KR102162338B1 - 지상 차량용 브레이크 시스템 및 브레이크 시스템의 제어 방법 - Google Patents

지상 차량용 브레이크 시스템 및 브레이크 시스템의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운전자에 의해 가압될 수 있는 브레이크 페달; 차륜 브레이크; 마스터 브레이크 부스터에 의해 브레이크 페달에 연결되고, 브레이크 페달이 가압되면 유압 유체를 차륜 브레이크로 이동시키도록 구성된 브레이크 실린더; 출구가 공급 라인에 의해 차륜 브레이크에 연결되고 입구는 복귀 라인에 의해 차륜 브레이크에 연결되며, 유압 유체를 차륜 브레이크로 이송하도록 구성된 펌프; 복귀 라인에 의해 펌프의 입구와 차륜 브레이크에 연결되는 임시 저장소; 및 차륜 브레이크의 복귀 라인에 배치되고, 개방 상태에서 쓰로틀링 효과를 나타내는 감압 밸브를 포함하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템에 관한 것이다. 브레이크 시스템은 지상 차량의 회생 제동 과정 중에, 브레이크 페달을 가압하는 것에 의해 운전자에 의해 지정된 총 제동 토크와 전기 기계에 의해 제공되는 발생 제동 토크 간의 차이를 유압 제동 토크의 세팅에 의해 보상하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함한다.

Description

지상 차량용 브레이크 시스템 및 브레이크 시스템의 제어 방법{BRAKE SYSTEM FOR A LAND VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THE BRAKE SYSTEM}
본 발명은 회생 제동, 즉 전기 기계가 지상 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 제동 동작을 가능하게 하는 차량 브레이크 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 차량 제동 설비를 구비하고 있는데, 이 차량 제동 설비에서는, 제동을 목적으로, 유압 유체가 차량의 차륜 브레이크들로 전달된다. 그러나 차량이 적어도 내연 기관을 보조하는 식으로 차량을 구동하는 전기 기계를 구비하는 경우가 점점 증가하고 있다. 내연 기관과 비교하면, 전기 기계는 차량 배터리를 충전하기 위하여 이른바 "회생 제동"이 일어날 때 발전하도록 작동할 수 있는 장점이 있다. 그러면, 충전된 배터리에 저장된 화학 에너지는, 자동차를 구동하기 위해, 전기 기계의 구동 모드에서 재사용된다.
일반적인 제동 모드에서는 차륜 브레이크들에서 브레이크 슈와 브레이크 디스크 간의 마찰 상호 작용 때문에 차량의 운동 에너지가 열에너지로 변환되는 반면, 회생 제동 모드에서는 차량 배터리의 충전이 이루어진다. 회생 제동 모드에서는 자동차의 제동이 전기 기계를 이용하여 이루어지기 때문에, 차륜 브레이크들은 비작동 상태로 유지될 수 있다. 차륜 브레이크들에서 열에너지로 변환되는 어떤 운동 에너지도 더 이상 차량 배터리를 충전하기 위해 사용될 수 없기 때문에, 이는 일반적으로 바람직하기조차 하다.
따라서 예를 들면 독일특허공개공보 DE 10 2009 039 207 A1에서는 회생식 차량 브레이크 및 회생식 차량 브레이크의 동작 방법을 개시하고 있는데, 개시된 회생식 차량 브레이크는 제1 및 제2 유압 브레이크 회로들에 대한 비대칭 회생 제동 동작을 가능하게 하는 회생 장치를 구비한다.
그러나 독일특허공개공보 DE 10 2009 039 207 A1에 개시된 차량 브레이크는 통상적인 브레이크 시스템들보다 많은 구성요소들을 포함한다. 이러한 추가 구성요소들은 추가적인 설치 공간을 요구하고, 시스템의 중량을 증가시킨다. 또한, 회생식 차량 브레이크들에 사용되는 페달-반응 시뮬레이션 장치는, 브레이크 시스템의 제어가 매우 복잡하거나 혹은, 어떤 경우에서는, 불만족스러운 제어 품질을 나타낸다.
종래 기술에는 통상적인 제동 동작, 즉 에너지를 회수하지 않는 제동 동작에서의 제동 반응을 변경하는 것을 목적으로 하는 많은 방안들이 공지되어 있다. 이에 따라, 예를 들면 유럽 특허 EP 1 888 387 B1에서는 배압 제어를 개시하고 있다. 이를 위해, 펌프와 차륜 브레이크 밸브 장치의 밸브가 제공되는데, 밸브는 밸브가 개방 상태에 있을 때 동작할 수 있는 쓰로틀(throttle)을 포함한다. 펌프의 작동에 의해, 밸브가 개방될 때 차륜 브레이크의 입구 측에 배압이 생성된다. 배압이 생성된 결과, 자동 제동 동작이 일어날 때, 예를 들어 브레이크 피스톤들과 브레이크 라이닝 간의 공극들의 불균일성, 브레이크 라이닝들의 마모 또는 브레이크 피스톤들의 변위에 있어서의 불균일성들과 같은 부정적인 효과(disruptive influences)를 보상할 수 있다. 또한, 저출력에서의 양호하지 않은 펌프 특성도 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 구조가 간단하고 비용 면에서 효율적으로 제조될 수 있는 차량 브레이크 시스템을 이용가능하게 하는 것이다. 또한, 이러한 브레이크 시스템은 운전자에게 편안한 제동 반응과 제동감을 부여하기 위하여 고도의 제어 품질을 나타내어야 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 지상 차량의 회생 제동 동작을 가능하게 하도록 구성된 지상 차량용 유압 브레이크 시스템이 제공된다. 유압 브레이크 시스템은, 운전자에 의해 작동될 수 있는 브레이크 페달; 지상 차량의 차륜과 결합되어 있는 차륜 브레이크; 브레이크 부스터를 거쳐 브레이크 페달에 연결되고, 브레이크 페달이 작동되면 유압 유체를 차륜 브레이크로 이동시키도록 구성된 마스터 브레이크 실린더; 출구가 공급 라인을 거쳐 차륜 브레이크에 연결되고 입구는 복귀 라인을 거쳐 차륜 브레이크에 연결되며, 유압 유체를 차륜 브레이크로 이송하도록 구성된 펌프; 복귀 라인을 거쳐 펌프의 입구와 차륜 브레이크에 연결되는 임시 저장소; 및 차륜 브레이크(28)의 복귀 라인(32a, 32b)에 배치되고, 개방 상태에서 쓰로틀링 효과를 나타내는 감압 밸브를 포함한다. 유압 브레이크 시스템은, 지상 차량의 회생 제동 동작 중에, 브레이크 페달의 작동에 의해 운전자에 의해 세팅된 총 제동 토크와 전기 기계에 의해 제공되는 발생 제동 토크 간의 차이를 유압 제동 토크의 조정에 의해 보상하도록 구성된 제어 유닛을 더 포함하며, 제어 유닛은, 유압 제동 토크의 조정을 목적으로, 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이를 확인하고; 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이로부터 필요한 제동 압력을 확인하고; 상기 감압 밸브(34, 36)의 스위칭 상태와 쓰로틀링 효과에 기초하여 감압 밸브를 통과하는 체적 유량을 추산하고; 추산된 체적 유량에 기초하여 임시 저장소에 의한 흡입 용적을 확인하고; 마스터 브레이크 실린더로부터 차륜 브레이크까지의, 브레이크 페달의 작동 거리에 상응하는, 용적 이동 및 확인된 임시 저장소에 의한 흡입 용적에 기초하여 현재의 제동 압력을 추산하고; 그리고 확인된 필요 제동 압력과 현재 제동 압력에 따라 감압 밸브의 스위칭 상태를 세팅하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 브레이크 시스템, 전기 기계 및 상기 전기 기계와 연관된 제어 장치를 구비하는 지상 차량이 제공된다. 이러한 상항에서, 제어 장치는 감압 밸브의 쓰로틀링 효과에 의해 결정되는 압력 감소 구배에 따라 전기 기계의 발생 제동 토크의 증가를 제어한다.
또한, 회생 제동 동작 중에 유압 브레이크 시스템을 제어하기 위한 방법이 제공된다. 운전자 측에서의 제동 희망에 반응하여, 운전자에 의해 세팅되는 제동 희망에 상응하는 총 제동 토크와 전기 기계에 의해 제공되는 발생 제동 토크 간의 차이가 제어 유닛에 의해 확인되고; 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이로부터 필요한 제동 압력이 확인되고; 상기 감압 밸브의 스위칭 상태와 쓰로틀링 효과에 기초하여 감압 밸브를 통과하는 체적 유량이 추산되고; 추산된 체적 유량에 기초하여 임시 저장소에 의한 흡입 용적이 확인되고; 마스터 브레이크 실린더로부터 차륜 브레이크까지의, 브레이크 페달의 작동 거리에 상응하는, 용적 이동 및 확인된 임시 저장소에 의한 흡입 용적에 기초하여 현재의 제동 압력이 추산되고; 그리고 확인된 필요 제동 압력과 현재 제동 압력에 따라 감압 밸브의 스위칭 상태가 세팅된다.
또한, 컴퓨터 프로그램 제품이 저장된 컴퓨터 판독 가능 데이터 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은, 브레이크 시스템의 제어 유닛에 의해 실행되면, 선행하는 청구항들에 한정된 방법을 실행하는 컴퓨터 판독 가능 데이터 기억 매체가 제공된다.
유압 제동 토크의 증가가 완전이 유압에만 의한 제동 동작에서와 동일하거나 혹은 적어도 유사한 방식으로 일어나기 때문에, 운전자는 추가의 시뮬레이션 장치 없이도 통상의 제동감을 제공받을 수 있다. 또한, 상술한 기능은
통상의 안티-록 시스템(anti-locking system) 또는 구동 역학 제어 시스템(driving dynamics control system)에서 실시될 수 있고, 이 경우, 필요한 전부는 제어 유닛을 그에 따라 수정하는 것이다.
회생 제동 동작이 일어나면, 브레이크 시스템은 필요한 유압 제동 토크를 제공할 수 있는데, 제동 토크를 제어하기 위해서 최소한의 밸브 스위칭 동작만이 필요하다.
유압 브레이크 시스템은, 각각이 감압 밸브들(34, 36)을 구비한 두 개, 세 개, 네 개 또는 그 이상의 차륜 브레이크들을 포함한다. 이러한 상황에서, 차륜 브레이크는 지상 차량의 각 차륜과 결합될 수 있고, 이에 따라 차륜 브레이크의 수는 개개의 지상 차량에 의해 결정된다. 일반적으로 통상의 자가용이 네 개의 차륜을 구비하며 이에 따라 네 개의 차륜 브레이크를 구비하는 반면, 예를 들어 다용도 차량은 네 개 또는 여섯 개의 차륜을 구비할 수 있고, 이에 따라 네 개 또는 여섯 개의 차륜을 구비할 수 있다. 차륜 브레이크들이 조합되어 적어도 하나의 브레이크 회로를 형성할 수 있다. 지상 차량은 예를 들어 두 개의 브레이크를 가지며 이에 따라 두 개의 감압 밸브를 갖는 두 개의 브레이크 회로를 구비할 수 있다. 차륜 브레이크들은, 전방 액슬과 결합된 차륜 브레이크들과 후방 액슬에 결합된 차륜 브레이크들이 각각 브레이크 회로를 형성하도록 조합될 수 있다. 그러나, 이와 달리, 대각선으로 마주보는 차륜 브레이크들이 브레이크 회로를 형성하도록 조합될 수도 있다.
유압 제동 토크를 조정하기 위한 목적으로, 제어 유닛이, 각 브레이크 회로에 대해, 각각의 스위칭 상태들과 쓰로틀링 효과들에 기초하여 감압 밸브들을 통과하는 체적 유량을 추산하고, 확인된 필요 제동 압력과 현재 제동 압력에 따라 상기 감압 밸브들의 스위칭 상태들을 세팅하도록 추가로 구성될 수 있다. 이에 따라, 예를 들어 브레이크 회로가 두 개의 차륜 브레이크를 포함하는 경우, 제어 유닛은 감압 밸브들 중 하나 또는 둘 다를 개방시킬 수 있다. 이러한 상황에서, 제어 유닛은 브레이크 회로의 차륜 브레이크들의 제동 압력의 희망하는 변화를 초래하는 데에 가장 적당한 쓰로틀링 효과를 나타내는 감압 밸브를 개방시킬 수 있다.
제어 유닛은, 개방된 감압 밸브에 의한 유압 제동 토크의 변화가 그 자체로 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이를 보상하기에 충분하지 않은 경우, 현재 제동 압력이 필요 제동 압력에 상응하게 펌프의 토출량을 세팅하도록 구성될 수도 있다.
제어 유닛에 의해 세팅된 토출량이 차륜 브레이크들의 용적 이동량에 상응하고, 이 이동량은 개방된 감압 밸브를 통과하는 용적 이동량보다 작거나, 동일하거나 혹은 클 수 있다. 따라서, 예를 들어 개방된 감압 밸브를 통과하는 용적 이동량보다 큰 용적 이동량을 가지고서는, 제동 압력이 차륜브레이크들에서 증가되게 할 수 있다. 예를 들어, 차륜 브레이크로의 용적 이동량이 개방된 감압 밸브를 통과하는 용적 이동량에 상응하면, 차륜 브레이크의 제동 압력은 감압 밸브가 개방되어 있음에도 불구하고 일정하게 유지될 수 있다. 개방된 감압 밸브를 통과하는 용적 이동량보다 작은 용적 이동량을 가지고서, 예를 들어 차륜브레이크들의 제동 압력의 강하를 지연시킬 수 있다. 따라서, 펌프의 토출량에 의해, 차륜 브레이크들의 제동압의 변화를 더욱 정확하게 희망하는 변화량으로 조정할 수 있다.
유압 브레이크 시스템은 제1 차단 밸브와 제2 차단 밸브를 구비ㅎ살 수 있고, 상기 제1 및 제2 차단 밸브는 제1 및 제2 차륜 브레이크로 이어지는 공급 라인을 완전히 혹은 부분적으로 셧-오프시키도록 구성된다.
제어 유닛은 또한 회생 제동 동작 중에 제1 및 제2 차단 밸브를 완전히 혹은 부분적으로 폐쇄하도록 구성될 수도 있다. 그로 인해 나타나는 브레이크 페달에서의 페달 반응은 추가의 페달 반응 시뮬레이션 장치 없이도 운전자에게 통상의 제동감을 제공할 수 있다. 제어 유닛은 또한 브레이크 부스터의 개입이 일어날 때까지 제1 및 제2 차단 밸브를 폐쇄하지 않도록 구성될 수도 있다.
제어 유닛과 감압 밸브들은 제어 유닛이 상기 감압 밸브의 개방, 폐쇄 또는 부분 개방을 번갈아서 일어나게 함으로써 감압 밸브의 쓰로틀링 효과를 변화시키도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 다른 목적들, 특징들, 장점들 및 가능한 용도들은 첨부된 도면들을 참조하면서 하기의 실시예들에 대한 상세한 설명을 읽으면 알 수 있는데, 그렇다고 해서 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예들로 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다.
도 1은 유압 브레이크 시스템을 도시한 다이어그램이다.
도 2는 발생 제동 토크와 관련된 유압 제동 토크의 마스킹(masking)을 도시한 도면이다.
도 3은 제동 압력 조정의 필요성을 확인하기 위한 단계들을 도시한 도면이다.
도 4는 지상 차량의 제1 다이어그램이다.
도 5는 지상 차량의 제2 다이어그램이다.
이하, 지상 차량의 유압 브레이크 시스템의 실시예를 예시적으로 설명한다. 여기서, 동일한 요소들은 도면 내에서 동일한 참조 부호로 지시한다.
도 1은 유압 브레이크 시스템(10)을 도시한 다이어그램이다. 상기 브레이크 시스템(10)은 지상 차량의 회생 제동 동작, 즉 지상 차량에 포함된 전기 기계가 상기 지상 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 감속 동작을 가능하게 한다. 브레이크 시스템(10)은 유압적으로 서로 분리되어 있는 두 개의 브레이크 회로를 포함하는데, 이하에서는 상기 브레이크 시스템을 하나의 브레이크 회로를 참조하여 설명한다. 이 브레이크 회로의 구성요소들에 대해 명시한 내용은 다른 브레이크 회로에도 동일하게 적용된다. 이하에서 단 하나의 브레이크 회로에 대해서만 고찰한다 하더라도, 두 개의 브레이크 회로 사이에는 상호 작용이 있다. 따라서 압력 균등화가 지상 차량의 마스터 브레이크 실린더를 거쳐서 일어나고, 이에 따라 일반적으로는 양쪽 브레이크 회로들에 동일한 제동 압력이 발생된다.
도 1에 도시된 브레이크 시스템(10)은 브레이크 페달(12)을 구비한다. 상기 브레이크 페달(12)은 브레이크 부스터(14)를 거쳐 마스터 브레이크 실린더(16)에 연결된다. 상기 마스터 브레이크 실린더(16)는 유압 유체가 저장되어 있는 브레이크 유체 용기(18)에 연결된다.
마스터 브레이크 실린더(16)는 공급 라인들(20, 20a, 20b)을 거쳐 제1 차륜 브레이크(28)와 제2 차륜 브레이크(30)에 연결된다. 제1 차단 밸브가 제1 차륜 브레이크(28)로 이어지는 공급 라인(20a)에 구비되는데, 상기 제1 차단 밸브(22)는 제1 차륜 브레이크(28)로 이어지는 공급 라인(20a)을 선택적으로 차단하도록 구성되어 있다. 제2 차단 밸브(24)가 제2 차륜 브레이크(30)로 이어지는 공급 라인(20b)에 구비되는데, 상기 제2 차단 밸브(24)는 제2 차륜 브레이크(30)로 이어지는 공급 라인(20b)을 선택적으로 차단하도록 구성되어 있다. 마스터 브레이크 실린더(16)와 차륜 브레이크들 사이의 공급 라인(20)에는 상기 공급 라인(20)을 차단하도록 구성되어 있는 제3 차단 밸브(26)가 배치된다. 이에 따라, 폐쇄 스위칭 상태에서는, 상기 제3 차단 밸브(26)가 마스터 브레이크 실린더(16)를 차륜 브레이크들(28, 30)로부터 차단한다. 제1 및 제2 차륜 브레이크들(28, 30)로부터, 복귀 라인들(32, 32a, 32b)이 펌프(38)의 입구로 이어진다. 제1 감압 밸브(34)가 제1 차륜 브레이크(28)로부터의 복귀 라인(32a)에 배치되는데, 상기 제1 감압 밸브(34)는 상기 복귀 라인(32a)을 제1 차륜 브레이크(28)로부터 차단하도록 구성되어 있다. 제2 감압 밸브(36)는 제2 차륜 브레이크(30)로부터의 복귀 라인(32b)에 배치되는데, 상기 제2 감압 밸브(36)는 상기 복귀 라인(32b)을 제1 차륜 브레이크(30)로부터 차단하도록 구성되어 있다.
도시된 브레이크 시스템(10)은 임시 저장소(42)를 구비한다. 상기 임시 저장소(42)는 복귀 라인(32)에 연결되고, 차륜 브레이크들(28, 30)로부터 흘러나오는 유압 유체를 임시로 수용하도록 구성되어 있다. 상기 임시 저장소(42)는 저압 저장소일 수 있다. 임시 저장소(42) 내의 압력은 예를 들어 2바에 이를 수 있다. 셧-오프 밸브(46)가 임시 저장소(42)와 펌프(38)의 입구 사이의 공급 라인(32)에 구비된다. 압력을 제한하는 역할을 하는 추가 셧-오프 밸브들이 차단 밸브들(22, 24, 26) 및 감압 밸브들(34, 36)과 병렬로 구비되는데, 이는 셧-오프 밸브들의 일측에서 발생되는 압력이 설정값을 초과하는 경우에 차단 밸브들을 브리지시키기 위함이다.
펌프(38)는 유압 유체를 차륜 브레이크들(28, 30)로 전달하도록 구성되어 있다. 이를 위해, 펌프(38)의 출구는 공급 라인(20)과 연결되어 있다. 펌프(38)의 입구는 공급 밸브(40)에 연결되어 있고, 이에 따라 상기 펌프(38)의 입구는 공급 밸브(40)에 의해 브레이크 유체 용기(18)에 연결될 수 있다. 공급 밸브(40)를 개방하는 결과로서, 펌프(38)는 브레이크 유체 용기(18)로부터 유압 유체를 흡인할 수 있다. 상기 펌프(38)는 토출량(delivery output)이 가변적인 래이디얼-피스톤 펌프일 수 있고, 도 1에 도시된 펌프는 6개의 피스톤을 구비한 래이디얼-피스톤 펌프일 수 있다.
차단 밸브들(22, 24, 26), 감압 밸브들(34, 36) 및 공급 밸브(40)들은 예를 들어 전자석에 의해 작동될 수 있는 2/2-웨이 밸브들이다. 정상 위치에서, 차단 밸브들(22, 24, 26)은 정상 위치(전류가 공급되지 않음)에서 유압 유체가 통과할 수 있게 하는 개방형 밸브 장치들이다. 감압 밸브들(34, 36)과 공급 밸브(40)는, 정상 위치에서 폐쇄되고, 상기 정상 위치(전류가 공급되지 않음)에서 유압 유체가 통과하는 것을 방지하는 밸브 장치이다. 그러나 동일한 효과를 달성하기 위해 다른 밸브들을 사용할 수도 있다.
차단 밸브들(22, 24, 26)과 감압 밸브들(34, 36)은 완전히 또는 부분적으로 작동되도록 구성될 수 있다. 밸브들이 부분적으로 작동되는 경우에, 작동 에너지는 밸브들을 완전히 개방시키거나 혹은 폐쇄시키기에 충분하지 않다. 따라서, 밸브들은 부분적으로 개방된 스위칭 상태에 있고, 이에 따라 밸브들을 거쳐서 흘러 나가는 유압 유체의 용적은 완전히 개방된 스위칭 상태에 있을 때보다 작다.
또한, 도 1에는 제어 유닛(48)도 도시되어 있다. 상기 제어 유닛(48)은 차단 밸브들(22, 24, 26), 감압 밸브들(34, 36) 및 공급 밸브(40)에 도전성으로 연결되고, 이 밸브들의 스위칭 상태들을 세팅하도록 구성되어 있다. 이러한 밸브들의 작동은 또한 밸브들을 개방시키거나 혹은 폐쇄시키는 것으로 설명될 수도 있다. 제어 유닛(48)은 또한 펌프(38)의 모터에도 도전 가능하게 연결되어, 상기 펌프(38)의 토출량을 세팅하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 예를 들어 제어 유닛(48)은 폭 변조(PWM) 신호를 발신하고 이에 의해 펌프(38)의 회전 속도를 선택할 수 있다. 명료성을 위해, 각각의 전기적 연결은 도시하지 않았다.
또한, 브레이크 페달(12) 상에는 상기 브레이크 페달(12)의 작동을 검출하기 위한 페달 이동 센서(46)가 배치되어 있는데, 상기 페달 이동 센서(46)는 제어 유닛(46)으로 브레이크 페달(12)의 작동에 상응하는 신호를 전송한다. 브레이크 시스템은 예를 들어 센서들과 같은 다른 구성요소들을 구비할 수 있는데, 이들은 본 발명의 브레이크 시스템을 이해하는데 반드시 필요한 것은 아니며, 명료성을 위해 도면에 도시하지 않았다.
전기 기계(50)가 도 1에 지시되어 있다. 상기 전기 기계(50)는 감속 동작 중에 지상 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성되어 있다. 따라서, 전기 기계(50)는 회생 제동 토크를 발생시킨다. 상기 전기 기계(44)는 지상 차량의 드라이브 트레인의 일부일 수 있다. 또한, 전기 기계는 드라이브 트레인과 무관하게 지상 차량의 차륜들에 결합되고 운동에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 특별히 구비된 발전기일 수 있다. 전기 기계(50)의 동작은 제어 장치(52)에 의해 제어된다. 상기 제어 장치(52)는 브레이크 시스템의 제어 유닛(48)에 연결되어 있다. 이에 따라 데이터 및/또는 제어 신호들이 전기 기계의 제어 장치(52)와 브레이크 시스템의 제어 유닛(48) 사이에서 교환될 수 있다. 브레이크 시스템(10) 및 전기 기계(50)를 위한 두 개의 개별 제어 시스템들 외에, 공통 제어 시스템도 또한 구비될 수 있다.
제1 및 제2 감압 밸브들(34, 36)은 완전히 개방된 스위칭 상태에서 유압 유체의 유동을 차단하도록 구성되어 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2 감압 밸브들(34, 36) 각각은 쓰로틀링 효과를 나타낸다. 상기 쓰로틀링 효과의 정도는 예를 들어 밸브 시트의 형상, 밸브 개구 및, 감압 밸브의 단면에 존재할 수 있는, 임의의 협부(narrowing)의 크기에 의해 결정되며, 밸브 개구와 단면 중의 주된 협부가 작으면 쓰로틀링 효과는 더 크다. 따라서, 개개의 구성에 따라서는, 제1 감압 밸브(34)가 제1 쓰로틀링 효과를 나타내고 감압 밸브(36)는 제2 쓰로틀링 효과를 나타낼 수 있다. 쓰로틀링 효과는 동일하거나 혹은 상이할 수 있다. 이와 관련하여, 지상 차량의 전방 차륜들과 관련된 차륜 브레이크들이 보통 후방 차륜들과 관련된 차륜 브레이크들보다 더 크다는 점은 유리할 수 있다. 이 경우 큰 차륜 브레이크들 및 이들의 각각의 밸브들은 통과하는 유동의 용적이 더 크다.
쓰로틀링 효과 때문에, 차륜 브레이크들(28, 30)에서 발생되는 제동 압력과 임시 저장소(42)에서 발생하는 압력 사이의 압력차가 감압 밸브들(34, 36)의 개방 이후에 영으로 즉시 복귀하지 않는다. 반대로, 이러한 압력차는 유압 유체가 차륜 브레이크들(28, 30)의 외부로 흘러나가는 것에 의해 감소된다. 따라서, 상기 휠 브레이크들(28, 30)의 제동 압력이 감압 밸브들(34, 36)의 개방 결과로서 감소되더라도, 제동 압력이 완전히 감소하기까지는 소정의 시간이 지나야 한다. 이와 같은 상황에서, 압력 감소의 속도는 감압 밸브들(34, 36)을 통과하는 체적 유량에 의해 결정되고, 이는 "압력 감소 구배"로 설명될 수 있다.
회생 제동 동작이 일어나면, 총 제동 토크의 일부가 브레이크 시스템(10)에 의해 제공되고 다른 일부는 전기 기계(50)에 의해 제공된다. 제동 동작의 진행이 운전자가 예상할 수 있는 상태로 유지되고 예측하지 못한 효과가 일어나지 않도록, 유압 제동 토크와 발생 제동 토크로 이루어진 총 제동 토크는 전체 제동 동작 도중에 브레이크 페달(12)의 작동에 의해 설정된 운전자의 제동 요구에 상응해야 한다.
도 1에 도시된 브레이크 시스템(10)에서, 차단 밸브들(22, 24, 26)은 회생 제동 동작이 일어나면 개방된다. 그 결과, 운전자에 의한 브레이크 페달(12)의 작동에 의해 마스터 브레이크 실린더(16)로부터 차륜 브레이크들(28, 30)로의 용적의 이동이 이루어진다. 이에 따라, 운전자는 브레이크 페달(12)을 작동시키는 것에 의해 차륜 브레이크들(28, 30)에서의 제동 압력 및 그에 따른 유압 제동 토크를 증가시키게 된다.
운전자에 의한 제동 압력의 증가와 동시에 또는 이와 시차를 두고, 전기 기계(50) 역시 발생 제동 토크를 증가시킨다. 총 제동 토크가 계속해서 운전자의 제동 요구를 충족하도록, 제어 유닛은 유압 제동 토크를 감소시키기 시작하는데, 이는 발생 제동 토크의 증가에 상응한다. 이는 도 2에 도시되어 있다. 이러한 상황들에서는, 유압 제동 토크가 증가하는 반면, 총 제동 토크의 증가는 줄어든다. 총 제동 토크가 요구치에 도달한 후, 유압 제동 토크는 감소된다. 유압 제동 토크가 발생 제동 토크로 대체되는 것 및 이의 반대 현상을 또한 "마스킹"이라고도 할 수 있다.
유압 제동 토크를 감소시키기 위하여, 제어 유닛(48)은 제1 감압 밸브(34) 및/또는 제2 감압 밸브(36)를 개방시킨다. 유압 유체가 흘러 나가는 결과, 차륜 브레이크들(28, 30)의 제동 압력은 감소된다. 이에 따라 유압 제동 토크는 총 제동 토크만큼 증가하지 않는다. 총 제동 토크의 증가(운전자에 의해 설정됨)가 완료되고 나면, 흘러 나가는 유압 유체에 의해 유압 제동 토크의 감소가 일어난다.
감압 밸브들(34, 36)의 스위칭 상태들을 적절하게 변화시키는 것에 의해, 제어 유닛(48)은, 차륜 브레이크들(28, 30)의 제동 압력을 발생 제동 토크가 증가하는 만큼 줄어들도록 증가시키거나 혹은 감소시키기 위하여 제1 및 제2 쓰로틀링 효과들을 사용할 수 있다. 감압 밸브들(34, 36)의 쓰로틀링 효과가 차륜 브레이크들(28, 30)의 압력 감소를 지연시키기 때문에, 발생 제동 토크의 증가에 있어서 전기 기계(50)의 아이들 시간 및/또는 타성(inertia)이 목표대로 보상될 수 있다.
유압 제동 토크가 감축적으로 증가하기 때문에, 운전자는 계속해서 통상적인 페달 반응을 제공받게 된다. 이는 별도의 페달 반응 시뮬레이션 장치 없이도 운전자에게 편안한 제동감을 제공한다. 따라서 이런 방식으로 구성된 브레이크 시스템의 페달 반응은 통상의 브레이크 시스템들의 페달 반응에 실질적으로 동일하거나 적어도 매우 유사하다.
차륜 브레이크들(28, 30)이 공급 라인(20)을 거쳐 서로 연결되어 있기 때문에, 감압 밸브들(34, 36) 중 하나가 개방되면 상기 차륜 브레이크들(28, 30) 둘 다에서 압력 감소가 일어난다. 예를 들어 제어 유닛(48)이 제1 감압 밸브(34)를 개방시키면, 유압 유체는 제1 차륜 브레이크(28)로부터 바로 유출된다. 제2 차륜 브레이크(30)로부터의 유압 유체는 공급 라인(20)을 통해 그리고 개방된 제1 감압 밸브(34)를 통해 흘러간다. 감압 밸브들(34, 36) 중 단 하나만 개방되면, 차륜 브레이크들(28, 30)로부터 유출되어 임시 저장소(42)로 흘러갈 수 있는 유압 유체는 더 적다. 따라서, 차륜 브레이크들(28, 30)의 압력 감소는 감압 밸브들(34, 36)이 둘 다 개방된 경우보다 더 늦게 일어난다. 이에 따라 발생 제동 토크를 증가시키기 위해 사용될 수 있는 시간이 더 많다. 또한 감압 밸브를 통과하는 유압 유체의 흐름이 더 정밀하게 제어될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(48)은 발생 제동 토크의 증가에 가장 상응하는 압력 감소를 일으킬 수 있는 감압 밸브를 개방시킬 수 있다.
차륜 브레이크들(28, 30)에서의 압력 감소의 결과, 임시 저장소(42)의 압력이 거의 일정하기 때문에 개방된 감압 밸브를 통과할 때의 압력차는 작아진다. 이에 따라 압력 감소 구배가 초비례하게(super-proportionally) 감소된다. 즉 차륜 브레이크들(28, 30)에서의 압력 감소는 훨씬 천천히 일어난다. 따라서, 압력 감소의 제1 단계에서는 제어 유닛(48)이 쓰로틀링 효과가 큰 감압 밸브를 개방시킬 수 있고, 압력 감소의 제 2단계에서는 쓰로틀링 효과가 큰 감압 밸브를 폐쇄시키고 쓰로틀링 효과가 작은 감압 밸브를 개방시킬 수 있는데, 제1 단계에서의 제동 압력이 제2 단계에서보다 더 크다.
압력 감소의 속도를 변화시키기 위하여, 제어 유닛(48)은 밸브들을 폐쇄-개방식 작동(closed-open activation) 및/또는 준-아날로그식 작동(quasi-analogue activation)으로 작동시킬 수 있다. 폐쇄-개방식 작동의 경우, 밸브는 교대로 개방되고 폐쇄되며, 이에 따라 폐쇄-개방식 작동 중의 유압 유체의 유출량의 평균치는 완전히 개방된 밸브와 비교하여 감소된다. 준-아날로그식 작동의 경우에는, 밸브는 부분적으로만 작동되고, 이에 따라 밸브는 부분적으로만 개방된다.
차륜 브레이크들의 제동 압력을 변화시키기 위한 추가의 가능성은 제어 유닛(48)이 펌프(38)의 토출량(delivery output)을 설정한다는 점에 있다. 그 결과 상기 펌프(38)는 유압 유체를 임시 저장소(42)로부터 차륜 브레이크들(28, 30)로 이송한다. 임시 저장소(42)로부터 차륜 브레이크들(28, 30)로의 용적 이동의 결과, 압력 감소 속도가 늦춰질 수 있다. 제어 유닛은 차륜 브레이크들(28, 30)에서 압력 감소가 늦춰지고, 압력이 일정하거나 혹은 증가하도록 토출량을 설정할 수 있다. 차륜 브레이크들의 압력이 증가하는 결과, 예를 들어 발생 제동 토크의 강하를 보상할 수 있다. 따라서 회생 제동 동작 기간 전체에 걸쳐서 적어도 하나의 감압 밸브가 개방될 수 있다.
차륜 브레이크들에서 압력이 더 빠르게 증가할 필요가 있으면, 발생 제동 토크의 갑작스러운 강하를 보상하기 위하여, 제3 차단 밸브(26)가 폐쇄될 수 있다. 상기 제3 차단 밸브(26)를 폐쇄하면, 그 결과 마스터 브레이크 실린더(16)가 차륜 브레이크들(28, 30)로부터 차단된다. 이에 따라, 마스터 브레이크 실린더(16)의 주된 압력 변동의 결과로서, 차륜 브레이크들에서의 급격한 압력 증가가 운전자가 인지할 수 있는 브레이크 페달(12)의 반작용으로 이어지는 것을 방지할 수 있다.
도 3에는 제어 유닛이 스위칭 상태를 변경할 필요가 있는지 확인할 수 있게 하는 단계들이 도시되어 있다. 이 단계들은 회생 제동 동작 기간 전체에 걸쳐서 반복될 수 있다. 단계들이 수행되는 순서는 반드시 도 3에 도시된 순서로 한정되지 않는다. 반대로, 순서는 변화될 수 있다. 또한, 반복되는 매 경우마다 모든 단계를 수행할 필요는 없다.
제어 유닛(48)은 발생 제동 토크의 변화에 따라 차륜 브레이크들(28, 30)의 제동 압력을 제어한다. 이를 위해, 제어 유닛(48)은, 단계(S10)에서, 브레이크 페달(12)의 작동에 의해 운전자에 의해 세팅되는 총 제동 토크 및 발생 제동 토크 간의 차이를 확인한다. 이 차이는 필요한 유압 제동 토크에 상응한다. 상기 필요한 유압 제동 토크로부터, 제어 유닛(48)은 필요한 제동 압력을 확인한다.
단계(S14)에서, 제어 유닛은, 스위칭 상태들과 제1 및 제2 쓰로틀링 효과들에 기초하여, 제1 및/또는 제2 감압 밸브(들)(34, 36)를 통과하는 체적 유량을 추산한다. 이러한 상황에서, 상기 제1 및 제2 쓰로틀링 효과들은 파라미터들로서 제어 유닛의 메모리에 저장되어 있을 수 있다. 감압 밸브들을 통과하는 체적 유량을 추산할 때, 제어 유닛(48)은 페달 이동 센서(46)에 의해 확인된 브레이크 페달(12)의 변위 및 상기 브레이크 페달의 변위 속도도 고려할 수 있다. 또한, 제어 유닛(48)은 제동 동작 도중에 밸브-스위칭 상태들 및 그 기간을 메모리에 저장할 수 있다. 제어 유닛(48)은 예를 들어 각각의 밸브-제어 시간들로부터 밸브-스위칭 상태 및 그 기간을 확인할 수 있다.
단계(S16)에서는, 제어 유닛(48)이 제1 및/또는 제2 감압 밸브(들)를 통과하는 체적 유량의 추산치로부터 임시 저장소(42)에 의한 흡입 용적을 확인한다. 이를 위해, 상기 제어 유닛(48)은 예를 들어 임시 저장소(42)에 포함된 스프링들의 강성 또는 상기 임시 저장소(42) 내의 마찰을 고려할 수 있으며, 이들에 상응하는 파라미터들은 제어 유닛(48)의 메모리에 저장되어 있다.
단계(S18)에서는, 제어 유닛(48)이 페달 이동 센서(46)에 의해 검출된 브레이크 페달(12)의 변위 및 임시 저장소(42)에 의한 흡입 용적의 계산치에 기초하여 현재의 제동 압력을 추산한다.
단계(S20)에서는, 제어 유닛(48)은, 현재의 제동 압력과 필요한 제동 압력에 따라, 휠 브레이크들(28, 30)의 제동 압력의 조정 또는 압력 변화 속도의 조정이 필요한지 확인한다. 압력 변화의 속도가 발생 제동 토크의 변화를 보상하기에 더 이상 적당하지 않으면, 제어 유닛(48)은 감압 밸브들(34, 36)에 대해 다른 스위칭 상태들을 설정할 수 있고 그리고/또는 펌프(38)의 토출량을 설정할 수 있다.
제어 유닛(48)은 감압 밸브들(34, 36)의 스위칭 상태들을 원칙적으로 상기 감압 밸브들 중 단 하나만이 개방되도록 설정할 수 있다. 또한, 스위칭 상태들의 설정은 회생 제동 동작 도중에 스위칭 상태들의 변경 가능성에 대한 필요성이 최소이도록 일어날 수 있다. 이러한 상황들에서, 감압 밸브들(34, 36)의 스위칭 상태들의 변경은 낮은 빈도로 그리고 비대칭적으로 일어난다. 이와 관련하여, "낮은 빈도로"는 예를 들어 스위칭 상태들의 변경이 슬립-제어 시스템의 제어 동작에서보다 적게 필요하다는 것을 의미한다. "스위칭 상태들의 비대칭적 변경"은 제1 및 제2 감압 밸브들이 동시에 작동되지 않고, 대신 시차를 두고 그리고/또는 불규칙적으로 작동된다는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들면, 제어 유닛(48)이 두 밸브들의 스위칭 상태들을 설정하면, 상기 제어 유닛(48)은 제1 밸브의 스위칭 상태의 변경이 완료된 후에 제2 밸브를 작동시킬 수 있다. 따라서 스위칭 상태들을 변경시키는 것에 의해 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다.
브레이크 시스템(10)의 브레이크 부스터(14)는 브레이크 페달(12)의 제1 변위가 일어날 때까지의 마스터 브레이크 실린더(16)의 압력 증가가 브레이크 페달(12)의 상기 변위에 의해서만 결정되도록 구성되어 있다. 즉 페달 이동 제어가 있도록 구성되어 있다. 제1 변위는 예를 들어 45mm일 수 있다. 제1 변위가 일어날 때의 마스터 브레이크 실린더(16)의 압력은 예를 들어 10 내지 30바일 수 있다. 이러한 상황에서, 정확한 압력은 브레이크 부스터(14)가 특정하게 실행되는 결과이고, 이에 따라 제1 변위가 일어날 때 압력은 상술한 범위 내의 임의의 값을 취할 수 있다. 마찬가지로, 마스터 브레이크 실린더의 압력은 허용 범위 내에서 변동되고, 이에 따라 마스터 브레이크 실린더의 압력은 하부 범위(sub-range) 내에서 변동될 수 있다. 따라서 압력은 예를 들어 20 내지 25바일 수 있다. 그러나 예를 들어 15 내지 25바, 20 내지 30바 또는 10 내지 20바와 같은 다른 하부 범위 역시 가능하다. 페달 이동 제어로부터 힘 제어로의 전이 역시 브레이크 부스터(14)의 개입에 따라 설명될 수 있다.
마스터 브레이크 실린더(16)의 제1 변위 또는 이에 상응하는 압력이 발생될 때까지는, 운전자는 여전히 마스터 브레이크 실린더(16)의 압력에 의한 어떠한 페달 힘 반응도 인지하지 못한다. 따라서 제1 변위가 발생될 때까지는, 마스터 브레이크 실린더(16)의 피스톤은 브레이크 부스터(14)의 감지 디스크를 거쳐서 상기 브레이크 부스터(14)의 밸브 하우징 상에 지지되며, 브레이크 부스터의 페달 입력 바를 거쳐 지지되지는 않는다.
제동 동작이 일어나면, 브레이크 페달(12)의 변위에 의해 브레이크 부스터(13)의 부스터 밸브가 개방된다. 공기가 대기압에서 개방된 부스터 밸브를 통해 브레이크 부스터(14)의 작업 챔버 내로 유동한다. 유동하는 공기는 브레이크 부스터(14)의 챔버들 사이의 압력 평형을 변화시키고, 이에 따라 센싱 디스크 상에 지지되어 있는 마스터 브레이크 실린더(16)의 피스톤이 브레이크 부스터(14)로부터 멀리 밀리게 된다. 이는 마스터 브레이크 실린더(16)의 압력 증가를 초래한다. 운전자에 의한 브레이크 페달(12)의 작동이 동일하게 유지되면, 다시 말해 상기 브레이크 페달(12)의 변위가 변화되지 않으면, 브레이크 부스터(14)의 부스터 밸브는 폐쇄된다. 이에 따라 브레이크 페달(12)의 작동이 동일하게 유지되면, 브레이크 부스터의 챔버들 사이에서 다시 압력 평형이 이루어진다.
회생 제동 동작이 일어나면, 개방된 차단 밸브들(22, 24, 26)을 거친 차륜 브레이크들(28, 30)의 제동 압력과 마스터 브레이크 실린더(16)의 압력은 감압 밸브들(34, 36)을 개방한 결과로서 임시 저장소(42)의 압력 레벨까지 점점 감소된다.
마스터 브레이크 실린더 피스톤의 지지력이 강하되면, 그 결과 브레이크 부스터(14)의 챔버들 사이의 압력 평형이 깨진다. 상기 브레이크 부스터(14)의 밸브 하우징은 이에 따라 마스터 브레이크 실린더 피스톤 방향으로 더 변위된다. 브레이크 부스터의 밸브 하우징의 변위 결과, 작업 챔버의 용적이 증가된다. 부스터 밸브가 폐쇄되어 있기 때문에, 더 이상 추가 공기가 작동 챔버로 유입될 수 없다. 따라서 밸브 하우징의 변위에 의해 발생되는 작업 챔버의 용적 증가로 인해 상기 작업 챔버의 압력이 강하된다. 이에 따라 밸브 하우징은 브레이크 부스터의 챔버들 사이의 압력 평형이 다시 이루어지게 하기 위하여 마스터 브레이크 실린더 피스톤의 방향으로 충분히 더 변위된다.
따라서, 감압 밸브들(34, 36)이 개방된 상태에서도, 운전자가 브레이크 페달(12)을 아무런 효과 없이 완전히 밟는 느낌을 가지는 것이 방지된다. 어떠한 추가 장치도 운전자에 대한 통상의 페달 반응력을 시뮬레이션하기 위해 필요하지 않다. 또한, 차단 밸브들(22, 24, 26)은 적어도 브레이크 부스터(14)의 개입이 일어날 때까지 개방된 채 유지될 수 있다. 이에 따라 차단 밸브들(22, 24)의 스위칭 상태가 변경될 필요가 전혀 없기 때문에, 스위칭 상태의 변경 및 이에 따른 소음 발생의 횟수가 감소될 수 있다.
운전자를 더 안심시키는 방식으로 브레이크 페달의 반응을 설계하기 위하여, 페달 시뮬레이션 시스템, 즉 브레이크 페달(12)의 반응을 변경시키는 장치가 구비될 수 있다. 상기 페달 시뮬레이션 시스템은 예를 들어 22N의 페달 반응력을 제공할 수 있다. 다시 말하면, 브레이크 페달(12)을 시작 위치에서부터 변위시키기 위해서 운전자가 적어도 22N의 힘을 가해야 하는 것이다. 제1 변위가 일어날 때까지, 브레이크 페달의 복원력은 페달 시뮬레이션 시스템에 의해 30N까지 증가될 수 있다. 제1 변위가 일어날 때까지는 마스터 브레이크 실린더(16)로부터 어떤 반응도 브레이크 부스터를 거쳐서 전달되지 않기 때문에, 브레이크 페달 복원력의 증가는, 예를 들어 스프링 또는 댐퍼를 이용하여, 마스터 실린더의 반응과 무관하게 발생되어야 한다.
안심할 수 있는 제동감을 운전자에게 제공하고 제동 압력의 변화에 따른 페달 반응을 방지하기 위한 다른 방법은 브레이크 페달의 작동 결과로서의 압력 증가 이후 또는 도중에 제1 및 제2 차단 밸브들(22, 24)을 부분적으로 폐쇄하는 것이다. 제1 및 제2 차단 밸브들(22, 24)의 부분적인 폐쇄에 의해, 차단 밸브들을 통한 용적 이동을 차단 밸브들이 완전히 개방된 경우와 비교하여 감소시킬 수 있다. 이에 따라 제어 유닛(48)은 제1 및 제2 차단 밸브들(22, 24)에 대해 희망하는 쓰로틀링 효과를 설정할 수 있다. 이 쓰로틀링 효과가 제어 유닛(48)에 의한 작동 정도에 의해 실질적으로 결정되기 때문에, 제1 및 제2 차단 밸브들(22, 24)의 쓰로틀링 효과 역시 아날로그식으로 조정될 수 있는 쓰로틀링 효과로 설명될 수 있다.
제어 유닛(48)은 회생 제동 동작의 추이에 따라 아날로그식으로 조정될 수 있는 차단 밸브들(22, 24)의 쓰로틀링 효과를 세팅할 수 있다. 이에 따라 제어 유닛(48)은 회생 제동 토크가 증가하는지, 일정하게 유지되는지 아니면 감소되는지에 따라 쓰로틀링 효과를 세팅할 수 있다. 또한 차단 밸브들(22, 24)은 브레이크 페달의 변위가 증가되면 상기 차단 밸브들(22, 24)의 폐쇄 정도도 증가되도록 작동될 수 있다. 또한, 차단 밸브들(22, 24)은 제동 토크 부족량이 감소되면, 즉 총 제동 토크와 발생 제동 토크 사이의 차이가 작아지면 다시 약간 개방될 수 있다.
차단 밸브들(22, 24)의 부분적인 폐쇄 결과, 운전자는 통상적인 제동감을 느낄 수 있다. 특히, 제어 유닛(48)에 의해 조정되는 쓰로틀링 효과가 운전자가 브레이크 페달을 아무 효과 없이 밟는 느낌을 받는 것을 방지한다. 또한, 차단 밸브들(22, 24)의 부분적인 폐쇄는, 매우 상당한 정도까지, 소음 발생 없이 일어난다.
지상 차량들이 도 4 및 도 5에 다이어그램으로 도시되어 있다. 차륜 브레이크(28,a, 28b, 30a, 30b)는 각각 전방 좌측 차륜(VL), 전방 우측 차륜(VR), 후방 좌측 차륜(HL) 및 후방 우측 차륜(HR)과 결합되어 있다. 차륜 브레이크들(28,a, 28b, 30a, 30b)은 두 개의 브레이크 회로와 결합되어 있다. 도 4에는 "X자형 분배"라고도 하는 대각선 분포가 도시되어 있다. 도 5에는 흑백 분포(black-and-white distribution)가 도시되어 있다. 또한 도 4 및 도 5에는 브레이크 시스템(10), 제어 유닛(48), 전기 기계(50) 및 제어 장치(52)가 도시되어 있고, 상기 전기 기계(50)는 지상 차량의 전방 액슬에 연결되어 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 전기 기계(50) 및 전기 제어 장치(52)는 제1 및/또는 제2 감압 밸브(들)(34, 36)의 쓰로틀링 효과에 따라 발생 제동 토크의 증가가 일어나도록 구성될 수 있다. 다시 말해, 발생 제동 토크의 증가는 대략 유압 유체가 제1 및/또는 제2 감압 밸브(들)(34, 36)를 통해 유출되는 결과로서 차륜 브레이크들의 압력이 감소되는 정도까지 일어난다. 이에 의해 요구되는 스위칭 상태의 변경 횟수를 감소시킬 수 있다.
도 5에 도시된 브레이크 회로들의 흑백 분포에서는, 발생 제동 토크에 의해 제동되도록 작동되지 않는 액슬의 차륜 브레이크들에 대해서만 설명한다. 도 5에 도시된 지상 차량에서는, 상기 지상 차량의 전방 액슬이 발생 제동 토크에 의해 작동되고, 이에 따라 후방 액슬과 결합된 차륜 브레이크들만이 제동 압력에 의해 작동된다. 원칙적으로 발생 제동 토크의 증가가 지연되어 일어나기 때문에, 전기 기계(50)에 의해 제동되는 액슬은 제동 동작이 개시될 때는 제동되지 않는다. 발생 제동 토크의 증가가 지연되는 것에 의해 초래되는 제동 토크의 부족을 보상하기 위하여, 유압에 의해 제동되는 액슬의 차륜 브레이크들의 제동 압력이 증가된다. 이를 위하여, 펌프(38)는 예를 들어 운전자에 의에 야기되는 제동 압력의 증가 도중에 추가의 유압 유체를 차륜 브레이크들로 이송할 수 있다. 이러한 종류의 브레이크 회로 분포와 작동 방식에 의해, 전기 기계에 의해 제동되는 액슬이 처음부터 압력 없이(pressure-less) 유지될 수 있게 할 수 있고, 다른 액슬의 제동 압력이, 발생 토크가 사용될 때, 도 1을 참조하여 설명한 제동 압력 제어 시스템에 의해 조절될 수 있게 할 수 있다.
앞서 설명한 여러 가지 실시예들은 단지 브레이크 시스템의 구조, 기능 모드 및 특성들을 더 잘 이해할 수 있게 하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 예를 들어 본 명세서에서 설명한 실시예들로 한정하기 위한 것이 아니다. 도면들은 부분적으로 간략하게 도시되었는데, 어떤 경우에는 기능, 동작 원리, 기술적인 구성 및 특징들을 설명하기 위해 필수적인 특성들과 효과들을 상당히 크게 나타내었다. 이러한 상황에서, 도면들 또는 명세서 내에 개시된 기능 모드, 임의의 원리, 임의의 기술 구성 및 임의의 특징은 자유롭게 그리고 임의의 희망하는 방식으로 본 명세서에 개시거나 혹은 본 명세서로부터 도출될 수 있는 모든 청구항들, 명세서 및 다른 도면에 개시된 임의의 특징, 다른 기능 모드, 원리, 기술 구성들 및 특징들과 조합될 수 있고, 이에 따라 생각할 수 있는 모든 조합들은 상술한 브레이크 시스템에 포함되는 것으로 간주되어야 한다. 또한 본 발명은 명세서, 즉 명세서의 임의의 항목, 특허청구범위에 개시된 모든 개별 실시예들 간의 조합들 및 명세서, 특허청구범위 및 도면에 개시된 각기 다른 변형례들 간의 조합들도 포함한다.
특허청구범위도 본 발명 및 이에 의한 개시된 모든 특징들의 다른 것들과의 가능한 조합을 한정하지 않는다. 개시된 모든 특징들은 개별적으로 그리고 다른 모든 특징들과 조합하여 명세서 내에 명시적으로 개시되어 있다.

Claims (11)

  1. 지상 차량의 회생 제동 동작을 가능하게 하도록 구성된 지상 차량용 유압 브레이크 시스템(10)으로,
    - 운전자에 의해 작동될 수 있는 브레이크 페달(12);
    - 지상 차량의 차륜과 결합되어 있는 차륜 브레이크(28, 30);
    - 브레이크 부스터(14)를 거쳐 브레이크 페달(12)에 연결되고, 브레이크 페달(12)이 작동되면 유압 유체를 차륜 브레이크(28, 30)로 이동시키도록 구성된 마스터 브레이크 실린더(16);
    - 출구가 공급 라인(20, 20a, 20b)을 거쳐 차륜 브레이크(28, 30)에 연결되고 입구는 복귀 라인(32, 32a, 32b)을 거쳐 차륜 브레이크(20, 30)에 연결되며, 유압 유체를 차륜 브레이크(28, 30)로 이송하도록 구성된 펌프(38);
    - 복귀 라인(32, 32a, 32b)을 거쳐 펌프(38)의 입구와 차륜 브레이크(28, 30)에 연결되는 임시 저장소(42);
    - 차륜 브레이크(28)의 복귀 라인(32a, 32b)에 배치되고, 개방 상태에서 쓰로틀링 효과를 나타내는 감압 밸브(34, 36);
    - 지상 차량의 회생 제동 동작 중에, 브레이크 페달(12)의 작동에 의해 운전자에 의해 세팅된 총 제동 토크와 전기 기계(50)에 의해 제공되는 발생 제동 토크 간의 차이를 유압 제동 토크의 조정에 의해 보상하도록 구성된 제어 유닛(48)을 포함하며,
    제어 유닛(48)이, 유압 제동 토크의 조정을 목적으로,
    - 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이를 확인하고;
    - 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이로부터 필요한 제동 압력을 확인하고;
    - 상기 감압 밸브(34, 36)의 스위칭 상태와 쓰로틀링 효과에 기초하여 감압 밸브(34, 36)를 통과하는 체적 유량을 추산하고;
    - 추산된 체적 유량에 기초하여 임시 저장소(42)에 의한 흡입 용적을 확인하고;
    - 마스터 브레이크 실린더(16)로부터 차륜 브레이크(28, 30)까지의, 브레이크 페달(12)의 작동 거리에 상응하는, 용적 이동 및 확인된 임시 저장소(42)에 의한 흡입 용적에 기초하여 현재의 제동 압력을 추산하고; 그리고
    - 확인된 필요 제동 압력과 현재 제동 압력에 따라 감압 밸브(34, 36)의 스위칭 상태를 세팅하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 브레이크 시스템(10)이, 각각의 감압 밸브들(34, 36)을 구비한 두 개의 차륜 브레이크들(28, 30), 각각의 감압 밸브들을 구비한 세 개의 차륜 브레이크들, 각각의 감압 밸브들을 구비한 네 개의 차륜 브레이크들 또는 각각의 감압 밸브들을 구비한 네 개 이상의 차륜 브레이크들을 포함하며,
    차륜 브레이크들(28, 30)이 조합되어 적어도 하나의 브레이크 회로를 형성하며,
    유압 제동 토크를 조정하기 위한 제어 유닛(48)이, 각 브레이크 회로에 대해, 각각의 스위칭 상태들과 쓰로틀링 효과들에 기초하여 감압 밸브들(34, 36)을 통과하는 체적 유량을 추산하고, 확인된 필요 제동 압력과 현재 제동 압력에 따라 상기 감압 밸브들(34, 36)의 스위칭 상태들을 세팅하도록 추가로 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  3. 제1 항 또는 제2항에 있어서,
    제어 유닛(48)이, 개방된 감압 밸브(34, 36)에 의한 유압 제동 토크의 변화가 그 자체로 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이를 보상하기에 충분하지 않은 경우, 현재 제동 압력이 필요 제동 압력에 상응하게 펌프의 토출량을 세팅하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    제어 유닛(48)에 의해 세팅된 토출량이 차륜 브레이크들(28, 30)의 용적 이동량에 상응하고, 이 이동량은 개방된 감압 밸브(34, 36)를 통과하는 용적 이동량보다 작거나, 동일하거나 혹은 큰 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 차단 밸브(22)와 제2 차단 밸브(24)를 구비하며,
    상기 제1 및 제2 차단 밸브(22, 24)는 제1 및 제2 차륜 브레이크(28, 30)로 이어지는 공급 라인(20a, 20b)을 완전히 혹은 부분적으로 셧-오프시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    제어 유닛(48)이 회생 제동 동작 중에 제1 및 제2 차단 밸브(22, 24)를 완전히 혹은 부분적으로 폐쇄하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    제어 유닛(48)이 브레이크 부스터(14)의 개입이 일어날 때까지 제1 및 제2 차단 밸브(22, 24)를 폐쇄하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    제어 유닛(48)과 감압 밸브들(34, 36)은 제어 유닛(48)이 상기 감압 밸브(34, 36)의 개방, 폐쇄 또는 부분 개방을 번갈아서 일어나게 함으로써 감압 밸브(34, 36)의 쓰로틀링 효과를 변화시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량용 유압 브레이크 시스템.
  9. 제1항에 따른 브레이크 시스템(10), 전기 기계(50) 및 상기 전기 기계(50)에 결합된 제어 장치(52)를 구비하는 지상 차량으로,
    제어 장치(52)가 쓰로틀링 효과에 의해 결정되는 압력 감소 기울기에 따라 전기 기계(50)의 발생 제동 토크의 증가를 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지상 차량.
  10. 회생 제동 동작 중에 유압 브레이크 시스템을 제어하기 위한 방법으로서,
    운전자 측에서의 제동 희망에 반응하여, 제어 유닛이,
    - 운전자에 의해 세팅되는 제동 희망에 상응하는 총 제동 토크와 전기 기계에 의해 제공되는 발생 제동 토크 간의 차이를 확인하는 단계;
    - 총 제동 토크와 발생 제동 토크 간의 차이로부터 필요한 제동 압력을 확인하는 단계;
    - 감압 밸브의 스위칭 상태와 쓰로틀링 효과에 기초하여 상기 감압 밸브를 통과하는 체적 유량을 추산하는 단계;
    - 추산된 체적 유량에 기초하여 임시 저장소에 의한 흡입 용적을 확인하는 단계;
    마스터 브레이크 실린더로부터 차륜 브레이크까지의, 브레이크 페달의 작동 거리에 상응하는, 용적 이동 및 확인된 임시 저장소에 의한 흡입 용적에 기초하여 현재의 제동 압력을 추산하는 단계; 및
    - 확인된 필요 제동 압력과 현재 제동 압력에 따라 감압 밸브의 스위칭 상태를 세팅하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 컴퓨터 프로그램 제품이 저장된 컴퓨터 판독 가능 데이터 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은, 브레이크 시스템의 제어 유닛에 의해 실행되면, 제10항에 한정된 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능 데이터 기억 매체.
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