KR20100065061A - 차량의 경제속도 안내 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 경제속도 안내 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 차량의 경제속도 안내 장치는, 차량이 교차로를 통과한 시간을 측정하는 통과시간 측정부; 교차로 통과시 차량의 통과 속도(Vp)를 측정하는 통과속도 측정부; 차량이 목적지로 주행하는 경로상에 존재하는 다음 교차로까지의 거리를 계산하는 거리 계산부; 교차로 통과 시간에 다음 교차로의 교통 신호기의 상태정보를 획득하는 신호기 상태정보 획득부; 차량의 출력대비 연료소비량 정보를 획득하는 차량 상태정보 획득부; 다음 교차로까지의 거리, 다음 교통 신호기의 상태정보, 및 차량의 출력대비 연료소비량 정보, 교차로 통과시 차량의 통과 속도(Vp)를 이용하여 연료소비저감형 주행속도를 산출하는 연산부; 및 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 출력부를 구비한다.
신호등, 주행속도, 경제운전, 연료소비, 점등주기, 도심, 교통신호

Description

차량의 경제속도 안내 장치 및 그 방법{Apparatus for guiding economic velocity of a motor vehicle in the city driving and method thereof}
본 발명은 차량의 경제속도 안내 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다수 개의 교통 신호기가 존재하는 시내주행에서 운전자가 교차로간 경제 주행을 수행할 수 있도록 경제속도를 안내하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-S-039-01, 과제명: Pro-active idle-stop을 위한 가상센서기반 Situation-Aware기술개발].
대기를 구성하는 여러가지 기체들 가운데 온실효과를 일으키는 기체를 온실가스라고 한다. 온실가스로는 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 프레온, 오존 등이 있다. 물론, 자연적인 온실효과를 일으키는 데에는 수증기가 가장 큰 역할을 맡고 있지만, 지구온난화의 원인이 되는 온실기체로는 이산화탄소가 가장 대표적이다.
지구온난화는 20세기 후반부터 빠른 속도로 진행되어 집중호우, 가뭄, 태풍 등의 이상기후 현상이 급격히 늘어났다. 현재와 같은 오염수준이 계속된다면 전세계 온실가스 배출량은 멀지 않은 장래에 인류와 생태계를 심각하게 위협하는 수준 이 될 것으로 예상된다.
특히, 요즘 차량의 급증으로 인해 차량에서 배출되는 가스(특히, 이산화탄소)로 인한 환경오염 및 지구온난화에 미치는 악영향에 대한 문제 제기가 많아지고 있다. 그로 인해, 현재 수송분야에서는 온실가스의 감축을 위해 다양한 노력을 하고 있다. 그 중의 일환으로 연비개선의 노력을 많이 하고 있다.
그 노력의 일환으로, 차량의 연비를 개선하고 차량의 배출가스를 줄이기 위해, 시가지 주행시 신호대기 등으로 차량이 정지하게 되면 공회전중인 엔진을 자동으로 정지시키고, 소정 시간 후에 차량이 발진하고자 할 때 엔진을 재시동시키는 공회전스탑 제어장치[다른 용어로는 엔진 자동 정지/재시동 장치, 엔진 아이들 스탑 앤 고(engine idle stop & go) 장치 등으로 불리우기도 함]가 차량에 탑재되고 있다.
전술한 바와 같은 공회전스탑 제어장치를 통해 정차중에 불필요한 공회전을 방지해줌으로써, 유류비를 절감하는 것은 물론 차량에서 배출되는 배출가스를 저감하여 환경오염 및 지구온난화를 최소화하고 있다.
한편, 도심에서 주행중인 차량이 목적지로 운행함에 있어 여러 차례 교차로를 통과할 경우, 교통 신호기의 적색신호에 의해 정지된 차량이 출발을 할 때 대부분의 운전자들은 어느 정도의 속도로 주행을 해야할지 모른다. 때문에 가속페달을 심하게 밟아서 급가속을 하는 경향이 있다.
하지만, 아직까지 교차로간 차량 주행 중 불필요한 급가속 등으로 인해 발생하는 불필요한 연료 소비를 감소시켜줄 수 있는 방법이 제시되고 있지 않은 실정이 다. 예컨대, 목적지까지의 주행 경로상에 교차로간 차량 주행 중인 운전자는 다음 교통 신호기의 신호 정보를 모르기 때문에 경제속도를 예측할 수 없고 이로 인해 불필요한 급가속을 행하는 경우가 자주 발생한다. 이로 인해, 차량에서 배출되는 배출가스가 증가하는 것은 물론, 차량의 연비가 악화되는 문제점이 있다.
본 발명은 교차로간 차량 주행 중 불필요한 급가속 등으로 인해 발생하는 불필요한 연료 소비를 감소시켜주기 위한 것으로서, 현재 교통 신호에 의해 교차로를 통과한 차량이 다음 교차로까지 경제 주행을 수행할 수 있도록 운전자에게 경제속도를 제공함으로써, 유류비를 절감하여 경제 운전이 가능하도록 해주는 것은 물론, 차량에서 배출되는 배출가스를 최소화시켜 환경오염을 최소화할 수 있도록 해주는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 차량의 경제속도 안내 장치는, 차량이 교차로를 통과한 시간을 측정하는 통과시간 측정부; 상기 교차로 통과시 차량의 속도(Vp)를 측정하는 통과속도 측정부; 상기 차량이 목적지로 주행하는 경로상에 존재하는 다음 교차로까지의 거리를 계산하는 거리 계산부; 상기 교차로 통과 시간에 상기 다음 교차로의 교통 신호기의 상태정보를 획득하는 신호기 상태정보 획득부; 상기 차량의 출력대비 연료소비량 정보를 획득하는 차량 상태정보 획득부; 상기 다음 교차로까지의 거리, 상기 교통 신호기의 상태정보, 및 상기 차량의 출력대비 연료소비량 정보, 상 기 통과시 속도(Vp)를 이용하여 연료소비저감형 주행속도를 산출하는 연산부; 및 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 출력부를 구비한다.
특히, 상기 연산부는, 상기 교통 신호기의 상태 정보와 및 상기 다음 교차로까지의 거리를 이용하여 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 속도(Va)를 계산한 뒤, 이를 이용하여 상기 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다음 교통 신호기의 상태정보는, 상기 다음 교통 신호기의 점등 주기 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 신호등 상태정보 획득부는, 교통정보 관리서버로부터 수신되는 교통신호 정보를 이용하여 상기 다음 교통 신호기의 상태정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하여 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한지를 판단하는 판단부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판단부는, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 불가능한 경우, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는지를 판단하고, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하지 않는 경우, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과하기 위해 가속하는데 소모하는 연료량(a)과 상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도로 주행한 후 상기 다음 교차로에서 신호대기하는데 소모하는 연료량(b)을 산출하여 비교하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 판단부는, 상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 상기 차량이 신호대기시 소모하는 연료량(b)보다 적을 경우, 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과 가능한 속도(Va)가 상기 출력부를 통해 운전자에게 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 차량의 경제속도 안내 방법은, 차량이 교차로를 통과한 시간과 통과시 차량의 속도(Vp)를 측정하는 단계; 상기 차량이 목적지로 주행하는 경로상에 존재하는 다음 교차로까지의 거리를 계산하는 단계; 교통정보 관리서버 또는 상기 다음 교차로의 교통 신호기로부터 전송되는 교통신호 정보를 수신하여 상기 교차로 통과 시간에 상기 다음 교차로의 교통 신호기의 상태 정보를 획득하는 단계; 상기 교통 신호기의 상태 정보와 상기 다음 교차로까지의 거리를 이용하여 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 속도(Va)를 계산하는 단계; 및 상기 차량의 출력대비 연료소비량 정보를 입력받아, 상기 출력대비 연료소비량 정보, 상기 통과시 속도(Vp), 및 상기 통과 가능 속도(Va)를 이용해 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 산출하고, 이를 운전자에게 출력하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 교통 신호기의 상태 정보는, 상기 다음 교통 신호기의 점등 주기 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, A) 상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하여 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한지를 판단하는 단계; 및 B) 상 기 A)단계에서의 판단 결과, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 불가능한 경우, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, B-1) 상기 B)단계에서의 판단 결과, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하지 않는 경우, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과하기 위해 가속하는데 소모하는 연료량(a)을 산출하는 단계; B-2) 상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행한 뒤 상기 다음 교차로에서 신호대기하는데 소모하는 연료량(b)을 산출하는 단계; 및 B-3) 상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)과 상기 차량이 신호대기하는데 소모하는 연료량(b)을 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 B)단계에서의 판단 결과, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는 경우, 상기 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 B-3)단계에서의 비교 결과, 상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 상기 차량이 신호대기하는데 소모하는 연료량(b) 보다 적을 경우, 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 속도(Va)를 운전자에게 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 B-3)단계에서의 비교 결과, 상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 상기 차량이 신호대기하는데 소모하는 연료량(b) 보다 많을 경우, 상기 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특 징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
교차로간 차량 주행 중 불필요한 급가속이 발생하는 상황에서 연료소비를 감소하기 위한 최적의 주행속도 프로파일을 운전자에게 제공해줌으로써, 불필요한 급가속을 방지해 차량에서 배출되는 배출가스를 저감하여 환경오염 및 지구온난화를 최소화해줄 수 있는 것은 물론, 차량의 연비를 개선하여 유류비를 절감해줄 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 도심에서 차량의 경제속도 안내 장치 및 그 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 서비스 개념도이다.
교차로 A와 교차로 B와 같이 많은 교차로가 도심에 존재하며 교차로마다 교 통 흐름을 원활히 하기 위하여 교통 신호기(10,20)들이 설치되어 있다.
본 발명에서는 주행중인 차량의 흐름을 통제하는 교통 신호가 존재하는 도로를 교차로라고 지칭하기로 한다. 이러한 교차로에는 전술한 바와 같이 교통 신호기(또는 교통 신호등)가 각각 설치되어 있고, 이 교통 신호기를 제어하는 교통 신호 제어기가 각각 존재한다. 이러한 교통 신호 제어기(도시 생략)는 원격에 있는 교통정보 관리서버(30)와 유무선 통신방식을 이용하여 교통신호 정보를 주고받거나 인접하여 있는 다른 교통 신호 제어기들과 교통신호 정보를 주고 받는다. 또한, 본 발명에 따른 차량의 경제속도 안내 장치가 필요로 하는 교통신호 정보를 제공한다.
한편, 교통정보 관리서버(30)는 하나 이상의 교차로에 대한 교통신호 정보를 관리하고, 유무선 통신방식을 이용하여 교통신호 정보를 필요로 하는 장치에게 정보를 제공한다.
교통정보 관리서버(30)는 교차로 A에서 운행중인 교통신호 정보(현시정보 포함)와 교차로 B에서 운행중인 교통신호 정보(현시정보 포함)를 관리하고, 교차로간의 거리(교통 신호등간 거리)에 대한 정보를 가지고 있다. 따라서, 교통정보 관리서버(30)는 운전자에게 최적의 경제속도를 계산하여 제공하거나 차량에서 최적의 경제속도를 계산할 수 있도록 관련 교통신호 정보를 차량에 제공할 수 있다.
예를 들어, 목적지(40)로 진행중인 차량(5)이 목적지(40)에 도달하기 위하여 교차로 A를 통과하여 교차로 B까지 진행한다고 할 때, 교차로 A의 정지선(1)과 교차로 B의 정지선(2) 간의 거리를 계산할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 경제속도 안내 장치를 구체적으로 설명하기 위한 블럭도이다.
본 발명에 따른 차량의 경제속도 안내 장치(100)는, 차량이 목적지로 주행하는 경로상에 존재하는 다음 교차로까지의 거리를 계산하는 거리 계산부(110), 교차로 통과시 차량의 속도(Vp)를 측정하는 통과속도 측정부(120), 차량이 교차로를 통과한 시간을 측정하는 통과시간 측정부(130), 차량의 출력대비 연료소비량 정보를 획득하는 차량 상태정보 획득부(140), 교차로 통과 시간에 다음 교차로의 교통 신호기의 상태정보를 획득하는 신호기 상태정보 획득부(150), 다음 교차로까지의 거리, 다음 교통 신호기의 상태정보, 차량의 출력대비 연료소비량 정보, 교차로 통과시 차량의 속도(Vp)를 이용하여 연료소비저감형 주행속도를 산출하는 제어부(200), 및 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 출력부(300), 교통정보 관리서버 또는 인접해 있는 교통신호 제어기와 교통신호 정보를 송수신하는 통신부(330), 본 발명의 구현하기 위해 필요한 프로그램 및 관련 데이터를 저장하는 저장부(400)를 구비한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 차량의 경제속도 안내 장치(100)의 기술적 구성에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 여기서, 차량이 교차로 A의 정지선(1)을 통과한 뒤, 북쪽방향으로 진행하여 교차로 B의 정지선(2)을 통과하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
통과시간 측정부(130)는 차량이 도로의 교차로(이하, 교차로 A)를 통과한 시간을 측정한다. 차량의 교차로 통과시점은 도 1에 도시된 바와 같은 정지선(1)을 기준으로 할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 차량의 교차로 통과시점을 판단하는 기준은 도로환경에 따라 변동될 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 본 발명에서의 교차로는 주행중인 차량의 흐름을 제어하는 신호가 존재하는 도로를 의미한다.
통과속도 측정부(120)는 차량이 교차로 A를 통과할 때 차량의 통과속도를 측정한다. 통과시간 측정부(130) 및 통과속도 측정부(120)에서 교차로 통과시간 및 교차로 통과속도를 측정하는 방법으로는 이미 공지되어 있는 다양한 측정 방법들이 적용될 수 있으며, 이는 본 발명의 주요한 기술적 특징에 해당하는 사항이 아니므로, 아래 일예를 통해 그 설명을 대신하기로 한다.
예컨대, 본 발명의 장치(100)가 차량 내에 설치되어 있고, 통과시간 측정부(130) 및 통과속도 측정부(120)에 RFID 태그가 구비되어 있으며, 교차로에 두 개의 RFID 리더(제1RFID 리더, 제2RFID 리더)가 일정간격(d)을 두고 설치되어 있다고 가정하기로 한다. 차량이 교차로를 통과할 때, 제1RFID 리더는 통과시간 측정부(130)의 RFID 태그를 감지하여 통과시간 측정부(130)에 감지신호를 전송하고, 통과시간 측정부(130)는 입력되는 감지신호를 기초로 차량의 교차로 통과시간을 측정할 수 있다. 그리고, 통과속도 측정부(120)는, 차량이 교차로를 통과할 때 제1RFID 리더 및 제2리더로부터 전송된 감지신호를 이용하여 차량이 제1RFID 리더 설치지점과 제2RFID 리더 설치지점을 통과할 때의 통과시간(t1,t2)을 측정한 뒤, 측정시간(t1,t2)과 리더 설지지점 간의 간격(d)을 이용하면 교차로를 통과하는 차량을 속도[Vp=d/(t2-t1)]를 계산할 수 있다.
한편, 통과속도 측정부(120)는 교차로 통과시점에 차량의 ECU(electronic control unit)로부터 차량의 주행속도에 대한 정보를 입력받아, 교차로 통과속도를 측정할 수도 있다.
그리고, 도 1에서는 본 발명를 이해를 돕기 위해 통과시간 특정부(110)과 통과속도 측정부(120)를 별개의 구성으로 도시하고 설명하였지만, 이는 실제 구현시 하나로 통합될 수 있다.
거리 계산부(110)는 차량이 목적지로 주행하는 경로상에서 다음 교통 신호기(20, 제2교통 신호기)에 의해 통제당할 곳(예컨대, 교차로 B의 정지선)까지의 거리(D)를 계산한다. 예컨대, 거리 교차로 A와 교차로 B간의 거리가 될 수 있다. 교통정보 관리서버(30)는 교차로간 거리에 대한 정보를 가지고 있기 때문에 거리 계산부(110)는 교통정보 관리서버(30)로부터 수신되는 교통신호 정보를 이용하여 거리 D를 획득할 수 있다. 또한, 거리 계산부(110)는 GPS 위성(미도시)으로부터 전송되는 위치정보를 통신부(330)를 통해 수신한 뒤, 이를 이용하여 거리 D를 계산할 수도 있다. 즉, 차량의 현재 위치정보와 주행하는 경로상의 다음 교통 신호기의 위치정보를 이용하여 거리 D를 계산하는 것이 가능하다.
차량정보 획득부(140)는 차량의 ECU 또는 사용자로부터 입력받은 차량의 RPM(revolution per minute), 연료분사량 등의 차량 출력 정보를 이용하여 차량의 출력대비 연료소비량 정보(또는 차량의 연료절감 상태정보)를 획득한다. 그리고, 차량정보 획득부(140)는 공회전스탑제어 장치의 동작여부에 대한 상태 정보를 차량의 ECU로부터 획득한다.
신호기 상태정보 획득부(150)는 차량이 현재 교차로(교차로 A)를 통과하는 시점에 다음 교차로(교차로 B)의 교통 신호기(20)의 상태정보를 획득한다.
보다 상세하게는, 신호기 상태정보 획득부(150)는 차량이 정지선을 통과한 시간에 제2교통 신호기(20)의 상태정보를 획득한다. 여기서, 상태정보는 제2교통 신호기(20)의 점등 주기 정보(예컨대, 도 3의 황색신호 점등 시간(TY)/적색신호 점등 시간(TR)/녹색신호 점등 시간(TG)) 및 현시정보를 포함한다. 예를 들어, 제 2교통 신호기의 점등 주기 정보는 TY(5s)-TR(40s)-TG(60s)가 될 수 있고, 현시정보는 녹색이 점등된 후 15초 경과한 상태에 대한 정보가 될 수 있다.
한편, 신호기 상태정보 획득부(150)는 제 2교통 신호기(20)의 상태정보를 교통정보 관리서버(30)로부터 전송되는 교통신호 정보를 이용하여 획득할 수도 있고, 제 2교통 신호기(20)로부터 전송되는 교통신호 정보를 이용하여 직접 획득할 수도 있다.
출력부(300)는 제어부(200)의 제어에 따라 제어부(200)를 통해 연산된 속도 정보를 운전자에게 출력한다. 보다 상세하게는, 출력부(300)는 운전자에게 시각적인 정보를 출력하기 위한 표시부(310)와 청각적인 정보를 출력하기 위한 음성 출력부(310)를 구비하며, 이를 통해 제어부(200)로부터 속도 정보를 입력받아 운전자에게 시각 및 청각적으로 속도 정보를 전달한다.
통신부(330)는 본 발명을 구현하는데 있어서 필요한 교통신호 정보를 외부장치(예컨대, 인접 신호 제어기 또는 교통정보 관리서버)로부터 수신하거나, 필요한 교통신호 정보를 획득하기 위해 외부장치로 요청신호를 전송한다.
저장부(400)는 본 발명의 구현하기 위해 필요한 프로그램 및 관련 데이터를 저장한다.
제어부(200)는 본 발명이 구현될 수 있도록 상기한 각 부를 제어하며, 상기 각부를 통해 입력받은 정보를 이용해 차량이 경제적으로 주행할 수 있는 속도를 산출하여 이를 출력부(300)에 전달한다.
이를 위해 제어부(200)는 판단부(220) 및 연산부(240)를 구비한다.
연산부(240)는 교차로간 거리(D), 교통 신호기 B의 상태정보, 및 차량의 출력대비 연료소비량 정보, 교차로 통과시 차량의 속도(Vp)를 이용하여 연료소비저감형 주행속도를 산출한다. 보다 상세하게는, 연산부(240)는, 교통 신호기 B의 상태정보(점등 주기 정보 및 현시 정보 포함)와 교차로간 거리(D)를 이용하여 차량이 교차로 B에서 신호대기 없이 통과가 가능한 속도(Va) 프로파일을 계산한다. 그리고, 이렇게 계산된 속도(Va) 프로파일, 차량의 출력대비 연료소비량 정보, 교차로 통과시 차량의 속도(Vp)를 이용하여 연료소비저감형 주행속도(차량의 급감속 및 급가속을 피하는 속도) 프로파일을 산출한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 여기서 가로축은 교통 신호기의 점등 주기를 시간에 대한 함수로 나타낸 것이고, 세로축은 차량의 주행방향을 나타낸 것이다. 그리고, 'A'는 현재 교차로(교차로 A)의 제1교통 신호기의 점등 주기를 나타낸 것이고, 'B'는 다음 교차로(교차로 B)의 제2교통 신호기의 점등 주기를 나타낸 것이다.
차량이 교차로 A를 통과할 수 있는 상태는 제1교통 신호기의 교통신호가 녹 색일때로, 차량이 교차로 A를 통과하는 시간 t0로 나타내고, 차량이 교차로 A를 통과한 뒤 제 2교통 신호기의 통제를 받는 상태에 놓이게 되는 시간을 t1, t2, t3, t4, t5라고 한다.
그러면, t0는 0< t0 < TG 이고, t1은 0< t1 < TY 이고, t2는 0< t2 < TR 이고, t3는 0< t3 < TG 이고, t4은 0< t4 < TY 이고, t5는 0< t5 < TR 이다. 여기서 t1, t2, t3 , t4, t5시간은 t0시간 이후의 진행된 시간으로, t0는 0으로 놓고 계산한다.
그러면, 교차로 A를 통과하여 교차로 B에 도착할 때까지의 차량의 속도 프로파일은 V1=f(t0, t1, D)로, V2=f(t0, t2, D)로, V3=f(t0, t3, D)로, V3=f(t0, t4, D)로, V5=f(t0, t5, D)로 나타낼 수 있다. 제2교통 신호기의 교통신호는 황색신호의 점등 시간(TY), 적색신호의 점등 시간(TR), 녹색신호의 점등 시간(TG)을 한 싸이클로하여 반복된다. 교통신호의 점등 주기는 교통신호를 운영하는 지역, 국가마다 상이할 수 있으며, 본 발명은 그러한 신호 패턴에 대하여 응용 가능하다.
주행중인 차량이 교차로 B에서 신호대기 없이 통과하기 위해서는 제2교통 신호기의 교통신호가 녹색신호일 때 도착하여야만 한다. 예를 들어, 주행중인 차량이 교차로 A를 통과한 시간은 오후 3시, 오후 3시에 교차로 B의 제2교통 신호기의 교통신호는 녹색이 점등된 후 15s 경과한 상태, 제2교통 신호기의 점등 주기는 TY=5s/TR=40s,/TG=60s, 교차로간 거리는 3km라고 가정하기로 한다.
그러면, 주행중인 차량이 교차로 A를 통과한 후 교차로 B를 신호대기 없이 통과하기 위해서는 45s(=60s-15s)이내 또는 90s에서 150s 사이에 교차로 B에 도착하여야 한다. 90s에서 150s사이에 교차로 B에 도착한다고 가정하면, 차량은 72km/h에서 120km/h의 속도로 주행하여야만 교차로 B에서 신호대기 없이 교차로를 통과할 수가 있다. 즉, 최소 72km/h의 속도로 주행하여야만 교차로 B에서 신호대기 없이 통과가 가능하다. 하지만, 이렇게 계산된 속도는, 해당 차량의 출력 및 상태에 따라 경제 속도(연비절감을 위한 경제적 주행 속도)가 될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 예컨대, 교차로 A를 신호대기 없이 통과하여 탄력주행 하고 있는 차량이나 배기량이 높은 대형 차량의 경우에는 72km/h가 경제 속도가 될 수 있지만, 배기량이 낮은 소형 차량이거나 교차로 A에서 정지상태에 있다가 출발한 차량의 경우에는 72km/h가 경제속도에 해당하지 않을 수 있다. 즉, 배기량이 낮은 소형 차량이나 교차로 A에서 정지상태에 있다가 출발한 차량의 경우에는 72km/h까지 가속하기 위해 오히려 더 많은 연료소비해야 하는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 연산부(240)는, 계산된 속도(Va)를 기초로, 차량의 출력대비 연료소비량 및 차량의 교차로 통과시 속도(Vp) 등을 반영해 재계산하여 최종적으로 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 산출한다. 예를 들어, 교차로 통과 속도(Vp)가 임계값이하인 경우 정지상태에 있다가 출발한 차로 판단한다. 당업자라면 상기한 정보들을 이용하여 다양한 방식을 통해 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 도출하는 것이 가능하며, 본 발명에서의 연료소비저감형 주행속도(Vt) 산출과정은 어느 하나에 특정되지 않는다.
판단부(220)는 연산부(240)에서 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하면 차량이 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한지를 판단한다.
또한, 판단부(220)는 차량이 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 불가능한 경우, 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는지를 판단하고, 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하지 않는 경우, 차량이 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과하기 위해 가속하는데 소모하는 연료량(a)과 차량이 산출된 연료소비저감형 주행속도로 주행한 후 다음 교차로에서 신호대기(공회전)하는데 소모하는 연료량(b)을 산출하여 비교한다. 여기서 공회전스탑제어 기능은, 시가지 주행시 신호대기 등으로 차량이 정지하게 되면 공회전중인 엔진을 자동으로 정지시키고, 소정 시간 후에 차량이 발진하고자 할 때 엔진을 재시동시키는 기능이다.
그리고, 판단부(220)는, 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 차량이 신호대기시 소모하는 연료량(b)보다 적을 경우에는 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과 가능한 속도(Va) 프로파일이 출력부(300)를 통해 운전자에게 시각 또는 청각적으로 출력되도록 한다. 그리고, 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 차량이 신호대기시 소모하는 연료량(b)보다 많을 경우에는 연료소비저감형 주행속도(Vt) 프로파일이 출력부(300)를 통해 운전자에게 시각 또는 청각적으로 출력되도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 차량의 경제속도 안내 장치는, 주행에 필요한 교통정보(주행속도 정보)를 운전자가 현재 교차로를 통과하기 전에 미리 산출하여 제공할 수도 있다. 그리고, 위성항법장치가 내장되어 차량의 현재 위치를 표시해주거나 목 적지까지 주행하는 경로를 안내하는 내비게이션 단말에 통합되어 구현될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 경제속도 안내 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 차량이 현재 교차로를 통과한 시간과 통과시 차량의 속도(Vp)를 측정한다(S100). 그리고, 교차로 통과시 차량이 목적지로 주행하는 경로상에 존재하는 다음 교차로까지의 거리를 계산하고(S110), 현재 교차로 통과시 다음 교차로의 교통 신호기의 상태정보를 획득한다(S120). 여기서 현재 교차로 통과시점은 도로의 정지선을 기준으로 판단할 수 있으며, 다음 교통 신호기의 상태 정보는 점등 주기 정보 및 현시정보를 포함한다. S120 단계에서 다음 교통 신호기의 상태정보는, 교통정보 관리서버로부터 전송되는 교통신호 정보를 이용하여 획득하거나, 인접해 있는 교통 신호기로부터 전송되는 교통신호 정보를 이용하여 획득할 수 있다.
다음으로, 다음 교통 신호기의 상태 정보와 및 다음 교차로까지의 거리를 이용하여, 차량이 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 속도(Va) 프로파일을 계산한다(S125). 하지만, 이렇게 계산된 속도는, 해당 차량의 출력 및 상태에 따라 경제 속도가 되지 않을 수도 있다. 따라서, 본 발명에서는 이렇게 계산된 속도(Va) 프로파일을 기초로, 차량의 출력대비 연료소비량 및 차량의 교차로 통과시 속도(Vp) 등을 반영해 재계산하여 급감속 및 급가속을 피할 수 있는 연료소비저감형 주행속도(Vt) 프로파일을 산출한다(S135). 이때, 출력대비 연료소비량 정보는 차량의 ECU 또는 사용자로부터 입력받은 차량의 RPM, 연료분사량 등의 차량 출력 정보를 이용하여 획득한다(S130),
다음으로, S135 단계를 통해 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt) 프로파일을 운전자에게 청각 또는 시각적인 방법을 사용하여 출력한다(S140). 다만, S135 단계에서 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 산출함에 있어서, 경제적 조건, 주행 안전성, 운전자 성향 등 다양한 기준들이 추가적으로 고려될 수 있다.
연료소비저감형 주행속도(Vt) 프로파일을 운전자에게 출력한 뒤, 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하여 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한지를 판단한다(S150).
S150 단계에서의 판단 결과, 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하여 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능하면 과정을 종료하고, 그렇지 않으면 다음 단계로 이동하여 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는지를 판단한다(S160). 차량에 공회전스탑제어 장치가 장착되어 있고, 이 기능이 동작하고 있는 경우, 다음 교차로에서 신호대기를 하더라도 공회전스탑제어기능에 의해 연료소모가 발생하지 않는다. 따라서, 무리하게 가속하여 추가적인 연료소비를 하지말고 공회전스탑기능을 활용할 수 있도록 한다.
S160 단계에서의 판단 결과, 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하고 있으면, 운전자가 무리하게 가속하지 않도록 공회전스탑제어기능이 동작하고 있음을 상기시키며, S135 단계를 통해 산출된 주행속도(Vt)를 다시 한번 출력하여 운전자가 경제운전을 할 수 있도록 유도한다(S170).
한편, 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하지 않는 경우, 가속하여 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과하는 것이, 신호대기(공회전) 하면서 연료소모를 하는 것보다 연료절감 측면에서 유리한 경우가 있을 수 있다.
따라서, S160 단계에서의 판단 결과, 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하지 않는 경우, 차량이 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과하기 위해 가속하는데 소모하는 연료량(a)을 산출한다(S180). 그리고, 차량이 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행한 뒤 다음 교차로에서 신호대기하는데 소모하는 연료량(b)을 산출한다(S180). 그리고 산출된 연료소비량 a 와 b를 비교한다(S200).
S200 단계에서의 비교 결과, 연료소비량 a가 연료소비량 b보다 적을 경우에는, 연료소비량 a가 연료소비량 b를 초과하지 않는 한도 내에서 가속이 가능한 속도 프로파일을 계산하여 운전자에게 시각 및 청각적인 방법을 사용하여 출력한다(S210).
한편, S200 단계에서의 비교 결과, 연료소비량 a가 연료소비량 b보다 많을 경우에는, S135 단계를 통해 산출된 주행속도(Vt)를 다시 한번 출력하여 운전자가 경제운전을 할 수 있도록 유도한다(S220). 즉, 다음 교차로에서 신호대기시(공회전시) 소모되는 연료량이 적다면, 어차피 다음 신호에 차량이 정차하는 것이 경제적으로 유리하므로, 차량을 무리하게 가속하지 말고 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하도록 유도한다.
전술한 바에 따르면, 교차로의 교통신호에 의해 시내주행시 잦은 급가속이 발생하는 상황에서 연료소비를 감소하기 위한 최적의 주행속도 프로파일을 운전자에게 제공해줌으로써, 불필요한 급가속을 방지해 차량에서 배출되는 배출가스를 저감하여 환경오염 및 지구온난화를 최소화해줄 수 있는 것은 물론, 차량의 연비를 개선하여 유류비를 절감해줄 수 있는 효과가 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 서비스 개념도이다.
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 차량의 경제속도 안내 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도심에서 주행중인 차량의 진행방향에 대한 교통신호 주기의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 경제속도 안내 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 거리 계산부 120 : 통과속도 측정부
130 : 통과시간 측정부 140 : 차량정보 획득부
150 : 신호기 상태정보 획득부 200 : 제어부
200 : 제어부 220 : 판단부
240 : 연산부 300 : 출력부
310 : 표시부 320 : 음성 출력부
330 : 통신부

Claims (14)

  1. 차량의 경제 속도안내 장치로서,
    차량이 교차로를 통과한 시간을 측정하는 통과시간 측정부;
    상기 교차로 통과시 차량의 통과 속도(Vp)를 측정하는 통과속도 측정부;
    상기 차량이 목적지로 주행하는 경로상에 존재하는 다음 교차로까지의 거리를 계산하는 거리 계산부;
    상기 교차로 통과 시간에 상기 다음 교차로의 교통 신호기의 상태정보를 획득하는 신호기 상태정보 획득부;
    상기 차량의 출력대비 연료소비량 정보를 획득하는 차량 상태정보 획득부;
    상기 다음 교차로까지의 거리, 상기 교통 신호기의 상태정보, 및 상기 차량의 출력대비 연료소비량 정보, 상기 차량의 통과 속도(Vp)를 이용하여 연료소비저감형 주행속도를 산출하는 연산부; 및
    상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 출력부를 구비하는 차량의 경제속도 안내 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 교통 신호기의 상태 정보와 및 상기 다음 교차로까지의 거리를 이용하 여 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 통과 가능 속도(Va)를 계산한 뒤, 이를 이용하여 상기 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다음 교통 신호기의 상태정보는,
    상기 다음 교통 신호기의 점등 주기 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호등 상태정보 획득부는,
    교통정보 관리서버로부터 수신되는 교통신호 정보를 이용하여 상기 다음 교통 신호기의 상태정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하여 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한지를 판단하는 판단부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 불가능한 경우, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는지를 판단하고, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하지 않는 경우, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과하기 위해 가속하는데 소모하는 연료량(a)과 상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도로 주행한 후 상기 다음 교차로에서 신호대기하는데 소모하는 연료량(b)을 산출하여 비교하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 상기 차량이 신호대기시 소모하는 연료량(b)보다 적을 경우, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 통과 가능 속도(Va)가 상기 출력부를 통해 운전자에게 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 장치.
  8. 차량의 경제속도 안내 방법으로서,
    차량이 교차로를 통과한 시간과 통과시 차량의 통과 속도(Vp)를 측정하는 단계;
    상기 차량이 목적지로 주행하는 경로상에 존재하는 다음 교차로까지의 거리를 계산하는 단계;
    교통정보 관리서버 또는 상기 다음 교차로의 교통 신호기로부터 전송되는 교통신호 정보를 수신하여 상기 교차로 통과 시간에 상기 다음 교차로의 교통 신호기의 상태 정보를 획득하는 단계;
    상기 교통 신호기의 상태 정보와 상기 다음 교차로까지의 거리를 이용하여 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 통과 가능 속도(Va)를 계산하는 단계; 및
    상기 차량의 출력대비 연료소비량 정보를 입력받아, 상기 출력대비 연료소비량 정보, 상기 차량의 통과 속도(Vp), 및 상기 통과 가능 속도(Va)를 이용해 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 산출하고, 이를 운전자에게 출력하는 단계를 포함하는 차량의 경제속도 안내 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 교통 신호기의 상태 정보는,
    상기 다음 교통 신호기의 점등 주기 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    A) 상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행하여 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한지를 판단하는 단계; 및
    B) 상기 A)단계에서의 판단 결과, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 불가능한 경우, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    B-1) 상기 B)단계에서의 판단 결과, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하지 않는 경우, 상기 차량이 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과하기 위해 가속하는데 소모하는 연료량(a)을 산출하는 단계;
    B-2) 상기 차량이 상기 산출된 연료소비저감형 주행속도(Vt)로 주행한 뒤 상기 다음 교차로에서 신호대기하는데 소모하는 연료량(b)을 산출하는 단계; 및
    B-3) 상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)과 상기 차량이 신호대기하는데 소모하는 연료량(b)을 비교하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 의 경제속도 안내 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 B)단계에서의 판단 결과, 상기 차량에 공회전스탑제어 기능이 동작하는 경우, 상기 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 B-3)단계에서의 비교 결과, 상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 상기 차량이 신호대기하는데 소모하는 연료량(b) 보다 적을 경우, 상기 다음 교차로에서 신호대기 없이 통과가 가능한 통과 가능 속도(Va)를 운전자에게 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 경제속도 안내 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 B-3)단계에서의 비교 결과, 상기 차량이 가속하는데 소모하는 연료량(a)이 상기 차량이 신호대기하는데 소모하는 연료량(b) 보다 많을 경우, 상기 연료소비저감형 주행속도(Vt)를 운전자에게 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 차량의 경제속도 안내 방법.
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