KR101757328B1 - 차량의 안전 제동 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동 제동 장치(BBW : Brake By Wire)에서 액츄에이터 페일 발생시 안정적으로 차량을 제동시킬 수 있도록 한 차량의 안전 제동 방법 및 장치에 관한 것으로, 전자페달의 변위와 하중의 감지로 목표 제동력을 산정하는 단계; 차량 내 통신 데이터를 이용하여 차량주행상태를 판단하는 단계; 상기 목표 제동력으로 상기 차량주행상태에 따른 액츄에이터 제어시 상기 액츄에이터의 상태와 상기 차량의 상태를 감시하여 액츄에이터의 페일을 검출하는 단계; 및 상기 액츄에이터의 페일 검출시 안전 제동 로직을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 방법.

Description

차량의 안전 제동 방법 및 장치{METHOD FOR SAFETY BRAKING IN VEHICLE AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 차량의 안전 제동 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 전동 제동 장치(BBW : Brake By Wire)에서 액츄에이터 페일 발생시 안정적으로 차량을 제동시킬 수 있도록 한 차량의 안전 제동 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유압식 브레이크는 제동 시, 유압을 이용하여 패드를 강하게 디스크 쪽으로 밀어 주는 방식으로 구현된다.

이러한 유압식 브레이크는 복잡한 구성과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성가 안정성 강화에 어느 정도 한계성이 있고, 이로 인해 유압식 브레이크가 갖지 못하는 구성의 단순함을 가져오고, 제동 성능의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 전동 제동 장치인 EMB(Electro Mechanical Brake)가 적용되는 추세이다.

이러한 EMB는 모터 동력을 직접 직진 이동력으로 전환하여, 패드를 가압해 제동을 구현하는 방식으로 작용한다.

이와 같은 EMB 방식으로서, EWB(Electro Wedge Brake)도 있으며, 이러한 EWB는 모터 동력을 직접 직진 이동력으로 전환하는 대신, 입력을 배력하는 웨지 작용을 구현하는 즉, 액추에이터를 통해 작동되는 웨지 조립체를 이용하여 브레이크 패드를 디스크 쪽으로 가압함에 따라 마찰시킴으로써, 입력을 배력하는 웨지 작용으로 제동을 구현하는 방식이다.

이러한, EMB와 EWB를 통상 BBW(Brake By Wire) 기술이라 칭한다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

종래의 전동 제동 장치인 BBW는 액츄에이터 페일시 차량에 발생하는 제동력의 좌우 편차가 발생하여 차량이 운전자의 의도와는 다르게 스핀(Spin) 현상이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전동 제동 장치에서 액츄에이터 페일 발생시 안정적으로 차량을 제동시킬 수 있도록 한 차량의 안전 제동 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 차량의 안전 제동 방법은, 전자페달의 변위와 하중의 감지로 목표 제동력을 산정하는 단계; 차량 내 통신 데이터를 이용하여 차량주행상태를 판단하는 단계; 상기 목표 제동력으로 상기 차량주행상태에 따른 액츄에이터 제어시 상기 액츄에이터의 상태와 상기 차량의 상태를 감시하여 액츄에이터의 페일을 검출하는 단계; 및 상기 액츄에이터의 페일 검출시 안전 제동 로직을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 액츄에이터의 페일을 검출하는 단계는 상기 액츄에이터간 제동력을 비교하고, 상기 목표 제동력과 상기 액츄에이터의 실제 제동력을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 액츄에이터의 페일 발생을 판단하는 단계; 및 상기 액츄에이터의 페일 발생시 요레이트 및 좌우 차륜속도 비교로 상기 액츄에이터의 페일 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 액츄에이터의 페일 발생을 판단하는 단계는 상기 액츄에이터간 제동력 차가 제1설정치를 초과하고, 상기 목표 제동력과 상기 액츄에이터의 실제 제동력의 차가 제2설정치를 초과하면, 페일 발생으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 액츄에이터의 페일 위치를 검출하는 단계는 상기 요레이트가 제3설정치를 초과하고 상기 좌우 차륜속도의 차가 제4설정치를 초과하면 차륜속도가 빠른 액츄에이터에 대해 페일로 판정하고, 페일로 판정된 액츄에이터에 대한 페일 플래그를 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 안전 제동 로직을 수행하는 단계는 상기 액츄에이터에 대한 페일 플래그의 유무를 판단하는 단계; 상기 페일 플래그가 있는 경우 상기 차량에 회전(spin) 발생 여부를 판정하는 단계; 및 상기 차량에 회전이 발생한 경우 상기 액츄에이터의 페일 위치에 따라 상기 목표 제동력을 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 차량에 회전 발생 여부를 판정하는 단계는 요레이트가 제1튜닝계수를 초과하고 좌우 차륜속도의 차가 제2튜닝계수를 초과하면 차량에 회전이 발생한 것으로 판정한다.

본 발명에서, 상기 목표 제동력을 보정하는 단계는 페일이 발생한 액츄에이터의 전후 반대편의 목표제동력을 제3튜닝계수만큼 증가시키는 단계; 및 페일이 발생한 액츄에이터의 좌우 반대편의 목표제동력을 제4튜닝계수만큼 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 차량의 안전 제동 장치는 목표 제동력으로 차량의 액츄에이터 제어시 상기 액츄에이터의 상태와 상기 차량의 상태를 감시하여 상기 액츄에이터의 페일을 검출하는 액츄에이터 페일 검출부; 및 상기 액츄에이터의 페일이 검출되면 상기 액츄에이터의 페일 위치에 따라 상기 목표 제동력을 보정하여 안전 제동을 수행하는 안전 제동 로직부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 액츄에이터 페일 검출부는 상기 액츄에이터의 좌우 제동력 비교와 전후 제동력 비교 및 상기 목표 제동력과 실제 제동력의 비교로 상기 액츄에이터의 페일을 검출하고, 요레이트와 좌우 차륜속도의 차를 이용하여 상기 액츄에이터의 페일 위치를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 안전 제동 로직부는 상기 액츄에이터의 페일 발생으로 차량이 회전하는 것을 방지하기 위해 페일이 발생한 액츄에이터의 전후 반대편의 목표제동력은 설정치만큼 증가시키고, 페일이 발생한 액츄에이터의 좌우 반대편의 목표제동력은 설정치만큼 감소시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 전동 제동 장치에서 액츄에이터 페일 발생시 편제동을 억제하므로 안정적으로 차량을 제동시킬 수 있다.

도 1은 전동 제동 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 전동 제동 장치에서 액츄에이터의 페일에 의한 편제동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 안전 제동 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 안전 제동 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 제동 장치에 의한 편제동 억제를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 권리 보호 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 전동 제동 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 전동 제동 장치에서 액츄에이터의 페일에 의한 편제동을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전동 제동 장치는 중앙 ECU(1)와 4개의 휠 ECU(2)와 4개의 액츄에이터(3)와 전자페달(4)을 포함한다.

이러한 전동 제동 장치는 4개의 액츄에이터(3) 중에서 하나의 액츄에이터(3)에 페일이 발생하면 도 2에 도시한 바와 같이 편제동이 발생한다. 즉 차량에 요레이트(yaw rate)가 발생하여 급격한 회전을 하게 된다.

본 발명은 액츄에이터(3) 페일 발생시 이를 감지하여 차량을 안정적으로 제동시킴으로써 차량 운전자의 의도와는 다르게 스핀(Spin) 현상이 발생하는 것을 방지하고자 한다.

도 3a 와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 안전 제동 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

도 3a와 도 3b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 안전 제동 장치(11)는 중앙 ECU(1) 내에 액츄에이터 페일 검출부(111)와 안전 제동 로직부(112)를 포함시켜 구성한다.

액츄에이터 페일 검출부(111)는 전자페달(4)로부터 변위와 하중의 감지로 운전자의 제동 의지를 판단하여 목표 제동력을 산정한다. 그리고, 목표 제동력으로 차량의 액츄에이터(3) 제어시 액츄에이터(3)의 상태와 차량의 상태를 감시하여 액츄에이터의 페일을 검출한다.

이러한 액츄에이터 페일 검출부(111)는 액츄에이터(3)의 좌우 제동력 비교와 전후 제동력 비교 및 목표 제동력과 실제 제동력의 비교로 액츄에이터(3)의 페일을 검출하고, 요레이트와 좌우 차륜속도의 차를 이용하여 액츄에이터(3)의 페일 위치를 검출한다. 이와 같은 액츄에이터의 페일 검출 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 안전 제동 방법 설명에서 상세히 설명하기로 한다.

안전 제동 로직부(112)는 액츄에이터(3)의 페일이 검출되면 액츄에이터(3)의 페일 위치에 따라 목표 제동력을 보정하여 안전 제동을 수행한다.

이러한 안전 제동 로직부(112)는 페일이 발생한 액츄에이터(3)의 전후 반대편의 목표제동력을 설정치만큼 증가시키고, 페일이 발생한 액츄에이터의 좌우 반대편의 목표제동력은 설정치만큼 감소시켜 보정함으로써 액츄에이터(3)의 페일 발생의한 차량의 회전을 방지한다.

도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 안전 제동 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참고하여, 액츄에이터의 페일 검출 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전자페달(4)의 변위와 하중의 감지로 운전자의 제동 의지를 판단하고 그에 따른 목표 제동력을 산정한다(S1).

이어서, 차량 내 통신 데이터를 이용하여 차량주행상태를 판단한다(S2). 차량주행상태 판단은 차량 내 통신 데이터 중 조향각 센서(미도시)를 이용하여 차량이 직진하는지 선회하는지를 판단한다(S2).

이어서, 목표 제동력으로 차량주행상태에 따른 액츄에이터(3) 제어시 액츄에이터(3)의 페일 여부를 검출하기 위해 제동력 검출을 통해 액츄에이터(3)의 상태를 감시한다(S3).

액츄에이터(3)의 페일 검출은 액츄에이터(3)간 제동력을 비교하고 목표 제동력과 액츄에이터의 실제 제동력을 비교하여 그 비교결과에 따라 액츄에이터(3)의 페일 발생을 판단한다. 액츄에이터(3)간 제동력 비교는 좌우 제동력과 전후 제동력을 나누어 비교한다.

여기서, 액츄에이터간 제동력 차(△Fcl)가 제1설정치를 초과하고, 목표 제동력과 액츄에이터의 실제 제동력의 차가 제2설정치를 초과하면, 액츄에이터(3)에 페일이 발생한 것으로 판단한다.

또한, 목표 제동력으로 차량주행상태에 따른 액츄에이터(3) 제어시 액츄에이터의 페일 위치를 검출하기 위해 요레이트(yaw rate)와 차륜속도를 검출하여 차량의 상태를 감시한다(S4).

액츄에이터의 페일 위치 검출은 요레이트 및 좌우 차륜속도 차(△WssSpd)를 이용하여 액츄에이터의 페일 위치를 검출한다(S5). 요레이트가 제3설정치를 초과하고 좌우 차륜속도 차가 제4설정치를 초과하면 차륜속도가 빠른 액츄에이터에 대해 페일로 판정한다.

이어서, 페일로 판정된 액츄에이터(3)에 대해 페일 플래그를 설정한다(S5).

도 5를 참고하여, 액츄에이터의 페일 검출시 안전 제동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 각각의 액츄에이터(3)에 대해 설정된 페일 플래그의 유무를 판단한다(S8).

여기서, 설정된 페일 플래그가 없는 경우에는 안전 제동 로직을 종료한다.

설정된 페일 플래그가 있는 경우에는 차량의 회전(spin) 발생 여부를 판정한다(S9).

차량의 회전 발생 여부 판정은 요레이트가 차량에 따른 제1튜닝계수(C1)를 초과하고 좌우 차륜속도의 차(△WssSpd)가 제2튜닝계수(C2)를 초과하면 차량의 회전이 발생한 것으로 판정한다.

차량의 회전이 발생한 경우 액츄에이터(3)의 페일 위치에 따라 목표 제동력을 보정한다(S10).

목표 제동력 보정은 페일이 발생한 액츄에이터(3)의 전후 반대편의 목표제동력을 차량에 따른 제3튜닝계수(△1)만큼 증가시키고, 페일이 발생한 액츄에이터의 좌우 반대편의 목표제동력을 차량에 따른 제4튜닝계수(△2)만큼 감소시켜 보정한다.

즉, 엑츄에이터의 페일 발생시 목표 제동력을 보정하여 제동함으로써 편제동이 발생하는 것을 억제한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 제동 장치에 의한 편제동 억제를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참고하면, 액츄에이터의 페일이 발생하면 페일이 발생한 액츄에이터의 전후 반대편의 목표제동력을 증가시키고, 페일이 발생한 액츄에이터의 좌우 반대편의 목표제동력을 감소시킴으로써 요레이트 발생을 억제하므로 안전하게 제동시킨다.

정리하면, 본 발명은 전동 제동 장치에서 산정된 목표 제동력으로 액츄에이터 제어시 엑츄에이터의 페일 발생 여부를 검출하고, 페일 발생하면 액츄에이터의 페일 위치에 따라 목표 제동력을 보정하여 제동함으로써 편제동이 발생하는 것을 억제하므로 안정적으로 차량을 제동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 중앙 ECU 2 : 휠 ECU
3 : 액츄에이터 4 : 전자페달
11 : 안전제동장치 111 : 액츄에이터 페일 검출부
112 : 안전 제동 로직부

Claims (10)

1. 전자페달의 변위와 하중의 감지로 목표 제동력을 산정하는 단계;
   차량 내 통신 데이터를 이용하여 차량주행상태를 판단하는 단계;
   상기 목표 제동력으로 상기 차량주행상태에 따른 액츄에이터 제어시 상기 액츄에이터의 상태와 상기 차량의 상태를 감시하여 액츄에이터의 페일을 검출하는 단계; 및
   상기 액츄에이터의 페일 검출시 안전 제동 로직을 수행하는 단계;를 포함하되,
   상기 안전 제동 로직을 수행하는 단계는
   상기 차량의 회전이 발생한 경우 상기 액츄에이터의 페일 위치에 따라 상기 목표 제동력을 보정하되, 페일이 발생한 액츄에이터의 전후 반대편의 목표제동력을 제3튜닝계수만큼 증가시키고, 페일이 발생한 액츄에이터의 좌우 반대편의 목표제동력을 제4튜닝계수만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 액츄에이터의 페일을 검출하는 단계는
   상기 액츄에이터간 제동력을 비교하고, 상기 목표 제동력과 상기 액츄에이터의 실제 제동력을 비교하여 그 비교결과에 따라 상기 액츄에이터의 페일 발생을 판단하는 단계; 및
   상기 액츄에이터의 페일 발생시 요레이트 및 좌우 차륜속도 비교로 상기 액츄에이터의 페일 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 액츄에이터의 페일 발생을 판단하는 단계는
   상기 액츄에이터간 제동력 차가 제1설정치를 초과하고, 상기 목표 제동력과 상기 액츄에이터의 실제 제동력의 차가 제2설정치를 초과하면, 페일 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 방법.
   
4. 제 3 항에 있어서, 상기 액츄에이터의 페일 위치를 검출하는 단계는
   상기 요레이트가 제3설정치를 초과하고 상기 좌우 차륜속도의 차가 제4설정치를 초과하면 차륜속도가 빠른 액츄에이터에 대해 페일로 판정하고, 페일로 판정된 액츄에이터에 대한 페일 플래그를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 방법.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 안전 제동 로직을 수행하는 단계는
   상기 액츄에이터에 대한 페일 플래그의 유무를 판단하여 상기 페일 플래그가 있는 경우에 상기 차량의 회전(spin) 발생 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 방법.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 안전 제동 로직을 수행하는 단계는
   요레이트가 제1튜닝계수를 초과하고 좌우 차륜속도의 차가 제2튜닝계수를 초과하면 차량에 회전이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 방법.
   
7. 삭제
8. 목표 제동력으로 차량의 액츄에이터 제어시 상기 액츄에이터의 상태와 상기 차량의 상태를 감시하여 상기 액츄에이터의 페일을 검출하는 액츄에이터 페일 검출부; 및
   상기 액츄에이터의 페일이 검출되면 상기 액츄에이터의 페일 위치에 따라 상기 목표 제동력을 보정하여 안전 제동을 수행하는 안전 제동 로직부;를 포함하되,
   상기 안전 제동 로직부는
   상기 액츄에이터의 페일 발생으로 차량이 회전하는 것을 방지하기 위해 페일이 발생한 액츄에이터의 전후 반대편의 목표제동력은 설정치만큼 증가시키고, 페일이 발생한 액츄에이터의 좌우 반대편의 목표제동력은 설정치만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 장치.
   
9. 제 8 항에 있어서, 상기 액츄에이터 페일 검출부는
   상기 액츄에이터의 좌우 제동력 비교와 전후 제동력 비교 및 상기 목표 제동력과 실제 제동력의 비교로 상기 액츄에이터의 페일을 검출하고, 요레이트와 좌우 차륜속도의 차를 이용하여 상기 액츄에이터의 페일 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전 제동 장치.
   
10. 삭제

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