KR101713751B1 - 차량 중립 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

차량 중립 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 시스템은, 차량의 운전정보를 입력 변수로 단기 운전성향지수를 연산하여 운전자의 운전성향을 판정하는 운전성향 판정부; 전방 레이더 센서를 활용하여 자차와 전방 차량과의 차간 거리, 전방 차량 속도 및 전방 차량 상대속도 중 적어도 하나를 포함하는 전방 주행상황을 판단하는 전방 주행상황 판단부; 및 상기 운전자의 운전성향과 전방 차량의 주행상황을 종합적으로 판단하여 운전자의 항속 유지 가능성 예측에 따른 타력 주행 중 중립 제어를 하고, 차량의 중립 제어 중 재가속 또는 감속 상황을 예측하여 운전자의 가속 또는 감속 조작 전에 미리 클러치를 체결하는 제어부를 포함한다.

Description

차량 중립 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR NEUTRAL CONTROL OF VEHICLE}
본 발명은 차량 중립 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 타력 주행(Coasting) 시 변속단을 중립으로 제어하는 차량 중립제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 주행 중 운전자가 가속 페달에서 발을 떼는 경우 차량은 관성에 의해 타력 주행(Coasting)을 한다. 통상적으로 타력 주행 조건이 되면 엔진 제어장치는 차량 속도 및 엔진회전수가 특정 값 이상인 경우 엔진으로 분사되는 연료를 차단(Fuel Cut-off)하여 연료 절감을 통한 연비 향상을 도모한다.
차량의 타력 주행 중에 연료를 차단하게 되면 엔진이 구동계의 회전 부하로 작용하여 차량의 속도가 급격하게 저하되며, 이는 전방 차량이나 정지신호 등으로 인해 자연스럽게 감속을 해야 하는 경우 문제가 되지 않는다.
그러나, 운전자가 타력 주행을 통해 일정한 속도(이하, 항속이라 명명함)를 유지하고자 하는 경우 가속 페달을 다시 밟아 일정한 속도까지 상향해야 하는 번거로움이 있으며, 빈번한 재 가속 조작으로 인해 장거리 항속 주행 시 오히려 연비가 악화되는 문제가 발생한다.
이러한 이유로 운전 경험이 많은 수동변속기 운전자의 경우 타력 주행시 의도적으로 변속기를 중립(N) 상태로 조작하여 자연스러운 차량 관성에 의해 주행되도록 하고 있다. 반면에 자동변속기의 경우 타력 주행 조건이 판단되면 변속기의 동력 흐름이 차단되지 않은 상태에서 연료가 자동 차단되므로 주행 저항이 증가하여 의도하지 않은 감속량 발생하는 문제점이 있는 것이다.
한편, 이러한 문제를 극복하기 위해 종래에는 차량의 타력 주행이 판단되면 변속기를 자동으로 중립화하고 운전자가 다시 가속하거나 제동하는 경우에 다시 변속기를 체결하는 중립 제어 방식이 개발되었다.
그러나, 종래의 중립 제어 방식은 단순히 운전자의 가속 페달과 브레이크 조작에만 의존하여 중립 제어를 수행하기 때문에 운전자가 가속페달과 브레이크를 빈번히 조작하는 경우 변속기 전진단 클러치의 해방과 체결이 빈번하게 반복되는 문제점이 있다.
즉, 빈번하게 클러치의 해방과 체결을 반복하는 경우 클러치가 체결되는 순간의 울컥거림이 발행되며, 가속 지연으로 운전성이 떨어지게 되므로 고객 불만이 가중되는 문제점이 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.
특허문헌 1 : 한국등록특허 제1427928호 (2014.08.08. 공고)
본 발명의 실시 예는 차량의 타력 주행 시 전방 차량 거동 및 운전성향을 종합적으로 판단하여 운전자의 항속 유지 여부를 예측함으로써 변속기의 중립 상태와 동력전달 상태로의 제어를 지능적으로 판단하는 차량 중립제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량 중립 제어 시스템은, 차량의 운전정보를 입력 변수로 단기 운전성향지수를 연산하여 운전자의 운전성향을 판정하는 운전성향 판정부; 전방 레이더 센서를 활용하여 자차와 전방 차량과의 차간 거리, 전방 차량 속도 및 전방 차량 상대속도 중 적어도 하나를 포함하는 전방 주행상황을 판단하는 전방 주행상황 판단부; 및 상기 운전자의 운전성향과 전방 차량의 주행상황을 종합적으로 판단하여 운전자의 항속 유지 가능성 예측에 따른 타력 주행 중 중립 제어를 하고, 차량의 중립 제어 중 재가속 또는 감속 상황을 예측하여 운전자의 가속 또는 감속 조작 전에 미리 클러치를 체결하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 전방 주행상황 판단부는, 상기 전방 차량의 상대속도가 증가하면 운전자의 가속확률이 증가하는 것으로 판단하고, 상기 전방 차량의 상대속도가 감소하면 운전자의 감속확률이 증가하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 차량의 주행 중 가속페달 및 브레이크 페달 오프(OFF) 조건에서 상기 전방 차량의 주행상황을 파악하여 상기 운전자의 가속확률 및 감속확률이 일정 범위 이내의 낮은 조건에서 중립 제어가 작동하도록 클러치 체결 및 클러치 해제 조건을 설정할 수 있다.
또한, 상기 운전성향 판정부는, 상기 단기 운전성향 지수를 운전성향 강도에 따라 마일드 운전성향, 일반 운전성향 및 스포티 운전성향 중 어느 하나로 판정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 복수의 운전성향 별 자차와 전방 차량과의 차간 거리 조건으로 중립제어 작동 영역과 중립제어 비작동 영역이 구분되는 중립제어 작동 조건 그래프를 저장하고, 상기 운전자의 운전성향 및 차량 속도 별 차간거리가 상기 운전성향에 허용되는 소정 중립 제어 작동 영역에 있으면 클러치를 해제하여 중립 제어를 실시할 수 있다.
또한, 상기 중립제어 작동 조건 그래프는, 운전성향이 마일드할수록 더 넓은 작동 조건을 허용할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 복수의 레벨로 구분된 운전성향과 그에 따른 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도 조건으로 중립제어 작동 영역과 중립제어 해제 영역이 구분되는 중립제어 해제 조건 그래프를 저장하고, 차량의 중립제어 상태에서 상기 운전자의 운전성향 및 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도가 상기 중립 제어 해제 영역에 존재하면 중립 제어를 해제할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 중립제어 상태에서 전방 주행 차량과의 차간 거리가 가까울수록 상기 상대속도를 민감하게 판단하여 중립 제어를 해제하고, 상기 차간 거리가 멀 수록 상대속도를 둔감하게 판단하여 중립제어를 해제할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 운전자의 운전성향과 전방 차량 주행상황을 고려한 차량 중립제어 방법은, a) 소정기간 검출된 운전정보를 입력 변수로 단기 운전성향지수를 연산하여 운전자의 운전성향을 판정하는 단계; b) 전방 레이더 센서를 활용하여 자차와 전방 차량과의 차간 거리, 전방 차량 속도 및 전방 차량 상대속도 중 적어도 하나를 포함하는 전방 주행상황을 판단하는 단계; c) 타력 주행 중 상기 운전자의 운전성향을 고려한 자차의 차속 별 전방 차간 거리가 소정의 중립 제어 작동 조건을 충족하면 클러치를 해제하여 중립제어를 실시하는 단계; 및 d) 중립제어 중 상기 운전자의 운전성향을 고려한 전방 차간 거리 별 전방 차량 상대속도가 소정의 중립제어 해제조건을 충족하면 운전자의 가속 또는 제동 가능성을 예측하여 상기 중립제어를 해제하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 a) 단계는, APS(Accelerator Position Sensor) 개도, APS 변화율, 차속 및 구배도의 입력 변수를 활용한 퍼지 멤버십 함수 구성을 통해 단기 운전성향지수를 연산하는 단계; 및 상기 단기 운전성향지수를 운전성향 강도에 따라 구분하여 마일드 운전성향, 일반 운전성향 및 스포티 운전성향 중 어느 하나로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는, 마일드 운전성향, 일반 운전성향 및 스포티 운전성향 별로 항속 유지 가능성을 고려한 중립 제어 작동 영역이 차등 적용된 중립제어 작동 조건 그래프를 이용하여 중립 제어 작동 조건을 충족여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는, 변속단이 D단이고, 자차의 차량 속도가 일정속도 이상이며, 가속페달과 브레이크가 오프(OFF)인 중립제어 작동 조건를 모두 충족하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는, 상기 중립제어 작동 조건 중 어느 하나라도 충족되지 않으면 중립제어를 실시하지 않고 클러치 체결을 유지할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계는, 타력 주행 중 중립제어를 실시한 이후에, 전방 차량과의 거리 별 전방 차량 상대속도가 상기 운전자의 운전성향을 고려한 소정의 중립제어 해제 조건을 충족하면 클러치를 체결하여 중립제어를 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주행 중 운전자의 운전성향과 전방 차량의 주행상황을 종합 판단하여 운전자의 항속 유지 가능성을 예측함으로써 연비를 극대화하면서 운전성 불만이 최소화 될 수 있는 조건에서 타력 주행 중 중립 제어를 작동시킬 수 있다.
또한, 운전자의 운전성향과 전방 차량의 주행상황을 고려한 차량 중립 제어 중 재가속 및 감속 상황을 예측하여 실제 가속 또는 감속 조작 전에 미리 클러치를 체결함으로써 클러치의 결합 충격과 가속 지연에 따른 운전성 불만을 최소화 할 수 있다.
또한, 운전자의 차량 항속 유지가 예측되는 경우에는 N단의 타력주행으로 제어하고, 감속 또는 제동이 예측되는 경우에는 연료가 차단되는 D단의 타력 주행으로 제어함으로써 효율적으로 연비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 운전성향 판정부의 운전성향 판정 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차량의 주행상황을 판단하기 위한 예시를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 운전성향 및 전방 차간 거리 조건에 따른 중립제어 작동 조건을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차량의 상대 속도별 가/감속 주행확률을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중립 제어 해제 조건을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 N단과 D단에서의 타력 주행 거리를 비교한 그래프이다.
도 8은 차량의 N단과 D단으로의 항속 유지시 누적 연료량을 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 중립 제어 작동 및 해제 조건을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
본격적인 본 발명의 설명에 앞서 종래의 중립 제어 방식의 문제점을 좀더 구체적으로 살펴본다.
종래의 중립 제어 방식은 타력 주행 시 항속을 유지하고자 하는 운전자의 의지를 변속기 제어 장치(Transmission Control Unit, TCU)가 판단할 수 없는 구조이다.
그러므로, TCU는 단순히 운전자가 가속 페달에서 발을 떼면 곧바로 변속기가 중립이 되도록 전진단 클러치를 해제하고, 이후에 제동 또는 감속을 위해 브레이크 페달을 밟거나 재가속을 위해 가속페달을 밟으면 즉시 중립 중단을 위해 전진단 클러치를 체결하는 제어를 수행하였다.
그래서, 종래의 중립 제어 방식에서는 운전자가 가속페달과 브레이크를 빈번히 조작하는 경우 변속기 전진단 클러치의 해방과 체결이 빈번하게 반복되어 울컥거림 및 가속 지연이 발생을 하는 문제가 있다.
통상적으로 출력 토크의 변동을 수반하는 클러치 해방 충격과 결합 충격, 그리고 중립 제어 중 가속 시 클러치가 체결된 후의 가속에 의한 머뭇 지연 등은 구조적으로 회피하기 어렵다.
따라서, 차량의 운전성 및 상품성 확보를 위해서는 타력 주행 시에 중립 제어를 어느 시점에 허용할 것인가 그리고 중립 제어 중 운전자가 가속이나 감속 의지를 보이기 전에 언제 미리 클러치를 체결해 둘 것인가를 예측 및 판단하는 것이 매우 중요하다.
이에 본 발명의 실시 예에서는 주행 중 운전자의 주행 성향과 전방 차량의 주행상황을 종합 판단하여 운전자의 항속 유지 가능성을 예측함으로써 연비를 극대화하면서 운전성 불만이 최소화 될 수 있는 조건에서 타력 주행 중 중립 제어를 작동시키는 차량 중립 제어 시스템을 제안한다.
또한, 상기 종합 판단에 따른 차량 중립 제어 중 재가속 및 감속 상황을 예측하여 중립 상태에서 미리 클러치를 체결함으로써 이후에 발생 가능한 운전성 불만을 최소화 하는 차량 중립 제어 시스템을 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도 이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 시스템(100)은 운전정보 검출부(110), 운전성향 판정부(120), 전방 주행상황 판단부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
운전정보 검출부(110)는 차속 센서(11), 가속도 센서(12), 전방 레이더 센서(13), 가속페달 위치 센서(Accelerator Position Sensor, APS)(14), 브레이크 페달 위치 센서(Brake pedal Sensor, BPS)(15), 변속 위치 센서(Transmission Position Sensor, TPS)(16), 스티어링 휠 센서(17), 차량위치 센서(GPS/GIS)(18) 중 적어도 하나와 연동하여 차량의 운전정보를 검출한다.
운전정보 검출부(110)는 차속 센서(11)를 통한 차량 속도와 가속도 센서(12)를 통한 차량의 가속도를 수집하고, 전방 레이더 센서(13)를 통해 전방 차량과의 차간 거리를 검출한다.
운전정보 검출부(110)는 APS(14)를 통해 운전자의 가속 패달 작동 상태를 검출하고, BPS(15)를 통해 브레이크 작동 상태를 검출한다.
운전정보 검출부(110)는 TPS(16)를 통해 기어 변속 위치(변속단)를 검출하고, 스티어링 휠 센서(17)를 통해 차량의 조향 상태를 검출한다.
운전정보 검출부(110)는 차량 위치 센서(18)를 통해 GPS/GIS 기반 차량의 위치정보와 도로종류, 굴곡, 구배 정보를 검출한다.
운전성향 판정부(120)는 퍼지 제어 이론(Fuzzy Control Theory)을 이용하여 운전자의 단기 운전의지를 객관적인 수치로서 판단하기 위한 단기 운전성향 지수(SI: Sporty Index %)를 산출하고, 이를 활용하여 중립 제어 작동 및 해제 조건 판정에 사용한다.
운전자의 성향은 항상 일정한 것이 아니며 운전자의 감정이나 순간적인 운전 의지의 변화, 도로 조건 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 비교적 짧은 시간 단위로 나타나는 운전 조작의 형태를 정량적으로 수치화함으로써 운전자의 순간적인 가/감속 의지를 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 운전성향 판정부의 운전성향 판정 방법을 나타낸다.
첨부된 도 2를 참조하면, 운전성향 판정부(120)는 운전정보 검출부(110)에서 검출된 APS 개도, APS 변화율, 차속, 구배도 등의 측정 인자를 입력 변수로 퍼지 멤버십 함수(Fuzzy membership function)를 구성하여 단기 운전성향 지수(SI = 0 ~ 100%)를 산출 한다.
그리고, 운전성향 판정부(120)는 산출된 단기 운전성향 지수(SI = 0 ~ 100%)를 운전성향 강도에 따른 소정 기준비율로 구분하여 운전자의 운전성향을 복수의 레벨로 판단할 수 있다.
예컨대, 운전성향 판정부(120)는 상기 단기 운전성향 지수를 운전성향 강도에 따라 마일드 운전성향(SI = 0 ~ 20%), 일반 운전성향(SI = 21 ~ 40%) 및 스포티 운전성향(SI = 41 ~ 60%) 중 어느 하나로 판단할 수 있다.
이 때, 운전성향의 판정을 위한 퍼지 룰(FUZZY RULE)은 다음의 실시 예와 같이 정의 될 수 있다.
운전성향 판정부(120)는 당해 운전자의 탑승 차량(이하, 편의상 자차로 명명함)과 전방 차량과의 차간 거리 및 차량 가속도의 멤버십 함수를 고려할 때 상기 운전자의 차속이 낮고 전방 차량과의 차간거리가 멀 수록 마일드 운전성향인 것으로 판단할 수 있다.
반면, 운전성향 판정부(120)는 자차의 차속이 높고 전방 차량과의 차간 거리가 가까울 수록 운전자는 스포티 운전성향인 것으로 판정할 수 있다.
즉, 마일드 운전성향은 전방 차량과의 차간 거리를 여유 있게 유지하는 방어적(Defensive) 운행패턴을 가지는 운전자이며, 스포티 운전성향은 전방 차량과의 차간 거리를 가깝게 붙이는 운행패턴을 가지는 운전자로 판단될 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차량의 주행상황을 판단하기 위한 예시를 나타낸다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전방 주행상황 판단부(130)는 전방 레이더 센서(13)를 통해 전방 차량과의 차간 거리(DFRONT)와 전방 차량 속도(V2)를 측정한다. 그리고, 전방 차량 속도(V2)에서 자차 속도(V1)를 뺀 값으로 전방 차량과의 상대 속도(VREL)를 연산한다
이 때, 전방 레이더 센서(13)는 전방 레이더신호를 활용하여 전방 차량과 본 차량과의 상대적인 차간 거리를 측정할 수 있다.
전방 레이더 센서(13)는 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC)용 전방 레이더를 활용하거나 초음파, 레이저 등의 다양한 센서를 활용할 수 있다.
전방 주행상황 판단부(130)는 전방 차량의 상대속도가 증가(+)인 경우에는 전방 차량이 가속하여 차간 거리가 멀어지는 상황으로 운전자가 차간 거리를 유지하기 위해 가속할 가능성이 높은 것으로 판단한다(상대속도(+) = 가속확률(PA) 높음).
전방 주행상황 판단부(130)는 상대속도가 감속(-)인 경우에는 전방 차량이 감속하여 차간 거리가 좁아지는 상황으로 운전자가 차간 거리를 유지하기 위해 감속할 가능성이 높은 것으로 판단한다(상대속도(-) = 감속확률(PD) 높음).
즉, 전방 주행상황 판단부(130)는 전방 차량의 주행상황에 따라 가속확률(PA)이 높으면 운전자의 가속의지가 높은 것으로 예측할 수 있고, 감속확률(PD)이 높으면 운전자의 감속의지가 높은 것으로 예측할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 기존 차량의 주행 중 APS OFF 및 BPS OFF의 주행 중립제어 작동 조건에서의 전방 차량의 주행상황을 파악하여 가속확률(PA) 및 감속확률(PD)이 일정 범위 이내의 낮은 조건에서 중립 제어가 작동하도록 클러치 체결 및 해제 조건을 추가로 설정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 제어부(140)는 주행 중 운전자의 주행 성향과 전방 차량의 주행상황을 종합적으로 판단하여 운전자의 항속 유지 가능성 예측에 따른 타력 주행 중 중립 제어를 하고, 상기 종합적 판단에 따른 차량 중립 제어 중 재가속 또는 감속 상황을 예측하여 미리 전진 클러치를 체결한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 운전성향 및 전방 차간 거리 조건에 따른 중립제어 작동 조건을 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 제어부(140)는 복수의 레벨로 구분된 운전성향과 그에 따른 전방 차간 거리 조건으로 중립제어 작동 영역과 중립제어 비작동 영역이 구분되는 중립제어 작동 조건 그래프를 저장한다.
여기서, 상기 중립제어 작동 조건 그래프는 마일드 운전성향(SI1), 일반 운전성향(SI2) 및 스포티 운전성향(SI3)에 따라 상이하게 구분된 제어 영역을 갖는 중립제어 작동 맵으로 정의될 수 있다.
제어부(140)는 D단으로 주행 중 APS OFF 및 BPS OFF 조건을 만족한 상태에서 운전성향 판정부(120)에서 수신된 운전성향과 전방 주행상황 판단부(130)에서 수신된 차량 속도 및 전방 차량과의 거리를 상기 중립제어 작동 조건 그래프와 비교한다.
이 때, 제어부(140)는 수신된 상기 운전성향 및 차량 속도 별 차간거리가 상기 운전성향에 허용되는 소정 중립 제어 작동 영역에 있으면 전진단 클러치를 해제하여 중립 제어를 실시한다.
반면, 제어부(140)는 수신된 상기 운전성향 및 차량 속도 별 차간거리가 해당 운전성향의 중립제어 비작동 영역에 있으면 중립 제어 없이 D단을 유지한다.
이밖에 상기 중립제어 작동 조건 그래프가 가지는 특징을 정리하면 다음과 같다.
- 자차는 운전성향을 고려한 전방 주행차량과 차간 거리가 허용거리를 초과하여 충분히 이격된 경우에만 중립 제어 작동이 가능하다.
- 자차의 차속이 증가할수록 중립 제어가 허용되는 차간 거리가 증가한다.
- 운전성향이 마일드할수록 허용 차간거리가 감소하며 스포티할수록 허용 차간거리가 증가한다. 즉, 운전성향이 마일드할수록 더 넓은 작동 조건을 허용한다.
- 전방 차량과의 차간 거리가 최대 허용 거리(예: 70m) 이상에서는 운전성향 및 차속과 무관하게 중립제어 작동이 가능하다.
- 전방 차량과의 차간 거리가 최소 허용 거리(예: 10m) 이하에서는 운전성향 및 차속과 무관하게 중립 제어작동이 불가하다.
한편, 다음의 도 5 및 도 6을 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 중립제어 해제 조건을 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전방 차량의 상대 속도별 가/감속 주행확률을 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 전방 차량의 상대속도가 증가(+)하거나 감소(-)함에 따른 가속확률(PA) 또는 감속확률(PD)의 증가 곡선을 나타낸다.
제어부(140)는 타력 주행 중 중립 제어가 작동중인 상태에서 전방 주행상황 판단부(130)로부터 전방 차량의 상대 속도에 따른 가속확률(PA) 및 감속확률(PD) 예측 정보를 획득한다.
제어부(140)는 자차의 차량속도 대비 전방 차량의 상대속도가 증가 또는 감소하여 가속확률(PA) 또는 감속확률(PD)이 소정 예측 구간에 진입하면 작동중인 중립 제어를 해제한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 중립 제어 해제 조건을 나타낸 그래프이다.
첨부된 도 6을 참조하면, 제어부(140)는 복수의 레벨로 구분된 운전성향과 그에 따른 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도 조건으로 중립제어 작동 영역과 중립제어 해제 영역이 구분되는 중립제어 해제 조건 그래프를 저장한다.
여기서, 상기 중립제어 해제 조건 그래프는 마일드 운전성향(SI1), 일반 운전성향(SI2) 및 스포티 운전성향(SI3)에 따라 상이하게 구분된 제어 영역을 갖는 중립제어 해제 맵으로 정의될 수 있다.
제어부(140)는 중립(N) 제어 중 운전성향 판정부(120)에서 수신된 운전성향과 전방 주행상황 판단부(130)에서 수신된 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도를 상기 중립제어 해제 조건 그래프와 비교한다.
이 때, 제어부(140)는 수신된 상기 운전성향 및 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도가 해당 운전성향에 허용되는 중립제어 작동영역 내에 있으면 해제 없이 중립제어를 계속한다.
반면, 제어부(140)는 수신된 상기 운전성향 및 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도가 중립제어 작동영역을 초과하여 중립 제어 해제 영역에 존재하면, 중립 제어를 해제하여 실제 가속 또는 감속 조작 전에 미리 클러치를 체결한다.
이 때, 제어부(140)는 중립제어 상태에서 전방 주행 차량과의 차간 거리가 가까울수록 상대속도를 민감하게 판단하여 중립 제어를 해제하고, 차간 거리가 멀 수록 상대속도를 둔감하게 판단하여 중립제어를 해제할 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 N단과 D단에서의 타력 주행 거리를 비교한 그래프이다.
또한, 도 8은 차량의 N단과 D단으로의 항속 유지 시 누적 연료량을 비교한 그래프이다.
먼저, 첨부된 도 7을 참조하면, 차량이 100KPH에서부터 30KPH까지 N단으로 타력 주행을 하는 경우 동일한 차속 조건으로 D단으로 타력 주행을 한 것에 비해 약2배 수준으로 항속길이가 늘어난 결과를 보여준다.
그리고, 첨부된 도 8을 참조하면, N단 타력 주행의 경우 주행 거리가 길어질수록 D단 타력 주행에 비해 누적 연료량이 작아지므로 연비에 유리하며, 타력 주행 거리가 짧은 경우에는 D단 타력 주행이 연비에 유리한 결과 보여준다.
이러한 결과들을 종합하면 차량의 항속 시에는 N단 타력주행이 연비에 유리하고, 감속 또는 제동 시에는 D단 타력 주행(연료 차단)으로 제어하는 것이 연비에 유리한 것을 알 수 있다.
추가로 이상의 설명에 따른 본 발명의 실시 예에 중립 제어 작동 및 해제 조건을 종합하면 다음의 도 9와 같다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 중립 제어 작동 및 해제 조건을 나타낸다.
첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 중립 제어 작동 조건은, 변속단이 D단인 상태, 차량 속도가 10KPH 이상, APS OFF, BPS OFF, 운전자의 운전성향을 고려한 차속 별 전방 차량간 거리가 중립제어 작동 조건을 만족하는 조건을 포함한다.
제어부(140)는 상기 중립 제어 작동 조건을 모두 만족(충족)하는 경우 전진단 클러치를 해제하 중립제어를 수행한다.
또한, 중립 제어 해제 조건은 변속단이 D단 이외인 상태, 차량 속도 10KPH 미만, APS ON, BPS ON, 운전자의 운전성향을 고려한 차속 별 전방차간 거리가 을 포함한다.
제어부(140)는 중립 제어 해제 (충족)하는 경우
한편, 전술한 차량 중립 제어 시스템(100)의 구성을 바탕으로 하는 차량의 중립 제어 방법을 다음의 도 10를 통해 설명한다.앞서 설명한 차량 중립 제어 시스템(100)의 제어부(140)는 실질적인 차량의 타력 주행 중 중립 제어와 중립 제어 중 클러치 체결을 제어하는 변속 제어부(Transmission Control Unit, TCU)일 수 있다. 그리고, 운전성향 및 전방 차량의 주행상황을 판단하는 각 구성은 TCU와 연동되는 다른 제어기로 세분화 하거나 하나의 시스템으로 통합할 수 잇다.
따라서, 이하 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 중립 제어 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 세부 구성들이 아닌 차량 중립 제어 시스템(100)을 주체로 하여 설명하기로 한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
첨부된 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 중립 제어 시스템(100)은 차량 운행이 개시되면 운전정보를 검출한다(S101).
차량 중립 제어 시스템(100)은 소정 기간 검출된 운전정보에서 APS 개도, APS 변화율, 차속 및 구배도의 입력 변수를 고려하여 운전자의 운전성향을 판정한다(S102).
차량 중립 제어 시스템(100)은 상기 입력변수를 활용한 퍼지 멤버십 함수(Fuzzy membership function) 구성을 통해 운전자의 단기 운전성향 지수(SI = 0 ~ 100%)를 산출 한다. 이 때, 차량 중립 제어 시스템(100)은 운전자의 운전성향을 단기 운전성향 지수에 따라 마일드 운전성향(SI = 0 ~ 20%), 일반 운전성향(SI = 21 ~ 40%) 및 스포티 운전성향(SI = 41 ~60%) 중 어느 하나로 판단할 수 있다.
차량 중립 제어 시스템(100)은 검출된 운전정보에서 전방 레이더 센서(13)를 활용한 전방 차량과의 차간 거리(DFRONT)와 상대 속도(VREL = V2 - V1)산출하여 전방 주행상황을 지속적으로 파악한다(S103).
차량 중립 제어 시스템(100)은 변속단이 D단이고, 자차의 차량 속도가 10KPH 이상인 조건에서(S104; 예), 가속페달(APS)과 브레이크(BPS)가 오프(OFF) 상태에 있으면(S105; 예) 상기 운전자의 운전성향에 따른 전방 주행상황이 소정 중립제어 작동 조건을 충족하는지 여부를 판단한다(S106).
이 때, 차량 중립 제어 시스템(100)은 차속 별 전방 차량과의 차간 거리가 상기 운전자의 운전성향을 고려한 소정의 중립 제어 작동 조건을 충족하면(S106; 예), 전진단 클러치를 해제하여 타력 주행 중 중립제어를 실시한다(S107).
즉, 차량 중립 제어 시스템(100)은 운전자의 운전성향 별 중립 제어 작동 여부를 판단하기 위한 중립제어 작동 조건 그래프를 저장하고 운전자의 운전성향을 고려한 전방 차량의 주행상황을 종합적으로 판단하여 소정의 항속유지 가능성이 예측되는 경우에만 중립제어를 실시한다.
여기서, 차량 중립 제어 시스템(100)은 상기 운전자의 마일드, 일반, 스포티 운전성향에 따라 중립 제어 작동 영역을 다르게 차등 적용하되, 운전성향이 마일드 할수록 더 넓은 중립 제어 작동 영역을 허용할 수 있다.
반면, 상기 S104 단계 내지 S106 단계 중 어느 하나의 조건이라도 충족되지 않으면(S104; 아니오 or S105; 아니오 or S106; 아니오), 차량 중립 제어 시스템(100)은 전진단 클러치 체결을 유지하여 타력 주행 중 중립제어를 실시하지 않는다(S109).
한편, 상기 S107 단계의 타력 주행 중 중립제어를 실시한 이후에, 차량 중립 제어 시스템(100)은 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대 속도가 상기 운전자의 운전성향을 고려한 소정의 중립제어 해제 조건을 충족하면(S108; 예), 전진단 클러치를 체결하여 D단의 변속 제어를 실시한다(S109).
즉, 차량 중립 제어 시스템(100)은 운전자의 운전성향 별 중립 제어 해제 여부를 판단하기 위한 중립제어 해제 조건 그래프를 저장하고, 운전자의 성향 및 전방 차량의 주행상황을 종합적으로 판단하여 소정의 가속 또는 제동 가능성이 예측되는 경우에 중립제어 해제를 실시한다.
이 때, 차량 중립 제어 시스템(100)은 상기 운전자의 마일드, 일반, 스포티 운전성향에 따라 중립 제어 작동 영역을 다르게 차등 적용하되, 전방 주행 차량과 차간 거리가 가까울 수록 상대속도를 민감하게 판단하여 중립 제어를 해제하고, 차간 거리가 멀 수록 상대속도를 둔감하게 판단하여 중립제어를 해제할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 주행 중 운전자의 운전성향과 전방 차량의 주행상황을 종합 판단하여 운전자의 항속 유지 가능성을 예측함으로써 연비를 극대화하면서 운전성 불만이 최소화 될 수 있는 조건에서 타력 주행 중 중립 제어를 작동시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 운전자의 운전성향과 전방 차량의 주행상황을 고려한 차량 중립 제어 중 재가속 및 감속 상황을 예측하여 실제 가속 또는 감속 조작 전에 미리 클러치를 체결함으로써 클러치의 결합 충격과 가속 지연에 따른 운전성 불만을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 운전자의 차량 항속 유지가 예측되는 경우에는 N단의 타력주행으로 제어하고, 감속 또는 제동이 예측되는 경우에는 연료가 차단되는 D단의 타력 주행으로 제어함으로써 효율적으로 연비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.
예컨대, 도 10에 도시한 본 발명의 실시 예에서는 S108 단계에서는, 타력 주행 중 중립제어를 실시한 이후에, 전방 차량과의 거리 별 전방 차량 상대속도가 상기 운전자의 운전성향을 고려한 소정의 중립제어 해제 조건을 충족하면 전진단 클러치를 체결하여 중립제어를 해제하는 것으로 설명하였다.
그러나, 본원발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 도 4의 중립제어 작동 조건 그래프를 참조할 때 운전자의 운전성향을 고려한 차속 별 전방 차량과의 차간거리가 중립 제어 비작동 영역에 존재(즉, 중립제어 작동 조건 불만족)하는 경우에도 전진단 클러치를 체결하여 중립제어를 해제할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 차량 중립 제어 시스템
110: 운전정보 검출부
120: 운전성향 판정부
130: 전방 주행상황 판단부
140: 제어부

Claims (14)

  1. 차량의 운전정보를 입력 변수로 단기 운전성향지수를 연산하여 운전자의 운전성향을 판정하는 운전성향 판정부;
    전방 레이더 센서를 활용하여 자차와 전방 차량과의 차간 거리, 전방 차량 속도 및 전방 차량 상대속도 중 적어도 하나를 포함하는 전방 주행상황을 판단하는 전방 주행상황 판단부; 및
    상기 운전자의 운전성향과 전방 차량의 주행상황을 종합적으로 판단하여 운전자의 항속 유지 가능성 예측에 따른 타력 주행 중 중립 제어를 하고, 차량의 중립 제어 중 재가속 또는 감속 상황을 예측하여 운전자의 가속 또는 감속 조작 전에 미리 클러치를 체결하는 제어부를 포함하되,
    상기 전방 주행상황 판단부는 상기 전방 차량의 상대속도가 증가하면 운전자의 가속확률이 증가하는 것으로 판단하고, 상기 전방 차량의 상대속도가 감소하면 운전자의 감속확률이 증가하는 것으로 판단하는 차량 중립 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량의 주행 중 가속페달 및 브레이크 페달 오프(OFF) 조건에서 상기 전방 차량의 주행상황을 파악하여 상기 운전자의 가속확률 및 감속확률이 일정 범위 이내의 낮은 조건에서 중립 제어가 작동하도록 클러치 체결 및 클러치 해제 조건을 설정하는 차량 중립 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 운전성향 판정부는,
    상기 단기 운전성향 지수를 운전성향 강도에 따라 마일드 운전성향, 일반 운전성향 및 스포티 운전성향 중 어느 하나로 판정하는 차량 중립 제어 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 운전성향 별 자차와 전방 차량과의 차간 거리 조건으로 중립제어 작동 영역과 중립제어 비작동 영역이 구분되는 중립제어 작동 조건 그래프를 저장하고,
    상기 운전자의 운전성향 및 차량 속도 별 차간거리가 상기 운전성향에 허용되는 소정 중립 제어 작동 영역에 있으면 클러치를 해제하여 중립 제어를 실시하는 차량 중립 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중립제어 작동 조건 그래프는,
    운전성향이 마일드할수록 더 넓은 작동 조건을 허용하는 것을 특징으로 하는 차량 중립 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 레벨로 구분된 운전성향과 그에 따른 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도 조건으로 중립제어 작동 영역과 중립제어 해제 영역이 구분되는 중립제어 해제 조건 그래프를 저장하고,
    차량의 중립제어 상태에서 상기 운전자의 운전성향 및 전방 차량과의 차간 거리 별 전방 차량 상대속도가 상기 중립 제어 해제 영역에 존재하면 중립 제어를 해제하는 차량 중립 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 중립제어 상태에서 전방 주행 차량과의 차간 거리가 가까울수록 상기 상대속도를 민감하게 판단하여 중립 제어를 해제하고, 상기 차간 거리가 멀 수록 상대속도를 둔감하게 판단하여 중립제어를 해제하는 차량 중립 제어 시스템.
  9. 운전자의 운전성향과 전방 차량 주행상황을 고려한 차량 중립제어 방법에 있어서,
    a) 소정기간 검출된 운전정보를 입력 변수로 단기 운전성향지수를 연산하여 운전자의 운전성향을 판정하는 단계;
    b) 전방 레이더 센서를 활용하여 자차와 전방 차량과의 차간 거리, 전방 차량 속도 및 전방 차량 상대속도 중 적어도 하나를 포함하는 전방 주행상황을 판단하는 단계;
    c) 타력 주행 중 상기 운전자의 운전성향을 고려한 자차의 차속 별 전방 차간 거리가 소정의 중립 제어 작동 조건을 충족하면 클러치를 해제하여 중립제어를 실시하는 단계; 및
    d) 중립제어 중 상기 운전자의 운전성향을 고려한 전방 차간 거리 별 전방 차량 상대속도가 소정의 중립제어 해제조건을 충족하면 운전자의 가속 또는 제동 가능성을 예측하여 상기 중립제어를 해제하는 단계를 포함하는 차량 중립 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    APS(Accelerator Position Sensor) 개도, APS 변화율, 차속 및 구배도의 입력 변수를 활용한 퍼지 멤버십 함수 구성을 통해 단기 운전성향지수를 연산하는 단계; 및
    상기 단기 운전성향지수를 운전성향 강도에 따라 구분하여 마일드 운전성향, 일반 운전성향 및 스포티 운전성향 중 어느 하나로 판정하는 단계를 포함하는 차량 중립 제어 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    마일드 운전성향, 일반 운전성향 및 스포티 운전성향 별로 항속 유지 가능성을 고려한 중립 제어 작동 영역이 차등 적용된 중립제어 작동 조건 그래프를 이용하여 중립 제어 작동 조건을 충족여부를 판단하는 차량 중립 제어 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    변속단이 D단이고, 자차의 차량 속도가 일정속도 이상이며, 가속페달과 브레이크가 오프(OFF)인 중립제어 작동 조건을 모두 충족하는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 차량 중립 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 중립제어 작동 조건 중 어느 하나라도 충족되지 않으면 중립제어를 실시하지 않고 클러치 체결을 유지하는 차량 중립 제어 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    타력 주행 중 중립제어를 실시한 이후에, 전방 차량과의 거리 별 전방 차량 상대속도가 상기 운전자의 운전성향을 고려한 소정의 중립제어 해제 조건을 충족하면 클러치를 체결하여 중립제어를 해제하는 단계를 포함하는 차량 중립 제어 방법.
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