KR100911535B1 - 연료전지 자동차의 회생제동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불규칙한 제동력에 의한 불쾌감을 해소할 수 있어 차량의 승차감이 향상되는 효과가 있는 연료전지 자동차의 회생제동장치에 관한 것으로, 연료전지 스택의 동력을 전달받아 작동하여 공기를 압축하는 에어 컴프레서; 상기 에어 컴프레서에 의해 압축된 공기를 저장하는 서지 탱크; 상기 서지 탱크에 저장된 공기를 분배하는 포웨이 밸브; 상기 포웨이 밸브에 의해 분배된 공기가 저장되는 프런트 에어 탱크; 상기 프런트 에어 탱크에 연결되어 공기압으로 작동하는 브레이크 페달 조립체; 및 상기 브레이크 페달 조립체 및 프런트 에어 탱크의 압력값을 바탕으로 회생제동량을 결정하여 상기 프런트 에어 탱크의 압력이 변하여도 회생제동량이 일정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
연료전지 자동차, 회생제동, 에어 컴프레서, 프런트 에어 탱크, 탱크 압력센서, 브레이크 페달 조립체, 브레이크 압력센서

Description

연료전지 자동차의 회생제동장치{Regenerative braking device of fuel cell vehicle}
본 발명은 연료전지 자동차의 회생제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어 탱크의 압력이 달라지더라도 회생 제동량이 일정하도록 제어하여 운전자가 느끼는 제동력이 일정하도록 하는 연료전지 자동차의 회생제동장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지 자동차의 에어 브레이크 시스템(air brake system)에서는 에어 탱크의 공기를 이용하여 풋 브레이크(foot brake)의 주 제동력을 발생하고 회생 제동으로 보조 제동력을 발생하였다.
이러한 연료전지 자동차의 에어 브레이크 시스템에서는 회생제동량을 결정할 때 풋 브레이크의 답력량을 검출함으로써 ECU(Electric Control Unit)에서 회생제동량을 결정하였다.
첨부된 도 1은 종래의 풋 브레이크 답력에 따른 회생제동량을 도시한 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 회생제동량 결정은 풋 브레이크의 답력값에 따라 결정된다. 그러나 에어 탱크의 경우 풋 브레이크 사용량에 따라 압력값이 6.5 내지 8.5bar 사이에서 변동된다. 따라서 동일한 브레이크 페달 각도라 할지라도 에어탱크 압력에 따라 회생제동량이 변동하므로 매번 다른 느낌의 제동력이 발생하여 차량의 승차감이 떨어지고 운전자에게 불편함을 주게 된다.
본 발명의 목적은 에어 탱크의 압력이 달라지더라도 풋 브레이크 페달의 답력값에 따른 회생제동량을 일정하게 유지하여 운전자에게 일정한 제동력을 제공할 수 있는 연료전지 자동차의 회생제동장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연료전지 스택의 동력을 전달받아 작동하여 공기를 압축하는 에어 컴프레서; 상기 에어 컴프레서에 의해 압축된 공기를 저장하는 서지 탱크; 상기 서지 탱크에 저장된 공기를 분배하는 포웨이 밸브; 상기 포웨이 밸브에 의해 분배된 공기가 저장되는 프런트 에어 탱크; 상기 프런트 에어 탱크에 연결되어 공기압으로 작동하는 브레이크 페달 조립체; 및 상기 브레이크 페달 조립체 및 프런트 에어 탱크의 압력값을 바탕으로 회생제동량을 결정하여 상기 프런트 에어 탱크의 압력이 변하여도 회생제동량이 일정하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 회생제동장치를 제공한다.
상기 브레이크 페달 조립체에는 상기 프런트 에어 탱크로부터 공급되는 공기의 압력을 감지하는 브레이크 압력센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 프런트 에어 탱크에는 내부에 저장된 공기의 압력을 감지하는 탱크 압력센서가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 프런트 에어 탱크에 설치된 탱크 압력센서의 감지 값에 따른 회생제동량을 계산하는 단계; 상기 브레이크 페달 조립체에 설치된 브레이크 압력센서에서 감지 값이 입력되었는지 판단하는 단계; 브레이크 압력센서의 감지 값에 따른 회생제동량을 결정하는 단계; 및 회생제동을 실시하는 단계에 의해 회생제동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 서지 탱크에는 내부에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 서지 압력센서가 설치되며, 상기 서지 압력센서의 감지 값에 따라 상기 서지 탱크의 압력이 일정 압력을 유지하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 자동차의 회생제동장치는 에어 탱크의 압력이 달라지더라도 풋 브레이크 페달의 답력값에 따른 회생제동량을 일정하게 유지할 수 있어 운전자가 항상 일정한 제동력을 느끼므로 차량의 승차감이 개선되어 운전자의 불편함을 해소할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 자동차의 회생제동장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 2는 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 에어 브레이크 시스템을 도시한 모식도이고, 도 3은 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 회생제동 제어 흐름을 도시한 모식도이며, 도 4는 본 발명의 에어 탱크 압력에 따른 에어 컴프레서의 제어 흐름을 도시한 그래프이다. 도 5는 본 발명의 에어 탱크 압력에 따른 회생제동량을 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 회생제동 제어 순서를 도시한 순서도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 연료전지 자동차의 회생제동장치는 에어 브레이크 시스템에 압력 센서가 추가되고, 압력 센서에서 감지된 값에 따라 회생제동량을 제어하는 제어부에 의해 구현된다.
본 발명의 에어 브레이크 시스템은 크게 연료전지 스택(10)과, 연료전지 스택(10)의 동력에 의해 작동되는 에어 컴프레서(20)와, 에어 컴프레서(20)에서 압축된 공기를 저장하는 서지 탱크(30)와, 서지 탱크(30)에 저장된 공기를 분배하기 전 공기 중 습기를 제거하는 에어 드라이어(40)와, 압축 공기압이 10bar 이상이면 공기를 배출해 공기압을 일정하게 유지하는 퍼지 탱크(50)와, 습기가 제거된 압축 공기를 분배하는 포웨이 밸브(4-way valve, 60)와, 포웨이 밸브(60)에 의해 분배된 공기를 저장하는 다수의 에어 탱크로 구성된다. 다수의 에어 탱크 중 프런트 에어 탱크(70)는 파이프에 의해 브레이크 페달 조립체(80)와 연결되며, 프런트 에어 탱크(70)에 저장된 공기가 브레이크 페달 조립체(80)로 공급되어 풋 브레이크를 작동시키는 주 제동력을 제공한다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 서지 탱크(30)에는 압축 공기의 공기압이 6.5bar 내지 8.5bar의 범위 내에서 유지되도록 하기 위해 서지 압력센서(32)를 설치하여 내부에 저장된 공기 압력을 감지한다.
감지된 값은 인버터로 보내져 에어 컴프레서(20)를 작동시키며, 서지 탱크(30) 내의 공기압이 6.5bar가 되면 에어 컴프레서(20)의 펌프를 ON하여 압축 공기를 공급하고, 서지 탱크(30) 내의 공기압이 8.5bar가 되면 에어 컴프레서(20)의 펌프를 OFF하여 압축 공기의 공급을 중단한다. 이러한 과정에 의해 서지 탱크(30) 내의 공기압이 6.5bar 에서 8.5bar 사이가 되도록 유지된다.
도 3과 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 프런트 에어 탱크(70)에는 브레이크 페달 조립체(80)가 연결되며, 프런트 에어 탱크(70)와 브레이크 페달 조립체(80)에는 각각 탱크 압력센서(72)와 브레이크 압력센서(82)가 설치된다.
탱크 압력센서(72)는 프런트 에어 탱크(70) 내의 공기압을 감지하며, 브레이크 압력센서(82)는 브레이크 페달 조립체(80)로 공급되는 공기압을 감지한다. 탱크 압력센서(72) 및 브레이크 압력센서(82)에서 감지된 감지 값은 제어부(90)로 보내진다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(90)는 탱크 압력센서(72)로부터 감지된 감지 값에 따라 프런트 에어 탱크(70)의 공기압에 따른 회생제동량을 결정하고, 회생제동량이 결정되면 브레이크 압력센서(82)로부터 감지된 감지 값을 프런트 에어 탱크(70)의 탱크 압력에 따른 회생제동량 그래프에 대입하여 브레이크 페달 각도(혹은 브레이크 압력센서의 값)에 맞는 회생제동량을 결정한다.
이를 좀더 자세히 살펴보면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 제어부(90)는 탱크 압력센서(72)의 감지 값을 입력받아 그래프에서 프런트 에어 탱크(70)의 압력 값에 해당하는 회생제동량의 기울기를 계산한다(S10). 예를 들어 프런트 에어 탱크(70)의 압력이 6.5bar라면 6.5bar에 해당하는 회생제동량이 산출되어 도 5에서 아래쪽 그래프가 선택된다. 프런트 에어 탱크(70)의 압력은 6.5bar 에서 8.5bar 사이로 유지되므로 프런트 에어 탱크(70)의 압력에 따라 도 5에 도시된 두 그래프의 사이에서 해당 회생제동량이 산출된다.
프런트 에어 탱크(70)의 압력 값이 산출되면 제어부(90)는 브레이크 압력센서(82)로부터 감지 값이 입력되었는지 판단하고(S20), 브레이크 압력센서(82)의 감지 값(브레이크 페달의 각도 또는 브레이크 페달 조립체로 공급되는 공기압 bar로 표시)이 입력되었으면 선택된 그래프에 대입하여 브레이크 압력센서(82)의 감지 값에 해당하는 회생제동량을 결정한다(S30). 회생제동량이 결정되었으면 그에 따른 회생제동을 실시하며(S40), 브레이크 압력센서(82)의 감지 값이 입력되지 않았으면 다시 S10의 단계로 돌아간다.
이와 같은 방법에 의해 에어 탱크의 압력이 달라지더라도 풋 브레이크의 페달 각도(답력 값)에 따른 회생제동량이 일정하게 유지되므로 운전자가 항상 일정한 제동력을 느낄 수 있으며, 불규칙한 제동력에 의한 불쾌감을 해소할 수 있어 차량의 승차감이 향상되는 효과가 있다.
한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래의 풋 브레이크 답력에 따른 회생제동량을 도시한 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 에어 브레이크 시스템을 도시한 모식도.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 자동차의 회생제동 제어 흐름을 도시한 모식도.
도 4는 본 발명의 에어 탱크 압력에 따른 에어 컴프레서의 제어 흐름을 도시한 그래프.
도 5는 본 발명의 에어 탱크 압력에 따른 회생제동량을 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 회생제동 제어 순서를 도시한 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 연료전지 스택 20 : 에어 컴프레서
30 : 서지 탱크 40 : 에어 드라이어
50 : 퍼지 탱크 60 : 포웨이 밸브
70 : 프런트 에어탱크 72 : 탱크 압력센서
90 : 제어부

Claims (5)

  1. 연료전지 스택(10)의 동력을 전달받아 작동하여 공기를 압축하는 에어 컴프레서(20);
    상기 에어 컴프레서(20)에 의해 압축된 공기를 저장하는 서지 탱크(30);
    상기 서지 탱크(30)에 저장된 공기를 분배하는 포웨이 밸브(60);
    상기 포웨이 밸브(60)에 의해 분배된 공기가 저장되는 프런트 에어 탱크(70);
    상기 프런트 에어 탱크(70)에 연결되어 공기압으로 작동하는 브레이크 페달 조립체(80); 및
    상기 브레이크 페달 조립체(80) 및 프런트 에어 탱크(70)의 압력 값을 바탕으로 회생제동량을 결정하여 상기 프런트 에어 탱크(70)의 압력이 변하여도 회생제동량이 일정하도록 제어하는 제어부(90)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 회생제동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 페달 조립체(80)에는 상기 프런트 에어 탱크(70)로부터 공급되는 공기의 압력을 감지하는 브레이크 압력센서(82)가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 회생제동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프런트 에어 탱크에는 내부에 저장된 공기의 압력을 감지하는 탱크 압력센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 회생제동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(90)는 상기 프런트 에어 탱크(70)에 설치된 탱크 압력센서(72)의 감지 값에 따른 회생제동량을 계산하는 단계(S10); 상기 브레이크 페달 조립체(80)에 설치된 브레이크 압력센서(82)에서 감지 값이 입력되었는지 판단하는 단계(S20); 브레이크 압력센서(82)의 감지 값에 따른 회생제동량을 결정하는 단계(S30); 및 회생제동을 실시하는 단계(S40)에 의해 회생제동을 제어하는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 회생제동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서지 탱크(30)에는 내부에 저장된 압축 공기의 압력을 측정하는 서지 압력센서(32)가 설치되며, 상기 서지 압력센서(32)의 감지 값에 따라 상기 서지 탱크(30)의 압력이 일정 압력을 유지하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 연료전지 자동차의 회생제동장치.
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