KR101628495B1

KR101628495B1 - 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치와 방법

Info

Publication number: KR101628495B1
Application number: KR1020140137356A
Authority: KR
Inventors: 박준영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2016-06-08
Also published as: US20160101780A1; CN105501222B; CN105501222A; US9783200B2; KR20160043258A

Abstract

본 발명은 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치와 방법에 관한 것으로서, 감속이 필요한 상황에서 운전자에게 적절한 시점에 타행 운전을 안내하고 유도하여 에너지 회수를 통한 경제 운전이 가능하도록 하고, 주행거리 증대 및 연비 향상을 도모할 수 있는 친환경 자동차의 타행 주행 유도 장치와 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 제어기가 차속검출부를 통해 검출되는 차량의 현재차속을 취득하고, 데이터저장부의 맵 데이터와 GPS 수신부를 통해 수신된 GPS 정보로부터 차량 감속이 필요한 감속 이벤트의 위치와 각 감속 이벤트에서의 목표차속 정보를 취득하는 과정; 상기 제어기가 취득된 현재차속과 감속 이벤트에서의 목표차속에 기초하여 타행 주행 안내구간 내 차량 진입 여부를 확인하는 과정; 및 상기 제어기가 차량이 상기 타행 주행 안내구간에 진입함을 판단한 경우 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 정보를 출력하도록 정보제공부를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법, 및 이를 수행하는 타행 주행 유도 장치가 개시된다.

Description

친환경자동차의 타행 주행 유도 장치와 방법{Coast driving guide system and method for eco-friendly vehicle}

본 발명은 차량의 타행 주행 유도 장치와 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 연료전지 자동차(FCEV)와 같은 친환경자동차에서 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 가솔린이나 디젤 등과 같은 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차는 배기가스로 인한 환경오염, 이산화탄소로 인한 지구온난화, 오존 생성 등으로 인한 호흡기 질환 유발 등의 여러 문제점을 가지고 있다.

따라서, 전기동력으로 주행하는 자동차, 즉 모터를 작동시켜 주행하는 전기자동차(Electric Vehicle, EV)나, 엔진과 모터로 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지에서 생성되는 전력으로 모터를 작동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등의 친환경자동차가 개발되어 왔다.

이러한 친환경자동차에서는 브레이크에 의한 제동시 혹은 관성에 의한 타행 주행(coasting)시에 차량의 관성에너지를 모터의 발전동작을 통해 회수하여 배터리를 충전(모터 충전)하는 회생제동(Regenerative Braking, RB)이 수행된다.

특히, 전방에 교차로, 신호등, 곡선도로, 차량, 장애물 등의 감속 이벤트가 존재하여 차량 감속이 필요할 때, 이를 운전자가 사전에 인지하여 엑셀페달로부터 발을 떼주게 되면, 차량의 타행 주행 제어(Coasting Control)를 통하여, 즉 발전동작이 이루어지도록 하는 모터 토크 제어를 통하여 에너지 회수가 가능하다.

알려진 바와 같이, 친환경자동차에서는 차량 감속을 위해 운전자가 브레이크페달 오프(Brake Pedal off) 및 엑셀페달 오프(Accel Pedal off)를 유지하면, 차량의 타행 주행이 이루어지고, 이때 브레이크에 의한 차량 제동 없이 모터에 대한 타행 주행 토크(음의 토크임) 제어(Coasting Torque Control)를 통하여 차량을 감속시키는 동시에 모터에 의해 회수되는 에너지를 배터리에 저장한다.

여기서, 페달 오프(Pedal off)는 운전자가 해당 페달의 미조작 상태, 즉 페달로부터 발을 떼었을 때(페달을 릴리스(Pedal Release) 했을 때)를 의미하며, 반대로 페달 온(Pedal on)은 운전자가 해당 페달을 눌러 조작한 상태를 의미한다.

이렇게 친환경자동차에서는 제동이나 타행 주행시 모터를 이용하여 차량 에너지를 전기에너지로 회수하고, 회수되는 전기에너지를 배터리에 저장하여 모터를 구동하는데 재사용할 수 있도록 하는바, 이를 통해 차량의 주행거리 증대 및 연비 향상, 효율적인 에너지 이용을 도모한다.

한편, 도 1은 종래의 운전자 감속 패턴을 나타내는 도면으로, 대부분의 운전자는 전방에 감속 이벤트가 존재할 경우, 현재차속에서 목표차속으로 차량을 감속시키기 위하여 엑셀페달로부터 발을 뗀 뒤 브레이크페달을 밟아 브레이크(마찰제동장치)에 의한 차량 감속이 이루어지도록 한다.

이때, 운전자는 육안을 통해 엑셀페달로부터 발을 떼는 시점과 브레이크페달을 밟는 시점을 판단하는데, 실제 대부분의 운전자가 적정 엑셀페달 오프 시점에 비해 늦게 엑셀페달로부터 발을 뗀 뒤 급하게 브레이크페달을 조작하여 차량을 감속시키므로, 타행 주행만으로 차량 감속 효과를 얻는 경우에 비해 주행거리 및 연비 측면에서 불리하다.

반면, 전기자동차, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차 등의 친환경자동차는 차량 주행을 위한 모터, 즉 구동모터에 대한 토크 제어가 가능하므로, 타행 주행시 구동모터에 대한 토크 제어(타행 주행 토크 제어)를 통하여 자동변속기를 적용한 내연기관 자동차와 유사한 감속감을 구현할 수 있다.

운전자가 전방의 감속 이벤트를 육안으로 미리 인지한 뒤 적정 시점에서 브레이크페달 조작 없이 엑셀페달로부터 발을 떼어 주기만 하면, 모터 토크 제어를 통하여 브레이크 작동 없이도 최대한의 에너지를 회수하면서 차량을 목표차속까지 자연스럽게 감속시킬 수 있는 것이다.

차량을 타행 주행만으로 감속시키지 않고 브레이크페달을 조작하여 감속시킬 경우, 총 제동력 확보를 위해 브레이크에 의한 마찰제동과 모터에 의한 회생제동의 분배가 이루어지므로, 분배된 회생제동에 한정해서만 에너지 회수가 이루어져 주행거리 증대 및 연비 향상 측면에서 불리해진다.

따라서, 현재속도에서 목표차속까지의 감속을 위하여 가능하면 브레이크 작동 없이 타행 주행을 통해서만 차량을 감속시키는 것이 유리하다.

더욱이 친환경자동차의 경우에는 구동모터의 토크 가변을 통하여 타행 주행시 차량의 감속력을 조절 가능하다.

이에 운전자가 엑셀페달 및 브레이크페달 오프 상태로 차량을 타행 주행시킬 때, 브레이크 작동 없이 차량 자체의 마찰력을 활용하면서, 구동모터를 이용한 감속력 조절을 활용하는 경우, 원하는 위치에서 목표차속까지 차량을 감속시킬 수 있는바, 엑셀페달을 적정 시점에 비해 늦게 떼고 브레이크로 제동하는 것에 비해 주행거리 증대 및 연비 향상의 이점이 있는 것이다.

또한, 브레이크 관련 소모부품의 교체 시기를 연장하는 등의 이점도 있다.

이와 같이 친환경자동차에서는 차량을 현재차속에서 목표차속까지 감속시킬 때 주행거리 증대 및 연비 향상을 위하여 브레이크 작동 없이 타행 주행을 통한 차량 감속을 최대한 활용할 수 있도록 하는 것이 유리하다.

이를 위하여 구동모터에 대한 적절한 타행 주행 토크 제어가 요구되고, 무엇보다 운전자에게 엑셀페달로부터 적정 시점에서 발을 떼도록 하는 타행 운전 안내 및 유도 기능이 필요하다.

도 2는 종래의 타행 주행 유도 및 안내 가능 구간을 설명하기 위한 도면으로, 현재차속에서 목표차속까지 차속을 감속시키고자 할 때 적정 엑셀페달 오프 시점을 기준으로 운전자가 엑셀페달 오프 시점을 다르게 할 경우 차량 감속을 완료해야 하는 감속 이벤트 위치에서 속도 차이가 발생한다.

특히, 내연기관 자동차의 경우에는 엔진 마찰(Engine Drag)의 조절이 불가능하므로 타행 주행시 차량 감속 상태를 원하는 속도 프로파일 형태로 설정 및 제어하는 것이 쉽지 않다.

따라서, 내연기관 자동차에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 차량을 일정한 속도 프로파일 형태로 감속시킬 수밖에 없으므로 감속 이벤트 위치에서 차속이 최종 속도 허용오차 범위 이내가 되도록 타행 운전을 안내하고(엑셀페달 오프 시점 안내) 유도하는 것이 쉽지 않다.

즉, 최종 속도 허용오차를 고려한 타행 주행 속도 프로파일의 최대(Max.) 및 최소(Min.) 한계를 설정하여 최대와 최소 사이의 속도 프로파일에 따라 차량 감속이 이루어질 수 있도록 타행 운전을 유도하는 것이 쉽지 않고, 특히 타행 운전 시점(엑셀페달 오프 시점)을 안내할 수 있는 시간(도 2에서 타행 주행 안내구간)이 길지 않다.

결국, 운전자가 최종 속도 허용오차 범위 내의 짧은 시간 동안에 적절한 엑셀페달 오프 시점을 인지하지 못할 경우 타행 주행이 불가하고, 주행거리 증대 및 연비 개선이 불가하며, 안내 기능을 구비하더라도 적정 시점을 놓친 경우 안내 기능이 동작하지 않는다.

반면, 친환경자동차의 경우에는 구동모터의 타행 주행 토크 제어를 통하여 최종 속도 허용오차 범위 내에서 차량 감속의 속도 프로파일을 조절 가능하고, 따라서 최종 허용오차 범위를 동일하게 설정하더라도 타행 주행 안내 가능 시간을 늘리는 것이 가능하다.

그러나, 현재까지 친환경자동차에서 주행 상황에 따라 운전자에게 적절한 시점의 타행 주행을 유도 및 안내하여 에너지 회수를 통한 경제 운전(Eco Driving)이 이루어지도록 하는 기술에 대해서는 연구가 미비한 실정이다.

결국, 차량 감속이 요구되어 타행 주행이 가능한 상황임에도 운전자가 타행 운전 시점을 인지하지 못하여 적절한 시점에서 타행 주행이 이루어지지 못하고, 타행 주행을 통한 에너지 회수, 주행거리 증대 및 연비 향상을 도모하는데 어려움이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 감속이 필요한 상황에서 운전자에게 적절한 시점에 타행 운전을 안내하고 유도하여 에너지 회수를 통한 경제 운전이 가능하도록 하고, 주행거리 증대 및 연비 향상을 도모할 수 있는 친환경 자동차의 타행 주행 유도 장치와 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 차량의 현재차속을 검출하는 차속검출부; 차량 감속이 필요한 감속 이벤트의 위치 정보와 각 감속 이벤트에서의 목표차속 정보를 포함하는 맵 데이터가 저장된 데이터저장부; GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부; 상기 차속검출부로부터 현재차속을 취득하고, 상기 데이터저장부의 맵 데이터와 GPS 수신부를 통해 수신된 GPS 정보로부터 차량 전방의 감속 이벤트의 위치와 목표차속 정보를 취득하는 제어기; 및 상기 제어기에 의해 작동되는 정보제공부를 포함하고, 상기 제어기는 취득된 현재차속과 감속 이벤트에서의 목표차속에 기초하여 차량이 타행 주행 안내구간에 진입함을 판단한 경우 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 정보를 출력하도록 정보제공부를 제어하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치를 제공한다.

그리고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 제어기가 차속검출부를 통해 검출되는 차량의 현재차속을 취득하고, 데이터저장부의 맵 데이터와 GPS 수신부를 통해 수신된 GPS 정보로부터 차량 감속이 필요한 감속 이벤트의 위치와 각 감속 이벤트에서의 목표차속 정보를 취득하는 과정; 상기 제어기가 취득된 현재차속과 감속 이벤트에서의 목표차속에 기초하여 타행 주행 안내구간 내 차량 진입 여부를 확인하는 과정; 및 상기 제어기가 차량이 상기 타행 주행 안내구간에 진입함을 판단한 경우 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 정보를 출력하도록 정보제공부를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법을 제공한다.

이에 따라, 본 발명의 타행 주행 유도 장치 및 방법에 의하면, 차량 감속이 필요한 적절한 시점에서 운전자의 타행 운전을 안내하고 유도함으로써 타행 운전에 의한 최대한의 에너지 회수 및 경제 운전이 가능해지고, 주행거리 증대 및 연비 향상을 도모할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 운전자 감속 패턴을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 타행 주행 유도 및 안내 가능 구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 타행 주행 유도 방법의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 친환경자동차에서 크립 토크와 타행 주행시 토크의 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에서 타행 주행 안내구간을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 타행 주행 유도 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명에 따른 타행 주행 유도 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 감속이 필요한 상황에서 운전자에게 적절한 시점에 타행 운전을 안내하고 유도하여 에너지 회수를 통한 경제 운전이 가능하도록 하고, 주행거리 증대 및 연비 향상을 도모할 수 있는 친환경 자동차의 타행 주행 유도 장치와 방법을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 본 발명의 타행 주행 유도 장치와 방법은 모터를 차량 주행을 위한 구동원으로 사용하면서 타행 주행시 모터를 통해 에너지 회수가 가능한 전기자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 연료전지 자동차(FCEV)와 같은 친환경자동차에 유용하게 적용 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 타행 주행 유도 방법의 개념을 설명하기 위한 도면으로, 도면에 표시된 감속 이벤트는 차량이 주행하고 있는 도로에서 차량 전방에 위치하고 있으면서 목표차속까지 차량 감속이 필요한 곳을 의미하며, 그 예로 규정속도가 정해져 있는 속도제한도로나 교차로, 곡선도로 등을 들 수 있다.

상기 감속 이벤트 위치에서의 목표차속은 속도 제한이 필요한 도로의 규정속도, 교차로에서의 규정속도, 곡선도로일 경우 도로곡률에 따라 설정해놓은 규정속도가 될 수 있다.

또한, 본 발명에서 현재의 차량 위치, 그리고 상기한 감속 이벤트에 대한 정보, 즉 감속 이벤트의 위치 정보와 감속 이벤트에서의 목표차속 정보는 제어기에서 데이터저장부에 저장되어 있는 고정밀지도와 GPS(Global Positioning System) 수신부를 통해 수신된 GPS 정보를 이용하여 취득될 수 있다.

여기서, 고정밀지도는 3차원 지리 정보, 즉 2차원 평면에 고도 정보를 포함하는 3차원 도로 정보를 제공할 수 있도록 구비되는 것으로, 감속 이벤트의 위치 및 목표차속 정보, 현재의 차량 위치로부터 감속 이벤트 위치까지의 도로구배(경사도) 정보를 제공하는 3D 맵(Map) 데이터가 될 수 있다.

이러한 3D 맵 데이터는 차량에 기 탑재되어 있는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 지도 데이터베이스가 될 수 있으며, 감속이 필요한 감속 이벤트의 위치 정보, 감속 이벤트에서의 목표차속 정보, 도로구배 정보 등이 ADAS의 3차원 지도 데이터베이스에 저장되어 이용될 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 주행 중에 제어기가 데이터저장부에 저장되어 있는 3D 맵 데이터와 GPS 수신부를 통해 수신한 GPS 정보를 이용하여 현재의 차량 위치와 차량 전방의 감속 이벤트를 인식하고, 운전자에게 엑셀페달을 릴리스(release) 해야 하는 최적의 시점을 정보제공부를 통해 안내하게 된다.

즉, 차량 전방에 속도제한도로나 교차로, 곡선도로 등과 같이 감속이 필요한 상황을 인식한 뒤, 운전자에게 엑셀페달을 오프시켜야 하는 적절한 시점을 안내하여 타행 운전을 유도하는 것이다.

이때, 제어기는 차속검출부를 통해 검출되는 현재차속, 3D 맵 데이터와 GPS 정보로부터 구해지는 차량 현재 위치, 감속 이벤트의 위치 및 목표차속, 차량 현재 위치에서 감속 이벤트 위치까지의 거리(이하 '잔여거리'라 칭함), 도로구배(도로의 평균구배) 정보를 취득하고, 취득된 정보에 기초하여 엑셀페달 오프 시점을 정보제공부를 통해 안내하게 된다.

여기서, 정보제공부는 운전자에게 엑셀페달로부터 발을 떼어 타행 운전을 하도록 안내해주는 구성부로서, 엑셀페달로부터 발을 떼도록(즉, 엑셀페달을 오프시키도록) 시각적인 방법 또는 청각적인 방법으로 타행 운전을 유도하는 장치가 될 수 있으며, 시각적인 방법으로는 클러스터 내에 구비되는 디스플레이 장치나 도 3에 나타낸 바와 같은 안내 램프가 될 수 있다.

도 4는 본 발명을 설명하기 위한 참고 도면으로, 친환경자동차에서 크립 토크(Creep Torque)와 타행 주행시 토크(Coasting Torque)의 특성을 나타내는 도면이며, 차속에 따른 휠(Wheel) 토크의 상태가 도시되어 있다.

알려진 바와 같이, 친환경자동차는 브레이크페달과 엑셀페달의 오프 상태에서 크립 주행이 이루어지거나 타행 주행이 이루어지며, 크립 주행이 이루어지는 크립 영역과 타행 주행이 이루어지는 타행 주행 영역이 차속에 따라 구분되어 있다.

또한, 크립 토크는 양의 토크이고, 타행 주행시 구동모터의 토크(Coasting Torque)는 음의 토크이며, 토크 컨버터를 가지는 자동변속기 차량에서 엑셀페달 오프시의 가/감속감을 구동모터의 토크로 구현하게 된다.

친환경자동차의 타행 주행시에는 구동모터의 발전동작에 의해 에너지 회수가 이루어지는데, 타행 주행시 구동모터의 토크는 제동력을 발생시키면서 배터리 충전이 이루어지도록 하는 충전 토크(발전 토크 또는 회생제동 토크)가 된다.

또한, 타행 주행시 토크가 엔진 마찰에 의해 결정되는 내연기관 자동차와 달리, 친환경자동차에서는 필요시에 모터 토크 제어(타행 주행 토크 제어(Coasting Torque Control))를 통하여 감속 토크 및 차량 감속 정도의 변화가 가능하다.

도 3에서 타행 주행 속도 프로파일은 구동모터에 대해서 제어되는 타행 주행 토크에 의해 차량 감속이 이루어지는 차속 변화 선도를 나타내고, 또한 이는 차량이 현재 위치에서 감속 이벤트에 도달할 때까지 구동모터에 대한 타행 주행 토크 제어에 의해서 차속을 목표차속로 최종 감속시킬 수 있도록 하는 속도 선도이다.

도 5는 본 발명에서 타행 주행 안내구간을 설명하기 위한 도면으로서, 본 발명에서는 전방에 위치하는 감속 이벤트의 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차를 나타내는 감속력 범위 한계를 안내구간으로 하여 그 안내구간 내에서 타행 주행을 운전자에게 안내하게 된다.

특히, 목표차속을 기준으로 한 최종 속도 허용오차의 상한 속도와 하한 속도에 대하여 모터 토크 변화를 통해 정해지는 감속력 범위 한계 내에서 타행 주행을 안내하며, 이를 통해 타행 주행 안내구간의 범위를 확대하는 동시에 연비 개선의 기회를 증대시킨다.

요컨대, 본 발명에서 상기 타행 주행 안내구간은, 차량 전방 감속 이벤트까지의 도로에서, 현재차속과 도로구배(평균구배) 조건으로 주행하고 있는 차량이 이후 타행 주행으로 감속하여 상기 감속 이벤트 위치에 도달하였을 때, 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차 범위 내의 속도로 감속될 수 있도록 하기 위해서 운전자가 엑셀페달을 오프시켜야 하는 구간으로 구해진다.

도 5를 참조하면, 본 발명에서는 감속 이벤트 위치의 목표차속을 기준으로 해당 감속 이벤트에서의 차속 허용오차 범위를 규정하게 되는 상한 속도와 하한 속도, 그리고 상기 상한 속도와 하한 속도의 차이에 해당하는 최종 속도 허용오차가 미리 설정된다.

또한, 상기 최종 속도 허용오차 범위로부터 차량을 현재차속에서 상한 속도까지 감속시킬 수 있는 모터 최소 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일이 설정되고, 더불어 차량을 현재차속에서 하한 속도까지 감속시킬 수 있는 모터 최대 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일이 설정된다.

여기서, 모터 최소 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일은 운전자가 엑셀페달을 오프하였을 때 구동모터의 토크 제어를 통해 차속을 감소시키되, 모터 최소 감속 토크로 차속을 완만하게 감소시켜, 상기 감속 이벤트 위치에서 상기 하한 속도로 차량 감속이 이루어지도록 하는 차속 변화 프로파일로 정의된다.

모터 최소 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일에 따르면, 구동모터의 타행 주행 토크 제어를 통해 모터 최소 감속 토크로 차속을 엑셀페달 오프 시점부터 상대적으로 완만히 감속시키므로 차량 감속도 및 차속 감소율이 상대적으로 적고, 보다 일찍 타행 주행 상태에 진입하므로 연비 증대 효과가 가장 우수하지만 차속 감소율이 완만하므로 교통 흐름의 방해 가능성이 있다.

반면, 모터 최대 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일은 운전자가 엑셀페달을 오프하였을 때 구동모터의 토크 제어를 통해 차속을 감소시키되, 모터 최대 감속 토크로 차속을 급격하게 감소시켜, 상기 감속 이벤트 위치에서 상기 상한 속도로 차량 감속이 이루어지도록 하는 차속 변화 프로파일로 정의된다.

모터 최대 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일에 따르면, 구동모터의 타행 주행 토크 제어를 통해 모터 최대 감속 토크로 차속을 엑셀페달 오프 시점부터 상대적으로 급격히 감소시키므로 차량 감속도 및 차속 감소율이 상대적으로 크고, 상대적으로 늦게 타행 주행 상태에 진입하므로 모터 충전으로 일부 에너지를 회수하지만 경로 손실로 인해 연비 증대 효과가 상대적으로 적다.

또한, 운전자가 엑셀페달을 오프하였을 때 엑셀페달의 오프 위치에서부터 차속이 모터 최소 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일에 따라 감소하여 감속 이벤트에서의 상기 하한 속도에 도달한다고 하였을 때 그 엑셀페달의 오프 위치가 타행 주행 안내구간의 시작 위치가 된다.

또한, 운전자가 엑셀페달을 오프하였을 때 엑셀페달의 오프 위치에서부터 차속이 모터 최대 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일에 따라 감소하여 감속 이벤트에서의 상기 상한 속도에 도달한다고 하였을 때 그 엑셀페달의 오프 위치가 타행 주행 안내구간의 종료 위치가 된다.

본 발명에서 상기 시작 위치와 종료 위치 사이의 구간이 타행 주행의 안내가 가능한 안내구간으로 정의한다(도 7 참조).

또한, 본 발명에서 상기 안내구간의 시작 위치로부터 감속 이벤트까지의 거리를 시작거리라 정의하고, 상기 안내구간의 종료 위치로부터 감속 이벤트까지의 거리를 종료거리라 정의한다(도 7 참조).

도 5에서 일반 차량 타행 주행 속도 프로파일은 감속 이벤트 위치에서 정확히 목표차속에 도달하도록 하는 속도 프로파일로서, 그 엑셀페달 오프 시점은 감속 이벤트에서 정확히 차속을 목표차속에 도달시킬 수 있는 적정 엑셀페달 오프 시점이 된다.

본 발명에서는 제어기가 목표차속과 최종 속도 허용오차에 기초하여 설정되는 모터 최대 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일과 모터 최소 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일에 따라 구해지는 현재차속 및 도로 평균구배에서의 타행 주행 안내구간이 이용되고, 정보제공부를 통해 시각적 또는 청각적인 방법으로 타행 주행 안내구간 내에서 운전자로 하여금 엑셀페달로부터 발을 떼도록 하는 타행 주행 안내를 하게 된다.

특히, 본 발명에서는 타행 주행 안내를 행함에 있어서 운전자가 타행 주행 안내구간에서의 차량 진행 경과 정도를 인지할 수 있도록 하여 운전자가 후방 차량 상태 등을 고려해 타행 주행 안내구간 내에서 감속 시점(엑셀페달 오프 시점)을 선택할 수 있도록 한다.

타행 주행 안내구간 시작 초기에 운전자가 엑셀페달로부터 발을 떼게 되면 연비 향상에 있어서는 유리하지만 감속 거리가 증대되어 교통 흐름에 방해될 수 있는바, 운전자가 타행 주행 안내구간에 차량이 진입한 상태에서 감속 시점을 선택할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위하여 제어기는 정해진 안내 방법에 따라 타행 주행 안내구간에서의 차량 진행 경과 정도, 즉 타행 주행 안내구간 내에서의 상대적 차량 위치 정보를 운전자에게 알려줄 수 있도록 정보제공부의 작동을 제어한다.

이와 같이 정보제공부를 통해 타행 주행 진입 가능 범위인 타행 주행 안내구간으로 차량이 진입하였음을 알려주는 동시에, 운전자가 타행 주행 진입 시점을 선택할 수 있게 안내구간에서의 차량 진행 경과 정도를 정보제공부를 통해 알려줌으로써, 운전자가 교통 흐름에 방해되지 않는 최적의 위치에서 엑셀페달을 오프시킬 수 있도록 유도한다.

도 3과 도 5를 참조하면, 타행 주행 유도를 위한 정보제공부로서 안내 램프가 도시되어 있는바, 타행 주행 안내구간에 차량이 진입하는 시점에서 안내 램프를 점등시켜 운전자가 엑셀페달로부터 발을 떼도록 타행 주행 안내를 하게 된다.

이때, 상기 안내구간 내에서의 차량 진행 경과 정도, 즉 안내구간 내에서의 상대적 차량 위치를 프로그레스 바(Progress Bar)를 통해 표시해주는 방법이 적용 가능하다.

즉, 차량이 안내구간에 진입한 시점에서 안내 램프를 점등시킴과 더불어, 안내 램프 하측의 프로그레스 바(막대 그래프)의 점등 정도로 차량 위치를 표시하는 것이며, 그 예로서 진입 시작 시점에서는 프로그레스 바를 모두 점등시킨 뒤, 차량이 이동할수록 안내구간 내 차량 진행 경과 정도에 따라 프로그레스 바를 하나씩 소등시켜 프로그레스 바 점등 표시를 점차적으로 줄여나간다.

이 방법 외에도 안내구간 내에서의 차량 진행 경과 정도를 숫자로 표시하거나, 차량 진행 경과 정도에 따라 안내 램프의 색 혹은 밝기를 가변시켜 구분 표시하거나, 안내 램프의 점멸 주기를 변경시켜 구분 표시하는 방법 등이 적용 가능하다(도 6 참조).

결국, 운전자는 상기한 방법으로 제공되는 안내구간에서의 차량 진행 경과 정도를 확인함과 동시에 주변 차량 등을 확인하여 교통 흐름에 방해되지 않는 안내구간 내 위치에서 엑셀페달로부터 발을 뗄 수 있게 되고, 이렇게 엑셀페달이 오프되면서 에너지 회수가 이루어지는 차량의 타행 주행이 시작될 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 타행 주행 유도 과정에 대해 도 6 및 도 7을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제어기는 차속검출부로부터 차량의 현재차속을 입력받고, 데이터저장부에 저장되어 있는 3D 맵 데이터와 GPS 수신부를 통해 수신한 GPS 정보(차량 위치 정보)에 기초하여 차량의 현재 위치 정보, 차량 전방에 존재하는 감속 이벤트의 위치 정보 및 그 목표차속 정보, 현재 위치에서 감속 이벤트 위치까지의 도로 평균구배 정보를 취득한다(S11).

여기서, 차량 현재 위치로부터 감속 이벤트 위치까지의 거리로 정의되는 잔여거리가 실시간 취득될 수 있다(도 7 참조).

다음으로, 제어기에서 현재차속, 목표차속, 도로의 평균구배에 따라 정해지는 시작거리와 종료거리가 구해지며(S12,S13), 이때 시작거리와 종료거리가 상기의 입력변수(현재차속, 목표차속, 평균구배)로부터 소정의 함수식 또는 맵 데이터 등을 통하여 구해지도록 구성될 수 있다.

상기 시작거리는 타행 주행 안내구간의 시작 위치로부터 감속 이벤트까지의 거리이고, 상기 종료거리는 안내구간의 종료 위치로부터 감속 이벤트까지의 거리이다.

여기서, 상기 종료거리와 시작거리는 잔여거리와 함께 차량이 타행 주행 안내구간 내에 진입함을 판단하는데 이용되며, 타행 주행 안내구간의 시작 위치와 종료 위치, 상기 시작거리와 종료거리는 현재차속과 목표차속, 도로의 평균구배, 미리 설정된 감속 이벤트에서의 최종 속도 허용오차(또는 상한 속도와 하한 속도)와 관계되는 값이다.

상기 시작 위치와 시작거리는, 현재차속과 도로의 평균구배 조건에서 이후 타행 주행시의 토크 제어(Coasting Torque Contol)를 통하여 구동모터의 최소 감속 토크로 차속을 감속 제어하였을 때, 감속 이벤트에서 차속이 최종 속도 허용오차의 하한 속도에 도달할 수 있도록 하는 최소 감속 특성 프로파일(도 5에서는 '모터 최소 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일'로 표기함) 및 그 타행 주행 진입 위치와 거리(진입 위치와 감속 이벤트 사이의 거리)에 관계된다.

특히, 차량이 현재차속과 도로의 평균구배 조건에서 주행한다고 할 때, 이후 타행 주행시 구동모터의 최소 감속 토크로 차속을 감속시켜 최종 속도 허용오차의 하한 속도에 도달하게 되는 엑셀페달 오프 위치가 상기 시작 위치가 된다.

또한, 상기 종료 위치와 종료거리는, 현재차속과 도로의 평균구배 조건에서 타행 주행시의 토크 제어를 통하여 구동모터의 최대 감속 토크로 차속을 감속 제어하였을 때, 감속 이벤트에서 차속이 최종 속도 허용오차의 상한 속도에 도달할 수 있도록 하는 최대 감속 특성 프로파일('모터 최대 감속력 기준 타행 주행 속도 프로파일') 및 그 타행 주행 진입 위치와 거리(진입 위치와 감속 이벤트 사이의 거리)에 관계된다.

또한, 차량이 현재차속과 도로의 평균구배 조건에서 주행한다고 할 때, 이후 타행 주행시 구동모터의 최대 감속 토크로 차속을 감속시켜 최종 속도 허용오차의 상한 속도에 도달하게 되는 엑셀파달 오프 위치가 상기 종료 위치가 된다.

다음으로, 제어기는 상기와 같이 종료거리와 시작거리, 잔여거리 정보로부터 차량이 타행 주행 안내구간 내에 진입하는지를 확인하는데(S14), 잔여거리가 종료거리 이상이면서 시작거리 이하에 해당하는 경우 차량이 안내구간에 진입한 것으로 판단한다.

이어 제어기는 차량이 타행 주행 안내구간에 진입하였음을 정보제공부를 통해 출력하여 운전자에게 알려주며, 그 예로 안내 램프를 점등시켜 차량의 안내구간 진입을 표시한다(S16).

또한, 차량이 타행 주행 안내구간에 진입한 시점부터 안내구간 내에서의 상대적 차량 위치(이하 '상대위치'라 칭함)를 정보제공부를 통해 알려주는데(S15,S16), 여기서 상대위치는 '상대위치 = (잔여거리-종료거리)/(시작거리-종료거리)'의 식으로부터 계산될 수 있다.

상기와 같이 상대위치가 구해지면, 안내 램프 점등과 동시에 상대위치를 표시하여 운전자에게 알려주는데, 전술한 바와 같이 상대위치에 따라 프로그레스 바, 숫자, 색 또는 밝기, 점멸 주기 등을 변경하여 구분 표시하는 방법이 적용될 수 있다.

결국, 운전자는 안내 램프 점등 및 상대위치 정보를 확인함과 동시에 주변의 차량 상황을 육안으로 확인하여 교통 흐름을 방해하지 않는 선에서 엑셀페달을 오프시켜 차량의 타행 주행이 이루어지도록 하고, 차량의 타행 주행 진입 후 차량 감속과 동시에 모터에 의한 배터리 충전이 이루어질 수 있도록 한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

Claims

차량의 현재차속을 검출하는 차속검출부;
차량 감속이 필요한 감속 이벤트의 위치 정보와 각 감속 이벤트에서의 목표차속 정보를 포함하는 맵 데이터가 저장된 데이터저장부;
GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부;
상기 차속검출부로부터 현재차속을 취득하고, 상기 데이터저장부의 맵 데이터와 GPS 수신부를 통해 수신된 GPS 정보로부터 차량 전방의 감속 이벤트의 위치와 목표차속 정보를 취득하는 제어기; 및
상기 제어기에 의해 작동되는 정보제공부를 포함하고,
상기 제어기는 취득된 현재차속과 감속 이벤트에서의 목표차속에 기초하여 차량이 타행 주행 안내구간에 진입함을 판단한 경우 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 정보를 출력하도록 정보제공부를 제어하며,
상기 타행 주행 안내구간의 시작 위치는 현재차속에서 구동모터의 최소 감속 토크로 차속을 감속시켜 감속 이벤트에서 상기 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차의 하한 속도에 도달하게 되는 엑셀페달 오프 위치로 구해지고,
상기 타행 주행 안내구간의 종료 위치는 현재차속에서 구동모터의 최대 감속 토크로 차속을 감속시켜 감속 이벤트에서 상기 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차의 상한 속도에 도달하게 되는 엑셀페달 오프 위치로 구해지는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 맵 데이터는 3차원 도로 정보를 제공하는 것으로, 도로구배 정보를 포함하는 3D 맵 데이터이고,
상기 제어기는 상기 3D 맵 데이터로부터 감속 이벤트까지의 도로구배 정보를 더 취득하여 취득된 현재차속, 목표차속, 도로구배에 기초하여 차량이 타행 주행 안내구간에 진입함을 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 타행 주행 안내구간은,
차량 전방 감속 이벤트까지의 도로에서,
상기 현재차속과 도로구배 조건에서 주행하는 차량이 타행 주행으로 감속하여 상기 감속 이벤트 위치에 도달하였을 때 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차 범위 내의 속도로 감속될 수 있게 엑셀페달을 오프시켜야 하는 구간으로 구해지는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 제어기는,
상기 3D 맵 데이터와 GPS 정보로부터 구해지는 차량 현재 위치와 감속 이벤트 사이의 거리인 잔여거리를 실시간으로 취득하고,
상기 타행 주행 안내구간의 시작 위치와 감속 이벤트 사이의 거리인 시작거리와, 상기 타행 주행 안내구간의 종료 위치와 감속 이벤트 사이의 거리인 종료거리를 상기 현재차속과 목표차속, 도로구배 정보로부터 구한 뒤,
상기 시작거리와 종료거리, 잔여거리 정보를 이용하여 차량의 타행 주행 안내구간 진입 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
삭제
청구항 4에 있어서,
상기 잔여거리가 종료거리 이상이면서 시작거리 이하가 되는 경우 차량이 타행 주행 안내구간에 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제어기가 상기 시작거리와 종료거리, 잔여거리로부터 상기 타행 주행 안내구간 내에서의 차량 진행 경과 정도를 나타내는 차량 상대위치를 구하고,
상기 정보제공부가 제어기에서 구해진 차량 상대위치 정보를 알려주도록 작동하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 정보제공부는 타행 주행 안내구간 내에서의 차량 상대위치 정도를 프로그레스 바 또는 숫자로 표시하거나, 차량 상대위치 정도에 따라 안내 램프의 색 혹은 밝기를 가변시켜 구분 표시하거나, 차량 상대위치 정도에 따라 안내 램프의 점멸 주기를 변경시켜 구분 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 정보제공부는 차량이 타행 주행 안내구간에 진입함을 알려주기 위해 점등되는 안내 램프인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
청구항 1 또는 청구항 9에 있어서,
상기 정보제공부는,
상기 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 정보로서, 운전자에게 엑셀페달을 오프시키도록 안내하는 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 장치.
제어기가 차속검출부를 통해 검출되는 차량의 현재차속을 취득하고, 데이터저장부의 맵 데이터와 GPS 수신부를 통해 수신된 GPS 정보로부터 차량 감속이 필요한 감속 이벤트의 위치와 각 감속 이벤트에서의 목표차속 정보를 취득하는 과정;
상기 제어기가 취득된 현재차속과 감속 이벤트에서의 목표차속에 기초하여 타행 주행 안내구간 내 차량 진입 여부를 확인하는 과정; 및
상기 제어기가 차량이 상기 타행 주행 안내구간에 진입함을 판단한 경우 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 정보를 출력하도록 정보제공부를 제어하는 과정을 포함하며,
상기 타행 주행 안내구간의 시작 위치는 현재차속에서 구동모터의 최소 감속 토크로 차속을 감속시켜 감속 이벤트에서 상기 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차의 하한 속도에 도달하게 되는 엑셀페달 오프 위치로 구해지고,
상기 타행 주행 안내구간의 종료 위치는 현재차속에서 구동모터의 최대 감속 토크로 차속을 감속시켜 감속 이벤트에서 상기 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차의 상한 속도에 도달하게 되는 엑셀페달 오프 위치로 구해지는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 맵 데이터는 3차원 도로 정보를 제공하는 것으로, 도로구배 정보를 포함하는 3D 맵 데이터이고,
상기 제어기는 상기 3D 맵 데이터로부터 감속 이벤트까지의 도로구배 정보를 더 취득하여 취득된 현재차속, 목표차속, 도로구배에 기초하여 차량이 타행 주행 안내구간에 진입함을 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 타행 주행 안내구간은,
차량 전방 감속 이벤트까지의 도로에서,
상기 현재차속과 도로구배 조건에서 주행하는 차량이 타행 주행으로 감속하여 상기 감속 이벤트 위치에 도달하였을 때 목표차속을 기준으로 설정된 최종 속도 허용오차 범위 내의 속도로 감속될 수 있게 엑셀페달을 오프시켜야 하는 구간으로 구해지는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제어기는,
상기 3D 맵 데이터와 GPS 정보로부터 구해지는 차량 현재 위치와 감속 이벤트 사이의 거리인 잔여거리를 실시간으로 취득하고,
상기 타행 주행 안내구간의 시작 위치와 감속 이벤트 사이의 거리인 시작거리와, 상기 타행 주행 안내구간의 종료 위치와 감속 이벤트 사이의 거리인 종료거리를 상기 현재차속과 목표차속, 도로구배 정보로부터 구한 뒤,
상기 시작거리와 종료거리, 잔여거리 정보를 이용하여 차량의 타행 주행 안내구간 진입 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
삭제
청구항 14에 있어서,
상기 잔여거리가 종료거리 이상이면서 시작거리 이하가 되는 경우 차량이 타행 주행 안내구간에 진입한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 제어기가 상기 시작거리와 종료거리, 잔여거리로부터 상기 타행 주행 안내구간 내에서의 차량 진행 경과 정도를 나타내는 차량 상대위치를 구하고,
상기 정보제공부가 제어기에서 구해진 차량 상대위치 정보를 알려주도록 작동하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 정보제공부는 타행 주행 안내구간 내에서의 차량 상대위치 정도를 프로그레스 바 또는 숫자로 표시하거나, 차량 상대위치 정도에 따라 안내 램프의 색 혹은 밝기를 가변시켜 구분 표시하거나, 차량 상대위치 정도에 따라 안내 램프의 점멸 주기를 변경시켜 구분 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 정보제공부는 차량이 타행 주행 안내구간에 진입함을 알려주기 위해 점등되는 안내 램프인 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.
청구항 11 또는 청구항 19에 있어서,
상기 정보제공부는,
상기 운전자의 타행 운전을 유도하기 위한 정보로서, 운전자에게 엑셀페달을 오프시키도록 안내하는 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 타행 주행 유도 방법.