KR20160087096A - 급발진 방지와 에너지절감을 위한 엑셀 페달과 브레이크 페달이 연계된 전기차량의 출력 제어 방법 및 그 장치들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기차량의 급발진을 막는 방법과 장치에 대한 것이다. 차량의 내부 또는 외부 영향으로 차량 전자 장치(ECU)의 오작동이 일어 날 수 있다고 보고, 나아가 운전자의 오조작의 가능성까지 상정해두고, 브레이크페달이나 엑셀페달에 압력스위치를 달고 엑셀페달에 압력한계스위치를 달며 또한 구동모터로 가는 전력을 제어하는 스위치를 달고 이들을 브레이크등과 병렬로 연결하여, 운전자가 엑셀페달이나 브레이크페달을 밟는 상태에 따라 구동모터를 제어함으로써 ECU의 오작동으로 인한 급발진 뿐만 아니라 나아가 운전자의 오조작에 의한 급발진까지 근본적으로 잡도록 설계하였다,

Description

급발진 방지와 에너지절감을 위한 엑셀 페달과 브레이크 페달이 연계된 전기차량의 출력 제어 방법 및 그 장치들{The apparatus and mechanisms those control the output of the electronic vehicle by an accelerator pedal and a brake pedal connectively to prevent the sudden unintended acceleration}
전기자동차 제어, ECU(Electronic Control Unit)에 의해 출력을 제어하는 전자화 된 차량의 컨트럴.
ECU, ETC, 전자식엑셀페달, 구동모터(Drive Motor(기호 4)), 전자식브레이크페달.
본 발명의 목적은 급발진 사고를 막고자 하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위해서는 무엇보다 먼저 " 급발진은 왜 일어 나며 정확히 무엇일까? " 라는 질문을 해야한다. 이의 답을 얻으려면, 급발진이 일어날 때 차와 운전자는 어떠한 상태인지를 살펴봐야 한다.
먼저 차의 상태를 짚어보면, 전기자동차의 급발진은 운전자가 의도한 것 보다 차가 과출력 상태가 되는 것이다. 이는 ECU가 의도치 않았는데 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 돌려 출력을 내거나. 의도한 것 보다 더 구동모터를 돌리는 것이다.
그러면 운전자의 상태는 어떨까? 급발진(a sudden unintended acceleration)이란 말에 운전자가 의도치 않은 상태라는 의미가 포함되어 있다. 의도치 않았는데 차가 과속이 된 것이다. 그러면 운전자는 차를 자기 통제하에 두려 급히 행동을 할 것이다. 그 결과는 다음과 같이 두 가지로 나타난다. 의도한 대로 정확히 브레이크페달을 밟거나, 당황한 나머지 브레이크페달을 밟는다는 것이 엑셀페달을 잘못 밟거나. 먼저 정확히 브레이크페달을 밟았을 경우, 차가 의도대로 감속되거나 멈춰설 것이다. 그러나 어찌된 이유인지 브레이크를 밟았음에도 엔진이 고속으로 돌아 차의 출력이 브레이크의 억지력을 뛰어 넘어 차가 계속 나가면 큰 사고로
이어진다. 급발진 사고을 경험한 대다수의 운전자들이 주장하고 있는 상황이다. 즉 차량이 통제불능 상태였다고 주장한다. 차량불량 때문이라는 것이다.
다음은 당황하여 브레이크페달 대신 엑셀페달을 밟았을 경우. 결말은 하나, 사고로 귀결된다. 자동차메이커들이 모든 급발진사고의 원인이라 주장하는 바다. 즉 운전자가 잘못으로 브레이크 대신 엑셀을 밟았으니 자동차는 달리는 것이 당연하다는 것이다. 차메이커들이 급발진의 원인이라는 보는 바이다.
본 발명은 이 두 가지 모두, 즉 차량불량과 운전자 실수 모두의 경우를 상정하여, 어느 경우든 급발진사고을 막는 방법을 찾고자 하였다.
차량불량에 의한 급발진 방지책은 다음과 같다.
전자기기는 과사용, 마모, 프로그램 오류 등 내부 문제뿐만 아니라 전자파 등 여러 가지 외부환경 요인으로 인해서 오작동을 일으킬 개연성이 있다고 본다. 그런 이유에서 차량을 통제하는 ECU도 오작동의 가능성이 있다. 어떤 이유에서건 ECU가 오작동하여 운전자가 의도하지도 않고 조작하지도 않았음에도 불구하고 구동모터(Drive Motor(기호 4))의 출력을 높이고 이 힘이 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 열어 엔진이 고출력 상태에 이르게 될 때 급발진은 일어 난다.
이에 대한 해결책은 ECU가 오작동을 해서 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 돌리려 하거나 돌렸다 하여도, 이 것이 운전자가 의도하지 않은 것 이라면, 이를 감지, ECU와 독립된 장치를 통해 구동모터(Drive Motor(기호 4))가 열리는 것을 막는 것이다.
그런데 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 열도록한 ECU의 명령이 운전자가 의도한 것인는지 아닌지 어떻게 알아낼 것인지가 문제다. 이는 운전자가 행한 조작으로 판단해야 한다. 운전자가 엑셀페달을 밟았는데 ECU가 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 돌려 출력을 높였다면 의도에 부합한 것이고, 엑셀페달에서 발을 뗐거나, 브레이크페달를 밟았음에도 불구하고 ECU가 출력을 높였다면 이는 ECU의 오작동인 것이다. 이에 대한 해결책은 운전자가 엑셀페달에서 발을 떼거나 브레이크페달을 밟았을 때, 이를 감지, ECU와는 독립적으로 출력를 제어하는 것이다.
다음은 운전자 조작실수의 경우이다.
브레이크페달을 밟아 차를 감속 내지는 멈춰야 할 상황에서 잘못하여 엑셀페달을 밟았을 경우도 급발진이 일어난다. 운전자가 엑셀페달을 밟으면 ECU가 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 돌리고 차가 나아가는 것은 당연하다. 그렇다고 운전자 잘못이니 사고가 나도록 내버려 둬서야 되겠는가?
그 해결책은 운전자의 행동분석으로부터 끌어낼 수 있다.
차량이 의도하지 않은 데로 움직인 다면 운전자는 매우 당황하게 된다. 이 때의 행동은 평소와 다르게 나타난다. 멈추려고 브레이크페달을 밟았는데 차가 튀어나가면 운전자는 더욱 힘껏 페달을 밟게 되는다. 젖 먹던 힘을 다 줄 것이다. 해결책은 이러한 평소와 다른 행동을 감지, ECU와는 독립적으로 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 멈춰 주는 것이다.
이를 시스템적으로 살펴보면 아래와 같다.
전기차는 운전자가 엑셀페달에서 발을 떼어 놓았을 때(브레이크페달을 밟을 시- 당연히 엑셀페달에서 발이 떨어진다)에는 구동모터로 보내지는 전력은 끊기고 이 에너지는 축전기(Charger)를 돌려 밧데리를 충전하는데 쓰게 된다. 엑셀페달을 밟고 있을 때는 페달을 밟은 만큼 ECU가 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 돌려 운전자가 의도한 만큼의 출력이 나도록 되어 있다. 그러나 ECU의 오작동으로 엑셀페달을 밟은 것보다 강하게 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 돌려 높은 출력을 내면 운전자는 급히 브레이크를 밟아 차를 제어하려 하게 된다. 운전자가 브레이크 페달을 밟으면. 설령 ECU가 계속 오정보를 보내도 ECU 무관하게, 독립적인 장치가 전력이 구동모터(Drive Motor(기호 4))로 가지 말고 축전기(Charger)로 가도록 하거나 최소한 구동모터(Drive Motor(기호 4))로 가는 전력만은 끊어줘야 한다.
나아가 운전미숙이나 당황하여 브레이크 대신 엑셀페달을 밟았을 때에도 이를 감지하여 ECU의 명령에 상관없이 독립적인 장치가 전력이 구동모터(Drive Motor(기호 4))로 가지 않고 축전기(Charger)로 가도록 하거나 최소한 구동모터(Drive Motor(기호 4))로 가는 전력만은 끊어줘야 급발진 문제를 완전히 풀 수 있다.
운전 미숙이나 당황하여 차를 제동할려고 브레이크를 밟는 다는 것이 엑셀을 밟아 차가 튀어 나가면 운전자는 더욱 당황하여 밟을 발에 무의식적으로 온 힘을 주게 되어 차는 더욱 급가속 되어 정말 대형 사고가 나게 된다. 이 경우 엑셀 페달을 밟는 힘은 정상적인 풀 다운 때보다 몇 배에 이르는 비상적(非常的)인 것이 특징이다. 이 비상적 힘을 감지하여 ECU와 별도로 구동모터(Drive Motor(기호 4))를 멈춰줘야 한다.
본 발명은 어떠한 이유에서 건 발생하는 ECU의 오작동에 의한 전기차량의 고출력을 원천적으로 막고, 나아가서 운전자의 오동작으로 인한 급발진 사고도 근본적으로 막아 준다.
[도1_1_0]은 엑셀페달을 밟은 상태의 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 내 구동모터(Drive Motor(기호4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))on,브레이크등 off,충전기(Charger(기호12) off, 인버터(Inverter(기호13) on.
[도1_2_0]는 브레이크페달을 밟았을 시 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 내 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) on, 인버터(Inverter(기호13) off.
[도1_2_1]는 브레이크페달을 밟았으나 ECU(기호2)의 오작동으로 PCU(기호10)가 구동모터(Drive Motor(기호4)를 돌리려 할 시, 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 내 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) on, 인버터(Inverter(기호13) off.
[도1_3_0]은 운전자가 브레이크페달을 밟는다는 것이 엑셀페달을 잘못 밟았을 때 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 내 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) on, 인버터(Inverter(기호13) off.
[도1_4_0>은 시동이 켜있는 상태에서 엑셀페달과 브레이크페달에서 모두 발을 뗐을 시 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 내 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 off, 충전기(Charger(기호12) on, 인버터(Inverter(기호13) off.
[도1_4_1]은 시동이 켜있는 상태에서 엑셀페달과 브레이크페달에서 모두 발을 뗐는데도 ECU(기호2)의 오작동으로 PCU(기호10)가 구동모터(Drive Motor(기호4)를 돌리려 할 시, 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 내 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) on, 인버터(Inverter(기호13) off.
[도2_1_0]은 엑셀페달을 밟은 상태의 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 외 장착구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))on,브레이크등 off,충전기(Charger(기호12) off, 인버터(Inverter(기호13) on.
[도2_2_0]는 브레이크페달을 밟았을 시 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 외 장착 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) on, 인버터(Inverter(기호13) off.
[도2_2_1]는 브레이크페달을 밟았으나 ECU(기호2)의 오작동으로 PCU(기호10)가 구동모터(Drive Motor(기호4)를 돌리려 할 시, 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 외 장착 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) off, 인버터(Inverter(기호13) on.
[도2_3_0]은 운전자가 브레이크페달을 밟는다는 것이 엑셀페달을 잘못 밟았을 때 엑셀페달과 브레이크페달 연동,PCU(기호10) 외 장착 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) off, 인버터(Inverter(기호13) on.
[도2_4_0>은 시동이 켜있는 상태에서 엑셀페달과 브레이크페달에서 모두 발을 뗐을 시 엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 외 장착 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 off, 충전기(Charger(기호12) on, 인버터(Inverter(기호13) off.
[도2_4_1>은 시동이 켜있는 상태에서 엑셀페달과 브레이크페달에서 모두 발을 뗐지만 ECU의 오작동으로 PCU(기호10)가 구동모터를 돌리려 할 때,엑셀페달과 브레이크페달 연동, PCU(기호10) 외 장착 구동모터(Drive Motor(기호 4))제어장치 회로도==>구동모터(Drive Motor(기호 4))off,브레이크등 on, 충전기(Charger(기호12) off, 인버터(Inverter(기호13) on.
운전자가 의도하지 않은 차량출력의 급상승으로 차가 급발진할 때 이을 막기 위해서는, 운전자가 브레이크페달을 밟거나 브레이크페달이 아닌 엑셀페달을 잘 못 밟았을 때 모두, ECU(기호2)와는 별개로, 구동모터(Drive Motor(기호4))를 닫아 차량이 최소 출력이 되도록 유도해야한다.
그리하기 위해 본 발명은 기본적으로 브레이크페달과 엑셀페달에 각각 브레이크페달압력스위치(기호6)와 엑셀페달압력한계스위치(기호5)를 달고, ECU(기호2)와는 별개로, PCU(Power Control Unit(기호10))내부에 EV릴레이제어스위치(기호3)을 달거나 외부에 구동모터제어스위치(기호 D3)를 달아, 운전자의 답지상태에 따라, 이들 두 스위치를 ON,OFF 되도록 함으로써 구동모터(Drive Motor(기호4))를 작동시키거나 멈추게 해 차량의 출력을 제어하도록 하는 것을 기본으로 하였다.
브레이크페달압력스위치(기호6) 대신 운전자가 엑셀페달에서 발을 뗐을 때 이를 감지하여 구동모터(Drive Motor(기호4))를 통제할 수 있도록 엑셀페달에 압력스위치(기호5.5)를 달아도 된다. 이 방법 또한 브레이크페달압력스위치와 방법이나 효과가 거의 유사하다.
스로틀벨브를 제어하는 방법은 크게 브레이크페달압력스위치(기호6)나 엑셀페달압력스위치(기호5.5)와 엑셀페달압력한계스위치(기호5)로부터 받은 신호로 구동모터(Drive Motor(기호4))를 닫도록 적용시키는 위치에 따라 두 가지로 나눌 수 있는데, 본 발명은 이 두 가지 모두를 구현하여 이들을 선택적으로 하나 또는 병행 채택하여 사용할 수 있도록 하였다.
구동모터(Drive Motor(기호4))를 제어하는
첫 째 방법은 전기차량의 PCU(Power Control Unit(기호10))내 EV릴레이(기호11)와 인버터(Inverter(기호13))사이에서 통제하는 방법이다.
[도1_1_0],[도1_2_0], [도1_2_1],[도1_3_0],[도1_4_0], [도1_4_1]은 EV릴레이(기호 11)와 인버터(Inverter(기호 13))사이에서 통제하는 방법을 그린 회로도들로 풀어서 설명하면 아래와 같다.
운전자가 브레이크페달을 밟았을 때 이를 감지하고 전류를 연결해주는 브레이크페달압력스위치(기호6), 운전자가 엑셀페달을 밟았을 때 답지력이 설정된 한계이상의 힘이면 이를 감지 전류를 흘려주는 엑셀페달압력한계스위치(기호5), EV릴레이(기호 11)와 인버터(Inverter(기호 13))사이에서 브레이크페달압력스위치(기호6)나 엑셀페달압력스위치(기호 5.1)와 엑셀페달압력한계스위치(기호5)의 열려있고(ON), 닫혀있는(OFF) 여부에 따라 전자석(기호 3.1)이 작동 또는 부작동하여 EV릴레이(기호11)에서 인버터(Inverter(기호13))로 보내지는 전류를 끊고 충전기(Charger(기호 12))로 연결시켜주는 EV릴레이제어스위치(기호3)의 조합으로 이루어 진다. 이들 기기들는 장비밧데리(기호1)와 브레이크등(기호7)과 도면과 같이 전선(기호 8)으로 연결된다.
실지 구현에 있어 그림에 나타난 바와 같이 EV릴레이(기호 11)과 EV릴레이제어스위치(기호 3) 두 개 Unit으로 연이어 배치시킬 수도 있고, 똑 같은 입출력을 같도록 두 개 스위치가 한 Unit으로 합쳐(One housing two bodies) 공간을 줄일 수도, 아예 같은 불린로직으로 결합 하나의 릴레이로 구현 할 수도 있다. 그러나 모두 같은 원리, 같은 입출력 결과를 낳는다.
본 시스템의 메커니즘을 살펴보면, 운전자가 시동을 켜면 장비밧데리(기호 1)의 전류가 ECU(기호2)를 지나(ECU의 값을 에 따라) EV릴레이(기호 11)를 작동하고, 구동밧데리(Drive Battery(기호9))의 전류가 구동모터(Drive Motor(기호4))를 돌려 차량의 출력을 내게 된다.
[도1_1_0]은 운전자가 차의 시동을 틀어놓은 상태에서 차를 움직이기 위해 엑셀페달을 밟고 있는 상태이다. ECU(기호 2)의 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호 11)를 통해 인버터(기호 13)으로 가는데 중간에 설치된 EV릴레이제어스위치(기호 3)이 평소처럼 닫혀있어(Normally Closed)있어 그대로 가게 된다. 인버터(Inverter(기호 13)로부터 전력을 받은 구동모터(Drive Motor(기호 4))는 ECU(기호 2)가 지시한 만큼 작동하여 출력을 내게 되고 브레이크등(기호 7)은 꺼져있게 된다.
[도1_2_0]은 운전자가 감속이나 정지 또는 뒷 차에 알리기 위해 브레이크 페달을 밟은 상태의 정상적인 작동시의 그림이다.
ECU(기호 2)의 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호 11)를 통해 충전기(기호 12)로 가서 다시 구동밧데리(기호 9)를 충전시킨다.
중간에 설치된 EV릴레이제어스위치(기호 3)이 평소 열려있는(Normally Open) 브레이크페달압력스위치(기호 6)가 답지력에 의해 닫혀(Pressedly Closed) 작동하게 되고, 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) EV릴레이제어스위치(기호 3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게돼(Current-flowedly Open) 전류의 흐름을 차단하려 하지만 전력은 EV릴레이(기호 11)에서 이미 다른 곳으로 보내졌다. 인버터(Inverter(기호 13)로부터 전력을 받지 못한 구동모터(Drive Motor(기호 4))는 ECU(기호 2)가 지시와 상관 없이 멈추게 돼 출력을 내지 못 하게되고 브레이크등(기호 7)은 켜져있게 된다.
[도1_2_1]는 운전자가 감속이나 정지 또는 뒷 차에 알리기 위해 브레이크 페달을 밟은 상태 이나 ECU(기호 2)의 오작동 시를 나타낸 그림이다.
ECU(기호 2)의 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호 11)를 통해 충전기(기호 12)로 가서 다시 구동밧데리(기호 9)를 충전시켜야 하지만. 오작동으로 인해 인버터(기호 13)쪽으로 흘러가려 한다.
이 때 평소 열려있는(Normally Open) 브레이크페달압력스위치(기호 6)가 답지력에 의해 닫혀(Pressedly Closed) 작동하게 되고, 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) EV릴레이제어스위치(기호 3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게 돼(Current-flowedly Open) 인버터(기호 13)로 가는 전류를 차단한다. 그러면 ECU(기호 2)가 어떠한 지시를 해도 구동모터(Drive Motor(기호 4))가 작동하지 않고. 충전기(Charger(기호 12))는 작동하고. 브레이크등(기호 7)은 켜져있게 된다.
[도1_3_0]은 운전자가 감속이나 정지를 할 생각으로 브레이크페달을 밟는 다는 것이 잘못으로 엑셀페달을 밟은 상태로, 차는 운전자의 의도와는 반대로 엑셀페달의 답지 정도에 따라 가속 또는 급가속할 것이다. 이럴 때 운전자가 당황하게 되고 엑셀페달을 더 세게, 온 힘을 다해 밟게 된다.
운전자가 엑셀페달을 밟았으므로 ECU(기호 2)는 EV릴레이(기호 11)를 통해 인버터(기호 13)로 전력을 보내 엑셀을 밟은 강도 만큼 구동모터(Drive Motor(기호 4)를 돌리려 할 것이다.
그러나 이 때 평소 열려있는(Normally Open) 브레이크페달압력스위치(기호 6)가 운전자의 정해진 수치 이상의 답지력에 의해 닫혀(Pressedly Closed) 작동하게 되고, 장비밧데리(기호 1)에서 온 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) EV릴레이제어스위치(기호 3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게 돼(Current-flowedly Open) 인버터(기호 13)로 가는 전류를 차단하고 이 전류를 충전기(Charger(기호 12))로 되돌린다.
그러면 ECU(기호 2)가 어떠한 지시를 해도 구동모터(Drive Motor(기호 4))는 작동하지 않고. 충전기(Charger(기호 12))는 작동하며. 브레이크등(기호 7)은 켜져있게 된다.
보통 브레이크페달의 최대답지(Fully down to the floor) 상태의 힘이 승용차가 60kgf이고 기타 중장비 차량이 70kgf이므로 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 답력 한계는 대략 100kgf에서 140kgf 사이로 설정하는 것이 적당할 것이다.
[도1_4_0]은 운전자가 시동을 틀었지만 엑셀페달이나 브레이크페달 어디에도 발을 밟지 않은 상태의 정상적인 작동 그림이다.
ECU(기호2)의 지시로 구동밧데리(기호9)의 전력은 EV릴레이(기호11)를 통해 충전기(기호12)로 가서 다시 구동밧데리(기호9)를 충전시킨다.
중간에 설치된 EV릴레이제어스위치(기호 3)가 평소 닫혀있는(Normally Closed) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)가 전류를 흘려 보내, 평소 닫혀있던(Normally Closed) EV릴레이제어스위치(기호3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게돼(Current-flowedly Open) 전류의 흐름을 차단하려 하지만, 전력은 EV릴레이(기호11)에서 이미 충전기(Charger(기호12)로 보내졌다. 인버터(Inverter(기호 13)는 정지상태이고, 전력을 받지 못한 구동모터(Drive Motor(기호4))도 멈춰있게 된다.
[도1_4_1] 은 운전자가 시동을 틀었지만 엑셀페달이나 브레이크페달 어디에도 발을 밟지 않은 상태이나 ECU(기호2)의 오작동 시를 나타낸 그림이다.
ECU(기호2)의 잘 못 된 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호11)가 충전기(기호 12)가 아닌 인버터(기호13)로 보내 진다.
이 때 평소 닫혀있는(Normally Closed) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)가 작동하여, 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) EV릴레이제어스위치(기호3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게 돼(Current-flowedly Open) 인버터(기호13)로 가는 전류를 다시 충전기(기호12) 쪽으로 보내게 된다. 그러면 ECU(기호 2)가 어떠한 지시를 해도 구동모터(Drive Motor(기호4))가 작동하지 않고. 충전기(Charger(기호 12))가 작동하게 된다.
구동모터(Drive Motor(기호 4))를 제어하는
둘째 방법은 전기차량의 PCU(Power Control Unit(기호 10)) 밖에서 구동모터(Drive Motor(기호 4))로 가는 전력을 통제하는 방법이다.
[도2_1_0],[도2_2_0],[도2_2_1],[도2_3_0],[도2_4_0],[도2_4_1]은 PCU(기호10)내의 인버터(기호13)에서 교류로 바뀐 전류를 구동모터(Drive Motor(기호 4))로 가기 전에 통제하는 방법이다. 자세히 설명하면 아래와 같다.
[도2_1_0]은 운전자가 차의 시동을 틀어놓은 상태에서 차를 움직이기 위해 엑셀페달을 밟고 있는 상태이다. ECU(기호 2)의 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호 11)를 통해 인버터(기호 13)으로 가서 교류로 바뀐 뒤, 평소처럼 닫혀있어(Normally Closed)있는 구동머터제어스위치(기호 3)를 지나 그대로 구동모터(기호 4)로 가게 된다. 인버터(Inverter(기호 13)로부터 전력을 받은 구동모터(Drive Motor(기호 4))는 ECU(기호 2)가 지시한 만큼 작동하여 출력을 내게 되고 브레이크등(기호 7)은 꺼져있게 된다.
[도2_2_0]은 운전자가 감속이나 정지 또는 뒷 차에 알리기 위해 브레이크 페달을 밟은 상태의 정상적인 작동시의 그림이다.
ECU(기호 2)의 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호 11)를 통해 충전기(기호 12)로 가서 다시 구동밧데리(기호 9)를 충전시킨다.
구동모터제어스위치(기호 3)이 평소 열려있는(Normally Open) 브레이크페달압력스위치(기호 6)가 답지력에 의해 닫혀(Pressedly Closed) 작동하게 되고, 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) 구동모터제어스위치(기호 3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게돼(Current-flowedly Open) 전류의 흐름을 차단하려 하지만 전력은 EV릴레이(기호 11)에서 이미 충전지(기호 12)로 흐르고 있다. 인버터(Inverter(기호 13)로부터 전력을 받지 못한 구동모터(Drive Motor(기호 4))는 꺼지고, 브레이크등(기호 7)은 켜져있게 된다.
[도2_2_1]는 운전자가 감속이나 정지 또는 뒷 차에 알리기 위해 브레이크 페달을 밟은 상태 이나 ECU(기호 2)의 오작동 시를 나타낸 그림이다.
ECU(기호 2)의 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호 11)를 통해 충전기(기호 12)로 가서 다시 구동밧데리(기호 9)를 충전시켜야 하지만. 오작동으로 인해 인버터(기호 13)쪽으로 흘러간다.
이 때 평소 열려있는(Normally Open) 브레이크페달압력스위치(기호 6)가 답지력에 의해 닫혀(Pressedly Closed) 작동하게 되고, 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) 구동모터제어스위치(기호 3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게 돼(Current-flowedly Open) 구동모터(기호 4)로 가는 전류를 차단한다. 그러면 ECU(기호 2)가 어떠한 지시를 해도 구동모터(Drive Motor(기호 4))가 작동하지 않고. 브레이크등(기호 7)은 켜져있게 된다.
[도2_3_0]은 운전자가 감속이나 정지를 할 생각으로 브레이크페달을 밟는 다는 것이 잘못으로 엑셀페달을 밟은 상태로, 차는 운전자의 의도와는 반대로 엑셀페달의 답지 정도에 따라 가속 또는 급가속할 것이다. 이럴 때 운전자가 당황하게 되고 엑셀페달을 더 세게, 온 힘을 다해 밟게 된다.
운전자가 엑셀페달을 밟았으므로 ECU(기호 2)는 EV릴레이(기호 11)를 통해 인버터(기호 13)로 전력을 보내 엑셀을 밟은 강도만큼 구동모터(Drive Motor(기호 4)를 돌리려 할 것이다.
그러나 이 때 평소 열려있는(Normally Open) 브레이크페달압력스위치(기호 6)가 운전자의 정해진 수치 이상의 답지력에 의해 닫혀(Pressedly Closed) 작동하게 되고, 장비밧데리(기호 1)에서 온 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) 구동모터제어스위치(기호 3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게 돼(Current-flowedly Open) 구동모터(기호 4)로 가는 전류를 차단한다.
그러면 ECU(기호 2)가 어떠한 지시를 해도 구동모터(Drive Motor(기호 4))는 작동하지 않고. 브레이크등(기호 7)은 켜져있게 된다.
보통 브레이크페달의 최대답지(Fully down to the floor) 상태의 힘이 승용차가 60kgf이고 기타 중장비 차량이 70kgf이므로 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 답력 한계는 대략 100kgf에서 140kgf 사이로 설정하는 것이 적당할 것이다.
[도2_4_0]은 운전자가 시동을 틀었지만 엑셀페달이나 브레이크페달 어디에도 발을 밟지 않은 상태의 정상적인 작동 그림이다.
ECU(기호2)의 지시로 구동밧데리(기호9)의 전력은 EV릴레이(기호11)를 통해 충전기(기호12)로 가서 다시 구동밧데리(기호9)를 충전시킨다.
평소 닫혀있는(Normally Closed) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)가 전류를 흘려 보내, 평소 닫혀있던(Normally Closed) 구동모터제어스위치(기호3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열게돼(Current-flowedly Open) 전류의 흐름을 차단하려 하지만, 전력은 EV릴레이(기호11)에서 이미 충전기(Charger(기호12)로 보내졌다. 인버터(Inverter(기호 13)는 정지상태이고, 전력을 받지 못한 구동모터(Drive Motor(기호4))도 멈춰있게 된다.
[도2_4_1] 은 운전자가 시동을 틀었지만 엑셀페달이나 브레이크페달 어디에도 발을 밟지 않은 상태이나 ECU(기호2)의 오작동 시를 나타낸 그림이다.
ECU(기호2)의 잘 못 된 지시로 구동밧데리(기호 9)의 전력은 EV릴레이(기호11)가 충전기(기호 12)가 아닌 인버터(기호13)로 보내 진다.
이 때 평소 닫혀있는(Normally Closed) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)가 작동하여, 전류를 흘려 보내 브레이크등(기호 7)이 켜지는 동시에 평소 닫혀있던(Normally Closed) 구동모터제어스위치(기호3)의 전자석(기호 3.1)이 작동하여 스위치를 열어(Current-flowedly Open) 인버터(기호13)로부터 구동모터(기호4)로 가는 전류를 끊는다. 그러면 ECU(기호 2)가 어떠한 지시를 해도 구동모터(Drive Motor(기호4))가 작동하지 않게 된다.
[도1_1_0],[도1_2_0], [도1_2_1],[도1_3_0],[도1_4_0], [도1_4_1]에 되어 있는 기호(number)는 다음과 같다.
1: 장비밧데리
2: ECU(Electronic Control Unit)
3: EV릴레이제어스위치 3.1:전자석
4: 구동모터(Drive Motor)
5: 엑셀페달압력한계스위치 5.5: 엑셀페달압력스위치
6: 브레이크페달압력스위치
7: 브레이크등
8: 전선
9: 구동밧데리
10: PCU(Power Control Unit)
11: EV릴레이
12: 충전기(Charger)
13: 인버터(Inverter)
[도2_1_0],[도2_2_0], [도2_2_1],[도2_3_0],[도2_4_0], [도2_4_1]에 되어 있는 기호(number)는 다음과 같다.
1: 장비밧데리
2: ECU(Electronic Control Unit)
D3: 구동모터제어스위치 D3.1:전자석
4: 구동모터(Drive Motor)
5: 엑셀페달압력한계스위치 5.5: 엑셀페달압력스위치
6: 브레이크페달압력스위치
7: 브레이크등
8: 전선
9: 구동밧데리
10: PCU(Power Control Unit)
11: EV릴레이
12: 충전기(Charger)
13: 인버터(Inverter)

Claims (12)

  1. ECU가 엑셀페달의 답지 정도를 감지 차량의 출력을 조절하고 구동모터로 출력을 내는 전기차량에 있어, PCU(기호10)내 EV릴레이(기호11)와 인버터(기호 13)사이에 설치되고 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 브레이크페달압력스위치(기호 6)이나 엑셀페달압력스위치(기호 5.5)의 작동 여부에 의해 그리고 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 작동여부에 의해, 이들이 작동하지 않으면 닫혀(On)있고, 이들이 닫혀 작동(ON)하면, 이들로부터 전류를 받아 전자석(기호 D3.1)이 자성을 띠어 스위치를 엶으로써(Off), 구동밧데리(기호 9)로부터 EV릴레이(기호 11)를 거쳐 인버터(기호 13)으로 가는 전류를 ECU(기호 2)의 상태와 무관하게 무조건 충전기(기호 12)로 되돌리는 것을 특징으로 하는 EV릴레이제어스위치(기호 3)
  2. ECU가 엑셀페달의 답지 정도를 감지 차량의 출력을 조절하고 구동모터로 출력을 내는 전기차량에 있어, PCU(기호10) 밖에 설치되고 평소에 닫혀(On)있다가(Normally Closed), 브레이크페달압력스위치(기호 6)이나 엑셀페달압력스위치(기호 5.5)의 작동 여부에 의해 그리고 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 작동여부에 의해, 이들이 작동하지 않으면 닫혀(On)있고, 이들이 닫혀 작동(ON)하면, 이들로부터 전류를 받아 전자석(기호 D3.1)이 자성을 띠어 스위치를 엶으로써(Off), 구동밧데리(기호 9)로부터 EV릴레이(기호 11)를 거쳐 인버터(기호 13)가 교류로 변환한 전류가 구동모터(기호 4)로 가는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 구동모터제어스위치(기호 D3)
  3. 청구항1에 있어, EV릴레이스위치(기호 3)과 브레이크페달압력스위치(기호 6)의 결합 즉 브레이크페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 브레이크페달압력스위치(기호6)와, PCU(기호10)내 EV릴레이(기호11)와 인버터(기호 13)사이에 설치되고, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 브레이크페달압력스위치가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)으로 가는 전류를 충전기(기호 12)로 되돌리는 EV릴레이제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  4. 청구항1에 있어, EV릴레이스위치(기호 3)과 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 결합 즉 엑셀페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 설정된 수치 이상의 힘으로 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 엑셀페달압력한계스위치(기호5)와, PCU(기호10)내 EV릴레이(기호11)와 인버터(기호 13)사이에 설치되고, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 엑셀페달압력한계스위치(기호5)가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)으로 가는 전류를 충전기(기호 12)로 되돌리는 EV릴레이제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  5. 청구항1에 있어, EV릴레이스위치(기호 3)과 엑셀페달압력스위치(기호 5.5)의 결합 즉 엑셀페달에 장착되고 평소에는 닫혀(On)있다가(Normally Closed) 운전자가 엑셀페달을 밟으면 열리고(Off) 다시 발을 떼면 닫혀 작동하는(On) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)와, PCU(기호10)내 EV릴레이(기호11)와 인버터(기호 13)사이에 설치되고, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 엑셀페달압력스위치(기호5,5)가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)으로 가는 전류를 충전기(기호 12)로 되돌리는 EV릴레이제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  6. 청구항1에 있어, EV릴레이스위치(기호 3)와 브레이크페달압력스위치(기호 6) 그리고 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 결합 즉 브레이크페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 브레이크페달압력스위치(기호6)와, 엑셀페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 정정된 수치 이상의 힘으로 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 엑셀페달압력한계스위치(기호5) 그리고 PCU(기호10)내 EV릴레이(기호11)와 인버터(기호 13)사이에 설치되고, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 브레이크페달압력스위치(기호6)가 닫히거나 엑셀페달압력한계스위치(기호5)가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)으로 가는 전류를 충전기(기호 12)로 되돌리는 EV릴레이제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  7. 청구항1에 있어, EV릴레이스위치(기호 3)와 엑셀페달압력스위치(기호 5.5) 그리고 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 결합 즉 엑셀페달에 장착되고 평소에는 닫혀(On)있다가(Normally Closed) 운전자가 엑셀페달을 밟으면 열리고(Off) 다시 발을 떼면 닫혀 작동하는(On) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)와, 엑셀페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 설정된 수치 이상의 힘으로 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 엑셀페달압력한계스위치(기호5) 그리고 PCU(기호10)내 EV릴레이(기호11)와 인버터(기호 13)사이에 설치되고, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 엑셀페달압력스위치(기호5.5)가 닫히거나 엑셀페달압력한계스위치(기호5)가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)으로 가는 전류를 충전기(기호 12)로 되돌리는 EV릴레이제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  8. 청구항2에 있어, 구동모터제어스위치(기호 D3)와 브레이크페달압력스위치(기호 6)의 결합 즉 브레이크페달에 장착되고 평소에는 열려(Off)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 브레이크페달압력스위치(기호6)와, PCU(기호 10) 밖에 설치되어, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 브레이크페달압력스위치가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)로부터 구동모터(기호 4)로 가는 전류를 끊는 구동모터제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  9. 청구항2에 있어, 구동모터제어스위치(기호 D3)와 엑셀페달압력한계스위치(기호 5)의 결합 즉 엑셀페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 설정된 수치 이상의 힘으로 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 엑셀페달압력한계스위치(기호5)와, PCU(기호10) 밖에 설치되어, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 엑셀페달압력한계스위치가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)로부터 구동모터(기호4)로 가는 전류를 끊는 구동모터제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  10. 청구항2에 있어, 구동모터제어스위치(기호 D3)와 엑셀페달압력스위치(기호 5.5)의 결합 즉 엑셀페달에 장착되고 평소에는 닫혀(On)있다가(Normally Closed) 운전자가 엑셀페달을 밟으면 열리고(Off) 다시 발을 떼면 닫혀 작동하는(On) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)와, PCU(기호10) 밖에 설치되어, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 브레이크페달압력스위치가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)로부터 구동모터(기호4)로 가는 전류를 끊는 구동모터제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  11. 청구항2에 있어, 구동모터제어스위치(기호 D3)와 엑셀페달압력한계스위치(기호 5) 그리고 브레이크페달압력스위치(기호 6)의 결합 즉 브레이크페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 브레이크페달압력스위치(기호6)와, 엑셀페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 정정된 수치 이상의 힘으로 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 엑셀페달압력한계스위치(기호5) 그리고 PCU(기호10) 밖에 설치되어, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 브레이크페달압력스위치(기호6)가 닫히거나 엑셀페달압력한계스위치(기호5)가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)로부터 구동모터(기호4)로 가는 전류를 끊는 구동모터제어스위치(기호3) 그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
  12. 청구항2에 있어, 구동모터제어스위치(기호 D3)와 엑셀페달압력한계스위치(기호 5) 그리고 엑셀페달압력스위치(기호 5.5)의 결합 즉 엑셀페달에 장착되고 평소에는 닫혀(On)있다가(Normally Closed) 운전자가 엑셀페달을 밟으면 열리고(Off) 다시 발을 떼면 닫혀 작동하는(On) 엑셀페달압력스위치(기호5.5)와, 엑셀페달에 장착되고 평소에는 열려(OFF)있다가(Normally Open) 운전자가 페달을 설정된 수치 이상의 힘으로 밟으면 스위치가 닫혀 연결되는 엑셀페달압력한계스위치(기호5) 그리고 PCU(기호10) 밖에 설치되어, 평소에 닫혀(ON)있다가(Normally Closed), 엑셀페달압력스위치(기호5.5)가 닫히거나 엑셀페달압력한계스위치(기호5)가 닫혀 작동하면(ON), 열려(Off)서 인버터(기호13)로부터 구동모터(기호4)로 가는 전류를 끊는 구동모터제어스위치(기호3)그리고 이들과 브레이크등(기호7)을 연결하는 전선(기호8)으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량 동력제어 방법 및 그 장치들.
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KR102421302B1 (ko) * 2021-09-08 2022-07-15 이달재 급발진 방지 장치 및 이를 이용하여 급발진을 방지한 차량
KR20240017270A (ko) 2022-07-29 2024-02-07 한국교통안전공단 차량 위치에 따른 출력제어를 통한 사고예방 장치 및 사고예방 방법
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