KR101302618B1 - 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 모터의 전류를 측정하고, 측정된 모터 전류의 피크값에 따라 전자식 주차 브레이크 시스템의 스핀들의 스트로크를 확인하며, 스핀들의 스트로크에 따라 모터의 회전 시간을 계산하여 해제(Release) 동작을 수행하므로 홀센서 없이 전류센서만으로 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어가 가능하여 가격부담 및 시스템의 복잡성을 줄일 수 있다.

Description

전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법{Controlling Method of Electronic Parking Brake System}

본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제동력을 제어하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자식 주차 브레이크 시스템은 수동식 주차 브레이크 시스템을 그대로 유지하면서 모터가 장착된 별도의 엑츄에이터를 구동시켜 전자식 주차 브레이크와 연결된 주차케이블을 당겨주는 케이블 풀러 방식을 사용하여 운전자가 수동으로 전자식 주차 브레이크를 작동시키지 않더라도 간단한 스위치 조작을 통해 자동으로 전자식 주차 브레이크를 작동(Apply) 또는 해제(Release)시키는 시스템을 말한다.

이러한 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차케이블을 당기거나 이완시키는 동작을 통하여 제동 시에는 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 간격을 줄이고, 해제 시에는 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 간격을 일정하게 유지시킴으로서 제동력을 조절한다.

한편, 종래의 전자식 주차 브레이크 시스템은 해제 동작 수행 시 홀센서를 사용하여 모터의 동작 제어를 수행하였는데, 이는 시스템의 복잡성과 가격적인 부담을 초래하였다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 모터에 흐르는 전류를 측정하여 스트로크 마진을 확인하여 모터의 회전 시간을 계산하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위한 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법은 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 모터의 전류를 측정하고, 상기 모터의 전류의 피크값에 따라 상기 전자식 주차 브레이크 시스템의 스핀들의 스트로크를 확인하며, 상기 스핀들의 스트로크에 따라 상기 모터의 회전 시간을 계산하여 상기 해제(Release) 동작을 수행하는 것이 바람직하다.

상기 모터의 전류의 피크값은 상기 스핀들의 스트로크와 비례하여 커지는 것이 바람직하다.

상기 스핀들의 스트로크는 상기 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 동작 시 모터의 목표제동력에 따라 상기 스핀들이 당겨진 길이를 나타내는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법에 의하면 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 홀센서 없이 전류센서만을 사용하여 모터의 회전 시간을 결정하고 그에 따른 해제(Release) 동작을 수행하므로 가격 부담 및 시스템의 복잡성을 줄일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 구성도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 위해 구동하는 모터(1)와, 모터(1)에 연결된 다단의 기어(2)와, 다단의 기어(2)에 기계적으로 링크된 기어휠(3)과, 기어휠(3)의 내주면에 일체로 고정되어 있는 중공 형태의 스크류 너트(4)와, 스크류 너트(4)의 내주면에 기어 결합되어 기어휠(3)의 회전에 따라 축방향으로 이동하는 스핀들(5)과, 기어휠(3)을 중심으로 스핀들(5)의 아웃렛 방향(주차케이블의 작동방향)에 연결된 주차케이블(6)과, 주차케이블(6)이 연결된 스핀들(5)의 외주면에 고정되어 브레이크 작동 시 잡아 당겨질 때 스핀들(5)이 과도하게 잡아 당겨져 회전하는 것을 방지하는 스토퍼부재(7)를 포함한다.

또한, 기어휠(3)과 스토퍼부재(7) 사이에는 모터(1)의 구동으로 기어휠(3) 및 스크류 너트(4)의 회전에 의해 주차케이블(6)을 당기거나 이완시켜 주는 힘을 조절하는 제1 및 제2스프링(8,9)을 설치한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 블록도로서, 전자식 주차 브레이크 시스템은 전자식 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 위해 운전자가 조작하는 스위치(12)와, 전자식 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 위해 구동하는 모터(1)에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(14)와, 전자식 주차 브레이크 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(16)와, 목표전류, 피크전류 및 스핀들의 스트로크 정보를 저장하는 저장부(18)를 포함한다.

제어부(16)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 시 전류센서(14)로부터 측정되는 모터(1)의 전류를 감지하고, 모터(1)의 전류에 따라 최적 제동 시간을 산출하여 제동력을 제어한다.

제어부(16)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 동작 시 모터(1)의 전류가 급변하는 시점을 확인하고, 모터(1)의 전류가 급변한 후 다시 상승하는 시점을 확인하며, 모터(1)의 전류가 다시 상승하는 시점 이후에 목표전류에 도달하는지 확인한다. 제어부(16)는 모터(1)의 전류가 목표전류에 도달하면 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어를 종료함으로서 목표 제동력에 도달하도록 한다.

제어부(16)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 모터(1)에 흐르는 전류를 측정하여 피크전류를 확인하고, 룩업테이블(피크전류와 스핀들 스트로크의 관계를 설정한 테이블)의 정보를 참고하여 모터(1)에 흐르는 피크 전류의 크기에 따라 스핀들(5)이 당겨진 정도를 확인하며(스핀들의 스트로크 확 인), 스핀들(5)이 당겨진 만큼의 길이를 풀어주는 해제 동작을 수행한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 동작 시 시간 변화에 따른 모터 전류의 크기 변화를 도시한 그래프이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 시스템은 제동력을 가할수록 부하가 증가하게 되며, 부하의 크기가 급격하게 변하는 시점이 존재하기 때문에 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터(1)에 전압을 가하면, 초기에 전류가 급격히 흐르다가 모터(1)의 속도가 올라가면서 전류가 급격히 감소하게 된다.

이후 t2시점부터 부하가 모터(1)의 회전각에 비례하면서 전류가 다시 증가하게 되는 현상이 발생한다.

한편, 모터(1)의 전류와 토크와 관계를 알아보기 위해 다음 식을 살펴보면,

T = K_ti = Jθ + T_L ----------------------------[식 1]

(T = 모터 토크 , T_L = 부하 토크, J = 회전축의 관성)

모터 토크(T)는 전기자를 회전시킴과 동시에 부하 토크(T_L)를 발생시키고, 부하 토크(T_L)가 모터의 θ(shaft position)에 비례하므로, 부하가 증가함에 따라 모터의 토크와 전류는 비례관계에 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, 제어부(16)는 전류센서(14)에서 측정된 모터(1)의 전류와 미리 설정된 목표전류를 이용하여 목표제동력에 도달한다.

전자식 주차 브레이크 시스템은 완벽한 브레이크의 체결을 위해 목표 제동력 이 되면 작동을 멈춰야 하는데, 모터(1)의 특성상 토크와 전류는 비례관계에 있으므로 목표 제동력에 해당하는 목표 전류를 이용하여 목표 제동력에 도달한다.

제어부(16)는 모터(1)의 전류가 급변하는 시점(t1)을 확인하고, 모터(1)의 전류가 급변한 후 다시 상승하는 시점(t2)을 확인하며, 모터(1)의 전류가 다시 상승하는 시점(t2) 이후에 목표전류에 도달하는지 확인한다. 모터(1)의 전류가 목표전류에 도달하면 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어를 종료함으로서 목표 제동력에 도달하게 된다.

저장부(18)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(release) 동작 시 발생하는 피크 전류에 따른 스핀들(5)의 스트로크가 저장되어 있는 룩업 테이블을 저장하고 있다. 또한, 저장부(18)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 구동(Apply) 동작 시 사용되는 목표전류를 저장하고 있다. 한편, 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(release) 동작 시 발생하는 전류의 피크값은 전자식 주차 브레이크 시스템의 동작(Apply) 작동 시의 목표제동력과 비례하며, 목표제동력은 스핀들(5)의 스트로크와 비례한다. 따라서, 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(release) 동작 시 발생하는 피크 전류는 스핀들(5)의 스트로크와 비례하므로, 설계자가 피크 전류와 스핀들(5) 스트로크의 관계를 나타내는 룩업테이블을 일정 규칙에 따라 설계할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(release) 동작 수행 시 시간 변화에 따른 모터 전류의 크기 변화를 도시한 그래프이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 모터(1)에 전압을 가하면, 초기에 전류가 급격히 흐르다가 피크점을 지나 다시 급격히 감소하게 된다. 이 때, 전류의 피크점에서 전류의 크기는 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 시 모터(1)의 목표제동력에 비례하게 된다. 즉, 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 발생하는 전류의 피크점에서 전류의 크기는 작동(Apply) 동작 시 모터(1)에 전류를 인가하여 발생된 목표제동력에 비례하게 된다.

이에 따라, 제어부(16)는 저장부(18)에 저장되어 있는 룩업테이블의 정보를 참고하여 모터(1)에 흐르는 피크 전류의 크기에 따라 스핀들(5)이 당겨진 정도를 확인하며(스핀들의 스트로크 확인), 스핀들(5)이 당겨진 만큼의 길이를 풀어주는 해제 동작을 수행한다. 예를 들어, 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 피크 전류의 크기가 7.8A이면 그에 따라 스핀들(5)이 1.2m당겨져 있는 것으로 확인하고(룩업 테이블을 참조함), 스핀들(5) 1.2m를 풀어주기 위해 모터(1)가 120회전을 해야 한다면 모터(1)의 RPM에 따라 120회전을 수행하는 시간을 계산하여 그 시간 동안 해제(release) 동작을 수행하게 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어흐름도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply)이 개시되면 모터(1)의 전류값이 급격히 변하는 시점 즉, 모터의 전류가 급격히 상승 후 급격히 하강하는 시점을 확인한다(러시 전류 확인). 전자식 주차 브레이크 시스템 은 제동력을 가할수록 부하가 증가하게 되며, 부하의 크기가 급격하게 변하는 시점이 존재하기 때문에 전자식 주차 브레이크 시스템의 모터(1)에 전압을 가하면, 초기에 전류가 급격히 흐르다가 모터(1)의 속도가 올라가면서 전류가 급격히 감소하게 된다.(s10,s20)

다음으로, 모터의 전류가 다시 상승하는 시점을 확인한다. 즉, 부하가 모터(1)의 회전각에 비례하면서 전류가 다시 증가하게 되는 시점을 확인한다.(s30)

다음으로, 모터(1)의 전류가 목표전류에 도달하는지 확인하며, 모터(1)의 전류가 목표전류에 도달한 것으로 확인되면 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동을 정지한다. 전자식 주차 브레이크 시스템은 완벽한 브레이크의 체결을 위해 목표 제동력에 도달하면 작동을 정지하여야 하는데, 모터(1)의 특성상 토크와 전류는 비례관계에 있으므로 목표 제동력에 해당하는 목표 전류값을 이용하여 목표 제동력에 도달하게 된다.(s40,s50)

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어흐름도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작이 개시되면 모터의 전류 피크값을 확인한다. 전자식 주차 브레이크 시스템은 해제 동작 시 모터(1)에 전압을 가하면, 초기에 전류가 급격히 흐르다가 피크점을 지나 다시 급격히 감소하게 된다. 이 때, 전류의 피크점에서 전류의 크기는 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 시 모터(1)의 목표제동력에 따른 스핀들의 스트로크와 비례하게 된다.(s100,s110)

다음으로, 제어부(16)는 모터(1)의 전류피크값이 확인되면 저장부(18)에 저장되어 있는 룩업테이블을 참조하여 모터의 전류피크값에 따른 스핀들(5)의 스트로크를 확인한다.(s120)

다음으로, 제어부(16)는 스핀들(5) 스트로크에 따른 모터(1)의 회전시간을 계산한다. 예를 들어, 스핀들(5)의 스트로크가 1.2m이고, 스핀들(5)의 스트로크 1.2m룰 풀어주기 위해 모터(1)가 120회전을 해야하고, 모터(1)의 분당회전수가 120RPM이라면 모터(1)의 회전 시간은 1분으로 계산되는 것이다.(s130)

다음으로, 제어부(16)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제 동작을 수행하기 위해 s130단계에서 계산된 모터(1)의 회전시간동안 모터(1)를 구동한다.(s140)

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 구성도

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 블록도

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 동작 시 시간 변화에 따른 모터 전류의 크기 변화를 도시한 그래프

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(release) 동작 수행 시 시간 변화에 따른 모터 전류의 크기 변화를 도시한 그래프

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어흐름도

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어흐름도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 : 모터 5 : 스핀들

14 : 전류센서 16 : 제어부

Claims (3)

1. 전자식 주차 브레이크 시스템의 해제(Release) 동작 시 모터의 전류를 측정하고,

   상기 모터에 흐르는 전류를 측정하여 피크전류를 확인하고, 상기 피크전류와 스핀들의 움직임 거리에 해당하는 스핀들 스트로크간의 관계가 설정된 룩업테이블의 정보를 기초로 하여 상기 피크전류의 크기에 따른 상기 스핀들이 당겨진 정도를 통해 상기 스핀들의 스트로크를 확인하며,

   상기 스핀들의 스트로크에 따라 상기 모터의 회전 시간을 계산하여 상기 해제(Release) 동작을 수행하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터의 전류의 피크값은 상기 스핀들의 스트로크와 비례하여 커지는 것인 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스핀들의 스트로크는 상기 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동(Apply) 동작 시 모터의 목표제동력에 따라 상기 스핀들이 당겨진 길이를 나타내는 것인 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.

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