KR20080051492A - 전기자동차용 회생제동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페달 스트로크 센서의 신호를 이용하여 브레이크 유압시스템의 이상 여부를 확인할 수 있고, 마스터실린더 및 휠실린더의 오일 누설과 같은 유압회로 이상으로 유압제동력이 떨어지는 경우, 최종적으로 회생제동을 실시하여 안전한 제동력을 제공할 수 있도록 한 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 회생제동중, 브레이크 페달을 밟음에 따른 페달 스트로크를 페달 스트로크 센서에서 감지하는 단계와; 브레이크 장치의 마스터실린더내 유압을 유압센서에서 감지하는 단계와; 상기 페달 스트로크 센서의 검출값과 마스터실린더의 유압 검출값을 브레이크 유압 제어기에서 비교하는 단계와; 상기 페달스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더 유압 검출값이 기준범위를 벗어나면 페일(fail)로 판정하는 단계와; 회생 제동 중단 및 브레이크 유압 제어 실시 중단으로 이루어지는 회생제동 협조제어 실시가 중단되는 단계와; 유압 제어기에 제어에 의하여 유압공급원으로부터 브레이크 장치의 휠실린더에 유압이 제공되되, 운전자가 요구하는 제동력으로 목표 휠실린더 유압을 반복하여 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 제공한다.

전기자동차, 회생제동, 유압, 페달 스트로크, 마스터실린더, 휠실린더

Description

전기자동차용 회생제동 제어 방법{Method for control regenerative braking of electric vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 설명하는 순서도,

도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법중 운전자의 제동 요구력을 계측하는 방법을 설명하는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법중 페달 스트로크 대비 마스터 실린더의 유압간의 관계를 설명하는 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법중 휠실린더의 유압 관계를 설명하는 그래프,

도 5는 유압제동 및 회생제동간의 협조 제어를 설명하는 개념도,

도 6은 기존의 유압제동 및 회생제동간의 협조 제어를 설명하는 순서도.

본 발명은 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 페달 스트로크 센서의 신호를 이용하여 브레이크 유압시스템의 이상 여부를 확인할 수 있고, 페달 스트로크 센서의 검출값과 마스터실린더내에 형성된 유압을 측정하여 운전자의 제동 요구력을 계측하여, 페달 스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더의 유압이 기준치를 벗어나면 페일(fail)로 판단하여 회생제동을 중단하고, 휠실린더에 유압을 제공하여 제동을 실시하는 보상제어가 실시되되, 휠실린더의 유압력이 목표유압을 벗어나면 오일 누설로 판단하여 상황에 따라 회생제동을 실시하여 안전한 제동력을 제공할 수 있도록 한 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.

통상, 전기자동차는 배터리(battery)에 저장된 전기에너지를 이용하여 모터(motor)를 구동하고, 모터의 구동력을 전체 또는 일부 동력원으로 사용하는 자동차를 의미한다.

현재, 전기자동차는 배터리의 전기에너지만을 동력원으로 사용하는 순수 전기자동차(pure electric vehicle)와, 내연기관 엔진을 구비하여 엔진에서 발생되는 동력을 배터리의 충전 및/또는 자동차의 구동에 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)로 구분된다.

본원 명세서에서, 전기자동차의 용어는 좁은 의미로 하이브리드 전기자동차와 구별되는 순수한 전기자동차만을 의미하기도 하지만, 순수 전기자동차와 하이브리드 전기자동차를 포괄하는 넓은 의미로 사용되며, 하나 이상의 배터리가 구비되고 그 배터리에 저장된 전기에너지가 자동차의 구동력으로 사용되는 임의의 자동차 를 지칭하는 의미로 사용된다.

즉, 전기적 모터에 의해서 차량을 주 또는 보조동력으로 구동시키는 차량에 있어서, 통상 전기자동차나 하이브리드 자동차를 전기자동차라 하며, 구동모터는 차량을 구동시키는 목적 이외에 차량 감속시 회생제동을 함으로써, 운동 에너지를 회수하여 저장하는 역할을 하게 된다.

보통, 전기자동차는 제동(braking)시에 제동력의 일부를 발전에 사용하고, 발전된 전기에너지를 배터리의 충전에 사용하는 바, 자동차의 주행속도에 의한 운동에너지(kinetic energy)의 일부를 발전기의 구동에 필요한 에너지로 사용함으로써, 운동에너지의 저감(즉, 주행속도의 감소)과 전기에너지의 발전을 동시에 구현된다.

이러한 방식의 제동방법을 회생제동(regenerative braking)이라고 한다.

상기 회생제동시 전기에너지의 생성은 별도의 발전기 혹은 상기 모터를 역구동함으로써 이루어질 수 있다.

전기자동차의 제동시 회생제동(regenerative braking) 제어에 의하여 전기자동차의 주행거리를 향상시킬 수 있고, 하이브리드 전기자동차의 경우에는 연비를 향상함과 아울러, 유해 배기가스의 배출을 줄일 수 있다.

한편, 유압에 의해 제동력을 일으키는 유압제동시스템(hydraulic brake system)이 전기자동차에서도 갖추어져 있는데, 이는 회생제동력만으로는 충분한 제동효과를 얻을 수 없는 경우가 있으며, 또한 회생제동력은 모터와 연결된 구동륜에서만 발생되므로 구동륜만의 제동으로는 바람직한 차량거동제어(vehicle dynamics control)가 얻어질 수 없기 때문이다.

종래의 회생제동 제어 방법/장치에 의하면, 운전자에 의해 브레이크 페달이 조작됨에 따라 발생되는 유압제동력에 더하여 회생제동 제어가 이루어지며, 요구되는 총 제동력의 크기나 유압제동력의 크기에 무관한 양으로 회생제동력이 제어된다.

보다 상세하게는, 운전자가 원하는 제동력(브레이크 페달 조작)은 유압제동력과 회생제동력의 합으로 이루어지는 바, 도 5에 도시된 바와 같이 디스크와 패드의 마찰력에 의한 열에너지를 발생시키는 유압제동력은 모터, 배터리 등의 한계로 인해 원하는 제동력을 얻지 못하게 될 때, 그 차이 만큼의 제동력을 채워주게 되고, 상기 회생제동력은 주행용 구동모터 감속시에 발전기로 동작시켜 제동력을 만들어내는 동시에 이때 발생되는 전력이 배터리에 저장되어진다.

이때, 같은 힘으로 브레이크 페달을 밟는 경우에도, 회생제동의 제어가 개시되는가에 따라 자동차의 전체 제동력이 달라지게 되어 운전자는 자신이 조작한 정도에 무관한 차량감속으로 인하여 당황하게 되는 상황이 발생한다.

즉, 구동모터가 발전기 역할을 하면서 차량 전체에 제동력을 만들어내게 되는데 만약 일반브레이크(기존 유압식 브레이크 등) 장치와 연동되어, 제동력 제어가 이루어지지 않는다면 운전자는 제동을 할 때, 회생제동의 의한 제동력 만큼의 감속도를 추가로 느끼게 되어 원하는 제동감을 얻지 못하고, 모터 발전이 이루어질 때는 항상 차량이 급제동되는 느낌을 받을 것이다.

이를 방지하기 위하여 모터의 회생제동을 담당하는 회생제동 제어기와 기존 차량의 브레이크 장치와의 제동력 협조 제어가 필요하다.

기존의 유압브레이크에 의한 유압제동 및 모터 감속에 의한 회생제동간의 협조 제어 방법은 도 6의 순서도에서 보듯이, 브레이크 페달의 스트로크 감지센서 또는 유압 브레이크 장치의 마스터실린더의 유압을 측정하는 센서로부터의 검출 신호를 유압브레이크 제어기에서 수신하여, 운전자의 제동 요구를 파악하는 단계와; 상기 유압브레이크 제어기에서 유압제동력 이외에 최대 회생 가능량을 연산한 다음, 그 연산결과를 회생제동 제어기로 전송하는 단계와; 회생제동 제어기에서 회생 제동량을 결정하여 상기 유압브레이크 제어기로 전송하는 단계와; 상기 유압브레이크 제어기에서 회생 제동 실시량을 수신하여, 유압제동을 위한 유압제어량을 결정하여 상기 유압브레이크에 유압을 인가하는 단계로 이루어진다.

이와 같이, 전기자동차의 제동이 시작되면 회생제동토크가 발생되고, 결국 유압제어에 의한 제동토크가 더해져서 운전자가 원하는 제동력을 만들어내게 된다.

한편, 종래기술로서 미국특허 6,142,586에는 회생제동시 유압제동력에 대한 제어중 휠실린더 유압이 일정하게 유지되고 있는 상황에서 브레이크 오일이 누설되는 것을 감지하여 그 유압 감압량을 밸브제어를 통해 보상하는 기술이 개시되어 있다.

즉, 회생제동 제어중 회생제동력만으로 운전자가 요구하는 제동력을 감당할 수 있을 때에 휠실린더의 압력을 최소 기준압으로 유지시키고 휠실린더의 압력이 최소 기준압보다 떨어지는 경우, 이를 브레이크 오일의 누설로 판단하여 마스터실린더와 휠실린더간의 유압을 차단시키고 별도의 유압소스로부터 휠실린더에 유압을 보상 제공하는 제어 기술이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 종래기술은 회생제동중 운전자가 요구하는 제동력을 정확하게 판단하지 못하여, 결국 브레이크 오일 누설의 정확한 판단이 이루어지지 않는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 페달 스트로크 센서의 검출값과 마스터실린더내에 형성된 유압을 측정하여 운전자의 제동 요구력을 계측하고, 페달 스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더의 유압이 기준치를 벗어나면 회생제동을 중단하고, 휠실린더에 유압을 제공하여 제동을 실시하되, 휠실린더의 유압력이 목표유압을 벗어나면 오일 누설로 판단하여 상황에 따라 회생제동을 실시함으로써, 페달 스트로크 센서 신호를 이용하여 유압시스템의 이상여부에 대한 체크를 하면서 안전한 제동력을 제공할 수 있도록 한 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 회생제동중, 브레이크 페달을 밟음에 따른 페달 스트로크를 페달 스트로크 센서에서 감지하는 단계와; 브레이크 장치의 마스터실린더내 유압을 유압센서에서 감지하는 단계와; 상기 페달 스트로크 센서의 검출값과 마스터실린더의 유압 검출값을 브레이크 유압 제어기에서 비교 하는 단계와; 상기 페달스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더 유압 검출값이 기준범위를 벗어나면 페일(fail)로 판정하는 단계와; 회생 제동 중단 및 브레이크 유압 제어 실시 중단으로 이루어지는 회생제동 협조제어 실시가 중단되는 단계와; 유압 제어기에 제어에 의하여 유압공급원으로부터 브레이크 장치의 휠실린더에 유압이 제공되되, 운전자가 요구하는 제동력으로 목표 휠실린더 유압을 반복하여 제어하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 제공한다.

바람직한 일구현예로서, 상기 휠실린더의 유압을 검출하여, 그 검출값이 운전자가 요구하는 제동력에 추종하면 휠실린더의 유압 제어로 제동이 계속 이루어지는 단계과; 상기 휠실린더의 유압 검출값이 운전자가 요구하는 제동력에 떨어지면 브레이크 오일의 누설로 판단하여, 휠실린더에 대한 유압 보상 제어가 이루어지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 유압 보상 제어는 브레이크 오일이 누설되지 않은 측의 휠실린더에 제동을 위해 부족한 유압량을 추가로 더 공급하여 달성되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 브레이크 오일이 누설되지 않은 측의 휠실린더에 제동에 필요한 유압량을 더 공급하여도 제동력이 부족한 경우, 그 부족한 제동력을 회생제동을 실시하여 보상하는 제어가 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법중 운전자의 제동 요구력을 계측하는 방법을 설명하는 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법중 페달 스트로크 대비 마스터 실린더의 유압간의 관계를 설명하는 그래프이며, 도 4는 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법중 휠실린더의 유압 관계를 설명하는 그래프이다.

먼저, 전기자동차의 회생제동중, 브레이크 페달을 밟음에 따른 페달 스트로크를 페달 스트로크 센서에서 감지하여 그 검출값을 브레이크 유압제어기에 전송하고, 브레이크 장치의 마스터실린더내 유압을 유압센서에서 감지하여 그 검출값을 브레이크 유압제어기에 전송하게 된다.

이에, 상기 브레이크 유압제어기에서 페달 스트로크 검출값과 마스터실린더내의 유압 검출값을 비교하여, 상기 페달스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더 유압 검출값이 기준범위를 벗어나면, 페일(fail)로 판정하게 된다.

즉, 도 3에서 보는 바와 같이 페달 스트로크와 마스터실린더의 유압간의 관계를 시험을 통하여 구하고, 그 정상적인 기준범위에 대한 상한 및 하한을 설정한 다음, 상기와 같이 페달스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더 유압 검출값이 기준범위를 벗어나면, 이러한 상황을 상기 브레이크 유압제어기에서 페일(fail)상황으로 판단하게 된다.

이에, 회생제동 협조제어의 실시가 중단된다.

즉, 회생 제동 중단 및 브레이크 유압 제어 실시가 중단으로 이루어지는 회 생제동 협조제어 실시가 중단된다.

이와 같이, 상기 브레이크 유압제어기는 전기자동차의 모터 구동을 정지하는 신호를 보내어 회생제동을 중단하는 제어를 실시하게 되고, 동시에 별도의 유압공급원(유압펌프 또는 어큐뮬레이터와 같은 유압공급원)으로부터 브레이크 장치의 휠실린더에 유압이 제공되는 제어가 이루어져 유압에 의한 제동이 이루어지도록 한다.

이어서, 유압 제어기에 제어에 의하여 유압공급원으로부터 브레이크 장치의 휠실린더에 유압이 제공되되, 운전자가 요구하는 제동력으로 목표 휠실린더 유압을 반복하여 제어하는 단계가 진행된다.

위와 같은 목표 휠실린더 유압을 반복 제어하면서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 휠실린더의 유압을 검출하여, 그 검출값이 운전자가 요구하는 제동력에 추종하면 휠실린더의 유압 제어로 제동이 계속 이루어지고, 반면에 상기 휠실린더의 유압 검출값이 운전자가 요구하는 제동력에 떨어지면 브레이크 오일의 누설로 판단하여, 휠실린더에 대한 유압 보상 제어가 이루어지게 된다.

상기 유압 보상 제어는 브레이크 오일이 누설되지 않은 휠실린더에 제동을 위해 부족한 유압량, 즉 제동에 필요한 유압량을 추가로 더 공급하여 제동이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 한쪽의 휠실린더에 브레이크 오일이 누설되면, 다른 한쪽의 휠실린더만으로는 원하는 제동이 이루어지지 않으므로, 다른 한쪽의 휠실린더에 유압을 더 제공하여 원할한 제동을 유도할 수 있다.

이때, 상기 브레이크 오일이 누설되지 않은 휠실린더에 제동에 필요한 유압량을 더 공급하여도 원할한 제동력을 얻지 못하는 경우, 유압제어기에서 전기자동차의 모터에 구동 신호를 보내어 회생제동이 진행되고, 이에따라 부족한 제동력은 회생제동에 의하여 보상되어진다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 의하면, 페달 스트로크 센서의 검출값과 마스터실린더내에 형성된 유압을 측정하여 운전자의 제동 요구력을 계측하고, 페달 스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더의 유압이 기준치를 벗어나면 회생제동을 중단하고, 휠실린더에 유압을 제공하여 제동을 실시하되, 휠실린더의 유압력이 목표유압을 벗어나면 오일 누설로 판단하여 상황에 따라 회생제동을 실시하여 안전한 제동력을 제공할 수 있다.

즉, 오일누설과 같은 브레이크 유압시스템의 이상여부에 대한 체크를 하면서 동시에 안전한 제동력을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 회생제동중, 브레이크 페달을 밟음에 따른 페달 스트로크를 페달 스트로크 센서에서 감지하는 단계와;

   브레이크 장치의 마스터실린더내 유압을 유압센서에서 감지하는 단계와;

   상기 페달 스트로크 센서의 검출값과 마스터실린더의 유압 검출값을 브레이크 유압 제어기에서 비교하는 단계와;

   상기 페달스트로크 센서의 검출값 대비 마스터실린더 유압 검출값이 기준범위를 벗어나면 페일(fail)로 판정하는 단계와;

   회생 제동 중단 및 브레이크 유압 제어 실시 중단으로 이루어지는 회생제동 협조제어 실시가 중단되는 단계와;

   유압 제어기에 제어에 의하여 유압공급원으로부터 브레이크 장치의 휠실린더에 유압이 제공되되, 운전자가 요구하는 제동력으로 목표 휠실린더 유압을 반복하여 제어하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 휠실린더의 유압을 검출하여, 그 검출값이 운전자가 요구하는 제동력에 추종하면 휠실린더의 유압 제어로 제동이 계속 이루어지는 단계과;

   상기 휠실린더의 유압 검출값이 운전자가 요구하는 제동력에 떨어지면 브레이크 오일의 누설로 판단하여, 휠실린더에 대한 유압 보상 제어가 이루어지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 유압 보상 제어는 브레이크 오일이 누설되지 않은 쪽의 휠실린더에 제동을 위해 부족한 유압량을 추가로 더 공급하여 달성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 브레이크 오일이 누설되지 않은 쪽의 휠실린더에 제동에 필요한 유압량을 더 공급하여도 제동력이 부족한 경우, 그 부족한 제동력을 회생제동을 실시하여 보상하는 제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법.

Images