KR101971759B1 - 차량 내 주차 브레이크의 조정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주차 브레이크에 의해 가해진, 전기 브레이크 모터에 의해 생성되는 클램핑력의 조정 방법에 관한 것으로서, 전기 브레이크 모터의 전압 또는 전류의 점프가 발생하는 경우에 모터 파라미터의 계산에 기초하는 보정 전류가 검출된다.

Description

차량 내 주차 브레이크의 조정 방법{METHOD FOR ADJUSTING A PARKING BRAKE IN A VEHICLE}

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 차량 내 주차 브레이크의 조정 방법에 관한 것이다.

독일 문헌 DE 10 2006 052 810 A1호에는 자동차의 주차 브레이크 내에서 전기 브레이크 모터에 의해 생성되는 클램핑력을 예측하기 위한 방법이 공지되어 있다. 전기 브레이크 모터의 작동 시 브레이크 라이닝의 지지체인 브레이크 피스톤이 축방향으로 브레이크 디스크에 가압된다. 상기 클램핑력은 전류, 브레이크 모터의 공급 전압 및 모터 회전수를 고려하여 미분 연립 방정식으로부터 결정되고, 상기 미분 연립 방정식은 브레이크 모터의 전기적 거동 및 기계적 거동을 투영한다.

브레이크 모터에는 일련의 추가의 전기 소모기들과 마찬가지로 자동차 내의 내장 전기 시스템(on-board electrical system)에 의해 전류가 공급된다. 전기 브레이크 모터에 시동을 건 이후에 추가의 소모기가 접속되면, 이는 브레이크 모터 내 전류 강하와 전압 강하를 야기하는데, 이는 검출될 클램핑력의 오류 값을 초래할 수 있다.

본 발명은 브레이크 모터의 작동 중에 추가의 소모기들이 자동차의 내장 전기 시스템에서 스위치-온 또는 스위치-오프되는 경우에도 간단한 조치들로 전기 브레이크 모터를 통해 주차 브레이크에 의해 생성되는 클램핑력을 높은 정확도로 결정하기 위한 과제에 기초한다.

이러한 과제는 본 발명에 따라 청구범위 제1항의 특징들로 해결된다. 종속항들에는 바람직한 개선예들이 제공된다.

클램핑력의 결정 방법은 자동차 내 전기 기계식 주차 브레이크의 경우 이용될 수 있고, 상기 주차 브레이크는 전기 브레이크 모터를 포함하며, 상기 전기 브레이크 모터를 작동할 경우 클램핑력이 생성된다. 여기서는 전기 브레이크 모터의 회전자의 회전 운동이 스핀들의 축방향 조정 운동으로 전환되고, 상기 조정 운동을 통해 브레이크 라이닝의 지지체인 브레이크 피스톤이 축방향으로 브레이크 디스크에 가압된다.

필요에 따라 그리고 추가로 전기 기계식 클램핑력에 추가 플램핑력도 제공하기 위해, 차량 내 주차 브레이크에는 경우에 따라 추가 브레이크 장치가 장착될 수 있다. 추가 브레이크 장치로는 유압 압력이 브레이크 피스톤에 작용하는 차량의 유압식 차량 브레이크가 바람직하다.

현재 작용하는, 전기 브레이크 모터에 의해 생성되는 클램핑력을 산출하기 위해 현재 모터 전류의 정보가 필요하고, 상기 모터 전류로부터 모터 부하 토크와 이로부터 변속기 감속 및 효율에 기초하여 클램핑력이 계산될 수 있다. 기본적으로, 측정 변수들로서는 전기 브레이크 모터 내 전류와 전압이면 충분하다.

전기 브레이크 모터를 스위치-온 한 이후에 전기자 인덕턴스에 의해서만 제동되는 모터 전류는 우선 강하게 상승하고 나서, 이어지는 전기자 회전의 시작에 의해 다시 하강한다. 스위치-온 전류 서지(surge)는 이의 높은 다이내믹으로 인해 전기 모터 파라미터인 "R_M(모터 저항)"과 "K_M(모터 상수)"을 측정하는 데에 이용될 수 있다. 전류 피크에 이어 하강하는 추이의 전류 단계에서 모터 파라미터와 여기에 따른 클램핑력을 계산하기 위해 측정값들이 산출된다.

이러한 단계에서 전기 브레이크 모터와 마찬가지로 자동차의 전기 시스템에 연결되는 추가의 전기 소모기가 접속 또는 차단되면, 이는 각각 거의 점프식으로 더 낮은 값이나 더 높은 값으로 변경되는 전압 곡선 및 전류 곡선의 왜곡을 초래한다. 예컨대 전기 소모기가 접속되면, 전압 곡선뿐만 아니라 전기 브레이크 모터의 전류 곡선도 거의 급격하게 하강한다. 상기의 점프 이후에 모터 파라미터들이 전류값과 전압값들로부터 결정되면, 이는 계산된 클램핑력의 왜곡을 초래한다.

추가의 전기 소모기가 접속 또는 차단될 경우 충분한 정확도로 클램핑력이 결정될 수 있도록, 전기 브레이크 모터의 전류 또는 전압에 점프가 발생하는 경우에 점프를 보상하는 보정 전류가 산출되고, 이 보정 전류는 클램핑력 산출을 위한 브레이크 모터의 모터 파라미터의 계산에 기초가 된다. 상기 보정 전류는 추가의 전기 소모기의 접속 또는 차단 없이 적어도 거의 모터 전류의 본래의 곡선을 따른다.

소모기의 각각의 접속 또는 차단이, 전기 브레이크 모터의 본래의 스위치-온 과정과 겹치는 새로운 스위치 과정으로 여겨질 수 있기 때문에, 바람직하게 상기에 이루어진 점프 이후에 전류 곡선이 보정되게 하는 적합한 스케일링 인자가 결정됨으로써 전류 곡선은 자체적으로 보상될 수 있다. 바람직하게 상기의 점프 이후의 전류 곡선은 보정항만큼 상승되거나 하강되고, 상기 보정항은 스케일링 인자와 점프 이전에 존재하는 전류값과의 승산에 의해 산출된다. 여기서, 스위치-온 전류 서지 이후에 부하 없이 안정적으로 취해지는 브레이크 모터의 공회전 전류가 본래의 전류값에서 더 감산될 수 있다.

점프 이후의 전류값 보정은 보정항의 가산 또는 감산에 의해 점프의 방향에 따라 도출된다. 추가의 전기 소모기가 접속되면 전류값은 하강하고, 이에 상응하게 전류 강하 이후에 전류 곡선의 보정값에 의해 다시 상승한다. 이와 반대로, 이미 접속된 전기 소모기가 전기 브레이크 모터의 작동 중에 차단되면 전류 곡선은 상승한다. 이러한 경우에 보정값에 의해 상기에 이루어진 점프 이후의 전류 곡선은 하강할 수 있다.

보정은 바람직하게 브레이크 모터에 인가되는 전압의 곡선으로부터 결정되는 스케일링 인자에 사실상 좌우된다. 상기 스케일링 인자는 전압의 점프에 좌우되고, 이 전압의 점프는 추가의 전기 소모기를 접속 또는 차단할 경우에 모터 전압에서 이루어진다. 상기 스케일링 인자는 바람직하게 점프 이전에 존재하는 전압값과 전압 상수 사이의 편차에 대한 전압 점프의 비율로부터 산출된다. 여기서 상기 전압 상수는 바람직하게 작동 전압(UB)보다 훨씬 더 낮고 예컨대 0.5V의 값에 머문다. 스케일링 인자를 산출하고 나서 점프 이후의 보정 전류는 이미 언급한 바와 같이 계산되고, 이로 인해 클램핑력의 계산에 기초가 되는 모터 파라미터가 계산된다.

설정된 값에 대해 대안으로, 전압 상수(U_const)는 모터 저항(R_M)과 공회전 전류(i_L)의 곱으로서 재귀적으로도 계산될 수 있다. 모터 저항(R_M)에 대해 제1 사이클에서 제공된 시작값이 이용될 수 있고, 상기 시작값은 개선된 값들에 의해 추가의 진행에서 대체된다. 복수의 재귀적 계산 단계들 이후에 전압 상수들에 대해 개선된 값이 얻어지고, 이와 더불어 모터 저항(R_M)과 모터 상수(K_M)에 대해 개선된 결과도 얻어진다.

기본적으로, 점프 이전에 다양한 시점들에서 전류값들이 스케일링 인자와 승산됨으로써, 기본적으로 복수의 보정된 전류값들이 계산될 수 있어서, 점프 이전의 추가 전류값에 더해지거나 이러한 전류값에서 감산되는 원하는 보정항을 얻게 된다. 이로써, 마치 점프가 일어나지 않은 것처럼, 전류의 진행 곡선이 예측될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 바람직하게 주차 브레이크 시스템의 구성부품인 차량 내 개회로 제어 및 폐회로 제어 장치에서 실행된다.

추가의 장점들과 바람직한 실시예들이 추가의 청구항들, 도면의 설명부, 그리고 도면들에서 설명된다.

도 1은 전기 브레이크 모터에 의해 클램핑력이 생성되는 차량용 전기 기계식 주차 브레이크의 단면도이다.
도 2는 브레이크 모터를 스위치-온 한 이후의 전압과 전류의 시간에 따른 곡선을 갖는 그래프이고, 이때 추가의 소모기의 접속은 전압 강하와 전류 강하를 초래한다.

도 1에는 정지 상태에서 차량을 고정하기 위한 전기 기계식 주차 브레이크(1)가 도시되어 있다. 주차 브레이크(1)는 브레이크 디스크(10)를 둘러싸는 플라이어(9)를 구비한 브레이크 캘리퍼(2)를 포함한다. 작동기로서 주차 브레이크(1)는 브레이크 모터(3)로서 전기 모터를 포함하고, 이 전기 모터는 스핀들(4)을 회전 구동시키며, 상기 스핀들에는 스핀들 너트(spindle nut)로 구현된 스핀들 구성부품(5)이 회전 가능하게 지지된다. 스핀들(4)이 회전할 경우 스핀들 구성부품(5)은 축방향으로 조절된다. 스핀들 구성부품(5)은 브레이크 라이닝(7)의 지지체인 브레이크 피스톤(6) 내에서 이동되고, 상기 스핀들 구성부품은 브레이크 피스톤(6)에 의해 브레이크 디스크(10)에 가압된다. 브레이크 디스크(10)의 대향하는 면에는 플라이어(9)에 위치 고정되어 유지되는 추가의 브레이크 라이닝(8)이 존재한다.

스핀들(4)이 회전 운동할 경우에는 브레이크 피스톤(6) 내부에서 스핀들 구성부품(5)이 축방향으로 앞쪽으로 브레이크 디스크(10)의 방향으로, 또는 스핀들(4)이 반대 방향으로 회전 운동할 경우에는 축방향으로 멈춤부(11)에 도달할 때까지 뒤쪽으로 이동한다. 클램핑력을 생성하기 위해, 스핀들 구성부품(5)은 브레이크 피스톤(6)의 내부 단부를 가압하여, 주차 브레이크(1)에서 축방향으로 이동하도록 지지되는 브레이크 피스톤(6)은 브레이크 라이닝(7)에 의해 브레이크 디스크(10)의 향하는 단부면에 가압된다.

필요한 경우 주차 브레이크는 유압식 차량 브레이크에 의해 보조될 수 있어서, 클램핑력은 전기 모터에 의한 비율과 유압에 의한 비율로 합해진다. 유압에 의해 보조되는 경우 브레이크 모터를 향한 브레이크 피스톤(6)의 후면은 압력이 가해진 유압액에 의해 가압된다.

도 2에는 전기 브레이크 모터의 전압(U)과 전류(i)의 시간에 따른 곡선 그래프가 도시된다. 전기 브레이크 모터를 스위치-온 한 직후에 전류(i)는 우선 급격하게 상승하고, 피크에 도달한 이후에 더 천천히 다시 하강하며, 이때 전류 곡선(i)의 하강 곡선 부분은 전기 브레이크 모터의 모터 저항(R_M)과 모터 상수(K_M)를 예측하는 데에 이용될 수 있다. 모터 파라미터들(R_M 및 K_M)은 전기 브레이크 모터에 의해 가해진 전기 기계식 클램핑력을 산출하기 위해 필요하다. 내장 전기 시스템에 의해 제공되는 모터 전압(U)은 우선 일정한 레벨에 머무른다.

전기 브레이크 모터와 마찬가지로 전기 시스템에 연결되는 추가의 전기 소모기가 시점(t_spr)에서 접속되고, 이어서 전압(U)뿐만 아니라 전류(i)도 거의 점프식으로 강하한다. 실제 전류 곡선은 이상적인 전류 곡선(i_cor)에 대해 "i_s"로 표시된다.

모터 파라미터의 산출에 기초가 되는 이상적 전류 곡선(i_cor)을 실제 전류 곡선(i_s)으로부터 추론하기 위해, 스케일링 인자(f_cor)가 전압 곡선(U)에서 시점(t_spr)에 대한 전압 점프(△U)의 비율로부터 산출된다. 여기서 전압 점프(△U)는 전압 상수(U_const)를 제한 점프 이전에 존재하는 전압값(U_t1)에 대한 비율로 산출되고,

이때 점프시점(t_spr) 이전에 존재하는 시점(t₁)에서 전압값(U_t1)이 측정된다.

이러한 방식으로 산출된 스케일링 인자(f_cor)에 의해, 추가의 소모기를 접속하지 않고 모터 전류의 이상적인 곡선에 상응하는 보정 전류(i_cor)는 하기의 관계식에 따라 산출된다.

여기에서 i_cor(t_spr)는 시점(t_spr)에서 점프 이후의 보정된 전류를, i_s(t_spr)는 시점(t_spr)에서 점프 이후의 실제 전류를, f_cor(t_spr)는 시점(t_spr)에서 점프 이후의 스케일링 인자를, i_t1는 시점(t₁)에서 점프 이전의 전류값을, i_L는 스위치-온 전류 서지 이후에 부하 없이 안정적으로 취해지는 공회전 전류를 나타낸다.

바람직하게 추가의 시점들(t_{spr +1}, t_{spr +2} ... t_{spr +n})에서 복수의 전류값들(i_cor)이, 점프 이전의 시점(t₂, t₃ ... t_{n +1})에서 측정된 전류값들(i)로부터 그리고 점프 이후의 시점들(t_{spr +1}, t_{spr +2} ... t_{spr +n})에서 측정된 전류값(i_s)들로부터 발생하는 스케일링 인자(f_cor)를 고려하여 계산된다.

이러한 방식으로 전류값 보정을 통해 전체 시간 범위에 걸쳐 이상적인 전류 곡선이 산출될 수 있다.

Claims (13)

1. 주차 브레이크(1)에 의해 가해진 클램핑력의 조정 방법이며, 상기 클램핑력은 적어도 부분적으로 전기 브레이크 모터(3)를 포함하는 전기 모터에 의한 브레이크 장치로부터 제공되는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법에 있어서,
   전기 브레이크 모터의 전압이나 전류에서 점프가 발생하는 경우에, 점프를 보상하는 보정 전류(i_cor)가 산출되고, 상기 보정 전류는 클램핑력 산출을 위한 상기 전기 브레이크 모터의 전기적 특성인 모터 파라미터들(R_M, K_M)의 계산에 기초가 되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
2. 제1항에 있어서, 보정 전류(i_cor)는 스케일링 인자(f_cor)와 점프 이전에 존재하는 전류값(i_t1)의 곱을 고려하여 산출되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
3. 제2항에 있어서, 보정 전류(i_cor)는 스케일링 인자(f_cor)와, 점프 이전에 존재하는 전류값(i_t1)과 공회전 전류(i_L)의 편차의 곱을 고려하여 다음 수학식으로 산출되고,
   

   

   
   이때,
   i_cor(t_spr)는 시점(t_spr)에서 점프 이후의 보정된 전류를,
   i_s(t_spr)는 시점(t_spr)에서 점프 이후의 실제 전류를,
   f_cor(t_spr)는 시점(t_spr)에서 점프 이후의 스케일링 인자를,
   i_t1는 점프 이전의 전류값을,
   i_L는 공회전 전류를 나타내는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 점프 이후의 추가의 시점들에서 다양한 전류값들이 스케일링 인자(f_cor)를 고려하여 점프 이전의 전류값들로부터 계산되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 스케일링 인자(f_cor)는 점프 이전에 존재하는 전압값(U_t1)에 대한 전압 점프(△U)의 비율로부터 산출되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
6. 제5항에 있어서, 스케일링 인자(f_cor)는 점프 이전에 존재하는 전압값(U_t1)과 상수(U_const) 사이의 편차에 대한 전압 점프(△U)의 비율로부터 다음 수학식으로 산출되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
   

   
7. 제6항에 있어서, 상수(U_const)는 작동 전압(U_B)보다 낮은 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
8. 제6항에 있어서, 상수(U_const)는 모터 저항(R_M)과 공회전 전류(i_L)의 곱으로부터 다음 수학식으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
   

   
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 점프는 전압 강하 또는 전류 강하인 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑력은 적어도 부분적으로 추가 브레이크 장치에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
11. 제10항에 있어서, 추가 브레이크 장치로서 유압식 차량 브레이크가 이용되는 것을 특징으로 하는, 주차 브레이크의 클램핑력 조정 방법.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 제어 장치.
13. 제12항에 따른 제어 장치를 구비한 차량 내 주차 브레이크.

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