KR102065628B1 - 제동 관리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회생 제동 수단, 및 상보적 제동 수단을 장비한 차량을 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은: 적어도 하나의 차량 가속도 측정값, 회생 제동 시스템에 의해 가해지는 적어도 하나의 토크값, 및 상기 상보적 제동 수단을 위한 적어도 하나의 상보적 제동 설정값을 수신함(20)으로서, 상기 적어도 하나의 값은 제동 추이 동안에 적어도 하나의 개별적 측정 순간에 대응되는, 수신함(20); 및 상기 적어도 하나의 수신된 값으로부터 상기 상보적 제동 수단의 효율 계수를 추정함(25)을 포함한다.

Description

제동 관리{Braking Supervision}

본 발명은, 예컨대 전기적 제동 수단과 같은 회생 제동 수단, 및 예컨대 유압 제동 수단과 같은 상보적 제동 수단을 장비한 차량을 위한 제동 모니터링에 관한 것이다.

상기 차량은 예를 들어 전기 또는 하이브리드 차량일 수 있다.

적어도 하나의 전기적 견인 또는 추진 모터를 장비한 차량 상에서, 특정 조건 하에서 전기 모터를 발전기로서 이용하여 전기적 제동 수단을 얻는 것이 가능하다. 그러한 이용은 유리한데, 왜냐하면 회생적(regenerative)이므로, 배터리들을 충전하기 위해 에너지의 일부를 회수(recover)함을 가능하게 하기 때문이다.

그럼에도 불구하고, 이와 같이 회생 제동을 가능하게 하는 전기적 액추에이터 및 종래의 마찰 브레이크의 유압 액추에이터가 장비된 차량의 경우, 주어진 제동 설정점(즉, 사용자 설정점, 다시 말해서 브레이크 페달 위에 주어지는 압력)에 대해 감속의 수준은 유압 제동과 전기적 제동 사이의 분배(distribution)에 따라 상이할 개연성이 있음이 관측되어 왔다.

도 1를 참조하면, 제동 순서(sequence) 또는 추이(transition)에 걸친, 차량의 제동 토크들 및 가속도의 시간에 따른 추세가 표시되어 있고, 여기서 상기 차량이 비례적으로(commensurately) 감속하도록 운전자가 일정한 제동 설정점을 가하고 있다고 유념하며, x축에는 시간이, y축에는 전기적 토크(Ce), 유압 토크(Ch), 및 결과적인 가속도(또는 감속도)(γ)가 표시된다.

때마침 전기적 제동과 유압 제동 사이의 분배의 시스템은 상기 7 km/h 미만 전기적 제동을 방지하는 방식으로 구성(arrange)된다. 차단(cut-off)은 14 내지 7 km/h 사이에서 점진적이다. 14 km/h의 문턱값에 해당하는 순간(T1)에서부터 상기 회생 제동은 점진적으로 비활성화되고, 순간(T2)은 7 km/h의 문턱값에 해당한다.

쇄선 곡선은 관측된 감속도에 대응되는 토크를 나타낸다. 이해될 수 있는 바와 같이, 제동이 거의 전적으로 전기적인 순간(T1)의 약간 전의 순간들에 대해 가해지는 토크는, 제동이 거의 전적으로 유압식인 순간(T2) 약간 후의 순간들에 대해 가해지는 토크보다 더 크다. 이 갭(gap)은 상기 유압 액추에이터의 효율의 부정확성에 기인한다.

이는 사용자에게 있어 상대적으로 불안감을 줄 수 있으며, 상기 차량이 주어진 제어에 대해 동일한 제동을 이용하지 않을 개연성이 있다는 느낌을 상기 사용자가 가질 수 있는 점을 고려하면 그러하다.

상기 전기적 액추에이터는 5% 대의 정확성을 가질 수 있지만, 상기 유압 액추에이터의 효율은 시간에 따라 변할 수 있으며, 약 30 또는 40% 대의 편차를 보일 수 있다. 사실, 상기 유압 액추에이터의 효율은 특히 브레이크 패드들의 마모(wear) 상태 및 온도의 함수이다.

따라서 사용자를 위해, 더 예측가능하고 더 일정한, 제동에 대한 상기 차량의 응답에 대한 필요성이 있다.

문서 US 2008/01291 10호에는 에너지 회수를 갖춘 제동을 모니터링하기 위한, 다음을 포함하는 방법이 개시된다:

- 차량의 가속도가 전기적 제동 수단의 효율로부터만 비롯된다고 가정되는 특정 속력에 차량이 도달했을 때 상기 가속도를 측정하는 단계;

- 상기 차량의 다른 속도로서, 상기 가속도가 유압 제동 수단의 효율로부터만 비롯된다고 가정되는 속도에 대한 가속도를 측정하되, 이 2개의 측정값들은 운전자에 의해 가해지는 하나의 제동 설정점값 및 그와 동일한 제동 설정점값에 대해 취해지는, 단계,

- 상기 측정된 가속도들의 비율을 확정(establish)함으로써 제동 효율들의 비율을 계산하는 단계,

- 상기 제동 효율들의 비율을 유압 제동 제어에 적용하는 단계.

그 후 이 방법은, 갭이 0(영)으로 감소되는 수렴(convergence)이 있을 때까지 반복된다.

이 측정 조건(measurements conditions)은 얻기 어렵고, 그 수렴은 상대적으로 느리다. 게다가 측정 조건에 크게 의존된다. 특히 상기 측정은 속력 범위들에 걸쳐 세분화(segment)되며, 이는 상기 방법의 일반성에 불리하다.

덜 제약적이고 더 효과적인 방법에 대한 필요성이 있다.

예컨대 전기적 제동 수단과 같은 회생 제동 수단, 및 예컨대 유압 제동 수단과 같은 상보적 제동 수단을 장비한 차량을 위한 제동을 모니터링하기 위한 방법이 제안된다. 상기 방법은:

- 적어도 하나의 차량 가속도 측정값을 수신하되, 이 적어도 하나의 측정은 상기 회생 제동 수단 및/또는 상기 상보적 제동 시스템이 제동력을 상기 차량에 가하는 제동 추이 중에 수행되는, 측정값을 수신함,

- 각각의 수신된 가속도값에 대해, 상기 가속도값의 측정 순간에 대응되는 상기 상보적 제동 수단을 위해 의도된 상보적 제동 설정점값, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 토크값을 수신함,

- 이 적어도 하나의 수신된 가속도 측정값, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 이 적어도 하나의 수신된 토크값, 및 이 적어도 하나의 수신된 상보적 제동 설정점값에 기초하여 상기 상보적 제동 수단의 효율 계수를 추정함을 포함한다.

따라서 회생 제동 수단에 의해 가해지는 토크, 예를 들어 자동차(motive) 전기적 토크 및 상보적 제동 설정점을 포함시킴으로써 이 방법은 제동 추이의 임의의 순간들에서 상기 상보적 제동 수단의 효율 계수의 추정을 가능하게 한다. 따라서 가속도 측정 순간 또는 순간들은 상기 차량의 속력과는 독립적으로 선택될 수 있다. 게다가 이 추이 중에 운전자에 의한 페달의 누름(depression)은, 선행기술에서와 달리, 상기 추정에 이렇게 실제적으로 영향을 미침 없이 변화될 수 있다. 따라서 이 방법은 선행기술에서보다 더 많은 측정점들의 이용을 가능하게 하는 점에서 유리하다.

상기 효율 계수가 추정되면, 이 효율이 고려되기 위해 상보적 제동 설정점값들의 수정 단계가 제공되어 따라서 더 나은 사용자 편의가 보장될 수 있다.

상기 추정된 효율 계수에 기초하여 브레이크 패드 마모 검출, 및 교체가 필요하다는 신호를 주기 위한 알람 신호의, 가능한 전달이 제공될 수도 있다. 이것은 실제 마모에 적당한 유지보수(maintenance)를 가능하게 할 수 있다. 따라서 "제동의 모니터링"은 "제동의 제어"뿐만 아니라 "제동의 관리"도 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

상기 자동차 전기적 토크값은 예를 들어 측정될 수 있다.

대안으로서, 이 토크값은 상기 전기적 제동 수단을 위해 의도된 전기적 제동 설정점값과 동일한 것으로서 추정될 수 있다. 환언하면, 상기 전기적 제동 수단의 효율은 1(또는 100%)라고 추정된다.

다른 실시예에 따르면, 예를 들어 더 많은 가속도 측정을 수행함으로써 회생 제동의 효율 계수가 추정되도록 규정함이 가능할 것이다.

상기 전기적 및 상보적 제동 설정점값들은 상기 회생 제동 수단과 상기 상보적 제동 수단 사이에 전역 제동 제어를 분배하기 위한 장치에 의해 판별될 수 있다. 이 분배 장치는, 주어진 페달 누름에 대응되는 전역 제동 제어값을 입력으로서 수신하고, 이 제어값 및 다른 파라미터들로부터 예를 들어 상기 차량의 속력, 안정성 표시기 신호 등등, 회생 제동 설정점값 및 상보적 제동 설정점값을 판별한다. 특히 14 내지 7 km/h 사이에서 전부(all)-전기적에서부터 전부(all)-유압식으로의 추이를 제어할 수 있는 것은 이 분배 장치이다.

위에서 설명된 추정 단계는 동역학의 근본적 원리의 적용에 의존할 수 있다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍을 수신하고 이 적어도 한 쌍의 측정값들에 개별적으로 기초하여 적어도 하나의 가속도 변동값을 계산하게 만들도록 규정될 수 있다. 상기 효율 계수는, 이 적어도 하나의 가속도의 변동, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 적어도 하나의 토크의 변동, 및 적어도 하나의 상보적 제동 설정점 변동에 기초하여 추정될 수 있다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 적어도 한 쌍의 가속도 측정값들에 대해 이 쌍에 대응되는 2개의 측정 순간들은 상대적으로 서로 가까우며, 다시 말해서 서로 충분히 가까워서 상기 차량 외부의 동역학적 파라미터들의 변동이 충분히 무시될 수 있다.

이 두 측정 순간들 사이의 시간은 예를 들어 5초 미만일 수 있으며, 유리하게는 2초 미만일 수 있고, 유리하게는 1초 미만일 수 있으며, 유리하게는 0.5초 미만일 수 있고, 유리하게는 0.0001초 이상일 수 있다.

따라서 이것은 바람의 힘 및 방향, 도로의 상태, 도로의 구배 등과 같이 상기 차량의 가속도에 영향을 끼칠 개연성이 있는 외부의 동역학적 파라미터들을 고려함 없이 측정 순간들을 선택할 수 있도록 만들 수 있다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 복수개의 가속도 측정값들, 복수개의 대응되는 상보적 제동 설정점값들, 및 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 복수개의 대응되는 토크값들을 수신하도록 규정될 수 있다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 제동 계수의 통계값을 추정함이 가능하다. 이것에 의해, 매우 낮은 값으로 나누는 단계의 구현에 연결(link)된 추정의 급변동(abrupt variation)을 회피함이 가능해질 수 있다.

대안으로서, 주어진 순간 또는 주어진 순간들의 쌍에 대응되는 값들의 세트(가속도 측정값, 회생 제동 토크값, 상보적 제동 설정점값)에 기초하여 각각의 효율 계수값을 판별하도록 규정함도 물론 가능할 것이다. 외부의 동역학적 파라미터들에 의해, 그리고/또는 어떤 0(영)에 가까운 값들로 나눔에 의해 도입되는 오차 때문에 이 방식으로 구해진 상기 효율 계수값들은 시간에 따라 변화할 개연성이 있으므로, 이 값들을 필터링 및/또는 평균화(average)하도록 규정될 수 있을 것이다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 추정 단계는 상기 차량의 물리적 파라미터들, 예를 들어 상기 차량의 무게 및 상기 차량의 휠들의 반경의 함수일 수 있다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 방법은 복수 쌍들의 가속도 측정값들의 수신(reception)을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 추정은 이 복수 쌍들의 값들의 함수로서 수행된다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 추정 단계는 상기 상보적 제동 수단의 적어도 하나의 이전(previous) 효율 계수값의 함수일 수도 있다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 추정 단계는 최소제곱법에 따라 수행된다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 추정 단계는 재귀적 최소제곱법에 따라 수행된다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 추정 단계는 누락 변수(omission factor)을 갖는 재귀적 최소제곱법에 따라 수행된다.

상기 누락 변수는 유리하게는 가변적이거나 조절가능할 수 있다. 원하는 용례에 따라 상기 누락 변수를 조절하도록 규정될 수 있다. 예를 들어 상기 브레이크 패드들의 마모를 추정하기 위해 10일 정도 대의 상대적으로 긴 시간 상수에 해당되는 누락 변수가 선택됨도 가능할 수 있다. 상기 유압 액추에이터의 효율을 온도 및 다른 조건들에 적합화시키기 위해 몇 분의 시간 상수가 선택될 수 있을 것이다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 누락 변수 값들을 작동 시간(running time)의 함수로서 판별하도록 규정될 수 있다. 상기 누락 변수는 시동시(startup)에 낮게 유지되고 그 후 점진적으로 증가될 수 있다. 이것은 상기 추정의 수렴 속도가 적합화될 수 있도록 한다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 누락 변수 값들을 상기 상보적 제동 수단의 효율에 영향을 끼칠 개연성이 있는 다른 조건들의 함수로서 판별하도록 규정될 수 있으며, 상기 다른 조건들은: 상기 차량의 긴 비-이용(non-use) 기간, 온도의 변화, 패드들의 변화 등등이다.

유리하게 그리고 비한정적 방식으로, 상기 누락 변수는 0.9 내지 1 사이일 수 있으며, 여기서 1의 값은 제외된다.

본 발명은 이러한 최소제곱법의 선택에 의해 결코 한정되지 않으며, 통계적 방법의 선택에 의해서도 한정되지 않는다.

특히 다음 단계들을 구현하도록 규정될 수 있다:

- 적어도 2개의 연속적인 순간들 사이에서 전역 제동 드래그 변동(global braking drag variation)을 측정하는 단계로서, 여기서 변동은, 마찰 제동 토크의 변동 및 자동차(motive) 전기적 토크의 변동, 및 상기 차량의 치수적 및 물리적인 외부의(dimensional physical and external) 동역학적 파라미터들의 함수로서 확정된다;

- 상기 적어도 2개의 연속적인 순간들 사이에서 상기 마찰 제동 시스템에 의해 초래되는 상기 드래그 변동을, 상기 전역 제동 드래그 변동, 상기 자동차 전기적 토크 변동, 및 상기 차량의 외부의 동역학적 파라미터들의 변동의 선형 함수에 따라 확정하는 단계로서, 여기서 상기 마찰 제동 시스템에 의해 초래되는 상기 드래그 변동은 상기 마찰 제동 토크 설정점값과 제동 효율 계수의 곱으로서 확정된다,

- 연속적인 제동 추이들 중에 상기 제동 계수의 통계값을 계산하는 선행 단계들을 반복하는 단계.

예컨대 전기적 제동 수단과 같은 회생 제동 수단, 및 예컨대 유압 제동 수단과 같은 상보적 제동 수단을 장비한 차량을 위한 제동을 모니터링하기 위한 장치도 제안된다. 상기 장치는:

- 적어도 하나의 차량 가속도 측정값을 수신하는 수단으로서, 상기 적어도 하나의 측정은 상기 회생 제동 수단 및/또는 상기 상보적 제동 시스템이 제동력을 상기 차량에 가하는 제동 추이 중에 수행되는, 측정값을 수신하는 수단,

- 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 적어도 하나의 토크값, 및 상기 상보적 제동 수단을 위해 의도된 적어도 하나의 상보적 제동 설정점값을 수신하는 수단으로서, 상기 적어도 하나의 토크값 및 설정점값은, 상기 적어도 하나의 가속도값의 측정 순간에 대응되는, 적어도 하나의 토크 및 설정점값들을 수신하는 수단,

- 상기 적어도 하나의 수신된 가속도 측정값, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 상기 적어도 하나의 수신된 토크값, 및 상기 적어도 하나의 수신된 상보적 제동 설정점값에 기초하여 상기 상보적 제동 수단의 효율 계수를 추정하기 위한 프로세싱 수단을 포함한다.

이 장치는 위에서 설명된 방법을 구현할 수 있는 것과 동일한 방법으로 구성될 수 있다.

이 장치는 예를 들어 프로세서를 포함하거나 프로세서에 일체화될 수 있으며, 상기 프로세서는 예를 들어 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서 또는 심지어 DSP(디지털 신호 프로세서)일 수 있다.

상기 수신 수단은 예를 들어 입력 포트, 제1 프로세서 등을 포함할 수 있고, 상기 프로세싱 수단은 예를 들어 프로세서 코어, 제2 프로세서 등을 포함할 수 있다.

상기 회생 제동 수단과 상기 상보적 제동 수단 사이에 전역 제동 제어를 위한 장치 및 위에서 설명된 바와 같은 모니터링 장치를 포함하는, 제동 제어 시스템도 제안된다.

또한 회생 제동 수단, 상보적 제동 수단 및 위에서 설명된 바와 같은 장치 및/또는 시스템을 포함하는 차량도 제안된다.

본 발명의 대상물들인 상기 방법 및 상기 장치는, 설명을 읽고 위에서 논의된 도 1에 추가적인 아래의 도면들을 관찰하면 더 잘 이해될 것이다.
- 도 2a에는 차량 제동 추이 또는 순서의 대표적 시간 도표(a representative time diagram)가 도시로서 나타난다;
- 도 2b에는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 방법의 흐름도가 도시로서 나타난다;
- 도 3에는 특정 필터링 전에 추정된 제동 효율의 추세의 시간 도표가 도시로서 나타난다;
- 도 4에는 본 발명의 실시예에 따른 예시적인 장치의 기능적 도표가 나타난다.

도 2a에는 상기 차량의 속력(V)의 시간(t)의 함수로서의 타이밍 도표 안에, 예를 들어 제동 순서를 운전자가 실행하는 자동차가 고려되는데, 상기 제동 순서는 제1 단계에서 상기 차량은 실질적으로 일정한 속도로 달리고, Δγ　=　0, 그 후 예컨대 회전구간(turn)에 들어갈 때 브레이크 페달의 제어에 의해 감속하여, Δγ　<　0, 뒤이어 실질적으로 일정한 속력에서 짧은 스텝(step)이 있으며, Δγ　=　0, 그 후 갑자기 장애물과 조우할 때, 브레이크 페달의 제어에 의한 감속의 새로운 스텝이 있고, Δγ　<　0, 뒤이어 실질적으로 일정한 속력에서 제2 스텝이 있고, Δγ　=　0, 그 후 회전구간을 떠난 후 상기 장애물이 사라진 때에 가속의 새로운 주기가 있다, Δγ　>　0.

상기 차량은 마찰 제동 시스템 및 전기 에너지 회수 제동 시스템을 장비한 것으로 고려되며, 위에서 언급된 제동 시스템들 각각은, 제동 시작 순간(td)과 제동 종료 순간(tf) 사이의 각각의 판별된 제동 추이에서 주어진 제동력을 행사한다.

도 2a에서 상기 제동 순서 또는 추이는 위에서 언급된 제동 시작 순간(td)과 제동 종료 순간(tf) 사이에서 표시된다.

상기 전역 제동 드래그 변동은 2개의 연속적인 순간들(t1 및 t2) 사이에서 측정되며, 이 순간들은 상기 제동 추이 순간들(td 및 tf) 사이에 있다.

위에서 언급된 연속적인 순간들(t1 및 t2)에 동역학의 근본적 원리를 적용함으로써 이 변동은, 마찰 제동 토크의 변동, 자동차(motive) 전기적 토크의 변동, 및 상기 차량의 외부의 치수적 및 동역학적 물리적 파라미터들의 함수로서 표현될 수 있다.

위에서 언급된 2개의 연속적 순간들에 대한 동역학의 근본적 원리의 적용은 관계식(1)에 따라 표현된다:

이 관계식 중 제1 등식(a)에서 M으로 상기 차량의 무게가 표기되고, y(t1)로 순간(t1)에 측정된 상기 차량의 순간 가속도가 표기되고, Chv(t1)로 순간(t1)에 상기 마찰 제동 시스템에 의해 상기 차량에 가해지는 유압 토크의 참값이 표기되며, Ce(t1)로 전기 에너지 회수 제동에 의해 행사되는 순간(t1)에 전기적 토크의 순간값이 표기되고, R로 상기 차량의 휠들의 반경이 표기되고, Fe(t1)로 위에서 언급된 순간(t1)에 상기 차량에 가해지는 외력(external force)이 표기된다. 상기 파라미터들(M 및 R)은 상기 차량의 치수적 물리적 파라미터들이다.

상기 관계식(1) 중 제2 등식(b)에서, 순간(t2)에 취해진 물리적 실체들(physical entities)이 위와 동일한 변수들로 표기된다.

전역 제동 드래그 변동은 상기 관계식(1)의 제2 등식(b)과 제1 등식(a) 사이의 차이에 의해 확정(establish)된다. 이 변동은 관계식(2)에 따라 표현된다:

상기 관계식(2)에서는:

순간(t1) 과 순간(t2) 사이의 마찰 제동 토크의 변동이 Chv(t2)-Chv(t1) = AChv = AChc^*a로 표기되는데, 이 토크 변동은, AChc로 표시되는, 순간(t1)과 순간(t2) 사이의 상기 마찰 제동 시스템에 의해 행사되는 제동 유압 토크의 설정점값의 변동과, 순간들(t1 및 t2)과 같은 적어도 2개의 평가 순간들(evaluation instants) 사이에서 추정된 제동 효율 계수값(a)의 곱으로도 표현된다.

따라서 상기 2개의 연속적 순간들(t1 및 t2) 사이의 드래그 변동은, 상기 전역 제동 드래그 변동, 상기 자동차 전기적 토크 변동, 및 상기 차량 외부의 동역학적 파라미터들의 변동의 선형 함수에 따라 표현될 수 있다.

상기 마찰 제동 시스템에 의해 초래되는 드래그 변동은 마찰 제동 토크 설정점값과 제동 효율 계수의 곱으로서 확정된다.

연속적 순간들(t1 및 t2)을 서로 충분히 가깝도록 선택함으로써 상기 차량의 외부의 힘들의 변동은 무시될 수 있다. 환언하면, Fe(t2)-Fe(t1) 수식은 무시될 수 있으며, 특히 유압 제동력에 관하여 그러하다.

이 연산(operation)은 관계식(3)에 따라 표현된다:

이 상황에서, 상기 선형 함수는 상기 전역 제동 드래그 변동의 차이 및 상기 자동차 전기적 토크의 변동의 차이로 구성되며, 관계식(4)에 따라 표현된다:

, 즉,

.

이 관계식에서 상기 마찰 제동 시스템에 의해 초래되는 드래그 변동은, 순간들(t1 및 t2) 사이에서 상기 마찰 제동 시스템에 의해 행사되는 제동 유압 토크의 설정점값의 변동의, 제동 효율 계수값(a)에 의한 곱으로서 표현된다.

도 2b를 참조하면 단계(20)에서 상기 차량의 가속도값들(y(t1), y(t2))이 가속도계로부터 수신되고, 그 후 단계(21)에서 이 값들 사이의 차이가 계산된다.

게다가, 단계(22)에서 전기적 토크값들(Ce(t1), Ce(t2))이 유압 제동 토크의 설정점값들(Chc(t1), Chc(t2))과 함께 수신된다. 이 개별의 값들 사이의 차이들은 단계(23)에서 계산된다.

그 후, 단계(24)에서 값 Φ>(k) = AChc 및 값 y(k) = RM^*AY - ACe가 계산된다.

단계(25)에는 유압 제동 수단, 예를 들어 유압 액추에이터의 효율 계수(a(k))의 추정이 나타난다.

그렇다면 제동력 최적화 적용은, 각각의 제동 추이에 대해 하나 이상 쌍들의 선행하는 연속적 순간들(t1 및 t2)에 걸쳐 추정 및/또는 갱신된 제동 계수(a(k))의 통계값을, 임의의 후행하는 제동 추이 동안에 하나 이상 쌍들의 후행하는 연속적 순간들(t1, t2)에 적용함에 있으며, 이는 나중에 본 설명에서 상세하게 설명될 바와 같다.

특히, 도 2a를 참조하면, 상기 프로세스(process)는 하나 이상 쌍들의 순간들(t1 및 t2)에 걸쳐 반복되거나 반복되지 않을 수 있는 점, 제동 효율의 적절한 판별값(duly determined value)이 상기 마찰 제동 시스템에 의해 초래되는 드래그 변동값의 최적화의 적용을 위해 저장 및 갱신될 수 있으므로 상기 판별값은 상기 전역 제동 드래그 변동의 차이 및 상기 자동차 전기적 토크의 변동의 차이를 가지고 최적화될 수 있다는 점이 이해될 것이다.

도 2b에서, 이전에 설명된 프로세스의 임의의 반복은 시간의 시작점(trk)에서 복귀 루프(return loop)에 의해 표시된다. 상기 시간(trk)은 판별되지 않으며, 자동차의 주행에만 의존하는 바, 도 2a에서 나타난 바와 같다.

상기 마찰 제동 시스템에 의해 초래되는 드래그 변동의 최적화 연산(operation)은, 상기 차량의 임의의 움직임 동안에 제동 효율 계수(a)를 추정 및/또는 갱신함의 프로세스에 의해서 실질적으로 실시간으로 실행된다.

제동 효율 계수(a)의 추정 및/또는 갱신 프로세스는 이제 아래에서 상세하게 설명될 것이다.

일반적 규칙으로서, 유리하게는 상기 차량이 상기 제동 제어 시스템에 더하여 상기 차량의 선형 가속도를 측정하기 위한 센서들을 장비함이 시사(indicate)되며, 여기서 이 모든 센서들은 예를 들어 상기 차량의 내장(onboard) 컴퓨터 또는 전용 컴퓨터에 의해 구동된다. 대응되는 장비(equipment)는 나중에 본 설명에서 상세하게 설명될 것이다.

연속적 순간들(t1 및 t2)에서의 측정 및 계산의 개념은 센서들의 전자적 샘플링(sampling)의 개념과 구별됨이 이해된다. 유리한 특정 실시예에서는, Te로 표시되는 상기 센서들의 전자적 샘플링 주기 동안에 2개의 연속적 순간들(t1 및 t2)을 분리하는 시간이 유리하게는 여러 전자적 샘플링 주기들(Te)의 배수(multiple)와 동일하도록 취해질 수 있다. 이것으로써, 상기 차량 및 실행된 각각의 제동 추이의 동역학적 특성(dynamics)에 관하여 서로 충분히 가깝다는 연속적 순간들의 기준이 충족될 수 있다.

게다가, 그리고 제동 효율 계수(a)의 추정 및/또는 갱신된 값의 신속한 수렴을 보장하기 위해, 유리하게는 실행되는 추정 방법이 가변 누락 변수를 갖는 재귀적 최소제곱법이며, 이 방법은 2개의 연속적 추정들 및/또는 갱신들을 위해 얻어진 추정값들 및/또는 갱신값들에 적용된다. 상기 누락 변수는, 연속적 선행 추정들 및/또는 갱신들의 효과를 가중(weight)할 수 있도록 한다.

따라서 위에서 언급된 추정 및/또는 갱신 방법은, 예를 들어 마찰 패드들의 교체에 의한 유압 제동 시스템의 변경 또는 서비스와 같은 차량 수명 국면들(vehicle life phases)의 함수로서 상기 누락 변수를 적합화할 수 있다는 사실에서 주목할 만하다.

따라서 한 쌍의 연속적 순간들(t1 및 t2)에 대해 각각 실행된 각각의 추정에 대해, 상기 추정 및/또는 갱신 방법은 유리하게는, 관계식(5)에 따라 제동 효율 계수의 추정값(a(k))을 연속적으로 계산함에 있다:

이 관계식에서,

현재 랭크(rank)가 k이고, 이전 랭크가 k-1인 추정 순간들에 제동 효율 계수의 추정 및/또는 갱신된 값이 a[k] 및 a[k-1]로 표기된다;

상기 관계식(4)에 따라 상기 랭크(k)의 추정 및/또는 갱신 순간들에 곱 ACh^*a의 값은 y(k) = RMAy-Ace로 표기되며, 여기서 a(k)는 추정 및/또는 갱신될 랭크(k)의 제동 효율 계수값(a(k))이다;

상기 랭크(k)의 추정 및/또는 갱신 순간들에 상기 마찰 제동 시스템에 의해 행사되는 유압 토크 설정점 변동의 측정 및 계산된 값은 Φ>[k] = AChc로 표기된다;

이전 랭크(k-1)의 추정 순간들에 제동 효율 계수(a)의 공분산은 P[k-1]로 표기된다;

이전 랭크(k-1)의 제동 효율 계수의 공분산(P[k-1])의 특정 함수(specific function)이다;

누락 변수는 λ로 표기된다.

가변 누락 변수를 갖는 재귀적 최소제곱법은, 후자가 구현하기에 간단하며, 이전 랭크(k-1)와 현재 랭크(k)의 연속적 값들에 대해서 연산이 수행되므로 복잡한 계산 수단이 필요하지 않고, 메모리 내에 많은 값들의 저장이 요구되지 않는다는 점에서 주목할 만한 것으로 보인다.

전체로서의, 특히 재귀적 최소제곱법 계산 알고리즘의, 초기화는 3개의 파라미터들의 선택으로도 제한된다:

- 초기화 순간(t = 0)에, 즉 k = 0에 대한 제동 효율 계수값(a(0));

- 누락 변수 값(λ);

- 초기 공분산(P(0)) 값.

제동 효율값의 추정에 있어 상기 추정값은 바람직하게는 "레이트 리미터(rate limiter)" 유형 필터에 의해 필터링된다. 신호의 도함수의 절대값은 저크(jerks)를 피하기 위해 제한된다.

제안된 추정 해법은 상기 제동 효율 계수의 안정된 값으로의 신속한 수렴을 가능하게 한다. 만약에 원하는 것이 단순히 패드들의 마모 또는 계절적 온도 변동으로 인한 이 계수의 변동을 검출하는 것이라면, 공분산(P(k-1))에 의해 주어진 경사(slope), 램프(ramp)의 선택은, 추정되길 원하는 변동의 동역학적 특성에 주로 의존한다. 다른 한편으로 만약 원하는 것이 온도 조건에 상기 제동 효율을 적합화하는 것이라면 몇 분의 시간 상수 또는 경사(slope) 상수가 선택된다.

제동 효율값(a(k))의 추정 결과는 도 3에 나타나며, 이는 파리의 생클루(Saint-Cloud) 지방의 마을 주행 사이트(town running site)에서 4시간의 지속시간에 걸쳐 도시 환경에서 실행된 테스트로부터 얻은 결과이다. 이 도면에서 y축은 제동 효율 계수의 상대적 값들에 의해, x축은 몇 초 단위로 시간에 의해 눈금 매겨져 있다.

도 3에서 곡선(I)은 가변 누락 변수를 갖는 재귀적 최소제곱법에 의한 추정기(estimator)의 출력을 나타낸다.

따라서, t = 1000초에 이르기까지, 상기 누락 변수의 값은 상대적으로 낮으며, 추정값은 신속하게 수렴하지만 노이즈가 있다. 그러나 t = 1000초에서부터 상기 누락 변수는 증가되며, 추정값은 노이즈가 덜해지며 따라서 더 정확해진다.

연속적 순간들(t1 및 t2)의 쌍들에 대한 제동 효율 계수의 추정 및/또는 갱신의 프로세스의 촉발(triggering)에 관하여, 바람직하게는 다음의 것들이 관측될 조건들이라고 시사(indicated)된다:

- 상기 차량의 순간(instant) 선형 속력의 함수일 수 있는, 결정된 값보다 작은 순간들(t1 및 t2) 사이의 시간; 본 설명에서 이전에 설명된 바와 같이, 이 시간은 유리하게는 신호들의 전자적 샘플링 주기의 배수일 수 있다.

- 이 시간에 걸친 상기 차량의 감속도에 대응되는 음의 길이방향 가속도 변동, Δγ　<　0, 의 존재의 검출. 이는 일시적 속력(transient speeds) 및 비선형성으로부터 유래되는 문제들을 회피할 수 있도록 한다.

선행기술의 해법에 대하여 이 대상 방법은, 0(영) 값에 가까운 나눗셈의 계산 복잡성(computation complexity)이 없는 구현의 더 높은 단순함, 메모리 공간의 면에서 감소된 비용의 이점을 제공하는데, 왜냐하면 추정 프로세스가 2개의 연속적인 추정값들만에 의해서, 그리고 신속한 초기화 셋업(initialization set up)에 의해서 실행되기 때문이다.

마지막으로 상기 방법은, 상기 관계식(4)의 표현에 따른 회수된 에너지의 최대화를 가능하게 하는데, 왜냐하면 동일한 수준의 제동 편의(comfort), 따라서 동일한 수준의 상기 차량 사용을 위해 제동 부재들(braking members)의 2개의 액추에이터 사이에 빠른 전환(transition)이 있기 때문이다.

마찰 제동 시스템 및 전기 에너지 회수 제동 시스템을 장비한 차량을 위한 장치가 이제 도 4와 함께 설명될 것이다.

위에서 언급된 도면에서, 상기 장치는 참조번호(1)를 갖는다. 그것은 상기 차량의 상기 제동 시스템 내에 일체화되며, 제동 분배 장치 또는 제어 유닛을 포함하는 것으로 가정된다. "제동 제어부(Braking control)"로 표기된 이 유닛은, "휠"로 표기된 휠에 결합된 브레이크 캘리퍼(etrier de freinage) 및 원반에 의해 개략적으로 표시된 마찰 브레이크, 및 고려된 상기 휠에 기계적으로 결합되고 FE로 표시된 전기 에너지 회수 브레이크 둘 모두를 구동한다. 위에서 언급된 조립체는 평범하게는 CPU로 표시된 전용 컴퓨터 또는 상기 차량의 중앙 컴퓨터에 의해 구동되며, 이것은 본 발명의 대상물(1)인 장치인 "제동 제어부", 및 위에서 언급된 도면에서 회전식 페달로 나타난 브레이크 제어 이펙터(brake control effecter; ef) 둘 모두를 구동한다.

상기 장치(1)는 적어도 2개의 연속적 순간들(t1, t2) 사이에 전역 제동 드래그 변동을 수신하기 위한 수단(10), 예를 들어 마이크로컨트롤러를 포함한다.

이 모듈(10)은 또한 상기 차량의 물리적 파라미터들의 값들, 특히 무게(M) 및 휠들의 반경(R)의 파라미터들을 수신한다. 이 파라미터들은 선험적으로(a priori) 일정한 값들이지만 유리하게는 조절될 수 있다.

상기 모듈(10)은 상기 차량의 순간 전기적 제동 토크(Ce) 및 선형 가속도(γ)의 샘플링된 값들을 수신한다. 이 양들은 예를 들어 상기 제동 제어부에 의해 개별적으로, 적합한 센서들에 의해 공급되며, 중앙 처리 장치(central processing unit; CPU), 및 물론 제동 제어 유닛에 의해 제어되는 전자적 샘플링 주파수로 샘플링된다.

이 입력값들로부터 상기 모듈(10)은 전역 드래그 변동(RMAy), 전기적 제동 토크 변동(ACe), 및 유압 제동 토크 설정점 변동(AChc)을 전달(deliver)한다.

명백하게 상기 모듈(10)의 위에서 언급된 출력값들은 전자적으로 샘플링되거나 전용 컴퓨터(CPU)에 의해 전달된 값들에 기초하여 계산된다.

게다가 본 발명의 대상물인 장치(1)는 프로세싱 수단, 예를 들어 모듈(11)을 포함한다. 이 모듈(11)은 예를 들어 DSP를 포함할 수 있다.

이 모듈은 유압 제동 계수의 추정을 수행한다.

이 모듈(11)은, 상기 마찰 제동 시스템에 의해 가해지는 마찰 제동 토크에 관하여, 이전 랭크(k-1)의 추정에 대한 적어도 하나의 제동 효율값의 함수로서. 각각의 랭크(k)의 추정에 대해 마찰 제동 효율을 추정하는 추정기(estimator)를 포함한다.

사용되는 추정기는, 상기 관계식(5)과 함께 본 설명에서 설명되고 도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같은 추정 프로세스에 따라, 2개의 연속적 평가 순간들에 적용되는, 가변 누락 변수를 갖는 재귀적 최소제곱법을 구현한다.

그것은, 계산 수렴의 전체 속력에 의해 상기 초기화 국면의 허용오차(tolerance) 내에서 실질적으로 실시간으로 상기 제동 효율의 추정값(a(k))을 상기 제동 제어 유닛에 전달하며, 이에 의해 상기 마찰 브레이크를 제어하기 위한 최적화된 제어값(AChc)이 전달될 수 있게 된다.

Claims (10)

1. 회생 제동 수단 및 상보적 제동 수단을 장비한 차량을 위한 제동 모니터링 방법으로서, 상기 모니터링 방법은:
   - 측정에 의해 얻어진 2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍을 수신하되, 상기 측정은 상기 회생 제동 수단 및/또는 상기 상보적 제동 수단이 제동력을 상기 차량에 가하는 제동 추이 중에 수행되는, 2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍을 수신함(20),
   - 상기 2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍에 개별적으로 기초하여 적어도 하나의 가속도 변동값을 계산함(calculating; 21)을 포함하며,
   - 각각의 수신된 가속도값에 대해, 상기 가속도값의 측정 순간에 대응되는 상기 상보적 제동 수단을 위해 의도된 상보적 제동 설정점값, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 토크값을 수신함(22),
   - 상기 가속도 변동값, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 적어도 하나의 토크 변동값, 및 상기 상보적 제동 수단을 위해 의도된 적어도 하나의 상보적 제동 설정점 변동값에 기초하여 상기 상보적 제동의 효율 계수를 추정함(25)을 포함하고,
   2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍에 대해, 상기 2개의 가속도 측정값들은, 상기 제동 추이 동안의 시간에 의해 분리되는 측정 순간들에 대응되는, 차량을 위한 제동 모니터링 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍에 대해, 상기 2개의 가속도 측정값들은, 1초 이하인 시간에 의해 분리되는 측정 순간들에 대응되는, 차량을 위한 제동 모니터링 방법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 복수개의 상보적 제동 설정점값들, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 복수개의 토크값들, 및 복수개의 가속도 측정값들이 처리 수단에 의해 수신되며, 상기 모니터링 방법은, 상기 상보적 제동 수단의 효율 계수의 통계값이 상기 처리 수단에 의해 추정됨을 특징으로 하는, 차량을 위한 제동 모니터링 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 효율 계수의 통계값은 최소제곱법(least squares method)에 따라 추정되는, 차량을 위한 제동 모니터링 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 최소제곱법은 재귀적(recursive) 방법으로 구현되는, 차량을 위한 제동 모니터링 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 최소제곱법은 가변 누락 변수(variable omission factor)를 갖는 방법으로 구현되는, 차량을 위한 제동 모니터링 방법.
8. 회생 제동 수단(FE) 및 상보적 제동 수단을 장비한 차량을 위한 제동 모니터링 장치(1)로서, 상기 모니터링 장치는:
   - 측정에 의해 얻어진 2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍을 수신하는 수단으로서, 상기 측정은 상기 회생 제동 수단 및/또는 상기 상보적 제동 수단이 제동력을 상기 차량에 가하는 제동 추이 중에 수행되는, 수단(101),
   - 상기 2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍에 개별적으로 기초하여 적어도 하나의 가속도 변동값을 계산하는 수단,
   - 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 적어도 하나의 토크값, 및 상기 상보적 제동 수단을 위해 의도된 적어도 하나의 상보적 제동 설정점값을 수신하는 수단으로서, 상기 적어도 하나의 토크값 및 적어도 하나의 상보적 제동 설정점값은, 상기 적어도 하나의 가속도값에 대응되는 적어도 하나의 측정 순간에 대응되는, 수단(10),
   - 상기 가속도 변동값, 상기 회생 제동 수단에 의해 가해지는 적어도 하나의 토크 변동값, 및 상기 상보적 제동 수단을 위해 의도된 적어도 하나의 상보적 제동 설정점 변동값에 기초하여 상기 상보적 제동 수단의 효율 계수를 추정하기 위한 프로세싱 수단(11)을 포함하고,
   2개의 가속도 측정값들의 적어도 한 쌍에 대해, 상기 2개의 가속도 측정값들은, 상기 제동 추이 동안의 시간에 의해 분리되는 측정 순간들에 대응되는, 차량을 위한 제동 모니터링 장치.
9. 회생 제동 수단(FE) 및 상보적 제동 수단을 장비한 차량을 위한 제어 시스템으로서, 상기 제어 시스템은:
   - 상기 회생 제동 수단과 상기 상보적 제동 수단 사이에서 전역 제동 제어(global braking control)를 분배(distribute)하기 위한 장치,
   - 제8항의 모니터링 장치(1)를 포함하는,
   제어 시스템.
10. 회생 제동 수단, 상보적 제동 수단 및 제9항의 제어 시스템을 포함하는, 자동차.

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