KR20130065432A - 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템 및 지원 방법 - Google Patents

전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템 및 지원 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템 및 지원 방법에 관한 것으로서, 상기 지원 시스템은 전기 자동차의 외부 또는 차량 자체 정보를 취득하는 정보 수집부, 상기 수집된 정보를 바탕으로 목적지에 대한 경로 설정과 전기 자동차의 운행 중 구동 제어를 위한 제어 로직 및 설정 모델을 생성하는 제어 로직부, 상기 경로 설정에 대한 제어 로직 및 설정 모델을 바탕으로 목적지에 대한 복수의 주행 경로를 설정하고, 상기 복수의 주행 경로 중 에너지 효율이 높은 추천 주행 경로를 설정하는 경로 설정부, 및 상기 차량 구동 제어 로직 및 설정 모델을 바탕으로 상기 경로 설정부에서 설정된 추천 주행 경로에 따라 실제 주행 시 전기 자동차 내의 차량 상태를 감시하여 차량 구동을 제어하는 차량 구동 제어부를 포함한다.

Description

전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템 및 지원 방법{Eco Driving Driver Feedback System For Electric Vehicle And Feedback Method Threreof}
본 발명은 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템 및 지원 방법에 관한 것으로, 특히 3차원 도로 정보에 기반한 전기 자동차 전용 에코 드라이빙 운전자에 대한 지원 시스템과 그 지원 방법에 관한 것이다.
최근 들어 고갈되는 에너지 자원으로 인하여 고유가 시대로 접어들면서 환경을 보호하고 에너지 자원을 절약하기 위한 친환경 경제 운전법에 대한 관심이 급증하고 있다.
자동차 업계에서는 이러한 시대적 요구에 부응하기 위하여 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등을 개발하여 실용화함과 동시에 친환경적이고 경제적인 운전 기술을 적용하기 위한 다양한 운전 시스템과 운전 장비에 대한 연구에 박차를 가하고 있다.
또한 실제 주행 중에 운전자들은 친환경 경제 운전법을 지켜 나가기 위해 주행 중 경제 운전에 영향을 주는 여러 가지 지표들, 예를 들어 정속 주행, 급출발 및 급제동 방지 등에 대한 노력을 하고 있다.
그러나 자동차를 경제적인 연비로 가스 배출을 최소화하여 오랜 시간 운전할 수 있는 경제적인 주행 기술은 자동차의 하드웨어 개발이나 운전자의 인식 전환만으로는 효과적으로 달성할 수 없는 것도 사실이다.
즉, 친환경(에코) 경제 운전법을 운전자가 숙지하고 있는 것만으로는 운전자에게 자체적으로 배어있는 습관과 교통 상황과 같은 돌발적인 변수로 인해 실질적으로 실 주행에서 친환경 운전법을 잘 수행할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 미래에 주행할 도로 정보와 차량 자체 정보 및 운전자 자체에 대한 정보를 통합적으로 고려하여 실시간 차량 운전 중 최소의 주행 에너지를 사용하여 경제적이면서도 동시에 효과적인 친환경 운전 기술을 적용할 수 있도록 운전자에게 즉각적인 정보의 피드백이 가능한 운전 지원 시스템이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 실시간 차량 운전 중에 발생하거나 기존에 수집할 수 있는 차량 관련 모든 정보를 융합하여 실제 차량 운전 중 최소의 에너지를 사용하여 경제적으로 운전할 수 있도록 운전자에게 정보를 제공하는 지원 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한 운전자 정보 피드백 시스템을 이용함으로써, 운전자에게 제공되는 정보를 이용하여 자동차의 구동 제어를 가능하게 하고, 자동차 주행으로 인한 대기가스 오염을 줄이는 친환경적인 운전 방법을 즉각적으로 제공하는 데 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템은 전기 자동차의 외부 또는 차량 자체 정보를 취득하는 정보 수집부, 상기 수집된 정보를 바탕으로 목적지에 대한 경로 설정과 전기 자동차의 운행 중 구동 제어를 위한 제어 로직 및 설정 모델을 생성하는 제어 로직부, 상기 경로 설정에 대한 제어 로직 및 설정 모델을 바탕으로 목적지에 대한 복수의 주행 경로를 설정하고, 상기 복수의 주행 경로 중 에너지 효율이 높은 추천 주행 경로를 설정하는 경로 설정부, 및 상기 차량 구동 제어 로직 및 설정 모델을 바탕으로 상기 경로 설정부에서 설정된 추천 주행 경로에 따라 실제 주행 시 전기 자동차 내의 차량 상태를 감시하여 차량 구동을 제어하는 차량 구동 제어부를 포함한다. 또한 정보 수집부에서 수집된 정보를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한 차량 구동 제어부의 제어값에 따라 전기 자동차의 실제 주행 시 해당 차량의 구동 부품별로 제어값이 반영되어 구동 제어가 원활하게 이루어지는지 감시하는 차량 상태 감시부를 더 포함할 수 있다.
상기 차량 상태 감시부, 상기 경로 설정부, 및 상기 차량 구동부로부터 생성되는 신규한 정보들은 다시 상기 정보 수집부로 전달될 수 있다.
특히 상기 경로 설정부 및 차량 구동 제어부에서 각각 생성하는 주행 경로 정보 및 실제 주행 시 운전 차량의 구동 제어 정보가 상기 정보 수집부에 전달될 수 있다.
상기 정보 수집부에 수집되는 정보는, 차량 운동 정보, 연비 정보, 배터리 정보, 차량 상태 정보를 포함하는 차량 자체 정보, 3차원 지도 정보, 도로 정보, 교통 정보를 포함하는 지리 정보, 및 상기 차량 자체 정보와 상기 지리 정보를 제외한 정보들로서 전기 자동차를 운전하는 운전자에 대한 상태 정보, 및 주행 중의 기상 정보를 포함하는 기타 정보를 포함한다.
이때 상기 제어 로직부에서 생성되는 설정 모델은, 차량과 환경 상태에 대응하는 소정의 차량 운동 모델, 연비 모델, 차량 열부하 모델, 차량 열에너지 모델, 및 횡풍 모델에 의한 에너지 프로파일을 반영한 차량 주행의 파워트레인 제어 모델일 수 있다.
또한 상기 차량 구동 제어부는 전기 자동차의 모터 및 인버터의 토크맵 효율, 주행 도로의 제한 속도, 및 글라이딩 모드를 유지하는 차량 부품의 구동을 제어할 수 있다.
상기 차량 구동 제어부는, 상기 글라이딩 모드를 반복하여 운행하기 위한 제어 로직을 상기 제어 로직부를 통해 전달받을 수 있다.
한편 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 방법은, 전기 자동차의 외부 또는 차량 자체 정보를 취득하여 목적지에 대한 복수의 주행 경로를 설정하는 단계,상기 복수의 주행 경로 정보를 운전자에게 제공하여 경로에 대한 친숙도를 문의하는 단계, 상기 운전자의 친숙도에 따라 3차원 지리 정보를 보강하고, 상기 전기 자동차의 차량 상태 정보를 융합하여 상기 운전자 및 차량 상태에 적용되는 1차 로드 프로세스 및 그에 따른 1차 운전 스케줄을 산출하는 단계, 상기 1차 로드 프로세스에 운전자 정보, 실시간 기상 정보, 및 실시간 교통 정보를 포함하는 실시간 상황 정보를 반영하여 2차 로드 프로세스 및 그에 따른 2차 운전 스케줄을 산출하는 단계, 상기 2차 운전 스케줄과 대응하여 상기 복수의 주행 경로 중 에너지 효율이 높은 추천 주행 경로를 선정하는 단계, 및 상기 추천 주행 경로를 상기 2차 운전 스케줄에 따라 실제 운행 시 운행 중인 차량의 상태를 감시하여 차량 구동을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 차량 구동 제어 단계는, 상기 추천 주행 경로로 실제 운행 중인 차량의 모터 및 인버터의 토크맵 효율을 조절하는 단계, 상기 토크맵 효율이 소정의 기준 효율 이상인 경우, 운행 중 제한 속도의 범위 내로 주행을 제어하는 단계, 및 상기 추천 주행 경로 중 무동력 주행 가능한 도로에서 글라이딩 모드로 전환되어 차량 구동을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 글라이딩 모드에서 차량 구동을 제어하는 단계는, 펄스 모터링 단계와 모터링 및 리제너레이션 오프 단계를 반복하여 소정의 차속 범위를 유지할 수 있다.
한편 상기 운전자의 경로에 대한 친숙도를 판단하기 위해 제공되는 상기 복수의 주행 경로 정보는 전체 경로 정보일 뿐만 아니라 소정의 거리 단위로 분할된 경로 세그먼트에 관한 정보일 수 있다.
본 발명에 의하면 종래의 2차원적이고 단편적인 차량 경로 안내 시스템을 벗어나 실제 차량이 주행할 때 발생하는 변수와 3차원적인 도로 정보, 운전자 정보, 차량 정보 등을 모두 융합하여 다양한 방식으로 운전자와 차량의 운전 제어를 수행할 수 있어 차량의 주행연비가 효과적으로 확보될 수 있다.
특히 전기 자동차에서 에코 운전법과 이를 수행하기 위하여 실시간 운전 중 지원되는 시스템을 개발함으로써 전기 자동차의 차량 구동을 친환경적이고 능동적으로 제어할 수 있다. 그래서 전기 자동차의 동일 전력 당 주행 거리를 현저하게 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 도 2의 단계 중 차량의 드라이빙 감시 및 제어 과정을 구체적으로 나타낸 흐름도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시 예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1 실시 예에서 설명하고, 그 외의 실시 예에서는 제1 실시 예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템(이하, 에코 운전 시스템이라 함)(100)은 정보 수집부(10), 정보 송수신부(20), 제어 로직부(30), 경로 설정부(40), 차량 구동 제어부(50), 및 차량 상태 감시부(60)를 포함한다. 또한 상기 정보 수집부(10)에서 수집된 정보를 저장하는 정보 저장부(70)를 더 포함할 수 있다.
도 1의 에코 운전 시스템이 구성은 일 실시 형태에 따른 것으로서, 이에 제한되지 않으며, 본 발명의 다른 실시 예로서 전기 자동차의 운전자에 대한 에코 운전 지원을 위하여 필요한 다양한 기능을 수행하는 구성요소들이 덧붙이거나 일부 생략, 통합되어 구성될 수 있음은 물론이다.
도 1에서 정보 수집부(10)는 전기 자동차의 외부에 설치되거나 또는 내부의 차량 부품 중 하나로 구비될 수 있으며, 전기 자동차 주행을 위한 각종 정보들을 수집하는 수단이다.
특히 본 발명은 전기 자동차의 친환경 경제 운전법을 효과적으로 수행하기 위하여 전기 자동차의 운행 및 차량 자체에 대한 모든 관련 정보들을 취득하여 운전자에게 피드백 제공하는 시스템으로서, 정보 수집부(10)에서 수집되는 정보들은 크게 차량 정보(1), 지리정보(2), 기타 정보(3)로 분류될 수 있다.
차량 정보(1)는 전기 자동차 자체에 대한 운행 관련 정보들로서, 차량 운동 정보, 연비 정보, 배터리 정보, 차량 상태 정보들일 수 있다. 차량 정보(1)는 실시간으로 차량이 주행될 때 전기 자동차의 에너지 흐름을 파악할 수 있는 정보일 수 있으며, 차량 내부의 파워 트레인 및 공조 시스템을 통해 관리되고 취득될 수 있는 정보들이다.
상기 차량 운동 정보는 전기 자동차의 운행 기록, 주행 거리, 차량의 이용 회수, 시기, 차량 운행 패턴 등의 정보일 수 있다.
상기 연비 정보는 전기 자동차의 충전량(전력량) 관련된 정보들과 차량 노후 및 차량의 운행 효율성을 위해 기록되는 연비 정보일 수 있다.
상기 배터리 정보는 전기 자동차의 메인 충전 및 보조 충전에 관련된 모든 배터리 시스템에 대한 정보, 즉, 배터리의 충전량, 배터리 수명 등의 정보일 수 있다.
상기 차량 상태 정보는 차량 구입 시기, 차량 연식, 고장 및 수리 기록, 정비 상태, 차량 부품의 노후 여부, 차량 소모품의 소비 정도 등에 대한 기계적 또는 하드웨어적인 상태를 나타내는 모든 정보를 지칭한다.
한편 지리 정보(2)는 차량 운행과 관련된 지리적인 위치 정보를 포함한다. 상기 지리 정보(2)는 2차원 지리 정보일 수 있으나, 바람직하게는 3차원 지리 정보일 수 있다. 즉, 2차원적인 단순한 지리 정보로는 전기 자동차의 차량 운행 시 소모되는 에너지와 연비 효율성 등을 정확하게 산출하여 에코 운전 시스템에 반영할 수 없으므로 도로의 기울기, 즉 구배가 반영되는 3차원적인 지리 정보를 취득하는 것이 바람직하다.
지리 정보(2)는 구체적으로 지도 정보, 도로 정보, 및 교통 정보로 크게 구분될 수 있다.
지도 정보는 자동차의 위치 정보에 관한 맵 데이터를 지칭한다. 지도 정보는 자체 제작한 도로 지도 데이터이거나 ADAS Map 데이터일 수 있다. 도로 정보는 차량 내 로깅된 도로 정보로서, 주행 도로 혹은 미래에 주행할 도로에 대한 상태 정보, 즉, 도로의 3차원 위치 정보, 곡률, 구배, 파손, 도로 보수 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
교통 정보는 시내 또는 시외 도로 및 고속 도로 등에서의 교통량, 신호등, 과속 표지, 제한속도, 과속 단속 카메라 위치, 교통량 확인 카메라 위치, 집회나 교통사고 등으로 인한 교통 차단 상황 및 교통 우회 정보 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
기타 정보(3)는 상기 차량 정보(1)와 지리 정보(3)를 제외한 정보들로서 전기 자동차를 운전하는 운전자에 대한 상태 정보, 주행 중의 기상 정보를 포함할 수 있다. 본 발명에서 기타 정보(3)의 구체적인 내용은 이에 한정되지 않고 전기 자동차의 운행과 관련된 외부적 요인에 대한 정보를 모두 포함할 수 있다.
상기 운전자의 상태 정보는 운전자의 연령, 운전 경력, 운전 습관, 및 운전 성향, 즉 적극적이거나 공격적인 운전 습관을 가지는지 혹은 소극적이거나 방어적인 운전 습관을 가지는지 혹은 일반적인지에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
기상 정보는 실시간 또는 미리 예보된 날씨 정보를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 정보들은 차량 내부적으로 구비된 감지 수단에서 취득되는 정보이거나 외부 주행 환경 속에 설치된 감시 수단을 통해 취득 되는 정보이거나, 기타 타 기관에서 측정된 정보들일 수 있으며, 이들 정보가 유무선 통신망을 통하여 차량 내 에코 운전 시스템(100)과 연동되어 상기 차량 내에 구비된 정보 수집부(10)로 취합될 수 있다.
특히 상기 차량 내부에 구비된 감지 수단에서 취득된 차량 정보(1)는 차량 내 통신 제어 시스템을 통해 전달된다. 고속의 CAN 통신이 이용될 수 있다.
상기 정보들은 정보 수집부(10)를 통해 정보 저장부(70)에 분류되어 데이터베이스화 될 수 있다.
또한 정보 수집부(10)를 통해서 필요한 정보들은 정보 송수신부(20)를 통하여 제어 로직부(30)에 전달된다. 이때 전달되는 정보들은 정보 저장부(70)에 기저장된 데이터 정보 중에서 추출되어 전달될 수 있다.
제어 로직부(30)는 상기 전달된 정보들을 이용하여 친환경적이고 경제적인 차량의 구동이나 운행을 제어하기 위하여 필요한 제어 로직을 생성하는 논리 연산부이다. 상기 입력되는 정보들은 차량 정보와 지리 정보 및 운전자의 상태 정보 및 외부 환경에 관련된 기상 정보들을 모두 망라하는 정보들이므로 이들을 각각 분류 및 취합하여 경제적이고 무동력 주행의 친환경 주행 경로나 차량 구동 등에 관련된 제어 로직을 산출할 수 있다. 또한 제어 로직부(30)는 상기 제어 로직을 이용하여 차량과 환경 상태에 대응하는 소정의 차량 운동 모델, 연비 모델, 차량 열부하 모델, 차량 열에너지 모델, 횡풍 모델에 의한 에너지 프로파일을 반영한 차량 주행을 위한 파워트레인 제어 모델, 주행 경로 선정 모델, 및 차량 구동 제어 모델 등을 설정할 수 있다.
구체적으로 제어 로직부(30)는 차량이 주행하게 될 미래 도로의 3차원지도 정보 등의 지리 정보를 기반하고 차량의 모터 및 인버터의 토크 맵과 같은 차량 정보를 활용한 융합된 정보를 통해, 에너지 효율이 높은 영역 혹은 도로에서 차량이 주행하도록 친환경의 최적 경로를 선정하는 제어 로직을 개발할 수 있다, 또한 상기 선정된 최적 경로에서 실제 운전할 때 평탄로와 내리막길 주행에서 차량의 주행 에너지가 최소가 될 수 있도록 무동력 주행(타행 주행)을 확대하는 전기 자동차의 운전 구동에 관한 제어 로직을 개발할 수 있다.
상기 제어 로직부(30)에서 형성한 제어 로직 또는 에코 운전을 위한 설정 모델들을 이용하여 경로 설정부(40)에서는 에코 운전에 적합한 최적의 경로를 설정할 수 있고, 차량 구동 제어부(50)에서는 에코 운전법으로 실제 주행시 차량의 각 부품의 구동을 제어하여 전기 자동차의 차량 운전 속도, 차량 구성의 열 부하 제어를 수행하게 된다. 특히 차량 구동 제어부(50)는 제어 로직부(30)에서의 차량 구동 제어 로직을 활용하여 능동적으로 전기 자동차 내에서 파워 트레인을 제어할 수 있다.
경로 설정부(40)는 운전 초반에 목적지 설정에 따라 적어도 두 개 이상의 최적 주행 경로 후보군을 생성할 수 있고, 주행 중 취득된 차량 상태 정보를 바탕으로 한 에너지 흐름 정보, 기타 기상 정보로 인해 계산된 차량 주행 저항 정보, 운전자 성향 패턴 정보 등을 융합하여 에너지 효율이 최적화된 친환경 주행 경로를 선정할 수 있다. 이들 주행 경로 정보(4)들은 차량 구동 제어부(50)에 전달되어 차량 구동 제어 모델에 적용될 수 있다.
차량 구동 제어부(50)는, 전기 자동차의 에코 드라이빙 운전을 위한 다양한 모델을 산출하는 제어 로직부(30)로부터 전달받은 제어 로직 및 지원 모델 정보를 바탕으로 상기 전달되는 주행 경로 정보(4)에 따른 미래 운전 도로에 대한 전기 자동차의 전기 에너지 소모가 최소가 되도록 각 부품의 구동을 제어한다.
차량 구동 제어부(50)에서 산출된 각 차량의 부품의 제어값에 따라 구성 부품이 동작함으로써 친환경 드라이빙 최적 경로를 실주행하면서 전기 자동차의 에너지 소모는 더욱 절감될 수 있다. 한편, 차량 구동 제어부(50)의 제어에 따라 차량의 각 구동 부품이 제대로 동작하는지 차량 상태 감시부(60)에서 감시할 수 있다. 차량 상태 감시부(60)에서는 전지 자동차의 각 부품이 제어값에 따라 구동되면서 실 주행하게 될 때 모니터링되는 차량 운행 정보, 즉 속도, 구동 부품의 열부하, 구동력, 구동 부품의 손실 또는 마모 정도, 구동 전력 소비 등의 정보를 얻을 수 있다. 미래 도로의 실 주행시 이러한 차량 구동 부품의 제어값이나 그에 따른 차량 운행 정보들은 차량 제어 정보(5)로 취득될 수 있으며, 차량 제어 정보(5)는 정보 수집부(10)에 다시 전달될 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템은 기존의 네비게이션 시스템에 사용되는 최단 거리 계산 알고리즘을 이용하여 경로 정보를 생성하는 것만이 아니라, 복수의 경로들을 선정해 놓은 상태에서 3차원 지리 정보, 기상 정보, 운전자 상태 정보 등을 융합하여 전기 자동차의 주행 목적지에 이르는 경제적이고 친환경적인 최적 주행 경로를 선택하는 로직을 연산해낼 수 있다.
또한 상기 최적 주행 경로 정보를 설정한 것에 그치지 않고 전기 자동차가 미래에 주행하게 될 경우 차량 에너지 소모를 최소화하기 위하여 차량 정보, 목적지에 이르기까지의 3차원 지리 정보, 운전자 상태 정보, 기상 정보 등을 이용하여 해당 전기 자동차에 적용되는 차량의 구동 방식, 운전 방식, 차량 구성품의 구동 제어 방식을 설정하는 로직을 연산하여 차량 구동을 제어할 수 있다.
그에 따라 실 도로 주행 시 전기 자동차의 내부 에너지 흐름을 실시간 분석하면서 최적 경로를 운행해 나갈 수 있게 된다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템에 의하면 에너지 소모를 최소화하여 실 도로 주행 연비를 4~7% 이상 개선할 수 있거나 전기 자동차의 주행 거리를 4~7% 이상 증가시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2의 단계 중 S11 단계의 차량 드라이빙 감시 및 제어 과정을 보다 구체적으로 나타낸 실시 예이다.
구체적으로 도 2 및 도 3의 흐름도는 상기 도 1의 구성요소에서 수행하는 실 주행 과정에서의 에코 드라이빙 운전자의 지원 방법을 나타낸다.
운전자가 전기 자동차의 주행을 위한 준비를 시작하면(S1), 먼저 본 발명의 에코 운전 시스템에서 목적지를 설정할 수 있다(S2). 그러면 에코 운전 시스템의 경로 설정부에서 네비게이션 최단 거리 계산 알고리즘을 이용하여 주행 거리를 연산하고(S2), 최적의 주행 경로를 설정할 수 있다(S3). 이때 최적 주행 경로는 복수 개의 후보군으로 설정될 수 있다. 후보군으로 설정된 최적 주행 경로들은 복수의 분할군(segment), 일례로 10m~20m 단위로 분할된 길들로 분리되어 운전자에게 정보 제공될 수 있다.
최적 주행 경로들의 복수의 세그먼트 단위로 운전자에게 정보가 제공되면 이들 정보가 운전자에게 친숙한지 문의한다(S4). 즉, 운전자가 자주 다니는 길인지, 출퇴근 경로인지, 주거지 경로인지 등을 확인하여 운전자의 경로의 세그먼트들에 대한 친숙도를 판단한다.
만일 운전자에게 친숙하지 않은 경로 세그먼트들로 구성된 주행 경로인 경우라면 S7 단계에서 차량 상태 정보를 수집한다. 차량 상태 정보는 차량의 구동 소비 전력의 절감 구동을 위한 전기 자동차의 무동력 주행, 회생제동, 동력주행, 공조 시스템 작동 등에 대한 정보들이다.
또한 만일 운전자에게 친숙하지 않은 경로 세그먼트들로 구성된 주행 경로인 경우라면 S6 단계에서 3차원 지리 정보를 수집한다. 이때의 3차원 지리 정보는 운전자에게 친숙하지 않은 최적 주행 경로가 최종적으로 선정될 때 운전자에게 운행에 따른 주변 지리 정보를 제공할 수 있도록 보완되는 정보들이다.
상기 차량 상태 정보와 3차원 지리 정보가 수집된 상태에서 이들 정보를 바탕으로 제어 로직부의 연산 과정을 거쳐 에코 운전 시스템에서의 경로 설정 모델과 차량 구동 제어 모델들이 형성될 수 있다.
그래서 이를 바탕으로 운전자 및 차량 상태에 적용되는 1차 로드 프로세스가 설정된다(S8). 상기 1차 로드 프로세스를 이용하여 운전자에게 1차적인 운전 스케줄이 제공될 수 있다. 운전 스케줄은 목적지까지 최적 경로에 따라 미래 도로 주행하게 될 때 운전자에게 제공될 친환경 경제 운전을 위한 속도와 차량 위치, 차량의 에너지 절감 운행 정보일 수 있다. 상기 S8 단계에서 1차적으로 운전 스케줄이 산출되고 난 후 S9 단계에서 기타 보조적인 상태에 대응하여 2차 로드 프로세스가 설정된다.
상기 보조 상태 정보는 운전자의 운전태도, 운전 성향 등 운전자 자체에 대한 정보 및 실시간 기상 정보이거나 실시간 교통 정보일 수 있다. 이때 실시간 기상 정보에는 주행 경로에서의 실시간 풍향 풍속 데이터와 노면의 상황 정보가 포함될 수 있다.
상기 S9 단계에서 설정된 2차 로드 프로세스는 실시간의 상황 정보가 반영된 것이므로 이로부터 도출되는 2차 운전 스케줄은 상기 1차 운전 스케줄과 일부분 변경될 수 있다.
그러나 도 2의 과정은 하나의 실시 예일 뿐이고 이에 반드시 제한되지 않는다. 따라서 운전 스케줄은 통합적인 로드 프로세스를 한 번의 단계에서 설정한 뒤 산출될 수 있음은 물론이다.
2차 운전 스케줄이 확보되면 최적 주행 경로의 후보군 중에서 최종적으로 친환경 경제 운전을 위한 최적 주행 경로 역시 설정될 수 있다(S10). 즉, S10 단계에서 최종적으로 설정된 주행 경로는 차량과 운전자, 및 지리 정보 등이 실시간 상황 정보와 융합된 것을 바탕으로 하기 때문에 에너지 효율이 최적화된 친환경 주행 경로가 된다.
그러면 다음 단계에서 실제 주행하면서 전기 자동차의 운행에 따른 감시와 실시간 제어가 수행된다(S11). 이에 대한 구체적인 실시 과정은 도 3과 같다.
도 3을 참조하면, 설정된 친환경 주행 경로로 주행 시 모터 및 인버터의 토크 맵을 취득하여 토크 맵 효율이 90% 이상인지 문의한다(S111). 상기 90%는 차량의 에너지 효율의 적정성을 담보하기 위해 임의로 설정된 수준일 수 있으며 이에 반드시 제한되지 않는다.
상기 S111은 전기 자동차의 에너지 흐름을 파악하기 위한 하나의 예시적 감시 형태를 상정한 것이므로 이에 반드시 제한되지 않는다. 즉, 이 단계에서는 전기 자동차의 주행 중 에너지 흐름을 파악하기 위한 차량 상태를 감시하고 소정의 적정 수준 범위를 초과하는지 파악하는 모니터링 방법이 이용될 수 있다.
만일 토크 맵 효율이 90% 이하인 경우 차속을 제어한다(S112). 즉, 전기 자동차의 주행 속도와 관련된 기계부품의 구동을 제어하여 차량 속도를 제어할 수 있다. 특히 엔진, 메인모터, 인터터 등의 구성 부품을 능동적으로 제어하여 반복적으로 토크 맵 효율 정보를 취득하여 소정의 기준(90%) 이상으로 주행할 수 있도록 제어한다. 또한 도 3에 나타내지 않았으나 실시 형태에 따라서는 네비게이션에서 차량 모터 인버터 토크맵 효율이 90% 이상으로 주행 가능한 루트를 표시하여 운전자에게 제공할 수 있다.
한편, 모터 및 인버터의 토크맵 효율이 소정의 기준 이상이 되면, 운행 중인 도로의 1Km 전방에 속도 제한이 설정되어 있는지 문의한다(S113). 이때 속도 제한 설정의 전방 거리는 운전자의 운전 태도나 운전 성향에 따라 사용자가 임의로 설정할 수 있다.
만일 속도 제한 카메라가 설치되어 속도를 감시하는 경우라면, 현재 주행 중인 속도를 제한 속도 이하로 줄이기 위해서 S114 단계에서 모터링 및 리제너레이션을 오프 시킨다. 그러면 전기 자동차는 무동력 상태로 진행되어 감속 운행될 수 있다.
만일 속도 제한이 없는 경우라면, 전기 자동차를 일반적으로 주행함에 있어서, 전기 자동차의 운동 에너지를 이용하여 주행하는 글라이딩 모드(활주 모드)로 설정할 것인지 문의한다(S115). 이러한 단계는 주행 경로 상에 평탄로 또는 구배가 있는 내리막길에서 무동력 주행량을 늘리기 위해서 반복될 수 있는 제어 로직이다.
동력 주행을 해야 하는 로드 상태에서는 글라이딩 모드로 설정하지 않고, 도 2의 S12 단계로 진행되어 주행하면서, 운행 중인 전기 자동차에 대한 에코 운전 과정의 다양한 정보들이 표시부에 디스플레이 될 수 있다.
만일 로드 상태가 무동력 주행(타행 주행)이 가능한 경우여서 글라이딩 모드로 설정되면, 펄스 모터링(S116)과 모터링 및 리제너레이션 오프(S118)의 과정을 반복하면서 주행될 수 있다. 즉, 차속이 미리 설정한 속도 이상으로 고속인지 판단하여(S117) 고속 주행이라면 모터링과 리제너레이션을 오프시켜 무동력 주행량을 늘릴 수 있다. 그리고 차속이 고속이 아닌 경우라면 다시 펄스 모터링을 유지할 수 있다.
모터링과 리제너레이션을 오프시켜 무동력 타행 주행을 할 경우(S118)라도, 차량과 노면의 마찰력으로 결국 전기 자동차의 속도가 현저하게 떨어지게 마련인데, 차속이 미리 설정한 소정의 속도 이하로 떨어지는지 판단할 수 있다(S119). 차속의 소정의 기준 속도 이하로 떨어지게 되면 다시 펄스 모터링 구동하여 차량 속도를 증가시키고, 차속이 상기 기준 속도 이하로 떨어지지 않는다면 계속 모터링과 리제너레이션을 오프시켜 무동력 주행을 유지한다.
이렇게 글라이딩 모드로 반복되는 제어 로직을 이용하여 차량 속도를 상한과 하한의 일정 속도 범위 내로 유지하기 때문에, 본 발명의 에코 운전 시스템의 지원 방법에 따르면, 친환경 경제 운전을 위해 최적으로 선택된 주행 경로에서 실제 운전시 전기 자동차의 무동력 주행량을 최대한 늘릴 수 있고 그로 인해 구동 소비 전력을 최소화하여 경제적인 운전을 할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 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 가진 자라면 이로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
10: 정보 수집부 20: 정보 송수신부
30: 제어 로직부 40: 경로 설정부
50: 차량 구동 제어부 60: 차량 상태 감시부
70: 정보 저장부

Claims (9)

  1. 전기 자동차의 외부 또는 차량 자체 정보를 취득하는 정보 수집부,
    상기 수집된 정보를 바탕으로 목적지에 대한 경로 설정과 전기 자동차의 운행 중 구동 제어를 위한 제어 로직 및 설정 모델을 생성하는 제어 로직부,
    상기 경로 설정에 대한 제어 로직 및 설정 모델을 바탕으로 목적지에 대한 복수의 주행 경로를 설정하고, 상기 복수의 주행 경로 중 에너지 효율이 높은 추천 주행 경로를 설정하는 경로 설정부, 및
    상기 차량 구동 제어 로직 및 설정 모델을 바탕으로 상기 경로 설정부에서 설정된 추천 주행 경로에 따라 실제 주행 시 전기 자동차 내의 차량 상태를 감시하여 차량 구동을 제어하는 차량 구동 제어부를 포함하고,
    상기 경로 설정부 및 차량 구동 제어부에서 각각 생성하는 주행 경로 정보 및 실제 주행 시 운전 차량의 구동 제어 정보가 상기 정보 수집부에 전달되는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 정보 수집부에 수집되는 정보는,
    차량 운동 정보, 연비 정보, 배터리 정보, 차량 상태 정보를 포함하는 차량 자체 정보,
    3차원 지도 정보, 도로 정보, 교통 정보를 포함하는 지리 정보, 및
    상기 차량 자체 정보와 상기 지리 정보를 제외한 정보들로서 전기 자동차를 운전하는 운전자에 대한 상태 정보, 및 주행 중의 기상 정보를 포함하는 기타 정보를 포함하는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 로직부에서 생성되는 설정 모델은,
    차량과 환경 상태에 대응하는 소정의 차량 운동 모델, 연비 모델, 차량 열부하 모델, 차량 열에너지 모델, 및 횡풍 모델에 의한 에너지 프로파일을 반영한 차량 주행의 파워트레인 제어 모델인 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 구동 제어부는 전기 자동차의 모터 및 인버터의 토크맵 효율, 주행 도로의 제한 속도, 및 글라이딩 모드를 유지하는 차량 부품의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 차량 구동 제어부는, 상기 글라이딩 모드를 반복하여 운행하기 위한 제어 로직을 상기 제어 로직부를 통해 전달받는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 시스템.
  6. 전기 자동차의 외부 또는 차량 자체 정보를 취득하여 목적지에 대한 복수의 주행 경로를 설정하는 단계,
    상기 복수의 주행 경로 정보를 운전자에게 제공하여 경로에 대한 친숙도를 문의하는 단계,
    상기 운전자의 친숙도에 따라 3차원 지리 정보를 보강하고, 상기 전기 자동차의 차량 상태 정보를 융합하여 상기 운전자 및 차량 상태에 적용되는 1차 로드 프로세스 및 그에 따른 1차 운전 스케줄을 산출하는 단계,
    상기 1차 로드 프로세스에 운전자 정보, 실시간 기상 정보, 및 실시간 교통 정보를 포함하는 실시간 상황 정보를 반영하여 2차 로드 프로세스 및 그에 따른 2차 운전 스케줄을 산출하는 단계,
    상기 2차 운전 스케줄과 대응하여 상기 복수의 주행 경로 중 에너지 효율이 높은 추천 주행 경로를 선정하는 단계, 및
    상기 추천 주행 경로를 상기 2차 운전 스케줄에 따라 실제 운행 시 운행 중인 차량의 상태를 감시하여 차량 구동을 제어하는 단계를 포함하는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 차량 구동 제어 단계는,
    상기 추천 주행 경로로 실제 운행 중인 차량의 모터 및 인버터의 토크맵 효율을 조절하는 단계,
    상기 토크맵 효율이 소정의 기준 효율 이상인 경우, 운행 중 제한 속도의 범위 내로 주행을 제어하는 단계, 및
    상기 추천 주행 경로 중 무동력 주행 가능한 도로에서 글라이딩 모드로 전환되어 차량 구동을 제어하는 단계를 포함하는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 글라이딩 모드에서 차량 구동을 제어하는 단계는,
    펄스 모터링 단계와 모터링 및 리제너레이션 오프 단계를 반복하여 소정의 차속 범위를 유지하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 운전자에게 제공되는 상기 복수의 주행 경로 정보는 소정의 거리 단위로 분할된 경로 세그먼트에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 친환경 드라이빙 운전자 지원 방법.
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