KR101505023B1 - 전자식 주차 브레이크 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 주차 브레이크 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 구성 부품을 수용하는 하우징; 브레이크와 연결되어 제동력을 제공하는 주차 케이블; 주차 케이블의 일측과 연결되며 직선운동을 통해 주차 케이블을 당기거나 풀어주는 스크류부재; 내부에 영구자석을 구비하고, 스크류부재의 직선운동을 위한 구동력을 발생시키는 모터; 모터의 회전 시 영구자석이 통과할 때마다 트리거 신호가 발생하도록 하여 모터의 정방향 회전수 및 역방향 회전수를 검출할 수 있도록 하는 홀센서를 포함한다.

Description

전자식 주차 브레이크 장치 및 그 제어방법 {ELECTRONIC PARKING BRAKE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전자식 주차 브레이크 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자 제어 유닛으로 브레이크 액추에이터를 구동하여 차량의 휠에 제동력을 제공하는 전자식 주차 브레이크 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

전자식 주차 브레이크 장치(EPB: Electronic Parking Brake)는 전자적으로 브레이크의 구동을 제어하는 장치이다. 이러한 전자식 주차 브레이크 장치의 종류에는 작동 방식에 따라 케이블 풀러(Cable Puller), 모터 온 캘리퍼(Motor on Caliper), 유압 주차 브레이크(Oil Pressure Parking Brake) 방식 등이 있다. 이 중 케이블 풀러 방식의 전자식 주차 브레이크 장치는 모터에 의한 주차 케이블의 장력을 이용하여 차량의 휠에 제동력을 제공하는 방식을 말한다.

종래의 케이블 풀러 방식의 전자식 주차 브레이크 장치는 브레이크의 제동력을 제어하기 위해서 홀센서 및 포스센서를 이용하였다. 즉, 모터에 설치되어 모터의 회전수를 검출하는 홀센서 및 주차 케이블의 장력을 측정하는 포스센서를 통해 간접적으로 브레이크의 제동력을 예측하였다. 이와 같이 예측된 브레이크의 제동력을 기초로 운전자의 목표 제동력과 일치하는지를 판단하고, 목표 제동력에 대응하도록 모터의 구동을 제어하였다.

하지만, 주차 케이블에 실질적으로 장력을 제공하는 스크류부재는 비상 해제 등의 임의의 상황에 따라 모터와 연동하여 작동하는 감속기로부터 이탈되거나 고착될 수 있다. 이러한 경우 모터의 회전수를 검출하는 홀센서에 의해서는 브레이크의 제동력을 정확하게 예측할 수 없어, 전자식 주차 브레이크 장치의 오작동이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 주차 레버의 당긴 정도에 대응하는 스크류부재의 위치를 직접적으로 측정하고, 이를 기초로 브레이크의 제동력을 예측하는 방법이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모터 내부의 홀 센서로부터 입력받은 신호를 이용하여 모터의 회전수를 계산하고, 이로부터 스핀들의 위치를 추정하는 전자식 주차 브레이크 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크 장치는, 구성 부품을 수용하는 하우징; 브레이크와 연결되어 제동력을 제공하는 주차 케이블; 주차 케이블의 일측과 연결되며 직선운동을 통해 주차 케이블을 당기거나 풀어주는 스크류부재; 내부에 영구자석을 구비하고, 스크류부재의 직선운동을 위한 구동력을 발생시키는 모터; 모터의 회전 시 영구자석이 통과할 때마다 트리거 신호가 발생하도록 하여 모터의 정방향 회전수 및 역방향 회전수를 검출할 수 있도록 하는 홀센서를 포함한다.

또한, 상술한 전자식 주차 브레이크 장치는, 모터의 영구자석의 회전 방향에 따라 트리거 신호의 발생 간격이 증가 또는 감소하도록 이루어짐으로써 트리거 신호의 발생 간격의 변화 추세를 통해 모터의 회전 방향을 판단할 수 있다.

또한, 상술한 전자식 주차 브레이크 장치는, 영구자석의 정회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가하고; 영구자석의 역회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소한다.

또한, 상술한 전자식 주차 브레이크 장치는, 영구자석의 정회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소하고; 영구자석의 역회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가한다.

본 발명에 따른 또 다른 전자식 주차 브레이크 장치는, 구성 부품을 수용하는 하우징; 브레이크와 연결되어 제동력을 제공하는 주차 케이블; 주차 케이블의 일측과 연결되며 직선운동을 통해 주차 케이블을 당기거나 풀어주는 스크류부재; 내부에 영구자석을 구비하고, 스크류부재의 직선운동을 위한 구동력을 발생시키는 모터; 모터의 회전 시 영구자석이 통과할 때마다 트리거 신호가 발생하도록 하는 홀센서를 포함하고; 영구자석의 회전 방향에 따라 트리거 신호의 발생 간격이 증가 또는 감소하도록 이루어짐으로써 트리거 신호의 발생 간격의 변화 추세를 통해 모터의 회전 방향을 판단할 수 있다.

또한, 상술한 전자식 주차 브레이크 장치는, 영구자석의 정회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가하고; 영구자석의 역회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소한다.

또한, 상술한 전자식 주차 브레이크 장치는, 영구자석의 정회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소하고; 영구자석의 역회전 시 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가한다.

본 발명에 따르면, 직접적으로 스크류부재의 위치를 측정할 수 있어 브레이크의 제동력을 보다 정확하게 예측할 수 있다.

또한, 본 발명은 스크류부재의 위치를 기초로 브레이크의 제동력을 예측하고, 브레이크의 제동력에 대응하여 모터의 구동을 제어할 수 있어 차량의 정확한 제동이 가능하게 할 수 있다.

도 1은 일반적인 전자식 주차 브레이크 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 홀 센서(70)를 이용한 자석부재(60)의 위치 추정 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 전자식 주차 브레이크 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 전자식 주차 브레이크 장치는 케이블 풀러 방식으로서, 구성 부품이 수용되는 하우징(10), 브레이크를 구동시키는 주차 케이블(20), 구동력을 발생하는 모터(30), 모터(30)의 회전력을 감속하는 감속기(40), 및 감속기(40)와 연동하여 작동하는 스크류 너트 유닛(50)을 포함한다.

주차 케이블(20)은 브레이크와 연결되어 차량의 휠에 제동력을 제공한다.

모터(30)는 도시되지 않았지만 외부 전원으로부터 공급된 전원에 의해 구동되며, 주차 레버 또는 주차 스위치의 조작에 따라 정회전 또는 역회전하여 구동력을 발생한다.

감속기(40)는 모터(30)의 회전축(31)과 연결되며, 모터(30)의 회전력을 감속하여 스크류 너트 유닛(50)에 전달한다. 감속기(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 모터(30)의 회전력을 감속시키도록 구성된다.

유성기어 조립체로 구성되는 감속기(40)는 모터(30)의 회전축(31)에 연결되는 태양기어(41), 태양기어(41)와 치합되도록 태양기어(41)의 둘레에 연결되는 복수의 유성기어(42), 유성기어(42)와 치합되도록 유성기어(42)의 외측에 고정되는 내접기어(44), 유성기어(42)의 회전축(42a)과 연결되는 캐리어(43), 및 캐리어(43)와 스크류 너트 유닛(50)을 연결하는 연결 기어(45)를 포함한다.

스크류 너트 유닛(50)은 감속기(40)와 연동하여 작동하면서 주차 케이블(20)을 선택적으로 당기거나 풀어준다. 스크류 너트 유닛(50)은 도 1에 도시된 바와 같이 모터(30)의 회전운동을 스크류부재(51)의 직선운동으로 변환한다.

이를 위해, 스크류 너트 유닛(50)은 주차 케이블(20)과 연결되는 스크류부재(51), 스크류부재(51)와 나사 결합되는 너트부재(53), 및 연결기어(45)와 치합되도록 너트부재(53)의 외측에 형성되는 기어부재(55)를 포함한다.

결과적으로, 전자식 주차 브레이크 장치는 모터(30)의 구동으로 태양 기어(41)가 회전하면 고정된 내접기어(44)와 치합된 유성기어(42)가 공전을 하고, 유성기어(42)의 회전력이 캐리어(43)를 통해 스크류 너트 유닛(50)에 전달됨으로써 스크류 너트 유닛(50)의 감속 회전이 이루어지도록 한다.

한편, 스크류부재(51)는 주차 케이블(20)의 일측과 연결된다. 따라서, 스크류 너트 유닛(50)의 너트부재(53)가 회전하면 스크류부재(51)의 직선운동이 이루어지고, 스크류부재(51)의 직선운동에 대응하여 주차 케이블(20)이 당겨지거나 풀어짐으로써 차량의 휠에 제동력이 제공된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1과 중복되는 일부 구성에 대해 도시하지 않고 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 장치는 이를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 전자식 주차 브레이크 장치는 스크류부재(51)의 일측에 위치하는 자석부재(60), 모터(30)의 내부에 고정 설치되는 홀센서(70), 모터(30)를 제어하는 전자 제어 유닛(80)을 포함한다.

자석부재(60)는 주차 케이블(20)과 연결되는 스크류부재(51)의 일측에 위치하며, 스크류부재(51)의 이동에 대응하여 동일한 방향 및 변위로 직선운동 한다.

홀센서(70)는 모터(30)의 내부에 고정 설치되어 모터(30)의 정방향 회전수 및 역방향 회전수를 감지한다.

전자 제어 유닛(80)은 모터(30)의 정방향 회전수 및 역방향 회전수로부터 스크류부재(51)의 위치를 산출(추정)한다.

한편, 전자 제어 유닛(80)은 산출된 스크류부재(51)의 위치를 기초로 브레이크의 제동력을 예측하고, 예측된 브레이크의 제동력에 대응하여 모터(30)의 구동을 제어한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 홀 센서(70)를 이용한 스크류부재(51)의 위치 추정 방법을 나타낸 도면이다. 먼저 도 3의 (A)는 모터(30) 내부의 영구자석(90)에 인접하여 설치되는 홀센서(70)를 나타낸 것이다. 홀센서(70)는 영구자석(90)의 자화 시 이를 검출하여 영구자석(90)의 자화 시점마다 트리거 신호를 발생시킨다. 본 발명의 실시 예에서는, 도 3의 (B)에 나타낸 것처럼, 영구자석(90)의 자화 간격을 ①-②-③-④와 같이 1:2:3:4의 비율로 구간을 나누어 자화시킨다. 따라서 영구자석(90)가 회전할 때 홀 센서(70)를 통해 영구자석(90)의 각 자화 구간을 검출하여 각 자화 구간마다(예를 들면 각 구간의 시작점마다) 트리거 신호를 발생시키게 되면, 영구자석(90)의 1회전 주기 동안 도 3의 (C)에 나타낸 것과 같은 1:2:3:4 비율의 간격으로 트리거 신호 신호가 연속하여 생성된다. 물론 반대 방향으로 회전할 때는 영구자석(90)의 1회전 주기 동안 4:3:2:1 비율의 간격으로 트리거 신호 신호가 연속하여 생성된다. 따라서 정방향 회전(예를 들면 도 3의 (C))의 경우와 역방향 회전(예를 들면 도 3의 (D))의 경우를 식별할 수 있고, 전자식 주차 시스템에서 영구자석(90)의 정확한 위치 정보를 얻을 수 있게 된다. 정회전과 역회전에 따른 트리거 신호의 발생 간격의 변화는 위에서 설명한 것과 반대로 이루어지도록 할 수도 있다. 영구자석(90)의 정확한 위치 정보는 곧 주차 레버가 당겨졌는지 아닌지, 그리고 주차 레버가 당겨졌다면 얼마만큼 당겼는지를 정확히 알 수 있도록 해준다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 4를 참조하면, 케이블 풀러 방식의 전자식 주차 브레이크 장치의 제어방법으로, 주차 레버 또는 주차 스위치의 조작에 따라 모터(30)가 회전하여 구동력을 발생시킨다(S10). 한편, 모터(30)의 내부에 고정 설치되는 홀센서(70)는 모터(30)가 구동함에 따라 발생하는 모터(30)의 영구자석(90)의 자기장의 변화를 감지한다(S20).

감속기(40)는 유성기어 조립체를 통해 모터(30)의 회전력을 감속하여 스크류 너트 유닛(50)에 전달한다. 스크류 너트 유닛(50)은 감속기(40)와 연동하여 작동하면서 모터(30)의 회전운동을 스크류부재(51)의 직선운동으로 변환한다. 이에 따라 주차 케이블(20)의 일측과 연결된 스크류부재(51)의 직선운동에 대응하여 주차 케이블(20)이 당겨진다(S30).

전자 제어 유닛(80)은 영구자석(90)의 자기장의 변화로부터 스크류부재(51)의 위치를 산출하고(S40), 전자 제어 유닛(80)은 산출된 스크류부재(51)의 위치를 기초로 브레이크의 제동력을 예측한다(S50).

전자 제어 유닛(80)은 예측된 제동력이 목표 제동력 이상인지 판단하여(S60), 예측된 제동력이 목표 제동력보다 작은 경우 목표 제동력이 되도록 모터(30)의 구동을 제어하고(S61), 예측된 제동력이 목표 제동력 이상인 경우 모터(30)의 회전을 정지시킨다(S70).

20: 주차 케이블 30: 모터
51: 스크류부재 60: 자석부재
70: 홀센서 80: 전자 제어 유닛
90 : 영구자석

Claims (7)

1. 구성 부품을 수용하는 하우징;
   브레이크와 연결되어 제동력을 제공하는 주차 케이블;
   상기 주차 케이블의 일측과 연결되며 직선운동을 통해 상기 주차 케이블을 당기거나 풀어주는 스크류부재;
   내부에 영구자석을 구비하고, 상기 스크류부재의 직선운동을 위한 구동력을 발생시키는 모터;
   상기 모터의 회전 시 상기 영구자석의 회전 방향에 따라 트리거 신호의 발생 간격이 증가 또는 감소하도록 하여 상기 트리거 신호의 발생 간격의 변화 추세를 통해 상기 모터의 정방향 회전수 및 역방향 회전수를 검출할 수 있도록 하는 홀센서를 포함하는 전자식 주차 브레이크 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 영구자석의 정회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가하고;
   상기 영구자석의 역회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소하는 전자식 주차 브레이크 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 영구자석의 정회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소하고;
   상기 영구자석의 역회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가하는 전자식 주차 브레이크 장치.
5. 구성 부품을 수용하는 하우징;
   브레이크와 연결되어 제동력을 제공하는 주차 케이블;
   상기 주차 케이블의 일측과 연결되며 직선운동을 통해 상기 주차 케이블을 당기거나 풀어주는 스크류부재;
   내부에 영구자석을 구비하고, 상기 스크류부재의 직선운동을 위한 구동력을 발생시키는 모터;
   상기 모터의 회전 시 상기 영구자석이 통과할 때마다 트리거 신호가 발생하도록 하는 홀센서를 포함하고;
   상기 영구자석의 회전 방향에 따라 상기 트리거 신호의 발생 간격이 증가 또는 감소하도록 이루어짐으로써 상기 트리거 신호의 발생 간격의 변화 추세를 통해 상기 모터의 회전 방향을 판단할 수 있는 전자식 주차 브레이크 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 영구자석의 정회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가하고;
   상기 영구자석의 역회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소하는 전자식 주차 브레이크 장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 영구자석의 정회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 감소하고;
   상기 영구자석의 역회전 시 상기 트리거 신호의 발생 간격이 점차 증가하는 전자식 주차 브레이크 장치.

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