KR102586489B1

KR102586489B1 - 차량의 브레이크 장치와 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102586489B1
Application number: KR1020180122246A
Authority: KR
Inventors: 김태헌
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2023-10-06
Also published as: CN111038470A; US10988127B2; CN111038470B; US20210221349A1; KR20200042101A; US11603084B2; US20200114893A1

Abstract

본 발명은 차량의 브레이크 장치에 관한 것으로서, 전동 부스터가 장착된 차량에서 부스터와 관련된 장치 이상이나 고장이 발생하여 백업 모드로 진입한 상태일 때 다이나믹 파킹 브레이크와 같은 EPB 협조 제어 과정을 안정적으로 수행할 수 있는 차량의 브레이크 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 전자식 파킹 브레이크가 설치된 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인에 설치되어 휠 브레이크로의 브레이크 액압 공급을 선택적으로 차단하기 위한 폴백 밸브를 포함하는 차량의 브레이크 장치, 및 그 제어 방법이 개시된다.

Description

차량의 브레이크 장치와 그 제어 방법{Brake system of vehicle and method for controlling the same}

본 발명은 차량의 브레이크 장치와 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동 부스터가 장착된 차량에서 부스터와 관련된 장치 이상이나 고장이 발생하여 백업 모드로 진입한 상태일 때 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어 과정을 안정적으로 수행할 수 있는 차량의 브레이크 장치와 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 브레이크 장치는 브레이크 페달과 마스터 실린더 사이에 설치되는 배력 장치, 즉 브레이크 부스터(booster)를 포함하고, 이는 운전자에 의해 브레이크 페달에 가해진 힘인 페달 조작력(즉, 페달 답력)을 증대시켜 마스터 실린더로 전달한다.

통상 브레이크 부스터는 엔진의 흡기 측에서 제공되는 진공압(부압)과 대기압의 기압차를 이용하여 브레이크 페달 조작력을 증대시키도록 되어 있고, 정압실을 형성하는 전방 셀에 마스터 실린더가 결합되어 증폭된 힘을 이용하여 유압을 생성할 수 있도록 해준다.

이러한 브레이크 부스터는 브레이크 페달로부터 힘을 전달받는 입력로드와, 증대된 힘을 출력하는 출력로드를 포함하고, 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때 입력보다 증대된 힘, 즉 브레이크 페달에 가해진 힘보다 큰 출력을 출력로드를 통해 마스터 실린더로 전달하여 마스터 실린더에서 유압이 원활히 생성될 수 있도록 한다.

이로써 브레이크 부스터는 운전자가 브레이크 페달을 조작할 때 필요한 힘을 줄여주게 된다.

한편, 브레이크 페달을 조작할 때 필요한 힘을 줄여주는 부스터에 있어서 배력원으로서 전기모터를 이용하는 통합형 전동 부스터(Integrated Electric Booster, IEB)가 알려져 있다.

이러한 전동 부스터(IEB)는 힘을 증대시키기 위해 기계식 엔진 부압이 아닌 전기모터의 힘을 이용하는 전기식 장치로서, 센서에 의해 검출된 브레이크 페달의 조작량에 기초하여 제어요소가 전기모터의 작동을 제어하면, 이때 전기모터의 회전운동에 의해 피스톤이 전진하여 필요한 유압이 마스터 실린더 내에서 생성될 수 있도록 한다.

이와 같이 전동 부스터는 엔진 부압을 이용할 필요가 없으므로 전기자동차와 같이 엔진이 없는 친환경 차량에도 적용이 가능하다는 이점이 있으나, 기계식이 아닌 전기식 시스템이므로 저전압이나 회로 소손과 같은 전기적인 영향으로 인하여 백업 모드(backup mode)로 전환될 가능성이 높다.

그러나, 실제 백업 모드가 발생한 경우 제동 감속도의 급격한 저하로 인해 제동 보조력이 필요하다.

백업 모드에서는 제동력 부족으로 인해 충돌사고가 발생할 우려가 있는 것은 물론, 페일(fail) 검출 후 백업 모드로 진입하더라도 일정 수준의 법규 사양만을 만족하면 되므로, 페일 상황에서 실제 법규는 만족하지만, 브레이크 페달을 조작할 때 운전자는 실제 초기의 페달 조작이 딱딱해지는 것과 동시에 차량의 제동 감속도가 거의 형성되지 않는 것처럼 느낄 수 있다.

따라서, 상기의 문제점에 대한 해결 방안으로서, 통합형 전동 부스터(IEB)를 장착한 차량에서 백업 모드로의 전환시 후륜의 전자식 파킹 브레이크(Electronic Parking Brake, 이하 'EPB'라 칭함)를 이용하여 제동 감속도를 보조해주는 방안을 고려할 수 있다.

즉, 주차시가 아닌 차량 주행 상태에서 후륜의 EPB 캘리퍼가 가지는 부가 기능인 다이나믹 파킹 브레이크(dynamic parking brake) 기술을 활용하여 백업 모드시 차량의 제동 감속도를 보조해주는 것이다.

그러나, 종래의 통합형 전동 부스터(IEB)를 장착한 차량에서 백업 모드시 실제 EBP의 다이나믹 파킹 브레이킹으로 제동 감속도를 보조해주도록 하는 협조 제어가 수행되기는 매우 어려운 실정이다.

백업 모드시에는 노말 오픈(Normal Open, NO) 타입의 밸브인 컷 밸브(cut valve)가 개방된 상태로 있게 되므로, 이때 운전자가 브레이크 페달을 밟게 되면, 페달 답력에 의한 액압이 후륜의 캘리퍼에도 전달되고, 이렇게 액압이 이미 형성된 후륜의 캘리퍼 내부 상태에서는 EPB 협조 제어, 즉 다이나믹 파킹 브레이킹 제어가 수행되기 어렵다.

만약, 운전자의 페달 답력에 의한 마스터 실린더의 액압이 후륜 캘리퍼에 전달되고 있는 상태에서, EPB에서 제동력을 발생시키는 EPB 협조 제어, 즉 EPB 액추에이터가 후륜 캘리퍼에 별도로 힘을 작용시키는 협조 제어가 수행된다면, 리어 휠 락(rear wheel lock) 현상이 발생할 수 있고, 그로 인해 차량이 안정성을 상실하고 돌아버리는 현상이 발생할 수 있다.

이러한 이유로 인해 전동 부스터(IEB)를 적용한 종래의 브레이크 장치에서는 백업 모드시 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어가 수행되는 것이 현실적으로 매우 어렵다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 저전압, 회로 소손 등 전동 부스터와 관련된 장치 이상이나 고장이 발생하여 백업 모드로 진입한 상태일 때 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어 과정을 안정적으로 수행할 수 있는 차량의 브레이크 장치와 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 전동 부스터와 전자식 파킹 브레이크(EPB: Electronic Parking Brake)를 구비한 차량의 브레이크 장치로서, 전동 부스터에서 출력되는 페달 답력을 인가받아 브레이크 액압을 생성하는 마스터 실린더; 브레이크 페달 센서에 의해 검출된 운전자 페달 조작 값에 따른 브레이크 액압을 생성하여 공급하는 액압공급장치; 액압공급장치로부터 브레이크 액압 공급이 가능하도록 각 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인; 마스터 실린더로부터 브레이크 액압 공급이 가능하도록 상기 유압공급라인으로 연결되는 백업라인; 백업라인에 설치되어 브레이크 액압을 선택적으로 차단하기 위한 컷 밸브; 및 전자식 파킹 브레이크가 설치된 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인에 설치되어 휠 브레이크로의 브레이크 액압 공급을 선택적으로 차단하기 위한 폴백 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치를 제공한다.

그리고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 전동 부스터와 전자식 파킹 브레이크(EPB: Electronic Parking Brake)를 구비한 차량에서, 전동 부스터에서 출력되는 페달 답력을 인가받아 브레이크 액압을 생성하는 마스터 실린더; 브레이크 페달 센서에 의해 검출된 운전자 페달 조작 값에 따른 브레이크 액압을 생성하여 공급하는 액압공급장치; 액압공급장치로부터 각 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인; 마스터 실린더로부터 상기 유압공급라인으로 연결되는 백업라인; 백업라인에 설치되어 브레이크 액압을 선택적으로 차단하기 위한 컷 밸브; 및 전자식 파킹 브레이크가 설치된 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인에 설치되어 휠 브레이크로의 브레이크 액압 공급을 선택적으로 차단하기 위한 폴백 밸브를 포함하는 브레이크 장치의 제어 방법으로서, 제어기가 전동 부스터를 포함한 브레이크 장치의 상태를 진단하여 운전자의 브레이크 페달 조작시 고장 상태인 경우 백업 모드로 진입하는 단계; 운전자가 브레이크 페달을 조작함에 따라 마스터 실린더에서 페달 답력에 따른 브레이크 액압이 생성되는 단계; 백업 모드 진입 상태에서 폴백 밸브가 제어기에 의해 닫힘 상태가 되도록 제어되는 단계; 및 제어기에 의해 전자식 파킹 브레이크를 이용하여 차량 감속을 위한 제동력을 생성하는 다이나믹 파킹 브레이크 제어가 수행되는 단계를 포함하는 브레이크 장치의 제어 방법을 제공한다.

그리고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 전동 부스터와 후륜의 전자식 파킹 브레이크(EPB: Electronic Parking Brake)를 구비한 차량에서 마스터 실린더와 후륜의 휠 브레이크 사이의 유압 라인에 컷 밸브와 별도로 폴백 밸브가 설치된 브레이크 장치의 제어 방법으로서, 제어기가 전동 부스터를 포함한 브레이크 장치의 상태를 진단하여 운전자의 브레이크 페달 조작시 고장 상태인 경우 백업 모드로 진입하는 단계; 운전자가 브레이크 페달을 조작함에 따라 마스터 실린더에서 페달 답력에 따른 브레이크 액압이 생성되는 단계; 백업 모드 진입 상태에서 폴백 밸브가 제어기에 의해 닫힘 상태가 되도록 제어되는 단계; 및 제어기에 의해 전자식 파킹 브레이크를 이용하여 차량 감속을 위한 제동력을 생성하는 다이나믹 파킹 브레이크 제어가 수행되는 단계를 포함하는 브레이크 장치의 제어 방법을 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 브레이크 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 통합형 전동 부스터의 백업 모드로 진입한 상태에서 다이나믹 파킹 브레이킹과 같은 EPB 협조 제어 과정을 안정적으로 수행할 수 있으므로 백업 모드시 차량 제동 감속도 부족으로 인한 충돌 우려 및 사고 발생을 회피할 수 있고, 차량의 제동 성능 및 주행 안정성이 향상될 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 브레이크 장치 및 그 제어 방법에 의하면, 전동 부스터(IEB)를 이용하는 브레이크 장치의 유압 회로에서 백업 모드시 회로를 차단할 수 있는 밸브를 추가하는 등 간단한 개선을 통해 백업 모드시 차량의 제동 감속도 향상 및 그에 따른 안정성 확보가 가능해진다.

도 1은 종래기술에 따른 차량의 브레이크 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 브레이크 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치에서 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여 종래기술에 따른 브레이크 장치의 구성 및 그 문제점에 대해 도면을 참조하여 먼저 설명하기로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 차량의 브레이크 장치를 도시한 구성도로서, 운전자가 브레이크 페달(2)을 조작함에 따라 브레이크 액압이 생성되는 유압 회로를 예시하고 있고, 유압 회로에서 유압이 공급되고 있는 유압 라인(6,8)은 굵은 선으로 도시하였다.

도 1은 백업 모드에서 페달 답력에 의한 브레이크 액압이 전륜(FL,FR)의 휠 브레이크(28)와 후륜(RL,RR)의 휠 브레이크(28)에 모두 전달되는 상태를 보이고 있으며, 이 상태에서는 다이나믹 파킹 브레이킹 제어가 실질적으로 불가한 상태가 된다.

도시된 바와 같이, 브레이크 장치는 브레이크 액이 저장되는 리저버(1), 운전자의 브레이크 페달(2) 조작시 액압을 생성하는 마스터 실린더(4), 마스터 실린더(4)에서 생성된 액압에 의해 운전자의 페달 답력에 따른 페달 필을 제공하는 페달 시뮬레이터(12), 각 차륜(FL,FR,RL,RR)에 설치되는 휠 브레이크(28), 브레이크 액압(제동 유압)을 생성하는 액압공급장치(20), 그리고 리저버(1)와 마스터 실린더(4), 페달 시뮬레이터(12), 액압공급장치(20), 휠 브레이크(28) 등의 부품 사이를 연결하는 유압 라인(6,8,8a,23,24), 및 상기 유압 라인에 설치되는 밸브(7,9,25,26,27)들을 포함한다.

도 1에서 도면부호 3은 브레이크 페달 센서(Pedal Travel Sensor, PTS)를 나타내고, 도면부호 5a와 5b는 마스터 실린더(4)에서 유압이 배출되는 유압포트를 나타내며, 도면부호 21은 액압공급장치(20)의 유압실린더를, 도면부호 22는 액압공급장치(20)의 피스톤을 나타낸다.

또한, 도 1에서 도면부호 M은 액압공급장치(20)의 모터를 나타내고, 도면부호 T는 액압공급장치(20)의 동력변환부를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 종래의 브레이크 장치에서는, 백업 모드 진입시, 컷 밸브(cut valve)(7,9)가 개방된 상태로 있으므로, 전륜(FL,FR)과 후륜(RL,RR)에 설치된 휠 브레이크(28)의 캘리퍼(휠 실린더) 모두에, 페달 답력에 의한 브레이크 액압(마스터 실린더 유압)이 유압 라인(6,8)을 통해 공급될 수 있다.

전동 부스터(도시하지 않음), 예를 들어 공지의 통합형 전동 부스터(IEB)가 장착된 차량에서 저전압이나 회로 소손과 같은 장치 이상이나 고장 등으로 인하여 전동 부스터의 이용이 불가능할 때, 백업(backup) 모드로 진입하고 나면, 도시된 바와 같은 종래의 브레이크 장치에서는 밸브에 모두 전원이 인가되지 않는다.

따라서, 노말 오픈(Normal Open, NO) 타입인 컷 밸브(7,9)가 개방된 상태가 되고, 이때 운전자가 브레이크 페달(2)을 밟게 되면, 운전자의 페달 답력에 의해 마스터 실린더(4)에서 생성된 브레이크 액압(유압)이 각 차륜(FL,FR,RL,RR)에 설치된 휠 브레이크(28)의 캘리퍼에 직접 전달된다.

이때, 후륜(RL,RR)의 휠 브레이크(28), 보다 상세하게는 후륜 휠 브레이크의 캘리퍼에도 운전자의 페달 답력에 의해 마스터 실린더(4)에서 생성된 브레이크 액압(유압)이 전달되므로, 후륜의 전자식 파킹 브레이크(도시하지 않음)(이하 'EPB'라 칭함)의 작동을 정확하고 정밀하게 제어하는 것이 불가능하다.

좀더 상세히 설명하면, 백업 모드시, 주행하고 있는 차량에서, 운전자가 브레이크 페달(2)을 조작하여 전륜뿐만 아니라 후륜에서도 제동력을 생성시켜야 할 때, 안정적인 차량 제동을 위해, 후륜 EPB의 작동을 정밀하게 제어하여 리어 휠 락(rear wheel lock)이 발생하지 않는 수준에서 후륜에서의 제동력을 발생시키는 EPB 협조 제어(다이나믹 파킹 브레이크 제어)가 수행되도록 하는 것을 고려할 수 있으나, 백업 모드에서는 컷 밸브(7,9)가 개방되어 있게 되므로 마스터 실린더(4)의 브레이크 액압이 후륜(RL,RR)의 캘리퍼에도 직접 전달되는 상태가 된다.

이와 같이 운전자의 페달 답력에 의해 생성된 브레이크 액압(즉, 마스터 실린더 유압)이 후륜(RL,RR) 양쪽의 캘리퍼에 인가 및 형성된 상태이면, 후륜 양쪽 캘리퍼의 실린더 내 피스톤에 유압이 이미 작용하고 있는 상태이므로, 이 상태에서 EPB 액추에이터에 의한 피스톤의 전, 후진 제어가 제대로 이루어질 수 없다.

즉, 브레이크 액압과 EPB 액추에이터(통상 전기모터)에 의한 힘(기어장치를 통해 전달되는 EPB 액추에이터의 힘)이 캘리퍼의 실린더 내 피스톤에 동시에 작용하므로, 피스톤의 전, 후진 제어가 어렵고, 특히 리어 휠 락이 발생하지 않는 수준에서 제동력을 생성하도록 EPB의 작동을 제어하는 EPB 협조 제어가 어렵다.

백업 모드시, 운전자의 페달 답력에 의한 유압이 후륜 양쪽의 캘리퍼에 이미 형성되어 있다면, 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어를 실시하고자 할 때, EPB 액추에이터에 의한 피스톤의 전, 후 이동이 요구 수준에 맞게 정확히 제어될 수 없는 것이다.

결국, 최악의 경우에는 후륜의 캘리퍼에서 페달 답력에 의한 브레이크 액압(마스터 실린더 유압)과 액추에이터에 의한 힘(모터의 힘)에 의해 제동 토크가 순간적으로 리어 휠 락 수준까지 도달할 수 있고, 이러한 리어 휠 락으로 인해 차량이 돌아버리는 경우가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통합형 전동 부스터(IEB)가 장착된 차량에서 백업 모드 진입 후 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어가 안정적으로 수행될 수 있는 브레이크 장치 및 그 유압 회로를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 전동 부스터(IEB)와 전자식 파킹 브레이크(이하 'EPB'라 칭함)가 장착된 차량에 적용될 수 있는 것으로, 백업 모드 진입 후 차량이 주행하고 있는 상태로 운전자가 브레이크 페달을 밟았을 때, 후륜에 대한 브레이크 액압(마스터 실린더 유압)을 별도 밸브를 이용하여 차단할 수 있도록 하여, 백업 모드에서도 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어가 안정적으로 수행될 수 있도록 한 것에 주된 기술적 특징이 있다.

일반적으로 EPB가 장착된 차량에서 백업 모드가 아닌 정상 모드일 경우 차량이 주행하고 있을 때 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 리어 휠 락이 발생하지 않는 수준에서 차량 감속시 요구되는 제동력을 생성하도록 EPB를 정밀하게 제어하는 EPB 협조 제어(다이나믹 파킹 브레이크 제어)가 수행될 수 있다.

이와 같이 주차가 아닌 차량 주행 상태일 때 EPB를 이용하여 차량 감속을 위한 제동력을 생성하는 브레이킹을 다이나믹(dynamic) 파킹 브레이킹이라 할 수 있고, 반면 차량 주차시 EPB를 이용하여 차량이 움직이지 않도록 휠을 고정하는 원래 목적의 브레이킹을 스태틱(static) 파킹 브레이킹이라 할 수 있다.

종래의 브레이크 장치에서 정상 모드의 경우에는 전류를 인가하여 컷 밸브(7,9)를 닫은(clsoed) 상태로 유지할 수 있고, 이를 통해 마스터 실린더(4)의 유압이 후륜(RL,RR)의 휠 브레이크(28)(캘리퍼)에는 전달되지 않도록 할 수 있으며, 이 상태에서 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어를 수행하는 것이 가능하다.

반면, 백업 모드에서는 전류가 차단되어 노말 오픈 타입의 컷 밸브(7,9)가 열린 상태가 되므로 마스터 실린더(4)의 유압이 후륜(RL,RR)의 휠 브레이크(28)에도 전달될 수 있고, 이렇게 후륜 액압이 이미 형성되어 있는 상태에서는 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어를 수행하기 어렵다.

이에 본 발명에서는 백업 모드인 경우 추가 구성인 밸브를 이용하여 후륜의 휠 브레이크에 대한 유압을 차단함으로써 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어가 안정적으로 수행될 수 있도록 하고, 안정적인 EPB 협조 제어를 통해 백업 모드에서의 제동 감속도 부족으로 인한 충돌 위험을 회피할 수 있도록 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 브레이크 장치 및 그 제어 방법에 대해 상세히 설명하기로 하며, 차량의 후륜에 EPB가 장착된 실시예를 참조로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 브레이크 장치를 도시한 구성도이고, 폴백 밸브(29)에 의해 후륜(RL,RR) 양측의 휠 브레이크(28)로는 페달 답력에 의한 브레이크 액압이 전달되지 않는 후륜 액압 차단 상태를 보여주고 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치에서 주요 구성을 나타내는 블록도이고, 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치는 도 2에는 나타내지 않았으나, 도 3에 나타낸 바와 같이 통합형 전동 부스터(IEB)(11)와 전자식 파킹 브레이크(이하 'EPB'라 칭함)(30)를 포함하는 것이 될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치는 후륜(RL,RR)의 휠 브레이크(28)에 대한 액압을 선택적으로 차단해줄 수 있는 추가적인 밸브, 즉 폴백 밸브(fallback valve)(29)를 포함하며, 폴백 밸브(29)를 제외한 나머지 구성요소에 대해서는 도 1을 참조로 설명한 종래의 브레이크 장치와 비교하여 차이가 없다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치는, 브레이크 액(브레이크 오일)이 저장되는 리저버(1), 운전자의 브레이크 페달(2) 조작시 전동 부스터(11)에서 출력되는 증대된 운전자의 페달 답력을 인가받아 액압을 생성하는 마스터 실린더(4), 마스터 실린더(4)에서 생성된 액압에 의해 운전자의 페달 답력에 따른 페달 필을 제공하는 페달 시뮬레이터(12)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치는, 각 차륜(FL,FR,RL,RR)에 설치되는 휠 브레이크(28), 브레이크 액압(제동 유압)을 생성하는 액압공급장치(20), 그리고 리저버(1)와 마스터 실린더(4), 페달 시뮬레이터(12), 액압공급장치(20), 휠 브레이크(28) 등의 부품 사이를 연결하는 유압 라인(6,8,8a,23,24), 및 상기 유압 라인에 설치되는 밸브(7,9,25,26,27)들을 더 포함할 수 있다.

상기 페달 시뮬레이터(12)는 마스터 실린더(4)와 백업 라인(8a)을 통해 연결되어 마스터 실린더(4)에서 생성된 액압을 공급받도록 되어 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치는 전자식 액추에이터로 유압을 형성하고 제어하는 구성을 가질 수 있고, 이러한 브레이크 장치를 보통 EHB(Electro-Hydraulic Brake System), 즉 전자식 유압 브레이크 장치라 하고 있다.

도 2는 실시예로서 전자식 유압 브레이크 장치의 구성을 나타내고 있으며, 이는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 전자식 액추에이터 대신 통상의 펌프로 브레이크 액압을 생성하여 공급하는 일반 유압식 브레이크 장치의 구성을 가질 수 있다.

도시된 바와 같이, 전자식 유압 브레이크 장치는 브레이크 액압(제동 유압)을 생성하여 공급하는 액압공급장치(20)로서 전자식 유압 액추에이터가 사용된다.

상기 액압공급장치(20)인 전자식 유압 액추에이터는, 모터(M)가 생성하여 제공하는 회전력을 동력변환부(T)를 통해 직선력을 변환하여 피스톤(22)을 전, 후진 동작시키고, 이때 전, 후진 제어되는 피스톤(22)이 실린더(21)의 챔버 내 브레이크 액을 가압하여 유압을 생성 및 제어하는 구성을 가질 수 있다.

즉, 운전자가 브레이크 페달(2)을 조작할 경우 페달 조작 값이 브레이크 페달 센서(PTS)(3)를 통해 감지되고, 제어기(도 3에서 도면부호 10임)가 감지된 페달 조작 값에 따라 액추에이터(액압공급장치)(20)의 모터(M)를 제어하면, 모터(M)의 회전력이 동력변환부(T)에 의해 직선력으로 변환되어 피스톤(22)을 전, 진 동작시킴으로써 실린더(21) 내에 조절된 유압이 생성된다.

상기와 같은 전자식 액추에이터는 전자식 유압 브레이크 장치(EHB)에서 이미 사용되고 있는 공지의 구성이므로 그에 대한 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치에서 휠 브레이크(28)는 액압공급장치(20)에서 발생한 브레이크 액압(제동 유압)이 전달되어 해당 차륜의 회전을 구속하기 위한 제동력을 발생시키는 것으로, 액압공급장치(20)가 유압 라인(23,24)을 통해 연결된다.

본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치에서 유압 라인으로는 액압공급장치(20)와 각 차륜의 휠 브레이크(28) 사이를 연결하여 액압공급장치(20)에 의해 생성된 브레이크 액압(제동 유압)을 각 휠 브레이크(28)로 공급하는 유압공급라인(23,24), 및 마스터 실린더(4)로부터 상기 유압공급라인(23,24)으로 연결되는 백업라인(6,8)을 포함한다.

상기 유압공급라인은 액압공급장치(전자식 유압 액추에이터)(20)에서 전륜(FL,FR)의 두 휠 브레이크(28)로 연결되는 제1 유압공급라인(23)과, 액압공급장치(20)에서 후륜(RL,RR)의 두 휠 브레이크(28)로 연결되는 제2 유압공급라인(24)을 포함한다.

상기 액압공급장치(20)와 휠 브레이크(28) 사이의 유압공급라인(23,24)에는 브레이크 액의 흐름을 제어하는 밸브(25)들이 설치된다.

또한, 상기 각 유압공급라인(23,24)은 인렛 밸브(26)를 통해 각 차륜(FL,FR,RL,RR)의 휠 브레이크(28)에 연결되고, 각 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인(23,24)에서 분기된 리턴라인에는 아웃렛 밸브(27)가 설치된다.

그리고, 상기 백업라인은 마스터 실린더(4)의 제1 유압포트(5a)에서 제1 유압공급라인(23)으로 연결되는 제1 백업라인(6)과, 마스터 실린더(4)의 제2 유압포트(5b)에서 제2 유압공급라인(24)으로 연결되는 제2 백업라인(8)을 포함한다.

또한, 제1 백업라인(6)에는 제1 컷 밸브(7)가 설치되고, 제2 백업라인(8)에는 제2 컷 밸브(9)가 설치되며, 제1 컷 밸브(7)와 제2 컷 밸브(9)는 모두 노말 오픈(Normal Open) 타입의 밸브로 구비된다.

이러한 구성에서 제1 백업라인(6)과 제2 백업라인(8)은 마스터 실린더(4)와 휠 브레이크(28) 사이의 유압 라인 중 일부가 되는 것으로서, 공지의 브레이크 장치에서 제1 백업라인(6)과 제2 백업라인(8)은 브레이크 장치의 고장 등으로 인해 백업 모드로 진입한 경우 제1 컷 밸브(7)와 제2 컷 밸브(9)가 열린(open)된 상태(전류 차단 상태)가 되어 마스터 실린더(4)에서 발생한 액압을 각 휠 브레이크(28)로 전달하는 역할을 수행한다.

반면, 정상 모드에서는 제1 컷 밸브(7)와 제2 컷 밸브(9)가 닫힌(closed) 상태(전류 인가 상태)가 되고, 이때 마스터 실린더(4)에서 발생한 액압이 각 차륜(FL,FR,RL,RR)의 휠 브레이크(28)에 전달되지 않는다.

상기 제1 컷 밸브(7)와 제2 컷 밸브(9)는 마스터 실린더(4), 페달 시뮬레이터(12) 및 브레이크 페달(2)을, 액압공급장치(20), 유압공급라인(23,24) 및 휠 브레이크(28)와 유압적으로 단절시키는 역할을 하며, 제1 컷 밸브(7)와 제2 컷 밸브(9)가 닫힌 상태에서는 액압공급장치(20)에 의해 형성 및 제어된 액압이 각 차륜(FL,FR,RL,RR)의 휠 브레이크(28)에 전달되어 제동력을 생성하게 된다.

페달 시뮬레이터(12)는 브레이크 페달(2)의 답력에 따른 반력을 제공하도록 구비되는 것으로, 별도의 유압 라인(8a)을 통해 마스터 실린더(3)와 제2 컷 밸브(9) 사이의 제2 백업 라인(8)에 연결될 수 있다.

상기 페달 시뮬레이터의 구성에 대해서는 브레이크 장치에서 공지의 구성이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 장치는 후륜 액압을 선택적으로 차단해줄 수 있는 폴백 밸브(29)를 포함한다.

상기 폴백 밸브(29)는 본 발명에서 추가되는 새로운 구성요소로서, 후륜(RL,RR) 양측의 휠 브레이크(28)(캘리퍼)로 연결되는 제2유압공급라인(24)에 설치되며, 제어기(10)에 의해 개폐제어되는 전자식 밸브이다.

보다 상세하게는. 상기 폴백 밸브(29)는 액압공급장치(20)에서 후륜(RL,RR) 양측의 두 휠 브레이크(28)로 연결되는 제2 유압공급라인(24)에 설치되고, 제2 유압공급라인(24)에서도 제1 백업라인(8)이 연결되는 지점보다 하류측의 위치에 설치된다.

또한, 상기 폴백 밸브(29)는 제1 컷 밸브(7) 및 제2 컷 밸브(9)와 달리 노말 클로즈드(Normal Closed, NC) 타입의 밸브로서, 제어기(10)에 의해 전류가 인가될 경우 개방되고, 전류가 인가되지 않고 차단된 상태에서는 항상 닫힘 상태를 유지하게 된다.

본 발명에서는 전동 부스터(11)의 백업 모드 상황에서 노말 오픈 타입의 밸브인 제1 컷 밸브(7)와 제2 컷 밸브(9)가 모두 개방된 상태일 때 제어기(10)에 의해 전류가 차단되면서 폴백 밸브(29)는 닫히도록 되어 있다.

이로써, 제2 유압공급라인(24)의 유로가 폴백 밸브(29)에 의해 차단된 상태가 되어 후륜(RL,RR) 양측의 휠 브레이크(28)(캘리퍼)로는 브레이크 액압이 공급될 수 없는 후륜 액압 차단 상태가 된다.

이렇게 백업 모드 진입시에는 제2 유압공급라인(24)이 폴백 밸브(29)에 의해 차단되므로 운전자가 브레이크 페달(2)을 조작하더라도 페달 답력에 따른 브레이크 액압(마스터 실린더 유압)이 후륜(RL,RR) 양측의 휠 브레이크(28)로는 전달되지 않는다.

결국, 백업 모드 진입 후 제1 컷 밸브(7)와 제2 컷 밸브(9)가 모두 개방된 상태에서, 전륜(FL,FR)의 휠 브레이크(28)에서는 캘리퍼의 실린더 내 피스톤에 페달 답력에 의한 브레이크 액압이 제1 백업라인(6) 및 제1 유압공급라인(23)을 통해 전달되어 제동력이 발생한다.

반면, 후륜(RL,RR)의 휠 브레이크(28)에서는 캘리퍼의 실린더 내 피스톤에 페달 답력에 의한 브레이크 액압이 전달되지 않는 상태에서, EPB 액추에이터에 의한 피스톤의 전, 후진 제어가 원활하게 이루어질 수 있다.

따라서, 제어기(10)에 의해 정상적으로 EPB 협조 제어(다이나믹 파킹 브레이크 제어)가 수행되어 차량의 제동 감속도가 향상될 수 있고, 정상적인 EPB 협조 제어에 의한 다이나믹 파킹 브레이킹으로 후륜에 대해서도 정확한 제동 제어가 가능해지며, 다이나믹 파킹 브레이킹으로 필요로 하는 제동력을 후륜에 발생시켜 차량의 제동 감속도를 보조해줄 수 있게 된다.

물론, 정상 모드에서는 폴백 밸브(29)에 전류가 인가되면서 폴백 밸브가 항상 개방된 상태를 유지하므로 운전자의 브레이크 페달(2) 조작시 액압공급장치(20)에 의해 생성된 브레이크 액압이 제2 유압공급라인(24)을 통해 정상적으로 후륜(RL,RR) 양측의 휠 브레이크(28)로 공급될 수 있고, 정상적인 후륜 제동이 이루어질 수 있다.

도 4를 참조하여 설명하면, 제어기(10)에 의해 전동 부스터(11)를 포함한 브레이크 장치의 진단이 이루어지고, 운전자에 의해 브레이크 페달이 조작되면 제어기(10)가 브레이크 페달 센서(3)로부터 브레이크 페달(2)이 조작됨을 나타내는 신호를 입력받는다.

그리고, 브레이크 페달이 조작되었을 때(S11), 전동 부스터(11)의 이상이나 고장, 브레이크 장치의 이상이나 고장 등이 발생한 것으로 진단된 경우, 백업 모드로 진입한다(S12,S18).

상기 진단에 대해서는 공지의 브레이크 장치에서 이미 수행되고 있는 과정이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

만약, 백업 모드로 진입하면, 제어기(10)는 폴백 밸브(29)의 전류를 차단하여 폴백 밸브가 닫힌 상태가 되도록 하고(S19), 이로써 페달 답력에 의한 브레이크 액압(마스터 실린더의 유압)이 유압 라인(8,24)을 통해 후륜(RL,RR) 양측의 휠 브레이크(28)로는 전달되지 않고 차단되는 후륜 액압 차단 상태가 된다(S20).

또한, 백업 모드로 진입하면, 후륜(RL,RR)에 대한 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어가 제어기(10)에 의해 정상적으로 수행될 수 있고(S21), 이로써 전륜(FL,FR)과 후륜(RL,RR)에 대해 필요로 하는 제동력을 발생시키는 정상적인 제동 제어가 수행될 수 있다.

물론, 페달 답력에 의한 브레이크 액압이 유압 라인(6,23)을 통해 전륜(FL,FR) 양측의 휠 브레이크(28)로는 전달되므로 전륜에 대해서도 필요로 하는 제동력 생성이 가능해진다.

한편, S12 단계에서 전동 부스터(11)를 포함한 브레이크 장치가 모두 정상 상태라면, 제어기(10)에 의해 폴백 밸브(29), 제1 컷 밸브(7) 및 제2 컷 밸브(9)에 전류가 인가되는 상태가 유지되고, 이로써 노말 클로즈드 타입의 밸브인 폴백 밸브(29)는 열리는 반면(S13), 노말 오픈 타입의 제1 컷 밸브(7) 및 제2 컷 밸브(9)는 닫히게 된다(S14).

이어 액압공급장치(20)의 작동으로 액압이 생성되어 전륜(FL,FR) 및 후륜(RL,RR)의 각 휠 브레이크(28)로 전달되는바(S15,S16,S17), 전륜과 후륜에 대한 정상 모드의 제동이 이루어지게 된다.

이와 같이 하여, 종래에는 전자식 시스템인 통합형 전동 부스터가 장착된 차량에서 시스템 고장 발생시 운전자가 순간적으로 제동 이질감(페달 딱딱함)을 느끼게 되면서 충돌사고가 발생할 수 있었으나, 본 발명에 따른 브레이크 장치에서는 후륜 양측의 휠 브레이크에 대해 페달 답력에 의한 브레이크 액압을 차단해줄 수 있는 개선된 유압 회로가 적용됨으로써, 다이나믹 파킹 브레이킹을 위한 EPB 협조 제어가 안정적으로 수행될 수 있고, 제동 시스템의 강건화 및 필드 클레임 사전 방지의 이점이 있게 된다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 리저버 2 : 브레이크 페달
3 : 브레이크 페달 센서 4 : 마스터 실린더
5a, 5b : 유압포트 6, 8 : 유압 라인
7, 9 : 컷 밸브 10 : 제어기
11 : 전동 부스터 12 : 페달 시뮬레이터
20 : 액압공급장치 21 : 유압실린더
22 : 피스톤 23, 24 : 유압 라인
25 : 밸브 26 : 인렛 밸브
27 : 아웃렛 밸브 28 : 휠 브레이크
30 : 전자식 파킹 브레이크

Claims

전동 부스터와 전자식 파킹 브레이크(EPB: Electronic Parking Brake)를 구비한 차량의 브레이크 장치로서,
전동 부스터에서 출력되는 페달 답력을 인가받아 브레이크 액압을 생성하는 마스터 실린더;
브레이크 페달 센서에 의해 검출된 운전자 페달 조작 값에 따른 브레이크 액압을 생성하여 공급하는 액압공급장치;
액압공급장치로부터 브레이크 액압 공급이 가능하도록 각 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인;
마스터 실린더로부터 브레이크 액압 공급이 가능하도록 상기 유압공급라인으로 연결되는 백업라인;
백업라인에 설치되어 브레이크 액압을 선택적으로 차단하기 위한 컷 밸브; 및
전자식 파킹 브레이크가 설치된 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인에 설치되어 휠 브레이크로의 브레이크 액압 공급을 선택적으로 차단하기 위한 폴백 밸브를 포함하고,
상기 폴백 밸브는 전류 인가시 열리고 전류 차단시 닫히는 노말 클로즈드 타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자식 파킹 브레이크가 설치된 차륜이 후륜이고,
상기 폴백 밸브는 액압공급장치에서 후륜의 휠 브레이크에 브레이크 액압을 공급하도록 연결된 유압공급라인에 설치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 폴백 밸브는 유압공급라인에서 백업라인이 연결되는 지점보다 하류측의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컷 밸브는 전류 인가시 닫히고 전류 차단시 열리는 노말 오픈 타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자식 파킹 브레이크와 폴백 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
상기 제어기는
상기 전동 부스터를 포함한 브레이크 장치의 상태를 진단하여 운전자의 브레이크 페달 조작시 고장 상태인 경우 백업 모드로 진입하고,
상기 백업 모드 진입 상태에서 폴백 밸브가 닫힘 상태가 되도록 제어하는 동시에, 전자식 파킹 브레이크를 이용하여 차량 감속을 위한 제동력을 생성하는 다이나믹 파킹 브레이크 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
전동 부스터와 전자식 파킹 브레이크(EPB: Electronic Parking Brake)를 구비한 차량에서, 전동 부스터에서 출력되는 페달 답력을 인가받아 브레이크 액압을 생성하는 마스터 실린더; 브레이크 페달 센서에 의해 검출된 운전자 페달 조작 값에 따른 브레이크 액압을 생성하여 공급하는 액압공급장치; 액압공급장치로부터 각 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인; 마스터 실린더로부터 상기 유압공급라인으로 연결되는 백업라인; 백업라인에 설치되어 브레이크 액압을 선택적으로 차단하기 위한 컷 밸브; 및 전자식 파킹 브레이크가 설치된 차륜의 휠 브레이크로 연결되는 유압공급라인에 설치되어 휠 브레이크로의 브레이크 액압 공급을 선택적으로 차단하기 위한 폴백 밸브를 포함하는 브레이크 장치의 제어 방법으로서,
제어기가 전동 부스터를 포함한 브레이크 장치의 상태를 진단하여 운전자의 브레이크 페달 조작시 고장 상태인 경우 백업 모드로 진입하는 단계;
운전자가 브레이크 페달을 조작함에 따라 마스터 실린더에서 페달 답력에 따른 브레이크 액압이 생성되는 단계;
백업 모드 진입 상태에서 폴백 밸브가 제어기에 의해 닫힘 상태가 되도록 제어되는 단계; 및
제어기에 의해 전자식 파킹 브레이크를 이용하여 차량 감속을 위한 제동력을 생성하는 다이나믹 파킹 브레이크 제어가 수행되는 단계를 포함하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 전자식 파킹 브레이크가 설치된 차륜이 후륜이고,
상기 폴백 밸브가 설치된 유압공급라인은, 액압공급장치에서 후륜의 휠 브레이크에 브레이크 액압을 공급하도록 연결된 유압공급라인인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
백업 모드 진입 후 컷 밸브가 개방된 상태에서, 전자식 파킹 브레이크에 의해 후륜에서의 제동력을 생성함 동시에, 마스터 실린더에서 생성된 브레이크 액압이 전륜의 휠 브레이크에 전달됨으로써 전륜에서의 제동력을 생성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 폴백 밸브는 전류 인가시 열리고 전류 차단시 닫히는 노말 클로즈드 타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 폴백 밸브는 유압공급라인에서 백업라인이 연결되는 지점보다 하류측의 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 컷 밸브는 전류 인가시 닫히고 전류 차단시 열리는 노말 오픈 타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.
전동 부스터와 후륜의 전자식 파킹 브레이크(EPB: Electronic Parking Brake)를 구비한 차량에서, 마스터 실린더와 후륜의 휠 브레이크 사이의 유압 라인에 컷 밸브와 별도로 폴백 밸브가 설치된 브레이크 장치의 제어 방법으로서,
제어기가 전동 부스터를 포함한 브레이크 장치의 상태를 진단하여 운전자의 브레이크 페달 조작시 고장 상태인 경우 백업 모드로 진입하는 단계;
운전자가 브레이크 페달을 조작함에 따라 마스터 실린더에서 페달 답력에 따른 브레이크 액압이 생성되는 단계;
백업 모드 진입 상태에서 폴백 밸브가 제어기에 의해 닫힘 상태가 되도록 제어되는 단계; 및
제어기에 의해 전자식 파킹 브레이크를 이용하여 차량 감속을 위한 제동력을 생성하는 다이나믹 파킹 브레이크 제어가 수행되는 단계를 포함하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 13에 있어서,
백업 모드 진입 후, 마스터 실린더와 전륜의 휠 브레이크 사이의 유압 라인에 설치된 컷 밸브가 개방된 상태에서, 전자식 파킹 브레이크에 의해 후륜에서의 제동력을 생성함 동시에, 마스터 실린더에서 생성된 브레이크 액압이 전륜의 휠 브레이크에 전달됨으로써 전륜에서의 제동력을 생성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 폴백 밸브는 전류 인가시 열리고 전류 차단시 닫히는 노말 클로즈드 타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 컷 밸브는 전류 인가시 닫히고 전류 차단시 열리는 노말 오픈 타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치의 제어 방법.