KR102474513B1 - 친환경자동차의 제동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경자동차의 제동 제어 방법에 관한 것으로서,친환경자동차의 제동시에 정지 직전의 낮은 차속에서 이루어지는 회생제동과 마찰제동 간의 전환 과정에서 발생할 수 있는 제동력 불일치 문제를 개선할 수 있는 친환경자동차의 제동 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 운전자의 제동 입력 값에 따른 목표 제동 토크가 결정되는 단계; 목표 제동 토크로부터 제동력 분배를 통해 목표 유압제동 토크와 회생제동 토크가 결정되는 단계; 상기 결정된 목표 유압제동 토크로부터 압력-토크 맵을 이용하여 목표 유압이 결정되는 단계; 상기 결정된 회생제동 토크에 따라 모터 토크를 제어하는 동시에 상기 결정된 목표 유압에 따라 브레이크 장치의 제동 유압을 제어하여 회생제동과 유압제동으로 제동 토크를 발생시키는 단계; 상기 목표 유압으로부터 상기 압력-토크 맵을 이용하여 모델 유압제동 토크가 결정되는 단계; 상기 모델 유압제동 토크와 상기 회생제동 토크로부터 모델 제동 토크가 결정되고 모델 제동 토크에 상응하는 차량의 모델 감속도가 결정되는 단계; 종가속도센서의 신호 값으로부터 차량의 실제 감속도가 취득되는 단계; 및 상기 실제 감속도와 모델 감속도의 차이 값인 감속도 오차를 이용하여 상기 압력-토크 맵의 맵 값을 보정하는 단계를 포함하는 친환경자동차의 제동 제어 방법이 개시된다.

Description

친환경자동차의 제동 제어 방법{Braking control method for eco-friendly vehicle}

본 발명은 친환경자동차의 제동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친환경자동차의 제동시에 정지 직전의 낮은 차속에서 이루어지는 회생제동과 마찰제동 간의 전환 과정에서 발생할 수 있는 제동력 불일치 문제를 개선할 수 있는 친환경자동차의 제동 제어 방법에 관한 것이다.

친환경자동차는 휘발유나 경유 등의 화석연료를 사용하는 내연기관 자동차에 비해 오염물질의 배출이 적거나 없는 자동차를 말한다.

최근 들어 에너지 고갈과 환경오염의 문제로 친환경자동차가 주목받고 있으며, 이미 판매되어 상용화되었거나 상용화를 앞두고 있는 상황이다.

친환경자동차의 대부분은 전기동력으로 주행하는 차량, 즉 전기모터의 동력을 이용하여 주행하는 차량 형태로 개발되어 왔다.

이러한 친환경자동차의 대표적인 예로는 배터리에 저장된 전력으로 모터를 작동시켜 주행하는 순수 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 엔진(내연기관)과 모터로 주행하는 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 연료전지에서 생성되는 전력으로 모터를 작동시켜 주행하는 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV) 등을 들 수 있다.

이 중에서 하이브리드 자동차는 연료를 연소시켜 구동력을 생성하는 엔진과, 배터리의 전기에너지로 구동력을 생성하는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미하고, 전기콘센트에 플러그를 꽂아 배터리를 충전하는 PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 그렇지 않은 일반 HEV 등이 알려져 있다.

또한, 모터(구동모터)와 변속기가 붙어 있는 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식의 파워 트레인(Power Train) 구성을 갖는 하이브리드 자동차가 알려져 있다.

TMED 방식의 하이브리드 자동차는 차량 주행을 위한 구동원이 되는 엔진과 모터, 엔진과 모터 사이에 개재되는 엔진 클러치, 모터를 작동시키기 위한 인버터, 인버터를 통해 모터에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리를 구비하고, 모터 출력 측에 변속기가 장착된다.

또한, 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진으로부터 전달되는 회전력으로 발전을 수행하는 모터, 즉 HSG(Hybrid Starter and Generator)를 구비하고 있다.

상기한 구성 중 엔진 클러치는 엔진과 모터 사이를 동력 전달 가능하게 연결하거나 차단하고, 인버터는 모터와 HSG의 구동을 위해 배터리의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터에 인가한다.

이와 같은 구성의 하이브리드 자동차는 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기차 모드인 EV(Electric Vehicle) 모드, 및 엔진의 동력과 모터의 동력을 복합적으로 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드로 주행할 수 있다.

하이브리드 자동차(HEV, PHEV)를 포함하여 차량 구동원으로 모터를 이용하는 전기자동차(EV)나 연료전지 자동차(FCEV) 등의 친환경자동차에서는 모터를 발전기로 이용하여 배터리를 충전하는 회생 모드가 수행될 수 있다.

즉, 차량의 제동시나 관성에 의한 타행 주행(coasting)시 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 회수하는 회생 모드가 수행되고, 회생 모드에서는 차량의 운동에너지를 전달받은 모터가 발전기로 작동하여 인버터를 통해 배터리를 충전한다.

이와 같이 친환경자동차에서는 모터에 의한 에너지 회수가 가능하므로 차량의 연비 향상을 도모할 수 있게 된다.

한편, 친환경자동차의 회생제동 시스템을 구현하기 위해서는 회생제동을 하는 동안 모터에 의해 발생되는 회생제동력과 브레이크 장치에 의해 발생되는 마찰제동력의 합이 운전자가 요구하는 총 제동력과 일치되도록 하는 회생제동 협조제어 기술이 필요하다.

여기서, 회생제동력은 모터의 발전 작동에 의해 차량의 운동에너지가 전기에너지로 변환될 때 발생하여 휠에 전달되는 것이므로 전기제동력이라 할 수 있다.

차량에서 통상의 브레이크 장치는 유압의 힘으로 캘리퍼가 작동하여 마찰패드가 휠에 장착된 디스크를 가압해줌으로써 휠에서 제동력을 발생시키는 것이므로 마찰제동장치 또는 유압제동장치라 하기도 하고, 브레이크 장치에 의한 제동력 및 제동 토크를 마찰제동력 및 마찰제동 토크 또는 유압제동력 및 유압제동 토크라 하기도 한다.

그리고, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 차량이 정차할 때까지 회생제동 협조제어 과정에서 회생제동력이 감소하고 마찰제동력이 증가하는 구간, 이른바 블렌딩 구간이 나타난다.

운전자가 브레이크 페달을 일정량 밟고 있으면, 차량 감속 동안 어느 순간 회생제동력은 줄여주고 그만큼 마찰제동력을 증가시켜야 하는데, 이때 회생제동력과 마찰제동력의 합으로 운전자가 요구하는 일정한 총 제동력은 만족시켜야 한다.

즉, 회생제동력 및 마찰제동력의 변화가 발생하더라도 차량 휠에 전달되어야 할 총 제동력은 일정하게 유지되도록 해야 하고, 이를 통해 차량의 감속도 또한 일정 수준으로 유지되도록 해야 하는 것이다.

종래기술에 따르면, 블렌딩 구간에서 브레이크 장치의 마찰패드가 가지는 마찰계수로 인해 갑자기 큰 마찰제동력이 발생하여 차량 휠에 작용하는 제동력(회생제동력과 마찰제동력의 합)과 차량의 감속도가 순간적으로 증가하는 현상이 발생할 수 있다.

회생제동이 이루어지지 않는 일반 차량에서는 브레이크 장치에 의해 차량의 감속도가 일정한 수준으로 유지될 수 있는 반면, 회생제동 차량, 즉 모터를 탑재하여 회생제동을 할 수 있는 친환경자동차에서는 마찰제동과 회생제동 간의 전환 과정에서 상기한 블렌딩 구간을 거치게 되므로 블렌딩 구간에서 차량의 감속도가 순간적으로 증가하는 현상이 나타날 수 있는 것이다.

블렌딩 구간에서 마찰제동력이 증가하는 동안 제동력 변화가 크게 발생하게 되고, 그로 인해 운전자가 제동력 변화에 따른 제동 이질감을 느낄 수 있는 것이다.

이러한 제동 이질감은 마찰제동력이 감소하거나 작은 구간보다는 마찰제동력이 증가하는 구간에서 발생한다.

특히, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 차량을 정차시킬 때 정지 직전의 시점에서 큰 감속도 변화가 발생하고, 이러한 감속도 변화, 즉 저크(jerk) 발생으로 인하여 운전자가 불쾌감을 느낄 수 있다.

따라서, 친환경자동차의 제동시 정지 직전의 낮은 차속에서 이루어지는 마찰제동과 회생제동 간의 전환 과정에서 발생하는 제동력 불일치 문제를 개선하는 것이 필요하다.

친환경자동차의 제동시에 토크 발생 장치인 모터를 통해 회생제동을 수행하여 감속하던 차량은 정지 전에 회생제동력을 급격히 감소시키는 동시에 마찰제동력을 발생시켜 제동력의 근원을 모터에서 마찰제동장치로 변환하게 된다.

이때, 이상적으로는 회생제동에 의해 발생하던 제동력이 동등한 수준의 마찰제동력으로 부드럽게 전환되도록 제어해야 하지만, 여러 가지의 환경적 변수에 의해 일정한 마찰제동력을 확보하기가 어렵다.

그로 인해 운전자의 브레이크 페달 입력이 일정하게 유지되고 있음에도 불구하고 제동력이 순간적으로 변화하여 불쾌한 차량 감속도 변화가 나타나는 경우가 빈번하다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 친환경자동차의 제동시에 정지 직전의 낮은 차속에서 이루어지는 회생제동과 마찰제동 간의 전환 과정에서 발생할 수 있는 제동력 불일치 문제를 개선할 수 있는 친환경자동차의 제동 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 운전자의 제동 입력 값에 따른 목표 제동 토크가 결정되는 단계; 목표 제동 토크로부터 제동력 분배를 통해 목표 유압제동 토크와 회생제동 토크가 결정되는 단계; 상기 결정된 목표 유압제동 토크로부터 압력-토크 맵을 이용하여 목표 유압이 결정되는 단계; 상기 결정된 회생제동 토크에 따라 모터 토크를 제어하는 동시에 상기 결정된 목표 유압에 따라 브레이크 장치의 제동 유압을 제어하여 회생제동과 유압제동으로 제동 토크를 발생시키는 단계; 상기 목표 유압으로부터 상기 압력-토크 맵을 이용하여 모델 유압제동 토크가 결정되는 단계; 상기 모델 유압제동 토크와 상기 회생제동 토크로부터 모델 제동 토크가 결정되고 모델 제동 토크에 상응하는 차량의 모델 감속도가 결정되는 단계; 종가속도센서의 신호 값으로부터 차량의 실제 감속도가 취득되는 단계; 및 상기 실제 감속도와 모델 감속도의 차이 값인 감속도 오차를 이용하여 상기 압력-토크 맵의 맵 값을 보정하는 단계를 포함하는 친환경자동차의 제동 제어 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 친환경자동차의 제동 제어 방법에 의하면, 제동시 회생제동과 마찰제동 간의 전환 과정에서 발생하는 제동력 불일치 문제를 종가속도센서를 이용한 적응 제어를 통하여 개선할 수 있게 되고, 불쾌한 감속감 변화 및 충격 발생, 제동 이질감, 감속시 운전성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경자동차의 제동 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제동 제어 과정의 마찰제동 유압 보상 로직을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

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.

본 발명은 친환경자동차의 제동시에 정지 직전의 낮은 차속에서 이루어지는 회생제동과 마찰제동 간의 전환 과정에서 발생할 수 있는 제동력 불일치 문제를 개선할 수 있는 친환경자동차의 제동 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 종가속도센서를 이용한 적응 제어를 통하여 불쾌한 감속감 변화 및 충격 발생, 제동 이질감, 감속시 운전성 저하 등을 방지할 수 있는 방법을 제시한다.

전술한 문제점을 해결하고 제동 선형성을 확보하기 위한 종래기술로서, 한국 공개특허공보 제10-2016-0051320호(2016.5.11)에서는 온도센서 및 습도센서를 통해 취득한 환경 정보를 기반으로 마찰제동력을 보정하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 방법으로는 마찰면상의 변화나 수분 입자의 크기, 두께의 변화 등에 유동적으로 대응할 수 없는 한계가 존재하고, 아무리 정교한 온, 습도에 대한 마찰력 모델이 존재한다 하더라도 모든 상황에 효과적으로 대처할 수 없는 문제가 있다.

이에 따라, 본 발명에서는 환경 변화 등에 따라서 제어계의 특성이 변화하는 것에 대응할 수 있도록 피드백을 통한 보정을 적용하는 동시에 마찰제동 제어를 위한 맵 값을 학습을 통해 보정 및 갱신하는 적응 제어를 적용하여 종래의 제동 이질감 및 운전자가 느끼는 차량 감속감 변화의 문제를 개선하고자 한다.

특히, 본 발명에서는 환경 변수에 대한 피드백을 종가속도센서를 활용하여 실시하고, 이를 통해 마찰제동을 위한 맵에서의 토크 값을 실시간으로 갱신 및 보정하여 회생제동과 마찰제동 간의 전환 과정이 일관된 차량 감속도를 유지하면서 원하지 않는 불쾌한 감속도 변화없이 이루어질 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 친환경자동차의 제동 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경자동차의 제동 제어 과정은 복수 개의 차량 내 제어기들이 협조 제어하여 수행할 수 있다.

친환경자동차에는 차량 작동의 전반을 제어하는 최상위 제어기로서 차량 제어기(Hybrid Control Unit, HCU/Vehicle Control Unit, VCU)(10)가 탑재되고, 더불어 차량의 각종 장치를 제어하기 위한 여러 제어기들이 구비된다.

예를 들어, 차량의 제동 제어를 수행하고 브레이크 장치(마찰제동장치,유압제동장치)의 작동을 제어하는 브레이크 제어기(Brake Control Unit, BCU)(20), 모터의 작동을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(30), 변속기의 작동을 제어하는 변속 제어기(Transmission Control Unit, TCU)(50), 배터리 상태 정보를 수집하여 배터리 충, 방전 제어에 이용하거나 타 제어기에 제공하고 배터리를 관리하기 위한 제어를 수행하는 배터리 제어기(Battery Management System, BMS)(40) 등이 구비된다.

상기 차량 제어기(HCU)(10)와 각 제어기들은 CAN 통신을 통해 상호 간에 정보를 주고받으면서 협조 제어를 수행하는데, 상위 제어기가 하위 제어기들로부터 각종 정보를 전달받아 수집하면서 제어명령을 하위 제어기에 전달하게 된다.

본 발명에 따른 제동 제어는 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟게 되면 시작될 수 있다.

운전자가 브레이크 페달(1)을 밟게 되면, 브레이크 제어기(BCU)(20)가 운전자의 제동 입력 값에 따라 차량에서 요구되는 총 제동량을 결정하고(S11), 제동력 분배를 통해 회생제동 허용량을 결정하여 차량 제어기로 송신한다(S12,S13).

여기서, 운전자의 제동 입력 값은 운전자의 브레이크 페달 조작 상태에 따른 값이 될 수 있고, 보다 상세하게는 BPS(Bake Pedal stroke Sensor)의 신호 값인 브레이크 페달 스트로크(brake pedal stroke)가 될 수 있다.

상기 차량 제어기(HCU)(10)에서는 수신된 회생제동 허용량에 기초하여 차량 조건에 따른 회생제동 가능량을 결정한 후(S14), 회생제동 가능량으로부터 배터리 제어기(BMS)(40)에서 수신된 최대 충전 파워(배터리 충전 가능 파워)와 모터 제어기(MCU)(30)에서 수신된 최대 충전 토크(모터 충전 가능 토크) 등의 정보에 기초하여 회생제동 토크를 결정하고(S15), 그로부터 모터 토크 지령을 결정하여 모터 제어기에 전달한다(S16).

이에 모터 제어기(30)는 차량 제어기(10)로부터 수신된 모터 토크 지령에 따라 인버터를 통해 모터 토크를 제어하고(S17), 이로써 회생제동이 이루어지도록 한다.

이러한 회생제동이 수행됨과 더불어, 브레이크 제어기(20)에 의해 마찰제동 제어가 수행되는데, 차량 제어기(10)에서 회생제동 토크로부터 변속 제어기(50)에서 수신된 변속 상태 정보를 이용하여 변속 여부에 따른 회생제동 실행량을 계산 및 결정한다(S19,S20,S21,S22).

또한, 차량 제어기(10)는 회생제동 실행량이 결정되면 브레이크 제어기(20)로 회생제동 실행량을 전달하고, 브레이크 제어기(20)에서는 차량 제어기(10)로부터 수신된 회생제동 실행량을 이용하는 제동력 분배를 통해 마찰제동량을 결정한다(S23,S24).

이때, 브레이크 제어기(20)는 S11 단계의 총 제동량에서 차량 제어기(10)로부터 수신된 회생제동 실행량을 뺀 값으로 마찰제동량(유압제동량)을 결정한다(S24).

이에 브레이크 제어기(20)는 최종 결정된 마찰제동량에 상응하는 제동력을 발생시키도록 마찰제동장치의 작동을 제어하고, 이로써 마찰제동이 이루어지게 된다(S25).

결국, 모터에 의한 회생제동력과 마찰제동장치에 의한 마찰제동력으로 운전자가 요구하는 총 제동력(즉 S11 단계의 총 제동량)을 충족시키는 차량 제동 및 감속이 이루어지게 된다(S26).

이와 같이 복수 개의 제어기들이 협조 제어하여 차량 제동 및 감속이 이루어지며, 전술한 협조 제어 과정에서 총 제동량, 회생제동 허용량, 회생제동 가능량, 회생제동 실행량 등은 토크 값이 될 수 있다.

본 발명에서 브레이크 제어기(20)는 액티브 유압 부스터(Active Hydraulic Booster, AHB)가 될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 차량 제동을 위한 제어기들의 협조 제어 과정, 즉 전술한 협조 제어 과정에서 마찰제동 유압 보상을 위한 로직(S27,S31,S32,S33)이 추가된다.

즉, 전술한 협조 제어 과정 중 S11 단계에서 운전자 제동 입력 값(즉 BPS의 신호 값인 브레이크 페달 스트로크)에 따라 총 제동량이 결정되고, S15 단계에서 회생제동 토크가 결정된 후, S24 단계에서 마찰제동량이 결정되어 S26 단계의 차량 제동 및 감속이 이루어질 때, 종가속도센서(2)의 신호 값으로부터 측정 및 취득되는 감속도(실제 발생한 차량 감속도)를 피드백 값으로 이용하여 모델 감속도와의 오차를 상쇄하기 위한 마찰제동 유압 보상 로직이 추가된다.

도 1에서 S27, S31, S32, S33의 단계는 이러한 마찰제동 유압 보상 로직을 나타내는 것으로, 도 2는 본 발명에 따른 제동 제어 과정의 마찰제동 유압 보상 로직을 나타내는 순서도이고, 이를 참조하여 마찰제동 유압 보상 로직에 대해 설명하기로 한다.

도 1의 전체 협조 제어 과정 중 브레이크 제어기(BCU)(20)에 의해 S11 단계에서 운전자 제동 입력 값에 따른 총 제동량(목표 제동 토크임)이 결정되고, 차량 제어기(HCU)(10)에 의해 회생제동 토크가 결정된다(S15).

또한, 브레이크 제어기(20)에 의해 S24 단계에서 총 제동량으로부터 회생제동 실행량을 뺀 마찰제동량(목표 유압제동 토크, 목표 마찰제동 토크임)이 결정된다.

상기와 같이 마찰제동량, 즉 목표 유압제동 토크가 결정되면, 브레이크 제어기(20)에서는 상기 결정된 목표 유압제동 토크로부터 맵(압력-토크 맵)을 이용하여 브레이크 장치(마찰제동장치,유압제동장치)의 작동을 제어하기 위한 목표 유압을 결정한다(S25-1).

이어 상기 결정된 목표 유압에 따라 유압제동 토크(마찰제동 토크)를 발생시키는 마찰제동(유압제동)이 수행되는데, 이때 브레이크 제어기(20)는 브레이크 장치의 제동 유압을 상기 결정된 목표 유압으로 제어하고(S25-2), 이를 통해 목표 유압에 상응하는 유압제동 토크가 브레이크 장치에 의해 생성되도록 한다(S25-3).

이와 동시에 차량 제어기(10)가 S15 단계에서 결정된 회생제동 토크로부터 모터 토크 지령을 결정하여 모터 제어기(MCU)(30)로 출력하고(S16), 모터 제어기(30)가 차량 제어기(10)로부터 수신된 모터 토크 지령에 따라 인버터를 통해 모터 토크(회생제동 토크)를 제어하여 회생제동이 이루어지도록 한다(S17,S18).

결국, 브레이크 장치에 의한 유압제동 토크와 모터에 의한 회생제동 토크의 합에 의해 운전자가 요구하는 총 제동량(총 제동 토크)이 충족될 수 있게 되며, 차량에서 유압제동 토크와 회생제동 토크의 합에 해당하는 제동 토크가 발생하므로, 차량은 상기 제동 토크에 상응하는 감속도로 감속하게 된다(S26).

그리고, 본 발명은 종가속도센서(2)를 통해 측정 및 취득되는 실제 차량 감속도 정보를 피드백 정보로 이용하여 마찰제동 유압 보상이 이루어질 수 있도록 마찰제동 제어를 위한 맵 값을 학습을 통해 보정 및 갱신하는 제어 과정을 포함한다.

이때, 후술하는 바와 같이 모델링된 감속도와 종가속도센서(2)를 통해 측정된 실제 차량 감속도 간의 오차를 상쇄하기 위한 피드백 제어가 수행된다.

본 발명에서 실제 차량 감속도가 모델링된 감속도보다 클 때에는 마찰제동을 위한 유압을 하향 학습하고, 그 반대로 실제 차량 감속도가 모델링된 감속도보다 작을 때에는 마찰제동을 위한 유압을 상향 학습한다.

즉, 브레이크 제어기(20)가 압력-토크 맵에서 감속도 오차에 상응하는 값만큼 맵 값을 보정하며, 이때 실제 차량 감속도가 모델링된 감속도보다 클 때에는, 그 감속도 오차를 상쇄하기 위해, 압력-토크 맵에서 목표 유압제동 토크에 해당하는 유압 값(맵 값)을 감속도 오차에 상응하는 압력 값만큼 감소시킨다.

또는 브레이크 제어기(20)가 압력-토크 맵에서 목표 유압에 해당하는 토크 값(맵 값)을 감속도 오차에 상응하는 토크 값만큼 증가시키도록 구비될 수도 있다.

또한, 반대로 브레이크 제어기(20)는 실제 차량 감속도가 모델링된 감속도보다 작을 때에는, 그 감속도 오차를 상쇄하기 위해, 압력-토크 맵에서 목표 유압제동 토크에 해당하는 유압 값(맵 값)을 감속도 오차에 상응하는 압력 값만큼 증가시킨다.

또는 브레이크 제어기(20)가 압력-토크 맵에서 목표 유압에 해당하는 토크 값(맵 값)을 감속도 오차에 상응하는 토크 값만큼 감소시키도록 구비될 수도 있다.

또한, 위에서 감속도 오차에 상응하는 양만큼 특정의 유압 값, 즉 목표 유압제동 토크에 해당하는 유압 값을 보정하거나 특정의 토크 값, 즉 목표 유압에 해당하는 토크 값을 보정할 수 있음을 설명하였으나, 본 발명에서 감속도 오차에 상응하는 양만큼 맵의 전체 영역에서 유압 값 또는 토크 값을 일괄적으로 보정할 수도 있다.

이때, 감속도 오차에 상응하는 값으로 스케일 팩터(scale factor) 혹은 게인(gain) 값이 결정 및 조정되고, 상기 결정된 스케일 팩터 혹은 게인 값을 맵에서의 이전 유압 값 또는 토크 값에 적용하여 유압 값 또는 토크 값의 보정이 이루어지도록 하는 방식의 적용이 가능하다.

이러한 과정을 수행하기 위해 브레이크 제어기(20)는 차량에 설치된 종가속도센서(2)의 신호를 입력받으며, 종가속도센서(2)의 신호 값으로부터 제동시 실제 차량에서 발생하는 차량 감속도 정보를 취득하게 된다(S27).

이하의 설명에서는 종가속도센서(2)를 통해 취득한 실제의 차량 감속도를 '실제 감속도'라 칭하기로 하며, 모델링된 감속도는 '모델 감속도'로 약칭하기로 한다.

본 발명에서 실제 감속도와 모델 감속도 간의 오차를 이용한 학습이 이루어지는 조건을 설정해두는 것이 바람직하며, 브레이크 제어기(20)는 설정된 학습 조건을 만족할 경우에만 종가속도센서(2)를 통해 측정 및 취득된 실제 감속도 정보를 피드백 정보로 이용하여 맵 값을 보정 및 갱신하는 학습 제어를 수행한다.

여기서, 학습 조건으로는, 종가속도센서를 통해 취득되는 차량의 실제 감속도가 정해진 적합 범위 이내인 조건, 차속이 정해진 범위 이내인 조건, 운전자의 제동 입력 값이 일정한 조건, 도로 구배(경사각센서나 종가속도센서의 신호 값으로부터 구해질 수 있음)가 정해진 범위 이내인 조건, 및 종가속도센서 및 휠속센서의 신호 값(측정치)의 노이즈 성분이 일정치 이하인 조건(예, 포장 노면) 등이 설정될 수 있고, 이러한 조건을 모두 만족할 경우에만 학습이 이루어지도록 설정될 수 있다.

한편, 차량 제동시 브레이크 장치에 의한 유압제동 토크와 모터에 의한 회생제동 토크의 합이 목표 제동 토크(즉 S11 단계에서 결정된 운전자 요구 총 제동량)를 추종하려면, 브레이크 장치에 의해 생성되는 유압제동 토크(유압제동력)가 브레이크 제어기(20)에서 결정된 목표 유압제동 토크(즉 S24 단계에서 결정된 마찰제동량)를 추종해야 하고, 모터에 의해 생성되는 회생제동 토크가 차량 제어기(10)에서 결정된 목표 회생제동 토크(즉 S15 단계에서 결정된 회생제동 토크)를 추종해야 한다.

보통 모터에 의해 생성되는 회생제동 토크의 경우 모터를 비교적 정확히 제어할 수 있으므로 목표 회생제동 토크를 정확히 추종하도록 하는 것이 가능하다.

모터 제어의 경우 전기적 제어이므로 정확한 제어가 가능하고, 목표 값에 대한 토크 제어 추종성이 양호하여 목표로 하는 회생제동 토크를 정확히 추종하도록 하는 제어가 가능하다.

그러나, 브레이크 제어의 경우, 밸브 제어 등을 통한 유압 제어 과정에서 정확하고 정밀한 제어가 이루어지기 어렵고, 유압 과도 상태 특성 등으로 인해 목표 값에 대한 추종성이 좋지 못하다.

또한, 정확한 제어가 이루어지더라도 실제 제동력을 발생시키는 부분에서 많은 변수가 존재하는데, 온도나 습도 등의 환경 조건으로 인해 마찰패드와 디스크 간 마찰계수 등의 마찰 특성이 달라질 수 있고, 그로 인해 유압이 제대로 제어된다 하더라도 실제 휠에서 발생하는 마찰제동력에 변동이 발생할 수 있다.

이와 같이 브레이크 장치에 의해 생성되는 유압제동 토크(유압제동력)의 경우 마찰패드의 마찰계수 등 마찰 특성의 불확실성 때문에 목표 유압제동 토크(목표 마찰제동 토크)를 추종하도록 하는 것이 어렵다.

이는 운전자가 브레이크 페달을 일정하게 밟고 있음에도 운전자가 제동감 및 감속감의 변화를 느끼게 하는 주된 원인이 되고 있다.

따라서, 본 발명에서는 브레이크 제어기(20)가 S25-1 단계에서 목표 유압제동 토크로부터 맵(압력-토크 맵)을 이용하여 목표 유압을 결정하고 나면, 이 목표 유압으로부터 맵(압력-토크 맵)을 이용하여 모델 유압제동 토크를 결정하도록 설정된다(S28).

본 발명에서 목표 유압제동 토크로부터 목표 유압을 결정하기 위한 S25-1 단계의 압력-토크 맵과, 목표 유압으로부터 모델 유압제동 토크를 결정하기 위한 S28 단계의 압력-토크 맵은 압력 값과 토크 값의 상관 관계가 일치하는 동일한 맵이 될 수 있다.

이와 같이 맵을 기반으로 얻은 값인 모델 유압제동 토크는 브레이크 장치를 목표 유압으로 제어하더라도 실제 생성되는 유압제동 토크와는 차이를 나타낼 수 있다.

본 발명에서 브레이크 제어기(20)는 상기와 같이 모델 유압제동 토크를 결정하게 되면, 이를 회생제동 토크와 합산하여 모델 제동 토크를 결정하고(S29), 이 모델 제동 토크를 감속도로 환산하여 모델 감속도를 결정한다(S30).

여기서, 모델 제동 토크를 모델 감속도로 환산함에 있어서 모델 제동 토크와 모델 감속도 사이의 상관 관계를 정의한 설정 데이터가 이용될 수 있으며, 이러한 설정 데이터는 모델 제동 토크로부터 모델 감속도를 산출할 수 있는 수식일 수 있고, 또는 모델 제동 토크에 따른 값으로 모델 감속도가 설정되어 있는 맵이나 테이블이 될 수도 있다.

또한, 브레이크 제어기(20)는 실제 감속도와 모델 감속도 간의 차이 값인 오차를 계산하고, 이 오차를 필터링하여 최종 감속도 오차를 구하게 된다(S31-1,S31-2).

차량의 종가속도센서(2)에 의해 측정되는 감속도는 차량의 순수 감속 성분만을 포함하는 것이 아닌, 서스펜션 및 노면 특성에 기인하는 진동 성분을 포함한다.

따라서, 차량의 순수 감속 성분만을 추출하기 위하여 상기와 같이 실제 감속도와 모델 감속도 간의 오차를 계산한 뒤, 이 오차에 대하여 필터링 혹은 차속을 이용한 보정이 이루어질 수 있다.

본 발명에서는 제동력 보정을 목표로 하고 있으므로 제동력 오차로 인한 감속도 편차 부분만을 추출하는 것이 필터를 사용하는 것의 주된 목적이다.

그러나, 감속도 편차가 발생할 수 있는 추가적인 요소는 현가장치(서스펜션) 피칭(pitching), 노면 경사각, 차량 등가관성(무게) 변화, 풍량 변화 등의 여러 가지가 있으며, 이 모든 것을 배제하고 오직 제동력 오차로 인한 감속도 편차 부분만을 추출하는 것이 이상적이지만, 이러한 부분을 모두 따로 모델링하여 구현한다면 제어 로직의 복잡도 증가 및 강건성 저하 문제가 있게 된다.

따라서, 필요에 따라 가장 주요한 노면 경사각 부분만을 보정할 수도 있으며, 혹은 단순한 로우 패스 필터(low pass filter)만 적용하여 천천히 여러 번의 제동 건에 걸쳐 평균 오차를 취한 뒤 롱-텀(long-term) 보정을 실시할 수도 있다.

상기와 같이 감속도 오차가 구해지면, 브레이크 제어기(20)는 이후 제어시 감속도 오차가 상쇄될 수 있도록 감속도 오차에 상응하는 값만큼 압력-토크 맵의 맵 값을 보정 및 갱신한다.

이때, 브레이크 제어기(20)는 감속도 오차를 그에 상응하는 토크 값으로 변환하고(S32), 감속도 오차에 상응하는 토크 값만큼 압력-토크 맵의 맵 값인 토크 값을 보정하는데, 목표 유압에 해당하는 토크(목표 유압제동 토크가 됨) 값을 상기 감속도 오차에 상응하는 토크 값만큼 증가 또는 감소시키는 보정을 한다.

또는 브레이크 제어기(20)가 감속도 오차를 그에 상응하는 압력 값으로 변환하고, 감속도 오차에 상응하는 압력 값만큼 압력-토크 맵의 유압 값을 보정하도록 설정될 수도 있으며, 목표 유압제동 토크에 해당하는 유압(목표 유압이 됨) 값을 상기 감속도 오차에 상응하는 압력 값만큼 증가 또는 감소시키는 보정을 한다.

상기와 같은 보정은 25-1 단계의 압력-토크 맵과 S28 단계의 압력-토크 맵 모두에 대해 동시에 실시하며, 이후에는 보정된 맵을 25-1 단계 및 S28 단계에서 동일하게 사용하게 되며, 보정된 맵을 사용할 경우에는 재차 유압제동 토크를 발생시켰을 때 실제 유압제동 토크가 모델 유압제동 토크와 일치하게 된다.

상기 S32 단계에서 감속도 오차를 토크 값으로 변환함에 있어서 감속도 오차와 토크 값의 상관 관계를 정의한 설정 데이터가 이용될 수 있으며, 이러한 설정 데이터는 감속도 오차에 따른 값으로 토크 값이 설정되어 있는 맵이나 테이블 등이 될 수 있다.

이러한 설정 데이터는 선행 시험 및 평가 과정에서 구해진 데이터에 기초하여 감속도 오차에 따라 토크 값을 설정해 놓은 것이 될 수 있고, 브레이크 제어기(20)에 입력 및 저장되어 이용될 수 있다.

또는 감속도 오차를 이용하여 토크 값을 계산할 수 있는 수식이 될 수도 있다.

위에서 브레이크 제어기(20)가 감속도 오차를 압력 값으로 변환하여 압력 값만큼 압력-토크 맵의 유압 값을 보정하도록 하는 경우에는 감속도 오차를 압력 값으로 변환할 수 있도록 감속도 오차에 따른 값으로 압력 값이 설정되어 있는 맵이나 테이블 등의 설정 데이터가 이용될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 브레이크 페달
2 : 종가속도센서
10 : 차량 제어기
20 : 브레이크 제어기
30 : 모터 제어기
40 : 배터리 제어기
50 : 변속 제어기

Claims (10)

1. 운전자의 제동 입력 값에 따른 목표 제동 토크가 결정되는 단계;
   목표 제동 토크로부터 제동력 분배를 통해 목표 유압제동 토크와 회생제동 토크가 결정되는 단계;
   상기 결정된 목표 유압제동 토크로부터 압력-토크 맵을 이용하여 목표 유압이 결정되는 단계;
   상기 결정된 회생제동 토크에 따라 모터 토크를 제어하는 동시에 상기 결정된 목표 유압에 따라 브레이크 장치의 제동 유압을 제어하여 회생제동과 유압제동으로 제동 토크를 발생시키는 단계;
   상기 목표 유압으로부터 상기 압력-토크 맵을 이용하여 모델 유압제동 토크가 결정되는 단계;
   상기 모델 유압제동 토크와 상기 회생제동 토크로부터 모델 제동 토크가 결정되고 모델 제동 토크에 상응하는 차량의 모델 감속도가 결정되는 단계;
   종가속도센서의 신호 값으로부터 차량의 실제 감속도가 취득되는 단계; 및
   상기 실제 감속도와 모델 감속도의 차이 값인 감속도 오차를 이용하여 상기 압력-토크 맵의 맵 값을 보정하는 단계를 포함하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차량의 실제 감속도가 정해진 범위 이내인 조건,
   차속이 정해진 범위 이내인 조건,
   운전자의 제동 입력 값이 일정한 조건,
   도로 구배가 정해진 범위 이내인 조건, 및
   종가속도센서 및 휠속센서의 신호 값의 노이즈 성분이 일정치 이하인 조건을 만족하는 경우,
   상기 감속도 오차를 이용하여 압력-토크 맵의 맵 값을 보정하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 모델 제동 토크는 상기 모델 유압제동 토크와 상기 회생제동 토크를 합산한 값으로 구해지는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 감속도 오차를 이용하여 압력-토크 맵의 맵 값을 보정하는 단계는,
   상기 감속도 오차에 상응하는 토크 값을 결정하는 과정; 및
   상기 압력-토크 맵에서 상기 목표 유압에 해당하는 맵 값인 토크 값을 상기 감속도 오차에 상응하는 토크 값만큼 증가 또는 감소시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 실제 감속도와 모델 감속도를 비교하여 실제 감속도가 모델 감속도에 비해 큰 경우 상기 맵 값인 토크 값을 감속도 오차에 상응하는 토크 값만큼 증가시키고, 실제 감속도가 모델 감속도에 비해 작은 경우 상기 맵 값인 토크 값을 상기 감속도 오차에 상응하는 토크 값만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 감속도 오차에 상응하는 토크 값을 결정하는 과정에서 감속도 오차에 따른 값으로 토크 값이 설정되어 있는 설정 데이터가 이용되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 감속도 오차를 이용하여 압력-토크 맵의 맵 값을 보정하는 단계는,
   상기 감속도 오차에 상응하는 압력 값을 결정하는 과정; 및
   상기 압력-토크 맵에서 상기 목표 유압제동 토크에 해당하는 유압 값을 상기 감속도 오차에 상응하는 압력 값만큼 증가 또는 감소시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 실제 감속도와 모델 감속도를 비교하여 실제 감속도가 모델 감속도에 비해 큰 경우 상기 유압 값을 감속도 오차에 상응하는 압력 값만큼 감소시키고, 실제 감속도가 모델 감속도에 비해 작은 경우 상기 유압 값을 감속도 오차에 상응하는 압력 값만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
9. 청구항 7에 있어서,
   상기 감속도 오차에 상응하는 압력 값을 결정하는 과정에서 감속도 오차에 따른 값으로 압력 값이 설정되어 있는 설정 데이터가 이용되는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속도 오차를 이용하여 압력-토크 맵의 맵 값을 보정하는 단계는,
    상기 압력-토크 맵에서 전체 영역의 유압 값 또는 토크 값이 스케일 팩터 또는 게인에 의해 보정될 수 있도록 상기 감속도 오차에 상응하는 스케일 팩터 또는 게인이 결정되는 과정; 및
    상기 결정된 스케일 팩터 또는 게인 값을 이전 맵 값인 유압 값 또는 토크 값에 적용하여 상기 결정된 스케일 팩터 또는 게인 값에 의한 보정이 이루어지도록 하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경자동차의 제동 제어 방법.

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