KR102508874B1 - 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량에 설치된 전자제어유닛과 통신을 수행하여 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고, 긴급상황시 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하는 상위제어부와, 상기 상위제어부의 자율주행진입명령에 따라서 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하고, 상기 상위제어부의 운전자우선모드전환명령에 따라서 차량의 자율주행을 해제하고 운전자의 조작에 의하여 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하는 하위제어부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 자율주행을 위한 조향을 수행하는 조향부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 가속을 수행하는 가속부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 감속을 수행하는 감속부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR AUTO DRIVING OF CAR AND CONTROL METHOD THEREFOR}
본 발명은 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량에 설치된 전자제어유닛과 통신을 수행하여 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고, 긴급상황시 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하는 상위제어부와, 상기 상위제어부의 자율주행진입명령에 따라서 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하고, 상기 상위제어부의 운전자우선모드전환명령에 따라서 차량의 자율주행을 해제하고 운전자의 조작에 의하여 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하는 하위제어부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 자율주행을 위한 조향을 수행하는 조향부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 가속을 수행하는 가속부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 감속을 수행하는 감속부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자율주행차량이란 차량에 설치되는 GPS 기기, 카메라, 초음파 센서, 레이더, 지도 및 지형 데이터베이스 등의 차량의 센서와 차량 주변환경을 위한 인식 장치들에 의하여 파악된 도로 상황 및 주변의 지형에 맞추어 차량의 전자제어유닛이 차량의 조향, 가속 및 감속을 자동적으로 수행함으로써 차량이 자율적으로 운행가능한 차량을 가리킨다.
이러한 자율주행차량에 대하여 미국의 미국자동차공학회(SAE)는 자율주행기술의 기준을 도 1 에 도시된 바와 같이 레벨 0 부터 레벨 5 까지 분류하고 있다.
즉, 레벨 0 은 비자동화 레벨로서 운전자에 의하여 항시 운행이 수행되고, 전방에 돌발적인 물체 출현이나 도로 여건에 따라서 차량이 미끄러지는 등의 긴급상황시 차량의 전자제어유닛이 차량의 조향, 가속 및 감속을 일시적으로 제어할 수 있는 레벨이다.
그리고, 레벨 1 은 운전자보조 레벨로서, 운전자에 의하여 운행이 수행되는 도중에 차량의 자율주행시스템이 차량의 조향, 가속 및 감속을 보조적으로 수행하는 레벨이다.
레벨 2 는 부분자동화 레벨로서, 차량의 자율주행시스템이 조향, 가속 및 감속을 직접 수행하는 레벨이다.
레벨 3 는 조건부자동화 레벨로서, 차량의 자율주행시스템이 조향, 가속 및 감속을 직접 수행하되 긴급상황시에는 운전자가 차량의 운행에 개입되는 레벨이다.
레벨 4 는 고등자동화 레벨로서, 차량의 자율주행시스템이 조향, 가속 및 감속을 직접 수행하되 평상시 및 긴급상황시에도 운전자가 차량의 운행에 개입될 필요가 없는 레벨이다.
레벨 5 는 완전자동화 레벨로서, 차량의 자율주행시스템에 의하여 차량의 모든 조향, 가속 및 감속이 수행되며, 운전자가 필요하지 않은 자율주행차량의 이상적인 레벨이다.
따라서, 현재 전세계적으로 상기 레벨 2 및 레벨 3 정도의 레벨을 가지는 자율주행차량의 상용화 초기에 있으며, 레벨 2 및 레벨 3 은 차량의 자율주행시스템이 조향, 가속 및 감속을 직접 수행하되 운전자가 차량의 운행에 개입되는 레벨로서, 자율주행모드에서 운전자우선모드가 존재하게 된다.
상기 운전자우선모드는 자율주행중인 차량이 주행 상황에 따라서 차량의 제어를 운전자의 조작에 의하여 우선적으로 이루어지도록 하는 모드로서, 차율주행차량은 주행중 운전자의 의사에 따라서 언제든지 자동차에 대한 운전조작의 전부 또는 일부에 대한 통제권을 운전자에게 신속하게 부여할 수 있도록 설계되어야 한다.
한편, 자율주행기능이 존재하지 않는 기존 자동차에 장착될 수 있는 자율주행을 위한 기술도 개발되고 있는데, 이러한 선행기술로서, 대한민국특허등록공보 제 2086450 호의 자율주행시스템 및 자율조향장치의 기술과, 대한민국특허공개공보 제 2020-0083901 호의 자율주행차의 제어권 전환 hmi 평가 장치, 방법 및 저장매체의 기술과, 대한민국특허공개공보 제 2020-0019276 호의 자율주행차량의 제어권 전환장치 및 그 방법의 기술과, 대한민국특허공개공보 제 2019-0061726 호의 차량의 운전제어권조정시스템 및 방법의 기술이 공지되어 있다.
그러나, 상기의 선행기술들은 자율주행기능이 존재하지 않는 기존 자동차에 장착되기 위한 자율주행을 위한 장비들의 구성을 제안하고 있으나 구성이 복잡하여 실차에 대한 적용가능성이 부족할 우려가 있는 기술들이다.
본 발명은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 자율주행기능이 존재하지 않는 기존 자동차에 장착되기 위한 자율주행을 위한 키트(Kit)로서 비교적 단순한 구성을 가짐으로써 실차에 대한 적용 가능성이 풍부하면서도 차량의 자율주행을 충실하게 수행하고, 비상상황시 운전자우선모드로의 전환이 신속한 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법의 구성을 제공하는데에 본 발명의 기술적 과제가 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법의 구성은, 차량에 설치된 전자제어유닛과 통신을 수행하여 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고, 긴급상황시 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하는 상위제어부와, 상기 상위제어부의 자율주행진입명령에 따라서 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하고, 상기 상위제어부의 운전자우선모드전환명령에 따라서 차량의 자율주행을 해제하고 운전자의 조작에 의하여 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하는 하위제어부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 자율주행을 위한 조향을 수행하는 조향부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 가속을 수행하는 가속부와, 상기 하위제어부의 제어에 따라서 차량의 감속을 수행하는 감속부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법은, 기존의 자율주행장치가 설치되어 있지 않은 차량에 조향부, 가속부 및 감속부를 설치함으로써 미국의 미국자동차공학회(SAE)는 자율주행기레벨 2 내지 레벨 3 수준의 자율주행기능을 가지는 자율주행차량을 구현할 수 있으며 이를 통하여 기존의 차량의 활용성을 증대시키고 경제적인 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 긴급상황 발생시 즉시 운전자우선모드로 전환됨으로써 자율주행차량의 운행상의 안정성을 향상시키고, 안전사고 가능성을 감소시킬 수 있으며 차량의 운행제어를 원활하게 전환시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 미국자동차공학회(SAE)의 차량의 자율주행기술의 기준을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 블록다이어그램,
도 3은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 조향부의 구성도,
도 4는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 조향부의 스티어링휠의 구성도,
도 5는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 가속부의 구성도,
도 6 및 도 7 은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치에 적용된 감속부의 구성도,
도 8 은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 감속부의 상세도,
도 9는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 감속부의 작동상태를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 다른 실시예의 감속부의 상세도,
도 11은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 블록다이어그램이다.
본 발명의 자율주행차량을 위한 장치는, 차량에 설치된 전자제어유닛(ECU)과 통신을 수행하여 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고, 자율주행시 전방에 돌발적인 물체 출현이나 도로 여건에 따라서 차량이 미끄러지는 등의 긴급상황시 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하는 상위제어부(10)와, 상기 상위제어부(10)의 자율주행진입명령에 따라서 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하고, 상기 상위제어부(10)의 운전자우선모드전환명령에 따라서 차량의 자율주행을 해제하고 운전자의 조작에 의하여 발생된 조향, 가속 및 감속을 위한 작동신호에 따라서 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하는 하위제어부(20)와, 상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 자율주행을 위한 조향을 수행하는 조향부(30)와, 상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 가속을 수행하는 가속부(40)와, 상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 감속을 수행하는 감속부(50)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 상위제어부(10)는 차량의 전자제어유닛(ECU)의 일부로서 구성될 수 있으며, 이러한 경우 전자제어유닛(ECU)이 상위제어부(10)를 구성하게 된다.
또한, 상기 하위제어부(10)는 조향부(30), 가속부(40) 및 감속부(50)를 제어하기 위하여 차량에 기본적으로 설치된 조향제어모듈, 가속제어모듈 및 감속제어모듈의 일부로서 구성될 수 있으며, 이러한 경우 각 제어모듈들이 하위제어부(20)를 구성하게 된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치를 보다 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 조향부의 구성도, 도 4 는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 조향부의 스티어링휠의 구성도이다.
도 3 및 도 4 를 동시 참조하면, 본 발명의 조향부(30)는, 바람직하게는 전동식파워스티어링(Motor Driven Power Steering, MDPS) 방식을 이용한다.
즉, 자동차의 스티어링휠(35)의 축과 연결된 조향컬럼(31)(steering column)과, 상기 조향컬럼(31)의 외측에 부착되어 토크센서에 의하여 감지된 스티어링휠(35)의 회전방향과 속도에 따라서 스티어링휠(35)을 회전시키기 위한 보조구동력을 제공하는 모터(32)와, 모터(32)의 회전력을 일정한 감속비를 가지고 조향컬럼(31)에 전달하는 기어박스(33)와, 모터(32)를 정밀하게 제어하기 위하여 모터의 회전축의 위치를 센싱하는 위치센서(34)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 조향부(30)는 차량의 자율주행모드시 하위제어부(20)로부터 전달되는 조향에 관한 제어신호를 전달받아 모터(32)를 구동시켜 스티어링휠(35)을 자동적으로 회전시켜 차량이 자율적으로 조향되도록 작동된다.
이때, 본 발명의 조향부(30)의 스티어링휠(35)은 운전자에 의하여 파지되는 그립영역(36)과 그립영역(36)의 내부의 중심영역(38)으로 이루어져 있으며, 긴급상황시 운전자우선모드로의 전환을 위하여 스티어링휠(35)의 그립영역(36)의 전체 부분 또는 일부 부분에 운전자가 스티어링휠(35)을 파지하였는지의 여부를 감지하는 스위치소자(37)가 설치되어 있다.
바람직하게는, 상기 스티어링휠(35)의 그립영역(36)의 일부 영역에 수십개의 소형 사이즈의 푸쉬방식의 스위치소자(37)를 매립하고, 스위치소자(37)들이 매립된 부분의 상측으로 실리콘 또는 고무 재질의 커버를 부착하여 스위치소자(37)들을 보호하는 것이 바람직하다.
그리고, 차량의 자율주행시 운전자의 개입이 필요한 긴급상황 발생시 운전자가 차량을 조향하기 위하여 스티어링휠(35)을 파지하게 되면, 스위칭소자(37)들은 ON 상태로 스위칭되며 상위제어부(10)가 ON 상태로 스위칭된 스위치소자(37)들의 개수가 메모리에 저장된 기설정된 개수 또는 비율 이상이면 자율주행모드를 즉시 해제하고 운전자우선모드로 전환하여 운전자에 의한 스티어링휠(35)의 조작에 따라서 차량의 조향을 제어한다.
한편, 본 발명의 실시예의 조향부(30)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 스티어링휠(35)의 그립영역(36)의 좌측 및 우측의 중단 부분에 스위치소자(37)들을 설치하는 것이 바람직하며, 상기 스위치소자(37)는 좌측 및 우측의 각 중단 부분에 25개 내지 30 개 정도를 매립하는 것이 좋다.
도 5 는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 가속부의 구성도이다.
본 발명의 가속부(40)는, 차량의 전자제어유닛(ECU)과 가속페달(41)의 답력에 의하여 페달입력신호를 발생시키는 가속페달입력신호발생부(43)를 전기적으로 연결하거나 또는 전자제어유닛(ECU)과 하위제어부(20)를 전기적으로 연결하는 선택스위치(42)를 포함하여 구성된다.
즉, 차량의 자율주행모드에서는 하위제어부(20)와 전자제어유닛(ECU)를 전기적으로 연결하여 차량의 자율주행에 요구되는 동력기관(엔진 또는 모터)의 스로틀밸브(Throttle Valve)의 개방각에 따라서 차량의 가속을 수행하고, 차량의 운전자우선모드에서는 가속패달(41)의 답력에 의하여 발생된 페달입력신호를 전자제어유닛(ECU)에 전달하여 페달입력신호에 따라서 차량의 가속을 수행하게 된다.
다만, 가속 주행중에 긴급 상황이 발생될 경우에는 조향부(30)에 의한 차량의 우회가 수행되거나 감속부(50)에 의한 차량의 감속이 수행되나 가속부(40)에 의한 가속이 수행되는 경우는 없으므로 가속부(40)를 위한 운전자우선모드로의 전환 작동을 미구현하였다.
도 6 및 도 7 은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치에 적용된 감속부의 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 감속부(50)는 차량의 자율주행모드에서 차량의 감속을 수행할 수 있도록 하위제어부(20)에 의하여 제어되며, 구체적으로, 차량의 감속패달(51)(brake pedal)과, 감속패달(51)에 연장되게 연결된 페달암(56)과, 상기 페달암(56)의 일측에 부착되어 자율주행시 요구되는 제동력을 발생시키기 위하여 감속패달(51)을 눌러주기 위한 동력을 발생시키는 모터(52)와, 모터(52)의 축에 결합되어 모터의 구동력을 전달하는 편심축(53)과, 상기 편심축(53)의 회전에 의하여 상승 또는 하강하는 롤러(54)와, 일측은 상기 롤러(54)에 결합되고 타측은 상기 페달암(56)에 접촉되어 상기 롤러(54)의 상승 또는 하강에 따라서 상기 페달암(56)을 누르거나 누름 해제하는 평판형상의 플레이트(plate)(55)와, 상기 플레이트(55)에 부착되어 페달암(56)이 급격하게 눌려졌는지의 여부를 감지하는 근접센서(57)를 포함하여 구성된다.
다만, 도시된 도면에서는 상기 플레이트(54)가 페달암(56)의 배면에 부착되어 있는 것으로 도시되었으나, 본 발명의 바람직한 실시예는 도 8 에 도시된 바와 같이 상기 플레이트(55)가 페달암(56)의 정면에 부착된다.
도 8 은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 감속부의 상세도로서, 감속페달(51)에 연결된 페달암(56)의 정면에 플레이트(55)가 접촉된 상태를 나타내고 있으며, 플레이트(55)가 페달암(56)의 정면에 접촉된 상태이므로 운전자가 감속패달(51)을 밟게 되면 플레이트(55)는 페달암(56)과 미접촉되면서 이격되게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 감속부(50)는, 자율주행모드시 하위제어부(20)로부터 전달되는 감속의 제어신호에 의하여 모터(52)가 자율주행시 요구되는 제동력을 발생시키기 위하여 정회전하고, 모터(52)로부터 발생된 구동력이 편심축(53)에 전달되어 롤러(54)를 하강시켜 플레이트(55)로 하여금 페달암(56)을 하방으로 눌러서 감속패달(51)을 누르게 하여 차량의 감속을 수행한다.
또한, 상기와 같이 감속패달(51)이 눌려진 상태에서 제동력이 불필요하게 되면 하위제어부(20)로부터 전달되는 감속 해제의 제어신호에 의하여 모터(52)를 역회전시켜 롤러(54)를 상승시키게 되면 플레이트(55)에 주어지는 힘이 해제되면서 페달암(56)이 자동적으로 상승되면서 감속패달(51)이 원위치로 복귀되면서 차량의 감속이 중지되게 된다.
다음으로, 차량의 자율주행모드로부터 긴급상황 발생시 운전자우선모드로의 변환을 도 9 의 자율주행차량을 위한 장치의 감속부의 작동상태를 나타내는 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 9 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 감속부(50)는 자율주행시 긴급상황이 발생되어 운전자가 감속패달(51)을 급격하게 밟게 되면, 감속패달(51)에 답력에 따라서 페달암(56)이 급격하게 하방으로 이동되며, 그럼으로써 플레이트(55)도 페달암(56)으로부터 급격하게 이격되게 됨다.
그러면, 플레이트(55)에 부착된 근접센서(57)의 출력값이 급격하게 변화되고 상위제어부(10)는 근접센서(57)의 출력값이 메모리에 기설정된 출력값의 평소 변화량을 초과하는지를 판단하여 해당 변화량을 초과하게 되면 긴급상황에 의하여 감속페달(51)이 눌려진 것으로 판단하여 자율주행모드에서 운전자우선모드로 전환하여 운전자에 의한 감속페달(51)의 페달입력신호에 따라서 차량의 제동을 수행하게 된다.
이러한 작동을 위한 본 발명 실시예의 근접센서(57)는, 금속 표면을 검출하여 검출거리를 센싱하고 금속 표면과의 거리가 가까워지면 발진의 크기가 감소하고 멀어지면 발진의 크기가 증가되는 유도성 근접센서를 채용하는 것이 바람직하다.
한편, 도 10 은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 다른 실시예의 감속부의 상세도로서, 전술한 실시예의 플레이트(55)를 채용하지 않고 모터(52)의 편심축(53)에 결합된 롤러(54)가 페달암(56)에 접촉되어 모터(52)의 구동에 의하여 페달암(56)을 누르거나 누름해제하는 실시예의 구성으로서, 이의 작동은 전술한 실시예와 동일하다.
이때, 근접센서(57)는 롤러(54)의 외주면에 장착하여 롤러(54)가 페달암(56)으로부터 급격하게 이격되었는지를 감지하게 된다.
다음으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 제어방법을 설명한다.
도 11 은 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 자율주행차량을 위한 장치의 제어방법은, 차량에 설치된 전자제어유닛(ECU)과 통신을 수행하여 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고, 자율주행시 전방에 돌발적인 물체 출현이나 도로 여건에 따라서 차량이 미끄러지는 등의 긴급상황시 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하는 상위제어부(10)와, 상기 상위제어부(10)의 자율주행진입명령에 따라서 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하고, 상기 상위제어부(10)의 운전자우선모드전환명령에 따라서 차량의 자율주행을 해제하고 운전자의 조작에 의하여 발생된 조향, 가속 및 감속을 위한 작동신호에 따라서 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하는 하위제어부(20)와, 상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 자율주행을 위한 조향을 수행하는 조향부(30)와, 상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 가속을 수행하는 가속부(40)와, 상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 감속을 수행하는 감속부(50)로 이루어지는 자율주행을 위한 장치에 의하여 수행된다.
구체적으로, 상위제어부(10)가 차량의 전자제어유닛(ECU)으로부터의 자율주행모드의 진입하라는 요청이 입력되었는지 모니터링하고(S1), 모니터링중 전자제어유닛(ECU)로부터 입력된 신호가 자율주행모드진입신호인지 판단하여(S2), 입력된 신호가 자율주행모드진입신호이면 상위제어부(10)는 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고 운전자우선모드로부터 자율주행모드로의 차량 제어를 전환한다(S3).
그리고, 상위제어부(10)로부터 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 수신받은 하위제어부(20)가 조향부(30), 가속부(40) 및 감속부(50)를 제어하여 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 수행한다(S4).
이후, 상위제어부(10)는 차량의 자율주행도중 전방에 돌발적인 물체 출현이나 도로 여건에 따라서 차량이 미끄러지는 등의 긴급상황이 발생되었는지를 모니터링한다(S5).
모니터링도중 긴급상황이 발생되면, 상위제어부(10)는 차량의 조향부(30)의 자율주행모드의 해제를 수행하고(S6), 동시에 차량의 감속부(50)의 자율주행모드의 해제를 수행한다(S12).
상기 조향부(30)의 자율주행모드의 해제의 수행은, 상위제어부(10)가 긴급상황시 운전자가 스티어링휠(35)를 파지한 상태에서 조향부(30)의 스티어링휠(35)의 그립영역(36)에 매립된 스위치가 운전자의 파지에 의하여 눌려져서 ON 상태로 되어 있는 스위치소자(37)의 개수 또는 비율을 파악한다(S7).
그리고, 상위제어부(10)는 ON 상태로 되어 있는 스위치소자(37)의 개수 또는 비율이 메모리에 기설정된 개수 또는 비율 이상인지 판단한다(S8).
본 발명의 실시예는 ON 상태로 되어 있는 스위치소자(37)의 비율이 전체 스위치소자의 개수의 50% 이상이면 조향부(50)의 제어를 운전자우선모드로 전환하게 된다.
상기 S8 단계에서 상위제어부(10)는 ON 상태로 되어 있는 스위치소자(37)의 개수 또는 비율이 메모리에 기설정된 개수 또는 비율 이상이면, 상위제어부(10)는 조향부(30)의 자율주행모드를 해제하고(S9), 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하여 조향부(30)의 제어를 운전자우선모드로 전환하여(S10), 차량의 자율주행모드의 해제를 완료한다(S11).
또한, 상기 S12 단계의 감속부(50)의 자율주행모드의 해제의 수행은, 상위제어부(10)가 긴급상황시 운전자가 감속패달(51)을 밟게 되면 감속패달(51)에 연결된 페달암(56)이 플레이트(55)와 이격되는데 이때의 플레이트(55)에 부착된 근접센서(57)의 출력값을 수신한다(S13).
그리고, 상위제어부(10)는 근접센서(57)의 출력값이 메모리에 기설정된 출력값의 평소 변화량을 초과하는지를 판단한다(S14).
그리고, 근접센서(57)의 출력값이 평소 변화량을 초과하게 되면 상위제어부(10)는 긴급상황에 의하여 감속페달(51)이 눌려진 것으로 판단하여 감속부(50)의 자율주행모드를 해제하고(S15), 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하여 감속부(50)의 제어를 운전자우선모드로 전환하여(S16), 차량의 자율주행모드의 해제를 완료하게 된다(S11).
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. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 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.
10; 상위제어부
20; 하위제어부
30; 조향부
31; 조향컬럼
32; 모터
33; 기어박스
34; 위치센서
35; 스티어링휠
36; 그립영역
37; 스위치소자
38; 중심영역
40; 가속부
41; 가속패달
42; 선택스위치
43; 가속패달입력신호발생부
50; 감속부
51; 감속패달
52; 모터
53; 편심축
54; 롤러
55; 플레이트
56; 페달암
57; 근접센서

Claims (15)

  1. 차량에 설치된 전자제어유닛(ECU)과 통신을 수행하여 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고, 긴급상황시 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하는 상위제어부(10);
    상기 상위제어부(10)의 자율주행진입명령에 따라서 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하고, 상기 상위제어부(10)의 운전자우선모드전환명령에 따라서 차량의 자율주행을 해제하고 운전자의 조작에 의하여 차량의 조향, 가속 및 감속을 제어하는 하위제어부(20);
    상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 자율주행을 위한 조향을 수행하는 조향부(30);
    상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 가속을 수행하는 가속부(40);
    상기 하위제어부(20)의 제어에 따라서 차량의 감속을 수행하는 감속부(50);를 포함하여 구성되고,
    상기 조향부(30)는 스티어링휠(35)이 운전자에 의하여 파지되는 그립영역(36)의 전체 부분 또는 일부 부분에 매립되고, 파지시 ON 상태로 스위칭되는 푸쉬방식의 스위치소자(37);를 구비하고,
    상기 상위제어부(10)는 모니터링도중 긴급상황이 발생될시 상기 조향부(30)의 자율주행모드를 해제하며,
    상기 상위제어부(10)가 상기 조향부(30)의 자율주행 모드를 해제한 후, 상기 스티어링휠(35)에 매립된 전체 스위치소자(37) 중 50% 이상이 운전자의 파지에 의하여 ON상태로 변환될 시 상기 상위제어부(10)가 상기 조향부에 대하여 운전자 우선모드로 전환되고,
    상기 감속부(50)는 감속패달(51), 감속패달(51)에 연장되게 연결된 페달암(56), 상승 또는 하강하는 롤러(54), 일측은 롤러(54)에 결합되고 타측은 상기 페달암(56) 정면에 부착되며 상기 롤러(54)의 상승 또는 하강에 따라서 상기 페달암(56)을 상승 또는 하강시키는 플레이트(55)와, 상기 플레이트(55)에 부착되어 페달암(56)이 급격하게 눌려졌는지의 여부를 감지하는 근접센서(57)를 포함하고,
    자율주행모드시, 상기 하위제어부(20)에서 감속 신호가 전달될 시, 상기 롤러(54)가 하강되며 상기 롤러와 상기 플레이트가 접촉되어 상기 플레이트(55)가 하방으로 이동되어 차량이 감속되고,
    상기 하위제어부(20)에서 감속 해제 신호가 전달될 시, 상기 롤러(54)가 상승되며 상기 롤러와 상기 플레이트의 접촉이 해제되어 상기 플레이트(55)가 상방으로 이동되어 차량의 감속이 중지되며,
    상기 근접센서(57)가 금속 표면을 검출하여 검출거리를 센싱하고 금속 표면과의 거리가 가까워지면 발진의 크기가 감소하고 멀어지면 발진의 크기가 증가되어,
    상기 감속부(50)의 운전자우선모드로의 전환은, 긴급상황시 감속패달(51)에 답력에 따라서 상기 페달암(56)이 급격하게 하방으로 이동되어 상기 플레이트(55)가 급격하게 이격되면, 상기 플레이트(55)에 부착된 근접센서(57)의 출력값이 급격하게 변화되고,
    상기 상위제어부(10)가 상기 근접센서(57)의 출력값이 메모리에 기설정된 출력값의 평소 변화량을 초과하는지를 판단하여 해당 변화량을 초과하게 되면 긴급상황에 의하여 상기 감속패달(51)이 눌려진 것으로 판단하여 자율주행모드에서 운전자우선모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조향부(30)는,
    자동차의 상기 스티어링휠(35)의 축과 연결된 조향컬럼(31)과,
    상기 조향컬럼(31)의 외측에 부착되어 토크센서에 의하여 감지된 상기 스티어링휠(35)의 회전방향과 속도에 따라서 상기 스티어링휠(35)을 회전시키기 위한 보조구동력을 제공하는 모터(32)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스티어링휠(35)의 상기 스위치소자(37)들이 매립된 부분의 상측으로 커버를 부착하여 스위치소자(37)들을 보호하는 구성을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버는 실리콘 또는 고무 재질중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가속부(40)는,
    전자제어유닛(ECU)과 가속페달(41)의 페달입력신호를 발생시키는 가속페달입력신호발생부(43)를 전기적으로 연결하거나 또는 전자제어유닛(ECU)과 하위제어부(20)를 전기적으로 연결하는 선택스위치(42)를 포함하여 구성되고,
    자율주행모드에서는 하위제어부(20)와 전자제어유닛(ECU)를 전기적으로 연결하여 차량의 자율주행에 요구되는 차량의 가속을 수행하고,
    운전자우선모드에서는 가속패달(41)의 답력에 의하여 발생된 페달입력신호에 따라서 차량의 가속을 수행하는 구성을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 감속부(50)는,
    상기 페달암(56)의 일측에 부착되어 자율주행시 요구되는 제동력을 발생시키기 위하여 감속패달(51)을 눌러주기 위한 동력을 발생시키는 모터(52)와,
    모터(52)의 축에 결합되어 모터의 구동력을 전달하고, 회전에 의하여 상기 롤러(54)를 상승 또는 하강시키는 편심축(53)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 감속부(50)는,
    자율주행모드시 하위제어부(20)로부터 전달되는 감속의 제어신호에 의하여 모터(52)가 자율주행시 요구되는 제동력을 발생시키기 위하여 정회전하고,
    모터(52)로부터 발생된 구동력이 편심축(53)에 전달되어 롤러(54)를 하강시켜 플레이트(55)로 하여금 페달암(56)을 하방으로 눌러서 감속패달(51)을 누르게 하여 차량의 감속을 수행하고,
    감속패달(51)이 눌려진 상태에서 제동력이 불필요하게 되면 하위제어부(20)로부터 전달되는 감속 해제의 제어신호에 의하여 모터(52)를 역회전시켜 롤러(54)를 상승시켜 플레이트(55)에 주어지는 힘을 해제시켜 페달암(56)이 상승되면서 감속패달(51)이 원위치로 복귀되면서 차량의 감속이 중지되는 구성을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 자율주행차량을 위한 장치의 제어방법에 있어서,
    상위제어부(10)가 차량의 전자제어유닛(ECU)으로부터의 자율주행모드의 진입하라는 요청이 입력되었는지 모니터링하고(S1), 모니터링중 전자제어유닛(ECU)로부터 입력된 신호가 자율주행모드진입신호인지 판단하고(S2), 입력된 신호가 자율주행모드진입신호이면 상위제어부(10)는 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 생성하고 운전자우선모드로부터 자율주행모드로의 차량 제어를 전환하는 단계(S3);
    상위제어부(10)로부터 자율주행모드로 진입하기 위한 명령을 수신받은 하위제어부(20)가 조향부(30), 가속부(40) 및 감속부(50)를 제어하여 차량의 자율주행을 수행하기 위한 차량의 조향, 가속 및 감속을 수행하는 단계(S4);
    차량의 감속부(50)의 자율주행모드의 해제를 수행하는 단계(S12);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 S6 단계의 조향부(30)의 자율주행모드의 해제를 수행하는 단계는,
    상위제어부(10)가 긴급상황시 운전자가 스티어링휠(35)를 파지한 상태에서 조향부(30)의 스티어링휠(35)의 그립영역(36)에 매립된 스위치가 운전자의 파지에 의하여 눌려져서 ON 상태로 되어 있는 스위치소자(37)의 개수 또는 비율을 파악하는 단계(S7);
    상위제어부(10)는 ON 상태로 되어 있는 스위치소자(37)의 개수 또는 비율이 메모리에 기설정된 개수 또는 비율 이상인지 판단하는 단계(S8);
    ON 상태로 되어 있는 스위치소자(37)의 개수 또는 비율이 메모리에 기설정된 개수 또는 비율 이상이면, 상위제어부(10)가 조향부(30)의 자율주행모드를 해제하고(S9), 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하여 조향부(30)의 제어를 운전자우선모드로 전환하는 단계(S10);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 S12 단계의 감속부(50)의 자율주행모드의 해제를 수행하는 단계는,
    상위제어부(10)가 긴급상황시 운전자가 감속패달(51)을 밟게될 경우 플레이트(55)에 부착된 근접센서(57)의 출력값을 수신하는 단계(S13);
    상위제어부(10)는 근접센서(57)의 출력값이 메모리에 기설정된 출력값의 평소 변화량을 초과하는지를 판단하는 단계(S14);
    근접센서(57)의 출력값이 평소 변화량을 초과하게 되면 상위제어부(10)는 긴급상황에 의하여 감속페달(51)이 눌려진 것으로 판단하여 감속부(50)의 자율주행모드를 해제하고(S15), 운전자우선모드로 전환하기 위한 명령을 생성하여 감속부(50)의 제어를 운전자우선모드로 전환하는 단계(S16);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 자율주행을 위한 제어방법.
KR1020200139927A 2020-10-27 2020-10-27 차량의 자율주행을 위한 장치 및 그 제어방법 KR102508874B1 (ko)

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