KR101500348B1 - 하이브리드 차량의 제동 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회생제동 협조제어가 실행되면 차량의 가속도에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하여 안정된 제동감을 확보하는 하이브리드 차량의 제동 제어방법이다.
본 발명은 제동요구에 따라 회생제동 협조제어가 실행되면 마스터 실린더의 압력 변화가 검출되지 않는 조건에서 차량의 가속도 변화를 검출하고, 차량의 가속도 변화에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하여 일정한 가속도가 유지되도록 함으로서, 안정된 제동감을 확보하여 준다.
하이브리드 차량, 회생제동, 협조제어, 유압토크 변환계수, 가속도 변화

Description

하이브리드 차량의 제동 제어방법{METHOD FOR BRAKE CONTROLLING OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회생제동 협조제어가 실행되면 차량의 가속도에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하여 제동감을 향상시키는 하이브리드 차량의 제동 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 차속을 감속하거나 정지시키기 위한 제동 제어가 실행되면 이에 따라 회생제동 제어가 실행되는데, 도 4에 도시된 바와 같이 마스터 실린더의 압력으로 결정되는 운전자의 요구 제동력에 대하여 구동휠을 구속하는 유압 제동력과 배터리를 충전하기 위한 모터의 회생 제동력 합으로 실행된다.
이에 대한 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
하이브리드 차량이 주행하는 상태에서 운전자의 제동요구가 ABS(Anti-lock Brake System)에 검출되면 ABS는 브레이크 페달의 스트로크 및 마스터 실린더의 유압으로부터 운전자의 요구 제동토크를 계산하고, 이에 따라 회생제동 토크를 계산하기 위하여 전륜 제동토크를 하기의 수학식 1을 적용하여 계산한다.
전륜 제동토크(Nm) = 전륜유압평균(Bar) × 유압토크 변환계수
상기 유압토크 변환계수는 캘리퍼의 휠 실린더 직경, 휠 실린더 유효반경, 패드와 디스크간 마찰계수 등에 의해 결정된다.
상기 캘리퍼의 휠 실린더 직경이나 휠 실린더 유효반경은 고정되어 있으나 마찰계수는 온도, 습도, 날씨 등에 의해 영향을 받아 변하는 변수이나 상기한 조건들에 대하여 능동적인 적용이 어려워 임의의 값으로 고정하여 사용한다.
상기한 수학식 1을 통해 전륜 제동토크가 결정되면 회생제동 토크의 최대 요구량을 결정하여 네트워크를 통해 HCU(Hybrid Control Unit)에 요구한다.
이때, HCU는 모터의 속도와 배터리의 충전상태 및 모터 온도 등의 차량 상태에 따라 최대 회생제동 토크 발생 가능량을 결정하며, ABS에서 요구되는 회생제동 토크 요구량을 적용하여 회생제동 토크 실행량을 결정하여 네트워크를 통해 연결되는 MCU(Motor Control Unit)를 통해 회생제동 토크로 모터의 동작을 제어하여 회생제동 제어를 실행한다.
그리고, 회생제동 토크 실행량의 정보를 네트워크를 통해 ABS에 제공한다.
따라서, ABS에서는 회생제동 토크 실행량을 적용하여 전륜 제동을 위한 목표압력을 하기의 수학식 2를 적용하여 결정한 다음 구동휠에 공급되는 유압을 목표압력으로 제어하여 제동 제어를 실행한다.
전륜목표압력 = 마스터실린더압력-(회생제동토크실행량/유압토크변환계수)
예를 들어, 마스터 실린더의 압력이 20bar이고, 회생제동 토크가 480Nm(유압 으로 10bar), 유압토크 변환계수가 외부의 영향을 받아 실질적으로 35로 변했다고 가정한다.
유압토크 변환계수가 35로 변했다는 것은 1bar의 압력에 의해 구동휠에 실질적으로 걸리는 제동토크는 35Nm이라는 것을 의미한다.
따라서, 유압토크만 작용할 때 구동휠의 제동토크 = 마스터 실린더 압력(20bar) × 유압토크 변환계수(35) = 700Nm이 된다.
그리고, 유압토크와 회생제동 토크가 동시에 작용할 때 구동휠의 제동토크 = 전륜목표압력(10bar) × 유압토크 변환계수(35) + 회생재생 실행토크(480Nm) = 830Nm이 된다.
즉, 유압토크만이 작용할 때는 마스터 실린더의 압력에 따라 가속도가 일정하게 유지되나, 회생제동 협조제어가 실행되는 경우 유압토크 변환계수에 따라 구동휠에 걸리는 제동토크가 달라져 가속도에 차이가 발생되므로 안정된 제동감이 확보되지 못하는 문제점이 발생한다.
예를 들어, 회생제동 협조제어가 실행될 때 낮은 유압토크 변환계수가 적용되는 경우 도 5와 같은 가속도의 특성이 나타나고, 높은 유압토크 변환계수가 적용되는 경우 도 6과 같은 가속도의 특성이 나타나 제동 이질감이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 회생 제동 협조제어가 실행되면 차량의 가속도에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하여 제동감을 향상시키는 것이다.
즉, 회생제동 협조제어가 실행되는 상태에서 가속도가 증가하면 유압토크 변환계수를 감소시키고, 가속도가 감소하면 유압토크 변환계수를 증가시켜 차량의 감속도를 일정하게 유지하여 안정된 제동감을 확보하는 것이다.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 하이브리드 차량은, 제동요구에 따라 회생제동 협조제어가 실행되면 마스터 실린더의 압력 변화가 검출되지 않는 조건에서 차량의 가속도 변화를 검출하는 과정; 차량의 가속도 변화에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하는 과정을 포함한다.
전술한 구성에 의하여 본 발명은 하이브리드 차량에서 제동 제어에 안정감을 제공하여 신뢰성을 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.
아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 ECU(Engine Control Unit : 10), HCU(Hybrid Control Unit : 20), MCU(Motor Control Unit : 30), 배터리(40), BMS(Battery Management System : 50), ABS(Anti-lock Brake System : 60), 모터(70), 엔진(80), 엔진 클러치(90), 구동휠(100)를 포함한다.
ECU(10)는 네트워크를 통해 HCU(20)와 연결되며, HCU(20)와 연동하여 엔진()의 제반적인 동작을 제어한다.
HCU(20)는 주행요구 및 차량 상태에 따라 네트워크를 통해 각 제어기들을 통합 제어하여 엔진(80) 및 모터(70)의 출력 토크를 제어하고, 운전조건 및 배터리(40)의 상태에서 따라 엔진 클러치(90)를 제어하여 모터모드(EV), 하이브리드 모드(HEV) 및 엔진모드의 주행을 제어한다.
MCU(30)는 HCU(30)의 제어에 따라 모터(70)의 구동을 제어하고, 회생제동 제어시에 모터(70)에서 발전되는 전기를 배터리(40)에 저장한다.
배터리(40)는 하이브리드 모드(HEV) 및 모터모드(EV)에서 모터(70)에 전원을 공급하고, 회생제동 제어시 모터(70)를 통해 회수되는 전기를 충전된다.
BMS(50)는 상기 배터리(40)의 전압, 전류, 온도 등의 정보를 종합 검출하여 SOC(State Of Charge) 상태 및 충방전 전류량을 관리 제어하며, 그에 대한 정보를 네트워크를 통해 HCU(20)에 제공한다.
ABS(60)는 운전자의 제동요구가 검출되면 페달 스트로크 및 마스터 실린더의 유압으로부터 요구되는 제동토크를 계산하고, 제동토크에 따라 구동륜에 공급되는 유압을 제어하여 제동 제어를 실행한다.
또한, 제동토크에 따라 전륜 제동토크를 계산하여 회생제동 토크 요구량을 결정하여 네트워크를 통해 연결되는 HCU(20) 및 MCU(30)와 연동하여 모터(70)의 회생제동 토크를 제어하여 회생제동 제어가 실행되도록 한다.
상기 ABS(60)는 회생제동 협조제어가 실행되는 상태에서 마스터 실린더의 압력 변화를 검출하여 압력 변화가 발생되지 않는 상태에서 차량의 가속도(감속도)에 변화가 발생되면 가속도의 변화에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하여 일정한 가속도(감속도)가 유지되도록 제어한다.
예를 들어, 회생제동 협조제어가 실행되는 상태에서 차량 가속도가 증가하면 유압토크 변환계수를 감소시키고, 차량 가속도가 감소하면 유압토크 변환계수를 증가시켜 차량 가속도(감속도)가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.
모터(70)는 상기 MCU(30)의 제어에 따라 구동토크가 조정된다.
엔진(80)은 ECU(20)의 제어에 의해 출력이 제어되며, 미도시된 ETC(Electric Throttle Control)를 통해 흡입 공기량이 조정된다.
엔진 클러치(90)는 엔진(80)과 모터(100)의 사이에 배치되어, HCU(20)의 제어에 따라 동작되어 운전모드를 결정한다.
전술한 바와 같은 기능이 포함되는 하이브리드 차량의 제동 제어는 다음과 같이 실행된다.
하이브리드 차량의 운행과 유압토크만의 제동 제어의 동작은 통상적인 동작 과 동일하게 실행되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 회생제동 협조제어가 실행되는 상태에서 안정된 제동감을 확보하는 동작에 대해서만 설명한다.
운전자의 제동 요구에 따라 유압 제동토크로 구동휠(100)을 구속하고, 회생제동토크로 모터(70)의 구동을 구속하는 회생제동 협조제어가 실행되면(S101) ABS(60)는 브레이크 페달 스트로크에 따른 마스터 실린더의 압력을 센싱하여(S102) 마스터 실린더 압력에 변화가 있는지를 판단한다(S103).
상기 S103의 판단에서 마스터 실린더 압력에 변화가 있는 상태이면 운전자의 제동 요구 토크에 변화가 있는 것으로 판단하여 리턴되고, 마스터 실린더 압력에 변화가 검출되지 않으면 휠속 센서에서 검출되는 차속의 변화를 이용하여 차량의 가속도(감속도)를 연산한다(S104).
그리고, 연산된 차량의 가속도(감속도)에 변화가 있는지를 판단하여(S105) 그에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하여 상시적으로 일정한 가속도(감속도)가 유지되도록 한다(S106)(S107)(S108).
즉, 회생제동 협조제어가 실행되는 상태에서 차량의 가속도(감속도)에 변화가 없는 상태이면 현재 적용되고 있는 유압토크 변환계수를 그대로 사용하고(S106), 차량의 가속도(감속도)가 증가되는 상태이면 증가분 만큼 유압토크 변환계수를 감소시켜 적용하며(S107), 차량의 가속도(감속도)가 감소되는 상태이면 감소분 만큼 유압토크 변환계수를 증가시켜 적용하여 도 3에 도시된 바와 같이 상시적으로 일정한 가속도(감속도)가 유지되도록 한다(S108).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 제동 제어절차를 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 하이브리드 차량의 협조 제어와 가속도를 도시한 도면이다.
도 4은 일반적인 하이브리드 차량의 회생 제동의 개념을 도시한 그래프이다.
도 5는 종래의 하이브리드 차량의 협조 제어중 낮은 유압토크 변환계수의 적용에 따른 가속도를 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 하이브리드 차량의 협조 제어중 높은 유압토크 변환계수의 적용에 따른 가속도를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; ECU 20 : HCU
30 : MCU 40 : 배터리
50 : BMS 60: ABS
70 : 모터 80 : 엔진
90 : 클러치 100 : 구동휠

Claims (4)

  1. 하이브리드 차량에 있어서,
    제동요구에 따라 회생제동 협조제어가 실행되면 차량의 가속도 변화를 검출하는 과정;
    차량의 가속도 변화에 따라 유압토크 변환계수를 가변 적용하는 과정;
    을 포함하는 하이브리드 차량의 제동 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 가속도 변화의 검출은 마스터 실린더의 유압 변화가 검출되지 않는 조건에서 실행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 가속도 변화가 증가되는 상태이면 유압토크 변환계수를 가속도 증가분 만큼 감소시켜 적용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 가속도 변화가 감소되는 상태이면 유압토크 변환계수를 가속도 감소분 만큼 증가시켜 적용하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동 제어방법.
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