KR100381771B1 - 자동차의 전기 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 전기 브레이크(Brake By Wire) 시스템에 관한 것으로서, 중앙 처리부(20)는 브레이크 패달(12)의 작동에 따른 회전력으로 회전력으로 모터(32)를 회전시키므로써 기어 메카니즘(33)내의 패드와 디스크사이에 제동력을 발생킨다. 제동력에 의하여 모터(32)에 발생된 역전류가 역전류 감지부(34)에 감지되면, 중앙 처리부(20)는 이 역전류에 대응하는 회전력으로 모터(11)를 구동시키므로써 브레이프 패달(12)에 제동력을 전달한다.

Description

자동차의 전기 브레이크 시스템.

본 발명은 자동차의 제동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 브레이크(Brake By Wire ; BBW) 시스템에 관한 것이다.

최근의 거의 모든 승용차들은 유압 보조 브레이크 장치를 갖추고 있다. 유압 보조 브레이크 장치는 진공 제동력 강화 장치가 만들어내는 보조 파워를 운전자의 발힘에 추가하여 2 륜 주 브레이크 실린더를 작동시키므로써 유압 휠 브레이크를 구동시키도록 구성되어 있다. 진공 제동력 강화 장치가 작동하지 않을 때에는 안전 사고를 방지하기 위하여 종래와 마찬가지로 발힘에 의하여 브레이크가 작동하도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 유압 보조 브레이크 장치는 그 고유의 유압 소모 특성으로 인하여 페달힘/거리 관계에 있어서 일정한 한계를 보이고 있으며, 이러한 한계를 극복하고자 BBW 시스템이 제안되었다.

BBW는 명칭에서 의미하는 바와 같이 와이어 즉, 전기에 의하여 작동하는 브레이크 시스템을 의미하는 것으로, 차량의 적재 상태, 마찰 부착재의 고온 압축 가능성 등과 같은 여러 장애 요인과 무관하게 인간 공학적 관점에 따라 설계가 가능하다는 이점이 있다. 또한, BBW는 인간과 브레이크 시스템간의 인터페이스에 필요한 브레이크 페달의 설치 공간을 축소시킬 수 있고, 자동차의 충돌시에도 브레이크 페달이 자동으로 작동될 수 있게 구성할 수 있는 등의 효과가 있다.

BBW 시스템은 일반적으로 3개의 구성 부분 즉, 페달 인터페이스 장치, 중앙 처리부및 휠 브레이크 장치로 구성되며, 페달 인터페이스 장치는 브레이크 페달의 변위 즉, 사용자가 브레이크 페달을 발로서 눌렀을 때 브레이크 페달이 움직이는 거리를 측정하여 중앙 처리부에 인가하도록 구성되어 있다.

중앙 처리부는 브레이크의 페달 이동 거리에 대응하는 브레이크 구동 신호(전류및 전압등으로 되는)를 휠 브레이크 장치에 인가하며, 휠 브레이크 장치는 구동 신호에 대응하여 브레이이크를 작동시키는 구성 즉, 구동 신호에 대응하여 모터 등을 구동시키므로써 브레이크 패드와 디스크 사이에 제동력을 발생시키는 구성을 가지고 있다.

그러나, 종래의 BBW 시스템에서는 브레이크 패달의 구동에 의한 차량의 반발력(제동력)을 운전자가 감지할 수 없다는 문제가 있다. 즉, 종래의 유압 보조 브레이크 장치에서 사용자가 브레이크 패달을 누르면, 유압에 의하여 유압 휠 브레이크가 작동되고, 브레이크의 작동시에 발생하는 제동력이 브레이크 패달에 전달되므로 브레이크 패달의 작동에 따른 제동력을 운전자가 감지할 수 있다. 이러한 제동력 감지는 운전자에 의한 차량 속도 조절에 상당한 역할을 행한다. 그러나, BBW시스템에서는 브레이크의 작동시에 발생하는 제동력을 브레이크 패달에 전달할 수 있는 수단이 구성되어 있지 않아 실재 차량에 탑재할 수 없는 일원인이 되어왔다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 브레이크의 작동시에 발생하는 제동력을 브레이크 패달에 전달할 수 있는 자동차의 BBW 시스템을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동차의 전기 브레이크 시스템에 있어서, 회전축이 브레이크 패달에 연결되어 있으며, 브레이크 패달의 작동 거리에 대응하는 각도로 역회전하며, 입력되는 전류값에 대응하는 회전력으로 회전하여 브레이크 패달의 작동시에 소정의 반발력을 실질 제동력으로 제공하는 제 1 모터와, 모터의 회전축에 연결되어 있으며 브레이크 패달의 작동에 의하여 회전축이 역회전한 각도를 측정하는 엔코더와, 제 1 제어 전류값에 대응하는 값의 전류를 모터에 제공하는 제 1 모터 구동부와를 갖는 페달 인터페이스 회로와; 엔코더의 역회전 각도에 대응하는 제 2 제어 전류값을 출력하며, 입력되는 역전류값에 대응하는 제 1 제어 전류값을 출력하는 중앙 처리부와; 제 2 제어 전류값에 대응하는 값의 전류를 제공하는 제 2 모터 구동부와, 제 2 모터 구동부의 전류값에 대응하는 회전력으로 회전하는 제 2 모터와, 모터의 회전력에 대응하는 접촉력으로 패드및 디스크가 접촉하여 실질적인 제동력을 제공하는 기어 메카니즘과, 기어 메카니즘의 실질 제동력에 의하여 제 2 모터에 발생되는 역전류값을 감지하는 역전류 감지부로 구성된 휠 브레이크 장치를 구비한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 전기 브레이크 시스템의 블럭도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 패달 인터페이스 장치 11 : 모터

12 : 브레이크 패달 13 : 엔코더

14 : 모터 구동부 20 : 중앙 처리부

30 : 휠 브레이크 시스템 31 : 모터 구동부

32 : 모터 33 : 기어 메카니즘

34 : 역전류 감지부

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 BBW 시스템의 블록도로서, 크게 페달 인터페이스 장치(10), 중앙 처리부(20)및 휠 브레이크 장치(30)로 구성되어 있다.

페달 인터페이스 장치(10)는 모터(11)및 모터(11)의 회전축에 연결되는 브레이크 페달(12)을 구비한다. 브레이크 페달(12)은 사용자에 의하여 눌려지도록 구성되어있고, 눌려진 거리에 대응하는 각도로 모터(11)의 회전축을 역방향 회전시키도록 구성되어 있다. 이러한 구성은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이한 기술이므로 본 명세서에서는 도시및 설명을 생략하였다. 모터(11)의 회전축에는 별도의 엔코더(13)가 연결되어 있으며, 엔코더(13)는 모터(11)의 회전을 감지하고, 회전각에 대한 정보를 중앙 처리부(20)에 인가한다.

한편, 모터(11)는 모터 구동부(14)로부터의 전류값에 대응하는 회전력으로 회전을 개시하며, 모터 구동부(14)는 중앙 처리부(20)의 제어 전류값에 대응하는 크기의 전류를 모터(11)에 인가하여 모터(11)를 대응 회전력으로 회전시킨다. 이때, 모터(11)는 순방향으로 회전하므로 운전자가 브레이크 패달을 누르고 있는 경우에는 이 누르는 힘에 대한 반발력(회전력에 대응하는)을 제공한다.

중앙 처리부(20)는 자동차내에 일반적으로 구성되는 ECU를 의미하는 것으로서, 본 발명의 기능외에 자동차의 주행및 기타 작동을 제어하는데 사용된다는 것은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있을 것이다. 중앙 처리부(20)는 엔코더(13)로부터 인가되는 모터(11)의 회전각 정보에 대응한 제동력을 산출한다. 여기서, 제동력이란 휠 브레이크 장치(30)가 자동차를 정지시키기 위한 힘을 의미하는 것으로서, 후술하는 기어 메카니즘(33)내의 패드와 디스크가 접촉할 때에 발생하는 힘을 의미한다.

중앙 처리부(20)는 제동력을 산출한 후에 제동력에 대응하는 전류값을 계산하고, 계산된 제어 전류값을 모터 구동부(31)에 인가한다. 여기서, 제동력에 대응하는 제어 전류값은 중앙 처리부(20)내에 저장이 가능하며, 제어 전류값은 실험 등을 통하여 설정이 가능하다.

중앙 처리부(20)로부터의 제어 전류값은 모터 구동부(31)에 인가되며, 모터 구동부(31)는 제어 전류값에 대응하는 값을 갖는 전류를 모터(32)에 인가한다. 따라서, 모터(32)는 이 전류값에 대응하는 회전력으로 회전한다.

모터(32)에는 기어 메카니즘(33)이 연결되어 있으며, 기어 메카니즘(33)은 패드및 디스크등으로 구성되어 모터(32)의 회전력에 대응하는 힘으로 패드및 디스크가 접촉한다. 이때, 패드와 디스크가 접촉시에 발생하는 힘(제동력)에 의하여 차량이 정지한다. 한편, 패드와 디스크의 접촉에 의한 제동력에 의하여 모터(32)에는 역기전력이 발생하고, 이 역기전력에 의하여 역전류가 발생한다. 이 역전류는 결국 패드와 디스크사이의 실질 제동력(상술한 바와 같이 중앙 처리부(20)가 모터(11)의 회전 각도에 따라 필요로 하는 제동력이 아니라 이 필요 제동력을 얻기 위하여 패드와 디스크를 구동시킨 결과 패드와 디스크 사이에 실질적으로 발생된 제동력)에 비례하므로 역전류를 측정하면 실질 제동력을 검출할 수 있다.

실질 제동력을 검출하기 위하여 본 발명에서는 모터(32)에 역전류 감지부(34)를 연결하고, 역전류 감지부(34)는 모터(32)의 역전류를 감지하여 중앙 처리부(20)에 인가하도록 구성하였다.

중앙 처리부(20)는 역전류 감지부(34)의 역전류값에 대응하는 제어 전류값을 모터 구동부(14)에 인가하고, 모터 구동부(14)는 상술한 바와 같이 제어 전류값에 대응하는 전류를 모터(11)에 인가하므로써 모터(11)로 하여금 대응 회전력으로 회전케 한다.

이와 같이 구성된 BBW 시스템에서 운전자가 브레이크 패달을 누르면 기어 메카니즘(33)내의 패드와 디스크 사이에 제동력이 발생하고, 이 제동력에 대응하는 반발력이 브레이크 패달에 제공되므로써 운전자는 차량의 제동력을 감지할 수 있다.

즉, 엔코더(13)는 브레이크 패달(12)의 이동에 따른 모터(11)의 역회전 각도를 감지하여 앙 처리부(20)에 인가하고, 중앙 처리부(20)는 이 역회전 각도에 대응하는 제어 전류값을 모터 구동부(31)에 인가한다. 모터 구동부(31)는 이 제어 전류값에 대응하는 값의 전류를 모터(32)에 인가하므로써 모터(32)로 하여금 소정의 회전력으로 회전케 하고, 이에 따라 기어 메카니즘(33)내의 패드와 디스크가 접촉하여 제동력 즉, 실질 제동력이 발생한다.

패드와 디스크사이의 실질 제동력에 의한 모터(32)의 역전류값은 역전류 감지부(34)를 통하여 감지되어 중앙 처리부(20)에 인가되며, 중앙 처리부(20)는 이 역전류값에 대응하는 즉, 실질 제동력에 대응하는 제어 전류값을 모터 구동부(14)에 인가한다. 모터 구동부(14)는 이 제어 전류값에 의하여 실질 제동력에 대응하는 전류를 모터(11)에 인가한다. 따라서, 모터(11)는 실질 제동력에 대응하는 회전력으로 회전하여 실질 제동력에 대응하는 힘, 즉 반발력을 브레이크 패달(12)에 제공한다. 즉, 브레이크 패달(12)에는 운전자가 소정 힘으로 누르고 있을 때에, 패드와 디스크의 실질 제동력에 대응하는 반발력이 제공되므로 운전자는 이 실질 제동력을 느낄 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 BBW 시스템에서, 패드와 디스크의 접촉에 의한 실질 제동력에 대응하는 반발력이 브레이크 패달에 제공되므로 운전자는 브레이크 패달을 통하여 실질 제동력을 감지할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 자동차의 전기 브레이크(Brake By Wire) 시스템에 있어서,

   회전축이 브레이크 패달에 연결되어 있으며, 상기 브레이크 패달의 작동 거리에 대응하는 각도로 역회전하며, 입력되는 전류값에 대응하는 회전력으로 회전하여 상기 브레이크 패달의 작동시에 소정의 반발력을 실질 제동력으로 제공하는 제 1 모터와, 상기 모터의 회전축에 연결되어 있으며 상기 브레이크 패달의 작동에 의하여 상기 회전축이 역회전한 각도를 측정하는 엔코더와, 제 1 제어 전류값에 대응하는 값의 전류를 상기 모터에 제공하는 제 1 모터 구동부를 갖는 페달 인터페이스 회로와;

   상기 엔코더의 역회전 각도에 대응하는 제 2 제어 전류값을 출력하며, 입력되는 역전류값에 대응하는 상기 제 1 제어 전류값을 출력하는 중앙 처리부와;

   상기 제 2 제어 전류값에 대응하는 값의 전류를 제공하는 제 2 모터 구동부와, 상기 제 2 모터 구동부의 전류값에 대응하는 회전력으로 회전하는 제 2 모터와, 상기 모터의 회전력에 대응하는 접촉력으로 패드및 디스크가 접촉하여 실질적인 제동력을 제공하는 기어 메카니즘과, 상기 기어 메카니즘의 실질 제동력에 의하여 상기 제 2 모터에 발생되는 역전류값을 감지하는 역전류 감지부로 구성된 휠 브레이크 장치를 구비하는 자동차의 전기 브레이크 시스템.