크루즈 컨트롤은 미국 자동차에서 매우 중요한 기능입니다. 크루즈 컨트롤이 없다면 장거리 도로 여행은 최소한 운전자에게 더 피곤할 것이며, 리드 풋 증후군을 앓고 있는 우리는 아마도 훨씬 더 많은 과속 딱지를 받게 될 것입니다.
미국의 도로는 일반적으로 더 크고 직선적이며 목적지는 더 멀기 때문에 크루즈 컨트롤은 유럽 자동차보다 미국 자동차에서 훨씬 더 일반적입니다. 교통량이 지속적으로 증가함에 따라 기본적인 크루즈 컨트롤의 유용성은 떨어지지만, 크루즈 컨트롤 시스템은 구식이 되지 않고 이 새로운 현실에 적응하고 있습니다. 안전 거리를 유지하기 위해 지속적으로 속도를 조정하면서 앞을 가로막습니다.
이 기사에서는 기존의 크루즈 컨트롤 시스템이 어떻게 작동하는지 알아보고 개발 중인 적응형 크루즈 컨트롤 시스템을 살펴보겠습니다.
콘텐츠크루즈 컨트롤 시스템은 실제로 자동차의 속도를 제어하는 것 외에도 많은 기능을 가지고 있습니다. 예를 들어 아래 그림의 크루즈 컨트롤은 버튼을 탭하여 자동차를 1mph로 가속하거나 감속할 수 있습니다. 버튼을 다섯 번 누르면 5mph 더 빠르게 이동합니다. 또한 몇 가지 중요한 안전 기능이 있습니다. 크루즈 컨트롤은 브레이크 페달을 밟는 즉시 해제되며 25mph(40kph) 미만의 속도에서는 작동하지 않습니다.
아래 그림의 시스템에는 On, Off, Set/Accel, Resume 및 Coast의 5가지 버튼이 있습니다. 또한 여섯 번째 컨트롤인 브레이크 페달이 있으며, 자동차에 수동 변속기가 있는 경우 클러치 페달도 크루즈 컨트롤에 연결됩니다.
크루즈 컨트롤 시스템은 스로틀 위치를 조정하여 자동차의 속도를 사용자와 동일한 방식으로 제어합니다. . 그러나 크루즈 컨트롤은 액추에이터에 연결된 케이블로 스로틀 밸브를 작동시킵니다. , 페달을 밟는 대신. 스로틀 밸브는 엔진이 흡입하는 공기의 양을 제한하여 엔진의 출력과 속도를 제어합니다(자세한 내용은 연료 분사 시스템 작동 방식 참조).
위 그림에서 피벗에 연결된 두 개의 케이블을 볼 수 있습니다. 스로틀 밸브를 움직이는 것입니다. 하나의 케이블은 가속 페달에서, 다른 하나는 액추에이터에서 나옵니다. 크루즈 컨트롤이 작동되면 액추에이터는 스로틀을 조정하는 피벗에 연결된 케이블을 이동합니다. 그러나 가속 페달에 연결된 케이블도 잡아당깁니다. 이것이 크루즈 컨트롤이 작동될 때 페달이 위아래로 움직이는 이유입니다.
많은 자동차가 엔진 진공으로 구동되는 액추에이터를 사용합니다. 스로틀을 열고 닫습니다. 이 시스템은 전자 제어식 소형 밸브를 사용하여 다이어프램의 진공을 조절합니다. 이는 브레이크 시스템에 전원을 공급하는 브레이크 부스터와 유사한 방식으로 작동합니다.
크루즈 컨트롤 시스템의 두뇌는 일반적으로 후드 아래 또는 대시보드 뒤에 있는 작은 컴퓨터입니다. 이전 섹션에서 본 스로틀 컨트롤과 여러 센서에 연결됩니다. 아래 다이어그램은 일반적인 크루즈 컨트롤 시스템의 입력과 출력을 보여줍니다.
좋은 크루즈 컨트롤 시스템은 오버슈팅 없이 원하는 속도로 공격적으로 가속한 다음, 차에 얼마나 많은 무게가 실려 있거나 언덕을 얼마나 가파른지 상관없이 편차가 거의 없이 그 속도를 유지합니다. 자동차의 속도를 제어하는 것은 제어 시스템 이론의 고전적인 적용입니다. . 크루즈 컨트롤 시스템은 스로틀 위치를 조정하여 자동차의 속도를 제어하므로 속도와 스로틀 위치를 알려주는 센서가 필요합니다. 또한 원하는 속도와 해제 시점을 알 수 있도록 컨트롤을 모니터링해야 합니다.
가장 중요한 입력은 속도 신호입니다. 크루즈 컨트롤 시스템은 이 신호로 많은 일을 합니다. 먼저 가장 기본적인 제어 시스템 중 하나인 비례 제어부터 시작하겠습니다. .
비례 제어 시스템에서 크루즈 컨트롤은 오류에 비례하여 스로틀을 조정합니다. 오류는 원하는 속도와 실제 속도의 차이입니다. 따라서 크루즈 컨트롤이 60mph로 설정되어 있고 자동차가 50mph로 가고 있다면 스로틀 위치가 상당히 열려 있습니다. 차가 55mph로 갈 때 스로틀 위치 개방은 이전의 절반에 불과합니다. 그 결과 자동차가 원하는 속도에 가까울수록 가속이 느려집니다. 또한 충분히 가파른 언덕에 있으면 차가 전혀 가속되지 않을 수 있습니다.
대부분의 순항 제어 시스템은 비례 적분 미분 제어라는 제어 체계를 사용합니다. (일명 PID 제어). 걱정하지 마세요. 이 설명을 이해하기 위해 미적분을 알 필요가 없습니다. 다음 사항을 기억하세요.
PID 제어 시스템은 비례, 적분 및 미분의 세 가지 요소를 사용하여 각각을 개별적으로 계산하고 스로틀 위치를 얻기 위해 추가합니다.
우리는 이미 비례 요인에 대해 논의했습니다. 통합 계수는 차량 속도 오류의 시간 적분을 기반으로 합니다. . 번역:자동차가 실제로 이동한 거리와 원하는 속도로 이동했다면 이동했을 거리의 차이로, 일정 기간 동안 계산됩니다. 이 요소는 자동차가 언덕을 처리하는 데 도움이 되며 또한 올바른 속도로 안착하고 유지하는 데 도움이 됩니다. 차가 언덕을 오르기 시작하고 속도가 느려진다고 가정해 보겠습니다. 비례 제어는 스로틀을 약간 증가하지만 여전히 느려질 수 있습니다. 잠시 후, 적분 제어는 스로틀을 증가시키기 시작하여 점점 더 많이 열리게 됩니다. 자동차가 원하는 속도보다 느린 속도를 오래 유지할수록 거리 오류가 더 커지기 때문입니다.
이제 마지막 요소인 도함수를 추가해 보겠습니다. . 속도의 미분은 가속도라는 것을 기억하십시오. 이 요소는 크루즈 컨트롤이 언덕과 같은 변화에 신속하게 대응하는 데 도움이 됩니다. 차가 감속하기 시작하면 크루즈 컨트롤은 속도가 실제로 많이 변하기 전에 이 가속도(감속 및 과속 모두 가속임)를 보고 스로틀 위치를 높여 응답합니다.
두 회사는 안전한 추종 거리를 유지하기 위해 자동차의 속도를 자동으로 조정할 수 있는 보다 진보된 크루즈 컨트롤을 개발하고 있습니다. 어댑티브 크루즈 컨트롤이라고 하는 이 새로운 기술은 , 차량 그릴 뒤에 설치된 전방 레이더를 사용하여 전방 차량의 속도와 거리를 감지합니다.
어댑티브 크루즈 컨트롤은 차량의 사전 설정 속도를 유지한다는 점에서 기존 크루즈 컨트롤과 유사합니다. 그러나 이 새로운 시스템은 기존의 크루즈 컨트롤과 달리 같은 차선의 차량 간에 적절한 거리를 유지하기 위해 자동으로 속도를 조정할 수 있습니다. 이는 레이더 헤드웨이 센서를 통해 이루어집니다. , 디지털 신호 프로세서 및 종단 컨트롤러 . 선두 차량의 속도가 느려지거나 다른 물체가 감지되면 시스템이 엔진이나 제동 시스템에 신호를 보내 감속합니다. 그런 다음 도로가 깨끗해지면 시스템이 차량을 설정 속도로 다시 가속합니다.
TRW가 만든 77GHz Autocruise 레이더 시스템은 최대 150미터(492피트)의 전향적 범위를 가지고 있으며 시속 18.6마일(30kph)에서 111mph(180kph) 범위의 차량 속도로 작동합니다. Delphi의 76GHz 시스템은 492피트까지 떨어진 물체도 감지할 수 있으며 최저 20mph(32kph)의 속도로 작동합니다.
어댑티브 크루즈 컨트롤은 양사에서 개발 중인 기술의 미리보기일 뿐입니다. 이러한 시스템은 시각적 및/또는 청각적 신호를 통해 운전자에게 충돌이 임박했으며 제동 또는 회피 조향이 필요함을 경고하는 충돌 경고 기능을 포함하도록 개선되고 있습니다.
크루즈 컨트롤에 대한 자세한 내용은 아래 링크를 확인하세요.
최초 발행일:2001년 1월 15일
