KR101557165B1

KR101557165B1 - 회생 제동 장치

Info

Publication number: KR101557165B1
Application number: KR1020090032178A
Authority: KR
Inventors: 김종성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2009-04-14
Publication date: 2015-10-02
Also published as: KR20100113729A

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량을 포함하는 모든 전기 자동차에 적용되는 회생 제동 장치로서, 액추에이터(11)를 이용하는 전륜 제동과 페달(1)을 이용한 후륜 제동이 독립적으로 구현되어 운전자의 페달감(Pedal Feel)이 저하되는 현상을 제거하고, 전륜쪽과 후륜쪽을 이어주는 유압 커넥터(34)를 이용하여 전륜쪽에 제동 유압을 제공하므로, 액추에이터(11)의 사양을 낮출 수 있으며 특히, 전륜쪽 고장(Fail)시라도 페일-세이프(Fail-Safe)를 보다 안정적이고 신뢰성 있게 구현할 수 있는 특징을 갖는다.

회생, 모터, 유압 커넥터

Description

회생 제동 장치{Regenerative brake system}

본 발명은 본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388(2009.2.16)에 관련되어, 페일-세이프(Fail-Safe)기능을 강화한 것이다.

본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388(2009.2.16)은 비용 증가와 페달감 저하 방지를 위한 별도의 장치를 요구하는 EHB(Electro-Hydraulic Brake)나, ESC(Electronic Stability Control) 프리미엄 같은 장치를 적용하지 않아, 제조 비용이 저렴하고, 별도의 분리장치를 사용하지 않고도 운전자의 페달감(Pedal Feel)을 저하시키지 않는 회생 제동 장치를 제공한다.

상기와 같은 회생 제동 장치는 운전자가 페달을 밟으면, 전륜은 전동식 액추에이터에 의해 작동되고, 후륜은 운전자의 페달력에 의해 작동되는 독립적이면서 협조 제어를 구현하는 방식이다.

이와 같이 후륜이 부스터 없이 사람의 힘으로 제동하는 경우는 페달에서 발생하는 페달비를 증대하고, 후륜 캘리퍼(또는 드럼)도 제동 액압에 대한 배력을 위해 피스톤 직경을 보다 크게 만들어 주게된다.

하지만, 후륜 캘리퍼(또는 드럼)의 피스톤 직경 증대는 후륜과 전륜간 유압 상승이 서로 상이한 현상을 가져오고, 이로 인하여 전륜과 후륜의 유압 상승 정도를 고려해야만 하는 설계적 배려가 반드시 필요한 불편이 있게 된다.

특히, 액추에이터를 이용한 전륜의 경우, 액추에이터는 부스터 전부하점(배력 한계 지점)이후 구간에 대해서도 요구되는 부하를 모두 감당해야하고, 이는 액추에이터의 사양을 높이는 즉, 고 전력(약 800W이상)의 모터 사양을 요구하는 취약성을 갖게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 페달 답입력으로 발생된 후륜의 제동 유압이 액추에이터를 이용하는 전륜쪽에도 제동 유압을 형성시켜, 부가적으로 생성된 제동 유압 크기 많큼 부스터 전부하점(배력 한계 지점)이후 구간에 대한 전륜쪽 액추에이터의 부담을 줄여 줄 수 있어, 액추에이터의 사양을 낮출 수 있는 회생 제동 장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전륜쪽 액추에이터가 고장(Fail)나더라도 제동이 이루어지는 후륜과 함께, 전륜쪽도 제동을 구현하는 제동 유압이 공급되는 보다 안정적인 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현 할 수 있도록 된 회생 제동 장치를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 회생 제동 장치가 차량 제동을 위한 페달(1)의 답입에 의하여 유압을 형성해, 후륜에 대한 제동 작용을 수행하는 후륜 제동부(5)와;

상기 후륜 제동부(5)와 독립적으로 구동하도록 설치된 액추에이터(11)의 구동에 의하여 유압을 형성해, 전륜에 대한 제동 작용을 수행하는 전륜 제동부(10)와;

상기 후륜 제동부(5)쪽에서 발생된 유압을 입력으로 하여, 상기 전륜 제동부(10)쪽으로 가해지는 유압을 출력하는 액압 연동부(30);

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

이에 더해 상기 회생 제동 장치는 상기 페달(1)의 스트로크 변화 감지로 상기 액추에이터(11)를 구동하고, 상기 페달(1)의 스트로크 변화와 전륜쪽의 검출 제동 유압을 이용해, 상기 액추에이터(11)의 동력 크기를 조절하여 전륜의 제동력 크기를 가변시키며, 상기 후륜 제동부(5)쪽에서 상기 전륜 제동부(10)쪽으로 전달되는 유압의 전달 경로를 개·폐하여, 상기 액압 연동부(30)의 작동을 제어하는 ECU(20)를 포함해 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 후륜 제동부(5)를 구성하여 상기 페달(1)을 통해 유압을 형성하는 후륜 마스터 실린더(6)는 배출 경로가 다른 적어도 2개 이상의 유압 챔버를 형성한다.

상기 전륜 제동부(10)는 상기 페달(1)의 스트로크 변화 시 구동되는 액추에이터(11)와, 상기 액추에이터(11)를 통해 유압을 생성하는 전륜 마스터 실린더(12)와, 상기 전륜 마스터 실린더(12)에 장착되어, 상기 전륜 제동부(5)의 후륜 마스터 실린더(6)쪽으로도 오일을 공급하는 오일 리저버(13)로 구성된다.

상기 액압 연동부(30)는 후륜쪽 유압이 흐르는 액압 연동 라인(31)과, 상기 액압 연동 라인(31)으로 유입된 유압의 작용으로 전륜 제동부(10)쪽에 부가되는 출력 유압을 생성하는 유압 커넥터(34)로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 유압 커넥터(34)는 리턴 스프링(39)으로 탄발 지지된 서로 다른 양 끝단 직경을 갖는 피스톤(37)이 구비되고, 상기 피스톤(37)은 서로 결합되는 후단 연결 하우징(35)과 전단 연결 하우징(36)의 내부에 씨일(38)로 기밀 처리해 수용된다.

상기 액압 연동부(30)에는 상기 유압 커넥터(34)쪽으로 유압을 유입하거나 차단하도록 제어되는 후단 제어 밸브(32)가 상기 액압 연동 라인(31)에 설치되고, 상기 액압 연동 라인(31)에 연결된 전륜 마스터 실린더(12)의 전륜 유압 라인(14)으로 상기 전륜 마스터 실린더(12)의 유압 흐름을 제어하는 전단 제어 밸브(33)가 설치된다.

상기 전·후단 제어 밸브(33,32)는 ECU(20)가 제어한다.

상기 페달(1)에는 페달(1)의 스트로크(Stroke)를 감지해 상기 ECU(20)로 전송하는 페달 센서(4)가 더 구비되고, 상기 후륜 제동부(5)에는 후륜 마스터 실린더(6)에서 배출되는 제동 유압을 검출해 상기 ECU(20)로 전송하도록, 후륜 압력 센서(9)가 상기 후륜 유압 라인(8)에 더 설치되며, 상기 전륜 제동부(10)는 전륜 마스터 실린더(12)에서 배출되는 제동 유압을 검출해 상기 ECU(20)로 전송하도록, 전륜 압력 센서가 상기 전륜 유압 라인(14)에 더 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 회생 제동 장치는 차량 제동을 위한 페달(1)의 답입에 의하여 유압을 형성해, 후륜에 대한 제동 작용을 수행하는 후륜 제동부(5)와;

상기 후륜 제동부(5)쪽에서 발생된 유압이 흐르는 액압 연동 라인(31)과, 상기 액압 연동 라인(31)으로 유입된 유압의 작용으로 전륜 제동부(10)쪽에 부가되는 출력 유압을 생성하도록 리턴 스프링(39)으로 탄발지지된 피스톤(37)을 갖춘 유압 커넥터(34)와, 상기 유압 커넥터(34)를 갖춘 상기 액압 연동 라인(31)에 설치된 후단 제어 밸브(32)와, 상기 전륜 제동부(10)를 이루는 전륜 마스터 실린더(12)에 연결된 전륜 유압 라인(14)에 설치된 전단 제어 밸브(33)를 갖춘 액압 연동부(30);

를 포함해 구성된 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 회생 제동 장치가 액추에이터의 하중 부담을 줄이도록 후륜의 제동 유압을 이용해 전륜쪽에 부가적인 제동 유압을 형성해, 액추에이터의 사양을 800W에서 약 400W~500W로 낮추어 사양 최소화와 사용 전력 절감과 이로 인한 연비 향상은 물론, 액추에이터의 중량 축소에 따른 전체 중량을 감소할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전륜쪽 액추에이터가 고장(Fail)나더라도 제동이 이루어지는 후륜의 제동 유압을 공유하므로, 보다 안정적인 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현 할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 회생 제동 장치가 전기 자동차에 적용된 설치 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 회생 제동 장치에 적용된 페달(1)은 운전자의 직접적인 조작에 비해 증대된 페달비를 갖도록, 서로 연동되는 한 쌍의 페달로 이루어진 다.

일례로, 본 실시예에 적용된 페달(1)은 본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388(2009.2.16)와 같이, 운전자 조작용 프라이머리(Primary) 페달과, 상기 프라이머리 페달에 연동하는 세컨더리(Secondary) 페달로 한 쌍을 이루며, 상기 프라이머리 페달과 세컨더리 페달이 조합된 상태에서 높은 페달비를 갖도록 설계한다.

이와 더불어 본 실시예의 회생 제동 장치는 상기 페달(1)의 스트로크(Stroke)를 직접적으로 받아 후륜 브레이크(B)로 공급되는 제동 유압을 형성하는 후륜 제동부(5)와, 상기 페달의 스트로크(Stroke)에 따라 전륜 브레이크(A)에서 요구되는 제동 유압을 형성하는 전륜 제동부(10)를 더 구비한다.

상기와 같은 전·후륜 제동부(5,10)는 본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388(2009.2.16)와 같이, 전륜 제동과 후륜 제동이 분리되어 독립적으로 구현되고, 레이 아웃을 고려해 통상 전륜 제동부(10)쪽으로 설치한 1개의 오일 리저버(13)를 공용으로 사용한다.

또한, 상기 후륜 제동부(5)가 페달과 마스터 실린더 사이에 부스터 없이 운전자 힘만을 이용한 마찰 제동으로 후륜 제동을 수행하는 반면, 전륜 제동부(10)가 액추에이터를 이용하므로, 전륜쪽 유압 제동력이 가변하여도 후륜측에는 영향을 주지 않으면서 운전자의 페달감(Pedal Feel)도 저하되지 않는다.

이와 같은 후륜 제동부(5)는 오일 리저버(13)에 리저버 라인(7)으로 연결되어, 페달(1)이 밟혀질 때 제동 유압을 형성하는 후륜 마스터 실린더(6)를 갖추고, 좌·우 후륜을 제동하는 후륜 브레이크(B)쪽으로 각각 이어지는 한 쌍의 좌·우 유압 라인(8a,8b)으로 이루어진 후륜 유압 라인(8)을 갖춘다.

상기와 같은 후륜 마스터 실린더(6)는 후륜 제동부(5)쪽 유압의 일부를 전륜 제동부(10)쪽으로도 배출하도록, 적어도 2개 이상의 유압 챔버를 형성한다.

이를 위해, 상기 후륜 마스터 실린더(6)에는 후륜 유압 라인(8)이 연결된 메인 챔버(6a)와 더불어, 상기 메인 챔버(6a)에 인접되어 전륜 제동부(10)쪽으로 유압을 배출하는 서브 챔버(6b)를 형성한다.

상기와 같이 서브 챔버(6b)를 통해 전륜 제동부(10)쪽으로 유압을 배출하기 위해 본 실시예에서는 액압 연동부(30)를 형성하며, 상기 액압 연동부(30)의 구성은 이후 상세히 기술한다.

그리고, 상기 전륜 제동부(10)는 페달(1)의 스트로크(Stroke)에 따른 동력을 발생하는 액추에이터(11)와, 상기 액추에이터(11)의 전달 동력으로 전륜 브레이크(A)의 제동 유압을 생성하는 전륜 마스터 실린더(12)와, 상기 전륜 마스터 실린더(12)로 공급되는 오일을 저장한 오일 리저버(13) 및, 상기 전륜 마스터 실린더(12)에서 생성된 제동 유압을 전륜 브레이크(A)로 공급하는 전륜 유압 라인(14)으로 구성한다.

상기 액추에이터(11)는 전동 부스터(Electronic Booster)를 적용한다.

그리고, 상기와 같은 전륜 유압 라인(14)은 좌·우 전륜으로 각각 이어지는 좌·우 유압 라인(14a,14b)으로 이루어지며, 상기 좌·우 유압 라인(14a,14b)은 휠 디스크에 장착된 전륜 브레이크(A)인 캘리퍼(또는 드럼)에 연결한다.

또한, 본 실시예에는 전술한 바와 같이 후륜 제동부(5)쪽 유압을 제공받아 전륜 제동부(10)쪽에 유압을 형성하는 액압 연동부(30)가 더 설치되며, 상기 액압 연동부(30)를 통해 부가적으로 생성된 제동 유압으로 전륜쪽 액추에이터(11)의 하중 부담을 줄이고, 상기 액추에이터(11)의 고장(Fail)시 안정적인 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현 할 수 있게 된다.

상기와 같은 액압 연동부(30)는 유압이 흐르는 액압 연동 라인(31)과, 상기 액압 연동 라인(31)으로 유입된 유압의 작용으로 전륜 제동부(10)쪽에 유압이 부가되는 출력을 생성하는 유압 커넥터(34)로 구성한다.

상기 액압 연동 라인(31)은 후륜 제동부(5)의 후륜 마스터 실린더(6)에서 전륜 제동부(10)의 전륜 유압 라인(14)사이를 연결하되, 유압에 대한 신속한 반응을 위해 상기 전륜 제동부(10)의 전륜 마스터 실린더(12)쪽에 근접된 위치로 전륜 유압 라인(14)에 연결한다.

본 실시예에서는 상기 액압 연동 라인(31)은 상기 후륜 마스터 실린더(6)에 직접 연결되고, 이를 위해 전술한 바와 같이 상기 후륜 마스터 실린더(6)에는 메인 챔버(6a)와 별도로 서브 챔버(6b)를 형성한다.

또한, 상기 유압 커넥터(34)는 도 2에 도시된 바와 같이 액압 연동 라인(31)을 연결하는 하우징과, 입력 유압에 비해 출력 유압이 배력되기 위해 전·후단부가 서로 다른 접촉 면적을 갖는 피스톤(37)이 상기 하우징내에 수용된다.

이를 위해, 상기 하우징은 후륜 마스터 실린더(6)의 서브 챔버(6b)에 연결된 액압 연동 라인(31)쪽을 연결한 후단 연결 하우징(35)과, 전륜 제동부(10)의 전륜 유압 라인(14)에 연결된 전단 연결 하우징(36)으로 구성한다.

상기와 같은 전·후단 연결 하우징(36,35)에는 유압으로 상기 피스톤(37)이 이동되는 공간인 액압 챔버(35a,36a)가 형성되며, 상기 액압 챔버(35a,36a)의 직경은 상기 피스톤(37)의 형상에 따른다.

그리고, 상기 전·후단 연결 하우징(36,35)은 서로 일체화된 형상으로 제조될 수 있지만, 서로 볼트나 스크류를 이용해 체결하고 기밀 처리하도록 별도로 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피스톤(37)은 설계시 산출되는 제동 유압 크기에 맞춘 입/출력비에 의해 결정되며, 통상 유압이 입력되는 쪽에 비해 유압이 출력되는 쪽 단면적을 작게 한다.

즉, 상기 피스톤(37)은 입력된 유압이 작용하는 전단부(37a)와, 유압을 받아 밀려나 배출 유압을 형성하는 후단부(37b)를 갖추고, 상기 전단부(37a)의 단면적 A은 상기 후단부(37b)의 단면적 B에 비해 큰 값을 갖는다.

이로 인해, 후륜 마스터 실린더(6)의 유압이 상기 피스톤(37)에 작용하면 전·후단부(37a,37a)에서 작용하는 유압이 PA=P'A'이므로, 상기 피스톤(37)의 양단에 걸리는 압력 P와 P'가 상이하더라도 단면적 A와 A'의 차이로 동일한 크기의 유압을 출력할 수 있게 된다.

상기와 같은 피스톤(37)은 하우징내에 조립이 되면, 상기 전단부(37a)는 후단 연결 하우징(35)의 액압 챔버(35a)에 위치되고, 상기 후단부(37b)는 후단 연결 하우징(35)의 액압 챔버(35a)에서 전단 연결 하우징(36)의 액압 챔버(36a)쪽에 위 치되어, 유압의 작용으로 상기 후·전단 연결 하우징(35,36)을 이동하게 된다.

또한, 상기 피스톤(37)은 유압의 작용으로 후·전단 연결 하우징(35,36)을 이동하는 특성상, 상기 후·전단 연결 하우징(35,36)의 액압 챔버(35a,36a)에 대해 기밀을 형성하며, 통상 전·후단부(37a,37b)에 위치된 씨일(38)을 이용한다.

이와 더불어 상기 피스톤(37)은 후륜 마스터 실린더(6)쪽 유압 해제시 초기 상태 복귀를 위한 리턴 스프링(39)이 더 구비되며, 상기 리턴 스프링(39)은 피스톤(37)이 밀려날 때 압축되도록 피스톤(37)의 전단 연결 하우징(36)쪽을 탄발 지지한다.

상기 후단 연결 하우징(36)은 상기 리턴 스프링(39)이 삽입되어 탄발 지지되도록 내부를 중공으로 형성하되, 상기 후단 연결 하우징(36)의 중공 홀은 전단 연결 하우징(35)을 구분하는 격벽을 매개로 구획된다.

이에 더해 본 실시예에 따른 상기 액압 연동부(30)에는 액압 연동 라인(31)으로 유입된 유압이 작용하는 유압 커넥터(34)의 작동을 제어하도록, 한 쌍의 제어 밸브를 더 구비한다.

상기와 같은 제어 밸브는 유압 커넥터(34)쪽으로 액압 연동 라인(31)이 연결되기 전 위치에 설치되어, 후륜 마스터 실린더(6)의 유압 배출을 제어하는 후단 제어 밸브(32)와, 상기 액압 연동 라인(31)이 전륜 마스터 실린더(12)의 전륜 유압 라인(14)에 연결되기 전 위치에 설치되어, 상기 전륜 마스터 실린더(12)의 유압 배출을 제어하는 전단 제어 밸브(33)로 구성한다.

이때, 상기 후단 제어 밸브(32)는 유압 커넥터(34)의 전단이나 후단으로 설 치할 수 있다.

상기와 같은 전·후단 제어 밸브(33,32)는 온/오프 제어되는 솔레노이드 밸브로서, 전륜 제동부(10)를 구성하는 액추에이터(11)의 고장(Fail)시 후륜 제동부(5)를 통해 전륜 제동부(10)쪽에 제동 유압을 생성하는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현한다.

이와 같은 본 실시예에 따른 회생 제동 장치는 도 1과 같이 ECU(20)를 이용해 제어하며, 이러한 ECU(20)는 주행중인 차량을 제어하는 종류인 ECU이지만, 필요에 따라 차량에 적용되고 있는 다른 제어 유닛도 적용한다.

상기와 같은 ECU(20)는 페달(1)의 스트로크(Stroke)를 감지한 페달 센서(4)의 신호를 받아, 상기 전륜 제동부(10)의 액추에이터(11)의 동력을 제어하고, 상기 액압 연동부(30)를 구성하는 전·후단 제어 밸브(33,32)의 제어를 구현한다.

즉, 상기 ECU(20)는 페달 센서(4)를 통해 페달(1)의 스트로크를 감지하면, 액추에이터(11)를 구동해 전륜 제동부(10)를 작동시키고, 동시에 상기 전·후단 제어 밸브(33,32)의 온/오프 제어로 유로를 개방하거나 또는 차단하여, 정상 작동 상태나 또는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현한다.

이에 더해, 상기 ECU(20)는 회생 제동 장치의 제어를 위해 도 1과 같이, 상기 후륜 제동부(5)와 전륜 제동부(10)에 설치된 다수의 압력 센서와 회로를 형성한다.

일례로, 상기 후륜 제동부(5)에 후륜 압력 센서(9)가 설치되는데, 이러한 상기 후륜 압력 센서(9)는 1개로 구성하며, 통상 후륜 마스터 실린더(6)로부터 배출 되는 유압의 측정이 용이한 위치에 설치한다.

상기와 같은 후륜 압력 센서(9)는 ECU(20)에서 페달(1)의 스트로크(Stroke) 감지 정확도를 높이는데 기여하며, 상기 페달 센서(4)에 대한 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현하는 개념이므로, 실제적으로는 설치하지 않아도 무방하다.

또한, 상기 전륜 제동부(10)에도 한 쌍의 좌·우 전륜 압력 센서(15,16)가 설치되며, 이러한 한 쌍의 좌·우 전륜 압력 센서(15,16)는 좌·우 전륜쪽으로 공급되는 유압을 측정하여 ECU(20)로 제공하게 된다.

상기 ECU(20)는 좌·우 전륜 압력 센서(15,16)에서 측정된 값을 이용해 액추에이터(11)를 목표 제어하기 위한 것이므로, 상기 좌·우 전륜 압력 센서(15,16)는 좌·우 전륜의 제동 상태에 영향을 주는 제동 유압의 정확한 측정을 위해, 최대한 좌·우 전륜에 근접된 위치로 각각 설치한다.

이와 같이 상기 ECU(20)를 통한 액추에이터(11)의 목표 제어는 회생 제동의 특성을 구현하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 ECU(20)는 좌·우 전륜 압력 센서(15,16)를 이용해 제동 유압을 모니터링(Monitoring)하고, 제동 과정동안 액추에이터(11)의 동력을 변화시켜 전륜 브레이크(A)쪽 제동 유압을 가변 해주게 된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 회생 제동 장치는 운전자가 페달(1)을 밟으면 마찰 제동을 구현하는 후륜 제동과 동시에 회생 제동을 구현하는 전륜 제동이 일어나는 정상적인 제동과, 액추에이터(11)의 고장(Fail)에 따른 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현한다.

정상적인 제동에서 전륜 제동에 비해 요구되는 제동력이 상대적으로 작은 후륜 제동은 페달(1)을 매개로 운전자의 힘을 직접 받아 구현되고, 전륜 제동은 페달(1)의 스트로크를 감지한 ECU(20)가 구동하는 엑추에이터(11)의 동력을 이용해 구현된다.

도 3과 같이 운전자가 페달(1)을 밟아 스트로크 변화가 일어나면, 상기 페달(1)의 답입력을 통한 후륜 제동과 동시에, 상기 페달(1)의 스트로크 변화량에 의한 액추에이터(11)의 동력을 통한 전륜 제동이 일어난다.

상기 페달(1)은 본 출원인의 국내 출원번호 10-2009-0012388(2009.2.16)에 적용된 바와 같이, 운전자의 답입력을 크게 배력하는 페달비를 구현해 후륜 마스터 실린더(6)를 가압한다.

이와 같이 후륜 제동은 페달(1)을 통한 후륜 마스터 실린더(6)의 작동으로 발생된 제동 유압이 한 쌍의 좌·우 유압 라인(8a,8b)으로 배출되면, 좌·우 후륜에 각각 장착된 후륜 브레이크(B)로 전달되고, 후륜 브레이크(B)의 작동으로 구현된다.

이러한 후륜 제동 시, 상기 ECU(20)는 페달 센서(4)를 통해 페달(1)의 스트로크를 산출하고, 동시에 후륜 압력 센서(9)를 통해 후륜 브레이크(B)로 공급되는 제동 유압을 산출한 다음, 상기 페달 센서(4)와 후륜 압력 센서(9)의 측정값을 이용해 정확한 페달(1)의 스트로크를 산출한다.

상기 ECU(20)를 통한 페달(1)의 정확한 스트로크의 산출은 전륜 제동시 동작하는 액추에이터(11)에 대한 정밀 제어에 기여할 수 있다.

이와 같이 후륜 제동은 운전자가 밟은 페달(1)을 통해 구현되므로, 만약 액추에이터(11)의 고장(Fail)으로 전륜쪽 제동 유압이 생성되지 않더라도 후륜쪽에는 제동력이 항상 작용한다.

이러한 상태는 어느 정도 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현할 수 있는 상태이지만, 본 실시예에서는 후륜 제동부(5)에서 전륜 제동부(10)쪽을 연결하는 액압 연동부(30)를 이용하여 안정적으로 구현한다.

상기와 같은 정상적인 제동 상태를 나타낸 도 3은 전륜쪽이 엑추에이터(11)를 통한 제동 유압에 더해 후륜쪽 제동 유압을 이용한 부가 제동 유압을 형성하지 않는 제어 상태이다.

이러한 제어는 본 실시예에서는 바람직한 경우가 아니지만 기본적인 제어 방식으로서, ECU(20)가 구현할 수 있는 다양한 제어 방식을 보다 효과적으로 설명하기 위함이다.

후륜 제동시 페달(1)을 통해 후륜 마스터 실린더(6)의 메인 챔버(6a)와 서브 챔버(6b)에 유압이 생성되면, 상기 메인 챔버(6a)쪽 유압은 한 쌍의 좌·우 유압 라인(8a,8b)으로 배출되어 후륜의 제동력으로 전환되지만, 상기 서브 챔버(6b)쪽 유압은 배출이 차단된다.

이러한 상기 서브 챔버(6b)쪽 유압 차단을 위해 ECU(20)는 액압 연동 라인(31)에 설치된 후단 제어 밸브(32)를 닫아(Close)주며, 이는 도 3에 표현되어 있다.

한편, 전륜 제동은 ECU(20)가 페달 센서(4)를 이용해 페달(1)의 스트로크를 산출해 액추에이터(11)를 구동하므로, 후륜 제동과는 독립적인 방식으로 이루어진다.

상기 액추에이터(11)의 구동으로 전륜 마스터 실린더(12)에서 생성된 제동 유압이 한 쌍의 좌·우 유압 라인(14a,14b)을 통해 전륜 브레이크(A)로 공급되면, 좌·우 전륜에 각각 장착된 상기 전륜 브레이크(A)의 작동으로 제동이 이루어진다.

이러한 전륜 제동시에는 회생 제동이 이루어지는 특성상, 상기 ECU(20)는 좌·우 전륜의 제동력을 가변하기 위해 액추에이터(11)의 동력을 제어해 전륜 마스터 실린더(12)에 대한 목표 제어를 수행한다.

이를 위해 상기 ECU(20)는 페달 센서(4)와 후륜 압력 센서(9)를 이용한 페달(1)의 스트로크 검출 값과 함께, 한 쌍의 좌·우 전륜 압력 센서(15,16)를 이용한 전륜 브레이크(A)쪽 제동 유압 검출 값을 제어 인자로 이용한다.

즉, 상기 ECU(20)는 한 쌍의 좌·우 전륜 압력 센서(15,16)를 통해 측정 당시 제동 유압 크기를 산출하고, 페달 센서(4)와 후륜 압력 센서(9)를 통해 산출된 페달(1)의 스트로크 변화를 고려해 필요한 제동력 크기를 산출한 다음, 이에 맞추어 액추에이터(11)의 동력을 변화시킨다.

일례로, 상기 ECU(20)의 산출 결과 전륜 제동력의 크기 증대가 필요하면, 상기 ECU(20)는 액추에이터(11)의 전류 공급을 증대해 상대적으로 큰 동력을 이용하여 전륜 마스터 실린더(12)의 제동 유압 크기를 증대하고, 반대로 상기 ECU(20)의 산출 결과 전륜 제동력의 크기 감소가 필요하면, 상기 ECU(20)는 액추에이터(11)의 전류 공급을 줄여 상대적으로 작은 동력을 이용하여 전륜 마스터 실린더(12)의 제 동 유압 크기를 감소시킨다.

이와 같이 전륜쪽 제동력 변화가 일어나더라도, 전륜 제동부(10)는 후륜쪽을 제동하는 페달(1)쪽과 기구적으로 연결되는 구성이 없으므로, 제동력 변화로 인한 페달(1)의 페달감 저하가 일어나지 않는다.

상기와 같은 전륜 제동이 이루어지는 동안 ECU(20)는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현하는 액압 연동부(30)와의 연계와 관계없이, 전륜쪽으로 이어지는 액압 연동 라인(31)이 연결된 전륜 유압 라인(14)쪽에 설치된 전단 제어 밸브(33)를 열린(Open)상태로 유지시킨다.

하지만, 이와 같은 정상 제동 시 ECU(20)가 후단 제어 밸브(32)를 닫아 후륜쪽 제동 유압을 차단하면, 상기 액추에이터(11)는 하중 부담이 커지고 이는 바람직하지 않으므로, 바람직한 실시예인 액압 연동부(30)와 연계시킨 제어 상태를 설명한다.

도 4는 정상 제동이 구현되는 상황에서 전륜쪽이 액추에이터(11)를 통해 형성되는 제동 유압에 더해, 후륜쪽 유압을 이용해 추가적으로 형성되는 제동 유압이 작용하는 상태를 나타낸다.

이러한 경우 ECU(20)는 전륜 제동부(10)의 전륜 유압 라인(14)에 설치된 전단 제어 밸브(33)의 열림(Open)을 유지한 상태에서, 후륜 마스터 실린더(6)쪽 유압이 액압 연동 라인(31)을 통해 유압 커넥터(34)로 유입되도록 후단 제어 밸브(32)를 열어(Open)준다.

상기와 같이 후단 제어 밸브(32)가 열린(Open)상태로 전환되면, 페달(1)을 통해 작동된 후륜 마스터 실린더(6)에서 형성된 유압이 액압 연동 라인(31)으로 흐르면서 유압 커넥터(34)쪽으로 유입되어, 입력으로 작동한다.

이때, 상기 후륜 마스터 실린더(6)는 메인 챔버(6a)와 서브 챔버(6b)에 유압이 형성되고, 상기 메인 챔버(6a)쪽 제동 유압은 한 쌍의 좌·우 유압 라인(8a,8b)으로 배출되어 후륜의 제동력으로 전환되지만, 상기 서브 챔버(6b)쪽 유압은 액압 연동 라인(31)쪽으로 배출된다.

상기 후륜 마스터 실린더(6)에서 유압 커넥터(34)쪽으로 공급된 유압은 다시 출력으로 전환되어 전륜쪽으로 가해지고, 이를 통해 전륜쪽은 액추에이터(11)를 통해 형성되는 제동 유압에 더해, 후륜쪽 유압을 이용한 추가적인 제동 유압이 함께 작용하게된다.

상기와 같은 유압 커넥터(34)의 작용은 내부의 피스톤(37)을 통해 구현되는데, 이러한 작용은 이후 기술될 페일-세이프(Fail-Safe) 구현시와 동일하므로, 페일-세이프(Fail-Safe) 설명시 상세히 기술한다.

이와 같이 전륜쪽 제동 유압의 증대는 증가량만큼 액추에이터(11)의 하중 부담을 줄일 수 있고, 이는 상기 액추에이터(11)가 일반 부스터 전부하점(배력 한계 지점)이후 구간(통상, 감 가속도 약 0.6 ~ 0.7g 이상임)에 대해 요구되는 부하를 모두 감당하지 않아도 되므로, 약 800W 고 사양에서 약 400W~500W 저 사양으로 낮출 수 있고, 이로 인한 제반 효과를 얻을 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 회생 제동 장치는 전륜 제동부(10)의 이상으로 제동 유압이 생성되지 않을 때, 페달(1)을 통해 항시 작동되는 후륜 제동부(5)의 유압을 이용하여 전륜 제동부(10)쪽에도 제동 유압을 형성하는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현할 수 있게 된다.

도 5는 이러한 페일-세이프(Fail-Safe) 구현 상태를 나타내는데, 이를 위해 ECU(20)는 후륜 제동부(5)와 전륜 제동부(10)를 액압 연동 라인(31)으로 연결하는 액압 연동부(30)를 제어해 구현한다.

제동 시 전륜 제동부(10)를 통한 제동 유압이 형성되지 않는 경우는 다양하게 발생되지만, 모두 제동 유압 부족이라는 동일한 결과를 발생하므로 운전자가 페달(1)을 밟은 상태에서 액추에이터(11)가 ECU(20)의 제어에 반응하지 않는 경우로 한정해 설명한다.

이때, 후륜 제동부(5)는 페달(1)이 직접 작용하는 후륜 마스터 실린더(6)를 통해 형성된 제동 유압으로 정상적으로 제동을 구현하므로, 정상적인 제동 상태와 동일하게 작동된다.

하지만, 페달(1)의 스트로크 변화를 감지한 ECU(20)의 제어에 엑추에이터(11)가 반응하지 않게 되면, 상기 ECU(20)는 전륜 제동부(10)의 고장(Fail)임을 판단하여 페일-세이프(Fail-Safe) 제어를 구현하게 된다.

상기와 같은 페일-세이프(Fail-Safe)제어를 위해 ECU(20)는 액압 연동 라인(31)에 설치된 후단 제어 밸브(32)를 열고(Open), 전륜쪽으로 이어지는 액압 연동 라인(31)이 연결된 전륜 유압 라인(14)쪽 전단 제어 밸브(33)를 닫아(Close)준다.

상기 후단 제어 밸브(32)가 열리면 페달(1)의 작용으로 후륜 마스터 실린더(6)의 서브 챔버(6b)에서 발생된 제동 유압이 액압 연동 라인(31)쪽으로 배출되지만, 닫혀진 상기 전단 제어 밸브(33)에 의해 전륜 마스터 실린더(12)쪽으로 이어진 전륜 유압 라인(14)이 차단된다.

상기 액압 연동 라인(31)쪽으로 배출된 제동 유압은 후단 제어 밸브(32)를 거쳐 유압 커넥터(34)로 유입되고, 상기 유압 커넥터(34)는 제동 유압을 입력으로 해 출력을 발생시켜 전단 제어 밸브(33)에서 전륜 브레이크(A)를 이어주는 전륜 유압 라인(14)쪽에 제동 유압을 형성시킨다.

이러한 작용은 상기 유압 커넥터(34)의 작동을 통해 구현되며, 이는 도 6에 도시된다.

도 6과 같이, 상기 유압 커넥터(34)에 입력된 제동 유압은 후단 연결 하우징(35)의 액압 챔버(35a)를 충진하면서 피스톤(37)을 가압하는 압력으로 전환되므로, 상기 피스톤(37)은 전단 연결 하우징(36)의 액압 챔버(36a)쪽으로 밀려난다.

이러한 상기 피스톤(37)의 이동으로 피스톤(37)의 앞쪽 오일이 밀려나면서 제동 유압을 형성하고, 형성된 제동 유압은 좌·우 유압 라인(14a,14b)을 통해 전륜 브레이크(A)쪽에서 제동력으로 작용한다.

이때, 상기 피스톤(37)은 제동 유압이 입력되는 쪽인 전단부(37a)가 그 반대쪽을 이루는 후단부(37b)에 비해 큰 직경(A>A')을 이루므로, 상기 피스톤(37)의 전후 압력은 PA = P'A'로 동일하게 형성된다.

그리고, 상기 피스톤(37)에 대한 입력이 해제되면, 피스톤(37)이 밀려날 때 압축되었던 리턴 스프링(39)의 작용으로 초기 상태로 원 위치된다.

이와 같이 상기 유압 커넥터(34)가 후륜쪽 유압을 입력으로 해 전륜쪽으로 출력을 발생시키므로, 액추에이터(11)의 고장(Fail)시라도 전륜쪽에 제동 유압이 작용할 수 있어, 보다 안정적이고 신뢰성있는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현한다.

도 1은 본 발명에 따른 회생 제동 장치가 전기 자동차에 적용된 설치 구성도

도 2는 본 발명에 따른 유압 커넥터의 단면도

도 3은 본 발명에 따른 회생 제동 장치의 정상 제동 작동도

도 4는 본 발명에 따른 회생 제동 장치의 바람직한 정상 제동 작동 작동도

도 5는 본 발명에 따른 회생 제동 장치의 페일-세이프(Fail-Safe) 작동도

도 6은 본 발명에 따른 유압 커넥터의 압력 형성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 페달 4 : 페달 센서

5 : 후륜 제동부

6,12 : 후·전륜 마스터 실린더

6a : 메인 챔버 6b : 서브 챔버

7 : 리저버 라인

8,14 : 후·전륜 유압 라인

8a,8b : 좌·우 유압 라인

9 : 후륜 압력 센서

10 : 전륜 제동부 11 : 액추에이터

13 : 오일 리저버 14a,14b : 좌·우 유압 라인

15,16 : 좌·우 전륜 압력 센서

20 : ECU 30 : 액압 연동부

31 : 액압 연동 라인 32,33 : 후·전단 제어 밸브

34 : 유압 커넥터 35 : 후단 연결 하우징

35a,36a : 액압 챔버 36 : 전단 연결 하우징

37 : 피스톤 37a,37b : 전·후단부

38 : 씨일 39 : 리턴 스프링

A,B : 전·후륜 브레이크

Claims

차량 제동을 위한 페달의 답입에 의하여 유압을 형성해, 후륜에 대한 제동 작용을 수행하는 후륜 제동부와;

상기 후륜 제동부와 독립적으로 구동하도록 설치된 액추에이터의 구동에 의하여 유압을 형성해, 전륜에 대한 제동 작용을 수행하는 전륜 제동부와;

상기 후륜 제동부쪽에서 발생된 유압을 입력으로 하여, 상기 전륜 제동부쪽으로 가해지는 유압을 출력하는 액압 연동부;를 포함하고,

상기 액압 연동부는 후륜쪽 유압이 흐르는 액압 연동 라인과, 상기 액압 연동 라인으로 유입된 유압의 작용으로 전륜 제동부쪽에 부가되는 출력 유압을 생성하는 유압 커넥터로 구성된 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 페달의 스트로크 변화 감지로 상기 액추에이터를 구동하고, 상기 페달의 스트로크 변화와 전륜쪽의 검출 제동 유압을 이용해, 상기 액추에이터의 동력 크기를 조절하여 전륜의 제동력 크기를 가변시키며, 상기 후륜 제동부쪽에서 상기 전륜 제동부쪽으로 전달되는 유압의 전달 경로를 개·폐하여, 상기 액압 연동부의 작동을 제어하는 ECU를 포함해 구성하는 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 후륜 제동부를 구성하여 상기 페달을 통해 유압을 형성하는 후륜 마스터 실린더는 배출 경로가 다른 적어도 2개 이상의 유압 챔버를 형성한 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 유압 챔버는 후륜쪽으로 이어진 후륜 유압 라인이 연결된 메인 챔버와, 상기 전륜 제동부를 이루는 전륜 유압 라인쪽으로 이어진 상기 액압 연동부쪽에 연결된 서브 챔버인 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 전륜 제동부는 상기 페달의 스트로크 변화 시 구동되는 액추에이터와,

상기 액추에이터를 통해 유압을 생성하는 전륜 마스터 실린더와,

상기 전륜 마스터 실린더에 장착되어, 상기 전륜 제동부의 후륜 마스터 실린더쪽으로도 오일을 공급하는 오일 리저버로 구성된 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 유압 커넥터는 리턴 스프링으로 탄발 지지된 서로 다른 양 끝단 직경을 갖는 피스톤이 구비된 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 7에 있어서, 상기 피스톤은 후륜쪽에서 유압이 입력되는 쪽이 전륜쪽으로 유압을 출력하는 쪽보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 8에 있어서, 상기 피스톤은 서로 결합되는 후단 연결 하우징과 전단 연결 하우징의 내부에 씨일로 기밀 처리해 수용되는 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 액압 연동부에는 상기 유압 커넥터쪽으로 유압을 유입하거나 차단하도록 제어되는 후단 제어 밸브가 상기 액압 연동 라인에 설치되고, 상기 액압 연동 라인에 연결된 전륜 마스터 실린더의 전륜 유압 라인으로 상기 전륜 마스터 실린더의 유압 흐름을 제어하는 전단 제어 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 10에 있어서, 상기 전·후단 제어 밸브는 ECU가 제어하는 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
청구항 2에 있어서, 상기 페달에는 페달의 스트로크(Stroke)를 감지해 상기 ECU로 전송하는 페달 센서가 더 구비되고,

상기 후륜 제동부에는 후륜 마스터 실린더에서 배출되는 제동 유압을 검출해 상기 ECU로 전송하도록, 후륜 압력 센서가 상기 후륜 유압 라인에 더 설치되며,

상기 전륜 제동부는 전륜 마스터 실린더에서 배출되는 제동 유압을 검출해 상기 ECU로 전송하도록, 전륜 압력 센서가 상기 전륜 유압 라인에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.
차량 제동을 위한 페달의 답입에 의하여 유압을 형성해, 후륜에 대한 제동 작용을 수행하는 후륜 제동부와;

상기 후륜 제동부와 독립적으로 구동하도록 설치된 액추에이터의 구동에 의하여 유압을 형성해, 전륜에 대한 제동 작용을 수행하는 전륜 제동부와;

상기 후륜 제동부쪽에서 발생된 유압이 흐르는 액압 연동 라인과, 상기 액압 연동 라인으로 유입된 유압의 작용으로 전륜 제동부쪽에 부가되는 출력 유압을 생 성하도록 리턴 스프링으로 탄발지지된 피스톤을 갖춘 유압 커넥터와, 상기 유압 커넥터를 갖춘 상기 액압 연동 라인에 설치된 후단 제어 밸브와, 상기 전륜 제동부를 이루는 전륜 마스터 실린더에 연결된 전륜 유압 라인에 설치된 전단 제어 밸브를 갖춘 액압 연동부;

를 포함해 구성된 것을 특징으로 하는 회생 제동 장치.