KR100588560B1 - 전기 차량의 회생 제동 제어장치 및 방법 - Google Patents

전기 차량의 회생 제동 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 차량의 제동 시 반응 속도 별로 회생 제동 모드를 보다 민감하게 제어하여 연비를 향상시킬 수 있는 전기 차량의 회생 제동 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 전기 차량의 제동상태를 검출하는 제동 검출부와; 상기 제동 검출부로부터 입력되는 신호를 분석하여 브레이크 페달을 밟은 속도(V)를 계산하고, 계산된 브레이크 페달을 밟은 속도(V)에 따라 회생 제동의 배터리 충전 모드를 제어하며, 회생 제동 제어신호를 발생하는 회생 제동 제어부와; 상기 회생 제동 제어부로부터 공급되는 회생 제동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 회생 발전 제어동작을 수행하는 모터를 포함하여 구성한다.
전기 차량, 회생, 제동

Description

전기 차량의 회생 제동 제어장치 및 방법{REGENERATIVE CONTROL DEVICE OF ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어방법을 도시한 흐름도.
본 발명은 전기 차량의 회생 제동 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 차량은 배터리에 충전된 전기 에너지로 모터를 구동시켜 운행되며, 제동 시 모터 부하를 적절하게 이용하면 주행 상태에 따라 회생 제동 토크를 얻어 운전자의 브레이크 페달 조작에 의한 제동과 병행하여 전기적인 회생 제동을 발생시킨다.
회생 제동 시스템에서는 모터 내부 인덕턴스의 자장 변화를 이용하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시켜서 배터리에 충전시키고 전기 차량 모드를 확대 적용하여 연비 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
종래에는 브레이크 페달에 포텐시오미터(Potentiometer)를 장착하여 운전자가 제동 시 브레이크 페달을 밟은 정도에 따라서 회생 제동을 수행하도록 하였다.
또한, 종래에는 가속 페달의 신호와 변속 레버의 위치에 따라서 보다 세분화된 회생 제동을 수행하도록 한 것도 있다.
종래에는 전기 차량의 감속 시 회생 제동 시스템은 차량 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 브레이크 페달의 깊이를 감지하여 그 신호를 제어부로 보내 기계적인 제동과 전기적인 회생 제동을 동시에 수행하였다.
하지만 차량의 주행 시 도로의 상황이나 운행 상태에 따라서 급감속이나 급정지를 해야만 되는 경우가 발생한다.
이러한 경우에는 운전자가 순간적으로 브레이크 페달을 빨리 밟게 된다.
따라서 전기 차량의 순간적인 주행 속도 변화가 크기 때문에 운동 에너지가 전기 에너지로 변환되는 량이 훨씬 크게 될 뿐만 아니라, 단위 시간당 배터리에 충전시킬 수 있는 전기 에너지도 크게 된다.
그렇기 때문에 포텐시오미터에서 단순히 운전자가 브레이크 페달을 밟은 깊이만을 감지해서는 회생 제동을 효과적으로 제어할 수 없다.
브레이크 페달의 깊이만을 감지한 신호로는 모터 내부의 역기전력으로 인한 인덕턴스의 자장 변화에 민감하게 반응할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 전기 차량의 제동 시 반응 속도 별로 회생 제동 모드를 보다 민감하게 제어하여 연비를 향상시킬 수 있는 전기 차량의 회생 제동 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전기 차량의 회생 제동 제어장치에 있어서, 상기 전기 차량의 제동상태를 검출하는 제동 검출부와; 상기 제동 검출부로부터 입력되는 신호를 분석하여 브레이크 페달을 밟은 속도(V)를 계산하고, 계산된 브레이크 페달을 밟은 속도(V)에 따라 회생 제동의 배터리 충전 모드를 제어하며, 회생 제동 제어신호를 발생하는 회생 제동 제어부와; 상기 회생 제동 제어부로부터 공급되는 회생 제동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 회생 발전 제어동작을 수행하는 모터를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전기 차량의 회생 제동 제어방법에 있어서, 상기 전기 차량의 제동상태를 검출하는 단계와; 상기 전기 차량의 제동 시 브레이크 페달을 밟은 속도(V)를 계산하는 단계와; 계산된 브레이크 페달을 밟은 속도(V)에 따라 회생 제동의 배터리 충전 모드를 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어장치의 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어장치는 제동 검출부(110), 회생 제동 제어부(120), 모터(130)를 포함하여 구성한다.
제동 검출부(110)는 전기 차량의 제동상태를 검출하는 기능을 한다.
제동 검출부(110)는 전기 차량의 제동 시 브레이크 페달의 답입상태에 따라 브레이크 페달을 밟은 깊이(D)를 검출하는 포텐시오미터와, 브레이크 페달을 밟은 시간(T)을 검출하는 시간 측정 센서를 포함하여 구성한다.
회생 제동 제어부(120)는 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어에 관련된 전반적인 제어동작을 수행하는 마이크로 프로세서로 구성하며, 제동 검출부(110)로부터 입력되는 신호를 분석하여 브레이크 페달을 밟은 속도(V)를 계산하고, 계산된 브레이크 페달을 밟은 속도(V)에 따라 회생 제동의 배터리 충전 모드를 제어하며, 회생 제동 제어신호를 발생한다.
회생 제동 제어부(120)를 통해 계산되는 브레이크 페달을 밟은 속도(V)의 값은 최소값(0)에서 설정된 최대값(Vmax) 사이에 있다.
예를 들어, 회생 제동 제어부(120)는 브레이크 페달을 밟은 속도(V)의 값을 브레이크 페달이 가장 급하게 밟혔을 때에 설정된 최대값(Vmax)과 최소값(0)의 사이값인 중간값(Vmid)을 기준으로 일반 충전 모드와 급속 충전 모드로 구분하여 해당되는 모드로 회생 제동 제어동작을 수행한다.
회생 제동 제어부(120)는 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 최소값과 중간값(Vmid)의 사이에 해당되면 일반 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행하고, 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 중간값(Vmid)과 최대값(Vmax)의 사이에 해당되면 급속 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행한다.
그리고, 회생 제동 제어부(120)는 회생 제동 제어동작에 의해서 생성된 전기 에너지의 양(QRB)이 배터리에 충전 가능한 전기 에너지의 양(QBATT)보다 작은 경우에는 배터리에 충전을 계속한다.
이와는 반대로, 회생 제동 제어부(120)는 회생 제동 제어동작에 의해서 생성 전기 에너지(QRB)가 충전 전기 에너지(QBATT)보다 큰 경우(과충전)에는 생성 전기 에너지(QRB)에서 충전 전기 에너지(QBATT)를 감한(QRB-QBATT) 만큼의 에너지가 차량 내부의 전장 부품 에너지로 소비되도록 한다.
모터(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 회생 제동 제어부(120)로부터 공급되는 회생 제동 제어신호의 입력에 따라 구동되어 회생 발전 제어동작을 수행한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 전기 차량의 회생 제동 시스템 제어장치 및 방법에 관한 것으로 서, 차량 감속 시 단위 시간당 에너지 회생 효율을 극대화하여 연비를 향상시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 회생 제동 제어부(120)는 전기 차량의 제동상태를 검출한다(S210).
전기 차량의 제동상태는 차량 운전자가 제동 시 브레이크 페달을 밟게 되면 브레이크 페달의 답입시 입력되는 브레이크 온(ON)신호를 통해 검출할 수 있다.
브레이크 페달이 답입되면, 포텐시오미터에서 감지된 페달을 밟은 깊이(D)와 시간 측정 센서에서 감지된 페달을 밟은 시간(T)의 신호 데이터가 회생 제동 제어부(120)로 전달된다.
회생 제동 제어부(120)는 제동 검출부(110)를 통해 입력되는 두 신호에 의하여 운전자가 브레이크 페달을 밟은 속도(V)를 계산하게 된다(S212).
이때 계산된 브레이크 페달을 밟은 속도(V)는 최소값(0)에서 설정된 최대값(Vmax) 사이에 놓이게 된다.
그리고 주행 모드에 따른 배터리의 충전 상태와 모터(130) 내부 인덕턴스의 자장 변화에 대한 정보가 회생 제동 제어부(120)로 입력된다.
회생 제동 제어부(120)는 이들 각 신호에 의한 연산과정을 거치면서 인버터(140)로 그 정보를 전달하여 최종 회생 제동 시 배터리 충전 모드를 결정하게 되며, 모터(130)로 하여금 최적의 회생 발전을 수행하도록 한다.
이때 회생 제동 제어부(120)에서 결정되는 회생 제동의 배터리 충전 모드는 브레이크 페달을 밟은 속도(V)에 따라서 제어되도록 한다.
산출된 속도(V)의 값은 브레이크 페달이 가장 급하게 밟혔을 때에 설정된 최대값(Vmax)을 50% 별로 나누어 중간값(Vmid)을 기준으로 2단계 중에서 선택되도록 한다.
브레이크 페달을 밟는 속도에 따라서 일반 충전 모드와 급속 충전 모드로 구분하여 회생 제동을 제어함으로써 단위 시간당 배터리에 충전시킬 수 있는 에너지의 양을 증가시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 회생 제동 제어부(120)는 (S214)에서 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 최소값과 중간값(Vmid)의 사이에 해당되면 일반 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행한다(S216).
그리고, 전술한 (S214)에서 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 최소값과 중간값(Vmid)의 사이에 해당되지 않으면, 회생 제동 제어부(120)는 (S218)으로 진행하여 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 중간값(Vmid)과 최대값(Vmax)의 사이에 해당되는 가를 비교한다.
만약, 전술한 (S218)에서 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 중간값(Vmid)과 최대값(Vmax)의 사이에 해당되면 회생 제동 제어부(120)는 급속 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행한다(S220).
그리고 회생 제동에 의해서 생성된 전기 에너지의 양(QRB)이 배터리에 충전 가능한 전기 에너지의 양(QBATT)보다 작은 경우에는 배터리에 충전을 계속하고, 생성 전기 에너지(QRB)가 충전 전기 에너지(QBATT)보다 큰 경우(과충전)에는 생성 전기 에너지(QRB)에서 충전 전기 에너지(QBATT)를 감한(QRB-QBATT) 만큼의 에너지가 차량 내부의 전장 부품 에너지로 소비되도록 한다(S222~S226).
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 브레이크 페달의 답입 상태와 신호를 입력받은 후에 수행되는 각 주행 모드와 배터리 충전 모드에 따른 회생 제동 반응 응답 속도를 훨씬 더 빠르게 처리할 수 있다.
또한, 전기 차량의 제동 시 단위 시간당 에너지의 회생 효율을 극대화할 수 있고 주행 모드에 따른 연비가 보다 향상되어 주행거리를 증가시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기 차량의 회생 제동 제어장치 및 방법은 회생 제동 시스템의 단위 시간당 에너지 회생 효율을 극대화하여 연비를 향상시킬 수 있다.
또한, 회생 발전에 의해 전기 차량의 배터리가 충전됨으로써 주행거리를 연장시킬 수 있다.
또한, 하이브리드 전기 차량과 연료 전지 전기 차량의 브레이크 시스템에도 적용 가능한 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 전기 차량의 제동상태를 검출하는 제동 검출부와 제동시 회생 발전하는 모터 및 상기 제동 검출부로부터 입력되는 신호를 분석하여 브레이크 페달을 밟은 속도(V)를 계산하고, 계산된 브레이크 페달을 밟은 속도(V)에 따라 회생 제동의 배터리 충전 모드를 제어하는 회생 제동 제어부를 포함하는 전기 차량의 회생 제동 제어장치에 있어서,
    상기 회생 제동 제어부는 브레이크 페달을 밟은 속도(V)의 값을 브레이크 페달이 가장 급하게 밟혔을 때에 설정된 최대값(Vmax)과 최소값(0)의 사이값인 중간값(Vmid)을 기준으로 일반 충전 모드와 급속 충전 모드로 구분하여 해당되는 모드로 회생 제동 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 회생 제동 제어부는 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 최소값(0)과 중간값(Vmid)의 사이에 해당되면 일반 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 회생 제동 제어부는 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 중간값(Vmid)과 최대값(Vmax)의 사이에 해당되면 급속 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 회생 제동 제어부는 회생 제동 제어동작에 의해서 생성된 전기 에너지의 양(QRB)이 배터리에 충전 가능한 전기 에너지의 양(QBATT)보다 작은 경우에는 배터리에 충전을 계속하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 회생 제동 제어부는 회생 제동 제어동작에 의해서 생성 전기 에너지(QRB)가 충전 전기 에너지(QBATT)보다 큰 경우(과충전)에는 생성 전기 에너지(QRB)에서 충전 전기 에너지(QBATT)를 감한(QRB-QBATT) 만큼의 에너지가 차량 내부의 전장 부품 에너지로 소비되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 전기 차량의 제동시 브레이크 페달의 답입 상태에 따른 브레이크 페달의 밟은 깊이(D)와 밟은 시간(T)으로부터 브레이크 페달의 밟는 속도(V)를 계산하여 회생 제동의 배터리 충전 모드를 제어하는 전기 차량의 회생 제동 제어방법에 있어서,
    브레이크 페달을 밟은 속도(V)의 값을 브레이크 페달이 가장 급하게 밟혔을 때에 설정된 최대값(Vmax)과 최소값(0)의 사이값인 중간값(Vmid)을 기준으로 일반 충전 모드와 급속 충전 모드로 구분하여 해당되는 모드로 회생 제동 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 최소값(0)과 중간값(Vmid)의 사이에 해당되면 일반 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행하고,
    브레이크 페달을 밟은 속도(V)가 중간값(Vmid)과 최대값(Vmax)의 사이에 해당되면 급속 충전 모드로 회생 제동 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 회생 제동 제어 동작의 수행에서, 생성된 전기 에너지의 양(QRB)과 배터리에 충전 가능한 전기 에너지의 양(QBATT)을 비교하여, 생성된 전기 에너지의 양(QRB)이 배터리에 충전 가능한 전기 에너지의 양(QBATT)보다 작은 경우에는 배터리의 충전을 지속적으로 유지하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 회생 제동 제어 동작의 수행에서, 생성된 전기 에너지(QRB)가 충전 가능한 전기 에너지의 양(QBATT)보다 큰 경우(과충전)에는 생성된 전기 에너지(QRB)에서 충전 가능한 전기 에너지의 양(QBATT)를 감한(QRB-QBATT) 만큼의 에너지가 차량 내부의 전장 부품 에너지로 소비되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 회생 제동 제어방법.
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