KR100921128B1 - 전기자동차용 회생제동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회생제동중, 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 회생제동토크를 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지시키고, 유압제동토크도 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준 이상으로 유지시켜 총제동토크가 줄어들지 않는 제어가 이루어지도록 한 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 전기자동차의 회생제동이 진행되는 단계와; 회생제동중, 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신의 정상 또는 실패를 판단하는 단계와; 상기 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 상기 회생제동토크 제어기의 제어에 의하여 회생제동토크가 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지되는 동시에 상기 유압제동토크 제어기의 제어에 의하여 유압제동토크가 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 제공한다.

전기자동차, 회생제동토크, 유압제동토크, 에너지 회수, 캔 통신 실패

Description

전기자동차용 회생제동 제어 방법{Method for control regenerative braking of electric vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 설명하는 그래프,

도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 설명하는 순서도,

도 3은 전기자동차의 회생제동시, 유압제동토크 및 회생제동토크의 정상적인 작동 상태를 설명하는 그래프,

도 4는 종래에 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 캔 통신 실패시, 유압제동토크와 회생제동토크의 변화를 설명하는 그래프,

도 5는 종래에 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 캔 통신 실패시, 유압제동토크와 회생제동토크에 대한 제어 방법을 설명하는 그래프.

본 발명은 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회생제동중, 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 회생제동토크를 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지시키고, 유압제동토크도 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준 이상으로 유지시켜 총제동토크가 줄어들지 않는 제어가 이루어지도록 함으로써, 감소되지 않는 회생제동토크로 인하여 모터 발전에 의한 에너지 회수율을 높일 수 있고, 캔 통신 실패시 발생하는 제동감 변화를 방지시켜 보다 안전한 제동력을 제공할 수 있도록 한 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 관한 것이다.

통상, 전기자동차는 배터리(battery)에 저장된 전기에너지를 이용하여 모터(motor)를 구동하고, 모터의 구동력을 전체 또는 일부 동력원으로 사용하는 자동차를 의미한다.

현재, 전기자동차는 배터리의 전기에너지만을 동력원으로 사용하는 순수 전기자동차(pure electric vehicle)와, 내연기관 엔진을 구비하여 엔진에서 발생되는 동력을 배터리의 충전 및/또는 자동차의 구동에 사용하는 하이브리드 전기자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)로 구분된다.

본원 명세서에서, 전기자동차의 용어는 좁은 의미로 하이브리드 전기자동차와 구별되는 순수한 전기자동차만을 의미하기도 하지만, 순수 전기자동차와 하이브리드 전기자동차를 포괄하는 넓은 의미로 사용되며, 하나 이상의 배터리가 구비되고 그 배터리에 저장된 전기에너지가 자동차의 구동력으로 사용되는 임의의 자동차 를 지칭하는 의미로 사용된다.

즉, 전기적 모터에 의해서 차량을 주 또는 보조동력으로 구동시키는 차량에 있어서, 통상 전기자동차나 하이브리드 자동차를 전기자동차라 하며, 구동모터는 차량을 구동시키는 목적 이외에 차량 감속시 회생제동을 함으로써, 운동 에너지를 회수하여 저장하는 역할을 하게 된다.

보통, 전기자동차는 제동(braking)시에 제동력의 일부를 발전에 사용하고, 발전된 전기에너지를 배터리의 충전에 사용하는 바, 자동차의 주행속도에 의한 운동에너지(kinetic energy)의 일부를 발전기의 구동에 필요한 에너지로 사용함으로써, 운동에너지의 저감(즉, 주행속도의 감소)과 전기에너지의 발전을 동시에 구현된다.

이러한 방식의 제동방법을 회생제동(regenerative braking)이라고 한다.

상기 회생제동시 전기에너지의 생성은 별도의 발전기 혹은 상기 모터를 역구동함으로써 이루어질 수 있다.

전기자동차의 제동시 회생제동(regenerative braking) 제어에 의하여 전기자동차의 주행거리를 향상시킬 수 있고, 하이브리드 전기자동차의 경우에는 연비를 향상함과 아울러, 유해 배기가스의 배출을 줄일 수 있다.

한편, 유압에 의해 제동력을 일으키는 유압제동시스템(hydraulic brake system)이 전기자동차에서도 갖추어져 있는데, 이는 회생제동력만으로는 충분한 제동효과를 얻을 수 없는 경우가 있으며, 또한 회생제동력은 모터와 연결된 구동륜에서만 발생되므로 구동륜만의 제동으로는 바람직한 차량거동제어(vehicle dynamics control)가 얻어질 수 없기 때문이다.

첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, 정상상태에서는 회생제동중 운전자가 원하는 제동력(브레이크 페달 조작)은 유압제동토크과 회생제동토크의 합으로 이루어지는 바, 디스크와 패드의 마찰력에 의한 열에너지를 발생시키는 유압제동력은 모터, 배터리 등의 한계로 인해 원하는 회생제동력을 얻지 못하게 될 때, 그 차이 만큼의 제동력을 채워주게 되고, 상기 회생제동력은 주행용 구동모터 감속시에 발전기로 동작시켜 제동력을 만들어내는 동시에 이때 발생되는 전력이 배터리에 저장되어진다.

대개, 전기자동차의 모터가 발전기 역할을 하면서 차량 전체에 제동력을 만들어내게 되는데 만약 일반브레이크(기존 유압식 브레이크 등) 장치와 연동되어, 제동력 제어가 이루어지지 않는다면 운전자는 제동을 할 때, 회생제동의 의한 제동력 만큼의 감속도를 추가로 느끼게 되어 원하는 제동감을 얻지 못하고, 모터 발전이 이루어질 때는 항상 차량이 급제동되는 느낌을 받을 것이다.

이를 방지하기 위하여 모터의 회생제동을 담당하는 회생제동토크 제어기와 브레이크 장치의 유압제동토크 제어기간의 제동력 협조 제어가 필요하다.

그러나, 정상상태에서 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 데이타 통신에 이상에 생겨 실패(오류, 단락 등)된 경우, 첨부한 도 4의 그래프에서 보는 바와 같이 유압제동토크는 급속하게 증가하는 동시에 회생제동토크가 거의 제로 수준으로 급격히 떨어지게 되어, 제동력 감소 내지 제동감이 크게 떨어지게 된다.

이러한 점을 감안하여, 미국특허 6,086,166에는 회생제동토크 제어기와 마찰제동 토크 제어기를 갖는 제동토크 제어 시스템이 개시되어 있는 바, 이 제어 시스템은 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 데이타 통신에 이상에 생겨 실패된 경우, 전체 제동토크를 제어하되, 목표로 하는 회생제동토크를 감소시키는 제어가 이루어지도록 한 점에 특징이 있다.

즉, 미국특허 6,086,166에는 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 데이타 캔 통신에 이상에 생겨 실패(오류, 단락 등)된 경우, 제동력 감소 내지 제동감 변화를 방지하는 효과를 얻기 위해 모터에서 발생되고 있는 회생제동토크를 제동종료시점까지 점진적으로 줄이고, 유압제동토크를 제동종료시점까지 점진적으로 증가시키는 제어 기술이 개시되어 있다(도 5 참조).

그러나, 캔 통신의 실패시, 회생제동토크를 줄여줌에 따라 모터 발전에 의한 에너지 회수율이 떨어지는 단점이 있고, 현실적으로 회생제동토크와 유압제동토크의 감소 내지 증가분을 정확하게 일치시키는 유압 제어가 불가하여, 결국 회생제동토크 및 유압제동토크의 변동에 의하여 제동감의 변동이 발생하게 되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 회생제동토크를 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지시키고, 유압제동토크는 운전자의 의지에 따라 변화되지만 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준 이상으로 유지시켜 총제동토크가 줄어들지 않는 제어가 이루어지도록 함으로써, 감소되지 않는 회생제동토크로 인하여 모터 발전에 의한 에너지 회수율을 높일 수 있고, 캔 통신 실패시 발생하는 제동감 변화를 방지시켜 보다 안전한 제동력을 제공할 수 있도록 한 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기자동차의 회생제동이 진행되는 단계와; 회생제동중, 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신의 정상 또는 실패를 판단하는 단계와; 상기 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 상기 회생제동토크 제어기의 제어에 의하여 회생제동토크가 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지되는 동시에 상기 유압제동토크 제어기의 제어에 의하여 유압제동토크가 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 제동종료시점은 차량 정지 또는 브레이크 페달 해제시로 정하고, 상기 캔 통신 실패 상태에서 제동종료시점 이후에는 회생제동토크 제어기의 제어로 회생제동토크가 사용되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신 실패시, 상기 차량의 제동이 모터 및 배터리의 과부하 발생 시기를 초과하여 이루어지는 경우에는 차량의 정지시까지 상기 유압제동토크 제어기에 의하여 유압제동토크가 증가하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 회생제동중 운전자가 원하는 제동력(브레이크 페달 조작)은 유압제동토크과 회생제동토크의 합으로 이루어지며, 모터의 회생제동을 담당하는 회생제동토크 제어기와 브레이크 장치의 유압제동토크 제어기간의 제동력 협조 제어를 필요로 한다.

그러나, 정상상태에서 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 데이타 통신에 이상에 생겨 실패(오류, 단락 등)된 경우, 유압제동토크는 급속하게 증가하는 동시에 회생제동토크가 거의 제로 수준으로 급격히 떨어지게 되어 제동력 감소 내지 제동감이 크게 떨어지게 된다.

본 발명은 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 데이타 통신에 이상에 생겨 실패(오류, 단락 등)된 경우, 회생제동토크 또는 유압제동토크를 제동종료시점까지 캔통신 이전의 수준으로 유지되는 제어가 이루어지도록 함으로써, 회생제동토크의 증대에 따른 모터 발전으로 에너지 회수율을 높일 수 있고, 제동력 증대로 안전성을 향상시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 설명하는 그래프이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법을 설명하는 순서도이다.

전기자동차의 회생제동이 진행되는 중, 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신의 정상인 경우 총제동토크는 회생제동토크와 유압제동토크의 합으로 이루어지되, 회생제동토크, 유압제동토크는 비례적으로 실시간 변동을 하게 된다.

이러한 정상상태에서 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 본 발명에 따르면 회생제동토크와 유압제동토크를 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지시키는 제어를 통해 총제동토크를 캔통신 실패 이전 수준으로 유지시키게 된다.
이렇게 캔 통신 실패시 회생제동토크 및 유압제동토크를 제동종료시점까지 캔통신 실패 이전 수준으로 유지시키는 것은 운전자의 요구 제동력 변화가 없을 경우이며, 만일 운전자가 브레이크 페달을 더 밟거나 덜 밟게 되면 차량의 총 제동력도 변화해야 하므로 첨부한 도 2에는 유압제동토크는 실시간 변화한다로 기재된 것이다.

이에, 상기 회생제동토크 제어기의 제어에 의하여 회생제동토크가 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지되는 동시에 상기 유압제동토크 제어기의 제어에 의하여 유압제동토크가 캔 통신 이전의 수준으로 유지되어, 결국 총제동토크가 캔 통신 이전의 정상적인 상태에서 줄어들지 않고 그대로 유지되어진다.

한편, 상기 유압제동토크는 운전자의 의지(운전자가 브레이크 페달을 밟는 정도)에 따라 변화될 수 있으며, 즉 브레이크 페달을 밟는 정도에 따라 더 증가할 수 있다.

여기서, 상기 제동종료시점은 차량정지 또는 운전자가 브레이크 페달을 떼는 브레이크 페달 해제 상태로 정해진다.
한편, 상기 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신 실패시, 상기 차량의 제동이 모터 및 배터리의 과부하 발생 시기를 초과하여 이루어지는 경우에는 차량의 정지시까지 상기 유압제동토크 제어기에 의하여 유압제동토크가 증가하게 된다.
이때, 상기 모터 및 배터리의 과부하 발생시기는 모터온도가 모터의 사용범위를 초과하거나, 배터리 충전량이 배터리 충전량 상한치를 넘거나, 배터리 온도가 배터리사용온도를 넘는 경우 과부하 발생시기로 판단한다.
따라서, 상기 모터 및 배터리의 과부하 발생시, 유압제동토크 제어기에서 캔통신 실패 당시 수준의 회생제동토크에 해당하는 유압제동토크를 추가로 발생시키게 되고, 추가된 유압 제동토크와 이전에 발생하고 있던 유압제동토크가 합해져서 운전자가 원하는 수준의 차량 총제동토크가 발생하게 되고, 물론 상기 모터 및 배터리의 과부하 발생시에 회생제동토크 제어기에서 회생제동 토크 발생을 중단하게 된다.

이와 같이, 회생제동중, 제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 데이타 통신에 이상에 생겨 실패된 경우, 회생제동토크 또는 유압제동토크를 제동종료시점까지 캔통신 실패 이전 수준으로 유지시켜 총제동토크를 캔통신 실패 이전의 정상 적인 수준으로 유지되는 제어가 이루어지도록 함으로써, 회생제동토크에 따른 모터 발전으로 에너지 회수율을 높일 수 있게 되고, 또한 총제동력 유지로 차량의 브레이크 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

이후, 제동시, 캔통신 상태가 정상(일시적인 오류 해소 또는 정비 등)이라면, 회생제동의 정상적인 제어가 이루어지지만, 상기와 같이 캔통신 상태가 실패로 판단되는 경우가 계속되면 차량의 안정성 측면에서 회생제동토크 제어기의 제어로 회생제동토크가 사용되지 않고, 단지 유압제동토크만을 사용하여 제동이 이루어지도록 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 전기자동차용 회생제동 제어 방법에 의하면, 회생제동토크 제어기와 마찰제동을 하는 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 회생제동토크를 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지시키고, 유압제동토크는 운전자의 의지에 따라 변화되지만 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준 이상으로 유지시켜 총제동토크가 줄어들지 않는 제어가 이루어지도록 함으로써, 감소되지 않는 회생제동토크로 인하여 모터 발전에 의한 에너지 회수율을 높일 수 있다.

또한, 캔 통신 실패시 발생하는 제동감 변화를 방지시켜 보다 안전한 제동력을 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 전기자동차의 회생제동이 진행되는 단계와;

   회생제동중, 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신의 정상 또는 실패를 판단하는 단계와;

   상기 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신이 실패된 경우, 상기 회생제동토크 제어기의 제어에 의하여 회생제동토크가 제동종료시점까지 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지되는 동시에 상기 유압제동토크 제어기의 제어에 의하여 유압제동토크가 캔 통신 실패 이전의 수준으로 유지되는 단계;

   를 포함하되,

   상기 제동종료시점은 차량 정지 또는 브레이크 페달 해제시로 정하고, 상기 캔 통신 실패 상태에서 제동종료시점 이후에는 회생제동토크 제어기의 제어로 회생제동토크가 사용되지 않도록 하고,

   상기 회생제동토크 제어기와 유압제동토크 제어기간의 캔 통신 실패시, 상기 차량의 제동이 모터 및 배터리의 과부하 발생 시기를 초과하여 이루어지는 경우에는 차량의 정지시까지 상기 유압제동토크 제어기에 의하여 유압제동토크가 증가하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 회생제동 제어 방법.
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