KR20230073458A - 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템에 관한 것으로, 브레이크 페달 위치와 현재의 차량 주행 상태를 검출하고, 상기 검출된 브레이크 페달 위치로부터 총 제동 토크를 결정하여, 상기 총 제동 토크에 따라 답력 조절용 제어신호를 생성하여 출력하고, 상기 답력 조절용 제어신호에 대응하도록 브레이크 페달의 답력을 조절함과 아울러 차량정보 및 환경정보를 제공하는 주행 제어부와, 기 설정된 회생한계 토크별 답력 조절용 제어신호에 따라 브레이크 페달의 답력 가변을 제어하는 회생제동 제어부와, 상기 차량정보 및 환경정보를 이용하여 브레이크 패드의 잔존량을 산출하는 잔존수명 판단모듈을 구비하는 고장 진단부를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 운전 안전성과 에너지 효율 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는, VCU단독 기능에서 VCU와 MCU를 통합할 수 있는 제어기를 구성하고, 자율주행에서 주행 제어를 담당하는 제어기 구성을 제공하는 기술에 관한 것이다.
2019년 국토부 시험결과 초소형전기차는 최하 수준 안전도 등급으로 평가되고 있어 향후 지속적인 안전 규제 강화 예상되고 있다. 그러나, 중소 차량제조사들의 경우 경험과 역량 부족으로 인해 차량 통합 제어기술이 부재한바, 글로벌 전기차 제작사가 차량 성능, 안전성 확보 및 에너지 효율 증대를 위해 채택중인 통합제어기(VCU)가 적용되고 있지 못하는 실정이다.
이러한 통합제어기(VCU: Vehicle Control Unit)는 차량 내 단위 시스템(MCU, BMS, LDC, OBC 등)의 제어정보를 통합해 차량레벨의 통합 제어를 수행하는 최상위 제어기이다.
e-모빌리티 산업은 전기차를 중심으로 글로벌 e-모빌리티(electricmobility, 전기구동차량) 수요 및 보급 가속화되고 있고, 고속 전기차 외에도 초소형전기차, 전기 이륜차, 농업용 운반차, 스쿠터, 킥보드, 전동휠체어, 의료용 스쿠터 등 다양한 종류의 e-모빌리티 수요 존재하고 있다. 그러나, 초소형전기차, 전기이륜차 등에 적용중인 파워트레인(모터, 감속기, 인버터 등)을 포함한 많은 부분에 중국산 부품 다수 사용되고 있다.
한편, 국내 '19년 우정사업본부는 초소형전기차 입찰에서 국내산 부품 적용 비중을 60% 이상으로 요구는 등 국산화를 꾀하고 있으나, 시장에서는 100만원대의 저가형 중국산 전기 이륜차의 난립하고 있는 실정이다.
이처럼, 종래의 e-모빌리티 시장은 모빌리티 차량을 위한 전용 VCU가 부재하여 주행성능이 낮고, 기능 안전 및 고장 진단기능이 없으며, 제어기 구성 로직이 플랫폼화 되어 있지 않은 문제점이 있다.
구체적으로, 모빌리티 차량을 위한 전용 VCU가 부재로 인해, 모터 컨트롤러에서 종 방향 제어에 대한 신호처리 형태로 구동함에 따라 가속이나 감속 등에 대한 주행 안정감 저하되고, 상대적으로 시내 주행이 많은 차량 운행의 특성상 회생 제동을 통하여 발생 될 수 있는 에너지 절감 효율을 극대화 시킬 수 없기 때문에 회생 제동 효율 저하하며, 제동력을 제동장치의 구동력에 의해서만 제어하기 때문에 제동 시 제동 안전감 저하 및 운전자의 제동 운전 감 불안 요인 발생하는 문제점이 있다.
또한, 기능 안전 및 고장진단 기능의 부재로 인해, 모터제어기에서 주행에 관련한 기능을 전담하고 있고 차량 제원과는 무관한 제어로 차량 운행의 효율 저하되고, 이로 인해 기능 안전 저하되는바, 차량 제원 및 운영 특성에 따른 제어기의 운영 차량 특성을 반영 기능이 요구되는 문제점이 있다. 또한, 별도의 진단 파라메터 기능이 구연 되어 있지 않기 때문에 고생 발생 시 진단이 불가하며 대처할 수 없고, 고장 요인을 모니터링할 수 없다는 문제점이 있다.
그리고, 제어기 구성 로직이 플랫폼화 되어 있지 않음으로 인해, 주로 모터제어기를 기본으로 구성된 제어기이기 때문에 모터 운영에 대부분의 역할을 하게 구성되어 있어서, 제어기 로직 구성이 자동차 제어기 개발 사양에 부합한 구성을 갖추고 있지 못하는 문제점이 있고, 운영 로직의 구성이 기능 위주의 구성에 국한되어 있어 확장성 및 플렛폼 구성이 어려운 문제점이 있다.
이에 본 출원인은 VCU단독 기능에서 VCU와 MCU를 통합할 수 있는 제어기를 구성하고, 자율주행에서 주행 제어를 담당하는 제어기 구성을 포함하는 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은, 회생제동 최적화를 통해 연비(주행거리) 향상, 시스템 열관리 및 Low Voltage DC-DC 변환 관리 기능을 제공하고, 제동시 기계식 제동을 유지하면서 차량속도 및 감속도를 고려하여 토크를 결정함으로써, 제동 및 타력주행시 회생제동을 통해 에너지 회수율을 증대시켜 차량의 에너지 효율을 향상시키는데 있다.
본 발명의 목적은, VCU(Vehicle Control Unit) 단독으로 VCU, MCU(Main Control Unit) 통합 제어기, 및 자율주행 플랫폼 확장 가능한 소프트웨어/하드웨어 플랫폼 구성을 구성하여 VCU와 MCU를 통합함으로써, 원가를 절감하고 제어 효율을 극대화 하는데 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템은, 브레이크 페달 위치와 현재의 차량 주행 상태를 검출하고, 상기 검출된 브레이크 페달 위치로부터 총 제동 토크를 결정하여, 상기 총 제동 토크에 따라 답력 조절용 제어신호를 생성하여 출력하고, 상기 답력 조절용 제어신호에 대응하도록 브레이크 페달의 답력을 조절함과 아울러 차량정보 및 환경정보를 제공하는 주행 제어부와, 기 설정된 회생한계 토크별 답력 조절용 제어신호에 따라 브레이크 페달의 답력 가변을 제어하는 회생제동 제어부와, 상기 차량정보 및 환경정보를 이용하여 브레이크 패드의 잔존량을 산출하는 잔존수명 판단모듈을 구비하는 고장 진단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 잔존수명 판단모듈은, 상기 차량정보인 차량중량과 로터 온도를 이용하여 제동시 발생한 에너지의 누적치를 이용하여 브레이크 패드의 마모량을 산출하고, 상기 환경정보인 주행면의 경사도 및 급제동 여부에 따라 발생한 에너지를 보정하여 누적하여 브레이크 패드의 마모량을 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 주행 제어부는, 차량의 MCU로부터 브레이크 페달 위치 값 및 각종 부품의 구동신호를 포함하는 차량 주행 상태 값을 검출하는 운전정보 검출모듈과, 검출된 브레이크 페달 위치 값들과 대응하는 총 제동 토크를 결정하고, 총 제동 토크에서 차량 주행 상태 값별 회생한계 토크를 결정하는 총 제동 토크 결정모듈과, 상기 총 제동 토크 결정모듈로부터 총 제동 토크를 인가받고, 상기 회생제동 제어부로부터 답력별로 기 설정된 회생한계 토크를 인가받으며, 총 제동 토크 대비 회생한계 토크를 고려한 답력 조절용 제어신호를 생성하는 답력 제어모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 고장 진단부는, 상기 주행 제어부로부터 인가받은 차량 주행 상태 값이 기 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 기준값을 벗어난 값, 이와 대응하는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 고장 진단부는, 데이터베이스로부터 색인한 우선순위별로 검출된 부품의 식별ID, 및 분류코드를 정렬하는 우선순위 분류모듈과, 정렬된 우선순위별로 기준값을 벗어난 값, 부품의 식별ID, 및 분류코드를 화면에 출력하는 표시장치를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 회생제동 최적화를 통해 연비(주행 거리) 향상, 시스템 열관리 및 Low Voltage DC-DC 변환 관리 기능을 제공하고, 제동시 기계식 제독을 유지하면서 차량속도 및 감속도를 고려하여 토크를 결정함으로써, 제동 및 타력주행시 회생제동을 통해 에너지 회수율을 증대시켜 차량의 에너지 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따르면, VCU 단독으로 VCU, MCU 통합 제어기, 및 자율주행 플랫폼 확장 가능한 소프트웨어/하드웨어 플랫폼 구성을 구성하여 VCU와 MCU를 통합함으로써, 원가를 절감하고 제어 효율을 극대화할 수 있다.
이처럼, VCU 및 MCU를 결합한 e-모빌리티용 통합 차량 제어기 플랫폼을 제공하는 본 발명에 의하면, 고장진단 및 상태정보(에너지 흐름, 주행가능 거리, 차량/시스템 고장내역)를 표시하고, 안전대응(ISO-26262)이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템의 주행 제어부에 대한 세부구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템의 회생제동 제어부에 대한 세부구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템의 고장 진단부에 대한 세부구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 방법의 제S502단계 이전 또는 제S512단계 이후 과정을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템의 주행 제어부에 대한 세부구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템의 회생제동 제어부에 대한 세부구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템의 고장 진단부에 대한 세부구성을 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 방법을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 방법의 제S502단계 이전 또는 제S512단계 이후 과정을 도시한 순서도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 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.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 설명하였다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성 요소로부터 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 접속 되어 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 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 이들의 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 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템(S)은, 차량 주행 상태를 제어하는 주행 제어부(100), 회생한계 토크를 고려하여 회생제동을 제어하는 회생제동 제어부(200), 및 차량의 상태정보와 고장발생 여부를 표시하는 고장 진단부(300)를 포함하는 VCU(10)로 구성된다.
먼저, 도 2를 참조하면, 주행 제어부(100)는 브레이크 페달 위치와 현재의 차량 주행 상태를 검출하는 운전정보 검출모듈(110)과, 상기 검출된 브레이크 페달 위치로부터 총 제동 토크를 결정하고, 상기 검출된 현재의 차량 주행 상태로부터 회생한계 토크를 결정하는 총 제동 토크 결정모듈(120), 상기 총 제동 토크에 따라 답력 조절용 제어신호를 생성하여 출력하는 답력 제어모듈(130), 및 상기 답력 조절용 제어신호에 대응하도록 브레이크 페달의 답력을 조절하는 답력 조절 장치(140)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 운전정보 검출모듈(110)은 차량의 MCU로부터 브레이크 페달 위치 값 및 각종 부품의 구동신호를 포함하는 차량 주행 상태 값을 검출한다.
또한, 총 제동 토크 결정모듈(120)은 검출된 브레이크 페달 위치 값들과 대응하는 총 제동 토크를 결정하고, 총 제동 토크에서 차량 주행 상태 값별 회생한계 토크를 결정한다. 이러한 총 제동 토크 결정모듈(120)에 의하면, 차량이 주행중인 경우 실시간으로 가변되는 차량 주행 상태 값에 따라 정확한 회생한계 토크를 검출할 수 있다.
또한, 답력 제어모듈(130)은 총 제동 토크 결정모듈(120)로부터 총제동 토크를 인가받고, 회생제동 제어부(200)로부터 답력별로 기 설정된 회생한계 토크를 인가받으며, 총 제동 토크 대비 회생한계 토크를 고려한 답력 조절용 제어 신호를 생성한다.
그리고, 답력 조절 장치(140)는 페달의 답력과 답력 제어모듈(130)로부터 인가받은 답력 조절용 제어신호를 동기화시키고, 이를 통해 답력 조절용 제어신호와 부합하도록 브레이크 페달의 답력을 가변시킨다.
한편, 도 3을 참조하면, 회생제동 제어부(200)는 답력별로 기 설정된 회생한계 토크를 상기 답력 제어모듈(130)로 인가하여 답력 조절용 제어신호를 인가받는 회생제동 연동모듈(210), 회생제동 연동모듈(210)로부터 인가받은 답력 조절용 제어신호에 따라, 회생한계 토크를 고려한 브레이크 페달의 답력 가변을 모니터링하면서 답력 조절 장치(140)의 구동을 제어하는 회생제동 제어모듈(220), 및 회생제동 유도 기능의 온(on)/오프(off)를 제어하고, 입력받은 회생제동 유도 온 상태신호를 답력 제어모듈(130)로 인가하여 답력 조절용 제어신호를 생성하도록 구동하는 운전자 조작모듈(230)을 포함하여 구성된다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템(S)은 주행 제어부(100) 및 회생제동 제어부(200)가 일체로 구성하여 VCU와 MCU를 통합함으로써, 회생제동 최적화를 통해 연비(주행거리) 향상, 시스템 열관리 및 Low Voltage DC-DC 변환 관리 기능을 제공는바, 원가를 절감하고 제어 효율을 극대화할 수 있다.
그리고, 도 4를 참조하면, 고장 진단부(300)는 주행 제어부(100)로부터 인가받은 차량 주행 상태 값이 기 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 기준값을 벗어난 값, 이와 대응하는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 검출하는 고장 검출모듈(310), 데이터베이스로부터 색인한 우선순위별로 검출된 부품의 식별ID, 및 분류코드를 정렬하는 우선순위 분류모듈(320), 및 정렬된 우선순위별로 기준값을 벗어난 값, 부품의 식별ID, 및 분류코드를 화면에 출력하는 표시장치(330)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 고장 검출모듈(310)은 주행 제어부(100)로부터 차량 주행 상태 값을 실시간으로 인가받고, 설정된 기준값과 차량 주행 상태 값 각각을 비교한다. 이때, 특정 차량 주행 상태 값이 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 이와 대응하는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 검출하게 된다.
또한, 우선순위 분류모듈(320)은 고장 검출모듈(310)로부터 인가받은 부품의 식별ID, 및 분류코드와 데이터베이스로부터 색인한 부품별 위험도 등급을 매칭시키고, 매칭된 위험도 등급에 따라 부품의 식별ID, 및 분류코드가 표시되는 우선순위를 변경시킨다.
예를 들어 위험도 등급이 '심각', '경고', '점검' 또는 '정상'으로 분류되어 있고, 이와 대응하는 분류코드가 '1', '2', '3' 또는 '4'인 경우, 위험도 등급이 '심각'인 부품은 분류코드가 '1'로 설정되고, '경고'인 부품은 분류코드가 '2'로 설정되며, '점검'인 부품은 분류코드가 '3'으로 설정되고, '정상'인 부품은 분류코드가 '4'로 설정될 수 있다.
이처럼, 우선순위 분류모듈(320)은 설정된 기준값을 벗어나는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 오름차순으로 정렬하여 위험도가 높은 부품의 식별ID, 및 분류코드가 상위에 노출되도록 정렬하게 된다.
이처럼, 우선순위 분류모듈(320)은 설정된 기준값을 벗어나는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 오름차순으로 정렬하여 위험도가 높은 부품의 식별ID, 및 분류코드가 상위에 노출되도록 정렬하게 된다.
그리고, 표시장치(330)는 우선순위별로 기준값을 벗어난 값, 부품의 식별ID, 및 분류코드를 포함하는 고장내역을 화면에 출력하고, 차량 주행 상태에 포함된 에너지 흐름, 및 주행가능 거리를 화면에 출력하며, 그밖에 부가적인 차량정보 또는 멀티미디어 정보를 화면에 출력하도록 구성될 수 있다.
또한, 고장 검출모듈(310)이 차량 주행 상태 값을 실시간으로 인가 받고, 설정된 기준값과 차량 주행 상태 값 각각을 비교할 때, 차량 주행 상태 값의 증가 정도에 따라 구분하여 처리할 수 있다.
예를 들어, 차량 주행 상태 값의 시간에 따른 증가 정도가 큰 경우(증가율이 큰 경우), 증가율을 고려하지 않은 차량 주행 상태 값에 비해 위험도가 더 클 수 있다. 본 발명에서는 이러한 점을 반영하여 고장 검출모듈(310)이 차량 주행 상태 값을 실시간으로 인가받고, 설정된 기준값과 차량 주행 상태 값 각각을 비교할 때, 차량 주행 상태 값의 증가 정도가 소정 기준치보다 큰 경우 위험도 등급을 상향시켜 매칭할 수 있다.
구체적인 예를 들면, 차량 주행 상태 값이 ‘50’인 상태에서 차량 주행 상태 값의 시간에 따른 증가 정도를 반영하지 않았을 때의 소정 부품에 대한 위험도 등급이 ‘정상’인 경우, 차량 주행 상태 값의 시간에 따른 증가 정도를 반영하여 차량 주행 상태 값의 증가 정도가 소정 기준치보다 큰 경우 위험도 등급을 상승시켜, 소정 부품에 대한 위험도 등급을 '정상'에서 '경고', '점검' 또는 '심각'으로 변경하여 매칭시킬 수 있다.
또한 고장 진단부(300)는 부품의 잔존수명을 판단하는 잔존수명 판단모듈(340)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서는 고장 검출모듈(310)이 차량 주행 상태 값을 실시간으로 인가받고, 설정된 기준값과 차량 주행 상태 값 각각을 비교한 다음, 우선순위 분류모듈(320)이 고장 검출모듈(310)로부터 인가받은 부품의 식별ID, 및 분류코드와 데이터베이스로부터 색인한 부품별 위험도 등급을 매칭시킬 때, 부품의 잔존수명을 참고하여 부품의 잔존수명이 적게 남은 경우 위험도 등급을 상향시키고, 부품의 잔존수명이 많이 남은 경우 위험도 등급을 하향시키도록 구성될 수 있다.
본 발명은 이와 같은 부품의 잔존수명에 따라 위험도 등급을 매칭시킴으로써 운전 안전성을 더욱 향상시키고, 차량용 통합 제어 시스템의 안정적인 운영이 가능해진다.
상기 잔존수명 판단모듈(340)은 브레이크 패드의 잔존량을 산출할 수 있는 것으로 한다.
잔존수명 판단모듈(340)은 상기 주행 제어부(100)의 차량정보를 이용하여 브레이크 패드의 잔존량 또는 마모량을 검출하는 것으로 할 수 있다.
특히 잔존수명 판단모듈(340)은 주행 제어부(100)의 차량정보 중 제동 상태 여부, 온도 정보, 차량 동력학 정보를 이용하여 패드 마모량을 산출하고, 환경정보를 이용하여 패드 마모량 산출결과를 보정하는 것으로 한다.
주행 제어부(100)는 환경정보를 제공한다. 환경정보는 위치정보, 수리 내역 정보일 수 있다.
위치정보는 차량의 GPS 모듈, 수리 내역 정보는 별도의 메모리에 저장된 정보일 수 있다.
주행 제어부(100)는 위치정보에 따른 경사도 정보를 고려할 수 있다.
상기 주행 제어부(100)로부터 차량정보를 입력받은 잔존수명 판단모듈(340)은 현재 상태가 제동 상태인지 확인한다.
또한, 제동 동작이 발생한 경우 제동 동작의 답력과 시간을 이용하여 제동시 발생한 에너지를 산출한다. 특히 주행 제어부(100)에서 검출된 마스터 실린더 압력 정보를 이용하여 제동 상태 여부를 확인할 수 있다.
현재 브레이크가 동작중인 제동상태로 확인되면, 잔존수명 판단모듈(340)은 제동시 발생한 에너지를 계산한다. 제동시 발생한 에너지는 실질적으로 브레이크 패드의 마모량과 직결되며, 본 발명에서는 제동시 발생한 에너지의 누적결과를 이용하여 마모량을 계산한다.
에너지의 산출은 로터 온도와 차량 중량을 이용한 동력학 공식으로부터 용이하게 산출할 수 있다.
로터 온도는 주행 제어부(100)에서 검출된 휠 스피드를 이용하여 추정될 수 있다.
또한, 차량중량은 엔진 스피드와 선택된 변속 단수를 이용하여 차량의 중량 추정치를 산출할 수 있다.
이처럼 본 발명은 로터 온도, 차량중량에 따른 제동시 발생한 에너지를 누적시켜 브레이크 패드의 마모 정도를 검출할 수 있다.
이때, 상기 잔존수명 판단모듈(340)은 앞서 설명한 제동시 발생한 에너지를 환경정보를 이용하여 보정할 수 있다.
즉, 차량이 주행하는 주행면의 경사도 등의 주행 환경, 제동시 급제동 여부를 포함하는 차량 파라미터 환경 및 브레이크 시스템의 수리 내역인 기타 환경을 확인하여, 제동시 환경이 일반적인 것이 아니면 제동시 발생한 에너지를 보정한다.
이때의 보정은 산출된 에너지를 가감하는 방향 모두를 포함한다.
수리 내역은 브레이크 패드의 교체일 수 있으며, 브레이크 패드가 교체된 경우 이전 상태에서 누적된 마모량을 초기화한다.
예를 들어 경사로를 내려가는 방향으로 주행하는 상태에서 제동을 수행하면, 일반적인 경우에 비하여 패드의 마모가 더 심화되며, 경사로를 올라가는 방향으로 주행하는 상태에서 제동을 수행하면 패드의 마모량은 정상적인 경우에 비하여 감소하게 된다.
또한, 급제동시에는 일반적인 제동에 비하여 브레이크 패드의 마모량이 증가하게 된다.
이와 같은 환경정보를 이용하여 브레이크 패드 마모량을 보정하고, 보정된 브레이크 패드 마모량을 표시하거나, 현재 브레이크 패드의 잔량 정보를 출력할 수 있다.
또한 본 발명에서 잔존수명 판단모듈(340)이 부품의 잔존수명을 판단할 때, 차량 주행 상태 값의 증가 정도가 소정 기준치보다 큰 경우가 발생하여 위험도 등급이 상향된 횟수를 반영하여 부품의 잔존수명을 판단하도록 구성될 수 있다. 급격한 차량 주행 상태 값의 변화는 부품의 잔존수명에 영향을 줄 수 있으며, 잔존수명이 적게 남은 부품은 차량 전체 시스템에 영향을 미칠 수 있다.
본 발명에서는 잔존수명 판단모듈이 부품의 잔존수명을 판단할 때, 차량 주행 상태 값의 증가 정도가 소정 기준치보다 큰 경우가 발생하여 위험도 등급이 상향된 횟수를 반영하여 부품의 잔존수명을 판단하도록 구성됨으로써, 잔존수명이 급격히 줄어들 수 있는 점을 반영하여 정확한 잔존수명 판단이 가능해지고, 이러한 잔존수명을 위험도 등급 매칭에 반영함으로써 운전 안전성을 더욱 향상시키고, 차량용 통합 제어 시스템의 안정적인 운영이 가능해진다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 방법에 대해 살피면 아래와 같다.
먼저, 주행 제어부(100)가 브레이크 페달 위치와 현재의 차량 주행상태를 검출한다(S502).
이어서, 주행 제어부(100)가 검출된 브레이크 페달 위치로부터 총 제동 토크를 결정하고, 상기 검출된 현재의 차량 주행 상태로부터 회생한계 토크를 결정한다(S504).
뒤이어, 회생제동 제어부(200)가 회생제동 유도 온 상태신호를 입력 받는지 여부를 판단한다(S506).
제S506 단계의 판단결과, 회생제동 유도 온 상태신호를 입력받은 경우, 회생제동 제어부(200)가 회생한계 토크를 고려하여 브레이크 페달의 답력 가변을 모니터링하면서 주행 제어부(100)의 구동을 제어한다(S508).
이어서, 주행 제어부(100)가 총 제동 토크에 따라 답력 조절용 제어신호를 생성하여 출력한다(S510).
그리고 주행 제어부(100)가 답력 조절용 제어신호에 대응하도록 브레이크 페달의 답력을 조절한다(S512).
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 방법의 제S502단계 이전 또는 제S512단계 이후 과정에 대해 살피면 아래와 같다.
제S502단계 이전 또는 제S512단계 이후, 고장 진단부(300)가 차량주행 상태 값이 기 설정된 기준값을 벗어나는지 여부를 판단한다(S602).
제S602단계의 판단결과, 차량 주행 상태 값이 기 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 고장 진단부(300)가 기준값을 벗어난 값, 이와 대응하는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 검출한다(S604).
이어서, 고장 진단부(300)가 데이터베이스로부터 색인한 우선순위별로 검출된 부품의 식별ID, 및 분류코드를 정렬한다(S606).
그리고, 고장 진단부(300)가 정렬된 우선순위별로 기준값을 벗어난 값, 부품의 식별ID, 및 분류코드를 화면에 출력한다(S608).
이처럼, 전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, VCU 단독으로 VCU, MCU 통합 제어기, 및 자율주행 플랫폼 확장 가능한 소프트웨어/하드웨어 플랫폼 구성을 구성함으로써, 원가를 절감하고, 제동 및 타력주행시 회생제동을 통해 에너지 회수율을 증대시켜 차량의 에너지 효율을 향상시키는 효과를 갖게 된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템
10: VCU
100: 주행 제어부
110: 운전정보 검출모듈
120: 총 제동 토크 결정모듈
130: 답력 제어모듈
140: 답력 조절 장치
200: 회생제동 제어부
210: 회생제동 연동모듈
220: 회생제동 제어모듈
230: 운전자 조작모듈
300: 고장 진단부
310: 고장 검출모듈
320: 우선순위 분류모듈
330: 표시장치
340: 잔존수명 판단모듈
10: VCU
100: 주행 제어부
110: 운전정보 검출모듈
120: 총 제동 토크 결정모듈
130: 답력 제어모듈
140: 답력 조절 장치
200: 회생제동 제어부
210: 회생제동 연동모듈
220: 회생제동 제어모듈
230: 운전자 조작모듈
300: 고장 진단부
310: 고장 검출모듈
320: 우선순위 분류모듈
330: 표시장치
340: 잔존수명 판단모듈
Claims (5)
- 브레이크 페달 위치와 현재의 차량 주행 상태를 검출하고, 상기 검출된 브레이크 페달 위치로부터 총 제동 토크를 결정하여, 상기 총 제동 토크에 따라 답력 조절용 제어신호를 생성하여 출력하고, 상기 답력 조절용 제어신호에 대응하도록 브레이크 페달의 답력을 조절함과 아울러 차량정보 및 환경정보를 제공하는 주행 제어부;
기 설정된 회생한계 토크별 답력 조절용 제어신호에 따라 브레이크 페달의 답력 가변을 제어하는 회생제동 제어부; 및
상기 차량정보 및 환경정보를 이용하여 브레이크 패드의 잔존량을 산출하는 잔존수명 판단모듈을 구비하는 고장 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 잔존수명 판단모듈은,
상기 차량정보인 차량중량과 로터 온도를 이용하여 제동시 발생한 에너지의 누적치를 이용하여 브레이크 패드의 마모량을 산출하고,
상기 환경정보인 주행면의 경사도 및 급제동 여부에 따라 발생한 에너지를 보정하여 누적하여 브레이크 패드의 마모량을 산출하는 차량용 통합 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 주행 제어부는,
차량의 MCU로부터 브레이크 페달 위치 값 및 각종 부품의 구동신호를 포함하는 차량 주행 상태 값을 검출하는 운전정보 검출모듈;
검출된 브레이크 페달 위치 값들과 대응하는 총 제동 토크를 결정하고, 총 제동 토크에서 차량 주행 상태 값별 회생한계 토크를 결정하는 총 제동 토크 결정모듈; 및
상기 총 제동 토크 결정모듈로부터 총 제동 토크를 인가받고, 상기 회생제동 제어부로부터 답력별로 기 설정된 회생한계 토크를 인가받으며, 총 제동 토크 대비 회생한계 토크를 고려한 답력 조절용 제어신호를 생성하는 답력 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 고장 진단부는,
상기 주행 제어부로부터 인가받은 차량 주행 상태 값이 기 설정된 기준값을 벗어나는 경우, 기준값을 벗어난 값, 이와 대응하는 부품의 식별ID, 및 분류코드를 검출하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 고장 진단부는,
데이터베이스로부터 색인한 우선순위별로 검출된 부품의 식별ID, 및 분류코드를 정렬하는 우선순위 분류모듈; 및
정렬된 우선순위별로 기준값을 벗어난 값, 부품의 식별ID, 및 분류코드를 화면에 출력하는 표시장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 효율과 운전 안전성 향상을 위한 차량용 통합 제어 시스템.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |