회생 협조 브레이크는 운전자가 요구하는 제동력에 대해 가능한 만큼 회생 브레이크 비율을 높일 수 있도록 제어하여 항속거리를 늘릴 수 있다. 그러나 여기에는 항상 제동성능과 주행감이 동반된다.

운전자가 요구하는 제동력에 대해 유압 브레이크와 회생 브레이크의 배분을 제어하는 것이 회생 협조 브레이크다. 유압 브레이크는 주로 브레이크 캘리퍼와 브레이크 패드, 브레이크 디스크로 구성된다.

운전자의 브레이크 페달 조작에 맞춰 유압을 발생시키고, 캘리퍼가 패드를 디스크로 눌러줌으로써 주행 중 차량이 가지는 운동 에너지를 열 에너지로 변환해 대기로 방출하며 감속시킨다. HEV와 BEV는 기존에는 버려졌던 그 에너지를 모터의 발전 기능을 이용해 전기 에너지로 변환하고 배터리에 축적해 다른 기회에 활용하고 있다.

이 구조를 이용하면 HEV는 연비가 향상하고 BEV는 연비 향상으로 항속거리가 늘어난다. 항속거리를 늘리기 위해서는 감속 시 가능한 한 유압 브레이크에 부담이 되지 않게, 회생 브레이크로 분담해야 한다.

가속 페달에서 발을 떼고 운전자가 감속 의사를 나타내면, 엔진 브레이크 수준의 약한 회생 제동력이 작용하는 것이 일반적이다. 회생을 작동시키지 않는 코스팅이 기본인 모델도 있고, 차량 모드 전환에 의해 감속도의 강약을 조정하거나 스티어링 휠 뒤의 패들로 조절할 수 있는 모델도 있다.

운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 밟는 정도에 따라 시스템이 제동력을 산출해 유압 브레이크와 회생 브레이크의 배분을 치밀하게 제어하고 운전자가 요구하는 제동력을 발생시킨다.

위 그림에서 회생 브레이크의 분담은 깔끔한 라인으로 나타내져 있지만, 실제로는 상하방향으로 미세한 변동을 반복하고 있다. 그래도 점선으로 나타낸 제동력은 변동시키지 않는다. 협조가 불충분하면 제동력이 변하게 되고, 운전자가 위화감을 느끼기 때문이다.

그림을 보면 유압 브레이크측은 회생 브레이크에 종속되어 있는 것처럼 보이지만, 그렇지 않다. 요구 제동력 판정은 먼저 유압 브레이크측에서 한다. 요구 제동력에 대해 그 때 회생측에서 얼마나 분담할 수 있는지를 판단한다. 회생측이 Zero인 경우도 있다. 회생 브레이크가 분담하는 대형의 형태를 결정하는 것은 사실 유압 브레이크측인 것이다.

회생 브레이크의 커브가 언제나 안정된 것은 아니다. 회생에 너무 의존하면 좀 전에 밟은 브레이크와 지금 밟은 브레이크가 다른 느낌이 된다. 가능하면 처음부터 회생량을 늘리고 싶지만, 어디부터 회생을 설정할지는 자동차 OEM의 요구를 기반으로 협의를 통해 결정한다.

회생량의 증대, 즉 BEV의 경우 항속거리 연장으로 이어지는 기술 중 하나가, 전후륜 독립 제어다. Advics의 제품 중에는 AHB-Rx에 적용하고 있다. 전후 일률 제어뿐만 아니라, 전후 독립 제어도 가능하다는 것이 특징이다. 전륜에서 역행과 회생을 실시하는 차량의 경우, 회생 브레이크 전륜에만 작용한다.

전륜에서 회생 브레이크가 작동하고 있을 때 전후 동일한 압력 조정으로 유압 브레이크를 작동시키면 Front가 강해져 버린다. 이를 감안하고 제어해야 하기 때문에 회생효율에도 타협이 생긴다.

전후륜 독립제어는 Front와 Rear의 압력을 개별적으로 조정할 수 있기 때문에 Front는 회생 브레이크가 작용하는 만큼 당겨서 유압을 넣을 수 있어, 회생 브레이크를 충분히 작용시킬 수 있게 된다.

AHB-Rx의 구조

또 Rear의 제동력을 강화하는 제어로 Rear Lift를 억제하는 등 차량 자세의 제어에도 활용할 수 있으며, 눈길 등의 저마찰로(Low Friction Test Road)에서는 ABS 개입을 늦추는 조작으로도 이어진다.

후륜에 모터를 탑재하는 모델은, Front의 유압 브레이크를 강하게 하여 회생 효율을 높이면서 차량 자세의 안정화를 도모하는 것도 가능하다.

첫 번째 그림에서, 제동 개시 직후의 곡선의 능선을 얼마나 급격하게 세우는가(A)도 회생 효율 향상에 있어 중요하지만, 정지 직전까지 얼마나 회생 브레이크로 버티는가(B)도 중요하다. 회생 브레이크의 빨간 선을 얼마나 급격하게 만드는가가 회생 협조 브레이크 개발의 역사라고 한다.

예를 들어 고속 주행 시 제동한 경우, (에너지를 받아들이는) 배터리의 허용량에서 이 라인이 결정되는 부분이 있다. 얼마나 순항 속도가 높은 영역부터 회생 브레이크를 분담시킬 수 있는지, 그리고 응답 지연을 최대한 없애고 압력 조정을 미세하게 해 주행감을 만들어가는지가 개발 과제이다.

정지 직전에는 회생 브레이크를 뚝 떨어뜨리는데, 이 때 운전자가 눈치채지 못하도록 유압을 보충하는 기술이 포인트다. 예전에는 완만했던 경사가 점점 급해지고, 진짜 정지 직전까지 회생을 차단하는 정도까지 진화하고 있다.

브레이크 필링 만들기도 진화하고 있다. 회생 협조 브레이크 시스템은 운전자의 페달 조작과 브레이크 유닛에 전달되는 유닛이 직접 연결되지 않고 분리된 Brake by Wire다.

페달 반력은 스트로크 시뮬레이터로 만드는데, 일반적인 브레이크에 비해 위화감이 없어야 한다.

회생 협조 브레이크 시스템의 개발은 효율을 높이는 것이 핵심이긴 하지만, 효율 지상주의는 아니다. 주행감을 만족시키고 향상시키면서 자세 제어라는 새로운 가치를 부가하는 방향으로 개발이 진행되고 있다.