KR102674698B1

KR102674698B1 - 전기자동차 제동시스템

Info

Publication number: KR102674698B1
Application number: KR1020210138529A
Authority: KR
Inventors: 최홍순
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2021-10-18
Filing date: 2021-10-18
Publication date: 2024-06-13
Also published as: KR20230055153A

Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, 차량의 전륜 및 후륜 측의 모든 바퀴에서 제동장치 및 ABS시스템을 제거한 후, 차량의 전륜 및 후륜 측의 차축에 설치되어 주행동력을 제공하는 동력부의 모터 출력축 또는 감속기 출력축에 보조 마찰 제동장치가 직결되어 제동되도록 하는 전기차 제동시스템이 제공될 수 있다.

Description

전기자동차 제동시스템{Braking System for Electric Vehicles}

본 발명은 전기자동차 제동시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 차량의 전륜 및 후륜 측의 모든 바퀴에서 제동장치 및 ABS시스템을 제거한 후, 차량의 전륜 및 후륜 측의 차축에 설치되어 주행동력을 제공하는 동력부의 모터 출력축 또는 감속기 출력축에 보조 마찰 제동장치가 직결되어 제동되도록 하는 전기차 제동시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전기차(Electric Vehicle, EV)는 충방전이 가능한 배터리의 전원을 이용하여 전기 구동모터를 구동하여, 전기 구동모터의 구동력을 전체 또는 일부 동력원으로 사용하는 자동차를 말한다. 전기차는 전기만을 구동력으로 이용하는 순수 전기자동차와, 기존의 엔진 형태의 내연기관에서 발생되는 구동력 과 전기모터의 구동력을 병용하는 하이브리드형 전기자동차가 있다.

이러한 전기차는 주행 중 안전한 제동을 위해 유압을 이용한 메인 풋 브레이크(foot brake, service brake)가 있고, 정차시나 경사길 등에서 정지한 경우 차량이 밀리는 것을 방지하기 위한 전자식 주차브레이크(전자브레이크, EM brake)를 동시에 구비하고 있고, 각각 별도로 제어되어 구동축(drive axle)의 회전을 구속시키도록 구성된다.

메인 풋 브레이크는 브레이크 페달(brake pedal)의 각도에 따라 정해진(setting) 제동성능에 의해 모터의 회전 수를 감속 제어하게 된다.

그리고, 전자브레이크는 네거티브(negative) 방식으로 운전자가 주행을 위해 가속페달을 밟음으로써 전압이 인가되어 전기 구동모터가 동작되면 구동축의 구속을 해제하게 되고, 정지함으로써 전압을 해제하면 구동축을 구속하여 제동상태가 유지되도록 구성된다.

이러한 메인 풋 브레이크와 전자브레이크는 독립적인 시스템으로 제어된다.

그러나, 상기한 종래기술의 전기차는 전륜 및 후륜의 차량 바퀴에 개별적으로 브레이크 디스크 및 캘리퍼로 이루어진 제동장치가 형성됨에 따라, 제동장치의 설치 수가 많아져 제조원가가 증가되고, 유지관리가 어려운 문제가 있었다.

또한, 상기 종래기술의 제동장치는 구조적으로 수냉식 냉각이 어렵기 때문에 공랭식 냉각방식을 채택하고 있는데, 이는 냉각용량이 충분하지 않아 제동장치의 과열문제가 있었다.

또한, 상기 종래의 제동장치는 알루미늄휠의 디자인에서 외부 공기를 들이기 위한 스포크(spoke)와 같은 개방구조를 택하여 외부공기를 들여서 제동장치를 식히게 되는데, 이러한 스포크 구조는 차량의 공기저항을 증가시키는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0077036호

본 발명은 목적은 차량의 전륜 및 후륜 측의 모든 바퀴에서 제동장치 및 ABS시스템을 제거한 후, 차량의 전륜 및 후륜 측의 차축에 설치되어 주행동력을 제공하는 동력부의 모터 출력축 또는 감속기 출력축에 보조 마찰 제동장치가 직결되어 제동되도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기존의 4개 바퀴에 각각 설치되던 제동장치를 제거시켜 각 바퀴의 무게감소가 이루어지도록 함으로써, 현가하질량 감소로 인한 승차감과 안정성이 증대하고, 차량전체의 무게도 감소하여 출력증진에 기여토록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 디스크와 캘리퍼로 이루어지는 마찰방식 보조 제동장치에 제2유체냉각채널을 형성함으로써, 기존의 공랭방식에 비해서 마찰 제동장치의 냉각효율이 향상되도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 휠내에 마찰제동장치를 제거함으로 해서 냉각을 위한 공기유통의 필요성을 제거하여, 휠의 디자인을 닫힌 구조로 만들어 차량의 공기저항을 줄일 수 있도록 하는데 있다.

이때, 상기 보조 마찰 제동장치는, 모터 출력축 또는 감속기 출력축 상에 설치되는 디스크; 및 차체 측에 설치되어 상기 디스크의 외주연을 패드로 밀착시켜 제동 되도록 하는 캘리퍼;를 포함한다.

또한, 상기 동력부의 모터 회생제동을 통해서 주 제동력이 제공되고, 보조 마찰 제동장치의 마찰제동을 통해서는 보조 제동력이 제공될 수 있다.

또한, 냉각수 순환방식에 의해 상기 동력부를 냉각하는 제1유체냉각채널과, 상기 제1유체냉각채널에 직접연결 또는 별도로 연결되어 냉각수를 공급받아 보조 마찰 제동장치를 냉각하는 제2유체냉각채널로 이루어지는 냉각수단이 포함될 수 있다.

또한, 전륜 및 후륜 측의 차축에 제한차동장치(LSD)가 설치되어 좌우 양쪽 바퀴의 회전비가 다르게 제한되도록 하되, 차량의 제동모드에서 트랙션 콘트롤 시스템(TCS)이 상기 제한차동장치를 컨트롤하여 미끄러지는 쪽 바퀴에 제동력을 감소시키거나 반대쪽 바퀴에 제동토크를 증가시켜 제동 시의 자세제어가 이루어지도록 할 수 있다.

이때, 상기 제동모드는 직선주행 제동모드로서,

차량의 바퀴가 미끄러지는 상황인지를 판단하는 단계;

판단 결과, 미끄러짐 상황인 경우, TCS를 작동하는 단계; 및

미끄러지는 쪽 바퀴가 어느 쪽 바퀴인지 판단하고, 오른쪽 바퀴인 경우, TCS가 LSD를 컨트롤하여 왼쪽 바퀴에 대해서 오른쪽 바퀴의 회전차이를 상대적으로 줄여서 오른쪽 바퀴의 제동력이 감소 또는 왼쪽 바퀴의 제동력이 증가되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 미끄러지는 쪽 바퀴가 왼쪽 바퀴인 경우, TCS가 LSD를 컨트롤하여 오른쪽 바퀴에 대한 왼쪽 바퀴의 회전차이를 상대적으로 줄여서 왼쪽 바퀴의 제동력이 감소 또는 오른쪽 바퀴의 제동력이 증가되도록 한다.

또한, 상기 제동모드는 선회주행 제동모드로서,

차량의 바퀴에 가해지는 횡력이 설정 값 이상인지를 판단하는 단계;

판단 결과, 횡력이 설정 값 이상인 경우, TCS를 작동하는 단계; 및

오른쪽으로의 회전인 경우, TCS가 LSD를 컨트롤하여 왼쪽 바퀴에 대한 오른쪽 바퀴의 회전비를 상대적으로 낮춰서 오른쪽 바퀴의 제동력이 증대되도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 왼쪽으로의 회전인 경우 TCS가 LSD를 컨트롤하여 오른쪽 바퀴에 대한 왼쪽 바퀴의 회전비를 상대적으로 낮춰서 왼쪽 바퀴의 제동력이 증대되도록 할 수 있다.

본 발명은 차량의 전륜 및 후륜 측의 모든 바퀴에서 제동장치 및 ABS시스템을 제거한 후, 차량의 전륜 및 후륜 측의 차축에 설치되어 주행동력을 제공하는 동력부의 모터 출력축 또는 감속기 출력축에 보조 마찰 제동장치가 직결되어 제동되도록 함으로써, 제동장치의 설치 개수 감소로 인한 제조원가 절감이 이루어지는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 기존의 4개 바퀴에 각각 설치되던 제동장치를 제거시켜 각 바퀴의 무게감소가 이루어지도록 함으로써, 현가하질량 감소로 인한 승차감과 안정성이 증대하고, 차량전체의 무게도 감소하여 출력증진에 기여하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 디스크와 캘리퍼로 이루어지는 마찰방식 보조제동장치에 제2유체냉각채널을 형성함으로써, 기존의 공랭방식에 비해서 마찰 제동장치의 제동력증가와 함께 냉각효율이 향상되어 제동장치의 수명이 증대되는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 바퀴휠내의 제동장치가 제거되므로 휠내부를 냉각할 필요가 없어지게 되어, 휠냉각을 위한 공기통풍장치등을 설치할 필요가 없다.

또한, 본 발명은 알루미늄휠의 디자인에서 외부 공기를 들이기 위한 스포크(spoke)와 같은 개방구조를 택할 필요가 없어 닫힌 구조의 휠 설계가 가능하므로, 휠로인한 차량의 공기 저항을 줄이는데 기여를 할 수 있다.

또한, 본 발명은 보조제동장치에 강제냉각채널을 형성함으로 해서, 외부 공기유입여부와 상관없이 마찰제동장치의 캘리퍼를 효과적으로 냉각할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 제동시스템을 도시한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 일 실시예를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 다른 실시예를 도시한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 또 다른 실시예를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 유체냉각채널 설치 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 직선주행시 제동모드를 설명하는 플로우 차트.
도 7은 본 발명에 따른 선회주행시 제동모드를 설명하는 플로우 차트.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차 제동시스템을 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 일 실시예를 도시한 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 다른 실시예를 도시한 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 또 다른 실시예를 도시한 예시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 보조 마찰 제동시스템의 유체냉각채널 설치 예시도이다.

동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명에 따른 전기자동차의 제동시스템은 차량의 전륜 및 후륜 측의 모든 바퀴에서 제동장치 및 ABS시스템을 제거한다.

이때, 제거된 제동장치 및 ABS시스템을 대체하는 기술로서, 본 발명은 보조 마찰 제동장치(120) 및 LSD(140)와 TCS(150)의 연계를 통한 제동모드를 제공한다.

먼저, 차량의 전륜 및 후륜 측의 차축(101)에 주행동력을 제공하는 동력부(110)가 형성되고, 상기 동력부(110)를 구성하는 모터 출력축(112) 또는 감속기 출력축(114)에 보조 마찰 제동장치(120)를 직결시켜 제동되도록 한다.

이하, 본 발명의 보조 마찰 제동장치(120)에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 보조 마찰 제동장치(120)는, 디스크(121)와 캘리퍼(123)로 구성된다. 상기 디스크(121)는 원판형태로서 모터 출력축(112) 또는 감속기 출력축(114) 상에 설치되어 함께 회전한다.

이때, 차체 측에는 상기 디스크(121)의 회전을 단속하기 위한 캘리퍼(123)가 설치된다. 상기 캘리퍼(123)는 상기 디스크(121)의 외주연을 "ㄷ"형태로 감싸서 압착시켜 디스크(121)의 회전이 멈추도록 한다. 이때, 상기 캘리퍼(123)에는 디스크(121)에 대면하도록 브레이크 패드(123a)가 설치되고, 상기 브레이크 패드(123a)가 디스크(121) 표면에 밀착됨으로써, 마찰 제동이 이루어지게 된다.

이와 같은 캘리퍼(123)는 유압유에 의한 작동될 수 있다.

상기한 본 발명의 보조 마찰 제동장치(120)는 모터 출력축(112)과 직결되므로, 장치에서 발생된 제동력은 바퀴에서 감속기 비율(5~10배 정도)만큼 확대되는데, 본 발명에서는 제동력이 최대로 확대되기 이전 단계에서 제동작업이 이루어지도록 하는 것이다.

따라서, 기존 제동방식에 비해 적은 제동력으로도 5~10배 정도 큰 제동력을 얻게 된다. 다시 말해 이와 같은 본 발명은 바퀴속도에 비해 감속비율 만큼 고속회전 로터를 가지게 되므로 제동력이 더 좋아지는 결과를 갖게 되는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 보조 마찰 제동장치(120)는 동력부(110)와 결합하여 한 몸체로 제작이 가능하다.

예컨대, 디스크(121)는 동력부(110)의 모터 출력축(112) 또는 감속기 출력축(114) 상에 결합되도록 하고, 캘리퍼(123)는 동력부(110) 몸체에 결합되도록 하여 하나의 조립체로 구성할 수 있는 것이다.

이처럼, 본 발명은 동력부(110)와 보조 마찰 제동장치(120)를 하나의 조립체로 구성하는 것이 가능하고, 이로서, 동력부(110)에 공급되는 냉각수를 이용한 냉각시스템을 보조 마찰 제동장치(120)에도 확대하여 적용하는 것이 가능해진다.

이는 도 1, 도 5를 통해서 개시되는 바와 같이, 냉각수 순환방식에 의해 상기 동력부(110)를 냉각하는 제1유체냉각채널(131)과, 상기 제1유체냉각채널(131)에 연결되어 냉각수를 공급받아 보조 마찰 제동장치(120)를 냉각하는 제2유체냉각채널(132)로 이루어지는 냉각수단(130)을 구성할 수 있는 것이다.

이와 같은 유체냉각 방식은 기존의 공기냉각 방식에 비해서 훨씬 효율적인 제동장치의 냉각이 가능하기 때문에 장치의 수명이 증대되는 것을 기대할 수 있다.

이와 같은 보조 마찰 제동장치(120) 및 제2유체냉각채널(132)은 동력부(110)의 다양한 위치에 설치할 수 있다.

예컨대, 도 2에서 보는 바와 같이 모터의 후방으로 연장되는 모터 출력축(112) 상에 보조 마찰 제동장치(120)가 형성되도록 하고, 상기 보조 마찰 제동장치(120) 특히 캘리퍼(123)의 주변을 감싸도록 제2유체냉각채널(132)을 형성할 수 있다.

또한, 도 3에서 보는 바와 같이 모터의 전방으로 연장되는 모터 출력축(112) 상에 보조 마찰 제동장치(120)가 형성되도록 하고, 상기 보조 마찰 제동장치(120) 특히 캘리퍼(123)의 주변을 감싸도록 제2유체냉각채널(132)을 형성할 수 있다.

또한, 도 4에서 보는 바와 같이 감속기(113)의 감속기어들 중에서 어느 하나에 연장되는 감속기 출력축(114) 상에 보조 마찰 제동장치(120)가 형성되도록 하고, 상기 보조 마찰 제동장치(120) 특히 캘리퍼(123)의 주변을 감싸도록 제2유체냉각채널(132)을 형성할 수 있다.

상기한 본 발명은 동력부(110)의 모터 회생제동을 통해서 주 제동력이 제공되고, 보조 마찰 제동장치(120)의 마찰제동을 통해서는 보조 제동력이 제공되는 것이다.

여기서, 회생제동에 대해서 설명하면, 모터는 가속시에 발생하는 최대 토크에 준하는 크기로, 역방향으로 작용하는 감속토크를 발생한다.

이때, 감속토크를 이용하여 회생제동을 하는데, 감속토크 상태에서의 모터는 발전모드가 되어 주행 운동에너지를 전기에너지로 전환하여 배터리로 피드백시켜 충전이 이루어지도록 한다.

급제동은 대개 수초 이내로 일어나므로, 회생제동 전력도 그 동안에 몇 초간 유지된다. 이 전력은 배터리에 충전되어야 하는데, 대전력이지만 짧은 시간이라 냉각의 문제가 크지 않으며 대략 통상적 급속충전능력의 수배 수준까지 감당하는 것이 가능하다.

이는 배터리 패키지의 수용 가능 열용량과 연계되어 있고, 모터 또한 짧은 시간의 대전력을 감당할 수 있어야 하고, 이는 동력부(110)의 열용량과도 관련이 있는데, 계속된 급제동에 의한 회생 대전력을 지속적으로 감당하기 위해서는 모터, 인버터뿐 만 아니라 배터리의 냉각 능력을 키울 필요가 있는 것이다.

따라서, 본 발명 시스템에서는 보조 마찰 제동장치(120)를 활용하여 부족한 제동을 보충하게 된다.

이때, 상기 보조 마찰 제동장치(120)는 제동을 보조할 뿐 아니라, 경사지에서 자동차가 정지하여야 할 경우(주, 정차 시), 마찰제동에 의해 정지상태를 유지하게 할 수 있다.

그리고, 본 발명은 전륜 및 후륜 측의 차축(101)에 LSD(제한차동장치)(140)가 설치되어 좌우 양쪽 바퀴의 회전비가 다르게 제한되도록 하되, 차량의 제동모드에서 TCS(트랙션 콘트롤 시스템)(150)이 상기 LSD(140)를 컨트롤하여 미끄러지는 쪽 바퀴에 제동력을 감소시키거나 반대쪽 바퀴에 제동토크를 증가시켜 제동 시의 자세제어가 이루어지도록 할 수 있다.

상기한 바와 같은 LSD(140)와 TCS(150)의 연계에 의한 제동모드로는 직선주행 제동모드와 선회주행 제동모드가 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 직선주행시 제동모드를 설명하는 플로우 차트이다.

도 6을 참조하여, 직선주행시 제동모드에 대해서 설명한다. 먼저, 직선주행 제동이 시작(S11)되면, 차량의 바퀴가 미끄러지는 상황인지를 판단한다(S12).

판단 결과, 미끄러짐 상황인 경우, TCS(150)를 작동시켜 제동에 개입하도록 한다(S13).

이때, 미끄러지는 쪽 바퀴가 어느 쪽 바퀴인지 판단하고(S14), 오른쪽 바퀴인 경우, TCS(150)가 LSD(140)를 컨트롤하여 왼쪽 바퀴에 대해서 오른쪽 바퀴의 회전차이를 상대적으로 줄여서 오른쪽 바퀴의 제동력이 감소 또는 왼쪽 바퀴의 제동력이 증가되도록 한다(S15).

한편, 상기 미끄러지는 쪽 바퀴가 왼쪽 바퀴인 경우, TCS(150)가 LSD(140)를 컨트롤하여 오른쪽 바퀴에 대한 왼쪽 바퀴의 회전차이를 상대적으로 줄여서 왼쪽 바퀴의 제동력이 감소 또는 오른쪽 바퀴의 제동력이 증가되도록 한다(S16).

도 7은 본 발명에 따른 선회주행시 제동모드를 설명하는 플로우 차트이다.

도 7을 참조하여, 선회주행시 제동모드에 대해서 설명한다.

먼저, 선회주행 제동이 시작(S21)되면, 차량의 바퀴에 가해지는 횡력이 설정 값 이상인지를 판단한다(S22).

판단 결과, 횡력이 설정 값 이상인 경우, TCS(150)를 작동하여 제동에 개입하도록 한다(S23).

또한, 오른쪽으로의 선회인 경우, TCS(150)가 LSD(140)를 컨트롤하여 왼쪽 바퀴에 대한 오른쪽 바퀴의 회전비를 상대적으로 낮춰서 오른쪽 바퀴의 제동력이 증대되도록 한다(S25).

한편, 왼쪽으로의 회전인 경우, TCS(150)가 LSD(140)를 컨트롤하여 오른쪽 바퀴에 대한 왼쪽 바퀴의 회전비를 상대적으로 낮춰서 왼쪽 바퀴의 제동력이 증대되도록 한다(S26).

ABS(Anti-Lock Brake System)와 TCS(Traction Control System)의 차이점에 대해서 설명하면, ABS는 감속 상황에서 제동력 확보가 목적이고, TCS는 가속 상황에서 구동력 및 선회 안정성을 유지해 차량이 차선을 이탈하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

여기서 TCS는 ESC(Electronic Stability Control), VDC(Vehicle Dynamic Control)등을 모두 포함하는 포괄적 개념으로 간주한다.

기존 차량은 가속시에는 TCS와 LSD(Limited Slip Differential)에 의해 주행시 미끄러짐이나 회전시에 각 바퀴의 토크를 별도로 제어함으로써 차량의 안전한 주행을 도와주고, 감속시(제동시)에는 각 휠의 제동장치의 ABS 기능 등이 작동하여 차량의 안전한 주행을 보조한다.

최근의 LSD는 차동을 제한하는 단순한 기능을 벗어나 양바퀴의 토크전달력 배분을 조절하는 장치로 발전하고 있다.

반면, 본 발명의 차량은 각 휠에서 제동장치가 제거됨으로 인해서 기존의 ABS 시스템은 작동하지 않게 된다.

ABS에 의한 자동차의 감속시의 자세제어에 준하는 기능은 TCS와 LSD가 대신 담당할 수 있는데, 제동력이 주로 모터(111)와 그 축에 연결된 보조 마찰 제동장치(120)에 의해 발생한다는 측면에서 가속시의 상황과 동일하게 간주될 수 있다.

즉, 본 발명은, TCS와 LSD는 가속시 뿐 아니라 감속시에도 관여하여 제동의 안전에 기여하도록 하는 것이다.

TCS에 의한 제동의 예를 들면, 보통 가속시에 한쪽 바퀴가 미끄러운 상황에 처하게 되면, 차동장치에 의해 다른 쪽 바퀴도 토크를 잃어버리게 되는데, 여기서 TCS가 개입하여 다른 쪽 바퀴에 토크를 더 전달하도록 LSD(제한차동장치)를 조정하면, 다른 쪽 바퀴가 토크를 유지할 수 있게 된다.

모터의 역토크와 보조마찰제동장치에 의한 제동 중에 한쪽 바퀴가 미끄러지면 차동장치에 의해 제동력 토크가 그 바퀴에서 소모되면서 다른 쪽 바퀴도 제동력을 잃어버린다. 이러한 상황에서 TCS가 개입하여 LSD를 조정하여, 미끄러지는 쪽의 제동력을 감소시키거나 다른 쪽 바퀴에 제동 토크가 증가되도록 한다.

선회주행시 제동에 대해서 설명하면, 기존의 TCS는 선회 시, 일정이상 바깥으로 횡력이 가해지게 되면 선회 바깥쪽 휠에 구동력을 더 전달하여 차량이 바깥으로 밀리는 것을 방지하여 선회를 자연스럽게 유도하는 제어를 했던 것과 비교하여, 본 발명의 제동시스템에서는 ABS시스템이 없으므로, TCS가 개입하여 제동력을 LSD장치에 의해 안쪽 휠에 더 배분되도록 함으로써 자연스러운 선회 또는 선회시 제동을 구현할 수 있게 된다.

앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 차량의 전륜 및 후륜 측의 모든 바퀴에서 제동장치 및 ABS시스템을 제거한 후, 차량의 전륜 및 후륜 측의 차축에 설치되어 주행동력을 제공하는 동력부의 모터 출력축 또는 감속기 출력축에 보조 마찰 제동장치가 직결되어 제동되도록 함으로써, 제동장치의 설치 개수 감소하게 된다.

이는 제조원가를 절감시켜 제품 경쟁력이 향상되는 것이다.

또한, 본 발명은 기존의 4개 바퀴에 각각 설치되던 제동장치를 제거시켜 각 바퀴의 무게감소가 이루어지도록 함으로써, 현가하질량 감소로 인한 승차감과 안정성이 증대하게 된다.

또한, 차량전체의 무게도 감소하여 출력증진에도 기여하게 된다.

또한, 본 발명은 디스크와 캘리퍼로 이루어지는 마찰방식 보조제동장치에 냉각수를 이용한 유체냉각채널을 적용함으로써, 기존의 공랭방식에 비해서 마찰 제동장치의 냉각효율이 향상된다.

이는, 보조 마찰 제동장치의 수명을 증대시켜 차량의 품질향상에 기여하게 된다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

101: 차축 110: 동력부
111: 모터 112: 모터 출력축
113: 감속기 114: 감속기 출력축
120: 보조 마찰 제동장치 121: 디스크
123: 캘리퍼 130: 냉각수단
131: 제1유체냉각채널 132: 제2유체냉각채널
140: LSD 150: TCS

Claims

차량의 전륜 및 후륜 측의 모든 바퀴에서 제동장치 및 ABS시스템을 제거한 후, 차량의 전륜 및 후륜 측의 차축에 설치되어 주행동력을 제공하는 동력부의 모터 출력축 또는 감속기 출력축에 보조 마찰 제동장치가 직결되어 제동되도록 하되,
상기 보조 마찰 제동장치는,
모터 출력축 또는 감속기 출력축 상에 설치되는 디스크; 및
차체 측에 설치되어 상기 디스크의 외주연을 패드로 밀착시켜 제동 되도록 하는 캘리퍼;를 포함하고,
상기 동력부의 모터 출력축 또는 감속기 출력축 상에 상기 디스크를 결합하고, 동력부 몸체에는 상기 캘리퍼가 결합되도록 하여 상기 보조 마찰 제동장치와 상기 동력부가 하나의 조립체로 구성되도록 하고, 냉각수 순환방식에 의해 상기 동력부를 냉각하는 제1유체냉각채널과, 상기 제1유체냉각채널에 연결되어 냉각수를 공급받아 상기 보조 마찰 제동장치의 상기 캘리퍼의 주변을 감싸 냉각하는 제2유체냉각채널로 이루어지는 냉각수단을 구성하는 전기차 제동시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 동력부의 모터 회생제동을 통해서 주 제동력이 제공되고, 보조 마찰 제동장치의 마찰제동을 통해서는 보조 제동력이 제공되는 전기차 제동시스템.
제1항에 있어서,
냉각수 순환방식에 의해 상기 동력부를 냉각하는 제1유체냉각채널과, 상기 제1유체냉각채널에 직접연결 또는 독립적으로 연결되어 냉각수를 공급받아 보조 마찰 제동장치를 냉각하는 제2유체냉각채널로 이루어지는 냉각수단이 포함된 전기차 제동시스템.
제1항에 있어서,
전륜 및 후륜 측의 차축에 제한차동장치(LSD)가 설치되어 좌우 양쪽 바퀴의 회전비가 다르게 제한되도록 하되, 차량의 제동모드에서 트랙션 콘트롤 시스템(TCS)이 상기 제한차동장치를 컨트롤하여 미끄러지는 쪽 바퀴에 제동력을 감소시키거나 반대쪽 바퀴에 제동토크를 증가시켜 제동 시의 자세제어가 이루어지도록 하는 전기차 제동시스템.
제5항에 있어서,
상기 제동모드는 직선주행 제동모드로서,
차량의 바퀴가 미끄러지는 상황인지를 판단하는 단계;
판단 결과, 미끄러짐 상황인 경우, TCS를 작동하는 단계; 및
미끄러지는 쪽 바퀴가 어느 쪽 바퀴인지 판단하고, 오른쪽 바퀴인 경우, TCS가 LSD를 컨트롤하여 왼쪽 바퀴에 대해서 오른쪽 바퀴의 회전차이를 상대적으로 줄여서 오른쪽 바퀴의 제동력이 감소 또는 왼쪽 바퀴의 제동력이 증가 되도록 하는 단계;를 포함하는 전기차 제동시스템.
제6항에 있어서,
상기 미끄러지는 쪽 바퀴가 왼쪽 바퀴인 경우, TCS가 LSD를 컨트롤하여 오른쪽 바퀴에 대한 왼쪽 바퀴의 회전차이를 상대적으로 줄여서 왼쪽 바퀴의 제동력이 감소 또는 오른쪽 바퀴의 제동력이 증가되도록 하는 전기차 제동시스템.
제5항에 있어서,
상기 제동모드는 선회주행 제동모드로서,
차량의 바퀴에 가해지는 횡력이 설정 값 이상인지를 판단하는 단계;
판단 결과, 횡력이 설정 값 이상인 경우, TCS를 작동하는 단계; 및
오른쪽으로의 회전인 경우, TCS가 LSD를 컨트롤하여 왼쪽 바퀴에 대한 오른쪽 바퀴의 회전비를 상대적으로 낮춰서 오른쪽 바퀴의 제동력이 증대되도록 하는 단계;를 포함하는 전기차 제동시스템.
제8항에 있어서,
상기 왼쪽으로의 회전인 경우 TCS가 LSD를 컨트롤하여 오른쪽 바퀴에 대한 왼쪽 바퀴의 회전비를 상대적으로 낮춰서 왼쪽 바퀴의 제동력이 증대되도록 하는 전기차 제동시스템.