KR20140107587A

KR20140107587A - 규칙 및/또는 비용에 기초하여 차량의 속도를 제어하기 위한 방법 및 모듈

Info

Publication number: KR20140107587A
Application number: KR1020147020630A
Authority: KR
Inventors: 오스카 요한쏜; 마리아 쇠데르그렌; 프레드릭 로스
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-09-04
Also published as: EP2794328A4; KR101607248B1; CN104010863A; BR112014012324A2; WO2013095237A1; SE536271C2; EP2794328A1; US9511668B2; SE1151256A1; RU2014130024A; US20140350820A1

Abstract

본 발명은 차량의 속도를 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, - 차량을 위한 설정 속도(v_set)를 획득하고, - 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 노정에 대한 시야를 결정하되, 하나 이상의 경로 구간들을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 갖는 시야를 결정하고, - 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에, - 기준 속도(v_ref)로서 설정 속도(v_set)가 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 시야를 따라 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계와, - 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와, - 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 시야를 따라 차량 속도의 제2 예측치(v_{pred_Tnew})를 생성하는 단계와, - 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와, - 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 기초하여, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를 실행하고, - 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템 내에서 사용하는 것을 특징으로 한다.

Description

규칙 및/또는 비용에 기초하여 차량의 속도를 제어하기 위한 방법 및 모듈{METHOD AND MODULE FOR CONTROLLING A VEHICLE'S SPEED BASED ON RULES AND/OR COSTS}

본 발명은, 청구범위 독립항의 전제부에 따라, 차량의 예측 속도에 기초하여 차량의 속도를 제어하기 위한 방법 및 모듈에 관한 것이다.

근래에는 모터 차량, 예를 들면 승용차, 트럭 및 버스에 크루즈 컨트롤(cruise control)이 일반화되어 있다. 크루즈 컨트롤의 목적은 미리 설정된 일정한 속도를 달성하는 것이다. 이는, 감속(retardation)을 방지하기 위하여 엔진 토크를 조정하거나, 내리막 주행(downhill run) 시에 차량이 자체 중량에 의하여 가속될 경우에 제동 기능을 적용함으로써 실시된다. 크루즈 컨트롤의 보다 일반적인 목적은 차량의 운전자를 위하여 편리한 운전성 및 향상된 승차감을 제공하는 것이다. 일반적으로, 크루즈 컨트롤이 구비된 차량의 운전자는, 평탄한 도로(level road)에서 자신이 원하는 차량의 유지 속도로서, 설정 속도(set speed)(v_set)를 선택한다. 이때에, 크루즈 컨트롤은 엔진의 제어를 위하여 사용되는 기준 속도(reference speed)(v_ref)를 차량의 엔진 시스템에 제공한다. 따라서, 설정 속도(v_set)는 크루즈 컨트롤로의 입력 신호로서 간주될 수 있고, 기준 속도(v_ref)는 크루즈 컨트롤로부터의 출력 신호로서 간주될 수 있으며 엔진의 제어를 위하여 사용된다.

근래의 통상적인 크루즈 컨트롤(CC)은 일반적으로 차량의 운전자에 의하여 설정 속도(v_set)의 형태로 설정된 일정한 기준 속도(v_ref)를 유지하며, 따라서 여기에서 설정 속도는 예를 들면 운전자에 의하여 선택된 소망 속도이고, 근래의 일반적인 크루즈 컨트롤에 있어서, 기준 속도는 일정하고 설정 속도와 동일하다(즉, v_ref = v_set). 기준 속도(v_ref)의 값은 차량이 이동하는 중에 운전자에 의하여 조정될 때에만 변한다. 이때에, 가능하다면 차량의 속도가 기준 속도(v_ref)에 상응하도록, 기준 속도(v_ref)는 차량을 제어하는 제어 시스템으로 전송된다. 차량에 자동 기어변속(gearchange) 시스템이 구비되어 있으면, 차량이 기준 속도(v_ref)를 유지할 수 있도록, 즉 소망 설정 속도(v_set)를 유지할 수 있도록, 기어는 기준 속도(v_ref)에 기초하여 그 시스템에 의하여 변속될 수 있다.

구릉 지역(hilly terrain) 내에서, 크루즈 컨트롤 시스템은 오르막(uphill)과 내리막(downhill)에서 설정 속도(v_set)를 유지하려고 할 것이다. 이는, 특히 차량이 구릉의 정상(crest)을 지나 내리막(downgrade)으로 진입하면서 가속되는 현상을 일으킬 수도 있다. 따라서, 설정 속도(v_set)를 초과하는 것을 방지하기 위하여 제동될 필요가 있거나, 정속 브레이크(constant speed brake)가 작동하는 속도(v_kfb)에 도달하는데, 이는 연료-낭비적(fuel-expensive) 차량 운전 방식이다. 차량이 구릉의 정상에서 가속되지 않는 경우에도, 내리막에서 설정 속도(v_set) 또는 정속 브레이크의 작동 속도(v_kfb)를 초과하는 것을 방지하기 위하여 제동될 필요가 있다.

특히 구릉지의 도로에서 연료 소모를 감소시키기 위하여, 스카니아(Scania)의 에코크루즈®(Ecocruise®)와 같은 경제적인 크루즈 컨트롤이 개발되어 왔다. 이러한 크루즈 컨트롤은 차량의 현재 주행 저항을 예측하며, 과거의 주행 저항(historical running resistance)에 관한 정보도 구비한다. 경제적인 크루즈 컨트롤에는 지형 정보를 포함하는 지도 데이터가 제공될 수도 있다. 따라서, 차량은 예를 들면 GPS에 의하여 지도 상에서의 위치가 확인되며, 전방의 도로를 따라서 주행 저항이 예측된다. 따라서, 차량의 기준 속도(v_ref)는 연료 절감을 위하여 여러 유형의 도로에 대하여 최적화될 수 있으며, 이 경우에 기준 속도(v_ref)는 설정 속도(v_set)와 다를 수 있다. 이러한 사양은 운전자에 의해 선택된 설정 속도(v_set)와 기준 속도(v_ref)가 서로 다르더라도 허용되는 크루즈 컨트롤, 즉 기준 속도-조정형(reference speed-regulating) 크루즈 컨트롤에 관한 것이다.

경제적인 크루즈 컨트롤의 또 다른 개발의 일례는 "선견형" 크루즈 컨트롤("look ahead" cruise control, LACC)로서, 기준 속도(v_ref)를 결정하기 위하여, 전방 도로의 구역의 지식, 즉 전방 도로의 특성의 지식을 이용하는 전략적 형태의 크루즈 컨트롤이다. 따라서, LACC는 기준 속도-조정형 크루즈 컨트롤의 일례이며, 더욱 연료 절감을 달성하기 위하여, 기준 속도(v_ref)는 운전자에 의해 선택된 설정 속도(v_set)와 다르더라도 소정 범위 [V_min, V_max] 내에서 허용된다.

전방 도로 구역의 지식은, 예를 들면 주요 지세(prevailing topology), 도로 굴곡, 교통 상황, 도로 공사(roadwork), 교통 밀도(traffic density) 및 도로의 상태에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이는 전방 구역에서의 속도 제한 및 도로 변의 교통 표지를 또한 포함할 수 있다. 그와 같은 지식은 예를 들면 위치 정보, 예를 들면 GPS(범지구 측위 시스템) 정보, 지도 정보 및/또는 지형도(topographical map) 정보, 일기 예보, 차량들 사이에 통신되는 정보 및 무선(radio)으로 제공되는 정보로부터 이용 가능하다. 이러한 모든 정보는 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 전방의 도로에서의 속도 제한에 관한 정보는, 제한 속도가 더 낮은 구역에 이르기 전에 차량의 속도를 저하시킴으로써 연료 효율적 감속을 달성하기 위하여 사용될 수 있다. 유사하게, 예를 들면 전방의 환상교차로(roundabout) 또는 교차로(intersection)를 나타내는 도로 표지의 지식은, 차량이 환상교차로 또는 교차로에 이르기 전에 제동함으로써 연료 효율적 제동을 달성하기 위하여 사용될 수도 있다.

LACC 크루즈 컨트롤은, 예를 들면 가파른 오르막(steep upgrade) 전에, 기준 속도(v_ref)가 설정 속도(v_set)를 초과하는 수준까지 증가될 수 있게 하는데, 그 이유는 차량이 그와 같은 경사로에서 엔진 성능에 비하여 높은 트레인 중량(train weight)으로 인하여 속도를 상실할 것으로 예상되기 때문이다. 유사하게, 가파른 내리막 전에는, 차량이 높은 트레인 중량으로 인하여 그와 같은 내리막에서 가속될 것으로 예상되므로, LACC 크루즈 컨트롤은 기준 속도(v_ref)가 설정 속도(v_set) 미만의 수준까지 감소되는 것을 가능하게 한다. 여기에서의 개념은, 차량이 내리막 주행을 시작하는 속도를 감소시키면, (내리막 전에 분사된 연료의 양에 반영되는 바와 같이) 제동 시에 소실되는 에너지 및/또는 공기 저항 손실을 감소시킬 수 있다는 것이다. 따라서, LACC 크루즈 컨트롤은 실질적으로 이동 시간(journey time)에 영향을 미치지 않으면서 연료 소모를 감소시킬 수 있다.

지형 정보를 이용하는 공지의 크루즈 컨트롤의 예는, 에릭 헬스트롬(Erik Hellstroem)에 의한 "대형 트럭 내의 모델 예측형 크루즈 컨트롤을 위한 도로 지형의 명시적 이용(Explicit use of road topography for model predictive cruise control in heavy trucks)"이라는 제목의 문헌(ISRN: LiTH-ISY-EX -- 05/3660 -- SE)에 기재되어 있다. 여기에서, 크루즈 컨트롤은 실시간 최적화에 의하여 실시되며, 최적화 기준을 규정하기 위하여 비용 함수가 사용된다. 여기에서, 다수의 여러 해결안이 연산되고 평가되며, 비용을 최소화하는 해결안이 채용된다. 상당한 양의 연산이 수반되므로, 이를 실행할 프로세서는 대용량을 필요로 한다.

크루즈 컨트롤을 위한 다른 공지의 해결안에 있어서는, 그 대신에 차량의 예정 경로를 따르는 하나의 해결안으로부터 반복 연산하는 선택에 의하여, 가능한 해결안의 수가 감소되어 왔다. 그러나, 노정(itinerary)의 지형, 차량의 중량 및 엔진 성능은, 기준 속도(v_ref)를 결정하기 위한 프로세서 부하(process load)의 관점에서 다양하고 과중한 요구를 초래할 수 있다. 예를 들면, 적재량이 많은 중-고 출력(medium-high power output) 트럭이 구릉지 도로를 이동할 때에는, 비교적 평지 도로를 이동하는 고출력의 경량 적재 트럭에 비하여, 더욱 많은 연산이 필요하다. 그 이유는 첫 번째 경우에는 트럭이 각 내리막에서 가속되고 각 오르막에서 감속될 가능성이 높기 때문이며, 반면에 두 번째 경우에 트럭은 도로가 실질적으로 평탄하다는 것을 감지할 것이다.

따라서, 이미 공지된 해결안이 적용될 경우에, 프로세서 부하가 여러 상황에서 크게 변동될 수 있기 때문에, 내장 시스템의 프로세서에는 비교적 많은 요건이 부여된다. 예를 들면, 프로세서의 용량은 제한된 시간 내에 다수의 연산이 실행되어야 하는 경우를 신속히 처리하기에 충분할 필요가 있다. 따라서, 사용되는 프로세서 시간의 제한적 일부 시간 동안에만 그와 같은 경우가 발생한다는 점에도 불구하고, 프로세서는 그와 같은 경우에 대비하도록 용량이 설정되어야 한다.

본 발명의 목적은, 사용되는 연료의 양이 최소화될 수 있도록 차량의 속도를 제어하고, 특히 프로세서 부하가 감소하고 시간에 대하여 더욱 균일해지도록 차량의 속도를 제어하기 위한 개선된 시스템을 제안하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 이전에 공지된 경제적 및/또는 기준 속도-조정형 크루즈 컨트롤에 비하여 더욱 예측 가능하게 거동하는 간단한 크루즈 컨트롤을 제안하는 것이다.

본 발명의 한 태양에 따르면, 위에 기재된 목적들 중 적어도 하나는 차량의 속도를 제어하기 위한 전술한 방법에 있어서 이하의 구성을 특징으로 하는 방법을 적용함으로써 달성되는데, 그 방법은,

- 차량을 위한 설정 속도(v_set)를 획득하고,

- 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 노정(itinerary)에 대한 시야(horizon)를 결정하되, 하나 이상의 경로 구간(route segment)을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치(characteristic)를 갖는 시야를 결정하고,

- 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에,

- 설정 속도(v_set)가 기준 속도(v_ref)로 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 시야를 따라 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계와,

- 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와,

- 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 시야를 따라 차량 속도의 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew)를 생성하는 단계와,

- 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와,

- 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 기초하여, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를 실행하고,

- 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템 내에서 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 태양에 따르면, 위에 기재된 목적들 중 적어도 하나는 차량의 속도를 제어하기 위한 전술한 모듈에 있어서 이하의 구성을 특징으로 하는 모듈을 이용함으로써 달성되는데, 그 모듈은,

- 차량을 위한 설정 속도(v_set)를 수신하도록 구성된 입력 유닛과,

- 하나 이상의 경로 구간을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 갖는 노정에 대한 시야를 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 결정하도록 구성된 시야 유닛(horizon unit)과,

- 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 기초하여, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를 수행하도록 구성된 연산 유닛과,

- 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템에 제공하는 제공 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

위에 기재된 방법을 적용하고 그리고/또는 위에 기재된 모듈을 이용함으로써, 각 시뮬레이션 사이클 중에 일정한 속도(rate)(f)로 유사한 수의 예측이 이루어지므로, 차량의 속도의 제어는 실질적으로 일정한 프로세서 부하를 발생시킨다. 본 발명에 따르면, 프로세서 부하는 차량의 출력과 중량 및 도로 지형의 특성에 무관하다. 연산을 수행하는 프로세서는 여기에서 시간에 따라 얼마만큼의 프로세서 전력(process power)이 필요한지를 인지하고 있으며, 이는 시간에 따라 충분한 프로세서 전력을 배분하는 것을 매우 용이하게 한다. 따라서, 프로세서 부하는 지형이 다른 여러 상황에서 실질적으로 유사하며, 차량의 엔진 토크와는 무관하기도 하다. 이는 연산을 수행하는 프로세서가 최악의 가정적 상황과 관련된 피크에 대비할 필요 없이 용량이 설정될 수 있다는 것을 의미한다. 프로세서는 그 대신에 균일한 프로세서 부하에 대응하도록 용량이 설정될 수 있다. 따라서, 프로세서 비용이 절감될 수 있고, 그에 따라 차량의 제조 비용도 감소한다.

시야를 따라 전방으로의 차량 속도 변화, 즉 2개의 다른 차량 운전 방식에 대하여 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc) 및 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 변화만이 예측되므로, 프로세서 부하가 비교적 작아진다. 이에 후속하여, 2개의 예측 운전 모드의 결과, 즉 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc) 및 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 의존하여, 차량의 속도를 조정하는 데에 사용될 기준 값이 선택된다.

다른 소정의 토크(T)에서, 예를 들면 차량을 감속하는 최소 토크 또는 차량을 가속하는 최대 토크에서 차량의 속도를 예측함으로써, 시스템은 차량의 속도를 조정함에 있어서 어느 기준 값이 사용되어야 하는지를 평가할 수 있다. 여러 실시 형태들은, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 한계 값(v_max, v_min) 초과/미만이면, 차량 속도의 제어에 있어서 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-n) 중에 결정된 기준 값을 이용한다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 차량 속도를 조정하는 데에 사용되는 기준 값은 적어도 하나의 규칙(rule)에 기초한다. 따라서, 이러한 규칙 또는 규칙들은 어떻게 기준 값을 선택할 것인지를 규정한다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 이러한 규칙들 중 적어도 하나로서, 제2 비교에서의 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하거나 제2 하측 한계 값(v_min) 미만이면, 차량 속도를 조정하는 데에 기초가 되는 기준 값은 설정 속도(v_set)에 해당하는 값이다.

한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도에 대한 최소 값이 제2 하측 한계 값(v_min)과 같거나 크고, 제2 예측 차량 속도에 대한 최대 값이 설정 속도(v_set)와 관련된 추가 상측 한계 값(further upper limit value)(v_max2)과 같거나 크면, 기준 속도(v_ref)는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 결정된다. 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도에 대한 최대 값이 상측 한계 값(v_max)과 같거나 크고, 제2 예측 차량 속도에 대한 최소 값이 설정 속도와 관련된 추가 하측 한계 값(v_min2)과 같거나 작으면, 기준 속도(v_ref)는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 결정된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 본 발명의 방법에 따라 실행되는 시뮬레이션은 비용 함수(cost function)의 사용에 의하여 평가된다. 비용은 여기에서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및/또는 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대하여 연산된다. 다시 말하자면, 비용은 여기에서 이러한 2개의 다른 모의 운전 모드에 대하여 연산된다. 이러한 평가에는, 차량 속도 프로파일(v), 에너지 소비량(E) 및 이동 시간(t) 중에서 적어도 하나의 연산에 기초하는 적어도 하나의 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)가 사용된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 차량 속도를 조정하는 데에 사용되는 기준 값은 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new) 사이의 제4 비교에 기초하여 결정된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 상이한 최종 속도에 도달하면, 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new) 중에서 적어도 하나에 페널티(penalty)가 부가될 수 있다. 여기에서, 이와 같은 제2 및 제3 예측 속도가 동일한 최종 속도에 도달하지 않을 경우에, 비교되는 상이한 최종 속도를 보상하기 위하여, 페널티가 부가된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태들은 청구범위 종속항들 및 상세한 설명에 기재되어 있다.

이하에는 첨부 도면과 관련하여 본 발명이 설명되어 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 모듈을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 방법을 위한 흐름도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 시뮬레이션 사이클 중에 예측된 속도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 다수의 시뮬레이션 사이클을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 차량의 예측 속도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 방법을 위한 흐름도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 차량의 예측 속도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 차량 속도의 여러 예측에 대하여 상이한 최종 속도를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 차량의 예측 속도를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 한 태양에 따라 차량의 속도를 제어하기 위한 모듈을 나타낸다. 모듈은 차량에 대한 소망 속도, 즉 설정 속도(v_set)를 수신하도록 구성된 입력 유닛을 포함한다. 운전자는, 예를 들면 차량이 운전자의 소망 속도를 유지하도록, 속도(v_set)를 설정할 수 있다. 모듈은 지도 데이터와 위치 데이터에 의하여 노정에 대한 시야(H)를 결정하도록 구성된 시야 유닛을 또한 포함한다. 시야(H)는 경로 구간들로 이루어지며 각 구간에 대하여 적어도 하나의 특성치를 구비한다. 구간의 특성치의 가능한 일례는 라디안(radian) 단위의 구간의 구배(α)이다.

본 발명의 설명에 있어서는, 차량에 대한 위치 데이터를 결정하기 위하여 GPS(범지구 측위 시스템)가 사용되지만, 전문가라면 이러한 데이터를 제공하기 위하여 다른 유형의 범지구적 또는 지역적 측위 시스템이 고려될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 그와 같은 측위 시스템은 차량의 위치를 결정하기 위하여 예를 들면 무선 수신기를 이용할 수도 있다. 차량은 주위를 주사하고 그에 따라 위치를 결정하기 위하여 센서를 사용할 수도 있다.

도 1은 지도(지도 데이터) 및 GPS(위치 데이터)로부터 노정에 관한 정보가 모듈에 어떻게 제공되는지를 나타낸다. 노정은 예를 들면 CAN(제어기 영역 네트워크(controller area network)) 버스를 통하여 축차적으로 모듈에 전송된다. 모듈은 조정을 위하여 기준 값을 사용하는 하나 이상의 제어 시스템으로부터 분리될 수 있거나 그 일부일 수 있다. 그와 같은 제어 시스템의 일례는 차량의 엔진 제어 시스템이다. 대안적으로, 지도 및 측위 시스템을 처리하는 유닛은, 조정을 위하여 기준 값을 사용하는 시스템의 일부일 수 있다. 모듈 내에서, 노정의 분할정보(bit)는 시야 유닛에서 취합되어 시야를 구성하고, 프로세서 유닛에 의하여 처리되어 내부 시야(internal horizon)를 생성하며, 이에 기초하여 제어 시스템은 조정을 수행할 수 있다. 시야는 그 후에 GPS 및 지도 데이터를 구비하는 유닛으로부터의 노정의 새로운 분할정보에 의하여 연속적으로 보완되어, 소망 길이의 시야를 유지한다. 따라서, 차량이 이동 중일 때에, 시야는 연속적으로 갱신된다.

CAN은 차량 내에서의 사용을 위하여 특별히 개발된 직렬 버스 시스템이다. CAN 데이터 버스는 센서, 조정 구성요소, 액추에이터, 제어 장치 등 사이의 디지털 데이터 교환을 가능하게 하며, 2개 이상의 제어 장치가 소정 센서로부터의 신호에 접속함으로써 신호를 이용하여 신호에 연결된 구성요소들을 제어할 수 있도록 보장한다. 도 1에 도시된 유닛들 사이의 각 연결은 케이블, 데이터 버스, 예를 들면 CAN(제어기 영역 네트워크) 버스, MOST(미디어 지향성 시스템 전송(media orientated system transport)) 버스, 또는 기타 버스 구성, 또는 무선 연결 중에서 하나 이상의 형태를 가질 수 있다.

모듈은, 미리 설정된 속도(f)로 실시되는 N개의 시뮬레이션 단계들을 각각 포함하는 다수의 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에, 각각의 시뮬레이션 사이클 내에서, 소망 속도(v_set)가 기준 속도(v_ref)로서 부여되었을 때에 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 시야를 따라 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)를 생성하도록 구성된 연산 유닛을 또한 포함하며, 제1 예측치는 상기 경로 구간의 특성치에 의존한다. 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc) 사이에 제1 비교가 또한 실행된다.

그 후에, 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 차량 엔진 토크(T)에 기초하여, 시야를 따라 차량 속도의 제2 예측치(v_{pred_Tnew})가 생성된다. 따라서, 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서 차량 속도의 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew)가 생성되면, 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)은 여기에서 이전 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 제1 비교를 사용한다.

제2 비교에서, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 차량의 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max)과 비교된다. 이어서, 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 기초하여 차량이 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값이 결정된다.

모듈은 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템으로 예를 들면 전송함으로써 제공하도록 구성되며, 차량은 그 후에 이 기준 값에 기초하여 조정된다. 속도의 예측치가 어떻게 생성되는지에 대해서는 이하에 더욱 상세히 설명되어 있다.

모듈 및/또는 연산 유닛은, 본 발명에 따른 방법의 모든 연산, 예측 및 비교를 실행하도록 구성된 프로세서 및 메모리 유닛을 적어도 포함한다. 여기에서 프로세서라 함은, 프로세서인 마이크로컴퓨터, 예를 들면 디지털 신호 처리를 위한 회로(디지털 신호 프로세서, DSP) 또는 미리 정해진 특정 기능을 갖는 회로(용도 특정형 집적회로(application specific integrated circuit, ASIC))를 의미한다. 연산 유닛은 메모리 유닛에 연결되며, 메모리 유닛은 예를 들면 연산 유닛이 필요로 하는 저장 프로그램 코드 및/또는 저장 데이터를 연산 유닛에 제공하여, 연산 유닛이 연산을 수행할 수 있게 한다. 연산 유닛은 연산의 일부 결과 또는 최종 결과를 메모리 유닛 내에 저장하도록 또한 구성된다.

본 발명에 따른 차량 속도의 제어를 위한 방법 및 여러 실시 형태들은 컴퓨터 프로그램 내에서 실시될 수도 있으며, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 내에서 예를 들면 상기 프로세서 내에서 실행되면, 컴퓨터 프로그램에 의하여 컴퓨터가 본 발명의 방법을 적용하게 된다. 컴퓨터 프로그램은 일반적으로 디지털 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 가지며, 적절한 메모리, 예를 들면 ROM(판독-전용 메모리), PROM(프로그래밍 가능한 판독-전용 메모리), EPROM(소거 가능한 PROM), 플래시 메모리, EEPROM(전기적 소거 가능한 PROM), 하드 디스크 유닛 등을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품의 컴퓨터-가독형 매체 내에 수용된다.

도 2는 본 발명의 한 실시 형태에 따라 차량의 속도를 제어하기 위한 방법의 단계들에 대한 흐름도이다. 본 방법은, 차량이 유지하도록 소망되는 설정 속도로서 v_set를 획득하는 제1 단계(A)와, 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 구비하는 경로 구간들을 포함하는 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 노정에 대한 시야가 결정하는 제2 단계(B)를 포함한다.

본 발명에 따르면, 그 후에 시야의 길이를 따라 다수의 시뮬레이션 사이클이 실행된다. 시뮬레이션 사이클(s_j)은 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계들을 포함하며, 각 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 이하의 단계들이 실시된다.

C1) 기준 속도(v_ref)로서 소망 속도(v_set)가 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 시야를 따라 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계.

C2) 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)와, 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)의 제1 비교를 실행하는 단계.

C3) 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존할 경우에, 시야를 따라 차량 속도의 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew)를 생성하는 단계. 따라서, 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에, C1)에 따른 예측치 및 C3)에 따른 예측치는 도 2에 도시된 바와 같이 병행적으로 생성된다. 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _acc)와 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)의 제1 비교의 결과는, 이번 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 차량 속도의 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew)를 생성하는 데에 사용될 토크(T)를 결정한다.

C4) 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)와, 차량의 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max)의 제2 비교를 실행하는 단계.

C5) 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 기초하여, 차량 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계.

추가 단계 D)로서, 상기 적어도 하나의 기준 값은 그 후에 차량의 제어 시스템으로 예를 들면 CAN 버스를 통하여 전송됨으로써 제공되어 차량 내에서 사용되며, 상기 적어도 하나의 기준 값에 따라 차량의 속도가 조정된다.

상기 적어도 하나의 기준 값을 결정할 때에, 본 발명에 따른 방법에 의하면, 일정하게 미리 설정된 프로세서 부하가 발생한다.

따라서, 설정 속도(v_set)는 소망 크루즈 컨트롤 속도와 관련된 운전자의 입력 신호이고, 적어도 하나의 기준 값은 차량 조정의 기초가 되는 값이다. 적어도 하나의 기준 값은 바람직하게는 기준 속도(v_ref), 기준 토크(T_ref) 또는 기준 엔진 속도(ω_ref)이다.

기준 속도(v_ref)는 엔진 제어 유닛의 속도 조정기(speed regulator)에 제공된다. 통상의 크루즈 컨트롤에 있어서는, 위에 언급된 바와 같이, 기준 속도(v_ref)는 설정 속도와 동일하다(즉, v_ref = v_set). 이때에 속도 조정기는 기준 속도(v_ref)에 기초하여 엔진의 토크 조정기로부터 필요 토크를 요구함으로써 차량의 속도를 제어한다. 적어도 하나의 기준 값이 기준 토크(T_ref)인 실시 형태에 따르면, 기준 값은 엔진 토크 조정기에 직접 전송될 수 있다. 적어도 하나의 기준 값이 기준 엔진 속도(ω_ref)인 실시 형태에서는, 기준 값은 엔진의 속도 조정기에 직접 전송될 수 있다.

이하에는 여러 예측 속도들이 어떻게 결정되는지에 관한 설명이 기재되어 있다.

주위로부터 차량에 작용하는 전체 힘(F_env)은 구름 저항(rolling resistance)(F_roll), 중력(F) 및 공기 저항(F_air)으로 이루어진다. 중력은 다음과 같이 계산된다.

F = m·g·α (식 1)

여기서 m은 차량의 중량이고, α는 라디안 단위의 도로 구배이다. 대체적으로 작은 각도만이 관련되므로, sin(α)는 α와 거의 같다.

공기 저항은 차량 속도의 제곱에 소정 인자(k)를 곱한 값으로 계산되며, 다음과 같다.

F_env = F_roll _, _present + m·9.82·α + k·v_i _-1 ² (식 2)

(식 3)

여기서 A는 산정된 차량 정면 면적이고, C_d는 물체의 유선 형상에 의존하는 저항 계수이고, ρ는 공기의 밀도이고, m은 중량 산정 시스템에 의하여 m_est로 산정된 차량의 중량이다. 주행 중의 구름 저항(F_roll _, _present)도 차량 내에서 연속적으로 F_roll _, _est로 산정된다. m_est 및 F_roll _, _est의 산정을 위해서는, 마리아 이바르손(Maria Ivarson)에 의한 "선견을 이용한 대형 트럭의 연료 최적형 동력-트레인 제어(Fuel Optimal Powertrain Control for Heavy Trucks Utilizing Look Ahead)"라는 제목의 논문(Linkoeping 2009, ISBN 978-91-7393-637-8)이 참조될 수 있다. v_i-1은 이전 시뮬레이션 단계에서의 차량의 예측 속도이다.

차량을 전방으로 추진하는 힘(F_drive)은 어떤 예측치가 생성되는지에 따라 달라진다. 이는, 한 실시 형태에 따르면, 통상의 크루즈 컨트롤에 비하여 차량을 가속하는 토크 또는 차량을 감속하는 토크로서 선택된다.

차량을 전방으로 추진하는 힘(F_drive)은 최대로 가능한 힘(최대 토크)과 최소한의 힘(최소 토크, 예를 들면 드래그 토크(drag torque)) 사이에서 선택될 수 있다. 그러나, 위에 기재된 바와 같이, 다음과 같은 범위 내에서 소망되는 어떤 힘이라도 실질적으로 사용하는 것이 가능하다.

F_min ≤ F_drive ≤ F_max (식 4)

따라서, 차량의 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _Tnew _{_} _ret) 및 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew _{_} _acc)는 최대 또는 최소 토크 이외의 토크에서 생성될 수 있다. F_max는, 엔진 속도의 함수로 표현되는 최대 가용 엔진 토크에 전체 변속비(transmission ratio)를 곱하고 유효 타이어 반경(r_wheel)으로 나눈 값으로 계산된다. 최소 힘(F_min)은 최대 힘(F_max)과 유사한 방식으로 계산되지만, 그 대신에 최소 토크가 사용된다.

(식 5)

(식 6)

여기서, n은 차량 엔진 속도이고, i_tot는 차량의 전체 변속비이다.

차량의 가속도(Acc)는 다음과 같이 주어진다.

Acc = (F_drive - F_env) / m (식 7)

한 실시 형태에 따르면, N 단계의 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 시뮬레이션 단계 C1 내지 C5는 차량의 속도에 의존하는 일정한 단계 길이를 갖는다. 각 시뮬레이션 단계의 길이(dP)는 다음과 같이 주어진다.

dP = K·v_init (식 8)

여기서, K는 시간 상수, 예를 들면 0.9s이고, v_init는 시뮬레이션의 시작 시에 주행 중의 차량 속도이다.

시뮬레이션 단계에 대한 시간(dt)은 다음과 같이 주어진다.

dt = dP/v_i _-1 (식 9)

여기서, v_i _- ₁는 이전 시뮬레이션 단계 i-1에서의 예측 속도이다.

속도 차이(dv)는 다음과 같다.

dv = Acc·dt (식 10)

시뮬레이션 단계에 대하여 소비된 에너지(dW)는 다음과 같다.

dW = dP·(F_drive - F_min) (식 11)

현재 시뮬레이션 단계에서 속도 v_i는 다음과 같다.

v_i = v_i _-1 + dv (식 12)

현재 시뮬레이션 단계에 대한 전체 시간(t_i)은 다음과 같다.

t_i = t_i _-1 + dt (식 13)

현재 시뮬레이션 단계에 대하여 소비된 전체 에너지(W_i)는 다음과 같다.

W_i = W_i _-1+ dW (식 14)

도 3은, 시야의 길이가 L 미터인 경우에, N개의 시뮬레이션 단계의 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 차량 속도가 어떻게 예측되는지를 나타낸다. 예측은 N개의 시뮬레이션 단계 후에, 즉 시뮬레이션 사이클(s_j) 후에 중단된다. 그 후에 새로운 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)이 다음 시간 샘플에서 개시된다. 각 시뮬레이션 사이클(s_j)은 미리 설정된 주파수(frequency)(f)를 갖는다. 100Hz의 주파수에서는, 예를 들면 초당 100개의 시뮬레이션 단계들이 실시된다. 각 시뮬레이션 단계의 길이는 예측의 시작 시의 차량의 속도(v_init)에 의존하므로, 시야의 예측 구간의 길이는 차량의 속도에 따라 변한다.

예를 들면, 80km/h(22.22m/s)에서, f = 100Hz이고 K = 0.9s이면, 시야는 길이가 2km가 되는데, 그 이유는 각 시뮬레이션 단계의 길이(dP)가 20m가 되고 100 단계가 경과하면 시야가 2km가 되기 때문이다. 도 3은 각 시뮬레이션 단계 i에서 예측된 새로운 속도(v_i)를 나타낸다. 여기에서 프로세서 부하는 일정해지고, 시뮬레이션 단계들 i의 수는 시뮬레이션 사이클(s_j)에 소요되는 시간을 결정한다. 시뮬레이션의 수는 주파수(f)에 의하여 결정되며, 이는 본 발명에 따라 미리 결정된 값이다. 따라서, 최대 프로세서 부하는 항상 미리 결정될 수 있으며, 이는 프로세서의 용량이 그에 따라 설정될 수 있다는 점에서 바람직하다. 따라서, 프로세서 부하는 도로 지형, 차량 중량 및 엔진 유형에 무관하다. 한 실시 형태에 따르면, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc) 및 제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 각각 N개의 값을 갖는 벡터일 수 있거나, 대안적으로 제1 예측 속도 및 제2 예측 속도에 대하여 최대 및 최소 값들만이 각 시뮬레이션 사이클(s_j)에서 저장될 수 있다.

도 4는 3개의 시뮬레이션 사이클(s_j _-1, s_j 및 s_j ₊₁) 및 각 사이클 중에 생성된 예측치를 나타낸다. 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc) 및 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 각 시뮬레이션 사이클에서 예측된다. 각 시뮬레이션 사이클 후에, 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)는 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과 비교되며, 위에서 설명되고 도 4에 "valt T"로 표시된 화살표에 의해 또한 도시되어 있는 바와 같이, 이 비교의 결과는 다음 시뮬레이션 사이클을 위한 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 결정하는 데에 사용될 토크(T)를 결정하기 위한 기초로서 사용된다. 이는 도 2의 흐름도에서의 단계 C2 및 단계 C3에 또한 도시되어 있으며, 토크(T)는 이번 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 단계 C2에서 결정되고 그 후에 다음 시뮬레이션 단계(s_j ₊₁)에서의 단계 C3에 제공된다. 이는 도 6에서의 단계 S2에 또한 도시되어 있으며, 이어서 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 크기에 따라서 각각의 단계 S21 및 단계 S31이 후속한다. 다시 말하자면, 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 단계 C3는 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1) 중에 결정된 토크(T)에 기초한다.

따라서, 각 시뮬레이션 사이클 중에 2개의 다른 차량 속도, 즉 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc) 및 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 예측된다.

이하에 더욱 상세하게 기재되어 예시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 시뮬레이션 사이클(s_j) 후에, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max)들 중 적어도 하나와 비교된다. 여기에서 적어도 하나의 기준 값의 값을 결정하기 위하여, 일련의 규칙들 중 적어도 하나가 사용된다.

한 실시 형태에 따르면, 그와 같은 규칙으로서, 기준 값은 설정 속도(v_set)에 대한 값으로 선택된다. 이 비교에 있어서, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 하측 한계 값(v_min)보다 작거나 제2 상측 한계 값(v_max)보다 크면, 차량은 설정 속도(v_set)에 기초하여 제어되어야 하는데, 다시 말하자면, 기준 값은 설정 속도(v_set)에 대한 값으로서 선택되어야 한다. 이는 도 6에서의 단계 S3에 도시되어 있으며, 단계 S22와 단계 32에서 어느 단계든지 비교의 결과가 "아니오"이면 단계 S3에 도달한다.

반면에, 단계 23과 단계 32에서의 비교에 있어서 어느 비교든지 결과가 "예"이면, 각각의 가속 또는 감속이 단계 23 또는 단계 33에서 평가된다. 따라서, 예를 들어 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max)에 의해 구획된 범위 내이거나 이 한계 값들 중 어느 하나와 동일하면, 본 방법은 도 6에서 각각의 단계 S23 또는 단계 S33으로 진행한다.

따라서, 다시 말하자면, 감속에 기초한 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 한계 값(v_min)보다 작지 않으면, 본 방법은 감속(속도의 저하)이 평가되는 단계 S33으로 진행한다.

단계 S33에서, 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 속도에 대한 최소 값이 하측 한계 값(v_min)과 같거나 크고, 제2 예측 속도에 대한 최대 값이 설정 속도(v_set)와 관련된 추가 상측 한계 값(v_max2)과 같거나 크면, 기준 속도(v_ref)는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 결정된다. 한 실시 형태에 따르면, 추가 상측 한계 값(v_max2)은 설정 속도와 상수(c₁)의 합에 해당한다(즉, v_max2 = v_set + c₁). 다른 실시 형태에 따르면, 추가 상측 한계 값(v_max2)은 설정 속도(v_set)에 인자(c₁)를 곱한 값에 해당한다(즉, v_max2 = v_set * c₁). 이 인자(c₁)는 예를 들면 1.02의 값을 가질 수 있으며, 추가 상측 한계 값(v_max2)이 설정 속도(v_set)보다 2% 높다는 것을 의미한다.

단계 S33에서, 한 실시 형태에 따르면, 감속에 기초한 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 하측 한계 값(v_min)보다 작고 그리고/또는 추가 상측 한계 값(v_max2)보다 작으면, 기준 속도(v_ref)는 설정 속도(v_set)에 해당하는 값으로 결정된다.

한 실시 형태에 따르면, 감속에 기초한 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 대한 최소 값이 제2 하측 한계 값(v_min)보다 크거나 같고, 감속에 기초한 제2 예측 차량 속도에 대한 최대 값이 추가 상측 한계 값(v_max2)보다 크거나 같으면, 단계 S33은 기준 속도(v_ref)를 제2 하측 한계 값(v_min)에 해당하는 값으로 결정한다. 이는 도 9에 개략적으로 도시되어 있다.

그 대신에, 가속에 기초한 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 하측 한계 값(v_min)보다 작지 않으면, 본 방법은 가속(속도의 증가)이 평가되는 단계 S23으로 진행한다.

단계 S23에서, 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도에 대한 최대 값이 상측 한계 값(v_max)과 같거나 작고, 제2 예측 차량 속도에 대한 최소 값이 설정 속도와 관련된 추가 하측 한계 값(v_min2)과 같거나 작으면, 기준 속도(v_ref)는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 결정된다. 한 실시 형태에 따르면, 추가 하측 한계 값(v_min2)은 설정 속도(v_set)에서 상수(c₂)를 감산한 값에 해당한다(즉, v_min2 = v_set - c₂). 다른 실시 형태에 따르면, 추가 하측 한계 값(v_min2)은 설정 속도(v_set)에 인자(c₂)를 곱한 값에 해당한다(즉, v_min2 = v_set * c₂). 이 인자(c₂)는 예를 들면 0.98의 값을 가질 수 있으며, 추가 하측 한계 값(v_min2)이 설정 속도(v_set)보다 2% 작다는 것을 의미한다.

한 실시 형태에 따르면, 가속에 기초한 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 상측 한계 값(v_max)보다 크고 그리고/또는 추가 하측 한계 값(v_min2)보다 크면, 단계 S23은 기준 속도(v_ref)를 설정 속도(v_set)에 해당하는 값으로 결정한다.

단계 S23에서, 한 실시 형태에 따르면, 가속에 기초한 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_max)보다 작거나 같고, 그 제2 예측 속도에 대한 최소 값이 추가 하측 한계 값(v_min2)보다 작거나 같으면, 기준 속도(v_ref)는 제2 상측 한계 값(v_max)에 해당하는 값으로 결정된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 기준 속도(v_ref)는 여기에서 추가 상측 한계 값(v_max2)에 해당하는 값을 향하여 증가할 수도 있다.

따라서, 각각의 시뮬레이션 사이클(s_j) 후에, 차량의 속도에 영향을 미치는 것이 설정 속도(v_set), 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 또는 다른 값인지가 결정된다. 결정된 속도를 나타내는 기준 값은, 기준 차량 속도, 기준 토크 또는 기준 엔진 속도의 형태를 가질 수 있으며, 차량의 속도를 제어함에 있어서 사용을 위하여 제어 유닛에 제공된다.

차량의 제어 시스템이 작동하는 데에 기초가 되는 하나 이상의 기준 값은 차량이 이동 중일 때에 연속적으로 결정된다. 기준 값은 바람직하게는 차량의 전방에 미리 결정된 소정의 거리에서부터 결정되고 그 후에 제어 유닛 내에서 동기화됨으로써, 주어진 상황에 대하여 연산된 기준 값이 적시에 설정된다. 제어 유닛이 차량을 조정함에 있어서 고려하는 그와 같은 거리의 예는 50 미터이다.

이하에는, 도 5 및 도 6과 관련하여 본 발명에 따른 한 실시 형태가 설명되어 있다. 도 5의 상측 부분은, 도로 프로파일이 도 5의 하측 부분에 도시된 바와 같은 경우에, 시야를 따라 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 달성되는 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)(두꺼운 선)를 나타낸다.

도 6의 흐름도는 제1 단계(S1)에서 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)가 어떻게 예측되는지를 나타낸다. N 단계 동안에 기준 값이 예측되었으면, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)는 제2 단계(S2)에 도시된 바와 같이 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과 비교된다. 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 하측 한계 값(v_lim1)보다 작으면 오르막이 확인되며, 제1 상측 한계 값(v_lim2)보다 크면 내리막이 확인된다.

오르막이 확인되면, 즉 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 도 5 내의 P1에서와 같이 제1 하측 한계 값(v_lim1) 미만으로 감소하면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 차량을 가속하는 토크(예를 들면, 최대 토크)로서 선택된다. 이는 도 6 내의 단계 S21에 설명되어 있으며(식 5를 또한 참조), 도 5 내에 파선으로 도시되어 있다. 그러나, 제2 예측 차량 속도는, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 하측 한계 값(v_lim1)보다 작았다는 것을 전제로 하여, 잠정적으로는 제1 상측 한계 값(v_lim2)을 초과하여 증가할 수도 있다.

반면에 내리막이 확인되면, 즉 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 도 5 내의 P2에서와 같이 제1 상측 한계 값(v_lim2)보다 증가하면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 차량을 감속하는 토크(예를 들면, 최소 토크)로서 선택된다. 이는 도 6에서의 단계 S31에 설명되어 있으며(식 6을 또한 참조), 도 5 내에 파선으로 도시되어 있다. 그러나, 제2 예측 차량 속도는, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 상측 한계 값(v_lim2)을 초과하였다는 것을 전제로 하여, 잠정적으로는 제1 하측 한계 값(v_lim1)보다 감소할 수도 있다. 한 실시 형태에 따르면, 도 1과 관련하여 위에 설명된 연산 유닛은 여기에 기재된 연산 및 비교를 실행하도록 구성된다.

위에 기재된 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르면, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)에 대하여 위에 기재된 분석에 의하여 언덕이 확인되면, 하나 이상의 어느 기준 값에 기초하여 차량이 조정되어야 하는지를 결정하기 위하여, 구체적인 규칙(rule)이 적용된다. 이러한 실시 형태에 따르면, 연산 유닛은 적어도 하나의 기준 값을 결정하기 위한 규칙을 사용하도록 구성된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 차량의 속도가 존재하여야 하는 범위를 규정하는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max)과 비교된다. 이러한 비교는 도 6에서의 단계 S22와 단계 32에서 실행된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 그와 같은 규칙으로서, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 하측 및 상측 한계 값에 의해 규정된 범위 내에 존재(즉, v_min ≤ v_pred _{_} _Tnew ≤ v_max)하면, 본 방법은 단계 S23 및 단계 S33으로 각각 진행하며, 이 단계에서, 차량에 부여된 기준 값은 제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 결정된다. 따라서, 차량의 속도가 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max)에 의하여 규정된 각각의 속도 한계들보다 증가하거나 감소하지 않도록 보장하는 것이 가능하다.

도 5의 상측 부분에서, 3개의 점선들은 어떻게 v_pred _{_} _Tnew가 가속 토크에 기초하여 예측되고 나서 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하는 것으로 또한 예측되는지를 나타낸다. 이러한 상황은 차량의 속도가 속도 한계(v_max)를 초과한다는 점에 바람직하지 않으므로, 도 6 내의 단계 S3에서 기준 값으로서 설정 속도(v_set)가 부여된다. 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하지 않는 것으로 예측되었을 때에만, 제2 예측 차량 속도를 나타내는 기준 값은 도 6 내의 단계 S23에 따라서 부여될 수 있다.

이는 도 6의 흐름도에 또한 도시되어 있다. 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 단계 S21에서 가속 토크에 기초하여 예측되면, 단계 S22에서 제2 상측 한계 값(v_max)과 비교된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 제2 상측 한계 값(v_max)보다 작거나 같으면 단계 S23에서 기준 값으로 부여된다. 제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하지 않는 것으로 예측되면, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 하측 한계 값(v_lim1) 미만으로 감소할 때의 시간 P1에서, 바람직하게는 기준 값으로서 제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 부여된다.

유사하게, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 감속 토크에 기초하여 예측되면, 단계 S32에서 제2 하측 한계 값(v_min)과 비교된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 제2 하측 한계 값(v_min)보다 크거나 같으면, 단계 S33에서 기준 값으로 부여된다. 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 하측 한계 값(v_min) 미만으로 감소하지 않는 것으로 예측되면, 바람직하게는 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과할 때의 시간에 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 부여된다.

다음 시뮬레이션 사이클에서, 본 방법은 S1부터 다시 시작된다. 연산을 수행하기 위한 시간, 즉 미리 결정된 속도(f)는, 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 본 발명 전체가 진행되도록 조정된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 차량이 감속 또는 가속되도록(최소 토크 또는 최대 토크에 도달하도록), 적어도 하나의 기준 값, 예를 들면 기준 속도(v_ref)에 보정치(offset)가 부여될 수 있다. 이때에, 하측 한계 값(v_min) 미만의 낮은 값을 기준 속도(v_ref)에 부여함으로써, 예를 들면 최소 토크가 부여될 수 있다. 예를 들면, 기준 속도(v_ref)에 v_min-k₁의 값이 부여될 수 있으며, 여기에서 k₁은 1km/h 내지 10km/h의 범위 내이다. 이에 따라 엔진의 제어 유닛은 엔진으로부터 드래그 토크를 요구할 것이다. 유사한 방식으로, 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하는 높은 값을 기준 속도(v_ref)에 부여함으로써, 최대 토크가 달성될 수 있다. 예를 들면, 기준 속도(v_ref)에 v_max+k₂의 값이 부여될 수 있으며, 여기에서 k₂는 1km/h 내지 10km/h의 범위 내이다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 통상의 크루즈 컨트롤에 따른 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 예측 중에 최고 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc _, _max) 및 최저 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc _, _max)가 결정되고 각각의 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과의 제1 비교에 사용되어, 제2 예측치의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)가 결정된다. 이 실시 형태에 따르면, 연산 유닛은 이러한 연산을 수행하도록 구성된다. 이 실시 형태를 이용하면, 전체 벡터가 아닌 스칼라만이 저장될 필요가 있고, 그에 따라 메모리 공간이 감소한다. 그 값들은 시뮬레이션 사이클(s_j)에 사용된 후에 저장될 필요도 없는데, 그 이유는 시야 내에서 후방으로 기준 값들의 조정이 실시되지 않기 때문이며, 이는 현재의 시뮬레이션 사이클(s_j) 후에 연산을 위하여 그 값들이 다시 사용되지는 않는다는 것을 의미한다. 이미 공지된 연산 알고리듬과의 비교는 프로세서 전력을 절약하며, 일정한 프로세서 부하를 달성하는 데에 도움이 된다. 유사하게, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 예측에 있어서 각각의 최고 및 최저 속도는 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 결정될 수 있다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 기준 값, 예를 들면 기준 속도(v_ref)는 제2 하측 한계 값(v_min) 또는 제2 상측 한계 값(v_max)으로 선택된다. 이러한 실시 형태는 기준 값에 일정한 보정치(k₁ 또는 k₂)의 부가 또는 이력(hysteresis)을 이용하는 위에 기재된 실시 형태의 대안이다. 따라서, 이러한 실시 형태는 돌발적 조정을 방지하거나 낮거나 높은 소정 토크를 달성하기 위하여 사용될 수 있다. 이는 속도 예측에 있어서 발생할 수 있는 오차에 대한 감도를 감소시키고, 제2 하측 한계 값(v_min) 미만으로 감소하지 않고 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하지도 않음으로써 운전자의 불만을 방지한다.

본 발명의 한 실시 형태는, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 예측함에 있어서, 즉 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 결정될 때에 예측될 제어 전략을 선택함에 있어서, 동력 트레인(즉, 엔진, 기어박스 및 최종 기어)의 효율 및 승차감/운전성을 고려한다. 엔진의 효율에 따라서 또는 요구되는 승차감에 기초하여, 토크(T)를 크기 및/또는 시간에 대하여 결정하면, 제2 예측 차량 속도의 크기가 변경되며, 쾌적하고 경제적인 크루즈 컨트롤이 달성될 수 있다. 이 실시 형태는, 예를 들면 엔진이 소정 엔진 속도에서 소정 토크를 나타내야 한다는 규칙이나 소정 한계 값보다 가속을 일으키는 토크는 절대로 허용되지 않는다는 규칙에 기초하여 실시될 수 있다.

본 발명자들은, 차량이 적어도 하나의 어느 기준 값에 기초하여 조정되어야 하는지를 결정하기 위하여 여러 규칙들이 어떻게 이용될 수 있는지에 대하여 위에서 설명하였다. 이하에 기재된 실시 형태는 그 대신에 비용 함수를 이용하여, 적어도 하나의 어느 기준 값에 기초하여 차량이 조정되어야 하는지를 결정한다. 도 6은 단계 S23과 단계 33에서 그러한 비용 함수에 기초하는 각각의 연산을 나타낸다. 따라서, 적어도 하나의 기준 값을 결정함에 있어서 비용 함수가 어떻게 사용되는지에 대해서는, 본 발명의 다른 실시 형태와 관련하여 이하에 상세히 기재되어 있다.

위에 기재된 도 5에 부분적으로 대응하는 도 7과 관련하여 본 발명에 따른 한 실시 형태가 이하에 설명되어 있다. (도 5에서와 마찬가지로) 도 7에 있어서도, 도로 프로파일이 도 7의 하측 부분에 도시된 바와 같은 경우에, 상측 부분은 시야를 따라 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 달성되는 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)(두꺼운 선)를 나타낸다.

제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)는 예측된 후에 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과 비교된다. 제1 예측 속도가 제1 하측 한계 값(v_lim1) 미만이면 오르막이 확인되며, 제1 예측 속도가 제1 상측 한계 값(v_lim2)을 초과하면 내리막이 확인된다.

오르막이 확인되면, 즉 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 도 7 내의 P1에서와 같이 제1 하측 한계 값(v_lim1) 미만이면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 차량을 가속하는 토크(최대 토크)로 선택된다. 이는 도 7 내에 파선으로 도시되어 있다. 그러나, 제2 예측 차량 속도는, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 하측 한계 값(v_lim1) 미만이었다는 것을 전제로 하여, 잠정적으로는 제1 상측 한계 값(v_lim2)을 초과하여 증가할 수도 있다.

반면에 내리막이 확인되면, 즉 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 도 7 내의 P2에서와 같이 제1 상측 한계 값(v_lim2)보다 증가하면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 차량을 감속하는 토크(최소 토크)로 선택된다. 이는 도 7 내에 파선으로 도시되어 있다. 그러나, 제2 예측 차량 속도는, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 상측 한계 값(v_lim2)을 초과하였다는 것을 전제로 하여, 가능한 경우에는 제1 하측 한계 값(v_lim1)보다 감소할 수도 있다. 한 실시 형태에 따르면, 도 1과 관련하여 위에 설명된 연산 유닛은 여기에 기재된 연산 및 비교를 실행하도록 구성된다.

제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 하측 한계 값(v_lim1)보다 크거나 같고 제1 상측 한계 값(v_lim2)보다 작거나 같으면, 기준 값은 도 6 내의 단계 S2 그 후의 단계 S3에 도시된 바와 같이 설정 속도(v_set)와 동일한 기준 속도가 되도록 선택된다. 따라서, 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)에 의해 규정된 범위를 벗어나지 않는다면, 설정 속도(v_set)가 기준 값으로 부여된다. 이는 예를 들면 언덕이 확인되지 않는 것을 의미할 수 있는데, 언덕이 확인되는 경우에는 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)가 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1, v_lim2)에 의해 구획된 범위를 벗어난다. 따라서, 이는 차량이 평탄한 도로를 주행한다는 것을 의미할 수 있다. 이때에, 설정 속도(v_set)는 기준 값이 되고, 이에 기초하여 차량의 제어 시스템이 조정된다. 바람직하고 균일한 프로세서 부하가 달성되도록, 제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 바람직하게는 최대 또는 최소 토크에 기초하여 계속 예측된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 각 시뮬레이션 사이클(sj)에서 시야를 따라 차량 속도의 적어도 하나의 추가 예측치(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 생성된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 여기에서 차량 속도의 총 3개의 다른 예측치, 즉 v_{pred_cc}, v_pred _{_} _Tnew, v_pred _{_} _Tk ₊ _new가 생성된다. 차량 속도의 각각의 적어도 하나의 추가 예측치(v_{pred_Tk+new})는, 차량 속도를 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)보다 증가시키는 데에 필요한 토크 또는 차량 속도를 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc) 미만으로 감소시키는 데에 필요한 토크에 기초하며, 이 경우에 적어도 하나의 추가 예측치의 기초가 되는 토크는 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교에 의존한다.

따라서, 한 실시 형태에 따르면, 각 시뮬레이션 사이클(s_j)은 시야를 따라 차량 속도의 추가 예측치, 예를 들면 제3 예측치(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)를 또한 생성함으로써, 총 3개의 다른 예측치, 즉 v_pred _{_} _cc, v_pred _{_} _Tnew, v_pred _{_} _Tk ₊ _new를 생성한다. 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)는 통상의 크루즈 컨트롤이 예측하는 속도를 따르며, 이어서 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교에 의존하여 선택적 운전 모드를 발생시키는 최대 토크, 최소 토크 또는 기타 토크로 차량의 엔진 토크(T)가 선택(식 4 참조)되었을 때의 제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 예측된다. 이러한 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)는 도 7 내에 이점쇄선(chain-dotted line)으로 도시되어 있다.

한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 언제 어느 토크(T)로 예측될 것인지를 결정하고 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 언제 어느 토크(T)로 예측될 것인지를 결정하기 위하여, 유사한 기준이 사용된다.

한 실시 형태에 따르면, 예를 들어 특별한 조건의 승차감이 요구되는 경우에, 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 언제 그리고 어떤 토크(T)로 예측되어야 하는지를 결정하기 위하여, 대안적 운전 모드를 발생시키는 또 다른 토크(T)를 결정하기 위한 다른 기준이 사용된다. 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)의 예측은, 바람직하게는, 통상의 크루즈 컨트롤의 기능을 이용함으로써 하나 이상의 단계들을 우선 실행하고, 이어서 통상의 크루즈 컨트롤의 토크와는 다른 토크(T), 예를 들면 위에 기재된 바와 같은 최대 또는 최소 토크로 나머지 시뮬레이션 단계들을 실행하는 것을 포함한다. 예를 들면, 도 3에서의 시뮬레이션 단계 1 내지 단계 4는 통상의 크루즈 컨트롤을 이용함으로써 실행될 수 있고, 이어서 시뮬레이션 단계 5 내지 단계 N은 가속 또는 감속 토크로 실행될 수 있다.

도 7의 상측 부분에서의 여러 이점쇄선들은, 어떻게 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하는 것으로 예측되는지를 나타낸다. 이러한 상황은 바람직하지 않으므로, 기준 속도는 설정 속도(v_set)와 동일하도록 결정된다. 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new) 및 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 모두가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하지 않는 것으로 예측되었을 때에만, 이러한 운전 모드가 본 발명의 한 형태에 따라 비용 함수와의 비교를 위하여 적용될 수 있다. 이는 식 15와 식 16과 관련하여 이하에 더욱 상세히 기재되어 있다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 운전자에 의해 직접 또는 간접적으로 설정된 한계 값, 예를 들면 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max)보다 크거나 작으면, 도 6 내의 단계 S22, 단계 S32 및 단계 S3으로 도시된 바와 같이, 기준 값은 설정 속도(v_set)와 동일하게 결정된다.

그러한 실시 형태에 따르면, 차량 전방에 시야라고도 지칭되는 길이 L의 제한적 일부 경로에 대하여, 제어 전략이 상이한 차량 속도의 3개의 예측치(v_pred _{_} _cc, v_pred _{_} _Tnew, v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 생성된다. 본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 이때에 각각의 그와 같은 예측치는 바람직하게는 차량의 속도 프로파일(v), 전체 에너지 소비량(E_N) 및 이동 시간(t_N)의 연산을 수반한다. 한 실시 형태에 따르면, 이하에 더욱 상세히 기재된 바와 같이, 예측을 위하여 최대 및 최소 속도가 또한 연산된다. 시뮬레이션 사이클 중에 예측 속도에 대한 전체 에너지 소비량(E_N)은 식 14에 의하여 연산된다. 시뮬레이션 사이클 중에 예측 속도에 대한 전체 시간(t_N)은 식 13에 의하여 유사한 방식으로 연산된다. 통상의 크루즈 컨트롤에 의한 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 예측은 E_pred _{_} _cc로 표현된 전체 에너지 소비량 및 t_pred _{_} _cc로 표현된 전체 이동 시간을 제공하고, 위에 기재된 바와 유사한 방식으로, 운전의 다른 제어 전략/모드들 중에서 어느 것이 예측되어야 하는지를 결정한다.

제2 예측 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 대한 각 시뮬레이션 사이클 중에, 전체 시간(t_LA _{_} _Tnew) 및 전체 에너지 소비량(E_LA _{_} _Tnew)이 연산된다. 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)도 위에 기재된 바와 같이 연산되고, 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 전체 시간(t_LA _{_} _Tk ₊ _new) 및 전체 에너지 소비량(E_LA _{_} _Tk ₊ _new)이 시뮬레이션 사이클 중에 연산된다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)의 사용에 의하여 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및/또는 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 비용을 연산함으로써, 속도 예측이 평가된다. 따라서, 차량 속도/제어 전략의 이러한 제2 및 제3 예측에 기초하여, 특별한 경우에 차량 속도/제어 전략의 어느 예측이 최적인지를 평가하는 것이 가능하며, 적절한 예측 차량 속도/제어 전략을 선택하는 것이 가능하게 된다.

위에 기재된 연산 유닛은 바람직하게는 이러한 연산을 수행하도록 구성된다. 한 실시 형태에 따르면, 차량 속도의 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측치(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 따른 운전 모드에 대한 비용은, 각각의 에너지 감소와 이동 시간의 감소를 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)에 따른 운전 모드에 대하여 각각 대응하는 감소와 대비하여 아래와 같은 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)에 따라 가중 파라미터(weighting parameter)(β)로 가중 연산함으로써 결정된다.

(식 15)

(식 16)

따라서, 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)는 통상의 크루즈 컨트롤(E_pred _{_} _cc 및 t_pred _{_} _cc)에 따른 차량의 예측 운전 모드에 대하여 표준화된다. 따라서, 비용 평가는 예를 들면 차량의 중량과는 무관하다. 그 평가는 단지 에너지 소비와 이동 시간에 기초하며, 연산은 차량의 연료 소비를 고려하지 않는다. 이는 엔진 효율의 모델이 필요하지 않다는 것을 의미하며, 그에 따라 어느 제어 전략이 가장 유리한지를 평가할 때에 연산을 단순화한다.

가중 파라미터(β)도 차량 중량, 이동한 거리 및 엔진 유형에 거의 의존하지 않는다. 따라서, 차량 속도를 제어하기 위한 모드 또는 설정 장치의 도입이 단순화된다. 한 실시 형태에 따르면, 운전자 또는 시스템은 가중 파라미터(β)를 변경함으로써, 예를 들면 연료 소모의 감소 또는 이동 시간의 단축을 우선시할 것인지를 선택할 수 있다. 이러한 기능은 사용자 인터페이스 내에, 예를 들면 차량의 계기판(instrumental panel) 내에 가중 파라미터(β) 또는 가중 파라미터(β)에 의존하는 파라미터의 형태로 사용자에게 제시될 수 있다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk _{_} _new) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 비용 함수(J_Tnew 및 J_Tk ₊ _new)의 비용값들에는 제4 비교가 실시되며, 이 비교는 그 후에 차량이 어느 기준 값에 기초하여 조정되어야 하는지를 결정하기 위한 기초로서 사용되는데, 다시 말하자면, 기준 값은 제4 비교에 기초하여 결정된다. 차량 속도의 제2 및 제3 예측치 중에서 어느 것이든 최소 비용을 발생시키면 기준 값으로 사용되는데, 다시 말하자면, 선택된 기준 값은 제2 및 제3 예측 차량 속도 중에서 최소 비용을 발생시키는 차량 속도이다. 이러한 실시 형태에 있어서, 이는 가속을 위한 단계 S23과 감속을 위한 단계 S33에서 실시된다(도 6).

한 실시 형태에 따르면, 위에 기재된 실시 형태와 유사한 방식으로, 차량이 감속되거나 가속되도록(최소 토크 또는 최대 토크에 도달하도록), 적어도 하나의 기준 값, 예를 들면 기준 속도(v_ref)에 보정치가 부여된다. 이때에, 제2 하측 한계 값(v_min) 미만의 낮은 값을 기준 속도(v_ref)에 부여함으로써, 예를 들면 최소 토크가 부여될 수 있으며, 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하는 높은 값을 기준 속도(v_ref)에 부여함으로써, 최대 토크가 달성될 수 있다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 통상의 크루즈 컨트롤에 따른 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 예측 중에 최고 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc _, _max) 및 최저 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc _, _min)가 결정된 후에, 제2 예측치 및 제3 예측치의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)의 결정을 위하여, 각각의 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과의 제1 비교에 사용된다. 이 실시 형태에 따르면, 연산 유닛은 이러한 연산을 또한 수행하도록 구성되는데, 그 연산에 있어서 실제 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에 스칼라만이 저장될 필요가 있고 그 후에 삭제될 수 있으며, 그에 따라 실질적으로 일정한 프로세서 부하가 발생한다.

여러 제어 전략, 즉 여러 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew 및 v_pred _{_} _Tk ₊ _new)는 시야의 단부에서 흔히 동일한 최종 속도를 나타내며, 한 실시 형태에 따르면, 이는 제어 전략의 비용을 평가하는 데에 고려된다. 이는 도 9에 설명되어 있으며, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 최대 토크에 기초하여 예측되고 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)는 다수의 시뮬레이션 단계에서 최대 토크에 기초하여 통상의 크루즈 컨트롤에 따라 예측된다. 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)는 초기에는 통상의 크루즈 컨트롤과 유사하고, 결과적으로 이 경우에는 제2 차량 속도의 예측에 비하여 나중의 시뮬레이션 단계에서 최대 토크가 인가되므로 속도가 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)만큼 증가하지 않으며, 따라서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)는 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 최종 속도(v_end _{_} _Tk ₊ _new)에 비하여 높은 최종 속도(v_end _{_} _Tnew)를 발생시킨다. 그러나, 여기에서 시뮬레이션 사이클(s_j)은 N개의 단계 후에 종료(도 8 내에 파선으로 도시)되며, 이때에 각각의 예측에 대한 최종 속도에 또한 도달한다.

한 실시 형태에 따르면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 상이한 최종 속도에 도달하면, 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)들 중 적어도 하나에 페널티(penalty)가 부가된다. 페널티의 양은, 시야를 따라 제3 예측치의 최종 속도(v_end _, _Tk ₊ _new)를 제2 예측치에 대한 최종 속도(v_end _, _Tnew)에 이르게 하고 그와 동시에 두 예측치에 의해 동일한 거리가 주행되도록 하는 데에 필요한 에너지 소비량(E_γ) 및 이동 시간(t_γ)에 기초하여 연산될 수 있다.

비용 함수는 다음과 같다.

(식 17)

(식 18)

에너지 소비량(E_γ) 및 이동 시간(t_γ)을 도출함에 있어서, F_env가 일정할 경우에 주행 저항이 일정하다고 가정하면, 즉 여기에서는 도로가 평탄하고 공기 저항 및 구름 저항이 차량 속도에 의존하지 않는 것으로 가정하면, 뉴턴의 제2 법칙에 기초하는 다수의 연산이 수반된다.

(식 19)

이러한 가정 하에, 차량 속도는 시간의 선형 함수가 된다.

제3 예측치가 v_end _, _Tk ₊ _new에서 v_end _, _Tnew에 이르는 이동 시간은 다음과 같다.

(식 20)

차량이 이동한 거리는 다음과 같다.

(식 21)

필요한 에너지는 다음과 같다.

(식 22)

제2 예측에 있어서 속도(v_end _, _Tnew)의 변화 없이 동일 거리(S_γ)를 주행하는 이동 시간은 다음과 같다.

(식 23)

필요한 에너지는 다음과 같다.

(식 24)

v_end _, _Tk ₊ _new < v_end _, _Tnew이면, 최대 토크(F_drive = F_max)가 사용되고, v_end _, _Tk ₊ _new > v_end,Tnew이면 드래그 토크(F_drive = 0)가 사용된다.

한 실시 형태에 따르면, 다른 예측과 정확히 동일한 이동 거리에 대한 값을 얻기 위하여, 표준화 값(standardising value)(E_pred _{_} _cc 및 t_pred _{_} _cc)은 갱신되지 않는다. 예를 들면, 그 값은 각 시뮬레이션 사이클에 대하여 갱신될 수 있다. 거리(S_γ)는 예측된 전체 거리에 비하여 짧으므로, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 거리(S_γ)에 걸쳐서 소비되는 에너지 및 시간이 고려되지 않더라도, 표준화는 유효하게 작용한다.

본 발명의 한 실시 형태에 따르면, 적어도 하나의 기준 값은 최저 전체 비용(J_Tnew 또는 J_Tk ₊ _new)을 발생시키는 예측 차량 속도로 결정된다.

한 실시 형태에 따르면, 예를 들면 차량이 가파른 언덕에 있는 시간 동안에는, 설정 속도와는 다른 특정 기준 값이 얻어질 수 있는데, 다시 말하자면, 결정된 기준 값은 예를 들면 v_pred _, _Tnew 또는 v_pred _, _Tk ₊ _new이다. 따라서, 여러 운전 모드/예측들 사이에서 급변하는 제어 동작이 방지된다. 여기에서, 가파른 언덕은 구배가 미리 결정된 값을 초과하는 언덕으로 확인될 수 있다.

본 발명의 한 실시 형태는, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)를 예측함에 있어서, 즉 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 결정될 때에 예측될 제어 전략을 선택함에 있어서, 엔진의 효율 및 승차감/운전성을 고려한다. 엔진의 효율에 따라서 또는 요구되는 승차감에 기초하여, 토크(T)를 크기 및/또는 시간에 대하여 결정하여 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 크기를 변경함으로써, 쾌적하고 경제적인 크루즈 컨트롤을 달성할 수 있다. 이 실시 형태는, 예를 들면 엔진이 소정 엔진 속도에서 소정 토크를 나타내야 한다는 규칙이나 소정 한계 값보다 더욱 가속을 일으키는 토크는 절대로 허용되지 않는다는 규칙에 기초하여 실시될 수 있다.

본 발명의 한 태양에 따르면, 차량 내의 컴퓨터 시스템에서 프로그램 명령(programme instruction)이 실행될 때에, 상기 컴퓨터 시스템이 본 발명의 방법에 따른 단계들을 수행하는 것을 가능하게 하는 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제안된다. 본 발명은 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 매체에 프로그램 명령이 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램 제품을 또한 포함한다.

본 발명은 위에 기재된 실시 형태로 제한되는 것은 아니다. 여러 대안 형태, 수정 형태 및 균등 형태가 이용될 수 있다. 따라서, 전술한 실시 형태는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의하여 규정된다.

Claims

차량의 속도를 제어하기 위한 방법에 있어서,
- 차량을 위한 설정 속도(v_set)를 획득하고,
- 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 노정에 대한 시야를 결정하되, 하나 이상의 경로 구간들을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 갖는 시야를 결정하고,
- 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에,
- 설정 속도(v_set)가 기준 속도(v_ref)로서 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 시야를 따라 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계와,
- 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와,
- 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 시야를 따라 차량 속도의 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew)를 생성하는 단계와,
- 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와,
- 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 기초하여, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를 실행하고,
- 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템 내에서 사용하는 것을
특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 N개의 시뮬레이션 단계는 차량의 속도에 의존하는 단계 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 값은
- 기준 차량 속도(v_ref)
- 기준 토크(T_ref)
- 기준 엔진 속도(ω_ref)
중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 제1 예측 속도가 제1 상측 한계 값(v_lim2)을 초과하는 것으로 결정되면, 제2 예측치의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서 차량을 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc) 미만으로 감속하는 데에 필요한 토크로 선택되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제2 비교에서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 하측 한계 값(v_min) 미만이면, 상기 적어도 하나의 기준 값은 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-n) 중에 결정된 적어도 하나의 기준 값의 형태를 갖는 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 제1 예측 속도가 제1 하측 한계 값(v_lim1) 미만인 것으로 결정되면, 제2 예측치의 예측에 있어서 차량의 엔진 토크(T)는 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)를 초과하여 차량을 가속하는 데에 필요한 토크로 선택되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제2 비교에서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_min)을 초과하면, 상기 적어도 하나의 기준 값은 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-n) 중에 결정된 적어도 하나의 기준 값의 형태를 갖는 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 하나에 있어서,
통상의 크루즈 컨트롤에 따른 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)의 예측 중에 최고 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc _, _max) 및 최저 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc _, _min)가 결정되며, 최고 및 최저 제1 예측 속도는 그 후에 제2 예측에서의 차량의 엔진 토크(T)의 결정을 위하여 각각의 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과의 제1 비교에 사용되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 값에 이력이 적용되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나에 있어서,
차량이 적어도 하나의 어느 기준 값에 기초하여 조정되어야 하는지를 결정하기 위하여 규칙이 적용되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
규칙으로서, 제2 비교에서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하거나 제2 하측 한계 값(v_min) 미만이면, 적어도 하나의 기준 값은 설정 속도(v_set)를 나타내는 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
제2 예측 속도에 대한 최소 값이 제2 하측 한계 값(v_min)과 같거나 크고, 제2 예측 속도에 대한 최대 값이 설정 속도에 상수(c₁)를 더한 값에 해당하는 추가 상측 한계 값(v_max2)(즉, v_max2 = v_set + c₁)과 같거나 크면, 적어도 하나의 기준 값은 상기 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 10에 있어서,
제2 예측 속도에 대한 최대 값이 상측 한계 값(v_max)과 같거나 작고, 제2 예측 속도에 대한 최소 값이 설정 속도(v_set)에서 상수(c₂)를 감산한 값에 해당하는 추가 하측 한계 값(v_min2)(즉, v_min2 = v_set - c₂)과 같거나 작으면, 적어도 하나의 기준 값은 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나에 있어서,
각 시뮬레이션 사이클(s_j)에서 시야를 따라 차량 속도의 적어도 하나의 추가 예측치(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 생성되고, 각각의 그와 같은 차량 속도의 추가 제1 예측치는 차량 속도를 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)보다 증가시키는 데에 필요한 토크 또는 차량 속도를 제1 예측 속도(v_pred _{_} _cc)보다 감소시키는 데 필요한 토크에 기초하며, 적어도 하나의 추가 제1 예측치가 기초로 하는 토크는 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교에 의존하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 14에 있어서,
차량 속도의 총 3개의 다른 예측치(v_pred _{_} _cc, v_pred _{_} _Tnew, v_pred _{_} _Tk ₊ _new)가 생성되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나에 있어서,
각 예측 중에, 차량의 속도 프로파일(v), 에너지 소비량(E_N) 및 이동 시간(t_N)이 연산되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 16에 있어서,
적어도 하나의 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)의 이용하여, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및/또는 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 비용을 연산함으로써, 시뮬레이션이 평가되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 17에 있어서,
제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 각각의 비용 함수(J_Tnew 및 J_Tk ₊ _new)는, 각각의 에너지 감소 및 이동 시간 감소를 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)와 대비하여 가중 파라미터(β)로 가중 연산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 18에 있어서,
제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 각각의 비용 함수(J_Tnew 및 J_Tk ₊ _new)에는 제4 비교가 실시되고, 이에 기초하여, 차량이 조정되는 데에 사용되는 기준 값이 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
청구항 16 내지 청구항 19 중 어느 하나에 있어서,
제2 및 제3 예측 속도가 상이한 최종 속도에 도달하면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)들 중에서 적어도 하나에 페널티가 부가되는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 방법.
차량의 속도를 제어하도록 구성된 차량 속도 제어 모듈에 있어서,
- 차량을 위한 설정 속도(v_set)를 수신하도록 구성된 입력 유닛과,
- 하나 이상의 경로 구간들을 포함하고 각 구간마다 적어도 하나의 특성치를 갖는 노정에 대한 시야를 지도 데이터 및 위치 데이터에 의하여 결정하도록 구성된 시야 유닛과,
- 미리 결정된 속도(f)로 실행되는 N개의 시뮬레이션 단계를 각각 포함하는 다수의 각 시뮬레이션 사이클(s_j) 중에,
- 설정 속도(v_set)가 기준 속도(v_ref)로 부여되었을 때에, 통상의 크루즈 컨트롤에 의하여 시야를 따라 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)를 생성하되, 상기 경로 구간의 특성치에 의존하는 제1 예측치를 생성하는 단계와,
- 다음 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서의 사용을 위한 엔진 토크(T)를 규정하는 데에 사용되는 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2) 중에서 적어도 하나와 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)의 제1 비교를 실행하는 단계와,
- 차량의 엔진 토크(T)가 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교의 결과에 의존하는 값일 때에, 시야를 따라 차량 속도의 제2 예측치(v_pred _{_} _Tnew)를 생성하는 단계와,
- 차량 속도가 존재하여야 하는 범위를 구획하는 제2 하측 및 상측 한계 값(v_min 및 v_max) 중에서 적어도 하나와 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)의 제2 비교를 실행하는 단계와,
- 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서의 상기 제2 비교 및/또는 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)에 기초하여, 차량의 속도가 어떻게 영향을 받을 것인지를 나타내는 적어도 하나의 기준 값을 결정하는 단계를
수행하도록 구성된 연산 유닛과,
- 차량을 조정하는 데에 기초가 되는 상기 적어도 하나의 기준 값을 차량의 제어 시스템에 제공하도록 구성된 제공 유닛을
포함하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21에 있어서,
상기 연산 유닛은,
- N개의 시뮬레이션 단계의 시뮬레이션 사이클 중에 차량 속도에 의존하는 일정한 단계 길이를 이용하고,
- 차량의 속도에 기초하여 상기 단계 길이를 조정하도록
구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
상기 적어도 하나의 기준 값은
- 기준 차량 속도(v_ref)
- 기준 토크(T_ref)
- 기준 엔진 속도(ω_ref)
중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 하나에 있어서,
연산 유닛은, 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 제1 예측 속도가 제1 상측 한계 값(v_lim2)을 초과하는 것으로 결정되면, 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서 차량을 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc) 미만으로 감속하는 데에 필요한 토크를 사용하여, 제2 예측치의 예측 시에 차량의 엔진 토크(T)를 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 24에 있어서,
연산 유닛은, 상기 제2 비교에서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 하측 한계 값(v_min) 미만이면, 상기 적어도 하나의 기준 값이 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-n) 중에 결정된 적어도 하나의 기준 값의 형태를 갖는 것으로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21 내지 청구항 23 중 어느 하나에 있어서,
연산 유닛은, 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j ₊₁)에서 제1 예측 속도가 제1 하측 한계 값(v_lim1) 미만인 것으로 결정되면, 이번 시뮬레이션 사이클(s_j)에서 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)를 초과하여 차량을 가속하는 데에 필요한 토크를 사용하여, 제2 예측치의 예측 시에 차량의 엔진 토크(T)를 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 26에 있어서,
연산 유닛은, 상기 제2 비교에서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_min)을 초과하면, 상기 적어도 하나의 기준 값이 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-n) 중에 결정된 적어도 하나의 기준 값의 형태를 갖는 것으로 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 24 내지 청구항 27 중 어느 하나에 있어서,
연산 유닛은,
- 통상의 크루즈 컨트롤에 따른 차량 속도의 제1 예측치(v_pred _{_} _cc)의 예측 중에 최고 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc _, _max) 및 최저 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc _, _min)를 결정하고,
- 제2 예측치의 예측 시에 차량의 엔진 토크(T)를 결정하기 위하여, 상기 최고 및 최저 제1 예측 속도를 각각의 제1 하측 및 상측 한계 값(v_lim1 및 v_lim2)과의 제1 비교에 사용하도록
구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21 내지 청구항 28 중 어느 하나에 있어서,
연산 유닛은 상기 적어도 하나의 기준 값에 이력을 적용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21 내지 청구항 29 중 어느 하나에 있어서,
연산 유닛은, 차량이 적어도 하나의 어느 기준 값에 기초하여 조정되어야 하는지를 결정하기 위하여 규칙을 적용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 30에 있어서,
연산 유닛은, 제2 비교에서 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)가 제2 상측 한계 값(v_max)을 초과하거나 제2 하측 한계 값(v_min) 미만이면, 설정 속도(v_set)를 나타내는 값으로 적어도 하나의 기준 값이 결정되는 규칙을 적용하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 30에 있어서,
연산 유닛은, 제2 예측 속도에 대한 최소 값이 제2 하측 한계 값(v_min)과 같거나 크고, 제2 예측 속도에 대한 최대 값이 설정 속도에 상수(c₁)를 더한 값에 해당하는 추가 상측 한계 값(v_max2)(즉, v_max2 = v_set + c₁)과 같거나 크면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 적어도 하나의 기준 값을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 30에 있어서,
연산 유닛은, 제2 예측 속도에 대한 최대 값이 상측 한계 값(v_max)과 같거나 작고, 제2 예측 속도에 대한 최소 값이 설정 속도(v_set)에서 상수(c₂)를 감산한 값에 해당하는 추가 하측 한계 값(v_min2)(즉, v_min2 = v_set - c₂)과 같거나 작으면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew)를 나타내는 값으로 적어도 하나의 기준 값을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21 내지 청구항 29 중 어느 하나에 있어서,
연산 유닛은, 각 시뮬레이션 사이클(sj)에서 시야를 따라 차량 속도의 적어도 하나의 추가 예측치(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)를 생성하도록 구성되며, 각각의 그와 같은 차량 속도의 추가 제1 예측치는 차량 속도를 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)보다 증가시키는 데에 필요한 토크 또는 차량 속도를 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)보다 감소시키는 데 필요한 토크에 기초하고, 적어도 하나의 추가 제1 예측치가 기초로 하는 토크는 바로 이전 시뮬레이션 사이클(s_j _-1)에서의 상기 제1 비교에 의존하는 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 34에 있어서,
연산 유닛은 차량 속도의 총 3개의 다른 예측치(v_pred _{_} _cc, v_pred _{_} _Tnew, v_pred _{_} _Tk ₊ _new)를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 21 내지 청구항 29 중 어느 하나에 있어서,
각 예측 중에, 차량의 속도 프로파일(v), 에너지 소비량(E_N) 및 이동 시간(t_N)을 연산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 36에 있어서,
연산 유닛은, 적어도 하나의 비용 함수(J_Tnew, J_Tk ₊ _new)의 이용하여 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및/또는 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 비용을 연산함으로써, 시뮬레이션을 평가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 37에 있어서,
연산 유닛은, 제2 및 제3 예측 차량 속도 각각의 에너지 감소 및 이동 시간 감소를 제1 예측 차량 속도(v_pred _{_} _cc)와 대비하여 가중 파라미터(β)로 가중 연산함으로써, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 각각의 비용 함수(J_Tnew 및 J_Tk ₊ _new)를 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 38에 있어서,
연산 유닛은, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 각각의 비용 함수(J_Tnew 및 J_Tk ₊ _new)에 제4 비교를 실행하고, 이에 기초하여, 차량이 조정되는 데에 사용되는 기준 값을 결정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
청구항 36 내지 청구항 39 중 어느 하나에 있어서,
연산 유닛은, 제2 및 제3 예측 속도가 상이한 최종 속도에 도달하면, 제2 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tnew) 및 제3 예측 차량 속도(v_pred _{_} _Tk ₊ _new)에 대한 비용 함수(J_Tnew, J_Tk+new)들 중에서 적어도 하나에 페널티를 부가하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 속도 제어 모듈.
차량 내의 컴퓨터 시스템에서 프로그램 명령이 실행될 때에, 상기 컴퓨터 시스템이 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 하나의 방법에 따른 단계들을 수행하는 것을 가능하게 하는 프로그램 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
청구항 41에 있어서,
프로그램 명령은 컴퓨터 시스템에 의하여 판독될 수 있는 매체에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.