KR102631078B1 - 브레이크 시스템 - Google Patents

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KR102631078B1
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전남주
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에이치엘만도 주식회사
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Abstract

개시된 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은, 유압에 의한 제동력을 생성하는 유압 제동 장치; 및 전기모터에 의한 회생 제동력을 생성하는 회생 제동 장치를 포함하고, 유압 제동 장치는, 가압매체를 토출함으로써 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 유압을 생성하는 마스터 실린더; 복수의 휠 실린더와 마스터 실린더를 연결하는 유로에 배치되는 복수의 밸브; 유로에 배치되는 어큐뮬레이터; 및 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 요구 제동력을 결정하고, 복수의 밸브를 제어하는 전자 제어 장치;를 포함하고, 전자 제어 장치는, 브레이크 페달의 변위량을 감지하면, 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체가 어큐뮬레이터에 저장되도록 복수의 밸브를 제어하고, 회생 제동력의 생성을 위한 요청 신호를 회생 제동 장치로 전달한다.

Description

브레이크 시스템
본 발명은 유압식 제동장치에서도 전기모터를 이용한 회생 제동을 수행할 수 있는 브레이크 시스템에 관한 것이다.
전기모터를 이용한 회생제동 제어시스템의 대부분은 전자식 제동장치가 장착된 차량에 한해서 적용되고 있다.
그러나 운전자의 제동의지 없이는 제동력의 제어가 불가능한 유압식 제동장치(일 예로, ESC(Electronic Stability Control), ABS(Anti-lock Brake System) 등)가 적용된 차량에서의 회생제동 제어방법에 대하여는 아직 알려진 기술이 없다.
일 측면은 유압식 제동장치가 적용된 차량에서도 전기 모터를 이용한 회생 제동을 수행하기 위한 브레이크 시스템을 제공한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 측면에 따른 브레이크 시스템은, 유압에 의한 제동력을 생성하는 유압 제동 장치; 및 전기모터에 의한 회생 제동력을 생성하는 회생 제동 장치를 포함하고, 상기 유압 제동 장치는, 가압매체를 토출함으로써 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 유압을 생성하는 마스터 실린더; 복수의 휠 실린더와 상기 마스터 실린더를 연결하는 유로에 배치되는 복수의 밸브; 상기 유로에 배치되는 어큐뮬레이터; 및 상기 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 요구 제동력을 결정하고, 상기 복수의 밸브를 제어하는 전자 제어 장치;를 포함하고, 상기 전자 제어 장치는, 상기 브레이크 페달의 변위량을 감지하면, 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체가 상기 어큐뮬레이터에 저장되도록 상기 복수의 밸브를 제어하고, 상기 회생 제동력의 생성을 위한 요청 신호를 상기 회생 제동 장치로 전달한다.
또한, 상기 복수의 밸브는, 상기 복수의 휠 실린더의 출구 측에 배치되는 아웃렛밸브;를 포함하고, 상기 전자 제어 장치는, 상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환함으로써 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체를 상기 어큐뮬레이터에 저장할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 차속이 미리 정해진 기준값 이하이면, 상기 어큐물레이터에 저장된 가압매체가 상기 복수의 휠 실린더로 전달되도록 상기 복수의 밸브를 제어할 수 있다.
또한, 상기 복수의 밸브는, 상기 마스터 실린더와 상기 휠 실린더 사이에 배치되는 트랙션컨트롤밸브;를 포함하고, 상기 전자 제어 장치는, 상기 트랙션컨트롤밸브를 폐쇄 상태로 전환함으로써 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 전달할 수 있다.
또한, 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 제공하는 유압펌프; 및 상기 유압펌프를 구동하는 모터;를 더 포함하고, 상기 전자 제어 장치는, 상기 유압펌프 및 상기 모터를 턴온(Turn-on)시킴으로써 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 전달할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 브레이크 페달의 변위량이 미리 정해진 임계값 이상이면, 상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력에 도달하기 전에, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 최대 회생 제동력에 기초하여 모드변환 회생 제동력을 결정하고, 상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 상기 결정된 모드변환 회생 제동력에 도달하면, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 최대 회생 제동력에 미리 정해진 가중치를 적용한 값을 상기 모드변환 회생 제동력으로 결정하고, 상기 미리 정해진 가중치는 0 보다 크고, 1 보다 작거나 같을 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 요구 제동력에 기초하여 타겟 회생 제동력을 결정하고, 상기 결정된 타겟 회생 제동력이 생성되도록 상기 회생 제동 장치로 상기 요청 신호를 전달할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 요구 제동력에서 유압에 의한 제동력을 감산한 제동력을 상기 타겟 회생 제동력으로 결정할 수 있다.
다른 측면에 따른 브레이크 시스템은, 유압에 의한 제동력을 생성하는 유압 제동 장치; 및 전기모터에 의한 회생 제동력을 생성하는 회생 제동 장치를 포함하고, 상기 유압 제동 장치는, 가압매체를 토출함으로써 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 유압을 생성하는 마스터 실린더; 복수의 휠 실린더의 출구 측에 마련된 아웃렛밸브; 상기 복수의 휠 실린더의 입구 측에 마련되는 인렛밸브와 상기 마스터실린더 사이에 마련되는 트랙션컨트롤밸브; 상기 아웃렛밸브와 연결되는 어큐뮬레이터; 및 상기 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 요구 제동력을 결정하고, 상기 복수의 밸브를 제어하는 전자 제어 장치;를 포함하고, 상기 전자 제어 장치는, 상기 브레이크 페달의 변위량을 감지하면, 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체가 상기 어큐뮬레이터에 저장되도록 상기 아웃렛밸브를 제어하고, 차속이 미리 정해진 기준값 이하이면, 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체가 상기 복수의 휠 실린더로 전달되도록 상기 트랙션컨트롤밸브를 제어한다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환함으로써 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체를 상기 어큐뮬레이터에 저장할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 차속이 미리 정해진 기준값 이하이면, 상기 트랙션컨트롤밸브를 폐쇄 상태로 전환함으로써 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 전달할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 브레이크 페달의 변위량이 미리 정해진 임계값 이상이면, 상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력에 도달하기 전에, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 최대 회생 제동력에 기초하여 모드변환 회생 제동력을 결정하고, 상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 상기 결정된 모드변환 회생 제동력에 도달하면, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환할 수 있다.
또한, 상기 전자 제어 장치는, 상기 요구 제동력에 기초하여 타겟 회생 제동력을 결정하고, 상기 결정된 타겟 회생 제동력이 생성되기 위한 요청 신호를 상기 회생 제동 장치로 전달할 수 있다.
다른 측면에 따른 브레이크 시스템은, 유압에 의한 제동력을 생성하는 유압 제동 장치; 및 전기모터에 의한 회생 제동력을 생성하는 회생 제동 장치;를 포함하고, 상기 유압 제동 장치는, 브레이크 페달의 변위량에 대응하여 결정된 요구 제동력과 상기 유압에 의한 제동력의 차이를 타겟 회생 제동력으로 결정하고, 상기 결정된 타겟 회생 제동력이 생성되기 위한 요청 신호를 상기 회생 제동 장치로 전달한다.
일 측면에 따른 브레이크 시스템에 따르면, 유압 제동장치가 적용된 차량에서도 회생 제동을 수행할 수 있고, 유압 제동장치의 전자식 제동장치에 대비한 소요액량 차이로 인한 유압 제동력 손실을 회생 제동력으로 보상할 수 있어 총 제동력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 브레이크 시스템을 간략화한 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 유압 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 제동시 회생 제동력과 유압 제동력을 나타낸 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 제동시 밸브, 유압펌프, 저압어큐뮬레이터의 작동 및 상태를 나타낸 도표이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 회생 초기 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 5b는 일 실시예에 의한 브레이크 시스템의 회생 협조 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 5c는 일 실시예에 의한 브레이크 시스템의 회생 페이드아웃 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 5d는 일 실시예에 의한 브레이크 시스템의 회생 해제 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 6은 일반적인 브레이크 시스템의 소요액량과 제동력의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 7a는 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 제동시 회생 제동력과 유압 제동력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7b는 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템의 제동시 회생 제동력과 유압 제동력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8 및 도 9는 일실시예에 따른 브레이크 시스템의 회생 제동 방법의 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 브레이크 장치를 간략화한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 브레이크 시스템(1)은 유압제동 시스템(1000) 및 회생제동 시스템(2000)을 포함한다.
유압제동 시스템(1000)은 유압 제동력을 제공함으로써 차량의 제동을 수행할 수 있다. 유압 제동 시스템(1000)의 유압 제동 장치(10)는 운전자의 브레이크 페달 답력량 또는 변위량에 기초한 요구 제동력에서 전기모터(200)에 의한 회생 제동력을 제외한 유압 제동력을 발생 및 제공하도록 마련된다.
유압 제동 장치(10)는 ESC(Electronic Stability Control) 장치(100)를 포함할 수 있다.
ESC 장치(100)는 마스터실린더의 압력이나 브레이크 페달 답력량 또는 변위량에 기초하여 운전자 요구 제동력을 산출할 수 있다.
구체적으로, ESC 장치(100)는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit(ECU), 11)를 포함할 수 있고, 전자 제어 장치(11)는 산출된 운전자 요구 제동력에서 전기모터(200)에 의한 회생 제동력을 제외한 제동력을 가압매체에 의한 유압 제동력으로 결정할 수 있다. 또한, 전자 제어 장치(11)는 유압 제동력을 휠 실린더로 제공하기 위한 제어 신호를 생성하여 유압 제동 장치(10) 내부의 적어도 하나의 구성 요소로 전달할 수 있다.
이 외에도, ESC 장치(100)는 ABS(anti-lock brake system)을 더 포함할 수 있다.
회생제동 시스템(2000)의 회생 제동 장치(20)는 회생 제동력을 제공함으로써 차량의 제동을 수행할 수 있다. 회생제동 시스템(2000)의 회생 제동 장치(20)는 전기 에너지로 차량의 바퀴를 회전시키는 전기 모터(200)를 포함할 수 있고, 전기 모터(200)에 의해 발생 가능한 회생제동력을 생성함으로써 회생 제동을 수행한다. 이 경우, 전기 모터(200)는 각 휠 실린더가 장착되는 휠에 동력을 제공하여 차량을 운행시킬 수 있다.
동시에, 제동에 의해 차량이 감속하는 경우, 전기 모터(200)는 제너레이터 또는 발전기로 기능함으로써 차량의 운동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있고, 변환된 전기에너지를 배터리 또는 축전기에 저장할 수 있다. 전기 모터(200)에 의해 차량의 운동에너지가 전기에너지로 변환되는 경우, 각 휠에는 제동력이 발생하고, 이러한 제동력을 회생 제동력이라 한다.
결과적으로, 운전자로부터 감속이나 제동명령이 발생한 경우, 전 바퀴에 가해지는 제동력은 회생 제동 장치(20)의 전기 모터(200)에 의한 회생 제동력과 유압 제동 장치(10)에 의한 유압 제동력의 합이 된다.
한편, 전기 모터(200)에 의한 발전은 브레이크 작동 중에도 가능하다. 즉 브레이크 작동 중에 열로 발산될 열에너지는 회생 제동 장치(20)의 전기 모터(200)에 의하여 발전될 수 있다. 이 때, 발전 가능한 양은 차량의 속도 및 배터리 충전량 등에 따라 달라지게 된다. 따라서, 운전자가 요구한 제동력은 회생 제동력과 유압 제동력의 합력임을 참조하면, 운전자의 제동 의지를 만족시켜 주기 위해서, 유압 제동 장치(10)은 운전자가 요구한 제동력에서 전기 모터(200)에 의해 발전된 양에 해당하는 회생 제동력을 제외한 크기의 유압 제동력을 생성한다.
이러한 차량의 휠 실린더에 가해지는 총 제동력을 제어하기 위하여, 유압 제동 장치(10)와 회생 제동 장치(20)는 제동을 위한 다양한 정보를 송수신할 수 있다.
유압 제동 장치(10)는 운전자 요구 제동력과 관련된 정보를 회생 제동 장치(20)에 전송할 수 있다. 이 때, 운전자 요구 제동력과 관련된 정보는 마스터실린더(도 2의 101)의 압력이나 브레이크 페달 답력량 또는 변위량, 이로부터 산출된 운전자 요구 제동 토크 등의 운전자 요구 제동량 등을 포함할 수 있다.
또한, 유압 제동 장치(10)는 회생 제동 장치(20)를 제어하기 위한 다양한 신호를 전송할 수 있다. 이 때, 회생 제동 장치(20)를 제어하기 위한 다양한 신호는, 회생 제동력의 생성을 위한 회생제동 요청 신호 또는 회생제동 해제 신호 등을 포함할 수 있다. 회생제동 요청 신호는, 타겟 회생 제동력 등의 회생 제동 요구량에 대한 정보, 운전자 요구 제동력에 대응하는 총 제동력에 대한 정보, 운전자 요구 제동력에 대응하는 총 제동력에서 유압 제동력을 제외한 제동력에 대한 정보, 최대 회생 제동력에 기초하여 결정된 회생 제동력에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 유압 제동 장치(10)는 회생 제동에 대한 정보를 회생 제동 장치(20)로부터 수신할 수 있다. 이 때, 회생 제동에 대한 정보는 회생 제동량에 대한 정보를 의미할 수 있으며, 회생 제동력, 최대 회생 제동력 또는 회생 제동토크 등을 포함할 수 있다.
한편, 이러한 회생 제동 장치(20)로의 다양한 정보 및 신호의 전달은 전자 제어 장치(11)에 의하여 수행될 수 있다.
회생 제동 장치(20)는 전술한 회생 제동에 대한 정보를 유압 제동 장치(10)로 전송할 수 있고, 유압 제동 장치(10)로부터 수신된 신호에 기초하여 회생 제동을 수행할 수 있다.
한편, 유압 제동 장치(10)와 회생 제동 장치(20)는 다양한 통신 네트워크를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 유압 제동 장치(10)와 회생 제동 장치(20)는 캔(Controller Area Network; CAN) 네트워크를 이용하여 정보를 송수신할 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않고, 플렉스레이(FlexRay), LIN(Local Interconnect Network), MOST(Media Oriented System Transport) 기반의 네트워크 또는 이더넷(ethernet) 기반의 네트워크 등의 다양한 유선 통신망 또는 무선 통신망 등을 이용할 수도 있다.
한편, 유압 제동 장치(10) 및 회생 제동 장치(20) 각각은 회생제동시스템의 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)를 포함하도록 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 유압 제동 장치(10)의 전자 제어 장치(11)는 전술한 메모리(미도시) 및 프로세서(미도시)를 포함하도록 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 브레이크 시스템(1)의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 시스템의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
한편, 도 1에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.
도 2는 일실시예에 따른 브레이크 시스템의 유압 회로도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 브레이크 시스템(1)의 유압 제동 장치(10)는 브레이크 페달(101)의 압력에 의해 부스터가 작동하여 브레이크 액 등의 가압매체의 액압을 발생시키는 마스터실린더(102)와, 마스터 실린더(102)와 복수의 유압 라인을 통해 연결되어 마스터실린더(102)로부터 가압매체를 전달받는 복수의 휠 실린더(Wfr,Wrl,Wfl,Wrr)를 포함할 수 있다.
마스터실린더(102)는 두 개의 챔버를 가질 수 있다. 마스터실린더(102)의 제1 챔버(103)는 전륜 우측 휠(FR) 및 후륜 좌측 휠(RL)에 각각 설치된 휠 실린더(Wfr,Wrl)에 연결되고, 제2 챔버(104)는 전륜 좌측 휠(FL) 및 후륜 우측 휠(RR)에 각각 설치되는 휠 실린더(Wfl,Wrr)에 연결된다.
제1 챔버(103)와 전륜 우측 휠(FR) 및 후륜 좌측 휠(RL)에 각각 설치된 휠 실린더(Wfr,Wrl) 사이의 유압 라인에는 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131)가 마련된다. 이 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131)는 마스터실린더(102)로부터 각 바퀴의 휠 실린더(Wfr,Wrl)에 전달되는 가압매체를 제어한다.
제2 챔버(104)와 전륜 좌측 휠(FL) 및 후륜 우측 휠(RR)에 각각 설치된 휠 실린더(Wfl,Wrr) 사이의 유압 라인에는 노멀오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(132)가 마련된다. 이 노멀오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(132)는 마스터실린더(102)로부터 각 바퀴(FL,RR)의 휠 실린더(Wfl,Wrr)에 전달되는 가압매체를 제어한다.
노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131)와 각 바퀴(FR,RL)의 휠 실린더(Wfr,Wrl) 사이의 유압라인에는 노멀오픈형 인렛밸브(111,112)가 마련되고, 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(132)와 각 바퀴(FL,RR)의 휠 실린더(Wfl,Wrr) 사이의 유압라인에는 노멀오픈형 인렛밸브(113,114)가 마련된다.
각 바퀴(FR,RL)의 휠 실린더(Wfr,Wrl)의 출구 측에는 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121,122)가 마련되고, 각 바퀴(FL,RR)의 휠 실린더(Wfl,Wrr)의 출구 측에는 노멀클로즈형 아웃렛밸브(123,124)가 마련된다.
노멀클로즈형 아웃렛밸브(121,122)의 출구 측에는 각 바퀴(FR,RL)의 휠 실린더(Wfr,Wrl)에서 배출되는 가압매체를 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(151)가 마련되고, 노멀클로즈형 아웃렛밸브(123,124)의 출구 측에는 각 바퀴(FL,RR)의 휠 실린더(Wfl,Wrr)에서 배출되는 가압매체를 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(152)가 마련된다.
저압 어큐뮬레이터(151,152)에 저장된 가압매체는 한 쌍의 유압펌프(161,162)에 의하여 각각 가압되어 각 휠 실린더(Wfr,Wrl,Wfl,Wrr)측으로 전달될 수 있다. 이 때, 한 쌍의 유압펌프(161,162)는 모터(13)에 의하여 구동력을 제공받을 수 있다.
한 쌍의 유압펌프(161,162)의 흡입 측과 마스터실린더(102)의 각 챔버(103,104) 사이의 보조 유압 라인에는 노멀클로즈형 전자식셔틀밸브(141,142)가 마련된다. 이에 따라, 노멀클로즈형 전자식셔틀밸브(141,142)가 개방되면 마스터 실린더(102)와 각 유압펌프(161,162) 사이의 보조 유압라인이 개방되고, 노멀클로즈형 전자식셔틀밸브(141,142)가 폐쇄되면 마스터실린더(102)와 각 유압펌프(161, 162) 사이의 보조 유압라인이 폐쇄된다.
한편, 전륜 좌측 바퀴(FL)와 후륜 우측 바퀴(RR)의 유압회로에서는 각각의 부품들이 상술한 전륜 우측 바퀴(FR)와 후륜 좌측 바퀴(RL)의 유압회로와 동일하게 구성된다.
도 2의 실시예에서 설명하는 노멀오픈형(NO: Normal Open) 밸브는 통전되기 전에는 밸브 유로를 개방하고 통전되면 밸브 유로를 폐쇄한다. 노멀클로즈형(NC: Normal Close) 밸브는 통전되기 전에는 밸브 유로를 폐쇄하고 통전되면 밸브 유로를 개방한다.
도 2의 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131,132), 노멀클로즈형 전자식셔틀 밸브(141,142), 노멀오픈형 인렛밸브(111-114), 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121-124), 유압펌프(161,162)를 작동시키는 모터(13)는 제동모드를 수행하는 전자 제어 장치(11)에 의해 작동된다.
한편, 전술한 트랙션컨트롤밸브(131,132), 전자식셔틀밸브(141,142), 인렛밸브(111-114), 아웃렛밸브(121-124)는 노멀오픈형 밸브 또는 노멀클로즈형 밸브로 구현될 수 있으며, 전술한 예에 한정되지 않는다.
이하, 트랙션컨트롤밸브(131,132)는 노멀오픈형으로, 전자식셔틀 밸브(141,142)는 노멀클로즈형으로, 인렛밸브(111-114)는 노멀오픈형으로, 아웃렛밸브(121-124)는 노멀클로즈형으로 구현되는 경우를 예를 들어 설명한다.
전륜 좌우측 바퀴(FL,FR)와 후륜 좌우측 바퀴(RL,RR)에 각각 마련된 휠 속도센서(WS1~WS4)는 검출된 바퀴의 휠 속도정보를 제공할 수 있도록 전자 제어 장치(11)에 전기적으로 연결되어 있다. 전자 제어 장치(11)는 휠 속도센서(WS1-WS4)로부터 휠 속도정보를 수신할 수 있고, 이를 제어 기초로 활용할 수 있다.
마스터실린더(102)의 압력과, 각 휠 실린더(예를 들면, Wfr,Wfl)의 압력을 검출하도록 마련된 압력센서(P/V)는 검출된 압력정보를 제공할 수 있도록 전자 제어 장치(11)에 전기적으로 연결되어 있다.
운전자의 제동의지를 파악하기 위하여 브레이크 페달(101) 부근에 설치된 페달 트래블 센서(PTS)는 검출된 브레이크 페달 조작정보를 제공할 수 있도록 전자 제어 장치(11)에 전기적으로 연결되어 있다.
ESC 장치(100)의 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131,132), 노멀클로즈형 전자식셔틀밸브(141,142), 노멀오픈형 인렛밸브(111,112,113,114), 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121,122,123,124), 유압펌프(161,162)를 작동시키는 모터(13)는 전자 제어 장치(11)에 의해 작동이 제어될 수 있다. 또한, 마스터실린더(102)의 액압 및 적어도 어느 하나의 휠 실린더(FL, FR, RR, RL, FR)에 가해지는 액압을 측정하는 압력센서 각각은 복수개 배치될 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 브레이크 시스템의 제동시 회생 제동력과 유압 제동력을 나타낸 그래프이고, 도 4는 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 제동시 밸브, 유압펌프, 저압어큐뮬레이터의 작동 및 상태를 나타낸 도표이다. 도 5a는 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 회생 초기 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이고, 도 5b는 일 실시예에 의한 브레이크 시스템의 회생 협조 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이고, 도 5c는 일 실시예에 의한 브레이크 시스템의 회생 페이드아웃 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이고, 도 5d는 일 실시예에 의한 브레이크 시스템의 회생 해제 모드의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다. 도 6은 일반적인 브레이크 시스템의 소요액량과 제동력의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 회생 제동 모드가 제동기간별로 여러 개의 모드로 구분되어 있다.
제1 제동기간에서 제동을 시작하여 차량이 감속하다가 제2 제동기간과 제3 제동기간을 거쳐 제4 제동기간에서 차량이 정지한다고 가정한다.
제1 제동기간(①)은 회생 초기 모드가 수행되는 기간이다.
회생 초기 모드는 제동 초기에 유압 제동력을 발생시키지 않고 회생 제동력을 발생시키는 모드이다.
전자 제어 장치(11)는 운전자의 제동의지에 해당하는 값이 미리 설정된 값 이상인 경우, 회생 초기 모드를 수행할 수 있다. 이 경우, 회생 초기 모드로의 진입은 회생 제동력에 관계 없이 수행될 수 있다. 예를 들어, 최대 회생 제동력(Rmax)에 관계 없이 운전자의 제동의지에 해당하는 값이 미리 설정된 임계값 이상일 경우, 전자 제어 장치(11)는 회생 초기 모드로 진입할 수 있다.
이 때, 전자 제어 장치(11)는 브레이크 페달(101)의 변위량을 통하여 운전자의 제동의지에 해당하는 값을 결정할 수 있다. 전자 제어 장치(11)는 브레이크 페달(101)의 변위량이 미리 정해진 임계값 이상이면, 회생 초기 모드로 진입할 수 있다.
회생 초기 모드에서, 전자 제어 장치(11)는 운전자가 브레이크 페달(101)을 밟아 요구한 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 발생되도록 회생 제동 장치(20)에 제어 신호를 전송할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 회생 초기 모드에서, 마스터실린더(102)로부터 토출되는 가압매체가 저압어큐물레이터(151, 152)로 전달되고, 각 휠 실린더(FR, RL, FL, RR)는 전기모터(200)에 의한 회생 제동력만으로 차량의 제동을 수행할 수 있다.
구체적으로, 전자 제어 장치(11)는, 차량의 제동 시 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132)는 개방 상태를 유지하고, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)는 개방상태를 유지하되, 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)는 개방상태로 전환되도록 제어할 수 있다.
이로써, 마스터실린더(102)로부터 토출되는 가압매체는 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132), 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114), 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)를 순차적으로 거쳐 저압어큐물레이터(151,152)로 전달되며, 각 휠 실린더(FR, RL, FL, RR)는 전기모터(200)에 의한 회생 제동력 만으로 차량의 제동을 수행하여 차량을 감속시킬 수 있다.
이 때, 전자 제어 장치(11)는 유압펌프(161, 162) 및 모터(13)가 비구동상태를 유지하도록 제어할 수 있다. 또한, 전자 제어 장치(11)는 회생 초기 모드에서, 가압매체가 저압어큐물레이터(151,152)로 덤프(Dump)되기 위하여, 적어도 하나의 밸브의 개방 및 폐쇄 또는 적어도 하나의 펌프의 온오프를 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이, 회생 초기 모드에서, 전자 제어 장치(11)는 트랙션컨트롤밸브(131, 132), 인렛밸브(111, 112, 113, 114) 및 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124) 중에서 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)만을 개방시키고, 유압펌프(161,162)를 턴오프 시킴으로써 가압매체를 저압어큐물레이터(151,152)로 배출시킬 수 있다.
즉, 회생 초기 모드가 수행되는 제1 제동기간(①)에서, 전자 제어 장치(11)는, 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132)는 오프 상태로, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)는 오프 상태로, 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)는 온 상태가 되도록 각각의 밸브를 제어할 수 있다. 또한, 전자 제어 장치(11)는 유압펌프(161, 162) 및 모터(13)가 오프 상태가 되도록 제어할 수 있다.
한편, 제1 제동기간(①)에서 제2 제동기간(②)으로의 전환은, 회생 제동력에 의하여 결정된다. 전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력(Rmax) 보다 작은 경우, 즉 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력(Rmax)에 도달하기 전에 제동 모드를 회생 초기 모드에서 회생 협조 모드로 전환시킬 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술한다.
제2 제동기간(②)과 제3 제동구간(③)은 운전자 요구 제동력에 따라 유압 제동력과 회생 제동력을 함께 발생시키는 모드가 수행되는 기간이다.
제2 제동기간(②)은 유압 제동력과 회생 제동력을 함께 발생시키되, 회생 제동력을 최대 회생 제동력까지 증가시킴과 함께 유압 제동력의 발생을 개시하고 증가시킴으로써 회생 제동력과 유압 제동력을 합산한 총 제동력이 운전자 요구 제동력에 도달하도록 제어하는 회생 협조 모드가 수행되는 기간이다.
회생 협조 모드에서, 전자 제어 장치(11)는 브레이크 페달(101)의 변위량의 증가에 따라 운전자 요구 제동력이 점진적으로 증가하는 경우, 회생 제동력뿐만 아니라 유압 제동력이 함께 발생되도록 제어할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 회생 협조 모드가 수행되는 동안, 즉 제2 제동기간(②) 동안 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132)는 개방 상태를 유지하고, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)는 개방상태를 유지하되, 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)는 폐쇄상태로 전환된다. 이로써, 마스터실린더(102)로부터 토출되는 가압매체는 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132), 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)를 순차적으로 거쳐 각 휠 실린더(FR, RL, FL, RR)로 전달됨으로써 유압 제동력을 제공함과 동시에, 전기모터(200)에 의한 회생 제동력에 의해 차량의 제동을 수행하여 차량을 감속시킬 수 있다. 회생 협조 모드에서 유압펌프(161, 162) 및 모터(13)는 비구동상태 (오프 상태)를 유지한다.
이 경우, 전자 제어 장치(11)는 인렛밸브(111, 112, 113, 114), 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124), 트랙션컨트롤밸브(131, 132) 및 유압펌프(161, 162) 중에서 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)만을 폐쇄시킴으로써 마스터실린더(102)의 가압매체를 각 휠 실린더(FR, RL, FL, RR)로 공급함으로써 유압 제동력을 발생시킬 수 있다.
즉, 회생 협조 모드로 동작하는 제2 제동기간(②)에서 전자 제어 장치(11)는 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132), 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114) 및 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)가 모두 오프 상태가 되도록 각각의 밸브를 제어할 수 있다. 또한, 전자 제어 장치(11)는 유압펌프(161, 162) 및 모터(13)는 오프 상태가 되도록 제어할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 일반적인 브레이크 시스템에서, 운전자가 브레이크 페달(101)을 가압함에 따라 요구되는 브레이크 소요액량은 제1 그래프(G1)의 형태로 증가할 수 있다. 이 때, 발생되는 유압 제동력은 제2 그래프(G2)의 형태로 증가할 수 있다. 즉, 제동 초기부터 비교적 일정하게 증가하는 브레이크 소요액량과 달리, 유압 제동력은 제동 초기에는 증가 속도가 느리다가 점차 빠르게 증가하게 된다.
이와 같이, 유압 제동력이 발생하기 시작하는 제동 초기에는 브레이크 소요액량에 비하여 현저히 작은 크기의 유압 제동력이 발생되므로, 운전자 요구 제동력과 실제 발생하는 유압 제동력 사이에 차이가 발생한다. 따라서, 이러한 운전자 요구 제동력과 실제 발생하는 유압 제동력 사이의 격차를 보상하기 위한 회생 제동력의 제공이 요구된다.
이를 위해, 전자 제어 장치(11)는 회생 제동 장치(20)에 의하여 발생되는 회생 제동력의 크기가 가압매체의 소요액량에 기초하여 변경되도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 전자 제어 장치(11)는 브레이크 페달(101)의 변위량에 기초하여 결정된 브레이크 소요액량에 대응하는 유압 제동력을 확인할 수 있고, 확인된 유압 제동력에 기초하여 제1 타겟 회생 제동력을 결정할 수 있다.
전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 총 요구 제동력에서 확인된 유압 제동력을 제외한 제동력을 제1 타겟 회생 제동력으로 결정할 수 있다. 전자 제어 장치(11)는 결정된 제1 타겟 회생 제동력에 대한 정보를 회생 제동 장치(20)로 전송함으로써 제1 타겟 회생 제동력만큼의 회생 제동이 수행되도록 제어할 수 있다.
이를 통해, 전자 제어 장치(11)는 브레이크 소요액량 특성을 반영하여 운전자 요구 제동력과 실제 발생하는 유압 제동력 사이의 격차를 회생 제동력을 통하여 보상할 수 있다. 운전자 요구 제동력에 부합하는 총 제동력이 발생할 수 있으므로, 보다 효율적인 제동이 가능하다.
제3 제동기간(③)은 유압 제동력과 회생 제동력을 함께 발생시키되, 운전자 요구 제동력에 맞게 회생 제동력을 최대 회생 제동력에서 감소시킴과 함께 유압 제동력을 증가시킴으로써 회생 제동력과 유압 제동력을 합산한 총 제동력이 운전자 요구 제동력에 도달하도록 제어하는 회생 페이드아웃 모드가 수행되는 기간이다.
회생 협조 모드의 수행 중에 차량의 속도가 미리 정해진 임계값 이하이면, 전자 제어 장치(11)는 회생 페이드아웃 모드를 수행할 수 있다. 즉, 회생 협조 모드에서 회생 페이드아웃 모드로의 전환은, 차량의 속도가 미리 정해진 임계값 이하인 경우에 수행될 수 있다.
제3 제동기간(③) 동안 차량의 속도가 충분히 감속되어 전기에너지 전환에 의한 회생제동의 효율이 낮은 경우, 전자 제어 장치(11)는 회생 제동력을 감소시키되 유압 제동력을 증가함으로써 회생 페이드아웃 모드를 수행할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 회생 페이드아웃 모드가 수행되는 동안, 즉 제3 제동기간(③) 동안 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)는 개방상태를 유지하고, 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)는 폐쇄상태를 유지하되, 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132)는 폐쇄 상태로 전환된다. 이로써, 마스터실린더(102)로부터 토출되는 가압매체는 체크밸브, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)를 순차적으로 거쳐 각 휠 실린더(FR, RL, FL, RR)로 전달됨으로써 유압 제동력을 제공함과 동시에, 전기모터(200)에 의한 회생 제동력에 의해 차량의 제동을 수행하여 차량을 감속시킬 수 있다.
이 때, 전기모터(200)에 의한 회생 제동력은 점차적으로 감소하는 바, 전자 제어 장치(11)는 운전자의 제동의지에 해당하는 요구 제동력을 유지할 수 있도록, 감소하는 회생 제동력을 보상하기 위하여 유압 제동력을 증가시킬 수 있다.
구체적으로, 전자 제어 장치(11)는 모터(13)를 구동시켜 유압펌프(161, 162)에 의해 저압어큐뮬레이터(151, 152)에 저장된 가압매체를 가압시켜 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)측으로 함께 제공할 수 있다. 이 경우, 전자 제어 장치(11)는 감소하는 회생 제동력에 대한 정보를 회생 제동 장치(20)로부터 수신하고, 회생 제동력의 감소량만큼 유압 제동력이 증가하도록 제어할 수 있다.
전자 제어 장치(11)는 차량의 속도가 미리 정해진 임계값 이하인 경우, 회생 페이드아웃 모드로 진입할 수 있으며, 차량 정차 전 유압펌프(161, 162)를 작동시켜 저압어큐뮬레이터(151, 152)에 저장된 가압매체를 각 휠 실린더(FR, RL, FL, RR)로 공급함으로써 감소된 회생 제동력만큼 유압 제동력을 증가시킬 수 있다.
이를 위해, 전자 제어 장치(11)는 인렛밸브(111, 112, 113, 114), 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124) 및 트랙션컨트롤밸브(131, 132) 중에서 인렛밸브(111, 112, 113, 114)만을 개방시키고, 유압펌프(161, 162)를 작동시켜 유압 제동력을 증가시킬 수 있다.
즉, 회생 페이드아웃 모드로 동작하는 제3 제동기간(③)에서, 전자 제어 장치(11)는, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114) 및 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)는 오프 상태가 되고, 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132), 유압펌프(161, 162) 및 모터(13)는 온 상태가 되도록 각각의 구성을 제어할 수 있다.
또한, 회생 페이드아웃 모드에서, 전자 제어 장치(11)는 증가된 유압 제동력에 기초하여 제2 타겟 회생 제동력을 결정할 수 있고, 결정된 제2 타겟 회생 제동력에 대한 정보를 회생 제동 장치(20)로 전송함으로써 제2 타겟 회생 제동력만큼의 회생 제동이 수행되도록 제어할 수 있다.
이 경우, 전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 총 요구 제동력에서 증가된 유압 제동력을 제외한 제동력을 제2 타겟 회생 제동력으로 결정할 수 있다. 즉, 제3 제동기간(③)에서 결정된 제2 타겟 회생 제동력은 제2 제동기간(②)에서 결정된 제1 타겟 회생 제동력 보다 작은 값을 가질 수 있다. 결과적으로, 제3 제동기간(③)에서의 회생 제동력은 감소하게 된다.
제4 제동기간(④)은 회생 제동력 발생을 중지하고 운전자 요구 제동력에 대응하는 유압 제동력만을 발생시키는 회생 해제 모드가 수행되는 기간이다.
도 5d를 참조하면, 회생 해제 모드가 수행되는 동안, 즉 제4 제동기간(④) 동안 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132)는 폐쇄 상태를 유지하고, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)는 개방상태를 유지하고, 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)는 폐쇄상태를 유지한다. 이로써, 마스터실린더(102)로부터 토출되는 가압매체는 체크밸브, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114)를 순차적으로 거쳐 각 휠 실린더(FR, RL, FL, RR)로 전달됨으로써 유압 제동력만을 제공할 수 있다. 이를 통해, 차량의 제동이 종료되고, 차량이 정지된다.
이를 위해, 전자 제어 장치(11)는 회생 제동 장치(20)로 회생 제동력 발생을 정지시키기 위한 제어 신호를 전송함으로써 회생 제동력의 발생을 정지시킬 수 있다. 이와 함께, 전자 제어 장치(11)는 인렛밸브(111, 112, 113, 114), 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124) 및 트랙션컨트롤밸브(131, 132) 중에서 인렛밸브(111, 112, 113, 114)만이 개방된 상태를 유지하고, 유압펌프(161, 162)를 턴오프하도록 제어함으로써 유압 제동력만을 유지시킬 수 있다.
즉, 회생 해제 모드로 동작하는 제4 제동기간(④)에서 전자 제어 장치(11)는, 노멀오픈형 인렛밸브(111, 112, 113, 114), 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124), 유압펌프(161, 162) 및 모터(13)는 오프 상태가 되고, 노멀오픈형 트랙션컨트롤밸브(131, 132)는 온 상태가 되도록 각각의 구성을 제어할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 그래프는 제동시 회생 제동력과 유압 제동력의 이상적인 변화를 나타내는 것으로, 실제 제동시 회생 제동력과 유압 제동력의 변화는 직선 형태의 그래프로 표현되지 않을 수 있으며, 곡선 형태를 갖는 그래프로 표현될 수 있다.
도 7a는 일실시예에 따른 브레이크 시스템의 제동시 회생 제동력과 유압 제동력을 설명하기 위한 그래프이며, 도 7b는 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템의 회생 제동력과 유압 제동력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7a를 참조하면, 일 실시예에 따른 브레이크 시스템(1)은 회생 제동력이 최대 회생 제동력(Rmax)에 도달한 시점(Ta) 이전의 시기에서 회생 초기 모드를 수행할 수 있다.
이 때, 전자 제어 장치(11)는 마스터실린더(102)로부터 토출되는 가압매체가 저압어큐물레이터(151, 152)에 저장되도록 적어도 하나의 밸브, 유압펌프(151, 152) 및 모터(13) 중 적어도 하나의 온오프를 제어할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 3에서 전술한 바와 동일하다.
일 실시예에 따른 전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력(Rmax)에 도달하면(Ta 시점), 회생 초기 모드를 회생 협조 모드로 전환시킬 수 있다. 즉, 최대 회생 제동력 이상의 회생 제동력이 요구될 때, 회생 제동력을 발생시키는 회생 초기 모드를 정지하고 유압제동력을 함께 발생시키는 회생 협조 모드를 실행할 수 있다.
일반적으로, 최대 회생 제동력이 커질수록 브레이크 페달(101)의 작동에 따른 운전자 요구 토크와 회생제동제어의 회생 제동토크의 차이가 더 커진다. 이는 최대 회생 제동력이 커질수록 소요 액량 차이가 더 심화되기 때문이다.
이러한 운전자 요구 토크와 회생제동제어의 회생 제동토크의 차이를 보상하기 위하여, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 브레이크 시스템(1)은, 회생 협조 모드를 수행하는 시점을 회생 제동력이 최대 회생 제동력(Rmax)에 도달하는 시점(Ta) 이전의 시점(Tb)으로 앞당길 수 있다.
구체적으로, 전자 제어 장치(11)는 최대 회생 제동력(Rmax)에 기초하여 모드 전환 회생 제동력(Rs)를 결정할 수 있으며, 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 결정된 모드 전환 회생 제동력(Rs)에 도달하는 시점(Tb)에서, 제동 모드를 회생 초기 모드에서 회생 협조 모드로 전환할 수 있다.
이를 위해, 전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력과 회생 제동 장치(20)의 최대 회생 제동력(Rmax)을 실시간으로 비교할 수 있다.
전자 제어 장치(11)는 최대 회생 제동력(Rmax) 보다 작은 값을 모드 전환 회생 제동력(Rs)으로 결정할 수 있다. 구체적으로, 전자 제어 장치(11)는 최대 회생 제동력(Rmax)에 가중치 k를 적용한 값을 모드 전환 회생 제동력(Rs)으로 결정할 수 있으며, 모드 전환 회생 제동력(Rs)은 [수학식 1]에 의하여 결정될 수 있다.
Figure 112020122270527-pct00001
이처럼, [수학식 1]에 의하여 결정된 모드 전환 회생 제동력(Rs)는 최대 회생 제동력(Rmax) 보다 작은 값을 가질 수 있다.
이를 통해, 전자 제어 장치(11)는 브레이크 페달(101)의 작동에 따른 운전자 요구 토크와 회생제동제어의 회생 제동토크의 차이를 보상할 수 있으며, 보다 효율적인 제동이 가능하다.
또한, 회생 협조 모드로 전환되는 시점, 즉 유압 제동력이 제공되기 시작하는 시점(Tb)에서, 전자 제어 장치(11)는 회생 제동 장치(20)에 의하여 발생되는 회생 제동력이 실제 유압 제동력에 기초하여 변경되도록 제어할 수 있다. 전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 총 요구 제동력에서 확인된 유압 제동력을 제외한 제동력을 제1 타겟 회생 제동력으로 결정할 수 있다. 전자 제어 장치(11)는 결정된 제1 타겟 회생 제동력에 대한 정보를 회생 제동 장치(20)로 전송함으로써 제1 타겟 회생 제동력만큼의 회생 제동이 수행되도록 제어할 수 있다.
한편, 전자 제어 장치(11)는 유압 제동력이 제공되기 시작하는 시점(Tb)에서 회생 제동력이 최대 회생 제동력(Rmax)에 도달하는 시점(Ta) 동안, 제1 타겟 회생 제동력을 실시간으로 결정할 수 있고, 이에 따라 회생 제동 장치(20)로 제어 신호를 전송할 수 있다.
이를 통해, 전자 제어 장치(11)는 브레이크 소요액량 특성을 반영하여 운전자 요구 제동력과 실제 발생하는 유압 제동력 사이의 격차를 회생 제동력을 통하여 보상할 수 있다. 운전자 요구 제동력에 부합하는 총 제동력이 발생할 수 있으므로, 보다 효율적인 제동이 가능하다.
도 8 은 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 회생 제동 방법의 흐름도이다.
도 8를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 제어 장치(11)는 페달 변위가 감지되는지 여부를 확인할 수 있으며(710), 페달 변위가 감지되는 경우(710의 예), 감지된 페달 변위에 기초하여 운전자 요구 제동력을 결정할 수 있다(720).
전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력이 미리 정해진 임계값 이상인지 여부를 확인할 수 있고(730), 운전자 요구 제동력이 미리 정해진 임계값 이상인 경우(730), 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)를 개방할 수 있고(740), 회생 초기 모드에서 동작할 수 있다(750).
이 경우, 미리 정해진 임계값은 최대 회생 제동력(Rmax)에 관계 없이 설정되는 값일 수 있다. 즉, 회생 초기 모드로의 진입은 최대 회생 제동력에 관계 없이 운전자의 제동의지에 해당하는 값이 미리 설정된 임계값 이상일 경우, 수행될 수 있다.
이 때, 전자 제어 장치(11)는 브레이크 페달(101)의 변위량을 통하여 운전자의 제동의지에 해당하는 값을 결정할 수 있다. 전자 제어 장치(11)는 브레이크 페달(101)의 변위량이 미리 정해진 임계값 이상이면, 회생 초기 모드로 진입할 수 있다. 또한, 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)는 노멀클로즈형 아웃렛밸브로, 전자 제어 장치(11)는 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)가 온 상태가 되도록 제어함으로써 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)를 개방할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 회생 제동 방법의 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 제어 장치(11)는 모드 전환 회생 제동력(Rs)을 결정할 수 있다(810). 이 때, 모드 전환 회생 제동력(Rs)는 회생 초기 모드에서 회생 협조 모드로 전환하기 위하여 기준이 되는 회생 제동력을 의미하며, 최대 회생 제동력(Rmax) 보다 작은 값을 가질 수 있다.
구체적으로, 전자 제어 장치(11)는 최대 회생 제동력(Rmax)에 가중치 k를 적용한 값을 모드 전환 회생 제동력(Rs)으로 결정할 수 있으며, 모드 전환 회생 제동력(Rs)은 전술한 [수학식 1]에 의하여 결정될 수 있다.
전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 모드 전환 회생 제동력(Rs) 보다 큰 값을 갖는지 여부를 확인할 수 있다(820).
운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 모드 전환 회생 제동력(Rs) 보다 큰 값을 갖는 경우, 노멀클로즈형 아웃렛밸브(121, 122, 123, 124)를 폐쇄할 수 있다(830). 이후, 전자 제어 장치(11)는 회생 협조 모드로 동작할 수 있다(840). 즉, 전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 모드 전환 회생 제동력(Rs) 보다 커지는 시점에서 제동 모드를 회생 초기 모드에서 회생 협조 모드로 전환할 수 있다.
이를 통해, 일 실시예에 따른 전자 제어 장치(11)는 운전자 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력에 도달하기 전에 회생 협조 모드로 전환이 가능하므로, 소요 액량의 차이에 따른 제동력 감소를 방지할 수 있다.
이상과 같이, 유압식 제동장치가 적용된 차량에서도 회생 제동을 수행할 수 있고, 유압식 제동장치의 전자식 제동장치에 대비한 소요 액량 차이로 인한 유압 제동력 손실을 회생 제동력으로 보상할 수 있어 총 제동력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 사용자의 편의성 및 주행 안전성이 증대될 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (19)

  1. 브레이크 시스템에 있어서,
    유압에 의한 제동력을 생성하는 유압 제동 장치를 포함하고,
    상기 유압 제동 장치는,
    가압매체를 토출함으로써 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 유압을 생성하는 마스터 실린더;
    복수의 휠 실린더와 상기 마스터 실린더를 연결하는 유로에 배치되는 복수의 밸브;
    상기 유로에 배치되는 어큐뮬레이터; 및
    상기 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 요구 제동력을 결정하고, 상기 복수의 밸브를 제어하는 전자 제어 장치;를 포함하고,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 브레이크 페달의 변위량을 감지하면, 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체가 상기 어큐뮬레이터에 저장되도록 상기 복수의 밸브를 제어하고, 회생 제동력의 생성을 위한 요청 신호를, 전기 모터에 의한 회생 제동력을 생성하는 회생 제동 장치로 전달하고,
    상기 복수의 밸브는,
    상기 복수의 휠 실린더의 출구 측에 배치되는 아웃렛밸브;를 포함하고,
    상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력에 도달하기 전에, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환하는 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전자 제어 장치는,
    상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환함으로써 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체를 상기 어큐뮬레이터에 저장하는 브레이크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    차속이 미리 정해진 기준값 이하이면, 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체가 상기 복수의 휠 실린더로 전달되도록 상기 복수의 밸브를 제어하는 브레이크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 밸브는,
    상기 마스터 실린더와 상기 휠 실린더 사이에 배치되는 트랙션컨트롤밸브;를 포함하고,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 트랙션컨트롤밸브를 폐쇄 상태로 전환함으로써 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 전달하는 브레이크 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 제공하는 유압펌프; 및
    상기 유압펌프를 구동하는 모터;를 더 포함하고,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 유압펌프 및 상기 모터를 턴온(Turn-on)시킴으로써 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 전달하는 브레이크 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 브레이크 페달의 변위량이 미리 정해진 임계값 이상이면, 상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환하는 브레이크 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 최대 회생 제동력에 기초하여 모드변환 회생 제동력을 결정하고, 상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 상기 결정된 모드변환 회생 제동력에 도달하면, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환하는 브레이크 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 최대 회생 제동력에 미리 정해진 가중치를 적용한 값을 상기 모드변환 회생 제동력으로 결정하고, 상기 미리 정해진 가중치는 0 보다 크고, 1 보다 작거나 같은 브레이크 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 요구 제동력에 기초하여 타겟 회생 제동력을 결정하고, 상기 결정된 타겟 회생 제동력이 생성되도록 상기 회생 제동 장치로 상기 요청 신호를 전달하는 브레이크 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 요구 제동력에서 유압에 의한 제동력을 감산한 제동력을 상기 타겟 회생 제동력으로 결정하는 브레이크 시스템.
  12. 브레이크 시스템에 있어서,
    유압에 의한 제동력을 생성하는 유압 제동 장치를 포함하고,
    상기 유압 제동 장치는,
    가압매체를 토출함으로써 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 유압을 생성하는 마스터 실린더;
    복수의 휠 실린더의 출구 측에 마련된 아웃렛밸브;
    상기 복수의 휠 실린더의 입구 측에 마련되는 인렛밸브와 상기 마스터실린더 사이에 마련되는 트랙션컨트롤밸브;
    상기 아웃렛밸브와 연결되는 어큐뮬레이터; 및
    상기 브레이크 페달의 변위량에 대응하는 요구 제동력을 결정하고, 상기 복수의 밸브를 제어하는 전자 제어 장치;를 포함하고,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 브레이크 페달의 변위량을 감지하면, 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체가 상기 어큐뮬레이터에 저장되도록 상기 아웃렛밸브를 제어하고, 차속이 미리 정해진 기준값 이하이면, 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체가 상기 복수의 휠 실린더로 전달되도록 상기 트랙션컨트롤밸브를 제어하고,
    상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 최대 회생 제동력에 도달하기 전에, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환하는 브레이크 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환함으로써 상기 마스터 실린더로부터 토출되는 가압매체를 상기 어큐뮬레이터에 저장하는 브레이크 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    차속이 미리 정해진 기준값 이하이면, 상기 트랙션컨트롤밸브를 폐쇄 상태로 전환함으로써 상기 어큐뮬레이터에 저장된 가압매체를 상기 복수의 휠 실린더로 전달하는 브레이크 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 브레이크 페달의 변위량이 미리 정해진 임계값 이상이면, 상기 아웃렛밸브를 개방 상태로 전환하는 브레이크 시스템.
  16. 삭제
  17. 제12항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 최대 회생 제동력에 기초하여 모드변환 회생 제동력을 결정하고, 상기 요구 제동력에 대응하는 회생 제동력이 상기 결정된 모드변환 회생 제동력에 도달하면, 상기 아웃렛밸브를 폐쇄 상태로 전환하는 브레이크 시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 전자 제어 장치는,
    상기 요구 제동력에 기초하여 타겟 회생 제동력을 결정하고, 상기 결정된 타겟 회생 제동력이 생성되기 위한 요청 신호를, 전기 모터에 의한 회생 제동력을 생성하는 회생 제동 장치로 전달하는 브레이크 시스템.
  19. 삭제
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