KR20190043416A - 환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량의 주행관련정보를 검출하는 검출기들, 및 상기 주행관련정보에 근거하여 구름저항을 연산하고, 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지 여부에 따라 연산된 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING CREEP TORQUE OF ECO VEHICLE}
본 발명은 환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 구름 저항(rolling resistance)을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법에 관한 것입니다.
환경문제가 대두되면서 환경차에 대한 관심이 높아지면서 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 및 플러그인 하이브리드 자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등에 대한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다.
이러한 환경차는 내연기관을 구비한 자동변속차량에서 가속 페달을 밟지 않아도 운전자가 브레이크 페달에서 발을 떼면 엔진의 아이들 토크(idle torque)가 토크 컨버터로 전달되어 차량이 서서히 움직이는 크립 현상(creep development)이 발생하지 않는다.
이와 같이, 환경차에서는 크립 토크(creep torque)가 자연 발생하지 않아 출퇴근 시간의 극정체 구간이나 패스트푸드점의 드라이브 스루(drive through) 등과 같은 저속상황에서 잦은 가속 및 브레이크 페달 조작으로 운전자가 피로감을 느끼게 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 ASCC(Advanced Smart Cruise Control) 기술이 사용될 수 있으나, 이를 적용하기 위해서는 고가의 라이다(radar) 장비를 추가해야 한다.
[문헌 1] KR 100892539
본 발명은 차량의 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하드웨어 추가 없이 기존의 주차보조시스템(Smart Parking Assist System, SPAS)에 사용되고 있는 초음파 센서를 이용하여 차간 거리를 측정하고 측정된 차간거리를 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 환경차의 크립 토크 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 환경차의 크립 토크 제어 장치는, 크립 크루즈 컨트롤 기능 설정 신호 또는 크립 크루즈 컨트롤 기능 해제 신호를 발생시키는 사용자 인터페이스, 차량의 주행관련정보를 검출하는 검출기들, 및 상기 크립 크루즈 컨트롤 기능 설정 신호가 수신되면 상기 주행관련정보에 근거하여 구름저항을 연산하고, 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지 여부에 따라 연산된 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 검출기들은, 상기 차량의 진행방향으로 전방에 위치하는 타차량과의 차간거리를 검출하는 거리 검출기, 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작 여부를 검출하는 페달조작 검출기, 상기 차량이 주행하는 도로의 경사도를 검출하는 경사도 검출기, 상기 차량의 차량 속도를 검출하는 속도 검출기, 및 상기 차량의 조향각을 검출하는 조향각 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 거리 검출기는, 하나 이상의 초음파 센서를 통해 상기 차간 거리를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 페달조작 검출기는, 가속 페달 센서 및 브레이크 페달 센서를 통해 상기 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작 여부를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 경사도 검출기는, 가속도 센서를 통해 도로 경사도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 경사도 및 상기 차량 속도에 근거하여 상기 구름저항을 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 차간 거리, 상기 차량 속도, 상기 조향각, 상기 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작여부 및 상기 구름저항에 근거하여 상기 크립 크루즈 컨트롤 작동조건의 만족여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 차간 거리 내에서 상기 구름저항만으로 차량 정지가 가능한지를 확인하여 상기 크립 크루즈 컨트롤 작동조건을 만족하는지를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 브레이크 페달과 상기 가속 페달의 조작이 없는지를 확인하고, 상기 조향각이 기준 조향각 이하인지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 차량이 상기 크립 크루즈 컨트롤 작동조건을 만족하는 경우, 상기 차간 거리가 기준 차간 거리 미만인지를 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 미만이면, 상기 연산된 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어기는, 상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 이상이면, 맵핑 테이블을 참조하여 크립 토크를 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차의 크립 토크 제어 방법은 크립 크루즈 컨트롤 기능이 설정되면 차량 내 구비된 검출기들을 통해 주행관련정보를 검출하는 단계, 상기 주행관련정보에 근거하여 구름저항을 연산하는 단계, 상기 주행관련정보 및 상기 구름저항에 근거하여 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지를 결정하는 단계, 및 상기 차량이 크립 그루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하면, 상기 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주행관련정보를 검출하는 단계는, 상기 차량의 진행방향으로 전방에 위치하는 타차량과의 차간 거리, 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작여부, 도로 경사도, 차량 속도 및 조향각을 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지를 결정하는 단계는, 상기 차간 거리 내에서 상기 구름저항만으로 차량 정지가 가능한지를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 크립 토크를 가변 제어하는 단계는, 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하면, 상기 차간 거리가 기준 차간 거리 미만인지를 확인하는 단계, 및 상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 미만이면 상기 구름 저항을 고려하여 상기 크립 토크를 가변 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 크립 토크를 가변 제어하는 단계는, 상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 이상이면 맵핑 테이블을 참조하여 상기 크립 토크를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 방법.
상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지를 결정하는 단계에서, 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하지 않으면, 상기 크립 크루즈 컨트롤 기능을 해제하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 차량의 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하므로 저속상황에서 잦은 가속 및 브레이크 페달 조작을 없애 운전자의 편의성을 향상시키고 차량 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 하드웨어 추가 없이 기존의 주차보조시스템(SPAS)에 사용되고 있는 초음파 센서를 이용하여 차간 거리를 측정하고 측정된 차간거리를 고려하여 크립 토크를 가변 제어하므로, 고가의 장비(하드웨어)를 추가할 필요가 없어 원가상승을 막을 수 있다.
도 1은 속도에 따른 코스팅 토크를 도시한 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차의 크립 토크 제어 장치를 도시한 블록구성도.
도 3a 내지 도 3c는 구름저항, 크립 토크 및 구동 토크의 관계를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 크립 토크 가변을 통한 차간 거리 제어를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차의 크립 토크 제어 방법을 도시한 흐름도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 크립 토크 제어를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 크립 크루즈 컨트롤(Creep Cruise Control, CCC)에 관한 것이다. 크립 크루즈 컨트롤은 엔진을 정지시키고 모터를 구동시키는 방식(idle stop & go)으로 크립 토크(creep torque)를 제어하여 크립 주행을 모사하는 기술이다.
도 1은 속도에 따른 코스팅 토크(coasting torque)를 도시한 그래프이다.
코스팅 토크는 운전자가 브레이크 페달 및 가속 페달을 조작하지 않을 때 발생하는 토크이다. 코스팅 토크는 도 1에 도시된 바와 같이 크립 토크와 엔진 브레이크 토크(engine brake torque)로 구분할 수 있다. 크립 토크는 저속상황에서 엔진의 아이들 토크(idle torque)가 토크 컨버터로 전달되기 때문에 발생하는 것이다. 엔진 브레이크 토크는 고속상황에서 엔진 회전수(revolutions per minute, rpm)가 아이들 rpm보다 높아져야 하기 때문에 발생한다.
환경차에서는 저속에서 모터로 기동하며 고속 코스팅 시에도 엔진 클러치를 해제하기 때문에 모터를 통해 코스팅을 모사해야 한다. 이때, 크립 토크는 도 1의 그래프에 도시된 바와 같이 (+)값만 가지므로, 차량의 구름 저항(rolling resistance)에 의해 감속될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차의 크립 토크 제어 장치를 도시한 블록구성도이고, 도 3a 내지 도 3c는 구름저항, 크립 토크 및 구동 토크의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 크립 토크 가변을 통한 차간 거리 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 크립 토크 제어 장치(100)는 사용자 인터페이스(110), 거리 검출기(120), 페달조작 검출기(130), 경사도 검출기(140), 속도 검출기(150), 조향각 검출기(160), 제어기(170) 및 모터(180)를 포함한다.
사용자 인터페이스(110)는 사용자의 조작에 따른 데이터를 발생시킨다. 사용자 인터페이스(110)는 돔 스위치(dome switch), 토글 스위치(toggle switch), 또는 터치 버튼(touch button) 등으로 구성될 수 있다.
사용자는 사용자 인터페이스(110)를 조작하여 크립 크루즈 컨트롤(Creep Cruise Control, CCC) 기능을 설정 또는 해제할 수 있다. 사용자 인터페이스(110)는 사용자의 조작에 따라 CCC 기능 설정 신호 또는 CCC 기능 해제 신호를 발생시킨다.
거리 검출기(120)는 차량의 전방 및/또는 후방에 위치하는 타차량과의 차간 거리를 측정한다. 거리 검출기(120)는 하나 이상의 초음파 센서(들)로 구성된다. 예를 들어, 초음파 센서는 차량의 앞뒤 범퍼에 각각 4개 내지 6개가 장착된다.
본 발명에서 거리 검출기(120)는 차량의 진행방향으로 전방에 위치하는 타차량과의 차간 거리를 측정한다. 예를 들어, 차량이 전진 중이면 거리 검출기(120)는 전방 차량과의 차간 거리를 측정한다. 한편, 차량이 후진 중이면 거리 검출기(120)는 후방 차량과의 차간 거리를 측정한다. 이때, 차량의 진행방향은 기어 위치 센서를 통해 확인될 수 있다.
페달조작 검출기(130)는 가속 페달 및/또는 브레이크 페달의 조작 여부를 감지한다. 페달조작 검출기(130)는 가속 페달 센서(Accelerator Pedal Sensor, APS) 및 브레이크 페달 센서(Brake Pedal Sensor, BPS)를 통해 운전자의 페달 조작 여부를 감지할 수 있다.
경사도 검출기(140)는 차량이 위치한(주행 중인) 도로의 경사도(road inclination angle, θ)를 측정한다. 경사도 검출기(140)는 가속도 센서를 이용하여 도로 경사도를 검출할 수 있다.
속도 검출기(150)는 차량의 속도(차량 속도)를 검출한다. 속도 검출기(150)는 GPS(Global Positioning System)를 통해 획득한 차량 위치 및 시간 정보를 이용하여 차량 속도를 연산할 수 있다. 또는, 속도 검출기(150)는 차량에 구비된 속도 센서를 통해 차량 속도를 측정할 수도 있다.
조향각 검출기(160)는 스티어링 휠(steering wheel)의 회전을 검출하는 조향각 센서를 통해 조향각(스티어링 휠의 회전각)을 측정(검출)한다.
제어기(170)는 사용자 인터페이스(110)로부터 CCC 기능 설정 신호가 입력되면 상기한 검출기들(120 내지 160)을 통해 차량의 주행과 관련된 정보(주행관련정보)를 검출한다. 제어기(170)는 주행관련정보에 근거하여 구름저항을 연산하고, CCC 작동 여부를 판정한다. 제어기(170)는 CCC 작동이 결정되면 차량의 진행 방향으로 전방에 위치하는 타차량과의 차간 거리가 기준 차간 거리 미만인지를 확인한다. 제어기(170)는 차간 거리가 기준 차간 거리 미만이면 연산된 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어한다. 한편, 제어기(170)는 차간 거리가 기준 차간 거리 이상이면 기존의 제어 방식으로 크립 토크를 제어한다. 크립 토크는 크립 주행 시 모터 토크를 의미한다.
제어기(170)는 ECU(Electronic Control Unit), HCU(Hybrid Control Unit) 또는 MCU(Motor Control Unit)로 구현될 수 있다. 제어기(170)는 내부 또는 외부에 메모리(미도시)를 구비할 수 있다. 메모리(미도시)는 주행관련정보, 구름저항, 맵핑 테이블(mapping table) 및 각종 설정정보 등을 저장하고 있다.
제어기(170)는 구름저항 연산부(171), 작동 판정부(172), 및 모터 토크 연산부(173)를 포함한다.
구름저항 연산부(171)는 도로 경사도 및 차량 속도를 이용하여 구름저항을 연산한다. 기측정된 구름저항은 차량의 상태나 노후화에 따라 값이 달라질 수 있다. 따라서, 구름저항을 보정하여 차량 거리 제어에 사용한다.
일반적으로 쿨롱 마찰(coulomb friction)에서 정지한 물체는 최대 정지마찰력을 넘어서야 움직이기 시작하며 이후 운동마찰력은 최대 정지마찰력보다 작은 값을 갖는다. 따라서, 차량이 움직인 직후의 거동을 관측하면 차량의 운동방정식을 통해 구름저항을 보정할 수 있다. 구름저항 연산부(171)는 다음 [수학식 1]을 이용하여 구름저항(FR.R.)을 보정한다.
Figure pat00001
여기서, M은 차량의 질량, a는 차량 가속도, Fcreep은 크립 토크(creep torque)에 의해 발생되는 크리핑 포스(creeping force), g는 중력가속도, θ는 도로 경사도이다.
구름저항 연산부(171)는 메모리(미도시)에 저장된 구름저항을 연산된 구름저항으로 업데이트한다.
작동 판정부(172)는 CCC 기능 설정 신호를 수신하면 CCC 기능의 작동여부를 결정(판정)한다. 이때, 작동 판정부(172)는 CCC 기능의 작동여부를 결정하기 위하여 거리 검출기(120)를 통해 검출된(센싱된) 차간 거리 이내에서 구름저항 연산부(171)로부터 출력되는 구름저항만으로 차량이 완전 정차할 수 있는지 여부를 판단한다. 여기서, 검출된 차간 거리는 차량의 진행 방향으로 전방에 위치한 타차량과의 거리를 의미한다.
일반적으로, 차량의 가속도는 [수학식 2]의 운동방정식을 통해 구할 수 있다.
Figure pat00002
여기서, Ftraction은 구동력이고, Mgsinθ는 등판 저항이며, Faero는 공기 저항(equiavlent longitudinal drag force)이다.
CCC를 수행하는 경우, 저속상황에 한정되므로 공기 저항을 무시할 수 있고, 가속 페달 입력에 의한 추진력이 없기 때문에 [수학식 2]를 [수학식 3]과 같이 간소화할 수 있다.
Figure pat00003
차량은 초음파 센서의 탐지 가능 거리(dspec)와 목표 차간 거리(목표 거리, dtarget) 사이에서 크리핑 속도(creeping speed)를 유지하다 구름저항만으로 완전 정차할 수 있어야 한다. 그러므로, 가속도-이동거리-속도 관계식([수학식 4])에 따라 작동조건은 [수학식 5]를 만족해야 한다.
Figure pat00004
Figure pat00005
여기서, s는 이동거리, v0는 초기 속도(original velocity), v(=0)는 최종 속도(final velocity)이고, vcreeping은 크리핑 속도이다. 크리핑 속도는 크립 토크와 구름저항이 대등할 때의 차량 속도로, 대략 10kph(kilometer per hour)이다.
또한, 조향각이 클 경우 차량의 진행 방향 전방에 위치하는 차량을 감지할 수 없을 수 있기 때문에 조향각 센서의 측정 범위를 고려하여 조향각을 제한해야 한다. 예를 들어, 조향각 센서가 30도 범위로 측정이 가능하다면 조향각은 좌우 15도 이내로 제한한다.
위 사항들을 고려하여 작동조건을 종합하면 다음과 같다.
1) 차량이 주행하는 도로의 경사도(도로 경사도)가 기준 경사도 이하인 경우
2) 조향각이 기준 조향각 이하인 경우
3) 브레이크 페달 및 가속 페달의 조작이 없는 경우
4) 연산된 구름저항이 기준 구름저항 이상인 경우
5) 차량 속도가 기준 차량 속도 이하인 경우
여기서, 기준 경사도, 기준 구름저항 및 기준 차량 속도는 [수학식 5]를 만족하도록 결정된다. 그리고, 기준 조향각은 조향각 센서의 스펙에 의해 결정된다.
작동 판정부(172)는 차량이 상기한 작동조건들을 만족하는지를 확인한다. 작동 판정부(172)는 상기한 5가지의 작동조건을 모두 만족하면 CCC 작동으로 판정한다.
이때, 작동 판정부(172)는 구름저항 연산부(171)에 의해 연산된 구름저항 및 검출기들(140 및 150)에 의해 검출된 도로 경사도와 차량 속도가 [수학식 5]를 만족하면 검출된 차간 거리 이내에서 연산된 구름저항만으로 차량이 완전 정차할 수 있다고 판정한다. 즉, 작동 판정부(172)는 도로 경사도가 기준 경사도 이하이고, 연산된 구름저항이 기준 구름저항 이상이며, 차량 속도가 기준 차량 속도 이하이면, 검출된 차간 거리 이내에서 연산된 구름저항만으로 차량이 완전 정차할 수 있다고 결정한다.
한편, 작동 판정부(172)는 차량이 5가지 작동조건 중 하나 이상을 만족하지 않으면, CCC 기능을 해제한다. 이때, 작동 판정부(172)는 CCC 기능 해제를 알리는 알림을 시각적 정보 및/또는 청각적 정보로 출력할 수 있다.
모터 토크 연산부(173)는 거리 검출기(120)에 의해 검출된 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 미만인지를 확인한다. 모터 토크 연산부(173)는 검출된 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 미만이면 연산된 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하여 차간 거리를 제어한다. 한편, 모터 토크 연산부(173)는 검출된 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 이상이면 기존의 크리핑(creeping) 제어를 수행한다.
모터 토크 연산부(173)는 검출된 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 이상이면 메모리(미도시)에 기저장된 맵핑 테이블을 참조하여 검출된 차량 속도에 따른 크립 토크를 발생시키기 위한 모터 토크를 연산한다. 여기서, 맵핑 테이블은 내연기관을 구비한 자동변속차량에서 자연적으로 발생되는 크립 토크를 차량 속도에 따라 측정하여 맵핑한 테이블이다.
모터 토크 연산부(173)는 검출된 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 미만이면, [수학식 6]를 통해 크리핑 포스(Fcreep)를 제어한다. 이 경우, 차량은 일정한 가속도로 이동하여 차량 진행 방향의 전방 차량으로부터 목표 거리(dtarget)만큼 떨어진 지점에서 정차한다.
Figure pat00006
연산된 크리핑 포스(Fcreep)에 타이어 반경과 기어비 등을 고려하여 모터를 구동하기 위한 구동 토크를 연산한다. 이때, 크립 토크는 (-)값을 갖지 않으나 차량의 구름저항에 의해서 구동 토크는 (-) 값을 가질 수 있다.
바퀴에 의해 출력되는 최종 구동 토크는 도 3a에 도시된 바와 같이 크립 토크와 구름저항의 합으로 계산된다. 도 3b에서와 같이 크립 토크가 구름저항의 절대값과 같을 때 구동 토크는 0kph가 되고, 이때의 차량 속도를 크리핑 속도라고 한다. 따라서, 차량은 크리핑 속도(대략 10kph)로 정속주행을 하게 된다. 구동 토크를 차량 속도와 무관하게 능동적으로 제어하는 경우 도 3c와 같은 구동토크 범위를 가질 수 있다. 따라서, 구름 저항을 고려하면 크립 토크가 (+)이더라도 구름저항과 합한 구동 토크는 (-)가 되어 차량이 감속할 수 있다.
제어기(170)는 도 4에 도시된 바와 같이, 거리 검출기(120)에 의해 측정된 차간거리 ddetect와 목표 거리 dtarget의 차이 e를 [수학식 6]에 적용하여 크리핑 포스를 산출한다. 이와 같이, 크리핑 포스를 제어하는 경우 차량(V)은 일정한 가속도로 주행하여 차량 진행 방향의 전방 차량으로부터 목표 거리 dtarget 만큼 이격된 지점에서 정차하게 된다. 즉, 제어기(170)는 일정한 가속도로 차량 속도를 제어하여 전방 차량과의 차간거리를 제어한다.
모터(180)는 제어기(170)의 제어에 따라 동력을 발생시켜 차량(V)을 구동한다. 모터(180)는 제어기(170)의 모터 토크 연산부(173)에 의해 연산된 모터 토크로 구동된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 환경차의 크립 토크 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
제어기(170)는 사용자 인터페이스(110)로부터 전달되는 사용자 입력 데이터에 따라 크리핑 크루즈 컨트롤(CCC) 기능을 설정한다(S110). 예를 들어, 사용자가 사용자 인터페이스(110)에 크리핑 크루즈 컨트롤 기능의 설정 및 해제 기능이 부여된 버튼을 조작하면, 제어기(170)는 그 버튼 조작에 따라 크리핑 크루즈 컨트롤 기능을 설정(활성화)하거나 해제(비활성화)할 수 있다.
제어기(170)는 CCC 기능이 설정되면 거리 검출기(120)를 통해 차량 진행 방향으로 전방에 위치하는 타차량과의 차간 거리를 측정한다(S120). 제어기(170)는 사용자 인터페이스(110)로부터 CCC 기능 설정 신호가 입력되면 검출기들(120 내지 160)을 통해 차량관련정보를 검출한다.
제어기(170)는 경사도 검출기(140)를 통해 측정한 도로 경사도 및 속도 검출기(150)에 의해 검출된 차량 속도를 이용하여 차량의 구름저항을 연산한다(S130). 제어기(170)는 [수학식 1]을 이용하여 구름저항을 산출한다.
제어기(170)는 차량이 CCC 기능 작동조건을 만족하는지를 확인한다(S140). 다시 말해서, 제어기(170)는 거리 검출기(120), 경사도 검출기(140) 및 속도 검출기(150)에 의해 검출된 차간 거리, 도로 경사도, 및 차량 속도에 근거하여 측정된 차간 거리 내에서 연산된 구름저항만으로 차량을 완전 정차시킬 수 있는지 여부를 확인한다. 그리고, 제어기(170)는 페달조작 검출기(130)를 통해 운전자의 브레이크 페달 및 가속 페달 조작이 있는지를 확인하고, 조향각 검출기(160)에 의해 측정된 조향각이 기준 조향각 이하인지를 확인한다.
제어기(170)는 차량이 작동조건을 만족하는 경우, 거리 검출기(120)에 의해 검출된(측정된) 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리(기준 거리) dref 미만인지를 확인한다(S150).
제어기(170)는 측정된 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 미만이면 구름저항을 고려하여 크립 토크를 연산한다(S160). 다시 말해서, 제어기(170)는 검출된 차간 거리 ddetect와 목표 거리 dtarget의 차이를 고려하여 크리핑 포스를 연산한다. 그리고, 제어기(170)는 연산된 크리핑 포스에 타이어 반경 및 기어비 등을 고려하여 모터 토크를 연산한다.
제어기(170)는 측정된 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 이상이면, 맵핑 테이블을 참조하여 크립 토크를 연산한다(S170). 다시 말해서, 제어기(170)는 맵핑 테이블을 참조하여 속도 검출기(150)에 의해 검출된 차량 속도에 따른 크립 토크를 발생시키기 위한 모터 토크를 연산한다(S170).
제어기(170)는 연산된 크립 토크를 발생시키기 위해 모터(180)를 제어한다(S180). 즉, 제어기(170)는 연산된 모터 토크로 모터(180)를 구동시킨다.
한편, 제어기(170)는 차량이 작동조건을 만족하지 않으면 크리핑 크루즈 컨트롤 기능을 해제한다(S190). 이때, 제어기(170)는 CCC 기능을 해제하며 이를 알리는 알림을 디스플레이에 표시하거나 또는 스피커를 통해 출력할 수 있다. 또는, 제어기(170)는 해당 알림을 디스플레이 및 스피커를 통해 출력할 수도 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 크립 토크 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전진하는 차량의 전방에 타차량이 존재하지 않는 경우 제어기(170)는 맵핑 테이블(속도-코스팅 토크 맵)에 근거하여 크립 토크를 제어한다. 즉, 제어기(170)는 검출된 차량 속도에 따라 크립 토크를 제어한다.
차량과 전방 차량 사이의 차간 거리 ddetect가 기준 차간 거리 dref 미만이면 차간 거리 ddetect가 목표 거리 dtarget이 되는 지점에서 차량 속도가 0kph가 되어야 한다. 따라서, 도 7에서와 같이 크립 토크를 제어하여 차량의 속력을 선형적으로 줄여 차간 거리 ddetect가 목표 거리 dtarget에 도달 시 차량 속도가 0kph가 되게 한다. 이때, 토크 제어에는 PID 제어(proportional integral derivative control) 등이 적용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 사용자 인터페이스
120: 거리 검출기
130: 페달조작 검출기
140: 경사도 검출기
150: 속도 검출기
160: 조향각 검출기
170: 제어기
171: 구름저항 연산부
172: 작동 판정부
173: 모터 토크 연산부
180: 모터

Claims (18)

  1. 크립 크루즈 컨트롤 기능 설정 신호 또는 크립 크루즈 컨트롤 기능 해제 신호를 발생시키는 사용자 인터페이스,
    차량의 주행관련정보를 검출하는 검출기들, 및
    상기 크립 크루즈 컨트롤 기능 설정 신호가 수신되면 상기 주행관련정보에 근거하여 구름저항을 연산하고, 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지 여부에 따라 연산된 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출기들은,
    상기 차량의 진행방향으로 전방에 위치하는 타차량과의 차간거리를 검출하는 거리 검출기,
    가속 페달 및 브레이크 페달의 조작 여부를 검출하는 페달조작 검출기,
    상기 차량이 주행하는 도로의 경사도를 검출하는 경사도 검출기,
    상기 차량의 차량 속도를 검출하는 속도 검출기, 및
    상기 차량의 조향각을 검출하는 조향각 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리 검출기는,
    하나 이상의 초음파 센서를 통해 상기 차간 거리를 검출하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 페달조작 검출기는,
    가속 페달 센서 및 브레이크 페달 센서를 통해 상기 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 경사도 검출기는,
    가속도 센서를 통해 도로 경사도를 검출하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 경사도 및 상기 차량 속도에 근거하여 상기 구름저항을 연산하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차간 거리, 상기 차량 속도, 상기 조향각, 상기 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작여부 및 상기 구름저항에 근거하여 상기 크립 크루즈 컨트롤 작동조건의 만족여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차간 거리 내에서 상기 구름저항만으로 차량 정지가 가능한지를 확인하여 상기 크립 크루즈 컨트롤 작동조건을 만족하는지를 결정하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 브레이크 페달과 상기 가속 페달의 조작이 없는지를 확인하고, 상기 조향각이 기준 조향각 이하인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차량이 상기 크립 크루즈 컨트롤 작동조건을 만족하는 경우, 상기 차간 거리가 기준 차간 거리 미만인지를 확인하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 미만이면, 상기 연산된 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 이상이면, 맵핑 테이블을 참조하여 크립 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 장치.
  13. 크립 크루즈 컨트롤 기능이 설정되면 차량 내 구비된 검출기들을 통해 주행관련정보를 검출하는 단계,
    상기 주행관련정보에 근거하여 구름저항을 연산하는 단계,
    상기 주행관련정보 및 상기 구름저항에 근거하여 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지를 결정하는 단계, 및
    상기 차량이 크립 그루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하면, 상기 구름저항을 고려하여 크립 토크를 가변 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 주행관련정보를 검출하는 단계는,
    상기 차량의 진행방향으로 전방에 위치하는 타차량과의 차간 거리, 가속 페달 및 브레이크 페달의 조작여부, 도로 경사도, 차량 속도 및 조향각을 검출하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지를 결정하는 단계는,
    상기 차간 거리 내에서 상기 구름저항만으로 차량 정지가 가능한지를 판정하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 크립 토크를 가변 제어하는 단계는,
    상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하면, 상기 차간 거리가 기준 차간 거리 미만인지를 확인하는 단계, 및
    상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 미만이면 상기 구름 저항을 고려하여 상기 크립 토크를 가변 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 차간 거리가 상기 기준 차간 거리 이상이면 맵핑 테이블을 참조하여 상기 크립 토크를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하는지를 결정하는 단계에서, 상기 차량이 크립 크루즈 컨트롤 작동 조건을 만족하지 않으면, 상기 크립 크루즈 컨트롤 기능을 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경차의 크립 토크 제어 방법.
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