KR101128271B1 - 차량 충돌 안전 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 충돌 안전 제어장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 전방감지를 이용하여 전방 물체와의 충돌 가능성을 예측하여 경보화면 및 경보음과 전동식 안전벨트에 의해 충돌을 사전에 경고하고, 유압식 제동장치와 전동식 안전벨트의 자동 구동으로 충돌을 방지하거나 피해를 경감시킨다.
이를 위해 본 발명은 전방감지센서와, 각 차량 움직임센서와, 유압장치와, 안전벨트제어장치와, 화면 및 음성출력부와, 전반적인 차량 충돌 안전 제어를 수행하는 전자제어유닛을 포함하고, 전자제어유닛은 전방감지센서와 각 움직임센서를 통해 검출한 정보에 기초하여 차량의 충돌 위험도를 판단하고, 판단된 충돌 위험도를 근거로 하여 그 레벨 정도가 낮으면, 그에 따른 위험상황을 화면 및 음성출력부를 통해 운전자에게 경고하고, 그 레벨정도가 높으면, 위험상황 경고와 함께 유압장치를 구동하여 차량을 자동 제동시키거나, 충돌이 임박하여 그 레벨 정도가 최고수준이면, 이와 함께 운전자의 안전을 위해 안전벨트제어장치를 구동하는 안전벨트를 자동 감김 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 충돌 안전 제어장치{Collision safety control device for vehicle}
도 1은 본 발명에 따른 차량 충돌 안전 제어장치의 제어블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량 충돌 안전 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 3은 차량의 충돌위험도에 따라 유압장치를 이용하여 차량의 자동 제동하는 과정을 설명하기 위한 제어블록도이다.
도 4는 도 3에 의한 차량 자동 제동에 따른 차량 감속도의 제어결과를 보인 그래프이다.
도 5는 차량의 각 충돌 위험도에 따라 경고제어, 제동제어 및 안전벨트제어를 단계별로 수행하는 과정을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 전방 물체에 대한 차량의 충돌 위험도가 1 이하인 경우의 제어과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 운전자의 제동이 늦은 충돌위험도 2 내지 3 레벨인 경우의 제어과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 운전자가 대처할 수 없는 충돌위험도 4레벨 이상인 상황인 경우의 제어과정을 설명하기 위한 그래프이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10 : 전자제어유닛 11 : 메인제어기
12 : 입력 인터페이스 13 : 출력 인터페이스
20 : 전방감지센서 21 : 브레이크 페달
22 : 가속페달 23 : 조향각센서
24 : 마스터실린더압력 25 : 요레이트센서
26 : 종가속도센서 30 : 유압장치(밸브 및 모터제어부)
40 : 화면 및 음성출력부 50 : 안전벨트제어장치
51 : 안전벨트 52 : 모터
본 발명은 차량 충돌 안전 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 충돌가능성을 운전자에게 경고하고, 차량 충돌시 운전자의 피해를 최소화할 수 있는 차량 충돌 안전 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 도로상에서 운행 중인 차량의 전방차량이 정지하거나 주차하여 장애물이 될 경우 이를 검지하여 운전자에게 경고해주고, 충돌가능성이 높을 경우에는 자동으로 차량을 제동시켜 운전자의 피해를 최소화할 필요가 있다.
본 발명은 이러한 요구에 부응하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전방감지를 이용하여 전방 물체와의 충돌 가능성을 예측하여 운전자에게 경고하고, 충돌 가능성이 높은 경우 제동장치와 안전벨트를 자동 구동하여 충돌을 방지하거나 피해를 경감시킬 수 있는 차량 충돌 안전 제어장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 충돌 안전 제어장치는 차량의 전방의 물체의 상대속도와 상대거리를 감지할 수 있는 전방감지센서와, 차량의 움직임을 검출하기 위한 각 움직임센서와, 차량의 제동력을 발생시켜주는 유압장치와, 모터를 이용해 안전벨트를 자동으로 구동하는 안전벨트제어장치와, 주행상황에서 충돌 위험도를 알려주는 화면 및 음성출력부와, 전반적인 차량 충돌 안전 제어를 수행하는 전자제어유닛를 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 전방감지센서와 각 움직임센서를 통해 검출한 정보에 기초하여 차량의 충돌 위험도를 판단하고, 판단된 충돌 위험도를 근거로 하여 그 레벨 정도가 낮으면, 그에 따른 위험상황을 상기 화면 및 음성출력부를 통해 운전자에게 경고하고, 그 레벨정도가 높으면, 위험상황 경고와 함께 상기 유압장치를 구동하여 차량을 자동 제동시키거나, 충돌이 임박하여 그 레벨 정도가 최고수준이면, 이와 함께 운전자의 안전을 위해 상기 안전벨트제어장치를 구동하는 안전벨트를 자동 감김 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자제어유닛은 자동 제동시, 상기 판단된 충돌 위험도를 근거로 하여 그 레벨정도에 상응하는 목표 감속도를 결정하고, 이를 차량의 현재 감속도와 비교하여 감속도 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자제어유닛은 자동 안전벨트 제어시, 상기 판단된 충돌 위험도를 근거로 하여 그 레벨정도에 상응하는 감김정도를 근거로 하여 안전벨트를 감김 제어 하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자제어유닛은 필요한 경우, EBS, ABS, ESP와 협조하여 자동 제동시키는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 전방감지센서를 이용하여 차량의 충돌가능성인 위험도를 계산하여 그 값의 크기에 따라 안전벨트(seatbelt)와 화면 및 음성출력부로써 운전자에게 경고를 해주는 한편, 충돌가능성이 높은 상황에서는 자동으로 차량의 종방향 감속도를 제어하여 차량을 제동시킨다. 따라서, 본 발명은 운전자가 전방의 장애물의 위험도를 정확하게 인지하지 못한 상태로 주행 중, 충돌상황에서 운전자의 미숙한 제동동작에 브레이크 압력을 상승시켜 보조하는 기능수행이 가능하다. 또한, 본 발명은 제어 중 차량의 안정성을 유지하기 위해 전자브레이크 시스템(Electronic Brake System ; 이하 EBS라 칭함), 안티록 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System ; 이하 ABS라 칭함), 차량자세제어시스템(Electronic Stability Program ; 이하 ESP칭함)과 같은 차량 안정성 제어시스템과 협조 제어를 수행한다.
본 발명에 따른 차량 충돌 안전 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 전방의 물체의 상대속도와 상대거리를 감지할 수 있는 전방감지센서(Radar sensor)(20)와, 브레이크페달(Brake pedal)(21), 가속페달(Accel pedal)(22), 조향각센서(Steering sensor)(23), 마스터실린더압력(M/cyl pressure)(24), 요레이트센서(Yaw rate sensor)(25), 종가속도센서(Longitudinal G)(26),각 휠속도센서(Wheel speed sensor)(27) 등과 같이 차량의 움직임(거동)을 파악하기 위한 각 움직임센서와, 차량의 제동력을 발생시켜주는 유압장치(Hydraulic)(30), 모터(Motor)(52)를 이용해 안전벨트(Seatbelt)(51)를 자동으로 구동하는 안전벨트제어장치(Seatbelt control unit)(50)와, 그리고 주행상황에서 충돌 위험도를 알려주는 화면(display) 및 음성출력부(sound unit)(40)와, 전반적인 차량 충돌 안전 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU)(10)를 구비한다. 이 전자제어유닛(10)은 전방감지센서와 각 움직임센서로부터 정보를 입력받기 위한 입력 인터페이스(Input Interface)(12)와, 유압장치(30)에 제어명령을 전달하고, 화면 및 음성출력부(40)와 안전벨트제어장치(50)와는 캔(CAN) 통신을 통하여 제어명령을 전달하는 출력 인터페이스(Output Interface)(13)와, 입력 인터페이스(12)를 통해 입력된 정보를 근거로 하여 차량의 충돌 위험도를 판단하고, 그에 상응하는 제어량을 발생시키도록 출력 인터페이스(13)를 통해 유압장치(30), 화면 및 음성출력부(40)와 안전벨트제어장치(50)에 제어명령을 출력하는 메인 제어기(Main controller)(11)로 이루어진다.
도 1에서 볼 수 있는 것과 같이 메인 제어기(11)가 있는 전자제어유닛(ECU)(10)에서는 입력 인터페이스(11)로부터 전방감지의 정보를 받아들이고, 운전자의 감속 의지를 브레이크 페달과 마스터실린더압력을 측정하여 판단하며 가속의지를 가속페달의 위치(또는 엔진 스로틀의 열림정도)를 측정하여 정보를 받는다. 또한, 각 바퀴의 휠 속도 센서(27)로부터 차량의 현재 속도와 감속도, 가속도를 판단하고, 차량의 거동 안정성을 판단할 수 있다. 출력 인터페이스(13)에 서는 연산된 정보를 통해 유압장치(30)에 차량의 브레이크를 제어할 수 있는 제어 명령을 내리고, 캔(CAN) 통신을 통해 위험상황을 화면 및 음성출력부(40)로 운전자에게 위험정도를 알려준다. 또한, 캔(CAN) 통신을 통해 안전벨트(51)를 자동으로 구동시켜 운전자에게 주의경고를 하는 것은 물론, 충돌상황에서도 피해가 경감되도록 안전벨트제어장치(50)를 통해 모터(52)를 작동시켜 일예로, 안전벨트 리트렉터와 같은 안전벨트 감김수단을 구동하여 안전벨트(51)의 자동 감김제어를 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량 충돌 안전 제어장치의 제어흐름도를 나타낸 도이다. 도 2를 살펴보면, 먼저, 단계 S100에서, 전자제어유닛(ECU)(10)는 차량에 장착된 전방감지, 휠 속도, 조향각, 요레이트, 종가속도, 마스터실린더압력 등의 각종 센서로부터 차량의 주행 상황을 모니터한다.
이와 함께 단계 S101에서, 전자제어유닛(ECU)(10)은 차량 전방의 물체에 충돌 가능성을 충돌 위험도(collision hazard level)로 산출하여 충돌 안전 제어를 대기시킨다. 이때, 전자제어유닛(ECU)(10)은 산출된 충돌 위험도의 레벨에 따라 그에 상응하도록 미리 설정된 목표 감속도를 결정하여, 그에 따른 경고 및 자동 제동, 안전벨트 작동을 수행하도록 각각 화면 및 음성출력부(40)와, 유압장치(30)와, 안전벨트제어장치(50)에 제어명령을 출력한다.
이 때, 단계 S102의, 운전자 간섭 판단결과, 운전자의 추가 제동 의지를 브레이크페달과 마스터실린더 압력의 양과 변화량을 통해 전달받게 되면, 단계 S103에서, 운전자 인덱스를 셋트(set)하여 충돌 위험도 산출에 추가시켜 반영한다.
따라서, 차량의 충돌 위험도에 따라 충돌 위험도가 낮은 경우, 단계 S104에 서는 화면 및 음성출력부를 통해 차량의 충돌 가능성을 운전자에게 경고하게 되고, 차량의 충돌 위험도가 보다 높은 경우, 충돌 가능성 경고와 함께 단계 S105에서는 유압장치를 자동 제어하여 운전자의 제동력을 보완해 주게 되고, 차량 충돌이 거의 임박한 경우, 단계 S106에서는 유압장치를 자동 제어함과 함께 안전벨트제어장치를 자동 구동하여 안전벨트를 자동 감김제어하여 차량 충돌에 인한 운전자의 피해를 최소화하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 충돌위험도에 따라 유압장치를 이용하여 차량의 자동 제동하는 과정은, 목표감속도산출부(Target Deceleration Calculator)에서는 충돌 위험도로부터 차량의 목표 감속도(Target Deceleration)를 계산하고, 차량속도산출부(Vehicle Speed Calculator)에서는 차량의 네 바퀴에서의 휠 속도센서(4 Wheel speed sensor)로부터 차량의 현재 속도 및 감속도를 추정한다. 그리고, 감속도제어부(Deceleration control unit)에서는 추정된 목표 감속도(Target deceleration) 값과 현재 차량의 감속도(deceleration) 값의 차(error)를 이용하여 유압장치(hydraulic unit)(30)의 밸브 및 모터의 구동주기 및 제어량을 결정한다. 또한, 감속도제어부(Deceleration control unit)에서 결정된 유압장치(hydraulic unit)(30)에 대한 구동 명령은 차량의 안정성 제어 기능인 EBS, ABS, TCS, ESP에서 결정하는 유압장치(hydraulic unit)(30)에 대한 구동 명령과 연계하여 협조제어를 수행한다.
위와 같은 방법으로 제어되는 차량 감속도 제어 결과는 도 4에 도시된 바와 같이, 전방감지센서(20)로부터 입력된 정보를 통해 충돌 위험도(collision hazard level)이 결정되고 그에 따른 목표 감속도(target deceleration)값이 변화함에 따라 실제 차량의 감속도가 추종하도록 되어있는 것을 알 수 있다.
충돌 위험도(Collision hazard level)는 도 5에서 볼 수 있는 것과 같이, 총 4단계로 이루어져 있고, 이와 함께 각 충돌 위험도 별로 화면 및 음성출력부(Dispaly and sound)(40)를 통해 경고되는 경고종류가 설정되어 있다. 경고종류는 충돌 위험도가 레벨 1인 경우, 경고를 하지 않고, 레벨 2인 경우, 저주파 사운드(Sound(Low freq)), 레벨 3인 경우, 점멸 및 중간주파 사운드(Blinking warning + sound(Medium freq), 레벨 4인 경우, 점멸 및 고주파 사운드(Blinking warning + sound(High freq)로 설정된다.
또한, 충돌 위험도의 4단계별로, 유압장치(30)를 통한 자동 제동제어(Brake control)를 위해 계산된 목표 감속도 값(-0.2g 내지 -0.8g)이 설정되어 있다. 이에 따라, 자동 제동시, 충돌 위험도에 상응하는 레벨정도에 따라 목표 감속도를 결정하고, 결정된 목표 감속도에 현재 감속도를 도달시키도록 할 수 있어 충돌 위험도의 레벨정도에 따라 차별되게 제동량을 제어하게 된다.
또한, 충돌 위험도의 4단계별로, 자동 안전벨트제어(seatbelt control)의 감김 정도가 설정되어 있다. 즉, 레벨 1과 레벨 2인 경우, 자동 안전벨트 제어를 수행하지 않고, 레벨 3인 경우, 안전벨트를 일정수준 감김 제어(Slight impact-Warning)하여 경고하고, 레벨 4인 경우, 안전벨트를 최대한 감김 제어(Full retraction)하여 충돌로부터 운전자를 보호할 수 있도록 안전벨트의 감김 정도가 설정되어 있다.
따라서, 도 6과 같이, 전방 물체에 대한 차량의 충돌 위험도가 레벨 1이하인 상황에서는 어떤 제어도 수행하지 않고, 레벨 1이상이 되었을 때는, 운전자에게 위험 상황을 경고하고 낮은 목표 감속도로 브레이크 동작을 자동 구현해 줌으로써 이후 운전자의 신속한 제동 대처를 도와준다. 도 7과 같이, 운전자의 제동이 늦은 경우에는 전방감지를 통한 전방 물체의 충돌 위험도에 따라 운전자의 제동력을 보완해 주어 충돌을 예방하도록 한다. 또한, 도 8과 같이, 운전자가 대처할 수 없는 충돌 위험도가 높은 상황에서는 안전벨트를 자동으로 완전 감김 제어하고, 유압장치(30)를 통해 높은 제동력을 형성하도록 하여 충돌을 예방하거나, 충돌로 인한 피해를 경감시키도록 한다. 이와 같이, 급한 제동 제어시에는 차량 바퀴에서 슬립이 생겨 차량의 거동 안정성에도 악영향을 주기 때문에 EBS, ABS, ESP와 같은 액티브 안전기능과 함께 협조 제어하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 전방감지를 이용하여 전방 물체와의 충돌 가능성을 예측하여 경보음과 전동식 안전벨트에 의해 충돌을 사전에 경고하고, 유압식 제동장치와 전동식 안전벨트의 자동 구동으로 충돌을 방지하거나 피해를 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 차량의 전방의 물체의 상대속도와 상대거리를 감지할 수 있는 전방감지센서와,
    차량의 움직임을 검출하기 위한 각 움직임센서와,
    차량의 제동력을 발생시켜주는 유압장치와,
    모터를 이용해 안전벨트를 자동으로 구동하는 안전벨트제어장치와,
    주행상황에서 충돌 위험도를 알려주는 화면 및 음성출력부와,
    전반적인 차량 충돌 안전 제어를 수행하는 전자제어유닛를 포함하고,
    상기 전자제어유닛은 상기 전방감지센서와 각 움직임센서를 통해 검출한 정보에 기초하여 차량의 충돌 위험도를 4단계로 나누어 판단하고,
    상기 충돌 위험도가 레벨 1인 경우에는 상기 화면 및 음성출력부가 운전자에게 경고하지 않도록 하고, 상기 안전벨트제어장치가 안전벨트를 제어하지 않도록 하며,
    상기 충돌 위험도가 레벨 2인 경우에는 상기 음성출력부가 저주파 사운드로 경고하도록 하고, 상기 안전벨트제어장치가 안전벨트를 제어하지 않도록 하며,
    상기 충돌 위험도가 레벨 3인 경우에는 상기 화면 및 음성출력부가 점멸 및 중간주파 사운드로 경고하도록 하고, 상기 안전벨트제어장치가 안전벨트를 소정 비율로 감김 제어하도록 하며,
    상기 충돌 위험도가 레벨 4인 경우에는 상기 화면 및 음성출력부가 점멸 및 중간주파 사운드로 경고하도록 하고, 상기 안전벨트제어장치가 안전벨트를 최대 감김 제어하도록 하며,
    상기 충돌 위험도가 레벨 1 이상이면 상기 유압장치를 구동하여 차량을 자동 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량 충돌 안전 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자제어유닛은 자동 제동시, 상기 판단된 충돌 위험도를 근거로 하여 그 레벨정도에 상응하는 목표 감속도를 결정하고, 이를 차량의 현재 감속도와 비교하여 감속도 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 충돌 안 전 제어장치.
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