KR20200064189A

KR20200064189A - 차량의 크루즈 제어 장치 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20200064189A
Application number: KR1020180143083A
Authority: KR
Inventors: 오지원; 어정수
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-06-08
Also published as: US11254309B2; US20200156636A1; KR102518733B1

Abstract

본 발명은 차량의 크루즈 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 차량의 다양한 운전 상황 및 운전 모드별 크루즈 제어가 가능하고, 크루즈 주행시 연비를 더욱 향상시킬 수 있는 크루즈 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 제어기가 차량의 크루즈 모드 온 상태인지를 판단하고, 운전자가 선택한 차량의 운전 모드를 판단하여, 크루즈 모드 온 상태일 때 운전자가 선택한 운전 모드에 따른 차량의 크루즈 제어를 수행하도록 구비된 차량의 크루즈 제어 장치, 및 그 방법이 개시되고, 여기서 상기 운전 모드는 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 에코 모드를 포함한다.

Description

차량의 크루즈 제어 장치 및 제어 방법{Cruise control system and method for vehicle}

본 발명은 차량의 크루즈 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 다양한 운전 상황 및 운전 모드별 크루즈 제어가 가능하고, 크루즈 주행시 연비를 더욱 향상시킬 수 있는 크루즈 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

최근 차량에는 편의기능 중 하나인 크루즈 제어(cruise control) 기능이 널리 적용되고 있다.

크루즈 제어는 운전자가 버튼이나 스위치 등의 간단한 조작을 통해 주행시 목표로 하는 속도를 설정하면, 운전자가 설정한 속도를 목표 속도로 하여 차량의 주행 속도를 자동으로 제어하는 기능이다.

또한, 어댑티브 크루즈 제어(Adaptive Cruise Control, ACC) 시스템이 알려져 있으며, 어댑티브 크루즈 제어 시스템에서는 기본적으로 목표 속도로 차량의 주행 속도를 제어하다가 주행 환경에 따라 차량의 가감속 제어를 수행한다.

예를 들면, 차량 전방에 장착된 레이더에서 검출되는 선행차의 위치 및 선행차와의 거리 등에 따라 차량의 스로틀 밸브, 브레이크, 변속기 등을 자동으로 제어하여 차량의 적절한 가감속이 이루어지도록 함으로써 선행차와 적정 거리를 유지할 수 있도록 한다.

이러한 어댑티브 크루즈 제어 시스템은 선행차가 없는 경우 목표 속도를 추종하는 정속 주행 제어를 수행하고, 선행차가 있는 경우에는 선행차와의 거리를 유지하기 위해 차간거리 제어를 수행한다.

상기 차간거리 제어란 선행차와의 거리를 측정하여 안전거리를 유지하도록 자동으로 차량의 구동력 및 제동력을 생성 및 제어하는 것을 말한다.

예를 들면, 선행차와의 거리가 설정된 안전거리 이내로 줄어든 경우 제동장치를 이용하여 자차의 속도를 줄여 선행차와의 거리를 늘림으로써 안전거리를 유지하게 된다.

상기한 어댑티브 크루즈 제어 시스템은 통상 레이더 센서나 초음파 센서 등의 차간거리 센서와 엔진 및 모터, ESP 등의 차량 제어 장치, 그리고 제어 연산을 위한 제어기 등을 포함한다.

최근 들어 크루즈 제어 기능은 많은 차종에서 기본 옵션으로 선택될 만큼 보편화 되고 있으며, 구동력의 전자적 제어가 필수적인 하이브리드 차량에서 크루즈 제어의 적용률은 더욱 높다.

한편, 연비가 중요한 의미를 가지는 하이브리드 차량에서는 두 가지 이상의 운전모드를 가지는데, 예를 들면 그 중 하나가 에코 모드(Eco Mode) 혹은 연비를 극대화할 수 있는 모드이며, 나머지로는 운전성 또는 운동성에 더욱 의미를 두는 노멀 모드(Nomal Mode)나 스포츠 모드(Sports Mode) 등이 있다.

또한, 하이브리드 차량에서는 운전 모드에 따라 차량 구동원인 엔진과 모터, 변속기의 거동이 차별화되어 연비 및 운전성을 결정하는데, 종래에는 운전자가 직접 페달을 통해 운전 입력을 가하는 것으로 운전 모드가 국한될 뿐, 크루즈 제어 기능에 있어 운전 모드별 차이가 적용되지 않고 있다.

이는 연비 및 운전성이 달라질 수 있는 것은 차량이 가감속할 때이지만, 크루즈 제어시에는 차량 속도가 목표 속도로 일정하게 고정되기 때문에 모드별 차이가 적용될 필요성이 적기 때문인 것으로 이해된다.

그러나, 실제 차량을 운행하는데 있어서, 크루즈 모드의 주행 중에도 운전자가 설정한 속도인 목표 속도가 변경되는 경우, 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 감속 후 크루즈 모드가 재개되는 경우, 그리고 운전자가 가속페달을 조작하여 타 차량을 추월한 후 크루즈 모드가 재개되는 경우 등과 같이 여러 속도 변동 상황이 발생할 수 있고, 이와 관련한 모드별 대응은 현재까지 알려진 바가 없다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 차량의 다양한 운전 상황 및 운전 모드별 크루즈 제어가 가능하고, 크루즈 주행시 연비를 더욱 향상시킬 수 있는 크루즈 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 운전자가 차량의 크루즈 모드 온(on)과 오프(off)를 선택하여 입력할 수 있도록 구비되는 제1 입력부; 운전자가 차량의 운전 모드를 선택하여 입력할 수 있도록 구비되는 제2 입력부; 및 상기 제1 입력부와 제2 입력부로부터 운전자 입력에 따른 신호를 수신하여 크루즈 모드의 온, 오프 상태와 운전자가 선택한 운전 모드를 판단하고, 크루즈 모드 온 상태에서 운전자가 선택한 운전 모드에 따른 차량의 크루즈 제어를 수행하는 제어기를 포함하고, 상기 운전 모드는 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 에코 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 제어기가 차량의 크루즈 모드 온 상태인지를 판단하는 단계; 상기 제어기가 운전자가 선택한 차량의 운전 모드를 판단하는 단계; 및 상기 제어기가 크루즈 모드 온 상태일 때 운전자가 선택한 운전 모드에 따른 차량의 크루즈 제어를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 운전 모드는 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 에코 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 차량의 크루즈 제어 장치 및 제어 방법에 의하면, 차량의 다양한 운전 상황 및 운전 모드별 크루즈 제어가 가능하고, 에코 모드 선택 상황에서 크루즈 주행시 실도로 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는 가속 필요 상황에서 목표 속도를 추종하기 위한 제어를 모드별로 이원화하여 완화된 가속력을 통해 자연스러운 속도 추종 제어를 수행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 크루즈 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 크루즈 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서, 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.

본 발명은 차량의 크루즈 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로, 하이브리드 차량에서의 크루즈 제어에 이용될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 엔진의 최적 운전 곡선(Optimal Operating Line, OOL) 정보를 기초로 하는 제어를 통하여 에코 모드에서의 실제 도로 연비를 향상시킬 수 있는 장치와 방법을 제시한다.

또한, 본 발명은 어댑티브 크루즈 제어에서의 속도 가변 제어에 대응하기 위한 연비 향상뿐만 아니라, 단순 크루즈 제어 동안 운전자에 의해 목표 속도가 변동하는 구간까지 적용 가능하다.

종래의 크루즈 제어는 차량 운전 동안 항속주행제어를 수행하겠다는 운전자의 운전 입력을 바탕으로 하여 실제 차량 속도가 설정한 목표 속도를 추종하도록 하기 위해 차량 구동원의 토크 지령을 제어하는 방식으로 수행되었다.

반면, 본 발명에서는 운전자에 의한 운전 모드 입력 정보를 기초로 하여 상기한 토크 지령을 대체하는 에코 모드용 토크 지령을 생성하여 크루즈 제어를 수행하는 방식이 적용된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 크루즈 제어 장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량의 크루즈 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 크루즈 제어 장치는, 운전자가 크루즈 모드(Cruise Mode)의 온(on)과 오프(off)를 선택하여 입력할 수 있도록 구비되는 제1 입력부(11), 운전자가 운전 모드를 선택하여 입력할 수 있도록 구비되는 제2 입력부(12), 그리고 상기 제1 입력부(11)와 제2 입력부(12)로부터 운전자 입력에 따른 신호를 수신하여 크루즈 모드 온 시 운전자가 선택한 운전 모드에 따른 토크 지령을 생성하여 출력하는 제어기(20)를 포함한다.

여기서, 제1 입력부(11)와 제2 입력부(12)는 차량에서 운전자가 조작할 수 있도록 구비되는 버튼이나 스위치가 될 수 있다.

예를 들어, 제1 입력부(11)는 운전자가 크루즈 모드를 온 시키거나 오프 시키기 위해 조작하는 크루즈 버튼이 될 수 있고, 제2 입력부(12)는 운전자가 정해진 운전 모드 중 하나를 선택하기 위해 조작하는 운전 모드 선택 버튼이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 크루즈 제어 장치는 운전자가 크루즈 모드 온 시 목표 속도를 설정 및 입력할 수 있도록 구비되는 제3 입력부(13)를 더 포함할 수 있고, 제3 입력부(13) 또한 차량에서 운전자가 조작할 수 있도록 구비되는 버튼이나 스위치가 될 수 있다.

이와 같이 제3 입력부(13)는 제1 입력부(11)와 구분되어 별도로 구비되는 버튼이나 스위치일 수도 있으나, 제3 입력부(13)를 별도로 구비하지 않고 그 대신, 제1 입력부(11)를 운전자가 정해진 방식으로 조작할 경우, 크루즈 모드 온이 선택됨과 동시에 목표 속도가 설정(속도 선택, 속도 상향 및 하향 변경 등)될 수 있도록 하는 것이 가능하다.

물론, 제어기(20)가 제3 입력부(13)로부터 운전자 입력에 따른 신호를 수신하여 운전자 입력 또는 조작 상태를 인식할 수 있도록 구비되고, 상기와 같이 제3 입력부 없이 제1 입력부가 그 기능을 대신하도록 한 경우에도 제어기(20)가 제1 입력부(11)로부터 신호를 수신하여 운전자 입력 또는 조작 상태를 인식하게 된다.

그 밖에, 버튼이나 스위치 외에, 운전자가 정해진 조작을 행할 경우 제어기(20)에 운전자 조작에 따른 신호를 입력할 수 있는 입력수단 또는 조작수단이라면, 상기 제1 입력부(11)와 제2 입력부(12), 나아가 제3 입력부(13)로서 특별한 제한 없이 채택될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서 운전 모드는 차량의 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 에코 모드를 포함할 수 있고, 에코 모드 대신, 임의의 형태의 연비 절약 모드를 포함할 수 있다.

또한, 운전 모드는 에코 모드와 구분되는 일반 모드를 더 포함할 수 있다.

한편, 제어기(20)는 제1 입력부(11)와 제2 입력부(12), 제3 입력부(13)로부터 운전자 입력에 따른 신호를 수신하여, 크루즈 모드 온 상태일 경우 차량에 대해 운전자가 선택한 운전 모드에 따른 주행 제어, 즉 운전 모드에 따른 정해진 크루즈 제어를 수행한다.

여기서, 운전 모드에 따른 크루즈 제어 과정은 에코 모드(또는 임의의 형태의 연비 절약 모드일 수 있음)에 해당하는 정해진 크루즈 제어 과정을 포함하며, 크루즈 모드 온 시 제어기(20)에 의해 수행되는 운전 모드에 따른 크루즈 제어 과정에 대해 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에서 에코 모드는 하이브리드 차량에서 연비 우선 모드로 알려진 공지의 에코 모드가 될 수도 있고, 이는 전술한 바와 같이 임의의 형태의 연비 절약 모드로 대체될 수 있다.

상기 연비 절약 모드 역시 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 모드이므로 넓은 범위의 에코 모드 범주에 포함되는 것이라 할 수 있다.

먼저, 본 발명에서 제어기(20)는 제1 입력부(11)로부터 운전자 입력에 따른 신호를 수신하여 운전자가 크루즈 모드를 온(on) 시켰는지, 아니면 오프(off) 시켰는지를 판단하며(S11), 운전자가 크루즈 모드를 온 시킨 경우 도 2에 나타낸 후속 과정을 진행한다.

즉, 운전자가 제1 입력부(11)를 통해 크루즈 모드를 온 시킨 경우, 즉 크루즈 모드 온 상태가 된 경우, 그 후속 과정으로서 운전자가 제2 입력부(12)를 통해 선택한 운전 모드를 판단한다(S12).

여기서, 크루즈 모드 온 상태는 운전자가 제3 입력부(13)를 통해 주행시 목표로 하는 차량 속도, 즉 목표 속도를 이미 설정한 상태이다.

만약, S11 단계에서 운전자가 크루즈 모드를 오프한 상태로 판단한 경우, 제어기(20)는 본 발명에 따른 크루즈 제어 과정을 종료한다.

또한, 제어기(20)는 운전자 입력(조작)에 의한 크루즈 모드 온 및 크루즈 모드 오프의 판단과 별개로, 크루즈 모드 온 상태에서 정해진 크루즈 해제 조건을 만족할 경우 크루즈 모드를 오프하며, 이 경우도 운전자 입력에 의한 크루즈 모드 오프시와 마찬가지로 본 발명에 따른 크루즈 제어 과정을 종료한다.

여기서, 제어기에 설정되는 크루즈 해제 조건은 종래의 크루즈 해제 조건과 동일한 것이 될 수 있다.

예를 들면, 브레이크 페달 입력이나 과도한 부하로 인한 속도 차이, 또는 기어단 변동, 또는 배터리 SOC(state of charge) 조건 미충족, 또는 운전자 추월 의지(가속페달 입력) 등을 검출하거나 판단한 경우, 제어기(20)가 크루즈 해제 조건을 만족하는 것으로 판단하도록 설정될 수 있다.

그리고, 상기와 같이 크루즈 모드 온 상태에서, 제어기(20)는 제2 입력부(12)의 신호로부터 현재 운전자에 의해 선택된 운전 모드가 에코 모드(또는 임의의 형태의 연비 절약 모드)인지를 판단하고, 에코 모드인 경우 연비 우선의 에코 모드용 크루즈 제어를 실시한다.

하지만, 운전 모드 중 에코 모드가 아닌 다른 모드가 선택된 경우에는 S23 단계의 속도 추종 우선 제어를 실시한다.

여기서, 속도 추종 우선 제어는 목표 속도를 추종하도록 차량 속도를 제어하는 공지의 크루즈 제어를 의미하며, 속도 오차 및 차량 모델에 기반하여 목표 속도를 최대한 추종하기 위한 구동토크 지령을 생성하는 것을 의미한다.

상기 구동토크 지령은 차량 구동원에 대한 토크 지령, 즉 하이브리드 차량인 경우 엔진 토크 지령과 모터 토크 지령을 의미한다.

이어, 운전자가 선택한 운전 모드가 에코 모드이면, 제어기(20)는 계산된 속도 오차를 기초로 하여 현재의 차량 상태가 가속이 필요한 상황인지, 아니면 감속이 필요한 상황인지를 판단한다(S13,S14).

여기서, 속도 오차는 '목표 속도 - 현재 차량 속도'로 정의될 수 있다.

이때, 속도 오차가 양(+)의 값인 경우 차량 가속이 필요한 상황이고, 음(-)의 값인 경우 차량 감속이 필요한 상황이 된다.

가속 필요 상황 또는 감속 필요 상황을 판단함에 있어서, 제어기(20)는 속도 오차가 양의 값인지, 아니면 음의 값인지를 판단하는 것과 더불어, 임계값과의 비교를 통해 에코 모드용 크루즈 제어를 수행할지 여부를 결정하게 된다.

도 2에서 제어기(20)가 수행하는 S13 단계와 S14 단계는 속도 오차가 양의 값인지, 아니면 음의 값인지를 확인하여 가속 필요 상황과 감속 필요 상황을 구분하여 판단하는 과정이며, 나아가 속도 오차를 임계값과 비교하여 에코 모드용 크루즈 제어의 수행 여부를 결정하는 과정이 된다.

본 발명에서 S13 단계의 임계값으로는 제1 임계값인 'e'가 사용되고, S14 단계의 임계값으로는 제2 임계값인 '-e'가 사용된다.

여기서 'e'는 양의 값으로 설정되는 상수이며, 따라서 제1 임계값인 'e'는 양(+)의 값으로 설정된 양의 임계값이고, 제2 임계값인 '-e'는 음(-)의 값으로 설정된 음의 임계값이다.

본 발명의 S13 단계에서는 속도 오차를 'e'와 비교하여 속도 오차가 'e'보다 큰 양의 값인 경우(속도 오차 > e), 제어기는 S15 단계 및 그 후속 과정을 수행한다.

또한, S13 단계에서 속도 오차가 'e' 이하인 경우(속도 오차 ≤ e), 제어기(20)는 S14 단계에서 속도 오차를 '-e'와 비교하고, 이때 속도 오차가 '-e'보다 작은 음의 값인 경우(속도 오차 < -e), S19 단계 및 그 후속 과정을 수행한다.

반면, 속도 오차가 '-e' 이상이면서 'e' 이하인 값이면(-e ≤ 속도 오차 ≤ e), 제어기(20)는 공지의 크루즈 제어, 즉 S23 단계의 속도 추종 우선 제어를 수행한다.

일례로, 상기 'e'의 값으로는 2km/hr가 설정될 수 있다.

상기 크루즈 모드의 주행 중 속도 오차가 'e'보다 커지거나 '-e'보다 작아지는 경우는 운전자가 목표 속도를 변경하는 경우, 그리고 운전자가 브레이크 페달을 밟아 차량이 감속된 후 크루즈 모드를 재개하는 경우, 운전자가 가속페달을 밟아 타 차량을 추월한 후 크루즈 모드를 재개하는 경우 등이 있다.

한편, S13 단계와 S14 단계에서 속도 오차가 'e'보다 큰 경우와 '-e'보다 작은 경우, 제어기(20)는 에코 모드용 크루즈 제어를 수행하며, 에코 모드용 크루즈 제어 동안에는 속도 오차를 0으로 수렴하기 위해 다음의 두 가지 방법 중 하나가 선택되어 이용된다.

즉, 상기 두 가지 방법으로서 차량 가속을 위한 엔진 토크 제어와 차량 감속을 위한 무동력 타행 주행 제어가 수행되며, 속도 오차가 제1 임계값인 'e'보다 큰 양의 값인 경우 제어기(20)는 차량 가속을 위한 엔진 토크 제어를 수행하고(S15), 속도 오차가 제2 임계값인 '-e'보다 작은 음의 값인 경우 제어기(20)는 차량 감속을 위한 무동력 타행 주행 제어를 수행한다(S19).

상기 차량 가속을 위한 엔진 토크 제어시에는 최적 운전 곡선(OOL)에 기초한 엔진 토크 제어가 수행되고, 이때 모터는 오프하여 모터(구동모터)의 동력은 이용하지 않으며, 엔진 토크만으로 차량 가속이 이루어질 수 있도록 한다.

이때, 제어기(20)가 차량 가속을 위한 최적 운전 곡선(OOL)의 엔진 토크를 토크 지령으로 생성하며, 이 지령에 따라 엔진 구동이 제어될 수 있도록 한다.

반면, 무동력 타행 주행 제어시에는 엔진을 오프하는 것은 물론 모터 회생 또한 오프하여 엔진과 모터를 모두 사용하지 않으며, 주행 저항에 의해서만 차량이 감속되도록 한다.

이와 같이 최적 운전 곡선에 기초한 엔진 토크 제어와 무동력 타행 주행 제어 모두에서 모터를 사용하지 않는데, 그 이유는 배터리 충, 방전에 의한 에너지 소모를 방지하기 위함이고, 이러한 제어 방법은 파워-스플릿(power-split) 방식의 하이브리드 차량(HEV)보다 병렬식 하이브리드 차량에서 더욱 유효하다.

이하의 설명에서는 최적 운전 곡선에 기초한 엔진 토크 제어를 'OOL 추종 엔진 토크 제어'라 칭하기로 한다.

이어, 제어기(20)는 S15 단계의 차량 가속을 위한 OOL 추종 엔진 토크 제어 및 S19 단계의 차량 감속을 위한 무동력 타행 주행 제어 동안 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있는 수렴 중의 상태인지를 확인한다(S16,S20).

즉, OOL 추종 엔진 토크 제어 및 무동력 타행 주행 제어 동안 속도 오차의 절대값이 감소하고 있는지를 확인하는 것이며, 속도 오차의 절대값이 증가하고 있다면 0에 수렴하는 방향이 아닌 발산하는 방향으로 변화하고 있는 것이다.

여기서, 속도 오차가 0에 수렴하거나 수렴하는 방향으로 변화한다는 것은 현재 차량 속도가 목표 속도에 수렴하거나 수렴하는 방향으로 변화한다는 것을 의미한다.

또한, 목표 속도가 현재 차량 속도보다 높을 때에는 차량 가속이 이루어져야만 속도 오차가 0에 수렴하는 방향(즉, 현재 차량 속도가 목표 속도에 수렴하는 방향)이 되고, 반대로 목표 속도가 현재 차량 속도보다 낮을 때에는 차량 감속이 이루어져야만 속도 오차가 0에 수렴하는 방향이 된다.

만일, 차량의 가속도나 감속도가 매우 적어서 차량 속도가 목표 속도에 도달하는 시간이 길어지면 크루즈 제어의 본연의 의미를 잃을 수 있기 때문에, 제어기(20)가 미리 설정된 일정 가속도 또는 감속도 이상의 영역에서 현재 차량 속도가 목표 속도를 향해 수렴할 때에만 수렴 중이라는 판단을 하도록 설정될 수 있다.

이어, 상기 S16 단계 및 S20 단계에서 속도 오차가 0에 수렴 중인 상태가 아닌 것으로 판단한 경우, 즉 차량 속도가 목표 속도에 수렴하지 않고 두 속도의 차이값(속도 오차의 절대값임)이 더욱 커지는 발산 상태라면, 토크 지령을 조정하는 단계가 수행된다(S17,S21).

즉, 차량 구동원의 토크 지령을 조정하는 것으로서, OOL 추종 엔진 토크 제어 동안 속도 오차가 0에 수렴하지 않고 발산하는 방향으로 변화하고 있다면, S17 단계의 토크 지령 상향 제어가 수행된다.

반면, 무동력 타행 주행 제어 동안 속도 오차가 0에 수렴하지 않고 발산하는 방향으로 변화하고 있다면, S21 단계의 토크 지령 하향 제어가 수행된다.

만약, OOL 추종 엔진 토크 제어 및 무동력 타행 주행 제어 동안, 각각 S16 단계와 S20 단계에서 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있거나 0에 수렴한 것으로 판단한 경우, 제어기(20)는 토크 지령을 조정하지 않고 현재의 제어 상태를 유지하고, 도 2의 S11 단계로 리턴된다.

OOL 추종 엔진 토크 제어 및 무동력 타행 주행 제어 동안 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있지 않다는 것은 현재의 구동토크 지령이 부적합하다는 의미이다.

이에 따라, OOL 추종 엔진 토크 제어 동안 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있지 않다면(속도 오차의 절대값이 점차 커짐, 즉 속도 오차가 발산하는 방향으로 변화), 추가적인 차량 가속력이 필요한 상태이므로, 제어기(20)는 S17 단계에서 엔진 토크 지령을 상향시켜, 이전의 최적 운전 곡선(OOL)의 토크보다 높은 엔진 토크 지령을 생성한다.

다만, OOL 추종 엔진 토크 제어 동안에는 모터를 오프 시켰다면, 속도 오차가 발산 중임을 판단한 후 엔진 토크 지령을 상향 제어하는 동안에는, 모터 오프 조건을 유지하지 않고 차량 가속을 위해 엔진 동력과 모터 동력을 함께 이용하도록 설정될 수 있다.

이때, 토크 지령 상향 제어 동안의 엔진 토크와 모터 토크의 배분비는 배터리 SOC, 시스템 효율, 토크 제한치 등을 복합적으로 고려하여 정해진다.

또한, 무동력 타행 주행 제어 동안 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있지 않다면(속도 오차의 절대값이 점차 커짐, 즉 속도 오차가 발산하는 방향으로 변화), 추가적인 차량 감속력이 필요한 상태이므로, 제어기(20)는 S21 단계에서 파워 오프(엔진 오프 및 모터 회생 오프) 타행 주행을 중지하고 모터 회생토크 지령을 생성하여 토크 지령을 하향시킨다.

여기서, 모터 회생토크 지령은 차량 구동원인 모터에 대한 음의 토크 지령이므로, 상기 토크 지령을 하향시키는 것의 의미는 차량 구동원에 대한 토크 지령을 음의 방향으로 생성(음의 방향으로 하향)시키는 의미가 된다.

이로써, 모터 회생에 의해 추가적인 차량 감속력이 발생하고, 차량 감속으로 속도 오차(절대값)가 점차 줄어들게 된다.

제어기(20)가 토크 지령 상향 제어시 토크 지령을 상향시키는 양과 토크 지령 하향 제어시 토크 지령을 하향시키는 양을 결정함에 있어서, 속도 오차를 피드백 정보로 이용하여 속도 오차를 0에 수렴시키기 위한 상향 또는 하향의 양을 결정하는 피드백 방식, 또는 차량이 주행하고 있는 도로의 구배 정보와 설정된 발생 토크 모델 정보를 기반으로 하여 상향 또는 하향의 양을 결정하는 피드포워드 방식의 적용이 가능하다.

다음으로, S13 ~ S16 단계 동안의 토크 지령은 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 에코 모드용 크루즈 제어에 사용되는 토크 지령이지만, S17 단계에서 토크 지령이 상향되거나 S21 단계에서 토크 지령이 하향되면, 상향 또는 하향된 토크 지령이 일반 모드의 크루즈 제어에 사용되는 토크 지령, 즉 속도 추종 우선 제어용 토크 지령 값과 역전될 수 있다.

이와 같은 역전 현상이 발생하면, 더 이상 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령의 값은 의미를 상실하므로, 에코 모드의 크루즈 제어를 종료하고, 이후 일반 모드의 크루즈 제어로 전환하여 S23 단계의 속도 추종 우선 제어가 수행된다.

즉, 도 2를 참조하여 설명하면, S18 단계에서는 제어기(20)가 상향된 토크 지령과 속도 추종 우선 제어용 토크 지령을 비교하고, S22 단계에서는 제어기(20)가 하향된 토크 지령인 모터 회생토크 지령과 속도 추종 우선 제어용 토크 지령을 비교한다.

또한, S18 단계에서 상향된 토크 지령이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령(일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령)보다 커지면, 제어기(20)는 에코 모드의 크루즈 제어에서 일반 모드의 크루즈 제어로 전환하여 S23 단계의 속도 추종 우선 제어를 수행한다.

또한, S22 단계에서 모터 회생토크 지령이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령(일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령)보다 작아지면, 제어기(20)는 에코 모드의 크루즈 제어에서 일반 모드의 크루즈 제어로 전환하여 S23 단계의 속도 추종 우선 제어를 수행한다.

여기서, 하향된 토크 지령은 모터 회생토크 지령이므로 음의 값이고, 따라서 음의 값인 하향된 토크 지령이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령보다 작아진다는 것은, 하향된 토크 지령의 절대값이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령보다 커진다는 것을 의미한다.

그리고, 상향된 토크 지령이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령 이하이거나, 하향된 토크 지령이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령 이상인 경우에는 현재 제어 상태를 유지하고, S11 단계로 리턴된다.

또한, S18 단계 및 S22 단계의 판단 결과와는 별개로, 즉 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령의 역전 현상 발생 여부와는 별개로, 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령(속도 추종 우선 제어용 토크 지령)은 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령과 함께 항시 제어기(20)에서 계산되고 있어야 한다.

다만, 에코 모드의 크루즈 제어가 유효할 때, 즉 상향된 토크 지령이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령 이하이거나 하향된 토크 지령이 속도 추종 우선 제어용 토크 지령 이상일 때에는 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령은 무시된다.

그러나, S18 단계 및 S22 단계에서 에코 모드와 일반 모드의 토크 지령 간 역전 현상이 발생하였다고 판단되면, 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령이 무시되며, 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령이 제어 지령으로 채택되어 사용된다.

반대로, 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령이 채택되어 사용되고 있을 때(속도 추종 우선 제어가 수행될 때임)에도, 계산된 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령이 0과 최적 운전 곡선(OOL)의 엔진 토크 사이의 범위 내로 진입하였다면, 제어기(20)는 에코 모드로 복귀하여 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령을 채택 및 사용한다.

또한, S23 단계에서 S11, S12, S13 단계로 리턴된 후, 제어기가 S15 단계나 S17 단계, 또는 S19 단계, 또는 S21 단계의 에코 모드용 크루즈 제어를 수행할 수 있고, 이때 다시 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령이 채택되어 사용된다.

또한, 크루즈 모드 온 상태에서 운전자가 운전 모드를 전환한다면 언제든 전환된 운전 모드에 따라 크루즈 제어 또한 전환되어 작동한다.

또한, 에코 모드용 크루즈 제어 토크 지령과 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령 사이의 전환이 이루어질 때, 지령 값의 불연속점 생성을 방지하기 위해 지령 값 변화의 기울기를 제한하는 레이트 리미터(rate limiter) 등의 필터가 이용될 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 크루즈 제어 장치 및 제어 방법에 대해 상세히 설명하였으며, 이러한 본 발명에 의하면 에코 모드 선택 상황에서 크루즈 주행시 실도로 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 에코 모드를 사용하는 운전자의 일반적인 특성상 하향 변속을 통해 엔진 속도를 가속시키는 거동을 부담스러워하는 경우가 많은데, 이를 감안하여 가속 필요 상황에서 목표 속도를 추종하기 위한 제어를 모드별로 이원화하여 완화된 가속력을 통해 자연스러운 속도 추종 제어를 수행하는 것이 가능해진다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

11 : 제1 입력부
12 : 제2 입력부
13 : 제3 입력부
20 : 제어기

Claims

운전자가 차량의 크루즈 모드 온(on)과 오프(off)를 선택하여 입력할 수 있도록 구비되는 제1 입력부;
운전자가 차량의 운전 모드를 선택하여 입력할 수 있도록 구비되는 제2 입력부; 및
상기 제1 입력부와 제2 입력부로부터 운전자 입력에 따른 신호를 수신하여 크루즈 모드의 온, 오프 상태와 운전자가 선택한 운전 모드를 판단하고, 크루즈 모드 온 상태에서 운전자가 선택한 운전 모드에 따른 차량의 크루즈 제어를 수행하는 제어기를 포함하고,
상기 운전 모드는 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 에코 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 운전 모드는 운전자가 크루즈 모드 온 시 설정한 목표 속도를 추종하도록 차량 속도를 제어하는 일반 모드를 더 포함하고
상기 제어기는
상기 제2 입력부의 신호로부터 운전자가 일반 모드를 선택한 것으로 판단한 경우, 일반 모드의 크루즈 제어를 수행하기 위해, 상기 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는
운전자에 의해 크루즈 모드 온 및 에코 모드가 선택된 상태에서,
'목표 속도-현재 차량 속도' 값인 속도 오차를 기설정된 양(+)의 임계값인 제1 임계값과 비교하여, 속도 오차가 제1 임계값보다 큰 양의 값인 경우, 차량 가속을 위한 엔진 토크 제어를 수행하고,
상기 엔진 토크 제어시 최적 운전 곡선의 엔진 토크를 엔진 토크 지령으로 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어기는 상기 엔진 토크 제어시 차량 구동원인 모터는 오프하여 엔진 토크만으로 차량 가속이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어기는
상기 엔진 토크 제어 동안, 상기 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있는 수렴 중 상태인지를 확인하고,
상기 수렴 중 상태가 아닌 경우, 엔진 토크 지령을 상향시키는 토크 지령 상향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 제어기는 상기 속도 오차로부터 수렴 중 상태인 것으로 판단한 경우, 상기 엔진 토크 제어 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 운전 모드는 운전자가 크루즈 온 시 설정한 목표 속도를 추종하도록 차량 속도를 제어하는 일반 모드를 더 포함하며,
상기 제어기는
일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령으로서, 상기 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 계산하고,
상기 토크 지령 상향 제어 동안의 상향된 엔진 토크 지령을 상기 계산된 토크 지령인 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령과 비교하여, 상기 상향된 엔진 토크 지령이 상기 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령보다 큰 경우, 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 생성하는 일반 모드의 크루즈 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제어기는
상기 속도 오차가 제1 임계값 이하인 경우, 상기 속도 오차를 기설정된 음(-)의 임계값인 제2 임계값과 비교하고,
상기 속도 오차가 제2 임계값보다 작은 음(-)의 값인 경우, 엔진과 모터를 모두 오프한 상태로 차량 감속이 이루어지도록 하는 무동력 타행 주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 제어기는
상기 무동력 타행 주행 제어 동안, 상기 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있는 수렴 중 상태인지를 확인하고,
상기 수렴 중 상태가 아닌 경우, 음(-)의 토크 지령인 모터 회생토크 지령을 생성하여 모터 회생토크에 의한 차량 감속이 이루어지도록 하는 토크 지령 하향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어기는 상기 속도 오차로부터 수렴 중 상태인 것으로 판단한 경우, 상기 무동력 타행 주행 제어 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 운전 모드는 운전자가 크루즈 온 시 설정한 목표 속도를 추종하도록 차량 속도를 제어하는 일반 모드를 더 포함하며,
상기 제어기는
일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령으로서, 상기 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 계산하고,
상기 토크 지령 하향 제어 동안의 모터 회생토크 지령을 상기 계산된 토크 지령인 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령과 비교하여, 상기 모터 회생토크 지령이 상기 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령보다 작은 경우, 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 생성하는 일반 모드의 크루즈 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 장치.
제어기가 차량의 크루즈 모드 온 상태인지를 판단하는 단계;
상기 제어기가 운전자가 선택한 차량의 운전 모드를 판단하는 단계; 및
상기 제어기가 크루즈 모드 온 상태일 때 운전자가 선택한 운전 모드에 따른 차량의 크루즈 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
상기 운전 모드는 연비 저감을 우선한 주행 제어를 수행하는 에코 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 운전 모드는 운전자가 크루즈 모드 온 시 설정한 목표 속도를 추종하도록 차량 속도를 제어하는 일반 모드를 더 포함하고
상기 제어기는
운전자가 일반 모드를 선택한 것으로 판단한 경우, 일반 모드의 크루즈 제어를 수행하기 위해, 상기 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 제어기는
크루즈 모드 온 상태에서 운전자에 의해 에코 모드가 선택되면,
'목표 속도-현재 차량 속도' 값인 속도 오차를 기설정된 양(+)의 임계값인 제1 임계값과 비교하여, 속도 오차가 제1 임계값보다 큰 양의 값인 경우, 차량 가속을 위한 엔진 토크 제어를 수행하고,
상기 엔진 토크 제어시 최적 운전 곡선의 엔진 토크를 엔진 토크 지령으로 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 제어기는 상기 엔진 토크 제어시 차량 구동원인 모터는 오프하여 엔진 토크만으로 차량 가속이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 제어기는
상기 엔진 토크 제어 동안, 상기 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있는 수렴 중 상태인지를 확인하고,
상기 수렴 중 상태가 아닌 경우, 엔진 토크 지령을 상향시키는 토크 지령 상향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 운전 모드는 운전자가 크루즈 온 시 설정한 목표 속도를 추종하도록 차량 속도를 제어하는 일반 모드를 더 포함하며,
상기 제어기는
일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령으로서, 상기 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 계산하고,
상기 토크 지령 상향 제어 동안의 상향된 엔진 토크 지령을 상기 계산된 토크 지령인 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령과 비교하여, 상기 상향된 엔진 토크 지령이 상기 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령보다 큰 경우, 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 생성하는 일반 모드의 크루즈 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 제어기는
상기 속도 오차가 제1 임계값 이하인 경우, 상기 속도 오차를 기설정된 음(-)의 임계값인 제2 임계값과 비교하고,
상기 속도 오차가 제2 임계값보다 작은 음(-)의 값인 경우, 엔진과 모터를 모두 오프한 상태로 차량 감속이 이루어지도록 하는 무동력 타행 주행 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 제어기는
상기 무동력 타행 주행 제어 동안, 상기 속도 오차가 0에 수렴하는 방향으로 변화하고 있는 수렴 중 상태인지를 확인하고,
상기 수렴 중 상태가 아닌 경우, 음(-)의 토크 지령인 모터 회생토크 지령을 생성하여 모터 회생토크에 의한 차량 감속이 이루어지도록 하는 토크 지령 하향 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.
청구항 19에 있어서,
상기 운전 모드는 운전자가 크루즈 온 시 설정한 목표 속도를 추종하도록 차량 속도를 제어하는 일반 모드를 더 포함하며,
상기 제어기는
일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령으로서, 상기 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 계산하고,
상기 토크 지령 하향 제어 동안의 모터 회생토크 지령을 상기 계산된 토크 지령인 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령과 비교하여, 상기 모터 회생토크 지령이 상기 일반 모드용 크루즈 제어 토크 지령보다 작은 경우, 목표 속도를 추종하는 차량 속도 제어를 위한 차량 구동원의 토크 지령을 생성하는 일반 모드의 크루즈 제어로 전환하는 것을 특징으로 하는 차량의 크루즈 제어 방법.