KR100865486B1 - 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템 - Google Patents

하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 하이브리드 전기 차량에서 구동모터에 의한 회생 제동 종료시 유압 모터 및 펌프에서 발생되는 소음과 진동을 감소시키고, 운전자의 페달감을 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템을 제공함에 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템은 마스터 실린더; 브레이크 오일을 저장하는 레저버; 상기 브레이크 오일을 펌핑하여 각 휠 실린더 측으로 제공하는 복수의 유압 펌프; 상기 유압 펌프를 구동시키는 유압 모터; 상기 마스터 실린더와 상기 유압 펌프의 출구 사이에 마련되는 노멀 오픈형 컷밸브; 상기 각 휠 실린더의 입구에 마련되는 노멀 오픈형 입구밸브; 휠의 유압을 조절하기 위해 마련되는 제 1 노멀 클로즈형 밸브 및 제 2 노멀 클로즈형 밸브; 상기 유압 펌프에 의해 펌핑된 브레이크 오일을 저장하는 고압 어큐뮬레이터; 상기 유압 펌프의 출구와 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브를 연결하는 제 1 유압라인; 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브와 상기 고압 어큐뮬레이터를 연결하는 제 2 유압라인; 상기 고압 어큐뮬레이터와 상기 제 2 노멀 클로즈형 밸브를 연결하는 제 3 유압라인; 상기 제 2 노멀 클로즈형 밸브와 상기 휠 실린더의 입구를 연결하는 제 4 유압라인; 상기 휠의 유압을 조절하기 위해 상기 노멀 오픈형 입구밸브와 상기 노멀 오픈형 컷밸브 및 상기 제 1 및 제 2 노멀 클로즈형 밸브를 제어하는 제 어부를 포함한다.
Figure R1020070108814
하이브리드 전기 차량, 회생 제동

Description

하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템{Electronic Control Hydraulic Brake System for Hybrid Electric Vehicle}
본 발명은 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 전기 차량에서 구동모터에 의한 회생 제동 종료시 유압 모터 및 펌프에서 발생되는 소음과 진동을 감소시키고, 운전자의 페달감을 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 장치에 관한 것이다.
하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle)은 동력원으로 기존 엔진과 전기 모터(구동 모터)를 함께 사용하는 자동차로 차량의 부하와 속도에 따라 엔진 또는 전기 모터의 동력을 선택적으로 사용하고, 남는 에너지는 모터를 사용하여 전기 에너지로 바꿈으로써 높은 연비와 저공해를 달성할 수 있는 차량이다.
이러한 하이브리드 전기 차량은 전기 에너지에 의해 동작하는 전기 모터로 차량의 구동륜을 회전시켜서 차량을 운행하게 되는데 이 때 모터를 구동하는 전기 에너지를 얼마만큼 효율적으로 이용할 수 있는가 하는 것이 매우 중요한 과제이다. 이를 위해 운전자로부터 감속이나 제동명령이 발생한 경우 전기 모터가 발전기로 기능하게 하여 발생된 전기 에너지를 축전기에 저장하게 된다. 이렇게 전기 모터가 발전기로 기능하는 동안에는 차륜에 제동력이 발생하게 되는데 이러한 제동을 회생 제동이라 한다. 결과적으로 차륜에 가해지는 제동력은 전기 모터에 의한 회생 제동력과 유압 장치에 의한 유압 제동력의 합이 된다.
따라서 운전자의 제동 의지를 만족시키기 위해서는 운전자가 요구한 제동력에서 전기 모터에 의해 발전된 양에 해당하는 회생 제동력을 뺀 만큼의 유압 제동력만을 생성시키면 된다.
도 1은 차량의 제동시 회생 제동 토크량과 그에 따른 마스터 실린더의 유압과 휠의 유압과의 관계를 나타낸 그래프로, 시간의 흐름에 따라 차량의 속도가 감소하는 상황을 나타내고 있다. 회생 제동 토크는 차량의 속도가 높을수록 작고 차량의 속도가 낮아질수록 커지다가 어느 일정 낮은 속도에서는 갑자기 급격하게 작아지는 특성을 가지고 있다. 따라서 회생 제동 토크가 커지는 구간에서는 유압 제동력을 줄여 주어야 하며 회생 제동 토크가 작아지는 구간에서는 유압 제동력을 상승시켜 주어야 한다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이 회생 제동이 발생되는 유압 제동 시스템의 경우에는 발생된 회생 제동 토크에 해당하는 만큼의 유량을 덤프(dump)해 버려서 마스터 실린더와 휠 간에 압력차가 발생하게 된다. 그러다가 회생 제동 토크가 사라지는 순간(도 1의 A 영역)이 되면 휠의 압력을 상승시켜서 마스터 실린더와 휠 간의 압력차를 제거해 주어야 한다. 이 때 종래에는 유압 모터와 펌프를 구동하여 레저버에 있는 유량을 펌핑해 와서 휠의 압력을 증압시켰다. 즉, 종래에는 도 2의 굵은 실선으로 도시한 경로를 따라 브레이크 오일이 흐를 수 있도록 노멀 클로즈형 출구밸브(SUC2)를 열고 유압모터(3)와 펌프(4)를 구동시켜 레저버(2)로부터 브레이크 오일을 펌핑(pumping)하여 휠의 압력을 증압시키는 방법을 이용하였다(여기서 전륜측(FL, FR)에만 전기 모터를 장착한 경우를 전제로 하여 설명한다). 이 때 마스터실린더(1)와 휠 실린더의 유로단절을 위해서 노멀 오픈형 컷밸브(CUT-OFF1)는 닫아준다. 또한 구동륜(FL)의 노멀 오픈형 입구밸브(INLET1)를 이용하여 휠 압력이 목표 휠 압력을 추종하도록 제어한다. 이 때, 비구동륜(RR)의 노멀 오픈형 입구밸브(INLET2)는 닫아주어 비구동륜(RR)의 휠 압력이 상승하지 않도록 한다. 여기서 전륜 우측 바퀴(FR)와 후륜 좌측바퀴(RL)의 유압 회로는 전술한 전륜 좌측 바퀴(FL)와 후륜 우측 바퀴(RR)의 유압회로와 동일하게 구성되므로 설명을 생략하도록 한다.
그러나 하이브리드 전기 차량의 경우 브레이크가 작동되면 엔진이 off되는 경우가 많이 발생하고 이에 따라 차량 운행시 소음이 거의 발생하지 않는다. 따라서 일반 차량에 비해 유압 모터 및 펌프의 구동에 의한 소음 및 진동이 크게 발생할 수 있으며 이에 따라 운전자에게 좋지 않은 페달감을 주어 CBS(Conventional Brake System)와 같은 안정된 느낌을 주지 못한다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 하이브리드 전기 차량에서 구동 모터에 의한 회생 제동 종료시 유압 모터 및 펌프에서 발생되는 소음과 진동을 감소시키고, 운전자의 페달감을 향상시킬 수 있는 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템은 마스터 실린더; 브레이크 오일을 저장하는 레저버; 상기 브레이크 오일을 펌핑하여 각 휠 실린더 측으로 제공하는 복수의 유압 펌프;상기 유압 펌프를 구동시키는 유압 모터; 상기 마스터 실린더와 상기 유압 펌프의 출구 사이에 마련되는 노멀 오픈형 컷밸브; 상기 각 휠 실린더의 입구에 마련되는 노멀 오픈형 입구밸브; 휠의 유압을 조절하기 위해 마련되는 제 1 노멀 클로즈형 밸브 및 제 2 노멀 클로즈형 밸브; 상기 유압 펌프에 의해 펌핑된 브레이크 오일을 저장하는 고압 어큐뮬레이터; 상기 유압 펌프의 출구와 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브를 연결하는 제 1 유압라인; 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브와 상기 고압 어큐뮬레이터를 연결하는 제 2 유압라인; 상기 고압 어큐뮬레이터와 상기 제 2 노멀 클로즈형 밸브를 연결하는 제 3 유압라인; 상기 제 2 노멀 클로즈형 밸브와 상기 휠 실린더의 입구를 연결하는 제 4 유압라인; 상기 휠의 유압을 조절하기 위해 상기 노멀 오픈형 입구밸브와 상기 노멀 오픈형 컷밸브 및 상기 제 1 및 제 2 노멀 클로즈형 밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 제어부는 운전자가 가속 페달을 밟은 값이 기설정된 값보다 크고 차량의 엔진이 작동 중일 경우라고 판단되면 상기 노멀 오픈형 입구밸브 및 상기 노멀 오픈형 컷밸브를 모두 닫고 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브를 연 후 상기 유압 모터 및 펌프를 구동시켜 브레이크 오일을 상기 고압 어큐뮬레이터에 충전한다.
또한 상기 제어부는 운전자의 제동의지가 감지되면 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브를 닫아 상기 고압 어큐뮬레이터에의 충전을 해제한다.
또한 상기 제어부는 회생 제동 종료시점으로 판단되면 상기 노멀 오픈형 입구밸브는 닫고 제 2 노멀 클로즈형 밸브를 제어하여 상기 휠의 유압이 목표 유압을 추종하도록 한다.
본 발명에 의할 경우 하이브리드 전기 차량에서 구동모터에 의한 회생 제동 종료시 유압 모터 및 펌프에서 발생되는 소음과 진동을 감소시키고, 운전자의 페달감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템 의 유압 회로도이다.
본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이 도 2에 도시한 종래의 유압 회로에 1개의 고압 어큐뮬레이터(70)와 2개의 노멀 클로즈형(NC) 밸브(50, 60)를 추가하여 소음 및 진동을 감소시키고 페달감을 극대화할 수 있는 시스템을 제안한다.
도 3에서 A, B, C, D는 각각 제 1 내지 제 4 유압 라인을 나타낸 것으로 A,D는 가급적 짧은 유압 라인 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 추가된 1개의 고압 어큐뮬레이터(70)와 2개의 노멀 클로즈형(NC) 밸브(50, 60)의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 제어부(80)는 운전자가 가속 페달에 가한 힘의 정도, 즉 운전자가 가속 페달(accelerator)을 밟은 값이 제어부의 롬테이블 상에 임의로 정해놓은 가속페달에 가한 기준 값인 미리 설정된 값보다 크고 차량의 엔진이 작동 중일 경우라고 판단되면, 모든 노멀 오픈형 입구밸브(INLET1, INLET2, INLET3, INLET4)와 노멀 오픈형 컷밸브(CUT-OFF1, CUT-OFF2)는 닫고 제 1 유압 라인(A)와 제 2 유압 라인(B) 사이의 제 1 노멀 클로즈형 밸브(50)를 연 후 유압 모터(30) 및 유압 펌프(40)를 구동시킴으로써 레저버(20)로부터 브레이크 오일을 펌핑하여 고압 어큐뮬레이터(70)에 충전하게 된다. 운전자가 가속 페달을 밟아 차량의 속도가 증가하는 상황에 있고, 차량의 엔진이 작동 중인 경우에는 차량 운행시 어느 정도의 소음이 발생하게 되므로 유압 모터(30)와 유압 펌프(40)를 구동시킴으로써 브레이크 오일을 고압 어큐뮬레이터(70)에 충전할 때 발생되는 소음이나 진동을 운전자는 크게 느끼지 못하게 된다.
제어부(80)는 이처럼 차량의 속도가 증가하고 있을 때에는 고압 어큐뮬레이터(70)에 브레이크 오일을 충전하다가 BLS(Brake Light Switch)나 페달 스트로크(Pedal Stroke)를 통해 운전자가 제동을 위해 브레이크를 밟았는지, 즉 운전자의 제동 의지가 감지되면 바로 제 1 노멀 클로즈형 밸브(50)를 닫아 고압 어큐뮬레이터(70)에의 충전상태를 해제한다.
이후 제어부(80)는 회생 제동 토크를 이용하여 하이브리드 전기 차량의 제동을 수행하다가 회생 제동이 종료되는 시점, 즉 휠의 유압을 보상해 주어야 하는 시점이 되면 휠 쪽의 노멀 오픈형 입구밸브(INLET1, INLET2, INLET3, INLET4)는 닫고 제 3 유압 라인(C)와 제 4 유압 라인(D) 사이의 제 2 노멀 클로즈형 밸브(60)의 제어를 통해서 휠의 유압이 목표 유압을 추종하도록 한다.
도 1은 차량의 제동시 회생 제동 토크량과 그에 따른 마스터 실린더의 유압과 휠 실린더의 유압과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 종래의 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템의 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템 의 유압 회로도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10 : 마스터 실린더 20 : 레저버
30 : 유압 모터 40 : 유압 펌프
50 : 제 1 노멀 클로즈형 밸브 60: 제 2 노멀 클로즈형 밸브
70 : 고압 어큐뮬레이터 80: 제어부
A, B, C, D: 제 1 내지 제 4 유압라인
CUT-OFF1, CUT-OFF2: 노멀 오픈형 컷밸브
INLET1 내지 INLET4: 노멀 오픈형 입구밸브

Claims (4)

  1. 마스터 실린더(10);
    브레이크 오일을 저장하는 레저버(20);
    상기 브레이크 오일을 펌핑하여 각 휠 실린더 측으로 제공하는 복수의 유압 펌프(40);
    상기 유압 펌프를 구동시키는 유압 모터(30);
    상기 마스터 실린더와 상기 유압 펌프의 출구 사이에 마련되는 노멀 오픈형 컷밸브(CUT-OFF1, CUT-OFF2);
    상기 각 휠 실린더의 입구에 마련되는 노멀 오픈형 입구밸브(INLET1, INLET2, INLET3, INLET4) ;
    휠의 유압을 조절하기 위해 마련되는 제 1 노멀 클로즈형 밸브(50) 및 제 2 노멀 클로즈형 밸브(60);
    상기 유압 펌프에 의해 펌핑된 브레이크 오일을 저장하는 고압 어큐뮬레이터(70);
    상기 유압 펌프의 출구와 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브를 연결하는 제 1 유압라인(A);
    상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브와 상기 고압 어큐뮬레이터를 연결하는 제 2 유압라인(B);
    상기 고압 어큐뮬레이터와 상기 제 2 노멀 클로즈형 밸브를 연결하는 제 3 유압라인(C);
    상기 제 2 노멀 클로즈형 밸브와 상기 휠 실린더의 입구를 연결하는 제 4 유압라인(D);
    상기 휠의 유압을 조절하기 위해 상기 노멀 오픈형 입구밸브와 상기 노멀 오픈형 컷밸브 및 상기 제 1 및 제 2 노멀 클로즈형 밸브를 제어하는 제어부(80)를 포함하는 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(80)는 운전자가 가속 페달을 밟은 값이 기설정된 값보다 크고 차량의 엔진이 작동 중일 경우라고 판단되면 상기 노멀 오픈형 입구밸브(INLET1, INLET2, INLET3, INLET4) 및 상기 노멀 오픈형 컷밸브(CUT-OFF1, CUT-OFF2)를 모두 닫고 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브(50)를 연 후 상기 유압 모터(30) 및 유압 펌프(40)를 구동시킴으로써 상기 레저버(20)로부터 브레이크 오일을 펌핑하여 상기 고압 어큐뮬레이터(70)에 충전하는 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부(80)는 운전자의 제동의지가 감지되면 상기 제 1 노멀 클로즈형 밸브(50)를 닫아 상기 고압 어큐뮬레이터(70)에의 충전을 해제하는 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(80)는 회생 제동 종료시점으로 판단되면 상기 노멀 오픈형 입구밸브(INLET1, INLET2, INLET3, INLET4)는 닫고 제 2 노멀 클로즈형 밸브(60)를 제어하여 상기 휠의 유압이 목표 유압을 추종하도록 하는 하이브리드 전기 차량의 전자 제어 유압 제동 시스템
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