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KR100709771B1 - 이동체 에너지 관리 장치 및 이동체 에너지 관리 방법 - Google Patents

이동체 에너지 관리 장치 및 이동체 에너지 관리 방법 Download PDF

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KR100709771B1
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KR
South Korea
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energy
vehicle
moving object
supply
unit
Prior art date
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KR1020057016239A
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English (en)
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KR20060063776A (ko
Inventor
히로시 이소노
게이스케 세토
다카히로 고다이라
게이 다카쿠와
Original Assignee
도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Publication date
Application filed by 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 filed Critical 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Publication of KR20060063776A publication Critical patent/KR20060063776A/ko
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Abstract

이동체 에너지 관리 장치는 에너지를 공급하는 공급부와, 공급부로부터 공급된 에너지를 소비하는 소비부를 포함하는 이동체에 설치된다. 소비부는, 제 1 작용인 이동체를 이동시키기 위한 에너지를 소비하는 제 1부와, 이동체에 관계되는 제 2 작용으로 이동체의 이동 이외의 작용을 수행하기 위한 에너지를 소비하는 제 2부를 포함하는 소비부를 포함한다. 이동체 에너지 관리 장치는 이동체가 위치되는 환경에 관련된 환경 정보를 취득하는 취득부를 포함한다. 제어부는 취득부에 의해 취득된 환경 정보에 의거해서 제 1 작용 및 제 2 작용 양쪽 모두가 수행되도록 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어한다.

Description

이동체 에너지 관리 장치 및 이동체 에너지 관리 방법{MOVING BODY ENERGY MANAGEMENT APPARATUS AND MOVING BODY ENERGY MANAGEMENT METHOD}
본원발명은 에너지를 공급하는 공급부; 공급부로부터 공급된 에너지를 소비하는 소비부를 포함하는 이동체에 있어서 에너지를 관리하는 기술과 관련된다.
에너지를 공급하는 공급부; 공급부로부터 제공된 에너지를 소비하는 소비부를 포함하는 이동체에 있어서의 에너지 관리방법은 이미 알려져 있다(참조: 일본 공개 특허출원 8-507671호). 공급부의 일례로, 전기 에너지 저장부로서 역할하는 배터리, 그것의 또다른 예로 전기 에너지 발전부로서 역할하는 발전기를 들 수 있다. 또한, 소비부의 일례로 이동체에 추진력을 부여하기 위해 전기적으로 구동되는 모터를 들 수 있다.
일본 공개 특허출원 8-507671호에 기재된 기술에서는, 무한한 에너지를 저장하는 차량이 이동체로서 다루어지고, 차량의 운행 루트가 차량에 관계된 네비게이션 정보에 기초해서 선택된다. 또한, 에너지 소비의 제어와 충전의 제어가 그 차량에 대해서 행해진다.
일반적으로, 이동체의 소비부는, 제 1 작용(또는 목적)인 이동체를 이동시키는 에너지를 소비하는 제 1부와, 이동체에 관련되는 제 2 작용(또는 목적)인 이동 체의 이동 이외의 작용(또는 목적의 달성)을 수행하는 에너지를 소비하는 제 2부를 포함한다.
이동체가 전기 자동차(하이브리드(hybrid) 전기 자동차를 포함한다)인 경우, 예를 들면, 제1 부의 예는 전기 자동차를 구동하는 모터이고, 제 2부의 예는 전기 자동차의 객실의 온도, 습도, 또는 환기를 조절하는 에어콘 시스템을 위한 엑츄에이터(가령, 모터 또는 전자 밸브(electromagnetic vlave))이다.
그러나, 상술한 예에서 어느 경우에는, 브레이크를 위한 엑츄에이터 및/또는 스티어링(steering) 장치를 위한 엑츄에이터는 제 2부의 예가 아니라 제 1부의 예로 고려하는 것이 타당할 수도 있다.
어느 경우에도, 이런 종류의 이동체에 있어서는 이동체에 대한 제어 요청(예를 들면, 이동체의 사용자에 의한 구동 요청, 안정성 요청, 안락성 요구 등)을 충분히 만족시키는 동안에, 이동체에 의한 에너지 소비를 감소시키는 것이 바람직하다. 즉, 이동체의 제어에 대한 요구와 에너지 소비에 대한 요구를 동시에 만족시키는 것이 바람직하다.
이때, 제어 요청은 하나에 제한되지 않고 복수일 수 있다. 이 경우, 복수의 제어 요청이 동시에 만족되도록, 즉, 이동체를 종합적으로 제어하는 것이 필요하다.
또한, 이동체에 의한 에너지 소비를 고려할 때에도, 에너지 소비가 이동체에 의한 복수의 제어에 의해 야기되는 경우에는, 복수의 모든 제어를 고려하면서 이동체에 의한 전체 에너지 소비를 검토하는 것이 필요하다.
간단히 말하면, 이동체에 있어서, 이동체의 전체 제어 요구를 만족시키는 동안, 이동체에 의한 전체 에너지 소비를 감소시키는 것이 바람직하다.
이러한 요구를 만족시키기 위해서는, 이동체를 이동시키는 제 1 목적과 이동체와 관련되고 이동체의 이동 이외의 작용을 나타내는 제 2 목적, 양쪽이 모두 수행되도록 이동체의 소비부 및 공급부의 적어도 하나를 제어하는 것이 바람직하다.
본원발명의 일반적인 목적은, 상술한 하나 이상의 문제점들을 해결하는, 향상되고 유용한 이동체 에너지 관리 장치와 이동체 에너지 관리 방법을 제공하는 것이다.
본원발명의 보다 구체적인 목적은, 에너지를 공급하는 공급부; 공급부로부터 공급된 에너지를 소비하는 소비부를 포함하는 이동체에 있어서, 이동체의 제어 요구와 소비 요구 양쪽이 모두 만족되도록 에너지를 관리하는 기술을 제공하는 것이다.
본원발명에 의하면, 다음의 실시예들이 구현된다. 각 실시예는 번호가 할당된 각각의 항목으로 분류되어, 필요한 경우, 항목의 번호를 인용하는 것에 의해 그 실시예가 설명될 수 있다. 이것은, 본원발명의 명세서에 기재된 복수의 기술적 특징 중 일부, 또는 복수의 기술적 특징들끼리의 조합 중 일부를 용이하게 하기 위한 것이고, 본원발명의 명세서에 기재된 기술적 특징 또는 그 조합을 다음의 실시예로 한정하는 것은 아니다.
(1) 에너지를 공급하는 공급부와; 공급부로부터 공급된 에너지를 소비하며, 제 1 작용(또는 목적)인 이동체를 이동시키기 위한 에너지를 소비하는 제 1부와, 이동체에 관계되는 제 2 작용(또는 목적의 달성)으로 이동체의 이동 이외의 작용을 수행하기 위한 에너지를 소비하는 제 2부를 포함하는 소비부;를 포함하는 이동체에 설치되고, 이동체가 위치되는 환경에 관련된 환경 정보를 취득하는 취득부; 취득부에 의해 취득된 환경 정보에 의거해서 제 1 작용 및 제 2 작용 양쪽 모두가 수행되도록 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 이동체 에너지 관리 장치.
상술한 이동체 에너지 관리 장치에 의하면, 제 1 작용으로서 이동체의 이동을 제어하기 위해, 또는 이동체에 관계되는 제 2 작용으로서 이동체의 이동 이외 의 작용을 달성하기 위해 소비부와 공급부 중 적어도 하나가 제어된다.
따라서, 본원발명의 이동체 에너지 관리 장치에 의하면, 제 1 작용과 제 2 작용 중 오직 하나만 달성되도록, 소비부와 공급부 중 하나가 제어되는 경우와 대비했을 때, 이동체를 종합적으로 제어하는 것이 가능하고, 제어와 에너지 소비의 감소, 양쪽 모두와 관계되는 요청을 실현하는 관점으로부터 제어를 수행할 수 있다.
따라서, 본원발명의 이동체 에너지 관리 장치에 의하면, 자동차의 제어에 대한 요구와, 자동차에 의한 에너지 소비에 대한 요구를 자동차를 전체적으로, 즉 종합적인 방법으로 제어하는 것에 의해 동시에 만족시키는 것이 가능하다.
또한, 본원발명의 이동체 에너지 관리 장치는, 이동체가 위치하는 환경을 고려해 소비부와 공급부 중 적어도 하나가 수행된다. 그러므로, 환경의 고려 없이 제어가 이뤄지는 경우와 비교하면, 이동체의 제어에 대한 요구와 이동체에 의한 에너지 소비에 대한 요구의 동시 만족을, 보다 확실하게 실현할 수 있다.
항목 (1) 및 다음 항목들에서, "공급부"는 에너지를 저장하는 저장부와 에너지를 산출하는 산출부를 포함하도록 구성된다. 저장부의 일례는 배터리이고, 산출부의 일례는 발전기이다.
항목 (1) 및 다음 항목들에서, "제 1부"는 이동체에 추진력을 인가하는 모터(전기 모터)이다. "제 2부"의 일례는 이동체의 구성요소 각각을 구동하는 엑츄에이터이고, 이동체의 추진력에는 기여하지 않는 것이다.
항목 (1) 및 다음 항목들에서, "이동체"는, 예를 들면, 자동차(automobile), 자동 자전거(auto cycle), 철도 차량, 선박, 비행기, 로켓 등이다.
항목 (1) 및 다음 항목들에서, "제 2 작용"은, 예를 들면, 이동체 승객의 안전을 확보하는 작용과 이동체 승객의 편안함을 확보하는 작용 등이다.
(2) 항목 (1)에 기재된 이동체 에너지 관리 장치에 있어서, 이동체는, 이동체의 주행 상태량 및 이동체가 위치한 환경 중 적어도 하나를 검출하는 센서; 이동체의 현재 위치를 검출하는 네비게이션 시스템; 및 이동체의 외부에 위치하고 정보를 전송하는 정보 전송 장치와 통신하는 통신 장치를 포함하고, 상기 취득부는 상기 센서, 상기 네비게이션 시스템, 상기 통신 장치 중 하나를 사용함으로써 환경 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
상술한 이동체 에너지 관리 장치의 구조에 의해서, 이동체가 위치하는 환경의 모니터링 결과에 의거해서 소비부 및 공급부 중 적어도 하나가 제어된다. 모니터링은 이동체에 의해 수행될 수 있고, 또는 차량 외부에서 외부적으로 수행될 수도 있다.
항목 (2)에서 "정보 전송 장치"는 예를 들면, 관제 센터와 같은 정보 전달국; 도로, 또는 그것의 가이드 레일 등에 설치되는 정보 송신 장치; 또 다른 이동체 등이다.
(3) 항목 (1) 또는 (2)에 기재된 이동체 에너지 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 이동체의 추정 상태에 의거해서 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어하는 추정형 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
이동체의 에너지를 양호한 정밀도를 가지고 관리하기 위해서는, 가능한 장시간의 시간 간격으로 에너지 소비를 추정하는 것이 중요하다. 한편, 이동체가 위치되는 환경을 고려하는 것을 통해, 이동체의 에너지 소비 특성을 추정하는 것이 가능하다.
이러한 지식에 근거해, 항목 (3)에 의한 이동체 에너지 관리 장치에 의해서, 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태가, 이동체가 위치되는 환경에 의거해서 추정되고, 소비부와 공급부 중 적어도 하나가 이동체의 추정 상태에 의거해서 제어된다.
(4) 항목 (1) 내지 (3)에 기재된 이동체 에너지 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 이동체가 제어되는 쪽으로 목표를 설정하는 목표 설정부; 설정된 목표와 취득된 환경 정보에 의거해, 소비부의 제 1 부에 의한 에너지 소비가 가능한 최소가 되도록, 이동체의 운행 루트 및 이동체의 운전 모드를 결정하는 운행 루트/운전 모드 결정부; 취득된 환경 정보에 의거해 공급부의 목표 잔여 에너지를 결정하는 목표 잔여 에너지 결정부; 소비부의 제 2부의 에너지 소비가 결정된 목표 잔여 에너지보다 작지 않도록, 설정된 목표에 의거해 제 2부의 엑츄에이션(actuation) 모드를 결정하는 엑츄에이션 모드 결정부; 및 결정된 운행 루트에 따르는 결정된 운전 모드에서의 이동체의 이동과, 결정된 엑츄에이션 모드에서의 제 2부의 엑츄에이션을 실현하는 실현부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
항목 (4) 및 다음 항목들에서 "잔여 에너지"는, 가령, 공급부가 배터리를 포함하도록 형성된 경우에, 배터리의 충전 상태량(SOC)을 나타내는 용어로 사용된다.
(5) 항목 (1) 내지 (4)에 기재된 이동체 에너지 관리 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보 및 이동체의 추정 상태량에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 이동체와 이동체 외부에 위치하는 외부 에너지 관련 장치 사이에 에너지를 공급하는 것에 관해 공급부를 제어하는 공급부 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
이동체의 공급부가 예를 들면, 에너지 저장 수단(예: 배터리)으로 형성된 경우에, 공급되는 에너지는 제한된다. 또한, 공급부가 에너지 산출부(예: 파워 시스템)로 형성된 경우에, 산출부에 의해 에너지가 소비되는 한, 에너지를 무한대로 산출하는 것이 어렵다. 그러므로 이 경우에, 공급될 수 있는 에너지가 제한된다.
따라서, 어느 경우라도, 공급부로부터 공급될 수 있는 에너지는 부족하게 될 가능성이 있고, 이 경우, 이동체의 외부로부터 그 부족분을 보급받는 것이 필요하다.
한편, 공급부가 에너지 산출부로 형성되는 경우에, 산출부가 필요한 것보다 많은 에너지를 산출할 가능성이 있다. 이 경우, 초과 에너지가 이동체의 외부로 방출된다면, 전체로 볼 때 사회에서 에너지가 더욱 효율적으로 사용되는 것이다.
또한, 상술한 바와 같이, 이동체의 에너지를 양호한 정밀도를 가지고 관리하기 위해서는, 가능한 장시간의 시간 간격으로 에너지 소비를 추정하는 것이 중요하다. 한편, 이동체가 위치하는 환경을 고려함으로써 이동체의 에너지 소비 특성을 추정하는 것이 가능하다.
상술한 지식에 근거할 때, 이동체 에너지 관리 장치에 의하면, 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태가 이동체가 위치되는 환경에 의거해서 추정된다. 그리고 이동체의 추정 상태에 의거해서, 공급부와 이동체 외부에 위치한 외부 에너지 관련 장치 사이의 에너지 공급에 대해, 공급부를 제어한다.
항목 (5)에서 "외부 에너지 관련 장치"는, 예를 들면, 이동체의 공급부가 저장부로 구성된 경우에, 저장부에 에너지를 보급하는 보급 시스템일 수 있다.
또한, 저장부가 이동체로부터 분리할 수 있는 카트리지(catridge) 타입 저장부로 형성된 경우에는, "외부 에너지 관련 장치"는 충전될 교환용 에너지-저장 카트리지를 준비하는 장치이다.
(6) 항목 (5)에 기재된 이동체 에너지 관리 장치에 있어서, 공급부 제어수단은, 공급부가 외부 에너지 관련 장치에 접근할 수 있는 동안의 시간 주기 내에 공급부의 잔여 에너지가, 소비부에 의해 그 후 소비될 에너지에 부족한 경우, 부족한 에너지가 외부 에너지 관련 장치로부터 보급될 수 있도록, 공급부를 제어하는 보급 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
(7) 항목 (5) 또는 (6)에 기재된 이동체 에너지 관리 장치에 있어서, 공급부 제어 수단은, 공급부가 외부 에너지 관련 장치에 접근할 수 있는 동안의 시간 주기 내에 공급부의 잔여 에너지가, 소비부에 의해 그 후 소비될 에너지를 초과한 경우, 초과 에너지가 외부 에너지 관련 장치에 방출되도록 공급부를 제어하는 방출 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
(8) 항목 (1) 내지 (3), 항목 (5) 내지 (7)에 기재된 이동체 에너지 관리 장치에 있어서, 제어부는, 상기 제어부는, 이동체가 제어되는 쪽으로 목표를 설정하는 목표 설정부; 설정된 목표와 취득된 환경 정보에 의거해, 소비부의 제 1 부에 의한 에너지 소비가 가능한 최소가 되도록, 이동체의 운행 루트 및 이동체의 운전 모드를 결정하는 운행 루트/운전 모드 결정부; 결정된 운행 루트 도중에 에너지가 공급부에 보급될 보급 위치와 보급 모드를 결정하는 보급 위치/보급 모드 결정부; 취득된 환경 정보 및 상대 위치가 포함된 결정된 보급 위치에 대해서, 적어도 이동체의 상대 위치에 의거해, 공급부의 목표 잔여 에너지량을 결정하는 목표 잔여 에너지 결정부; 소비부의 제 2부의 에너지 소비가 결정된 목표 잔여 에너지량보다 작지 않도록, 설정된 목표에 의거해 제 2부의 엑츄에이션(actuation) 모드를 결정하는 엑츄에이션 모드 결정부; 및 결정된 운행 루트에 따르는 결정된 운전 모드에서의 이동체의 이동과, 결정된 엑츄에이션 모드에서의 제 2부의 엑츄에이션을 실현하는 실현부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
(9) 에너지를 공급하는 공급부와; 공급부로부터 공급된 에너지를 소비하며, 제 1 작용(또는 목적)인 이동체를 이동시키기 위한 에너지를 소비하는 제 1부와, 이동체에 관계되는 제 2 작용(또는 목적)으로 이동체의 이동 이외의 작용을 수행하기 위한 에너지를 소비하는 제 2부를 포함하는 소비부; 를 포함하는 이동체에 설치되고, 이동체가 위치되는 환경에 관련된 환경 정보를 취득하는 단계; 환경 정보를 취득하는 단계에서 취득된 환경 정보에 의거해서 제 1 작용 및 제 2 작용 양쪽 모두가 수행되도록, 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 이동체 에너지 관리 방법.
상술한 이동체 에너지 관리 방법에 의하면, 항목 (1)의 장치와 기본적으로 동일한 원리를 기초로, 항목 (1)의 장치와 기본적으로 동일한 작용, 효과를 실현하는 것이 가능하다.
항목 (9)의 방법은 항목 (1) 내지 (8)의 어느 하나에 기재된 각각의 구성 요소에 의해 실현되는 작용을 수행하는 단계와 함께 수행되는 것이 가능하다.
이하, 본원발명의 다른 목적, 특징 및 이점이, 첨부 도면을 결합한 상세한 설명으로부터 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 본원발명의 일 실시예에 의한 이동체 에너지 관리 장치를 포함하는 운전 지원 장치와, 운전 지원 장치가 설치되는 차량을 함께 개념적으로 나타내는 블럭도
도 2는 도 1에 도시된 운전 지원 장치의 용도를 개념적으로 나타내는 사시도
도 3은 도 1에 도시된 운전 지원 장치의 하드웨어 구조를 개념적으로 나타내는 블럭도
도 4는 도 1에 도시된 운전 지원 장치의 소프트웨어 구조를 개념적으로 나타내는 블럭도
도 5는 도 3에 도시된 ROM에 저장된 운전 지원 프로그램의 내용을 개념적으로 나타내는 순서도
도 6은 도 5의 운전 지원 프로그램을 설명하는 그래프
도 7은 도 5의 운전 지원 프로그램을 설명하는 다른 그래프
도 8은 도 5의 운전 지원 프로그램을 설명하는 또 다른 그래프
이하, 본원발명의 일 실시예가 도면부호를 참조하여 상세히 설명된다.
도 1은 본원발명의 일 실시예에 의한 이동체 에너지 관리 장치를 포함하는 운전 지원 장치(10)와, 운전 지원 장치(10)가 설치되는 차량(이하 "차량"이라고 함)을 함께 개념적으로 나타내는 블럭도이다. 운전 지원 장치(10)는 본원발명의 다른 실시예인 이동체 에너지 관리 방법을 실행한다. 본 실시예에서, 자동차는 항목(1)에서 "이동체"의 일례이다.
차량은 다양한 운전 시스템을 채용할 수 있다. 그러나 본 실시예에서는 직렬 하이브리드 시스템(series hybrid system)이 채용된다. 구체적으로, 차량은 저장 장치로서 역할하는 배터리(12); 파워 시스템으로서 역할하는 엔진(내연 기관, 16)과 엔진(16)에 의해 구동되는 발전기(18); 운전 장치로서 역할하는 모터(20)를 포함한다.
모터(20)는 배터리(12)로부터 공급되는 전력에 의해 구동됨으로써, 차량을 구동한다. 모터(20)는 차량의 제동시, 제 2 발전기로서 역할하는 것이 가능하다. 즉, 배터리(12)는 파워 시스템(14)에 의한 충전과, 모터(20)의 재생식 제동에 의한 충전이 가능하며, 모터(20)가 에너지 재생 장치를 구성한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량은 운전 지원 장치(10)에 차량 사용자의 지시를 입력하도록 작동되는 입력 장치(24)와 함께 제공된다. 또한, 차량은 필요한 정보를 가시화하는 표시 장치(26)와 함께 제공된다.
차량은, 차량이 현재 위치되는 환경(차량의 상태량을 포함) 또는 장래에 위치될 수 있는 환경에 관한 환경 정보를 획득하는 수개의 정보 획득 장치와 함께 제공된다.
정보 획득 장치는 차량의 주행 상태량(예를 들면, 차량 속도, 차량 가속/감속도, 휠 속도, 휠 가속도, 타이어 축방향력(longitudinal force), 타이어 회전각, 타이어 팽창 압력, 차량의 경사각, 적재 하중), 노면 상태량(노면 미크론 등), 객실 온도와 같은 차량의 상태량을 검출하는 다양한 센서(30)를 포함한다.
또한, 차량 획득 장치는, 외부와 통신하기 위한 통신 장치(32)(차량 내에서 사용되는 이동 전화, 차량 전화 등 유사한 것), 차량의 위치와 그 운행 루트에 관련된 정보를 생성하는 네비게이션 시스템(34)을 포함한다. 네비게이션 시스템(34) 은 필요한 정보를 표시 장치(26)의 스크린에 표시하는 기능을 갖는다. 네비게이션 시스템(34)은 GPS 기능에 의해, 차량의 현재 위치를 도로 지도 위에 특정하는 기능을 갖는다. 또한, 차량은 정보 획득 장치의 하나로서, 차량의 정면 이미지, 후면 이미지 또는 측면 이미지를 촬영하는 카메라와 함께 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량은 차량의 이동을 제어하기 위해 모터(차량 구동 장치)(20), 브레이크(차량 제동 장치)(40), 스티어링 장치(42)와 함께 제공된다. 이들 중, 브레이크(40)와 스티어링 장치(42)는 엑츄에이터(예를 들면, 모터 또는 전자 밸브)(44)에 의해 작동된다. 엑츄에이터(44)는 배터리(12)로부터의 전력에 의해 구동된다.
또한, 차량은 객실의 온도, 이하에 설명될 환기 기능, 열 교환 기능, 물 냉각 기능을 조절하는 기능을 갖는 에어콘 시스템(46)과 함께 제공된다. 에어콘 시스템(46)은 배터리(12)로부터의 전력에 의해 구동된다. 차량은 또한 외측을 조명하는 조명 시스템(48)이 함께 제공된다. 조명 시스템(48) 역시 배터리(12)로부터의 전력에 의해 구동된다.
도 2는 운전 지원 장치(10)의 용도를 개념적으로 나타낸다. 운전 지원 장치(10)는 차량(A)의 에너지 소비를 최소화하기 위한 요구에 따라, 외측(예를 들면, 또 다른 차량(철도 차량을 포함)(B), 보행자(C), 관제 센터(50), GPS를 위한 인공위성(52))과 통신함으로써 출발점에서 목적지까지의 운행 루트, 운전 모드, 운전 속도를 최적화하는데 사용된다.
도 2에서, 차량(A)에 대해 선택된 운행 루트는 출발점과 목적지를 서로 연결 하는 실선의 곡선으로 표시되고, 교차점과 보급점이 운행 루트 도중에 표시된다. 교차점은 확대되어 나타나고, 차량(A), 차량(B), 보행자(C) 사이의 상대적 위치 관계가 나타난다. 도 2의 우측 하단에는, 차량(A)에 설치된 네비게이션 시스템(34)에 의해 표시 장치(26)의 스크린상에 영상이 표시된다.
차량(A), 차량(B), 보행자(C) 각각은 안테나(60, 62)(또는 차량(A)과 차량(B)의 사용자가 휴대하고 있는 이동 전화), 보행자(C)가 휴대하고 있는 이동 전화(64), GPS(52)에 의해 현재 위치를 탐지할 수 있다.
차량(A), 차량(B), 보행자(C)는 서로 정보 교환을 수행할 수 있다. 구체적으로, 차량(A)과 차량(B)은 관제 센터(50)를 거쳐 각각의 안테나(60, 62)를 이용함으로써 서로 정보 교환을 할 수 있다. 또한, 차량(A), 차량(B), 보행자(C)는 각각 관제 센터(50)를 경유하는 안테나(60), 안테나(62), 보행자(C)가 휴대하는 이동 전화(34)를 이용함으로써 서로 정보 교환을 할 수 있다.
운전 지원 장치(10)는 예를 들면, 목적지까지의 운행 동안 차량(A)이 통과하는 에너지 보급을 위한 보급점의 위치; 보급 모드; 보급을 위한 가능 용량에 관계되는 정보를 더 획득하고, 장래 에너지 보급 가능성을 추정하는 것에 의해 운행 루트, 운전 모드, 운전 속도를 결정한다.
또한, 운전 지원 장치(10)는 가능한 차량이 운행 루트 상의 모든 교차점을 녹색불에, 즉 중단 없이 건널 수 있도록 운전 속도를 결정한다. 이것은 차량에 의한 에너지 소비가 운행 중의 차량에 의한 가속 및 감속의 잦은 반복에 비례해서 증가하는 경향이 있기 때문이다.
또한, 운전 지원 장치(10)는 차량 내 배터리(12)의 충전(충전 가능성) 필요성을 판별함으로써 엑츄에이터(44), 에어콘 시스템(46), 조명 시스템(48)의 운전 상태(상술한 항목 (4)와 (8)에서의 "운전 모드")를 최적화한다.
상술한 설명으로부터, 운전 지원 장치(10)가 차량 운전에 있어서 운전자의 주도권을 허용하면서, 일반적으로 "에코-런(Eco-Run)"으로 언급되는 에너지 절약 운전의 이상적 실현을 지원하기 위해, 차량에 설치되는 것임이 분명하다.
도 3은 운전 지원 장치(10)의 하드웨어 구성을 개념적으로 나타내는 블럭도이다. 운전 지원 장치(10)는 본체로서 컴퓨터(70)를 포함한다. 잘 알려진 바와 같이, 컴퓨터(70)는 버스(78)를 거쳐 서로 연결되는 CPU(72), ROM(74), RAM(76)을 포함한다. 운전을 지원하기 위해 필요한 운전 지원 프로그램은 미리 ROM(74)에 저장되고, 운전 지원 프로그램은 CPU(72)에 의해 실행된다. 이로써, 차량에서의 운전 지원이 수행된다.
도 4는 운전 지원 장치(10)의 소프트웨어 구성의 기능 블럭도와 운전 지원 장치(10)와 통신하는 복수의 대상물의 블럭도이다.
구체적으로, 운전 지원 장치(10)는 차량의 제어 목표를 설정하는 목표 설정 수단(100); 상술한 환경 정보를 취득하는 환경 정보 취득 수단(102)을 포함한다. 환경 정보 취득 수단(102)은 차량 외측에 위치한 대상물들과 통신할 수 있다. 대상물들은 관제 시스템(104), 또 다른 차량, 보행자의 이동 전화(64), 신호 시스템(110), 보급 시스템(112), 목적지 시스템(114)을 포함한다.
관제 시스템(104)은 도 2에 도시된 관제 센터(50) 내에 설치된다. 관제 시스 템(104)은 예를 들면, 교통 정체, 공사를 이유로 한 통행 금지, 사고 정보와 관련되는 교통 정보를 각각의 차량에 전달하는 기능을 갖는다. 또한, 관제 시스템(104)은 차량과 또 다른 차량 사이, 차량과 보행자 사이의 통신 매개물로서 역할한다. 후자의 역할에 의해, 차량은 또 다른 차량과 보행자의 위치를 획득하는 것이 가능하다.
신호 시스템(110)은 도 2에 도시된, 교차점에 설치된 교통 신호기(이하에서는 간단히 "신호기"라고 언급된다)의 신호 교체 프로그램(신호 교체 패턴을 제어하는 것)을 각 차량에 전달하는 기능을 갖는다.
보급 시스템(112)은 도 2에 도시된 보급점 내에 설치되고, 차량의 에너지 보급을 실행한다. 보급에 앞서, 보급 시스템(112)은 차량과 통신하여 차량으로부터 차량에 적합한 에너지 보급과 관계되는 정보를 수신한다. 보급 시스템(112)은 다양한 방법으로 차량에 에너지 공급을 할 수 있다.
구체적으로, 보급 시스템(112)은 예를 들면, 보급 시스템(112) 내에 제공된 발전기(도시되지 않음) 수단에 의해 차량의 배터리(12)를 충전하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 차량의 배터리(12)가 교환 가능한 에너지 저장 모듈(에너지 저장 카트리지)로 구성된 경우에, 에너지 저장 모듈을 완전히 충전된 다른 에너지 저장 모듈로 교체하는 방법(카트리지 교환 방법)을 선택적으로 또는 추가로 채용할 수 있다.
목적지 시스템(114)은 도 2에 도시된 목적지 내에 설치된다. 보급 시스템(112)과 마찬가지로, 목적지 시스템(114)은 다양한 방법으로 차량에 에너지를 공급 하는 기능을 갖는다. 또한, 목적지 시스템(114)은 목적지 부근의 주차장에서 빈 공간에 관계되는 정보를 각각의 차량에 전달하는 기능을 갖는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 운전 지원 장치(10)는 설정된 목표와 취득된 환경 정보를 기반으로 목적지에 도착하기 위해, 차량이 주행할 최적의 루트를 판정하는 운행 루트 판정 수단(120)을 더욱 포함한다.
운전 지원 장치(10)는 설정된 목표와 취득된 환경 정보를 기반으로, 선택된 운행 루트를 따라서 목적지까지 주행하는 동안에, 차량 운전의 최적화 모드를 판정하는 운전 모드 판정 수단(122)을 더욱 포함한다.
운전 모드 판정 수단(122)은 교차점을 통과할 때 빨간불에서 차량이 중단하는 빈도와, 차량 앞의 다른 차량들에 대한 충돌을 피하기 위해 차량이 감속하는 빈도가, 예를 들면, 가능한 낮게 되도록, 차량의 운전 속도를 판정한다. 왜냐하면, 빈번한 가속/감속은 차량의 에너지 소비를 증가시키는 결과를 가져오기 때문이다.
또한, 운전 모드 판정 수단(122)은 정상 거리보다 그들 사이에 짧은 거리를 유지하는 앞 차량을 추종하는 것이 가능한지의 여부를 판정한다. 가능한 경우, 운전 모드 판정 수단(122)은 차량이 단축된 거리로 앞 차량을 추종하도록, 차량의 운전 속도를 결정한다. 왜냐하면, 차량이 앞 차량의 슬립 스트림(slipstream)을 이용할 수 있다면, 차량의 공기 저항이 줄어들고, 이것은 에너지 소비를 줄이는 결과를 가져오기 때문이다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 운전 지원 장치(10)는 에너지 보급 모드 판정 수단(124)을 포함한다. 에너지 보급 모드 판정 수단(124)은, 차량이 그것을 위 해 에너지를 보급받아야 하는 보급 위치; 보급될 에너지의 양; 차량이 운행을 위해 유지하여야 하는 파워 발전 용량 및 파워 저장 용량(부하 에너지 용량); 보급 에너지 모드를 판정한다.
에너지를 보급하는 모드는 예를 들면, 선택된 보급 위치에서 충전에 의해 보급이 이뤄질 때의 모드; 보급 위치에서 에너지 저장 모듈이 또 다른 에너지 저장 모듈로 교체될 때의 모드를 포함한다. 예를 들면, 보급점에서의 목표 보급 시간 기간이 설정 시간 기간보다 짧은 경우, 에너지 보급 모드 판정 수단(124)은 에너지 저장 모듈을 교환하는 교환 모드를 선택한다. 목표 보급 타임 기간이 설정 시간 기간보다 긴 경우라면, 에너지 보급 모드 판정 수단(124)은 목표 보급 시간 기간에 상응하는 비율로, 배터리(12)를 충전하는 충전 모드를 선택한다.
선택된 운행 루트 내에 초과 에너지 저장 지점이 존재하는 경우, 에너지 보급 모드 판정 수단(124)은, 차량이 초과 에너지 저장 지점을 통과하는 때 차량의 에너지량이 필요 이상으로 남아있는 조건 하에서, 차량의 배터리(12)가 방전되도록 한다. 이로써, 초과 에너지를 초과 에너지 저장 지점에 저장한다. 저장된 에너지는 다양한 용도로 사용될 수 있다
도 4에 도시된 바와 같이, 운전 지원 장치(10)는 목표 SOC 판정 수단(126)을 더 포함한다. 목표 SOC 판정 수단(126)은 예를 들면, 차량의 높이(포텐셜 에너지와 관련됨); 배터리(12)가 설정 시간 기간 동안 재생식 제동에 의해 충전될 가능성; 설정 시간 기간 내에 차량이 보급점에 도착해서 차량에 에너지가 보급될 가능성에 근거해서 차량의 배터리(12)의 충전 상태량 SOC의 목표치를 판정한다.
구체적으로, 목표 SOC 판정 수단(126)은 예를 들면, 후속의 감속에 의해 야기된 에너지 재생 때문에 배터리(12)의 충전 상태량 SOC의 상한값을 초과하지 않는 크기(배터리(12)의 과다 충전을 야기하지 않는 크기)를 갖도록, 차량이 감속을 개시하는 시점에서의 차량의 배터리(12)의 충전 상태량 SOC가 얻어야 하는 값을, 목표 SOC 값으로서 결정한다.
즉, 목표 SOC 판정 수단(126)은 차량에 의해 수행될 감속에 의한 에너지 재생을 고려해서, 감속의 개시시에서의 충전 상태량 SOC의 목표치를 결정한다.
목표 SOC 판정 수단(126)은 내리막길 경사를 주행함으로써 야기된 에너지 재생 때문에 배터리(12)의 충전 상태량 SOC가 상한값을 초과하지 않는 크기(배터리(12)의 과다 충전을 야기하지 않는 크기)를 갖도록, 내리막길 경사의 주행을 개시하는 시점에서 차량의 배터리(12)의 충전 상태량 SOC가 얻어야 하는 값을 목표 SOC 값으로서 결정한다.
즉, 목표 SOC 판정 수단(126)은 차량에 의해 수행될 내리막길 경사의 주행에 의해 야기된 에너지 재생을 고려해서, 내리막길 경사의 주행의 개시시에서의 충전 상태량 SOC의 목표치를 결정한다.
목표 SOC 판정 수단(126)은, 그 결과로서 차량이 정해진 운전 모드에서의 정해진 운행 루트를 따라 주행할 수 있도록, 차량의 배터리(12)의 충전 상태량 SOC가 보급점, 초과 에너지 저장 지점, 목적지의 도달시에서 얻어야 하는 값을 목표 SOC들로서 판정한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 운전 지원 장치는 운전 실행 수단(128)을 더욱 포 함한다. 운전 실행 수단(128)은 차량을 정해진 운행 루트를 따라서 정해진 운전 모드에서 운전하는 기능을 갖는다. 이 기능을 실현하기 위해, 운전 실행 수단(128)은 타이어 축방향력과 엑츄에이터(44)를 거쳐 차량의 타이어 회전각을 제어한다.
또한, 운전 실행 수단(128)은 예를 들면, 결정된 목표 SOC들에 따라서 엑츄에이터(44), 에어콘 시스템(46), 조명 시스템(48)을 제어하는 기능을 갖는다. 운전 실행 수단(128)은, 결정된 목표 SOC들이 달성될 수 있도록 파워 시스템(14)을 운전하는 기능; 목표 SOC들이 달성될 수 있도록 에너지 재생 장치를 제어하는 기능; 목표 SOC들이 보급점에서 달성될 수 있도록 차량의 에너지 보급을 제어하는 기능을 더욱 갖는다.
도 5는 ROM(74)에 저장된 운전 지원 프로그램의 내용을 개념적으로 나타내는 순서도이다. 운전 지원 프로그램에서는, 먼저, 스텝 S1(이하 "S1"이라고 하며, 동일한 명명이 다른 단계들에 대해서도 행해진다)에서 입력 장치(24)를 사용함으로써 운전자에 의해 입력이 인가된다. 구체적으로, 다음의 다양한 파라미터들이 입력 값이다.
- 차량이 도착해야할 목적지(예를 들면, 좌표에 의해 특정됨)
- 목적지에 도착하기 위해 요구되는 시간 기간에 대한 목표 값인 목표 도착 시간
- 차량이 목적지에 도착하기까지 운전자가 취하는 휴식 기간과 휴식 횟수
- 차량이 목적지에 도착하기까지 차량에 에너지를 보급하는 횟수의 허용치인 허용 보급 횟수
- 보급점에서 차량에 의해 소비되는 시간 기간 동안의 목표치인 목표 보급 시간
- 차량의 객실 온도의 목표치인 목표 온도
- 차량이 목적지에 도착하기까지 고속도로 사용의 득책
- 도로의 선택 시에 운전자가 쾌적성(승차감)을 우선할 것인지의 여부
- 에너지 소비의 목표치
다음, S2에서, 차량의 위치가 예를 들면 네비게이션 시스템(34)과 GPS를 이용함으로써 감지된다. 그 후, S3에서, 목적지가 네비게이션 시스템(34) 상에 검색된다.
그리고나서, S4에서, 차량의 현재 위치로부터 목적지까지의 복수의 운행 루트가 네비게이션 시스템(34) 상에서 검색된다.
검색된 운행 루트에는 출발지와 목적지 간의 최단거리를 갖는 운행 루트와, 최단거리보다는 장거리를 갖으나 목표치 보다는 단거리를 갖는 운행 루트가 포함된다.
또한, 고속도로를 사용한 운행 루트가 검색될 가능성이 있다. 그러나 S1에서 수행된 입력에서 고속도로의 사용이 금지된 경우에는, 고속도로를 사용하는 운행 루트는 제거된다.
또한, 비포장 도로, 산길, 진흙 도로와 같은 거친 도로를 이용하는 운행 루 트가 검색될 가능성도 있다. 그러나 S1에서 수행된 입력에서 우선 순위가 쾌적성에 주어진 경우에는, 그러한 거친 도로를 이용하는 운행 루트는 제거된다.
다음으로, S5에서, 검색되는 운행 루트에 관련된 각각의 도로 정보가, 예를 들면, 관제 시스템(104)으로부터 얻어진다. 이때, 도로 정보는 예를 들면, 도로 공사의 유무; 자연 재해로 인한 도로의 차단 여부; 교통 정체의 유무를 포함한다.
그리고나서, S6에서, 다른 대상물과의 통신이 수행된다. 예를 들면, 운행 루트 도중에 있는 보급 시스템(112), 이번 목적지에 설치되는 목적지 시스템(114)과 통신이 수행된다. 이러한 통신을 통해, 예를 들면, 에너지 보급을 위한 대기 시간, 소요 시간, 돌발적 비정상의 발생 유무가 보급 시스템(112)으로부터 수신된다. 한편, 보급 시스템(112)으로부터의 정보와 동일한 종류의 정보로서, 즉, 목적지 내의 주차장의 혼잡 정도가 예를 들어 목적지 시스템(114)으로부터 수신된다.
그 후, S7에서, 차량의 에너지 소비가, 각 운행 루트에서의 각 운전 모드에 대해 추정된다. 운전 모드는 다양한 방법으로 정의될 수 있다. 예들 들면, 운전 모드가 저속 주행, 중간 속도 주행, 고속 주행을 포함하도록 차량의 운전 속도에 기초해서 정의될 수 있다. 또한, 운전 모드는 차량의 가속도에 기초해서, 점진 가속 주행, 중간 가속 주행, 급가속 주행을 포함하도록 정의될 수도 있다.
차량이 구동될 때의 속도와 차량이 가속될 때의 가속도는 상술한 목표 도착 시간을 고려한 산출을 통해서 정의되어야 한다.
일반적으로, S7에서, 차량의 에너지 소비는 도착지까지의 운행 루트와 차량의 현재 위치에 기초한 운전 모드를 고려해서 산출된다. 즉, 차량이 현재 위치로부 터 목적지를 향해 주행하는 동안 차량이 경험하게 될 주행 상태는 취득된 환경 정보에 기초해서 추정되고, 운행 상태를 실현하기 위해서, 차량에 의해 소비되는 에너지가 추정된다.
결과적으로, S7에서, 전체 차량과 차량의 일련의 운행 루트 전체에 대한 에너지 소비가 추정된다.
S7 이후의 단계에서는, 예를 들면, 차량의 소비부를 구성하는 모터(20), 엑츄에이터(55), 에어콘 시스템(46)이 이와 같이 추정된 에너지 소비와 연관되어 제어된다.
S7에서, 에너지 소비는, 목표 객실 온도를 고려해서 차량의 에어콘 시스템(46)의 에너지 소비를 더해 추정될 수 있다.
S7에서, 차량의 에너지 소비는 각 운행 루트의 각 지점과 관련되어 추정된다. 도 6 내지 도 8은 몇 가지 예에서, 에너지 소비(예를 들면, 각 순간에 있어서 좁은 의미의 전력)의 추정의 시간적 추이를 개념적으로 나타내는 그래프이다.
또한, 본원발명의 명세서에 있어서, "전력"은 좁은 의미의 전력뿐만 아니라 좁은 의미의 전력과 좁은 의미의 전기 에너지를 포함하는 넓은 의미의 전력을 의미하는 용어로 사용되었고, 전력의 정의는 문맥에 의존한다.
도 5의 S8에서, 차량이 도착지에 도착하기 위해 소요되는 시간 주기(도착을 위해 소요되는 시간 주기)가 각 운행 루트의 각 운전 모드에 대해 산출된다. 도착을 위해 소요되는 시간 주기는 운행 루트와 운전 모드의 각 조합에 대해 산출된다.
그 후, S9에서, 최적의 운행 루트, 최적의 운전 모드, 최적의 에너지 보급 위치(차량을 위한 최적의 보급점)가 추정된 에너지 소비, 도착을 위해 산출된 소요 시간 주기에 기초하고, 운전자에 의해 입력된 다양한 파라미터들을 고려해서 결정된다. 최적의 에너지 보급점은 예를 들면, 목표 도착 시간, 휴식 횟수, 에너지 절약을 위한 목표치(절약 수준), 보급이 요구되는 에너지량을 고려해서 결정된다. 이때, 배터리(12)의 충전 상태량 SOC의 초기값과 배터리(12)의 용량과 관련된 필요값도 필요에 따라 결정된다.
그리고나서, S10에서, 차량이 목적지에 목표 도착 시간 내에 도착하기 위해서, 주행의 개시시 차량에 적재될 것이 요구되는 적재 에너지(예를 들면, 차량의 연료 탱크에 적재되는 연료(엔진(16)에 의해 소비됨)의 저장 용량의 합과 배터리(12)의 용량(예를 들면, 후술할 충전 상태)), 최적 에너지 보급 모드(입력 목표 보급 기간에 따라서 충전 모드 또는 교환 모드를 적용할 것인지가 결정됨), 차량의 운행 속도가 결정된다. 도 6 내지 도 8은, 몇 가지 예에서 운행 속도의 결정치의 시간적 추이를 보여준다.
도 5의 S11에서, 차량의 운행이 시작된다. 그리고나서, S12에서, 차량과 관제 시스템(104) 사이에서 통신이 수행된다. 통신 결과, 차량의 주변에 위치하는 다른 차량(및/또는 보행자)이 존재하는지의 여부가 결정된다. 관제 시스템(104)은 차량과 차량에 생소한 다른 차량 사이의 인터페이스로서 역할한다. 이로써, 차량이 차량에 관련된 다른 차량과 개별의 통신을 수행하는 것이 가능하다.
그 후, S13에서, 통신 결과를 참조하여, 다른 차량이 차량에 접근할 가능성이 있는지가 결정된다. 그런 가능성이 있는 경우, 차량과 다른 차량 사이에 통신이 수행된다. 본 실시예에서, "다른 차량"은 차량과 동일한 방향으로 주행하는 차량으로, 차량과 앞, 뒤, 또는 측면에 위치할 수 있으며, 차량의 방향과 반대 방향으로 주행하는 접근 차량일 수도 있다.
S14에서, 다른 차량의 운행 정보가 취득된다. 운행 정보는, 예를 들면, 다른 차량이 도착할 도착지; 도착지까지의 운행 루트, 운행 속도, 차량이 차선 변경을 하는 경우, 다른 차량이 다른 차량의 차선 변경을 우측으로 하는지, 좌측으로 하는지의 여부; 추월에 소요되는 시간; 코너링이 요구되는 지의 여부; 브레이크가 요구되는지의 여부; 다른 차량이 화물차인 경우, 적재 상황; 다른 차량이, 정지한 다른 차량을 점핑(jumping)하는 것과 같은 긴급 상황에 있는 지의 여부를 포함한다.
S15에서, 차량의 운전 모드가 추가적으로 결정된다. 예를 들면, 차량이 차선을 변경할 필요가 있는지의 여부, 추월이 필요한지의 여부, 다른 차량을 추종하는 것이 적합한지의 여부, 차량과 다른 차량 사이의 거리를 조절하는 것이 필요한지의 여부가 결정되고, 그 결과를 반영하도록 운전 모드가 추가적으로 결정된다. 이때, 선행 차량, 즉 다른 차량이 화물차인 경우, 화물차는 그것의 무거운 활화중(live load) 때문에 급히 멈추는 것이 어렵다는 것을 고려해, 차량의 운전 모드(예를 들면, 주행 상태와 브레이크 감속)는 차량과 화물차 사이의 거리가 평상시보다 짧도록 결정된다.
그 후, S16에서, 취득된 다른 차량의 운전 정보에 기초해서, 차량의 속도가, 다른 차량의 운전 패턴(운전 모드)에 적합하도록 제어된다.
또한, S16에서, 차량의 운전 정보는 다른 차량으로 전송된다. 운전 정보는, 예를 들면, 차량이 다른 차량을 추월하는 지점; 다른 차량이 차량에 의해 추월 당할 때 감속하는 것이 바람직함; 추월시에 일시적으로 주행하는 차량이 있는 반대 차선과 관련된 정보; 차량이 우회전함으로써 다른 차량을 추월함을 포함한다.
또한, S16에서, 다른 차량의 운전 정보가 차량에 의해 수신된다. 운전 정보는, 예를 들면, 다른 차량이, 차량이 다른 차량을 추월하는 것을 허용하는지의 여부; 다른 차량이, 차량이 다른 차량을 추월하기 위해 우회전하는 것을 허용하는 지의 여부; 보행자 또는 장애물에 관한 정보를 포함한다.
즉, S16을 실행하는 것에 의해, 차량과 다른 차량 간의 양방향 통신이 수행된다. 따라서, 양쪽 차량의 운전 모드가 협조적으로 수정된다.
그 후, S17에서, 지금까지 취득된 정보 중 필요한 정보와, 신호 시스템(110)과 통신함으로써 취득된 정보에 기초해서, 차량이 거쳐 통과하는 교차점의 신호기의 신호 교체 시간과 관련된 정보가 취득된다. 차량이 가능한 많은 교차점을 녹색불에 통과할 수 있도록 추정이 수행되고, 이로써 에너지 절약 주행이 실현될 수 있다.
S18에서, 다른 차량이 선행 차량인 경우, 차량이 지금까지 취득된 정보로부터 필요한 정보에 기초해서, 설정된 거리 이하를 가지고 선행 차량에 접근하게 되는 시간이 추정된다.
S19에서, S10에서 결정된 운전 속도가 필요에 의해 수정된다.
구체적으로, 차량이 교차점을 통과할 때, 빨간불에 멈출 필요가 없는 조건을 만족할 수 있도록, S17의 추정 결과에 기초해서 운전 속도가 수정된다. 이는, 신호 기에서 차량의 잦은 가속과 감속을 억제함으로써 에너지 소비를 절약하기 위해서이다. 도 6은 운전 속도가 상술한 방법으로 수정되는 경우를 나타낸다. 실선은 수정된 운전 속도, 파선은 수정 전의 운전 속도를 나타낸다.
추가적으로, S19에서는 S18에서의 추정 결과에 기초해서, 차량이 다른 차량에 접근할 때까지 충분한 시간이 있는지의 여부가 결정된다. 충분한 시간이 없는 경우에는, 차량의 운행 속도가 낮은 속도로 보정되고, 이에 의해 차량이 다른 차량에 과도하게 접촉하여 속도(브레이크 포함)를 감소해야 하는 상황을 방지한다. 감속이 수행되면, 그 후에 가속이 뒤따르고, 그런 잦은 가속과 감속은 차량의 에너지 소비 절감에 불리하다.
또한, S19에서는 S18에서의 추정 결과에 기초해서, 차량이 평소보다 짧은 차간 거리를 유지하며 앞 차량을 추종하는 것이 가능한지의 여부가 결정된다. 이것이 가능한 경우에는, 차량의 운행 속도는 더 짧은 차간 거리로 앞 차량을 추종하도록 보정된다. 이는, 차량의 공기 저항을 감소하는 슬립 스트림을 이용함으로써, 차량의 에너지 소비를 절감하기 위한 것이다.
그리고나서, S20에서는, 모터(20)와 엑츄에이터(44) 중에서, 운전 제어에 관련되는 것들이, 차량이 결정된 최적 운행 루트를 따라 결정된 최적의 운전 모드에서 구동될 수 있도록 제어된다. 예를 들면, 차량의 타이어의 축방향력을 제어하기 위해서는, 모터(20)와 브레이크(40)를 작동시키는 엑츄에이터(44)가 제어된다. 타이어 회전각을 제어하기 위해서는, 스티어링 장치(42)를 작동시키는 엑츄에이터(44)가 제어된다. 이 제어는 차량을 운전하는 운전자를 지원하기 위해 수행되거나, 운전자에 의한 운전을 실질적으로 제거하기 위해 수행된다.
그 후, S21에서는, 차량의 목표 SOC가 결정된다. 예를 들면, 감속의 개시시에, 차량에 의해 수행될 감속에 의해 야기되는 에너지 재생을 고려하여, 충전 상태량 SOC의 목표치가 결정된다.
또한, S21에서는, 내리막길 경사의 주행의 개시시에, 충전 상태량 SOC의 목표치가, 차량에 의해 수행될 내리막길 경사의 주행에 의해 야기되는 에너지 재생을 고려해서 결정된다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 내리막길 경사의 주행에 선행하는 기간(예를 들면, 높은 고도에서의 주행 기간)에서의 목표 SOC가, 충전 상태량 SOC가 설정 허용치(예를 들면, 80%) 이하가 되는 것이 허용되도록 결정된다.
또한, S21에서는, 결정된 운행 루트를 따라서 결정된 운전 모드 내에서 차량을 주행한 결과로서, 보급점의 도착 시간에서 얻어져야 하는 배터리(12)의 충전 상태량 SOC가 목표 SOC로서 결정된다. 구체적으로는, 도 8에 도시된 바와 같이, 보급 점에서 중지/에너지 보급에 선행하는 기간에서의 목표 SOC는, 충전 상태량 SOC가 보급점에 도착하기 전에 최소치(예를 들면, 0)가 되는 것이 허용될 수 있도록 결정된다.
그 후, 도 5의 S22에서, 엑츄에이터(44)는 목표 SOC가 얻어지도록 제어된다.
그 후, S23에서, 객실 온도와 외부 공기 온도 사이의 차이에 기초해서, 에어콘 시스템(46)이, 목표 온도가 얻어지도록 제어된다. 이때, 에너지 소비를 절감하는, 환기 기능(객실 온도와 외부 공기 온도 사이의 차이를 이용하는 환기), 열교환 기능(객실 온도와 외부 공기 온도 사이의 차이를 이용하는 객실 온도 조정), 냉각수 기능(차량의 배터리(12)와 본체를 물로 냉각하는 기능)이 또한 실현된다.
그리고나서, S24에서, 조명 시스템(48)이 야간에 제어된다. 조명 시스템(48)은 목표 광도가 얻어지도록 제어된다. S24에서, 조명 시스템(48) 또한 에너지 소비를 절감하며, 차량 주변의 광도에 따라 효율적으로 제어된다.
운전 지원 프로그램의 실행은 상술한 제어로 종료된다.
상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 도 5의 S1을 실행하는 컴퓨터(70)의 부분은 입력 장치(24)(도 1)와 공동으로 목표 설정 수단(100)(도 4)을 구성한다. 도 5의 S2 내지 S6, S13, S16 내지 S17을 실행하는 컴퓨터(70)의 부분은 통신 장치(32) 및 네비게이션 시스템(34)(도 1)과 관련하여 환경 정보 취득 수단(102)(도 4)을 구성한다.
또한, 도 5의 S7 내지 S9를 실행하는 컴퓨터(70) 부분의 일부는 운행 루트 결정 수단(120)(도 4)을 구성한다. 도 5의 S7 내지 S9를 실행하는 컴퓨터(70) 부분의 다른 일부는 운전 모드 판정 수단(122)(도 4)을 구성한다.
또한, 도 5의 S9 내지 S10을 실행하는 컴퓨터(70) 부분의 일부는 에너지 보급 모드 판정 수단(124)(도 4)을 구성한다. 도 5의 S21을 실행하는 컴퓨터(70) 부분은 목표 SOC 판정 수단(126)(도 4)을 구성한다. 도 5의 S11, S20, S22 내지 S24를 실행하는 컴퓨터(70) 부분은 운전 실행 수단(128)(도 4)을 구성한다.
상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에서, 환경 정보 취득 수단(102)은 상술한 항목(1)의 "취득 수단"의 일례를 구성하고, 목표 설정 수단 (100), 운행 루트 판정 수단(120), 운전 모드 판정 수단(122), 에너지 보급 모드 판정 수단(124), 목표 SOC 판정 수단(126)과 운전 실행 수단(128)은 서로 연관하여 항목(1)에서의 "제어부"의 일례를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 각각의 배터리(12), 파워 시스템(14), 모터(20)(에너지 재생 시에 한함)는 항목 (1)에서의 "공급부"의 일례를 구성하고, 각각의 모터(20)(차량을 운행하는 시에 한함), 엑츄에이터(44), 에어콘 시스템(46), 조명 시스템(48)은 항목 (1)의 "소비부"의 일례를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 모터(20)는 항목 (1)의 "제 1부"의 일례를 구성하고, 각각의 엑츄에이터(44), 에어콘 시스템(46), 조명 시스템(48)은 항목 (2)에서의 "제 2부"의 일례를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 각각의 제어 시스템(14), 다른 차량, 보행자에 의해 사용되는 이동 전화, 신호 시스템(110), 보급 시스템(112), 목적지 시스템(114)은 항목 (2)에서의 "정보 전송 장치"의 일례를 구성한다.
더욱이, 본 실시예에서, 목표 설정 수단(110)은 상술한 항목 (4)에서 "목표 설정부"의 일례를 구성한다. 운행 루트 판정 수단(120), 운전 모드 판정 수단(122)은 연관되어, 항목 (4)의 "운행 루트/운전 모드 판정부"의 일례를 구성한다. 목표 SOC 판정 수단(126)은 항목 (4)의 "목표 잔여 에너지 판정부"의 일례를 구성한다. 운전 실행 수단(128)은 항목 (4)에서의 "엑츄에이션 모드 판정부"의 일례를 구성하고, 운전 실행 수단(128)의 또 다른 부분은 항목 (4)의 "실현부"의 일례를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 보급 시스템(112)은 상술한 항목 (5) 내지 (7) 중 어느 하나에서의 "외부 에너지 관련 장치"의 일례를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, 에너지 보급 모드 판정 수단(124)은 상술한 항목 (8)에서의 "보급 위치/보급 모드 판정부"의 일례를 구성한다.
또한, 본 실시예에서, S2 내지 S6, S13, S14, S16 내지 S17은 서로 연관되어, 상술한 항목 (9)에서의 "취득 단계"의 일례를 구성한다. S1, S7 내지 S12, S15, S18 내지 S24는 서로 연관되어, 상술한 항목 (9)에서의 "제어 단계"의 일례를 구성한다.
본원발명은 구체적으로 개시된 실시예에 제한되지 않고, 본원발명의 영역으로부터 벗어나지 않은 변화, 수정이 가능하다.
본 출원은 2003년 7월 17일에 출원된 일본 특허출원번호 2003-198684에 기초한 것으로, 그 전체 내용은 참조함으로써 통합될 수 있다.

Claims (9)

  1. 에너지를 공급하는 공급부와; 공급부로부터 공급된 에너지를 소비하고, 이동체에 추진력을 인가하는 제 1 작용을 수행하기 위해 에너지를 소비하는 제 1부와, 이동체의 추진력에는 기여하지 않는 제 2 작용을 수행하기 위해 에너지를 소비하는 제 2부를 포함하는 소비부;를 포함하는 이동체에 설치되는 이동체 에너지 관리 장치로서,
    상기 이동체 에너지 관리 장치는, 이동체가 위치되는 환경에 관련된 환경 정보를 취득하는 취득부;
    취득부에 의해 취득된 환경 정보에 의거해서 이동체에 추진력을 인가하는 제 1 작용 및 이동체의 추진력에는 기여하지 않는 제 2 작용의 에너지 소비를 고려하여 양쪽 모두가 수행되도록 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 이동체 에너지 관리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 이동체는,
    이동체의 주행 상태량 및 이동체가 위치한 환경 중 적어도 하나를 검출하는 센서;
    이동체의 현재 위치를 검출하는 네비게이션 시스템; 및
    이동체의 외부에 위치하고 정보를 전송하는 정보 전송 장치와 통신하는 통신 장치를 포함하고,
    상기 취득부는 상기 센서, 상기 네비게이션 시스템, 상기 통신 장치 중 하나를 사용함으로써 환경 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 이동체의 추정 상태에 의거해서 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어하는 추정형 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 공급부와 이동체 외부에 위치하는 외부 에너지 관련 장치 사이에 에너지를 공급하는 것에 관해 공급부를 제어하는 공급부 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 이동체의 추정된 상태에 의거해서, 공급부와 이동체 외부에 위치하는 외부 에너지 관련 장치 사이에 에너지를 공급하는 것에 관해 공급부를 제어하는 공급부 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 이동체의 추정 상태에 의거해서 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어하는 추정형 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 이동체의 추정된 상태에 의거해서, 공급부와 이동체 외부에 위치하는 외부 에너지 관련 장치 사이에 에너지를 공급하는 것에 관해 공급부를 제어하는 공급부 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 취득부에 의해 얻어진 환경 정보에 의거해서 이동체의 장래 위치를 포함하는 이동체의 상태를 추정하고, 이동체의 추정된 상태에 의거해서, 공급부와 이동체 외부에 위치하는 외부 에너지 관련 장치 사이에 에너지를 공급하는 것에 관해 공급부를 제어하는 공급부 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체 에너지 관리 장치.
  9. 에너지를 공급하는 공급부와; 공급부로부터 공급된 에너지를 소비하고, 이동체에 추진력을 인가하는 제 1 작용을 수행하기 위해 에너지를 소비하는 제 1부와, 이동체의 추진력에는 기여하지 않는 제 2 작용을 수행하기 위해 에너지를 소비하는 제 2부를 포함하는 소비부;를 포함하는 이동체에 설치되고,
    이동체가 위치되는 환경에 관련된 환경 정보를 취득하는 단계;
    환경 정보를 취득하는 단계에서 취득된 환경 정보에 의거해서 이동체에 추진력을 인가하는 제 1 작용 및 이동체의 추진력에는 기여하지 않는 제 2 작용의 에너지 소비를 고려하여 양쪽 모두가 수행되도록, 소비부 및 공급부 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함하는 이동체 에너지 관리 방법.
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