KR20200029788A - 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법 - Google Patents

전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법 Download PDF

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Abstract

전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법은, 제어기가 상기 친환경 차량의 전방의 주행환경정보를 수신하는 단계와, 상기 제어기가 상기 주행환경정보에 근거하여 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도를 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 감속 목표 속도에 근거하여 예측 감속 에너지를 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 감속 목표 속도에 근거하여 상기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리에 상기 친환경 차량의 구동 모터에 의해 충전될 예측 충전 에너지를 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 예측 감속 에너지 및 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 친환경 차량의 예측 유압 제동 에너지가 발생되는 지 여부를 판단하는 단계와, 상기 예측 감속 에너지가 상기 예측 충전 에너지를 초과하는 것으로 판단되어 상기 예측 유압 제동 에너지가 발생되지 않을 때, 상기 제어기가 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 구동 모터가 회생 제동을 수행하도록 제어하는 단계를 포함한다.

Description

전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING DECELERATION OF ENVIRONMENTALLY FRIENDLY VEHICLE USING FRONT DRIVING ENVIRONMENT INFORMATION}
본 발명은 차량의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법에 관한 것이다.
친환경 자동차는 연료전지 자동차, 전기자동차, 플러그인 전기자동차, 하이브리드 자동차를 포괄하는 것으로, 통상적으로 구동력 발생을 위한 모터를 구비한다.
이러한 친환경 자동차의 일례인 하이브리드 자동차(hybrid vehicle)는 내연기관 엔진(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용한다. 즉, 하이브리드 자동차는 내연기관 엔진의 동력과 모터의 동력을 효율적으로 조합하여 사용한다.
하이브리드 자동차는, 엔진, 모터, 엔진과 모터 사이에서 동력을 단속하는 엔진 클러치, 변속기, 차동기어장치, 배터리, 상기 엔진을 시동하거나 엔진의 출력에 의해 발전을 하는 시동 발전기, 및 차륜으로 구성될 수 있다.
또한, 하이브리드 자동차는, 하이브리드 자동차의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(hybrid control unit), 엔진의 동작을 제어하는 엔진 제어기(engine control unit), 모터의 동작을 제어하는 모터 제어기(motor control unit), 변속기의 동작을 제어하는 변속 제어기(transmission control unit), 및 배터리를 제어하고 관리하는 배터리 제어기(battery control unit)로 구성될 수 있다.
상기 배터리 제어기는 배터리 관리 시스템(battery management system)으로 호칭될 수 있다. 상기 시동 발전기는 ISG(integrated starter & generator) 또는 HSG(hybrid starter & generator)라 호칭되기도 한다.
상기와 같은 하이브리드 자동차는 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(electric vehicle mode), 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 모터의 회전력을 보조동력으로 이용하는 HEV 모드(hybrid electric vehicle mode), 자동차의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 제동 및 관성 에너지를 모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동 모드(regenerative braking mode) 등의 주행모드로 운행할 수 있다.
관련기술인 미국등록특허번호 US 9,070,305 는 차량의 주행정보(위치, 방향, 높이)와 신호등의 정보를 이미지와 색으로 감지하여 신호등의 위치정보를 계산하는 방법을 제공할 수 있다.
관련기술인 미국등록특허번호 US 7,825,825는 차량에 신호등 정보를 제공하고 안내하는 방법을 개시(disclosure)할 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제(목적)는, 친환경 차량의 전방의 주행환경 정보(또는 교통 정보)를 활용하여 친환경 차량의 감속 제어를 수행할 수 있는, 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결(달성)하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법은, 제어기가 상기 친환경 차량의 전방의 주행환경정보를 수신하는 단계와, 상기 제어기가 상기 주행환경정보에 근거하여 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도를 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 감속 목표 속도에 근거하여 예측 감속 에너지를 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 감속 목표 속도에 근거하여 상기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리에 상기 친환경 차량의 구동 모터에 의해 충전될 예측 충전 에너지를 결정하는 단계와, 상기 제어기가 상기 예측 감속 에너지 및 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 친환경 차량의 예측 유압 제동 에너지가 발생되는 지 여부를 판단하는 단계와, 상기 예측 감속 에너지가 상기 예측 충전 에너지를 초과하는 것으로 판단되어 상기 예측 유압 제동 에너지가 발생되지 않을 때, 상기 제어기가 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 구동 모터가 회생 제동을 수행하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법은, 상기 예측 감속 에너지가 상기 예측 충전 에너지 이하인 것으로 판단되어 상기 예측 유압 제동 에너지가 발생될 때, 상기 제어기가 상기 예측 유압 제동 에너지에 근거하여 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 수행하도록 제어하는 단계와, 상기 유압 제동이 수행된 후, 상기 제어기가 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 구동 모터가 회생 제동을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 주행환경정보는 정적 교통정보 및 동적 교통정보를 포함할 수 있다.
상기 친환경 차량의 감속 목표 속도를 결정하는 단계는, 상기 제어기가 상기 주행환경정보의 정적 교통정보에 포함된 상기 친환경 차량의 제한 속도와 상기 친환경 차량이 감속 주행하는 도로의 정체도에 근거하여 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도를 결정하는 단계를 포함하고, 상기 제어기는 상기 도로의 정체도를 상기 주행환경정보의 동적 교통정보를 이용하여 계산할 수 있다.
상기 제어기는 상기 동적 교통 정보의 교통상황 정보에 포함된 도로 구간별 차량대수, 도로 구간별 거리, 및 도로 구간별 차량의 평균 속도에 근거하여 상기 도로의 정체도를 계산할 수 있다.
상기 예측 감속 에너지를 결정하는 단계는, 상기 제어기가 상기 정적 교통 정보와, 상기 친환경 차량의 종방향 주행부하 모델에 근거하여 상기 친환경 차량의 주행 부하를 계산하는 단계와, 상기 제어기가 상기 주행 부하 및 상기 감속 목표 속도에 근거하여 예측 감속 파워를 계산하는 단계와, 상기 제어기가 상기 예측 감속 파워에 상기 친환경 차량이 감속 이벤트에 도달할 때까지 걸리는 시간을 곱하여 상기 예측 감속 에너지를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 예측 충전 에너지를 결정하는 단계는, 상기 제어기가 상기 친환경 차량의 속도가 상기 감속 목표 속도가 될 때 상기 구동 모터에 의해 생성되는 파워와 상기 구동 모터의 에너지 변환 효율에 근거하여 상기 구동 모터에 의해 상기 배터리에 충전될 예측 모터 충전 에너지를 계산하는 단계와, 상기 제어기가 현재 배터리 충전 가용 에너지에서 상기 예측 모터 충전 에너지를 감산하여 상기 친환경 차량의 속도가 상기 감속 목표 속도가 될 때 상기 배터리에 충전될 것으로 예측되는 예측 배터리 충전 에너지를 계산하는 단계와, 상기 제어기가 상기 예측 배터리 충전 에너지와 상기 예측 모터 충전 에너지 중 최대값을 선택하여 상기 예측 충전 에너지를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 유압 제동을 수행하도록 제어하는 단계는, 상기 제어기가 상기 예측 감속 에너지와 상기 예측 충전 에너지가 동일한 시점을 유압 제동 시작시점으로 결정하고 상기 유압 제동 시작 시점에 대응하는 상기 친환경 차량의 기준 속도를 메모리에 저장하는 단계와, 상기 친환경 차량의 속도에서 상기 기준 속도를 감산한 값이 속도 기준값 미만일 때, 상기 제어기가 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 시작하도록 제어하는 단계와, 상기 친환경 차량의 실제 유압 제동 에너지가 상기 예측 유압 제동 에너지를 초과할 때, 상기 제어기는 상기 브레이크 장치가 상기 유압 제동을 종료하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어기는 상기 브레이크 장치의 실제 유압 제동 토크, 상기 친환경 차량의 휠 속도, 및 상기 친환경 차량에 포함된 변속기의 기어비에 근거하여 상기 실제 유압 제동 에너지를 계산할 수 있다.
상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 유압 제동을 수행하도록 제어하는 단계는, 상기 제어기가 상기 예측 감속 에너지와 상기 예측 충전 에너지가 동일한 시점을 유압 제동 시작시점으로 결정하고 상기 유압 제동 시작 시점에 대응하는 상기 친환경 차량의 기준 속도를 메모리에 저장하는 단계와, 상기 친환경 차량의 실제 감속 에너지에서 상기 배터리에 상기 구동 모터에 의해 충전될 실제 충전 에너지를 감산한 값이 에너지 기준값 미만일 때, 상기 제어기는 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 시작하도록 제어하는 단계와, 상기 친환경 차량의 실제 유압 제동 에너지가 상기 예측 유압 제동 에너지를 초과할 때, 상기 제어기는 상기 브레이크 장치가 상기 유압 제동을 종료하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 친환경 차량의 감속 제어 방법은, 친환경 차량의 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리의 충전을 위한 마진(margin)(또는 마진 예측량)과 구동 모터의 배터리에 대한 충전 마진이 충분할 때 친환경 차량을 유압 제동에 의해 감속시키지 않고 구동 모터만을 제어하여 친환경 차량을 회생 제동(regenerative braking)을 통해 감속시키고, 배터리의 충전을 위한 마진이 부족할 때 차량의 유압 제동의 시작 시점(또는 개입시점)을 예측하여 상기 유압 제동의 시작 시점에 특정한 유압 제동량으로 차량을 감속시킬 수 있다. 따라서, 구동 모터에 의한 차량의 제동량이 증가(예, 최대화)되고, 차량의 주행 에너지가 향상되고, 차량의 감속 목표 속도가 효과적으로 추종될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다.
도 2는 도 1에 도시된 친환경 차량의 감속 제어 방법이 적용되는 친환경 차량을 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다.
도 3은 도 1에 도시된 유압 제동을 시작하는 단계를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 유압 제동을 종료하는 단계를 설명하는 도면이다.
본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "전기적 또는 기계적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
친환경 차량의 주행에너지 최적화를 위해 차량의 전방정보를 활용하여 주행 에너지 향상을 위한 차량의 감속 목표속도 프로파일이 예측되고 상기 감속 목표속도를 추종하는 제어가 수행(또는 진행)될 때, 차량에 포함된 구동 모터의 배터리에 대한 충전제한과 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리의 충전제한이 존재하기 때문에 차량의 유압 제동(또는 마찰 제동)이 필요할 수 있다. 따라서, 충전제한이 발생하는 시점을 예측하여 일정 유압의 유압 제동 개입을 미리 진행함으로써 원활한 차량의 감속 목표 속도 추종을 위한 모터 토크 마진(margin)(또는 배터리의 충전을 위한 마진)이 확보될 필요가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법을 설명하는 흐름도(flowchart)이다. 도 2는 도 1에 도시된 친환경 차량의 감속 제어 방법이 적용되는 친환경 차량을 설명하는 블락 다이어그램(block diagram)이다. 도 3은 도 1에 도시된 유압 제동을 시작하는 단계를 설명하는 도면이다. 도 4는 도 1에 도시된 유압 제동을 종료하는 단계를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 수신 단계(S105)에서 친환경 차량에 포함된 제어기(controller)는 AVN(Audio Video Navigation) 장치와 같은 내비게이션 장치(215)를 통해 친환경 차량의 전방의 주행환경정보를 수신할 수 있다. 제어기는 하이브리드 제어기(hybrid control unit, HCU)(230), 모터 제어기(motor control unit, MCU)(225), 브레이크 제어기(Brake control unit)(BCU)(245), 및 배터리 관리 시스템(battery management system, BMS)(235)를 포함할 수 있다.
제어기는, 예를 들어, 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 상기 마이크로프로세서를 포함하는 하드웨어일 수 있고, 상기 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법을 수행하기 위한 일련의 명령(instruction)을 포함할 수 있다. 상기 명령은 메모리(미도시)에 저장될 수 있다.
친환경 차량은, GPS(Global Positioning System) 수신기(210), 내비게이션 장치(215), 전기 모터와 같은 구동 모터(220), 모터 제어기(MCU)(225), 하이브리드 제어기(HCU)(230), 배터리 관리 시스템(BMS)(235), 배터리(240), 브레이크 제어기(BCU)(245), 및 브레이크 장치(또는 유압제동 장치)(250)를 포함한다. 텔레매틱스 서버(telematics server)(TMS)(205)는 친환경 차량 외부에 배치된 서버(server)이고 통신을 통해 친환경 차량의 내비게이션 장치(215)에 교통 정보를 제공할 수 있다.
내비게이션 장치(215)는 GPS(Global Positioning System) 수신기(210)로부터 수신되는 친환경 차량의 위치 정보와 텔레매틱스 서버 (telematics server)(TMS)(205)로부터 수신되는 교통 정보에 근거하여(또는 응답하여) 친환경 차량의 전방의 주행환경정보를 생성하고 상기 주행환경정보를 하이브리드 제어기(230)에 제공할 수 있다.
하이브리드 제어기(230)는 최상위 제어기로서 차량 네트워크(network)인 CAN(Controller Area Network)와 같은 네트워크로 연결되는 모터 제어기(MCU)(225)와 같은 제어기들을 통합 제어할 수 있고, 친환경 차량의 전체 동작을 제어할 수 있다.
하이브리드 제어기(230)는 상기 주행환경정보에 응답하여 모터 제어기(MCU)(225)에 감속 지령(command)(또는 감속제어 실행 지령(command))을 송신할 수 있다. 모터 제어기(MCU)(225)는 감속 지령(command)에 응답하여 모터 충전 제한 정보를 하이브리드 제어기(230)에 송신할 수 있다. 상기 모터 충전 제한 정보는 친환경 차량의 회생 제동이 수행될 때 구동 모터(220)의 성능(또는 사양(스펙(hardware specification)))으로 인해 발생되는 배터리(240)에 대한 충전 제한 정보를 지시(indication)할 수 있다. 상기 회생 제동은 친환경 차량의 제동 혹은 관성에 의한 타행(코스팅(coasting)) 주행 시 제동 및 관성 에너지를 친환경 차량의 구동 휠(driving wheel)을 구동하는 구동 모터(220)의 발전을 통해 회수하여 배터리(240)에 충전하는 것을 의미할 수 있다. 부연하여 설명하면, 전방의 신호등이나 커브길, 전방차량, 그 밖에 기타 물체가 있을 경우 액셀페달과 브레이크 페달을 모두 밟지 않은 상태에서 타행 주행을 통한 에너지 회수가 가능할 수 있다.
모터 제어기(MCU)(225)는 감속 지령(command)에 응답하여 구동 모터(220)를 감속시키고 친환경 차량을 감속시킬 수 있다. 구동 모터(220)는 감속량(또는 감속제어 실행량)을 모터 제어기(MCU)(225)를 통해 하이브리드 제어기(230)에 송신할 수 있다.
모터 제어기(MCU)(225)는 상기 네트워크를 통해 하이브리드 제어기(HCU)(230)로부터 출력되는 제어신호에 따라 구동모터(220)의 출력토크를 제어하여 최대의 효율을 갖는 영역으로 구동될 수 있도록 할 수 있다. 모터 제어기(MCU)는 복수개의 전력 스위칭소자로 구성되는 인버터(inverter)를 포함하며, 인버터를 구성하는 전력 스위칭 소자는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET, FET, 트랜지스터(TR), 및 릴레이(relay) 중 하나로 구성될 수 있다. 인버터는 배터리(240)에서 공급되는 DC 전압(직류 전압)을 3상 교류 전압으로 변환시켜 구동 모터(220)를 구동할 수 있다.
구동 모터(220)는 모터 제어기(MCU)(225)로부터 출력되는 3상 교류전압에 의해 동작되어 토크를 발생시키고, 타행 주행(coasting drive) 또는 회생 제동에서 발전기로 동작되어 회생에너지를 배터리(240)에 공급할 수 있다.
하이브리드 제어기(230)는 배터리 관리 시스템(BMS)(235)로부터 배터리 충전 제한 정보를 수신할 수 있다. 상기 배터리 충전 제한 정보는 친환경 차량의 회생 제동이 수행될 때 배터리(240)의 성능(또는 사양(스펙(hardware specification)))으로 인해 발생되는 배터리(240)의 충전 제한 정보를 지시(indication)할 수 있다.
배터리 관리 시스템(BMS)(235)은 배터리(240)의 상태를 감시하고 관리할 수 있고, 배터리(240)의 충전상태(state of charge)를 측정하는 센서(sensor)를 포함할 수 있다.
배터리(240)는 다수개의 단위 셀(unit cell)로 이루어지며, 친환경 차량의 휠(또는 구동 휠)에 구동력을 제공하는 구동모터(220)에 전압을 제공하기 위한, 예를 들어, 직류 350(Volt) 내지 450V의 고전압이 저장될 수 있다.
브레이크 제어기(BCU)(245)는 하이브리드 제어기(HCU)(230)로부터 수신되는 유압제동 시작 정보와 예측 유압 제동 에너지(또는 유압제동 예측량)에 응답하여 브레이크 장치(250)를 구동시키는 유압 제동 토크를 발생시킬 수 있다. 브레이크 제어기(BCU)(245)는 브레이크 장치(250)에 의해 수행되는 유압제동 실행량을 하이브리드 제어기(230)에 송신할 수 있다.
상기 주행환경정보는 정적 교통정보와, 신호등 정보와 교통 상황 정보를 포함하는 동적(dynamic) 교통정보를 포함할 수 있다. 정적 교통정보는 도로의 구배와 곡률, 톨 게이트(toll gate) 위치, IC(인터체인지) 위치, 도로의 제한 속도, 차량의 좌/우 회전 정보, 과속 방지턱 위치, 또는 과속 카메라 위치 정보를 포함하는 고정밀 지도(맵) 정보일 수 있다. 상기 신호등 정보는 신호변경 주기, 녹색신호 시간, 적색 신호시간, 적색신호 잔여시간, 녹색신호 잔여기간, 신호등까지의 잔여거리, 또는 신호등의 위치 정보를 포함할 수 있다. 상기 교통상황 정보는 도로 구간별 차량대수, 도로 구간별 거리, 또는 도로 구간별 차량의 평균 속도를 포함할 수 있다. 교통상황 정보에 근거하여 황색(yellow)신호시간이 적색신호시간에 포함될 지 또는 녹색신호시간에 포함될 지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 교통상황 정보에 따라 차량 흐름이 좋을 때는 황색(yellow)신호시간이 녹색신호시간에 포함될 수 있고, 교통상황 정보에 따라 차량 흐름이 나쁠 때는 황색(yellow)신호시간이 적색신호시간에 포함될 수 있다. 차량의 안전을 위해, 항상 황색(yellow)신호시간이 적색신호시간에 포함될 수 있다.
결정 단계(S110)에 따르면, 상기 제어기는 상기 주행환경정보에 근거하여 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도(Vtgt)(또는 예측값인 감속 목표 속도 프로파일(profile))를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 상기 주행환경정보의 정적 교통정보에 포함된 상기 친환경 차량의 제한 속도와 친환경 차량이 감속 주행하는 도로의 정체도에 근거하여 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도(또는 감속 제어 목표 속도)를 결정할 수 있다. 제어기는 상기 동적 교통 정보의 교통상황 정보에 포함된 도로 구간별 차량대수, 도로 구간별 거리, 및 도로 구간별 차량의 평균 속도에 근거하여 상기 도로의 정체도를 계산할 수 있다.
결정 단계(115)에 따르면, 상기 제어기는 상기 감속 목표 속도에 근거하여 예측 감속 에너지(예, 음의 값을 가지는 예측 감속 요구 에너지)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 도로의 구배와 곡률을 포함하는 상기 정적 교통 정보와, 친환경 차량의 종방향 주행부하 모델에 따른 아래의 수학식들을 이용하여 상기 친환경 차량의 주행 부하(FR)를 계산할 수 있다.
주행부하 = 공기저항에 의한 부하 + 구름저항에 의한 부하 + 경사저항에 의한 부하
Figure pat00001
상기 수학식에서, ρ는 대기 중 공기밀도(kg/m3)이고, Cd는 공기저항 계수로서 음의 부호이고, A는 친환경 차량의 정면 면적(m2)이고, V는 상기 감속 목표 속도인 친환경 차량의 속도이고, m은 친환경 차량의 무게이고, g는 중력 가속도이고,
Figure pat00002
는 저항 계수이고, β는 친환경 차량이 주행하는 도로의 경사각(기울기)일 수 있다.
상기 제어기는 상기 주행부하에 상기 감속 목표 속도를 곱하여 예측 모터 파워(또는 예측 감속요구 파워(power))를 계산할 수 있다. 제어기는 상기 예측 감속 파워에 친환경 차량이 감속 이벤트(event)(예, 톨 게이트(toll gate), IC(인터체인지), 과속 카메라, 차량의 좌/우 회전, 또는 신호등 신호)에 도달할 때까지 걸리는 시간을 곱하여 상기 예측 감속 에너지를 계산(또는 결정)할 수 있다.
결정 단계(S120)에 따르면, 상기 제어기는 상기 감속 목표 속도에 근거하여 상기 친환경 차량의 구동 모터(220)에 전력을 공급하는 배터리(240)에 구동 모터(220)에 의해 충전될 예측 충전 에너지(또는 예측 충전 가용 에너지)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 아래의 수학식을 이용하여 구동 모터(220)에 의해 배터리(240)에 충전될 수 있는 예측 모터 충전 에너지를 계산할 수 있다.
예측 모터 충전 에너지 =
Figure pat00003
상기 수학식에서, 예측 모터 파워는 친환경 차량의 속도가 감속 목표 속도가 될 때 구동 모터(220)에 의해 생성(또는 발전)되는 파워(또는 전력)를 의미할 수 있다.
상기 제어기는 현재 배터리(240)에 충전될 수 있는 현재 배터리 충전 가용 에너지에서 상기 예측 모터 충전 에너지를 감산(subtraction)하여 친환경 차량의 속도가 감속 목표 속도가 될 때 배터리에 충전될 수 있는 예측 배터리 충전 에너지를 계산할 수 있다. 제어기는 상기 예측 배터리 충전 에너지와 상기 예측 모터 충전 에너지 중 최대값을 선택하여 상기 예측 충전 에너지를 계산할 수 있다. 상기 예측 배터리 충전 에너지와 상기 예측 모터 충전 에너지는 각각 음의 값을 가질 수 있다.
판단 단계(S125)에 따르면, 상기 제어기는 상기 예측 감속 에너지 및 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 친환경 차량의 예측 유압 제동 에너지가 발생되는 지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 예측 감속 에너지에서 상기 예측 충전 에너지를 감산하여 상기 예측 유압 제동 에너지를 결정(또는 계산)할 수 있다.
상기 제어기에 의해 상기 예측 감속 에너지가 상기 예측 충전 에너지를 초과하는 것으로 판단되어 상기 예측 유압 제동 에너지가 발생되지 않을 때(또는 상기 예측 유압 제동 에너지가 존재하지 않을 때), 프로세스(process)인 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법은 제어 단계(S138)로 진행할 수 있다. 상기 제어기에 의해 상기 예측 감속 에너지가 상기 예측 충전 에너지 이하인 것으로 판단되어 상기 예측 유압 제동 에너지가 발생될 때(또는 상기 예측 유압 제동 에너지가 존재할 때), 프로세스(process)는 제어 단계(S130)로 진행할 수 있다.
제어 단계(S138)에 따르면, 상기 제어기는 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 구동 모터(220)가 회생 제동을 수행하도록 제어할 수 있다. 상기 예측 충전 에너지는 구동 모터(220)의 충전 가용 마진과 배터리(240)의 충전 가용 마진에 근거하여 결정될 수 있다.
제어 단계(S130)에 따르면, 상기 제어기는 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 시작하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어기는 상기 예측 감속 에너지와 상기 예측 충전 에너지가 동일한 시점(또는 지점)을 유압 제동 시작시점으로 결정하고 상기 유압 제동 시작 시점에 대응하는 친환경 차량의 기준 속도(Vref)(도 3의 참조 부호(310) 또는 도 4의 참조 부호(505))를 상기 메모리에 저장할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 그래프(graph)의 가로축은 친환경 차량이 감속 이벤트(305)에 도달할 때까지의 거리 또는 친환경 차량이 감속 이벤트(305)에 도달할 때까지 걸리는 시간을 지시(indication)할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 친환경 차량의 속도(또는 실제 속도)에서 기준 속도(Vref)를 감산한 값이 속도 기준값 미만일 때 또는 친환경 차량의 속도(실제 속도)가 기준 속도(Vref)로 감속될 때, 상기 제어기는 친환경 차량의 브레이크 장치(250)가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 시작하도록 제어할 수 있다. 친환경 차량의 속도는 친환경 차량의 속도 센서(sensor)에 의해 검출되어 제어기에 제공될 수 있다. 속도 센서는 친환경 차량의 휠(wheel)에 장착될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이 친환경 차량의 실제 감속 에너지(실제 감속 요구 에너지 또는 실제 감속 실행 에너지)에서 친환경 차량의 실제 충전 에너지(또는 실제 충전 가용 에너지)를 감산한 값이 에너지 기준값 미만일 때, 상기 제어기는 친환경 차량의 브레이크 장치(250)가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 시작하도록 제어할 수 있다. 도 4에서 참조 부호(510)는 실제 감속 에너지가 실제 충전 에너지에 최대로 접근하는 시점을 지시(indication)할 수 있다. 상기 실제 감속 에너지와 상기 실제 충전 에너지는 각각 음의 값을 가질 수 있다. 상기 제어기는 상기 속도 센서 및 배터리 SOC 센서를 포함하는 센서(sensor) 장치에 의해 검출된 값을 이용하여 상기 실제 감속 에너지 및 상기 실제 충전 에너지를 계산할 수 있다.
제어 단계(S135)에 따르면, 상기 제어기는 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 종료하도록 제어할 수 있다.
친환경 차량의 실제 유압 제동 에너지가 상기 예측 유압 제동 에너지를 초과할 때, 상기 제어기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 친환경 차량의 브레이크 장치(250)가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 종료하도록 제어할 수 있다. 도 4에서 참조 부호(515)는 실제 유압 제동 에너지가 예측 유압 제동 에너지를 초과하는 시점을 지시(indication)할 수 있다.
상기 제어기는 아래의 수학식을 이용하여 상기 실제 유압 제동 에너지를 계산할 수 있다.
Figure pat00004
제어 단계(S140)에 따르면, 상기 유압 제동이 수행된 후, 상기 제어기는 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 구동 모터(220)가 회생 제동을 수행하도록 제어할 수 있다. 상기 예측 충전 에너지는 구동 모터(220)의 충전 가용 마진과 배터리(240)의 충전 가용 마진에 근거하여 결정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 상기 친환경 차량의 전방의 주행환경정보에 따른 감속 이벤트(event)에서 제동을 위한 유압의 개입이 필요한 경우를 미리 예측하여, 유압 제동의 개입 분을 적절한 시점에 인가시켜 모터 또는 배터리의 충전 가용 마진을 확보하여 회생제동 허용량 마진을 확대하고 친환경 차량의 감속 목표 속도 추종성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 “~부(unit)” 또는 블록 또는 모듈은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부' 등은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
205: 텔레매틱스 서버
220: 구동 모터
230: 하이브리드 제어기
240: 배터리
250: 브레이크 장치

Claims (10)

  1. 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법에 있어서,
    제어기가 상기 친환경 차량의 전방의 주행환경정보를 수신하는 단계;
    상기 제어기가 상기 주행환경정보에 근거하여 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도를 결정하는 단계;
    상기 제어기가 상기 감속 목표 속도에 근거하여 예측 감속 에너지를 결정하는 단계;
    상기 제어기가 상기 감속 목표 속도에 근거하여 상기 구동 모터에 전력을 공급하는 배터리에 상기 친환경 차량의 구동 모터에 의해 충전될 예측 충전 에너지를 결정하는 단계;
    상기 제어기가 상기 예측 감속 에너지 및 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 친환경 차량의 예측 유압 제동 에너지가 발생되는 지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 예측 감속 에너지가 상기 예측 충전 에너지를 초과하는 것으로 판단되어 상기 예측 유압 제동 에너지가 발생되지 않을 때, 상기 제어기가 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 구동 모터가 회생 제동을 수행하도록 제어하는 단계
    를 포함하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법은,
    상기 예측 감속 에너지가 상기 예측 충전 에너지 이하인 것으로 판단되어 상기 예측 유압 제동 에너지가 발생될 때, 상기 제어기가 상기 예측 유압 제동 에너지에 근거하여 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 수행하도록 제어하는 단계; 및
    상기 유압 제동이 수행된 후, 상기 제어기가 상기 예측 충전 에너지에 근거하여 상기 구동 모터가 회생 제동을 수행하도록 제어하는 단계
    를 더 포함하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주행환경정보는 정적 교통정보 및 동적 교통정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도를 결정하는 단계는,
    상기 제어기가 상기 주행환경정보의 정적 교통정보에 포함된 상기 친환경 차량의 제한 속도와 상기 친환경 차량이 감속 주행하는 도로의 정체도에 근거하여 상기 친환경 차량의 감속 목표 속도를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 도로의 정체도를 상기 주행환경정보의 동적 교통정보를 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 동적 교통 정보의 교통상황 정보에 포함된 도로 구간별 차량대수, 도로 구간별 거리, 및 도로 구간별 차량의 평균 속도에 근거하여 상기 도로의 정체도를 계산하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 예측 감속 에너지를 결정하는 단계는,
    상기 제어기가 상기 정적 교통 정보와, 상기 친환경 차량의 종방향 주행부하 모델에 근거하여 상기 친환경 차량의 주행 부하를 계산하는 단계;
    상기 제어기가 상기 주행 부하 및 상기 감속 목표 속도에 근거하여 예측 감속 파워를 계산하는 단계; 및
    상기 제어기가 상기 예측 감속 파워에 상기 친환경 차량이 감속 이벤트에 도달할 때까지 걸리는 시간을 곱하여 상기 예측 감속 에너지를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 예측 충전 에너지를 결정하는 단계는,
    상기 제어기가 상기 친환경 차량의 속도가 상기 감속 목표 속도가 될 때 상기 구동 모터에 의해 생성되는 파워와 상기 구동 모터의 에너지 변환 효율에 근거하여 상기 구동 모터에 의해 상기 배터리에 충전될 예측 모터 충전 에너지를 계산하는 단계;
    상기 제어기가 현재 배터리 충전 가용 에너지에서 상기 예측 모터 충전 에너지를 감산하여 상기 친환경 차량의 속도가 상기 감속 목표 속도가 될 때 상기 배터리에 충전될 것으로 예측되는 예측 배터리 충전 에너지를 계산하는 단계; 및
    상기 제어기가 상기 예측 배터리 충전 에너지와 상기 예측 모터 충전 에너지 중 최대값을 선택하여 상기 예측 충전 에너지를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 유압 제동을 수행하도록 제어하는 단계는,
    상기 제어기가 상기 예측 감속 에너지와 상기 예측 충전 에너지가 동일한 시점을 유압 제동 시작시점으로 결정하고 상기 유압 제동 시작 시점에 대응하는 상기 친환경 차량의 기준 속도를 메모리에 저장하는 단계;
    상기 친환경 차량의 속도에서 상기 기준 속도를 감산한 값이 속도 기준값 미만일 때, 상기 제어기가 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 시작하도록 제어하는 단계; 및
    상기 친환경 차량의 실제 유압 제동 에너지가 상기 예측 유압 제동 에너지를 초과할 때, 상기 제어기는 상기 브레이크 장치가 상기 유압 제동을 종료하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 브레이크 장치의 실제 유압 제동 토크, 상기 친환경 차량의 휠 속도, 및 상기 친환경 차량에 포함된 변속기의 기어비에 근거하여 상기 실제 유압 제동 에너지를 계산하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 유압 제동을 수행하도록 제어하는 단계는,
    상기 제어기가 상기 예측 감속 에너지와 상기 예측 충전 에너지가 동일한 시점을 유압 제동 시작시점으로 결정하고 상기 유압 제동 시작 시점에 대응하는 상기 친환경 차량의 기준 속도를 메모리에 저장하는 단계;
    상기 친환경 차량의 실제 감속 에너지에서 상기 배터리에 상기 구동 모터에 의해 충전될 실제 충전 에너지를 감산한 값이 에너지 기준값 미만일 때, 상기 제어기는 상기 친환경 차량의 브레이크 장치가 상기 예측 유압 제동 에너지에 대응하는 유압 제동을 시작하도록 제어하는 단계; 및
    상기 친환경 차량의 실제 유압 제동 에너지가 상기 예측 유압 제동 에너지를 초과할 때, 상기 제어기는 상기 브레이크 장치가 상기 유압 제동을 종료하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전방의 주행환경정보를 이용한 친환경 차량의 감속 제어 방법.
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