KR101500148B1 - 구동 모터 연계형 파킹락 장치 및 이를 적용한 차량 - Google Patents

구동 모터 연계형 파킹락 장치 및 이를 적용한 차량 Download PDF

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명의 구동 모터 연계형 파킹락 장치에는 인버터(3)와 3상회로(5)로 연결되어 정역회전되는 구동 모터(1)와, 구동 모터(1)의 회전을 방해하는 저항이 모터 제동력으로 전환되도록 3상회로(5)를 쇼트(Short)시키파킹락 회로(10)가 포함됨으로써 차량의 주정차 시 간단한 쇼트(Short)만으로도 구동 모터(1)가 차량 잠금 상태를 형성할 수 있고, 특히 쇼트(Short)의 복원만으로 구동 모터(1)가 다시 주행 동력을 발생시키는 특징을 갖는다.

Description

구동 모터 연계형 파킹락 장치 및 이를 적용한 차량{Parking Lock System and Vehicle combined Drive Motor Parking Lock System}
본 발명은 파킹락 장치에 관한 것으로, 특히 주행 동력이 발생되는 구동 모터로 주차 기능을 대신함으로써 별도의 파킹 락 기구가 제거될 수 있는 구동 모터 연계형 파킹락 장치 및 이를 적용한 차량에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 파킹 락 장치(또는 주차 브레이크)는 주정차 시 구동륜에 동력을 전달하는 파워트레인(Powertrain)의 회전을 구속하고, 변속레버 P단에 연계된 케이블 파킹기구가 파킹 기어와 맞물림으로써 그 작용이 이루어진다.
통상, 케이블 파킹기구 타입 파킹 락 장치는 주로 유압방식 변속기가 적용된 차량에 적용되나, 전기자동차(Electric Vehicle)나 HEV(Hybrid Electric Vehicle)에도 동일하게 적용될 수 있다.
그러나, 전기자동차(Electric Vehicle)나 HEV(Hybrid Electric Vehicle)는 인버터와 구동 모터 및 변속 역할을 하는 감속기로 구성됨으로써 주로 유압방식 변속기가 적용된 차량과 차이가 있을 수밖에 없다.
그러므로, 유압방식 변속기가 적용된 차량에 적용된 케이블 파킹기구 타입 파킹 락 장치는 비유압 방식의 감속기(변속기)를 채택한 전기자동차(Electric Vehicle)나 HEV(Hybrid Electric Vehicle)에 적용하기에는 적합하지 않은 타입이다.
국내특허공개 10-2012-0137659(2012년12월24일)
상기 특허문헌은 파킹락 장치가 유압식 변속기와 달리 비유압 방식의 감속기(변속기)를 채택한 전기자동차에 적합하게 구현된 기술의 예를 나타낸다.
하지만, 상기 특허문헌에서는 클러치를 가압 또는 가압해제시키는 클러치 압축기구와, 클러치의 가압 또는 가압 해제를 위하여 클러치 압축기구를 작동시키는 액추에이터가 요구되고, 특히 클러치 압축기구는 제1,2가압링과, 제1,2릴리즈 베어링과, 피스톤, 액추에이터의 피스톤로드로 구성됨으로써, 결국 별도의 장치가 추가로 요구될 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 주행 동력을 발생되는 구동 모터의 배선이 주정차 조건에서 쇼트(Short)됨으로써 차량 정지에 필요한 모터 구속력이 발생될 수 있는 구동 모터 연계형 파킹락 장치 및 이를 적용한 차량을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동 모터 연계형 파킹락 장치는 인버터와 3상회로로 연결되어 정역회전되는 구동 모터와; 상기 구동 모터에 흐르는 전류가 상기 구동 모터의 회전을 방해하는 저항으로 작용하고, 상기 저항이 상기 구동 모터의 모터 제동력으로 전환되도록 상기 3상회로를 쇼트(Short)시키고, 상기 쇼트(Short)는 차량의 주정차 시 발생되는 파킹락 회로; 가 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 파킹락 회로는 상시 공급 전원이 차단되었을 때 상기 쇼트(Short)를 형성해준다.
상기 파킹락 회로는 온(On)오프(Off)되는 릴레이로 이루어지고, 상기 릴레이는 상기 3상회로의 A 라인과 B 라인을 쇼트(Short)시키는 제1 릴레이와, 상기 3상회로의 B 라인과 C 라인을 쇼트(Short)시키는 제2 릴레이로 구성된다.
상기 파킹락 회로는 상기 인버터로 온(On)오프(Off)된다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구동 모터 연계형 파킹락 장치를 적용한 차량은 구동륜에 연결된 구동축으로 회전력을 전달하는 구동 모터; 배터리에 회로 연결되고, 상기 구동 모터의 3상회로에 이어지며, MCU(Motor Control Unit)로 제어되는 인버터; 상기 구동 모터에 흐르는 전류가 상기 구동 모터의 회전을 방해하는 저항으로 작용하고, 상기 저항이 상기 구동 모터의 모터 제동력으로 전환되도록 상기 3상회로를 쇼트(Short)시키고, 상기 쇼트(Short)는 차량의 주정차 시 발생되는 파킹락 회로; 노면 경사를 검출하는 기울기 센서; 시각이나 청각으로 운전자의 주의를 환기시키는 경고기; 상기 구동륜을 제동해주는 전자파킹장치(Electronic Parking Break); 가 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 MCU(Motor Control Unit)는 파킹락 신호 입력 시 상기 기울기 센서의 검출 값으로 노면 경사를 파악하고, 노면 경사가 상기 구동 모터가 낼 수 있는 최대 제동력을 벗어나는지를 판단하며, 판단 결과에 따라 상기 파킹락 회로의 전류 공급 차단이 결정된다.
상기 MCU가 상기 구동 모터의 최대 제동력을 벗어난 노면 경사로 판단하면, 상기 MCU는 상기 파킹락 회로의 전류 공급을 유지하고, 상기 경고기를 작동시키며 동시에 상기 구동륜을 잠금 상태로 전환시키는 상기 전자파킹장치를 작동한다.
상기 기울기 센서는 중력센서이고, 상기 경고기는 시각인식이나 청각인지중 어느 하나가 적용된다.
이러한 본 발명은 구동 모터가 주행조건에서 주행동력을 발생시키고 반면 주정차 조건에서 주차 구속력을 발생시킴으로써 구동 모터가 주정차에도 이용되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 파킹 기어와 맞물리도록 변속레버 P단에 연계된 케이블 파킹기구가 없이도 구동 모터로 주정차 기능을 대신함으로써 케이블 파킹기구 삭제로 비용 절감이 이루어지고, 특히 케이블 파킹기구 삭제로 인한 감속기(변속기)의 콤팩트로 차량의 센터 플로우 설계 자유도가 크게 개선되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주행동력 발생용 구동 모터가 주정차 기능을 구현함으로써 별도의 액추에이터 사용이 없는 SBW(Shift By Wire)구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주행동력 발생용 구동 모터가 후륜에 장착된 차량에서는 후륜은 EPB(Electronic Parking Break)대신 모터를 이용하고, 전륜에는 파킹 기어와 맞물리도록 변속레버 P단에 연계된 케이블 파킹기구를 이용함으로써 차량 브레이크의 다양한 변화 구성이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 구동 모터 연계형 파킹락 장치의 구성이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량 구동 모터 연계형 파킹락 장치의 미 작동 상태이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량 구동 모터 연계형 파킹락 장치의 작동 상태이고, 도 4는 본 발명에 따른 구동 모터 연계형 파킹락 장치가 차량의 각종 장치와 연계된 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 구동 모터 연계형 파킹락 장치를 적용한 차량이 노면 경사 정차 시 작동상태이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 차량 구동 모터 연계형 파킹락 장치의 구성을 나타낸다.
도시된 바와 같이, 파킹 락 장치는 정역회전되는 구동 모터(1)와, 배터리에 회로 연결된 인버터(3)와, 인버터(3)와 구동 모터(1)의 전기회로를 이루는 3상회로(5)에 구비된 파킹락 회로(10)로 구성된다.
상기 구동 모터(1)는 차량 주행을 위한 회전력을 발생해 구동륜(200)에 연결된 구동축(100)으로 전달하고, 상기 인버터(3)는 최상위 제어기인 MCU(Motor Control Unit)의 출력으로 구동 모터(1)를 제어한다.
상기 3상회로(5)는 구동 모터(1)를 제어하는 3상권상 방식으로서, A 라인(5-1), B 라인(5-2), C 라인(5-3)으로 구성된다.
상기 파킹락 회로(10)는 제1,2 릴레이(10-1,10-2)로 구성되고, 제1 릴레이(10-1)는 3상회로(5)의 A 라인(5-1)과 B 라인(5-2)을 쇼트(Short)시키고, 제2 릴레이(10-2)는 3상회로(5)의 B 라인(5-2)과 C 라인(5-3)을 쇼트(Short)시키도록 회로 구성된다.
본 실시예에서, 상기 제1 릴레이(10-1)와 상기 제2 릴레이(10-2)는 항시 전원 공급됨으로써 오픈(Open)으로 유지되고, 오픈(Open)시 3상회로(5)는 쇼트(Short)되지 않는다.
그러므로, 상기 파킹락 회로(10)는 전원공급이 차단됨으로써 닫힘(Close)시 3상회로(5)를 쇼트(Short)시키게 된다.
한편, 도 2는 본 실시예에 따른 차량 구동 모터 연계형 파킹락 장치의 미 작동 상태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 인버터(3)와 구동 모터(1)는 3상회로(5)로 연결되고, 3상회로(5)의 A 라인(5-1)과 B 라인(5-2)을 연결한 제1 릴레이(10-1)와, 3상회로(5)의 B 라인(5-2)과 C 라인(5-3)을 연결한 제2 릴레이(10-2)는 모두 열림(Open)을 유지한다.
이러한 상태가 되면, 구동 모터(1)로 공급된 전류는 도면의 (1)상태내지 (6)상태와 같이 A 라인(5-1)과 B 라인(5-2) 및 C 라인(5-3)을 순차적으로 흐르게 된다.
그러므로, 파킹락 회로(10)는 구동 모터(1)와 연계되지 않고, 구동 모터(1)에서는 파킹락 회로(10)에 관계없이 차량 주행 동력을 위한 회전력이 발생되고, 회전력은 구동축(100)을 통해 구동륜(200)으로 전달됨으로써 차량은 정상적으로 작동된다.
반면, 도 3은 본 실시예에 따른 차량 구동 모터 연계형 파킹락 장치의 작동 상태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, MCU에서 나온 파킹 락 신호를 인식한 인버터(3)는 파킹락 회로(10)로 공급되던 배터리 전류를 차단하고, 전류가 차된된 파킹락 회로(10)에서는 3상회로(5)의 A 라인(5-1)과 B 라인(5-2)을 연결한 제1 릴레이(10-1)와, 3상회로(5)의 B 라인(5-2)과 C 라인(5-3)을 연결한 제2 릴레이(10-2)가 모두 닫힘(Close)으로 전환된다.
이러한 상태가 되면, 제1 릴레이(10-1)는 3상회로(5)의 A 라인(5-1)과 B 라인(5-2)을 쇼트(Short)시키고, 제2 릴레이(10-2)는 3상회로(5)의 B 라인(5-2)과 C 라인(5-3)을 쇼트(Short)시키게 된다.
이로 인해, 구동 모터(1)로 공급된 전류는 도면의 (1)상태와 같이 A 라인(5-1)에서 C 라인(5-3)으로 흐르는 전류가 이후 A 라인(5-1)에서 B 라인(5-2)으로 흐르지 못하게 된다. 그러면, (2)상태와 같이 C 라인(5-3)으로 흘렀던 전류가 B 라인(5-2)으로 다시 흘러가게 됨으로써 결국 (1)상태에서 (2)상태로 회전을 방해하는 저항으로 작용할 수밖에 없다.
따라서, 구동 모터(1)는 회전하지 못하므로 구동 모터(1)는 차량을 정지시켜주는 파킹락 장치 기능을 대신 할 수 있다.
이와 같이, 파킹락 회로(10)가 구동 모터(1)와 연계됨으로써 구동 모터(1)에서는 차량 주행 동력을 위한 회전력이 발생되지 않고, 특히 구동륜(200)에서 구동축(100)을 통해 구동 모터(1)로 들어오는 회전력에 대한 저항력을 발생시킴으로써 차량은 주정차 상태와 같이 정지를 유지한다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 구동 모터 연계형 파킹락 장치가 차량의 각종 장치와 연계됨으로써 더욱 개선된 예를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 차량은 구동륜(200)에 연결된 구동축(100)으로 회전력을 전달하는 구동 모터(1)와, 배터리에 회로 연결되어 3상회로(5)에 이어진 인버터(3)와, 인버터(3)와 구동 모터(1)의 전기회로를 이루는 3상회로(5)에 구비된 파킹락 회로(10)와, 최상위 제어기인 MCU(Motor Control Unit)(300)와, 노면 경사를 검출하는 기울기 센서(400)와, 시각이나 청각으로 운전자의 주의를 환기시키는 경고기(500)와, 구동륜(200)을 제동해주는 전자파킹장치(Electronic Parking Break)(600)로 구성된다.
상기 구동 모터(1)와 상기 인버터(3) 및 상기 3상회로(5)는 도 1내지 도 3에서 기술된 구동 모터(1)와 인버터(3) 및 3상회로(5)와 동일하다.
또한, 상기 파킹락 회로(10)는 3상회로(5)의 A 라인(5-1)과 B 라인(5-2)을 쇼트(Short)시키는 제1 릴레이(10-1)와, 3상회로(5)의 B 라인(5-2)과 C 라인(5-3)을 쇼트(Short)시키는 제2 릴레이(10-2)로 구성됨으로써 도 1내지 도 3에서 기술된 파킹락 회로(10)와 동일하다.
상기 MCU(300)에는 파킹락 신호 검출 시 인버터(3)로 보내지는 인버터 출력신호의 생성과, 기울기 센서(400)가 검출한 노면 기울기에 기반해 경고기(500)로 보내지는 경고 출력신호의 생성과 함께 전자파킹장치(600)로 보내지는 제동 출력신호의 생성이 포함된다.
상기 기울기 센서(400)는 중력센서가 적용되나 동일한 기능을 하는 다양한 수단이 적용될 수 있다. 상기 경고기(500)는 시각적인 LED나 청각적인 부저(Buzzer)가 이용되나 동일한 기능을 하는 다양한 수단이 적용될 수 있다.
상기 전자파킹장치(600)는 전기신호로 차량의 정지 상태를 유지시키는 종류의 주차 브레이크와 동일하다.
한편, 도 5는 본 실시예에 따른 구동 모터 연계형 파킹락 장치를 적용한 차량이 경사지에 주정차할 때 작동상태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 차량의 주정차 상태에서 MCU(300)는 파킹락 신호가 입력되더라도 기울기 센서(400)의 검출 값으로 노면 경사 정도를 먼저 파악하고, 구동 모터(1)가 낼 수 있는 최대 제동력을 벗어나는 노면 경사인지 여부가 판단된다.
만약, MCU(300)가 구동 모터(1)가 낼 수 있는 최대 제동력을 벗어나지 않는 노면 경사로 파악되면, MCU(300)는 파킹락 신호에 따라 인버터(3)로 인버터 출력신호를 보내줌으로써 인버터(3)는 파킹락 회로(10)로 공급되던 배터리 전류를 차단한다.
그러므로, 파킹락 회로(10)는 3상 회로(3)를 쇼트(Short)상태로 전환함으로써 도 3에서 기술된 작동이 이루어지고, 결국 차량은 구동 모터(1)를 이용해 주정차 잠금상태가 이루어질 수 있다.
반면, MCU(300)가 구동 모터(1)가 낼 수 있는 최대 제동력을 벗어나는 노면 경사로 파악되면, MCU(300)는 인버터 출력신호 대신 경고 출력신호를 경고기(500)로 보내줌으로써 운전자 주위를 강제 환기시키고, 동시에 제동 출력신호를 전자파킹장치(600)로 보내줌으로써 작동된 전자파킹장치(600)가 구동륜(300)을 잠금 상태로 전환시켜 준다.
그러므로, 파킹락 회로(10)는 동작하지 않고 구동 모터(1)도 제동력을 발생하지 않지만, 차량은 보다 강력한 제동 작용이 이루어지는 전자파킹장치(600)를 이용해 주정차 잠금상태가 안전하게 이루어질 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 구동 모터 연계형 파킹락 장치에는 인버터(3)와 3상회로(5)로 연결되어 정역회전되는 구동 모터(1)와, 구동 모터(1)의 회전을 방해하는 저항이 모터 제동력으로 전환되도록 3상회로(5)를 쇼트(Short)시키파킹락 회로(10)가 포함됨으로써 차량의 주정차 시 간단한 쇼트(Short)만으로도 구동 모터(1)가 차량 잠금 상태를 형성할 수 있고, 특히 쇼트(Short)의 복원만으로 구동 모터(1)가 다시 주행 동력을 발생시킬 수 있다.
1 : 구동 모터 3 : 인버터
5 : 3상회로 5-1,5-2,5-3 : A,B,C 라인
10 : 파킹락 회로 10-1,10-2 : 제1,2 릴레이
100 : 구동축 200 : 구동륜
300 : MCU(Motor Control Unit)
400 : 기울기 센서 500 : 경고기
600 : 전자파킹장치(Electronic Parking Break)

Claims (9)

  1. 인버터와 3상회로로 연결되어 정역회전되는 구동 모터와;
    상기 구동 모터에 흐르는 전류가 상기 구동 모터의 회전을 방해하는 저항으로 작용하고, 상기 저항이 상기 구동 모터의 모터 제동력으로 전환되도록 상기 3상회로를 쇼트(Short)시키고, 상기 쇼트(Short)는 차량의 주정차 시 발생되는 파킹락 회로;가 포함되고,
    상기 파킹락 회로는 온(On)오프(Off)되고, 상기 3상회로의 A 라인과 B 라인을 쇼트(Short)시키는 제1 릴레이와, 상기 3상회로의 B 라인과 C 라인을 쇼트(Short)시키는 제2 릴레이로 구성
    된 것을 특징으로 하는 구동 모터 연계형 파킹락 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 파킹락 회로는 상시 공급 전원이 차단되었을 때 상기 쇼트(Short)를 형성해주는 것을 특징으로 하는 구동 모터 연계형 파킹락 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 파킹락 회로는 상기 인버터로 온(On)오프(Off)되는 것을 특징으로 하는 구동 모터 연계형 파킹락 장치.
  6. 구동륜에 연결된 구동축으로 회전력을 전달하는 구동 모터;
    배터리에 회로 연결되고, 상기 구동 모터의 3상회로에 이어지며, MCU(Motor Control Unit)로 제어되는 인버터;
    상기 구동 모터에 흐르는 전류가 상기 구동 모터의 회전을 방해하는 저항으로 작용하고, 상기 저항이 상기 구동 모터의 모터 제동력으로 전환되도록 상기 3상회로를 쇼트(Short)시키고, 상기 쇼트(Short)는 차량의 주정차 시 발생되는 파킹락 회로;
    노면 경사를 검출하는 기울기 센서;
    시각이나 청각으로 운전자의 주의를 환기시키는 경고기;
    상기 구동륜을 제동해주는 전자파킹장치(Electronic Parking Break);가 포함되고,
    상기 MCU(Motor Control Unit)는 파킹락 신호 입력 시 상기 기울기 센서의 검출 값으로 노면 경사를 파악하고, 노면 경사가 상기 구동 모터가 낼 수 있는 최대 제동력을 벗어나는지를 판단하며, 판단 결과에 따라 상기 파킹락 회로의 전류 공급 차단이 결정되는 것을 특징으로 하는 구동 모터 연계형 파킹락 장치를 적용한 차량.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 MCU가 상기 구동 모터의 최대 제동력을 벗어난 노면 경사로 판단하면, 상기 MCU는 상기 파킹락 회로의 전류 공급을 유지하고, 상기 경고기를 작동시키며 동시에 상기 구동륜을 잠금 상태로 전환시키는 상기 전자파킹장치를 작동하는 것을 특징으로 하는 구동 모터 연계형 파킹락 장치를 적용한 차량.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 기울기 센서는 중력센서이고, 상기 경고기는 시각인식이나 청각인지중 어느 하나가 적용된 것을 특징으로 하는 구동 모터 연계형 파킹락 장치를 적용한 차량.
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