KR20220020885A - 예측 차량 제어를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20220020885A
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한스 피터 기겔
다비드 렘머러
요하네스 야니-루이그
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아페엘 리스트 게엠바흐
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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛을 가진 디바이스에 관한 것이고, 상기 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛은 차량에 대해 지정된 목표 동력 프로파일 곡선(213)을 확인하고, 목표 동력 프로파일 곡선(213)에 대한 허용 오차 범위(211)를 결정하고(상기 허용 오차 범위(211)는 상한선(215) 및 하한선(217)에 의해 제한됨), 지정된 시간 예측 창(229)에 대한 차량의 현재 설정에서 차량의 동력 전개를 추정함으로써, 향후에 예상되는 차량의 동력에 대한 예상 특성 곡선(219)을 결정하며, 그리고 예상 특성 곡선(219)이 시간 예측 창(229) 내에서 허용 오차 범위(211)의 상한선(215) 및 하한선(217) 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 차량의 설정을 수정하기 위해 운전자 모델에 의해 제공되는 제어 명령(315, 319)을 가능하게 하도록 구성된다.

Description

예측 차량 제어를 위한 방법 및 장치
본 발명은 차량을 제어하는 운전자 모델을 동작시키는 방법, 차량을 제어하는 운전자 모델을 동작시키는 제어 디바이스, 차량에 대한 시운전(test run)을 수행하는 제어 디바이스의 사용 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
특히, 차량 시운전을 수행하기 위해, 지정 차량 속도 요건에 따라 차량이 동작된다. 따라서 차량 속도 요건은 차량의 작동, 예를 들어 오염 물질 배출이 평가되는 기준에 따라 독립 변수 역할을 한다.
선행 기술에는 운전자 모델, 즉 차량을 운전할 때 운전자의 행동을 시뮬레이션하고, 현재 차량 속도 요건과 현재 차량 속도 사이의 차이를 계산하는 수학적 모델이 설명된다. 이러한 운전자 모델은, 예를 들어, PI 제어기를 사용하여 현재 차량 속도 요건과 현재 차량 속도 사이의 계산된 차이를 최소화하려고 시도한다. 그러한 운전자 모델은 차량을 운전할 때 인간 운전자의 행동을 제한된 정도로만 시뮬레이션하는 현재의 차량 속도 요건에만 지향된 각각의 차량의 동작으로 이어진다.
특히, 현재의 차량 속도 요건에만 지향되는 운전자 모델에 의한 차량의 제어는 빈번한 가속 및 감속 프로세스를 초래하여 결국 인간 운전자에 의한 동작에 비해 더 높은 연료 소비를 초래하고, 결과적으로 오염 물질 배출이 증가한다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 적어도 부분적으로 해결하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 최대한 연료 효율 또는 배출 효율을 가능하게 하는 운전자 모델을 사용하여 차량의 동작을 가능하게 하는 것이다.
상기의 목적은 청구범위를 통해 달성된다. 특히, 상기의 목적은 독립항의 각 청구 대상에 따른 방법, 제어 디바이스 및 컴퓨터 프로그램 제품을 통해 달성된다.
본 발명의 추가 이점은 종속항, 설명 및 도면으로부터 발생한다. 당연히, 본 방법과 관련하여 설명된 특징 및 세부 사항은 또한 본 발명에 따른 제어 디바이스와 관련하여 적용되며 그 반대의 경우도 마찬가지이므로, 개시 내용과 관련하여 본 발명의 개별 관점에 대해 상호 참조가 이루어지거나, 항상 이루어질 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 따라서, 차량을 제어하는 운전자 모델을 동작시키는 방법이 제시된다. 본 발명에 따른 방법은 차량에 대해 지정된 목표 동력 프로파일 곡선을 확인하는 단계, 목표 동력 프로파일 곡선에 대한 허용 오차 범위를 결정하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 허용 오차 범위는 상한선 및 하한선에 의해 제한되며, 상기 상한선은 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일에 지정된 상한 허용 오차 값을 더한 값에 기초하여 결정되며, 상기 하한선은 상기 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일에 지정된 하한 허용 오차 값을 뺀 값에 기초하여 결정된다. 본 발명에 따른 방법은 지정된 시간 길이를 갖는 예측 창에 대한 차량의 현재 설정에서 차량의 동력 전개를 추정함으로써, 향후에 예상되는 차량의 동력에 대한 예상 특성 곡선을 결정하는 단계 및 상기 예상 특성 곡선이 시간 예측 창 내에서 상기 허용 오차 범위의 상한선 및 하한선 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 상기 차량의 설정을 변경하기 위해 운전자 모델에 의해 제어 명령을 가능하게 하는 단계를 더욱 포함한다.
테스트 벤치 및/또는 차량에서 본 발명과 관련하여 운전자 모델을 사용할 때 특히 차량의 속도가 고려된다. 이 목적을 위해, 수행될 테스트 사이클에 의존하여 목표 속도가 지정되며, 상기 목표 속도는 시간에 따라 변화하고 이로써 목표 속도 프로파일로서도 설명될 수 있다. 테스트 사이클을 완료하기 위해 차량의 속도는 그의 가속 페달 및 그의 브레이크 페달에 의해 제어된다. 테스트 동작에서와 같이, 가속페달의 동작은 실제 속도를 정량적인 방식으로 증가시키는 역할을 하고, 브레이크 페달의 동작은 그에 상응하게 실제 속도를 정량적인 방식으로 감소시킨다. 그러한 속도 제어를 수행할 때, 속도선 형태의 실제 속도 프로파일은 가능한 한 정확하게 목표 속도의 프로파일을 따라야 한다. 특히, 편차 제한은 예를 들어 초과될 수 없는 목표 속도로부터의 최대 편차를 나타내는, 하한선 및 상한선의 형태로 지정된다. 그러므로, 목표 속도의 프로파일과 실제 속도의 프로파일은 일치하지 않지만 서로 상이하다. 두 프로파일 간의 차이는 제어 기능 및/또는 운전자 모델의 품질에 의존하여 크기가 변화된다.
본 개시내용의 맥락 내에서, "제어하는 것" 용어는 제어 또는 규제 프로세스를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시내용의 맥락 내에서, "제어 명령을 가능하게 하는 것"은 생성된 제어 명령, 예를 들어 브레이크 페달의 동작을 통해 차량의 설정 변경이 허용되고 이에 따라 구현되는 프로세스를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, "제어 명령을 가능하게 하는 것"은 운전자에 의한 구현을 위해, 출력 유닛, 예를 들어 디스플레이 및/또는 확성기 상의 제어 명령의 출력을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시내용의 맥락 내에서, "목표 동력 프로파일 곡선"은 차량에 의해 제공될 운전 성능의 지정 시퀀스, 예를 들어 차량 속도, 엔진 출력, 제동력, 가속 및/또는 감속을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 목표 동력 프로파일 곡선은 특히 제1 축에 시간을 표시하고 제2 축에 운전 성능을 표시하는 다이어그램에 제공된다.
본 개시내용의 맥락 내에서, "허용 오차 범위"는 각각의 목표 동력 프로파일 곡선에 비례하여 변하는 값 범위를 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 이는 상한선에 의해 위쪽으로 제한되고 하한선에 의해 아래쪽으로 제한된다. 특히, 상한선 및 하한선은 이에 따라 정의된 시간 편차 또는 "오프셋", 및 목표 동력 프로파일 곡선으로부터의 속도 종속 편차 또는 "오프셋"을 추적한다. 허용 오차 값은 예를 들어 각 차량의 사용자에 의해 지정될 수 있다. 특히, 제1 허용 오차 값은 상한선에 대해 지정될 수 있고, 제2 한계 값은 하한선에 대해 지정될 수 있다. 당연하게, 제1 허용 오차 값 및 제2 허용 오차 값은 동일한 양이라는 것도 생각할 수 있다.
본 개시내용의 맥락 내에서, "예상 특성 곡선"은 향후에 예상되는 파워 또는 각 차량의 "예측 동작"을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예상 특성 곡선은, 정된 시간 길이를 갖는 예측 창에 대한 차량의 현재 설정에서 차량의 동력 전개를 추정함으로써 결정된다. 이는, 지정된 예측 창 내에서, 즉 예를 들어 2 초 내지 20 초, 바람직하게는 2 초 내지 10 초, 더 바람직하게는 2 초 내지 5 초, 특히나 바람직하게는 4 초의 지정된 길이를 갖는 시간 창 내에서, 차량의 동력 전개가 적어도 하나의 현재 동력 값과 옵션으로 과거에 결정된 차량의 이력 동력 값으로부터 예측 또는 결정됨을 의미한다. 차량의 동력 전개가 실질적으로 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일에 해당하기 때문에, 일반적으로 예상 특성 곡선의 원점은 허용 오차 범위 내에 있고, 즉 하한선과 상한선 사이에 있다. 특히, 차량의 동력 전개는 목표 동력 프로파일 곡선과 중첩된다.
본 개시내용의 맥락 내에서, "차량의 설정"은 차량의 구성, 예를 들어 지정된 페달 위치로 차량의 동작을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 방법은 특히 차량에 대한 시운전이 부분적으로 자동으로 수행되도록 하는 역할을 하며, 선택된 제어 명령은 차량이 운전자에 의해 제어되도록 운전자 모델에 의해 선택적으로 가능해지거나 지정된다.
특히, 본 방법은 차량에 대한 시운전이 부분적으로 자동으로 수행되도록 하는 역할을 하며, 선택된 제어 명령은 차량이 차량 제어 디바이스에 의해 제어되도록 운전자 모델에 의해 선택적으로 가능해진다.
본 방법은 차량을 제어하는 과정에서 향후 차량의 동작 및 향후 제공될 운전 성능이 포함되는 허용 오차 범위에 기초한다. 이에 따라서, 본 발명에 따른 허용 오차 범위는 차량의 "예측" 제어를 허용하며, 짧은 시간 간격 내에, 예를 들어 1 초 이내에 구현되어야 하는 반대되는 제어 명령들, 예를 들어 가속 및 제동의 발생이 감소된다. 이에 따라서, 본 방법은 연료 소비 및 오염 물질 배출과 관련하여 차량의 특히 매끄럽고 결과적으로 효율적인 동작을 가능하게 한다.
특히, 테스트 사이클의 경우에서, 예를 들어 테스트 벤치 실행 또는 실제 동작에서 배출을 측정하기 위한 테스트, 목표 동력 프로파일 곡선, 즉 지정된 시간 창에 걸친 차량에 의해 수행될 운전 성능의 프로파일이 지정되기 때문에, 향후에 수행될 각 운전 성능은 시간 창 내에서 현재 시간과 관련하여 항상 알려져 있다.
본 방법에 따르면, 각각의 목표 동력 프로파일 곡선의 작은 변화에 반응하여 제어 명령의 생성으로 인한 빈번한 교정 절차를 피하기 위해, 각 차량의 현재 운전 성능을 변경하기 위한 제어 명령은, 차량의 예상 특성 곡선이 예를 들어 그 상한선 및/또는 하한선에서 목표 동력 프로파일 곡선의 허용 오차 범위와 교차하는 경우에만 가능해진다. 이에 따라, 지정된 구간 또는 지정된 시간 길이를 갖는 예측 창에 기초하여 "예측 수평"이 사용되며, 상기 예측 수평 내에서 예상 특성 곡선과 허용 오차 범위 사이의 교차 지점의 발생이 제어 명령을 가능하게 한다. 이는 특히, 예상 특성 곡선 및 허용 오차 범위가 예측 창 내에서 교차하지 않는 경우, 차량의 현재 설정이 유지됨을 의미한다.
당연하게, 본 발명에 따른 예측 창의 구간 또는 길이는 차량에 의해 현재 제공되거나 제공될 운전 성능에 의존하여 지정된 수학적 관계에 따라 변화할 수 있다.
본 발명에 따른 예측 창은 동적으로, 즉 특히나 시간 또는 "온라인"에 걸쳐 연속적으로 업데이트될 수 있다. 이는, 예측 창이 또한 각각의 목표 동력 프로파일 곡선을 따를 때 현재 시간과 함께 시간 축을 따라 이동함을 의미한다. 이에 따라서 예측 창은 항상 현재 시간으로부터 또는 지정된 구간에서의 과거 시간부터 향후의 해당 시간까지 연장된다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 예측 창은 가변 구간 또는 시간 길이를 가진다. 예측 창의 시간 길이는 예를 들어 차량의 상태에 의존하여, 특히 차량의 현재 속도에 의존하여 선택될 수 있다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 예상 특성 곡선이 상한선과 교차하는 경우에 각 차량의 설정을 변경함은 차량의 동력 출력을 감소시키는 제1 제어 명령을 가능하게 함을 포함하며, 그리고 예상 특성 곡선이 하한선과 교차하는 경우에 차량의 설정을 변경함은 차량의 동력 출력을 증가시키는 제2 제어 명령을 가능하게 함을 포함한다.
현재 예상 특성 곡선이 각 예측 창 내에서 각 하한선과 교차하는 경우에 각 차량의 동력 출력을 증가시킴으로써, 또는 예상 특성 곡선이 예측 창 내의 각 상한선과 교차하는 경우에 차량의 동력 출력을 감소시킴으로써, 차량의 동력 출력은 항상 본 발명에 따른 허용 오차 범위 내에서 유지된다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 각 제1 제어 명령은 각 차량의 제동 시스템을 활성화하고 그리고/또는 운전 동력 출력을 감소시키며, 그리고 각 제2 제어 명령은 현재 동력 출력에 비해 높은 동력 출력을 제공하도록 차량의 구동 시스템을 구성한다.
예를 들어, 차량의 제동 시스템을 활성화시키기 위해, 그리고/또는 예를 들어 가속 페달을 "완화(easing off)" 함으로써, 구동 시스템의 동력 출력을 감소시키기 위해, 또는 차량의 구동 시스템의 동력 출력을 증가시키기 위해, 각 제어 명령을 가능하게 함은 운전자 또는 차량 제어 디바이스가 본 방법에 따라 차량을 특히 효율적으로 동작하도록 차량의 설정을 변경하는 것을 가능하게 한다. 이는 특히, 본 방법에 따라 필요한 이들 제어 명령만이 가능해진다는 것을 의미한다. 특히, 있을 수 있는 경우와 같이, 본 방법에 따라 필요하지 않은 제어 명령은 차단되거나 불가능해진다.
제어 명령을 가능하게 하기 위해, 페달 제어 디바이스는 차단 또는 불가능한 모드로부터 가능 모드로 스위칭될 수 있다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 차량의 가속 페달 및 브레이크 페달은 각 차량의 제동 시스템을 활성화시키는 제1 제어 명령과, 현재 동력 출력에 비해 높은 동력 출력을 제공하도록 차량의 구동 시스템을 구성하는 제2 제어 명령 사이에서 변경이 일어나도록 제로 위치에 있어야 한다.
반대 효과들, 예를 들어 가속 및 제동을 갖는 2 개의 제어 명령들 사이의 차량의 각 페달 또는 입력 수단의 제로 위치를 지정함으로써, 불필요하게 빈번한 차량 설정 변경이 방지될 수 있다. 이를 위해, 동력 출력을 증가시키기 위한 각 제2 제어 명령들은 예를 들어 브레이크 페달이 제1 제어 명령에 따른 마지막 활성화 이후에 제로 위치에 있지 않은 경우 차단될 수 있다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 본 발명에 따른 예상 특성 곡선이 상한선 및 하한선 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 예상 특성 곡선과 상한선 또는 하한선과의 교차 지점과 현재 시간 사이의 시간 간격에 의존하여 변화하는 가중치 인자가 결정된다.
각 예측 창 내에 여러 개의 교차 지점이 발생되는 경우에, 우선 순위가 지정될 교차 지점은, 예상 특성 곡선과 상한선 또는 하한선과의 교차 지점과 현재 시간 사이의 시간 간격에 의존하여 변화하는 가중치 인자에 의해 식별될 수 있다. 이를 위해, 있을 수 있는 경우와 같이, 예를 들어 현재 시간에 가장 가깝게 발생하는 교차 지점은 높은 우선 순위가 매겨지고, 현재 시간으로부터 특히나 멀게 떨어진 교차 지점은 낮은 우선 순위가 매겨지고, 그 결과 본 방법에 따른 제어 명령을 가능하게 하기 위해, 높은 우선 순위 교차 지점이 먼저 사용되거나, 낮은 우선 순위 교차 지점 이전에 사용된다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 각 예상 특성 곡선은 현재 시간으로부터 시작하여 지정된 시간 창 내에서 차량의 이력 동력 데이터에 기초하여 결정되고, 예상 특성 곡선은 동력 출력 및/또는 차량의 가속 값이 예측 창 내에서 일정하게 유지된다는 가정하에 결정된다.
차량의 동작은, 예를 들어 현재 시간 이전의 몇 초, 바람직하게는 5 초, 보다 바람직하게는 4 초, 특히나 바람직하게는 0.2 초에서 현재 시간 까지의 범위에 걸쳐 연장된 결정 창에서 얻어진 이력 동력 데이터를 사용하여 신뢰할 수 있게 추정될 수 있다. 차량의 또는 차량 구동 시스템의 동력 출력, 차량의 양의 또는 음의 가속도, 차량의 또는 차량 구동 시스템의 토크 출력 및/또는 차량의 이동 패턴을 결정하기 위한 임의의 다른 기술적으로 적합한 파라미터는 이에 따라 예상 특성 곡선을 추정하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 예측 창(prediction window)은 연속적으로 업데이트되고, 예측 창 내에서, 제1 체킹 단계에서는 예상 특성 곡선이 상한선과 교차하는지 여부가 연속적으로 체크되고, 제2 체킹 단계에서는 예상 특성 곡선이 하한선과 교차하는지 여부가 연속적으로 체크된다.
예상 특성 곡선이 상한선과 교차하는지 여부가 체크되는 제1 체킹 단계 및 예상 특성 곡선이 하한선과 교차하는지 여부가 체크되는 제2 체킹 단계에 의해서, 차량을 감속시키기 위한 제1 제어 명령을 가능하게 하거나, 동력 출력을 증가시키기 위한 제2 제어 명령을 가능하게 하는 절차는 서로 독립적으로 수행될 수 있다. 그러므로, 해당 액추에이터, 예를 들어, 가속 페달 또는 브레이크 페달은 서로 독립적으로 동작될 수 있고, 즉 또한 동시에 동작될 수 있다.
특히, 있을 수 있는 경우와 같이, 차량을 감속시키기 위한 제1 제어 명령을 가능하게 하는 절차는 우선적으로 수행되고, 그 결과 예를 들어 차량을 감속시키기 위한 제1 제어 명령 및 차량의 구동 시스템의 동력 출력을 증가시키기 위한 제2 제어 명령이 가능한 경우, 제1 제어 명령만이 실제로 가능해진다.
또한, 있을 수 있는 경우와 같이, 각 제1 체킹 단계에서, 목표 동력 프로파일 곡선을 통해 지정된 향후 동력 요건이 연속적으로 예측 창 내에서 제로 값에 접근하는지 여부가 추가로 체크되고, 목표 동력 프로파일 곡선을 통해 지정된 향후 동력 요건이 연속적으로 예측 창 내에서 제로 값에 접근하는 경우에, 지정된 절차에 따라 차량을 정지시키는 제어 명령이 가능해진다.
불필요한 동력 출력을 피하기 위하여, 차량을 정지시키는 지정된 절차가 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 목적을 위해 일련의 제동 활동 및/또는 회복이 제공될 수 있다. 그러한 절차의 개시에 대해 적합한 운전 상황을 인식하기 위하여, 본 발명에 따른 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일이 특히나 평가될 수 있고, 그 결과 지정된 구간에 대해, 특히 본 발명에 따른 예측 창의 구간에 대해 현재 시간으로부터 목표 동력 프로파일 곡선의 각 값이 연속적으로 감소하는 경우, 절차가 활성화된다.
제2 관점에 따라서, 본 발명은 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛을 갖는 제어 디바이스에 관한 것이다. 컴퓨팅 유닛은 차량에 대해 지정된 목표 동력 프로파일 곡선을 확인하는 제1 확인 모듈, 목표 동력 프로파일 곡선에 대한 허용 오차 범위를 결정하는 제1 결정 모듈(허용 오차 범위는 상한선 및 하한선에 의해 제한됨), 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일에 지정된 상한 허용 오차 값을 더한 값에 기초하여 상한선을 확인하는 제2 확인 모듈, 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일에 지정된 하한 허용 오차 값을 뺀 값에 기초하여 하한선을 확인하는 제3 확인 모듈, 지정된 시간 예측 창에 대한 차량의 현재 설정에서 차량의 동력 전개를 추정함으로써, 향후에 예상되는 차량의 동력에 대한 예상 특성 곡선을 결정하는 제2 결정 모듈, 및 예상 특성 곡선이 시간 예측 창 내에서 허용 오차 범위의 상한선 및 하한선 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 차량의 설정을 수정하기 위해 운전자 모델에 의해 제공되는 제어 명령을 가능하게 하는 인에이블링 모듈을 적어도 포함한다.
이로써, 본 발명에 따른 제어 디바이스는 본 발명에 따른 방법과 관련하여 상세하게 설명된 것과 동일한 이점을 제공한다.
제3 관점에 따라서, 본 발명은 차량에 대한 시운전을 수행하기 위한 본 제어 디바이스의 사용에 관한 것이다.
제4 관점에 따라서, 본 발명은 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 본 방법의 모든 단계를 수행하도록 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
컴퓨터 프로그램 제품은 JAVA 또는 C++과 같은 임의의 적절한 프로그래밍 언어로 컴퓨터 판독 가능 명령어 코드로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 데이터 디스크, 이동식 드라이브, 휘발성 또는 비휘발성 저장 수단과 같은 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장되거나 내장 저장 수단/프로세서에 저장될 수 있다. 명령어 코드는 원하는 기능이 수행되는 방식으로 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 디바이스, 예를 들어 조절 또는 제어 디바이스를 프로그래밍할 수 있다. 더욱이, 컴퓨터 프로그램 제품은 필요에 따라 사용자가 다운로드할 수 있는 인터넷과 같은 네트워크에서 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 프로그램, 즉, 소프트웨어뿐만 아니라 하나 이상의 특수 전자 회로, 예를 들어, 하드웨어에 의해, 또는 임의의 하이브리드 형태, 즉, 소프트웨어 구성요소 및 하드웨어 구성요소에 의해 실현될 수 있다.
본 발명을 개선하기 위한 추가 조치는 도면에 개략적으로 나타낸 본 발명의 다양한 예시적인 실시예의 다음 설명에서 설명된다. 청구항, 발명의 상세한 설명 또는 도면으로 인한 모든 특징 및/또는 이점은 구성적 세부사항 및 공간적 배열을 포함하여 그 자체로 그리고 다양한 조합으로 본 발명에 필수적일 수 있다.
각 경우에 대해 개략적으로:
도 1은 본 발명에 따른 방법의 가능한 실시예의 시퀀스를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 가능한 실시예에 따른 예측 창 내의 예상 특성 곡선을 갖는 목표 동력 프로파일 곡선에 대한 허용 오차 범위의 시각화를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 가능한 실시예에 따른 인에이블링 절차(enabling procedure)의 시퀀스를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 제어 디바이스의 가능한 실시예의 도면을 도시한다.
도 1은 설정될 차량의 동력으로서 차량 속도(113)를 설정하기 위한 본 발명에 따른 방법의 가능한 실시예의 시퀀스(100)를 개략적인 형태로 도시한다.
제1 단계(101)에서, 목표 속도 사양(103)의 프로파일에 대한 허용 오차 범위의 상한선(109) 및 하한선(111)은 입력 변수, 현재 목표 속도 사양(103), 허용 오차 시간(105) 및 허용 오차 값 또는 허용 오차 속도(107)에 기초하여 결정된다.
특히, 있을 수 있는 경우와 같이, 허용 오차 범위는 목표 속도 사양(103)의 각 시간 "t"에 대해 결정되고, 다음과 같이 적용된다:
Figure pct00001
Figure pct00002
이에 따라 "Δt" 및 "Δv"는 지정된 파라미터이다. 파라미터 "v"는 운전 성능, 예를 들어, 차량의 현재 속도(113)에 해당하고, "t"는 시간, 특히 [초] 단위 시간에 해당하고, "Vtol, lower(t)"는 "t" 지점에서 하한선(111)의 값에 해당하고, "Vtol, upper(t)"는 지점 "t"에서 상한선(109)의 값에 대응한다.
특히, 허용 오차 범위는, 각 경우에 "t", "t+1", "t+2", "t+3" 및 "t+4" 지점에서 "Vtol, lower(t)" 및 "Vtol, upper(t)"에 대한 값을 포함하는 5 차원 벡터에 기초하여 결정될 수 있고, 여기서 이들의 입력 변수는 "t", "t+1", "t+2", "t+3", "t+4" 및 "t+6" 지점에서의 목표 동력 프로파일 값뿐만 아니라 파라미터 "Δt" 및 "Δv"를 포함한다. 따라서 "Δt"는 "2"의 최대 값으로 제한될 수 있다. 특히, "t+4" 지점에서 "Vtol, lower(t)" 및 "Vtol, upper(t)"에 대한 각각의 값은 목표 동력 프로파일 값, 예를 들어 "t+6" 지점에서의 목표 속도 프로파일 값에 기초하여 계산될 수 있다.
제2 단계(115)에서는 현재 차량 속도(113) 및 목표 속도 사양(103)도 포함하여 단계(101)에서 결정된 하한선(111)의 프로파일(217) 및 단계(101)에서 결정된 상한선(109)의 프로파일(215)에 기초하여, 예상 특성 곡선이 허용 오차 시간(105) 내에서 또는 허용 오차 시간(105)에 대응하는 예측 창 내에서 하한선(111) 또는 상한선(109)과 교차하는지 여부를 판단된다.
현재 차량 속도(113)에 기초하여 결정된 예상 특성 곡선이 허용 오차 시간(105) 내에서 하한선(111)과 교차하는 경우, 차량을 가속하기 위한 제1 제어 명령(315)이 가능해진다.
현재 차량 속도(113)에 기초하여 결정된 예상 특성 곡선이 허용 오차 시간(105) 내에서 하한선(111)과 교차하는 경우, 차량을 감속하기 위한 제2 제어 명령(319)이 가능해진다.
있을 수 있는 경우와 같이, 브레이크 동작 동안, 브레이크 페달 값이 향후에 지정된 시간 창 내에 "0" 값에 도달하거나 브레이크 페달이 해제되어 제동 후 가속이 발생되는 경우, 브레이크 페달은 지정된 브레이크 페달 프로파일과 관련하여 조기에 해제된다. 이에 의해 차량의 현재 속도가 가속 전 상한선(109)의 값 미만인 즉시 브레이크 페달 또는 대응하는 브레이크가 해제될 수 있다. 이에 따라서, 가속을 위한 제어 명령이 조기에, 즉 지정된 운전 프로파일에 따라 지정된 가속 시간 전에 제공될 수 있고, 그 결과 소위 "언더슈트(undershoots)"가 방지될 수 있다.
도 2는 가로 좌표(201)에 [초] 단위의 시간이 표시되고 첫번째 세로 좌표(203)에 [Km/h] 단위의 차량 속도가 표시되는 다이어그램(200)을 도시한다.
도 2는 또한 가로 좌표(201), 두번째 세로 좌표(207)에 표시된 [%] 단위의 브레이크 페달 위치 및 세번째 세로 좌표(209)에 표시된 [%] 단위의 가속 페달 위치를 나타내는 다이어그램(205)을 도시한다.
다이어그램(200)에서, 예를 들어 목표 속도 프로파일 곡선일 수 있고 상한선(215) 및 하한선(217)에 의해 제한되는 목표 동력 프로파일 곡선(213)에 대략 평행하게 이어지는 허용 범위(211)가 도시된다.
목표 동력 프로파일 곡선(213)은 예를 들어 테스트를 통해, 특히 차량 배출을 측정하기 위한 테스트를 통해 지정된다. 이에 따라서, 목표 동력 프로파일 곡선(213)의 각각의 값은 현재 시간(t0) 전후로 알려져 있다.
46 초의 현재 시간 t0부터 시작하여 교차 지점(221)에서 하한선(217)과 교차하는 예상 특성 곡선(219)이 도시된다. 과거 차량 속도에 대한 실제 값에 기초하여 예상 특성 곡선(219)의 이력 값은 현재 시간 t0 이전에 속도선(223)으로 표시된다. 이는 제어의 정확도에 의존하여 목표 동력 프로파일 곡선(213)과 다소 상이하다. 다이어그램(200)에 도시된 바와 같이, 속도선(223)은 34.5 초 내지 42.7 초의 간격으로 목표 동력 프로파일 곡선(213) 아래 또는 위에 있고 42.7 초 내지 47.8 초의 간격으로 목표 동력 프로파일 곡선(213) 위에 있다.
다이어그램(205)은 브레이크 페달 위치의 프로파일(225) 및 가속 페달 위치(227)의 프로파일을 도시한다. 브레이크 페달은 31 초부터 시간 35.4 초까지 표시된 간격의 시작에서 다양한 힘으로 동작된다. 그 이후에, 브레이크 페달은 더 이상 작동되지 않는다. 가속 페달 위치(227)는 31 초 내지 46 초까지 표시된 간격에서 0%에 위치하며, 46 초에 있는 시간 t0에서 동작된다. 이 경우, 목표 동력 프로파일 곡선(213)이 시간 34.5 초까지 떨어지고 속도선(223)은 목표 동력 프로파일 곡선(213) 위에 있기 때문에, 이 간격 동안 브레이크 페달은 차량 운전자에 의해 7% 이상의 값으로 동작되었다. 34.5 초의 시간에서 속도선(223)은 목표 동력 프로파일 곡선(213)에 대응하고, 운전자는 35.4 초 시간에서 브레이크 페달이 완전히 해제될 때까지 브레이크 페달의 동작을 완화했다. 이 시간부터, 브레이크 페달도 가속 페달도 동작되지 않았고 속도선(223)은 현재 시간 t0(46 초)까지 꾸준히 감소되었다.
게다가, 예상 특성 곡선(219)의 이력 값은 속도선(223)으로 표시된 바와 같이, 시간 t0까지 하한선(217)과 교차하지 않았기 때문에, 가속 페달 위치(227)를 변경하라는 제어 명령은 가능해지지 않고, 그 결과 가속 페달 위치(227)는 시간 t0까지 변경되지 않았다.
이 경우, 교차 지점(221)에 의해 표시된 바와 같이, 차량의 현재 설정을 유지하면서 시간 t0(46초) 향후 4초를 통해 시간 50초까지 연장되는 예측 시간 창(229) 내에서, 예상 특성 곡선(219)은 하한선(217)과 교차할 것이다. 교차 지점(221)의 발생으로 인해, 가속 페달 위치(227)를 변경하라는 제어명령은 가능해지고, 그 결과 가속 페달을 동작하라는 해당 지시가 디스플레이 상에서 운전자에게 출력되고 운전자는 허용 오차 범위 내에서 차량을 유지하기 위해 차량을 가속한다.
당연하게, 제어 명령은 또한, 그에 따라 가속 페달을 동작시키거나 가속 페달의 동작을 시뮬레이션하는 차량 제어 장치에 제어 명령이 전달되는 방식으로 가능해질 수도 있다.
도 3은 제어 명령, 예를 들어 도 2에 따른 가속 페달을 동작시키는 제어 명령을 가능하게 하는 절차의 상세한 시퀀스(300)를 도시한다.
추정 단계(303)에서, 향후 차량 속도(301)의 예상 특성 곡선(305)은 파라미터 현재 차량 속도(301)로부터 시작하여 결정된다. 이를 위해, 예상 특성 곡선(305)은 현재 시간 t0로부터 시작하여 지정된 값, 예를 들어 지난 0.2 초까지 시간 창에 걸쳐 추정된다. 대안으로, 차량 모델은 예상 특성 곡선을 계산하기 위해 사용될 수 있다.
제1 체킹 단계(313)에서, 목표 동력 프로파일 곡선(311)의 허용 오차 범위의 하한선은 하한 허용 오차 값(307) 및 목표 동력 프로파일 곡선(311)에 기초하여 결정된다. 추정 단계(303)에서 결정된 예상 특성 곡선(305)에 기초하여 이것이 예측 창 내에서 하한선과 교차하는지 여부가 체크된다. 예상 특성 곡선(305)이 하한선과 교차하는 경우, 차량을 가속하기 위한 제1 제어 명령(315)이 가능해진다.
제2 체킹 단계(317)에서, 목표 동력 프로파일 곡선(311)의 허용 오차 범위의 상한선은 상한 허용 오차 값(307) 및 목표 동력 프로파일 곡선(311)에 기초하여 결정된다. 추정 단계(303)에서 결정된 예상 특성 곡선(305)에 기초하여 이것이 예측 창 내에서 상한선과 교차하는지 여부가 체크된다. 예상 특성 곡선(305)이 상한선과 교차하는 경우, 차량을 감속하기 위한 제2 제어 명령(319)이 가능해진다. 여기에서는 일반적으로 하나의 제어 명령만 가능해지기 때문에 두 교차 지점 중 어느 것이 먼저 발생하는지 체크되고 먼저 일어난 교차 지점과 부합하는 제어 명령이 가능해진다.
본 발명에 따른 제어 디바이스(400)의 가능한 실시예는 도 4에 나타난다.
제어 디바이스(400)는 운전자 모델에 의해 시운전 동안 차량을 제어 또는 조정하는 역할을 한다.
제어 디바이스(400)는 컴퓨팅 유닛(401) 및 저장 수단(403)을 포함하며, 여기에는 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램이 저장된다.
컴퓨터 프로그램은, 제1 확인 모듈(405)에 의해 차량에 대해 지정된 목표 동력 프로파일 곡선을 확인하도록, 즉 예를 들어 저장 수단(403), 예를 들어 클라우드 서버로부터 목표 동력 프로파일 곡선을 로딩하도록, 그리고 제1 결정 모듈(407)에 의해 목표 동력 프로파일 곡선에 대한 허용 오차 범위를 결정하도록, 컴퓨팅 유닛(401)을 구성한다. 허용 오차 범위는 상한선 및 하한선에 의해 제한된다. 상한선은 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일에 지정된 상한 허용 오차 값을 더한 값에 기초하여 제2 확인 모듈(109)에 의해 컴퓨팅 유닛(401)으로 확인되고, 하한선은 목표 동력 프로파일 곡선의 프로파일에 지정된 하한 허용 오차 값을 뺀 값에 기초하여 제3 확인 모듈(411)에 의해 컴퓨팅 유닛(401)으로 확인된다.
향후에 예상되는 차량의 동력에 대한 예상 특성 곡선은 또한, 지정된 시간 예측 창에 대한 차량의 현재 설정에서 차량의 동력 전개를 추정함으로써, 제2 결정 모듈(413)에 의해, 컴퓨팅 유닛(401)으로 결정된다.
컴퓨팅 유닛(401)의 인에이블링 모듈(415)은, 예상 특성 곡선이 시간 예측 창 내의 허용 오차 범위의 상한선 및 하한선 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 차량의 설정을 변경하기 위해 운전자 모델에 의해 제공되는 제어 명령을 가능하게 한다.
예시된 실시예에 더하여, 본 발명은 추가적인 설계 원리를 허용한다. 이는, 본 발명이 도면을 참조하여 설명된 예시적인 실시예로 제한되는 것으로 간주되어서는 아니됨을 의미한다.
100 시퀀스 101 제1 단계
103 목표 속도 사양 105 허용 오차 시간
107 허용 오차 속도 109 상한선
111 하한선 113 차량 속도
200 다이어그램 201 가로 좌표
203 첫번째 세로 좌표 205 다이어그램
207 두번째 세로 좌표 209 세번째 세로 좌표
211 허용 오차 범위 213 목표 동력 프로파일 곡선
215 상한선 217 하한선
219 예상 특성 곡선 221 교차 지점
223 속도선 225 브레이크 페달 프로파일
227 가속 폐달 위치 229 예측 시간 창
300 시퀀스 301 차량 속도
303 추정 단계 305 예상 특성 곡선
307 상한 허용 오차 값 309 하한 허용 오차 값
311 목표 동력 프로파일 곡선 313 제1 체킹 단계
315 제1 제어 명령 317 제2 체킹 단계
319 제2 제어 명령 400 제어 디바이스
401 컴퓨팅 유닛 403 저장 수단
405 제1 확인 모듈 407 제1 결정 모듈
409 제2 확인 모듈 411 제3 확인 모듈
413 제2 결정 모듈 415 인에이블링 모듈

Claims (12)

  1. 차량을 제어하는 운전자 모델을 동작시키는 방법에 있어서,
    a) 상기 차량에 대해 지정된 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)을 확인하는 단계,
    b) 상기 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)에 대한 허용 오차 범위(211)를 결정하는 단계, 여기서 상기 허용 오차 범위(211)는 상한선(109, 215) 및 하한선(111, 217)에 의해 제한되며, 상기 상한선(109, 215)은 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)의 프로파일(225)에 지정된 상한 허용 오차 값(307)을 더한 값에 기초하여 결정되며, 상기 하한선(111, 217)은 상기 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)의 프로파일(225)에 지정된 하한 허용 오차 값(309)을 뺀 값에 기초하여 결정됨,
    c) 지정된 시간 길이를 갖는 예측 창(229)에 대한 차량의 현재 설정에서 상기 차량의 동력 전개를 추정함(303)으로써, 향후에 예상되는 차량의 동력에 대한 예상 특성 곡선(305)을 결정하는 단계, 및
    d) 상기 예상 특성 곡선(305)이 시간 예측 창(229) 내에서 상기 허용 오차 범위(211)의 상한선(109, 215) 및 하한선(111, 217) 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 상기 차량의 설정을 변경하기 위해 상기 운전자 모델에 의해 제어 명령(315, 319)을 가능하게 하는 단계를 포함하는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 예상 특성 곡선(305)이 상기 상한선(109, 215)과 교차하는 경우에 상기 차량의 설정을 변경함은 상기 차량의 동력 출력을 감소시키는 제1 제어 명령(315)을 가능하게 함을 포함하며, 그리고
    상기 예상 특성 곡선(305)이 상기 하한선(111, 217)과 교차하는 경우에 상기 차량의 설정을 변경함은 상기 차량의 동력 출력을 증가시키는 제2 제어 명령(319)을 가능하게 함을 포함하는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 제어 명령(315)은 상기 차량의 제동 시스템을 활성화하고 그리고/또는 운전 동력 출력을 감소시키며, 그리고
    상기 제2 제어 명령(319)은 현재 동력 출력에 비해 높은 농력 출력을 제공하도록 상기 차량의 구동 시스템을 구성하는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 차량의 가속 페달 및 브레이크 페달은 상기 제1 제어 명령(315)와 상기 제2 제어 명령(319) 사이의 변경이 가능하도록 제로 위치에 있어야 하는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예상 특성 곡선(305)이 상기 상한선(109, 215) 및 상기 하한선(111, 217) 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 상기 예상 특성 곡선(305)과 상기 상한선(109, 215) 또는 상기 하한선(111, 217)과의 교차 지점(221)과 현재 시간(t0) 사이의 시간 간격에 의존하여 변화하는 가중치 인자가 결정되고,
    제어 명령(315, 319)을 가능하게 하는데 사용되는 교차 지점(221)의 우선 순위는 상기 가중치 인자에 기초하여 결정되는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예상 특성 곡선(305)은 현재 시간(t0)으로부터 시작하여 지정된 시간 창 내에서 상기 차량의 이력 동력 데이터에 기초하여 결정되고,
    상기 예상 특성 곡선(305)은 동력 출력 및/또는 상기 차량의 가속 값이 상기 예측 창 내에서 일정하게 유지된다는 가정하에 결정되는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예측 창(229)은 연속적으로 업데이트되고,
    상기 예측 창(229) 내에서, 제1 체킹 단계(313)에서는 상기 예상 특성 곡선 (305)이 상기 상한선(109, 215)과 교차하는지 여부가 연속적으로 체크되고, 제2 체킹 단계(317)에서는 상기 예상 특성 곡선(209, 305)이 상기 하한선(111, 217)과 교차하는지 여부가 연속적으로 체크되는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 체킹 단계(313)에서는 상기 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)을 통해 지정된 향후 동력 요건이 상기 예측 창(229) 내에서 제로 값에 연속적으로 접근하는지 여부를 추가로 체크되며, 그리고 상기 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)을 통해 지정된 향후 동력 요건이 상기 예측 창(229) 내에서 제로 값에 연속적으로 접근하는 경우에, 지정된 절차에 따라 상기 차량을 정지시키는 제어 명령(315, 319)이 가능해지는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  9. 청구항 7 또는 8에 있어서,
    상기 예측 창은 동적 시간 길이를 가지는, 차량 제어 운전자 모델 동작 방법.
  10. 차량용 제어 디바이스(400)에 있어서,
    상기 제어 디바이스(400)는 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛(401)을 포함하며, 그리고 상기 적어도 하나의 컴퓨팅 유닛(401)은 적어도:
    상기 차량에 대해 지정된 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)을 확인하는 제1 확인 모듈(405),
    상기 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)에 대한 허용 오차 범위(211)를 결정하는 제1 결정 모듈(407), 여기서 상기 허용 오차 범위(211)는 상한선(109, 215) 및 하한선(111, 217)에 의해 제한됨,
    상기 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)의 프로파일에 지정된 상한 허용 오차 값(307)을 더한 값에 기초하여 상기 상한선(109, 215)을 확인하는 제2 확인 모듈(409),
    상기 목표 동력 프로파일 곡선(213, 311)의 프로파일(225)에 지정된 하한 허용 오차 값(309)을 뺀 값에 기초하여 상기 하한선을 확인하는 제3 확인 모듈(411),
    지정된 시간 예측 창(229)에 대한 차량의 현재 설정에서 상기 차량의 동력 전개를 추정함(303)으로써, 향후에 예상되는 차량의 동력에 대한 예상 특성 곡선(305)을 결정하는 제2 결정 모듈(413), 및
    상기 예상 특성 곡선(219, 305)이 시간 예측 창(229) 내에서 상기 허용 오차 범위(211)의 상한선(109, 215) 및 하한선(111, 217) 중 적어도 하나와 교차하는 경우에, 상기 차량의 설정을 수정하기 위해 상기 운전자 모델에 의해 제공되는 제어 명령(315, 319)을 가능하게 하는 인에이블링 모듈(415)을 포함하는, 차량용 제어 디바이스.
  11. 차량에 대한 시운전을 수행하기 위한 청구항 10에 따른 차량용 제어 디바이스(400)의 사용.
  12. 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 따른 모든 단계를 수행하도록 프로그램 코드 수단을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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