KR20100020382A - 하이브리드 자동차의 브레이크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

하이브리드 자동차의 브레이크 제어 장치 및 방법이 개시되어 있고, 이러한 본 발명은, 정지를 위한 브레이크 패달; 및 변속기, 모터, 발전기 제어부 및 전체적인 회생 제동을 제어하는 IPM;을 포함하되, 상기 변속기는, 브레이크 패달로부터 공급되는 제동 요구 신호가 수신되고 회생 제동 시 발생된 모터의 역토오크가 수신될 때 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점(SA)까지 해방 클러치의 유압을 소정 기울기로 순차 감소하고, 상기 실제 변속 시점(SA) 이후 변속 종료 시점까지 해방측 클러치의 유압의 피드백 제어를 통해 상기 해방측 클러치의 유압을 최소치로 감소하도록 구비되고, 본 발명에 의하면, 브레이크 패달을 통한 운전자의 제동 요구 신호 수신 시 모터의 역토오크가 변속기로 공급될 때 상기 변속기에서 제동 전 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점까지 기 설정된 기울기로 순차 감소하고 이어 실제 변속 시점(SA)부터 해방측 클러치의 피드백 제어를 실행함으로써, 제동 전 변속 중 회생 제동 시 발생한 모터의 역토오크로 인한 변속기의 부분 부하에 따라 발생한 브레이크 충격을 방지할 수 있게 된다.

자동차, 하이브리드, 자동 변속기, 모터, 엔진, IPM

Description

하이브리드 자동차의 브레이크 제어 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR REGENERATING BREAK OF HYBRID VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 자동차의 브레이크 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하세는, 회생 제동 시 모터의 역토오크로 인한 해방측 클러치의 풀림 현상을 제거하여 제동 시 변속감 및 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관 자동차에 의한 대기 오염을 줄이기 위한 환경 친화적인 하이브리드(Hybrid) 자동차는 내연기관인 엔진과 전기 모터를 사용하는 방식으로, 각각의 주행상황에 대응하여 내연기관의 연비가 가장 높게 운전되도록 제어되고 제동 시와 감속 시에 모터가 발전기로 작동하여 회생 제동 에너지를 전기 에너지로 회수하여 배터리를 충전시켜, 가솔린 엔진에 비해 연비 향상을 이룰 수 있으며 시내 구간에서 엔진을 작동하지 않은 상태에서 배터리의 전압만으로 주행할 수 있게 된다.

이러한, 하이브리드 차량은 동력원인 내연기관 엔진과 별도의 동력원인 모터를 이중으로 채용해, 엔진의 운전영역을 최고효율점에 놓고 가속이나 감속 시 필요 한 동력은 모터를 통해 부과하여 엔진의 부담을 줄임으로서, 연비와 배기가스를 줄일 수 있는 하이브리드용 동력시스템(Hybrid electric vehicle)이 사용되며, 이는 통상적으로 엔진과 변속기(Transmission)사이에, 내연기관의 운전영역을 최고 효율점에 놓고 가속이나 감속 시 필요한 동력을 부과하여 엔진의 부담을 줄이기 위한 모터가 장착되며, 모터와 엔진 사이에는 엔진과 모터간 회전을 일치하기 위한 이중 클러치가 구비되어진다.

이때, 하이브리드 차량은 통상 EV(electric vehicle)모드인 모터의 회전력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드 또는 EV(hybrid electric vehicle)모드인 엔진의 회전력을 주동력으로 하고 상기 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 모드로 작동되어진다.

이러한 하이브리드 자동차는, 제동(braking)시에 제동력의 일부를 발전에 사용하여 발생된 전기에너지를 배터리의 충전에 사용하는 시도가 이루어지고 있다. 즉, 자동차의 주행속도에 의한 운동에너지(kinetic energy)의 일부를, 발전기의 구동에 필요한 에너지로 사용함으로써, 운동에너지의 저감(즉, 주행속도의 감소)과 전기에너지의 발전을 동시에 구현하는 것이다.

이러한 방식의 제동방법을 회생 제동(regenerative braking)이라고 한다. 즉, 회생제동시 전기에너지의 생성은, 별도의 발전기로써 혹은 상기 모터를 역구동함으로써 이루어질 수 있다. 따라서, 회생 제동(regenerative braking) 제어에 의하여 전기자동차의 주행거리(mileage)를 향상시킬 수 있다. 이 경우 연비(fuel mileage)를 향상함과 아울러, 유해 배기가스(noxious exhaust gas) 배출을 줄일 수 있다.

또한, 상기 하이브리드 차량에는 유압에 의해 제동력을 일으키는 유압제동시스템(hydraulic brake system)을 갖추어진다. 회생 제동력만으로는 충분한 제동효과를 얻을 수 없는 경우가 있으며, 또한 회생 제동력은 모터와 연결된 구동륜(drive wheel)에서만 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 발생하는 유압 제동력에 더하여 회생제동 제어를 수행하였다.

이러한 유압 제어 및 회생 제동 제어를 통해 제동하는 하이브리드 차량에 있어서, 브레이크 패달을 통해 운전자의 제동 요구 신호가 공급되고 변속기에서 회생 제동에 따른 모티의 역토오크가 공급되면, 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어를 통해 변속이 이루어진다.

즉, 제동을 위한 변속기의 변속 시작 시점(SS)에서 해방측 클러치 유압 제어 듀티 패턴은 도 1의 a)에 도시된 바와 같다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 해방측 클러치의 제어 듀티값은 제동 전 변속 시작 시점(SS)부터 기 설정된 소정치로 급격하게 감소한 후 소정 시간 유지하게 되고, 실제 변속 시점(SA)에서 결합측 클러치의 유압은 증가하여 결합측 클러치가 직결하게 된다. 이러한 결합측 클러치의 직결에 따라 실제 변속 시점(SA)에서 터빈 회전수가 도 1의 b)에 도시된 바와 같이 증가하게 된다.

그러나, 해방측 클러치의 유압이 기 설정된 소정치로 급격하게 감소한 후 소 정 시간 유지되는 동안 결합측 클러치가 바로 직결되지 않으므로, 이 시점에서 발생한 모터의 역토오크가 변속기에 공급되면, 변속기는 부하가 걸려 터빈 회전수는 도 1의 b)에 도시된 바와 같이, 일시적으로 감소하였다가 증가하여 브레이크 효율이 떨어짐과 동시에 브레이크 충격이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 변속기에서 제동 전 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점까지 기 설정된 소정 기울기로 해방측 클러치의 유압을 순차 감소하고 이어 실제 변속 시점(SA)부터 해방측 클러치의 피드백 제어를 실행함으로써, 제동 전 변속 중 모터의 역토오크가 수신될 때 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점(SA) 간에 발생하는 해방측 클러치와 결합측 클러치 유압 제어의 비동기로 발생된 브레이크 충격을 방지할 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 브레이크 제어 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 과제는,

정지를 위한 브레이크 패달; 및 변속기, 모터, 발전기 제어부 및 전체적인 회생 제동을 제어하는 IPM;을 포함하되,

상기 변속기는,

브레이크 페달로부터 공급되는 제동 요구 신호가 수신되고 회생 제동 시 발 생한 모터의 역토오크가 수신될 때 변속 시작 시점(SS)과 실제 변속 시점(SA) 사이에 해방측 클러치의 유압 제어를 미리 정해진 소정 기울기로 순차 감소하여 상기 해방측 클러치와 상기 결합측 클러치의 유압 제어가 동기되도록 구비되는 것을 특징으로 하고,

여기서, 상기 변속기는,

브레이크 패달로부터 공급되는 제동 요구 신호가 수신되고 회생 제동에 따른 모터의 역토오크가 공급되면, 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점(SA)까지 해방 클러치의 유압을 소정 기울기로 순차 감소하고,

상기 실제 변속 시점(SA) 이후 변속 종료 시점까지 해방측 클러치의 유압의 피드백 제어를 통해 상기 해방측 클러치의 유압을 최소치로 감소하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 소정 기울기는 실제 변속 시점(SA)에서 해방측 클러치와 결합측 클러치의 유압 제어가 동기되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 기술적 과제는,

a) 브레이크 페달의 조작 상태를 검출하는 단계;

b) 상기 a) 단계에서 브레이크 페달로부터 제동 요구 신호가 수신된 경우 변속기에서 변속 시점 정보를 근거로 변속 시작 시점인 지를 판단하여 변속 시작 시점인 경우 해방측 클러치의 유압을 기 설정된 소정 기울기로 순차 감소하는 단계; 및

c) 상기 변속 시점 정보를 근거로 실제 변속 시점인 지를 판단하여 실제 변 속 시점인 경우 해방측 클러치의 유압 감소를 정지한 후 피드백 제어를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 소정 기울기는 실제 변속 시점(SA)에서 해방측 클러치와 결합측 클러치의 유압 제어가 동기되도록 설정되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 변속기에서 제동 전 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점까지 기 설정된 소정 기울기로 해방측 클러치의 유압을 순차 감소하고 이어 실제 변속 시점(SA)부터 해방측 클러치의 피드백 제어를 실행함으로써, 제동 전 변속 중 모터의 역토오크가 수신될 때 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점(SA) 간에 발생하는 해방측 클러치와 결합측 클러치 유압 제어의 비동기로 발생된 브레이크 충격을 방지할 수 있는 효과를 얻는다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 자동차의 구성을 보인 블럭 구성도가 도시되어 있고, 도 3은 도 2의 각 부의 출력 신호를 보인 파형도이며, 도 4는 하이브리드 제어부의 회생 제어 과정을 보인 흐름도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 자동차는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하이브리드 차의 회생 제동 장치의 구성은, 브레이크 패달(1)과, 운전자의 제동 의지가 요구된 경우 모터(30)의 구동력으로 회생 제동을 제어하는 IPM(10)와, 상기 IPM(10)의 제어에 의해 발생된 모터(30)의 역토오크를 제공받아 결합측 클러치 및 해방측 클러치의 유압 제어를 통해 변속 실행하는 변속기(20)를 포함한다.

여기서, 상기 IPM(10)는 운전자의 제동 요구 시 상기 모터(30)의 구동력을 발전하는 회생 제동을 실행하고, 동시에 회생 제동에 따른 모터(30)의 역토오크를 변속기(20)로 공급하도록 구비되고, 상기 변속기(20)는 모터(30)의 역토오크를 제공받아 결합측 클러치 및 해방측 클러치의 유압 제어를 통해 변속을 실행하도록 구비된다.

즉, 상기 모터(30)의 역토오크가 변속기(20)에 수신되면 상기 변속기(20)는 차속에 따라 변속을 실행하는데, 상기 도 3의 a)에 도시된 바와 같이 실제 변속 시점(SS)에 도달하게 되면 터빈 회전수(Nt)는 일정하게 유지되고, 도 3의 b)에 도시된 바와 같이, 해방측 클러치의 유압(Dr)은 기 설정된 소정 기울기로 순차 감소하게 된다.

이후 , 실제 변속 시점(SA)에 도달하게 되면, 상기 변속기(20)는 도 3의 b)에 도시된 바와 같이, 해방측 클러치의 유압을 피드백 제어를 통해 제어되고, 이때 상기 결합측 클러치의 유압(Da)은 도 3의 c)에 도시된 바와 같고, 이러한 결합측 클러치으 유압 제어에 따라 도 3의 a)에 도시된 바와 같이 터빈 회전수가 목표치로 증가하게 된다.

도 4는 도 2에 도시된 변속기(20)에 의해 하이브리드 자동차의 브레이크 제동 요구 시 해방측 클러치의 유압 제어 과정을 보인 흐름도가 도시되어 있다. 도면을 참조하여 하이브리드 자동차의 브레이크 제어 과정을 설명한다.

우선, 상기 변속기(20)는 단계(101)를 통해 브레이크 패달의 조작 상태 정보를 통해 제동 요구 신호가 수신된 경우 상기 제동 요구 신호를 수신한 상기 IPM(10)은 회생 제동 제어를 실행하고 이때 발생된 모터의 역토오크는 변속기(20)로 공급된 후 단계(103)로 진행한다.

상기 단계(103)에서, 차속에 따라 변속하는 모터(30)의 역토오크를 수신한 변속기(20)는 변속 시작 시점(SS)인 지를 판단하고, 판단 결과 변속 시작 시점(SS)인 경우 단계(105)로 진행하여 상기 결합측 클러치를 직결하기 위한 유압 제어와 해당측 클러치의 유압 제어를 동기시키기 위해 상기 해방측 클러치의 유압을 기 설정된 소정 기울기로 순차 감소한다. 이때 상기 소정 기울기는 변속 시작 시점(SS)과 실제 변속 시점(SA)의 해방측 클러치 및 결합측 클러치의 유압은 동기되어 제어되도록 설정된다.

이어 상기 변속기(20)는 실제 변속 시점(SA)인 지를 판단하고(단계 107), 판단 결과 실제 변속 시점(SA)인 경우 상기 해방측 클러치의 유압은 단계(109)를 통해 피드백 제어하게 된다.

이후 상기 변속기(20)는 단계(111)를 통해 변속 종료 시점(SE)인 지를 판단 하고 판단 결과 변속 종료 시점(SE)인 경우 단계(113)로 진행하고, 상기 단계(113)에서, 변속기(20)의 해방측 클러치 및 결합측 클러치의 유압 제어를 위한 제어 신호를 발생하고, 이 제어 신호에 따라 해방측 클러치의 유압은 최저치로 감소하고, 결합측 클러치의 유압은 최대치로 증가하게 된다.

또한, 상기 변속기(20)는 변속 종료되었는 지를 판단하고(단계 115) 판단 결과 변속 종료된 경우 본 프로그램을 종료하고, 변속 종료가 아닌 경우 상기 단계(113)로 진행한다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 각 부의 출력 신호를 보인 파형도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 브레이크 제어 장치의 구성을 보인 도이다.

도 3은 도 2에 도시된 각 부의 출력 신호를 보인 파형도이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 차량의 브레이크 제어 과정을 보인 흐름도이다.

Claims (5)

1. 정지를 위한 브레이크 패달; 및

   변속기, 모터, 발전기 제어부 및 전체적인 회생 제동을 제어하는 IPM;을 포함하되,

   상기 변속기는,

   브레이크 페달로부터 공급되는 제동 요구 신호가 수신되고 회생 제동 시 발생한 상기 모터의 역토오크가 수신될 때 변속 시작 시점(SS)과 실제 변속 시점(SA) 간의 해방측 클러치의 유압 제어를 미리 정해진 소정 기울기로 순차 감소하여 상기 해방측 클러치와 상기 결합측 클러치의 유압 제어가 동기되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 브레이크 제어 장치.
2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 변속기는,

   브레이크 패달로부터 공급되는 제동 요구 신호가 수신된 후 회생 제동에 따른 모터의 역토오크가 공급되면, 변속 시작 시점(SS)부터 실제 변속 시점(SA)까지 해방측 클러치의 유압을 미리 정해진 소정 기울기로 순차 감소하고,

   상기 실제 변속 시점(SA) 이후 변속 종료 시점까지 해방측 클러치의 유압의 피드백 제어를 통해 상기 해방측 클러치의 유압을 최소치로 감소하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 브레이크 제어 장치.
3. 청구항 제1항 또는 청구항 제2항 중 한 항에 있어서, 상기 소정 기울기는 실제 변속 시점(SA)에서 해방측 클러치와 결합측 클러치의 유압 제어가 동기되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 브레이크 제어 장치.
4. a) 변속기에서 브레이크 페달의 조작 상태를 검출하는 단계;

   b) 상기 a) 단계에서 브레이크 페달로부터 제동 요구 신호가 수신된 경우 변속기에서 변속 시점 정보를 근거로 변속 시작 시점인 지를 판단하여 변속 시작 시점인 경우 해방측 클러치의 유압을 기 설정된 소정 기울기로 순차 감소하는 단계; 및

   c) 상기 변속 시점 정보를 근거로 실제 변속 시점인 지를 판단하여 실제 변속 시점인 경우 해방측 클러치의 유압 감소를 정지한 후 피드백 제어를 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 브레이크 제어 방법.
5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 소정 기울기는 실제 변속 시점(SA)에서 해방측 클러치와 결합측 클러치의 유압 제어가 동기되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 브레이크 제어 방법.

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