KR20190138177A

KR20190138177A - 차량 제동 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20190138177A
Application number: KR1020180064428A
Authority: KR
Inventors: 이수혁
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2019-12-12
Also published as: KR102518590B1

Abstract

차량 제동 시스템 및 그 제어 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 시스템은, 브레이크 페달 작동에 따른 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 브레이크 시스템 및 상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하기 위해 보정된 모터 토크를 생성하여 구동모터를 제어하는 모터 구동 시스템을 포함한다.

Description

차량 제동 시스템 및 그 제어 방법{VEHICLE BRAKING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량 제동 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 적용되는 브레이크 시스템은 유압을 이용하여 차량의 속도를 감속시키는 제동 기능을 수행한다.

브레이크 시스템은 유압을 이용한 브레이크 마찰재와 디스크 사이의 마찰력을 통해 제동력을 발생시키지만, 특정한 조건에서는 마찰 진동에 의한 소음을 유발한다.

가령, 저속 저압력 구간에서는 마찰재의 불안정 거동에 의한 비선형 진동이 일어나기 쉬우며 브레이크 시스템을 포함한 서스펜션 및 차체 계통의 공진으로 인하여 크립 그론/저주파 스퀼 등의 상품성 저하 문제가 발생되고 있다.

예컨대, 도 1은 종래에 브레이크 작동 시 특정 압력 조건에서의 브레이크 노이즈 발생 상태를 나타낸다.

첨부된 도 1을 참조하면, 브레이크 노이즈는 캘리퍼와 디스크 마찰에 의해 발생하며, 마찰 특성 및 시스템 부품의 주파수 특성에 의하여 발생 빈도와 크기가 정해진다.

저속/저압 제동 조건에서는 캘리퍼에 구비된 마찰재의 거동 불안정에 의한 브레이크 노이즈가 빈번히 발생한다. 특정 차속에서 P1 및 P2와 같은 제동 압력패턴이 유지될 경우 마찰력 변화가 패드 거동 변화를 유발하는 자려 진동 현상(self-exited vibration)이 생기고 이에 의한 비선형 진동이 브레이크 노이즈를 생성시킨다.

이러한 브레이크 노이즈는 시스템 구성부품의 재질이나 주파수 특성에 따라 발생하므로 개발 평가를 통하여 발생 조건을 알 수 있으나, 종래 브레이크 시스템의 경우 운전자에 의한 제동 압력을 모듈레이션(Modulation) 하기 어려우며, 특히 저속구간에서는 노이즈 문제로 인하여 유압제어를 통한 특정 압력 회피를 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 차량의 브레이크 시스템과 구동 시스템 간의 협조제어를 통해 브레이크 노이즈 발생을 회피하는 차량 브레이크 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 시스템은, 브레이크 페달 작동에 따른 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 브레이크 시스템; 및 상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하기 위해 보정된 모터 토크를 생성하여 구동모터를 제어하는 모터 구동 시스템을 포함한다.

여기에, 상기 브레이크 노이즈의 회피를 위한 상기 압력 변동량을 상기 모터 구동 시스템으로 전달하는 신호라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이크 시스템은 운전자의 브레이크 조작에 따른 스트로크 측정 값을 출력하는 브레이크 스트로크 센서; 상기 스트로크 측정 값을 이용하여 필요 감속도를 연산하고 이를 통해 브레이크 목표 제동 압력을 연산하는 브레이크 제어기; 및 상기 브레이크 제어기의 제어에 따른 유압을 전후륜의 브레이크 마찰부로 전달하는 유압라인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이크 제어기는 소정 차속 이하의 저속 조건에서만 상기 목표 제동 압력이 상기 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하는지 여부를 파악할 수 있다.

또한, 상기 브레이크 제어기는 상기 목표 제동 압력이 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재할 경우 상기 목표 제동 압력을 노이즈 발생 압력 구간에서 벗어나도록 하기 위한 압력 변동량을 연산할 수 있다.

또한, 상기 노이즈 발생 압력 구간은 임계 상한선, 센터라인 및 임계 하한선을 포함하는 일정 폭의 영역으로 설정될 수 있다.

또한, 상기 브레이크 제어기는 상기 목표 제동 압력이 상기 노이즈 발생 압력 구간의 센터라인을 기준으로 하부에 위치하면 임계 하한선을 넘어 하향 변동되는 압력 변동량을 계산하고, 상기 목표 제동 압력이 상기 센터라인을 기준으로 상부에 위치하면 임계 상한선을 넘어 상향 변동되는 압력 변동량을 계산할 수 있다.

또한, 상기 모터 구동 시스템은 인가되는 제어신호에 따라 구동력을 발생하는 구동모터; 가속 페달 신호에 따른 구동력을 연산하여 상기 구동모터를 제어하고, 가속 페달의 오프 상태에서도 일정량의 크립 토크(Creep Torque)를 발생하는 모터 제어기; 및 상기 구동모터와 모터 제어기를 연결하는 제어라인을 포함할 수 있다.

또한, 상기 구동모터는 전륜에 장착되는 제1 구동모터 및 후륜에 장착되는 제2 구동모터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 모터 제어기는 상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 제동 토크 변동량과 동일한 크립 토크 변동량을 보상하여 보정된 모터 토크로 상기 구동모터의 구동력을 제어할 수 있다.

또한, 상기 브레이크 제어기 또는 상기 모터 제어기는 상기 압력 변동량과 브레이크 펙터(Brake Factor)를 곱하여 상기 토크 변동량을 연산할 수 있다.

또한, 상기 모터 제어기는 상기 목표 제어 압력에 따라 설정된 크립 토크에서 상기 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 차감하여 상기 보정된 크립 토크를 생성할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따른, 브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 시스템은, 브레이크 페달 작동에 따른 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 브레이크 시스템; 상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하기 위해 보정된 크립 토크를 생성하여 엔진의 구동력을 제어하는 엔진 구동 시스템; 및 상기 브레이크 노이즈의 회피를 위한 상기 압력 변동량을 상기 엔진 구동 시스템으로 전달하는 신호라인을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른, 브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 제어 방법은, a) 주행 중 차량의 브레이크 스트로크 측정 값을 이용하여 필요 감속도를 연산하고 이를 통해 목표 제동 압력을 연산하는 단계; b) 차속이 브레이크 노이즈가 발생되는 저속 조건인 소정 차속 이하인 것을 확인하는 단계; c) 상기 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 단계; 및 d) 상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하기 위해 보정된 크립 토크를 생성하여 차량의 구동력을 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 브레이크 노이즈 발생 압력 구간을 회피하기 위한 압력 변동량을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 목표 제동 압력이 상기 압력 변동량만큼 변동된 제동 압력을 연산하여 상기 브레이크 유압을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 목표 제동 압력이 상기 노이즈 발생 압력 구간의 센터라인을 기준으로 하부에 위치하면 임계 하한선을 넘어 하향 변동되는 상기 압력 변동량을 계산하는 단계; 또는 상기 목표 제동 압력이 상기 센터라인을 기준으로 상부에 위치하면 임계 상한선을 넘어 상향 변동되는 상기 압력 변동량을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 압력 변동량과 브레이크 펙터를 이용하여 토크 변동량을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계는, 기본 크립 토크에 상기 토크 변동량을 반영하여 상기 보정된 크립 토크를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계는, 상기 변동된 제동 압력이 하향 변동되면 기본 크립 토크에 상기 토크 변동량을 차감하여 상기 보정된 크립 토크를 계산하는 단계; 또는 상기 변동된 제동 압력이 상향 변동되면 기본 크립 토크에 상기 토크 변동량을 더하여 상기 보정된 크립 토크를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 운전자의 브레이크 작동에 따른 목표 제동 압력이 브레이크 노이즈가 발생되는 차속 및 제동 압력 구간 내에 존재하는 경우 노이즈가 발생이 없는 압력으로 변경하여 브레이크 노이즈 발생을 회피할 수 있다.

또한, 브레이크 노이즈 회피를 위한 제동 압력의 변동에 따라 휠에 인가되는 토크 변동량을 크립 토크의 변동으로 보상하여 유효 토크의 크기를 일정하게 유지시킴으로써 운전자가 원하는 감속을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 크립 토크가 적용된 EV 차량에서의 브레이크 노이즈 발생을 회피할 수 있으며 토크 변동에 따른 노이즈나 위화감이 적은 구동 모터의 특성상 정숙성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래에 브레이크 작동 시 특정 압력 조건에서의 브레이크 노이즈 발생 상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구동 모터가 탑재된 EV 차량의 제동 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 노이즈 회피를 위한 압력 제어 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변동된 제동 토크에 따라 보정된 크립 토크 제어 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제동 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 제동 시스템을 개략적으로 나타낸다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제동 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량 제동 시스템은 내연기관 차량뿐 아니라 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, PHEV 포함), 전기 자동차(Electric Vehicle, EV), 수소연료전지 차량(Hydrogen Fuel Cell Vehicle) 등의 브레이크 시스템이 적용된 모든 차량에 적용되어 해당 구동 시스템과의 협조제어를 통해 특정 조건에서의 브레이크 노이즈 발생을 회피하는 것을 목적으로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 구동 모터가 탑재된 EV 차량의 제동 시스템을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제동 시스템은 브레이크 페달 작동에 따른 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 브레이크 시스템(10) 및 상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하여 보정된 모터 토크로 구동모터를 제어하는 모터 구동 시스템(20)을 포함한다.

여기에, 상기 브레이크 시스템(10)과 모터 구동 시스템(20) 간의 협조 제어를 위해 각 시스템에서 발생된 정보를 교환하는 신호라인(30)을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 브레이크 시스템(10)은 상기 브레이크 노이즈 회피제어를 위해 상기 목표 제동 압력 변동량을 신호라인(30)을 통해 모터 구동 시스템(20)으로 전달 할 수 있다.

브레이크 시스템(10)은 브레이크 페달(11), 브레이크 페달 스트로크 센서(이하 "스트로크 센서"라 명명함, 12), 브레이크 제어기(13), 브레이크 유압라인(14), 브레이크 마찰부(15) 및 휠 회전체(16)를 포함한다.

스트로크 센서(12)는 브레이크 페달(11)에 장착되어 운전자의 브레이크 조작에 따른 스트로크 측정 값을 출력하며, 이를 통해 운전자의 제동 의지를 파악할 수 있다.

브레이크 제어기(Brake Controller, 13)는 차량의 제동 상태를 컴퓨터로 제어하는 전자제어장치(Electronic Control Unit)의 일종으로, 스트로크 센서(12)에서 출력된 스트로크 측정 값을 이용하여 필요 감속도를 연산하고 이를 통해 브레이크 목표 제동 압력(P_target)을 연산한다.

그리고, 브레이크 제어기(13)는 연산된 상기 목표 제동 압력(P_target)에 따른 유압을 제어한다. 상기 브레이크 유압은 브레이크 유압라인(14)를 통하여 전후륜 브레이크 마찰부(15)로 전달되고 휠 회전체(16)에 마찰력이 작용하여 차량을 감속시키는 역할을 한다. 여기서, 브레이크 마찰부(15)와 휠 회전체(16)는 마찰제동력 발생장치의 구성으로 캘리퍼 및 디스크로 구성되거나 이에 한정되지 않고 드럼브레이크 및 드럼으로 구성될 수 있다.

브레이크 유압라인(14)은 제1 유압라인(14-1) 및 제2 유압라인(14-2)을 포함하는 복수의 독립된 회로의 X-Split 배관으로 구성되어 각자 대응되는 브레이크 마찰부(15)에 유압을 전달한다.

예컨대, 제1 유압라인(14-1)은 대각선 방향으로 전륜우측휠(W_FR) 및 후륜좌측휠(W_RL)에 장착된 브레이크 마찰부(15)에 유압을 전달하고, 제2 유압라인(14-2)은 대각선 방향으로 전륜좌측휠(W_FL) 및 후륜우측휠(W_RR)에 각각 장착된 브레이크 마찰부(15)에 유압을 전달할 수 있다. 다만, 브레이크 유압라인(14)은 X-Split 방식에 한정되지 않고, 법규에 따라 FR-Split과 같은 다른 방식의 배관이 적용될 수 있음은 자명하다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 노이즈 회피를 위한 압력 제어 상태를 나타낸다.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 제어기(13)는 브레이크 노이즈가 발생되는 소정 제동 압력 조건에서의 상기 브레이크 노이즈 발생을 회피하기 위하여 상기 목표 제동 압력(P_target)이 변경되도록 제어할 수 있다.

또한, 브레이크 제어기(13)는 차속센서(미도시)로부터 주행 중인 차속을 수집하고, 소정 차속 이하의 브레이크 노이즈가 발생되는 저속 영역에서만 브레이크 노이즈 회피 제어를 위한 브레이크 제동 압력을 변경할 수 있다. 여기서, 상기 브레이크 노이즈가 발생되는 소정 차속과 제동 압력 조건(P1, P2)은 차량에 적용된 구성부품의 재질이나 주파수 특성을 고려한 시험 및 확률모델 학습을 통한 개발 평가 단계에서 설정될 수 있다.

브레이크 제어기(13)는 상기 목표 제동 압력(P_target)을 상기 제동 압력 조건과 비교하여 제1 노이즈 발생 압력(P1) 또는 제2 노이즈 발생 압력(P2) 구간 내에 위치하면, 이를 회피하기 위해 변동된 제동 압력(P_Controlled)으로 유압을 제어한다.

이때, 브레이크 제어기(13)는 상기 목표 제동 압력(P_target)이 브레이크 노이즈 발생 압력 구간(P1 또는 P2)에 존재할 경우 상기 목표 제동 압력을 노이즈 발생 압력 구간에서 벗어나도록 하기 위한 압력 변동량을 연산할 수 있다.

예컨대, 브레이크 제어기(13)는 도 3에서와 같이 상기 목표 제동 압력(P_target)에서 변동된 제어 압력(P_Controlled)이 차감된 편차인 압력 변동량(ΔP)을 연산할 수 있다.

브레이크 제어기(13)는 상기 도 3에서와 같이 상기 목표 제동 압력(P_target)을 연산된 압력 변동량(ΔP) 만큼 하향 변동(즉, 감소) 시킬 수 있으며, 이에 한정되지 않고 상향 변동(즉, 증가)시킬 수 있다.

예컨대, 도 3의 "A"에 확대 도시된 P1과 같이 노이즈 발생 압력 구간은 임계 상한선, 센터라인 및 임계 하한선을 포함하는 일정 폭의 영역으로 설정될 수 있다.

이때, 브레이크 제어기(13)는 목표 제동 압력(P_target)이 상기 노이즈 발생 압력 구간의 센터라인을 기준으로 하부에 위치하면 임계 하한선을 넘어 하향 변동되는 압력 변동량(ΔP)을 계산할 수 있다. 반대로, 상기 목표 제동 압력(P_target)이 상기 센터라인을 기준으로 상부에 위치하면 임계 상한선을 넘어 상향 변동되는 압력 변동량(ΔP)을 계산할 수 있다

따라서, 상기 노이즈 발생 압력 구간의 센터라인을 기준으로 목표 제동 압력(P_target)이 존재하는 위치에 따라 변동폭이 적은 상향 또는 하향으로의 상기 압력 변동량(ΔP)을 연산할 수 있다. 다만, 위 설명은 본 발명의 바람직한 일 실시 예로써 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 목표 제동압력이 일정 수준 이하로 매우 낮아서 제동 압력을 더 낮게 제어하는 것이 불가능한 경우에는 센터라인 기준으로 하부에 있더라도 임계 상한선 상부로 제어할 수 있으며 그 반대도 가능하다.

브레이크 제어기(13)는 연산된 상기 압력 변동량(ΔP)을 모터 구동 시스템(20)과의 협조제어를 위해 신호라인(30)을 통해 전송한다.

다시, 도 1을 참조하면, 모터 구동 시스템(20)은 구동모터(21), 제어라인(22) 및 모터 제어기(23)를 포함한다.

구동모터(21)는 전륜에 장착되는 제1 구동모터(21-1) 및 후륜에 장착되는 제2 구동모터(21-2)를 포함하며, 제어라인(22)은 제1 및 제2 구동모터를 각각 모터 제어기(23)와 연결하는 제1 제어라인(22-1) 및 제2 제어라인(22-2)을 포함한다.

이하, 본 발명의 설명에서는 전후륜에 구동모터가 장착된 것으로 설명하겠으나 이에 한정되지 않으며, EV 차량의 목적(모델/사양)에 따라 구동모터(21)가 전륜 또는 후륜에 단독으로 장착될 수 있다.

모터 제어기(23)는 운전자의 가속 페달 작동에 따른 APS(Accelerator Position Sensor, 미도시)로부터 가속 페달 신호를 수집하여 필요 구동력을 연산하고, 이에 기초한 제1 구동모터(21-1) 및 제2 구동모터(21-2)의 제어 신호를 생성하여 제1 제어라인(22-1) 및 제2 제어라인(22-2)을 통해 전송한다.

모터 제어기(23)는 EV 차량에서도 내연기관 차량과의 유사한 응답특성 구현하기 위하여 필요에 따라 가속 페달의 오프 상태에서도 일정량의 크립 토크(Creep Torque)를 발생하여 제1 구동모터(21-1) 및 제2 구동모터(21-2)를 제어한다.

여기서, 크립(Creep)은 내연기관 차량에서 운전자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서도 차량이 저속으로 천천히 주행하는 것을 의미하며, 예컨대, 정차구간의 저속주행이나 관성 주행 시에 운전성 향상을 위해 필요한 크립 토크를 발생한다.

이러한, 모터 제어기(23)의 크립 토크 제어는 EV 차량을 운행하는 운전자에게 내연기관 차량과 동일한 운전성을 제공하고 이질감을 방지할 수 있는 이점이 있다.

한편, EV 차량은 주행 시 브레이크 제어기(13)의 브레이크 유압 제어에 따른 제동 토크와 모터 제어기(23)의 구동 토크의 제어에 따라 휠(Wheel)이 구동되어 가감속된다.

즉, 휠로 인가되는 유효 토크는 제동 토크와 구동 토크의 차이로 결정된다.

그렇지만, 상기 도 3과같이 브레이크 노이즈를 회피하기 위하여 변동된 제어 압력(P_Controlled)으로 브레이크 유압을 제어하는 경우에는 상기 제동 토크가 변동되어 운전자가 원하는 감속을 구현하기 어렵다.

예를 들면, 브레이크 노이즈 회피를 위해 상기 제동 토그가 하향 변동된 경우에는 운전자의 제동의지보다 브레이크가 밀리게 되고, 상기 제동 토크가 상향 변동된 경우에는 운전자의 제동의지보다 급브레이크가 걸리게 되어 운전자의 감속감이 떨어질 수 있다.

그러므로, 모터 제어기(23)는 상기 브레이크 노이즈 회피를 위해 변동된 제어 압력(P_Controlled)을 보상하기 위하여 보상된 구동 토크를 생성하여 제1 구동모터(21-1) 및 제2 구동모터(21-2)를 제어할 수 있다.

예컨대, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변동된 제동 토크에 따라 보정된 크립 토크 제어 상태를 나타낸다.

첨부된 도 4를 참조하면, 크립 토크로 구동 중인 차량이 브레이크 노이즈 회피제어에 진입되면, 모터 제어기(23)는 상기 브레이크 노이즈 회피 제어를 위한 압력 변동량(ΔP)에 따른 제동 토크 변동량(Δτ)만큼의 크립 토크 변동량(Δτ)이 보정된 크립 토크를 생성한다.

이 때, 모터 제어기(23)는 브레이크 제어기(13)로부터 압력 변동량(ΔP)이 수신되면, 상기 압력 변동량(ΔP)에 따른 토크 변동량(Δτ)을 연산한다. 여기서, 상기 토크 변동량(Δτ)은 상기 압력 변동량(ΔP)과 브레이크 펙터(Brake Factor)를 곱하여 연산될 수 있으며, 상기 브레이크 펙터는 제동 압력과 제동 토크 사이의 비를 의미한다. 다만, 위 설명에서는 편의상 상기 압력 변동량을 모터 제어기(23)에서 연산하는 것으로 설명하였으나 본 발명의 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 브레이크 제어기(13)가 상기 압력 변동량의 연산을 수행한 후 이를 모터 제어기(23)가 전달받아 활용할 수도 있다.

모터 제어기(23)는 목표 제어 압력에 따라 설정된 크립 토크에서 브레이크 노이즈 회피를 위한 상기 압력 변동량(ΔP)에 따른 토크 변동량(Δτ)을 차감하여 보정된 크립 토크(Controlled)를 생성한다. 즉, 상기 제동 토크의 토크 변동량(Δτ)과 크립 토크의 토크 보상량(Δτ)은 같은 값이 된다.

그러므로, 운전자가 브레이크 작동에 따라서 결정된 목표 유효 토크와 브레이크 노이즈 회피를 위해 변경된 유효 토크의 크기를 동일하게 유지함으로써 운전자가 원하는 감속량을 유지함과 동시에 노이즈가 발생하는 압력 구간을 회피하여 노이즈를 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

한편, 전술한 차량 제동 시스템의 구성을 바탕으로 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 시스템의 제어 방법을 설명한다.

다만, 상기 차량 제동 시스템의 구성은 기능 별로 세분화 되거나 하나의 시스템으로 통합될 수 있으며, 브레이크 제어기(13)와 모터 제어기(23)는 각각 컴퓨터 장치로써 차량에 구성되는 다양한 제어기들을 통합 제어하는 상위 차량 제어기(예; ECU)에 의해 제어될 수 있음을 명확히 한다. 따라서, 이하 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 제어 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 제어기들이 아닌 차량 제동 시스템을 주체로 하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제동 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 5를 참조하면, 차량 제동 시스템은 차량의 운행 중 운전자의 브레이크 페달 작동에 따른 브레이크 스트로크를 측정한다(S11).

차량 제동 시스템은 브레이크 스트로크 측정 값을 이용하여 필요 감속도를 연산하고 이를 통해 목표 제동 압력(P_target)을 연산한다(S12).

차량 제동 시스템은 주행 중인 차속이 브레이크 노이즈가 발생되는 저속 조건인 소정 차속 이하이면(S13; 예), 상기 목표 제동 압력(P_target)이 브레이크 노이즈가 발생되는 제동 압력 구간(P1 or P2) 내에 존재하는지 여부를 판단한다(S14).

이때, 차량 제동 시스템은 상기 목표 제동 압력(P_target)을 상기 제동 압력 구간 내에 존재하면(S104; 예), 브레이크 노이즈 회피를 위한 압력 변동량(ΔP)을 연산한다(S15).

차량 제동 시스템은 상기 목표 제동 압력(P_target)이 상기 압력 변동량(ΔP) 만큼 변동된 제동 압력(P_Controlled)으로 브레이크 제동력을 제어한다(S16). 이때, 상기 변동된 제동 압력은 상기 브레이크 노이즈가 발생되는 제동 압력 구간을 회피하여 하향 변동되거나 상향 변동될 수 있다.

차량 제동 시스템은 상기 압력 변동량(ΔP)에 따라 휠에 인가되는 토크 변동량(Δτ)을 연산한다(S17). 이때, 상기 토크 변동량(Δτ)은 상기 목표 제동 압력(P_target)에서 상기 압력 변동량(ΔP)이 변동된 것만큼의 크립 토크를 보상하는데 사용된다.

즉, 차량 제동 시스템은 설정된 기본 크립 토크에 상기 토크 변동량(Δτ)을 반영하여 보정된 크립 토크(Controlled)를 생성하여 구동 모터의 구동력을 제어한다(S18).

이때, 차량 제동 시스템은 상기 변동된 제동 압력이 상향 변동된 경우에는 상기 크립 토크(τ)에 상기 토크 변동량(Δτ)을 더하여 보정된 크립 토크(Controlled)를 계산하고, 반대로 하향 변동된 경우에는 상기 크립 토크(τ)에 상기 토크 변동량(Δτ)을 차감하여 보정된 크립 토크(Controlled)를 계산할 수 있다.

한편, 차량 제동 시스템은 상기 S13 단계에서 차속이 소정 차속을 초과하거나(S13; 아니오), 상기 S14 단계에서 상기 목표 제동 압력(P_target)을 상기 제동 압력 구간 내에 존재하지 않으면(S104; 아니오), 상기 목표 제동 압력(P_target)에 따른 제동력 및 상기 크립 토크(τ)에 따른 구동력으로 차량을 제어한다(S19).

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 목표 제동 압력이 브레이크 노이즈가 발생되는 차속 조건과 제동 압력 구간에 존재하는 경우 노이즈가 발생이 없는 압력으로 변경하여 브레이크 노이즈 발생을 회피할 수 있는 효과가 있다.

또한, 브레이크 노이즈 회피를 위한 제동 압력의 변동에 따른 토크 변동량을 크립 토크의 변동 제어를 통해 보상하여 운전자의 브레이크 작동에 따라 휠에 인가되는 유효 토크의 크기를 일정하게 유지시킴으로써 운전자가 원하는 감속을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 크립 토크가 적용된 EV 차량에서의 브레이크 노이즈 발생을 회피할 수 있으며, 토크 변동에 따른 노이즈나 위화감이 적은 구동 모터의 특성상 정숙성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

전술한 본 발명의 실시 예에서는 EV 차량을 가정하여 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 앞서 목적한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 제동 시스템은 내연기관 차량뿐 아니라 하이브리드 자동차(Hybrid Electric Vehicle, PHEV 포함), 수소연료전지 차량(Hydrogen Fuel Cell Vehicle) 등의 브레이크 시스템이 적용된 모든 차량에 적용되어 해당 구동 시스템과의 협조제어를 통해 특정 조건에서의 브레이크 노이즈 발생을 회피할 수 있다.

예컨대, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 제동 시스템을 개략적으로 나타낸다.

첨부된 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 제동 시스템은 브레이크 페달 작동에 따른 목표 제동 압력이 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 브레이크 시스템(10), 상기 목표 제동 압력의 변동에 따른 토크 변동량을 보상하여 보정된 크립 토크로 엔진의 구동력을 제어하는 엔진 구동 시스템(20') 및 상기 브레이크 시스템(10)과 엔진 구동 시스템(20') 간의 협조제어를 위해 각 시스템에서 발생된 정보를 교환하는 신호라인(30)을 포함한다.

브레이크 시스템(10)의 구성은 앞서 설명된 구성과 동일하게 적용될 수 있다.

엔진 구동 시스템(20')은 엔진(21'), 제어라인(22') 및 엔진 제어기(23')를 포함한다.

엔진(21')은 전륜 또는 후륜에 장착되어 구동력을 발생하며, 제어라인(22')은 엔진(21')과 엔진 제어기(23')사이를 연결하여 제어신호를 전달한다.

엔진 제어기(23')는 상기 브레이크 노이즈 회피를 위해 변동된 제어 압력(P_Controlled)을 보상하기 위하여 보상된 구동 토크를 생성하여 엔진(21')을 제어할 수 있다.

이러한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량의 제동 시스템은 앞서 설명된 EV 차량의 제동 시스템과 엔진을 통한 구동력이 제어되는 것만 상이할 뿐 나머지 브레이크 노이즈를 회피하기 위한 차량 제동 제어 방법은 동일하므로 중복된 설명을 생략한다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 브레이크 시스템 11: 브레이크 페달
12: 브레이크 페달 스트로크 센서 13: 브레이크 제어기
14: 브레이크 유압라인 15: 브레이크 마찰부
16: 휠 회전체 20: 모터 구동 시스템
21: 구동 모터 22: 제어라인
23: 모터 제어기 30: 신호라인

Claims

브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 시스템에 있어서,
브레이크 페달 작동에 따른 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 브레이크 시스템; 및
상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하기 위해 보정된 모터 토크를 생성하여 구동모터를 제어하는 모터 구동 시스템;
을 포함하는 차량 제동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 브레이크 노이즈의 회피를 위한 상기 압력 변동량을 상기 모터 구동 시스템으로 전달하는 신호라인을 더 포함하는 차량 제동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 브레이크 시스템은
운전자의 브레이크 조작에 따른 스트로크 측정 값을 출력하는 브레이크 스트로크 센서;
상기 스트로크 측정 값을 이용하여 필요 감속도를 연산하고 이를 통해 브레이크 목표 제동 압력을 연산하는 브레이크 제어기; 및
상기 브레이크 제어기의 제어에 따른 유압을 전후륜의 브레이크 마찰부로 전달하는 유압라인을 포함하는 차량 제동 시스템.
제3항에 있어서,
상기 브레이크 제어기는
소정 차속 이하의 저속 조건에서만 상기 목표 제동 압력이 상기 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하는지 여부를 파악하는 차량 제동 시스템.
제3항에 있어서,
상기 브레이크 제어기는
상기 목표 제동 압력이 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재할 경우 상기 목표 제동 압력을 노이즈 발생 압력 구간에서 벗어나도록 하기 위한 압력 변동량을 연산하는 차량 제동 시스템.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 노이즈 발생 압력 구간은 임계 상한선, 센터라인 및 임계 하한선을 포함하는 일정 폭의 영역으로 설정되는 차량 제동 시스템.
제6항에 있어서,
상기 브레이크 제어기는
상기 목표 제동 압력이 상기 노이즈 발생 압력 구간의 센터라인을 기준으로 하부에 위치하면 임계 하한선을 넘어 하향 변동되는 압력 변동량을 계산하고, 상기 목표 제동 압력이 상기 센터라인을 기준으로 상부에 위치하면 임계 상한선을 넘어 상향 변동되는 압력 변동량을 계산하는 차량 제동 시스템.
제3항에 있어서,
상기 모터 구동 시스템은
인가되는 제어신호에 따라 구동력을 발생하는 구동모터;
가속 페달 신호에 따른 구동력을 연산하여 상기 구동모터를 제어하고, 가속 페달의 오프 상태에서도 일정량의 크립 토크(Creep Torque)를 발생하는 모터 제어기; 및
상기 구동모터와 모터 제어기를 연결하는 제어라인;
을 포함하는 차량 제동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 구동모터는
전륜에 장착되는 제1 구동모터 및 후륜에 장착되는 제2 구동모터 중 적어도 하나를 포함하는 차량 제동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 모터 제어기는
상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 제동 토크 변동량과 동일한 크립 토크 변동량을 보상하여 보정된 모터 토크로 상기 구동모터의 구동력을 제어하는 차량 제동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 브레이크 제어기 또는 상기 모터 제어기는
상기 압력 변동량과 브레이크 펙터(Brake Factor)를 곱하여 상기 토크 변동량을 연산하는 차량 제동 시스템.
제8항 또는 제11항에 있어서,
상기 모터 제어기는
상기 목표 제어 압력에 따라 설정된 크립 토크에서 상기 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 차감하여 상기 보정된 크립 토크를 생성하는 차량 제동 시스템.
브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 시스템에 있어서,
브레이크 페달 작동에 따른 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 브레이크 시스템;
상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하기 위해 보정된 크립 토크를 생성하여 엔진의 구동력을 제어하는 엔진 구동 시스템; 및
상기 브레이크 노이즈의 회피를 위한 상기 압력 변동량을 상기 엔진 구동 시스템으로 전달하는 신호라인;
을 포함하는 차량 제동 시스템.
브레이크 노이즈 회피를 위한 차량 제동 제어 방법에 있어서,
a) 주행 중 차량의 브레이크 스트로크 측정 값을 이용하여 필요 감속도를 연산하고 이를 통해 목표 제동 압력을 연산하는 단계;
b) 차속이 브레이크 노이즈가 발생되는 저속 조건인 소정 차속 이하인 것을 확인하는 단계;
c) 상기 목표 제동 압력이 설정된 브레이크 노이즈 발생 압력 구간에 존재하면 이를 회피하기 위하여 변동된 제동 압력으로 브레이크 유압을 제어하는 단계; 및
d) 상기 목표 제동 압력의 압력 변동량에 따른 토크 변동량을 보상하기 위해 보정된 크립 토크를 생성하여 차량의 구동력을 제어하는 단계;
를 포함하는 차량 제동 방법.
제14항에 있어서,
상기 c) 단계는,
상기 브레이크 노이즈 발생 압력 구간을 회피하기 위한 압력 변동량을 연산하는 단계를 포함하는 차량 제동 방법.
제15항에 있어서,
상기 c) 단계는,
상기 목표 제동 압력이 상기 압력 변동량만큼 변동된 제동 압력을 연산하여 상기 브레이크 유압을 제어하는 단계를 포함하는 차량 제동 방법.
제14항 또는 제15항에 있어서,
상기 c) 단계는,
상기 목표 제동 압력이 상기 노이즈 발생 압력 구간의 센터라인을 기준으로 하부에 위치하면 임계 하한선을 넘어 하향 변동되는 상기 압력 변동량을 계산하는 단계; 또는
상기 목표 제동 압력이 상기 센터라인을 기준으로 상부에 위치하면 임계 상한선을 넘어 상향 변동되는 상기 압력 변동량을 계산하는 단계
를 포함하는 차량 제동 방법.
제17항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 압력 변동량과 브레이크 펙터를 이용하여 토크 변동량을 연산하는 단계를 포함하는 차량 제동 방법.
제17항에 있어서,
상기 d) 단계는,
기본 크립 토크에 상기 토크 변동량을 반영하여 상기 보정된 크립 토크를 생성하는 단계를 포함하는 차량 제동 방법.
제17항에 있어서,
상기 d) 단계는,
상기 변동된 제동 압력이 하향 변동되면 기본 크립 토크에 상기 토크 변동량을 차감하여 상기 보정된 크립 토크를 계산하는 단계; 또는
상기 변동된 제동 압력이 상향 변동되면 기본 크립 토크에 상기 토크 변동량을 더하여 상기 보정된 크립 토크를 계산하는 단계
를 포함하는 차량 제동 방법.