KR20160131439A

KR20160131439A - 전기자동차의 주차 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR20160131439A
Application number: KR1020150063835A
Authority: KR
Inventors: 강병배; 송제석; 임종수
Original assignee: 이래오토모티브시스템 주식회사
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-11-16

Abstract

본 발명은 전기자동차의 주차 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 전기자동차를 구동하는 3상 모터, 그리고 전기자동차의 변속 레버가 P의 위치에 있고 시동이 오프 상태이면 모터의 3상을 단락시키는 단락 스위치를 포함한다. 본 발명에 의하면 구동 모터로 사용되는 3상 모터를 이용함으로써 전기자동차의 주차 브레이크 시스템을 제공할 수 있다.

Description

전기자동차의 주차 브레이크 시스템 {Parking brake system for electric vehicle}

본 발명은 전기자동차의 주차 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 주차 브레이크는 네 구동 바퀴에 캘리퍼(caliper)가 장착되어 있으며, 이를 케이블을 이용하여 당기거나 모터를 이용하여 주차 브레이크를 동작시키는 방식으로 동작한다. 그러나 급격한 경사의 언덕길이나 주차 브레이크가 견딜 수 있는 힘을 넘을 경우에 주차 브레이크가 파손되거나 차가 밀려 내려가 큰 사고를 유발할 수 있는 문제가 발생할 수 있다.

한편, 전기자동차의 경우 주차 상태에서 바퀴의 회전을 감지하여 구동 모터를 이용한 반대 방향 출력으로 주차 브레이크 역할을 수행할 수도 있으나, 이러한 경우 주차 상태에서 전류 소모가 많아 방전의 위험이 커서 이를 사용하기도 어려운 문제가 있다.

공개특허공보 10-1999-0056654

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 보조적인 주차 브레이크로서 역할을 하는 경우 메인 주차 브레이크가 고장이 나거나 그 역할을 못할 때 발생할 수 있는 대형 사고를 미연에 방지할 수 있으면서도 전류 소모가 없어 방전의 위험이 없으며 추가적인 시스템의 장착이 불필요한 전기자동차의 주차 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템은, 상기 전기자동차를 구동하는 3상 모터, 그리고 상기 전기자동차의 변속 레버가 P의 위치에 있고, 시동이 오프 상태이면 상기 3상 모터의 3상을 단락시키는 단락 스위치를 포함한다.

상기 3상 모터는 영구자석형 3상 모터일 수 있다.

상기 3상 모터가 인휠 타입의 모터인 경우 상기 단락 스위치가 상기 인휠 타입의 모터마다 구비될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템은, 상기 전기자동차를 구동하는 3상 모터, 그리고 상기 전기자동차의 변속 레버가 P의 위치에 있고, 시동이 오프 상태이면 상기 전기 자동차의 바퀴의 회전을 검출하여 상기 바퀴의 회전이 발생한 경우 상기 바퀴의 회전 반대 방향으로 상기 3상 모터를 구동하여 상기 바퀴의 회전을 멈추도록 제어하는 모터 제어 유닛을 포함한다.

본 발명에 의하면, 추가적인 시스템의 장착 없더라도 구동 모터로 사용되는 영구자석형 3상 모터를 이용함으로써 전기자동차의 독립적인 주차 브레이크 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 별도의 주차 브레이크 시스템을 구비하고 있는 전기자동차의 경우 보조적인 주차 브레이크의 역할을 수행할 수 있다.

또한, 주차 상태에서 모터의 3상을 동시에 단락시킴으로써 전류 소모가 없어 방전의 위험을 방지하면서 주차 브레이크의 역할을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 주차 브레이크 시스템이 적용된 전기자동차의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 주차 브레이크 시스템이 적용된 전기자동차의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템의 개략도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 주차 브레이크 시스템이 적용된 전기자동차는 배터리(10), 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)(20), 인버터(30), 모터 제어 유닛(Motor Control Unit, MCU)(40), 모터(50), 단락 스위치(60), 감속기(70), 차동장치(80) 및 구동휠(90)을 포함한다.

배터리(10)는 전기자동차에서 주 동력원으로 동작에 필요한 전기 에너지를 저장하고 이를 구동원인 모터(50)에 공급한다.

배터리 관리 시스템(20)은 배터리(10)의 온도, 주변 온도, 충전상태(SOC), 전압/전류 등을 모니터링 한 다음 전류/전압 제한치의 정보, 충방전 제어정보 등의 관리 정보를 상위 제어기(도시하지 않음)에 제공하며, 배터리(20)의 파손이 발생되지 않도록 관리한다.

인버터(30)는 모터 제어 유닛(40)의 제어에 따라 PWM(Pulse Width Modulation) 스위칭하여 배터리(10)에서 공급되는 직류 전원을 3상 교류 전원으로 변환시켜 모터(50)의 각 상에 전원을 공급한다.

모터 제어 유닛(40)은 인버터(30)의 PWM 스위칭 제어를 통해 모터(50)의 구동 토크와 구동 속도 및 회생 제동 토크 등에 대한 전반적인 동작을 제어한다.

모터(50)는 인버터(30)를 통해 3상으로 변환되어 공급되는 배터리(10)의 전압에 의해 구동되어 구동력을 발생시키며, 영구자석형 3상 모터인 것이 바람직하나 영구자석형이 아닌 동기 모터를 사용할 수도 있다.

단락 스위치(60)는 모터(50)의 3상을 연결하여 모터(50)를 단락시킬 수 있으며, 모터(50)가 단락 되면 모터(50)의 회전을 방해하는 역기전력이 발생할 수 있다. 단락 스위치(60)는 모터 제어 유닛(40)의 제어에 따라 모터(50)의 3상을 단락시킬 수도 있으나, 전기자동차의 시동이 오프 상태가 되면 단락 스위치(60)가 작동을 하여 모터(50)의 3상을 단락시킬 수도 있다.

감속기(70)는 모터(50)의 출력 회전수를 설정된 비로 감속시켜 출력한다.

차동 장치(80)는 감속기(80)를 통해 전달되는 모터(50)의 구동력을 구동 바퀴(90)에 전달한다.

이들 이외에도 전기자동차에는 모터(50) 회전을 검출하는 엔코더(encoder)나 레졸바(resolver)가 포함될 수 있고, 구동 바퀴(90)의 회전을 검출하는 센서들이 포함될 수 있다.

그러면 도 3을 참고하여 영구자석형 3상 모터를 구동 모터로 사용하는 전기자동차에서 주차 브레이크로서 동작시키기 위한 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 주차 브레이크 시스템은 변속 레버의 위치가 "P" 레인지에 있는지 판단한다(S310). "P" 레인지에 있지 않으면 동작을 되돌리고, "P" 레인지에 있으면 시동이 오프 상태인지 판단한다(S320). 시동이 오프 상태가 아니면 동작을 되돌리고, 시동이 오프 상태이면 단락 스위치(60)를 온 시켜 모터(50)의 3상을 단락 상태로 만든다(S330).

이와 같이 사용자가 변속 레버를 "P"의 위치에 두고 시동을 오프 상태로 하면 주차 상태로 돌입한 것으로 판단하여 모터(50)의 3상을 단락 상태로 만들어 모터(50)의 회전 시 발생하는 역기전력을 이용하여 모터(50)를 강제로 구속시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 주차 브레이크 시스템의 경우 모터(50)의 3상이 동시에 단락될 경우 모터 회전 속도에 따라 역기전력의 크기가 증가하고 크기가 커질수록 구속 토크가 크게 되어 모터(50)의 회전을 방해하는 힘이 커서 비상 시 주차 브레이크로서의 역할을 수행할 수 있다.

또한 이러한 방법을 사용할 경우 모터 제어 유닛(40)은 모터(50)의 회전을 방해하기 위한 별도의 전원이나 전류를 소모하지 않고도 차량의 급격한 움직임을 방해할 수 있는 역할을 수행할 수 있다.

한편 전기자동차의 구동 모터로서 인휠(in-wheel) 타입의 모터를 사용하는 경우 좌우측 바퀴의 균형을 고려하여 4개 또는 2개의 모터의 3상을 동시에 단락시킨다.

이와 같이 영구자석형 3상 모터를 구동 모터로 사용하는 전기자동차에서 독립적인 주차 브레이크로 동작할 수도 있고, 별도의 주차 브레이크 시스템을 구비하고 있는 경우 보조적인 주차 브레이크로서 동작할 수도 있다.

다음으로 도 4를 참고하여 영구자석형 모터 이외의 동기 모터를 구동 모터로 사용하는 전기자동차에서 주차 브레이크로서 동작시키기 위한 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 주차 브레이크 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 주차 브레이크 시스템은 변속 레버의 위치가 "P" 레인지에 있는지 판단한다(S410). "P" 레인지에 있지 않으면 동작을 되돌리고, "P" 레인지에 있으면 시동이 오프 상태인지 판단한다(S420). 시동이 오프 상태가 아니면 동작을 되돌리고, 시동이 오프 상태이면 바퀴가 회전하는지 판단한다(S430). 바퀴가 회전하지 않으면 동작을 되돌리고, 바퀴가 회전을 하면 모터(50)의 필드단에 전류를 흘려 바퀴 회전 반대 방향으로 토크를 생성하여 바퀴 회전을 멈추도록 한다(S440).

이와 같이 영구자석형 모터 이외의 동기 모터를 사용하는 전기자동차의 경우 주차 상태에서 차량의 바퀴 회전을 검출하여 바퀴가 회전하는 경우에만 모터 제어를 수행하여 보조 주차 브레이크로서 역할을 수행하면서도 전류 소모를 최소화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10. 배터리
20. 배터리 관리 시스템
30. 인버터
40. 모터 제어 유닛
50. 모터
60. 단락 스위치
70. 감속기
80. 차동 장치
90. 구동 바퀴

Claims

전기자동차의 주차 브레이크 시스템으로서,
상기 전기자동차를 구동하는 3상 모터, 그리고
상기 전기자동차의 변속 레버가 P의 위치에 있고, 시동이 오프 상태이면 상기 3상 모터의 3상을 단락시키는 단락 스위치
를 포함하는 주차 브레이크 시스템.
제1항에서,
상기 3상 모터는 영구자석형 3상 모터인 주차 브레이크 시스템.
제1항에서,
상기 3상 모터가 인휠 타입의 모터인 경우 상기 단락 스위치가 상기 인휠 타입의 모터마다 구비되는 주차 브레이크 시스템.
전기자동차의 주차 브레이크 시스템으로서,
상기 전기자동차를 구동하는 3상 모터, 그리고
상기 전기자동차의 변속 레버가 P의 위치에 있고, 시동이 오프 상태이면 상기 전기 자동차의 바퀴의 회전을 검출하여 상기 바퀴의 회전이 발생한 경우 상기 바퀴의 회전 반대 방향으로 상기 3상 모터를 구동하여 상기 바퀴의 회전을 멈추도록 제어하는 모터 제어 유닛
을 포함하는 주차 브레이크 시스템.