KR20120054033A

KR20120054033A - 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법 및 전기 구동부를 갖는 차량을 위한 휠 제동 슬립 제어 시스템

Info

Publication number: KR20120054033A
Application number: KR1020127005732A
Authority: KR
Inventors: 아코스 셈세이; 미하엘 되리히트
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-05-29
Also published as: US20120130581A1; CN102574511B; CN102574511A; US8577531B2; DE102010003076A1; EP2462013A1; WO2011015422A1

Abstract

본 발명은 전기 구동부 (2) 를 갖는 동력 차량에서 휠 제동 슬립의 자동 제어 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은: 슬립 제어 디바이스 (9) 에 의해 제동 신호 (14) 를 검출하는 단계로서, 상기 슬립 제어 디바이스 (9) 는 전기 구동 신호 (15) 및 마찰 제동 신호 (16) 를 동력 차량의 휠 (1) 의 미리 결정된 슬립 값의 자동 제어를 위해 생성하는, 상기 제동 신호를 검출하는 단계, 및 상기 마찰 제동 신호 (16) 를 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 에 송신하는 단계를 포함하고, 상기 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 는 상기 마찰 제동 신호 (16) 에 따라 휠 (1) 의 마찰 제동부 (10) 를 작동시켜 마찰 제동 토크를 생성하고 전기 구동 제어 디바이스 (6) 는 전기 구동 신호 (15) 에 따라 전기 구동부 (2) 를 작동시켜 전기 구동 토크를 생성한다. 본 발명은 또한 전기 구동부를 갖는 동력 차량을 위한 휠 제동 슬립 제어 시스템 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

Description

휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법 및 전기 구동부를 갖는 차량을 위한 휠 제동 슬립 제어 시스템{METHOD FOR THE AUTOMATIC CONTROL OF WHEEL BRAKE-SLIP AND WHEEL BRAKE-SLIP CONTROL SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE WITH AN ELECTRIC DRIVE}

본 발명은 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법 및 전기 구동부를 갖는 차량을 위한 휠 제동 슬립 제어 시스템 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

전기 모터를 가진 전기 구동부 (electric drive) 를 갖는 차량들이 제너레이터 모드에서 제동될 수 있다는 것이 알려져 있다. 제너레이터 타입의 제동 동안, 전기 모터는 전기 모터를 제너레이터로 동작시키는 것에 의해 제동부로서 동작된다.

이 제너레이터 타입의 제동은, 차량 이동 다이내믹스 제어 시스템 (vehicle movement dynamics control system) 이 작동되자 마다 오프 상태로 전환된다는 것이 또한 알려져 있다. 예를 들면, 차량 이동 다이내믹스 제어 시스템은 ABS (anti-lock brake system), ESP (electronic stability program), ESC (electronic stability control) 또는 TCS (traction control system) 일 수 있다. 그 다음 차량 이동 다이내믹스 제어는 하나의 마찰 제동부 (friction brake) 를 통해서만 일어난다. 마찰 제동부는 높은 마찰 제동 토크를 생성할 수 있지만, 마찰 제동부는 신속하게 또는 갑자기 변화하는 도로의 마찰 계수에 자신을 세팅 (setting) 할 수 있을 만큼의 충분한 다이내믹스를 갖지 못한다. 하지만, 이는 차량 이동 다이내믹스 제어 시스템이 더 이상 안정한 범위에서 휠 슬립 (wheel slip) 을 유지할 수 없다는 것을 의미한다. 이것은 구동 작용 (driving behavior) 에 대해 차량의 안정성에 악영향을 미친다. 즉, 차량은 특정 환경하에서, 차선 이탈될 수 있는데, 이는 사고의 위험성의 증가를 수반한다.

추가의 단점은 마찰 제동부의 작동 (activation) 이 마모의 증가를 야기한다는 것인데, 이는 건강을 위험에 빠트리는 미세 먼지의 양의 증가를 야기한다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 단점들을 극복하는 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어 (closed-loop control) 를 수행하는 방법 및 전기 구동부를 갖는 차량을 위한 휠 제동 슬립 제어 시스템 및 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.

그 목적은, 독립항인 제 1 항에 따른 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어 수행 방법에 의해, 독립항인 제 7 항에 따른 휠 제동 슬립 제어 시스템에 의해, 그리고 독립항인 제 10 항에 따른 컴퓨터 프로그램에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 실시형태들은 각기 독립 청구항들의 요지 (subject matter) 이다.

휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 본 발명에 따른 방법은 차량 이동 다이내믹스 제어 시스템이 작동될 때, 그것은 마찰 제동부 뿐만 아니라 전기 구동부의 도움으로 실행된다는 아이디어를 포함한다. 슬립 제어 디바이스에 의해 생성되는 전기 구동 신호들 및 마찰 제동 신호들은 여기서 특히 세트포인트 값 (setpoint value) 또는 타겟 값 (target value) 들에 대응한다. 전기 구동부는 포지티브 또는 네가티브일 수 있는 전기 구동 토크를 생성하고, 전기 구동부는 전기 모터를 포함한다. 포지티브 전기 구동 토크는 휠이 구동되게 한다. 네가티브 전기 구동 토크는 휠이 제동되게 한다. 이 경우에, 전기 모터는 제너레이터로서 동작된다. 네가티브 전기 구동 토크는 또한 아래에서 제너레이터 타입 제동 토크로 지칭된다. 따라서, 슬립 제어에 요구되는 전체적인 제동 토크는 전기 구동 토크 및 마찰 제동 토크의 합으로서 획득되고, 고속이지만 상대적으로 진폭이 작은 토크의 변화들이 전기 구동부에 의해 생성되고, 나머지 제동 토크들이 마찰 제동부에 의해 생성된다. 특히, 마찰 제동부는 기초 제동 토크를 생성하고, 그 에 대해 전기 구동 토크가 조절된다. 따라서, 본 발명에 따른 제동 방법에서, 슬립 제어는 마찰 제동부 및 전기 구동부에 의해 실행되고, 그러한 이유로 슬립 제어는 또한 협동 슬립 제어 (cooperative slip control) 로 지칭된다.

이 협동 슬립 제어의 장점은 특히, 전기 구동부가 고속으로 그의 생성된 전기 구동 토크를 변화시킬 수 있고, 신속하게 제어될 수 있지만 규모 (magnitude) 가 제한되는 이 토크가, 더 저속으로 제어될 수 있지만 절대 값이 더 큰 마찰 제동부의 제동 토크를 이상적으로 보충한다는 사실 덕분에 발생된다. 결과적으로, 차량 이동 다이내믹스 제어는 유리하게는, 특히 도로의 마찰 계수가 변화하는 경우에, 차량 상황을 신속하게 변화시키는 것으로 세팅될 수 있다.

전기 구동부를 갖는 차량이 아래에서 언급되는 경우, 이는 또한 하나 보다 많은 전기 모터를 갖는 전기 구동부들을 포함하는 것으로 의도된다. 특히, 하나의 전기 모터가 차량의 휠 마다 제공될 수 있다. 즉, 각 휠은 전기 모터에 의해 개별적으로 구동 또는 제동될 수 있다. 하지만, 차량이 액슬 (axle) 마다 단지 하나의 전기 모터를 갖고, 휠들의 구동 또는 제동은 여기서 특히 차동 기어 메카니즘에 의해 일어나는 것을 제공하는 것 또한 가능하다. 특히, 후자의 경우, 액슬의 2개의 휠들의 슬립 제어를 수행하기 위하여 요구되는 토크들이, 전기 모터에 의해 생성되는 공통 고도 다이내믹 컴포넌트와, 휠들의 각각의 마찰 제동부들에 의해 생성되는 2개의 추가 휠 특정 컴포넌트들로 분할된다. 예를 들면, 차량 액슬은 또한 이중 휠 (double wheel) 들을 가질 수 있다. 또한, 차량은 전기 구동부를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들면, 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진을 추가적으로 포함할 수 있다. 그러한 차량들은 또한 보통 하이브리드 차량 (hybrid vehicle) 들로 지칭된다.

본 발명의 하나의 장점의 개선에 따르면, 전기 구동 속력 신호가 측정되고 슬립 제어 디바이스에 접속되는 평가 디바이스에 의해 평가되는 것을 제공할 수 있다. 예를 들면, 평가 디바이스는 또한 슬립 제어 디바이스에 통합될 수 있다. 전기 구동 속력 신호가, 특히 전기 모터 각도 센서, 예를 들면, 전기 모터 포지션 센서에 의해 생성될 수 있는데, 이는 예를 들면, 내부 자기 장 제어를 위한 전기 모터에 배열된다. 따라서, 전기 모터에 접속되는 휠의 휠 속력에 대응하는 전기 모터 속력은 유리하게는 종래의 슬립 제어 시스템에서 보다 더 신속하고 더 정확하게 측정될 수 있다.

바람직하게는, 전기 구동 토크의 고도 다이내믹 제어 프로세스가 전기 구동 제어 디바이스에서 적어도 부분적으로 실행된다는 것이 제공될 수 있다. 전기 구동 제어 디바이스는 특히 전기 구동 속력을 검출 및 평가한다. 특히, 전기 구동 제어 디바이스는 전기 모터에 대한 자기 장 제어를 포함한다. 그러므로, 유리하게는 전기 모터의 제동 효과의 고도 다이내믹 제어가 전기 모터의 자기장 제어를 위한 모터 속력 평가와 같은 전자 제어 디바이스에서 전체적으로 또는 부분적으로 일어나는 것이 가능해진다.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 전기 구동 토크에 의해 생성될 수 있는 제너레이터 타입 제동 토크가 도로에 적용될 수 있는 제동 토크보다 크면, 마찰 제동 토크는 전기 구동 토크보다 더 작은 값으로 세팅된다. 그러한 구동 상황에서, 제너레이터 타입 제동 효과는 단독으로 최적 제동 슬립으로의 휠의 폐쇄 루프 조정을 수행할 만큼 충분하다. 특히, 특정 환경하에서, 마찰 제동부의 작동을 생략하는 것, 즉 마찰 제동 토크가 0과 같아지는 것이 여기서 심지어 가능하다. 그러므로, 마찰 제동부가 작동되야할 필요는 없다. 결과적으로, 유리하게는 제동 라이닝 마모가 상당히 감소될 수 있다. 그러므로, 미세 먼지 방출 및 CO2 방출이 또한 뚜렷이 감소된다. 마찰 제동부의 제동 캘리퍼 및 제동 디스크 사이의 거리 또는 공극이 바람직하게는 0으로 세팅된다. 이것은 제동 디스크 상의 제동 캘리퍼가 단지 마찰 제동 효과가 달성되지 않을 정도로 슬립한다는 것을 의미한다. 마찰 제동부는 이 정도로는 그의 휴지 (rest) 포지션에 있지 않다. 이것은, 특히, 예를 들면 도로의 마찰 계수가 변화하는 경우에, 마찰 제동부가 직접적으로 그리고 지연 없이 작동될 수 있는 장점을 갖는다.

본 발명에 따르면, 전기 구동 토크가 제너레이터 타입 제동 토크로서 형성되는 경우, 전기 구동부에 의해 형성되는 전기 에너지가 적어도 부분적으로 열 에너지로 변환되는 것을 제공하는 것이 또한 가능하다. 이런 맥락에서, 특히, 제동 프로세스 동안 생성된 운동 에너지는 전기 에너지로서 전기 저항기, 특히 제동 저항기, 예를 들면 제어되는 제동 저항기에 적어도 부분적으로 공급되는데 이는 그 다음 상기 전기 에너지를 열 형태의 열 에너지로 변환한다. 이 열 에너지는 예를 들면, 냉각에 의해 외부로 전도될 수 있거나 또는 추가의 기능들, 예를 들면 객실을 가열하기 위한 유용한 열로서 사용될 수 있다. 제동 프로세스 동안 생성된 전기 에너지와 열 에너지로 변환되지 않은 전기 에너지의 비율은 특히, 전기 에너지 저장부 (store) 로 다시 공급되고, 그 결과 이 전기 에너지는 나중에 전기 소비체 (electrical consumer) 에 이용가능해 질 수 있다. 하지만, 특히, 이 비율 중 적어도 일부가 하나 이상의 전기 소비체 (electrical consumer) 들에 직접 공급되는 설비 (provision) 가 또한 존재할 수도 있다. 바람직하게는 반응 전력이 또한 전기 구동 토크 변화 없이 전기 구동부의 슈퍼디멘션 제어 수단 (superdimensioned control means) 에 의해 전기 모터에서 생성될 수 있다. 이러한 결과로서 생성되는 추가의 전기 전력 손실이 모터의 냉각으로 빠져나가고, 따라서 전기 모터에서의 권선 (winding) 은 통합된 제동 저항기 역할을 한다.

본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 예를 들면, 하나의 펌웨어에 저장될 수 있고, 펌웨어는 특히, 슬립 제어 디바이스에 통합될 수 있다. 바람직하게는 펌웨어는 슬립 제어 디바이스에서 부분적으로 그리고 전기 구동 제어 디바이스에서 부분적으로 구현된다.

본 발명은 도면을 참조하여 그리고 바람직한 예시적인 실시형태들에 기초하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 도면에서:
도 1은 복수의 차량 컴포넌트들을 갖는 본 발명에 따른 휠 제동 슬립 제어 시스템의 개략적인 배열을 도시하고,
도 2는 도로의 변화하는 마찰 계수에 따른 구동 상황에서 본 발명에 따른 방법의 작용을 나타내는 2개의 그래프들을 도시한다.

도 1에 따르면, 차량 (미도시) 의 휠 (1) 이 기계적인 접속 (3) 에 의해 전기 구동부 (2) 에 접속된다. 예를 들면, 차량은 승용차 (passenger car), 트럭 또는 모터 사이클일 수 있다. 전기 구동부 (2) 는 전기 모터 (미도시) 를 포함한다. 도시되지 않은 본 발명의 다른 예시적인 실시형태에서, 전기 구동부 (2) 는 또한 복수의 전기 모터들을 포함할 수 있고, 그 결과 차량의 각 휠은 전기 구동부에 의해 개별적으로 구동 또는 제동될 수 있다. 도시되지 않은 본 발명의 추가의 실시형태에서, 전기 모터 (2) 는 차동 기어 메카니즘을 통해 차량의 액슬을 구동한다. 특히, 액슬은 이중 휠을 포함할 수 있다.

전기 구동부 (2) 는 휠 (1) 또는, 전기 모터가 제너레이터로서 동작되는 경우, 제너레이터 타입 제동 토크를 생성할 수 있고, 그 결과 휠이 제동된다. 전기 구동부 (2) 는 또한 전기 모터 각도 센서 (4) 를 포함하고, 이는 전기 모터 구동 신호 (5) 를 생성하고, 전기 모터 구동 신호 (5) 는 전기 모터 포지션 신호 또는 전기 모터 속력 신호에 대응한다. 전기 모터 구동 신호 (5) 또는 전기 모터 포지션 신호가 전기 구동 제어 디바이스 (6) 에 송신된다. 전기 모터 구동 신호 (5) 를 평가 및 측정하는 평가 디바이스 (7) 가 전기 구동 제어 디바이스 (6) 에 통합된다. 평가된 전기 모터 구동 신호 (5) 는 전기 모터 속력 신호 (8) 에 대응하고 이는 슬립 제어 디바이스 (9) 에 송신된다. 따라서, 전기 모터 속력이 측정될 수 있다.

또한, 휠 (1) 은 마찰 제동 엑츄에이터 (11) 를 포함하는 마찰 제동부 (10) 에 의해 제동될 수 있다. 마찰 제동부 (10) 는 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 에 의해 폐쇄 루프 제어 또는 개방 루프 제어를 받게 된다. 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 는 또한 마찰 제동 상태 신호들을 슬립 제어 디바이스 (9) 에 송신하도록 설계된다. 예를 들면, 마찰 제동 상태 신호들 (13) 은 제동 압력, 제동 적용 힘, 제동 토크 또는 제동 온도에 대응할 수 있다. 도 1에 도시된 실시형태에서, 마찰 제동부 (10) 는 수압 마찰 제동부로서 구현된다. 도시되지 않은 본 발명의 실시형태에서, 마찰 제동부 (10) 는 특히, 전기기계적 마찰 제동부로서 구현될 수 있다.

휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시형태들은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다.

슬립 제어 디바이스 (9) 는 제동 신호 (14) 를 검출한다. 제동 신호 (14) 는 특히, 제동 페달, 차량 속력, 조향각 (steering angle), 요 레이트 (yaw rate) 및/또는 가로 방향 가속도 (lateral acceleration) 의 작동 프로세스에 따른 신호들로부터 계산될 수 있다. 슬립 제어 디바이스 (9) 는 전기 구동 신호 (15) 및 마찰 제동 신호 (16) 를 검출된 제동 신호 (14) 의 함수로서 생성한다. 전기 구동 신호 (15) 는 전기 구동 제어 디바이스 (6) 에 송신된다. 마찰 제동 신호 (16) 는 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 에 송신된다.

마찰 제동 제어 디바이스 (12) 는 마찰 제동 신호 (16) 의 함수로서 마찰 제동 액추에이터 신호 (17) 를 생성하게 되고 상기 마찰 제동 액추에이터 신호 (17) 를 마찰 제동부 (10) 에 송신하게 된다. 마찰 제동부 (10) 는 마찰 제동 액추에이터 (11) 를 마찰 제동 액추에이터 신호 (17) 의 함수로서 작동시키게 된다. 마찰 제동 액추에이터 (11) 는 휠 (1) 을 제동하는 마찰 제동 토크를 생성한다.

또한, 전기 구동 제어 디바이스 (6) 는 전기 구동 제어 신호 (18) 를 송신된 전기 구동 신호 (15) 의 함수로서 생성하게 되고, 전기 구동부 (2) 의 폐쇄 루프 제어를 수행하기 위하여 전기 구동 제어 신호 (18) 를 전기 구동부 (2) 에 송신하게 된다. 전기 구동부 (2) 는 전기 구동 제어 신호 (18) 에 따라 전기 구동 토크를 생성하게 된다. 휠은 전기 구동 토크가 포지티브 또는 네가티브 부호를 갖는지의 함수로서 구동 또는 제동된다. 휠이 제동 되는 경우, 생성된 전기 구동 토크는 또한 제너레이터 타입 제동 토크로 지칭된다.

휠 (1) 의 소정 슬립 값이 세팅될 수 있도록 슬립 제어 디바이스 (9) 가 전기 구동 신호 (15) 및 마찰 제동 신호 (16) 를 생성한다. 즉, 마찰 제동부 (10) 에 의해 생성되는 마찰 제동 토크 비율과 전기 구동부 (2) 에 의해 생성되는 전기 구동 토크 비율로 구성되는 결과적인 전체 제동 토크는 슬립 제어 디바이스 (9) 에 알려진 소정 슬립 값의 결과로서 보다 더 저속으로 휠 (1) 이 회전하지 않게 하고, 이 슬립 값은 특히 차량 안정성 및 제동 효과가 최적이 되게 하는 방식에서 선택된다. 특히, 슬립 제어 디바이스 (9) 는 슬립 제어를 위해, 평가 디바이스 (7) 에 의해 송신되는 전기 모터 속력 신호 (8) 를 평가한다.

또한, 전기 구동 제어 디바이스 (6) 는 전기 저항기 (19) 에 접속되고 이는 열 에너지를 저장하기 위한 저장 디바이스 (20) 에 접속된다. 예를 들면, 전기 저항기 (19) 는, 제동 저항기, 특히 제어되는 제동 저항기일 수 있다. 예시적인 실시형태 (미도시) 에서, 전기 저항기 (19) 및/또는 저장 디바이스 (20) 가 전기 구동 제어 디바이스 (6) 에 통합되는 것을 제공하는 것이 가능하다. 추가의 바람직한 실시형태 (미도시) 에서, 전기 구동부 (2) 가 전기 저항기 (19) 를 포함하는 것을 제공하는 것이 가능하다. 이것은 유리하게, 전기 구동부 (2) 에 의해 생성되는 전기 에너지가 열 에너지로 변환될 수 있는 것을 가능하게 한다. 저장 디바이스 (20) 는, 예를 들면 나중에 객실을 가열하는데 상기 열 에너지를 이용가능하게 하기 위해서 전기 저항기 (19) 에 의해 변환되는 열 에너지가 저장되는 것을 가능하게 한다.

도 2는 도로의 변화하는 마찰 계수에 따른 구동 상황에서 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 휠 제동 슬립 제어 시스템의 예시적인 실시형태의 작용을 더 자세히 설명하는 2개의 그래프들을 도시한다. 상부 그래프에서, 속도는 시간 대비 그려지고, 랜덤 유닛들이 여기서 축들에 대해 선택된다. 차량 속도 Vv, 차량 타겟 속력 Vt 및 휠 속력 Vw 가 여기서 그려진다.

도 2의 하부 그래프에서, 개별 토크 T가 시간 t에 대해 그려지고 랜덤 유닛들이 또한 여기서 선택된다. 운전자 제동 요청 토크 T_d 가 그려진다. 이 토크 T_d는 제동 페달의 작동에 기초하여 운전자에 의해 미리 정의된 전체 제동 토크이지만, 이는 특히 도로가 젖었거나 빙판인 경우 어떤 상황들하에서는 이런 방식의 제동 효과로서 도로에 완전히 전달될 수 없다. 하지만, 이 운전자의 제동 요청 토크 T_d는 또한 제동 신호 (14) 의 계산에 포함된다. 또한, 전기 구동 토크 T_g, 마찰 제동 토크 T_f, 및 전기 구동 토크 T_g 와 마찰 제동 토크 T_f로부터 발생되는 전체 제동 토크 T_t가 도시된다.

시간 t₁에서, 운전자는 제동 페달을 작동시킨다. 하부 그래프로부터 분명한 바처럼, 신호 T_d는 제동 효과로서 도로에 완전히 전달될 수 없는 값으로 신속하게 상승한다. 따라서, 전기 구동부 (2) 의 전기 모터가 제너레이터로서 동작하고, 그 결과 제너레이터 타입 제동 토크 T_g가 생성하게 하는 방식으로 전기 구동 제어 디바이스 (6) 가 대응하는 전기 구동 제어 신호 (18) 에 의해 전기 구동부의 폐쇄 루프 제어를 수행하게 하는 방식으로 슬립 제어 디바이스 (9) 는 전기 구동 신호 (15) 를 생성하게 된다. 전기 구동 신호 (15) 는 여기서 세트포인트 값에 대응한다. 전기 구동부 (2) 자체의 제어는 전기 구동 제어 디바이스 (6) 에 의해 실행된다. 이것은, 특히, 전기 구동 제어 디바이스 (6) 와 전기 구동부 (2) 사이의 통신 접속, 특히 버스 접속이, 보통 10ms 보다 더 큰 범위에 있는 슬립 제어 디바이스 (9) 와 전기 구동 제어 디바이스 (6) 사이의 통신 접속 보다 훨씬 고속이기 때문에 결과적으로 전기 구동부 (2) 의 고도의 동적 제어가 가능한 장점을 갖는다. 하부 그래프로부터 분명한 바처럼, 이 제너레이터 타입 제동 토크 Tg는 가능한 한 신속하게 제동 효과를 생성하기 위하여 그 토크의 최대 값으로 매우 신속하게 상승한다.

또한, 슬립 제어 디바이스 (9) 는 마찰 제동 신호 (16) 를 생성하게 되고, 그 결과 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 는 마찰 제동 액추에이터 (11) 를 작동시키기 위하여 대응하는 마찰 제동 액추에이터 신호 (17) 를 생성하고 이것을 마찰 제동부 (10) 에 송신한다. 마찰 제동 토크 T_f는 제너레이터 타입 제동 토크 T_g보다 더 느리게 상승하지만, 그 다음 전체 제동 토크 T_t의 더 큰 부분을 차지한다. 유사한 방식으로, 마찰 제동 신호 (16) 는 세트포인트 값에 대응한다. 마찰 제동부 (10) 의 실제 제어는 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 에 의해 실행된다.

시간 t₂에 이르기 까지, 도로의 마찰 계수가 존재하는데, 이는 상대적으로 높지만, 운전자의 요구 내용 (specification) 을 완전히 충족하지는 않는 제동 힘들의 전달을 허용한다. 이것은 휠이 예를 들면 ABS 제어기의 슬립 제어되는 모드에서 운행 (run) 된다는 것을 의미한다. 도로의 각각의 마찰 계수에 대한 최대 가능한 제동 힘을 전달하기 위하여, 차량 속도 V_v와 휠 속력 V_w사이에 특성 차가 존재해야 한다, 즉 휠은 미리 정의된 휠 타겟 속력 V_t으로 조정되야 한다.

시간 t₂에서, 도로의 마찰 계수가 갑자기 운전자의 제동 요청 토크 T_d 보다 현저히 낮은 제동 힘들의 전달만을 허용하는 값으로 갑자기 감소한다. 그 다음 전기 구동부 (2) 의 전기 구동 토크 T_d 는 매우 신속하게 감소되고 전기 모터 (2) 는 심지어 구동부 역할을 하여 이러한 도로의 마찰 계수에 대해 너무 큰 느리게 감소하는 마찰 제동 토크 T_f에 반대로 작용하게 되고, 따라서, 휠 (1) 이 록킹 (locking) 되는 경향을 감소 및/또는 휠을 가속하여 최적 전체 제동 토크 T_t 및 차량 안정성에 필요한 휠 타겟 속력 V_t 에 급속히 도달하게 된다.

시간 t₃로부터 시작하여, 마찰 제동 토크 T_f는, 모든 경우들에서 현재 작용하는 도로의 마찰 계수로 인한 휠 (1) 의 록킹을 배제하는 값으로 여전히 약간 더 감소된다. 최대 전달가능 제동 토크를 유지하기 위하여, 그 다음 전기 모터의 전기 구동 토크 T_g는 마찰 제동 토크 T_f의 감소에 반대로 다시 증가된다. 따라서, 마찰 제동 토크 T_f는 기초 제동 토크를 구성하고, 그에 대해 전기 구동 토크 T_g가 조절되고, 그 다음 그 마찰 제동 토크 T_f는 매우 신속하게 휠 (1) 의 슬립 작용에 적응되고 유리하게는 전체 제동 토크 T_t의 고도의 동적 미세 교정 (correction) 을 허용한다. 그러므로, 차량의 휠의 안정성 및 제동 거리의 길이에 대해 최적인 슬립 값을 갖는 휠은 본 발명에 따른 제동 방법에 의해 운행된다. 도로의 마찰 계수의 함수로서, 특히 낮은 마찰 계수의 경우에, 최적 제동 슬립은 매우 제한된 전체 제동 토크 T_t만을 요구로하고, 이는 심지어 거의 배타적으로 전기 구동 토크 T_g에 의해서 생성될 수 있고, 그 결과 무시가능한 마찰 제동 토크 T_f가 생성될 수 있다. 그러므로 시간 t₃로부터 시작되는 상황은 도 2의 그래프에 예시되어 있다.

여기에 도시되지 않은 본 발명의 특히 유리한 실시형태에서, 전기 모터 구동 제어 디바이스 (6) 는 전력 인버터 (미도시) 에서 통합된 전기 모터 속력 제어 프로세스를 실행하고, 그 전기 모터 속력 제어 프로세스는 그의 타겟 속력이 그것으로 제동 제어기/차량 이동 다이내믹스 제어기에 의해 규정되게 하고 슬립 제어를 위한 요구가 존재할 때 고도의 다이내믹 토크 제어를 스스로 실행한다.

전기 구동부 (2) 는 그에 의해 생성되는 구동 타입 또는 제너레이터 타입 제동 토크를 매우 신속하게 변경할 수 있고 - 따라서 휠 슬립의 세팅에 유리한 한에 있어서는 제동되는 휠에 대해 구동 방식으로 심지어 작용할 수 있고- 매우 신속하게 조정될 수 있지만 규모가 제한되는 이 토크가, 더 느리게 제어될 수 있지만 절대 값의 면에서 더 큰 마찰 제동부의 제동 토크에 대해 조절된다는 것은, 특히, 전기 구동부 (2) 가 내부 자기장을 제어하기 위한 적어도 하나의 모터 포지션 센서를 갖는 경우, 결과적으로 모터 속력 및 그에 따라 휠 속력이 종래 슬립 제어 시스템들에서 보다 더 신속하고 더 정확하게 측정될 수 있기 때문에, 다음의 장점들을 갖는다:

- 차량 이동 다이내믹스 제어 기능들 (ABS, ESC, TCS) 은 훨씬 더 정확한 슬립 제어를 구현할 수 있고, 그 결과 마찰 계수의 이용과 그에 따라 제동 거리와 또한 승차감 및 새시의 다이내믹 로딩 (dynamic loading) 이 모두 개선된다.

- 마찰 제동부는 상대적으로 낮은 다이내믹 요구를 위해 구성될 수 있고 그에 따라 비용 효율적으로 제조될 수 있다.

- 마찰 제동부가 유압식 마찰 제동부로서 구현되면, 그의 조절 횟수 (modulation frequency) 는 제동 압력 제어에 대해 감소될 수 있는데, 이는 페달 반응 (pedal reaction) 및 잡음 (noise) 의 생성에 관하여 유리한 효과를 갖는다.

- 마찰 제동부가 전기기계적 제동부로서 구현되면, 그의 구성은 제조 비용을 감소시키고 전력 손실을 최적화하는 것에 관하여 더 집중될 수 있고 그 외에 중요한 다이내믹 요구 (critical dynamic requirement) 들에 관하여는 덜 집중될 수 있다. 따라서, 전기기계적 제동부를 전기기계적 휠 제동부, 특히 프론트 휠 제동부 (front wheel brake) 로서, 12V 동작 전압으로 구현하는 것이 가능하다.

- 슬립 제어 프로세스들 동안 예를 들면, 짧아진 제동 거리, 감소된 페달 진동 및 상대적으로 낮은 잡음 생성과 같은 개선된 구동 다이내믹 기능.

- 특히, 유압식 마찰 제동부의 경우에, ABS 제동 프로세스 동안 감소된 페달 진동에 의한 승차감의 개선.

- ABS 및 ESC 제어 프로세서들 동안 새시의 감소된 다이내믹 로딩.

- 특히, 전기기계식 마찰 제동부에서, 제동 액추에이터의 보다 비용 효율적인 실시형태.

본 발명에 따르면, 컴퓨터 프로그램이, 특히 차량 이동 다이내믹스 제어 디바이스에서, 특히 ABS/VSC ("vehicle stability control") 제어 디바이스에서, 저장 및 실행될 수 있다.

요컨대, 본 발명은 마찰 제동부 및 전기 구동부의 각각의 장점들을 서로 결합하는 휠 제동 슬립 제어 시스템 및 휠 제동 슬립 제어 방법을 제공하고, 그 결과 각각의 가능한 단점들이 상승 작용 방식으로 보상 및/또는 극복될 수 있다.

1 휠
2 전기 구동부
3 기계 접속
4 전기 모터 각도 센서
5 전기 모터 구동 신호
6 전기 구동 제어 디바이스
7 평가 디바이스
8 전기 모터 속력 신호
9 슬립 제어 디바이스
10 마찰 제동부
11 마찰 제동 액추에이터
12 마찰 제동 제어 디바이스
13 마찰 제동 상태 신호들
14 제동 신호
15 전기 구동 신호
16 마찰 제동 신호
17 마찰 제동 액추에이터 신호
18 전기 구동 제어 신호
19 전기 저항기
20 열 에너지를 저장하기 위한 저장 디바이스

Claims

전기 구동부 (2) 를 갖는 차량을 위한 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법으로서,
- 슬립 제어 디바이스 (9) 에 의해 제동 신호 (14) 를 검출하는 단계로서, 상기 슬립 제어 디바이스 (9) 는 전기 구동 신호 (15) 와 마찰 제동 신호 (16) 를 휠 (1) 의 미리 결정된 슬립 값의 폐쇄 루프 제어를 수행하기 위하여 생성하는, 상기 제동 신호 (14) 를 검출하는 단계,
- 상기 전기 구동 신호 (15) 를 전기 구동 제어 디바이스 (6) 로 송신하고 상기 마찰 제동 신호 (16) 를 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 로 송신하는 단계를 포함하고,
상기 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 는 마찰 제동 토크를 생성하기 위하여 상기 마찰 제동 신호 (16) 에 따라 상기 휠 (1) 의 마찰 제동부 (10) 를 작동시키고, 상기 전기 구동 제어 디바이스 (6) 는 전기 구동 토크를 생성하기 위하여 상기 전기 구동 신호 (15) 에 따라 상기 전기 구동부 (2) 를 작동시키는, 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 구동 제어 디바이스 (6) 는 또한 상기 전기 구동부 (2) 의 모터 속력을 검출 및 평가하는, 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 마찰 제동부 (10) 및 상기 전기 구동부 (2) 에 의해 휠이 개별적으로 제동되는, 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마찰 제동부 (10) 및 상기 전기 구동부 (2) 에 의해 적어도 하나의 차량 액슬이 제동되는, 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 구동 토크에 의해 생성될 수 있는 제너레이터 타입 제동 토크가 도로에 적용될 수 있는 제동 토크보다 큰 경우, 상기 마찰 제동 토크는 상기 전기 구동 토크보다 더 작은 값으로 세팅되는, 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 구동 토크가 제너레이터 타입 제동 토크로서 형성되는 경우, 상기 전기 구동부 (2) 에 의해 형성되는 전기 에너지는 전기 저항기 (19) 에 의해 적어도 부분적으로 열 에너지로 변환되는, 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법.
전기 구동부 (2) 를 갖는 차량을 위한 휠 제동 슬립 제어 시스템으로서,
- 차량의 휠 (1) 의 마찰 제동부 (10) 를 작동시키도록 설계된 마찰 제동 제어 디바이스 (12),
- 상기 전기 구동부 (2) 의 폐쇄 루프 제어를 수행하기 위한 전기 구동 제어 디바이스 (6),
- 제동 신호 (14) 를 검출하고, 상기 검출된 제동 신호 (14) 에 따라, 마찰 제동 신호 (16) 및 전기 구동 신호 (15) 를 상기 휠의 미리 결정된 슬립 값을 세팅하기 위해 생성하도록 설계된 슬립 제어 디바이스 (9) 를 갖고,
상기 슬립 제어 디바이스 (9) 는 상기 마찰 제동 신호 (16) 를 송신하기 위해 상기 마찰 제동 제어 디바이스 (12) 에 접속되고, 상기 전기 구동 신호 (15) 를 송신하기 위해 상기 전기 구동 제어 디바이스 (6) 에 접속되는, 휠 제동 슬립 제어 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 슬립 제어 디바이스 (9) 에 접속되는 평가 디바이스 (7) 가 제공되어 전기 구동 속력 신호 (18) 를 측정 및 평가하도록 설계되는, 휠 제동 슬립 제어 시스템.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
열 에너지를 저장하기 위한 저장 디바이스 (20) 가 상기 전기 구동부 (2) 에 열적으로 접속되는, 휠 제동 슬립 제어 시스템.
컴퓨터 프로그램으로서,
상기 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 휠 제동 슬립의 폐쇄 루프 제어를 수행하는 방법을 실행하기 위한 프로그램 코드를 갖는, 컴퓨터 프로그램.