KR20190119227A - 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법 및 장치 - Google Patents

군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 에코드라이빙 제어 장치에 의해 수행되는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법은, 군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 단계, 상기 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계, 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계, 및 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송하는 단계를 포함한다.

Description

군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUSES FOR CONTROLLING ECO DRIVING OF PLATOONING VEHICLE}
본 발명은 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
자동차의 연료 소모량과 배기가스 배출량은 운전자의 주행 패턴과 운전 스타일에 따라 달라진다. 에코드라이빙(Eco-driving, 경제운전)이란 연비 향상과 배기가스를 줄이기 위한 운전자 행동 패턴을 구현하는 기술이며, 운전자가 경제운전이 가능하도록 차량의 속도와 최적의 가감속 패턴 등을 제안한다. 하지만, 운전자의 개입과 도로 주변 환경에 따라 경제운전은 불가능하다. 최근에 커넥티드 카 기술로부터 경제운전의 실현 가능성이 높아지고 있다.
커넥티드 카 기술은 차량 간 통신(Vehicle-to-vehicle, V2V), 차량과 인프라와의 통신(Vehicle-to-Infrastructure) 등을 포함한다. 커넥티드 카 기술은 운전자가 운전 시 발생하는 사고를 미리 방지하는데 초점이 맞춰있으나, 더 나아가 자율주행 기술을 이용하여 연비향상 및 배기가스 저감을 가능하게 한다. 특히, 자율주행 기술은 군집주행(Platooning)과 적응형 협조 순항 제어(Cooperative Adaptive Cruise Control)를 실현 가능하게 한다. 이는 공기저항 저감과 교통 흐름을 원활하게 하여 연비를 향상시키고 배기가스 저감할 수 있다.
하지만, 커넥티드 카 기술이 구축된 차량의 파워트레인 구조와 특성은 차량마다 다르기 때문에, 주행 경로와 주행 속도를 공유하는 군집주행 시 차량마다 최적의 에코드라이빙이 불가능하다는 문제점이 있다. 이로 인해 총 주행 에너지 관점에서 비효율적인 주행이 될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 커넥티드 카 기술을 갖춘 차량 여러 대를 하나의 차량 네트워크 시스템으로 가정하고, 각 차량의 서로 다른 특성(예컨대, 파워트레인, 주행 조건 등)을 반영하여 최적 에코드라이빙을 수행함으로써, 전체 차량 네트워크 시스템의 연비를 향상시킬 수 있는, 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 커넥티드 카 기술을 이용한 차량 네트워크를 구축하고, 구축된 차량 네트워크를 통해 각 차량의 주행정보를 공유하여 최적의 연비 주행을 제어함으로써, 차량 네트워크 시스템 관점에서 에너지 소모를 저감할 수 있는, 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 에코드라이빙 제어 장치에 의해 수행되는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에 있어서, 군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계; 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계; 및 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송하는 단계를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법이 제공될 수 있다.
상기 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계는, 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 룩업 테이블로 누적하고, 상기 누적된 총 에너지 소모율을 각 차량 속도에 대해서 합산할 수 있다.
상기 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계는, 상기 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 이용하여, 총 에너지 소모율이 최소화되는 로컬 최소값(local minimum value)에 대응하는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구할 수 있다.
상기 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계는, 주행 도로별 제한 속도 범위 또는 목적지까지의 제한 시간 범위 내에서 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구할 수 있다.
상기 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계는, 상기 목적지 정보를 이용하여 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 주행 시간을 도출하고, 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 도출된 주행 시간을 이용하여 총 에너지 소모량을 구할 수 있다.
상기 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계는, 상기 구한 총 에너지 소모량이 최소화되는 로컬 에코드라이빙 속도를 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도로 도출할 수 있다.
상기 주행 정보는, 주행 속도, 주행 위치, 주행 경로, 주행 모드, 차량의 파워트레인 정보, 차량의 변속 기어단 상태 및 차량의 제어 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 군집주행 차량의 에코드라이빙을 제어하는 에코드라이빙 제어 장치와 연동하여 군집주행하는 복수의 차량을 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에 있어서, 상기 군집주행 차량은 상기 에코드라이빙 제어 장치로 상기 군집주행하는 복수의 차량의 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 제공하는 단계; 및 상기 군집주행 차량은 상기 에코드라이빙 제어 장치로부터 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도-여기서, 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도는 상기 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 구해짐-를 수신하는 단계를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 에코드라이빙 제어 장치에 의해 수행되는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에 있어서, 군집주행하는 주변 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 단계; 상기 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계; 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계; 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 주변 차량에 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 전송하는 단계; 및 상기 도출된 에코드라이빙 속도에 따라 차량의 에코드라이빙을 제어하는 단계를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법이 제공될 수 있다.
상기 방법은, 차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 예측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 에너지 소모율을 예측하는 단계는, 주행 가능한 차량 속도를 복수 개의 속도로 나누고, 상기 복수 개의 속도별 에너지 소모율을 예측하여 룩업 테이블(Look-up table) 형태로 저장할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 제1 속도 계산부; 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 제2 속도 도출부; 및 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송하는 통신부를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치가 제공될 수 있다.
상기 제1 속도 계산부는, 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 룩업 테이블로 누적하고, 상기 누적된 총 에너지 소모율을 각 차량 속도에 대해서 합산할 수 있다.
상기 제1 속도 계산부는, 상기 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 이용하여, 총 에너지 소모율이 최소화되는 로컬 최소값(local minimum value)에 대응하는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구할 수 있다.
상기 제1 속도 계산부는, 주행 도로별 제한 속도 범위 또는 목적지까지의 제한 시간 범위 내에서 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구할 수 있다.
상기 제2 속도 도출부는, 상기 목적지 정보를 이용하여 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 주행 시간을 도출하고, 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 도출된 주행 시간을 이용하여 총 에너지 소모량을 구할 수 있다.
상기 제2 속도 도출부는, 상기 구한 총 에너지 소모량이 최소화되는 로컬 에코드라이빙 속도를 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도로 도출할 수 있다.
상기 주행 정보는, 주행 속도, 주행 위치, 주행 경로, 주행 모드, 차량의 파워트레인 정보, 차량의 변속 기어단 상태 및 차량의 제어 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 군집주행 차량의 에코드라이빙을 제어하는 에코드라이빙 제어 장치와 연동하여 군집주행하는 복수의 차량을 포함하는 군집주행 차량에 있어서, 상기 군집주행 차량은, 상기 에코드라이빙 제어 장치로 상기 군집주행하는 복수의 차량의 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 제공하고, 상기 에코드라이빙 제어 장치로부터 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도-여기서, 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도는 상기 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 구해짐-를 수신하는 것을 특징으로 하는 군집주행 차량이 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 군집주행하는 주변 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 제1 속도 계산부; 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 제2 속도 도출부; 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 주변 차량에 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 전송하는 통신부; 및 상기 도출된 에코드라이빙 속도에 따라 차량의 에코드라이빙을 제어하는 차량 제어부를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 예측하는 소모율 예측부를 더 포함할 수 있다.
상기 소모율 예측부는, 주행 가능한 차량 속도를 복수 개의 속도로 나누고, 상기 복수 개의 속도별 에너지 소모율을 예측하여 룩업 테이블(Look-up table) 형태로 저장할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 커넥티드 카 기술을 갖춘 차량 여러 대를 하나의 차량 네트워크 시스템으로 가정하고, 각 차량의 서로 다른 특성(예컨대, 파워트레인, 주행 조건 등)을 반영하여 최적 에코드라이빙을 수행함으로써, 전체 차량 네트워크 시스템의 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 커넥티드 카 기술을 이용한 차량 네트워크를 구축하고, 구축된 차량 네트워크를 통해 각 차량의 주행정보를 공유하여 최적의 연비 주행을 제어함으로써, 차량 네트워크 시스템 관점에서 에너지 소모를 저감할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 각 차량의 주행 효율을 극대화하여, 군집주행하는 전체 차량 네트워크 시스템의 주행 에너지를 저감할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 다량의 커넥티드 카의 군집주행 기술을 이용하여 차량 여러 대의 전체 주행 에너지를 관리함으로써, 에코드라이빙을 실현함과 동시에 주행에 필요한 전체 연료 소비량을 줄일 수 있다. 본 발명의 실시 예들은 차량 간의 군집주행 서비스를 제공하는 차량 공유 서비스 업체에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 적용되는 군집주행 차량 및 에너지 소모율을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 각 차량에 따른 주행 가능 속도 및 최소 에너지 소모율을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 주행 정보 공유를 위한 네트워크 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 차량의 각 속도에 따른 총 에너지 소모량을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 적용되는 주행 도로별 제한 속도 범위를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가지고 있다. 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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템(10)은 노변기지국(12) 및 에코드라이빙 제어 장치(100)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템(10)이 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템(10)은 구현될 수 있다.
에코드라이빙 제어 시스템(10)은 커넥티드 카(Connected car) 기술로 구축된 차량 간의 군집주행(Platooning)에서 에코드라이빙(Eco-driving, 경제운전)을 위한 것이다.
여기서, 에코드라이빙 제어 시스템(10)에 적용되는 커넥티드 카(Cennected car)는 자동차에 통신기술이 융합되어 차량과 사물이 통신하는 자동차이다. 커넥티드 카는 텔레매틱스(Telematics)를 기반으로 실시간 위치 추적 원격진단, 사고 감지, 교통 정보 등의 서비스를 제공하며, 상시 네트워크에 연결되어 실시간 정보교환이 가능하다. 더 나아가 커넥티드 카는 주행 중인 차량의 주변 도로 환경을 통제하고 교통 흐름을 개선하여 경제적인 주행이 가능하도록 하는 기술로 확장되고 있다.
에코드라이빙 제어 시스템(10)에 적용되는 군집주행(Platooning)은 차량 간 통신(Vehicle-to-vehicle, V2V)으로 연결된 두 대 이상의 차량이 함께 줄지어 주행한다. 각각의 군집주행 차량(11)은 선행 차량에 따라 후방 차량의 조향, 액셀, 또는 브레이크 등을 제어하여 차량 간 간격을 일정하게 유지한다. 특히, 군집주행은 트럭의 군집주행에 활용될 수 있다. 군집주행은 선행 차량으로부터 후방 차량의 공기저항을 낮추며 교통 흐름을 원활하게 하여 연비를 높이고 배기가스 배출량을 줄일 수 있다.
에코드라이빙 제어 시스템(10)에 적용되는 에코드라이빙(Eco-driving)은 차량의 급출발, 급제동, 급가속, 또는 공회전을 제한할 수 있다. 에코드라이빙은 운전자의 경제 운전습관 개념을 말하기도 한다. 더 나아가, 에코드라이빙은 효율적인 주행을 위한 차량 속도를 제어함으로써, 주행 에너지를 절감할 수 있거나 온실가스 배출의 저감 효과를 얻을 수 있다.
이하, 도 1의 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템(10)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 군집주행 차량(11)에는 군집주행하고 있는 차량 1, 차량 2, … 등의 복수의 차량이 포함될 수 있다. 차량 간에는 차량 간 통신(V2V)을 통해 차량 정보나 군집주행에 필요한 데이터나 정보 등을 차량 간에 공유할 수 있다. 군집주행 차량(11)은 군집주행 차량(11)의 에코드라이빙을 제어하는 에코드라이빙 제어 장치(100)와 연동하여 군집주행하는 복수의 차량을 포함하는 군집주행 차량일 수 있다. 군집주행 차량(11)은 차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 차량 간 통신(V2V)을 통해 노변기지국(12)에 전송할 수 있다. 군집주행 차량(11)은 에코드라이빙 제어 장치(100)로 군집주행하는 복수의 차량의 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 제공할 수 있다.
노변기지국(12)은 군집주행 차량과 인프라와의 통신(V2I)을 통해 에코드라이빙 제어와 관련된 정보 등을 송수신할 수 있다. 노변기지국(12)은 군집주행 차량(11)으로부터 수신된 주행 정보를 통신망을 통해 교통 정보 센터(13)에 전송할 수 있다. 노변기지국(12)은 교통 정보 센터(13)로부터 수신된 최적의 에코드라이빙 속도를 통신망을 통해 수신하고, 군집주행하는 전체 차량 또는 군집주행하는 일부 차량에 전송할 수 있다.
교통 정보 센터(13)는 차량 사물 통신(V2X)을 통해 군집주행 차량과 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 교통 정보 센터(13)에 구현될 수 있다. 에코드라이빙 제어 장치(100)는 군집주행 차량(11)으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집한다. 그리고 에코드라이빙 제어 장치(100)는 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율과 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 계산한다. 이어서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 계산된 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출한다. 이후, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신(V2X)을 통해 군집주행 차량(11)에 전송한다.
군집주행 차량(11)은 에코드라이빙 제어 장치(100)로부터 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 수신할 수 있다. 여기서, 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도는 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 목적지 정보를 이용하여 구해질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는, 정보 수집부(110), 제1 속도 계산부(120), 제2 속도 도출부(130), 및 통신부(140)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 구현될 수 있다.
이하, 도 2의 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
정보 수집부(110)는 군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집한다.
제1 속도 계산부(120)는 정보 수집부(110)에서 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 계산하고, 그 계산된 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구한다. 여기서, 제1 속도 계산부(120)는 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 룩업 테이블로 누적하고, 그 누적된 총 에너지 소모율을 각 차량 속도에 대해서 합산할 수 있다. 제1 속도 계산부(120)는 계산된 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 이용하여, 총 에너지 소모율이 최소화되는 로컬 최소값(local minimum value)에 대응하는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구할 수 있다. 제1 속도 계산부(120)는 주행 도로별 제한 속도 범위 또는 목적지까지의 제한 시간 범위 내에서 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구할 수 있다.
제2 속도 도출부(130)는 제1 속도 계산부(120)에서 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출한다. 여기서, 제2 속도 도출부(130)는 목적지 정보를 이용하여 제1 속도 계산부(120)에서 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 주행 시간을 도출할 수 있다. 그리고 제2 속도 도출부(130)는 그 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 그 도출된 주행 시간을 이용하여 총 에너지 소모량을 계산할 수 있다. 제2 속도 도출부(130)는 제1 속도 계산부(120)에서 구한 총 에너지 소모량이 최소화되는 로컬 에코드라이빙 속도를 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도로 도출할 수 있다.
통신부(140)는 제2 속도 도출부(130)에서 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송한다.
군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)에서 사용되는 주행 정보는 주행 속도, 주행 위치, 주행 경로, 주행 모드, 차량의 파워트레인 정보, 차량의 변속 기어단 상태 및 차량의 제어 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 통해, 교통 정보 센터(13)에서 주행 정보를 수집하여 최적의 에코드라이빙 속도를 군집주행 차량에 송신하는 본 발명의 일 실시 예를 설명하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명의 다른 실시 예에서는 각 차량의 데이터 정보처리 향상으로 차량 자체적으로 에코드라이빙 제어 과정을 수행할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 다른 실시 예는 교통 정보 센터(13)로의 주행 정보의 전송 없이도 에코드라이빙 제어 과정을 수행할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 군집주행 차량 중에서 적어도 하나의 차량에 구현될 수 있다. 여기서, 군집주행 차량은 차량 간 통신(V2V)을 통해 차량 정보나 군집주행에 필요한 데이터나 정보 등을 차량 간에 공유할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 차량 1, 차량 2, … 등이 포함된 군집차량에서 차량 1에 구현될 수 있다. 하지만, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 특정 차량에 구현되는 것으로 한정되지 않는다.
차량 1을 제외한 나머지 군집주행 차량은 차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 분석하거나 예측할 수 있다. 그리고 차량 1을 제외한 나머지 군집주행 차량은 차량 간 통신(V2V)을 통해 차량의 속도에 따른 에너지 소모율이 포함된 주행 정보를 차량 1의 에코드라이빙 제어 장치(100)에 전송할 수 있다.
이와 같이, 차량 1에 구현된 에코드라이빙 제어 장치(100)는 주변 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집한다. 그리고 차량 1에 구현된 에코드라이빙 제어 장치(100)는 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율과 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구한다. 이어서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출한다. 이후, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 간 통신을 통해 주변 차량에 전송한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 정보 수집부(210), 제1 속도 계산부(220), 제2 속도 도출부(230), 통신부(240), 소모율 예측부(250) 및 차량 제어부(260)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 구현될 수 있다.
이하, 도 4의 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 군집주행하는 차량에 설치되고, 주변에 위치한 군집주행 차량의 에코드라이빙을 제어할 수 있다.
소모율 예측부(250)는 차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 예측한다. 여기서, 소모율 예측부(250)는 주행 가능한 차량 속도를 복수 개의 속도로 나누고, 복수 개의 속도별 에너지 소모율을 예측하여 룩업 테이블(Look-up table) 형태로 저장할 수 있다.
정보 수집부(210)는 군집주행하는 주변 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집한다.
제1 속도 계산부(220)는 정보 수집부(210)에서 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 계산하고, 그 계산된 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구한다.
제2 속도 도출부(230)는 제1 속도 계산부(220)에서 계산된 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출한다.
통신부(240)는 차량 간 통신(V2V)을 통해 군집주행하는 주변 차량에 제2 속도 도출부(230)에서 도출된 에코드라이빙 속도를 전송한다.
차량 제어부(260)는 제2 속도 도출부(230)에서 도출된 에코드라이빙 속도에 따라 차량의 에코드라이빙을 제어한다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 적용되는 군집주행 차량 및 에너지 소모율을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하여 차량의 주행 에너지 소모율의 분석 및 예측 과정을 살펴보기로 한다.
최적 에코드라이빙 속도란 주변 도로상황에 따라 차량의 파워트레인 효율을 최대로 끌어올리는 효율적인 주행 속도를 말한다. 이때, 차량의 구동 방식, 즉 파워트레인 구조에 따라 최적 에코드라이빙 속도는 다르다. 군집주행 시 두 대 이상의 차량이 운행되기 때문에 각각의 차량의 최적 에코드라이빙 속도 또한 다르다. 예를 들어, 첫 번째 차량은 중대형급 승용차로 가솔린 엔진에 7속 자동변속기의 파워트레인으로 구성된다. 두 번째 차량은 SUV(Sport Utility Vehicle)로 디젤 엔진에 6속 자동변속기의 파워트레인으로 구성된다. 세 번째 차량이 엔진과 모터로 구동되는 하이브리드 파워트레인으로 구성된다. 이와 같이 3대의 차량이면, 세 차량의 최적 에코드라이빙 속도는 서로 다를 것이다.
본 발명의 실시 예들에 따른 에코드라이빙 제어 장치(100)는 시험 데이터 혹은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 각 차량의 주행 조건에 따라 파워트레인의 에너지 소모율을 도출할 수 있다. 즉, 하기의 [수학식 1]과 같이 차량의 속도에 따라 에너지 소모율이 결정될 수 있다. 차량의 속도에 따른 에너지 소모율은 사전의 데이터 수집을 통해 룩업 테이블(look-up table) 형태로 저장하여 구성될 수 있다. 여기서, 차량은 정속 주행임을 가정하고 이때 소요되는 주행 토크는 일정하기 때문에, 차량의 속도에 따라 에너지 소모율은 차량 데이터로부터 결정될 수 있다.
Figure pat00001
이때, n개의 차량이 군집주행 한다고 가정할 때, 임의의 차량 i (veh_i)의 속도를
Figure pat00002
라고 정의한다. 에너지 소모율은
Figure pat00003
이며, 속도에 대한 함수이다. 현 시점에서 주행 가능한 속도를 m개로 나눴을 때, 차량 i의 k번째 속도
Figure pat00004
에 대한 에너지 소모율을 구할 수 있다. 여기서, 주행 가능한 속도 범위는 주행 도로에서의 제한 최고 속도와 목적지까지의 주행 소요 시간으로 정할 수 있다.
이와 같이, 도 5에는 각 차량의 속도에 따라 에너지 소모율이 나타나 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 각 차량에 따른 주행 가능 속도 및 최소 에너지 소모율을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 군집주행하는 각 차량의 주행 가능한 속도로부터 최소의 에너지 소모율이 결정될 수 있다. 도 6에 도시되 "*" 값은 최소 에너지 소모율을 나타낸다. 일례로, i번째 차량 i의 속도를 m개로 나눴을 때, 속도 변수들에는 vi 1, vi 2, vi 3, …, vi k, …, vi m이 포함될 수 있다. 이때, 차량 i는 차량 i의 속도가 vi k일 때, 최소 에너지 소모율 eci *을 가질 수 있다.
예를 들어, 차량 i가 속도 50km/h로 달릴 때 에너지 소모율은 210g/kWh이고, 속도가 60km/h일 때 에너지 소모율은 206g/kWh이고, 속도가 70km/h일 때 208g/kWh라면, 속도 60km/h로 달리는 것이 에너지 효율 측면에서 이득이다. 하지만, 차량의 파워트레인 특성에 따라 모든 차량이 동일한 속도에서 최적의 에너지 효율을 갖지 않는다. 따라서 본 발명의 실시 예들에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 군집주행 차량 또는 주변 차량과의 에너지 소모율 정보를 수신하여 최적의 에코드라이빙 속도를 도출할 수 있다. 이때, 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 주변 차량과의 에너지 소모율 정보를 공유할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 주행 정보 공유를 위한 네트워크 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 차량 사물 통신을 이용하여 각 차량의 주행 정보를 송수신하거나 공유할 수 있다.
커넥티드 카 기술이 탑재된 각 차량은 차량 간 통신(V2V)과, 차량과 인프라 통신(V2I)을 이용하여 교통 정보 센터(13)로 차량의 주행 정보를 송신한다. 차량의 주행 정보는 앞서 구한 에너지 소모율과, 주행 속도, 주행 위치, 주행 경로, 주행 모드, 차량의 파워트레인 정보, 차량의 변속 기어단 상태 및 차량의 제어 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 주행 정보는 도로에 구축된 인프라(예컨대, 노변기지국)를 통해 교통 정보 센터(13)에 전송된다. 교통 정보 센터(13)에 위치한 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 수집된 주행 정보를 처리하여 최적의 에코드라이빙 속도를 도출할 수 있다. 도출된 에코드라이빙 속도는 최종 에코드라이빙 제어 신호에 포함되어 인프라, 차량 사물 통신을 통해 각 차량에 전송될 수 있다.
한편, 최적의 에코드라이빙 속도를 도출하기 위한 통합 에너지 소모율의 계산 과정을 설명하기로 한다.
교통 정보 센터(13)에 위치한 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 각 차량의 에너지 소모율 정보를 이용하여 군집주행하는 모든 차량의 총 에너지 소모율을 룩업 테이블(look-up table)로 데이터를 누적할 수 있다. 그리고 에코드라이빙 제어 장치(100)는 모든 에너지 소모율 데이터를 속도에 대해서 합하여 차량 네트워크로 연결된 모든 차량의 총 에너지 소모율
Figure pat00005
을 하기의 [수학식 2]와 같이 계산할 수 있다. 따라서 차량과 관계없이 속도
Figure pat00006
에 따라 차량 네트워크 시스템의 총 에너지 소모율이 결정될 수 있다.
Figure pat00007
여기서,
Figure pat00008
는 총 에너지 소모율을 나타낸다.
에코드라이빙 제어 장치(100)는 총 에너지 소모율
Figure pat00009
를 이용하여 총 에너지 소모율을 최소화하는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구할 수 있다.
일례로, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 하기의 [수학식 3]과 같이, q개의 최적 로컬 에코드라이빙 속도
Figure pat00010
를 결정할 수 있다. p는 임의의 로컬 최소값이다.
Figure pat00011
이때, 로컬 에코드라이빙 속도
Figure pat00012
는 로컬 최적값(local minimum value)으로, 최종 에코드라이빙 속도가 될 수 있는 후보 값이다. 에코드라이빙 제어 장치(100)는 각각의 로컬 에코드라이빙 속도
Figure pat00013
와 각 속도에서의 에너지 소모율 데이터를 누적한다.
예를 들어, 속도 55km/h일 때 모든 차량의 총 에너지 소모율이 1052g/kWh이고, 속도 57km/h일 때는 1070g/kWh, 속도 59km/h일 때는 1051g/kWh의 에너지 소모율이 나타날 수 있다. 각각의 속도 55km/h와 속도 59km/h가 로컬 최적값 즉, 로컬 에코드라이빙 속도 값이 될 수 있다. 이는 다양한 차량의 에너지 소모율을 합하기 때문에 가능하다. 따라서 에코드라이빙 제어 장치(100)는 여러 후보 값인 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도 중 목적지까지 주행거리를 반영하여 최적의 에코드라이빙 속도를 도출할 수 있다.
도 8은 차량의 각 속도에 따른 총 에너지 소모량을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하여 최적의 에코드라이빙 속도를 도출하는 과정을 살펴보기로 한다.
속도는 거리와 시간에 따른 값이기 때문에, 차량이 목적지까지 주행하기 위해서는 로컬 에코드라이빙 속도
Figure pat00014
는 단순히 에너지 소모율을 최소화하는 값으로 선정될 수 없다. 속도가 줄면 목적지까지 주행하는데 걸리는 소요시간이 증가하며, 전체 주행 관점에서 에너지 소모량이 증가할 수 있기 때문이다. 반면에 속도가 증가하면 주행시간은 짧아짐으로 인해 주행 시간 동안 소모되는 에너지 소모량은 줄 수 있다. 하지만, 증가된 속도로 인해 더 많은 동력을 요구됨으로 전체 에너지 소모량이 증가할 수 있다. 따라서 에코드라이빙 제어 장치(100)는 제한된 주행 시간 내에 에너지 소모량을 최소로 하는 에너지 소모율을 계산함으로써, 최적의 에코드라이빙 속도를 도출할 수 있다.
군집주행 차량의 목적지가 결정되면, 총 주행 거리,
Figure pat00015
가 결정된다. 따라서 에코드라이빙 제어 장치(100)는 앞서 결정된 로컬 에코드라이빙 속도,
Figure pat00016
에 따라 주행 시간,
Figure pat00017
을 하기의 [수학식 4]와 같이 도출할 수 있다.
Figure pat00018
상기 [수학식 4]에서 각 속도
Figure pat00019
에 따른 에너지 소모율,
Figure pat00020
이 결정될 수 있다. 이때, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 모든 차량의 에너지 소모율과 주행 시간을 곱하여 총 주행 시 필요한 에너지 소모량
Figure pat00021
을 하기의 [수학식 5]와 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00022
도 8에 도시된 바와 같이, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 속도에 따른 총 주행 시 필요한 에너지 소모량을 계산할 수 있다. 이때 p는 임의의 로컬 최소값을 나타내다.
에코드라이빙 제어 장치(100)는 총 에너지 소모량을 최소화하는 최적 에코드라이빙 속도 값,
Figure pat00023
을 하기의 [수학식 6과 같이 결정할 수 있다.
Figure pat00024
이후, 본 발명의 실시 예들에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 [수학식 6]과 같이 도출된 에코드라이빙 속도를 모든 차량에 차량 사물 통신(V2X)을 통해 전송할 수 있다. 에코드라이빙 제어 장치(100)는 앞서 차량의 주행정보를 송수신하는 방식과 동일하게, 커넥티드 카 기술을 이용하여 에코드라이빙 속도를 전송할 수 있다. 각 차량은 수신된 에코드라이빙 속도에 따라 차량을 운영하거나 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
단계 S101에서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 차량 사물 통신을 통해 주행 도로에 군집주행하는 차량이 있는지를 확인한다.
상기 확인 결과(S101)에서, 군집주행하는 차량이 없으면, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 차량이 있는지를 확인하는 단계 S101부터 다시 수행한다.
단계 S102에서, 상기 확인 결과(S101)에서 군집주행하는 차량이 있으면, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집한다.
단계 S103에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 계산한다.
단계 S104에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 계산된 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 계산한다.
단계 S105에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 계산된 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출한다.
단계 S106에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
단계 S201에서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치(100)는 차량 사물 통신을 통해 주행 도로의 주변 차량과 군집주행하는지를 확인한다.
상기 확인 결과(S201)에서, 주변 차량과 군집주행하지 않으면, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 주변차량과 군집주행하는지를 확인하는 단계 S201부터 다시 수행한다.
단계 S202에서, 상기 확인 결과(S201)에서 주변 차량과 군집주행하면, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 예측한다.
단계 S203에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 군집주행하는 주변 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집한다.
단계 S204에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 계산한다.
단계 S205에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 그 계산된 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 계산한다.
단계 S206에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 계산된 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출한다.
단계 S207에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 주변 차량에 에코드라이빙 속도를 전송한다.
단계 S208에서, 에코드라이빙 제어 장치(100)는 도출된 에코드라이빙 속도에 따라 차량의 에코드라이빙을 제어한다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 적용되는 주행 도로별 제한 속도 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에 대해 실험 결과를 살펴보기로 한다.
컴퓨터 시뮬레이션 기술을 이용하여 최적의 에코드라이빙 속도를 도출하고 주행 결과를 확인하였다.
먼저, 주행 목표를 선정하여 파워트레인 모델을 구성하고 차량을 주행하였을 때 에너지 소모량을 비교하였다. 특정 속도에서 에너지 효율이 높은 것으로 나타났다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에서는 최종적으로 그 값을 최적의 에코드라이빙 속도로 결정하였다. 파워트레인 모델은 하이브리드 차량으로 모드에 따라 주행 효율이 달라지기 때문에, 모드별로 주행 시뮬레이션을 구성하였다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에서는 앞서 결정된 최적의 에코드라이빙 속도로 목적지까지 주행 시 에너지 소모량을 최소화할 수 있었다.
도 11에 도시된 바와 같이, 군집주행 차량의 위치에 따라 속도 제한 범위가 다를 수 있다. 케이스 1(Case 1)에서 거리는 0 내지 3km까지이고, 군집주행 차량의 위치에 따른 최소 속도부터 최대 속도가 50km/h 이내이다. 케이스 2(Case 2)에서 거리는 3 내지 12km까지이고, 군집주행 차량의 위치에 따른 최소 속도부터 최대 속도가 70km/h 이내이다. 이와 같은 속도 제한 범위는 차량 속도에 대한 상한선과 하한선을 두었으며, 위치에 따라 속도 제한을 다르게 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서는 특정 시간 내에 주행을 완료해야 하는 경우를 가정하였다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법은 목적지를 주행하는 도중에 거리 구간별로 속도 제한 범위를 다르게 반영하여 에코드라이빙 속도를 구간별로 도출할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 본 발명의 실시 예들에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서, 군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 단계, 상기 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 계산하고, 상기 계산된 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 계산하는 단계, 상기 계산된 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계, 및 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송하는 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 에코드라이빙 제어 시스템
12: 노변기지국
13: 교통 정보 센터
100: 에코드라이빙 제어 장치
110, 210: 정보 수집부
120, 220: 제1 속도 계산부
130, 230: 제2 속도 도출부
140, 240: 통신부
250: 소모율 예측부
260: 차량 제어부

Claims (22)

  1. 에코드라이빙 제어 장치에 의해 수행되는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에 있어서,
    군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 단계;
    상기 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계;
    상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송하는 단계를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계는,
    군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 룩업 테이블로 누적하고, 상기 누적된 총 에너지 소모율을 각 차량 속도에 대해서 합산하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계는,
    상기 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 이용하여, 총 에너지 소모율이 최소화되는 로컬 최소값(local minimum value)에 대응하는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계는,
    주행 도로별 제한 속도 범위 또는 목적지까지의 제한 시간 범위 내에서 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계는,
    상기 목적지 정보를 이용하여 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 주행 시간을 도출하고, 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 도출된 주행 시간을 이용하여 총 에너지 소모량을 구하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계는,
    상기 구한 총 에너지 소모량이 최소화되는 로컬 에코드라이빙 속도를 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도로 도출하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주행 정보는,
    주행 속도, 주행 위치, 주행 경로, 주행 모드, 차량의 파워트레인 정보, 차량의 변속 기어단 상태 및 차량의 제어 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  8. 군집주행 차량의 에코드라이빙을 제어하는 에코드라이빙 제어 장치와 연동하여 군집주행하는 복수의 차량을 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에 있어서,
    상기 군집주행 차량은 상기 에코드라이빙 제어 장치로 상기 군집주행하는 복수의 차량의 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 제공하는 단계; 및
    상기 군집주행 차량은 상기 에코드라이빙 제어 장치로부터 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도-여기서, 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도는 상기 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 구해짐-를 수신하는 단계를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  9. 에코드라이빙 제어 장치에 의해 수행되는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법에 있어서,
    군집주행하는 주변 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 단계;
    상기 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 단계;
    상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 단계;
    차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 주변 차량에 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 전송하는 단계; 및
    상기 도출된 에코드라이빙 속도에 따라 차량의 에코드라이빙을 제어하는 단계를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 예측하는 단계를 더 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에너지 소모율을 예측하는 단계는,
    주행 가능한 차량 속도를 복수 개의 속도로 나누고, 상기 복수 개의 속도별 에너지 소모율을 예측하여 룩업 테이블(Look-up table) 형태로 저장하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 방법.
  12. 군집주행하는 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 정보 수집부;
    상기 수집된 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 제1 속도 계산부;
    상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 제2 속도 도출부; 및
    상기 도출된 에코드라이빙 속도를 차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 차량에 전송하는 통신부를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 속도 계산부는,
    군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 룩업 테이블로 누적하고, 상기 누적된 총 에너지 소모율을 각 차량 속도에 대해서 합산하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 속도 계산부는,
    상기 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율을 이용하여, 총 에너지 소모율이 최소화되는 로컬 최소값(local minimum value)에 대응하는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 속도 계산부는,
    주행 도로별 제한 속도 범위 또는 목적지까지의 제한 시간 범위 내에서 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 속도 도출부는,
    상기 목적지 정보를 이용하여 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 주행 시간을 도출하고, 상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 도출된 주행 시간을 이용하여 총 에너지 소모량을 구하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제2 속도 도출부는,
    상기 구한 총 에너지 소모량이 최소화되는 로컬 에코드라이빙 속도를 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도로 도출하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 주행 정보는,
    주행 속도, 주행 위치, 주행 경로, 주행 모드, 차량의 파워트레인 정보, 차량의 변속 기어단 상태 및 차량의 제어 정보 중에서 적어도 하나를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  19. 군집주행 차량의 에코드라이빙을 제어하는 에코드라이빙 제어 장치와 연동하여 군집주행하는 복수의 차량을 포함하는 군집주행 차량에 있어서, 상기 군집주행 차량은,
    상기 에코드라이빙 제어 장치로 상기 군집주행하는 복수의 차량의 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 제공하고,
    상기 에코드라이빙 제어 장치로부터 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도-여기서, 상기 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도는 상기 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 구해짐-를 수신하는 것을 특징으로 하는 군집주행 차량.
  20. 군집주행하는 주변 차량으로부터 차량 속도에 따른 에너지 소모율과 목적지 정보가 포함된 주행 정보를 수집하는 정보 수집부;
    상기 주행 정보에 포함된 에너지 소모율을 이용하여 군집주행하는 차량 속도에 따른 총 에너지 소모율이 최소화되는 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도를 구하는 제1 속도 계산부;
    상기 구한 적어도 하나의 로컬 에코드라이빙 속도에 따른 총 에너지 소모율과 상기 목적지 정보를 이용하여 군집주행하는 차량의 에코드라이빙 속도를 도출하는 제2 속도 도출부;
    차량 사물 통신을 통해 군집주행하는 주변 차량에 상기 도출된 에코드라이빙 속도를 전송하는 통신부; 및
    상기 도출된 에코드라이빙 속도에 따라 차량의 에코드라이빙을 제어하는 차량 제어부를 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    차량의 주행 조건을 기초로 하여 차량 속도에 따른 에너지 소모율을 예측하는 소모율 예측부를 더 포함하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 소모율 예측부는,
    주행 가능한 차량 속도를 복수 개의 속도로 나누고, 상기 복수 개의 속도별 에너지 소모율을 예측하여 룩업 테이블(Look-up table) 형태로 저장하는 군집주행 차량의 에코드라이빙 제어 장치.
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