KR20190102796A - 차량의 주행 조건 예측방법 및 예측시스템 - Google Patents

차량의 주행 조건 예측방법 및 예측시스템 Download PDF

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Abstract

차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치를 선정하고, 제1예측위치에서의 차량의 예상 주행 조건을 예측하는 단계; 차량이 제1예측위치에 도달한 경우, 제1예측위치에서의 차량의 실제 주행 조건을 실측하는 단계; 및 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차를 반영하여 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계;를 포함하는 차량의 주행 조건 예측방법이 소개된다.

Description

차량의 주행 조건 예측방법 및 예측시스템{PREDICTION METHOD AND PREDICTION SYSTEM OF DRIVING CONDITION FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 주행 조건 예측방법 및 예측시스템에 관한 것으로, 차량 전방의 도로 형태에 따른 주행 부하를 예측하고, 이를 실시간으로 학습 보상하는 기술에 관한 것이다.
현재, 자동변속기의 변속 제어는 현재의 차속 값과 APS(Accelator Pedal Sensor) 값을 이용하는 것으로, 현재 차량 상태와 운전자의 의지가 반영되어 변속이 수행된다. 다만, 현재의 자동변속기 제어 방식으로는 현재 차량 상태와 운전자의 의지만이 반영되는 것으로, 전방에 위치한 코너링, 경사로 등의 도로 형태에 따른 예측 변속 제어가 불가능하다.
자동변속기의 변속 성능을 개선하기 위해 내비게이션을 활용하여 전방 도로의 형태를 인식하고, 도로 형태에 따른 주행 부하를 산출하여 변속 시점을 미리 예측 제어하는 방법이 개발되었다. 즉, 내비게이션 정보를 활용한 전방 도로의 곡률 및 구배의 정도에 따라서 변속단을 예측하는 것이다.
다만, 내비게이션의 도로 정보, 특히 구배도에 대한 정보의 정확성이 보장되지 못하면 정확한 주행 부하의 계산이 불가능한 점에서, 주행 부하에 대한 요구 구동력 계산에 오차가 발생하고, 이에 따라 결과적으로 변속단 결정에 오류가 발생한다.
이를 극복하기 위하여, 고정밀 내비게이션(High Definition Navigation)을 장착하면 변속단 결정의 오류를 개선할 수 있으나, 차량 제작 비용이 크게 증가하는 문제가 있다. 따라서, 상용 내비게이션을 이용하여 정밀하게 주행 부하를 예측하고, 이에 따라 변속기를 정확하게 예측 제어할 수 있는 주행 부하 예측방법이 요구되었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1756717 B
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 예측한 전방 도로의 주행 부하와 실제 그 위치에서 실측한 주행 부하 사이의 오차를 이용하여 새로운 전방 도로의 주행 부하 예측에 보상함으로써 고정밀 내비게이션 없이도 주행 부하의 예측 정확도를 향상시키는 주행 부하 예측방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 주행 조건 예측방법은 차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치를 선정하고, 제1예측위치에서의 차량의 예상 주행 조건을 예측하는 단계; 차량이 제1예측위치에 도달한 경우, 제1예측위치에서의 차량의 실제 주행 조건을 실측하는 단계; 및 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차를 반영하여 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계;를 포함한다.
제1예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계에서는, 차량의 위치정보 또는 제1예측위치의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
제1예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계에서는, 제1예측위치의 예상 구배도를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
예상 주행 조건은 차량 전체의 공기저항, 휠과 도로 사이의 구름저항 및 예상 구배도에 따른 구배저항의 합으로 예측할 수 있다.
제1예측위치에서의 실제 주행 조건을 실측하는 단계에서는, 차량이 제1예측위치를 통과할 때 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다.
제1예측위치에서의 실제 주행 조건을 실측하는 단계에서는, 차량이 제1예측위치를 통과할 때 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 제1예측위치의 실측 구배도를 산출하고, 산출한 실측 구배도를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다.
실제 주행 조건은 차량 전체의 공기저항, 휠과 도로 사이의 구름저항 및 실측 구배도에 따른 구배저항의 합으로 예측할 수 있다.
제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계에서는, 제2예측위치에서의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차에 따른 주행 조건 수정량을 산출하여 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 수정할 수 있다.
주행 조건 수정량은 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차와 비례하도록 주행 조건 수정량을 산출할 수 있다.
주행 조건 수정량은 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 기설정된 제1기준값 이하인 경우, 주행 조건 수정량은 기설정된 최소 주행 조건 수정량으로 산출할 수 있다.
주행 조건 수정량은 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 기설정된 제2기준값 이상인 경우, 주행 조건 수정량은 기설정된 최대 주행 조건 수정량으로 산출할 수 있다.
제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계 이후에, 예측한 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치에서의 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 산출하는 단계; 및 산출한 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 기반으로 구동원 또는 변속기를 예측 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 주행 조건 예측방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 차량의 주행 조건 예측시스템은 차량의 주행 정보를 감지하는 센서부; 제1예측위치에 도달한 경우, 센서부에서 감지된 주행 정보를 이용하여 제1예측위치에서의 차량의 실제 주행 조건을 실측하는 실측부; 및 차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치에 도달한 경우, 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차를 반영하여 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 예측부;를 포함한다.
도로정보가 기저장된 메모리;를 더 포함하고, 센서부는, 차량의 위치정보를 센싱하는 위치센서;를 포함하며, 예측부는, 위치센서의 차량 위치정보 또는 메모리에 저장된 제1예측위치의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
예측부는, 차량 위치정보 또는 제1예측위치의 도로정보에 따른 제1예측위치의 예상 구배도를 산출하고, 산출한 예상 구배도를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
센서부는, 차량의 속도 또는 가속도를 측정하는 동작센서;를 포함하고, 실측부는 차량이 제1예측위치를 통과할 때 동작센서에서 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다.
실측부는, 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 제1예측위치의 실측 구배도를 산출하고, 산출한 실측 구배도를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다.
예측부는, 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차에 따른 주행 조건 수정량을 산출하여 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 수정할 수 있다.
차량의 휠에 구동력을 제공하는 구동원; 예측한 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치에서의 예상 요구 구동력을 산출하고, 산출한 예상 요구 구동력을 기반으로 제2예측위치에서 구동원을 제어하는 구동제어부;를 더 포함할 수 있다.
구동원의 구동력을 증속 또는 감속하여 휠에 전달하는 변속기; 및 예측한 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치에서의 예상 변속단을 산출하고, 산출한 예상 변속단을 기반으로 제2예측위치에서 변속기를 제어하는 구동제어부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 차량의 주행 조건 예측방법 및 예측시스템에 따르면, 예측한 전방 도로의 형상을 실측한 값을 이용하여 수정함으로써, 고정밀 내비게이션 없이도 전방 도로의 형상에 따른 변속기 제어의 정확도를 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 전방 도로의 형상을 인지함으로써 전방 도로 형상에 따른 변속기의 정밀한 예측 변속이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 이를 통해 불필요한 잦은 변속을 줄이고, 전방 도로 상황을 미리 인지하여 위험에 선제적으로 대처할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법의 현재위치, 제1예측위치 및 제2예측위치의 관계도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 조건 수정량의 그래프를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법을 적용하기 전과 후의 예상 주행부하와 실제 주행부하를 도시한 그래프이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법의 현재위치, 제1예측위치 및 제2예측위치의 관계도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법의 순서도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법은, 차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치(A1)를 선정하고, 제1예측위치(A1)에서의 차량의 예상 주행 조건을 예측하는 단계(S200); 차량이 제1예측위치(A1)에 도달한 경우(S300), 제1예측위치(A1)에서의 차량의 실제 주행 조건을 실측하는 단계(S400); 및 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차를 반영하여 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계(S500);를 포함한다.
여기서 주행 조건이란, 차량이 주행 중에 외부로부터 받는 저항인 주행 부하를 포함하는 개념으로, 차량의 속력, 구배도, 노면의 마찰력 등 차량의 주행에 관련되어 차량의 내부 또는 외부에서 가해지는 주행에 관련된 파라미터를 모두 포함할 수 있다.
도 1과 같이, 제1예측위치(A1)는 현재위치(A0)에서 차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 위치일 수 있다. 즉, 제1예측위치(A1)는 차량의 현재위치(A0)보다 예측 거리만큼 전방에 위치한 지점일 수 있다. 일반적으로, 차량은 전진하는 것으로 가정하기 때문에 예측 거리는 전방 지점인 것으로 선정할 수 있지만, 도로의 커브 등에서는 측방에 위치한 지점일 수도 있고, 후진하는 경우에는 후방에 위치할 수도 있다.
제1예측위치(A1)에서의 차량의 예상 주행 조건을 예측하는 단계(S200)는, 차량의 현재위치(A0)에서 차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치(A1)의 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
구체적으로, 차량의 위치정보 또는 제1예측위치(A1)의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다. 즉, GPS를 통한 차량의 위치정보를 입력받아 차량의 현재위치(A0)를 파악하고, 예측거리만큼 전방에 위치한 제1예측위치(A1)를 선정하며, 제1예측위치(A1)의 도로의 구배도(θ), 곡률 등의 도로정보를 이용하여 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건을 예측할 수 있다(S100).
도로정보는 메모리에 기저장된 내비게이션의 저장정보를 이용할 수 있고, 또는 무선 통신 등을 이용하여 실시간으로 외부에서 도로정보를 입력받을 수도 있다. 또는, 차량에 탑재된 센서 등을 이용하여, 전방의 신호등, 표지판 또는 전방 도로의 곡률과 구배도 등의 정보를 직접 센싱하여 도로정보를 파악하는 것도 가능하다(S100).
제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계(S200)에서는, 제1예측위치(A1)의 예상 구배도(
Figure pat00001
)를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
특히, 예상 주행 조건은 차량 전체의 공기저항, 휠과 도로 사이의 구름저항 및 예상 구배도에 따른 구배저항의 합으로 산출하는 예상 주행 부하(
Figure pat00002
)로 예측할 수 있다.
예상 주행 부하(
Figure pat00003
)는 아래의 수식과 같이 공기저항, 구름저항 및 구배저항(기울기 저항)의 합으로 산출할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, Cd는 차량의 공기저항계수로, 자동차의 형상 및 표면 거칠기 등의 영향을 받는다. 따라서, 차량의 공기역학적 형상에 의한 영향을 고려하여 공기저항 계수를 정의한다. 이러한 공기저항계수는 풍동(Wind Tunnel)을 통하여 실측한 값을 고정 값으로 사용할 수 있고, 또는 주행풍의 유입각의 변화에 따라 달라질 수 있는 값이므로 주행풍의 유입각의 변화에 따라 가변되는 값을 사용할 수도 있다.
ρ는 공기밀도 값으로, 공기의 압력과 온도에 따라 가변되는 값으로, 일반적인 고정값(예를 들면, 1.22[kg/m3])을 이용할 수도 있고, 해발고도에 따라 압력과 온도가 달라질 수 있으므로, 가변되는 값을 이용할 수도 있다.
A는 차량의 앞투영 단면적으로, 차량의 전면에서 연직면에 차량을 투영할 때의 단면적일 수 있다. V는 차량의 속력을 의미할 수 있다. 예상 주행 부하를 산출할 때 차량의 속력으로 현재위치(A0)에서의 차량의 속력을 이용할 수도 있고, 제1예측위치(A1)에서의 예상 차량의 속력을 이용할 수도 있다.
μ는 구름마찰계수 값으로, 타이어와 노면에 의해 결정될 수 있다. 타이어에 의해 고정된 설정값을 이용할 수도 있고, 센서에 의해 감지되는 전방 도로의 노면에 의해 가변되는 값을 이용할 수도 있다.
m은 차량의 질량 값이다.
Figure pat00005
는 예상 구배도 값으로, 현재위치(A0)에서 제1예측위치(A1)의 구배도를 예상한 값이다. 메모리에 기저장된 내비게이션의 저장정보이거나, 무선 통신 등을 이용하여 실시간으로 외부에서 입력받은 도로정보일 수도 있고, 차량에 탑재된 센서 등을 이용하여 센싱한 값일 수도 있다.
제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건을 실측하는 단계(S400)에서는, 차량이 제1예측위치(A1)를 통과할 때 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다. 가속도 센서 또는 속도 센서는 종방향 G센서, 중력 센서 또는 동작 인식 센서 등이 될 수 있다.
구체적으로, 차량이 제1예측위치(A1)에 도달한 경우(S300), 제1예측위치(A1)를 통과할 때 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 제1예측위치(A1)의 실측 구배도(
Figure pat00006
)를 산출하고, 산출한 실측 구배도(
Figure pat00007
)를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다.
실제 주행 조건은 차량 전체의 공기저항, 휠과 도로 사이의 구름저항 및 실측 구배도에 따른 구배저항의 합으로 산출하는 실제 주행 부하(
Figure pat00008
)로 예측할 수 있다. 특히, 실제 주행 부하(
Figure pat00009
)는 아래의 수식과 같이 공기저항, 구름저항 및 구배저항의 합으로 산출할 수 있다.
Figure pat00010
예상 주행 부하를 산출하는 수식과 동일한 부분은 설명을 생략한다.
여기서, V는 실제 제1예측위치(A1)를 통과할 때 실측한 차량의 속력 값이다. 또한,
Figure pat00011
은 실측 구배도 값으로, 제1예측위치(A1)에서 실측한 구배도 값이다.
구체적으로, 구배도(θ)는 아래와 같은 수식으로 산출할 수 있다.
Figure pat00012
: 도로 경사도 [%]
여기서,
Figure pat00013
.
G는 종방향 G센서의 측정값으로, 차량의 종방향 가속도이다. dV는 차량의 속력 변화율 값으로, 차량의 속력을 시간에 따라 미분한 값일 수 있다. g는 중력 가속도를 의미하는 것이다.
상기 수식을 이용하여 산출한 구배도(θ)를 실측 구배도(
Figure pat00014
)로 산출할 수 있다. 또는, 제1예측위치(A1)를 주행하면서 자이로센서 등의 센서에 의해 직접 실측하여 실측 구배도(
Figure pat00015
)로 이용할 수도 있다.
제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계(S600)에서는, 제2예측위치(A2)에서의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차에 따른 주행 조건 수정량을 산출하여(S500) 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 수정할 수 있다. 즉, 제1예측위치(A1)의 예상 주행 조건과 실제 주행 조건 사이의 오차를 학습하고, 그 이후에 통과할 제2예측위치(A2)의 예상 주행 조건 예측에 이를 반영하여 수정하는 것이다.
제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계(S600)에서는 제2예측위치(A2)에서의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다. 차량이 제1예측위치(A1)에서 주행할 때, 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치(A2)를 선정할 수 있다. 구체적으로, 제2예측위치(A2)는 제1예측위치(A1)보다 예측 거리만큼 전방에 있는 것으로 선정할 수 있고, 차량의 현재 위치정보 및 제2예측위치(A2)에서의 도로정보를 이용하여 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 것으로, 상기 설명한 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 방법과 동일한 방법이 적용될 수 있다. 즉, 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 방법과 동일하게 제2예측위치(A2)에서의 예상 구배도를 이용하여, 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
또한, 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차에 따른 주행 조건 수정량을 산출하여 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 수정할 수 있다.
제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차는 예상 구배도와 실측 구배도의 차이에 의해서 발생할 수 있다. 즉, 예상 구배도와 실측 구배도의 차이에 의하여 발생하는 구름저항 및 구배저항의 차이에 의해 예상 주행 부하와 실제 주행 부하의 차이가 발생할 수 있는 것이다.
또한, 현재위치(A0)에서 예상한 제1예측위치(A1)의 차량 속력과 제1예측위치(A1)에서의 실제 차량의 속력 사이의 차이에 의하여 공기 저항의 차이가 발생할 수도 있다. 현재위치(A0)에서 예상한 제1예측위치(A1)의 차량 속력은 현재위치(A0)의 차량 속력일 수도 있고, 도로 정보를 반영하여 제1예측위치(A1)의 차량 속력으로 예측한 값일 수도 있지만, 이러한 예측 차량 속력은 제1예측위치(A1)에서의 실제 차량의 속력과 차이가 존재할 수 있고, 이에 따라 공기 저항의 오차가 발생할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 조건 수정량의 그래프를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 주행 조건 수정량은 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차와 비례하도록 주행 조건 수정량을 산출할 수 있다. 즉, 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 커질수록 주행 조건 수정량이 증가하는 것이다.
추가로, 주행 조건 수정량은 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 기설정된 제1기준값 이하인 경우, 주행 조건 수정량은 기설정된 최소 주행 조건 수정량으로 산출할 수 있다. 기설정된 최소 주행 조건 수정량은 0이 될 수 있다. 즉, 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 매우 작은 수준인 경우에는 무시하는 것으로, 불필요한 제어로 인한 오류를 방지할 수 있다.
또한, 주행 조건 수정량은 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 기설정된 제2기준값 이상인 경우, 주행 조건 수정량은 기설정된 최대 주행 조건 수정량으로 산출할 수 있다. 기설정된 최대 주행 조건 수정량은 오차가 양수인지 음수인지에 따라 각각 설정될 수 있고, 부호만 다를 뿐 같은 크기로 설정될 수 있다. 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 매우 큰 경우에는 실제 주행 조건의 실측에 오류가 발생했을 가능성이 높으므로 무리하게 주행 조건을 수정하지 않음으로 제어의 안정성을 향상시킬 수 있다.
제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계(S600) 이후에, 예측한 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치(A2)에서의 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 산출하는 단계(S700); 및 산출한 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 기반으로 구동원 또는 변속기를 예측 제어하는 단계(S800);를 더 포함할 수 있다.
제2예측위치(A2)에서의 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 산출하는 단계(S700)에서는, 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 이용하여 제2예측위치(A2)에서의 예상 요구 구동력을 산출할 수 있다. 즉, 제2예측위치(A2)에서의 주행 부하 또는 차량의 속력, 구배도, 노면의 마찰력 등을 예측하여, 제2예측위치(A2)에서 요구되는 요구 구동력을 미리 산출하고, 이에 따라 구동원을 예측 제어할 수 있다. 여기서 구동원은 엔진, 모터, 연료전지, 배터리 등 다양한 구동원을 포함할 수 있다.
또한, 제2예측위치(A2)에서의 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 산출하는 단계(S700)에서는, 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 이용하여 제2예측위치(A2)에서의 예상 변속단을 산출할 수 있다.
산출한 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 기반으로 구동원 또는 변속기를 예측 제어하는 단계(S800)에서는 제2예측위치(A2)에서의 주행 부하 또는 차량의 속력, 구배도, 노면의 마찰력 등을 예측하여, 제2예측위치(A2)에서 요구되는 차량의 속력, 토크 등에 의해 적절한 변속단을 산출하고, 이에 따라 변속기을 예측 제어할 수 있다.
구체적으로, 예상 주행 조건에 복수의 임계값을 설정하고, 각각의 임계값 사이에 해당하는 경우 제2예측위치(A2)에서의 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 산출할 수 있다. 전방 도로의 구배도가 일정 수준 이상인 경우 또는 전방 도로의 곡률이 일정 수준 이상인 경우 등에는 이에 대응하는 예상 변속단을 설정할 수 있고, 구배도 또는 곡률이 더 커질수록 예상 변속단은 더 낮아지도록 설정할 수 있다. 또한, 구배도가 커질수록 주행부하가 커지므로 예상 요구 구동력은 더 커지도록 설정할 수 있다. 내리막길 같은 경우에는 반대로 제어할 수 있다.
즉, 강한 토크가 필요한 경우와 약한 토크가 필요한 경우를 단계별로 나누어 예상 구동력 또는 예상 변속단을 기설정해두고 산출할 수 있다.
미리 산출한 제2예측위치(A2)에서의 예상 요구 구동력 및 예상 변속단은 제2예측위치(A2)의 일정 거리만큼 이전의 지점을 예측제어포인트로 설정하여 제2예측위치(A2)에 도달하기 전에 미리 구동원 및 변속기를 예상 요구 구동력 및 예상 변속단으로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측시스템의 구성도를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측시스템은, 차량의 주행 정보를 감지하는 센서부(10); 제1예측위치(A1)에 도달한 경우, 센서부(10)에서 감지된 주행 정보를 이용하여 제1예측위치(A1)에서의 차량의 실제 주행 조건을 실측하는 실측부(20); 및 차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치(A1)에 도달한 경우, 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차를 반영하여 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측하는 예측부(30);를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측시스템은, 도로정보가 기저장된 메모리(40);를 더 포함하고, 센서부(10)는, 차량의 위치정보를 센싱하는 위치센서;를 포함하며, 예측부(30)는, 위치센서의 차량 위치정보 또는 메모리(40)에 저장된 제1예측위치(A1)의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
예측부(30)는, 차량 위치정보 또는 제1예측위치(A1)의 도로정보에 따른 제1예측위치(A1)의 예상 구배도를 산출하고, 산출한 예상 구배도를 이용하여 예상 주행 조건을 예측할 수 있다.
센서부(10)는, 차량의 속도 또는 가속도를 측정하는 동작센서;를 포함하고, 실측부(20)는 차량이 제1예측위치(A1)를 통과할 때 동작센서에서 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다. 동작센서는 가속도센서일 수 있고, 종방향 G센서일 수 있다.
실측부(20)는, 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 제1예측위치(A1)의 실측 구배도를 산출하고, 산출한 실측 구배도를 이용하여 실제 주행 조건을 실측할 수 있다.
예측부(30)는, 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치(A1)에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치(A1)에서의 실제 주행 조건의 오차에 따른 주행 조건 수정량을 산출하여 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 수정할 수 있다.
차량의 휠에 구동력을 제공하는 구동원(60); 예측한 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치(A2)에서의 예상 요구 구동력을 산출하고, 산출한 예상 요구 구동력을 기반으로 구동원(60)을 예측 제어하는 구동제어부(50);를 더 포함할 수 있다.
구동원(60)의 구동력을 증속 또는 감속하여 휠에 전달하는 변속기(70); 및 예측한 제2예측위치(A2)에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치(A2)에서의 예상 변속단을 산출하고, 산출한 예상 변속단을 기반으로 변속기(70)를 예측 제어하는 구동제어부(50);를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법을 적용하기 전과 후의 예상 주행부하와 실제 주행부하를 도시한 그래프이다.
(a)에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법을 적용하기 전에는 예상 주행부하와 실제 주행부하 사이에 오차가 존재하고, 이러한 오차는 보상되지 않으므로 계속해서 오차가 유지되는 경향을 볼 수 있다.
다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법을 적용한 (b)를 참조하면, 초반에는 예상 주행부하와 실제 주행부하 사이에 오차가 존재하지만, 차량이 주행하면서 이동 거리가 증가함에 따라 예상 주행부하와 실제 주행부하 사이의 오차는 학습 보상되어 거의 일치하는 경향을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 예상 주행 조건 예측방법을 적용하면, 차량이 주행함에 따라 예상 주행부하와 실제 주행부하 사이의 오차가 학습 보상되어 더 정확한 예상 주행부하를 예측할 수 있고, 정확하게 예측된 예상 주행부하에 따라 구동원 및 변속기를 예측 제어하여 예상되는 주행을 최적으로 대비할 수 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 센서부 20 : 실측부
30 : 예측부 40 : 메모리
50 : 구동제어부 60 : 구동원
70 : 변속기

Claims (20)

  1. 차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치를 선정하고, 제1예측위치에서의 차량의 예상 주행 조건을 예측하는 단계;
    차량이 제1예측위치에 도달한 경우, 제1예측위치에서의 차량의 실제 주행 조건을 실측하는 단계; 및
    제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차를 반영하여 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계;를 포함하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계에서는, 차량의 위치정보 또는 제1예측위치의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제1예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계에서는, 제1예측위치의 예상 구배도를 이용하여 예상 주행 조건을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    예상 주행 조건은 차량 전체의 공기저항, 휠과 도로 사이의 구름저항 및 예상 구배도에 따른 구배저항의 합으로 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1예측위치에서의 실제 주행 조건을 실측하는 단계에서는, 차량이 제1예측위치를 통과할 때 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 실제 주행 조건을 실측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    제1예측위치에서의 실제 주행 조건을 실측하는 단계에서는, 차량이 제1예측위치를 통과할 때 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 제1예측위치의 실측 구배도를 산출하고, 산출한 실측 구배도를 이용하여 실제 주행 조건을 실측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    실제 주행 조건은 차량 전체의 공기저항, 휠과 도로 사이의 구름저항 및 실측 구배도에 따른 구배저항의 합으로 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계에서는, 제2예측위치에서의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차에 따른 주행 조건 수정량을 산출하여 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 수정하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    주행 조건 수정량은 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차와 비례하도록 주행 조건 수정량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    주행 조건 수정량은 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 기설정된 제1기준값 이하인 경우, 주행 조건 수정량은 기설정된 최소 주행 조건 수정량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    주행 조건 수정량은 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차의 크기가 기설정된 제2기준값 이상인 경우, 주행 조건 수정량은 기설정된 최대 주행 조건 수정량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 단계 이후에, 예측한 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치에서의 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 산출하는 단계; 및
    산출한 예상 요구 구동력 또는 예상 변속단을 기반으로 구동원 또는 변속기를 예측 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측방법.
  13. 차량의 주행 정보를 감지하는 센서부;
    제1예측위치에 도달한 경우, 센서부에서 감지된 주행 정보를 이용하여 제1예측위치에서의 차량의 실제 주행 조건을 실측하는 실측부; 및
    차량이 주행하면서 향후 지나갈 것으로 예상되는 제1예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치에 도달한 경우, 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차를 반영하여 차량이 향후 지나갈 것으로 예상되는 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하는 예측부;를 포함하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    도로정보가 기저장된 메모리;를 더 포함하고,
    센서부는, 차량의 위치정보를 센싱하는 위치센서;를 포함하며,
    예측부는, 위치센서의 차량 위치정보 또는 메모리에 저장된 제1예측위치의 도로정보를 이용하여 예상 주행 조건을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    예측부는, 차량 위치정보 또는 제1예측위치의 도로정보에 따른 제1예측위치의 예상 구배도를 산출하고, 산출한 예상 구배도를 이용하여 예상 주행 조건을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
  16. 청구항 13에 있어서,
    센서부는, 차량의 속도 또는 가속도를 측정하는 동작센서;를 포함하고,
    실측부는 차량이 제1예측위치를 통과할 때 동작센서에서 측정한 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 실제 주행 조건을 실측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    실측부는, 속도정보 또는 가속도정보를 이용하여 제1예측위치의 실측 구배도를 산출하고, 산출한 실측 구배도를 이용하여 실제 주행 조건을 실측하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
  18. 청구항 13에 있어서,
    예측부는, 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 예측하고, 제1예측위치에서의 예상 주행 조건과 제1예측위치에서의 실제 주행 조건의 오차에 따른 주행 조건 수정량을 산출하여 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 수정하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
  19. 청구항 13에 있어서,
    차량의 휠에 구동력을 제공하는 구동원;
    예측한 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치에서의 예상 요구 구동력을 산출하고, 산출한 예상 요구 구동력을 기반으로 제2예측위치에서 구동원을 제어하는 구동제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
  20. 청구항 13에 있어서,
    구동원의 구동력을 증속 또는 감속하여 휠에 전달하는 변속기; 및
    예측한 제2예측위치에서의 예상 주행 조건을 기반으로 제2예측위치에서의 예상 변속단을 산출하고, 산출한 예상 변속단을 기반으로 제2예측위치에서 변속기를 제어하는 구동제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 조건 예측시스템.
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