KR20180015671A - 차량의 실제 속도를 제어하는 방법 - Google Patents

차량의 실제 속도를 제어하는 방법 Download PDF

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KR20180015671A
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오스카 플뢰르드
프레드릭 루스
에릭 에네로스
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

본 발명은 차량의 실제 속도를 제어하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은, - 현재 차량의 차량 구성 및 차량 질량에 기초하여 차량에 대한 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계, - 차량의 설정 속도 v_set를 획득하는 단계, - 설정 속도 v_set를 임계 속도 v_threshold와 비교하는 단계, - 설정 속도 v_set가 임계 속도 v_threshold 미만인 경우에, 설정 속도 v_set와 임계 속도 v_threshold 사이에서 차량의 소망하는 기준 속도 v_ref를 결정하는 단계, - 기준 속도 v_ref를 향해 차량의 실제 속도를 조정하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 실제 속도를 제어하는 방법
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따라 차량의 실제 속도를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램, 컴퓨터 프로그램 제품, 전자 제어 유닛 및 차량에 관한 것이다. 본원 명세서에서 차량은 내연 기관 및/또는 전기 모터에 의해 동력을 공급받는 차량을 의미한다. 특히, 상기 방법은 트럭이나 버스와 같은 대형 차량에서의 사용을 목적으로 한다.
예컨대, 자동차, 트럭 및 버스와 같은 차량의 연료 비용은 차량의 소유자 또는 사용자에게 상당한 부담을 준다. 운송 회사의 경우에, 차량 구입 비용과 별도로 차량의 일상적인 운영을 위한 주요 지출 품목은 운전자의 급여, 수리와 유지보수 비용 및 차량의 추진을 위한 연료 비용이 있다. 연료 비용은 회사의 수익성에 큰 영향을 줄 수 있다. 따라서, 예컨대, 연료 효율이 좋은 엔진 및 연료 절약형 크루즈 컨트롤과 같이 연료 소비를 줄이기 위한 다양한 시스템이 개발되었다.
크루즈 컨트롤이 있는 차량의 운전자는 보통 설정 속도 v_set를 선택한다. 설정 속도 v_set는 운전자가 차량이 수평 도로에서 유지하기를 소망하는 속도이다. 크루즈 컨트롤은 차량의 엔진 시스템에 기준 속도 v_ref를 제공하며, 상기 기준 속도 v_ref는 엔진을 제어하는데 사용된다. 따라서, 설정 속도 v_set는 크루즈 컨트롤에 대한 입력 신호로 볼 수 있고, 기준 속도 v_ref는 엔진을 제어하는데 사용되며 차량의 실제 속도 v_actual의 제어를 제공하는 크루즈 컨트롤로부터의 출력 신호로 볼 수 있다.
기존의 크루즈 컨트롤(CC)은 운전자가 요청한 설정 속도 v_set에 상당하는 일정한 기준 속도 v_ref를 유지한다. 여기서, 기준 속도 v_ref의 값은 운전 중에 사용자 자신이 설정 속도 v_set를 조정할 때에만 변경된다.
오늘날에는 크루즈 컨트롤, 즉 현재의 주행 저항을 추정하고 역사적인 주행 저항에 대한 지식을 얻으려는 에코 크루즈 컨트롤 및 유사한 크루즈 컨트롤과 같은 경제적인 크루즈 컨트롤이 있다. 크루즈 컨트롤 없이 차량를 운전하는 숙련된 운전자는 전방 도로의 특성에 대해 주행을 조정함으로써 연료 소비를 줄일 수 있어서 불필요한 제동 및/또는 연료 소비 가속을 피할 수 있다. 이러한 경제적인 크루즈 컨트롤 제어의 추가 개발에서는 전방 도로에 대한 지식을 기반으로 차량을 운전하는 숙련된 운전자의 조정을 모방하여 연료 소비가 가능한 한 낮게 유지되도록 하는 것이 바람이다.
이러한 경제적인 크루즈 컨트롤의 추가 개발 사례 중 하나는 "미리 보기 (Look Ahead)" 크루즈 컨트롤(LACC), 즉, 기준 속도 v_ref의 출현을 결정하기 위해 전방 도로의 출현에 대한 지식과 같은 전방 도로 섹션에 대한 지식을 사용하는 전략적 크루즈 컨트롤이다. 따라서, 보다 저연비의 주행을 달성하기 위해, 속도 간격 v_min-v_max 내에서 운전자가 선택한 설정 속도 v_set와 기준 속도 v_ref가 상이한 것이 허용된다. 예를 들어, 차량 전방 도로 섹션에 대한 지형 정보를 고려함으로써, 예컨대, 오르막 경사 이전에 속도가 일시적으로 증가 될 수 있어서, 낮은 변속 모드로의 다운 시프프가 회피되거나 지연될 수 있다. 이러한 방식으로, 연료 소비가 감소될 수 있다. 또한, 차량 전방 도로 섹션을 따라 도로 곡률 및 법적 속도 제한에 대한 정보를 고려할 수 있다.
국제 공개공보 WO 2014/148973호에는 차량의 실제 속도를 제어하는 방법이 개시되어 있는데, 이 방법은 기관에 의해 설정된 법적 속도 제한은 또한 기준 속도 v_ref가 결정될 때 고려된다. 따라서, 기준 속도 v_ref는 v_max가 법적 속도 제한을 초과하지 않는 한 속도 간격 v_min-v_max 내에서 변하도록 설정될 수 있다.
그러나 차량의 전체 에너지 소비는 지형 및 도로 외관과 같은 외부 요인과 차량의 파워 트레인에서의 마찰, 차량 보조 시스템의 동력 손실 및 차량의 가능한 전기 모터의 동력 손실 등과 같은 내부 요인에 좌우된다. 따라서, 전체 에너지 소비는 차량 구성 및 차량 질량에 크게 좌우된다. 특히 트럭과 같은 대형 차량의 경우에, 차량 질량은 트럭에 의해 운송되는 현재 짐에 따라 크게 다를 수 있다. 따라서, 차량의 전체 에너지 소비를 줄이기 위해서, 지형 및 도로 외관과 같은 외부 요소만 고려하는 것만으로는 충분하지 않을 수 있다.
본 발명의 주요 목적은 차량의 실제 속도를 제어하는 개선된 방법을 적어도 일부 측면에서 달성하는 것이다. 특히, 특정 거리 또는 사전에 정해진 경로를 주행하는데 걸리는 시간의 양에 심각한 영향을 미치지 않으면서 차량의 전체 에너지 소비가 최소화되도록 차량의 실제 속도를 제어하는 방법을 달성하는 것이 목적이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 적어도 주된 목적은 초기에 정의된 방법에 의해 달성되는데, 상기 방법은,
- 현재 차량의 차량 구성 및 차량 질량에 기초하여 차량에 대한 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계,
- 차량의 설정 속도 v_set를 획득하는 단계,
- 설정 속도 v_set를 임계 속도 v_threshold와 비교하는 단계,
- 설정 속도 v_set가 임계 속도 v_threshold 미만인 경우에, 설정 속도 v_set와 임계 속도 v_threshold 사이에서 차량의 소망하는 기준 속도 v_ref를 결정하는 단계,
- 기준 속도 v_ref를 향해 차량의 실제 속도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법은 차량의 주행 경로를 따라 차량의 전체 에너지 소비를 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 임계 속도 v_threshold는 차량 구성 및 차량 질량에 따라 현재 차량에 대해 정의되고 설정된다. 임계 속도보다 낮은 경우에, 일반적으로 차량을 더 높은 변속 모드로 업시프트하거나 또는 주행한 킬로미터 당 에너지 소비를 측정함에 따라 특정 차량에 에너지 효율적인 속도로 단순히 접근시켜 차량의 속도를 증가시킴으로써 감소된 에너지 소비를 달성할 수 있다(필수적이진 않음). 이러한 방식으로, 사전에 정의된 속도 범위 내에서 상대적으로 작은 속도 증가는 즉각적인 에너지 절감을 가져오고 이로 인해 이동 경로를 따르는 전체 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
상기 방법은 또한 총 주행 시간을 손상시키지 않고 주행 경로를 따라 잠재적 인 에너지 절약을 앞당길 수 있다. 상대적으로 저속에서는 에너지 소비의 관점에서 차량의 속도를 높이고 그에 따라 시간을 확보하는 것이 상대적으로 저렴하다. 전술한 바와 같이, 에너지의 관점에서 속도를 증가시키는 것이 유리할 수 있다. 임계 속도 v_threshold 미만인 비교적 낮은 속도를 유지할 필요가 있는 도로 섹션에서, 임계 속도 v_threshold가 어떻게 정의되는지에 따라 일시적으로 연료 소비가 약간 높을지라도 기준 속도 v_ref는 설정 속도 v_set보다 약간 더 높은 값으로 설정될 수 있다. 작은 속도 증가로 운전자는 비교적 낮은 에너지 비용으로 시간을 얻을 수 있다. 상기 시간은 90km/h에서 85km/h로 속도를 줄이는 것과 같이 고속 도로 섹션에서 작은 속도 감소를 위해 나중에 활용될 수 있다. 일반적으로, 상대적으로 고속에서 속도를 줄이는 것은 저속에서의 속도 감소보다 상대적으로 에너지가 크게 절감된다. 이러한 방식으로 주행 시간과 에너지 소비가 최적화될 수 있다.
임계 속도는 예를 들면 계산 또는 추정에 의해 결정될 수 있고, 엔진 크기 및 유형, 엔진 효율, 차량 질량, 차량 차축의 수, 차량의 전방 영역, 항력 계수, 변속 마찰, AC-압축기, 공기 압축기, 또는 발전기와 같은 보조 시스템의 동력 요구량 및 도로 경사도에 기초하고, 예컨대, 차량의 기어 변경 스킴에 기초하여 임계 속도가 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하한 v_min 및 상한 v_max를 갖는 허용 속도 범위가 정의되고, v_min≤v_ref≤v_max가 되도록 기준 속도 v_ref가 결정된다. 기준 속도를 결정하는 단계는 허용 속도 범위 내에서 기준 속도 v_ref에 도달하기 위해 반복될 수 있다. 허용 속도 범위의 하한 v_min은 바람직하게는 설정 속도 v_set, v_min = v_set에 의해 주어질 수 있다. 허용 속도 범위의 상한 v_max는 다른 방식으로 결정될 수 있고, 예컨대, 기관에 의해 설정된 법적 속도 제한으로 설정되거나 관련될 수 있고 또는 v_max = 1.05*v_set 또는 v_max = v_set+5km/h와 같은 설정 속도 v_set과 관련하여 설정될 수 있다. 상한 v_max는 또한 외부 알고리즘에 의해 주어질 수 있고, 외부 알고리즘은 운전자 특유의 것이고, 예컨대, 운전자의 운행 기록 카드에 의해 설정될 수 있다. 상한 v_max가 기관에 의해 설정된 법적 속도 제한과 관련되는 경우에, 속도 제한에 관한 정보는 예를 들어, 도로 표지판의 광학 판독, 교통 정보 송신기의 사용, GPS-기반 기술, 또는 당 업계에 공지된 임의의 다른 기술에 의해 수집될 수 있다. 또한, 상한 v_max는 예를 들어, 전방 도로의 곡률을 기반으로 할 수 있고, 이 경우에 v_max는 최대 허용 측면 가속도 또는 이와 유사한 수치로부터 계산될 수 있다. 유사하게는, 설정 속도 v_set는 법적 속도 제한 또는 도로 곡률과 같은 다른 외부 요인과 관련될 수 있고, 상한 v_max는 전술한 바와 같이 설정 속도 v_set와 관련되어 설정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 속도 v_ref는 설정 속도 v_set에 따라 결정된다. 기준 속도 v_ref는 예컨대, v_set의 선형 함수로, 즉, v_ref = k*v_set로 결정될 수 있으며, 여기서 k는 k = 1.05와 같이, 일반적인 값 1<k≤1.5를 갖는 상수이다. 설정 속도 v_set이 30 km/h이고 k = 1.05일 때 기준 속도 v_ref는 31.5km/h이다. 설정 속도 v_set의 함수로 기준 속도 v_ref를 설정하는 이점은 특정 차량 구성 및 차량 속도와 차량의 에너지 소비 사이의 차량 특정 관계에 대해 조정될 수 있다는 것이다. 기준 속도 v_ref는 또한 v_ref = v_set+Δν가 되도록 고정 된 오프셋으로 결정될 수 있으며, Δν는 예컨대, 최대 5km/h이다. 기준 속도는 또한 전술한 바와 같이 허용 가능한 속도 범위의 상한 속도 v_max와 동일하게 설정 될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 속도 v_ref는 외부 조건들에 따라 결정된다. 이러한 외부 조건들은 지형 데이터와 관련하여 예컨대, 차량의 전방 도로 섹션에 대한 현재의 교통 상황 또는 정보일 수 있다. 이러한 외부 데이터를 고려하면 기준 속도 v_ref를 더욱 정확하게 결정할 수 있다. 이러한 경우에, 바람직하게는 기준 속도 v_ref는 요구 속도 v_set 및 이러한 외부 조건들을 모두 고려하여 결정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계는 차량 속도의 함수로서 차량의 주행된 킬로미터 당 에너지 소비량 E를 결정하는 단계 및 이에 기초하여 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 특정 차량의 전체 에너지 소비를 최소화하기 위한 임계 속도 v_threshold가 정확하게 결정될 수 있다. 주행 킬로미터 당 차량의 에너지 소비량 E는 차량 구성에 따라 크게 좌우된다. 저속의 경우에, 냉각 시스템 등과 같은 보조 유닛의 동력 손실과 특히 엔진의 파워트레인의 동력 손실로 인해 주행 킬로미터 당 에너지 소비가 상대적으로 높다. 각각의 차량 구성 및 질량에 대하여 주행 킬로미터 당 에너지 소비를 최소화하는 "최적 속도"가 있다. 상기 최적 속도를 초과하는 경우에, 증가된 공기 저항으로 인해 전체 에너지 소비가 증가한다. 임계 속도 v_threshold는 상기최적 속도 또는 상기 최적 속도에 가까운 값으로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 임계 속도 v_threshold는 상기 임계 속도 v_threshold 미만으로 실제 속도의 증가가 일반적으로 주행 킬로미터 당 감소된 전체 에너지 소비를 초래하도록 설정된다. 물론, 약간의 편차가 발생할 수 있다. 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E는 예를 들면 차량의 수명 동안에 조정될 수 있는 모델에 기초하여 계산되거나 추정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임계 속도 v_threshold에서, 차량의 주행된 킬로미터 당 결정된 에너지 소비량 E이 소망하는 에너지 소비 범위 내에 있도록 임계 속도가 설정된다. 이는 차량의 에너지 소비량 E를 통해 양호하게 제어된다. 소망하는 에너지 소비 범위는 최적의 에너지 소비량 E_min을 포함하도록 설정되는 것이 바람직하며, 상기 최적의 에너지 소비량 E_min은 특정 차량 구성에 대해 주행된 킬로미터 당 가능한 가장 낮은 에너지 소비량 E에 대응한다. 예를 들어, 에너지 소비 범위는 E_min≤E≤E_min+ΔE로 설정될 수 있으며, ΔE는 고정 값 또는 E_min의 함수이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량 속도에 따라 차량의 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E를 결정하는 단계는 차량의 적어도 공기 저항에 관한 동력 손실을 결정하는 단계를 포함한다. 공기 저항은 차량 속도의 제곱으로 증가하기 때문에, 고속에서의 전력 손실에 대한 지배적인 소스이다. 공기 저항과 관련된 동력 손실은 많은 목적을 위해 임계 속도 v_threshold의 충분히 정확한 값을 설정하기에 충분할 수 있다. 이러한 동력 손실은 차량이 일정한 속도로 구동될 때 일반적으로 최소화되지만, 빈번한 속도 증가 및 속도 감소는 이러한 동력 손실을 증가시키는 경향이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량 속도에 따라 차량의 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E를 결정하는 단계는 롤 저항, 차량의 파워트레인의 마찰, 차량의 보조 시스템 및/또는 차량의 전기 모터 중 적어도 하나에 관한 동력 손실을 결정하는 단계를 또한 포함한다. 이러한 동력 손실을 고려하면 에너지 소비량 E의 결정 정확도가 증가하고, 따라서 임계 속도 v_threshold의 결정 정확도도 증가한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계는 적어도 차량 질량의 변화를 검출한 후에 수행된다. 차량 질량은 차량의 주행 킬로미터 당 총 에너지 소비량 E에 영향을 미치는 주된 요인이며, 이로 인해 최적 임계 속도 v_threshold에도 영향을 미칠 수 있다. 특히, 트럭과 같은 대형 차량의 경우에, 차량 질량이 차량의 하중에 따라 현저하게 다를 수 있으므로, 이는 유용하다. 차량 질량의 변화는 일반적으로 차량의 서스펜션으로부터의 정보 또는 차량의 측정 또는 추정된 관성 모멘트에 기초한 질량 추정 알고리즘에 의해 검출된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소망하는 기준 속도 v_ref를 결정하는 단계는,
- 실제 차량 속도가 주어지는 경우에, 차량의 높은 변속 모드로의 시프트가 가능한 최저 차량 속도 증가를 결정하는 단계,
- 상기 결정에 기초하여, 기준 속도 v_ref를 설정하는 단계를 포함한다.
높은 변속 모드로의 업시프트는 현재의 속도가 유지되고 차량이 평평한 도로에서 주행하는 경우에, 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E을 감소시킨다. 따라서, 기준 속도 v_ref는 업 시프트를 가능하게 하는 속도로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기준 속도 v_ref는 차량의 높은 변속 모드로의 시프트가 가능한 결정된 최저 속도로 설정된다. 이는 에너지 소비를 줄이기 위해 기준 속도 v_ref를 설정하는 간단한 방법이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실제 속도를 기준 속도 v_ref로 조정하는 단계는 차량의 크루즈 컨트롤을 사용하여 자동으로 수행된다. 대안적으로, 결정된 기준 속도 v_ref는 차량의 운전자에게 제공될 수 있으며, 운전자는 차량의 실제 속도를 기준 속도 v_ref로 수동으로 조정한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 적어도 주된 목적은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 컴퓨터로 하여금 제안된 방법을 구현하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 의해 달성된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 적어도 주된 목적은 컴퓨터에 의해 판독 될 수 있고 제안된 컴퓨터 프로그램의 프로그램 코드가 저장되는 비-일시적인 데이터 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 적어도 주된 목적은 실행 수단, 실행 수단에 연결된 메모리 및 실행 수단에 연결되며 제안된 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 저장된 데이터 저장 매체를 포함하는 차량의 전자 제어 유닛에 의해 달성된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 적어도 주된 목적은 제안된 전자 제어 유닛을 포함하는 차량에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 유리한 구성 및 이점은 이하의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 차량 속도에 따른 차량의 전체 에너지 소비량 E를 도시한다
도 2는 본 발명에 따른 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 차량의 예시적인 속도 곡선을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 제어 유닛을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 차량을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
평평한 도로에서 주행하는 예시적인 자동차에 대한 실제 차량 속도 v_actual에 따라 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E가 도 1에 도시된다. 도 1에서 실선은 이산 단계가 있는 기어 박스의 에너지 소비량 E를 나타내며 점선은 이상적인 트랜스미션의 에너지 소비량 E를 나타낸다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 차량이 움직일 때 초기 증가 이후의 전체 에너지 소비량 E는 차량 속도에 따라 감소한다. 높은 변속기 모드로의 기어 시프트는 에너지 또는 연료 소비의 갑작스런 감소를 초래란다. 본원 명세서에서, "높은 변속 모드로의 시프트"라는 용어는 기어박스에서 더 높은 기어 위치로의 업시프트, 즉 낮은 기어비(엔진 속도/구동 휠 속도)를 갖는 기어로의 업시프트를 포함한다. 이는 기어비의 분리 단계(클래식 매뉴얼, 자동 매뉴얼, 더블 클러치 또는 자동 기어박스)가 있는 기어 박스를 추정한다.
차량 속도가 계속 증가함에 따라 차량은 주행 킬로미터 당 최소 에너지 소비량에 도달한다. 특정한 최적의 차량 속도를 초과하는 경우에는 속도가 증가함에 따라 공기 저항이 증가하므로 에너지 소비량이 증가하기 시작한다. 최적의 차량 속도의 수치는 차량의 구성 및 질량에 좌우된다. 시간과 연료를 절약하기 위해, 일반적으로 최적의 차량 속도를 초과하는 것 같이 상대적으로 고속에서 속도를 감소시키고, 상대적으로 저속으로 주행할 때 속도를 증가시키는 것이 유리하다. 차량의 임계 속도 v_threshold는 예컨대, 차량의 전체 에너지 소비량의 추정치로부터 결정된 최적의 차량 속도에 근접하게 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 제1 단계(S1)에서, 임계 속도 v_threshold가 설정된다. 임계 속도 v_threshold는 현재의 차량 구성에 기초하여 설정되고, 차량 질량 및 차량의 추정 공기 저항뿐만 아니라 보조 시스템, 롤 저항, 엔진 마찰, 트랜스미션 마찰 및 전기 손실로부터 초래되는 다른 추정된 동력과 같은 다수의 파라미터가 고려될 수 있다. 임계 속도 v_threshold는 바람직하게는 차량 속도에 따라 차량의 주행 킬로미터 당 결정된 에너지 소비량 E에 기초하여 결정될 수 있으며, 전술된 동력 손실이 고려된다. 운전자 또는 화물 수송 회사의 선호도, 예상 운전 조건, 기어 변경 스킴(scheme) 또는 차량 유형이 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 에너지 소비량 E의 잠재적 절감이 느린 속도에 대해 가장 크기 때문에, 낮은 임계 속도 v_threshold를 설정하는 것이 바람직할 수 있다. 임계 속도 v_threshold를 높은 값으로 설정하면 상대적으로 높은 설정 속도 v_set에서 속도가 증가하므로 보다 공격적인 운전 패턴이 된다. 차량의 임계 속도 v_threshold는 법적 속도 제한과 같은 임의의 외부 요인과 무관하게 설정되는 것이 바람직하다.
제2 단계(S2)에서, 설정 속도 v_set이 얻어진다. 상기 설정 속도 v_set는 예컨대, 크루즈 컨트롤 또는 가속 페달을 통해 차량의 운전자가 요구하는 속도일 수 있다. 또한, 예컨대, 법적 속도 제한 또는 차량을 제어하는 중앙 통신 및 제어 시스템이 기초하여 외부 조건에 의해 설정된 속도일 수 있다.
제3 단계(S3)에서, 설정 속도 v_set는 임계 속도 v_threshold와 비교된다. 설정 속도 v_set가 임계 속도 v_threshold보다 크면, 기준 속도 v_ref는 본 발명에 따른 방법과 무관하게 결정된다. 설정 속도 v_set가 변경되면 새로운 비교가 수행된다. 한편, 설정 속도 v_set가 임계 속도 v_threshold보다 작으면, 단계(S4)에서, 설정 속도 v_set와 임계 속도 v_threshold 사이에서 소망하는 기준 속도 v_ref가 결정된다. 상한 v_max 및 하한 v_min을 갖는 허용 속도 범위가 추가로 정의될 수 있다. 이러한 경우에, 허용 속도 범위 내에 있도록 기준 속도 v_ref가 결정된다. 상기 허용 속도 범위의 하한 v_min은 설정 속도 v_set와 동일 할 수 있지만 반드시 동일해야 하는 것은 아니다. 상한 v_max는 예컨대, 설정 속도 v_set에 따라 변하거나 또는 설정 속도 v_set에서 고정 값만큼 벗어나도록 설정될 수 있다.
기준 속도 v_ref는 차량의 실제 속도의 제어를 제공하면서 엔진을 제어하는데 사용되는 차량의 크루즈 컨트롤로부터의 출력 신호로서 알 수 있다. 따라서, 단계(S5)에서, 차량의 실제 속도 v_actual은 기준 속도 v_ref를 향해 조정되어서, 기준 속도 v_ref에 도달한다. 이는 크루즈 컨트롤을 사용하여 자동으로 이루어지거나 또는 운전자에 의해 수동으로 이루어질 수 있다. 운전자에 의해 수동으로 이루어지는 경우에, 제시 수단은 운전자에게 기준 속도 v_ref를 제공하는데 사용된다. 기준 속도는 예컨대, 디스플레이 상에 보여지거나 또는 오디오 메시지의 형태로 제시될 수 있다.
도 3은 차량이 주행하는 거리에 따른 실제 속도 v_actual, 설정 속도 v_set, 허용 속도 범위의 정의된 상한 v_max 및 예시적인 차량의 임계 속도 v_threshold를 도시한다. 도 3에서 예시적인 차량은 평평한 도로로 주행한다. 특정 차량 구성의 경우에, 임계 속도 v_threshold가 40km/h로 설정되어 있다. 제1 설정 속도 v_set는 30km/h이고, 차량이 일정 거리 이후에 상기 속도에 도달한다. 여기서, 설정 속도 v_set는 도로 표지판의 판독 또는 차량으로의 데이터 전송 및/또는 차량에 저장된 맵-데이터와 같은 외부 수단에 의해 결정된다. 하한 v_min(도 3에 도시되지 않음) 및 상한 v_max를 갖는 허용 속도 범위가 정의된다. 여기서, 하한 v_min은 설정 속도 v_set과 동일하고, 상한 v_max는 설정 속도 v_set에 따라, 즉, v_max = 1.1*v_set에 따라 변화하도록 설정된다. 이에 따라, 허용 속도 범위는 30km/h의 설정 속도 v_set에 대해 33km/h의 상한 v_max를 갖는다. 차량의 실제 속도 v_actual은 허용된 상한 v_max보다 약간 작은 기준 속도 v_ref로 조정된다. 도 3에서, v_ref = v_actual은 차량의 가속 및 감속 중에 제외된다. 잠시 동안 기준 속도 v_ref로 주행한 후에, 차량은 제동을 받고 정지하게 된다. 다시 기동될 때, 설정 속도 v_set가 50 km/h로 변경되었으며, 이는 임계 속도 v_threshold를 초과한다. 여기서 상한 v_max는 55km/h이지만, 차량이 임계 속도보다 큰 실제 속도 v_actual로 주행하고 있기 때문에, 차량의 실제 속도는 설정 속도 v_set를 초과하여 증가되지 않는다. 그 이유는 이러한 속도 증가는 차량의 전체 에너지 소비량 E에 부정적으로 영향을 미치기 때문이다.
당업자라면, 본 발명에 따른 차량의 실제 속도를 제어하는 방법이 컴퓨터에서 실행될 때 컴퓨터로 하여금 본 발명의 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 컴퓨터 프로그램은 통상적으로 컴퓨터 프로그램이 저장된 적절한 디지털 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취한다. 상기 컴퓨터로 판독 가능한 디지털 저장 매체는 예컨대, ROM(판독 전용 메모리), PROM(프로그램 판독 가능 메모리), EPROM(소거 가능 PROM), 플래시 메모리, EEPROM(전기적으로 소거 가능 PROM), 하드 디스크 유닛 등과 같은 적절한 메모리를 포함한다.
도 4는 예컨대, 디지털 신호 처리를 위한 회로(디지털 신호 프로세서, DSP) 또는 사전에 정해진 특정 기능을 갖는 회로(주문형 집적 회로, ASIC)와 같이, 실질적으로 임의의 적합한 유형의 프로세서 또는 마이크로 컴퓨터의 형태를 취할 수 있는 실행 수단(401)이 제공된 차량의 전자 제어 유닛(400)을 개략적으로 도시한다. 실행 수단(401)은 제어 유닛(400)에 위치한 메모리 유닛(402)에 연결된다. 또한, 데이터 저장 매체(403)는 실행 수단에 연결되고, 실행 수단이 계산을 수행하는데 필요한 저장된 프로그램 코드 및/또는 저장된 데이터를 실행 수단에 제공한다. 실행 수단은 또한 계산의 부분 또는 최종 결과를 메모리 유닛(402)에 저장하도록 구성된다.
또한, 제어 유닛(400)에는 입력 및 출력 신호를 수신하고 송신하기 위한 각각의 장치(411, 412, 413, 414)가 제공된다. 이들 입력 및 출력 신호는 입력 신호 수신 장치(411, 413)가 정보로서 검출할 수 있고 실행 수단(401)이 처리할 수 있는 신호로 변환될 수 있는 파형, 펄스 또는 다른 속성을 포함할 수 있다. 이들 신호는 실행 수단에 공급된다. 출력 신호 송신 장치들(412, 414)은 실행 수단(401)으로부터 수신된 신호들을 변환하도록 배치되고, 이들 신호들을 변조함으로써 차량의 다른 부분 및/또는 보드에 있는 다른 시스템으로 전달될 수 있는 출력 신호를 생성할 수 있다.
입력 및 출력 신호를 수신 및 송신하기 위한 각각의 장치에 대한 각각의 연결은 케이블, 예컨대, CAN(계측 제어기 통신망) 버스, MOST(미디어 지향 시스템 전송) 버스 또는 일부 다른 버스 구성과 같은 데이터 버스 중 하나 이상의 형태를 취하거나 또는 무선 연결의 형태를 취할 수 있다. 당업자라면 상기 컴퓨터가 실행 수단(401)의 형태를 취할 수 있고 상기 메모리가 메모리 유닛(402)의 형태를 취할 수 있음을 알 것이다.
현대 차량의 제어 시스템은 일반적으로 다수의 전자 제어 유닛(ECU) 또는 제어기, 및 차량의 보드 상에 다양한 부품과 함께 연결하기 위한 하나 이상의 통신 버스로 구성된 통신 버스 시스템을 포함한다. 이러한 제어 시스템은 다수의 제어 유닛을 포함할 수 있고, 특정 기능에 대한 책임은 이들 중 2개 이상으로 분할될 수 있다.
도시된 실시예에서, 본 발명은 제어 유닛(400)에서 구현되지만, 차량의 보드에 이미 탑재된 하나 이상의 다른 제어 유닛 또는 본 발명에 전용인 제어 유닛에서 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수도 있다. 당업자가 분명히 알 수 있는 바와 같이, 연관된 유형의 차량에는 본원 명세서에 도시된 것보다 상당히 많은 제어 유닛이 제공된다.
일 양태에 따른 본 발명은 도 5에 개략적으로 도시된 차량(500)에 관한 것이다. 상기 차량(500)은, 구동 라인(502)을 통해 구동 휠(503, 504)을 구동하는 엔진(501), 배기 처리 시스템(505), 및 도 4에서 전술한 제어 유닛(400)에 대응하며 엔진(501)의 기능을 제어하도록 배치된 제어 유닛(510)을 포함하는 승용차, 트럭 또는 버스일 수 있다.
본 발명은 물론 임의의 방식으로 전술한 실시예에 제한되지 않는다. 반대로, 실시예들의 변형에 대한 많은 가능성은 첨부된 청구항에 정의된 바와 같은 본 발명의 기본적인 사상을 벗어나지 않으면서 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (17)

  1. 차량의 실제 속도를 제어하는 방법으로,
    상기 방법은,
    - 현재 차량의 차량 구성 및 차량 질량에 기초하여 차량에 대한 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계,
    - 차량의 설정 속도 v_set를 획득하는 단계,
    - 설정 속도 v_set를 임계 속도 v_threshold와 비교하는 단계,
    - 설정 속도 v_set가 임계 속도 v_threshold 미만인 경우에, 설정 속도 v_set와 임계 속도 v_threshold 사이에서 차량의 소망하는 기준 속도 v_ref를 결정하는 단계,
    - 기준 속도 v_ref를 향해 차량의 실제 속도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    하한 v_min과 상한 v_max를 갖는 허용 속도 범위가 정의되고, v_min≤v_ref≤v_max가 되도록 기준 속도 v_ref가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기준 속도 v_ref는 설정 속도 v_set에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  4. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 속도 v_ref는 외부 조건들에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계는 차량 속도에 따라 차량의 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E를 결정하는 단계 및 결정된 에너지 소비량 E에 기초하여 상기 임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    임계 속도 v_threshold에서 차량의 주행 킬로미터 당 결정된 에너지 소비량 E가 소망하는 에너지 소비 범위 내에 있도록 상기 임계 속도가 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    차량 속도에 따라 차량의 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E를 결정하는 단계는 적어도 차량의 공기 저항에 관한 동력 손실을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    차량 속도에 따라 차량의 주행 킬로미터 당 에너지 소비량 E를 결정하는 단계는 롤 저항, 차량의 파워트레인의 마찰, 차량의 보조 시스템 및/또는 차량의 전기 모터 중 적어도 하나에 관한 동력 손실을 결정하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    임계 속도 v_threshold를 설정하는 단계는 적어도 차량 질량의 변화를 검출 한 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  10. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    소망하는 기준 속도 v_ref를 결정하는 단계는,
    - 실제 차량 속도가 주어지는 경우에, 차량의 높은 변속 모드로의 시프트가 가능한 최저의 가능한 차량 속도 증가를 결정하는 단계,
    - 상기 결정에 기초하여, 기준 속도 v_ref를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기준 속도 v_ref는 차량의 높은 변속 모드로의 시프트가 가능하다고 결정된 최저의 가능한 차량 속도로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    실제 속도를 기준 속도 v_ref로 조정하는 단계는 차량의 크루즈 컨트롤을 이용하여 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 실제 속도 제어 방법.
  13. 컴퓨터 프로그램으로,
    상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때, 컴퓨터가 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 구현하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  14. 컴퓨터 프로그램 제품으로,
    상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터에 의해 판독될 수 있고, 제13항에 따른 컴퓨터 프로그램의 프로그램 코드가 저장되어 있는 비-일시적인 데이터 저장 매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  15. 차량(500)의 전자 제어 유닛(400, 510)으로,
    상기 전자 제어 유닛(400, 510)은 실행 수단(401), 상기 실행 수단에 연결되는 메모리(402) 및 상기 실행 수단에 연결되며 제13항에 따른 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 저장되어 있는 데이터 저장 매체(403)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛.
  16. 차량(500)으로,
    제15항에 따른 전자 제어 유닛(400, 510)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  17. 제16항에 있어서,
    차량은 트럭 또는 버스인 것을 특징으로 하는 차량.
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