KR101937462B1 - 차량의 유압 브레이크 제어 장치 및 모듈레이터 블록 - Google Patents

차량의 유압 브레이크 제어 장치 및 모듈레이터 블록 Download PDF

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    • H02M2007/4822—

Abstract

본 발명은 차량의 유압 브레이크 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스터실린더의 제 1포트에서 발생된 액압 및 제 1펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제1차륜으로 전달되는 것을 제어하는 제 1 브레이크 회로와 마스터 실린더의 제 2포트에서 발생된 액압 및 제 2펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제2차륜으로 전달되는 것을 제어하기 위한 제 2 브레이크 회로와 제 1펌프와 상기 제 2펌프를 구동하는 모터 및 모터와 제 1펌프와 제 2펌프 중 어느 하나 이상의 동작에 이상이 발생하는 경우에 동작하는 보조 모터 유닛을 포함하고, 보조 모터 유닛은, 제 1 브레이크 회로와 연결되는 제 1 보조 펌프와, 제 2 브레이크 회로와 연결되는 제 2 보조 펌프와,제 1 보조 펌프와 상기 제 2 보조 펌프를 구동하는 보조모터를 포함한다.

Description

차량의 유압 브레이크 제어 장치 및 모듈레이터 블록 {Apparatus For Controlling Hydraulic Brake For Vehicle And Modulator Block}
본 발명은 전자식 유압 차량 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마스터 실린더와 페달 시뮬레이터 등으로 구성된 액추에이터와 ESC(Electronic Stability Control) 및 HPU(Hydaulic Power Unit)를 제공하는 유압 차량 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 연비 향상 및 배기가스 저감을 위하여 하이브리드 자동차, 연료 전지 자동차, 전기 자동차 등의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이러한 차량에는 필수적으로 제동장치 즉, 차량용 브레이크시스템의 제동장치가 설치되는데, 여기서 차량용 브레이크 제동장치는 달리고 있는 차량의 속도를 줄이거나 정지시키는 기능을 하는 장치를 말한다.
통상적인 차량용 브레이크시스템의 제동장치에는 엔진의 흡입압을 사용해서 제동력을 발생하는 진공 브레이크와, 유압을 사용해서 제동력을 발생하는 유압 브레이크가 있다.
진공 브레이크는 진공 부스터에서 차량 엔진의 흡입압과 대기압의 압력차를 이용하여 작은 힘으로 큰 제동력을 발휘할 수 있도록 하는 장치이다. 즉, 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 페달에 가해진 힘보다 훨씬 큰 출력을 발생시키는 장치이다. 하지만, 진공 브레이크는 진공 형성을 위해서 진공 부스터에 차량 엔진의 흡입압이 공급되어야 하므로 연비 효율이 저감되며, 차량의 정차 시에도 진공 형성을 위해서 엔진을 상시 구동해야 하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 연료 전지 자동차 및 전기 자동차의 경우 엔진이 없기 때문에 제동 간 운전자의 답력을 증폭시켜주는 기존의 진공 브레이크의 적용이 불가능하고, 하이브리드 자동차의 경우 연비 향상을 위하여 정차 시 공회전 정지 기능을 구현하여야 하므로 유압 브레이크의 도입이 필요하다.
즉, 상기한 바와 같이 모든 차량에서 연비 향상을 위해 회생 제동 구현이 필요한바, 유압 브레이크의 도입시 그 기능의 구현이 용이하다.
전자제어 유압 브레이크 시스템은 운전자가 페달을 밟으면 전자제어유닛이 이를 감지하여 제동유압을 마스터 실린더 및 각 바퀴의 휠 실린더로 전달함으로써 제동력을 발생시킨다.
이러한 전자제어 유압제동 시스템은 휠 실린더로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 액추에이터와, 각 휠의 제동력을 독립적으로 제어하는 HPU는 각각의 유닛으로 구성되어진다. 이때, HPU 내 모듈레이터 모듈에는 제동제어 방식에 따라 안티록 브레이크 시스템(ABS : Anti-Lock Brake System), 트랙션 제어 시스템(TCS : Traction Control System), 차량 자세 제어 시스템(ESC : Electronic Stability Cintrol System) 등이 선택적으로 적용될 수 있다.
또한, 자동차용 유압 차량 브레이크 시스템들은 통상 2 회로-메인 브레이크 실린더를 포함하고, 상기 메인 브레이크 실린더에는 유압 휠 브레이크들이 접속된다. 상이한 브레이크 회로 분할이 공지되어 있고, 브레이크 회로 분할은 2개의 브레이크 회로에 개별 휠 브레이크의 접속을 의미한다. 슬립 제어식 차량 브레이크 시스템들은 브레이크 압력 상승 밸브 및 브레이크 압력 강하 밸브를 포함하고, 상기 밸브들에 의해 휠 브레이크 내의 휠 브레이크 압력들이 제어 또는 조절이 가능하다. 또한, 슬립 제어식 차량 브레이크 시스템에서 각각의 브레이크 회로에는 하나의 유압 펌프가 제공된다. ABS, ASR, FDR 및 ESP와 같은 약어가 사용되는 ABS 제어, ASR 제어 및 ESP 제어가 이루어진다. 상기 제어들은 당업자에게 공지되어 있으므로, 여기서 상세히 설명되지 않는다.
그러나, 유압 차량 브레이크 시스템은 유압 제어를 하기 위한 모터가 오작동을 하는 경우, 브레이크 동작이 제대로 작동하지 않아 큰 사고로 이어질 위험이 있다는 문제점이 있다.
이에, 상기 필요에 의하여 그 구성이 단순하고, 고장 발생시에도 원활히 제동력을 구현할 수 있음은 물론, 제어가 용이한 유압 차량 브레이크 시스템에 대한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 제동의 안전성 및 차량의 장착성이 향상되도록 하며, 제동시 모터가 오작동을 하는 경우가 인식되더라도, 브레이크 동작이 유연하게 계속될 수 있는 유압 차량 브레이크 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마스터실린더의 제 1 포트에서 발생된 액압 및 제 1 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되는 것을 제어하는 제 1 브레이크 회로;와 상기 마스터실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압 및 제 2 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되는 것을 제어하기 위한 제 2 브레이크 회로;와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프를 구동하는 모터; 및
상기 모터와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나 이상의 동작에 이상이 발생하는 경우에 동작하는 보조 모터 유닛;을 포함하고, 상기 보조 모터 유닛은, 제 1 브레이크 회로와 연결되는 제 1 보조 펌프와, 상기 제 2 브레이크 회로와 연결되는 제 2 보조 펌프와, 상기 제 1 보조 펌프와 상기 제 2 보조 펌프를 구동하는 보조모터를 포함하는 차량의 유압 브레이크 시스템을 제공한다.
또한, 상기 제 1 보조 펌프는 흡입구가 제 1 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되도록 마련되고, 상기 제 2 보조 펌프는 흡입구가 제 2 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 1 보조 펌프의 흡입구는 상기 제 1 펌프의 흡입구와 상기 저압 어큐뮬레이터 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 1 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 1 펌프의 토출구와 제 1 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류하고, 상기 제 2 보조 펌프의 흡입구는 상기 제 2 펌프의 흡입구와 상기 저압 어큐뮬레이터 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 2 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 2 펌프의 토출구와 제 2 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류할 수 있다.
또한, 상기 제 1 보조펌프는 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 1 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되고, 상기 제 2 보조 펌프는 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 2 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제 1 보조 펌프의 흡입구는 상기 마스터 실린더의 제 1 포트와 제 1 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 1 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 1 펌프의 토출구와 제 1 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류하고, 상기 제 2 보조 펌프의 흡입구는 상기 마스터 실린더의 제 2 포트와 제 2 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 2 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 2 펌프의 토출구와 제 2 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류하는 차량의 유압 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 보조 모터 유닛은 상기 모터와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나 이상의 동작에 이상이 발생하는 경우에 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 액압이 상기 제 1 브레이크 회로 및 상기 제 2 브레이크 회로에 정상적으로 유입되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 마스터 실린더의 제 1포트에서 발생된 액압을 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되도록 제어하는 제 1 펌프와 상기 마스터 실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압을 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되도록 제어하는 제 2 펌프와 상기 제 1 펌프 및 제 2 펌프를 구동하는 모터를 포함하는 제 1 모터 유닛; 및 상기 제 1 모터 유닛의 동작에 이상이 발생하는 경우에 동작하여 상기 제 1 차륜 및 상기 제 2 차륜에 액압을 유입하는 보조 모터 유닛;을 포함하는 차량의 유압 브레이크 제어 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 보조 모터 유닛은, 상기 마스터 실린더의 제 1 포트에서 발생된 액압을 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되도록 제어하는 제 1 보조 펌프와, 상기 마스터 실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압을 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되도록 제어하는 제 2 보조 펌프와 상기 제 1 보조 펌프와 상기 제 2 보조 펌프를 구동하는 보조모터를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 마스터실린더의 제 1 포트에서 발생된 액압 및 제 1 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되는 것을 제어하는 제 1 브레이크 회로와 상기 마스터실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압 및 제 2 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되는 것을 제어하기 위한 제 2 브레이크 회로와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프를 구동하는 모터, 및 상기 모터와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나 이상의 동작에 이상이 발생하는 경우에 동작하는 보조 모터 유닛;을 포함하고, 상기 보조 모터 유닛은, 제 1 브레이크 회로와 연결되는 제 1 보조 펌프와, 상기 제 2 브레이크 회로와 연결되는 제 2 보조 펌프와, 상기 제 1 보조 펌프와 상기 제 2 보조 펌프를 구동하는 보조모터를 포함하는 차량의 모듈레이터 블록이 제공된다.
또한, 상기 제 1 보조 펌프는 흡입구가 제 1 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되도록 마련되고, 상기 제 2 보조 펌프는 흡입구가 제 2 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되도록 마련되는 차량의 모듈레이터 블록이 제공된다.
또한, 상기 제 1 보조 펌프는 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 1 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되고, 상기 제 2 보조 펌프는 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 2 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되는 차량의 모듈레이터 블록이 제공된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 서로 연결된 복수의 구동소자를 통해 3상 신호를 출력하는 제 1 인버터;와 상기 제 1 인버터와 병렬로 연결된 복수의 구동소자를 통해 3상 신호를 출력하는 제 2 인버터;와 상기 제 1 인버터의 상기 3상 신호를 각각 입력 받아 구동되는 제 1 내지 제 3 권선과 상기 제 2 인버터의 상기 3상 신호를 각각 입력 받아 구동되는 제 4 내지 제 6 권선을 포함하는 3상 모터; 및 상기 제 1 인버터의 상기 복수의 구동소자로 제어 신호를 입력하여 상기 복수의 구동소자를 스위칭하는 제 1 제어 유닛; 및 상기 제 1 인버터, 상기 제 1 내지 제 3 권선, 상기 제 1 제어 유닛 중 적어도 하나의 동작에 이상이 발생하는 경우에 동작하는 제 2 제어 유닛;을 포함하고, 상기 제 2 제어 유닛은 상기 제 2 인버터의 상기 복수의 구동 소자로 제어 신호를 입력하여 상기 복수의 구동소자를 스위칭하는 차량의 유압 브레이크 제어 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 2 인버터의 상기 3상 신호는 상기 3상 모터의 제 4 내지 제 6 권선에 각각 입력 되어 상기 3상 모터를 구동할 수 있다.
또한, 상기 차량의 유압 브레이크 제어 장치는 마스터실린더의 제 1 포트에서 발생된 액압 및 제 1 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되는 것을 제어하는 제 1 브레이크 회로;와 상기 마스터실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압 및 제 2 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되는 것을 제어하기 위한 제 2 브레이크 회로;를 더 포함하고, 상기 3상 모터는 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프를 구동할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 차량의 유압 브레이크 시스템 내 모터 및 모터의 구동으로 브레이크 유압을 전달하는 펌프에 고장이 발생하더라도, 정상적으로 브레이크에 유압을 전달할 수 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 차량의 유압 브레이크 시스템의 유압 브레이크 회로도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템의 정상적으로 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시 작동하는 상태를 나타내는 확대된 유압 회로도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템의 정상적으로 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이다.
도 6은 본 발명의 차량 유압 브레이크 제어 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 장치의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 브레이크 장치의 유압 회로도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 차량의 유압 브레이크 시스템의 유압 브레이크 회로도이다.
도 1을 참조하면, 유압 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아들이는 브레이크 페달(10)과, 이 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 진공압과 대기압 간의 압력차를 이용해 답력을 배가시키는 브레이크 부스터와, 이 브레이크 부스터에 의해 압력을 발생시키는 마스터 실린더(20)와, 이 마스터 실린더(20)의 제 1 포트(21)와 두 개의 차륜(RL, FR)에 마련된 휠 실린더(30)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제 1 브레이크 회로(40A)와, 마스터 실린더(20)의 제 2 포트(22)와 나머지 두개의 차륜(FL, RR)에 마련된 휠 실린더(30)로 연결하여 액압 전달을 제어하는 제 2 브레이크 회로(40B)는 모듈레이터 블록(40)에 콤팩트하게 설치된다.
제 1 브레이크 회로(40A) 및 제 2 브레이크 회로(40B)는 각각 두 개씩의 휠 실린더(30)측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 솔레노이드밸브들(41,42)와, 제 1 모터(45)의 구동에 의해 휠 실린더(30)측에서 빠져나온 브레이크 오일 또는 마스터 실린더(20)로부터 브레이크 오일을 흡입하여 펌핑하는 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)와, 휠 실린더(30)로부터 빠져나오는 브레이크 오일을 일시 저장하기 위한 저압 어큐뮬레이터(43)와, 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)의 토출구와 마스터 실린더(20)를 연결하는 메인 유로(47a)와, 마스터 실린더(20)의 브레이크 오일이 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)의 입구로 흡입되게 안내하는 보조 유로(48a), 및 다수의 솔레노이드밸브(41,42)와 제 1 모터(45)의 구동을 제어하기 위한 전자제어유닛(ECU; 미도시)를 포함한다.
이 때, 미 도시된 전자 제어 유닛(ECU)은 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)와 모터(45)에 이상이 있는지를 판단하는 센서 등을 포함한다.
또한, 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(41,42), 저압 어큐뮬레이터(43), 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2), 메인 유로(47a) 및 보조유로(48a)는 제1 및 제 2 브레이크 회로(40A, 40B)에 각각 마련된다.
보다 구체적으로, 다수 개의 솔레노이드 밸브(41,42)는 휠 실린더(30)의 상류측 및 하류측과 연계되는데, 이것은 각 휠 실린더(30)의 상류 측에 배치되며 평상시 개방된 상태로 유지되는 노멀 오픈형 솔레노이드밸브(41)와, 각 휠 실린더(30)의 하류 측에 배치되며 평상시 폐쇄된 상태로 유지되는 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(42)로 구별된다. 이러한 솔레노이드밸브(41,42)의 개폐작동은 전자제어유닛(미도시)에 의해 제어될 수 있으며, 감압 제동에 따라 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(42)가 개방되어 휠 실린더(30) 측에서 빠져나온 브레이크 오일은 저압 어큐뮬레이터(43)에 일시적으로 저장된다.
제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)는 제 1 모터(45)에 의해 구동되어 저압 어큐뮬레이터(43)에 저장된 브레이크 오일을 흡입하여 토출함으로써 액압을 휠 실린더(30)측 또는 마스터실린더(20) 측으로 전달한다.
또한, 마스터실린더(20)와 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)의 토출구를 연결하는 메인 유로(47a)에는 트랙션 콘트롤 제어(TCS)를 위한 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(47, 이하 TC 밸브)가 설치된다. 이 TC 밸브(47)는 평상시 개방된 상태를 유지하여, 브레이크 페달(10)을 통한 일반 제동 시 마스터 실린더(20)에서 형성된 제동 액압이 메인 유로(47a)를 통해 휠 실린더(30) 측으로 전달되도록 한다.
또한, 보조유로(48a)는 메인유로(47a)에서 분기되어 마스터실린더(20)의 브레이크 오일을 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)의 입구 측으로 흡입되게 안내하는 것으로, 여기에는 브레이크 오일이 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2) 입구로만 흐르도록 하는 셔틀밸브(48)가 설치되어 있다. 전기적으로 작동되는 셔틀밸브(48)는 보조유로(48a)의 중도에 설치되어 평상시 폐쇄되고 TCS 모드시 개방되게 작동한다.
한편, 미설명된 참조부호 '49' 는 브레이크 오일의 역방향 흐름을 방지하기 위하여 적정한 유로의 위치에 설치되는 체크밸브이고, 참조부호 '50'은 TC 밸브(47)와 셔틀 밸브(48)로 전달되는 제동 압력을 감지하는 압력센서이며, 참조부호 '51'은 오리피스이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템의 정상적으로 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이다.
이 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 모터(45)를 보조하기 위한 보조 모터(100), 제 1 보조 펌프(101-1) 및 제 2 보조 펌프(101-2)를 포함하는 보조 모터 유닛(103)이 추가 되어 있는 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 보조 모터 유닛(103)은 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)와 제 1 모터(45) 중 어느 하나의 동작에 이상이 발생하는 경우에 제 1 브레이크 회로(40A) 및 제 2 브레이크 회로(40B)가 정상적으로 동작하도록 하여 각 휠 실린더(30)에 액압을 공급하고자 한다.
이 때, 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)와 제 1 모터(45) 중 어느 하나의 동작에 이상이 발생하는 것은 ECU 에 포함된 센서(미도시)를 통하여 판단할 수 있다.
따라서, 동작에 이상이 발생하는 경우, 제 1 및 제 2 보조 펌프(101-1,101-2)는 보조 모터(100)에 의해 구동되어 저압 어큐뮬레이터(43)에 저장된 브레이크 오일을 흡입하여 토출함으로써 액압을 휠 실린더(30)측 또는 마스터 실린더(20)측으로 전달한다.
또한, 제 1 및 제 2 보조 펌프(101-1,101-2)를 제 1 및 제 2 보조 펌프(101-1,101-2)의 토출구가 메인 유로(47a)의 트랙션 콘트롤 제어(TCS)를 위한 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(47, 이하 TC 밸브)와 접속하도록 설치하여, 브레이크 페달(10)을 통한 일반 제동 시 마스터 실린더(20)에서 형성된 제동 액압이 메인 유로(47a)를 통해 휠 실린더(30) 측으로 정상적으로 전달되도록 할 수 있다.
즉, 도 3에 화살표로 표시한 바와 같이, 저압 어큐뮬레이터(43)에 저장된 액압은 보조 모터(100)의 동력을 통하여 제 1 보조 펌프 및 제 2 보조 펌프(101-1,101-2)를 통과하여 메인 유로(47a) 및 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(41)측으로 유입되어 제 1 브레이크 회로 및 제 2 브레이크 회로(40A 및 40B)가 정상 동작을 유지하도록 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템의 정상적으로 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템이 비 정상적으로 작동 시 작동하는 상태를 나타내는 유압 회로도이다.
이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 모터(45)를 보조하기 위한 보조 모터(200), 제 1 보조 펌프(201-1) 및 제 2 보조 펌프(201-2)를 포함하는 보조 모터 유닛(203)이 추가 되어 있는 것을 알 수 있다.
보다 구체적으로, 보조 모터 유닛(203)은 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)와 제 1 모터(45) 중 어느 하나의 동작에 이상이 발생하는 경우에 제 1 브레이크 회로(40A) 및 제 2 브레이크 회로(40B)가 정상적으로 동작하도록 하여 각 휠 실린더(30)에 액압을 공급하고자 한다.
이 때, 제 1 펌프(44-1) 및 제 2 펌프(44-2)와 제 1 모터(45) 중 어느 하나의 동작에 이상이 발생하는 것은 ECU 에 포함된 센서(미도시)를 통하여 판단할 수 있다.
따라서, 동작에 이상이 발생하는 경우, 제 1 및 제 2 보조 펌프(201-1,201-2)는 보조 모터(200)에 의해 구동되어 마스터 실린더(20)에 저장된 브레이크 오일을 흡입하여 토출함으로써 액압을 휠 실린더(30)측으로 전달한다.
또한, 제 1 및 제 2 보조 펌프(201-1,201-2)의 토출구가 메인 유로(47a)의 트랙션 콘트롤 제어(TCS)를 위한 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(47, 이하 TC 밸브)와 접속하도록 설치하여, 브레이크 페달(10)을 통한 일반 제동 시 마스터 실린더(20)에서 형성된 제동 액압이 메인 유로(47a)를 통해 휠 실린더(30) 측으로 정상적으로 전달되도록 할 수 있다.
즉, 도 5에 화살표로 표시한 바와 같이, 마스터 실린더(20)에 저장된 액압은 보조 모터(200)의 동력을 통하여 제 1 보조 펌프 및 제 2 보조 펌프(201-1,201-2)를 통과하여 메인 유로(47a) 및 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(41)측으로 유입되어 제 1 브레이크 회로 및 제 2 브레이크 회로(40A 및 40B)가 정상 동작을 유지하도록 한다.
이상에서는 실시예들에 따른 차량의 유압 브레이크 시스템의 유압 회로도에 대하여 설명하였다.
이하 도 6에서는 본 발명의 브레이크 시스템의 구성도에 대하여 설명한다.
도 6은 제 1 모터(45)와 보조 모터(100 또는 200)와 미도시된 제 1 펌프(44-1), 제 2 펌프(44-2), 보조 모터(100 또는 200)으로부터 구동되는 제 1 보조 모터 및 제 2 보조 모터(101 또는 201), 어큐뮬레이터, 밸브 등으로 구성된 HPU(3)를 나타낸다.
즉 제 1 모터(45)를 포함하는 제 1 모터 유닛(300)과 보조 모터 유닛(103 또는 203)을 하나의 유닛 안에 구성되어 미도시된 ECU 내 제 1 모터 유닛(300)내 이상 감지 시 보조 모터 유닛(103 또는 203)의 동작을 통하여 차량의 브레이크가 정상적으로 작동할 수 있도록 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따른 차량의 유압 브레이크 장치의 블록도이며, 도 8은 본 발명에 따른 유압 브레이크 장치의 회로도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압 브레이크 제어 장치는 제 1 제어 유닛(33), 제 1 인버터(35), 3상 모터(37), 제 2 제어 유닛(34), 제 2 인버터(36)를 포함한다.
제 1 제어 유닛(33)은 3상 모터(37)를 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 제 1 인버터(35)로 입력하는 장치이다. 구체적으로, 제 1 제어 유닛(33)내 3개의 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor)은 하이 사이드 PWM(Pulse Width Modulation)제어 신호를 입력하고, 3개의 MOSFET은 로우 사이드 PWM 제어 신호를 입력할 수 있다.
제 1 인버터(35)는 3상 신호를 출력하기 위하여 제 1 제어 유닛(33)내 6개의 MOSFET과 연결된다. 구체적으로, 3개의 MOSFET으로는 하이 사이드 PWM 제어 신호가 입력되고, 3개의 MOSFET으로는 로우 사이드 PWM 제어 신호가 입력됨으로써 120도 씩 위상 차이가 나는 3상 신호를 3상 모터(37)로 출력할 수 있다.
3상 모터(37)는 제 1 인버터(35)에서 출력되는 3상 신호를 제 1 내지 제 3권선(37-1 내지 37-3)으로 각각 입력받아 구동될 수 있다.
한편, 미 도시된 전자 제어 유닛(ECU)은 제 1 제어 유닛(33), 제 1 인버터(35) 및 제 1내지 제 3권선(37-1 내지 37-3)의 제어 신호 전달 등에 이상이 있는지를 판단하는 센서 등을 포함한다.
구체적으로, 제 1 제어 유닛(33)의 제어 신호 출력 및 제 1 인버터(35)의 3상 신호 출력에 이상이 있는 것으로 판단이 되면, 제 2 제어 유닛(34)이 동작한다.
제 2 제어 유닛(34)은 3상 모터(37)를 제어하기 위한 PWM 제어 신호를 제 2 인버터(36)로 입력하는 장치이다. 구체적으로, 제 2 제어 유닛(34)내 3개의 MOSFET은 하이 사이드 PWM제어 신호를 입력하고, 3개의 MOSFET은 로우 사이드 PWM 제어 신호를 입력할 수 있다.
제 2 인버터(36)는 3상 신호를 출력하기 위하여 제 2 제어 유닛(34)내 6개의 MOSFET과 연결된다. 구체적으로, 3개의 MOSFET으로는 하이 사이드 PWM 제어 신호가 입력되고, 3개의 MOSFET으로는 로우 사이드 PWM 제어 신호가 입력됨으로써 120도 씩 위상 차이가 나는 3상 신호를 3상 모터(37)로 출력할 수 있다.
이에 따라, 3상 모터(37)는 제 2 인버터(36)에서 출력되는 3상 신호를 제 4 내지 제 6권선(37-4 내지 37-6)으로 각각 입력 받아 구동될 수 있다.
이와 같이, 3상 모터(37)에 구성된 제 1 내지 제 3 권선(37-1 내지 37-3)은 제 1 인버터(35)에서 출력되는 3상 신호를 입력 받아 3상 모터(37)를 구동하고, 제 4 내지 제 6권선(37-4 내지 37-6)은 제 2 인버터(36)에서 출력되는 3상 신호를 입력 받아 3상 모터(37)를 구동한다.
즉, 제 1 제어 유닛(33)에 따른 3상 모터(37)구동에 이상이 감지되면, 제 2 제어 유닛(34)을 보조 유닛으로 제 4 내지 제 6 권선(37-4 내지 37-6)을 이용한 3상 모터(37) 구동이 즉각적으로 이루어질 수 있도록 제어 된다.
도 8을 참조하면, 유압 브레이크 시스템은 운전자의 조작력을 받아들이는 브레이크 페달(101)과, 이 브레이크 페달(101)의 답력에 의해 진공압과 대기압 간의 압력차를 이용해 답력을 배가시키는 브레이크 부스터와 이 브레이크 부스터에 의해 압력을 발생시키는 마스터 실린더(201)와, 이 마스터 실린더(201)의 제 1 포트(211)와 두 개의 차륜(RL, FR)에 마련된 휠 실린더(301)를 연결하여 액압 전달을 제어하는 제 1 브레이크 회로(401A)와, 마스터 실린더(201)의 제 2 포트(221)와 나머지 두개의 차륜(FL, RR)에 마련된 휠 실린더(301)로 연결하여 액압 전달을 제어하는 제 2 브레이크 회로(401B)는 모듈레이터 블록(401)에 콤팩트하게 설치된다.
제 1 브레이크 회로(401A) 및 제 2 브레이크 회로(401B)는 각각 두 개씩의 휠 실린더(301)측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 솔레노이드밸브들(411,421)와, 3상 모터(37)의 구동에 의해 휠 실린더(301)측에서 빠져나온 브레이크 오일 또는 마스터 실린더(201)로부터 브레이크 오일을 흡입하여 펌핑하는 제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2)와, 휠 실린더(301)로부터 빠져나오는 브레이크 오일을 일시 저장하기 위한 저압 어큐뮬레이터(431)와, 제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2)의 토출구와 마스터 실린더(201)를 연결하는 메인 유로(471a)와, 마스터 실린더(201)의 브레이크 오일이 제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2)의 입구로 흡입되게 안내하는 보조 유로(481a), 및 다수의 솔레노이드밸브(411,421)와 3상 모터(37)의 구동을 제어하기 위한 전자제어유닛(ECU; 미도시)를 포함한다.
한편, 미 도시된 전자 제어 유닛(ECU)은 도 7의 제 1 제어 유닛(33), 제 1 인버터(35) 및 제 1내지 제 3권선(37-1 내지 37-3)의 제어 신호 전달 등에 이상이 있는지를 판단하는 센서 등을 포함한다.
또한, 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(411,421), 저압 어큐뮬레이터(431), 제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2), 메인 유로(471a) 및 보조유로(481a)는 제1 및 제 2 브레이크 회로(401A, 401B)에 각각 마련된다.
보다 구체적으로, 다수 개의 솔레노이드 밸브(411,421)는 휠 실린더(301)의 상류측 및 하류측과 연계되는데, 이것은 각 휠 실린더(301)의 상류 측에 배치되며 평상시 개방된 상태로 유지되는 노멀 오픈형 솔레노이드밸브(411)와, 각 휠 실린더(301)의 하류 측에 배치되며 평상시 폐쇄된 상태로 유지되는 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(421)로 구별된다. 이러한 솔레노이드밸브(411,421)의 개폐작동은 전자제어유닛(미도시)에 의해 제어될 수 있으며, 감압 제동에 따라 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(421)가 개방되어 휠 실린더(301) 측에서 빠져나온 브레이크 오일은 저압 어큐뮬레이터(431)에 일시적으로 저장된다.
제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2)는 3상 모터(37)에 의해 구동되어 저압 어큐뮬레이터(431)에 저장된 브레이크 오일을 흡입하여 토출함으로써 액압을 휠 실린더(301)측 또는 마스터실린더(201) 측으로 전달한다.
또한, 마스터실린더(201)와 제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2)의 토출구를 연결하는 메인 유로(471a)에는 트랙션 콘트롤 제어(TCS)를 위한 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(471, 이하 TC 밸브)가 설치된다. 이 TC 밸브(471)는 평상시 개방된 상태를 유지하여, 브레이크 페달(101)을 통한 일반 제동 시 마스터 실린더(201)에서 형성된 제동 액압이 메인 유로(471a)를 통해 휠 실린더(301) 측으로 전달되도록 한다.
또한, 보조유로(481a)는 메인유로(471a)에서 분기되어 마스터실린더(201)의 브레이크 오일을 제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2)의 입구 측으로 흡입되게 안내하는 것으로, 여기에는 브레이크 오일이 제 1 펌프(441-1) 및 제 2 펌프(441-2) 입구로만 흐르도록 하는 셔틀밸브(481)가 설치되어 있다. 전기적으로 작동되는 셔틀밸브(481)는 보조유로(481a)의 중도에 설치되어 평상시 폐쇄되고 TCS 모드시 개방되게 작동한다.이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
3: HPU 300: 제 1 모터 유닛
103(203): 보조 모터 유닛

Claims (14)

  1. 마스터실린더의 제 1 포트에서 발생된 액압 및 제 1 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되는 것을 제어하는 제 1 브레이크 회로;
    상기 마스터실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압 및 제 2 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되는 것을 제어하기 위한 제 2 브레이크 회로;
    상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프를 구동하는 모터; 및
    상기 모터와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나 이상의 동작에 이상이 발생하는 경우에 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 액압이 상기 제 1 브레이크 및 상기 제 2 브레이크 회로에 정상적으로 유입되도록 제어하는 보조 모터 유닛;을 포함하고,
    상기 보조 모터 유닛은, 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 1 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되어 상기 제 1 브레이크 회로와 연결되는 제 1 보조 펌프와, 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 2 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되어 상기 제 2 브레이크 회로와 연결되는 제 2 보조 펌프와, 상기 제 1 보조 펌프와 상기 제 2 보조 펌프를 구동하는 보조모터를 포함하는 차량의 유압 브레이크제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 보조 펌프는 흡입구가 제 1 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되도록 마련되고,
    상기 제 2 보조 펌프는 흡입구가 제 2 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되도록 마련되는 차량의 유압 브레이크 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 보조 펌프의 흡입구는 상기 제 1 펌프의 흡입구와 상기 제 1 저압 어큐뮬레이터 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 1 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 1 펌프의 토출구와 제 1 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류하고,
    상기 제 2 보조 펌프의 흡입구는 상기 제 2 펌프의 흡입구와 상기 제 2 저압 어큐뮬레이터 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 2 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 2 펌프의 토출구와 제 2 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류하는 차량의 유압 브레이크 제어 장치.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 보조 펌프의 흡입구는 상기 마스터 실린더의 제 1 포트와 제 1 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 1 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 1 펌프의 토출구와 제 1 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류하고,
    상기 제 2 보조 펌프의 흡입구는 상기 마스터 실린더의 제 2 포트와 제 2 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이에서 분기되는 유로와 연결되고, 상기 제 2 보조 펌프의 토출구와 연결되는 유로는 상기 제 2 펌프의 토출구와 제 2 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브 사이의 유로에 합류하는 차량의 유압 브레이크 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 마스터 실린더의 제 1포트에서 발생된 액압을 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되도록 제어하는 제 1 펌프와 상기 마스터 실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압을 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되도록 제어하는 제 2 펌프와 상기 제 1 펌프 및 제 2 펌프를 구동하는 모터를 포함하는 제 1 모터 유닛; 및
    상기 제 1 모터 유닛에 포함된 상기 제 1 펌프, 제 2 펌프 및 모터 중 적어도 하나의 동작에 이상이 발생하는 경우에 동작하여 상기 적어도 하나의 제 1 차륜 및 상기 적어도 하나의 제 2 차륜에 정상적으로 액압이 유입되도록 제어하는 보조 모터 유닛;을 포함하고,
    상기 보조 모터 유닛은, 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 1 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되어 제 1 브레이크 회로와 연결되는 제 1 보조 펌프와, 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 2 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되어 제 2 브레이크 회로와 연결되는 제 2 보조 펌프와, 상기 제 1 보조 펌프와 상기 제 2 보조 펌프를 구동하는 보조모터를 포함하는 차량의 유압 브레이크 제어 장치;
  8. 삭제
  9. 마스터실린더의 제 1 포트에서 발생된 액압 및 제 1 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되는 것을 제어하는 제 1 브레이크 회로와 상기 마스터실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압 및 제 2 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되는 것을 제어하기 위한 제 2 브레이크 회로와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프를 구동하는 모터, 및 상기 모터와 상기 제 1 펌프와 상기 제 2 펌프 중 어느 하나 이상의 동작에 이상이 발생하는 경우에 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 액압이 상기 제 1 브레이크 회로 및 상기 제 2 브레이크 회로에 정상적으로 유입되도록 동작하는 보조 모터 유닛;을 포함하고,
    상기 보조 모터 유닛은, 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 1 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되어 상기 제 1 브레이크 회로와 연결되는 제 1 보조 펌프와, 흡입구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되고, 토출구가 상기 제 2 펌프의 토출구 측에 연결되도록 마련되어 상기 제 2 브레이크 회로와 연결되는 제 2 보조 펌프와, 상기 제 1 보조 펌프와 상기 제 2 보조 펌프를 구동하는 보조모터를 포함하는 차량의 모듈레이터 블록.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 보조 펌프는 흡입구가 제 1 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 1 포트 측에 연결되도록 마련되고,
    상기 제 2 보조 펌프는 흡입구가 제 2 저압 어큐뮬레이터 측에 연결되고, 토출구가 상기 마스터 실린더의 제 2 포트 측에 연결되도록 마련되는 차량의 모듈레이터 블록.
  11. 삭제
  12. 서로 연결된 복수의 구동소자를 통해 3상 신호를 출력하는 제 1 인버터;
    서로 연결된 복수의 구동소자를 통해 3상 신호를 출력하는 제 2 인버터;
    상기 제 1 인버터의 상기 3상 신호를 각각 입력 받아 구동되는 제 1 내지 제 3 권선과 상기 제 2 인버터의 상기 3상 신호를 각각 입력 받아 구동되는 제 4 내지 제 6 권선을 포함하는 3상 모터; 및
    상기 제 1 인버터의 상기 복수의 구동소자로 제어 신호를 입력하여 상기 복수의 구동소자를 스위칭하는 제 1 제어 유닛;
    마스터 실린더의 제 1 포트에서 발생된 액압 및 제 1 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 1 차륜으로 전달되는 것을 제어하는 제 1 브레이크 회로;
    상기 마스터 실린더의 제 2 포트에서 발생된 액압 및 제 2 펌프로부터 토출되는 액압이 적어도 하나의 제 2 차륜으로 전달되는 것을 제어하기 위한 제 2 브레이크 회로; 및
    상기 제 1 인버터, 상기 제 1 내지 제 3 권선, 상기 제 1 제어 유닛 중 적어도 하나의 동작에 이상이 발생하는 경우에 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 액압이 상기 제 1 브레이크 회로 및 상기 제 2 브레이크 회로에 정상적으로 유입되도록 동작하는 제 2 제어 유닛;을 포함하고,
    상기 제 2 제어 유닛은 상기 제 2 인버터의 상기 복수의 구동 소자로 제어 신호를 입력하여 상기 복수의 구동소자를 스위칭하고, 상기 제 1 브레이크 회로와 연결된 제 1 보조 펌프와 상기 제 2 브레이크 회로와 연결된 제 2 보조 펌프를 더 포함하는차량의 유압 브레이크 제어 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제 2 인버터의 상기 3상 신호는 상기 3상 모터의 제 4 내지 제 6 권선에 각각 입력 되어 상기 3상 모터를 구동하는 차량의 유압 브레이크 제어 장치.

  14. 삭제
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