KR20150019741A - 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법에 관한 것으로, 지능형 순항 제어 기능 동작시에, 제어부가 센서부를 통해서 전방 차량의 주행 정보를 감지하는 단계, 감지된 전방 차량의 주행 정보에 기초하여 감속의 필요성을 판단하는 단계, 감속이 필요한 것으로 판단되면 요구 감속도를 산출하는 단계 및 산출된 요구 감속도에 기초하여 회생제동 구간 또는 엔진정지 시점을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법 및 그 장치{CONTROL METHOD OF HYBRID VEHICLE BASED ON SMART CRUISE CONTROL AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지능형 순항 제어(Smart Cruise Control) 시스템과 연계하여 하이브리드 차량의 연비를 개선하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

요즈음 전자장치의 발달로 차량의 성능이 눈이 부시게 발전하고 있다. 그 예로 차량용 반도체, 인포테인먼트(인포메이션, 엔터테인먼트), 차량제어시스템(주행, 안전기능) 등의 개발을 통해 지능형 차량이 실현되고 있다.

이 중에서 순항 제어(Cruise Control)는 운전자가 특정 속도를 지정해 놓으면 가속 페달이나 브레이크 페달을 조작하지 않더라도 차량의 속도를 일정하게 유지함으로써 운전자에게 편의를 제공한다.

더 나아가 지능형 순항 제어(Smart Cruise Control, SCC)는 차량에 장착된 레이더를 통해서 전방의 차량을 감지하고, 감지된 전방 차량의 속도에 맞추어 자차량의 속도를 제어하여 자동으로 전방 차량과의 거리를 일정하게 유지하는 기술이다.

이러한 기술은 개발 회사에 따라서 적응형 순항 제어(Adaptive Cruise Control, ACC)로 부르기도 하나 전방 차량과의 거리를 자동으로 제어하는 측면에서 동일한 기능을 갖는다.

더불어 최근에는 유해가스 배출량을 줄이기 위해 하이브리드 차량이 개발되고 있는데, 하이브리드 차량은 내연기관과 전기 차량의 배터리 엔진을 모두 장착하고 주행 상황에 따라서 내연기관 또는 배터리 엔진을 교대로 또는 동시에 동작시킴으로써 구동된다.

본 발명과 관련된 선행기술로는 한국 공개특허공보 제2010-0040507호(2010.04.20.공개, 발명의 명칭 : 차량의 주행 조절 방법)가 있다.

하이브리드 차량의 개발로 인해서 차량의 연비 개선에 관한 운전자들의 관심이 높아지고 있는데, 하이브리드 차량의 경우에는 운전자들의 주행 습관에 따라서 연비에서 큰 차이가 나타난다.

따라서 운전자들은 제조업체에서 발표한 공인연비를 신뢰하지 못하고, 공인연비로 차량을 주행하기 위해서 연비 개선을 위한 운전 방법을 습득해야 한다는 불편이 있었다.

이러한 불편을 해결하기 위한 방편으로 하이브리드 차량에 지능형 순항 제어(SCC) 기능을 추가하여 구동시키는 기술이 개발되고 있는데, 지능형 순항 제어 기능 추가에 따라 하이브리드 차량의 연비가 개선되도록 효율적으로 구동시키기 위한 기술에 대한 필요성이 높아지고 있다.

본 발명은 전술한 필요성을 충족시키기 위해 창안된 것으로서, 지능형 순항 제어(Smart Cruise Control) 시스템과 연계하여 하이브리드 차량의 회생제동 구간 및 엔진정지 구간을 증가시킴으로써 연비를 향상시키는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법은 지능형 순항 제어 기능 동작시에, 제어부가 센서부를 통해서 전방 차량의 주행 정보를 감지하는 단계; 상기 감지된 전방 차량의 주행 정보에 기초하여 감속의 필요성을 판단하는 단계; 감속이 필요한 것으로 판단되면 요구 감속도를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 요구 감속도에 기초하여 회생제동 구간 또는 엔진정지 시점을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명은 상기 전방 차량의 주행 정보를 감지하는 단계에서 상기 주행 정보는 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 감속의 필요성을 판단하는 단계에서, 상기 전방 차량과의 거리가 기준 거리 이내이고, 상기 전방 차량의 상대속도가 0보다 작으면 감속이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 요구 감속도를 산출한 이후에, 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하는 단계에서, 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 없는 경우에는 상기 회생제동과 마찰제동을 혼합하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하는 단계에서, 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는 경우에는 엔진으로의 연료 공급을 중단함으로써 회생제동을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치는 전방 차량의 주행 정보를 감지하는 센서부; 상기 센서부를 통해 감지된 전방 차량의 주행 정보에 기초하여 감속의 필요성을 판단하고, 감속이 필요한 것으로 판단되면 요구 감속도를 산출하고 회생제동 구간 또는 엔진정지 시점을 결정하는 제어부; 및 회생제동에 의해 발생된 에너지를 저장하는 배터리를 포함한다.

본 발명에서 상기 주행 정보는 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대 속도를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전방 차량과의 거리가 기준 거리 이내이고 상기 전방 차량의 상대 속도가 0보다 작으면 감속이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량을 감속시키기 위한 마찰제동을 발생시키는 제동부를 더 포함하되, 상기 제어부는 회생제동만으로 상기 산출된 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하고, 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 없는 경우에는 상기 회생제동과 상기 마찰제동을 혼합하여 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제어부는 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는 경우에는 엔진으로의 연료 공급을 중단함으로써 회생제동을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 지능형 순항 제어 시스템과 연계하여 하이브리드 차량의 회생제동 구간을 늘리고 엔진정지 시점을 앞당김으로써, 하이브리드 차량의 연비를 개선할 수 있다.

또한 본 발명은 새로운 하드웨어의 장착없이 연료 공급과 제동 방법에 대한 소프트웨어의 개선으로 수행될 수 있으므로 쉽게 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치를 통해 늘어난 회생제동 구간을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법 및 그 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치의 기능 블록도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치를 통해 늘어난 회생제동 구간을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치는 센서부(10), 제어부(20), 제동부(30), 구동부(40) 및 배터리(60)를 포함한다.

센서부(10)는 전방 차량의 주행 정보를 감지하고, 구체적으로 주행 정보는 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도를 포함한다. 상기의 주행 정보를 감지하기 위해서 센서부(10)는 전방 차량과의 거리를 측정하는 레이더(Radar)(미도시) 및 전방 차량의 속도를 측정하는 속도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.

이와 같이 센서부(10)는 레이더와 속도 센서를 별도로 포함할 수도 있지만, 레이더만을 포함하여 전방 차량과의 거리를 측정하고, 주기적으로 측정한 해당 거리의 변화량을 통해 전방 차량의 속도를 연산하는 방식으로도 전방 차량의 주행 정보를 감지할 수 있으며, 센서부(10)는 기타 기술하지 않은 다양한 센서 또는 센서들의 조합으로 이루어질 수 있다.

제어부(20)는 센서부(10)를 통해 감지된 전방 차량의 주행 정보에 기초하여 감속의 필요성을 판단하고, 감속이 필요한 것으로 판단되면 자차량의 요구 감속도를 산출하고 회생제동 구간 또는 엔진정지 시점을 결정한다.

이 때 엔진정지란 엔진(50)으로의 연료 공급을 중단하여, 엔진(50)에서의 연료 소모가 발생하지 않는 상태를 의미한다.

제어부(20)는 센서부(10)를 통해서 감지된 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도에 기초하여 감속의 필요성을 판단한다.

자차량에 대한 전방 차량의 상대속도는 전방 차량의 속도에서 자차량의 속도를 뺀 값으로 연산되는데, 전방 차량의 상대속도가 0보다 작으면 자차량과 전방 차량의 거리가 점점 가까워지는 것을 의미하고, 전방 차량의 상대속도가 0보다 크면 자차량과 전방 차량의 거리가 점점 멀어지는 것을 의미한다.

따라서 제어부(20)는 전방 차량과의 거리가 기준 거리 이내이고, 전방 차량의 상대속도가 0보다 작으면 감속이 필요한 것으로 판단한다. 이 때, 기준 거리는 급제동없이 차량을 정차할 수 있을 정도로 설정된 차량 간의 이격 거리를 의미한다.

반면, 전방 차량의 상대속도가 0보다 큰 경우에는 자차량과 전방 차량의 거리가 점점 멀어지기 때문에 감속이 필요하지 않은 것으로 판단하고, 전방 차량의 상대속도가 0보다 작더라도 전방 차량과의 거리가 기준 거리를 벗어나면 감속이 필요하지 않은 것으로 판단한다.

상기의 과정을 통해 감속이 필요한 것으로 판단되면 제어부(20)는 자차량의 요구 감속도를 산출하는데, 요구 감속도는 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도에 대응하여 전방 차량과 안전 거리를 유지할 수 있을 정도의 감속도를 의미하며, 요구 감속도는 미리 설정된 안전 거리에 따라서 다르게 산출될 수 있다.

이어서 제어부(20)는 산출된 요구 감속도에 기초하여 자차량의 회생제동 구간 또는 엔진정지 시점을 결정한다.

구체적으로 제어부(20)는 회생제동만으로 산출된 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하는데, 회생제동이란 감속이 필요한 상황에서 기계식 또는 유압식 등에 의한 마찰제동으로 회전 운동에너지를 소비함으로써 차량을 제동하는 것이 아니라, 엔진으로의 연료 공급을 중단하고 노면과의 마찰을 통한 바퀴의 회전력을 전기 에너지로 변환함으로써, 배터리(60)에 에너지를 저장하면서 감속하는 제동 방법을 의미한다.

그리고 회생제동은 엔진(50)으로의 연료 공급을 중단하거나 브레이크 페달(미도시)을 설정치 이하의 답력으로 밟은 경우에 수행되기 때문에, 급제동시에는 회생제동이 수행되지 않는다.

다만, 회생제동은 차량이 이동하는 방향으로 계속해서 이동하려는 관성이 마찰로 인해서 소멸됨을 이용하여 제동하는 것으로서 일정한 제동력의 한계가 존재하기 때문에 운전자가 원하는 감속도로 차량을 제동시킬 수 없다.

따라서 본 실시예에서 제어부(20)는 회생제동만으로 산출된 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하고, 회생제동만으로 산출된 요구 감속도를 충족시킬 수 없는 경우에는 회생제동과 마찰제동을 혼합하여 수행함으로써 자차량을 감속한다.

즉, 제어부(20)는 요구 감속도를 충족시키기 위해서 회생제동 뿐만 아니라 제동부(30)를 제어하여 차량에 마찰제동에 의한 제동력을 추가로 발생시킨다.

반면, 회생제동만으로 산출된 요구 감속도를 충족시킬 수 있는 경우에 제어부(20)는 구동부(40)를 제어하여 엔진(50)으로의 연료 공급을 중단함으로써, 회생제동을 수행한다.

이와 같이 본 실시예에서는 자차량에 감속이 필요한 시점을 이르게 설정하여 판단하고, 기존보다 빨리 회생제동을 수행하여 연료 공급을 중단함으로써, 회생제동 구간을 늘리고 엔진정지 시점을 앞당기기 때문에 연비 향상과 배터리(60) 충전이라는 효과를 얻을 수 있다.

도 2를 참조하여 본 실시예에 따라 늘어난 회생제동 구간을 살펴보면, L1은 본 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제동력을 나타낸 것이고, L2는 기존의 하이브리드 차량의 제동력을 나타낸 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 기존의 하이브리드 차량은 전방 차량과의 거리가 일정 수준 이하로 가까워지면 마찰제동을 통해서 급하게 제동을 수행하였기 때문에, 회생제동 구간이 짧았다.

그러나 본 실시예에 따르면 감속이 필요한 시점을 이르게 설정하여 판단하고 바로 회생제동을 통해서 차량을 감속시키기 때문에 회생제동 구간이 t1에서 t3로 증가되며, 배터리(60)에 충전되는 에너지가 증가한다.

제동부(30)는 제어부(20)의 제어로 차량을 감속시키기 위한 마찰제동을 발생시키고, 구동부(40)는 차량의 엔진(50)으로의 연료 공급을 제어하여 차량을 구동시킨다.

그리고 배터리(60)는 차량의 회생제동 구간에서 발생된 전기 에너지를 저장하고, 구동부(40)는 주행 상황에 따라서 엔진(50)으로 연료 또는 배터리(60)의 에너지를 공급하여 차량에 동력을 제공한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법을 살펴보면, 먼저 지능형 순항 제어 기능 동작시에(S10) 제어부(20)는 센서부(10)를 통해서 전방 차량의 주행 정보를 감지한다(S20).

즉, 본 실시예에 따른 제어 방법은 운전자의 의사와는 상관없이 자동으로 연비를 개선하여 차량을 주행하는 것이기 때문에, 지능형 순항 제어 기능이 동작하는지 우선하여 판단한다.

그리고 제어부(20)는 센서부(10)를 통해서 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도를 포함하는 주행 정보를 감지한다.

이어서 제어부(20)는 전방 차량의 주행 정보에 기초하여 자차량에 대한 감속의 필요성을 판단한다(S30). 이 때, 제어부(20)는 센서부(10)를 통해서 감지된 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도에 기초하여 감속의 필요성을 판단하되, 전방 차량과의 거리가 기준 거리 이내이고, 전방 차량의 상대속도가 0보다 작으면 감속이 필요한 것으로 판단한다.

그리고 감속이 필요한 것으로 판단되면 제어부(20)는 자차량의 요구 감속도를 산출한다(S40). 이 때, 요구 감속도는 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도에 대응하여 전방 차량과 안전 거리를 유지할 수 있을 정도의 감속도를 의미하며, 요구 감속도는 미리 설정된 안전 거리에 따라서 다르게 산출될 수 있다.

다음으로 제어부(20)는 회생제동만으로 산출된 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하고(S50), 회생제동만으로 요구 감속도를 충족시킬 없는 경우에 제어부(20)는 회생제동과 마찰제동을 혼합하여 자차량을 감속한다(S52).

반면 회생제동만으로 요구 감속도를 충족시킬 수 있는 경우에는 구동부(40)를 제어하여 엔진(50)으로의 연료 공급을 중단함으로써 자차량을 감속한다(S60).

본 실시예에 따르면, 지능형 순항 제어 시스템과 연계하여 하이브리드 차량의 회생제동 구간을 늘리고 엔진정지 시점을 앞당김으로써, 하이브리드 차량의 연비를 개선할 수 있다.

또한 본 실시예는 새로운 하드웨어의 장착없이 연료 공급과 제동 방법에 대한 소프트웨어의 개선으로 수행될 수 있으므로 쉽게 적용이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 센서부 20: 제어부
30: 제동부 40: 구동부
50: 엔진 60: 배터리

Claims (10)

1. 지능형 순항 제어 기능 동작시에, 제어부가 센서부를 통해서 전방 차량의 주행 정보를 감지하는 단계;
   상기 감지된 전방 차량의 주행 정보에 기초하여 감속의 필요성을 판단하는 단계;
   감속이 필요한 것으로 판단되면 요구 감속도를 산출하는 단계; 및
   상기 산출된 요구 감속도에 기초하여 회생제동 구간 또는 엔진정지 시점을 결정하는 단계
   를 포함하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전방 차량의 주행 정보를 감지하는 단계에서 상기 주행 정보는 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 감속의 필요성을 판단하는 단계에서, 상기 전방 차량과의 거리가 기준 거리 이내이고, 상기 전방 차량의 상대속도가 0보다 작으면 감속이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 요구 감속도를 산출한 이후에, 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하는 단계에서, 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 없는 경우에는 상기 회생제동과 마찰제동을 혼합하여 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하는 단계에서, 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는 경우에는 엔진으로의 연료 공급을 중단함으로써 회생제동을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 방법.
   
7. 전방 차량의 주행 정보를 감지하는 센서부;
   상기 센서부를 통해 감지된 전방 차량의 주행 정보에 기초하여 감속의 필요성을 판단하고, 감속이 필요한 것으로 판단되면 요구 감속도를 산출하고 회생제동 구간 또는 엔진정지 시점을 결정하는 제어부; 및
   회생제동에 의해 발생된 에너지를 저장하는 배터리
   를 포함하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 주행 정보는 전방 차량과의 거리 및 전방 차량의 상대 속도를 포함하되, 상기 제어부는 상기 전방 차량과의 거리가 기준 거리 이내이고 상기 전방 차량의 상대 속도가 0보다 작으면 감속이 필요한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치.
   
9. 제 7항에 있어서,
   차량을 감속시키기 위한 마찰제동을 발생시키는 제동부를 더 포함하되, 상기 제어부는 회생제동만으로 상기 산출된 요구 감속도를 충족시킬 수 있는지 판단하고, 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 없는 경우에는 상기 회생제동과 상기 마찰제동을 혼합하여 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 회생제동만으로 상기 요구 감속도를 충족시킬 수 있는 경우에는 엔진으로의 연료 공급을 중단함으로써 회생제동을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 순항 제어 기반의 하이브리드 차량 제어 장치.

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