KR102876552B1 - 제동 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

제동 시스템 및 그 제어 방법

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KR102876552B1 KR1020230179382A KR20230179382A KR102876552B1 KR 102876552 B1 KR102876552 B1 KR 102876552B1 KR 1020230179382 A KR1020230179382 A KR 1020230179382A KR 20230179382 A KR20230179382 A KR 20230179382A KR 102876552 B1 KR102876552 B1 KR 102876552B1
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Abstract

제동 시스템은, 차량의 하나 이상의 휠에 마련되고, 상기 차량을 제동하기 위한 제동력을 발생시키는 전기 기계식 브레이크와, 상기 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전기 기계식 브레이크 장치; 상기 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하는 제동 제어 모듈; 및 상기 전자제어유닛의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하고, 상기 제동 제어 모듈은, 운전자의 제동 의지가 감지되면 상기 제동 의지에 따른 제동력을 생성하도록 상기 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하고, 상기 온도 센서에 의해서 측정된 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상으로 판단되면 상기 측정된 온도에 기반하여 상기 전기 기계식 브레이크의 디스크와 패드 사이가 멀어지도록 상기 디스크와 상기 패드 사이의 간격을 조절할 수 있다.

Description

제동 시스템 및 그 제어 방법{BRAKE SYSTEM AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
개시된 발명은 제동 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
차량에는 제동을 수행하기 위한 브레이크 장치가 필수적으로 장착되며, 운전자 및 승객의 안전을 위해 다양한 방식으로 차량을 제동시키기 위한 브레이크 장치가 제안되고 있다.
최근에는 운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받고, 이에 근거하여 모터와 같은 전동장치를 작동시켜 차량의 제동력을 제공하는 전기 기계식 브레이크 시스템이 널리 보급되고 있다.
이러한 전기 기계식 브레이크 시스템은 모터와 감속기 등을 통해 모터의 회전력을 선형운동으로 변환하여 브레이크 디스크의 클램핑 포스를 제공하고, 이를 통해 차량의 서비스 브레이크 및 주차 브레이크를 수행한다.
그러나, 차량의 브레이크를 수행하거나, 브레이크 해제 시 브레이크 디스크와 패드 사이의 마찰에 의해 브레이크 드래그 현상이 발생되어 브레이크 진동과 소음의 원인이 되고, 연비에 약영향을 줄 수 있으며, 브레이크의 작동 응답성이 저하될 수 있다.
따라서, 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 드래그 현상을 최소화하고, 전기 기계식 브레이크 장치의 작동 응답성을 향상시키기 위한 제동 시스템 및 그 제어 방법이 요구된다.
개시된 발명의 일 측면은, 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 드래그 현상을 최소화하고, 전기 기계식 브레이크의 작동 응답성을 향상시키기 위한 제동 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 제동 시스템은, 차량의 하나 이상의 휠에 마련되고, 상기 차량을 제동하기 위한 제동력을 발생시키는 전기 기계식 브레이크와, 상기 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전기 기계식 브레이크 장치; 상기 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하는 제동 제어 모듈; 및 상기 전자제어유닛의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하고, 상기 제동 제어 모듈은, 운전자의 제동 의지가 감지되면 상기 제동 의지에 따른 제동력을 생성하도록 상기 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하고, 상기 온도 센서에 의해서 측정된 전자제어유닛의 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상으로 판단되면 상기 측정된 온도에 기반하여 상기 전기 기계식 브레이크의 디스크와 패드 사이가 멀어지도록 상기 디스크와 상기 패드 사이의 간격(gap)을 조절할 수 있다.
상기 제동 시스템은, 브레이크 페달의 이동 거리, 이동 속도 및 운전자에 의해 가해진 답력 중 적어도 하나를 포함하는 브레이크 페달 정보를 측정하는 브레이크 페달 센서를 더 포함하고, 상기 제동 제어 모듈은, 상기 측정된 브레이크 페달 정보에 기반하여 상기 제동 의지가 감지된다고 판단할 수 있다.
상기 제동 제어 모듈은, 상기 측정된 온도, 브레이크 패드의 두께, 및 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이에서 발생된 초기 드래그 포스(initial drag force)에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 목표 간격을 결정하고, 상기 결정된 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이가 멀어지도록 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절할 수 있다.
상기 제동 제어 모듈은, 상기 결정된 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 패드를 상기 브레이크 디스크로부터 멀어지는 방향으로 이격시키도록 상기 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제동 제어 모듈은, 상기 측정된 브레이크 페달 정보에 기반하여 상기 제동 의지의 감소가 판단되고, 상기 측정된 온도가 상기 임계 온도 미만으로 판단되면 상기 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이가 가까워지도록 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절할 수 있다.
상기 제동 제어 모듈은, 상기 결정된 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 패드를 상기 브레이크 디스크 측으로 밀착시키도록 상기 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어할 수 있다.
상기 제동 제어 모듈은, 상기 측정된 온도, 상기 브레이크 패드의 두께 및 상기 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이에서 발생된 초기 드래그 포스에 기반하여 상기 목표 간격을 추정하도록 학습된 인공 신경망 모델을 이용하여 상기 목표 간격을 결정할 수 있다.
상기 제동 제어 모듈은, 상기 인공신경망 모델을 학습시키기 위한 학습 데이터를 획득하고 - 상기 학습 데이터는, 상기 온도 센서에 의해 측정된 전자제어유닛의 제1 온도, 상기 브레이크 패드의 제1 두께, 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이에 발생되는 제1 드래그 포스를 포함함-, 상기 학습 데이터를 상기 인공 신경망 모델에 입력시키고, 상기 인공 신경망 모델을 이용하여 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 목표 간격을 추정하고, 상기 추정된 목표 간격을 기반으로 상기 브레이크 디스크 및 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절하였을 때 상기 브레이크 디스크 및 상기 브레이크 패드 사이에 발생되는 드래그 포스가 사전 설정된 임계 값 미만으로 저감되도록 상기 인공 신경망 모델을 학습시킬 수 있다.
상기 제동 시스템은, 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이에서 발생되는 밀착력 또는 체결력을 포함하는 포스 정보를 측정하는 포스 센서를 더 포함하고, 상기 제동 제어 모듈은, 상기 측정된 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상으로 판단되면 상기 측정된 포스 정보에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이에서 발생되는 드래그 포스를 결정하고, 상기 결정된 드래그 포스가 사전 설정된 임계 값 이상이면 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이가 멀어지도록 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 제동 시스템의 제어 방법은, 차량의 브레이크 페달 센서를 이용하여 운전자의 제동 의지를 감지하고, 상기 차량의 하나 이상의 휠에 마련되는 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하여 상기 감지된 제동 의지에 따른 제동력을 발생시키고, 상기 하나 이상의 휠에 마련된 온도 센서를 이용하여, 상기 전기 기계식 브레이크 장치의 전자제어유닛의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상으로 판단되면 상기 측정된 온도에 기반하여 상기 전기 기계식 브레이크의 디스크와 패드 사이가 멀어지도록 상기 디스크와 상기 패드 사이의 간격을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어하는 전자제어유닛의 온도에 기반하여 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 간격을 조절함으로써, 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰에 의한 드래그 현상을 최소화하고, 전기 기계식 브레이크의 작동 응답성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 차량에 포함된 제동 시스템을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 의한 제동 시스템에 포함된 전기 기계식 브레이크 장치의 구성을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 제동 시스템의 제어 구성을 도시한다.
도 4은 일 실시예에 의한 제어 장치에 포함된 제동 제어 모듈의 기능 모듈을 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 의해 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 간격을 조절하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 7은 다양한 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 8은 다양한 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 9는 다양한 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 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.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 의한 차량에 포함된 제동 시스템을 도시한다.
도 1을 참조하면, 차량(1)은 그 외관을 형성하고, 운전자 및/또는 수화물을 수용하는 차체와, 차체 이외의 차량(1) 부품을 포함하는 차대와, 차량이 이동할 수 있도록 회전하는 휠(2)을 포함한다.
차량(1)은 제동 시스템(40)을 포함하고, 제동 시스템(40)은 차량(1)을 정지시키기 위한 제동 토크를 생성하며, 전기 기계식 브레이크 장치(100)와 제동 제어 모듈(Brake Control Module, BCU)(200)을 포함한다.
차량(1)의 전륜(FR, FL) 및 후륜(RR, RL)에는 제동력을 발생시키는 전기 기계식 브레이크 장치(100)가 마련될 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 이러한 전기 기계식 브레이크 장치(100)는 후륜에만 마련될 수도 있다.
전기 기계식 브레이크 장치(100)의 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 구체적으로 후술하도록 한다. 제시된 실시예에서는 전기 기계식 브레이크 장치(100)가 전륜 및 후륜 모두에 마련되는 경우를 설명하도록 한다.
제동 제어 모듈(200)은 운전자의 브레이크 페달(P)의 조작에 따른 제동 의지에 의존하여 제동력을 발생시키도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부(ECU)(후술하는 도 3의 제어부(210))를 포함할 수 있다.
하나 이상의 휠(2)에 마련된 전기 기계식 브레이크 장치(100)에는 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 전자제어유닛(310)의 구동에 따라 발생되는 온도를 측정하기 위한 온도 센서(220)와, 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 브레이크 디스크 및 브레이크 패드 사이의 밀착력 또는 체결력을 측정하기 위한 포스 센서(Force sensor)(230)가 마련될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 의한 제동 시스템에 포함된 전기 기계식 브레이크 장치의 구성을 도시한다. 제시된 실시예에서는 전기 기계식 브레이크 장치(100)가 캘리퍼 방식의 EMB(Electro Mechanical Brake)인 것으로 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 전기 기계식 브레이크 장치(100)는 차량의 휠과 함께 회전하는 브레이크 디스크(13)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)가 설치되는 캐리어(미도시), 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)를 작동시키는 캘리퍼 하우징(20), 캘리퍼 하우징(20) 내부에 진퇴 가능하게 설치되는 피스톤(110), 피스톤(110)을 이동시키기 위한 구동력을 발생 및 제공하는 액추에이터(160), 액추에이터(160)에서 제공되는 회전 구동력을 전달받아 선형운동으로 변환하여 피스톤(110)에 전달함으로써 피스톤(110)의 축방향 진퇴 이동을 구현하는 동력변환유닛(120) 및 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 체결력을 측정하는 감지부(140)를 포함하는 전기 기계식 브레이크(110)와, 감지부(140)로부터 제공되는 정보에 기초하여 액추에이터(160)의 작동을 제어하는 전자제어유닛(후술하는 도 3의 전자제어유닛(310))을 포함할 수 있다.
한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 내면에 각각 브레이크 패드(10)가 부착되어 마련될 수 있다. 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 피스톤(110)과 접하도록 배치된 내측 패드 플레이트(11)와 후술할 캘리퍼 하우징(20)의 핑거부(22)와 접하도록 배치된 외측 패드 플레이트(12)로 이루어져 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 패드 플레이트(11, 12)는 차체에 고정된 캐리어에 설치되어 디스크의 양쪽 측면을 향하여 진퇴하여 제동을 수행할 수 있다.
캘리퍼 하우징(20)은 외측 패드 플레이트(12)를 동작시키도록 전방측(도 1을 기준으로 좌측)에 하측방향으로 굽어지게 형성된 핑거부(22)와, 피스톤(110)이 설치되는 실린더부(21)를 포함하고, 캐리어에 슬라이딩 이동 가능하게 체결될 수 있다. 상기 실린더부(21)와 핑거부(22)는 일체로 형성될 수 있다. 이러한 캘리퍼 하우징(20)은 차량의 제동 시 피스톤(110)의 이동에 따른 반력에 의해 캘리퍼 하우징(20)이 캐리어로부터 슬라이딩되어 브레이크 디스크(13) 측으로 이동됨에 따라 핑거부(22)에 의해 외측 패드 플레이트(12)가 브레이크 디스크(13) 측으로 접근하여 브레이크 디스크(13)를 가압할 수 있다.
동력변환유닛(120)은 액추에이터(160)로부터 구동력을 전달받아 회전하는 스핀들(121)과, 피스톤(110)의 내부에 배치되며 스핀들(121)과 나사 연결되어 스핀들(121)의 제1 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 전진하거나 스핀들(121)의 제2 방향 회전에 의해 피스톤(110)과 함께 후퇴하는 너트(125)와, 스핀들(121)과 너트(125) 사이에 개재되는 복수의 볼(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 동력변환유닛(120)은 스핀들(121)의 회전운동을 선형운동으로 변환하는 볼-스크류 타입의 변환장치로 마련될 수 있다. 스핀들(121)의 제1 방향 회전은 스핀들(121)의 회전에 의해 너트(125)를 전진시키는 회전 방향을 의미하며, 스핀들(121)의 제2 방향 회전은 제1 방향과 반대 방향 회전으로서 스핀들(121)의 회전에 의해 너트(125)를 후퇴시키는 회전 방향을 의미한다.
스핀들(121)은 실린더부(21)에 회전 가능하게 마련되며 반경방향으로 연장된 플랜지(122)가 마련될 수 있다. 이때, 플랜지(122)는 별도의 부품으로 마련되어 스핀들(121)에 고정되어 스핀들(121)과 일체로 회전할 수 있다. 스핀들(121)은 플랜지(122)를 기준으로 일측(좌측)은 너트(125)와 결합되고, 타측(우측)은 액추에이터(160)와 연결되어 구동력을 제공받도록 이루어진다. 이에, 스핀들(121)의 일측은 너트(125)의 내측에 삽입될 수 있으며, 너트(125)와의 결합을 위해 외주면에 외부 나사산(123)이 형성될 수 있다. 또한, 스핀들(121)의 타측에는 베어링(150)과, 스핀들(121)에 가해지는 부하를 감지하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 간 밀착력 또는 체결력을 측정하는 감지부(140)가 배치될 수 있다.
감지부(140)는 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 체결력을 측정하도록 마련된다. 감지부(140)는 스핀들(121) 또는 액추에이터(160)의 부하를 감지하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 체결력을 측정하는 포스 센서(후술하는 도 2의 포스 센서(230)에 대응될 수 있다.) 등으로 마련될 수 있으나, 해당 방식의 장치에 한정되는 것은 아니다. 감지부(140)는 측정한 밀착력 또는 체결력을 포함하는 포스 정보를 제동 제어 모듈(200)로 송출할 수 있다.
액추에이터(160)는 모터(161)와 복수의 감속기어를 갖는 감속장치(162)를 포함하여 마련될 수 있으며, 차량에 배치되는 전원장치로부터 전원을 공급받아 구동력을 발생할 수 있다. 액추에이터(160)는 스핀들(121)의 타측 단부와 연결되어 발생한 구동력을 스핀들(121)의 회전운동으로 전달할 수 있다. 액추에이터(160)는 캘리퍼 하우징(20)의 외측에 설치될 수 있으며, 감속장치(162)는 유성기어조립체 또는 웜 구조 등 다양한 구조의 장치가 적용되어 모터(161)의 동력을 감속하여 스핀들(121)로 제공할 수 있다. 모터(161)는 스핀들(121)을 회전시켜 너트(125)를 진퇴 이동시킴으로써 피스톤(110)을 가압하거나 가압해제시킬 수 있다. 감속장치(162)는 모터(161)의 출력측과 스핀들(121) 사이에 마련될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 제동 시스템의 제어 구성을 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이 제동 시스템(40)은 센서 모듈(S), 차량(1)의 하나 이상의 휠(2)에 대응하여 마련된 전기 기계식 브레이크 장치(100) 및 전기 기계식 브레이크장치(100)의 작동을 제어하기 위한 제동 제어 모듈(200)을 포함할 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 브레이크 페달 센서(210), 온도 센서(220), 포스 센서(230), 제동 제어 모듈(200) 및 전기 기계식 브레이크 장치(100)는 필수 구성에 해당하지 아니하며 이들 중 적어도 일부는 생략될 수 있다.
센서 모듈(S)은 브레이크 페달 센서(210), 온도 센서(220) 및 포스 센서(230)를 포함할 수 있다.
브레이크 페달 센서(210)는, 운전자의 제동 의지에 의하여 브레이크 페달이 이동하는 이동 거리, 이동 속도 및/또는 브레이크 페달에 가해지는 답력을 감지하고, 감지된 이동 거리, 이동 속도 및/또는 답력에 대응하는 감지 신호를 제동 제어 모듈(200)로 제공할 수 있다. 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 페달 센서(210)의 감지 신호에 의존하여 운전자의 제동 의지를 판단할 수 있다.
온도 센서(220)는, 전기 기계식 브레이크 장치(100) 각각에 대응하여 마련되고, 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 전자제어유닛(310)에서 발생되는 온도를 감지하고, 감지된 온도에 대응하는 감지 신호를 제동 제어 모듈(200)에 제공할 수 있다. 제동 제어 모듈(200)은 온도 센서(220)의 감지 신호에 의존하여 드래그 현상의 존재 여부를 판단하고, 드래그 현상을 최소화하기 위한 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 목표 간격을 결정할 수 있다.
포스 센서(230)는, 전기 기계식 브레이크 장치(100) 각각에 대응하여 마련되어, 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 체결력을 측정(또는 감지)하고, 측정된 밀착력 또는 체결력에 대응하는 감지 신호를 제동 제어 모듈(200)에 제공할 수 있다. 제동 제어 모듈(200)은 포스 센서(230)의 감지 신호에 의존하여 드래그 현상의 존재 여부를 판단할 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지에 따라 차량(1)을 제동시키도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)로 제어 신호를 제공할 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 브레이크 페달 센서(210)를 통해 브레이크 페달의 이동 거리, 이동 속도 및/또는 브레이크 페달에 가해진 답력을 측정한 브레이크 페달 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 브레이크 페달 정보는 상술한 브레이크 페달 센서(210)의 감지 신호일 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 온도 센서(220)를 통해 전자제어유닛(310)의 온도를 측정한 온도 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 온도 정보는 상술한 온도 센서(220)의 감지 신호일 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 포스 센서(230)로부터 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 체결력을 측정한 포스 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 포스 정보는 상술한 포스 센서(230)의 감지 신호일 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 운전자가 밟는 브레이크 페달(P)의 조작에 의해 생성된 제동 신호에 의해 전기 기계식 브레이크 장치(100)를 구동시키기 위한 제동 신호를 생성할 수 있다. 제동 제어 모듈(200)은 생성된 제동 신호를 전자제어유닛(310)에 전달하여 전기 기계식 브레이크 장치(100)가 운전자가 밟는 브레이크 페달(P)의 조작에 의해 생성된 제동 신호에 따라 제동 작동(Apply) 모드 또는 제동 작동 해제(Release) 모드를 수행하도록 제어할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 페달 센서(210)로부터 브레이크 페달 정보를 수신하고, 수신된 브레이크 페달 정보에 기반하여 운전자의 제동 의지를 감지한 후 감지된 제동 의지에 따른 제동 신호를 생성할 수 있다.
이처럼, 운전자의 제동 의지가 감지되면 제동 제어 모듈(200)은 상술한 바와 같이 제어 신호를 생성하여 생성된 제어 신호에 의해 전기 기계식 브레이크 장치(100)를 제어하여 제동력을 발생시키기 때문에, 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 구동에 의해 전자제어유닛(200)의 온도가 상승하고, 발생된 제동력 및 마찰력에 의해 브레이크 패드(10)의 온도 또한 상승할 수 있다. 이로 인해, 드래그(drag) 현상에 의한 손실이 발생될 수 있으며, 드래그 현상을 최소화하기 위해서 전자제어유닛(200)의 온도를 고려하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격(gap)을 조절할 필요가 있다. 이를 바탕으로, 본 실시 예에서 제동 제어 모듈(200)은 온도 센서(220)로부터 전자제어유닛(200)에서 발생되는 온도를 측정한 온도 정보를 수신하고, 수신된 온도 정보에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조정하도록 제어 신호를 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제동 제어 모듈(200)은 온도 센서(220)로부터 획득된 온도 정보 및 포스 센서(230)로부터 획득된 포스 정보에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이에서 발생되는 드래그 현상에 의한 손실 여부를 판단하고, 드래그 현상의 존재 여부에 따라 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하도록 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 제동 제어 모듈(200)은 복수의 반도체 소자들을 포함할 수 있으며, 프로세서(201) 및 메모리(202)를 포함할 수 있다. 프로세서(201) 및 메모리(202) 각각은 별도의 반도체 소자로 구현되거나, 단일의 반도체 소자로 구현될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제동 제어 모듈(200)은 복수의 프로세서들 및/또는 복수의 메모리들을 포함할 수 있다.
메모리(202)는 운전자의 제동 의지에 의존하여 차량의 제동을 제어하기 위한 프로그램 및 데이터를 기억/저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(202)는 브레이크 페달 센서(210)의 브레이크 페달 정보에 의존하여 운전자의 제동 의지가 존재하는지 여부를 판단하기 위한 프로그램 및 데이터를 기억/저장할 수 있다. 또한, 메모리(202)는 온도 센서(220)의 온도 정보에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하기 위한 프로그램 및 데이터를 기억/저장할 수 있다. 메모리(202)는 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 최적의 목표 간격을 추정하기 위해 학습된 인공 신경망 모델(후술하는 도 4의 도면부호 440)를 더 저장할 수 있다.
메모리(202)는 프로세서(201)에 프로그램 및 데이터를 제공하고, 프로세서(201)의 연산 동작 중에 생성되는 임시 데이터를 기억할 수 있다.
메모리(202)는 S-램(Static Random Access Memory, S-RAM), D-램(Dynamic Random Access Memory, D-RAM) 등의 휘발성 메모리와, 롬(Read Only Memory: ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 플래시 메모리 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(202)는 하나의 반도체 소자를 포함하거나 또는 복수의 반도체 소자들을 포함할 수 있다.
프로세서(201)는 메모리(202)로부터 제공되는 프로그램 및 데이터에 따라서, 운전자의 제동 의지를 판단하고, 운전자의 제동 의지에 따라 차량의 제동을 제어할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(201)는 브레이크 페달 센서(210)의 브레이크 페달 정보에 기반하여 운전자의 제동 의지가 존재하는지를 판단하고, 운전자의 제동 의지가 판단되면 운전자의 제동 의지에 따른 제동력을 발생시키도록 전기 기계식 브레이크(100)를 제어할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 프로세서(201)는 전자제어유닛(310)의 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상인지를 결정하여 전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 이상이면 드래그 현상에 의한 손실이 발생되었다고 판단할 수 있다. 이에 따라, 프로세서(201)는 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 드래그 현상을 최소화하기 위해 전자제어유닛(310)의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다.
프로세서(201)는 연산 회로와 기억 회로와 제어 회로를 포함할 수 있다. 프로세서(201)는 하나의 반도체 소자를 포함하거나 또는 복수의 반도체들을 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(201)는, 하나의 반도체 소자 내부에, 하나의 코어를 포함하거나 또는 복수의 코어들을 포함할 수 있다. 이러한 프로세서(201)는 MPU(Micro Processing Unit) 등 다양하게 호칭될 수 있다.
이처럼, 제동 제어 모듈(200)은, 차량 제동 시 드래그 현상에 의한 손실을 최소화하기 위해 전자제어유닛(200)의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)를 제어할 수 있다.
도 4은 일 실시예에 의한 제어 장치에 포함된 제동 제어 모듈의 기능 모듈을 도시한다.
도 4를 참조하면, 제동 제어 모듈(200)은 기능적으로, 복수의 모듈들을 포함할 수 있다. 모듈들 각각은 프로세서(201)에 포함된 하드웨어 모듈(예를 들어, ASIC 또는 FPGA)이거나 또는 메모리(202)에 저장된 소프트웨어 모듈(예를 들어 어플리케이션 프로그램 또는 데이터)일 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 도 4에 도시된 바와 같이 제동 의지 판단 모듈(400), 드래그 판단 모듈(410), 목표 간격 결정 모듈(420) 및 제어 모듈(430)을 포함할 수 있다. 다만, 도 4에 도시된 제동 의지 판단 모듈(400), 드래그 손실 판단 모듈(410), 목표 간격 결정 모듈(420), 제어 모듈(430)은 필수 구성에 해당하지 아니하며 이들 중 적어도 일부는 생략될 수 있다.
제동 의지 판단 모듈(400)은 브레이크 페달 정보에 기반하여 운전자의 제동 의지가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제동 의지 판단 모듈(400)은 브레이크 페달의 이동 거리, 이동 속도 및/또는 가해진 답력에 기반하여 제동 의지가 인식되는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 브레이크 페달(P)의 이동 거리가 사전 설정된 임계 거리 이상이면 제동 의지 판단 모듈(400)은 운전자의 제동 의지가 존재한다고 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 브레이크 페달(P)의 이동 속도가 사전 설정된 임계 속도 이상이면 제동 의지 판단 모듈(400)은 운전자의 제동 의지가 존재한다고 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 브레이크 페달(P)에 가해진 답력이 사전 설정된 임계 값 이상이면 제동 의지 판단 모듈(400)은 운전자의 제동 의지가 존재한다고 판단할 수 있다.
운전자의 제동 의지가 존재한다고 판단되면 제어 모듈(430)은 제동 의지에 따른 제동력이 발생되도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 생성된 제어 신호를 전기 기계식 브레이크 장치(100)에 제공할 수 있다. 이러한 제어 신호를 수신한 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 전자제어유닛(310)은 차량을 제동시키기 위한 제동력을 생성하도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)를 제어할 수 있다.
드래그 판단 모듈(410)은 온도 정보에 기반하여 전자제어유닛(310)의 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상인지를 결정하여 전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 이상이면 드래그 현상이 존재한다고 판단할 수 있다.
드래그 현상이 존재한다고 판단되면 목표 간격 결정 모듈(420)은 이러한 드래그 현상을 최소화하기 위한 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 목표 간격을 결정하기 위해 온도 정보, 브레이크 패드(10)의 두께 및/또는 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이에서 발생된 초기 드래그 포스를 이용할 수 있다.
구체적으로, 목표 간격 결정 모듈(420)은 너트(125)의 이동거리 변화를 이용하여 브레이크 패드(10)의 마모량을 추정하고, 추정된 마모량에 기반하여 브레이크 패드(10)의 두께를 결정할 수 있다.
다양한 실시예에서 센서 모듈(S)은 브레이크 패드(10)의 마모량을 측정하고, 측정된 마모량을 포함하는 마모량 정보를 출력하는 브레이크 패드 마모 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 목표 간격 결정 모듈(420)은 이러한 브레이크 패드 마모 센서의 마모량 정보에 기반하여 브레이크 패드(10)의 두께를 결정할 수 있다.
목표 간격 결정 모듈(420)은 포스 센서(230)의 포스 정보에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 초기 드래그 포스를 결정할 수 있다. 여기서, 초기 드래그 포스는 차량을 제동하기 시작하는 시점에 측정된 밀착력 또는 체결력에 기반하여 결정된 드래그 포스를 의미할 수 있다.
목표 간격 결정 모듈(420)은 이와 같이 획득된 온도 정보, 브레이크 패드(10)의 두께 및/또는 초기 드래그 포스에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 목표 간격을 결정할 수 있다. 목표 간격을 결정하기 위해 목표 간격 결정 모듈(420)은 온도 정보, 브레이크 패드(10)의 두께 및/또는 초기 드래그 포스에 기반하여 목표 간격을 추정하도록 학습된 인공 신경망 모델(440)을 이용할 수 있다.
목표 간격 결정 모듈(420)은 온도 정보, 브레이크 패드(10)의 두께 및/또는 초기 드래그 포스를 입력 데이터로서 인공 신경망 모델(440)에 입력시키고, 인공 신경망 모델(440)을 이용하여 목표 간격을 추정하고, 추정된 목표 간격을 출력 데이터로서 출력할 수 있다. 예를 들어, 인공 신경망 모델(440)은 RNN(Recurrent Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), 및/또는 이들의 조합을 기반으로 하는 알고리즘 등을 포함할 수 있다.
인공 신경망 모델(440)을 학습시키기 위해 목표 간격 결정 모듈(420)은 온도 센서(220)에 의해서 측정된 전자제어유닛(310)의 제1 온도, 브레이크 패드(10)의 제1 두께, 및/또는 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이에서 발생되는 제1 초기 드래그 포스를 포함하는 학습 데이터를 획득할 수 있다. 다시 말해서, 이러한 학습 데이터는 전자제어유닛(310)의 다수 개의 온도 값 및/또는 브레이크 패드(10)의 다수 개의 두께 값 및 다수 개의 초기 드래그 포스 값을 포함할 수 있다.
목표 간격 결정 모듈(420)은 학습 데이터를 인공 신경망 모델(440)에 입력시키고, 인공 신경망 모델(440)을 이용하여 학습 데이터를 기반으로 목표 간격을 추정할 수 있다. 목표 간격 결정 모듈(420)은 추정된 목표 간격으로 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하였을 때 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이에서 발생되는 드래그 포스가 사전 설정된 임계 값 미만으로 저감되도록 인공 신경망 모델(440)을 학습시킬 수 있다.
이처럼 목표 간격 결정 모듈(420)에 의해서 목표 간격이 결정되면 제어 모듈(430)은 결정된 목표 간격에 기반하여 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 전기 기계식 브레이크 장치(100)에 제공할 수 있다. 이러한 제어 신호를 수신한 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 전자제어유닛(310)은 목표 간격에 기반하여 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절함으로써, 드래그 현상에 의해 발생되는 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 차량의 제동 중에 제동 의지 판단 모듈(400)은 브레이크 페달 정보에 기반하여 운전자의 제동 의지가 감소 또는 해제하는지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 브레이크 페달의 이동 거리가 감소하거나, 브레이크 페달의 이동 속도가 감소하거나, 브레이크 페달에 가해진 답력이 감소하면 제동 의지 판단 모듈(400)은 운전자의 제동 의지가 감소한다고 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 브레이크 페달의 이동 거리가 사전 설정된 임계 거리 미만이면 제동 의지 판단 모듈(400)은 운전자의 제동 의지가 해제되었다고 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 브레이크 페달의 이동 속도가 사전 설정된 임계 속도 미만이면 제동 의지 판단 모듈(400)은 운전자의 제동 의지가 해제되었다고 판단할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 브레이크 페달에 가해진 답력이 사전 설정된 임계 값 미만이면 제동 의지 판단 모듈(400)은 운전자의 제동 의지가 해제되었다고 판단할 수 있다.
운전자의 제동 의지가 감소 또는 해제되었다고 판단되면 드래그 판단 모듈(310)은 온도 정보에 기반하여 드래그 현상의 존재 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 드래그 판단 모듈(410)은 전자제어유닛(310)의 온도가 사전 설정된 임계 온도 미만인지를 결정하여 전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 미만이면 드래그 현상이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다. 다시 말해서, 드래그 판단 모듈(410)은 드래그 현상이 해제(또는 제거)되었다고 판단할 수 있다.
이러한 경우 제어 모듈(430)은 목표 간격 결정 모듈(420)을 통해서 결정된 목표 간격에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 가까워지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 전기 기계식 브레이크 장치(100)에 제공할 수 있다. 이러한 제어 신호를 수신한 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 전자제어유닛(310)은 목표 간격에 기반하여 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이가 가까워지도록 브레이크 디스크(13) 및 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 전기 기계식 브레이크 장치(100)는 제동력을 발생시키는 전기 기계식 브레이크(300)와 제동 제어 모듈(200)의 제어 신호에 따라 전기 기계식 브레이크의 구동을 제어하는 전자제어유닛(310)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 기계식 브레이크(300)는 도 2에서 설명한 전기 기계식 브레이크(300)에서 전자제어유닛을 제외한 모든 구성을 포함할 수 있다.
전자제어유닛(310)은 제동 제어 모듈(200)의 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호에 따라 전기 기계식 브레이크(300)가 제동력을 발생시키도록 제어할 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 전자제어유닛(310)은 제동 제어 모듈(200)의 제어 신호에 따라 전기 기계식 브레이크(300)의 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지거나, 가까워지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 이를 통해서, 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 드래그 현상을 최소화하고, 전기 기계식 브레이크(300)의 작동 응답성을 향상시킬 수 있다.
하기에서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 일 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 5를 참조하면, 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지를 판단하여(S500) 운전자의 제동 의지가 판단되면 운전자의 제동 의지에 따라 제동력을 발생시키도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어할 수 있다(S510). 구체적으로, 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 페달 센서(210)의 브레이크 페달 정보에 기반하여 운전자의 제동 의지가 존재하는지를 결정하고, 운전자의 제동 의지가 존재한다고 결정되면 운전자의 제동 의지에 따라 제동력을 발생시키도록 전기 기계식 브레이크(100)의 작동을 제어할 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 전자제어유닛(310)의 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상인지를 결정하여(S520) 전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 이상이면 전자제어유닛(310)의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다(S530). 구체적으로, 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)를 제어하기 위한 제어 신호를 전자제어유닛(310)에 제공할 수 있다. 이 제어 신호를 수신한 전자제어유닛(310)은 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 전기 기계식 브레이크(300)의 피스톤(110)의 이동을 제어할 수 있다.
전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 미만이면 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지에 따라 발생시킨 제동력을 유지할 수 있다(S540).
전자제어유닛(310)의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하는 제동 제어 모듈(200)의 동작에 대해서 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 일 실시 예에 의해 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 간격을 조절하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 6을 참조하면, 제동 제어 모듈(200)은 전자제어유닛(310)의 온도, 브레이크 패드의 두께, 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이에서 발생된 초기 드래그 포스에 기반하여 드래그 현상을 최소화하기 위한 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 목표 간격을 결정할 수 있다(S600). 구체적으로, 제동 제어 모듈(200)은 전자제어유닛(310)의 온도, 브레이크 패드(10)의 두께, 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이에서 발생된 초기 드래그 포스에 기반하여, 상술한 목표 간격을 추정하도록 학습된 인공 신경망 모델(440)을 이용하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 목표 간격을 추정할 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 결정된 목표 간격에 기반하여 브레이크 패드(10)를 브레이크 디스크(13)로부터 멀어지는 방향으로 이격시킬 수 있다(S610). 다시 말해서, 제동 제어 모듈(200)은 양쪽의 브레이크 패드(10)가 브레이크 디스크(13)와 멀어지는 방향으로 목표 간격만큼 이격되도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어할 수 있다. 이를 통해서, 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 마찰에 의해 발생되는 드래그 현상을 최소화할 수 있다.
도 7은 다양한 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 7을 참조하면, 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지가 감소되는지를 결정하여(S700) 운전자의 제동 의지가 감소되는 것으로 판단되면 전자제어유닛(310)의 온도가 사전 설정된 임계 온도 미만인지를 결정할 수 있다(S710). 구체적으로, 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 페달 센서(210)의 브레이크 페달 정보에 기반하여 운전자의 제동 의지 감소 여부를 판단하고, 온도 센서(220)의 온도 정보에 기반하여 전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 미만인지를 결정할 수 있다.
전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 미만으로 판단되면 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 가까워지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다(S720). 구체적으로, 제동 제어 모듈(200)은 상술한 목표 간격에 기반하여 브레이크 패드(10)를 브레이크 디스크(13) 측으로 밀착시킬 수 있다. 다시 말해서, 제동 제어 모듈(200)은 양쪽의 브레이크 패드(10)가 브레이크 디스크(13) 측으로 목표 간격만큼 밀착되도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어할 수 있다. 이를 통해서, 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 구동 응답성을 향상시킬 수 있다.
운전자의 제동 의지가 감소되는 것으로 판단되지 않으면 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지에 따라 발생시킨 제동력을 유지할 수 있다(S730).
전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 미만으로 판단되지 않거나, 전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 이상으로 판단되면 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다(S740).
하기에서는 드래그 현상의 존재 여부에 따라 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절하기 위한 제동 제어 모듈(200)의 동작을 도 8 및 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 다양한 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 8을 참조하면, 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지를 판단하여(S800) 운전자의 제동 의지가 판단되면 운전자의 제동 의지에 따라 제동력을 발생시키도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어할 수 있다(S810).
제동 제어 모듈(200)은 전자제어유닛(310)의 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상인지를 결정하여(S820) 전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 이상이면 포스 센서(230)의 포스 정보에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이에서 발생되는 드래그 포스를 결정할 수 있다(S830). 예를 들어, 제동 제어 모듈(200)은 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 밀착력 또는 체결력에 기반하여 드래그 포스를 계산할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 센서 모듈(S)은 드래그 포스를 측정하기 위한 드래그 포스 센서(미도시)를 더 포함하고, 제동 제어 모듈(200)은 드래그 포스 센서에 의해서 측정된 드래그 포스를 획득할 수 있다.
제동 제어 모듈(200)은 결정된 드래그 포스가 사전 설정된 임계 값 이상인지를 결정하여(S840) 결정된 드래그 포스가 임계 값 이상이면 전자제어유닛(310)의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다(S850). 구체적으로, 결정된 드래그 포스가 임계 값 이상으로 판단되면 제동 제어 모듈(200)은 드래그 현상에 의한 손실이 발생되었다고 판단할 수 있다. 이러한 경우 제동 제어 모듈(200)은 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 목표 간격을 결정하고, 결정된 목표 간격에 기반하여 브레이크 패드(10)를 브레이크 디스크(13)로부터 멀어지는 방향으로 이격시킬 수 있다. 다시 말해서, 제동 제어 모듈(200)은 드래그 현상을 최소화하기 위해 양쪽의 브레이크 패드(10)가 브레이크 디스크(13)와 멀어지는 방향으로 목표 간격만큼 이격되도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어할 수 있다.
전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 미만이거나, 결정된 드래그 포스가 임계 값 미만이면 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지에 따라 발생시킨 제동력을 유지할 수 있다(S860).
이와 같이 개시된 실시예에서는 전자제어유닛의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절함으로써, 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 마찰에 의해서 발생되는 드래그 현상을 최소화할 수 있다.
도 9는 다양한 실시 예에 의해 전기 기계식 브레이크를 제어하기 위한 제동 제어 모듈의 동작을 도시한다.
도 9를 참조하면, 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지가 감소되는지를 결정하여(S900) 운전자의 제동 의지가 감소되는 것으로 판단되면 전자제어유닛(310)의 온도가 사전 설정된 임계 온도 미만인지를 결정할 수 있다(S910).
전자제어유닛(310)의 온도가 임계 온도 미만으로 판단되면 제동 제어 모듈(200)은 포스 센서(230)의 포스 정보에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이에서 발생되는 드래그 포스를 결정할 수 있다(S920).
운전자의 제동 의지가 감소되지 않는 것으로 판단되면 제동 제어 모듈(200)은 운전자의 제동 의지에 따라 발생시킨 제동력을 유지할 수 있다(S930).
제동 제어 모듈(200)은 결정된 드래그 포스가 사전 설정된 임계 값 미만인지를 결정하여(S940) 결정된 드래그 포스가 임계 값 미만이면 전자제어유닛(310)의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 가까워지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다(S850). 구체적으로, 결정된 드래그 포스가 임계 값 미만으로 판단되면 제동 제어 모듈(200)은 드래그 현상에 의한 손실이 없거나 존재하지 않는다고 판단할 수 있다. 이러한 경우 제동 제어 모듈(200)은 도 6에서 결정된 목표 간격에 기반하여 브레이크 패드(10)를 브레이크 디스크(13) 측으로 밀착시킬 수 있다. 다시 말해서, 제동 제어 모듈(200)은 드래그 현상을 최소화하기 위해 양쪽의 브레이크 패드(10)가 브레이크 디스크(13) 측으로 목표 간격만큼 밀착되도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어할 수 있다.
결정된 드래그 포스가 임계 값 이상이면 제동 제어 모듈(200)은 전자제어유닛(310)의 온도에 기반하여 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이가 멀어지도록 브레이크 디스크(13)와 브레이크 패드(10) 사이의 간격을 조절할 수 있다(S960). 구체적으로, 결정된 드래그 포스가 임계 값 이상으로 판단되면 제동 제어 모듈(200)은 드래그 현상에 의한 손실이 존재한다고 판단할 수 있다. 이러한 경우 제동 제어 모듈(200)은 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 목표 간격을 결정하고, 결정된 목표 간격에 기반하여 브레이크 패드(10)를 브레이크 디스크(13)와 멀어지는 방향으로 이격시킬 수 있다. 다시 말해서, 제동 제어 모듈(200)은 드래그 현상을 최소화하기 위해 양쪽의 브레이크 패드(10)가 브레이크 디스크(13)와 멀어지는 방향으로 목표 간격만큼 이격되도록 전기 기계식 브레이크 장치(100)의 작동을 제어할 수 있다.
제시된 실시예에서는 전자기계식 브레이크 장치(100)가 캘리퍼 방식의 EMB인 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 드럼 방식의 EMB일 수 있다. 예를 들어, 전자기계식 브레이크(100)가 드럼 방식의 EMB인 경우 휠에 부착된 드럼과, 드럼의 내주면에서 제동력을 발생시키는 라이닝 사이에서 발생되는 드래그 현상을 최소화하기 위해, 제동 제어 모듈(200)은 전자제어유닛(310)의 온도, 라이닝의 두께, 드럼과 라이닝 사이의 초기 드래그 포스에 기반하여 드럼과 라이닝 사이의 목표 간격을 결정할 수 있다. 제동 제어 모듈(200)은 결정된 목표 간격에 기반하여 드럼과 라이닝 사이가 멀어지도록 드럼과 라이닝 사이의 간격을 조절할 수 있다.
이처럼, 개시된 실시예에 따르면, 전기 기계식 브레이크 장치의 전자제어유닛의 온도에 기반하여 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 간격을 조절함으로써, 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰에 의한 드래그 현상을 최소화하고, 전기 기계식 브레이크의 작동 응답성을 향상시킬 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
이상과 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.
1: 전기 기계식 브레이크 시스템 10: 브레이크 패드
11, 12: 패드 플레이트 13: 브레이크 디스크
20: 캘리퍼 하우징 21: 실린더부
22: 핑거부 40: 제동 시스템
100: 전기 기계식 브레이크 장치 110: 피스톤
120: 동력변환유닛 121: 스핀들
122: 플랜지 123: 외부 나사산
125: 너트 140: 감지부
150: 베어링 160: 액추에이터
161: 모터 162: 감속 장치
200: 제동 제어 모듈 201: 프로세서
202: 메모리 210: 브레이크 페달 센서
220: 온도 센서 230: 포스 센서
300: 전기 기계식 브레이크 310: 전자제어유닛

Claims (10)

  1. 차량의 하나 이상의 휠에 마련되고, 상기 차량을 제동하기 위한 제동력을 발생시키는 전기 기계식 브레이크와, 상기 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전기 기계식 브레이크 장치;
    상기 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하는 제동 제어 모듈; 및
    상기 전자제어유닛의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하고,
    상기 제동 제어 모듈은,
    운전자의 제동 의지가 감지되면 상기 제동 의지에 따른 제동력을 생성하도록 상기 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하고, 상기 온도 센서에 의해서 측정된 전자제어유닛의 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상으로 판단되면 상기 측정된 온도에 기반하여 상기 전기 기계식 브레이크의 디스크와 패드 사이가 멀어지도록 상기 디스크와 상기 패드 사이의 간격(gap)을 조절하고,
    상기 측정된 온도, 브레이크 패드의 두께, 및 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이에서 발생된 초기 드래그 포스(initial drag force)에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 목표 간격을 결정하는, 제동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    브레이크 페달의 이동 거리, 이동 속도 및 운전자에 의해 가해진 답력 중 적어도 하나를 포함하는 브레이크 페달 정보를 측정하는 브레이크 페달 센서를 더 포함하고,
    상기 제동 제어 모듈은,
    상기 측정된 브레이크 페달 정보에 기반하여 상기 제동 의지가 감지된다고 판단하는, 제동 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제동 제어 모듈은,
    상기 결정된 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이가 멀어지도록 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절하는, 제동 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제동 제어 모듈은,
    상기 결정된 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 패드를 상기 브레이크 디스크로부터 멀어지는 방향으로 이격시키도록 상기 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어하는, 제동 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제동 제어 모듈은,
    상기 측정된 브레이크 페달 정보에 기반하여 상기 제동 의지의 감소가 판단되고, 상기 측정된 온도가 상기 임계 온도 미만으로 판단되면 상기 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이가 가까워지도록 상기 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절하는, 제동 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제동 제어 모듈은,
    상기 결정된 목표 간격에 기반하여 상기 브레이크 패드를 상기 브레이크 디스크 측으로 밀착시키도록 상기 전기 기계식 브레이크의 작동을 제어하는 제동 시스템.
  7. 제3항에 있어서, 상기 제동 제어 모듈은,
    상기 측정된 온도, 상기 브레이크 패드의 두께 및 상기 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이에서 발생된 초기 드래그 포스에 기반하여 상기 목표 간격을 추정하도록 학습된 인공 신경망 모델을 이용하여 상기 목표 간격을 결정하는, 제동 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제동 제어 모듈은,
    상기 인공 신경망 모델을 학습시키기 위한 학습 데이터를 획득하고 - 상기 학습 데이터는, 상기 온도 센서에 의해 측정된 전자제어유닛의 제1 온도, 상기 브레이크 패드의 제1 두께, 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이에 발생되는 제1 드래그 포스를 포함함-,
    상기 학습 데이터를 상기 인공 신경망 모델에 입력시키고,
    상기 인공 신경망 모델을 이용하여 상기 학습 데이터를 기반으로 상기 목표 간격을 추정하고,
    상기 추정된 목표 간격을 기반으로 상기 브레이크 디스크 및 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절하였을 때 상기 브레이크 디스크 및 상기 브레이크 패드 사이에 발생되는 드래그 포스가 사전 설정된 임계 값 미만으로 저감되도록 상기 인공 신경망 모델을 학습시키는, 제동 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이에서 발생되는 밀착력 또는 체결력을 포함하는 포스 정보를 측정하는 포스 센서를 더 포함하고,
    상기 제동 제어 모듈은,
    상기 측정된 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상으로 판단되면 상기 측정된 포스 정보에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이에서 발생되는 드래그 포스를 결정하고,
    상기 결정된 드래그 포스가 사전 설정된 임계 값 이상이면 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이가 멀어지도록 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 간격을 조절하는, 제동 시스템.
  10. 차량의 브레이크 페달 센서를 이용하여 운전자의 제동 의지를 감지하고,
    상기 차량의 하나 이상의 휠에 마련되는 전기 기계식 브레이크 장치의 작동을 제어하여 상기 감지된 제동 의지에 따른 제동력을 발생시키고,
    상기 하나 이상의 휠에 마련된 온도 센서를 이용하여, 상기 전기 기계식 브레이크 장치의 전자제어유닛의 온도를 측정하고,
    상기 측정된 온도가 사전 설정된 임계 온도 이상으로 판단되면 상기 측정된 온도에 기반하여 상기 전기 기계식 브레이크의 디스크와 패드 사이가 멀어지도록 상기 디스크와 상기 패드 사이의 간격을 조절하는 것을 포함하고,
    상기 디스크와 상기 패드 사이의 간격을 조절하는 것은,
    상기 측정된 온도, 브레이크 패드의 두께, 및 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이에서 발생된 초기 드래그 포스(initial drag force)에 기반하여 상기 브레이크 디스크와 상기 브레이크 패드 사이의 목표 간격을 결정하는 것을 포함하는 제동 시스템의 제어 방법.
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