KR102297072B1 - 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

전기 자동차에 구비된 패들 스위치(Paddle Switch)를 이용하여 운전자의 긴급 제동 의지를 파악하고, 긴급 제동 요청 시 모터의 회생 제동량을 이용하여 브레이크 제어 유닛의 긴급 제동을 지원할 수 있도록 한 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치 및 방법에 관한 것으로서, 차량 속도가 긴급 제동모드를 결정하기 위해 미리 설정된 설정속도 이상이면 긴급 제동모드로 진입하고, 긴급 제동모드로 진입한 상태에서 브레이크 페달이 조작되면, 운전자의 긴급 제동 의지를 확인하여, 운전자의 긴급 제동 의지가 확인되면 모터의 회생제동량을 최대로 한 제동력을 제공하여 브레이크를 긴급 제동한다.

Description

전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치 및 방법{Emergency braking apparatus and method using paddle switch of electric vehicle}

본 발명은 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전기 자동차에 구비된 패들 스위치(Paddle Switch)를 이용하여 운전자의 긴급 제동 의지를 파악하고, 긴급 제동 요청 시 모터의 회생 제동량을 이용하여 브레이크 제어 유닛의 긴급 제동을 지원할 수 있도록 한 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치 및 방법에 관한 것이다.

전기 자동차와 일반 내연기관 자동차 모두 주행 중 운전자를 보호하기 위하여 전자 브레이크 제어모듈(EBCM)을 탑재하고 있다. 탑재된 전자 브레이크 제어모듈을 이용하여 차량의 긴급상황에서 브레이크를 자동으로 작동시킬 수 있다.

일반적으로 레이더나 카메라를 사용하여 앞차와의 거리/속도 등을 측정하여 일정 기준 이하로 낮아질 경우, 운전자의 의지에 상관없이 브레이크를 작동하여 차량을 감속시키게 된다.

주지한 바와 같이, 전기 자동차는 긴급상황에서 브레이크 제어 유닛이 긴급상황을 판단하거나 운전자의 브레이크 요구량을 판단하여 차량을 감속시킨다.

긴급상황에서 브레이크 제어 유닛은 일반적으로 브레이크의 제동력만을 이용하여 제동을 수행하게 되며, 이때 모터(전동기)의 제동력을 최대로 활용할 수 없는 단점이 있다. 이는 결국 모터 회생제동을 이용한 긴급제동이 일부 불가하여 전기 자동차의 에너지 효율이 낮아지는 단점을 초래한다.

만약, 브레이크 제어 유닛이 운전자의 요구 제동량을 작게 판단할 경우, 운전자는 브레이크를 더 밟아야만 제동량을 늘릴 수 있지만, 순간적으로 브레이크 제동력 이상으로 제동력을 높이기는 어려운 단점이 있다.

한편, 전기 자동차에서 제동력을 제어하기 위해 종래에 제안된 기술이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 4> 에 개시되어 있다.

<특허문헌 1> 은 운전자가 가속 페달 및 제동 페달에서 모두 발을 떼고 주행하는 타행 운전 시 전방차량과의 상대거리 및 상대속도 등을 고려하여 회생제동량을 가변 제어하는 친환경 자동차의 회생제동량 가변 제어 장치 및 방법을 제공한다.

<특허문헌 2> 는 운전자에 의한 제동 조작이 감지되면 회생제동 허용량에 따른 회생 제동 모터 토크를 이용하여 제동력을 발생함으로써, 제어기 간의 통신 지연으로 인한 제동 분배의 부정확성 및 제동 성능 저하의 문제점을 해소할 수 있는 친환경 자동차의 제동 제어 방법을 제공한다.

<특허문헌 3> 은 회생제동을 이용하여 마찰제동량의 오차를 보상하여 제동을 제어하는 차량의 제동 제어 장치 및 방법을 제공하며, <특허문헌 4> 는 친환경 차량에서 회생 제동의 비율을 높여서 연비 개선이 이루어지도록 한 차량의 제동 제어 장치 및 방법을 제공한다.

그러나 상기와 같은 종래기술들은 운전자의 긴급 제동 의지를 파악할 수 없어 긴급 제동에 최적화를 도모하지 못하는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 10-1558772(2015.10.01. 등록)(친환경 자동차의 회생제동량 가변 제어장치 및 방법) 대한민국 등록특허 10-1637709(2016.07.01. 등록)(친환경 자동차의 자동 제어 방법) 대한민국 등록특허 10-1905959(2018.10.01. 등록)(차량의 제동 제어장치 및 방법) 대한민국 공개특허 10-2018-0088979(2018.08.08. 공개)(차량의 제동 제어장치 및 방법)

따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 전기 자동차의 브레이크 제어 유닛을 이용한 제동력 제어방법 및 종래기술들에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 전기 자동차에 구비된 패들 스위치(Paddle Switch)를 이용하여 운전자의 긴급 제동 의지를 파악하고, 긴급 제동 요청 시 모터의 회생 제동량을 이용하여 브레이크 제어 유닛의 긴급 제동을 지원할 수 있도록 한 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치"는, 긴급 제동을 요구하기 위해 신호를 입력하는 좌측 및 우측 패들 스위치; 차량 속도를 검출하는 속도 검출기; 상기 속도 검출기로부터 검출한 차량 속도가 설정속도 이상이면 긴급제동 모드로 전환하고, 긴급제동 모드에서 브레이크 페달이 조작되면 브레이크 페달에 따른 제동력을 적용하고, 상기 좌측 및 우측 패들 스위치가 동시 조작되면 운전자의 긴급 제동 의지로 파악하여 모터의 회생제동량을 최대로 적용하여 제동력을 제어하는 차체 제어 유닛; 상기 차체 제어 유닛의 제어에 따라 감속 시 발생하는 모터의 회생제동량을 제동력으로 제공하는 전동기 제어 유닛; 상기 차체 제어 유닛의 제어에 따라 긴급 제동 시 상기 브레이크 페달의 조작량에 따른 제동력과 상기 전동기 제어 유닛에서 제공되는 회생제동량을 기초로 브레이크를 긴급 제어하는 브레이크 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 차체 제어 유닛은 긴급 제동 동작 후 차량 속도에 따라 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 일정 속도 이하가 되면 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동방법"은, (a) 차량 속도가 긴급 제동모드를 결정하기 위해 미리 설정된 설정속도 이상이면 긴급 제동모드로 진입하는 단계; (b) 상기 긴급 제동모드로 진입한 상태에서 브레이크 페달이 조작되면, 운전자의 긴급 제동 의지를 확인하는 단계; (c) 브레이크 페달 조작 시 운전자의 긴급 제동 의지가 확인되면 모터의 회생제동량을 최대로 한 제동력을 제공하여 브레이크를 긴급 제동하는 단계; (d) 상기 긴급 제동 동작 후 차량 속도에 따라 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 일정 속도 이하가 되면 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 (b)단계는 스티어링 휠의 좌측 및 우측에 설치된 좌측 및 우측 패들 스위치의 동시 조작 유무로 운전자의 긴급 제동 의지를 확인하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 전기 자동차에 구비된 패들 스위치(Paddle Switch)를 이용하여 운전자의 긴급 제동 의지를 파악하고, 긴급 제동 요청 시 모터의 회생 제동량을 이용하여 브레이크 제어 유닛의 긴급 제동을 지원할 수 있어, 긴급 제동이 필요한 경우 순간적으로 브레이크 제동력 이상으로 제동력을 높여 차량을 긴급 정지시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동방법을 보인 흐름도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치의 구성도로서, 속도 검출기(101), 고전압 배터리 관리부(102), 변속기(103), 좌측 패들 스위치(104), 우측 패들 스위치(105), 브레이크 페달(106), 차체 제어 유닛(107), 전동기 제어 유닛(108), 브레이크 제어유닛(109), 브레이크(110)를 포함할 수 있다.

속도 검출기(101)는 차량 속도를 검출하여 상기 차체 제어 유닛(107)에 전달하는 역할을 한다.

고전압 배터리 관리부(102)는 고전압 배터의 온도, 전압, 전류, 충전량 등을 관리하는 역할을 하며, 변속기(103)는 기어 변속을 실행해주는 역할을 한다.

좌측 및 우측 패들 스위치(104)(105)는 기존 차량의 패들 스위치와 동일한 동작을 하면서, 운전자가 필요에 따라 긴급 제동을 요구하기 위해 신호를 입력하는 조작 장치의 역할을 한다.

차체 제어 유닛(VCU)(107)은 상기 속도 검출기(101)로부터 검출한 차량 속도가 설정속도 이상이면 긴급제동 모드로 전환하고, 긴급제동 모드에서 브레이크 페달(106)이 조작되면 브레이크 페달에 따른 제동력을 적용하고, 상기 좌측 및 우측 패들 스위치(104)(105)가 동시 조작되면 운전자의 긴급 제동 의지로 파악하여 모터의 회생제동량을 최대로 적용하여 제동력을 제어하는 역할을 한다.

이러한 차체 제어 유닛(107)은 긴급 제동 동작 후 차량 속도에 따라 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 일정 속도 이하가 되면 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공한다.

전동기 제어 유닛(108)은 상기 차체 제어 유닛(107)의 제어에 따라 감속 시 발생하는 모터의 회생제동량을 제동력으로 제공하는 역할을 한다.

브레이크 제어유닛(109)은 상기 차체 제어 유닛(107)의 제어에 따라 긴급 제동 시 상기 브레이크 페달(106)의 조작량에 따른 제동력과 상기 전동기 제어 유닛(108)에서 제공되는 회생제동량을 기초로 브레이크(110)를 제어하는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차체 제어 유닛(107)은 차량의 운행이 시작되면, 속도 검출기(101)를 이용하여 차량 속도를 실시간으로 확인한다. 이 확인 결과 차량 속도가 긴급 제동모드로 전환하기 위해서 미리 설정된 설정 속도(예를 들어, 80km/h 이상) 이상이 되면 즉, 고속주행 상태이면 긴급 제동 모드로 전환을 한다. 여기서 긴급 제동모드는 전동기의 회생제동량을 최대로 하여 긴급 제동을 지원하는 모드를 의미한다.

긴급 제동모드로 전환한 상태에서, 주행을 하는 도중에 운전자가 제동을 위해 브레이크 페달(106)을 밟으면, 차체 제어 유닛(107)은 제동으로 판단을 하고 브레이크 페달의 조작량에 대응하는 제동력이 브레이크(110)에 인가되도록 브레이크 제어유닛(109)을 제어한다.

이때, 운전자가 긴급 제동이 필요하다고 판단되면, 스티어링 휠의 좌측에 설치된 좌측 패들 스위치(104) 및 우측에 설치된 우측 패들 스위치(105)를 동시에 온 상태로 동작시킨다.

차체 제어 유닛(107)은 긴급 제동모드에서 브레이크 페달(106)이 조작되고, 동시에 좌측 및 우측 패들 스위치(104)(105)가 조작되면, 운전자가 긴급 제동을 요구하는 것으로 파악하고, 감속 시 발생하는 전동기 제어유닛(108)의 회생 제동량(Motor Regen Torque)를 최대로 제동력에 적용한다(Max Regen Torque).

브레이크 제어 유닛(109)은 브레이크 페달(106)의 조작량에 따른 제동력과 상기 최대 회생 제동량에 따른 제동력으로 브레이크(110)를 구동시켜, 차량을 긴급 제동 시킨다.

즉, 브레이크 제어 유닛(109)이 운전자의 의지에 비해 충분한 제동력을 제공하지 못할 경우, 전동기를 이용한 회생 제동량을 제동력으로 지원하여 긴급 제동을 지원함으로써, 운전자가 긴급 제동을 위해 브레이크 페달을 지속적으로 깊게 밟는 불편함을 개선하면서 차량 긴급 제동을 실현할 수 있게 되는 것이다.

긴급 제동을 실행한 후, 차체 제어 유닛(107)은 속도 검출기(101)를 통해 지속적으로 차량 속도를 검출하여 차량 속도가 낮아지는 것에 비례적으로 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 미리 설정된 저속주행 상태인 일정 속도 이하가 되면 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 "전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동방법"을 보인 흐름도로서, 도 1과 같은 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치를 이용하여 전기 자동차를 긴급 제동하는 방법으로서, (a) 차량 속도가 긴급 제동모드를 결정하기 위해 미리 설정된 설정속도 이상이면 긴급 제동모드로 진입하는 단계(S10), (b) 상기 긴급 제동모드로 진입한 상태에서 브레이크 페달이 조작되면, 운전자의 긴급 제동 의지를 확인하는 단계(S20 - S30), (c) 브레이크 페달 조작 시 운전자의 긴급 제동 의지가 확인되면 모터의 회생제동량을 최대로 한 제동력을 제공하여 브레이크를 긴급 제동하는 단계(S40), (d) 상기 긴급 제동하는 동작 후 차량 속도에 따라 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 일정 속도 이하가 되면 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공하는 단계(S50 - S60)를 포함한다.

상기 (b)단계는 스티어링 휠의 좌측 및 우측에 설치된 좌측 및 우측 패들 스위치의 동시 조작 유무로 운전자의 긴급 제동 의지를 확인하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 단계 S10에서 차체 제어 유닛(107)은 차량의 운행이 시작되면, 속도 검출기(101)를 이용하여 차량 속도를 실시간으로 확인한다. 이 확인 결과 차량 속도가 긴급 제동모드로 전환하기 위해서 미리 설정된 설정 속도(예를 들어, 80km/h 이상) 이상이 되면 즉, 고속 주행 상태이면 긴급 제동 모드로 전환을 한다. 여기서 긴급 제동모드는 전동기의 회생제동량을 최대로 하여 긴급 제동을 지원하는 모드를 의미한다.

긴급 제동모드로 전환한 상태에서, 단계 S20과 같이 주행을 하는 도중에 운전자가 제동을 위해 브레이크 페달(106)을 밟으면, 차체 제어 유닛(107)은 제동으로 판단을 하고 브레이크 페달의 조작량에 대응하는 제동력이 브레이크(110)에 인가되도록 브레이크 제어유닛(109)을 제어한다.

이때, 운전자가 긴급 제동이 필요하다고 판단되면, 스티어링 휠의 좌측에 설치된 좌측 패들 스위치(104) 및 우측에 설치된 우측 패들 스위치(105)를 동시에 온 상태로 동작시킨다.

차체 제어 유닛(107)은 긴급 제동모드에서 브레이크 페달(106)이 조작되고, 단계 S30과 같이 동시에 좌측 및 우측 패들 스위치(104)(105)가 조작되면, 운전자가 긴급 제동을 요구하는 것으로 파악하고, 단계 S40으로 이동하여 감속 시 발생하는 전동기 제어유닛(108)의 회생 제동량(Motor Regen Torque)를 최대로 제동력에 적용한다(Max Regen Torque).

브레이크 제어 유닛(109)은 브레이크 페달(106)의 조작량에 따른 제동력과 상기 최대 회생 제동량에 따른 제동력으로 브레이크(110)를 구동시켜, 차량을 긴급 제동시킨다.

즉, 브레이크 제어 유닛(109)이 운전자의 의지에 비해 충분한 제동력을 제공하지 못할 경우, 전동기를 이용한 회생 제동량을 제동력으로 지원하여 긴급 제동을 지원함으로써, 운전자가 긴급 제동을 위해 브레이크 페달을 지속적으로 깊게 밟는 불편함을 개선하면서 차량 긴급 제동을 실현할 수 있게 되는 것이다.

긴급 제동을 실행한 후, 차체 제어 유닛(107)은 단계 S50과 같이 속도 검출기(101)를 통해 지속적으로 차량 속도를 검출하여 차량 속도가 낮아지는 것에 비례적으로 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 미리 설정된 저속주행 상태(긴급 제동모드를 해제하는 속도)인 일정 속도 이하가 되면, 단계 S60으로 이동하여 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공한다.

이와 같이 본 발명은 브레이크 제어 유닛이 운전자의 의지에 비해 충분한 제동력을 제공하지 못할 경우 전동기(모터)를 통한 회생 제동량으로 제동력을 지원하여, 순간적으로 긴급 제동이 이루어지도록 하여, 차량 사고를 방지하고 운전자의 편의성 향상을 도모한다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

101: 속도 검출기 102: 고전압 배터리 관리부
103: 변속기 104: 좌측 패들 스위치
105: 우측 패들 스위치 106: 브레이크 페달
107: 차체 제어 유닛 108: 전동기 제어 유닛
109: 브레이크 제어 유닛 110: 브레이크

Claims (4)

1. 전기 자동차의 긴급 제동장치로서,
   긴급 제동을 요구하기 위해 신호를 입력하는 좌측 및 우측 패들 스위치;
   차량 속도를 검출하는 속도 검출기;
   상기 속도 검출기로부터 검출한 차량 속도가 설정속도 이상이면 긴급제동 모드로 전환하고, 긴급제동 모드에서 브레이크 페달이 조작되면 브레이크 페달에 따른 제동력을 적용하고, 상기 좌측 및 우측 패들 스위치가 동시 조작되면 운전자의 긴급 제동 의지로 파악하여 모터의 회생제동량을 최대로 적용하여 제동력을 제어하는 차체 제어 유닛;
   상기 차체 제어 유닛의 제어에 따라 감속 시 발생하는 모터의 회생제동량을 제동력으로 제공하는 전동기 제어 유닛; 및
   상기 차체 제어 유닛의 제어에 따라 긴급 제동 시 상기 브레이크 페달의 조작량에 따른 제동력과 상기 전동기 제어 유닛에서 제공되는 회생제동량을 기초로 브레이크를 긴급 제어하는 브레이크 제어 유닛을 포함하며,
   상기 차체 제어 유닛은 긴급 제동 동작 후 차량 속도에 따라 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 일정 속도 이하가 되면 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 기재된 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동장치를 이용하여 전기 자동차를 긴급 제동하는 방법으로서,
   (a) 차량 속도가 긴급 제동모드를 결정하기 위해 미리 설정된 설정속도 이상이면 긴급 제동모드로 진입하는 단계;
   (b) 상기 긴급 제동모드로 진입한 상태에서 브레이크 페달이 조작되면, 운전자의 긴급 제동 의지를 확인하는 단계;
   (c) 브레이크 페달 조작 시 운전자의 긴급 제동 의지가 확인되면 모터의 회생제동량을 최대로 한 제동력을 제공하여 브레이크를 긴급 제동하는 단계;
   (d) 상기 긴급 제동하는 동작 후 차량 속도에 따라 회생 제동량을 점진적으로 감소시키고, 차량 속도가 일정 속도 이하가 되면 기본 회생 제동량만 제동력으로 제공하는 단계를 포함하며,
   상기 (b)단계는 스티어링 휠의 좌측 및 우측에 설치된 좌측 및 우측 패들 스위치의 동시 조작 유무로 운전자의 긴급 제동 의지를 확인하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 패들 스위치를 이용한 긴급 제동방법.
4. 삭제

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