KR20160072613A - 차량 제어 장치 및 차량 제어 방법 - Google Patents

차량 제어 장치 및 차량 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 관한 차량 제어 장치는 선행 차량이 제공하는 선행 차량 정보 중 적어도 하나를 수신하는 통신부, 경로에 대한 사용자 입력을 수신하는 입력부, 및 상기 선행 차량 정보를 수신한 경우, 상기 선행 차량 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하고, 상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 차량의 동력원을 구동하기 위한 동적 동력 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

차량 제어 장치 및 차량 제어 방법{Apparatus and method for controlling vehicle}
본 발명의 실시 예들은 차량 제어 장치 및 차량 제어 방법에 관한 것이다.
친환경 차량은 연료 전지 차량, 전기 자동차, 플러그인 전기 자동차와 같이 하나 이상의 모터와 엔진을 구비하고, 모터의 구동력을 사용하는 차량을 가리킨다.
친환경 차량은 배터리를 효율적으로 사용하기 위하여 다양한 주행 환경을 반영한 주행 패턴을 이용하여 배터리 충전 상태(SOC, state of charge)를 제어하는 방안이 도출되고 있다.
다만, 경로에 따른 주행 상황을 파악하기 위하여 도로 상황 정보, 위치 정보, 차량의 이전 주행 정보 등이 이용되기 때문에, 친환경 차량 제어 장치가 현재의 정확한 주행 상황을 판단하는데 어려움이 있다. 정확한 주행 상황을 판단하기 어려운 경우, 연비 향상의 효과가 미비해질 수밖에 없다.
한국등록공고 제 0467260
본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는 연비가 향상된 차량 제어 장치 및 차량 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 관한 차량 제어 장치는 선행 차량이 제공하는 선행 차량 정보 중 적어도 하나를 수신하는 통신부, 경로에 대한 사용자 입력을 수신하는 입력부, 및 상기 선행 차량 정보를 수신한 경우, 상기 선행 차량 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하고, 상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 차량의 동력원을 구동하기 위한 동적 동력 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
상기 선행 차량 정보가 상기 선행 차량의 주행 부하 정보인 경우, 상기 제어부는 상기 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일 정보를 생성하고, 상기 전력 프로파일 정보는 시간의 흐름에 따른 전력 상태 정보를 나타낼 수 있다.
상기 주행 부하 정보는 모터 출력 정보, 및 엔진 출력 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 모터 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 모터에서 출력하는 부하 전력에 대한 정보를 나타내고, 상기 엔진 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 엔진에서 출력하는 토크 및 회전수에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
상기 주행 부하 정보에 대응되는 상기 전력 프로파일 정보는 상기 선행 차량의 상기 모터 출력 정보, 및 상기 엔진 출력 정보 중 적어도 하나와 동일할 수 있다.
상기 선행 차량 정보가 상기 선행 차량의 속도 정보인 경우, 상기 제어부는 상기 속도 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성할 수 있다.
상기 제어부는 GPS 정보로부터 고도 정보를 추출하고, 상기 고도 정보를 이용하여 상기 경로의 기울기를 계산하고, 상기 속도 정보에 기초하여 상기 경로의 속도 프로파일을 계산하고, 상기 기울기 및 상기 속도 프로파일로부터 전력 프로파일을 계산함으로써, 상기 전력 프로파일 정보를 생성하고, 상기 속도 프로파일은 시간의 흐름에 따른 속도를 나타낼 수 있다.
이전 주행 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 선행 차량 정보를 수신하지 않은 경우, 상기 이전 주행 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하고, 상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 기본 동력 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어부는 상기 전력 프로파일 정보에 기초하여, 배터리 충전 상태를 상태 변수로 정의하고, 에너지 효율을 극대화하도록 성능 지수를 최소화함으로써 상기 동적 동력 제어 신호를 생성할 수 있다.
상기 통신부는 상기 경로의 미리 정해진 지점에 이를 때마다 구간별 선행 차량 정보를 수신할 수 있다.
상기 경로는 버스 노선을 나타내고, 상기 통신부는 상기 버스 노선의 정류장에 정차할 때마다, 상기 버스 노선을 따라 운행하는 선행 버스로부터, 정차한 정류장과 다음 정류장 사이의 구간에 대한 상기 선행 버스의 선행 차량 정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 관한 차량 제어 방법은 경로에 대한 사용자 입력을 수신하는 단계, 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계, 상기 선행 차량 정보를 수신한 경우, 상기 선행 차량 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하는 단계, 및 상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 차량의 동력원을 구동하기 위한 동적 동력 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 선행 차량 정보가 선행 차량의 주행 부하 정보인 경우, 상기 전력 프로파일 정보는 상기 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일 정보이고, 상기 전력 프로파일 정보는 시간의 흐름에 따른 전력 상태 정보를 나타낼 수 있다.
상기 주행 부하 정보는 모터 출력 정보, 및 엔진 출력 정보 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 모터 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 모터에서 출력하는 부하 전력에 대한 정보를 나타내고, 상기 엔진 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 엔진에서 출력하는 토크 및 회전수에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
상기 주행 부하 정보에 대응되는 상기 전력 프로파일 정보는 상기 선행 차량의 상기 모터 출력 정보, 및 상기 엔진 출력 정보 중 적어도 하나와 동일할 수 있다.
상기 선행 차량 정보가 상기 선행 차량의 속도 정보인 경우, 상기 전력 프로파일 정보는 상기 속도 정보에 기초하여 생성된 전력 프로파일 정보일 수 있다.
상기 전력 프로파일 정보를 생성하는 단계는, GPS 정보를 수신하는 단계, 상기 GPS 정보로부터 고도 정보를 추출하는 단계, 상기 고도 정보를 이용하여 상기 경로의 기울기를 계산하는 단계, 상기 속도 정보에 기초하여 상기 경로의 속도 프로파일을 계산하는 단계, 및 상기 기울기 및 상기 속도 프로파일로부터 전력 프로파일을 계산하는 단계를 포함하고, 상기 속도 프로파일은 시간의 흐름에 따른 속도를 나타낼 수 있다.
이전 주행 정보를 저장하는 단계, 상기 선행 차량 정보를 수신하지 않은 경우, 상기 이전 주행 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하는 단계, 및 상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 기본 동력 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동적 동력 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 전력 프로파일 정보에 기초하여, 배터리 충전 상태를 상태 변수로 정의하고, 에너지 효율을 극대화하도록 성능 지수를 최소화함으로써 상기 동적 동력 제어 신호를 생성하는 단계일 수 있다.
상기 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계는, 상기 경로의 미리 정해진 지점에 이를 때마다, 구간별 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계일 수 있다.
상기 경로는 버스 노선을 나타내고, 상기 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계는, 상기 버스 노선의 정류장에 정차할 때마다, 상기 버스 노선을 따라 운행하는 선행 버스로부터, 정차한 정류장과 다음 정류장 사이의 구간에 대한 상기 선행 버스의 선행 차량 정보를 수신하는 단계일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 연비가 향상된 차량 제어 장치 및 차량 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 동력 제어 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 프로파일 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 통신부(110), 입력부(130), 제어부(150), 및 저장부(170)를 포함한다.
통신부(110)는 제어 대상 차량 및 외부간 통신을 수행한다.
제어 대상 차량은 전기 자동차(EV, electric vehicle), 접이식 전기 자동차(FEV, foldable electric vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV, hybrid electric vehicle), 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV, plug-in hybrid electric vehicle) 등일 수 있다.
전기 자동차, 및 접이식 전기 자동차는 전기로 구동되는 모터를 포함한다.
하이브리드 전기 자동차, 및 플러그인 하이브리드 전기 자동차는 서로 다른 2 이상의 동력원을 포함한다. 엔진과 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기 자동차는, 엔진과 모터의 사용 방법에 따라 직렬형과 병렬형으로 구분될 수 있다. 직렬형 하이브리드 전기 자동차는 모터를 동력원으로 사용하고, 모터의 구동을 위해 엔진을 구동하여 배터리에 전기 에너지를 저장할 수 있다. 병렬형 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터를 모두 동력원으로 사용할 수 있다.
통신부(110)는 위성으로부터 전송되는 GPS(global positioning system) 정보, 및 선행 차량이 제공하는 선행 차량 정보 중 적어도 하나를 수신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
GPS 정보는 위치 정보, 고도 정보 등을 포함할 수 있다.
선행 차량 정보는 선행 차량의 주행 부하 정보, 및 선행 차량의 속도 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
선행 차량의 주행 부하 정보는 선행 차량의 주행에 따른 모터 출력 정보, 및 엔진 출력 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 모터 출력 정보는 모터에서 출력하는 부하 전력에 대한 정보를 의미할 수 있다. 엔진 출력 정보는 엔진과 트랜스미션(transmission)에서 제공하는 토크(torque) 및 회전수(rpm, revolutions per minute)에 대한 정보를 의미할 수 있다.
예를 들면, 전기 자동차의 주행 부하 정보는 모터 출력 정보이고, 직렬형 하이브리드 전기 자동차의 주행 부하 정보는 모터 출력 정보이고, 병렬형 하이브리드 전기 자동차의 주행 부하 정보는 엔진 출력 정보 및 모터 출력 정보이다.
선행 차량의 주행 부하 정보는 선행 차량의 속도 정보로부터 추정될 수도 있다.
선행 차량의 속도 정보는 선행 차량으로부터 전송될 수도 있고, 제어 대상 차량이 감지할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다.
통신부(100)는 경로를 따라 적어도 한 번의 선행 차량 정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 관한 통신부(100)는 경로 전체에 대한 선행 차량 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 버스 노선을 따라 운행하는 버스의 통신부(100)는, 동일 노선을 따라 운행을 완료한 선행 버스로부터, 경로 전체에 대한 선행 차량 정보를 수신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 관한 통신부(100)는 구간별 선행 차량 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 후행 버스의 통신부(100)는, 동일 노선을 따라 운행하는 선행 버스로부터, 정류장들 사이의 구간에 대한 선행 차량 정보를 수신할 수 있다.
통신부(100)는 경로의 미리 정해진 지점(point)에 이를 때마다 선행 차량 정보를 수신할 수 있다. 예를 들면, 후행 버스의 통신부(100)는, 정류장에 정차할 때마다, 동일 노선을 따라 운행하는 선행 버스로부터, 해당 정류장과 다음 정류장 사이의 구간에 대한 선행 차량 정보를 수신할 수 있다.
입력부(130)는 사용자 입력을 수신한다. 입력부(130)는 버튼, 스위치, 터치 패드 등으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 입력부(130)는 경로에 대한 사용자 입력, 및 동력 제어 모드에 대한 사용자 입력 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
경로에 대한 사용자 입력은 출발지를 선택하는 사용자 입력, 목적지를 선택하는 사용자 입력, 및 출발지와 목적지가 동일한 복수의 경로들 중 하나의 경로를 선택하는 사용자 입력 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
동력 제어 모드에 대한 사용자 입력은 선행 차량의 주행 부하 정보에 따른 제1 동적 동력 제어 모드, 선행 차량의 속도 정보에 따른 제2 동적 동력 제어 모드, 및 선행 차량 정보와 무관한(제어 대상 차량의 이전 주행 정보에 따른) 기본 동력 제어 모드 중 적어도 하나를 선택하는 사용자 입력일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부(150)는 판단부(151), 전력 프로파일 생성부(153), 및 제어 신호 생성부(155)를 포함한다. 제어부(150)는 통신부(110), 및 입력부(130) 중 적어도 하나로부터 수신한 정보에 기초하여 동력 제어 신호를 생성한다. 제어부(150)는 저장부(170)로부터 동력 제어 신호를 생성하는데 필요한 정보를 추출한다. 제어부(150)는 생성된 동력 제어 신호를 동력원(200)에 전송한다.
제어부(150)는 CAN(controller area network) 통신을 통해 통신부(110), 입력부(130), 저장부(170), 및 동력원(200) 중 적어도 하나와 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제어부(150)는 GPS 정보로부터 위치 정보, 고도 정보 등과 같은 지형 정보를 추출할 수 있다.
판단부(151)는 GPS 정보, 및 경로에 대한 사용자 입력의 수신 가능 여부를 판단하고, 동력 제어 모드를 결정한다. 판단부(151)는 GPS 정보, 및 경로에 대한 사용자 입력의 수신 여부를 판단하여 동력 제어 모드를 결정할 수도 있다.
판단부(151)는 선행 차량 정보의 수신 가능 여부에 따라 동력 제어 모드를 결정한다. 판단부(151)는 선행 차량 정보의 수신 여부에 따라 동력 제어 모드를 결정할 수도 있다.
예를 들면, 판단부(151)는, 통신부(110)가 선행 차량의 주행 부하 정보를 수신할 수 있는 경우에는 제1 동적 동력 제어 모드를 실행하고, 통신부(110)가 선행 차량의 속도 정보를 수신할 수 있는 경우에는 제2 동적 동력 제어 모드를 실행한다. 판단부(151)는 통신부(110)를 통해 선행 차량 정보를 수신할 수 없는 경우, 기본 동력 제어 모드를 실행한다.
다른 예를 들면, 판단부(151)는 통신부(110)를 통해 선행 차량의 주행 부하 정보가 수신되면 제1 동적 동력 제어 모드를 실행하고, 선행 차량의 속도 정보가 수신되면 제2 동적 동력 제어 모드를 실행한다. 판단부(151)는 GPS 정보, 및 경로에 대한 사용자 입력이 수신된 후 선행 차량 정보가 수신되지 않으면, 기본 동력 제어 모드를 실행한다.
판단부(151)는 동력 제어 모드에 대한 사용자 입력에 따라 동력 제어 모드를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 선행 차량의 주행 부하 정보가 수신된 경우라 하더라도, 기본 동력 제어 모드를 선택하는 사용자 입력이 수신된다면, 판단부(151)는 사용자 입력에 따라 기본 동력 제어 모드를 실행할 수 있다.
전력 프로파일 생성부(153)는 판단부(151)의 결정에 따라 전력 프로파일 정보를 생성한다. 전력 프로파일 정보는 시간의 흐름에 따른 전력 상태 정보를 의미할 수 있다.
예를 들어, 판단부(151)의 결정에 따라 제1 동적 동력 제어 모드가 실행되면, 전력 프로파일 생성부(153)는 선행 차량의 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일 정보를 생성할 수 있다. 선행 차량의 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일 정보는, 선행 차량의 주행에 따른 모터 출력 정보, 및 엔진 출력 정보 중 적어도 하나와 동일할 수 있다.
다른 예를 들어, 판단부(151)의 결정에 따라 제2 동적 동력 제어 모드가 실행되면, 전력 프로파일 생성부(153)는 선행 차량의 속도 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성할 수 있다. 전력 프로파일 생성부(153)는 경로 정보, 및 GPS 정보를 이용하여 경로의 기울기를 계산하고, 선행 차량의 속도 정보를 이용하여 경로의 속도 프로파일을 계산하여, 경로의 기울기 및 속도 프로파일로부터 경로의 전력 프로파일을 계산할 수 있다. 속도 프로파일은 시간의 흐름에 따른 속도 정보를 의미할 수 있다.
다른 예를 들어, 판단부(151)의 결정에 따라 기본 동력 제어 모드가 실행되면, 전력 프로파일 생성부(153)는 저장부(170)에 미리 저장된 해당 경로에 대한 이전 주행 정보에 기초하여, 전력 프로파일 정보를 생성할 수 있다. 전력 프로파일 생성부(153)는 해당 경로에 대한 이전 주행 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보로 결정할 수 있다.
제어 신호 생성부(155)는 동력원(200) 구동을 위한 동력 제어 신호를 생성한다.
예를 들면, 제어 신호 생성부(155)는 전력 프로파일 정보에 기초하여 동력 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들면, 제어 신호 생성부(155)는 경로의 전력 프로파일을 기반으로, 배터리 충전 상태를 상태 변수로 정의하고, 에너지 효율을 극대화하도록 성능 지수를 최소화함으로써, 연비 향상을 위한 최적의 동력 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어 신호 생성부(155)는 동적 계획법(dynamic programming)과 같은 최적화 알고리즘을 이용하여 동적 동력 제어 신호를 생성할 수도 있다.
제어 신호 생성부(155)는, 경로의 미리 정해진 지점에 이를 때마다 수신한 구간별 선행 차량 정보를 이용하여, 구간별 동적 동력 제어 신호를 생성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 제어 신호 생성부(155)는 선행 차량 정보를 이용함으로써 신속하고 간단하게 동적 동력 제어 신호를 생성할 수 있고, 동적 동력 제어 신호는 실시간 주행 상황이 반영된 것으로 제어 대상 차량의 주행을 보다 정확하게 제어할 수 있으며, 결과적으로 제어 대상 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
다른 예를 들면, 제어 신호 생성부(155)는 저장부(170)에 저장된 이전 주행 정보를 이용하여 기본 동력 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 제어 신호 생성부(155)는 선행 차량 정보를 이용할 수 없는 경우에 제어 대상 차량의 이전 주행 정보를 이용함으로써 제어 대상 차량의 동력 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어부(150)는 제어 신호 생성부(155)에서 생성된 동력 제어 신호를 동력원(200)에 전송하여, 동력원(200)의 동작을 제어할 수 있다.
동력 제어 신호는 구동원에 대한 구동 명령, 제동 명령 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 동력 제어 신호는 모터를 제어하는 MCU(motor processer unit)의 동작을 위한 모터 구동 명령 또는 모터 제동 명령, 엔진 구동을 제어하는 ECU(engine control unit)의 동작을 위한 엔진 구동 명령 또는 엔진 제동 명령, 발전기의 목표 발전량을 제어하는 GCU(generator control unit)의 동작을 위한 발전기 구동 명령 또는 발전기 제동 명령, 배터리의 전력 생성 기능 또는 에너지 저장 기능을 제어하는 BMS(battery management system)의 동작을 위한 배터리 제어 명령 등을 포함할 수 있다.
저장부(170)는 이전 주행 정보를 저장한다. 이전 주행 정보는 앞서 설명한 바와 같이, 기본 동력 제어 신호의 생성을 위해 요구될 수 있다.
동력원(200)은 엔진, 및 모터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 제어 대상 차량의 일부일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 제어 대상 차량의 출발 대기 상태에서, 통신부(110)가 GPS 정보를 수신하고(S101), 입력부(130)가 경로에 대한 사용자 입력을 수신하면(S103), 판단부(151)는 선행 차량의 주행 부하 정보의 수신 여부를 판단한다(S105).
판단부(151)는 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단함에 있어서, 주행 부하 정보의 수신 여부를 먼저 판단하고, 주행 부하 정보가 수신되지 않은 경우에 한하여 속도 정보의 수신 여부를 판단할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전력 프로파일 생성부(153)는 판단부(151)의 결정에 따라 전력 프로파일 정보를 생성한다(S109).
통신부(110)를 통해 선행 차량의 주행 부하 정보가 수신되어(S105), 판단부(151)가 제1 동적 동력 제어 모드를 실행하면, 전력 프로파일 생성부(153)는 선행 차량의 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일을 생성한다(S109).
통신부(110)를 통해 선행 차량의 속도 정보가 수신되어(S107), 판단부(151)가 제2 동적 동력 제어 모드를 실행하면, 전력 프로파일 생성부(153)는 선행 차량의 속도 정보에 대응되는 전력 프로파일을 생성한다(S109).
제어 신호 생성부(155)는 선행 차량의 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일 또는 선행 차량의 속도 정보에 대응되는 전력 프로파일 중 하나에 기초하여 동적 동력 제어 신호를 생성한다(S111). 이하에서, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 전력 프로파일과 동적 동력 제어 신호에 대하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동적 동력 제어 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)는 제어 대상 차량의 선행 차량으로부터 수신한 주행 부하 정보를 나타낸다. 도 3의 (a)에 나타난 주행 부하 정보는 시간의 흐름에 따른 선행 차량의 전력 상태를 나타내는 선행 차량의 전력 프로파일 정보이다. 도 3의 (a)와 같은 경우, 전력 프로파일 생성부(153)에서 생성한 전력 프로파일은 선행 차량의 전력 프로파일과 동일하다. 도 3의 (a)에 나타난 주행 부하 정보는 경로 전체에 대한 주행 부하 정보일 수도 있고, 경로의 소정 구간에 대한 주행 부하 정보일 수도 있다.
도 3의 (b)는 전력 프로파일에 기초하여 생성된 동적 동력 제어 신호를 나타낸다. 도 3의 (b) 에 나타난 동적 동력 제어 신호는 제어 대상 차량의 동력원 출력 정보이다. 제어 신호 생성부(155)는 도 3의 (a)와 같이 생성된 전력 프로파일에 동적 계획법을 적용하여 도 3의 (b)와 같은 동적 동력 제어 신호를 생성할 수 있다. 도 3의 (b)에 나타난 동적 동력 제어 신호는 경로 전체에 대한 동적 동력 제어 신호일 수도 있고, 경로의 소정 구간에 대한 동적 동력 제어 신호일 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 프로파일 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)는 사용자 입력에 따른 경로를 나타낸다. 전력 프로파일 생성부(153)는 경로 정보, 및 GPS 정보로부터 추출된 위치 정보를 이용하여 고도 정보를 획득하고, 고도 정보로부터 도 4의 (b)와 같이 경로의 기울기를 계산할 수 있다.
도 4의 (c)는 선행 차량으로부터 수신한 속도 정보를 나타낸다. 전력 프로파일 생성부(153)는 도 4의 (c)와 같은 선행 차량의 속도 정보로부터 도 4의 (d)와 같이 속도 프로파일을 추출할 수 있다. 전력 프로파일 생성부(153)는 도 4의 (b)와 같은 경로의 기울기와 도 4의 (d)와 같은 속도 프로파일을 이용하여 도 4의 (e)와 같이 전력 프로파일을 계산할 수 있다. 도 4의 (e)에 나타난 전력 프로파일은 경로 전체에 대한 전력 프로파일일 수도 있고, 경로의 소정 구간에 대한 전력 프로파일일 수도 있다.
도면에 나타내지 않았지만, 제어 신호 생성부(155)는 도 4의 (e)와 같이 생성된 전력 프로파일에 동적 계획법을 적용하여 동적 동력 제어 신호를 생성할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제어 신호 생성부(155)는 선행 차량의 주행 부하 정보가 수신되지 않고(S105), 선행 차량의 속도 정보 역시 수신되지 않은 경우에는(S107), 이전 주행 정보를 이용하여 기본 동력 제어 신호를 생성한다(S113).
제어부(150)는 생성된 기본 동력 제어 신호에 기초하여 동력원을 구동한다(S115). 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 장치(100)는 선행 차량 정보 또는 이전 주행 정보에 기초하여 동력원을 구동시킴으로써, 제어 대상 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
차량 제어 장치(100)는 경로 전체에 대하여 도면 부호 S105 단계 내지 S115 단계를 수행할 수 있다. 차량 제어 장치(100)는 경로의 미리 정해진 지점에 이를 때마다 도면 부호 S105 단계 내지 S115 단계를 수행할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서, 동일한 버스 노선을 운행하는 복수의 차량에 있어서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 버스(B1)의 차량 제어 장치(100)는, 선행 차량인 제2 버스(B2)의 주행 부하 정보를, 제1 버스(B1)의 주행을 제어하기 위하여 이용할 수 있다. 차량 제어 장치(100)는, 제1 버스(B1)가 정류장에 정차할 때마다 정차한 정류장과 다음 정류장 사이의 구간에 대한 제2 버스(B2)의 주행 부하 정보를 수신하거나, 제2 버스(B2)가 정류장에 정차할 때마다, 정차한 정류장과 다음 정류장 사이의 구간에 대한 제2 버스(B2)의 주행 부하 정보를 수신함으로써, 실시간 주행 상황을 제1 버스(B1)의 주행 제어에 반영할 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 제1 버스(B1)는 출발 지점(START)에서, 선행 차량인 제2 버스(B2)로부터, 제1 구간(T1)에서의 주행 부하 정보를 수신한다. 제1 구간(T1)은 출발 지점(START)과 제1 정류장(S1) 사이의 구간을 의미할 수 있다. 제1 구간(T1)은 제1 버스(B1)가 주행하기 직전에 제2 버스(B2)가 주행한 구간을 의미할 수도 있다.
제1 버스(B1)의 동력을 제어하는 차량 제어 장치(100)의 판단부(151)는, 제2 버스(B2)로부터 제1 구간(T1)에서의 주행 부하 정보가 수신된 경우, 제1 동적 동력 제어 모드를 실행할 수 있다. 제1 동적 동력 제어 모드에서, 전력 프로파일 생성부(153)는 제2 버스(B2)의 전력 프로파일과 동일한 제1 버스(B1)의 전력 프로파일(C1)을 생성한다.
제어 신호 생성부(155)는 전력 프로파일 생성부(153)에서 생성된 제1 버스(B1)의 전력 프로파일(C1)에 동적 계획법을 적용하여 동적 동력 제어 신호를 생성할 수 있다. 제어부(150)는 동적 동력 제어 신호에 따라 제1 구간(T1)에서의 제1 버스(B1)의 동력원(200)의 구동을 제어할 수 있다. 그 결과, 제1 버스(B1)는 제1 구간(T1)을 최적화된 동력으로 주행할 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 제1 버스(B1)는 제1 정류장(S1)에서, 선행 차량인 제2 버스(B2)로부터, 제2 구간(T2)에서의 주행 부하 정보를 수신한다. 제2 구간(T2)은 제1 정류장(S1)과 제2 정류장(S2) 사이의 구간을 의미할 수 있다.
제1 버스(B1)의 동력을 제어하는 차량 제어 장치(100)는, 앞서 도 5의 (a)를 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 동적 동력 제어 모드에서, 제2 구간(T2)에서의 제1 버스(B1)의 동력원(200)의 구동을 제어할 수 있다. 그 결과, 제1 버스(B1)는 제2 구간(T2)을 최적화된 동력으로 주행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 차량 제어 장치
110: 통신부
130: 입력부
150: 제어부
151: 판단부
153: 전력 프로파일 생성부
155: 제어 신호 생성부
170: 저장부
200: 동력원

Claims (20)

  1. 선행 차량이 제공하는 선행 차량 정보 중 적어도 하나를 수신하는 통신부;
    경로에 대한 사용자 입력을 수신하는 입력부; 및
    상기 선행 차량 정보를 수신한 경우, 상기 선행 차량 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하고, 상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 차량의 동력원을 구동하기 위한 동적 동력 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 차량 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선행 차량 정보가 상기 선행 차량의 주행 부하 정보인 경우, 상기 제어부는 상기 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일 정보를 생성하고,
    상기 전력 프로파일 정보는 시간의 흐름에 따른 전력 상태 정보를 나타내는 차량 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주행 부하 정보는 모터 출력 정보, 및 엔진 출력 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 모터 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 모터에서 출력하는 부하 전력에 대한 정보를 나타내고,
    상기 엔진 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 엔진에서 출력하는 토크 및 회전수에 대한 정보를 나타내는 차량 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 주행 부하 정보에 대응되는 상기 전력 프로파일 정보는 상기 선행 차량의 상기 모터 출력 정보, 및 상기 엔진 출력 정보 중 적어도 하나와 동일한 차량 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선행 차량 정보가 상기 선행 차량의 속도 정보인 경우, 상기 제어부는 상기 속도 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하는 차량 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 GPS 정보로부터 고도 정보를 추출하고, 상기 고도 정보를 이용하여 상기 경로의 기울기를 계산하고, 상기 속도 정보에 기초하여 상기 경로의 속도 프로파일을 계산하고, 상기 기울기 및 상기 속도 프로파일로부터 전력 프로파일을 계산함으로써, 상기 전력 프로파일 정보를 생성하고,
    상기 속도 프로파일은 시간의 흐름에 따른 속도를 나타내는 차량 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    이전 주행 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 선행 차량 정보를 수신하지 않은 경우, 상기 이전 주행 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하고, 상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 기본 동력 제어 신호를 생성하는 차량 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 프로파일 정보에 기초하여, 배터리 충전 상태를 상태 변수로 정의하고, 에너지 효율을 극대화하도록 성능 지수를 최소화함으로써 상기 동적 동력 제어 신호를 생성하는 차량 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 통신부는 상기 경로의 미리 정해진 지점에 이를 때마다 구간별 선행 차량 정보를 수신하는 차량 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 경로는 버스 노선을 나타내고,
    상기 통신부는 상기 버스 노선의 정류장에 정차할 때마다, 상기 버스 노선을 따라 운행하는 선행 버스로부터, 정차한 정류장과 다음 정류장 사이의 구간에 대한 상기 선행 버스의 선행 차량 정보를 수신하는 차량 제어 장치.
  11. 경로에 대한 사용자 입력을 수신하는 단계;
    선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계;
    상기 선행 차량 정보를 수신한 경우, 상기 선행 차량 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 차량의 동력원을 구동하기 위한 동적 동력 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 차량 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 선행 차량 정보가 선행 차량의 주행 부하 정보인 경우, 상기 전력 프로파일 정보는 상기 주행 부하 정보에 대응되는 전력 프로파일 정보이고, 상기 전력 프로파일 정보는 시간의 흐름에 따른 전력 상태 정보를 나타내는 차량 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주행 부하 정보는 모터 출력 정보, 및 엔진 출력 정보 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 모터 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 모터에서 출력하는 부하 전력에 대한 정보를 나타내고,
    상기 엔진 출력 정보는 상기 선행 차량의 주행에 따라 상기 선행 차량의 엔진에서 출력하는 토크 및 회전수에 대한 정보를 나타내는 차량 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 주행 부하 정보에 대응되는 상기 전력 프로파일 정보는 상기 선행 차량의 상기 모터 출력 정보, 및 상기 엔진 출력 정보 중 적어도 하나와 동일한 차량 제어 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 선행 차량 정보가 상기 선행 차량의 속도 정보인 경우, 상기 전력 프로파일 정보는 상기 속도 정보에 기초하여 생성된 전력 프로파일 정보인 차량 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전력 프로파일 정보를 생성하는 단계는,
    GPS 정보를 수신하는 단계;
    상기 GPS 정보로부터 고도 정보를 추출하는 단계;
    상기 고도 정보를 이용하여 상기 경로의 기울기를 계산하는 단계;
    상기 속도 정보에 기초하여 상기 경로의 속도 프로파일을 계산하는 단계; 및
    상기 기울기 및 상기 속도 프로파일로부터 전력 프로파일을 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 속도 프로파일은 시간의 흐름에 따른 속도를 나타내는 차량 제어 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    이전 주행 정보를 저장하는 단계;
    상기 선행 차량 정보를 수신하지 않은 경우, 상기 이전 주행 정보에 기초하여 전력 프로파일 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 전력 프로파일 정보를 기반으로 기본 동력 제어 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 차량 제어 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 동적 동력 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 전력 프로파일 정보에 기초하여, 배터리 충전 상태를 상태 변수로 정의하고, 에너지 효율을 극대화하도록 성능 지수를 최소화함으로써 상기 동적 동력 제어 신호를 생성하는 단계인 차량 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계는,
    상기 경로의 미리 정해진 지점에 이를 때마다, 구간별 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계인 차량 제어 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 경로는 버스 노선을 나타내고,
    상기 선행 차량 정보의 수신 여부를 판단하는 단계는,
    상기 버스 노선의 정류장에 정차할 때마다, 상기 버스 노선을 따라 운행하는 선행 버스로부터, 정차한 정류장과 다음 정류장 사이의 구간에 대한 상기 선행 버스의 선행 차량 정보를 수신하는 단계인 차량 제어 방법.
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