KR101601890B1 - 차량 제어 시스템을 위한 적어도 하나의 기준 값의 결정을 위한 방법 및 모듈 - Google Patents

차량 제어 시스템을 위한 적어도 하나의 기준 값의 결정을 위한 방법 및 모듈 Download PDF

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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 차량의 제어 시스템을 위한 기준 값을 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, - 차량을 위한 설정 속도(vset)를 결정하고, - 경로 구간들로 이루어진 예정 노정에 대한 운행경로를 결정하고, - 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(sj) 중에, - 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 운행경로를 따라 차량 속도의 제1 예측치(vpred_cc)를 생성하는 단계와, - 다음 시뮬레이션 사이클(sj+1)에서의 사용될 모터 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 vlim1 및 vlim2와 예측 차량 속도(vpred_cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와, - 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서의 상기 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 운행경로를 따라 차량 속도의 제2 예측치(vpred_Tnew)를 생성하는 단계와, - 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 vmin 및 vmax와 예측 차량 속도(vpred_Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와, - 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서의 상기 제2 비교 및 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew) 중 적어도 하나에 기초하여, 기준 값을 결정하는 단계를 실행하고, - 상기 기준 값에 따라서 차량을 제어하는 것을 포함한다.

Description

차량 제어 시스템을 위한 적어도 하나의 기준 값의 결정을 위한 방법 및 모듈{METHOD AND MODULE FOR DETERMINING OF AT LEAST ONE REFERENCE VALUE FOR A VEHICLE CONTROL SYSTEM}
본 발명은 청구범위 독립항의 전제부에 따라 차량 내의 제어 시스템을 위한 적어도 하나의 기준 값(reference value)을 결정하기 위한 방법 및 모듈에 관한 것이다.
근래에는 모터 차량, 예를 들면 승용차, 트럭 및 버스에 크루즈 컨트롤(cruise control)이 일반화되어 있다. 크루즈 컨트롤의 목적은 미리 설정된 일정한 속도를 달성하는 것이다. 이는, 감속(retardation)을 방지하기 위하여 엔진 토크를 조정하거나, 내리막 주행(downhill run) 시에 차량이 자체 중량에 의하여 가속될 경우에 제동 기능을 적용함으로써 실시된다. 크루즈 컨트롤의 보다 일반적인 목적은 차량의 운전자를 위하여 편리한 운전성 및 향상된 승차감을 제공하는 것이다. 일반적으로, 크루즈 컨트롤이 구비된 차량의 운전자는, 평탄한 도로(level road)에서 자신이 원하는 차량의 유지 속도로서, 설정 속도(set speed)(vset)를 선택한다. 이때에, 크루즈 컨트롤은 엔진의 제어를 위하여 사용되는 기준 속도(reference speed)(vref)를 차량의 엔진 시스템에 제공한다. 따라서, 설정 속도(vset)는 크루즈 컨트롤로의 입력 신호로서 간주될 수 있고, 기준 속도(vref)는 크루즈 컨트롤로부터의 출력 신호로서 간주될 수 있으며 엔진의 제어를 위하여 사용된다.
근래의 통상적인 크루즈 컨트롤(CC)은 일반적으로 차량의 운전자에 의하여 설정 속도(vset)의 형태로 설정된 일정한 기준 속도(vref)를 유지하며, 따라서 여기에서 설정 속도는 예를 들면 운전자에 의하여 선택된 소망 속도이고, 근래의 일반적인 크루즈 컨트롤에 있어서, 기준 속도는 일정하고 설정 속도와 동일하다(즉, vref = vset). 기준 속도(vref)의 값은 차량이 이동하는 중에 운전자에 의하여 조정될 때에만 변한다. 이때에, 가능하다면 차량의 속도가 기준 속도(vref)에 상응하도록, 기준 속도(vref)는 차량을 제어하는 제어 시스템으로 전송된다. 차량에 자동 기어변속(gearchange) 시스템이 구비되어 있으면, 차량이 기준 속도(vref)를 유지할 수 있도록, 즉 소망 설정 속도(vset)를 유지할 수 있도록, 기어는 기준 속도(vref)에 기초하여 그 시스템에 의하여 변속될 수 있다.
구릉 지역(hilly terrain) 내에서, 크루즈 컨트롤 시스템은 오르막(uphill)과 내리막(downhill)에서 설정 속도(vset)를 유지하려고 할 것이다. 이는, 특히 차량이 구릉의 정상(crest)을 지나 내리막(downgrade)으로 진입하면서 가속되는 현상을 일으킬 수도 있다. 따라서, 설정 속도(vset)를 초과하는 것을 방지하기 위하여 제동될 필요가 있거나, 정속 브레이크(constant speed brake)가 작동하는 속도(vkfb)에 도달하는데, 이는 연료-낭비적(fuel-expensive) 차량 운전 방식이다. 차량이 구릉의 정상에서 가속되지 않는 경우에도, 내리막에서 설정 속도(vset) 또는 정속 브레이크의 작동 속도(vkfb)를 초과하는 것을 방지하기 위하여 제동될 필요가 있다.
특히 구릉지의 도로에서 연료 소모를 감소시키기 위하여, 스카니아(Scania)의 에코크루즈®(Ecocruise®)와 같은 경제적인 크루즈 컨트롤이 개발되어 왔다. 이러한 크루즈 컨트롤은 차량의 현재 주행 저항을 예측하며, 과거의 주행 저항(historical running resistance)에 관한 정보도 구비한다. 경제적인 크루즈 컨트롤에는 지형 정보를 포함하는 지도 데이터가 제공될 수도 있다. 따라서, 차량은 예를 들면 GPS에 의하여 지도 상에서의 위치가 확인되며, 전방의 도로를 따라서 주행 저항이 예측된다. 따라서, 차량의 기준 속도(vref)는 연료 절감을 위하여 여러 유형의 도로에 대하여 최적화될 수 있으며, 이 경우에 기준 속도(vref)는 설정 속도(vset)와 다를 수 있다. 이러한 사양은 운전자에 의해 선택된 설정 속도(vset)와 기준 속도(vref)가 서로 다르더라도 허용되는 크루즈 컨트롤, 즉 기준 속도-조정형(reference speed-regulating) 크루즈 컨트롤에 관한 것이다.
경제적인 크루즈 컨트롤의 또 다른 개발의 일례는 "선견형" 크루즈 컨트롤("look ahead" cruise control, LACC)로서, 기준 속도(vref)를 결정하기 위하여, 전방 도로의 구역의 지식, 즉 전방 도로의 특성의 지식을 이용하는 전략적 형태의 크루즈 컨트롤이다. 따라서, LACC는 기준 속도-조정형 크루즈 컨트롤의 일례이며, 더욱 연료 절감을 달성하기 위하여, 기준 속도(vref)는 운전자에 의해 선택된 설정 속도(vset)와 다르더라도 소정 범위 내에서 허용된다.
전방 도로 구역의 지식은, 예를 들면 주요 지세(prevailing topology), 도로 굴곡, 교통 상황, 도로 공사(roadwork), 교통 밀도(traffic density) 및 도로의 상태에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이는 전방 구역에서의 속도 제한 및 도로 변의 교통 표지를 또한 포함할 수 있다. 그와 같은 지식은 예를 들면 위치 정보, 예를 들면 GPS(범지구 측위 시스템) 정보, 지도 정보 및/또는 지형도(topographical map) 정보, 일기 예보, 차량들 사이에 통신되는 정보 및 무선(radio)으로 제공되는 정보로부터 이용 가능하다. 이러한 모든 정보는 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 전방의 도로에서의 속도 제한에 관한 정보는, 제한 속도가 더 낮은 구역에 이르기 전에 차량의 속도를 저하시킴으로써 연료 효율적 감속을 달성하기 위하여 사용될 수 있다. 유사하게, 예를 들면 전방의 환상교차로(roundabout) 또는 교차로(intersection)를 나타내는 도로 표지의 지식은, 차량이 환상교차로 또는 교차로에 이르기 전에 제동함으로써 연료 효율적 제동을 달성하기 위하여 사용될 수도 있다.
LACC 크루즈 컨트롤은, 예를 들면 가파른 오르막(steep upgrade) 전에, 기준 속도(vref)가 설정 속도(vset)를 초과하는 수준까지 증가될 수 있게 하는데, 그 이유는 차량이 그와 같은 경사로에서 엔진 성능에 비하여 높은 트레인 중량(train weight)으로 인하여 속도를 상실할 것으로 예상되기 때문이다. 유사하게, 가파른 내리막 전에는, 차량이 높은 트레인 중량으로 인하여 그와 같은 내리막에서 가속될 것으로 예상(예측)되므로, LACC 크루즈 컨트롤은 기준 속도(vref)가 설정 속도(vset) 미만의 수준까지 감소되는 것을 가능하게 한다. 여기에서의 개념은, 차량이 내리막 주행을 시작하는 속도를 감소시키면, (내리막 전에 분사된 연료의 양에 반영되는 바와 같이) 제동 시에 손실되는 에너지 및/또는 공기 저항 손실을 감소시킬 수 있다는 것이다. 따라서, LACC 크루즈 컨트롤은 실질적으로 이동 시간(journey time)에 영향을 미치지 않으면서 연료 소모를 감소시킬 수 있다.
따라서, 구릉 지역 내에서, 기준 속도-조정형 크루즈 컨트롤은, 통상의 크루즈 컨트롤과는 달리, 차량의 속도를 능동적으로(actively) 변경할 수 있다. 예를 들면, 내리막에 의하여 제공되는 무상의 에너지(cost-free energy)를 더욱 활용하는 것을 가능하게 함으로써 제동에 의해 에너지를 손실하지 않도록, 차량의 속도는 가파른 내리막 전에 감소될 것이다. 차량이 너무 많은 속도 및 시간을 상실하는 것을 방지하기 위하여, 속도는 가파른 오르막 전에 증가될 수도 있다.
기준 속도-조정형 크루즈 컨트롤의 문제점은, 크루즈 컨트롤이 기준 속도(vref)를 얼마만큼 변경하여도 허용될 것인지에 관하여 제어 시스템이 결정하기 어렵다는 점이다.
그 이유는, 특정 상황에서 기준 속도(vref)가 변경되어도 소정 범위 내에서 허용되는 것이 적절한 경우에, 외부 파라미터, 예를 들면 교통 상황, 운전자 성격 및 지형이 그러한 범위에 영향을 미칠 수도 있기 때문이다. 더욱 넓은 속도 범위는, 일반적으로 연료가 더욱 절감되게 하지만, 주위 교통에 방해가 될 수도 있는 큰 속도 변화를 또한 일으킨다.
전술한 스카니아 에코크루즈® 기능에 있어서는, 트럭의 속도 제한(흔히 89km/h)과 설정 속도보다 20km/h 낮지만 반드시 60km/h 이상인 하한 속도 사이에 엄격히 규정된 속도 범위가 존재한다.
미국 공개 특허 공보 제US 2003/0221886호는 속도 범위가 설정되어 있는 크루즈 컨트롤에 관한 것이다. 그 시스템은 내리막과 오르막을 예상하고 이를 연산에 통합하지만, 명세서에는 이를 실제로 어떻게 실행하는지에 대하여 상세히 설명되어 있지 않다.
독일 공개 특허 공보 제DE 10 2005 045 891호는 차량 속도의 변화가 허용되는 범위를 설정하는 차량용 크루즈 컨트롤 시스템에 관한 것이다. 그 목적은 특히 차량이 겪게 되는 풍황(wind condition)을 고려하기 위한 것이다.
일본 공개 특허 공보 제JP 2007-276542호는, 연료 소모를 감소시키기 위하여, 미리 설정된 속도에 대하여 차량의 속도가 변동하여도 허용되는 크루즈 컨트롤에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 차량의 속도를 조절할 때에 전방의 도로 구역을 고려하는 크루즈 컨트롤을 위한 개선된 모듈 및 방법을 제안하는 것이며, 특히 차량 조작을 단순화하고 운전자에게 사용자-친화적인 도움을 제공하는 모듈 및 방법을 제안하는 것이다. 본 발명은 그와 같은 기능을 위한 사용자 인터페이스에 관한 것이다.
본 발명의 한 태양에 따르면, 위에 기재된 목적은 전술한 모듈에 있어서 이하의 구성을 특징으로 하는 모듈을 사용함으로써 적어도 부분적으로 달성되는데, 그 모듈은,
- 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여, 경로 구간(route segment)들을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치(characteristic)를 갖는 노정(itinerary)에 대한 운행경로(horizon)를 결정하도록 구성된 운행경로 유닛(horizon unit)과,
- 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(sj) 중에,
- 설정 속도(vset)가 기준 속도(vref)로 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 운행경로를 따라 차량 속도의 제1 예측치(vpred_cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계와,
- 다음 시뮬레이션 사이클(sj +1)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(vpred _ cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와,
- 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 운행경로를 따라 차량 속도의 제2 예측치(vpred_Tnew)를 생성하는 단계와,
- 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와,
- 상기 설정 속도가 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의해 구획되는 범위 내에 존재하도록, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)에 기초하여, 운행경로를 따라, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를 수행하도록 구성된 연산 유닛과,
- 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템에 제공하도록 구성된 제공 유닛(providing unit)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 한 태양에 따르면, 위에 기재된 목적은 전술한 방법에 있어서 이하의 구성을 특징으로 하는 방법을 적용함으로써 적어도 부분적으로 달성되는데, 그 방법은,
- 차량을 위한 설정 속도(vset)를 획득하고,
- 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 노정에 대한 운행경로를 결정하되, 하나 이상의 경로 구간을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 갖는 운행경로를 결정하고,
- 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(sj) 중에,
- 설정 속도(vset)가 기준 속도(vref)로 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 운행경로를 따라 차량 속도의 제1 예측치(vpred_cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계와,
- 다음 시뮬레이션 사이클(sj +1)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(vpred _ cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와,
- 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 운행경로를 따라 차량 속도의 제2 예측치(vpred_Tnew)를 생성하는 단계와,
- 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와,
- 상기 설정 속도(vset)가 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의해 구획되는 범위 내에 존재하도록, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)에 기초하여, 운행경로를 따라, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를 실행하고,
- 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템에 제공하도록 구성된 제공 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
차량의 연료 소비는 본 발명에 따른 조정에 의하여 최소화될 수 있는데, 그 이유는 차량의 노정에 관한 정보가 고려되기 때문이다. 예를 들면 고도 정보(altitude information)를 포함하는 내장형 데이터베이스의 형태의 지도 데이터 및 측위 시스템, 예를 들면 GPS는, 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 데에 사용될 수 있는 노정을 따라 도로 지형에 관한 정보를 제공한다. 그 후에, 제어 시스템에 적어도 하나의 기준 값이 제공되어, 제어 시스템은 이러한 하나 이상의 기준 값에 따라서 차량을 조정하게 된다.
기준 값의 크기에 대한 한계를 규정, 즉 차량의 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 하측 및 상측 한계 속도(vmin 및 vmax)를 규정하는 방법을 적용하면, 예측 가능하고 확실한 방식으로, 하나 이상의 차량의 제어 시스템에 의해 사용되는 기준 값을 신속하게 연산할 수 있다.
본 발명에 따르면, 운전자는 설정 속도(vset) 및 범위, 즉 설정 속도(vset)에 대한 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)들을 수동으로 설정할 수 있으며, 크루즈 컨트롤은 그 한계 값들 사이에서 능동적으로 작동하도록 허용된다. 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은, 한 실시 형태에 따르면, 설정 속도(vset)와 관련될 수 있다. 이러한 관계는, 여러 실시 형태에 따르면, 설정 속도(vset)의 백분율 또는 미리 설정된 속도 값, 예를 들면 설정 속도(vset)와 관련하여 미리 결정된 km/h 수치의 형태를 갖는다. 미리 규정된 여러 범위 폭이 운전자에 의하여 선택될 수도 있다.
이러한 실시 형태는 크루즈 컨트롤의 파라미터 설정을 매우 사용자-친화적이게 한다. 1회 또는 2회의 매우 간단한 입력에 의하여, 운전자는 차량이 어떻게 제어될 것인지를 결정할 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 범위, 즉 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 자동으로 결정된다. 이러한 설정은 적절한 범위 폭의 연산에 기초하며, 예를 들면 전방의 차량과의 시간 간격이 짧으면 범위가 좁고 시간 간격이 길어지면 범위가 넓어지도록, 시간 간격의 길이가 고려될 수 있다.
범위의 자동 설정은, 운전자가 크루즈 컨트롤 시스템으로의 입력 대신에 전방의 도로에 전념할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 물론 차량 운전의 안전성을 증가시킨다.
본 발명의 바람직한 실시 형태들은 종속 청구항들 및 상세한 설명에 기재되어 있다.
이하에는 첨부 도면과 관련하여 본 발명이 기재되어 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 조정 모듈을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따라 모듈이 실행하는 단계들에 대한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시 형태에 따라 모듈이 실행하는 단계들에 대한 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 한 태양에 따라 차량의 속도를 제어하기 위한 모듈을 나타낸다. 모듈은 차량에 대한 소망 신호, 즉 설정 속도(vset)를 수신하도록 구성된 입력 유닛을 포함한다. 운전자는, 예를 들면 차량이 운전자의 소망 속도를 유지하도록, 속도(vset)를 설정할 수 있다. 입력 유닛은 제2 하측 한계 값(vmin) 및 제2 상측 한계 값(vmax)에 대한 입력 값을 수신하도록 또한 구성될 수 있다. 모듈은 지도 데이터와 위치 데이터에 의하여 노정에 대한 운행경로(H)를 결정하도록 구성된 운행경로 유닛을 또한 포함한다. 운행경로는 경로 구간들로 이루어지며 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 구비한다. 구간의 특성치의 가능한 일례는 라디안(radian) 단위의 경로 구간의 구배(α)이다.
본 발명의 설명에 있어서는, 차량에 대한 위치 데이터를 결정하기 위하여 GPS(범지구 측위 시스템)가 사용되지만, 전문가라면 이러한 데이터를 제공하기 위하여 다른 유형의 범지구적 또는 지역적 측위 시스템이 고려될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 그와 같은 측위 시스템은 차량의 위치를 결정하기 위하여 예를 들면 무선 수신기를 이용할 수도 있다. 차량은 주위를 주사하고 그에 따라 위치를 결정하기 위하여 센서를 사용할 수도 있다.
도 1은 지도(지도 데이터) 및 GPS(위치 데이터)로부터 노정에 관한 정보가 모듈에 어떻게 제공되는지를 나타낸다. 노정은 예를 들면 CAN(제어기 영역 네트워크(controller area network)) 버스를 통하여 축차적으로 모듈에 전송된다. 모듈은 조정을 위하여 기준 값을 사용하는 하나 이상의 제어 시스템으로부터 분리될 수 있거나 그 일부일 수 있다. 그와 같은 제어 시스템의 일례는 차량의 엔진 제어 시스템이다. 제어 시스템은 차량의 다른 적정 제어 시스템, 예를 들면 크루즈 컨트롤, 기어박스 컨트롤 시스템 또는 기타 제어 시스템일 수도 있다. 제어 시스템은 여러 파라미터들에 기초하여 조정을 수행하므로, 각 제어 시스템을 위하여 일반적으로 운행경로가 취합된다. 대안적으로, 지도 및 측위 시스템을 처리하는 유닛은, 조정을 위하여 기준 값을 사용하는 시스템의 일부일 수 있다. 모듈 내에서, 노정의 분할정보(bit)는 운행경로 유닛에서 취합되어 운행경로를 구성하고, 프로세서 유닛에 의하여 처리되어 내부 운행경로(internal horizon)를 생성하며, 이에 기초하여 제어 시스템은 조정을 수행할 수 있다. 운행경로는 그 후에 GPS 및 지도 데이터를 구비하는 유닛으로부터의 노정의 새로운 분할정보에 의하여 연속적으로 보완되어, 소망 길이의 운행경로를 유지한다. 따라서, 차량이 이동 중일 때에, 운행경로는 연속적으로 갱신된다.
CAN은 차량 내에서의 사용을 위하여 특별히 개발된 직렬 버스 시스템이다. CAN 데이터 버스는 센서, 조정 구성요소, 액추에이터, 제어 장치 등 사이의 디지털 데이터 교환을 가능하게 하며, 2개 이상의 제어 장치가 소정 센서로부터의 신호에 접속함으로써 신호를 이용하여 신호에 연결된 구성요소들을 제어할 수 있도록 보장한다. 도 1에 도시된 유닛들 사이의 각 연결은 케이블, 데이터 버스, 예를 들면 CAN(제어기 영역 네트워크) 버스, MOST(미디어 지향성 시스템 전송(media orientated system transport)) 버스, 또는 기타 버스 구성, 또는 무선 연결 중에서 하나 이상의 형태를 가질 수 있다.
모듈은, 미리 정해진 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계들을 각각 포함하는 다수의 시뮬레이션 사이클(sj) 중에, 각각의 시뮬레이션 사이클 내에서, 소망 속도(vset)가 기준 속도(vref)로 부여되었을 때에 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 운행경로를 따라 차량 속도의 제1 예측치(vpred_cc)를 생성하도록 구성된 연산 유닛을 또한 포함하며, 제1 예측치는 상기 경로 구간의 특성치에 의존한다. 다음 시뮬레이션 사이클(sj+1)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2)과 제1 예측 차량 속도(vpred_cc) 사이에 제1 비교가 또한 실행된다.
그 후에, 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 차량 엔진 토크(T)에 기초하여, 운행경로를 따라 차량 속도의 제2 예측치(vpred_Tnew)가 생성된다. 따라서, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서 차량 속도의 제2 예측치(vpred_Tnew)가 생성되면, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)은 여기에서 이전 시뮬레이션 사이클(sj)에서의 제1 비교를 사용한다.
제2 비교에서, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)는 차량의 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)과 비교된다. 이어서, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)에 기초하여 차량이 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값이 결정된다. 본 발명에 따르면, 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)들은, 설정 속도(vset)가 이 한계 값들에 의해 구획된 범위 내에 존재하도록 결정된다. 본 발명의 여러 실시 형태에 따라서 이러한 한계 값들이 어떻게 결정되는지에 관해서는, 이하에 더욱 상세히 기재되어 있다.
모듈은 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템에, 예를 들면 전송함으로써, 제공하도록 또한 구성된다.
모듈 및/또는 연산 유닛은, 본 발명에 따른 방법의 모든 연산, 예측 및 비교를 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서 및 메모리 유닛을 포함한다. 여기에서 프로세서라 함은, 프로세서인 마이크로컴퓨터, 예를 들면 디지털 신호 처리를 위한 회로(디지털 신호 프로세서, DSP) 또는 미리 정해진 특정 기능을 갖는 회로(용도 특정형 집적회로(application specific integrated circuit, ASIC))를 의미한다. 연산 유닛은 메모리 유닛에 연결되며, 메모리 유닛은 예를 들면 연산 유닛이 필요로 하는 저장 프로그램 코드 및/또는 저장 데이터를 연산 유닛에 제공하여, 연산 유닛이 연산을 수행할 수 있게 한다. 연산 유닛은 연산의 일부 결과 또는 최종 결과를 메모리 유닛 내에 저장하도록 또한 구성된다.
본 발명에 따른 차량 속도의 제어를 위한 방법 및 여러 실시 형태들은 컴퓨터 프로그램 내에서 실시될 수도 있으며, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 내에서 예를 들면 상기 프로세서 내에서 실행되면, 컴퓨터 프로그램에 의하여 컴퓨터가 본 발명의 방법을 적용하게 된다. 컴퓨터 프로그램은 일반적으로 디지털 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 가지며, 적절한 메모리, 예를 들면 ROM(판독-전용 메모리), PROM(프로그래밍 가능한 판독-전용 메모리), EPROM(소거 가능한 PROM), 플래시 메모리, EEPROM(전기적으로 소거 가능한 PROM), 하드 디스크 유닛 등을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품의 컴퓨터-가독형 매체 내에 수용된다.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따라 차량의 속도를 제어하기 위한 방법의 단계들에 대한 흐름도이다. 본 방법은, 차량이 유지하도록 소망되는 설정 속도로서 vset를 획득하는 제1 단계(A)와, 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 각 구간에 대하여 적어도 하나의 특성치를 갖는 경로 구간들을 포함하는 노정에 대한 운행경로를 결정하고 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)들에 의하여 구획되는 범위 내에 설정 속도(vset)가 존재하도록 그 한계 값들을 결정하는 제2 단계(B)를 포함한다. 여기에서 이러한 한계 값들은 운전자 입력에 기초하여 결정될 수 있고 그리고/또는 전방의 차량과의 시간 간격(time gap)과 같은 파라미터에 기초하여 자동적으로 결정될 수 있다. 이에 대해서는 이하에 더욱 상세히 설명되어 있다.
본 발명에 따르면, 그 후에 운행경로의 길이를 따라 다수의 시뮬레이션 사이클이 실행된다. 시뮬레이션 사이클(sj)은 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계들을 포함하며, 시뮬레이션 사이클(sj) 중에 이하의 단계들이 실시된다.
C1) 소망 속도(vset)가 기준 속도(vref)로 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 운행경로를 따라 차량 속도의 제1 예측치(vpred_cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계.
C2) 다음 시뮬레이션 사이클(sj +1)에서 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2)과 제1 예측 차량 속도(vpred _ cc)의 제1 비교를 실행하는 단계.
C3) 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 경우에, 운행경로를 따라 차량 속도의 제2 예측치(vpred_Tnew)를 생성하는 단계. 따라서, 시뮬레이션 사이클(sj) 중에, C1)에 따른 예측 및 C3)에 따른 예측은 도 2에 도시된 바와 같이 병행적으로 실시된다. 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서 제1 예측 차량 속도(vpred_cc)와 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2)의 제1 비교의 결과는, 이번 시뮬레이션 사이클(sj) 중에 차량 속도의 제2 예측치(vpred_Tnew)를 생성하는 데에 사용될 토크(T)를 결정한다.
C4) 차량 속도가 존재하여야 하고 설정 속도(vset)를 포함하는 범위를 구획하는 단계 B)에서 결정된 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)과 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계.
C5) 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)에 기초하여, 차량 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계.
따라서, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)은 단계 C1 내지 단계 C5를 포함한다. 시뮬레이션 사이클(sj)에 대하여 필요한 총 시간은 속도(f)에 의존한다. 모든 5개의 단계(C1 내지 C5)가 5Hz의 속도로 실시되면, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에는 1초가 소요된다.
추가 단계 D)로서, 상기 적어도 하나의 기준 값은 그 후에 차량의 제어 시스템으로 예를 들면 CAN 버스를 통하여 전송됨으로써 제공되어 차량 내에서 사용되며, 상기 적어도 하나의 기준 값에 따라서 차량의 속도가 조정된다.
본 발명에 따른 방법은 이러한 적어도 하나의 기준 값을 결정할 때에 일정하고 미리 결정된 프로세서 부하를 발생시키며, 따라서 운전자는 시스템으로의 1회의 입력에 의하여 이러한 기준 값의 결정 방식을 용이하게 설정할 수 있다.
따라서, 설정 속도(vset)는 소망 크루즈 컨트롤 속도와 관련된 운전자의 입력 신호이고, 적어도 하나의 기준 값은 차량이 조정되는 데에 기초가 되는 값이다. 적어도 하나의 기준 값은 바람직하게는 기준 속도(vref), 기준 토크(Tref) 또는 기준 엔진 속도(ωref)이다.
기준 속도(vref)는 엔진 제어 유닛의 속도 조정기(speed regulator)에 제공된다. 통상의 크루즈 컨트롤에 있어서는, 위에 언급된 바와 같이, 기준 속도(vref)는 설정 속도와 동일하다(즉, vref = vset). 이때에 속도 조정기는 기준 속도(vref)에 기초하여 엔진의 토크 조정기로부터 필요 토크를 요구함으로써 차량의 속도를 제어한다. 적어도 하나의 기준 값이 기준 토크(Tref)인 실시 형태에 따르면, 기준 값은 엔진 토크 조정기에 직접 전송될 수 있다. 적어도 하나의 기준 값이 기준 엔진 속도(ωref)인 실시 형태에서는, 기준 값은 엔진의 속도 조정기에 직접 전송될 수 있다.
노정에 관한 정보를 이용함으로써, 속도 조정기에 제공되는 차량의 기준 속도(vref)는 연료 절감, 안정성 향상 및 승차감 개선에 적합하도록 조정될 수 있다. 전문가라면 이해할 수 있는 바와 같이, 다른 제어 시스템에는 다른 기준 값이 조정될 수도 있다. 내리막보다는 오르막을 주행하기 위하여 그리고 기어를 변속하지 않고 가파른 언덕을 오르기 위해서는 더욱 큰 토크가 필요하므로, 지형은 특히 대형 차량의 동력 트레인의 제어에 크게 영향을 미친다.
본 발명에 따르면, 기준 값은 효율적인 연산 방식으로 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 적용하도록 구성된 모듈은, 모듈에 의해 조정되도록 의도된 기준 값을 갖는 제어 시스템의 일부일 수도 있고, 제어 시스템과는 분리된 독립적인 모듈일 수도 있다.
노정은 여기에서 차량에 대한 단일 노정으로서 예시되었으나, 전문가라면 지도 및 GPS 또는 기타 측위 시스템으로부터의 정보에 의하여 가능한 여러 노정이 포함될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 운전자는 예를 들면 계획된 여정의 출발 및 도착 지점을 또한 등록할 수 있으며, 이에 기초하여 유닛은 적절한 경로를 모색하기 위하여 지도 데이터 등을 이용한다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)는 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)들에 의해 구획된 범위 내에 존재하여 한다. 이는, 기준 속도(vref)일 수 있는 적어도 하나의 기준 값이 그러한 한계 값들에 의해 구획된 범위 내에 존재한다는 것을 의미한다(즉, vmin ≤ vref ≤ vmax). 이 범위는 그 자체가 설정 속도에 상대적인 것이므로, 설정 속도(vset)를 또한 포함한다(즉, vmin ≤ vset ≤ vmax). 따라서, 조정 모듈이 차량의 속도에 대한 내부 운행경로를 예측할 때에, 차량의 제어 시스템에 의하여 나중에 사용될 기준 값은 이 범위 내에서 변화하는 것이 허용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)는 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의하여 구획된 범위 외측에 적어도 부분적으로 존재하여도 허용될 수 있다.
예를 들면, 특정 상황에서, 예를 들면 차량이 속도를 상실하게 될 가파른 오르막에서, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)가 제2 상측 한계 값(vmax)보다 작거나 같고 추가 하측 한계 값(vmin2)보다 작거나 같아지게 하기 위하여, 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)는 감속을 가능한 한 감소시킬 수 있다. 따라서, 차량이 오르막에서 속도를 덜 상실하도록, 차량의 속도는 오르막 전에 증가한다.
다시 말하자면, 조정은 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의해 구획된 범위 내에 차량 속도를 유지시키려고 하지만, 오르막의 시작부에서의 초기 속도는 본 발명에 따라 조절되어, 예를 들면 차량이 자체의 트레인 중량에 의해 당연히 감속 및/또는 가속되는 구릉지 도로에서, 통상의 크루즈 컨트롤의 경우에 비하여 차량 속도가 더욱 일정해진다.
운전자에 따라서는 속도 범위의 크기가 얼마나 되어야 하는지에 대한 만족도가 다르므로, 운전자가 속도 범위를 변경할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 도로의 유형, 예를 들면 교통 차로, 도로의 크기, 급커브 도로(tight bend) 및 가파른 언덕과 같은 그러한 인자들은 속도 범위에 대한 운전자 만족도에 또한 영향을 미칠 수 있다.
운전자의 성격도 속도 범위의 크기에 대한 만족도에 영향을 미칠 수 있으며, 예를 들어 내리막에 접근하였을 때에 속도를 감소시키면, 이는 이동 시간이 손실되는 것으로 간주될 수 있으므로, 스트레스는 그와 같이 속도를 감소시키려는 자발적 의지에 악영향을 미칠 수 있다.
예를 들면, 트레인 중량이 크면, 운전자는 절감을 위한 시스템의 가능성을 증가시키기 위하여 넓은 속도 범위를 원할 수 있다.
본 발명에 따르면, 운전자는 설정 속도(vset) 및 크루즈 컨트롤이 능동적으로서 작동하도록 허용되는 범위, 즉 설정 속도(vset)에 대한 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)을 수동으로 설정하기 위하여 입력 유닛을 사용할 수 있다. 범위의 경계는 바람직하게는 운전대 내의 또는 계기판(instrument panel) 상의 하나 이상의 버튼에 의하여 설정된다.
미리 설정된 여러 범위 폭이 운전자에 의해서 또한 선택될 수 있다. 입력을 위하여 하나의 버튼이 사용될 경우에, 그 버튼을 반복해서 가압함으로써, 범위 폭이 다른 여러 수준(level)이 단계별로 검색될 수 있다. 여러 범위 폭은 바람직하게는 디스플레이 상에 제시된다. 그 대신에, 입력 유닛이 다수의 버튼을 포함하면, 그 중 하나는 하측 한계 값(vmin)을 설정하고 다른 하나는 상측 한계 값(vmax)을 설정하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 버튼은, 입력 유닛 상에서, 설정 속도(vset)를 입력하기 위하여 사용되는 버튼 등의 근방에 위치하는 것이 바람직하다. 전문가라면, 이러한 입력을 위하여 실질적으로 모든 적절한 장치, 예를 들면 버튼, 레버(lever), 손잡이(knob), 터치 스크린, 메뉴 선택 장치 등이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 설정 속도(vset)와 관련된다.
설정 속도(vset)와 관련된 수준을 사용하는 비-제한적 예에 따르면, 사용자는, 80km/h의 설정 속도(vset)와, 설정 속도에 대하여 km/h 단위의 각각의 하측 및 상측 상대치로서 예를 들면 아래에 기재된 바와 같은 수준을 채택한다.
Figure 112014069041379-pct00001
이 예에서, 사용자가 수준 1을 선택하면, 이는 기준 속도(vref)가 75km/h와 82km/h 사이에서 변하는 것이 허용된다는 것을 의미한다.
따라서, 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의해 구획된 범위에 대하여, 한 실시 형태에 따르면, 설정 속도(vset)와 관련된 범위 폭이 다른 소정 개수의 여러 수준이 존재한다. 여기에서, 설정 속도(vset)와 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax) 사이의 상대치는 각각 설정 속도(vset) 미만 및 초과의 미리 결정된 제1 및 제2 km/h 수치이다.
다른 실시 형태에 따르면, 설정 속도(vset)와 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax) 사이의 상대치는 각각 설정 속도(vset) 미만 및 초과의 미리 결정된 제1 및 제2 백분율이다. 이 실시 형태에 따르면, 이 한계 값들은 2% 내지 20%, 바람직하게는 4% 내지 15%만큼 설정 속도(vset)의 값과 상이할 수 있다.
설정 속도(vset)와 관련된 수준을 사용하는 비-제한적 예에 따르면, 사용자는, 80km/h의 설정 속도(vset)와, 설정 속도(vset)에 대하여 퍼센트 단위의 하측 및 상측 상대치로서 예를 들면 아래에 기재된 바와 같은 수준을 채택한다.
Figure 112014069041379-pct00002
이 예에서, 운전자가 수준 1을 선택하면, 이는 기준 속도(vref)가 68km/h와 80km/h 사이에서 변하는 것이 허용된다는 것을 의미한다.
범위 폭에 대하여 미리 결정된 여러 수준이 존재하는 이러한 실시 형태는 크루즈 컨트롤의 파라미터 설정이 매우 사용자-친화적이게 한다. 1회 또는 2회의 매우 간단한 입력에 의하여, 운전자는 여기에서 차량의 속도가 어떻게 제어될 것인지를 결정할 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 서로 독립적으로 설정될 수 있다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 범위, 즉 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 자동적으로 결정된다. 이러한 설정은 적절한 범위 폭의 연산에 기초한다. 예를 들어, 차량이 전방의 차량에 대한 시간 간격을 설정할 수 있는 적응형 크루즈 컨트롤(adaptive cruise control)(자율 지능형 크루즈 컨트롤(autonomous intelligent cruise control, AICC))을 또한 구비하면, 이 시간 간격은 위의 수준 선택에 또한 고려될 수 있다. 그와 같은 경우에, 더욱 짧은 시간 간격은 작은 속도 범위(작은 범위 폭)의 수준과 관련되고, 더욱 긴 시간 간격은 더욱 큰 속도 변동(큰 범위 폭)을 허용하는 수준과 관련된다.
범위의 자동 설정은, 운전자가 크루즈 컨트롤 시스템으로의 입력 대신에 전방의 도로에 전념할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 물론 차량 운전의 안전성을 증가시킨다.
범위 폭을 결정하는 위에 기재된 방법들은, 기준 값을 결정할 때에, 운전자, 교통 상황 및 지형에 최적인 범위가 항상 달성될 수 있게 한다. AICC 및 수준에 의한 범위 선택 모두가 이용될 수 있다면, 양자를 선택하기 위하여 바람직하게는 동일 버튼이 사용될 수 있다. 더욱이, 운전자는 시스템에 영향을 미칠 수 있으며, 그에 의하여 이러한 기능에 대한 운전자의 만족도가 증가하고 차량 운전을 보조하기 위하여 시스템을 사용하려는 의욕이 증가한다.
본 발명에 따른 제어에 의하여 차량의 이른바 감속기 크루즈 컨트롤(retarder cruise control)(정속 브레이크(constant speed brake))도 작동되는데, 그 이유는 정속 브레이크가 활성화되었을 때를 위한 한계 값(vkfb)이 본 발명에 따라 결정된 범위보다 항상 높기 때문, 즉 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의해 구획된 범위를 초과하기 때문이다.
도 3은, 적어도 하나의 기준 값을 결정함에 있어서, 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax) 및 이에 의하여 규정된 범위가 어떻게 이용되는지를 더욱 상세하게 도식적으로 나타내는 흐름도이다. 도면은, 제1 단계(S1)로서, 예측되고 있는 제1 예측 속도(vpred _ cc)를 나타낸다. 제1 예측 속도(vpred _ cc)는 N 단계 동안에 예측된 후에, 제2 단계(S2)에 도시된 바와 같이 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2)들 중 적어도 하나와 비교된다. 제1 예측 속도(vpred _ cc)가 제1 하측 한계 값(vlim1)보다 작으면 오르막이 확인되고, 제1 예측 속도가 제1 상측 한계 값(vlim2)보다 크면 내리막이 확인된다.
오르막이 확인되면, 즉 제1 예측 속도(vpred _ cc)가 제1 하측 한계 값(vlim1)보다 작으면, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는, 도 3 내의 단계 S21에 도시된 바와 같이, 다음 시뮬레이션 사이클(sj +1)에서 차량을 가속하는 토크(예를 들면, 최대 토크)로 선택된다. 그러나, 제2 예측 차량 속도는, 제1 예측 속도(vpred _ cc)가 제1 하측 한계 값(vlim1)보다 작았다는 것을 전제로 하여, 가능한 경우에는 제1 상측 한계 값(vlim2)을 초과할 수도 있다.
반면에 내리막이 확인되면, 즉 제1 예측 속도(vpred _ cc)가 제1 상측 한계 값(vlim2)보다 크면, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는, 도 3 내의 단계 S31에 도시된 바와 같이, 다음 시뮬레이션 사이클(sj +1)에서 차량을 감속하는 토크(예를 들면, 최소 토크)로 선택된다. 그러나, 제2 예측 차량 속도는, 제1 예측 속도(vpred _ cc)가 제1 상측 한계 값(vlim2)을 초과하였다는 것을 전제로 하여, 가능한 경우에는 제1 하측 한계 값(vlim1)보다 감소할 수도 있다. 한 실시 형태에 따르면, 도 1과 관련하여 위에 설명된 연산 유닛은 여기에 기재된 연산 및 비교를 실행하도록 구성된다.
위에 기재된 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 위에 기재된 제1 예측 속도(vpred _ cc)의 분석에 의하여 언덕이 확인되면, 하나 이상의 어느 기준 값에 기초하여 차량이 조정되어야 하는지를 결정하기 위하여, 구체적인 규칙(rule)이 적용된다. 이러한 실시 형태에 따르면, 연산 유닛은 적어도 하나의 기준 값을 결정하기 위한 규칙을 사용하도록 구성된다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)는 차량의 속도가 존재하여야 하는 범위를 규정하는 각각의 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)과 비교된다. 이러한 비교는 도 3에서의 단계 S22와 단계 32에서 실행된다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 그와 같은 규칙으로서, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)가 제2 하측 및 상측 한계 값에 의해 규정된 범위 내에 존재(즉, vmin ≤ vpred _ Tnew ≤ vmax)하면, 본 방법은 단계 S23 및 단계 S33으로 각각 진행하며, 여기에서 차량에 부여된 기준 값은 제2 예측 속도(vpred _ Tnew)를 나타내는 값으로 결정된다. 따라서, 차량의 속도가 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의하여 규정된 각각의 속도 한계들보다 증가하거나 감소하지 않도록 보장하는 것이 가능하다.
제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)는 단계 S21에서 가속 토크에 기초하여 예측되면 단계 S22에서 제2 상측 한계 값(vmax)과 비교된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 속도(vpred _ Tnew)는 제2 상측 한계 값(vmax)보다 작거나 같으면 단계 S23에서 기준 값으로 부여된다. 제2 예측 속도(vpred _ Tnew)가 제2 상측 한계 값(vmax)을 초과하지 않는 것으로 예측되면, 제1 예측 속도(vpred _ cc)가 제1 하측 한계 값(vlim1) 미만일 때의 시간 P1에서, 바람직하게는 기준 값으로서 제2 예측 속도(vpred _ Tnew)가 부여된다.
유사하게, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)는 감속 토크에 기초하여 예측되면 단계 S32에서 제2 하측 한계 값(vmin)과 비교된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)가 제2 하측 한계 값(vmin)보다 크거나 같으면, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)를 나타내는 기준 값이 단계 S33에서 부여된다. 제2 예측 속도(vpred _ Tnew)가 제2 하측 한계 값(vmin)보다 작지 않은 것으로 예측되면, 바람직하게는 제1 예측 속도(vpred _ cc)가 제2 상측 한계 값(vmax)을 초과할 때의 시간에 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)가 부여된다.
단계 S33에서, 한 실시 형태에 따르면, 감속에 기초하여, 제2 예측 차량 속도가 제2 한계 값(vmin)을 초과하고 추가 상측 한계 값(further upper limit value)(vmax2)을 또한 초과하거나, 제2 하측 한계 값(vmin) 또는 설정 속도(vset)와 관련된 추가 상측 한계 값(vmax2)과 같으면, 기준 속도(vref)는 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)를 나타내는 값으로 결정된다. 한 실시 형태에 따르면, 추가 상측 한계 값(vmax2)은 설정 속도와 상수의 합에 해당한다(즉, vmax2 = vset + c1). 다른 실시 형태에 따르면, 추가 상측 한계 값(vmax2)은 설정 속도(vset)에 인자(c1)를 곱한 값에 해당한다(즉, vmax2 = vset * c1). 이 인자(c1)는 예를 들면 그 값이 1.02이며, 추가 상측 한계 값(vmax2)이 설정 속도(vset)보다 2% 높다는 것을 의미한다.
단계 S23에서, 한 실시 형태에 따르면, 가속에 기초하는 제2 예측 속도가 제2 상측 한계 값(vmax)보다 작고 추가 하측 한계 값(vmin2)보다 또한 작거나, 제2 상측 한계 값(vmax) 또는 설정 속도와 관련된 추가 하측 한계 값(vmin2)과 같으면, 기준 속도(vref)는 가속에 기초하는 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew)에 해당하는 값으로 결정된다. 한 실시 형태에 따르면, 추가 하측 한계 값(vmin2)은 설정 속도(vset)에서 상수(c2)를 감산한 값에 해당한다(즉, vmin2 = vset - c2). 다른 실시 형태에 따르면, 추가 하측 한계 값(vmin2)은 설정 속도(vset)에 인자(c2)를 곱한 값에 해당한다(즉, vmin2 = vset * c2). 이 인자(c2)는 예를 들면 그 값이 0.98일 수 있고, 추가 하측 한계 값(vmin2)이 설정 속도(vset)보다 2% 작다는 것을 의미한다.
본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 방법에 따라 실행되는 시뮬레이션은 비용 함수를 이용함으로써 평가된다. 이는 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew) 및/또는 제3 예측 차량 속도(vpred _ Tk + new)에 대한 비용의 연산을 수반한다. 다시 말하자면, 여기에서 비용은 이러한 2개의 다른 모의 운전 모드에 대하여 연산된다. 이러한 평가는, 속도 프로파일(v), 에너지 소비량(E) 및 이동 시간(t) 중에서 적어도 하나의 연산에 기초하는 적어도 하나의 비용 함수(JTnew, JTk + new)의 이용을 수반한다.
여기에서 각각의 비용 함수(JTnew 및 JTk + new)는, 제2 및 제3 예측 차량 속도의 각각의 에너지 감소 및 이동 시간 감소를 제1 예측 차량 속도(vpred _ cc)와 대비하여 상기 가중 파라미터(β)로 가중 연산함으로써, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew) 및/또는 제3 예측 차량 속도(vpred _ Tk + new)에 대하여 결정될 수 있다.
그 후에, 제2 예측 차량 속도(vpred _ Tnew) 및/또는 제3 예측 차량 속도(vpred _ Tk + new)에 대한 비용 함수(JTnew 및 JTk + new)에는 제4 비교가 실시될 수 있으며, 이에 기초하여, 차량이 조정되는 데에 사용되는 기준 값이 결정된다.
본 발명은 위에 기재된 실시 형태로 제한되는 것은 아니다. 여러 대안 형태, 수정 형태 및 균등 형태가 이용될 수 있다. 따라서, 전술한 실시 형태는 첨부된 특허청구범위에 규정된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

Claims (18)

  1. 차량을 위한 설정 속도(vset)를 수신하도록 구성된 입력 유닛을 포함하며, 차량의 제어 시스템을 위한 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 모듈에 있어서,
    - 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여, 경로 구간들을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 갖는 노정에 대한 운행경로를 결정하도록 구성된 운행경로 유닛과,
    - 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(sj) 중에,
    - 설정 속도(vset)가 기준 속도(vref)로 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 운행경로를 따라 차량 속도의 제1 예측 차량 속도(vpred_cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측 차량 속도를 생성하는 단계와,
    - 다음 시뮬레이션 사이클(sj+1)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(vpred_cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와,
    - 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 운행경로를 따라 차량 속도의 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)를 생성하는 단계와,
    - 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와,
    - 상기 설정 속도가 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의해 구획되는 범위 내에 존재하도록, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)에 기초하여, 운행경로를 따라, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를
    수행하도록 구성된 연산 유닛과,
    - 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템에 제공하도록 구성된 제공 유닛을
    포함하는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 범위에 대한 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 운전자에 의하여 상기 입력 유닛을 통해 수동으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 범위에 대하여, 미리 결정된 수의 여러 폭들이 규정되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  4. 청구항 3에 있어서,
    각 범위 폭에 대한 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 각각 설정 속도(vset) 미만 및 초과의 미리 결정된 제1 및 제2 km/h 수치의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  5. 청구항 3에 있어서,
    각 범위 폭에 대한 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 각각 설정 속도(vset) 미만 및 초과의 미리 설정된 제1 및 제2 백분율의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 적정 범위 폭의 연산에 기초하여 자동적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 범위에 대한 폭은, 전방의 차량에 대한 시간 간격에 기초하여, 짧은 시간 간격에 대해서는 범위 폭이 더욱 작고 더욱 긴 시간 간격에 대해서는 범위 폭이 더욱 크도록, 자동적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 비교는, 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)가
    - 상기 제2 상측 한계 값(vmax)보다 작거나 같은 예측 차량 속도(vpred_Tnew), 즉 vpred_Tnew ≤ vmax 및
    - 상기 제2 하측 한계 값(vmin)보다 크거나 같은 예측 차량 속도(vpred_Tnew), 즉 vpred_Tnew ≤ vmin의
    기준들 중에서 적어도 하나를 충족하는지를 평가하는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 모듈.
  9. 차량의 제어 시스템을 위한 적어도 하나의 기준 값을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    - 차량을 위한 설정 속도(vset)를 획득하고,
    - 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 노정에 대한 운행경로를 결정하되, 하나 이상의 경로 구간을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 갖는 운행경로를 결정하고,
    - 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(sj) 중에,
    - 설정 속도(vset)가 기준 속도(vref)로 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 운행경로를 따라 차량 속도의 제1 예측 차량 속도(vpred_cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측 차량 속도를 생성하는 단계와,
    - 다음 시뮬레이션 사이클(sj+1)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(vlim1 및 vlim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(vpred_cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와,
    - 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(sj-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 운행경로를 따라 차량 속도의 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)를 생성하는 단계와,
    - 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와,
    - 상기 설정 속도가 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)에 의해 구획되는 범위 내에 존재하도록, 이번 시뮬레이션 사이클(sj)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)에 기초하여, 운행경로를 따라, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를 실행하며,
    - 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템에 제공하도록 구성된 제공 유닛을 포함하는
    것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 범위에 대한 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 운전자에 의하여 입력 유닛을 통해 수동으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 범위에 대하여, 미리 결정된 수의 여러 폭들이 규정되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    각 범위 폭에 대한 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 각각 설정 속도(vset) 미만 및 초과의 미리 결정된 제1 및 제2 km/h 수치의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    각 범위 폭에 대한 제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 각각 설정 속도(vset) 미만 및 초과의 미리 결정된 제1 및 제2 백분율의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    제2 하측 및 상측 한계 값(vmin 및 vmax)은 적정 범위 폭의 연산에 기초하여 자동적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 범위에 대한 폭은, 전방의 차량에 대한 시간 간격에 기초하여, 짧은 시간 간격에 대해서는 범위 폭이 더욱 작고 더욱 긴 시간 간격에 대해서는 범위 폭이 더욱 크도록, 자동적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  16. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 비교 시에, 제2 예측 차량 속도(vpred_Tnew)가
    - 상기 제2 상측 한계 값(vmax)보다 작거나 같은 예측 차량 속도(vpred_Tnew)(즉, vpred_Tnew ≤ vmax) 및
    - 상기 제2 하측 한계 값(vmin)보다 크거나 같은 예측 차량 속도(vpred_Tnew)(즉, vpred_Tnew ≤ vmin)의
    기준들 중에서 적어도 하나를 충족하는지를 평가하는 것을 특징으로 하는 기준 값 결정 방법.
  17. 차량 내의 컴퓨터 시스템에서 프로그램이 실행될 때에, 상기 컴퓨터 시스템이 청구항 9 또는 청구항 10의 방법에 따른 단계들을 수행하는 것을 가능하게 하는 프로그램이 기록된, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 매체.
  18. 삭제
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