KR20160123110A

KR20160123110A - 자동 긴급 제동 시스템

Info

Publication number: KR20160123110A
Application number: KR1020150053259A
Authority: KR
Inventors: 김형기
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2015-04-15
Filing date: 2015-04-15
Publication date: 2016-10-25
Also published as: KR102362178B1

Abstract

본 발명은 자동차 제어 시스템에 관한 것으로, 전방 차량과의 충돌 위험성 뿐만 아니라 후방 차량과의 충돌 위험성이 동시에 고려되는 자동 긴급 제동 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량의 자동 긴급 제동 시스템은 자차량의 운행 정보를 출력하는 차량 정보 출력부; 상기 자차량의 운행 방향에 대하여 상기 자차량의 전방에 위치된 전방 차량과의 상대적 운행 정보를 출력하는 전방 차량 감지부; 상기 자차량의 운행 방향에 대하여 상기 자차량의 후방에 위치된 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 출력하는 후방 차량 감지부; 상기 자차량의 운행 정보, 상기 전방 차량과의 상대적 운행 정보 및 상기 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 고려하여 상기 자차량의 제동 여부를 제어하는 AEB(Autonomous Emergency Breaking) 제어부; 및 상기 제어부의 명령에 의해 상기 자차량의 제동을 수행하는 제동부;를 포함한다.
본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템에 의하면, 전방 차량과의 충돌 위험 뿐만 아니라 후방 차량과의 충돌 위험을 고려하여 사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 운전자의 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

자동 긴급 제동 시스템 {AUTONOMOUS EMERGENCY BRAKING SYSTEM}

본 발명은 자동차 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 긴급 제동 시스템(AEB : AUTONOMOUS EMERGENCY BRAKING SYSTEM}에 관한 것이다.

추돌 사고 또는 보행자 충돌을 회피하거나 피해를 완화하는데 효과가 큰 것으로 나타난 장치가 AEB(AUTONOMOUS EMERGENCY BRAKING SYSTEM) 시스템이다.

자동 긴급 제동 시스템은 선행 차량이 속도를 줄이거나 멈출 경우 또는 보행자 등의 장애물이 갑자기 나타나는 경우에 작동하는 적극적 안정 장비이다. AEB는 소극적으로는 운전자에게 경고를 주는 것부터 적극적으로는 운전자의 지시가 없더라도 스스로 브레이크를 작동시켜서 추돌 사고를 방지하거나 그 피해를 최소화한다. 도로 상 교통사고의 약 90%가 운전자의 집중력 저하나 부주의에 의한 것이라는 통계 결과가 있다. 실험 결과 AEB는 추돌 사고를 27%까지 줄일 수 있으며 피할 수 없는 사고의 경우에도 부상 정도를 대폭 경감시킬 수 있는 것으로 나타났다.

장애물이 감지되면 AEB는 운전자가 늦게 브레이크 페달을 밟아도 최대한의 제동 성능을 발휘할 수 있도록 제동 계통의 압력을 미리 높여 놓고 브레이크 패드와 디스크의 간격을 좁혀놓는 등 사전 준비를 한다. 사고가 예견되는 상황인데도 운전자의 입력이 없는 경우, AEB는 스스로 브레이크를 작동시켜 사고를 방지하거나 사고 피해를 최소화할 수 있다.

그러나 종래의 자동 긴급 제동 시스템은 동작 시에 뒤따라오는 후방차량이 미처 대응하지 목하여 연쇄 충돌 사고로 이어지는 상황이 발생할 수 있었다. 자동긴급 제공 동작시에 연속적인 제동으로 인해 후방차량 충돌 시 큰 충격량이 매우 커서 위험 상황 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 자동차 제어 시스템에 관한 것으로, 전방 차량과의 충돌 위험성 뿐만 아니라 후방 차량과의 충돌 위험성이 동시에 고려되는 자동 긴급 제동 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 차량의 자동 긴급 제동 시스템에 있어서,

자차량의 운행 정보를 출력하는 차량 정보 출력부;

상기 자차량의 운행 방향에 대하여 상기 자차량의 전방에 위치된 전방 차량과의 상대적 운행 정보를 출력하는 전방 차량 감지부;

상기 자차량의 운행 방향에 대하여 상기 자차량의 후방에 위치된 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 출력하는 후방 차량 감지부;

상기 자차량의 운행 정보, 상기 전방 차량과의 상대적 운행 정보 및 상기 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 고려하여 상기 자차량의 제동 여부를 제어하는 AEB(Autonomous Emergency Breaking) 제어부; 및

상기 제어부의 명령에 의해 상기 자차량의 제동을 수행하는 제동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 자차량의 운행 정보는 자차속, 요레이트(Yawrate) 정보 및 스트어링(Steering) 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 전방 차량 감지부에서 출력하는 상기 상대적 운행 정보는 상기 자차량과 상기 전방 차량과의 상대 거리, 상대 속도 및 상대 가속도를 포함한다.

바람직하게는,

상기 후방 차량 감지부에서 출력하는 상기 상대적 운행 정보는 상기 자차량과 상기 후방 차량과의 상대 거리, 상대 속도 및 상대 가속도를 포함한다.

바람직하게는,

상기 AEB제어부는 상기 전방 차량과의 충돌 위험도 및 상기 후방 차량과의 충돌 위험도를 동시에 고려하여 상기 제동부를 제어하되,

상기 후방 차량과의 충돌 위험도에 따라 제동력을 차등 인가하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 후방 차량과의 충돌 위험도에 따라 상기 AEB 제어부는 단지 운전자에 사전 경고를 위한 경보음이나 경고등 출력만을 지시하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는,

상기 AEB제어부는 상기 제동부의 동작 중에 상기 후방 차량과의 충돌 위험도를 고려하여 상기 제동부의 동작을 해제하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템에 의하면, 전방 차량과의 충돌 위험 뿐만 아니라 후방 차량과의 충돌 위험을 고려하여 사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 운전자의 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템의 개략적인 구성도를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전방 차량 감지부의 동작을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 후방 차량 감지부의 동작을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 AEB 제어부에 알고리즘 될 수 있는 동작 흐름도의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 AEB 제어부에 알고리즘 될 수 있는 동작 흐름도의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템의 제어 방법의 예를 도시한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명에서의 AEB는 소극적으로는 운전자에게 경고를 주는 것부터 적극적으로는 운전자의 지시가 없더라도 스스로 브레이크를 작동시켜서 추돌 사고를 방지하거나 그 피해를 최소화할 수 있는 장비를 통칭한다.

본 발명에서의 AEB제어부는 복수개의 센서에 의해 획득된 정보를 결합하여 제동부의 동작 여부를 결정할 수 있다. 즉, 복수개의 센서에 의해 획득된 정보를 결합하는 '센서 퓨전'이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템의 개략적인 구성도를 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템은 차량 정보 출력부(110), 전방 차량 감지부(120), 후방 차량 감지부(130), AEB 제어부(140) 및 제동부(150)를 포함한다.

차량 정보 출력부(110)는 자차량의 운행 정보를 출력한다.

자차량의 운행 정보에 대한 구체적인 실시예는 자차속, 요레이트(Yawrate) 정보 및 스트어링(Steering) 정보를 포함한다.

자차량의 운전 정보를 획득하기 차량 정보 출력부는 차량에 설치된 복수개의 센서일 수 있다. 바퀴 회전속도를 감지하는 휠 스피드 센서, 스티어링 휠의 회전각도를 감지하는 조향각 센서, 차체의 회전율을 감지하는 요 레이트(yaw rate)센서등 각각의 기능을 수행하기 위한 별도의 센서들이 설치될 수 있다. 차량 정보 출력부(110)는 옆 방향 가속도 센서와 차체의 옆 방향 기울기를 감지하는 롤 레이트(roll rate) 센서일 수도 있다.

그러나, AEB 제어부(140)는 차량 정보 출력부(110)인 복수개의 센서로 전달된 여러개의 정보를 조합하여 이용할 수 있다.

전방 차량 감지부(120)는 자차량의 운행 방향에 대하여 자차량의 전방에 위치된 전방 차량과의 상대적 운행 정보를 AEB제어부(140)에 출력한다.

후방 차량 감지부(130)는 자차량의 운행 방향에 대하여 자차량의 후방에 위치된 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 출력한다.

AEB(Autonomous Emergency Breaking) 제어부(140)는 자차량의 운행 정보, 전방 차량과의 상대적 운행 정보 및 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 고려하여 자차량의 제동 여부를 제어한다.

제동부(150)는 AEB 제어부의 명령에 의해 자차량의 제동을 수행한다.

도 2는 본 발명에 따른 전방 차량 감지부의 동작을 개략적으로 설명하는 도면이다.

상술한 바와 같이, 전방 차량 감지부(120)는 자차량의 운행 방향에 대하여 자차량의 전방에 위치된 전방 차량과의 상대적 운행 정보를 AEB제어부(140)에 출력한다.

전방 차량 감지부에서 출력하는 상대적 운행 정보는 자차량과 전방 차량과의 상대 거리, 상대 속도 및 상대 가속도를 포함한다.

전방 차량 감지부(120)는 자차량의 운행방향에서의 전방에 설치된 카메라 일 수 있다. 카메라에서 획득된 전방 영상에서 감지된 전방 차량의 물리적 측정값을 AEB 제어부로 송출한다. 송출되는 물리적 측정값은 자차량과 전방 차량의 운행방향에서의 상대거리, 상대 속도 및 상대 가속도일 수 있다.

전방 차량 감지부의 일 실시예로 카메라를 언급하였으나 본원 발명에서의 전방 차량 감시부가 이에 한정되는 것은 아니다.

전방 차량 감지부의 다른 구체적인 실시예는 라이더(LIDAR)일 수 있다.

특별히 시가지 주행 모드에서는 단거리 레이저 레이더인 라이더(LIDAR)를 이용해 약 10m 전방의 장애물을 인식할 수 있다.

또 전방 차량 감지부는 두가지 이상의 센서를 퓨전 또는 통합 처리하여 AEB 제어부에 정보를 전달하도록 구성될 수 있다.

본원 발명에서는 충돌 위험성이 있는 대상을 차량으로 제한하여 언급하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 대상이 사람이나 살아 움직이는 동물이 될 수도 있음은 당업자에 자명한 사실이다.

카메라 및 라이더에 의해 수집된 정보를 조합하여 전방에 있는 물체의 종류나 움직임을 파악한다. 즉, 두가지 센서를 퓨전(통합 처리)하여 시가지 주행 모드를 구현하는 것이다. 이 경우에도 대상 물체가 선행 차량인가, 아니면 보행자인가에 따라서 센서의 종류 및 사용 방법이 달라질 수 있다.

차량의 경우에는 라이더의 반사광 측정값이 주된 신호가 되지만, 보행자의 경우에는 화상 인식으로 먼저 대상 물체를 확인한 뒤 라이더로는 움직임을 읽는 방식을 취할 수 있다. 즉, 같은 센서라 하더라도 대상 물체에 따라서 적용되는 알고리즘이 달라질 수 있다.

정보 획득을 위한 센서의 일 실시예로는 좌우 감지 폭이 넓은 단거리 광폭 레이더나 야간에도 인식률이 높은 적외선 카메라 등을 들 수 있다.

속도가 높은 외곽 주행 모드에서는 장거리 감지에 유리한 극초단파 레이더를 주 센서로 사용할 수 있다. 두개의 레이더를 퓨전하여 전후 속도 차이는 물론 좌우 움직임까지 인식하여 선행 차량의 상대 속도를 넓은 각도에서 더욱 정교하게 파악하는 스테레오 레이더 시스템이 전방 차량 감지부(120)의 구체적인 일 실시예가 될 수 있다. 카메라 화상 인식 기능을 접목하여 정밀도를 높이는 레이더-카메라 퓨전 시스템도 전방 차량 감지부(120)의 대표적인 실시예이다.

나이트비전의 적외선 카메라, 거리는 짧으나 감지 폭이 넓은 주차 보조용 초음파 센서 어레이는 보행자용 AEB의 아주 좋은 실시예인 센서가 될 수 있다.

일부 어댑티브 크루즈 컨트롤 시스템들이 사용하고 있는 장거리 지향성 레이더와 단거리 광폭 레이더의 조합은 단일 AEB 시스템으로 시가지부터 외곽주행까지 폭넓게 그리고 복잡하지 않은 시스템 구성으로 커버할 가능성을 높인다. 하이빔 어시스트 또는 스마트 헤드라이트는 약간 또는 악천후 시에도 AEB의 신뢰도를 높여준다.

도 3은 본 발명에 따른 후방 차량 감지부의 동작을 개략적으로 설명하는 도면이다.

후방 차량 감지부(130)에서 출력하는 상대적 운행 정보는 자차량과 후방 차량과의 상대 거리, 상대 속도 및 상대 가속도를 포함한다.

후방 차량 감지부의 구체적인 실시예는 상기 전방 차량 감지부에서 언급된 여러 종류의 센서가 될 수 있다. 또한, 전방 차량 감지부(120)에서 언급한 바와 같이 센서의 퓨전에 의해 구현될 수도 있음에 유의한다.

도 4는 본 발명에 따른 AEB 제어부에 알고리즘 될 수 있는 동작 흐름도의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

AEB제어부(140)는 전방 차량과의 충돌 위험도 및 후방 차량과의 충돌 위험도를 동시에 고려하여 제동부(150)를 제어한다.

또한, 후방 차량과의 충돌 위험도에 따라 제동력을 차등 인가한다.

본 발명의 AEB제어부는 전방 차량 감지부(120)로부터 전달된 정보를 기초로 전방 차량과의 위험도를 산출한다(S410).

전방 차량과의 충돌 위험도(TTC : Time To Contact(S))는 아래의 수학식 1에 의해 획득될 수 있다.

<수학식 1>

상대 가속도가 0이 아닐 경우;

TTC = = (-상대속도 + sqrt(상대속도^2-2*상대거리*상대가속도))/상대가속도

상대 가속도가 0일 경우;

TTC = (-상대거리/상대속도)

동일하게 후방 차량 감지부(130)로부터 전달된 정보를 기초로 후방 차량과의 위험도를 산출한다(S420).

후방 차량과의 충돌 위험도(TTC)는 아래의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.

<수학식 2>

상대 가속도가 0이 아닐 경우;

상대 가속도가 0일 경우;

TTC = (-상대거리/상대속도)

AEB 제어부(140)는 사전에 미리 알고리즘화되어 설정될 수 있다.

운전자의 주위를 환기시키기 위한 전방 차량과의 위험도(TTC)는 충돌 예측 시간이 2.3초로 설정될 수 있다. (S430)

동일하게 후방 차량과의 충돌 가능성에 대하여도 위험도가 동일하거나 또는 다른 값으로 설정될 수 있다.(S440)

전방 차량과의 충돌 위험도 및 후방 차량과의 충돌 위험도를 동시에 고려하여 축소 제동 또는 AEB에 의한 제동을 수행하지 않도록 설정될 수 있다.(S450)

만약 AEB에 의한 제동이 수행되지 않는 경우에는 오로지 운전자의 개입에 의한 제동만이 수행될 뿐이다. 도 6에서 보다 상세하게 설명될 것이지만, 축소제동의 경우에 위험도(TTC)가 2.3초보다 짧은 경우에는 단지 운전자에 위험을 인식시키기 위한 Warning 동작만 수행하도록 설정될 수 있다.

후방 차량과의 충돌 위험이 없는 경우에는 운전자의 개입이 없더라도 AEB에 의해 자동으로 경고(1단계), 사전제동단계(2단계), 제동단계(3단계)의 순차적인 동작을 수행할 수 있다.

사전제동단계는 운전자가 늦게 브레이크 페달을 밟아도 최대한의 제동 성능을 발휘할 수 있도록 제동 계통의 압력을 미리 높여 놓고 브레이크 패드와 디스크의 간격을 좁혀놓는 등 사전 준비를 수행하는 것을 의미할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 AEB 제어부에 알고리즘 될 수 있는 동작 흐름도의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.

도 4에서의 알고리즘은 제동부의 동작 전에 즉 사전 동작을 수행하기 위한 것이다.

이에 반하여, 도 5는 제동부의 동작 중에 후방 차량과의 충돌 위험도를 판단하여 제동부의 제동을 유지할 지 여부를 제어하기 위한 알고리즘의 실시예이다.

도 5에 도시된 바와 같이, AEB제어부(140)는 제동부(150)의 동작 중에 후방 차량과의 충돌 위험도를 고려하여 제동부의 동작을 해제할 수 있다.

즉, 후방 차량과의 충돌 위험도(TTC)가 0.2초보다 짧을 때는 제동부(150)에 의한 제동을 해제하고, 단지 운전자의 개입에 의한 차량의 제어만이 수행되는 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템의 제어 방법의 예를 도시한 도면이다.

도 6 은 본 발명에 따른 자동 긴급 제동 시스템의 제어 방법을 도식화한 것이다.

도 6(a)는 정상제어의 경우에 위험도가 2.3초보다 짧은 경우에는 운전자에 주의를 환기시키는 경고등이나 경보음을 발생시킨다.

위험도가 1.5초보다 짧은 경우에는 사전제동동작을 수행하도록 AEB제어부(140)가 알고리즘된다.

위험도가 1.0보다 짧은 경우에는 제동부(150)에 의한 제동이 가해진다.

도 6(b)는 축소 제동을 위한 실시예를 도시한 것으로, 정상 동작단계에서의 제동단계가 없는 것이다.

후방차량과의 충돌 위험이 1.5초보다 짧은 경우에는 AEB에 의한 자동 제동시 후방 차량과의 충돌이 거의 확실시 된다고 예측하여 운전자에 의한 제동을 유도하도록 정상 제어(도 6(a))에서의 경고 표시보다 강력한 경고 동작을 하도록 설정될 수 있다.

도 6(c)의 제동 금지단계는 AEB에 의한 제동이 없이 단지 운전자에 제동을 수행하도록 경고 동작만을 수행하도록 설정될 수 있다.

즉, 후방 차량과의 충돌 가능성이 2.3초보다 짧은 경우에는 경고동작만을 수행하도록 설정되고 AEB 제어부 및 제동부(150)에 의한 추가적인 동작은 수행되지 않는 것이다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

110 : 차량 정보 출력부
120 : 전방 차량 감지부
130 : 후방 차량 감지부
140 : AEB 제어부
150 : 제동부

Claims

차량의 자동 긴급 제동 시스템에 있어서,
자차량의 운행 정보를 출력하는 차량 정보 출력부;
상기 자차량의 운행 방향에 대하여 상기 자차량의 전방에 위치된 전방 차량과의 상대적 운행 정보를 출력하는 전방 차량 감지부;
상기 자차량의 운행 방향에 대하여 상기 자차량의 후방에 위치된 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 출력하는 후방 차량 감지부;
상기 자차량의 운행 정보, 상기 전방 차량과의 상대적 운행 정보 및 상기 후방 차량과의 상대적 운행 정보를 고려하여 상기 자차량의 제동 여부를 제어하는 AEB(Autonomous Emergency Breaking) 제어부; 및
상기 제어부의 명령에 의해 상기 자차량의 제동을 수행하는 제동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 긴급 제동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 자차량의 운행 정보는 자차속, 요레이트(Yawrate) 정보 및 스트어링(Steering) 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동 긴급 제동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 전방 차량 감지부에서 출력하는 상기 상대적 운행 정보는 상기 자차량과 상기 전방 차량과의 상대 거리, 상대 속도 및 상대 가속도를 포함하는, 자동 긴급 제동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 후방 차량 감지부에서 출력하는 상기 상대적 운행 정보는 상기 자차량과 상기 후방 차량과의 상대 거리, 상대 속도 및 상대 가속도를 포함하는, 자동 긴급 제동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 AEB제어부는 상기 전방 차량과의 충돌 위험도 및 상기 후방 차량과의 충돌 위험도를 동시에 고려하여 상기 제동부를 제어하되,
상기 후방 차량과의 충돌 위험도에 따라 제동력을 차등 인가하는 것을 특징으로 하는, 자동 긴급 제동 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 후방 차량과의 충돌 위험도에 따라 상기 AEB 제어부는 단지 운전자에 사전 경고를 위한 경보음이나 경고등 출력만을 지시하는 것을 특징으로 하는, 자동 긴급 제동 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 AEB제어부는 상기 제동부의 동작 중에 상기 후방 차량과의 충돌 위험도를 고려하여 상기 제동부의 동작을 해제하는 것을 특징으로 하는, 자동 긴급 제동 시스템.