KR101610490B1 - 차량의 제동력 분배 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터를 장착하는 친환경 자동차의 경우, 브레이크 작동시 제동장치에 제동력을 분배하는 방법과 장치에 관한 것으로, 제동신호 입력에 따른 총 제동력을 산출하는 방법에 있어서 제동 시점의 크립토크를 포함하고, 상기 총 제동력을 각각 제동장치에 분배하여 차속에 따라 일정한 제동력을 제공하는 차량의 제동력 분배 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

차량의 제동력 분배 제어장치 및 제어방법{Apparatus for controlling to distribute braking force and method for the same}

본 발명의 차량의 제동력 분배 장치 및 제어방법은 친환경 차량의 제동시 제동력의 분배에 관한 것으로 더 바람직하게 브레이크 페달 입력에 따른 일정한 총 제동력을 유지하여 분배하는 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

모터가 장착된 차량은 제동시 마찰제동장치와 모터 간 협조로 이루어진다. 즉, 마찰제동과 동시에 회생제동을 통해 브레이크 페달 뎁스에 따라 제동력을 수행한다. 이처럼, 운전자의 제동요구량(제동력)은 브레이크 페달 뎁스에 의해 결정되고 이는 마찰제동과 회생제동으로 분리된다. 다만, 정지시 차량에 진행 방향으로 일정한 토크량이 입력되고, 주행중 제동수행시 차량의 진행 반대 방향으로 일정한 토크량이 입력되는 크립토크(코스트리젠토크 포함)량을 고려하지 않는바, 제동력의 편차가 발생한다.

이로 인해 운전자는 브레이크를 동일한 깊이로 밟아 동일 제동력을 요구하나 차속이 감소함에 크립토크량의 변경되는바, 제동력이 달라지는 현상이 발생한다. 따라서, 동일한 브레이크 페달 입력에도 차속의 감속에 따라 상이한 제동력이 전달되어 운전자의 제동시 이질감을 느끼게 되는 문제점이 있다. 또한 정지 크립토크가 역방향 토크에서 양방향 토크로 전환하게 되는데 이로 인해 정지 직전 밀림감을 유발한다. 추가로, 위와 같은 이유로, 제동 중 회생제동 단절(기어 D단 에서 N단으로 변경 또는 모터, 인버터 고장 시) 또는 기어단 변경 시 크립토크(코스트리젠 토크 포함)로 인한 밀림감 또는 급작감이 발생한다.

도 1의 경우, 종래 기술에 의해 총 제동량이 속도에 따라 변화하는 결과를 도시하고 있다. 이처럼 종래 기술은, 제동력 산출시 크립토크를 고려하지 않는바, 운전자의 일정한 브레이크 뎁스 입력에도 모터에 인가되는 토크가 차량의 속도에 따라 변하여 일정한 감속감을 유지하지 못하는 문제가 발생하였다.

선행 문헌으로, 한국 등록특허 제1,221,798호(이하 문헌 1)의 경우, 제동 시 불규칙한 감속도의 변화를 최소화할 수 있는 전기 자동차의 제어방법을 개시한다. 본 발명은 엔진과 배터리로 구동되는 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차의 제어방법에 있어서, 전기자동차가 제동상태에 돌입하는지 확인하고, 전기자동차가 제동 상태에 돌입하면 상기 모터에서 출력되는 크립 토크를 기준값 이하로 낮추고, 크립토크가 기준값 이하로 낮춰지면 상기 전기자동차의 회생제동 동작을 수행하여 회생제동력에 의한 제동을 수행하고, 회생제동 동작이 종료하면 크립 토크를 속도 구간별로 미리 정해진 값으로 복원하므로 크립토크에 의한 감속도의 변화를 최소화할 수 있는 기술을 제공한다.

다만, 문헌 1의 경우, 차속에 따른 크립토크량을 적용하면서 운행 이질감을 해소할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 크립토크를 통한 연비향상의 효과를 수행할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 브레이크 페달 뎁스에 따른 제동력과 제동시점에 크립토크량을 합산하여 총 제동력을 측정하고, 제동장치에 상기 산출된 총 제동력에 따라 제동력을 분배하고 제동을 수행하는바, 일정한 총 제동력을 유지하는 차량의 제동력 분배 제어방법을 제공한다.

차량의 제동력 분배 제어방법에 있어서, a)제동시점의 크립토크량을 측정하는 단계; b)측정된 크립토크량 및 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력을 합산하여 총 제동력을 산출하는 단계; c)총 제동력을 회생제동력과 마찰제동력으로 분배하는 단계;를 포함하는 차량의 제동력 분배 제어방법를 제공한다.

또한, 상기 c)단계에서, c1)상기 총 제동력 분배 이후, 브레이크 입력 신호 종료 여부를 판단하는 단계; c2)상기 c1)단계를 만족하는 경우, 상기 제동장치에 의한 제동을 중단하고 현재 차속에 따라 크립토크량을 설정하고, 상기 c1)단계를 만족하지 못하는 경우, 상기 a)단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 차량의 제동력 분배 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 b)단계에서, 상기 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력과 상기 크립토크량을 합산하여 제동시 일정한 총 제동력을 유지하는 단계;를 포함하는 차량의 제동력 분배 제어방법을 제공한다.

또한, 차량의 제동력 분배 장치에 있어서, 브레이크 페달 뎁스를 측정하는 센서부; 마찰제동을 수행하는 마찰제동장치; 회생제동을 수행하는 회생제동장치; 및 제동력을 분배하는 제어부;로 구성되고, 상기 제어부는 브레이크 페달 뎁스와 브레이크 입력 신호시 크립토크량을 측정하여, 상기 측정된 크립토크량이 가산된 총 제동량을 산출하고, 총 제동량을 기준으로 각 제동장치에 제동력을 분배하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 분배 장치를 제공한다.

또한, 상기 제어부에 의해 산출되는 제동장치의 총 제동력은, 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력과 상기 측정된 크립토크량이 합산되고, 제동시 상기 총 제동력은 일정한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 분배 제어장치를 제공한다.

또한, 상기 제어부는, 브레이크 제어기, 차량 제어기, 모터 제어기 및 변속 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 분배 장치를 제공한다.

본 발명은 브레이크 페달의 입력시점에 따른 총 제동력을 산출하는 방법에 있어서 제동 시점의 크립토크를 포함하고, 상기 총 제동력을 각각 제동장치에 분배하여 차속에 따른 일정한 제동력을 제공하는 효과가 있다.

또한, 상기와 같이 차속에 따라 일정한 제동력이 인가되는바, 정지 전 모터토크에 의한 밀림감을 유발하지 않을 수 있다. 따라서, 차량 운전자의 제동요구시 제동승차감을 향상하는 효과를 제공한다.

또한, 제동 시점의 크립토크량을 총 제동력에 포함하여 산출하는 방식을 제공함으로써, 제동시 연비향상의 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 종래 기술로서 제동장치에 제동력 분배 이후 크립토크량에 의해 나타나는 제동력 변화를 도시하고 있다.
도 2는 차량의 제동력 분배 제어장치의 블럭도를 도시하고 있다.
도 3은 차량의 제동력 분배 제어방법에 대한 흐름도를 도시하고 있다.
도 4는 차량의 제동력 분배 제어방법 및 장치를 통해 차속에 관계없이 일정한 제동력이 유지됨을 도시하고 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명의 차량의 제동력 분배 제어장치(100)의 블럭도이다. 상기 블럭도를 참조하면, 브레이크 페달 뎁스와 브레이크 입력 신호시 크립토크량을 산출하여, 상기 브레이크 페달 뎁스에 의해 요구되는 제동력에 제동시 크립토크량이 가산된 총 제동량을 산출하고, 총 제동량을 기준으로 각 제동장치에 제동력을 분배하는 제어부(101), 마찰 제동력을 제공하는 마찰제동장치(102), 회생제동을 수행하는 회생제동장치(103) 및 브레이크 페달 뎁스를 측정하는 센서부(104)를 포함한다.

상기 센서부(104)는 브레이크 페달 뎁스를 측정할 수 있는 BPS(Brake position sensor)로 구성될 수 있다. 상기 BPS는 운전자의 브레이크 페달 입력 신호를 측정하며, 더 바람직하게 브레이크 페달의 뎁스를 측정한다.

상기 제어부(101)는 브레이크 제어기, 차량 제어기, 모터 제어기 및 변속제어기를 포함한다. 브레이크 제어기의 경우, 총 제동력을 연산하고, 차량제어기의 회생제동 실행량을 참조하여 제동장치에 제동력 분배한다. 차량 제어기의 경우, 회생 금지 상황 등을 고려하여 회생제동 실행을 결정하고, 모터 및 변속기 상태 고려하여 회생제동 실행량을 산출한다. 모터 제어기의 경우, 회생제동 실행 명령에 따라 회생제동장치의 회생제동을 실행한다. 변속 제어기는 다단변속기를 포함하는 차량의 경우 구성되며, 변속 상태에 따른 정보를 차량 제어기에 전달한다.

더욱이, 상기 제어부(101)는 센서부(104)로부터 인가되는 브레이크 입력 신호를 검출하고, 브레이크 입력 뎁스에 따라 제동력을 산출하며, 제동 입력시 차속에 따른 크립토크량을 측정한다. 총 제동력은 상기 제어부에 의해 브레이크 페달 뎁스에 따라 요구되는 제동력과 제동 입력시의 차속에 따른 크립토크량을 포함하여 산출된다.

상기 산출된 총 제동력에 따라, 상기 제어부(101)는 각각의 제동장치에 제동력을 인가시킨다. 이처럼 상기 제어부에 의해 산출된 총 제동력은, 브레이크 페달 뎁스에 따른 제동력과 상기 제동시 측정된 크립토크량을 고정한 채 합산되고, 제동 수행시 상기 총 제동력은 일정한 값을 갖는다.

즉, 차속에 따라 변하는 크립토크량에 영향을 받지 않고, 제동시의 크립토크량을 포함하여 총 제동력을 산출하고, 산출된 상기 총 제동력에 의해 제동장치에 제동력을 분배한다. 따라서, 차속에 무관하게 브레이크 입력 신호시 일정한 제동력과 차량의 가속도를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 회생제동 금지 상황에 따른 차량의 제동력 분배 제어방법을 개시하고 있다. 상기 회생제동 금지 상황의 경우, 바람직하게, 차량제어기를 통해 회생제동 금지 상황을 판단할 수 있다. 상기와 같은 회생제동 금지 상황은 변속기의 단수가 중립단으로 변경되거나, 구동모터의 오작동 및 모터 인버터의 고장의 경우를 포함한다.

상기와 같이, 제어부(101)는 회생제동장치의 미작동 상태에서 마찰제동장치에 총 제동력을 분배할 수 있다. 다만, 종래기술로서, 크립토크량을 합산하지 않고, 제동 입력 신호에 따른 제동력을 각각 제동장치에 상기 제동력을 분배하였다. 결론적으로, 회생제동 금지 상황에서 코스트 리젠토크 크기만큼 밀림감이 발생하는 문제점이 있었다. 더 바람직하게, 상기 크립토크량은 제동시 발생하는 코스트리젠토크량을 포함한다.

다만, 본 발명의 실시예에 따라, 브레이크 입력 신호에 따른 제동력과 제동 입력시 차속에 따른 크립토크량을 측정한다. 이처럼, 총 제동력은 상기 제어부에 의해 브레이크 페달 뎁스에 따라 요구되는 제동력과 제동 입력시의 차속에 따른 크립토크량을 고정하여 합산하는바, 회생제동장치 미작동 상황에서 총 제동력이 마찰제동장치에 인가되는 경우에도 코스트리젠토크량이 포함된 제동력이 분배되는바, 차량의 제동시 밀림감이 발생하지 않는다.

상기와 같이 회생제동 금지 상황에서, 마찰제동장치에 인가되는 제동력을 상기 제어부(101)에서 산출된 총 제동력과 동일한 크기로 설정한다. 즉, 상기 제어부를 통해 마찰제동장치에 분배되는 제동력은 제동시 크립토크량, 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력을 포함한 총 제동력이 인가된다.

도 3의 경우, 본 발명의 바람직한 실시예로서 차량의 제동력 분배 제어방법에 대한 흐름도를 도시하고 있다.

차량의 주행중 운전자의 제동요구에 따라 브레이크 입력 신호가 인가되는 경우(S101), 일정한 제동력을 제공하기 위한 방법을 제공하고 있다. 따라서, 제동시점에 크립토크량을 산출(S103)하고, 브레이크 페달 뎁스에 따른 요구 제동력(S102)을 측정한다. 상기 제동시 차속에서 측정된 크립토크량과 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력을 합산하여 차량의 제동에 필요한 총 제동력을 산출한다. 상기 산출된 총 제동력을 각각의 제동장치에 분배하고 상기 제동장치들의 제동력을 인가한다(S104). 더 바람직하게 친환경 차량에 있어서, 상기 제동장치로 마찰제동장치와 회생제동장치를 포함한다.

상기와 같이, 산출된 총 제동력에 따라 제동장치로 제동력을 인가하고 제동을 수행하는 단계 이후, 브레이크 입력 신호의 종료 여부를 판단하는 단계를 포함한다(S105). 상기 브레이크 입력 신호가 종료된 경우, 상기 제동장치에 의한 제동을 중단하고 현재 차속에 따라 크립토크량을 설정하고, 상기 브레이크 입력 신호가 종료되지 않은 경우, 상기 브레이크 입력 신호에 따라 최초 단계를 다시 수행하는 단계를 더 포함하는 차량의 제동력 분배 제어방법(S106).

도 4의 경우, 브레이크 페달 뎁스에 따른 마찰제동력과 제동시점에서의 크립토크량을 합산하여 나타나는 총 제동력을 도시하고 있다. 총 제동력을 합산하는 경우, 브레이크 페달 뎁스에 따른 요구 제동력을 산출하고, 브레이크 페달 뎁스 입력 시점의 크립토크량을 상기 산출된 요구 마찰제동력과 합산하여 총 제동력을 도출한다. 상기와 같이, 일정한 브레이크 뎁스에 따라 상기 총 제동력을 산출하는 경우, 차속에 무관하게 일정한 제동력을 유지한다.

상기와 같이 일정한 제동력을 유지하기 위해, 제동 시점에 차속에 따라 설정된 크립토크량을 측정하고, 측정된 일정한 값을 가지는 크립토크량을 브레이크 페달 뎁스에 따른 제동력에 합산하여 총 제동력을 산출하는 단계를 포함한다. 또한, 운전자의 일정한 브레이크 뎁스에 다라 일정한 총 제동력이 인가되는바, 시간에 따른 차량의 가속도 역시 일정한 값이 유지된다. 즉, 제동 시점의 일정한 크립토크량을 총 제동력에 합산하는 방식으로, 종래기술로서 도 1에 도시된 바와 같이, 차속에 따라 달라지는 크립토크량에 의해 일정한 브레이크 뎁스 입력시에도 총 제동력이 차속에 따라 달라지는 것과 다르게, 본 발명은 일정한 크립토크량을 제공함으로써, 일정한 브레이크 뎁스에 따라 일정한 총 제동력 및 차량의 가속도를 제공한다.

본 발명의 실시예로서, 모터를 포함하는 전기차량의 제동력 분배 제어장치 및 방법의 실시예를 기재하고 있으나, 본 발명에 개시된 실시예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니며, 차량의 제동력 분배 제어장치를 구성하는 각각의 구성들의 위치나, 차량의 제동력 분배 제어방법을 이루고 있는 각각의 단계는 동일범위 및 균등범위에 대하여 보호범위가 미치는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 차량의 제동력 분배 제어장치
101: 제어부
102: 마찰제동장치
103: 회생제동장치
104: 센서부

Claims (6)

1. 차량의 제동력 분배 제어방법에 있어서,
   a)제동시점의 크립토크량을 측정하는 단계;
   b)상기 측정된 크립토크량을 고정한 채, 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력과 합산하여 총 제동력을 산출하는 단계;
   c)상기 측정된 크립토크량을 포함하는 총 제동력을 회생제동력과 마찰제동력으로 분배하는 단계;를 포함하는 차량의 제동력 분배 제어방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 c)단계에서,
   c1)상기 총 제동력 분배 이후, 브레이크 입력 신호 종료 여부를 판단하는 단계;
   c2)상기 c1)단계를 만족하는 경우, 상기 제동장치에 의한 제동을 중단하고 현재 차속에 따라 크립토크량을 설정하고, 상기 c1)단계를 만족하지 못하는 경우, 상기 a)단계를 수행하는 단계를 더 포함하는 차량의 제동력 분배 제어방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 b)단계에서,
   상기 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력과 상기 측정된 크립토크량을 합산하여 제동 수행시 일정한 총 제동력을 유지하는 단계;를 포함하는 차량의 제동력 분배 제어방법.
   
4. 차량의 제동력 분배 제어장치에 있어서,
   제동 입력 신호를 검출하고, 브레이크 페달 뎁스를 측정하는 센서부;
   마찰제동을 수행하는 마찰제동장치;
   회생제동을 수행하는 회생제동장치; 및
   제동력을 분배하는 제어부;로 구성되고,
   상기 제어부는 상기 브레이크 페달 뎁스에 따른 제동력에 제동시점에 측정된 크립토크량을 고정한 채 합산하여 총 제동량을 산출하고, 총 제동량을 기준으로 각 제동장치에 제동력을 분배하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 분배 제어장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어부에 의해 산출되는 제동장치의 총 제동력은, 일정한 브레이크 페달 뎁스에 따라 발생하는 제동력과 상기 측정된 크립토크량이 합산되고, 제동시 상기 총 제동력은 일정한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 분배 제어장치.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 제어부는, 브레이크 제어기, 차량 제어기, 모터 제어기 및 변속 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 분배 제어장치.
   

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