KR102448100B1 - 회생 제동 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

회생 제동 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 차량은 차륜을 구동시키는 모터; 모터에 구동 전력을 공급하고, 회생 제동 시에 모터에 의해 충전되는 배터리; 장애물을 검출하는 장애물 검출부; 주행 속도를 검출하는 속도 검출부; 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 장애물과의 거리를 획득하고 획득된 거리에 기초하여 차량의 전방 정보를 출력하는 전방 모니터링 장치; 및 복수 개의 감속 시간 각각에 대응하는 감속도 값별 회생 제동량을 룩업 테이블로 저장하고, 속도 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고 획득된 거리, 상대 속도 및 미리 설정된 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고 저장부의 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고, 회생 제동량에 대응하는 제어 명령을 모터에 출력하는 회생 제동 제어 장치를 포함한다.

Description

회생 제동 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법{Regenerative braking control device, vehicle having the regenerative braking control device, and method for controlling the vehicle}
본 발명은 회생 제동 효율 및 브레이크 필링을 향상시키기 위한 회생 제동 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
차량은 차륜을 구동시켜 도로를 위를 이동하는 기계이다.
이러한 차량은 휘발유, 경유와 같은 석유연료를 연소시켜 기계적인 동력을 발생시키고 이 기계적인 동력을 이용하여 주행하는 내연기관 차량(일반 엔진 차량)과, 연비 및 유해 가스 배출량을 줄이기 위해 전기를 동력으로 하여 주행하는 친환경 차량을 포함한다.
여기서 친환경 차량은 충전 가능한 전원부인 배터리와 모터를 포함하고 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시키고 모터의 회전을 이용하여 차륜을 구동시키는 전기 차량과, 엔진, 배터리 및 모터를 포함하고 엔진의 기계적인 동력과 모터의 전기적인 동력을 제어하여 주행하는 하이브리드 차량과 수소 연료 전지 차량을 포함한다.
하이브리드 차량은 모터의 동력만을 이용하는 EV(Electric Vehicle) 모드로 주행하거나, 엔진의 동력과 모터의 동력을 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행할 수 있으며, 제동 시나 관성에 의한 타력 운전(coasting) 시에 제동 및 관성에너지를 모터의 발전 동작을 통해 회수하여 배터리를 충전하는 회생 제동 모드(Regenerative Braking)를 수행한다.
일 측면은 타 차량과의 거리 및 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속 시간을 획득하고 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 회생 제동을 제어하는 회생 제동 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
다른 측면은 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도, 목표 차간 거리에 기초하여 감속도 값과 감속 시간을 획득하고 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 회생 제동을 제어하는 회생 제동 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
또 다른 측면은 제한 속도 및 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속 시간을 획득하고 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 회생 제동을 제어하는 회생 제동 제어 장치, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치는, 모터의 회생 제동을 제어하는 회생 제동 제어 장치에 있어서, 장애물의 검출 정보와 속도 정보를 수신하는 통신부; 복수 개의 감속 시간 각각에 대응하는 감속도 값별 회생 제동량을 룩업 테이블로 저장하는 저장부; 수신된 검출 정보에 기초하여 장애물과의 거리를 획득하고, 수신된 속도 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고 획득된 거리, 미리 설정된 거리 및 획득된 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고 저장부의 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고, 회생 제동량에 대응하는 제어 명령 및 배터리의 충전 명령을 출력하도록 통신부를 제어하는 제어부를 포함한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치의 제어부는, 일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고 가우시안 분포를 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치의 제어부는, 일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고 토탈 웨이팅 방식의 정규화된 샘플 값을 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치의 제어부는, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별 감속도 값에 실효 출력을 적용하여 일정 주기들 사이의 시점의 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치의 통신부는 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도와 목표 차간 거리를 수신하고, 제어부는 수신된 목표 주행 속도와 목표 차간 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치의 통신부는, 내비게이션 정보를 수신하고, 제어부는 내비게이션 정보 중 제한 속도와 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치의 제어부는, 통신부는 내비게이션 정보를 수신하고, 제어부는 내비게이션 정보 중 제한 속도 및 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함한다.
일 측면에 따른 회생 제동 제어 장치의 제어부는, 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 제동 시점인지 감속 시점인지 판단하고, 판단된 제동 시점 또는 감속 시점의 정보를 통신부를 통해 출력하도록 제어하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량은, 차륜을 구동시키는 모터; 모터에 구동 전력을 공급하고, 회생 제동 시에 모터에 의해 충전되는 배터리; 장애물을 검출하는 장애물 검출부; 주행 속도를 검출하는 속도 검출부; 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 장애물과의 거리를 획득하고 획득된 거리에 기초하여 차량의 전방 정보를 출력하는 전방 모니터링 장치; 및 복수 개의 감속 시간 각각에 대응하는 감속도 값별 회생 제동량을 룩업 테이블로 저장하고, 속도 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고 획득된 거리, 상대 속도 및 미리 설정된 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고 저장부의 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고, 회생 제동량에 대응하는 제어 명령을 모터에 출력하는 회생 제동 제어 장치를 포함한다.
다른 측면에 따른 차량은 위치 정보를 수신하는 위치 수신부; 도로의 영상을 획득하는 영상 획득부; 위치 수신부에 수신된 위치 정보에 기초하여 현재 위치를 획득하고, 획득된 거리, 획득된 상대 속도, 획득된 영상 및 목적지까지의 경로 정보 및 현재 위치에 기초하여 자율 주행을 제어하는 자율 주행 제어 장치를 포함하고, 자율 주행 제어 장치는, 전방 모니터링 장치의 오프 시 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 장애물과의 거리를 획득하고 속도 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고, 회생 제동 제어 장치는, 전방 모니터링 장치 오프 시, 자율 주행 제어 장치로부터 획득된 거리, 상대 속도 및 미리 설정된 거리를 수신하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량은 목표 주행 속도 및 목표 차간 거리를 입력받고, 크루즈 주행 모드를 입력받는 입력부를 더 포함하고, 회생 제동 제어 장치는 목표 주행 속도와 획득된 장애물과의 거리에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고, 목표 차간 거리 및 획득된 장애물과의 거리, 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량은 목적지 정보를 입력받고, 내비게이션 모드를 입력받는 입력부; 위치 정보를 수신하는 위치 수신부; 위치 정보와 목적지 정보에 기초하여 경로 정보를 생성하고 생성된 경로 정보를 지도 정보에 매치시켜 내비게이션 정보를 생성하고, 생성된 내비게이션 정보를 출력하는 내비게이션 장치를 더 포함하고, 회생 제동 제어 장치는, 내비게이션 정보 중 제한 속도를 확인하고 확인된 제한 속도에 기초하여 감속도 값과 감속 시간을 획득하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치는, 내비게이션 정보 중 제한 속도와 과속 감시 위치까지의 거리를 확인하고 확인된 제한속도와 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치는, 일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고 가우시안 분포를 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치는, 일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고 토탈 웨이팅 방식의 정규화된 샘플 값을 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치는, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별 감속도 값에 실효 출력을 적용하여 일정 주기들 사이의 시점의 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
다른 측면에 따른 차량의 제어 방법은, 차륜을 구동시키는 모터와, 모터에 구동 전력을 공급하고, 회생 제동 시에 모터에 의해 충전되는 배터리를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서, 자율 주행 모드이면 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 장애물과의 거리를 획득하고, 속도 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고, 획득된 거리, 상대 속도 및 미리 설정된 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고, 미리 저장된 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고, 회생 제동량에 기초하여 모터의 구동을 제어하고, 모터의 구동에 의해 배터리가 충전되도록 한다.
모터의 구동을 제어하는 것은, 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 제동 시점인지 감속 시점인지 판단하고, 제동 시점이라고 판단되면 모터에 인가되는 전류의 방향을 역방향으로 제어하고, 감속 시점이라고 판단되면 모터의 회전 방향을 역방향으로 제어하는 것을 포함한다.
감속도 값과 감속 시간을 획득하는 것은, 입력부를 통해 목표 주행 속도 및 목표 차간 거리가 입력되면 목표 주행 속도와 획득된 장애물과의 거리에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고, 목표 차간 거리 및 획득된 장애물과의 거리, 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함한다.
감속도 값과 감속 시간을 획득하는 것은, 내비게이션 정보 중 제한 속도 정보가 수신되면 제한 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어 방법은, 감속도 값에 기초하여 보조 제동량을 획득하고, 획득된 보조 제동량에 기초하여 차륜에 인접하게 마련된 제동 장치의 동작을 제어하는 것을 더 포함한다.
감속도 값을 획득하는 것은, 일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고, 가우시안 분포를 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
감속도 값을 획득하는 것은, 일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고, 토탈 웨이팅 방식의 정규화된 샘플 값을 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함한다.
본 발명은 운전자의 브레이크 페달의 조작 및 엑셀러레이터 페달의 조작 없이도 전방 모니터링 모드, 내비게이션 모드 및 자율주행 모드 수행 중의 가감속 정보를 이용하여 회생 제동을 최적화할 수 있고, 주행 중 전체 구간의 회생 제동을 연속적으로 수행할 수 있어 선형적인 회생 제동을 통해 에너지 저장을 극대화할 수 있으며, 브레이크 필링을 최대화할 수 있어 부드러운 가감속을 수행할 수 있다.
본 발명은 전방 모니터링 모드, 내비게이션 모드, 자율 주행 모드의 수행 중 정보를 이용하여 회생 제동을 수행하기 때문에 구동 IC, 브레이크 페달과 엑셀러레이터 페달의 가압을 검출하기 위한 센서 등을 삭제할 수 있어 차량의 제조 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 미리 저장된 룩업테이블(LUT)을 이용하여 가감속도 값에 따라 회생 제동력을 조절하기 때문에 회생 제동을 빠르게 수행할 수 있고, 이를 통해 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 전방 모니터링을 통한 객체 추적 알고리즘으로 양자화 신호만을 처리하기 때문에 회생 제동을 위한 신호처리를 빠르게 수행할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 차량의 차체의 외장 예시도이다.
도 2는 실시 예에 따른 차량의 차체의 내장 예시도이다.
도 3은 실시 예에 따른 차량의 차대의 예시도이다.
도 4는 실시 예에 따른 차량의 제어 구성도이다.
도 5는 실시 예에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치의 구성도이다.
도 6은 실시 예에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치의 가감속도 값의 산출 예시도이다.
도 7 및 도 8은 실시 예에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치의 회생 제동량 획득을 가중치의 적용 예시도이다.
도 9는 실시 예에 따른 차량의 회생 제동 제어 장치의 룩 업 테이블의 예시도이다.
도 10은 실시 예에 따른 차량의 제어 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 차량의 차체의 외장 예시도이고, 도 2는 실시 예에 따른 차량의 차체의 내장 예시도이며, 도 3은 실시 예에 따른 차량의 차대의 예시도이다.
본 실시 예의 차량(100)은 친환경 차량으로, 친환경 차량 중 엔진, 배터리 및 모터를 포함하고 엔진의 기계적인 동력과 모터의 전기적인 동력을 제어하여 주행하는 하이브리드 차량을 예를 들어 설명한다.
여기서 하이브리드 차량은 플러그가 없는 하이브리드 차량(HEV: Hybrid Electric Vehicle) 또는 플러그가 있는 플러그 인 하이브리드 차량(PHEV: Plugin Hybrid Electric Vehicle)일 수 있다.
본 실시 예의 차량(100)은 외장(110)과 내장(120)을 갖는 차체(Body)와, 차체를 제외한 나머지 부분으로 주행에 필요한 기계 장치가 설치되는 차대(Chassis, 130)를 포함한다.
도 1 에 도시된 바와 같이 차체의 외장(110)은 프론트 패널(111), 본네트(112), 루프 패널(113), 리어 패널(114), 전후좌우의 도어(115) 및 전후좌우의 도어(115)에 개폐 가능하게 마련된 윈도우 글래스(116)를 포함한다.
그리고 차체의 외장은 전후좌우 도어의 윈도우 글래스 사이의 경계에 마련된 필러와, 운전자에게 차랑(100) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러와, 전방시야를 주시하면서 주변의 정보를 쉽게 볼 수 있도록 하고 다른 차량과 보행자에 대한 신호, 커뮤니케이션의 기능을 수행하는 램프(117)를 포함한다.
차체의 외장은 다른 차량과의 통신(V2V) 및 인프라와의 통신(V2I) 등의 무선 차량 네트워크(V2X: Vehicle to everything)를 수행하기 위한 안테나(118)를 더 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차체의 내장(120)은 탑승자가 앉는 시트(121)와, 대시 보드(122)와, 대시 보드 상에 배치되고 타코미터, 속도계, 냉각수 온도계, 연료계, 방향전환 지시등, 상향등 표시등, 경고등, 안전벨트 경고등, 주행 거리계, 주행 기록계, 변속 레버 표시등, 도어 열림 경고등, 엔진 오일 경고등, 연료부족 경고등이 배치된 계기판(즉 클러스터, 123)과, 공기조화기의 송풍구와 조절판이 배치된 센터 페시아(124)와, 센터 페시아(124)에 마련되고 오디오 기기와 공기 조화기의 동작 명령을 입력받는 헤드유닛(125)과, 센터 페시아(124)에 마련되고 시동 명령을 입력받는 시동부(126)를 포함한다.
차량(100)은 센터페시아(124)에 마련되고 조작 위치를 입력받는 변속 레버와, 변속 레버의 주변 또는 헤드 유닛(125)에 위치하고 전자식 주차 브레이크 장치(미도시)의 동작 명령을 입력받는 주차 버튼(EPB 버튼)을 더 포함한다.
차랑(100)은 각종 기능의 동작 명령을 입력받기 위한 입력부(127)를 더 포함할 수 있다.
입력부(127)는 헤드 유닛(125) 및 센터페시아(124)에 마련될 수 있고, 각종 기능의 동작 온 오프 버튼, 각종 기능의 설정값을 변경하기 위한 버튼 등과 같은 적어도 하나의 물리적인 버튼을 포함할 수 있다.
입력부(127)는 사용자 인터페이스(129)의 표시부에 표시된 커서의 이동 명령 및 선택 명령 등을 입력하기 위한 조그 다이얼(미도시) 또는 터치 패드(미도시)를 더 포함하는 것도 가능하다.
여기서 조그 다이얼 또는 터치 패드는 센터페시아 등에 마련될 수 있다.
차랑(100)은 헤드 유닛(125)에 마련되고, 차량에서 수행 중인 기능에 대한 정보 및 사용자에 의해 입력된 정보를 표시하는 표시부(128)를 더 포함할 수 있다.
표시부(128)는 차량의 엔진과 모터의 구동 상태에 대응하는 전기차 모드(즉 EV모드), 하이브리드 전기차 모드(즉HEV모드), 회생 제동 모드 중 어느 하나를 표시할 수 있다.
차량은 사용자의 사용 편의를 위한 사용자 인터페이스(129)를 더 포함한다.
사용자 인터페이스(129)는 수행 중인 기능에 대한 정보 및 사용자에 의해 입력된 정보를 표시하는 것도 가능하다.
사용자 인터페이스(129)는 터치 패널과 디스플레이 패널이 일체화된 터치 스크린으로 마련되어 입력기능과 표시 기능을 모두 수행하는 것도 가능하고, 디스플레이 패널만을 가지고 표시 기능만을 수행하는 것도 가능하다.
사용자 인터페이스(129)는 내비게이션 모드, 자율 주행 모드, 전방 모니터링 모드, 수동 주행 모드 등에 대한 모드 선택 정보를 입력받는다.
사용자 인터페이스(129)는 내비게이션 모드, 자율 주행 모드, 전방 모니터링 모드, 수동 주행 모드 중 사용자에 의해 선택된 주행 모드를 표시하고, 차량의 엔진과 모터의 구동 상태에 대응하는 HEV 모드, EV 모드 및 회생 제동 모드를 표시한다.
사용자 인터페이스(129)는 내비게이션 모드 시에 지도 정보, 경로 정보 및 길 안내 정보를 표시하고, 자율 주행 모드 시에 전후좌우 방향의 영상을 표시하는 것도 가능하고, 이때 내비게이션 모드와 연동하여 지도 정도 및 길 안내 정보를 표시하는 것도 가능하다.
사용자 인터페이스(129)는 수행 중인 기능에 대한 정보 및 사용자에 의해 입력된 정보를 표시하는 것도 가능하다.
사용자 인터페이스(129)는 오디오 기능, 비디오 기능, DMB 기능, 라디오 기능을 수행하는 것도 가능하다.
이러한 사용자 인터페이스(129)는 대시 보드 상에 거치식으로 설치될 수도 있고 센터 페시아 상에 매립식으로 설치될 수도 있다.
차량의 차대(130)는 차체(110, 120)를 지지하는 틀로, 전후좌우에 각 배치된 차륜(131)과, 차량의 주행에 필요한 구동력을 발생시키고 발생된 구동력을 조절하며 조절된 구동력을 전후좌우의 차륜(131)에 인가하기 위한 동력 장치(132-139), 조향 장치, 전후좌우의 차륜(131)에 제동력을 인가하기 위한 제동 장치 및 현가 장치가 마련될 수 있다.
차량(100)은 주행 방향을 조절하기 위한 조향 장치의 스티어링 휠(131)과, 사용자의 제동 의지에 따라 사용자에 의해 가압되는 브레이크 페달(132)과, 사용자의 가속 의지에 따라 사용자에 의해 가압되는 엑셀러레이터 페달(133)을 포함할 수 있다(도 2 참조).
도 3에 도시된 바와 같이, 동력 장치는 엔진(132), 연료장치(미도시), 냉각 장치(미도시), 급유 장치(미도시), 배터리(133), 모터(134), 시동 제너레이터(135) 및 인버터(136), 클러치(137), 변속기(138), 종감속 및 차동장치(139)를 포함할 수 있고, 클러치(137)를 구동시키기 위한 액추에이터(137a)를 더 포함할 수 있다.
본 실시 예는 차량의 차축(139a, axle)에 엔진(132)과 모터(134)가 함께 연결되어 엔진(132)과 모터(134)가 동시에 차량을 구동시킬 수 있는 병렬 구조의 동력 장치를 예를 들어 설명한다.
엔진(132)은 휘발유, 경유와 같은 석유연료를 연소시켜 기계적인 동력을 발생시키고 발생된 동력을 클러치(137)에 전달한다.
배터리(133)는 고압의 전류의 전력을 생성하고 생성된 전력을 모터(134), 제너레이터(135) 및 차량 내 각종 전기 장치에 공급한다.
이러한 배터리(133)는 시동 제너레이터(135)에서 공급된 전력을 공급받아 충전을 수행하는 것도 가능하다.
모터(134)는 배터리(133)의 전기 에너지를 이용하여 회전력을 발생시키고 발생된 회전력을 차륜에 전달하여 차륜이 구동되도록 한다.
모터(134)는 클러치(137)에 의해 엔진(132)과 연결되면 엔진(132)의 회전력을 함께 차륜(131)에 전달한다. 이러한 모터(134)는 종래의 토크 컨버터의 기능을 수행하면서 클러치 클로즈 시의 충격을 흡수하는 기능을 수행하는 것도 가능하다.
모터(134)는 제동, 감속 또는 저속 주행에 의한 회생 제동 모드에서 발전기로 동작하여 배터리(133)가 충전되도록 한다.
시동 제너레이터(HSG: Hybrid Starter Generator, 135)는 엔진(132)의 크랭크 축에 연결될 수 있고, 엔진(132)의 크랭크 축과 연동되어 엔진(132)을 시동할 때 시동 모터로 동작하고, 차륜이 엔진(132)에 의해 구동되지 않을 때 엔진(132)에 의해 발전기로 동작하여 배터리(133)가 충전되도록 한다.
즉 시동 제너레이터(135)는 엔진(132)을 통해 전달되는 동력에 의해 발전기로 동작하여 배터리(133)가 충전되도록 하는 것도 가능하다.
아울러 차량은, 주차장 또는 충전소에 배치된 충전기로부터 전력을 공급받고 공급된 전력을 이용하여 배터리(133)를 충전하는 것도 가능하다.
차량의 동력 장치는 시동 제너레이터(135)에서 발생된 전력을 배터리(133)의 충전 가능한 전력으로 변환하는 전력 변환기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서 전력 변환기는 컨버터일 수 있다.
전력 변환기는 시동 제너레이터(135)와 배터리(133) 사이에서 전류의 방향과 출력을 변경하는 기능을 수행하는 것도 가능하다.
또한 전력 변환기는 모터(134)에서 발생된 전력을 배터리(133)의 충전 가능한 전력으로 변환하고 배터리(133)의 전력을 차량 내 각종 장치의 구동 전력으로 변환한다.
전력 변환기는 모터(134)와 배터리(133) 사이에서 전류의 방향과 출력을 변경하는 기능을 수행하는 것도 가능하다.
인버터(136)는 배터리(133)의 전력을 모터(134)의 구동 전력으로 변환한다.
인버터(136)는 배터리(133)의 전력을 시동 제너레이터(135)의 구동 전력으로 변환하는 것도 가능하다.
인버터(136)는 모터(134)의 구동 전력 출력 시, 사용자 명령에 의한 목표 차속에 기초하여 모터(134)의 구동 전력을 출력한다. 여기서 모터(134)의 구동 전력은 목표 차속에 대응하는 전류를 출력하기 위한 스위칭 신호 및 목표 차속에 대응하는 전압을 출력하기 위한 스위칭 신호일 수 있다. 즉 인버터(136)는 복수 개의 스위칭 소자를 포함할 수 있다.
클러치(137)는 엔진(132)과 모터(134) 사이에 배치될 수 있다.
이러한 클러치(137)는 엔진(132)과 모터(134)를 이용하여 차륜의 구동력을 발생시킬 때 폐쇄(Close 또는 Lock)될 수 있고, 모터(134)만을 이용하여 차륜의 구동력을 발생시킬 때 액추에이터(HCA: Hydraulic Clutch Actuator)의 구동에 의해 생성된 유압에 의해 스프링(미도시)이 밀리면서 개방(Open)될 수 있다.
이러한 클러치를 가진 차량은, 모터(134)로만 주행(EV모드)할 때는 클러치(137)를 오픈시켜 모터(134)와 엔진(132)이 기계적으로 연결되지 않도록 하여 모터(134)의 회전이 바로 변속기(138)에 전달되도록 한다. 이 때 엔진(132)은 구동 오프일 수 있고 배터리 충전 시에는 구동 온 상태가 될 수 있다.
또한 차량은 엔진(132)과 모터(134)가 함께 동작하여 주행(HEV모드)할 때는 클러치를 클로즈시켜 엔진(132)의 회전력이 모터(134)의 회전력과 더해진 후 변속기(138)에 전달되도록 한다.
아울러 차량은 엔진(132)으로만 주행할 경우에도 엔진을 차축에 연결해야 하기 때문에 클러치(137)를 클로즈시켜 모터(134)와 함께 회전하도록 한다.
변속기(138)는 엔진(132)과 모터(134)의 회전 운동을 차륜(131)에 전달하거나, 모터(134)의 회전 운동을 차륜(131)에 전달한다. 이러한 변속기(138)는 두 개의 클러치를 이용하여 기어가 조작되도록 하는 듀얼 클러치 변속기(DCT: Dual Clutch Transmission)일 수 있다.
변속기(138)는 차량의 주행 속도에 기초하여 기어가 자동으로 조작되도록 함으로써 자동으로 최적의 토크 변환을 수행한다.
차량은 변속기(138)와 차륜(131) 사이에 마련되고, 차량의 주행 속도가 목표 속도에 도달되도록 모터의 회전수(RPM)를 변환하는 종감속 및 차동 장치(139, FD: Final Reduction & Differential gear)를 더 포함할 수 있다.
여기서 목표 속도는 엑셀러레이터 페달(143) 또는 브레이크 페달(142)의 가압에 대응하는 속도일 수 있다.
본 실시 예의 차량은 장애물 검출이 가능한 차량으로, 전방의 장애물에 대한 정보를 출력하는 전방 모니터링 모드를 수행할 수 있다.
본 실시 예의 차량은, 주변의 장애물 검출을 통한 자율 주행이 가능한 자율 주행 모드를 수행하는 것도 가능하며, 고속도로에서만 자율 주행이 가능하도록 하는 고속도로 지원 기능(HDA:Highway Driving Assist)을 가진 고속도로 자율 주행 모드를 수행하는 것도 가능하며, 일정 속도로 자율 주행하도록 하는 크루즈 주행 모드를 수행하는 것도 가능하다.
즉 차량은 전방 모니터링 장치 및 자율 주행 제어 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 차량의 제어 구성도이다.
차량(100)은 사용자 인터페이스(129), 장애물 검출부(151), 속도 검출부(152), 영상 획득부(153), 위치 수신부(154), 배터리 관리부(155), 통신 장치(156), 엔진(132), 모터(134)를 포함한다.
차량(100)은 전방 모니터링 장치(161), 내비게이션 장치(162), 자율 주행 제어 장치(163), 회생 제동 제어 장치(164) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있고, 전방 모니터링 장치, 내비게이션 장치, 자율 주행 제어 장치, 회생 제동 제어 장치를 통합 제어기 위한 통합 제어 장치(165)를 더 포함할 수 있다.
또한 차량(100)은 차량의 제동력을 인가하는 제동 장치(170)를 더 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(129)는 입력부(129a)와 표시부(129b)를 포함할 수 있다.
입력부(129a)는 사용자로부터 내비게이션 모드, 자율 주행 모드, 전방 모니터링 모드 및 수동 주행 모드 중 적어도 하나의 주행 모드를 입력받는다.
입력부(129a)는 크루즈 주행 모드 시에 목표 주행 속도 및 목표 차간 거리를 입력받는다.
입력부(129a)는 제한 속도까지의 감속 명령을 입력받는 것도 가능하다.
표시부(129b)는 내비게이션 모드, 자율 주행 모드, 전방 모니터링 모드, 수동 주행 모드 중 수행 중인 주행 모드에 대한 수행 정보를 표시하고, 차량의 엔진과 모터의 구동 상태에 대응하는 HEV 모드, EV 모드 및 회생 제동 모드에 대한 수행 정보를 표시한다.
표시부(129b)는 내비게이션 모드 수행 시 지도 정보, 경로 정보 및 길 안내 정보를 표시하는 것도 가능하고, 자율 주행 모드 수행 시, 차량 주변의 영상을 표시하는 것도 가능하다.
표시부(129b)는 배터리의 충전 상태에 대한 정보를 표시하는 것도 가능하다.
본 실시 예에서 사용자 인터페이스의 입력부와 표시부를 예를 들어 설명하였지만, 입력부는 헤드유닛 또는 센터페시아에 마련된 입력부일 수도 있고, 표시부는 클러스터에 마련된 표시부 또는 헤드 유닛에 마련된 표시부일 수도 있다.
표시부는 차량의 내장에 별도로 마련된LED와 같은 램프일 수도 있다.
장애물 검출부(151)는 주변의 타 차량 및 장애물의 존재 여부를 검출한다.
장애물 검출부(151)는 차량(100)의 전방에 위치하는 장애물과의 거리를 검출하는 거리 검출부를 포함할 수 있다. 여기서 장애물은 타 차량을 포함하고, 타 차량 외에 가로수, 신호등, 바리게이트, 사람 등을 포함할 수 있다.
장애물 검출부(151)는 복수 개의 거리 검출부를 포함할 수 있다. 이러한 복수 개의 거리 검출부는 차량의 프론트 패널(111), 루프 패널(113) 및 리어 패널(114) 중 적어도 하나의 패널에 마련될 수 있다
이러한 거리 검출부는 라이더 센서를 포함한다.
라이다(LiDAR: Light Detection And Ranging)센서는 레이저 레이다(Laser Radar) 원리를 이용한 비접촉식 거리 검출 센서이다.
라이다 센서는 레이저를 송신하는 송신부와, 센서 범위 내에 존재하는 물체의 표면에 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하는 수신부를 포함할 수 있다.
여기서 레이저는 단일레이저 펄스일 수 있다.
거리 검출부는 초음파 센서 또는 레이더 센서를 포함할 수도 있다.
속도 검출부(152)는 차량의 주행 속도를 검출한다.
속도 검출부(152)는 전후좌우 차륜에 각각 마련되어 각 차륜의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 센서를 포함할 수 있고, 차량의 가속도를 검출하는 가속도 검출부를 포함할 수도 있다.
영상 획득부(153)는 차량(100)이 주행하는 도로의 영상을 획득하고, 획득된 영상을 통신 장치(156)를 통해 전방 모니터링 장치 및 자율 주행 제어 장치 중 적어도 하나에 전송한다. 여기서 도로의 영상은 자 차량(100)의 주행 방향을 기준으로 전진 방향의 도로의 영상일 수 있다.
이러한 영상 획득부(153)는 카메라로, CCD 또는 CMOS 이미지 센서를 포함할 수 있고, KINECT(RGB-D 센서), TOF(Structured Light Sensor), 스테레오 카메라(Stereo Camera) 등과 같은 3차원 공간 인식 센서를 포함할 수도 있다.
영상 획득부(153)는 전면의 윈도우 글래스에 마련되되 차량 내부의 윈도 글래스에 마련될 수도 있고, 차량 내부의 룸미러에 마련될 수도 있으며, 루프 패널(113)의 마련되되 외부로 노출되도록 마련될 수도 있다.
즉 영상 획득부(153)는 차량 전방의 영상을 획득하는 전방 카메라뿐만 아니라 차량 좌우 측방의 영상을 획득하는 좌측 카메라와 우측 카메라, 차량 후방의 영상을 획득하는 후방 카메라 중 적어도 하나를 더 포함하는 것도 가능하다.
위치 수신부(154)는 차량의 현재 위치를 인식하기 위해 위성의 위치 정보를 수신한다.
이러한 위치 수신부(154)는 복수 개의 위성과 통신을 수행하는 GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함한다.
배터리 관리부(155)는 배터리(133)의 전류, 전압 및 온도를 검출하고 검출된 배터리의 전류, 전압 및 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태(SOC)를 판단하고 판단된 배터리의 충전 상태에 기초하여 배터리가 충방전되도록 배터리를 관리한다.
배터리 관리부(155)는 배터리의 충전 상태에 대응하는 정보를 회생 제동 제어 장치(164)에 전송할 수 있다.
통신 장치(156)는 사용자 인터페이스(129), 장애물 검출부(151), 속도 검출부(152), 영상 획득부(153), 위치 수신부(154), 배터리 관리부(155)와 통신을 수행하고, 전방 모니터링 장치(161), 내비게이션 장치(162), 자율 주행 제어 장치(163) 및 회생제동 제어 장치(164)와 통신을 수행한다.
통신 장치(156)는 각 구성부들 간의 정보를 송수신하다.
통신 장치(156)는 사용자 인터페이스(129)의 입력 정보, 장애물 검출부(151)의 검출 정보, 속도 검출부(152)의 검출 정보, 영상 획득부(153)의 영상 정보, 위치 수신부(154)의 위치 정보, 배터리 관리부(155)의 배터리의 충전 상태의 정보를 전방 모니터링 장치(161), 내비게이션 장치(162), 자율 주행 제어 장치(163) 및 회생제동 제어 장치(164)에 각각 전송한다.
통신 장치(156)는 안테나(118)를 통해 외부 장치와의 통신을 수행할 수 있다.
여기서 외부 장치는, 타 차량, 서버 및 인프라 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
통신 장치(156)는 타 차량과의 차량간 통신(V2V communication)을 구현할 수 있다.
통신 장치(156)는 타 차량과의 통신을 통해 각자의 위치 정보, 주행 정보, 도로의 환경 정보 및 위성 정보 등을 서로 송수신할 수 있다. 여기서 타 차량은 자 차량의 전방에 위치한 차량일 수 있다.
여기서 서버는 복수의 차량으로부터 교통 정보, 도로의 환경 정보 등을 제공받고, 이를 복수의 차량에 제공한다. 도로의 인프라는 서버와 차량의 정보 및 도로의 정보를 송수신한다.
통신 장치(156)는 서버(미도시)와 인프라(미도시) 간의 통신(V2I communication)을 수행함으로써 교통 정보, 타 차량에서 수집된 정보들을 수신할 수 있다.
통신 장치(156)는 외부 장치와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 블루투스 모듈, 적외선 통신 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 모듈, WLAN(Wireless Local Access Network) 통신 모듈, NFC 통신 모듈, 지그비(Zigbee) 통신 모듈 등 근거리에서 무선 통신망을 이용하여 신호를 송수신하는 다양한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
유선 통신 모듈은 캔(Controller Area Network; CAN) 통신 모듈, 지역 통신(Local Area Network; LAN) 모듈, 광역 통신(Wide Area Network; WAN) 모듈 또는 부가가치 통신(Value Added Network; VAN) 모듈 등 다양한 유선 통신 모듈뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus), HDMI(High Definition Multimedia Interface), DVI(Digital Visual Interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 다양한 케이블 통신 모듈을 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈은 와이파이(Wifi) 모듈, 와이브로(Wireless broadband) 모듈 외에도, GSM(global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), UMTS(universal mobile telecommunications system), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등 다양한 무선 통신 방식을 지원하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
전방 모니터링 장치(161)는 통신 장치(156)를 통해 전방 모니터링 모드의 수행 명령이 입력되면 장애물 검출부(154)에서 검출된 검출 정보에 기초하여 차량의 전방을 모니터링한다.
전방 모니터링 장치(161)는 통신 장치(156)를 통해 수신된 장애물의 검출 정보에 기초하여 장애물과의 위치 정보를 획득하고, 획득된 위치 정보에 기초하여 장애물의 방향 및 장애물과의 거리를 획득하고 획득된 장애물의 방향 및 장애물과의 거리에 기초하여 경고등(미도시)의 점등을 제어하거나, 경고음의 출력을 제어한다.
전방 모니터링 장치(161)는 통신 장치(156)를 통해 검출된 장애물의 위치 정보를 회생 제동 제어 장치(164)에 전송하는 것도 가능하다. 여기서 회생 제동 제어 장치에 전송되는 위치 정보는, 차량(100)의 전방에 위치한 장애물과의 거리를 포함할 수 있다.
내비게이션 장치(162)는 통신 장치(156)를 통해 내비게이션 모드의 수행 명령이 입력되면 미리 저장된 지도 정보 및 위치 수신부의 위치 정보를 수신하고, 통신 장치(156)를 통해 목적지 정보가 수신되면 수신된 목적지 정보와 위치 정보에 기초하여 현재 위치에서 목적지까지의 경로를 탐색한다.
내비게이션 장치(162)는 탐색된 경로에 대한 경로 정보를 확인하고 확인된 경로 정보와 지도 정보에 기초하여 지도에 경로가 매치된 내비게이션 정보를 표시부(129b)를 통해 표시하고, 주행 중 내비게이션 정보의 길 안내 정보도 표시부(129b)에 표시한다. 또한 내비게이션 장치는 길 안내 정보를 사운드로 출력하는 것도 가능하다. 여기서 길 안내 정보는, 도로의 종류, 주행 도로의 변경 여부, 도로의 제한 속도, 과속 감시 위치까지의 남은 거리 등을 포함할 수 있다.
내비게이션 장치(162)는 내비게이션 모드 수행 중 길 안내 정보를 회생 제동 제어 장치(164)에 전송하는 것도 가능하고 내비게이션 정보를 자율 주행 제어 장치(163)에 전송하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 통신 장치(156)를 통해 자율 주행 모드의 수행 명령이 입력되면 통신 장치(156)를 통해 내비게이션 정보를 수신하고, 위치 수신부(154)를 통해 위치 정보를 수신하며 영상 획득부(153)의 영상 정보와 장애물 검출부(151)의 검출 정보를 수신하며, 속도 검출부의 속도 정보를 수신한다.
여기서 위치 정보는 내비게이션 장치로부터 내비게이션 정보 수신 시에 함께 수신하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 내비게이션 정보, 영상 정보, 장애물의 검출 정보 및 속도 정보에 기초하여 모터(134), 엔진(132), 제동 장치(170) 중 적어도 하나를 제어하여 차량이 자율적으로 주행하도록 한다.
자율 주행 제어 장치(163)는 모터(134), 엔진(132), 제동 장치(170) 중 적어도 하나를 통합 제어 장치(165)에 전송함으로써 통합 제어 장치(165)에서 모터(134), 엔진(132), 제동 장치(170) 중 적어도 하나를 제어하도록 하는 것도 가능하다.
좀 더 구체적으로, 자율 주행 제어 장치(163)는 장애물의 검출 정보에 기초하여 장애물과의 위치 정보를 획득하고, 획득된 위치 정보에 기초하여 장애물의 방향 및 장애물과의 거리를 획득하고 수신된 속도 정보에 기초하여 자 차량의 주행 속도를 획득하고, 자 차량의 주행 속도와 전방의 타 차량과의 거리 변화량에 기초하여 전방의 타 차량과의 상대 속도를 획득한다.
자율 주행 제어 장치(164)는 전방의 타 차량과의 거리와 상대 속도에 기초하여 제동을 수행해야 하는지, 감속을 수행해야 하는지를 판단하고, 배터리의 충전 상태에 기초하여 배터리의 충전이 필요한지 판단하며, 배터리의 충전이 필요하다고 판단되면 제동 또는 감속 시점에 회생 제동을 제어한다.
즉 자율 주행 제어 장치(163)는 장애물과의 거리 및 상대 속도에 기초하여 자 차량의 가감속도 값 및 감속 시간을 획득하고, 획득된 감속 시간과 가감속도 값에 기초하여 제동이 필요한 시점인지 감속이 필요한 시점인지를 판단할 수 있다.
여기서 감속 시간은 전방의 차량과 충돌하는데 까지 소요되는 시간이다.
자율 주행 제어 장치(163)는 제동이 필요한 시점인지, 감속이 필요한 시점인지에 따라 모터(134), 엔진(132) 및 제동 장치(170) 중 적어도 하나의 구동을 제어한다.
자율 주행 제어 장치(163)는 크루즈 주행 모드이면 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도와 현재 주행 속도에 기초하여 자 차량의 가감속도 값을 획득하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 크루즈 주행 모드이면 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도와 차간 거리를 수신하고, 설정된 목표 주행 속도, 차간 거리 및 현재 주행 속도에 기초하여 자 차량의 가감속도 값을 획득하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 고속도로 자율 주행 모드이면 영상 획득부의 영상 정보 및 내비게이션 정보에 기초하여 현재 위치가 고속도로인지 판단하고, 현재 위치가 고속도로라고 판단되면 고속도로의 제한 속도를 확인하고 확인된 제한 속도와 현재 주행 속도에 기초하여 자 차량의 가감속도 값을 획득하고, 획득된 가감속도 값에 기초하여 모터(134), 엔진(132) 및 제동 장치(170) 중 적어도 하나의 구동을 제어하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 영상획득부(153)를 통해 획득된 영상 정보 중 표지판의 정보에서 제한 속도를 확인하는 것도 가능하고 내비게이션 장치의 내비게이션 정보 중 제한 속도를 확인하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 과속 감시 구간인지 확인하고 현재 위치에서 과속 감시 위치까지의 거리, 제한 속도 및 현재 주행 속도에 기초하여 자 차량의 가감속도 값을 획득하고, 획득된 가감속도 값에 기초하여 모터(134), 엔진(132) 및 제동 장치(170) 중 적어도 하나의 구동을 제어하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 영상 획득부(153)를 통해 획득된 영상 정보 중 표지판의 정보에서 제한 속도 및 과속 감시 위치까지의 거리를 확인하는 것도 가능하고 내비게이션 장치의 내비게이션 정보 중 제한 속도 및 과속 감시 위치까지의 거리를 확인하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 가감속도 값을 회생 제동 제어 장치(164)에 전송한다.
자율 주행 제어 장치(163)는 현재의 주행 속도, 전방의 장애물과의 거리를 주기적 또는 실시간으로 회생 제동 제어 장치(164)에 전송하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 전방 모니터링 장치(161)로부터 장애물의 방향 및 장애물과의 거리를 수신하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 내비게이션 정보 중 경로와 현재 위치를 확인하고, 경로와 현재 위치에 기초하여 조향 장치를 제어하여 자율 주행이 수행되도록 한다.
자율 주행 제어 장치(163)는 차량의 속도 정보와 조향 정보에 기초하여 차량의 경로를 예측하고, 영상 획득부 및 장애물 검출부 중 적어도 하나에서 검출된 장애물의 위치 정보와 예측된 경로 정보에 기초하여 경고 대상의 장애물에 대한 장애물의 위치 정보를 인식한다.
좀 더 구체적으로 자율 주행 제어 장치(163)는 영상 획득부(153)에서 검출된 영상 신호를 수신하고 수신된 영상 신호의 신호 처리를 수행하되 신호 처리의 속도를 향상시키기 위하여 사이즈와 포맷을 변경하고, 화질 개선 작업을 수행할 수 있다.
자율 주행 제어 장치(163)는 영상 신호에 대하여 클리어링 처리 및 노이즈 제거 처리를 수행하여 영상 정보를 생성하고 생성된 영상 정보에 기초하여 차선을 인식한다. 자율 주행 제어 장치(163)는 영상 정보에서 물체를 분해하는 비전기술들을 적용하여 영상 정보로부터 물체들을 장애물로 추출한다.
자율 주행 제어 장치(163)는 영상 정보에 기초하여 장애물의 크기와 위치를 식별하고 장애물의 위치 및 궤적을 계산하여 장애물이 자전거, 보행자, 표지판, 신호등 및 타 차량인지 구별하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 내비게이션 정보 중의 경로 정보와 지도 정보에 기초하여 도로의 타입 정보를 획득하고 획득된 도로의 타입 정보와 인식된 차선의 정보 기초하여 자 차량이 주행하는 자 차로를 인식한다.
여기서 자 차로는 자 차량이 주행하는 주행 차로이다.
도로의 타입 정보는, 고속도로, 국도, 고가도로, 일반국도, 지방도, 군도, 시도 등의 종류 정보와, 도로의 차로 개수 정보와, 스쿨존과 같은 보호 구역 등의 정보를 포함할 수 있다.
또한 도로의 타입 정보는 곡선 도로 및 직선 도로와 같은 도로의 형상 정보를 포함할 수 있고, 자 차량이 현재 위치하는 도로의 총 차로 수의 정보를 더 포함할 수 있다.
자율 주행 제어 장치(163)는 타 차랑, 서버 및 인프라 중 적어도 하나의 통신 시 타 차랑, 서버 및 인프라 중 적어도 하나에서 전송된 정보에 기초하여 도로의 타입 정보를 획득하고 획득된 도로의 타입 정보와 인식된 차선의 정보 기초하여 자 차량이 주행하는 자 차로를 인식하는 것도 가능하다.
자율 주행 제어 장치(163)는 타 차랑, 서버 및 인프라 중 적어도 하나의 통신 시 타 차랑, 서버 및 인프라 중 적어도 하나에서 전송된 정보에 기초하여 전방의 타 차량과의 거리를 획득하는 것도 가능하고, 획득된 거리, 자 차량의 주행 속도에 기초하여 가감속도 값을 획득하는 것도 가능하다.
회생 제동 제어 장치(164)는 자율 주행 제어 장치로부터 가감속도 값과 감속 시간을 수신할 수 있고, 장애물 검출부 및 속도 검출부에서 검출된 검출 정보에 기초하여 직접 가감속도 값과 감속 시간을 획득할 수도 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 가감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고 획득된 회생 제동량에 기초하여 모터의 구동을 제어한다.
회생 제동 제어 장치(164)는 획득된 회생 제동량을 통합 제어 장치(165)에 전송하는 것도 가능하다.
좀 더 구체적으로, 회생 제동 제어 장치(164)는 타 차량과의 거리 변화 기초하여 타 차량의 주행 속도를 획득하고, 자 차량의 주행 속도와 타 차량의 주행 속도에 기초하여 상대 속도를 획득한다.
회생 제동 제어 장치(164)는 상대 속도, 전방의 타 차량과의 거리 및 가감속도 값에 기초하여 감속 시간을 획득하고 저장부에 저장된 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속 시간과 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량을 획득한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 실제 치간 거리 Dr(m), 전방의 타 차량의 주행 속도 Vf(m/s), 자 차량의 주행 속도 Ve(m/s), 감속에 필요한 시간 Sg이고, 미리 설정된 차간 거리 Dh(m)라고 했을 때, 필요한 가감속도 G(m/s2)는 아래와 같다.
여기서 미리 설정된 차간 거리는, 차량에 디폴트로 저장된 차간 거리일 수 있고, 사용자에 의해 설정된 목표 차간 거리일 수 있다.
아울러 현재의 주행 속도는 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도일 수 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 전방의 타 차량과의 상대 속도, 전방의 타 차량과의 거리에 기초하여 감속 시간을 결정할 수 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 가감속도 값의 획득 시, 미리 설정된 시간 간격(즉, 일정 주기)으로 수신된 장애물 검출부의 검출 정보를 샘플링하여 샘플 레이트를 획득하고, 샘플링된 각각의 검출 샘플 레이트에 가중치를 부여하며 가중치가 부여된 검출 샘플 레이트를 이용하여 검출 샘플 레이트별 장애물과의 거리를 획득하고 획득된 검출 샘플 레이트별 거리에 기초하여 가감속도 값을 획득한다.
회생 제동 제어 장치(164)는 검출 샘플 레이트별 감속도 값들에 실효 출력 RMS(Root Mean Square)를 적용하여 일정 주기 사이의 시점에서의 감속도 값을 획득함으로써 선형적인 회생 제동 제어를 수행하도록 한다.
회생 제동 제어 장치(164)는 가우시안 분포에 기초하여 검출 샘플 레이트들에 서로 다른 가중치를 부여하되, 검출 샘플 레이트들 중 최근 수신된 검출 샘플 레이트에 최대 가중치가 부여되도록 한다.
즉, 검출 샘플 레이트는 현재 시점에서 멀어질수록 작은 가중치가 부여된다.
도 7에 도시된 바와 같이, (a)는 가우시안 분포 그래프로, X가 m일 때 Y값은 최대 가중치를 가진다.
(b)는 일정 주기로 시간 순으로 검출된 검출 샘플 레이트(S1, S2, S3, S4)이고, (c)는 가중치가 부여된 검출 샘플 레이트별 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량(P1, P2, P3, P4)이다.
즉, 회생 제동 제어 장치는 현재 시점의 검출 샘플 레이트에 최대 가중치를 적용하고, 현재 시점으로부터 멀어질수록 작은 가중치를 적용한다. 이를 통해 검출 샘플 레이트별 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량 중 현재 시점에 가장 큰 값의 회생 제동량(P4)을 획득할 수 있다.
(d)는 선형적인 회생 제동량이다.
즉 회생 제동 제어 장치는 검출 샘플 레이트별 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량(P1, P2, P3, P4)에 실효 출력 RMS를 적용하여 일정 주기들 사이의 시점의 회생 제동량(P1', P2', P3')을 획득함으로써 선형적인 회생 제동량을 획득할 수 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 토탈 웨이트(Total Weight) 방식의 정규화된 샘플 값(Normalized Sample Value)를 이용하여 검출 샘플 레이트의 시간 분포 별 서로 다른 가중치를 부여하되, 검출 샘플 레이트들 중 최근 수신된 검출 샘플 레이트에 최대 가중치가 부여되도록 한다.
정규화된 샘플 값(Normalized Sample Value)은 각 검출 샘플 레이트의 가중치가 될 수 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 가우시안 분포 및 토탈 웨이트 방식의 정규화된 샘플 값 중 적어도 하나에 기초하여 가중치를 적용할 수 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 가감속도 값과 감속 시간에 기초하여 가우시안 분포 및 토탈 웨이트 방식의 정규화된 샘플 값을 선택적으로 이용할 수 있다.
예를 들어, 감속 시간이 기준 시간 이상이면 가우시안 분포를 이용하여 검출 샘플 레이트별 가중치를 적용하고, 감속 시간이 기준 시간 미만이면 토탈 웨이트 방식의 정규화된 샘플 값을 이용하여 검출 샘플 레이트별 가중치를 적용할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, (a)는 일정 주기로 시간 순으로 검출된 검출 샘플 레이트(S1, S2, S3, S4)이고, (b)는 가중치가 부여된 검출 샘플 레이트별 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량(P1, P2, P3, P4)이다.
즉, 회생 제동 제어 장치는 현재 시점의 검출 샘플 레이트에 최대 가중치를 적용하고, 현재 시점으로부터 멀어질수록 작은 가중치를 적용한다. 이를 통해 검출 샘플 레이트별 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량 중 현재 시점에 가장 큰 값의 회생 제동량(P4)을 획득할 수 있다.
(d)는 선형적인 회생 제동량이다.
즉 회생 제동 제어 장치는 검출 샘플 레이트별 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량(P1, P2, P3, P4)에 실효 출력 RMS를 적용하여 일정 주기들 사이의 시점의 회생 제동량(P1', P2', P3')을 획득함으로써 선형적인 회생 제동량을 획득할 수 있다.
토탈 웨이트(Total Weight: A) =
Figure 112017109651251-pat00001
검출 값(Value) : Sn
웨이트 합계(Weighted Sum : B) =
Figure 112017109651251-pat00002
정규화된 샘플 값(Normalized sample value)= (2n/AB)*Sn
정규화된 샘플 값의 총 합계는 1로, 100%이다.
이를 통해 회생 제동 제어 장치는 긴급 제동 등 긴급 상황에 대해 미리 안전적으로 대처할 수 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 HEV모드로 주행하는 동안 배터리 관리부(155)와 통신을 수행하고, 배터리 관리부(155)로부터 배터리의 충전 상태(State Of Change, SOC)에 대한 정보를 수신한다.
여기서 배터리의 충전 상태는, 배터리의 충전량을 포함할 수 있다.
회생 제동 제어 장치(164)는 회생 제동 제어 시 배터리의 충전 상태에 기초하여 배터리의 충방전을 제어하는 것도 가능하다.
회생 제동 제어 장치(164)는 자율 주행 제어 장치로부터 수신된 가감속도 값 중 감속도 값만을 이용하여 회생 제동을 제어할 수 있다.
본 실시 예에서 회생 제동 제어 장치(164)는 일정 주기로 수신된 검출 정보에 가중치를 적용하였지만, 일정 주기로 검출된 검출 정보에 대응하는 일정 주기 간격의 회생 제동량을 획득하고 획득된 일정 주기 간격의 회생 제동량에 가중치를 적용하는 것도 가능하다.
여기서 가중치를 적용하는 방식은 가우시안 분포 및 토탈 웨이트 방식의 정규화된 샘플 값 중 적어도 하나일 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 회생 제동 제어 장치(164)는 통신부(164a), 제어부(164b) 및 저장부(164c)를 포함할 수 있다.
통신부(164a)는 통신 장치(156)를 통해 장애물 검출부(151), 속도 검출부(152), 영상 획득부(153), 위치 수신부(154), 배터리 관리부(155)와 통신을 수행하고, 전방 모니터링 장치, 내비게이션 장치, 자율 주행 제어 장치, 및 통합 제어 장치와도 통신을 수행한다.
제어부(164b)는 회생 제동을 위한 전반적인 제어를 수행한다.
좀 더 구체적으로, 제어부(164b)는 수신된 검출 정보에 기초하여 장애물과의 거리를 획득하고, 수신된 속도 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고 획득된 거리, 미리 설정된 거리 및 획득된 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고 저장부의 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고, 회생 제동량에 대응하는 제어 명령을 모터에 출력하도록 통신부(164a)를 제어한다.
제어부(164b)는 회생 제동량 획득 시 일정 주기로 검출된 검출 정보의 샘플 레이트들에 각각 가중치를 적용하여 회생 제동량을 획득할 수 있다.
제어부(164b)는 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도와 목표 차간 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것도 가능하고, 내비게이션 정보 중 제한 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것도 가능하며, 내비게이션 정보 중 제한 속도와 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것도 가능하다.
제어부(164b)는 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 제동 시점인지 감속 시점인지 판단하고, 판단된 제동 시점 또는 감속 시점의 정보를 통신부(164a)를 통해 출력하도록 제어한다.
저장부(164c)는 감속 시간과 가감속도 값에 대응하는 회생 제동량을 저장한다.
저장부(164c)는 회생 제동 제어를 위한 회생 제동량을 저장하는 것으로서, 감속 시간과 감속도 값에 대응하는 회생 제동량을 저장할 수 있다.
즉 저장부(164c)는 감속 시간과 감속도 값에 대응하는 회생 제동량을 룩업테이블(Look Up Table)로 저장할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 룩업 테이블은 복수 개의 감속 시간과 복수 개의 감속도 값에 매치된 회생 제동량을 가진다.
이 룩 업 테이블은 실험에 획득되어 미리 저장된 정보일 수 있다.
룩 업 테이블과 같이, 감속 시간이 길고 감속도가 클수록 회생제동량이 증가하고, 늘 감속 시간이 짧고 감속도가 작을 수록 회생 제동량이 감소함을 알 수 있다.
즉 차량은 회생 제동량을 증가시켜 배터리의 충전량을 증가시킬 수 있고, 최생 제동량을 줄여 브레이크의 필링감을 향상시킬 수 있다.
저장부(164c)는 회생 제동 제어 장치(164)와 관련된 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
저장부(164c)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
통합 제어 장치(165)는 자율 주행 제어 장치(163)에서 전송된 모터, 엔진 및 제동 장치의 제어 명령과, 회생 제동 제어 장치(164)에서 전송된 회생 제동량에 기초하여 모터, 엔진 및 제동 장치의 중 적어도 하나의 동작을 제어한다.
통합 제어 장치(165)는 제동 시점이라고 판단되면 모터에 인가되는 전력을 차단하고, 모터에 인가되는 전류의 방향을 역방향으로 제어함으로써 모터(134)가 발전기로 동작될 수 있도록 제어한다. 이때 모터의 회전방향은 관성력에 의해 변경되지 않는다.
통합 제어 장치(165)는 감속 시점(즉 관성으로 주행 가능한 시점)이라고 판단되면 모터의 회전 방향을 역방향으로 제어함으로써 모터(134)가 발전기로 동작될 수 있도록 한다. 즉 통합 제어 장치(165)는 관성 에너지에 의해 모터가 발전기로 동작될 수 있도록 한다.
통합 제어 장치(165)는 수동 주행 모드 시 사용자에 의해 액셀러레이터 페달(143)이 가압되거나, 브레이크 페달(142)이 가압되면 액셀러레이터 페달(143) 또는 브레이크 페달(142)의 압력 정보를 획득하고 획득된 압력 정보와 속도 검출부(152)에서 검출된 속도 정보에 기초하여 사용자의 요구 파워를 획득하고 획득된 사용자의 요구 파워에 대응하는 차량의 목표 주행 속도를 획득하고, 획득된 차량의 목표 주행 속도에 기초하여 엔진(132)과 모터(134) 중 적어도 하나의 동작을 제어한다.
이를 통해 엔진(132)과 모터(134) 중 적어도 하나에 의해 발생된 동력에 의해 차량이 주행되도록 한다.
통합 제어 장치(165)는 차량의 목표 주행 속도, 가속 주행 여부 및 등판 주행 여부에 기초하여 모터(134)의 동력만을 이용하여 주행하는 EV모드의 수행을 제어하거나, 모터(134)와 엔진(132)의 동력을 이용하여 주행하는 HEV 모드의 수행을 제어한다.
통합 제어 장치(165)는 수동 운전 모드 수행 중 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달을 밟는 속도와 페달을 밟는 양에 따라 운전자가 요구하는 제동력이 어느 정도인지 판단하고 제동력의 범위 내에서 최대한 회생 제동을 수행하고, 나머지의 제동력은 제동 장치인 유압 브레이크의 제어를 통해 보완한다. 즉 통합 제어 장치는 약한 제동력이 필요할 때는 모터를 이용하여 감속하다가 강한 제동력이 필요할 때에는 제동 장치(170)를 개입시킨다.
통합 제어 장치(165)는 수동 주행 모드 중 모터를 이용하여 제동력 발생 시 모터에 인가되는 전류의 방향을 역방향으로 제어함으로써 모터(134)가 발전기로 동작될 수 있도록 제어한다.
통합 제어 장치(165)는 수행 주행 모드 중 엑셀러 레이트 페달이 가압된 상태에서 해제되면 모터의 회전 방향을 역방향으로 제어함으로써 모터(134)가 발전기로 동작될 수 있도록 한다.
통합 제어 장치(165)는 차량 내 구성부들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
통합 제어 장치(165)는 자율주행 모드 수행 중 브레이크 페달이 가압되면 긴급 제동으로 판단하고 브레이크 페달에 인가된 압력에 기초하여 회생 제동을 수행하는 것도 가능하다.
통합 제어 장치(165)는 차량의 주행을 제어하는 전자 제어 유닛(ECU)일 수 있고, 마이컴, CPU, 프로세서 중 어느 하나일 수 있다.
전방 모니터링 장치, 내비게이션 장치, 자율 주행 제어 장치 및 통합 제어 장치(165)는 하나는 별개의 칩으로 구현될 수 있다.
또한 전방 모니터링 장치, 내비게이션 장치, 자율 주행 제어 장치, 회생 제동 제어 장치, 통합 제어 장치(165)는 패키지화하여 통합된 하나의 칩으로도 구현될 수 있다.
엔진(132)은 통합 제어 장치(165)의 제어 명령에 기초하여 온오프될 수 있고, 온 동작 시 통합 제어 장치(165)의 제어 명령에 따라 회전수가 조절될 수 있다.
엔진(132)는 클러치(137)가 클로즈 상태일 때 발생된 동력을 차륜(131)과 제너레이터(135)에 전달한다.
배터리(133)는 모터의 회생 제동 시 발전기로서의 기능을 수행하는 모터에 의해 충전될 수 있다.
인버터(136)는 통합 제어 장치(165)의 제어 명령에 기초하여 배터리(133)에서 공급되는 직류의 전력을 3상 교류의 전력으로 변환시키고 변환된 교류의 전력을 모터(134)에 인가한다.
모터(134)는 통합 제어 장치(165)의 제어 명령에 기초하여 회전수를 조절하면서 회전하고 이때 회전력을 차륜에 제공한다.
모터(134)는 제동 시점일 때 인가되는 전력이 차단되고, 역방향의 전류가 인가된다. 이때 모터(134)는 관성력에 의해 제동시점 이전의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전한다.
모터(134)는 감속 시점일 때 역방향으로 회전함으로써 차량이 관성으로 주행하도록 한다. 이때 모터에서 마찰열로 사라지는 에너지를 배터리에 충전할 수 있다.
여기서 감속 시점은 전방의 차량과의 거리를 넓혀야 하는 시점이거나 내리막길을 주행할 때의 시점으로, 수동 주행 모드 수행 시 엑셀러레이터 페달의 가압을 해제할 때에 대응하는 시점일 수 있다.
그리고 제동 시점은 수동 주행 모드 수행 시 브레이크 페달을 가압할 때에 대응하는 시점일 수 있다.
제동 장치(170)는 통합 제어 장치(165)의 제어 명령에 기초하여 유압을 발생시키고 발생된 유압을 이용하여 차륜에 제동력을 인가한다.
예를 들어 제동 장치(170)는 차륜에 인접하게 배치된 브레이크 디스크를 포함할 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 차량의 자율 주행 모드 수행 중 회생 제동 제어 방법의 순서도이다.
차량은 입력부를 통해 자율 주행 모드의 수행 명령이 수신되면 수신된 자율 주행 모드가 전방의 장애물을 추종하며 주행하는 자율 주행 모드인지, 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도에 기초하여 주행하는 크루즈 주행 모드인지 판단한다.
차량은 크루즈 주행 모드가 아니라고 판단되면 위치 수신부에 수신된 위치 정보에 기초하여 현재 위치를 인식하고, 입력부에 입력된 목적지 정보에 기초하여 현재 위치부터 목적지까지의 경로 정보를 생성하며, 생성된 경로 정보를 지도 정보에 매치시켜 내비게이션 정보를 생성한다.
차량은 내비게이션 정보를 생성할 때, 경로 정보와 관련된 길 안내 정보를 획득하고, 획득된 경로 정보와 길 안내 정보를 매치시켜 저장한다.
그리고 차량은 사용자 인터페이스를 통해 내비게이션 모드에 대한 정보를 표시한다.
차량은 영상 획득부를 통해 도로의 영상을 획득하고, 장애물 검출부를 통해 장애물을 검출하며, 획득된 영상에 기초하여 차선을 인식하고 인식된 차선, 검출된 장애물의 위치, 차량의 현재 위치 및 내비게이션 정보에 기초하여 전방의 타 차량을 추종하며 자율 주행을 수행한다. 여기서 장애물의 위치는 장애물의 방향과 장애물과의 거리를 포함할 수 있다.
차량은 자율 주행 모드 수행 중 회생 제동 제어를 위해 장애물 검출부를 이용하여 장애물을 검출하고 속도 검출부를 이용하여 차륜의 휠 속도 또는 자 차량의 가속도를 검출한다.
즉 차량은 장애물 검출부로부터 검출 정보를 수신하고, 속도 검출부로부터 속도 정보를 수신하며, 수신된 장애물의 검출 정보에 기초하여 장애물과의 거리를 획득하고, 수신된 속도 정보에 기초하여 차량의 주행 속도를 획득한다.
차량은 장애물 검출부를 이용하여 장애물 검출 시 일정 주기로 장애물을 검출하며, 이때 일정 주기로 검출 정보를 수신할 수 있다.
차량은 일정 주기로 검출된 검출 정보들의 샘플링을 수행하여 복수 개의 샘플 레이트를 획득하고 각각의 검출 샘플 레이트에 가중치를 부여(303)하며 가중치가 부여된 검출 샘플 레이트를 이용하여 검출 샘플 레이트별 장애물과의 거리를 획득한다.
차량은 가중치가 부여된 검출 샘플 레이트에 기초하여 장애물(즉, 전방의 타 차량)과의 거리를 획득하고, 획득된 타 차량과의 거리와 자 차량의 주행 속도에 기초하여 전방의 타 차량과의 상대 속도를 획득한다.
차량은 획득된 검출 샘플 레이트별 거리와 전방의 타 차량과의 상대 속도에 기초하여 감속 시간을 획득하고, 감속 시간, 상대 속도, 타 차량과의 거리 및 미리 설정된 차간 거리에 기초하여 가감속도 값을 획득(304)한다.
아울러 차량은 회생 제동 제어를 위해 획득된 가감속도 값 중 감속도 값만을 이용한다.
이러한 차량은 가중치 부여 시, 가우시안 분포에 기초하여 검출 샘플 레이트들에 서로 다른 가중치를 부여하되, 검출 샘플 레이트들 중 최근 수신된 검출 샘플 레이트에 최대 가중치가 부여되도록 한다.
또한 차량은 토탈 웨이트(Total Weight) 방식의 정규화된 샘플 값(Normalized Sample Value)를 이용하여 검출 샘플 레이트의 시간 분포 별 서로 다른 가중치를 부여하되, 검출 샘플 레이트들 중 최근 수신된 검출 샘플 레이트에 최대 가중치가 부여되도록 하는 것도 가능하다.
차량은 가감속도 값과 감속 시간에 기초하여 가우시안 분포 및 토탈 웨이트 방식의 정규화된 샘플 값을 선택적으로 이용할 수 있다.
차량은 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 회생 제동 시점인지를 판단(305)한다. 여기서 회생 제동 시점인지를 판단하는 것은 제동 시점인지 감속 시점인지 판단하는 것을 포함한다.
차량은 회생 제동 시점이라고 판단되면 룩업 테이블에 기초하여 감속 시간과 감속도 값에 대응하는 회생 제동량을 획득(306)한다.
아울러 차량은 장애물 검출 주기인 일정 주기 간격의 회생 제동량을 획득할 수 있다.
차량은 일정 주기의 회생 제동량에 실효 출력 RMS(Root Mean Square)를 적용하여 일정 주기 사이의 시점에서의 감속도 값을 획득함으로써 선형적인 회생 제동량을 획득(307)할 수 있다.
본 실시 예에서는 일정 주기의 검출 정보에 가중치를 적용하는 방식에 대해 설명하였지만, 일정 주기 간격으로 획득된 회생 제동량에 가중치를 적용하는 것도 가능하다.
차량은 획득된 선형적인 회생 제동량에 기초하여 모터의 동작을 제어(308)함으로써 모터가 발전기로 동작하도록 하여 배터리가 충전(309)되도록 한다.
좀 더 구체적으로 차량은 제동 시점이라고 판단되면 모터(134)에 인가되는 전력을 차단하고, 모터(134)에 인가되는 전류의 방향을 역방향으로 제어함으로써 모터(134)가 발전기로 동작되도록 하고, 발전기로 동작되는 모터에 의해 배터리가 충전되도록 한다. 이때 모터의 회전방향은 관성력에 의해 변경되지 않는다.
차량은 감속 시점(즉 관성으로 주행 가능한 시점)이라고 판단되면 모터(134)의 회전 방향을 역방향으로 제어함으로써 모터(134)가 발전기로 동작될 수 있도록 한다. 즉 차량은 관성 에너지에 의해 모터가 발전기로 동작될 수 있도록 하고, 발전기로 동작되는 모터에 의해 배터리가 충전되도록 한다.
아울러 차량은 배터리의 충전 상태에 기초하여 배터리의 충전량을 확인하고 배터리의 충전량이 허용량 이상이라고 판단되면 차량의 감속 또는 제동마을 수행하고, 배터리 충전과 관련된 동작을 수행하지 않는다.
차량은 크루즈 주행 모드라고 판단되면 입력부를 통해 입력된 목표 주행 속도와 목표 차간 거리를 수신(310)한다.
차량은 수신된 목표 주행 속도와 목표 차간 거리에 기초하여 크루즈 주행 모드로 주행한다. 이때 차량은 스티어링 휠의 조작 신호에 기초하여 주행 방향을 변경할 수 있다.
차량은 크루즈 주행 모드 수행 중 회생 제동 제어를 위해 장애물 검출부를 이용하여 장애물을 검출(311)한다. 차량은 장애물 검출부를 이용하여 장애물 검출 시 일정 주기로 장애물을 검출하며, 이때 일정 주기로 검출 정보를 수신할 수 있다.
차량은 일정 주기로 검출된 검출 정보들의 샘플링을 수행하여 복수 개의 샘플 레이트를 획득하고 각각의 검출 샘플 레이트에 가중치를 부여(303)하며 가중치가 부여된 검출 샘플 레이트를 이용하여 검출 샘플 레이트별 장애물과의 거리를 획득한다.
차량은 가중치가 부여된 검출 샘플 레이트에 기초하여 장애물(즉, 전방의 타 차량)과의 거리를 획득하고, 획득된 타 차량과의 거리와 목표 주행 속도에 기초하여 전방의 타 차량과의 상대 속도를 획득한다.
차량은 획득된 검출 샘플 레이트별 거리와 전방의 타 차량과의 상대 속도에 기초하여 감속 시간을 획득하고, 감속 시간, 상대 속도, 타 차량과의 거리 및 목표 차간 거리에 기초하여 가감속도 값을 획득(304)한다.
차량은 가감속도 값과 감속 시간에 기초하여 가우시안 분포 및 토탈 웨이트 방식의 정규화된 샘플 값을 선택적으로 이용할 수 있다.
차량은 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 회생 제동 시점인지를 판단(305)한다. 여기서 회생 제동 시점인지를 판단하는 것은 제동 시점인지 감속 시점인지 판단하는 것을 포함한다.
차량은 회생 제동 시점이라고 판단되면 룩업 테이블에 기초하여 감속 시간과 감속도 값에 대응하는 회생 제동량을 획득(306)한다.
아울러 차량은 장애물 검출 주기인 일정 주기 간격의 회생 제동량을 획득할 수 있다.
차량은 일정 주기의 회생 제동량에 실효 출력 RMS(Root Mean Square)를 적용하여 일정 주기 사이의 시점에서의 감속도 값을 획득함으로써 선형적인 회생 제동량을 획득(307)할 수 있다.
차량은 획득된 선형적인 회생 제동량에 기초하여 모터의 동작을 제어(308)함으로써 모터가 발전기로 동작하도록 하여 배터리가 충전(309)되도록 한다.
차량은 전방의 타 차량을 추종하는 자율 주행 모드 수행 또는 크루즈 주행 모드로 주행 중 내비게이션 정보에 의해 제한 속도가 수신(312)되면 현재 주행 속도와 제한 속도에 기초하여 현재 주행 속도를 변경해야 하는지 판단(313)하고 현재 주행 속도를 감속하여 제한 속도로 변경해야 한다고 판단되면 현재 주행 속도와 제한 속도에 기초하여 가감속도 값 및 감속 시간을 획득하고 룩 업 테이블에 기초하여 획득된 가감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고 획득된 회생 제동량에 기초하여 모터의 구동을 제어한다.
이때 차량은 모터의 회전 방향을 역방향으로 제어함으로써 발전기로서 동작하도록 한다.
차량은 제한 속도가 수신되었을 때 사용자에게 현재 주행 속도를 제한 속도로 감속시킬 것인지에 대해 질의하는 것도 가능하다.
즉 차량은 제한 속도로 유지할 것인지를 질의하는 문자를 사용자 인터페이스를 통해 표시하거나, 스피커를 통해 음성으로 출력할 수 있다.
차량은 사용자로부터 주행 속도 변경의 명령이 수신되면 주행 속도를 제한 속도로 감속시키는 것도 가능하다.
차량은 내비게이션 정보에 의해 제한 속도가 수신되고 과속 감시 위치까지의 거리가 수신(314)되면 제한 속도, 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 가감속도 값 및 감속 시간을 획득하고, 룩 업 테이블에 기초하여 획득된 가감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고 획득된 회생 제동량에 기초하여 모터의 구동을 제어하고 모터 구동 시 배터리가 충전되도록 한다.
이때 차량은 모터의 회전 방향을 역방향으로 제어함으로써 발전기로서 동작하도록 한다.
아울러 차량은 제한 속도 및 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 회생 제동을 수행할 때, 전방에 타 차량이 존재하는지 판단하고, 전방에 타 차량이 존재한다고 판단되면 전방의 타 차량과의 거리 및 상대 속도에 기초하여 가감속도 값 및 감속 시간을 획득하고 획득된 가감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고 획득된 회생 제동량에 기초하여 모터의 구동을 제어하고 모터 구동 시 배터리가 충전되도록 할 수 있다.
100: 차량 128: 표시부
129: 사용자 인터페이스 131: 차륜
132: 엔진 133: 배터리
134: 모터 135: 제너레이터
136: 인버터 137: 클러치

Claims (23)

  1. 모터의 회생 제동을 제어하는 회생 제동 제어 장치에 있어서,
    장애물의 검출 정보와 속도 정보를 수신하는 통신부;
    복수 개의 감속 시간 각각에 대응하는 감속도 값별 회생 제동량을 룩업 테이블로 저장하는 저장부;
    상기 수신된 검출 정보에 기초하여 상기 장애물과의 거리를 획득하고, 상기 수신된 속도 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 상기 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고 상기 획득된 거리, 미리 설정된 거리 및 상기 획득된 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고 상기 저장부의 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고, 상기 회생 제동량에 대응하는 제어 명령 및 배터리의 충전 명령을 출력하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고 가우시안 분포 또는 토탈 웨이팅 방식의 정규화된 샘플 값을 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 회생 제동 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 가중치가 적용된 샘플링 레이트별 감속도 값에 실효 출력을 적용하여 일정 주기들 사이의 시점의 감속도 값을 획득하는 것을 포함하는 회생 제동 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는 사용자에 의해 설정된 목표 주행 속도와 목표 차간 거리를 수신하고,
    상기 제어부는, 상기 수신된 목표 주행 속도와 목표 차간 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함하는 회생 제동 제어 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는, 내비게이션 정보를 수신하고,
    상기 제어부는 내비게이션 정보 중 제한 속도와 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함하는 회생 제동 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 통신부는, 내비게이션 정보를 수신하고,
    상기 제어부는 상기 내비게이션 정보 중 제한 속도 및 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함하는 회생 제동 제어 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 제동 시점인지 감속 시점인지 판단하고, 판단된 제동 시점 또는 감속 시점의 정보를 상기 통신부를 통해 출력하도록 제어하는 것을 포함하는 회생 제동 제어 장치.
  9. 차륜을 구동시키는 모터;
    상기 모터에 구동 전력을 공급하고, 회생 제동 시에 상기 모터에 의해 충전되는 배터리;
    장애물을 검출하는 장애물 검출부;
    주행 속도를 검출하는 속도 검출부;
    상기 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 상기 장애물과의 거리를 획득하고 상기 획득된 거리에 기초하여 차량의 전방 정보를 출력하는 전방 모니터링 장치;
    상기 장애물 검출부에서 검출된 정보와 상기 속도 검출부에서 검출된 주행 속도에 기초하여 자율 주행을 제어하는 자율 주행 제어 장치; 및
    복수 개의 감속 시간 각각에 대응하는 감속도 값별 회생 제동량을 룩업 테이블로 저장하고, 상기 속도 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 상기 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고 상기 획득된 거리, 상대 속도 및 미리 설정된 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고 상기 룩업 테이블에 기초하여 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고, 상기 회생 제동량에 대응하는 제어 명령을 상기 모터에 출력하는 회생 제동 제어 장치를 포함하고,
    상기 회생 제동 제어 장치는, 상기 전방 모니터링 장치 오프 시, 상기 자율 주행 제어 장치로부터 상기 획득된 거리, 상기 상대 속도 및 상기 미리 설정된 거리를 수신하는 차량.
  10. 제 9 항에 있어서,
    위치 정보를 수신하는 위치 수신부; 및
    도로의 영상을 획득하는 영상 획득부;를 더 포함하고,
    상기 자율 주행 제어 장치는,
    상기 위치 수신부에 수신된 위치 정보에 기초하여 현재 위치를 획득하고, 상기 획득된 거리, 상기 획득된 상대 속도, 상기 획득된 영상 및 목적지까지의 경로 정보 및 상기 현재 위치에 기초하여 자율 주행을 제어하고,
    상기 전방 모니터링 장치의 오프 시 상기 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 상기 장애물과의 거리를 획득하고 상기 속도 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고, 상기 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하는 차량.
  11. 제 9 항에 있어서,
    목표 주행 속도 및 목표 차간 거리를 입력받고, 크루즈 주행 모드를 입력받는 입력부를 더 포함하고,
    상기 회생 제동 제어 장치는, 상기 목표 주행 속도와 상기 획득된 장애물과의 거리에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고, 상기 목표 차간 거리 및 상기 획득된 장애물과의 거리, 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함하는 차량.
  12. 제 9 항에 있어서,
    목적지 정보를 입력받고, 내비게이션 모드를 입력받는 입력부;
    위치 정보를 수신하는 위치 수신부;
    상기 위치 정보와 목적지 정보에 기초하여 경로 정보를 생성하고 생성된 경로 정보를 지도 정보에 매치시켜 내비게이션 정보를 생성하고, 생성된 내비게이션 정보를 출력하는 내비게이션 장치를 더 포함하고,
    상기 회생 제동 제어 장치는, 상기 내비게이션 정보 중 제한 속도를 확인하고 확인된 제한 속도에 기초하여 감속도 값과 감속 시간을 획득하는 것을 포함하는 차량.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 회생 제동 제어 장치는,
    상기 내비게이션 정보 중 제한 속도와 과속 감시 위치까지의 거리를 확인하고 확인된 제한속도와 과속 감시 위치까지의 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함하는 차량.
  14. 제 9항에 있어서, 상기 회생 제동 제어 장치는,
    일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고 가우시안 분포를 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함하는 차량.
  15. 제 9항에 있어서, 상기 회생 제동 제어 장치는,
    일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고 토탈 웨이팅 방식의 정규화된 샘플 값을 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함하는 차량.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 회생 제동 제어 장치는,
    상기 가중치가 적용된 샘플링 레이트별 감속도 값에 실효 출력을 적용하여 일정 주기들 사이의 시점의 감속도 값을 획득하는 것을 포함하는 차량.
  17. 차륜을 구동시키는 모터와, 모터에 구동 전력을 공급하고, 회생 제동 시에 모터에 의해 충전되는 배터리를 포함하는 차량의 제어 방법에 있어서,
    자율 주행 모드이면 장애물 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 상기 장애물과의 거리를 획득하고,
    속도 검출부에서 검출된 정보에 기초하여 주행 속도를 획득하고,
    상기 획득된 거리 및 주행 속도에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고,
    상기 획득된 거리, 상대 속도 및 미리 설정된 거리에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하고,
    미리 저장된 룩업 테이블에 기초하여 상기 획득된 감속도 값과 감속 시간에 대응하는 회생 제동량을 획득하고,
    상기 회생 제동량에 기초하여 모터의 구동을 제어하고,
    상기 모터의 구동에 의해 상기 배터리가 충전되도록 하고,
    상기 모터의 구동을 제어하는 것은, 상기 획득된 감속도 값과 감속 시간에 기초하여 제동 시점인지 감속 시점인지 판단하고, 상기 제동 시점이라고 판단되면 상기 모터에 인가되는 전류의 방향을 역방향으로 제어하고, 상기 감속 시점이라고 판단되면 상기 모터의 회전 방향을 역방향으로 제어하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  18. 삭제
  19. 제17항에 있어서, 상기 감속도 값과 감속 시간을 획득하는 것은,
    입력부를 통해 목표 주행 속도 및 목표 차간 거리가 입력되면 상기 목표 주행 속도와 상기 획득된 장애물과의 거리에 기초하여 다른 차량과의 상대 속도를 획득하고,
    상기 목표 차간 거리 및 상기 획득된 장애물과의 거리, 상대 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 감속도 값과 감속 시간을 획득하는 것은,
    내비게이션 정보 중 제한 속도 정보가 수신되면 제한 속도에 기초하여 감속도 값과 감속시간을 획득하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 감속도 값에 기초하여 보조 제동량을 획득하고,
    상기 획득된 보조 제동량에 기초하여 차륜에 인접하게 마련된 제동 장치의 동작을 제어하는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 감속도 값을 획득하는 것은,
    일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고,
    가우시안 분포를 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고,
    상기 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 감속도 값을 획득하는 것은,
    일정 주기로 검출된 검출 정보를 샘플링하여 샘플링 레이트를 획득하고,
    토탈 웨이팅 방식의 정규화된 샘플 값을 이용하여 획득된 샘플링 레이트별로 가중치를 적용하고,
    상기 가중치가 적용된 샘플링 레이트별로 감속도 값을 획득하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
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