KR102275013B1 - 전기자동차의 회생제동 제어방법 및 장치 - Google Patents

전기자동차의 회생제동 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시는 전기자동차의 회생제동 제어방법 및 장치에 관한 것으로 구체적으로, 전기 동력을 사용하는 초소형 전기차에서 차량주행 및 전기동력 시스템을 총괄적으로 제어하는 차량제어기와 차량에 설치된 다양한 서브 시스템의 입출력 신호를 고려하여 회생제동 및 제동제어를 수행하는 회생제동 제어 방법과 장치에 관한 것이다. 실시예에 따른 회생제동 제어 방법 및 장치는 초소형 전기자동차의 회생제동 제어방법 및 장치는 차량의 주행 정보와 차량에 설치된 다양한 서브시스템의 상태 정보를 수신하여 회생제동 여부를 판단하고 모터의 발전을 통해 회생제동을 수행하여 초소형 전기차에서 진공 펌프의 압력 조정을 통하여 회생제동을 최대화할 수 있도록 한다.

Description

전기자동차의 회생제동 제어방법 및 장치 {REGENERATIVE BRAKING CONTROL METHOD AND DEVICE FOR MICRO ELECTRIC VEHICLES}
본 개시는 전기자동차의 회생제동 제어방법 및 장치에 관한 것으로 구체적으로, 전기 동력을 사용하는 초소형 전기차에서 차량주행 및 전기동력 시스템을 총괄적으로 제어하는 차량제어기와 차량에 설치된 다양한 서브 시스템의 입출력 신호를 고려하여 회생제동 및 제동제어를 수행하는 회생제동 제어 방법과 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
회생제동은 운동에너지 회수 시스템 (KERS, Kinetic Energy Recovery System)의 하위 개념인 발전기식 회수 방법으로, 운동 에너지를 전기 에너지로 다시 회수하는 것을 의미한다. 달리고 있는 차량이 속도를 줄이기 위해서는 이미 차량이 가지고 있는 운동 에너지를 소모해야 한다. 일반적인 차량은 마찰 브레이크를 통해 운동 에너지를 전부 열로 변환하여 소모하지만 일정수준 이상의 용량을 가지는 발전기에서는 발전기를 차량의 운동 에너지로 구동시켜 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하면서 제동을 걸 수도 있다. 이때 발생하는 전기 에너지를 배터리에 저장하거나 전원으로 되돌려 보내는 방식으로 재사용이 가능하게 하면 회생제동이 구현된다. 대부분의 전기자동차, 하이브리드 자동차 및 플러그인 하이브리드와 같은 전기모터 동력 장치가 탑재된 차량과 전기기관차는 회생제동이 가능하다. 언급한 차량들은 기본적으로 회생제동에 필요한 모든 장비들을 구비하고 있고, 종류를 막론하고 거의 모든 전기 모터들은 반대로 발전기로 운용하는 것도 가능하기 때문이다.
종래에는 회생제동에서 브레이크를 통한 제동 시 잃어버리는 에너지를 발전기를 이용해 회수가능하고 배터리에 저장하는 방식으로 구현할 수 있다. 또한, 종래 회생제동 시스템의 구조가 비교적 간단하기 때문에 설치하기도 용이하다는 장점이 있으나, 차체에 정전기가 쌓여 접촉한 사람을 감전시킬 위험이 있어 안전하고 효과적인 회생제동을 위해서는 이를 위한 회로가 구성될 필요가 있다. 또한, 종래의 다이오드로 만드는 단순 정류로는 발전량과 제동력을 효과적으로 정밀하게 제어하기 어려워, 회로 파손 등의 사고가 날 위험이 있고 낮은 효율로 인해 회생제동이 가능한 솔루션이 제한된다. 특히 배터리가 있는 환경이면 단순 정류 방법을 회생제동에 쓰기에는 위험하다.
회생제동은 여러모로 마찰 브레이크를 대신할만한 획기적인 방안이지만, 기존의 브레이크를 완전히 대체할 수는 없다는 한계가 있다. 전원에서 발전량을 수용할 수 없을 경우 에는 회생제동을 지속할 수 없기 때문에 제동력이 제한되거나 상실될 수 있어 발전제동과 병행하는 제동방법이 필요하다. 또한, 종래에는 회생제동이 일정 속도를 초과하면 무조건 실효되는 경우가 많은데, 주행상황 및 제동 제어 신호의 면밀한 분석과정 없이 특정 조건에 대해서만 회생제동이 수행되는 경우, 운전자들에게 불편함을 느끼게 한다.
1. 한국 등록특허공보 제 10-1365025(2014.02.13) 2. 한국 공개특허공보 제 10-2017-0024857(2017.03.08)
실시예에 따른 초소형 전기자동차의 회생제동 제어장치는 전기동력을 사용하는 초소형 전기차에서 차량주행 및 전기동력시스템을 총괄적으로 제어하는 차량제어유닛(VCU, Vehicle Control Unit)과 각각의 서브시스템을 제어하는 배터리 매니지먼트 시스템(BMS), 모터 제어기(MCU) 제동제어를 위한 진공펌프를 포함한다.
실시예에서는 차량의 주행 정보와 각각의 서브시스템의 상태 정보를 수신하여 회생 제동 필요 여부를 판단하고 회생 제동 필요 시 요구되는 제동력과 차량 운동에너지, 유압제동력 및 회생제동력을 산출한다. 이후, 진공펌프의 압력을 조정하여 산출된 제동력에 따라 유압 제동 및 회생제동을 구현한다. 또한, 실시예를 통한 초소형 전기차의 회생제동 제어장치는 진공 펌프의 압력 조정을 통하여 회생제동을 최대화함으로써 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.
실시예에 따른 초소형 전기자동차의 회생제동 제어방법은 (A) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 차량의 주행정보와 능동보호시스템(Active Protect System), 차량 단위 중량당 출력 (Vehicle Specific Power), 브레이크 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하는 서브시스템 각각의 제어신호 및 입출력 신호를 수신하여 차량의 회생제동필요여부를 판단하는 단계; (B) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하는 단계; (C) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 조정된 유압제동력의 실제 제동력을 추정하고, 추정된 실제 제동력을 반영한 회생제동력을 산출하여 모터의 회전 제어를 통해 산출된 회생 제동력에 따른 회생제동을 수행하는 단계; (D) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 회생제동에 의해 감속된 속도를 피드백 받아 유압제동력을 다시 추정하고 추정된 유압제동력에 기반한 회생제동력의 피드백 값을 설정하는 단계; 를 포함한다.
다른 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동 제어장치는 차량의 주행정보와 능동보호시스템(Active Protect System), 차량 단위 중량당 출력 관리 시스템(Vehicle Specific Power System), 브레이크 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하는 서브시스템 각각의 상태정보를 수신하여 차량 주행상태를 판단하는 주행상태 판단모듈; 차량 주행상태정보와 차량의 운동에너지 및 제동 시 필요한 제동력을 산출하여 산출결과에 따라 회생제동필요여부를 판단하는 회생제동필요 판단모듈; 전기자동차의 회생제동 제어장치는 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하고 모터의 회전을 제어하여 회생제동을 수행하는 제동제어모듈; 및 회생제동에 의해 감속 보정된 속도를 피드백 받아 유압제동력을 다시 추정하고 추정된 유압제동력에 기반한 회생제동력의 피드백 값을 산출하는 차량 속도변화 모니터링 모듈; 을 포함하고,제동제어모듈; 은 조정된 유압제동력의 실제 제동력을 추정하고, 유압제동력의 실제 제동력과 차량 운동에너지에 따라 회생제동력을 산출하여 산출된 회생제동력에 의한 모터의 발전을 통해 회생제동을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 초소형 전기자동차의 회생제동 제어방법 및 장치는 차량의 주행 정보와 차량에 설치된 다양한 서브시스템의 상태 정보를 수신하여 회생제동 여부를 판단하고 모터의 발전을 통해 회생제동을 수행하여 초소형 전기차에서 진공 펌프의 압력 조정을 통하여 회생제동을 최대화할 수 있도록 한다.
또한, 실시예를 통해 하이브리드 차량 및 전기차에서 회생제동이 기존 브레이크를 상당 부분 대체하는 효과를 창출하여 회생제동 덕분에 마찰 브레이크 사용을 감소시켜, 브레이크 패드를 실질적으로 차량 수명 내내 반영구적으로 사용 가능하게 한다.
또한, 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동 제어 장치는 모터 드라이브의 전압 제어 능력을 활용하여 큰 회로 변경 없이도 모터 구동 및 회생제동을 병행할 수 있도록 한다. 또한, 실시예에서는 회생제동 에너지를 충분히 저장하기 위해 고 용량 배터리를 함께 적용하여, 차량 제동 시 일부 운동에너지로 모터를 가동시켜 배터리를 충전하고, 정지 시 시동을 꺼서 연료를 절약하고, 재 출발 시 저장해놓은 전기로 다시 시동을 거는 방식으로 연료 및 배기가스를 줄이도록 한다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동 제어시스템을 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동 제어장치의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 회생제동제어 장치의 구체적인 데이터 처리 블록을 나타낸 도면
도 4는 실시예에 따른 회생제동 제어 방법의 데이터 처리 과정을 나타낸 도면
도 5는 실시예에 따른 회생 제동필요여부 판단과정을 나타낸 흐름도
도 6은 실시예에 따른 진공펌프 압력 산출 및 유압제동력 조정과정을 나타낸 도면
도 7은 실시예에 따른 회생제동 수행과정을 나타낸 도면
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
회생제동은 제동 시 발생하는 물리적 힘을 이용해 전기자동차의 배터리를 충전시키며 브레이크로 인한 에너지 손실을 막아 연료 효율을 늘릴 수 있도록 한다. 회생제동은 전기 모터의 동작 원리를 이용하여 작동된다. 전기에너지가 가해지면 모터는 운동에너지를 만들어내고 운동에너지를 모터에 가하면 전기에너지가 발생한다. 전기자동차에서는 엑셀을 밟으면 전기가 공급되면서 모터가 운동에너지를 발생시켜 차량을 출발시키고, 엑셀에서 발을 때면 그 순간 주행하던 힘에 의해서 모터가 반대로 운동에너지를 받아 전기를 생산하여 발전기 역할을 하게 된다. 더욱 자세히 설명하면, 모터 내부에는 회전하며 운동에너지를 만드는 회전체와 회전체를 돌리는 고정체가 있다. 고정체는 전기에너지를 가해 회전체를 돌리게 되고, 이와 반대로 회전체에 운동에너지가 가해져 회전할 때는 전기가 발생하게 된다. 하지만 이때 고정체에 자성이 없다면 전기가 발생하지 않고, 회전체가 운동에너지로 회전을 할 때 고정체에도 자성을 띌 수 있는 약간의 전류가 흘러야 회전체의 회전으로부터 전기가 발생되게 되어 회생제동 시에는 고정체에 약간의 전류가 흐르게 된다. 이로 인해 운동에너지로 회전하는 회전체와 고정체 사이에 전류가 발생하여 배터리를 충전할 수 있게 된다.
모터가 다시 거꾸로 돌아 전기를 만들어 내면서 차량 타력 주행에 의한 운동에너지로 인해 회전체가 회전하고 고정체가 자성을 가지게 되면서, 모터가 발전기로 바뀌며 전기에너지를 만들어 내는 동시에 회전체의 회전에 대한 저항으로 모터의 회전 속도가 줄어들어 자동차 전체의 제동력이 발생하게 된다. 실제로 전기자동차 탑승 시, 엑셀에서 발만 때어도 마치 브레이크를 밟은 듯 차량 속도가 줄어들기 때문에 회생 제동의 기능을 하게 된다. 일부 차량에서는 회생제동으로 강력한 제동이 걸리면 제동 등이 켜지는 경우도 있다.
회생제동을 통해 전기자동차의 제동으로 인한 에너지 손실을 줄이지만 엑셀에서 발을 떼었다는 이유만으로 회생제동이 심하게 걸리는 경우, 속도가 줄어 재 가속 때 또 다시 에너지를 사용해야 하기 때문에 오히려 에너지 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 실시예에 따른 회생제동 장치 및 방법은 차량의 주행상황과 브레이크 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하는 차량 서브 시스템들의 입력 신호들을 전체적으로 고려하여 회생제동을 수행할 수 있도록 한다. 또한, 차량의 제동력, 운동에너지 및 모터의 제동력과 유압제동력을 산출하여 산출 결과에 따라 회생제동을 제어하고 제어결과를 피드백 함으로써, 차량 에너지의 효율을 향상 시키고 차량의 감속이 더욱 원활하게 이루어 질 수 있도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동 제어시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기자동차의 회생제동 제어시스템은 차량 제어유닛(VCU, Vehicle Control Unit), 배터리 관리 시스템(BMS, Battery Management System), 제어유닛(MCU, Micro Control Unit), 컨버터(LDC), 배터리, 인버터, 모터, 감속기, 진공펌프, 제동시스템 및 브레이크 장치 등을 포함하여 구성될 수 있다.
차량 제어유닛(VCU)은 능동 보호 시스템(Active Protect System), 차량 단위 중량당 출력(Vehicle Specific Power)신호 및 브레이크 시스템 입력 신호 등 차량에 탑재된 다양한 서브 시스템으로 입출력 되는 신호들을 모니터링 하고 모니터링 결과에 따라 차량을 제어한다.
차량 제어 유닛(VCU)과 배터리 관리 시스템(BMS) 및 마이크로 컨트롤 유닛은 차량 제어 유닛과 캔(CAN, Controller Area Network) 프로토콜을 통해 통신하며 차량 주행 상태 및 서브 시스템들의 제어 신호에 따라 배터리, 인버터, 모터, 감속기 등을 조정한다.
브레이크 장치는 운전자의 조작에 의해 가압되거나 해제되어 진공펌프와 브레이크 제동 시스템에 의한 유압동력으로 작동하게 된다. 또한, 브레이크 장치는 모터에 의한 회생 제동에 의해서도 동작하는데, 실시예에서는 차량 제어 유닛, 배터리 관리 유닛 및 모터 컨트롤 유닛 등의 입출력신호에 의해 모터가 제어되어 차량의 회생제동을 수행하게 된다.
도 2는 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동 제어장치의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 전기자동차의 회생제동 제어장치는 주행상태 판단모듈(110), 회생제동필요 판단모듈(130), 제동제어모듈(150) 및 차량 속도변화 모니터링 모듈(170)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '모듈' 이라는 용어는 용어가 사용된 문맥에 따라서, 소프트웨어, 하드웨어 또는 그 조합을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 소프트웨어는 기계어, 펌웨어(firmware), 임베디드코드(embedded code), 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 또 다른 예로, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적 회로, 집적 회로 코어, 센서, 멤스(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System), 수동 디바이스, 또는 그 조합일 수 있다.
주행상태 판단모듈(110)은 차량 주변객체 탐지, 실시간 위치정보 분석 및 차량 서브 시스템들의 입출력 신호 분석을 통해 차량의 주행상태를 판단한다. 예컨대, 주행상태 판단모듈(110)은 차량의 주행정보와 능동보호시스템(Active Protect System), 차량 단위 중량당 출력 관리 (Vehicle Specific Power System) 정보, 브레이크 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하는 서브시스템 각각의 상태정보와 입출력 신호를 수신하여 차량 주행상태를 판단한다. 또한, 주행상태 판단모듈(110)은 차량의 속도, 속도 변화량 및 위치 정보에 따른 주변 객체 움직임, 교통상황 등의 주변정보를 통해 차량 주행상태를 판단할 수 있다.
회생제동필요 판단모듈(130)은 차량 주행상태정보와 차량의 운동에너지 및 제동 시 필요한 제동력을 산출하여 산출결과에 따라 회생제동필요여부를 판단한다. 실시예에서는 속도 변화율이 임계 값 이상이 되는 급제동 상황, 예상치 못한 차량 주변 객체 진입 상황 및 교통 법규에 따라 반드시 정차해야 하는 상황 등이 회생제동이 필요한 경우에 포함될 수 있다.
제동제어모듈(150)은 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하고, 모터 구동을 조정한다. 실시예에서 제동제어모듈(150)은 차량의 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 차량 총 제동력 및 유압제동력을 연산하여 회생제동력을 산출하고, 산출된 유압제동력 및 회생 제동력에 따라 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하고 모터 구동을 제어한다.
차량 속도변화 모니터링 모듈(170)은 회생제동에 의해 감속 보정된 속도를 피드백 받아 유압제동력을 다시 추정하고 추정된 유압제동력에 기반한 회생제동력의 피드백 값을 설정한다.
또한, 제동제어모듈(150)은 조정된 유압제동력의 실제 제동력을 추정하고, 추정된 실제 제동력에 의한 회생제동력을 산출하여 산출된 회생제동력에 의한 모터의 발전을 통해 회생제동을 수행하도록 한다.
도 3은 실시예에 따른 회생제동제어 장치의 구체적인 데이터 처리 블록을 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 주행상태 판단모듈(110)은 분석부(111) 및 주행상태 판단부(113)을 포함하여 구성될 수 있고, 회생제동 필요 판단모듈(130)은 산출부(131), 조정부(133) 및 피드백 반영부(135)를 포함하여 구성될 수 있고, 제동제어모듈(150)은 모터제어부(151) 및 진공펌프 제어부(153)을 포함하여 구성될 수 있고, 차량 속도변화 모니터링 모듈(170)은 모니터링부(171) 및 피드백부(173)을 포함하여 구성될 수 있다.
주행상태 판단모듈(110)의 분석부(111)는 차량에 설치된 서브 시스템들로부터 수신한 입출력 및 제어신호와 차량 주변 모니터링 정보, 차량의 실시간 위치정보를 분석한다. 실시예에서 분석부(111)는 차량 주변 모니터링 정보에서 주변객체와의 거리와 급정거 필요 여부 등을 파악하고, 실시간 위치정보 및 교통상황 정보를 통해 주행 중 차량의 속도 변화량 등을 산출한다.
주행상태 판단부(113)는 분석부(111)로부터 급정거 필요여부, 차량 속도 변화량 등을 전달받아 주행상태를 판단한다. 실시예에서 주행상태 판단부(113)는 차량 주변 객체가 일정 거리 미만에서 인식되거나 주행 시 감속 량이 일정 수준을 초과하거나, 정체 구간 진입, 급제동 필요 상태 또는 제동 증가 상태 등 다양한 주행 상태를 판단할 수 있다.
회생제동필요 판단모듈(130)의 산출부(131)는 급제동 필요 상태 또는 제동 증가 상태인 경우, 주행상태와 차량의 운동에너지 및 제동력을 산출하여, 회생제동의 필요 여부를 판단한다. 실시예에서는 차량 급제동이 일정 횟수 이상 필요하거나, 제동 횟수가 증가하거나, 제동 주기가 감소하거나, 차량의 감속 량이 일정 수치 이상인 경우, 회생제동 필요상태로 판단할 수 있다.
조정부(133)는 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 산출된 제동력에 따라 모터와 진공펌프를 조정한다. 실시예에서 조정부(133)는 산출된 제동력 중 감속량과 차량의 운동에너지 및 브레이크 제동력을 고려하여 최적 회생제동력을 산출한다. 실시예에서 최적 회생제동력은 차량 운동에너지, 필요 제동력, 유압제동력을 모두 고려하고 차량에 운동에너지를 다시 가할 경우 회생제동에 의한 에너지를 공급하여 연료 효율을 최대로 향상 시킬 수 있도록 하는 산출 값이다. 실시예에서는 차량 제동 시 일부 운동에너지로 모터를 가동시켜 배터리를 충전하고, 정지 시 시동을 꺼서 연료를 절약하고, 재 출발 시 저장해놓은 전기로 다시 시동을 거는 방식으로 연료 및 배기가스를 줄이도록 한다.
제동제어모듈(150)의 모터 제어부(151)는 산출된 최적 회생 제동력을 기초로 모터를 제어하고, 진공펌프 제어부(153)은 산출된 제동력에 따라 진공펌프를 제어한다.
차량 속도변화 모니터링 모듈(170)의 모니터링부(171)는 산출된 회생제동력에 따라 모터와 진공펌프를 제어하고, 차량의 감속 속도 보정이 수행되면, 보정된 감속 속도를 모니터링 한다.
차량 속도변화 모니터링 모듈(170)의 피드백부(173)는 회생제동에 의해 감속 보정된 속도를 다시 입력 받아, 차량의 회생 제동이 필요한 것으로 파악되는 경우, 차량 총 제동력 및 유압제동력을 연산하여 회생 제동력을 산출한다. 이후, 산출된 회생 제동력을 피드백 반영부(135)로 전달하고, 피드백 반영부(135)는 산출된 유압제동력 및 회생 제동력에 따라 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력이 조정되면, 산출된 회생제동력에 따라 모터를 제어하여 차량의 감속 속도 보정을 다시 수행하도록 한다. 이를 통해 실시예에서는 회생제동을 보다 정확하게 수행할 수 있고, 차량의 속도 감속을 더욱 원활하게 수행 할 수 있다.
이하에서는 전기자동차의 회생제동 방법에 대해서 차례로 설명한다. 실시예에 따른 회생 제동 방법의 작용(기능)은 회생 제동 장치 및 시스템상의 기능과 본질적으로 같은 것이므로 도 1 내지 도 3과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 실시예에 따른 회생제동 제어 방법의 데이터 처리 과정을 나타낸 도면이다.
S410 단계에서는 회생제동 제어장치에서 차량의 주행정보와 능동보호시스템(Active Protect System), 차량 단위 중량당 출력 관리 시스템(Vehicle Specific Power System), 브레이크 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하는 서브시스템 각각의 상태정보를 수신하여 회생제동필요여부를 판단한다.
S430 단계에서는 회생제동 제어장치에서 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 차량 운동에너지 및 필요 제동력에 따른 진공펌프의 압력을 산출하고, 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정한다.
S450 단계에서 전기자동차의 회생제동 제어장치는 조정된 유압제동력의 실제 제동력을 추정하고, 유압제동력의 실제 제동력에 의한 회생제동력을 산출하여 설정한 후 산출된 회생제동력에 의한 모터의 발전을 통해 회생제동을 수행한다.
S470 단계에서는 전기자동차의 회생제동 제어장치에서 회생제동에 의해 감속 보정된 속도를 피드백 받아 유압제동력 및 회생제동력을 다시 추정하고 추정된 유압제동력에 기반한 회생제동력의 피드백 값을 산출한다.
도 5는 실시예에 따른 회생 제동필요여부 판단과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, S411 단계에서는 회생제동필요판단모듈에서 서브시스템 각각의 상태정보를 분석한다.
S413 단계에서는 회생제동필요판단모듈에서 상태정보 분석 결과에 따라 차량 운동에너지 및 감속속도에 대한 제동력을 산출한다.
S415 단계에서는 산출된 제동력이 기 설정된 임계 값을 비교한다. 산출된 제동력이 임계 값을 초과하는 경우, S417 단계로 진입하여 모터에 의한 회생제동이 필요한 것으로 판단한다. 산출된 제동력이 임계 값 미만인 것으로 파악되면, S411 단계로 다시 진입하여 서브 시스템 각각의 상태정보를 분석한다.
도 6은 실시예에 따른 진공펌프 압력 산출 및 유압제동력 조정과정을 나타낸 도면이다.
S431 단계에서는 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 실시간 차량의 총 제동력을 연산한다. S433 단계에서는 총 제동력에 대한 유압제동력을 산출하고, S435 단계에서는 회생제동력을 산출한다. 실시예에서 회생제동력은 총 제동력과 유압제동력의 차이에 해당하는 값으로 산출될 수 있다. S437 단계에서는 산출된 유압제동력과 회생제동력에 따라 진공펌프의 압력 및 모터의 회전력을 조정한다.
도 7은 실시예에 따른 회생제동 수행과정을 나타낸 도면이다.
실시예에서는 회생제동이 수행되면, S451 단계에서는 회생제동에 의해 보정되는 감속 속도를 모니터링 한다. 이후 S450 단계에서 감속 속도에 대한 회생제동 필요여부를 다시 한번 판단하고, S455 단계에서는 제동력이 필요한 경우 차량 운동에너지와 감속 량에 따른 유압제동력을 추정한다. S457 단계에서는 총 제동력 및 유압제동력을 연산하고 S470 단계로 진입한다. S470 단계에서는 유압제동력 및 회생 제동력의 피드백 값을 산출한다.
이상에서와 같은 전기자동차의 회생제동 제어 방법 및 장치는 회생제동 수행 후 회생제동 및 유압 제동에 의한 실제 제동력을 산출하고, 산출 결과를 피드백 하여 회생제동이 더욱 정확하게 수행될 수 있도록 한다. 또한, 차량의 주행 정보와 각각의 서브시스템의 상태 정보를 수신하여 회생 제동 여부를 판단 후 모터의 발전을 통해 회생제동을 수행하여 초소형 전기차에서 진공 펌프의 압력 조정을 통하여 회생제동을 최대화할 수 있도록 한다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

Claims (11)

  1. 초소형 전기자동차의 회생제동 제어방법에 있어서,
    (A) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 차량의 주행정보와 능동보호시스템(Active Protect System), 차량 단위 중량당 출력 (Vehicle Specific Power), 브레이크 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하는 서브시스템 각각의 제어신호 및 입출력 신호를 수신하여 차량의 회생제동필요여부를 판단하는 단계;
    (B) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하는 단계;
    (C) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 상기 조정된 유압제동력의 실제 제동력을 추정하고, 추정된 실제 제동력을 반영한 회생제동력을 산출하여 모터의 회전 제어를 통해 산출된 회생 제동력에 따른 회생제동을 수행하는 단계;
    (D) 전기자동차의 회생제동 제어장치는 상기 회생제동에 의해 감속된 속도를 피드백 받아 유압제동력을 다시 추정하고 추정된 유압제동력에 기반한 회생제동력의 피드백 값을 설정하는 단계; 를 포함하며,

    상기 (D)의 단계; 는
    상기 회생제동에 의해 감속 보정된 속도를 다시 입력 받아, 차량의 회생 제동이 필요한 것으로 파악되는 경우, 차량 총 제동력 및 유압제동력을 연산하여 총 제동력과 유압제동력의 차이에 해당하는 값으로 회생 제동력을 산출하는 단계;
    상기 산출된 유압제동력 및 회생 제동력에 따라 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하는 단계
    산출된 회생제동력에 따라 모터를 제어하여 차량의 감속 속도 보정을 다시 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 (B)의 단계; 는
    (B-1) 차량의 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 차량에 필요한 총 제동력 및 유압제동력을 산출하고 총 제동력과 유압제동력의 차이에 해당하는 값으로 회생제동력을 산출하는 단계; 및
    (B-2) 상기 산출된 유압제동력 및 회생 제동력에 따라 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 (C)의 단계; 는
    (C-1) 산출된 회생제동력에 따라 모터와 진공펌프를 제어하고, 차량의 감속 속도 보정을 수행하는 단계;
    (C-2) 상기 보정된 감속 속도를 모니터링 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 회생제동 제어방법.
  5. 삭제
  6. 전기자동차의 회생제동 제어장치에 있어서,
    차량의 주행정보와 능동보호시스템(Active Protect System), 차량 단위 중량당 출력 관리 시스템(Vehicle Specific Power System), 브레이크 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하는 서브시스템 각각의 상태정보를 수신하여 차량 주행상태를 판단하는 주행상태 판단모듈;
    상기 차량 주행상태의 정보와 차량의 운동에너지 및 제동 시 필요한 제동력을 산출하여 산출결과에 따라 회생제동필요여부를 판단하는 회생제동필요 판단모듈;
    전기자동차의 회생제동 제어장치는 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하고 모터의 회전을 제어하여 회생제동을 수행하는 제동제어모듈; 및
    상기 회생제동에 의해 감속 보정된 속도를 피드백 받아 유압제동력을 다시 추정하고 추정된 유압제동력에 기반한 회생제동력의 피드백 값을 산출하는 차량 속도변화 모니터링 모듈; 을 포함하고,
    상기 제동제어모듈; 은
    상기 조정된 유압제동력의 실제 제동력을 추정하고, 유압제동력의 실제 제동력과 차량 운동에너지에 따라 회생제동력을 산출하여 산출된 회생제동력에 의한 모터의 발전을 통해 회생제동을 수행하며,

    상기 차량 속도변화 모니터링 모듈; 은
    산출된 회생제동력에 따라 모터와 진공펌프를 제어하고, 차량의 감속 속도 보정이 수행되면, 상기 보정된 감속 속도를 모니터링 하고,
    상기 회생제동에 의해 보정된 감속 속도를 다시 입력 받아, 차량의 회생 제동이 필요한 것으로 파악되는 경우, 차량 총 제동력 및 유압제동력을 다시 연산하여 필요한 회생 제동력을 산출하고, 상기 산출된 유압제동력 및 회생 제동력에 따라 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하고, 재 산출된 회생제동력에 따라 모터를 제어하여 차량의 감속 속도 보정을 수행하도록 하는 회생제동 제어장치.
  7. 삭제
  8. 제 6항에 있어서, 상기 회생제동필요 판단모듈;은
    상기 차량 주행상태와 차량의 운동에너지 및 감속에 필요한 제동력을 산출하여, 회생제동 필요 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 제동제어모듈; 은
    차량의 회생제동이 필요한 것으로 판단된 경우, 차량 총 제동력 및 유압제동력을 산출하여 산출결과에 따라 회생제동력을 산출하고, 상기 산출된 유압제동력 및 회생 제동력에 따라 진공펌프의 압력을 조정하여 유압제동력을 조정하는 것을 특징으로 하는 회생제동 제어장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
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