KR20130051831A - 전기자동차의 파킹 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

전기자동차의 파킹 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹 제어 시스템은, 전기자동차가 경사로에 위치한 것을 감지하는 경사 감지부, 상기 전기자동차의 시프트레버의 위치를 감지하는 변속 감지부, 상기 전기자동차의 브레이크 페달에 부착되어 브레이크가 해제(off)되는 것을 감지하는 페달 감지부, 상기 시프트레버의 위치가 파킹(P)단에 위치하면 상기 경사 감지부 및 상기 페달 감지부로부터 감지된 정보들을 바탕으로 상기 전기자동차가 경사로에서 파킹을 시도하는 것을 인식하는 제어부 및 상기 제어부로부터 전달되는 유압해제 제어신호에 따라 브레이크 해제 시간이 지연되도록 유압을 조절하는 브레이크 유압장치를 포함한다.

Description

전기자동차의 파킹 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PARKING CONTROL OF ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차의 파킹 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경사로에서 파킹 시 차량의 요동을 방지하는 전기자동차의 파킹 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전기자동차는 모터의 출력이 바로 감속기로 전달되는 구조로, 모터와 감속기의 직결로 인한 다양한 장단점을 가지고 있다. 특히 파킹 기구의 경우 스프래그(Sprag)와 파킹기어의 치합에 의한 P(Parking)단 형성으로 모터-감속기의 직결구조에 많은 영향을 받는다.

도 1은 종래의 전기자동차의 파킹시스템에서 발생되는 버팅 상태를 나타낸다.

도 2는 종래의 전기자동차 파킹시스템의 백래시에 의한 진동발생 메커니즘을 나타낸다.

먼저, 첨부된 도 1을 참조하면, 전기자동차의 감속기(10)에 적용되는 파킹시스템은 시프트레버(Transmission Gear Shift lever, 미도시)에서 운전자의 P-R-N-D 조작을 시작으로 케이블을 통하여 감속기의 매뉴얼 샤프트(11)를 회전하고, 이는 다시 감속기 내부의 파킹로드(12)에 직선운동을 유발한다. 이 직선운동으로 각 단의 스트로크를 형성하여 P단 시에 토셔널 스프링(13)을 압축하여 파킹기어(14)와 스프래그(Sprag)(15)의 치합을 유도한다.

하지만 이런 구성을 이루는 전기자동차의 파킹시스템의 경우, 차량의 주행 상태 및 주행 조건에 영향을 많이 받게 되므로 감속기뿐 아니라 구동계 및 차량 구조에 따라 성능의 최적화의 여부가 달려있다.

만약에 운전자가 경사로에서 전기자동차의 시프트레버(Transmission Gear Shift lever)(11)를 D(Driver)단에서 P(Parking)단으로 이동하고 브레이크 해제하면, 차량은 경사면과 차량자중에 의하여 뒤로 밀리는 현상이 발생한다. 이 때, 도 1의 A와 같이 차량이 버팅상태가 아닌 경우에는 파킹 스프래그(15)와 파킹기어(14)가 정상적으로 치합되어 차량의 요동 없이 파킹이 가능하다.

그러나, 도 1의 (B)와 같이 파킹 스프래그(150)가 파킹기어(14)에 정상적으로 치합되지 못하는 버팅상태인 경우, 차량의 구동륜(미도시)은 최대 파킹기어(14)가 1산분 회전량만큼 움직인 이후 급격히 파킹 스프래그(15)와 파킹기어(14)가 치합되어 P단을 유지하게 된다.

좀더 구체적으로 설명하면, 위와 같은 버팅이 발생한 경우 P단 인게이지(engage)시까지 구동륜에서 시작된 회전력이 파킹기어(14)에까지 도달하면 파킹 스프래그(15)에 충격이 작용한다. 그리고, 파킹 스프래그(15)의 치면과 파킹기어(14)의 치면의 접촉으로 반력이 작용하고 더불어 모터-감속기 직결구조로 인하여 모터 관성에 의한 회전력까지 다시 파킹기어(14)에 재 전달된다.

즉, 첨부된 도 2에서와 같이 파킹 스프래그(15)의 치면과 파킹기어(14)의 치면이 닿으면 반력이 발생하고, 다시 백래시(back lash)에 의하여 타측 치면에서 반력이 발생하게 된다. 결국 상기 반력과 백래시에 의한 좌우회전은 차량의 요동을 유발하고, 그 진동 및 소음이 매뉴얼레버를 통해 차량 내부에 까지 전달되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 전기자동차가 경사로에 주차 시 구동륜 회전을 시작으로 발생하는 요동 및 소음을 방지하는 파킹 제어 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹제어 시스템은,

전기자동차가 경사로에 위치한 것을 감지하는 경사 감지부; 상기 전기자동차의 시프트레버의 위치를 감지하는 변속 감지부; 상기 전기자동차의 브레이크 페달에 부착되어 브레이크가 해제(off)되는 것을 감지하는 페달 감지부; 상기 시프트레버의 위치가 파킹(P)단에 위치하면 상기 경사 감지부 및 상기 페달 감지부로부터 감지된 정보들을 바탕으로 상기 전기자동차가 경사로에서 파킹을 시도하는 것을 인식하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 전달되는 유압해제 제어신호에 따라 브레이크 해제 시간이 지연되도록 유압을 조절하는 브레이크 유압장치를 포함한다.

것을 인식하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 전달되는 유압해제 제어신호에 따라 브레이크 해제 시간이 지연되도록 유압을 조절하는 브레이크 유압장치를 포함한다.

또한, 경사 감지부는, 상기 전기자동차에 구비되는 기울기 센서 또는 노면의 경사각을 측정하는 센서 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 변속 감지부는, 상기 시프트레버가 R단, N단 및 D단 중 어느 하나로부터 P단으로 변경한 변속 정보를 검출하여 상기 제어부로 전달할 수 있다.

또한, 상기 페달 감지부는, 상기 브레이크 페달의 축, 푸시로드(push rod) 및 마스터 실린더의 피스톤 중 어느 하나의 이동량을 감지할 수 있다.

또한, 상기 브레이크 유압장치는, 상기 유압해제 제어신호에 따라 유체가 흐르는 속도를 정상치보다 느리게 조절하여 디스크 브레이크의 유지 시간을 정상치에 비해 늘릴 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 하이브리드 파워컨트롤 유닛(hybrid power control unit)으로 구성할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 전기자동차의 파킹 시도를 인식하면, 상기 브레이크 유압해제 제어신호를 포함하는 트리거 신호를 상기 브레이크 유압장치로 전달할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른, 전기자동차의 파킹 제어 시스템이 경사로에서의 파킹제어를 수행하는 방법은,

a) 제어부가 경사로에 위치한 것과 시프트레버의 위치가 파킹(P단)에 위치한 것으로 상기 전기자동차가 경사로에서의 파킹을 시도하는 것을 인식하는 단계; b) 상기 제어부가 브레이크가 해제(off)되는 것을 감지하면 브레이크 유압해제 제어신호를 포함하는 트리거 신호를 브레이크 유압장치로 전달하는 단계; 및 c) 브레이크 유압장치가 상기 제어부로부터 전달되는 유압해제 제어신호에 따라 브레이크 해제 시간이 지연되도록 유압을 조절하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 a) 단계와 b) 단계 사이에, 상기 제어부가 상기 브레이크가 작동(on) 중인 것을 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 a) 단계는, 상기 제어부가 수집되는 차량의 기울기 또는 노면의 경사각 중 어느 하나가 기준치를 초과하는 경우 상기 경사로에 위치하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 제어부가 상기 브레이크가 작동(on) 중인 상태에서, 상기 브레이크 페달이 해제(off) 방향으로 적어도 1mm이상 이동하였는지를 판단하여 상기 브레이크 유압해제 제어신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 브레이크 유압장치가 유로내의 유체가 흐르는 속도를 정상치(기준치)보다 느리게 조절하여 브레이크의 유지 시간을 정상치에 비해 늘리 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹 제어 시스템은 경사로에서 파킹 시 버팅이 발생하더라도 브레이크의 해제시간을 늘려 구동륜의 회전력을 감소함으로써 파킹기어와 파킹 스프래그의 치합 시 발생되는 반력을 방지하는 효과가 있다.

또한, 파킹기어와 파킹 스프래그의 반력을 방지하여 차량의 요동뿐 아니라 차량내부로 전달되는 진동 및 소음을 예방하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전기자동차의 파킹시스템에서 발생되는 버팅 상태를 나타낸다.
도 2는 종래의 전기자동차 파킹시스템의 백래시에 의한 진동발생 메커니즘을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 유압장치의 유압 전송 과정을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

위에서 설명한 바와 같이 전기자동차는 기존의 내연기관차량과는 달리 동력원을 모터로 구성하며, 내연기관차량과 대비하여 구동계의 구조가 간소화 되었다. 이는 모터와 감속기로 구성되어 있으며, 차량 주행환경에 따라 기존내연기관차량과는 상이한 현상이 나타날 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 에에 따른 전기자동차 파킹 제어 시스템(100)은 경사 감지부(110), 변속 감지부(120), 페달 감지부(130), 브레이크 유압장치(140) 및 제어부(150)를 포함한다.

경사 감지부(110)는 전기자동차의 기울기나 전기자동차가 위치한 노면의 경사각을 측정하여 제어부(150)로 전달한다.

경사 감지부(110)는 전기자동차에 구비된 차량 기울기 센서로 구성할 수 있으며, 이 밖에도 차량에서 노면 경사각을 측정하는 공지된 다양한 기술을 이용할 수 있다.

변속 감지부(120)는 운전자의 조작에 따른 시프트레버의 위치정보를 감지하여 제어부(150)로 전달한다. 상기 위치정보는 시프트레버가 R, N, D단 중 어느 하나로부터 P단으로 변경한 위치한 정보를 의미한다.

페달 감지부(130)는 브레이크 페달에 스트로크 센서를 부착하여 구성할 수 있으며 브레이크 페달의 이동량을 감지하여 제어부(150)로 전달한다. 예컨대, 페달 감지부(130)는 브레이크가 작동중인 온(on) 상태에서 브레이크 해제에 따라 브레이크 페달의 축이나 푸시로드(push rod)가 오프(off) 방향으로 적어도 1mm이상 이동하는 것을 감지할 수 있다.

또한, 페달 감지부(130)는 브레이크 작동기(Brake Actuation Unit)의 마스터 실린더의 피스톤 이동량을 감지하도록 설치될 수도 있으며, 그 이동량을 감지하는 성능은 위와 동일하다.

브레이크 유압장치(Hydraulic power unit, HPU)(140)는 브레이크의 작동 및 해제를 위해 연결되는 유로에 유체가 흐르도록 하는 유압발생장치로, 유압을 조절할 수 있다

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 유압장치의 유압 전송 과정을 나타낸다.

첨부된 도 4를 참조하면, 브레이크 유압장치(Hydraulic power unit, HPU)(140)는 운전자의 브레이크 페달 조작에 따라 브레이크를 작동하는 BAU(Brake Actuation Unit), 브레이크 작동 여부에 따라 유압을 발생시키는 마스터 실린더(Master cylinder), 차량안전용 제어장치(ESC) 및 각 구동륜에 장착된 디스크 브레이크와 유로를 형성한다.

그리고, 브레이크 유압장치(140)는 전기자동차의 경사로 파킹 시 브레이크 해제(off)에 따라 유압을 조절하여, 브레이크 해제 시간이 지연되도록 디스크 브레이크의 동작을 조절할 수 있다. 여기서, 상기 유압을 조절한다는 것은 유체의 압력 또는 유체가 흐르는 속도를 조절하는 것을 의미한다.

제어부(150)는 하이브리드 파워컨트롤 유닛(hybrid power control unit)으로 구성되어 파킹 제어 시스템(100)의 상기 각부 및 장치의 동작을 제어한다.

제어부(150)는 전기자동차가 경사로에서 파킹을 시도하는 것을 인식하면, 브레이크 유지시간을 늘리도록 하는 제어신호를 생성하여 브레이크 유압장치에 전달한다.

제어부(150)는 변속 감지부(120)로부터 수집되는 시프트레버가 P단에 위치한 정보와 경사 감지부(110)로부터 수집되는 기울기 또는 노면의 경사각을 기초로 전기자동차가 경사로에서 파킹을 시도하는 상태로 인식한다.

그리고, 제어부(150)는 페달 감지부(130)로부터 브레이크 해제 신호를 수신하면, 브레이크 유지시간을 늘리는 유압해제 제어신호를 포함하는 트리거 신호를 브레이크 유압장치(140)로 전달한다.

그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 유압장치(140)는 전기자동차가 경사로에서의 파킹 시 제어부(150)로부터 전달되는 유압해제 제어신호에 따라 유압이 오프(off)되는 시간을 정상치보다 더 늘려서 디스크 브레이크의 유압실린더가 브레이크를 천천히 해제하도록 조절할 수 있다.

그래서, 전기자동차가 경사로에서 파킹 시 버팅이 발생하더라도 브레이크의 해제시간을 늘려 구동륜의 회전력을 감소함으로써 파킹기어(14)와 파킹 스프래그(15)의 치합이 부드럽게 이루어진다. 또한, 파킹기어(14)와 파킹 스프래그(15)의 반력을 방지하고 그로 인해 차량의 요동뿐 아니라 차량내부로 전달되는 진동 및 소음 발생을 예방할 수 있다.

한편, 도 4를 참조하여 설명한 제어부(150)의 세부 구성은, 해당 기능별로 더 세분화되어 상호 연동을 위한 통신수단을 구비하는 등의 다양한 구성으로 구현될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다 할 것이다.

따라서 이하 도 5를 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 경사로에서 전기자동차의 파킹 제어 방법을 설명함에 있어서 전기자동차 파킹 제어 시스템(100)의 제어부(150)를 주체로 하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차의 파킹 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기자동차 파킹 제어 시스템(100)의 제어부(150)는 경사 감지부(110)로부터 수집되는 기울기 또는 노면의 경사각을 기준치와 비교하여, 기준치를 초과하는 경우 전기자동차가 현재 경사로에 위치하는 것을 파악한다(S110; 예).

그리고, 제어부(150)는 변속 감지부(120)로부터 시프트레버의 변속 정보를 수집 및 분석하여(S120), 시프트레버의 위치가 타단(예; D, N, R 단)에서 P단으로의 변경된 것을 파악한다(S130; 예). 예컨대, 전기자동차가 오르막 경사로에서 파킹을 시도하는 경우 D단에서 P단으로 변경되고, 내리막 경사로에서 파킹을 시도하는 경우 R단에서 P단으로 변경될 수 있다.

제어부(150)는 현재 브레이크가 작동(on)중인 것을 확인하면(S140; 예), 페달 감지부(130)로부터 브레이크 페달이 이동량을 수신하여 브레이크 해제(off)를 감지한다(S150; 예). 이 때, 제어부(150)는 상기 브레이크가 작동(on) 중인 상태(위치)에서 브레이크 페달이 해제(off) 방향으로 적어도 1mm이상 이동하였는지를 판단하여 브레이크 유압해제 제어신호를 생성할 수 있다.

제어부(150)는 상기 생성된 유압해제 제어신호를 포함하는 트리거 신호를 브레이크 유압장치(140)로 전달하여 브레이크의 유지시간을 늘리는 브레이크 유압제어를 수행한다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 전기자동차가 경사로에서 파킹 시 버팅이 발생하더라도 브레이크의 해제시간을 늘려 구동륜의 회전력을 감소함으로써 파킹기어(14)와 파킹 스프래그(15)의 치합 시 발생되는 반력을 방지하는 효과가 있다.

또한, 파킹기어(14)와 파킹 스프래그(15)의 반력을 방지하여 차량의 요동뿐 아니라 차량내부로 전달되는 진동 및 소음을 예방하는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 감속기 11: 매뉴얼 샤프트
12: 파킹로드 13: 토셔널 스프링
14: 파킹기어 15: 파킹 스프래그
100: 파킹 제어 시스템 110: 경사 감지부
120: 변속 감지부 130: 페달 감지부
140: 브레이크 유압장치 150: 제어부

Claims (12)

1. 전기자동차가 경사로에 위치한 것을 감지하는 경사 감지부;
   상기 전기자동차의 시프트레버의 위치를 감지하는 변속 감지부;
   상기 전기자동차의 브레이크 페달에 부착되어 브레이크가 해제(off)되는 것을 감지하는 페달 감지부;
   상기 시프트레버의 위치가 파킹(P)단에 위치하면 상기 경사 감지부 및 상기 페달 감지부로부터 감지된 정보들을 바탕으로 상기 전기자동차가 경사로에서 파킹을 시도하는 것을 인식하는 제어부; 및
   상기 제어부로부터 전달되는 유압해제 제어신호에 따라 브레이크 해제 시간이 지연되도록 유압을 조절하는 브레이크 유압장치
   를 포함하는 전기자동차의 파킹제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   경사 감지부는,
   상기 전기자동차에 구비되는 기울기 센서 또는 노면의 경사각을 측정하는 센서 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 전기자동차의 파킹제어 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 변속 감지부는,
   상기 시프트레버가 R단, N단 및 D단 중 어느 하나로부터 P단으로 변경한 변속 정보를 검출하여 상기 제어부로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 파킹제어 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 페달 감지부는,
   상기 브레이크 페달의 축, 푸시로드(push rod) 및 마스터 실린더의 피스톤 중 어느 하나의 이동량을 감지하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 파킹제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 브레이크 유압장치는,
   상기 유압해제 제어신호에 따라 유체가 흐르는 속도를 정상치보다 느리게 조절하여 디스크 브레이크의 유지 시간을 정상치에 비해 늘리는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 파킹제어 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   하이브리드 파워컨트롤 유닛(hybrid power control unit)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 파킹제어 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 전기자동차의 파킹 시도를 인식하면, 상기 브레이크 유압해제 제어신호를 포함하는 트리거 신호를 상기 브레이크 유압장치로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 파킹제어 시스템.
8. 전기자동차의 파킹 제어 시스템이 경사로에서의 파킹제어를 수행하는 방법에 있어서,
   a) 제어부가 경사로에 위치한 것과 시프트레버의 위치가 파킹(P단)에 위치한 것으로 상기 전기자동차가 경사로에서의 파킹을 시도하는 것을 인식하는 단계;
   b) 상기 제어부가 브레이크가 해제(off)되는 것을 감지하면 브레이크 유압해제 제어신호를 포함하는 트리거 신호를 브레이크 유압장치로 전달하는 단계; 및
   c) 브레이크 유압장치가 상기 제어부로부터 전달되는 유압해제 제어신호에 따라 브레이크 해제 시간이 지연되도록 유압을 조절하는 단계
   를 포함하는 전기동차의 파킹제어 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 a) 단계와 b) 단계 사이에,
   상기 제어부가 상기 브레이크가 작동(on) 중인 것을 파악하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동차의 파킹제어 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 a) 단계는,
    상기 제어부가 수집되는 차량의 기울기 또는 노면의 경사각 중 어느 하나가 기준치를 초과하는 경우 상기 경사로에 위치하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기동차의 파킹제어 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 제어부가 상기 브레이크가 작동(on) 중인 상태에서 상기 브레이크 페달이 해제(off) 방향으로 적어도 1mm이상 이동하였는지를 판단하여 상기 브레이크 유압해제 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 전기동차의 파킹제어 방법.
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 브레이크 유압장치가 유로내의 유체가 흐르는 속도를 정상치(기준치)보다 느리게 조절하여 브레이크의 유지 시간을 정상치에 비해 늘리는 것을 특징으로 하는 전기동차의 파킹제어 방법.
    

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