KR20120140559A - 차량의 충돌 경감 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량의 충돌 경감 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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손영섭
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Abstract

본 발명은 차량 충돌 시 차량의 손상 및 운전자의 피해를 줄일 수 있는 차량의 충돌 경감 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 차량 충돌 시 충돌 위험도를 판단하고, 충돌 위험도에 따라 단계적으로 경고 및 제동 제어를 수행하는 대응방안에서 나아가 레이더 센서를 이용하여 차량간 충돌 직전에 차량 외부에 장착된 에어백을 전개시켜 차량 충돌 시 운전자와 차량이 받게 되는 충격량을 미리 경감시킴으로써 차량의 손상 및 운전자의 피해를 최대한으로 줄일 수 있다.

Description

차량의 충돌 경감 시스템 및 그 제어 방법{COLLISION DAMAGE MITIGATION SYSTEM OF VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량 충돌 시 차량의 손상 및 운전자의 피해를 줄일 수 있는 차량의 충돌 경감 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량 주행중 운전자의 전방 주시 소홀이나 선행 차량의 급정거
등에 의해 선행 차량과의 충돌 사고가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 충돌 사고
를 줄이기 위해 차량에 레이더 등을 설치하여 선행 차량과의 거리 및 상대 속도를
감지하여 선행 차량과의 충돌 위험도를 판단하고, 충돌 위험도에 따라 운전자에게
충돌 위험을 경고하거나 필요한 경우 자동 제동을 수행하도록 제어하는 충돌 경감
시스템(Collision Damage Mitigation System)이 개발되었다.
그러나, 종래의 충돌 경감 시스템은 차량의 충돌 시 운전자의 충격 피해를 경감시켜줄 수 있지만, 차량간의 충돌로 인한 차량의 손상을 줄일 수는 없다.
본 발명은 차량 충돌 시 충돌 위험도를 판단하고, 충돌 위험도에 따라 단계적으로 경고 및 제동 제어를 수행하는 대응 방안과 함께 차량 외부에 장착된 에어백을 전개시켜 차량 충돌 시 운전자와 차량이 받게 되는 충격량을 경감시킬 수 있는 차량의 충돌 경감 시스템 및 그 제어 방법을 제시하고자 한다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 시스템은, 자차와 선행 차량과의 거리 및 상대 속도를 검출하는 전방 감지센서; 전방 감지센서로부터 전달된 센서 정보를 입력받아 자차와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 TTC에 기초하여 충돌 위험도를 판단하고, 판단된 충돌 위험도에 따라 충돌 경고, 차량 제어, 에어백 전개를 단계적으로 수행하도록 제어하는 전자 제어 유닛; 전자 제어 유닛의 에어백 전개 신호에 따라 차량간 충돌 직전에 외장형 에어백을 작동시켜 전개하는 에어백 구동부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 시스템은, 차량간 충돌 위험을 경고하는 경고부를 더 포함하고, 전자 제어 유닛은 판단된 충돌 위험도에 따라 외장형 에어백을 전개하기 전에 차량간 충돌 위험을 경고부를 통해 단계적으로 경고하는 것을 특징으로 한다.
경고부는 경고등 표시나 경고음을 출력하고, 이와 함께 진동을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 시스템은, 제동력을 발생하는 브레이크부를 더 포함하고, 전자 제어 유닛은 판단된 충돌 위험도에 따라 외장형 에어백을 전개하기 전에 경고 출력과 함께 자동 제동을 수행하도록 브레이크부의 제동력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 제어 방법은, 자차와 선행 차량과의 거리 및 상대 속도를 검출하는 단계; 검출된 센서 정보에 따라 자차와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 TTC에 기초하여 충돌 위험도를 판단하는 단계; 판단된 충돌 위험도에 따라 차량간 충돌 위험을 경고하는 단계; 판단된 충돌 위험도에 따라 경고 출력과 함께 차량의 제동을 제어하는 단계; 판단된 충돌 위험도에 따라 경고 출력, 차량 제동 제어와 함께 외장형 에어백을 전개하는 단계를 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 차량 충돌 시 충돌 위험도를 판단하고, 충돌 위험도에 따라 단계적으로 경고 및 제동 제어를 수행하는 대응방안에서 나아가 레이더 센서를 이용하여 차량간 충돌 직전에 차량 외부에 장착된 에어백을 전개시켜 차량 충돌 시 운전자와 차량이 받게 되는 충격량을 미리 경감시킴으로써 차량의 손상 및 운전자의 피해를 최대한으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 위험도에 대응하는 피해 경감 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 시스템의 블록 구성도이다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경고 시스템은, 감지부(10), 전자 제어 유닛(20), 브레이크부(30), 경고부(40) 및 에어백구동부(50)를 포함한다.
감지부(10)는 차량의 각종 센서 정보를 감지하는 것으로, 전방 감지센서(11), 차량 속도센서(12), 조향각 센서(13), 요 레이트 센서(14), 횡 가속도센서(15), 가속 페달 센서(16), 브레이크 페달 센서(17)를 포함한다.
전방 감지센서(11)는 차량의 전방에 설치되며, 레이더(Radar)나 카메라 등 다양한 공지의 센서들로 구성되어, 자차(自車)와 선행 차량과의 거리, 자차(自車)와 선행 차량과의 상대 속도 및 상대 가속도를 감지하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
차량 속도센서(12)는 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)에 각각 설치되어 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도에 따른 차량의 종방향 속도를 검출하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
조향각 센서(13; Steering Angle Sensor)는 차량의 조향 정도를 검출하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
또한, 조향각 센서(13)는 스티어링 휠 하단 부위에 장착되며, 핸들을 조향하고 차량이 회전(Yaw)하였을 때 핸들이 운전자가 동작시킨 만큼 조향되었는지 핸들의 조향각을 검출한다. 조향각 센서(13)는 핸들의 조향 속도, 조향 방향도 검출한다.
또한, 조향각 센서(13)는 광소자 방식으로 조향 시 센서의 슬리트 판이 회전하면서 광소자의 빛을 통과하거나 차단되면서 전압의 변화가 생기고 이것을 전자 제어 유닛(200)에서 전달받아 핸들의 조향 속도, 조향 방향 및 조향각을 검출한다.
요 레이트 센서(14)는 차량의 요 레이트(선회 속도)를 검출하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
또한, 요 레이트 센서(14)는 차량이 수직축을 기준으로 회전할 때, 즉 Z축 방향을 기준으로 회전할 때 내부의 프레이트 포크가 진동 변화를 일으키면서 전자적으로 차량의 요 모멘트를 검출한다. 여기서 요 모멘트는 차체의 앞뒤가 좌우측 또는 선회할 때 안쪽 바깥쪽 차륜 쪽으로 이동하려는 힘이다.
또한, 요 레이트 센서(14)는 내부에 셀슘 크리스탈 소자가 있어 이 소자가 차량이 움직이면서 회전을 하게 되면 소자 자체가 회전을 하면서 전압을 발생하는 구조로 되어 있다.
횡 가속도센서(15)는 2축 가속도 센서로, 차량 주행 중 차량이 옆 방향으로 밀려나려고 하는 힘의 가속도인 차량의 횡 가속도(Lateral-G)를 검출하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
가속 페달 센서(16)는 가속 페달의 동작 여부를 감지하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
브레이크 페달 센서(17)는 운전자의 제동 의지에 따라 변경되는 브레이크 페달의 동작 여부를 감지하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
전자 제어 유닛(20)은 감지부(10)로부터 전달된 각종 센서 정보를 입력받아 자차(自車)와 선행 차량과의 상대 속도 및 상대 거리에 기초한 충돌 위험도를 판단하고, 판단된 충돌 위험도에 따라 단계적으로 충돌 경고 및 자동 제동을 수행하도록 제어한다.
또한, 전자 제어 유닛(20)은 판단된 충돌 위험도에 대응하는 브레이크 어시스트 양을 결정하고, 결정된 브레이크 어시스트 양에 기초하여 브레이크부(30)의 제동력을 제어한다.
이러한 대응 방안과 함께, 전자 제어 유닛(20)은 차량 충돌 시 차량과 운전자가 받게 되는 충격량을 보다 근본적으로 경감시킬 수 있도록 차량간 충돌 직전에 차량 외부에 장착된 에어백을 작동시켜 차량이 충돌하더라도 차량의 손상 및 운전자의 피해를 최대한으로 경감시킬 수 있도록 제어한다.
이를 위해, 전자 제어 유닛(20)에는 자차(自車)와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 값인 TTC(Time-To-Collision)에 기초한 충돌 위험도의 단계가 미리 설정되어 있으며, 차량 외부에 장착된 에어백을 작동시키는 단계는 충돌 위험도가 가장 높은 제5단계에 해당한다.
브레이크부(30)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 제동 신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하여 차량의 충돌을 예방하도록 제동력을 발생한다.
경고부(40)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 경고 신호에 따라 경고 등 표시나 경고음을 출력하고, 경고등 표시나 경고음의 출력과 함께 진동을 통해 운전자가 충돌 위험을 인지할 수 있도록 단계적으로 경고해준다.
에어백 구동부(50)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 구동 신호에 따라 차량간 충돌 직전에 차량 외부에 장착된 에어백(51; 이하, 외장형 에어백이라 한다)을 작동시켜 차량 충돌 시 충격량을 경감시키도록 외장형 에어백(51)을 전개시킨다.
일반적으로, 차량용 에어백은 주로 탑승객이 차체나 강성을 갖는 부품에 부딪혀 받게 되는 충격량을 경감시키기 위하여 차량 내부에 장착되었다. 차량 내부에 장착되는 에어백에는 운전석 에어백, 보조석 에어백, 커튼 에어백, 시트 사이드 에어백 등이 있다.
그러나, 최근에는 차량이 장애물(구체적으로, 다른 차량)에 부딪히는 차량간 충돌 시 받게 되는 충격량을 미리 경감시키고자 외장형 에어백(51)을 장착하고 있는 추세이다.
외장형 에어백(51)은 범퍼 후방에 차체와의 사이 공간에 설치되어 차량이 장애물(구체적으로, 다른 차량)에 부딪히기 전에 미리 차량 전방으로 전개되어 차량 충돌 시 받게 되는 충격을 흡수하여 차량과 운전자의 피해를 보다 근본적으로 경감시킬 수 있게 된다.
이하, 상기와 같이 구성된 차량의 충돌 경감 시스템 및 그 제어 방법의 동작 과정 및 작용 효과를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 시스템은 단계적으로 운전자에게 충돌 경고, 차량 제어, 외장형 에어백(51) 전개로 구성할 수 있다. 기본적인 동작은 자차(自車)와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 값인 TTC(Time-To-Collision)를 기반으로 충돌을 정의하였으며, 이를 기준으로 충돌 위험도의 단계를 5단계로 구성하였다. 이를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 경감 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량의 충돌 위험도에 대응하는 피해 경감 그래프이다.
도 2에서, 차량이 주행하는 상태에서(100), 차량의 전방에 설치된 레이더나 카메라 등의 전방 감지센서(11)를 이용하여 자차(自車)와 선행 차량과의 거리, 자차(自車)와 선행 차량과의 상대 속도 및 상대 가속도를 감지하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다.
또한, 차량 속도센서(12), 조향각 센서(13), 요 레이트 센서(14), 횡 가속도 센서(15)는 차량의 종방향 속도, 차량의 조향각, 차량의 요 레이트(선회 속도), 차량의 횡 가속도(Lateral-G)를 각각 검출하여 전자 제어 유닛(20)에 전달한다(102).
따라서, 전자 제어 유닛(20)은 전달된 각종 센서 정보를 입력받아 자차(自車)와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 값인 TTC(Time-To-Collision)를 기반으로 충돌 위험도를 판단한다(104). 이때 충돌 위험도는 자차(自車)와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 값인 TTC(Time-To-Collision)에 기초하여 5단계(제1~제5단계)로 나누어 전자 제어 유닛(20)에 설정되어 있다.
전자 제어 유닛(20)은 TTC가 T1이하인 제1단계인가를 판단하여(106), TTC가 T1이하인 제1단계인 경우 전자 제어 유닛(20)은 충돌 위험이 낮은 단계라고 판단하고, 충돌 위험을 경고하도록 제1단계 경고 신호를 경고부(40)에 출력한다.
따라서, 경고부(40)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 제1단계 경고 신호에 따라 도 3에 도시한 바와 같이, 경고등 표시와 경고음을 출력하여 운전자가 충돌 위험을 인지할 수 있도록 1차 경고(Warning)를 준다(108).
이어서, 전자 제어 유닛(20)은 TTC가 T2이하인 제2단계인가를 판단하여(110), TTC가 T2이하인 제2단계인 경우 전자 제어 유닛(20)은 충돌 위험이 제1단계보다 높아진 단계라고 판단하고, 충돌 위험을 경고하도록 제2단계 경고 신호를 경고부(40)에 출력한다.
따라서, 경고부(40)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 제2단계 경고 신호에 따라 도 3에 도시한 바와 같이, 경고등 표시나 경고음의 출력과 함께 진동을 출력하여 운전자가 충돌 위험을 보다 확실하게 인지할 수 있도록 2차 경고(Warning)를 준다(112). 이에 운전자는 충돌 위험을 인지하고, 가속 페달을 해제하거나 브레이크 페달을 밟는 등 충돌을 예방할 수 있도록 대비하게 된다.
그리고, 전자 제어 유닛(20)은 TTC가 T3이하인 제3단계인가를 판단하여(114), TTC가 T3이하인 제3단계인 경우 전자 제어 유닛(20)은 충돌 위험이 높은 단계라고 판단하고, 충돌 위험을 경고하도록 제2단계 경고 신호를 경고부(40)에 계속적으로 출력함과 동시에 브레이크부(30)에 예비 제동(Pre Braking) 신호를 출력한다.
따라서, 브레이크부(30)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 예비 제동(Pre Braking) 신호에 따라 차량의 충돌을 예방하도록 제동력을 발생한다(116).
제동력 발생에 따른 차량 감속도의 제어 동작은 도 3에서 보듯이, 자차와 선행 차량과의 상대 거리가 0.3g의 감속도로 유지되도록 브레이크부(30)를 예비 제동(Pre Braking)함으로써 차량의 제동력을 제어한다.
또한, 전자 제어 유닛(20)은 TTC가 T4이하인 제4단계인가를 판단하여(118), TTC가 T4이하인 제4단계인 경우 전자 제어 유닛(20)은 충돌 위험이 제3단계보다 높아진 단계라고 판단하고, 충돌 위험을 경고하도록 제2단계 경고 신호를 경고부(40)에 계속적으로 출력함과 동시에 브레이크부(30)에 비상 제동(Automatic Emergency Braking) 신호를 출력한다.
따라서, 브레이크부(30)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 비상 제동(Automatic Emergency Braking) 신호에 따라 차량의 충돌을 예방하도록 제동력을 발생한다(120).
제동력 발생에 따른 차량 감속도의 제어 동작은 도 3에서 보듯이, 자차와 선행 차량과의 상대 거리가 0.3g의 감속도로 유지되도록 브레이크부(30)를 예비 제동(Pre Braking)함으로써 차량의 제동력을 제어한다.
이는 0.3g의 감속도로 자동 제동 상태에서, 운전자에 의해 선행 차량과의 충돌이 불가피하다고 판단되어 브레이크 페달이 가압(Driver's Braking)된 경우, 충돌 위험도에 대응하는 브레이크 어시스트 양을 실시간으로 어댑티브하게 결정하고, 결정된 브레이크 어시스트 양에 대응하는 감속도로 유지되도록 브레이크부(30)의 제동을 제어한다.
이후, 전자 제어 유닛(20)은 TTC가 T5이하인 제5단계인가를 판단하여(122), TTC가 T5이하인 제5단계인 경우 전자 제어 유닛(20)은 차량간 충돌 직전이라고 판단하고, 충돌 위험을 경고하도록 제2단계 경고 신호를 경고부(40)에 계속적으로 출력함과 동시에 브레이크부(30)에 비상 제동(Automatic Emergency Braking) 신호도 계속적으로 출력한다.
이와 더불어, 전자 제어 유닛(20)은 차량 충돌 시 차량과 운전자가 받게 되는 충격량을 보다 근본적으로 경감시킬 수 있도록 에어백 구동부(50)에 에어백 구동 신호를 출력한다.
따라서, 에어백 구동부(50)는 전자 제어 유닛(20)으로부터 출력되는 에어백 구동 신호에 따라 차량간 충돌 직전에 외장형 에어백(51)을 작동시켜 차량이 충돌하더라도 차량의 손상 및 운전자의 피해를 최대한으로 경감시킬 수 있도록 외장형 에어백(51)을 전개시킨다.
10 : 감지부 11 : 전방 감지센서
12 : 차량 속도센서 13 : 조향각 센서
14 : 요 레이트 센서 15 : 횡 가속도센서
16 : 가속 페달 센서 17 : 브레이크 페달 센서
20 : 전자 제어 유닛 30 : 브레이크부
40 : 경고부 50 : 에어백 구동부
51 : 외장형 에어백

Claims (5)

  1. 자차와 선행 차량과의 거리 및 상대 속도를 검출하는 전방 감지센서;
    상기 전방 감지센서로부터 전달된 센서 정보를 입력받아 상기 자차와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 TTC에 기초하여 충돌 위험도를 판단하고, 상기 판단된 충돌 위험도에 따라 충돌 경고, 차량 제어, 에어백 전개를 단계적으로 수행하도록 제어하는 전자 제어 유닛;
    상기 전자 제어 유닛의 에어백 전개 신호에 따라 상기 차량간 충돌 직전에 외장형 에어백을 작동시켜 전개하는 에어백 구동부를 포함하는 차량의 충돌 경감 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량간 충돌 위험을 경고하는 경고부를 더 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛은 상기 판단된 충돌 위험도에 따라 상기 외장형 에어백을 전개하기 전에 상기 차량간 충돌 위험을 상기 경고부를 통해 단계적으로 경고하는 차량의 충돌 경감 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경고부는 경고등 표시나 경고음을 출력하고, 이와 함께 진동을 출력하는 차량의 충돌 경감 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    제동력을 발생하는 브레이크부를 더 포함하고,
    상기 전자 제어 유닛은 상기 판단된 충돌 위험도에 따라 상기 외장형 에어백을 전개하기 전에 상기 경고 출력과 함께 자동 제동을 수행하도록 상기 브레이크부의 제동력을 제어하는 차량의 충돌 경감 시스템.
  5. 자차와 선행 차량과의 거리 및 상대 속도를 검출하는 단계;
    상기 검출된 센서 정보에 따라 상기 자차와 선행 차량 사이의 거리를 상대속도로 나눈 TTC에 기초하여 충돌 위험도를 판단하는 단계;
    상기 판단된 충돌 위험도에 따라 차량간 충돌 위험을 경고하는 단계;
    상기 판단된 충돌 위험도에 따라 상기 경고 출력과 함께 차량의 제동을 제어하는 단계;
    상기 판단된 충돌 위험도에 따라 상기 경고 출력, 차량 제동 제어와 함께 외장형 에어백을 전개하는 단계를 포함하는 차량의 충돌 경감 제어 방법..
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