KR100381778B1 - 전자 유압 브레이크 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자 유압 브레이크 시스템을 개시한다.
즉, 본 발명은 전자 유압 브레이크 시스템에 있어서, 브레이크 페달에 제공되는 힘에 대응하는 유압을 제공하는 마스터 실린더와; 마스터 실린더에 장착되어 브레이크 페달의 이동 변위를 검출하는 포텐셔메터 센서와; 브레이크 페달의 구동에 따른 마스터 실린더내 유압을 검출하는 압력 센서와; 소정 제어 신호에 따라 차량의 4륜에 각각 대응되는 펌프들을 각각 작동시킴으로써 마스터 실린더로부터의 유압을 가압하여 차량 4륜의 휠 브레이크에 각각 제공하는 모터들과; 소정 제어 신호에 따라 펌프들에 제공되는 마스터 실린더의 유압을 펌프들에 선택적으로 제공하는 솔레노이드 밸브들과; 차량 4륜의 회전 속도를 각각 검출하는 휠 속도 센서들과; 휠 브레이크들에 제공되는 유압을 측정하는 휠 압력 센서들과; 포텐셔메터 센서, 압력 센서, 휠 속도 센서 및 휠 압력 센서들에 감지된 정보에 대응하여 모터 및 솔레노이드 밸브의 구동을 제어하는 제어기를 구비한다. 따라서, 본 발명은 차량의 4륜에 EHB 방식으로 제공되는 유압을 차량 바퀴별로 별도의 유압 조절 수단, 즉, 모터 및 펌프를 이용하여 각기 제공하므로써 차량 4륜에 대한 독립적인 제어가 가능하다는 효과가 있다.

Description

전자 유압 브레이크 시스템(ELECTROHYDRAULIC BRAKE SYSTEM)
본 발명은 전자 유압 브레이크(Electrohydraulic Brake ; EHB) 시스템에 관한 것으로서, 특히, 차량의 4륜을 각기 제어할 수 있는 EHB 시스템에 관한 것이다.
현재의 제동 장치는 부스터(booster) 장치를 포함한 유압 시스템이며, ABS, TCS 시스템등이 추가 보급되고 있는 실정이다. 제동 시스템의 발전 방향은 운전자가 안락하고 운전하기 쉬운 쪽으로 진행되고 있다. 그예로, IVHHS(Intelligent Vehicle Highway System)에 필요한 ACC(Autonomous Cruise Control), CAS(Collision Avoidance System)와 같은 AVGS(Autonomous Vehicle Guiding System) 기능, 힐-홀더(Hill-Holder) 시스템과 같은 업 그레이딩(upgrading) 기능, PA(Parking Aid) 기능 등을 갖는다. 이러한 기능을 갖기 위해서는 복잡한 기능의 많은 시스템을 쉽게 통합하는 기능을 지닌 제동 장치가 요구된다. 그러나, 기존에 사용되고 있는 유압 하드웨어는 이런 기능을 발휘하는데 한계를 지니고 있었다.
한편, 최근에 개발되고 있는 전자적인 제어 방식이 가격적인 면이나 복잡한 여러 시스템을 쉽게 통합하는 면에서 보다 우수한 성능을 가짐에 따라, 제동 장치의 하드웨어 개발에 이를 이용하는 연구가 많이 진행되고 있다.
이러한 연구의 결과, 도 1에 도시된 바와 같은 EHB 시스템이 제안되고 있다. 도시된 EHB 시스템은 미국 특허 공보 제 5,558,409 호에 개시된 도면을 발췌한 것으로서, 도시된 바와 같이 제어기(3) 및 모터(8)를 이용하여 휠 브레이크(11)에 제공되는 유압을 제어한다.
즉, 도시된 바와 같이, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면, 브레이크 페달(1)의 이동 변위는 포덴셔메터 센서(2)에 감지되어 제어기(3)로 제공된다. 한편, 브레이크 페달(1)의 변위는 기계적으로 마스터 실린더(4)에 제공되고, 압력 센서(5)는 마스터 실린더에 제공된 유압 정보를 제어기(3)에 인가한다.
마스터 실린더(4)는 브레이크 페달(1)을 통하여 가해진 운전자의 힘에 대응하는 유압을 라인(6)을 통하여 솔레노이드 밸브(7)에 제공하며, 솔레노이드 밸브(7)는 제어기(3)의 제어에 따라 개폐된다.
여기서, 제어기(3)는 포텐셔메터 센서(2) 및 압력 센서(5)를 통하여 브레이크 페달(1)의 구동을 감지하여 솔레노이드 밸브(7)를 닫고 브레이크 페달(1)의 구동력에 대응하여 모터(8)를 구동시킨다. 모터(8)의 구동에 따라서 브레이크 압력 조절기(9)는 통로(6)를 통한 유압의 압력을 조절하여 휠 브레이크(11)에 제공한다.
즉, 도시된 종래의 EHB 시스템에서는 브레이크 페달(1)이 구동하면 제어기(3)는 솔레노이드 밸브(7)를 닫고, 페달(1)의 구동력에 대응하여 모터(8)를 구동시키므로써 브레이크 압력 조절기(9)를 통해 휠 브레이크(11)에 제공되는 유압을 제어하는 것이다.
따라서, 사용자가 적은 힘으로 페달을 구동시키는 경우에도 모터(8)에 의한 힘에 의하여 통로(6)를 통한 강한 유압이 휠 브레이크(11)에 제공될 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 이러한 종래의 발명에서는 4개의 바퀴 모두에 대하여 동일한 제어를 수행하므로써 앞, 뒤 바퀴의 압력 차이 조절을 적응적으로 대처하지 못한다는 문제가 존재하였다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 4륜을 독립적으로 제어할 수 있는 EHB 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자 유압 브레이크 시스템에 있어서, 브레이크 페달에 제공되는 힘에 대응하는 유압을 제공하는 마스터 실린더와; 마스터 실린더에 장착되어 브레이크 페달의 이동 변위를 검출하는 포텐셔메터 센서와; 브레이크 페달의 구동에 따른 마스터 실린더내 유압을 검출하는 압력 센서와; 소정 제어 신호에 따라 차량의 4륜에 각각 대응되는 펌프들을 각각 작동시킴으로써 마스터 실린더로부터의 유압을 가압하여 차량 4륜의 휠 브레이크에 각각 제공하는 모터들과; 소정 제어 신호에 따라 펌프들에 제공되는 마스터 실린더의 유압을 펌프들에 선택적으로 제공하는 솔레노이드 밸브들과; 차량 4륜의 회전 속도를 각각 검출하는 휠 속도 센서들과; 휠 브레이크들에 제공되는 유압을 측정하는 휠 압력 센서들과; 포텐셔메터 센서, 압력 센서, 휠 속도 센서 및 휠 압력 센서들에 감지된 정보에 대응하여 모터 및 솔레노이드 밸브의 구동을 제어하는 제어기를 구비하는 전자 유압 브레이크 시스템을 제공한다.
도 1은 종래 전자 유압 브레이크 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 전자 유압 브레이크 시스템의 개략 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 전자 유압 브레이크 시스템에 구성되는 분배 밸브의 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 전자 유압 브레이크 시스템의 작동 흐름도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 브레이크 페달 101 : 마스터 실린더
102 : 포텐셔메터 센서 104 : 압력 센서
140 : 제어기
본 발명의 목적 및 여러 가지 장점은 본 발명의 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 EHB 시스템의 개략적인 블록도로서, 도시된 바와 같이, 브레이크 페달(100)에는 마스터 실린더(101)가 연결되어 있고, 마스터 실린더(101)는 브레이크 페달(100)을 통하여 제공되는 힘에 대응하는 유압을 발생시킨다. 한편, 마스터 실린더(101)에는 포텐셔메터 센서(102)가 장착되고, 포텐셔메터 센서(102)는 브레이크 페달(100)의 이동 변위를 감지하고, 감지된 이동 변위를 제어기(140)에 제공한다. 또한, 마스터 실린더(101)에는 압력 센서(103)가 장착되어 있으며, 압력 센서(103)는 브레이크 페달(100)의 구동에 의한 마스터 실린더(101)의 유압에 대한 정보를 제어기(140)에 제공한다.
마스터 실린더(101)에 발생한 유압은 통로(104),(105)를 통하여 분배 밸브(106)에 제공된다. 분배 밸브(106)를 경유한 유압은 솔레노이드 밸브(107),(108),(109),(110)에 각각 제공된다. 솔레노이드 밸브(107),(108),(109),(110)는 제어기(140)의 제어에 따라 개폐가 제어되며, 솔레노이드 밸브(107),(108)로부터의 유압은 모터(115),(117)에 의하여 구동되는 펌프(116),(118)의 작동에 따라 유압을 배가하여 전방 좌측의 바퀴(FL) 및 전방 우측의 바퀴(FR)의 휠 브레이크(123),(124)에 각각 제공한다.
한편, 분배 밸브(106)는 후술하는 바와 같이 통로(104),(105)로부터의 유압을 분배하여 솔레노이드 밸브(109),(110)에 제공한다. 솔레노이드 밸브(109),(110)는 제어기(140)의 제어에 따라 개폐가 제어되며, 솔레노이드 밸브(109),(110)로부터의 유압은 솔레노이드 밸브(113),(114)로 제공된다. 솔레노이드 밸브(113),(114)로부터의 유압은 모터(119),(121)에 의하여 구동되는 펌프(120),(122)의 작동에 따라 유압을 배가하여 후방 좌측의 바퀴(RL) 및 후방 우측의 바퀴(RR)의 휠 브레이크(125),(126)에 각각 제공한다.
한편, 휠 브레이크(123),(124),(125),(126)에는 휠 압력 센서들(127),(128),(129),(130)이 구성되어 있으며, 이 휠 압력 센서들(127),(128),(129),(130)은 인가 유압을 측정하여 제어기(140)에 제공한다. 또한, 차량의 4륜(FL),(FR),(RL),(RR)에는 휠 속도 센서(131),(132),(133),(134)가 구성되어 4륜의 회전 속도를 제어기(140)에 제공하도록 구성되어 있다.
또한, 제어기(140)에는 도시하지 않은 인터페이스 장치와 연결되어 있으며, 이 인터페이스 장치로부터 차량의 구동에 필요한 각종 정보(예컨대, 차량 속도 정보, 조향각 정보 등을 입력할 수 있도록 구성되어 있다.)
이와 같이 구성된 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
일반 정상 동작시에 제어기(140)는 솔레노이드 밸브(107),(108),(109),(110),(111),(112),(113),(114)를 오픈 상태로 제어한다. 이러한 상태에서 브레이크 페달(100)이 작동하면, 포텐셔메터 센서(102) 및 압력 센서(103)는 브레이크 페달(100)의 구동 개시 및 움직임 변위, 그리고 압력 정보를 제어기(140)에 제공한다.
또한, 제어기(140)는 페달 운동 거리를 감지하고, 이 운동 거리에 따라서 유압의 크기를 조절한다. 이 유압 크기 조절은 상술한 솔레노이드 밸브(107∼114)의 온/오프 제어로서 실현된다.
즉, 운전자가 브레이크 페달(100)을 밟았을 경우, 솔레노이드 밸브(107, 108, 109, 110)는 오픈(open)된 상태가 되고, 솔레노이드 밸브(111),(112),(113),(114)는 크로즈(close)된 상태가 된다. 이러한 상태에서, 브레이크 페달(100)에 의한 인위적인 힘과 모터(115),(117),(119),(121) 및 펌프(116),(118),(120),(122)에 의한 힘에 의해서 유압이 가압된다. 따라서, 도시 생략된 휠 실린더에서 가압이 발생하여 제동 동작이 발생된다.
운전자가 브레이크 페달(100)에서 발을 떼는 경우, 솔레노이드 밸브(111),(112),(113),(114)가 오픈되어 유압이 탱크(150)로 빠짐에 따라 압력이 떨어지게 된다. 따라서, 브레이크 페달(100)에 의한 가압이 상쇄되고, 모터 및 펌프(115∼122)가 정지하여 이들에 의한 가압도 상쇄된다.
즉, 각각의 바퀴에서의 가압은 모터 및 펌프(115∼122)의 작동에 의해 이루어지고, 감압은 솔레노이드 밸브(111),(112),(113),(114)에 의해서 이루어지는 것이다.
한편, 제어기(140)는 상술한 바와 같이 휠 속도 센서(131),(132),(133),(134)로부터 4륜(FL),(FR),(RL),(RR)의 휠 속도와 인터페이스 장치로부터의 차량 속도 정보, 조향각 정보 등을 입력하고, 휠 압력 센서(127),(128),(129),(130)로부터의 휠 브레이크(123),(124),(125),(126)에 제공되는 압력을 입력하여 이에 따라 모터(115),(117),(119),(121)를 적절히 구동시킨다. 즉, 통로(104),(105)를 통하여 제공되는 압력은 모터(115),(117),(119),(121)의 구동에 따른 펌프(116),(118),(120),(122)의 위치 변동에 따라 증가/감소되어 휠 브레이크(123),(124),(125),(126)에 제공되는 것이다.
여기서, 통로(104),(105)와 차량의 후륜(RL),(RR) 사이에 연결되는 솔레노이드 밸브(109),(110),(113),(114)에는 분배 밸브(106)가 형성되어 있다. 이 분배 밸브(106)는 차량의 전륜(FL),(FR)보다 후륜(RL),(RR)에 높은 유압을 제공하기 위해서이다. 즉, 차량의 제동시에 후륜(RL),(RR)의 제동력이 전륜(FL),(FR)보다 높아야 차량의 안전 사고를 예방할 수 있기 때문에 이러한 분배 밸브(106)를 구성하였다.
분배 밸브(106)는 도 3과 같이 구성할 수 있다. 여기서, 도 3에 도시된 분배 밸브(106)는 통로(104),(105)에 각각 구성된다. 이러한 분배 밸브(106)는 대직경의 피스톤(201)이 설치되며 일측면에 다수의 구멍(202),(203)이 형성된 대챔버(204)와, 소직경의 피스톤(205)이 설치되며 상술한 대챔버(204)와 연통되는 소챔버(206)를 구비한다. 여기서, 대직경의 피스톤(201)과 소직경의 피스톤(205)은 연결봉(207)으로 연결되어 있어 대직경 피스톤(201) 및 소직경의 피스톤(205)은 상호 함께 이동하며, 대직경 챔버(205)와 소직경 챔버(206) 사이에는 소정의 구멍(208),(209)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 분배 밸브(106)의 대직경의 피스톤(201)은 후륜(RL),(RR)측과 연결되며, 소직경의 피스톤(205)은 전륜측(FL),(FR)과 연결된다. 이때, 브레이크 페달(100)에 의한 유압이 소직경의 피스톤(205)에 전달되면, 제동유가 소직경의 챔버(206)의 영역(211)내에 모이게 되어 대직경 피스톤(201)에 압력이 전달된다. 이때, 대직경 피스톤(201)과 소직경 피스톤(205)에 제공되는 압력차에 의하여 피스톤(201),(205)이 이동하면, 대직경 및 소직경 챔버(204),(206)의 구멍(202),(203),(208),(209)을 통하여 공기가 유입되어 대기압을 유지하기 때문에 두 피스톤(201),(205)은 동일한 힘을 받고 있다. 따라서, 두 피스톤(201),(205)의 면적비에 따라서 압력비는 반비례한다. 즉, 대직경의 피스톤(201)과 소직경의 피스톤(205)의 면적비가 10 : 1인 경우에 압력비는 1 : 10이 되는 것이다.
따라서, 통로(105)를 통하여 제공되는 유압과 분배 밸브(106)를 통하여 제공되는 유압은 1 : 10의 압력차가 발생함으로써 후륜(RL),(RR)측에 높은 제동력이 걸리게 된다.
도 4에는 상술한 바와 같이 구성된 장치에서의 작동 흐름도가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 제어기(140)가 정상 작동을 개시하고, 브레이크 페달(100)이 구동되어(S301) 휠 브레이브(123),(124),(125),(126)에 대한 제동이 개시되면, 제어기(140)에는 초기 브레이크 인터럽트가 발생한다(S302). 제어기(140)는 이 초기 브레이크 인터럽트에 의하여 EHB 시스템에 대한 전반적인 작동 가능 상태를 검토하여 정상 가동중인가를 판단하는 단계(S303)를 행한다. 여기서, 도시하지는 않았으나, 시스템이 정상 가동중이 아니라면 별도의 표시부를 이용하여 이상 상태임을 표시할 수 있음은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있을 것이다.
단계(S303)의 판단 결과, 정상 가동 상태이면, 제어기(140)는 포텐셔메터 센서(102) 및 유압 센서(103)로부터의 정보를 입력하고(S304),(S305), 휠 속도 센서(131),(132),(133),(134)로부터 휠 속도를 입력하여 차량의 속도를 계산한다(S306),(S307).
그리고, 제어기(140)는 인터페이스 장치로부터 실제 차량 속도 정보를 입력하여(S308), 실제 차량 속도와 계산 차량 속도가 동일한가를 판단한다(S309).
단계(S309)의 판단 결과, 실제 차량 속도와 계산 차량 속도가 소정 임계값 이상의 오차가 발생한 경우에는 ABS 루틴을 수행하나(S310), 그렇지 않은 경우에는 단계(S311)로 진행하여 일반 브레이크 제어 인터럽트를 행한다.
일반 브레이크 제어 인터럽트가 걸리면, 포텐셔메터 센서(102) 및 압력 센서(103)에 검출된 브레이크 페달(100)의 이동 변위 및 압력에 대응하여 휠 브레이크(123),(124),(125),(126)에 제공하여야 할 유압을 계산하고(S312), 계산된 유압을 제공하도록 모터(115),(117),(119),(121)를 구동시킴으로써 펌프(116),(118),(120),(122)를 작동시킨다(S313).
그리고, 휠 브레이크(123),(124),(125),(126)에 실질적으로 인가된 유압과 계산된 유압이 일치하는지를 판단하여(S314), 일치하는 경우에는 단계(S315)로 진행한다.
단계(S315)에서는 브레이크 인터럽트 과정을 종료하였는가를 판단하여, 종료하지 않은 경우에는 단계(S303)로 귀환하나 브레이크 인터럽트 과정이 종료된 경우에는 모든 과정을 종료한다.
그러나, 단계(S314)의 판단 결과, 인가된 유압과 계산된 유압이 일치하지 않은 경우에는, 단계(S312)로 귀환하여 상술한 과정을 재수행한다. 즉, 휠 브레이크(123),(124),(125),(126)에 제공되어야 할 유압이 휠 브레이크(123),(124),(125),(126)에 제공될 때까지 단계(S312),(S313),(S314)를 연속하여 수행하는 것이다.
따라서, 상술한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명에서는 차량의 4륜에 EHB 방식으로 제공되는 유압을 차량 바퀴별로 별도의 유압 조절 수단, 즉, 모터 및 펌프를 이용하여 각기 제공하므로써 차량 4륜에 대한 독립적인 제어가 가능하다는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 전자 유압 브레이크(Electrohydraulic Brake : EHB) 시스템에 있어서,
    브레이크 페달에 제공되는 힘에 대응하는 유압을 제공하는 마스터 실린더와;
    상기 마스터 실린더에 장착되어 상기 브레이크 페달의 이동 변위를 검출하는 포텐셔메터 센서와;
    상기 브레이크 페달의 구동에 따른 마스터 실린더내 유압을 검출하는 압력 센서와;
    소정 제어 신호에 따라 차량의 4륜에 각각 대응되는 펌프들을 각각 작동시킴으로써 상기 마스터 실린더로부터의 유압을 가압하여 차량 4륜의 휠 브레이크에 각각 제공하는 모터들과;
    소정 제어 신호에 따라 상기 펌프들에 제공되는 상기 마스터 실린더의 유압을 상기 펌프들에 선택적으로 제공하는 솔레노이드 밸브들과;
    상기 차량 4륜의 회전 속도를 각각 검출하는 휠 속도 센서들과;
    상기 휠 브레이크들에 제공되는 유압을 측정하는 휠 압력 센서들과;
    상기 포텐셔메터 센서, 압력 센서, 휠 속도 센서 및 휠 압력 센서들에 감지된 정보에 대응하여 상기 모터 및 솔레노이드 밸브의 구동을 제어하는 제어기를 구비하는 전자 유압 브레이크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브 및 상기 마스터 실린더 사이에 구성되며, 상기 차량 전륜측의 밸브에 제공되는 유압보다 후륜측의 유압을 강압시켜 제공하는 분배 밸브를 더 구성한 전자 유압 브레이크 시스템.
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