KR20020054800A - 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법은, ECU가 장착된 차량에서 상기 ECU는 설정된 회생 제동 조건이 성립되는지 여부를 판단하고, 회생 제동 모드가 활성화되는 경우에는 배터리의 충전상태와 차속과 엔진 회전수를 각각 검출하는 단계와; 상기 ECU는 상기 검출된 배터리의 충전상태에 따른 최대 회생 제동 가능량을 계산하고, 상기 계산된 최대 회생 제동 가능량을 이용하여 엔진 회전속도에 따른 회생 제동량과 차량 속도에 따른 회생 제동량을 각각 계산하여 상기 계산된 차량 속도에 따른 회생 제동량이 상기 계산된 최대 회생 제동량 이상되는 경우에는 상기 최대 회생 제동 가능량을 최종 회생 제동량으로 설정하여 회생 제동 제어를 수행하는 단계를 포함하여 이루어져, 배터리 충전상태와 엔진 속도와 차속에 따른 최적의 회생 제동 제어를 수행할 수 있게 된다.

Description

하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING REVIVAL BRAKING OF A HYBRID ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 전기 자동차의 브레이크 제동시 회생 제동 모드에서 회생 제동 가능량을 산출하여 엔진 속도 및 차속에 따른 회생 제동 제어를 수행하도록 하기 위한 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 하이브리드 전기 자동차는 연료의 연소 반응을 이용하여 동력을 발생시키는 엔진과 상기 엔진 또는 배터리에서 공급되는 전기 동력에 의해 구동륜의 구동력을 발생시키기 위한 모터를 함께 구비한다.

도1에는 이러한 하이브리드 자동차의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

도1에 따르면, 하이브리드 자동차의 엔진(23)은 공기와 연료를 적정 비율로 혼합하여 연소시키고, 상기 연소열에 의해 발생되는 동력으로 출력한다.

그리고 엔진(23)에서 발생되는 동력은 댐퍼-모터부(24)로 전달되어 발전기를 구동시켜 전력을 생성하고 상기 전력의 일부를 인버터(22)로 전달한다. 인버터(22)는 인가되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환시켜 배터리(21)를 충전시킨다.

이처럼 충전된 배터리(21)는 차량의 시동시와 초기 구동을 위한 전기 동력을 출력하는 기능을 수행한다.

한편, 상기 댐퍼-모터부(24)에서는 상기 배터리(21)의 방전 전력이 인버터(22)를 통해 전달되면, 모터가 구동되고 상기 모터의 회전력은 변속수단(25)을 거쳐 구동륜으로 전달되어 차량을 전진 또는 후진시키게 된다. 일반적으로 상기 변속수단은 CVT(Continuously variable Transmission)를 이용한다.

한편, 차량에서 운동에너지는 속도의 제곱에 비례하여 증가되는데,, 기존의 차량은 제동시 브레이크 마찰열의 형태로 운동에너지를 방출하게 된다. 이와는 달리 전기 자동치 및 하이브리드 전기 자동차에서는 전기모터(24)를 발전기로 사용하여 전기에너지 형태로 변환하여 배터리(21)에 충전한다.

이때 전기 자동차에는 엔진이 없고 모터가 감속시만을 통해서 동력을 구동륜에 전달하는 형태로 되어 있으므로, 배터리 충전량에 따라서 일정하게 회생 제동 토크를 전기모터에 인가한다. 그러므로 전지모터만의 동력원이므로 단지 차량의 주행 관성 에너지만을 회생시키는 것에 해당한다.

이에 비해 하이브리드 전기 자동차는 일반 가솔린 엔진(23)과 CVT 또는 기타의 변속수단(25)의 사이에 전기모터(24)가 위치하는 형태로써 CVT의 파워 트레인 계통의 동력 전달 여부에 따라 차량의 주행 관성이 모터에 전달될 수도 있고 안될 수도 있다.

이처럼 일반 가솔린 차량에서는 회생 제동 시스템이 없고, 전기 자동차는 회생 제동을 실시하고 있으나, 회생 제동 조건시 배터리 충전상태에 따라 일정한 토크로 회생 제동을 실시하고 있다.

그러나, 일반 가솔린 차량의 경우에는 제동시 브레이크에서 운동에너지를 불필요하게 열에너지로 방출시키므로 에너지 효율이 낮아진다. 그리고 전기 자동차에서는 회생 제동을 실시하고 있지만, 배터리 충전량에 따라 일정하게 회생 발전 토크를 모터에 인가하기 때문에 저속에서 운전자에게 이질감을 주게 된다.

또한, 하이브리드 전기 자동차의 경우, 전기 자동차 회생 제동 제어 알고리즘을 적용하면 주행중 엔진이 비정상적으로 정지되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하이브리드 전기 자동차의 브레이크 제동시 회생 제동 모드에서 회생 제동 가능량을 산출하여 엔진 속도 및 차속에 따른 회생 제동 제어를 수행하도록 하기 위한 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법을 제공하는 데 있다.

도1은 일반적인 하이브리드 자동차의 개략적인 구성도.

도2는 본 발명이 적용되는 ECU 시스템의 블록도.

도3은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법의 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 배터리 22 : 인버터

23 : 엔진23A : 차속센서

23B : 엔진 회전수 센서24 : 댐퍼-모터부

25 : CVT30 : ECU

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법은, ECU가 장착된 차량에서 상기 ECU는 설정된 회생 제동 조건이 성립되는지 여부를 판단하고, 회생 제동 모드가 활성화되는 경우에는 배터리의 충전상태와 차속과 엔진 회전수를 각각 검출하는 단계와; 상기 ECU는 상기 검출된 배터리의 충전상태에 따른 최대 회생 제동 가능량을 계산하고, 상기 계산된 최대 회생 제동 가능량을 이용하여 엔진 회전속도에 따른 회생 제동량과 차량 속도에 따른 회생 제동량을 각각 계산하여 상기 계산된 차량 속도에 따른 회생 제동량이 상기 계산된 최대 회생 제동량 이상되는 경우에는 상기 최대 회생 제동 가능량을 최종 회생 제동량으로 설정하여 회생 제동 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도2는 본 발명이 적용되는 ECU 시스템의 블록도이고, 도3은 본 발명의 실시예에 의한 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법의 순서도이다.

도2에 따르면, ECU(30)는 배터리(21)의 충전상태와, 차속센서(23A)에 의해 검출되는 차속과, 엔진 회전수 센서(23B)에 의해 검출되는 엔진 회전수를 인가받아 하이브리드 자동차의 회생 제동 제어를 수행하게 된다.

하이브리드 전기 자동차는 일반 가솔린 엔진을 모터에 직결한 형태로 CVT를통해서 구동륜에 동력을 전달하고, 연료 소비 효율을 향상시키기 위하여 전기모터로 회생 제동을 실시하고 있다. 이에 따라 본 실시예는 회생 제동시 에너지 회수에 최대 효과를 얻고 엔진만의 동력원으로 구성된 차량에 대비되는 하이브리드 전기 자동차의 이질감을 최소화하게 된다.

즉, 회생 제동 제어를 통하여 비정상적인 엔진 정지를 방지하고 고속에서 최대 회생에너지를 발생시키며, 저속에서 관성에 의한 운동에너지를 원활하게 발전하면서 다량의 회생 제동 토크에 의해 운전자에게 이질감이 유발되지 않도록 한다.

그래서 도3에 따르면, ECU(30)는 설정된 회생 제동 조건이 성립되는지 여부를 판단한다(ST21).

단계 ST21에서 상기 회생 제동 조건이 성립되지 않는 경우, 즉 통상의 운전상태에 해당하는 경우에 ECU(30)는 회생 제동 모드를 비활성의 상태로 유지시켜 최종 회생 제동 제어가 이루어지지 않도록 한다(ST22, ST23)

이와는 달리 단계 ST21에서 상기 회생 제동 조건이 성립되는 것으로 확인되면, ECU(30)는 회생 제동 모드를 활성화하여 배터리(21)의 충전상태와 차속센서(23A)에 의해 검출되는 차속과 엔진 회전수 센서(23B)에 의해 검출되는 엔진 회전수를 각각 인가받는다(ST24, ST25).

그리고 ECU(30)는 배터리의 충전상태를 근거로 최대 회생 제동 가능량을 계산한다(ST26).

더불어 ECU(30)는 엔진 회전속도와 최대 회생 제동 가능량과 회생 제동 가능 최소 엔진 속도를 이용하여 엔진 속도에 따른 회생 제동량을 계산한다. 이를 수식으로 표현하면, (엔진 속도에 따른 회생 제동량 = (엔진 속도-회생 제동 가능 최소 엔진 속도)*(최대 회생 제동 가능량)*C1)과 같다. 상기 C1은 차량간 편차를 고려하여 설정되는 상수값이다(ST27).

또한, ECU(30)는 차속과 회생 제동 가능 최소 차량 속도와 상기 계산된 엔진 속도에 따른 회생 제동량을 이용하여 차속에 따른 회생 제동량을 계산한다. 이를 수식으로 표현하면, (차속에 따른 회생 제동량 = (차속-회생 제동 가능 최소 차량 속도)*(엔진 속도에 따른 회생 제동량)*C2)과 같다. 상기 C2는 C1과 같은 체계로 설정되는 상수값이다(ST28).

그러면, ECU(30)는 차량 속도에 따른 회생 제동량이 최대 회생 제동량에 미달되는지 여부를 판단한다(ST29).

그래서 차량 속도에 따른 회생 제동량이 최대 회생 제동량 이상되는 경우, ECU(30)는 최대 회생 제동 가능량으로 최종 회생 제동량을 설정하여 최종 회생 제동 제어를 수행한다(ST30).

단계 ST29에서 차량 속도에 따른 회생 제동량이 최대 회생 제동량에 미달되는 경우, ECU(30)는 차량 속도에 따른 회생 제동량으로 최종 회생 제동량을 설정하여 최종 회생 제동 제어를 수행한다(ST31).

이처럼 단계 ST23 또는 단계 ST30 또는 ST31이 수행되면, 최종 회생 제동량이 결정되어 그에 따른 회생 제동 제어가 이루어지게 되며, 최종 회생 제동 제어가 종료되면 ECU(30)는 메인루틴으로 복귀한다.

본 발명의 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법에 따르면, 배터리 충전상태와 엔진 속도와 차속에 따른 최적의 회생 제동 제어를 수행할 수 있게 됨으로써 차량의 가속 성능을 향상시키고 브레이크의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면 불필요하게 방출되는 에너지를 회수하여 재사용할 수 있게 됨으로써 차량의 연비를 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (3)

1. (a) ECU가 장착된 차량에서 상기 ECU는 설정된 회생 제동 조건이 성립되는지 여부를 판단하고, 회생 제동 모드가 활성화되는 경우에는 배터리의 충전상태와 차속과 엔진 회전수를 각각 검출하는 단계와;

   (b) 상기 ECU는 상기 검출된 배터리의 충전상태에 따른 최대 회생 제동 가능량을 계산하고, 상기 계산된 최대 회생 제동 가능량을 이용하여 엔진 회전속도에 따른 회생 제동량과 차량 속도에 따른 회생 제동량을 각각 계산하여 상기 계산된 차량 속도에 따른 회생 제동량이 상기 계산된 최대 회생 제동량 이상되는 경우에는 상기 최대 회생 제동 가능량을 최종 회생 제동량으로 설정하여 회생 제동 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 엔진 속도에 따른 회생 제동량은,

   상기 검출되는 엔진 회전속도와 최대 회생 제동 가능량과 설정된 회생 제동 가능 최소 엔진 속도와 차량간 편차를 고려한 상수값에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 차속에 따른 회생 제동량은,

   상기 검출되는 차속과 설정된 회생 제동 가능 최소 차량 속도와 상기 계산된엔진 속도에 따른 회생 제동량과 차량간 편차를 고려한 상수값에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 회생 제동 제어방법.