KR20200039036A

KR20200039036A - 센서 적합형 액티브 범퍼 및 자율주행차량

Info

Publication number: KR20200039036A
Application number: KR1020180115757A
Authority: KR
Inventors: 강재영; 김탁수; 이정호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-16

Abstract

본 발명의 자율주행차량(100)에 적용된 센서 적합형 액티브 범퍼(1)는 라이다의 조사관이 나가는 센서커버 홀(11) 주위로 곡률형상부를 형성한 범퍼커버(10), 범퍼커버(10)의 안쪽에 형성된 가이드 하우징(50)과 결합된 상태에서 굴절 구조에 의한 이동으로 상기 센서커버 홀(11)을 열거나 닫아주는 다중 플랩(20), 액추에이터(30)와 연결된 플랩 로드(40)의 회전을 상기 다중 플랩(20)의 이동력으로 전환시키는 회전부재(80)로 이루어진 플랩회동부재(30,40,50,80)를 포함함으로써 범퍼커버(10)가 라이다 작동시에 만 오픈 구조로 전환되어 험로/주정차/비/눈/악천후에 기인한 라이다 오염 및 파손을 방지하고, 특히 굴절형 다중 플랩(20)으로 라이다 조사광 영역 간섭을 해소함으로써 범퍼커버(10)의 하단부 디자인 곡률형상에 대한 디자인 자유도 확보가 이루어지는 특징을 갖는다.

Description

센서 적합형 액티브 범퍼 및 자율주행차량{Sensor Fitted type Active Bumper and Autonomous Vehicle thereof}

본 발명은 액티브 범퍼에 관한 것으로, 특히 라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging)에 대한 간섭 없이 범퍼 커버 디자인 자유도 확보가 이루어지는 센서 적합형 액티브 범퍼를 구비한 자율주행차량에 관한 것이다.

최근 들어 빠르게 기술 개발이 이루어지고 있는 자율주행차량은 전후 및 좌우 방향을 포함한 자차 주변부 물체 인식에 대해 GPS(위성항법장치)(Global Positioning System)와 함께 다수의 센서를 활용한다.

일례로 다수의 센서는 레이더(RADAR) 와 라이다를 예로 들 수 있다. 상기 레이더는 전자기파 송수신으로 물체까지의 정확한 거리와 관측지점에 대한 물체의 상대 속도를 정확히 측정해 차량으로 제공한다. 특히 상기 라이다는 빛을 보낸 뒤 반사돼 들어오는 신호를 계산해 범위 내에 있는 물체의 형태를 3D(3차원)로 인식함으로써 GPS와 레이더 등과 연동해 차량의 위치를 파악하고 진행 방향과 앞차와의 거리 등을 계산한다.

그러므로 자율주행차량은 성능 간섭 없는 센서 장착성을 확보함이 매우 중요하고, 이를 위해 라이다 장착성은 프론트/리어 범퍼의 범퍼활용구조로 확보하여 준다.

자율주행차량의 센서 장착성을 위한 범퍼활용구조의 예로서, 내측 범퍼에 결합되어 외부 미관을 형성하는 범퍼커버의 하단부위로 라이다의 송수신 간섭 영향을 제거한 라이다 홀을 형성한 구조를 들 수 있다. 이 경우 상기 라이다 홀의 개방 공간은 라이다 조사광의 송수신을 원활하게 이루어지는 크기(size)이다.

국내공개특허 10-2016-0050957(2016.05.11)

하지만 상기 범퍼활용구조는 라이다 홀이 뚫려진 오픈 타입 범퍼커버를 이용함으로써 범퍼커버 외관미 및 범퍼커버 디자인 측면에서 취약한 방식이다.

일례로 상기 범퍼커버 외관미 취약성은 전방부를 가리지 않는 형상을 위해 범퍼 하단 측면으로 라이다 홀이 뚫려져야 함에 따른 차량 외관 고급감 저하이다.

일례로 상기 범퍼커버 디자인 취약성은 라이다 홀 로 인한 라이다 외부 노출로 차량 운행(험로, 주정차 등)이나 환경 영향(비/눈, 악천후 등)에 따른 자율주행 미운행 조건에서 오염(파손 포함)으로 부터 고가의 라이더 센서 보호성능미비이다.

나아가 라이다 센서를 위한 오픈 타입 범퍼커버에 대한 라이더 센서 보호 강화 구조적용은 오픈 타입 범퍼커버와 함께 구성되는 내측 범퍼의 기능성 확보에 대한 구조적 복잡성을 감안해야 하고, 이러한 내측 범퍼의 복잡한 구조는 오픈 타입 범퍼커버의 설계 자유도를 낮출 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 다중 플랩의 굴절방식으로 내측 범퍼의 복잡한 구조와 무관하게 라이다 작동시에 만 범퍼커버를 오픈 구조로 전환시켜줌으로써 험로나 주정차의 차량 운행이나 비/눈이나 악천후의 환경 영향에 따른 라이다 외부 노출 차단으로 라이다의 오염 및 파손을 방지하고, 특히 굴절형 다중 플랩으로 라이다 조사광 영역 간섭을 해소함으로써 범퍼커버의 하단부 디자인 곡률형상에 대한 디자인 자유도 확보가 이루어지는 센서 적합형 액티브 범퍼 및 자율주행차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액티브 범퍼는 센서 조사광의 송수신 영역을 위한 개방공간이 센서커버 홀로 뚫려진 범퍼커버, 굴절 구조로 상기 센서커버 홀에 위치된 다중 플랩, 상기 센서커버 홀의 열림과 닫힘을 위해 상기 다중 플랩을 이동시켜주는 플랩회동부재가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 범퍼커버는 내부공간을 형성하여 상기 다중 플랩과 상기 플랩회동부재를 위치시켜준다. 상기 범퍼커버는 상기 센서커버 홀의 주변부를 곡률형상부로 형성시켜준다. 상기 곡률형상부는 상기 다중 플랩의 이동경로를 형성해준다.

바람직한 실시예로서, 상기 다중 플랩은 플랩 힌지로 연결된 어퍼 플랩과 로어 플랩로 상기 굴절 구조를 형성한다. 상기 어퍼 플랩과 상기 로어 플랩의 각각은 상기 플랩 힌지로 연결된 2개 이상의 플랩으로 나눠진다.

바람직한 실시예로서, 상기 플랩회동부재는 상기 센서커버 홀의 아래쪽부위나 위쪽부위에서 상기 다중 플랩과 연계된다. 상기 플랩회동부재는 상기 다중 플랩의 이동을 위한 동력이 발생되는 액추에이터, 상기 액추에이터와 연결되어 상기 동력으로 회전되는 플랩 로드, 상기 플랩 로드의 회전을 전달받아 직선이동으로 전환하여 상기 센서커버 홀의 열림과 닫힘을 위한 상기 다중 플랩에 이동력을 발생시켜주는 회전부재로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 액추에이터와 상기 플랩 로드의 연결은 스플라인 결합으로 이루어진다. 상기 회전부재는 가이드 하우징에 위치되고, 상기 가이드 하우징은 상기 다중 플랩의 좌우 양쪽과 결합되어 상기 다중 플랩의 위치를 잡아준다. 상기 가이드 하우징은 가이드 레일을 형성하고, 상기 가이드 레일에는 상기 다중 플랩과 상기 회전부재가 위치된다.

바람직한 실시예로서, 상기 액추에이터는 컨트롤러와 연계되고, 상기 컨트롤러는 상기 다중 플랩의 열림과 닫힘에 따라 상기 액추에이터의 동력 방향을 제어해 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 센서 조사광의 발생 수단은 3D 물체인식센서이다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자율주행차량은 센서커버 홀 주위로 곡률형상부를 형성한 범퍼커버, 상기 범퍼커버의 안쪽에 형성된 가이드 하우징과 결합된 상태에서 굴절 구조에 의한 이동으로 상기 센서커버 홀을 열거나 닫아주는 다중 플랩, 액추에이터와 연결된 플랩 로드의 회전을 상기 다중 플랩의 이동력으로 전환시키는 회전부재로 이루어진 플랩회동부재를 구성요소로 하는 액티브 범퍼; 상기 액추에이터를 제어하여 상기 다중 플랩을 이동시켜주는 EMS; 레이더와 라이더를 구성요소로 하는 차량 전방의 프론트 센서 유닛; 이 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 EMS는 상기 센서커버 홀의 열림과 닫힘을 주행조건과 도로환경 및 시스템 상태로 판단하여 준다. 상기 주행조건은 상기 센서커버 홀을 닫아주는 주차 또는 정차를 포함하고, 상기 도로환경은 상기 센서커버 홀을 닫아주는 험로 또는 악천후를 포함하며, 상기 시스템 상태는 상기 센서커버 홀을 닫아주는 자율주행 관련 통신 및 센서 이상 또는 상기 액추에이터의 고장 및 단선/단락을 포함한다.

바람직한 실시예로서, 상기 EMS는 상기 액티브 범퍼의 고장을 클러스터 윈도우로 경고하여 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 라이더는 상기 센서커버 홀을 송수신 영역으로 하여 센서 조사광을 상기 액티브 범퍼의 외부로 내보내준다.

이러한 본 발명의 자율주행차량에 적용된 센서 적합형 액티브 범퍼는 굴절형 플랩에 의한 개폐구조 적용으로 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 라이더의 범퍼 하단 설치 구조 변경 없이도 라이다 외부 노출에 따른 라이다의 오염 및 파손이 방지된다. 둘째, 라이다 작동 필요시에 만 범퍼커버가 열려지는 오픈 구조를 적용함으로써 험로나 주정차의 차량 운행이나 비/눈이나 악천후의 환경 영향에 따른 라이다 외부 노출 차단으로 라이다의 오염 및 파손을 방지하고, 특히 자율주행차량의 외장부품 상품성 경쟁력 확보가 가능하다. 셋째, 플랩의 수평 이동이 일체형 구조가 아닌 다수 플랩의 분할 구조를 통한 굴절형을 이용하여 범퍼커버의 수직 단면에 대한 이동방향성이 부여됨으로써 범퍼커버 하단부 디자인 곡률 형성에 대한 디자인 자유도 확보가 가능하다. 넷째, 라이다 작동 공간 확보를 위한 플랩 이동이 범퍼커버의 수평방향으로 이루어짐으로써 내측 범퍼의 구조적 변경이 요구되지 않는다. 다섯째, 액티브 범퍼가 범퍼 커버 디자인 자유도 향상 및 라이더 보호 성능 강화로 상품성을 향상할 수 있다. 여섯째, 자율주행 미운행시 라이더의 외부 노출을 가리는 절곡플랩에 의한 범퍼커버의 홀 개방이 차단됨으로써 자율주행차량의 항력 감소에 따른 공력 개선이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 센서 적합형 액티브 범퍼의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 센서 적합형 액티브 범퍼의 세부 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 센서 적합형 액티브 범퍼가 적용된 자율주행차량의 예이고, 도 4는 본 발명에 따른센서 적합형 액티브 범퍼 작동을 위한 자율주행차량의 운영조건 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 자율주행차량의 센서 적합형 액티브 범퍼 제어 상태이고, 도 6은 본 발명에 따른 자율주행차량의 센서 적합형 액티브 범퍼 동작 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 액티브 범퍼(1)는 범퍼커버(10), 다중 플랩(20), 플랩회동부재(30,40,50,80), 컨트롤러(60) 및 3D 물체인식센서(70)를 포함한다. 특히 상기 액티브 범퍼(1)는 자율주행차량용 범퍼(예, 도 3의 프론트 액티브 범퍼(201) 및 리어 액티브 범퍼(301))로 구성된다. 그러므로 상기 액티브 범퍼(1)는 센서 적합형 액티브 범퍼로 특징된다.

일례로 상기 범퍼커버(10)는 범퍼(예, 도 3의 프론트 액티브 범퍼(201))의 구성요소로 내측 범퍼에 결합되어 액티브 범퍼(1)의 외관을 형성하고, 그 내부공간으로 플랩회동부재(30,40,50,80)과 컨트롤러(60) 및 3D 물체인식센서(70)를 수용한다. 또한 상기 범퍼커버(10)는 차량 외관 고급감을 형성하도록 센서커버 홀(11)이 뚫려진 좌우 양측부위에 디자인 곡률 형상을 부여한 오픈 구조로 이루어진다. 특히 상기 센서커버 홀(11)의 개방사이즈(H)는 3D 물체인식센서(70)의 조사광 영역(즉, 각도)보다 크게 설정된다.

일례로 상기 다중 플랩(20)은 굴절형 플랩 구조로 이루어지고, 상기 굴절형 플랩 구조는 플랩 힌지(25)로 연결된 어퍼 플랩(21)과 로어 플랩(23)로 형성된다. 또한 상기 다중 플랩(20)은 플랩회동부재(30,40,50,80)와 연계된 작동으로 어퍼 플랩(21)과 로어 플랩(23)이 플랩 힌지(25)를 매개로 굴절되면서 범퍼커버(10)의 수직 단면에 대한 이동방향성으로 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 형상부위 쪽으로 밀려 들어감으로써 센서커버 홀(11)을 개방하여 준다. 그러므로 상기 다중 플랩(20)은 범퍼커버(10)를 개폐형 범퍼커버로 구성하여 준다.

일례로 상기 플랩회동부재(30,40,50,80)는 컨트롤러(60)의 제어로 동작되어 다중 플랩(20)을 범퍼커버(10)의 수직 단면에 대한 이동방향성으로 센서커버 홀(11)을 열거나 닫아준다. 특히 상기 플랩회동부재(30,40,50,80)는 범퍼커버(10)의 안쪽에서 센서커버 홀(11)의 아래쪽에 위치되나 3D 물체인식센서(70)의 조사광 영역(즉, 각도)을 간섭하지 않는 위치를 이용하여 센서커버 홀(11)의 위쪽에 위치될 수 있다. 이를 위해 상기 플랩회동부재(30,40,50,80)는 액추에이터(30), 플랩 로드(40)와 함께 가이드 하우징(50)과 회전부재(80)[도 2 참조)로 구성된다. 상기 액추에이터(30)는 가이드 하우징(50)의 부위를 이용해 고정된 상태에서 컨트롤러(60)의 제어로 동작되어 회전력을 발생한다. 상기 플랩 로드(40)는 한쪽 끝부위가 액추에이터(30)로 회전되도록 연결되고, 다른쪽 끝부위가 다중 플랩(20)을 가로 질러 가이드 하우징(50) 쪽에서 회전부재(80)와 결합된다. 상기 가이드 하우징(50)은 다중 플랩(20)의 이동성이 안정적으로 유지되도록 다중 플랩(20)의 좌우 끝 부위를 잡아준다. 상기 회전부재(80)는 플랩 로드(40)의 회전을 직선이동으로 전환하여 센서커버 홀(11)을 열거나 닫아주도록 다중 플랩(20)에 이동성을 부여하여 준다.

일례로 상기 컨트롤러(60)는 외부 신호를 입력 데이터(예, 도 3의 차량탑재센서(110))로 하고, 액추에이터(30)와 라이다(70)의 동작과 함께 전원공급제어(예, 도 3의 배터리(120))를 수행하며, 다중 플랩(20)과 라이다(70)의 동작 상태를 운전자(예, 도 3의 클러스터 윈도우(130))에게 알려 준다. 그러므로 상기 컨트롤러(60)는 자율주행차량의 EMS(Engine Management System)(140)(도 3 참조)일 수 있다.

일례로 상기 3D 물체인식센서(70)는 빛을 보낸 뒤 반사돼 들어오는 신호를 계산해 범위 내에 있는 물체의 형태를 3D(3차원)로 인식함으로써 GPS와 레이더 등과 연동해 차량의 위치를 파악하고 진행 방향과 앞차와의 거리 등을 계산하기 위한 데이터를 취득한다. 그러므로 상기 3D 물체인식센서(70)는 라이다(도 3 참조)로 대체될 수 있다.

도 2를 참조하면, 범퍼커버(10)의 내부공간으로 위치되는 다중 플랩(20), 액추에이터(30), 플랩 로드(40), 가이드 하우징(50), 컨트롤러(60) 및 회전부재(80)에 대한 세부 구성이 예시된다.

구체적으로 상기 다중 플랩(20)은 플랩 힌지(25)로 연결된 어퍼 플랩(21)과 로어 플랩(23)를 기본 구성요소로 한다. 하지만 상기 어퍼 플랩(21)은 제1,2 플랩(21a.21b)으로 분할되고, 상기 로어 플랩(23)은 제3,4 플랩(22a.23b)으로 분할되며, 상기 플랩 힌지(25)는 제1,2 플랩(21a.21b)의 사이를 연결하는 제1 플랩 힌지(25a)와 제2,3 플랩(21b,22a)의 사이를 연결하는 제2 플랩 힌지(25b) 및 제3,4 플랩(21c.21d)의 사이를 연결하는 제3 플랩 힌지(25c)로 변형될 수 있다. 그러므로 상기 다중 플랩(20)은 제1,2,3,4 플랩(21a.21b,22a.23b)을 이용함으로써 범퍼커버(10)의 센서커버 홀(11)이 갖는 개방사이즈(H)에 맞춰져 변형될 수 있다. 특히 상기 제1,2,3,4 플랩(21a.21b,22a.23b)의 한쪽 끝부위에 회전부재(80)를 구성하는 랙크(83)가 형성된다.

구체적으로 상기 액추에이터(30)는 플랩 로드(40)와 스플라인 연결된다. 이를 위해 상기 액추에이터(30)는 회전되는 연결 보스(31)의 내주면에 스플라인을 형성하고, 상기 플랩 로드(40)는 로드 바(rod bar)의 한쪽 끝을 연결 엔드(41)로 하여 외주면에 스플라인을 형성하면서 반대쪽 끝에서 회전부재(80)를 구성하는 피니언(81)을 형성한다. 또한 상기 액추에이터(30)는 컨트롤러(60)와 볼팅 결합으로 일체화되고, 플랩 로드(40)와 스플라인 연결된다.

구체적으로 상기 가이드 하우징(50)은 다중 플랩(20)과 플랩 로드(40) 및 회전부재(80)에 대한 결합 및 장착 부위로 플랩회동부재(30,40,50,80)의 일체화 구조를 형성시켜 준다. 또한 상기 가이드 하우징(50)은 다중 플랩(20)의 좌우 양쪽을 끼워 위치를 잡아주도록 홈 형상의 가이드 레일(51)을 좌우 양쪽부위로 형성한다. 특히 상기 가이드 레일(51)에는 다중 플랩(20)이 위치된 좌우 양쪽 중 한쪽 끝부위로 플랩 로드(40)의 회전을 다중 플랩(20)의 직선이동으로 변화시켜주는 회전부재(80)가 결합된다.

구체적으로 상기 회전부재(80)는 플랩 로드(40)에 형성된 피니언(81)과 다중 플랩(20)의 제1,2,3,4 플랩(21a.21b,22a.23b)에 형성된 랙크(83)로 구성된다. 상기 피니언(81)은 플랩 로드(40)로 회전되고, 상기 랙크(83)는 피니언(81)과 치 맞물림으로 다중 플랩(20)의 제1,2,3,4 플랩(21a.21b,22a.23b)을 양방향 이동(즉, 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 부위쪽으로 내려가 센서커버 홀(11)을 열어주는 하방향 이동 및 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 부위쪽에서 올라가 센서커버 홀(11)을 닫아주는 방향)시켜 준다. 특히 상기 플랩 로드(40)와 상기 회전부재(80)는 피니언(81)과 랙크(83)의 조합을 예로 들었으나 액추에이터(30)의 회전을 다중 플랩(20)의 직선이동으로 변환시켜 주는 다양한 수단을 적용할 수 있다.

한편 도 3 내지 도 6은 도 1,2의 액티브 범퍼(1)가 자율주행차량(100)에 적용된 예를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 상기 자율주행차량(100)은 액티브 범퍼(1)와 함께 차량탑재센서(110)와 배터리(120), 클러스터 윈도우(130), EMS(Engine Management System)(140), 프론트 센서 유닛(200) 및 리어 센서 유닛(300)을 포함한다.

일례로 상기 차량탑재센서(110)는 자율주행차량(100)의 부품온도와 노면상태 및 주행조건 등을 차량 정보로 하여 자율주행차량(100)의 상위제어기로 동작하는 EMS(140)에 제공하고, 상기 배터리(120)는 자율주행차량(100)과 액티브 범퍼(1)에 전원을 공급하며, 상기 클러스터 윈도우(130)는 액티브 범퍼(1)의 구성부품 고장을 검출하여 경고등 점멸로 표시한다.

그러므로 일례로 상기 차량탑재센서(110)와 상기 배터리(120), 상기 클러스터 윈도우(130) 및 상기 EMS(140)는 액티브 범퍼(1)를 구성한다. 이에 따라 상기 액티브 범퍼(1)는 범퍼커버(10)와 다중 플랩(20), 플랩회동부재(30,40,50,80)를 공통 구성요소로 하고, EMS(140)가 컨트롤러(60)를 대체하면서 측방 라이다(210,310)로 활용되는 라이다(70)가 3D 물체인식센서(70)를 대체한다.

일례로 상기 프론트 센서 유닛(200)은 프론트 범퍼(201)를 이용해 장착된 다수 센서로 구성되고, 다수 센서의 검출 정보는 EMS(140)로 제공된다. 이 경우 상기 프론트 범퍼(201)는 범퍼 커버(10)와 함께 액티브 범퍼(1)를 구성한다. 상기 다수 센서는 라이다와 레이더로 구성된다. 상기 라이다는 2개를 한 쌍으로 하고, 액티브 범퍼(1)를 구성하는 범퍼커버(10)의 좌우측 하단부위(즉, 범퍼커버(10)의 센서커버 홀(11)이 뚫려진 부위)에 설치된 좌우의 측방 라이다(210)로 구분된다. 상기 레이더는 3개를 한 쌍으로 하고, 프론트 범퍼(201)의 헤드램프 하단부위에 설치된 좌우의 측방 레이더(220)와 프론트 범퍼(201)의 라디에이터 그릴 내측부위에 설치된 전방 레이더(230)로 구성된다.

일례로 상기 리어 센서 유닛(300)은 리어 범퍼(301)를 이용해 장착된 다수 센서로 구성되고, 다수 센서의 검출 정보는 EMS(140)로 제공된다. 이 경우 상기 리어 범퍼(301)는 범퍼 커버(10)와 함께 액티브 범퍼(1)로 구성되거나 리어 범퍼(301)의 단독으로 구성될 수 있다. 상기 다수 센서는 리어 범퍼(301)의 좌우측 하단부위에 설치되어져 좌우의 측방 라이다(310)로 구분된다. 상기 레이더는 2개를 한 쌍으로 하고, 내측 범퍼의 헤드램프 하단부위에 설치된 좌우의 측방 레이더(320)로 구성된다.

도 4를 참조하면, 상기 자율주행차량(100)은 차량 정지 상태(즉, 자율주행 OFF)에서 닫힘 상태(즉, 플랩회동부재(30,40,50,80) OFF)로 있던 액티브 범퍼(1)의 다중 플랩(20)을 차량 운행(즉, IG ON) 시 열림 상태(즉, 플랩회동부재(30,40,50,80) ON)로 전환한 다음, 이어 차량 운행(즉, IG ON)에서 차량 운행 종료(즉, IG OFF) 동안 액티브 범퍼(1)의 다중 플랩(20)이 열림 또는 닫힘으로 전환되도록 EMS(140)가 플랩회동부재(30,40,50,80)에 대한 작동조건을 지속적으로 판단한다.

일례로 상기 EMS(140)의 작동조건판단은 주행조건, 도로환경, 시스템 상태(Fail 또는 Safety System Status)로 구분되고, 액티브 범퍼(1)의 다중 플랩(20)에 대한 개폐판단인자(즉, 열림/닫힘)로 적용된다. 상기 주행조건은 주차나 정차를 반면 상기 도로환경은 험로나 악천후를 검출하고, 주차나 정차 및 험로나 악천후가 아닌 경우 자율 주행 운행 가능 조건 만족으로 판단함으로써 차량 운행(즉, IG ON) 중 액티브 범퍼(1)의 다중 플랩(20)이 열림 상태로 되는 반면 주차나 정차 및 험로나 악천후인 경우 자율 주행 운행 불가능 조건 불만족으로 판단함으로써 차량 운행(즉, IG ON) 중 액티브 범퍼(1)의 다중 플랩(20)이 닫힘 상태로 전환시켜 준다. 하지만 상기 시스템 상태는 자율주행 관련 통신/센서 이상 및 액티브 범퍼(1)의 액추에이터(30)에 대한 모터고장 또는 단선/단락의 커버 기구부 이상을 자율 주행 운행 불가능 조건 불만족으로 판단함으로써 차량 운행(즉, IG ON) 중 액티브 범퍼(1)의 다중 플랩(20)이 닫힘 상태로 전환된다.

도 5를 참조하면, 상기 자율주행차량(100)과 상기 액티브 범퍼(1)의 사이에서 EMS(140)의 제어가 예시된다. 도시된 바와 같이, 상기 EMS(140)는 배터리(120)의 전원을 액티브 범퍼(1)의 액추에이터(30)로 공급하면서 차량탑재센서(110)의 자율주행 검출정보를 입력받는다.

이어 상기 EMS(140)는 자율주행운행 가능조건 만족(즉, 주차나 정차 및 험로나 악천후가 아닌 경우) 시 자율주행조건으로 하여 액티브 범퍼(1)를 동작시켜 준다. 반면 상기 EMS(140)는 자율주행운행 가능조건 불만족(즉, 주차나 정차 및 험로나 악천후인 경우 또는 자율주행 관련 통신/센서 이상 및 액추에이터(30)의 모터고장 또는 단선/단락) 시 자율주행 미 조건으로 하여 액티브 범퍼(1)를 동작 중지시켜 준다.

특히 상기 EMS(140)는 자율주행 관련 통신/센서 이상 및 액추에이터(30)의 모터고장 또는 단선/단락)에 의한 자율 주행 운행 가능 조건 불만족인 경우 클러스터 윈도우(130)에서 경고등을 점등함으로써 운전자에게 고장판단 및 조치를 요구한다.

한편 도 6(가) 내지 (다)는 자율주행차량(100)의 자율주행운행 가능조건에서 액티브 범퍼(1)의 개폐동작을 나타낸다.

액티브 범퍼(1)의 센서커버 홀(11)에 대한 열림 동작의 경우, 도 6(가)와 같이 EMS(140)는 액추에이터(30)를 동작시킴으로써 연결 보스(31)와 연결 엔드(41)의 스플라인 결합으로 액추에이터(30)의 회전력이 플랩 로드(40)로 전달된다. 그러면 상기 플랩 로드(40)의 회전력은 회전부재(80)의 피니언(81)으로 전달된다.

이어 도 6(나)와 같이 상기 피니언(81)의 회전력은 회전부재(80)의 랙크(83)에 전달됨으로써 랙크(83)가 하방향 이동(즉, 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 부위쪽으로 내려가 센서커버 홀(11)을 열어주는 방향)된다. 이로 인해 상기 다중 플랩(20)의 로어 플랩(23)은 하방향 이동으로 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 부위로 내려가면서 어퍼 플랩(21)을 함께 내려 주고, 로어 플랩(23)과 어퍼 플랩(21)을 연결하는 플랩 힌지(25)가 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 부위로 위치된다.

그러면 도 6(다)와 같이 상기 다중 플랩(20)의 플랩 힌지(25)는 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 부위에서 로어 플랩(23)을 꺾어 줌으로써 어퍼 플랩(21)이 범퍼커버(10)의 디자인 곡률 부위쪽으로 내려간다. 그 결과 범퍼커버(10)의 센서커버 홀(11)은 완전히 개방됨으로써 측방 라이다(210,310)의 조사광 영역(즉, 각도)이 확보된다.

반면 액티브 범퍼(1)의 센서커버 홀(11)에 대한 닫힘 동작의 경우, EMS(140)가 액추에이터(30)의 회전방향을 열림시와 반대로 회전시키므로 도 6(가)->(나)->(다)를 통한 다중 플랩(20)의 하방향 이동과 반대인 도 6(다)->(나)->(가)를 통한 다중 플랩(20)의 상방향 이동으로 구현된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자율주행차량(100)에 적용된 센서 적합형 액티브 범퍼(1)는 라이다의 조사관이 나가는 센서커버 홀(11) 주위로 곡률형상부를 형성한 범퍼커버(10), 범퍼커버(10)의 안쪽에 형성된 가이드 하우징(50)과 결합된 상태에서 굴절 구조에 의한 이동으로 상기 센서커버 홀(11)을 열거나 닫아주는 다중 플랩(20), 액추에이터(30)와 연결된 플랩 로드(40)의 회전을 상기 다중 플랩(20)의 이동력으로 전환시키는 회전부재(80)로 이루어진 플랩회동부재(30,40,50,80)를 포함함으로써 범퍼커버(10)가 라이다 작동시에 만 오픈 구조로 전환되어 험로/주정차/비/눈/악천후에 기인한 라이다 오염 및 파손을 방지하고, 특히 굴절형 다중 플랩(20)으로 라이다 조사광 영역 간섭을 해소함으로써 범퍼커버(10)의 하단부 디자인 곡률형상에 대한 디자인 자유도 확보가 이루어진다.

1 : 액티브 범퍼 10 : 범퍼커버
11 : 센서커버 홀 20 : 다중 플랩
21 : 어퍼 플랩 21a.21b,22a.23b : 제1,2,3,4 플랩
23 : 로어 플랩 25 : 플랩 힌지
25a.25b,25c : 제1,2,3플랩 힌지
30 : 액추에이터 31 : 연결 보스
40 : 플랩 로드 41 : 연결 엔드
50 : 가이드 하우징 51 : 가이드 레일
60 : 컨트롤러 70 : 3D 물체인식센서
80 : 회전부재 81 : 피니언
83 : 랙크
100 : 자율주행차량 110 : 차량탑재센서
120 : 배터리 130 : 클러스터 윈도우
140 : EMS(Engine Management System)
200 : 프론트 센서 유닛 201 : 프론트 범퍼
210,310 : 측방 라이다(LiDAR)
220,320 : 측방 레이더 230 : 전방 레이더
300 : 리어 센서 유닛 301 : 리어 범퍼

Claims

센서 조사광의 송수신 영역을 위한 개방공간이 센서커버 홀로 뚫려진 범퍼커버,
굴절 구조로 상기 센서커버 홀에 위치된 다중 플랩,
상기 센서커버 홀의 열림과 닫힘을 위해 상기 다중 플랩을 이동시켜주는 플랩회동부재
가 포함되는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 1에 있어서, 상기 범퍼커버는 내부공간을 형성하여 상기 다중 플랩과 상기 플랩회동부재를 위치시켜주는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 1에 있어서, 상기 범퍼커버는 상기 센서커버 홀의 주변부를 곡률형상부로 형성시켜주는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 3에 있어서, 상기 곡률형상부는 상기 다중 플랩의 이동경로를 형성해주는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 1에 있어서, 상기 다중 플랩은 플랩 힌지로 연결된 어퍼 플랩과 로어 플랩로 상기 굴절 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 5에 있어서, 상기 어퍼 플랩과 상기 로어 플랩의 각각은 상기 플랩 힌지로 연결된 2개 이상의 플랩으로 나눠지는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 1에 있어서, 상기 플랩회동부재는 상기 센서커버 홀의 아래쪽부위나 위쪽부위에서 상기 다중 플랩과 연계되는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 7에 있어서, 상기 플랩회동부재는 상기 다중 플랩의 이동을 위한 동력이 발생되는 액추에이터, 상기 액추에이터와 연결되어 상기 동력으로 회전되는 플랩 로드, 상기 플랩 로드의 회전을 전달받아 직선이동으로 전환하여 상기 센서커버 홀의 열림과 닫힘을 위한 상기 다중 플랩에 이동력을 발생시켜주는 회전부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 8에 있어서, 상기 액추에이터와 상기 플랩 로드의 연결은 스플라인 결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 8에 있어서, 상기 회전부재는 가이드 하우징에 위치되고, 상기 가이드 하우징은 상기 다중 플랩의 좌우 양쪽과 결합되어 상기 다중 플랩의 위치를 잡아주는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 8에 있어서, 상기 가이드 하우징은 가이드 레일을 형성하고, 상기 가이드 레일에는 상기 다중 플랩의 부분과 상기 회전부재가 위치되는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 8에 있어서, 상기 액추에이터는 컨트롤러와 연계되고, 상기 컨트롤러는 상기 다중 플랩의 열림과 닫힘에 따라 상기 액추에이터의 동력 방향을 제어해 주는 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
청구항 1에 있어서, 상기 센서 조사광의 발생 수단은 3D 물체인식센서(70)인 것을 특징으로 하는 액티브 범퍼.
센서커버 홀 주위로 곡률형상부를 형성한 범퍼커버, 상기 범퍼커버의 안쪽에 형성된 가이드 하우징과 결합된 상태에서 굴절 구조에 의한 이동으로 상기 센서커버 홀을 열거나 닫아주는 다중 플랩, 액추에이터와 연결된 플랩 로드의 회전을 상기 다중 플랩의 이동력으로 전환시키는 회전부재로 이루어진 플랩회동부재를 구성요소로 하는 액티브 범퍼;
상기 액추에이터를 제어하여 상기 다중 플랩을 이동시켜주는 EMS(Engine Management System);
레이더와 라이더를 구성요소로 하는 차량 전방의 프론트 센서 유닛;
이 포함되는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
청구항 14에 있어서, 상기 EMS는 상기 센서커버 홀의 열림과 닫힘을 주행조건과 도로환경 및 시스템 상태로 판단하여 주는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
청구항 15에 있어서, 상기 주행조건은 상기 센서커버 홀을 닫아주는 주차 또는 정차를 포함하고, 상기 도로환경은 상기 센서커버 홀을 닫아주는 험로 또는 악천후를 포함하며, 상기 시스템 상태는 상기 센서커버 홀을 닫아주는 자율주행 관련 통신 및 센서 이상 또는 상기 액추에이터의 고장 및 단선/단락을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
청구항 14에 있어서, 상기 EMS는 상기 액티브 범퍼의 고장을 클러스터 윈도우로 경고하여 주는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.
청구항 14에 있어서, 상기 라이더는 상기 센서커버 홀을 송수신 영역으로 하여 센서 조사광을 상기 액티브 범퍼의 외부로 내보내주는 것을 특징으로 하는 자율주행차량.