KR100867830B1

KR100867830B1 - 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변배력비와 연비향상 제어 방법

Info

Publication number: KR100867830B1
Application number: KR1020070063078A
Authority: KR
Inventors: 김인수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2008-11-10

Abstract

본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리로 구동되는 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)와 오직 모터로만 구동되는 연료전지 자동차를 포함한 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법에 관한 것으로,

종래 기술은 부스터 진공실에 연결되어 있는 부압 라인(3)의 부압을 조절해서 가변 배력비로 차량의 요구 제동력 제어가 필요하고, 연비향상을 위해 브레이크 부스터(7)의 부압은 진공펌프(40)를 메인으로 작동할 필요가 있게 되는 문제가 있거나 브레이크 부스터 배력비를 크게 할 수 없으며, 가변배력비 범위가 작고, 기존 가솔린 차량의 브레이크 시스템(CBS; Conventional Brake System)보다 더 큰 배력비를 얻을 수 없게 되는 문제가 있었던 바,

진공펌프 작동으로 부스터의 부압을 조절해서 배력비를 조절할 수 있도록 하는 동시에 휠 실린더의 압력을 증대하는 브레이크 어시스트 모드(BAS; Brake Assist System) 또는 휠 실린더의 압력을 줄여주는 휠 잠김 방지 브레이크 모드를 통해 목표부압과 라인부압을 일치시킬 수 있도록 하며, 회생제동용 부압장치의 연비향상을 위해서 배터리의 전기 에너지를 이용하여 진공펌프를 작동하고, 배터리 잔존용량(SOC; State of Charge) 부족이 감지되거나 진공펌프 고장이 진단되면 엔진을 이용하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 진공펌프의 압력을 조절하여 브레이크 부스터의 배력비를 능동적으로 가변함으로써 하이브리드 전기자동차의 제 동력을 최적으로 제어할 수 있게 되고, 연비향상에 크게 기여할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

전기자동차, 회생제동용 부압장치, 부스터 가변 배력비

Description

전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법 {a variable boosting force ratio of booster and fuel efficiency enhancing control method using brake vacuum supply system of regenerative braking for an electric vehicle }

도 1은 종래의 전기자동차 브레이크 시스템의 구성도

도 2는 종래의 전기자동차 회동제동력과 유압제동력 배분시스템의 구성도

도 3은 본 발명이 관계하는 전기자동차의 진공장치 구성도

도 4는 본 발명의 회생제동용 부압장치의 배력 조절 및 연비향상에 대한 작동 원리 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 : 엔진 130 : 진공펌프

160 : 브레이크 부스터

본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리로 구동되는 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)와 오직 모터로만 구동되는 연료전지 자동차를 포함한 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 하이브리드 전기자동차의 제동력을 최적으로 제어하기 위하여 진공펌프의 압력을 조절해서 브레이크 부스터의 배력비를 능동적으로 가변하는 것에 관한 것이다.

공개특허공보 제10-2005-0120989호에는 도 1과 같이 하이브리드 전기자동차의 브레이크 시스템에 있어서, 엔진(1)의 흡기 라인과 브레이크 부스터(7) 사이의 부압 라인(3)에 설치되어 부압 라인(3)에 형성되는 압력을 검출하는 부압 센서(10)와; 상기 부압 센서(10)에서 검출되는 부압 라인(3)의 압력 정보를 분석한 다음 설정된 기준 압력과 비교하여 상기 부압 라인을 강제 진공 할 것인지를 판단하며, 그에 대한 제어를 실행하는 제어부(20)와; 상기 제어부(20)에서 인가되는 제어신호에 의해 스위칭 되는 스위칭부(30)와; 상기 부압 라인(3)을 연결하며, 상기 스위칭부(30)가 스위칭 온 되는 경우 배터리(50)에서 공급되는 전원에 의해 가동되어 상기 부압 라인(3)을 강제 진공시키는 진공펌프(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 브레이크 시스템이 기재되어 있다.

이 종래 기술은 부압 라인(3)의 압력이 기준보다 부족할 경우 진공펌프(40)를 작동하게 되는 것으로, 부압 라인(3)의 압력을 조절해서 가변 배력비로 차량의 요구 제동력 제어 필요하게 되고, 연비향상을 위해 브레이크 부스터(7)의 부압은 진공펌프(40)를 메인으로 작동할 필요가 있게 되는 문제가 있었다.

공개특허 10-2006-0091488호에는 도 2와 같이 브레이크 부스터(10')의 진공챔버(12')를 외기와 연통시키는 통로(14')상에 설치된 밸브(30')와; 상기 진공챔버(12')의 진공압을 감지하는 진공압센서(40')와; 발전기의 발전량을 모니터링하는 발전기모니터링부(50')와; 악셀레이터 페달의 작동 상태를 감지하는 악셀레이터페달스위치(60')와; 브레이크 페달의 작동 상태를 감지하는 브레이크페달스위치(70')와; 상기 진공압센서(40')와 발전기모니터링부(50'), 악셀레이터페달스위치(60'), 그리고 브레이크페달스위치(70')로부터의 입력신호에 따라 상기 밸브(30')를 개폐시키는 제어기(20');를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 회생제동력과 유압제동력 배분 시스템과,

운전자가 차량의 악셀레이터 페달에서 발을 이탈시켜서 가속을 중단하면 회생제동을 수행하는 단계와; 발전기의 발전량을 모니터링하여 회생제동력을 산출하는 단계와; 전체 제동력의 크기를 고려하여 적정 유압제동력을 산출하는 단계와; 브레이크 부스터(10')의 진공챔버(12')를 외기와 연통시키는 통로(14')상에 설치된 밸브를 개폐시켜서 브레이크 부스터(10')의 진공압을 조절함으로써 유압제동력을 적정 크기로 조절하는 단계와; 운전자가 브레이크 페달 작동시 회생제동 및 유압제동을 동시에 수행하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 회생제동력과 유압제동력 배분 방법이 기재되어 있다.

이 종래 기술은 브레이크 부스터(10')의 변압실에 대기압을 제어해서 회생제동력과 유압제동력 조절하게 되는 것으로, 브레이크 부스터 배력비를 크게 할 수 없으며, 가변배력비 범위가 작고, 기존 가솔린 차량의 브레이크 시스템(CBS; Conventional Brake System)보다 더 큰 배력비를 얻을 수 없게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 브레이크 부스터로 배력하는 유압 브레이크 시스템이 장착되어 있는 전기자동차에 있어서 엔진 정지시 부스터의 브레이크 부압을 유지하기 위해서 필요한 기존 회생제동용 부압장치의 구성을 그대로 유지하면서도 차량의 제동력을 최적으로 제어하고, 연비향상을 도모할 수 있도록 하는 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 브레이크 페달 스트로크, 마스터실린더 액압, 휠실린더 액압, 브레이크 작동 스위치로부터 운전자의 제동 의지와 부압라인 압력과 휠속으로부터 차량 상태를 감지하여 진공펌프의 작동범위를 부압 상한점과 하한점 내에서 능동적으로 조절해서 부스터의 배력비를 가변할 수 있도록 한 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명이 관계하는 전기자동차의 진공장치는 도 3과 같이 엔진(100), 브레이크ECU(110) 및 진공펌프ECU(120)에 의해 제어되는 진공펌프(130), 진공탱 크(140), 체크밸브(150), 부스터(160)로 구성된다.

도 4에는 본 발명의 회생제동용 부압장치의 배력 조절 및 연비향상에 대한 작동 원리 흐름도가 도시되어 있는 바, 본 발명은 내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차와 오직 모터로만 구동되는 연료전지 자동차를 포함한 전기자동차에 있어서, 브레이크 페달 스트로크, 마스터실린더 액압, 휠실린더 액압, 브레이크 작동 스위치로부터 운전자의 제동 의지와 부압라인 압력과 휠속으로부터 차량 상태를 감지하여 진공펌프의 고장여부를 판단하는 단계;

진공펌프의 고장이 아닌 경우 배터리의 잔존용량(SOC; State of Charge)이 기준 잔존용량(SOC)보다 큰가를 확인하는 단계;

배터리 잔존용량이 기준 잔존용량보다 큰 경우 브레이크 어시스트 모드(BAS; Brake Assist System) 여부를 확인하는 단계;

브레이크 어시스트 모드(BAS)인 경우 각 모듈별 진공탱크 목표부압을 연산하여 목표부압이 라인부압보다 큰 경우 라인부압을 높이고, 목표부압이 라인부압보다 작은 경우 라인부압을 낮추는 단계;로 이루어진 것이다.

본 발명에 있어서 진공펌프의 고장인 경우 고장램프를 점등하고 엔진부압을 이용하도록 하며, 배터리의 잔존용량이 기준 잔존용량보다 작은 경우에도 엔진부압을 이용하도록 한다.

그리고 브레이크 어시스트 모드(BAS)가 아닌 경우 ABS모드 여부를 확인하여 ABS 모드인 경우 브레이크 어시스트 모드(BAS)와 마찬가지로 각 모듈별 진공탱크 목표부압을 연산하여 목표부압이 라인부압보다 큰 경우 라인부압을 높이고, 목표부압이 라인부압보다 작은 경우 라인부압을 낮춘다.

또한 브레이크 어시스트 모드(BAS)가 아니고 ABS모드도 아닌 경우 라인부압이 기준부압보다 작은가를 확인하여 라인부압이 작으면 라인부압을 높인다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 작은 브레이크 페달 답력으로도 브레이크의 작동 속도가 큰 긴급한 상황의 급제동으로 판단되면 차량을 최대 감속도로 제동하기 위해서 진공펌프를 작동한다.

그리고 진공펌프를 작동해서 부스터의 부압이 증대되고 이로 인해 배력을 키워 휠 실린더의 압력을 상승시키는 브레이크 어시스트 모드(BAS)를 구현한다.

아울러 본 발명에 있어서는 차량의 슬립률을 연산해서 설정된 슬립률보다 큰 경우 휠의 액압을 감소시키기 위해서 부스터의 부압을 줄여 차량의 제동거리를 줄여주는 휠 잠김 방지 브레이크 시스템(ABS) 작동모드를 구현한다.

일반적으로 휠 실린더의 액압을 제어하기 위해서 하이드로 유닛의 모터를 구동해서 펌핑을 하면 브레이크 페달에 킥백(kick-back) 현상이 발생해서 브레이크 필링이 나쁘고, 모터/펌프와 솔레노이드 밸브의 내구성에 악영향을 미치게 되지만 본 발명과 같이 부스터의 배력비를 제어하면 이런 문제점이 없어진다.

한편 연비향상 제어 방안으로는 부스터의 부압을 제어하기 위해서 엔진을 이용하는 것보다 배터리에 충전된 전기 에너지를 이용하는 진공펌프를 메인으로 작동한다.

이 제어 방안은 배터리의 충전 상태인 잔존용량(SOC)을 확인해서 배터리의 잔존용량(SOC)이 충분한 상태인 경우는 진공펌프를 작동해서 부스터의 부압을 조절해서 연비를 향상시키고, 배터리의 잔존용량(SOC)이 부족하거나 진공펌프가 고장인 경우 엔진을 이용해서 부스터의 부압을 유지하는 고장진단 로직을 추가한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 진공펌프 작동으로 부스터의 부압을 조절해서 배력비를 조절할 수 있도록 하는 동시에 휠 실린더의 압력을 증대하는 브레이크 어시스트 모드(BAS) 또는 휠 실린더의 압력을 줄여주는 휠 잠김 방지 브레이크 모드를 통해 목표부압과 라인부압을 일치시킬 수 있도록 하며, 회생제동용 부압장치의 연비향상을 위해서 배터리의 전기 에너지를 이용하는 진공펌프를 작동하고, 배터리 잔존용량(SOC) 부족이 감지되거나 진공펌프 고장이 진단되면 엔진을 이용하는 것으로, 본 발명에 의하면 진공펌프의 압력을 조절하여 브레이크 부스터의 배력비를 능동적으로 가변함으로써 하이브리드 전기자동차와 연료전지 자동차를 포함한 전기자동차의 제동력을 최적으로 제어할 수 있게 되고, 연비향상에 크게 기여할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims

내연기관의 엔진과 배터리의 전원을 이용한 모터를 동력원으로 사용하는 하이브리드 전기자동차와 오직 모터로만 구동되는 연료전지 자동차를 포함한 전기자동차에 있어서,

브레이크 페달 스트로크, 마스터실린더 액압, 휠실린더 액압, 브레이크 작동 스위치로부터 운전자의 제동 의지와 부압라인 압력과 휠속으로부터 차량 상태를 감지하여 진공펌프의 고장여부를 판단하는 단계;

진공펌프의 고장이 아닌 경우 배터리의 잔존용량(SOC)이 기준 잔존용량(SOC)보다 큰가를 확인하는 단계;

배터리 잔존용량이 기준 잔존용량보다 큰 경우 브레이크 어시스트 모드(BAS) 여부를 확인하는 단계;

브레이크 어시스트 모드(BAS)인 경우 각 모듈별 진공탱크 목표부압을 연산하여 목표부압이 라인부압보다 큰 경우 라인부압을 높이고, 목표부압이 라인부압보다 작은 경우 라인부압을 낮추는 단계;로 이루어지는 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법.
제1항에 있어서, 진공펌프의 고장인 경우 고장램프를 점등하고 엔진부압을 이용하도록 하며, 배터리의 잔존용량이 기준 잔존용량보다 작은 경우에도 엔진부압 을 이용하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법.
제1항에 있어서, 브레이크 어시스트 모드(BAS)가 아닌 경우 ABS모드 여부를 확인하여 ABS모드인 경우 브레이크 어시스트 모드(BAS)와 마찬가지로 각 모듈별 진공탱크 목표부압을 연산하여 목표부압이 라인부압보다 큰 경우 라인부압을 높이고, 목표부압이 라인부압보다 작은 경우 라인부압을 낮추는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법.
제3항에 있어서, 브레이크 어시스트 모드가 아니고 ABS모드도 아닌 경우 라인부압이 기준부압보다 작은가를 확인하여 라인부압이 작으면 라인부압을 높이는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동용 부압장치를 이용한 부스터 가변 배력비와 연비향상 제어 방법.