KR102601779B1 - 모터에서 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하기 위한 제동 시스템 및 방법 - Google Patents

모터에서 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하기 위한 제동 시스템 및 방법 Download PDF

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파트릭 크리스찬 셰퍼
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힌트 하르카티
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

모터(110)로부터 브레이크 페달(115)에 추가 토크를 제공하기 위한 시스템(195) 및 방법(300)에 관한 것이다. 시스템은 입력 로드가 있는 브레이크 페달(115); 모터(110); 센서(125); 및 상기 센서(125)로부터 브레이크 페달(115)의 입력 로드의 속도를 수신하고, 상기 속도에 기초하여 토크 비율을 결정하고, 상기 브레이크 페달(115)의 차동 스트로크를 결정하고, 상기 차동 스트로크에 기초하여 토크 오프셋을 결정하고, 상기 토크 비율과 상기 토크 오프셋에 기초하여 추가 토크를 결정하고, 및 브레이크 페달(115)에 상기 추가 토크를 인가하기 위해 모터(110)를 제어하도록 구성된 전자 제어기(130)를 포함한다.

Description

모터에서 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하기 위한 제동 시스템 및 방법
본 출원의 실시예들은 모터에서 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하기 위한 시스템과 방법에 관한 것이다.
관련 출원들에 대한 상호 참조
이 출원은 2018년 1월 23일자로 출원된 미국 임시 특허출원 번호 제62/620,924호의 우선권을 주장하고, 상기 임시 특허출원의 전체는 본문에 참조로 포함된다.
브레이크 페달을 밟는 동안, 차량 운전자는 브레이크 페달의 밟힘에 저항하는 즉각적인 또는 갑작스러운 힘 증가를 경험할 수 있다(또는 느낄 수 있다). 페달의 느낌과 사용성을 향상시키기 위해, 페달의 느낌을 "매끄럽게" 하고 운전자의 경험을 향상시키는 수단이 필요하다.
본 발명의 일 실시예는 모터로부터 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하기 위한 시스템을 제공한다. 시스템은 입력 로드가 있는 브레이크 페달; 모터; 센서; 및 상기 센서로부터 입력 로드의 속도를 수신하고, 상기 속도에 기초하여 토크 비율을 결정하고, 상기 브레이크 페달의 차동 스트로크를 결정하고, 상기 차동 스트로크에 기초하여 토크 오프셋을 결정하고, 상기 토크 비율과 상기 토크 오프셋에 기초하여 추가 토크를 결정하고, 상기 브레이크 페달에 상기 추가 토크를 인가하기 위해 모터를 제어하도록 구성된 전자 제어기를 포함한다.
본 발명의 또다른 실시예는 모터로부터 브레이크 페달에 추가 토크를 제공하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 전자 제어기에 의해, 브레이크 페달의 입력 로드의 속도를 센서로부터 수신하는 단계; 상기 전자 제어기에 의해, 상기 속도에 기초하여 토크 비율을 결정하는단계; 상기 전자 제어기에 의해, 상기 브레이크 페달의 차동 스트로크를 결정하는 단계; 상기 전자 제어기에 의해, 상기 차동 스트로크에 기초한 토크 오프셋을 결정하는 단계; 상기 전자 제어기에 의해, 상기 토크 비율과 상기 토크 오프셋에 기초한 추가 토크를 결정하는 단계; 및 모터에 의해, 상기 브레이크 페달에 상기 추가 토크를 인가하는 단계를 포함한다.
다른 양상들, 특징들, 및 실시예들은 상세 설명 및 첨부 도면을 고려함으로써 명백해질 것이다
도 1은 일 실시예에 따라 브레이크 페달에 추가 토크를 제공하기 위한 시스템을 포함하는 차량을 보여주는 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 전자 제어기를 보여주는 도면.
도 3은 일 실시예에 따라 모터로부터 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하는 방법에 대한 흐름도.
도 4는 일 실시예에 따른 입력 로드의 속도와 토크 비율 사이의 관계를 보여주는 도면.
도 5는 일 실시예에 따른 차동 스트로크와 토크 오프셋 사이의 관계를 보여주는 도면.
임의의 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 본 개시는 다음의 설명에서 설명되거나 이하의 도면에 도시된 구성요소의 배열 및 구성의 세부 사항으로 본 발명의 적용에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 실시예들은 다른 구성들일 수 있고 다양한 방법으로 수행되거나 실행될 수 있다.
복수의 다른 구조적 구성요소들 뿐만아니라 복수의 하드웨어 및 소프트웨어 기반 장치들은 다양한 실시예들을 구현하도록 사용될 수 있다. 또한, 실시예들은 논의의 목적을 위해, 대부분의 구성요소들이 하드웨어로만 구현되는 것처럼 나타내고 설명될수 있는 전자 구성요소 또는 모듈들, 하드웨어, 소프트웨어를 포함할 수 있다. 그러나, 당업자들은 상세한 설명의 이해에 기초하여 적어도 하나의 실시예에서, 본 발명의 전자적 기반 양상들은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 소프트웨어(예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된)로 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 명세서에 기술된 "제어 유닛들"과 "제어기"는 하나 이상의 전자 프로세서들, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한 하나 이상의 메모리 모듈들, 하나 이상의 입력/출력 인터페이스들, 하나 이상의 주문형 집적회로(ASIC) 및 다양한 구성요소들을 연결하는 다양한 연결들(예를 들어, 시스템 버스)을 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따라 모터(110)로부터 브레이크 페달(115)까지 추가 토크를 제공하기 위한 시스템(105)을 갖춘 차량(100)을 나타낸다.
차량(100)은 자동차, 오토바이, 세미 트랙터-트레일러 등이 될 수 있다. 차량(100)은 제동 시스템(120)을 포함하며 여기에 설명되지 않은 다른 시스템들(예를 들어, 스티어링, 파워트레인, 서스펜션 등)을 포함할 수 있다.
시스템(105)은 모터(110), 제동 시스템(120)의 일부인 브레이크 페달(115), 센서(125), 및 전자 제어기(130)를 포함한다.
일 실시예에서, 모터(110)는 전기 모터이다. 모터(110)는 브레이크 페달(115)에 추가 토크를 제공하도록 구성된다. 모터(110)는 브레이크 페달(115)에 토크를 제공하기위해 브레이크 페달(115)에 기계적으로 결합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 모터(110)는 브레이크 페달(115)이 눌려 있는 모든 경우에 브레이크 페달(115)에 토크를 인가하도록 제어된다. 일부 실시예들에서, 모터(110)는 브레이크 페달(115)에 추가 토크(아래 설명과 같이)를 인가하도록 제어된다.
언급한 바와 같이, 브레이크 페달(115)은 제동 시스템(120)의 구성요소이다. 브레이크 페달(115)은 차량(100)의 바퀴에 적어도 하나의 브레이크를 적용하기 위해 제동 시스템(120)에 지시하기 위해(차량(100) 사용자의 발과 같이) 밟히거나 이동하도록 구성된다. 브레이크 페달(115)은 입력 로드를 포함한다. 제동 시스템(120)이 순수 유압식 제동 시스템인 경우, 브레이크 페달(115)이 눌렸을때 입력 로드가 제동 시스템(120)의 마스터 실린더 내로 가압되어 마스터 실린더 내의 제동 유체에 압력을 가하게 된다. 다른 실시예에서, 제동 시스템(120)은 "브레이크-바이-와이어" 시스템이며, 하나 이상의 전자 구성요소들들 포함한다. "브레이크-바이-와이어" 실시예들에서, 예를 들어, 브레이크 페달(115)이 눌려질 때 브레이크 페달(115) 또는 입력 로드의 움직임이 감지된다. 브레이크 시스템(120)은 감지된 움직임(예를 들어, 입력 로드의 위치, 스피드, 또는 속도)에 기초하여 차량(100)의 하나 이상의 휠을 제동한다(예를 들어, 캘리퍼가 브레이크 로터에 가압하게 함으로써).
센서(125)는 속도 센서(피에조 속도 센서, 움직이는 코일 속도 센서 등)일 수 있다. 센서(125)는 브레이크 페달(115)에 전자적으로 결합되며 브레이크 페달(115)이 눌리거나 이동될 때 브레이크 페달(115)의 입력 로드의 속도를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 센서(125)는 입력 로드의 위치, 입력 로드 변위, 및 브레이크 페달(115)이 눌리거나 움직이는 경우(예를 들어, 해제됨)에 응답하여 입력 로드의 다른 매개변수를 또한 결정할 수 있다.
전자 제어기(130)는 도 2에 도시된다. 도시된 예에서, 전자 제어기(130)는 센서(125)와 모터(110)에 전자적으로 결합된다. 전자 제어기(130)는 전자 프로세서(205), 및 입력-출력 인터페이스(210), 및 메모리(215)를 포함할 수 있다.
전자 프로세서(205)는 프로그램 가능한 전자 마이크로프로세서, 전자 마이크로컨트롤러, 주문형 집적 회로(" ASIC") 등이 될 수 있다. 전자 프로세서(205)는 입력-출력 인터페이스(210)와 메모리(215)에 통신적으로 결합된다. 전자 프로세서(205)는 메모리(215) 및 입력-출력 인터페이스(210)와 협력하여, 무엇보다도 여기에 기술된 방법을 구현하도록 구성된다.
전자 제어기(130)는 여기에 설명되지 않은 전자 제어기(130) 내의 구성요소들과 모듈들에 전력, 작동 제어, 및 보호를 제공하는 복수의 전기 및 전자 구성요소들을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
전자 제어기(130)는 각각 특정 기능들 또는 하위-기능들을 수행하도록 구성된 여러 독립된 제어기들(예를들어, 프로그래밍 가능한 전자 제어 유닛들)로 구현될수 있다. 추가적으로, 전자 제어기(130)는 입력/출력 기능들을 관리, 신호들의 처리, 및 후술된 방법들의 응용을 위한 추가의 전자 프로세서, 메모리, 또는 ASIC들을 포함하는 하위 모듈들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 제어기(130)는 추가의, 더 적거나 다른 구성요소들을 포함한다.
모터(110)로부터 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하는 방법(300)의 예는 도 3의 흐름도에 도시되어 있다.
방법(300)은 전자 제어기(130)를 사용하여 센서(125)로부터 입력 로드의 속도를 수신하는 단계를 포함한다(블록 305에서). 예를 들어, 브레이크 페달(115)이 눌려지고 입력 로드가 이동되면, 센서(125)는 입력 로드의 속도를 감지하여 입력 로드의 속도를 나타내는 신호를 전자 제어기(130)에 전송한다.
방법(300)은 전자 제어기(130)를 사용하여, 입력 로드의 수신 속도에 기초한 토크 비율을 결정하는 단계도 포함한다(블록 310에서). 예를 들어, 도 4는 일 실시예에 따른 입력 로드 속도와 토크 비율 사이의 관계를 보여준다. 입력 로드의 속도가 증가함에 따라 해당 토크 비율 값은 더 커진다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전자 제어기(130)는 센서(125)로부터 초당 40mm의 속도를 받는다. 그러면 전자 제어기(130)는 토크 비율이 0.5라고 결정한다. 일부 실시예들에서, 전자 제어기(130)는 토크 비율 값을 메모리(215)에 저장한다.
방법(300)은 또한 전자 제어기(130)를 사용하여, 브레이크 페달(115)의 차동 스트로크를 결정하는 단계도 포함한다(블록 315에서). 브레이크 페달(115)의 차동 스트로크는 브레이크 페달(115)에 의해 이동된 거리, 브레이크 페달(115)에 의해 이동된 특정 임계값을 통과하는 거리 등이 될수 있다. 브레이크 페달(115)의 차동 스트로크는 일 실시예에서 센서(125)에 의해 측정된다. 다른 실시예들에서, 별도의 센서는 차동 스트로크를 측정한다. 차동 스트로크는 브레이크 페달(115)의 변위를 측정하고(예를 들어, 입력 로드의 변위를 측정하여) 전자 제어기(130)에 그 변위를 전송하는 센서(125)에 의해 결정될 수 있다. 그후, 전자 제어기(130)는 차동 스트로크를 결정하기 위해 상수 값을 뺄수 있다. 전자 제어기(130)는 상수 값(예를 들어, 1mm)을 추가로 결정할 수 있고, 상수 값은 사용자에 대해 조정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 측정된 거리는 입력 로드 위치와 제동 시스템(120)내의 기준점 사이의 차이다. 예를 들어, 기준점은 입력 로드가 주 실린더로 들어가는 지점의 반대쪽 제동 시스템(120)의 주 실린더의 단부에 위치된 액추에이터일 수 있다. 입력 로드와 액추에이터 사이의 거리는 감소함에 따라 입력 로드가 이동한 거리로서 측정된다(예를 들어, 입력 로드와 액추에이터 사이의 거리가 0.5mm인 경우).
입력 로드의 속도는 입력 로드가 주 실린더로 들어가는 제동 시스템(120)의 주 실린더 단부에 위치한 지점과 같은 기준점에서 시작하여 측정될 수도 있다.
방법(300)은 전자 제어기(130)를 사용하여, 차동 스트로크에 기초하여 토크 오프셋을 결정하는 단계도 포함한다(블록 320에서). 예를 들어, 도 5는 일 실시예에 따른 차동 스트로크와 토크 오프셋 사이의 관계를 보여준다. 도시된 것 처럼, 토크 오프셋은 차동 스트로크 값에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 전자 제어기(130)가 차동 스트로크를 2mm로 결정한 경우, 전자 제어기(130)는 필요한 토크 오프셋이 .2 뉴턴-미터인 것으로 결정한다.
최대 토크 오프셋은 사용자에 의해 설정될 수 있다(예를 들어, 차동 스트로크에 관계없이 제공될 수 있는 최대량의 토크 오프셋). 예를 들어, 도 5에서 최대 토크 오프셋은 0.4 뉴턴-미터이다. 이 값을 지나 해당하는 차동 스트로크 값에 대해, 제공될 수 있는 최대 토크 오프셋은 0.4 뉴턴-미터이다. 이 매개변수는 사용자에 의해 조정가능하다. 예를 들어, 사용자가 메모리내에 최대 토크 오프셋 값을 설정할 수 있게 하는 전자 제어기(130)에 전기적으로 결합된 터치 스크린을 액세스할 수 있다.
방법(300)은 또한 전자 제어기(130)를 사용하여 토크 비율과 토크 오프셋에 기초하여 브레이크 페달(115)에 공급될 추가 토크를 결정하는 단계도 포함된다(블록 325에서). 예를 들어, 전자 제어기(130)는 토크 비율과 토크 오프셋에 기초하여 브레이크 페달(115)에 추가 토크가 필수적임을 결정한다. 추가 토크는 페달 느낌을 개선하거나(차량(100)의 사용자에 의해 인식된 대로 브레이크 페달(115)의 매끄로운 작동) 또는 브레이크 페달(115)을 뒤로 밀어내는 즉각적인 힘의 느낌을 방지하는 것일 수 있다.
방법(300)은 또한 모터(110)를 사용하여, 브레이크 페달(115)에 추가 토크를 인가하는 단계도 포함한다(블록 330에서). 전자 제어기(130)는 브레이크 페달(115)에 결정된 추가 토크를 제공하기 위해 모터(110)를 제어하기 위한 제어 신호를 모터(110)에 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 차량(100)의 작동자는 입력 로드가 더 이상 움직일 수 없는 지점까지(예를 들어, 입력 로드가 액추에이터에 충격을 주는 지점까지) 브레이크 페달(115)을 누를 수 있다. 입력 로드가 더 이상 움직일 수 없더라도, 전자 제어기(130)는 센서(125)로부터의 데이터(입력 로드의 속도 또는 위치와 같은)를 사용하여, 차량(100)의 작동자가 여전히 브레이크 페달(115)을 누르고 있는지를 결정하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 전자 제어기(130)는 입력 로드의 속도나 위치에 기초하여 결정되는 것보다 더 많은 양의 추가 토크를 브레이크 페달(115)에 제공하도록 모터(110)를 제어할 수 있다. 한 예에서, 전자 제어기(130)는 센서(125)로부터의 데이터로부터, 입력 로드가 더 이상 움직일 수 없는 후조차도 브레이크 페달(115)이 눌려 있음을 결정한다. 전자 제어기(130)는 입력 로드 이동 없이 브레이크 페달(115)이 눌려지는 시간 양에 기초하여 브레이크 페달(115)에 더 많은 양의 추가 토크를 제공하도록 모터(110)를 제어할 수 있다.
따라서, 여기에 설명된 실시예는 일반적으로 모터로부터 브레이크 페달까지 추가 토크를 제공하기 위한 시스템과 방법들에 관한 것이다.
다양한 특징들, 이점들, 및 실시예들은 다음과 같은 청구항들에 제시되어 있다.

Claims (20)

  1. 모터로부터 브레이크 페달에 추가 토크(extra torque)를 제공하기 위한 제동 시스템에 있어서,
    입력 로드를 포함하는 브레이크 페달;
    모터;
    센서; 및
    전자 제어기를 포함하며, 상기 전자 제어기는
    상기 브레이크 페달의 입력 로드의 속도를 상기 센서로부터 수신하고,
    상기 속도에 기초하여 토크 비율을 결정하며,
    상기 브레이크 페달의 차동 스트로크를 결정하며,
    상기 차동 스트로크에 기초하여 토크 오프셋을 결정하며,
    상기 토크 비율과 상기 토크 오프셋에 기초하여 추가 토크를 결정하고,
    상기 브레이크 페달에 상기 추가 토크를 인가하기 위해 상기 모터를 제어하고,
    상기 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 브레이크 페달이 여전히 눌려 있지만 상기 입력 로드는 더 이상 눌려질 수 없음을 결정하는, 제동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 스트로크는 상기 브레이크 페달의 변위로서 결정되는, 제동 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 스트로크는 상기 제동 시스템 내의 기준점을 넘어 상기 브레이크 페달의 변위로서 결정되는, 제동 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 입력 로드의 상기 속도는 상기 제동 시스템 내의 기준점 후에 결정되는, 제동 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 최대 토크 오프셋은 사용자에 의해 설정되는, 제동 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전자 제어기가 상기 토크 오프셋이 상기 최대 토크 오프셋보다 클 수 있다고 결정한다면, 상기 전자 제어기는 상기 추가 토크를 결정하기 위해 상기 최대 토크 오프셋을 사용하는, 제동 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 추가 토크는 상기 브레이크 페달의 작동을 매끄럽게 하는, 제동 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 추가 토크는 상기 브레이크 페달의 사용자에게 즉각적인 힘의 느낌을 방지하는, 제동 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 제어기는 상기 입력 로드가 눌려질 수 있는 지점을 넘어 상기 입력 로드가 눌려진 것처럼 상기 추가 토크를 제공하도록 더 구성되는, 제동 시스템.
  11. 모터로부터 브레이크 페달에 추가 토크를 제공하기 위한 방법에 있어서,
    전자 제어기에서, 브레이크 페달의 입력 로드의 속도를 센서로부터 수신하는 단계;
    상기 전자 제어기에 의해, 상기 속도에 기초하여 토크 비율을 결정하는 단계;
    상기 전자 제어기에 의해, 상기 토크 비율에 기초하여 상기 브레이크 페달의 차동 스트로크를 결정하는 단계;
    상기 전자 제어기에 의해, 상기 차동 스트로크에 기초하여 토크 오프셋을 결정하는 단계;
    상기 전자 제어기에 의해, 상기 토크 비율과 상기 토크 오프셋에 기초하여 추가 토크를 결정하는 단계;
    상기 전자 제어기에 의해, 상기 브레이크 페달에 상기 추가 토크를 인가하기 위해 모터를 제어하는 단계;
    상기 전자 제어기에 의해, 상기 센서로부터의 신호에 기초하여, 상기 브레이크 페달이 여전히 눌려 있지만 상기 입력 로드가 더 이상 눌려질 수 없음을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 차동 스트로크는 상기 브레이크 페달의 변위로서 결정되는, 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 차동 스트로크는 제동 시스템 내의 기준점을 넘어 상기 브레이크 페달의 변위로서 결정되는, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 입력 로드의 상기 속도는 제동 시스템 내의 기준점 후에 결정되는, 방법.
  15. 제 11 항에 있어서, 최대 토크 오프셋은 사용자에 의해 설정되는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 방법은
    상기 전자 제어기에 의해, 상기 토크 오프셋이 상기 최대 토크 오프셋보다 클 수 있다고 결정하는 단계; 및
    상기 토크 오프셋이 상기 최대 토크 오프셋보다 크다면 상기 추가 토크를 결정하기 위해 상기 최대 토크 오프셋을 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 추가 토크는 상기 브레이크 페달의 작동을 매끄럽게 하는, 방법.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 추가 토크는 상기 브레이크 페달의 사용자에게 즉각적인 힘의 느낌을 방지하는, 방법.
  19. 삭제
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 전자 제어기에 의해, 상기 입력 로드가 눌려질 수 있는 지점을 넘어 상기 입력 로드가 눌려지는 것처럼 상기 추가 토크를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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