KR101405600B1 - 차간 거리 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차간 거리 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 브레이크의 온 및 오프를 정확하게 판단함으로써, 목표 차간 거리가 짧아지고 자신의 차가 선행차량에 접근하는 경우에 운전자에게 주는 불안감 또는 공포감을 제거할 수 있도록 한 차간 거리 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 선행차량과의 차간거리가 목표 차간거리보다 짧고 상기 선행차량보다 자차량의 상대속도가 빠른 경우 상기 목표 차간거리를 자차량 속도에 따라 가변시키는 것을 특징으로 하는 차간 거리 제어 방법을 제공한다.

브레이크, 차간거리, 브레이크 부스터, 마스터 실린더, ABS

Description

차간 거리 제어 방법{Distance control method}

본 발명은 차간 거리 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행 제어 장치에 있어서 운전자에게 주는 불안감 또는 공포감을 제거할 수 있도록 한 차간 거리 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차간 거리 제어 장치와 목표 속도 제어 장치가 갖춰진 주행 제어 장치에서는 선행차가 감속한다면 자신의 차를 자동적으로 감속한다. 도 1은 종래의 주행제어장치를 나타내는 블럭도로서, 목표가 되는 감속도가 산출되고, 가속도 센서(5)로 검출한 자신의 차의 감속도와 비교하면서, 목표의 감속도에 일치하도록 브레이크를 제어한다.

미설명 도면부호 1은 차간거리계측장치, 2는 차속센서, 3은 차간거리제어부, 6은 목표차속제어부, 7은 브레이크 제어부, 8은 가속제어이다.

도 2는 ACC(Adaptive Cruise Control)의 일반적인 구성을 나타내는 것으로서, ACC는 선행차량과 일정한 간격을 유지하면서 일정한 속도로 자동 주행하는 장 치이다.

상기 ACC는 선행 차량과의 차간 거리를 측정하고 지정된 차간 거리를 유지하도록 제어한다. 예를 들어 측정된 차간 거리가 지정 차간 거리보다 작은 경우 자동적으로 브레이크가 걸려 속도를 떨어뜨리고, 선행 차량과의 차간거리가 지정 차간 거리보다 큰 경우 자신의 차를 가속하여 속도를 증가시킨다.

또한, 일본특개 평4-314638호에는 차 열에 끼어 든 선행 차량의 상대속도와 차간 거리로부터 목표 감속도를 산출하고, 이 목표감속도에 근거하여 브레이크가 제어되는 추돌 방지장치가 개시되어 있다. 이 경우 선행차량의 속도가 느리다면 차간 거리가 짧아도 급브레이크가 되지 않은 목표 감속도를 결정할 수 있다. 즉 급격한 제동을 피할 수 있다.

또한, 일본특개 평11-11273호에는 선행 차량이 갑자기 감속한 경우 급속한 제동이 되는 것을 방지하는 주행 제어장치가 개시되어 있다. 선행 차량이 갑자기 감속한 경우 자신의 차의 목표 감속도가 커지게 되므로 급격한 제동을 회피하기 위해 선행차량의 감속을 검출하여 좀더 빠른 감속도로 제동이 이루어지게 제어한다.

운전자가 브레이크 페달을 밟는 시간은 운전자에 따라 다르고 반응정도도 각각 다르지만, 운전자가 브레이크 페달을 밟는 시간이 늦더라도 제동의 여유시간이 증가하여 급격한 제동을 피할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 주행제어장치는 급격한 제동을 회피하고 운전자에게 위화감을 주지 않도록 하는 기술로서, 브레이크를 밟기 시작하는 시간이 반드시 적절한 시간이라고 말할 수 없다. 예를들면, ACC에서는 선행차량과의 차간거리 가 미리 설정된 차간거리보다 짧아지면 브레이크가 작동하기 때문에, 브레이크가 걸리기 까지의 시간 지연이 있어 차간 거리는 그만큼 더 짧아지게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 브레이크의 온 및 오프를 정확하게 판단하고, 목표 차간 거리가 짧아지고 자신의 차가 선행차량에 접근하는 경우에 운전자에게 주는 불안감 또는 공포감을 제거할 수 있도록 한 차간 거리 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적은 차간 거리 제어 방법에 있어서,

선행차량과의 차간거리가 목표 차간거리보다 짧고 상기 선행차량보다 자차량의 상대속도가 빠른 경우 상기 목표 차간거리를 자차량 속도에 따라 가변시키는 것을 특징으로 하는 차간 거리 제어 방법에 의해 달성된다.

바람직하게는, 차간 거리 계측장치 및 차속센서로부터 차간 거리와 차속을 측정하는 단계; 브레이크 압력이 자동차 질량에 가속도를 곱한 값과 비례한다는 가정 하에 상기 차간 거리와 차속으로부터 브레이크 압력을 구하는 단계; 상기 브레이크 압력이 차속의 함수로 정해진 상한 및 하한의 브레이크 압력 범위 내에 들어가도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 브레이크 압력이 차속의 함수로 정해진 상한 및 하한의 브레이크 압력 범위 내에 들어가도록 제어하는 단계는 밸브에 의해 휠을 회전시키지 않도록 브레이크압을 승압하고, 휠을 회전시키도록 브레이크압을 감압하는 것을 교대로 행 하는 단계를 포함한다.

이에 따라 본 발명에 따른 차간 거리 제어 방법에 의하면, 목표 차간 거리에 대하여 옵셋을 하고 옵셋된 목표로 브레이크의 온/오프를 제어함으로써 차량의 제동을 정확하게 판단할 수 있고, 자차량이 목표 차간 거리를 넘거나 선행차량에 접근하는 것이 없으며, 운전자에게 불안감 또는 공포감을 주지 않는다.

또한, 브레이크 압력이 차속의 함수로 정해진 상한 및 하한의 브레이크 압력 범위 내에 들어가도록 제어함으로써 갑작스러운 감속을 해소할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주행 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3에서 ACC는 주행제어부(10)를 말하고, 주행제어부(10)는 직접 브레이크의 온(ON)과 오프(OFF)를 제어한다.

상기 주행제어부(10)에는 자차량(自車兩)의 앞쪽을 주행하고 있는 선행차량과의 거리를 측정하는 차간 거리 계측장치가 구비되고, 거리의 측정은 밀리(Milli)파 레이다(Radar), 레이저 레이다(Laser Radar), 초음파 센서 등으로 실현될 수 있다.

또한 주행제어부(10)에는 차속 센서로부터의 신호를 입력받고, 가속도 센서는 차속 센서로부터 차량 가속도를 산출할 수 있기 때문에, 주행제어부(10)에서는 설치되지 않아도 된다. 또, 주행제어부(10)에는 목표 차간 거리가 미리 설정 되어 있고, 브레이크 제어시, 쓰로틀(12)(Throttle)은 오프된다.

본 발명에 따른 차간 거리 제어방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 개선전 종래기술의 브레이크 타이밍에 따른 차간거리를 나타내는 그래프로서, 차량 감속시 선행차량과의 목표 차간 거리가 브레이크 라인(Brake line)으로 설정될 때, 개선 전에는 브레이크 온 및 오프가 브레이크 라인 아래에서 이루어지므로 목표했던 차간 거리를 유지할 수 없다.

도 5는 개선 후 본 발명의 브레이크 타이밍에 따른 차간거리를 나타내는 그래프로서, 도시한 바와 같이 자차량의 속도에 따라 τ만큼 옵셋(Offset) 하고, 즉 기존의 목표 차간 거리보다 멀게 하여 브레이크 제어를 개시하기 때문에 자신의 차가 옵셋 전 목표 차간 거리보다 넓혀져서 선행차량에 접근하는 경우가 없게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 브레이크 제어방법을 설명하기 위한 그래프로서, 브레이크 제어를 온시킬 경우에 브레이크압력(Brake Pressure)을 브레이크압 상한선(上限 Line)과 브레이크 하한선의 사이에 들어가도록 제어한다. 이때 점선은 브레이크압을 제어하지 않은 경우이고, 실선은 본 발명에 따라 브레이크압을 제어하는 경우이다.

도 7은 브레이크 제어부(12)의 구성을 나타내는 블럭도이다. 브레이크 제어부(12)는 브레이크 부스터(14)(Brake Booster)와 마스터 실린더(15)과 ABS(16)(Antilock Brake system)으로 된다.

브레이크 부스터는 브레이크 신호를 입력받아 브레이크 신호를 증폭하고, 마스터 실린더는 증폭된 신호를 입력받아 브레이크 액압을 발생하며, ABS(16)는 발생된 브레이크 액압을 입력받아 압력을 조정하면서 각 차륜으로 브레이크 압력을 전달한다.

또한 ABS는 밸브 제어에 의해 브레이크압(Brake Pressure)을 승압하여 휠(Wheel)의 회전을 정지시키는 일과, 브레이크압을 감압하고 휠을 회전시키는 일을 교대로 행한다.

이와 같은 기구에 유압 센서을 더 포함하여 브레이크압의 상한선과 브레이크압의 하한선을 제어한다.

선행차량이 속도 v_leading로 주행하고, 자차량이 속도 v_real로 주행하고 있고, 자차량으로부터 선행차량까지의 거리를 차간 거리 d라고 할 경우, 자차량이 선행차량이 있던 위치까지 쓰로틀(12) 오프(Throttle Off) 하고, 감속 가속도를 가정치 a_{sup position} 를 이용하여 속도가 선행차량과 동일해질 때까지 나아가는 시간은 아래와 같게 된다.

여기에서, 선행차량의 차속은 일정한 것으로 가정 하고, 선행차량을 기준으로서 상대적으로 생각한다면, 자차량은 가속도 a_{sup position} , 초속 v_real-v_leading으로 정지하고 있는 선행차량에 접근하고 있다고 생각된다. 이 때, 상대속도가 0이 될 때 까지에 자차량이 주행하는 상대적인 거리 d*는 하기식으로 표시된다.

여기에서 수학식 2에 수학식 1을 대입한다면,

여기에서, 2a_{sup position} = a_{sup_ para} 라 하면, 수학식 4는 다음의 식과 같이 표시된다.

목표 차간 거리 τ_set·v_l ( τ_set은 설정 차간 시간)까지에 선행차량과 동일 속도로 주행하게 되는 조건은, 이하의 식이 된다.

또, 감속하는 것을 제한하기 위해 일정한 속도차 이내에 들어가는 경우에 브레이크 제어하는 로직을 부가한다.

브레이크 온 조건

하기 수학식 7을 이용하고, 파라미터를 더하고 브레이크를 작동시키는 위치를 아래와 같이에 규정한다.

τ_{Brake_on_para} 는 수학식 6으로 구한 값을 옵셋 하기 위해 도입한 파라미터이 다.

이 조건만으로는 v_real < v_leading 에서 감속을 지나치게 해서 제어 가능 속도보다 낮아지게 되기 때문에, 선행차 보다 속도가 저하되는 시점에서 제동을 정지하기 위해 이하의 식을 도입한다.

Δv_{brake_on_para} 는 제동을 행하는 속도 범위를 규정하는 파라미터이다.

브레이크 온의 경우에는, 수학식 7과 수학식 8을 and 조건으로 판정 한다.

브레이크 오프 조건

수학식 6을 이용하고, 파라미터를 더하고 브레이크를 떼내는 위치를 아래와 같이에 규정한다.

τ_{Brake_on_para} 는 브레이크 온 조건과 마찬가지로 수학식 6으로 구한 값을 옵셋하기 위해 도입한 파라미터이다.

현재 상태의 프로그램에서는 동일치를 이용하여 제어를 수행한다.

이 조건만으로는 감속을 지나치게 해서 제어 가능 속도보다 낮아지게 되기 때문에, 선행차 보다 속도가 저하되는 시점에서 활동을 정지하기 위해 이하의 식을 도입한다.

Δv_{brake_on_para} 는 제동을 행하는 속도 범위를 규정하는 파라미터이다.

브레이크 오프의 경우에는, 수학식 9와 수학식 10을 or 조건으로 판정한다.

브레이크 판정 조건이 적합하지 않은 경우의 처리

상기 조건이 적합하지 않은 경우의 처리는 이하의 법칙에 따른다.

1. 초기조건

시동시는 브레이크 오프 조건이라고 한다.

2. 브레이크 온시

브레이크 온 조건이 채워지고 있지 않은 경우도, 브레이크 오프 조건이 채워질 때까지는 『브레이크 온』이라고 한다.

3. 브레이크 오프시

브레이크 오프 조건이 채워지고 있지 않은 경우도, 브레이크 온 조건이 채워질 때까지는 『브레이크 오프』이라고 한다.

또, 상기 브레이크 타이밍(Brake Timing)을 이용하고 선행차와의 차간 거리 를 조정하기 위해, 브레이크 압력에 대해서도 운전자에게 안도감을 주는 것이어야 한다. 여기서, 본 발명은 브레이크 압력에 대해서도 안도감을 주는 방법을 제안한다.

차간 거리는 선행차 및 자신의 차의 2 차간의 상대속도의 제곱을 가속도로 나누는 것이다. 브레이크 시의 가속도는, 브레이크압과, 가속도에 차량 질량을 곱하는 것 사이에 비례 관계가 있다. 따라서 차량 질량에 비례 계수를 곱한 것을 파라미터로 하고, 차간 거리를 구하는 식으로부터 브레이크 압력을 구한다.

선행차가 존재하는 상황으로 선행차를 기준으로서 상대적으로 생각한다면, 자차량의 상대 가속도 a_{real_relativity}와 자차량의 상대 속도가 0 이 되는 Δv_{real_relativity} =0 사이로의 속도 변화에 필요로 한 시간 t 사이에는, 이하의 관계가 된다.

Δv_{real_relativity} = a_relativity·t

이 때 주행하는 상대적인 거리는, 하기식에서 나타난다.

여기에서 수학식 1을 대입하면 아래와 같이 된다

이 데이터를 종합하면 다음 수학식 12과 같이 된다.

여기에서 자동차의 중량 m과 상대적 가속도 a_{real_relativity}와 브레이크 압력 P_brake과의 사이에는 이하의 관계가 이루어진다.

여기에서, 수학식 12과 수학식 13으로부터,주행 거리 d = ∫Δv_{real_relativity} dt는 아래와 같이에 나타난다.

여기에서, 현재상태의 차간 거리를 L이라고 하고 선행차의 차속 v_leading, 차속이 동일해지는 목표의 차간 시간 τ_{brake_pressure_para} 라고 한다면, 선행차와 동일 속도가 될 때까지 주행하는 거리 d는 아래와 같이에 나타난다.

수학식 14와 수학식 15 로부터 이하의 식이 요구된다.

상기 식으로부터 무차원의 항을 구해서, 그 부분을 파라미터로 곱하고 조정항으로 하면 이하의 식이 된다.

자차량 속도 v_real 를 이용하여 식을 표현하면 다음 식과 같다.

이상의 식으로 브레이크 압력을 계산한다.

단, 압력이 너무 상승한 경우에 대처하기 위해 상한치 P_{upper_limit}와 브레이크 부스터(14) 하한치 P_{lower_limit} 는 이하의 식으로 입력된다.

은 각각 브레이크의 압력의 상한 및 하한치를 정하는 파라미터이다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래의 주행제어장치를 나타내는 블럭도,

도 2는 ACC의 일반적인 구성을 나타내는 블럭도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주행 제어 장치의 구성을 나타내는 블럭도,

도 4는 개선전 종래기술의 브레이크 타이밍에 따른 차간거리를 나타내는 그래프,

도 5는 개선 후 본 발명의 브레이크 타이밍에 따른 차간거리를 나타내는 그래프,

도 6은 본 발명에 따른 브레이크 제어방법을 설명하기 위한 그래프,

도 7은 본 발명에 따른 브레이크 제어부의 구성을 나타내는 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 주행제어부 11 : 엑셀

12 : 쓰로틀 13 : 브레이크 제어부

14 : 브레이크 부스터 15 : 마스터 실린더

16 : ABS 17 : 브레이크 페달

Claims (3)

1. 삭제
2. 차간 거리 제어 방법에 있어서,

   선행차량과의 차간거리가 목표 차간거리보다 짧고 상기 선행차량보다 자차량의 상대속도가 빠른 경우 상기 목표 차간거리를 자차량 속도에 따라 가변시키며,

   차간 거리 계측장치 및 차속센서로부터 차간 거리와 차속을 측정하는 단계;

   브레이크 압력이 자동차 질량에 가속도를 곱한 값과 비례한다고 가정하고, 상기 차간 거리와 차속으로부터 브레이크 압력을 구하는 단계;

   상기 브레이크 압력이 차속의 함수로 정해진 상한 및 하한의 브레이크 압력 범위 내에 들어가도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차간 거리 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 브레이크 압력이 차속의 함수로 정해진 상한 및 하한의 브레이크 압력 범위 내에 들어가도록 제어하는 단계는 밸브에 의해 휠을 회전시키지 않도록 브레 이크압을 승압하고, 휠을 회전시키도록 브레이크압을 감압하는 것을 교대로 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차간 거리 제어 방법.

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