KR101352954B1 - 차량의 제동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 제동 제어 방법에 관한 것으로, 유압 제동과 회생 제동을 함께 사용하는 차량에서, 회생 제동과 유압 제동이 상호 협조할 때 유압 제동의 크기를 정확하게 구현함으로써 회생 제동력과 유압 제동력의 합으로 표현되는 최종 차량 제동력(감속도)이 균일해지도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 차량의 제동 제어 방법은, 회생 제동 실시량을 결정하고; 제동 패드의 마찰 계수의 변화량을 고려하여 유압 제동 실시량을 결정하며; 결정된 회생 제동 실시량과 결정된 유압 제동 실시량으로 차량 제동을 실시한다.

Description

차량의 제동 제어 방법{BRAKING CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 제동 제어에 관한 것으로, 회생 제동 장치와 유압 제동 장치를 모두 구비하는 차량에서의 제동 제어에 관한 것이다.

하이브리드 차량은 연료의 연소를 통해 동력을 발생시키는 내연 기관인 엔진과, 배터리로부터 전기 에너지를 공급받아 동력을 발생시키는 모터를 함께 구비하는 차세대 친환경 차량이다. 전기 차량은 내연 기관없이 배터리로부터 전기 에너지를 공급받아 동력을 발생시키는 모터만을 구비하는 차량이다.

이와 같은 하이브리드 차량 또는 전기 차량에서 차량의 속도를 줄일 때 또는 차량을 정지시킬 때 제동력을 발생시키기 위해 유압 제동과 회생 제동 등을 사용한다. 여기서 회생 제동은, 모터에 인가되는 전력의 극성을 역으로 바꿈으로써 발생할 때의 회생 제동력을 이용한 제동을 의미한다. 즉, 하이브리드 차량 및 전기 차량의 주행 도중에 운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 모터에 공급되던 전력이 차단되고, 차량의 진행 관성력에 의해 회전하는 모터의 전력 인가 단자에서 역으로 발생하는 역기전력을 다시 모터에 인가하여 모터가 역방향으로 토크를 발생시키도록 함으로써 제동력이 발생하도록 한다.

이처럼 유압 제동과 회생 제동을 함께 사용할 때, 일정 영역에서는 회생 제동과 유압 제동이 상호 협조하여 최종 제동력을 생성하게 된다. 회생 제동과 유압 제동이 상호 협조할 때에는 각각 얼마만큼의 제동력을 담당할지를 정확하게 결정하는 것이 중요한데, 만약 그렇지 못하면 회생 제동력과 유압 제동력의 합으로 표현되는 최종 차량 제동력(감속도)에 불균형이 발생하여 안정적인 제동 성능을 얻을 수 없게 된다.

본 발명은, 유압 제동과 회생 제동을 함께 사용하는 차량에서, 회생 제동과 유압 제동이 상호 협조할 때 유압 제동의 크기를 정확하게 구현함으로써 회생 제동력과 유압 제동력의 합으로 표현되는 최종 차량 제동력(감속도)이 균일해지도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 회생 제동 실시량을 결정하고, 실제 차량 제동 토크에서 추정 제동 토크를 뺀 값에 대응하고, 상기 실제 제동 토크에서 상기 추정 제동 토크를 뺀 값이 증가할수록 그에 비례하여 증가하는 제동 패드의 마찰 계수 변화량을 추정하고, 상기 추정된 제동 패드의 마찰 계수의 변화량을 근거로 유압 제동 실시량을 결정하고, 상기 결정된 회생 제동 실시량과 상기 결정된 유압 제동 실시량으로 차량 제동을 실시하는 차량의 제동 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 추정 제동 토크는 추정 회생 제동 토크와 추정 유압 제동 토크의 합이다.

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이와 같이 구성되는 본 발명은, 유압 제동과 회생 제동을 함께 사용하는 차량에서, 회생 제동과 유압 제동이 상호 협조할 때 유압 제동의 크기를 정확하게 구현함으로써 회생 제동력과 유압 제동력의 합으로 표현되는 최종 차량 제동력(감속도)이 균일해지도록 하고, 이를 통해 균일한 제동력을 발생시켜서 안정된 제동이 이루어지도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 제동 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 제동 방법을 나타낸 도면.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 제동 시스템을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 제동 시스템은, 회생 제동력을 발생시키는 회생 제동 장치와, 브레이크 페달(21)의 답력에 의해 휠 실린더(7)로 공급되는 유압을 이용하여 제동력을 발생시키는 유압 제동 장치, 목표 제동력 감지부(41, 42)의 신호를 기초로 하여 회생 제동 토크 및 유압 제동 토크가 발생하도록 회생 제동 장치 및 유압 제동 장치를 제어하는 제어부(50)를 포함한다.

회생 제동 장치는 제어부(50)의 회생 제동 제어부(54)에 의해 제어되어 회생 제동력을 발생시키는 모터(15)를 포함한다. 이 때, 모터(15)는 배터리 제어부(55)에 의해 제어되는 배터리(56)로부터 전력을 공급받아 구동된다.

유압 제동 장치는 브레이크 페달(21)과, 브레이크 페달(21)의 답력을 배가시키는 부스터(22), 부스터(22)의 배력에 의해 유압을 발생시키는 마스터 실린더(23), 마스터 실린더(23)에서 발생한 유압을 전/후륜(3, 5)으로 전달하는 제 1 유압 라인(미도시)과, 마스터 실린더(23)의 상측에 장착되어 제 1 유압 라인에 공급될 브레이크액이 저장되는 리저버 탱크(25)로 이루어진 유압 공급부와; 리저버 탱크(25)에서 휠 실린더(7)로 전달되는 유압 제동을 증압 또는 감압하여 압력을 조절하는 유압 제동 조절기(30)로 구성된다.

이 때, 유압 제동이 증압 또는 감압되는 원리는 모터(15)의 발전량에 따라 변화되는 회생 제동 토크에 따라 이루어진다. 즉, "목표 제동 토크 = 유압 제동 토크 + 회생 제동 토크"로서, 모터(15)에 의해 생성되는 회생 제동 토크가 큰 경우에는 유압 제동 토크를 작게 하도록 유압 제동 제어부(52)는 유압 제동 조절기(30)를 제어하여 유압 제동압을 감압시키고, 회생 제동 토크가 작은 경우에는 유압 제동 토크를 크게 하도록 유압 제동 제어부(52)는 유압 제동 조절기(30)를 제어하여 유압 제동압을 증압시킴으로써, 운전자가 원하는 제동력을 구현할 수 있다.

이 때, 운전자가 원하는 제동력을 판단하기 위해, 브레이크 페달(21)의 스트로크를 감지하는 페달 스트로크 센서(41)와, 마스터 실린더(23)의 유압을 감지하는 유압 센서(42)로 구성된 목표 제동력 감지부가 마련된다. 따라서 제어부(50)는 페달 스트로크 센서(41)와 유압 센서(42)로부터 감지된 신호를 기초로 하여 운전자가 원하는 목표 제동력을 연산하여 목표 제동 토크를 산출하게 된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 제동 방법을 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 운전자의 제동 의지를 판단한다(202). 본 발명에서는, 운전자가 원하는 제동력을 판단하기 위해 페달 스트로크 센서(41)를 통해 브레이크 페달(21)의 스트로크를 감지한다. 운전자가 원하는 제동력을 구현하기 위해, 먼저 회생 제동 토크를 추정(연산)한다(204). 회생 제동 토크의 추정은 모터(15)의 속도와 배터리(56)의 충전량 등을 토대로 이루어진다. 회생 제동 토크의 연산이 완료되면, 그 연산 결과에 기초하여 회생 제동 실시량을 결정한다(206). 또한 회생 제동 토크의 추정과 함께 유압 제동 토크의 추정(연산)도 실시한다(206). 유압 제동 토크의 추정이 완료되면 제동 패드의 마찰 계수의 변화량을 계산한다(210). 제동 패드의 마찰 계수의 변화량이 계산되면, 이 마찰 계수의 변화량을 고려하여 유압 제동 실시량을 결정한다(212). 앞서 206 단계에서 결정된 회생 제동 실시량과 212 단계에서 결정된 유압 제동 실시량에 근거하여 실제의 차량의 제동을 실시한다(214).

이처럼, 본 발명에서는, 회생 제동력과 유압 제동력을 이용하여 실제 제동을 실시하기 전에 제동 패드(brake pad)의 마찰 계수의 변화량을 유압 제동력의 계산에 반영함을써 보다 정확한 유압 제동력의 구현이 가능하도록 한다. 제동 패드의 마찰 계수의 변화량은 다음과 같이 구한다.

마찰 계수 변화량 ∝ (실제 차량 제동 토크) - ((추정 회생 제동 토크) +(추정 유압 제동 토크))

즉, 마찰 계수 변화량은 실제 차량 제동 토크에서 추정 회생 제동 토크 및 추정 유압 제동 토크를 뺀 것에 비례하는 것으로 계산한다. 여기서 실제 차량 제동 토크는 차량의 질량과 감속도의 변화량을 고려하여 계산한 값이고, 추정 회생 제동 토크와 추정 유압 제동 토크는 차량의 ECU로부터 제공받는다. 마찰 계수 변화량을 계산하기 위해 먼저 아래의 식 (a)와 같은 제동 토크 변화량 Δα·Ppress을 구한다.

위 식 (a)에서 각각의 변수는 다음과 같이 정의된다.

는 실제 차량제동토크와 추정제동토크의 차이

위의 식 (a)를 통해 계산된 제동 토크 변화량으로부터 아래의 식 (b)를 유도하고, 이로부터 제동 패드의 마찰 계수 변화 지수 Δα를 구할 수 있다.

이를 좀 더 구체적인 수식으로 나타내면 다음과 같다.

위의 동역학 방정식 (c)를 압력 항으로 정리하면 아래의 식(d)을 얻을 수 있다.
여기서,

는 회생제동력,

는 유압제동력,

는 구름저항력,

는 공기저항력,

는 도로구배에 의해 차량에 가해지는 힘, A는 압력에 의한 제동상수이다.

위의 식 (d)를 압력과 제동 패드의 마찰 계수 변화 지수로 표현하면 아래의 식 (e)를 얻는다.

식 (e)를 좀 더 단순화하면 아래의 식 (f)를 얻을 수 있다.

식 (f)에서 Error Function을 정의하여 △α 를 구하면 아래의 식 (g)를 구할 수 있다.

여기서, Err는

의 제곱의 합이고,

는 Err를

로 미분한 값이다.
이상에서

는 실제 차량제동토크와 추정제동토크의 차이이다.

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Claims (4)

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2. 회생 제동 실시량을 결정하고,
   실제 차량 제동 토크에서 추정 제동 토크를 뺀 값에 대응하고, 상기 실제 제동 토크에서 상기 추정 제동 토크를 뺀 값이 증가할수록 그에 비례하여 증가하는 제동 패드의 마찰 계수 변화량을 추정하고,
   상기 추정된 제동 패드의 마찰 계수의 변화량을 근거로 유압 제동 실시량을 결정하고,
   상기 결정된 회생 제동 실시량과 상기 결정된 유압 제동 실시량으로 차량 제동을 실시하는 차량의 제동 제어 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 추정 제동 토크는 추정 회생 제동 토크와 추정 유압 제동 토크의 합인 차량의 제동 제어 방법.
4. 삭제

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