KR20210052622A - 친환경 자동차 및 그를 위한 제동 제어 보정 방법 - Google Patents

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박준영
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Abstract

본 발명은 구동 모터를 구비한 친환경 자동차 및 그를 위한 제동 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 회생 제동량을 극대화시킬 수 있는 사륜 구동 친환경 자동차 및 그 제동 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜과 구동 모터 사이에 구동력 분배기가 배치된 사륜 구동 친환경 자동차의 제동 제어 방법은, 주행 중 감속이 필요한 상황에서, 상기 주 구동륜의 제1 제동 요구량과 상기 보조 구동륜의 제2 제동 요구량을 판단하는 단계; 상기 제1 제동 요구량과 상기 구동 모터의 회생 제동 가용량을 비교하는 단계; 상기 비교 결과, 상기 제1 제동 요구량이 상기 회생 제동 가용량 이상인 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜으로만 상기 구동 모터의 회생제동력을 분배하고, 상기 제1 제동 요구량보다 상기 회생 제동 가용량이 큰 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜과 상기 보조 구동륜 양측으로 상기 회생제동력을 분배하는 단계; 및 상기 제1 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 주 구동륜에 분배된 제1 회생제동력의 차분 및 상기 제2 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 보조 구동륜에 분배된 제2 회생제동력의 차분 각각을 유압 제동 장치를 통해 실행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

친환경 자동차 및 그를 위한 제동 제어 보정 방법{ECO-FRIENDLY VEHICLE AND METHOD OF CONTROLLING BRAKING FOR THE SAME}
본 발명은 구동 모터를 구비한 친환경 자동차 및 그를 위한 제동 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 회생 제동량을 극대화시킬 수 있는 사륜 구동 친환경 자동차 및 그 제동 제어 방법에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 높아지면서 친환경 자동차의 개발도 활발하게 이루어지고 있다. 친환경 자동차의 대표적인 예로는 전기차(EV: Electric Vehicle)와 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)를 들 수 있다.
그 중 하이브리드 자동차(HEV)란 일반적으로 두 가지 동력원을 함께 사용하는 차를 말하며, 두 가지 동력원은 주로 엔진과 전기모터가 된다. 이러한 하이브리드 자동차는 내연기관만을 구비한 차량에 비해 연비가 우수하고 동력성능이 뛰어날 뿐만 아니라 배기가스 저감에도 유리하기 때문에 최근 많은 개발이 이루어지고 있다.
이러한 하이브리드 자동차는 어떠한 동력계통(Power Train)을 구동하느냐에 따라 두 가지 주행 모드로 동작할 수 있다. 그 중 하나는 전기모터만으로 주행하는 전기차(EV) 모드이고, 다른 하나는 전기모터와 엔진을 함께 가동하여 동력을 얻는 하이브리드 전기차(HEV) 모드이다. 하이브리드 자동차는 주행 중 조건에 따라 두 모드 간의 전환을 수행한다. 이러한 주행 모드 간 전환은 파워트레인의 효율 특성에 따라, 연비 또는 구동 효율을 최대화하기 위한 목적으로 수행되는 것이 일반적이다.
도 1은 일반적인 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 1에서는 병렬형(Parallel Type 또는 TMED: Transmission Mounted Electric Drive) 방식이 적용된 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조가 도시된다.
도 1을 참조하면, 내연기관 엔진(ICE, 110)과 변속기(150) 사이에 전기 모터(또는 구동용 모터, 140)와 엔진클러치(EC: Engine Clutch, 130)가 배치된다.
이러한 차량에서는 일반적으로 시동후 운전자가 엑셀레이터를 밟는 경우, 엔진 클러치(130)가 오픈된 상태에서 먼저 배터리의 전력을 이용하여 모터(140)가 구동되고, 모터의 동력이 변속기(150) 및 종감속기(FD: Final Drive, 160)를 거쳐 구동륜이 움직이게 된다(즉, EV 모드). 차량이 서서히 가속되면서 점차 더 큰 구동력이 필요하게 되면, 보조 모터(또는, 시동발전 모터, 120)가 동작하여 엔진(110)을 구동할 수 있다.
그에 따라 엔진(110)과 모터(140)의 회전속도가 동일해 지면 비로소 엔진 클러치(130)가 맞물려 엔진(110)과 모터(140)가 함께, 또는 엔진(110)이 차량를 구동하게 된다(즉, EV 모드에서 HEV 모드 천이). 차량이 감속되는 등 기 설정된 엔진 오프 조건이 만족되면, 엔진 클러치(130)가 오픈되고 엔진(110)은 정지된다(즉, HEV 모드에서 EV 모드 천이). 또한, 하이브리드 차량에서는 제동시 휠의 구동력을 전기 에너지로 변환하여 배터리를 충전할 수 있으며, 이를 제동에너지 회생, 또는 회생 제동이라 한다.
시동발전 모터(120)는 엔진에 시동이 걸릴 때에는 스타트 모터의 역할을 수행하며, 시동이 걸린 후 또는 시동 오프시 엔진의 회전 에너지 회수시에는 발전기로 동작하기 때문에 "하이브리드 스타터 제너레이터(HSG: Hybrid Starter Generator)"라 칭할 수 있으며, 경우에 따라 "보조 모터"라 칭할 수도 있다.
도 1에 도시된 파워트레인 구조는 구동륜이 전륜(즉, 전륜 구동, FWD: Front Wheel Drive) 또는 후륜(즉, 후륜 구동, RWD: Rear Wheel Drive) 중 어느 하나인 경우에 해당한다. 이하에서는 도 2를 참조하여 사륜 구동(AWD: All Whell Drive) 방식이 채택될 경우의 파워트레인 구조를 설명한다.
도 2는 사륜 구동이 채택된 하이브리드 차량 구조의 일례를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 도 1과 달리 변속기(150)가 종감속기(160)와 바로 연결되는 대신, 구동력 분배기(Transfer Case, 170)와 연결된다. 구동력 분배기(170)는 변속기(150) 출력단에서 전달되는 동력을 전자제어를 통해 전/후륜 각각에 가변적으로 분배할 수 있다. 예컨대, 구동력 분배기(170)는 전륜에만 전 구동력을 전달하거나(즉, 전륜 100%, 후륜 0%) 후륜에만 전 구동력을 전달할 수 있으며(즉, 전륜 0%, 후륜 100%), 전륜 70%/후륜 30%와 같이 일정 비율로 구동력을 전달할 수도 있다.
구동 형태(전륜 구동, 후륜 구동, AWD)에 무관하게, 제동시에 제동력의 전/후륜 분배비는 전륜에 더 큰 구동력이 배분되도록(예컨대, 전륜:후륜=7:3) 고정되는 것이 보통이다. 다만, AWD HEV의 경우 구동력 분배기(170)는 사륜 중 주 구동륜, 예컨대 전륜에만 구동력을 배분하게 된다. 이는 효율 관점에서 구동력 분배기(170)의 기계적 손실이 가장 적은 상태에 이에 해당하며, 차량 제조사 관점에서는 이미 개발된 2WD 차량에 적용되는 회생제동 제어 방식을 그대로 적용할 수 있기 때문이다. 그러나, 이러한 방식은 요구 제동력이 낮은 상황에서는 회생제동 에너지의 회수에 불리할 수 있다. 이를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 사륜구동 하이브리드 자동차에서 제동력의 크기에 따른 회생제동량의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서는 다음과 같은 가정이 적용된다.
먼저, 하이브리드 자동차에 탑재된 모터와 배터리의 회생한계는 50kW이고, 전/후륜의 기 설정된 제동력 배분비는 7:3이다. 또한, 제동시 구동력 분배기는 전륜에 100% 분배비를 적용한다.
이러한 가정 하에서, 총 요구 제동파워가 100kW인 경우 도 3의 (a)와 같이 전륜에 70kW의 제동력이, 후륜에 30kW의 제동력이 할당된다. 이때, 구동력 분배기는 전륜에 100% 분배비를 적용하므로, 전륜에 할당되는 제동력 중 모터와 배터리가 허용하는 50kW의 제동력이 회생제동을 통해 실행될 수 있다.
이와 달리, 총 요구 제동파워가 50kW인 경우 도 3의 (b)와 같이 전륜에는 35kW의 제동력이, 후륜에는 15kW의 제동력이 할당된다. 이러한 경우, 모터와 배터리가 총 요구 제동파워 전부를 감당할 수 있음에도 제동력 분배비와 구동력 분배비의 한계로 인해 전륜에 배분된 35kW만이 회생제동으로 실행될 수 있다. 결국, 나머지 15kW는 마찰 제동으로 인해 회수될 수 없게 된다.
이러한 문제점은 하이브리드 자동차 뿐만 아니라, 전기차(EV)나 수소연료전지차(FCEV: Fuel Cell Electric Vehicle) 등 회생 제동이 가능한 전기 모터를 구비한 사륜 구동 친환경 차량 모두에 해당한다.
본 발명은 보다 회생제동 효율을 높일 수 있는 사륜구동이 채택된 친환경 자동차 및 그 제동 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
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.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜과 구동 모터 사이에 구동력 분배기가 배치된 사륜 구동 친환경 자동차의 제동 제어 방법은, 주행 중 감속이 필요한 상황에서, 상기 주 구동륜의 제1 제동 요구량과 상기 보조 구동륜의 제2 제동 요구량을 판단하는 단계; 상기 제1 제동 요구량과 상기 구동 모터의 회생 제동 가용량을 비교하는 단계; 상기 비교 결과, 상기 제1 제동 요구량이 상기 회생 제동 가용량 이상인 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜으로만 상기 구동 모터의 회생제동력을 분배하고, 상기 제1 제동 요구량보다 상기 회생 제동 가용량이 큰 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜과 상기 보조 구동륜 양측으로 상기 회생제동력을 분배하는 단계; 및 상기 제1 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 주 구동륜에 분배된 제1 회생제동력의 차분 및 상기 제2 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 보조 구동륜에 분배된 제2 회생제동력의 차분 각각을 유압 제동 장치를 통해 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 자동차는, 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜; 구동 모터; 상기 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜과 상기 구동 모터 사이에 배치된 구동력 분배기; 주행 중 감속이 필요한 상황에서, 상기 주 구동륜의 제1 제동 요구량과 상기 보조 구동륜의 제2 제동 요구량을 판단하고, 상기 제1 제동 요구량과 상기 구동 모터의 회생 제동 가용량을 비교하여, 상기 비교 결과 상기 제1 제동 요구량이 상기 회생 제동 가용량 이상인 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜으로만 상기 구동 모터의 회생제동력을 분배하고, 상기 제1 제동 요구량보다 상기 회생 제동 가용량이 큰 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜과 상기 보조 구동륜 양측으로 상기 회생제동력을 분배하는 제1 제어기; 및 상기 제1 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 주 구동륜에 분배된 제1 회생제동력의 차분 및 상기 제2 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 보조 구동륜에 분배된 제2 회생제동력의 차분 각각을 유압 제동 장치를 통해 실행되도록 제어하는 제2 제어기를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 친환경 자동차는, 제동 파워 예측을 통해 제동시 가변적으로 구동력 분배를 수행하여 회생 제동 효율이 향상된다.
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 일반적인 하이브리드 자동차의 파워 트레인 구조의 일례를 나타낸다.
도 2는 사륜 구동이 채택된 하이브리드 차량 구조의 일례를 나타낸다.
도 3은 사륜구동 하이브리드 자동차에서 제동력의 크기에 따른 회생제동량의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차 구조의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 제동속도의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 이벤트 지점까지의 예상 차속 프로파일 및 예상 제동력이 연산되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 페이즈별 주 구동륜의 제동력을 회생 제동 가용량과 비교하는 형태의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 구동 친환경 자동차에서 제동 제어가 수행되는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 제어가 수행됨을 출력하는 형태의 일례를 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 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.
전술된 바와 같이, 일반적인 사륜구동 친환경 자동차에서는 제동시 전/후륜의 제동력 분배비와 AWD 분배비가 요구 제동파워와 무관하게 고정되어 있음에 따라 회생제동의 효율에 한계가 있었다. 이에, 본 발명의 일 실시예에서는 다양한 정보를 조합하여 미리 제동파워를 예측하고, 예측된 제동파워를 기반으로 에너지 회수량 또는 전달효율을 우선시하는 AWD 분배비가 결정되도록 할 것을 제안한다.
이하의 기재에서는 도 2와 같은 파워트레인 구성을 갖는 사륜구동 하이브리드 자동차를 상정하여 본 발명의 실시예들을 설명한다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 회생제동이 가능하며 구동력 분배기를 통해 사륜 각각에 구동력을 분배할 수 있다면 어떠한 형태의 사륜구동 친환경 차량에도 적용 가능함은 당업자에 자명할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있는 하이브리드 자동차 구조의 일례를 나타내는 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 하이브리드 자동차는 네비게이션 시스템(210), V2X(Vehicle to anything) 모듈(220), 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System) 센서(230), 과거 주행 이력 관리부(240), 제어기(예컨대, HCU: Hybrid Control Unit)(250), 사륜구동(AWD) 제어기(260), 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 270) 및 제동 제어기(280)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 각 구성요소는 본 실시예와 관련된 구성만을 나타낸 것으로, 실제 차량의 구현에 있어서는 이보다 많거나 적은 구성요소가 적용될 수 있다. 이하, 각 구성요소를 상세히 설명한다.
먼저, 네비게이션 시스템(210)은 경로 및 전방 도로 정보를 하이브리드 제어기(250)에 제공할 수 있다. 여기서 전방 도로 정보에는 경사도, 도로 곡률, 도로종류, 제한 속도, 교차로 정보 등이 포함될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 경로 정보는 운전자에 의해 명시적으로 설정된 목적지에 대한 것일 수 있으나, 운전자의 주행 이력에 따라 학습을 통해 명령 입력 없이 설정된 것일 수도 있다.
V2X 모듈(220)은 인프라나 주변 차량으로부터 실시간 교통 정보를 수신할 수 있다. 실시간 교통 정보의 예로는 신호등 상태 정보, 교통량, 공사 여부, 사고 정보 등이 포함될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. V2X 모듈의 기능은 텔레매틱스 모듈이나 네비게이션 시스템(210)을 통해 대체될 수도 있다.
ADAS 센서(230)는 비전 센서, 레이더 센서 등을 포함할 수 있으며, 차량 주변의 물체, 예컨대 타 차량에 대한 차간 거리, 상대 속도, 보행자에 대한 정보 등을 감지할 수 있다.
과거 주행 이력 관리부(240)는 감속 이벤트별(예컨대, 속도카메라, 램프 구간, 과속 방지턱, 전방 차량 근접시 등) 평균 차속과 가감속 경향 중 적어도 하나를 누적 기록할 수 있다.
하이브리드 제어기(250)는 전술한 구성 요소들(210, 220, 230, 240)로부터 획득된 정보를 기반으로 운전자의 제동 스타일을 판단하고, 제동이 예측되면 해당 제동에 대한 제동요구 파워를 예측할 수 있다. 이때, 제동 여부의 예측은 네비게이션 시스템(210)으로부터 획득된 전방 경로에 감속 이벤트가 존재하거나, 차량 주변의 장애물(예컨대, 타차량이나 보행자)과의 거리가 일정 거리 이내로 감소하거나 거리 대비 자차의 상대속도가 큰 경우 등이 될 수 있으며, 예측 시점에 있어서는 운전자가 가속 페달 조작을 해제한 시점이 될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 하이브리드 제어기(250)는 예측된 제동 요구파워를 기반으로 제동시 AWD 분배비를 결정할 수 있다. 만일, (배터리 상태에 의해 제한된) 모터의 회생 제동 용량이, 제동 요구파워와 주구동륜에 대한 제동 분배비의 곱보다 큰 경우에는 에너지 회수량을 우선시하여 최종 AWD 분배비는 제동 분배비로 결정할 수 있다. 반대의 경우(즉, 제동 요구파워와 주구동륜에 대한 제동 분배비의 곱이 모터의 회생 제동 용량 이상인 경우), 하이브리드 제어기(250)는 전달 효율을 우선시하여 AWD 분배비를 주 구동륜에 100% 부여할 수 있다. 여기서, 주 구동륜이란, 전륜과 후륜 중 주 구동륜에 해당하는 어느 하나를 나머지 하나와 비교할 때, 구동력 분배기를 통해 구동 모터의 동력 또는 제동력이 보다 높은 전달효율로 전달되거나 더 큰 동력(또는 제동력)을 전달할 수 있는 측을 의미할 수 있다.
AWD 제어기(260)는 제동시 하이브리드 제어기(250)가 결정한 AWD 분배비에 따라 구동력 분배기를 제어할 수 있다.
모터 제어기(270)는 제동 분배비와 하이브리드 제어기(250)가 결정한 AWD 분배비에 따른 회생 제동이 수행되도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
또한, 제동 제어기(280)는 총 제동량에서 회생제동량을 차감한 제동량이 유압 마찰 제동을 통해 실행되도록 유압 브레이크를 제어할 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조하여 하이브리드 제어기의 동작 과정을 보다 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 하이브리드 제어기(250)는 운전자의 제동 스타일을 판단한다. 이를 위해, 하이브리드 제어기(250)는 네비게이션 시스템(210)의 정밀 지도와 V2X 모듈(220), ADAS 센서(230) 등으로부터 획득된 정보와 현재까지의 차속/가속도 데이터를 기반으로 운전성향 정보를 모니터링할 수 있다.
또한, 하이브리드 제어기(250)는 전방 이벤트에 따른 제동이 예측될 경우, 목표 제동 속도(즉, 제동을 통해 최종적으로 도달하고자 하는 목표 속도)를 결정하게 되는데, 결정 시점은 운전자의 가속 페달 해제 시점일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 하이브리드 제어기(250)는 목표 제동 속도의 결정을 위해 전방 이벤트별 권장 속도와 모니터링을 통해 학습된 운전자 보정치를 이용할 수 있다. 이를 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 제동속도의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 목표 제동 속도는 전방 이벤트에 해당하는 권장 속도에 학습된 운전자 보정치를 더하는 형태가 될 수 있다.
Event 속도카메라 Ramp 과속방지턱 전방차량 …
권장속도 제한속도 곡률별권장속도 20kph 전방차량차속 …
운전자 보정치(학습) -5kph +20kph +10kph +0kph …
예컨대, 위 표 1의 1과 같이 운전자 보정치에 대한 학습이 이루어진 경우, 전방 이벤트가 제한 속도 80kph의 속도카메라라면 운전자 보정치가 적용된 목표 제동 속도는 75kph가 될 수 있다.
하이브리드 제어기(250)는 목표 제동 속도를 결정하면 목표 제동 감속 패턴을 결정하고, 이를 기반으로 목표 제동파워를 추정할 수 있다. 또한, 하이브리드 제어기(250)는 목표 제동파워에 따른 구 구동륜에 분배될 제동파워를 연산할 수 있다. 이를 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전방 이벤트 지점까지의 예상 차속 프로파일 및 예상 제동력이 연산되는 형태의 일례를 나타낸다.
도 6에서는 시간에 해당하는 가로축을 공유하는 세 개의 그래프가 도시된다. 상단 세로축은 차속을, 중단 그래프는 제동력을, 하단 그래프는 제동 파워를 각각 나타낸다.
도 6을 참조하면, 하이브리드 제어기(250)는 운전자에 대한 학습 결과를 활용하여, 전방 이벤트에 대한 목표 제동속도까지의 예상 속도 프로파일과 예상 제동력을 추정할 수 있다. 이때, 전방 이벤트 도달 전까지의 시간은 제동력의 변화에 따라 복수의 구간(phase)으로 구분될 수 있다. 구체적으로, 운전자의 전방 이벤트 인지에 의한 가속 페달 해제 후 브레이크 페달 조작하기까지 지연이 발생하며, 이동은 제동력이 인가되지 않으므로 시간이 고려되는 딜레이 페이즈가 된다. 이후 운전자의 브레이크 페달 조작이 시작됨에 따라 제동력이 점차 증가하여 증가율(rate)이 고려되는 인게이지 페이즈(engaging phase)가, 그 다음은 비교적 일정한 제동력이 인가되어 크기(magnitude)가 고려되는 감속 페이즈(deceleration phase)가 위치한다. 끝으로 목표 제동속도에 근접함에 따라 운전자가 브레이크 페달을 해제하기 시작하여 제동력 감소율(rate)이 고려되는 릴리즈 페이즈가 위치한다. 물론, 감속 프로파일에서 이러한 페이즈의 구분은 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 하이브리드 제어기(250)는 추정된 예상속도 프로파일과 예상 제동력을 기반으로 제동 구간(즉, 인게이지 페이즈, 감속 페이즈 및 릴리즈 페이즈)에 필요한 목표 제동파워를 연산하고, 이를 기반으로 주 구동륜(일반적으로 전륜)의 제동 파워를 연산할 수 있다. 이때, 주 구동륜의 제동 파워는 미리 결정된 주 구동륜에 대한 제동력 분배비(예컨대, 70%)를 적용하여 연산될 수 있다.
다음으로, 하이브리드 제어기(250)는 주 구동륜의 제동력과 모터의 회생제동력을 비교할 수 있다. 이를 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 페이즈별 주 구동륜의 제동력을 회생 제동 가용량과 비교하는 형태의 일례를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 제동 구간에서 주 구동륜의 제동 파워(즉, Front-wheel Braking Power)가 모터의 회생제동력(Motor Regeneration Capacity) 내에 있는지를 판단하는 형태로 제동 페이즈별 주 구동륜의 제동력과 회생 제동 가용량이 비교될 수 있다. 물론, 이러한 비교 형태는 예시적인 것으로, 페이즈별 누적값(면적)이나 평균값 등을 회생 제동 가용량과 비교하는 형태가 될 수도 있다.
지금까지 설명한 제동 제어 과정을 순서도로 정리하면 도 8과 같다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 구동 친환경 자동차에서 제동 제어가 수행되는 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 8을 참조하면, 주행 중 감속이 필요한(또는 예상되는) 상황에서 하이브리드 제어기가 주 구동륜의 제동 요구량과 보조 구동륜의 제동 요구량을 판단할 수 있다(S810). 본 과정은 도 5 내지 도 6을 참조하여 전술된 바와 같이 운전자의 브레이크 페달 입력과 차속(즉, 목표 제동속도에 대한 프로파일)에 기반할 수 있다여기에는 차량에 장착된 센서나 통신 장비로부터 수집된 전방의 상황과 운전자의 제동패턴 학습 결과가 더욱 적용될 수 있다.
하이브리드 제어기는 주 구동륜의 제동요구량과 구동 모터의 발전 용량(즉, 회생 제동 가용량)을 비교할 수 있다(S820).
만일, 주 구동륜의 제동요구량이 구동 모터의 발전 용량 이상인 경우(S820의 Yes), 하이브리드 제어기는 주 구동륜에만 구동모터의 회생제동력이 분배되도록(즉, AWD 분배비는 '주 구동륜: 보조 구동륜 = 10:0') 제어할 수 있다(S830A).
이와 달리, 주 구동륜의 제동요구량이 구동 모터의 발전 용량보다 작은 경우(S820의 No), 하이브리드 제어기는 주 구동륜과 보조 구동륜 양측으로 구동 모터의 회생 제동력을 분배한다(S830B).
AWD 분배비의 결정이 완료됨에 따라, 제동 제어기는 주 구동륜과 보조 구동륜 각각의 제동요구량과 분배된 회생제동력의 차이만큼 유압제동을 수행할 수 있다(S840).
전술한 도 8에서는 주 구동륜과 보조 구동륜의 제동 요구량을 하이브리드 제어기가 판단하는 것으로 기술되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고, 이와 상이한 형태의 정보를 기반으로 하이브리드 제어기가 회생 제동력 분배를 결정할 수 있다. 예컨대, 하이브리드 제어기는 각 구동륜의 제동 요구량 대신, 회생제동 허용량을 기반으로 회생 제동력 분배를 결정할 수 있다. 구체적으로, 하이브리드 제어기는 주행 중 감속이 필요한 상황에서, 주 구동륜의 회생제동 허용량과 보조 구동륜의 회생제동 허용량을 각각 판단하고, 주 구동륜의 회생제동 허용량과 구동 모터의 발전 가능량을 비교하며, 비교 결과 주 구동륜의 회생제동 허용량이 발전 가능량 이상인 경우 구동력 분배기를 통해 주 구동륜으로만 구동 모터의 회생제동력을 분배하고, 그렇지 않은 경우 구동력 분배기를 통해 주 구동륜과 보조 구동륜 양측으로 상기 회생제동력을 분배할 수 있다. 이를 통해, 하이브리드 제어기는 주 구동륜의 회생제동 허용량 및 보조 구동륜의 회생제동 허용량의 합과, 발전 가능량 중 작은 값으로 모터의 제동력이 구현되도록 제어할 수 있다.
한편, 전술한 제동시 AWD 분배비의 변경은 운전자가 인지할 수 있는 형태로 출력될 수 있다. 구체적으로, 실시예에 따른 하이브리드 자동차는 클러스터, 헤드유닛이나 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템의 디스플레이, 헤드업 디스플레이(HUD) 등의 디스플레이 장치를 구비할 수 있다. 이러한 디스플레이 장치에 AWD 분배비의 변경 여부에 대한 신호가 수신되면, 해당 정보가 디스플레이 장치를 통해 표시될 수 있다. 이를 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 제어가 수행됨을 출력하는 형태의 일례를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 사륜구동 친환경 자동차는 클러스터(900)에서 임의의 텍스트 표시를 허용하는 일 영역(910)에 제동시 회생 제동량 극대화를 위해 AWD 분배비가 조정됨을 나타내는 정보가 텍스트 형태로 출력될 수 있다.
물론, 이러한 표시 형태는 예시적인 것으로, 텍스트는 고정 위치에서 점멸되는 경고등 형태로 대체되거나, 아이콘 형태로 디스플레이될 수도 있다. 또는, 변경되는 AWD 분배비는 네 바퀴의 이미지와 함께 각 차륜별 분배비에 해당하는 숫자나 그래프가 함께 표시되는 형태가 될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 표시형태 뿐 아니라 표시되는 위치도 클러스터 내의 다른 위치나 AVN 시스템 또는 헤드유닛의 디스플레이, 헤드업 디스플레이 등으로 변경될 수 있음은 물론이다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 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.

Claims (20)

  1. 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜과 구동 모터 사이에 구동력 분배기가 배치된 사륜 구동 친환경 자동차의 제동 제어 방법에 있어서,
    주행 중 감속이 필요한 상황에서, 상기 주 구동륜의 제1 제동 요구량과 상기 보조 구동륜의 제2 제동 요구량을 판단하는 단계;
    상기 제1 제동 요구량과 상기 구동 모터의 회생 제동 가용량을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과, 상기 제1 제동 요구량이 상기 회생 제동 가용량 이상인 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜으로만 상기 구동 모터의 회생제동력을 분배하고, 상기 제1 제동 요구량보다 상기 회생 제동 가용량이 큰 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜과 상기 보조 구동륜 양측으로 상기 회생제동력을 분배하는 단계; 및
    상기 제1 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 주 구동륜에 분배된 제1 회생제동력의 차분 및 상기 제2 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 보조 구동륜에 분배된 제2 회생제동력의 차분 각각을 유압 제동 장치를 통해 실행하는 단계를 포함하는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주 구동륜은 상기 보조 구동륜 대비,
    상기 구동력 분배기를 통해 상기 구동 모터의 동력 또는 회생제동력의 전달 효율이나 크기가 더 큰 구동륜인, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 회생제동력을 분배하는 단계는,
    상기 제1 제동 요구량과 상기 제2 제동 요구량의 분배 비율과 동일하게 상기 제1 회생제동력과 상기 제2 회생제동력을 분배하는 단계를 포함하는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 제동 요구량과 상기 제2 제동 요구량의 분배 비율은, 미리 결정된 값인, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    브레이크 페달의 조작과 차속, 또는
    센서 및 통신장비 중 적어도 하나로부터 수집된 전방교통 상황정보와 운전자의 제동 패턴 학습결과에 기반하여 수행되는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 주행 중 감속의 요인에 해당하는 이벤트에 대응되는 권장 속도와 상기 이벤트에 대응되는 운전자 보정치를 기반으로 목표 제동속도를 결정하는 단계; 및
    상기 목표 제동속도까지의 예상속도 프로파일 및 예상 제동력을 판단하는 단계를 포함하는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 예상속도 프로파일 및 예상 제동력을 판단하는 단계는,
    상기 예상 제동력의 변화에 따라 복수의 페이즈별로 수행되는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    상기 복수의 페이즈별로 수행되는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 주행 중 감속의 요인에 해당하는 이벤트가 전방에 존재할 때, 브레이크 페달이 해제되면 수행되는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 친환경 자동차의 제동 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
  11. 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜;
    구동 모터;
    상기 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜과 상기 구동 모터 사이에 배치된 구동력 분배기;
    주행 중 감속이 필요한 상황에서, 상기 주 구동륜의 제1 제동 요구량과 상기 보조 구동륜의 제2 제동 요구량을 판단하고, 상기 제1 제동 요구량과 상기 구동 모터의 회생 제동 가용량을 비교하여, 상기 비교 결과 상기 제1 제동 요구량이 상기 회생 제동 가용량 이상인 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜으로만 상기 구동 모터의 회생제동력을 분배하고, 상기 제1 제동 요구량보다 상기 회생 제동 가용량이 큰 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜과 상기 보조 구동륜 양측으로 상기 회생제동력을 분배하는 제1 제어기; 및
    상기 제1 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 주 구동륜에 분배된 제1 회생제동력의 차분 및 상기 제2 제동 요구량과 상기 회생제동력 중 상기 보조 구동륜에 분배된 제2 회생제동력의 차분 각각을 유압 제동 장치를 통해 실행되도록 제어하는 제2 제어기를 포함하는, 친환경 자동차.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 주 구동륜은 상기 보조 구동륜 대비,
    상기 구동력 분배기를 통해 상기 구동 모터의 동력 또는 회생제동력의 전달 효율이나 크기가 더 큰 구동륜인, 친환경 자동차.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 제1 제동 요구량과 상기 제2 제동 요구량의 분배 비율과 동일하게 상기 제1 회생제동력과 상기 제2 회생제동력을 분배하는, 친환경 자동차.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 제동 요구량과 상기 제2 제동 요구량의 분배 비율은, 미리 결정된 값인, 친환경 자동차.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    브레이크 페달의 조작과 차속, 또는
    센서 및 통신장비 중 적어도 하나로부터 수집된 전방교통 상황정보와 운전자의 제동 패턴 학습결과에 기반하여 상기 제1 제동 요구량과 상기 제2 제동 요구량을 판단하는, 친환경 자동차.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 주행 중 감속의 요인에 해당하는 이벤트에 대응되는 권장 속도와 상기 이벤트에 대응되는 운전자 보정치를 기반으로 목표 제동속도를 결정하고, 상기 목표 제동속도까지의 예상속도 프로파일 및 예상 제동력을 판단하여 상기 제1 제동 요구량과 상기 제2 제동 요구량을 판단하는, 친환경 자동차.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 예상 제동력의 변화에 따라 복수의 페이즈별로 상기 예상속도 프로파일 및 상기 예상 제동력을 판단하는, 친환경 자동차.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 복수의 페이즈별로 상기 제1 제동 요구량과 상기 구동 모터의 회생 제동 가용량을 비교하는, 친환경 자동차.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 주행 중 감속의 요인에 해당하는 이벤트가 전방에 존재할 때, 브레이크 페달이 해제되면 상기 제1 제동 요구량과 상기 제2 제동 요구량을 판단하는, 친환경 자동차.
  20. 주 구동륜과 보조 구동륜을 갖는 복수의 구동륜과 구동 모터 사이에 구동력 분배기가 배치된 사륜 구동 친환경 자동차의 제동 제어 방법에 있어서,
    주행 중 감속이 필요한 상황에서, 상기 주 구동륜의 제1 회생제동 허용량과 상기 보조 구동륜의 제2 회생제동 허용량을 판단하는 단계;
    상기 제1 회생제동 허용량과 상기 구동 모터의 발전 가능량을 비교하는 단계;
    상기 비교 결과, 상기 제1 회생제동 허용량이 상기 발전 가능량 이상인 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜으로만 상기 구동 모터의 회생제동력을 분배하고, 상기 제1 회생제동 허용량보다 상기 발전 가능량이 큰 경우 상기 구동력 분배기를 통해 상기 주 구동륜과 상기 보조 구동륜 양측으로 상기 회생제동력을 분배하는 단계; 및
    상기 제1 회생제동 허용량과 상기 제2 회생제동 허용량의 합과, 상기 발전 가능량 중 작은 값으로 상기 구동 모터의 회생제동력을 구현하는 단계를 포함하는, 친환경 자동차의 제동 제어 방법.
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