KR20040100036A - 차량의 브레이크 자동제어 시스템 - Google Patents

차량의 브레이크 자동제어 시스템 Download PDF

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KR20040100036A
KR20040100036A KR1020030032233A KR20030032233A KR20040100036A KR 20040100036 A KR20040100036 A KR 20040100036A KR 1020030032233 A KR1020030032233 A KR 1020030032233A KR 20030032233 A KR20030032233 A KR 20030032233A KR 20040100036 A KR20040100036 A KR 20040100036A
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배용수
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Abstract

본 발명은 차량의 브레이크 자동제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 운전자의 선택모드에 따라서 주차브레이크를 자동조정함으로서 차량의 주차시에 주차브레이크를 수동조작하여야 하는 불편함을 제거하고, 또한 수동변속기 차량이 경사로에서 정차후 주행을 위하여 브레이크 변속시 뒤로 미끌어지는 현상을 방지할 수 있는 차량의 브레이크 자동제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 차량의 브레이크 자동제어 시스템은, 운전자가 선택모드를 입력하기 위한 모드선택 스위치(10)와, 기어의 위치를 검출하여 출력하는 기어포지션스위치(12)와, 주행시 악세레이터의 개도정도를 검출하여 출력하는 스로틀포지션센서(14)와, 시동여부를 검출하기 위한 이그니션 스위치(16)와, 차속발생여부를 검출하기 위한 스피드센서(18)와, 풋브레이크의 작동상태를 검출하는 풋브레이크 스위치(20)와, 경사로검출을 위한 기울기센서(22)와, 제어에 필요한 각종 신호를 입력받아 판단하여 운전자에 의하여 설정된 모드에 따라서 브레이크를 제어하는 ECU(24)와, 상기 ECU(24)로부터의 출력신호에 따라서 유압오일탱크(34)로부터 브레이크 마스터 실린더(38)로 유입되는 유압을 제어하는 유압제어부(28)를 포함한다.

Description

차량의 브레이크 자동제어 시스템{System for controlling the parking brake of vehicle automatically}
본 발명은 차량의 브레이크 자동제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 운전자의 선택모드에 따라서 주차브레이크를 자동조정함으로서 차량의 주차시에 주차브레이크를 수동조작하여야 하는 불편함을 제거하고, 또한 수동변속기 차량이 경사로에서 정차후 주행을 위하여 브레이크 변속시 뒤로 미끌어지는 현상을 방지할 수 있는 차량의 브레이크 자동제어 시스템에 관한 것이다.
차량의 주차시에 엔진이 완전히 정지되면 운전자는 운전석 측면에 설치된 주차브레이크를 손으로 조작하여 작동시킨다. 이러한 주차브레이크의 수동조작은 초보운전자의 경우에 작동시키는 것을 깜박 잊어버리고 하차하는 경우가 발생되어 사고발생의 위험이 있다. 또한 주차브레이크를 수동조작하는 자체가 불편할 뿐만 아니라 경력운전자라고 하더라도 잘못 조작하게 되면 브레이크에 의한 제동효과가 없으며 특히 차량이 주차된 공간이 경사로인 경우에는 사고발생의 위험이 상존하고 있다.
또한 수동변속기 차량을 운전하는 경우에, 경사로에서 정차후에 주행을 위하여 중립에서 1단으로 변속기를 변속할 때 차량이 뒤로 미끌어지면서 후속차량과 추돌의 위험성이 상존하고 있다. 그러나 종래에는 이러한 문제점을 기술적으로 해결하지 못하고 있으며 운전자들의 주의만을 요하고 있는 형편이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 운전자의 선택모드에 따라서 주차브레이크를 자동조정함으로서 차량의 주차시에 주차브레이크를 수동조작하여야 하는 불편함을 제거할 수 있는 차량의 브레이크 자동제어 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 수동변속기 차량이 경사로에서 정차후 주행을 위하여 브레이크 변속시 뒤로 미끌어지는 현상을 방지할 수 있는 차량의 브레이크 자동제어 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 시스템의 모드선택 스위치의 설치상태도,
도 2는 본 발명의 브레이크 자동제어 시스템의 회로도,
도 3은 본 발명의 유압제어부의 회로도,
도 4는 차량의 경사로주행중 오토모드의 작동상태 흐름도,
도 5는 차량의 주차중 오토모드의 작동상태 흐름도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
2 : 인스트루먼트 패널 4 : 속도계
6 : 주행거리계 8 : 연료계
10: 모드선택 스위치 12: 기어포지션 스위치
14: 스로틀포지션센서 16: 이그니션 스위치
18: 스피드센서 20: 풋브레이크 스위치
22: 기울기센서 24: ECU
26: 배터리 28: 유압제어부
30: 경고등 32: 부저
34: 유압오일탱크 36: 풋브레이크 케이블
38: 브레이크마스터 실린더 40: 브레이크 부스터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 브레이크 자동제어 시스템은, 운전자가 선택모드를 입력하기 위한 모드선택 스위치와, 기어의 위치를 검출하여 출력하는 기어포지션스위치와, 주행시 악세레이터의 개도정도를 검출하여 출력하는 스로틀포지션센서와, 시동여부를 검출하기 위한 이그니션 스위치와, 차속발생여부를 검출하기 위한 스피드센서와, 풋브레이크의 작동상태를 검출하는 풋브레이크 스위치와, 경사로검출을 위한 기울기센서와, 제어에 필요한 각종 신호를 입력받아 판단하여 운전자에 의하여 설정된 모드에 따라서 브레이크를 제어하는 ECU와, 상기 ECU로부터의 출력신호에 따라서 유압오일탱크로부터 브레이크 마스터 실린더로 유입되는 유압을 제어하는 유압제어부를 포함한다.
또한 상기 유압제어부는 ECU로부터 출력되는 신호에 따라서 4개의 단계(레벨)로 유압을 제어하기 위한 출력단과, 상기 출력단으로부터 출력되는 신호에 따라서 회전수가 변화하며 유압오일탱크와 브레이크마스터 실린더 사이에 설치되는 모터를 포함하며, 또한 유압오일탱크와 블레이크마스터 실린더의 유로를 차단하기 위한 밸브와, 상기 밸브를 회동시키는 모터와, 상기 ECU의 제어신호에 따라서 모터에 전원을 온/오프시키는 릴레이를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 차량의 브레이크 자동제어 시스템을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 종래 차량의 주차브레이크(일명 사이드브레이크)를 제거하고 유압을 이용하여 자동조작함과 동시에 경사로에서의 정차후 주행을 위한 변속시에 차량이 뒤로 미끌어지는 것을 방지할 수 있는 브레이크 자동제어 시스템이다. 즉, 평지 또는 소정의 경사각 이하인 경사로의 주행에서는 종래 풋브레이크 시스템의 작동에 의하여 브레이크가 제어되며, 소정의 경사각 이상인 경사로에서는 본 발명의 자동제어 시스템이 작동되어 차량이 뒤로 미끌어지는 것을 방지할 수 있다. 또한 차량의 주차시에도 작동되어서 주차상태가 확인되면 종래 주차브레이크와 마찬가지로 브레이크가 제동되는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 브레이크 자동제어 시스템에서의 모드선택을 위한 모드선택 스위치(10)의 배치상태를 도시한 것이다. 모드선택 스위치(10)는 인스트루먼트 패널(2) 또는 그것에 인접하여 설치되며 운전자의 조작이 용이하고 또한 승하차시에 인식이 쉬운 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 모드선택 스위치(10)에 의한 모드선택은 오토(auto), 오프(off) 및 파크(park)이며, 각각에 해당되는 스위치버튼(10a,10b,10c)를 눌러서 선택할 수 있다. 스위치버튼(10a,10b,10c)에는 작동상태를 나타내는 원형의 작동인디케이트(indicator)가 각각 설치되어 있다.
오토모드는 ECU(미도시됨)에 프로그램된 정차, 주차, 주행, 경사로주행 등과 같은 주행상태를 인식하고 자동으로 브레이크 자동제어 시스템을 제어하는 모드이다. 또한 오프모드는 주차브레이크가 해제되고 안전을 위하여 시동이 꺼진 상태에서는 작동하지 않도록 설정되어 있으며, 파크모드는 정차중에 주차브레이크가 작동되고 시동이 꺼진 상태에서도 작동되나, 주행중 또는 출발중에는 작동되지 않는 모드이다. 운전자는 상기 모드중에서 자신이 원하는 브레이크 제어모드를 선택할 수 있으며 초기설정은 오토모드로 설정된다.
모드선택 스위치(10)를 통하여 입력되는 신호는 제어동작을 수행하기 위한 ECU(24)에 입력된다. 도 2를 참고하면, ECU(24)는 본 발명의 브레이크 자동제어 시스템을 제어하기 위한 프로그램과 데이터가 내장된 것으로서, 내부에는 입력되는 신호를 처리하기 위한 주제어부(24a)와 상기 주제어부(24a)로부터 출력되는 신호에 따라서 유압을 제어하는 신호출력용의 브레이크유압 출력제어부(24b)가 포함되어 있다.
상기와 같은 ECU(24)에는 모드선택 스위치(10) 이외에도 기어의 위치를 검출하여 출력하는 기어포지션스위치(12)와, 주행시 악세레이터의 개도정도를 검출하여 출력하는 스로틀포지션센서(14)와, 시동여부를 검출하기 위한 이그니션 스위치(16)와, 차속발생여부를 검출하기 위한 스피드센서(18)와, 풋브레이크의 작동상태를 검출하는 풋브레이크 스위치(20)와, 경사로검출을 위한 기울기센서(22)가 연결되어 있다. 도시되지 않았지만 도어 오픈/클로우즈 검출센서등도 포함되어 있다.
상기 스위치 및 센서들은 종래 차량에 장착된 것으로서 본 발명에서는 종래 스위치 및 센서들을 그대로 이용하거나 새로운 센서 및 스위치들을 이용하여 별도로 구성할 수 있다. 전자의 장점은 원가상승없이 본 발명을 구현할 수 있는 것이다. ECU(24)도 마찬가지로 종래 차량의 ECU를 이용할 수 있음은 명백하다. 미설명부호 26은 ECU(24)에 작동전원을 공급하기 위한 배터리이다.
상기와 같이 모드선택 스위치(10), 기어포지션스위치(12), 스로틀포지션센서(14), 이그니션 스위치(16), 스피드센서(18), 풋브레이크 스위치(20), 및 기울기센서(22), 도어 오픈/클로우츠 센서들로부터 입력되는 신호를 이용하여 ECU(24)에서 차량의 주행상태, 즉 주차, 정차, 평지주행, 경사로주행등의 상태를 파악한다.
ECU(24)는 운전자에 의하여 설정된 모드에 따라서 입력되는 신호들을 이용하여 작동상태를 판단한 후에 브레이크 작동에 필요한 제어신호를 출력한다. 제어신호의 출력에 의하여 유압제어부(28)가 작동되고, 이에 따라서 종래 차량의 브레이크마스터 실린더(38)로 유압케이블(29)을 통하여 유압이 작용되고, 결과적으로 휠실린더인 브레이크부스터(40)가 제어됨으로서 차량브레이크가 제어된다.
도면에서는 하나의 브레이크부스터(40)가 도시되어 있지만 차량의 4개의 휠에 장착된 브레이크 모두가 작동되는 것으로 이해되어야 한다. 유압제어부(28)는 4단계(레벨)로 브레이크의 제어가 가능하다. 브레이크마스터 실린더(38)는 본 발명에 의한 유압이외에, 종래 차량의 풋브레이크에 의한 풋브레이크 케이블(36)이 연결되어서 제어된다.
도 3은 본 발명의 유압제어부(28)의 일실시예의 회로도이다. 도시된 바와 같이, ECU(24)로부터 출력되는 신호에 따라서 4개의 단계(레벨)로 유압을 제어하기 위한 출력단(28a)과, 상기 출력단(28a)으로부터 출력되는 신호에 따라서 회전수가 변화하며 유압오일탱크(34)와 브레이크마스터 실린더(38) 사이에 설치되는 모터(28b)를 포함하며, 또한 유압오일탱크(34)와 블레이크마스터 실린더(38)의 유로를 차단하기 위한 밸브(28c)와, 상기 밸브(28c)를 회동시키는 모터(28d)와, 상기 ECU(24)의 제어신호에 따라서 모터(28d)에 전원(B+)을 온/오프시키는 릴레이(28e)를 포함한다.
상기 출력단(28a)은 ECU(24)로부터의 제어신호에 따라서 4개의 단계(단수)로 신호를 출력하기 위한 제1 내지 제4트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)를 포함하고 있다. 상기 트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)의 컬렉터에는 작동전원(+VCC)가 인가되고 베이스단 각각에는 전압(VA,VB,VC,VD)이 인가되도록 구성되어 있다. 베이스단 전압은 ECU(24)로부터의 출력되는 전압이다.
출력단(28a)의 작동원리는 다음과 같다. ECU(24)의 브레이크유압 제어출력부(24b)에서 브레이크제어를 위하여 유압제어부(28)의 제어단계(레벨)를 결정하여 해당 트랜지스터(1~4개중의 특정갯수)를 구동하도록 전압(VBE=VA,VB,VC,VD)을 인가하고 베이스전류(IB)를 흘리면, 트랜지스터의 특성에 의하여 IC는 β·IB(β는 전류증폭율)의 전류가 통전된다.
유압제어부(28)의 모터(28b)에 인가되는 전류는 통전된 트랜지스터의 갯수(단계)에 비례하여 흐르며, 이 때 흐르는 전류량에 따라서 모터(28b)의 구동회전수가 변경된다. 이러한 구동회전수 변경에 의하여 유압오일탱크(34)로부터 브레이크마스터 실린더(38)로 이동하는 유량이 제어됨으로서 브레이크의 제동력이 결정되는 것이다. 즉 단계가 1단(하나의 트랜지스터가 작동되는 상태)이면 제동력은 최소가 되고 단계가 4단이면 제동력은 최대가 된다.
상기 유압제동부(28)에는 또한 주차시에 제동력을 유지할 수 있도록 하기 위하여 유압차단용의 밸브(28c)를 이용한다. 즉, 차량의 주차가 완료된 후 지속적으로 전압과 전류를 트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)에 공급하는 것이 아니라, 유압의 상태를 유지하도록 유압오일탱크(34)와 브레이크마스터 실린더(38) 사이를 밸브(28c)를 이용하여 차단한다. 이렇게 함으로서 유압은 지속적으로 브레이크에 적용되지만, 계속하여 트랜지스터(TR1,TR2,TR3,TR4)에 전압과 전류를 인가할 필요가 없어지게 된다.
상기 밸브(28c)는 모터(28d)에 의하여 회동되며, 모터(28d)는 ECU(24)로부터의 제어신호에 따라서 온/오프되는 릴레이(28e)를 통하여 모터작동전원(B+)를 인가받는다. 상기 모터(28d)는 온/오프 제어되어서 밸브(28c)를 회동시킬 수 있도록 2가지 회동상태를 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 차량의 브레이크 자동제어 시스템의 작동상태를 오토모드에서의 작동상태를 나타내는 도 4 및 도 5의 흐름도를 참고하여설명한다.
도 4는 오토모드에서 경사로 주행시의 작동상태를 도시한 것이다. 경사로를 판별하는 기울기센서(22)는 차량의 소정위치에 설치된 것으로 가정한다. 차량이 평지를 주행하면 기울기센서(22)로부터 입력되는 신호는 ECU(24)에 의하여 무시된다.
그러나 차량이 경사로를 주행하고 소정이상의 경사각을 가진 경사로를 주행하면 ECU(24)에서 경사로상태를 인식한다. 상기 경사로에 대한 데이터는 ECU(24)에 테이블화되어 저장되어 있다가 기울기센서(22)로부터 입력되는 신호의 크기와 비교하여 경사로를 판별하게 된다.
이렇게 경사로를 인식한 상태에서 풋브레이크의 작동을 나타내는 풋브레이크 스위치(20)로부터 온신호가 입력되면 ECU(24)에서는 제어신호를 출력하여 유압제어부(28)의 제어단수를 3단계로 작동시킨다. 따라서 종래 풋브레이크 케이블(36)을 통하여 브레이크 제어와 유압제어부(28)에 의한 브레이크 제어가 동시에 수행된다.
이렇게 주차브레이크가 3단계로 작동된 상태에서 풋브레이크 스위치(20)로부터 오프신호가 입력되면 주차브레이트를 2단계로 작동시킨다. 이렇게 풋브레이크에 의한 제동력이 제거된 상태에서도 유압제어부(28)에 의한 제동력이 각 휠에 작용하기 때문에 기어가 중립에 위치하더라도 미끌어지지 않게 된다.
이러한 상태(즉 변속상태)에서 차속을 검출하는 스피드센서(18)와 스로틀포지션센서(14)(TPS)로부터 신호가 입력되면 ECU(24)는 주차브레이크를 해제하도록 유압제어부(28)에 제어신호를 출력하여 주차브레이크를 해제하여 정상적으로 주행이 가능해진다. 따라서 경사로에서 기어를 변속하는 경우에도 제동력이 작용하여차량이 뒤로 미끌어지지 않게 되는 것이다. 이 때 ECU(24)에서는 기어포지션스위치(12)로부터 입력되는 신호를 동시에 검출함으로서 작동상태를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
상기 설명에서는 상방경사로의 경우를 설명하였지만 하방경사로에는 브레이크 자동제어가 적용될 필요가 없으며 이러한 경사로의 구별은 기울기센서(22)로부터 입력되는 신호를 이용하여 판별할 수 있는 것이다.
한편, 오토모드에서 차량의 주차시에는, 도 5에 표시된 것과 같이, ECU(24)에서 풋브레이크 스위치(20)의 작동신호, 키오프 및 탈거신호를 이그니션 스위치(16)로부터 입력받아서 인식한다. 인식이 완료되면 ECU(24)에서는 주차브레이크를 3단계로 유지하도록 유압제어부(28)를 제어한다.
이러한 상태에서 도어스위치로부터 도어 오픈/클로우즈신호의 입력을 검출한다. 만일 도어의 오픈/클로우즈 신호가 검출되지 않으면 3단계를 유지하고, 검출되면 완전히 주차한 것으로 판단하여 종래 수동조작형 주차브레이크를 작동시킨 상태와 같이 4단계(최고 제동력)으로 브레이크를 작동시킨다. 이 때 유압제어부(28)의 밸브(28c)를 회동시켜서 브레이크마스터 실린더(38)에 공급되는 유압을 유지할 수 있다.
상기와 같이 4단계로 제동력을 공급한 상태에서 풋브레이크 스위치(20)의 작동신호와 키 온 및 삽입신호가 검출되면 주차브레이크를 3단계로 작용시켜서 주차모드를 해제한다. 후에 운전자가 기어를 전진모드로 이동시키고 악세레이터등을 밟으면 이것을 ECU(24)에서 검출하고 제동력을 완전히 해제한 후에 주행을 시작한다.
또한 파크모드에서는 정차중과 시동이 정지된 상태에서도 주차브레이크가 작동된다. 그러나 주행중 또는 출발중에는 주차브레이크가 작동되지 않도록 설정되어 있다. 또한 오프모드에서는 주차브레이크가 전면 해제된다. 그러나 안전을 위하여 시동이 꺼진 상태에서는 작동하지 않게 되는 것이다.
본 발명의 차량의 브레이크 자동제어 시스템에는 또한 경고등(30)과 부저(34)가 ECU(24)에 연결되어 있어서, 시스템 이상발생 및 ECU(24) 작동불량시에 운전자에게 경고할 수 있다. 시스템 및 ECU(24)의 오동작 판단은 내부 프로그램을 이용하여 수행한다.
본 발명의 상기 설명에서 기어의 위치를 검출하여 출력하는 기어포지션스위치(12)와, 주행시 악세레이터의 개도정도를 검출하여 출력하는 스로틀포지션센서(14)와, 시동여부를 검출하기 위한 이그니션 스위치(16)와, 차속발생여부를 검출하기 위한 스피드센서(18)와, 풋브레이크의 작동상태를 검출하는 풋브레이크 스위치(20)와, 경사로검출을 위한 기울기센서(22)와, 제어에 필요한 각종 신호를 입력받아 판단하여 운전자에 의하여 설정된 모드에 따라서 브레이크를 제어하는 ECU(24)등은 별도의 장치로 구성하거나 또는 종래 차량에 기장착되어 있는 센서, 스위치, ECU를 사용하여 구성할 수 있으며 이러한 구성도 역시 본 발명에 속한다고 할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면 운전자의 설정명령에 따라서 주차브레이크를 자동조정함으로서 차량의 주차시에 주차브레이크를 수동조작하여야 하는 불편함을 제거하고, 또한 수동변속기 차량이 언덕길에서 브레이크 변속시에 뒤로 밀리는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 차량의 브레이크 제어시스템에 있어서,
    운전자가 선택모드를 입력하기 위한 모드선택 스위치(10)와, 기어의 위치를 검출하여 출력하는 기어포지션스위치(12)와, 주행시 악세레이터의 개도정도를 검출하여 출력하는 스로틀포지션센서(14)와, 시동여부를 검출하기 위한 이그니션 스위치(16)와, 차속발생여부를 검출하기 위한 스피드센서(18)와, 풋브레이크의 작동상태를 검출하는 풋브레이크 스위치(20)와, 경사로검출을 위한 기울기센서(22)와, 제어에 필요한 각종 신호를 입력받아 판단하여 운전자에 의하여 설정된 모드에 따라서 브레이크를 제어하는 ECU(24)와, 상기 ECU(24)로부터의 출력신호에 따라서 유압오일탱크(34)로부터 브레이크 마스터 실린더(38)로 유입되는 유압을 제어하는 유압제어부(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 자동제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압제어부(28)가 ECU(24)로부터 출력되는 신호에 따라서 4개의 단계(레벨)로 유압을 제어하기 위한 출력단(28a)과, 상기 출력단(28a)으로부터 출력되는 신호에 따라서 회전수가 변화하며 유압오일탱크(34)와 브레이크마스터 실린더(38) 사이에 설치되는 모터(28b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 자동제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유압제어부(28)가 유압오일탱크(34)와 블레이크마스터 실린더(38)의 유로를 차단하기 위한 밸브(28c)와, 상기 밸브(28c)를 회동시키는 모터(28d)와, 상기 ECU(24)의 제어신호에 따라서 모터(28d)에 전원(B+)을 온/오프시키는 릴레이(28e)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 자동제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기어의 위치를 검출하여 출력하는 기어포지션스위치(12)와, 주행시 악세레이터의 개도정도를 검출하여 출력하는 스로틀포지션센서(14)와, 시동여부를 검출하기 위한 이그니션 스위치(16)와, 차속발생여부를 검출하기 위한 스피드센서(18)와, 풋브레이크의 작동상태를 검출하는 풋브레이크 스위치(20)와, 경사로검출을 위한 기울기센서(22)와, 제어에 필요한 각종 신호를 입력받아 판단하여 운전자에 의하여 설정된 모드에 따라서 브레이크를 제어하는 ECU(24)가 종래 차량에 기장착된 것을 특징으로 하는 차량의 브레이크 자동제어 시스템.
KR1020030032233A 2003-05-21 2003-05-21 차량의 브레이크 자동제어 시스템 KR20040100036A (ko)

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