KR100510288B1 - 페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치 - Google Patents

페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기 제동장치에 관한 것으로 전자기 제동장치의 구성요소 중 페달 스트로크 센서의 이상으로 인하여 차량이 고속주행중인 상태에서 제동장치가 정상적으로 작동이 되지 않는 경우, 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어하여 엔진 브레이크상태를 발생시키고, 제동 액츄에이터에 의하여 휠 브레이크의 제동력을 직접 제어하는 페일 세이프 기능을 실행시킴으로써 차량이 안전하게 도로의 갓길 등에 이르게 할 수 있도록 하고, 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 비상등을 작동시켜 차량의 긴급상태를 표시하여 운행중인 차량과 타 차량간의 추돌사고 등을 방지할 수 있도록 하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은 전자기 제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake System)에 있어서, 상기 페달 스트로크 변위 센서의 작동 불량으로 인하여 차량이 고속주행 중 제동장치가 정상적으로 작동이 되지 않는 경우, 상기 페달 스트로크 변위 센서와 브레이크 램프 스위치로부터의 신호를 입력받아 페일 세이프 기능을 실행하는 전자기 제동장치 컨트롤 유니트와, 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 제어신호를 입력받아 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어함에 의하여 엔진브레이크 기능을 실행하는 엔진 컨트롤 유니트와, 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 구동신호를 입력받아 차량의 제동력을 제어하는 제동 액츄에이터와, 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 차량의 긴급상태를 표시하는 비상등으로 구성이 되는 것에 특징이 있다.

Description

페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치 {Electro Mechanical Brake System with fail safe function}
본 발명은 자동차용 전자기(電子機) 제동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 페일 세이프(fail safe)기능이 구비된 전자기 제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake System)에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 전자기 제동장치는 차세대 브레이크 개념으로 운전자의 제동의지를 페달 시뮬레이터(pedal simulator)를 통하여 센싱한 후 모터(motor)등의 액츄에이터를 이용하여 각 휠의 제동 압력을 조절하는 시스템이다.
상기 장치는 일반제동기능, ABS(Anti Lock Brake System), VDC(Vehicle Dynamic Control)기능은 물론, 향후 지능형 정속주행장치 등에서 요구하는 자동제동기능에 이르기까지 모든 지능형 제동역할을 가능하게 한다.
이와 같은 제동시스템에서 점차 다양한 요구의 성능이 필요해짐에 따라 기존의 제동 유압회로에 필요한 펌프, 밸브 등을 추가하거나 변경해 오고 있는데, 향후 지능형 정속주행장치 등의 차량에서 사용하려면 또 다시 사양 변경을 할 수밖에 없다. 따라서 기존의 ABS, VDC에서 사용하고 있는 기존 제동시스템의 기능을 간결하고 다양한 기능을 할 수 있도록 하는 노력이 기울여지고 있는데 대표적인 것이 브레이크 바이 와이어시스템(Brake By Wire System)이다.
브레이크 바이 와이어시스템은 전자적인 시그널을 통하여 브레이크 압력을 제어하는 개념으로 운전자의 페달 스트로크 센서 등의 신호에 따라 컨트롤러(controller)가 적정한 제동력을 계산하고, 상기 결과에 따라 제동력을 조절하게 된다. 이와 같은 브레이크 바이 와이어시스템은 선진국에서 전동력(motor force)을 직접 이용하는 다양한 형태의 전자기 제동장치를 개발되고 있다.
전자기 제동장치는 ABS, VDC 유압시스템의 수요를 점차 대치 가능할 것으로 보이며, 지능형 정속주행장치등 지능형 자동차의 제동 엑츄에이터(brake actuator)와 전기 자동차 등에서의 엑츄에이터로서의 수요도 충족시킬 수 있을 것으로 예상된다.
도 1은 브레이크 바이 와이어시스템과는 차이가 있는 종래의 실시예에 따른 전자식 유압 제동장치를 나타내고 있으며, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면, 브레이크 페달(1)의 이동 변위는 페달 스트로크 변위 센서(2)에 감지되어 전자식 유압 제동장치의 컨트롤 유니트(3)로 제공된다. 한편, 브레이크 페달(1)의 변위는 기계적으로 마스터 실린더(4)에 제공되고, 압력 센서(5)는 마스터 실린더에 제공된 유압 정보를 컨트롤 유니트(3)에 송신한다.
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 컨트롤 유니트(3)의 제어에 의하여 개폐된다.
여기에서, 컨트롤 유니트(3)는 페달 스트로크 변위 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 전자식 유압 제동장치에서는 브레이크 페달(1)이 구동되면 컨트롤 유니트(3)는 솔레노이드 밸브(7)를 닫고, 페달(1)의 구동력에 대응하여 모터(8)를 구동시킴으로써 브레이크 압력 조절기(9)를 통하여 휠 브레이크(11)에 제공되는 유압을 제어하며, 사용자가 적은 힘으로 페달을 구동시키는 경우에도 모터(8)에 의한 힘에 의하여 통로(6)를 통한 강한 유압이 휠 브레이크(11)에 제공된다.
그러나, 이러한 종래의 발명에서는 기존 차량의 유압을 제어하는 방식을 이용하고 있으며 상기한 페달 스트로크 변위 센서에 이상이 있는 경우 차량의 제동장치를 제어함에 있어서 오류가 발생할 가능성이 높고, 이는 차량의 주행시 안전상 심각한 문제를 야기할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 브레이크 바이 와이어시스템의 일종인 전자기 제동장치의 구성요소 중 페달 스트로크 변위 센서의 이상으로 인하여, 차량이 고속주행중인 상태에서 제동장치가 정상적으로 작동이 되지 않는 경우, 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어하여 엔진 브레이크상태를 발생시키고, 제동 액츄에이터에 의하여 휠 브레이크의 제동력을 직접 제어하는 페일 세이프 기능을 실행시킴으로써 차량이 안전하게 도로의 갓길 등에 이르게 할 수 있도록 하고, 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 비상등을 작동시켜 차량의 긴급상태를 표시하여 운행중인 차량과 타 차량간의 추돌사고 등을 방지할 수 있도록 하는 수단을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치는 페달 스트로크 변위 센서와, 브레이크 램프 스위치 등의 센서류와, 전자기 제동장치 컨트롤 유니트와, 액츄에이터로 구성이 되는 전자기 제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake System)에 있어서, 상기 페달 스트로크 변위 센서의 작동 불량으로 인하여 차량이 고속주행 중 제동장치가 정상적으로 작동이 되지 않는 경우, 상기 페달 스트로크 변위 센서와 브레이크 램프 스위치로부터의 신호를 입력받아 페일 세이프 기능을 실행하는 전자기 제동장치 컨트롤 유니트와, 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 제어신호를 입력받아 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어함에 의하여 엔진브레이크 기능을 실행하는 엔진 컨트롤 유니트와, 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 구동신호를 입력받아 차량의 제동력을 제어하는 제동 액츄에이터와, 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 차량의 긴급상태를 표시하는 비상등으로 구성이 되는 것을 특징으로 하며, 상기 비상등은 전자기 제동장치 컨트롤 유니트내부에 램프 구동용 소형 릴레이 또는 다링톤회로 또는 전력용 반도체소자를 적용하여 구동이 되는 것이 바람직하고, 상기 제동 액츄에이터(actuator)는 모터 또는 솔레노이드(solenoid)방식으로 구성이 되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도로서,
페달 스트로크 변위 센서(2)는 브레이크 페달의 스트로크 변위를 측정하여 상기 결과를 아날로그신호로서 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로 송신하고,
브레이크 램프 스위치(14)는 브레이크 페달을 밟았는지에 대한 정보를 스위치가 온, 오프(on, off)되는 것에 의하여 검출하고, 이를 전자기 제동장치 컨트롤 유니트에 송신한다.
전자기 제동장치 컨트롤 유니트(12)는 상기 페달 스트로크 변위 센서(2)와 브레이크 램프 스위치(14)로부터의 입력신호를 기초로 페일 세이프 모드의 실행여부를 판단하고, 필요시 엔진 컨트롤 유니트(13) 및 제동 액츄에이터(15)에 제어 및 구동신호를 송신하고 비상등(16) 구동신호를 송신한다.일 실시예로서 페달 스트로크 변위 센서는 가변저항타입의 센서로서 브레이크 페달을 밟지 않았을 때를 최저저항발생치로 설정하고 브레이크 페달을 최대한으로 밟았을 때를 최대저항발생치로 설정함으로서 상기 최저저항발생치와 최대저항발생치사이의 저항에 의하여 브레이크 페달의 위치를 판단한다. 따라서 상기 최저저항발생치의 일정 공차이상의 저항치가 검출되는 경우는 브레이크 페달을 밟은 상태로 판단을 하는 바, 브레이크 램프 스위치가 오프가 되어 있는 상태에서 상기 브레이크 페달을 밟은 것으로 판단이 되는 경우는 비정상적인 상태로서 이는 페달 스트로크 변위 센서 또는 브레이크 램프 스위치가 결함이 있음을 나타낸다. 또한 페달 스트로크 변위 센서의 저항검출치가 상기 최저저항발생치보다 공차이상으로 낮거나 상기 최대저항발생치보다 공차이상으로 높은 경우도 페달 스트로크 변위 센서가 비정상 상태이기 때문에 상기의 각 경우에 전자기 제동장치 컨트롤 유니트는 페일 세이프 모드의 실행상태로 판단하여 이를 전기자동차의 메인 컨트롤 박스에 제어신호로서 송신한다.
비상등은 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 구동신호에 의하여 차량이 긴급상태임을 표시한다.
엔진 컨트롤 유니트는 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 제어신호에 의하여 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어함으로서 엔진브레이크 기능을 실행하며, 제동 액츄에이터는 상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 구동신호에 의하여 차량의 제동력을 직접 제어함으로써 차량이 안전하게 도로의 갓길 등에 이르게 할 수 있도록, 차량의 속도가 10~30 KPH 정도가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 예컨대, 페일 세이프모드를 실행하는 단계에서 엔진 컨트롤 유니트는 차량의 점화코일을 제어함에 있어서, 점화시점을 지연시킴으로서 점화횟수를 감소시키고 이는 결과적으로 차량의 엔진회전수를 감소시키게 된다. 또한 차량의 엔진토크특성에 따라서 엔진의 회전수는 차량의 엔진토크를 변하게 한다. 또한, 페일 세이프모드를 실행하는 단계에서 각 휠의 브레이크 모듈내에 모터 또는 솔레노이드가 브레이크 캘리퍼와 함께 구성이 되어 있고 상기 모터 또는 솔레노이드는 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터의 제어명령에 의하여 직접 브레이크 캘리퍼의 압력을 가감함으로써 차량의 제동력을 조정한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치의 작동상태를 나타내는 흐름도로서,
전자기 제동장치에 있어서, 브레이크 램프 스위치의 작동상태를 검출하는 단계(S101)와,
상기 브레이크 램프 스위치의 작동상태를 검출한 후 작동상태가 양호한지 여부를 판단하는 단계(S102)로서, 이는 페달 스트로크 변위 센서로부터의 입력신호를 참조하여 브레이크 램프 스위치가 온 또는 오프될 수 있는 페달 스트로크 변위 범위를 일정 수준이상 벗어나는 지 여부로 판단하는 등의 방법을 택할 수 있다.
상기 브레이크 램프 스위치의 작동상태가 양호한 경우에 페달 스트로크 변위 센서의 작동상태를 검출하는 단계(S103)와,
상기 페달 스트로크 변위 센서의 작동상태를 검출한 후 작동상태가 양호한지 여부를 판단하는 단계(S104)로서, 이는 상기 브레이크 램프 스위치의 작동상태가 양호한지 여부를 판단하는 단계(S102)와 마찬가지로 브레이크 램프 스위치로부터의 입력신호를 참조하여 판단하는 등의 방법을 택할 수 있다.
상기 페달 스트로크 변위 센서의 작동상태가 양호하지 못한 경우에 전자기 제동장치 컨트롤 유니트에서 페일 세이프 기능을 실행하고 엔진 컨트롤 유니트에 엔진회전수 및 엔진토크제어신호를 송신하고, 제동 액츄에이터에 구동신호를 송신하고, 비상등을 구동하는 신호를 송신하는 단계(S105)와,
상기 단계 후 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 비상등을 작동시켜 차량의 긴급상태를 표시하고, 차량의 엔진 브레이크상태를 발생시키기 위하여 엔진 컨트롤 유니트에서 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어하는 단계(S106)와,
상기 단계 후 차량의 휠 브레이크를 직접 구동함으로써 차량이 안전하게 도로의 갓길 등에 이르게 할 수 있도록 제동 액츄에이터를 제어하는 단계(S107)로 이루어지고 있으며,
상기 단계 중 브레이크 램프 스위치의 작동상태가 양호하지 못한 경우 및 페달 스트로크 변위 센서의 작동상태가 양호한 경우는 종료단계로 이행하도록 이루어지고 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 관한 전자기 제동장치에 의하면, 전자기 제동장치의 구성요소 중 페달 스트로크 변위 센서의 이상으로 인하여, 차량이 고속주행중인 상태에서 제동장치가 정상적으로 작동이 되지 않는 경우, 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어하여 엔진 브레이크상태를 발생시키고, 제동 액츄에이터에 의하여 휠 브레이크의 제동력을 직접 제어하는 페일 세이프 기능을 실행시킴으로써 차량이 안전하게 도로의 갓길 등에 이르게 할 수 있도록 하고, 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 비상등을 작동시켜 차량의 긴급상태를 표시하여 운행중인 차량과 타 차량간의 추돌사고 등을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 전자식 유압 제동장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치의 작동상태를 나타내는 흐름도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
1 : 브레이크 페달 2 : 페달 스트로크 변위 센서
3 : 전자식 유압 제동장치 컨트롤 유니트
12 : 전자기 제동장치 컨트롤 유니트
13 : 엔진 컨트롤 유니트
14 : 브레이크 램프 스위치
15 : 제동 액츄에이터
S101 : 브레이크 램프 스위치 작동상태 검출단계
S103 : 페달 스트로크 변위 센서 작동상태 검출단계
S106 : 비상등 구동 및 차량 엔진회전수 및 엔진토크 제어단계
S107 : 제동 액츄에이터 제어단계

Claims (3)

  1. 페달 스트로크 변위 센서와, 브레이크 램프 스위치 등의 센서류와, 전자기 제동장치 컨트롤 유니트와, 액츄에이터로 구성이 되는 전자기 제동장치에 있어서,
    상기 페달 스트로크 변위 센서의 작동 불량으로 인하여 차량이 고속주행 중 제동장치가 정상적으로 작동이 되지 않는 경우, 상기 페달 스트로크 변위 센서와 브레이크 램프 스위치로부터의 신호를 입력받아 페일 세이프 기능을 실행하는 전자기 제동장치 컨트롤 유니트와,
    상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 제어신호를 입력받아 차량의 점화코일을 제어함으로써 차량의 엔진회전수 및 엔진토크를 제어함에 의하여 엔진브레이크 기능을 실행하는 엔진 컨트롤 유니트와,
    상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 차량의 제동력을 제어하는 휠 브레이크 모듈내에 모터 또는 솔레노이드가 일체형으로 구성이 되는 제동 액츄에이터와,
    상기 전자기 제동장치 컨트롤 유니트로부터 구동신호를 입력받아 차량의 긴급상태를 표시하는 비상등으로 구성이 되며 상기 비상등은 전자기 제동장치 컨트롤 유니트내부에 램프 구동용 소형 릴레이, 다링톤회로 또는 전력용 반도체소자를 적용하여 구동이 되는 것을 특징으로 하는 페일 세이프기능이 구비된 전자기 제동장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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