KR101353393B1 - 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 제동장치에 의한 제동 수행 시 회생제동을 수행하는 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 차량의 회생제동 제어방법은 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되는지 확인하고, 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되면 차량의 운전자 제동력에서 후륜 제동력을 제외한 제동력을 회생제동에 사용하므로 전자식 제동장치에 의한 제동 수행 시 후륜 측에서 소모되는 제동력을 향후 주행 시 사용 가능한 에너지로 전환시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

하이브리드 차량의 회생제동 제어방법{REGENERATIVE BRAKING METHOD OF A HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자 제어 제동장치에 의한 제동 수행 시 회생제동을 수행하는 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법에 관한 것이다.

최근에는 자동차 배기가스에 의한 환경 오염을 줄이고, 제한된 석유자원에 대응할 수 있도록, 자동차의 동력원으로서 전통적인 내연기관 엔진외의 대체동력원을 사용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 그 대표적인 예로 전기자동차를 들 수 있다. 전기자동차는 배터리에 저장된 전기에너지를 이용하여 모터를 구동하고, 모터의 구동력을 자동차의 전체 또는 일부 동력원으로 사용하는 자동차이다.

이러한 전기자동차는, 배터리의 전기에너지만을 동력원으로 사용하는 순수 전기자동차와, 내연기관 엔진을 구비하여 엔진에서 발생되는 동력으로 배터리를 충전하는 하이브리드 전기자동차로 구별된다.

전기자동차는 제동 시에 제동력의 일부를 발전에 사용하여 발생된 전기에너지를 배터리의 충전에 사용하는 시도가 이루어지고 있다. 즉, 자동차의 주행속도에 의한 운동에너지의 일부를, 발전기의 구동에 필요한 에너지로 사용함으로서, 운동에너지의 저감(즉, 주행속도의 감소)과 전기에너지의 발전을 동시에 구현하는 것이다. 이러한 방식의 제동방법을 회생제동이라고 한다. 회생 제동 시 전기에너지의 생성은 별도의 발전기로써 혹은 모터를 역구동함으로써 이루어질 수 있다.

한편, 전기 자동차의 회생제동 제어의 경우 ABS와 같은 전자 제동 제어가 개입되지 않는 조건에서 수행되며, 차량의 후륜 제동력에 대해서는 회생제동 제어에 사용하지 않고 전륜 제동력의 일부만을 회생제동 제어에 사용하는 것이 일반적이다.

본 발명의 목적은 하이브리드 차량의 전자 제어 제동장치에 의한 제동 수행 시 회생제동제어를 수행하는 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법은 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되는지 확인하고, 상기 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되면 상기 차량의 후륜 바퀴에서 소모되는 제동력을 회생제동에 사용하는 것이 바람직하다.

상기 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되는 것은, 상기 차량이 전자식 제동력 배분 시스템(Electronic Brake Force Distribution : EBD)에 의해 제동이 수 행되는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 차량의 후륜 바퀴에서 소모되는 제동력은, 상기 차량의 운전자 요구 제동력에서 후륜 제동력을 제외한 제동력인 것이 바람직하다.

상기 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되는 것은, 상기 차량의 코너 제동 제어(Cornering Brake Control : CBC)에 의한 제동이 수행되는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 차량의 후륜 바퀴에서 소모되는 제동력은, 상기 차량의 운전자 요구 제동력에서 상기 코너 제동 제어에 의해 제동력이 제한되는 후륜 내측 바퀴의 후륜제동력을 제외한 제동력인 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명의 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법은 전자식 제동장치에 의한 제동 수행 시 후륜 측에서 소모되는 제동력을 향후 주행 시 사용 가능한 에너지로 전환시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 하이브리드 차량은 전륜의 속도를 검출하는 전륜 속도센서(100)와, 후륜의 속도를 검출하는 후륜속도센서(101)와, 운전자에 의한 브레이크 조작 여부를 검출하여 브레이크 조작 상태 값을 출력하는 브레이크 조작 검 출센서(102)와, 차량의 제어 전반을 관장하는 제어부(103)와, 에너지 재생 작동을 함과 동시에 회전저항을 발생시켜 회생제동을 수행하는 회생제동부(104)와, ABS(Anti-lock Brake System), EBD(Electronic Brake Force Distribution), CBC(Cornering Brake Control) 등과 같은 전자식 제동장치를 구동하는 전자식 제동장치 구동부(105)를 포함한다.

제어부(103)는 하이브리드 차량의 전체적인 제어를 담당하는 전자제어유닛으로서, 차량의 제동 시 브레이크 조작 검출센서(102)로부터 출력되는 브레이크 감지신호를 제공받아 기설정된 회생제동력으로 환산하며, 이에 대응되는 회생제동신호를 회생제동부(104)로 출력한다. 여기서, 회생제동은 하이브리드 차량에서 제동 시 직진하려는 차량의 관성력을 구동모터(미도시)로 흡수시키면서 제동시키는 방식을 말하며, 구동모터(미도시)는 특성상 역기전력이 발생하므로 이 에너지를 구동배터리(미도시)에 저장할 수 있다.

제어부(103)는 전륜 속도 센서(100)와 후륜 속도 센서(101)로부터 각각 검출되는 전륜의 차속과 후륜의 차속의 속도 차이로부터 전륜과 후륜의 적정 브레이킹 압력 배분을 추정하고, 이를 위한 EBD(Electronic Brake Force Distribution)구동값을 산출하여 전자식 제동장치 구동부(105)로 출력한다.

제어부(103)는 차량에 전자제어 제동력 배분 시스템(Electronic Brake Force Distribution : EBD)을 적용 시, 후륜제동력을 조절하여 소모되는 제동력(=운전자 요구 제동력 - 후륜제동력, 도 3참조)을 회생 제동에 사용한다.

제어부(103)는 차량이 곡선을 주행할 때, 차량 무게 중심이 바깥쪽으로 이동 하기 때문에 차량의 안전성을 확보하기 위해 좌우 바퀴의 제동력을 다르게 설정하는 코너 제동 제어 시스템(Cornering Brake Control : CBC)을 적용 시, 후륜 내측 바퀴(코너 기준으로 내측 바퀴)의 제동력을 후륜 외측 바퀴(코너 기준으로 외측 바퀴)의 제동력보다 감압하여 소모되는 제동력(운전자 요구 제동력 - 후륜 내측 바퀴 제동력, 도 4참조)을 회생 제동에 사용한다.

브레이크 조작 검출센서(102)는 브레이크 페달의 적소에 설치되어 스트로크를 검출하는 위치센서로 이루어질 수 있고, 브레이크 페달의 스트로크에 따라 전기 저항값의 변화를 전압으로 전환하여 그 전기신호를 제어부(103)에 전송한다.

전자식 제동장치 구동부(105)는 전자식 제동장치 예를 들면, ABS(Anti-lock Brake System), EBD(Electronic Brake Force Distribution), CBC(Cornering Brake Control) 등에 관한 장치를 구동 제어한다.

전자식 제동장치 구동부(105)는 차량에 전자제어 제동력 배분 시스템(Electronic Brake Force Distribution : EBD)을 적용할 경우 차량 중량의 변동조건에 따라 후륜 제동력을 조절함으로써 최대 제동력의 구현을 가능케 하며, 중량 증가 시 제동거리 증가를 최소화 한다.

전자식 제동장치 구동부(105)는 차량에 코너 제동 제어 시스템(Cornering Brake Control : CBC)을 적용할 경우, 차량이 곡선을 주행할 때 차량 무게 중심이 바깥쪽으로 이동하기 때문에 차량의 안전성을 확보하기 위해 좌우 바퀴의 제동력을 다르게 설정하도록 전자식 제동장치를 구동시킨다.

회생제동부(104)는 제어부(103)의 제어신호에 따라 회전력으로 에너지 재생 작동을 함과 동시에 회전저항을 발생시켜 회생제동을 한다. 회생제동부(104)는 도시하지는 않았지만, 제어부(103)의 제어신호에 의해 전기자동차를 구동시키다가 제동 시 플레밍의 법칙에 의해 역기전력을 발생하는 구동모터와, 제어부(103)의 제어신호에 의해 구동모터에 동력을 공급하는 구동배터리와, 제어부(103)의 제어신호에 의해 구동모터와 구동배터리의 동작을 제어하는 모터제어부를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 회생 제동 시 시간과 압력과의 관계를 나타낸 그래프이다.

운전자가 브레이크 패달(미도시)을 밟으면 브레이크 조작 검출센서(102)에서 운전자 요구 제동력(운전자 요구 제동력이란 운전자가 브레이크 패달을 밟아 발생한 제동력의 크기를 의미함)을 감지하고 그 정보를 제어부(103)에 출력하며, 제어부(103)는 운전자 요구 제동력 및 현 차량 주행상태 등을 고려하여 이용 가능한 회생 제동력을 산출한다. 즉, 차량의 제동 시 브레이크 조작 검출센서(102)로부터 출력되는 브레이크 감지신호를 제공받아 기설정된 회생제동력으로 환산하게 되는데 운전자의 요구 제동력에 대한 회생 제동력의 산출 방법은 당업자에게 자명하므로 구체적인 설명은 생략한다. 한편, 하이브리드 차량에서 주행 중 감속 시 구동축과 연결된 전기모터에 의해 제동력이 발생하게 되고 이 때 전기모터는 발전기 역할을 하게 된다. 즉, 하이브리드 차량에서는 전기모터의 발전에 쓰인 제동력과 제동장치에 의해 발생된 제동력간의 상호 협조제어를 통해 운전자가 원하는 제동감을 얻도록 한다. 도 2를 참조하면, 하이브리드 차량의 제동 시, 운전자의 요구제동력은 회생제동력과 마찰제동력의 합력과 동일함을 알 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 전자제어 제동력 배분 시스템의 작동 시 차륜의 제동력 및 속도를 설명하기 위한 그래프이다.

전자제어 제동력 배분 시스템(Electronic Brake Force Distribution : EBD)은 차량의 중량 변화에 따라 전륜 및 후륜의 제동력 배분을 전자적으로 최적화하는 자동 제어 시스템이다. EBD를 적용할 경우 차량 중량의 변동조건에 따라 후륜 제동력을 조절함으로써 최대 제동력의 구현을 가능케 하며, 중량 증가 시 제동거리 증가를 최소화 한다. EBD제어는 일반 제동 상황 중에도 종종 수행되며, 최적 제동력 분배 및 제동 안정성 개선을 위해 후륜 제동력의 일부를 제한하여 소모시키고 있으며, 운전자 요구 제동 감속도가 높아질수록 EBD제어에 의해 소모되는 제동력의 양은 도 3의 빗금친 부분과 같이 상당히 큰 것을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 코너 제동 제어 시스템 작동 시 차륜의 압력 및 속도를 설명하기 위한 그래프이다.

코너 제동 제어 시스템(Cornering Brake Control : CBC)은 차량이 곡선을 주행할 때, 차량 무게 중심이 바깥쪽으로 이동하기 때문에 차량의 안전성을 확보하기 위해 좌우 바퀴의 제동력을 다르게 설정하는 시스템이다. 도 4를 참조하면, 차량에서 일정 속도 이상의 횡가속도를 유발하는 선회 중 코너 제동 제어 시스템이 개시되면 후륜 내측 바퀴(코너 기준으로 내측 바퀴)의 제동력을 후륜 외측 바퀴(코너 기준으로 외측 바퀴)의 제동력보다 감압하여 보상 모멘트를 확보하는 제어를 수행하게 된다. 이에 따라, 코너 제동 제어 시스템(Cornering Brake Control : CBC) 수행 시 후륜 내측 바퀴의 소모되는 제동력이 빗금친 부분과 같이 상당히 큰 것을 알 수 있다. 즉, 운전자 요구 제동력에서 후륜 내측 바퀴의 제동력을 제외한 나머지의 압력이 손실된다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 코너 제동 제어 시스템(Cornering Brake Control : CBC)은 횡가속도의 기준 레벨 범위를 벗어나기 직전에 동작되므로, 에너지의 손실율을 고려하면서 후륜 내측 바퀴에서 소모되는 제동력의 상승을 효율적으로 낮출 수가 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어흐름도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 하이브리드 차량의 동작이 개시되면 전자식 제동장치의 동작이 수행되는지 확인한다. 전자식 제동 장치란 ABS(Anti-lock Brake System), EBD(Electronic Brake Force Distribution), CBC(Cornering Brake Control) 등에 관련된 장치를 의미한다.(S10)

다음으로, 전자식 제동 장치의 동작이 수행되는 것으로 확인되면 제동력이 제한되는 차륜의 제동 압력을 회생 제동에 사용한다. EBD(Electronic Brake Force Distribution)장치에 의해 차량 중량의 변동조건에 따라 후륜 제동력이 제한되면, 운전자 요구 제동력에서 후륜에 인가되는 제동력을 제외한 제동력을 회생 제동에 사용한다. CBC(Cornering Brake Control)장치에 의해 후륜 내측 바퀴(코너 기준으로 내측 바퀴)의 제동력을 후륜 외측 바퀴(코너 기준으로 외측 바퀴)의 제동력보다 감압시키면, 운전자 요구 제동력에서 후륜 내측 바퀴에 인가되는 제동력을 제외한 제동력을 회생 제동에 사용한다.(S20)

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 차량의 제어블록도

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 회생 제동 시 시간과 압력과의 관계를 나타낸 그래프

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 전자제어 제동력 배분 시스템의 작동 시 차륜의 제동력 및 속도를 설명하기 위한 그래프

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 코너 제동 제어 시스템 작동 시 차륜의 압력 및 속도를 설명하기 위한 그래프

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 하이브리드 차량의 제어흐름도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

102 : 브레이크 조작 검출 센서 103 : 제어부

104 : 회생제동부 105 : 전자식 제동장치 구동부

Claims (5)

1. 횡가속도의 기준 레벨 범위를 벗어나기 직전에 동작하는 차량의 코너 제동 제어(Cornering Brake Control : CBC)를 이용하여 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되는지 확인하고,

   상기 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되면 상기 차량의 운전자 요구 제동력에서 상기 코너 제동 제어에 의해 제동력이 제한되는 후륜 내측 바퀴의 후륜제동력을 제외한 제동력인 차량의 후륜 바퀴에서 소모되는 제동력을 회생제동에 사용하는 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자식 제동장치에 의한 제동이 수행되는 것은,

   상기 차량이 전자식 제동력 배분 시스템(Electronic Brake Force Distribution : EBD)에 의해 제동이 수행되는 것을 포함하는 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 차량의 후륜 바퀴에서 소모되는 제동력은,

   상기 차량의 운전자 요구 제동력에서 후륜 제동력을 제외한 제동력인 것인 하이브리드 차량의 회생제동 제어방법.
4. 삭제
5. 삭제

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