KR101801836B1

KR101801836B1 - 차량 주행 시의 에너지 소비량을 결정하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101801836B1
Application number: KR1020157023712A
Authority: KR
Inventors: 마티아스 뵈르크만; 니클라스 페테르손; 요한 팔크핼
Original assignee: 스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2017-11-28
Also published as: BR112015016856A2; WO2014126529A1; BR112015016856B1; SE541130C2; DE112014000515T5; SE1350166A1; US9827990B2; US20150375751A1; KR20150115865A

Abstract

본 발명은, 차량(100)으로, 상기 차량(100)을 제1 주행 방향으로 추진하기 위한 제1 구동력을 발생시키기 위한 제1 동력원(101) 및 상기 차량(100)이 상기 제1 주행 방향으로 이동하는 것을 방해하도록 작용하는 제1 제동력을 인가하도록 작동될 수 있는 적어도 한 개의 브레이크 시스템을 구비한 차량이 작동하는 중의 에너지 사용의 수준(measure)을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 제1 동력원으로부터의 구동력에 대한 요구가 중단되는 제1 기간 동안, 본 발명의 방법은 - 상기 차량(100)이 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 추산하는 단계와, - 상기 차량(100)이 상기 제1 제동 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 상기 추산된 에너지 소비량을, 상기 차량(100)이 작동하는 중의 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하는 단계를 포함한다.

Description

차량 주행 시의 에너지 소비량을 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING AN ENERGY CONSUMPTION WHEN DRIVING A VEHICLE}

본 발명은 차량 작동 중에 사용하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 차량 작동 중의 에너지 사용을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 시스템 및 차량과, 본 발명에 따른 방법을 실시하는 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

아랫부분에 기재되어 있는 배경 기술의 설명은 본 발명에 대한 배경 기술을 나타내며 따라서 반드시 종래 기술을 나타낼 필요는 없다.

일반적인 차량들 및, 적어도 어느 정도는, 특히 중량 차량들은 연비와 배기가스 배출물 감소를 위한 지속적인 개선에 초점이 맞추어져 있다. 예컨대 도시 지역에서의 공해와 공기의 질에 대한 점증하는 공공적인 관심으로서의 이러한 요인들로 인해 많은 관할 구역에서 배출물에 대한 기준과 규제를 채택하게 되었다.

트럭, 버스 등과 같은 중량 차량을 작동시킴에 있어서, 차량의 경제성 역시 시간이 지남에 따라 차량이 사용되는 작업의 이익에 점점 더 큰 영향을 미치고 있다. 차량의 구입비용 외에, 일상적인 작업을 위한 주된 지출 항목들은 운전자의 급여, 수리 및 유지보수 비용, 그리고 차량 추진을 위한 연료비이다. 따라서 이러한 영역들 각각에서 가능한 한 비용을 줄이도록 노력하는 것이 중요하다.

배기가스 배출물과 연료비를 절감하는 시도에 의해 적어도 부분적으로 개선이 이루어지는 한 분야는 하이브리드 차량 분야이다. 하이브리드 차량은 두 개 이상의 동력 출력원 및/또는 연료 공급원을 사용하며, 이러한 차량에서 일반적인 한 가지 유형은 차량의 견인휠들에 작용하는 힘을 발생시키는 데에 한 개 이상의 전기 기계가 사용될 수 있는 전기 하이브리드 차량이다.

전기 기계는 전기 에너지가 전기 기계에 의해 비교적 높은 효율로 추진력으로 변환될 수 있게 하고, 동시에 차량의 견인휠들에 제동력을 인가하고 이에 의해 견인휠들로부터 흡수되는 운동 에너지를 차량의 전기 시스템, 특히 에너지 저장 장치로 재공급되는 전기 에너지로 회생시키는 데 사용될 수도 있다는 장점이 있다. 이어서 회생된 에너지는 전기 기계에 의해 추진력을 발생시키는 데 재사용될 수 있다.

따라서 하이브리드 차량은 연료 소비를 감소시키는 방식을 제공하지만, 운전자가 하이브리드 차량을 경제적인 방식으로 작동시키는 것 또한 매우 중요한데 이는 차량 작동 방식이 전체 연비에 매우 큰 영향을 미치기 때문이다. 이에 따라 예를 들어 운전자와 소유자가 차량이 실제로 연비가 우수한 방법으로 작동하는지 보다 쉽게 평가할 수 있게 하는 시스템이 개발되었다.

그러나 하이브리드 차량과 같은 차량을, 예를 들어 연비 관점에서, 운전하는 가장 유리한 방법을 운전자가 언제나 명확히 알고 있는 것은 아니다.

본 발명의 목적은 차량 작동 중의 에너지 사용을 결정하기 위한 방법을 제안하는 것이다. 이 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 방법에 의해 달성된다.

본 발명은, 차량을 제1 주행 방향으로 추진하기 위한 제1 구동력을 발생시키기 위한 제1 동력원 및 상기 차량이 상기 제1 주행 방향으로 이동하는 것을 방해하도록 작용하는 제1 제동력을 인가하도록 작동될 수 있는 적어도 한 개의 브레이크 시스템을 구비한 차량이 작동하는 중의 에너지 사용의 수준(measure)을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 제1 동력원으로부터의 구동력에 대한 요구가 중단되는 제1 기간 동안, 상기 방법은,

- 상기 차량이 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 추산하는 단계와,

- 상기 차량이 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 상기 추산된 에너지 소비량을, 상기 차량이 작동하는 중의 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하는 단계를 포함한다.

위에서 언급한 것처럼, 운전자가 차량에 저장된 에너지를 사용하는 능력에 의해 차량의 연료 소비가 매우 큰 영향을 받기 때문에, 차량의 전체적인 연비를 위해서는 운전자가 차량을 경제적인 방법으로 운전하는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 연료 소비를 가능한 한 낮게 하는 것이 바람직하며, 이는 소비되는 에너지량이 클수록 엔진에 의해 차량을 추진하기 위해 더 많은 연료가 요구될 것이기 때문이다.

차량 작동 중의 에너지 사용을 평가하기 위하여 에너지 사용 수준을 결정하는 한 가지 방법은 특정한 거리에 대해 소비된 연료량을 결정하는 것이다. 그러나 이는 차량의 연료 소비에 상당한 영향을 미칠 수 있는 중요한 요인들을 무시하게 되는 것이다. 예컨대, 경솔한 운전으로 인한 연료 소비량과, 운전자가 영향을 주기 어려운 다른 요인들, 예컨대 평탄한 지역 대 언덕 지역, 중량 적재 차량 및/또는 간선 도로 대 교통량이 많은 도시 환경으로 인한 연료소비량을 확인하기 어려울 수 있다.

차량 작동 중에, 운전자가, 차량이 움직이면서 실제로 사용될 때 에너지가 에너지 저장장치에 얼마나 잘 투입될 지를, 즉 그/그녀가 차량을 실제로 경제적인 방법으로 동작시키고 있는지를 알기 어려울 수도 있다.

본 발명은 평가 시 화물 또는 주변 환경들의 어떤 영향도 대부분 배제하는 방식으로 운전자가 차량을 작동시키는 방법을 평가할 수 있게 하는 장점이 있다. 이는 구동력에 대한 요구가 중단될 때 운전자가 차량을 작동시키는 방식을 결정하는 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 대표적인 연료 소비량(representation of fuel consumption)은 제동력을 실제로 인가하지 않으면서 작동할 때, 즉 예를 들어 운전자가 예컨대 가속 페달에서 발을 떼는 것에 의해 추진력에 대한 요구를 중단할 때 파워트레인이 견인휠들에 부여하는 것 외에는 차량 내부로부터 인가되는 제동력이 없는 상태에서 작동할 때 추산된다.

따라서 대표적인 연료 소비량은, 차량을 진행 방향으로 추진하기 위한 추진력에 대한 요구가 중단되는 상황, 즉 차량의 전방 이동이 차량에 저장된 에너지로 인한 것이고 공기 저항, 회전 저항 및, 엔진 마찰(연소 엔진이 분리된 경우는 제외), 기어박스 마찰 및 보조 유닛들에 의해 가해지는 힘의 형태로 된, 파워트레인의 제동력으로부터 일어나는 힘에 의해 영향을 받는 상황에서 추산된다. 따라서 차량은, 보통의 (선택적으로) 작동 가능한 브레이크 시스템의 경우처럼, 제어 조절형 제동 작용을 갖춘 운전자에 의해 작동될 수 있는 브레이크 시스템을 거쳐 능동적으로 인가되는 브레이크 시스템의 힘에 의한 작용을 받지 않는다.

본 명세서에서 타력 주행(coasting)이라는 용어는, 차량이 움직이고 있을 때, 운전자가 구동력에 대한 요구를 예컨대 가속 페달에서 발을 떼는 것에 의해 중단하면 일어나는 상황에 의해 대표되는 상황으로 정의된다. 다시 말하면, 구동력에 대한 요구는 중단되고, 더 이상의 제동력이 운전자에 의해 능동적으로 인가되지 않는다.

이 상황이 여전히 예컨대 파워트레인이 폐쇄되고 기어가 계합되어 특정한 엔진 브레이크 효과를 일으킬 때 차량에 작용하는 특정한 제동력을 수반할 수 있음을 알 것이다. 또한 예컨대 하이브리드 차량에서도 제어 시스템이 연소 엔진을 분리하고 엔진의 손실로 인한 엔진 브레이크력이 예를 들어 상응하는 회생제동력으로 대체되는 일이 일어날 수 있다. 대안적으로 또는 이에 부가하여, 적절한 것으로 판단되면 제어 시스템에 의해 각기 다른 크기의 제동력이 또한 인가될 수 있다. 그러나 제동력의 이러한 인가는 여전히 운전자가 이를 능동적으로 요구하지 않는 상태에서 일어난다.

그러면, 위에서 설명한 대표적인 연료 소비량에 기초하여, 에너지 사용의 수준을 결정하고 차량이 동작하는 중에 이용 가능한 에너지를 운전자가 어떻게 사용했는지에 대한 평가를 하는 것이 가능하다. 차량이 타력 주행할 수 있게 함으로써, 즉 운전자가 어떠한 브레이크 시스템도 능동적으로 작동시키지 않는 상태에서, 소비되는 에너지량이 클수록, 저장된 에너지가 완전히 사용될 것이기 때문에 그/그녀는 차량을 더욱 효과적으로 차량을 작동시키게 될 것이다. 반대로, 임의의 브레이크 시스템을 통해 능동적으로 요구되는 제동력이 많을수록, 차량은 에너지 면에서 덜 효율적으로 동작될 것이다.

일 실시예에서, 타력 주행 시의 에너지 소비량이 상기 연소 엔진과 무관한 한 개 이상의 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 능동적인 요구를 통한 에너지 소비량과 비교되는데, 이는 엔진이 제어되는 방법과 관계없이, 예컨대 엔진이 서비스 브레이크 시스템 또는 보조 브레이크 시스템과 같은 파워트레인의 나머지 부분과 분리되어 있는지 그렇지 않은지에 관계없이, 제동력이 제어 가능하게 인가될 수 있다는 것을 의미하며, 이 경우 각기 달리 차량을 동작시키는 방법들 간의 에너지 소비량의 비교가 운전자가 차량을 작동시키는 방법을 평가하기 위한 에너지 사용 수준을 결정하는 데에 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 차량은 회생제동을 위한 수단을 구비한 하이브리드 차량의 형태를 취할 수 있다. 이 경우, 회생되는 제동 에너지의 일부가 재사용을 위해 전기 에너지의 형태로 에너지 저장소에 저장될 수 있기 때문에, 회생제동을 통해 요구되는 제동력이 제동력을 회수하지 않고 예를 들어 서비스 브레이크 시스템 또는 통상의, 예컨대 유압식의, 리타더 브레이크 시스템을 사용하는 것보다 더 경제적이라는 점에서, 에너지 중 제동에 의해 손실되는 부분이 회수될 수 있고 에너지 사용의 수준에 고려될 수 있다. 그러나, 회생제동 시스템의 손실 때문에, 회생제동은 항상 어떤 제동력도 능동적으로 인가되지 않는 타력 주행보다 에너지 효율이 훨씬 더 낮다. 또한 차량은 회생제동 시스템과 비회생제동 시스템 둘 다를 구비할 수 있는데, 이 경우 운전자의 평가에 있어서의 에너지 사용의 수준은 에너지 중 비회생제동 시스템을 통한 제동에 의해 손실되는 부분이 점점 더 많아짐에 따라 단계적으로 감소된다.

차량의 동작 중에 결정되는 에너지 사용의 수준은, 예를 들어, 일반적으로 제동력을 능동적으로 인가하지 않는 상태에서 단순히 전방으로 구르는 것에 의해 달성되는 차량의 동작의 가장 경제적인 형태를 나타내는 것으로 간주되는 평가의 비, 예컨대 백분율을 지시하는 형태로, 운전자에게 예컨대 표시장치를 통해 제시될 수 있다. 바람직하게는 운전자는 지속적으로 또는 필요할 때 도달한 평가에 대한 정보를 수신할 수 있다.

에너지 사용의 수준은 또한 먼 위치, 예컨대 차량단을 위한 수송 센터로 전송되어 둘 이상의 차량들/운전자들이 중앙에서 평가될 수 있게 되도록 구성될 수 있다. 평가를 제시하는 것은 또한 운전자에게 에너지 소비의 개선을 위한 힌트를 제공하는 것과 조합될 수 있다. 이러한 힌트 중 한 예는 브레이크 시스템을 거의 적용하지 않고 타력 주행에 의해 차량을 작동시킬 수 있게 하기 위해 사전에 구동력에 대한 요구를 중단하는 것일 수 있다. 다른 예는 더욱 부드럽게 제동할 것을 권고하는 것일 수 있다.

본 발명은 한 번에 구동력 중단을 한 번 하여 운전자가 특정한 중단에 대한 평가를 가지고 이에 따라 각각의 중단에 대해 새로운 평가를 얻고 제시받을 수 있게 하기 위하여 에너지 사용의 상기 수준을 결정하는 단계를 포함한다. 또한 에너지 사용의 수준은 구동력이 계속 중단되는 동안 지속적으로 결정될 수 있으며, 이 경우 중단 중에 운전자가 행하는 작용에 따라 예컨대 그/그녀가 특정 시간 이후에 브레이크 시스템을 적용하면, 수준/평가는 순간적으로 변할 수 있다.

또한 에너지 사용의 수준은 여러 차례의 연속적인 구동력 중단들을 포괄하는 누적된 수준, 예컨대 운전자에 의해 처음 차량이 작동될 때로부터의 에너지 사용의 누적된 수준 또는 현재의 여정 동안의 또는 다른 어떤 적당한 기간, 예컨대 현재 달 동안의 에너지 사용의 수준의 형태를 취할 수 있다.

구동력에 대한 요구가 중단되는 경우의 연료 소비량의 추산은, 요구가 중단되는 기간 동안 계속하기 위해 그리고 위에서 설며한 것처럼 적절하다면 이전의 추산과 누적하기 위해, 차량이 움직이고 있다면 바람직하게는 중단되자마자 시작된다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 하기의 실시예들 및 첨부 도면들에 제시된 상세한 설명에 의해 표시된다.

도 1a는 본 발명이 유리하게 사용될 수 있는 차량의 파워트레인을 도시한다.
도 1b는 차량 제어 시스템의 제어 유닛의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 예를 도시한다.
도 3은 차량의 운전자에게 에너지 사용 수준(measure)을 제시하는 예를 도시한다.
도 4의 (a) 내지 (e)는 차량의 운전자에게 에너지 사용 수준을 제시하는 다른 예를 도시한다.

본 명세서와 첨부된 특허청구범위에서, 구동력 요구는 차량의 진행 방향으로 양인 추진력에 대한 요구를 의미한다. 따라서 구동력 요구의 중단은 차량의 진행 방향으로 양인 추진력에 대한 요구가 중지되는 것을 의미한다.

이하 본 발명을 하이브리드 차량과 관련하여 예시를 들어 설명한다. 그렇지만 본 발명은 또한 다른 차량, 예컨대 전기 차량 및 연소 엔진만으로 구동되는 통상의 차량에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량(100)의 파워트레인의 전반적인 레이아웃을 개략적으로 도시한다. 여러 가지 종류의 하이브리드 차량이 있는데, 도시된 차량은 병렬형 하이브리드 차량의 형태를 취한다.

도 1a에 개략적으로 도시된 차량(100)은 견인휠들(113, 114)이 장착된 단 한 개의 액슬을 구비한다. 그렇지만, 본 발명은 또한 견인휠들이 장착된 구비한 한 개 이상의 액슬을 구비하는 차량에도 그리고 한 개 이상의 다른 액슬, 예컨대 한 개 이상의 태그 액슬(tag axle)을 구비한 차량에도 적용될 수 있다.

도 1a의 병렬형 하이브리드 차량의 파워트레인은 연소 엔진(101)을 포함하며, 이 연소 엔진은, 통상적인 방식으로, 엔진(101)의 출력 샤프트를 거쳐, 일반적으로는 플라이휠(102)을 거쳐, 클러치(106)를 거쳐 기어박스(103)에 연결된다. 엔진(101)은 제어 유닛(115)을 거쳐 차량의 제어 시스템에 의해 제어된다. 기어박스(103)와 클러치(106) 또한 제어되는데, 이들은 본 예에서는 차량의 제어 시스템에 의해 자동으로 작동되지만, 대안적으로 제어 유닛(116)을 이용하여 차량의 제어 시스템에 의해 수동으로 작동될 수도 있다.

중량 차량의 기어박스는, (차량의 제어 시스템에 의해) 자동으로 작동되고 이에 의해 클러치(106)가 엔진(101)의 출력 샤프트(102)를 기어박스(103)에 선택적으로 연결하는, 도시된 실시예에서와 같은, "수동" 기어박스(103)의 형태를 주로 취한다.

차량은, 견인휠들(113, 114)에 연결되어 있고, 통상의 연소 엔진 시스템에서와 같이, 최종 기어, 예컨대 통상의 차동 장치(108)를 거쳐 기어박스의 출력 샤프트(107)에 의해 구동되는 드라이브 샤프트들(104, 105)을 더 포함한다.

통상의 차량과 달리, 도 1a에 도시된 차량은 또한 클러치(106)의 하류에서 기어박스(103)의 입력 샤프트(109)에 연결되는 전기 기계(110)도 포함하는데, 이는 클러치(106)가 개방된 경우에도 기어박스 입력 샤프트(109)가 전기 기계(110)에 의해 구동될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서 병렬형 하이브리드 차량은 동시에 두 개의 별도의 동력원으로부터, 즉 연소 엔진(101) 및 전기 기계(110) 둘 다로부터, 견인휠들(113, 114)에 힘을 제공할 수 있다. 대안적으로, 차량은 한 번에 단 하나의 동력원에 의해, 즉 연소 엔진(101) 또는 전기 기계(110) 중 어느 하나에 의해 추진될 수 있다. 본 발명은 여전히 다른 종류의 하이브리드 차량에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한 차량은 두 개 이상의 전기 기계를 구비할 수도 있는데, 이 경우 전기 기계는 각각의 견인휠 근처에 장착될 수 있다. 차량은 예를 들어 전기 기계가 그 상류측 또는 하류측에 있을 수 있는 통상의 자동 기어박스를 구비한 종류의 차량일 수 있다.

하이브리드 시스템은 또한 다른 구성들을 포함할 수 있다. 도 1a에서는 전기 기계(110), 에너지 저장 장치(111) 및 특히 전기 기계(110)와 에너지 저장 장치(111)의 기능들을 처리하는 하이브리드 제어 유닛(112)만을 도시하고 있다. 전기 기계는 전기 기계가 샤프트를 전기 기계의 속도/토크 범위 내에서 임의의 희망하는 회전 속도와 임의의 희망하는 토크로 회전시킬 수 있게 하는 가변 주파수 전력 공급 장치(power supply)를 구비하고 있다. 도시된 예에서, 전기 기계(110)는 에너지 저장 장치(111)로부터 상기 공급 주파수를 발생시키는 전력전자 유닛(power electronics unit)(210)을 거쳐 전력을 공급받는다. 에너지 저장 장치(111)는 전기 기계(110)와 전력전자 유닛(210)을 이용한 회생 제동에 의해 충전되도록 배치될 수 있지만, 또한 외부 전력원, 예컨대 통상의 전력망에 연결되는 것과 같이 다른 방법으로 충전되도록 배치될 수도 있다.

따라서 전기 기계(110)는, 주파수 제어에 의해 원칙적으로 임의의 희망하는 속도로 차량(100)을 추진하고, 전기 기계가 전달할 수 있는 최대 토크에 상응하는 토크까지 원칙적으로 임의의 희망하는 제동력을 인가하는 데 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 어떤 특정한 유형의 상황들에서 운전자가 차량을 작동시키는 방식을 평가하기 위하여 에너지 사용 수준이 결정되는데, 특정한 유형의 상황들이란 구동력 요구가 중단되고 수차례의 그러한 중단으로 비축되는 차량의 에너지가, 적어도 부분적으로는 브레이크 시스템을 이용한 능동적인 제동에 의해, 또는 운전자로부터의 능동적인 요구 없이 차량의 제어 시스템에 의해 위에서 설명한 것처럼 인가되는 제동력에 의해 그리고 차량의 견인휠들에 작용하는 외력들에 의해 가능할, 즉 차량의 브레이크 시스템들 중 임의의 것이 능동적으로 요구되는 것에 의한 제동력 없이 가능할, 차량이 파워트레인 내의 손실 외에는 차량 내부의 어떠한 제동력 없이 차량에 비축된 운동 에너지를 이용하여 타력 주행할 때에서와 같이, 단순히 차량의 전진 이동을 방해하도록 작용하는 다른 힘들에 의해 주로 소비되는 상황들이다.

차량 브레이크 시스템으로부터 제공되는 제동력에 대한 능동적인 요구와 관련하여, 차량(100)은 서비스 브레이크 시스템(service brake system) 및 리타더 브레이크 시스템(retarder brake system)(117)과 같은 여러 가지 브레이크 시스템들을 더 포함한다. 리타더 브레이크 시스템(117)과 같은 리타더 브레이크 시스템은 예를 들어 기어박스(103)의 출력 샤프트에, 즉 기어박스의 후측 단부에 위치되며, 이 경우 제동 작용은 예를 들어 기어박스 출력 샤프트 및 이에 연결된 차량의 견인휠들(113, 114)에 대한 전기식, 유압식 또는 자기식 제동에 의해 제공될 수 있다. 또한 차량은 배기 브레이크 시스템, 제어 조절형 엔진 브레이크 시스템(controllably regulatable engine brake system), 압축 브레이크 시스템, 전자석 브레이크 시스템 등 중 하나 이상과 같은 다른 보조 브레이크 시스템을 구비할 수 있다.

차량 제어 시스템의 도시된 예에서, 리타더 브레이크 시스템(117)과 같은 서비스 브레이크 시스템은 예를 들어 신호들을 통상의 방식으로 예를 들어 요구되는 브레이크 시스템의 제동력을 조절하는 조절기 또는 조절기들로 송신하는 브레이크 제어 유닛(119)에 의해 작동된다. 도시된 예에서, 브레이크 제어 유닛(119)은 또한 적어도 부분적으로 전기 기계에 의한 회생제동도 제어한다. 차량의 운전자 또는 다른 제어 유닛들에 의해 전달되는 명령에 기반하여, 제어 유닛(119)은 제어 신호들을 적당한 시스템 모듈들로 송신하여 희망하는 제동력을 요구한다. 예를 들어, 운전자가 예를 들어 리타더 제동력 또는 서비스 제동력을 요구할 수 있지만, 희망하는 제동력이 더 경제적인 회생제동에 의해 제공될 수 있는 것으로 제어 시스템이 판단하면 실제로는 회생제동이 사용될 것이다.

상술한 것처럼, 도시된 차량 구성들의 기능들은 다수의 제어 유닛들에 의해 제어된다. 현대 차량의 제어 시스템들은 일반적으로 다수의 전자 제어 유닛(ECU)들 또는 제어기들을 차량에 탑재된 여러 구성들에 연결하기 위한 하나 이상의 통신 버스로 이루어지는 통신 버스 시스템을 주로 포함한다. 이러한 제어 시스템은 많은 수의 제어 유닛들을 포함할 수 있으며, 특정 기능은 이 제어 유닛들 중 둘 이상의 제어 유닛들 사이에서 나누어서 수행될 수 있다.

단순하게 나타내기 위해 도 1a에서는 제어 유닛들(112, 115, 116, 118, 119)만을 도시하지만, 도시된 종류의 차량(100)은 주로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 아는 바와 같이, 상당히 더 많은 제어 유닛들을 구비할 것이다.

위에서 언급한 제어 유닛들에 더해, 도 1a에서는 또한 운전실에 구비된 계기(instruments)에 데이터를 제시하는 것을 제어하는 제어 유닛(118)도 도시하고 있는데, 이 제어 유닛(118)은 보통 통상의 지시계(indicating instruments) 뿐만 아니라 한 개 이상의 표시 장치를 포함한다. 제어 유닛(118)은 운전자의 에너지 사용을 나타내는 수준을 운전자가 볼 수 있게 한 개 이상의 표시 장치에 또는 상기 목적을 위해 특수하게 구성된 표시 장치에 제시되게 할 수 있다.

본 발명은 임의의 적당한 제어 수단에서 실시될 수 있고, 도시된 예에서는, 제어 유닛(118)에서 실시된다. 본 발명에 따라 운전자가 차량에 저장된 에너지를 사용하는 능력을 추산함에 있어 제어 유닛(118)(또는 본 발명이 실시되는 한 개 이상의 제어 유닛)에 의해 수행되는 계산은 아마도, 엔진/모터 기능들을 작동시키는 한 개 이상의 제어 유닛, 본 예에서는 제어 유닛(115)로부터 수신되는 신호들에, 또한 제어 유닛들(112, 119) 및 차량에 구비된 다른 미도시된 제어 유닛들로부터의 신호들에 그리고/또는 예를 들어 차량에 탑재된 여러 센서들로부터의 정보에 따라 이루어질 것이다. 일반적으로는 본 발명과 관련된 유형의 제어 유닛들이 보통 차량의 여러 부품들로부터 센서 신호들을 수신하도록 구성되는 경우이다.

본 발명과 관련된 유형의 제어 유닛들은 또한 보통 제어 신호들을 차량의 여러 부품들과 구성들로 전달하도록 구성된다. 예를 들어 제어 유닛(118)은 데이터의 제시를 위해 신호들을 상기 표시 장치들로 전달할 수 있다.

제어는 보통, 컴퓨터 또는 제어 유닛에서 실행되면 컴퓨터/제어 유닛이 희망하는 형태의 제어 작용, 예컨대 본 발명에 따른 방법 단계들을 실시하게 하는 컴퓨터 프로그램의 형태로 주로 이루어진 프로그램된 명령들에 의해 이루어진다. 컴퓨터 프로그램은 보통 그 컴퓨터 프로그램이 저장되는 적당한 저장 매체(121)(도 1b 참조)를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 형성한다. 상기 저장 매체(121)는 예를 들어 ROM(read-only memory), PROM(programmable read-only memory), EPROM(erasable PROM), 플래시 메모리(flash memory), EEPROM(electrically erasable PROM), 하드 디스크 유닛 등 중에서 임의의 형태를 취할 수 있고, 제어 유닛 내에 위치되거나 혹은 제어 유닛과 통신할 수 있는데 이 경우 컴퓨터 프로그램은 제어 유닛에서 실행된다. 따라서 특수한 상황에서의 차량의 거동은 컴퓨터 프로그램의 명령들을 변경하는 것에 의해 달라질 수 있다.

도 1b에 개략적으로 도시된 제어 유닛(제어 유닛(118))의 예는, 그 자체로, 예를 들어 임의의 적당한 종류의 프로세서 또는 마이크로컴퓨터, 예컨대 디지털 신호 처리용 회로(Digital Signal Processor, DSP) 또는 미리 정해진 특수 기능을 갖는 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)의 형태로 된 계산 유닛(120)을 포함할 수 있다. 계산 유닛(120)은 메모리 유닛(121)에 연결되며, 메모리 유닛은 계산 유닛에 예를 들어, 계산 유닛이 계산을 수행할 수 있도록 필요로 하는, 저장되어 있는 프로그램 코드 및/또는 저장되어 있는 데이터를 제공한다. 또한 계산 유닛(120)은 부분적인 계산 결과 또는 최종 계산 결과를 메모리 유닛(121)에 저장하도록 구성된다.

제어 유닛(118)은 입력 신호들과 출력 신호들을 수신하고 송신하기 위한 각각의 장치들(122, 123, 124, 125)을 더 구비한다. 이 신호들은 입력 신호 수신 장치들(122, 125)이 계산 유닛(120)에 의해 처리하기 위한 정보로서 검출할 수 있는 파형들, 펄스들 또는 다른 속성들을 포함할 수 있다. 출력 신호 송신 장치들(123, 124)은 계산 유닛(120)으로부터 나오는 계산 결과들을 차량의 제어 시스템의 다른 부분들 및/또는 신호들을 필요로 하는 구성 또는 구성들로 전송하기 위한 출력 신호들로 변환하도록 구성된다. 입력 신호들과 출력 신호들을 수신하고 송신하기 위한 각각의 장치들에 대한 연결은 케이블, 데이터 버스, 예컨대 CAN(Controller Area Network) 버스, MOST(Media Oriented Systems Transport) 버스 또는 어떤 다른 버스 구성, 또는 무선 연결의 형태를 취할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 방법(200)의 예를 도시한다. 방법은, 단계(201)에서, 구동력에 대한 요구가 차량 운전자에 의해 중단되는지 여부를 결정하는 것에 의해 시작한다. 이는 예를 들어 운전자가 그/그녀의 발을 가속 페달로부터 들어 올리거나 혹은 어떤 다른 방법으로 차량의 제어 시스템에 연소 엔진(101) 및/또는 전기 기계(110)에 의해 견인휠들에 부여되는 차량의 추진을 위한 구동력을 더 이상 희망하지 않는다는 것을 지시함으로써 지시될 수 있다.

본 발명의 목적은 차량 작동 중의 에너지 사용 수준을 결정하는 것에 의해 에너지 소비의 관점에서 차량이 운전자에 의해 작동되는 방식, 즉 구동력 요구가 중단되는 동안에 저장된 에너지가 실제로 사용되는 방식을 결정하는 것이다.

따라서 단계(201)에서 운전자가 구동력 요구를 중단하는 것으로 판단되면, 방법은 단계(202)로 이동하여 차량의 브레이크 시스템들 중 임의의 브레이크 시스템으로부터의 제동력이 능동적으로 요구되는지, 즉 운전자가 임의의 브레이크 시스템을 작동시키는 것에 의해 제동력이 능동적으로 요구되었는지 결정한다. 위에서 언급한 것처럼, 회생제동 역시 차량의 브레이크 시스템들 중 하나로 간주된다. 그러나 회생제동력은 일반적으로는 어떤 적당한 브레이크 시스템의 작동을 능동적으로 요구할 운전자에 의해 명시적으로 선택되지 않으며, 따라서 차량의 제어 시스템은 가능하다면 요구되는 제동 작용 대신 회생제동 작용을 채택한다. 위에서 설명한 것처럼, 연소 엔진 손실 및 파워트레인 손실의 제동 효과는 수동적이고, 운전자가 능동적으로 제동력을 요구하지 않는 경우에도 구동력 요구가 중단되면 적용되며, 따라서 이러한 제동 효과는 브레이크 시스템으로부터 제공되는 제동력에 대한 능동적인 요구를 나타내지 않는다.

제동력이 차량 운전자에 의해 능동적으로 요구되면, 방법은 하기와 같이 단계(208)로 이동하지만, 제동력이 요구되지 않으면 방법은 단계(203)로 이동하여 차량이 타력 주행할 때, 즉 구동력에 대한 요구가 없고 적용되는 브레이크 시스템이 없는 상태에서 주행할 때 차량에 저장된 에너지가 소비되는 방법을 추정한다. 이러한 에너지 소비량(E_u)은 시간의 함수일 수 있고, 예를 들어 다음과 같이 추산될 수 있다.

차량이 주행 중이지만 차량 내부의 브레이크 시스템들 중 어떤 브레이크 시스템도 작동하지 않으며, 차량에 저장된 에너지는 주로 공기 저항, 회전 저항(rolling resistance) 및 파워트레인 손실, 특히 연소 엔진의 마찰에 의해 발생되는 제동력에 의해 소비된다.

차량이 완전히 평탄한 도로를 주행하고 있으면, 저장 에너지의 감소는

, 즉 운동 에너지의 차이로 추산되며, 여기서 v ₁ 은 구동력 요구가 중단될 때의 차량 속도이고 v ₂ 는 구동력이 다시 요구될 때의 차량 속도이다. 일 실시예에서, 이 공식은 구동력 요구가 중단되고 제동력이 능동적으로 요구되지 않는 경우에 소비되는 저장 에너지의 양을 추정하는 데에 사용된다. 그러나 이러한 접근법은 예를 들어 경사진 주행면에 의해 초래되는 차량 속도 변화를 고려하지 않은 것이다. 따라서, 일 실시예에서는, 계산에 더 많은/다른 인자들이 포함되는 추정이 이루어진다. 예를 들어 다음과 같은 인자들이 구동력 요구가 중단되는 경우의 에너지 소비량을 추산하는 데에 사용될 수 있다.

차량의 작동 중에 에너지 소비를 일으키는 한 원인은 공기 저항이며, 이는 공기 저항력 F=½ ρACdv ² 으로 추산되며, 여기서 ρ=공기 밀도, A=주행 방향으로의 차량의 단면적, v=바람에 대한 차량의 상대 속도이다. 따라서 공기 저항은 차량 속도에 크게 (이차식으로(quadratically)) 좌우된다. Cd=공기 저항 계수인데, 이는 바람을 맞는 차량 표면의 배치 형태(configuration)에 따라 정해지며, 원칙적으로 외장 부품들 전부에 의해 영향을 받는다. 공기 저항 계수는 계산하기 어렵지만, 공기 저항력은, 예를 들어 엔진 제어 유닛을 거쳐 얻을 수 있는 엔진/모터에 의해 발생되는 힘으로부터 아래에서 설명하는 것 같은 다른 반력들을 빼는 것에 의해, 예를 들어 차량 제어 시스템에 의해, 추산될 수 있다. 이에 따라 공기 저항 계수 역시 추산될 수 있다. 대안적으로, Cd는 측정될 수 있지만 다른 트레일러가 부착되면 변할 것이다. 따라서 공기 저항은 차량의 제어 시스템에 의해 계산될 수 있다.

차량의 회전 저항은 F=CrN으로 표현될 수 있는데, Cr은 회전 저항 계수이고 주로 차량의 타이어/휠, 노면에 의해 정해지며, 수직력(N), 즉 차량의 중량이 매우 중요하다. 또한 회전 저항력은 차량의 제어 시스템에 의해 결정될 수도 있다.

다른 요인은 파워트레인 손실이며, 여기에는 몇 가지 종류가 있다. 연소 엔진의 내부 마찰 효과는 P=Mω로 계산될 수 있는데, M은 엔진 특유의 항력 토크이고 ω는 각속도(2π*엔진 회전 속도)이며, 따라서 소비되는 에너지는 이러한 효과를 시간으로 적분하는 것에 의해 얻을 수 있다. 마찰 효과가 회전 속도에 의해 정해지고 회전 속도가 증가하면 증가한다는 것을 알 수 있을 것이다. 연소 엔진이 견인휠들로부터 분리된 상태에서 차량이 작동되면, 이 항(term)은 삭제될 수 있다.

타력 주행 중에 소비되는 에너지를 양호하게 추산하는 것은 일반적으로 지금까지 설명한 인자들에 기초하여 이루어질 수 있다. 더 정확한 추산이 필요하면, 마찬가지로 회전 속도에 의해 정해지는 기어박스 마찰과 같은 다른 인자들을 포함하여 계산할 수 있다. 액슬/허브에서의 마찰 손실과 마찬가지로, 기어박스의 효율로 인한 손실 역시 적용되며, 역시 회전 속도에 의해 정해진다. 효율도 또한 여기서 포함된다. 파워트레인의 복합 손실 또는 파워트레인의 여러 구성들의 개별적인 손실은 각기 다른 회전 속도에 대해 제어 시스템에 저장될 수 있고, 본 발명에 따른 추산을 하는 데 사용될 수 있다.

따라서, 단계(203)에서, 차량이 타력 주행하고 있는 경우에 일어나는 에너지 소비는 상기 파라미터들을 통한 에너지 소비량의 합계에 의해 추산될 수 있다. 그러면, 방법은, 조건이 충족되는 한, 즉 차량의 운전자에 의해 구동력과 제동력 다 요구되지 않는 한, 단계(204)를 거쳐 단계(203)에 머물도록 구성될 수 있다.

단계(204)에서, 구동력 요구가 재개되었기 때문에 혹은 제동력이 능동적으로 요구되기 때문에 단계(203)에 따른 추정을 위한 조건이 더 이상 충족되지 않는 것으로 판명되면, 방법은 추산된 에너지 소비량(E_u)을 저장하기 위해 단계(205)로 이동한다. 단계(203)에서 추산된 에너지 소비량은 구동력 또는 제동력에 대한 요구 없이 차량이 구체적으로 작동된 기간에 따른 누적치의 형태로 저장될 수 있고 그리고/또는 단계(203)를 위한 조건이 충족되었던 이전 기간들에 추정된 에너지 소비량들과 함께 누적될 수 있다. 따라서 방법은 차량이 도로를 따라 외부 인자들 및 내부 손실에 의한 영향 외에는 영항을 받는 일 없이 달릴 때 차량의 저장된 에너지 중에 다른 형태의 에너지로 변환되는 에너지의 양을 추산한다.

그러면 방법은 구동력이 여전히 요구되기 때문에 단계(203)를 위한 조건이 더 이상 충족되지 않는지 결정하기 위하여 단계(206)로 이동한다. 그 경우라면, 방법은 아래와 같은 단계(207)로 이동한다. 단계(206)에서, 구동력은 여전히 요구되지 않지만, 어떤 다른 원인 때문에, 예를 들어 차량 내부의 브레이크 시스템이 작동되었기 때문에 단계(203)를 위한 조건이 충족되지 않는 것으로 판명되면, 방법은 단계(208)로 이동하기 전에 단계(202)로 되돌아간다.

단계(208)는 회생제동 시스템이 작동되었는지, 즉 차량(100)이 전기 기계(100)에 의해 제동되고 있는지 결정한다. 회생제동은 일반적으로 운전자에 의해 명시적으로 요구되지는 않지만, 예를 들면 운전자에 의해 요구되는 브레이크 시스템, 예컨대 휠 브레이크 또는 리타더 브레이크를 작동시키는 대신 차량의 제어 시스템에 의해 작동된다.

차량이 회생적으로 제동되면, 방법은 회생제동을 통해 소비된 에너지를 추산하기 위해 단계(208)로부터 단계(209)로 이동한다. 이러한 추산은 회생제동의 사용에 의해 변환된 에너지의 양을 결정하는 것을 포함하도록 구성될 수 있고, 회생제동의 사용에 의해 변환된 에너지의 양은 적당한 방법으로, 예컨대 전기 기계(110)에 의해 가해지는 제동력을 결정하는 것에 의해 추산될 수 있다. 이 힘은 보통 우수한 정확성으로 결정될 수 있다. 또한 단계(209)는, 회생제동 중에 실제로 에너지 저장 장치로 투입된 에너지의 양이 전기 기계에 의해 가해지는 제동력과 다르다면, 회생제동 중에 실제로 에너지 저장 장치로 투입된 에너지의 양을 추산하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어 회생된 에너지의 일부만이 에너지 저장 장치로 투입되고 일부는 열로 변환되거나 혹은 어떤 다른 방법으로 사용되는 경우에 더 큰 힘이 인가되게 할 수 있다. 그러나, 일반적으로는, 전기 기계는 에너지 저장 장치에 의해 수용될 수 있는 전기 에너지를 실질적으로 발생시키는 제동력을 인가한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 회생제동 시스템 역시 손실이 있고 이는 적용되는 제동력이 에너지 저장 장치에 실제로 공급되는 에너지보다 클 것이라는 점을 의미하는 것을 알 것이다.

일 실시예에서, 에너지 저장 장치에 투입되는 것에 의해 실제로 회수되는 에너지의 양이 추산되고, 회생제동 중의 손실은 흡수된 제동 에너지 빼기 저장 장치에 투입된 에너지의 형태를 취한다. 그러나, 아래에서 설명하는 것처럼, 운전자를 평가하기 위한 목적으로, 실제로 저장 장치에 투입되는 에너지의 양을 구체적으로 결정하지 않는 대신, 회생제동이 최대 용량으로 작동할 때 저장될 수 있는 에너지로서의 회생제동 중의 에너지 소비량을 추산하는 것이 유리할 수 있다. 따라서 일 실시예는 제동 중에 실제로 회수되는 양과 관계없이 최대 용량에서 이론적으로 회수되었을 수 있는 에너지의 양을 추산한다.

또한, 회생제동 시스템에 의해 가해지는 제동력이 총 제동력보다 작을 수 있고, 이 경우 예컨대 차량의 서비스 브레이크 시스템 또는 보조 브레이크 시스템을 이용하는 것에 의해 추가적인 비회생제동력이 인가될 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서 단계(210)는 회생제동이 인가된 제동력의 전부를 차지하는지 여부를 결정한다. 그렇다면, 방법은 단계(211)로 이동하여 제동에 의해 손실되는 힘의 추산이 계속되어야 하는지, 즉 구동력 요구가 여전히 중단되고 제동력이 요구되는지 여부를 결정한다. 그렇다면, 방법은 추산을 계속하기 위해 단계(208)로 되돌아간다. 단계(211)에서 제동에 의해 손실되는 힘의 계속적인 추산이 일어나서는 안 되는 것으로 판명되면, 방법은, 상술한 단계(205)에서와 같이, 단계(206)로 이동하여 상술한 것처럼 제동력이 요구되는지 요구되지 않는지를 결정하기 전에, 데이터를 저장하기 위해 단계(212)로 이동한다.

단계(210)에서 회생제동 동작뿐만 아니라 추가 제동 동작도 적용되는 것으로 판명되면, 단계(213)는 이 추가 제동력을 통한 에너지 소비량을 추산한다. 또한 방법은 회생제동이 없으면 단계(208)로부터 바로 단계(213)로 이동한다. 추가 제동력을 위한 에너지 소비량은 예를 들어 가해진 총 제동력과 회생제동 시스템을 통해 가해진 제동력 간의 차이로서 추산될 수 있다. 대안적으로 제동력은 사용되는 특정 브레이크 시스템에 대해 특별하게 추산될 수 있다.

리타더에 의해 발생되는 제동력은, 예컨대 도 1a에서와 같이 기어박스 뒤에 있는, 리타더의 위치에 따라 정해진다. 리타더 제동 효과는 예를 들어 리타더에 의해 발생되고 기어박스 출력 샤프트에 작용하는 토크를 기어박스 출력 샤프트의 각속도로 곱하는 것에 의해 결정될 수 있고, 이 경우 소비되는 에너지는 이 효과를 위에서 설명한 것처럼 시간으로 적분하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 그 시간의 리타더의 제동 토크는 일반적으로 차량의 제어 시스템을 통해 구할 수 있다.

디스크 브레이크 시스템과 드럼 브레이크 시스템의 경우, 보통 제동 압력(이 제동 압력으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지된 물리적 관계에 기반하여 제동 토크가 계산될 수 있음)을 구할 수 있거나 혹은 제어 시스템으로부터 제동 토크를 직접 구할 수 있다. 이에 따라 제어 유닛(118)에 희망하는 정보를 제공하는 것이 쉬워진다. 에너지(E)가 E=Fs(여기서, F는 힘이고, s는 거리임)로 표현될 수 있고, 이는 속도(speed)와 속력(velocity)의 시간 적분과 동일하다는 것, 즉 효과 P=F(차량에 작용하는 힘)*v(차량 속도)라는 것은 잘 알려져 있다.

디스크 브레이크와 드럼 브레이크의 제동력을 결정하는 각기 다른 여러 가지 방법이 있다. 이 브레이크들의 토크는 예를 들어 휠의 각속도로 곱해질 수 있고, 이 경우 제동 에너지를 얻도록 이 효과는 위에서 설명한 것처럼 시간으로 적분될 수 있다. 이 제동 토크에 대한 정보가 전혀 없으면, 제동압으로부터 제동 토크를 구하기 위한 모델이 사용될 수 있다. 이러한 모든 정보는 일반적으로 차량의 사양(specification)으로부터 알 수 있고 그리고/또는 제어 시스템을 통해 구할 수 있다. 디스크 브레이크와 드럼 브레이크의 제동력은 또한 예를 들어

(M은 제동 토크이고, v는 차량의 속도이고 ω는 각속도임)으로 결정될 수 있으며, 이에 따라 위에서 설명한 것처럼 효과/에너지를 계산할 수 있다. 따라서 제동에 의해 손실되는 에너지는 적당한 방법으로 추산될 수 있다.

또한 위에서 예시된 계산은 단지 제동에 의해 손실되는 에너지를 결정하는 방법의 예일 뿐이라는 점에 유의해야 한다. 차량 내의 제어 시스템은 지속적으로 개선되고 있고 차량의 브레이크 시스템들을 통한 제동에 의해 손실되는 에너지를 계산하도록 계속 업그레이드되고 있으며, 각각의 차량에 가장 적절한 방법으로 계산을 수행하는 것은 본 발명의 범위 내이다.

따라서 적용되는 제동력은 제동력이 더 이상 요구되지 않거나 혹은 구동력이 다시 요구될 때까지 위에서 설명한 것처럼 추산되고 누적되며, 그 후 본 발명은 단계(207)로 이동하여 차량의 운전자에게 결과를 제시한다.

이에 따라 단계(207)에서 결과가 운전자에게 제시된다. 이는 각기 다른 여러 가지 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들면 데이터가 구동력이 중단된 가장 최근의 평가와 차량의 전체 여정에 대한 총 평가 둘 다를 나타내는 에너지 사용의 정도(measure)로 표시 장치에 제시될 수 있다. 이 데이터는 예를 들어 구동력 요구가 중단되는 시간 동안 화면에 제시될 수 있거나 혹은, 대안적으로, 예를 들어 지속적으로 제시될 수 있다. 또한 상기 데이터는 예를 들어 차량의 운전자가 쳐다보는 화면 이미지를 통해 접근할 수 있도록 구성될 수 있다. 위와 같은 데이터는 대안적으로 또는 추가로 어떤 다른 적당한 방법으로 운전자에게 제시될 수 있다. 이들은 예를 들어 어떤 다른 적당한 방법으로 시각적으로 제시될 수 있거나, 혹은 예를 들어 적당한 음향/음성 신호들을 통해 또는 적당한 촉각 신호들을 통해 제시될 수 있다. 그런 다음 방법은 단계(214)에서 종료된다.

도 3은 차량의 운전자에게 제시될 수 있는 것의 예를 도시한다. 참조부호 301은 운전자의 행동에 대한 즉각적인 피드백을 지시하는데, 이는 도 4의 (a) 내지 (e)에 더 상세하게 도시되어 있다. 이러한 피드백은 그/그녀가 구동력 요구가 중단되는 상황에서 차량에 저장된 에너지를 얼마나 잘 사용하는지를 기준선(401)(도 4의 (a) 참조)의 오른쪽 또는 왼쪽에 값을 취할 수 있는 막대 그래프(bar chart)의 형태로 나타낸다. 도 4의 (a) 내지 (e)는 각기 다른 상황들을 나타내며, 막대는 각기 다른 경제적인 작동 정도들을 나타내는데, 기준선(401)의 왼쪽에 있는 완전히 찬 막대(해칭으로 지시됨, 도 4의 (b) 참조)는 차량의 저장된 에너지를 최대로 사용하는 것을 나타내며, 기준선의 오른 쪽에 값을 취하는 막대(역시 해칭으로 지시됨, 도 4의 (e) 참조)는 차량 작동 중에 요망되는 행동을 나타낸다. 기준선(401)은 회생제동에 의해 회수되는 최대치를 지시한다.

차량이, 예를 들어 가속 페달을 통한, 구동력에 대한 능동적인 요구를 가지고서 주행하면, 막대는 비활성화될 것이다(도 4의 (a)). 구동력 요구가 후속해서 중단되면, 막대는 운전자가 어떤 행동을 하는지에 따라 각기 다른 위치들을 취할 것이다. 도 4의 (b)는 그/그녀가 구동력도 제동력도 요구하지 않는 상황, 즉 차량이 타력 주행하는 상황을 도시한다. 이는, 위에서 설명한 것처럼, 차량을 작동시키는 가장 경제적인 방법을 나타내는데, 이는 에너지가 불필요하게 제동에 의해 손실되지 않기 때문이다. 이러한 이유에서 완전히 가득 찬 막대를 기준선의 왼쪽에 또한 도시하였다.

그러나, 운전자가 제동력을 가하자마자, 회생제동력이 가해지더라도, 회생제동 시스템에서의 에너지 변환에 손실이 없지 않기 때문에 에너지 손실이 일어날 것이다.

도 4의 (c)와 (d)는 각기 다른 정도의 중간 제동력들이 적용되고 이에 의해 제동력이 덜 가해져서 제동 에너지 중 많은 비율을 회수할 수 있게 되는 상황들을 나타내고 있으며, 이에 따라 도 4의 (c)의 막대는, 회생 제동에 의해 적용될 수 있는 최대 제동력을 나타내는, 제동력이 더 강하게 가해진 도 4의 (d)의 경우보다 더 에너지를 잘 사용한다는 것을 가리킨다. 도 4의 (e)는 제동력이 회생제동에 의해 회수될 수 있는 힘을 훨씬 초과하기 때문에 제동에 의해 손실되는 에너지 중 매우 큰 부분이 사라지는 강한 제동을 나타낸다(따라서 기준선(401)은 회생제동력을 최대로 회수하기 위한 한계를 지시함). 따라서, 이 경우 막대는 반대 방향으로 움직여서, 차량의 저장된 에너지를 매우 비경제적으로/바람직스럽지 않게 사용하는 것을 지시한다.

따라서 운전자가 제동력에 대한 요구를 변경하면 막대가 즉각적으로 변경될 수 있다. 차량의 에너지 사용에 대한 즉각적인 피드백과 더불어, 도 3은 구동력 요구가 중단된 특정 기간 중의, 즉 구동력이 지속적으로 중단되는 중의 복합적으로 추산된 수준, 또는 차량의 여정 동안 또는 다른 적당한 기간 동안의 누적 수준을 도시한다. 또한 각기 다른 기간들과 관련된 여러 수준들이 제시될 수도 있다. 도 3에 도시된 화면 이미지는 에너지 저장 장치의 충전 상태(303)도 도시하고 있다.

도면에서 알 수 있듯이, 도 3 및 도 4에 예시된 막대 그래프는 제동력이 능동적으로 요구되는 상황과 제동력이 요구되지 않는 상황 간의 차이가 명확하게 나타나는 한 각기 다른 많은 형상들, 예를 들어 수직 형상, 미러 이미지, 지시기 형태 등을 취할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 값들은 예를 들면, 다음과 같은 비한정적인 알고리듬에 의해 예를 들어 백분율의 정도로 계산될 수 있다.

(1)

여기서,

r _eco 는 백분율로 표현된, 운전자가 차량의 저장된 에너지를 얼마나 잘 사용하였는지를 나타내는 수준이다.

X _eco 는 사용된 에너지의 복합치(composite value), 즉 X _tot 중 구동력 중단 도중에 제동 손실을 일으키지 않는 비율이다.

X _tot 는 구동력 중단 도중 소비되는 에너지의 총량을 타나내는 복합치이다.

n ₀ 는 결정된 최종 누적치에 대한 지수이다.

n _rset 는 최종 리셋시의 일반값(prevailing value)에 대한 지수이다.

X _eco 와 X _tot 를 계산하기 위한 하이브리드 시스템에서의 알고리듬은 다음과 같이 기술될 수 있다.

(2)

여기서,

η _eco 는 구동력 요구가 없이 작동하는 합성 효율을 설명하고 회생 및/또는 비회생 제동이 요구되는지에 따라 정해지는 인자이고;

m은 차량의 추정 중량이고;

v는 차량의 속도이고;

는 차량의 가속도이고;

g는 중력 상수(9.82m/s²)이고;

α는 도로 경사이고;

P _sat 는 저항 제동 및 회생제동을 작동의 합, 즉 이 두 인자들에 기반하여 얻을 수 있는 총 제동력의 포화 레벨이다. 일 실시예는 아래에서 설명하는 것 같은 이러한 결정에서 회생제동을 통해 이론상 최대로 가능한 만큼 에너지를 회수한다.

θ는 운전자가 요구하는 구동력이 0과 동일하거나 혹은 그보다 작은 경우와 동일한 인자이다. 구동력 요구가 양이면 이 인자는 영이다.

η _eco 와 P _sat 는 예를 들어 아래의 알고리듬에 의해 계산될 수 있다.

(3)

여기서,

η _g 는 회생 제동의 총 효율이고;

P _s 는 공기 저항 + 회전 저항 + 차량의 파워트레인 내부 손실로 정해지는 추정된 주행 저항이고;

P _g 는 최대

인 현재의 제동 레벨(P _brake )이며, (P _brake ,

)중 최소값으로 표현될 수 있음;

는 회생제동 중의 포화 효과 레벨이다.

어떠한 브레이크 시스템도 작동하지 않는 시점에 구동력 요구가 중단되는 경우, η _eco 는 1(P _g =0)일 것이다. 이는 차량의 저장된 운동 에너지를 이용하는 최고의 방법이다. 하이브리드 시스템의 에너지 저장 장치에 에너지를 저장하는 것에 의한 에너지 손실은 인자 η _g 만큼 감소된다. 하이브리드 시스템이 손실이 없다면, 즉 η _g =1이면, 구동력이 중단될 때 어떤 제동력도 가하지 않고 차량을 작동시킴에 따라 하이브리드 시스템을 이용한 제동 도중의 효율은 동일할 것이다. X _tot 중 상술한 바에 의해 커버되지 않는 부분은 에너지의 순손실을 나타낸다.

따라서, 도시된 예에 의해 최종 리셋 이후 평균적인 평가가 이루어지므로 운전자의 운전 방식에 대한 양호한 수준을 얻는 간단한 방법을 실현할 수 있다. 바람직하게는, 운전자는 예를 들어 차량이 작동되는 방식의 변경에 대한 차량의 반응에 대하여 중간 피드백을 받기 위하여 평가를 리셋할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 그 제어 시스템은 전체 경로에 대한 수준 및 예를 들어 더 이전의 데이터를 여전히 저장할 수 있다. 따라서 계산을 위한 기준점들이 리셋시에 결정될 수 있는데, 기준점들은 예를 들면 위에서 설명한 것처럼 X _eco (n _reset ) 및 X _tot (n _reset )일 수 있다. 또한 수준은 운전자가 구동력에 대한 요구를 중단할 때 시작하여 그/그녀가 구동력을 다시 요구할 때까지 진행되는 각각의 상황 직후에 제공될 수도 있는데, 즉 θ가 상술한 것처럼 1과 동일한 각각의 기간에 대한 수준이 제공될 수도 있다.

계산된 파라미터들은 예를 들어 차량의 소유자가 각기 다른 운전자의 평가들을 감시할 수 있게 하는 차량단(차량은 차량단의 일부임)을 관리하기 위한 운송 관리 시스템, 예컨대 스카니아의 "스카니아 차량단 관리(Scania Fleet Management)"로 전송될 수 있다.

위에서 언급한 것처럼, 일 실시예는 회생제동에 의해 회수되는 실제 에너지가 아닌 회생제동 시스템이 최적으로 작동되는 경우에 회수될 에너지를 결정한다. 예를 들면 여러 가지 환경들이, 예컨대 에너지 저장 장치가 완전히 차있거나, 현재 기온이 에너지 최적의 조건들 중에서만큼 수용하지 못할 정도이거나, 혹은 어떤 다른 이유 때문에 회생제동이 최적으로 작동하지 않기 때문에, 회생제동의 효율이 낮아지게 할 수 있다.

그러한 조건들에서 차량을 운전할 때, 단순히 하이브리드 시스템이 최적으로 작동하기 않기 때문에 차량 운전자가 기본적으로 경제적인 방법으로 차량을 작동시킴에도 불구하고, 그/그녀의 평가가 부정적이면, 이는 그/그녀가 여전히 기본적으로 바람직한 방법으로 운전하는 것을 꺼리게 할 수 있고 결과적으로 연비가 낮아진다. 따라서, 이러한 조건에서, 현재 조건에서 이론적으로 최대 제동력이 회수되는 것이 일어나는 것으로 상정하는 차량의 동작의 평가를 결정하는 것이 유리하며, 이 경우 운전자의 평가는 최적으로 작동하는 운전에 기반할 것이며 어떠한 결함들 또는 다른 제한 요소들에 기반을 두지 않을 것이다.

도 2에 도시된 방법은 또한 차량의 크루즈 컨트롤 기능이 작동하지 않는 경우에만 적용되도록 구성될 수 있는데, 이는 크루즈 컨트롤 기능이 작동되면 차량의 제어 시스템이 주로 차량의 작동 방식을 처리할 것이기 때문이다. 그러나, 크루즈 컨트롤 기능이 작동하는지 안하는지에 관계없이, 본 발명은 운전자가 구동력 요구를 능동적으로 중단하면 바로 적용될 수 있다.

이상에서는 본 발명을 병렬형 하이브리드 시스템과 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 다른 종류의 하이브리드 시스템을 구비한 차량 및 예를 들어 한 개 이상의 전기 기계들만 구비한 전기 차량에도 적용될 수 있다. 또한 본 발명은 연소 엔진으로만 작동되는 통상의 차량에도 역시 적용될 수 있으며, 이 경우에는 상술한 회생제동 및 에너지 저장 장치와 관련된 부분은 적용되지 않을 것이다.

Claims

차량(100)을 제1 주행 방향으로 추진하기 위한 제1 구동력을 발생시키기 위한 제1 동력원(101) 및 상기 차량(100)이 상기 제1 주행 방향으로 이동하는 것을 방해하도록 작용하는 제1 제동력을 인가하도록 작동될 수 있는 적어도 한 개의 제1 브레이크 시스템을 구비한 차량(100)이 작동하는 중의 에너지 사용의 수준(measure)을 결정하기 위한 방법으로,
상기 제1 동력원으로부터의 구동력에 대한 요구가 중단되는 제1 기간 동안,
- 상기 차량(100)이 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 추산하는 단계와,
- 상기 차량(100)이 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 상기 추산된 에너지 소비량을, 상기 차량(100)이 작동하는 중의 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하는 단계를 포함하고;
상기 차량이 상기 차량(100)의 적어도 한 개의 휠에 작용하는 회생제동력을 발생시키기 위한 동력원을 구비하며,
상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 회생제동 중의 에너지 소비량과 비교하고, 상기 비교 결과를 상기 차량(100)이 작동하는 중의 상기 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하는 단계를 더 포함하며;
상기 차량(100)이, 상기 차량(100)의 적어도 한 개의 휠에 작용하는 회생제동력을 발생시키기 위한 상기 동력원뿐만 아니라, 적어도 한 개의 추가 브레이크 시스템도 구비하며,
상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 상기 적어도 한 개의 추가 브레이크 시스템이 작동하는 것에 의한 에너지 소비량과 비교하고, 상기 비교 결과를 상기 차량(100)이 작동하는 중의 상기 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 기간 동안, 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 상기 적어도 한 개의 제1 브레이크 시스템 중 한 개 이상을 능동적으로 사용하는 것을 통한 에너지 소비량과 비교하고, 상기 비교 결과를 상기 차량(100)이 작동하는 중의 상기 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 차량(100)의 적어도 한 개의 휠에 작용하는 회생제동력을 발생시키기 위한 상기 동력원이 적어도 한 개의 전기 기계(110)의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 비교하는 단계가 회생제동 중의 효율을 고려하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 차량(100)이 작동하는 중의 상기 에너지 사용 수준을 결정하는 동안, 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구가 없는 상기 차량의 작동을, 차량을 작동시키기 위해 회생제동을 사용하는 것보다, 차량이 작동하는 중에 에너지를 더 잘 사용하는 것으로 나타내는 것으로 간주하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 차량(100)이, 상기 차량(100)의 적어도 한 개의 휠에 작용하는 회생제동력을 발생시키기 위한 상기 동력원뿐만 아니라, 적어도 한 개의 추가 브레이크 시스템도 구비하며,
상기 에너지 사용 수준을 결정하는 동안, 회생제동은 상기 적어도 한 개의 추가 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구에 의해 동작하는 것보다 에너지를 더 잘 사용하는 것으로 나타내는 것으로 간주되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
회생제동에 의한 에너지 소비량을 추산함에 있어서, 상기 회생제동에 대한 최대 효과 레벨이 회생되는 에너지가 회생제동 시스템의 전체 용량으로 저장될 수 있는 최대 효과 레벨로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 형태를 취하는 차량(100)의 동작 방법에 상응하는 것으로 판명된 수준의 비를 지시하는 형태로 차량(100)의 작동 중의 상기 에너지 사용 수준을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 에너지 사용 수준을 결정하는 것이 상기 제1 동력원으로부터의 구동력에 대한 요구가 중단될 때에만 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 에너지 사용 수준을 결정하는 것이 상기 제1 기간 전체에 대한 수준의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 에너지 사용 수준은 상기 제1 동력원으로부터의 구동력에 대한 요구가 중단되는 다수의 연속되는 기간들에 걸쳐 결정되고 누적되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
차량의 운전자에게 차량이 작동하는 중의 상기 에너지 사용 수준을 표시 장치를 통해 제시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 제1 기간 동안 상기 에너지 사용 수준의 변화를 계속 제시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 한 개의 제1 브레이크 시스템이 서비스 브레이크 시스템, 리타더 브레이크 시스템, 배기 브레이크 시스템, 제어 조절형 엔진 브레이크 시스템, 압축 브레이크 시스템, 전자석식 브레이크 시스템 또는 기타 보조 브레이크 시스템 중 한 개 이상의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 적어도 한 개의 제1 브레이크 시스템이 연소 엔진과 무관한 브레이크 시스템의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 적어도 한 개의 제1 브레이크 시스템이 상기 연소 엔진이 파워트레인의 하류로부터 분리되어 있는지 여부에 관계없이 제어 가능하게 적용될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력의 요구가 상기 차량의 운전자에 의해 개시되는 제동력에 대한 요구의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 차량의 운전자가 상기 제1 동력원으로부터의 구동력에 대한 상기 요구를 중단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
- 상기 제1 제동력이 작동하지 않는 상기 제1 기간 중의 에너지 소비량을 추산하는 단계,
- 상기 제1 기간 중의 총 에너지 소비량을 추산하는 단계, 및
- 상기 에너지 사용 수준을 상기 제1 제동력이 작동하지 않을 때의 상기 에너지 소비량과 상기 총 에너지 소비량의 비로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제21항에 있어서,
상기 제1 기간 중의 상기 총 에너지 소비량은 상기 제1 제동력이 작동하지 않을 때 소비되는 에너지 및 상기 제1 브레이크 시스템들 중 적어도 한 개의 제1 브레이크 시스템에 의해 소비되는 에너지의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램이 프로그램 코드를 포함하며, 상기 프로그램 코드가 컴퓨터에서 실행되면 상기 컴퓨터가 제1항에 따른 방법을 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
차량(100)을 제1 주행 방향으로 추진하기 위한 제1 구동력을 발생시키기 위한 제1 동력원(101) 및 상기 차량(100)이 상기 제1 주행 방향으로 이동하는 것을 방해하도록 작용하는 제1 제동력을 인가하도록 작동될 수 있는 적어도 한 개의 제1 브레이크 시스템을 구비한 차량(100)이 작동하는 중의 에너지 사용의 수준을 결정하기 위한 시스템으로,
상기 제1 동력원으로부터의 구동력에 대한 요구가 중단되는 제1 기간 동안,
- 상기 차량(100)이 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 추산하도록 구성된 수단과,
- 상기 차량(100)이 상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중에 소비하는 상기 추산된 에너지 소비량을, 상기 차량(100)이 작동하는 중의 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하도록 구성된 수단을 포함하고;
상기 차량이 상기 차량(100)의 적어도 한 개의 휠에 작용하는 회생제동력을 발생시키기 위한 동력원을 구비하며,
상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 회생제동 중의 에너지 소비량과 비교하고, 상기 비교 결과를 상기 차량(100)이 작동하는 중의 상기 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하도록 구성된 수단을 더 포함하며;
상기 차량(100)이, 상기 차량(100)의 적어도 한 개의 휠에 작용하는 회생제동력을 발생시키기 위한 상기 동력원뿐만 아니라, 적어도 한 개의 추가 브레이크 시스템도 구비하며,
상기 제1 브레이크 시스템으로부터의 제동력에 대한 요구 없이 작동하는 중의 에너지 소비량을 상기 적어도 한 개의 추가 브레이크 시스템이 작동하는 것에 의한 에너지 소비량과 비교하고, 상기 비교 결과를 상기 차량(100)이 작동하는 중의 상기 에너지 사용 수준을 결정하기 위한 근거로 사용하도록 구성된 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제25항에 따른 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 차량.