KR20180092165A - 차량 및 차량의 제어방법 - Google Patents

차량 및 차량의 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량은 차량을 가속시키기 위해 엔진을 구동시켜 엔진 토크를 조절하는 엔진 제어 시스템, 도로 구배 정보를 수신하는 통신부, 및 차량의 주행 속도가 목표 차속을 추종하도록 엔진 제어 시스템을 제어하는 제어부를 포함하되, 제어부는 도로 구배 정보에 기초하여 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하고, 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단한다.

Description

차량 및 차량의 제어방법 {VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
차량 및 차량의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 순항 제어 시스템(Cruise Control; CC)은 차량이 주행 중인 종 방향에 대한 가/감속 제어를 부분적으로 자동화함으로써 주행 중 운전자의 부담을 줄이고, 도로의 교통 흐름을 원활하게 하려는 목적을 가지고 있다.
이러한 CC 시스템을 장착한 차량의 경우, 전방에 차량이 없을 경우에는 운전자가 설정한 목표 차속을 추종하고, 반대로 전방에 차량이 있을 경우에는 전방 차량과 적절한 차간 거리를 유지하도록 제어된다.
또한, 차량이 오르막을 주행할 경우, 가속 페달을 밟지 않을 때에는 점차 감속되지만, CC 시스템을 장착하게 되면, 엔진에 공급하는 연료량을 늘림으로써, 차량 속도를 감속하지 않고, 목표 차속을 유지할 수 있도록 제어된다.
반면에, CC 시스템을 장착한 차량이 내리막을 주행하여 점차 가속되고, 최대 목표 차속값을 초과하는 경우 차량은 더 이상 자동으로 가/감속 제어를 수행하지 않거나, 장시간 제동 제어를 수행하여 목표 차속을 유지하도록 제어된다.
개시된 실시예는 도로의 구배 변화로 인한 차속 변화량을 미리 예측하여 불필요한 감속 제어를 방지하기 위한 차량 및 차량의 제어방법을 제공하고자 한다.
일 측면에 따른 차량은 차량을 가속시키기 위해 엔진을 구동시켜 엔진 토크를 조절하는 엔진 제어 시스템; 도로 구배 정보를 수신하는 통신부; 및 차량의 주행 속도가 목표 차속을 추종하도록 엔진 제어 시스템을 제어하는 제어부를 포함하되, 제어부는 도로 구배 정보에 기초하여 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하고, 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단한다.
제어부는 예측된 차속 증가량 및 현재 구간의 도로 경사도에 기초하여 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단할 수 있다.
제어부는 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값을 결정하고, 결정된 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값에 기초하여 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단할 수 있다.
다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값은 목표 차속보다 큰 값일 수 있다.
현재 구간을 제 1 구간, 다음 내리막 구간을 제 2 구간, 제 2 구간의 다음 구간을 제 3 구간이라 하는 경우, 제어부는 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정할 수 있다.
제어부는 제 1 구간의 도로 경사도 및 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정할 수 있다.
제어부는 제 1 구간과 제 3 구간이 평지 구간인 경우, 목표 차속보다 제 2 구간의 차속 증가량의 절반만큼 큰 값을 제 2 구간의 최대 목표 차속값으로서 결정할 수 있다.
제어부는 다음 내리막 구간의 도로 경사도 및 길이에 기초하여 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측할 수 있다.
제어부는 도로 구배 정보에 기초하여 다음 내리막 구간이 타력주행가속이 발생하는 유효 내리막 구간인지 여부를 판단하고, 다음 내리막 구간이 유효 내리막 구간인 경우, 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하고, 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단할 수 있다.
도로 구배 정보는 현재 구간 및 다음 내리막 구간의 도로 경사도 및 현재 차량으로부터의 거리에 대한 정보를 포함할 수 있다.
차량은 차량의 제동을 제어하는 제동 제어 장치를 더 포함하되, 제어부는 차량의 주행 속도가 미리 설정된 목표 차속의 최대 한계값을 초과한 경우, 제동이 수행되도록 제동 제어 장치를 제어할 수 있다.
제어부는 순항 제어 시스템이 동작되는 경우 차량의 주행 속도가 목표 차속을 추종하도록 엔진 제어 시스템을 제어하고, 차량의 주행 속도가 미리 설정된 목표 차속의 최대 한계값을 초과하거나 최소 한계값보다 낮아진 경우, 순항 제어 시스템의 동작을 해제할 수 있다.
다른 측면에 따른 차량의 주행 속도가 목표 차속을 추종하도록 엔진 제어 시스템을 제어하는 차량의 제어방법은 도로 구배 정보를 수신하는 단계; 도로 구배 정보에 기초하여 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하는 단계; 및 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계를 포함한다.
타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계는 예측된 차속 증가량 및 현재 구간의 도로 경사도에 기초하여 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단할 수 있다.
타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계는, 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값을 결정하는 단계; 및 결정된 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값에 기초하여 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
현재 구간을 제 1 구간, 다음 내리막 구간을 제 2 구간, 제 2 구간의 다음 구간을 제 3 구간이라 하는 경우, 최대 목표 차속값을 결정하는 단계는 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정할 수 있다.
최대 목표 차속값을 결정하는 단계는 제 1 구간의 도로 경사도 및 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정할 수 있다.
최대 목표 차속값을 결정하는 단계는 제 1 구간과 제 3 구간이 평지 구간인 경우, 목표 차속보다 제 2 구간의 차속 증가량의 절반만큼 큰 값을 제 2 구간의 최대 목표 차속값으로서 결정할 수 있다.
차속 증가량을 예측하는 단계는 다음 내리막 구간의 도로 경사도 및 길이에 기초하여 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측할 수 있다.
차량의 제어방법은 차속 증가량을 예측하는 단계 이전에, 도로 구배 정보에 기초하여 다음 내리막 구간이 타력주행가속이 발생하는 유효 내리막 구간인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되, 차속 증가량을 예측하는 단계는 다음 내리막 구간이 유효 내리막 구간인 경우, 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측할 수 있다.
개시된 실시예에 따른 차량 및 차량의 제어방법에 의하면, 불필요한 감속 제어로 인한 연료의 낭비를 줄일 수 있게 되고, 에너지 효율을 증대시킬 수 있다.
또한, 개시된 실시예에 따른 차량 및 차량의 제어방법에 의하면, 불필요한 감속 제어로 인해 발생하는 브레이크 패드 수명이 짧아지는 문제와, 브레이크 패드의 마모로 인해 제동 성능이 저하되는 문제를 줄일 수 있게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함한 차량의 외관을 도시한 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함한 차량의 내부를 도시한 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함한 차량에 포함된 각종 전자 장치를 포함한 제어 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템의 블록도이다.
도 5와 도 6은 종래의 순항 제어 시스템과 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 비교하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함하는 차량의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 8은 제 2 구간의 길이에 따른 차속을 나타내는 그래프이다.
도 9는 제 2 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 그래프이다.
도 10은 제 1 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 그래프이다.
도 11은 제 1 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 다른 그래프이다.
도 12는 제 3 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 다른 그래프이다.
도 13은 목표 차속의 최대 한계값을 초과하는 차속을 나타내는 다른 그래프이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함한 차량의 외관을 도시한 개략도이며, 도 2는 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함한 차량의 내부를 도시한 개략도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함한 차량에 포함된 각종 전자 장치를 포함한 제어 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 의한 차량(1)은 차량(1)의 외관을 형성하는 차체(body; 11-16), 차량(1)의 구성 부품을 지지하는 차대(chassis) (미도시), 차체(11-16) 및 차대를 이동시키는 차륜(21, 22)을 포함할 수 있다.
차륜(21, 22)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(21), 차량의 후방에 마련되는 후륜(22)을 포함하며, 차량(1)은 차륜(21, 22)의 회전에 의하여 전방 또는 후방으로 이동할 수 있다.
차체(11-16)는 후드(hood) (11), 프런트 펜더(front fender) (12), 루프 패널(roof panel) (13), 도어(door) (14), 트렁크 리드(trunk lid) (15), 쿼터 패널(quarter panel) (16) 등을 포함할 수 있다.
또한, 차체(11-16)의 외부에는 차체(11-16)의 전방 측에 설치되는 프런트 윈도(front window) (17), 도어(14)에 설치된 사이드 윈도우(side window) (18) 및 차체(11~16)의 후방 측에 설치되는 리어 윈도우(rear window) (19)가 마련될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 차량(1)은 순항 제어 시스템을 포함하는 것으로, 전방 차량을 감지하는 레이더 모듈(23)은 차량 전방의 후드(hood)(11)의 아래쪽에 위치할 수 있다.
또한, 전방 차량을 감지하기 위하여 레이더 모듈(23) 이외의 레이저 모듈(미도시)를 채용할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 차체(11-16)의 내부에는 탑승자가 앉는 시트(S1, S2), 차량(1)의 동작을 제어하고 차량(1)의 운행 정보를 표시하는 각종 계기가 마련되는 대시 보드(dash board) (30), 차량(1)에 포함된 부속 장치들을 조작하는 컨트롤 패널이 마련되는 센터 페시아(center fascia)(40), 기어 스틱 및 주차 브레이크 스틱 등이 마련되는 센터 콘솔(center console) (50), 차량(1)의 주행 방향을 조작하는 스티어링 휠(steering wheel) (60)이 마련될 수 있다.
시트(S1, S2)는 운전자가 편안하고 안정적인 자세로 차량(1)을 조작할 수 있도록 하며, 운전자가 앉는 운전석(S1), 동승자가 앉는 동승석(S2), 차량(1) 내 후방에 위치하는 뒷좌석(미도시)을 포함할 수 있다.
대시 보드(30)에는 상에 배치되어 주행과 관련된 정보를 표기하는 속도계기, 연료계기, 자동변속 선택레버 표시등, 타코 미터, 구간 거리계 등의 계기판 등이 마련될 수 있다. 따라서, 속도 계기 등의 표시를 기초로 운전자는 현재 차속을 실시간으로 확인이 가능할 수 있다.
센터 페시아(40)는 운전석(S1)과 조수석(S2) 사이에 마련되며, 오디오 기기, 공기 조화기 및 히터를 조정하기 위한 조작부, 차체(11~16) 내부의 온도를 조절하기 위한 공기조화기의 송풍구, 시거잭 등이 설치될 수 있다.
센터 콘솔(50)은 운전석(S1)과 조수석(S2) 사이에 센터 페시아(33)의 아래에 마련되며, 변속을 위한 기어 스틱 및 주차를 위한 주차 브레이크 스틱 등이 설치될 수 있다.
스티어링 휠(60)은 대시 보드(30)에 조향-축을 중심으로 회전 가능하게 부착되며, 차량(1)의 진행 방향을 변경하기 위하여 운전자는 스티어링 휠(60)을 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 운전자가 회전시키는 스티어링 휠(60)의 각도를 스티어링(steering)(미도시)휠 센서를 통하여 감지하여 운전자의 진행 방향 변경 의지를 확인할 수 있다.
또한, 스티어링 휠(60)의 뒤쪽으로 방향 전환 레버(193)를 포함하여, 방향 전환 레버(193)를 위쪽으로 올리면 우회전 신호를 산출하고, 아래쪽으로 내리면 좌회전 신호를 산출할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(100)을 실행하기 위하여 스위치(151)가 방향 전환 레버(193)의 아래쪽에 위치할 수 있다.
차대(미도시)에는 연료를 연소시켜 차량(1)을 이동시키기 위한 동력을 생성하는 동력 생성 장치(예를 들어, 엔진 또는 모터), 동력 생성 장치에 연료를 공급하는 연료 공급 장치, 가열된 동력 생성 장치를 냉각시키는 냉각 장치, 연료의 연소에 의하여 발생하는 가스를 배출시키는 배기 장치, 동력 생성 장치에 의하여 생성된 동력을 차륜(21, 22)까지 전달하는 동력 전달 장치, 스티어링 휠(60)에 의하여 조작된 차량(1)의 진행 방향을 차륜(21, 22)까지 전달하는 조향 장치, 차륜(21, 22)의 회전을 정지시키는 제동 장치, 도로에 의한 차륜(21, 22)의 진동을 흡수하는 현가 장치 등이 마련될 수 있다.
차량(1)은 이상에서 설명한 기계 장치와 함께 다양한 전자 장치(100)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 엔진 제어 시스템(Engine Management System, EMS)(110), 제동 제어 장치(Electric Stability System, ESC)(120), 브레이크 페달(130), AVN(Audio/Video/Navigation) 장치(140), 순항 제어 시스템(150), 변속 제어 시스템 (Transmission Control Unit, TCU) (160), 조향 제어 장치(steering-by-wire) (170), 가속(Accel) 페달(180), 입출력 제어 시스템(190), 및 기타 차량 센서(195) 등을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 전자 장치(100)는 차량(1)에 포함된 전자 장치의 일부에 불과하며 차량(1)에는 더욱 다양한 전자 장치가 마련될 수 있다.
또한, 차량(1) 포함된 각종 전자 장치(100)는 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 차량 통신 네트워크(NT)는 최대 24.5Mbps(Mega-bits per second)의 통신 속도를 갖는 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 최대 10Mbpas의 통신 속도를 갖는 플렉스레이(FlexRay), 125kbps(kilo-bits per second) 내지 1Mbps의 통신 속도를 갖는 캔(CAN, Controller Area Network), 20kbps의 통신 속도를 갖는 린(LIN, Local Interconnect Network) 등의 통신 규약을 채용할 수 있다. 이와 같은 차량 통신 네트워크(NT)는 모스트, 플렉스레이, 캔, 린 등 단일의 통신 규약을 채용할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 통신 규약을 채용할 수도 있다.
엔진 제어 시스템(110)은 엔진을 구동시켜 엔진 토크를 조절하기 위해, 연료분사 제어, 연비 피드백 제어, 희박 연소 제어, 점화 시기 제어 및 공회전수 제어 등을 수행한다. 이러한 엔진 제어 시스템(110)은 단일의 장치일 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들일 수도 있다.
차량(1)이 오르막 구간 또는 평지 구간에 존재하는 상태에서 엔진 제어 시스템(110) 또는 변속 제어 시스템(160)이 엔진에 연료를 공급하지 않거나, 동력 생성 장치의 작동을 중지시키는 등 엔진의 구동 토크 출력을 중지시키는 경우, 엔진의 흡배기 손실(pumping friction loss), 보기류의 구동 손실, 구동계의 회전 마찰 손실, 공기의 저항력, 전륜(21)과 후륜(22)의 구름 저항력, 및 도로의 경사 저항력 등에 의해 브레이크 페달(130)이 밟히지 않은 상태에서도 차량(1)은 감속될 수 있다.
또한, 내리막 구간이더라도, 공기의 저항력 및 전륜(21)과 후륜(22)의 구름 저항력이 도로의 경사로 인한 가속력보다 큰 경우에는 차량(1)이 감속될 수 있다.
이하, 도로의 경사로 인한 가속력이 공기의 저항력 및 구름 저항력보다 작거나 같은 도로의 내리막 구간을 "유효 내리막 구간"이라 한다.
제동 제어 장치(120)는 차량(1)의 제동을 제어할 수 있으며, 대표적으로 안티락 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System, ABS) 등을 포함할 수 있다.
변속 제어 시스템(160)는 변속점 제어, 댐퍼 클러치 제어, 마찰 클러치 온/오프 시의 압력 제어 및 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행한다. 이러한 변속 제어 시스템(160)은 단일의 장치일 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들일 수도 있다.
조향 제어 장치(170)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시킴으로써 운전자의 조향 조작을 보조한다.
브레이크 페달(130)은 운전자가 제동을 하기 위하여 발로 조작하는 페달로, 마스터 실린더의 피스톤을 밀어 유압이 발생되어 감속되도록 할 수 있다. 운전자의 발로 브레이크 페달(130)을 조작하는 답력을 답력 센서(미도시)로 측정하여 운전자의 제동 의지를 판단할 수 있다.
가속(Accelerator) 페달(180)은 운전자가 가속을 하기 위하여 발로 조작하는 페달로, 공기 유량 조절 장치(Throttle valve body)(미도시)와 연동되어 가속 페달을 밟으면 흡입되는 공기 유량을 증가시켜 회전이 빨라져 가속되도록 할 수 있다.. 운전자의 발로 가속 페달(180)을 조작하는 답력을 답력 센서(미도시)로 측정하여 운전자의 가속 의지를 판단할 수 있다.
AVN 장치(140)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 영상을 출력하는 장치이다. 구체적으로, AVN 장치(140)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 동영상을 재생하거나 목적지까지의 경로를 안내할 수 있다.
여기서, AVN 장치의 디스플레이(미도시)는 운전자의 터치 입력을 수신할 수 있는 터치 감지 디스플레이(예를 들어, 터치 스크린)을 채용할 수 있다.
AVN 장치(140)는 무선 통신부를 채용하여 외부 서버로부터 도로의 정보를 수신할 수 있고, 수신된 도로의 정보에 기초하여 목적지까지의 경로를 안내할 수 있다. 또한, AVN 장치(140)는 메모리를 채용하여 메모리에 미리 저장된 도로의 정보에 기초하여 목적지까지의 경로를 안내할 수도 있다.
여기서, AVN 장치(140)는 도로의 구배 정보를 포함하는 도로의 정보를 수신할 수 있다. 또한, 도로의 정보를 수신하여 도로 구배 정보를 직접 생성할 수도 있다.
예를 들어, 도로의 구배 정보는 차량(1)의 현재 위치로부터 현재 차량(1)이 위치하는 도로의 구간("제 1 구간"이라 함)의 끝 지점까지의 거리와 제 1 구간의 경사도에 대한 정보를 포함할 수 있고, 차량(1)의 현재 위치로부터 제 1 구간의 다음 구간("제 2 구간"이라 함)의 끝 지점까지의 거리와 제 2 구간의 경사도에 대한 정보를 포함할 수 있고, 차량(1)의 현재 위치로부터 제 2 구간의 다음 구간("제 3 구간"이라 함)의 끝 지점까지의 거리와 제 3 구간의 경사도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 차량(1)의 현재 위치로부터 각 구간의 끝 지점까지의 거리를 아는 경우, AVN 장치(140)는 각 구간의 길이를 산출할 수 있게 된다.
AVN 장치(140)가 외부 서버로부터 수신한 도로의 정보에 기초하여 도로 구배 정보를 직접 생성하는 경우, AVN 장치(140)는 외부 서버로부터 차량(1)의 현재 위치로부터 거리에 따른 도로의 고도값을 수신할 수 있고, 복수의 거리에 대한 도로의 고도값에 기초하여 도로의 구간을 나누고, 각 구간의 길이 및 경사도값을 도로 구배 정보로서 생성할 수 있다.
도로 구배 정보는 순항 제어 시스템(150)에 전달될 수 있다.
입출력 제어 시스템(190)은 버튼을 통한 운전자의 제어 명령을 수신하고, 운전자의 제어 명령에 대응하는 정보를 표시한다. 입출력 제어 시스템(190)는 대시 보드(30)에 마련되어 영상을 표시하는 클러스터 디스플레이(191), 영상을 윈드 스크린(17)에 투영하는 헤드업 디스플레이(192)를 포함할 수 있다.
클러스터 디스플레이(191)는 대시 보드(30)에 마련되어 영상을 표시한다. 특히, 클러스터 디스플레이(191)는 윈드 스크린(17)에 인접하여 마련됨으로써 운전자의 시선이 차량(1)의 전방으로부터 크게 벗어나지 않은 상태에서 운전자(U)가 차량(1)의 동작 정보, 도로의 정보 또는 주행 경로 등을 획득할 수 있도록 한다. 또한, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)의 동작을 운전자에게 보여줄 수 있다.
예를 들어, 운전자가 설정한 목표 차속(2)이 얼마인지를 보여주어 운전자로 하여금 현재 속도 및 목표 차속을 실시간으로 확인할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 클러스터 디스플레이(191)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등을 채용할 수 있다.
헤드업 디스플레이(192)는 영상을 윈드 스크린(17)에 투영시킬 수 있다. 헤드-업 디스플레이(192)에 의하여 윈드 스크린(17)에 투영되는 영상은 차량(1)의 동작 정보, 도로의 정보 또는 주행 경로 등을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)의 동작을 운전자에게 보여줄 수 있다.
기타 차량 센서(195)는 차량(1)에 포함되어 차량의 주행 정보를 감지하기 위하여 가속도 센서(196), 요레이트 센서(197), 조향각 센서(198) 및 속도 센서(199) 등을 포함할 수 있다.
가속도 센서(196)는 차량의 가속도를 측정하는 것으로, 횡 가속도 센서(미도시)와 종가속도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
횡가속도 센서는 차량의 이동방향의 X축 이라고 할 때, 이동 방향의 수직축(Y축)방향을 횡방향이라고 하여 횡방향의 가속도를 측정한다.
종가속도 센서는 차량의 이동방향 X축 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
이러한 가속도 센서(196)는 단위시간당 속도의 변화를 검출하는 소자로써 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 감지하며 관성력, 전기변형, 자이로(Gyro)의 원리를 이용하여 측정한다.
요레이트 센서(197)는 차량의 중심부에 설치될 수 있으며, 실시간으로 요레이트값을 검출할 수 있다.
요레이트 센서(197)는 센서 내부에 셀슘 크리스탈 소자가 있으며, 차량이 움직이면서 회전을 하게 되면 셀슘 크리스탈 소자 자체가 회전을 하면서 전압을 발생한다. 이와 같이 발생된 전압을 기초로 차량의 요 레이트를 감지할 수 있다.
조향각 센서(198)는 조향각을 측정한다. 스티어링 휠(미도시)의 하단부에 장착되며, 핸들의 조향 속도, 조향 방향 및 조향각을 검출할 수 있다.
속도 센서(199)는 차량의 휠의 안쪽에 설치되어 차량 바퀴의 회전 속도를 검출하며, 측정한 차속 값을 네트워크(NT)를 통하여 순항 제어 시스템(150)으로 전송할 수 있다.
순항 제어 시스템(150)은 스위치부(151)를 통하여 입력된 운전자의 순항 제어 시스템(150) 온/ 오프 입력에 따라 순항 제어를 실행할 수 있다. 순항 제어 시스템(150)의 구성 및 동작에 대해서는 아래에서 자세하게 설명한다.
이상에서는 차량(1)의 구성에 대하여 설명하였다.
이하에서는 차량(1)에 포함된 순항 제어 시스템(150)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 순항 제어 시스템(150)은 스위치부(151), 통신부(152) 및 제어부(153)를 포함할 수 있다.
스위치부(151)는 온(On) 스위치 및 오프(Off) 스위치를 포함하여, 운전자의 순항 제어 시스템(150)의 온/오프 제어 입력을 입력 받는다.
또한, 스위치부(151)를 통하여 운전자가 원하는 목표 차속(2)를 입력 받을 수 있다. 이 때, 운전자가 원하는 목표 차속(2)를 입력 받기 위하여 도 2에 도시된 방향 전환 스위치(193)를 이용하여 목표 차속을 설정할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 운전자는 입출력 제어 시스템(190) 또는 AVN 장치에 포함될 수 있는 터치부(미도시)를 이용하여 목표 차속을 설정하거나, 차량(1)의 주행 중 스위치(193)를 온(ON) 시키면 현재 차량(1)의 차속을 목표 차속으로 설정할 수도 있다.
통신부(152)는 차량 통신 네트워크(NT)와 연결되어 차량(1) 내부의 각종 전자 장치(100)로부터 송신된 통신 신호를 수신하고, 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1) 내부의 각종 전자 장치(100)로 통신 신호를 송신한다.
여기서, 통신 신호는 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 송수신되는 신호를 의미하는 것으로, 기타 차량 센서(195)에서 측정된 각종 센서값을 수신할 수 있으며, 순항 제어 시스템(150) 내 처리된 제어 신호를 각종 전자 장치(100)로 송신할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)내에서 설정된 목표 차속으로 주행하기 위하여 엔진 제어 시스템(110) 및 변속 제어 시스템(160)에 일정 속도를 유지하기 위한 각종 제어 신호를 송신할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 통신부(152)는 제어부(153)의 제어 신호에 따라 도 3의 AVN장치(140)로부터 도로 구배 정보를 수신할 수 있다.
제어부(153)는 순항 제어 시스템(150)을 총괄적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(153)는 통신부(152)로부터 수신한 각종 통신 신호를 처리하는 신호 처리부(154)와 순항 제어 시스템(150)의 각종 데이터를 통하여 차량의 현재 주행 속도 및 설정된 목표 차속을 비교하고, 그에 따른 순항 제어를 유지하도록 각종 제어 신호를 생성하는 메인 프로세서(155)와 각종 데이터를 저장하는 메모리(156)를 포함한다.
구체적으로, 신호 처리부(154)는 일 예로서, 스위치부(151)를 통하여 순항 제어 시스템(150)의 동작 온(ON) 신호를 입력 받고, 운전자로부터 목표 차속(2)를 입력 받거나, 다른 예로서, 차량(1)의 주행 중 스위치(193)의 동작 온(ON) 신호를 입력 받아 메인 프로세서(155)가 현재 차량(1)의 차속을 목표 차속으로 설정하도록 할 수 있다.
일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)을 실행하기 위하여 신호 처리부(154)는 속도 센서(199) 내 휠 스피드 센서(미도시)로부터 현재 차량(1)의 차속 정보를 수신하여 메인 프로세서(155)로 전송할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)은 운전자의 가속 의지 또는 감속 의지를 판단하기 위하여 가속 페달(180) 및 브레이크 페달(130) 내 답력 센서를 통한 답력을 수신하여 메인 프로세서(155)로 전송할 수 있다.
따라서, 메인 프로세서(155)는 신호 처리부(154)를 매개로 하여, 스위치부(151) 및 통신부(152)로부터 획득한 각종 전자 장치의 통신 신호를 기초로 운전자의 가속 및 감속 의지를 판단하고, 현재 차속과 목표 차속(2)를 비교하여 그에 따른 순항 제어를 실행한다.
메인 프로세서(155)는 가속 페달(180)로부터 운전자에게 가속 의지가 있는지를 판단한다. 구체적으로, 가속 페달(180)을 통하여 입력되는 답력이 계속하여 입력되고, 속도 센서(199)를 통하여 획득된 차속이 목표 차속(2)의 최대값을 초과하여 미리 설정된 제 1 설정 시간 동안 유지되는 경우, 제 1 설정 시간이 지나면, 순항 제어 시스템(150)의 동작을 해제할 수 있다. 이는 운전자가 더 이상 순항 제어 시스템(150)에 따른 차속의 자동 제어를 원치 않음을 나타내기 때문이다.
또한, 메인 프로세서(155)는 브레이크 페달(130)을 통하여 운전자의 감속 의지가 판단되면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)의 동작을 해제할 수 있다. 이 또한, 운전자가 더 이상 순항 제어 시스템(150)에 따른 차속의 자동 제어를 원치 않음을 나타내기 때문이다.
또한, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 이와 같은 동작을 운전자로 하여금 확인할 수 있도록 AVN 장치(140)의 터치 스크린 또는 입출력 제어 시스템(190)의 표시부를 통하여 표시하도록 제어 신호를 산출할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 통신부(152)가 수신한 도로 구배 정보에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하기 위한 차량(1)의 현재 구간(즉, 제 1 구간)의 타력 주행 제어(또는 구동력 감소 제어)의 시작 지점을 판단할 수 있고, 판단된 타력 주행 제어의 시작 지점에서 엔진에 연료를 공급하지 않거나 동력 생성 장치의 작동을 중지시키는 등 엔진의 구동 토크 출력을 중지시키기 위한 엔진 제어 시스템(110)과 변속 제어 시스템(160)에 대한 제어 신호를 생성하고, 통신부(152)를 통해 제어 신호를 송신할 수 있다.
여기서, 타력 주행거리는 엔진에 연료가 공급되지 않거나, 동력 생성 장치의 작동이 중지되었더라도, 차량(1)이 주행할 수 있는 거리를 나타낸다. 타력 주행거리가 길수록 연료 소비량이 절감될 수 있다.
메인 프로세서(155)가 도로 구배 정보에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하기 위한 제 1 구간의 감속 시점을 판단하는 방법에 대한 자세한 설명은 후술한다.
다음으로, 메모리(156)는 순항 제어 시스템(150)의 프로그램 및 데이터를 기억한다.
구체적으로, 메모리(미도시)는 S램(S-RAM), D랩(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리는 순항 제어 시스템(150)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 반 영구적으로 저장할 수 있으며, 휘발성 메모리는 비휘발성 메모리로부터 제어 프로그램 및 제어 데이터를 불러와 임시로 기억하고, 스위치부(151)를 통하여 획득한 온 오프 스위치 입력 및 설정 받은 목표 차속과 메인 프로세서에서 출력하는 각종 제어 신호를 임시로 저장할 수 있다.
이상에서는 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)의 구성에 대하여 설명하였다.
도 3 및 도 4에 도시된 차량(1)과 순항 제어 시스템(150)의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
한편, 도 3 및 도 4에서 도시된 일부 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소일 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)이 도로 구배 정보에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하기 위한 제 1 구간의 감속 시점을 판단하는 방법에 대해 설명한다.
도 5와 도 6은 종래의 순항 제어 시스템과 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 비교하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 순항 제어 시스템(150)의 메인 프로세서(155)는 차속이 목표 차속(Vt)를 추종하도록 엔진 제어 시스템(110)과 변속 제어 시스템(160)을 제어하나, 차속이 목표 차속(Vt)의 최대값(Th+)을 초과하거나, 목표 차속(Vt)의 최소값(Th-)보다 감소된 상태에서 미리 설정된 제 1 설정 시간 동안 유지되는 경우, 순행 제어 시스템(150)의 동작 해제되어 더 이상 자동으로 차속 제어가 수행되지 아니한다.
운전자는 이를 방지하기 위해 내리막 구간에서 차속이 목표 차속(Vt)의 최대값(Th+)을 초과하지 않도록 미리 브레이크 페달(130)을 밟아 제동을 수행하거나, 차속이 목표 차속(Vt)의 최대값(Th+)을 초과한 경우, 브레이크 페달(130)을 밟아 제 1 설정 시간이 경과하기 전에 다시 차속이 목표 차속(Vt)의 범위 내(Th- 이상 Th+ 이하)에 존재하도록 제동을 수행하는 데, 제동에 의한 운동 에너지의 손실이 발생할 수 있고, 추후 재 가속으로 인한 연료의 손실이 발생할 수 있다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)의 메인 프로세서(155)는 도로의 구배 정보에 기초하여 미리 내리막 경사로 인한 다음 구간의 차속 변화량(+△V1)을 예측하고, 타력 주행 구간(S12, S2, S31)의 주행거리(즉, 타력 주행거리)를 최대화할 수 있다.
타력 주행 구간(S12, S2, S31)에서는 엔진에 연료가 공급되지 않거나, 동력 생성 장치의 작동이 중지되더라도, 차량(1)이 주행할 수 있다. 타력 주행거리는 타력 주행 구간(S12, S2, S31)에서 차량(1)이 이동하는 거리를 나타낸다.
도로의 구배 정보는 차량(1)이 현재 위치하는 도로의 구간(즉, 제 1 구간; S1)의 길이와 경사도, 제 1 구간 다음으로 도래하는 제 2 구간(S2)의 길이와 경사도, 및 제 2 구간 다음으로 도래하는 제 3 구간(S3)의 길이와 경사도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)의 메인 프로세서(155)는 타력 주행거리를 최대화하기 위하여 내리막 구간이 존재하는 다음 구간(즉, 제 2 구간; S2)이 도래하기 전, 제 1 구간(S1)의 어느 한 지점(p1)을 차량(1)이 타력 주행의 시작점으로 결정할 수 있다.
차량(1)이 타력 주행의 시작점(p1)에 도래한 경우, 차량(1)의 엔진 제어 시스템(110)과 변속 제어 시스템(160)은 메인 프로세서(155)의 제어 신호에 따라 엔진의 구동 토크 출력을 중지할 수 있다.
그리고, 차량(1)이 제 2 구간(S2)의 시작점에 도래한 경우, 제 2 구간(S2)의 경사로 인하여 가속력이 생긴다. 제 2 구간(S2)에서는 차량(1)의 타력 주행에 의해 차속 증가량이 +△V1만큼 발생할 수 있다.
그리고 차량(1)이 제 3 구간(S3)의 시작점(즉, 제 2 구간(S2)의 끝점)에 도래한 경우, 제 3 구간의 경사도에 따라 차량(1)은 타력 주행을 수행할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 제 3 구간(S3)의 경사도에 따라 제 3 구간의 일부 구간(S31)에서 타력 주행이 추가로 수행될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150)에 따라 타력 주행거리가 최대화되는 방법이 더 자세히 기술된다.
도 7은 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템을 포함하는 차량의 제어방법에 대한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 통신부(152)를 통해 AVN 장치(140)로부터 도로 구배 정보를 수신하고(1110), 수신한 도로 구배 정보에 기초하여 현재 차량(1)이 위치한 도로의 어느 한 구간(즉, 제 1 구간)의 다음 구간(즉, 제 2 구간)에서의 차속 증가량을 예측한다(1130). 이 경우, 메인 프로세서(155)는 제 2 구간이 유효 내리막 구간인지 여부를 판단하고, 제 2 구간이 유효 내리막 구간인 경우에만 차속 증가량을 예측할 수도 있다(1120).
이 경우, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 2 구간의 길이와 경사도에 기초하여 차속 증가량을 예측할 수 있다(1130).
도 8은 제 2 구간의 길이에 따른 차속을 나타내는 그래프이고, 도 9는 제 2 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 2 구간(S2a, S2b, S2c)의 길이에 대응하는 차속 증가량(△V1a, △V1b, △V1c)을 산출할 수 있다. 차속 증가량(△V1a, △V1b, △V1c)은 제 2 구간(S2)의 길이가 짧을수록(S2c > S2a > S2b) 더 작은 값을 갖는다.
또한, 도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 2 구간(S2a, S2b, S2c)의 경사도에 대응하는 차속 증가량(△V1a, △V1b, △V1c)을 산출할 수 있다. 이 경우, 차속 증가량(△V1a, △V1b, △V1c)은 제 2 구간(S2)의 경사도가 낮을수록(S2c > S2a > S2b) 더 작은 값을 갖는다.
다시, 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 1 구간의 경사도 및 제 3 구간의 경사도 중 적어도 어느 하나에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정할 수 있다(1140). 여기서, 제 2 구간의 최대 목표 차속값은 제 3 구간의 시작점 또는 제 2 구간의 끝점에서의 차속일 수 있다.. 그리고, 메인 프로세서(155)는 예측된 차속 증가량과 결정된 최대 목표 차속값에 기초하여 제 2 구간의 최소 목표 차속값을 결정하고(1150), 결정된 최소 목표 차속값에 기초하여 제 1 구간에서의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단할 수 있다(1160). 여기서, 제 2 구간의 최소 목표 차속값은 제 2 구간의 시작점 또는 제 1 구간의 끝점에서의 차속일 수 있다.
예를 들어, 도 8과 도 9와 같이 제 1 구간(S1)과 제 3 구간(S3)이 평지인 경우, 메인 프로세서(155)는 제 2 구간(S2)의 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)을 목표 차속(Vt)보다 큰 값으로 결정할 수 있다.
구체적으로, 제 1 구간(S1)과 제 3 구간(S3)이 평지인 경우, 메인 프로세서(155)는 목표 차속(Vt)보다 제 2 구간(s2)의 차속 증가량(△V1a, △V1b, △V1c)의 절반(△V1a/2, △V1b/2, △V1c/2)만큼 큰 값을 제 2 구간(S2)의 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)으로서 결정할 수 있고, 차속 증가량(△V1a, △V1b, △V1c)의 절반(△V1a/2, △V1b/2, △V1c/2)만큼 작은 값을 제 2 구간(S2)의 최소 목표 차속값 (Vt-a, Vt-b, Vt-c)으로 결정할 수 있다.
그리고, 메인 프로세서(155)는 제 2 구간(S2)의 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)에 기초하여 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b, P1c)을 판단할 수 있다.
제 1 구간(S1)에서의 경사도가 동일한 경우, 제 1 구간(S1)의 타력 주행구간(S12a, S12b, S12c)에서의 차속의 감속도(즉, 제 1 구간(S1)의 타력 주행구간(S12a, S12b, S12c)에서의 그래프 기울기) 또한 동일하므로, 메인 프로세서(155)는 결정된 최소 목표 차속값이 클수록(Vt-c < Vt-a < Vt-b) 차량(1)의 현재 위치로부터 더 멀리 떨어진 지점(P1c < P1a < P1b)을 타력 주행 제어의 시작 지점으로서 판단할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 1 구간의 경사도에 기초하여 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단할 수 있다.
도 10은 제 1 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 그래프이다.
타력 주행 구간(S12a, S12b, S12c)에서의 감속도는 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)에서의 경사도에 따라 다르다. 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)이 오르막 경사도가 높은 구간일수록(내리막 경사도가 낮은 구간일수록) 타력 주행 구간(S12a, S12b, S12c)에서의 감속도가 더 크기 때문에, 도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 경사도에 기초하여 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b, P1c)을 판단할 수 있다. 이 경우, 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b, P1c)은 제 1 구간(S1)의 오르막 경사도가 높을수록(S1c < S1a < S1b) 차량(1)의 현재 위치로부터 먼 지점에 위치할 수 있다(P1c < P1a < P1b).
한편, 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 오르막 경사도가 높을수록(S1c < S1a < S1b) 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)에서 차량(1)의 감속도는 증가하는데(즉, 시간 당 감소되는 차속이 증가), 차량(1)의 감속도가 증가하면 타력 주행 구간(S12a, S12b, S12c)에서 소모되는 운동 에너지 또한 증가한다.
따라서, 다른 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 에너지 효율을 최대화하기 위해, 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 경사도에 따라 최대 목표 차속값과 최소 목표 차속값을 결정할 수도 있다. 도 11은 제 1 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 다른 그래프이다.
구체적으로, 다른 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 경사도에 기초하여 제 2 구간(S2)에서의 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)과 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)을 결정한다. 이 경우, 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)은 목표 차속의 최대 한계값(Th+)을 초과하지 않는 범위 내에서, 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)은 목표 차속의 최소 한계값(Th-)보다 낮아지지 않는 범위 내에서, 제 1 구간(S1)의 오르막 경사도가 높을수록(내리막 경사도가 낮을수록; S1c < S1a < S1b) 최소 목표 차속값 및 최대 목표 차속값이 큰 값을 갖도록 결정되되, 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)과 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)의 차는 예측된 차속 증가량을 초과하지 않아야 한다.
그리고, 메인 프로세서(155)는 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 경사도와 결정된 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)에 기초하여 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b, P1c)을 판단할 수 있다.
즉, 도 10에 도시된 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)가 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 경사도에 기초하여 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b, P1c)만을 판단하는 것에서 더 나아가, 도 11에 도시된 다른 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 경사도에 대응하는 제 2 구간(S2)의 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)과 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)을 결정하고, 결정된 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)과 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)의 경사도에 기초하여 제 1 구간(S1a, S1b, S1c)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b, P1c)을 판단할 수 있다.
이에 따라, 제 1 구간(S1a, S1b, S1c) 내지 제 3 구간(S3)에서의 에너지 효율이 최대화될 수 있다.
또한, 제 3 구간(S3a, S3b, S3c)에서도 오르막 경사도가 높을수록(S3c < S3a < S3b) 차량(1)의 감속도는 증가하는데(즉, 시간 당 감소되는 차속이 증가), 차량(1)의 감속도가 증가하면 타력 주행 구간(S31a, S31b, S31c; 도 12 참조)에서 소모되는 운동 에너지 또한 증가한다.
따라서, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 에너지 효율을 최대화하기 위해, 제 3 구간(S3)의 경사도에 따라 최대 목표 차속값과 최소 목표 차속값을 결정할 수도 있다. 도 12는 제 3 구간의 경사도에 따른 차속을 나타내는 다른 그래프이다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 3 구간(S3a, S3b, S3c)의 경사도에 기초하여 제 2 구간(S2)에서의 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)과 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)을 결정한다. 이 경우, 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)은 목표 차속의 최대 한계값(Th+)을 초과하지 않는 범위 내에서, 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)은 목표 차속의 최소 한계값(Th-)보다 낮아지지 않는 범위 내에서, 제 3 구간(S3)의 오르막 경사도가 높을수록(내리막 경사도가 낮을수록; S3c > S3a > S3b) 큰 값을 갖도록 결정되되, 최대 목표 차속값(Vt+a, Vt+b, Vt+c)과 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)의 차는 예측된 차속 증가량을 초과하지 않아야 한다.
그리고, 메인 프로세서(155)는 제 1 구간(S1)의 경사도(도 12에서는 모두 동일)와 결정된 최소 목표 차속값(Vt-a, Vt-b, Vt-c)에 기초하여 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b, P1c)을 판단할 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 제 1 구간(S1)의 경사도 또는 제 3 구간의 경사도에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는(즉, 에너지 효율을 최대화 하는) 제 2 구간(S2)의 최대 목표 차속값과 최소 목표 차속값을 결정할 수 있고, 결정된 최소 목표 차속값에 기초하여 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1)을 판단할 수 있다. 또한, 메인 프로세서(155)는 제 1 구간(S1)의 경사도와 제 3 구간의 경사도를 모두 고려하여 최대 목표 차속값과 최소 목표 차속값을 결정하고, 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1)을 판단할 수 있는 바, 이는 전술한 실시예로부터 자명할 것이다.
한편, 메인 프로세서(155)에 의해 산출된 최대 목표 차속값(Vt+)이 목표 차속의 최대 한계값(Th+)보다 크거나, 최소 목표 차속값(Vt-)이 목표 차속의 최소 한계값(Th-)보다 작은 경우, 메인 프로세서(155)는 최대 목표 차속값(Vt+)과 최소 목표 차속값(Vt-)을 상향 또는 하향 조정할 수도 있다. 도 13은 목표 차속의 최대 한계값을 초과하는 차속을 나타내는 다른 그래프이다.
예를 들어, 도 13을 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 메인 프로세서(155)에 의해 산출된 최대 목표 차속값(Vt+a)이 목표 차속의 최대 한계값(Th+)보다 큰 경우, 최대 목표 차속값(Vt+a)이 목표 차속의 최대 한계값(Th+)과 동일해 지도록 최대 목표 차속값(Vt+)과 최소 목표 차속값(Vt-)을 하향 조정할 수 있다(Vt+a -> Vt+b). 이에 따라, 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점(P1a, P1b)은 차량(1)의 현재 위치에 가까워질 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나, 메인 프로세서(155)는 메인 프로세서(155)에 의해 산출된 최소 목표 차속값(V-a)이 목표 차속의 최소 한계값(Th-)보다 작은 경우, 최소 목표 차속값(Vt-a)이 목표 차속의 최소 한계값(Th-)과 동일해 지도록 최대 목표 차속값(Vt+)과 최소 목표 차속값(Vt-)을 상향 조정할 수 있다. 이에 따라, 제 1 구간(S1)에서의 타력 주행 제어의 시작 지점은 차량(1)의 현재 위치로부터 멀어질 수 있다.
그리고, 다시 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 순항 제어 시스템(150) 내 메인 프로세서(155)는 실시간으로 전술한 제 1 구간에 대한 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계들(1110-1160)을 수행하되, 차량(1)이 주행 중 판단된 타력 주행 제어의 시작 지점에 도달한 경우(1170), 감속 제어를 수행하기 위해 엔진 제어 시스템(110)과 변속 제어 시스템(160)를 제어할 수 있다(1180).
또한, 도시되지 않았으나, 메인 프로세서(155)는 메인 프로세서(155)에 의해 산출된 최대 목표 차속값(Vt+a)이 목표 차속의 최대 한계값(Th+)보다 큰 경우, 차속이 최대 목표 차속값(Vt+a)을 초과하는 구간에 대해 제동 제어가 수행하도록 제동 제어 장치(120)를 제어할 수 있다. 반대로, 메인 프로세서(155)는 메인 프로세서(155)에 의해 산출된 최소 목표 차속값(Vt-a)이 목표 차속의 최소 한계값(Th-)보다 작은 경우, 차속이 최소 목표 차속값(Vt-a)보다 작은 구간에 대해 엔진의 구동 토크가 출력되도록 엔진 제어 시스템(110)과 변속 제어 시스템(160)를 제어할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 차량을 가속시키기 위해 엔진을 구동시켜 엔진 토크를 조절하는 엔진 제어 시스템;
    도로 구배 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 차량의 주행 속도가 목표 차속을 추종하도록 상기 엔진 제어 시스템을 제어하는 제어부를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 도로 구배 정보에 기초하여 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하고, 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 예측된 차속 증가량 및 상기 현재 구간의 도로 경사도에 기초하여 상기 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 차량.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값을 결정하고, 결정된 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값에 기초하여 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 차량.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값은 상기 목표 차속보다 큰 값인 차량.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 현재 구간을 제 1 구간, 상기 다음 내리막 구간을 제 2 구간, 상기 제 2 구간의 다음 구간을 제 3 구간이라 하는 경우,
    상기 제어부는 상기 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 상기 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정하는 차량.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 구간의 도로 경사도 및 상기 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 상기 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정하는 차량.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 구간과 제 3 구간이 평지 구간인 경우, 상기 목표 차속보다 상기 제 2 구간의 차속 증가량의 절반만큼 큰 값을 상기 제 2 구간의 최대 목표 차속값으로서 결정하는 차량.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 다음 내리막 구간의 도로 경사도 및 길이에 기초하여 상기 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하는 차량.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 도로 구배 정보에 기초하여 상기 다음 내리막 구간이 타력주행가속이 발생하는 유효 내리막 구간인지 여부를 판단하고, 상기 다음 내리막 구간이 유효 내리막 구간인 경우, 상기 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하고, 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 차량.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 도로 구배 정보는 상기 현재 구간 및 상기 다음 내리막 구간의 도로 경사도 및 현재 차량으로부터의 거리에 대한 정보를 포함하는 차량.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 제동을 제어하는 제동 제어 장치를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 차량의 주행 속도가 미리 설정된 목표 차속의 최대 한계값을 초과한 경우, 상기 제동이 수행되도록 상기 제동 제어 장치를 제어하는 차량.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 순항 제어 시스템이 동작되는 경우 상기 차량의 주행 속도가 목표 차속을 추종하도록 상기 엔진 제어 시스템을 제어하고, 상기 차량의 주행 속도가 미리 설정된 목표 차속의 최대 한계값을 초과하거나 최소 한계값보다 낮아진 경우, 상기 순항 제어 시스템의 동작을 해제하는 차량.
  13. 차량의 주행 속도가 목표 차속을 추종하도록 엔진 제어 시스템을 제어하는 차량의 제어방법에 있어서,
    도로 구배 정보를 수신하는 단계;
    상기 도로 구배 정보에 기초하여 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하는 단계; 및
    예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계를 포함하는 차량의 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계는 상기 예측된 차속 증가량 및 상기 현재 구간의 도로 경사도에 기초하여 상기 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 차량의 제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계는,
    상기 예측된 차속 증가량에 기초하여 타력 주행거리를 최대화하는 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값을 결정하는 단계; 및
    결정된 다음 내리막 구간의 최대 목표 차속값에 기초하여 현재 구간의 타력 주행 제어의 시작 지점을 판단하는 단계를 포함하는 차량의 제어방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 현재 구간을 제 1 구간, 상기 다음 내리막 구간을 제 2 구간, 상기 제 2 구간의 다음 구간을 제 3 구간이라 하는 경우,
    상기 최대 목표 차속값을 결정하는 단계는 상기 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 상기 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정하는 차량의 제어방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 최대 목표 차속값을 결정하는 단계는 상기 제 1 구간의 도로 경사도 및 상기 제 3 구간의 도로 경사도에 기초하여 상기 제 2 구간의 최대 목표 차속값을 결정하는 차량의 제어방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 최대 목표 차속값을 결정하는 단계는 상기 제 1 구간과 제 3 구간이 평지 구간인 경우, 상기 목표 차속보다 상기 제 2 구간의 차속 증가량의 절반만큼 큰 값을 상기 제 2 구간의 최대 목표 차속값으로서 결정하는 차량의 제어방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 차속 증가량을 예측하는 단계는 상기 다음 내리막 구간의 도로 경사도 및 길이에 기초하여 상기 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하는 차량의 제어방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 차속 증가량을 예측하는 단계 이전에, 상기 도로 구배 정보에 기초하여 상기 다음 내리막 구간이 타력주행가속이 발생하는 유효 내리막 구간인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하되,
    상기 차속 증가량을 예측하는 단계는 상기 다음 내리막 구간이 유효 내리막 구간인 경우, 상기 다음 내리막 구간의 차속 증가량을 예측하는 차량의 제어방법.
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