KR102288750B1 - 차량 제동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 패드를 디스크에 밀착시켜 차량을 제동시키는 EMB, 제동 명령에 따라 EMB를 제어하는 센터 ECU, EMB 및 센터 ECU의 동작에 필요한 전원을 공급하는 주 배터리, 및 주 배터리로부터 공급되는 전력으로 충전되어 EMB 및 센터 ECU 각각에 전원을 공급하는 보조 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 제동 장치{BRAKE APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량 제동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보조 배터리가 주 배터리로부터 공급되는 전력을 사전에 충전하고, 이후 주 배터리에 결함 발생시 보조 배터리에 충전된 전력으로 비상 제동을 수행하는 차량 제동 장치에 관한 것이다.
일반적으로 유압 브레이크는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더에서 유압이 생성되고 이 유압이 휠에 있는 캘리퍼에 도달하게 되는 동시에 브레이크 패드가 디스크를 수직방향으로 가압하여 제동을 수행한다.
기존에는 이러한 기계식 유압 브레이크를 통해 제동력을 발생시켜 차량을 제동하는 것이 일반적이었으나, 최근에는 전기 모터의 회전력에 의해 제동력을 발생시키는 전동식 브레이크 시스템(Electro-Mechanical Brake system; 이하 'EMB'라 함)이 개발되었다.
EMB는 유압을 이용하지 않기 때문에 친환경적이고 유압 브레이크보다 응답속도가 빠르며 모터의 토크를 통해 바퀴의 제동력을 정확하게 제어할 수 있다.
이러한 EMB는 전기적 페일시 비상 제동을 수행할 수 있도록 주 배터리 이외에 보조 배터리를 사용하여 주 배터리에 의한 전기적 페일에 대비할 수 있도록 한다.
그러나, 종래의 EMB에 있어서, 보조 배터리를 추가한 시스템 아키텍쳐를 구현하려면 보조 배터리나 배선, 각종 커넥터류 및 높은 사양의 ECU(Electronic Control Unit)로 인해 제작 비용이 크게 증가하게 되고, 보조 배터리와 연결된 복잡한 배선으로 인해 제동 장치의 배치 레이아웃 역시 용이하지 않는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0095774호(2009.09.10)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 보조 배터리가 주 배터리로부터 공급되는 전력을 사전에 충전하고, 이후 주 배터리에 결함 발생시 보조 배터리에 충전된 전력으로 비상 제동을 수행하는 차량 제동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 보조 배터리 및 그 배선을 제거하여 Dry Type 4륜 EMB 기반 BBW(Brake-by-wire) 시스템의 복잡성을 해소하고 제조 단가를 감소시키는 차량 제동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 보조 배터리와 복잡한 배선을 제거하여 BBW 개발의 기술적 난이도를 감소시킬 수 있도록 한 차량 제동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 제동 장치는 패드를 디스크에 밀착시켜 차량을 제동시키는 EMB; 제동 명령에 따라 상기 EMB를 제어하는 센터 ECU; 상기 EMB 및 상기 센터 ECU의 동작에 필요한 전원을 공급하는 주 배터리; 및 상기 주 배터리로부터 공급되는 전력으로 충전되어 상기 EMB 및 상기 센터 ECU 각각에 전원을 공급하는 보조 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 보조 배터리는 상기 EMB 및 상기 센터 ECU 와 일대일 대응되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 보조 배터리는 상기 주 배터리와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 센터 ECU는 상기 주 배터리에 결함이 발생된 상태에서, 제동 명령이 입력되면 차량이 주행 중인지 여부를 판단하여 차량이 주행 중이면 상기 보조 배터리에 충전된 전력으로 상기 EMB를 제어하여 차량을 제동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 센터 ECU는 상기 주 배터리에 결함이 발생된 상태에서, 제동 명령이 입력되면 차량이 주행 중인지 여부를 판단하여 차량이 정차 중이면 중이면 상기 보조 배터리에 충전된 전력으로 차량의 시동을 오프시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 센터 ECU의 제어신호에 응답하여 상기 주 배터리의 결함 여부 및 차량의 동작 상태를 경고하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 보조 배터리가 주 배터리로부터 공급되는 전력을 충전한 후 주 배터리의 전원 이상시 충전된 전력으로 비상 제동을 수행할 수 있도록 한다.
본 발명은 보조 배터리 및 그 배선을 제거하여 Dry Type 4륜 EMB 기반 BBW(Brake-by-wire) 시스템의 복잡성을 해소하고 제조 단가를 감소시키며, BBW 개발의 기술적 난이도를 감소시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제동 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 설치 예를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 다른 설치 예를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제동 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제동 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 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 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제동 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 설치 예를 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리의 다른 설치 예를 나타낸 도면이다.
먼저 본 실시예에서의 차량 제동 장치는 EMB(30)를 예시로 설명한다.
EMB(30)는 운전자의 제동 의지를 페달 시뮬레이터(pedal simulator)(미도시)를 통하여 센싱한 후 도 2 와 도 3 에 도시된 EMB 액추에이터(Electro-Mechanical Brake actuator)(32)를 이용하여 전륜과 후륜의 제동 압력을 조절하는 장치이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제동 장치는 주 배터리(10), 보조 배터리(40), 센터 ECU(Electronic Control Unit)(20), EMB(30) 및 출력부(50)를 포함한다.
주 배터리(10)는 센터 ECU(20) 및 EMB(30) 등의 동작에 필요한 전원을 공급한다.
보조 배터리(40)는 복수 개가 설치되며 각각은 센터 ECU(20) 및 EMB(30)와 일대일 대응되게 설치된다. 보조 배터리(40)는 주 배터리(10)와 직렬로 연결되며 주 배터리(10)로부터 공급되는 전원으로 충전된다. 보조 배터리(40)에 충전된 전원은 주 배터리(10)에 결함 발생시 센터 ECU(20) 및 EMB(30) 각각으로 공급되며, 이에 센터 ECU(20) 및 EMB(30)는 각각에 설치된 보조 배터리(40)의 전원으로 정상적으로 동작하게 된다.
특히, 보조 배터리(40)는 전원을 공급하는 횟수에 따라 다양한 용량으로 제작될 수 있다.
일 예로, 비상 제동력을 0.3g 정도일 경우, 후륜 1개의 휠에 필요한 전류는 3A 정도이고 전륜에 필요한 전류는 10A 정도가 되므로, 각 보조 배터리(40)는 상기한 전원을 토대로 다양한 용량으로 제작될 수 있다.
여기서 보조 배터리(40)는 상기한 바와 같이 주 배터리(10)와 직렬로 연결되어 시동 온시 충전되며, 이 경우 센터 ECU(20) 및 EMB(30)의 내부에 각각 설치되거나, 또는 센터 ECU(20) 및 EMB(30) 외부에 설치될 수도 있다.
도 2 를 참조하면, 차량의 전륜과 후륜 각각에 EMB(30)가 설치되어 차량을 제동시키고, 이들 EMB(30) 각각을 센터 ECU(20)가 제어하며, 이들 EMB(30)와 센터 ECU(20)는 보조 배터리(40)와 연결되어 보조 배터리(40)의 전원으로 동작할 수 있도록 연결된다.
EMB(30)는 차량의 전륜과 후륜 각각에 설치되어 패드를 각 차륜의 디스크에 밀착시킴으로써 차량을 제동시킨다. 이러한 EMB(30)는 휠 ECU(31)와 EMB 액추에이터(32)를 포함한다.
EMB 액추에이터(32)는 전기신호로 작동해 회전력을 발생하고, 모터(미도시), 모터의 모터축(미도시)에 구비된 기어(미도시)에 맞물려 회전되는 감속기(미도시), 감속기의 회전력을 토대로 캘리퍼(미도시)를 작동시키는 동력전달기(미도시)를 구비하며, 이러한 동력전달기의 동작에 의해 패드(미도시)가 휠디스크(미도시)를 가압한다. 여기서, EMB 액추에이터(32)로는 EMB(30)에 구비된 다양한 액추에이터가 모두 채용될 수 있다.
휠 ECU(31)는 센터 ECU(20)로부터 입력되는 제어신호에 따라 EMB 액추에이터(32)를 제어한다.
여기서, EMB 액추에이터(32)와 휠 ECU(31)는 별개로 설치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 일체화될 수도 있다.
이 경우, 보조 배터리(40)는 도 2 에 도시된 바와 같이 주 배터리(10)와 직렬로 연결되어 휠 ECU(31) 및 센터 ECU(20) 내부에 설치될 수 있으며, 이 보조 배터리(40)는 EMB 액추에이터(32)의 구동을 위해 센터 ECU(20)에 구비된 보조 배터리(40)보다 상대적으로 많은 전력이 충전될 수 있다.
도 3 을 참조하면, 보조 배터리(40)가 주 배터리(10)와 직렬로 연결되어 상기한 휠 ECU(31) 및 센터 ECU(20) 외부에도 설치될 수 있다.
센터 ECU(20)는 제동 명령에 따라 EMB(30)를 제어한다. 즉, 센터 ECU(20)는 주 배터리(10)의 전원을 모니터링하여 주 배터리(10)의 결함 여부를 판단한다. 주 배터리(10)에 결함이 발생된 상태에서 제동 명령이 입력되면, 센터 ECU(20)는 차량의 휠속도 및 엔진 시동 여부 중 어느 하나 이상을 토대로 현재 차량이 주행 중인지 여부를 판단하고, 판단 결과 차량이 주행 중이면 보조 배터리(40)에 충전된 전원으로 EMB(30)를 제어한다. 이에 따라, 휠 ECU(31)는 해당 보조 배터리(40)에 저장된 전원을 이용하여 EMB 액추에이터(32)를 구동시켜 차량을 제동시킨다. 아울러, 센터 ECU(20)는 출력부(50)를 통해 주 배터리(10)의 결함 발생 및 차량의 동작 상태를 경고한다.
한편, 상기한 판단 결과 차량이 정차 중이면 센터 EMB(30)는 보조 배터리(40)에 충전된 전원으로 엔진 시동을 오프시키고 출력부(50)를 통해 주 배터리(10)의 결함 발생 및 차량의 동작 상태를 경고한다.
출력부(50)는 센터 ECU(20)의 제어신호에 응답하여 주 배터리(10)의 결함 여부 및 차량의 동작 상태를 경고한다. 이러한 출력부(50)로는 차량의 클러스터 등이 채용될 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제동 장치의 동작 과정을 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제동 장치의 동작 과정을 도시한 순서도이다.
도 4 를 참조하면, 센터 ECU(20)는 주 배터리(10)의 전원을 모니터링하여 주 배터리(10)에 결함이 발생되었는지 여부를 판단한다(S10).
단계(S10)에서의 판단 결과 주 배터리(10)에 결함이 발생된 것으로 판단되면, 센터 ECU(20)는 제동 명령이 입력되는지 여부를 판단한다(S20).
단계(S20)에서의 판단 결과 제동 명령이 입력되면, 센터 ECU(20)는 차량의 휠속도 및 엔진 시동 여부 중 어느 하나 이상을 토대로 현재 차량이 주행 중인지 여부를 판단한다(S30).
단계(S30)에서의 판단 결과 현재 차량이 주행 중이면 센터 ECU(20)는 보조 배터리(40)의 전원을 이용하여 EMB(30)를 통해 차량을 제동시킨다(S40). 즉, 센터 ECU(20)는 보조 배터리(40)의 전원을 이용하여 차량 제동을 위한 제어신호를 휠 ECU(31)로 입력하고, 휠 ECU(31)는 해당 보조 배터리(40)의 전원을 이용하여 EMB 액추에이터(32)를 구동시켜 차량을 제동시킨다.
아울러, 센터 ECU(20)는 출력부(50)를 통해 주 배터리(10)의 결함 발생 및 차량의 동작 상태를 경고한다(S50). 즉, 센터 ECU(20)는 출력부(50)를 통해 현재 주 배터리(10)에 결함이 발생하였으며 주 배터리(10)의 교체나 수리 등이 필요함을 운전자에게 안내한다.
한편, 단계(S30)에서의 판단 결과 차량이 정차 중이면, 센터 ECU(20)는 보조 배터리(40)의 전원을 이용하여 엔진 시동을 오프시킨다(S60).
이어 센터 ECU(20)는 출력부(50)를 통해 주 배터리(10)의 결함 발생 및 차량의 동작 상태를 경고한다(S70). 즉, 센터 ECU(20)는 출력부(50)를 통해 현재 주 배터리(10)에 결함이 발생하여 차량의 시동을 오프시키고 주 배터리(10)에 대한 교체나 수리 등이 필요함을 운전자에게 안내한다.
이와 같이 본 실시예는 보조 배터리(40)가 주 배터리(10)로부터 공급되는 전력을 충전한 후 주 배터리(10)의 전원 이상시 충전된 전력으로 비상 제동을 수행할 수 있도록 한다.
또한 본 실시예는 보조 배터리(40) 및 그 배선을 제거하여 Dry Type 4륜 EMB(30) 기반 BBW(Brake-by-wire) 시스템의 복잡성을 해소하고 제조 단가를 감소시키며, BBW 개발의 기술적 난이도를 감소시킬 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 주 배터리
20: 센터 ECU
30: EMB
31: 휠 ECU
32: EMB 액추에이터
40: 보조 배터리
50: 출력부

Claims (6)

  1. 패드를 디스크에 밀착시켜 차량을 제동시키는 EMB;
    제동 명령에 따라 상기 EMB를 제어하는 센터 ECU;
    상기 EMB 및 상기 센터 ECU의 동작에 필요한 전원을 공급하는 주 배터리; 및
    상기 주 배터리로부터 공급되는 전력으로 충전되어 상기 EMB 및 상기 센터 ECU 중 적어도 하나에 전원을 공급하는 보조 배터리를 포함하고,
    상기 센터 ECU는 상기 주 배터리에 결함이 발생된 상태에서, 제동 명령이 입력되면 차량이 주행 중인지 여부를 판단하여 차량이 주행 중이면 상기 보조 배터리에 충전된 전력으로 상기 EMB를 제어하여 차량을 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량 제동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 배터리는 상기 EMB 및 상기 센터 ECU와 일대일 대응되게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량 제동 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 보조 배터리는 상기 주 배터리와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 차량 제동 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 센터 ECU는 상기 주 배터리에 결함이 발생된 상태에서, 제동 명령이 입력되면 차량이 주행 중인지 여부를 판단하여 차량이 정차 중이면 상기 보조 배터리에 충전된 전력으로 차량의 시동을 오프시키는 것을 특징으로 하는 차량 제동 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 센터 ECU의 제어신호에 응답하여 상기 주 배터리의 결함 여부 및 차량의 동작 상태를 경고하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제동 장치.
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