KR20220007904A - 차량의 파워트레인 및 제동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터; 한 회전요소가 상기 모터와 동력을 주고받을 수 있도록 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전되도록 설치된 유성기어장치; 상기 유성기어장치의 다른 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전하며, 전륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 전륜구동축; 상기 유성기어장치의 나머지 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전하며, 후륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 후륜구동축을 포함하여 구성된다.

Description

차량의 파워트레인 및 제동 제어 방법{POWERTRAIN FOR VEHICLE AND BRAKING CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전기차 등에 사용할 수 있는 파워트레인 및 그 제동 제어에 관련한 기술이다.

하이브리드 차량이나 전기차에는 모터가 탑재되어 있어서, 차량의 제동 시 탑재된 모터를 이용하여 회생제동을 수행할 수 있다.

상기와 같은 회생제동은 차량의 에너지를 회수하여 재 사용할 수 있도록 함에 의해 차량의 연비나 전비를 향상시킬 수 있는 주요한 수단이다. 따라서, 하이브리드 차량이나 전기차는 회생제동 성능을 극대화하면서도 안정된 제동 성능을 확보하도록 할 필요가 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020060091488 A

본 발명은 회생제동 성능을 향상시켜서 차량의 에너지 회수율 증가로 차량의 연비 또는 전비를 향상시킬 수 있도록 하면서도, 고가의 복잡한 장치들을 탑재하지 않도록 함에 의해 차량의 원가를 저감시키면서도 안정된 제동 성능을 확보할 수 있도록 한, 차량의 파워트레인 및 제동 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 파워트레인은,

모터;

한 회전요소가 상기 모터와 동력을 주고받을 수 있도록 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전되도록 설치된 유성기어장치;

상기 유성기어장치의 다른 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전하며, 전륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 전륜구동축;

상기 유성기어장치의 나머지 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전하며, 후륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 후륜구동축;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 유성기어장치는 싱글 피니언 유성기어장치로 구성되고;

상기 모터의 회전축은 상기 유성기어장치의 캐리어와 동력을 주고받을 수 있도록 연결될 수 있다.

상기 모터의 회전축은 중공축으로 형성되고;

상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 어느 하나는 상기 모터의 회전축 내측을 관통하여 설치될 수 있다.

상기 모터의 회전축에는 제1기어가 구비되고;

상기 유성기어장치의 캐리어에는 상기 제1기어에 치합된 제2기어가 구비되며;

상기 유성기어장치의 링기어에는 제3기어가 구비되고;

상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것에는 상기 제3기어에 치합된 제4기어가 구비될 수 있다.

상기 유성기어장치의 선기어에는 제5기어가 구비되고;

상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것 이외의 나머지 하나에는 상기 제5기어에 치합된 제6기어가 구비될 수 있다.

상기 유성기어장치는 더블 피니언 유성기어장치로 구성되고;

상기 모터의 회전축은 상기 유성기어장치의 링기어와 동력을 주고받을 수 있도록 연결될 수 있다.

상기 모터의 회전축은 중공축으로 형성되고;

상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 어느 하나는 상기 모터의 회전축 내측을 관통하여 설치될 수 있다.

상기 모터의 회전축에는 제1기어가 구비되고;

상기 유성기어장치의 링기어에는 상기 제1기어에 치합된 제2기어가 구비되며;

상기 유성기어장치의 캐리어에는 제3기어가 구비되고;

상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것에는 상기 제3기어에 치합된 제4기어가 구비될 수 있다.

상기 유성기어장치의 선기어에는 제5기어가 구비되고;

상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것 이외의 나머지 하나에는 상기 제5기어에 치합된 제6기어가 구비될 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 제동 제어 방법은,

상기한 바와 같은 파워트레인을 탑재한 차량의 제동 제어 방법으로서,

컨트롤러가 이상제동력선도를 이용하여, 차속과 도로의 마찰특성 및 최대 가능 회생제동 토크를 고려한 제동토크분배맵을 생성하는 단계;

상기 컨트롤러가 상기 제동토크분배맵과 요구제동토크를 고려하여 전후륜 제동토크를 분배하는 단계;

상기 컨트롤러가 상기 분배된 전후륜 제동토크를 회생제동토크와 마찰제동토크로 분배하는 단계;

상기 컨트롤러가 상기 회생제동토크에 따라 모터를 제어함과 아울러, 상기 마찰제동토크에 따라 마찰제동기구로 마찰제동을 수행하는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 이상제동력선도 상에서,

이상제동력배분선과 상기 모터로 제동 가능한 최대 감속도선의 교점을 제어점 A;

전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터, 상기 제어점 A를 잇는 직선과 현재 차속을 기준으로 상기 모터로 제동 가능한 최대 감속도선의 교점을 제어점 B;

상기 제어점 B로부터, 전후륜 제동력 배분비가 일정한 제동장치의 단순제동력배분선과 동일한 기울기로 연장되는 직선이 상기 이상제동력배분선과 만나는 교점을 제어점 C;

상기 단순제동력배분선이 상기 이상제동력배분선과 만나는 교점을 제어점 D라고 할 때,

상기 제동토크분배맵은 상기 제어점 B 이하의 감속도 영역을 구간 1로 하고, 상기 제어점 B를 초과하고 제어점 C 이하인 감속도 영역을 구간 2로 하며, 상기 제어점 C를 초과하고 제어점 D 이하인 감속도 영역을 구간 3로 하고, 상기 제어점 D를 초과하는 감속도 영역을 구간 4로 구획하고;

상기 구간 1 내지 구간 4의 각 구간마다 각각 다른 제동력배분선을 따라 제동력을 배분하도록 구성될 수 있다.

상기 구간 1에서 상기 제동력배분선은 전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터 상기 제어점 B를 연결하는 직선으로 이루어지고;

상기 구간 2에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 B로부터 제어점 C를 연결하는 직선으로 이루어지며;

상기 구간 3에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 C로부터 제어점 D를 연결하는 직선으로 이루어지고;

상기 구간 4에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 D로부터 상기 단순제동력배분선을 따라 연장되는 직선으로 이루어질 수 있다.

상기 구간 1에서 상기 제동력배분선은 전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터 상기 제어점 B를 연결하는 직선으로 이루어지고;

상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 1에서 변화하는 경우에는, 상기 모터에 의한 회생제동만으로 상기 요구감속도를 충족시키도록 할 수 있다.

상기 구간 2에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 B로부터 제어점 C를 연결하는 직선으로 이루어지며;

상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 2에서 변화하는 경우에는, 상기 모터에 의한 회생제동은 상기 제어점 B의 수준을 유지하고, 여기에 상기 마찰제동기구에 의한 마찰제동만을 추가하도록 제어하여, 상기 요구감속도를 충족시키도록 할 수 있다.

상기 구간 3에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 C로부터 제어점 D를 연결하는 직선으로 이루어지고;

상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 3에서 증가하는 경우에는, 상기 모터에 의한 회생제동은 점차 감소시키면서 상기 마찰제동기구에 의한 마찰제동을 증가시켜서, 상기 요구감속도를 충족시키도록 할 수 있다.

상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 3의 전체 구간에 걸쳐, 증가함에 따라, 상기 모터에 의한 회생제동을 상기 제어점 B에서의 수준으로부터 0에 이르기까지 직선적으로 감소시킬 수 있다.

상기 구간 4에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 D로부터 상기 단순제동력배분선을 따라 연장되는 직선으로 이루어지고;

상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 4에서 증가하면, 그에 따라 상기 마찰제동기구에 의한 마찰제동력을 선형적으로 증가시키도록 할 수 있다.

본 발명은 회생제동 성능을 향상시켜서 차량의 에너지 회수율 증가로 차량의 연비 또는 전비를 향상시킬 수 있도록 하면서도, 고가의 복잡한 장치들을 탑재하지 않도록 함에 의해 차량의 원가를 저감시키면서도 안정된 제동 성능을 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 파워트레인의 제1실시예를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 파워트레인의 동력 흐름을 예시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 파워트레인의 제2실시예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량의 제동 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 제동 제어 방법의 제동토크분배맵을 예시한 도면,
도 6은 본 발명에 따라 도 5와 같은 제동토크분배맵을 사용하여 제동 제어를 수행할 때, 시간이 경과하면서 요구감속도가 증가함에 따라, 모터에 의한 회생제동토크와 마찰제동기구에 의한 마찰제동토크의 변화를 정리한 그래프이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명 차량의 파워트레인의 실시예들은 공통적으로, 모터(M); 한 회전요소가 상기 모터(M)와 동력을 주고받을 수 있도록 상기 모터(M)의 회전축에 평행하게 회전되도록 설치된 유성기어장치(PG); 상기 유성기어장치(PG)의 다른 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터(M)의 회전축에 평행하게 회전하며, 전륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 전륜구동축(FD); 상기 유성기어장치(PG)의 나머지 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터(M)의 회전축에 평행하게 회전하며, 후륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 후륜구동축(RD)을 포함하여 구성된다.

즉, 3개의 회전요소를 가진 유성기어장치(PG)의 한 회전요소에 모터(M)를 연결하여 동력을 공급할 수 있도록 하고, 나머지 두 회전요소가 각각 전륜과 후륜에 동력을 제공할 수 있도록 구성된 것이다.

도 1과 도 2의 제1실시예에서, 상기 유성기어장치(PG)는 싱글 피니언 유성기어장치로 구성되고; 상기 모터(M)의 회전축은 상기 유성기어장치(PG)의 캐리어(C)와 동력을 주고받을 수 있도록 연결된다.

상기 모터(M)의 회전축은 중공축으로 형성되고, 상기 전륜구동축(FD)과 후륜구동축(RD) 중 어느 하나는 상기 모터(M)의 회전축 내측을 관통하여 설치된다.

참고로, 도 1에서는 전륜구동축(FD)이 상기 모터(M)의 회전축 내측을 관통하여 설치된 구성이며, 물론 후륜구동축(RD)이 상기 모터(M)의 회전축 내측을 관통하여 설치되도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

상기 모터(M)의 회전축에는 제1기어(G1)가 구비되고, 상기 유성기어장치(PG)의 캐리어(C)에는 상기 제1기어(G1)에 치합된 제2기어(G2)가 구비되며, 상기 유성기어장치(PG)의 링기어(R)에는 제3기어(G3)가 구비되고, 상기 전륜구동축(FD)과 후륜구동축(RD) 중 상기 모터(M)의 회전축을 관통하여 설치된 것에는 상기 제3기어(G3)에 치합된 제4기어(G4)가 구비된다.

또한, 상기 유성기어장치(PG)의 선기어(S)에는 제5기어(G5)가 구비되고, 상기 전륜구동축(FD)과 후륜구동축(RD) 중 상기 모터(M)의 회전축을 관통하여 설치된 것 이외의 나머지 하나에는 상기 제5기어(G5)에 치합된 제6기어(G6)가 구비된 것이다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모터(M)로부터 상기 제1기어(G1)에 제2기어(G2)를 통해 상기 유성기어장치(PG)의 캐리어(C)로 입력된 동력은 링기어(R)와 제3기어(G3) 및 제4기어(G4)를 통해 전륜측으로 전달됨과 동시에, 선기어(S)와 제5기어(G5) 및 제6기어(G6)를 통해 후륜측으로 전달되는 것이다.

또한, 컨트롤러(CLR)가 상기 모터(M)를 제어할 수 있도록 되어 있으며, 각 차륜에 설치된 마찰제동기구(BK)를 상기 컨트롤러(CLR)가 제어하여 마찰제동을 수행할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 도 3의 제2실시예에서, 상기 유성기어장치(PG)는 더블 피니언 유성기어장치로 구성되고, 이 경우 상기 모터(M)의 회전축은 상기 유성기어장치(PG)의 링기어(R)와 동력을 주고받을 수 있도록 연결된다.

상기 모터(M)의 회전축은 중공축으로 형성되고, 상기 전륜구동축(FD)과 후륜구동축(RD) 중 어느 하나는 상기 모터(M)의 회전축 내측을 관통하여 설치된다.

상기 모터(M)의 회전축에는 제1기어(G1)가 구비되고, 상기 유성기어장치(PG)의 링기어(R)에는 상기 제1기어(G1)에 치합된 제2기어(G2)가 구비되며, 상기 유성기어장치(PG)의 캐리어(C)에는 제3기어(G3)가 구비되고, 상기 전륜구동축(FD)과 후륜구동축(RD) 중 상기 모터(M)의 회전축을 관통하여 설치된 것에는 상기 제3기어(G3)에 치합된 제4기어(G4)가 구비된다.

또한, 상기 유성기어장치(PG)의 선기어(S)에는 제5기어(G5)가 구비되고, 상기 전륜구동축(FD)과 후륜구동축(RD) 중 상기 모터(M)의 회전축을 관통하여 설치된 것 이외의 나머지 하나에는 상기 제5기어(G5)에 치합된 제6기어(G6)가 구비된다.

즉, 도 3의 제2실시예는 상기 유성기어장치(PG)가 더블 피니언 유성기어장치로서, 상기 모터(M)에 연결된 제1기어(G1)에 치합되는 제2기어(G2)가 링기어(R)에 연결되고, 대신 캐리어(C)에 제3기어(G3)가 연결된 구성만이 상기 제1실시예와 다른 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 차량의 파워트레인은 상기 유성기어장치(PG)의 기어비에 의해 전륜구동축(FD)과 후륜구동축(RD)의 속도비가 일정하게 결정되며, 간단한 구성으로 4륜 구동을 구현하면서, 후술하는 제동 제어 방법에 따라 제동 제어가 이루어지게 됨에 따라, 고가의 제동시스템을 채택하지 않고도 회생제동에 의한 에너지 회수율을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 차량의 연비 또는 전비를 증가시킬 수 있다.

참고로, 상기 마찰제동기구(BK)는 일정한 기울기로 증가하는 단순전후륜제동력 배분비를 형성할 수 있는 제동장치로서, 예컨대 하이브리드 차량이나 전기차가 아닌 일반차량에 탑재된 종래의 ESC(Electronic Stability Control) 장치 등을 의미하는 것이다.

종래 하이브리드 차량이나 전기차에서는 요구제동토크를 구현하기 위해, 모터(M)에 의한 회생제동토크와 제동장치에 의한 마찰제동토크를 적절히 조합하여 구현하도록 하는 협조제어 제동시스템을 탑재하고 있으며, 종래의 AHB(Active Hydraulic boost), IEB(Integrated Electric Brake) 등이 이와 같은 협조제어 제동시스템에 해당하지만, 이들은 협조제어 기능이 없는 종래의 ESC 장치에 비하여 가격이 비싸다.

따라서, 본 발명에서는 차량에 상기한 바와 같은 AHB나 IEB를 탑재하지 않고 종래의 ESC장치 등과 같이 전후륜 제동력 배분비가 일정한 기울기를 가지는 단순제동력배분선에 따라 제동 제어가 이루어지는 제동장치만을 탑재하고도, 회생제동량을 증대시켜, 연비 및 전비의 향상을 도모하면서, 가급적 이상제동력배분선에 유사하게 전륜제동토크와 후륜제동토크를 배분할 수 있도록 하여 차량의 제동 안정성도 우수하게 확보할 수 있도록 하는 것이다.

도 4를 참조하면, 상기한 바와 같은 파워트레인을 탑재한 차량의 제동 제어 방법으로서, 본 발명에 따른 차량의 제동 제어 방법은, 컨트롤러(CLR)가 이상제동력선도를 이용하여, 차속과 도로의 마찰특성 및 최대 가능 회생제동 토크를 고려한 제동토크분배맵을 생성하는단계(S10); 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 제동토크분배맵과 요구제동토크를 고려하여 전후륜 제동토크를 분배하는단계(S20); 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 분배된 전후륜 제동토크를 회생제동토크와 마찰제동토크로 분배하는단계(S30); 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 회생제동토크에 따라 모터(M)를 제어함과 아울러, 상기 마찰제동토크에 따라 마찰제동기구(BK)로 마찰제동을 수행하는 단계(S40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 도 5에 도시된 이상제동력선도 상에서, 이상제동력배분선(I)과 상기 모터(M)로 제동 가능한 최대 감속도선(L1)의 교점을 제어점 A; 전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터, 상기 제어점 A를 잇는 직선과 현재 차속을 기준으로 상기 모터(M)로 제동 가능한 최대 감속도선(L2)의 교점을 제어점 B; 상기 제어점 B로부터, 전후륜 제동력 배분비가 일정한 제동장치의 단순제동력배분선(P)과 동일한 기울기로 연장되는 직선이 상기 이상제동력배분선(I)과 만나는 교점을 제어점 C; 상기 단순제동력배분선(P)이 상기 이상제동력배분선(I)과 만나는 교점을 제어점 D로 한다.

이때, 상기 제동토크분배맵은 상기 제어점 B 이하의 감속도 영역을 구간 1로 하고, 상기 제어점 B를 초과하고 제어점 C 이하인 감속도 영역을 구간 2로 하며, 상기 제어점 C를 초과하고 제어점 D 이하인 감속도 영역을 구간 3로 하고, 상기 제어점 D를 초과하는 감속도 영역을 구간 4로 구획하며, 상기 구간 1 내지 구간 4의 각 구간마다 각각 다른 제동력배분선을 따라 제동력을 배분하도록 구성된다.

즉, 상기 구간 1에서 상기 제동력배분선은 전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터 상기 제어점 B를 연결하는 직선(DL1)으로 이루어지고; 상기 구간 2에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 B로부터 제어점 C를 연결하는 직선(DL2)으로 이루어지며; 상기 구간 3에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 C로부터 제어점 D를 연결하는 직선(DL3)으로 이루어지고; 상기 구간 4에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 D로부터 상기 단순제동력배분선(P)을 따라 연장되는 직선(DL4)으로 이루어진 것이다.

따라서, 상기 구간 1 내지 구간 4에서, 상기 제동력배분선은 각 구간에서는 서로 다른 기울기를 가지지만, 차례로 연결되어 연속적인 하나의 제동력배분선을 구성하게 된다.

참고로, 상기 모터(M)로 제동 가능한 최대 감속도는, 배터리 SOC(State Of Charge), 모터 온도, 인버터 온도 등을 고려할 때, 모터로 구현 가능한 최대 가능 회생제동 토크에 의한 감속도를 의미하며(도 4참조), 상기 현재 차속을 기준으로 상기 모터(M)로 제동 가능한 최대 감속도는, 현재의 차속과 도로의 마찰특성을 고려할 때, 상기 모터(M)로 회생제동에 의해 얻을 수 있는 최대 감속도를 의미한다.

참고로, 상기 요구감속도와 요구제동토크는 상기 요구감속도를 구현하기 위해 필요한 제동토크가 요구제동토크로서, 서로 용이하게 환산 가능한 것이다.

또한, 도 5에서 차량 총중량에 대한 제동력 비율은 결국 차량 총중량과 제동륜의 동하중반경에 의해 제동토크로 용이하게 환산 가능한 것이다.

상기 구간 1에서 상기 제동력배분선은 전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터 상기 제어점 B를 연결하는 직선(DL1)으로 이루어지고; 상기 컨트롤러(CLR)는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 1에서 변화하는 경우에는, 상기 모터(M)에 의한 회생제동만으로 상기 요구감속도를 충족시키도록 제어한다.

즉, 본 발명은 운전자가 브레이크페달을 밟은 스트로크에 따라 결정되는 요구감속도가 상기 구간 1 내에 속하는 경우에는, 상기 마찰제동기구(BK)는 사용하지 않고, 상기 모터(M)만을 제어하여, 회생제동에 의해서만 상기 요구감속도를 충족시킬 수 있는 제동토크를 발생시키도록 하는 것이다.

이때, 상기 요구감속도에 따른 제동토크는 상기 구간 1의 제동력배분선을 따라 전륜과 후륜으로 배분되는데, 실질적으로 이 전륜제동토크와 후륜제동토크의 비는 상기 유성기어장치(PG)의 기어비에 의해 결정되는 것이다.

상기 구간 2에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 B로부터 제어점 C를 연결하는 직선(DL2)으로 이루어지며; 상기 컨트롤러(CLR)는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 2에서 변화하는 경우에는, 상기 모터(M)에 의한 회생제동은 상기 제어점 B의 수준을 유지하고, 여기에 상기 마찰제동기구(BK)에 의한 마찰제동만을 추가하도록 제어하여, 상기 요구감속도를 충족시키도록 제어한다.

즉, 운전자의 요구감속도가 구간 2에 속하는 경우에는 더 이상 모터(M)에 의한 회생제동토크는 증가시키지 않고, 구간 1과 구간 2의 경계인 제어점 B에서의 회생제동토크를 그대로 유지하면서, 상기 마찰제동기구(BK)에 의한 마찰제동만을 추가하여 상기 요구감속도에 따른 제동토크를 구현하도록 하는 것이다.

이는 상기 모터(M) 자체의 특성에 따라 구현 가능한 모터(M)의 제동 가능한 최대 감속도보다 작은 구간 2의 일부 영역에, 상기 요구감속도가 속하더라도, 차량의 현재 차속을 고려했을 때의 모터(M)의 제동 가능한 최대 감속도보다는 큰 요구감속도이므로, 회생제동토크를 그대로 유지한 상태로 마찰제동에의한 제동토크만을 상승시키도록 하는 것이다.

참고로, 이 구간 2에서 상기 제동력배분선 DL2이 상기 단순제동력배분선(P)의 기울기와 동일한 기울기로 평행하게 그려지는 이유는, 상기와 같이 회생제동토크는 그대로 유지한 채 마찰제동토크만 상승시키기 때문이다.

상기 구간 3에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 C로부터 제어점 D를 연결하는 직선(DL3)으로 이루어지고; 상기 컨트롤러(CLR)는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 3에서 증가하는 경우에는, 상기 모터(M)에 의한 회생제동은 점차 감소시키면서 상기 마찰제동기구(BK)에 의한 마찰제동을 증가시켜서, 상기 요구감속도를 충족시키도록 제어한다.

상기 컨트롤러(CLR)는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 3의 전체 구간에 걸쳐 증가함에 따라, 상기 모터(M)에 의한 회생제동을 상기 제어점 B에서의 수준으로부터 0에 이르기까지 직선적으로 감소시킨다.

즉, 이 구간 3에서 요구감속도가 도 6에 도시된 바와 같이 선형적으로 증가하면, 그에 따라 모터(M)의 회생제동토크는 선형적으로 0로 감소시키면서, 상기 마찰제동기구(BK)에 의한 마찰제동토크를 선형적으로 증가시켜서, 상기 요구감속도를 충족시키도록 하는 것이다.

이 구간에서는 회생제동력이 감소하는 단점이 있지만, 후륜제동력을 감소시키는 방향으로 제동력배분선을 설정함에 따라 후륜의 잠김을 방지하여, 차량의 제동 안정성을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기 구간 4에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 D로부터 상기 단순제동력배분선(P)을 따라 연장되는 직선(DL4)으로 이루어지고; 상기 컨트롤러(CLR)는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 4에서 증가하면, 그에 따라 상기 마찰제동기구(BK)에 의한 마찰제동력을 선형적으로 증가시키도록 제어한다.

즉, 이와 같은 높은 요구감속도의 구간에서는 상기 마찰제동기구(BK)의 단순제동력배분선(P)을 따라 종래와 같이 전륜과 후륜의 제동력 배분에 따라 제동을 수행하도록 하는 것이다.

참고로, 이상의 구간들에서 상기 전륜제동토크와 후륜제동토크를 분배하는 단계(S20)와 회생제동토크와 마찰제동토크를 분배하는 단계(S30)는 실질적으로는 상기 제동토크분배맵에 따라 동시에 이루어지는 것으로 볼 수 있다.

한편, 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 제동토크분배맵을 생성하는 단계(S10)에서, 상기 도로의 마찰특성을 휠슬립의 크기로 판단할 수 있다.

즉, 상기 도로의 마찰특성을 상기 컨트롤러(CLR)가 직접적으로 확인할 수는 없으므로, 그때의 휠슬립의 정도를 가지고 해당 도로의 마찰특성을 추정하도록 하는 것이다.

물론, 이외에 상기 컨트롤러(CLR)가 네비게이션 시스템이나, V2X(Vehicle To Something) 등을 통해 해당 도로의 마찰특성을 제공받으면, 이러한 정보를 사용할 수도 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

M; 모터
PG; 유성기어장치
FD; 전륜구동축
RD; 후륜구동축
G1; 제1기어
G2; 제2기어
G3; 제3기어
G4; 제4기어
G5; 제5기어
G6; 제6기어
CLR; 컨트롤러
BK; 마찰제동기구

Claims (17)

1. 모터;
   한 회전요소가 상기 모터와 동력을 주고받을 수 있도록 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전되도록 설치된 유성기어장치;
   상기 유성기어장치의 다른 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전하며, 전륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 전륜구동축;
   상기 유성기어장치의 나머지 한 회전요소로부터 동력을 전달받아 상기 모터의 회전축에 평행하게 회전하며, 후륜으로 회전력을 전달할 수 있도록 설치된 후륜구동축;
   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유성기어장치는 싱글 피니언 유성기어장치로 구성되고;
   상기 모터의 회전축은 상기 유성기어장치의 캐리어와 동력을 주고받을 수 있도록 연결된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 모터의 회전축은 중공축으로 형성되고;
   상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 어느 하나는 상기 모터의 회전축 내측을 관통하여 설치된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 모터의 회전축에는 제1기어가 구비되고;
   상기 유성기어장치의 캐리어에는 상기 제1기어에 치합된 제2기어가 구비되며;
   상기 유성기어장치의 링기어에는 제3기어가 구비되고;
   상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것에는 상기 제3기어에 치합된 제4기어가 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 유성기어장치의 선기어에는 제5기어가 구비되고;
   상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것 이외의 나머지 하나에는 상기 제5기어에 치합된 제6기어가 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 유성기어장치는 더블 피니언 유성기어장치로 구성되고;
   상기 모터의 회전축은 상기 유성기어장치의 링기어와 동력을 주고받을 수 있도록 연결된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 모터의 회전축은 중공축으로 형성되고;
   상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 어느 하나는 상기 모터의 회전축 내측을 관통하여 설치된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
8. 청구항 3에 있어서,
   상기 모터의 회전축에는 제1기어가 구비되고;
   상기 유성기어장치의 링기어에는 상기 제1기어에 치합된 제2기어가 구비되며;
   상기 유성기어장치의 캐리어에는 제3기어가 구비되고;
   상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것에는 상기 제3기어에 치합된 제4기어가 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
9. 청구항 4에 있어서,
   상기 유성기어장치의 선기어에는 제5기어가 구비되고;
   상기 전륜구동축과 후륜구동축 중 상기 모터의 회전축을 관통하여 설치된 것 이외의 나머지 하나에는 상기 제5기어에 치합된 제6기어가 구비된 것
   을 특징으로 하는 차량의 파워트레인.
10. 청구항 1 내지 9항 중 어느 한 항의 파워트레인을 탑재한 차량의 제동 제어 방법으로서,
    컨트롤러가 이상제동력선도를 이용하여, 차속과 도로의 마찰특성 및 최대 가능 회생제동 토크를 고려한 제동토크분배맵을 생성하는 단계;
    상기 컨트롤러가 상기 제동토크분배맵과 요구제동토크를 고려하여 전후륜 제동토크를 분배하는 단계;
    상기 컨트롤러가 상기 분배된 전후륜 제동토크를 회생제동토크와 마찰제동토크로 분배하는 단계;
    상기 컨트롤러가 상기 회생제동토크에 따라 모터를 제어함과 아울러, 상기 마찰제동토크에 따라 마찰제동기구로 마찰제동을 수행하는 단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 이상제동력선도 상에서,
    이상제동력배분선과 상기 모터로 제동 가능한 최대 감속도선의 교점을 제어점 A;
    전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터, 상기 제어점 A를 잇는 직선과 현재 차속을 기준으로 상기 모터로 제동 가능한 최대 감속도선의 교점을 제어점 B;
    상기 제어점 B로부터, 전후륜 제동력 배분비가 일정한 제동장치의 단순제동력배분선과 동일한 기울기로 연장되는 직선이 상기 이상제동력배분선과 만나는 교점을 제어점 C;
    상기 단순제동력배분선이 상기 이상제동력배분선과 만나는 교점을 제어점 D라고 할 때,
    상기 제동토크분배맵은 상기 제어점 B 이하의 감속도 영역을 구간 1로 하고, 상기 제어점 B를 초과하고 제어점 C 이하인 감속도 영역을 구간 2로 하며, 상기 제어점 C를 초과하고 제어점 D 이하인 감속도 영역을 구간 3로 하고, 상기 제어점 D를 초과하는 감속도 영역을 구간 4로 구획하고;
    상기 구간 1 내지 구간 4의 각 구간마다 각각 다른 제동력배분선을 따라 제동력을 배분하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 구간 1에서 상기 제동력배분선은 전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터 상기 제어점 B를 연결하는 직선으로 이루어지고;
    상기 구간 2에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 B로부터 제어점 C를 연결하는 직선으로 이루어지며;
    상기 구간 3에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 C로부터 제어점 D를 연결하는 직선으로 이루어지고;
    상기 구간 4에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 D로부터 상기 단순제동력배분선을 따라 연장되는 직선으로 이루어진 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 구간 1에서 상기 제동력배분선은 전후륜 제동력이 모두 0인 원점으로부터 상기 제어점 B를 연결하는 직선으로 이루어지고;
    상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 1에서 변화하는 경우에는, 상기 모터에 의한 회생제동만으로 상기 요구감속도를 충족시키는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 구간 2에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 B로부터 제어점 C를 연결하는 직선으로 이루어지며;
    상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 2에서 변화하는 경우에는, 상기 모터에 의한 회생제동은 상기 제어점 B의 수준을 유지하고, 여기에 상기 마찰제동기구에 의한 마찰제동만을 추가하도록 제어하여, 상기 요구감속도를 충족시키는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    상기 구간 3에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 C로부터 제어점 D를 연결하는 직선으로 이루어지고;
    상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 3에서 증가하는 경우에는, 상기 모터에 의한 회생제동은 점차 감소시키면서 상기 마찰제동기구에 의한 마찰제동을 증가시켜서, 상기 요구감속도를 충족시키는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 3의 전체 구간에 걸쳐, 증가함에 따라, 상기 모터에 의한 회생제동을 상기 제어점 B에서의 수준으로부터 0에 이르기까지 직선적으로 감소시키는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 구간 4에서 상기 제동력배분선은 상기 제어점 D로부터 상기 단순제동력배분선을 따라 연장되는 직선으로 이루어지고;
    상기 컨트롤러는 운전자의 요구감속도가 상기 구간 4에서 증가하면, 그에 따라 상기 마찰제동기구에 의한 마찰제동력을 선형적으로 증가시키는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
    

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