KR102659776B1 - 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법
본 발명은 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 차량은 마찰 브레이크들을 갖는 브레이크 시스템, 및 차량의 적어도 하나의 휠에 작용하는 전동 드라이브 및 그 전동 드라이브에 전력을 공급하기 위한 배터리를 갖는 드라이브 시스템을 갖는다. 이 방법은 차량의 상태 및/또는 브레이크 시스템 및/또는 드라이브 시스템의 상태를 기술하는 상태 정보 (202, 210) 를 결정하는 단계, 차량의 미래 경로의 경로 프로파일을 기술하는 경로 정보 (218) 를 결정하는 단계, 상태 정보 (202, 210) 및 경로 정보 (218) 에 기초하여 마찰 브레이크들 및/또는 전동 드라이브에 의해 미래 제동 요청 (252) 을 구현하기 위한 액션 플랜 (248) 을 결정하는 단계로서, 상기 액션 플랜 (248) 은 미래 시간들 및/또는 상기 경로 상의 영역들에 대해 차량의 제동 요청이 마찰 브레이크 및/또는 드라이브 시스템에 의해 구현되어야 하는지 여부를 특정하는, 상기 액션 플랜 (248) 을 결정하는 단계, 및 액션 플랜 (248) 에 따라, 차량에서 트리거되는, 제동 요청 (252) 을 구현하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE LONGITUDINAL DYNAMICS OF A VEHICLE}
본 발명은 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
전동 드라이브를 갖는 차량, 즉, 전기 자동차 및 하이브리드 자동차에서, 차량의 마찰 브레이크들이 법적 요건들에 따라 회생 (recuperation) 과 함께 또는 회생 없이 특정 제동 토크가 항상 달성될 수 있도록 하는 방식으로 구성되는 경우에 안전상 이유들로 인해 유리하다. 그러나, 열적 부하 지지 용량 (thermal load bearing capacity) 은 종종 브레이크들의 치수화에 결정적이며, 비용, 중량 및 설치 공간에 결정적으로 영향을 미칠 수 있다.
전동 드라이브에 의한 회생식 또는 역전류 제동은 기본적으로, 특히 열적 요건과 관련하여 마찰 브레이크를 보다 컴팩트하게 치수화할 가능성을 여기서 제공한다. 그러나 지금까지 다양한 시나리오들이 이러한 개발을 방해하였다. 예를 들어, 사실상 완전히 충전된 차량은 회생할 수 없고, 장시간 내리막길 이동은 (예를 들어, 그로스-글로크너 마운틴 (Groβ-Glockner Mountain) 을 내려갈 때) 마찰 브레이크가 과부하되게 한다.
배터리 관리 외에도, 전동 드라이브의 열적 부하 용량 (thermal load capacity) 은 또한 어느 정도의 제동이 회생적으로 또는 드라이브의 능동적 에너지공급 (active energization) 에 의해 수행될 수 있는지에 영향을 미친다. 차량의 상태에 의존하여, 가변 요건들이 마찰 브레이크들로 이루어지고, 이들은 보다 컴팩트 (compact) 하고 목표된 치수화를 방해한다.
본 발명은 전동 드라이브를 갖는 차량의 마찰 브레이크 (friction brake) 의 보다 컴팩트하고 목표된 치수화를 허용하는, 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법을 특정하는 목적에 기초한다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항에 따른 방법에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 유리한 실시형태들에 관련된다.
본 발명은 차량의 종방향 동역학 (longitudinal dynamics) 을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 차량은 마찰 브레이크들을 갖는 브레이크 시스템, 및 차량의 적어도 하나의 휠에 작용하는 전동 드라이브 (electromotive drive) 및 그 전동 드라이브에 전력을 공급하는 배터리를 갖는 드라이브 시스템을 갖는다. 이 방법은, 차량의 상태 및/또는 브레이크 시스템의 및/또는 드라이브 시스템의 상태를 기술하는 상태 정보를 결정하는 단계, 차량의 미래 경로의 경로 프로파일 (route profile) 을 기술하는 경로 정보를 결정하는 단계, 상태 정보 및 경로 정보에 기초하여 마찰 브레이크들 및/또는 전동 드라이브에 의해 미래 제동 요청을 구현하기 위한 액션 플랜을 결정하는 단계로서, 상기 액션 플랜은 미래의 시간들 및/또는 상기 경로 상의 영역들에 대해, 차량의 제동 요청이 마찰 브레이크 및/또는 드라이브 시스템에 의해 구현되어야 하는지 여부를 특정하는, 상기 액션 플랜을 결정하는 단계, 및 액션 플랜에 따라, 차량에서 트리거되는, 제동 요청을 구현하는 단계를 포함한다.
여기서, 차량의 “종방향 동역학 (longitudinal dynamics)” 또는 종방향 동역학에서의 변화라는 용어는 차량의 종방향 속도에서의 임의의 변화, 즉, 제동 (braking) 및 가속 (acceleration) 프로세스를 양자 모두를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
차량의 “상태 정보 (state information)” 는 이러한 맥락에서 상당히 일반적으로, 임의의 형태로 차량의 상태를 기술하는 정보이다. 이러한 정보는, 예를 들어, 차량의 현재 휠 속도들 (wheel speeds), 제동 프로세스의 지속시간 (duration), 이 상황에서 적용되는 브레이크 압력, 브레이크 페달의 페달 이동, 차량의 무게, 차량의 기울기 등을 포함할 수도 있다.
설명된 방법은 여기서, 액션 플랜에 기초하여 발생하는 제동 요청들이, 기존의 인프라스트럭처 (infrastructure), 즉, 전동 드라이브, 배터리 및 마찰 브레이크들이 최적의 방식, 즉, 가능한 한 효율적이고 균일하게 활용될 수 있도록 구현될 수 있다는 이점을 갖는다. 처음에, 예를 들어, 액션 플랜에서, 어떻게 전동 드라이브가 사용되었는지 또는 경로의 특정 섹션 (section) 에 걸쳐 사용될 것인지, 그리고 차량의 후속 감속 동안 제동 퍼포먼스 (braking performance) 가 전동 드라이브에 의해 발생될 수 있는지, 또는 마찰 브레이크가 사용되어야 하는지 여부를 고려하는 것이 가능하다. 이에 따라, 액션 플랜은 후속 제동의 수 및 유형의 예측을 제공하고, 이에 기초하여, 미래의 제동 요청들에 대해 최적화된 제동 전략을 이용할 수 있게 한다.
제동 요청을 트리거한 후에, 이에 따라 어느 시간에 및/또는 경로의 어느 영역에 차량이 현재 위치하는지가 먼저 체크된다. 제동 요청이 어떻게 구현될지는, 액션 플랜으로부터 이 시간 및/또는 영역에 대해 후속하여 결정되고, 그 후에 제동 요청이 이에 따라 구현된다. 제동 요청은 차량 운전자에 의한 브레이크 페달의 활성화에 의해 그리고 예를 들어, 예컨대 오토파일럿 (autopilot) 과 같은 자동화된 드라이빙 기능에 의해 여기서 트리거될 수 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 여기서 액션 플랜의 결정에 포함되는 상태 정보는 다음과 같은 변수들 중 적어도 하나를 포함한다:
Figure 112021024713543-pat00001
배터리의 충전 상태,
Figure 112021024713543-pat00002
배터리의 온도
Figure 112021024713543-pat00003
전동 드라이브의 온도,
Figure 112021024713543-pat00004
마찰 브레이크들의 온도.
따라서, 배터리의 충전 및/또는 온도의 상태는 제동 요청이 회생 제동 (recuperative braking) 에 의해 구현될 수 있는지 여부에 관한 정보를 제공한다. 다른 한편, 전동 드라이브의 온도는 전동 드라이브의 능동적 에너지공급 (active energization) 에 의해 감속이 이루어질 수 있는지 여부에 관한 확정적 정보를 제공한다. 이러한 맥락에서, 전동 드라이브의 온도는 또한, 전기 모터, 즉, 기계 자체의 온도, 및 전력 전자장치의 온도로 분류될 수 있으며, 이들 온도들은 각각 개별적으로 평가된다. 마찰 브레이크의 온도는 또한, 마찰 브레이크가 후속 제동 조작을 위해 사용되어야 하는지, 또는 제동 효과가 증가된 온도로 인해 너무 작거나, 또는 마찰 브레이크를 손상시킬 수 있을 임계 온도 (critical temperature) 를 초과할지 여부와 동일한 방식으로 확정적 정보를 제공한다.
따라서, 추가적 실시형태에 따르면, 액션 플랜은, 드라이브 시스템에 의한 제동 요청의 구현의 경우에, 차량을 감속시키기 위해 드라이브 시스템이 능동적으로 에너지공급되어야 하는지 또는 드라이브 시스템을 통해 배터리로 에너지가 회수되어야 하는지 여부를 명시하는 것이 제공된다. 차량을 감속시키기 위한 전동 드라이브의 능동적 에너지공급은 여기서, 전기 모터가 음의 부하각 (negative load angle) 으로 능동적으로 에너지공급되는 방식으로 발생할 수 있고, 그 결과 차량의 이동에 대항하는 토크가 구축되고, 상기 토크는 차량이 제동되게 한다.
제동 요청들의 구현 동안 브레이크 시스템 및 드라이브 시스템의 가장 효율적인 가능한 이용을 보장하기 위해, 추가적 실시형태에 따르면, 액션 플랜의 결정은 경로 프로파일로 인해 미래의 경로의 정의된 영역들에 대해 아마도 필요한 (probably necessary) 제동 프로세스들의 결정을 포함하는 것이 제공된다.
이를 위해, 경로 맵에서 특정 영역들이 제동 프로세스가 여기서 필요할지 또는 아닌지 여부를 그것으로부터 도출하는 것이 가능한 방식으로 특성화되는 그러한 경로 맵에 의지할 수 있다.
추가적인 실시형태에서, 이것은, 특히, 경로 정보가 미래 경로의 벤드 프로파일 (bend profile) 및/또는 미래 경로의 고도 프로파일 (altitude profile) 을 포함한다는 사실에 의해 보조될 수 있다. 예를 들어, 특정 경로 섹션에서 경로 프로파일이 대체로 직선형이고 가파르다는 정보로부터, 심한 굴곡이 이 특정 경로 섹션에 연결된 상태에서, 이 지점에서 제동 프로세스가 예상된다고 결정하는 것이 가능하다. 이러한 맥락에서, 예를 들어, 이전 섹션의 구배 (gradient), 연결된 벤드의 반경 및 차량의 현재 속도로부터 이 특정 지점에서 얼마나 강한 제동이 수행되어야 할지를 추정하는 것이 또한 가능하다. 이는 액션 플랜의 범위 내에서 다음과 같은 제동 프로세스들의 계획에 고려될 수 있다.
추가적 실시형태에 따르면, 특정 경로 섹션들에서 미래에 필요할 제동 조작들의 이러한 추정은 경로 정보가 미래 경로 상의 교통 상황 (traffic situation) 을 포함한다는 사실에 의해 더욱 보조될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 매우 밀집한 교통량이 경로의 특정 영역에 존재한다는 정보로부터, 차량이 이 경로의 이 영역에 진입할 때 감속되어야 할 것이라고 결정될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 추가적인 실시형태에 따르면, 경로 정보는 차량의 미래 경로 상의 다른 차량들로부터 직접적으로 또는 간접적으로 수신된 정보를 포함하는 것을 또한 제공한다. 따라서, 차량들이 서로 직접 정보, 예를 들어 교통 상황 또는 그 외의 경로 프로파일에 관한 정보를 교환하는 것이 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 차량들이 대응하는 정보를 서버에 업로드하는 것이 또한 제공될 수 있고, 상기 서버는 액션 플랜의 결정 범위 내에서 차량이 액세스하며, 상기 차량은 그 대응하는 정보를 취출한다.
상기 이미 진술된 바와 같이, 상태 정보는, 차량, 브레이크 시스템 및/또는 드라이브 시스템의 상태를 기술하는 정보이다. 상기 이미 설명되었고 직접적으로 측정될 수 있는 상태 정보, 구체적으로 배터리의 충전 상태 또는 온도들 외에도, 현재 적용되는 제동력, 차량 속도 또는 기간과 같이 간접적으로 결정될 수 있는 변수들, 이러한 변수들로부터 도출된 값들이 또한 상태 정보로서 사용될 수 있다. 이에 따라, 일 실시형태는 상태 정보의 결정이 마찰 브레이크들에 의해 구현되는 현재 제동 퍼포먼스를 결정하는 것을 포함하는 것을 제공한다. 이러한 방식으로 결정되는 마찰 브레이크의 현재 구현된 제동 퍼포먼스에 기초하여, 마찰 브레이크가 미래의 제동 조작들 동안 여전히 어느 정도로 로딩될 수 있는지가 그 다음에 결정될 수 있다. 현재 구현되는 제동 퍼포먼스를 결정하기 위해, 여기서 온도 모델들 또는 대응하는 특성 곡선들 (characteristic curves) 에 대한 의지 (recourse) 가 이루어질 수 있다.
이러한 목적을 위해, 추가적인 실시형태에 따르면, 상태 정보의 결정은 이전의 제동 프로세스들 동안 브레이크 시스템의 및/또는 드라이브 시스템의 동작 파라미터들을 평가하는 것을 포함하는 것이 또한 제공될 수 있다. 이에 따라, 마찰 브레이크의 퍼포먼스 능력의 평가 동안, 마찰 브레이크들의 나머지 퍼포먼스 능력의 보다 정확한 추정을 허용하는 이전 제동 프로세스들의 이력 (history) 에 대한 의지가 또한 이루어진다. 또한, 이러한 제동 이력은 또한, 예를 들어 마찰 브레이크의 온도와 관련하여 현재 측정된 값의 타당성 (plausibility) 을 체크하는데 사용될 수 있다.
추가적인 실시형태에 따르면, 드라이브 시스템이 적어도 2개의 전동 드라이브들을 가지는 것이 제공되며, 여기서, 전동 드라이브들은 각각 상이한 차량 휠들에 작용한다.
이러한 인프라스트럭처에 기초하여, 추가적인 실시형태에 따르면, 액션 플랜이, 미래 경로의 특정 영역들 및/또는 미래 시간들에 대해, 전동 드라이브들의 제 1 전동 드라이브는 구동 토크 (drive torque) 를 생성하여야 하는 한편, 전동 드라이브들의 제 2 드라이브는 배터리 내로 에너지를 회수하여야 하는 것을 명시하는 것이 제공된다. 따라서, 예를 들어, 매우 낮은 외부 온도들에서, 전동 드라이브의 예열 (pre-heating) 을 달성할 수 있고, 그 결과, 전동 드라이브는 항상 최적의 온도 범위에서 작동할 수 있다. 이와 관련하여, 구동 토크 (drive torque) 와 감속 토크 (deceleration torque) 사이의 균형은 바람직하게는 효과적으로 아무런 차량의 가속 또는 감속도 일어나지 않도록 구성된다.
추가적인 실시형태에 따르면, 액션 플랜은, 미래 경로의 특정 영역들 및/또는 미래 시간들에 대해, 전동 드라이브들의 제 1 전동 드라이브는 구동 토크를 생성해야 하는 한편, 전동 드라이브들의 제 2 전동 드라이브는 차량을 감속시키기 위해 능동적으로 에너지공급되어야 하는 것을 특정하는 것이 또한 제공된다. 따라서, 예를 들어, 차량의 후속 감속에 대비하기 위해, 회생에 의해 배터리가 능동적으로 방전될 수 있다. 이와 관련하여, 구동 토크와 감속 토크 사이의 균형은 또한 차량의 가속 또는 감속이 일어나지 않도록 바람직하게 구성된다.
추가적인 실시형태에 따르면, 제 3 변형예에서, 액션 플랜은 미래 경로의 특정 영역들 및/또는 미래 시간들에 대해, 전동 드라이브들의 제 1 드라이브는 차량을 감속시키기 위해 능동적으로 에너지가 공급되어야 하는 한편, 전동 드라이브들의 제 2 드라이브는 에너지를 배터리로 회수해야 하는 것을 특정하는 것이 제공된다. 따라서, 배터리의 충전 상태가 실제로 순전히 회생 제동 (recuperative braking) 을 허용하지 않는 경우에, 배터리가 전동 드라이브의 능동적 에너지공급을 통해 다시 부분적으로 방전되기 때문에 적어도 부분적으로 회생형 제동이 그럼에도 불구하고 수행될 수 있다.
상기 이미 설명된 바와 같이, 본 발명의 핵심적인 개념은, 수신된 제동 요청이 구현될 방식이 미래 제동 조작들을 위한 액션 플랜에 기초하여 결정된다는 점에 있다. 가능한 한 정확하고 가능한 한 차량의 미래 상황을 정확하게 예측하는 액션 플랜에 도달하기 위해, 방법은 또한 액션 플랜 및 경로 정보를 고려하면서 상태 정보를 외삽 (extrapolating) 하는 것을 포함하는 것이 추가적인 실시형태에 따라 제공되고, 여기서, 액션 플랜은 상기 외삽된 상태 정보에 기초하여 미래 시간들 및/또는 경로 상의 영역들에 대해 정확하게 정의된다. 결과적으로, 이 실시형태에서, 액션 플랜은 차량의 상태 정보가 경로를 따라 경로들의 나중의 섹션들 상에서 및/또는 나중의 시간들에서 어떻게 변할 것인지를 현재 액션 플랜에 기초하여 결정함으로써 반복적으로 정제된다. 그 후, 액션 플랜은 이러한 변경된 정보에 기초하여 보다 상세하게 계속 정의된다. 이러한 액션 플랜의 보다 정확한 정의는 바람직하게는 여기서 여정 동안 연속적으로 수행된다.
액션 플랜이 들어오는 제동 요청이 어떻게 구현될지를 특정한다는 사실에 대해 상기에서 언급이 크게 이루어졌다. 그러나, 추가적인 실시형태에 따르면, 액션 플랜이, 미래의 시간들 및/또는 경로 상의 영역들에 대해, 차량의 가속 요청이 차량의 전동 드라이브 또는 내연 드라이브 (combustion drive) 에 의해 구현되어야 하는지 여부를 특정하는 것이 또한 제공되고, 여기서, 방법은 액션 플랜에 따라, 차량에서 트리거되는, 가속 요청을 구현하는 것을 포함한다.
이러한 방식으로, 차량에 대한 단일화된 감속 및 가속 전략이 액션 플랜에서 정의되고, 그 액션 플랜에 대해, 특히 자동화된 드라이빙 기능들 동안, 전략 의존이 이루어질 수 있다. 가속 프로세스들 및 감속 프로세스들이 기능하는 방식들은 바람직하게는, 차량이 마찰 브레이크의 최소 가능한 사용 및 최고 가능한 에너지 효율로 제공된 경로를 따라 이동하는 방식으로 서로 조정된다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 특정 가속 프로세스들 동안 순수 전기적 가속 (pure electrical acceleration) 이 수행되고, 그 결과 전동 드라이브의 용량이 차량의 후속 감속을 위해 충분하다는 것이 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 특히 전동 드라이브에 의한 차량의 목표 가속을 통해, 배터리는 회생 제동을 허용하는 상태로 배치될 수 있다.
액션 플랜의 범위 내에서 가속 전략을 결정하기 위해, 차량의 추가적인 드라이빙 기능들로부터의 정보에 대해, 예를 들어, 어댑티브 크루즈 컨트롤 (adaptive cruise control; ACC) 시스템으로부터의 정보에 대한 의지가 또한 여기서 이루어질 수 있다. 또한, 이러한 ACC 시스템은 또한 액션 플랜에 따라 작동될 수 있다.
차량의 회생 감속이 가능한 방식으로 배터리를 방전시키기 위해, 액션 플랜이, 미래 경로의 특정 영역들 및/또는 미래 시간들에 대해, 배터리를 방전시키기 위해 차량의 전기적 소비자들 (electrical consumers) 이 활성화됨을 특정하는 것이 추가적인 실시형태에 따라 제공된다. 따라서, 예를 들어, 가열 엘리먼트들 또는 에어-컨디셔닝 컴프레서들과 같은 추가적인 어셈블리들이 요건들에 대해 적절한 소비자들로서 활성화될 수 있다.
본 발명의 선호되는 실시형태들은 도면들에 기초하여 이하에서 보다 자세하게 설명된다.
도 1 은 예시적인 방법 시퀀스의 플로우차트를 도시한다.
도 2 는 데이터 프로세싱의 예시적인 시퀀스의 개략적 예시를 나타낸다.
도 3 은 방법의 구현을 위한 예시적인 시스템 아키텍처 (system architecture) 를 도시한다.
이하의 텍스트에서, 유사하거나 동일한 피처들은 동일한 참조 부호들에 의해 표시된다.
도 1 은 예시적인 방법 시퀀스의 플로우차트를 도시한다. 이와 관련하여, 제 1 단계 (100) 에서, 차량의, 브레이크 시스템의 및/또는 드라이브 시스템의 상태를 기술하는 상태 정보가 먼저 결정된다. 차량의 상태와 관련하여, 이 정보는 예를 들어, 차량의 속도, 차량의 가속도, 휠 속도, 수평에 대한 차량의 기울기, 또는 브레이크 시스템의 활성화를 특징짓는 추가적인 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 페달 이동 센서 (pedal travel sensor) 의 출력 신호들, 적용된 브레이크 압력 또는 제동 프로세스의 지속시간이 이를 위해 사용될 수 있다.
브레이크 시스템의 상태와 관련하여, 특히 제동과 관련된 차량 상태에 대해 결론을 내릴 수 있게 하는 정보가 여기서 관련된다. 예를 들어, 마찰 브레이크의 온도는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있고, 상기 온도는 마찰 브레이크가 로딩되는 정도 및 마찰 브레이크가 추가로 로딩될 수 있는 정도에 대한 정보를 제공한다. 마찰 브레이크의 온도는, 예를 들어, 대응하는 온도 센서에 의해 직접 여기에서 결정될 수 있거나, 또는, 예를 들어, 이전 제동 조작들에 액세스하고, 프로세스에서 발생하는 브레이크 압력들 및 제동 지속시간들을 평가하는 온도 모델로부터 계산될 수 있다. 드라이브 시스템의 상태는 전동 드라이브, 드라이브의 냉각 시스템 또는 드라이브의 상류에 접속된 인버터에서의 온도 센서에 의해 결정될 수 있다. 또한, 배터리 시스템의 센서 시스템은 또한, 예를 들어, 전동 드라이브의 배터리의 충전 상태를 결정하기 위해, 이러한 맥락에서 트리거될 수 있다.
제 2 단계 (102) 에서, 차량의 미래 경로의 경로 프로파일을 기술하는 경로 정보가 후속적으로 결정된다. 이를 위해, 예를 들어, 미래 경로 상에 존재하는 벤드 프로파일 또는 미래 경로의 고도 프로파일이 결정될 수 있는 GPS (Global Positioning System) 의 정보에 대한 의지가 예를 들어 이루어질 수 있다. 미래 경로에 관한 정보는 또한 미래 경로의 교통 부하 인자 (traffic load factor) 를 고려함으로써 여기서 추가로 정제될 수 있다. 이를 위해, RDS (Radio Data System) , TMC (Traffic Message Channel) 등과 같은 소스들 또는 그 외에 GSM (Global System for Mobile Telecommunications) 모바일 라디오 네트워크에 대한 의존이 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 대응 정보는 다른 차량들뿐만 아니라 중앙 소스, 예를 들어 교통 정보를 제공하는 서버 양자 모두로부터 획득될 수 있다.
상태 정보 및 경로 정보가 결정된 후에, 후속하여 이 데이터는 단계 (104) 에서, 미래의 시간들 및/또는 경로 상의 영역들에 대해 마찰 브레이크들 및/또는 전동 드라이브에 의해 미래의 제동 요청의 구현이 어떻게 수행되어야 하는지를 기술하는 액션 플랜을 결정하기 위해 사용된다. 이러한 맥락에서, 액션 플랜의 결정은 또한, 결정된 액션 플랜에 기초하여 차량의 상태 정보가 경로를 따라 어떻게 변할지 외삽되는 상호작용 프로세스로서 구현될 수 있다. 그 후, 액션 플랜은 이러한 외삽된 상태 정보에 기초하여 추가로 정제될 수 있다. 여기서 액션 플랜의 목적은, 후속하는 제동 요청들 및 가속 요청들 동안 가능한 한 효율적으로, 기존의 인프라스트럭처, 즉 브레이크 시스템 및 드라이브 시스템을 사용하기 위한 것이다. 특히, 여기서, 마찰 브레이크의 과도한 사용을 피하고, 동시에 개별 컴포넌트들, 즉, 배터리, 전동 드라이브 또는 마찰 브레이크의 과부하를 피하는 것에 중점을 두고 있다.
액션 플랜을 정의하기 위한 예시적인 시나리오가 이하에서 설명된다. 여기서 상태 정보로부터, 예를 들어, 배터리가 완전히 충전되고, 회수 및 결과적으로 회생 제동이 이에 따라 가능하지 않다고 결정된다. 또한, 전동 드라이브는 그것의 온도 부하에 대해 중요하지 않고, 결과적으로 완전히 전개될 수 있다. 그러나, 마찰 브레이크는 상승된 온도에 있지만, 여전히 긴급 제동을 위해 완전히 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 주행 정보로부터, 정의된 경로 섹션에 대해, 예를 들어, 음의 구배로 인해 높은 제동 퍼포먼스가 필요한 것으로 결정되었다.
이 경우에, 액션 플랜은 바람직하게는 제동 요청을 구현하기 위해 전동 드라이브가 능동적으로 에너지공급되고, 그 결과 감속 토크가 발생되는 것을 제공할 것이다. 이러한 방식으로, 마찰 브레이크의 과열이 방지되고, 배터리가 적어도 부분적으로 방전된다. 이에 따라, 마찰 브레이크도 계속 이용가능하게 되고, 과부하가 걸리지 않는다.
후속하여 단계 (106) 에서 가속 요청 또는 제동 요청이 존재하는 경우에, 액션 플랜의 어느 지점에서, 즉 경로의 어느 영역 또는 시점에서 차량이 현재 위치하고 있는지가 먼저 체크된다. 이를 기초로 하여, 그 다음에, 제동 요청 또는 가속 요청이 어떻게 구현되어야 하는지가 액션 플랜으로부터 결정되고, 그 후, 요청의 대응하는 구현이 수행된다.
도 2 는 상술된 방법의 범위 내에서 데이터 프로세싱의 예시적인 시퀀스의 개략적 예시를 나타낸다.
이와 관련하여, 상태 정보 및 경로 정보가 먼저 입력 신호들로서 결정된다. 데이터 프로세싱의 예시된 변형예에서, 이들은 차량 및 그것의 컴포넌트들 그 자체를 기술하는 차량 정보 (202), 즉, 예를 들어 차량 속도 및 가속도 (204), 차량의 기울기 (206), 또는 브레이크 시스템의 현재 활성화 파라미터들 (208) 로 분할된다. 추가로, 입력 신호들은 드라이브 시스템 및 브레이크 시스템의 상태를 기술하는 구동 정보 또는 제동 정보 (210) 를 또한 포함한다. 이는 마찰 브레이크의 온도 정보 (212), 드라이브 시스템의, 즉, 전동 드라이브의, 인버터의 그리고 드라이브의 냉각 시스템의 온도 정보 (214), 및, 예를 들어 배터리의 충전의 상태 또는 그것의 온도를 나타내는, 배터리 시스템의 센서 시스템으로부터의 정보 (216) 를 포함한다. 차량 정보 (202) 및 구동 정보 및/또는 제동 정보 (210) 는 여기서 차량의 상태 정보를 조합하여 형성한다.
마지막으로, 입력 신호들은 또한, 예를 들어, GPS 시스템 (220) , RDS 시스템 또는 TMC (222) 로부터의 데이터 및 모바일 라디오 네트워크 (GSM) (224) 로부터의 정보로부터 구성되는 경로 정보 (218) 를 포함한다. 데이터 프로세싱을 위해, 이전 제동 조작들 (228) 의 가능한 이력과 함께, 마찰 브레이크들 (226) 의 현재 구현되는 제동 퍼포먼스에 관련된 정보가 예를 들어 차량 정보 (202) 로부터 여기서 도출된다. 이전 제동 조작들 (228) 의 이력의 결정 동안, 여기에서, 특히 경로 정보 (218) 에 대한 의지를 갖는 것이 또한 가능하다.
마찰 브레이크 (230) 에 대한 온도 모델은 그 후에, 현재 제동 퍼포먼스 (226) 와 이전 제동 조작 (228) 의 이력의 조합으로부터 생성된다. 마찰 브레이크 (230) 에 대한 이 온도 모델은 그 후, 구동 정보 및/또는 제동 정보 (210) 와 함께, 입력 신호들로부터 제동 관련 차량 상태 (232) 가 결정되는 기능 블록에 입력된다. 여기서, “제동 관련 차량 상태”라는 용어는 제동 요청 또는 가속 요청을 구현하기 위한 드라이브 시스템의 컴포넌트들 또는 마찰 브레이크들이 로딩될 수 있고 장래에 로딩되는 것이 가능할 정도에 관한 결정적 정보를 직접 제공하는 임의의 정보를 의미하는 것으로서 여기서 이해되어야 한다. 이를 위해, 특히 마찰 브레이크 (234) 의 현재 온도, 전동 드라이브 (236) 의 열적 부하 용량 및 배터리 (238) 의 온도 및/또는 충전 용량이 결정된다.
제동 관련 차량 상태 (232) 의 결정과 병행하여, 다가오는 경로 (upcoming route) (240) 가 또한 경로 정보 (218) 로부터 결정된다. 이러한 맥락에서, 특히 다가오는 경로의 고도 프로파일 (242) 뿐만 아니라 다가오는 경로 상의 교통 상황 (244) 도 결정된다. 그 후, 다가오는 경로에 관한 정보 (242) 에 기초하여 미래에 예상되는 제동 조작들 (braking maneuvers) (246) 의 수 및 유형의 예측이 생성된다. 그 후, 액션 플랜 (248) 은 미래에 예상되는 제동 조작들 (246) 및 제동 관련 차량 상태들 (232) 의 조합으로부터 결정된다. 액션 플랜은 여기서 미래의 제동 요청 또는 가속 요청이 드라이브 시스템 및/또는 제동 시스템에 의해 어떻게 구현되어야 하는지를 특정한다.
이러한 맥락에서, 이 액션 플랜 (248) 은 또한 ACC 시스템 (250) 과 같은 구동 기능들에 직접적으로 영향을 미칠 수 있어서, 액션 플랜 (248) 으로부터 획득된 정보는 또한 이 시스템을 제어할 때 고려될 수 있다.
제동 요청 또는 가속 요청이 그 후 트리거되면 (252), 액션 플랜은 이 요청이 어떻게 구현되어야 하는지를 결정하는데 사용된다. 따라서, 최적화된 제동 전략 또는 가속 전략 (254) 이 사용되고, 상기 전략은 예를 들어, 요청이 회생 제동 (256) 에 의해, 마찰 제동 (258) 을 활성화시킴으로써, 차량 (260) 을 감속시키기 위해 드라이브 시스템의 능동적 에너지공급에 의해, 또는 전동 드라이브 (262) 에 의한 가속에 의해 구현되어야 하는지 여부를 특정한다. 제동 및 가속 전략은 또한 여기에서, 특히, 전기 소비자들이, 회생 제동에 의한 차량의 후속 감속을 위해 충분한 배터리 용량이 이용 가능한 정도로 배터리를 방전시키기 위해, 선택적으로 활성화된다는 사실 (264) 을 포함할 수 있다.
전술된 데이터 프로세싱 시퀀스와 유사하게, 도 3 은 최종적으로 상기 방법을 구현하는데 적합한 예시적인 시스템 아키텍처를 나타낸다. 상기 설명된 입력 신호들을 결정하기 위해, 시스템 아키텍처는 여기에 대응하는 센서들 (300) 을 갖는다. 센서들 (300) 의 출력 신호들은 그 후, 수신된 신호들로부터 액션 플랜 (248) 을 결정하는 중앙 제어 유닛 (302) 에 제공된다. 또한, 중앙 제어 유닛 (302) 은 제동 요청 및/또는 가속 요청 (252) 을 획득하도록 설계된다. 액션 플랜 (248) 에 따른 요청들의 대응하는 구현에 기초하여, 제어 유닛 (302) 은 여기서, 그것이 액션 플랜 (248) 에 따라 대응하는 제어 유닛들을 작동시키는 방식으로, 마찰 브레이크 (306) 의, 배터리 시스템 (308) 의, 회생 감속을 위한 전동 드라이브 (310) 의 그리고 전동 드라이브 (312) 의 추가의 제어 유닛들에 연결된다.
이러한 맥락에서, 제어 유닛 (302) 은 또한, 자동화된 드라이빙 기능들 (250) 과 통신하며, 그 결과, 액션 플랜으로부터 도출된 정보가 또한 이들 드라이빙 기능들에 제공될 수 있다. 추가로, 제어 유닛 (302) 은 또한, 통신 인터페이스들을 사용하여 데이터 프로세싱 (304) 을 위해 다른 차량들 또는 중앙 서버들과 통신하여, 이들 인터페이스들을 통해 추가 정보가 획득될 수 있고, 이어서 액션 플랜의 결정에 입력될 수 있다.

Claims (16)

  1. 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 차량은 마찰 브레이크들을 갖는 브레이크 시스템, 상기 차량의 적어도 하나의 휠에 작용하는 전동 드라이브 및 상기 전동 드라이브에 전력을 공급하기 위한 배터리를 갖는 드라이브 시스템을 가지고,
    상기 방법은 다음과 같은 단계들:
    상기 차량의 상태, 상기 브레이크 시스템의 상태 및 상기 드라이브 시스템의 상태 중 적어도 하나를 기술하는 상태 정보 (202, 210) 를 결정하는 단계,
    상기 차량의 미래 경로의 경로 프로파일을 기술하는 경로 정보 (218) 를 결정하는 단계,
    상기 상태 정보 (202, 210) 및 상기 경로 정보 (218) 에 기초하여 상기 마찰 브레이크들 및 상기 전동 드라이브 중 적어도 하나에 의해 미래 제동 요청 (252) 을 구현하기 위한 액션 플랜 (248) 을 결정하는 단계로서, 상기 액션 플랜 (248) 은 미래의 시간들 및 상기 경로 상의 영역들 중 적어도 하나에 대해, 상기 차량의 제동 요청이 상기 마찰 브레이크 및 상기 드라이브 시스템 중 적어도 하나에 의해 구현되어야 하는지 여부를 특정하는, 상기 액션 플랜 (248) 을 결정하는 단계, 및
    상기 액션 플랜 (248) 에 따라, 상기 차량에서 트리거되는, 제동 요청 (252) 을 구현하는 단계를 포함하고,
    상기 상태 정보 (202, 210) 는 다음과 같은 변수들:
    상기 배터리 (238) 의 충전 상태,
    상기 배터리 (238) 의 온도,
    상기 전동 드라이브 (214) 의 온도,
    중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액션 플랜 (248) 은, 상기 드라이브 시스템에 의한 상기 제동 요청 (252) 의 구현의 경우, 상기 차량을 감속시키기 위해 상기 드라이브 시스템에 능동적으로 에너지가 공급될지 (260) 또는 상기 드라이브 시스템을 통해 상기 배터리로 에너지가 회수될지 (256) 여부를 특정하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액션 플랜 (248) 의 결정은, 상기 경로 프로파일로 인해 상기 미래 경로의 정의된 영역들에 대해 아마도 필요한 제동 프로세스들의 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 경로 정보 (218) 는 상기 미래 경로의 벤드 프로파일 및 상기 미래 경로의 고도 프로파일 (242) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 경로 정보 (218) 는 상기 미래 경로 상의 교통 상황 (244) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 경로 정보 (218) 는 상기 차량의 상기 미래 경로 상에서 다른 차량들로부터 간접적으로 또는 직접적으로 수신된 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 정보 (202, 210) 의 결정은 상기 마찰 브레이크들에 의해 현재 구현되는 제동 퍼포먼스 (226) 의 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 정보 (202, 210) 의 결정은 이전 제동 프로세스들 (228) 동안의 상기 브레이크 시스템 및 상기 드라이브 시스템 중 적어도 하나의 동작 파라미터들을 평가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이브 시스템은 적어도 2 개의 전동 드라이브들을 가지며, 상기 전동 드라이브들은 상이한 차량 휠들에 각각 작용하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 액션 플랜 (248) 은, 상기 미래 경로의 특정 영역들 및 미래 시간들 중 적어도 하나에 대해, 상기 전동 드라이브들의 제 1 전동 드라이브는 구동 토크를 생성 (262) 해야 하는 한편, 상기 전동 드라이브들의 제 2 전동 드라이브는 에너지를 상기 배터리로 회수 (256) 해야 하는 것을 특정하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 액션 플랜 (248) 은, 상기 미래 경로의 특정 영역들 및 미래 시간들 중 적어도 하나에 대해, 상기 전동 드라이브들의 제 1 전동 드라이브는 구동 토크를 생성 (262) 해야 하는 한편, 상기 전동 드라이브들의 제 2 전동 드라이브는 상기 차량을 감속시키기 위해 능동적으로 에너지가 공급되어야 하는 것 (260) 을 특정하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 액션 플랜 (248) 은, 상기 미래 경로의 특정 영역들 및 미래 시간들 중 적어도 하나에 대해, 상기 전동 드라이브들의 제 1 전동 드라이브는 상기 차량을 감속시키기 위해 능동적으로 에너지가 공급되어야 하는 (260) 한편, 상기 전동 드라이브들의 제 2 전동 드라이브는 에너지를 상기 배터리로 회수 (256) 해야 하는 것을 특정하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 또한, 상기 액션 플랜 (248) 및 상기 경로 정보 (218) 를 고려하면서 상기 상태 정보 (202, 210) 를 외삽하는 단계를 포함하고, 상기 액션 플랜 (248) 은 외삽된 상기 상태 정보에 기초하여 미래 시간들 및 상기 경로 상의 영역들 중 적어도 하나에 대해 정확하게 정의되는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 액션 플랜 (248) 은, 미래의 시간들 및 상기 경로 상의 영역들 중 적어도 하나에 대해, 상기 차량의 가속 요청이 상기 차량의 상기 전동 드라이브 또는 내연 드라이브에 의해 구현되어야 하는지 여부를 특정하고, 상기 방법은, 상기 액션 플랜에 따라, 상기 차량에서 트리거되는, 가속 요청을 구현하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 액션 플랜 (248) 은, 상기 미래 경로의 특정 영역들 및 미래 시간들 중 적어도 하나에 대해, 상기 배터리를 방전시키기 위해 상기 차량의 전기 소비자들이 활성화 (264) 되는 것을 특정하는 것을 특징으로 하는 차량의 종방향 동역학을 제어하기 위한 방법.
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