KR101304208B1

KR101304208B1 - 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법

Info

Publication number: KR101304208B1
Application number: KR1020090081798A
Authority: KR
Inventors: 박만복
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2013-09-05
Also published as: US8608256B2; DE102010034726B4; CN102001293B; DE102010034726A1; KR20110023975A; CN102001293A; US20110049969A1

Abstract

본 발명은 회생 제동 토크가 감소하는 시점을 예측하여 미리 유압 제어를 시작함으로써 제동 성능을 개선할 수 있는 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 유압 제동 제어 유닛에서 차량 속도를 기준으로 회생 제동 토크가 감소하는 시점을 예측하여 미리 유압 제어를 시작함으로써 회생 제동 토크 대비 유압 제동력의 응답성을 개선하여 운전자 요구 제동력을 만족시키고, 회생 제동 말기 감속도 변동을 최소화하여 제동 성능을 개선할 수 있다.

Description

회생 제동 시스템의 유압 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING HYDRAULIC OF REGENERATIVE BRAKE SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회생 제동 토크가 감소하는 시점을 예측하여 미리 유압 제어를 수행함으로써 제동 성능을 개선할 수 있는 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법에 관한 것이다.

하이브리드 및 연료전지 차량은 동력원으로 기존 엔진과 전기 모터(구동 모터)를 함께 사용하여 2가지 이상의 제동력을 가지는 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle)으로 차량의 부하와 속도에 따라 엔진 또는 전기 모터의 동력을 선택적으로 사용하고, 남는 에너지는 전기 모터를 사용하여 전기 에너지로 바꿈으로써 높은 연비와 저공해를 달성할 수 있다.

이러한 하이브리드 및 연료전지 차량은 전기 에너지에 의해 동작하는 전기 모터로 차량의 구동륜을 회전시켜서 차량을 운행하게 되는데 이때 전기 모터를 구동하는 전기 에너지를 얼마만큼 효율적으로 이용할 수 있는가 하는 것이 매우 중요한 과제이다. 이를 위해 운전자로부터 감속이나 제동 명령이 발생한 경우 전기 모터가 발전기로 기능하게 하여 발생된 전기 에너지를 축전기에 저장하게 된다. 이렇 게 전기 모터가 발전기로 기능하는 동안에는 차륜에 제동력이 발생하게 되는데 이러한 제동력을 회생 제동력이라 한다. 결과적으로 차륜에 가해지는 제동력은 전기 모터에 의한 회생 제동력과 유압 제어 장치에 의한 유압 제동력의 합이 된다.

따라서, 운전자의 제동 의지를 만족시켜 주기 위해서는 운전자가 요구한 제동력에서 전기 모터에 의해 발전된 양에 해당하는 회생 제동력을 뺀 만큼의 유압 제동력만을 생성시키면 된다.

도 1은 종래 회생 제동 시스템의 제동 패턴을 나타낸 프로파일로, CVT 변속기나 유성 기어 방식 차량에서 시간의 흐름에 따라 차량의 속도가 감소하는 상황을 나타낸 것이다.

도 1에서, 회생 제동 토크(회생 제동력)는 차량의 속도가 높을수록 작고 차량의 속도가 낮아질수록 커지다가 어느 일정 낮은 속도에서는 갑자기 급격하게 작아지는 특성을 가지고 있다. 따라서 회생 제동 토크(회생 제동력)가 커지는 구간에서는 유압 제동력을 줄여 주어야 하며, 회생 제동 토크(회생 제동력)가 작아지는 구간에서는 유압 제동력을 상승시켜 주어야 한다.

이러한 회생 제동 시스템은 발생된 회생 제동 토크를 반드시 없애야 하는 시점이 발생하게 되는데 이 시점에서 회생 제동력의 응답성 대비 유압 제동력이 늦음으로 인해 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 제동력과 회생 제동력을 합한 총 제동력이 일정하지 못하여 감속도 변화 현상이 자주 발생하게 된다.

본 발명은 회생 제동 토크가 감소하는 시점을 예측하여 미리 유압 제어를 수행함으로써 회생 제동력의 응답성 대비 유압 제동력의 응답성이 느린 단점을 보완하여 운전자 요구 제동력을 만족시키고, 회생 제동 말기 감속도 변동을 최소화하여 제동 성능을 개선할 수 있는 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법을 제시하고자 한다.

본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법은 전기 모터에 의한 회생 제동력을 발생하고; 유압 제동 제어 유닛에서 차량 속도를 기준으로 상기 회생 제동력이 감소하는 시점을 예측하고; 상기 예측된 회생 제동력 감소 시점 전에 유압 제어를 시작하여 상기 회생 제동력 대비 유압 제동력의 응답성을 개선하는 것을 특징으로 한다.

상기 유압 제동 제어 유닛은 상기 회생 제동력 감소 시점 전에 상기 유압 제어 시작 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 유압 제동 제어 유닛은 마스터 압력이나 페달 스트로크를 통해 운전자 요구 제동력을 감지하고, 상기 유압 제어를 통해 상기 운전자 요구 제동력에서 상기 회생 제동력을 뺀 만큼의 상기 유압 제동력을 생성시키는 것을 특징으로 한다.

상기 유압 제동 제어 유닛은 상기 회생 제동력이 감소하기 전에 상기 유압 제어를 미리 시작하여 상기 회생 제동력의 변화에 상기 유압 제동력이 빠른 응답성을 가지고 생성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 유압 제동 제어 유닛에서 차량 속도를 기준으로 회생 제동 토크가 감소하는 시점을 예측하여 미리 유압 제어를 시작함으로써 회생 제동 토크 대비 유압 제동력의 응답성을 개선하여 운전자 요구 제동력을 만족시키고, 회생 제동 말기 감속도 변동을 최소화하여 제동 성능을 개선할 수 있다는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 개념을 나타낸 구성도이다.

도 2에서, 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템은 마스터 압력이나 페달 스트로크(Pedal Stroke)를 통해 운전자 요구 제동력을 감지하고, 운전자 요구 제동력(총 제동력)에서 회생 제동 토크에 해당하는 회생 제동력을 뺀 유압 제동력을 생성시키기 위해 유압 제어를 수행하는 유압 제동 제어 유닛(10, ECU)과, 전기 에너지로 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)을 회전시키는 전기 모터에 의해 발전된 양에 해당하는 회생 제동 토크를 발생하여 회생 제동을 수행하고 회생 제동 토크를 유압 제동 제어 유닛(10)에 전송하는 하이브리드 제어 유닛(20, HCU)을 포함한다.

유압 제동 제어 유닛(10)과 하이브리드 제어 유닛(20)은 캔 통신을 통하여 정보들을 전송한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 유압 제어 회로도이다.

도 3에서, 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 유압 제어 장치는 브레이크 페달(100)의 조작량 즉, 운전자의 요구 제동량을 감지하는 페달 스트로크 센서(110)와, 브레이크 페달(100)의 조작에 의해 브레이크 유압을 공급하여 브레이크 작동을 일으키는 마스터 실린더(120)와, 운전자의 제동 의지에 따라 변경되는 마스터 실린더(120)의 압력을 감지하는 마스터 압력센서(130)와, 각각의 휠(FL, RR, RL, FR)에 설치되어 휠 실린더(140)에 인가되는 실제 제동 압력을 감지하는 휠 압력센서(150)와, 각각의 휠 실린더(140)의 입구 측과 출구 측에 설치되어 제동 압력을 전달하는 복수의 입구밸브(160) 및 출구밸브(170)와, 각각의 휠(FL, RR, RL, FR)에 설치되어 차량 속도를 감지하는 휠 속도센서(180)와, 복수의 입구밸브(160) 및 출구밸브(170)의 개폐동작을 제어하는 유압 제동 제어 유닛(10)를 포함한다.

유압 제동 제어 유닛(10)은 전기 모터에 의해 발생된 회생 제동 토크를 하이브리드 제어 유닛(20)에서 캔 통신을 통하여 수신하고, 페달 스트로크 센서(110)에 의해 감지된 페달 스트로크나 마스터 압력센서(130)에 의해 감지된 마스터 압력을 통해 운전자 요구 제동력을 감지한다. 이후 감지된 운전자 요구 제동력(총 제동력)에서 회생 제동 토크에 해당하는 회생 제동력을 뺀 만큼의 유압 제동력을 생성시켜 유압 제어를 수행한다. 이때 유압 제동 제어 유닛(10)은 총 제동력에서 회생 제동력을 뺀 유압 제동력에 기초하여 목표 휠 압력을 산출하고, 목표 휠 압력에 마스터 실린더(120)의 압력이 일치하도록 마스터 실린더(120)의 압력을 조절한다. 목표 휠 압력은 각각의 휠(FL, RR, RL, FR)에 모두 동일하게 인가할 제동 압력으로 각각의 휠 실린더(140)에 전달되는 유압 제동력을 조절한다.

또한, 유압 제동 제어 유닛(10)은 현재 토크에 따라 회생 제동 토크 감소 시 작 속도를 결정하고 휠 속도센서(180)에 의해 현재 차량 속도를 감지하여 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 시점을 예측하고, 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 시점 전에 미리 유압 제어를 시작하여 회생 제동 토크 대비 응답성이 느린 유압 제동력의 단점을 보완함으로써 운전자 요구 제동력을 만족시켜 감속도 변동 현상없이 제동을 수행할 수 있도록 제어한다.

이하, 상기와 같이 구성된 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템에서 차량 속도를 기준으로 한 회생 제동 토크의 맵을 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 제동 패턴을 나타낸 프로파일이다.

도 4에서, 운전자가 브레이크 페달(100)을 조작하면 전기 모터에 의한 회생 제동 토크 변화에 따라 차량 속도에 반비례하는 회생 제동 토크가 도 5에 도시한 바와 같이, 발생하고 하이브리드 제어 유닛(20)은 회생 제동 토크에 해당하는 회생 제동력으로 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)을 제동한다(200).

이때, 브레이크 페달(100) 측에 설치된 페달 스트로크 센서(110)는 브레이크 페달(100)의 행정 거리에 따른 페달 스트로크 값을 도 6에 도시한 바와 같이, 감지하여 유압 제동 제어 유닛(10)에 전송하고, 마스터 실린더(120) 측에 설치된 마스터 압력센서(130)는 브레이크 페달(100)의 작동에 따라 마스터 실린더(120)에서 발생된 유압에 따른 마스터 압력 값을 도 6에 도시한 바와 같이, 감지하여 유압 제동 제어 유닛(10)에 전송한다.

따라서, 유압 제동 제어 유닛(10)은 페달 스트로크 또는 마스터 압력에 따라 운전자가 요구하는 제동력을 감지하여(202), 운전자 요구 제동력(마스터 압력 또는 페달 스트로크)에 부족한 제동력을 유압 제동력으로 만회하기 위해 제어한다.

이를 위해, 유압 제동 제어 유닛(10)은 현재 토크에 따라 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 속도(Vs)를 결정하고 휠 속도센서(180)에 의해 현재 차량 속도(Vp)를 감지하여 아래의 [식 1]을 이용하여 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 시점을 예측한다(204).

[식 1]

t = (Vp - Vs) / a

여기서, Vp는 현재 차량 속도이고, Vs는 현재 토크에 따라 결정되는 회생 제동 토크 감소 시작 속도이며, a는 가속도이고, t는 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 시점의 예측 잔여시간이다.

[식 1]을 통해 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 시점의 예측 잔여시간(t)이 구해지면, 유압 제동 제어 유닛(10)은 t시간 이후에는 회생 제동 토크가 감소하기 시작하므로 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 시점 전인가를 판단하여(206), 회생 제동 토크 감소 시점 전인 경우 유압 제어를 시작하기 위한 신호를 도 6에 도시한 바와 같이, 발생한다(208).

이에 따라, 유압 제동 제어 유닛(10)은 유압 제동력 제어 시에 유압 제어 시작 신호에 따라 미리 유압 제어를 시작한다(210).

이와 같이, 유압 제동 제어 유닛(10)에서 회생 제동 토크가 감소하기 시작하는 시점 전에 미리 유압 제어를 시작하여 회생 제동 토크 대비 응답성이 느린 유압 제동력의 단점을 보완함으로써 유압 제동력과 회생 제동력을 합한 총 제동력이 도 6에 도시한 바와 같이, 일정하게 유지됨으로써 회생 제동 말기 감속도 변동 현상 없이 안정된 제동 성능을 얻을 수 있게 된다(212).

도 1은 종래 회생 제동 시스템의 제동 패턴을 나타낸 프로파일이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템에서 차량 속도를 기준으로 한 회생 제동 토크의 맵을 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 회생 제동 시스템의 제동 패턴을 나타낸 프로파일이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 유압 제동 제어 유닛 20 : 하이브리드 제어 유닛

100 : 브레이크 페달 110 : 페달 스트로크 센서

120 : 마스터 실린더 130 : 마스터 압력센서

140 : 휠 실린더 150 : 휠 압력센서

180 : 휠 속도센서

Claims

전기 모터에 의한 회생 제동력을 발생하고;

유압 제동 제어 유닛에서 차량 속도를 기준으로 상기 회생 제동력이 감소하는 시점을 예측하고;

상기 예측된 회생 제동력 감소 시점 전에 유압 제어를 시작하여 상기 회생 제동력 대비 유압 제동력의 응답성을 개선하는 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 유압 제동 제어 유닛은 상기 회생 제동력 감소 시점 전에 상기 유압 제어 시작 신호를 발생하는 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 유압 제동 제어 유닛은 마스터 압력이나 페달 스트로크를 통해 운전자 요구 제동력을 감지하고, 상기 유압 제어를 통해 상기 운전자 요구 제동력에서 상기 회생 제동력을 뺀 만큼의 상기 유압 제동력을 생성시키는 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법.
제3항에 있어서,

상기 유압 제동 제어 유닛은 상기 회생 제동력이 감소하기 전에 상기 유압 제어를 미리 시작하여 상기 회생 제동력의 변화에 상기 유압 제동력이 빠른 응답성을 가지고 생성되도록 하는 회생 제동 시스템의 유압 제어 방법.