KR101928527B1

KR101928527B1 - 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 및 그의 초기화 방법

Info

Publication number: KR101928527B1
Application number: KR1020160148422A
Authority: KR
Inventors: 홍재승; 박태상; 권수현; 반동훈; 금대현; 이성훈
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2019-03-12
Also published as: KR20180034162A

Abstract

본 발명의 일면에 따른 하우징 역할을 하는 패드 바깥쪽에 있는 캘리퍼와; 아우터 패드와 이너 패드 사이에 존재하고, 바퀴에 제동력을 가하는 디스크와; 디스크와 인접하여 완충 작용을 하는 아우터 패드와 이너 패드와; 상기 이너 패드와 접촉하는 헤드; 리드 스크류와 연결되어 리드 스크류의 위치를 조정하는 모터와; 상기 모터의 회전수를 감지하는 센서;를 포함하는 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법은 상기 모터가 회전하도록 상기 모터에 전원이 인가되는 단계; 상기 인가되는 전원의 전류를 측정하는 단계; 최소 제동력을 갖는 전류치에 대응하는 상기 모터의 제1회전수를 검출하는 단계; 최대 제동력을 갖는 전류치에 대응하는 상기 모터의 제2회전수를 검출하는 단계; 상기 제1 회전수와 상기 제2 회전수를 브레이크 페달의 위치와 맵핑하는 단계; 인가된 전원을 차단하고, 제동력을 가하기 위하여 페달의 위치에 따라 모터의 위치를 제어하는 운전 모드로 전환하는 단계;를 포함한다.

Description

전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 및 그의 초기화 방법{Electro-Mechanical Brake System by using current control and initiating Method thereof}

본 발명은 전류 제어 및 모터 제어를 이용하는 전자 기계식 브레이크 시스템 및 그의 초기화 방법에 관한 것이다.

최근, 유압 브레이크를 대체하는 모터를 이용한 전자 기계식 브레이크(EMB) 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전자 기계식 브레이크 시스템(EMB 시스템)에서는 제동력을 발생시키기 위하여 모터를 제어하는 기술이 요구된다.

EMB 시스템은 유압 대신 브레이크 페달 위치에 따라서 모터를 이용해 액츄에이터(Actuator)를 구동시켜 헤드(Head)를 디스크(Disk) 방향으로 밀어서 제동력을 발생 시킨다.

브레이크 페달의 위치에 따라 모터를 제어하기 위하여 센서를 필요로 하고, 상기 센서는 홀 센서(Hall sensor) 또는 엔코더(encoder)일 수 있다. 그러나, 센서만으로 정확한 모터의 위치 제어를 하기 어려운 문제가 있어 모터의 위치를 제어하기 위하여 모터의 기준 위치를 초기화하는 방법이 문제된다.

전류를 이용한 EMB 초기화 기법은 유압을 대신해 모터로 구동되는 EMB 시스템은 브레이크 페달의 위치에 따라서 모터의 회전을 제어하고, 모터의 위치는 홀 센서 또는 엔코더의 정보를 통해 제어 되지만, 이러한 센서 정보는 현재 모터 위치에서 상대적은 정보를 알 수 있을 뿐 절대적인 위치를 알 수 없고, 특히 EMB 시스템에 처음 전원이 인가되었을 때의 모터의 절대적인 위치를 알 수 없게 된다. 즉, 모터의 절대 위치를 모르는 상태에서는 브레이크 페달 위치에 따라 얼마나 모터를 구동해야 원하는 제동력이 발생하는지 알 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 기존의 기계식 또는 유압식 브레이크 장치들을 전자 기계식 브레이크 장치로 대체하기 위하여 전자 기계식 브레이크 시스템에 포함되는 모터의 위치를 초기화하는 방법을 제공하여 안전하고 효율적인 EMB 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 하우징 역할을 하는 패드 바깥쪽에 있는 캘리퍼와; 아우터 패드와 이너 패드 사이에 존재하고, 바퀴에 제동력을 가하는 디스크와; 디스크와 인접하여 완충 작용을 하는 아우터 패드와 이너 패드와; 상기 이너 패드와 접촉하는 헤드; 리드 스크류와 연결되어 리드 스크류의 위치를 조정하는 모터와; 상기 모터의 회전수를 감지하는 센서;를 포함하는 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법은 상기 모터가 회전하도록 상기 모터에 전원이 인가되는 단계; 상기 인가되는 전원의 전류를 측정하는 단계; 최소 제동력을 갖는 전류치에 대응하는 상기 모터의 제1회전수를 검출하는 단계; 최대 제동력을 갖는 전류치에 대응하는 상기 모터의 제2회전수를 검출하는 단계; 상기 제1 회전수와 상기 제2 회전수를 브레이크 페달의 위치와 맵핑하는 단계; 인가된 전원을 차단하고, 제동력을 가하기 위하여 페달의 위치에 따라 모터의 위치를 제어하는 운전 모드로 전환하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따른 하우징 역할을 하는 패드 바깥쪽에 있는 캘리퍼와; 아우터 패드와 이너 패드 사이에 존재하고, 바퀴에 제동력을 가하는 디스크와; 디스크와 인접하여 완충 작용을 하는 아우터 패드와 이너 패드와; 상기 이너 패드와 접촉하는 헤드; 리드 스크류와 연결되어 리드 스크류의 위치를 조정하는 모터와; 상기 모터의 회전수를 감지하는 센서;를 포함하는 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법은 상기 모터가 회전하도록 상기 모터에 전원이 인가되는 단계; 상기 인가되는 전원의 전류를 측정하는 단계; 상기 측정된 전류 그래프를 하나 이상의 사전에 생성된 전류 그래프와 비교하여 모터의 회전수와 브레이크 페달의 위치를 맵핑하는 단계; 상기 인가된 전원을 차단하고, 제동력을 가하기 위하여 페달의 위치에 따라 모터의 위치를 제어하는 운전 모드로 전환하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 기존의 브레이크 시스템을 전자 기계식 브레이크 시스템(Electro-Mechanical brake system, EMB system)으로 대체하므로 자동차의 중량을 줄일 수 있고, 정밀한 제어가 가능하여 연비를 향상시키고, 공해를 감소시킬 수 있고, 다양하고 편리한 기능을 구현할 수 있도록 도와준다.

본 발명에 따르면 전류를 이용해 EMB 시스템을 초기화함으로써 모터의 절대 위치를 설정 할 수 있어, 브레이크 페달 위치에 따른 모터 위치 제어가 가능하게 되는 효과가 있다.

기존의 유압식 브레이크 시스템은 브레이크 사용에 따라 패드가 마모되므로, 일정 시간 사용 후 패드 마모 따라 보상하는 기능을 포함하고 있다. 그러나, 본 발명에 따른 초기화 과정에서 측정된 전류치에 따라 모터의 위치를 설정하는 것이므로, 브레이크 패드의 마모가 발생하더라도 초기화 과정에서 마모 정도와 무관하게 초기화가 이루어지는 것이어서 마모 보상 효과가 내재되어 있다. 즉, 브레이크 패드의 마모 정도와는 상관없이 시스템 초기화 과정에서 패드가 마모 된 만큼 최고 제동력이 발생하는 기준점이 설정되어 마모가 보상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 초기화 방법이 구현되는 컴퓨터 시스템의 구성을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 차량에 적용된 EMB 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 EMB 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 EMB 시스템의 전류 제어를 위한 실험 데이터 결과 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법에 대한 절차 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 초기화 방법이 구현되는 컴퓨터 시스템의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 초기화 방법은 컴퓨터 시스템에서 구현되거나, 또는 기록매체에 기록될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템은 적어도 하나 이상의 프로세서(110)와, 메모리(120)와, 사용자 입력 장치(150)와, 데이터 통신 버스(130)와, 사용자 출력 장치(160)와, 저장소(140)를 포함할 수 있다. 전술한 각각의 구성 요소는 데이터 통신 버스(130)를 통해 데이터 통신을 한다.

컴퓨터 시스템은 네트워크(180)에 연결된 네트워크 인터페이스(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 프로세서(110)는 중앙처리 장치(central processing unit (CPU))이거나, 혹은 메모리(130) 및/또는 저장소(140)에 저장된 명령어를 처리하는 반도체 장치일 수 있다.

상기 메모리(120) 및 상기 저장소(140)는 다양한 형태의 휘발성 혹은 비휘발성 저장매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 메모리(120)는 ROM(123) 및 RAM(126)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 초기화 방법은 컴퓨터에서 실행 가능한 방법으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 초기화 방법이 컴퓨터 장치에서 수행될 때, 컴퓨터로 판독 가능한 명령어들이 본 발명에 따른 운영 방법을 수행할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 초기화 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

도 2는 차량에 적용된 EMB 시스템의 개략도이다.

본 발명에 따른 EBM 시스템이 장착된 차량은 메인 ECU; 하나 이상의 EMB ECU; 하나 이상의 EMB 장치; 하나 이상의 바퀴; 및 페달을 포함한다.

메인 ECU(210)는 페달(240)의 신호에 따라 각각의 EMB ECU(220)에 제동 신호를 송신하고, EMB ECU(220)는 상기 제동 신호에 따라 EMB 장치(200)가 바퀴(230)에 제동력을 가하여 제동할 수 있도록 한다.

모터를 이용한 빠른 반응 속도와 정밀한 제어를 통해 보다 안전하고 다양한 기능을 구현 할 수 있다.

EMB ECU(220)는 차량의 바퀴마다 개별적으로 구비하는 것이므로, 바퀴별로 제동력을 다르게 가할 수 있는 장점이 있고, 커브길, 오르막길, 내리막길 등에 따라 바퀴 별로 가하는 제동력을 달리 하여 더 안전한 제동을 가능하게 할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 EMB 장치(200)의 구성도이다.

본 발명은 자동차 전장 부품 중 하나인 전자 기계식 브레이크 시스템(EMB 시스템)의 모터의 초기 위치 초기화 방법에 관한 것이고, EMB 시스템은 EMB 장치를 포함하고, 도 3은 도 2의 EMB 장치(200)의 세부 구성도이다.

본 발명의 부분 실시예에 따른 EMB 장치는 하우징 역할을 하는 패드 바깥쪽에 있는 캘리퍼; 아우터 패드와 이너 패드 사이에 존재하고, 바퀴에 제동력을 가하는 디스크; 디스크와 인접하여 완충 작용을 하는 아우터 패드와 이너 패드; 상기 이너 패드와 접촉하는 헤드; 리드 스크류와 연결되어 리드 스크류의 위치를 조정하는 모터; 및 상기 모터의 회전수를 감지하는 센서를 포함한다.

상기 센서는 홀 센서 또는 엔코더일 수 있다.

상기 모터는 BLDC 모터일 수 있고, 모터가 작동하여 리드 스크류의 헤드 부분이 이너 패드에 접촉되면 제동력이 가해지기 시작하고, 모터가 더 회전하여 이너 패드에 헤드가 최대한 밀착되었을 때 가장 큰 제동력이 발생한다. 그러나, 헤드가 이너 패드가 접촉되는 위치와 최대한 밀착된 위치는 미세한 차이에 불가하고, 이러한 미세한 차이는 패드, 디스크 및 헤드의 탄성에 의하여 발생하는 것으로 미세한 차이를 측정하기 위하여 리드 스크류의 위치를 정밀하게 검출할 수 있어야 한다. BLDC 모터의 경우, 헤드가 이너 패드에 밀착됨에 따라 감속되는 기능이 있으므로, 기준이 되는 위치가 설정되면, 모터의 회전수에 의해 리드 스크류의 위치를 정밀하게 조정하여 제동력을 제어할 수 있다.

EMB 장치는 원하는 제동력을 얻기 위해, 모터 회전을 통하여 헤드를 리드 스크류 상에서 이동시켜서 패드가 디스크를 압착하게 된다. 전원이 인가된 시점에서 헤드의 위치는 리드 스크류 상 어딘가에 있을 수 있고, 원하는 제동력을 발생시키기 위하여 헤드를 디스크 방향(이너 패드 방향)으로 이동시켜야 한다. 즉, 헤드를 움직이는 상대적인 모터의 위치를 조정하여 제동력을 발생시키는 것이고, 모터의 상대적인 위치는 홀 센서 또는 엔코더를 통하여 획득할 수 있다. 그러나, 헤드의 위치를 나타내는 절대값은 홀 센서와 엔코더만을 가지고는 획득할 수 없는 것이며, 헤드의 절대 위치를 알기 위하여는 특별한 방법을 필요로 한다.

기존의 브레이크 시스템은 브레이크 페달 위치에 따라 유압을 이용하여 헤드(Head)를 디스크에 마찰시켜 제동력을 발생시키는데, EMB 시스템은 유압 대신 페달의 위치에 따라서 모터를 이용해 엑츄에이터를 구동시켜 헤드(Head)를 디스크(Disk) 방향으로 밀어주어 제동력을 발생시킨다.

EMB 시스템에서는 제동력을 증가 또는 감소시키기 위하여 브레이크 페달 위치에 따라 모터를 회전 또는 역회전시켜 디스크에 가하는 헤드의 압력을 조절한다. 일정한 제동력을 발생시키기 위하여 브레이크 페달 위치에 따른 모터의 회전수가 중요한 요소이다.

모터의 회전수는 엔코더와 홀 센서를 이용하여 측정하는데, 엔코더와 홀센서는 상대적인 모터 회전수(정방향 또는 역방향)를 측정하는 것이지 헤드의 위치가 리드 스크류 상의 어느 위치에 있는지는 알 수 없다. 즉, 기준점이 존재하는 모터 절대 회전수(모터의 절대적 위치)를 알 수 없다.

시스템에 전원이 인가됐을 때 현재 모터의 절대 회전수를 알기 위해서 시스템에 전원이 인가되었을 때 브레이크 페달의 위치에 따른 일정한 제동력을 발생 시킬 수 있도록 모터의 절대 회전수를 알기 위하여 헤드를 리드 스크류 상의 절대 위치를 설정하는 초기화 과정이 필요하다.

도 4는 본 발명에 따른 EMB 시스템의 전류 제어를 위한 실험 데이터 결과 그래프이다.

일반적인 브레이크 시스템에서는 제동력을 직접적으로 측정할 수 있는 담력 센서(Load Cell)가 부착되어 있지 않다. 담력 센서는 이너패드와 헤드 사이의 체결력(clamping force)를 직접 측정하는 센서를 말하는데, 통상 상기 체결력은 제동력과 비례관계에 있어 혼용하여 사용된다. 담력 센서는 고가이고 사용시 많은 열이 발생하여 운행 중인 차량에는 설치하기 어려운 문제가 있어서 운행 중인 차량에서 수치적인 방법으로 제동력을 확인하기는 용이하지 않다.

본 발명에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템 초기화 방법 은 사전 실험을 통해 모터에 걸리는 전류 부하에 따라 모터가 낼 수 있는 최대 힘(제동력) K를 추정하는 방법을 이용한다. 즉, 사전 실험 차량에 담력 센서를 부착하고, 전류치의 변화와 담력치의 변화를 서로 비교하여 최소 제동력 및 최대 제동력이 발생하는 전류치를 측정하고, 해당 측정된 전류치를 이용하여 대응되는 모터의 회전수와 브레이크 페달의 위치를 맵핑하여 제동력 인가 조건을 정밀하게 설정할 수 있다.

도 4에서와 같이 BLDC 모터에 전원을 인가하면, 일정 시간 동안 전류가 일정하게 유지된다. 예컨대 도 4에서 t=1.977초 부근까지 전류치가 일정한 것을 알 수 있다. t=0초 에서 t=1.977초 부근까지는 모터의 정지 마찰 계수에 의하여 모터가 회전하지 않고 정지한 상태이다. 전류가 모터에 계속 공급됨에 따라 t=1.977초 근방에서 모터의 운동 마찰 계수가 적용되어 모터가 회전하기 시작하면 전류치가 감소하기 시작하고, 약 t=3초가 될 때까지 전류치가 0.03 A 수준으로 떨어진다. t= 3초 근방에서 모터의 회전에 의하여 리드 스크류가 이너 패드가 접촉한 후에는 전류치가 증가하기 시작한다. 리드 스크류가 이너 패드에 최대한 밀착되는 과정에서 전류치는 4.00 A 수준까지 증가하고, 이때 최대 체결력은 20,349 N인 것을 담력 센서를 이용하여 측정하였다.

최대 체결력이 발생한 것으로 파악되면, 전원 공급을 중단하게 되고 전류치 및 체결력이 급속히 감소하게 된다. 도 4로부터 전원인가부터 시험 완료까지 EMB 장치의 초기화에 걸리는 시간은 8초 이내인 것을 알 수 있다.

전원 인가 후 전류 데이터를 분석하여, 전류가 작은 수준으로 내려간 후 모터가 회전함에 따라 전류치가 제1 수준을 초과하여 증가할 때의 모터의 회전수는 최소 제동력 기준점이 된다. 즉, 브레이크 페달을 밟기 시작할 때의 기준점으로 설정한다. 예컨대, 상기 제1 수준은 0.05 A 일 수 있다.

도 4에 따르면, 전류치가 제2 수준 초과한 후, 일정 시간동안의 평균 전류치가 제3 수준에 이를 때, 최대 체결력이 발생하는 것을 실험적으로 얻었다. 상기 제2 수준과 제3 수준은 최대 체결력이 발생하는 모터의 회전수를 알기 위하여 실험적으로 얻는 값으로, 사전 실험에 의하여 제2 수준, 제3 수준, 평균 전류치를 측정하는 일정 시간 정보를 미리 얻는 것이다. 예컨대, 도 4를 참고하면, 상기 제2 수준은 3.80 A이고, 상기 제3 수준은 3.90A이고, 상기 평균 전류치가 제3 수준인지 확인하는데 필요한 시간을 1초로 설정할 수 있다. 사전 시험에 의하여 얻어진 제2 수준, 제3 수준, 평균 전류치를 측정하는 일정 시간 정보를 이용하여, 자동차가 시동되는 경우, 일정 시간 동안 전원을 인가하여, 변화되는 전류치에 대응되는 모터의 제1 회전수 및 제2 회전수를 측정하는 것이다.

상기 제3 수준은 상기 제2 수준보다 크고, 상기 제2 수준은 상기 제1 수준보다 크다.

홀 센서 또는 엔코더에 의하여 모터의 상대 회전수를 알 수 있고, 모터의 상대 회전수로부터 리드 스크류의 헤드부분의 상대 위치를 알 수 있으므로, 최대 체결력이 발생할 때의 리드 스크류의 위치(모터의 상대 회전수로서 제2 회전수)를 기준(최대 제동력 기준점)으로 삼아 페달을 최대한 밟았을 때의 페달 위치(브레이크의 100% 작동 위치)를 맵핑시키고, 체결력이 발생하기 시작하는 전류치에 대응하는 리드 스크류의 위치(모터의 상대 회전수로서 제1 회전수)를 기준(최소 제동력 기준점)으로 삼아 페달의 밟기 시작할 때(브레이크의 0% 작동 위치)의 페달 위치를 맵핑시킨다. 도 4의 상단의 모터 기준 회전수에 맵핑되는 브레이크 페달의 위치를 하단에 표시하였다.

도 5는 본 발명에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법에 대한 절차 흐름도를 나타낸다.

본 발명에 따른 EMB 시스템의 모터는 홀 센서(Hall sensor) 또는 엔코더(Encoder)에 의해 모터의 회전수를 제어하여 동작하나 차량이 시동된 후 EMB 시스템을 페달 위치를 초기화할 때에는 전류를 제어함으로써 초기화가 이루어진다. 도 4과 같이 처음 전류제어로 최대 목표 제동력이 발생하는 전류를 일정시간 인가해 모터를 구동 시키고, 이후 모터가 최대 체결력(Clamping Force)을 발생시키는 시점에 모터 위치를 브레이크 페달이 최대로 밟았을 때 위치로 설정한다.

다음의 순서를 따른다.

① 목표 제동력을 위한 전류 상한선을 산정.

② 전류 제어를 통해 설정된 전류치만큼 일정 시간 모터 구동.

③ 일정 시간 이후 도 4와 같이 모터의 위치(회전수)에 따라 브레이크 페달의 위치를 맵핑(도 4의 A구간과 B구간을 맵핑).

④ 초기화 과정(기준점이 설정 과정)이 종료되면, 운전 모드로 전환

본 발명에 따른 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법은 모터가 회전하도록 상기 모터에 전원을 인가하는 단계; 인가되는 전원의 전류를 측정하는 단계; 전류치가 미리 정하여진 값이 가까이 감소하다가 미리 정하여진 값 근방에 증가하여 제1 수준이상이 되는지 판단하는 단계; 전류치가 제2 수준이상인지 판단하는 단계; 전류치가 제1 수준이상인경우, 일정 시간 동안 평균 전류치가 제3 수준이상인지 판단하는 단계; 상기 평균 전류치가 일정 시간 동안 제2 수준 이상일 때의 모터의 회전수를 최대 제동력을 가하는 페달의 위치로 설정하는 단계; 인가된 전원을 차단하고, 제동력을 가하기 위하여 페달의 위치에 따라 모터의 위치를 제어하는 운전 모드로 전환하는 단계를 포함한다.

본 발명을 실시하기 위하여는 필연적으로 사전에 변화하는 전류치에 대응하는 제동력을 측정해야 하며, 측정 결과 비교 데이터로서 전류 그래프가 생성된다. 통상 차량의 사용 기한, 운행 거리, 브레이크 사용회수 등에 따라 브레이크 패드가 마모되어 최초 생산했을 때와 비교할 때, 패드와 헤드 부분이 접촉하는 단면이 차이가 생기게 된다. 패드면을 기준으로 리드 스크류의 축이 수직이 되도록 설계된 EMB 장치가 마모에 의하여 미세한 각도 차이가 발생할 수 있고, EMB 장치는 차량을 분해하여 정비하기 전에는 이러한 점을 알 수 없기 때문에, 마모에 의하여 생성되는 전류 그래프의 형태가 상이할 수 있다. 다양한 환경 조건하에서 다양한 전류 그래프 형태를 생성할 수 있으며, 마모 상태가 유사한 경우 전류 그래프 형태도 유사하게 된다. 측정되는 전류 그래프가 차량의 사용에 따라 상이해질 수 있으므로, 다양한 조건 하에서 전류 그래프를 생성할 필요가 있다.

통상적으로 사용 기간, 운행 거리, 브레이크 사용회수 등을 달리 하여, 도 4와 같은 전류 그래프를 사전에 하나 이상 생성하여, 측정되는 전류 그래프의 형태를 사전에 생성한 전류 그래프와 비교하여 가장 유사한 그래프를 기준으로 모터의 회전수와 브레이크 페달의 위치를 맵핑시키면 차량의 상태에 더 적합하게 EMB 시스템을 초기화할 수 있다.

만약, 측정된 전류 그래프와 사전에 생성된 전류 그래프 중에서 유사한 것이 존재하지 않는 경우에는 현재 EMB 장치에 문제가 있는 것일 수 있다. 가장 유사한 전류 그래프를 선택하되, 유사도 수준에 따라 정상 수준, 경고 수준, 위험 수준을 분류하고, 경고 수준인 경우에는 경고 메시지를 출력하고 운행할 수 있게 하되, 위험 수준인 경우에는 경고 메시지를 출력함과 함께 운행할 수 없게 하여 차량 사용자의 안전운전을 도모할 수 있다.

전류 그래프의 유사도를 비교하는 방법은 다양한 통계적 기법을 활용할 수 있다. 다만, 측정되는 전류치는, 시간 t에 따라 1) 일정하게 유지되는과정, 2) 유지되던 전류치가 0 A 에 가까운 값으로 떨어지는 과정, 3) 전류치가 다시 상승하는 과정, 4) 전류치가 최대치에 이르면 전원 인가를 중단하여 전류치가 감소하는 과정의 순서대로 진행하고, 상기 과정 중 3) 과정이 모터의 회전수와 브레이크 페달의 위치를 맵핑하는 구간으로서 가장 중요하다 할 것이므로, 각 과정이 나타나는 시간 구간을 분할한 후, 스케일을 조정하고, 3) 과정에 해당하는 전류 그래프부분의 시간 스케일을 매칭시킨 후, 전류값을 비교하는 방법을 사용한다.

예컨대, 통계학상 분포 검정 방법(Distribution Test Method)인 채택-기각 검정 방법(adaptation-rejection test method)를 사용할 수 있다. 통상적으로 채택-기각 검정 방법은 분포 곡선의 면적이 같도록 정규화(normalization)하여 사용하나, 본 발명에서는 EMB 장치의 기계적 구조 및 BLDC 모터에 의존하는 전류의 절대치가 중요하므로, 시간 구간의 스케일 조정만 하고 전류치에 대하여는 스케일 조정을 하지 아니한다. 즉, 정규화 과정을 거치지 않기 때문에, 비교 대상 곡선의 대부분이 포함되는 문제가 발생하므로, 채택-기각 검정 방법을 양방향으로 산출하고, 산출된 면적비율을 곱하여 유사도를 판단할 수 있다.

구체적으로, 사전에 측정된 전류치 변화 그래프를 기준으로 현재 측정된 전류치 변화 그래프가 포함된 제1 면적비율을 산출하고, 상기 현재 측정된 전류치 변화 그래프를 기준으로 사전에 측정된 전류치 변화 그래프가 포함된 제2 면적비율을 산출하고, 제1 면적비율과 제2 면적비율의 곱으로서 유사도를 산출할 수 있다. 하나 이상의 사전에 측정된 전류치 변화 그래프 모두에 대하여 유사도를 산출한 후, 가장 큰 유사도를 가지는 전류치 변화 그래프를 이용하여 전류치의 제2 수준, 제3 수준, 평균 전류치를 측정하는 일정 시간 정보를 추출한다. 다만, 상술한 바와 같이 가장 큰 유사도로 산출된 값에 따라, 안전 수준, 경고 수준, 위험 수준으로 분류하고, 경고 수준인 경우에는 경고 메시지를 출력하고 운행할 수 있게 하되, 위험 수준인 경우에는 경고 메시지를 출력함과 함께 운행할 수 없게 한다. 유사도 수준이 위험 수준인 경우에는 EMB 장치에 문제가 있는 상황일 수 있으므로, 안전 점검을 받도록 하여 차량 사용자의 안전운전을 도모할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니 되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 컴퓨터 시스템
110: 프로세서
120: 메모리
123: ROM
126: RAM
130: 데이터 통신 버스
140: 저장소
150: 사용자 입력장치
160: 사용자 출력장치
170: 네트워크 인터페이스
180: 네트워크
200: EMB ECU
210: 메인 ECU
220: EMB
230: 바퀴
240: 페달
310: 캘리퍼
320: 아우터 패드(outer pad)
330: 디스크
340: 이너 패드(inner pad)
350: 헤드
360: 리드 스크류(Lead screw)
370: 모터
380: 센서

Claims

하우징 역할을 하는 패드 바깥쪽에 있는 캘리퍼와; 아우터 패드와 이너 패드 사이에 존재하고, 바퀴에 제동력을 가하는 디스크와; 디스크와 인접하여 완충 작용을 하는 아우터 패드와 이너 패드와; 상기 이너 패드와 접촉하는 헤드; 리드 스크류와 연결되어 리드 스크류의 위치를 조정하는 모터와; 상기 모터의 회전수를 감지하는 센서;를 포함하는 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법에 있어서,
(a) 상기 모터가 회전하도록 상기 모터에 전원이 인가되는 단계;
(b) 상기 인가되는 전원의 전류를 측정하는 단계;
(c) 최소 제동력을 갖는 전류치에 대응하는 상기 모터의 제1회전수를 검출하는 단계;
(d) 최대 제동력을 갖는 전류치에 대응하는 상기 모터의 제2회전수를 검출하는 단계;
(e) 상기 제1 회전수와 상기 제2 회전수를 브레이크 페달의 위치와 맵핑하는 단계; 및
(f) 인가된 전원을 차단하고, 제동력을 가하기 위하여 페달의 위치에 따라 모터의 위치를 제어하는 운전 모드로 전환하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는 시간 t에 따라 1) 일정하게 유지되는과정, 2) 유지되던 전류치가 0 A 에 가까운 값으로 떨어지는 과정, 3) 전류치가 다시 상승하는 과정, 4) 전류치가 최대치에 이르면 전원 인가를 중단하여 전류치가 감소하는 과정의 순서대로 변화하는 상기 전류를 측정하여,
상기 (c) 단계는 상기 전류치가 다시 상승하는 과정에서 제1 수준을 초과할 때의 모터의 회전수를 상기 제1 회전수로 검출하고,
상기 (d) 단계는 상기 전류치가 다시 상승하는 과정에서 제2 수준을 초과한 후, 일정 시간 동안의 평균 전류치가 제3 수준에 도달한 때의 모터의 회전수를 상기 제2 회전수로 검출하고,
상기 (e) 단계는 상기 제1 회전수를 브레이크의 0% 작동 위치에 맵핑하고, 상기 제2 회전수를 브레이크의 100% 작동 위치에 맵핑하는 것
을 특징으로 하는 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법.
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하우징 역할을 하는 패드 바깥쪽에 있는 캘리퍼와; 아우터 패드와 이너 패드 사이에 존재하고, 바퀴에 제동력을 가하는 디스크와; 디스크와 인접하여 완충 작용을 하는 아우터 패드와 이너 패드와; 상기 이너 패드와 접촉하는 헤드; 리드 스크류와 연결되어 리드 스크류의 위치를 조정하는 모터와; 상기 모터의 회전수를 감지하는 센서;를 포함하는 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법에 있어서,
(a) 상기 모터가 회전하도록 상기 모터에 전원이 인가되는 단계;
(b) 상기 인가되는 전원의 전류를 측정하는 단계;
(c) 상기 측정된 전류 그래프를 하나 이상의 사전에 생성된 전류 그래프와 비교하여 모터의 회전수와 브레이크 페달의 위치를 맵핑하는 단계; 및
(d) 상기 인가된 전원을 차단하고, 제동력을 가하기 위하여 페달의 위치에 따라 모터의 위치를 제어하는 운전 모드로 전환하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계는 상기 측정된 전류 그래프와 상기 하나 이상의 사전에 생성된 전류 그래프를 비교하여 상기 사전에 생성된 전류 그래프 중 상기 측정된 전류 그래프와 가장 유사한 그래프를 선택하되, 시간 t에 따라 1) 일정하게 유지되는과정, 2) 유지되던 전류치가 0 A 에 가까운 값으로 떨어지는 과정, 3) 전류치가 다시 상승하는 과정, 4) 전류치가 최대치에 이르면 전원 인가를 중단하여 전류치가 감소하는 과정의 순서대로 변화하는 전류 데이터를 이용하여, 상기 전류치가 다시 상승하는 과정에서 제1 수준을 초과할 때의 모터의 회전수를 제1 회전수로 검출하고, 상기 전류치가 다시 상승하는 과정에서 제2 수준을 초과한 후, 일정 시간 동안의 평균 전류치가 제3 수준에 도달한 때의 모터의 회전수를 제2 회전수로 검출하고, 상기 제1 회전수를 브레이크의 0% 작동 위치에 맵핑하고, 제2 회전수를 브레이크의 100% 작동 위치에 맵핑하는 것
을 특징으로 하는 전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법.
제4항에 있어서,
상기 사전에 생성된 전류 그래프는,
자동차의 연식을 고려하여, 운행 기간별 예상 마모를 고려한 전류 그래프, 운행 거리별 예상 마모를 고려한 전류 그래프, 브레이크 사용량에 따른 예상 마모를 고려한 전류 그래프 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는
전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법.
제5항에 있어서,
상기 가장 유사한 그래프를 선택하는 방법은,
시간축 상의 대응되는 구간별로 스케일을 조정하고,
최소 제동력이 발생하는 시점부터 최대 제동력이 발생하는 시점까지의 구간에 대하여, 상기 사전에 생성된 전류 그래프와 상기 측정된 전류 그래프 사이의 겹쳐지는 면적 비율을 양 방향으로 산출하여 가장 유사한 그래프를 선택하는 것을 특징으로 하는
전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법.
제5항에 있어서,
상기 맵핑하는 단계는,
상기 사전에 생성된 전류 그래프 중 상기 측정된 전류 그래프와 가장 유사한 그래프가 유사하지 않는 경우, 초기화 실패 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는
전류 제어를 이용한 전자 기계식 제동 시스템의 초기화 방법.