KR101733889B1 - 제동제어장치 및 제동제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하는 감지부와 외부물체가 감지되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어하는 제1 제어부와 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지를 판단하는 판단부 및 외부물체와의 관계가 제1 관계 내에 해당되는 것으로 판단되면, 유압 브레이크 및 상기 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하는 제2 제어부를 포함하는 제동제어장치에 관한 것이다.

Description

제동제어장치 및 제동제어방법{BRAKE CONTROL APPARATUS AND BRAKE CONTROL METHOD}
본 발명은 제동제어기술에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 정지 및 속도 제어를 위하여 제동장치(brake system)를 장착하고 있는데, 최근에는 차량의 제동 능력 향상과 제동중의 조향 안정성을 확보하기 위하여 안티록 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System; ABS)을 구비하고 있다.
ABS는 제동 마찰 계수가 낮은 노면에서 고속주행 중 제동할 때 제동력을 노면에 전달하지 못하여 발생하는 차량의 미끄러짐 현상을 방지하기 위하여 제동중 차륜의 고착상태가 있기 전에 이를 사전에 감지하여 그 현상을 방지하기 위한 시스템이다.
즉, 이 시스템은 제동시, 차량의 전후륜에 설치된 차륜속도 검출센서를 이용하여 차속을 추정하고 이를 기초로 현재의 슬립률과 감속도를 계산한 후, 이들 자료를 입력변수로 하여 차량의 고착 상태 발생을 예측하고 그 전에 브레이크 압력을 감소시켜 차륜회전 속도를 차속에 근접시키고 다시 차륜의 회전속도가 일정치를 초과하기 전에 브레이크 압력을 증가시켜 차륜을 제동시키는, 일련의 동작을 반복하여 슬립률을 바람직한 상태로 유지 시키도록 제어하는 것으로서, 차륜의 고착상태가 발생함으로써 조향성상실 및 주행안정성 상실의 상태가 되는 것을 사전에 방지하고 제동능력을 향상시킨다.
그러나, 브레이크 압력을 증가시키는 과정에서 일정시간이 소모될 수 있으며, 상기 일정시간이 소모됨에 따라 제동거리가 증가하는 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서 제동거리를 보다 감소시킬 수 있는 제동제어기술을 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하는 감지부와 외부물체가 감지되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어하는 제1 제어부와 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지를 판단하는 판단부 및 외부물체와의 관계가 제1 관계 내에 해당되는 것으로 판단되면, 유압 브레이크 및 상기 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하는 제2 제어부를 포함하는 제동제어장치를 제공한다.
다른 일 측면에서, 본 발명은 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하는 감지단계와 외부물체가 감지되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어하는 제1 제어단계와 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지를 판단하는 판단단계 및 외부물체와의 관계가 제1 관계 내에 해당하는 것으로 판단되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하는 제2 제어단계를 포함하는 제동제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제동거리를 보다 감소시킬 수 있는 제동제어기술을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 제어부가 발전 브레이크를 제어하는 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제동제어장치에 의한 효과를 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제동제어장치(100)는 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하는 감지부(110)와 외부물체가 감지되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어하는 제1 제어부(120)와 외부물체와의 거리, 속도, 및 충돌시간 등 적어도 하나를 포함하는 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지를 판단하는 판단부(130) 및 외부물체와의 관계가 제1 관계 내에 해당되는 것으로 판단되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하는 제2 제어부(140)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 감지부(110)는 카메라센서, 레이더센서, 라이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나를 포함하는 감지센서를 차량 외부를 감지하도록 설치하여 외부물체를 감지할 수 있다.
카메라센서는, 빛을 받아들이는 집광부와 받아들인 빛을 이미지로 담는 촬상기 및 상태를 조절하는 조절장치 등을 포함할 수 있다. 상기 집광부는 빛을 받아 들여 촬상부에 상이 맺히게 하는 부품으로서, 바늘구멍 사진기처럼 단순한 작은 구멍에서부터 여러 종류의 다중 렌즈를 이용하는 복잡한 것까지 다양한 방식이 있다. 일반적인 사진기의 집광부는 렌즈, 조리개 및 렌즈의 거리를 조절하는 장치를 포함한다. 집광부는 일반적으로 사진렌즈로 명명하기도 한다. 상기 촬상부는 집광부로부터 들어온 빛에 의해 생긴 상이 맺히는 부품으로서, 필름 카메라는 이 촬상부에 감광성이 있는 필름을 놓아 촬상하고 이를 현상 및 인화하여 사진을 만드는 반면, 디지털 카메라는 촬상부에 빛의 신호를 전기신호로 바꾸는 장치(CMOS, CCD 등)를 놓아, 전기신호로 바뀐 디지털 이미지를 여러 형식의 이미지 파일로 저장매체에 저장한다. 상기 조절장치는 원하는 이미지를 얻도록 동작하는 부품으로서, 대표적으로 집광부의 구멍크기를 조절하는 조리개와 빛을 받아들이거나 차단하는 셔터 등을 포함할 수 있다. 일 예를 들어, 밝은 곳에서는 조리개를 좁혀 빛의 양을 줄이고 어두운 곳에서는 조리개를 열어 빛의 양을 늘려 적당한 촬상을 할 수 있다. 또한, 운동선수의 빠른 움직임에 대해 셔터의 동작을 빠르게 하여 정지화면으로 촬영할 수 있다. 그 밖에 어두운 곳에서 촬영하기 위한 플래시, 촬영할 대상을 미리 살피는 뷰파인더와 같은 장치도 조절장치에 포함될 수 있다.
레이더센서는, 전자파를 발사하고 그것이 물체에 맞고 반사되어 되돌아 오는 전자파를 분석하여 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 장치이다. 레이다가 파장이 긴 저주파를 사용하면 전파의 감쇄가 작고 먼 곳까지 탐지할 수가 있지만 정밀한 측정되지 않아 해상도는 나빠지는 특징이 있는 반면, 파장이 짧은 고주파를 사용하면 공기 중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 흡수 또는 반사되기 쉽기 때문에 감쇄가 커서 먼 곳까지 탐지하지 못하지만 높은 해상도를 얻을 수가 있는 특징이 있다. 이러한 특징에 따라, 대공 레이다, 대지 레이다 등 원거리의 목표물을 빨리 발견할 필요가 있는 경우에는 저주파의 전파를 사용하는 반면, 사격관제 레이더 등 목표의 형태나 크기 등을 정밀하게 측정할 필요가 있는 경우에는 고주파의 전파를 사용한다.
라이더센서는, 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 기법 및 그 장치로서, 레이더가 극초단파를 이용하여 대상물까지의 왕복 시간을 관측함으로써 거리를 구하는 것처럼 라이다도 레이저를 이용하여 동일한 원리로 거리를 측정할 수 있다. 지상에 삼각대를 이용하여 건물 및 지형의 3차원 모형을 높은 정확도로 작성하며, 항공기 및 위성에 탑재하여 지표면의 모형을 작성할 수도 있다.
초음파센서는, 진동수가 커지면 그 파장은 짧아지는 특성에 의해, 회절현상이 일어나기 어렵고 물체의 그늘이 쉽게 생성되며, 빛과 같이 한 방향으로도 가지런히 전달하는 초음파의 특성을 이용하여 물체의 거리, 위치 및 방향 등을 감지할 수 있는 장치이다. 거리를 감지하기 위해, 초음파센서는 펄스파형의 초음파를 사용하여 발사한 다음에 되돌아오기까지의 시간에 기초하여 물체와의 거리를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 제어부(120)는 감지부(110)에서 외부물체가 감지되면, 차량의 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어할 수 있다.
일반적인 유압 브레이크는 유압의 힘으로 제동력을 얻는 브레이크 방식으로서, 페달을 밟으면 유압이 발생하는 마스터 실린더와 그 유압을 받아 브레이크슈를 드럼에 밀어 제동력을 발생시키는 장치이다.
전술한 바와 같이 동작하는 유압 브레이크는 제동력을 발생함에 있어 일정시간이 소요될 수 있다.
이러한 일정시간이 소요됨에 따라, 일반적인 유압 브레이크의 제동거리는 증가될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 제어부(120)는 유압 브레이크의 브레이크슈가 드럼에 닿기 직전의 유압(작동 전 유압값)을 발생하도록 마스터 실린더를 제어할 수 있다.
발전 브레이크는 차륜의 회전을 모터에 입력하여 모터를 발전기로 동작시킴으로서, 상기 차륜의 회전을 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 동작하는 발전 브레이크 역시 인덕터(Inductor)를 포함하는 회로모듈에 의해 일정시간 전압지연이 발생에 따른 제동력 발생함에 있어 특정시간이 소요될 수 있다. 자세히 설명하면, 모스펫(MOSFET)을 포함하는 반도체 스위치는 일정 전압이 입력되면 동작하는 특성이 있기 때문에 상기 전압지연에 따른 특정시간만큼 반도체 스위치가 늦게 동작할 수 있다.
이러한 특정시간이 소요됨에 따라, 발전 브레이크의 제동거리는 증가될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 제어부(120)는 발전 브레이크에 병렬 연결된 캐패시터(Capacitor)에 반도체 스위치가 동작하기 직전의 전압(작동 전 전압값)을 충전하도록 회로모듈을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 판단부(130)는 감지부(110)가 감지한 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지 판단할 수 있다.
상기 제1 관계는 외부물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계점의 관계일 수 있다.
일 예를 들어, 외부물체와의 거리에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 거리는 제2 제어부(140)가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 움직이는 제동거리일 수 있다.
다른 일 예를 들어, 외부물체와의 속도에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 속도는 제2 제어부(140)가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 일정시간 또는 일정거리 이내에 속도가 0으로 될 수 있는 속도일 수 있다.
또 다른 일 예를 들어, 외부물체와의 충돌시간에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 충돌시간은 제2 제어부(140)가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 속도가 0으로 되는데 걸리는 시간일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 판단부(130)는 전술한 일 예, 다른 일 예 및 또 다른 일 예에 따른 제동거리, 속도 또는 시간에 해당하는지를 판단할 수 있으나, 이에 제한하지 않고, 제동거리, 속도 및 시간 중 적어도 둘 이상에 해당하는지를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 제어부(140)는 전술한 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어할 수 있다.
전술한 제1 값은 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제어하여 제동거리가 짧게 하는 값으로서, 실험데이터를 통해 미리 설정될 수 있다.
더 나아가, 제1 값은 유압 브레이크 및 발전 브레이크의 내구성을 기초한 값으로서, 실험데이터를 통해 미리 설정될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 제동제어장치(100)는 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 사용함으로써, 보다 빠른 시간 내에 외부물체와의 충돌을 차단할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 제동제어장치의 동작에 대해 더 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 감지부가 차량에 포함된 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지할 수 있다(S200).
상기 감지센서는 카메라센서, 레이더센서, 라이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 제1 제어부가 S200 단계에서 외부물체가 감지되었는지 확인한다(S210).
S210 단계에서 외부물체가 감지된 것으로 확인되면(YES), 제1 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어할 수 있다(S220).
일반적인 유압 브레이크는 유압의 힘으로 제동력을 얻는 브레이크 방식으로서, 페달을 밟으면 유압이 발생하는 마스터 실린더와 그 유압을 받아 브레이크슈를 드럼에 밀어 제동력을 발생시키는 장치이다.
전술한 바와 같이 동작하는 유압 브레이크는 제동력을 발생함에 있어 일정시간이 소요될 수 있다.
이러한 일정시간이 소요됨에 따라, 일반적인 유압 브레이크의 제동거리는 증가될 수 있다.
이러한 상황에서, S220 단계를 통해, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 작동 전 값으로 제어함으로써, 전술한 일정시간 중 일부시간이 소요됨을 차단할 수 있다.
일 예를 들어, 제1 제어부는 유압 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 유압값으로 제어하고, 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 전압값으로 제어할 수 있다.
이에 대해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 제어부가 발전 브레이크를 제어하는 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면인 도 3를 이용하여 자세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 제1 제어부는 캐패시터(330)가 발전 브레이크(350)의 작동 전 전압값을 갖도록 제1 모듈(320)을 제어할 수 있다. 이에, 보조 배터리(310)의 전력의 일부가 캐패시터(330)에 충전될 수 있다.
상기 제1 모듈(320)은 보조 배터리(310)의 전력을 캐패시터(330)에 전달할 수 있는 컨버터를 포함한 전력장치일 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 판단부가 S200 단계에서 감지된 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지 판단할 수 있다(S230).
상기 제1 관계는 외부물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계점의 관계일 수 있다.
일 예를 들어, 외부물체와의 거리에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 거리는 이후 S240 단계에서 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 움직이는 제동거리일 수 있다.
다른 일 예를 들어, 외부물체와의 속도에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 속도는 이후 S240 단계에서 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 일정시간 이내에 속도가 0으로 될 수 있는 속도일 수 있다.
또 다른 일 예를 들어, 외부물체와의 충돌시간에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 충돌시간은 이후 S240 단계에서 제2 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 속도가 0으로 되는데 걸리는 시간일 수 있다.
S230 단계에서 외부물체와의 관계가 제1 관계 내에 해당하는 것으로 판단되면(YES), 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 제2 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어할 수 있다(S240).
전술한 제1 값은 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제어하여 제동거리가 짧게 하는 값으로서, 실험데이터를 통해 미리 설정될 수 있다.
또는, 제1 값은 유압 브레이크 및 발전 브레이크의 내구성을 기초한 값으로서, 실험데이터를 통해 미리 설정될 수 있다.
이에 대해 도 3을 이용하여 자세히 설명하면, 제2 제어부는 제2 모듈(340)을 제어하여 보조 배터리(310)의 전력을 발전 브레이크(350)에 인가함으로써, 발전 브레이크(350)를 동작시킬 수 있다.
상기 제2 모듈(340)은 보조 배터리(310)의 전력을 발전 브레이크(350)에 전달할 수 있는 컨버터를 포함한 전력장치일 수 있다.
도 2와 같이 동작할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어장치는 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 사용함으로써, 보다 빠른 시간 내에 외부물체와의 충돌을 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 판단부는 감지된 외부물체와의 관계가 제1 관계보다 완화된 관계인 제2 관계 내에 해당하는지를 더 판단하고, 제2 제어부는 감지된 외부물체와의 관계가 제2 관계 내에 해당하는 것으로 판단되면 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값보다 작은 값인 제2 값으로 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 제동제어장치의 감지부는 차량에 포함된 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하고(S200), 제1 제어부가 S200 단계에서 외부물체가 감지되었는지 확인하며(S210), S210 단계에서 외부물체가 감지된 것으로 확인되면(YES), 제1 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어할 수 있다(S220).
이후, 판단부가 S200 단계에서 감지된 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제2 관계 내에 해당하는지 판단할 수 있다(S400).
상기 제2 관계는 이후의 S230 단계에서 사용하는 제1 관계보다 완화된 관계일 수 있다.
일 예를 들어, 외부물체와의 거리에 있어서 제2 관계에 해당하는 제2 거리는 제1 관계에 해당하는 제1 거리보다 긴 거리일 수 있다.
다른 일 예를 들어, 외부물체와의 속도에 있어서 제2 관계에 해당하는 제2 속도는 제1 관계에 해당하는 제1 속도보다 느린 속도일 수 있다.
또 다른 일 예를 들어, 외부물체와의 충돌시간에 있어서 제2 관계에 해당하는 제2 충돌시간은 제1 관계에 해당하는 제1 충돌시간보다 긴 시간일 수 있다.
S400 단계에서, 외부물체와의 관계가 제2 관계 내에 해당하는 것으로 판단되면(YES), 제2 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제2 값으로 제어할 수 있다(S410).
S220 단계에서 제어되는 작동 전 값, S410 단계에서 제어되는 제1 값 및 S240 단계에서 제어되는 제2 값은 다음 수학식 1의 관계에 있을 수 있다.
[수학식 1]
작동 전 값 ≤ 제2 값 ≤ 제1 값
이후, 판단부가 S200 단계에서 감지된 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지 판단하며(S230), S230 단계에서 외부물체와의 관계가 제1 관계 내에 해당하는 것으로 판단되면(YES), 제2 제어부가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어할 수 있다(S240).
전술한 바와 같이 본 발명의 다른 일 실시 예에 다른 제동제어장치는 보다 빠른 시간 내에 외부물체와의 충돌을 차단할 수 있으며, 더 나아가 외부물체와의 관계가 제1 관계 및 제2 관계 각각에 따라 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값 및 제2 값 각각으로 제어함으로써 탑승자가 느낄 수 있는 급제동에 따른 불안감을 해소할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 제동제어장치에 의한 효과를 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 5(A)는 일반적인 제동제어장치가 제동장치를 0[T]에서 제어하는 경우 시각에 따른 제동력을 도시하며, 도 5(B)는 본 발명의 제동제어장치가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 0[T]에서 제어하는 경우 시각에 따른 제동력을 도시한다.
도 5(A)를 참조하면, 일반적인 제동제어장치는 일정시간이 지난 시각(제1 시각(T1)보다 늦음)에서 제동력이 발생되어 제2 시각(T2)에서 목표 제동력(FG) 제공할 수 있다.
반면, 도 5(B)를 참조하면, 본 발명의 제동제어장치는 제어하는 즉시 제동력이 발생되어 제1 시각(T1)에서 목표 제동력(FG) 제공할 수 있다.
즉, 본 발명의 제동제어장치는 일반적인 제동장치보다 일 시간(dT)을 앞서 목표 제동력(FG) 제공할 수 있으며, 이에 보다 빠른 시간 내에 외부물체와의 충돌을 차단할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 5을 이용하여 설명한 제동제어장치가 수행하는 동작인 제동제어방법에 대해서 간략하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 제동제어방법은 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하는 감지단계(S600)와 외부물체가 감지되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어하는 제1 제어단계(S610)와 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지를 판단하는 판단단계(S620) 및 외부물체와의 관계가 제1 관계 내에 해당하는 것으로 판단되면, 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하는 제2 제어단계(S630)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 감지단계(S600)는 카메라센서, 레이더센서, 라이더센서 및 초음파센서 중 적어도 하나를 포함하는 감지센서를 차량 외부를 감지하도록 설치하여 외부물체를 감지할 수 있다.
카메라센서는, 빛을 받아들이는 집광부와 받아들인 빛을 이미지로 담는 촬상기 및 상태를 조절하는 조절장치 등을 포함할 수 있다. 상기 집광부는 빛을 받아 들여 촬상부에 상이 맺히게 하는 부품으로서, 바늘구멍 사진기처럼 단순한 작은 구멍에서부터 여러 종류의 다중 렌즈를 이용하는 복잡한 것까지 다양한 방식이 있다. 일반적인 사진기의 집광부는 렌즈, 조리개 및 렌즈의 거리를 조절하는 장치를 포함한다. 집광부는 일반적으로 사진렌즈로 명명하기도 한다. 상기 촬상부는 집광부로부터 들어온 빛에 의해 생긴 상이 맺히는 부품으로서, 필름 카메라는 이 촬상부에 감광성이 있는 필름을 놓아 촬상하고 이를 현상 및 인화하여 사진을 만드는 반면, 디지털 카메라는 촬상부에 빛의 신호를 전기신호로 바꾸는 장치(CMOS, CCD 등)를 놓아, 전기신호로 바뀐 디지털 이미지를 여러 형식의 이미지 파일로 저장매체에 저장한다. 상기 조절장치는 원하는 이미지를 얻도록 동작하는 부품으로서, 대표적으로 집광부의 구멍크기를 조절하는 조리개와 빛을 받아들이거나 차단하는 셔터 등을 포함할 수 있다. 일 예를 들어, 밝은 곳에서는 조리개를 좁혀 빛의 양을 줄이고 어두운 곳에서는 조리개를 열어 빛의 양을 늘려 적당한 촬상을 할 수 있다. 또한, 운동선수의 빠른 움직임에 대해 셔터의 동작을 빠르게 하여 정지화면으로 촬영할 수 있다. 그 밖에 어두운 곳에서 촬영하기 위한 플래시, 촬영할 대상을 미리 살피는 뷰파인더와 같은 장치도 조절장치에 포함될 수 있다.
레이더센서는, 전자파를 발사하고 그것이 물체에 맞고 반사되어 되돌아 오는 전자파를 분석하여 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 장치이다. 레이다가 파장이 긴 저주파를 사용하면 전파의 감쇄가 작고 먼 곳까지 탐지할 수가 있지만 정밀한 측정되지 않아 해상도는 나빠지는 특징이 있는 반면, 파장이 짧은 고주파를 사용하면 공기 중에 포함되는 수증기, 눈, 비 등에 흡수 또는 반사되기 쉽기 때문에 감쇄가 커서 먼 곳까지 탐지하지 못하지만 높은 해상도를 얻을 수가 있는 특징이 있다. 이러한 특징에 따라, 대공 레이다, 대지 레이다 등 원거리의 목표물을 빨리 발견할 필요가 있는 경우에는 저주파의 전파를 사용하는 반면, 사격관제 레이더 등 목표의 형태나 크기 등을 정밀하게 측정할 필요가 있는 경우에는 고주파의 전파를 사용한다.
라이더센서는, 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하는 기법 및 그 장치로서, 레이더가 극초단파를 이용하여 대상물까지의 왕복 시간을 관측함으로써 거리를 구하는 것처럼 라이다도 레이저를 이용하여 동일한 원리로 거리를 측정할 수 있다. 지상에 삼각대를 이용하여 건물 및 지형의 3차원 모형을 높은 정확도로 작성하며, 항공기 및 위성에 탑재하여 지표면의 모형을 작성할 수도 있다.
초음파센서는, 진동수가 커지면 그 파장은 짧아지는 특성에 의해, 회절현상이 일어나기 어렵고 물체의 그늘이 쉽게 생성되며, 빛과 같이 한 방향으로도 가지런히 전달하는 초음파의 특성을 이용하여 물체의 거리, 위치 및 방향 등을 감지할 수 있는 장치이다. 거리를 감지하기 위해, 초음파센서는 펄스파형의 초음파를 사용하여 발사한 다음에 되돌아오기까지의 시간에 기초하여 물체와의 거리를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1 제어단계(S610)는 감지단계(S600)에서 외부물체가 감지되면, 차량의 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 값으로 제어할 수 있다.
일반적인 유압 브레이크는 유압의 힘으로 제동력을 얻는 브레이크 방식으로서, 페달을 밟으면 유압이 발생하는 마스터 실린더와 그 유압을 받아 브레이크슈를 드럼에 밀어 제동력을 발생시키는 장치이다.
전술한 바와 같이 동작하는 유압 브레이크는 제동력을 발생함에 있어 일정시간이 소요될 수 있다.
이러한 일정시간이 소요됨에 따라, 일반적인 유압 브레이크의 제동거리는 증가될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 제어단계(S610)는 유압 브레이크의 브레이크슈가 드럼에 닿기 직전의 유압(작동 전 유압값)을 발생하도록 마스터 실린더를 제어할 수 있다.
발전 브레이크는 차륜의 회전을 모터에 입력하여 모터를 발전기로 동작시킴으로서, 상기 차륜의 회전을 감소시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 동작하는 발전 브레이크 역시 인덕터(Inductor)를 포함하는 회로모듈에 의해 일정시간 전압지연이 발생에 따른 제동력 발생함에 있어 특정시간이 소요될 수 있다. 자세히 설명하면, 모스펫(MOSFET)을 포함하는 반도체 스위치는 일정 전압이 입력되면 동작하는 특성이 있기 때문에 상기 전압지연에 따른 특정시간만큼 반도체 스위치가 늦게 동작할 수 있다.
이러한 특정시간이 소요됨에 따라, 발전 브레이크의 제동거리는 증가될 수 있다.
이를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 제어단계(S610)는 발전 브레이크에 병렬 연결된 캐패시터(Capacitor)에 반도체 스위치가 동작하기 직전의 전압(작동 전 전압값)을 충전하도록 회로모듈을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 판단단계(S620)는 감지단계(S600)에서 감지한 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지 판단할 수 있다.
상기 제1 관계는 외부물체와의 충돌이 발생할 수 있는 임계점의 관계일 수 있다.
일 예를 들어, 외부물체와의 거리에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 거리는 제2 제어단계(S630)에서 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 움직이는 제동거리일 수 있다.
다른 일 예를 들어, 외부물체와의 속도에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 속도는 제2 제어단계(S630)에서 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 일정시간 또는 일정거리 이내에 속도가 0으로 될 수 있는 속도일 수 있다.
또 다른 일 예를 들어, 외부물체와의 충돌시간에 있어서 제1 관계에 해당하는 제1 충돌시간은 제2 제어단계(S630)가 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제1 값으로 제어하여 속도가 0으로 되는데 걸리는 시간일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 판단단계(S620)는 전술한 일 예, 다른 일 예 및 또 다른 일 예에 따른 제동거리, 속도 또는 시간에 해당하는지를 판단할 수 있으나, 이에 제한하지 않고, 제동거리, 속도 및 시간 중 적어도 둘 이상에 해당하는지를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 제어단계(S630)는 전술한 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어할 수 있다.
전술한 제1 값은 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 제어하여 제동거리가 짧게 하는 값으로서, 실험데이터를 통해 미리 설정될 수 있다.
더 나아가, 제1 값은 유압 브레이크 및 발전 브레이크의 내구성을 기초한 값으로서, 실험데이터를 통해 미리 설정될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 제동제어방법은 유압 브레이크 및 발전 브레이크를 사용함으로써, 보다 빠른 시간 내에 외부물체와의 충돌을 차단할 수 있는 효과가 있다.
이 외에도 본 발명의 제동제어방법은 도 1 내지 도 5에 기초하여 설명한 본 발명의 제동제어장치가 수행하는 각 동작을 모두 수행할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하는 감지부;
    상기 외부물체가 감지되면, 유압 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 유압값으로 제어하고, 보조 배터리의 전력을 캐패시터로 전달하는 제1 모듈을 이용하여 상기 캐패시터에 미리 알고 있는 작동 전 전압값으로 충전되도록 하여 발전 브레이크를 제어하는 제1 제어부;
    상기 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 상기 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지를 판단하는 판단부; 및
    상기 외부물체와의 관계가 상기 제1 관계 내에 해당되는 것으로 판단되면, 상기 유압 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하고, 상기 보조 배터리의 전력을 상기 발전 브레이크에 전달하는 제2 모듈을 이용하여 상기 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하는 제2 제어부를 포함하는 제동제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 모듈은 상기 캐패시터와 상기 발전 브레이크 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 제동제어장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 판단부는, 상기 외부물체와의 관계가 상기 제1 관계보다 완화된 관계인 제2 관계 내에 해당하는지를 더 판단하고,
    상기 제2 제어부는,
    상기 외부물체와의 관계가 제2 관계 내에 해당되는 것으로 판단되면, 상기 유압 브레이크 및 상기 발전 브레이크를 상기 제1 값보다 작은 값인 제2 값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 제동제어장치.
  5. 감지센서를 이용하여 차량의 외부에 존재하는 물체인 외부물체를 감지하는 감지단계;
    상기 외부물체가 감지되면, 유압 브레이크를 미리 알고 있는 작동 전 유압값으로 제어하고, 보조 배터리의 전력을 캐패시터로 전달하는 제1 모듈을 이용하여 상기 캐패시터에 미리 알고 있는 작동 전 전압값으로 충전되도록 하여 발전 브레이크를 제어하는 제1 제어단계;
    상기 외부물체와의 거리, 속도 및 충돌시간 등을 포함하는 상기 외부물체와의 관계가 미리 설정된 제1 관계 내에 해당하는지를 판단하는 판단단계; 및
    상기 외부물체와의 관계가 상기 제1 관계 내에 해당하는 것으로 판단되면, 상기 유압 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하고, 상기 보조 배터리의 전력을 상기 발전 브레이크에 전달하는 제2 모듈을 이용하여 상기 발전 브레이크를 미리 설정된 제1 값으로 제어하는 제2 제어단계를 포함하는 제동제어방법.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 판단단계는, 상기 외부물체와의 관계가 상기 제1 관계보다 완화된 관계인 제2 관계 내에 해당하는지를 더 판단하고,
    상기 제2 제어단계는,
    상기 외부물체와의 관계가 제2 관계 내에 해당되는 것으로 판단되면, 상기 유압 브레이크 및 상기 발전 브레이크를 상기 제1 값보다 작은 값인 제2 값으로 제어하는 것을 특징으로 하는 제동제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007022105A (ja) * 2005-07-12 2007-02-01 Fuji Heavy Ind Ltd 車両用制動装置
JP2012175802A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Hitachi Ltd 鉄道車両の駆動装置
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