KR100721060B1 - 차량의 제동시스템 및 그 제동방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 제동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차나 하이브리드 차량에서 구동모터에 의한 회생제동력에 따라 브레이크유압을 증압 또는 감압 시에 브레이크 패달의 답력의 변화를 방지하는 차량의 제동시스템 및 그 제동방법에 관한 것이다. 브레이크 패달의 답력의 변화를 방지하기 위해 본 발명의 차량의 제동시스템은 브레이크 오일을 담고 있는 브레이크 리저버와, 상기 브레이크 리저버와 브레이크 라인의 유압을 형성하는 펌프의 유입부를 연결하는 노멀 클로즈밸브와, 발전기로 작동하면서 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 회생제동으로 차량을 제동하는 구동모터와, 상기 구동모터에 의한 회생제동량과 운전자의 요구제동력을 파악하여 그 차이만큼의 유압을 상기 리저버의 브레이크 오일을 이용하여 보상하도록 상기 노멀 클로즈밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 제동시스템 및 그 제동방법{Brake System of vehicles and its Braking Method}
도 1은 본 발명에 따른 제동시스템의 유압회로의 개략도.
도 2는 마찰제동력 및 회생제동력의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프.
도 3은 회생제동량이 큰 경우와 작은 경우의 차량의 속도 및 마찰제동력과 회생제동력의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 마찰제동력의 증가 및 감소시의 유압의 흐름을 나타내는 유압회로의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 제동시스템을 나타내는 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 제동방법을 나타내는 흐름도.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
12 : 패달 트레블 센서 14 : 마스터 실린더 압력센서
15 : 리저버 16 : 휠 압력 센서
18 : 제어부(ECU) 22 : 하이브리드 제어부
20 : 브레이크 엑츄에이터
본 발명은 차량의 제동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자동차나 하이브리드 차량에서 구동모터에 의한 회생제동력에 따라 브레이크유압을 증압 또는 감압 시에 브레이크 패달의 답력의 변화를 방지하는 차량의 제동시스템 및 그 제동방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제동장치는 운전자가 브레이크 패달을 밟으면 운전자의 패달 답력에 대하여 부스터의 배력비에 해당하는 압력이 마스터 실린더에 발생되고 이는 각 바퀴의 밸브를 통해 브레이크 장치로 압력이 전달되어 제동이 이루어진다. 이러한 통상적인 제동시스템과는 달리 전기자동차나 하이브리드 차량은 구동모터를 발전기로 동작시키면서 회생제동력과 통상의 마찰제동력을 함께 사용하여 차량을 제동시킨다.
최근 차량의 배기가스에 의한 대기오염을 막기 위해 배기가스에 대한 규제가 강화되고 있다. 이러한 규제에 따라 배기가스의 배출을 줄이기 위해 전기로 구동되는 전기자동차나 전기와 가솔린을 혼용하여 사용하는 하이브리드 차량이 많이 보급되고 있는 추세이다.
전기자동차는 대용량의 구동모터와 전기에너지를 저장하는 배터리를 구비하여 배터리를 충전하고 충전된 배터리의 전기에너지를 이용하여 구동모터를 구동하여 차량을 주행하게 된다. 이러한 전기자동차는 배기가스가 전혀 배출되지 않는 청정의 차량으로 대기오염을 방지하기 위해 그 보급이 늘어나고 있다. 하이브리드 차량은 석유연료로 구동되는 차량과 전기자동차의 중간형으로 고가의 전기자동차의 본격적인 보급에 앞서 저가로 보급되는 과도기적 차량을 말한다.
이러한 전기자동차나 하이브리드 차량의 경우 운전자의 패달조작을 그 속도와 답력을 패달 트레블 센서를 이용하여 감지하고 그에 대응하는 브레이크 유압을 계산하여 유압펌프 등을 이용하여 발생시키게 된다. 전기자동차나 하이브리드 차량은 차량의 주행을 위해 구동모터가 구비된다. 이러한 구동모터는 감속이나 제동시 차륜의 역토오크를 이용하여 발전기로 동작하면서 배터리를 충전한다. 이렇게 해서 발생하는 제동력을 회생제동력이라고 하는데 회생제동력은 배터리의 충전상태, 차량의 속도 등의 요인에 따라 달라지게 된다. 이 경우 브레이크의 유압을 감압 또는 증압하여 운전자의 요구제동력을 충족시키게 된다.
도 2는 마찰제동력 및 회생제동력의 시간에 따른 변화를 나타내는 그래프이다. 제동의 초기에는 회생제동량으로도 차량의 제동이 충분하게 이루어진다. 이때에는 운전자의 답력에 의한 유량을 다른 쪽으로 돌려 회생제동으로만 차량의 제동이 이루어지도록 브레이크 유압의 감압이 이루어진다. 이러한 브레이크 유압의 감압이 마스터 실린더의 브레이크 오일로 이루어지면 압력의 감소로 인해 브레이크 패달이 꺼지면서 운전자에게 이질감을 주게 된다. EHB(Electro Hydraulic Brake)를 이용하여 제동압과 패달압을 일정하게 유지할 수 있으나 EHB는 그 구성이 복잡하고 시스템 자체가 고가일 뿐만 아니라 제동의 신뢰성/내구성에서 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구성이단순하고 가격이 저렴하고 높은 신뢰성을 확보하면서 회생제동력에 따른 브레이크 유압의 변화에도 패달압을 일정하게 유지하는 차량의 제동시스템 및 그 제동방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 제동시스템은 브레이크 오일을 담고 있는 브레이크 리저버와, 상기 브레이크 리저버와 브레이크 라인의 유압을 형성하는 펌프의 유입부를 연결하는 노멀 클로즈밸브와, 발전기로 작동하면서 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 회생제동으로 차량을 제동하는 구동모터와, 상기 구동모터에 의한 회생제동량과 운전자의 요구제동력을 파악하여 그 차이만큼의 유압을 상기 리저버의 브레이크 오일을 이용하여 보상하도록 상기 노멀 클로즈밸브를 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는 상기 회생제동량의 크기에 따라 상기 브레이크의 유압을 증압 또는 감압하기 위해 상기 노멀 클로즈밸브를 개방하여 상기 리저버의 브레이크 오일을 유입 또는 유출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 에이비에스 또는 트렉션 컨트롤 제어 시에 상기 노멀 클로즈밸브를 개폐하여 차량의 제동압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 제동방법은 패달 트레블 센서로부터 운전자의 요구제동량을 감지하는 단계; 차량의 회생제동량을 측정하여 상기 운전자의 요구제동량과의 차이를 계산하는 단계; 상기 운전자의 요구제동량과 회생제동량과의 차이에 따라 차량의 마찰제동량의 증가 또는 감소의 조절을 위해 브레이크의 유압을 제어하여 차량을 제동한다.
또한, 상기 차량의 마찰제동량은 브레이크 오일을 저장하고 있는 브레이크 리저버와 브레이크 라인의 유압을 형성하는 펌프의 유입부를 연결하는 노멀 클로즈밸브의 개폐를 제어하여 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 노멀 클로즈밸브의 개폐제어는 상기 회생제동량의 크기에 따라 상기 브레이크의 유압을 증압 또는 감압하기 위해 상기 노멀 클로즈밸브를 개방하여 상기 리저버의 브레이크 오일을 유입 또는 유출하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 제동시스템의 유압회로의 개략도이다. 제동시 운전자의 답력이 브레이크 패달(11)을 통해 부스터에 의해 배가되어 마스터 실린더(10)에 전달된다. 마스터 실린더(10)에 형성된 유압은 평소 열림상태를 유지하는 NO밸브인 제1 및 제2트랙션 컨트롤 밸브(29a~b)와 제1전자밸브들(21a~d)을 통해 각 휠 실린더(11a~d)로 전달된다. 각 휠 실린더(11a~d)의 브레이크오일이 복귀하기 위해서는 제1전자밸브들(21a~d)을 폐쇄제어어하고 평소 닫힘 상태인 제2전자밸브(22a~d)를 개방하여 저압 어큐뮬레이터(25a~b)에 브레이크 오일을 일시 저장한다. 저압 어큐뮬레이터(25a~b)는 일정량 오일이 충전되면 유압펌프들(23a~b) 쪽으로 오일이 공급되도록 하는 기능을 한다. 브레이크 리저버(15)는 브레이크 오일을 저장하는 저장용기로서 제3우회유로를 통해 유압펌프들(23a~b)의 유입구로 연결된다. 제3우회유로 상에는 노멀 클로즈 상태의 제3우회유로 개폐밸브가 마련되어 브레이크 리저버(15)의 브레이크 오일을 유압펌프(23a~b)로 공급하거나 반대로 저장하도록 개폐제어된다.
이러한 제동장치는 제어부(ECU)에 의해 제1 및 제2전자밸브들(21a~d, 22a~d)의 개폐가 제어되어 바퀴 측으로 공급되는 제동압력이 조절되도록 함과 동시에 유압펌프들(23a~b)의 구동을 제어하여 유압라인을 따라 복귀된 유체를 각 휠 실린더들(11a~d) 쪽으로 재 가압함으로써 단속(斷續)적인 제동이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 제동시스템에는 브레이크 리저버(15)에 연결되는 제3우회유로가 마련되어 마스터 실린더(10)의 유압의 변화없이 브레이크 리저버(15)의 브레이크 오일을 이용하여 브레이크압을 증압 또는 감압할 수 있다. 이를 통해 브레이크 패달압의 변화없이 마찰제동력을 증압 또는 감압할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 제동시스템을 나타내는 블록도이다. 조향각 센서, 요 레이트 센서 등 각종 센서로 이루어진 ESP센서부(40)와 운전자의 요구제동력을 파악하기 위한 패달 트레블 센서(42)와 마스터 실린더 압력을 감지하는 마스터 실린더압력 센서(44)와 휠 압력을 측정하는 휠 압력센서(46)를 포함하여 구성된다. 하이브리드 차량의 경우 구동모터 등을 제어하는 하이브리드 제어부(80)가 마련된다. 제어부(ECU)는 하이브리드 제어부(80)와 CAN통신을 통해 각종 데이터를 주고받고 각종 센서로부터의 정보를 이용하여 제동압을 조절하기 위해 브레이크 엑추에이터(60)을 제어한다.
이상의 구성에 의한 본 발명의 동작을 도 3을 참조하여 설명하면 제동 초기(모드1)에 운전자가 브레이크 패달(11)을 밟으면 차량의 제동은 회생제동으로 충분하여 마찰에 의한 제동량은 발생하지 않도록 제어되어야 한다. 따라서 브레이크 패달(11)에서 전달되어 마스터실린더(10)에 생긴 유압이 휠실린더로 전달되지 않도록 브레이크압의 감압이 필요하다. 이때 제3우회유로 개폐밸브를 개방하여 브레이크라인에 형성된 유압을 브레이크 리저버(15)로 배출함으로써 휠측에 압력이 생기지 않도록 하면서 브레이크 패달압은 그대로 유지할 수 있게 된다. 모드2와 3에서는 회생제동량의 변화에 따라 마찰제동량을 조절하는 과정이 이루어지게 된다. 회생제동량은 배터리의 충전상태나 차량의 속도에 따라 달라지게 되는데 일정차속 이하에서는 회생제동량은 급속히 작아지게 된다. 모드4에서는 이러한 상황을 나타낸 것으로서 휠측에 유압을 급격히 올리기 위해 마스터 실린더(10)의 브레이크 오일을 이용하게 되면 브레이크 패달이 꺼지는 현상이 발생하여 운전자에 의한 과대 또는 과소 제동이 이루어질 수 있고 제품의 수리 등의 클레임이 발생하는 문제점이 있다. 본 발명에서는 휠측의 유압의 상승을 위해 제3우회유로 개패밸브(26a~b)를 개방하여 브레이크 리저버(15)의 오일을 이용함으로써 위와 같은 문제점을 해결하고 있다. 모드 5에서는 회생제동량이 없으므로 통상의 제동상황에 따라 제동되게 된다. 도 3의 (a)와 회생제동량이 큰 경우 작은 경우로서 회생제동량이 큰 경우에 패달의 이질감이 크게 발생하므로 본 발명의 제동방법에 의한 효과도 크게 나타난다.
도 4는 본 발명에 따른 마찰제동력의 증가 및 감소시의 유압의 흐름을 나타내는 유압회로의 개략도이다. 모드1에서 휠측의 감압을 위해 저압어큐뮬레이터(25a)에서 브레이크 리저버(15)로 오일이 빠지는 것을 나타내고 있다. 또한, 모드4에서 급격한 증압을 위한 리저버로부터의 오일의 유입을 나타내고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 제동방법을 나타내는 흐름도이다. 운전자에 의한 제동이 시작되면 패달 트레블 센서로부터 운전자가 밟는 패달의 압력과 패달이 이동하는 속도 등의 정보를 통해 운전자의 요구제동량을 감지하게 된다.(S610단계) 또한, 제어부(ECU)(50)는 하이브리드 제어부(80)으로부터 회생제동량의 크기를 입력받는다(S620단계) 제어부(ECU)(50)은 운전자의 요구제동량과 회생제동량의 차이에 따라 마찰제동량의 크기를 계산하고 그에 따라 휠측의 압력의 증압 또는 감압의 크기를 파악하게 된다.(S630단계) 제어부(ECU)(50)는 파악된 증압 또는 감압의 크기에 맞추어 제3우회유로 개폐밸브의 개폐를 제어하여 파악된 크기만큼 브레이크압을 증가 또는 감소시키도록 조절한다.(S640단계)
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 브레이크 리저버로 연결되는 유로를 개폐제어하여 패달압의 변화없이 마찰제동력을 조절하여 운전자에게 일정한 패달감각을 전달하는 효과가 있다.
또한, 별도의 장치를 부가함 없이 구성이 단순하고 가격이 저렴하며 높은 신뢰성을 확보하면서 회생제동력에 따른 브레이크유압의 변화에도 패달압을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 브레이크 오일을 담고 있는 브레이크 리저버와,
    상기 브레이크 리저버와 브레이크 라인의 유압을 형성하는 펌프의 유입부를 연결하는 노멀 클로즈밸브와,
    발전기로 작동하면서 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 회생제동으로 차량을 제동하는 구동모터와,
    회생 제동 압력 제어 시 감압 모드(모드 1)에서 상기 노멀 클로즈 밸브를 개방하여 브레이크의 유압을 상기 리저버로 배출하고 승압 모드(모드 4)에서는 상기 노멀 클로즈 밸브를 개방하여 상기 리저버의 오일이 상기 펌프로 유입되도록 하여 상기 브레이크의 유압이 상승하도록 상기 노멀 클로즈밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 차량의 제동시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 에이비에스(ABS) 또는 트렉션 컨트롤 제어(TCS) 시에 상기 노멀 클로즈밸브를 개폐하여 차량의 제동압을 제어하는 것이 특징인 차량의 제동시스템.
  4. 브레이크 오일을 담고 있는 브레이크 리저버와, 상기 브레이크 리저버와 브레이크 라인의 유압을 형성하는 펌프의 유입부를 연결하는 노멀 클로즈밸브와, 운전자의 요구 제동량을 감지하기 위한 패달 트레블 센서를 포함하는 차량의 제동 방법에 있어서,
    상기 패달 트레블 센서로부터 운전자의 요구제동량을 감지하는 단계;
    차량의 회생제동량을 측정하여 상기 회생 제동량과 상기 운전자의 요구제동량과의 차이를 계산하는 단계;
    회생 제동 압력 제어 시 감압 모드(모드 1)에서 상기 노멀 클로즈 밸브를 개방하여 브레이크의 유압을 상기 리저버로 배출하고 승압 모드(모드 4)에서는 상기 노멀 클로즈 밸브를 개방하여 상기 리저버의 오일이 상기 펌프로 유입되도록 하여 상기 브레이크의 유압이 상승하도록 제어하여 차량을 제동하는 단계를 포함하는 차량의 제동방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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