회생제동 협조제어 과정 및 특징 알아보기

친환경 자동차의 연비 향상을 위한 회생제동 협조제어에 대해 소개하고자 합니다. 회생제동 협조제어를 위한 시스템 구성과 제어하는 과정에 대해 기술했습니다.

 

회생제동 협조제어 목적

회생제동 협조제어의 목적은 결국 친환경 자동차의 연비 향상에 있습니다. 차량 연비를 향상하기 위해 제조사에서는 막대한 비용을 들여 다음의 대표적인 기능들을 개발하고 있습니다. 본 포스팅에서는 운동 에너지를 회수하는 회생제동 협조제어에 대해 알아보고자 합니다.

 

1. 차량 경량화

2. 운동 에너지의 회수 및 전기 에너지로의 전환

3. 차량 공기 역학 지수 개선

 

회생제동과 회생제동협조제어의 차이점

 친환경 차량을 다루는 글들에서 보면 회생제동과 회생제동 협조제어를 구분하지 않습니다. 정확한 의미에서는 차이가 있습니다. 회생제동은 차량의 구동 모터가 운동에너지를 회수하는 과정을 의미합니다. 회생제동 협조제어는 운전자가 요구하는 제동력을 발생시키기 위해 마찰 제동력을 적절하게 생성하는 과정을 의미합니다. 회생제동은 차량의 구동모터가 담당하는 부분이며 차량 제조사가 주로 담당합니다.  회생제동 협조제어는 차량의 마찰 제동력을 담당하는 제동력 제어장치가 기능을 수행하며 대부분 부품사에서 담당을 합니다.

회생제동과 회생제동협조제어의 차이점

 

회생 제동 협조제어 시스템 구성 요소

 회생제동 협조제어 시스템은 크게 아래와 같은 장치와 요구사항이 필요시 됩니다.

 

1. 제동장치 : 마찰 제동력을 운전자의 제동 의지와 상관없이 조절이 가능해야 함

2. 회생제동 장치 : 회생된 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하고 배터리에 저장이 가능해야 함

 

회생 제동 협조제어 과정

 실제 회생 제동 협조제어가 되는 과정에 대해 확인해 보겠습니다. 

 

1. 운전자가 브레이크 페달을 밟습니다. 이를 통해 운전자의 감속 의지, 즉 요구 제동력이 발생되는 것을 확인할 수 있습니다.

2. 차량의 구동 모터가 회생제동력을 발생시킬 수 있는지 확인을 합니다. 배터리가 가득 차 있거나 혹은 중간 에너지 변환 장치에 문제가 있는 경우에는 회생제동력을 에너지로 회수하기보다는 마찰 제동력으로 차량을 세우는 경우가 있습니다. 시스템에 손상이 가지 않기 때문입니다. 그리고 운전자가 급제동을 하는 경우에도 협조제어가 동자하지 않습니다. 회생제동이 생성할 수 있는 제동력의 응답성 및 크기에 한계가 있기 때문입니다. 저속일 경우에는 회생제동만으로는 차량을 정차시킬 수 없기 때문에 10 kph 이하의 저속에서는 마찰 제동력만으로 차량을 세울 수도 있습니다. 다양한 이유로 회생제동 협조제어가 동작할 수도 있고, 동작하지 않을 수도 있습니다. 

회생제동 협조제어 과정

 

3. 회생제동이 가능한 영역에서는 회생제동과의 협조제어를 수행합니다. 회생제동 협조제어 중에는 운전자가 이질감을 느끼지 않아야 합니다. 친환경 차량을 타는 사람들이 느끼는 대표적인 이질감 중 하나가 제동에 대한 이질감입니다. 초기 회생제동 협조제어 기술이 안정화되기 전에는 꿀렁거리는 느낌이 많이 났습니다. 현재도 사실 이러한 이질감을 줄이기 위한 기술들을 지속 발전 시키고 있습니다. 이질감에 대해서는 어떻게 데이터화가 가능할까요? 차량의 제동력을 평가하는 여러 요소들이 있지만 대표적으로 “가속도”를 예로 들 수 있습니다. 차량의 속도를 줄이기 때문에 가속도라는 표현보다는 통상 “감속도”라는 표현을 사용하고 있습니다. 결국 회생제동은 운전자가 모르게 차량이 잘 서게 하는데 목적이 있습니다. 이러한 목적을 달성하기 위한 과정은 의외로 쉬울 수도 있습니다. 

 

 운전자 요구 제동력 = 마찰 제동력 + 회생 제동력

 

 위의 수식을 만족시키는 게 일차적인 목표입니다. 회생제동력이 발생되면 제동력 제어 장치가 마찰 제동력을 운전자 모르게 감소시키는 역할을 수행합니다. 차량이 정차하는 단계에 가면 운동 에너지 회수가 불가능하기 때문에 회생제동력이 0으로 수렴하게 됩니다. 이때 부족한 제동력을 마찰 제동력이 보조해서 최종적으로 차량을 정차시킵니다. 쉬워 보이지만 실상은 쉬지 않습니다. 제동력 제어를 위한 장치와 차량 구동 모터를 담당하는 제어 장치가 실시간으로 통신을 하면서 제동력을 올렸다가 내렸다가를 반복적으로 한다고 보시면 됩니다. 

 

회생제동 협조제어 장치 제조사

 회생제동 협조제어를 위해서는 필수적으로 제동력 제어 장치가 필요합니다. 해당 장치는 아래의 국내 대표 제조사를 들 수 있습니다. 이외에는 보쉬, 컨티넨탈 여러 해외 업체가 있습니다.

 

1. 현대 모비스

2. HL 만도

 

결어

 회생제동과 회생제동 협조제어의 차이점에 대해 알아봤습니다. 일반 사람들이 말하는 것과 엔지니어가 보는 관점의 차이가 있지만 최대한 이해가 쉽게 풀이를 했습니다.