KR20140083398A

KR20140083398A - 회생제동협조 제어방법

Info

Publication number: KR20140083398A
Application number: KR1020120153093A
Authority: KR
Inventors: 성진호
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2014-07-04
Also published as: CN103895631A; CN103895631B; KR102048583B1

Abstract

회생제동협조 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회생제동협조 제어방법은 운전자의 페달 입력 속도와, 페달 앵글 센서 신호로부터 상기 운전자가 입력한 페달 스트로크 값을 연산하는 1단계; 상기 페달 입력 속도 및 페달 스트로크 값으로부터 가상 페달 스트로크 값을 결정하는 2단계; 및 상기 가상 페달 스트로크 값을 근거로 운전자 요구 감속도값을 결정하는 3단계를 포함한다.

Description

회생제동협조 제어방법{METHOD OF REGENERATIVE BRAKE COOPERATION CONTROL}

본 발명은 회생제동협조 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스마트 부스터와 같은 회생제동협조제어 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.

회생브레이크협조 시스템(회생제동협조 시스템)은 자동차가 주행 시에 가지고 있는 운동에너지를 감속시에 다른 형태의 에너지형태로 일시 축적하였다가 발진, 가속시, 등판시에 재이용하는 시스템 일반을 의미한다.

이와 같은 회생브레이크는 엑셀페달이나 브레이크페달로 제어되는 것이 일반적이다. 이 중, 브레이크페달을 회생브레이크로 사용하는 경우에는 최대 1G 정도의 감속도가 필요하다. 그러나 회생브레이크에서는 모터, 인버터 또는 이차전지 등의 능력에 한계가 있기 때문에 강력한 제동력을 발생시키기 위하여 유압브레이크를 함께 보조적으로 사용한다.

구체적으로는, 운전자가 브레이크를 밟음으로써 발생하는 유압을 검출하여 상기 유압에 상당하는 제동력이 발생되도록 모터에 마이너스(음)의 토크를 발생시키도록 인버터를 제어한다. 이 때, 발생하는 전력을 이차전지나 커패시터에 축전하고, 모터에서 발생시킬 수 있는 제동력 범위 내에서는 우선적으로 회생 브레이크를 작동시키고, 유압브레이크력은 회생브레이크 협조밸브로 제어한다. 이렇게 함으로써 마찰에 의한 에너지 손실을 적극적으로 억제하여 에너지의 회생수율을 향상시킨다. 그리고 회생브레이크의 한계를 초과하는 제동력 요구가 있을 경우에 한하여 유압브레이크를 작동시키게 된다.

상술한 것과 같은 회생제동협조 시스템에서 회생제동협조 제어방법은 운전자가 페달을 입력할 때에 페달 앵글 센서 신호로부터 운전자가 입력한 페달 스트로크 값을 연산하고, 상기 페달 스트로크 값에 대한 감속도 설정 맵으로부터 운전자 요구 감속도를 결정하는 방식이 종래에 이용되어 왔다.

그런데, 이 경우에는 페달스트로크로부터 운전자 요구 감속도를 바로 결정하게 되므로, 급제동 상황에서는 HBA(Hydraulic Brake Assist)와 같은 부가적인 기능 구현이 어렵다는 문제가 있었다.

근래에 상기 HBA는 법규적으로 요구되고 있는 사항이므로, 급제동 상황에서도 HBA의 기능을 구현할 수 있는 회생제동협조 제어방법이 요구되고 있는 바이다.

본 발명의 실시예들에서는 급제동(패닉 브레이킹)과 같은 상황에서 빠른 유압 응답성을 지녀 제동거리를 단축시킬 수 있는 회생제동협조 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 운전자의 페달 입력 속도를 측정하고, 페달 앵글 센서 신호로부터 상기 운전자가 입력한 페달 스트로크 값을 연산하는 1단계; 상기 페달 입력 속도 및 페달 스트로크 값으로부터 가상 페달 스트로크 값을 결정하는 2단계; 및 상기 가상 페달 스트로크 값을 근거로 운전자 요구 감속도값을 결정하는 3단계를 포함하는 회생제동협조 제어방법이 제공될 수 있다.

이 때, 상기 3단계는 상기 가상 페달 스트로크 값에 대한 감속도 설정 맵으로부터 운전자 요구 감속도값을 결정할 수 있다.

또한, 상기 3단계 이후에, 상기 운전자 요구 감속도값에 따른 요구제동토크를 하기 [식 1]로부터 연산하는 4단계를 더 포함할 수 있다.

[식 1]

요구제동토크=(타이어동반경)*(중량(g))*(운전자요구감속도)

또한, 상기 요구제동토크 및 회생제동성능곡선으로부터 하기 [식 2]의 회생제동 토크 제한값을 연산하여 차량내에 탑재된 하이브리드 ECU(electric contol unit)으로 전송하는 5단계를 더 포함할 수 있다.

[식 2]

회생제동토크 제한값=Min(요구제동토크, 최대가능회생제동토크)

또한, 상기 하이브리드 ECU로부터 실제 회생제동토크 정보를 수신하고 하기 [식 3]의 마찰제동토크를 연산하는 6단계를 더 포함할 수 있다.

[식 3]

마찰제동토크=(요구제동토크)-(실제 회생제동토크)

또한, 상기 연산된 마찰제동토크에 해당하는 하기 [식 4]의 목표유압을 연산하는 7단계를 더 포함할 수 있다.

[식 4]

목표유압=(마찰제동토크)/(1bar당 제동토크)

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른 회생제동협조 제어방법을 통해 회생제동협조 시스템을 제어하는 하이브리드 차량이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 종래의 페달스트로크 값에 의해 운전자 요구 제동 토크를 결정하는 방법과는 달리, 운전자의 페달 입력 속도에 따른 가상의 페달스트로크를 만들어 요구 제동 토크를 결정함으로써 급제동(패닉 브레이킹)과 같은 상황에서 빠른 유압 응답성을 지닐 수 있으며, 이로 인하여 제동거리를 단축시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회생제동협조 제어방법의 순서도이다.
도 2는 페달 입력 속도 및 페달 스트로크 값으로부터 가상 페달 스트로크값을 결정하는 일 실시예의 그래프를 도시한다.
도 3은 도 2의 가상 페달 스트로크값으로부터 운전자 요구 감속도값을 결정하는 일 실시예의 그래프를 도시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다. 본 발명은 회생제동협조 제어방법에 관한 것으로, 본 발명에서 적용되는 회생제동협조 시스템은 공지된 것과 동일 또는 유사하므로 본 명세서에서는 회생제동협조 시스템 구성에 대한 내용은 생략하도록 하고, 회생제동협조 제어방법을 중심으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회생제동협조 제어방법의 순서도이다.

이하, 도 1을 참조하여 회생제동협조 제어방법의 각 단계에 대하여 설명하도록 한다.

(1) 1단계(S110)

1단계는 운전자의 페달 입력 속도를 측정하고, 페달 앵글 센서 신호로부터 상기 운전자가 입력한 페달 스트로크 값을 연산하는 단계이다.

운전자의 페달 입력 속도는 브레이크 페달에 부착된 센서(미도시)를 통하여 측정 가능하다. 예를 들어 브레이크 페달에 센서를 부착하고 운전자가 상기 브레이크 페달을 밟을 때의 시간을 체크하고, 시간 경과에 따른 브레이크 페달의 기울기를 측정함으로써 운전자의 페달 입력 속도를 측정 가능하다.

페달 스트로크 값은 브레이크 페달에 부착된 페달 앵글 센서 신호에 근거하여 산출 가능하며, 이는 종래 회생제동협조 제어방법에서와 동일한 방법으로 산출되는 것이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

(2) 2단계(S120)

2단계는 상기 페달 입력 속도 및 페달 스트로크 값으로부터 가상 페달 스트로크 값을 결정하는 단계이다. 여기에서 가상 페달 스트로크 값은 실제 페달 스트로크 값에 운전자의 페달 입력 속도에 근거하여 보정을 행한 페달 스트로크를 의미한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회생제동협조 제어방법은 실제 페달 스트로크 값으로부터 운전자 요구 감속도를 결정하는 것이 아니라, 실제 페달 스트로크를 운전자의 페달 입력 속도 데이터에 근거하여 보정하여 가상 페달 스트로크 값을 결정하고, 상기 가상 페달 스트로크 값으로부터 운전자 요구 감속도를 결정하는 것을 특징으로 한다.

관련하여, 도 2는 페달 입력 속도 및 페달 스트로크 값으로부터 가상 페달 스트로크값을 결정하는 일 실시예의 그래프를 도시하고 있다. 도 2를 참조하면, X축은 실제 페달 스트로크(mm)를 나타내고, Y축의 우측은 페달 입력 속도(mm/sec)를 나타낸다. 또한, Y축의 좌측은 상기 두 가지의 값으로부터 산출되는 가상 페달 스트로크를 나타낸다.

일 예시로, 운전자의 브레이크 페달 입력 속도가 클수록 상기 운전자의 급제동 의지가 있다고 판단할 수 있다. 따라서, 이 경우에는 실제 페달 스트로크보다 큰 가상의 페달 스트로크를 출력하게 된다. 도 2의 그래프에서는 페달 입력속도가 클수록 가상 페달 스트로크가 커짐을 확인할 수 있다. 이 때, 페달 입력 속도에 따른 가상 페달 스트로크의 산출치는 기 설정된 수식에 따라 연산될 수 있다.

(3) 3단계(S130)

3단계는 상기 가상 페달 스트로크 값을 근거로 운전자 요구 감속도값을 결정하는 단계이다. 이 때, 상기 운전자 요구 감속도값은 상기 가상 페달 스트로크 값에 대한 감속도 설정 맵으로부터 결정할 수 있다.

관련하여 도 3은 도 2의 가상 페달 스트로크 값으로부터 운전자 요구 감속도값을 결정하는 일 실시예의 그래프를 도시하고 있다. 도 3을 참조하면, X축은 가상 페달 스트로크 값(mm)을 나타내고, Y축의 좌측은 가상페달 스트로크 값(mm)에 따른 운전자 요구 감속도값(g)을 나타낸다. 이 때, 운전자 요구 감속도값의 산출치는 기 설정된 수식에 따라 연산될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 회생제동협조 제어방법은 운전자 요구 감속도값을 결정할 때에 상기와 같이 운전자의 페달 입력 속도에 근거한다는 것이다. 따라서, 운전자의 급제동 의지를 추정하여 운전자 요구 감속도값에 반영할 수 있으며, 결과적으로는 더 큰 제어목표 유압을 연산할 수 있다. 이와 같이 더 큰 제어목표 유압을 연산할 때에는 보다 빠른 유압 응답을 달성할 수 있어 제동거리 단축 효과를 가질 수 있다.

(4) 4단계(S140)

4단계는 상기 운전자 요구 감속도값에 따른 요구제동토크를 연산하는 단계이다. 이 때, 상기 요구제동토크는 하기 [식 1]에 의해 연산될 수 있다.

[식 1]

요구제동토크=(타이어동반경)*(중량(g))*(운전자요구감속도)

여기에서 타이어동반경은 타이어의 반경을 의미하며, 중량은 타이어의 중량을 의미한다. 운전자요구감속도는 상기 3단계에서 산출된 운전자 요구 감속도값을 의미한다.

(5) 5단계(S150)

5단계는 상기 요구제동토크 및 회생제동성능곡선으로부터 회생제동 토크 제한값을 연산하는 단계이다. 그리고, 상기에서 연산된 회생제동 토크 제한값은 차량내에 탑재된 하이브리드 ECU(electric control unit)에 전송된다.

이 때, 상기 회생제동 토크 제한값은 하기 [식 2]에 의해 연산될 수 있다.

[식 2]

즉, 회생제동토크 제한값은 상기 요구제동토크와 최대가능회생제동토크값 중에서 더 작은 값을 출력한 결과이다. 여기에서 최대가능회생제동토크값은 회생제동성능곡선으로부터 얻을 수 있으며, 이는 차량에 적용되는 회생제동협조 시스템마다 가지는 고유값에 해당할 수 있다.

산출된 회생제동토크 제한값은 상술한 것과 같이 상기 하이브리드 ECU로 전송될 수 있으며, 상기 전송은 유선 또는 무선으로 이루어질 수 있다.

(6) 6단계(S160)

6단계는 상기 하이브리드 ECU로부터 실제 회생제동토크 정보를 수신하고 이를 반영하여 마찰제동토크를 연산하는 단계이다. 상기 하이브리드 ECU는 상기 5단계에서 수신한 회생제동토크 제한값을 반영하여 실제 회생제동토크 정보를 송하게 된다.

상기 하이브리드 ECU로부터 실제 회생제동토크 정보를 수신받게 되면, 하기 [식 3]에 의해 마찰제동토크를 연산할 수 있다.

[식 3]

마찰제동토크=(요구제동토크)-(실제 회생제동토크)

즉, 마찰제동토크는 상기 3단계에서 산출한 요구제동토크에서 실제 회생제동토크를 뺀 값에 해당한다.

(7) 7단계(S170)

7단계는 마찰제동토크에 해당하는 목표유압을 연산하는 단계이다. 상기 6단계에서 마찰제동토크가 연산되면 상기 마찰제동토크에 따라 차량을 제동시키기 위하여 목표유압을 연산한다. 이 때, 상기 목표유압은 하기 [식 4]에 의해 연산될 수 있다.

[식 4]

목표유압=(마찰제동토크)/(1bar당 제동토크)

즉, 목표유압은 상기 6단계에서 연산된 마찰제동토크를 1bar당 제동토크로 나눈 값에 해당한다. 여기에서 1bar당 제동토크는 차량에 적용되는 회생제동협조 시스템마다 가지는 고유값에 해당할 수 있다.

상기와 같이, 목표유압이 연산되면, 상기 목표유압을 추종하도록 액츄에이터(모터) 제어를 실시함으로써 제동을 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 종래의 페달스트로크 값에 의해 운전자 요구 제동 토크를 결정하는 방법과는 달리, 운전자의 페달 입력 속도에 따른 가상의 페달스트로크를 만들어 요구 제동 토크를 결정함으로써 급제동(패닉 브레이킹)과 같은 상황에서 빠른 유압 응답성을 지닐 수 있으며, 이로 인하여 제동거리를 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 회생제동협조 제어방법을 통해 회생제동협조 시스템을 제어하는 하이브리드 차량을 추가적으로 제공할 수 있다. 상기 하이브리드 차량은 급제동 상황에서도 빠른 유압 응답을 가지므로 제동거리를 단축시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims

운전자의 페달 입력 속도를 측정하고, 페달 앵글 센서 신호로부터 상기 운전자가 입력한 페달 스트로크 값을 연산하는 1단계;
상기 페달 입력 속도 및 페달 스트로크 값으로부터 가상 페달 스트로크 값을 결정하는 2단계; 및
상기 가상 페달 스트로크 값을 근거로 운전자 요구 감속도값을 결정하는 3단계를 포함하는 회생제동협조 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 3단계는 상기 가상 페달 스트로크 값에 대한 감속도 설정 맵으로부터 운전자 요구 감속도값을 결정하는 회생제동협조 제어방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 3단계 이후에,
상기 운전자 요구 감속도값에 따른 요구제동토크를 하기 [식 1]로부터 연산하는 4단계를 더 포함하는 회생제동협조 제어방법.
[식 1]
요구제동토크=(타이어동반경)*(중량(g))*(운전자요구감속도)
청구항 3에 있어서,
상기 요구제동토크 및 회생제동성능곡선으로부터 하기 [식 2]의 회생제동 토크 제한값을 연산하여 차량내에 탑재된 하이브리드 ECU(electric contol unit)으로 전송하는 5단계를 더 포함하는 회생제동협조 제어방법.
[식 2]
회생제동토크 제한값=Min(요구제동토크, 최대가능회생제동토크)
청구항 4에 있어서,
상기 하이브리드 ECU로부터 실제 회생제동토크 정보를 수신하고 하기 [식 3]의 마찰제동토크를 연산하는 6단계를 더 포함하는 회생제동협조 제어방법.
[식 3]
마찰제동토크=(요구제동토크)-(실제 회생제동토크)
청구항 5에 있어서,
상기 연산된 마찰제동토크에 해당하는 하기 [식 4]의 목표유압을 연산하는 7단계를 더 포함하는 회생제동협조 제어방법.
[식 4]
목표유압=(마찰제동토크)/(1bar당 제동토크)
청구항 1 내지 청구항 6중 어느 한 항에 따른 회생제동협조 제어방법을 통해 회생제동협조 시스템을 제어하는 하이브리드 차량.