KR102021465B1 - 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 유압 피스톤에 의해 내부공간이 제1 챔버와 제2 챔버로 구획된 실린더블록과, 제1 챔버와 제2 챔버의 체적이 달라지도록 유압 피스톤을 전진시키거나 후진시키는 모터와, 제1 챔버의 액압을 차륜에 마련된 휠 실린더로 공급하는 제1 유압유로와, 제2 챔버의 액압을 차륜에 마련된 휠 실린더로 공급하는 제2 유압유로와, 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하는 제3 유압유로와, 제3 유압유로를 개폐하는 제어밸브와, 모터에 공급되는 전압을 감지하는 전압센서 및 모터 및 제어밸브를 제어하는 전자제어유닛을 포함하고, 전자제어유닛은 제어밸브를 폐쇄시키고, 유압 피스톤을 이동시켜서 제1 챔버와 제2 챔버 중 하나에 액압을 발생시키는 저압모드와, 저압모드에서 제어밸브를 개방시켜 액압이 발생된 챔버의 액압을 다른 챔버로 유입시키는 고압모드를 선택적으로 수행하되, 전압센서를 통해 감지된 전압에 따라 저압모드를 고압모드로 전환시킨다.

Description

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법{ELECTRIC BRAKE SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다.

브레이크 시스템의 일례로는 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS: Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS: Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(ESC: Electronic Stability Control System) 등이 있다.

일반적으로 전자식 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 휠 실린더로 압력을 공급하는 액압 공급장치를 포함한다.

위와 같은 액압 공급장치가 마련된 전자식 브레이크 시스템은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0066726호에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 액압 공급장치는 브레이크 페달의 답력에 따라 모터가 작동하여 제동압을 발생시키도록 이루어진다. 이때, 제동압은 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압함으로써 발생하게 된다.

이 전자식 브레이크 시스템은 모터의 회전력으로 피스톤의 스트로크를 변화시켜 브레이크액을 캘리퍼에 유입시킴으로써 캘리퍼의 제동력을 형성한다. 이러한 전자식 브레이크 시스템의 특성상 시스템 전압에 따라 모터의 구동력이 제한된다.

시스템 전압이 저전압으로 낮아질 경우, 모터 구동력이 제한되기 때문에 부스팅 성능이 떨어질 수 있다. 즉, 차량 전압이 낮아짐에 따라 전자식 브레이크 시스템의 입력 전압이 낮아지고, 이에 따른 모터의 동력 저하로 인해 일반 가압상황과 동일한 부스팅 능력을 확보할 수 없을 수 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0066726호(2017.06.15.공개)

본 발명의 실시예는 시스템 전압이 변동되더라도 안정적인 부스팅 능력을 확보할 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유압 피스톤에 의해 내부공간이 제1 압력챔버와 제2 압력챔버로 구획된 실린더블록; 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버의 체적이 달라지도록 상기 유압 피스톤을 전진시키거나 후진시키는 모터; 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버를 연결하는 유압유로를 개폐하는 제어밸브; 상기 모터에 입력되는 전압을 감지하는 전압센서; 및 상기 모터 및 제어밸브를 제어하는 전자제어유닛을 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 제어밸브를 폐쇄시키고, 상기 유압 피스톤을 이동시켜서 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버 중 하나에 액압을 발생시키는 저압모드와, 상기 저압모드에서 상기 제어밸브를 개방시켜 액압이 발생된 압력챔버의 액압을 다른 압력챔버로 유입시키는 고압모드를 선택적으로 수행하되, 상기 전압센서를 통해 감지된 전압에 따라 상기 저압모드를 상기 고압모드로 전환시키는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 전자제어유닛은 상기 전압센서를 통해 감지된 전압이 미리 설정된 전압보다 낮으면, 상기 저압모드를 상기 고압모드로 전환시킬 수 있다.

또한, 상기 전자제어유닛은 상기 저압모드가 상기 고압모드로 전환되도록 미리 설정된 임계값을 감소시켜 상기 저압모드를 상기 고압모드로 전환시킬 수 있다.

또한, 상기 전자제어유닛은 상기 임계값을 상기 감지된 전압에 따라 선형적으로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유압 피스톤에 의해 내부공간이 제1 압력챔버와 제2 압력챔버로 구획된 실린더블록; 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버의 체적이 달라지도록 상기 유압 피스톤을 전진시키거나 후진시키는 모터; 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버를 연결하는 유압유로를 개폐하는 제어밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법에 있어서, 상기 제어밸브를 폐쇄시키고, 상기 유압 피스톤을 이동시켜서 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버 중 하나에 액압을 발생시키는 저압모드를 수행하고, 상기 저압모드를 수행하는 동안 상기 모터에 입력되는 전압을 감지하고, 상기 감지된 전압이 미리 설정된 전압보다 낮으면, 상기 저압모드를, 상기 저압모드에서 상기 제어밸브를 개방시켜 액압이 발생된 압력챔버의 액압을 다른 압력챔버로 유입시키는 고압모드로 전환시키는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예는 차량의 저전압 상황으로 인해 전자식 브레이크 시스템의 성능 제한이 생기더라도 전자식 브레이크 시스템의 안정적인 부스팅 능력을 확보할 수 있어 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액압 제공유닛을 나타내는 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 전진하면서 저압모드에서 제동압력을 제공하는 상황을 나타내는 유압회로도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 전진하면서 고압모드에서 제동 압력을 제공하는 상황을 나타내는 유압회로도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 개략적인 제어블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 저전압 상황에서 저압모드를 고압모드로 전환시키는 것을 설명하기 위한 타이밍도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.

도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)은 통상적으로, 액압을 발생시키는 마스터 실린더(20)와, 마스터 실린더(20)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터 실린더(20)를 가압하는 인풋로드(12)와, 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11) 및 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치(50)를 포함한다.

마스터 실린더(20)는 두 개의 챔버를 포함하고, 각각의 챔버에는 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a)이 마련된다. 제1 피스톤(21a)은 인풋로드(12)와 연결될 수 있다. 마스터 실린더(20)에는 두 개의 챔버로부터 각각 액압이 배출되는 제1 및 제2 유압포트(24a, 24b)를 형성될 수 있다.

마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a) 사이에는 제1 스프링(21b)이 마련되고, 제2 피스톤(22a)과 마스터 실린더(20)의 끝단 사이에는 제2 스프링(22b)이 마련될 수 있다.

제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)은 두 챔버에 각각 마련되고, 브레이크 페달(10)의 변위가 달라짐에 따라 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a)이 압축되면서 제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)에 탄성력이 저장된다.

마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)을 가압하는 인풋로드(12)는 제1 피스톤(21a)과 밀착되게 접촉될 수 있다.

시뮬레이션 장치(50)는 제1 백업유로(251)와 연결되어 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공할 수 있다. 운전자가 제공하는 답력을 보상하는 만큼 반력이 제공됨으로써 운전자는 의도하는 대로 세밀하게 제동력을 조절할 수 있게 된다.

시뮬레이션 장치(50)는 마스터 실린더(20)의 제1 유압포트(24a)에서 유출되는 오일을 저장할 수 있도록 마련된 시뮬레이션 챔버(51)와 시뮬레이션 챔버(51) 내에 마련된 반력 피스톤(52)과 이를 탄성 지지하는 반력 스프링(53)을 구비하는 페달 시뮬레이터 및 시뮬레이션 챔버(51)의 후단부에 연결된 시뮬레이터 밸브(54)를 포함한다.

페달 시뮬레이터와 리저버(30) 사이에는 시뮬레이터 밸브(54)와 병렬 연결되도록 시뮬레이터 체크밸브(55)가 설치될 수 있다. 시뮬레이터 체크밸브(55)는 리저버(30)의 오일이 시뮬레이션 챔버(51)로 흐르는 것을 허용하되, 시뮬레이션 챔버(51)의 오일이 체크밸브(55)가 설치되는 유로를 통해 리저버(30)로 흐르는 것을 차단할 수 있다.

전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동하는 액압 공급장치(100)와, 각각 두 개의 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)으로 구성된 유압 제어유닛(200)과, 제1 유압포트(24a)와 제1 유압서킷(201)을 연결하는 제1 백업유로(251)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(261)와, 제2 유압포트(24b)와 제2 유압서킷(202)을 연결하는 제2 백업유로(252)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(262)와, 액압 정보와 페달 변위 정보를 기반으로 액압 공급장치(100)와 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243, 244)을 제어하는 전자제어유닛(ECU)을 포함할 수 있다.

액압 공급장치(100)는 휠 실린더(40)로 전달되는 오일 압력을 제공하는 액압 제공유닛(110)과, 페달 변위센서(11)의 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(120)와, 모터(120)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 액압 제공유닛(110)에 전달하는 동력변환부(130)를 포함할 수 있다.

이하에서는 액압 제공유닛(110)에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 액압 제공유닛을 나타내는 확대도이다.

도 2를 참조하면, 액압 제공유닛(110)은 오일을 공급받아 저장되는 압력챔버가 형성되는 실린더블록(111)과, 실린더블록(111) 내에 수용되는 유압피스톤(114)과, 유압피스톤(114)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 압력챔버를 밀봉하는 실링부재(115: 115a, 115b)와, 유압피스톤(114)의 후단에 연결되어 동력변환부(130)에서 출력되는 동력을 유압피스톤(114)으로 전달하는 구동축(133)을 포함할 수 있다.

압력챔버는 유압피스톤(114)의 전방(전진 방향, 도면의 좌측 방향)에 위치하는 제1 압력챔버(112)와, 유압피스톤(114)의 후방(후진 방향, 도면의 우측 방향)에 위치하는 제2 압력챔버(113)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 압력챔버(112)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 전단에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련되고, 제2 압력챔버(113)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 후단에 의해 구획 마련되어 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련될 수 있다.

제1 압력챔버(112)는 실린더블록(111)의 후방 측에 형성되는 제1 연통홀(111a)을 통해 제1 유압유로(211)에 연결되고, 실린더블록(111)의 전방 측에 형성되는 제2 연통홀(111b)을 통해 제4 유압유로(214)에 연결될 수 있다.

제1 유압유로(211)는 제1 압력챔버(112)와 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 연결한다. 그리고 제1 유압유로(211)는 제1 유압서킷(201)과 연통되는 제2 유압유로(212)와 제2 유압서킷(202)과 연통되는 제3 유압유로(212)로 분기될 수 있다.

제4 유압유로(214)는 제2 압력챔버(113)과 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 연결한다. 그리고 제4 유압유로(214)는 제1 유압서킷(201)과 연통되는 제5 유압유로(215)와 제2 유압서킷(202)과 연통되는 제6 유압유로(216)로 분기될 수 있다.

실링부재(115)는 유압피스톤(114)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113) 사이를 밀봉하는 피스톤 실링부재(115a)와, 구동축(133)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 제2 압력챔버(113)와 실린더블록(111)의 개구를 밀봉하는 구동축 실링부재(115b)를 포함할 수 있다. 즉, 유압피스톤(114)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제1 압력챔버(112)의 액압 또는 부압은 피스톤 실링부재(115a)에 의해 차단되어 제2 압력챔버(113)에 누설되지 않고 제1 및 제4 유압유로(211, 214)에 전달될 수 있다. 유압피스톤(114)의 전진 또는 후진에 의해 발생하는 제2 압력챔버(113)의 액압 또는 부압은 구동축 실링부재(115b)에 의해 차단되어 실린더블록(111)에 누설되지 않을 수 있다.

제1 및 제2 압력챔버(112, 113)는 각각 덤프유로(116, 117)에 의해 리저버(30)와 연결되고, 리저버(30)로부터 오일을 공급받아 저장하거나 제1 또는 제2 압력챔버(112, 113)의 오일을 리저버(30)로 전달할 수 있다. 일 예로, 덤프유로(116, 117)는 제1 압력챔버(112)로부터 분기되어 리저버(30)와 연결되는 제1 덤프유로(116)과, 제2 압력챔버(113)로부터 분기되어 리저버(30)와 연결되는 제2 덤프유로(117)를 포함할 수 있다.

제1 압력챔버(112)의 전방에는 제1 유압유로(211)와 연통되는 제1 연통홀(111a)이 형성되고, 제1 압력챔버(112)의 후방에는 제4 유압유로(214)와 연통되는 제2 연통홀(111b)이 형성될 수 있다. 제1 압력챔버(112)에는 제1 덤프유로(116)와 연통되는 제3 연통홀(111c)이 더 형성될 수 있다. 제2 압력챔버(113)에는 제2 덤프유로(117)와 연통되는 제4 연통홀(111d)이 형성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하여, 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)에 연결되는 유로들(211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218)과 밸브들(231, 232, 233, 234, 235, 236, 241, 242, 243, 244)에 대하여 설명한다.

제1 유압유로(211)는 도중에 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)로 분기되어 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)에 모두 연통될 수 있다. 일 예로, 제2 유압유로(212)는 제1 유압서킷(201)과 연통되고, 제3 유압유로(213)는 제2 유압서킷(202)과 연통될 수 있다. 따라서, 유압피스톤(114)의 전진에 의해 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)으로 액압이 전달될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 및 제3 유압유로(212, 213)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브(231)와 제2 제어밸브(232)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 제어밸브(231, 232)는 제1 압력챔버(112)에서 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제1 또는 제2 제어밸브(231, 232)는 제1 압력챔버(112)의 액압이 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)으로 전달되는 것을 허용하면서도, 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)의 액압이 제2 또는 제3 유압유로(212, 213)를 통해 제1 압력챔버(112)로 누설되는 것은 방지할 수 있다.

제4 유압유로(214)는 도중에 제5 유압유로(215)와 제6 유압유로(216)로 분기되어 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)에 모두 연통될 수 있다. 일 예로, 제4 유압유로(214)에서 분기되는 제5 유압유로(215)는 제1 유압서킷(201)과 연통되고, 제4 유압유로(214)에서 분기되는 제6 유압유로(216)는 제2 유압서킷(202)과 연통될 수 있다. 따라서, 유압피스톤(114)의 후진에 의해 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202) 모두에 액압이 전달될 수 있다.

전자식 브레이크 시스템(1)은 제5 유압유로(215)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브(233)와 제6 유압유로(216)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제4 제어밸브(234)를 포함할 수 있다.

제3 제어밸브(233)는 제2 압력챔버(113)와 제1 유압서킷(201) 사이의 오일 흐름을 제어하는 양방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 제3 제어밸브(233)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제4 제어밸브(234)는 제2 압력챔버(113)에서 제2 유압서킷(202)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제4 제어밸브(234)는 제2 유압서킷(202)의 액압이 제6 유압유로(216)와 제4 유압유로(214)를 통해 제2 압력챔버(113)로 누설되는 것은 방지할 수 있다.

전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)를 연결하는 제7 유압유로(217)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브(235)와, 제2 유압유로(212)와 제7 유압유로(217)를 연결하는 제8 유압유로(218)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제6 제어밸브(236)를 포함할 수 있다. 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 제1 제어밸브(231) 또는 제2 제어밸브(232)에 이상이 발생하였을 때, 개방되도록 작동하여 제1 압력챔버(112)의 액압이 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)에 모두 전달될 수 있도록 할 수 있다.

제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 휠 실린더(40)의 액압을 빼내어 제1 압력챔버(112)로 보내는 때에 개방되도록 작동할 수 있다. 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)에 마련되는 제1 제어밸브(231)와 제2 제어밸브(232)가 일 방향 오일 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되기 때문이다.

제7 유압유로(217)에는 제5 제어밸브(235)와 참조부호를 도시하지는 않았지만 맥동 저감을 위한 오리피스가 마련될 수 있다.

전자식 브레이크 시스템(1)은 제1 및 제2 덤프유로(116, 117)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 덤프밸브(241)와 제2 덤프밸브(242)를 더 포함할 수 있다. 덤프밸브(241, 242)는 리저버(30)에서 제1 또는 제2 압력챔버(112, 113)로의 방향만을 개방하고, 반대 방향은 폐쇄하는 체크밸브일 수 있다. 즉, 제1 덤프밸브(241)는 리저버(30)에서 제1 압력챔버(112)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제1 압력챔버(112)에서 리저버(30)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크밸브일 수 있고, 제2 덤프밸브(242)은 리저버(30)에서 제2 압력챔버(113)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제2 압력챔버(113)에서 리저버(30)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크밸브일 수 있다.

제1 덤프유로(116)는 바이패스 유로를 포함할 수 있고, 바이패스 유로에는 제1 압력챔버(112)와 리저버(30) 사이의 오일 흐름을 제어하는 제4 덤프밸브(244)가 설치될 수 있다.

제4 덤프밸브(244)는 양방향 흐름을 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있고, 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

제2 덤프유로(117)는 바이패스 유로를 포함할 수 있고, 바이패스 유로에는 제2 압력챔버(113)와 리저버(30) 사이의 오일 흐름을 제어하는 제3 덤프밸브(243)가 설치될 수 있다.

제3 덤프밸브(243)는 양방향 흐름을 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있고, 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

한편, 전자식 브레이크 시스템(1)의 액압 제공유닛(110)은 복동식으로 동작할 수 있다. 즉, 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생되는 액압은 제1 유압유로(211)와 제2 유압유로(212)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있고, 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있다.

마찬가지로, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제2 압력챔버(113)에 발생되는 액압은 제4 유압유로(214)와 제5 유압유로(215)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있고, 제4 유압유로(214)와 제6 유압유로(216)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있다.

유압피스톤(114)이 후진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)의 오일을 흡입하여 제1 유압서킷(201), 제2 유압유로(212), 및 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 전달시킬 수 있고, 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 오일을 흡입하여 제2 유압서킷(202), 제3 유압유로(213), 및 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 전달시킬 수 있다.

다음으로, 액압 공급장치(100)의 모터(120)와 동력변환부(130)에 대하여 설명하기로 한다.

모터(120)는 전자제어유닛(ECU)으로부터 출력된 신호에 의해 회전력을 발생시키는 장치로서, 스테이터(121)와 로터(122)를 포함하여 정방향 또는 역방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 모터(120)의 회전 각속도와 회전각은 정밀하게 제어될 수 있다. 이러한 모터(120)는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

전자제어유닛(ECU)은 전자식 브레이크 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 알고리즘 또는 이 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리 및 이 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전자식 브레이크 시스템의 제어에 필요한 동작을 수행하는 마이크로프로세서로 구현될 수 있다. 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.

전자제어유닛(ECU)은 모터(120)를 포함하여 전자식 브레이크 시스템(1)에 포함된 각종 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243, 244)을 제어한다. 브레이크 페달(10)의 변위에 따라 복수의 밸브들이 제어되는 동작에 대해서는 후술하기로 한다.

모터(120)의 구동력은 동력변환부(130)를 통해 유압피스톤(114)의 변위를 발생시키고, 압력챔버 내에서 유압피스톤(114)이 슬라이딩 이동하면서 발생하는 액압은 제1 및 제2 유압유로(211, 212)를 통해 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 설치된 휠 실린더(40)로 전달된다.

동력변환부(130)는 회전력을 직선운동으로 변환하는 장치로서, 일 예로 웜샤프트(131)와 웜휠(132)과 구동축(133)으로 구성될 수 있다.

웜샤프트(131)는 모터(120)의 회전축과 일체로 형성될 수 있고, 외주면에 웜이 형성되어 웜휠(132)과 맞물리도록 결합하여 웜휠(132)을 회전시킨다. 웜휠(132)은 구동축(133)과 맞물리도록 연결되어 구동축(133)을 직선 이동시키고, 구동축(133)은 유압피스톤(114)과 연결되어 유압피스톤(114)을 실린더블록(111) 내에서 슬라이딩 이동시킨다.

이상의 동작들을 다시 설명하면, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 전달되고, 전자제어유닛은 모터(120)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)를 일 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 전진 이동하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다.

반대로, 브레이크 페달(10)에 답력이 제거되면 전자제어유닛은 모터(120)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)가 반대 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 복귀하면서(후진 이동하면서) 제1 압력챔버(112)에 부압을 발생시킨다.

액압과 부압의 발생은 위와 반대 방향으로도 가능하다. 즉, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU)에 전달되고, 전자제어유닛(ECU)은 모터(120)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)를 반대 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 후진 이동하면서 제2 압력챔버(113)에 액압을 발생시킨다.

브레이크 페달(10)에 답력이 제거되면 전자제어유닛(ECU)은 모터(120)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)가 일 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 복귀하면서(전진 이동하면서) 제2 압력챔버(113)에 부압을 발생시킨다.

이처럼 액압 공급장치(100)는 모터(120)로부터 발생된 회전력의 회전방향에 따라 액압을 휠 실린더(40)로 전달하거나 액압을 흡입하여 리저버(30)로 전달하는 역할을 수행하게 된다.

모터(120)가 일 방향으로 회전하는 경우 제1 압력챔버(112)에 액압이 발생하거나 제2 압력챔버(113)에 부압이 발생할 수 있는데, 액압을 이용하여 제동할 것인지, 아니면 부압을 이용하여 제동을 해제할 것인지는 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243, 244)을 제어함으로써 결정될 수 있다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.

동력변환부(130)는 볼스크류 너트 조립체로 구성될 수도 있다. 예컨대, 모터(120)의 회전축과 일체로 형성되거나 모터(120)의 회전축과 같이 회전하도록 연결되는 스크류와, 회전이 제한된 상태로 스크류와 나사결합되어 스크류의 회전에 따라 직선운동하는 볼너트로 구성될 수 있다. 유압피스톤(114)은 동력변환부(130)의 볼너트와 연결되어 볼너트의 직선운동에 의해 압력챔버를 가압한다.

전자식 브레이크 시스템(1)은 비정상적으로 작동하는 때에 마스터 실린더(20)로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더(40)로 공급할 수 있는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 더 포함할 수 있다.

제1 백업유로(251)에는 오일의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(261)가 마련되고, 제2 백업유로(252)에는 오일의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(262)가 마련될 수 있다. 제1 백업유로(251)는 제1 유압포트(24a)와 제1 유압서킷(201)을 연결하고, 제2 백업유로(252)는 제2 유압포트(24b)와 제2 유압서킷(202)을 연결할 수 있다.

제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

다음으로, 도 1을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 유압 제어유닛(200)에 대하여 설명하기로 한다.

유압 제어유닛(200)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 차륜을 제어하는 제1 유압서킷(201)과, 제2 유압서킷(202)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어하고, 제2 유압서킷(202)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있다. 그리고 각각의 차륜(FR, FL, RR, RL)에는 휠 실린더(40)가 설치되어 액압을 공급받아 제동이 이루어진다.

제1 유압서킷(201)은 제1 유압유로(211) 및 제2 유압유로(212)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압유로(212)는 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)으로 연결되는 두 유로로 분기된다. 마찬가지로, 제2 유압서킷(202)은 제1 유압유로(211) 및 제3 유압유로(213)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제3 유압유로(213)는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)으로 연결되는 두 유로로 분기된다.

유압서킷(201, 202)은 액압의 흐름을 제어하도록 복수의 인렛밸브(221: 221a, 221b, 221c, 221d)를 각각 포함할 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)에는 제2 유압유로(212)와 연결되어 두 개의 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221a, 221b)가 마련될 수 있다. 또한, 제2 유압서킷(202)에는 제3 유압유로(213)와 연결되어 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221c, 221d)가 마련될 수 있다.

이러한 인렛밸브(221)들은 휠 실린더(40)의 상류측에 배치되며 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

유압서킷(201, 202)은 각각의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들의 전방과 후방을 연결하는 바이패스 유로에 마련되는 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들을 포함할 수 있다. 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 휠 실린더(40)에서 액압 제공유닛(110) 방향으로의 오일의 흐름만을 허용하고, 액압 제공유닛(110)에서 휠 실린더(40) 방향으로의 오일의 흐름은 제한하도록 마련될 수 있다. 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 휠 실린더(40)의 제동압을 신속하게 뺄 수 있도록 할 수 있고, 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들이 정상적으로 작동하지 않는 경우에 휠 실린더(40)의 액압이 액압 제공유닛(110)으로 유입되도록 할 수 있다.

유압서킷(201, 202)은 제동 해제시 성능향상을 위하여 리저버(30)와 연결되는 복수의 아웃렛밸브(222: 222a, 222b, 222c, 222d)를 더 포함할 수 있다. 아웃렛밸브(222)는 각각 휠 실린더(40)와 연결되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)으로부터 액압이 빠져나가는 것을 제어한다. 즉, 아웃렛밸브(222)는 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동압력을 감지하여 감압제동이 필요한 경우 선택적으로 개방되어 압력을 제어할 수 있다.

아웃렛밸브(222)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.

유압 제어유닛(200)은 백업유로(251, 252)와 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)은 제1 백업유로(251)와 연결되어 마스터 실린더(20)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압서킷(202)은 제2 백업유로(252)와 연결되어 마스터 실린더(20)로부터 액압을 제공받을 수 있다.

제1 백업유로(251)는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)의 상류에서 제1 유압서킷(201)에 합류할 수 있다. 마찬가지로, 제2 백업유로(252)는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)의 상류에서 제2 유압서킷(202)에 합류할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 폐쇄하는 경우 액압 공급장치(100)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 통해 휠 실린더(40)로 공급할 수 있고, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 개방하는 경우 마스터 실린더(20)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 통해 휠 실린더(40)로 공급할 수 있다. 이때, 복수의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들은 개방된 상태이기 때문에 동작 상태를 전환시킬 필요가 없다.

미설명된 참조부호 ‘PS1’은 유압서킷(201, 202)의 액압을 감지하는 유압유로 압력센서고, ‘PS2’는 마스터 실린더(20)의 오일압력을 측정하는 백업유로 압력센서다. ‘MPS’는 모터(120)의 회전각 또는 모터의 전류를 제어하는 모터 제어센서다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 동작에 대해서 자세히 설명한다.

액압 공급장치(100)는 저압 모드와 고압 모드를 구분하여 사용할 수 있다.

저압 모드와 고압 모드는 유압 제어유닛(200)의 동작을 달리함으로써 변경될 수 있다. 액압 공급장치(100)는 고압 모드를 사용함으로써 모터(120)을 출력을 증가시키기 않고서도 높은 액압을 생성할 수 있다. 따라서 브레이크 시스템의 가격과 무게를 낮추면서도 안정적인 제동력을 담보할 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 유압피스톤(114)은 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다. 유압피스톤(114)이 초기 상태에서 전진할수록, 즉 유압피스톤(114)의 스트로크가 증가할수록 제1 압력챔버(112)에서 휠 실린더(40)로 전달되는 오일의 양이 증가하면서 제동압력이 상승한다. 하지만, 유압피스톤(114)의 유효 스트로크가 존재하기 때문에 유압피스톤(114)의 전진으로 인한 최대 압력이 존재한다.

이때, 저압 모드의 최대 압력은 고압 모드의 최대 압력보다 작다. 그러나 고압 모드는 저압 모드와 비교할 때 유압피스톤(114)의 스트로크 당 압력 증가율이 작다. 제1 압력챔버(112)에서 밀려난 오일이 모두 휠 실린더(40)로 유입되는 것이 아니라 일부가 제2 압력챔버(113)로 유입되기 때문이다. 이에 대해서는 도 4에서 상세히 설명하도록 한다.

따라서 제동 응답성이 중요한 제동 초기에는 스트로크 당 압력 증가율이 큰 저압 모드를 사용하고, 최대 제동력이 중요한 제동 후기에는 되대 압력이 큰 고압 모드를 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 전진하면서 저압모드에서 제동압력을 제공하는 상황을 나타내는 유압회로도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압피스톤이 전진하면서 고압모드에서 제동 압력을 제공하는 상황을 나타내는 유압회로도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 운전자에 의한 제동이 시작되면 페달 변위센서(11)를 통하여 운전자가 밟는 브레이크 페달(10)의 압력 등의 정보를 통해 운전자의 요구 제동량을 감지할 수 있다. 전자제어유닛(ECU)은 페달 변위센서(11)로부터 출력된 전기적 신호를 입력받아 모터(120)를 구동한다.

전자제어유닛(ECU)은 마스터 실린더(20)의 출구 측에 마련된 백업유로 압력센서(PS2)와 제2 유압서킷(202)에 마련된 유압유로 압력센서(PS1)를 통하여 회생 제동량의 크기를 입력받고, 운전자의 요구 제동량과 회생 제동량의 차이에 따라 마찰 제동량의 크기를 계산하여 휠 실린더(40)의 증압 또는 감압 크기를 파악할 수 있다.

제동 초기에 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 모터(120)가 일 방향으로 회전하도록 동작하고, 이 모터(120)의 회전력이 동력전달부(130)에 의해 액압 제공유닛(110)으로 전달되며, 액압 제공유닛(110)의 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다. 액압 제공유닛(110)에서 토출되는 액압은 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)을 통해 4개의 휠에 각각 마련되는 휠 실린더(40)에 전달되어 제동력을 발생시킨다.

구체적으로, 제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211)와 제2 유압유로(212)를 통해 두 개의 휠(FR, RL)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이때, 제2 유압유로(212)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)는 열린 상태로 마련된다. 제2 유압유로(212)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제1 및 제2 아웃렛밸브(222a, 222b)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 막는다.

제1 압력챔버(112)에서 제공되는 액압은 제1 연통홀(111a)과 연결되는 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 두 개의 휠(RR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)에 직접 전달된다. 이때, 제3 유압유로(213)에서 분기되는 두 유로에 각각 설치되는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)는 열린 상태로 마련된다. 제3 유압유로(213)에서 분기되는 두 유로에서 각각 분기되는 유로에 설치되는 제3 및 제4 아웃렛밸브(222c, 222d)는 닫힌 상태로 유지되어 액압이 리저버(30)로 누설되는 것을 막는다.

제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 열린 상태로 전환되어 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)를 개방할 수 있다. 제7 유압유로(217)와 제8 유압유로(218)가 개방되면서 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)가 서로 연통된다. 그러나 필요에 따라 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236) 중 어느 하나 이상이 닫힌 상태로 유지될 수도 있다.

제3 제어밸브(233)는 닫힌 상태로 유지되어 제5 유압유로(215)를 차단할 수 있다. 이를 통해 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압이 제2 유압유로(212) 및 개방된 제7 및 제8 유압회로(217, 218)와 연결되는 제5 유압유로(215)를 통해 제2 압력챔버(113)로 전달되는 것을 막아 스트로크 당 압력 증가율을 향상시킬 수 있다. 따라서 제동 초기에 신속한 제동 응답이 기대될 수 있다.

제4 덤프밸브(244)는 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 제4 덤프밸브(244)가 닫힘으로써 제1 압력챔버(112) 내의 오일은 제1 유압유로(211)로만 신속하게 배출될 수 있다.

만일 휠 실린더(40)로 전달되는 압력이 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 목표 압력값에 비하여 높게 측정될 경우는 제1 내지 제4 아웃렛밸브(222) 중 어느 하나 이상을 개방시켜 목표 압력값에 추종하도록 제어할 수 있다.

액압 공급장치(100)에서 액압을 발생시 마스터 실린더(20)의 제1 및 제2 유압포트(24a, 24b)와 연결되는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)에 설치된 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 폐쇄되어 마스터 실린더(20)에서 토출되는 유압은 휠 실린더(40)로 전달되지 않는다.

브레이크 페달(10)의 답력에 따른 마스터 실린더(20)의 가압에 따라 발생된 압력은 마스터 실린더(20)와 연결된 시뮬레이션 장치(50)로 전달된다. 이때, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단에 배치된 평상시 폐쇄형 시뮬레이터 밸브(54)는 개방되어 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내에 채워진 오일이 리저버(30)로 전달된다. 반력 피스톤(52)이 움직이고 반력 피스톤(52)을 지지하는 반력 스프링(53) 하중에 상응하는 압력이 시뮬레이션 챔버(51) 내에 형성되어 운전자에게 적절한 페달감을 제공한다.

제2 유압유로(212)에 설치되는 유압유로 압력센서(PS1)는 좌측 전륜(FL) 또는 우측 후륜(RR)에 설치된 휠 실린더(40)(이하, 간단히 휠 실린더(40)라고 함)로 전달되는 유량을 검출할 수 있다. 따라서, 유압유로 압력센서(PS1)의 출력에 따라 액압 공급장치(100)를 제어함으로써 휠 실린더(40)로 전달되는 유량을 제어할 수 있다. 구체적으로 유압피스톤(114)의 전진 거리 및 전진 속도를 조절하여 휠 실린더(40)에서 배출되는 유량 및 배출 속도를 제어할 수 있다.

도 3에 도시된 저압 모드에서 도 4에 도시된 고압 모드로 전환할 수 있다.

도 4를 참조하면, 고압 모드에서는 제3 제어밸브(233)가 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방할 수 있다. 따라서 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압은 제1 유압유로(211) 개방 연결되는 제5 유압유로(215)를 통해 제2 압력챔버(113)로 전달되어 유압피스톤(114)을 밀어내는 데 사용될 수 있다.

고압모드에서는 제1 압력챔버(112)에서 밀려난 오일의 일부가 제2 압력챔버(113)로 유입되기 때문에 스트로크 당 압력 증가율이 감소한다. 그러나 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압의 일부가 유압피스톤(114)을 밀어내는데 사용되기 때문에 최대 압력이 증가하게 된다. 이때, 최대 압력이 증가하는 이유는 제2 압력챔버(113)의 유압피스톤(114)의 스트로크 당 체적이 제1 압력챔버(112)의 유압피스톤(114)의 스트로크 당 체적보다 작기 때문이다.

이때, 제3 덤프밸브(243)는 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 제3 덤프밸브(243)가 닫힘으로써 제1 압력챔버(112) 내의 오일은 부압 상태의 제2 압력챔버(113)로 신속히 유입될 수 있다. 그러나 경우에 따라 제3 덤프밸브(243)가 열린 상태로 유지되어 제2 압력챔버(113) 내의 오일이 리저버(30)로 유입될 수도 있다. 이때, 제4 덤프밸브(244)는 닫힌 상태로 전환될 수 있다. 제4 덤프밸브(244)가 닫힘으로써 제1 압력챔버(112) 내의 오일은 제1 유압유로(211)로만 신속하게 배출될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 개략적인 제어블록도이다.

도 5를 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)는 전반적인 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU)(300)을 포함한다.

전자제어유닛(300)에는 페달변위센서(11), 전압센서(310), 모터구동부(320), 밸브구동부(330) 및 저장부(340)가 전기적으로 연결되어 있다.

페달변위센서(11)는 브레이크 페달(10)의 작동 및 변위를 감지한다.

전압센서(310)은 모터(120)에 공급되는 전압을 감지한다. 전압센서(310)는 모터(120)에 전원을 공급하는 차량 배터리의 전압을 감지할 수 있다.

모터구동부(320)는 전자제어유닛(300)의 제어신호에 따라 모터(120)를 정회전 또는 역회전 구동시킨다.

밸브구동부(330)는 전자식 브레이크 시스템(1)의 각종 밸브들(V)을 작동시킨다.

저장부(340)는 가압 상황에서 저압모드를 고압모드로 전환하기 위한 임계값인 저압 to 고압 전환 임계값이 저장되어 있다. 저압 to 고압 전환 임계값은 시스템 전압이 정상전압일 때의 저압 to 고압 임계값(A), 시스템 전압이 제어 가능한 최저전압일 때의 저압 to 고압 임계값(B)을 포함한다. A와 B 값 사이의 임계값은 시스템 전압이 저전압일 경우 전압레벨에 따라 그 값이 선형적으로 결정된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.

도 6을 참조하면, 전자제어유닛(300)은 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 브레이크 페달(10)의 변위에 대응하는 목표압력을 발생시키도록 초기모드인 저압모드를 실행한다(400)(도 3 참조).

전자제어유닛(300)은 저압모드를 실행하는 동안 전압센서(310)를 통해 모터전압을 감지한다(402).

전자제어유닛(300)은 감지된 모터전압과 미리 설정된 전압을 비교하여 감지된 모터전압이 미리 설정된 전압 이하인지를 판단한다(404). 미리 설정된 전압은 정상전압보다 낮은 전압일 수 있다.

만약, 작동모드 404의 판단결과 감지된 모터전압이 미리 설정된 전압을 초과하면, 전자제어유닛(300)은 미리 설정된 루틴으로 리턴한다.

한편, 작동모드 404의 판단결과 감지된 모터전압이 미리 설정된 전압이하이면, 전자제어유닛(300)은 저전압 상황으로 인해 모터 구동력이 제한될 것으로 판단하여 부스팅 성능을 높이도록 저압모드를 고압모드로 전환한다(406)(도 4 참조). 고압모드에서는 제3 제어밸브(233)가 열린 상태로 전환되어 제5 유압유로(215)를 개방하기 때문에 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압이 제1 유압유로(211) 개방 연결되는 제5 유압유로(215)를 통해 제2 압력챔버(113)로 전달되어 유압피스톤(114)을 밀어내는 데 사용된다. 따라서, 저전압 상황으로 인해 모터(120)의 구동력이 제한되더라도 제1 압력챔버(112)에서 발생한 액압의 일부가 유압피스톤(114)을 밀어내는데 사용되기 때문에 부스팅 능력을 높일 수 있다. 즉, 시스템 전압이 저전압일 경우, 고압 가압 전환 조건 변경을 통하여 저전압 상황에도 안정적인 부스팅 능력을 확보함에 있다. 이와 같이, 차량의 저전압 상황으로 인해 시스템의 성능 제한이 생기더라도 저압모드를 고압모드로 전환시킴으로써 시스템의 안정적인 부스팅 능력을 확보할 수 있어 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 저전압 상황에서 저압모드를 고압모드로 전환시키는 것을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 7을 참조하면, 저압 to 고압 전환 임계값은 모터전압이 정상전압일 때의 저압 to 고압 임계값(A), 모터전압이 제어 가능한 최저전압일 때의 저압 to 고압 임계값(B)을 포함한다.

A와 B 값 사이의 임계값은 모터전압이 저전압일 경우 그 전압레벨에 따라 그 값이 선형적으로 결정된다.

모터전압이 정상전압일 경우, 브레이크 페달(10)의 변위에 따른 목표압력(혹은 제1 유압서킷(201) 또는 제2 유압서킷(201, 202)의 서킷압력)이 저압 to 고압 전환 임계값 중 A에 도달하면, 저압모드를 고압모드로 전환시킨다.

하지만, t1 시점에서 모터전압이 정상전압보다 낮은 저전압으로 낮아질 경우, 낮아진 전압레벨에 따라 저압 to 고압 전환 임계값을 선형적으로 감소시킨다.

따라서, 원형의 점선(A)에서 알 수 있듯이, 목표압력이 감소된 저압 to 고압 전환 임계값에 도달할 때(t2), 저압모드를 고압모드로 전환시킬 수 있다. 즉, 저압 to 고압 전환 임계값을 감소시켜 저압모드에서 고압모드로 전환시키기 위한 압력을 감소시킴으로써 모터(120)의 부하를 줄여 저전압에서도 안정적인 부스팅이 가능하도록 할 수 있다. 이로 인해, 저전압으로 인해 모터(120)의 구동력이 제한된 상태에서 모드 전환을 통해 시스템의 부스팅 능력을 확보할 수 있다.

상기한 실시예에서는 유압 피스톤(114)를 전진시키면서 가압하는 것에 대하여 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 유압 피스톤(114)를 후진시키면서 가압하는 것에 대해서도 동일한 방식으로 적용할 수 있다.

11 : 페달변위센서 300 : 전자제어유닛
310 : 전압센서 320 : 모터구동부
33 : 밸브구동부 340 : 저장부

Claims (5)

1. 유압 피스톤에 의해 내부공간이 제1 압력챔버와 제2 압력챔버로 구획된 실린더블록;
   상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버의 체적이 달라지도록 상기 유압 피스톤을 전진시키거나 후진시키는 모터;
   상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버를 연결하는 유압유로를 개폐하는 제어밸브;
   상기 모터에 입력되는 전압을 감지하는 전압센서; 및
   상기 모터 및 제어밸브를 제어하는 전자제어유닛을 포함하고,
   상기 전자제어유닛은 상기 제어밸브를 폐쇄시키고, 상기 유압 피스톤을 이동시켜서 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버 중 하나에 액압을 발생시키는 저압모드와, 상기 저압모드에서 상기 제어밸브를 개방시켜 액압이 발생된 압력챔버의 액압을 다른 압력챔버로 유입시키는 고압모드를 선택적으로 수행하되, 상기 전압센서를 통해 감지된 전압에 따라 상기 저압모드를 상기 고압모드로 전환시키는 전자식 브레이크 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은 상기 전압센서를 통해 감지된 전압이 미리 설정된 전압보다 낮으면, 상기 저압모드를 상기 고압모드로 전환시키는 전자식 브레이크 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은 상기 저압모드가 상기 고압모드로 전환되도록 미리 설정된 임계값을 감소시켜 상기 저압모드를 상기 고압모드로 전환시키는 전자식 브레이크 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은 상기 임계값을 상기 감지된 전압에 따라 선형적으로 감소시키는 전자식 브레이크 시스템.
5. 유압 피스톤에 의해 내부공간이 제1 압력챔버와 제2 압력챔버로 구획된 실린더블록; 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버의 체적이 달라지도록 상기 유압 피스톤을 전진시키거나 후진시키는 모터; 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버를 연결하는 유압유로를 개폐하는 제어밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법에 있어서,
   상기 제어밸브를 폐쇄시키고, 상기 유압 피스톤을 이동시켜서 상기 제1 압력챔버와 상기 제2 압력챔버 중 하나에 액압을 발생시키는 저압모드를 수행하고,
   상기 저압모드를 수행하는 동안 상기 모터에 입력되는 전압을 감지하고,
   상기 감지된 전압이 미리 설정된 전압보다 낮으면, 상기 저압모드를, 상기 저압모드에서 상기 제어밸브를 개방시켜 액압이 발생된 압력챔버의 액압을 다른 압력챔버로 유입시키는 고압모드로 전환시키는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.

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