KR101848315B1 - 차량의 브레이크 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 브레이크 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 브레이크 제어 장치를 이용한 브레이크 제어 방법에 있어서, 브레이크 제어 방법은 차량의 4개의 차륜에 각각 대응하는 센서들 중 이상이 발생한 센서를 탐지하는 단계, 상기 이상 발생한 센서의 센서 정보에 따른 보정 계수 및 상기 차량의 좌우 회전 각속도 값을 이용하여 상기 이상 발생한 센서의 대체값을 연산하는 단계, 상기 이상 발생한 센서의 센싱값의 전송을 차단하고, 상기 연산된 대체값을 상기 이상이 발생한 센서의 센싱 값으로 대체시키는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 이상이 발생한 센서를 대체할 여분의 센서나 대체값 예측 장치를 별도로 구비하지 않더라도, 정상 센서값들을 이용한 간단한 연산만으로 안정적인 브레이크 제어를 수행할 수 있다.

Description

차량의 브레이크 제어 장치 및 그 방법{APPARARUS FOR CONTROLLING BRAKE OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 브레이크 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 브레이크 정보를 감지하는 센서에 이상이 발생한 경우 이에 대한 대체값을 출력함으로써 차량 운행의 안정성을 높이기 위한 차량의 브레이크 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 브레이크 제어기(ECU)와 브레이크 장치, 센서로 구성된 전기기계 브레이크(electronic machine brake, EMB) 시스템이 각 바퀴마다 설치된다. 이때, 4개의 브레이크 제어기는 브레이크 중앙제어기와 차량 네트워크를 통해 연결되며, 브레이크 중앙제어기가 4개의 브레이크 제어기를 제어함으로써 차량의 브레이크 작동을 제어한다.

구체적으로, 브레이크 중앙 제어기는 운전자가 페달을 밟으면 눌려진 브레이크 각도 또는 압력에 따라 브레이크력을 계산하여 4개의 브레이크 제어기로 전달하고, 4개의 브레이크 제어기로부터 센서 값을 피드백 신호를 받아 전체 차량 브레이크 시스템을 관리, 감독하는 역할을 담당한다.

그리고, 4개의 브레이크 제어기는 브레이크 중앙 제어기로부터 받은 명령에 따라 브레이크 장치를 구동하여 브레이크력을 생성한며, 브레이크 제어기의 입력에 맞게 동작하고 있는지를 확인할 수 있도록 브레이크 장치에 부착된 센서가 측정한 신호를 제어기로 전달한다.

그러면, 브레이크 제어기는 각 센서들의 측정값 및 브레이크력을 입력 신호로 받아 PID 컨트롤러를 거쳐 최종적으로 모터의 구동전압을 출력신호로 생성한다. 여기서, 전기기계 브레이크 시스템은 모터를 이용하여 제동력을 생성하므로, 전기모터와 제어기, 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환해주는 구조물(예, 스크류 기어)과 캘리퍼와 브레이크 패드, 피드백 신호를 제공하기 위한 센서들로 이루어진다.

하지만, 브레이크의 상태를 감지하는 센서가 고장 나거나 오작동할 경우, 브레이크 제어기는 제대로 된 구동전압을 생성할 수 없게 되므로 전기기계 브레이크 시스템 오동작이 발생할 수 있다.

따라서, 센서의 오작동 또는 고장이 발생할 경우를 대비한 센서 고장 인내 제어 방법이 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제10-1335582호(2013.12.02.공고)에 개시되어 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차량의 브레이크 정보를 감지하는 센서에 이상이 발생한 경우 이에 대한 대체값을 출력함으로써 차량 운행의 안정성을 높이기 위한 차량의 브레이크 제어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따르면 브레이크 제어 장치를 이용한 브레이크 제어 방법에 있어서, 브레이크 제어 방법은 차량의 4개의 차륜에 각각 대응하는 센서들 중 이상이 발생한 센서를 탐지하는 단계, 상기 이상 발생한 센서의 센서 정보에 따른 보정 계수 및 상기 차량의 좌우 회전 각속도 값을 이용하여 상기 이상 발생한 센서의 대체값을 연산하는 단계, 상기 이상 발생한 센서의 센싱값의 전송을 차단하고, 상기 연산된 대체값을 상기 이상이 발생한 센서의 센싱 값으로 대체시키는 단계를 포함한다.

상기 대체값을 연산하는 단계는, 기 저장된 데이터 베이스로부터 상기 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 대응하는 보정 계수를 선택하는 단계, 상기 차량에 부착된 각속도 센서로부터 상기 차량의 수직축 방향에 대한 좌우 회전 각속도 값을 수신하는 단계, 그리고 상기 선택된 보정 계수 및 상기 회전 각속도 값에 대응하는 상기 이상이 발생한 센서의 대체값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 센서 정보는, 상기 센서의 위치 및 종류 정보를 포함하며, 상기 센서의 종류는 모터 속도 센서, 모터 전류 센서 및 압력 센서 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 보정 계수는 상기 이상이 발생한 센서가 전륜 차륜 또는 후륜 차륜에 대응하는지 여부 및 센서의 종류 중 적어도 하나에 따라 달리 결정될 수 있다.

상기 이상이 발생한 센서의 보정 계수는 전륜 차륜에 대응할 경우가 후륜 차륜에 대응할 경우보다 더 큰 값을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 브레이크 제어 장치는 차량의 4개의 차륜에 각각 대응하는 센서들 중 이상이 발생한 센서를 탐지하는 탐지부, 상기 이상 발생한 센서의 센서 정보에 따른 보정 계수 및 상기 차량의 좌우 회전 각속도 값을 이용하여 상기 이상 발생한 센서의 대체값을 연산하는 연산부, 상기 이상 발생한 센서의 센싱값의 전송을 차단하고, 상기 연산된 대체값을 상기 이상이 발생한 센서의 센싱 값으로 대체시키는 제어부를 포함한다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 이상이 발생한 센서를 대체할 여분의 센서나 대체값 예측 장치를 별도로 구비하지 않더라도, 정상 센서값들을 이용한 간단한 연산만으로 안정적인 브레이크 제어를 수행할 수 있다.

따라서, 브레이크 제어 시스템의 부피를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 비용을 크기 절감시킬 수 있다. 또한, 정상 센서값과 요레이트값을 이용하여 대체값을 연산하므로 대체값의 정확성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 방법을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 좌우 회전 각속도 값을 이용한 보정 계수 선택 과정을 상세히 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 장치의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 장치(100)는 탐지부(110), 연산부(120) 및 제어부(130)를 포함하며, 출력부(140)를 더 포함할 수 있다.

우선, 탐지부(110)는 차량의 4개의 차륜에 각각 대응하는 센서들 중 이상이 발생한 센서를 탐지한다. 여기서, 센서는 모터 속도 센서, 모터 전류 센서 및 압력 센서 중에서 적어도 하나를 포함하며, 차량의 4개 차륜 측에 각각 위치하여 브레이크 정보를 측정한다.

예를 들어, 압력 센서는 좌전륜 차륜, 우전류 차륜, 좌후륜 차륜 및 우후륜 차륜 각각에 대응하여 설치되며, 좌전륜 차륜, 우전류 차륜, 좌후륜 차륜 및 우후륜 차륜 각각에 위치하는 브레이크 패드에 생성된 압착력을 측정한다.

다음으로, 연산부(120)는 이상 발생한 센서의 센서 정보에 따른 보정 계수 및 차량의 좌우 회전 각속도 값을 이용하여 이상 발생한 센서의 대체값을 연산한다.

구체적으로, 연산부(120)는 기 저장된 데이터 베이스로부터 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 대응하는 보정 계수를 선택한다. 이때, 센서 정보는 센서의 위치 및 종류 정보를 포함한다.

여기서, 보정 계수는 이상이 발생한 센서가 전륜 차륜 또는 후륜 차륜에 대응하는지 여부 또는 센서의 종류에 따라 달리 결정된다. 그리고, 이상이 발생한 센서의 보정 계수는 전륜 차륜에 대응할 경우가 후륜 차륜에 대응할 경우에 비하여 더 큰 값을 가질 수 있다.

또한, 연산부(120)는 차량에 부착된 자이로 센서로부터 차량의 수직축 방향에 대한 좌우 회전 각속도 값을 수신한다. 이때, 자이로 센서는 차량의 횡가속도(lateral acceleration)를 측정할 수 있는 장치를 의미하며, 요 레이트 센서 및 획 가속도 센서를 포함한다.

그러면, 연산부(120)는 선택된 보정 계수 및 회전 각속도 값에 대응하는 이상이 발생한 센서의 대체값을 연산한다.

다음으로, 제어부(130)는 이상 발생한 센서의 센싱값의 전송을 차단하고, 연산된 대체값을 이상이 발생한 센서의 센싱값으로 대체시킨다.

그리고, 출력부(140)는 이상이 발생한 센서를 탐지한 결과를 사용자에게 출력한다.

이하에서는 도 2 내지 도 4를 통해 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 장치(100)를 이용한 브레이크 제어 방법에 대해 살펴보도록 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 방법을 상세히 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 탐지부(110)는 차량의 4개의 차륜에 각각 대응하는 센서들 중 이상이 발생한 센서를 탐지한다(S210).

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 4개 차륜 각각에 대응하여 EMB 시스템이 설치되었다고 가정한다. 여기서, EMB 시스템은 전기기계브레이크(electro-mechanical brake) 시스템으로서, 4개 차륜 각각의 브레이크에 대한 정보(예를 들어, 브레이크 모터의 속도, 브레이크 모터의 종류, 브레이크 패드에 생성된 압착력 등)를 측정할 수 있는 센서들을 포함한다.

이때, 탐지부(110)는 차량의 4개 차륜 각각에 대응하여 설치된 EMB 시스템으로부터 이상이 발생한 센서에 대한 정보를 수신하거나, 수신된 센서 신호를 분석하여 이상이 발생한 센서를 탐지한다.

한편, 이상이 발생한 센서는 하나일 수도 있고, 두 개 이상일 수도 있다. 예를 들어, 압력 센서만 이상이 발생할 수도 있고, 모터 속도 센서, 모터 전류 센서 및 압력 센서 모두에 이상이 발생할 수도 있다.

다음으로, 출력부(140)는 이상이 발생한 센서를 탐지한 결과를 출력할 수 있다(S220). 예를 들어 도 3에와 같이, 우전륜 차륜에 대응하는 센서에 이상이 발생하였다고 탐지하였다면, 출력부(140)는 차량의 스피커나 디스플레이 장치를 통해 고장난 센서의 위치 및 센서의 종류를 사용자에게 제공할 수 있다.

다음으로, 연산부(120)는 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 따른 보정 계수 및 차량의 좌우 회전 각속도 값을 이용하여 상기 이상 발생한 센서의 대체값을 연산한다.

구체적으로, 연산부(120)는 기 저장된 데이터 베이스로부터 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 대응하는 보정 계수를 선택한다(S230). 여기서, 센서 정보는, 이상이 발생한 센서의 위치 및 종류 정보를 포함한다.

아래의 표 1은 센서의 위치 및 종류에 따른 보정계수를 나타낸 표이다.

표 1에 나타난 바와 같이, 보정 계수는 이상이 발생한 센서가 전륜 차륜 또는 후륜 차륜에 대응하는지 여부 또는 센서의 종류에 따라 달리 결정된다. 또한, 보정 계수는 차량의 구동 방식이 전륜 구동 방식인지 후륜 구동 방식인지에 따라 달리 결정될 수 있으며, 차량의 브레이크 배분율 및 무게 배분율에 따라 달리 결정될 수 있다. 그리고, 이상이 발생한 센서의 보정 계수는 전륜 차륜에 대응할 경우가 후륜 차륜에 대응할 경우에 비하여 더 큰 값을 가질 수 있다.

또한, 보정 계수는 차량의 종류, 중량, 브레이크의 종류 등 차량의 스펙 정보를 고려하여 당업자에 의해 설계변경이 가능하다.

그러면, 연산부(120)는 차량에 부착된 자이로 센서로부터 차량의 수직축 방향에 대한 좌우 회전 각속도 값을 수신한다(S240). 그리고, 연산부(120)는 선택된 보정 계수 및 회전 각속도 값에 대응하는 이상이 발생한 센서의 대체값을 연산한다(S250).

도 4는 좌우 회전 각속도 값을 이용한 보정 계수 선택 과정을 상세히 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 (a)에서와 같이, 차량의 우전륜 차륜에 대응하는 센서에 이상이 발생한 경우, 이상이 발생한 우전륜 차륜에 대응하는 센서의 센싱값을 그대로 사용하면, 차량에 요잉(yawing)이 발생하게 된다.

이때, 차량에 부착된 자이로 센서가 차량의 수직축 방향에 대한 좌우 회전 각속도 값을 측정하게 되고, 연산부(120)는 도 4의 (b)와 같은 좌우 회전 각속도 값을 수신하게 된다.

그러면, 도 4의 (c)에서와 같이, 연산부(120)는 S230 단계에서 선택한 보정 계수와 자이로 센서의 센싱값을 이용하여 대체값을 연산한다.

본 발명의 실시예에 따르면, S240 및 S250 단계는 운행이 종료될때까지 실시간으로 반복하여 수행될 수 있다.

다음으로, 제어부(130)는 이상이 발생한 센서의 센싱값의 전송을 차단하고, 연산된 대체값을 이상이 발생한 센서의 센싱값으로 대체시킨다(S260).

본 발명의 실시예에 따르면, 이상이 발생한 센서를 대체할 여분의 센서나 대체값 예측 장치를 별도로 구비하지 않더라도, 정상 센서값들을 이용한 간단한 연산만으로 안정적인 브레이크 제어를 수행할 수 있다.

따라서, 브레이크 제어 시스템의 부피를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 비용을 크기 절감시킬 수 있다. 또한, 정상 센서값과 요레이트값을 이용하여 대체값을 연산하므로 대체값의 정확성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 브레이크 제어 장치 110 : 탐지부
120 : 연산부 130 : 제어부
140 : 출력부

Claims (10)

1. 브레이크 제어 장치를 이용한 브레이크 제어 방법에 있어서,
   차량의 4개의 차륜에 각각 대응하는 센서들 중 이상이 발생한 센서를 탐지하는 단계,
   상기 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 따른 보정 계수 및 상기 차량의 좌우 회전 각속도 값을 이용하여 상기 이상이 발생한 센서의 대체값을 연산하는 단계,
   상기 이상이 발생한 센서의 센싱값의 전송을 차단하고, 상기 연산된 대체값을 상기 이상이 발생한 센서의 센싱 값으로 대체시키는 단계를 포함하며,
   상기 대체값을 연산하는 단계는,
   기 저장된 데이터 베이스로부터 상기 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 대응하는 보정 계수를 선택하는 단계,
   상기 차량에 부착된 각속도 센서로부터 상기 차량의 수직축 방향에 대한 좌우 회전 각속도 값을 수신하는 단계, 그리고
   상기 선택된 보정 계수 및 상기 회전 각속도 값에 대응하는 상기 이상이 발생한 센서의 대체값을 연산하는 단계를 포함하며,
   상기 보정 계수는 상기 이상이 발생한 센서가 전륜 차륜 또는 후륜 차륜에 대응하는지 여부 및 센서의 종류 중 적어도 하나에 따라 달리 결정되되, 전륜 차륜에 대응할 경우가 후륜 차륜에 대응할 경우보다 더 큰 값을 가지는 브레이크 제어 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 센서 정보는,
   상기 센서의 위치 및 종류 정보를 포함하며,
   상기 센서의 종류는 모터 속도 센서, 모터 전류 센서 및 압력 센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 브레이크 제어 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 차량의 4개의 차륜에 각각 대응하는 센서들 중 이상이 발생한 센서를 탐지하는 탐지부,
   상기 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 따른 보정 계수 및 상기 차량의 좌우 회전 각속도 값을 이용하여 상기 이상이 발생한 센서의 대체값을 연산하는 연산부, 그리고
   상기 이상이 발생한 센서의 센싱값의 전송을 차단하고, 상기 연산된 대체값을 상기 이상이 발생한 센서의 센싱 값으로 대체시키는 제어부를 포함하며,
   상기 연산부는,
   기 저장된 데이터 베이스로부터 상기 이상이 발생한 센서의 센서 정보에 대응하는 보정 계수를 선택하고, 상기 차량에 부착된 각속도 센서로부터 상기 차량의 수직축 방향에 대한 좌우 회전 각속도 값을 수신하며, 상기 선택된 보정 계수 및 상기 회전 각속도 값에 대응하는 상기 이상이 발생한 센서의 대체값을 연산하고,
   상기 보정 계수는 상기 이상이 발생한 센서가 전륜 차륜 또는 후륜 차륜에 대응하는지 여부 및 센서의 종류 중 적어도 하나에 따라 달리 결정되되, 전륜 차륜에 대응할 경우가 후륜 차륜에 대응할 경우보다 더 큰 값을 가지는 브레이크 제어 장치.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 센서 정보는,
   상기 센서의 위치 및 종류 정보를 포함하며,
   상기 센서의 종류는 모터 속도 센서, 모터 전류 센서 및 압력 센서 중에서 적어도 하나를 포함하는 브레이크 제어 장치.
9. 삭제
10. 삭제

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