KR20150040428A

KR20150040428A - 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20150040428A
Application number: KR20130118919A
Authority: KR
Inventors: 허지욱; 오경철; 조태환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-04-15
Also published as: CN104512261B; US9527389B2; CN104512261A; US20150100214A1; KR101575409B1

Abstract

본 발명은 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 배터리와 모터의 현재 상태를 고려하여 회생제동허용량을 계산함으로써 회생제동허용량의 정확성 및 제동 선형성을 확보하기 위한 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 모터충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 MCU; 배터리충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 BMS; 회생제동허용량을 입력으로 제공할 수 있는 AHB; 상기 배터리충전파워제한과 모터충전파워제한 및 회생제동허용량을 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템을 제공한다.

Description

자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법 {System and method for estimating regenerative braking of vehicle}

본 발명은 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 배터리와 모터의 현재 상태를 고려하여 회생제동허용량을 계산함으로써 회생제동허용량의 정확성 및 제동 선형성을 확보하기 위한 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

회생제동 기술은 친환경자동차의 연비를 극대화하기 위해 제동 중 발생하는 에너지를 이용하여 전기모터에 역토크를 가함으로써 전기에너지를 발생시키고, 발생된 전기에너지를 고전압 배터리에 저장하여 차량 구동 시에 재사용을 가능하게 하는 기술로서 하이브리드 자동차, 전기차, 연료전지자동차 등 친환경 차량에 대부분 적용된다. 특히 하이브리드 차량의 경우 일반 차량 대비 연비 개선 효과의 30%를 회생제동이 차지하고 있을 정도로 연비 개선에 큰 역할을 하고 있다.

이러한 회생제동에 사용되는 모터와 배터리는 환경에 의해 충전 및 방전이 제한되는 경우가 있다. 배터리의 경우 SOC(State Of Charge)가 너무 높거나 낮을 경우, 온도가 높거나 낮을 경우, 배터리에 문제가 생길 경우 등의 조건에 따라 충전이 제한될 수 있다. 모터 역시 모터의 온도가 너무 높을 경우, 모터의 속도가 너무 빠를 경우, 모터에 문제가 생겼을 경우 등의 조건에 따라 충전이 제한될 수 있다.

예를 들면, 겨울철에 예열이 되기 전까지는 배터리의 충전이 제한될 수 있으며, 이에 따라 결국 모터의 충전 제한이 발생하고 회생제동에도 영향을 미쳐 제한이 발생하게 된다.

도 1은 모터의 충전이 제한되는 경우와 제한되지 않는 경우의 모터 특성 곡선을 나타낸 것이다.

도 1을 보면, 모터의 충전이 제한되지 않을 경우 그래프 상부에 나타낸 바와 같은 정파워 및 정토크의 특성을 갖게 되나, 모터의 충전이 제한될 경우에는 그래프 하부에 나타낸 바와 같은 정파워 및 정토크의 특성을 갖게 된다. 즉, 그래프 상부의 정토크 영역과 그래프 하부의 정파워 영역이 겹치는 부분은, 모터의 충전 제한 여부에 따라(혹은 모터의 현재 상태에 따라) 모터의 토크 특성이 변하는 구간이다.

이러한 모터의 특성 변화는 결국 회생제동에 영향을 미치게 되어, 모터 충전이 제한되지 않을 때를 기준으로 하는 종래 회생제동 기술의 경우 모터 충전이 제한되면 제동감이 변동되는 현상을 초래하게 된다. 따라서 모터의 충전 제한 시에도 제동감을 안정적으로 유지할 수 있는 기술이 필요하다.

또한, 모터는 정파워 영역에서 모터 속도가 변하면 토크도 변하게 된다(도 1 참조). 따라서 변속기가 풀릴 때 휠 속(변속기출력속도)은 변하지 않으나 모터속도(변속기입력속도)가 급변하여 모터토크도 급변하는 현상이 발생하고, 모터토크의 급변으로 모터속도가 영향을 받아 변속기가 더 풀리게 되며, 결국 운전자는 감속도 급변을 느끼게 된다.

한편, 종래에는 최대회생제동량을 계산할 때, 도 2에 나타낸 바와 같이, 최대회생제동량 맵(1)과 AHB(Active Hydraulic Brake)(2)에서 출력한 회생제동량을 비교하여 둘 중 최소값(비교기(3)의 출력값)을 선택하고, 다시 상기 AHB(2)와 비교기(3)에서 출력한 회생제동량을 이용하여 최대회생제동량을 계산하게 된다.

상기와 같이 최대회생제동량을 계산할 때, 종래에는 모터 충전 제한 등과 같은 현재 모터 상태에 대한 고려 없이 단순히 모터충전가능파워를 기준으로 상기 최대회생제동량 맵을 설정하였다.

따라서 상기 최대회생제동량 맵은 모터의 충전 제한이 발생할 경우 의미 없는 최대회생제동량을 출력하게 되며, 이로 인해 결국 최대회생제동량(도 3의 회생제동허용량 참조)이 과다하게 계산되어 실제로 제동에 사용되는 실제회생제동량(도 3의 회생제동실행량 참조)보다 큰 값을 AHB로 보내게 된다.

상기 AHB는 운전자의 요구 제동량 중 HCU(Hydraulic Control Unit)에서 계산한 회생제동량(실제회생제동량)을 제외한 제동량을 유압제동량으로 결정하여 제동을 수행하게 되는데, 이때 회생제동량이 과다하게 계산되어 유압제동량을 실제 필요한 양보다 적은 양으로 결정하게 되어 총제동량(회생제동실행량과 유압제동량의 합)이 감소하게 되며, 결국 차량의 밀림 현상이 발생하게 된다.

또한 종래에는 변속기입력속도를 기준으로 최대회생제동량을 계산하는데, 도 4에 노란색으로 표시한 A 영역을 보면, 변속기 풀림 등의 이유로 모터속도(변속기입력속도)가 변할 경우 차속(변속기출력속도)은 변하지 않지만 모터토크제한(모터토크의 최대값)이 급변하게 되고 결국 실제회생제동량이 급변하여 제동감이 불량해지게 되며, 또한 모터토크의 급격한 변동으로 변속기의 고장(변속 오류)이 발생하게 되며 운전자는 쇽(shock)을 느끼게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 현재 차량의 모터 및 배터리의 상태(특성)를 고려하기 위해 배터리충전파워제한과 모터충전파워제한 및 변속기출력속도(휠 속도)를 이용하여 최종회생제동허용량을 계산함으로써 항시 안정적인 제동감을 유지하도록 할 수 있는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 모터충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 MCU; 배터리충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 BMS; 회생제동허용량을 입력으로 제공할 수 있는 AHB; 상기 배터리충전파워제한과 모터충전파워제한 및 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템을 제공한다.

바람직하게, 상기 HCU는, BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 제1연산기; MCU에서 입력받은 모터충전파워제한과 상기 제1연산기의 출력을 비교하여 최소값을 출력하는 제1비교기; 상기 제1비교기의 출력을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 제2연산기; 상기 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하는 제2비교기; 상기 제2비교기의 출력을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 제3연산기;를 구비한다.

또한 바람직하게, 상기 제1연산기는 BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 모터충전파워제한을 계산하게 된다.

또한 바람직하게, 상기 제2연산기는 제1비교기에서 입력받은 모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 모터충전토크제한을 계산하게 된다.

또한 본 발명은, (a) BMS의 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 과정; (b) 상기 (a)과정에서 계산한 모터충전파워제한과 MCU에서 입력받은 모터충전파워제한을 비교하는 과정; (c) 상기 (b)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 과정; (d) 상기 (c)과정에서 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하는 과정; (e) 상기 (d)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 (a)과정에서는 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 모터충전파워제한을 계산한다.

또한 바람직하게, 상기 (c)과정에서는 모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 모터충전토크제한을 계산한다.

또한 본 발명은, 모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 계산한 회생제동허용량 중 최소값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 모터충전파워제한으로는 MCU에서 입력받은 모터충전파워제한과 배터리충전파워제한을 기반으로 계산한 모터충전파워제한 중 최소값을 이용한다.

또한 바람직하게, 상기 배터리충전파워제한을 기반으로 계산한 모터충전파워제한은, BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 계산한다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 시스템은. 모터충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 MCU; 회생제동허용량을 입력으로 제공할 수 있는 AHB; 상기 모터충전파워제한과 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU;를 포함하여 구성될 수 있으며,

이때 상기 HCU는, MCU에서 입력받은 모터충전파워제한을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 제2연산기; 상기 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하는 제2비교기; 상기 제2비교기의 출력을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 제3연산기;를 구비하게 된다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 방법은, (a) MCU에서 입력받은 모터충전파워제한을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 과정; (b) 상기 (a)과정에서 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하는 과정; (c) 상기 (b)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 과정;으로 이루어질 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 시스템은, 배터리충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 BMS; 회생제동허용량을 입력으로 제공할 수 있는 AHB; 상기 배터리충전파워제한과 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU;를 포함하여 구성될 수 있으며,

이때 상기 HCU는, BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 제1연산기; 상기 제1연산기의 출력을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 제2연산기; 상기 제2연산기에서 입력받은 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하는 제2비교기; 상기 제2비교기의 출력을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 제3연산기;를 구비하게 된다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 방법은, (a) BMS의 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 과정; (b) 상기 (a)과정에서 계산한 모터충전파워제한을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 과정; (c) 상기 (b)과정에서 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하는 과정; (d) 상기 (c)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 과정;으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면 종래 대비 다음과 같은 이점을 얻을 수 있게 된다.

1. 현재 차량의 배터리와 모터의 상태를 고려하여 회생제동시 생성되는 회생제동허용량(최종회생제동허용량)을 정확하게 계산함으로써, 배터리나 모터의 충전 파워 제한에 의해 회생제동허용량이 변동될 경우에도 유압제동량의 오산을 방지하여 제동 선형성을 확보하고, 결과적으로 연비 개선의 효과를 얻게 된다.

2. 회생제동 중 변속시 변속감을 위해 변속기 입력축을 살짝 풀어주는 경우, 혹은 변속기 풀림 발생시, 기존에는 변속기입력속도를 기반으로 회생제동허용량을 계산하게 됨으로 모터토크가 급변하여 변속 쇽(shock)이 발생하게 됨은 물론 제동감이 악화되나, 본 발명에서는 변속기출력속도(휠 속)를 기반으로 회생제동허용량(최종회생제동허용량)을 계산하게 됨으로 변속기 풀림이 발생하더라도 회생제동허용량의 변동이 발생하지 않아 종래 대비 변속감 및 제동감을 개선할 수 있게 된다.

도 1은 모터의 충전이 제한되는 경우와 제한되지 않는 경우의 모터 특성 곡선을 나타낸 도면
도 2는 종래의 회생제동허용량 계산방법을 설명하기 위한 도면
도 3 및 도 4는 종래의 회생제동허용량 계산에 따른 문제점을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법을 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법을 설명하기 위한 도면
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 시스템 및 방법을 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명에 따라 계산한 최종회생제동허용량을 설명하기 위한 도면

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 회생제동허용량 계산 시스템은 모터충전가능파워(혹은 모터충전파워제한)를 제공하는 MCU(Motor Control Unit)(1), 배터리충전가능파워(혹은 배터리충전파워제한)를 제공하는 BMS(Battery Management System)(2), 회생제동허용량을 제공하는 AHB(Active Hydraulic Brake)(3), 상기 모터충전가능파워와 배터리충전가능파워 및 AHB회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU(Hydraulic Control Unit)(4)으로 구성된다.

상기 MCU(1)는 모터 제어를 위한 신호를 송수신하여 모터의 전반적인 작동 등을 제어하는 것으로, 변속 중 회생제동시 형성되는 모터충전가능파워를 모터센서로부터 수신하여 획득하게 되며, 이를 HCU(4)의 제1비교기(6)로 전달하게 된다.

상기 BMS(2)는 배터리 관리를 위한 신호를 송수신하여 배터리의 전반적인 작동 등을 관리하는 것으로, 배터리충전파워제한 맵으로부터 배터리충전파워제한을 호출하여 획득하게 된다.

상기 배터리충전파워제한 맵은 변속 중 회생제동시 형성되는 배터리파워를 입력으로 하고 배터리 환경조건 등을 고려한 배터리충전파워제한을 출력으로 하는 것으로, 사전 구성되어 BMS(2) 내에 구비된다.

이에 BMS(2)는 배터리센서로부터 배터리파워를 입력받아 그에 해당하는 배터리충전파워제한을 획득할 수 있으며, 이를 HCU(4)의 제1연산기(5)로 전달할 수 있게 된다.

상기 AHB(3)는 유압 브레이크의 전반적인 작동 등을 제어하는 것으로, 변속 중 회생제동시 형성되는 회생제동허용량을 계산할 수 있으며, 계산한 회생제동허용량을 HCU(4)의 제2비교기(8)로 전달하게 된다.

상기 AHB(3)의 회생제동허용량은 운전자의 요구제동량 중 모터의 가용회생제동량을 고려하여 계산하게 되며, 모터의 가용회생제동량을 고려하여 AHB(3)의 회생제동허용량을 계산하는 방법은 공지의 기술이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 HCU(4)는 데이터의 연산을 위한 연산기(5,7,9)와 데이터의 비교를 위한 비교기(6,8) 및 연산기(5)에서 연산시 사용하는 설정값(혹은 시험값) 등을 저장하기 위한 저장부(미도시) 등을 구비한 것으로, 상기 연산기(5,7,9)와 비교기(6,8)를 이용하여 MCU(1), BMS(2), AHB(3)에서 입력받은 데이터를 이용하여 최종회생제동허용량을 계산할 수 있다.

상기 연산기로는 둘 이상의 서로 다른 연산기를 구비하여 이용할 수 있으며, 상기 비교기 역시 둘 이상의 서로 다른 비교기를 구비하여 이용할 수 있다.

일 예로, 상기 HCU(4)는 배터리충전파워제한을 기준으로 모터충전파워제한을 계산하기 위한 제1연산기(5), 상기 모터충전파워제한과 MCU(1)의 모터충전파워제한을 비교하여 최소값을 출력하기 위한 제1비교기(6), 상기 제1비교기(6)의 출력값을 기준으로 모터충전토크제한(모터충전가능토크)을 계산하기 위한 제2연산기(7), 상기 제2연산기(7)의 출력(모터충전토크제한)과 AHB(3)의 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하기 위한 제2비교기(8), 및 상기 제2비교기(8)의 출력값을 기준으로 최종회생제동허용량을 계산하기 위한 제3연산기(9)를 구비할 수 있다.

이하, 상기와 같은 회생제동허용량 계산 시스템을 통해 최종회생제동허용량을 산출하는 과정을 설명하도록 한다.

상기 최종회생제동허용량의 계산은 MCU(1), BMS(2), AHB(3)에서 각각 해당 데이터를 입력받은 HCU(4)에서 수행된다.

본 발명에서는 상기 최종회생제동허용량을 계산시, 회생제동 중 배터리 및 모터의 충전 제한 상황을 반영하기 위하여, 다시 말해 회생제동시 배터리 및 모터의 상태에 따른 충전 제한 조건을 고려하기 위하여, MCU(1)에서 입력받은 모터충전파워제한과 BMS(2)에서 입력받은 배터리충전파워제한을 이용한다.

여기서 상기 배터리충전파워제한(혹은 배터리충전가능파워)은 현재의 배터리파워 및 환경조건 등을 고려하여 충전가능한 배터리충전파워의 최대값이고, 상기 모터충전파워제한(혹은 모터충전가능파워)은 회생제동시 모터로 충전가능한 모터파워의 최대값이다.

먼저, 상기 HCU(4)의 제1연산기(5)에서는 배터리충전파워제한 입력으로 받아 아래 식 1과 같이 모터충전파워제한을 계산한다.

식 1 :

여기서, Pwr_{MotChgLmt2Bat} 는 모터충전파워제한이고, Pwr_BatChgLmt 는 배터리충전파워제한이고, Eff_MotInvBat 는 모터-인버터-배터리효율이다.

상기 모터-인버터-배터리효율로는 동일한 조건에서의 시험을 통해 얻은 모터효율과 인버터효율 및 배터리효율을 승산하여 얻은 값을 이용한다.

상기 식 1에 나타낸 바와 같이 모터충전파워제한은 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 계산할 수 있다.

모터를 이용하여 배터리를 충전할 경우 모터-인버터-배터리효율로 인해 배터리에 충전되는 파워는 상기 효율에 해당하는 만큼 감소하게 된다.

예를 들면, 배터리충전파워제한이 90이고 모터-인버터-배터리효율이 90%인 경우 모터충전파워제한은 100이 된다.

다음, HCU(4)의 제1비교기(6)에서는 MCU(1)의 모터충전파워제한과 상기 제1연산기(5)의 출력(식 1의 계산값)을 입력으로 받아 둘 중 더 작은 값을 출력하여 HCU(4)의 제2연산기(7)로 전달한다.

상기 제2연산기(7)에서는 제1비교기(6)로부터 입력받은 모터충전파워제한을 기반으로 이용하여 아래 식 2와 같이 모터충전토크제한을 계산한다.

식 2 :

여기서 Tq_ChgLmtWhl 는 모터충전토크제한이고, Pwr_MotChgLmt 는 모터충전파워제한이고, N_Whl 는 휠 속도이다.

상기 식 2에서 알 수 있듯이, 모터충전토크제한은 모터충전파워제한을 휠 속도(혹은 변속기출력속도)로 제산하여 계산할 수 있다.

HCU(4)의 제2비교기(8)는 상기 제2연산기(7)에서 계산한 모터충전토크제한과 AHB(3)에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하여 둘 중 더 작은 값을 출력하여 제3연산기(9)로 전달한다.

상기 제3연산기(9)에서는 제2비교기(8)에서 입력받은 최소값을 기반으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산한다.

이때 제3연산기(9)는 제2비교기(8)에서 입력받은 최소값을 기반으로 크립토크를 고려하여 최종회생제동허용량을 계산한다.

상기 크립토크는 운전자가 브레이크를 밟지 않은 상태에서 발생하는 회생제동토크이다.

상기와 같이 최종회생제동허용량을 계산함에 있어서, 모터충전토크제한과 AHB의 회생제동허용량 중 최소값을 이용함에 의해 최종회생제동허용량은 모터충전토크제한에 의해 제한되는 효과를 얻게 된다.

다시 말해, 최종회생제동허용량을 계산함에 있어 상기 모터충전토크제한과 AHB의 회생제동허용량 중 최소값을 이용함에 의해, 모터충전토크제한이 회생제동허용량의 최대값으로 사용되어 회생제동허용량의 최대값을 한정하게 된다.

한편, 모터충전파워제한과 배터리충전파워제한 중 어느 하나의 값이 상대적으로 극히 작은 경우, 작은 값을 무시하고 나머지 하나의 값(상대적으로 큰 값)을 이용하여 최종회생제동허용량을 계산할 수 있다.

이 경우 본 발명에 따른 회생제동허용량 결정 시스템은 앞서 설명한 시스템에서 MCU(1) 또는 BMS(2)를 생략한 시스템으로 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 시스템은 도 6에 나타낸 바와 같이, 모터충전파워제한(혹은 모터충전가능파워)을 제공하는 MCU(1), 회생제동허용량을 제공하는 AHB(3), 상기 모터충전파워제한과 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU(4)로 구성될 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회생제동허용량 결정 시스템은 도 7에 나타낸 바와 같이, 배터리충전파워제한(혹은 배터리충전가능파워)을 제공하는 BMS(2), 회생제동허용량을 제공하는 AHB(3), 상기 배터리충전파워제한과 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU(4)로 구성될 수 있다.

이때 상기 HCU(4)의 연산기와 비교기는 앞서 설명한 제1비교기(6) 또는 제1비교기(6)와 제1연산기(5)를 생략하고 구성될 수 있다.

예를 들면, 도 6에 나타낸 실시예의 HCU(4)에는 MCU(1)에서 입력받은 모터충전파워제한을 기준으로 모터충전토크제한(모터충전가능토크)을 계산하기 위한 제2연산기(7), 상기 제2연산기(7)의 출력(모터충전토크제한)과 AHB(3)의 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하기 위한 제2비교기(8), 및 상기 제2비교기(8)의 출력값을 기준으로 최종회생제동허용량을 계산하기 위한 제3연산기(9)가 구비될 수 있다.

또한 예를 들면, 도 7에 나타낸 실시예의 HCU(4)에는 배터리충전파워제한을 기준으로 모터충전파워제한을 계산하기 위한 제1연산기(5), 상기 제1연산기(5)의 출력값을 기준으로 모터충전토크제한을 계산하기 위한 제2연산기(7), 상기 제2연산기(7)의 출력(모터충전토크제한)과 AHB(3)의 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하기 위한 제2비교기(8), 및 상기 제2비교기(8)의 출력값을 기준으로 최종회생제동허용량을 계산하기 위한 제3연산기(9)가 구비될 수 있다.

도 6 및 도 7의 실시예와 같이 구성되는 회생제동허용량 결정 시스템은 제1연산기(5)의 계산 과정 및 제1비교기(6)의 비교 과정을 제외하고는 앞서 설명한 실시예와 동일한 과정으로 최종회생제동허용량을 계산하게 되므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 도 6의 실시예에서 제2연산기(7)는 MCU(1)에서 입력받은 모터충전파워제한을 이용하여 모터충전토크제한을 계산하게 되고, 도 7의 실시예에서 제2연산기(7)는 제1연산기(5)에서 입력받은 모터충전파워제한을 이용하여 모터충전토크제한을 계산하게 된다.

기존에는 모터충전토크제한을 고려하지 않고 단순히 AHB에서 계산한 회생제동허용량만을 고려하여 모터의 최대회생제동량(회생제동허용량)을 추정함에 의해, 모터 및 배터리의 충전파워 제한시 정확도 및 신뢰도가 저하된 의미 없는 회생제동허용량을 계산하게 되고, 이에 총제동량 중 회생제동허용량을 차감하여 결정한 유압제동량의 정확성이 저하되어 차량 제동감이 불안정한 단점이 있었다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 AHB에서 계산한 회생제동허용량과 더불어 모터충전토크제한을 고려하여 둘 중 최소값을 이용하여 최종회생제동허용량을 계산함으로써 상기 모터충전토크제한을 통해 최종회생제동허용량의 최대값을 제한하게 되고, 이에 모터 및 배터리의 충전파워 제한 상황을 고려한 최종회생제동허용량을 결정하게 되며, 결국 제동시 유압제동량의 정확성이 향상되어 제동 안정성이 개선되는 효과를 얻게 된다.

특히 상기 모터충전토크제한의 계산시 모터충전파워제한을 기반으로 휠 속도(혹은 변속기출력속도)를 이용함에 따라, 회생제동 중 변속기 풀림 등의 이유로 변속기 출력축의 속도는 변화가 없지만 변속기 입력축의 속도가 급변할 시 발생하게 되는 회생제동의 급변 및 변속기 고장 현상을 방지할 수 있게 된다.

즉, 상기 모터충전토크제한의 계산시 BMS의 배터리충전파워제한 및 MCU의 모터충전파워제한과 더불어 휠 속도를 이용함으로써 모터 및 배터리의 충전 제한 상황을 고려하게 되므로 회생제동 중 변속기 풀림 등과 같은 상황이 발생하더라도 차량 제동 안정성을 개선할 수 있게 된다.

모터 및 배터리의 충전 제한이 발생하는 경우 모터충전파워제한의 급변이 발생할 수 있으며, 이러한 모터의 특성 변화는 회생제동에 영향을 미치게 되므로 회생제동허용량의 변동이 발생할 수 있다.

본 발명에서는 휠 속으로 모터충전파워제한을 제산하여 계산한 모터충전토크제한을 이용함으로써, 다시 말해 휠 속(변속기출력속도)을 고려한 모터충전토크제한을 이용함으로써, 모터충전파워제한의 급변으로 인한 회생제동의 급변을 방지하고 충전 제한시 제동 안정성을 유지할 수 있게 된다.

1 : MCU
2 : BMS
3 : AHB
4 : HCU
5 : 제1연산기
6 : 제1비교기
7 : 제2연산기
8 : 제2비교기
9 : 제3연산기

Claims

모터충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 MCU;
배터리충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 BMS;
회생제동허용량을 입력으로 제공할 수 있는 AHB;
상기 배터리충전파워제한과 모터충전파워제한 및 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 HCU는, 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하는 제2비교기와, 상기 제2비교기의 출력을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 제3연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 HCU는,
BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 제1연산기;
MCU에서 입력받은 모터충전파워제한과 상기 제1연산기의 출력을 비교하여 최소값을 출력하는 제1비교기;
상기 제1비교기의 출력을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 제2연산기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제1연산기는 BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 모터충전파워제한을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
청구항 3에 있어서,
상기 제2연산기는 제1비교기에서 입력받은 모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 모터충전토크제한을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
(a) BMS의 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 과정;
(b) 상기 (a)과정에서 계산한 모터충전파워제한과 MCU에서 입력받은 모터충전파워제한을 비교하는 과정;
(c) 상기 (b)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 과정;
(d) 상기 (c)과정에서 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하는 과정;
(e) 상기 (d)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 (a)과정에서는 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 모터충전파워제한을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 (c)과정에서는 모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 모터충전토크제한을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 계산한 회생제동허용량 중 최소값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 모터충전파워제한으로는 MCU에서 입력받은 모터충전파워제한과 배터리충전파워제한을 기반으로 계산한 모터충전파워제한 중 최소값을 이용하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 배터리충전파워제한을 기반으로 계산한 모터충전파워제한은, BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
모터충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 MCU;
회생제동허용량을 입력으로 제공할 수 있는 AHB;
상기 모터충전파워제한과 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 HCU는, MCU에서 입력받은 모터충전파워제한을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 제2연산기와, 상기 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하는 제2비교기와, 상기 제2비교기의 출력을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 제3연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
(a) MCU에서 입력받은 모터충전파워제한을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 과정;
(b) 상기 (a)과정에서 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하는 과정;
(c) 상기 (b)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
배터리충전파워제한을 입력으로 제공할 수 있는 BMS;
회생제동허용량을 입력으로 제공할 수 있는 AHB;
상기 배터리충전파워제한과 회생제동허용량을 입력으로 이용하여 최종회생제동허용량을 계산하는 HCU;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
청구항 15에 있어서,
상기 HCU는, BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 제1연산기;
상기 제1연산기의 출력을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 제2연산기;
상기 제2연산기에서 입력받은 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하여 최소값을 출력하는 제2비교기;
상기 제2비교기의 출력을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 제3연산기;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
청구항 16에 있어서,
상기 제1연산기는 BMS에서 입력받은 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 모터충전파워제한을 계산하고, 상기 제2연산기는 제1연산기에서 입력받은 모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 모터충전토크제한을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 시스템.
(a) BMS의 배터리충전파워제한을 기반으로 모터충전파워제한을 계산하는 과정;
(b) 상기 (a)과정에서 계산한 모터충전파워제한을 기반으로 모터충전토크제한을 계산하는 과정;
(c) 상기 (b)과정에서 계산한 모터충전토크제한과 AHB에서 입력받은 회생제동허용량을 비교하는 과정;
(d) 상기 (c)과정의 비교결과 둘 중 더 작은 값을 기반으로 최종회생제동허용량을 계산하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 (a)과정에서는 배터리충전파워제한을 모터-인버터-배터리효율로 제산하여 모터충전파워제한을 계산하고, 상기 (b)과정에서는 모터충전파워제한을 휠 속도로 제산하여 모터충전토크제한을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차의 회생제동허용량 결정 방법.