KR101940178B1 - 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제어부가 제동압력 요구치를 계산하는 단계; 상기 제동압력 요구치에 근거하여 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계; 상기 판단 결과 긴급제동이 요구되지 않으면, 상기 제어부는 휠속측정센서로부터 입력된 차 속도와 설정 차 속도를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 상기 차 속도가 상기 설정 차 속도 이하이면, 상기 차 속도에 따라 설정된 기울기 중 상기 차 속도에 대응하는 기울기를 통해 모터에 전류를 인가시켜 제동압력을 형성시키는 단계; 를 포함하며, 본 발명에 따르면 긴급제동을 요하지 않는 제동 시, 차량 속도에 따라 설정된 기울기를 통해 모터에 전류를 인가시켜 제동압력을 형성함으로써 전류 흔들림으로 인한 가청주파수 대역의 소음을 저감시키도록 하는 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법을 제공할 수 있다.

Description

스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법{PRESSURE CONTROL METHOD IN CASE OF BRAKE USING SMART BOOSTER BRAKE DEVICE}

본 발명은 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 긴급제동을 요하지 않는 제동 시, 차랑 속도에 따라 설정된 기울기를 통해 모터에 전류를 인가시켜 제동압력을 형성함으로써 전류 흔들림으로 인한 가청주파수 대역의 소음을 저감시키는 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법에 관한 것이다.

스마트 부스터 제동장치(Smart Booster Braking System, SBBS)는 전동기 기반의 부스터를 이용하여 하이브리드 차량의 회생제동시에 협조제어가 가능한 능동형 제동장치이다.

스마트 부스터 제동장치에서 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면 서브 마스터실린더(2)에 압력이 형성되고, 솔레노이드 밸브(5, 6)에 개폐신호가 인가된다.

이 개폐신호로 인해 페달 시뮬레이터(3)로 연결되는 노말클로우즈형(Normal Close) 밸브(5)는 오픈되고, 메인 마스터실린더(4)로 연결되는 노말오픈형(Normal Open) 밸브(6)는 클로우즈된다.

따라서 서브 마스터실린더(2)에 형성된 압력은 오픈된 노말클로우즈형 밸브(5)를 통해 페달 시뮬레이터(3)로 전달되어 피스톤을 밀게 된다. 이로 인해서 페달 시뮬레이터(3) 내부의 고무와 스프링 반력에 의해 운전자는 페달 답력을 느끼게 된다.

ECU(Electronic Control Unit, 이하 ECU)는 페달 스트로크 측정센서에서 감지한 스트로크와 서브 마스터실린더 압력 측정센서에서 감지한 압력을 통해 제동압력 요구치를 계산하고, 계산된 제동압력 요구치에 따라 모터(30)를 구동시켜 제동압력을 형성한다.

이와 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허 10-1998-0008919호 "차량용 브레이크장치의 소음감지방법" (1998.07.08)이 있다.

이러한 스마트 부스터 제동장치를 통한 제동 시 제동압력은 긴급제동 여부에 관계없이 동일한 모터 전류 제어를 통해 제동압력이 형성되므로, 엔진 소음이 거의 없는 상황이 발생되는 하이브리드 및 전기자동차에서 긴급제동을 요하지 않는 경우의 제동시에는 제동에 따른 소음으로 인하여 운전자가 불쾌감을 느끼게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 긴급제동을 요하지 않는 제동 시, 전류제어기에 입력되는 전류 요구치에 설정된 기울기를 부가함으로써 제동 압력을 형성하도록 하는 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 긴급제동을 요하지 않는 제동 시, 차량 속도에 따른 압력 요구치에 설정된 기울기를 부가함으로써 제동 압력 형성 속도를 늦춰 모터 구동속도를 제한하도록 하는 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법은, 제어부가 제동압력 요구치를 계산하는 단계; 상기 제동압력 요구치에 근거하여 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계; 상기 판단 결과 긴급제동이 요구되지 않으면, 상기 제어부는 휠속측정센서로부터 입력된 차 속도와 설정 차 속도를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 상기 차 속도가 상기 설정 차 속도 이하이면, 상기 차 속도에 따라 설정된 기울기 중 상기 차 속도에 대응하는 기울기를 통해 모터에 전류를 인가시켜 제동압력을 형성시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 제어부가 제동압력 요구치를 계산하는 단계는 서브 마스터실린더 압력 측정센서를 통해 측정되는 서브 마스터실린더의 압력과 페달 스트로크 측정센서를 통해 측정되는 페달 스트로크에 근거하여 연산되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계는 상기 제동압력의 요구치가 제동압력 기준치 이상인지 판단하는 제1 단계; 상기 제동압력의 요구치와 실제 제동압력의 차이가 제1설정값 이상인지 판단하는 제2 단계; 및 상기 제동압력 요구치에 상응하여 산출되는 상기 모터의 전류 요구치와 상기 모터의 실제 전류의 차이가 제2설정값 이상인지 판단하는 제3 단계;를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 단계 중 어느 하나라도 만족하지 않으면 상기 긴급제동이 요구되지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 긴급제동을 요하지 않는 제동 시, 전류제어기에 입력되는 전류 요구치에 설정된 기울기를 부가함으로써 전류 흔들림으로 인한 가청주파수 대역의 소음을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 긴급제동을 요하지 않는 제동 시, 차량 속도에 따른 압력 요구치에 설정된 기울기를 부가함으로써 제동 압력 형성 속도를 늦춰 모터 구동속도를 제한함에 따라 모터 및 유압 라인의 소음을 저감시킬 수 있다.

도 1은 종래의 스마트 부스터 제동장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 나타낸 블록구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법에 따른 효과 차이를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법에 따른 효과 차이를 나타낸 표.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 이러한 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은, 센서부(10), 제어부(20) 및 모터(30)를 포함한다.

센서부(10)는 차량의 제동 시 가변하는 각종 요인들을 측정하여 측정값을 제어부(20)로 전달한다. 본 실시예에서는 서브 마스터실린더 압력 측정센서(12)를 통해서 서브 마스터실린더의 압력을 측정하고, 페달 스트로크 측정센서(14)를 통해서 브레이크 페달의 스트로크를 감지하여 제어부(20)로 전달하며, 휠속 측정센서(16)를 통해서 차 속도를 측정하여 제어부(20)로 전달한다.

제어부(20)는 서브 마스터실린더 압력 측정센서(12)로부터 측정된 서브 마스터실린더 압력, 페달 스트로크 측정센서(14)로부터 측정된 브레이크 페달의 스트로크 및 모터(30)의 실제 전류값에 기초하여, 차량에 제동이 요구되는지와 차량에 긴급제동이 요구되는지를 판단한다.

차량에 제동이 요구되는 경우는 운전자가 브레이크 페달을 밟음으로 인해 서브 마스터실린더에 기준치 압력 이상의 압력이 가해지는 경우와 브레이크 페달의 스트로크가 기준치 변위 이상 변한 경우 등이 해당한다.

차량에 긴급제동이 요구되는지에 대한 판단 시 제어부(20)는 제동압력의 요구치가 기설정된 제동압력 기준치 이상인지에 대한 판단, 제동압력의 요구치와 실제 제동압력의 차이가 제1설정값 이상인지에 대한 판단 및 모터의 전류 요구치와 실제 전류의 차이가 제2설정값 이상인지에 대한 판단을 포함하여 수행한다.

이때, 전술한 세 가지 판단 조건 중 어느 하나의 조건이라도 만족하지 않으면 제어부(20)는 차량에 긴급제동이 요구되지 않는 상황으로 판단한다.

이와 같이 긴급제동이 요구되지 않는 상황을 판단하는 것은 긴급제동이 요구되는 상황에서와 동일하게 모터 전류를 제어하여 발생되는 소음으로 인하여 운전자가 느끼는 불쾌감을 해소하기 위함이다.

또한 제어부(20)는 차량의 제동 시 서브 마스터실린더 압력 측정센서(12)를 통해 측정되는 서브 마스터 실린더의 압력과 페달 스트로크 측정센서(14)를 통해 측정되는 페달 스트로크에 근거하여 차량의 제동을 위해 요구되는 제동압력 요구치를 계산하고 비례 및 적분제어기를 통해서 실제 압력값에 대한 압력 제어를 수행한다.

특히 본 실시예에서 제어부(20)는 계산된 제동압력 요구치를 발생시키기 전에 차량의 긴급제동이 요구되는지 판단하여 긴급제동이 요구되지 않는 경우, 휠속 측정센서(16)로부터 입력된 차 속도와 설정 차 속도를 비교하여, 차 속도가 설정 차 속도 이하이면 차량 정차 또는 저속으로 판단하여, 차 속도에 따라 설정된 기울기 중 휠속 측정센서(16)를 통해 측정된 차 속도에 대응하는 기울기를 통해 모터에 전류를 인가시켜 제동압력을 형성시킨다.

이때, 차 속도에 따라 설정된 기울기는 차량 속도별 기 세팅된 값으로, 차 속도에 따른 제동압력 요구치 및 전류 제어기에 입력되는 전류 요구치에 각각 부가되어 제동압력을 형성시킨다.

그러나, 전술한 세 가지 판단 조건을 모두 만족하면 차량에 긴급제동이 요구되는 상황으로 판단하여, 약자속 제어를 통해 제동압력을 형성시킨다.

약자속 제어란 모터(30)의 기준 속도를 초과하는 속도로 모터(30)를 동작시키는 경우에 역기전력 성분이 증가함으로써 발생하는 단위전류당 최대 토크 운전의 제한을 해결하기 위해서, 모터(30)의 전류 방향과 반대로 전류를 인가하여 역기전력 전체의 크기를 줄임으로써 원하는 토크를 발생시키는 제어를 의미한다.

모터(30)는 제어부(20)로부터 인가된 전류를 통해서 제동압력을 형성시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도로써, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.

먼저, 제어부(20)는 차량의 제동 시 서브 마스터실린더 압력 측정센서(12)를 통해 측정되는 서브 마스터 실린더의 압력과 페달 스트로크 측정센서(14)를 통해 측정되는 페달 스트로크에 근거하여 차량의 제동을 위해 요구되는 제동압력 요구치를 계산한다(S10).

여기서 차량의 제동은 운전자가 브레이크 페달을 밟음으로 인해 서브 마스터실린더에 기준치 압력 이상의 압력이 가해지는 경우와 브레이크 페달의 스트로크가 기준치 변위 이상 변한 경우 등으로서 이러한 경우 차량에 제동이 요구되는 것으로 판단된다.

또한, 기준치 압력과 기준치 변위는 운전자가 차량을 제동시킬 의사가 있는지를 판단하는 기준이 되는 값으로써, 긴급제동 시와 같이 차량을 즉시 정지시킬 정도의 값이 아닌 차량의 감속을 위해 필요한 값이면 된다.

다음으로 제어부(20)는 제동압력 요구치에 근거하여 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단한다(S20).

이때, 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계(S20)는 제동압력의 요구치가 기설정된 제동압력 기준치 이상인지 판단하는 제1 단계, 제동압력의 요구치와 실제 제동압력의 차이가 제1설정값 이상인지 판단하는 제2 단계 및 모터의 전류 요구치와 실제 전류의 차이가 제2설정값 이상인지 판단하는 제3 단계를 포함하며, 제어부(20)는 전술한 세 가지 판단 조건 중 어느 하나의 조건이라도 만족하지 않으면 제어부(20)는 차량에 긴급제동이 요구되지 않는 상황으로 판단한다.

구체적으로 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계(S20)의 의미를 살펴보면, 첫 번째 판단하는 제1 단계에서 제동압력의 요구치가 기설정된 제동압력 기준치 이상인 경우는 운전자가 밟은 브레이크 페달의 압력이 긴급제동이 요구된다고 판단될 정도로 큰 경우를 의미한다.

다음으로 판단하는 제2 단계 및 제3 단계에서 제1설정값과 제2설정값은 긴급제동이 요구된다고 판단될 정도로 브레이크 페달 압력이 급격히 상승한 경우에 해당하는 값을 의미한다. 즉, 제1설정값은 긴급제동을 위해 브레이크 페달의 압력을 급격하게 상승시켰으나 전술한 역기전력 상승으로 실제 제동압력이 이에 미치지 못하면서 발생한 차이값이 된다.

또한 제2설정값은 긴급제동을 위해 브레이크 페달의 압력을 급격하게 상승시켜 제어부(20)가 빠르게 모터에 요구 전류를 인가시켰으나 역기전력 상승으로 실제 전류가 이에 미치지 못하면서 발생한 차이값이 된다.

본 실시예는 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계(S20)를 순서대로 기재하였으나, 본 발명은 이와 같은 실시예에 한정되는 것이 아니며 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 각 판단 단계의 순서를 변경하여 판단하는 것이 가능하다.

전술한 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계(S20)에서 차량에 긴급제동이 요구되지 않는 것으로 판단되면, 제어부(20)는 휠속 측정센서(16)로부터 입력된 차 속도와 설정 차 속도를 비교한다(S30).

비교 결과, 차 속도가 설정 차 속도 이하이면, 차 속도에 따라 설정된 기울기 중 차 속도에 대응하는 기울기를 통해 모터에 전류를 인가시킨다(S40).

이때, 차 속도에 따라 설정된 기울기는 차량 속도별 기 세팅된 값으로, 차 속도에 따른 제동압력 요구치 및 전류 제어기에 입력되는 전류 요구치에 각각 부가되어 제동압력을 형성시킨다.

전술한 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계(S20)에서 차량에 긴급제동이 요구되는 것으로 판단하거나, 휠속 측정센서(16)로부터 입력된 차 속도가 설정 차 속도를 초과한 것으로 판단되면, 제어부(20)는 모터 전류 약자속 제어를 통해 모터 전류 제어를 수행한다(S42).

이때 약자속 제어란 모터(30)의 기준 속도를 초과하는 속도로 모터(30)를 동작시키는 경우에 역기전력 성분이 증가함으로써 발생하는 단위전류당 최대 토크 운전의 제한을 해결하기 위해서, 모터(30)의 전류 방향과 반대인 음의 전류를 인가하여 역기전력 전체의 크기를 줄임으로써 토크를 발생시키는 제어를 의미한다.

기설정된 기준전류를 모터(30)의 전류 방향과 반대로 인가하여 역기전력의 크기를 줄여 제동압력의 응답성을 향상시키게 된다. 이 때 기준전류란 역기전력의 크기를 줄일 수 있는 크기의 전류를 의미하는 것으로 차량에 긴급제동이 요구된다고 판단되면 미리 설정된 전류값을 모터(30)에 인가시킨다.

다음으로 제어부(20)는 차 속도에 따라 설정된 기울기를 통해 모터 전류 제어(S40) 및 모터 전류 약자속 제어에 의한 모터 전류 제어(S42)를 통해 제동압력을 형성시켜 차량을 제동시킨다(S50).

이하에서는 도 4 내지 도 5를 참조하여 본발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 압력 제어 방법의 효과를 검토한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법에 따른 효과 차이를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법에 따른 효과 차이를 나타낸 표이다.

도 4의 (a)는 종래의 스마트 부스터 제어장치를 이용한 압력 제어방법에 따른 전류 흔들림을 나타낸 그래프이고, (b)는 본 실시예에 따른 스마트 부스터 제어장치를 이용한 압력 제어방법에 따른 전류 흔들림을 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면 본 실시예에 따른 스마트 부스터 제어장치를 이용한 압력 제어방법은 실제 차량 속도에 대응하는 기울기를 제동압력 요구치 및 전류 제어기에 입력되는 전류 요구치가 각각 부가됨에 따라 (a)의 a1에서 발생되던 전류 흔들림이 (b)의 b1에서와 같이 저감된 것을 확인할 수 있다.

도 5를 참조하여 전술한 효과를 정리하면 제어부(20)가 차 속도에 대응하는 기울기를 통해 모터(30)에 전류를 인가시킴으로써, 종래에 비해서 본 실시예는 4회 동작시 최대 소음이 87%로 감소하였고, 평균 소음이 89.3%로 감소하였음을 확인 할수 있다.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면, 제동압력 및 모터 전류값에 따라 긴급제동이 요구되는지 판단하고 긴급제동이 요구되지 않는 경우에, 전류제어기에 입력되는 전류 요구치에 설정된 기울기를 부가함으로써 전류 흔들림으로 인한 가청주파수 대역의 소음을 저감시킬 수 있다.

또한, 차량 속도에 따른 압력 요구치에 설정된 기울기를 부가함으로써 제동 압력 형성 속도를 늦춰 모터 구동속도를 제한함에 따라 모터 및 유압 라인의 소음을 저감시킬 수 있다.

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. 따라서본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 센서부 12 : 서브 마스터실린더 압력 측정센서
14 : 페달 스트로크 측정센서 16 : 휠속 측정센서
20 : 제어부 30 : 모터

Claims (3)

1. 제어부가 제동압력 요구치를 계산하는 단계;
   상기 제동압력 요구치에 근거하여 차량에 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계;
   상기 판단 결과 긴급제동이 요구되지 않으면, 상기 제어부는 휠속측정센서로부터 입력된 차 속도와 설정 차 속도를 비교하는 단계; 및
   상기 비교 결과 상기 차 속도가 상기 설정 차 속도 이하이면, 상기 차 속도에 따라 설정된 기울기 중 상기 차 속도에 대응하는 기울기를 통해 모터에 전류를 인가시켜 제동압력을 형성시키는 단계;를 포함하되,
   상기 제어부가 제동압력 요구치를 계산하는 단계는, 서브 마스터실린더 압력 측정센서를 통해 측정되는 서브 마스터실린더의 압력과 페달 스트로크 측정센서를 통해 측정되는 페달 스트로크에 근거하여 연산하고,
   상기 긴급제동이 요구되는지 판단하는 단계는,
   상기 제동압력의 요구치가 제동압력 기준치 이상인지 판단하는 제1 단계;
   상기 제동압력의 요구치와 실제 제동압력의 차이가 제1설정값 이상인지 판단하는 제2 단계; 및
   상기 제동압력 요구치에 상응하여 산출되는 상기 모터의 전류 요구치와 상기 모터의 실제 전류의 차이가 제2설정값 이상인지 판단하는 제3 단계;를 포함하고,
   상기 제1 내지 제3 단계 중 어느 하나라도 만족하지 않으면 상기 긴급제동이 요구되지 않는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트 부스터 제동장치를 이용한 제동 시 압력 제어 방법.
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