KR20090008753A - 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법에 관한 것으로서, 브레이크 작동시 토크 산출을 위한 토크맵에서 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때와 뗄 때 서로 다른 토크선도가 적용되도록 토크선도를 이원화하여, 이원화된 토크선도를 통해 회생 제동시 브레이크 페달을 밟을 때 리젠 토크가 일찍 계산되도록 하여 에너지 회수량을 크게 하는 한편, 경사로 출발시 브레이크 페달을 놓을 때는 크립 토크가 일찍 계산되도록 하여 차량 밀림이 효과적으로 방지되며, 궁극적으로 연비 향상 및 등판성능 향상의 효과가 있게 되는 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법에 관한 것이다.

전기자동차, 하이브리드, 연료전지, 브레이크, 크립 토크, 리젠 토크, 연비 향상, 등판성능 향상

Description

전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법{Torque control method in brake operation of electric vehicle}

본 발명은 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 등 전기자동차에서 브레이크 작동시 크립 토크 및 리젠 토크를 산출하는 방법에 관한 것이다.

최근 연비를 개선하고 보다 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 하이브리드 차량, 연료전지 차량 등 전기자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하여 구동력을 얻는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.

이하, 본 발명에서 전기자동차라 함은 상기 하이브리드 전기 차량을 포함하여 연료전지가 장착된 연료전지 차량, 연료전지 하이브리드 전기 차량 등, 차량 구동을 위한 전기모터가 장착되고 회생 제동이 수행되는 전기 차량을 모두 포함하는 것임을 밝혀둔다.

전기자동차에는 전기모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리(메인 배터리)가 필수적으로 장착되는데, 차량 운행 중 상기 고전압 배터리는 충/방전을 반복하면서 필요한 전력을 공급하게 된다.

예컨대, 하이브리드 전기 차량에서는 전기모터 구동시에 고전압 배터리가 전기에너지를 공급(방전)하고, 회생제동시나 엔진 구동시에 전기에너지를 저장(충전)한다.

이러한 하이브리드 전기 차량에서는 주행시 엔진과 전기모터의 최적 작동영역을 이용하므로 구동 시스템 전체의 연비를 향상시킬 수 있음은 물론 제동시에 전기모터로 에너지를 회수하므로 효율적인 에너지의 이용이 가능하다.

한편, 하이브리드 차량 및 연료전지 차량 등 전기자동차에서는 브레이크 작동시 포텐션 미터인 브레이크 페달 센서(이하, 브레이크 센서라 약칭함)의 측정값을 입력값으로 하여 사전에 만들어진 브레이크 토크맵에 의해 크립(Creep) 토크와 리젠(Regeneration; 회생 발전) 토크가 산출되며, 이때 산출된 크립 토크와 리젠 토크는 다시 차량 속도와 배터리의 SOC에 의해 조정되어지게 된다.

토크 산출의 일 예로, 종래에는 첨부한 도 1과 같은 브레이크 토크맵을 사용하여 브레이크 센서의 측정값에 의해 크립 토크와 리젠 토크를 계산하도록 되어 있 으며, 브레이크 페달을 밟을 때는 리젠 토크를 계산하고, 브레이크 페달을 뗄 때는 크립 토크를 계산하도록 되어 있다.

도 1은 브레이크 페달 작동시에 토크 제어를 위해 크립 토크와 리젠 토크를 산출하기 위한 브레이크 토크맵의 일 예를 나타낸 도면으로, 브레이크 작동깊이 따라 토크량 산출을 위한 토크선도가 도시되어 있으며, 크립 토크는 정(+) 토크가 되고, 리젠 토크는 부(-) 토크가 된다.

도시된 토크맵에서 제로임계점(Brake Lim_Zro) 깊이는 정(+) 토크에서 부(-) 토크로 전환되는 브레이크 작동깊이를 나타내며, 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 브레이크 센서의 측정값, 즉 브레이크 작동깊이에 따라 제로임계점 깊이가 검출된 시점부터 부 토크인 리젠 토크가 산출되고, 운전자가 브레이크 페달을 뗄 때는 제로임계점 깊이가 검출된 시점부터 정 토크인 크립 토크가 산출되게 된다.

따라서, 브레이크 페달을 밟을 때의 리젠 토크량과 브레이크 페달을 뗄 때의 크립 토크량은 토크맵에서 토크선도의 제로임계점 깊이에 관계가 있으며, 제로임계점 깊이를 작게 설정한 경우, 브레이크 페달을 밟을 때 리젠 토크량이 일찍 계산되어 모터 발전을 통해 회수되는 에너지량은 많아지나, 경사로에서 브레이크 페달을 땔 때는 크립 토크가 늦게 계산되면서 차량이 뒤로 밀리는 문제가 발생한다.

이러한 문제는 브레이크 페달을 밟을 때(브레이크 작동깊이 증가상태)와 브레이크 페달을 뗄 때(브레이크 작동깊이 감소상태) 리젠 토크와 크립 토크가 같은 토크맵을 통해 계산되는 것에 기인한 것으로, 종래와 같이 동일 토크맵을 사용함에 있어서, 경사로에서 브레이크 페달을 뗄 때 크립 토크가 일찍 계산되도록 맵을 수 정(제로임계점 깊이를 크게 수정)하게 되면, 브레이크 페달을 밟을 때 리젠 토크량이 부족해지는 문제점이 있게 된다.

그리고, 리젠량(회생 발전량)을 늘리기 위해, 즉 리젠 토크를 많이 받기 위해 브레이크 페달을 밟을 때 리젠 토크가 일찍 계산되도록 맵을 수정(제로임계점 깊이를 작게 수정)하게 되면, 경사로에서 브레이크 페달을 뗄 때 크립 토크가 늦게 계산되면서 차량이 뒤로 밀리는 문제점이 발생하게 되는 것이다.

이와 같이 동일 토크맵을 사용함에 따라 제로임계점 깊이 설정에 따라 리젠량과 크립량 측면에서 서로 상충되는 문제가 있었는 바, 이를 개선하기 위한 방안이 필요하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 브레이크 작동시 토크 산출을 위한 토크맵에서 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때와 뗄 때 서로 다른 토크선도가 적용되도록 토크선도를 이원화하여, 이원화된 토크선도를 통해 회생 제동시 브레이크 페달을 밟을 때 리젠 토크가 일찍 계산되도록 하여 에너지 회수량을 크게 하는 한편, 경사로 출발시 브레이크 페달을 놓을 때는 크립 토크가 일찍 계산되도록 하여 차량 밀림이 효과적으로 방지되며, 궁극적으로 연비 향상 및 등판성능 향상의 효과가 있게 되는 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 전기자동차에서 브레이크 작동시 브레이크 토크맵을 통해 크립 토크와 리젠 토크를 산출하는 방법에 있어서,

상기 브레이크 토크맵에서 브레이크 작동깊이에 따른 토크선도를 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 적용하는 리젠용 토크선도와, 브레이크 페달을 뗄 때 적용하는 등판용 토크선도로 이원화하여 구비하고,

브레이크 스위치가 온 되거나 브레이크 작동깊이가 상기 리젠용 토크선도의 제1제로임계점 깊이보다 커지게 되면 차량 속도를 미리 설정된 리젠 설정속도와 비교하는 단계와;

여기서, 차량 속도가 상기 리젠 설정속도보다 큰 경우, 운전자가 브레이크 페달을 밟는 상황으로 인식하여 상기 리젠용 토크선도로부터 브레이크 작동시 토크를 산출하는 단계와;

브레이크 스위치의 온 조건 또는 브레이크 작동깊이가 상기 등판용 토크선도의 제2제로임계점 깊이보다 작은 조건을 만족하면서, 차량 속도가 미리 설정된 등판 설정속도보다 작은 경우, 운전자가 브레이크 페달을 밟은 상태에서 발을 떼는 상황으로 인식하여 상기 등판용 토크선도로부터 브레이크 작동시 토크를 산출하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법.

여기서, 상기 등판용 토크선도는, 선도 상의 토크가 정(+), 부(-) 토크 간 전환되어지는 브레이크 작동깊이인 제로임계점 깊이가, 상기 리젠용 토크선도의 제로임계점 깊이에 비해 상대적으로 크게 설정된 것임을 특징으로 한다.

상기한 특징을 갖는 본 발명의 토크 산출 방법에 의하면, 브레이크 작동시 토크 산출을 위한 토크맵에서 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때와 뗄 때 서로 다른 토크선도가 적용되도록 토크선도를 이원화하여, 이원화된 토크선도를 통해 회생 제동시 브레이크 페달을 밟을 때 리젠 토크가 일찍 계산되도록 하여 에너지 회수량을 크게 하는 한편, 경사로 출발시 브레이크 페달을 놓을 때는 크립 토크가 일찍 계산되도록 하여 차량 밀림이 효과적으로 방지될 수 있으며, 궁극적으로 연비 향상 및 등판성능 향상의 효과가 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 토크 산출과정을 나타낸 순서도이고, 도 3은 본 발명에서 사용될 수 있는 브레이크 토크맵의 바람직한 실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명은 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때와 뗄 때를 인식하여 밟을 때와 뗄 때 서로 다른 토크선도를 적용함으로써, 브레이크 페달을 밟을 때는 최대 회생 에너지가 얻어질 수 있도록 리젠 토크가 일찍 계산되도록 하고, 브레이크 페달을 뗄 때에는 경사로와 같은 곳에서 차량 밀림이 효과적으로 방지될 수 있도록 크립 토크가 일찍 계산되도록 하는 것에 주안점이 있는 것이다.

도 3의 브레이크 토크맵을 참조하면, 브레이크 작동깊이에 따른 토크값 산출을 위해 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 적용되는 토크선도와, 브레이크 페달을 뗄 때 적용되는 토크선도로 이원화됨을 볼 수 있다.

이하 본 명세서에서는 브레이크 페달을 밟을 때 적용되는 토크선도를 리젠용 토크선도, 브레이크 페달을 뗄 때 적용되는 토크선도를 등판용 토크선도라 칭하기로 한다.

등판용 토크선도는 리젠용 토크선도에 비해 제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor2)가 상대적으로 큰 값으로 설정되어 브레이크 페달을 뗄 때(브레이크 작동깊이 감소상태) 크립 토크가 일찍 계산되도록 되어 있고, 또한 선도 전체가 리젠용 토크선도에 비해 도면상 우측으로(브레이크 작동깊이가 커지는 방향으로) 시프트된 형태로 되어 있다.

이에 반해, 상기 리젠용 토크선도에서는 제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor1)가 상대적으로 작은 값으로 설정되어 있으므로, 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때(브레이크 작동깊이 증가상태) 리젠 토크가 일찍 계산되면서 모터 발전을 통해 회수되는 에너지량은 많아지게 된다.

이하, 본 명세서에서는 보다 명확한 설명을 위해 리젠용 토크선도에서 정(+), 부(-) 토크 간 전환되는 브레이크 작동깊이, 즉 제로임계점 깊이를 제1제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor1)로 칭하며, 등판용 토크선도에서 정(+), 부(-) 토크 간 전환되는 제로임계점 깊이를 제2제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor2)로 칭한다.

이와 같이 본 발명에서는 브레이크를 밟을 때(브레이크 작동깊이 점차 증가)와 뗄 때(브레이크 작동깊이 점차 감소), 각각 리젠용 토크선도와 등판용 토크선도를 따르도록 토크 산출을 이원화하므로, 회생 제동시의 에너지 회수율을 높이면서도 경사로 출발시 차량 밀림을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 2를 참조하여 토크 산출과정을 설명하면 다음과 같다.

브레이크 페달을 밟고 떼는 것을 인식하는 알고리즘을 통해 페달 작동상태를 식별한 뒤 해당하는 토크선도를 통해 토크가 계산되도록 한다.

우선, 통상의 경우와 마찬가지로, 변속레버 위치가 D단 또는 R단에 위치할 때 크립기능이 온(on) 되어 차속에 따른 크립토크가 계산되어진다.

이후, 브레이크 스위치가 온(on) 되거나 브레이크 작동깊이(BrkDepth)가 리젠용 토크선도의 제1제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor1)보다 커지게 되면 다음 단계, 즉 브레이크 작동상태 식별을 위한 단계가 수행되고, 그렇지 않은 경우(브레이크가 밟혀 있지 않은 경우)에는 엑셀 페달 작동량에 따른 토크맵(토크 계산 알고리즘)을 호출하여 토크 제어하게 된다.

상기 단계에서, 브레이크 스위치 온 조건을 만족하거나 브레이크 작동깊이가 제1제로임계점 깊이보다 큰 조건을 만족하는 경우에 현재의 차량 속도(Vehicle_Speed)를 미리 설정된 리젠 설정속도(Set Speed)(예, 5 or 10km/h)와 비교하게 되고, 여기서 차량 속도가 리젠 설정속도보다 큰 경우에는 운전자가 브레이크 페달을 밟는 상황으로 인식하여(Brake Flag=Set), 이때는 도 3의 리젠용 토크선도를 호출하여 그로부터 브레이크 작동시 토크를 산출하게 된다.

즉, 브레이크 센서에 의해 측정된 브레이크 작동깊이에 따라 리젠용 토크선도를 통해 토크가 산출되고, 리젠용 토크선도를 따르면서 제1제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor1)가 검출된 시점부터 산출되는 부(-) 토크가 리젠 토크가 되는 것이다(브레이크 작동깊이가 증가됨에 따라 리젠 토크량 증가).

반면, 브레이크 스위치 온 조건 또는 브레이크 작동깊이가 등판용 토크선도의 제2제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor2)보다 작은 조건을 만족하면서 차량 속도(Vehicle_Speed)가 미리 설정된 등판 설정속도(Reset Speed)(예, 1 or 2km/h)보 다 작은 경우라면, 운전자가 브레이크 페달을 밟은 상태에서 발을 떼는 상황으로 인식하는 바(Brake Flag=Reset), 이때는 도 3의 등판용 토크선도를 호출하여 그로부터 브레이크 작동시 토크를 산출하게 된다.

즉, 브레이크 센서에 의해 측정된 브레이크 작동깊이에 따라 등판용 토크선도를 통해 토크가 산출되고, 등판용 토크선도를 따르면서 제2제로임계점 깊이(Brake Lim_Zor2)가 검출된 시점부터 산출되는 정(+) 토크가 크립 토크가 되는 것이다(브레이크 작동깊이가 감소됨에 따라 크립 토크량 증가).

도 1은 브레이크 페달 작동시에 토크 제어를 위해 크립 토크와 리젠 토크를 산출하기 위한 브레이크 토크맵의 일 예를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 토크 산출과정을 나타낸 순서도,

도 3은 본 발명에서 사용될 수 있는 브레이크 토크맵의 바람직한 실시예를 나타낸 도면.

Claims (2)

1. 전기자동차에서 브레이크 작동시 브레이크 토크맵을 통해 크립 토크와 리젠 토크를 산출하는 방법에 있어서,

   상기 브레이크 토크맵에서 브레이크 작동깊이에 따른 토크선도를 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 적용하는 리젠용 토크선도와, 브레이크 페달을 뗄 때 적용하는 등판용 토크선도로 이원화하여 구비하고,

   브레이크 스위치가 온 되거나 브레이크 작동깊이가 상기 리젠용 토크선도의 제1제로임계점 깊이보다 커지게 되면 차량 속도를 미리 설정된 리젠 설정속도와 비교하는 단계와;

   여기서, 차량 속도가 상기 리젠 설정속도보다 큰 경우, 운전자가 브레이크 페달을 밟는 상황으로 인식하여 상기 리젠용 토크선도로부터 브레이크 작동시 토크를 산출하는 단계와;

   브레이크 스위치의 온 조건 또는 브레이크 작동깊이가 상기 등판용 토크선도의 제2제로임계점 깊이보다 작은 조건을 만족하면서, 차량 속도가 미리 설정된 등판 설정속도보다 작은 경우, 운전자가 브레이크 페달을 밟은 상태에서 발을 떼는 상황으로 인식하여 상기 등판용 토크선도로부터 브레이크 작동시 토크를 산출하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 등판용 토크선도는,

   선도 상의 토크가 정(+), 부(-) 토크 간 전환되어지는 브레이크 작동깊이인 제로임계점 깊이가, 상기 리젠용 토크선도의 제로임계점 깊이에 비해 상대적으로 크게 설정된 것임을 특징으로 하는 전기자동차의 브레이크 작동시 토크 산출방법.

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