KR101273121B1 - 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부스터에 진공펌프에 의한 부압을 제공할 수 있도록 되고, 휠실린더의 액압을 조절할 수 있는 모터 및 펌프가 포함된 유압모듈레이터가 구비된 하이브리드차량의 제동시스템에서, 회생제동시 및 아이들스탑시에 상기 유압모듈레이터의 모터 및 펌프의 과도한 작동을 배제하여 모터 및 펌프의 내구성을 확보하고 소음의 발생을 저감시키며, 안정된 제동특성을 확보할 수 있도록 한다.

회생제동, 아이들스탑, 유압모듈레이터, 부스터

Description

하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법{Brake System Control Method of Hybrid Vehicle}

본 발명은 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량의 회생제동시 및 엔진 정지 중 연속제동시 휠 실린더의 액압을 제어하는 방법에 관한 기술이다.

하이브리드 차량은 연비를 개선하기 위해 대체로 회생제동과 아이들스탑 기능을 구비하고 있다.

회생제동은 차량의 주행 중 제동상황이 발생되면, 종래의 브레이크 시스템에만 의존하는 제동이 아니라, 차량의 주행 관성력으로부터 비롯된 회생제동토크를 모터제너레이터에서 흡수하면서 회생제동력을 발생시키고, 상기 모터제너레이터에서 발전된 전기는 배터리에 저장하고 후에 모터제너레이터를 구동하는 전력으로 재활용하도록 하는 것이다.

상기 아이들스탑(Idle stop) 기능은 엔진의 구동이 필요 없는 상황에서는 엔진을 정지시켜서 연비의 향상을 도모하고, 엔진이 정지됨에 따른 구동력의 갭은 모 터제너레이터로 보충하도록 하는 것이다.

상기와 같은 회생제동시에는 회생제동 말기에 차량의 속도가 일정속도보다 낮을 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 차량을 유압제동 시스템으로 완전히 제동하도록 하기 위해서 회생제동토크를 제거하고 휠실린더의 액압을 상승시켜야 한다.

또한, 회생제동 중 변속레인지가 D레인지인 상태에서 N레인지로 변경되는 경우에는, 구동축과 모터제너레이터의 연결이 차단되어 회생제동토크가 사라지게 되므로, 유압제동 시스템을 이용하여 휠실린더의 액압을 상승시켜야 한다.

물론, 상기와 같은 회생제동상태로 진입할 때에는 회생제동토크를 점차 증가시키면서 그에 상응하게 유압제동 시스템에 의한 휠실린더의 액압은 하강시켜야 한다.

이와 같이 하이브리드 차량에서 회생제동을 구현하기 위해서는 휠실린더의 액압을 차량의 주행상태에 따라 적절히 제어하는 것이 중요하다.

한편, 차량이 아이들스탑 상태에 있을 때, 제동이 일어나는 경우에는 유압제동 시스템의 부스터에 엔진의 부압이 제공되지 못하는 상태이므로, 부스터의 배력비가 낮아져 동일한 브레이크페달 조작에 대해서도 휠실린더의 액압이 상대적으로 낮아지게 된다.

특히, 아이들스탑 상태에서 연속제동이 일어나는 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 동일한 페달답력으로 반복적인 제동을 시도할 때, 휠실린더 액압이 갈수록 현저히 저감되는 현상이 발생하게 되며, 이는 운전자가 느끼기에 브레이크페달이 꺼지는 듯한 느낌이 들고 제동력이 현저히 저하되는 것으로 느끼게 되므로, 이 러한 경우에도 적절한 휠실린더 액압을 확보할 수 있는 방법이 필요하다.

일반적인 차량의 경우 휠실린더의 액압을 적절한 상태로 조성하기 위해, ABS 등의 제동시스템을 이루는 유압모듈레이터의 모터 및 펌프를 구동하여 이를 조절하는 방법이 있으나, 상기한 바와 같이 하이브리드 차량에서 회생제동이나 아이들스탑시에 상기와 같은 빈번한 제어를 요구하는 상황에서는 상기 유압모듈레이터의 모터 및 펌프의 내구성을 악화시키고, 소음을 발생시키는 등의 문제가 있다.

도 3과 도 4는 상기한 바와 같은 문제점을 고려한 하이브리드 차량의 제동시스템의 예들이다.

즉, 도 3은 엔진(500)으로부터 부압을 공급받는 부스터(502)를 통해 운전자의 브레이크페달 조작력이 증배되어 마스터실린더(504)로 제공되며, 마스터실린더(504)에서 발생된 유압이 유압모듈레이터(506) 및 휠실린더(508)로 연결되는 일련의 유압제동 시스템에, 추가로 진공펌프(510)와 진공탱크(512) 및 진공펌프컨트롤러(516)를 장착하여 하이브리드차량의 제동 시스템을 구현한 것이다.

도 4의 경우에는 상기 도 3과는 달리 부스터(502)에 엔진(500)으로부터의 부압은 공급하지 않고 진공펌프(510)와 진공탱크(512)에 의한 부압의 공급만이 가능하도록 한 것이다.

상기 도 3 및 도 4의 모든 경우에 브레이크ECU(514)가 상기 진공펌프컨트롤러(516)를 제어하여 궁극적으로 휠실린더(508)에 적절한 액압이 형성될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 부스터에 진공펌프에 의한 부압을 제공할 수 있도록 되고, 휠실린더의 액압을 조절할 수 있는 모터 및 펌프가 포함된 유압모듈레이터가 구비된 하이브리드차량의 제동시스템에서, 회생제동시 및 아이들스탑시에 상기 유압모듈레이터의 모터 및 펌프의 과도한 작동을 배제하여 모터 및 펌프의 내구성을 확보하고 소음의 발생을 저감시키며, 안정된 제동특성을 확보할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법은

운전자의 브레이크페달 조작이 있으면 목표 제동토크를 연산하고, 목표 제동토크 중 회생제동토크를 연산하고, 상기 회생제동토크를 제외하고 상기 목표 제동토크를 확보하기 위한 목표 휠실린더 액압을 연산하는 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법에 있어서,

엔진이 오프된 아이들스탑 상태인지를 판단하는 아이들스탑판단단계와;

상기 아이들스탑판단단계 수행결과, 아이들스탑 상태인 경우 연속제동상태인지를 판단하는 연속제동판단단계와;

진공펌프를 구동하여 부스터에 부압을 공급하도록 하는 진공펌프구동단계와;

상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이내 인지 판단하는 액압수준판단단계와;

상기 액압수준판단단계 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 유압모듈레이터의 모터 및 펌프를 구동하여 상기 목표 휠실린더 액압을 형성하는 유압모듈레이터구동단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 연속제동판단단계 수행결과 연속제동인 경우, 상기 진공펌프구동단계를 수행하고;

상기 진공펌프구동단계 개시 후, 상기 액압수준판단단계를 수행하도록 할 수 있다.

상기 아이들스탑판단단계 수행결과, 아이들스탑 상태가 아닌 경우에는 상기 액압수준판단단계를 수행하고;

상기 액압수준판단단계 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 상기 진공펌프구동단계를 수행하고;

상기 진공펌프구동단계 개시 후, 상기 액압수준판단단계를 다시 수행하며;

상기 액압수준판단단계 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 상기 유압모듈레이터구동단계를 수행하도록 할 수 있다.

본 발명은 부스터에 진공펌프에 의한 부압을 제공할 수 있도록 되고, 휠실린더의 액압을 조절할 수 있는 모터 및 펌프가 포함된 유압모듈레이터가 구비된 하이브리드차량의 제동시스템에서, 회생제동시 및 아이들스탑시에 상기 유압모듈레이터의 모터 및 펌프의 과도한 작동을 배제하여 모터 및 펌프의 내구성을 확보하고 소음의 발생을 저감시키며, 안정된 제동특성을 확보할 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법을 설명한 순서도로서, 도 5를 참조하면, 본 발명 실시에는 운전자의 브레이크페달 조작이 있으면 목표 제동토크를 연산하고, 목표 제동토크 중 회생제동토크를 연산하고, 상기 회생제동토크를 제외하고 상기 목표 제동토크를 확보하기 위한 목표 휠실린더 액압을 연산하는 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법에 있어서, 엔진이 오프된 아이들스탑 상태인지를 판단하는 아이들스탑판단단계(S101)와; 상기 아이들스탑판단단계(S101) 수행결과, 아이들스탑 상태인 경우 연속제동상태인지를 판단하는 연속제동판단단계(S103)와; 진공펌프를 구동하여 부스터에 부압을 공급하도록 하는 진공펌프구동단계(S105)와; 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이내인지 판단하는 액압수준판단단계(S107)와; 상기 액압수준판단단계(S107) 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 유압모듈레이터의 모터 및 펌프를 구동하여 상기 목표 휠실린더 액압을 형성하는 유압모듈레이터구동단계(S109)를 포함하여 구성된다.

상기 연속제동판단단계(S103) 수행결과 연속제동인 경우, 상기 진공펌프구동단계(S105)를 수행하고, 상기 진공펌프구동단계(S105) 개시 후, 상기 액압수준판단단계(S107)를 수행한다.

즉, 하이브리드 차량이 아이들스탑 상태에 진입한 경우이면서 동시에 연속제동상태인 경우에, 상기 진공펌프구동단계(S105)를 먼저 수행하여 부스터에 부족한 부압을 공급하고, 이와 같은 부압을 공급받은 부스터에 의해 발생되는 휠실린더의 액압을 상기 액압수준판단단계(S107)를 통해 적절한 수준인지를 파악한 후, 남거나 모자라는 것이 있으면 상기 유압모듈레이터구동단계(S109)를 수행하여 최종적으로 조절하도록 하는 것이다.

여기서, 상기 연속제동판단단계(S103)는 차량이 아이들스탑상태에 진입한 후에 브레이크페달조작이 2회 이상 이루어지면, 그때부터 연속제동으로 판단하도록 하여 로직을 구현할 수 있을 것이다.

상기 액압수준판단단계(S107)에서는 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위인지를 판단하게 되는데, 여기서 상기 소정의 범위란 제동력의 차이를 운전자가 느낄 수 있는 수준의 제동력을 형성하는 휠실린더의 액압보다 작은 범위로 설정되어야 할 것인바, 해당 제동시스템에 따라서, 실험 및 해석에 의해 적절히 선정됨으로써, 결과적으로 운전자가 과잉제동력 또는 부족제동력을 느끼지 않을 수 있도록 한다.

상기 진공펌프구동단계(S105)에서는 해당 차량에 장착된 제동시스템의 각종사양 특히 진공펌프나 진공탱크의 용량 부스터의 특성 등을 고려하여 적절한 수준 으로 상기 진공펌프를 구동할 수 있도록 한다.

하이브리드 차량의 회생제동중 연속제동시 상기한 바와 같이 먼저 진공펌프를 구동하여 마스터실린더에 의한 유압으로 목표 휠실린더 액압에 접근한 휠실린더 액압을 형성한 후 부족한 부분이나 남는 부분의 액압을 상기 유압모듈레이터의 모터 및 펌프를 구동하여 보상함으로써, 상기 유압모듈레이터의 모터 및 펌프의 구동 빈도와 구동시간을 대폭적으로 축소할 수 있어서, 그 내구성을 크게 향상시킬 수 있고, 그 작동소음도 현저히 저감시킬 수 있다.

한편, 상기 아이들스탑판단단계(S101) 수행결과, 아이들스탑 상태가 아닌 경우에는 상기 액압수준판단단계(S107)를 수행하고; 상기 액압수준판단단계(S107) 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 상기 진공펌프구동단계(S105)를 수행하고; 상기 진공펌프구동단계(S105) 개시 후, 상기 액압수준판단단계(S107)를 다시 수행하며; 상기 액압수준판단단계(S107) 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 상기 유압모듈레이터구동단계(S109)를 수행하도록 한다.

이는 결국 아이들스탑상태가 아닌 회생제동시에 제동에 필요한 휠실린더의 액압을 어떻게 형성할 것인가에 대한 방법으로서, 먼저 상기 액압수준판단단계(S107)를 수행하여 휠실린더 액압의 조절을 위해 후속의 조치들이 필요한지 여부를 판단하고, 그 결과 원하는 목표 휠실린더 액압과 현재 휠실린더의 액압의 차이가 큰 경우에는 상기한 아이들스탑시의 연속제동시와 마찬가지로 상기 진공펌프구동단계(S105)와 액압수준판단단계(S107) 및 유압모듈레이터구동단계(S109)의 일련의 조치를 차례로 수행하여 원하는 목표 휠실린더 액압이 형성될 수 있도록 하는 것이다.

물론, 상기한 바와 같은 제어방법에 의해 하이브리드 차량의 회생제동시에도, 만약 휠실린더의 액압이 목표 휠실린더 액압과 다른 경우에는 먼저, 진공펌프를 구동하여 부스터에 부압을 보충함으로써 마스터실린더로부터 제공되는 유압에 의해 휠실린더의 액압이 목표 휠실린더 액압에 근접할 수 있도록 한 후, 필요하다면 추가로 상기 유압모듈레이터의 모터와 펌프를 구동하여 최종적으로 목표 휠실린더 액압을 형성할 수 있도록 함으로써, 유압모듈레이터의 모터와 펌프의 구동을 최소화하여, 유압모듈레이터의 모터와 펌프의 내구성을 확보하고 그 구동소음을 크게 저감하도록 하면서도, 운전자가 원하는 수준의 적절한 제동력을 안정되게 확보할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 회생제동시 시간에 따른 회생제동토크와 유압제동토크의 변화를 시간과 제동력 평면에 설명한 그래프,

도 2는 아이들스탑시 연속제동에 의한 휠실린더 액압 저하 상황을 예시한 그래프,

도 3과 도 4는 종래 하이브리드 차량의 제동시스템 예를 각각 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법의 일예를 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

S101; 아이들스탑판단단계

S103; 연속제동판단단계

S105; 진공펌프구동단계

S107; 액압수준판단단계

S109; 유압모듈레이터구동단계

Claims (3)

1. 운전자의 브레이크페달 조작이 있으면 목표 제동토크를 연산하고, 목표 제동토크 중 회생제동토크를 연산하고, 상기 회생제동토크를 제외하고 상기 목표 제동토크를 확보하기 위한 목표 휠실린더 액압을 연산하는 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법에 있어서,

   엔진이 오프된 아이들스탑 상태인지를 판단하는 아이들스탑판단단계와;

   상기 아이들스탑판단단계 수행결과, 아이들스탑 상태인 경우 연속제동상태인지를 판단하는 연속제동판단단계와;

   진공펌프를 구동하여 부스터에 부압을 공급하도록 하는 진공펌프구동단계와;

   상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이내인지 판단하는 액압수준판단단계와;

   상기 액압수준판단단계 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 유압모듈레이터의 모터 및 펌프를 구동하여 상기 목표 휠실린더 액압을 형성하는 유압모듈레이터구동단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 연속제동판단단계 수행결과 연속제동인 경우, 상기 진공펌프구동단계를 수행하고;

   상기 진공펌프구동단계 개시 후, 상기 액압수준판단단계를 수행하는 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 아이들스탑판단단계 수행결과, 아이들스탑 상태가 아닌 경우에는 상기 액압수준판단단계를 수행하고;

   상기 액압수준판단단계 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 상기 진공펌프구동단계를 수행하고;

   상기 진공펌프구동단계 개시 후, 상기 액압수준판단단계를 다시 수행하며;

   상기 액압수준판단단계 수행결과, 상기 목표 휠실린더 액압과 실제 휠실린더 액압의 차이가 소정의 범위 이상인 경우, 상기 유압모듈레이터구동단계를 수행하는 것

   을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 제동시스템 제어방법.

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