KR20210041421A - 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 주행 중인 차량에 발생되는 저항력을 고려하여 제동을 배분할 수 있는 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법은, 자율주행차의 제동 구간 동안 실시간으로 판단된 주행 저항력을 고려하여 각 시점에서 요구되는 목표 제동력을 만족하도록 제동력 분배를 제어하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법으로서, 상기 제동 구간 중 상기 자율주행차의 가속 OFF 시점부터 제1 시점까지의 구간에서 상기 주행 저항력과 상기 목표 제동력을 비교하는 제1 단계; 및 상기 제동 구간 중 상기 제1 시점부터 제2 시점까지의 구간에서 상기 주행 저항력 및 최대 회생 제동력의 합과 상기 목표 제동력을 비교하는 제2 단계;를 포함한다.

Description

주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DISTRIBUTING OF REGENERATIVE BRAKING OF SELF-DRIVING CAR}
본 발명은 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 주행 중인 차량에 발생되는 저항력을 고려하여 제동을 배분할 수 있는 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기모터를 이용하여 주행하는 차량, 즉 순수 전기자동차(EV: Electric Vehicle)나 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle), 연료전지 자동차(FCV: Fuel Cell Vehicle)와 같은 친환경 자동차에서는 차량 제동 시 회생제동을 한다.
친환경 자동차의 회생제동 시스템은 차량이 제동하는 동안 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리()에 저장한 뒤 차량이 주행할 때 전기모터를 구동하는데 재사용할 수 있도록 함으로써 차량의 연비를 향상시킨다. 여기서 친환경 자동차는 자율주행모드로 주행되는 차량일 수 있고, 운전자모드로 주행되는 차량일 수 있다.
회생제동이 수행되는 차량에서는 회생제동을 하는 동안 구동모터에서 발생되는 회생 제동력과 브레이크에서 발생하는 마찰 제동력의 합을 목표 제동력과 동일하게 해주는 회생제동 협조제어 기술이 필요하다.
이때, 구동모터의 발전동작 및 회전저항에 의한 회생 제동력과 브레이크에 의한 마찰 제동력 간의 적절한 분배가 필수적이며, 이를 위해 제동을 수행하는 제어부들 간의 협조제어가 적절히 이루어져야 한다.
한편, 주행 중인 차량에는 일반적으로 차량의 주행을 방해하는 방향으로 작용하는 저항력(이하, '주행 저항력'이라 한다)이 존재한다. 그러나, 차량이 제동을 하는 동안 주행 저항력을 고려하지 않으면 총 제동력(회생 제동력과 마찰 제동력의 합)은 목표 제동력 보다 크게 되고, 결국 과도한 제동력으로 제동 이질감이 발생된다. 또한, 회생 제동력이 더 발생될 수 있는 상황에서도 마찰 제동력이 일찍 발생됨으로써 연비 향상의 효과가 적다. 이에 관한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
종래 회생제동과 마찰제동의 협조 제어를 수행하는 기술은 다수 있으나 주행 저항력을 고려한 기술은 전무한 상황이다. 일 예로, 한국 등록특허 제10-1006987호(전기모터가 장착된 차량의 회생제동방법)는 운전자가 요구한 제동량에서 전기모터에 의해 발전된 양에 해당하는 회생제동량을 뺀 나머지 제동량을 생성시켜 제동시키고 있으나, 주행 저항력은 전혀 고려하지 않고 있다.
한국 등록특허 제10-1006987호(전기모터가 장착된 차량의 회생제동방법)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제동 중인 차량의 회생제동 협조제어 시 주행 저항력을 고려함으로써 제동 이질감 및 연비 향상의 효과를 가질 수 있는 새로운 형태의 발명을 제시하고자 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법은, 자율주행차의 제동 구간 동안 실시간으로 판단된 주행 저항력을 고려하여 각 시점에서 요구되는 목표 제동력을 만족하도록 제동력 분배를 제어하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법으로서, 상기 제동 구간 중 상기 자율주행차의 가속 OFF 시점부터 제1 시점까지의 구간에서 상기 주행 저항력과 상기 목표 제동력을 비교하는 제1 단계; 및 상기 제동 구간 중 상기 제1 시점부터 제2 시점까지의 구간에서 상기 주행 저항력 및 최대 회생 제동력의 합과 상기 목표 제동력을 비교하는 제2 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 자율주행차의 가속 OFF 시점부터 상기 제1 시점까지의 제동력은 상기 주행 저항력이 분배 되도록 제어하고, 상기 제1 시점부터 상기 제2 시점까지의 제동력은 상기 주행 저항력과 회생 제동력의 합이 분배 되도록 제어한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템은, 상기 자율주행차의 내외부 정보를 취득하는 정보 수집부; 상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 기반으로 주행 저항력을 판단하는 판단부; 상기 주행 저항력과 목표 제동력을 비교하거나, 상기 주행 저항력 및 최대 회생 제동력의 합과 목표 제동력을 비교하는 비교부; 및 상기 비교부의 판단 결과에 따라 상기 주행 저항력을 제동력으로 결정하거나, 상기 주행 저항력과 회생 제동력의 합을 제동력으로 결정하거나, 상기 주행 저항력과 상기 최대 회생 제동력과 상기 마찰 제동력의 합을 제동력으로 결정하는 제동력 결정부;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법은, 자율주행차에서 요구되는 목표 제동력을 만족하기 위해 주행 저항력이 실시간으로 고려됨으로써, 현재의 제동력과 목표 제동력이 일치하거나 일정 범위 내에 존재하여 제동 효율이 증가하고, 제동 이질감이 최소화되며, 회생 제동력이 발생되는 구간이 증가하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행차의 제동 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 제동 시스템 중 브레이크 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 주행 저항력을 고려하지 않은 기존의 제동력 분배 방법을 나타낸 제동 선도이다.
도 4는 도 3의 제동 선도에서 시간에 따른 주행 저항력의 변화 상태를 더 고려하여 나타낸 제동 선도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 주행 저항력을 고려한 제동력 분배 방법을 나타낸 제동 선도이다.
도 6은 도 5의 제동 선도에서 시간에 따른 주행 저항력의 변화 상태를 더 고려하여 나타낸 제동 선도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 자율주행차가 제동 시작 시점부터 주행 중인 차량에 발생하는 주행 저항력을 고려하여 제동 구간마다 다른 제동력을 배분한다는 점에 특징이 있다. 특히, 주행 저항력은 모든 제동 구간에서 발생한다. 오직 운전자에 의해 제동이 이루어지는 일반 차량에서는 주행 저항력이 고려되지 않아 과제동이 발생되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 제동력 배분에 주행 저항력을 고려할 수 있는 차량이라면 적용될 수 있으나, 본 명세서에서는 자율주행차를 중심으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행차의 제동 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로, 자율주행차는 자율주행 제어부(100), 브레이크 제어부(200), 구동모터 제어부(300)를 포함한다. 각각의 구성은 모듈화되어 분리가 가능하며, 각 제어부마다 별도로 탑재된 ECU(Electronic Control Unit)에 의해 제어 기능 및 통신 기능이 수행되거나, 하나의 ECU에 의해 각 제어부의 기능 수행이 가능하다. 이러한 ECU 모듈은 설정된 프로그램에 의하여 작동하는 하나 이상의 프로세서로 구비될 수 있고, 후술할 작동 방법의 각 단계를 수행하도록 되어 있다.
자율주행 제어부(100)는 운전자가 브레이크, 핸들, 가속페달 등을 제어하지 않아도 주행 시 취득한 외부정보 감지 및 처리기능을 가지고 주변환경을 인식하여 주행경로를 자체적으로 결정한다. 또한, 자율주행 제어부(100)는 제동이 필요할 경우 목표 제동력을 연산하여, 그 연산 신호를 브레이크 제어부(200)에 송신한다. 또한, 가속 신호를 구동모터 제어부(300)에 송신할 수 있다. 자율주행 제어부(100)는 차량이 자율주행 모드로 주행되도록 제어하다가 운전자의 선택에 의해 운전자 모드로 변경되면 운전자에게 제어권을 넘겨준다.
한편, 자율주행 제어부(100)는 정보 수집부(110)를 포함한다. 정보 수집부(110)는 차량 내부 정보 및 차량 외부 정보를 수집한다. 여기서 차량 내부 정보는 차량 내에 설치되는 각종 센서, 예를 들어 휠속 센서, 요레이트 센서, 조향각 센서, 횡가속도 센서, 운전자 모드에서 필요한 페달 답력 센서 등에 의해 측정된 정보를 의미한다. 또한, 차량 외부 정보는 자율주행차가 주행 중인 차로의 상태 또는 차선을 인식하거나 자율주행차 또는 주변 차량의 주행 경로를 파악하기 위해 RADAR, LIDAR, 영상 센서, GPS, 네비게이션, G 센서 등에 의해 수집된 정보를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 차량 외부 정보를 판단하기 위해 차량에 장착된 IOT 모듈이 더 사용된다. IOT 모듈은 인터넷과 연결되어 주행 중인 차로의 상태 데이터(예를 들어 차로의 굴곡도, 차로에 진입하는 장애물 등에 관한 데이터), 현재 대기의 상태에 관한 정보, 신호등 위치에 관한 정보, 과속 단속 정보, 교통 상황 정보, 차간 거리 정보 등 차량의 다양한 외부 환경 정보를 수신할 수 있다.
정보 수집부(110)에서 수집된 정보는 메모리부(120)에 저장된다. 메모리부(120)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(RAM : Random Access Memory), 롬(ROM : Read Only Memory), 웹 스토리지(web storage) 등 다양한 저장매체로 구성될 수 있다.
브레이크 제어부(200)는 자율주행 제어부(100)의 목표 제동력 연산 신호 또는 운전자가 브레이크 페달에 가하는 답력 신호에 따라 제동 유압이 발생되도록 제어한다. 그러면 유압라인(201)을 통해 각 차륜에 설치된 휠 실린더로 유압이 전달되어 캘리퍼(202)와 디스크 간의 마찰을 통해 제동이 수행된다.
구동모터 제어부(300)는 자율주행 제어부(100)의 요구 또는 운전자가 브레이크 페달에 가하는 답력에 따른 요구에 따라 구동모터의 역기전력에 의해 발생된 전기 에너지를 배터리에 저장함으로써 자율주행차가 회생제동을 하도록 제어한다. 구동모터 제어부(300)는 자율주행 제어부(100) 및 브레이크 제어부(200)와 연결되어 제어 신호를 송수신할 수 있다.
한편, 상술한 자율 주행 제어부(100), 정보 수집부(110), 메모리부(120), 브레이크 제어부(200), 구동모터 제어부(300)는 CAN(Controller Area Network), MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크, LIN(Local Interconnect Network), 또는 X-by-Wire(Flexray) 등과 같은 차량 네트워크를 통해 상호간에 데이터(정보)를 주고 받는다.
도 2는 도 1의 제동 시스템 중 브레이크 제어부의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로, 브레이크 제어부(200)는 주행 저항력 판단부(210), 비교부(220), 제동력 결정부(230) 및 출력부(240)를 포함한다.
주행 저항력 판단부(210)는 정보 수집부(110)에서 수집된 정보를 기반으로 주행 저항력을 실시간으로 판단한다. 주행 저항력은 자율주행차의 주행을 방해하는 측으로 작용하는 저항력으로, 주행 상황에 따라 다양한 저항력이 모두 또는 선택적으로 발생된다. 본 명세서에서는 대표적으로 주행 저항력 중 구름 저항력, 공기 저항력 및 구배 저항력을 살펴본다. 다만, 이러한 주행 저항력 자체를 판단하는 방식은 이미 공지된 기술이므로, 본 명세서에서는 주행 저항력의 판단 방식에 관해서는 개략적으로 설명하되, 이러한 판단 방식이 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템에 적용될 수 있는 내용을 위주로 설명한다.
구름 저항력은 차바퀴의 구름동작으로 말미암아 주행 방향과 반대 방향으로 작용하는 저항력이다. 구름 저항력은 자율주행차가 주행 중 차바퀴와 노면 사이에서 발생된다. 구름 저항이 발생되는 원인은 타이어의 변형, 노면의 굴곡, 충격, 차바퀴 베어링의 마찰 등이 다양하다.
구름 저항력을 판단하기 위한 제1 계산식은 다음과 같다.
<제1 계산식>
R구름 = μr×W
여기서, μr은 구름저항계수이고, W는 차량의 중량이다.
정보 수집부(110)는 구름 저항력을 판단하기 위해 제1 계산식에 사용되는 모든 요소에 대한 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 구름저항계수를 구하기 위해 공기압 정보가 필요하면 정보 수집부(110)는 공기압 센서를 이용하여 바퀴의 공기압 정보를 실시간으로 수집할 수 있고, 구동모터의 토크로부터 구름 저항력을 계산하기 위해 토크센서를 이용하여 토크신호에 대한 정보를 실시간으로 수집할 수 있다.
공기 저항력은 차량의 운행 중 공기로부터 받는 저항력이다. 이러한 공기 저항력은 차량의 주행에 부딪쳐 생기는 선두부의 압력 저항, 후미의 와류저항, 표면의 마찰저항, 부품의 부가 저항, 지면과의 간섭저항 등의 총계를 의미한다.
공기 저항력을 판단하기 위한 제2 계산식은 다음과 같다.
<제2 계산식>
R공기 = μa×A×V
여기서, μa는 공기저항계수, A는 전면 투영 면적(m2), V는 주행속도(Km/h)를 의미한다.
정보 수집부(110)는 공기 저항력을 판단하기 위해 제2 계산식에 사용되는 모든 요소에 대한 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 차량의 속도를 구하기 위해 속도 정보가 필요하면 정보 수집부(110)는 휠 속도 센서를 통해 바퀴의 회전 속도에 관한 정보를 실시간으로 수집한다.
구배 저항력은 차량이 비탈길을 오를 때, 중력의 진행 반대방향 분력에 의해 차량의 무게중심에 뒤 방향으로 작용하는 저항력이다. 그러나 구배 저항력은 언덕길을 내려 갈 때는 차량의 구동력을 지원하는 힘으로 작용한다.
구배 저항력을 판단하기 위한 제3 계산식은 다음과 같다.
<제3 계산식>
R구배 = W×sinθ
여기서, W는 차량의 중량, θ는 주행 중인 도로의 경사각을 의미한다.
정보 수집부(110)는 구배 저항력을 판단하기 위해 제3 계산식에 사용되는 모든 요소에 대한 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 정보 수집부(110)는 G 센서, 카메라 또는 네비게이션을 활용하여 경사각에 대한 정보를 실시간으로 수집할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 명세서에서 기술되지 않은 주행 저항력도 정보 수집부(110)의 정보를 기반으로 주행 저항력 판단부(210)에 의해 그 값이 판단될 수 있음은 물론이다. 주행 저항력의 판단은 발생된 저항력의 합으로 추정될 수 있다.
비교부(220)는 제동 구간 동안 각 시점에서 필요한 목표 제동력과 현재의 제동력을 비교한다. 제동 구간은 제동 시작 시점부터 제동 완료 시점까지의 구간이다. 한편, 제동 구간과 제동력과의 관계를 나타내는 제동맵에는 제동 구간 동안 각 시점에서 자율주행차에서 요구되는 목표 제동력을 전체 제동 구간에 따라 계산한 목표 제동력선이 나타난다. 또한, 제동맵에는 제동 구간 동안 각 시점에서 자율주행차에서 발생되는 현재 제동력을 전체 제동 구간에 따라 계산한 현재 제동력선이 나타난다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 제동 상황에 맞는 다양한 제동맵이 미리 설정되어 메모리부(120)에 저장된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제동 구간은 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간을 포함한다. 차속을 기준으로 본다면 제동 구간은 고속 구간인 제1 구간부터 저속 구간인 제3 구간으로 분류된다.
제1 구간은 제동 시작 시점부터 제1 시점까지의 구간이다. 여기서 제동 시작 시점은 가속이 이루어지지 않는 시점을 의미할 수 있다. 즉, 제동 시작 시점은 구동모터 제어부(300)가 자율주행 제어부(100)로부터 가속신호를 전달받지 못하거나, 운전자가 가속 페달을 밟지 않는 시점이 될 수 있다. 제2 구간은 제1 시점부터 제2 시점까지의 구간이다. 여기서 제1 시점은 회생 제동력이 발생되는 시점이고, 제2 시점은 마찰 제동력이 발생되는 시점이다. 제3 구간은 제2 시점부터 제동 완료 시점까지의 구간이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 가속이 이루어지지 않는 상태에서는 Coast 회생 제동력이 발생될 수 있다. 이하 본 명세서에서는 Coast 회생 제동력을 회생 제동력에 포함하여 설명하기로 한다.
비교부(220)는 메모리부(120)에 저장된 제동맵 중 현재의 제동 상황에 맞는 제동맵을 선택한 후, 선택된 제동맵에서 각 제동 시점에 필요한 목표 제동력과 현재의 제동력을 실시간으로 비교한다. 여기서, 현재의 제동 상황은 정보 수집부(110)에서 수집된 정보를 기반으로 판단될 수 있다. 예를 들어, 현재 급격한 제동이 필요한 상황이라면 목표 제동력선의 기울기가 큰 제동맵이 선택될 수 있다.
제동력 결정부(230)는 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간에서 목표 제동력을 만족하기 위해 현재의 제동력을 실시간으로 결정한다. 여기서 목표 제동력은 제동 시간이 지남에 따라 증가한다.
제1 구간 동안, 주행 저항력이 목표 제동력 보다 크더라도 제동력 결정부(230)는 주행 저항력을 현재의 제동력으로 결정한다. 즉, 제1 구간 동안에는 자율주행 제어부(100)에서 브레이크 제어부(200)로 제동 신호를 인가하거나 운전자가 브레이크 페달을 밟아도 주행 저항력 이외 별도의 제동력은 발생되지 않는다.
제2 구간 동안, 비교부(220)에 의해 현재의 제동력(주행 저항력)이 목표 제동력 보다 작다고 판단되면 제동력 결정부(230)는 회생 제동력을 추가적으로 발생시켜 주행 저항력과 회생 제동력의 합을 현재의 제동력으로 결정한다. 이때, 회생 제동력은 미리 설정된 최대 회생 제동력까지만 증가된다.
제3 구간 동안, 비교부(220)에 의해 현재의 제동력(주행 저항력과 최대 회생 제동력의 합)이 목표 제동력 보다 작다고 판단되면 제동력 결정부(230)는 마찰 제동력을 추가적으로 발생시켜 주행 저항력과 최대 회생 제동력과 마찰 제동력의 합을 현재의 제동력으로 결정한다. 이때, 마찰 제동력은 제동이 완료되는 시점까지 증가된다.
제동력 결정부(230)에 의해 현재의 제동력이 결정되면 출력부(240)는 결정된 제동력과 매칭되는 제동 신호를 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템은 모든 제동 구간에서 발생되는 주행 저항력을 고려하여 제동력을 배분하고 있다.
도 3은 주행 저항력을 고려하지 않은 기존의 제동력 분배 방법을 나타낸 제동 선도이고, 도 4는 도 3의 제동 선도에서 시간에 따른 주행 저항력의 변화 상태를 더 고려하여 나타낸 제동 선도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 주행 저항력을 고려한 제동력 분배 방법을 나타낸 제동 선도이며, 도 6은 도 5의 제동 선도에서 시간에 따른 주행 저항력의 변화 상태를 더 고려하여 나타낸 제동 선도이다.
도 3 및 도 4는 주행 저항력을 고려하지 않은 상태에서 제동 구간 동안 제동력의 배분을 나타낸 제동 선도, 즉 제동맵이다. 여기서, 도 3은 제동 시작 시점에서 발생된 주행 저항력이 제동 완료 시점까지 일정한 경우이고, 도 4는 일정하지 않은 경우이다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 발명은 본 발명의 일 실시예와 비교하기 위해 설명된 발명에 불과하다.
도 3을 참조하면, 제1 구간에서 제동 시작 시점에 일정한 주행 저항력이 발생된다. 제1 구간 동안에는 주행 저항력이 목표 제동력보다 크므로 자율주행 제어부(100)의 제동 신호 또는 운전자의 페달 답력 신호와 상관없이 현재의 제동력은 주행 저항력이 되도록 제어된다. 도 3에 도시된 제1 구간에서 현재의 제동력선이 일정함을 알 수 있다.
주행 저항력을 고려하지 않는 차량은 제1 시점이 되면 제동력 부족을 고려하여 회생 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어한다. 따라서 주행 저항력과 회생 제동력의 합인 현재 제동력은 각 시점에서 목표 제동력과 대응되도록 증가한다. 도 3에 도시된 제2 구간에서 현재의 제동력선과 목표 제동력선의 기울기가 동일함을 알 수 있다.
주행 저항력을 고려하지 않는 차량은 제2 시점이 되면 회생 제동력이 더 이상 증가하지 못하므로 제동력 부족을 고려하여 마찰 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어한다. 따라서 현재의 제동력인 주행 저항력과 최대 회생 제동력과 마찰 제동력의 합인 현재 제동력은 각 시점에서 목표 제동력과 대응되도록 증가한다. 도 3에 도시된 제3 구간에서 현재의 제동력선과 목표 제동력선의 기울기가 동일함을 알 수 있다.
한편, 실제의 주행 저항력은 제동 시간이 지남에 따라 변화한다. 예를 들어, 제동을 함에 따라 차속 및 공기 저항력 감소로 주행 저항력이 변화하거나, 오름 경사로에서 제동을 함에 따라 구배 저항력이 계속 작용하여 주행 저항력이 변화한다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 4 및 도 6은 제동 시간이 지남에 따라 주행 저항력이 감소하는 경우를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 주행 저항력은 시간이 지남에 따라 제1 구간 내지 제3 구간에서 감소한다. 차량은 제1 시점이 되면 회생 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어하는데, 주행 저항력 감소로 주행 저항력과 회생 제동력의 합인 현재의 제동력은 각 시점에서 점점 감소한다. 또한, 제2 시점이 되면 마찰 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어하는데, 주행 저항력 감소로 주행 저항력과 최대 회생 제동력과 마찰 제동력의 합인 현재의 제동력은 각 시점에서 점점 감소한다.
즉, 주행 저항력을 고려하지 않는 차량은 시간에 따라 감소된 주행 저항력을 보상해주지 못하므로 현재 제동력선과 목표 제동력선의 기울기는 동일하지 않다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주행 저항력을 고려하지 않으면 목표 제동력 보다 현재의 제동력이 항상 크므로 과제동이 발생하여, 운전자가 느끼는 제동 이질감이 발생하고, 제동의 효율이 저하되는 문제가 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에서는 주행 저항력을 고려하여 상술한 문제가 발생되는 것을 미연에 방지한다.
도 5를 참조하면, 제1 구간에서 제동 시작 시점에 일정한 주행 저항력이 발생된다. 이는 도 3을 참조하여 설명된 내용과 동일하다.
주행 저항력을 고려한 자율주행차는 제2 구간에서 제1 시점이 되면 제동력 부족을 고려하여 회생 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어한다. 여기서, 제1 시점은 제동 선도를 기준으로 현재의 제동력선(주행 저항력선)과 목표 제동력선이 만나는 지점에서의 시점으로 정의될 수 있다. 이후, 주행 저항력과 회생 제동력의 합인 현재 제동력은 각 시점에서 목표 제동력과 동일하도록 제어된다. 그러면 자율주행차에서 요구되는 제동력과 목표 제동력이 일치하여 제동 이질감 해소 및 제동 효율 증가의 효과가 나타난다. 또한, 제2 구간에서 현재 제동력선과 목표 제동력선의 기울기가 일치함으로써 회생 제동력이 발생되는 구간이 증가한다. 이는 도 3과 도 5에 도시된 제2 구간에서의 현재 제동력 선의 길이를 비교해보면 알 수 있다.
주행 저항력을 고려한 자율주행차는 제3 구간에서 제2 시점이 되면 제동력 부족을 고려하여 마찰 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어된다. 이후, 주행 저항력과 최대 회생 제동력과 마찰 제동력의 합인 현재 제동력은 각 시점에서 목표 제동력과 동일하도록 제어된다. 그러면 자율주행차에서 요구되는 제동력과 목표 제동력이 일치하여 제동 이질감 해소 및 제동 효율 증가의 효과가 나타난다.
도 6을 참조하면, 주행 저항력은 시간이 지남에 따라 제1 구간 내지 제3 구간에서 감소한다. 자율주행차는 제1 시점이 되면 회생 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어하는데, 주행 저항력 감소분 만큼 회생 제동력을 더 추가시켜 현재 제동력과 목표 제동력이 일치하도록 제어한다. 또한 자율주행차는 제2 시점이 되면 마찰 제동력이 추가적으로 발생되도록 제어하는데, 주행 저항력 감소분 만큼 마찰 제동력을 더 추가시켜 현재의 제동력과 목표 제동력이 동일하도록 제어한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제동 구간 동안 주행 저항력이 감소하더라도 현재 제동력과 목표 제동력이 동일하다.
물론, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 제2 구간 및 제3 구간에서 현재 제동력이 목표 제동력을 기준으로 일정 범위 내에 있도록 제어될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법을 설명한다. 또한 이하의 각 제어 과정에서 주행 저항력 또는 회생 제동력 또는 마찰 제동력은 실시간으로 판단된다.
우선, 자율주행차의 가속이 있는지 판단한다(S100). 이는 제동 시작 시점을 결정하기 위한 것으로, 가속 여부 판단은 정보 수집부(110)의 정보를 기초로 판단한다. 자율주행차의 가속이 없다면, 제동 시작 시점으로 보고 제동 시작 시점에서의 주행 저항력 판단을 개시한다(S130). 또한, 현재의 제동 상황에 맞는 제동맵을 선택한 후 목표 제동력과 현재 제동력과의 비교를 시작한다.
다음으로, 정보 수집부(110)의 정보를 기초로 목표 제동력(F목표)이 주행 저항력(R주행) 보다 큰지 판단한다(S200). 목표 제동력이 주행 저항력 보다 작으면 주행 저항력을 현재 제동력으로 결정하고 별도의 제동력을 발생시키지 않도록 제어한다(S210). 그러나, 목표 제동력이 주행 저항력 보다 크면 회생 제동력(F회생)이 발생되도록 제어한다(S220). 여기서 회생 제동력은 점차 증가하도록 제어된다. 한편, 주행 저항력은 실시간으로 계속 판단된다(S230).
다음으로, 정보 수집부(110)의 정보를 기초로 목표 제동력이 주행 저항력과 최대 회생 제동력(F회생(최대))의 합보다 큰지 판단한다(S300). 목표 제동력이 주행 저항력과 최대 회생 제동력의 합보다 작으면 주행 저항력과 회생 제동력의 합을 현재의 제동력으로 결정한다(S310). 그러나, 목표 제동력이 주행 저항력과 최대 회생 제동력의 합보다 크면 마찰 제동력(F마찰)이 발생되도록 제어한다(S320). 여기서 마찰 제동력은 점차 증가하도록 제어된다. 한편, 주행 저항력은 실시간으로 계속 판단된다(S330).
다음으로, 정보 수집부(110)의 정보를 기초로 자율주행차가 정지하였는지 판단한다(S400). 자율주행차가 정지하지 않았다면 주행 저항력과 최대 회생 제동력과 마찰 제동력의 합을 현재의 제동력을 결정하고(S410), 주행 저항력을 실시간으로 판단하면서 마찰 제동력을 계속 증가시킨다. 상술한 과정을 통해 자율주행차가 정지한다면 제어를 종료한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
100 : 자율주행 제어부 110 : 정보 수집부
120 : 메모리부 200 : 브레이크 제어부
201 : 유압라인 202 : 캘리퍼
210 : 브레이크 제어부 220 : 비교부
230 : 제동력 결정부 240 : 출력부

Claims (10)

  1. 자율주행차의 제동 구간 동안 실시간으로 판단된 주행 저항력을 고려하여 각 시점에서 요구되는 목표 제동력을 만족하도록 제동력 분배를 제어하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법으로서,
    상기 제동 구간 중 상기 자율주행차의 가속 OFF 시점부터 제1 시점까지의 구간에서 상기 주행 저항력과 상기 목표 제동력을 비교하는 제1 단계; 및
    상기 제동 구간 중 상기 제1 시점부터 제2 시점까지의 구간에서 상기 주행 저항력 및 최대 회생 제동력의 합과 상기 목표 제동력을 비교하는 제2 단계;를 포함하되,
    상기 자율주행차의 가속 OFF 시점부터 상기 제1 시점까지의 제동력은 상기 주행 저항력이 분배 되도록 제어하고, 상기 제1 시점부터 상기 제2 시점까지의 제동력은 상기 주행 저항력과 회생 제동력의 합이 분배 되도록 제어하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 주행 저항력이 상기 목표 제동력 보다 크면 상기 회생 제동력이 발생되지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 목표 제동력이 상기 주행 저항력 보다 크면 상기 회생 제동력을 증가시켜 상기 목표 제동력을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 단계에서 상기 회생 제동력은 상기 주행 저항력이 변화되는 양을 고려하여 증가되는 것을 특징으로 하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주행 저항력은 구름 저항력, 공기 저항력 및 경사 저항력 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 주행 저항력을 판단하기 위해 사용되는 상기 자율주행차의 주위 환경 정보는 IOT 모듈을 이용하여 수집되는 것을 특징으로 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 상기 목표 제동력이 상기 주행 저항력 및 최대 회생 제동력의 합 보다 크면 마찰 제동력을 증가시켜 상기 목표 제동력을 만족하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 단계에서 상기 마찰 제동력은 상기 주행 저항력이 변화되는 양을 고려하여 증가되는 것을 특징으로 하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 시점부터 상기 자율주행차의 정지 시점까지의 제동력은 상기 주행 저항력과 상기 최대 회생 제동력과 상기 마찰 제동력의 합이 분배되도록 제어하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 방법.
  10. 자율주행차의 내외부 정보를 취득하는 정보 수집부;
    상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 기반으로 주행 저항력을 판단하는 판단부;
    상기 주행 저항력과 목표 제동력을 비교하거나, 상기 주행 저항력 및 최대 회생 제동력의 합과 목표 제동력을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 판단 결과에 따라 상기 주행 저항력을 제동력으로 결정하거나, 상기 주행 저항력과 회생 제동력의 합을 제동력으로 결정하거나, 상기 주행 저항력과 상기 최대 회생 제동력과 마찰 제동력의 합을 제동력으로 결정하는 제동력 결정부;를 포함하는 주행 저항력을 고려한 자율주행차의 회생제동 분배 제어 시스템.
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