KR102575441B1 - 차량의 회생제동 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 회생제동 제어 방법에 관한 것으로서, 회생제동을 제어할 때 예측된 노면의 상태를 감안하여 제어함으로써 주행 안정성을 우선적으로 확보하는 동시에 연비 향상을 도모할 수 있는 차량의 회생제동 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

Description

차량의 회생제동 제어 방법 {regenerative braking control method of vehicle}
본 발명은 차량의 회생제동 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 회생제동을 수행하는 차량의 주행 안정성을 확보하기 위한 차량의 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터를 구동원으로 사용하는 차량의 경우, 주행시 가속페달의 오프 조건 또는 브레이크페달의 온 조건에서 모터에 역기전력을 발생시킴에 의해 전기를 충전하는 회생제동을 수행할 수 있다. 주행중 가속페달이 오프되는 경우, 차량은 회생제동에 의해 운전자가 느끼는 이질감을 최소화하면서 전기를 충전하게 된다. 주행중 브레이크페달이 온되는 경우, 차량은 제동액압을 일정 액압 수준까지 상승시킨 후 회생제동을 실시함으로써 운전자 의지에 해당되는 감속도를 발생시키게 된다.
종래에는 차량의 연비 개선 효과를 극대화하기 위해 노면 및 주행 조건에 대한 피드백 없이 회생제동을 수행하고 있다. 그런데, 저마찰 노면과 같은 특이 조건의 노면에서 회생제동이 발생하게 되면 차량 거동이 불안정해지는 문제가 발생할 수 있으며, 그에 따라 주행 안정성이 저하되는 문제점이 발생한다.
예를 들어, 아이스(ice) 노면의 경우, 운전자가 가속페달을 오프하여 서행을 의도하더라도, 차량에서 회생제동을 수행하게 되면, 아이스 노면의 마찰계수가 극히 낮기 때문에 차량 구동축에 일시적인 락(lock) 현상이 발생하여 운전자 의도와 다른 차량 거동이 나타나게 된다. 구체적으로, 도 3에 보듯이, 전륜 구동축에 락 현상이 발생하게 되면 운전자 조타에 의한 선회가 불가하여 언더스티어 현상이 발생하게 되고, 후륜 구동축에 락 현상이 발생하게 되면 미소 조타에 의해 후륜이 쉽게 스핀되어 오버스티어 현상이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 회생제동을 제어할 때 예측된 노면의 상태를 고려하여 제어함으로써 주행 안정성을 우선적으로 확보하는 동시에 연비 향상을 도모할 수 있는 차량의 회생제동 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는, 주행중 노면의 상태를 기초로 상기 노면의 주행 위험도를 판단하는 제1단계; 주행중 가속페달의 작동해제가 발생하는지 여부를 판단하는 제2단계; 주행중 브레이크페달의 작동이 발생하는지 여부를 판단하는 제3단계; 상기 가속페달의 작동해제가 발생할 때, 상기 노면의 주행 위험도가 높다고 판단되고 상기 브레이크페달의 작동이 미발생되면, 회생제동을 미실행시키는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법을 제공한다.
구체적으로 상기 제1단계는, 노면의 색상을 감지하는 차량의 비전센서의 측정값을 기초로 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도를 판단하는 컬러감지단계를 포함할 수 있다. 상기 컬러감지단계는, 비전센서의 측정값을 기준으로 노면의 색상이 흰색 계열이라고 판단되면 상기 노면의 주행 위험도가 높다고 판단하고, 상기 비전센서의 측정값을 기준으로 노면의 색상이 검정색 계열이라고 판단되면 상기 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단한다.
또한 상기 제1단계는, 빗물을 감지하는 차량의 레인센서의 측정값을 기초로 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도를 판단하는 레인감지단계를 포함할 수 있다. 상기 레인감지단계는, 레인센서의 측정값이 노면이 젖은 상태라고 판단되는 기준값 기준값 이상이면 노면의 주행 위험도가 높다고 판단하고, 상기 레인센서의 측정값이 상기 기준값 미만이면 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단한다.
그리고, 상기 제1단계는, 상기 레인감지단계와 컬러감지단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 노면의 주행 위험도가 높다고 판단하게 되면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단할 수 있다.
또한 상기 제1단계는, 상기 레인감지단계 이후 좌측 전륜의 휠속도와 우측 전륜의 휠속도 간에 차이가 존재하면 상기 노면이 물고임 상태라고 판단하는 단계; 상기 노면이 물고임 상태라고 판단한 다음, 차량이 상기 물고임 상태의 노면을 주행하는 중인 것으로 판단되는 기준시간내에 가속페달의 작동해제가 감지되면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 재판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 제1단계는, 상기 컬러감지단계의 다음 차량의 시동 후 발생한 휠 슬립 방지용 TCS(Traction Control System)의 작동 횟수 및 TCS의 작동 시간을 파악하는 단계; 상기 TCS 작동 횟수가 휠 슬립의 발생율이 높은 것으로 판단되는 기준횟수 이상이고 상기 TCS 작동 시간이 휠 슬립의 발생율이 높은 것으로 판단되는 기준시간 이상이면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 재판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 제1단계는, 차량의 외기온도가 노면에 결빙이 발생하는 온도로서 설정된 기준온도 미만이면 상기 컬러감지단계에 의해 노면의 주행 위험도를 판단하도록 결정하는 단계; 차량의 외기온도가 상기 기준온도 이상이면 상기 레인감지단계에 의해 노면의 주행 위험도를 판단하도록 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기와 같은 차량의 회생제동 제어 방법은, 다음과 같은 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 회생제동 제어 방법은, 상기 제1단계에서 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단될 때, 상기 가속페달의 작동이 해제되고 상기 브레이크페달이 미작동되면, 회생제동과 액압제동 중 회생제동만 실행시켜 차량 제동력을 발생시키는 제5단계를 포함할 수 있다. 또한 상기 회생제동 제어 방법은, 상기 제1단계에서 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단될 때, 상기 가속페달의 작동이 해제되고 상기 브레이크페달이 작동되면, 회생제동과 액압제동을 실행시켜서 차량 제동력을 발생시키는 제6단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 회생제동 제어 방법은, 상기 제1단계에서 노면의 주행 위험도가 높다고 판단될 때, 상기 가속페달의 작동이 해제되고 상기 브레이크페달이 작동되면, 회생제동과 액압제동을 실행시켜서 차량 제동력을 발생시키는 제7단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 회생제동 제어 방법은, 상기 제4단계에서 회생제동을 미실행시킨 이후, 차량의 주행방향을 조정하기 위한 ESC(Electronic Stability Control)의 작동 조건이 만족되는지 여부를 판단하는 제8단계; 상기 ESC의 작동 조건이 만족되면 상기 ESC의 작동 제어를 실행하는 제9단계; 상기 ESC의 작동 조건이 만족되지 않으면, 상기 가속페달의 작동이 해제된 상태로 주행하는 관성주행모드로 차량이 운행되는 제10단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 회생제동 제어 방법에 의하면, 차량의 주행 안정성이 확보된 조건에서는 회생제동의 실행을 최대화하고, 차량의 주행 안정성이 더 확보되어야 하는 조건에서는 회생제동의 실행을 미실시하거나 최적화함으로써, 주행 안정성을 우선적으로 확보하는 동시에 연비 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 회생제동 제어 방법을 수행할 수 있는 차량내 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 회생제동 제어 방법을 일례로 나타낸 순서도이다.
도 3은 종래 아이스 노면에서 회생제동을 실행하는 경우 주행 안정성이 저하되는 문제점을 예시한 도면이다.
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제어 과정을 수행하기 위해 사용되는 차량내 장치의 구성을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어 과정을 수행하는 차량내 장치에는, 차량에 설치되어 있는 외기온도센서(1), 레인센서(3), 비전센서(2), 휠스피드센서(4), 가속페달센서(5), 브레이크페달센서(6), 그리고 TCS(Traction Control System)의 제어기(이하, "TCS 제어기"라고 함)(12), ESC(Electronic Stability Control)의 제어기(이하, "ESC 제어기"라고 함)(13), ABS(Anti-Lock Brake System)의 제어기(이하, "ABS 제어기"라고 함)(14), 브레이크 제어기(15), 및 회생제동을 제어하기 위한 제어기(이하, "회생제동 제어기"라고 함)(11) 등이 포함된다.
상기 외기온도센서(1)는 차량에 설치되어 차량의 외기온도를 감지하는 센서이며, 상기 레인센서(3)는 차량에 설치되어 빗물의 세기와 양 따위를 감지하는 센서이다. 상기 비전센서(2)는 차량에 설치되어 차량 전방의 노면 색상 정보 등을 검출하는 센서이고, 상기 휠스피드센서(4)는 차륜에 설치되어 각 차륜의 휠속도를 감지하는 센서이다.
상기 가속페달센서(5)는 운전자가 가속페달을 조작할 때 가속페달의 위치를 검출하는 센서이며, 이러한 가속페달센서(5)의 신호를 기초로 가속페달의 작동 및 작동해제 등을 감지할 수 있다. 상기 브레이크페달센서(6)는 운전자가 브레이크페달을 조작할 때 브레이크페달의 위치를 검출하는 센서이며, 이러한 브레이크페달센서(6)의 신호를 통해 브레이크페달의 작동 및 미작동 등을 검출할 수 있다.
상기 TCS 제어기(12)는 차량에 탑재되어 있는 TCS의 전반적인 작동을 제어하는 제어기로서, TCS의 작동 조건이 만족될 때 TCS 제어를 실시하여 TCS를 작동시킬 수 있다. 상기 TCS는 차량의 급발진이나 급가속 시에 엔진 및 브레이크를 제어하여 휠 슬립을 방지하는 시스템이며, 차량의 주행 안정성을 향상시키기 위한 전자 제어 시스템으로서 사용될 수 있다. 좀더 말하면, 상기 TCS는 저마찰 노면이나 비대칭 노면에서의 차량 발진 또는 가속 시 구동륜의 과도한 슬립을 방지하여 차량의 스핀을 방지하고, 차량의 발진 및 가속 성능, 조종 안정성을 향상시킬 수 있다. 이러한 TCS는 차량이 미끄러운 노면에서 출발하거나 가속할 때 과잉의 구동력이 발생하여 휠 슬립 등의 현상이 발생하면, 차량의 구동력을 제어하여 구동륜의 회전속도를 제어하고, 이를 통해 차량의 가속도가 최대가 되도록 할 수 있다.
상기 ESC 제어기(13)는 차량에 탑재되어 있는 ESC의 전반적인 작동을 제어하는 제어기로서, ESC의 작동 조건이 만족될 때 ESC 제어를 실시하여 ESC를 작동시킬 수 있다. 상기 ESC는 차량의 주행자세를 최적으로 제어하는 시스템으로서, 주행 중 차량의 자세를 안정적으로 유지하여 주행 안정성을 향상시키기 위한 전자 제어 시스템으로서 사용될 수 있다. 좀더 말하면, 상기 ESC 제어는 차량에 설치되어 있는 요레이트센서와 조향각센서 및 휠스피드센서 등을 통해 검출된 신호를 기준으로 차량 거동을 피드백 제어하는 것으로, 차량의 속도가 높을수록 ESC 제어에 진입하는 조건이 민감해지고, 차량의 속도가 낮을수록 ESC 제어에 진입하는 조건이 둔감해진다. 구체적으로, 상기 ESC는 스티어링 휠의 상태(조향각 등)를 파악하여 차량이 진행하고자 하는 주행방향과 실제 주행방향이 다를 경우, ESC 제어에 의해 차량의 주행방향을 조정할 수 있다.
상기 ABS 제어기(14)는 차량에 탑재되어 있는 ABS의 전반적인 작동을 제어하는 제어기로서, ABS의 작동 조건이 만족될 때 ABS 제어를 실시하여 ABS를 작동시킬 수 있다. 상기 ABS는 제동 시에 브레이크의 잠김을 방지하여 휠 슬립을 방지하는 시스템으로서, 차량의 주행 안정성을 향상시키기 위한 전자 제어 시스템으로서 사용될 수 있다. 상기 ABS는 주행 중 브레이크를 밟을 때 차륜의 잠김 현상을 방지하여 차량의 조향력이 유지되도록 할 수 있다.
상기 브레이크 제어기(15)는 차량에 탑재되어 있는 브레이크 장치의 전반적인 작동을 제어하는 제어기로서, 브레이크페달의 밟힘량(작동량)에 따라 액압제동을 제어할 수 있으며, 상기 회생제동 제어기(11)와의 협조제어를 통해 제동 감속도를 제어할 수 있다.
상기 회생제동 제어기(11)는 차량에 구비되어 회생제동의 제어에 관여하는 제어기로서, 본 발명의 회생제동 제어를 수행하는 주 제어기 역할을 한다. 상기 회생제동 제어기(11)는 앞서 설명한 다른 제어기와의 협조제어에 의해 본 발명의 회생제동 제어가 수행되도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 회생제동 제어기(11)는 차량내 구비되어 있는 ESC 제어기(13)와 ABS 제어기(14) 및 TCS 제어기(12) 등의 다른 제어기와 협조제어를 수행하여 본 발명의 회생제동 제어를 수행할 수 있다.
상기 회생제동 제어기(11)는, 주행중 회생제동이 실행가능한 조건일 때에, 노면의 상태 및 운전자의 제동의지를 기초로 회생제동의 실행 여부를 결정하고 회생제동을 제어함으로써, 차량의 주행 안정성이 우선적으로 확보되도록 한다. 즉, 상기 회생제동 제어기(11)는, 주행 안정성이 확보된 조건에서는 회생제동을 최대로 실행시켜 연비 향상을 도모하고, 주행 안정성이 더 확보되어야 하는 조건에서는 회생제동을 최적 제어함으로써, 주행 안정성을 우선적으로 확보하는 동시에 회생제동에 의한 연비 향상이 가능하도록 한다.
본 발명의 제어 과정은 위에 제어기(11,12,13,14,15)들의 협조제어에 의해 수행될 수 있으나, 통합된 하나의 제어기에 의해 수행될 수도 있다. 도 1에서 도면부호 10으로 지시되는 제어유닛(10)은, 본 발명의 회생제동 제어를 수행하기 위한 차량내 제어기들을 통칭하는 것이며, 상기 회생제동 제어기(11), TCS 제어기(12), ESC 제어기(13), ABS 제어기(14), 및 브레이크 제어기(15) 등을 통칭하는 것일 수 있고, 또는 상기 제어기(11,12,13,14,15)들의 역할을 수행할 수 있도록 통합된 하나의 제어기를 의미하는 것일 수도 있다. 좀더 설명하면, 상기 회생제동 제어기(11), TCS 제어기(12), ESC 제어기(13), ABS 제어기(14), 및 브레이크 제어기(15) 등에 의해 수행되는 기능은 상기 제어유닛(10)에 의해 수행되는 것이라고 말할 수 있다.
여기서, 앞서 설명한 바와 같은 차량내 장치와 이 장치에 포함되는 제어유닛(10)에 의해 수행되는 본 발명의 제어 과정에 대해 설명하도록 한다.
상기 제어유닛(10)은, 차량의 주행 안정성을 우선적으로 확보하기 위해, 주행중인 노면의 주행 위험도가 높다고 판단되고 브레이크페달이 미작동된 것으로 판단되면, 가속페달의 작동이 해제되더라도 회생제동을 실행시키지 않는다. 이를 위해, 상기 제어유닛(10)은, 먼저 주행중인 노면의 상태를 기초로 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도를 판단하고, 가속페달의 작동해제 및 브레이크페달의 작동이 발생하는지 여부를 판단한다. 이러한 판단 과정은 상기 회생제동 제어기(11)에 의해 수행될 수 있다.
통상 가속페달의 작동이 해제되면 회생제동을 실행시키는 것이 일반적이다. 그러나, 상기 제어유닛(10)은, 브레이크페달의 작동이 미감지되면 차량의 감속이 운전자의 제동의지와 상관없이 발생하는 것이므로, 운전자의 제동의지와 상관없이 차속이 감소하는 주행 상태에서(즉, 브레이크페달의 오프 및 가속페달의 오프 상태에서) 노면의 주행 위험도가 높다고 판단되면, 회생제동을 미실행시킴으로써 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있도록 한다. 다시 말해, 상기 제어유닛(10)은 운전자의 제동의지가 없다고 판단되면 가속페달의 작동이 해제되어도 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호를 발생하지 않는다.
상기 회생제동 제어기(11)는, 상기 노면의 주행 위험도를 판단하기 위해, 레인센서(3)의 신호와 비전센서(2)의 신호 및 외기온도센서(1)의 신호를 이용할 수 있다.
상기 회생제동 제어기(11)는, 비전센서(2)의 신호를 기초로 노면의 주행 위험도를 판단하는 경우, 비전센서(2)의 신호로부터 판별된 노면의 색상이 흰색 계열이라고 판단되면 상기 노면의 주행 위험도가 높다고 판단할 수 있고, 상기 노면의 색상이 검정색 계열(노면의 기본색상)이라고 판단되면 상기 노면의 주행 위험도가 낮다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 눈길이나 빙판의 경우 노면의 색상이 흰색 계열로 검출되므로, 상기 노면을 주행하는 차량의 거동이 불안정하다고 판단할 수 있다. 이때, 흰색과 검정색의 비율을 기초로 흰색 계열의 비율이 더 높으면 노면의 색상이 흰색 계열이라고 판단할 수 있다. 또한, 상기 비전센서(2) 대신 노면 위에 얼음이나 눈을 감지할 수 있는 레이더센서(미도시)가 사용되거나 또는 비전센서(2)와 레이더센서가 혼합 사용될 수도 있다.
상기 회생제동 제어기(11)는, 레인센서(3)의 신호를 기초로 노면의 주행 위험도를 판단하는 경우, 레인센서(3)의 신호로부터 산출된 레인 측정값이 설정된 레인 기준값 이상이면 상기 노면의 주행 위험도가 높다고 판단하고, 상기 레인 측정값이 상기 레인 기준값 미만이면 상기 노면의 주행 위험도가 낮다고 판단한다. 상기 레인 기준값은 노면을 비에 의해 젖은 노면과 젖지 않은 마른 노면으로 구분하기 위해 설정되는 빗물의 양 및/또는 빗물의 세기 값일 수 있다. 따라서, 상기 레인 측정값이 상기 레인 기준값 이상이면 노면이 젖은 상태라고 판단할 수 있고, 상기 레인 측정값이 상기 레인 기준값 미만이면 노면이 마른 상태라고 판단할 수 있다. 젖은 노면의 경우 통상 차륜에 대한 마찰계수가 낮아지기 때문에 차량의 거동이 불안정해지게 된다.
상기 회생제동 제어기(11)는, 비전센서(2)의 신호와 레인센서(3)의 신호 중 어느 하나의 신호라도 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단하는 근거가 되면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단하게 된다. 예를 들어, 비전센서(2)의 신호를 기준으로 노면의 색상이 검정색 계열이라고 판단되어도, 레인센서(3)의 신호에 의해 상기 노면이 젖은 노면이라고 판단되면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 회생제동 제어기(11)는, 외기온도센서(1)의 신호를 이용하여 노면의 주행 위험도를 더욱 정확하게 판단할 수 있다. 동절기에 외기온도가 낮아지면 노면에 쌓인 눈이 결빙되어 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도가 더욱 높아지게 된다. 예를 들어, 동절기와 같이 외기온도가 낮은 조건일 때 노면의 색상이 흰색 계열이면, 노면이 눈이 쌓인 상태이거나 또는 노면에 쌓인 눈이 결빙되어 빙판이 형성된 상태임을 더욱 정확하게 예측할 수 있다. 따라서, 차량의 외기온도가 설정된 기준온도 미만일 때, 노면의 색상이 흰색 계열이면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 상태임을 더욱 정확하게 판단할 수 있다. 이때, 상기 기준온도는 노면에 쌓인 눈이 결빙되는 온도 값으로 설정될 수 있다.
또한, 상기 회생제동 제어기(11)는, 비전센서(2)에 의해 노면의 색상이 흰색 계열이라고 판단되면, 차량의 시동 온(on) 이후 모니터링된 TCS의 작동 횟수 및 작동 시간을 기초로 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도를 재판단하여 검증할 수 있다. 구체적으로, 상기 회생제동 제어기(11)는, 차량의 시동 온(on) 이후, TCS 제어에 의해 TCS가 작동된 횟수가 설정된 기준횟수 이상이고 TCS 제어에 의해 상기 TCS가 작동된 시간(차량의 시동 온 이후 누적된 작동 시간임)이 설정된 기준시간 이상이면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 재판단할 수 있다. 이때, 상기 TCS의 작동 횟수 및 작동 시간은 TCS 제어기(12)를 통해 모니터링할 수 있다. 여기서, 상기 기준횟수는 휠 슬립의 발생율이 높은 것으로 판단되는 횟수 값으로 설정될 수 있으며, 차량의 시동 후 휠 슬립이 빈번하게 발생하는 경우 해당 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 상기 기준시간 또한 휠 슬립의 발생율이 높은 것으로 판단되는 시간 값으로 설정될 수 있다. 차량의 시동 후 휠 슬립이 발생한 누적 시간이 길어지면 해당 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, TCS의 작동 횟수가 3회 이상이고 TCS의 누적 작동 시간이 1.5초 이상이면 휠 슬립의 발생률이 높은 미끄러운 노면을 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 회생제동 제어기(11)는, 레인센서(3)에 의해 노면에 레인 기준값 이상의 비가 내리고 있다고 판단되면, 상기 노면에 물고임 여부를 판별하고 그에 따라 상기 노면의 주행 위험도를 재판단하여 검증할 수 있다. 구체적으로, 상기 회생제동 제어기(11)는, 좌측 전륜의 휠속도와 우측 전륜의 휠속도를 비교하고, 상기 좌측 전륜의 휠속도와 우측 전륜의 휠속도 간에 기준속도 이상의 차이가 존재하면, 상기 노면이 물고임 상태(물이 고여있는 상태)인 것으로 판단한다. 상기 회생제동 제어기(11)는, 차량이 물고임 상태의 노면을 주행하는 것으로 판단한 뒤, 설정된 기준시간(예를 들어, 3초)내에 가속페달의 작동이 해제되면 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도가 높은 것으로 재판단할 수 있다. 여기서, 상기 기준시간은 차량이 물고임 상태의 노면을 주행하는 중에 가속페달의 작동이 해제되는 것으로 판단할 수 있는 시간으로 설정된다. 차량이 물고임 상태의 노면과 같이 저마찰 노면을 주행하는 경우 좌우 차륜의 휠속도에 차이가 존재하게 된다.
상기 회생제동 제어기(11)는, 상기와 같은 조건들을 기준으로 노면의 주행 위험도가 높다고 판단할 때, 상기 노면을 주행하는 차량의 거동이 불안정해지고 결국 주행 안정성이 저하된다고 판단할 수 있다. 따라서, 상기 회생제동 제어기(11)는, 주행중 가속페달의 작동이 해제되면, 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호를 발생하기 전에, 운전자의 제동의지를 확인하기 위해 브레이크페달의 작동이 감지되는지 여부를 확인한다. 상기 회생제동 제어기(11)는, 브레이크페달의 작동신호가 감지되지 않으면, 즉 브레이크페달이 미작동되면, 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호를 발생하지 않는다. 그 이유는, 주행 위험도가 높은 노면에서 운전자의 제동의지 없이 회생제동을 실행하게 되면, 운전자의 조타에 따른 선회가 불가능하거나 또는 마찰력을 잃은 후륜이 미소 조타에 의해 쉽게 스핀되는 문제 등이 발생할 수 있기 때문이다(도 3 참조). 따라서, 회생제동 제어기(11)는 주행 위험도가 높은 노면에서 가속페달의 작동이 해제되더라도 브레이크페달이 미작동되면 회생제동을 실행시키지 않는다.
상기 제어유닛(10)은, 상기와 같이 회생제동이 미실행되면, 주행 위험도가 높은 노면에서 차량의 거동 안정성을 확보하기 위해, ESC 제어기(13)에 의해, ESC 제어를 실행하기 위한 조건(즉, ESC의 작동 조건)이 만족되는지 여부를 판단한다. 상기 제어유닛(10)은, ESC 제어기(13)에 의해, ESC 제어의 실행 조건이 만족된 것으로 판단되면 ESC의 작동을 제어하기 위한 신호를 발생하고, ESC의 작동 조건이 불만족된 것으로 판단되면 차량을 관성주행모드로 운행시킨다. 상기 관성주행모드 시, 차량은 가속페달의 작동이 해제된 상태로 관성에 의해 서행을 하게 된다. 상기 ESC의 작동 조건이 만족되지 않을 때, 차량을 관성주행모드로 운행하게 되면, 스티어링 휠의 조타 및 차량의 급쏠림 현상 등으로 인해 발생될 수 있는 문제를 최소화할 수 있다.
차량의 횡가속도 및 요레이트에 대해 설정된 기준값 이상의 측정값이 발생하는 경우, 상기 ESC의 작동 조건이 만족되는 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해, 실시간으로 검출된 차량의 횡가속도 측정값이 설정된 횡가속도 기준값 이상이고, 실시간으로 검출된 차량의 요레이트 측정값이 설정된 요레이트 기준값 이상이면, 상기 ESC의 작동 조건이 만족되는 것으로 판단될 수 있다.
한편, 상기 회생제동 제어기(11)는, 주행 위험도가 높다고 판단된 노면을 주행하는 중에, 가속페달의 작동이 해제되고 브레이크페달이 작동되는 것으로 판단되면, 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호를 발생한다. 상기 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호가 발생될 때, 액압제동을 실행시키기 위한 제어신호도 발생된다. 즉, 주행 위험도가 높은 노면을 주행하는 중에, 가속페달의 작동해제가 감지되고 브레이크페달의 작동이 감지되면, 상기 액압제동을 실행시키기 위한 제어신호와 상기 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호가 모두 발생된다. 상기 액압제동을 실행시키기 위한 제어신호는 브레이크 제어기(15)에 의해 발생될 수 있다. 그리고, 상기 액압제동과 회생제동이 동시 발생하는 경우, 상기 액압제동에 의해 일정 수준의 제동력이 발생된 다음, 상기 회생제동에 의해 제동력이 발생되며, 상기 액압제동과 회생제동에 의해 운전자의 제동의지에 따른 차량의 제동 감속도가 발생된다.
상기 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호는, 예를 들어 차량의 모터와 차륜 사이에 설치되어 있는 클러치의 작동을 제어하기 위한 신호일 수 있다. 상기 모터는 차량의 구동력을 발생하기 위한 구동모터이거나 또는 엔진을 기동시키기 위한 HSG(Hybrid Start Generater)일 수 있으며, 상기 모터에 의해서 발생되는 역기전력 생성량에 따라 회생제동에 의한 차량 감속도가 결정된다. 그리고, 상기 액압제동을 실행시키기 위한 제어신호는, 차량용 마스터실린더의 제동 액압량을 제어하기 위한 신호일 수 있다.
ESC 제어기(13)와 ABS 제어기(14)는, 상기 액압제동과 회생제동에 의해 운전자 의지에 따른 제동 감속도를 발생하는 중임을 인지하게 되면, ESC 제어를 실행하기 위한 조건(즉, ESC를 작동시키기 위한 제1조건) 및 ABS 제어를 실행하기 위한 조건(즉, ABS를 작동시키기 위한 제2조건)이 만족되는지 여부를 판단한다. ESC 제어기(13)와 ABS 제어기(14)는, 상기 제1조건과 제2조건 중 어느 하나라도 만족되면, 즉시 회생제동의 종료를 상기 회생제동 제어기(11)에 요청하고, 상기 제1조건과 제2조건 중 만족된 조건의 제어가 회생제동에 대해 우선적으로 실행된다.
한편, 상기 회생제동 제어기(11)는, 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단되면, 즉 노면의 주행 위험도가 낮다고 판단되면, 가속페달 및 브레이크페달의 작동 여부에 따라 회생제동을 제어하게 된다. 구체적으로, 상기 회생제동 제어기(11)는, 주행중인 노면의 주행 위험도가 낮다고 판단될 때, 가속페달의 작동이 해제되고 브레이크페달이 작동되면, 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호(이하, '회생제동 제어신호'라고 함)를 발생한다. 그리고, 상기 회생제동 제어신호가 발생될 때, 액압제동을 실행시키기 위한 제어신호(이하. '액압제동 제어신호'라고 함)도 발생된다. 이후, 앞서 설명한 바와 같이, ESC 제어기(13)와 ABS 제어기(14)에 의해, ESC 제어를 실행하기 위한 조건(제1조건) 및 ABS 제어를 실행하기 위한 조건(제2조건)이 만족되는지 여부를 판단하게 된다.
또한, 상기 회생제동 제어기(11)는, 주행중인 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단될 때, 또는 주행중인 노면의 주행 위험도가 낮다고 판단될 때, 가속페달의 작동이 해제되고 브레이크페달이 미작동되면, 회생제동 제어신호를 발생한다. 이때 액압제동 제어신호는 발생되지 않으며, 상기 회생제동 제어신호만 발생된다. 따라서, 액압제동과 회생제동 중 회생제동만 실행된다. 그리고, 상기 회생제동 제어신호에 의해 회생제동이 실행될 때, 코스트 리젠(coast regeneration) 단계별로 회생제동이 실행될 수 있다. 상기 회생제동 제어기(11)에 서로 다른 복수의 코스트 리젠 단계에 따른 회생제동량이 설정되어 있는 경우, 운전자에 의해 결정된 코스트 리젠 단계에 따른 회생제동량이 발생하도록 회생제동의 제어가 이루어질 수 있다.
상기 브레이크페달이 미작동된 경우에는 ABS 제어를 실행하는 것이 불가능하다. 따라서, 회생제동이 실행되는 중에, ESC 제어를 실행하기 위한 조건이 만족되는지 여부만 판단한다. 예를 들어, ESC 제어기(13)는 회생제동 제어기(11)로부터 회생제동이 실행되고 있음을 알리는 신호가 수신되면, 상기 ESC의 작동 조건이 만족되는지 여부를 판단하기 시작한다. 상기 ESC의 작동 조건이 만족되면, 상기 ESC 제어기(13)는 회생제동 제어기(11)에 회생제동의 종료를 즉시 요청하고 ESC 제어를 우선적으로 실행한다.
이와 같이 본 발명에서는, 차량의 주행 안정성이 확보된 조건에서는 회생제동의 실행을 최대화하고, 차량의 주행 안정성이 더 확보되어야 하는 조건에서는 회생제동의 실행을 미실시하거나 최적화함으로써, 주행 안정성을 우선적으로 확보하는 동시에 연비 향상을 도모할 수 있다.
여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 제어 과정을 일례로서 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가속페달이 작동되고 있는 상태로 주행하는 중에, 감지된 차량 외기온도를 설정된 기준온도와 비교한다(S10).
차량 외기온도가 상기 기준온도 미만이면, 비전센서(2)에 의해 감지된 노면의 색상이 흰색 계열인지 여부를 판별한다(S11). 노면이 눈길 또는 빙판인 경우, 노면의 색상이 흰색 계열로 판단되면, 해당 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단될 수 있다. 그리고, 차량 외기온도가 상기 기준온도 이상이면, 레인센서(3)에 의해 감지된 빗물 측정값을 설정된 빗물 기준값과 비교한다(S12). 노면이 미끄러울 정도로 빗물에 의해 젖은 상태인 경우, 상대적으로 젖지 않은 노면(즉, 마른 노면) 대비 주행 위험도가 높아진다. 따라서, 상기 빗물 측정값이 상기 빗물 기준값 이상이면, 해당 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단될 수 있다.
상기 S11 단계에서 노면의 색상이 흰색 계열이라고 판단되면, TCS 제어의 실행 여부를 판단한다(S13). 차량의 시동 온 이후, TCS 제어의 실행 여부(즉, TCS 작동 여부)가 실시간으로 모니터링되며, TCS의 작동 횟수 및 작동 시간이 누적 산출된다. 상기 TCS의 작동 횟수가 설정된 기준횟수 이상이고, 상기 TCS의 작동 시간이 설정된 기준시간 이상이면, 눈길이나 빙판과 같이 주행 위험도가 높은 저마찰 노면을 주행중인 것으로 판단할 수 있다. 즉, 상기 S13 단계에서는 상기 S11 단계에서 판단한 노면의 주행 위험도를 재판단하여 검증할 수 있다. TCS 제어의 특성상, 고마찰 노면에서 TCS 제어의 실행 확률은 매우 낮다.
상기 S12 단계에서 노면의 주행 위험도가 높다고 판단되면, 상기 노면의 물고임 여부를 판단한 이후 설정된 기준시간 이내에 가속페달의 작동이 해제되는지 여부를 판단한다(S14,S15). 노면이 물고임 상태라고 판단한 후 상기 기준시간 이내에, 다시 말해 노면이 물고임 상태라고 판단한 직후, 가속페달의 작동이 해제됨을 판단하면, 물고임 상태의 노면을 주행하는 중에 가속페달의 작동이 해제된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 S14 단계에서 노면의 물고임 상태 여부를 판단함에 의해, 상기 S12 단계에서 판단한 노면의 주행 위험도를 재판단하여 검증할 수 있다.
상기 S13 단계에서 노면의 주행 위험도를 판단한 다음에도, 가속페달의 작동 해제 여부를 판단한다(S15). 상기 S15 단계에서 가속페달의 작동이 해제된 것으로 판단되면, 브레이크페달의 작동 여부를 판단한다(S16).
상기 S16 단계에서 브레이크페달이 미작동된 것으로 판단되면, 노면의 주행 안정성을 확보하기 어려운 것으로 판단하고, 회생제동을 미실시한다(S17).
다음, ESC의 작동을 실행하기 위한 제어 조건이 만족되는지 여부를 판단하고(S18), 상기 ESC의 작동 조건이 만족되면, ESC를 제어하여 작동시킨다(S19). 그리고, 상기 ESC의 작동 조건이 불만족되면, 차량을 관성주행모드로 운행한다(S20).
또한, 상기 S16 단계에서 브레이크페달이 작동된 것으로 판단되면, 노면의 주행 위험도가 높기는 하나 운전자의 제동의지가 존재하므로, 액압제동과 회생제동이 함께 실행되는 회생제동 협조제어를 실행한다(S21).
상기 회생제동 협조제어가 실행되는 중에, ABS 및 ESC의 작동 조건이 만족되는지 여부를 판단한다(S22). 상기 S22 단계에서 ABS 작동 조건 및 ESC 작동 조건 중 어느 하나라도 조건이 만족되면, 상기 회생제동 협조제어를 즉시 종료하고 작동 조건이 만족되는 ABS 및/또는 ESC를 우선적으로 실행시킨다(S23).
한편, 상기 S11, S12, S13, S14 단계에서 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단되면, 가속페달의 작동해제 여부 및 브레이크페달의 작동 여부를 판단한(S24,S25) 결과에 따라 회생제동을 제어할 수 있다. 상기 S24 단계에서 가속페달의 작동이 해제된 것으로 판단되고, 상기 S25 단계에서 브레이크페달이 작동된 것으로 판단되면, 상기 S21, S22, S23 단계에 따라 회생제동을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 S24 단계에서 가속페달의 작동이 해제된 것으로 판단되고, 상기 S25 단계에서 브레이크페달이 미작동된 것으로 판단되면, 운전자가 설정한 코스트 리젠 단계에 따라 회생제동을 실행시킨다(S26). 이때, 액압제동 없이 회생제동만 실행되며, 운전자의 제동의지가 없기 때문에 ABS의 경우 실행 조건을 판별하지 않는다.
상기 S26 단계에 따라 회생제동을 실행하는 중에는, ESC의 작동 조건이 만족되는지 여부를 판별한다(S27). 상기 ESC의 작동 조건이 만족되면, 회생제동을 즉시 종료하고 ESC 제어를 우선적으로 실시한다(S28).
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 외기온도센서
2 : 비전센서
3 : 레인센서
4 : 휠스피드센서
5 : 가속페달센서
6 : 브레이크페달센서
10 : 제어유닛
11 : 회생제동 제어기
12 : TCS 제어기
13 : ESC 제어기
14 : ABS 제어기
15 : 브레이크 제어기

Claims (16)

  1. 주행중 노면의 상태를 기초로 상기 노면의 주행 위험도를 판단하는 제1단계;
    주행중 가속페달의 작동해제가 발생하는지 여부를 판단하는 제2단계;
    주행중 브레이크페달의 작동이 발생하는지 여부를 판단하는 제3단계;
    상기 가속페달의 작동해제가 발생할 때, 상기 노면의 주행 위험도가 높다고 판단되고 상기 브레이크페달의 작동이 미발생되면, 회생제동을 실행시키기 위한 제어신호를 발생하지 않음으로써 회생제동을 미실행시키는 제4단계;를 포함하며,
    상기 제1단계는:
    빗물을 감지하는 차량의 레인센서의 측정값을 기초로 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도를 판단하는 레인감지단계;
    상기 레인감지단계 이후, 좌측 전륜의 휠속도와 우측 전륜의 휠속도 간에 차이가 존재하면, 상기 노면이 물고임 상태라고 판단하는 단계;
    상기 노면이 물고임 상태라고 판단한 다음, 차량이 상기 물고임 상태의 노면을 주행하는 중인 것으로 판단되는 기준시간내에 가속페달의 작동해제가 감지되면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 재판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계는, 노면의 색상을 감지하는 차량의 비전센서의 측정값을 기초로 상기 노면을 주행하는 차량의 주행 위험도를 판단하는 컬러감지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 컬러감지단계는, 비전센서의 측정값을 기준으로 노면의 색상이 흰색 계열이라고 판단되면 상기 노면의 주행 위험도가 높다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 컬러감지단계는, 비전센서의 측정값을 기준으로 노면의 색상이 검정색 계열이라고 판단되면 상기 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 레인감지단계는, 레인센서의 측정값이 노면이 젖은 상태라고 판단되는 기준값 이상이면 노면의 주행 위험도가 높다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 레인감지단계는, 레인센서의 측정값이 상기 기준값 미만이면 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1단계는, 레인감지단계와 컬러감지단계 중 적어도 어느 하나의 단계에서 노면의 주행 위험도가 높다고 판단되면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1단계는,
    상기 컬러감지단계의 다음에, 차량의 시동 후 발생한 휠 슬립 방지용 TCS(Traction Control System)의 작동 횟수 및 TCS의 작동 시간을 파악하는 단계;
    상기 TCS 작동 횟수가 휠 슬립의 발생율이 높은 것으로 판단되는 기준횟수 이상이고 상기 TCS 작동 시간이 휠 슬립의 발생율이 높은 것으로 판단되는 기준시 간 이상이면, 상기 노면의 주행 위험도가 높은 것으로 재판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1단계는,
    차량의 외기온도가 노면에 결빙이 발생하는 온도로서 설정된 기준온도 미만이면, 상기 컬러감지단계에 의해 노면의 주행 위험도를 판단하도록 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1단계는, 차량의 외기온도가 상기 기준온도 이상이면 상기 레인감지단계에 의해 노면의 주행 위험도를 판단하도록 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계에서 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단될 때, 상기 가속페달의 작동이 해제되고 상기 브레이크페달이 미작동되면, 회생제동과 액압제동 중 회생제동만 실행시켜 차량 제동력을 발생시키는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계에서 노면의 주행 위험도가 높지 않다고 판단될 때, 상기 가속페달의 작동이 해제되고 상기 브레이크페달이 작동되면, 회생제동과 액압제동을 실행시켜서 차량 제동력을 발생시키는 제6단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1단계에서 노면의 주행 위험도가 높다고 판단될 때, 상기 가속페달의 작동이 해제되고 상기 브레이크페달이 작동되면, 회생제동과 액압제동을 실행시켜서 차량 제동력을 발생시키는 제7단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제4단계 이후, 차량의 주행방향을 조정하기 위한 ESC(Electronic Stability Control)의 작동 조건이 만족되는지 여부를 판단하는 제8단계;
    상기 ESC의 작동 조건이 만족되면 상기 ESC의 작동 제어를 실행하는 제9단계;
    상기 ESC의 작동 조건이 만족되지 않으면, 상기 가속페달의 작동이 해제된 상태로 주행하는 관성주행모드로 차량이 운행되는 제10단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 회생제동 제어 방법.
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