KR19990035020A - 유압 보강 시스템이 적용된 전기자동차용 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차에 구비되는 제동장치에 관한 것으로, 종래의 전기자동차의 제동장치는 캘리퍼(23)에 작용하는 유압이 진공 펌프(21)에 의한 진공만으로 발생되므로 제동력이 종래의 열기관 자동차에 비해 현격히 떨어짐에 따라 운전자가 앞에서 주행하는 차량과 소정의 안전거리를 확보하지 못하는 경우 또는 차량의 주행중 급제동을 하는 경우에는 예기치 못한 안전사고가 발생될 수 있는 문제점을 해소하기 위하여 클러치(40)의 동작에 따라 유압을 발생하는 유압 펌프(41)를 구비하여 차량의 속도가 감소하는 경우 또는 브레이크 페달(1)이 동작하는 경우 클러치 콘트롤러(30)가 클러치(40)를 동작시키고, 상기 클러치(40)의 동작에 따라 유압 펌프(41)가 가동되어 브레이크 브스터(22)에서 발생된 유압과 유압 펌프(41)의 유압이 동시에 캘리퍼(23)에 작동하여 바퀴(15)가 제동됨으로써 차량이 감속하는 경우 또는 차량의 브레이크 페달(1)이 작동하는 경우에 차량의 제동력이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

유압 보강 시스템이 적용된 전기자동차용 브레이크 시스템

본 발명은 전기자동차에 구비되는 제동장치에 관한것으로, 특히 클러치의 동작에 따라 유압을 발생하는 유압 펌프를 구비하여 차량의 속도가 감소하는 경우 또는 브레이크 페달이 동작하는 경우 클러치 콘트롤러가 클러치를 동작시키고, 상기 클러치의 동작에 따라 유압 펌프가 가동되어 브레이크 브스터에서 발생된 유압과 유압 펌프의 유압이 동시에 캘리퍼에 작동하여 바퀴가 제동되는 유압 보강 시스템이 적용된 전기자동차용 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차가 주행하고 있을 때 동력의 전달을 차단하여도 자동차는 정지하지 않고 관성에 의하여 어느 정도 주행을 계속하게 된다. 따라서 자동차의 속도를 감속시키거나 정지시킬 때에는 그 관성에너지를 흡수하는 장치가 필요하며 정차중인 자동차가 스스로 움직이지 않도록 하기 위한 장치가 제동장치이다.

브레이크는 마찰 작용에 의하여 운동에너지를 열에너지로 바꾸어 그 마찰력을 방산하여 제동하는 마찰식 브레이크가 사용된다. 제동장치는 자동차의 안전운행을 하기 위하여 최고 속도와 차량 중량에 대하여 충분한 제동 작용을 하며 작동이 확실할 것과, 신뢰성이 높고 내구력이 클것과 조작이 간단하고 운전자에게 피로감을 주지 않을것과, 브레이크를 작동시키지 않을 때에는 각 바퀴의 회전이 전혀 방해되지 않을 것등의 요건이 요구된다.

상기 제동장치는 운전자의 작동력을 전하는 기구와 그 힘을 받아서 마찰력을 발생하는 부분으로 구성되며 용도에 따라 푸트 브레이크, 주차 브레이크, 감속 브레이크 및 비상 브레이크로 대별되며, 그 작동방식에 따라 기계식 브레이크와 유압식 브레이크 및 배력식 브레이크로 대별된다.

상기 푸트 브레이크는 주행중인 자동차를 감속시키거나 정지시에 사용되는 것으로서 브레이크 페달을 밟아서 작동시킨다. 푸트 브레이크로는 기계식, 유압식, 진공 배력식, 공기 배력식, 공기 브레이크가 이에 속한다. 상기 주차 브레이크는 자동차를 정지한 상태로 유지시키기 위한 브레이크로서 보통 손으로 작동시키기 때문에 핸드 브레이크라고도 하며, 센터 브레이크와 휠 브레이크로 분류할 수 있다. 상기 감속 브레이크는 차량의 대형화, 고속화에 따라 마찰 브레이크를 보호하고 한층 제동 효과를 높여서 긴 경사로를 내려갈 때나 고속 주행에서 감속하기 위하여 사용하는 브레이크로 배기 브레이크, 와전류 브레이크, 엔진 브레이크 등이 있다. 상기 비상 브레이크는 압축 공기를 사용하는 브레이크에서 공기 계통에 고장이 생겼을 때 스프링의 장력을 이용하여 자동적으로 제동하도록 하는 브레이크이다.

또한, 상기 기계식 브레이크는 브레이크 페달이나 브레이크 레버로 조작하며 브레이크 조작력을 로드 또는 케이블 등에 의하여 마찰부에 제동하는 것으로서 주차 브레이크는 기계식이 많이 사용된다. 상기 유압식 브레이크는 파스칼의 원리를 이용하여 브레이크 페달에 가해진 유압 기구로 유압을 발생시켜 제동력을 발생시키는 방식으로서 제동력이 모든 바퀴에 균일하게 전달되고, 마찰손실이 적으며 조작력이 작아도 되는 장점이 있으나 오일 파이프 등이 파손되어 오일이 누출되는 경우에 브레이크 기능이 상실되는 결점도 있다. 상기 배력식 브레이크는 중량이 큰 자동차난 고속 주행중의 자동차와 같이 주행 관성이 큰 자동차에 대하여 엔진의 흡기 부압이나 압축 공기를 이용하여 조작력을 증대시켜 강력한 제동력을 작용시키는 브레이크로서 진공배력식 브레이크와 공기배력식 브레이크 등이 있다.

근래에는 자동차가 대형화, 고속화함으로써 큰 제동력이 필요하게 되지만, 운전자에 의한 페달의 답력만의 브레이크로서는 제동력이 부족하게 된다. 따라서 배력식 브레이크가 많이 사용되고 있으며, 상기 배력식 브레이크는 브레이크 페달의 답력은 같아도 바퀴의 제동력을 수배로 증대시키기 위해 고속주행의 차량이나 중량이 큰 차량을 적은 답력으로 확실히 제동시킬 수 있는 특징이 있다. 또한, 운전자의 노력을 경감시킴과 동시에 안전성을 높이는 중요한 장치이며 승용차, 화물차, 버스 등에 널리 사용된다. 제동력을 증대시키는 원리는 마스터 실린더 피스톤과 별도로 파워 피스톤을 설치하고 여기에 진공과 대기압과의 차압을 가하거나 압축공기를 가하거나 하여 작동하는 힘을 증대시켜 큰 유압을 발생시키고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 진공배력식 브레이크는 흡기 매니폴드(가솔린차) 또는 진공 펌프(디젤차)에서 발생한 부압과 대기압과의 차압을 배력장치내에 설치한 파워 피스톤(6)에 작용시켜 큰 힘을 브레이크에 주는 것으로서 분리형 배력장치는 부압 또는 대기압을 도입하는 계통과 유압계통으로 이루어져 있다. 부압 또는 대기압을 도입하는 계통은 에어 클리너(3), 릴레이 밸브(진공 밸브, 공기 밸브)(4), 파워 실린더(5), 파워 피스톤(6) 등으로 구성되어 있으며, 유압 계통은 릴레이 밸브(4)를 제동시키는 릴레이 밸브 피스톤(도시되지 않음), 파워 피스톤(6)과 연동하는 하이드롤릭 피스톤(7) 등으로 구성되어 있다.

작동전의 상태는 파워 피스톤(6)의 좌우 챔버가 모두 진공상태로 되어 있으며, 파워 피스톤(6), 하이드롤릭 피스톤(7) 등이 모두 작동전의 위치에 있다. 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면 마스터 실린더(2)에서 보내오는 유압에 의해 릴레이 밸브(4)가 변환하여 파워 피스톤(6)의 왼쪽 챔버에만 에어가 통하게 된다. 이 상태가 되면 파워 피스톤(6)에는 다음에 나타내는 힘이 작용하여 하이드롤릭 피스톤(7)을 강력하게 밀어 큰 유압을 발생한다. 여기서 파워 피스톤(6)을 미는 힘은 파워 피스톤(6)의 왼쪽 챔버 압력에서 파워 피스톤(6)의 오른쪽 챔버 압력을 뺀 값을 파워 피스톤(6)의 면적과 곱한 것이 되며, 발생되는 유압은 상기 파워 피스톤(6)을 미는 힘을 하이드롤릭 피스톤(7)의 면적으로 나누면 구할 수 있다.

한편, 이러한 상기와 같은 열기관 자동차는 연소작용으로 인해 배출되는 배기가스의 공기오염이 심각하기 때문에 전기자동차가 연구개발되고 있는데, 이러한 전기자동차는 연소장치가 없기 때문에 제동장치의 동력원을 다른 방법으로 사용하고 있다.

도 2 및 도3에 도시된 바와 같이 전기자동차는 구동부와 제동부로 구분할 수 있으며, 상기 구동부에서는 운전자가 가속 페달(11)을 밟으면 상기 가속 페달(11)이 밟아진 정도를 신호 변환기(12)에서 전압값으로 변환하여 모터 제어기(13)를 통해 모터(14)의 회전속도를 제어하고, 상기 모터(14)의 회전에 의해 바퀴(15)가 구동되며, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면 브레이크 브스터(22)에서는 진공 펌프(21)에 의한 진공을 이용하여 캐리퍼(23)를 작동시켜 바퀴(15)를 제동한다.

그러나, 종래의 전기자동차의 제동장치는 캘리퍼(23)에 작용하는 유압이 진공 펌프(21)에 의한 진공만으로 발생되므로 제동력이 종래의 열기관 자동차에 비해 현격히 떨어짐에 따라 운전자가 앞에서 주행하는 차량과 소정의 안전거리를 확보하지 못하는 경우 또는 차량의 주행중 급제동을 하는 경우에는 예기치 못한 안전사고가 발생될 수 있는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 클러치의 동작에 따라 유압을 발생하는 유압 펌프를 구비하여 차량의 속도가 감소하는 경우 또는 브레이크 페달이 동작하는 경우 클러치 콘트롤러가 클러치를 동작시키고, 상기 클러치의 동작에 따라 유압 펌프가 가동되어 브레이크 브스터에서 발생된 유압과 유압 펌프의 유압이 동시에 캘리퍼에 작동하여 바퀴가 제동되는 유압 보강 시스템이 적용된 전기자동차용 브레이크 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 차량에 이용되는 진공배력식 제동장치를 개략적으로 나타낸 도시도,

도 2는 종래 전기자동차의 구동장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 3은 종래 전기자동차의 제동장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 유압 보강 시스템을 적용한 전기자동차용 브레이크 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,

도 5는 본 발명에 의한 유압 보강 시스템을 적용한 전기자동차용 브레이크 시스템의 신호변환기의 출력상태를 개략적으로 나타낸 도시도,

도 6은 본 발명에 의한 유압 보강 시스템을 적용한 전기자동차용 브레이크 시스템의 클러치 콘트롤러를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

* 도면의주요부분에대한부호의설명

1: 브레이크 페달 2: 마스터 실린더 3: 에어 클리너 4: 릴레이 밸브 5: 파워 실린더 6: 파워 피스톤 7: 하이드롤릭 피스톤 8: 브레이크 파이프 9: 휠 실린더 11: 가속 페달 12: 신호 변환기 13: 모터 제어기 14: 모터 15: 바퀴 21: 진공 펌프 22: 브레이크 브스터 23: 캘리퍼 30: 클러치 콘트롤러 31: 미분기 32: 오브이 검출기 33: 클러치 액츄에이터 40: 클러치 41: 유압 펌프

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 구동력을 발생하는 모터의 출력을 증가시키는 가속 페달과, 상기 가속 페달의 동작을 전압의 형태로 전환하는 신호 변환기와, 상기 신호 변환기의 전압에 따라 모터의 회전속도를 제어하는 모터 제어기와, 상기 모터 제어기의 제어에 따라 소정의 속도로 회전하여 구동력을 발생하는 모터와, 차량의 제동장치를 동작시키는 브레이크 페달과, 상기 브레이크 페달의 동작에 따라 유압을 발생하는 브레이크 부스터와, 상기 브레이크 부스터가 유압을 발생할 수 있도록 동력원을 제공하는 진공 펌프와, 상기 브레이크 부스터의 유압에 의해 바퀴에 밀착함으로써 바퀴의 회전을 억제하여 차량을 제동시키는 캘리퍼와, 차량의 구동력을 발생시키는 모터의 구동력을 변속기에 전달하는 클러치와, 상기 클러치의 작동을 제어하는 클러치 콘트롤러와, 상기 클러치의 동작에 따라 유압을 발생하여 상기 브레이크 브스터의 유압과 함께 캘리퍼에 작용함으로써 바퀴를 제동시키는 유압 펌프로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이 운전자가 가속 페달(11)을 밟으면 상기 가속 페달(11)이 밟아진 정도를 신호 변환기(12)에서 전압값으로 변환한다.

상기 신호 변환기(12)의 출력은 도 5에 도시된 바와 같이 운전자가 차량의 가속 페달(11)을 밟고 있는 경우 즉, 차량이 가속중인 경우에는 시간의 경과와 전압의 상승이 비례하므로 시간-전압의 그래프에는 양의 기울기로 나타나고, 차량이 속도를 유지하고 있는 경우에는 시간-전압의 그래프의 기울기는 제로로 나타나며, 운전자가 차량의 가속 페달(11)을 밟지 않는 경우 즉, 차량의 속도가 감소하고 있는 경우에는 시간-전압의 그래프에는 음의 기울기로 나타난다.

상기 신호 변환기(12)의 전압값은 모터 제어기(13) 및 클러치 콘트롤러(30)에 입력되고, 상기 모터 제어기(13)는 상기 신호 변환기(12)의 전압값에 따라 모터(14)의 회전속도를 제어하여 차량의 속도를 결정한다.

상기 클러치 콘트롤러(30)는 도 6에 도시된 바와 같이 신호 변환기(12)의 전압신호가 시간-전압의 그래프에서 음의 기울기로 나타나는 경우 미분기(31)와 오브이(OV) 검출기(32)를 통해 클러치 액츄에이터(33)를 작동시킨다. 상기 클러치 액츄에이터(33)는 상기 미분기(31)와 오브이 검출기(32)의 신호가 입력되는 경우 클러치(40)를 붙임으로써 유압 펌프(41)를 작동시키고, 상기 유압 펌프(41)가 작동하여 캘리퍼(23)에 유압을 전달되며, 상기 유압에 의해 캘리퍼(23)가 바퀴(15)에 밀착함으로써 차량이 제동된다.

또한, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면 상기 브레이크 페달(1)의 신호는 브레이크 브스터(22)와 클러치 콘트롤러(30)에 전달되고, 상기 브레이크 브스터(22)에서는 진공 펌프(21)를 통해 유압을 발생하여 캘리퍼(23)를 작동시키며, 상기 클러치 콘트롤러(30)에서는 미분기(31)와 오브이(OV) 검출기(32)를 통해 클러치 액츄에이터(33)를 작동시킨다. 상기 클러치 액츄에이터(33)는 브레이크 페달(1)의 신호가 입력되는 경우 클러치(40)를 통해 유압 펌프(41)를 작동시키고, 상기 유압 펌프에 의한 유압과 브레이크 브스터에 의한 유압이 캘리퍼(23)에 전달되어 캘리퍼(23)가 바퀴(15)에 밀착됨에 따라 차량이 제동된다.

위와 같이, 본 발명에 의한 유압 보강 시스템이 적용된 전기자동차용 브레이크 시스템은 클러치(40)의 동작에 따라 유압을 발생하는 유압 펌프(41)를 구비하여 차량의 속도가 감소하는 경우 또는 브레이크 페달(1)이 동작하는 경우 클러치 콘트롤러(30)가 클러치(40)를 동작시키고, 상기 클러치(40)의 동작에 따라 유압 펌프(41)가 가동되어 브레이크 브스터(22)에서 발생된 유압과 유압 펌프(41)의 유압이 동시에 캘리퍼(23)에 작동하여 바퀴(15)가 제동됨으로써 차량이 감속하는 경우 또는 차량의 브레이크 페달(1)이 작동하는 경우에 차량의 제동력이 크게 향상되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 전기자동차에 구비되는 제동장치에 있어서,

   차량의 구동력을 발생하는 모터(14)의 출력을 증가시키는 가속 페달(11)과, 상기 가속 페달(11)의 동작을 전압의 형태로 전환하는 신호 변환기(12)와, 상기 신호 변환기(12)의 전압에 따라 모터(14)의 회전속도를 제어하는 모터 제어기(13)와, 상기 모터 제어기(13)의 제어에 따라 소정의 속도로 회전하여 구동력을 발생하는 모터(14)와, 차량의 제동장치를 동작시키는 브레이크 페달(1)과, 상기 브레이크 페달(1)의 동작에 따라 유압을 발생하는 브레이크 부스터(22)와, 상기 브레이크 부스터(22)가 유압을 발생할 수 있도록 동력원을 제공하는 진공 펌프(21)와, 상기 브레이크 부스터(22)와 유압 펌프(41)의 유압에 의해 바퀴(15)에 밀착함으로써 바퀴(15)의 회전을 억제하여 차량을 제동시키는 캘리퍼(23)와, 차량의 구동력을 발생시키는 모터(14)의 구동력을 변속기(도시되지 않음)에 전달하는 클러치(40)와, 미분기(31)와 오브이(OV) 검출기(32) 및 클러치 액츄에이터(33)를 일체로 구비하고 있으며 상기 클러치(40)의 작동을 제어하는 클러치 콘트롤러(30)와, 상기 클러치(40)의 동작에 따라 유압을 발생하여 상기 브레이크 브스터(22)의 유압과 함께 캘리퍼(23)에 작용함으로써 바퀴(15)를 제동시키는 유압 펌프(41)로 구성되는 것을 특징으로 하는 유압 보강 시스템을 적용한 전기자동차용 브레이크 시스템.