KR102302278B1 - 스마트 전기자동차 및 그 동작 방법 - Google Patents

스마트 전기자동차 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102302278B1
KR102302278B1 KR1020140134433A KR20140134433A KR102302278B1 KR 102302278 B1 KR102302278 B1 KR 102302278B1 KR 1020140134433 A KR1020140134433 A KR 1020140134433A KR 20140134433 A KR20140134433 A KR 20140134433A KR 102302278 B1 KR102302278 B1 KR 102302278B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vehicle
lane
function
smart
control
Prior art date
Application number
KR1020140134433A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160040913A (ko
Inventor
김일한
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020140134433A priority Critical patent/KR102302278B1/ko
Publication of KR20160040913A publication Critical patent/KR20160040913A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102302278B1 publication Critical patent/KR102302278B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18163—Lane change; Overtaking manoeuvres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q1/00—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor
    • B60Q1/26—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic
    • B60Q1/34—Arrangement of optical signalling or lighting devices, the mounting or supporting thereof or circuits therefor the devices being primarily intended to indicate the vehicle, or parts thereof, or to give signals, to other traffic for indicating change of drive direction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/02—Brake-action initiating means for personal initiation
    • B60T7/04—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated
    • B60T7/042—Brake-action initiating means for personal initiation foot actuated by electrical means, e.g. using travel or force sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/20—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/14—Adaptive cruise control
    • B60W30/16—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/02—Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to ambient conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q—ARRANGEMENT OF SIGNALLING OR LIGHTING DEVICES, THE MOUNTING OR SUPPORTING THEREOF OR CIRCUITS THEREFOR, FOR VEHICLES IN GENERAL
    • B60Q2300/00—Indexing codes for automatically adjustable headlamps or automatically dimmable headlamps
    • B60Q2300/40—Indexing codes relating to other road users or special conditions
    • B60Q2300/41—Indexing codes relating to other road users or special conditions preceding vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2540/00—Input parameters relating to occupants
    • B60W2540/12—Brake pedal position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/081—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2754/00—Output or target parameters relating to objects
    • B60W2754/10—Spatial relation or speed relative to objects
    • B60W2754/30—Longitudinal distance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00—Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/14—Cruise control
    • B60Y2300/16—Control of distance between vehicles, e.g. keeping a distance to preceding vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00—Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/18—Propelling the vehicle
    • B60Y2300/18008—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60Y2300/18166—Overtaking, changing lanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Abstract

차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차 및 그 동작방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차는 차량의 방향지시등의 점등을 제어하는 점등 스위치, 상기 차량의 선행차량, 상기 점등 스위치의 점등 지시방향에 해당하는 옆 차로, 및 상기 옆 차로를 주행하는 주변차량을 감지하는 감지센서, 및 상기 차량의 모터를 제어하여 상기 선행차량과의 거리를 유지하는 자동주행제어(Advanced Smart Cruise Control, ASCC) 기능을 수행하며, 상기 점등 스위치가 온(ON)된 경우 상기 감지된 주변차량 및 상기 감지된 차선을 포함하는 주변환경정보를 이용하여 상기 차량의 차선을 변경하는 제어부를 포함한다.

Description

스마트 전기자동차 및 그 동작 방법{Smart electric vehicle and operation method thereof}
본 발명은 스마트 전기자동차에 관한 것으로, 특히 선행차량과의 거리를 유지하며 자동 주행 중 운전자의 차선변경 의지를 인식하여 주행속도 및 조향을 제어하여 차선을 변경하는 스마트 전기자동차에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 고속주행이나 저속주행 또는 주차 이동이든 다양한 외부환경의 지배를 받으면서 운행된다. 따라서, 운전자는 이러한 다양한 외부환경에 대해 적극적으로 대응해 자동차를 제어함으로써, 사고 없이 안전운행을 할 수 있다. 하지만, 자동차의 안전운행 여부가 운전자 개개인의 운전 실력과 상황대처능력에 전적으로 의존되면, 자동차에 대한 운전 미숙자의 접근성이 제한될 수 있다.
그러므로, 운전자의 적극적인 대처 없이도 안전운행이 확보될 수 있도록 발전된 전자 및 제어 기술을 기반으로 다양한 차량제어기술들이 자동차에 적용됨으로써, 자동차에 대한 운전 미숙자의 접근성을 높이고 운전 능숙자의 제어 편리성도 함께 높여줄 수 있다.
통상 상기와 같은 다양한 차량제어기술들을 적용한 자동차를 스마트 자동차로 칭한다.
스마트 자동차에 적용되는 차량제어기술에는, 비상제동제어(Auto Emergence Braking System, AEBS), 경사로밀림방지제어(Hill Start Assist, HSA), 내리막미끄럼방지제어(Hill Decent Control, HDC), 주차조향제어(Smart Parking Assist System, SPAS) 및 주차보조제어(Parking Assist System, PAS), 및 자동주행제어(Advanced Smart Cruise Control, ASCC) 등이 있다.
상기 비상제동제어(AEBS)는 주행 시 운전자의 조작 없이도 선행차량과의 차간거리를 안전하게 확보해주는 기능이다.
상기 경사로밀림방지제어(HSA)는 오르막길에서 정지 후 출발할 때 밀림방지로 안전을 확보해주는 기능이고, 상기 내리막미끄럼방지제어(HDC)는 험한 비탈길에서 내리막 주행을 부드럽게 하여 안전을 확보해주는 기능이다.
상기 주차조향제어(SPAS)는 주차 시 변속레버의 시프트 변속 없이도 주차를 지원하는 후방 주차기능이고, 상기 주차보조제어(PAS)는 돌발적인 장애물의 등장에 대해서도 토크를 제어하여 신속하게 대응해주는 후방 주차기능이다.
상기 자동주행제어(ASCC)는 주행 시 운전자의 페달조작 없이 주행속도를 자동으로 유지하면서 선행차량과 차간거리도 유지해 안전을 확보해주는 기능이다.
이러한 차량제어기술들이 자동차에 적용되기 위해서는, 자동차의 운행에 관련된 전자기기와 협조 제어되도록 특화되어야 한다. 이러한 측면은 친환경 차량으로 현재 크게 부각되고 있는 전기자동차에 대한 적용성을 크게 제한한다.
그 중, 가장 큰 이유는 전기자동차는 내연기관타입 자동차와 달리 변속기(Transmission)가 없음에 기인된다. 일례로, 주행속도를 변화시키기 위해 변속레버를 조작하면, 내연기관타입 자동차에서는 변속레버의 조작이 변속기의 기어단 변환을 가져오는데 반해, 전기자동차에서는 기어단 변환이 아닌 모터 토크 변환을 가져온다.
이에 따라, 전기자동차가 스마트 전기자동차로 개발 및 상품화되기 위해선 차량제어기술들이 동력원인 모터와 연계되도록 특화되어야 한다. 특히, 모터의 토크제어를 차량제어기술들에 맞춰 최적화할 수 있는 기술의 개발이 요구될 수밖에 없다.
본 발명은 스마트 전기자동차의 자동주행제어(ASCC) 기능을 구현하고, 자동주행제어에 의해 자동 주행 중, 운전자의 차선 변경 의지를 인식하여 자동으로 차선을 변경하며, 선행차량과의 차간거리 유지를 위한 감속 시 회생제동을 할 수 있도록 하는 기술적 방안을 제공함을 목적으로 한다.
전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차는 차량의 방향지시등의 점등을 제어하는 점등 스위치, 상기 차량의 선행차량, 상기 점등 스위치의 점등 지시방향에 해당하는 옆 차로, 및 상기 옆 차로를 주행하는 주변차량을 감지하는 감지센서, 및 상기 차량의 모터를 제어하여 상기 선행차량과의 거리를 유지하는 자동주행제어(Advanced Smart Cruise Control, ASCC) 기능을 수행하며, 상기 점등 스위치가 온(ON)된 경우 상기 감지된 주변차량 및 상기 감지된 차선을 포함하는 주변환경정보를 이용하여 상기 차량의 차선을 변경하는 제어부를 포함한다.
한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 스마트 전기자동차의 차선변경제어 방법은 차량의 모터를 제어하여 선행차량과의 거리를 유지하는 자동주행제어(Advanced Smart Cruise Control, ASCC) 기능을 수행하는 단계, 차량의 점등 스위치의 온 상태를 확인하는 단계, 상기 점등 스위치가 온(ON)되면, 상기 점등 스위치의 점등 지시방향에 해당하는 옆 차로의 차선, 및 상기 옆 차로를 주행하는 주변차량을 감지하는 단계, 및 상기 감지된 주변차량 및 상기 감지된 차선을 포함하는 주변환경정보를 이용하여 상기 차량의 차선을 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면 운전자의 의지에 따라 차량의 조향과 속도를 제어하여 능동적으로 차선을 변경함으로써, 초보 운전자도 차량간 추돌을 피하면서 쉽게 차선을 변경할 수 있으며, 고속선회 시에도 스마트 기능을 활용한 드라이빙 편의성이 제공한다.
또한, 본발명의 실시예에 따르면 내연기관 자동차와 같이 스마트 차량제어기술이 전기자동차에 실용화됨으로써, 전기자동차의 상품성이 크게 높아지며, 설계 변경 없이 그대로 적용될 수 있어 비용 상승 요인이 제거된다.
본 발명의 실시예에 따르면 고전압배터리의 충전상태에 따라 모터만을 이용하여 회생제동하거나, 모터와 ABS(Anti Brake System)가 연계되어 회생제동에너지를 생성하도록 제어됨으로써, 일반적인 전기자동차에 비해 높은 연비효율을 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차의 구체적인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 동력유닛의 동작 설명을 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차에 구현된 자동주행제어(ASSC) 기능의 동작 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 지령속도 조절 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 코너링 정도에 의한 조향각 변화로부터 얻는 지령속도 보상의 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 주행속도 제어 과정을 설명하기 위한 동작 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 회생제동 수행을 설명하기 위한 동작 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 고전압 배터리의 전압레벨에 따른 회생제동 제어를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차에 구현된 차선변경제어(LCSC) 기능의 동작 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차(100)는 점등 스위치(110), 감지센서(120), 및 제어부(130)를 포함한다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차(100)는 별도의 언급이 없는 한 ‘차량’으로 지칭하여 설명한다.
점등 스위치(Combination Switch)(110)는 차량의 방향지시등의 점등을 제어한다. 예컨대, 점등 스위치(110)는 핸들 좌측 주위에 위치하며, 좌측 및 우측의 방향지시등을 점등하기 위한 레버로 구현될 수 있다. 운전자의 의지에 따라 점등 스위치(110)가 온(ON)으로 조작되면, 차량의 우측 방향지시등 또는 좌측 점등 스위치가 점등된다.
감지센서(120)는 차량의 앞에서 주행중인 선행차량, 차량을 기준으로 양측방향 및 후방에서 주행중인 주변차량을 감지한다. 또한, 감지센서(120)는 차량이 주행중인 차선을 더 감지할 수 있다. 예컨대, 감지센서(120)는 차량이 주행중인 차선은 물론, 차량의 양측 주변에 위치한 차선 또한 감지할 수 있다.
이를 위해, 감지센서(120)는 차량의 측면에 대한 주변환경정보를 감지하는 사이드센서와 차량의 전방 및 후방에 대한 주변환경정보를 감지하는 전후방센서를 포함한다. 예컨대, 감지센서(120)는 초음파센서, 레이다, 레이저, 비젼(Vision) 센서일 수 있으며, 통상 동일한 작용 및 효과가 달성될 수 있는 경우 제한되지 않는다.
여기서, 주변환경정보는 차량의 앞에서 주행중인 선행차량, 차량의 옆 차로에서 주행중인 주변차량(예컨대, 차량을 기준으로 앞 또는 뒤에서 주행중인 선행주변차량, 후행주변차량) 및 차량이 주행중인 차선 등의 정보가 포함된다.
제어부(130)는 차량의 주행환경변화에 능동적으로 대처함으로써 운전자의 적극적인 대처 없이도 안전운행을 확보한다. 예컨대, 제어부(130)는 운전자의 가속 페달 조작 없이 감지센서(120)에 의해 감지된 선행 차량과 차량 간의 거리를 유지하며 차량의 주행속도를 제어하는 자동주행제어(Advanced Smart Cruise Control, ASCC) 기능을 수행한다.
또한, 제어부(130)는 운전자의 점등 스위치(110)의 조작으로 인해 점등 스위치가 온(ON)되면, 감지센서(120)로부터 점등 스위치가 온(ON)된 방향의 옆 차로에서 주행중인 주변차량의 정보와 차선 정보를 획득한다. 제어부(130)는 획득된 주변차량 정보 및 차선 정보를 토대로 차량의 주행속도 및 조향을 제어하여 차량의 차선을 변경하는 차선변경제어(Lane Change Smart Cruise, LCSC) 기능을 수행한다.
여기서, 자동주행제어(ASCC) 기능과 차선변경제어(LCSC) 기능을 합쳐 스마트 크루즈(Smart Cruise) 기능이라 지칭할 수 있다.
이와 같은 스마트 크루즈 기능을 수행하기 위해, 스마트 전기자동차(100)는 도 2와 같은 구성을 포함할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차(100)의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스마트 전기자동차(100)는 스마트 버튼(140), ABS(Anti Brake System)(150), MDPS(Motor Driven Power Steering)(160), 브레이크 페달(170), HMI(Human Machine Interface)(180), 및 동력유닛(190)을 포함한다.
스마트 버튼(140)은 스마트 크루즈의 기능의 활성화/비활성화 버튼, 지령속도의 설정을 위한 셋스위치 및 레버를 포함한다. 예컨대, 스마트 버튼(140)의 활성화/비활성화 버튼의 입력에 의해 온(ON) 신호가 제어부(130)로 전달되면 스마트 크루즈의 기능이 활성화되며, 레버의 조작에 따른 업-다운(Up-Down) 신호에 의해 지령속도가 조절되며, 셋스위치의 입력에 의해 조절된 지령 속도가 최종적인 지령속도로 설정된다.
ABS(150)는 휠락(Wheel Lock)을 방지하면서 차량의 제동을 수행한다. MDPS(160)는 차량의 조향을 수행하는 전동식 조향장치이다. 브레이크 페달(170)은 차량의 속도를 감속하기 위한 페달이다. HMI(180)는 차량의 모든 주행상태와 함께 제2 ECU(132)을 통해 구현되는 모든 스마트 기능이 시각 및 청각으로 운전자에게 제공되도록, 일반적인 클러스터(Cluster)에 더해 디스플레이 화면과 부저 등이 더 포함된다.
동력유닛(190)은 제어부(130)에 연계되어 모터 토크를 제어하는 MCU(Motor Control Unit)(191), 및 MCU(191)의 제어에 의해 모터출력이 변화되는 모터(192)로 구성된다. 이러한 구성은 일반적인 전기자동차에 구비된 동력유닛의 구성과 동일하다. 동력유닛(190)의 동작은 도 3을 참고하여 이후에 구체적으로 설명한다.
제어부(130)는 차량의 전반적인 동작을 제어하는 제1 ECU(131)와 스마트 크루즈 기능을 위한 정보를 수집하는 제2 ECU(132)를 포함한다. 여기서, 제1 ECU(131)는 스마트 전기자동차(100)의 최상위 제어기이며, 엔진을 제어하는 엔진 ECU일 수 있다. 제2 ECU(132)는 감지센서(120), 점등 스위치(110) 등의 스마트 크루즈 기능을 위한 정보를 수집하며, 이를 이용하여 선행차량을 포함한 주변차량의 위치 및 거리를 연산할 수 있다.
제1 ECU(131)와 제2 ECU(132)는 차량 내 유닛들과의 통신을 위해 CAN 네트워크 및 LIN 네트워크 중 적어도 하나의 네트워크를 지원한다. 예컨대, 제1 ECU(131)와 제2 ECU(132)는 CAN 및 LIN 네트워크를 모두 지원할 수 있다.
이때, 제1 ECU(131)와 제2 ECU(132)는 각각 별도의 모듈로 구현될 수 있다. 또는, 제1 ECU(131)와 제2 ECU(132)는 하나의 모듈로 구현된 통합 ECU일 수 있다. 이하에서, 제어부(130)의 제1 ECU(131)와 제2 ECU(132)는 각각 별도의 모듈로 구현된 경우를 예를 들어 설명하나, 이에 한정하지 않는다.
제1 ECU(131)는 차량 제어를 위한 최상위레벨에서 차량 가속 및 차량 감속 정보가 포함된 다양한 정보로 차량을 제어한다. 제1 ECU(131)는 스마트 기능인 자동주행제어(ASCC) 기능 및 차선변경제어(LCSC) 기능을 위한 알고리즘을 수행할 수 있으며, 이는 이후에 상세히 기술된다. 이때, 제1 ECU(131)는 동력유닛(190)에 속도 정보를 제공하여 차량의 주행 속도를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 동력유닛의 동작 설명을 위한 도면이다. 이때, 동력유닛(190)은 PI(Proportion and Integration)타입의 속도PI제어기(131a)를 포함한 제1 ECU(131)에 의해 제어될 수 있다.
동력유닛(190)의 MCU(191)는 3상PWM 제어를 위한 3상PWM블록(191a), 3상을 2상으로 변환하는 3/2변환기(191b), 2상을 3상으로 변환하는 2/3변환기(191c), 및 PI(Proportion and Integration)타입 전류PI제어기(191d)를 포함한다.
자동주행제어(ASCC) 기능이 수행되면, MCU(191)는 모터(192)의 속도를 연산하여 제1 ECU(131)로 제공한다. 제1 ECU(131)의 속도PI제어기(131a)는 MCU(191)에서 제공된 속도정보를 피드백 정보로 사용해 지령속도를 연산하며, CAN네크워크로 자동주행제어(ASCC)를 담당하는 제2 ECU(132) 및 MDPS(160)와 상호 통신함으로써, 연산된 지령 속도가 최종적으로 확정된다. 제1 ECU(131)의 지령속도를 연산하는 과정에 대해서는 이후에 구체적으로 설명한다.
만약, 자동주행제어(ASCC) 기능이 해제되면, 제1 ECU(131)가 담당하던 속도제어 기능은 비활성화 된다.
제어부(130)는 운전자 의지와 주행차량이 처한 외부조건에 대한 정보를 받아들여, 자동주행제어(ASCC)와 차선변경제어(LSCS) 기능을 모두 구현할 수 있는 범용 컨트롤러이다. 또는, 제어부(130)는 자동주행제어(ASCC)와 차선변경제어(LSCS) 기능 각각이 개별적으로 구현되는 컨트롤러로 작용할 수도 있다.
그러므로, 본 실시예에서는 자동주행제어(ASCC) 또는 차선변경제어(LSCS) 기능이 전기자동차용으로 별도 개발될 필요가 없고, 내연기관 자동차에 기 적용된 자동주행제어(ASCC) 또는 차선변경제어(LSCS) 기능이 어떠한 기기적인 설계변경이 없이도 전기자동차에 그대로 적용될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 자동주행제어(ASSC) 기능의 동작 흐름도이다.
단계 S410에서, 제어부(130)는 스마트 버튼(140)의 입력 여부를 확인한다.
제어부(130)는 스마트 버튼(140)의 입력 여부에 따라 스마트 크루즈 기능을 활성화할 수 있다. 이때, 스마트 버튼(140)에서 출력되는 신호는 LIN 네트워크를 통해 제어부(130)의 제2 ECU(132)로 전달될 수 있다.
일 예로서, 제어부(130)의 제2 ECU(132)는 스마트 버튼(140)의 활성화/비활성화 버튼이 눌러지는지 확인한다. 이때, 제2 ECU(132)는 스마트 버튼(140)의 활성화/비활성화 버튼이 눌러져 온(ON) 신호가 수신되면, 스마트 크루즈 기능을 활성화할 수 있다.
다른 예로서, 제어부(130)의 제2 ECU(132)는 스마트 버튼(140)의 활성화/비활성화 버튼 및 셋스위치가 눌러지는지 확인한다. 이때, 제2 ECU(132)는 스마트 버튼(140)의 활성화/비활성화 버튼이 눌러져 온(ON) 신호가 수신되고, 지령속도 설정을 위한 셋스위치가 눌러져 셋(SET) 신호가 수신되면, 스마트 크루즈 기능을 활성화할 수 있다.
이때, 스마트 크루즈 기능이 활성화됨과 동시에, 제2 ECU(132)는 감지센서(120)로부터 수신되는 감지정보를 이용하여 주변환경정보를 생성한다. 또한, 제2 ECU(132)는 차선변경제어(LSCS) 기능을 수행하기 위해, 점등 스위치(110)의 입력여부를 실시간으로 확인한다. 스마트 전기자동차의 차선변경제어(LSCS) 기능 동작에 대해서는 이후에 구체적으로 설명한다.
단계 S420에서, 제어부(130)는 차량의 지령속도를 설정한다.
예컨대, 제어부(130)의 제1 ECU(131)는 제2 ECU(132)의 스마트 크루즈 기능 활성화를 인식함과 동시에, 차량의 현재 주행속도를 지령속도로 설정한다. 이후, 제1 ECU(131)는 설정된 지령속도로 차량의 주행속도를 제어한다.
이때, 본 발명에 실시예에 따른 제1 ECU(131)는 지령속도를 조절하는 절차를 더 수행하며, 지령속도의 조절(수정)을 위한 조건도 다양하게 적용한다. 예컨대, 제1 ECU(131)는 운전자의 의지, 주행환경변화 및 도로조건변화에 따라 지령속도를 조절한다.
여기서, 운전자의 의지는 스마트 버튼(140)의 레버 업다운 조작을 통해 이루어지는 주행속도증감신호(a)이고, 주행환경변화는 감지센서(120)를 통해 감지되는 선행차량감지신호(b)이며, 도로조건변화는 차량 선회에 따른 MDPS(160)의 조향각신호(c)이다. 이러한, 주행속도증감신호(a), 선행차량감지신호(b) 및 조향각신호(c)는 지령속도의 수정을 위한 보정인자(Compensation Factor)로 적용된다.
이러한 지령속도를 조절하는 절차에 대해서, 도 5의 동작 흐름도를 참조하여 구체적으로 설명한다.
단계 S421에서, 제1 ECU(131)는 스마트 버튼(140)의 레버의 조작에 따라 지령속도를 높이거나 낮추어 조절한다. 이를 통해, 초기에 설정되었던 지령속도를 새로운 지령속도로 재설정함으로써, 제1 ECU(131)는 운전자의 의지에 따라 운전자가 원하는 주행속도로 차량의 주행 속도를 감속 또는 가속할 수 있다.
이러한 동작은 운전자의 의지에 의해 스마트 버튼(140)의 레버의 업다운 조작이 있고, 이러한 조작으로 제2 ECU(132)에 주행속도증감신호(a)가 LIN 네트워크를 통해 입력되면, 제1 ECU(131)에서 CAN 네트워크를 이용한 상호통신(d)으로 제2 ECU(132)의 정보를 인식함으로써 이루어진다.
단계 S423에서, 제1 ECU(131)는 선행차량과의 거리에 따라 지령속도를 높이거나 낮추어 조절한다. 이를 통해, 초기에 설정되었던 지령속도를 새로운 지령속도로 재설정함으로써, 제1 ECU(131)는 차량의 주행진행방향의 선행차량과의 거리에 따라 차량의 주행속도를 감속 또는 가속할 수 있다.
이러한 동작은 감지센서(120)에 의해 주행방향에 존재하는 선행차량이 감지되고, 이러한 감지로 제2 ECU(132)에 선행차량감지신호(b)가 LIN 네트워크를 통해 입력되면, 제1 ECU(131)에서 CAN 네트워크를 이용한 상호통신(d)으로 제2 ECU(132)의 정보를 인식함으로써 이루어진다.
단계 S425에서, 제1 ECU(131)는 차량 조향각에 따라 지령속도를 조절한다. 이를 통해, 초기에 설정되었던 지령속도를 새로운 지령속도로 재설정함으로써, 제1 ECU(131)는 차량의 선회가 이루어지는 경우 차량의 주행속도를 일정하게 감속 제어할 수 있다.
이러한 동작은 운전자의 조향휠(핸들) 조작에 따라 조향각센서의 감지신호가 MDPS(160)에 제공되고, 이를 통해 제1 ECU(131)에서 CAN 네트워크를 통해 조향각신호(c)를 입력 받음으로써 이루어진다.
도 6은 제1 ECU(131)가 MDPS(160)와 CAN 네트워크를 통해 차량의 코너링 정도에 의한 조향각 변화로부터 얻는 지령속도 보상의 예를 나타낸다.
도 6의 그래프에서, X축은 MDPS(160)에서 전달하는 정보인 조향각을 나타내고, Y축은 지령속도 보상값을 나타낸다. 지령속도 보상값은 조향각에 따라 선형(Linear)으로 변화하며, 차량의 속도 범위에 따라 지령속도 보상 범위를 변경함으로써, 차량 선회시 모터(192)의 출력토크가 최적으로 제어될 수 있음을 알 수 있다.
도 6의 경우 차량의 속도 범위를 60KPH ~ 80KPH, 80KPH ~ 100KPH, 100KPH ~ 120KPH로 분류된 예를 나타냈지만, 통상 각 차량 속도에 따른 조향각의 위치는 차량에 따라 각각 다르게 적용 되므로, 보상 값 또한 달리 적용되고 속도 값에 따른 포인트도 증감할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 제1 ECU(131)가 MDPS(160)와 상호 통신해 차량의 코너링 정도에 의한 조향각 변화로부터 얻는 지령속도 보상값을 이용하여 모터(192)를 제어해줌으로써, 운전자의 브레이크 페달(170) 제어 없이도 차량의 선회가 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서 자동주행제어(ASSC) 기능이 구현되면, 모터(192)로만 차량의 주행속도가 제어되지 않고 차량의 기본 장치인 ABS(Anti Brake System)와 MDPS(160)등이 연계됨으로써 스마트 기능이 보다 안전이 강화될 수 있도록 최적으로 구현될 수 있다.
단계 S420에서 지령속도가 설정되며, 단계 S430에서, 제어부(130)는 설정된 지령속도로 차량의 주행속도를 제어한다. 이때, 제어부(130)는 도 7의 동작 과정을 통해 차량의 주행속도를 일정하게 제어할 수 있다.
단계 S431에서, 제어부(130)는 MCU(191)에서 연산된 모터(192)의 속도를 제공받는다. 이때, 제어부(130)의 제1 ECU(131)는 도 5에 도시된 바와 같이 MCU(191)로부터 모터속도피드백(e)을 CAN 네트워크를 통해 MCU(191)로부터 수신할 수 있다.
단계 S433에서, 제어부(130)는 MCU(191)에서 제공된 모터속도로부터 보상토크를 계산한 후, 이를 MCU(191)에 제공한다. 이때, 제어부(130)의 제1 ECU(131)는 계산된 보상토크를 도 5에 도시된 바와 같이 보상토크전달(f)을 CAN 네트워크를 통해 MCU(191)로 전달할 수 있다.
이와 같이, 제어부(130)의 제1 ECU(131)가 MCU(191)와 연계된 피드백제어(Feedback Control)을 수행함으로써, 모터(192)의 출력토크는 실시간으로 보상될 수 있다.
예컨대, 도 3을 참조하면, 자동주행제어(ASCC) 기능의 동작 시, MCU(191)는 모터속도를 연산하여 제1 ECU(131)로 제공한다. 제1 ECU(131)는 MCU(191)에서 제공된 모터속도정보를 속도PI제어기(131a)의 피드백 정보로 사용해 지령속도를 계산한 후, CAN 네트워크를 통해 자동주행제어(ASCC) 기능을 담당하는 제2 ECU(132) 및 MDPS(160)와 상호 통신함으로써 지령속도를 연산하여 최종적인 지령속도를 확정한다.
반면, 자동주행제어(ASCC) 기능이 해제되면, 제1 ECU(131)가 담당하던 속도제어 기능은 비활성화 된다.
한편, 단계 S440에서, 제어부(130)는 고전압배터리의 충전상태에 따라 회생제동을 제어한다. 이때, 제어부(130)는 도 8의 동작 과정을 통해 차량의 회생제동을 제어한다.
단계 S441에서, 제어부(130)는 회생 운전 시, 회생량을 제한하여 모터토크를 달리 제어하는 회생제동제어를 위해 고전압배터리의 충전량을 확인한다. 이를 위해, 고전압 배터리의 전압레벨(Voltage Level)이 적용된다. 이때, 전압레벨은 전압레벨 1(Level 1)과 전압레벨 2(Level 2)로 구분한다. 예컨대, 제어부(130)는 고전압 배터리의 충전량이 전압레벨 1보다 크거나 전압레벨 2보다 작은지 확인한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 고전압 배터리의 전압레벨을 이용하여 회생제동을 설정하는 예시도이다. 도 9의 그래프에서 X축은 고전압배터리의 전압이고, Y축은 토크이며, 각각의 전압레벨(V1, V2, V3, V4)에 따라 인버터로 제한되는 토크 제한 값이다. 이때, 고전압배터리의 용량이 다르므로, 전압레벨(V1, V2, V3, V4)은 고전압배터리의 용량에 맞게 설정된다.
일 예로서, Sec1(V1-V2)구간은 고전압 배터리의 과방전 상태이고, Sec2(V2-V3)구간은 고전압 배터리의 정상상태이며, Sec3(V3-V4)구간은 고전압 배터리의 과충전 상태로 구분될 수 있다.
Sec1(V1-V2)구간과 Sec3(V3-V4)구간은 토크가 제로(Zero)가 될 때까지 선형(Linear)적으로 토크 제한치를 낮추어야 하는 상태를 의미한다. 반면, Sec2(V2-V3)구간은 회생제동에너지를 최대로 낼 수 있는 상태를 의미한다.
여기서, 전압레벨 1(Level 1)은 V2로 정의되고, 전압레벨 2(Level 2)는 V3로 정의된다.
만약, 단계 S441의 확인결과 고전압 배터리의 충전량이 전압레벨 1 이상이고, 전압레벨 2 이하이면, 단계 S443에서, 제어부(130)는 MCU(191)를 통해 모터(192)를 이용하여 회생제동을 수행한다. 이는, 고전압 배터리의 전압레벨이 정상상태인 Sec2(V2-V3)구간에 위치한 것으로써, 차량의 감속에 따른 제동 시 회생제동에너지를 최대회생까지 낼 수 있도록 모터토크가 제어될 수 있음을 나타낸다.
이 경우, 제어부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 MCU(191)가 인버터를 이용해 모터(192)를 제어하는 인버터제어(g)한다. 모터(192)의 토크제어는 기 산출된 보상토크를 참조값(Reference Value)으로 하는 MCU(191)의 인버터 제어로 이루어진다.
반면, 단계 S441의 확인결과 고전압 배터리의 충전량이 전압레벨 1 미만이거나, 전압레벨 2을 초과하면, 단계 S445에서, 제어부(130)는 MCU(191)와 ABS(150)를 연계하여 모터(192)의 회생제동을 수행한다.
이는, 고전압배터리의 전압레벨이 과방전인 Sec1(V1-V2)구간이나 과충전인 Sec3(V3-V4)구간에 위치한 것으로써, 제동 시 모터(192)와 ABS(150)를 이용하여 회생제어한다.
이 경우, 제어부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 MCU(191)가 ABS(150)와 함께 연계되어 모터(192)를 제어하는 ABS협조제어(h)한다. 모터(192)의 토크제어는 MCU(191)의 인버터가 담당하는 인버터토크와 ABS(150)가 담당하는 ABS토크로 분담되고, 토크가 제로(Zero)가 될 때까지 선형(Linear)적으로 토크 제한치를 낮추도록 제어된다.
단계 S450에서, 제어부(130)는 스마트 버튼(140)이 오프(OFF)되거나, 셋스위치가 오프(OFF)되거나, 브레이크 페달(170)이 조작되는지 확인한다. 이러한 상태는 도 2에 도시된 바와 같이 스마트 버튼(140)과 셋스위치로부터 오프신호(i)가 제2 ECU(132)에 입력되거나, 브레이크페달(170)의 조작으로 인해 브레이크신호(j)가 제1 ECU(131)에 입력되는 경우이다.
만약, 스마트 버튼(140)오프(OFF), 셋스위치의 오프(OFF), 및 브레이크 페달(170)의 조작 중 적어도 하나의 동작이 감지되면, 제어부(130)는 자동주행제어(ASCC) 기능을 중지한다.
자동주행제어(ASCC)기능의 중지가 요청 되면, 스마트 전기자동차(100)는 스마트 크루즈 기능이 구현되지 않는 상태로 전환되고, 이 상태에서 제1 ECU(131)와 MCU(191)는 스마트 기능이 배제된 일반적인 조건으로 모터(192)의 토크를 제어한다.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 전기자동차의 차선변경제어(LCSC) 기능의 동작 흐름도이다.
이때, 차선변경제어(LCSC) 기능은 스마트 전기자동차(100)의 스마트 크루즈 기능이 활성화된 상태에서 수행될 수 있다. 예컨대, 제어부(130)는 도 4의 단계 S410의 동작을 통한 스마트 크루즈 기능의 활성화에 의해 자동주행제어(ASCC) 기능을 수행하는 중, 차선변경제어(LCSC) 기능을 수행한다.
단계 S1010에서, 제어부(130)는 점등 스위치(110)의 온(ON) 상태 여부를 확인한다.
제어부(130)는 점등 스위치(110)의 입력에 따라 점등 스위치(110)의 온(ON) 상태 여부를 확인할 수 있다. 점등 스위치(110)는 운전자의 의지에 따라 조작되며, 이에 따라 제어부(130)는 운전자의 차선변경 의지를 확인할 수 있다. 이때, 점등 스위치(110)에서 출력되는 점등 신호(k)는 LIN 네트워크를 통해 제어부(130)의 제2 ECU(132)로 전달될 수 있다.
단계 S1020에서, 제어부(130)는 MDPS(160)와 핸들 간의 CAN 네트워크를 연결을 단절한다. 이는 운전자의 핸들 조작에 의해 차량의 조향이 제어되는 것을 방지하기 위함이다.
단계 S1030에서, 제어부(130)는 차선 변경하고자 하는 방향의 옆 차로에서 주행중인 주변차량을 포함한 주변환경정보를 생성한다. 이때, 감지센서(120)는 운전자가 변경하고자 하는 방향(우측 또는 좌측) 즉, 점등 스위치가 온(ON)된 방향의 옆 차로에서 주행중인 차량(주변차량)을 감지할 수 있다. 또한, 감지센서(120)는 상기 옆 차로를 인식할 수 있다. 제어부(130)의 제2 ECU(132)는 감지센서(120)로부터 수신되는 주변차량감지신호 및 차선인식신호를 LIN 네트워크를 통해 수신한다.
제어부(130)의 제1 ECU(131)는 제2 ECU(132)에서 수신된 신호(주변차량감지신호 및 차선인식신호)를 이용하여 차량의 주변환경정보를 생성한다. 이때, 주변차량은 차량을 기준으로 옆에서 주행중인 차량은 물론, 차량을 기준으로 옆 차로의 선행주변차량 및 후행주변차량을 포함한다. 또한, 주변환경정보에는 차량을 기준으로 주변차량의 거리 및 위치 정보가 포함되며, 옆 차로의 차선의 인식정보가 포함된다.
단계 S1040에서, 제어부(130)는 생성된 주변환경정보를 이용하여 MDPS(160)에 지령조향각을 전달한다.
예컨대, 제어부(130)의 제1 ECU(131)는 주변환경정보를 이용하여 차량이 옆 차로로 차선변경이 가능한 상태인지 확인한다. 제1 ECU(131)는 차선변경 알고리즘을 통해 현재 옆 차로에서 주행중인 선행주변차량과 후행주변차량 간의 거리가 차량이 진입할 수 있는 정도의 거리인지 확인한다.
옆 차로의 선행주변차량과 후행주변차량 간의 거리가 차량이 진입할 수 있는 정도의 거리이면, 제1 ECU(131)는 옆 차로로 차량을 이동하기 위한 지령조향각을 연산하고, 연산된 지령조향각을 CAN 네트워크를 통해 MDPS(160)로 전달한다. 이때, 제1 ECU(131)는 차량의 이동에 따라 지령조향각을 실시간으로 연산(조절)하여 MDPS(160)로 전달한다. 이때, 제1 ECU(131)는 차선인식정보를 고려하여 차량이 옆 차로의 중앙에서 주행하도록 지령조향각을 실시간으로 조절할 수 있다.
또한, 제1 ECU(131)는 선행차량, 옆 차로의 선행주변차량 및 후행주변차량의 속도를 고려하여 차량의 지령속도를 조절한다. 이때, 제어부(130)는 도 6의 그래프를 참조하여 조향각 변화에 의한 지령속도를 조절할 수 있다.
단계 S1050에서, 제어부(130)는 차량이 차선의 중앙에 위치하여 주행하는지 확인한다.
예컨대, 제어부(130)의 제1 ECU(131)는 제2 ECU(132)에서 수신되는 차선인식정보를 이용하여 차량이 차선의 중앙에 위치하는지 확인할 수 있다. 만약, 차량이 차선의 중앙에 위치하지 않으면, 제1 ECU(131)는 제2 ECU(132)에서 실시간으로 수신되는 주변환경정보를 이용하여 차량의 조향을 제어한다.
차량이 차선의 중앙에서 주행 중이면, 단계 S1060에서, 제어부(130)는 단절된 MDPS(160)와 핸들 간의 CAN 네트워크를 연결한다.
이때, 제어부(130)는 지령조향각을 0으로 조절하여 MDPS(160)로 전달한다. 이는 차선변경이 완료되었음을 뜻하며, 제어부(130)는 운전자의 의지에 따라 조작되는 핸들에 따라 차량의 조향을 제어할 수 있다. 이후, 제어부(130)는 자동주행제어(ASCC) 기능을 수행한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 운전자의 의지에 따라 차량의 조향과 속도를 제어하여 능동적으로 차선을 변경함으로써, 초보 운전자도 차량간 추돌을 피하면서 쉽게 차선을 변경할 수 있다.
또한, 본발명의 실시예에 따르면 내연기관 자동차와 같이 스마트 차량제어기술이 전기자동차에 실용화됨으로써, 실질적인 스마트 전기자동차를 통해 상품성이 크게 높아지고, 운전자에게는 고속선회 시에도 스마트 기능을 활용한 드라이빙 편의성이 제공되는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 고전압배터리의 충전상태에 따라 모터만을 이용하여 회생제동하거나, 모터와 ABS(Anti Brake System)가 연계되어 회생제동에너지를 생성하도록 제어됨으로써, 일반적인 전기자동차에 비해 높은 연비효율을 가지며, 스마트 전기자동차 구축 시 기기에 대한 설계 변경 없이 그대로 적용될 수 있어 비용 상승 요인이 제거되는 효과도 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 스마트 전기자동차
110 : 점등 스위치 120 : 감지센서
130 : 제어부 140 : 스마트 버튼
150 : ABS 160 : MDPS
170 : 브레이크 페달 180 : HMI
190 : 동력유닛

Claims (15)

  1. 차량의 방향지시등의 점등을 제어하는 점등 스위치;
    상기 차량의 선행차량, 상기 점등 스위치의 점등 지시방향에 해당하는 옆 차로의 차선, 및 상기 옆 차로를 주행하는 주변차량을 감지하는 감지센서; 및
    상기 차량의 모터를 제어하여 상기 선행차량과의 거리를 유지하는 자동주행제어(Advanced Smart Cruise Control, ASCC) 기능을 수행하며, 상기 점등 스위치가 온(ON)되면 상기 감지된 주변차량 및 상기 감지된 차선을 포함하는 주변환경정보를 이용하여 상기 차량의 차선을 변경하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 전반적인 동작을 제어하는 제1 ECU와 상기 자동주행제어 기능과 차선 변경제어를 위한 정보를 수집하는 제2 ECU를 포함하고,
    운전자의 의지에 의하여 상기 점등 스위치가 온(ON)되면, 상기 운전자의 차선 변경 의지가 있음을 확인하고, 상기 점등 스위치에서 출력되는 점등 신호를 LIN 네트워크를 통해 제2 ECU를 통해 수신하고,
    상기 차량의 핸들과 상기 차량의 조향을 제어하는 전동식 파워스티어링(Motor Driven Power Steering, MDPS) 간의 연결의 단절하고,
    상기 운전자의 의지에 상응하여 변경하고자 하는 방향의 주변차량감지신호 및 차선인식신호를 상기 감지센서를 통해 제2 ECU가 수신하고,
    상기 제1 ECU는 상기 주변차량감지신호 및 차선인식신호에 기초하여 상기 주변환경정보를 생성한 후, 이를 이용하여 상기 차량의 이동에 따른 지령 조향각을 실시간으로 연산하여 상기 전동식 파워 스티어링으로 전달하고,
    상기 옆 차로의 중앙에 상기 차량이 위치하여 상기 차량의 차선 변경이 완료되면, 상기 지령 조향각을 0으로 조절하여 상기 전동식 파워스티어링에 전달하여 상기 핸들과 상기 전동식 파워스티어링 간의 단절을 해제하는 것
    인 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량의 스마트 크루즈(Smart Cruise) 버튼이 온 상태로 전환되면, 상기 자동주행제어(ASCC) 기능을 포함한 스마트 크루즈 기능을 활성화하며, 상기 자동주행제어(ASCC) 기능을 수행하는 중 상기 점등 스위치가 온(ON)되면 차선변경제어(Lane Change Smart Cruise, LCSC) 기능을 활성화하고, 상기 주변환경정보를 이용하여 상기 차량의 주행속도 및 조향각을 제어하는 것
    인 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량의 스마트 크루즈 버튼이 오프 상태로 전환되거나, 상기 차량의 브레이크 페달로부터 브레이크 신호가 수신되면, 상기 스마트 크루즈 기능의 수행을 중지하는 것
    인 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부로부터 수신되는 지령토크에 따라 상기 차량의 모터의 속도를 제어하는 MCU(Motor Control Unit)을 더 포함하고,
    상기 MCU는,
    모터속도를 상기 제어부로 전달하며, 상기 모터속도에 따라 상기 제어부에서 계산된 보상토크를 수신하여 상기 모터의 토크를 제어하는 것
    인 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    고전압배터리의 전압레벨에 따라 상기 고전압배터리의 충전상태를 확인하고, 상기 고전압배터리의 충전상태가 정상충전상태인 경우 회생제동을 구현하며, 상기 고전압배터리의 충전상태가 과방전이나 과충전상태인 경우 회생제동을 구현하지 않는 것
    인 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 회생제동이 구현되면, MCU의 인버터 제어만으로 상기 모터의 토크를 제어하며, 상기 회생제동이 구현되지 않으면, 상기 MCU와 ABS(Anti Brake System)의 협조제어로 상기 차량을 제동하는 것
    인 차선변경제어 기능을 제공하는 스마트 전기자동차.
  9. 차량의 모터를 제어하여 선행차량과의 거리를 유지하는 자동주행제어(Advanced Smart Cruise Control, ASCC) 기능을 수행하는 단계;
    차량의 점등 스위치의 온(ON) 상태 여부를 확인하는 단계;
    운전자의 의지에 의하여 상기 점등 스위치가 온(ON)되면, 운전자의 차선 변경 의지가 있음을 확인하고, 상기 점등 스위치에서 출력되는 점등 신호를 LIN 네트워크를 통해 수신하는 단계;
    상기 차량의 핸들과 상기 차량의 조향을 제어하는 전동식 파워스티어링(Motor Driven Power Steering, MDPS) 간의 연결의 단절하는 단계;
    상기 운전자의 의지에 상응하여 변경하고자 하는 상기 점등 스위치의 점등 지시방향에 해당하는 옆 차로, 및 상기 옆 차로를 주행하는 주변차량을 감지하는 단계; 및
    상기 감지된 주변차량 및 상기 감지된 차선을 포함하는 주변환경정보를 이용하여 상기 차량의 차선을 변경하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 감지된 주변차량 및 상기 감지된 차선을 포함하는 주변환경정보를 이용하여 상기 차량의 차선을 변경하는 단계는,
    상기 감지된 주변차량 및 감지된 차선에 기초하여 상기 주변환경정보를 생성한 후, 이를 이용하여 상기 차량의 이동에 따른 지령 조향각을 실시간으로 연산하여 상기 전동식 파워 스티어링으로 전달하고,
    상기 옆 차로의 중앙에 상기 차량이 위치하여 상기 차량의 차선 변경이 완료되면, 상기 지령 조향각을 0으로 조절하여 상기 전동식 파워스티어링에 전달하여 상기 핸들과 상기 전동식 파워스티어링 간의 단절을 해제하는 것인
    스마트 전기자동차의 차선변경제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차량의 스마트 크루즈(Smart Cruise) 버튼이 온 상태로 전환되면, 상기 자동주행제어(ASCC) 기능을 포함한 스마트 크루즈 기능을 활성화하는 단계; 를 더 포함하며,
    상기 확인하는 단계는,
    상기 자동주행제어(ASCC) 기능을 수행하는 중, 상기 점등 스위치가 온(ON)되면 차선변경제어(Lane Change Smart Cruise, LCSC) 기능을 활성화하고, 상기 점등 스위치의 온(ON) 상태 여부를 확인하는 것
    인 스마트 전기자동차의 차선변경제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 차량의 스마트 크루즈 버튼이 오프 상태로 전환되거나, 상기 차량의 브레이크 페달로부터 브레이크 신호가 수신되면, 상기 스마트 크루즈 기능의 수행을 중지하는 단계;
    를 더 포함하는 것인 스마트 전기자동차의 차선변경제어 방법.

  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    고전압배터리의 전압레벨에 따라 상기 고전압배터리의 충전상태를 확인하는 단계; 및
    상기 고전압배터리의 충전상태가 과방전이나 과충전이 아닌 정상충전상태인 경우 회생제동을 구현하고, 상기 고전압배터리의 충전상태가 과방전이나 과충전상태인 경우 상기 회생제동을 구현하지 않는 단계;
    를 더 포함하는 것인 스마트 전기자동차의 차선변경제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 회생제동이 구현되면, MCU의 인버터 제어만으로 상기 모터의 토크를 제어하며, 상기 회생제동이 구현되지 않으면, 상기 MCU와 ABS(Anti Brake System)의 협조제어로 상기 차량을 제동하는 단계;
    를 더 포함하는 것인 스마트 전기자동차의 차선변경제어 방법.
KR1020140134433A 2014-10-06 2014-10-06 스마트 전기자동차 및 그 동작 방법 KR102302278B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140134433A KR102302278B1 (ko) 2014-10-06 2014-10-06 스마트 전기자동차 및 그 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140134433A KR102302278B1 (ko) 2014-10-06 2014-10-06 스마트 전기자동차 및 그 동작 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160040913A KR20160040913A (ko) 2016-04-15
KR102302278B1 true KR102302278B1 (ko) 2021-09-14

Family

ID=55801743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140134433A KR102302278B1 (ko) 2014-10-06 2014-10-06 스마트 전기자동차 및 그 동작 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102302278B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016120876A1 (de) * 2016-11-02 2018-05-03 HELLA GmbH & Co. KGaA Verfahren, System und Computerprogrammprodukt zur Erkennung eines möglichen Spurwechsels eines Fremdfahrzeugs, sowie Fahrzeug
KR102383427B1 (ko) 2016-12-16 2022-04-07 현대자동차주식회사 자율주행 제어 장치 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990057522A (ko) * 1997-12-30 1999-07-15 오상수 차량의 자동 차선변경 방법 및 그 장치
KR20140004439A (ko) * 2012-07-03 2014-01-13 현대모비스 주식회사 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법
KR101406558B1 (ko) * 2012-10-10 2014-06-13 현대자동차주식회사 차량의 조향장치 및 그 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160040913A (ko) 2016-04-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2928748B1 (en) Vehicle and method of control thereof
JP6221445B2 (ja) 車両用走行制御装置
EP3521594B1 (en) Vehicle control device
US20160288789A1 (en) Adaptive cruise control system
JP2014527392A (ja) 車両の減速構成を制御する方法
JP6215839B2 (ja) 走行距離を制御する方法及びシステム
CN107791887B (zh) 一种电动汽车坡起辅助控制方法
JP6018018B2 (ja) 電気自動車の回生制御装置
JP2015080977A (ja) ハイブリッド車両の走行制御装置
US20200122694A1 (en) Driver assistance system for a transportation vehicle, transportation vehicle, and method for operating a driver assistance system or transportation vehicle
KR101935055B1 (ko) 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법
JP2015073347A (ja) 電気自動車の走行制御装置
KR20140004439A (ko) 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법
KR102302278B1 (ko) 스마트 전기자동차 및 그 동작 방법
JP2017137053A (ja) ハイブリッド自動車の制御装置
KR101977416B1 (ko) 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법
US9340209B2 (en) High-voltage system control device for vehicle
CN109808691A (zh) 自适应巡航控制方法、系统、装置、存储介质及汽车
JP2014016955A (ja) 車両走行システム
KR20130142347A (ko) 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법
KR20130142348A (ko) 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법
JP2015104984A (ja) ハイブリッド車両の走行制御装置
KR20170096372A (ko) 전기 자동차의 회생 제동 제어부
KR101977415B1 (ko) 스마트 전기자동차 및 이의 운용방법
JP4196397B2 (ja) 車両用駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant