KR20210146687A - 차량의 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

차량의 변속 제어 장치 및 방법 Download PDF

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KR20210146687A
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박광희
전병욱
정동훈
국재창
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 변속 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치는 차량의 타력 주행이 시작되면 차량 및 전방 차량의 정보에 기초하여 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 판단부; 상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정되면, 상기 전방 차량의 위치, 상기 전방 차량의 속도, 및 상기 전방 차량의 이동 거리를 기준으로 목표 속도 및 목표 거리를 연산하는 연산부; 각 변속단별 감속도 프로파일을 구성하여 상기 연산된 목표 속도 및 목표 거리 기반의 최종 변속단을 결정하는 변속단 결정부; 및 상기 최종 변속단을 기준으로 변속 제어를 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

차량의 변속 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 변속 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전방 차량의 감속 연계 변속 제어 시 전방 차량의 이동 거리를 고려하여 변속단을 제어하는 기술에 관한 것이다.
자동변속기는 주행 상황과 운전자의 가속 의지에 따라 자동으로 변속단을 제어하여 운전자의 편의를 도모하는 장치이다.
자동변속기는 전방 차량의 속도를 인식할 수 없으므로 자동 변속기 제어 유닛(TCU)에 미리 설정해 놓은 차량 속도에 대한 변속단 결정맵에 의존해서만 변속을 수행한다.
따라서, 전방 차량의 속도가 자차의 속도보다 높은 경우는 운전자가 가속을 하여 전방 차량을 추종하게 되지만, 자차의 속도가 전방 차량의 속도보다 높은 경우에는 감속이 불가피하다.
이와 같이 자차의 속도를 저하시킬 목적으로 감속하는 경우, 가속 페달 Tip-out(엑셀 페달 오프) 이후에 자차의 속도 감소량이 작으면 브레이크 페달을 다시 조작하거나, 혹은 엔진 브레이크 효과에 의해 자차의 속도가 너무 빠르게 감소하면 가속 페달을 조작해야만 한다.
이와 같이, 전방 차량 추종을 위해서는 가속 및/또는 제동의 조작량이 많아져 운전의 편의성이 저하될 수 있다. 또한, 감속 후 재가속 동작으로 인해 연료 소모량이 증가할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 차량과 전방 차량 간 속도 차이에 의한 차량 감속 시에 전방 차량의 위치, 전방 차량의 속도, 및 전방 차량의 이동 거리에 따라 최적 변속단을 결정함으로써 감속 및 재가속 횟수를 줄여 운전의 편의성을 향상시키고, 연비가 좋은 상태로 차량을 감속시킬 수 있도록 한 차량의 변속 제어 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치는 차량의 타력 주행이 시작되면 차량 및 전방 차량의 정보에 기초하여 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 판단부; 상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정되면, 상기 전방 차량의 위치, 상기 전방 차량의 속도, 및 상기 전방 차량의 이동 거리를 기준으로 목표 속도 및 목표 거리를 연산하는 연산부; 각 변속단별 감속도 프로파일을 구성하여 상기 연산된 목표 속도 및 목표 거리 기반의 최종 변속단을 결정하는 변속단 결정부; 및 상기 최종 변속단을 기준으로 변속 제어를 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리, 상기 차량의 속도가 기준 조건을 만족하는 경우에 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리가 최소 기준 거리를 초과하고 최대 기준 거리 미만인지를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 차량의 속도가 상기 전방 차량의 속도에 설정치를 더한 값을 초과하는지를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리가 최소 기준 거리를 초과하고 최대 기준 거리 미만이고, 상기 차량의 속도가 상기 전방 차량의 속도에 설정치를 더한 값을 초과하면, 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연산부는, 상기 전방 차량의 속도에 임계치를 더하여 상기 목표 속도를 연산하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 임계치는, 기 설정된 최저 임계 속도와 최고 임계 속도 사이의 값이고, 상기 전방 차량의 속도 변화에 따라 가변하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연산부는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리에서 오프셋 거리를 차감한 값과 상기 전방 차량이 일정 시간 동안 이동한 거리를 합산하여 상기 목표 거리를 연산하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 오프셋 거리는, 상기 전방 차량의 속도 기준의 차간 유지거리로 설정된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 상대 속도가 기준속도 미만인지를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 판단부는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 상대 속도가 기준속도 미만이면, 전방 차량 기반 감속도 추종 제어 수행을 해제하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 변속단 결정부는, 상기 목표 거리 기반의 목표 위치를 확인하고, 상기 각 변속단별 감속도 프로파일 중 상기 목표 위치에서 상기 목표 속도를 수렴하는 변속단을 최종 변속단으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 방법은 차량의 타력 주행이 시작되면 차량 및 전방 차량의 정보에 기초하여 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계; 상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정되면, 상기 전방 차량의 위치, 상기 전방 차량의 속도, 및 상기 전방 차량의 이동 거리를 기준으로 목표 속도 및 목표 거리를 연산하는 단계; 각 변속단별 감속도 프로파일을 구성하여 상기 연산된 목표 속도 및 목표 거리 기반의 최종 변속단을 결정하는 단계; 및 상기 최종 변속단을 기준으로 변속 제어를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리, 상기 차량의 속도가 기준 조건을 만족하는 경우에 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계는, 상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리가 최소 기준 거리를 초과하고 최대 기준 거리 미만인지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계는, 상기 차량의 속도가 상기 전방 차량의 속도에 설정치를 더한 값을 초과하는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 연산하는 단계는, 상기 전방 차량의 속도에 임계치를 더하여 상기 목표 속도를 연산하는 단계 및 상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리에서 오프셋 거리를 차감한 값과 상기 전방 차량이 일정 시간 동안 이동한 거리를 합산하여 상기 목표 거리를 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 임계치는, 기 설정된 최저 임계 속도와 최고 임계 속도 사이의 값이고, 상기 전방 차량의 속도 변화에 따라 가변하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 오프셋 거리는, 상기 전방 차량의 속도 기준의 차간 유지거리로 설정된 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 최종 변속단을 결정하는 단계는, 상기 목표 거리 기반의 목표 위치를 확인하고, 상기 각 변속단별 감속도 프로파일 중 상기 목표 위치에서 상기 목표 속도를 수렴하는 변속단을 최종 변속단으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 기술은 차량과 전방 차량 간 속도 차이에 의한 차량 감속 시에 전방 차량의 위치, 속도, 및 이동 거리에 따라 최적 변속단을 결정함으로써 감속 및 재가속 횟수를 줄여 운전의 편의성을 향상시키고, 연비가 좋은 상태로 차량을 감속시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치가 적용된 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3A는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전방 차량의 속도에 따라 가변되는 임계치의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3B는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전방 차량의 속도에 따라 가변되는 오프셋 거리의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 전방 차량의 이동 거리를 고려하여 목표 거리 산출 방법을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감속도 프로파일을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 변속 동작을 설명하는데 참조되는 실시 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 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 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 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.
이하, 도 1 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치가 적용된 시스템을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 차량의 변속 제어 장치(100)는 주행 중 액셀러레이터(이하에서는 '액셀'이라 칭한다.) 오프(OFF) 및 브레이크가 오프(OFF) 상태가 됨에 따라 타력 주행이 시작되면, 레이더와 같은 센서를 이용하여 전방의 기준 범위 내에 전방 차량(20)이 존재하는지를 검출할 수 있다. 일 예로서, 차량의 변속 제어 장치(100)는 전방의 미리 정한 거리(예, 150m) 내에 전방 차량(20)이 존재하는지를 검출할 수 있다.
차량의 변속 제어 장치(100)는 기준 범위 내에 전방 차량(20)이 존재하면 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리 및/또는 상대 속도 등을 검출할 수 있다. 또한, 차량의 변속 제어 장치(100)는 내비게이션(15)으로부터 차량(10)의 현재 위치 정보 및 전방 도로의 상태 정보를 획득할 수 있다.
이때, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리, 차량(10)의 및/또는 전방 차량(20)의 속도에 기초하여 감속도 추종 제어 여부를 결정할 수 있다.
차량의 변속 제어 장치(100)는 감속도 추종 제어 수행 시 전방 차량(20)의 속도, 위치, 및 t 시간 동안 이동 거리를 기준으로 목표 속도 및 목표 위치를 결정하고, 감속도 프로파일에 기초하여 차량(10)의 변속을 제어할 수 있다.
이에, 차량의 변속 제어 장치(100)의 세부 구성에 대해서는 도 2의 실시 예를 참조하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량의 변속 제어 장치(100)는 제어부(110), 인터페이스부(120), 센서부(130), 통신부(140), 저장부(150), 판단부(160), 연산부(170) 및 변속단 결정부(180)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 실시 예에 따른 장치(100)의 제어부(110), 판단부(160), 연산부(170) 및 변속단 결정부(180)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 구현될 수 있다. 이때, 제어부(110)는 판단부(160), 연산부(170) 및 변속단 결정부(180)를 포함하는 형태로 구현될 수도 있다.
제어부(110)는 변속 제어 장치(100)의 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다.
인터페이스부(120)는 사용자로부터의 제어 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 장치(100)의 동작 상태 및 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다.
여기서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다.
출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다.
이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 전계 방출 디스플레이(Feld Emission Display, FED), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
센서부(130)는 차량(10) 주변에 위치한 장애물, 예를 들어, 전방 차량(20)을 탐지하고, 전방 차량(20)의 거리 및/또는 상대 속도를 측정하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 일 예로, 센서부(130)는 레이더, 초음파 센서, 스캐너 및/또는 카메라 등을 포함할 수 있다. 물론, 그 외에도 센서는 장애물을 탐지하고 거리 측정이 가능한 센서라면 어느 것이든 적용 가능하다. 한편, 센서부(130)는 차량(10)의 속도 및/또는 가속도를 측정하는 센서를 더 포함할 수 있다.
통신부(140)는 차량(10)에 구비된 전장품 및/또는 제어유닛들과의 차량 네트워크 통신을 위한 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 예로서, 통신모듈은 차량(10)에 구비된 내비게이션(15)과 통신 연결되어 내비게이션(15)으로부터 차량(10)의 위치 정보 및/또는 전방 도로의 상태 정보 등을 수신할 수 있다.
여기서, 차량 네트워크 통신 기술로는 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등이 포함될 수 있다. 또한, 통신부(140)는 무선 인터넷 접속 또는 근거리 통신(Short Range Communication) 위한 통신모듈을 더 포함할 수도 있다.
여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax) 등이 포함될 수 있다. 또한, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra Wideband), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선통신(Infrared Data Association, IrDA) 등이 포함될 수 있다.
저장부(150)는 차량의 변속 제어 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등이 저장될 수 있다.
일 예로서, 저장부(150)는 내비게이션(15) 등을 통해 수신된 차량(10)의 위치 정보 및/또는 전방 도로의 상태 정보, 예를 들어, 곡률 및 구배 등의 정보가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(150)는 센서부(130)에 의해 검출된 전방 차량(20)의 정보가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(150)는 차량(10)의 위치 정보, 전방 차량(20)의 정보(예, 위치, 속도, 이동 거리 정보) 등에 기초하여 목표 속도 및 목표 위치를 결정하고, 감속도 추종 제어를 수행하고, 최종 변속단을 결정하여 변속 제어를 수행하기 위한 명령 및/또는 알고리즘 등이 저장될 수도 있다.
여기서, 저장부(150)는 RAM(Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)와 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
판단부(160)는 차량(10)의 액셀 및 브레이크가 오프 상태로 전환됨에 따라 타력 주행 상태로 전환되면, 차량(10)의 위치, 속도, 전방 차량(20)의 위치 및 속도, 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리 등에 기초하여 전방 차량(20) 기반 감속도 추종 제어를 수행할지 여부를 결정할 수 있다.
일 예로서, 판단부(160)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리가 최소 기준거리를 초과하고 최대 기준거리 미만인 지를 판단한다. 또한, 판단부(160)는 차량(10)의 속도가 전방 차량(20)의 속도에 설정치를 더한 값을 초과하는지를 판단한다.
또한, 판단부(160)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 상대 속도가 기준속도 미만인지를 판단할 수 있다. 일 예로, 차량(10)과 전방 차량(20) 간 상대 속도는 1KPH일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 판단부(160)에 의해 차량(10)과 전방 차량(20) 간 상대 속도가 기준속도 미만인 것으로 판단되면, 제어부(110)는 전방 차량 기반 감속도 추종 제어 수행을 해제할 수 있다.
이때, 판단부(160)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리가 최소 기준거리를 초과하고 최대 기준거리 미만이며, 차량(10)의 속도가 전방 차량(20)의 속도에 설정치를 더한 값을 초과한 것으로 판단되면, 전방 차량(20) 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정할 수 있다.
이에, 판단부(160)는 판단 결과를 연산부(170), 변속단 결정부(180) 및/또는 제어부(110)로 전달할 수 있다. 이에 제어부(110)는 판단부(160)에 의해 전방 차량(20) 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정되면, 전방 차량(20) 기반 감속도 추종 제어를 수행할 수 있다.
연산부(170)는 판단부(160)의 판단에 따라 전방 차량(20) 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정된 경우, 목표 속도 및 목표 거리를 연산한다.
이때, 연산부(170)는 전방 차량(20)의 속도에 임계치(VCAL)를 더하여 연산된 값을 차량(10)의 목표 속도(Vct)로 결정할 수 있다. 여기서, 임계치는 기 설정된 최저 임계 속도와 최고 임계 속도 사이의 값으로 설정될 수 있으며, 전방 차량(20)의 속도 변화에 따라 가변 할 수 있다.
전방 차량(20)의 속도 변화에 따라 가변하는 임계치에 대한 실시 예는 도 3A를 참조하도록 한다.
또한, 연산부(170)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리에서 오프셋 거리를 차감한 값과 전방 차량(20)의 t 시간동안 이동 거리를 합산하여 연산된 값을 차량(10)의 목표 거리로 결정할 수 있다. 여기서, 오프셋 거리는 전방 차량(20)의 속도를 기준으로 했을 때의 차간 유지거리로 설정될 수 있다.
즉 연산부(170)는 아래 수학식 1 내지 수학식 2와 같이 차량(10)의 목표 거리를 연산할 수 있다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 전방 차량의 이동 거리를 고려하여 목표 거리 산출 방법을 설명하는데 참조되는 도면이다.
먼저 연산부(170)는 도 4를 참조하면 차량(10)의 속도가 전방 차량(20)의 속도와 일치하는 시점 VC(t) = VF(t)를 만족하는 t=t1을 연산할 수 있다. 연산부(170)는 아래 수학식 1과 같이 전방 차량(20)의 이동 거리(S1)와 차량(10)과 전방 차량 간의 줄어든 상대 거리(S2)를 연산할 수 있다. 도 5를 참조하면 차량(10)의 속도와 전방 차량(20)의 속도의 변화 및 시간의 변화에 따른 전방 차량(20)의 이동 거리 및 차량(10)과 전방 차량(20)의 상대거리가 연산됨을 알 수 있다.
Figure pat00001
즉 연산부(170)는 전방 차량의 속도(VF)를 t0에서 t1까지 적분을 수행하여 t0에서 t1까지 전방 차량(20)이 이동한 거리(S1)를 연산할 수 있다. 또한, 연산부(170)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간의 거리(DRel)에서 오프셋 거리를 차감하여 상대 거리(S2)를 연산할 수 있다.
이때, 오프셋 거리는 최종적으로 유지하고자 하는 목표 차간 거리이다. 전방 차량(20)의 속도에 따라 가변되는 오프셋 거리에 대한 실시 예는 도 3B를 참조하도록 한다.
이어 연산부(170)는 아래 수학식 2와 같이 전방 차량(20)의 이동 거리(S1)와 차량(10)과 전방 차량 간의 줄어든 상대 거리(S2)를 합산하여 최종 목표 거리(DT)를 산출할 수 있다.
Figure pat00002
변속단 결정부(180)는 연산부(170)에 의해 연산된 목표 속도 및 목표 거리를 기준으로 각 변속단별 감속도 프로파일을 구성하고, 목표 위치에서 목표 속도를 수렴하는 변속단을 최종 변속단으로 결정할 수 있다. 여기서, 목표 위치는 차량(10)의 현재 위치로부터 목표 거리만큼의 전방 위치를 의미한다.
각 변속단별 감속도 프로파일은 아래 수학식 3을 이용하여 구성될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, A는 커브피팅 2차 계수, B는 커브피팅 1차 계수, i는 변속단, g는 중력, θ는 구배, 그리고 v0는 초기(현재) 차속을 의미한다.
수학식 3을 이용하여 구성된 각 변속단별 감속도 프로파일에 대한 실시 예는 도 6을 참조하도록 한다.
변속단 결정부(180)는 도 6의 실시 예에 따른 각 변속단별 감속도 프로파일을 기반으로 목표 위치에서 목표 속도 Vct를 수렴하는 최종 변속단을 결정한다.
최종 변속단을 결정하는 동작에 대한 세부 설명은 도 7의 실시 예를 참조하도록 한다.
도 7을 참조하면, 차량(10)의 액셀이 Tip-out 되는 위치를 기준으로 차량(10)의 현재 속도가 Vc이고, 전방 차량(20)이 차량(10)으로부터 전방 DF 거리 앞에 위치해 있고, 전방 차량(20)의 현재 속도가 VF라 가정했을 때, 목표 속도 Vct는 전방 차량(20)의 현재 속도인 VF에 임계치 VCAL을 더한 값으로 설정될 수 있다.
또한, 목표 거리 DT는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리 DRel에서 오프셋 거리 Doffset만큼 차감한 값과 전방 차량(20)의 이동 거리를 합산하여 설정될 수 있다.
이때, 변속단 결정부(180)는 차량(10)의 현재 속도를 기준으로 각 변속단별 감속도 프로파일을 적용했을 때 목표 위치에서 목표 속도를 수렴하는 변속단을 최종 변속단으로 결정할 수 있다.
차량의 현재 속도를 기준으로 목표 위치까지의 감속도 그래프(511)가 8단과 N단 사이에 위치하기 때문에, 변속단 결정부(180)는 최종 변속단을 8단으로 결정할 수 있다.
이에, 제어부(110)는 변속단 결정부(180)에 의해 결정된 최종 변속단을 기준으로 감속도 프로파일을 추종하도록 변속 제어를 수행한다.
차량의 변속 제어 동작에 대한 실시 예는 도 8을 참조하도록 한다.
도 8을 참조하면, 제어부(110)는 차량(10)의 현재 위치에서 예상 변속 위치까지 중립 제어를 수행하고, 예상 변속 위치에 도달하면 변속단 결정부(180)에 의해 결정된 최종 변속단 정보에 기초하여 N단에서 8단으로 변속을 수행한다. 여기서, 예상 변속 위치는 8단에 대응되는 감속도 프로파일을 기준으로 감속을 시작했을 때 목표 위치에서의 예측 속도가 목표 속도가 되는 감속 시작 위치로 결정될 수 있다.
이에, 제어부(110)는 예상 변속 위치부터 목표 위치까지 8단을 유지하며 차량(10)의 속도가 목표 위치에서 목표 속도에 도달하도록 감속 제어를 수행한다.
따라서, 차량(10)은 과도한 감속 및/또는 재가속 없이 목표 위치까지 목표 속도만큼 감속할 할 수 있게 된다.
상기에서와 같이 동작하는 본 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 장치(100)는 메모리와 각 동작을 처리하는 프로세서를 포함하는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 마이크로프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 변속 제어 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 변속 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 차량의 변속 제어 장치(100)는 APS 오프(OFF) 상태에서 브레이크가 오프(OFF) 상태가 되면(S110), 타력 주행을 시작한다.
이어 전방 차량(20)이 존재하면, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리 DRel를 검출하여, 해당 거리 DRel가 최소 기준 거리 Dmin을 초과하고 최대 기준 거리 Dmax 미만인지를 판단한다(S120).
차량의 변속 제어 장치(100)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리 DRel가 'Dmin < DRel < Dmax '를 만족하는 것으로 판단되면, 차량(10)의 속도 VC와 전방 차량(20)의 속도 VF와 임계치 VA 를 합한 값을 비교한다(S130).
이때, 차량의 변속 제어 장치(100)는 'VC > VF +VA'를 만족하는 것으로 판단되면, 전방 차량(20)의 속도 기반의 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정할 수 있다. 즉, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량(10)과 전방 차량(20)의 상태가 'S120' 내지 'S130' 과정의 판단 조건을 모두 만족하는 것으로 확인되면, 전방 차량(20)의 속도 기반의 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정할 수 있다.
이에 전방 차량(20)의 속도 기반의 감속도 추종 제어를 위해, 차량의 변속 제어 장치(100)는 목표 속도 Vct 및 목표 거리 DT를 연산한다(S140).
'S140' 과정에서, 차량의 변속 제어 장치(100)는 전방 차량(20)의 속도 VF에 임계치 VCAL을 더하여 연산된 값을 차량(10)의 목표 속도 Vct로 결정할 수 있다. 또한, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 거리 DRel에서 오프셋 거리 Doffset을 차감하여 연산된 값과 전방 차량(20)이 t0에서 t1시간 동안 이동한 거리를 합산하여 차량(10)의 목표 거리 DT로 결정할 수 있다.
'S140' 과정에 의해 목표 속도 및 목표 거리가 결정되면, 차량의 변속 제어 장치(100)는 각 변속단별 감속도 프로파일을 구성하여 각 변속단별 감속도 프로파일을 기반으로 최종 변속단을 결정할 수 있다(S150). 이때, 차량의 변속 제어 장치(100)는 각 변속단별 감속도 프로파일을 기반으로 목표 위치에서 목표 속도를 수렴하는 변속단을 최종 변속단으로 결정할 수 있다. 이어 차량의 변속 제어 장치(100)는 결정된 최종 변속단의 감속도 프로파일을 기준으로 변속 제어를 수행한다.
이후, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량(10)과 전방 차량(20) 간 상대 속도 VRel가 기준 속도, 예를 들어, 1KPH 미만인지를 판단하여(S160), 상대 속도 VRel가 기준 속도 미만이면 전방 차량 연계 감속 제어를 종료한다.
이처럼 본 발명은 전방 차량 감속 연계 변속 제어 시 차량이 타행 감속시 전방 차량과의 거리를 라이다 센서를 통해 인지하고 적정 차간 거리를 고려한 위치에서 전방 차량과의 속도가 동일해지도록 감속 가능한 변속단을 선택할 수 있다.
그러나 전방 차량의 이동 거리를 고려하지 않고 라이다 센서에서 감지한 전방 차량과의 상대거리에서 적정 차간 거리를 차감한 위치를 목표 위치로 정하여 감속 제어를 하는 경우 라이더 센서가 감지 가능한 거리인 150m 이내에 다운시프트의 엔진브레이크만으로 많은 감속을 해야 한다.
따라서 목표 감속량이 많아 과도한 다운시프트가 발생하며, 실제 목표 위치에 도달하는 동안 전방 차량은 계속 이동하기 때문에 상대 거리 역시 목표한 적정 차간 거리에 도달하지 못하고 차량과 전방 차량간의 거리가 오히려 멀어질 수 있다.
이에 본 발명은 감속 제어 중 전방 차량의 이동 거리를 함께 고려하여 변속단 결정을 위한 목표 위치를 산출함으로써 과도한 다운시프트를 방지하면서 전방차량을 추종할 수 있다.
또한, 본 발명은 전방 차량이 가속 또는 감속 시에도 실시간으로 전방 차량의 속도를 반영하여 새로운 목표 위치를 선정할 수 있기 때문에 가속 시에는 제어 해제 또는 감속 시에는 추가 다운시프트를 통해 전방 차량 추종에 유리한 변속단으로 조기 변속이 가능하다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.
도 10을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.
예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

Claims (20)

  1. 차량의 타력 주행이 시작되면 차량 및 전방 차량의 정보에 기초하여 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 판단부;
    상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정되면, 상기 전방 차량의 위치, 상기 전방 차량의 속도, 및 상기 전방 차량의 이동 거리를 기준으로 목표 속도 및 목표 거리를 연산하는 연산부;
    각 변속단별 감속도 프로파일을 구성하여 상기 연산된 목표 속도 및 목표 거리 기반의 최종 변속단을 결정하는 변속단 결정부; 및
    상기 최종 변속단을 기준으로 변속 제어를 수행하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리, 상기 차량의 속도가 기준 조건을 만족하는 경우에 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리가 최소 기준 거리를 초과하고 최대 기준 거리 미만인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량의 속도가 상기 전방 차량의 속도에 설정치를 더한 값을 초과하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리가 최소 기준 거리를 초과하고 최대 기준 거리 미만이고, 상기 차량의 속도가 상기 전방 차량의 속도에 설정치를 더한 값을 초과하면, 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 전방 차량의 속도에 임계치를 더하여 상기 목표 속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 임계치는,
    기 설정된 최저 임계 속도와 최고 임계 속도 사이의 값이고, 상기 전방 차량의 속도 변화에 따라 가변하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리에서 오프셋 거리를 차감한 값과 상기 전방 차량이 일정 시간 동안 이동한 거리를 합산하여 상기 목표 거리를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 오프셋 거리는,
    상기 전방 차량의 속도 기준의 차간 유지거리로 설정된 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 상대 속도가 기준속도 미만인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 상대 속도가 기준속도 미만이면,
    전방 차량 기반 감속도 추종 제어 수행을 해제하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속단 결정부는,
    상기 목표 거리 기반의 목표 위치를 확인하고, 상기 각 변속단별 감속도 프로파일 중 상기 목표 위치에서 상기 목표 속도를 수렴하는 변속단을 최종 변속단으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  13. 차량의 타력 주행이 시작되면 차량 및 전방 차량의 정보에 기초하여 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계;
    상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정되면, 상기 전방 차량의 위치, 상기 전방 차량의 속도, 및 상기 전방 차량의 이동 거리를 기준으로 목표 속도 및 목표 거리를 연산하는 단계;
    각 변속단별 감속도 프로파일을 구성하여 상기 연산된 목표 속도 및 목표 거리 기반의 최종 변속단을 결정하는 단계; 및
    상기 최종 변속단을 기준으로 변속 제어를 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리, 상기 차량의 속도가 기준 조건을 만족하는 경우에 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행하는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계는,
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리가 최소 기준 거리를 초과하고 최대 기준 거리 미만인지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 전방 차량 기반 감속도 추종 제어를 수행할 지에 대해 결정하는 단계는,
    상기 차량의 속도가 상기 전방 차량의 속도에 설정치를 더한 값을 초과하는지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 연산하는 단계는,
    상기 전방 차량의 속도에 임계치를 더하여 상기 목표 속도를 연산하는 단계 및
    상기 차량과 상기 전방 차량 간 거리에서 오프셋 거리를 차감한 값과 상기 전방 차량이 일정 시간 동안 이동한 거리를 합산하여 상기 목표 거리를 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 임계치는,
    기 설정된 최저 임계 속도와 최고 임계 속도 사이의 값이고, 상기 전방 차량의 속도 변화에 따라 가변하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 오프셋 거리는,
    상기 전방 차량의 속도 기준의 차간 유지거리로 설정된 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  20. 청구항 13에 있어서,
    상기 최종 변속단을 결정하는 단계는,
    상기 목표 거리 기반의 목표 위치를 확인하고, 상기 각 변속단별 감속도 프로파일 중 상기 목표 위치에서 상기 목표 속도를 수렴하는 변속단을 최종 변속단으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
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