KR20240036983A - 전동화 차량 및 그의 회생제동 제어 방법 - Google Patents

전동화 차량 및 그의 회생제동 제어 방법 Download PDF

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Abstract

차량의 주행 중 주행 환경에 의한 회생제동이 수행되는 단계; 상기 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점멸 횟수를 판단하는 단계; 및 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 단계;를 포함하는 전동화 차량 및 전동화 차량의 회생제동 제어 방법이 소개된다.

Description

전동화 차량 및 그의 회생제동 제어 방법 {ELECTRIFIED VEHICLE AND METHOD OF REGENERATIVE BRAKING CONTROL FOR THE SAME}
본 발명은 전동화 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 브레이크 램프의 점멸 현상을 방지하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라, 전기 모터(또는 구동 모터)를 구동원으로 구비한 전동화 차량이 활발히 연구되고 있다. 전동화 차량의 예로 전기차(EV), 하이브리드 자동차(HEV), 연료전지 자동차(FCEV) 등을 들 수 있다. 이러한 전동화 차량에는 차량의 제동 또는 관성에 의한 타행 주행시 발생한 에너지를 구동모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동이 수행된다. 구체적으로, 전동화 차량에서는 제동이나 타행 주행시 구동모터를 이용하여 에너지를 회수하고, 회수한 에너지로 배터리를 충전함으로써 연비 향상 및 효율적인 에너지의 이용이 가능할 수 있다. 특히, 전동화 차량의 회생제동 시스템은 차량의 제동시 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리에 저장한 뒤 구동모터를 구동하는데 사용함으로써 차량의 주행시 연비를 향상시킬 수 있다.
한편, 최근 전동화 차량에는 전방 차량과의 거리, 현재 차속 유지 가정시 전방 차량과의 충돌 예상 잔여 시간, 네비게이션 정보 등의 주행 환경에 따른 정보를 활용하여 회생제동 수행시 회생제동 단계를 가변하는 스마트 회생제동 시스템을 적용하고 있다. 스마트 회생제동 시스템이 활성화된 상태에서 운전자의 페달 조작이 없는 경우, 전방 차량이 가깝거나 전방에 일정 곡률 이상의 곡선 구간이 존재하는 등 회생제동 조건이 만족되면, 회생제동이 수행된다. 이때, 회생제동에 의한 가속도가 기 설정된 기준(예컨대, -1.3 )을 하회하면 브레이크 페달이 조작되지 않더라도 차량의 브레이크 램프가 점등된다. 브레이크 램프가 점등된 상태에서 운전자가 가속을 위해 가속 페달을 조작하면 브레이크 램프는 소등된다.
따라서, 스마트 회생제동 시스템이 적용된 전동화 차량은 회생제동 수행시 브레이크 점등이 요구되는 가속도를 발생시키는 경우, 간헐적으로 가속 페달이 조작될 때마다 브레이크 램프가 소등되므로 빈번한 회생제동 진입 및 해지로 인해 차량의 브레이크 램프의 점등과 소등이 반복될 수 있다. 브레이크 램프의 점등과 소등이 반복됨에 따라 후방에서 주행 중인 차량의 운전자는 불편함 또는 불쾌감을 느낄 수 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2010-0061208 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전동화 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행 중 가속 페달 조작에 의한 브레이크 램프의 점멸 현상을 저감하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법을 제공하고자 함이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동화 차량의 회생제동 제어 방법은, 차량의 주행 중 주행 환경에 의한 회생제동이 수행되는 단계; 상기 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점멸 횟수를 판단하는 단계; 및 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 단계;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 주행 환경은 전방 차량과의 거리, 충돌 예상 시간 및 네비게이션 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 점멸 횟수를 판단하는 단계는 차량의 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점등에서 소등 또는 소등에서 점등으로의 변화 횟수를 점멸 횟수로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는 기 설정된 복수의 점멸 횟수 구간 중 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수에 대응되는 구간에 따라 상기 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 구간에 따라 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는 회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 구간에 따라 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는 회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정하여 회생제동에 의한 가속도가 기 설정된 가속도보다 작아지도록 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 복수의 구간 중 제1 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회생제동 토크의 변화율 제한은 상기 회생제동 수행시 상기 구동 모터의 시간당 회생제동 토크의 음(-)방향으로의 변화량을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제1 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제2 구간에 해당하는 경우, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제2 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제3 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한하고, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동화 차량은, 차량의 가감속도에 따라 점등과 소등을 반복하는 브레이크 램프; 및
차량의 주행 중 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점멸 횟수를 판단하고, 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 제어기;를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 차량의 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점등에서 소등 또는 소등에서 점등으로의 변화 횟수를 점멸 횟수로 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 기 설정된 복수의 점멸 횟수 구간 중 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수에 대응되는 구간에 따라 상기 구동 모터의 회생제동 토크를 조정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 구동 모터의 회생제동 토크 조정시 회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 구동 모터의 회생제동 토크 조정시 회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정하여 회생제동에 의한 가속도가 기 설정된 가속도보다 작아지도록 조정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 복수의 구간 중 제1 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제1 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제2 구간에 해당하는 경우, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어기는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제2 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제3 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한하고, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감할 수 있다.
본 발명의 전동화 차량 및 그의 회생제동 제어 방법에 따르면, 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 구동 모터의 회생제동 토크를 조정함으로써 회생제동의 진입 및 해제로 인한 불필요한 브레이크 램프의 점멸 현상을 방지하고, 주변 또는 후방 차량의 주행 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 차속 대비 회생제동 토크의 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 변화 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 회생제동 제어를 수행하는 상위 제어기의 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 회생제동 제어 방법의 순서도이다.
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 회생제동 제어로 변화된 회생제동 수행시의 그래프이다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 하이브리드 제어기(HCU : Hybrid Control Unit), 차량 통합 제어기(VCU : Vehicle Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic Function Unit)을 의미하는 것은 아니다. 예컨대, 각 제어기는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하여 실시예에 따른 전동화 차량의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전동화 차량(100)은 상위 제어기(110), 모터 제어기(MCU : Motor Control Unit, 120), 구동 모터(130) 및 브레이크 램프(140)를 포함할 수 있다. 도 1은 본 실시예와 관련된 구성 요소를 위주로 나타낸 것으로, 실제 전동화 차량(100)을 구현함에 있어서는 이보다 더 적거나 많은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다.
상위 제어기(110)는 차량의 종류에 따라 전기차인 경우에는 차량 통합 제어기(VCU), 하이브리드 자동차인 경우에는 하이브리드 제어기(HCU)가 상위 제어기의 역할을 수행할 수 있다. 상위 제어기(110)는 가속 페달 센서(미도시)의 값에 따라 차량의 요구 구동력을 판단하고, 브레이크 페달 센서(BPS : Brake pedal Position Sensor, 미도시)의 값에 따라 요구 제동력을 판단할 수 있다. 상위 제어기(110)는 요구 구동력이나 요구 제동력에 따라 구동 모터(130)가 출력할 구동 토크나 회생제동 토크를 결정할 수 있고, 그에 따른 토크 지령을 모터 제어기(120)에 전달할 수 있다.
또한, 상위 제어기(110)는 페달 조작이 없는 코스팅 상황에서 내연기관의 크립 토크나 엔진 드래그의 모사를 위해 기 저장된 차속 대비 회생제동 토크 데이터를 이용하여 필요한 회생제동 토크를 판단하고, 이를 모터 제어기(120)에 전달할 수 있다. 이는 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 차속 대비 회생제동 토크의 프로파일을 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 상위 제어기(110)에는 단계별로 차속 대비 필요한 회생제동 토크 데이터가 미리 저장될 수 있다. 회생제동 단계는 소정의 조작장치, 예컨대, 스티어링이나 스티어링 컬럼에 배치된 패들 시프트 등의 조작을 통해 복수의 단계 중 어느 하나로 설정될 수 있다. 예컨대, 운전자는 차량 주행시 교통 상황이나 도로 상황을 판단하여 차량에 구비된 조작장치를 통해 회생제동 수행시 회생제동 단계를 높이거나 낮추는 방향으로 조절할 수 있다. 상위 제어기(110)는 조작장치를 통해 회생제동 단계 조절이 입력되면 조절된 단계에 따라 현재 차속에 대응되는 회생제동 토크로 구동 모터(130)의 회생제동이 수행되도록 제어할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 회생제동 단계는 도 2에 도시된 것보다 적게 또는 많게 존재할 수 있음은 물론이다.
전술한 회생제동이 수행됨에 있어, 상위 제어기(110)는 회생제동에 의한 감속도가 기 설정된 값을 상회하는 경우, 브레이크 페달이 조작되지 않더라도 브레이크 램프(140)가 점등되도록 제어할 수 있다. 기 설정된 값은 일부 법규에 의하면 0.7 이하까지는 점등 금지, 0.7 초과에서 1.3 이하까지는 선택적 점등 허용, 1.3 초과로는 점등이 강제될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 회생제동시 감속도에 의한 브레이크 램프의 점등에 대해서는 도 3을 참조하여 보다 상세히 후술하기로 한다.
한편, 전동화 차량(100)에 구비된 상위 제어기(110)는 운전자의 요구(예컨대, 브레이크 페달 조작) 뿐만 아니라 차량이 주행 환경을 판단하여 회생제동이 수행되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 전방 차량과의 거리, 전방 차량과의 거리로 인한 충돌 예상 시간 및 네비게이션 정보를 기반으로 차량의 회생제동이 수행될 수 있다. 이때, 네비게이션 정보는 교통 상황 정보 또는 도로 정보일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 차량의 주행 환경은 앞서 언급한 것 이외에도 다양하게 존재할 수 있음은 물론이다. 즉, 상위 제어기(110)는 차량의 주행 환경을 기반으로 회생제동 단계를 설정하고, 차량의 주행 중 감속이 필요한 상황 발생시 운전자가 브레이크 페달을 조작하지 않아도 설정된 회생제동 단계에 따라 회생제동이 수행되도록 제어할 수 있다. 이러한 기능을 '스마트 회생제동'이라 칭할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 차량의 주행 환경에 따른 회생제동에 대하여 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 변화 그래프이다.
도 3에서는 운전자의 요구가 아닌 차량의 주행 환경에 의한 회생제동이 수행됨에 따라 나타낸 각 요소의 변화 그래프일 수 있다. 도 3에서 가로축은 시간을 의미하고, 세로축은 각각 가속 페달 센서(APS, 미도시) 값, 브레이크 램프(140)의 상태 및 차량의 가속도를 의미한다. 먼저, 운전자가 간헐적으로 가속 페달의 조작과 조작 해제를 반복함으로써 시간에 따른 가속 페달 센서(APS)의 변화 그래프가 최상단에 도시된 그래프의 형태를 가질 수 있다. 가속 페달 센서(APS) 값이 양(+)의 값을 가질 때에는 차량이 가속되고 있음에 따라 브레이크 램프(140)가 소등(OFF)된 상태를 유지할 수 있다. 그러나 운전자가 가속 페달의 조작을 해제하면 차량의 주행 환경에 의해 회생제동이 수행될 수 있고, 회생제동 수행으로 인해 일정 기준보다 낮은 감속이 발생하여 브레이크 램프(140)가 점등(ON)될 수 있다. 예를 들어, 상위 제어기(110)는 차량의 감속도가 1.3 을 초과하면 브레이크 램프(140)가 점등되도록 제어할 수 있다.
도 3의 그래프와 같이, 차량의 주행 환경에 의한 운전자가 가속 페달의 조작과 조작 해제를 반복함으로써 가속 페달의 조작 해제시 구동 모터(130)의 회생제동 수행으로 차량이 감속되어 브레이크 램프(140)의 점등과 소등이 반복될 수 있다. 브레이크 램프(140)의 점등과 소등이 반복됨에 따라 후방 차량이 보기에 브레이크 램프(140)가 점멸되는 것처럼 보일 수 있고, 이는 후방 차량의 주행에 있어서 주행 안전성을 저하시키는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 운전자의 요구가 아닌 차량의 주행 환경에 의한 회생제동이 수행되는 상황에서, 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 판단하고, 이를 기반으로 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정하여 브레이크 램프(140)가 점멸되는 현상을 저감하고자 한다. 여기서, 가속 페달의 조작이 있는 경우 브레이크 램프(140)는 소등되어야 하고, 감속도가 일정값을 초과하면 브레이크 램프(140)는 점등되어야 한다. 이러한 제약 사항을 고려할 때, 점멸 현상의 저감을 위해서는 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 회생제동 토크를 저감하는 방향으로 제어하여 브레이크 램프(140)가 계속 소등 상태를 유지하도록 제어하는 편이 바람직할 수 있다.
이러한 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정하는 제어기(400)의 구성을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 회생제동 제어를 수행하는 제어기의 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어기(400)는 차량의 주행 중 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 판단하고, 상기 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정할 수 있다. 이를 위해 제어기(400)에는 판단부(410) 및 제어부(420)가 포함될 수 있다. 또한, 판단부(410)는 제어 진입 판단부(411)와 구간 결정부(412)가 포함될 수 있으며, 제어부(420)에는 회생제동 토크 변화율 제한부(421)와 회생제동 단계 변경부(422)가 포함될 수 있다.
구체적으로, 판단부(410)는 입력된 정보를 바탕으로 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행 여부 및 구동 모터(130)의 회생제동 토크 조정이 필요한 경우 제어 구간 결정을 수행할 수 있다. 제어 진입 판단부(411)는 입력된 정보를 바탕으로 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 주행 환경은 전방 차량과의 거리, 전방 차량과의 충돌 예상 시간 및 네비게이션 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이는 예시적인 것으로, 주행 환경에 대한 정보는 다양하게 존재할 수 있음은 물론이다. 그리고 제어 진입 판단부(411)는 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 브레이크 램프(140)의 점멸 정보를 바탕으로 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 판단할 수 있다. 이때, 브레이크 렘프(140)의 점멸 횟수는 브레이크 램프(140)의 점등에서 소등 또는 소등에서 점등으로의 변화 횟수를 의미할 수 있다. 제어 진입 판단부(411)는 판단된 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 구간 결정부(412)에 제공할 수 있다.
구간 결정부(412)는 차량의 주행 환경에 의한 회생제동이 수행되는 것으로 판단되면, 제어 진입 판단부(411)에서 제공된 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정하기 위한 구간을 결정할 수 있다. 이를 위해, 구간 결정부(412)에는 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수에 따른 복수의 점멸 횟수 구간이 설정될 수 있다. 예를 들어, 구간 결정부(412)에는 복수의 구간을 구분하는 복수의 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수가 제1 기준 횟수, 제2 기준 횟수 및 제3 기준 횟수로 설정될 수 있고, 제2 기준 횟수는 제1 기준 횟수보다 크며, 제3 기준 횟수 역시 제2 기준 횟수보다 큰 값일 수 있다. 이로 인해 복수의 구간도 제1 기준 횟수와 제2 기준 횟수 사이에 대응되는 제1 구간, 제2 기준 횟수와 제3 기준 횟수 사이에 대응되는 제2 구간 및 제3 기준횟수를 초과하는 제3 구간으로 구분되어 설정될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 복수의 구간의 구획 방법은 상술한 것으로 한정되지 않고, 그 외 방법으로 다양하게 존재할 수 있음은 물론이다. 따라서, 구간 결정부(412)는 복수의 구간 중 제어 진입 판단부(411)에서 제공된 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수에 대응되는 구간을 판단하고, 판단된 구간 정보를 제어부(420)에 제공할 수 있다.
제어부(420)는 판단부(410)에서 판단된 구간에 따라 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정할 수 있다. 예를 들어, 회생제동 토크 변화율 제한부(421)는 구동 모터(130)의 시간당 회생제동 토크 변화량이 제한되도록 제어할 수 있고, 회생제동 단계 변경부(422)는 기 설정된 회생제동 단계가 저감되도록 제어할 수 있다. 제어부(420)는 판단된 구간에 따라 회생제동 토크 변화율 제한부(421) 및 회생제동 단계 변경부(422) 중 적어도 하나의 방법으로 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정할 수 있다. 또한, 제어부(420)는 판단된 구간에 따라 회생제동에 의한 차량의 가속도가 기 설정된 가속도보다 작아지도록 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정할 수 있다. 이후, 제어부(420)는 회생제동 토크 변화율 제한부(421)에서 결정된 회생제동 토크 변화율 정보와 회생제동 단계 변경부(422)에서 결정된 회생제동 단계에 대한 정보를 출력 및 제공할 수 있다.
제어기(400)의 구현에 있어서, 제어기(400)는 전술한 상위 제어기(110)일 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제어기(400)는 상위 제어기(110)와 별도의 제어기로 구현될 수도 있고, 둘 이상의 서로 다른 제어기에서 그 기능이 분산된 형태로 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명의 구현에 있어서, 제어기(400)는 모터 제어기(120)를 통해 제어하도록 모터 제어기(120)에 제어 정보, 예컨대 토크 지령을 제공할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로, 제어기(400)와 모터 제어기(120)의 역할 구분은 상술한 내용으로 반드시 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 모터 제어기(120)에서 제어기(400)의 제어부(420) 역할이 구현될 수도 있다.
이하에서는 도 1 내지 4에서 상술한 전동화 차량(100)의 구성을 바탕으로 실시예에 따른 전동화 차량(100)의 회생제동 제어 방법을 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 도 4의 제어기(400)가 상위 제어기(110)로 구현된 경우를 가정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 회생제동 제어 방법의 순서도이다.
먼저, 상위 제어기(110)는 회생제동이 수행되면(S501의 Yes), 운전자의 요구에 의한 회생제동 수행인지 또는 운전자의 요구가 아닌 차량의 주행 환경에 의한 회생제동의 수행인지 여부를 판단할 수 있다(S502). 그리고 상위 제어기(110)는 현재 수행되는 회생제동이 운전자의 요구가 아닌 차량의 주행 환경에 의한 회생제동인 경우(S502의 Yes) 이하에서 설명할 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정하는 제어를 수행할 수 있다.
상위 제어기(110)는 차량의 주행 환경에 의한 회생제동이 수행되면(S502의 Yes), 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수를 판단할 수 있다(S503). 그리고 상위 제어기(110)는 기 설정된 복수의 점멸 횟수 구간 중 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수가 대응되는 구간을 결정할 수 있다(S504).
판단된 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수가 복수의 구간 중 제1 구간에 해당하는 경우(S505의 Yes), 상위 제어기(110)는 구동 모터(130)의 회생제동 토크 변화율을 제한할 수 있다(S506). 특히, 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수가 제1 구간에 해당하면 구동 모터(130)의 시간당 회생제동 토크의 음(-)방향으로의 변화량이 감소되도록 제어할 수 있다. 이는 도 6을 참조하여 변화 양상을 확인할 수 있다.
도 6 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동화 차량의 회생제동 제어로 변화된 회생제동 수행시의 그래프이다.
도 6을 참조하면, 상위 제어기(110)가 구동 모터(130)의 시간당 회생제동 토크의 음(-)방향으로의 변화량이 감소되도록 제어함으로써 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 가속 페달을 조작하지 않는 상황에서 브레이크 램프(140)의 점멸 빈도를 줄일 수 있다. 예를 들어, 회생제동 수행시 브레이크 램프(140)의 점등 기준이 되는 감속도가 1.3 인 경우, 구동 모터(130)의 회생제동 토크 변화율이 제한되어 회생제동으로 인한 감속도가 기준 감속도인 1.3 을 넘지 않아 브레이크 램프(140)가 점등되지 않고, 소등 상태를 계속해서 유지할 수 있다.
그러나 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수가 복수의 구간 중 제1 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제2 구간에 해당하는 경우(S505의 No 및 S507의 Yes), 상위 제어기(110)는 기 설정된 회생제동 단계가 저감되도록 제어할 수 있다(S508). 예를 들어, 도 2를 참조하면, 기 설정된 구동 모터(130)의 회생제동 단계가 3단계일 경우에는 상위 제어기(110)는 회생제동 단계를 1단계 또는 2단계로 저감되도록 제어할 수 있다. 이는 도 7을 참조하여 변화 양상을 확인할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상위 제어기(110)가 기 설정된 구동 모터(130)의 회생제동 단계를 저감함으로써 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 가속 페달을 조작하지 않는 상황에서 브레이크 램프(140)의 점멸 빈도를 줄일 수 있다. 전술한 바와 같이 기 설정된 회생제동 단계를 저감함으로써 회생제동으로 인한 차량의 감속도가 1.3 을 넘지 않도록 할 수 있고, 그로 인해 브레이크 램프(140)가 점등되지 않고 소등 상태를 계속 유지할 수 있다.
또한, 브레이크 램프(140)의 점멸 횟수가 제2 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제3 구간에 해당하는 경우(S507의 No), 상위 제어기(110)는 구동 모터(130)의 회생제동 토크 변화율이 제한되도록 하고(S509), 기 설정된 회생제동 단계가 저감되도록 제어할 수 있다(S510). 이로써 상위 제어기(110)가 차량의 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 구동 모터(130)의 회생제동 토크를 조정함으로써 브레이크 램프(140)가 소등된 상태를 유지할 수 있도록 하여 브레이크 램프(140)의 점멸 현상을 방지하고, 후방 차량의 주행 안전성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면 구동 모터(130)의 회생제동 토크 변화율을 제한하는 단계(S509)와 기 설정된 회생제동 단계를 저감하는 단계(S510)가 순차적으로 수행되는 것으로 표현되어 있지만, 이는 반드시 순차적으로 수행되어야 하는 것은 아니다. 예컨대, 제3 구간은 제1 구간 및 제2 구간 대비 구동 모터(130)의 회생제동 토크에 많은 제한이 필요함에 따라 상술한 두 제어(S509, S510)가 모두 수행될 수 있다. 따라서, 구동 모터(130)의 회생제동 토크 변화율을 제한하는 단계(S509)와 회생제동 단계를 저감하는 단계(S510)는 수행되는 순서가 바뀔 수도 있으며, 동시에 수행될 수도 있다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
전술한 본 발명은 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로써 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고, 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 전동화 차량
110 : 상위 제어기
120 : 모터 제어기(MCU)
130 : 구동 모터
140 : 브레이크 램프
400 : 제어기
410 : 판단부
411 : 제어 진입 판단부
412 : 구간 결정부
420 : 제어부
421 : 회생제동 토크 변화율 제한부
422 : 회생제동 단계 변경부

Claims (18)

  1. 차량의 주행 중 주행 환경에 의한 회생제동이 수행되는 단계;
    상기 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점멸 횟수를 판단하는 단계; 및
    상기 브레이크 램프의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 단계;를 포함하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 환경은
    전방 차량과의 거리, 충돌 예상 시간 및 네비게이션 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 점멸 횟수를 판단하는 단계는
    차량의 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점등에서 소등 또는 소등에서 점등으로의 변화 횟수를 점멸 횟수로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는
    기 설정된 복수의 점멸 횟수 구간 중 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수에 대응되는 구간에 따라 상기 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 구간에 따라 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는
    회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구간에 따라 상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는
    회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정하여 회생제동에 의한 가속도가 기 설정된 가속도보다 작아지도록 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는
    상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 복수의 구간 중 제1 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 회생제동 토크의 변화율 제한은
    상기 회생제동 수행시 상기 구동 모터의 시간당 회생제동 토크의 음(-)방향으로의 변화량을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는
    상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제1 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제2 구간에 해당하는 경우, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 회생제동 토크를 조정하는 단계는
    상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제2 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제3 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한하고, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량의 회생제동 제어 방법.
  11. 차량의 가감속도에 따라 점등과 소등을 반복하는 브레이크 램프; 및
    차량의 주행 중 주행 환경에 의한 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점멸 횟수를 판단하고, 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수를 기반으로 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 제어기;를 포함하는 전동화 차량.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어기는 차량의 회생제동 수행시 기준 시간동안 브레이크 램프의 점등에서 소등 또는 소등에서 점등으로의 변화 횟수를 점멸 횟수로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어기는 기 설정된 복수의 점멸 횟수 구간 중 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수에 대응되는 구간에 따라 상기 구동 모터의 회생제동 토크를 조정하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어기는 상기 구동 모터의 회생제동 토크 조정시 회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제어기는 상기 구동 모터의 회생제동 토크 조정시 회생제동 토크 변화율 제한 및 기 설정된 회생제동 단계의 저감 중 적어도 하나를 조정하여 회생제동에 의한 가속도가 기 설정된 가속도보다 작아지도록 조정하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어기는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 복수의 구간 중 제1 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제어기는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제1 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제2 구간에 해당하는 경우, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제어기는 상기 브레이크 램프의 점멸 횟수가 상기 제2 구간보다 점멸 횟수가 큰 범위를 갖는 제3 구간에 해당하는 경우, 상기 구동 모터의 회생제동 토크 변화율을 제한하고, 상기 기 설정된 회생제동 단계를 저감하는 것을 특징으로 하는 전동화 차량.
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