KR20230011529A - Vehicle having electric motor and method of driving power control for the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a power control method which can effectively control a power distribution state of each of a front wheel and a rear wheel according to acceleration or braking, and an electric vehicle for performing the same. According to one embodiment of the present invention, the power control method of a four-wheel drive electric vehicle where each different motor is connected to each of the front wheel and the rear wheel may comprise: a step of determining a driving mode during acceleration or deceleration; and a step of controlling torque of one motor based on the maximum design torque when the determined driving mode is in a first mode using the motor corresponding to a main driving wheel among the different motors.

Description

구동 모터를 구비한 자동차 및 그를 위한 동력 제어 방법{VEHICLE HAVING ELECTRIC MOTOR AND METHOD OF DRIVING POWER CONTROL FOR THE SAME}Vehicle having a drive motor and power control method therefor

본 발명은 가속 또는 제동 여부에 따라 전륜과 후륜 각각의 동력 분배 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 동력 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 전동화 차량에 관한 것이다. The present invention relates to a power control method capable of effectively controlling a power distribution state between front and rear wheels according to acceleration or braking, and an electric vehicle for performing the same.

일반적인 사륜구동 자동차는 단일 동력원에서 출력되는 동력을 구동력 분배 장치(transfer case)를 거쳐 주 구동륜과 보조 구동륜에 분배한다. 그런데, 전동화 차량에서는 사륜구동을 구현함에 있어 주 구동륜에 구동력을 제공하는 주 구동모터와 보조 구동륜에 구동력을 제공하는 보조 구동모터가 각각 구비될 수 있으며, 이러한 형태의 차량을 e4WD(electric 4 Wheel Drive) 전동화 차량이라 칭한다. A typical four-wheel drive vehicle distributes power output from a single power source to main drive wheels and auxiliary drive wheels through a drive force distribution device (transfer case). However, in an electrified vehicle, in implementing four-wheel drive, a main drive motor providing driving force to the main driving wheels and an auxiliary driving motor providing driving force to the auxiliary driving wheels may be provided, respectively, and this type of vehicle is called e4WD (electric 4 wheel Drive) is called an electrified vehicle.

이러한 e4WD 차량에서는 주행 모드가 2WD 모드와 4WD 모드로 구분될 수 있다. 2WD 모드에서는 주 구동모터나 보조 구동모터만 구동력을 출력하며, 4WD 모드에서는 효율, 수직 항력, 노면 상태에 따른 휠별 휠슬립, 횡가속도, 요레이트 등을 종합적으로 고려하여 주 구동륜과 보조 구동륜에 0:10 내지 10:0의 분배비 사이에서 구동력을 분배하게 된다. In such an e4WD vehicle, the driving mode may be divided into a 2WD mode and a 4WD mode. In 2WD mode, only the main drive motor or auxiliary drive motor outputs driving force, and in 4WD mode, efficiency, vertical drag, wheel slip, lateral acceleration, and yaw rate for each wheel according to the road surface are comprehensively considered, and zero is applied to the main and auxiliary drive wheels. The driving force is distributed between a distribution ratio of 10 to 10:0.

구현에 따라서는 일측 구동륜에 둘 이상의 모터가 연결될 수도 있는데, 주 구동모터와 보조 구동모터의 전체 출력 합은 하나의 배터리의 최대 출력에 의해 제한된다. Depending on implementation, two or more motors may be connected to one driving wheel, but the sum of the total outputs of the main driving motor and the auxiliary driving motor is limited by the maximum output of one battery.

그런데, 차량은 가속과 감속 여부에 따라 무게 중심 이동이 발생하며, 그에 따라 구동륜별 한계 전달 토크에 변화가 온다. 이를 도 1을 참조하여 설명한다.However, the center of gravity shifts depending on whether the vehicle accelerates or decelerates, and accordingly, the limit transmission torque for each driving wheel is changed. This will be described with reference to FIG. 1 .

도 1은 일반적인 차량의 무게 중심 이동에 따른 구동륜별 한계 전달 토크 변화를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a change in limit transmission torque for each driving wheel according to a movement of the center of gravity of a general vehicle.

도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 가속시, 특히 급가속시(예컨대, WOT: Wide Open Throttle 발진)에는 차량의 무게 중심이 뒤로 이동하면서 전륜은 축하중 감소로 한계 전달 토크(즉, 견인력)가 낮아지며, 후륜은 축하중의 증가로 한계 전달 토크가 증가하는 특성이 있다. 반대로, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 차량이 제동시에는 차량의 무게 중심이 앞으로 이동하면서 전륜과 후륜의 축하중이 가속시 대비 반대로 변화하여 전륜의 한계 전달 토크(즉, 제동력)가 높아지고 후륜의 한계 전달 토크는 낮아진다.As shown in (a) of FIG. 1, during acceleration, especially during rapid acceleration (eg, WOT: Wide Open Throttle launch), the center of gravity of the vehicle moves backward and the front wheels reduce the axle load to limit transmission torque (ie, traction force). ) is lowered, and the rear wheel has a characteristic that the limit transmission torque increases due to an increase in the axle load. Conversely, as shown in (b) of FIG. 1, when the vehicle is braking, the center of gravity of the vehicle moves forward, and the axle loads of the front and rear wheels change in the opposite direction compared to acceleration, so that the limit transmission torque (ie, braking force) of the front wheels increases. higher, and the limit transmission torque to the rear wheel is lowered.

상술한 구동륜별 한계 전달 토크와 관련된 급가속시 구동원별 출력을 도 2를 참조하여 설명한다.An output of each driving source during rapid acceleration related to the aforementioned limit transmission torque for each driving wheel will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 일반적인 e4WD 차량의 급가속시 구동원별 출력을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining the output of each drive source during rapid acceleration of a typical e4WD vehicle.

먼저 도 2의 (a)를 참조하면, 일반적인 e4WD 차량에서 주 구동륜이 후륜인 2WD 모드일 경우 WOT 발진시 후륜 모터의 사용 최대 출력이 도시된다. 후륜 모터의 사용 가능 최대 출력(즉, 공칭 최대 출력)은, 언제 발생할지 모르는 4WD 모드 전환에 대비하여 전륜 모터의 공칭 최대 출력에 해당하는 배터리 출력을 유보해두기 위해 배터리 최대 허용 방전 출력에서 전륜 모터의 공칭(nominal) 최대 출력을 차감한 출력으로 제한된다. 따라서, 후륜 모터의 사용 최대 출력은 배터리 최대 허용 방전 출력이 후륜 모터의 설계 최대 출력 대비 넉넉하더라도 출력이 제한되어 발진 성능이 떨어진다. First, referring to FIG. 2 (a), in case of a general e4WD vehicle in a 2WD mode in which the main driving wheels are the rear wheels, the maximum output of the rear wheel motors used during WOT start is shown. The maximum usable output of the rear wheel motor (i.e., maximum nominal output) is the front wheel motor at the maximum allowable discharge output of the battery in order to reserve the battery output corresponding to the nominal maximum output of the front wheel motor in preparation for a 4WD mode transition that may occur at any time. is limited to the power minus the nominal maximum power of Therefore, the maximum output of the rear wheel motor is restricted even if the maximum allowable discharge output of the battery is greater than the design maximum output of the rear wheel motor, and the oscillation performance is deteriorated.

다음으로, 도 2의 (b)를 참조하면, 일반적인 e4WD 차량에서 4WD 모드일 경우 WOT 발진시 모터의 총합 한계 최대 출력이 도시된다. 전륜 모터와 후륜 모터의 총합 한계 최대 출력은 배터리 허용 최대 방전 출력에 의해 제한되는데, 전술한 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 WOT 발진시에는 전륜 한계 견인력이 감소한다. 따라서, 감소하는 전륜 한계 견인력만큼의 전륜 손실 출력이 발생하여 실제 발진 성능은 배터리 허용 최대 방전 출력에 미치지 못하는 문제점이 있다. Next, referring to (b) of FIG. 2 , in case of a general e4WD vehicle in 4WD mode, the total limit maximum output of motors when starting WOT is shown. The total limit maximum output of the front wheel motor and the rear wheel motor is limited by the battery allowable maximum discharge output. As shown in FIG. 1 (a) described above, the front wheel limit traction force decreases during WOT start. Therefore, the front wheel loss output corresponding to the reduced front wheel limit traction occurs, so that the actual start performance does not reach the battery's allowable maximum discharge output.

본 발명은 보다 효율적인 동력 분배를 통해 주행 성능을 향상시킬 수 있는 사륜구동 전동화 차량 및 그 동력 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a four-wheel drive electrified vehicle and a power control method thereof capable of improving driving performance through more efficient power distribution.

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.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전륜과 후륜 각각에 서로 다른 모터가 연결된 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법은, 가속시 또는 감속시에 주행 모드를 판단하는 단계; 및 상기 판단된 주행 모드가 상기 서로 다른 모터 중 주 구동륜에 대응되는 어느 하나의 모터를 사용하는 제1 모드인 경우 상기 어느 하나의 모터의 토크를 설계최대토크를 기반으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to solve the above technical problem, a power control method for a four-wheel drive electrified vehicle in which different motors are connected to each of the front and rear wheels according to an embodiment of the present invention determines the driving mode during acceleration or deceleration. step; and controlling a torque of one of the motors based on a design maximum torque when the determined driving mode is a first mode using one of the different motors corresponding to a main driving wheel. there is.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜구동 전동화 차량은, 전륜과 후륜 각각에 연결된 서로 다른 모터; 및 가속시 또는 감속시에 주행 모드를 판단하고, 상기 판단된 주행 모드가 상기 서로 다른 모터 중 주 구동륜에 대응되는 어느 하나의 모터를 사용하는 제1 모드인 경우 상기 어느 하나의 모터의 토크를 설계최대토크를 기반으로 제어하는 제1 제어기를 포함할 수 있다.In addition, a four-wheel drive motorized vehicle according to an embodiment of the present invention includes different motors connected to front and rear wheels, respectively; and determining a driving mode during acceleration or deceleration, and designing the torque of any one of the motors when the determined driving mode is a first mode using any one of the different motors corresponding to the main drive wheel. It may include a first controller that controls based on the maximum torque.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 전동화 차량은 구동시 가속 성능과 제동시 회생제동 성능이 향상된다.In the motorized vehicle according to at least one embodiment of the present invention configured as described above, acceleration performance during driving and regenerative braking performance during braking are improved.

또한, 연비 측면에서 구동 손실이 감소하여 에너지 사용율이 증가하고, 회생 손실이 감소하여 에너지 회수율이 증가한다.In addition, in terms of fuel efficiency, driving loss is reduced to increase energy use rate, and regeneration loss is reduced to increase energy recovery rate.

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.The effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 일반적인 차량의 무게 중심 이동에 따른 구동륜별 한계 전달 토크 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 e4WD 차량의 급가속시 구동원별 출력을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 전동화 차량의 제어 계통 구성의 일례를 나타낸다.
도 4는 실시예들에 적용될 수 있는 전동화 차량의 파워트레인 구성별 동작을 나타낸다.
도 5a는 일 실시예와 관련된 각종 토크의 개념을, 도 5b는 일 실시예와 관련된 각종 출력의 개념을 각각 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 이륜구동 모드에서 주 구동륜에 대응되는 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 사륜구동 모드에서 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 이륜구동 모드에서 회생 제동시 주 구동륜에 대응되는 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 사륜구동 모드에서 회생 제동시 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속시 동력 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 회생 제동시 동력 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 12는 2WD 모드에서 가속시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 4WD 모드에서 가속시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 2WD 모드에서 회생 제동시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 4WD 모드에서 회생 제동시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view for explaining a change in limit transmission torque for each driving wheel according to a movement of the center of gravity of a general vehicle.
2 is a diagram for explaining the output of each drive source during rapid acceleration of a typical e4WD vehicle.
3 shows an example of the configuration of a control system of an electrified vehicle that can be applied to embodiments of the present invention.
4 shows operations for each powertrain configuration of an electrified vehicle that can be applied to the embodiments.
5A is a diagram for explaining a concept of various torques related to an embodiment, and FIG. 5B is a diagram for explaining a concept of various outputs related to an embodiment.
6 shows an example of a motor control form corresponding to a main drive wheel in a two-wheel drive mode according to an exemplary embodiment.
7 shows an example of a form of motor control in a four-wheel drive mode according to an embodiment.
8 illustrates an example of a motor control type corresponding to a main drive wheel during regenerative braking in a two-wheel drive mode according to an exemplary embodiment.
9 illustrates an example of a motor control form during regenerative braking in a 4WD mode according to an exemplary embodiment.
10 is a flowchart illustrating an example of a power control process during acceleration according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating an example of a power control process during regenerative braking according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram for explaining the effect of power control according to an embodiment of the present invention during acceleration in 2WD mode.
13 is a diagram for explaining the effect of power control according to an embodiment of the present invention during acceleration in 4WD mode.
14 is a diagram for explaining an effect of power control according to an embodiment of the present invention during regenerative braking in a 2WD mode.
15 is a diagram for explaining the effect of power control according to an embodiment of the present invention during regenerative braking in 4WD mode.

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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

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.Throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated. In addition, parts denoted with the same reference numerals throughout the specification mean the same components.

본 발명의 실시예에 따른 전동화 차량의 동력 제어 방법을 설명하기 앞서, 실시예들에 적용 가능한 전동화 차량의 제어 계통 및 구조를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.Prior to describing a power control method of an electrified vehicle according to an embodiment of the present invention, a control system and structure of an electrified vehicle applicable to the embodiments will be described with reference to FIGS. 3 and 4 .

도 3은 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 전동화 차량의 제어 계통 구성의 일례를 나타낸다.3 shows an example of the configuration of a control system of an electrified vehicle that can be applied to embodiments of the present invention.

도 3을 참조하면, 전동화 차량은 제1 모터(110), 제2 모터(120), 배터리(130), 가속 페달 센서(APS, 140), 브레이크 페달 센서(BPS, 150), 유압 제동 시스템(160), 차량 제어기(VCU: Vehicle Control Unit, 210), 배터리 제어기(BMS: Battery Management System, 220), 제1 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit, 230), 제2 모터 제어기(240) 및 제동 제어기(250)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the electrified vehicle includes a first motor 110, a second motor 120, a battery 130, an accelerator pedal sensor (APS, 140), a brake pedal sensor (BPS, 150), and a hydraulic braking system. 160, a vehicle controller (VCU: Vehicle Control Unit, 210), a battery controller (BMS: Battery Management System, 220), a first motor controller (MCU: Motor Control Unit, 230), a second motor controller 240, and A brake controller 250 may be included.

도 3에서는 본 발명의 실시예들과 관련된 구성 요소를 위주로 나타낸 것으로, 실제 전동화 차량은 이보다 많은 구성 요소를 포함할 수 있음은 물론이다.In FIG. 3, components related to the embodiments of the present invention are mainly shown, and an actual electrified vehicle may include more components than these, of course.

제1 모터(110)는 주 구동륜에 연결될 수 있으며, 제2 모터(120)는 보조 구동륜에 연결될 수 있다. The first motor 110 may be connected to the main drive wheel, and the second motor 120 may be connected to the auxiliary drive wheel.

실시예에 따라, 제1 모터(110)와 제2 모터(120)는 동일한 구동륜에 구동륜을 전달할 수도 있으며, 이러한 경우 제1 모터(110)는 주 모터로 기능하고, 제2 모터(120)는 보조 모터로 기능할 수 있다. 이때, 보조 모터는 동력 변환 장치(미도시)를 통해 선택적으로 구동륜에 연결될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Depending on the embodiment, the first motor 110 and the second motor 120 may transmit driving wheels to the same driving wheel. In this case, the first motor 110 functions as a main motor, and the second motor 120 It can function as an auxiliary motor. In this case, the auxiliary motor may be selectively connected to the driving wheel through a power conversion device (not shown), but is not necessarily limited thereto.

VCU(210)는 APS(140) 값에 따른 총합 운전자 요구 토크를 연산하고, 드라이브 모드에 따라 제1 모터(110)와 제2 모터(120)에 구동력이나 회생 제동력을 분배할 수 있다. 또한, VCU(210)는 제1 MCU(230)나 제2 MCU(240)로부터 제1 모터(110) 또는 제1 모터(120)의 토크가 제한되는 경우, 방전/충전 제한 값을 각각 수신하여 해당하는 모터의 요구 토크를 제한할 수 있다. 만일, 배터리(130)의 충/방전 출력이 제한되는 경우, 차량 제어기(210)는 BMS(220)로부터 충/방전 출력 제한값을 수신하여 제1 모터(110) 및 제2 모터(120) 중 적어도 하나의 요구 출력을 제한할 수 있다. 만일, 전동화 차량이 하이브리드 자동차일 경우, VCU(210)는 HCU(Hybrid Control Unit)으로 대체될 수도 있다.The VCU 210 may calculate the total driver's requested torque according to the value of the APS 140 and distribute driving force or regenerative braking force to the first motor 110 and the second motor 120 according to the drive mode. In addition, when the torque of the first motor 110 or the first motor 120 is limited, the VCU 210 receives a discharge/charge limit value from the first MCU 230 or the second MCU 240, respectively. The required torque of the corresponding motor can be limited. If the charge/discharge output of the battery 130 is limited, the vehicle controller 210 receives the charge/discharge output limit value from the BMS 220 and operates at least one of the first motor 110 and the second motor 120. You can limit one requested output. If the electrified vehicle is a hybrid vehicle, the VCU 210 may be replaced with a hybrid control unit (HCU).

제1 MCU(230)는 VCU(210)로부터 제1 모터(110)의 구동 토크 요구량이나 회생 토크 요구량을 수신하여 실행할 수 있다. 또한, 제1 MCU(230)는 제1 모터(110)의 토크와 속도(RPM)를 VCU(210)에 제공할 수 있다. 아울러, 제1 MCU(230)는 제1 모터(110)의 과온이나 고장시 제1 모터(110)의 토크 제한값을 VCU(210)로 송신할 수 있다.The first MCU 230 may receive and execute the required amount of driving torque or the required amount of regenerative torque of the first motor 110 from the VCU 210 . Also, the first MCU 230 may provide torque and speed (RPM) of the first motor 110 to the VCU 210 . In addition, the first MCU 230 may transmit the torque limit value of the first motor 110 to the VCU 210 when the first motor 110 is overheated or fails.

제2 MCU(240)는 VCU(210)로부터 제2 모터(120)의 구동 토크 요구량이나 회생 토크 요구량을 수신하여 실행할 수 있다. 또한, 제2 MCU(240)는 제2 모터(120)의 토크와 속도(RPM)를 VCU(210)에 제공할 수 있다. 아울러, 제2 MCU(240)는 제2 모터(120)의 과온이나 고장시 제2 모터(120)의 토크 제한값을 VCU(210)로 송신할 수 있다.The second MCU 240 may receive and execute the required amount of driving torque or the required amount of regenerative torque of the second motor 120 from the VCU 210 . Also, the second MCU 240 may provide the torque and speed (RPM) of the second motor 120 to the VCU 210 . In addition, the second MCU 240 may transmit the torque limit value of the second motor 120 to the VCU 210 when the second motor 120 overheats or fails.

BMS(220)는 주행시 구동력을 출력하는 모터에 해당하는 모터 제어기에 배터리(130)의 전력을 공급하며, 회생 제동시에는 회생 제동력을 실행하는 모터에 해당하는 모터 제어기로부터 전력을 공급받아 배터리(130)를 충전할 수 있다. 만일, 배터리(130) 이상(저온, 저전압, 과온, 고장 등)이 있을 경우, BMS(220)는 배터리 충/방전 출력 제한값을 VCU(210)에 전달할 수 있다. The BMS 220 supplies power from the battery 130 to a motor controller corresponding to a motor that outputs driving force during driving, and receives power from the motor controller corresponding to a motor that executes regenerative braking during regenerative braking to supply power to the battery 130. ) can be charged. If there is an abnormality in the battery 130 (low temperature, low voltage, over temperature, failure, etc.), the BMS 220 may transfer the battery charge/discharge output limit value to the VCU 210 .

제동 제어기(250)는 통합 전자 브레이크(integrated electronic brake) 제어 시스템의 형태로 구현될 수 있으며, BPS(150) 값에 따른 운전자 요구 총 제동 토크를 산출한다. 또한, 제동 제어기(250)는 VCU(210)로부터 각 모터(110, 120)의 최대 회생토크 가능량 정보를 수신하여 모터별 회생토크 허용량을 산출하고, 유압 제동 시스템(160)의 유압제동토크 실행량과 모터별 회생제동토크 실행량을 기반으로 총합제동토크 실행량을 산출할 수 있다.The brake controller 250 may be implemented in the form of an integrated electronic brake control system, and calculates the driver's requested total braking torque according to the BPS 150 value. In addition, the braking controller 250 receives information on the maximum possible amount of regenerative torque of each of the motors 110 and 120 from the VCU 210, calculates the allowable amount of regenerative torque for each motor, and executes the amount of hydraulic braking torque of the hydraulic braking system 160. The total amount of braking torque can be calculated based on and the amount of regenerative braking torque for each motor.

모터 제어기(MCU), 차량 제어기(VCU) 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.A unit or control unit included in the name of a motor controller (MCU), vehicle controller (VCU), etc. is just a term widely used for naming a controller that controls vehicle-specific functions, It does not mean a generic function unit. For example, each controller is a communication device that communicates with other controllers or sensors to control the function in charge, a memory that stores operating system or logic commands and input/output information, and a controller that performs judgment, calculation, and decision necessary for controlling the function in charge. It may include more than one processor.

다음으로, 도 4를 참조하여 파워 트레인 구성을 설명한다.Next, the power train configuration will be described with reference to FIG. 4 .

도 4는 실시예들에 적용될 수 있는 전동화 차량의 파워트레인 구성별 동작을 나타낸다.4 shows operations for each powertrain configuration of an electrified vehicle that can be applied to the embodiments.

도 4의 (a)와 (b)에는 전륜이 구동륜이고 후륜이 비구동륜인 이륜구동 전동화 차량이 도시되고, 도 4의 (c) 내지 (f)에는 주행시는 후륜이 주 구동륜이 되고, 회생 제동시에는 전륜이 주 구동륜이 되는 사륜구동 전동화 차량이 도시된다.4 (a) and (b) show a two-wheel drive electrified vehicle in which front wheels are driving wheels and rear wheels are non-driving wheels, and in FIGS. A four-wheel drive electrified vehicle in which front wheels act as main driving wheels during braking is illustrated.

먼저 도 4의 (a)를 참조하면, 하나의 모터만 동작할 경우 주 모터가 구동륜에 동력을 전달하며, 도 4의 (b)와 같이 두 모터가 함께 동작할 경우 주 모터와 보조 모터가 동력 변환장치를 통해 함께 구동륜에 동력을 전달하게 된다.First, referring to FIG. 4 (a), when only one motor operates, the main motor transmits power to the driving wheels, and when two motors operate together as shown in FIG. 4 (b), the main motor and the auxiliary motor power The power is transmitted to the drive wheels together through the converter.

다음으로, 도 4의 (c)를 참조하면, 하나의 모터만 동작할 경우 후륜 모터가 주 구동륜인 후륜에 동력을 전달하며, 도 4의 (d)와 같이 두 모터가 함께 동작할 경우 후륜 모터는 후륜에, 전륜 모터는 보조 구동륜인 전륜에 각각 동력을 전달하게 된다. 또한, 도 4의 (e)와 같이 회생 제동시 하나의 모터만 동작할 경우 전륜 모터가 전륜에 회생 제동력을 제공하며, 도 4의 (f)와 같이 두 모터가 함께 동작할 경우 후륜 모터는 후륜에, 전륜 모터는 전륜에 각각 회생 제동력을 전달하게 된다. 물론, 차량 구현에 따라 회생 제동시에도 후륜이 주구동륜이 될 수도 있다.Next, referring to FIG. 4(c), when only one motor operates, the rear wheel motor transmits power to the rear wheel, which is the main drive wheel, and when the two motors operate together as shown in FIG. 4(d), the rear wheel motor power is transmitted to the rear wheels, and the front-wheel motors transmit power to the front wheels, which are auxiliary driving wheels. In addition, when only one motor operates during regenerative braking as shown in FIG. 4 (e), the front wheel motor provides regenerative braking force to the front wheels, and when two motors operate together as shown in FIG. In this case, the front wheel motor transmits regenerative braking force to the front wheels respectively. Of course, depending on the implementation of the vehicle, the rear wheels may serve as the main driving wheels even during regenerative braking.

이하의 설명에서는 도 4의 (c) 내지 (f)에 도시된 바와 같은 사륜구동 전동화 차량을 가정하여 동력 제어 방법을 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로 실시예에 따른 동력 제어 방법이 그와 상이한 형태의 파워 트레인에 적용될 수 있음은 당업자에 자명하다. 예컨대, 실시예에 따른 동력 제어 방법은 전륜에 엔진이 추가로 배치된 하이브리드 자동차에도 유사하게 적용될 수 있으며, 전륜 모터와 후륜 모터 중 적어도 하나가 해당측 구동륜의 휠 각각에 배치되는 인훨 모터 타입으로 대체될 수도 있다.In the following description, a power control method is described on the assumption of a four-wheel drive electric vehicle as shown in (c) to (f) of FIG. 4, but this is for convenience of explanation, and the power control method according to the embodiment is It is obvious to those skilled in the art that it can be applied to a power train of a different type from For example, the power control method according to the embodiment may be similarly applied to a hybrid vehicle in which an engine is additionally disposed on the front wheels, and at least one of the front wheel motor and the rear wheel motor is replaced with an in-wheel motor type disposed on each wheel of the corresponding drive wheel. It could be.

아울러, 이하의 설명에 편의상 전륜 모터와 후륜 모터는 동일한 성능을 갖는 것으로 가정한다.In addition, for convenience in the following description, it is assumed that the front wheel motor and the rear wheel motor have the same performance.

이하에서는 도 5a 내지 도 9를 참조하여, 실시예에 따른 동력 제어 방법 형태를 설명한다.Hereinafter, a form of a power control method according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 9 .

도 5a는 일 실시예와 관련된 각종 토크의 개념을, 도 5b는 일 실시예와 관련된 각종 출력의 개념을 각각 설명하기 위한 도면이다. 5A is a diagram for explaining a concept of various torques related to an embodiment, and FIG. 5B is a diagram for explaining a concept of various outputs related to an embodiment.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 일반적으로 모터의 설계최대토크와 설계최대출력은 공칭최대토크 및 공칭최대출력보다 높게 설계된다. 하지만, 실제 가용 값인 사용가능최대토크와 사용가능최대출력은 배터리의 허용최대출력 이내로 제한된다.Referring to FIGS. 5A and 5B , the design maximum torque and design maximum output of the motor are generally designed to be higher than the nominal maximum torque and nominal maximum output. However, the maximum usable torque and the maximum usable power, which are actual available values, are limited within the allowable maximum output of the battery.

즉, 토크 관점에서 총합 모터 설계최대토크는 전륜모터의 설계최대토크와 후륜모터 설계최대토크의 합이 되며, 사용가능최대토크는 배터리의 허용최대토크가 되고, 이는 곧 총합모터 공칭최대토크에 해당한다. That is, in terms of torque, the total motor design maximum torque is the sum of the front wheel motor design maximum torque and the rear wheel motor design maximum torque, and the usable maximum torque is the battery maximum allowable torque, which corresponds to the total motor nominal maximum torque. do.

또한, 파워 관점에서 총합 모터 설계최대출력은 전륜모터의 설계최대출력과 후륜모터 설계최대출력의 합이 되며, 사용가능최대출력은 배터리의 허용최대출력이 되고, 이는 곧 총합모터 공칭최대출력에 해당한다. In addition, from the power point of view, the total motor design maximum output is the sum of the front wheel motor design maximum output and the rear wheel motor design maximum output, and the usable maximum output is the maximum allowable output of the battery, which corresponds to the total motor nominal maximum output. do.

때문에, 본 실시예에서는 상황별 주 구동륜에 대응되는 하나의 모터만 사용할 때에는(즉, 2WD 모드) 공칭최대토크와 공칭최대출력보다 높은 설계최대토크와 설계최대출력을 사용할 것을 제안한다.Therefore, in this embodiment, when using only one motor corresponding to the main driving wheel for each situation (ie, 2WD mode), it is proposed to use a design maximum torque and a design maximum output higher than the nominal maximum torque and nominal maximum output.

또한, 4WD 모드에서 WOT 발진 시, 구동 토크에 의한 모멘트로 무게 중심의 이동으로 인해 전륜모터는 한계전달토크와 한계전달출력 이내로 제한되므로 일반적인 전동화 차량에서는 전륜 모터에서 구동토크손실 및 구동출력손실이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 실시예에서는 무게 중심 이동 발생시, 전륜 모터의 토크/출력 제한으로 인한 배터리의 여유방전토크와 여유방전출력을 후륜 모터에 전달하여 사용할 것을 제안한다.In addition, when the WOT starts in 4WD mode, the front wheel motor is limited within the limit transmission torque and limit transmission output due to the movement of the center of gravity due to the moment caused by the driving torque. It happens. In order to solve this problem, in this embodiment, when the center of gravity shifts, it is proposed to transmit and use the marginal discharge torque and marginal discharge output of the battery due to the torque/output limitation of the front wheel motor to the rear wheel motor.

도 6은 일 실시예에 따른 이륜구동 모드에서 주 구동륜에 대응되는 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다. 도 6의 (a)에는 토크 관점의 모터 제어가, (b)에는 파워 관점의 모터 제어가 각각 도시된다.6 shows an example of a motor control form corresponding to a main drive wheel in a two-wheel drive mode according to an exemplary embodiment. 6 (a) shows motor control in terms of torque, and (b) shows motor control in terms of power.

도 6을 참조하면, 2WD 모드에서는 후륜 모터의 허용구동토크와 허용구동출력을 설계최대구동토크 및 설계최대구동출력으로 증가시킬 수 있다. 이를 통해 발진 및 추월가속 성능이 극대화될 수 있다. Referring to FIG. 6 , in the 2WD mode, the allowable driving torque and allowable driving output of the rear wheel motor may be increased to the design maximum driving torque and design maximum driving output. Through this, the launch and overtaking acceleration performance can be maximized.

도 7은 일 실시예에 따른 사륜구동 모드에서 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다. 도 7의 (a)에는 토크 관점의 모터 제어가, (b)에는 파워 관점의 모터 제어가 각각 도시된다.7 shows an example of a form of motor control in a four-wheel drive mode according to an embodiment. 7 (a) shows motor control in terms of torque, and (b) shows motor control in terms of power.

도 7을 참조하면, 4WD 모드에서는 후륜 모터의 허용구동토크를 공칭최대구동토크에 전륜 모터의 손실토크를 더한 값으로 증가시킬 수 있으며, 후륜 모터의 허용구동출력은 공칭최대구동출력에 전륜 모터의 손실출력을 더한 값으로 증가시킬 수 있다. 또한, 총합모터의 사용구동토크와 사용구동출력은 배터리의 허용최대방전토크와 허용최대방전출력까지 각각 증대될 수 있다. 이를 통해 발진 및 추월가속 성능이 극대화될 수 있다. Referring to FIG. 7 , in the 4WD mode, the allowable driving torque of the rear wheel motor may be increased by a value obtained by adding the loss torque of the front wheel motor to the nominal maximum driving torque. It can be increased by adding the loss output. In addition, the use drive torque and use drive output of the total motor may be increased to the allowable maximum discharge torque and the allowable maximum discharge output of the battery, respectively. Through this, the launch and overtaking acceleration performance can be maximized.

도 8은 일 실시예에 따른 이륜구동 모드에서 회생 제동시 주 구동륜에 대응되는 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다. 도 8의 (a)에는 토크 관점의 모터 제어가, (b)에는 파워 관점의 모터 제어가 각각 도시된다.8 illustrates an example of a motor control type corresponding to a main drive wheel during regenerative braking in a two-wheel drive mode according to an exemplary embodiment. 8 (a) shows motor control in terms of torque, and (b) shows motor control in terms of power.

도 8을 참조하면, 2WD 모드에서는 전륜 모터의 허용회생토크와 허용회생출력을 설계최대회생토크 및 설계최대회생출력으로 증가시킬 수 있다. 이를 통해 회생 제동 성능(즉, 연비)이 극대화될 수 있다. Referring to FIG. 8 , in the 2WD mode, the allowable regenerative torque and allowable regenerative output of the front wheel motor may be increased to the design maximum regenerative torque and design maximum regenerative output. Through this, regenerative braking performance (ie, fuel economy) can be maximized.

도 9는 일 실시예에 따른 사륜구동 모드에서 회생 제동시 모터 제어 형태의 일례를 나타낸다. 도 9의 (a)에는 토크 관점의 모터 제어가, (b)에는 파워 관점의 모터 제어가 각각 도시된다.9 illustrates an example of a motor control form during regenerative braking in a 4WD mode according to an exemplary embodiment. 9 (a) shows motor control in terms of torque, and (b) shows motor control in terms of power.

도 9를 참조하면, 4WD 모드에서는 전륜 모터의 허용회생토크를 공칭최대회생토크에 후륜 모터의 손실토크를 더한 값으로 증가시킬 수 있으며, 전륜 모터의 허용회생출력은 공칭최대회생출력에 후륜 모터의 손실출력을 더한 값으로 증가시킬 수 있다. 또한, 총합모터의 사용회생토크와 사용회생출력은 배터리의 허용최대충전토크와 허용최대충전출력까지 각각 증대될 수 있다. 이를 통해 회생 제동 성능이 극대화될 수 있다. Referring to FIG. 9, in the 4WD mode, the allowable regenerative torque of the front wheel motor can be increased by the nominal maximum regenerative torque plus the loss torque of the rear wheel motor, and the allowable regenerative output of the front wheel motor is the nominal maximum regenerative output of the rear wheel motor. It can be increased by adding the loss output. In addition, the used regenerative torque and the used regenerative output of the summation motor may be increased to the allowable maximum charging torque and the allowable maximum charging output of the battery, respectively. Through this, regenerative braking performance may be maximized.

한편, 지금까지 설명한 동력 제어 방법에서, 2WD 모드의 경우 설계최대구동토크/파워까지 사용(허용)토크/출력을 증가시키거나, 4WD 모드의 경우 무게 중심이 이동하는 반대 방향에 해당하는 모터의 손실만큼 무게 중심이 이동하는 방향에 해당하는 모터의 토크/출력을 증가시키는 제어는 가속도나 운전자의 페달 조작량이 임계값 이상인 경우에만 수행될 수도 있고, 가속도나 운전자의 페달 조작량에 비례하여 수행될 수도 있다. 유사하게, 회생 제동의 경우 회생토크/출력을 증가시키는 제어는 총 요구 제동 토크가 임계값 이상인 경우에만 수행될 수도 있고, 총 요구 제동 토크에 비례하여 수행될 수도 있다.On the other hand, in the power control method described so far, in the case of the 2WD mode, the use (permissible) torque / output is increased up to the design maximum driving torque / power, or in the case of the 4WD mode, the loss of the motor corresponding to the opposite direction in which the center of gravity moves The control of increasing the torque/output of the motor corresponding to the direction in which the center of gravity moves may be performed only when the acceleration or the driver's pedal operation amount is greater than or equal to a threshold value, or may be performed in proportion to the acceleration or the driver's pedal operation amount. . Similarly, in the case of regenerative braking, control to increase regenerative torque/output may be performed only when the total required braking torque is greater than or equal to a threshold value, or may be performed in proportion to the total required braking torque.

지금까지 설명한 제어 방식을 순서도로 정리하면 도 10 및 도 11과 같다.The control schemes described so far are summarized in a flow chart as shown in FIGS. 10 and 11 .

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가속시 동력 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.10 is a flowchart illustrating an example of a power control process during acceleration according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 먼저 차속과 APS 값을 미리 준비된 APS 스케일 맵에 적용하여 총합최대구동토크의 비율(APS Scale [%])이 결정될 수 있다(S1010).Referring to FIG. 10 , first, the ratio of the total maximum driving torque (APS Scale [%]) may be determined by applying the vehicle speed and the APS value to a previously prepared APS scale map (S1010).

다음으로, 주행모드별 총합최대구동토크가 결정될 수 있다. Next, the total maximum driving torque for each driving mode may be determined.

보다 상세히, 2WD 모드에 대하여 미리 설정된 가속 조건이 만족되면 후륜 모터에 대한 설계최대구동토크가, 가속 조건이 만족되지 않으면 후륜 모터에 대한 공칭최대구동토크가 RWD(2WD) 총합최대구동토크로 결정될 수 있다(S1020A). In more detail, if the acceleration condition preset for the 2WD mode is satisfied, the design maximum drive torque for the rear wheel motor is satisfied, and if the acceleration condition is not satisfied, the nominal maximum drive torque for the rear wheel motor can be determined as the total maximum drive torque of RWD (2WD) Yes (S1020A).

또한, 4WD 모드에 대하여 미리 설정된 가속 조건이 만족되면 전륜 모터의 공칭최대구동토크와 후륜 모터의 설계최대구동토크의 합에서 전륜 모터의 구동손실토크를 차감한 값이, 가속 조건이 만족되지 않으면 전륜 모터의 공칭최대구동토크와 후륜 모터의 공칭최대구동토크의 합에서 전륜 모터의 구동손실토크를 차감한 값이 AWD(4WD) 총합최대구동토크로 결정될 수 있다(S1020B).In addition, if the acceleration condition preset for the 4WD mode is satisfied, the value obtained by subtracting the drive loss torque of the front wheel motor from the sum of the nominal maximum drive torque of the front wheel motor and the design maximum drive torque of the rear wheel motor is calculated as A value obtained by subtracting the driving loss torque of the front wheel motor from the sum of the nominal maximum driving torque of the motor and the nominal maximum driving torque of the rear wheel motor may be determined as the total maximum driving torque of AWD (4WD) (S1020B).

여기서, 가속 조건은 운전자의 가속 페달 조작에 의한 APS 값이 기 설정된 임계 APS 값 이상이거나, 가속도 센서 정보에 따른 가속도가 기 설정된 임계 가속도 이상인 경우 만족될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the acceleration condition may be satisfied when the APS value due to the driver's operation of the accelerator pedal is equal to or greater than a preset threshold APS value, or when the acceleration according to the acceleration sensor information is equal to or greater than a preset threshold acceleration, but this is illustrative and is not necessarily limited thereto. not.

운전자의 요청(주행 모드 선택 메뉴 조작 등) 또는 주행 조건에 따라 현재 주행 모드가 판단되면(S1030), RWD(2WD) 총합최대구동토크와 AWD(4WD) 총합최대구동토크 중 판단된 주행 모드에 해당하는 값이 총합최대구동토크 기준 값으로 결정될 수 있다(S1040).If the current driving mode is determined according to the driver's request (driving mode selection menu operation, etc.) or driving conditions (S1030), it corresponds to the determined driving mode among RWD (2WD) total maximum drive torque and AWD (4WD) total maximum drive torque. A value may be determined as the total maximum driving torque reference value (S1040).

총합최대구동토크 기준 값에 배터리 최대방전출력제한이 적용되면, 총합최대구동토크 가능량이 결정될 수 있다(S1050). 여기서 배터리 최대방전출력제한이 적용된다고 함은, 총합최대구동토크 기준 값이 배터리 최대방전출력제한을 상회할 경우 배터리 최대방전출력제한에 대응되는 값으로 그 값이 제한됨을 의미할 수 있다.When the battery maximum discharge output limit is applied to the total maximum driving torque reference value, the total maximum driving torque possible amount may be determined (S1050). Here, that the battery maximum discharge output limit is applied may mean that the value is limited to a value corresponding to the battery maximum discharge output limit when the total maximum driving torque reference value exceeds the battery maximum discharge output limit.

이후 총합최대구동토크의 비율(%)을 총합최대구동토크 가능량에 적용함으로써 최종적으로 운전자 요구 토크가 결정될 수 있다(S1060).Then, the driver's requested torque may be finally determined by applying the ratio (%) of the total maximum drive torque to the total maximum drive torque possible amount (S1060).

상술한 도 10에 도시된 각 단계는 VCU(210)에 의해 수행될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 일부 단계는 그와 상이한 제어기에서 수행될 수도 있다.Although each step shown in FIG. 10 described above may be performed by the VCU 210, this is an example and some steps may be performed by a different controller.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 회생 제동시 동력 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.11 is a flowchart illustrating an example of a power control process during regenerative braking according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 먼저 차속과 BPS 값을 미리 준비된 BPS 스케일 맵에 적용하여(S1110) 운전자 요구 총 제동 토크가 결정될 수 있다(S1120).Referring to FIG. 11 , first, the vehicle speed and BPS values may be applied to a previously prepared BPS scale map (S1110) to determine the driver's requested total braking torque (S1120).

다음으로, 주행모드별 총합최대회생토크가 결정될 수 있다. Next, the total maximum regenerative torque for each driving mode may be determined.

보다 상세히, 2WD 모드에 대하여 미리 설정된 제동 조건이 만족되면 전륜 모터에 대한 설계최대회생토크가, 제동 조건이 만족되지 않으면 전륜 모터에 대한 공칭최대회생토크가 FWD(2WD) 총합최대회생토크로 결정될 수 있다(S1130A). More specifically, if the braking condition preset for the 2WD mode is satisfied, the design maximum regenerative torque for the front wheel motor is satisfied, and if the braking condition is not satisfied, the nominal maximum regenerative torque for the front wheel motor can be determined as FWD (2WD) total maximum regenerative torque. Yes (S1130A).

또한, 4WD 모드에 대하여 미리 설정된 제동 조건이 만족되면 전륜 모터의 설계최대회생토크와 후륜 모터의 공칭최대회생토크의 합에서 후륜 모터의 회생손실토크를 차감한 값이, 제동 조건이 만족되지 않으면 전륜 모터의 공칭최대회생토크와 후륜 모터의 공칭최대회생토크의 합에서 후륜 모터의 회생손실토크를 차감한 값이 AWD(4WD) 총합최대회생토크로 결정될 수 있다(S1130B).In addition, if the braking conditions set in advance for the 4WD mode are satisfied, the value obtained by subtracting the regenerative loss torque of the rear wheel motor from the sum of the design maximum regenerative torque of the front wheel motor and the nominal maximum regenerative torque of the rear wheel motor is obtained. A value obtained by subtracting the regenerative loss torque of the rear wheel motor from the sum of the nominal maximum regenerative torque of the motor and the nominal maximum regenerative torque of the rear wheel motor may be determined as the total maximum regenerative torque of AWD (4WD) (S1130B).

여기서, 제동 조건은 운전자 요구 총 제동 토크가 임계값 이상인 경우 만족될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the braking condition may be satisfied when the driver's requested total braking torque is greater than or equal to the threshold value, but this is exemplary and is not necessarily limited thereto.

운전자의 요청(주행 모드 선택 메뉴 조작 등) 또는 주행 조건에 따라 현재 주행 모드가 판단되면(S1140), FWD(2WD) 총합최대회생토크와 AWD(4WD) 총합최대회생토크 중 판단된 주행 모드에 해당하는 값을 기반으로 전륜최대회생토크 기준 값(S1150A)과 후륜최대회생토크 기준 값이 결정될 수 있다(S1150B). If the current driving mode is determined according to the driver's request (driving mode selection menu operation, etc.) or driving conditions (S1140), it corresponds to the determined driving mode among the total maximum regenerative torque of FWD (2WD) and the total maximum regenerative torque of AWD (4WD). Based on the value, the front wheel maximum regenerative torque reference value (S1150A) and the rear wheel maximum regenerative torque reference value may be determined (S1150B).

총합최대회생토크 기준 값에 배터리 최대충전출력제한이 적용되면, 구동륜별로 최대회생토크 가능량이 결정될 수 있으며(S1160A, S1160B), 이를 기반으로 구동륜별 회생제동토크 요구량이 결정(즉, 구동륜별 회생제동토크 분배)될 수 있다(S1170). 여기서 배터리 최대충전출력제한이 적용된다고 함은, 총합최대회생토크 기준 값이 배터리 최대충전출력제한을 상회할 경우 배터리 최대충전출력제한에 대응되는 값으로 그 값이 제한됨을 의미할 수 있다.If the battery maximum charging output limit is applied to the total maximum regenerative torque reference value, the maximum regenerative torque possible for each drive wheel can be determined (S1160A, S1160B), and based on this, the regenerative braking torque demand for each drive wheel is determined (ie, regenerative braking for each drive wheel). torque distribution) may be performed (S1170). Here, that the battery maximum charging output limit is applied may mean that the value is limited to a value corresponding to the battery maximum charging output limit when the total maximum regenerative torque reference value exceeds the battery maximum charging output limit.

운전자 요구 총 제동 토크에서 구동륜별 회생제동토크 요구량을 차감한 값을 기반으로 유압 제동토크 실행량이 결정되며(S1180), 유압 제동토크 실행량에 구동륜별 최대회생토크 실행량이 더해짐으로써 총합 제동 토크 실행량이 산출될 수 있다(S1190).The hydraulic braking torque execution amount is determined based on the value obtained by subtracting the regenerative braking torque demand for each drive wheel from the driver's requested total braking torque (S1180), and the hydraulic braking torque execution amount is added to the maximum regenerative torque execution amount for each drive wheel, so that the total braking torque execution amount It can be calculated (S1190).

상술한 도 11에 도시된 각 단계는 VCU(210)에 의해 수행될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 일부 단계는 그와 상이한 제어기에서 수행될 수도 있다. 예컨대, S1110, S1120, S1180, S1190 등의 단계는 제동 제어기(250)에서 수행될 수 있다.Although each step shown in FIG. 11 described above may be performed by the VCU 210, this is an example and some steps may be performed by a different controller. For example, steps S1110, S1120, S1180, S1190, etc. may be performed by the braking controller 250.

이하에서는 도 12 내지 도 15를 참조하여 상술한 동력 제어에 따른 효과를 설명한다.Hereinafter, the effect of the aforementioned power control will be described with reference to FIGS. 12 to 15 .

도 12는 2WD 모드에서 가속시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for explaining the effect of power control according to an embodiment of the present invention during acceleration in 2WD mode.

도 12를 참조하면, 기존 제어에서는 2WD 모드에서 WOT 가속시 후륜 모터가 공칭최대구동토크로 동작하였으나, 실시예에서는 설계최대구동토크로 동작할 수 있다. 따라서 발진 및 추월 가속 성능이 향상됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 12 , in the conventional control, the rear wheel motor operates with the nominal maximum drive torque during WOT acceleration in the 2WD mode, but in the embodiment, it may operate with the design maximum drive torque. Therefore, it can be seen that the start and overtake acceleration performance is improved.

도 13은 4WD 모드에서 가속시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for explaining the effect of power control according to an embodiment of the present invention during acceleration in 4WD mode.

도 13을 참조하면, 4WD 모드에서 WOT 가속시 전륜 모터는 무게 중심 변화로 인해 공칭최대구동토크에서 전륜의 구동손실토크를 차감한 한계구동토크로 제한됨은 기존 제어와 실시예에 따른 동력 제어에서 공통적이다. 다만, 기존 제어는 후륜 모터를 공칭최대구동토크로 제어하였으나, 실시예에서는 전륜의 구동손실토크분을 후륜 모터의 설계최대구동토크 범위 내에서 후륜 모터에 추가하여 총합모터 공칭최대구동토크를 배터리방전한계 이내에서 상승시킬 수 있다. 따라서 발진 및 추월 가속 성능이 향상됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 13, during WOT acceleration in 4WD mode, the front wheel motor is limited to the limit drive torque obtained by subtracting the drive loss torque of the front wheels from the nominal maximum drive torque due to a change in the center of gravity. to be. However, in the conventional control, the rear wheel motor was controlled with the nominal maximum drive torque, but in the embodiment, the drive loss of the front wheel was added to the rear wheel motor within the design maximum drive torque range of the rear wheel motor, so that the total motor nominal maximum drive torque was discharged to the battery. It can be raised within limits. Therefore, it can be seen that the start and overtake acceleration performance is improved.

도 14는 2WD 모드에서 회생 제동시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram for explaining an effect of power control according to an embodiment of the present invention during regenerative braking in a 2WD mode.

도 14를 참조하면, 기존 제어에서는 2WD 모드에서 제동시 전륜 모터가 공칭최대회생토크로 동작하였으나, 실시예에서는 전륜 모터의 설계최대회생토크로 동작할 수 있다. 따라서 최대 회생 제동 성능 및 고속 회생 제동 성능이 향상됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 14 , in the conventional control, the front wheel motor operates with the nominal maximum regenerative torque during braking in the 2WD mode, but in the embodiment, the front wheel motor may operate with the designed maximum regenerative torque. Accordingly, it can be seen that maximum regenerative braking performance and high-speed regenerative braking performance are improved.

도 15는 4WD 모드에서 회생 제동시 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 제어의 효과를 설명하기 위한 도면이다.15 is a diagram for explaining the effect of power control according to an embodiment of the present invention during regenerative braking in 4WD mode.

도 15를 참조하면, 4WD 모드에서 제동시 후륜 모터는 무게 중심 변화로 인해 공칭최대회생토크에서 후륜의 회생손실토크를 차감한 한계회생토크로 제한됨은 기존 제어와 실시예에 따른 동력 제어에서 공통적이다. 다만, 기존 제어는 전륜 모터를 공칭최대회생토크로 제어하였으나, 실시예에서는 후륜의 회생손실토크분을 전륜 모터의 설계최대회생토크 범위 내에서 전륜 모터에 추가하여 총합모터 공칭최대회생토크를 배터리충전한계 이내에서 상승시킬 수 있다. 따라서 최대 회생 제동 성능 및 고속 회생 제동 성능이 향상됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 15, when braking in 4WD mode, the rear wheel motor is limited to the limit regenerative torque obtained by subtracting the regenerative loss torque of the rear wheel from the nominal maximum regenerative torque due to a change in the center of gravity. It is common in conventional control and power control according to the embodiment. . However, in the conventional control, the front wheel motor was controlled with the nominal maximum regenerative torque, but in the embodiment, the regenerative loss torque of the rear wheel was added to the front wheel motor within the design maximum regenerative torque range of the front wheel motor to charge the battery with the nominal maximum regenerative torque of the total motor. It can be raised within limits. Accordingly, it can be seen that maximum regenerative braking performance and high-speed regenerative braking performance are improved.

정리하면, 본 발명의 실시예들에 따르면, 별도의 하드웨어 변경 없이 2개 또는 그 이상의 구동 모터로 구성된 e4WD 전동화 차량에서 드라이브 모드에 따른 주 구동모터와 보조 구동모터의 최대 토크/출력을 가변 제어하여 종래 기술이 가지고 있었던 최대 배터리 에너지 사용율과 회수율을 효과적으로 개선하였다. 따라서, 일반적인 전동화 차량 대비 2WD와 4WD 모드의 발진/추월 가속 성능 및 회생 제동 성능(연비 성능)을 현저하게 향상시킬 수 있다. In summary, according to embodiments of the present invention, the maximum torque/output of the main drive motor and the auxiliary drive motor according to the drive mode is variably controlled in an e4WD electrified vehicle composed of two or more drive motors without a separate hardware change. Thus, the maximum battery energy usage rate and recovery rate of the prior art were effectively improved. Accordingly, start/overtake acceleration performance and regenerative braking performance (fuel efficiency performance) in 2WD and 4WD modes can be remarkably improved compared to general electrified vehicles.

예컨대, 발진/추월 가속 성능에 있어서 동일 성능의 모터를 사용하여 WOT 가속시에 기존 제어에서는 2WD(RWD) 모드에서는 후륜 모터의 공칭최대토크/출력으로 제한되어 가속 성능이 배터리 가용 출력의 약 50%로 제한되었으며, 4WD(AWD) 모드에서는 전륜 구동 손실에 의해 가속 성능이 배터리 가용 출력의 80~90% 수준으로 제한되었다.For example, in the start/overtake acceleration performance, in the case of WOT acceleration using the same performance motor, the conventional control is limited to the nominal maximum torque/output of the rear wheel motor in the 2WD (RWD) mode, so the acceleration performance is about 50% of the available battery output , and in 4WD (AWD) mode, acceleration performance was limited to 80-90% of the battery's available output due to front-wheel drive loss.

그러나, 실시예에 따르면 2WD(RWD) 모드에서는 후륜 모터의 설계최대구동토크/출력으로 상승시켜, 설계최대구동토크/출력이 공칭 대비 10~20% 높음을 가정할 때 가속 성능이 배터리 가용 출력의 60~70%까지 향상 된다. 또한, 4WD(AWD) 모드에서는 전륜 구동 손실분을 후륜 모터의 설계최대구동토크/출력으로 상승시켜 가속 성능이 배터리 가용 출력의 100%까지 향상될 수 있다.However, according to the embodiment, in the 2WD (RWD) mode, the design maximum drive torque/output of the rear wheel motor is raised to the maximum design drive torque/output, assuming that the design maximum drive torque/output is 10 to 20% higher than the nominal value. Up to 60-70% improvement. In addition, in the 4WD (AWD) mode, the front-wheel drive loss is increased to the designed maximum drive torque/output of the rear-wheel motor, so that the acceleration performance can be improved up to 100% of the battery's available output.

또한, 회생 제동 성능에 있어서 동일 성능의 모터를 사용하여 회생 제동시 기존 제어의 2WD(RWD) 모드에서는 후륜 회생 손실(한계 전달 손실)에 의해 공칭최대토크/출력 보다 낮게 제한되어 회생제동성능이 배터리 가용 출력의 10~30% 수준으로 제한되었으며, 4WD(AWD) 모드에서는 후륜 회생 손실에(한계 전달 손실) 의해 배터리 가용 출력의 60~80% 수준으로 제한되었다.In addition, in terms of regenerative braking performance, in the case of regenerative braking using a motor with the same performance, in the 2WD (RWD) mode of the existing control, the rear wheel regenerative loss (limit transfer loss) is limited to lower than the nominal maximum torque/output, so that the regenerative braking performance of the battery It was limited to 10-30% of the available output, and in 4WD (AWD) mode, it was limited to 60-80% of the battery's available output due to rear wheel regeneration loss (limit transmission loss).

그러나, 실시예에 따르면 2WD(FWD) 모드에서는 전륜 모터의 설계최대회생토크/출력으로 상승시켜 회생제동성능이 배터리 가용 출력의 60~70%까지 향상될 수 있으며, 4WD(AWD) 모드에서는 후륜 회생 손실분을 전륜 모터의 설계최대회생토크/출력으로 상승시켜 회생제동성능이 배터리 가용 출력의 100% 까지 향상될 수 있다. However, according to the embodiment, in the 2WD (FWD) mode, the regenerative braking performance can be improved to 60-70% of the available output of the battery by increasing the design maximum regenerative torque / output of the front wheel motor, and in the 4WD (AWD) mode, the rear wheel regeneration By increasing the loss to the design maximum regenerative torque/output of the front wheel motor, the regenerative braking performance can be improved up to 100% of the available output of the battery.

아울러, 연비 측면에 있어서도 기존 제어에서는 구동시와 회생시 각각 한계전달 손실이 발생하나, 실시예에 따른 제어에서는 구동시 에너지 사용율은 약 10~20%, 회생시 에너지 회수율은 약 20~40% 향상될 수 있다.In addition, in terms of fuel efficiency, in the conventional control, marginal transmission loss occurs during driving and regeneration, respectively. It can be.

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. The above-described present invention can be implemented as computer readable code on a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include Hard Disk Drive (HDD), Solid State Disk (SSD), Silicon Disk Drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. there is

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 전환은 본 발명의 범위에 포함된다.Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all conversions within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (17)

전륜과 후륜 각각에 서로 다른 모터가 연결된 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법에 있어서,
가속시 또는 감속시에 주행 모드를 판단하는 단계; 및
상기 판단된 주행 모드가 상기 서로 다른 모터 중 주 구동륜에 대응되는 어느 하나의 모터를 사용하는 제1 모드인 경우 상기 어느 하나의 모터의 토크를 설계최대토크를 기반으로 제어하는 단계를 포함하는, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
In the power control method of a four-wheel drive electrified vehicle in which different motors are connected to each of the front and rear wheels,
determining a driving mode during acceleration or deceleration; and
When the determined driving mode is a first mode using one of the different motors corresponding to the main driving wheel, controlling the torque of the one motor based on the design maximum torque; A power control method for a wheel drive electrified vehicle.
제1 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 가속시에는 가속페달센서 값 또는 가속도가 제1 기준 이상인 경우에 수행되고,
상기 감속시에는 운전자 요구 총 제동토크가 제2 기준 이상인 경우에 수행되는, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
According to claim 1,
The control step is
The acceleration is performed when an accelerator pedal sensor value or acceleration is greater than or equal to a first reference value,
The power control method of a four-wheel drive electric vehicle, which is performed when the driver's requested total braking torque is equal to or greater than the second reference during the deceleration.
제1 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 설계최대토크에 배터리의 최대출력제한을 적용하는 단계;
상기 최대출력제한으로 제한된 상기 설계최대토크를 최대토크가능량으로 결정하는 단계; 및
상기 최대토크가능량 대비, 차속과 페달조작량에 기반한 비율로 상기 어느 하나의 모터의 토크를 제어하는 단계를 포함하는, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
According to claim 1,
The control step is
applying a maximum output limit of a battery to the design maximum torque;
determining the design maximum torque limited by the maximum output limit as a possible maximum torque amount; and
Controlling the torque of any one of the motors at a ratio based on the vehicle speed and the amount of pedal operation relative to the maximum torque possible amount.
제1 항에 있어서,
상기 가속시에는 상기 주 구동륜이 상기 후륜이고,
상기 감속시에는 상기 주 구동륜이 상기 전륜인, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
According to claim 1,
At the time of the acceleration, the main drive wheel is the rear wheel,
At the time of the deceleration, the main drive wheel is the front wheel, the power control method of the four-wheel drive electrified vehicle.
제4 항에 있어서,
상기 판단된 주행 모드가 상기 서로 다른 모터를 함께 사용하는 제2 모드인 경우, 상기 서로 다른 모터 각각의 공칭최대토크의 합에 상기 보조 구동륜의 손실토크를 합산하여 총합최대토크를 판단하는 단계를 더 포함하는, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
According to claim 4,
When the determined driving mode is the second mode in which the different motors are used together, determining a total maximum torque by adding the loss torque of the auxiliary driving wheel to the sum of the nominal maximum torque of each of the different motors. Including, a power control method for a four-wheel drive electrified vehicle.
제5 항에 있어서,
상기 총합최대토크에 배터리출력제한을 적용하여 총합최대토크 가능량을 판단하는 단계를 더 포함하는, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
According to claim 5,
The power control method of a four-wheel drive electrified vehicle further comprising the step of determining a total maximum torque possible amount by applying a battery output limit to the total maximum torque.
제6 항에 있어서,
상기 가속시에,
상기 총합최대토크 가능량 대비, 차속과 가속페달조작량에 기반한 비율로 운전자 요구 토크를 판단하는 단계; 및
상기 서로 다른 모터를 통해 상기 운전자 요구 토크를 실행하는 단계를 더 포함하는, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
According to claim 6,
At the time of acceleration,
determining a driver's requested torque as a ratio based on a vehicle speed and an accelerator pedal operation amount compared to the total maximum torque possible; and
The power control method of a four-wheel drive electric vehicle further comprising the step of executing the driver's requested torque through the different motors.
제6 항에 있어서,
상기 감속시에,
차속과 가속페달조작량에 기반한 운전자 요구 총 제동토크와, 상기 총합최대토크 가능량에 기반하여 구동륜별 회생제동토크 요구량을 판단하는 단계;
유압 제동토크 실행량을 판단하는 단계; 및
구동륜별 회생제동토크 실행량과 상기 유압 제동토크 실행량을 기반으로 총합 제동 토크 실행량을 판단하는 단계를 더 포함하는, 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법.
According to claim 6,
At the time of the deceleration,
determining a required amount of regenerative braking torque for each driving wheel based on a driver's requested total braking torque based on the vehicle speed and an accelerator pedal operation amount and the total maximum torque possible;
determining an amount of hydraulic braking torque; and
The power control method of a four-wheel drive electrified vehicle, further comprising determining a total braking torque execution amount based on the amount of regenerative braking torque per driving wheel and the amount of hydraulic braking torque.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 따른 사륜구동 전동화 차량의 동력 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.A computer-readable recording medium recording a program for executing the power control method of a four-wheel drive electric vehicle according to any one of claims 1 to 8. 전륜과 후륜 각각에 연결된 서로 다른 모터; 및
가속시 또는 감속시에 주행 모드를 판단하고, 상기 판단된 주행 모드가 상기 서로 다른 모터 중 주 구동륜에 대응되는 어느 하나의 모터를 사용하는 제1 모드인 경우 상기 어느 하나의 모터의 토크를 설계최대토크를 기반으로 제어하는 제1 제어기를 포함하는, 사륜구동 전동화 차량.
Different motors connected to each of the front and rear wheels; and
A driving mode is determined during acceleration or deceleration, and when the determined driving mode is a first mode using one of the different motors corresponding to the main driving wheel, the torque of the one motor is set to the design maximum. A four-wheel drive motorized vehicle comprising a first controller that controls based on torque.
제10 항에 있어서,
상기 제1 제어기는,
상기 가속시에는 가속페달센서 값 또는 가속도가 제1 기준 이상인 경우에 상기 제어를 수행하고, 상기 감속시에는 운전자 요구 총 제동토크가 제2 기준 이상인 경우에 상기 제어를 수행하는, 사륜구동 전동화 차량.
According to claim 10,
The first controller,
During the acceleration, the control is performed when the value of the accelerator pedal sensor or the acceleration is greater than or equal to a first criterion, and during the deceleration, the control is performed when the total braking torque requested by the driver is greater than or equal to a second criterion. .
제10 항에 있어서,
상기 제1 제어기는,
상기 설계최대토크에 배터리의 최대출력제한을 적용하고,
상기 최대출력제한으로 제한된 상기 설계최대토크를 최대토크가능량으로 결정하며,
상기 최대토크가능량 대비, 차속과 페달조작량에 기반한 비율로 상기 어느 하나의 모터의 토크를 제어하는, 사륜구동 전동화 차량.
According to claim 10,
The first controller,
The maximum output limit of the battery is applied to the design maximum torque,
The design maximum torque limited by the maximum output limit is determined as a maximum torque possible amount,
A four-wheel drive electrified vehicle that controls the torque of any one of the motors at a ratio based on the vehicle speed and pedal operation amount compared to the maximum torque possible.
제10 항에 있어서,
상기 가속시에는 상기 주 구동륜이 상기 후륜이고,
상기 감속시에는 상기 주 구동륜이 상기 전륜인, 사륜구동 전동화 차량.
According to claim 10,
At the time of the acceleration, the main drive wheel is the rear wheel,
At the time of the deceleration, the main drive wheel is the front wheel, the four-wheel drive electrified vehicle.
제13 항에 있어서,
상기 제1 제어기는,
상기 판단된 주행 모드가 상기 서로 다른 모터를 함께 사용하는 제2 모드인 경우, 상기 서로 다른 모터 각각의 공칭최대토크의 합에 상기 보조 구동륜의 손실토크를 합산하여 총합최대토크를 판단하는, 사륜구동 전동화 차량.
According to claim 13,
The first controller,
When the determined driving mode is the second mode in which the different motors are used together, the total maximum torque is determined by adding the loss torque of the auxiliary driving wheel to the sum of the nominal maximum torque of each of the different motors. electrified vehicle.
제14 항에 있어서,
상기 제1 제어기는,
상기 총합최대토크에 배터리출력제한을 적용하여 총합최대토크 가능량을 판단하는, 사륜구동 전동화 차량.
According to claim 14,
The first controller,
A four-wheel drive electric vehicle that determines the total maximum torque possible by applying a battery output limit to the total maximum torque.
제15 항에 있어서,
상기 가속시에 상기 제1 제어기는,
상기 총합최대토크 가능량 대비, 차속과 가속페달조작량에 기반한 비율로 운전자 요구 토크를 판단하고,
상기 서로 다른 모터를 통해 상기 운전자 요구 토크가 실행되도록 제어하는, 사륜구동 전동화 차량.
According to claim 15,
During the acceleration, the first controller,
Determining the driver's requested torque at a ratio based on the vehicle speed and the amount of accelerator pedal operation compared to the total maximum torque possible;
A four-wheel drive motorized vehicle that controls the driver's requested torque to be executed through the different motors.
제15 항에 있어서,
상기 감속시에 차속과 가속페달조작량에 기반한 운전자 요구 총 제동토크를 판단하고 제2 제어기를 더 포함하고,
상기 제1 제어기는 상기 운전자 요구 총 제동토크와 상기 총합최대토크 가능량에 기반하여 구동륜별 회생제동토크 요구량을 판단하며,
상기 제2 제어기는,
구동륜별 회생제동토크 실행량과 유압 제동토크 실행량을 기반으로 총합 제동 토크 실행량을 판단하는, 사륜구동 전동화 차량.
According to claim 15,
Further comprising a second controller for determining a total braking torque requested by a driver based on a vehicle speed and an accelerator pedal operation amount during the deceleration;
The first controller determines a required amount of regenerative braking torque for each driving wheel based on the driver's requested total braking torque and the total maximum torque possible amount;
The second controller,
A four-wheel drive electrified vehicle that determines the total amount of braking torque based on the amount of regenerative braking torque per driving wheel and the amount of hydraulic braking torque.
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