KR20120087015A - 차량의 정속 주행장치 및 그 제어방법 - Google Patents

차량의 정속 주행장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 정속 주행장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 차량의 정속주행 장치에서 설정된 규정속도로 정속주행 제어를 수행하면서 다음 지점의 지리정보 데이터를 이용하여 경사로를 주행할 경우 다음지점의 속도를 예측하여 예측속도에 의해 정속주행 제어를 수행함으로써 도로의 상황에 따라 연비를 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 정속 주행장치 및 그 제어방법{AUTO CRUISE SYSTEM IN VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
본 발명은 차량의 정속 주행장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 정속 주행장치에서 설정된 규정속도로 정속주행 제어를 수행하면서 다음 지점의 지리정보 데이터를 이용하여 경사로를 주행할 경우 다음지점의 속도를 예측하여 예측속도에 의해 정속주행 제어를 수행함으로써 연비를 향상시킬 수 있도록 한 차량의 정속 주행장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 장거리를 여행하는 운전자는 계속해서 액셀 페달을 밟고 있어야 하는 불편이 있었다.
따라서, 이러한 불편을 해소하기 위하여 속도 및 차간거리를 자동적으로 유지하여 주행하도록 한 정속 주행장치(Auto Cruise System)가 개발되었다.
즉, 전방에 선행차량이 없을 경우 운전자가 설정한 규정속도로 정속주행(정속주행모드)하고, 전방에 선행차량이 있을 경우 선행차량과의 안전거리를 유지한 채 정간격 주행(추종주행모드) 하도록 엔진제어장치 및 제동장치를 제어한다.
위에서 설명한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
이러한 정속 주행장치에서 규정속도로 정속주행할 때 상승경사로를 주행할 경우에는 등판저항에 의해 속도가 줄어들게 된다. 따라서, 정속 주행장치는 줄어든 속도를 보상하여 규정속도를 유지하기 위해 엔진제어장치의 출력을 높이게 된다.
또한, 하강경사로를 주행할 경우에서는 경사로에 의한 속도가 증가하게 되지만 현재 규정속도를 유지하기 위해 엔진제어장치의 출력을 유지하게 된다.
이와 같이 정속 주행장치는 설정된 규정속도를 유지하기 위해 도로의 경사도에 관계없이 항상 규정속도를 유지하기 위해 엔진출력을 유지하거나 높이게 됨에 따라 일정한 속도를 유지하여 주행할 수 있지만 상대적으로 연비가 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 차량의 정속주행 장치에서 규정속도로 정속주행 제어를 수행하면서 다음지점의 지리정보 데이터를 이용하여 경사로를 주행할 경우 다음지점의 속도를 예측하여 예측속도에 의해 정속주행 제어를 수행함으로써 연비를 향상시킬 수 있도록 한 차량의 정속주행 장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 정속주행 장치는 GPS 정보를 수신하기 위한 GPS 수신부; 차량의 차속을 감지하기 위한 차속감지부; 정속주행 제어를 위한 파라미터를 설정하기 위한 사용자 입력부; 차량을 정속으로 주행시키기 위해 엔진출력 토크를 제어하고 감속 및 제동 제어를 수행하는 구동부; 주행할 도로의 지리정보 데이터 및 설정된 파라미터와 차량의 특성값을 저장하는 저장부; 및 사용자 입력부를 통해 입력된 파라미터 및 차속감지부의 차속을 기반으로 구동부를 제어하여 정속주행 제어를 수행하면서 GPS 수신부에서 수신된 현재의 위치정보와 저장부에 저장된 지리정보 데이터를 기반으로 현재지점과 다음지점과의 경사각에 따라 다음지점에서의 속도를 예측하고 예측속도를 반영하여 정속주행 제어를 수행하는 주행제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 구동부는 엔진 출력토크를 제어하는 엔진제어장치와, 감속 및 제동을 제어하는 제동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 지리정보 데이터는 각 지점간 고도 및 거리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 주행제어부는 경사각이 구름저항과 공기저항의 합이 경사각에 따른 등판저항과 같아지는 임계각을 초과하는 하강경사로이거나 상승경사로에서 예측속도를 반영하여 정속주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 정속 주행장치의 제어방법은 주행경로 및 정속주행 할 규정속도를 설정하는 단계; 차량의 차속과 규정속도를 기반으로 주행경로를 따라 정속주행 제어를 수행하면서 GPS 정보를 수신하여 현재지점을 산출하는 단계; 주행경로상 다음지점의 지리정보 데이터를 통해 현재지점과 다음지점과의 경사각을 산출하는 단계; 경사각에 따라 다음지점에서의 예측속도를 산출하는 단계; 및 다음지점까지 예측속도로 정속주행 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 현재지점을 산출하는 단계에서 GPS 정보의 고도 데이터가 설정고도 이상 급변할 경우 이전 고도로 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음지점에서의 예측속도를 산출하는 단계에서 경사각이 구름저항과 공기저항의 합이 경사각에 따른 등판저항과 같아지는 임계각을 초과하는 하강경사로이거나 상승경사로일 경우 예측속도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음지점까지 예측속도로 정속주행 제어를 수행하는 단계에서 예측속도가 규정속도의 오차범위를 초과할 경우 최대값이나 최소값으로 정속주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때 오차범위는 사용자 입력부를 통해 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 차량의 정속주행 장치에서 설정된 규정속도로 정속주행 제어를 수행하면서 다음 지점의 지리정보 데이터를 이용하여 경사로를 주행할 경우 다음지점의 속도를 예측하여 예측속도에 의해 정속주행 제어를 수행함으로써 도로의 상황에 따라 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 정속 주행장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 정속 주행장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 정속 주행장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 정속 주행장치를 나타낸 블록구성도이다.
차량의 정속주행 장치는 GPS 수신부(10), 차속감지부(20), 사용자 입력부(30), 구동부(50), 저장부(60) 및 주행제어부(40)를 포함한다.
GPS 수신부(10)는 GPS 정보를 수신하여 위치정보로 부터 현재지점을 산출하도록 한다.
현재지점을 산출할 때 현재지점에서의 고도를 포함하여 산출한다.
차속감지부(20)는 차량의 차속을 감지하여 주행제어부(40)로 출력한다.
사용자 입력부(30)는 운전자가 취향에 따라 정속주행 제어를 위한 파라미터로써 정속주행을 위한 규정속도 및 안전거리와 추종주행 제어를 위한 타임갭 등을 입력할 수 있다.
또한, 예측속도를 적용하여 정속주행 제어를 수행할 때 예측속도를 적용할 수 있는 적용범위를 설정할 수 있다. 즉, 예측속도가 규정속도의 오차범위를 초과할 경우 최대값이나 최소값을 적용하여 정속주행 제어를 할 수 있도록 한다.
구동부(50)는 엔진제어장치(ECS : Engine Control System)(52) 및 제동장치(54) 등을 통해 주행제어부(40)의 제어에 따라 차량을 정속으로 주행시키기 위해 엔진출력 토크를 제어하고 감속 및 제동 제어를 수행한다.
저장부(60)는 주행할 도로의 지리정보 데이터 및 사용자 입력부(30)를 통해 설정된 파라미터와 차량의 고유의 특성값을 저장한다.
지리정보 데이터는 점 데이터로써 각 지점에 대한 고도와 점간 거리 및 위도와 경도 등이 포함되어 각 지점간 경사각을 산출할 수 있도록 한다.
또한, 주행할 도로인 주행경로에 대해서는 통상 정속 주행장치의 사용을 위해 고속국도 및 고속도로와 같이 자동차 전용도로로써 독립적으로 사용자가 설정할 수도 있고, 네비게이션 등과 연계하여 길안내로 탐색된 주행경로를 설정할 수도 있다.
차량 고유의 특성값은 차량의 중량 및 차량의 회전 부분의 상당 중량, 차량에 따른 공기저항 계수과 같이 차량에 따라 가변되는 값이다.
주행제어부(40)는 사용자 입력부(30)를 통해 입력된 파라미터 및 차속감지부(20)의 차속을 기반으로 구동부(50)를 제어하여 정속주행 제어를 수행하면서 GPS 수신부(10)에서 수신된 현재의 위치정보와 저장부(60)에 저장된 지리정보 데이터를 기반으로 현재지점과 다음지점과의 경사각(θ)에 따라 다음지점에서의 속도를 예측하고 예측속도를 반영하여 정속주행 제어를 수행한다.
본 발명에서의 정속주행 제어는 경사각(θ)이 임계각(θe)을 초과하는 하강경사로이거나 상승경사로에서 예측속도를 반영하여 정속주행 제어를 수행한다.
이때 임계각(θe)은 구름저항(FR)과 공기저항(FAero)의 합이 경사각(θ)에 따른 등판저항(FGrade)과 같아지는 각이다.
즉, 하강경사로라고 하더라도 구름저항(FR)과 공기저항(FAero)의 합이 등판저항(FGrade)보다 클 경우에는 자연가속이 되지 않고 감속된다. 따라서, 이러한 하강 경사로에서는 일반적인 정속주행 제어에 의해 규정속도를 기반으로 정속주행 제어를 수행한다.
또한, 경사각(θ)이 '0'인 평지에서도 규정속도에 의해 정속주행 제어를 수행한다.
한편, 경사각(θ)이 임계각(θe)을 초과하는 하강경사로(θ<-θe)이거나 상승경사로(θ>0)에서는 예측속도를 산출하여 예측속도에 의해 정속주행 제어를 수행한다.
다음지점(dn+1)에서의 예측속도(Vn+1)는 현재속도(Vn)로부터 감속되거나 가속되는 오차속도(ΔVn+1)를 합산하여 산출한다.
이때 오차속도(ΔVn+1)는 수학식 1에 의해 산출할 수 있다.
Figure pat00001
또한, 가속도(
Figure pat00002
)은 수학식 2에 의해 산출된다.
Figure pat00003
이때 FGrade,n 은 등판저항이고, FR은 구름저항이고, FAero는 공기저항이고, W는 차량의 중량이고, ΔW는 차량의 회전 부분의 상당 중량이다.
따라서, 다음지점의 경사각(θ)이 임계각(θe)을 초과하는 하강경사로와 상승경사로에서는 다음지점에서의 예측속도를 맞추기 위해 구동부(50)를 제어하여 연료량을 조절함으로써 연비를 향상시킬 수 있게 된다.
예를 들어 상승경사로인 경우 규정속도를 맞추기 위해서는 오차속도에 의해 감속되는 속도를 보상하기 위해 엔진출력을 높이게 되어 연료소비량이 높아져 연비가 나빠지게 된다.
그러나, 본원발명과 같이 규정속도에서 오차속도가 감속된 예측속도를 기반으로 정속주행 제어를 수행할 경우 차량의 속도가 감속되더라도 예측속도에 따라 추가적으로 엔진출력을 높이지 않음으로써 연료소비량이 증가되지 않아 상대적으로 연비를 향상시킬 수 있게 된다.
이때 예측속도가 규정속도의 오차범위를 초과할 경우 최대값이나 최소값을 적용하여 정속 주행제어를 수행함으로써 급격한 속도저하를 방지하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 정속 주행장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 주행경로 및 정속주행 할 규정속도를 설정한다(S10).
즉, 사용자 입력부(30)를 통해 정속주행 제어를 위한 파라미터로써 정속주행을 위한 규정속도 및 안전거리와 추종주행 제어를 위한 타임갭 등을 입력할 수 있다.
또한, 예측속도를 적용하여 정속주행 제어를 수행할 때 예측속도를 적용할 수 있는 적용범위를 설정할 수 있다. 즉, 예측속도가 규정속도의 오차범위를 초과할 경우 최대값이나 최소값을 적용하여 정속주행 제어를 할 수 있도록 한다.
이후 차량이 주행되면 정속 주행장치는 차속감지부(20)를 통해 측정되는 차속에 따라 규정속도로 정속주행 할 수 있도록 구동부(50)를 제어하여 정속주행제어를 수행한다(S20).
이와 같이 정속주행 제어를 수행하면서 GPS 수신부를 통해 수신된 GPS 정보를 기반으로 현재지점을 산출한다(S30).
현재지점을 산출할 때 GPS 정보의 고도 데이터가 설정고도 이상 급변할 경우 이전 고도를 적용하여 산출한다.
즉, GPS 정보의 수신이 불량하거나 터널을 진입할 경우 고도 데이터가 '0'으로 수신되거나 급격하게 수십 미터 이상 상승하거나 하강하게 된다. 이와 같이 고도 데이터가 급격하게 변할 경우 이전 고도를 적용하여 산출한다.
현재지점을 산출하게 되면 주행경로상 다음지점의 지리정보 데이터를 통해 현재지점과 다음지점과의 경사각(θ)을 산출한다(S40).
지리정보 데이터는 점 데이터로써 각 지점에 대한 고도와 점간 거리 및 위도와 경도 등이 포함됨에 따라 현재지점의 고도와 다음지점의 고도를 통해 다음지점과의 경사각을 산출한다.
이때 경사각(θ)을 비교하여, 구름저항(FR)과 공기저항(FAero)의 합이 경사각(θ)에 따른 등판저항(FGrade)과 같아지는 임계각(θe)을 초과하는 하강경사로(θ<-θe)이거나 상승경사로(θ>0)일 경우 다음지점에서의 예측속도를 산출한다(S50)(S60).
그러나, 경사각(θ)이 평지(θ=0)이거나 임계각(θe) 이하의 하강경사로인 경우(-θe≤θ≤0)에는 규정속도에 의해 정속주행 제어를 수행한다(S50)(S20).
다음지점(dn+1)에서의 예측속도(Vn+1)는 현재속도(Vn)로부터 감속되거나 가속되는 오차속도(ΔVn+1)를 합산하여 산출할 수 있으며, 오차속도(ΔVn+1)는 수학식 1에 의해 산출할 수 있다(S60).
이렇게 다음지점에서의 예측속도를 산출하면 다음지점까지 예측속도로 정속주행 제어를 수행한다(S70).
이때 예측속도가 규정속도의 오차범위를 초과할 경우에는 최대값이나 최소값으로 정속주행 제어를 수행하도록 함으로써 급격한 속도저하를 방지하도록 한다.
오차범위는 사용자 입력부를 통해 설정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : GPS 수신부
20 : 차속감지부
30 : 사용자 입력부
40 : 주행제어부
50 : 구동부
52 : 엔진제어장치
54 : 제동장치
60 : 저장부

Claims (9)

  1. GPS 정보를 수신하기 위한 GPS 수신부;
    차량의 차속을 감지하기 위한 차속감지부;
    정속주행 제어를 위한 파라미터를 설정하기 위한 사용자 입력부;
    상기 차량을 정속으로 주행시키기 위해 엔진출력 토크를 제어하고 감속 및 제동 제어를 수행하는 구동부;
    주행할 도로의 지리정보 데이터 및 설정된 상기 파라미터와 차량의 특성값을 저장하는 저장부; 및
    상기 사용자 입력부를 통해 입력된 상기 파라미터 및 상기 차속감지부의 차속을 기반으로 상기 구동부를 제어하여 정속주행 제어를 수행하면서 상기 GPS 수신부에서 수신된 현재의 위치정보와 상기 저장부에 저장된 지리정보 데이터를 기반으로 현재지점과 다음지점과의 경사각에 따라 상기 다음지점에서의 속도를 예측하고 예측속도를 반영하여 정속주행 제어를 수행하는 주행제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속주행 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 구동부는 엔진 출력토크를 제어하는 엔진제어장치와, 감속 및 제동을 제어하는 제동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속주행 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 지리정보 데이터는 각 지점간 고도 및 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속주행 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 주행제어부는 경사각이 구름저항과 공기저항의 합이 등판저항과 같아지는 임계각을 초과하는 하강경사로이거나 상승경사로에서 상기 예측속도를 반영하여 정속주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속주행 장치.
  5. 주행경로 및 정속주행 할 규정속도를 설정하는 단계;
    차량의 차속과 상기 규정속도를 기반으로 상기 주행경로를 따라 정속주행 제어를 수행하면서 GPS 정보를 수신하여 현재지점을 산출하는 단계;
    상기 주행경로상 다음지점의 지리정보 데이터를 통해 상기 현재지점과 상기 다음지점과의 경사각을 산출하는 단계;
    상기 경사각에 따라 상기 다음지점에서의 예측속도를 산출하는 단계; 및
    상기 다음지점까지 상기 예측속도로 정속주행 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속 주행장치의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 다음지점에서의 예측속도를 산출하는 단계에서 상기 경사각이 구름저항과 공기저항의 합이 등판저항과 같아지는 임계각을 초과하는 하강경사로이거나 상승경사로일 경우 예측속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속 주행장치의 제어방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 현재지점을 산출하는 단계에서 상기 GPS 정보의 고도 데이터가 설정고도 이상 급변할 경우 이전 고도로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속 주행장치의 제어방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 다음지점까지 예측속도로 정속주행 제어를 수행하는 단계에서 상기 예측속도가 상기 규정속도의 오차범위를 초과할 경우 최대값이나 최소값으로 정속주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 정속 주행장치의 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 오차범위는 사용자 입력부를 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 정속 주행장치의 제어방법.
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