KR101207191B1

KR101207191B1 - 차량의 부스터의 진공 상태 유지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101207191B1
Application number: KR1020100110744A
Authority: KR
Inventors: 김상천; 이재문; 남영호
Original assignee: 남영호; 영신정공 주식회사
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-11-30
Also published as: KR20120049480A

Abstract

본 발명은 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템으로서, 브레이크 페달 답력에 요구되는 진공압을 발생시키는 진공부스터, 상기 진공부스터의 진공압력을 감지하는 진공압력센서, 상기 진공부스터내에 진공을 형성하는 진공펌프, 상기 진공펌프를 구동하는 브러쉬리스 DC모터, 상기 진공압력센서가 감지한 진공압력에 기초하여 상기 진공펌프가 상기 진공부스터의 진공압력을 유지하도록 상기 브러쉬리스 DC모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 브러쉬리스 DC모터를 이용함에 따라 필요에 따라 진공펌프를 구동하게 되어 연비절감효과를 제공한다. 또한, 일반 DC모터에 비해 적정한 진공도를 형성할 수 있게 됨에 따라 모터 용량 및 전력 소모량이 작아진다.

Description

차량의 부스터의 진공 상태 유지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MAINTAINING VACUUM STATE OF BOOSTER IN VEHICLE}

본 발명은 차량에서 부압을 이용하여 브레이크를 작동시키기 위하여 모터 구동식 진공펌프로 브레이크 부스터에 진공 상태를 형성하고 제어기에 의해 진공도를 조절하도록 구성된 차량의 부스터의 진공 상태 유지 시스템 및 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 차량의 제동시 엔진의 흡기 매니폴더에서 브레이크 답력에 필요한 진공압을 발생시킨다. 하지만 전기 차량은 엔진을 사용하지 않고 배터리에 충전된 전기에 의해서 구동되기 때문에 운전자가 제동시 브레이크 페달 답력을 확보하기 위해서는 별도의 장치가 필요하게 된다.

이에 종래에는 엔진을 대신하여 진공펌프를 브레이크 부스터(booster)에 직접 연결하여 브레이크 페달 답력에 요구되는 진공압을 발생시키고 있다. 그리고, 전기 차량에서는 벨트(belt)를 통해 진공펌프와 파워펌프와 같은 각종 전장품이 구동되었다.

그런데, 종래의 엔진 벨트 구동에 따른 회전력을 벨트 등의 기구부를 이용하여 펌프를 회전하는 형태에서는 엔진의 부하를 증가시켜 연료 소모가 많아지며, 미래의 전기차에서는 구동 모터의 소형화에 장해요소가 되고 있다.

이에 대해, 전기 차량의 진공펌프를 DC모터에 의해 구동하는 전동식 방식이 개발되어 사용되고 있다.

도 1을 참조하여 종래의 DC모터를 이용한 부스터의 진공 상태 유지 시스템의 동작을 상세히 설명하면 초기상태(탱크 진공도 760mmHg)에서 DC모터(104)에 전원이 인가되어 진공펌프(103)를 작동시켜서 진공부스터(101)의 진공도가 기준 고압력에 이르게 되면 리미트 스위치(102)를 통해 이 상태를 감지한 제어기(106)가 전원공급부(105)를 제어하여 DC모터(104)의 전원을 '오프'시키게 되고 진공부스터(101)의 진공상태가 기준 저압력이 되면 리미트 스위치(102)를 통해 제어기(106)가 이 상태를 감지하여 DC모터(104)에 다시 전원을 인가하여 진공부스터(101) 내의 압력을 증가시켜서 기준 고압력에 이르게 함으로써 진공부스터(101)의 진공도가 항상 기준 고압력과 기준 저압력의 범위내에 있도록 제어기(106)가 DC모터(104)에 인가되는 전원을 '온' 또는 '오프'하게 된다.

그런데, 종래의 진공 상태 유지 시스템의 진공펌프는 DC모터에 의해 구동된다. 여기서, DC모터는 그 특성상 사용 수명을 늘리기 위해서는 동작 온오프 횟수를 줄여야 한다. 이에 따라 진공 부스터의 고진공도를 한번에 달성하기 위해 큰 용량의 DC모터가 사용되고 있다. 그러나, 브레이크의 부스터를 고진공도로 설정하는 것은 불필요하며, 큰 용량의 DC모터는 가동시의 전력 소모량이 많고 DC모터를 구성하는 브러쉬 등의 유지보수가 요구된다.

본 발명은 차량내 소형의 브러쉬리스 DC모터를 이용하여 진공펌프를 필요에 따라 구동함으로써 불필요한 전력소모를 방지가능한 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 부스터의 진공도 변화를 실시간으로 모니터링하여 진공펌프 및 진공압력센서의 불량을 검출함으로써 사고 예방 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템으로서, 브레이크 페달 답력에 요구되는 진공압을 발생시키는 진공부스터, 상기 진공부스터의 진공압력을 감지하는 진공압력센서, 상기 진공부스터내에 진공을 형성하는 진공펌프, 상기 진공펌프를 구동하는 브러쉬리스 DC모터, 상기 진공압력센서가 감지한 진공압력에 기초하여 상기 진공펌프가 상기 진공부스터의 진공압력을 유지하도록 상기 브러쉬리스 DC모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어기는 상기 차량의 초기 시동시 상기 진공부스터의 진공압력이 일정값 이상이고 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 단위시간당 진공압력 변화량이 기준값 이하이면 상기 진공압력센서에 이상이 있는 것으로 판단하고 상기 진공펌프가 일정속도로 구동하도록 상기 브러쉬리스 DC모터를 제어하는 것이 바람직하다.

상기 제어기는 상기 진공압력센서가 정상인 상태에서, 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 회전속도에 따른 상기 진공부스터의 진공압력의 변화량이 기준값 이하이면 상기 진공펌프에 이상이 있는 것으로 판단하고 상기 진공펌프가 일정속도로 구동하도록 상기 브러쉬리스 DC모터를 제어하는 것이 바람직하다.

상기 제어기는 상기 차량이 초기 시동이 아닌 경우, 상기 진공부스터의 진공압력이 설정 값 이하이면 소정 시간동안 상기 진공펌프를 구동하여 상기 진공압력이 설정 값에 도달하면 상기 진공펌프의 구동을 정지시키는 것이 바람직하다.

상기 제어기는 상기 진공압력센서 또는 상기 진공펌프의 이상 상태를 감지한 경우 상위 ECU 또는 표시부를 통해 운전자에게 경고하는 것이 효과적이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 브레이크 페달 답력에 요구되는 진공압을 발생시키는 진공부스터, 상기 진공부스터의 진공압력을 감지하는 진공압력센서, 상기 진공부스터내에 진공을 형성하는 진공펌프, 상기 진공펌프를 구동하는 브러쉬리스 DC모터를 구비한 차량의 부스터 진공 상태 유지 방법으로서, 상기 진공압력센서가 상기 진공펌프의 압력을 감지하는 단계; 상기 감지한 진공압력에 기초하여 상기 진공펌프가 상기 진공부스터의 진공압력을 유지하도록 상기 브러쉬리스 DC모터의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량이 초기 시동인지 판단하는 단계; 상기 초기 시동이면 상기 진공부스터의 진공압력이 일정 값 이상인지 판단하는 단계와, 상기 진공압력이 일정 값 이상인 경우 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 단위시간당 진공압력 변화량이 기준 값 이하이면 상기 진공압력센서에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진공압력센서가 정상인 상태에서, 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 회전속도에 따른 상기 진공부스터의 진공압력의 변화량이 기준 값 이하이면 상기 진공펌프에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 차량이 초기 시동인지 판단하는 단계; 상기 차량이 초기 시동이 아닌 경우, 상기 진공부스터의 진공압력이 소정의 설정 값 이하인지 판단하는 단계; 상기 진공부스터의 진공압력이 설정 값 이하이면 소정 시간동안 상기 진공펌프를 구동하여 상기 진공압력이 설정 값에 도달하면 상기 진공펌프의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이에 의하여, 브러쉬리스 DC모터를 이용함에 따라 필요시에만 진공펌프를 구동하게 되어 연비절감효과를 제공한다. 또한, 일반 DC모터에 비해 적정한 진공도를 형성할 수 있게 됨에 따라 모터 용량 및 전력 소모량이 작아진다. 또한, 진공부스터의 진공도 변화를 지속적으로 모니터링하여 진공펌프 및 진공압력센서의 불량을 검출함으로써 브레이크 오동작으로 인한 사고 예방 및 브레이크의 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 1은 종래의 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템의 구성도이다.
도 2는 일실시예에 따른 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템의 구성도이다.
도 3은 일실시예에 따른 차량의 부스터 진공 상태 유지 방법의 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우에는 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 일실시예에 따른 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템의 구성도이다. 본 실시 예에 따른 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템은, 도 2에 보인 바와 같이, 차량의 브레이크 페달 답력에 요구되는 진공압을 발생시키는 진공 부스터(11), 진공 부스터(11)내에 진공이 형성되도록 하는 진공펌프(13), 진공 부스터(11)의 압력을 감지하는 진공압력센서(12), 진공펌프(13)를 구동하는 브러쉬리스 DC모터(14), 브러쉬리스 DC모터(14)에 전원을 공급하는 전원공급부(15), 진공압력센서(12)의 감지 값에 기초하여 브러쉬리스 DC모터(14)의 구동을 제어하는 제어기(16)를 포함한다.

브러쉬리스 DC모터(14, BLDC 모터)는 회전자에 영구자석이 있고 케이스쪽에 코일이 감겨져 일체화된 것으로서, 일반 DC모터(즉, 브러쉬드 DC모터)에 비해 효율이 높고 브러쉬의 교체 또는 보수가 필요 없기 때문에 관리면에서도 효율적이다. 또한, 브러쉬형 DC모터의 효율은 70~80% 전후이나, 브러쉬리스 DC모터의 효율은 90% 이상이다.

제어기(16)는 진공압력센서(12)가 감지한 진공도 값을 실시간으로 입력받으며, 진공도 값에 기초하여 진공펌프(13)를 구동하는 브러쉬리스 DC모터(14)를 제어하여 미리 설정된 진공도 값이 유지되도록 한다.

또한, 제어기(16)는 시동 스위치(10)의 상태를 감지하여 초기 시동을 감지한다. 제어기(16)는 차량의 초기 시동시 진공 부스터(11)의 진공도 값이 일정 값 이하인 경우, 진공압력센서(12)의 이상을 검출한다. 즉, 제어기(16)는 브러쉬리스 DC모터(14)의 전원을 제어하여 진공펌프(13)를 소정 시간동안 일정 속도로 구동시킨 후에 단위시간당 진공압력 변화량이 기준 값 이하인 경우 진공압력센서(12)에 이상이 있는 것으로 판단하고 진공압력센서(12)의 이상 검출을 상위 ECU 또는 표시부(미도시)를 통해 표시한다.

또한, 제어기(16)는 진공압력센서(12)에 이상이 없는 상태에서, 소정 시간동안 일정속도로 진공펌프(13)를 구동한 후 진공펌프(13)의 회전 속도에 따른 진공압력의 변화량이 미리 설정된 기준 값 이하인 경우 진공펌프(13)에 이상이 있는 것으로 판단하고, 진공펌프(13)의 이상 상태를 상위 ECU 또는 표시부(미도시)를 통해 표시한다.

도 3은 일실시예에 따른 차량의 부스터 진공 상태 유지 방법의 순서도이다. 도 3에 보인 바와 같이, 제어기(16)는 차량이 초기 시동인지 판단하여(S1) 초기 시동인 경우, 진공압력센서(12)로 진공부스터(11)의 진공압력을 감지하고(S2), 감지한 진공압력이 일정 값 이상인지 판단한다(S3). 판단결과 진공압력이 일정 값 이상이면, 제어기(16)는 소정 시간동안 일정 속도로 진공펌프(13)를 구동한다(S4). 그리고, 제어기(16)는 단위시간당 진공압력 변화량을 체크하여 진공압력 변화량이 기준 값 이하인지 판단한다(S5). 판단결과 기준 값 이하이면, 제어기(16)는 진공압력센서(12)의 이상을 검출하고(S7), 이상 상태를 상위 ECU 또는 표시부를 통해 표시하고, 이상 상태에서의 운행에서의 최소한의 안전을 도모하기 위하여 진공펌프(13)를 규정된 속도로 연속 구동하여 일정 진공압이 형성되도록 한다(S10).

한편, 제어기(16)는 S5단계의 판단결과 단위시간당 진공압력 변화량이 기준값 이상이면, 진공압력센서(13)가 정상이라고 판단하고, 소정 시간동안 일정속도로 진공펌프(13)를 구동한다. 제어기(16)는 회전속도에 따른 진공압력 변화량이 기준값 이하인지 판단한다(S8). 제어기(16)는 판단결과 기준값 이하이면 진공펌프(13)의 이상을 검출하고 이상 검출을 상위 ECU 또는 표시부를 통해 표시하고, 이상발생 상황에서는 진공펌프를 내부에 규정된 일정속도로 구동하여 가능한 진공도가 형성될 수 있도록 한다(S10).

한편, 제어기(16)는 S1단계의 판단결과 차량의 초기 시동이 아니라 운행 중인 경우, 진공부스터(11)의 진공압력을 주기적으로 감지한다. 제어기(16)는 진공압력이 설정 이하인지 판단하고(S12), 판단결과 설정 이하이면 소정시간동안 진공펌프(13)를 구동한다(S13). 그후 제어기(16)는, 진공압력센서(12)로 감지한 진공압력이 설정 도달했는지 판단한다. 판단결과 설정 값에 도달한 경우 제어기(16)는 진공펌프(13)의 구동을 정지한다.

이에 따라, 종래의 벨트에 의한 상시 구동형 진공펌프 시스템과 일반 DC모터를 이용한 진공펌프 시스템에 비하여 필요시 모터를 구동하게 됨에 따른 연비절감효과를 제공한다.

또한 일반 DC모터의 수명 연장을 위하여 진공펌프의 가동횟수를 줄이기 위하여 필요이상의 고 진공도를 형성하는 종래의 대용량의 DC모터를 이용하는 부스터 진공 유지 시스템에 비하여, 적절한 진공도만을 형성하면 되므로 모터의 용량이 줄어든다. 그리고, 일반 DC모터에서의 브러쉬 교체 등과 같은 작업으로 인한 유지보수문제가 해결되고, 브러쉬리스 DC모터는 최고 달성 진공도 값이 낮아 모터의 용량이 작아지게되고, 브러쉬형 DC 모터에 비하여 상대적으로 직경이 작은 전선을 사용하므로 전기작업비용이 절감된다.

또한, 진공부스터의 진공도 변화를 지속적으로 모니터링함에 따라 진공펌프 및 진공압력센서의 불량을 검출함으로써 브레이크 오동작으로 인한 사고예방 및 브레이크 동작의 신뢰성을 향상할 수 있다.

10 : 시동 스위치 11 : 진공부스터
12 : 진공압력센서 13 : 진공펌프
14 : BLDC모터 15 : 전원공급부
16 : 제어기

Claims

차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템으로서,
브레이크 페달 답력에 요구되는 진공압을 발생시키는 진공부스터,
상기 진공부스터의 진공압력을 감지하는 진공압력센서,
상기 진공부스터내에 진공을 형성하는 진공펌프,
상기 진공펌프를 구동하는 브러쉬리스 DC모터,
상기 진공압력센서가 감지한 진공압력에 기초하여 상기 진공펌프가 상기 진공부스터의 진공압력을 유지하도록 상기 브러쉬리스 DC모터의 구동을 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 제어기는 상기 차량이 초기 시동이 아닌 경우, 상기 진공부스터의 진공압력이 설정 값 이하이면 소정 시간동안 상기 진공펌프를 구동하여 상기 진공압력이 설정 값에 도달하면 상기 진공펌프의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 차량의 초기 시동시 상기 진공부스터의 진공압력이 일정값 이상이고 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 단위시간당 진공압력 변화량이 기준 값 이하이면 상기 진공압력센서에 이상이 있는 것으로 판단하고, 상기 진공펌프가 일정속도로 구동하도록 상기 브러쉬리스 DC모터를 제어하는, 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어기는 상기 진공압력센서가 정상인 상태에서, 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 회전속도에 따른 상기 진공부스터의 진공압력의 변화량이 기준 값 이하이면 상기 진공펌프에 이상이 있는 것으로 판단하고 상기 진공펌프가 일정속도로 구동하도록 상기 브러쉬리스 DC모터를 제어하는, 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템.
삭제
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제어기는 상기 진공압력센서 또는 상기 진공펌프의 이상 상태 감지시 상위 ECU 또는 표시부를 통해 표시하는 것인, 차량의 부스터 진공 상태 유지 시스템.
브레이크 페달 답력에 요구되는 진공압을 발생시키는 진공부스터, 상기 진공부스터의 진공압력을 감지하는 진공압력센서, 상기 진공부스터내에 진공을 형성하는 진공펌프, 상기 진공펌프를 구동하는 브러쉬리스 DC모터를 구비한 차량의 부스터 진공 상태 유지 방법으로서,
상기 진공압력센서가 상기 진공펌프의 압력을 감지하는 단계;
상기 감지한 진공압력에 기초하여 상기 진공펌프가 상기 진공부스터의 진공압력을 유지하도록 상기 브러쉬리스 DC모터의 구동을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 브러쉬리스 DC모터의 구동을 제어하는 단계는,
상기 차량이 초기 시동인지 판단하는 단계;
상기 차량이 초기 시동이 아닌 경우, 상기 진공부스터의 진공압력이 소정의 설정 값 이하인지 판단하는 단계;
상기 진공부스터의 진공압력이 설정 값 이하이면 소정 시간동안 상기 진공펌프를 구동하여 상기 진공압력이 설정 값에 도달하면 상기 진공펌프의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 부스터 진공 상태 유지 방법.
제6항에 있어서,
상기 차량이 초기 시동인지 판단하는 단계;
상기 초기 시동이면 상기 진공부스터의 진공압력이 일정 값 이상인지 판단하는 단계;
상기 진공압력이 일정 값 이상인 경우 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 단위시간당 진공압력 변화량이 기준 값 이하이면 상기 진공압력센서에 이상이 있는 것으로 판단하고 상기 진공펌프가 일정속도로 구동하도록 상기 브러쉬리스 DC모터를 제어하는 단계를 더 포함하는, 차량의 부스터 진공 상태 유지 방법.
제7항에 있어서,
상기 진공압력센서가 정상인 상태에서, 소정 시간동안 일정속도로 상기 진공펌프를 구동한 후에 회전속도에 따른 상기 진공부스터의 진공압력의 변화량이 기준값 이하이면 상기 진공펌프에 이상이 있는 것으로 판단하고 상기 진공펌프가 일정속도로 구동하도록 상기 브러쉬리스 DC모터를 제어하는 단계를 더 포함하는, 차량의 부스터 진공 상태 유지 방법.
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