KR101113578B1 - 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로, 브레이크 요구 토크 및 모터 충전 토크의 크기에 따라 클러치 및 리타더의 동작을 제어함으로써 기계적인 제동력을 통해 제동 감을 일정하게 유지시킬 수 있고, 회생 제동에 의한 배터리 충전 량을 증가시키고, 모터 및 리타더에 의한 보조 브레이크의 동작으로 인해서 주 브레이크 패드의 마모를 줄이고 주 브레이크 시스템을 보호할 수 있다.

Description

하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 구동 방법{THE DRIVING METHOD FOR BRAKE ENERGY REGENERATION OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크에 따라 클러치 및 리타더의 동작을 제어하고 최대한의 모터 충전 토크를 산출하여 클러치 및 리타더의 동작에 따라 배터리의 충전 량을 최대화 시킬 수 있는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량은 엔진뿐만 아니라 모터를 동력원으로 사용하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있다. 이러한 하이브리드 차량은 엔진, 모터, 변속기가 일렬로 배치될 수 있다. 그리고 이러한 하이브리드 차량은 엔진과 모터 사이에 구동력 전달 및 차단을 위한 클러치가 장착될 수 있다.
상기 하이브리드 차량은 모터의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(Electric Vehicle)모드로 주행할 수 있다. 또한 하이브리드 차량은 엔진의 회전력과 모터의 회전력을 이용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)모드로 주행할 수 있다. 그리고 하이브리드 차량은 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행 시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드로 주행할 수 있다. 즉, 이러한 하이브리드 차량은 별도의 보조 브레이크 없이 모터가 제동시 주 브레이크 패드에 의해 손실되는 에너지 중 일부를 회생 제동을 통해 배터리를 충전하는 보조 브레이크로 동작 한다.
그러나 이와 같은 모터의 보조 브레이크 동작은 배터리가 만 충전 상태이거나, 모터의 열화 등으로 인해서 모터가 발전 불가능한 상태일 경우 동작이 불가능하므로, 운전자가 요구하는 제동 토크를 발생시키지 못하거나 주 브레이크만으로 제동력을 발생시켜야 하므로 주 브레이크 패드의 마모가 증가할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크에 따라 클러치 및 리타더의 동작을 제어하고 최대한의 모터 충전 토크를 산출하여 클러치 및 리타더의 동작에 따라 배터리의 충전 량을 최대화 시킬 수 있는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 모터의 회생 제동에 의한 충전 토크 량이 작거나 불가능할 경우에는 엔진 클러치와 리타더의 동작을 제어하여 기계적인 제동력을 통해 제동 감을 유지시킴으로써, 주 브레이크 시스템을 보호할 수 있는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 엑셀 페달이 오프 되었는지 여부를 확인하는 엑셀 페달 동작확인 단계와, 상기 엑셀 페달이 오프된 것으로 판단되면, 리타더 스위치의 온/오프 여부를 확인하는 리타더 스위치 동작확인 단계와, 상기 리타더 스위치 동작확인 단계에서 상기 리타더 스위치가 오프된 것으로 판단되면, 엔진 마찰 토크가 모터를 통해 회생 제동 가능한 모터 충전 토크 보다 더 큰지 여부를 확인하는 오프 토크 비교 단계와, 상기 리타더 스위치 동작확인 단계에서 상기 리타더 스위치가 온된 것으로 판단되면, 상기 엔진 마찰 토크, 상기 모터 충전 토크, 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크 및 리타더 토크의 크기를 비교하는 온 토크 비교 단계 및 상기 온 토크 비교 단계에서 각 토크의 크기에 따라 상기 모터와 상기 엔진 사이에 개재된 클러치와, 보조 브레이크 장치인 리타더의 단을 제어하는 클러치 및 리타더 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 온 토크 비교 단계는 상기 모터 충전 토크가 상기 브레이크 요구 토크보다 더 작은지 여부를 확인하는 제1토크비교 단계와, 상기 제1토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크가 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 모터 충전 토크와 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제2토크 비교 단계와, 상기 제2토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크와 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 리타더가 1단으로 동작할 때의 리타더 토크인 제1리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제3토크 비교 단계와, 상기 제3토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 제1리타더 토크, 상기 모터 충전 토크 및 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제4토크 비교 단계 및 상기 제4토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크, 상기 모터 충전 토크 및 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 리타더가 2단으로 동작할 때의 리타더 토크인 제2리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제5토크 비교 단계를 포함할 수 있다.
상기 클러치 및 리타더 제어 단계는 상기 제1토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크가 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 모터의 회생 제동 량을 증가시키기 위해서 상기 클러치를 분리시키는 제1클러치 및 리타더 제어 단계와, 상기 제2토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크와 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 접합시켜서 상기 엔진 마찰 토크를 통해 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제2클러치 및 리타더 제어 단계와, 상기 제3토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 분리시키고, 상기 리타더를 1단으로 동작시켜서 상기 리타더에 의한 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제3클러치 및 리타더 제어 단계와, 상기 제4토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크, 상기 모터 충전 토크 및 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 접합시키고 상기 리타더를 1단으로 동작시켜서, 상기 엔진 마찰 토크와 상기 리타더를 통해 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제4클러치 및 리타더 제어 단계와, 상기 제5토크 비교 단계에서 상기 제2리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크보다 더 작다면, 상기 클러치를 분리시키고, 상기 리타더를 2단으로 동작시켜서 상기 리타더에 의한 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제5클러치 및 리타더 제어 단계 및 상기 제5토크 비교 단계에서 상기 제2리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 접합시키고 상기 리타더를 2단으로 동작시켜서, 상기 엔진 마찰 토크와 상기 리타더를 통해 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제6클러치 및 리타더 제어 단계를 포함할 수 있다.
상기 클러치 및 리타더 제어 단계이후에는 상기 브레이크 요구 토크에서 상기 클러치 및 상기 리타더의 동작에 따라 발생된 기계적 마찰력을 빼서, 상기 모터의 회생 제동에 의해 충전된 최종 모터 충전 토크를 산출하는 모터 충전 토크 산출 단계를 더 실행할 수 있다.
상기 오프 토크 비교 단계에서 상기 엔진 마찰 토크가 상기 모터 충전 토크 보다 더 크다면, 상기 클러치를 접합시키는 클러치 접합 단계를 실행하고, 상기 엔진 마찰 토크가 상기 모터 충전 토크 이하이면, 상기 클러치를 분리시키는 클러치 분리 단계를 실행할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 엔진과, 회생 제동시 고전압 배터리를 충전시키는 모터와, 상기 엔진과 상기 모터 사이에 개재되어 상기 엔진과 상기 모터 사이에 동력 전달을 제어하는 클러치와, 상기 모터에 연결되어 차속에 따라 차량의 속도를 가변시키는 변속기 및 상기 변속기와 구동 휠 사이에 개재되어, 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크에 따라 제어되어, 보조 브레이크로 동작하는 리타더를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크에 따라 클러치 및 리타더의 동작을 제어하고 최대한의 모터 충전 토크를 산출하여 클러치 및 리타더의 동작에 따라 배터리의 충전 량을 최대화 시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 모터의 회생 제동에 의한 충전 토크 량이 작거나 불가능할 경우에는 엔진 클러치와 리타더의 동작을 제어하여 기계적인 제동력을 통해 제동 감을 유지시킴으로써, 주 브레이크 시스템을 보호할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치를 도시한 블록도가 도시되어 있다. 또한, 도 2를 참조하면 도 1의 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1의 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치를 도 2의 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법과 함께 설명하고자 한다.
우선, 도 1에서 도시된 바와 같이 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치는 엔진(11), 회생 제동시 고전압 배터리(17)를 충전시키는 모터(12), 엔진(11)과 모터(12) 사이에 개재되어 엔진(11)과 모터(12) 사이에 동력 전달 또는 차단하는 클러치(13), 모터(12)에 연결되어 모터(12) 및 엔진(11)에서 생성된 구동 토크에 따라 차속을 가변시키는 변속기(15) 및 변속기(15)와 구동 휠(16) 사이에 개재되어, 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크의 크기에 따라 제어되며, 보조 브레이크로 동작하는 리타더(15)를 포함한다.
그리고 모터(12)는 차량에 제동이 발생되면, 제동에 의한 브레이크 요구 토크를 회생 제동에 의해서 발전시킴으로써, 고전압 배터리(17)를 충전한다.
그리고 리타더(15)는 리타더 스위치의 온/오프에 따라 동작하며, 리타더 스위치가 온 되면 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크에 따라 1단 또는 2단으로 동작한다. 그리고 리타더(15) 스위치가 온 되었을 경우에도, 엑셀 페달이 온된 상태라면 운전자가 차량의 주행을 요구하는 것으로 판단하여, 리타더(15)는 구동되지 않는다. 즉, 리타더(15)의 동작 보다 엑셀 페달의 동작이 우선시 된다.
여기서, 상기 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크는 운전자가 차량에 브레이크를 가하려는 의지가 있을 때, 해당 차량에서 적용될 수 있는 감속토크를 의미한다. 즉, 운전자가 제동을 위해서 브레이크를 작동시키면, 차량을 제동시키려는 감속토크인 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크를 상기 리타더(15)의 작용으로 발생시킨다. 또한, 상기 리타더(15)와 회생제동력의 분배비율이 변하더라도 차량이 일정한 감속도로 정지하도록 감속도를 설정하기 위한 기준이 된다.
그리고 리타더(15)는 1단으로 동작할 때의 마찰 토크가 2단으로 동작할 때의 마찰 토크에 비해서 더 작다. 즉, 리타더(15)가 1단으로 동작할 때에 비해서 2단으로 동작할 때에 기계적인 제동력을 더 높일 수 있다.
이러한 리타더(15)는 소형 리타더로 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크가 모터(15)의 회생 제동 토크보다 더 클 경우에 동작하여, 리타더(15)의 기계적 마찰 토크에 의해서 운전자의 제동 감을 일정하게 유지함과 동시에 브레이크의 안전성을 유지시킨다.
이러한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법은 우선, 엑셀 페달(미도시)이 오프 되었는지 여부를 확인하는 엑셀 페달 동작확인 단계(S1)를 실행한다. 이러한, 엑셀 페달 동작확인 단계(S1)에서 엑셀 페달이 온 된 상태로 판단되면, 운전자가 차량의 주행을 요구하는 것으로 판단하여, 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법을 종료 한다.
그리고 엑셀 페달 동작확인 단계(S1)에서 엑셀 페달이 오프된 상태로 판단되면, 리타더 스위치의 온/오프 여부를 확인하는 리타더 스위치 동작확인 단계(S2)를 실행한다. 이러한 리타더 스위치 동작확인 단계(S2)에서 리타더 스위치가 오프된 것으로 판단되면, 운전자의 요구하는 브레이크 요구 토크가 발생되지 않는 것으로 판단하고, 엔진 마찰 토크(Te)와 모터를 통해 회생 제동 가능한 모터 충전 토크(Tm)를 비교하여, 엔진 마찰 토크(Te)가 모터 충전 토크(Tm)보다 더 큰지 여부를 확인하는 오프 토크 비교 단계(S3)를 실행한다.
이러한 오프 토크 비교 단계(S3)에서 엔진 마찰 토크(Te)가 모터 충전 토크(Tm)보다 더 크다면, 모터(12)와 엔진(11) 사이에 개재된 클러치(13)를 접합시키는 클러치 접합 단계(S6)를 실행한다. 이러한 클러치 접합 단계(S6)에서는 모터(12)의 모터 충전 토크(Tm)가 작거나 불안정할 경우, 엔진 마찰 토크(Te)에 의한 기계적인 마찰력에 의해 제동 감을 일정하게 유지시킨다.
그리고 오프 토크 비교 단계(S3)에서 엔진 마찰 토크(Te)가 모터 충전 토크(Tm) 이하라면, 클러치(13)를 분리시키는 클러치 분리 단계(S7)를 실행한다. 이러한 클러치 분리 단계(S7)에서는 클러치(13)를 분리시켜서 엔진 마찰력을 없애고 회생 제동 량에 의한 모터 충전 토크(Tm)를 증가시킴으로써, 고전압 배터리(17)에 저장되는 에너지를 증가시킨다.
그리고 리타더 스위치 동작확인 단계(S2)에서 리타더 스위치가 온된 것으로 판단되면, 엔진 마찰 토크(Te), 모터 충전 토크(Tm), 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크(Td) 및 리타더 토크(Tr1, Tr2)의 크기를 비교하는 온 토크 비교 단계(S4)를 실행한다. 그리고 온 토크 비교 단계(S4)에서 각 토크의 크기에 따라 모터(12)와 엔진(11) 사이에 개재된 클러치(13)와, 보조 브레이크 장치인 리타더(15)를 제어하는 클러치 및 리타더 제어 단계(S5)를 실행한다. 이하에서는 온 토크 비교 단계(S4)와 클러치 및 리타더 제어 단계(S5)를 같이 설명하고자 한다.
이러한 온 토크 비교 단계(S4)는 모터 충전 토크(Tm)가 브레이크 요구 토크(Td) 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제1토크비교 단계(S41)를 실행한다.
그리고 제1토크 비교 단계(S41)에서 모터 충전 토크(Tm)가 브레이크 요구 토크(Td) 이상 이라면, 엔진(11)의 마찰력에 의해 모터(12)의 회생 제동 량이 저하되는 것을 방지하기 위해서 클러치(13)를 분리시킴으로써, 모터(12)의 회생 제동 량을 증가시키는 제1클러치 및 리타더 제어 단계(S51)를 실행한다.
그리고 제1토크 비교 단계(S41)에서 모터 충전 토크(Tm)가 브레이크 요구 토크(Td) 보다 더 작다면, 모터 충전 토크(Tm)와 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제2토크 비교 단계(S42)를 실행한다.
이러한 제2토크 비교 단계(S42)에서 모터 충전 토크(Tm)와 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 브레이크 요구 토크(Td)는 모터 충전 토크(Tm)보다 크고 모터 충전 토크(Tm)와 엔진 마찰 토크(Te)의 합 이하가 된다.
그러므로 제2토크 비교 단계(S42)에서 모터 충전 토크(Tm)와 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 모터(12)와 엔진(11) 사이에 개재된 클러치(13)를 접합시켜서 엔진 마찰 토크(Te)를 통해 기계적 제동력을 이용하는 제2클러치 및 리타더 제어 단계(S52)를 실행한다.
이러한 제2클러치 및 리타더 제어 단계(S52)에서는 브레이크 요구 토크(Td)에 비해 모터 충전 토크(Tm)가 더 작으므로, 모터 충전 토크(Tm)만으로 제동력을 유지할 수 없으므로 클러치(13)를 접합시켜서, 엔진 마찰 토크(Te)에 의한 기계적인 마찰력에 통해 제동 감을 일정하게 유지시킨다. 즉, 제2클러치 및 리타더 제어 단계(S52)에서는 클러치(13)를 접합시켜서 모터 충전 토크(Tm)에 의한 회생 제동시키면서, 엔진 마찰 토크(Te)의 기계적인 마찰력을 통해 제동력을 일정하게 유지시킨다.
그리고 제2토크 비교 단계(S42)에서 모터 충전 토크(Tm)와 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td)보다 작다면, 리타더(15)가 1단으로 동작할 때의 리타더 토크인 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제3토크 비교 단계(S43)를 실행한다.
이러한 제3토크 비교 단계(S43)에서 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 브레이크 요구 토크(Td)는 모터 충전 토크(Tm)와 엔진 마찰 토크(Te)의 합보다 크고, 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합 이하가 된다. 그러므로 제3토크 비교 단계(S43)에서 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 별도의 엔진 마찰 토크(Te)를 이용하지 않아도 되므로 모터(12)와 엔진(11) 사이에 개재된 클러치(13)를 분리시키는 제3클러치 및 리타더 제어 단계(S53)를 실행한다.
이러한 제3클러치 및 리타더 제어 단계(S53)에서는 엔진 마찰 토크(Te)에 의한 마찰력에 의해 모터 충전 토크(Tm)가 저하되는 것을 방지하기 위해서 클러치(13)를 분리시키고, 리타더(15)를 1단으로 동작시켜서 리타더(15)에 의한 기계적인 마찰력을 증가 시킨다. 즉, 제3클러치 및 리타더 제어 단계(S53)에서는 클러치(13)를 분리시키고, 모터(12)의 회생 제동에 의한 모터 충전 토크(Tm)를 발전시킴과 동시에 리타더(15)를 1단으로 동작시켜서 리타더(15)에 의한 기계적인 마찰력을 통해 제동력을 일정하게 유지시킨다.
그리고 제3토크 비교 단계(S43)에서 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td)보다 작으면, 제1리타더 토크(Tr1), 모터 충전 토크(Tm) 및 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제4토크 비교 단계(S44)를 실행한다.
이러한 제4토크 비교 단계(S44)에서 제1리타더 토크(Tr1), 모터 충전 토크(Tm) 및 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 브레이크 요구 토크(Td)는 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합보다 크고, 제1리타더 토크(Tr1), 모터 충전 토크(Tm) 및 엔진 마찰 토크(Te)의 합 이하가 된다.
그러므로 제4토크 비교 단계(S44)에서 제1리타더 토크(Tr1), 모터 충전 토크(Tm) 및 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 클러치(13)를 접합시킬 때 발생되는 엔진 마찰 토크(Te)와 제1리타더 토크(Tr1)를 통한 기계적 제동력을 이용하는 제4클러치 및 리타더 제어 단계(S54)를 실행한다.
이러한 제4클러치 및 리타더 제어 단계(S54)에서는 브레이크 요구 토크(Td)에 비해 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 더 작으므로, 제1리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)만으로 제동력을 유지할 수 없으므로 클러치(13)를 접합시켜서, 엔진 마찰 토크(Te)에 의한 기계적인 마찰력에 통해 제동 감을 일정하게 유지시킨다. 즉, 제4클러치 및 리타더 제어 단계(S54)에서는 클러치(13)를 접합시켜서 모터 충전 토크(Tm)에 의한 회생 제동시키면서, 엔진 마찰 토크(Te)와 제1리타더 토크(Tr1)의 기계적인 마찰력을 통해 제동력을 일정하게 유지시킨다.
그리고 제4토크 비교 단계(S44)에서 제1리타더 토크(Tr1), 모터 충전 토크(Tm) 및 엔진 마찰 토크(Te)의 합이 브레이크 요구 토크(Td)보다 작으면, 리타더(15)가 2단으로 동작할 때의 리타더 토크인 제2리타더 토크(Tr2)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제5토크 비교 단계(S45)를 실행한다.
이러한 제5토크 비교 단계(S45)에서 제2리타더 토크(Tr2)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 브레이크 요구 토크(Td)는 제1리타더 토크(Tr2), 모터 충전 토크(Tm) 및 엔진 마찰 토크(Te)의 합보다 크고, 제2리타더 토크(Tr2)와 모터 충전 토크(Tm)의 합 이하가 된다. 그러므로 제5토크 비교 단계(S45)에서 제2리타더 토크(Tr2)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td) 이상이면, 별도의 엔진 마찰 토크(Te)를 이용하지 않아도 되므로 모터(12)와 엔진(11) 사이에 개재된 클러치(13)를 분리시키는 제5클러치 및 리타더 제어 단계(S55)를 실행한다.
이러한 제5클러치 및 리타더 제어 단계(S55)에서는 엔진 마찰 토크(Te)에 의한 마찰력에 의해 모터 충전 토크(Tm)가 저하되는 것을 방지하기 위해서 클러치(13)를 분리시키고, 리타더(15)를 2단으로 동작시켜서 리타더(15)에 의한 기계적인 마찰력을 증가 시킨다. 즉, 제5클러치 및 리타더 제어 단계(S55)에서는 클러치(13)를 분리시키고, 모터(12)의 회생 제동 토크에 의한 모터 충전 토크(Tm)를 발전시킴과 동시에 리타더(15)를 2단으로 동작시켜서 리타더(15)에 의한 기계적인 마찰력을 통해 제동력을 일정하게 유지시킨다.
그리고 제5토크 비교 단계(S45)에서 제2리타더 토크(Tr2)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 브레이크 요구 토크(Td)보다 작으면, 클러치(13)를 접합시킬 때 발생되는 엔진 마찰 토크(Te)와 제2리타더 토크(Tr2)를 통한 기계적 제동력을 이용하는 제6클러치 및 리타더 제어 단계(S56)를 실행한다.
이러한 제6클러치 및 리타더 제어 단계(S56)에서는 브레이크 요구 토크(Td)에 비해 제2리타더 토크(Tr1)와 모터 충전 토크(Tm)의 합이 더 작으므로, 제2리타더 토크(Tr2)와 모터 충전 토크(Tm)만으로 제동력을 유지할 수 없으므로 클러치(13)를 접합시켜서, 엔진 마찰 토크(Te)에 의한 기계적인 마찰력에 통해 제동 감을 일정하게 유지시킨다. 즉, 제6클러치 및 리타더 제어 단계(S56)에서는 클러치(13)를 접합시켜서 모터 충전 토크(Tm)에 의한 회생 제동시키면서, 엔진 마찰 토크(Te)와 제2리타더 토크(Tr2)의 기계적인 마찰력을 통해 제동력을 일정하게 유지시킨다.
이와 같이 온 토크 비교 단계(S4)와 클러치 및 리타더 제어 단계(S5)에서는 브레이크 요구 토크(Td)의 크기를 비교하고, 브레이크 요구 토크(Td)의 크기에 따라 리타더(15) 및 클러치(13)의 동작을 제어하여 모터 충전 토크(Tm)를 증가시킴과 동시에 엔진 마찰 토크(Te)와 리타더 토크(Tr1, Tr2)의 기계적인 마찰력을 통해 제동력을 일정하게 유지시킬 수 있다.
그리고 클러치 및 리타더 제어 단계(S5) 이후에는 브레이크 요구 토크(Td)에서 클러치(13) 및 리타더(15)의 동작에 따라 발생된 기계적 마찰력(Te, Tr1, Tr2)을 빼서, 모터의 회생 제동에 의해 충전된 최종 모터 충전 토크(Tfm)를 산출하는 모터 충전 토크 산출 단계(S8)를 실행한다.
이러한 모터 충전 토크 산출 단계(S8)에서는 클러치 및 리타더 제어 단계(S5)에서 클러치(13) 및 리타더(15)의 동작에 의해서 발생되는 기계적인 마찰력인 엔진 마찰 토크(Te)와 리타더 토크(Tr1, Tr2)를 브레이크 요구 토크(Td)에서 뺀 최종 모터 충전 토크(Tfm)를 통합제어기(HCU; Hybrid Control Unit)가 산출한다.
그리고 엔진(11), 모터(12), 클러치(13), 변속기(14) 및 리타더(15)는 각각의 동작을 확인하고 제어하는 각 제어기들(미도시)에 의해 동작하며, 각 제어기들은 통합 제어기(HCU)에 의해서 동작한다. 이러한 각 제어기들과 통합제어기는 캔(CAN) 통신에 의해서 신호를 송/수신한다.
그리고 통합 제어기(HCU)는 각 제어기에서 송신한 각 토크를 통해 최종 모터 충전 토크(Tfm)를 산출하고, 산출된 최종 모터 충전 토크(Tfm)를 모터 제어기(MCU; Motor Control Unit)로 송신하며, 모터 제어기(MCU)는 모터(12)의 회생 제동 토크 량을 최종 모터 충전 토크(Tfm)와 대응되도록 제어한다. 또한 통합 제어기(HCU)는 최종 모터 충전 토크(Tfm)가 작거나 없을 경우에는, 모터(12)에 의한 회생 제동 없이 클러치(13)와 리타더(15)의 동작을 제어하여 기계적인 제동력을 증가시킨다.
즉, 이러한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 브레이크 요구 토크(Td)의 크기에 따라 클러치(13) 및 리타더(15)의 동작을 제어하고, 이에 대응되는 최종 모터 충전 토크(Tfm)를 모터(12)를 통해 생성하여 제동력을 일정하게 유지시킬 수 있다. 그리고 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 브레이크 요구 토크(Td)에 따라 최대한의 모터 충전 토크(Tm)인 최종 모터 충전 토크(Tfm)를 산출하여, 각 클러치(13) 및 리타더(15)의 동작에 따라 배터리(BAT)의 충전 량을 최대화 시킬 수 있다.
그리고 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 고전압 배터리(17)가 만 충전 상태이거나, 모터(12)가 열화 등으로 인해서 회생제동을 위한 발전을 하지 못할 경우에는 최종 모터 충전 토크(Tfm)를 최소값으로 산출하여, 클러치(13) 및 리타더(15)의 동작을 제어함으로써 기계적인 제동력을 통해 브레이크 요구 토크(Td)의 크기로 제동력을 일정하게 유지시킬 수 있다. 이러한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법은 모터(12)의 회생제동만 이용할 경우, 고전압 배터리(17)가 만 충전 상태이거나, 모터(12)가 열화 등으로 인해서 회생제동을 위한 발전을 하지 못할 경우에 리타더(15)가 보조 브레이크로 동작함으로써, 주 브레이크 패드의 마모를 줄여, 차량의 유지비를 줄여줄 뿐만 아니라 제동시 주 브레이크 시스템을 보호할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치 및 그의 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Tm; 모터 충전 토크 Te; 엔진 마찰 토크
Td; 브레이크 요구 토크 Tr1; 제1리타더 토크
Tr2; 제2리타더 토크 11; 엔진
12; 모터 13; 클러치
14; 변속기 15; 리타더

Claims (6)

  1. 엑셀 페달이 오프 되었는지 여부를 확인하는 엑셀 페달 동작확인 단계;
    상기 엑셀 페달이 오프된 것으로 판단되면, 리타더 스위치의 온/오프 여부를 확인하는 리타더 스위치 동작확인 단계;
    상기 리타더 스위치 동작확인 단계에서 상기 리타더 스위치가 오프된 것으로 판단되면, 엔진 마찰 토크가 모터를 통해 회생 제동 가능한 모터 충전 토크 보다 더 큰지 여부를 확인하는 오프 토크 비교 단계;
    상기 리타더 스위치 동작확인 단계에서 상기 리타더 스위치가 온된 것으로 판단되면, 상기 엔진 마찰 토크, 상기 모터 충전 토크, 운전자가 요구하는 브레이크 요구 토크 및 리타더 토크의 크기를 비교하는 온 토크 비교 단계; 및
    상기 온 토크 비교 단계에서 각 토크의 크기에 따라 상기 모터와 상기 엔진 사이에 개재된 클러치와, 보조 브레이크 장치인 리타더의 단을 제어하는 클러치 및 리타더 제어 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온 토크 비교 단계는
    상기 모터 충전 토크가 상기 브레이크 요구 토크보다 더 작은지 여부를 확인하는 제1토크비교 단계;
    상기 제1토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크가 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 모터 충전 토크와 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제2토크 비교 단계;
    상기 제2토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크와 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 리타더가 1단으로 동작할 때의 리타더 토크인 제1리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제3토크 비교 단계;
    상기 제3토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 제1리타더 토크, 상기 모터 충전 토크 및 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제4토크 비교 단계; 및
    상기 제4토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크, 상기 모터 충전 토크 및 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작다면, 상기 리타더가 2단으로 동작할 때의 리타더 토크인 제2리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 보다 더 작은지 여부를 확인하는 제5토크 비교 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 클러치 및 리타더 제어 단계는
    상기 제1토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크가 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 모터의 회생 제동 량을 증가시키기 위해서 상기 클러치를 분리시키는 제1클러치 및 리타더 제어 단계;
    상기 제2토크 비교 단계에서 상기 모터 충전 토크와 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 접합시켜서 상기 엔진 마찰 토크를 통해 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제2클러치 및 리타더 제어 단계;
    상기 제3토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 분리시키고, 상기 리타더를 1단으로 동작시켜서 상기 리타더에 의한 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제3클러치 및 리타더 제어 단계;
    상기 제4토크 비교 단계에서 상기 제1리타더 토크, 상기 모터 충전 토크 및 상기 엔진 마찰 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 접합시키고 상기 리타더를 1단으로 동작시켜서, 상기 엔진 마찰 토크와 상기 리타더를 통해 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제4클러치 및 리타더 제어 단계;
    상기 제5토크 비교 단계에서 상기 제2리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크보다 더 작다면, 상기 클러치를 분리시키고, 상기 리타더를 2단으로 동작시켜서 상기 리타더에 의한 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제5클러치 및 리타더 제어 단계; 및
    상기 제5토크 비교 단계에서 상기 제2리타더 토크와 상기 모터 충전 토크의 합이 상기 브레이크 요구 토크 이상이면, 상기 클러치를 접합시키고 상기 리타더를 2단으로 동작시켜서, 상기 엔진 마찰 토크와 상기 리타더를 통해 기계적인 마찰력을 증가 시키는 제6클러치 및 리타더 제어 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치 및 리타더 제어 단계이후에는
    상기 브레이크 요구 토크에서 상기 클러치 및 상기 리타더의 동작에 따라 발생된 기계적 마찰력을 빼서, 상기 모터의 회생 제동에 의해 충전된 최종 모터 충전 토크를 산출하는 모터 충전 토크 산출 단계를 더 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 오프 토크 비교 단계에서
    상기 엔진 마찰 토크가 상기 모터 충전 토크 보다 더 크다면, 상기 클러치를 접합시키는 클러치 접합 단계를 실행하고,
    상기 엔진 마찰 토크가 상기 모터 충전 토크 이하이면, 상기 클러치를 분리시키는 클러치 분리 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 회생 제동을 위한 장치의 구동 방법.
  6. 삭제
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