KR20160095747A - 조향 토크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 조향 토크 제어하는 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 자차량의 사각지대에 존재하는 타차량의 상황에 기초하여 조향 토크를 제어하는 기술에 관한 것으로, 본 발명의 조향 토크 제어 장치에 있어서, 자차량에 구비된 카메라, 레이더(radar) 또는 라이더(lidar)를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출부와 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산부와 상대속도에 기초하여, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단부 및 충돌 가능성에 기초하여 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고, 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 제어부를 포함하는 장치 및 방법을 제공한다.

Description

조향 토크 제어 장치 및 방법{Apparatuses and Methods for steering torque}
본 발명은 조향 토크를 제어하는 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 옆 차선에서 운행중인 차량의 상황에 기초하여 조향 토크를 제어하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 운전자가 쉽게 차량을 조종하기 위한 조향 토크 제어 장치가 설치되어 있다.
이러한 조향 토크 제어 장치는 운전자에 의해 조작되는 조타기에 의해 동작을 수행한다. 그러나, 사각지대에 존재하는 차량을 인식하지 못한 운전자가 차선을 변경하면 차량 사고의 위험이 존재할 수 있다.
또한, 사각지대에 존재하지 않더라도 주변환경에 의해 운전자가 옆 차선의 차량을 인식하기 어려우면 차량 사고의 위험이 존재할 수 있는 문제점이 발생한다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 차량의 운전자가 안전하게 차선변경을 하도록 조향 토크를 제어하는 조향 토크 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은 조향 토크 제어 장치에 있어서, 자차량에 구비된 카메라, 레이더(radar) 또는 라이더(lidar)를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출부와 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산부와 상대속도에 기초하여, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단부 및 충돌 가능성에 기초하여 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고, 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 상기 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 제어부를 포함하는 조향 토크 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 조향 토크 제어 방법에 있어서, 자차량에 구비된 카메라, 레이더 또는 라이다를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출단계와 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산단계와 상대속도에 기초하여, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단단계 및 충돌 가능성에 기초하여 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고, 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 제어단계를 포함하는 조향 토크 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량에 구비된 영상장치를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하고, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단함과 동시에 조향 장치의 어시스트량을 제어함으로써, 안전하게 차선을 변경할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상대속도 계산부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌 판단부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치는 자차량에 구비된 카메라, 레이더(radar) 또는 라이더(lidar)를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출부와 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산부와 상대속도에 기초하여, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단부 및 충돌 가능성에 기초하여 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고, 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 제어부를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치(100)는 자차량에 구비된 카메라, 레이더(radar) 또는 라이더(lidar)를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출부(110)을 포함할 수 있다.
차량에는 카메라, 레이더 및 라이더 장치를 이용하여 사각지대를 감지할 수 있다. 간략하게 설명하면, 카메라 장치를 이용한 사물 인식 방법은 카메라 장치를 이용하여 사물의 색상 정보를 측정하고, 측정한 색상 정보를 구별하여 인식한다. 레이더 장치를 이용한 사물 인식 방법은 파장이 짧은 마이크로파를 발사하고, 사물에 반사되어 돌아온 마이크로파를 이용하여 사물의 존재를 인식한다. 또한, 라이더를 이용한 사물 인식 방법은 전파에 가까운 성질을 가진 레이저광선을 발사하고, 사물에 반사되어 돌아온 레이저광선을 이용하여 사물의 존재를 인식한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치(100)는 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산부(120)를 포함할 수 있다.
자세하게 설명하면, 상대속도 계산부(120)는 카메라, 레이더 또는 라이더를 이용하여 시각별로 인식한 타차량과의 거리를 이용하여 상대속도를 계산할 수 있다. 자차량에 구비된 카메라, 레이더 또는 라이더를 이용하여 측정하였기 때문에, 측정된 거리는 상대적인 관계를 갖는다. 따라서, 상대속도를 계산하는 방법은 먼저 측정한 거리(D1)에서 일정 시간(dt)이 지난 후, 측정한 거리(D2)의 차이를 계산한 후, dt로 나눗셈을 함으로써 상대속도를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치(100)는 상대속도에 기초하여 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단부(130)를 포함할 수 있다.
일 예로, 충돌 판단부(130)는 상대속도 계산부(120)에서 계산된 상대속도가 임계값 이하인 경우 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고, 계산된 상대속도가 임계값을 초과하는 경우 충돌 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다. 만약, 임계값이 0으로 설정되면, 상대속도가 0 이하인 경우 자차량과 타차량의 거리는 유지되거나 또는 증가될 수 있는데, 이는 자차량과 타차량이 충돌할 수 없는 것을 의미한다. 전술한 임계값은 실험에 의해 산출될 수 있다.
이와 달리, 상대속도가 0을 초과하는 경우 자차량과 타차량의 거리는 감소될 수 있는데 이는 자차량과 타차량이 충돌할 수 있음을 의미한다.
다른 일 예로, 거리 계산부가 타차량과 자차량과의 상대거리를 계산하고, 충돌 판단부(130)는 거리 계산부에서 계산한 상대거리와 상대속도 계산부(120)에서 계산된 상대속도를 이용하여 타차량과 충돌하는데 걸리는 충돌시간을 계산한다. 충돌시간은 상대거리를 상대속도로 나눗셈하여 계산할 수 있다. 충돌 판단부(130)는 계산된 충돌시간이 특정시간을 초과하는 경우 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고, 충돌시간이 특정시간 이하인 경우 충돌 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다. 전술한 특정시간은 실험에 의해 산출될 수 있다.
또 다른 일 예로, 거리 계산부가 타차량과 자차량과의 상대거리를 계산하고, 속도 측정부가 자차량의 속도를 측정한 후, 충돌 판단부(130)는 거리 계산부에서 계산한 상대거리와 상대속도 계산부(120)에서 계산된 상대속도를 이용하여 타차량과 충돌하는데 걸리는 충돌시간을 계산한다. 상기 충돌시간은 상대거리를 상대속도로 나눗셈하여 계산할 수 있다. 충돌 판단부(130)는 계산된 충돌시간이 특정시간을 초과하는 경우 충돌 가능성이 없는 것으로 판단한다. 충돌시간이 특정시간 이하인 경우 충돌 판단부(130)는 속도 측정부에서 측정한 자차량의 속도를 이용하여 차선변경시간을 추정하고, 추정된 차선변경시간이 계산된 충돌시간보다 미만인 경우 충돌 가능성이 없는 것으로 판단할 수 있다. 만약, 추정된 차선변경시간이 계산된 충돌시간 이상인 경우 충돌 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치(100)는 충돌 판단부(130)에서 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면 조향장치의 어시스트 전류량을 증가시키고, 충돌 판단부(130)에서 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면 조향장치의 어시스트 전류량을 감소시키는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
일 예로, 충돌 판단부(130)에서 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 제어부(140)는 조타 감지 센서의 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 증가시킴으로써, 조향장치의 어시스트 전류량을 증가시킬 수 있다. 만약, 충돌 판단부(130)에서 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 제어부(140)는 조타 감지 센서의 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 감소시킴으로써, 조향장치의 어시스트 전류량을 감소시킬 수 있다.
다른 일 예로, 충돌 판단부(130)에서 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 제어부(140)는 조타 감지 센서의 입력값을 증가시킴으로써, 조향장치의 어시스트 전류량을 증가시킬 수 있다. 만약, 충돌 판단부(130)에서 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 제어부(140)는 조타 감지 센서의 입력값을 감소시킴으로써, 조향장치의 어시스트 전류량을 감소시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상대속도 계산부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 2의 상황은, 자차량(210)과 사각지대에 있는 타차량(220)이 도로에 주행중인 상황이다. (A)는, 자차량(210a)과 사각지대에 있는 타차량(220a)이 230a의 거리차이(D1)를 가지고 있다. (A)에서 일정 시간(dt)이 지난 후인 (B)는, 자차량(210a)과 사각지대에 있는 타차량(220b)이 230b의 거리차이(D2)를 가지고 있다.
도 2를 참조하면, 수학식1과 같이, 상대속도 계산부는 D1에서 D2의 차이를 계산하고, dt로 나눗셈을 계산함으로써, 상대속도를 계산할 수 있다.
Figure pat00001
이는, D1과 D2가 자차량에 구비된 장치에 의해 계산된 거리차이이므로 상대적인 관계에 있기 때문에 절대 속도가 아닌 상대속도이다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치는 타차량과 자차량과의 상대거리를 계산하는 거리 계산부를 더 포함하고, 충돌 판단부는, 계산된 상대거리와 상대속도 계산부에서 계산된 상대속도를 이용하여 타차량과 충돌하는데 걸리는 충돌시간을 계산한다. 계산된 충돌시간이 미리 설정한 특정시간을 초과하는 경우, 충돌 판단부는 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고 상기 충돌시간이 상기 특정시간 이하인 경우, 충돌 판단부는 충돌 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다.
타 차량과 충돌하는데 걸리는 충돌시간은 거리 계산부에서 계산된 상대거리를 상대속도 계산부에서 계산된 상대속도를 나눔으로써, 충돌시간을 계산할 수 있다. 특정시간은 실험 데이터에 의해 산출될 수 있는 값으로, 차량이 차선을 변경하는데 걸리는 평균시간과 실험 데이터의 분산을 적용하여 산출할 수 있다.
즉, 충돌시간이 특정시간을 초과하는 경우, 자차량과 타차량은 특정시간 이후에 만날 수 있는 것으로, 충돌하기 전에 자차량은 차선변경을 완료할 수 있다.
반면, 충돌시간이 특정시간 이하인 경우, 자차량과 타차량은 특정시간 이내에 만날 수 있는 것으로 자차량이 차선변경 중에 타차량과 충돌할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌 판단부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치는 타차량과 자차량과의 상대거리를 계산하는 거리 계산부 및 자차량의 속도를 측정하는 속도 측정부를 더 포함하고, 충돌 판단부는, 계산된 상대거리와 상대속도 계산부에서 계산된 상대속도를 이용하여 타차량과 충돌하는데 걸리는 충돌시간을 계산한다. 계산된 충돌시간이 미리 설정한 특정시간을 초과하는 경우, 충돌 판단부는 충돌 가능성이 없는 것으로 판단한다. 상기 충돌시간이 상기 특정시간 이하인 경우, 충돌 판단부는 속도 측정부에서 측정한 속도를 이용하여 차선변경시간을 추정한다. 추정한 차선변경시간이 계산된 충돌시간보다 미만인 경우, 충돌 판단부는 충돌 가능성이 없는 것으로 판단한다. 추정한 차선변경시간이 계산된 충돌시간보다 이상인 경우, 충돌 판단부는 충돌 가능성이 있는 것으로 판단한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌 판단부는 타차량과 자차량과의 상대거리를 타차량의 상대속도 나눔으로써 충돌시간을 계산한다(S300). 충돌 판단부는 계산한 충돌시간과 특정시간을 비교한다(S310). 특정시간은 실험 데이터에 의해 산출될 수 있는 값으로, 차량이 차선을 변경하는데 걸리는 평균시간과 실험 데이터의 분산을 적용하여 산출할 수 있다.
S310 단계에서 충돌시간이 특정시간을 초과하는 경우, 충돌 판단부는 자차량이 차선을 변경할 때 충돌 가능성이 없는 것으로 판단할 수 있다(S320). 이는, 차선 변경시 계산된 충돌 시각 전에 자차량의 차선변경이 완료되는 것을 의미하는 것이기 때문에 충돌 가능성이 없는 것으로 판단될 수 있는 것이다.
만약, S310 단계에서 충돌시간이 특정시간 이하인 경우, 충돌 판단부는 자차량의 속도를 이용하여 차선변경시간을 추정한다(S330). 차선변경시간을 추정하는 방법은, 차량이 차선변경을 하는 경우 이동거리에 대한 실험데이터의 평균값과 분산을 적용하여 차선변경시 이동거리를 추정하고, 추정한 이동거리를 자차량의 속도로 나눔으로써 차선변경시간을 추정할 수 있다.
충돌 판단부는 차선변경시간과 S300단계에서 계산한 충돌시간을 비교한다(S340). 차선변경시간이 충돌시간보다 미만인 경우 충돌 판단부는 자차량이 차선을 변경할 때 충돌 가능성이 없는 것으로 판단한다(S320). 이는, 자차량이 차선 변경을 완료한 후 충돌이 예상되는 것을 의미하는 것이므로, 충돌 가능성이 없는 것으로 판단될 수 있는 것이다. S340단계에서 차선변경시간이 충돌시간 이상인 경우 충돌 판단부는 자차량이 차선을 변경할 때 충돌 가능성이 있는 것으로 판단한다(S350). 이는, 자차량이 차선 변경을 하는 도중 충돌이 예상되는 것을 의미하는 것이므로, 충돌 가능성이 있는 것으로 판단될 수 있는 것이다.
도 3의 또 다른 일 실시 예에 따른 충돌 판단부는 사각지대의 타차량과 충돌하는데 걸리는 시간과 미리 설정된 특정시간 및 자차량이 차선을 변경하는데 걸리는 시간을 비교한다(S310, S340). 차선 변경시간이 충돌하는데 걸리는 시간보다 짧으면, 충돌 판단부는 자차량의 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고(S320), 차선 변경시간이 충돌하는데 걸리는 시간과 같거나 더 많은 시간이 걸리면, 충돌 판단부는 자차량의 충돌 가능성이 있는 것으로 판단(S350)하는 단계를 도시하였다.
반면, 다른 일 실시 예에 따른 충돌 판단부는 사각지대의 타차량과 충돌하는데 걸리는 시간만을 미리 설정한 특정시간과 비교한다. 특정시간은 차량이 차선을 변경하는데 걸리는 시간에 대한 실험 데이터에 의해 산출될 수 있는 값으로, 실험 데이터의 평균과 분산값을 적용하여 산출될 수 있다. 다른 일 실시 예에 따른 충돌 판단부는 S330 및 S340의 단계를 수행하지 않고 차량의 충돌 가능성을 판단한다.
이와 달리, 일 실시 예에 따른 충돌 판단부는 사각지대에 존재하는 타차량과 자차량의 상대속도만을 미리 설정한 임계값과 비교한다. 임계값은 사각지대의 타차량과 충돌없이 자차량이 차선을 변경하는데 요구되는 상대속도이며, 이 임계값은 실험 데이터에 의해 산출될 수 있다.
일 실시 예에 따른 충돌 판단부는 S330 및 S340의 단계를 수행하지 않고, 충돌시간을 계산하는 S300 단계가 아닌 상대속도를 계산하는 단계와, 충돌시간을 특정시간과 비교하는 S310 단계가 아닌 계산된 상대속도와 임계값을 비교하는 단계를 수행한다.
충돌시간을 계산하는 S300 단계는 상대속도를 계산하고, 계산된 상대속도와 상대거리를 이용하여 충돌시간을 계산하기 때문에, 상대속도를 계산하는 단계보다 계산 단계가 많게 된다. 많아진 계산에 의해 S300단계는 계산속도가 늦어질 수 있고, 계산에 있어 에러 가능성이 높아질 수 있다. 반면 산출된 임계값에 크게 의존하기 때문에, 충돌 판단부의 충돌 가능성 판단에 오류를 범할 수 있다.
예를 들어, 일 실시 예에 따른 충돌 판단부의 임계값이 0으로 설정되어 있는 상태에서 충돌 가능성을 판단한다. 이때, 충돌 판단부가 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하면 차선을 변경하는 자차량은 타차량과 충돌하는 경우는 없다. 하지만, 충돌 판단부가 충돌 가능성이 있는 것으로 판단해도, 차선을 변경하는 자차량은 타차량과 충돌하지 않을 수 있다. 이는, 자차량과 타차량간의 거리와 자차량의 차선 변경시간을 고려하지 않았기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 동작을 설명하기 위한 예를 도시한 도면이다.
도 4는 운전자에 의해 조작되는 조타각과 전자식조향장치(EPS)의 모터와의 관계를 보여준다.
도 4를 참조하면, 조타감지센서는 운전자에 의해 조작되는 조타각을 인식한다. 하지만 조타감지센서의 감지범위의 제한 또는 구조적인 이유에 의해, 조타감지센서는 조타각을 직접 받지 않고 게인(gain)값을 통과한 게인값을 받는다. 예를 들어, 조타감지센서가 -180도 내지 180도의 인식 범위를 갖는다면, 사용자가 조타각을 -200도로 조작하면 조타감지센서는 -180도로 인식하거나 또는 조타감지센서가 고장이 생길 수 있다. 사용자가 조타각을 200도로 조작하면 위와 같이 비슷하게 180도로 인식하거나 또는 조타감지센서가 고장이 생길 수 있다.
이와 같은 에러는 게인을 사용함으로 방지할 수 있다. 위와 동일한 조타감지센서가 -180도에서 180도의 인식 범위를 갖는 상황에서 게인값을 0.5로 설정하면, 조타감지센서는 -360도에서 360도의 조타각을 인식할 수 있다. 다만 이와 같은 경우, 조타감지센서의 출력값을 2배로 증폭시키거나 조타 감지 센서의 출력값을 인식한 컨트롤러의 입력값에 2배를 적용하여 제어에 적용할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 360도로 조타기를 조작하면 0.5게인에 의해 조타 감지 센서는 180도로 인식하게 된다. 따라서 조타 감지 센서의 출력값을 2배로 증폭하거나 또는 컨트롤러의 입력값을 2배 하면, 사용자가 조작한 360도를 인식할 수 있다.
전술한 바를 적용하여 사용자가 조작한 조타각에 따른 조타감지센서 출력값을 이용하여 컨트롤러(MCU)에서 파워단을 조작하는 신호를 만든다. 결국 파워단은 컨트롤러에 해당되는 어시스트 전류를 만들어 내고, 이 어시스트 전류만큼 EPS 모터가 동작하여 사용자가 조타기를 쉽게 조작할 수 있게 한다.
전술한 시스템에서, 게인값은 유지하되 조타 감지 센서의 출력값을 2배로 증폭시키거나, 컨트롤러의 입력값에 2배를 적용하면, 조향장치의 어시스트 전류량이 2배가 되어 차선변경을 빨리 수행할 수 있다. 이와 달리, 게인값은 유지하되 조타 감지 센서의 출력값을 0.5배로 증가시키거나, 컨트롤러의 입력값에 0.5배를 적용하면, 조향장치의 어시스트 전류량이 0.5배가 되어 차선변경을 느리게 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단부에서 충돌 가능성이 없다고 판단되면, 제어부가 조타 감지 센서의 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 증가시킴으로써, 조향장치의 어시스트전류량을 증가시킬 수 있다. 이와 달리, 충돌 판단부에서 충돌 가능성이 있다고 판단되면, 제어부가 상기 조타 감지 센서의 상기 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 감소시킴으로써, 상기 조향장치의 어시스트량을 감소시킬 수 있다.
전술한 시스템에서, 게인값을 2배로 하고, 조타 감지 센서의 출력값 및 컨트롤러의 입력값을 유지하면, 조향장치의 어시스트 전류량이 2배가 되어 차선변경을 빨리 수행할 수 있다. 이와 달리 게인값을 0.5배로 하고, 조타 감지 센서의 출력값 및 컨트롤러의 입력값을 유지하면, 조향장치의 어시스트 전류량이 0.5배가 되어 차선변경을 느리게 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 충돌 판단부에서 충돌 가능성이 없다고 판단되면, 제어부가 조타 감지 센서의 입력값을 증가시킴으로써, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고 충돌 가능성이 있다고 판단되면, 제어부가 조타 감지 센서의 입력값을 감소시킴으로써, 조향장치의 어시스트량을 감소시킬 수 있다.
위의 설명에서, 게인값을 조절하면 조타 감지 센서의 입력값이 조절되기 때문에 조타 감지 센서의 입력값 조절과 게인값 조절은 효과적인 측면에서 동일하다고 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
자차량에 구비된 카메라, 레이더(radar) 또는 라이더(lidar)를 이용하여 타차량 검출부가 사각지대의 타차량을 검출한다(S500). 카메라, 레이더(radar) 또는 라이더(lidar)를 운전자에게 보이지 않는 사각지대를 감지할 수 있도록 설치하여 사각지대에 존재하는 타차량을 포함하는 물체를 검출할 수 있다.
타차량 검출부에서 검출한 타차량을 포함하는 물체를 일정 시간간격으로 검출하여 타차량을 포함하는 물체와 자차량과의 상대속도를 계산한다(S510). 타차량 검출부에서 검출한 타차량이 자차량을 기준으로 D1의 거리에 위치하고, 일정 시간(dt)후에 타차량 검출부에서 검출한 타차량이 자차량을 기준으로 D2의 거리에 위치하는 경우 수학식 1을 적용하여 상대속도를 계산할 수 있다.
계산된 상대속도와 미리 설정된 임계값을 비교하여 충돌 가능성을 판단한다(S520). 임계값은 실험 데이터에 의해 산출될 수 있는 값이다. 임계값이 0으로 산출되었다면, S520 단계에서 충돌가능성이 없다고 판단되면 자차량과 타차량은 충돌하는 경우는 없다.
하지만, S520 단계에서 충돌 가능성이 있다고 판단되면 상황에 따라서 자차량과 타차량이 충돌하지 않은 수 있다. 이는 자차량과 타차량과의 거리관계 및 상대속도에 의한 시간관계를 적용하지 않았기 때문에 생길 수 있다.
타차량과 자차량이 충돌하지 않지만, S520 단계에서 충돌 가능성이 있다고 판단하는 에러를 줄이기 위해서 임계값은 0이 아닌 음의 값으로 설정될 수 있다. 이는 데이터 분석에 의해 설정될 수 있다.
S520 단계에서 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 제어부가 어시스트량을 감소시킨다(S530). 어시스트량을 감소시키는 방법은, 제어부가 조타 감지 센서의 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 감소시키는 것이 될 수 있다. 또는, 제어부가 조타 감지 센서의 입력값을 감소시키는 것이 될 수 있다. 어시스트량이 감소 됨으로써 자차량의 차선 변경을 느리게 할 수 있다.
S520 단계에서 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 제어부가 어시스트량을 증가시킨다(S540). 어시스트량을 증가시키는 방법은, 제어부가 조타 감지 센서의 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 증가시키는 것이 될 수 있다. 또는, 제어부가 조타 감지 센서의 입력값을 증가시키는 것이 될 수 있다. 어시스트량이 증가됨으로써 자차량의 차선 변경을 빠르게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, S600 단계와 S610 단계는 도 5의 S500 단계와 S510 단계와 동일한 동작을 수행한다. 상대거리 계산부가 S600 단계에서 검출된 타차량과 자차량과의 상대거리를 계산한다(S620). S600 단계에서 레이더를 사용한 경우, 상대거리 계산부는 발사한 마이크로파의 파장의 정보와 반사된 후 수신까지 걸린 시간을 이용하여 상대거리를 계산할 수 있다. S600 단계에서 라이더를 사용한 경우, 상대거리 계산부는 발사한 레이져 광선의 이동 정보와 반사된 후 수신까지 걸린 시간을 이용하여 상대거리를 계산할 수 있다. 이와 달리, S600 단계에서 카메라를 사용한 경우, 상대거리 계산부는 촬영한 영상을 이용하여 거리를 측정할 수 있다. 영상 내의 미리 거리를 알고 있는 지점을 기초하여 거리의 비례관계를 이용하여 상대거리 계산부는 거리를 알 수 있다. S610 단계에서 계산한 상대속도와 S620 단계에서 계산한 상대거리 정보를 취합하여 충돌 판단부는 자차량과 타차량이 충돌하는데 걸리는 충돌시간을 계산할 수 있다(S630). 충돌 판단부는 상대거리를 상대속도로 나눔으로써 충돌시간을 계산할 수 있다. S630단계에서 계산한 충돌시간과 미리 입력된 특정시간을 비교하여 충돌 판단부는 충돌 가능성을 판단한다(S640). 예를 들어, 미리 입력한 특정시간은 차량이 차선을 변경하는데 걸리는 시간 데이터를 기초하여 평균과 분산을 적용하여 산출될 수 있다. 자세히 설명하면, 5개의 시간 데이터인 A가 {10, 11, 9, 8, 12}인 경우 평균값은 10, 분산은 2이 된다. 또 다른 5개의 시간 데이터인 B가 {10, 8, 12, 14, 6}인 경우 평균값은 10, 분산은 8이 된다. A의 경우 특정시간은 11로 되고, B의 경우 특정시간은 14가 될 수 있다. 앞서 계산한 특정시간은 평균시간에 분산의 0.5배를 합하여 계산한 값이다. 특정시간을 산출하는 규칙은 연구에 의해 정해질 수 있다. 다만, 특정시간은 평균값과 분산에 각각 비례관계에 존재해야 한다.
S650 단계 및 S660 단계는 도 5의 S530 단계와 S540 단계와 동일하게 동작하여 제어부가 어시스트량을 감소시키거나 또는 증가시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 전체적인 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치의 S700 단계 내지 S740 단계 동작은 도 6의 S600 단계 내지 S640 단계와 동일하게 동작한다. 다만, S740 단계에서 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 속도 측정부가 자차량의 속도를 측정한다(S760). 자차량의 속도를 측정하는 방법은 자차량에 존재하는 속도 센서를 이용하여 측정하거나, 또는 자차량에 구비된 카메라, 레이더, 또는 라이더를 이용하여 일정 시간 간격으로 고정물체를 검출하고, 검출된 고정물체와의 관계와 일정 시간을 이용하여 속도를 측정할 수 있다. 간단히 설명하면, t0시각에 차량의 측방 카메라로 나무를 측정하여 차량과 나무와의 거리값(D0)을 얻고, dt시간이 지난 t1시각에 동일한 측방 카메라로 동일한 나무를 측정하여 차량과 나무와의 거리값(D1)을 얻는다. 속도 측정부가 D0-D1을 dt로 나누어 차량의 속도를 계산할 수 있다. 물론 D0와 D1은 차량 측면에 있는 나무와의 거리이기 때문에 속도 측정부는 D0거리선 및 D1거리선이 이루는 각도를 적용하여 계산해야 정확한 속도를 계산할 수 있을 것이다. S760 단계에서 계산한 자차량 속도와 추정된 차선변경거리를 이용하여 충돌 판단부가 차선변경시간을 추정한다(S770). 차선변경거리를 추정하는 방법은 차선 변경 시간에 대한 실험데이터에 의해 추정할 수 있다. 일 예로 전술한 특정시간을 산출하는 방법을 적용할 수 있다. S770 단계에서 추정된 차선변경시간과 충돌시간을 비교하여 충돌 가능성이 있는지 한번 더 판단한다(S780). 차선변경시간이 충돌시간보다 미만인 경우 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고, 차선변경시간이 충돌시간 이상인 경우 충돌 가능성이 있는 것으로 판단할 수 있다.
S780 단계는 S740 단계에서 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되어도 S740 단계에서 참조한 특정시간에 따라 충돌 가능성이 있을 수 있다. S780단계는 충돌 가능성이 있지만 S740 단계에서 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되는 경우를 걸러내기 위한 단계일 수 있다.
단 S740 단계에서 참조한 특정 시간에 따라 S760 내지 S780 단계가 S740 단계와 S750 단계 사이에서 수행될 수 있다.
자세히 설명하면, {10, 11, 9, 8, 12}인 실험 데이터를 이용하여 특정시간을 11로 설정한 상태에서, S730 단계에서 충돌시간이 12으로 계산되었다면 S740 단계에서는 충돌 가능성이 없는 것으로 판단된다. 하지만, 자차량 속도가 낮아 차선변경시간이 13이 되면 차선 변경시 타차량과 충돌할 것이다. 즉, S760 내지 S780 단계는 S740 단계에서 NO로 판정되었을 때 수행되어야 한다.
이와 달리, S730 단계에서 충돌 시간이 10으로 계산되었다면 S740 단계에서는 충돌 가능성이 있는 것으로 판단될 것이다. 하지만, 자차량 속도가 빨라 차선변경시간이 9가 되면 차선을 변경하는 자차량은 사각지대의 타차량과 충돌하지 않을 것이다. 즉, S760 내지 S780 단계는 S740 단계에서 YES로 판정되었을 때 수행되어야 할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치는 운전자가 입력한 신호에 의해 타차량 검출부, 상대속도 계산부, 충돌 판단부 및 제어부의 동작을 켜거나 끌 수 있다.
차선 변경을 하는 경우, 본 발명에 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 장치에 의해 차량의 운전자는 평소와 다른 조타감을 느낄 수 있다. 운전자에 따라서 전술한 다른 조타감은 불쾌감을 줄 수도 있을 것이다. 어떠한 상황에서도 동일한 조타감을 느끼고 싶은 운전자는 버튼 스위치를 이용하여 신호를 입력함으로써, 본 발명의 조향 토크 제어 장치를 끌 수 있다. 이와 달리, 평소와 다른 조타감을 느끼더라도 안전하게 차선 변경을 원하는 운전자는 버튼 스위치를 이용하여 신호를 입력하여 본 발명의 조향 토크 제어 장치를 켤 수 있다.
이하에서는 도1 내지 도7을 이용하여 설명한 조향 토크 제어 장치가 수행하는 동작인 조향 토크 제어 방법에 대해서 간략하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 방법은 자차량에 구비된 카메라, 레이더 또는 라이다를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출단계를 수행할 수 있다(S800).
예를 들면, 타차량 검출단계에서 카메라를 이용하는 경우, 카메라가 촬영한 영상의 색상정보를 이용하여 타차량 검출할 수 있다. 카메라 장치가 촬영한 영상에 검정색과 빨강색이 있다면, 카메라 장치는 빨강색이 차량으로 검출할 수 있다. 이는 간단한 예시일 뿐이며, 차량 검출의 정확성을 높이기 위해서 추가적인 색상 정보를 이용할 수 있다.
타차량 검출 단계에서 레이더를 이용하는 경우, 파장이 3[m/wave] 주기가 2[s/wave]인 빔을 발사하였고 6초 후에 발사한 빔을 받았다면 4.5m 거리에 타차량이 있음을 검출할 수 있다. 이는 간단한 예시일 뿐이며, 차량 검출의 정확성을 높이기 위해서 많은 수의 받은 빔의 정보를 이용할 수 있다. 라이더를 이용하는 경우, 레이더를 이용한 경우와 비슷하게 검출할 수 있다. 다만, 라이더는 마이크로파가 아닌 레이져광선을 사용하기 때문에 파장 및 주기에 따른 차이가 존재할 뿐이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 방법은 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산단계를 수행할 수 있다(S810).
예를 들면, 타차량 검출 단계에서 카메라를 사용한 경우, t0시각에서 빨강색의 차량이 자차량기준으로 후방 3m 거리에 위치하는 것으로 검출되었고, 1초의 시간이 지난 t1시각에 동일한 빨강색의 차량이 자차량 기준으로 후방 1m 거리에 위치하는 것으로 검출되었다면, 수학식 1을 적용하면 타차량의 상대속도는 2[m/s]으로 계산할 수 있다.
카메라 장치를 사용하여 거리를 측정하는 방법은 미리 거리값을 알고 있는 영상의 한 점과의 위치 관계를 이용하면 거리를 측정할 수 있다.
타차량 검출 단계에서 레이더 또는 라이더를 사용한 경우, 카메라를 이용하여 상대속도를 계산하는 계산단계와 동일한 방법으로 상대속도를 계산할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 방법은 S810 단계에서 계산한 상대속도에 기초하여, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단단계를 수행할 수 있다(S820). 계산한 상대속도와 미리 설정한 임계값을 비교하여 상대속도가 임계값 이하인 경우, 충돌 판단단계는 충돌 가능성이 없는 것으로 판단한다. 만약 상대속도가 임계값을 초과하는 경우, 충돌 판단단계는 충돌 가능성이 있는 것으로 판단한다. 임계값이 0으로 미리 설정되었다면, 상대속도가 0이하인 경우 타차량과 자차량은 충돌할 수가 없다. 또한 상대속도가 0을 초과하는 경우 타차량과 자차량은 충돌할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향 토크 제어 방법은 충돌 가능성에 기초하여 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고, 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 제어단계를 수행할 수 있다.
S820 단계에서 충돌 가능성이 없다고 판단되면, 제어단계(S830)에서 조향장치의 어시스트량을 증가시켜 자차량의 차선변경을 빠르게 할 수 있다. 이와 달리 S820 단계에서 충돌 가능성이 있다고 판단되면, 제어단계(S830)에서 조향장치의 어시스트량을 감소시켜 자차량의 차선변경을 느리게 할 수 있다.
제어단계(S830)에서 어시스트량을 증가시키는 구체적인 방법은, 조타 감지 센서의 상기 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 증가시키는 것이다. 또는 조타 감지 센서의 입력값을 증가시켜 어시스트량을 증가시킬 수 있다. 이와 달리 제어단계에서 조타 감지 센서의 상기 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 감소시키거나 또는 조타 감지 센서의 입력값을 감소시키면 어시스트량을 감소시킬 수 있다.
이 외에도 본 발명의 조향 토크 제어 방법은 도 1 내지 도 7에 기초하여 설명한 본 발명의 조향 토크 제어 장치가 수행하는 각 동작을 모두 수행할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 자차량에 구비된 카메라, 레이더(radar) 또는 라이더(lidar)를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출부;
    상기 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산부;
    상기 상대속도에 기초하여, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단부; 및
    상기 충돌 가능성에 기초하여 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고,
    상기 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 상기 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 제어부를 포함하는 조향 토크 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    운전자가 입력한 신호에 의해 상기 타차량 검출부, 상기 상대속도 계산부, 상기 충돌 판단부 및 상기 제어부를 켜거나 끄는 것을 특징으로 하는 조향 토크 제어 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌 판단부는,
    상기 상대속도가 미리 설정한 임계값 이하인 경우, 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고 상기 상대속도가 상기 임계값을 초과하는 경우, 충돌 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향 토크 제어 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 타차량과 자차량과의 상대거리를 계산하는 거리 계산부를 더 포함하고,
    상기 충돌 판단부는,
    상기 상대거리와 상기 상대속도를 이용하여 상기 타차량과 충돌하는데 걸리는 충돌시간을 계산하고,
    상기 충돌시간이 미리 설정한 특정시간을 초과하는 경우 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고 상기 충돌시간이 상기 특정시간 이하인 경우 충돌 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향 토크 제어 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 자차량의 속도를 측정하는 속도 측정부를 더 포함하고,
    상기 충돌 판단부는,
    상기 충돌시간이 상기 특정시간 이하인 경우,
    상기 속도를 이용하여 차선변경시간을 추정하고,
    상기 차선변경시간이 상기 충돌시간보다 미만인 경우 충돌 가능성이 없는 것으로 판단하고 상기 차선변경시간이 상기 충돌시간 이상인 경우 충돌 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향 토크 제어 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충돌 가능성이 없다고 판단되면, 조타 감지 센서의 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 증가시킴으로써, 상기 조향장치의 어시스트량을 증가시키고
    상기 충돌 가능성이 있다고 판단되면, 상기 조타 감지 센서의 상기 출력값 또는 컨트롤러의 입력값을 감소시킴으로써, 상기 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 조향 토크 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 충돌 가능성이 없다고 판단되면, 조타 감지 센서의 입력값을 증가시킴으로써, 상기 조향장치의 어시스트량을 증가시키고
    상기 충돌 가능성이 있다고 판단되면, 상기 조타 감지 센서의 상기 입력값을 감소시킴으로써, 상기 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 조향 토크 제어 장치.
  8. 제 6항 또는 7항에 있어서,
    상기 조타 감지 센서는,
    조향각 센서 또는 토크 센서인 것을 특징으로 하는 조향 토크 제어 장치.
  9. 자차량에 구비된 카메라, 레이더 또는 라이다를 이용하여 사각지대의 타차량을 검출하는 타차량 검출단계;
    상기 타차량의 상대속도를 계산하는 상대속도 계산단계;
    상기 상대속도에 기초하여, 차선 변경시 충돌 가능성을 판단하는 충돌 판단단계; 및
    상기 충돌 가능성에 기초하여 충돌 가능성이 없는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 증가시키고,
    상기 충돌 가능성이 있는 것으로 판단되면, 조향장치의 어시스트량을 감소시키는 제어단계를 포함하는 조향 토크 제어 방법.
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