KR101461898B1 - 휠락 방지 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

제어 시스템이 차량의 휠 락을 제어하기 위하여, 운전자에 의해 발생한 운전자 제동력과 차량 내 모터의 최대 제동력을 계산하여 제동 주체를 결정하면, 결정한 제동 주체를 토대로 모터가 차량을 제동하도록 하거나 모터와 브레이크 유압 모두를 통해 차량을 제동할 수 있다.

Description

휠락 방지 제어 시스템 및 방법{System and method for control of wheel lock prevention}

본 발명은 휠락 방지 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 ABS(Antilock Brake System, 차륜 잠김 방지 장치)나 ESC(Electronic Stability Control, 자세 제어 장치)가 장착된 브레이크 유닛은 미끄러운 노면에서 차량의 자세 제어를 위해 브레이크 유압을 조절하는 제어를 실시한다. 여기서 ABS는 휠 락(Wheel lock)을 방지하기 위해 브레이크 유압의 온/오프(On/Off)를 반복하는 장치이고, ESC는 각 바퀴의 브레이크 유압을 제어하여 차량이 운전자가 원하는 방향으로 진행하게끔 하는 장치이다.

두 장치 모두 차량에 제동력이 필요할 때 바퀴가 최대 마찰(friction)을 낼 수 있도록 휠 락을 방지하기 위해 유압의 온/오프를 반복한다. 즉, 일반적인 브레이크 유닛에서 휠 락이 감지되면, 일초에 수십 회 브레이크 유압을 온/오프한다. 이에 따라 유압이 온 될 때는 바퀴가 락 상태가 되고, 오프될 때는 바퀴의 락 상태가 해제된다.

따라서 락이 되는 동안에는 락이 해제될 때보다 바퀴의 마찰이 줄어드는 단점이 있다. 또한, 유압의 온/오프 반복에 따라 브레이크 페달에 진동과 소음이 발생하여 운전자에게 불쾌감을 주는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 모터로 제동력 제어를 실시하는 휠락 방지 제어 시스템 및 방법을 제공한다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 휠 락을 제어하는 시스템은,

운전자에 의해 발생한 운전자 제동력과 차량 내 모터의 최대 제동력을 계산하여 제동 주체를 결정하는 제동 주체 판단부; 상기 제동 주체 판단부에서 결정한 제동 주체를 통해, 상기 차량에 대한 제동을 제어하는 제동부; 및 상기 제동부가 상기 차량에 대한 제동을 제어하면 상기 차량에 대한 휠 락 발생 여부를 인식하고, 휠 락 발생 여부에 따라 상기 제동부로 제동력을 제어하도록 하는 제어 신호를 전달하는 휠 락 인식부를 포함한다.

상기 제동 주체 판단부는, 상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 크면, 상기 차량이 모터에 의해서만 제동되도록 결정할 수 있다.

상기 제동 주체 판단부는, 상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 작으면, 모터에 의한 제동 뿐만 아니라 운전자 제동력에서 모터의 최대 제동력의 차이만큼을 브레이크 유압으로 제동하도록 결정할 수 있다.

상기 제동부는, 상기 휠 락 인식부로부터 전달되는 제어 신호를 토대로 모터의 제동력을 미리 설정한 수치가 되도록 제어하거나, 상기 모터 및 브레이크 유압의 제동력을 상기 수치가 되도록 제어할 수 있다.

상기 휠 락 인식부는, 브레이크 유압 제동력의 유무에 따라 모터의 제동력만을 제어하는 제어 신호를 생성하거나, 모터 제동력을 제어한 뒤 미리 설정한 시간이 경과된 뒤에도 휠 락 상태이면 브레이크 유압만 온/오프하여 휠 락을 방지하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 제어 시스템이 차량의 휠 락을 제어하는 방법은,

운전자에 의해 발생한 운전자 제동력과 차량 내 모터의 최대 제동력을 계산하여 제동 주체를 결정하는 단계; 및 상기 결정한 제동 주체를 토대로 모터 또는 모터와 브레이크 유압을 통해 차량을 제동하는 단계를 포함한다.

상기 제동 주체를 결정하는 단계는, 상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 크면, 상기 차량이 모터에 의해서만 제동되도록 결정할 수 있다.

상기 제동 주체를 결정하는 단계는, 상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 작으면, 모터에 의한 제동 뿐만 아니라 운전자 제동력에서 모터의 최대 제동력의 차이만큼을 브레이크 유압으로 제동하도록 결정할 수 있다.

상기 차량을 제동하는 단계 이후에, 차량을 제동하면서 휠 락이 발생하는지 판단하는 단계; 및 휠 락이 발생하였다면, 상기 제동 주체에 따라 모터 제동력 또는 브레이크 유압의 제동력을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제동력을 제어하는 단계는, 브레이크 유압에 의한 제동력이 있는지 판단하는 단계; 상기 브레이크 유압에 의한 제동력이 없다면, 상기 모터 제동력을 미리 설정한 수치가 되도록 제어하는 단계; 휠 락이 언 락 상태가 되었는지 확인하는 단계; 및 언 락 되었으면 상기 모터 제동력을, 이전 모터 제동력에 비해 미리 설정한 양 만큼 감소시켜 발생하도록 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 브레이크 유압에 의한 제동력이 있는지 판단하는 단계 이후에, 브레이크 유압에 의한 제동력이 있으면, 상기 모터 제동력을 미리 설정한 수치가 되도록 제어하는 단계; 휠 락이 언 락 상태가 되었는지 확인하는 단계; 언 락 상태가 되지 않았다면, 미리 설정한 시간이 경과하였는지 판단하는 단계; 및 미리 설정한 시간이 경과하였다면, 상기 브레이크 유압의 온/오프를 통해 휠 락을 방지하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 전기 모터를 가지는 EV(Electric Vehicle), HEV(Hybrid Electric Vehicle) 또는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)와 같은 전기 자동차는 차량의 제동을 모터가 담당하기 때문에, 유압에 의한 제동보다 빠르고 정밀한 제동 효과를 얻을 수 있다.

또한, 타이어와 노면이 감당할 수 있는 최대 제동력을 찾아 제동 거리를 줄일 수 있으며, 기존 유압 온/오프 방법에 따른 소음과 진동을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휠 락을 제어하는 방법에 대한 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 휠 락 제어 시스템 및 방법에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제어 시스템의 구조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 휠 락 제어 시스템(100)은 제동 주체 판단부(110), 제동부(120) 및 휠 락 인식부(130)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 휠 락 제어 시스템(100) 내에 세 가지 구성 요소만을 나타내었으나, 일반적인 전기 자동차의 구조들이 포함될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 휠 락 제어 시스템(100)이 별도로 구현되는 것으로 예를 들어 설명하나, 일반적인 전기 자동차의 구조 중 제어기에서 실행할 수도 있다.

제동 주체 판단부(110)는 운전 정보를 수신하고, 수신한 운전 정보를 토대로 제동 주체를 판단한다. 즉, 운전자가 브레이크를 밟는 등 제동 의지가 발생하여 이에 대한 운전 정보가 수신되면, 제동 주체 판단부(110)는 모터를 이용하여 제동을 할 것인지 브레이크 유압까지 이용하여 제동을 할 것인지 제동 주체를 판단한다.

이를 위해, 제동 주체 판단부(110)는 브레이크 페달의 답입량을 토대로 운전자에 의해 발생한 제동력(이하, 설명의 편의를 위하여 '운전자 제동력'이라 지칭함)을 계산함과 동시에, 모터의 최대 제동력을 각각 계산한다. 그리고 제동 주체 판단부(110)는 모터의 최대 제동력이 운전자 제동력보다 크면 모터로만 제동하도록 결정하고, 모터의 최대 제동력이 운전자 제동력보다 작으면 그 차이만큼 브레이크 유압으로 제동하도록 결정한다. 이때, 모터의 최대 제동력 및 운전자에 의해 발생한 제동력을 계산하는 방법은 여러 방법이 있을 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 예로 한정하여 설명하지 않는다.

제동부(120)는 제동 주체 판단부(110)가 결정한 제동 주체에 따라 모터로만 또는 모터와 브레이크 유압 모두 이용하여 차량을 제동하도록 한다. 여기서 모터가 제동 주체가 되는 경우, 제동부(120)는 모터에 인가되어 있는 전압 또는 전류를 제어하여 모터가 자동차를 제동할 수 있도록 한다.

즉, 제동부(120)는 모터가 제동 주체인 경우 모터의 제동 토크를 감소시킨다. 그러나 제동 주체가 브레이크 유압인 경우 브레이크 실린더에 공급되는 유압을 제어하여 차량을 제동하도록 한다.

또한, 제동부(120)는 휠 락 인식부(130)에서 생성된 제어 신호를 토대로 모터의 제동력이 0이 되도록 하거나, 모터와 브레이크 유압 모두 제동력이 0이 되도록 제어한다. 또한, 제어 신호를 토대로 브레이크 유압만 온/오프 되도록 하여 휠 락을 방지할 수도 있다.

휠 락 인식부(130)는 제동부(120)가 차량을 제동하고 있는 중에, 노면이 미끄러운 상황이 발생하여 차량에 대한 휠 락이 발생하였는지 여부를 인식한다. 휠 락 인식부(130)가 휠 락 발생 여부를 인식하는 방법은 차량에 장착되어 있는 센서가 휠 락이 발생하였는지 여부를 인지하는 것과 같이 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.

또한, 휠 락 인식부(130)는 휠 락 발생 여부에 따라 모터의 제동력이 0이 되도록 하는 제어 신호를 생성하거나, 모터와 브레이크 유압 모두 제동력이 0이 되도록 하는 제어 신호를 생성하여 제동부(120)로 전달한다. 이때, 휠 락 인식부(130)는 브레이크 유압 제동력의 유무에 따라 모터의 제동력이 0이 되도록 하는 제어 신호를 생성할 수도 있고, 모터 제동력을 0으로 만든 뒤 일정 시간이 경과 된 뒤에도 여전히 휠 락 상태이면 브레이크 유압만 온/오프하여 휠 락을 방지하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.

상기에서 설명한 제어 시스템(100)을 통해 휠 락을 제어하는 방법에 대하여 도 2를 참조로 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휠 락을 제어하는 방법에 대한 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제동 주체 판단부(110)는 운전자에 의해 발생한 제동 시도에 따라, 운전자에 의해 발생한 제동 의지에 따른 제동력(이하, 설명의 편의를 위하여 '운전자 제동력'이라 지칭함)과, 모터의 최대 제동력을 계산한다(S100).

그리고 S100 단계에서 제동 주체 판단부(110)가 계산한 모터의 최대 제동력이 운전자 제동력보다 큰지 여부를 판단한다(S101). 만약 모터의 최대 제동력이 운전자 제동력보다 크다면, 제동 주체 판단부(110)는 모터로만 제동하는 것으로 결정한다(S102). 그러나, 모터의 최대 제동력이 운전자 제동력보다 작다면, 제동 주체 판단부(110)는 모터에 의한 제동뿐만 아니라, 모터 제동력의 부족한 부분만큼 브레이크 유압으로 함께 제동하는 것으로 결정한다(S108).

제동 주체 판단부(110)가 차량을 제동할 주체를 모터 단독 또는 모터와 브레이크 유압 중 어느 하나인 것으로 결정하면, 휠 락 인식부(130)는 차량에 휠 락이 발생하는지 여부를 판단한다(S103). 휠 락 발생 여부를 판단하는 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 자세한 방법에 대해 언급하지 않는다.

S104 판단 결과 만약 휠 락이 발생하였다고 판단하면, 제동부(120)는 브레이크 유압이 담당하는 제동력이 있는지 판단한다(S105). 만약 S102 단계에서 결정한 바와 같이 모터로만 제동을 하여 브레이크 유압에 의한 제동이 없다면, 휠 락 인식부(130)는 모터로만 휠 락 방지 제어를 하도록 제어 신호를 생성한다(S106).

즉, S105 단계의 판단 결과 브레이크 유압이 없다면, 휠 락 인식부(130)는 모터 제동력을 0으로 만들도록 제어 신호를 생성한다. 그리고, 차량의 바퀴가 언 락 되는지 판단을 한다(S107). 만약 언 락 상태가 되었다면, 휠 락 인식부(130)는 다시 모터 제동력을 발생하기 위한 제어 신호를 생성한다(S108). 이때 처음의 모터 제동력에 비해 미리 설정한 일정량(예를 들어, 처음 모터 제동력의 5% 부족한 제동력) 적은 제동력이 발생하도록 제어 신호를 생성한다. 이는 타이어의 최대 마찰력이 감당할 수 있는 제동력을 점차 낮춰가며 찾기 위함이다.

한편, S105 단계에서 판단한 결과 브레이크 유압이 담당하는 제동력이 있다면, 휠 락 인식부(130)는 유압과 모터가 함께 휠 락 방지 제어를 하도록 제어 신호를 생성한다(S109). 이때, 제어 신호를 토대로 먼저 모터 제동력이 0으로 되지만, 여전희 브레이크 유압이 제동력으로 작용하기 때문에 휠이 언 락 상태가 되지 않을 수 있다.

따라서, 제어부(120)는 휠이 언 락 상태인지 확인한다(S110). 만약 언 락 상태가 되었다면, 타이어의 운동 마찰력이 유압에 의한 제동력을 견딜 수 있다는 의미이므로, 이후에는 모터의 제동력만 줄여가며 최대 제동력을 찾으면 된다(S108). 그러나 휠이 언 락 상태가 아니라면 미리 설정한 시간을 기다린다(S111). 여기서 미리 설정한 시간은 기존 ABS가 장착된 차량의 유압 온/오프 주기를 예로 하여 설명한다. 이 시간 동안 기다리는 이유는 모터로만 휠 락을 제어 가능한지, 아니면 유압까지 0으로 만들어야 휠 락을 제어할 수 있는지 판단하기 위함이다.

미리 설정한 시간이 지나도 휠이 언 락이 되지 않으면, 브레이크 유압에 의한 제동력이 타이어의 운동 마찰력보다 크다는 것을 의미하므로, 유압을 0으로 만든 후 언 락을 판단해야 한다. 본발명의 실시예에서는 브레이크 유압과 모터 제어간의 물리적인 시간 차이 등을 고려하여, 유압과 모터 제동력을 함께 온/오프를 반복하는 제어 방법에 대한 설명은 생략한다. 따라서 미리 설정한 시간이 지나도 휠이 언 락이 되지 않을 때는, 브레이크 유압만을 가지고 온/오프 제어를 실시한다(S112).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (11)

1. 휠 락을 제어하는 시스템에 있어서,
   운전자에 의해 발생한 운전자 제동력과 차량 내 모터의 최대 제동력을 계산하여 제동 주체를 결정하는 제동 주체 판단부;
   상기 제동 주체 판단부에서 결정한 제동 주체를 통해, 상기 차량에 대한 제동을 제어하고, 휠 락이 발생하는 경우 브레이크 유압이 담당하는 제동력이 있는지 판단하는 제동부; 및
   상기 제동부가 상기 차량에 대한 제동을 제어하면 상기 차량에 대한 휠 락 발생 여부를 인식하고, 휠 락 발생 여부에 따라 상기 제동부로 제동력을 제어하도록 하는 제어 신호를 전달하며, 휠 락이 발생하는 경우 상기 제동부에서 판단한 상기 브레이크 유압이 담당하는 제동력이 있는지 여부에 따라 모터 제동력만 제어하거나 모터 제동력과 브레이크 유압의 온/오프를 통해 휠 락을 방지하도록 제어 신호를 생성하는 휠 락 인식부
   를 포함하는 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제동 주체 판단부는,
   상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 크면, 상기 차량이 모터에 의해서만 제동되도록 결정하는 제어 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제동 주체 판단부는,
   상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 작으면, 모터에 의한 제동 뿐만 아니라 운전자 제동력에서 모터의 최대 제동력의 차이만큼을 브레이크 유압으로 제동하도록 결정하는 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제동부는,
   상기 휠 락 인식부로부터 전달되는 제어 신호를 토대로 모터의 제동력을 미리 설정한 수치가 되도록 제어하거나, 상기 모터 및 브레이크 유압의 제동력을 상기 수치가 되도록 제어하는 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 휠 락 인식부는,
   브레이크 유압 제동력의 유무에 따라 모터의 제동력만을 제어하는 제어 신호를 생성하거나, 모터 제동력을 제어한 뒤 미리 설정한 시간이 경과된 뒤에도 휠 락 상태이면 브레이크 유압만 온/오프하여 휠 락을 방지하도록 하는 제어 신호를 생성하는 제어 시스템.
6. 제어 시스템이 차량의 휠 락을 제어하는 방법에 있어서,
   운전자에 의해 발생한 운전자 제동력과 차량 내 모터의 최대 제동력을 계산하여 제동 주체를 결정하는 단계;
   상기 결정한 제동 주체를 토대로 모터 또는 모터와 브레이크 유압을 통해 차량을 제동하는 단계;
   차량을 제동하면서 휠 락이 발생하는지 판단하는 단계;
   휠 락이 발생하였다면, 브레이크 유압에 의한 제동력이 있는지 판단하는 단계;
   상기 브레이크 유압에 의한 제동력이 없다면, 상기 모터 제동력을 미리 설정한 수치가 되도록 제어하는 단계;
   휠 락이 언 락 상태가 되었는지 확인하는 단계; 및
   언 락 되었으면 상기 모터 제동력을, 이전 모터 제동력에 비해 미리 설정한 양 만큼 감소시켜 발생하도록 제어 신호를 생성하는 단계
   를 포함하는 제어 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제동 주체를 결정하는 단계는,
   상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 크면, 상기 차량이 모터에 의해서만 제동되도록 결정하는 제어 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제동 주체를 결정하는 단계는,
   상기 모터의 최대 제동력이 상기 운전자 제동력보다 작으면, 모터에 의한 제동뿐만 아니라 운전자 제동력에서 모터의 최대 제동력의 차이만큼을 브레이크 유압으로 제동하도록 결정하는 제어 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제6항에 있어서,
    상기 브레이크 유압에 의한 제동력이 있는지 판단하는 단계 이후에,
    브레이크 유압에 의한 제동력이 있으면, 상기 모터 제동력을 미리 설정한 수치가 되도록 제어하는 단계;
    휠 락이 언 락 상태가 되었는지 확인하는 단계;
    언 락 상태가 되지 않았다면, 미리 설정한 시간이 경과하였는지 판단하는 단계; 및
    미리 설정한 시간이 경과하였다면, 상기 브레이크 유압의 온/오프를 통해 휠 락을 방지하는 단계
    를 포함하는 제어 방법.

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