| WO/2022/107976 | AIOT-BASED SMART DRIVER HEALTHCARE SYSTEM AND METHOD |
| JP7043765 | Vehicle driving control method and equipment |
| JP2023119332 | DRIVING SYSTEM AND DRIVING METHOD |
| JP2007055436A | 2007-03-08 | |||
| KR20020028739A | 2002-04-17 | |||
| KR20030026570A | 2003-04-03 |
| 차량의 주행에 따른 제어변수와 상기 차량의 주행 환경을 입력하는 입력장치; 상기 차량을 제어하는 트랜스미션 제어신호, 연료 주입 제어신호, 가속 제어 신호를 출력하는 출력 장치; 및 상기 입력장치로부터 입력되는 상기 제어변수와 상기 주행 환경에 따라 상기 차량의 순간연료손실량을 계산하고, 상기 순간연료손실량과 상기 차량의 응답 특성에 따라 상기 출력 장치로 제어신호를 출력하는 주제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 1 항에 있어서, 상기 입력장치는 상기 차량의 주행 도로의 혼잡도와 구간평균속도를 입력하는 도로환경 입력부; 상기 차량의 위치정보와 속도를 입력하는 주행정보 입력부; 차간거리를 입력하는 센서부; 주행 도로의 지리 정보를 저장하여 상기 주행 도로의 고도와 위치를 입력하는 지리정보 D/B; 정상주행 상태, 서행가속 상태 및 가속주행 상태로 주행 상태가 상호 전환되도록 하는 키입력부; 상기 차량의 가속 페달의 사용 구간을 소정 개수로 구분하여 상기 각 사용 구간에 대한 엔진회전수를 저장하는 Leap control DB; 및 상기 차량 주행시 상기 운전자의 조작에 의한 제어변수를 입력하는 제어변수 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 2 항에 있어서, 상기 제어변수는 클러치 신호, 브레이크 신호, 속도 신호, 연료 주입 신호, 가속 신호, 산소 센서 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 3 항에 있어서, 상기 입력장치는 기계적으로 상기 차량의 엔진측의 입력을 출력으로 바이패스(By-Pass)시키는 비상 주행제어해제부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 3 항에 있어서, 상기 주제어부는 상기 도로 환경 입력부로부터 주행도로의 혼잡도, 주간 평균속도에 따라 부하 변동 및 속도 변화를 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 3 항에 있어서, 상기 주제어부는 상기 센서부로부터 입력되는 상기 차간거리에 따라 상기 차량의 속도를 증감시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 6 항에 있어서, 상기 주제어부는 상기 키입력부가 소정시간 지속적으로 입력될 때마다, 정상주행, 서행가속 상태 및 가속주행 상태를 자동으로 전환하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 3 항에 있어서, 상기 주제어부는 상기 차량의 순간연료손실량이 기준치 이하이면 Steady Control 방식을 적용하고, 상기 차량의 응답 특성을 향상시킬 때에는 Leap Control 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행 제어 시스템. |
| 제 8 항에 있어서, 상기 주제어부는 상기 키입력부로부터 상기 주행 상태를 전환시키는 명령이 입력되고, 상기 정속주행 상태시 속도응답이 기준치 보다 늦으면, 상기 Leap Control 방식을 적용하여 쓰로틀 밸브의 쓰로틀 개도 변화를 상기 Leap control D/B를 이용하여 현재위치에서 목표위치로 이동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행 제어 시스템. |
| 제 9 항에 있어서, 상기 Leap control D/B는 상기 쓰로틀 밸브의 쓰로틀 전개 범위를 소정 갯수로 분해하고, 엔진회전수를 소정 RPM 단위로 분해하여 쓰로틀 개도가 현재위치에서 목표위치로 변화시에 실린더내 혼합기 충진효율이 사이클 단위로 정상유동으로 추종하는 특성을 측정하여 구축되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 10 항에 있어서, 상기 쓰로들 밸브의 쓰로틀 개도의 목표위치는 동일 쓰로틀 개도에서 정상유동상태의 공기유량이 일치하는 시점의 데이터인 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 11 항에 있어서, 상기 목표위치는 상기 제어변수의 산소 센서 신호에 따라 갱신되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 2 항에 있어서, 상기 입력장치로부터 입력되는 신호에 따라 상기 차량의 고유 제어신호를 바이패스시키는 안전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 13 항에 있어서, 상기 안전장치는 브레이크의 작동 신호를 노멀 온과 노멀 오프 신호로 구분하여 상기 브레이크의 이상여부를 판단하고, 소프트웨어 바이패스 기능과 기계적인 하드웨어 바이패스로 구성되어 상기 입력장치로부터 입력된 가속 신호를 상기 출력장치로 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 14 항에 있어서, 상기 안전장치는 상기 브레이크 작동시 상기 소트트웨어 바이패스를 인가하는 것보다 상기 기계적인 하드웨어 바이패스 작동 시기를 소정 시차를 두고 바이패스시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 1 항에 있어서, 상기 주제어장치로부터 입력되는 제어신호에 응답하여 상기 차량의 부하량 및 연료 손실량을 표시하는 운전자 인식 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 16 항에 있어서, 상기 운전자 인식장치는 상기 차량의 연료소비량을 표시하는 연료소비 표시부; 상기 차량의 부하량을 표시하는 부하 표시부; 상기 차량의 과부하를 표시하는 과부하 표시부; 상기 차량의 순간연료손실량을 표시하는 순간연료손실 표시부; 상기 차량의 주행상태를 표시하는 주행상태 표시부; 상기 차량의 속도를 표시하는 속도 표시부; 및 상기 차량의 주행거리를 표시하는 거리 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
| 제 16 항에 있어서, 상기 운전자 인식장치는 차량 계기판 또는 유리창에 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 주행제어 시스템. |
본 발명은 고연비를 달성하는 하이브리드 주행제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자가 도로주행 시 운전자의 희망주행속도와 도로 조건을 분석하여 도로 조건에 맞는 주행을 구현하도록 하는 하이브리드 주행제어 시스템에 관한 것이다.
종래의 기술에서는 엔진 효율 맵을 이용하여 고효율 주행을 할 수 있는 하이브리드 주행방법과 이를 구현하는 주행제어장치 및 주행유도장치가 있었다.
종래의 주행제어장치는 엔진 부하맵을 이용하여 거시적 측면의 제어를 구현하였고, 주행유도장치 또한 거시적으로 엔진 부하맵을 이용한 표시장치와 운전방법을 제공하였다.
전술한 기술은 본 발명의 배경기술의 이해를 위해서 기재한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
종래 기술에서 거론한 거시적 모델에 입각한 제어장치 및 주행 유도장치는 운전자 이해력 부족과 엔진 효율맵 이동시 순간 손실이 발생하여 최적의 주행결과를 얻기가 어려웠다.
이론적인 하이브리드 주행법이 현실에서는 구현되지 않는 주된 원인은 연료 차단(FUEL CUT)기간 동안 엔진계통의 냉각으로 인해 연료공급시 연소가 불안정하고 흡기관내 연료분사로 인해 흡기관내 연료흡착(WALL FILM)현상이 발생하여 연료공급이 증가되며, 가속시 실린더내 공연비가 희박한 불완전 연소 및 실화가 일어나기 때문이었다.
또한, 연료 차단 또는 감속시 초기에는 관내진공도 형성으로 관내흡착연료(WallFilm) 증발로 공연비가 농후하여 불완전 연소가 일어난다. 이러한 현상을
연비저하의 또 다른 원인으로는 엔진 회전수 및 쓰로틀개도 대비 실린더 내부로 유입되는 공기유량 계산에 있어서 Numerical solution of Non-Steady Flow계산법인 특성방정식(Equations by the method of characteristics)은 가속페달 작동구간에 있어서는 적용할 수 없어 이때의 공연비 조절은 불가능하게 된다.
또한 엔진 제어 특성이 사이클(Cycle) 단위로 되어 있어 현실적으로 가속페달 작동시에는 정확한 유량예측이 불가능한 실정이다.
따라서, 운전자는 다양한 도로환경 예를 들어, 차량주행환경, 주행도로의 오르막, 내리막과 같은 지리적 환경, 차간거리 등에 적응하면서 최적의 주행을 하기는 어려운 실정이며, 또한 운전자가 스스로 도로환경을 분석하여 운전하여야 하는 불편함이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 운전자가 도로 주행시 운전자가 희망하는 주행속도와 도로조건을 분석하여 도로 조건에 맞는 최적의 주행을 구현할 수 있도록 한 하이브리드 주행제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 창안된 본 발명의 구성은 다음과 같다.
본 발명의 하이브리드 주행제어 시스템은 차량의 주행에 따른 제어변수와 상기 차량의 주행 환경을 입력하는 입력장치, 상기 차량을 제어하는 트랜스미션 제어신호, 연료 주입 제어신호, 가속 제어 신호를 출력하는 출력 장치 및 상기 입력장치로부터 입력되는 상기 제어변수와 상기 주행 환경에 따라 상기 차량의 순간연료손실량을 계산하고, 상기 순간연료손실량과 상기 차량의 응답 특성에 따라 상기 출력 장치로 제어신호를 출력하는 주제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 입력장치는 상기 차량의 주행 도로의 혼잡도와 구간평균속도를 입력하는 도로환경 입력부, 상기 차량의 위치정보와 속도를 입력하는 주행정보 입력부, 차간거리를 입력하는 센서부, 주행 도로의 지리 정보를 저장하여 상기 주행 도로의 고도와 위치를 입력하는 지리정보 D/B, 정상주행 상태, 서행가속 상태 및 가속주행 상태로 주행 상태가 상호 전환되도록 하는 키입력부, 상기 차량의 가속 페달의 사용 구간을 소정 개수로 구분하여 상기 각 사용 구간에 대한 엔진회전수를 저장하는 Leap control DB 및 상기 차량 주행시 상기 운전자의 조작에 의한 제어변수를 입력하는 제어변수 입력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어변수는 클러치 신호, 브레이크 신호, 속도 신호, 연료 주입 신호, 가속 신호, 산소 센서 신호를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 입력장치는 기계적으로 상기 차량의 엔진측의 입력을 출력으로 바이패스(By-Pass)시키는 비상 주행제어해제부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 주제어부는 상기 도로 환경 입력부로부터 주행도로의 혼잡도, 주간 평균속도에 따라 부하 변동 및 속도 변화를 제어하고, 상기 주제어부는 상기 센서부로부터 입력되는 상기 차간거리에 따라 상기 차량의 속도를 증감시키며, 상기 키입력부가 소정시간 지속적으로 입력될 때마다, 정상주행, 서행가속 상태 및 가속주행 상태를 자동으로 전환하는 것을 특징으로 한다.
상기 주제어부는 상기 차량의 순간연료손실량이 기준치 이하이면 Steady Control 방식을 적용하고, 상기 차량의 응답 특성을 향상시킬 때에는 Leap Control 방식을 적용하는 것을 특징으로 하고, 상기 키입력부로부터 상기 주행 상태를 전환시키는 명령이 입력되고, 상기 정속주행 상태시 속도응답이 기준치 보다 늦으면, 상기 Leap Control 방식을 적용하여 쓰로틀 밸브의 쓰로틀 개도 변화를 상기 Leap control D/B를 이용하여 현재위치에서 목표위치로 이동하는 것을 특징으로 한다.
상기 Leap control D/B는 상기 쓰로틀 밸브의 쓰로틀 전개 범위를 소정 갯수로 분해하고, 엔진회전수를 소정 RPM 단위로 분해하여 쓰로틀 개도가 현재위치에서 목표위치로 변화시에 실린더내 혼합기 충진효율이 사이클 단위로 정상유동으로 추종하는 특성을 측정하여 구축되는 것을 특징으로 한다.
상기 쓰로들 밸브의 쓰로틀 개도의 목표위치는 동일 쓰로틀 개도에서 정상유동상태의 공기유량이 일치하는 시점의 데이터이고, 상기 제어변수의 산소 센서 신호에 따라 갱신되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 입력장치로부터 입력되는 신호에 따라 상기 차량의 고유 제어신호를 바이패스시키는 안전장치를 더 포함하고, 상기 안전장치는 브레이크의 작동 신호를 노멀 온과 노멀 오프 신호로 구분하여 상기 브레이크의 이상여부를 판단하고, 소프트웨어 바이패스 기능과 기계적인 하드웨어 바이패스로 구성되어 상기 입력장치로부터 입력된 가속 신호를 상기 출력장치로 바이패스시키는 데, 특히 상기 브레이크 작동시 상기 소트트웨어 바이패스를 인가하는 것보다 상기 기계적인 하드웨어 바이패스 작동 시기를 소정 시차를 두고 바이패스시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주제어장치로부터 입력되는 제어신호에 응답하여 상기 차량의 부하량 및 연료 손실량을 표시하는 운전자 인식 장치를 더 포함하고, 상기 운전 인식 장치는 상기 차량의 연료소비량을 표시하는 연료소비 표시부, 상기 차량의 부하량을 표시하는 부하 표시부, 상기 차량의 과부하를 표시하는 과부하 표시부, 상기 차량의 순간연료손실량을 표시하는 순간연료손실 표시부, 상기 차량의 주행상태를 표시하는 주행상태 표시부, 상기 차량의 속도를 표시하는 속도 표시부 및 상기 차량의 주행거리를 표시하는 거리 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한, 상기 운전자 인식장치는 차량 계기판 또는 유리창에 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 안정적이고 정숙하며, 편안한 주행운전을 할 수 있고 차량의 연료절약이 획기적으로 개선되어 에너지 절약 및 대기 환경보호에 기여할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행패턴을 도시한 그래프.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템의 제어기 부분의 블록 구성도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템의 동작 순서도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템의 운전자 인식장치의 예시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
330: 제어변수 입력부 300: 도로환경 입력부
301: 주행정보 입력부 302: 센서부
303: 지리정보 D/B 310: 운전자 명령입력기
320: 비상 주행제어 해제부 390: 주제어부
340: 안전장치 350: 출력장치
360: 통신모듈 500: 운전자 인식 제어부
520: 운전자 인식 모듈
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템은 주제어장치와 운전자 인식 장치를 구비한다.
주제어장치는 우선, 교통정보 관리 센터(미도시) 등으로부터 현재 주행 도로의 혼잡도, 구간평균속도 등을 입력받고, 위치정보와 속도, 차간거리, 차선 간격, 도로의 고도(오르막 내리막)와 도로 회전구배 등을 입력받는다.
또한, 이전 운전자 주행기록으로부터 운전자 운전행태 즉, 정지 횟수, 속도기준 가감속빈도, 가속페달 사용 빈도, 평균속도, 브레이크 사용빈도 등을 분석하여 부드러운 운전, 일반적인 운전, 성급한 운전으로 운전행태를 분류한다.
이 후, 고효율 운전패턴 생성부분으로써, 상기한 정보를 정리하여 하이브리드 주행패턴을 발생시킨다.
즉, 차량이 After Market 차량인 경우에는 차량에 기 장착된 기본 ECU제어장치를 사용하여 연료소비가 적도록 가속페달을 제어한다. 한편, Pre Market 차량의 경우에는 운전자가 가속페달 사용시 일반적인 가속페달 입력 대비 쓰로틀개도 전개 방식과 변속기어 조절을 주행안정성과 정숙한 주행, 주행 응답특성이 만족하는 범위 내에서 연료 분사량을 제어한다.
이 경우, 운전자가 가속페달을 조작하여 쓰도틀 개도 변화가 생길 경우에는 엔진제어장치가 적절히 부하관리를 할 수 없으므로, 운전자가 고효율 운전을 할 수 있도록 표시장치에서 고효율 운전방법을 제시하고 이를 확인 할 수 있도록 한다.
여기서, 하이브리드 주행패턴은 Steady Control 방식과 Leap Control 방식을 포함한다. Steady Control 방식은 순간연료손실이 기준치 이하인 경우, 예를 들어 순간연료손실의 거의 발생되지 않는 영역에서 동작하고, Leap Control 방식은 차량의 응답특성을 올리기 위하여 사용된다.
Steady Control 방식은 일반적인 PID Control 방식을 사용하며, Leap Control 방식은 기 구축된 Leap Control D/B를 활용하여 제어 출력값을 비약적으로 증가시킨다.
여기서, Leap Control D/B를 이용하는 이유는 현재 가속페달이 작동되는 순간의 유동해석이 불가능하기 때문이며, 이에 따라 Leap Control D/B에 엔진 회전수, 부하 영역별로 일정 구간을 선택하여 현재위치(A) - 목표위치(B)의 이동하는 구간별 유한 개수를 정밀 계측하여 저장하여 제어한다.
Leap Control D/B를 활용하여 제어 출력값을 증가시키면 주행 안정성과 정숙함이 저해될 우려가 있지만 운전자 가속페달을 사용구간을 소정 개수 예를 들어, 20~30개정도로 구분하고, 엔진회전수 또는 주사용 영역에서 소정 회전수 예를 들어, 100 RPM 정도의 단계로 분해하면 차량의 주행 안정성과 정숙함이 손상입지 않고 오히려 응답 특성을 올릴 수 있다.
한편, 운전자 인식장치는 4-Digit 숫자 표시기나 바 형태, 숫자, 색 등 다양한 방식을 이용하여 연료 소비, 부하, 속도, 거리, 순간연료손실량, 과부하, 주행 상태를 표시한다.
이하, 상기한 하이브리드 주행제어 시스템의 구성 및 그 동작 과정을 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행패턴을 도시한 그래프이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템의 제어기 부분의 블록 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템의 동작 순서도이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템의 운전자 인식장치의 예시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템은 주제어장치와 운전자 인식장치를 구비한다.
주제어장치는 도 2 에 도시된 바와 같이, 입력장치와 출력장치 및 통신모듈을 구비한다.
입력장치는 도로환경 입력부(300), GPS와 같은 주행정보 입력부(301), 적외선 센서와 같은 센서부(302), 지리정보 D/B(303), 운전자 명령입력기(310), 비상 주행제어 해제부(320) 및 브레이크 신호(BREAK), 클러치 신호(CLUTCH), 속도 신호(SPEED), 연료 주입 신호(INJECTION), 가속 신호(ACCELERATION IN), 기타 등의 제어변수를 입력하는 제어변수 입력부(330)를 구비하고 있다.
출력장치는 제어신호(Control), 트랜스미션 제어신호(Transmission Control), 연료주입 신호(Injection Control), 가속신호 출력(Acceleration Control)를 출력한다.
통신모듈(360)은 주제어부(390)와 운전자 인식장치의 통신을 담당한다.
주제어부(390)는 입력장치로부터 입력되는 신호에 대응하여 출력장치로 상기한 제어신호(Control), 트랜스미션 제어신호(Transmission Control), 연료주입 신호(Injection Control), 가속신호 출력(Acceleration Control) 신호를 출력하며, 입력장치로부터 입력되는 신호에 대응하여 통신모듈(360)을 통해 운전자 인식 제어부(500)로 각종 제어신호를 출력한다.
운전자 인식장치는 운전자 인식 제어부(500)와 운전자 인식 모듈(520), 키입력부(510) 및 리모컨(511)을 구비한다.
운전자 인식 모듈(520)은 연료소비 표시부(521), 부하 표시부(522), 과부하 표시부(523), 순간연료손실 표시부(524), 주행상태 표시부(525), 속도 표시부(526), 거리 표시부(527)를 구비한다.
여기서, 주제어장치는 차량의 내부 계기판 하단에 배치하며, 운전자 인식장치는 차량계기판 또는 유리창에 부착하여 운전자 인식 모듈(520)을 통해 표시되는 각종 정보를 운전자가 용이하게 인식할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
다음은 각 구성요소의 상세 기능을 설명한다.
도로환경 입력부(300)는 교통정보 관리 센터로부터 현재 주행 도로의 혼잡도, 구간평균속도 등과 같은 도로환경 정보를 받는 부분으로 도로 환경이 복잡하면 주제어부(390)는 가감속 제어시 과격하게 부하가 변동되지 않도록 한다.
주행정보 입력부(301)는 차량의 속도와 위치정보를 받아 주제어부(390)로 입력한다.
센서부(302)는 도로 주행시 차량간 차간거리를 측정하여 주제어부(390)로 입력하며, 주제어부(390)는 센서부(302)로부터 입력되는 신호에 따라 차량의 속도를 감속시킨다.
지리정보 D/B(303)는 도로의 고도(오르막 내리막)와 위치를 추출하여 주제어부(390)로 입력함으로써, 도로 회전구배를 인식할 수 있도록 한다.
비상 주행제어 해제부(320)는 주제어부(390)의 고장 및 오작동시에 동작하는 것으로서, 기계적으로 엔진측의 입력이 출력으로 바이패스(By-Pass)되도록 구성된다.
제어변수 입력부(330)는 브레이크 신호(BREAK), 클러치 신호(CLUTCH), 속도 신호(SPEED), 연료 주입 신호(INJECTION), 가속 신호(ACCELERATION IN)를 입력한다.
제어변수 입력부(330)의 브레이크 신호를 키온시 노멀 온(Normal_On)과 노멀 오프(Normal_Off)의 2가지로 구분하는 데, 안전장치(340)는 브레이크 작동의 오동작 및 입력신호의 오동작 예를 들어, 브레이크 불량, 브레이크 전원 이상 등을 노멀 온과 노멀 오프의 2가지 신호의 논리 전개로 방지하고, 안전을 강화하기 위하여 주제어부(390)의 인식에 의한 바이패스 기능을 수행한다.
또한, 안전장치(340) 자체의 하드웨어적 기능으로 소정의 시차 예를 들어, 300mSec를 두어 기계적으로 입출력을 바이패스(By-Pass)시킨다. 즉, 브레이크 작동시 소프트웨어 바이패스를 인가하는 것에 비해 기계적인 하드웨어 바이패스 작동 시기를 소정 시차를 두고 바이패스시킨다. 여기서, 물리적인 기능에 시차를 두는 것은 운전자가 도로 주행시 브레이크 사용은 상시 있는 일로써 이때 약간의 시차를 두고 주제어부(390)를 정지시키는 것은 브레이크 사용시에도 연료공급의 제어를 구현하여 불완전 연소를 없애는 역할을 두기 때문이다.
제어변수 입력부(330)의 클러치 신호는 운전자가 수동변속기 운전시 클러치 작동을 인식하여 차량의 운전을 아이들(IDLE) 상태 또는 운전자 가속페달 작동시 가속페달 입력을 출력으로 바이패스(By-Pass)하는 기능을 수행하도록 한다.
제어변수 입력부(330)의 속도 신호 및 연료주입 신호는 차량의 주행상태 파악 및 연료 소비량, 속도등을 파악할 수 있도록 한다.
제어변수 입력부(330)의 산소 센서 신호는 Steady Control 방식과 Leap Control 방식에 따른 동작시 피드백 제어변수로 사용된다. 특히 Leap Control 방식은 Leap Control D/B(304)로부터 B(목표위치)의 산정시 차량노화, 주변환경에 따라 특성이 변화하는 것을 학습보정하는 역할에 사용된다. 즉, 목표위치는 산소 센서 신호에 따라 갱신된다.
제어변수 입력부(330)의 가속신호는 운전자가 가속페달을 사용하고 있는지 여부를 판단하도록 하며, 현재 사용하고 있는 밸브가 전자쓰로틀(ETS, EPC) 밸브인 경우에는 직접 전자신호를 입력변환장치를 사용하여 받고 기계식 밸브인 경우에는 입력감지기를 설치하여 구성한다.
출력장치(350)의 트랜스미션 제어신호 출력(Transmission Control out), 연료주입제어 신호 출력(Injection Control out)은 제조사 Pre-Market용임으로 다음에 상세한 기능을 거론한다.
출력장치(350)의 가속 제어신호 출력(Acceleration Control out)은 주제어장치(390)에서 발생하는 신호를 받아서 차량이 인식할 수 있는 신호로 변환하여 전자쓰로틀(ETS, EPC) 밸브인 경우에는 직접 전자신호를 출력하고, 기계식인 경우에는 스테핑 모터를 사용하여 쓰로틀 개도를 조절한다.
안전장치(340) 작동시 및 주제어부(390) 미동작시에는 제어변수 입력부(330)의 가속 신호를 출력장치(350)의 가속 신호 출력으로 바이패스시킨다. 또한 주행 안정성 및 주행 응답특성를 만족시키기 위하여 가속페달 사용시에는 차량이 가지고 있는 고유의 기능을 수행할 수 있도록 출력측에 순간연료손실 감소 필터(Trancient Loss Reduction Filter)만 통과하여 제어변수 입력부(330)로부터 입력되는 가속 신호를 출력장치(350)의 가속 신호 출력으로 바이패스시킨다.
주제어부(390)는 컴퓨터 CPU, Memory, 저장매체 등을 구비하여 각종 제어를 수행한다.
통신모듈(360)은 주제어장치(390)와 운전자 인식 제어부(500) 상호간에 신호를 주고 받는 기능을 담당하고 있다.
운전자 인식장치의 운전자 인식 제어부(500)는 통신모듈(360)로부터 입력된 신호를 운전자 인식 모듈(520)로 출력한다. 운전자 인식 모듈(520)은 주제어부(390)로부터 통신모듈(360)을 통해 입력되는 신호에 따라서 연료소비, 부하, 과부하, 순간연료손실, 주행 상태, 속도 및 주행거리 등의 정보를 도 4 의 (a),(b),(c),(d),(e)와 같이 다양한 형태로 제공하여 운전자가 이를 인식할 수 있도록 한다. 또한, 운전자 인식 제어부(500)는 키입력부(510)와 리모컨(511)로부터 입력된 신호를 주제어부(390)로 입력한다.
키입력부(510)는 하이브리드 주행제어 시스템에서 사용하는 각종 변수들의 입력과 인식장치의 표현기능을 다양하게 설정할 수 있도록 다양한 키를 구비한다.
키입력부(510)와 운전자 명령입력기(310)를 리모콘(511)으로 통합하여 원격으로 운전자가 편리하게 사용할 수 있도록 구현하는 것이 바람직하다.
운전자 명령입력기(310)와 키입력부(511)은 주제어부(390)로 운전자의 각종 명령을 입력하는 것으로 가속 버튼과 감속 버튼 2가지로 구성되고, 정상 주행, 서행가속, 가속주행을 설정하거나, 주제어부(390)의 제어 동작 정지 기능 및 안전 장치(340)를 해제할 수 있도록 한다.
이 경우, 안전 장치 해제기능은 차량 시동시 및 운전자실수, 어린아이의 오작동등을 방지하기 위해 일정 순서(암호화)에 의해 키를 조작하였을 때만 동작되도록 하는 것이 바람직하다.
운전자 명령입력기(310)를 통한 키조작시 동작 과정은 안전장치(340) 해제(암호화 해제) 후, 가속키 입력시에는 정상 주행, 정상 주행상태에서 서행 가속상태로, 서행 가속상태에서 가속주행상태의 순서로 전환한다.
한편, 감속시에는 서행가속상태 및 가속주행 상태에서 바로 정상주행 상태로 전환한다. 특히, 정상주행 상태에서 감속키 입력시에는 주제어부(390)의 동작을 정지시키도록 전환한다. 또한 키인식기능은 원터치 기능에서 누른상태를 200~400mSec 지속하였을시에는 자동으로 다음 주행 상태로 전환하도록 하는 것이 바람직하다.
운전자 인식 모듈(520)은 연료 소비 표시, 부하 표시, 과부하 표시, 순간연료손실 표시, 주행 상태 표시, 속도 표시, 주행거리 표시 등의 정보를 표시하여 운전자가 주행중에 이를 인지 있도록 한다. 이의 표현 방법은 도4에서 실시예를 보이고 있다.
이하에서는 하이브리드 주행제어 시스템의 Steady Control 방식과 Leap Control 방식의 적용 일예를 도 1 에 도시된 하이브리드 주행패턴에 의거하여 설명한다.
먼저, 도로 상태를 평지(Flat Road)(F1), 저경사로(Low Incline road)(M1, M2), 고경사로(High Incline road)(H1,H2,H3)로 구분하고, 평지(Flat Road)(F1), 저경사로(Low Incline road)(M1, M2), 고경사로(High Incline road)(H1,H2,H3)에서는 Steady Control 방식을 적용하며, 고경사로(High Incline road)(C0,C1)에서는 Leap Control 방식을 적용한다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 주행제어 시스템의 동작 과정을 도 3 을 참조하여 상세하게 설명하면, 주제어부(390)가 제어변수 입력부(330)로부터 각종 제어 변수를 입력받는다(S10).
이 후, 도로환경 입력부(300)로부터 현재 주행 도로의 혼잡도, 구간평균속도 등을 입력받아(S20) 도로 환경이 복잡한 것으로 판단되면 주제어부(390)는 가감속 출력 제어의 출력비례치를 하향시키고, 주행정보 입력부(301)로부터 현재위치를 파악한다.
이 후, TASK Interval&Cycle 계산과정(S30)을 수행한다. TASK Interval&Cycle 계산과정은 제어변수 입력부(330)로부터 제어변수를 다수회 입력받아 그 평균을 산출하는 것으로서, TASK가 끝날 때까지 수행하게 되는데 이는 엔진 주행중 센서 신호(Sensor Signal)의 오차를 줄이고 에러를 피하기 위함이다.
다음으로, 현재 표시된 출력 값이 정상으로 출력되고 있는지 판단(S40)하는데, 3회이상 에러 판정시에는 시스템 이상으로 판단하여 출력을 안전장치(340)를 통해 입출력을 바이패스시키도록 한다.
이 후, 상기한 단계(S20)에서 입력된 데이터를 가공하여 현재 속도로부터 차량이 평지 구동에 필요한 부하를 산출한다. 여기서, 주행정보 입력부(301)와 지리정보 D/B(303)를 이용하여 현재 위치에서의 진향 방향의 기울기를 산출하고, 속도와 차량기울기를 가미하여 이에 대응하는 부하량을 산출한다. 한편, GPS(122)와 지리정보 D/B(303)기능을 이용하지 않을 경우, 이전에 차량에 인가된 구간 평균 부하량을 분석하여 이에 대응하는 부하량을 산출한다.
이 후, 운전자 명령입력기(310)와 리모컨(511)으로부터 받은 신호를 분석하여 서행가속, 정상주행, 가속 주행할 것인 지를 판단(S60)하여 이를 바탕으로 서행가속(S71), 정상주행(S72) 및 가속 주행(S73) 중 어느 하나를 수행한다.
한편, 운전자가 가속페달 사용 후 가속페달을 조작하지 않으면, 주제어장치가 동작하고, 이 후 정상주행상태로 판단한다. 즉, 운전자가 가속페달을 조작할 경우에는 안전장치(340)에 의해 바이패스되어 주제어장치에 의해 차량이 제어되지 않는다.
이 경우, 정상주행으로 판단되면 정속주행 상태로 주행하도록 하며, 주제어부(390) 동작 제어를 일시 정지하거나 주행 상태 명령이 바뀐 상태에서는 대응하는 출력값의 제어 수행 능력을 고려하여 일정 시간동안 부하 목표 지향으로 Open Loop control을 수행한후 속도 지향 Feed Back Control을 수행한다.
속도 지향 Feed Back Control에서는 차량의 속도기준으로 속도편차를 구하고 PID Cruise Control System 대응하는 출력 값을 산출(S80)한다.
한편, 서행가속으로 판단되면, 차간 거리조절을 위한 서행가속으로 제어하며, 주행 상태 명령이 바뀐 상태에서는 대응하는 출력값의 제어 수행 능력을 고려하여 일정 시간동안 부하 및 속도증가 목표 지향으로 Feed Back Control을 수행한후 정상주행(S72)상태로 제어를 복귀시킨다.
또한, 가속 주행으로 판단되면 이는 점더 신속한 속도 증가를 의미하는 것으로서, 단위 시간내 속도 증가와 목표 부하값을 좀더 높게 설정한다. 이또한 주행 상태 명령이 바뀐 상태에서는 대응하는 출력값의 제어 수행 능력을 고려하여 일정 시간동안 부하 및 속도증가 목표 지향으로 Feed Back Control을 수행한 후 정상주행 상태(S72)로 제어를 복귀시킨다.
여기서, Pre Market용일 경우, 상기에서 전해받은 제어 출력값에 따라 변속기 제어기, 분사량제어기를 제어한다(S90).
이 후, 속도 및 부하량 목표값과 현재 속도 및 부하량을 비교하여 편차가 적으면 제어손실이 없는 Steady Control 방식으로 동작을 제어하고(S110), 편차가 크면 Leap Control 방식으로 동작을 제어한다(S120).
이 후, 안전장치(340)를 확인(S130)하는 데, 브레이크 동작, 클러치 동작, 가속페달의 동작, 안전장치 해제여부, 제어신호 출력 오프 및 적외선 센서의 동작을 확인하여(S140) 정상제어 상태이면 제어신호를 출력하며(S150), 안전장치(340)가 작동하면 차량의 고유 제어신호를 출력장치(350)측으로 바이패스시킨다(S41).
이 후, 차량의 주행 상태를 파악하여(S160) 차량이 구동되고 있지 않으면 전력소비를 줄이기 위해 슬립(slip)상태로 유지하며(S170), 차량이 구동되고 있으면 계속해서 제어를 반복하여 수행시킨다(S180).
이 경우, 운전자 인식장치는 운전자가 키조작에 따라 4-Digit 숫자 표시기에서는 연료 소비, 부하, 속도, 거리, 순간연료손실량, 과부하, 주행 상태를 표시한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시인 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 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.