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KR102432432B1 - 차량 및 그 제어방법 - Google Patents

차량 및 그 제어방법 Download PDF

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KR102432432B1
KR102432432B1 KR1020170165819A KR20170165819A KR102432432B1 KR 102432432 B1 KR102432432 B1 KR 102432432B1 KR 1020170165819 A KR1020170165819 A KR 1020170165819A KR 20170165819 A KR20170165819 A KR 20170165819A KR 102432432 B1 KR102432432 B1 KR 102432432B1
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Abstract

본 발명은 차량의 휠 속 중 차량의 속도를 도출하는데 가장 적절한 휠 속을 선택하여 차량의 속도를 정확하게 도출하는 차량 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예예 따른 차량은 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보를 획득하는 센서부; 차량의 주행 상태를 기초로 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하고 상기 선택된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 속도를 판단하는 제어부;를 포함한다..

Description

차량 및 그 제어방법{VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 휠의 속도를 기초로 차량의 속도를 도출하는 기술에 관련된 것이다.
기존 발명의 경우 노면경사, 주행저항 등 외란을 추정하여, 가속도 값의 편향오차를 보정하여 가속도를 적분하여 차속을 추정하였다. 편향오차는 중력편향오차와 초기편향오차를 포함할 수 있다.
즉, 종래에는 가속도 값의 오차를 보정하고 보정된 가속도를 적분하여 차속을 추정하였다. 그러나 적분 시에는 누적오차가 발생하는 근복적인 문제가 발생하였다.
한편 차량은 전륜구동으로 구동될 수도 있고 이륜구동으로 구동될 수 있는데 어떻게 구동되는가에 따라 차량의 속도를 도출하기 위한 휠속을 선택하는 것이 달라지는데 이러한 기준에 대하여 종래에는 제시된 바가 없었다.
따라서 차량의 속도를 도출하는데 필요한 휠속을 선택하는 기준에 대해서 명확한 기준이 필요한 실정이다.
본 발명은 차량의 휠 속 중 차량의 속도를 도출하는데 가장 적절한 휠 속을 선택하여 차량의 속도를 정확하게 도출하는 차량 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예예 따른 차량은 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보를 획득하는 센서부; 차량의 주행 상태를 기초로 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하고 상기 선택된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 속도를 판단하는 제어부;를 포함한다..
상기 제어부는, 상기 차량의 주행 상태가 구동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 적은 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 휠 중 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠이 존재하면, 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠의 휠 속이 포함된 휠 속 정보를 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 차량의 주행 상태가 제동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 큰 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 차량의 주행 상태가 미리 결정된 제동 제어가 적용되는 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보에 가중치를 부여할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 선택된 휠 속 정보에 미리 결정된 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 가속도를 판단하고, 상기 차량의 가속도를 적분하여 상기 차량의 속도를 판단할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 차량이 주행하는 도로의 마찰 계수를 도출하고, 상기 마찰 계수의 크기에 기초하여 상기 가중치를 변경할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 가중치를 변경할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량 제어방법은, 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보를 획득하고, 차량의 주행 상태를 기초로 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하고 상기 선택된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 속도를 판단하는 것을 포함한다.
상기 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하는 것은, 상기 차량의 주행 상태가 구동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 적은 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택하는 것을 포함할 수 있다.
상기 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하는 것은, 상기 적어도 하나의 휠 중 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠이 존재하면, 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠의 휠 속이 포함된 휠 속 정보를 선택하는 것을 포함할 수 있다.
상기 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하는 것은, 상기 차량의 주행 상태가 제동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 큰 휠 속이 포함된 휠 속 정보를 선택하는 것을 포함할 수 있다.
상기 차량의 속도를 판단하는 것은, 상기 차량의 주행 상태가 미리 결정된 제동 제어가 적용되는 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보에 가중치를 부여하는 것을 포함할 수 있다.
상기 차량의 속도를 판단하는 것은, 상기 선택된 휠 속 정보에 미리 결정된 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 가속도를 판단하고, 상기 차량의 가속도를 적분하여 상기 차량의 속도를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
상기 차량의 속도를 판단하는 것은, 상기 차량이 주행하는 도로의 마찰 계수를 도출하고, 상기 마찰 계수의 크기에 기초하여 상기 가중치를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
상기 차량의 속도를 판단하는 것은, 상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 가중치를 변경하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예예 따른 차량 및 그 제어방법은, 차량의 휠 속 중 차량의 속도를 도출하는데 가장 적절한 휠 속을 선택하여 차량의 속도를 정확하게 도출할 수 있다.
도1은 일 실시예에 따른 차량의 외관을 나타낸 도면이다.
도2는 일 실시예에 따른 차량의 내부를 나타낸 도면이다.
도3은 일 실시예에 따른 차량의 제어블럭도이다.
도4은 일 실시예에 따른 차량의 브레이크를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도5내지 도7은 일 실시예에 따른 차량의 속도를 도출하는데 필요한 휠을 선택하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도8는 일 실시예에 따른 차량의 주행 상황을 나타낸 도면이다.
도9 및 도10은 일 실시예예 따른 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도1은 일 실시예에 따른 차량의 외관을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(1)은 외관을 형성하는 차체(10), 차량(1)을 이동시키는 차륜(12, 13)을 포함할 수 있다.
차체(10)는 엔진 등과 같이 차량(1)에 구동에 필요한 각종 장치를 보호하는 후드(11a), 실내 공간을 형성하는 루프 패널(11b), 수납 공간이 마련된 트렁크 리드(11c), 차량(1)의 측면에 마련된 프런트 휀더(11d)와 쿼터 패널(11e)을 포함할 수 있다. 또한, 차체(11)의 측면에는 차체와 흰지 결합된 복수 개의 도어(15)가 마련될 수 있다.
후드(11a)와 루프 패널(11b) 사이에는 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 프런트 윈도우(19a)가 마련되고, 루프 패널(11b)과 트렁크 리드(11c) 사이에는 후방의 시야를 제공하는 리어 윈도우(19b)가 마련될 수 있다. 또한, 도어(15)의 상측에는 측면의 시야를 제공하는 측면 윈도우(19c)가 마련될 수 있다.
또한, 차량(1)의 전방에는 차량(1)의 진행 방향으로 조명을 조사하는 헤드램프(15, Headlamp)가 마련될 수 있다.
또한, 차량(1)의 전방, 후방에는 차량(1)의 진행 방향을 지시하기 위한 방향지시램프(16, Turn Signal Lamp)가 마련될 수 있다.
차량(1)은 방향지시램프(16)의 점멸하여 그 진행방향으로 표시할 수 있다. 또한, 차량(1)의 후방에는 테일 램프(17)가 마련될 수 있다. 테일램프(17)는 차량(1)의 후방에 마련되어 차량(1)의 기어 변속 상태, 브레이크 동작 상태 등을 표시할 수 있다.
차량(1)의 내부에는 적어도 하나의 차량 제어부(102)가 마련될 수 있다. 제어부(102)는 차량(1)의 동작과 관련된 전자적 제어를 수행하는 기능을 수행할 수 있다. 차량 제어부(102)는 설계자의 선택에 따라 차량(1) 내부의 임의적 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어 제어부(102)는 엔진룸과 대시 보드 사이에 설치될 수도 있고, 센터페시아의 내측에 마련될 수도 있다. 제어부(102)는, 전기적 신호를 입력 받고, 입력 받은 전기적 신호를 처리한 후 출력할 수 있는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 반도체 칩 및 관련 부품으로 구현될 수 있다. 적어도 하나의 반도체 칩 및 관련 부품은, 차량(1) 내부에 설치 가능한 인쇄 회로 기판에 설치된다. 또한 차량(1)에는 영상 카메라(130)가 마련되어 차량의 자율 주행에 필요한 영상을 획득 할 수 있다.
도2는 일 실시예에 따른 차량의 내부를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바를 참조하면 차량(1) 내부에는 대시보드(400), 대시보드 (400)에서 연장된 센터페시아(410), 센터페시아(410) 하단에 설치되는 기어 박스(420) 및 기어박스(420) 후단에 설치된 콘솔 박스(430)가 마련될 수 있다.
대시보드(400)는 엔진 룸(5)과 차량(1)의 내부 공간을 구분하는 기능을 제공하며, 운전대(161), 계기판(122) 및 배기구(401) 등이 설치될 수 있다.
운전대(161)는 대시 보드(400)에서 운전석(163) 부근에 설치될 수 있다. 운전대(161)는 운전자에 의해 파지되는 림 및 림과 조향을 위한 회전축 상에 위치한 차량의 조향 장치의 허브를 연결하는 스포크를 포함할 수 있다. 운전자는 림을 조작하여 스포크를 회전시켜 차륜의 진행 방향을 변경시킴으로써 차량(1)의 주행 방향을 조절할 수 있다. 또한 스포크에는 라디오 장치, 차량용 통신 장치 또는 계기판(122) 등을 제어하기 위한 다양한 입력부가 마련될 수도 있다. 스포크에는 스크롤 휠, 버튼, 노브, 터치스크린, 터치 패드, 레버, 트랙볼, 동작 센서 또는 음성 인식 센서 등과 같은 입력부가 스포크에 설치될 수 있다.
계기판(122)은 차량(1)의 주행 속도, 엔진 회전수 또는 연료 잔량, 주행 가능 거리 등을 표시할 수 있다. 계기판(122)은 일반적으로 운전대(100) 후면 대시 보드(400)에 설치될 수 있다. 실시예에 따라서 계기판(122)은 대시 보드(400)의 다른 위치나 센터페시아(410) 등 다양한 위치에 설치될 수도 있다. 배기구(410)는 공조 장치의 동작에 따라서 일정 온도의 공기를 차량(1) 내부로 배출하여 차체 내부의 온도를 조절할 수 있다. 배기구(401)는 대시 보드(400)의 다양한 위치에 설치 가능하다. 예를 들어 배기구(401)는 도 2에 도시된 바와 같이 디스플레이(121)의 양 측면에 설치될 수 있다.
디스플레이(121)는 대시 보드(300)의 상부 프레임에 설치될 수 있다. 디스플레이(121)는 동영상이나 정지화상과 같은 다양한 화상을 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 디스플레이(121)는 운전 등에 필요한 정보를 화상으로 표시할 수 있다. 예를 들어 디스플레이(121)는 차량 주변의 지도나 차량(1)의 이동 경로를 표시할 수 있다. 디스플레이(121)는 예를 들어 내비게이션 장치일 수 있다. 디스플레이(121)는 디스플레이 패널과 디스플레이 패널을 고정시키는 외장 하우징을 포함할 수 있다. 외장 하우징의 측면이나 후면에는 차량 내부(1)의 소정의 위치, 일례로 대시 보드(400)에 고정시키기 위한 고정 수단(미도시)이 설치되어 있을 수 있다. 디스플레이(121)가 대시 보드(400)의 상단에 마련된 경우 디스플레이(121)는 차량(1) 내부의 여러 위치에 설치될 수 있어 운전자 외에 다른 동승자도 화면의 내용을 확인할 수 있는 장점이 있다.
센터페시아(410)는 대시 보드(400) 및 기어 박스(420) 사이에 위치될 수 있다. 센터페시아(410)는 운전자나 동승자 등의 사용자가 차량(1)의 각종 기능을 조작하기 위한 다양한 명령을 입력할 수 있는 스크롤 휠, 버튼, 노브, 터치 스크린, 터치 패드, 레버 및 트랙 볼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센터페시아(410) 하단에는 기어 장치가 내장되는 기어 박스(420)가 마련될 수 있다. 기어 박스(420)에는 기어 변경을 위한 기어봉(421)이 돌출될 수 있다. 기어 박스(420)에는 운전자가 차량(1)의 각종 기능을 조작하기 위한 다양한 명령을 입력할 수 있는 입력부가 마련될 수 있다.
기어 박스(420)의 후단에는 콘솔 박스(430)가 마련될 수 있다. 콘솔 박스(430)는 각종 물건 등을 보관할 수 있도록 소정의 공간이 마련될 수 있다.
또한, 차량(1)의 내부에는 음향을 출력할 수 있는 스피커(123)가 마련될 수 있다.이에 따라, 차량(1)은 스피커(123)를 통해 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능 및 기타 부가 기능을 수행함에 있어 필요한 사운드를 출력할 수 있다.
차량(1)에는 내부에 음향을 출력하는 스피커(123)외에도, 외부에 사운드를 출력하는 스피커가 적어도 하나 이상 마련되어, 보행자, 다른 차량의 운전자 등에게 차량(1)을 인지시키기 위한 각종 사운드가 출력될 수 있다.
도3은 일 실시예에 따른 차량의 제어블럭도이다.
도3을 참고하면, 차량은 센서부(110) 및 제어부(102)를 포함할 수 있다.
센서부(110)는 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보를 획득할 수 있다. 센서부(110)는 차량의 브레이크에 마련된 휠속 센서로 마련될 수 있다. 센서부(110)에 대한 자세한 설명은 후술한다.
제어부(102)는 차량의 주행 상태를 기초로 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하고 상기 선택된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 속도를 판단할 수 있다.
차량의 주행 상태는 차량의 휠의 구동 수, 구동 토크, 노면 마찰 계수, 차량의 타이어 압력 등을 포함할 수 있다.
제어부(102)는 상기 차량의 주행 상태가 구동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 적은 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택할 수 있다.
구동력이 발생한 것은 차량이 주행을 개시하는 것을 포함할 수 있다. 차량에서 발생하는 구동력은 차량의 휠 4개를 모두 구동하여 구현될 수 있으며 차량의 휠 2개를 구동하여 구현될 수도 있다.
제어부(102)는 적어도 하나의 휠 중 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠이 존재하면, 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠의 휠 속이 포함된 휠 속 정보를 선택할 수 있다. 차량이 두개의 휠을 구동하여 구동력을 생성하는 경우 구동력이 샤프트를 통하여 직접적으로 전달되는 경우 구동력이 직접적으로 전달되지 않은 휠에는 슬립(slip)이 발생하지 않으므로 제어부(102)는 구동력이 직접적으로 전달되지 않은 휠을 선택하고 이를 기초로 차속을 도출할 수 있다.
제어부(102)는, 상기 차량의 주행 상태가 제동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 큰 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택할 수 있다. 제동력이 발생하는 경우에는 차량에 슬립(Slip)상황이 발생하지 않고 휠에 제동이 걸리는 것이므로 4개의 휠 중 가장 큰 속도의 값이 차량의 속도와 가장 인접한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(102)는, 상기 차량의 주행 상태가 미리 결정된 제동 제어가 적용되는 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보에 가중치를 부여할 수 있다.
제어부(102)는, 상기 선택된 휠 속 정보에 미리 결정된 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 가속도를 판단하고, 상기 차량의 가속도를 적분하여 상기 차량의 속도를 판단할 수 있다.
제어부(102)는, 상기 차량이 주행하는 도로의 마찰 계수를 도출하고, 상기 마찰 계수의 크기에 기초하여 상기 가중치를 변경할 수 있다.
제어부(102)는, 상기 차량의 주행 상태가 미리 결정된 제동 제어가 적용되는 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보에 가중치를 부여할 수 있다.
제어부(102)가 부여하는 가중치는 제동 압력, 노면 마찰 계수 등에 의하여 결정될 수 있다.
제어부(102)는, 상기 선택된 휠 속 정보에 미리 결정된 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 가속도를 판단하고, 상기 차량의 가속도를 적분하여 상기 차량의 속도를 판단할 수 있다.
제어부(102)는, 상기 차량이 주행하는 도로의 마찰 계수를 도출하고, 상기 마찰 계수의 크기에 기초하여 상기 가중치를 변경할 수 있다.
제어부(102)는, 상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 가중치를 변경할 수 있다.
제어부(102)는 차량 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
한편 제어부(102)는 휠속을 이용한 가속도의 적분을 통하여 차량의 속도를 추정하는 적분 추정부(102-1) 및 휠속을 이용하여 차량의 속도를 추정하는 휠 속기반추정부(102-2)를 포함할 수 있다. 적분 추정부(102-1) 및 휠 속 기반 추정부(102-2)는 별도의 프로세서로 마련될 수도 있고 하나의 프로세서로 마련될 수 있다.
제어부(102)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 제어부(102)와 관련하여 전술한 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
도 3에 도시된 차량의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
한편, 도 3에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.
도4은 일 실시예에 따른 차량의 브레이크를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도4를 참고하면, 차량은 브레이크 시스템을 구비 할 수 있다. 브레이크 시스템은 제어부(102), 유압조정장치인 HCU(hydraulic control unit), 바퀴의 속도를 감지하는 센서부(110)(110) 브레이크를 밟은 상태를 감지하는PTS(pedal travel switch), 디스크 브레이크(Disc brake, 111), 캘리퍼(112)로 이루어 질 수 있다.
디스크 브레이크(111)는 차바퀴와 함께 회전하는 디스크 양면에 패드를 압착한 뒤 마찰을 일으켜 제동력을 얻는다. 밀폐형 드럼 브레이크의 경우, 반복적으로 사용하면 마찰열로 드럼이 팽창되어 작동하지 않는 단점을 보완 할 수 있다.
브레이크 시스템의 주요 부품은 휠 허브와 함께 회전하는 디스크, 디스크에 밀착되어 마찰력을 일으키는 패드, 유압이 작용하는 휠 실린더, 휠 실린더가 들어 있는 캘리퍼(112) 등으로 이루어 질 수 있다.
캘리퍼(112)는 자동차의 패드를 디스크 브레이크(111)에 밀착시켜 앞 바퀴 브레이크를 잡아주는 장치로, 유압에 의해 작동된다. 앞 바퀴 브레이크 디스크를 감싸는 형태를 할 수 있다. 브레이크가 작동하고 있을 때는 매스터 실린더가 유압을 받으면, 실린더 안의 브레이크 오일이 유압을 발생시켜 실린더 안에서 좌우로 힘이 작용하게 된다. 이 때 좌로 작용하는 힘은 피스톤을 미끄러지게 만들어 안쪽 패드를 디스크에 압착하고, 우로 작용하는 힘은 하우징을 오른쪽으로 미끄러지게 만든다. 이렇게 되면 바깥쪽 패드가 디스크에 압착되어 안쪽 패드와 동시에 마찰력을 일으킨다.
다음으로 브레이크를 해제할 때는 실(seal) 피스톤의 복원력에 따라 피스톤이 제자리로 돌아오고, 안쪽 패드는 디스크 회전에 의해 디스크와 간극을 유지하게 된다. 동시에 바깥쪽 패드는 하우징 슬라이딩 작용에 의해 압착력이 해제되면서 디스크와 간격을 유지하게 되고, 이로써 잔류 토크가 제거된다.
ABS가 장착된 자동차는 바퀴마다 휠 속 센서(110)가 달려 있어, 여기서 감지되는 정보를 분석하여 만일 한쪽 바퀴가 잠기면 그 바퀴만 펌핑을 해줘 네 바퀴의 균형을 유지시킨다. 따라서 자동차가 미끄러지는 스키드 현상이 일어나지 않아 조종력을 잃지 않으며 바퀴가 잠기지 않아 제동거리도 훨씬 짧아진다.
휠 속 센서(110)는 앞뒤 4바퀴에 각각 설치되어 바퀴의 회전 속도를 톤 휠(tone wheel)과 센서에서의 자력선 변화로 감지하여 컴퓨터에 입력하는 역할을 한다. 제어부(102)는 휠 센서로부터 획득한 휠의 속도를 기초로 후술 할 각각의 주행 상황 마다 주행 거리를 도출 할 수 있다. 특히 후술하는 바와 같이 차량의 제어부(102)는 휠 속 센서(110)가 측정한 단위 시간 당 주행 거리를 기초로 차량의 주행 상태를 도출 할 수 있다. 또한 휠 속 센서(110)는 바퀴의 회전 속도를 측정하고 제어부(102)는 4개의 바퀴의 회전 속도 각각의 차이를 도출하여 도로가 미끄러운 슬립(Slip)상태인지 여부를 판단 할 수 있다.
도5내지 7은 일 실시예에 따른 차량의 속도를 도출하는데 필요한 휠(W1내지 W4)을 선택하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
후술하는 차량의 제어 동작에서 제어부(102)는 차량의 휠속, 제동 입력값, 조향각, 가속도, 요 레이트(Yaw rate), 지면 상태를 입력 받을 수 있다.
또한 차량이 휠의 속도로 차량의 속도를 도출하는 데는 두 가지 방법이 이용 될 수 있다.
첫 번째로 휠 속을 이용하여 속도를 직접적으로 도출하는 동작으로 구현될 수 있다. 제어부(102)는 센서부(110)가 획득한 휠 속을 기초로 요 레이트(Yaw rate) 및 조향각을 보정할 수 있다. 또한 상술한 동작을 기초로 구동 및 제동 상황에 기초하여 차속에 가장 근접한 휠을 선택할 수 있다. 제어부(102)는 휠 중에서 과도한 회전이 걸리는 슬립(Slip)이나 제동이 걸리는 락(Lock)이 적용되는 휠의 휠속 정보를 제거할 수 있다. 또한 제어부(102)는 이러한 휠 속 정보가 포함하고 있는 노이즈를 필터로 제거할 수 있다. 일 실시예예 따르면 제어부(102)는 저역통과필터(Low pass filter)를 이용하여 휠 속의 노이즈를 제거할 수 있다. 상술한 동작을 기초로 획득한 훨 속을 기초로 제어부(102)는 차속을 추정할 수 있다.
두 번째로 가속도를 적분하여 차량의 속도를 도출하는 동작으로 구현될 수 있다.
가속도를 적분하여 차량의 속도를 검출하는 것은 아래의 식으로 도출 가능하다.
Figure 112017121175605-pat00001
수학식1을 참고하면, V는 차량의 속도를 의미하고 ax는 차량의 횡 가속도를 의미한다. g는 중력가속도를 의미한다. L은 미리 결정된 상수로서 휠속(Vwheel)의 가중치를 달리하는데 이용될 수 있다. θ는 차량이 위치하는 경사의 각도로 마련될 수 있다.
제어부(102)는 수학식1을 이용하여 양변을 적분하는 동작을 통하여 차량의 속도를 도출할 수 있다. 다만, 휠 속(Vwheel)은 첫 번째 동작과 마찬가지로 신뢰도 높은 값으로 선택될 수 있다. 이하에서는 첫 번째 및 두 번째 동작에서 필요한 휠의 속도를 결정하는 동작을 상세하게 설명하도록 한다.
도5를 참고하면, 차량이 4륜 구동으로 주행하는 것을 나타내고 있다. 차량의 4개의 휠(W1 내지 W2)이 구동되는 것을 나타내고 있다.
도5의 경우 차량이 구동력을 발생하는 경우 전체 휠 중(W1 내지 W4) 휠속이 가장 작은 것을 선택하여 휠 속으로 계산할 수 있다. 구동력을 발생하는 경우에는 휠 속 모두 차량의 속도보다 큰 속도가 적용될 수 있으므로 제어부(102)는 모든 휠 속 중 가장 낮은 값을 선택하여 차량의 속도를 도출하는데 이용할 수 있다. 한편 적분을 통하여 차의 속도를 도출하는데 있어서는 구동 토크 및 노면 마찰 계수를 이용하여 다른 가중치를 적용할 수 있다. 구체적으로 구동토크가 크고, 마찰계수가 낮을수록 휠 속 차속 추정 값에 낮은 가중치 부여할 수 있다. 제어부(102)는 피구동륜의 토크가 작을 경우 높은 가중치를 부여할 수 있다.
한편, 차량이 제동력을 발생하는 경우에는 전체 휠 속 중 가장 큰 값을 이용할 수 있다. 차량이 제동력을 발생하는 경우 휠 속이 주행 차량의 속도보다 적은 속도로 계산될 수 있으므로 전체 휠 속 중 가장 큰 값을 선택할 수 있다. 또한 이 경우에도 휠 속을 이용하여 적분을 통해 차량의 속도를 도출할 수 있는데, 제동압이 크고, 마찰계수가 낮을수록 휠 속에 낮은 가중치를 부여할 수 있다.
한편, 사용자가 제동력을 발생시키지 않고 제어부(102)가 제동 제어를 실시하는 경우, 각 휠의 제동압에 따라 다른 가중치를 부여하여 차속을 도출 할 수 있다. 한편, 제어부(102)는 적분을 통하여 차속을 도출하는 경우에는 제동 제어가 적용되지 않는 휠의 휠 속을 선택하여 차속을 도출할 수 있다.
도6및 도7은 차량이 각각 전륜(W1,W2) 및 후륜(W3,W4)으로 주행하는 것을 나타낸 도면이다.
차량이 전륜으로 주행하지 않을 때 제어부(102)가 구동력을 발생시키는 경우, 제어부(102)는 구동력이 직접 전달되지 않는 휠 속 중 최고 높은 값을 이용하여 차속을 도출할 수 있다. 제어부(102)는 구동력이 직접적으로 전달되는 휠의 경우 슬립(Slip)현상이 발생하여 정확한 차속을 도출하는 것이 어려우므로 구동력이 직접적으로 전달되지 않는 휠의 휠 속을 이용하여 차속을 도출할 수 있다.
또한 제어부(102)는 적분을 통하여 차속을 도출하는 경우 구동력이 직접적으로 전달되지 않는 차속에 높은 가중치를 부여하여 차속을 계산할 수 있다.
또한 제어부(102)는 사용자가 제동력을 발생시킨 경우 및 제동 제어를 하는 경우에는 도5에서 설명한 바와 같은 방법으로 차속을 도출할 수 있다.
도8는 일 실시예에 따른 차량의 주행 상황을 나타낸 도면이다.
도8을 참고하면, 차량이 비가 오는 상황에서 주행하는 것을 나타내고 있다.
차량이 비가 오는 노면(R)을 주행하는 경우에는 비가 오지 않은 경우 보다 노면의 마찰계수가 감소된다. 제어부(102)는 노면(R)의 마찰 계수가 낮은 경우에는 휠 속으로 차량의 속도를 도출하는 데는 휠 속이 차량의 속도를 반영하기 어려우므로 낮은 가중치를 적용하여 계산할 수 있다. 도8에서는 노면(R)이 비가 오는 상황만 나타내고 있으나 노면이 미끄러운 상황은 비가 오는 상황에 한정하지 않고 노면(R)의 마찰계수가 감소되는 여러가지 상황을 포함할 수 있다.
도5내지 8에서는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 실시예 일부를 설명하였으나, 차속을 가장 잘 반영한 휠을 선택하는 것과 노면의 마찰을 적용하여 차량의 속도를 판단할 수 있는 것이면 그 동작에 제한은 없다.
도9및 도10은 일 실시예예 따른 순서도이다.
도9는 차량이 제동 시 차량의 속도를 결정하는 과정을 나타낸 순서도이다. 제어부(102)는 차량의 전체 휠 속 중 가장 적은 값을 획득 할 수 있다(1001). 제어부(102)는 획득한 휠 속에 가중치를 부여할 수 있다(1002). 가중치를 부여하는데 있어서는 상술한 바와 같이 노면의 마찰 계수 및 제동압을 반영할 수 있다. 제어부(102)는 이렇게 도출된 휠 속 및 가중치가 부여된 휠 속도를 기초로 차량의 속도를 도출할 수 있다(1003).
도10은 차량의 구동 시 차량의 속도를 결정하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도10을 참고하면, 차량이 전륜구동인 경우와 그렇지 않은 경우 판단을 달리할 수 있다(1011). 차량이 전륜 구동인 경우 휠 속 중 가장 큰 값을 선택할 수 있다(1012). 차량이 전륜 구동이 아닌 경우에는 구동력을 받지 않는 휠의 휠 속을 선택할 수 있다(1013).
이렇게 선택된 휠 속을 기초로 차량의 속도를 도출할 수 있다(1014).
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다.본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1 :차량
102 : 제어부
110 : 센서부

Claims (16)

  1. 복수 개의 휠들의 휠 속 정보를 각각 획득하는 센서부;
    차량의 주행 상태가 제동력이 발생한 상태, 구동력이 발생한 상태 및 미리 결정된 제동 제어가 적용된 상태 중 어느 하나인지를 판단하고, 상기 판단한 차량의 주행 상태를 기초로 상기 복수 개의 휠들의 휠 속 정보 중 하나를 선택하고, 상기 복수 개의 휠들의 제동 압력 및 노면 마찰 계수에 기초하여 상기 선택된 휠 속도 정보에 가중치를 부여하고, 상기 가중치가 부여된 휠 속 정보를 기초로 상기 차량의 속도를 판단하는 제어부;를 포함하는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 주행 상태가 구동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우,
    상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 적은 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택하는 차량.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 휠 중 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠이 존재하면,
    상기 구동력을 전달 받지 못한 휠의 휠 속이 포함된 휠 속 정보를 선택하는 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 주행 상태가 제동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우,
    상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 큰 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택하는 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 주행 상태가 미리 결정된 제동 제어가 적용되는 상태인 것으로 판단된 경우,
    상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보에 가중치를 부여하는 차량.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가중치가 부여된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 가속도를 판단하고,
    상기 차량의 가속도를 적분하여 상기 차량의 속도를 판단하는 차량.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 복수 개의 휠들의 휠 속 정보를 획득하고,
    차량의 주행 상태가 제동력이 발생한 상태, 구동력이 발생한 상태 및 미리 결정된 제동 제어가 적용된 상태 중 어느 하나인지를 판단하고,
    상기 판단한 차량의 주행 상태를 기초로 상기 복수 개의 휠들의 휠 속 정보 중 하나를 선택하고,
    상기 복수 개의 휠들의 제동 압력 및 노면 마찰 계수에 기초하여 상기 선택된 휠 속도 정보에 가중치를 부여하고,
    상기 가중치가 부여된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 속도를 판단하는 것을 포함하는 차량 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하는 것은,
    상기 차량의 주행 상태가 구동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우,
    상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 적은 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택하는 것을 포함하는 차량 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하는 것은,
    상기 적어도 하나의 휠 중 상기 구동력을 전달 받지 못한 휠이 존재하면,
    상기 구동력을 전달 받지 못한 휠의 휠 속이 포함된 휠 속 정보를 선택하는 차량 제어방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 휠의 휠 속 정보 중 하나를 선택하는 것은,
    상기 차량의 주행 상태가 제동력이 발생한 상태인 것으로 판단된 경우,
    상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 중 가장 큰 휠 속이 포함된 휠속 정보를 선택하는 것을 포함하는 차량 제어방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 차량의 속도를 판단하는 것은,
    상기 차량의 주행 상태가 미리 결정된 제동 제어가 적용되는 상태인 것으로 판단된 경우,
    상기 적어도 하나의 휠에 적용되는 제동압에 기초하여 상기 적어도 하나의 휠의 휠 속 정보에 가중치를 부여하는 것을 포함하는 차량 제어방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 차량의 속도를 판단하는 것은,
    상기 가중치가 부여된 휠속 정보를 기초로 상기 차량의 가속도를 판단하고,
    상기 차량의 가속도를 적분하여 상기 차량의 속도를 판단하는 것을 포함하는 차량 제어방법.

  15. 삭제
  16. 삭제
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