KR20180051342A - 차량-대-차량(v2v) 통신에 기반한 파워트레인 시스템의 예측 제어 - Google Patents

차량-대-차량(v2v) 통신에 기반한 파워트레인 시스템의 예측 제어 Download PDF

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Abstract

방법은 하나 이상의 원격 차량들로부터 차량-대-차량(V2V) 통신을 이용하여 전송된 V2V 메시지들을 호스트 차량에서 수신하는 단계; 상기 수신된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계; 상기 수신된 V2V 메시지들 중에서 상기 적어도 하나의 식별된 차량들로부터 수신되었던 V2V 메시지들을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

차량-대-차량(V2V) 통신에 기반한 파워트레인 시스템의 예측 제어{PREDICTIVE CONTROL OF POWERTRAIN SYSTEMS BASED ON VEHICLE-TO-VEHICLE (V2V) COMMUNICATIONS}
본 명세서는 일반적으로 차량 통신 시스템과 관련되고, 보다 상세하게는 차량-대-차량(V2V) 통신에 기반한 파워트레인 시스템의 예측 제어와 관련된다.
수십년 동안, 미국 교통부 및 도로교통안전국은 임박한 충돌들(impending crashes)에 관하여 운전자들에게 경고를 용이하게 하기 위해 차량들 간에 기본 안전 정보를 전송하기 위한 차량-대-차량(V2V) 통신에 관한 연구를 수행하여 왔다. V2V 통신, 또는 간단히 V2V는 상당한 안전성 향상을 위한 기회를 제공하기 위하여 주변의 차량들 간의 데이터의 동적인 무선 교환에 관여한다. V2V는 다른 차량들로 차량의 속력, 진행방향(heading), 제동 상태 및 다른 정보를 전송하고, 다른 차량들로부터 동일한 메시지를 수신하기 위하여 온 보드 단거리 전용 통신(DSRC: dedicated short-range communication)을 이용한다.
기본 안전 메시지들(Basic Safety Messages; BSMs)로 알려진 이러한 메시지는 차량의 위치와 속력을 검출하기 위해 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)과 같은 비-차량-기반 기술들을 이용하거나, 또는 차량-기반 센서 데이터를 이용하여 얻어질 수 있고, 여기서 위치 및 속력 데이터는 차량의 온-보드 컴퓨터로부터 얻어진다. 차량-기반 센서 데이터는 다른 차량들의 위치에 대한 보다 풍부하고, 보다 상세한 상황 인식을 산출하기 위해, 위도, 경도, 및 각도와 같은 다른 데이터와 결합될 수 있다. 따라서, V2V를 이용하여 다른 차량들과 메시지를 교환하는 것은 차량으로 하여금 주변 차량에 존재하는 잠재적인 위험뿐만 아니라, 360도 주변 인식과 함께 주변 차량들의 위치를 자동으로 감지하고, 주변 차량들의 위치, 속력, 또는 궤적(trajectory)에 기반하여 위험을 연산하며, 운전자에게 충고 또는 경고를 하고, 충돌들을 회피하고 경감시키기 위해 선제적인 조치들을 취하는 것을 가능하게 한다. 정부 기관들과 자동차 제조사들은 모두 도로 상의 각각의 차량(예를 들어, 자동차들, 트럭들, 버스, 모터사이클, 등)이 V2V를 이용하여 다른 차량들과 통신하는 것을 결국 가능하게 하는 것과 것과 같이, V2V의 광범위한 채택을 위해 매진하고 있다.
V2V 기술은 지능 교통 시스템의 다양한 이점들에 대하여 기회를 부여한다. 이러한 관점에서, 차량 자체의 전체적인 운행 성능을 향상시키기 위해 V2V 데이터가 사용될 수 있다. 예시로서, 하이브리드 전기 자동차(HEVs)는 둘 이상의 동력원을 가진 하이브리드 파워트레인 시스템을 활용한다. 일반적으로, 내연 기관과 배터리/전기 구동 시스템의 조합을 이용하여 HEV들이 운행된다. 동력원들이 가속력을 동시에 제공하도록 병렬적으로 작동될 수 있거나, 또는 동력원들이 직렬로 작동하여 제1 동력원이 가속력을 전적으로 제공하고 제2 동력원이 제1 동력원의 동력 비축(reserve)을 증강하기 위해 사용될 수 있다. HEV의 최적 성능을 위하여 다수의 동력원들을 효율적으로 이용하는 것이 중요하다. 따라서, 기존의 하이브리드 파워트레인 제어 전략들에 부가하여, V2V 데이터와 같은 외부 정보를 활용하는 것이 하이브리드 파워트레인의 향상된 제어와 이들의 보다 높은 작동 효율을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 호스트 차량의 파워트레인 시스템의 향상된 제어 전략들을 제공하기 위해 주 차량(즉, 호스트 차량)의 앞에서 운행 중인 차량들(즉, 원격 차량들)로부터 V2V 데이터를 활용하기 위한 기법들을 제공한다. 특히, 본 발명은 차량을 운행하기 위하여 복수의 동력원이 활용되는 하이브리드 파워트레인 시스템의 향상된 제어를 지향하고 있다. 이러한 V2V 데이터는 고도 변화, 커브, 트래픽 형성, 차선 변화, 등과 같이 다가올 호스트 차량의 경로에 있는 특징들에 기반하여 자신의 복수의 동력원들의 작동을 선택적으로 제어하기 위해 호스트 차량에 의해 이용될 수 있다. 호스트 차량에서 수신된 V2V 데이터는 호스트 차량의 하이브리드 파워트레인을 제어하기 위해, 현재 속력, 스로틀 량, 배터리 충전 상태 등과 같은 호스트 차량 자신에 관한 정보와 페어링(pairing) 될 수 있다.
본 명세서의 실시예들에 따르면, 방법은, 하나 이상의 원격 차량들로부터 차량-대-차량(V2V) 통신을 이용하여 전송된 V2V 메시지들을 호스트 차량에서 수신하는 단계; 상기 수신된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계; 상기 수신된 V2V 메시지들 중에서 상기 적어도 하나의 식별된 차량들로부터 수신되었던 V2V 메시지들을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 방법은 상기 선택된 V2V 메시지에 포함된 상기 정보에 기반하여 다가오는 운전 상태(upcoming driving condition)를 예측하는 단계; 및 상기 예측된 다가오는 운전 상태에 기반하여 상기 호스트 차량의 상기 파워트레인 시스템을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다가오는 운전 상태는 가속 이벤트 또는 감속 이벤트, 고도(elevation)의 변화, 트래픽 흐름 이벤트, 또는 도로 특징과 관련될 수 있다.
상기 호스트 차량의 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계는, 상기 하나 이상의 원격 차량들의 과거 또는 현재 위치, 상기 하나 이상의 원격 차량들의 경로 이력, 상기 하나 이상의 원격 차량들의 진행방향(heading) 중 하나 이상을 포함하는 원격 차량 주행 정보를 판단하는 단계; 및 상기 원격 차량 주행 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 전방에서 주행하고 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 관점에서, 상기 방법은 상기 원격 차량 주행 정보를 상기 호스트 차량에 관한 정보와 비교하여 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 상기 방법은 상기 호스트 차량에 관한 정보에 더 기반하여 상기 하나 이상의 차량을 식별하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 호스트 차량에 관한 정보는 상기 호스트 차량의 위치, 상기 호스트 차량의 진행방향, 상기 호스트 차량의 고도, 상기 호스트 차량의 속력, 상기 호스트 차량의 스로틀 상태(throttle status), 및 상기 호스트 차량의 배터리 충전 상태(SOC: state of charge) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 호스트 차량의 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계는, 특정 차량이 i) 상기 호스트 차량이 운전하고 있는 방향에 대하여 상기 호스트 차량의 전방에 위치하고 ii) 상기 호스트 차량이 운전하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 경우, 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 특정 차량이 호스트 차량의 전방에 있다고 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 목적을 위해, 상기 방법은 특정 차량이 운행하고 있는 영역을 판단하는 단계; 및 상기 특정 차량이 운행하고 있는 상기 영역이 복수의 미리 정해진 영역들 중 검증 영역(qualifying region)인 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량의 전방에 위치하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 특정 차량이 주행하고 있는 차선을 판단하는 단계; 및 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량과 동일한 차선에서 주행하고 있는 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량의 전방에 위치하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 특정 차량과 상기 호스트 차량 간의 거리를 판단하는 단계; 및 상기 거리가 미리 정해진 임계보다 작은 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량의 전방에 위치하고 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 특정 차량이 주행하고 있는 방향을 판단하는 단계; 및 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량과 실질적으로 동일한 방향으로 현재 주행하고 있는 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량이 주행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 특정 차량이 주행하고 있는 방향을 판단하는 단계; 및 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량과 다른 방향으로 현재 주행하고 있지만 상기 특정 차량의 경로 이력에 기반하여 상기 호스트 차량과 실질적으로 동일한 방향으로 이전에 주행하고 있었던 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량이 주행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
부가적으로, 상기 방법은 상기 적어도 하나의 차량을 식별하기 전에, 상기 호스트 차량의 위치 좌표들 및 상기 하나 이상의 원격 차량들의 위치 좌표들을 East-North-Up (ENU) 좌표들로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 파워트레인 시스템을 제어하는 단계는, 상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 상기 정보에 기반하여 복수의 하이브리드 동력 모드들 중 하이브리드 동력 모드를 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 하이브리드 동력 모드들은 전기-전용 모드, 하이브리드/전기 보조 모드, 배터리 충전 모드, 회생 제동 모드(regenerative braking mode) 중 둘 이상을 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 파워트레인 시스템을 제어하는 단계는 상기 적어도 하나의 식별된 차량으로부터 수신된 상기 V2V 메시지들에 포함된 정보와 상기 호스트 차량에 관한 정보에 기반하여 복수의 하이브리드 동력 모드들 중 하이브리드 동력 모드를 활성화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 복수의 하이브리드 동력 모드들은 전기-전용 모드, 하이브리드/전기 보조 모드, 배터리 충전 모드, 회생 제동 모드(regenerative braking mode) 중 둘 이상을 포함할 수 있고, 그리고 상기 호스트 차량에 관한 정보는 상기 호스트 차량의 위치, 상기 호스트 차량의 진행방향, 상기 호스트 차량의 고도, 상기 호스트 차량의 속력, 상기 호스트 차량의 스로틀 상태(throttle status), 및 상기 호스트 차량의 배터리 충전 상태(SOC: state of charge) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 호스트 차량의 상기 파워트레인 시스템은 하이브리드 파워트레인 시스템일 수 있다.
상기 방법은 상기 적어도 하나의 식별된 차량이 아닌 상기 하나 이상의 원격 차량들로부터 수신된 V2V 메시지들을 무시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 시스템은 하나 이상의 원격 차량들로부터 차량-대-차량(V2V) 통신을 이용하여 전송된 V2V 메시지들을 수신하도록 구성된 호스트 차량의 V2V 통신 유닛; 및 호스트 차량의 컨트롤러를 포함하고, 상기 호스트 차량의 컨트롤러는 상기 수신된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 적어도 하나의 차량을 식별하고; 상기 수신된 V2V 메시지들 중 적어도 하나의 식별된 차량들로부터 수신되었던 V2V 메시지들을 선택하고; 그리고 상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 제어하도록 되어 있을 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 방법을 수행하기 위한 프로그램 명령들(instructions)을 포함하는 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능 매체는, 하나 이상의 원격 차량들로부터 차량-대-차량(V2V) 통신을 이용하여 전송된 V2V 메시지들을 호스트 차량에서 수신하는 프로그램 명령들; 상기 수신된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 적어도 하나의 차량을 식별하는 프로그램 명령들; 상기 수신된 V2V 메시지들 중에서 상기 적어도 하나의 식별된 차량들로부터 수신되었던 V2V 메시지들을 선택하는 프로그램 명령들; 및 상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 제어하는 프로그램 명령들을 포함한다.
본 명세서에서 기술된 예측적인 V2V-기반 파워트레인 제어 시스템은 소형이고, 저가이며, 작은 배기(exhaust emissions)에 기여하는 보다 연료 효율적인 내연 기관의 이용을 가능하게 하여 피크 부하 상황 동안에 파워트레인을 관리하고 향상된 연료 경제성을 창출한다. 또한, 본 명세서에서 기술된 예측적인 V2V-기반 파워트레인 제어 시스템은 호스트 차량으로 전송된 V2V 데이터에 기반하여 실시간으로 파라미터를 조정(tune)하여 전통적인 엔진을 개량할 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 첨부한 도면과 함께 후속하는 명세서를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 첨부한 도면에서 유사한 도면 부호들은 동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소들을 지칭한다.
도 1은 호스트 차량과 원격 차량 간의 V2V 통신의 예시적인 아키텍처를 도시한다.
도 2는 표준 기본 안전 메시지(BSM) 구성을 도시한다.
도 3은 호스트 차량 전방의 미리 정해진 영역들의 예시적인 맵을 도시한다.
도 4는 원격 차량이 호스트 차량과 동일한 방향으로 운행하고 있는지 여부를 판단하기 위한 간략화된 절차를 도시한다.
도 5는 원격 차량 각도 인증을 수행하기 위한 예시적인 단순화된 절차를 도시한다.
도 6은 경로 이력 데이터 지점들의 예시적인 집합을 도시한다.
도 7은 원격 차량의 경로 이력에 기반하여 원격 차량이 호스트 차량의 전방에서 운행하고 있는지 여부를 판단하기 위한 예시적인 간략한 절차를 도시한다.
도 8 내지 도 11은 차량의 하이브리드 파워트레인 시스템에 이용 가능한 예시적인 하이브리드 동력 모드들을 도시한다.
도 12는 복수의 하이브리드 동력 모드들 중에서 최적의 동력 모드를 선택하기 위한 간략화된 프로세스를 도시한다.
도 13 및 도 14는 하이브리드 파워트레인 시스템을 제어하기 위한 최적 동력 모드를 선택하기 위한 추가적인 예시들을 도시한다.
위에서 참조된 도면들은 반드시 축적에 맞게 도시된 것은 아니고, 본 발명의 기본적인 원리들을 나타내는 다양한 선호되는 특징들의 다소 단순화된 표현을 제시하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 특정 수치들, 방향들, 위치들, 및 형상들을 포함하는 본 발명의 특정 설계 특징들은 특정한 의도된 응용 및 사용 환경에 의해 부분적으로 결정될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정 실시예들만을 기술할 목적을 위한 것이고 본 발명을 한정하기 위하여 의도되는 것은 아니다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태들은, 문맥상 명백히 달리 지시하지 않는 한, 복수 형태들을 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 사용되는 "포함하다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"의 용어들은 진술된 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들, 및/또는 컴포넌트들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 구성요소들, 컴포넌트들, 및/또는 이들의 그룹들을 배제하는 것은 아닌 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "및/또는" 이라는 용어는 하나 이상의 연관되어 나열된 아이템들 중 임의의 그리고 모든 조합들을 포함한다. "결합된(coupled)"이라는 용어는 두 개의 컴포넌트들 사이의 물리적 관계를 표시하고, 여기서 상기 컴포넌트들은 상호 간에 직접 연결되거나 또는 하나 이상의 중간 컴포넌트들을 통해 간접적으로 연결된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "차량(vehicle)", "차량의(vehicular)" 또는 다른 유사한 용어는 자동차들, 일반적으로 스포츠 유틸리티 차량들(SUV)을 포함하는 자가용들(passenger automobiles), 버스들, 트럭들, 다양한 상업 차량들, 다양한 보트들 및 배들을 포함하는 선박, 비행기 등을 포함하고, 그리고 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 수소-동력 차량들과 다른 대체 연료(예를 들어, 석유가 아닌 자원들로부터 유도된 연료들) 차량들을 포함하는 것으로 이해된다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 전기 자동차(EV)는 자신의 이동 능력들(locomotion capabilities)의 부분으로서, 충전 가능한 에너지 저장 장치(예를 들어, 하나 이상의 재충전 가능한 전기 화학적 셀 또는 다른 유형의 배터리)로부터 얻어지는 전기 동력을 포함하는 차량이다. EV는 자동차에 한정되는 것이 아니고 모터 사이클들, 카트들, 스쿠터들 등을 포함할 수 있다. 또한, 하이브리드 자동차는, 두 개 이상의 전력 소스, 일례로 가솔린-기반 동력 및 전기-기반 동력을 갖는 차량이다(예를 들어, 하이브리드 전기 자동차(HEV)).
부가적으로, 하나 이상의 아래의 방법들, 또는 이들의 양상들은 적어도 하나의 컨트롤러 또는 컨트롤러 영역 네트워크(controller area network; CAN) 버스에 의해 실행될 수 있다. 상기 컨트롤러 또는 컨트롤러 영역 네트워크(CAN) 버스는 본 명세서에 기술되는 호스트 차량과 같은 차량에 구현될 수 있다. "컨트롤러"라는 용어는 메모리 및 프로세서를 포함하는 하드웨어 디바이스를 지칭할 수 있다. 상기 메모리는 프로그램 명령들을 저장하도록 구성되고, 상기 프로세서는 아래에서 더 기술될 하나 이상의 프로세스들을 수행하는 프로그램 명령들을 실행하도록 특별히 프로그래밍 된다. 더욱이, 아래의 방법들은 아래에서 상세하게 기술되는 바와 같이, 하나 이상의 부가적인 컴포넌트들과 연대하여 상기 컨트롤러를 포함하는 시스템에 의해 실행될 수 있다.
또한, 본 명세서의 상기 컨트롤러는 프로세서, 컨트롤러 등에 의하여 실행되는 실행 가능한 프로그램 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체들 상에 비일시적(non-transitory)으로 컴퓨터로 판독 가능한 매체로서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능 매체들의 예시들은 ROM, RAM, 컴팩트 디스크(CD)-ROM들, 자기 테이프들, 플로피 디스크들, 플래시 드라이버들, 스마트 카드들 및 광학 데이터 저장 디바이스들을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 컴퓨터 판독가능 매체들은, 예를 들어, 텔레매틱스 서버 또는 컨트롤러 영역 네트워크(CAN)에 의해 분산된 형태로 저장되고 실행되도록 컴퓨터 시스템들에 결합된 네트워크로 또한 분산될 수 있다.
본 명세서의 목적들을 위하여, "V2V 메시지", "V2V 데이터", "V2V 정보" 등은 V2V 통신 기법들을 이용하여 일반적으로 전송 및/또는 수신된 메시지 또는 정보를 지칭할 수 있다. 예를 들어, V2V 메시지는 기본 안전 메시지(BSMs: Basic Safety Messages)를 지칭할 수 있고, 도 2에와 관련하여 좀 더 구체적으로 기술되는 바와 같이, 차량의 속력, 이동방향(heading), 제동 상태, 위치, 연료 효율 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
이제 본 명세서의 실시예를 참조하면, 개시된 기술들은 차량(즉, "호스트 차량")과 적어도 하나의 다른 차량(즉, "원격 차량") 간의 V2V 통신 네트워크를 활용한다. 구체적으로, 호스트 차량은 도로 전방의 특성을 나타내는 정보를 수신하기 위하여, 호스트 차량의 전방에 있는 적어도 하나의 원격 차량과의 V2V 통신을 이용하여 통신할 수 있다. 예를 들어, 호스트 차량의 전방에서 주행하고 있는 원격 차량으로부터 호스트 차량에서 수신된 V2V 데이터는 좌표들, 고도들, 제동 상태 등과 같은 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보에 기반하여, 호스트 차량은 전방 도로의 특성을 판단할 수 있고, 결과적으로 상기 특성에 따라 자신의 파워트레인 시스템을 지능적으로 제어할 수 있다. 예시로서, 브레이크의 빈번한 사용이 요구되는 교통 정체 구간에 접근하고 있고, 호스트 차량의 배터리가 완전히 충전되지 않은 경우에, 호스트 차량은 제동 동작 동안 자신의 배터리를 충전시키기 위해 회생 제동 모드(regenerative braking mode)를 활성화시킬 수 있다. 다른 예시로서, 부가적인 스로틀 동력(throttle power)이 요구되는 등판로(hill)에 근접하고 있으면, 호스트 차량은 엔진(즉, 내연 기관)과 배터리 모두로부터 동력이 제공되는 하이브리드/전기 보조 모드를 활성화시킬 수 있다.
도 1은 호스트 차량과 원격 차량 간의 V2V 통신의 예시적인 아키텍처를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 도로 위를 주행하는 호스트 차량(HV: host vehicle)은 V2V 통신 가능하여 차량(100)이 다양한 정보 데이터(예를 들어, 차량의 위치, 속력, 진행방향, 제동 상태, 조향 각도, 차량 크기, 경로 이력 등)를 포함하는 메시지(예를 들어, BSM들)를 수신하고, 동일한 메시지를 다른 차량들로 전송할 수 있다. 이와 같이, 호스트 차량(100)은 원격 차량(110)으로부터 V2V 통신을 이용하여 전송되는 복수의 메시지들(120)(예를 들어, BSM들)을 수신할 수 있다.
표준 BSM 구성이 도 2에 도시된다. BSM은 V2V 안전 어플리케이션들(applications)에 의해 요구되는 저지연(low latency), 로컬화된 방송에 최적이다. 이와 같이, BSM들은 V2V 통신에 대하여 최적이고, 대략 1,000 미터의 범위를 갖는 전용 단거리 통신(DSRC: dedicated short-range communication)을 통해 전송된다. 메시지(120)는 전용 단거리 통신(DSRC) 라디오로부터 전송된 신호들일 수 있다. 이러한 관점에서, V2V 통신 가능한 차량들은 무선으로(over-the-air) 전송되는 데이터 프레임의 구조를 정의하는 SAE J2735에 따라서 정의되는 V2V 메시지를 전송할 수 있다. V2V 통신들의 물리 계층은 IEEE 802.11p에 기반하는 반면에, 라디오 채널은 DSRC에 의해 정의된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 표준 BSM(예를 들어, SAE J2735 BSM)은 BSM Part I과 BSM Part II의 두 부분들로 구성된다. BSM Part I은 핵심 V2V 데이터 요소(예를 들어, 차량 크기, 위치, 속력, 진행 각도, 가속, 제동 상태 등)를 포함한다. BSM Part I은 전형적으로 대략 초당 10회 전송된다. 반면에, BSM Part II는 다양한 선택적인 데이터 요소들로부터 추출된 V2V 데이터 요소들의 다양한 세트를 포함한다. BSM Part II는 때때로 최근 이벤트들(예를 들어, 잠금-방지 제동 시스템의 활성화, 외기 온도/대기 압력, 기상 정보, 외부 조명 상태 등)에 종속하여 Part I에 부가될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 호스트 차량(100)과 원격 차량(110)은 무선으로 V2V 메시지(120)를 전송 및 수신하기 위한 DSRC 안테나를 각각 구비할 수 있어서, V2V 통신 가능한 차량들 간에 무선 통신 네트워크를 형성한다. 부가적으로, 호스트 차량(100)과 원격 차량(110)은 GPS 위성들로부터 데이터를 수신하기 위한 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS) 안테나를 각각 구비할 수 있다. GPS 데이터는 전송된 V2V 메시지(120)에 반영될 수 있다. 즉, 차량의 GPS 안테나를 통해 수신된 GPS 데이터는 V2V 메시지(120) 내에서 차량의 좌표들을 표시하는데 이용될 수 있다.
실제적으로, 단지 하나의 원격 차량(110)만이 도 1에 도시되고 있지만, 호스트 차량(100)은 복수의 원격 차량(110)에 근접할 수 있다. 따라서, 호스트 차량(100)은 복수의 원격 차량(110)으로부터 복수의 V2V 메시지(120)를 수신할 수 있다. 예시로서, 호스트 차량(100)은 호스트 차량(100)의 800미터 반지름 이내의 원격 차량들(110)로부터 V2V 메시지(120)를 수신할 수 있다. 이러한 반지름은 호스트 차량(100)과 원격 차량(110) 내에 설치된 특정 V2V 통신 장비(예를 들어, DSRC 안테나들)에 따라서 가변될 수 있다.
이후, 호스트 차량(100)은 보관하고 분석할 특정 메시지를 선택할 수 있는 반면에, 다른 메시지를 무시할 수 있다. 특히, 호스트 차량(100)의 전방에 있는 것으로 판단된 하나 이상의 원격 차량들로부터 수신된 V2V 메시지(120)를 호스트 차량(100)이 보관할 수 있다. 예를 들어, 호스트 차량(100)에서 수신된 V2V 메시지(120)에 포함된 GPS 데이터는 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있는지 여부를 판단하기 위해 이용될 수 있다. 이후, 호스트 차량(100)의 전방에 있는 것으로 판단된 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120) 내의 정보는 호스트 차량(100)의 전방의 도로 또는 운전 상태들을 예측하는데 이용될 수 있다. 예측된 상태들에 기반하여, 호스트 차량(100)의 컨트롤러(예를 들어, 도 1에서 에너지 저장 권고 컨트롤러)는 호스트 차량의 하이브리드 파워트레인 시스템을 제어할 수 있고, 그것에 의하여 구동 효율을 향상시킨다. 예시로서, 하이브리드 파워트레인 시스템 내에서 동력원들(propulsion resources)(예를 들어, 배터리 전하, 연료 등)은 이러한 자원들이 필요한 호스트 차량(100)의 전방에서의 검출된 이벤트를 고려하여 보존될 수 있다.
도 3은 호스트 차량 전방의(preceding) 미리 정해진 영역들의 예시적인 맵(map)을 도시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 호스트 차량(100)이 주행하고 있는 도로 상에서 하나 이상의 원격 차량들(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있을 수 있다. 호스트 차량(100), 또는 보다 구체적으로 호스트 차량(100)의 컨트롤러는 원격 차량(110)의 좌표들 및 원격 차량(110)의 경로 이력과 같은 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)에 포함된 정보에 기반하여, 호스트 차량(100)에 대한 도로(130) 상의 원격 차량(110)의 위치를 판단할 수 있다. 또한, 호스트 차량(100)은 수신된 V2V 메시지(120)에 포함된 정보에 기반하여 원격 차량(110)의 경로 예측을 수행할 수 있다.
원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하는지 여부를 판단하고, 이에 따라 상기 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120))가 분석할 가치가 있는지 여부를 판단하기 위한 다양한 방법들이 존재한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 호스트 차량(100)의 전방의 하나 이상의 원격 차량들(110)은 도로(130) 상의 복수의 미리 정해진 영역들 중 하나에 위치할 수 있다. 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에 있는지 여부의 판단은 원격 차량(110)이 주행하고 있는 특정 영역이 검증 영역(qualifying region)인지 여부에 달려있을 수 있다.
이러한 관점에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 호스트 차량(100) 전방의 도로(130) 상의 영역들은, 예를 들어, 호스트 차량(100)에 근접하게 앞에 있고 전방인 영역(즉, "전방(ahead)"), 호스트 차량(100)에 근접하게 앞에 있고 우측인 영역(즉, "전방 우측(ahead right)"), 호스트 차량(100)에 근접하게 앞에 있고 좌측인 영역(즉, "전방 좌측(ahead left)"), 호스트 차량(100)에 이격되어(distantly) 앞에 있고 전방인 영역(즉, "원격 전방(far ahead)"), 호스트 차량(100)에 이격된 앞에 있고 좌측인 영역(즉, "원격 전방 좌측(far ahead left)"), 및 호스트 차량(100)에 이격된 앞에 있고 우측인 영역(즉, "원격 전방 우측(far ahead right)")과 같이 미리 정해질 수 있다.
도로(130)에서 미리 정해진 영역들 중 임의의 영역은 "검증" 영역으로 더욱 정의될 수 있고, 그것에 의하여 원격 차량(110)이 검증 영역들 중 하나에서 주행하고 있는 것으로 판단되는 경우 원격 차량(110)은 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있는 것으로 판단된다. 일 예시에서, 도 3을 참조하면, 복수의 미리 정해진 영역들 중 검증 영역들은 호스트 차량(100)에 근접하게 앞에 있고 전방인 영역(즉, "전방")과 호스트 차량(100)에 이격된 앞에 있고 전방인 영역(즉, "원격 전방")만을 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 복수의 미리 정해진 영역들 중 검증 영역들은 호스트 차량(100)에 근접하게 앞에 있고 전방인 영역(즉, "전방"), 호스트 차량(100)에 근접하게 앞에 있고 우측인 영역(즉, "전방 우측"), 및 호스트 차량(100)에 근접하게 앞에 있고 좌측인 영역(즉, "전방 좌측")만을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 호스트 차량(110) 앞의 미리 정해진 영역들은 단지 설명의 목적을 위하여 보여준 것으로 본 청구항들의 범위를 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 대신에, 도로(130) 상에서 호스트 차량(100) 전방의 영역들에 대한 임의의 적절한 정의가 정의될 수 있다. 이와 유사하게, 시스템 설계자의 선호도에 기반하여 도로(130) 상의 미리 정해진 영역들 중 임의의 영역이 검증 영역으로 설정될 수 있다. 원격 차량들(110)이 호스트 차량(100)에 대하여 주행하고 있는 영역을 판단하기 위한 프로세스들이 아래에서 자세히 기술된다.
이와 달리, 도로(130) 상의 영역들은 도로 차선들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도로(130) 상의 영역들은 좌측 차선, 중앙 차선 및 우측 차선을 나타낼 수 있다. 이러한 경우에, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 동일한 차선에서 주행하고 있는 것으로 판단된 경우에만 원격 차량(110)이 호스트 차량(100) 전방에서 주행하고 있는 것으로 판단될 수 있다. 또는, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 동일한 차선 또는 호스트 차량(100)의 차선에 인접한 차선에서 주행하고 있는 것으로 판단된 경우에만 원격 차량(110)이 호스트 차량(100) 전방에서 주행하고 있는 것으로 판단될 수 있다
원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는지 여부를 판단하기 위해 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120) 내에 포함된 정보를 호스트 차량(100)이 또한 이용할 수 있다. 일 예시에서, 호스트 차량(100)이 주행하고 있는 방향과 다른 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)는 무시될 수 있는 반면에, 호스트 차량(100)이 주행하고 있는 방향과 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)는 호스트 차량(100)의 하이브리드 파워트레인을 제어할 목적을 위하여 보관되고 분석될 수 있다. 다른 예시에서, 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 동일한 방향으로 이전에 주행하고 있었지만 호스트 차량(100)과 동일한 방향으로 현재 주행하고 있지 않은 것으로 판단하기 위하여 수신된 V2V 메시지(120)를 분석할 수 있고, 이에 따라 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 동일한 도로 상을 주행하고 있었고 호스트 차량(100)의 전방 도로의 커브를 따라 회전하였다고 판단하는 것이 가능하다.
도 4는 원격 차량이 호스트 차량과 동일한 방향으로 운행하고 있는지 여부를 판단하기 위한 간략화된 절차를 도시한다. 절차(400)는 405 단계에서 시작될 수 있고, 410 단계로 계속될 수 있다. 여기서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 호스트 차량(100) 자체의 위치 및 진행방향에 관하여 국부적으로(locally) 판단된 정보뿐만 아니라, 특정 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)에 포함된 정보에 기반하여, 호스트 차량(100)은 특정 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는지 여부를 판단한다. 특정 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 실제로 판단된다면, 도로(130)의 다가오는(upcoming) 특징들을 판단하기 위해 호스트 차량(100)은 특정 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)를 이용할 수 있고, 다가오는 도로 특징들을 예상하여 자기 자신의 하이브리드 파워트레인 시스템을 제어할 수 있으며, 이에 따라 시스템의 작동 효율을 증대시킨다. 반면에, 특정 원격 차량(110)이 다른 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다면, 호스트 차량(100)은 원격 차량(100)으로부터 수신된 임의의 V2V 메시지(120)를 무시할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 절차(400)는 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 동일한 방향으로 주행하고 있는지 여부를 판단하기 위한 단지 하나의 예시이고, 절차(400)는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같은, 적절한 방식으로 변형될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 호스트 차량(100)이 주행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 원격 차량(110)이 주행하고 있는지 여부를 판단하기 위해 절차(400)가 이용될 수 있다.
410 단계에서, 호스트 차량(100)은 V2V 메시지(120)(즉, 기본 안전 메시지(BSM))를 원격 차량(110)으로부터 수신하고, 여기서 호스트 차량(100)은 위치, 속력, 진행방향, 고도, 조향 각도, 제동 상태 등을 포함하는 원격 차량(110)에 관한 정보(즉, 원격 차량 주행 정보)를 수신한다. 여기서 XRV는 원격 차량(110)의 x-좌표를 나타내고, YRV는 원격 차량(110)의 y-좌표를 나타내고, XHV는 호스트 차량(100)의 x-좌표를 나타내고, YHV는 호스트 차량(100)의 y-좌표를 나타내고, hHV는 호스트 차량(100)의 진행 각도를 나타낸다. XRV 및 YRV는 수신된 V2V 메시지(120)에 따라 판단된다. 수집된 정보에 기반하여, 호스트 차량(100)은 수신된 V2V 메시지(120)가 다가오는 도로/트래픽 특징들을 판단하는데 사용될 수 있는지 여부를 판단할 수 있다. 달리 말하면, V2V 메시지를 전송한 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있다는 것이 연산되면, 다가오는 도로/트래픽 특징들을 판단하는데 수신된 V2V 메시지(120)가 이용될 수 있다.
415 단계에서, V2V 메시지에서 수신(410 단계)된 원격 차량(110)의 좌표들은 호스트 차량(100)의 좌표와 진행방향에 기반하여 변환된다. 달리 말하면, 호스트 차량에 대한 원격 차량(110)의 위치 및 주행 방향이 판단된다. 첫째로, XRV는 수학식 XRVcos(-hHV) + YRVsin(-hHV)에 따라 변환된다. 둘째로, YRV는 수학식 XRVsin(-hHV) + YRVcos(-hHV)에 따라 변환된다. 420 단계에서, YHV는 수학식 -XHVtan(hHV)에 따라 변환된다.
425 단계 내지 460 단계에서, 다양한 평가기준 중 하나가 만족되면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단될 수 있다. 반대로, 다양한 평가기준 중 어느 것도 만족되지 않으면, 470 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있지 않은 것으로 판단되며, 이에 따라 원격 차량(110)은 무시될 수 있다.
425 단계에서, hHV가 0과 같고, YRV가 0 이상이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
430 단계에서, hHV가 90과 같고, XRV가 0 이상이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
435 단계에서, hHV가 180과 같고, YRV가 0 이하이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
440 단계에서, hHV가 270과 같고, XRV가 0 이하이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
445 단계에서, hHV가 90보다 작고, YRV가 XRVtan(hHV) 이상이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
450 단계에서, hHV가 90보다 크고 180보다 작고, YRV가 -XRVtan(hHV) 이하이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
455 단계에서, hHV가 180보다 크고 270보다 작고, YRV가 -XRVtan(hHV) 이하이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
460 단계에서, hHV가 270보다 크고, YRV가 -XRVtan(hHV) 이상이면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단된다.
425 단계 내지 460 단계에서의 평가기준 중 임의의 평가기준이 만족되면, 465 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있는 것으로 판단될 수 있다. 이 경우에, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 현재 주행하고 있기 때문에, 원격 차량(100)은 호스트 차량(100)이 주행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 것으로 판단될 수 있다. 따라서, 호스트 차량(100) 전방의 도로/트래픽 특징들을 판단하기 위해 호스트 차량(100)은 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)에 포함된 정보를 이용할 수 있다. 이후, 호스트 차량(100)의 컨트롤러(즉, 에너지 저장 컨트롤러)는 다가오는 도로/트래픽 특징들을 고려하여 자신의 파워트레인 시스템을 효율적으로 제어할 수 있다.
반면에, 425 단계 내지 460 단계의 평가기준 중 어느 것도 만족되지 않는다면, 470 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 주행하고 있지 않는 것으로 판단될 수 있다. 따라서, 호스트 차량(100)은 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)를 무시할 수 있다.
절차(400)는 예시적으로 465 단계 또는 470 단계에서 종료된다. 부수적인 절차들과 파라미터들 뿐만 아니라, 절차(400)의 단계들이 수행될 수 있는 기술들이 위에서 상세하게 기술되었다.
도 4에 도시된 단계들은 단지 설명을 위한 예시들이고, 원하는 바에 따라 특정 다른 단계들이 포함되거나 또는 배제될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 단계들의 특정 순서가 도시되는 반면에, 이러한 순서는 단지 예시적인 것이고, 본 명세서의 실시예들의 범위에서 벗어나지 않고 단계들의 임의의 적절한 배치가 활용될 수 있다. 게다가, 설명된 단계들은 본 청구항들의 범위에 따라 임의의 적절한 방식으로 변형될 수 있다.
호스트 차량(100)의 전방에서 운행하는 하나 이상의 원격 차량들(110)을 식별하는 동안에, 호스트 차량과 하나 이상의 원격 차량들(110)의 위치 좌표들은 East-North-Up(ENU) 좌표들로 변환될 수 있다. 이러한 관점에서, 도 5는 원격 차량 각도 인증(remote vehicle angle authentication)을 수행하기 위한 예시적인 단순화된 절차를 도시한다. 절차(500)은 505 단계에서 시작할 수 있고, 510 단계로 계속되고, 본 명세서에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하는 차량들을 식별하는 프로세스를 보조하기 위해 호스트 차량(100)과 원격 차량(110)의 좌표들은 ENU 좌표들로 변환될 수 있다.
510 단계에서, 호스트 차량(100)과 하나 이상의 원격 차량(110)의 위치에 관한 초기 정보가 수집된다. 이러한 정보는 위도("Lat"), 경도("Long") 및 고도("Elev")를 포함한다. 호스트 차량(100)의 정보는 국부적으로 (예를 들어, 호스트 차량(100)에 설치된 GPS 시스템을 이용하여) 수집될 수 있다. 원격 차량들(110)의 정보는 원격 차량(110)으로부터 전송되고, 호스트 차량(100)에서 수신된 V2V 메시지(120)로부터 수집될 수 있다. 또한, 각 원격 차량(110)의 경로 이력은 수신된 V2V 메시지(120)로부터 수집될 수 있다. V2V 메시지(120)에서, BSM Part II는 도 2에 도시된 바와 같이, 전형적으로 경로 이력 정보를 포함한다. 경로 이력은 다양한 시점들(points in time)에서 각각의 원격 차량(110)의 위도, 경도 및 고도를 포함할 수 있다.
515 단계에서, 호스트 차량(100)과 모든 원격 차량들(110)의 좌표들 (즉, 위도 및 경도)은 지구 중심 지구 고정(ECEF: Earth Centered Earth Fixed) 좌표들 (XECEF, YECEF, ZECEF)로 변환된다. 이러한 관점에서, XECEF, YECEF, 및 ZECEF는 다음의 수학식들에 따라서 연산된다.
Figure pat00001
… [수학식 1]
Figure pat00002
… [수학식 2]
Figure pat00003
… [수학식 3]
Figure pat00004
… [수학식 4]
여기서, re = 6,378,137 m, 이고 e2 = 0.00669437999014 이다.
520 단계에서, 515 단계에서 연산된 ECEF 좌표들은 East-North-Up (ENU) 좌표들(XENU, YENU)로 변환된다. 이러한 관점에서, XENU 및 YENU 는 다음의 수학식들에 따라 연산된다.
Figure pat00005
… [수학식 5]
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
… [수학식 6]
절차(500)는 예시적으로 520 단계에서 종료된다. 부수적인 절차들과 파라미터들 뿐만 아니라, 절차(500)의 단계들이 수행될 수 있는 기술들이 위에서 상세하게 기술되었다.
도 5에 도시된 단계들은 단지 설명을 위한 예시들이고, 원하는 바에 따라 특정 다른 단계들이 포함되거나 또는 배제될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.
또한, 단계들의 특정 순서가 도시되는 반면에, 이러한 순서는 단지 예시적인 것이고, 본 명세서의 실시예들의 범위에서 벗어나지 않고 단계들의 임의의 적절한 배치가 활용될 수 있다. 게다가, 설명된 단계들은 본 청구항들의 범위에 따라 임의의 적절한 방식으로 변형될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 호스트 차량(100)에서 수신된 V2V 메시지(120)는 원격 차량(110)의 경로 이력을 나타낸다. 원격 차량들(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있는지 여부를 판단하기 위해, 호스트 차량(100)은 이후에 복수의 데이터 지점들로 구성된 경로 이력 데이터를 활용할 수 있다. 이러한 관점에서, 도 6은 경로 이력 데이터 지점들의 예시적인 집합(set)을 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 수신된 V2V 메시지(120)는 원격 차량(110)에 의해 이전에 주행된 경로를 나타내는 원격 차량(110)의 복수의 경로 이력 데이터 지점들(610)을 포함할 수 있다.
경로 이력 데이터 지점들(610)은 원격 차량(110)에 의해 실제로 주행된 경로를 따르는 이산 지점들을 나타낸다. 실제 경로를 따르는 모든 지점이 표시되지 않기 때문에, 즉, 데이터 지점들(610)은 실제 경로를 따르는 지점들의 단지 부분집합(subset)을 표시하므로, 경로 이력 데이터 지점들(610)에 의해 형성된 경로와 실제 경로 사이에 표시 오차(representation error)가 존재할 수 있다. 달리 말하면, 경로 이력 이산 데이터 표시는 도 6에 도시된 바와 같이, 경로 이력 실제 데이터와 다를 수 있다. 이는 특히 도로(130)에서의 커브를 따라 발생할 수 있다. 따라서, 원격 차량(100)의 경로 이력 데이터 지점들(610)에 기반하여 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 운행하고 있는지 여부를 판단하는 경우에, 호스트 차량(100)의 컨트롤러는 경로 이력 데이터 표시 오차(즉, PH_ActualError)를 보상하기 위한 연산들을 수행할 수 있다.
이러한 목적을 위하여, 도 7은 원격 차량의 경로 이력에 기반하여 원격 차량이 호스트 차량의 전방에서 운행하고 있는지 여부를 판단하기 위한 예시적인 간략한 절차를 도시한다. 절차(700)는 705 단계에서 시작될 수 있고, 710 단계로 계속될 수 있고, 여기서 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 도로(130)를 따라 호스트 차량(100)과 원격 차량(110) 사이의 이격 거리를 예측하기 위하여 경로 이력 데이터 지점들(610)이 활용될 수 있다. 또한, 도로(130)를 따라 호스트 차량(100)의 진행방향과 원격 차량(110)의 진행방향 사이의 차이를 예측하는데 경로 이력 데이터 지점들(610)이 활용될 수 있다. 이러한 이격 거리와 진행방향 차이가 각각 미리 정해진 임계들보다 작다면, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 운행하고 있는 것으로 판단될 수 있고, 상기 원격 차량(110)으로부터의 V2V 메시지(120)는 호스트 차량(100) 전방의 도로/트래픽 특징들을 식별하는데 활용될 수 있다. 호스트 차량(100)이 운행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 원격 차량(110)이 주행하고 있는지 여부를 판단하기 위해 절차(700)가 이용될 수 있다.
710 단계에서, 원격 차량(110)으로부터의 V2V 메시지(120)는 호스트 차량(110)에서 수신된다. V2V 메시지(120)에서, BSM Part II는 도 2에 도시된 바와 같이, 전형적으로 경로 이력 정보를 포함한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 경로 이력 데이터 지점들(610)을 포함하는 경로 이력이 V2V 메시지(120)로부터 얻어질 수 있다.
715 단계에서, 얻어진 원격 차량(110)의 경로 이력에 기반하여 호스트 차량(100)의 진행방향과 원격 차량(110)의 진행방향 사이의 차이가 연산될 수 있다. 여기서, HV_heading은 호스트 차량(100)에서 국부적으로 판단될 수 있는 호스트 차량(100)의 진행방향이고, RV_PH_heading은 원격 차량(110)의 경로 이력에 기반하는 원격 차량(110)의 진행방향이고, Delta_heading은 HV_heading과 RV_PH_heading 사이의 차이이다. 원격 차량(110)의 진행방향이 자신의 경로 이력에 기반하여 연산되기 때문에, RV_PH_heading은 자신의 현재 진행방향을 나타내지 않지만, 오히려 특정 시점에서의 자신의 진행방향을 나타낸다. 더욱이, 도 6에 도시된 바와 같이, 특히 원격 차량(110)이 커브 형태의 도로를 따라 주행하는 경우에, 경로 이력에 따라 원격 차량(110)의 진행방향이 시간에 따라 변할 수 있다. 따라서, Delta_heading은 다양한 시점에서 연산될 수 있고, 각 시점에서 호스트 차량(100)에 대하여 원격 차량(110)의 진행방향에 따라 그 값들이 가변되는 것을 초래한다.
720 단계에서, 얻어진 원격 차량(110)의 경로 이력에 기반하여 호스트 차량(100)의 진행방향과 원격 차량(110)의 진행방향 사이의 차이가 최대 델타 임계보다 작은지 여부가 판단된다. 여기서, MAX_Delta_Heading은 최대 델타 임계이다. 상기 차이(즉, Delta_heading)가 최대 임계보다 작으면, 절차(700)는 730 단계로 계속된다. 그러나, 상기 차이가 최대 임계보다 작지 않으면, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있지 않은 것으로 판단되고, 725 단계에서 원격 차량(100)은 무시된다. 복수의 Delta_heading 값들이 존재하는 경우, 위에서 설명된 바와 같이, 각각의 Delta_heading 값은 최대 델타 임계와 비교될 수 있다. 이 경우에, 커브 형태의 도로에 기인하여 원격 차량(110)이 현재 호스트 차량(100)과 동일한 방향으로 주행하고 있지 않을 수 있음에도 불구하고, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)과 실질적으로 동일한 방향으로 이전에 주행하였기 때문에, 원격 차량(110)은 호스트 차량(100)이 주행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 것으로 판단될 수 있다.
730 단계에서, 원격 차량(110)의 경로 이력에서 각각의 경로 이력 데이터 지점(610)은 East-North-Up(ENU) 좌표들로 변환될 수 있다. 본 명세서에서 ENU 변환을 위한 프로세스가 도 5에 대하여 기술된다.
변환 이후에, 735 단계에서, 원격 차량(110)의 경로 이력에서 각각의 경로 이력 데이터 지점(610) 사이의 거리가 연산될 수 있다.
이후, 740 단계에서, 호스트 차량(100)과 원격 차량(110) 사이의 이격 거리가 연산될 수 있다. 원격 차량(110)의 경로 이력에 기반하여 호스트 차량(100)과 원격 차량(110) 사이의 이격 거리가 연산되기 때문에, 이격 거리가 연산되는 시점에 기반하여 이격 거리가 가변될 수 있다. 예를 들어, 증가된 트래픽, 커브 형태의 도로, 속력 한계 변화 등과 같은 어느 한 차량이 직면하는 트래픽 또는 도로 특징들에 기인하여 호스트 차량(100)과 원격 차량(110)의 각각의 주행 속력들이 시간에 따라 가변될 수 있다.
745 단계에서, 호스트 차량(100)과 원격 차량(110) 사이의 이격 거리가 미리 정해진 임계보다 작은지 여부가 판단된다. 복수의 이격 값들이 존재하는 경우, 각각의 이격 값이 미리 정해진 임계와 비교될 수 있다. 이격 값이 미리 정해진 임계보다 작다면, 750 단계에서 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 운행하고 있는 것으로 판단될 수 있다.
따라서, 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지 내의 정보가 호스트 차량(100)의 전방의 도로/트래픽 특징들을 식별하는 데 이용될 수 있고, 호스트 차량(100)은 식별된 전방의 특징들에 따라 자신의 하이브리드 파워트레인 시스템을 전략적으로 제어할 수 있다. 반대로, 이격 거리가 미리 정해진 임계보다 작지 않다면, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 운행하고 있지 않은 것으로 판단될 수 있고, 상기 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지에 의해 나타나는 임의의 도로/트래픽 특징들은 호스트 차량(100)의 파워트레인을 제어하는 목적들을 위해서는 유용하지 않을 것이다. 따라서, 원격 차량(110)은 725 단계에서 무시될 수 있다.
절차(700)는 예시적으로 725 단계 또는 750 단계에서 종료된다. 부수적인 절차들과 파라미터들 뿐만 아니라, 절차(700)의 단계들이 수행될 수 있는 기술들이 위에서 상세하게 기술된다.
도 7에 도시된 단계들은 단지 설명을 위한 예시들이고, 원하는 바에 따라 특정 다른 단계들이 포함되거나 또는 배제될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 또한, 단계들의 특정 순서가 도시되는 반면에, 이러한 순서는 단지 예시적인 것이고, 본 명세서의 실시예들의 범위에서 벗어나지 않고 단계들의 임의의 적절한 배치가 활용될 수 있다. 게다가, 설명된 단계들은 본 청구항들의 범위에 따라 임의의 적절한 방식으로 변형될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 위의 절차들 중 하나 이상에 따라서 호스트 차량(100)의 전방에서 운행하는 원격 차량(100)이 식별되는 경우, 다가오는 도로/트래픽 특징들을 식별하기 위하여 원격 차량(100)으로부터 수신된 V2V 메시지가 호스트 차량(100)에 의해 활용될 수 있다. 이러한 정보를 이용하여, 호스트 차량(100)은 시스템의 효율을 향상시키기 위해 자신의 파워트레인 시스템을 전략적으로 제어할 수 있다.
하이브리드 전기 자동차(HEV)에 대하여, 특히, 차량의 최적 성능을 위하여 복수의 동력원들을 효율적으로 이용하는 것이 중요하다. 당해 기술분야에서 일반적으로 알려진 바와 같이, HEV들은 둘 이상의 동력원들을 가진 하이브리드 파워트레인을 활용한다. 내연 기관 및 배터리/전기 구동 시스템의 조합을 이용하여 HEV들이 일반적으로 주행한다. 이러한 관점에서, 하이브리드 파워트레인 시스템을 작동시키기 위한 복수의 가능한 동력 모드들이 있다. 각각의 동력 모드는 활성화된 동력원, 즉, 엔진, 배터리, 또는 전부, 배터리가 충전되는지 여부, 및 배터리가 충전되고 있다면 배터리가 충전되는 방식에 따라 고유하다.
도 8 내지 도 11은 차량의 하이브리드 파워트레인 시스템에 이용 가능한 예시적인 하이브리드 동력 모드들을 도시한다. 도 8 내지 도 11에서 기술되는 하이브리드 파워트레인 시스템은 단지 설명의 목적을 위한 간략화된 시스템이라고 이해되어야 하고 본 청구항들의 범위를 한정하는 것으로 다루어지지 않아야 한다.
예시적인 하이브리드 파워트레인은 내연 기관 및 배터리/전기 구동 시스템을동력원으로 결합한다. 병렬 하이브리드 파워트레인 시스템으로 알려진 하이브리드 파워트레인에서, 동력원들은 다른 동력원과 병렬로 작동될 수 있다. 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 엔진(800)("ENG")은 내연 기관이고, 전기 모터(810)("MOT")에 결합된다. 내연 기관(800)은 차량 동력의 주요 소스로 동작할 수 있는 반면에, 전기 모터(810)는 일부 경우에서 가속 동안에 엔진(800)을 보조한다. 모터(810)가 엔진(800)으로부터 동력을 받는 경우 클러치가 제어되도록 조작될 수 있다. 전하가 저장되는 배터리(830)("BATT")는 동력 전자 모듈(840)("PE")을 통해 모터(810)로 전기를 공급할 수 있다. 엔진(800)은 배터리들의 뱅크를 포함할 수 있는 배터리(830)를 충전하도록 작동 가능하다. 동력 전자 모듈(840)은 배터리(830)로부터 모터(810)로 전기 출력을 제어하고 배터리(830)의 충전을 제어하는 컨트롤러를 포함한다. 전기 모터(810)는 배터리(830)로부터의 전기를 전적으로 공급받아 작동하거나, 내연 기관(800)에 의해 회전되는 제너레이터(도시되지 않음)를 통해 전기를 공급받아 작동하거나, 또는 이들 모두로부터 전기를 공급받아 작동할 수 있다. 일부 경우들에서, 모터(810)는 제너레이터를 포함할 수 있다. 모터(810)는 이후 휠(wheel)들(850)을 회전시키는 트랜스미션(820)("TX")에 동력을 공급하고, 이것에 의하여 하이브리드 자동차를 운행시킨다.
도 8에 도시된 바와 같이, 하이브리드 파워트레인은 "전기 전용" 모드에서 작동될 수 있다. 이러한 모드에서, 모터에 공급되는 배터리(830)로부터의 전기만을 이용하여 차량이 운행된다. 엔진(800)과 모터(810) 사이에 설치된 클러치가 개방(open)되기 때문에 엔진(800)은 동력을 모터(810)로 제공할 수 없다. 엔진(800)은 아이들(idle) 방식으로 작동되거나 완전히 꺼질 수 있다. 따라서, 차량은 전기 동력만을 이용하여 운행된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 하이브리드 파워트레인은 "하이브리드/전기 보조" 모드에서 동작할 수 있다. 이러한 모드에서, 엔진(800)과 전기 모터(810)는 상호 병렬로 작동된다. 즉, 엔진(800)에 의해 발생되는 동력과 배터리(830)로부터 얻어지는 전기 동력의 조합을 이용하여 차량이 구동된다. 여기서, 전기 모터(810)는 배터리(830)로부터 전기 에너지를 공급받고 제너레이터에 의해 변환된 내연 기관(800)의 기계 에너지를 공급받는다. 이러한 모드는, 예를 들어, 언덕을 오르는 경우, 합류(merge)되는 경우 등과 같이, 전기 동력 자체가 스스로 사용하기에 충분하지 않거나 또는 효율적이지 않게 되는 경우에 이점이 있을 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 하이브리드 파워트레인은 "배터리 충전" 모드에서 작동될 수 있다. 이러한 모드에서, 전기 모터(810)는 내연 기관(800)을 통해 배터리(830)를 재충전하는 제너레이터로 동작할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 자동차가 배터리(830)를 충전하기 위하여 멈춰있는 동안에 엔진(800)이 동작할 수 있다. 이러한 모드는 배터리(830)의 충전 상태(SOC)가 낮은 경우 이점이 있을 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 하이브리드 파워트레인은 "회생 제동(regenerative braking)" 모드에서 작동될 수 있다. 이러한 모드에서, 전기 모터는 도 10에서와 같이 엔진(800)에 의해 발생되는 운동 에너지를 변환하기 보다는 오히려 다시 제너레이터로 동작할 수 있다. 운동 에너지가 휠(850)의 제동으로부터 추출되고 배터리(830)을 충전할 목적을 위하여 전기 에너지로 변환된다. 그러므로 배터리(830)로의 에너지의 전달은 제동 효과를 제공하고, 제동 시스템의 수명을 연장시킬 뿐만 아니라 차량의 전체적인 효율을 향상시킨다.
도 8 내지 도 11에 도시된 모드들 외에, 하이브리드 파워트레인 시스템을 위한 추가적인 동력 모드들이 존재한다고 이해되어야 한다. 따라서, 도 8 내지 도 11에 도시된 동력 모드들은 하이브리드 파워트레인 시스템의 제어 전략들을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.
도 12는 도 8 내지 도 11에서 도시된 모드들과 같은, 복수의 하이브리드 동력 모드들 중에서 최적의 동력 모드를 선택하기 위한 간략화된 프로세스를 도시한다. 프로세스 흐름(900)은 905 단계에서 시작할 수 있고, 910 단계에서 종료될 수 있으며, 여기서 본 명세서에서 더 상세하게 기술되는 바와 같이, 호스트 차량(100)에서 국부적으로 수집되는 호스트 차량 데이터와 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하는 것으로 판단되는 하나 이상의 원격 차량들(110)로부터 호스트 차량(100)에서 수신된 V2V 메시지(120)를 통해 수집된 원격 차량 데이터에 기반하여 하이브리드 자동차에 대한 최적의 하이브리드 동력 모드가 선택될 수 있다. 호스트 차량(100)의 컨트롤러(즉, 에너지 저장 권고 컨트롤러)는 호스트 차량(100) 자신에 관한 정보(입력들)뿐만 아니라, 수신된 V2V 메시지(120)로부터 식별된 다가오는 도로/트래픽 특성들을 이용할 수 있고, 이후 도 12에 도시된 프로세스 흐름(900)에 따라 식별된 특성에 기반하여 최적의 하이브리드 동력 모드(출력)을 선택하고 활성화할 수 있다. 예시로서, 컨트롤러는 선택된 모드에 해당하는 액추에이터를 계합시켜 선택된 동력 모드를 활성화시킬 수 있다. 도 12에서, 실선은 충분한 배터리 전하가 있는 배터리 상태를 나타내는 반면에, 점선은 이용 가능한 배터리 용량이 있다는 것을 나타낸다(즉, 배터리(830)는 재충전될 수 있다).
905 단계에서, 컨트롤러는 호스트 차량(100)의 현재 속력을 판단한다. 예를 들어, 호스트 차량(100)의 현재 속력은 복수의 속력 상태들 중 하나로 카테고리화될 수 있다. 각각의 속력 상태에 해당하는 속력 범위들은 임의의 적절한 방식으로 미리 정해질 수 있다. 예시적으로, 미리 정해진 속력 상태들은 낮음(예를 들어, 도심 주행 또는 혼잡한 트래픽에서 주행), 중간(예를 들어, 평상 시 주행) 및 높음(예를 들어, 고속도로 주행)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 낮은 속력은 0 mph 내지 20 mph에 해당할 수 있고, 중간 속력은 21 mph 내지 45 mph에 해당할 수 있고, 높은 속력은 46 mph 이상에 해당할 수 있다. 일부 경우들에서, 호스트 차량(100)의 현재 속력 상태에 관계없이, 컨트롤러는 920 단계에서 동력 모드를 선택할 수 있다. 즉, 915 단계에서 식별된 V2V 데이터에 따라, 920 단계에서 선택된 동력 모드는 자신의 현재 속력에 관계없이 호스트 차량(100)에 대하여 적정한 것일 수 있다.
910 단계에서, 컨트롤러는 호스트 차량(100)의 현재의 스로틀 상태(throttle status)를 판단한다. 예를 들어, 호스트 차량(100)의 스로틀 량은 복수의 스로틀 상태들 중 하나로 카테고리화될 수 있다. 각각의 스로틀 상태에 해당하는 범위들이 미리 정해질 수 있다. 예시적으로, 미리 정해진 스로틀 상태들은 낮음, 중간 및 높음을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 스로틀 상태는 차량의 스로틀 밸브의 개도량(opening amount)에 해당할 수 있다. 일부 경우들에서, 호스트 차량(100)의 스로틀 상태에 관계없이, 컨트롤러는 920 단계에서 동력 모드를 선택할 수 있다. 즉, 915 단계에서 식별된 V2V 데이터에 따라, 920 단계에서 선택되는 동력 모드는 자신의 스로틀 상태에 관계없이 호스트 차량(100)에 대하여 적정한 것일 수 있다.
915 단계에서, 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있는 것으로 판단된 하나 이상의 원격 차량들(110)로부터 호스트 차량(100)에서 수신된 V2V 메시지(120)에 기반하여 컨트롤러는 호스트 차량(100)이 접근하고 있는 도로/트래픽 특징들을 식별한다. 다가오는 도로/트래픽 특징들은 가속 이벤트, 감속 이벤트, 고도의 변화, 트래픽 흐름 이벤트, 도로 특징 등과 같이 차량의 주행에 영향을 미칠 수 있는 임의의 다양한 특징들을 포함할 수 있다. 예시적으로, 도로/트래픽 특징들은 고도 증가(예를 들어, 등판로에서의 주행 등), 고도 감소(예를 들어, 강판로에서의 주행 등), 합류 상황(예를 들어, 고속도로 상에서 운행, 차선들을 변경 등), 미세한 감속(예를 들어, 감속을 요하는 커브 형태의 도로, 인근의 교통 사고 등), 경로에서의 차량의 감속(예를 들어, 트래픽 혼잡 등) 등을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 차량의 현재 속력(905 단계) 및/또는 스로틀 상태(910 단계)에 기반하여, 그리고 배터리(830)가 완전히 충전되었는지 재충전을 요하는지 여부에 더 기반하여, 920 단계에서 감속 이벤트와 같은 특정 도로/트래픽 특징이 다른 하이브리드 동력 모드들의 선택을 초래할 수 있다.
920 단계에서, 컨트롤러는 905 단계, 910 단계 및 915 단계에서 입력을 분석하고 호스트 차량(100)의 하이브리드 파워트레인 시스템을 작동시키기 위하여 복수의 미리 정해진 하이브리드 동력 모드들 중에서 최적 동력 모드를 선택한다. 이용 가능한 하이브리드 동력 모드들이 위에서 설명된 바와 같이 도 8 내지 도 11에 도시된 것에 한정되는 것은 아니지만, 이용 가능한 하이브리드 동력 모드들은 도 8 내지 도 11에 도시된 것일 수 있다.
도 12는 905 단계, 910 단계 및 915 단계에 기반하여 최적 하이브리드 동력 모드를 선택하기 위한 몇 가지 예시들을 제공한다. 첫 번째 예시에서, 호스트 차량(100)의 배터리(830)가 충분한 전하를 가지고 있고, V2V 데이터에 따라 호스트 차량(100)이 고도 증가 또는 합류 상황에 접근하고 있다. 여기서, 호스트 차량(100)의 현재 속력 또는 스로틀 량에 관계없이 920 단계에서 엔진(800)과 전기 모터(810)가 병렬로 작동되는 하이브리드/전기 보조 모드가 하이브리드 파워트레인의 작동을 위하여 최적으로 선택될 수 있다. 두 번째 예시에서, 호스트 차량(100)은 이용 가능한 배터리 용량을 가지고, 낮은 또는 중간 스로틀 량을 갖는 중간 속력에서 현재 운행하고 있고, V2V 데이터에 따라 미세 감속 이벤트에 접근하고 있다. 여기서, 전기 모터(810)가 내연 기관(800)을 통해 배터리(830)를 재충전하는 제너레이터로 동작할 수 있는 배터리 충전 모드가 920 단계에서 하이브리드 파워트레인의 작동을 위하여 최적으로 선택될 수 있다. 세 번째 예시에서, 호스트 차량(100)의 배터리(830)는 충분한 전하를 가지고, 호스트 차량(100)은 중간 또는 높은 스로틀 량을 갖는 낮은 속도로 현재 운행하고 있으며, V2V 데이터에 따라 자신의 경로에서 고도가 감소하거나 차량들의 감속 이벤트에 접근하고 있다. 여기서, 차량이 배터리(830)로부터의 전기만을 이용하여 운행되는 전기 전용 모드가 920 단계에서 하이브리드 파워트레인의 작동을 위하여 최적으로 선택될 수 있다. 네 번째 예시에서, 호스트 차량(100)은 이용 가능한 배터리 용량을 가지고, V2V 데이터에 따라 자신의 경로에서 고도가 감소하거나 차량들의 감속 이벤트에 접근하고 있다. 여기서, 호스트 차량(100)의 현재 속력 또는 스로틀 량에 관계없이, 운동 에너지가 휠들(850)의 제동으로부터 추출되고 배터리(830)를 충전할 목적으로 전기 에너지로 변환되는 회생 제동 모드가 920 단계(920)에서 하이브리드 파워트레인의 작동을 위하여 최적으로 선택될 수 있다. 이러한 예시들은 단지 기술된 실시예들을 설명할 목적을 위한 것이고 본 청구항들의 범위를 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
흐름 프로세스(900)는 예시적으로 호스트 차량(100)의 하이브리드 파워트레인 시스템에 대한 작동 모드가 선택되는 920 단계에서 종료된다. 부수적인 절차들 및 파라미터들 뿐만 아니라, 흐름 프로세스(900)의 단계들이 수행될 수 있는 기술들이 위에서 자세히 기술되었다.
도 12에서 도시된 단계들은 단지 설명을 위한 예시들이고, 원하는 바에 따라 특정 다른 단계들이 포함되거나 또는 배제될 수 있다. 또한, 단계들의 특정 순서가 도시되는 반면에, 이러한 순서는 단지 예시적이고, 본 명세서의 실시예의 범위를 벗어나지 않고 단계들의 임의의 적절한 배치가 활용될 수 있다. 게다가, 설명된 단계들은 본 청구항들의 범위에 따라 임의의 적절한 방식으로 변형될 수 있다.
도 13 및 도 14는 하이브리드 파워트레인 시스템을 제어하기 위한 최적 동력 모드를 선택하기 위한 추가적인 예시들을 도시한다. 절차들(1000 및 1050)은 각각 1005 단계 및 1055 단계에서 시작할 수 있고 1010 단계 및 1060 단계로 계속되며, 본 명세서에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 하이브리드 자동차에 대한 최적 하이브리드 동력 모드는 호스트 차량(100)에서 국부적으로 수집된 호스트 차량 데이터와 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있는 것으로 판단된 하나 이상의 원격 차량들(100)로부터 호스트 차량(100)에서 수신된 V2V 메시지(120)를 통해 수집된 원격 차량 데이터에 기반하여 수집될 수 있다.
도 13에서, 호스트 차량(100)과 원격 차량(110) 간의 고도 차이에 기반하여 최적 하이브리드 동력 모드가 선택된다. 1005 단계에서, V2V 메시지(120)는 적어도 도 1과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 원격 차량(110)으로부터 호스트 차량(100)에서 수신된다. 1010 단계에서, 적어도 도 3 내지 도 7과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에서 주행하고 있는지 여부가 결정된다.
1015 단계에서, 호스트 차량(100)의 고도(eHV)와 원격 차량(110)의 고도(eRV) 간의 차이(즉, 델타 고도)가 수학식 eHV - eRV에 따라 연산된다. 호스트 차량(100)의 고도는 (예를 들어, GPS 시스템을 이용하여) 국부적으로 결정될 수 있고, 원격 차량(110)의 고도는 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)에 기반하여 호스트 차량(100)에 의해 결정될 수 있다.
1020 단계에서, 고도 차이(즉, 델타 고도)가 0보다 큰지 여부가 결정된다. 달리 말하면, 호스트 차량(100)의 고도가 원격 차량(110)의 고도보다 큰 지 여부가 결정된다. 사실상, 호스트 차량(100)의 고도가 원격 차량(110)의 고도보다 큰 경우에, 호스트 차량(100)이 고도가 음의 값으로 변화하는 이벤트(예를 들어, 내리막길)에 접근 하고 있는 것으로 판단될 수 있다. 델타 고도가 0보다 크다면, 절차(1000)는 1025 단계로 계속된다. 만약 1025 단계에서 배터리(830)의 SOC가 100%보다 낮은 것으로 판단되면, 호스트 차량(100)의 컨트롤러는 1030 단계에서 배터리 충전 모드를 선택할 수 있고, 여기서, 하이브리드 파워트레인 시스템을 최적으로 작동시키기 위해 전기 모터(810)는 제너레이터로서 동작하여 내연 기관(800)을 통해 배터리(830)를 재충전한다. 반면에, 배터리(830)의 SOC가 완전히 충전(즉, SOC가 100%)된 것으로 판단되면, 호스트 차량(100)의 컨트롤러는 1035 단계에서 전기 전용 모드를 선택할 수 있고, 여기서 하이브리드 파워트레인 시스템을 최적으로 작동시키기 위해 차량은 배터리(830)로부터의 전기만을 이용하여 구동된다.
도 14에서, 호스트 차량(100)의 전방에 있는 도로의 곡률에 기반하여 최적 하이브리드 동력 모드가 선택된다. 1055 단계에서, 적어도 도 1과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, V2V 메시지(120)가 원격 차량(110)으로부터 호스트 차량(100)에서 수신된다. 1060 단계에서, 적어도 도 3 내지 도 7과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 원격 차량(110)이 호스트 차량(100)의 전방에 운행하고 있는지 여부가 결정된다.
1065 단계에서, 호스트 차량(100)의 전방에 있는 도로의 곡률이 예측된다. 호스트 차량(100)의 도로의 곡률은, 예를 들어, 원격 차량(110)으로부터 수신된 V2V 메시지(120)에 포함된 원격 차량(110)의 경로 이력 데이터에 기반하여 예측될 수 있다.
1070 단계에서, 예측된 반지름이 미리 정해진 임계보다 작은지 여부가 결정된다. 달리 말하면, 도로 곡률의 급격함(sharpness)이 결정되고, 여기서 작은 반지름을 갖는 곡률진 도로 영역은 큰 반지름을 갖는 곡률진 도로보다 급격한 커브를 나타낸다. 명백히, 작은 반지름을 갖는 곡률진 도로 영역은 큰 반지름을 갖는 곡률진 도로 영역보다 낮은 주행 속력을 필요로 한다. 예측된 반지름이 미리 정해진 임계보다 작다면, 절차(1050)는 1075 단계로 계속된다.
1075 단계에서, 배터리(830)의 SOC가 100%보다 낮은 것으로 판단되면, 호스트 차량(100)의 컨트롤러는 1080 단계에서 배터리 충전 모드를 선택할 수 있고, 여기서, 하이브리드 파워트레인 시스템을 최적으로 작동시키기 위해 전기 모터(810)는 제너레이터로서 동작하여 내연 기관(800)을 통해 배터리(830)를 재충전한다. 반면에, 배터리(830)의 SOC가 완전히 충전(즉, SOC가 100%)된 것으로 판단되면, 호스트 차량(100)의 컨트롤러는 1085 단계에서 전기 전용 모드를 선택할 수 있고, 여기서 하이브리드 파워트레인 시스템을 최적으로 작동시키기 위해 차량은 배터리(830)로부터의 전기만을 이용하여 구동된다.
절차들(1000 및 1050)은 예시적으로 1030 단계, 1035 단계 및 1080 단계, 1085 단계에서 각각 종료된다. 부수적인 절차들 및 파라미터들 뿐만 아니라, 절차들(1000 및 1050)의 단계들이 수행될 수 있는 기술들이 위에서 자세히 기술된다.
도 13 및 도 14에서 도시된 단계들은 단지 설명을 위한 예시들이고, 원하는 바에 따라 특정 다른 단계들이 포함되거나 또는 배제될 수 있다. 또한, 단계들의 특정 순서가 도시되는 반면에, 이러한 순서는 단지 예시적이고, 본 명세서의 실시예의 범위를 벗어나지 않고 단계들의 임의의 적절한 배치가 활용될 수 있다. 게다가, 설명된 단계들은 본 청구항들의 범위에 따라 임의의 적절한 방식으로 변형될 수 있다.
따라서, 호스트 차량의 도로/트래픽 특징에 기반하여 파워트레인 시스템의 최적 제어를 가능하게 하는 기법들이 본 명세서에서 기술된다. 차량의 전방에서 운행하고 있는 것으로 판단된 원격 차량으로부터의 V2V 통신을 통해 호스트 차량에서 수신된 메시지에 기반하여 도로/트래픽 특징들이 판단될 수 있다. 따라서, 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 효율적으로 동작시키기 위해 호스트 차량 전방의 원격 차량들로부터의 V2V 데이터가 이용될 수 있다.
바람직하게는, 본 명세서에서 기술된 예측적인 V2V-기반 파워트레인 제어 시스템은 소형이고, 저가이며, 작은 배기(exhaust emissions)에 기여하는 보다 연료 효율적인 내연 기관의 이용을 가능하게 하여 피크 부하 상황 동안에 파워트레인을 관리하고 향상된 연료 경제성을 창출한다. 또한, 본 명세서에서 기술된 예측적인 V2V-기반 파워트레인 제어 시스템은 호스트 차량으로 전송된 V2V 데이터에 기반하여 실시간으로 파라미터를 조정(tune)하여 전통적인 엔진을 개량할 수 있다.
V2V 통신에 기반하여 하이브리드 파워트레인 시스템을 제어하기 위하여 제공되는 예시적인 실시예들이 도시되고 기술되는 반면에, 본 명세서의 실시예들의 사상과 범위 이내에서 다양한 다른 변형들과 변경들이 이루어질 수 있다고 이해되어야 한다. 예를 들어, 하이브리드 파워트레인 시스템을 갖는 차량들이 본 명세서를 통해 빈번하게 언급되는 반면에, V2V 데이터가 전통적인 다단 기어 트랜스미션을 갖는 차량들에 사용되어 예측적인 기어 선택을 가능하게 하거나 내연 기관 차량들에 사용되어 예측적인 실린더 활성화/비활성화를 가능하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 청구항들의 범위에 따라 적절한 방식으로 변경될 수 있다.
위의 설명은 본 발명의 실시예들에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들의 이점의 일부 또는 전부를 달성하는 다른 변형들과 변경들이 기술된 실시예들에 이루어질 수 있음은 분명할 것이다. 따라서, 본 명세서는 여기에서의 실시예들의 범위를 달리 한정하지 않고 단지 예로서 취급되어야 할 것이다. 따라서, 본 명세서의 실시예들의 사상과 범위 이내에 있는 것으로서의 이러한 변형들과 변경들을 커버하는 것이 첨부된 청구항들의 목표이다.

Claims (26)

  1. 하나 이상의 원격 차량들로부터 차량-대-차량(V2V) 통신을 이용하여 전송된 V2V 메시지들을 호스트 차량에서 수신하는 단계;
    상기 수신된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계;
    상기 수신된 V2V 메시지들 중에서 상기 적어도 하나의 식별된 차량들로부터 수신되었던 V2V 메시지들을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 제어하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 선택된 V2V 메시지에 포함된 상기 정보에 기반하여 다가오는 운전 상태(upcoming driving condition)를 예측하는 단계; 및
    상기 예측된 다가오는 도로 또는 운전 상태에 기반하여 상기 호스트 차량의 상기 파워트레인 시스템을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 다가오는 운전 상태는 가속 이벤트 또는 감속 이벤트와 관련되는 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 다가오는 운전 상태는 고도(elevation)의 변화와 관련되는 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 다가오는 운전 상태는 트래픽 흐름 이벤트와 관련되는 방법.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 다가오는 운전 상태는 도로 특징과 관련되는 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 호스트 차량의 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계는,
    상기 하나 이상의 원격 차량들의 과거 또는 현재 위치, 상기 하나 이상의 원격 차량들의 경로 이력, 상기 하나 이상의 원격 차량들의 진행방향(heading) 중 하나 이상을 포함하는 원격 차량 주행 정보를 판단하는 단계; 및
    상기 원격 차량 주행 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 전방에서 주행하고 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 원격 차량 주행 정보를 상기 호스트 차량에 관한 정보와 비교하여 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 호스트 차량에 관한 정보에 더 기반하여 상기 하나 이상의 차량을 식별하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 호스트 차량에 관한 정보는 상기 호스트 차량의 위치, 상기 호스트 차량의 진행방향, 상기 호스트 차량의 고도, 상기 호스트 차량의 속력, 상기 호스트 차량의 스로틀 상태(throttle status) 및 상기 호스트 차량의 배터리 충전 상태(SOC: state of charge) 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 호스트 차량의 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 적어도 하나의 차량을 식별하는 단계는,
    특정 차량이 i) 상기 호스트 차량이 운전하고 있는 방향에 대하여 상기 호스트 차량의 전방에 위치하고 ii) 상기 호스트 차량이 운전하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 경우, 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 상기 특정 차량이 호스트 차량의 전방에 있다고 판단하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제1 항에 있어서,
    특정 차량이 운행하고 있는 영역을 판단하는 단계; 및
    상기 특정 차량이 운행하고 있는 상기 영역이 복수의 미리 정해진 영역들 중 검증 영역(qualifying region)인 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량의 전방에 위치하는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 특정 차량이 주행하고 있는 차선을 판단하는 단계; 및
    상기 특정 차량이 상기 호스트 차량과 동일한 차선에서 주행하고 있는 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량의 전방에 위치하는 것으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 특정 차량과 상기 호스트 차량 간의 거리를 판단하는 단계; 및
    상기 거리가 미리 정해진 임계보다 작은 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량의 전방에 위치하고 있는 것으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  15. 제1 항에 있어서,
    특정 차량이 주행하고 있는 방향을 판단하는 단계; 및
    상기 특정 차량이 상기 호스트 차량과 실질적으로 동일한 방향으로 현재 주행하고 있는 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량이 주행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 것으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  16. 제1 항에 있어서,
    특정 차량이 주행하고 있는 방향을 판단하는 단계; 및
    상기 특정 차량이 상기 호스트 차량과 다른 방향으로 현재 주행하고 있지만 상기 특정 차량의 경로 이력에 기반하여 상기 호스트 차량과 실질적으로 동일한 방향으로 이전에 주행하고 있었던 경우, 상기 특정 차량이 상기 호스트 차량이 주행하고 있는 경로와 실질적으로 동일한 경로를 따라 주행하고 있는 것으로 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 차량을 식별하기 전에, 상기 호스트 차량의 위치 좌표들 및 상기 하나 이상의 원격 차량들의 위치 좌표들을 East-North-Up (ENU) 좌표들로 변환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 호스트 차량의 위치 좌표들 및 상기 하나 이상의 원격 차량들의 위치 좌표들은 지구중심지구고정(ECEF: Earth Centered Earth Fixed) 좌표로 변환된 후 다시 East-North-Up (ENU) 좌표들로 변환되는 방법.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 파워트레인 시스템을 제어하는 단계는,
    상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 상기 정보에 기반하여 복수의 하이브리드 동력 모드들 중 하이브리드 동력 모드를 활성화하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 복수의 하이브리드 동력 모드들은 전기-전용 모드, 하이브리드/전기 보조 모드, 배터리 충전 모드, 회생 제동 모드(regenerative braking mode) 중 둘 이상을 포함하는 방법.
  21. 제1 항에 있어서,
    상기 파워트레인 시스템을 제어하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 식별된 차량으로부터 수신된 상기 V2V 메시지들에 포함된 정보와 상기 호스트 차량에 관한 정보에 기반하여 복수의 하이브리드 동력 모드들 중 하이브리드 동력 모드를 활성화하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 복수의 하이브리드 동력 모드들은 전기-전용 모드, 하이브리드/전기 보조 모드, 배터리 충전 모드, 회생 제동 모드(regenerative braking mode) 중 둘 이상을 포함하고, 그리고
    상기 호스트 차량에 관한 정보는 상기 호스트 차량의 위치, 상기 호스트 차량의 진행방향, 상기 호스트 차량의 고도, 상기 호스트 차량의 속력, 상기 호스트 차량의 스로틀 상태(throttle status), 및 상기 호스트 차량의 배터리 충전 상태(SOC: state of charge) 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  23. 제1 항에 있어서,
    상기 호스트 차량의 상기 파워트레인 시스템은 하이브리드 파워트레인 시스템인 방법.
  24. 제1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 식별된 차량이 아닌 상기 하나 이상의 원격 차량들로부터 수신된 V2V 메시지들을 무시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 시스템에 있어서,
    하나 이상의 원격 차량들로부터 차량-대-차량(V2V) 통신을 이용하여 전송된 V2V 메시지들을 수신하도록 된 호스트 차량의 V2V 통신 유닛; 및
    호스트 차량의 컨트롤러;
    를 포함하고,
    상기 호스트 차량의 컨트롤러는
    상기 수신된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 적어도 하나의 차량을 식별하고,
    상기 수신된 V2V 메시지들 중 적어도 하나의 식별된 차량들로부터 수신되었던 V2V 메시지들을 선택하고, 그리고
    상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 제어하도록 되어 있는 시스템.
  26. 방법을 수행하기 위한 프로그램 명령들(instructions)을 포함하는 비일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능 매체에 있어서,
    상기 컴퓨터 판독가능 매체는,
    하나 이상의 원격 차량들로부터 차량-대-차량(V2V) 통신을 이용하여 전송된 V2V 메시지들을 호스트 차량에서 수신하는 프로그램 명령들;
    상기 수신된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량 전방에 있는 상기 하나 이상의 원격 차량들 중 적어도 하나의 차량을 식별하는 프로그램 명령들;
    상기 수신된 V2V 메시지들 중에서 상기 적어도 하나의 식별된 차량들로부터 수신되었던 V2V 메시지들을 선택하는 프로그램 명령들; 및
    상기 선택된 V2V 메시지들에 포함된 정보에 기반하여 상기 호스트 차량의 파워트레인 시스템을 제어하는 프로그램 명령들;
    을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체.
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