차의 크기가 작을수록 차량 속도에 대한 변화량을 작게 하는 방식으로 차량 속도가 새로운 차량 속도 명령값에 도달하도록 차량 속도에 대한 변화량을 결정하는 차량 속도 명령값 변화량 결정 섹션을 포함하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 차량 속도 제어 명령값 변화량 결정 섹션에 의해 결정되는 변화량에 따라 실제 차량 속도가 새로운 차량 속도 제어 명령값과 동일하게 되는 방식으로 차량 구동 제어 섹션이 차량 엔진, 변속기 및 제동 장치 중 어느 하나를 구동식으로 제어하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 실제 차량 속도를 검출하는 차량 속도 검출기와, 차량으로부터 선행 차량으로의 차량간 거리를 검출하는 차량간 거리 검출기와, 검출된 차량간 거리와 차량 속도 제어 명령값 결정 섹션의 검출된 차량 속도를 기초로 하여 실제 차량간 거리를 목표 차량간 거리로 유지하도록 제1 설정 차량 속도에 대응하는 차량간 관련 제어 차량 속도 명령값 V*(t)을 제공하는 차량간 거리 제어 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 차량간 거리 검출기에 의해 검출된 차량간 거리를 기초로 하여 선행 차량의 존재 여부를 검출하는 선행 차량 검출기를 더 포함하고, 차량 속도 제어 차량 속도 명령값 결정 섹션은 선행 차량 검출기가 선행 차량이 있는 것을 검출할 때 제1 설정 차량 속도와 그 보다 더 작은 제2 설정 차량 속도 중 하나를 목표 차량 속도로서의 차량 속도 명령값 VCOM(t)으로 선택하고, 선행 차량이 없는 것을 선행 차량 검출기가 검출할 때 제2 설정 차량 속도를 차량 속도 명령값 VCOM(t)으로서 선택하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 차량 속도 제어 명령값 변화량 결정 섹션은 선행 차량 검출기가 선행 차량이 없는 것을 검출할 때 제2 설정 차량 속도에 대응하는 차량 속도 최대 명령값 VSMAX와 실제 차량 속도 VA(t) 간의 편차의 절대값을 기초로 하여 차량 속도 명령값 변화량 △VCOM(t)을 계산하는 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 편차의 절대값이 더 커질 때, 변화량에 대응하는 차량 속도 명령값 변화량 △VCOM(t)은 소정 가속 상한치α 이하로 더 커지는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 편차의 절대값이 더 작아질 때, 차량 속도 명령값 변화량 △VCOM(t)은 소정 가속 하한치 이상으로 더 작아지는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 차량 속도 명령값 변화량 결정 섹션은 선행 차량 검출기가 선행 차량이 없는 것을 검출할 때 맵으로부터 제2 설정 차량 속도에 대응하는 차량 속도 최대 명령값 VSMAX와 실제 차량 속도 VA(t) 간의 편차의 절대값을 기초로 하여 차량 속도 명령값 변화량 △VCOM(t)을 계산하는 차량 속도 명령값 변화량 결정 블록을 포함하고, 그 맵은 실제 차량 속도의 절대값과 차량 속도 최대 명령값 VSMAX이 더 커질 때 변화량이 더 커지게 되고 소정 범위에서의 실제 차량 속도의 절대값과 차량 속도 최대 명령값 VSMAX이 더 작아질 때 차량 속도의 변화량이 소정 범위 내에서 더 작아지게 되는 방식으로 나타내는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  9. 제3항에 있어서, 설정 스위치와 가속 스위치 및 코스트 스위치를 더 포함하고, 설정 스위치가 차량 속도 최대 명령값 VSMAX으로 한번 작동되고 코스트 스위치가 n번 작동될 때 마다 소정 속도의 n 개의 유닛에 의해 본래의 차량 속도 최대 명령값 VSMAX을 본래의 차량 속도 명령값 VSMAX보다 낮은 새로운 차량 속도 최대 명령값 VSMAX으로 갱신하고, 가속 스위치가 n번 작동될 때 마다 소정 속도의 n 개의 유닛에 의해 본래의 차량 속도 최대 명령값 VSMAX을 본래의 차량 속도 명령값 VSMAX보다 높은 새로운 차량 속도 최대값 VSMAX으로 갱신할 때 실제 차량 속도 VA(t)을 설정하는 차량 속도 최대 명령값 설정 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  10. 제4항에 있어서, 차량간 관련 제어 차량 속도 명령값 V*(t)이 목표 차량 속도로서 선택적으로 설정될 때 설정 차량 속도 수정 결정 섹션은 차량간 관련 제어 차량 속도 명령값 V*(t)에 대응하는 제1 설정 차량 속도가 새로운 설정 차량 속도로 수정되는 것을 결정하고, 차량 속도의 변화량은 편차의 크기에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 차량 속도 명령값 결정 블록은 차량 속도 명령값 VCOM(t)을 다음과 같은 방식의 설정 차량 속도로서 설정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 시스템.
    VSMAX>VA(t)일 때, VCOM(t) = min[VSMAX, VA(t) + ΔVCOM(t) - VSUB(t)]
    여기에서, VSUB(t)는 차량 속도 보정값을 나타내고,
    VSMAX=VA(t)일 때, VCOM(t) = VSMAX- VSUB(t),
    VSMAX<VA(t)일 때, VCOM(t) = max[VSMAX, VA(t) - ΔVCOM(t) - VSUB(t)]이며,
    선행 차량 검출기가 선행 차량이 있는 것을 검출할 때, VCOM(t) = VCO- VSUB(t),
    여기에서, VCO= min[V*(t), VSMAX]
  12. 자동차용 자동 차량 속도 제어 방법이며,
    차량의 전방에서 주행하고 있는 선행 차량과의 차량간 거리 제어에 기초하는제1 설정 차량 속도와, 수동 설정에 기초하는 제2 설정 차량 속도 가운데에서, 어느 속도의 크기가 더 작은지에 따라 그리고 선행 차량이 존재하는지 여부에 따라 이들 속도 중 어느 하나로부터 차량 속도 제어 명령값을 선택적으로 결정하는 단계와,
    실제 차량 속도를 차량 속도 제어 명령값과 동일하게 되도록 차량 엔진, 차량 변속기 및 차량 제동 장치 중 어느 하나를 구동식으로 제어하는 단계와,
    차량 속도 제어 명령값이 새로운 값으로 수정되었는지 여부를 결정하는 단계와,
    새로운 차량 속도 명령값과 실제 차량 속도 사이의 편차를 결정하는 단계와,
    수정 여부가 결정될 때 편차의 크기가 클수록 차량 속도에 대한 변화량을 크게 하고 편차의 크기가 작을수록 차량 속도에 대한 변화량을 작게 하는 방식으로 차량 속도가 새로운 차량 속도 명령값에 도달하도록 차량 속도에 대한 변화량을 결정하는 단계를 포함하는 자동차용 자동 차량 속도 제어 방법.
KR10-2002-7000579A 2000-05-16 2001-05-14 차량 속도 및 차량간 거리를 제어하기 위한 시스템 및 방법 KR100459350B1 (ko)

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