KR101371845B1 - 제동력을 이용한 차선 유지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전방 카메라로 차량 및 차선의 위치를 인식하고, 차량의 전단부가 한쪽 차선으로 치우치게 되는 경우에 회생제동력과 유압식 마찰제동력을 이용하여 그 반대쪽 휠의 제동력을 더욱 크게 작동시키는 방식으로 요모멘트를 발생시킴으로써, 차량의 주행방향을 원래 차선방향으로 유지할 수 있어서 기존의 MDPS에 의한 조향 제어시 이질감을 방지할 수 있는 제동력을 이용한 차선 유지 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

제동력을 이용한 차선 유지 장치 및 방법{Lane keeping apparatus and method using brake force}
본 발명은 제동력을 이용하여 차선을 유지하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 하이브리드 자동차 및 전기자동차에서 운전자의 제동시 휠의 회전관성을 전기에너지로 환원시키는 기술로 연비 향상에 도움을 주는 회생제동시스템이 적용되고 있다.
상기 회생제동 기술은 하이브리드 및 전기자동차가 본격적으로 상용화됨에 따라 그 중요도가 높아지고 있고, 현재 모터 회생 시 제동력은 감속도 0.25g(중력가속도) 까지 구현가능하다.
한편, 최근에는 자동차에 있어서 다양한 기술의 발전과 함께 안전하고 편리한 차량을 위한 시스템들이 개발되고 있으며, 실제 차량에도 적용되어 운전자들의 안전을 도모하고 있다.
이러한 안전 시스템 중에는 운전자의 장시간 운전이나 졸음 운전 또는 휴대 전화 사용 등에 의하여 전방 주시가 태만해지면서 발생하는 사고를 미연에 방지하여 줄 수 있는 차선 유지 시스템의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
이러한 차선 유지 시스템은 주로 카메라 센서로 주행 상의 차선 및 차량의 위치를 인식한 후 차량이 차선을 이탈하는 경우에 MDPS(Motor Driven Power Steering) 모터를 제어하여 차선을 유지시키는 시스템이다.
상기 회생제동 시스템 및 차량 유지 시스템이 결합된 유사특허(일본공개 특허 2006-197694)는 MDPS를 이용한 차선 유지 시스템이 작동할 경우 MDPS가 수시 작동함으로써 저전압 배터리가 방전될 가능성이 있어서 이러한 문제점을 해결하기 위해 MDPS의 차선 유지 작동이 예상되는 경우에 미리 저전압 배터리의 충전전압을 통상 전압값보다 더 높게 승압하는 차량의 회생제어장치에 관한 것이다.
그러나, 기존의 MDPS를 이용한 차선 유지 시스템의 경우 차선 이탈에 따른 조향제어 시 조향감이 잠기는 현상이 발생한다.
이러한 현상 중 운전자가 직접 조향을 개입하는 경우에 로직에서 운전자 개입이라는 조건으로 판단함으로써 MDPS에 의한 조향 제어가 풀리게 되며, 이러한 경계구간에서 조타감이 상이하여 이질감이 생기는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 전방 카메라로 차량 및 차선의 위치를 인식하고, 차량의 전단부가 한쪽 차선으로 치우치게 되는 경우에 회생제동력과 유압식 마찰제동력을 이용하여 그 반대쪽 휠의 제동력을 더욱 크게 작동시키는 방식으로 요모멘트를 발생시킴으로써, 차량의 주행방향을 원래 차선방향으로 유지할 수 있어서 기존의 MDPS에 의한 조향 제어시 이질감을 방지할 수 있는 제동력을 이용한 차선 유지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 제동력을 이용한 차선 유지 장치는 하이브리드 자동차 혹은 전기 자동차의 차선 유지 장치에 있어서,
차량의 위치 및 차선을 촬영하기 위한 전방 카메라; 상기 전방 카메라로부터 신호를 입력받아 각 휠에 필요한 제동토크를 하기 회생제동 ECU에 전송하는 차선 유지 ECU; 상기 차선 유지 ECU로부터 신호를 받아 전륜의 최대 실행가능한 회생제동 토크를 하기 HCU에 전송하는 회생제동 ECU; 및 상기 회생제동 ECU로부터 신호를 입력받아 회생제동을 위한 구동모터에 제어신호를 보내어 각 휠의 회생제동을 실시할 수 있도록 된 하이브리드 전기차 모터 ECU(이하, HCU)를 포함하고, 각 휠에 대한 회생제동을 실시하여 차선을 유지하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 회생 제동 ECU는 회생제동력으로 부족한 제동력을 유압식 마찰제동력으로 보충하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제동력을 이용한 차선 유지 방법은 카메라를 이용하여 차량의 위치 및 차선을 촬영하는 단계; 차선 유지 ECU가 카메라로부터 신호를 입력받아 차량의 이탈각 및 이탈량을 계산하는 단계; 상기 계산된 이탈량 및 이탈각을 통해 차선 이탈 여부를 판단하는 단계; 상기 차선 이탈을 한 경우 각 휠의 목표 제동토크를 계산하는 단계; 회생제동 ECU가 전륜의 최대 실행 가능한 회생제동 토크량을 계산하는 단계; HCU에서 구동모터를 제어하여 상기 회생제동을 실행하는 단계; 및 자동차의 주행방향이 좌우 차선 중 어느 한쪽의 차선으로 이탈된 경우에 그 반대쪽 휠의 유압식 마찰토크를 더 크게 가하는 단계로 이루어져, 주행방향을 원래 차선으로 유지할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 제동력을 이용한 차선 유지 장치 및 방법의 장점을 설명하면 다음과 같다.
첫째로, 하이브리드 자동차 혹은 전기자동차에 적용되는 차선 유지 시스템의 경우 조향모터 대신에 회생제동력을 수시로 사용함으로써, 운전자 제동 시에만 회생전기를 추출하던 시스템에서 차량 유지 시스템의 상시 작동 구간에서 활용하고 회생제동력을 지속적으로 추출가능하여 연비를 향상시킬 수 있다.
둘째로, 기존의 MDPS를 이용한 차선 유시 시스템의 경우 차선 이탈에 따라 조향 제어 가 잠기고, 운전자 개입 시 조향 제어가 풀림으로 인해 차선 이탈 경계 구간에서 조타감이 서로 달라 이질감을 느끼게 되지만, 본 발명에서 제동력을 이용하여 차선 이탈 방지를 위한 제어를 수행하면 차선 이탈 경계 구간에서 동일한 필링을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차선 유지 방법을 설명하기 위한 작동상태도
도 2는 본 발명에 따른 차선 유지 방법을 설명하기 위한 개략도
도 3은 본 발명에 따른 차선 유지 장치의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 차선 유지 방법의 순서도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 차선 유지 방법을 설명하기 위한 작동상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차선 유지 방법을 설명하기 위한 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차선 유지 장치의 구성도이다.
본 발명은 차선 이탈 시 좌우 휠의 제동력을 제어하여 요모멘트를 발생시켜 차선을 유지시킬 수 있는 제동력을 이용한 차선 유지 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차선 유지 장치 작동 시 좌우 휠의 제동에너지를 회생함으로써 그 활용도를 극대화시킬 수 있다.
본 발명에서 요모멘트를 발생시키기 위한 원동력으로 휠의 제동토크, 즉 차량의 주행반대방향으로 작용하는 제동토크를 사용하고, 차선 유지를 위한 제동토크로 회생제동토크를 사용할 수 있고, 회생제동토크가 부족할 경우에 유압식 브레이크(15)에 의한 마찰 제동토크로 보충할 수 있다.
예를 들어, 전륜 구동 차량의 경우 좌측 차선 이탈 시 좌측 휠의 제동력보다 우측 휠의 제동력을 더 크게 가하면 차체 길이방향 중심선에서 오른쪽 방향으로 요모멘트를 발생시켜 차량의 주행방향을 본래 차선방향으로 유지할 수 있다.
다시 말해서, 좌측 차선 이탈 시 좌측 휠과 우측 휠 모두에 동일한 크기의 회생제동력을 가하고, 유압에 의한 마찰제동력을 좌측 휠보다 우측 휠에 더 크게 가하는 경우에 오른쪽으로 요모멘트를 발생시킴으로써, 차량의 주행방향을 본래의 차선으로 회복시킬 수 있다.
여기서, 차량이 곡선도로를 주행하는 경우 회생제동(RG)과 유압제동(FRb, FLb)을 동시 제어하여 곡률에 따른 안전 차속 및 차선을 유지할 수 있고, 차량이 직선도로를 주행하는 경우 좌우 유압제동력(FRb, FLb)의 차이로 요모멘트를 발생시켜 차선을 유지할 수 있다.
곡선도로 :
Figure 112012098907112-pat00001
직선도로 :
Figure 112012098907112-pat00002
본 발명에 따른 차선 유지 장치는 차선 유지를 위해 전방 카메라(10), 차선 유지 ECU(11), 회생제동 ECU(12), 하이브리드 전기차 모터 ECU(이하, HCU(13)라고 함), 유압식 브레이크(15), 회생제동을 위한 구동모터(14)로 구성된다.
상기와 같은 구성된 제동력을 이용한 차선 유지 방법을 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 차선 유지 방법의 순서도이다.
차선 유지 장치를 작동시키고, 차량 전방에 설치된 전방 카메라(10)를 이용하여 차량 전방의 차선을 촬영한다.
그 다음, 차선 유지 ECU(11)는 카메라(10)로부터 촬영된 영상신호를 입력받아 차량 위치 및 차량이 차선 사이의 중심선에서 이탈되는 정도, 예를 들면 이탈각과 이탈량을 계산한다.
또한, 상기 차선 유지 ECU(11)는 계산된 이탈각 및 이탈량이 설정된 이탈각 및 이탈량과 비교하여 차선이탈 여부를 판단한다.
그 다음, 좌측 차선으로 이탈된 경우 각 휠의 목표 제동토크를 계산하여 회생제동 ECU(12)에 전송한다.
이어서, 회생제동 ECU(12)는 전륜의 최대 실행가능한 회생제동 토크량을 계산하여 HCU(13)에 전송한다.
계속해서, HCU(13)는 회생제동을 위한 구동모터(14)에 신호를 보내어 양측 휠의 회생제동 토크 제어를 실시하고, 회생제동을 실행한 후 회생제동 ECU(12)에 전륜의 회생제동 토크량을 송신한다.
이때, 회생제동 ECU(12)는 전륜의 회생제동 토크량이 목표 제동토크에 부족한 경우에 잔여 제동토크를 유압식 브레이크(15)를 이용하여 보충하여 목표 제동토크를 만족시킨다.
즉, 좌측의 마찰 제동토크보다 우측의 마찰 제동토크를 더 크게 하여 차량의 주행방향을 원래의 차선 방향으로 회전시켜 차선을 유지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 하이브리드 자동차 혹은 전기자동차에 적용되는 차선 유지 시스템의 경우 조향모터 대신에 회생제동력을 수시로 사용함으로써, 운전자 제동 시에만 회생전기를 추출하던 시스템에서 차량 유지 시스템의 상시 작동 구간에서 활용하고 회생제동력을 지속적으로 추출가능하여 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 MDPS를 이용한 차선 유시 시스템의 경우 차선 이탈에 따라 조향 제어 가 잠기고, 운전자 개입 시 조향 제어가 풀림으로 인해 차선 이탈 경계 구간에서 조타감이 서로 달라 이질감을 느끼게 되지만, 본 발명에서 제동력을 이용하여 차선 이탈 방지를 위한 제어를 수행하면 차선 이탈 경계 구간에서 동일한 필링을 유지할 수 있다.
10 : 카메라
11 : 차선 유지 ECU
12 : 회생제동 ECU
13 : 하이브리드 전기차 모터 ECU(HCU)
14 : 구동모터
15 : 브레이크

Claims (3)

  1. 하이브리드 자동차 혹은 전기 자동차의 차선 유지 장치에 있어서,
    차량의 위치 및 차선을 촬영하기 위한 전방 카메라(10);
    상기 전방 카메라(10)로부터 신호를 입력받아 각 휠에 필요한 제동토크를 하기 회생제동 ECU(12)에 전송하는 차선 유지 ECU(11);
    상기 차선 유지 ECU(11)로부터 신호를 받아 전륜의 최대 실행가능한 회생제동 토크를 하기 HCU(13)에 전송하는 회생제동 ECU(12);
    상기 회생제동 ECU(12)로부터 신호를 입력받아 회생제동을 위한 구동모터(14)에 제어신호를 보내어 각 휠의 회생제동을 실시할 수 있도록 된 하이브리드 전기차 모터 ECU(이하, HCU(13));
    를 포함하고, 각 휠에 대한 회생제동을 실시하여 차선을 유지하는 것을 특징으로 하는 제동력을 이용한 차선 유지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회생 제동 ECU는 회생제동력으로 부족한 제동력을 유압식 마찰제동력으로 보충하는 것을 특징으로 하는 제동력을 이용한 차선 유지 장치.
  3. 카메라(10)를 이용하여 차량의 위치 및 차선을 촬영하는 단계;
    차선 유지 ECU(11)가 카메라(10)로부터 신호를 입력받아 차량의 이탈각 및 이탈량을 계산하는 단계;
    상기 계산된 이탈량 및 이탈각을 통해 차선 이탈 여부를 판단하는 단계;
    상기 차선 이탈을 한 경우 각 휠의 목표 제동토크를 계산하는 단계;
    회생제동 ECU(12)가 전륜의 최대 실행 가능한 회생제동 토크량을 계산하는 단계;
    HCU(13)에서 구동모터(14)를 제어하여 상기 회생제동을 실행하는 단계;
    자동차의 주행방향이 좌우 차선 중 어느 한쪽의 차선으로 이탈된 경우에 그 반대쪽 휠의 유압식 마찰토크를 더 크게 가하는 단계;
    로 이루어져, 주행방향을 원래 차선으로 유지할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 제동력을 이용한 차선 유지 방법.


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