KR102460853B1 - 차량의 제동 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 제동 제어방법이 개시된다. 본 발명의 차량의 제동 제어방법은, 제어부가 페달센서로부터 백업 마스터 실린더부에 가해지는 페달의 스트로크를 입력받는 단계; 제어부가 페달의 스트로크에 따른 총 제동량을 산출하는 단계; 제어부가 페달의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위 미만인 경우 총 제동량에 대해 회생 제동을 구현하는 단계; 페달의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위 이상인 경우, 제어부가 총 제동량에 대해 회생 제동을 구현함과 더불어 전동부스터를 구동시켜 메인 마스터 실린더를 통해 마찰제동을 구현하여 협조하는 단계; 및 페달의 스트로크가 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크 초과하는 경우, 제어부가 총 제동량에 대해 백업 마스터 실린더부에 가해지는 페달력에 부가하여 전동부스터를 구동시켜 메인 마스터 실린더를 통해 마찰제동을 구현하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 제동 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING BRAKE OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 제동 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회생 제동 협조 제어를 위한 전동부스터의 구동시 백업 마스터 실린더 내 무효 스트로크를 증가시켜 회생 제동영역과 페달력이 개입되는 영역을 분리하여 회생제동 협조 제어시 회생 제동의 가변이 페달력에 영향을 미치지 않도록 하는 차량의 제동 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, EV(전기차), HEV(하이브리드차), FCEV(수소연료전지차) 등은 연비 개선 또는 1회 충전 당 주행거리를 증가시키기 위한 방법으로 주행 중에 차속을 감속하거나 정지시키기 위한 제동 요구가 제어가 실행되면 엔진의 출력토크를 보조하는 모터는 회생제동이 실행되어 감속 에너지를 회수하여 배터리를 충전시킨다.
이때, 브레이크 페달 스트로크로 결정되는 총 제동량은 회생 제동량과 각 휠의 브레이크 실린더에 공급되는 유압으로 실행되는 브레이크 제동량으로 분배되어 협조제어가 실행된다.
회생제동용 제동장치는 전동부스터(모터)로 유압을 형성하는 메인 마스터 실린더와 페달로 작동되어 유압을 형성하는 백업 마스터 실린더가 구비되고, 위의 2개의 마스터 실린더간 협조제어로 회생제동을 구현한다.
회생 제동이란 차량의 구동용 모터가 제동시에는 제너레이터가 되어 배터리를 충전시키면서 부가적으로 제동력이 발생되는 것을 의미하는데, 본 회생 제동은 운전자가 브레이크 페달을 밟는 만큼 원하는 대로 얻어지지 못한다.
차량의 현재 속도, 배터리 충전 상태 등의 영향에 따라 회생 제동에는 한계량이 결정되는데 이와 같은 이유 때문에 회생 제동이 가능한 전기차의 경우도 기존의 마찰제동을 사용해야하며 마찰 제동은 회생 제동을 보조하여 작동하게 된다.
운전자는 동일하게 브레이크 페달을 밟고 있어도 회생제동은 그 한계량 때문에 가변하게 되는데 마찰제동은 이에 맞게 변동하여 그 합력(회생제동 + 마찰제동)이 일정하도록 또는 운전자의 제동의지에 맞도록 회생제동 협조 제어를 수행한다.
따라서 회생제동용 협조 제어가 가능하려면 페달필과 분리 되어야하고 운전자의 페달력과는 독립적으로 작동할 수 있어야 한다.
관련 선행기술로는 한국공개특허 제2011-0055292호(2011.05.25.)인 "하이브리드 차량의 제동 제어장치 및 방법"이 있다.
최근에는 이러한 회생 제동용 제동 시스템으로 전동부스터 제동 시스템이 대두되고 있다.
예를 들어, 회생 제동용 제동 시스템으로 전동부스터를 작동시켜 마스터 실린더를 가압함으로써 기존의 진공 부스터와 같은 역할을 하도록 구성할 경우, 회생 제동 협조제어시 유압을 가변시키기 위해 별도 가변 액츄에이터를 장착해야하기 때문에 별도의 가변 액츄에이터가 필요하여 원가 상승의 원인이 된다.
또한, 회생 제동용 제동 시스템으로 운전자가 밟는 페달과 직접 연결되는 백업 및 페달 시뮬레이터부와 전동부스터부로 나누어 구성할 경우, 페달 시뮬레이터는 가상적인 페달 필링을 구현시켜주는 기능만 구현되기 때문에 정상 작동시 백업 및 페달 시뮬레이터부와 캘리퍼 사이의 유압은 솔레노이드 밸브에 의해 차단되어 가상적인 페달 필링을 구현하는 역할만 수행하고, 실질적인 제동압은 전동부스터부에서 발생되며 전동부스터부의 Fail 발생 시에만 솔레노이드 밸브가 열려 페달력에 의해 백업 제동을 수행하게 된다.
이러한 경우 정상 제동시 페달력과 제동압이 분리되므로 전동부스터의 모터 용량이 커져 모터의 원가 뿐만 아니라 ECU 원가가 상승된다.
한편, 전륜은 전동 부스터에 의해 제동을 하고 후륜은 운전자의 페달력에 의해 제동되도록 구성할 경우, 운전자의 페달력이 제동력의 일부로 이용되며 전동부스터의 유압과 운전자의 페달력을 분리할 수 있으나, 전동부스터 Fail 발생시 후륜으로만 비상제동을 해야 하기 때문에 비상 제동력이 약하다는 단점이 있고 전륜 제동에 대한 회생제동 협조제어는 가능하나 후륜 제동력이 남아 있어 회생제동 효율을 극대화 할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회생 제동 협조 제어를 위한 전동부스터의 구동시 백업 마스터 실린더 내 무효 스트로크를 증가시켜 회생 제동영역과 페달력이 개입되는 영역을 분리하여 회생제동 협조 제어시 회생 제동의 가변이 페달력에 영향을 미치지 않도록 하는 차량의 제동 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 제동 제어방법은, 제어부가 페달센서로부터 백업 마스터 실린더부에 가해지는 페달의 스트로크를 입력받는 단계; 제어부가 페달의 스트로크에 따른 총 제동량을 산출하는 단계; 제어부가 페달의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위 미만인 경우 총 제동량에 대해 회생 제동을 구현하는 단계; 페달의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위 이상인 경우, 제어부가 총 제동량에 대해 회생 제동을 구현함과 더불어 전동부스터를 구동시켜 메인 마스터 실린더를 통해 마찰제동을 구현하여 협조하는 단계; 및 페달의 스트로크가 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크 초과하는 경우, 제어부가 총 제동량에 대해 백업 마스터 실린더부에 가해지는 페달력에 부가하여 전동부스터를 구동시켜 메인 마스터 실린더를 통해 마찰제동을 구현하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 페달 스트로크가 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크 미만인 경우, 페달감은 백업 마스터 실린더부 내의 피스톤 리턴 스프링의 복원력으로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 페달의 스트로크에 따른 총 제동량을 산출할 때 초기 페달의 스트로크에 의한 무효영역을 포함하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 마찰제동을 구현하여 협조하는 단계는, 제어부가 회생 제동량에 대해 한계 범위 이내에서 점차 감소시키면서 마찰제동을 증가시켜 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 페달의 스트로크가 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크를 초과하는 경우, 제어부가 회생 제동을 제한하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 페달의 스트로크는, 회생 제동량의 한계범위 보다 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크가 더 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 제동 제어방법은 회생 제동 협조 제어를 위한 전동부스터의 구동시 백업 마스터 실린더 내 무효 스트로크를 증가시켜 회생 제동영역과 페달력이 개입되는 영역을 분리하여 회생제동 협조 제어시 회생 제동의 가변이 페달력에 영향을 미치지 않도록 함으로써 전체 제동력에서 운전자의 페달력을 사용할 수 있게 되어 백업 마스터 실린더와 메인 마스터 실린더 간 솔레노이드 밸브를 삭제할 수 있으며 페달 시뮬레이터를 삭제할 수 있어 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 전동부스터 및 제어부의 사양을 축소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법을 적용하기 위한 전자 제동 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법에서 백업 마스터 실린더의 무효 스트로크를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법에서 페달의 스트로크와 감가속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 제동 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법을 적용하기 위한 전자 제동 장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법에서 백업 마스터 실린더의 무효 스트로크를 나타낸 구성도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 전자 제동 장치는 페달(10)의 스트로크를 검출하는 페달센서(20)의 감지 결과에 따라 요구되는 총제동량을 산출하는 제어부(30)에 의해 제어되는 전동부스터(M)로 작동되는 메인 마스터 실린더(50)와, 페달(10)에 의해 유압을 형성하여 메인 마스터 실린더(50)에 페달력을 전달하고 페달(10) 쪽으로 내부의 피스톤 리턴 스프링(44)에 의해 복원력을 전달해 운전자에게 페달감을 느끼게 하는 백업 마스터 실린더(40)로 구성된다.
이때 백업 마스터 실린더(40)는 무효 스트로크를 증가시켜 페달(10)이 조작되어 메인 마스터 실린더(50)의 전동부스터(M)에 의해 제동압이 발생되더라도 백업 마스터 실린더(40) 입장에서는 여전히 레저버(42)와 차단되지 않고 압력 0bar로 존재하는 구간이 되므로 페달력이 전달되지 않게 된다.
이때 무효 스트로크 구간에서의 페달감은 백업 마스터 실린더(40) 내에 있는 피스톤 리턴 스프링(44)의 복원력에 의해 발생된다.
즉, 무효 스트로크는 도 2와 같이 초기 위치에서 시작하여 피스톤의 실링부가 씰컵과 같은 실링부재를 통과할 때까지의 거리(δ)로 무효 스트로크 이하 구간에서는 레저버(42)와 연결되어 있으므로 압력이 형성되지 않고, 무효 스트로크 이후 구간에서는 레저버(42)와 차단되어 압력 형성이 시작되어 페달력이 메인 마스터 실린더(50)로 전달되어 전체 제동력에서 운전자의 페달력을 사용할 수 있게 되며 전동부스터(M) 및 제어부(30)의 사양을 축소할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법에서 페달의 스트로크와 감가속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어방법에서는 먼저, 제어부(30)가 페달센서(20)로부터 브레이크 페달(10)의 조작여부를 판단하여 백업 마스터 실린더부(40)에 가해지는 페달(10)의 스트로크를 입력받는다(S10).
S10 단계에서 브레이크 페달(10)이 조작되지 않은 경우에는 종료되고, 브레이크 페달(10)이 조작된 경우에는 제어부(30)가 페달센서(20)로부터 입력된 페달(10)의 스트로크에 따른 총 제동량을 산출한다(S20).
이때 제어부(30)가 페달(10)의 스트로크에 따른 총 제동량을 산출할 때 초기 페달(10)의 스트로크에 의한 무효영역을 포함하여 산출할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 페달(10)의 스트로크와 감가속도의 관계를 살펴볼 때 페달(10)의 스트로크가 a 구간까지는 총 제동량이 발생되지 않는 무효영역이 포함되고 있음을 볼 수 있다.
이는 페달(10)의 스트로크가 발생하더라도 a 구간까지는 제동력이 발생되지 않는 구간으로 가볍게 브레이크 페달(10)에 발을 올려놓는 것만으로는 제동력이 발생되지 않도록 하여 제동 충격을 최소화하여 주행 안정성을 유지할 수 있도록 하는 것이다.
S20 단계에서 총 제동량을 산출한 후 제어부(30)는 페달(10)의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위(b) 미만인지 비교한다(S30).
S30 단계에서 페달(10)의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위(b) 미만인 경우, 제어부(30)는 총 제동량에 대해 100% 회생 제동력으로 회생 제동을 구현한다(S40).
반면, S30 단계에서 페달(10)의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위(b) 이상인 경우, 제어부(30)는 페달(10)의 스트로크가 백업 마스터 실린더부(40)의 무효 스트로크(c) 미만인지 비교한다(S50).
S50 단계에서 페달(10)의 스트로크가 백업 마스터 실린더부(40)의 무효 스트로크(c) 미만인 경우 즉, 페달(10)의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위(b) 이상이고 백업 마스터 실린더부(40)의 무효 스트로크(c) 미만인 구간에서 제어부(30)는 총 제동량에 대해 회생 제동을 구현함과 더불어 전동부스터(M)를 구동시켜 메인 마스터 실린더(50)를 통해 마찰제동을 구현하여 협조제어를 수행한다(S60).
S60 단계에서 제어부(30)는 회생 제동과 마찰 제동을 협조 구현할 때 도 4에 도시된 바와 같이 b~c 구간에서 회생 제동량에 대해 한계 범위이내에서 점차 감소시키면서 마찰제동을 증가시켜 구현할 수 있다.
S50 단계에서 페달(10)의 스트로크가 백업 마스터 실린더부(40)의 무효 스트로크(c) 이상인 경우, 제어부(30)는 총 제동량에 대해 백업 마스터 실린더부(40)에 가해지는 페달력에 부가하여 전동부스터(M)를 구동시켜 메인 마스터 실린더(50)를 통해 마찰제동을 구현한다(S70).
S70 단계에서 제어부(30)는 회생 제동은 제한함으로써 회생 제동이 존재하는 영역과 페달력이 개입되는 영역을 분리하여 구현하게 된다.
본 실시예에서 백업 마스터 실린더(40)는 무효 스트로크를 증가시켜 페달(10)이 조작되어 메인 마스터 실린더(50)의 전동부스터(M)에 의해 제동압이 발생되더라도 백업 마스터 실린더(40) 입장에서는 여전히 레저버(42)와 차단되지 않고 압력 0bar로 존재하는 무효 스트로크 구간을 통해 회생 제동이 존재하는 영역과 페달력이 개입되는 영역을 분리하여 회생 제동의 가변이 페달력에 영향을 미치지 않도록 하였다.
이때 무효 스트로크 구간에서의 페달감은 백업 마스터 실린더(40) 내에 있는 피스톤 리턴 스프링(44)의 복원력에 의해 발생된다.
백업 마스터 실린더(40)에서 무효 스트로크는 도 2와 같이 초기 위치에서 시작하여 피스톤의 실링부가 씰컵과 같은 실링부재를 통과할 때까지의 거리(δ)로 무효 스트로크 이하 구간에서는 레저버(42)와 연결되어 있으므로 압력이 형성되지 않고, 무효 스트로크 이후 구간에서는 레저버(42)와 차단되어 압력 형성이 시작되어 페달력이 메인 마스터 실린더(50)로 전달되어 전체 제동력에서 운전자의 페달력을 사용할 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 제동 제어방법에 따르면, 회생 제동 협조 제어를 위한 전동부스터의 구동시 백업 마스터 실린더 내 무효 스트로크를 증가시켜 회생 제동영역과 페달력이 개입되는 영역을 분리하여 회생제동 협조 제어시 회생 제동의 가변이 페달력에 영향을 미치지 않도록 함으로써 전체 제동력에서 운전자의 페달력을 사용할 수 있게 되어 백업 마스터 실린더와 메인 마스터 실린더 간 솔레노이드 밸브를 삭제할 수 있으며 페달 시뮬레이터를 삭제할 수 있어 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 전동부스터 및 제어부의 사양을 축소할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 페달 20 : 페달센서
30 : 제어부 40 : 백업 마스터 실린더
42 : 레저버 44 : 피스톤 리턴 스프링
50 : 메인 마스터 실린더 M : 전동부스터

Claims (6)

  1. 제어부가 페달센서로부터 백업 마스터 실린더부에 가해지는 페달의 스트로크를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 페달의 스트로크에 따른 총 제동량을 산출하는 단계;
    상기 제어부가 상기 페달의 스트로크가 회생 제동량의 한계 범위 미만인 경우 상기 총 제동량에 대해 회생 제동을 구현하는 단계;
    상기 페달의 스트로크가 상기 회생 제동량의 한계 범위 이상인 경우, 상기 제어부가 상기 총 제동량에 대해 회생 제동을 구현함과 더불어 전동부스터를 구동시켜 메인 마스터 실린더를 통해 마찰제동을 구현하여 협조하는 단계; 및
    상기 페달의 스트로크가 상기 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크를 초과하는 경우, 상기 제어부가 상기 총 제동량에 대해 상기 백업 마스터 실린더부에 가해지는 페달력에 부가하여 상기 전동부스터를 구동시켜 상기 메인 마스터 실린더를 통해 마찰제동을 구현하는 단계;를 포함하되,
    상기 페달의 스트로크가 상기 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크를 초과하는 경우, 상기 제어부가 회생 제동을 제한하며,
    상기 페달의 스트로크는, 상기 회생 제동량의 한계 범위 보다 상기 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크가 더 큰 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 페달의 스트로크가 상기 백업 마스터 실린더부의 무효 스트로크 미만인 경우, 페달감은 상기 백업 마스터 실린더부 내의 피스톤 리턴 스프링의 복원력으로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 페달의 스트로크에 따른 상기 총 제동량을 산출할 때 초기 상기 페달의 스트로크에 의한 무효영역을 포함하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 마찰제동을 구현하여 협조하는 단계는, 상기 제어부가 상기 회생 제동량에 대해 한계 범위 이내에서 점차 감소시키면서 마찰제동을 증가시켜 구현하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어방법.
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