KR101734710B1 - 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법 - Google Patents

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표순찬
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Abstract

본 발명은 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 차량의 주행패턴을 분석하여, 이에 따른 엔진 운전 상태를 수치화한 데이터를 취득할 수 있다. 또한, 이를 이용하여 운전자의 주행패턴을 분석하고, 운전자의 주행패턴에 따라 배출가스가 규제치를 넘지 않는 범위에서 최적연비를 보이도록 엔진을 제어할 수 있다.

Description

차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법{A METHOD FOR PREVENTING TO REGENERATE DPF FREQUENTLY USING A METHOD FOR ANALYZING DRIVING PATTERN OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자의 주행패턴을 분석하여 배출가스가 규제치를 넘지 않는 범위에서 최적연비를 보이도록 엔진을 제어하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법에 관한 것이다.
최근 양산되는 차량은 NEDC(NEW EUROPEAN DRIVING CYCLE) 또는 FTP(FEDERAL TEST PROCEDURE) 인증모드를 기준으로 연비/배출가스가 최적화되어 양산된다. 그러나 운전자의 주행패턴은 모두 다르기 때문에 개별 차량의 연비 역시 서로 상이하게 나타난다. 따라서, 차량의 연비/배출가스가 최적화되더라도, 운전자의 주행패턴에 따라 연비가 최적화되지 않는 문제점이 있었다.
일본 공개특허공보 제2010-210240호 (2010.09.24)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 운전자의 주행패턴을 분석하여 배출가스가 규제치를 넘지 않는 범위에서 최적연비를 보이도록 엔진을 제어하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10); 상기 가중치요소를 이용하여 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00001
) 및 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00002
)을 산출하는 제 1 산출단계(S20); 상기 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00003
) 값이 기설정된 비교값을 초과하는지 판단하는 단계(S30); 및 상기 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00004
) 값이 기설정된 비교값 이하인 경우에는 연비가 개선되도록 엔진을 제어하는 단계(S40);를 포함한다.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 차량의 주행패턴을 분석하여, 이에 따른 엔진 운전 상태를 수치화한 데이터를 취득할 수 있다.
또한, 이를 이용하여 운전자의 주행패턴을 분석하고, 운전자의 주행패턴에 따라 배출가스가 규제치를 넘지 않는 범위에서 최적연비를 보이도록 엔진을 제어할 수 있다.
도 1은 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 개념도.
도 2는 본 발명에 의해 산출된 가중치요소의 예시도.
도 3은 차량의 주행패턴 분석방법의 순서도.
도 4는 차량의 주행패턴 분석장치의 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법의 순서도.
도 6은 본 발명에서 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량의 예시도.
도 7은 본 발명에서 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 NOx 배출량의 예시도.
도 8은 본 발명에서 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력의 예시도.
도 9는 본 발명의 엔진을 제어하는 단계에서 연비가 개선되도록 하는 엔진제어를 나타낸 개념도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 개념도이다. 이하 가중치요소(Weighting Factor)의 개념에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에서는 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수로 구성되어, 운전자의 개별적인 운전습관을 반영한 특정 차량의 주행패턴에 대해 도 1과 같이 가상의 블록을 추출하여 가중치요소(Weighting Factor)를 산출한다.
도 1에서
Figure 112015119362158-pat00005
는 차량의 실제 운전영역으로써, 주행패턴을 나타낸다. 또한,
Figure 112015119362158-pat00006
,
Figure 112015119362158-pat00007
,
Figure 112015119362158-pat00008
,
Figure 112015119362158-pat00009
로 나타낸 4개의 좌표는
Figure 112015119362158-pat00010
가 통과하는 엔진의 운전영역이다.
Figure 112015119362158-pat00011
는 상기 엔진의 운전영역의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00012
,
Figure 112015119362158-pat00013
,
Figure 112015119362158-pat00014
,
Figure 112015119362158-pat00015
)에 대해 각각 가중치(Weighting)를 부여하게 되며, 이때 가중치는
Figure 112015119362158-pat00016
에 가까울수록 크고, 멀수록 작아진다. 구체적으로 가중치(Weighting)를 산출하는 방법은 후술한다. (S400 단계 참조)
상기와 같이 산출된 각각의 꼭지점에서의 가중치(Weighting)는 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어날 때까지 반복해서 상기 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점 좌표별로 적산된다. 또한, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어난 이후에는 적산된 전체의 가중치(Weighting)에 대한 각각의 좌표에서의 가중치(Weighting)의 비율이 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치요소(Weighting Factor)로 산출되는 것이다. 구체적으로 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 방법은 후술한다. (S500 및 S700 단계 참조)
또한, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00017
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하여, 새로이 측정된 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00018
)에 대한 각각의 꼭지점 좌표에서의 가중치(Weighting)를 산출하고, 이를 반복적산한다.
예를 들어, 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00019
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출한 후, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 다음번 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00020
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출하는 것이다. 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00021
)과 상기 다음번 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00022
)은 변동될 수 있다. 이에 따라, 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00023
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00024
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00025
,
Figure 112015119362158-pat00026
,
Figure 112015119362158-pat00027
,
Figure 112015119362158-pat00028
)로 구성된 가상의 블록) 역시 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00029
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00030
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00031
,
Figure 112015119362158-pat00032
,
Figure 112015119362158-pat00033
,
Figure 112015119362158-pat00034
)로 구성된 가상의 블록)으로 이동할 수 있다. 또한, 상기와 같이 이동한 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점에서의 가중치(Weighting)가 산출되면, 상기 가중치(Weighting)는 반복해서 상기 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점 좌표별로 적산되는 것이다.
상기와 같이 산출된 각각의 좌표에 대한 가중치요소(Weighting Factor)를 이용하여, 운전자의 운전습관(주행패턴)으로 인해 차량의 엔진에서 발생할 수 있는 다양한 문제들을 능동적으로 해결할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 개별 주행패턴을 분석하여, 배출가스 규제치 범위 내에서 최적 연비를 보이도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 아이들 영역이나 오버런이 많은 차량은 재생 목표 온도를 낮추어 Uncontrolled Burning 조건에서의 DPF(Diesel Particulate Filter)의 파손을 방지하도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 엔진에서 배출하는 스모크는 엔진회전수 및 엔진 부하에 따라 다르게 나타난다. 따라서 스모크가 높은 영역에서 SOOT의 재생을 위해 흡기량을 증가시켜 잦은 DPF 재생을 방지하도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, 전 부하조건(풀 엑셀 조건)을 주로 운전하는 차량은 터보차저의 보호를 위해, 부스트압력과 연료량을 일정량 낮추도록 엔진을 제어할 수도 있다. 또한, EGR 배기가스의 유량이 높은 영역을 주로 운전하는 차량은 EGR 밸브의 보호를 위해 흡기량을 일정량 높이도록 엔진을 제어할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 주행패턴 분석방법의 순서도이다. 도 3을 참조할 때, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 주행패턴 분석방법은 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100); 설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00035
)을 측정하는 단계(S200); 엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00036
)에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300); 상기 측정된 주행패턴으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400); 상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 적산하는 단계(S500); 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);를 포함한다.
상기 차량의 주행패턴 분석방법은 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00037
)을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00038
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출한 후, 현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 다음번 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00039
)에 대한 가중치(Weighting)를 산출하는 것이다. 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00040
)과 상기 다음번 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00041
)은 변동될 수 있다. 이에 따라, 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00042
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 최초의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00043
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00044
,
Figure 112015119362158-pat00045
,
Figure 112015119362158-pat00046
,
Figure 112015119362158-pat00047
)로 구성된 가상의 블록) 역시 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00048
)이 존재하는 엔진 운전영역(즉, 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 다음번의 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00049
)이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00050
,
Figure 112015119362158-pat00051
,
Figure 112015119362158-pat00052
,
Figure 112015119362158-pat00053
)로 구성된 가상의 블록)으로 이동할 수 있다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 예를 들어, 측정 개시 후 30시간으로 설정할 수도 있다. 또한, 상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 예를 들어, 30일 동안의 오전 9시에서 10시 사이이거나, 8주 동안의 월요일 등으로 설정할 수 있다.
상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도 이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건일 수도 있다. 즉, 냉각수 온도 조건에 따른 주행패턴을 분석할 수도 있는 것이다.
상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00054
)이 존재하는 픽셀의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00055
,
Figure 112015119362158-pat00056
,
Figure 112015119362158-pat00057
,
Figure 112015119362158-pat00058
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 한다. 즉, 엔진 제어 맵은 리니어한 테이블이 아니고, 각각의 픽셀(PIXEL)이 집합되어 형성된 가상의 블록(BLOCK)이다. 따라서, 상기 측정된 주행패턴(
Figure 112015119362158-pat00059
)이 픽셀 내부에 존재할 수 있고, 이 경우 픽셀의 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00060
,
Figure 112015119362158-pat00061
,
Figure 112015119362158-pat00062
,
Figure 112015119362158-pat00063
)로 구성된 가상의 블록(BLOCK)은 엔진의 운전영역을 의미하게 된다. 따라서, 픽셀 한 칸의 변경이 엔진 제어에 미치는 영향을 백분율(%)로 나타낼 수 있으므로, 엔진 제어 변수의 변경에 따른 연비 또는 배출가스 변화량의 예측이 용이하다.
상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수학식 1에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015119362158-pat00064
여기서,
Figure 112015119362158-pat00065
는
Figure 112015119362158-pat00066
의 좌측 상단 꼭지점
Figure 112015119362158-pat00067
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015119362158-pat00068
는
Figure 112015119362158-pat00069
의 우측 상단 꼭지점
Figure 112015119362158-pat00070
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015119362158-pat00071
는
Figure 112015119362158-pat00072
의 좌측 하단 꼭지점
Figure 112015119362158-pat00073
에서의 가중치(weighting)이고,
Figure 112015119362158-pat00074
는
Figure 112015119362158-pat00075
의 우측 하단 꼭지점
Figure 112015119362158-pat00076
에서의 가중치(weighting)이다.
즉, 차량의 실제 운전영역인 측정된 주행패턴
Figure 112015119362158-pat00077
가 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00078
,
Figure 112015119362158-pat00079
,
Figure 112015119362158-pat00080
,
Figure 112015119362158-pat00081
)로 구성된 엔진의 운전영역의 각각의 꼭지점에 가까울수록 가중치(Weighting)를 크게 설정하고, 멀수록 작게 설정한 것이다.
상기 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수학식 2에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015119362158-pat00082
여기서,
Figure 112015119362158-pat00083
는 좌표
Figure 112015119362158-pat00084
에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
Figure 112015119362158-pat00085
은 상기 엔진의 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
Figure 112015119362158-pat00086
은 좌표
Figure 112015119362158-pat00087
에서의 가중치요소(Weighting Factor)이다.
Figure 112015119362158-pat00088
은 적산하는 단계(S500)에서 산출된다.
예를 들어 설명하면, 도 2에 도시된 것과 같이, 주행패턴
Figure 112015119362158-pat00089
는 시간이 지남에 따라 변화할 수 있다(도 2에서는
Figure 112015119362158-pat00090
에서
Figure 112015119362158-pat00091
까지 현재 측정조건이 설정된 측정조건을 만족하여 주행패턴이 측정된 것으로 가정함). 이에 따라, 4개의 꼭지점 좌표(
Figure 112015119362158-pat00092
,
Figure 112015119362158-pat00093
,
Figure 112015119362158-pat00094
,
Figure 112015119362158-pat00095
)로 구성된 엔진의 운전영역 역시 변화한다. 즉, 상기 엔진의 운전영역에서
Figure 112015119362158-pat00096
,
Figure 112015119362158-pat00097
,
Figure 112015119362158-pat00098
,
Figure 112015119362158-pat00099
는 모두 좌표
Figure 112015119362158-pat00100
에 해당하게 되는 것이다.
그리고 좌표
Figure 112015119362158-pat00101
에서의 가중치(weighting)의 총 합인
Figure 112015119362158-pat00102
은 하기의 수학식 3과 같이 표현된다. 즉,
Figure 112015119362158-pat00103
는 상기 계산된 가중치를 적산하는 단계(S500)에서의 결과값이 되는 것이다. (S500 단계 참조)
Figure 112015119362158-pat00104
이와 같은 원리로, 도 2에 도시된 각각의 좌표에서의 가중치(weighting)의 총 합은 하기의 수학식 4와 같이 표현된다. (S500 단계 참조)
Figure 112015119362158-pat00105
이를 이용하여, 좌표
Figure 112015119362158-pat00106
에서의 가중치요소(Weighting Factor)인
Figure 112015119362158-pat00107
은 하기의 수학식 5와 같이 표현된다. (S700 단계 참조)
Figure 112015119362158-pat00108
즉, 주행패턴의 측정종료 이후, 상기 엔진의 운전영역의 모든 좌표에서의 가중치(weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율이 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에서의 가중치요소(Weighting Factor)로 산출하는 것이다. 이후, 상기한 바와 같이, 산출된 각각의 좌표에서의 가중치요소(Weighting Factor)를 이용하여, 운전자의 운전습관으로 인해 차량의 엔진에서 발생할 수 있는 다양한 문제들을 능동적으로 해결할 수 있는 것이다.
도 4는 차량의 주행패턴 분석장치의 블록도이다. 도 4를 참조할 때, 차량의 주행패턴 분석장치는 저장매체(100), 측정부(200) 및 연산부(300)를 포함한다.
상기 저장매체(100)는 상기 차량의 주행패턴 분석방법, 상기 엔진 제어 맵, 상기 산출된 가중치(Weighting) 및 상기 산출된 가중치요소(Weighting Factor) 등이 저장될 수 있다.
상기 측정부(200)는 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크)를 측정한다. 또는 차속과 기어단수를 측정할 수도 있다. 또한, 측정부(200)는 냉각수의 온도를 측정할 수도 있다.
상기 연산부(300)는 상기 측정부(200)에서 측정된 엔진회전수와 엔진부하(연료량 또는 엔진토크) 또는 차속과 기어단수를 기초로, 상기 차량의 주행패턴 분석방법에 따라 가중치(Weighting) 및 가중치요소(Weighting Factor)를 산출한다.
도 5는 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법의 순서도이고, 도 6은 본 발명에서 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량의 예시도이다. 도 7은 본 발명에서 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 NOx 배출량의 예시도이고, 도 8은 본 발명에서 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력의 예시도이며, 도 9는 본 발명의 엔진을 제어하는 단계에서 연비가 개선되도록 하는 엔진제어를 나타낸 개념도이다. 도 5 내지 도 9를 참조할 때, 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 본 발명에 따른 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10); 상기 가중치요소를 이용하여 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00109
) 및 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00110
)을 산출하는 제 1 산출단계(S20); 상기 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00111
) 값이 기설정된 비교값을 초과하는지 판단하는 단계(S30); 및 상기 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00112
) 값이 기설정된 비교값 이하인 경우에는 연비가 개선되도록 엔진을 제어하는 단계(S40);를 포함한다.
차량 주행패턴에 따른 가중치요소를 산출하는 단계(S10)에서는 상기 S100 내지 상기 S700 단계를 수행하여, 차량 주행패턴에 따른 가중치요소를 산출한다. 이때, 산출된 가중치요소는 도 2의 예시도와 같이 표현될 수 있다.
상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 상기 제 1 산출단계(S20)에서 상기 가중치요소와 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량(
Figure 112015119362158-pat00113
) 및 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력(
Figure 112015119362158-pat00114
)을 하기의 수학식 6과 같이 연산하여 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00115
)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015119362158-pat00116
기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량(
Figure 112015119362158-pat00117
)은 도 6의 예시도와 같이 표현될 수 있고, 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력(
Figure 112015119362158-pat00118
)은 도 8의 예시도와 같이 표현될 수 있다. 즉, 예를 들어 설명하면, 도 2, 도 6 및 도 8을 참조할 때 상기 수학식 6에서의 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00119
)는 하기의 수학식 7과 같이 표현될 수 있는 것이다.
Figure 112015119362158-pat00120
또한, 상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 상기 제 1 산출단계(S20)에서 상기 가중치요소와 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 NOx 배출량(
Figure 112015119362158-pat00121
) 및 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력(
Figure 112015119362158-pat00122
)을 하기의 수학식 8과 같이 연산하여 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00123
)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015119362158-pat00124
기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 NOx 배출량(
Figure 112015119362158-pat00125
)은 도 7의 예시도와 같이 표현될 수 있고, 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력(
Figure 112015119362158-pat00126
)은 도 8의 예시도와 같이 표현될 수 있다. 즉, 예를 들어 설명하면, 도 2, 도 7 및 도 8을 참조할 때 상기 수학식 8에서의 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00127
)는 하기의 수학식 9와 같이 표현될 수 있는 것이다.
Figure 112015119362158-pat00128
상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 상기 가중치요소와 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량(
Figure 112015119362158-pat00129
), 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 NOx 배출량(
Figure 112015119362158-pat00130
), 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력(
Figure 112015119362158-pat00131
)을 이용하여, 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00132
) 및 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00133
)를 다시 산출하는 제 2 산출단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 상기 제 2 산출단계(S50)에서, 상기 가중치요소와 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 연료소모량(
Figure 112015119362158-pat00134
) 및 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력(
Figure 112015119362158-pat00135
)을 하기의 수학식 10과 같이 연산하여 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00136
)를 다시 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015119362158-pat00137
즉, 예를 들어 설명하면, 상기 수학식 10에서의 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00138
)는 하기의 수학식 11와 같이 표현될 수 있는 것이다.
Figure 112015119362158-pat00139
또한, 상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 상기 제 2 산출단계(S50)에서, 상기 가중치요소와 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 NOx 배출량(
Figure 112015119362158-pat00140
) 및 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 엔진출력(
Figure 112015119362158-pat00141
)을 하기의 수학식 12와 같이 연산하여 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00142
)를 다시 산출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015119362158-pat00143
즉, 예를 들어 설명하면, 상기 수학식 12에서의 기준 NOx 배출비()는 하기의 수학식 13과 같이 표현될 수 있는 것이다.
Figure 112015119362158-pat00145
상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)의 전, 후의 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00146
) 값의 변화량을 계산하는 단계(S60);를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00147
)가 작을수록 연비가 좋은 상태이므로, 상기 엔진을 제어하는 단계(S40) 전의 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00148
) 값에서 상기 엔진을 제어하는 단계(S40) 후의 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00149
) 값을 뺀 기준 연료소모비(
Figure 112015119362158-pat00150
) 값의 변화량이 음수가 되면 엔진제어에 의해 연비가 향상된 것을 확인할 수 있는 것이다. 따라서, 상기 계산하는 단계(S60)에서 엔진제어에 의해 연비가 향상되고 있는지 여부를 확인할 수 있다.
상기 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법은 상기 변화량을 계산하는 단계(S60) 후, 상기 판단하는 단계(S30)를 다시 수행하는 것을 특징으로 한다. 이는, 상기 판단하는 단계(S30)에서 상기 기준 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00151
) 값이 기설정된 비교값을 초과할 때까지 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)를 반복적으로 수행하여 연비를 향상시키기 위함이다.
이하, 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에 대해 상세히 설명한다. 도 9는 본 발명의 엔진을 제어하는 단계에서 연비가 개선되도록 하는 엔진제어를 나타낸 개념도로서, 도 9에는 엔진출력 대비 단위시간당 연료소모량과 단위시간당 NOx 배출량의 관계가 표시되어 있다. 즉, 엔진출력 대비 단위시간당 연료소모량을 감소시키면 연비가 증가하나, 단위시간당 NOx 배출량이 증가하게 되는 것이다. 따라서, 단위시간당 NOx 배출량이 기설정된 비교값에 도달할 때까지, 엔진출력 대비 단위시간당 연료소모량을 감소시켜 연비를 향상시킬 수 있는 것이다. 상기 기설정된 비교값은 차량이 주행하는 국가의 단위시간당 NOx 배출량의 규제치에 따른 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00152
)와 같이 설정될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 차량이 주행하는 국가의 단위시간당 NOx 배출량의 규제치에 따른 NOx 배출비(
Figure 112015119362158-pat00153
)보다 더욱 낮은 값으로 설정될 수도 있다.
이와 같은, 엔진출력 대비 단위시간당 연료소모량을 감소시켜 연비를 향상시키는 엔진제어는 엔진흡기량을 기설정된 기준흡기량만큼 증가시키거나, 엔진 부스트압을 기설정된 기준부스트압만큼 감소시키는 제어를 포함한다. 또한, 엔진의 연료분사시기를 기설정된 기준시간만큼 진각(ADVANCE) 시키거나, 엔진의 연료분사압력을 기설정된 기준분사압력만큼 증가시키는 제어를 포함한다. 상기 기설정된 기준흡기량, 상기 기설정된 기준부스트압, 상기 기설정된 기준시간 및 상기 기설정된 기준분사압력은 차량의 종류 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100 저장매체
200 측정부
300 연산부

Claims (20)

  1. 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인, 각각의 좌표에 대한 차량 주행패턴에 따른 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S10);
    상기 가중치요소를 이용하여 기준 연료소모비(
    Figure 112015119362158-pat00154
    ) 및 기준 NOx 배출비(
    Figure 112015119362158-pat00155
    )을 산출하는 제 1 산출단계(S20);
    상기 기준 NOx 배출비(
    Figure 112015119362158-pat00156
    ) 값이 기설정된 비교값을 초과하는지 판단하는 단계(S30); 및
    상기 기준 NOx 배출비(
    Figure 112015119362158-pat00157
    ) 값이 기설정된 비교값 이하인 경우에는 연비가 개선되도록 엔진을 제어하는 단계(S40);
    를 포함하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 산출단계(S20)에서 상기 가중치요소와 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량(
    Figure 112015119362158-pat00158
    ), 엔진출력(
    Figure 112015119362158-pat00159
    )을 하기의 수식과 같이 연산하여 기준 연료소모비(
    Figure 112015119362158-pat00160
    )를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
    Figure 112015119362158-pat00161
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 산출단계(S20)에서 상기 가중치요소와 기저장된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 NOx 배출량(
    Figure 112015119362158-pat00162
    ), 엔진출력(
    Figure 112015119362158-pat00163
    )을 하기의 수식과 같이 연산하여 기준 NOx 배출비(
    Figure 112015119362158-pat00164
    )를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
    Figure 112015119362158-pat00165
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가중치요소와 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량(
    Figure 112015119362158-pat00166
    ), 단위시간당 NOx 배출량(
    Figure 112015119362158-pat00167
    ), 엔진출력(
    Figure 112015119362158-pat00168
    )을 이용하여, 기준 연료소모비(
    Figure 112015119362158-pat00169
    ) 및 기준 NOx 배출비(
    Figure 112015119362158-pat00170
    )를 다시 산출하는 제 2 산출단계(S50);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 산출단계(S50)에서, 상기 가중치요소와 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 연료소모량(
    Figure 112015119362158-pat00171
    ), 엔진출력(
    Figure 112015119362158-pat00172
    )을 하기의 수식과 같이 연산하여 기준 연료소모비(
    Figure 112015119362158-pat00173
    )를 다시 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
    Figure 112015119362158-pat00174
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 산출단계(S50)에서 상기 가중치요소와 상기 엔진을 제어하는 단계(S40)에서 변화된 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 단위시간당 NOx 배출량(
    Figure 112015119362158-pat00175
    ), 엔진출력(
    Figure 112015119362158-pat00176
    )을 하기의 수식과 같이 연산하여 기준 NOx 배출비(
    Figure 112015119362158-pat00177
    )를 다시 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
    Figure 112015119362158-pat00178
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 엔진을 제어하는 단계(S40)의 전, 후의 기준 연료소모비(
    Figure 112015119362158-pat00179
    ) 값의 변화량을 계산하는 단계(S60);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 변화량을 계산하는 단계(S60) 후, 상기 판단하는 단계(S30)를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진을 제어하는 단계(S40)는 엔진흡기량을 기설정된 기준흡기량만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진을 제어하는 단계(S40)는 엔진 부스트압을 기설정된 기준부스트압만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진을 제어하는 단계(S40)는 엔진의 연료분사시기를 기설정된 기준시간만큼 진각(ADVANCE) 시키는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진을 제어하는 단계(S40)는 엔진의 연료분사압력을 기설정된 기준분사압력만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 주행패턴에 따른 가중치요소를 산출하는 단계(S10)는 주행패턴의 측정조건을 설정하는 단계(S100);
    설정된 측정조건에서 엔진회전수와 엔진부하 또는 차속과 기어단수로 이루어진 주행패턴(
    Figure 112015119362158-pat00180
    )을 측정하는 단계(S200);
    엔진회전수 및 엔진 부하로 표현되는 엔진 제어 맵 상에서, 측정된 주행패턴(
    Figure 112015119362158-pat00181
    )에 대한 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300);
    상기 측정된 주행패턴(
    Figure 112015119362158-pat00182
    )으로부터, 상기 엔진 운전영역의 각 꼭지점까지의 거리에 따라 결정되는 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400);
    상기 계산된 각각의 가중치(Weighting)를 상기 엔진 운전영역 상의 좌표별로 적산하는 단계(S500);
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는지 판단하는 단계(S600); 및
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나는 경우에는, 상기 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 총 합에 대한 각각의 좌표에서의 적산된 가중치(Weighting)의 비율인 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 엔진 운전영역을 도출하는 단계(S300)에서 상기 엔진 운전영역은 상기 엔진 제어 맵에서, 상기 측정된 주행패턴(
    Figure 112015119362158-pat00183
    )이 존재하는 픽셀(PIXEL)의 4개의 꼭지점 좌표(
    Figure 112015119362158-pat00184
    ,
    Figure 112015119362158-pat00185
    ,
    Figure 112015119362158-pat00186
    ,
    Figure 112015119362158-pat00187
    )로 구성된 가상의 블록(BLOCK)인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    현재의 측정조건이 상기 설정된 측정조건을 벗어나지 않는 경우에는 상기 주행패턴(
    Figure 112015119362158-pat00188
    )을 측정하는 단계(S200)를 다시 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간까지 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 설정한 시간대 또는 요일 동안 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 설정하는 단계(S100)에서 주행패턴의 측정조건은 냉각수의 온도가 기설정된 제1온도이상이고, 기설정된 제2온도 이하인 경우에는 계속해서 주행패턴을 측정하는 조건인 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 가중치(Weighting)를 계산하는 단계(S400)는 하기의 수식에 따라, 상기 엔진 운전영역의 4개의 꼭지점에 대한 각각의 가중치(Weighting)를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
    Figure 112015119362158-pat00189

    (여기서,
    Figure 112015119362158-pat00190
    는
    Figure 112015119362158-pat00191
    의 좌측 상단 꼭지점
    Figure 112015119362158-pat00192
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015119362158-pat00193
    는
    Figure 112015119362158-pat00194
    의 우측 상단 꼭지점
    Figure 112015119362158-pat00195
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015119362158-pat00196
    는
    Figure 112015119362158-pat00197
    의 좌측 하단 꼭지점
    Figure 112015119362158-pat00198
    에서의 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015119362158-pat00199
    는
    Figure 112015119362158-pat00200
    의 우측 하단 꼭지점
    Figure 112015119362158-pat00201
    에서의 가중치(weighting)임.)
  20. 제 13항에 있어서,
    상기 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 단계(S700)는 하기의 수식에 따라, 상기 설정된 측정조건에서의 각각의 좌표에 대한 가중치요소(Weighting Factor)를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행패턴 분석방법을 이용한 연비향상방법.
    Figure 112015119362158-pat00202

    (여기서,
    Figure 112015119362158-pat00203
    는 좌표
    Figure 112015119362158-pat00204
    에서의 적산된 가중치(weighting)이고,
    Figure 112015119362158-pat00205
    은 엔진 운전영역의 모든 좌표에서의 적산된 가중치(weighting)의 총 합이며,
    Figure 112015119362158-pat00206
    은 좌표
    Figure 112015119362158-pat00207
    에서의 가중치요소(Weighting Factor)임.)
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