KR102528404B1

KR102528404B1 - 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102528404B1
Application number: KR1020180056577A
Authority: KR
Inventors: 김영재
Original assignee: 에이치엘만도 주식회사
Priority date: 2018-05-17
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2023-05-03
Also published as: US11993236B2; US20210107438A1; WO2019221550A1; KR20190131769A

Abstract

일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 각 차륜에 마련되어 제동을 수행하는 캘리퍼와 운전자의 답력을 측정하거나 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 제동압을 감지하는 감지부 답력의 크기 변화가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 압력의 크기 변화를 기초로 산출된 모터의 제1회전 속도와 상기 답력의 크기 변화를 기초로 산출된 상기 모터의 제2회전 속도를 기초로 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어 방법{Electric Brake System For Controlling Thereof}

본 발명은 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어 방법에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 브레이크 페달에 가해지는 압력의 크기 변화를 기초로 제동력의 크기를 조절하는 전자식 브레이크 시스템에 관한 발명이다.

현대 사회에서 자동차는 가장 보편적인 이동 수단으로서 자동차를 이용하는 사람들의 수는 증가하고 있다. 자동차 기술의 발전으로 인해 과거보다 장거리의 이동이 용이하고, 생활이 편해지는 등 생활에 많은 변화가 발생하고 있다.

차량에는 주행중인 상태에서 필요에 따라 차속을 감속시키거나 정지시키도록 하는 브레이크 시스템(Brake System)이 구비될 수 있다.

브레이크 시스템의 일례로는 제동시 휠(Wheel)의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS: Anti-Lock Brake System)과, 차량이 급발진하거나 급가속되는 경우 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 변위 센서로부터 수신한 정보를 기초로 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 변환한 후, 캘리퍼로 압력을 공급하는 액압 공급장치를 포함한다.

액압 공급장치는 브레이크 페달의 답력에 따라 모터가 작동하여 제동압을 발생시키도록 이루어진다. 이때, 제동압은 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압함으로써 발생된다.

본 발명은 브레이크 페달에 가해지는 압력이 감소하는 경우, 피스톤의 이동으로 인해 발생하는 챔버의 부피 증가가 캘리퍼에 의해 들어오는 오일의 부피보다 큰 경우 액압 공급장치 내부에서 발생할 수 있는 잔압을 방지할 수 있는 브레이크 시스템 및 브레이크 시스템의 제어 방법을 제공하기 위함이다.

일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은, 캘리퍼, 브레이크 페달, 상기 브레이크 페달에 가해지는 답력 및 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 압력을 감지하는 감지부 및 상기 답력의 크기 변화가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 압력의 크기 변화를 기초로 산출된 모터의 제1회전 속도와 상기 답력의 크기 변화를 기초로 산출된 상기 모터의 제2회전 속도를 기초로 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1회전 속도는 상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 압력 및 속도를 기초로 생성된 전자식 브레이크 시스템.

또한, 상기 제2회전 속도는 상기 답력의 크기 변화에 대응되는 상기 모터의 목표 속도일 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 작은 경우, 상기 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 모터의 회전 속도를 상기 제1회전 속도로 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 단위 시간당 감소한 상기 답력의 크기가 미리 설정된 값을 만족하는 경우 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 단위시간당 부피가 압력 챔버의 단위 시간당 부피 변화보다 큰 경우, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 큰 경우, 상기 제 1 회전 속도와 상기 제 2 회전 속도의 오차에 따른 여유 제어량을 산출하고, 산출된 여유 제어량과 초과 제어량의 오차에 따른 최종 모터 제어 속도를 결정할 수 있다.

또한, 상기 초과 제어량은 상기 여유 제어량의 크기에 따라 조정될 수 있다.

다른 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법은, 브레이크 페달에 가해지는 답력 및 캘리퍼에 의해 발생되는 압력을 감지하는 단계, 상기 답력의 크기 변화가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 압력의 크기 변화를 기초로 모터의 제1회전 속도 및 상기 답력의 크기 변화를 기초로 상기 모터의 제2회전 속도를 산출하는 단계, 산출된 제1회전 속도와 제2회전 속도를 기초로 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1회전 속도는 상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 압력 및 속도를 기초로 생성될 수 있다.

또한, 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 단계는 상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 작은 경우, 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 단계는 상기 모터의 회전 속도를 상기 제1회전 속도로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계는 단위 시간당 감소한 상기 답력의 크기가 미리 설정된 값을 만족하는 경우 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계는 상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 단위시간당 부피가 압력 챔버의 단위 시간당 부피 변화보다 큰 경우, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 큰 경우, 상기 제 1 회전 속도와 상기 제 2 회전 속도의 오차에 따른 여유 제어량을 산출하고, 산출된 여유 제어량과 초과 제어량의 오차에 따른 최종 모터 제어 속도를 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은, 캘리퍼에 의해 발생되는 압력에 기초하여 모터의 회전 속도를 제어하므로, 전자식 브레이크 시스템 내부에서 발생할 수 있는 잔압을 효율적으로 방지할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타낸 유압 회로도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 액압 제공 유닛을 나타내는 확대도이다.
도 3은 액압 제공 유닛에서 발생되는 오일의 흐름을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 일부 구성 요소를 도시한 블럭도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전자식 브레이크의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예이며, 본 출원의 출원 시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않으며, 본 명세서에서 사용한 "제 1", "제 2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.

도 1은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.

도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)은 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 캘리퍼(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11) 및 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치(50)를 포함할 수 있다.

마스터 실린더(20)는 적어도 하나의 챔버를 구비하도록 구성되어 액압을 발생시킬 수 있다. 일 예로, 마스터 실린더(20)는 두 개의 챔버를 구비하도록 구성되고, 각각의 챔버에는 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a)이 마련되며, 제1 피스톤(21a)은 인풋로드(12)와 연결될 수 있다. 그리고 마스터 실린더(20)는 두 개의 챔버로부터 각각 액압이 배출되는 제1 및 제2 유압포트(24a, 24b)를 형성할 수 있다.

한편, 마스터 실린더(20)는 두 개의 챔버를 가짐으로써 고장시 안전을 확보할 수 있다. 예컨대, 두 개의 챔버 중 하나의 챔버는 차량의 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 연결되고, 다른 하나의 챔버는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)에 연결될 수 있다. 이와 같이, 두 개의 챔버를 독립적으로 구성함으로써 한 쪽 챔버가 고장나는 경우에도 차량의 제동이 가능하도록 할 수 있다.

또는 도면에 도시된 것과 달리 두 개의 챔버 중 하나의 챔버를 두 개의 전륜(FR, FL)에, 그리고 다른 하나의 챔버를 두 개의 후륜(RR, RL)에 연결할 수도 있다. 그 밖에도 두 개의 챔버 중 하나의 챔버를 좌측 전륜(FL)과 좌측 후륜(RL)에, 그리도 갇른 하나의 챔버를 우측 후륜(RR)과 우측 전륜(FR)에 연결할 수도 있다. 즉, 마스터 실린더(20)의 챔버에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성될 수 있다.

또한, 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. 그리고 제1 피스톤(21a)을 미는 힘이 탄성력 보다 작아지면 제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)이 저장된 탄성력을 이용하여 제1 및 제2 피스톤(21a, 22a)을 밀어서 원상복귀 시킬 수 있다.

한편, 마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)을 가압하는 인풋로드(12)는 제1 피스톤(21a)과 밀착되게 접촉될 수 있다. 즉, 마스터 실린더(20)와 인풋로드(12) 사이의 갭(gap)이 존재하지 않을 수 있다. 따라서 브레이크 페달(10)을 밞으면 페달 무효 스트로크 구간 없이 직접적으로 마스터 실린더(20)를 가압할 수 있다.

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

도 1을 참고하면, 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 포함할 수 있다.

반력 피스톤(52)과 반력 스프링(53)은 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 오일에 의해 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 일정 범위의 변위를 갖도록 설치될 수 있다.

한편, 도면에 도시된 반력 스프링(53)은 반력 피스톤(52)에 탄성력을 제공할 수 있는 하나의 실시예에 불과한 것으로, 형상 변형에 의해 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 실시예들을 포함할 수 있다. 일 예로, 고무 등의 재질로 마련되거나, 코일 또는 판 형상을 구비함으로써 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 부재를 포함할 수 있다.

시뮬레이터 밸브(54)는 시뮬레이션 챔버(51)의 후단과 리저버(30)를 연결하는 유로에 마련될 수 있다. 시뮬레이션 챔버(51)의 전단은 마스터 실린더(20)와 연결되고, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단은 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)와 연결될 수 있다. 따라서 반력 피스톤(52)이 복귀하는 경우에도 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)의 오일이 유입됨으로써 시뮬레이션 챔버(51)의 내부 전체가 오일로 채워질 수 있다.

한편, 도면에는 여러 개의 리저버(30)가 도시되어 있고 각각의 리저버(30)는 동일한 도면 부호를 사용하고 있다. 다만, 이들 리저버는 동일 부품으로 마련되거나 서로 다른 부품으로 마련될 수 있다. 일 예로, 시뮬레이션 장치(50)와 연결되는 리저버(30)는 마스터 실린더(20)와 연결되는 리저버(30)와 동일하거나, 마스터 실린더(20)와 연결되는 리저버(30)와 별도로 오일을 저장할 수 있는 저장소일 수 있다.

한편, 시뮬레이터 밸브(54)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 평상시 폐쇄형 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(54)는 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하는 경우 개방되어 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일을 리저버(30)로 전달할 수 있다.

또한, 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. 브레이크 페달(10)의 답력 해제시 시뮬레이터 체크밸브(55)를 통해 오일이 시뮬레이션 챔버(51) 내로 공급될 수 있기 때문에 페달 시뮬레이터 압력의 빠른 리턴이 보장될 수 있다.

페달 시뮬레이션 장치(50)의 동작 모습에 대하여 설명하면, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 제공 시 페달 시뮬레이터의 반력 피스톤(52)이 반력 스프링(53)을 압축하면서 밀어내는 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일은 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)로 전달되고, 이 과정에서 운전자는 페달감을 제공받게 된다. 그리고 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 해제시 반력 스프링(53)이 반력 피스톤(52)을 밀어내면서 반력 피스톤(52)이 원래의 상태로 복귀하고, 리저버(30)의 오일이 시뮬레이터 밸브(54)가 설치되는 유로와 체크밸브(55)가 설치되는 유로를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내에 유입되면서 시뮬레이션 챔버(51) 내부에 오일이 가득 찰 수 있다.

이와 같이, 시뮬레이션 챔버(51) 내부는 항상 오일이 채워진 상태이기 때문에 시뮬레이션 장치(50)의 작동 시 반력 피스톤(52)의 마찰이 최소화되어 시뮬레이션 장치(50)의 내구성이 향상됨은 물론, 외부로부터 이물질의 유입이 차단될 수 있다.

일 실시예에 따른 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)를 포함할 수 있다.

액압 공급장치(100)는 캘리퍼(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. 또는 액압 제공유닛(110)은 모터(120)에서 공급되는 구동력이 아니라 고압 어큐뮬레이터에서 제공되는 압력에 의해 동작할 수도 있다.

다음으로 도 2를 참고하여 일 실시예에 따른 액압 제공유닛(110)에 대하여 설명하기로 한다. 도 2는 일 실시예에 따른 액압 제공유닛(110)을 나타내는 확대도이다.

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 포함한다.

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 구획되며, 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련되고, 제2 압력챔버(113)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 후단에 의해 구획되며, 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다.

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.

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 포함한다. 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.

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.

그리고 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. 그리고 제1 압력챔버(112)에는 제1 덤프유로(116)와 연통되는 제3 연통홀(111c)이 더 형성될 수 있다.

또한, 제2 압력챔버(113)에는 제3 유압유로(213)와 연통되는 제3 연통홀(111c)과, 제2 덤프유로(117)와 연통되는 제4 연통홀(111d)이 형성될 수 있다.

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

모터(120)는 전자제어유닛(ECU, 미도시)으로부터 출력된 신호에 의해 회전력을 발생시키는 장치로서, 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.

한편, 전자제어유닛은 모터(120)를 포함하여 후술할 본 발명의 전자식 브레이크 시스템(1)에 구비된 여러 밸브들을 제어할 수 있다..

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 캘리퍼(40)로 전달될 수 있다.

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.

한편, 액압과 부압의 발생은 위와 반대 방향으로도 가능하다. 즉, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 전달되고, 전자제어유닛은 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.

반대로, 브레이크 페달(10)에 답력이 제거되면 전자제어유닛은 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 캘리퍼(40)로 전달하거나 액압을 흡입하여 리저버(30)로 전달하는 역할을 수행하게 된다.

도 3은 도 2의 일 실시예에 따라 액압 제공유닛(110)에서 발생되는 오일의 흐름을 표시한 도면이다.

일반적으로, 모터(120)의 회전 속도는 사용자가 브레이크 페달(10)에 가하는 압력의 크기에 대응되어 결정되고, 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력의 크기는 모터(120)의 회전 속도에 따라 결정된다. 따라서, 사용자가 브레이크 페달(10)에 가하는 압력의 크기를 줄이는 경우, 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력의 크기를 줄이기 위해 모터(140)의 회전 속도는 그만큼 더 빨라진다.

이를 자세히 살펴보면, 브레이크 페달(10)에 가해지는 압력의 크기가 줄어드는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 유압피스톤(114)은 후진을 하므로 제1압력챔버(112)의 부피는 증가한다. 그리고 제1압력챔버(110)의 부피 증가 속도는 모터(120)의 회전 속도에 대응되어 결정되므로, 모터(120)의 회전 속도가 빠른 경우, 캘리퍼(40)에 유입되는 단위시간당 오일의 부피(Q1)는 제1압력챔버(110)의 단위 시간당 증가하는 부피보다 클 수 있다.

이러한 경우, 캘리퍼(40)에서 제1압력챔버(112)로 이어지는 유로는 밸브를 통해 리저버(30)와도 연결되어 있으므로, 리저버(30)에 저장되어 있는 오일이 제1압력챔버(112)로 유입될 수 있고 이에 따라 제1압력챔버(112) 내에 부압(P)이 발생될 수 있다. 그리고 이는 시스템 내부의 잔압으로 남기 때문에, 모터(120)의 회전 속도가 일정 속도 이상 증가하여도 이에 대응하여 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력이 줄지 않는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 사용자가 브레이크 페달(10)에 가하는 압력의 크기를 줄인 경우, 오일의 유동 속도 및 압력에 대한 정보를 기초로 모터(120)의 회전 속도를 적절하게 제어하여 전자식 브레이크 시스템(1) 내부에서 발생할 수 있는 잔압을 효율적으로 제거하기 위함이다. 이하 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 구성 요소 및 동작 흐름에 대해 알아본다.

도 4는 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 일부 구성 요소를 도시한 블럭도이다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(10), 브레이크 페달(10)에 가해지는 답력의 크기에 대응되는 제동력을 발생시키는 캘리퍼(40), 유압피스톤(114)의 속도를 제어하는 모터(120), 브레이크 페달(10)에 가해지는 답력의 크기 및 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력을 감지하는 감지부(130), 전자식 브레이크 시스템(1)의 각종 정보가 저장되어 있는 저장부(150) 및 답력의 크기 변화가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력의 크기 변화를 기초로 산출된 모터(120)의 제1회전 속도와 답력의 크기 변화를 기초로 산출된 모터(120)의 제2회전 속도를 기초로 모터(120)의 회전 속도를 제어하는 제어부(140)를 포함할 수 있다.

감지부(110)는 브레이크 페달(10)에 가해지는 답력의 크기 및 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력을 크기를 감지할 수 있다.

구체적으로, 감지부(130)는 브레이크 페달(10)의 작동여부 및 브레이크 페달(10)에 답력에 가해지는 경우, 답력의 크기 변화를 감지하고 감지한 결과를 제어부(140)로 송신할 수 있다. 또한, 캘리퍼(40)로부터 유입되는 오일의 압력, 속도, 단위 시간당 이동하는 오일의 부피에 대한 정보를 감지하고 감지한 결과를 제어부(140)로 송신할 수 있다.

저장부(150)는 전자식 브레이크 시스템(1) 및 이를 포함하고 차량에 관한 각종 정보가 저장될 수 있다. 저장된 정보는 제어부(140)가 감지부(130)에 수신한 결과를 기초로 모터(120)의 회전 속도를 제어하는데 같이 사용될 수 있다.

또한, 저장부(140)는 차량(100)에 저장된 프로그램과 데이터에 따라 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함할 수 있으며, 실시 형태에 따라 저장부(140)와 제어부(120)는 별개의 메모리 장치와 프로세서로 구현되거나, 단일의 장치 내에서 구현될 수 있다.

제어부(140)는 브레이크 페달(10)에 가해지는 답력의 크기 변화가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력의 크기 변화를 기초로 산출된 모터(120)의 제1회전 속도와 답력의 크기 변화를 기초로 산출된 모터(120)의 제2회전 속도를 기초로 모터(120)의 회전 속도를 제어할 수 있다. .

미리 설정된 조건은 단위 시간당 감소한 답력의 크기가 미리 설정된 값을 만족하는 경우 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있으며, 제1회전 속도는, 캘리퍼(40)로부터 유입되는 오일의 압력 및 속도를 기초로 생성될 수 있으며, 제2회전 속도는 답력의 크기 변화에 대응되어 산출된 모터(120)의 목표 속도를 의미할 수 있다.

모터(120)의 회전 속도는 브레이크 페달(10)에 가해지는 압력의 크기에 따라 결정되므로, 브레이크 페달(10)에 가해지는 압력의 크기가 빠르게 줄어드는 경우 모터(120)의 회전 속도는 이에 대응하여 빠르게 증가된다. 그러나 이러한 경우 도 3에서 설명하였다시피 모터(120)의 회전 속도는 증가하여도 액압 제공유닛(10) 내부에 잔압이 발생하기 때문에 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력의 크기가 변하지 않는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서, 제어부(140)는 캘리퍼(40)로 부터 유입되는 오일의 압력 및 속도를 기초로 현재 가능한 모터(120)의 최대 속도인 제1회전 속도를 산출하고, 답력의 크기 변화에 대응되어 산출된 모터(120)의 제 2회전 속도를 기초로 모터(120)의 회전 속도를 제어하여 보다 효율적으로 모터(120)의 회전 속도를 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(140)는 제1회전 속도가 제2회전 속도 보다 작은 경우, 모터(120)의 회전 속도를 제2회전 속도가 아닌 제1회전 속도로 제어할 수 있다. 따라서, 이러한 경우 모터(120)의 회전 속도를 제2회전 속도로 제어함으로써 발생되는 불필요한 전력을 방지할 수 있는 효과가 존재한다.

또한, 제어부(140)는, 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 큰 경우, 상기 제 1 회전 속도와 상기 제 2 회전 속도의 오차에 따른 여유 제어량(β)을 산출하고, 산출된 여유 제어량(β)과 초과 제어량(α)의 오차에 따른 최종 모터 제어 속도를 결정할 수 있다.

이 때, 여유 제어량이란(β) 제 1 회전 속도와 제 2 회전 속도의 오차를 의미하고, 초과 제어량(α)은 미리 결정된 값이나, 여유 제어량과 초과 제어량의 오차에 따라 가변할 수 있는 조정되는 값을 의미한다.

예를 들어, 초과 제어량이 여유 제어량보다 크면, 초과 제어량의 값을 초과 제어량과 여유 제어량의 오차로 조정한다. 이 때, 최종 모터 제어 속도는 제 2 회전속도에 여유 제어량을 합한 값으로 결정될 수 있다.

또한, 예를 들어, 초과 제어량이 여유 제어량보다 작지만, 초과 제어량이 0보다 큰 경우, 초과 제어량은 0으로 조정될 수 있으며, 이 때, 최종 모터 제어 속도는 제 2 회전속도에 초과 제어량을 합한 값으로 결정될 수 있다. 즉, 최종 모터 제어 속도를 결정한 이후, 초과 제어량은 0으로 조정될 수 있다.

또한, 예를 들어, 초과 제어량이 여유 제어량보다 작고, 특히, 초과 제어량이 0보다 작은 경우, 최종 모터 제어 속도는 제 2 회전 속도로 결정될 수 있다.

또한, 제어부(140)는 단위 시간당 감소한 답력의 크기가 미리 설정된 값을 만족하는 경우 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 사용자가 브레이크 페달(10)에 가하는 압력의 크기를 급격하게 줄인 경우 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 미리 설정된 값은 어느 특정한 값에 한정되는 것은 아니고 사용 환경에 따라 목적에 맞추어 다양한 값으로 설정될 수 있다.

또한, 제어부(140)는 캘리퍼(40)로부터 유입되는 오일의 단위시간당 부피가 제1압력 챔버(112)의 단위 시간당 부피 변화보다 큰 경우, 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 조건하에서는 액압 제공유닛(110)에서 부압이 발생할 수 있으므로, 상기 조건에 해당하는 경우 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 보고 모터(120)의 회전 속도를 제어하여 부압이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달의 답력(10) 및 캘리퍼(40)에 의해 발생되는 압력의 크기를 감지할 수 있다. (S100)

그리고 답력의 크기가 미리 설정된 기준을 만족하는 판단할 수 있다.(S200)

구체적으로, 단위 시간당 감소한 답력의 크기가 미리 설정된 값을 만족하는 경우 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

만약, 미리 설정된 조건을 만족한 것으로 판단되면, 캘리퍼 압력의 변화를 기초로 제1회전 속도 산출하고 답력의 크기 변화를 기초로 제2회전 속도 산출할 수 있다. (S300, S400)

미리 설정된 조건과 제1회전 속도 및 제2회전 속도의 의미는 도 4에서 설명하였는바 생략하도록 한다.

그리고, 제1회전 속도가 제2회전 속도보다 작은지 판단한다. (S400)

일반적으로 모터(120)의 회전속도는 답력의 크기에 따라 결정되므로, 답력의 크기 변화를 기초로 생성된 제2회전 속도는 현재 모터(120)의 목표 회전 속도에 해당할 수 있다. 그리고 산출된 제1회전 속도가 제2회전 속도보다 작은 경우, 부압이 발생할 수 있으므로 모터(120)의 회전 속도를 제2회전 속도로 제어하는 것은 불필요한 전력을 낭비할 수 있다. 따라서, 이러한 경우 모터(120)의 회전 속도를 제1회전 속도를 기초로 보정된 제2회전 속도로 제어한다. (S500, S600)

일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 부압이 발생할 가능성이 있는 경우 모터(120)의 회전 속도를 제2회전 속도보다 낮은 속도로 제어하기 때문에, 제2회전 속도로 제어함으로써 발생되는 불필요한 전력을 방지할 수 있으며, 동시에 액압 제공유닛(110)에서 발생할 수 있는 부압을 방지할 수 있다.

그러나, 제1회전 속도가 제2회전 속도보다 큰 경우에는 모터(120)의 회전 속도는 제2회전 속도로 계속 제어할 수 있다.

지금까지 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 실시 예들 및 특허 청구 범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

1: 전자식 브레이크 시스템
10: 브레이크 페달
40: 캘리퍼
120: 모터
130: 감지부
140: 제어부
150: 저장부

Claims

각 차륜에 마련되어 제동을 수행하는 캘리퍼;
운전자의 답력을 측정하거나 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 제동압을 감지하는 감지부; 및
상기 답력의 크기 변화가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 제동압의 크기 변화를 기초로 산출된 모터의 제1회전 속도와 상기 답력의 크기 변화를 기초로 산출된 상기 모터의 제2회전 속도를 기초로 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 작은 경우, 상기 모터의 회전 속도를 상기 제1회전 속도로 제어하는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1회전 속도는,
상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 압력 및 속도를 기초로 생성된 전자식 브레이크 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제2회전 속도는,
상기 답력의 크기 변화에 대응되는 상기 모터의 목표 속도인 전자식 브레이크 시스템.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 큰 경우, 상기 제 1 회전 속도와 상기 제 2 회전 속도의 오차에 따른 여유 제어량을 산출하고, 산출된 여유 제어량과 초과 제어량의 오차에 따른 최종 모터 제어 속도를 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
제6항에 있어서,
상기 초과 제어량은 상기 여유 제어량의 크기에 따라 조정되는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
단위 시간당 감소한 상기 답력의 크기가 미리 설정된 값을 만족하는 경우 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 단위시간당 부피가 압력 챔버의 단위 시간당 부피 변화보다 큰 경우, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
브레이크 페달에 가해지는 답력 및 캘리퍼에 의해 발생되는 압력을 감지하는 단계;
상기 답력의 크기 변화가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 상기 캘리퍼에 의해 발생되는 압력의 크기 변화를 기초로 모터의 제1회전 속도 및 상기 답력의 크기 변화를 기초로 상기 모터의 제2회전 속도를 산출하는 단계;
산출된 제1회전 속도와 제2회전 속도를 기초로 상기 모터의 회전 속도를 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 모터의 회전 속도를 제어하는 단계는,
상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 작은 경우, 상기 모터의 회전 속도를 상기 제1회전 속도로 제어하는 단계를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1회전 속도는,
상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 압력 및 속도를 기초로 생성된 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
제 10항에 있어서,
상기 제2회전 속도는,
상기 답력의 크기 변화에 대응되는 상기 모터의 목표 속도인 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
삭제
삭제
제10항에 있어서,
상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계는,
단위 시간당 감소한 상기 답력의 크기가 미리 설정된 값을 만족하는 경우 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계는,
상기 캘리퍼로부터 유입되는 오일의 단위시간당 부피가 압력 챔버의 단위 시간당 부피 변화보다 큰 경우, 상기 미리 설정된 조건을 만족하는 것으로 판단하는 단계를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 제1회전 속도가 상기 제2회전 속도보다 큰 경우, 상기 제 1 회전 속도와 상기 제 2 회전 속도의 오차에 따른 여유 제어량을 산출하고, 산출된 여유 제어량과 초과 제어량의 오차에 따른 최종 모터 제어 속도를 결정하는 단계를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법 .
제17항에 있어서,
상기 초과 제어량은 상기 여유 제어량의 크기에 따라 조정되는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.