KR20190069431A - 회생 및 마찰 제동 혼합을 위한 측방향 동적 제어 - Google Patents

회생 및 마찰 제동 혼합을 위한 측방향 동적 제어 Download PDF

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Abstract

차량 제동 시스템을 제어하기 위한 방법들 및 시스템들이 기술된다. 제동력은 하나의 차축의 휠들에 마찰 제동을 적용하고 다른 차축의 휠들에 혼합된 제동력(회생 제동력 및 마찰 제동력을 포함하는)을 적용함으로써 차량에 적용된다. 차량 및 타이어 모델링 기술들을 사용하여, 전체 제동력이 마찰 제동만을 사용하여 적용되는 경우 발생하는 것이 추정되는 사이드-슬립 각도들의 세트가 계산된다. 보상 요 모멘트는 이후 차량에 적용되어 차량이 마찰 제동만을 사용할 때 발생하는 동일한 차량 동력학들을 나타내는 동안 차량이 회생 제동을 이용하게 한다.

Description

회생 및 마찰 제동 혼합을 위한 측방향 동적 제어
관련 출원들
본 출원은 발명의 명칭이 "하나의 주행 차축에서 회생 제동 혼합 동안 측방향 동력학들을 위한 마찰 제동 전략"인 2016년 10월 19일에 출원된 미국 가출원 제 62/410,036 호의 이익을 주장하고, 그의 전체 내용들은 참조로서 여기에 통합된다.
본 발명은 차량 제동 시스템들을 제어하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량이 턴(즉, "코너링")을 통해 주행하는 동안 차량에 대해 회생 제동을 제공하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
본 발명은 차량의 제동 시스템들을 제어하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 차량이 턴(즉, "코너링")을 통해 주행하는 동안 차량에 대해 회생 제동을 제공하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 차량 제동 시스템들을 제어하기 위한 방법들 및 시스템들을 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 본 발명은 차량 제동 시스템을 제어하는 방법을 제공한다. 차량의 제 1 차축의 휠들에 회생 제동력을 적용하고 차량의 제 2 차축의 휠들에 마찰 제동력을 적용함으로써 제동력이 차량에 적용된다. 전자 프로세서는 제 1 차축의 휠들에 대한 제 1 차축 사이드-슬립 각도 및 제 2 차축의 휠들에 대한 제 2 차축 사이드-슬립 각도를 포함하는 차량에 대한 실제 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정한다. 전자 프로세서는 또한 차량에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하기 위해 차량 모델링 기술들을 사용한다. 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트는 제 1 차축의 휠들에 대한 추정된 제 1 차축 사이드-슬립 각도 및 제 2 차축의 휠들에 대한 추정된 제 2 차축 사이드-슬립 각도를 포함한다. 추정된 사이드-슬립 각도들 중 두번째는 제동력이 마찰 제동만을 사용하여 차량에 적용되는 경우(그리고 어떤 회생 제동력도 사용하지 않는 경우) 동일한 주행 조건들하에서 발생할 것으로 추정되는 차량에 대한 사이드-슬립 각도들을 나타낸다. 차량에 대한 보상 요 모멘트(compensatory yaw moment)는 이후 실제 사이드-슬립 각도들의 세트와 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트 사이의 차이에 기초하여 결정된다. 보상 요 모멘트는 이후 차량에 적용되어 실제 사이드-슬립 각도들의 세트가 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트에 근접하게 한다. 일부 실시예들에서, 보상 요 모멘트는 비대칭 마찰 제동력을 적용함으로써 차량에 적용된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전자 제어기를 포함하는 차량 제동 시스템을 제공한다. 일부 구현들에서, 전자 제어기는 전자 프로세서 및 전자 제어기의 기능을 제공하기 위해 전자 프로세서에 의해 실행되는 명령들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 메모리를 포함한다. 전자 제어기는 제 1 차축의 휠들에 회생 제동력을 적용하고 차량의 제 2 차축의 휠들에 마찰 제동력을 적용함으로써 차량에 제동력을 적용하도록 구성된다. 그 후, 전자 제어기는 차량에 대한 실제 사이드-슬립 각도들의 세트 및 차량에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정한다. 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트는 차량 및 타이어 모델링 기술들에 기초하여 결정되고, 제동력이 마찰 제동만을 사용하여 차량에 가해지는 경우 동일한 주행 조건들하에서 발생할 것으로 추정되는 차량에 대한 사이드-슬립 각도들을 나타낸다. 전자 제어기는 이후 실제 사이드-슬립 각도들의 세트와 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트 사이의 차이에 기초하여 차량에 대한 보상 요 모멘트를 결정하고 차량에 보상 요 모멘트를 적용하여 실제 사이드-슬립 각도들의 세트가 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트에 근접하게 한다.
일부 양태들에서, 차량 제동 시스템은 회생 제동을 갖는 차량이 "마찰 단독"제동 차량과 동일한 터닝 특성들을 갖도록 하는 방식으로 구성된다.
일부 양태들에서, 제어 시스템은 회생 제동을 갖는 차량이 "마찰 단독" 제동 차량과 동일한 터닝 특성들을 갖도록 하는 방식으로 차량 제동을 제어하도록 구성된 소프트웨어를 채용한다.
일부 양태들에서, 제어 시스템은 피드 포워드 제어에 기초한 모델을 사용하여 회생 제동 동안 비대칭 제동을 갖는 요 제어를 수행하기 위해 소프트웨어를 채용한다. 이는 모델 기반 피드 포워드 제어 대신 피드백 제어를 채용하는 일부 종래 제어 시스템들과 비교될 수 있다.
일부 양태들에서, 시스템 및 방법은 회생 제동을 갖는 차량과 마찰 제동만을 갖는 차량 사이의 휠 사이드 슬립 각도 및/또는 측력의 차이를 계산하고, 이후 비대칭 제동으로 그 차이를 보상하는 것을 포함한다. 일부 실시예들에서, 타깃 애플리케이션은 전방 또는 후방 차축에 단지 하나의 전기 모터를 갖는다.
본 발명의 다른 양태들은 상세한 설명 및 첨부 도면들을 고려함으로써 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 마찰 제동 시스템 및 회생 제동 시스템을 포함하는 차량 제어 시스템의 블록도.
도 2a는 도 1의 시스템을 사용하여 터닝하는 동안 혼합된 마찰 제동 및 회생 제동을 사용하는 차량의 오버헤드 개략도.
도 2b는 도 1의 시스템을 사용하여 터닝하는 동안 마찰 제동만을 사용하는 차량의 오버헤드 개략도.
도 2c는 도 1의 시스템을 사용하여 터닝하는 동안 혼합된 마찰 제동 및 측면 보상을 갖는 회생 제동을 사용하는 차량의 오버헤드 개략도.
도 3은 일 실시예에 따라 혼합된 마찰 제동 및 회생 제동 동안 측방향 보상을 제공하기 위해 도 1의 시스템을 제어하는 방법의 플로차트.
도 4는 일 실시예에 따라 보상 차량 요 모멘트를 적용하기 위해 비대칭 마찰 제동을 사용하여 도 3의 방법의 측방향 보상 제어를 구현하는 방법의 기능 블록도.
도 5는 일 실시예에 따라 차량의 횡가속도에 기초한 혼합된 제동 동안 회생 제동을 한정하기 위한 방법의 플로차트.
도 6은 일 실시예에 따라 터닝 동안 제동력을 적용하면서 내측 휠에 제동력 조정들을 먼저 적용하는 방법의 플로차트.
본 발명의 임의의 실시예들이 상세히 설명되기 전에, 본 발명은 이하의 설명에서 설명되거나 다음의 도면들에 예시된 구성요소들의 구성 및 배열의 세부 사항에 대한 그의 적용에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예들이 가능하고 다양한 방식들로 실시되거나 실행된다.
도 1은 마찰 제동, 회생 제동, 또는 마찰 및 회생 제동의 혼합된 조합을 사용하여 제동력을 적용하도록 구성된 차량 시스템의 예를 도시한다. 차량/시스템 제어기(101)는 전자 프로세서(103) 및 비일시적 컴퓨터 판독 가능 메모리(105)를 포함한다. 메모리(105)는 전자 프로세서(103)에 의해 액세스되고 실행되는 명령들을 저장하여 제어기(101)가 예를 들면, 이하에 예들에서 설명된 기능들을 포함하는 기능을 제공하게 한다.
제어기(101)는 전방-좌측 마찰 브레이크(107), 전방-우측 마찰 브레이크(109), 후방-좌측 마찰 브레이크(111), 및 후방-우측 마찰 브레이크(113)를 포함하는 마찰 제동 시스템에 통신 가능하게 결합된다. 일부 구현들에서, 마찰 제동 시스템은 마찰 브레이크들(107, 109, 111, 113)의 각각의 것에 의해 차량의 각각의 휠에 가해지는 제동력을 조정하도록 구성되는 유압 제어 시스템(도시되지 않음)을 포함한다. 유압 제어 시스템은, 예를 들면, 제어기(101)의 일부로서, 각각의 개별 마찰 브레이크(107, 109, 111, 113)의 일부로서, 또는 차량 시스템의 개별 구성요소로서 다양한 구현들에서 제공될 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 시스템은 비대칭 제동을 적용하도록 구성되어, 특정 조건들하에서 차량의 각각의 개별 휠에 대해 개별적인 제동력이 결정되고 적용될 수 있다. 따라서, 비대칭 제동하에서, 후방-우측 마찰 브레이크(113)에 의해 후방-우측 휠에 적용된 제동력은 후방-좌측 마찰 브레이크(111)에 의해 후방-좌측 휠에 적용된 제동력과 반드시 동일하지는 않다. 유사하게, 전방-우측 마찰 브레이크(109)에 의해 전방-우측 휠에 적용된 제동력은 전방-좌측 마찰 브레이크(107)에 의해 전방-좌측 휠에 적용된 제동력과 반드시 동일하지는 않다.
제어기(101)는 또한 전방 차축 회생 브레이크(115) 및 후방 차축 회생 브레이크(117)를 포함하는 회생 제동 시스템에 통신 가능하게 결합된다. 회생 제동 시스템은 이후 배터리에 저장되고 및/또는 차량의 전동식 시스템들 및 구성요소들에 제공되는 전력을 발생시키면서 제동력을 인가하도록 구성된다. 도 1의 예가 전방 차축 회생 브레이크(115) 및 후방 차축 회생 브레이크(117) 둘 모두를 도시하지만, 일부 구현들에서, 시스템은 전방 차축 회생 브레이크(115)만 또는 후방 차축 재생 브레이크(117)만 포함할 수 있고 둘 모두 포함하지 않을 수 있다.
제어기(101)는 또한 원하는 스티어링을 나타내는 신호를 수신하기 위해 스티어링 휠 센서(119) 및 원하는 제동력을 나타내는 신호를 수신하기 위해 브레이크 페달 센서(121)에 통신 가능하게 결합된다. 그러나, 다른 구현들에서, 원하는 차량 스티어링을 나타내는 신호는, 예를 들면, 다른 차량 시스템(예를 들면, 자동 주행/스티어링 시스템), "스티어링 휠"과 다른 스티어링 제어(예를 들면, "조이스틱" 제어), 또는 부분적으로 사용자 제어 입력에 기초하여 타깃 차량 스티어링을 계산하는 조정 스티어링 보상 시스템을 포함하는 다른 소스들로부터 비롯될 수 있다. 유사하게, 다른 구현들에서, 원하는 제동력을 나타내는 신호는, 예를 들면, 다른 차량 시스템(예를 들면, 자동 주행 또는 적응형 정속 주행 시스템)을 포함하는 다른 소스들로부터 비롯될 수 있다. 또 다른 구현들에서, 타깃 스티어링 및 타깃 제동력은 하나 이상의 차량 센서들 또는 사용자 입력 제어들로부터의 입력들에 기초하여 제어기(101)에 의해 계산될 수 있다.
제어기(101)는 또한 요 레이트 센서(yaw rate sensor; 123), 전방 사이드-슬립 각도 센서(125), 및 후방 사이드-슬립 각도 센서(127)에 통신 가능하게 결합된다. 요 레이트 센서(123)는 차량의 요 레이트(예를 들면, 차량의 요가 변화하는 레이트)를 나타내는 신호를 제공하도록 구성된다. 사이드-슬립 각도 센서들(125, 127)은 차량이 전방 차축상에 및 후방 차축상에 "미끄러지는" 각도를 결정하도록 구성된다. 도 1의 예는 요 레이트 센서(123) 및 사이드-슬립 각도 센서들(125, 127)을 개별적인 "센서" 구성 요소들로서 도시하지만, 일부 구현들에서, 시스템은 차량 요 및 하나 이상의 다른 센서들로부터의 정보에 기초한 하나 이상의 사이드-슬립 각도들을 계산하도록 구성된다. 예를 들면, 일부 구현들에서, 하나 이상의 사이드-슬립 각도들은 차량의 측정된 요 레이트, 스티어링 각도, 및/또는 횡가속도에 적어도 부분적으로 기초하여 제어기(101)에 의해 계산될 수 있다. 제어기(101)는 또한 하나 이상의 횡가속도 센서들(129)에 통신 가능하게 결합된다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 도 1의 시스템을 사용하여 차량의 전방 및 후방 차축에 적용된 상이한 제동 전략들의 예들을 도시한다. 도 2a에서, 마찰 제동력(Fxfriction_FA) 및 회생 제동력(Fxregen)의 혼합된 조합은 전방 차축(201)의 휠들에 적용되지만, 마찰 제동력(Fxfriction_RA)만이 후방 휠들(203)에 적용된다. 도 2b에서, 마찰 제동력들만이 전방 휠들(Fxfriction_FA) 및 후방 휠들(Fxfriction_RA) 둘 모두에 적용된다. 도 2a의 예 및 도 2b의 예에서 동일한 총 제동력이 차량에 적용된다. 그러나, 도 2a의 예에서 전방 차축의 회생 제동력(Fxregen) 때문에, 전방 차축은 도 2b의 예에서 "마찰 단독" 제동에 비해 더 큰 제동력을 겪게 될 것이다. 따라서, 전방 차축은 도 2b의 "마찰 단독" 제동을 갖는 전방 차축(α_F)의 사이드-슬립 각도와 비교할 때 도 2a의 혼합된 제동을 갖는 전방 차축(α_F)상에서 더 큰 사이드-슬립 각도를 나타낼 것이다. 동시에, 후방 차축은 도 2a의 예에서 더 작은 제동력을 겪을 것이고, 도 2b의 "마찰 단독" 제동을 갖는 후방 차축(α_R)의 사이드-슬립 각도에 비교할 때, 후방 차축이 도 2a의 예에서 더 작은 사이드-슬립 각도(α_R)를 갖게 할 것이다. 결과로서, 차량 스티어링 성능은 터닝 동안 혼합된 마찰/회생 제동이 전방 휠들에 적용될 때 "언더스티어링(understeering)" 상태를 나타내는 경향이 있다. 반대로, 도 2a 및 도 2b의 예들에는 도시되지 않았지만, 차량 스티어링 성능은 혼합된 마찰/회생 제동이 후방 차축 휠들에 적용될 때(전방 차축 휠들에 적용된 마찰 단독 제동을 갖는) "오버스티어링(oversteering)" 상태를 나타내는 경향이 있다.
도 2c의 예는 전방 차축(Fycompensate_FA) 및 후방 차축(Fycompensate_RA)에 추가의 횡력을 적용함으로써 차량의 사이드-슬립 각도들을 조정하기 위한 메커니즘을 도시한다. 이들 추가의 횡력들을 전방 및 후방 차축들에 반대 방향들로 적용하는 것은 차량에 적용된 보상 요 모멘트를 초래한다. 보상 요 모멘트는 도 2a의 예에 도시된 "언더스티어링" 상태에 대해(및 상기에 또한 논의된 "오버스티어링" 상태에 대해) 보상하도록 구성될 수 있다. 차량이 어떤 제동 전략에서도 동일한 터닝 특성들을 나타내도록 "마찰 단독" 제동 동안 사이드-슬립 각도들을 매칭하기 위해 회생 제동 동안 차량의 전방 차축(α_F) 및 후방 차축(α_R)에 대한 사이드-슬립 각도들을 조절하도록 또한 구성될 수 있다. 도 2c의 예에 도시된 바와 같이, 각각의 차축의 휠들에 적용된 제동력들은 도 2a의 예에서와 동일하지만, 사이드-슬립 각도들은 도 2b의 예에서와 동일하다.
추가의 횡력들이 일부 외부 입력 없이 각각의 차축에 적용될 수 없기 때문에(즉, 힘을 차량에 적용하는 다른 객체 또는 시스템), 일부 구현들에서, 횡력들은 차량의 동작에 유사한 효과를 가지는 보상 요 모멘트의 형태로 실현된다. 일부 구현들에서, 보상 요 모멘트는 비대칭 마찰 제동을 차량에 적용함으로써 생성된다.
도 3은 도 2c의 예에서 도시된 바와 같이 보상 요 모멘트를 달성하기 위해 추가의 횡력들을 계산 및 적용하는 방법을 도시한다. 먼저, 제어기(101)는, 예를 들면, 브레이크 페달 센서(121)부터 수신된 데이터에 기초하여 타깃 제동력을 결정한다(단계(301)). 제어기(101)는 이후 결정된 타깃 제동력에 기초하여 전방 차축 휠들에 대한 혼합된 제동 및 후방 차축에 대한 마찰 단독 제동을 적용하고(단계(303)), 전방 및 후방 차축 휠들 각각에 대해 실제 사이드-슬립 각도들을 결정한다(단계(305)). 제어기(101)는 이후 현재 스티어링 및 총 제동력에 기초하여 전방 및 후방 차축들에 대한 추정된 사이드-슬립 각도를 결정한다(단계(307)). "마찰 단독" 제동에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들은, 예를 들면, 차량 모델링 계산들을 적용하거나 메모리(105)로 저장된 룩-업 테이블을 사용함으로써 결정될 수 있다. 제어기(101)는 이후 혼합된 제동하에서 실제 사이드-슬립 각도들이 "마찰 단독" 제동에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들에 매칭하게 할 보상 요 모멘트를 계산할 것이다(단계(309)). 일부 구현들에서, 보상 요 모멘트는 적용된 혼합된 제동으로부터 기인한 실제 요 모멘트를 계산하고, 마찰 단독 제동에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들에 기초하여 추정된 요 모멘트를 결정하고, 실제 요 모멘트와 추정된 요 모멘트 사이의 차이에 기초하여 보상 요 모멘트를 결정함으로써 결정된다.
최종적으로, 보상 요 모멘트가 차량에 적용된다(단계(311)). 일부 구현들에서, 보상 요 모멘트는 차량의 휠들상에 토크 또는 제동력을 제어함으로써 적용된다. 일부 구현들에서, 제어기(101)는 비대칭 마찰 제동력들을 차량상에 적용함으로써 보상 요 모멘트를 적용하도록 구성된다. 예를 들면, 보상 요 모멘트는 후방-좌측 휠상에 제동력을 증가시키고 차량의 전방-우측 휠상에 제동력을 증가시킴으로써 적용될 수 있다. 일부 구현들에서, 동일한 차축상의 휠들의 제동력들은 동일한 총 제동력이 적용되는 것을 보장하도록 그에 따라 조정된다. 예를 들면, 제어기(101)는 후방-우측 마찰 브레이크(113)에 의해 적용된 제동력을 증가시키고 후방-좌측 마찰 브레이크(111)에 의해 적용된 제동력을 감소시키고 동시에 또한 전방-좌측 마찰 브레이크(107)에 의해 적용된 제동력을 증가시키고 전방-우측 마찰 브레이크(109)에 의해 적용된 제동력을 감소시킴으로써 보상 요 모멘트를 적용하도록 구성될 수 있다.
도 4는 제어기(101)가 마찰 브레이크들의 비대칭 제어를 통해 보상 요 모멘트를 적용하도록 구성되는 방법의 다른 예를 도시한다. 먼저, 제어기(101)는 마찰 제동에 대한 유압(p_Hydraulic) 및 구동기 요청 총 제동력(Fx_target_driver)에 기초하여 구동 차축에 대한 회생 제동력(전방 차축 회생 제동에 대한 Fb_Regen_FA 및 후방 차축 회생 제동에 대한 Fb_Regen_RA)을 계산함으로써 제동력 적응(401)을 수행한다. 제어기(101)는 이후 마찰 제동에 대한 유압(p_Hydraulic), 회생 제동력(Fb_Regen_FA/RA), 전방 차축 휠들의 사이드-슬립 각도(α_FA), 및 후방 차축 휠들의 사이드-슬립 각도(α_RA)에 기초한 보상 차량 요 모멘트(Delta_Mz_Vehicle)을 결정하기 위해 타이어 모델링(403)을 사용하여 요 토크 계산을 수행한다. 제어기(101)는 이후 계산된 보상 요 모멘트(Delta_Mz_Vehicle)를 달성하는 네 개의 마찰 브레이크들(dMb_FL(전방-좌측), dMb_FR(전방-우측), dMb_RL(후방-좌측), dMb_RR(후방-우측))의 각각에 적용될 제동력의 조정을 결정하기 위해 휠 제동 토크 중재(405)를 수행한다. 최종적으로, 실제 휠 압력 계산(407)은 총 유압 요건(p_Hydraulic) 및 각각의 휠에 대한 계산된 마찰 제동 조정들에 기초하여 마찰 브레이크들(p_FL(전방-좌측 압력), p_FR(전방-우측 압력), p_RL((후방-좌측 압력), 및 p_RR(후방-우측 압력))의 각각에 적용되는 실제 유압을 계산하기 위해 수행된다. 이러한 예에서, 추가 마찰 제동력은 보상 요 모멘트를 적용하기 위해 각각의 휠에 적용된다. 따라서, 브레이크 제어(Delta_Fb_Vehicle)에 의해 도입된 추가의 전체 제동력은 피드백으로 사용되고 요청된 전체 제동력을 재계산할 때 보상된다.
상기에 논의된 예들에서, 혼합된 제동 하에서 발생하는 실제 사이드-슬립 각도들(α_F 및 α_R)이 측정/계산되고 "마찰 단독" 제동하에서 발생하는 추정된 사이드-슬립 각도들에 비교된다. 그러나, 일부 구현들에서, 제어기(101)는 원하는 스티어링 입력 및 원하는 제동 입력들에 기초하여 혼합된 제동 및 "마찰 단독" 제동 양쪽 모두에 대한 추정된 사이드-슬립 각도 값들을 계산/결정하도록 구성될 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 제어기(101)는 차량의 실제 사이드-슬립 각도들을 모니터링하고, 차량의 실제-사이드-슬립 각도들이 타깃 사이드-슬립 각도들에 근접할 때까지 적용된 보상 요 모멘트를 점차적으로 조정하도록 구성된다.
상기에 주의된 바와 같이, 일부 구현들에서, "마찰 단독" 제동에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들은 차량 동력학에 기초하여 모델링 알고리즘을 사용하여 실시간으로 계산되고, 반면에 다른 구현들에서, "마찰 단독" 제동에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들은 메모리(105)에 저장된 "룩-업 테이블"을 사용하여 결정된다. 룩-업 테이블은, 예를 들면, 타깃 스티어링, 현재 요 레이트, 총 제동력, 및 횡가속도를 포함하는 차량 성능 변수들의 각각의 조합에 대응하는 사이드-슬립 각도들의 세트를 식별하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 이러한 룩-업 테이블은 실험 데이터 및/또는 모델링 계산들에 의해 컴파일된다. 그러나, 다른 구현들에서, 룩-업 테이블은 "마찰 단독" 제동을 사용하면서 다양한 성능 조건들 하에서 관찰된 실제 사이드-슬립 각도들에 기초하여 차량의 동작 동안 업데이트되고 개선된다.
일부 구현들에서, 추가의 제어 메커니즘은 타깃 제동 성능 및 차량 동력학을 달성하도록 구현된다. 도 5의 예에서 도시된 바와 같이, 제어기(101)는 차량의 횡가속도를 계산/모니터링하고(단계(501)) 횡가속도를 임계치와 비교하도록(단계(503)) 구성될 수 있다. 횡가속도가 임계치 미만인 경우, 혼합된 제동은 전체, 제한적이지 않은 회생 제동과 함께 적용된다(단계(505)). 그러나, 과도하게 높은 횡가속도가 검출되는 조건들 하에서(즉, 임계치 초과의 횡가속도), 제어기(101)는 회생 제동을 한정할 수 있다(단계(507)). 예를 들면, 제어기(101)는 횡가속도가 정의된 임계치보다 큰 것을 검출할 때, "마찰 단독" 제동을 사용하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 제어기(101)는 검출된 횡가속도(예를 들면, 횡가속도가 임계치보다 클 때, 회생 제동에 의해 적용된 제동력은 횡가속도가 임계치를 초과하는 양에 비례하는 퍼센트만큼 감소된다)에 적어도 부분적으로 기초하여 회생 제동에 의해 적용된 제동력의 양을 조정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현들에서, 제어기(101)는 내측 휠들이 외측 휠들 전에 제동되는 제동 전략을 적용하도록 구성된다. 예를 들면, 도 6의 방법에서, 제어기(101)는 차량의 횡가속도를 모니터링하고(단계(601)) 차량의 터닝에서 임의의 변경들을 검출한다(단계(603))(예를 들면, 스티어링 휠 각도에서 변경 또는 차량 요 또는 요 레이트에서 변경에 기초하여). 차량의 터닝에서 변경을 검출하는 것에 응답하여, 제어기(101)는 타깃 제동 조정을 결정하고(단계(605)) 먼저 내측 휠들에 타깃 제동 조정을 적용한다(단계(607)). 이후, 제동 조정은 외측 휠들에 또한 적용된다(단계(609)).
따라서, 도 6의 방법에서, 제동 전략은 차량 터닝에서 변경을 검출하는 것에 응답하여 내측 휠들을 처음에 지지하도록 조정된다. 그러나, 도 6의 방법은 또한 차량이 터닝하는 동안 제동 요건의 변경을 검출하는 것에 응답하여 내측 휠들을 처음에 지지하기 위해(예를 들면, 내측 휠들에 먼저 더 큰 제동력을 적용) 제동 전략을 조정한다. 제어기(101)는 타깃 제동(예를 들면, 제동력 요건)을 모니터링하고 제동력 요건의 임의의 변경들을 검출한다(단계(613)). 차량이 터닝하지 않는 경우(단계(615)), 제어기(101)는 타깃 제동 전략에 대한 조정을 계산함으로써 제동력 요건에서 검출된 변경에 응답하고(단계(617)), 업데이트된 타깃 제동 전략을 차량의 모든 휠들에 적용한다(단계(619)). 그러나, 제어기(101)가 차량이 터닝한다고 결정하는 경우(단계(615)), 제어는 타깃 제동 조정을 결정하고(단계(605)) 외측 휠들에 제동 조정을 적용하기(단계(609)) 전에 "내측 휠들"에 타깃 제동 조정을 먼저 적용한다(단계(607)).
일부 구현들에서, 제어기(101)는 모든 조건들 하에서 제동을 내측 휠들에 적용하도록 구성될 수 있거나, 일부 구현들에서, 특정한 검출된 성능 및 동작 조건들하에서 "내측 먼저의" 제동 제어 전략을 적용만하도록 구성될 수 있다(예를 들면, 차량 속도가 임계치를 초과할 때). 유사하게, 일부 구현들에서, 제어기(101)는 "내측 휠들"의 제동력이 특정 성능/동작 조건들에 기초한 속도를 조정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어기(101)는 "토크 벡터링(torque vectoring)" 전략을 사용하도록 구성될 수 있고, 후방 차축 휠들에 대한 총 제동력의 특정 퍼센트는 "내측 휠"에 의해 적용되고, 총 제동력의 더 많은 페센트는 "외측 휠"에 적용하도록 점차적으로 조정된다. 또한, 일부 구현들에서, 제어기(101)는 언더스티어링 조건을 완화시키기 위해 사용된 마찰 에너지의 양을 감소시키기 위해 "피드-포워드" 제어 전략을 사용하도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 특히 언더스티어링 및 오버스티어링 조건들을 완화시키고 혼합된 제동하에서 차량 성능이 마찰 단독 제동하에서 성능에 매칭하게 하기 위해 마찰 제동 및 혼합된 회생/마찰 제동을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 다양한 특징들 및 이점들은 다음의 청구항들에서 설명된다.

Claims (17)

  1. 차량 제동 시스템을 제어하는 방법에 있어서,
    차량의 제 1 차축의 휠들에 회생 제동력을 적용하고 차량의 제 2 차축의 휠들에 마찰 제동력을 적용함으로써 차량에 제동력을 적용하는 단계;
    전자 프로세서에 의해, 상기 차량에 대한 실제 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하는 단계로서, 상기 실제 사이드-슬립 각도들의 세트는 상기 제 1 차축의 휠들에 대한 제 1 차축 사이드-슬립 각도 및 상기 제 2 차축의 휠들에 대한 제 2 차축 사이드-슬립 각도를 포함하는, 상기 차량에 대한 상기 실제 사이드 슬립 각도들의 세트를 결정하는 단계;
    상기 전자 프로세서에 의해, 상기 차량에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하는 단계로서, 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트는 상기 제 1 차축의 휠들에 대한 추정된 제 1 차축 사이드-슬립 각도 및 상기 제 2 차축의 휠들에 대한 추정된 제 2 차축 사이드-슬립 각도를 포함하고, 상기 제동력이 마찰 제동만을 사용하여 상기 차량에 적용된 경우, 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트가 현재 주행 상태들 하에서 발생할 것으로 추정되는 상기 차량에 대한 사이드-슬립 각도들을 나타내는, 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하는 단계;
    상기 실제 사이드-슬립 각도들의 세트와 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트 사이의 차이에 기초하여 상기 차량에 대한 보상 요 모멘트(compensatory yaw moment)를 결정하는 단계; 및
    상기 실제 사이드-슬립 각도들의 세트가 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트에 근접하도록 상기 차량에 상기 보상 요 모멘트를 적용하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량에 상기 보상 요 모멘트를 적용하는 단계는 비대칭 마찰 제동을 상기 차량의 휠들에 적용하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량에 상기 제동력을 적용하는 단계는 상기 제 1 차축의 휠들에 상기 회생 제동력을 적용하고 상기 제 1 차축의 휠들에 마찰 제동력을 적용함으로써 상기 제 1 차축의 휠들에 혼합된 제동력을 적용하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실제 사이드-슬립 각도의 세트를 결정하는 단계는, 상기 전자 프로세서에 의해, 상기 제 1 차축의 휠들의 상기 제 1 사이드-슬립 각도를 나타내는 제 1 사이드-슬립 각도 센서로부터의 제 1 신호 및 상기 제 2 차축의 휠들의 상기 제 2 사이드-슬립 각도를 나타내는 제 2 사이드-슬립 각도 센서로부터의 제 2 신호를 수신하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하는 단계는 횡가속도, 차량 스티어링, 차량 속도, 및 총 제동력으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 성능 변수들에 기초하여 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하기 위해 차량 모델링을 적용하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하는 단계는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 메모리에 저장된 룩-업 테이블을 사용하여 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량에 대한 상기 보상 요 모멘트를 결정하는 단계는:
    상기 차량에 대한 실제 요 모멘트를 결정하는 단계;
    상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트에 기초하여 상기 차량에 대한 추정된 요 모멘트를 결정하는 단계; 및
    상기 실제 요 모멘트와 상기 추정된 요 모멘트 사이의 차이로서 상기 보상 요 모멘트를 계산하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량에 상기 제동력을 적용하는 단계는
    타깃 제동력을 결정하는 단계;
    차량의 내측 휠들의 세트를 식별하는 단계로서, 상기 내측 휠들은 횡가속도의 방향으로 상기 차량의 측면상의 휠들을 포함하는, 상기 식별 단계; 및
    상기 차량의 다른 휠들에 상기 타깃 제동력을 적용하기 전에 상기 내측 휠들에 상기 타깃 제동력을 적용하는 단계를 포함하는, 차량 제동 시스템을 제어하는 방법.
  9. 전자 제어기를 포함하는 차량 제동 시스템에 있어서,
    상기 전자 제어기는:
    회생 제동력을 차량의 제 1 차축의 휠들에 적용하고 마찰 제동력을 차량의 제 2 차축의 휠들에 적용함으로써 차량에 제동력을 적용하고,
    상기 차량에 대한 실제 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하고, 상기 실제 사이드 슬립 각도들의 세트는 상기 제 1 차축의 휠들에 대한 제 1 차축 사이드-슬립 각도 및 상기 제 2 차축의 휠들에 대한 제 2 차축 사이드-슬립 각도를 포함하고,
    상기 차량에 대한 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하고, 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트는 상기 제 1 차축의 휠들에 대한 추정된 제 1 차축 사이드-슬립 각도 및 상기 제 2 차축의 휠들에 대한 추정된 제 2 차축 사이드-슬립 각도를 포함하고, 상기 제동력이 마찰 제동만을 사용함으로써 상기 차량에 적용되는 경우, 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트는 현재 주행 조건들 하에서 발생할 것으로 추정되는 상기 차량에 대한 사이드-슬립 각도들을 나타내고,
    상기 실제 사이드-슬립 각도들의 세트와 상기 추정된 사이드-슬립 각도들 사이의 차이에 기초하여 상기 차량에 대한 보상 요 모멘트를 결정하고,
    상기 실제 사이드-슬립 각도들의 세트가 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트에 근접하도록 상기 보상 요 모멘트를 상기 차량에 적용하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어기는 상기 차량의 상기 휠들에 비동기 마찰 제동을 적용함으로써 상기 차량에 상기 보상 요 모멘트를 적용하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어기는 상기 제 1 차축의 휠들에 상기 회생 제동력을 적용하고 상기 제 1 차축의 휠들에 마찰 제동력을 적용함으로써 상기 제 1 차축의 휠들에 혼합된 제동력을 적용함으로써 상기 차량에 상기 제동력을 적용하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어기는 상기 제 1 차축의 휠들의 상기 제 1 사이드-슬립 각도를 나타내는 제 1 사이드-슬립 각도 센서로부터의 제 1 신호 및 상기 제 2 차축의 휠들의 상기 제 2 사이드-슬립 각도를 나타내는 제 2 사이드-슬립 각도 센서로부터의 제 2 신호를 수신함으로써 상기 실제 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어기는 횡가속도, 차량 스티어링, 차량 속도, 및 총 제동력으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 성능 변수들에 기초하여 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하기 위해 차량 모델링을 적용함으로써 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어기는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 메모리에 저장된 룩-업 테이블을 사용하여 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정함으로써 상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어기는:
    상기 차량에 대한 실제 요 모멘트를 결정하고;
    상기 추정된 사이드-슬립 각도들의 세트에 기초하여 상기 차량에 대한 추정된 요 모멘트를 결정하고;
    상기 실제 요 모멘트와 상기 추정된 요 모멘트 사이의 차이로서 상기 보상 요 모멘트를 계산함으로써, 상기 차량에 대한 상기 보상 요 모멘트를 결정하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어기는
    타깃 제동력을 결정하고;
    차량의 내측 휠들의 세트를 식별하고, 상기 내측 휠들은 횡가속도의 방향으로 상기 차량의 측면상의 휠들을 포함하고,
    상기 차량의 다른 휠들에 상기 타깃 제동력을 적용하기 전에 상기 내측 휠들에 상기 타깃 제동력을 적용함으로써 상기 차량에 상기 제동력을 적용하도록 구성되는, 차량 제동 시스템.
  17. 차량 제동 시스템에 있어서:
    복수의 마찰 브레이크들을 포함하는 유압 제동 시스템으로서, 상기 복수의 마찰 브레이크들은
    전방-우측 휠 마찰 브레이크,
    전방-좌측 휠 마찰 브레이크,
    후방-우측 휠 마찰 브레이크, 및
    후방-좌측 휠 마찰 브레이크를 포함하고,
    상기 유압 제동 시스템은 각각의 마찰 브레이크에 대한 유압을 조정함으로써 상기 차량의 휠들에 마찰 제동을 적용하도록 구성되는, 상기 유압 제동 시스템;
    전력을 생성하는 동안 제 1 차축의 휠들에 제동력을 적용하도록 구성된 회생 제동 모터를 포함하는 회생 제동 시스템; 및
    제동 시스템 제어기로서
    상기 차량에 대한 타깃 총 제동력을 나타내는 신호를 수신하고,
    상기 제 1 차축의 휠들에 제 1 차축 마찰 제동력을 적용하고 상기 제 2 차축의 휠들에 제 2 차축 마찰 제동력을 적용하도록 상기 마찰 제동 시스템을 작동시키고,
    상기 제 1 차축의 휠들에 회생 제동력을 적용하도록 상기 회생 제동 시스템을 작동시키고,
    상기 차량에 대한 실제 혼합된 제동 사이드-슬립 각도들의 세트를 결정하고,
    차량 모델링에 기초하여 상기 차량에 대한 추정된 마찰 단독 제동 사이드-슬립 각도들을 결정하고, 상기 총 제동력이 상기 마찰 제동 시스템만을 사용하여 상기 차량에 적용되는 경우, 상기 차량에 대한 상기 추정된 마찰 단독 제동 사이드-슬립 각도들의 세트는 현재 주행 조건 하에서 상기 차량 모델링에 기초하여 발생할 것으로 추정되는 상기 차량에 대한 사이드-슬립 각도들을 나타내고,
    상기 실제 혼합된 제동 사이드-슬립 각도들의 세트와 상기 추정된 마찰 단독 제동 사이드-슬립 각도들의 세트 사이의 차이에 기초하여 상기 차량에 대한 보상 요 모멘트를 결정하고,
    상기 휠들에 비대칭 제동력을 적용하기 위해 상기 마찰 제동 시스템의 동작을 조정함으로써 상기 차량에 상기 보상 요 모멘트를 적용하도록 구성된, 상기 제동 시스템을 포함하는, 차량 제동 시스템.
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