KR102183953B1

KR102183953B1 - 전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102183953B1
Application number: KR1020190105096A
Authority: KR
Inventors: 김종성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2020-11-27
Also published as: CN113619550B; CN113619550A; DE102020109894A1; US20210370901A1; US20210061246A1; CN112440960A; CN112440960B; US11312348B2

Abstract

본 발명은 전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 전동부스터를 이용한 제동장치는, 마스터 실린더와 연결되어 브레이크 페달을 가압하는 운전자의 페달력과 함께 모터의 전동력으로 리액션 디스크를 가압하여 푸쉬로드를 가압하고, 푸쉬로드를 통해 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동부스터; 및 운전자의 페달력에 의한 요구 제동압과 모터 제어에 의한 현재 제동압을 설정압과 비교하여 ESC(Electronic Stability Control)에 의한 협조제어와 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR BRAKING USED ELECTRIC BOOSTER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동부스터를 적용하여 제동제어를 수행할 때 페달감에 영향이 없도록 리액션 디스크의 강성을 결정한 후, 제동압에 따라 피스톤 스트로크의 비선형 구간에서는 ESC가 감당하여 협조제어를 수행하고 선형 구간에서는 전동부스터가 감당하여 협조제어를 수행하는 전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전동 부스터 방식의 제동 시스템은 기존의 진공 부스터의 제동 메카니즘을 대부분 유지하되, 진공 부스터와 같이 공기압과 진공압(Vacuum Pressure) 간의 차압으로 제동 유압을 배력하는 대신, 전기에너지를 이용한 전동 부스터(즉, 모터)의 힘으로 제동 유압을 배력하는 점에서 진공 부스터와 그 배력 메카니즘 상의 차이점이 존재한다.

전동 부스터 방식의 제동 시스템은 페달 시뮬레이터의 장착 여부에 따라 두 가지 타입으로 구분될 수 있다.

페달 시뮬레이터가 장착된 전동 부스터 방식의 제동 시스템의 경우, 운전자가 브레이크 페달을 가압하여 발생하는 운전자의 페달력을 차단하고 전동 부스터의 힘만으로 제동을 수행하며, 운전자의 페달감에 있어서는 페달 시뮬레이터의 고무 댐퍼 또는 스프링에 의한 반력을 통해 운전자로 하여금 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 페달감과 유사한 페달감을 느끼도록 한다.

반면, 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동 부스터 방식의 제동 시스템의 경우, 제동력 중 일부를 운전자의 페달 답력이 부담하는 방법으로 운전자의 페달감을 형성한다. 예를 들어, 전동 부스터의 배력비가 10:1이라면 전체 제동력 중 10%는 운전자의 페달 답력이 부담하는 제동력이고 90%는 전동 부스터가 부담하는 제동력이 된다. 즉, 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동 부스터 방식의 제동 시스템의 경우에는 전체 제동력 중 일부를 운전자의 페달 답력이 부담하도록 함으로써 운전자의 페달감을 형성한다.

ESC(Electronic Stability Control ; 차체 자세 제어)는 차량의 주행 안정성을 향상시켜 주는 시스템으로써, 차량이 중저속 주행 중에 선회를 하거나 차선변경 등을 하게 될 때에는 운전자의 의지대로 차량의 움직임도 잘 추종하지만, 노면이나 차속, 조향 등에 급격한 변화가 생기게 될 경우에는 안정적인 주행을 하던 차량에 언더스티어(understeer) 및 오버스티어(oversteer)가 발생하게 되는데, 이러한 상황에서 ESC는 차량의 제동력과 엔진출력을 조절하여 차량의 주행 안정성을 향상시켜 준다.

이때 ESC는 페달 스트로크 측정센서에서 감지한 스트로크와 서브 마스터실린더 압력 측정센서에서 감지한 압력을 통해 제동압력 요구치를 계산하고, 계산된 제동압력 요구치에 따라 모터를 구동시켜 제동압력을 형성한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0044300호(2008.05.20 공개, 자동차 제동 시스템)에 개시되어 있다.

이와 같이 페달시뮬레이터를 사용하지 않는 전동부스터를 적용한 제동장치에서는 회생제동 협조제어를 할 경우, 전동부스터는 이질감이 발생하지 않도록 페달 답력 보상 제어를 수행할 수 있으나 협조제어를 위한 제동압 제어는 직접 수행하지 않고 별도 사양의 ESC를 사용하여 수행하고 있어, 원가 상승의 요인이 발생하거나 회생제동 협조제어에 제약사항이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 페달시뮬레이터를 사용하지 않는 전동부스터를 적용하여 제동제어를 수행할 때 페달감에 영향이 없도록 운전자의 페달력 변화와 모터의 전동력 변화에 의한 중심부와 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖는 리액션 디스크를 채용함으로써 제동압에 따라 피스톤 스트로크의 비선형 구간에서는 ESC가 감당하여 협조제어를 수행하고 선형 구간에서는 전동부스터가 직접 감당하여 협조제어를 수행하는 전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치는, 마스터 실린더와 연결되어 브레이크 페달을 가압하는 운전자의 페달력과 함께 모터의 전동력으로 리액션 디스크를 가압하여 푸쉬로드를 가압하고, 푸쉬로드를 통해 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동부스터; 및 운전자의 페달력에 의한 요구 제동압과 모터 제어에 의한 현재 제동압을 설정압과 비교하여 ESC(Electronic Stability Control)에 의한 협조제어와 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 리액션 디스크는, 작동로드를 통해 리액션 디스크의 중심부를 가압하는 운전자의 페달력 변화와 볼트 스크류부를 통해 리액션 디스크의 외곽부를 가압하는 모터의 전동력 변화에 의한 중심부와 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 리액션 디스크는, 운전자의 힘만으로 중심부만 가압하였을 때 1mm 압축 시 리액션 디스크에 가압되는 힘이 3kgf 미만의 힘이 필요한 경도와 강성을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 리액션 디스크는, 적어도 10mm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 리액션 디스크는, 아래식을 만족하는 강성을 갖는 것을 특징으로 한다.

(아래식)

여기서, C₁은 리액션 디스크의 강성, C₂는 (부스터 배력비 X 페달비)의 역수, C₄는 마스터 실린더 단면적, C₅는 소요 액량에 따른 피스톤 1mm 변위 차이에 따른 압력값의 변화량, a는 회생제동 협조제어 시 변화되는 압력 변화량이다.

본 발명에서 설정압은, 마스터 실린더의 피스톤 스트로크에 따른 제동압이 비선형 구간에서 선형구간으로 변동되는 압력으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어부는, 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압 이하인 경우 ESC에 의한 협조제어를 수행하고, 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압을 초과하는 경우 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법은, 마스터 실린더와 연결되어 브레이크 페달을 가압하는 운전자의 페달력과 함께 모터의 전동력으로 리액션 디스크를 가압하여 푸쉬로드를 가압하고, 푸쉬로드를 통해 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법에 있어서, 제어부가 운전자의 페달력에 의한 요구 제동압과 모터 제어에 의한 현재 제동압을 설정압과 비교하는 단계; 및 제어부가 요구 제동압과 현재 제동압을 설정압과 비교한 결과에 따라 ESC(Electronic Stability Control)에 의한 협조제어와 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 비교결과에 따라 ESC에 의한 협조제어와 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 단계는, 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압 이하인 경우, 제어부가 ESC에 의한 협조제어를 수행하고, 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압을 초과하는 경우, 제어부가 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법은 페달시뮬레이터를 사용하지 않는 전동부스터를 적용하여 제동제어를 수행할 때 페달감에 영향이 없도록 운전자의 페달력 변화와 모터의 전동력 변화에 의한 중심부와 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖는 리액션 디스크를 채용하여 제동압에 따라 피스톤 스트로크의 비선형 구간에서는 ESC가 감당하여 협조제어를 수행하고 선형 구간에서는 전동부스터가 직접 감당하여 협조제어를 수행함으로써, 전동부스터가 적용된 제어장치에서 회생제동 협조제어를 수행하기 위해 고사양의 ESC(Electronic Stability Control)를 사용하지 않고 일반 ESC를 사용할 수 있어 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 회생제동 협조제어의 대응제약 조건을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치에서 마스터 실린더의 피스톤 스트로크와 제동압과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치에서 마스터 실린더의 피스톤 스트로크와 제동압과의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치에서, 전동부스터(20)는 마스터 실린더(10)와 연결되어 브레이크 페달(100)을 가압하는 운전자의 페달력과 함께 모터(30)의 전동력으로 리액션 디스크(70)를 가압함으로써, 푸쉬로드(80)를 통해 마스터 실린더(10)의 피스톤을 가압하여 제동력을 발생시킬 수 있다.

여기서, 전동 부스터(20)는 모터(30)에 제1 기어(41), 제2 기어(42) 및 제3 기어(43)를 포함하는 기어부(40)가 연결되고, 제3 기어(43)와 함께 회전되도록 동축 상에 제3 기어(43)에 구속되도록 너트 스크류부(50)가 연결되며, 너트 스크류부(50)의 회전 중심축을 통과하여 너트 스크류부(50)와 볼트 스크류부(60)가 나사 결합되어 너트 스크류부(50)의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 가압부(70)를 가압할 수 있도록 연결된다.

또한, 볼트 스크류부(60)의 중공을 통해 리액션 디스크(70)를 운전자의 페달력으로 가압할 수 있도록 작동로드(90)가 구비된다.

따라서 모터(30)가 구동될 경우 기어부(40)를 통해 토크 배력이 발생되면, 제3 기어(43)에 의해 너트 스크류부(50)에 토크가 전달되고, 너트 스크류부(50)의 회전운동이 구속되어 볼트 스크류부(60)의 직선운동으로 리액션 디스크(70)를 외곽부를 가압함으로써, 푸쉬로드(80)가 마스터 실린터(10)의 피스톤을 가압하여 제동력을 발생시킨다.

이때 리액션 디스크(70)의 중심부는 운전자의 페달력으로 작동로드(90)를 작동시켜 리액션 디스크(70)의 중심부를 가압함으로써, 모터(30)에 의한 전동력과 함께 운전자의 페달력으로 제동력을 발생시키게 된다.

여기서 전동부스터(20)의 페달감을 형성하는 메커니즘을 살펴보면, 운전자의 페달력은 작동로드(90)를 통해 리액션 디스크(70)를 거쳐 푸쉬로드(80)에 전달되고, 푸쉬로드(80)는 마스터 실린더(10) 피스톤을 가압한다. 이때 모터(30)에 의해 발생되는 전동력과 함께 푸쉬로드(80)를 가압하게 되고, 제동압에 대한 반력 중 일부를 일정 배분비에 따라 전달 받게 된다.

본 실시예에서 리액션 디스크(70)는 러버(rubber)와 같은 신축성 있는 부재로써, 작동로드(90)를 통해 리액션 디스크(70)의 중심부를 가압하는 운전자의 페달력 변화와 볼트 스크류부(60)를 통해 리액션 디스크(70)의 외곽부를 가압하는 모터(30)의 전동력 변화에 의한 중심부와 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖도록 결정하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 리액션 디스크는 운전자의 힘만으로 중심부만 가압하였을 때 1mm 압축 시 리액션 디스크에 가압되는 힘이 3kgf 미만의 힘이 필요한 경도와 강성을 갖는 것이 바람직하며, 적어도 10mm 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

페달 답력(F_{pedal force})과 제동압(F_{reaction pressure})은 수학식 1과 2와 같은 관계식을 가질 수 있다.

수학식 1을 보면 제동압(F_{reaction pressure})에 대한 일정 배분이 페달 답력(F_{pedal force})으로 전달됨을 알 수 있다.

또한 수학식 2에서 Δd는 운전자에 의한 작동로드(90)의 가압위치는 변화가 없는데 모터(10)에 의한 볼트 스크류부(60)의 가압이 변경됨으로써 리액션 디스크(70)의 중심부와 외곽부의 가압 지점에 차이가 생길 때 발생되는 차이값을 의미하며, ΔF_{reaction pressure}은 위와 같이 모터(30)의 제어에 따라 달라지는 제동압 변동 부분에 대한 반력을 의미한다.

수학식 1과 수학식 2에서 C₁, C₂, C₃는 각각의 상수 값으로 C₁은 리액션 디스크(70)의 강성의 특성에 따라 변하는 값이고, C₂는 작동로드(90)에 의해 리액션 디스크(70)를 가압하는 중심부와 볼트 스크류부(60)에 의해 리액션 디스크(70)를 가압하는 외곽부의 단면적 비로 결정되는 상수이며, C₃는 리턴 스크링 등에 의한 상수 값이다.

즉, 모터(30)가 감압을 하기 위해 볼트 스크류부(60)를 후진시키면 Δd에 의한 요인으로 페달 답력이 상승하고, ΔF_{reaction pressure}의 요인으로는 페달 답력이 감소하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 Δd가 1mm 일 때의 제동압 변화를 차량의 제동장치에 따라 확인하고, 상승하는 값인 C₁Δd와 감소하는 값인 C₂ΔF_{reaction pressure}가 유사해지도록 리액션 디스크(70)의 강성인 C₁을 결정함으로써, 두 인자에 대한 영향이 서로 상쇄되도록 결정하는 것이 바람직하다.

따라서 운전자가 동일한 위치로 브레이크 페달(100)을 가압하고 있을 때 전동부스터(20)의 모터(30)를 통해 회생제동 협조제어를 위해 감압 또는 가압을 하더라도 브레이크 페달(100)의 답력 변화가 없게 되어 페달감의 변화를 최소화할 수 있다.

즉, 리액션 디스크(70)의 강성은 수학식 3을 만족하도록 설계하는 것이 바람직하다.

즉, 리액션 디스크(70)의 강성은 수학식 2에서 C₁Δd와 C₂ΔF_{reaction pressure}가 서로 상쇄되는 것이 목표로써, C₁Δd - C₂ΔF_{reaction pressure} = 0 이면 가장 이상적이 된다.

여기서, Δd는 작동로드(90)가 가만히 있는데 모터(30)만 움직여서 생긴 상대 변위 차이이고, ΔF_{reaction pressure}는 위의 상대 변위 차이 때문에 발생한 압력차이로 인한 반력의 변화량으로, (압력차이 X 마스터 실린더 단면적)으로 볼 수 있다.

또한, C₂는 결과적으로 (부스터 배력비 X 페달비)의 역수가 된다.

여기서, 10:1 배력비 및 4:1의 페달비를 갖는 부스터라면 페달 답력이 최종 목표값이기 때문에 C₂는 40의 역수인 0.025가 된다.

여기서, C₄는 마스터 실린더 단면적이고, ΔP는 C₅ x Δd이고, C₅는 소요 액량에서 기인한 피스톤 변위에 따른 압력값의 변화량이다.

따라서, 수학식 2와 수학식 4를 기반으로 상쇄되어야하는 목표식을 Δd에 관한 식으로 다시 정리하면 수학식 5와 같이 된다.

여기서, C₁는 설계해야하는 리액션 디스크의 강성이고, C₂는 (부스터 배력비 X 페달비)의 역수이며, C₄는 마스터 실린더 단면적이고, C₅는 소요 액량에 따른 피스톤 1mm 변위 차이에 따른 압력값의 변화량일 때 회생제동 협조제어 시에 필요한 압력 변화량을 20bar로 정의할 경우 목표값이 페달 답력이 1kgf가 되어야 한다면, 20bar = C₅ x Δd 에서 Δd가 20/C₅ 일 때 목표값이 1kgf 된다.

따라서, 수학식 5는 (C₁ - C₂ x C₄ X C₅) x (20/C₅) < 1 이 되기 때문에 수학식 3과 같이 정리하여 리액션 디스크(70)의 강성을 설계할 수 있다.

여기서 1kgf 답력 변화는 감성적으로 답력 변화를 감지하기 어려운 값으로 설정한 값이며, C₂는 배력비 10:1로 가정할 때 0.025이고, C₄는 2.54cm 피스톤 직경을 갖는 마스터 실린더 단면적 5.06이며, C5는 현재 소요액량을 갖고 계산할 때 약 5로 설정하게 되면, 리액션 디스크(70)의 강성인 C₁은 0.88kgf/mm 보다 작은 값으로 설정할 수 있고, C₁이 페달 답력(운전자 발 위치)을 기준으로 설정한 값이기 때문에 마스터 실린더 축 기준으로 수정하려면 페달비 4를 다시 곱하게 되면 C₁은 약 3.5kgf/mm 가 된다.

즉, 리액션 디스크(70)의 중심부만 1mm를 가압했을 때 3.5kgf의 힘이 필요한 정도의 리액션 디스크(70)의 강성으로 설정할 수 있다.

이때 3.5kgf의 힘은 리액션 디스크(70)의 강성과 작동로드(90)의 리턴 스프링의 영향이 합산된 최대값이기 때문에 실제 설계 시 리액션 디스크(70)는 운전자의 힘만으로 중심부만 가압하였을 때 1mm 압축 시 리액션 디스크(70)에 가압되는 힘이 3kgf 미만의 힘이 필요한 경도와 강성을 갖는 값으로 설정할 수 있다.

여기서 산출한 리액션 디스크(70)의 강성은 중심부와 외곽부의 가압량의 차이가 1mm 발생하도록 하기 위해 필요한 힘으로 중심부와 외곽부의 가압 위치에 따라 선형적인 관계를 가질 수 있다.

또한, 제어부(110)는 운전자의 페달력에 의한 요구 제동압과 모터(30) 제어에 의한 현재 제동압을 설정압과 비교하여 ESC(Electronic Stability Control)에 의한 협조제어와 전동부스터(20)에 의한 협조제어를 수행할 수 있다.

여기서 설정압은 도 2에 도시된 바와 같이 마스터 실린더(10)의 피스톤 스트로크에 따른 제동압이 비선형 구간에서 선형구간으로 변동되는 압력으로 설정할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 마스터 실린더(10)의 피스톤 스트로크가 변경됨에 따라 압력이 상승하는 정도는 초기 부분 무효스트로크 구간과 일정 구간의 비선형 구간이 존재하고, 그 다음으로는 선형적인 특성을 갖는 선형구간을 갖는다.

본 실시예에서는 리액션 디스크(70)의 강성을 C₁Δd와 C₂ΔF_{reaction pressure}가 유사해지도록 결정된 상태로써, C₁Δd는 리액션 디스크(70)의 강성에 의한 영향으로 답력에 대해 이미 선형적인 특성을 가지고 있기 때문에 피스톤 스트로크에 따른 제동압의 변화가 도 2에 도시된 바와 같이 비선형 특성을 갖는 비선형 구간에서는 C₂ΔF_{reaction pressure}가 Δd에 대해 비선형이기 때문에 이 구간에서는 ESC에 의한 회생제동 협조제어를 수행하고, 선형구간에 대해서는 전동부스터(20)에 의한 회생제동 협조제어를 수행할 수 있다.

즉, 제어부(110)는 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압 이하인 경우 ESC에 의한 협조제어를 수행하고, 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압을 초과하는 경우 전동부스터(20)에 의한 협조제어를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동부스터를 이용한 제동장치에 따르면, 페달시뮬레이터를 사용하지 않는 전동부스터를 적용하여 제동제어를 수행할 때 페달감에 영향이 없도록 운전자의 페달력 변화와 모터의 전동력 변화에 의한 중심부와 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖는 리액션 디스크를 채용하여 제동압에 따라 피스톤 스트로크의 비선형 구간에서는 ESC가 감당하여 협조제어를 수행하고 선형 구간에서는 전동부스터가 직접 감당하여 협조제어를 수행함으로써, 전동부스터가 적용된 제어장치에서 회생제동 협조제어를 수행하기 위해 고사양의 ESC(Electronic Stability Control)를 사용하지 않고 일반 ESC를 사용할 수 있어 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 회생제동 협조제어의 대응제약 조건을 최소화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법은, 마스터 실린더(10)와 연결되어 브레이크 페달(100)을 가압하는 운전자의 페달력과 함께 모터(30)의 전동력으로 리액션 디스크(70)를 가압하여 푸쉬로드(80)를 가압하고, 푸쉬로드(80)를 통해 마스터 실린더(10)의 피스톤을 가압하는 전동부스터(20)를 이용한 제동장치에서 ESC(Electronic Stability Control)와 전동부스터(20)를 이용하여 회생제동 협조제어를 위한 수행하기 위한 제어방법이다.

이를 위해 전동부스터(20)의 리액션 디스크(70)는 작동로드(90)를 통해 리액션 디스크(70)의 중심부를 가압하는 운전자의 페달력 변화와 볼트 스크류부(60)를 통해 리액션 디스크(70)의 외곽부를 가압하는 모터(30)의 전동력 변화에 의한 중심부와 외곽부의 변형량을 상쇄시킬 수 있는 강성을 갖도록 함으로써, 운전자가 동일한 위치로 브레이크 페달(100)을 가압하고 있을 때 전동부스터(20)의 모터(30)를 통해 회생제동 협조제어를 위해 감압 또는 가압을 하더라도 브레이크 페달(100)의 답력 변화가 없게 되어 페달감의 변화를 최소화할 수 있다.

이와 같은 특성을 갖는 전동부스터(20)를 적용한 제동장치의 제어부(110)가 운전자의 페달력에 의한 요구 제동압과 설정압을 비교한다(S10).

S10 단계에서 요구 제동압과 설정압을 비교한 후 요구 제동압이 설정압 이하인 경우, 제어부(110)는 ESC에 의한 회생제동 협조제어를 수행한다(S40).

반면, S10 단계에서 요구 제동압과 설정압을 비교한 후 요구 제동압이 설정압을 초과하는 경우, 제어부(110)는 모터(30) 제어에 의한 현재 제동압을 설정압과 비교한다(S20).

S20 단계에서 현재 제동압과 설정압을 비교한 후 현재 제동압이 설정압 이하인 경우, 제어부(110)는 ESC에 의한 회생제동 협조제어를 수행한다(S40).

반면, S20 단계에서 현재 제동압과 설정압을 비교한 후 현재 제동압이 설정압을 초과하는 경우, 제어부(110)는 전동부스터(20)에 의한 회생제동 협조제어를 수행한다(S30).

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 마스터 실린더(10)의 피스톤 스트로크가 변경됨에 따라 압력이 상승하는 정도는 초기 부분 무효스트로크 구간과 일정 구간의 비선형 구간이 존재하고, 그 다음으로는 선형적인 특성을 갖는 선형구간을 갖는다.

또한, 본 실시예에서는 리액션 디스크(70)의 강성을 C₁Δd와 C₂ΔF_{reaction pressure}가 유사해지도록 결정된 상태로써, C₁Δd는 리액션 디스크(70)의 강성에 의한 영향으로 답력에 대해 이미 선형적인 특성을 가지고 있기 때문에 피스톤 스트로크에 따른 제동압의 변화가 도 2에 도시된 바와 같이 비선형 특성을 갖는 비선형 구간에서는 C₂ΔF_{reaction pressure}가 Δd에 대해 비선형이기 때문에 이 구간에서는 ESC에 의한 회생제동 협조제어를 수행하고, 선형구간에 대해서는 전동부스터(20)에 의한 회생제동 협조제어를 수행할 수 있다.

따라서, 제어부(110)는 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압 이하인 경우 ESC에 의한 회생재생 협조제어를 수행하고, 요구 제동압과 현재 제동압이 설정압을 초과하는 경우 전동부스터(20)에 의한 회생재생 협조제어를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법에 따르면, 페달시뮬레이터를 사용하지 않는 전동부스터를 적용하여 제동제어를 수행할 때 페달감에 영향이 없도록 운전자의 페달력 변화와 모터의 전동력 변화에 의한 중심부와 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖는 리액션 디스크를 채용하여 제동압에 따라 피스톤 스트로크의 비선형 구간에서는 ESC가 감당하여 협조제어를 수행하고 선형 구간에서는 전동부스터가 직접 감당하여 협조제어를 수행함으로써, 전동부스터가 적용된 제어장치에서 회생제동 협조제어를 수행하기 위해 고사양의 ESC(Electronic Stability Control)를 사용하지 않고 일반 ESC를 사용할 수 있어 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 회생제동 협조제어의 대응제약 조건을 최소화할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

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.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 마스터 실린더 20 : 전동 부스터
30 : 모터 40 : 기어부
41 : 제1 기어 42 : 제2 기어
43 : 제3 기어 50 : 너트 스크류부
60 : 볼트 스크류부 70 : 리액션 디스크
80 : 푸쉬로드 90 : 작동로드
100 : 브레이크 페달 110 : 제어부

Claims

마스터 실린더와 연결되어 브레이크 페달을 가압하는 운전자의 페달력과 함께 모터의 전동력으로 리액션 디스크를 가압하여 푸쉬로드를 가압하고, 상기 푸쉬로드를 통해 상기 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동부스터; 및
운전자의 상기 페달력에 의한 요구 제동압과 상기 모터 제어에 의한 현재 제동압을 설정압과 비교하여 ESC(Electronic Stability Control)에 의한 협조제어와 상기 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치.
제 1항에 있어서, 상기 리액션 디스크는, 작동로드를 통해 상기 리액션 디스크의 중심부를 가압하는 운전자의 상기 페달력 변화와 볼트 스크류부를 통해 상기 리액션 디스크의 외곽부를 가압하는 상기 모터의 전동력 변화에 의한 상기 중심부와 상기 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과, 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치.
제 2항에 있어서, 상기 리액션 디스크는, 운전자의 힘만으로 상기 중심부만 가압하였을 때 1mm 압축 시 상기 리액션 디스크에 가압되는 힘이 3kgf 미만의 힘이 필요한 경도와 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치.
제 2항에 있어서, 상기 리액션 디스크는, 적어도 10mm 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치.
제 2항에 있어서, 상기 리액션 디스크는, 아래식을 만족하는 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치.
(아래식)

여기서, C₁은 리액션 디스크의 강성, C₂는 (부스터 배력비 X 페달비)의 역수, C₄는 마스터 실린더 단면적, C₅는 소요 액량에 따른 피스톤 1mm 변위 차이에 따른 압력값의 변화량, a는 회생제동 협조제어 시 변화되는 압력 변화량이다.
제 1항에 있어서, 상기 설정압은, 상기 마스터 실린더의 상기 피스톤 스트로크에 따른 제동압이 비선형 구간에서 선형구간으로 변동되는 압력으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 요구 제동압과 상기 현재 제동압이 상기 설정압 이하인 경우 상기 ESC에 의한 협조제어를 수행하고, 상기 요구 제동압과 상기 현재 제동압이 상기 설정압을 초과하는 경우 상기 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치.
마스터 실린더와 연결되어 브레이크 페달을 가압하는 운전자의 페달력과 함께 모터의 전동력으로 리액션 디스크를 가압하여 푸쉬로드를 가압하고, 상기 푸쉬로드를 통해 상기 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법에 있어서,
제어부가 운전자의 상기 페달력에 의한 요구 제동압과 상기 모터 제어에 의한 현재 제동압을 설정압과 비교하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 요구 제동압과 상기 현재 제동압을 상기 설정압과 비교한 결과에 따라 ESC(Electronic Stability Control)에 의한 협조제어와 상기 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법.
제 8항에 있어서, 상기 리액션 디스크는, 작동로드를 통해 상기 리액션 디스크의 중심부를 가압하는 운전자의 상기 페달력 변화와 볼트 스크류부를 통해 상기 리액션 디스크의 외곽부를 가압하는 상기 모터의 전동력 변화에 의한 상기 중심부와 상기 외곽부의 변형량에 따라 가변된 페달 답력과, 제동압력의 변화에 따라 가변된 페달 답력이 서로 상쇄될 수 있는 강성을 갖는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법.
제 8항에 있어서, 상기 설정압은, 상기 마스터 실린더의 상기 피스톤 스트로크에 따른 제동압이 비선형 구간에서 선형구간으로 변동되는 압력으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법.
제 8항에 있어서, 상기 비교결과에 따라 상기 ESC에 의한 협조제어와 상기 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 단계는, 상기 요구 제동압과 상기 현재 제동압이 상기 설정압 이하인 경우, 상기 제어부가 상기 ESC에 의한 협조제어를 수행하고, 상기 요구 제동압과 상기 현재 제동압이 설정압을 초과하는 경우, 상기 제어부가 상기 전동부스터에 의한 협조제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 이용한 제동장치의 제어방법.