KR102622503B1 - 차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법 - Google Patents

차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 차량용 전동 부스터의 제어방법은, 제어부가 운전자의 페달력과 함께 전동 부스터의 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터의 배력 한계점을 판단하는 단계; 제어부가 전동 부스터의 배력 한계점에 도달한 경우 모터의 한계 회전속도를 설정하는 단계; 및 제어부가 한계 회전속도로 모터를 구동 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법{CONTROL APPARATUS OF ELECTRIC BOOSTER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운전자의 페달력과 함께 전동 부스터의 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터 방식의 제동 시스템에서, 전동 부스터의 배력 한계점 이후 페달감을 향상시키기 위한 차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법에 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 답입하여 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.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0044300호(2008.05.20 공개, 자동차 제동 시스템)에 개시되어 있다.
이와 같이 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동 부스터 방식의 제동 시스템의 경우, 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 페달감을 형성하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
즉, 운전자는 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 제동감 및 페달감에 익숙해져 있으나, 전술한 것과 같이 진공 부스터의 배력 메카니즘과 전동 부스터의 배력 메카니즘은 상이하기 때문에, 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동 부스터 방식의 제동 시스템에서는 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 페달감을 구현하기가 어려운 문제점이 존재한다.
특히, 전동 부스터의 배력 한계점인 전부하점 이후 구간에서는 전류제한 이상의 구간으로 전류 제한치를 유지 하면서 운전자의 페달력이 증가함에 따라 마스터 실린더의 피스톤을 추가적으로 가압하기 때문에 마스터 실린더의 피스톤이 스틱 슬립(stick slip) 거동을 함에 따라 운전자의 페달감에도 스틱 스립 느낌을 주게 되어 페달감이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 운전자의 페달력과 함께 전동 부스터의 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터 방식의 제동 시스템에서, 전동 부스터의 배력 한계점 이후 페달감을 향상시키기 위한 차량용 전동 부스터의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전동 부스터의 제어방법은, 제어부가 운전자의 페달력과 함께 전동 부스터의 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터의 배력 한계점을 판단하는 단계; 제어부가 전동 부스터의 배력 한계점에 도달한 경우 모터의 한계 회전속도를 설정하는 단계; 및 제어부가 한계 회전속도로 모터를 구동 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 전동 부스터의 배력 한계점을 판단하는 단계는, 제어부가 전동 부스터의 모터에 인가되는 현재 전류를 입력받는 단계; 및 제어부가 현재 전류와 전류 한계치를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제어부가 전동 부스터의 배력 한계점에 도달한 후 페달센서로부터 페달신호를 입력받는 단계; 제어부가 페달신호를 비교하여 추가 가압되는지 판단하는 단계; 및 제어부가 추가 가압될 경우 한계 회전속도로 모터를 구동 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 전동 부스터의 제어장치는, 운전자의 페달력과 함께 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터의 제어장치에 있어서, 전동력을 발생시키는 모터를 구동시키는 모터 구동부; 모터에 인가되는 현재 전류를 측정하는 전류센서; 브레이크 페달의 위치를 감지하는 페달센서; 및 전류센서로부터 현재 전류를 입력받아 배력 한계점을 판단하고, 배력 한계점 이후 페달센서로부터 페달신호를 입력받아 추가 가압되는 경우 모터의 한계 회전속도로 모터 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 현재 전류와 전류 한계치를 비교하여 배력 한계점을 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법은 운전자의 페달력과 전동 부스터의 전동력에 의해 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터 방식의 제동 시스템에서, 전동 부스터의 배력 한계점 이후 페달감을 향상시켜 감성품질의 향상으로 경쟁력을 강화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터의 제어방법에 의한 페달감 변화를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 전동 부스터의 제어장치 및 그 방법을 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 차량용 전동 부스터를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터(20)는 마스터 실린더(10)와 연결되어 운전자의 페달력과 함께 모터(30)의 전동력으로 가압부(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 가압부(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 가압부(70)를 가압함으로써 푸쉬로드(80)가 마스터 실린터(10)의 피스톤을 가압하여 제동력을 발생시킨다.
이때 가압부(70)의 중심부는 운전자의 페달력으로 작동로드(90)를 작동시켜 가압부(70)의 중심부를 가압함으로써, 모터(30)에 의한 전동력과 함께 운전자의 페달력으로 제동력을 발생시키게 된다.
이와 같은 전동 부스터(20)는 배력의 한계로 인해 배력 한계점 이후의 추가 제동력은 운전자의 페달력으로 상승시키게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터의 제어장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터의 제어방법에 의한 페달감 변화를 나타낸 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터의 제어장치는, 운전자의 페달력과 함께 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터의 제어장치로써, 모터 구동부(140), 전류센서(110), 페달센서(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
모터 구동부(140)는 전동 부스터(20)에서 전동력을 발생시키는 모터(30)에 전류를 인가하여 구동시킨다.
전류센서(110)는 모터(30)에 인가되는 현재 전류를 측정하여 제어부(130)에 제공할 수 있다.
페달센서(120)는 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 브레이크 페달의 위치를 감지하여 페달신호를 제어부(130)에 제공할 수 있다.
제어부(130)는 전류센서(110)로부터 현재 전류를 입력받아 배력 한계점을 판단하고, 배력 한계점 이후 페달센서(120)로부터 페달신호를 입력받아 추가 가압되는 경우 모터(30)의 한계 회전속도로 모터 구동부(140)를 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(130)는 현재 전류와 전류 한계치를 비교하여 배력 한계점을 판단할 수 있다.
도 3의 (가)에 도시된 바와 같이 배력 한계점 이후 구간에서 운전자의 페달력은 증가하지 않고 페달 스트로크만 증가하면서 스틱 슬립(Stick Slip)을 느끼게 될 수 있다.
스틱(Stick) 특성은 실컵(seal cup)이 마스터 실린터(10)의 피스톤을 잡고 있는 마찰력이므로 최소화하는 것에는 한계가 있으나, 운전자가 느끼는 이질감은 슬립(Slip) 특성에 의한 영향으로 페달이 갑자기 미끄러지는 느낌을 갖게 된다.
즉, 슬립 특성은 모터(30)의 전동력과 운전자의 페달력이 마찰력의 임계치를 넘게 되어 순간적으로, 정지마찰계수 상태에서 운동마찰계수 상태로 넘어가면서 순간적으로 미끄러지게 되면서 운전자의 페달력은 거의 증가하지 않고 페달 스트로크만 급격하게 증가하면서 스틱 슬립을 느끼게 된다.
따라서 본 발명에서는 이러한 스틱 스립을 최소화하기 위해 마찰력의 임계치를 넘게 되는 배력 한계점에서 모터(30)의 회전속도를 한계 회전속도로 제한하여 낮춤으로써 모터(30)의 전동력을 줄여 (나)에 도시된 바와 같이 운전자의 페달력과 페달 스트로크가 서서히 증가되도록 할 수 있다.
이와 같이 전동 부스터의 배력 한계점 이후에 운전자가 추가 페달을 가압하게 되면 모터(30)에 의한 전동력이 유지되는 상태에서 운전자의 페달력이 추가되어 마스터 실린더(10)를 가압하게 되기 때문에 마스터 실린더(10)의 피스톤에서 발생할 수 있는 스틱 슬립이 운전자에게 그대로 전달되지 않도록 모터(30)의 회전속도를 한계 회전속도로 제한하여 느리게 구동 제어함으로써 보다 자연스러운 페달감을 느낄 수 있도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 전동 부스터의 제어장치에 따르면, 운전자의 페달력과 전동 부스터의 전동력에 의해 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터 방식의 제동 시스템에서, 전동 부스터의 배력 한계점 이후 페달감을 향상시켜 감성품질의 향상으로 경쟁력을 강화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동 부스터의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 전동 부스터의 제어방법에서는 먼저, 운전자의 페달력과 함께 전동 부스터의 전동력으로 마스터 실린더(10)의 피스톤을 가압하는 전동 부스터(20)에서 제어부(130)가 전류센서(110)로부터 모터(30)에 인가되는 현재 전류를 입력받는다(S10).
S10 단계에서 현재 전류를 입력받은 후 제어부(130)는 현재 전류와 전류 한계치를 비교하여 전동 부스터(20)의 배력 한계점을 판단한다(S20).
S20 단계에서 현재 전류가 전류 한계치 미만인 경우, 제어부(130)는 배력 한계점에 도달하지 않은 상태로써 통상적인 페달센서(120)의 입력에 따라 모터 구동부(140)를 통해 모터(30)의 구동 제어를 실시한다(S60).
한편, S20 단계에서 현재 전류가 전류 한계치 이상인 경우, 제어부(130)는 전동 부스터(20)의 배력 한계점에 도달한 것으로 판단하고 모터(30)의 한계 회전속도를 설정할 수 있다(S50).
이때 S20 단계에서 전동 부스터(20)의 배력 한계점의 도달 여부를 판단한 후 배력 한계점에 도달한 경우, 제어부(130)는 페달센서(120)로부터 페달신호를 입력받는다(S30).
S30 단계에서 페달신호를 입력받은 후 제어부(130)는 추가 가압이 이루어지는지 판단한다(S40).
S40 단계에서 배력 한계점 도달 이후 추가 가압이 이루어지지 않은 경우, 제어부(130)는 페달센서(120)의 입력에 따라 모터 구동부(140)를 통해 모터(30)의 구동 제어를 실시한다(S60).
그러나, S40 단계에서 배력 한계점 도달 이후 추가 가압이 이루어진 경우, 제어부(130)는 모터(30)의 한계 회전속도를 설정한다(S50).
S50 단계에서 모터(30)의 한계 회전속도를 설정한 상태에서 제어부(130)는 모터 구동부(140)를 통해 모터(30)를 구동 제어한다(S60).
이와 같이 제어부(130)는 전동 부스터(20)의 배력 한계점 이후에 운전자가 추가 페달을 가압하게 되면 모터(30)에 의한 전동력이 유지되는 상태에서 운전자의 페달력이 추가되어 마스터 실린더(10)를 가압하게 되기 때문에 마스터 실린더(10)의 피스톤에서 발생할 수 있는 스틱 슬립이 운전자에게 그대로 전달되지 않도록 모터(30)의 회전속도를 한계 회전속도로 제한하여 느리게 구동 제어함으로써 보다 자연스러운 페달감을 느낄 수 있도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 전동 부스터의 제어방법에 따르면, 운전자의 페달력과 전동 부스터의 전동력에 의해 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터 방식의 제동 시스템에서, 전동 부스터의 배력 한계점 이후 페달감을 향상시켜 감성품질의 향상으로 경쟁력을 강화할 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 : 가압부
80 : 푸쉬로드 90 : 작동로드
110 : 전류센서 120 : 페달센서
130 : 제어부 140 : 모터 구동부

Claims (5)

  1. 제어부가 운전자의 페달력과 함께 전동 부스터의 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 상기 전동 부스터의 배력 한계점을 판단하는 단계;
    상기 제어부가 상기 전동 부스터의 상기 배력 한계점에 도달한 경우 모터의 한계 회전속도를 설정하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 한계 회전속도로 상기 모터를 구동 제어하는 단계;를 포함하되,
    상기 제어부가 상기 전동 부스터의 상기 배력 한계점에 도달한 후 페달센서로부터 페달신호를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 페달신호를 비교하여 추가 가압되는지 판단하는 단계; 및
    상기 제어부가 추가 가압될 경우 상기 한계 회전속도로 상기 모터의 회전속도를 제한하여 구동 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 부스터의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전동 부스터의 상기 배력 한계점을 판단하는 단계는,
    상기 제어부가 상기 전동 부스터의 상기 모터에 인가되는 현재 전류를 입력받는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 현재 전류와 전류 한계치를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 부스터의 제어방법.
  3. 삭제
  4. 운전자의 페달력과 함께 전동력으로 마스터 실린더의 피스톤을 가압하는 전동 부스터의 제어장치에 있어서,
    상기 전동력을 발생시키는 모터를 구동시키는 모터 구동부;
    상기 모터에 인가되는 현재 전류를 측정하는 전류센서;
    브레이크 페달의 위치를 감지하는 페달센서; 및
    상기 전류센서로부터 상기 현재 전류를 입력받아 배력 한계점을 판단하고, 상기 배력 한계점 이후 상기 페달센서로부터 페달신호를 입력받아 추가 가압되는 경우 상기 모터의 회전속도를 한계 회전속도로 제한하여 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 부스터의 제어장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 현재 전류와 전류 한계치를 비교하여 상기 배력 한계점을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 부스터의 제어장치.
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