KR20090119485A - 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법 - Google Patents

전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동 브레이크 시스템인 EMB(Electro Mechanical Brake)를 이용한 회생 제동 구현과 더불어, 제동 시 발생되는 모드 변환을 신속하게 구현할 수 있는데, 이를 위해 EMB를 제어하는 ECU는 회생 제동(Regenerative Brake)과 일반 브레이크가 작동하지 않는 모드 구간과, 일반적인 회생 제동(Regenerative Brake) 모드 구간 및 회생 제동 모드 변속 구간과 일반 브레이크 작동 모드 구간 등으로 구별되어진 제어 로직을 구현하고, 특히 회생 제동 모드 변속 구간 제어 시회생/일반 제동이 동시에 구현되는 듀얼(Dual) 모드와, 일반 제동 만 구현되는 싱글(Single)모드로 구별되는 모드 전환 즉, Dual <-> Single 시에는 모드 간 응답성 차이로 인한 제동력 리플(Ripple) 현상이 일어나지 않고 빠른 응답성을 확보할 수 있도록, 모드 전환에 따라 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 적용해 산출된 EMB의 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)으로 제동을 구현하는 특징이 있게 된다.
브레이크, 모드전환, 회생제동

Description

전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법{Braking mode changing method for Electric Mechanical Brake System}
본 발명은 전동 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크 시스템(Brake System)은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에, 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 제동장치이다.
이러한 브레이크 시스템은 통상 운동에너지를 마찰력을 이용해 열에너지로 바꾸어, 그것을 대기 속으로 방출시켜 제동작용을 하는 마찰식 브레이크가 사용되는데 이는, 차륜과 함께 회전하는 디스크를 그 양쪽에서 패드가 유압에 의하여 눌려짐에 따라 제동기능을 수행하게 된다.
하지만, 이와 같이 유압을 이용하여 패드를 강하게 디스크 쪽으로 밀어 주는 방식인 유압 식 브레이크는 페달 조작력을 배력하는 부스터를 통해 작동되어 유압을 발생하는 마스터 실린더와, 휠 실린더쪽으로 이어지는 유압 라인은 물론, 이들을 제어하고 보조하는 각종 장치들로 복잡한 구성이 이루어질 수밖에 없고, 이러한 구성의 복잡함과 유압 사용에 따른 제동 성능의 신뢰성가 안정성 강화등에 어느 정 도 한계성이 있을 수밖에 취약성이 있게 된다.
이에 따라, 유압 식 브레이크가 갖지 못하는 구성의 단순함을 가져오고, 제동 성능의 신뢰성을 강화시킬 수 있는 전동 브레이크 인 EMB(Electro mechanical Brake)를 적용하게 된다.
이러한 EMB는 제동 시 전자 페달 정보를 입력받은 ECU가 모터를 구동시켜 축 방향 이동력을 발생시키면, 모터에 결합된 감속기를 거쳐 피스톤이 축 방향 이동되면서 패드로 디스크를 가압해 제동을 구현하게 된다.
하지만, 이와 같이 모터 제어되는 EMB는 차량 주행 상태에 따른 다양한 제동 모드(Mode)를 구현하면서도 신속한 모드 전환 즉, ABS(Anti Brake System)나 ESP(Electronic Control Power Steering)가 구현될 때 신속한 모드 전환, 일례로 ABS/ESP가 구현될 때는 회생제동 구현 상황이더라도 이를 멈추고 신속히 모드를 전환하여야 하지만, EMB 구현 시 신속한 모드 전환이 구현되지 못하는 취약함이 있게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 전동 브레이크 인 EMB(Electro mechanical Brake)를 제어하는 ECU에 모드(Mode)를 전환하는 제어 로직을 부가해줌에 따라, ABS(Anti Brake System)나 ESP(Electronic Control Power Steering)가 구현될 때, EMB를 제어하는 ECU 제어 로직을 이용해 신속한 모드 전환 이 이루어져 차량 안정성을 크게 향상할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전동 브레이크 인 EMB(Electro mechanical Brake)가 회생 제동을 구현하도록 ECU내에 회생 제동 모드(Mode) 로직을 부가해줌에 따라, EMB를 통해 회생 제동을 구현함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법이 ECU가 브레이크 페달 조작 신호를 인식한 후, 페달 답입 량을 통해 요구 목표 감속 값(Desired Target Deceleration)을 산출하면서, 검출되는 감속 값이 0이 아닐 때 회생 제동 로직(Regenerative Brake Logic)을 구현하는 초기 제동 준비 단계;
ECU가 회생 제동(Regenerative Brake) 조건의 충족을 판단 한 후, 현 차량 제동을 위한 총 목표 제동력(Total Target Braking Force) 값을 산출한 다음, 회생 제동이 가능한지와 더불어 모드(Mode)가 전환되는지 여부를 다시 판단하는 제동 조건 인식 단계;
상기 회생 제동 조건 충족과 모드(Mode)의 전환이 이루어지지 않으면 ECU는 회생 제동을 구현하는 회생 제동 구현 단계;
상기 회생 제동 조건 충족과 모드(Mode)의 전환이 이루어진 조건에서 HCU로부터 회생 제동을 위한 제동력이 감지되지 않는 경우, ECU는 EMB(Electro mechanical Brake)를 이용하지 않는 일반 브레이크 제동 로직에 따라 제동을 구현 하는 브레이크 제동 구현 단계;
상기 회생 제동 조건 충족과 모드(Mode)의 전환이 이루어진 조건에서 ECU는 회생 제동 모드 변속 구현임을 인식하고, 작동 회생 제동력(Actual Regenerative Braking Force)과 모터를 통해 작용하는 EMB 제동력(EMB Braking Force)간의 차이를 고려하여, EMB(Electro mechanical Brake)를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)을 산출한 후, 페달 조작에 따른 브레이크 제동과 더불어 EMB 모터 제어를 통한 제동을 수행하는 회생 제동 모드 변속 구현단계;
로 수행되는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 상기 회생 제동 구현 단계는 ECU에서 다시 산출된 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)을 HCU(Hydraulic Control Unit)가 입력받고,
입력된 목표 회생 제동력을 이용해 상기 HCU(Hydraulic Control Unit)는 작동 회생 제동력(Actual Regenerative Braking Force)을 결정함과 더불어, EMB(Electro mechanical Brake)에서 발생시키는 목표 EMB 제동력(Target EMB Braking Force)을 산출한 다음,
산출된 목표 EMB 제동력으로 EMB의 모터를 제어해 회생 제동(Regenerative Brake)을 구현하게 된다.
그리고, 상기 회생 제동 모드 변속 구현 단계는 ECU가 회생 제동에 의한 작동 회생 제동력(Actual Regenerative Braking Force)과 모터를 통해 작용하는 EMB 제동력(EMB Braking Force)간의 차이를 산출한 후, 산출된 차이 값인 현재 값(Error)이 초기 설정 값(△Error)보다 큰 값인 경우 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 수정하고,
상기 현재 값(Error)이 초기 설정 값(△Error)보다 크지 않은 상태에서 초기화를 수행하게 되면 EMB 목표 값 보완 계수 Kp = Kpo로 전환한 후, 실제 적용되는 제동력 차이 값(Feft)을 이용해 일반적인 제동력 값과 전체적으로 요구되는 제동력 값과 비교한 다음, 이들 사이의 차이 값을 EMB를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)으로 산출한 다음, 페달 조작에 따른 브레이크 제동과 더불어 EMB 모터 제어를 통한 제동을 구현하지만, 초기화를 수행하지 않으면 Kp = Kp(n-1)를 적용해 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 수정하며,
EMB 목표 값 보완 계수(Kp)의 수정이 현재 값(Error)이 초기 설정 값(△Error)보다 큰 값인 경우나, 초기화 미 수행에 의한 Kp = Kp(n-1)를 적용해 이루어진 경우 ECU는, 실제 제동력 값과 목표 제동력 값간에 발생되는 제동력 차이 값(△Feft)을 산출한 후, 모드(Mode)가 Dual -> Single이나 또는 Single -> Dual 전환 여부를 판단하고,
이러한 모드 전환에 따라 ECU는 기 산출된 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 적용해 실제로 적용될 제동력 차이 값(Feft)을 산출한 후, 일반적인 제동력 값과 전체적으로 요구되는 제동력 값과 비교한 다음, 이들 사이의 차이 값을 EMB를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)으로 결정해 EMB 모터를 제어하게 된다.
이러한 본 발명에 의하면, 전동 브레이크 인 EMB(Electro mechanical Brake)를 제어하는 ECU에 회생 제동을 구현하고, 제동 상태가 구별되는 모드(Mode) 구분과 이를 전환하는 제어 로직을 구현하도록 함에 따라, EMB를 통한 회생 제동 구현은 물론, 회생 제동 시 ABS(Anti Brake System)나 ESP(Electronic Control Power Steering)가 작동되는 경우에도, 신속한 모드 전환을 통한 차량 안정성을 크게 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법의 순서도를 도시한 것인바, 본 발명은 전동 브레이크 시스템인 EMB(Electro Mechanical Brake)를 이용한 회생 제동 구현과 더불어, 제동 시 발생되는 모드 변환을 신속하게 구현할 수 있는데, 이를 위해 EMB를 제어하는 ECU는 회생 제동(Regenerative Brake)과 일반 브레이크가 작동하지 않는 모드 구간과, 일반적인 회생 제동(Regenerative Brake) 모드 구간 및 회생 제동 모드 변속 구간과 일반 브레이크 작동 모드 구간 등으로 구별되어진 제어 로직을 구현하게 된다.
여기서, 회생 제동(Regenerative Brake)은 일반적으로는 브레이크 페달의 조작으로 구동 모터에 공급되던 전원을 차단시켜 줌에 따라, 차량의 진행 관성력에 의해 회전하는 구동 모터의 전원인가 단자에서 역으로 발생하는 역기전력을 다시 구동 모터에 인가하여 진행 방향에 대해 구동 모터가 역으로 회전하게 끔 함으로써 제동력을 발생하는 방식이다.
이는, 브레이크 페달 조작 신호를 인식한 ECU는 페달 답입 량을 통해 차량 제동을 위한 요구 목표 감속 값(Desired Target Deceleration)을 산출하면서, 만약 현 차량의 감속 값이 0인 경우 제동 조건 대기로 전환하지만, 감속 값이 0이 아니면 회생 제동(Regenerative Brake)이 이루어지도록 제어 로직을 구현하게 된다.
이어, 회생 제동(Regenerative Brake) 구현 조건이 충족됨을 판단한 ECU는 현 차량 제동을 위한 총 목표 제동력(Total Target Braking Force) 값을 산출한 다음, 회생 제동이 가능한지와 더불어 모드(Mode)가 전환되는지 여부를 다시 판단해주게 된다.
이러한 ECU의 판단은 회생 제동(Regenerative Brake)을 구현하거나 또는, 모드 전환으로 회생 제동 모드 변속 구현이나 또는, 일반 브레이크 제동 구현 등으로 세분되어진다.
이어, ECU가 회생 제동(Regenerative Brake)을 구현하는 경우, ECU는 다시 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)을 산출한 다음, 산출된 목표 회생 제동력을 HCU(Hydraulic Control Unit)로 전송하게 된다.
이와 같이 ECU로부터 목표 회생 제동력을 입력받은 HCU는 작동 회생 제동 력(Actual Regenerative Braking Force)을 결정하고, 이를 이용해 EMB에서 발생시키는 목표 EMB 제동력(Target EMB Braking Force)을 산출한 후, 산출된 목표 EMB 제동력으로 EMB의 모터를 제어해 회생 제동(Regenerative Brake)을 구현해 주게 된다.
한편, 회생 제동(Regenerative Brake) 구현 조건에서 모드(Mode) 전환을 인식한 ECU는 회생 제동 모드 변속 구현이나 또는, 일반 브레이크 제동 구현을 결정하게 되는데, 이는 회생 제동이 가능하지만 모드(Mode)가 전환되는 경우는 회생 제동 모드 변속 구현 로직이 수행되지만, 회생 제동이 가능하지 않고 모드(Mode)가 전환되더라도 HCU로부터 회생 제동을 위한 제동력이 감지되지 않으면, ECU는 EMB를 이용하지 않는 일반 브레이크 제동 로직에 따라 제동을 구현하는 브레이크 제동 구현 로직이 수행되어진다.
이러한 조건에서 ECU가 회생 제동 모드 변속 구현을 결정하게 되면, 회생 제동에 의한 작동 회생 제동력(Actual Regenerative Braking Force)과 모터를 통해 작용하는 EMB 제동력(EMB Braking Force)간의 차이를 산출한 후, 산출된 차이 값을 현재 값(Error)으로 판단하게 된다.
이어, 산출된 현재 값(Error)이 초기 설정 값(△Error)보다 크거나 또는, 크지 않은 상태에서 초기화를 수행하지 않으면 Kp = Kp(n-1)를 적용해 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 수정하지만, 초기화를 수행하게 되면 EMB 목표 값 보완 계수 Kp = Kpo로 전환한 후, 실제 적용되는 제동력 차이 값(Feft)을 이용해 일반적인 제동력 값과 전체적으로 요구되는 제동력 값과 비교한 다음, 이들 사이의 차이 값을 EMB를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)으로 산출한 다음, 페달 조작에 따른 브레이크 제동과 더불어 EMB 모터 제어를 통한 제동을 구현하게 된다.
이와 같은 상기 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)는 초기 설정 값(△Error)보다 현재 값(Error)이 큰 상태에서 빠른 응답성을 확보하기 위한 것으로, 이러한 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)에 대해 수정을 한 ECU는 다시 실제 제동력 값과 목표 제동력 값간에 발생되는 제동력 차이 값(△Feft)을 산출한 후, ECU는 모드 전환이 Dual -> Single이나 또는 Single -> Dual로 전환되는지 여부를 판단하게 된다.
여기서, 상기 모드 전환이란 회생/일반 제동이 동시에 구현되는 듀얼(Dual) 모드와, 일반 제동 만 구현되는 싱글(Single)모드로 구별되며, 이러한 모드 전환 즉, Dual <-> Single 시에는 모드 간 응답성 차이로 인한 제동력 리플(Ripple) 현상이 일어나게 되며, 이를 방지해 빠른 응답성을 확보할 수 있게 된다.
이러한 모드 전환이 Dual -> Single로 전환되거나 또는 Single -> Dual로 전환될 때, 산출된 제동력 차이 값(△Feft)이 초기 차이 값(△Ffo)보다 큰 값인 경우는 기 산출된 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 적용해 실제로 적용될 제동력 차이 값(Feft)을 산출하게 된다.
이때, 모드 전환이 Dual -> Single로 전환에서는 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)가 적용된 차이 보정 값을 기 산출된 제동력 차이 값에 부가해 실제로 적용될 제동력 차이 값(Feft)을 산출하는 반면, 모드 전환이 Single -> Dual로 전환 된 경우는 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)가 적용된 차이 보정 값을 기 산출된 제동력 차이 값에 서 빼서 실제로 적용될 제동력 차이 값(Feft)을 산출하게 된다.
이어, 이와 같이 실제 적용되는 제동력 차이 값(Feft)을 이용해 일반적인 제동력 값과 전체적으로 요구되는 제동력 값과 비교한 다음, 이들 사이의 차이 값을 EMB를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)으로 산출한 후, 페달 조작에 따른 브레이크 제동과 더불어 EMB 모터 제어를 통한 제동을 구현해 주게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법의 순서도

Claims (5)

  1. ECU가 브레이크 페달 조작 신호를 인식한 후, 페달 답입 량을 통해 요구 목표 감속 값(Desired Target Deceleration)을 산출하면서, 검출되는 감속 값이 0이 아닐 때 회생 제동 로직(Regenerative Brake Logic)을 구현하는 초기 제동 준비 단계;
    ECU가 회생 제동(Regenerative Brake) 조건의 충족을 판단 한 후, 현 차량 제동을 위한 총 목표 제동력(Total Target Braking Force) 값을 산출한 다음, 회생 제동이 가능한지와 더불어 모드(Mode)가 전환되는지 여부를 다시 판단하는 제동 조건 인식 단계;
    상기 회생 제동 조건 충족과 모드(Mode)의 전환이 이루어지지 않으면 ECU는 회생 제동을 구현하는 회생 제동 구현 단계;
    상기 회생 제동 조건 충족과 모드(Mode)의 전환이 이루어진 조건에서 HCU로부터 회생 제동을 위한 제동력이 감지되지 않는 경우, ECU는 EMB(Electro mechanical Brake)를 이용하지 않는 일반 브레이크 제동 로직에 따라 제동을 구현하는 브레이크 제동 구현 단계;
    상기 회생 제동 조건 충족과 모드(Mode)의 전환이 이루어진 조건에서 ECU는 회생 제동 모드 변속 구현임을 인식하고, 작동 회생 제동력(Actual Regenerative Braking Force)과 모터를 통해 작용하는 EMB 제동력(EMB Braking Force)간의 차이를 고려하여, EMB(Electro mechanical Brake)를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제 동력(Target Regenerative Braking Force)을 산출한 후, 페달 조작에 따른 브레이크 제동과 더불어 EMB 모터 제어를 통한 제동을 수행하는 회생 제동 모드 변속 구현단계;
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 회생 제동 구현 단계는 ECU에서 다시 산출된 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)을 HCU(Hydraulic Control Unit)가 입력받고,
    입력된 목표 회생 제동력을 이용해 상기 HCU(Hydraulic Control Unit)는 작동 회생 제동력(Actual Regenerative Braking Force)을 결정함과 더불어, EMB(Electro mechanical Brake)에서 발생시키는 목표 EMB 제동력(Target EMB Braking Force)을 산출한 다음,
    산출된 목표 EMB 제동력으로 EMB의 모터를 제어해 회생 제동(Regenerative Brake)을 구현하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회생 제동 모드 변속 구현 단계는 ECU가 회생 제동 에 의한 작동 회생 제동력(Actual Regenerative Braking Force)과 모터를 통해 작용하는 EMB 제동력(EMB Braking Force)간의 차이를 산출한 후, 산출된 차이 값인 현재 값(Error)이 초기 설정 값(△Error)보다 큰 값인 경우 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 수정하고,
    상기 현재 값(Error)이 초기 설정 값(△Error)보다 크지 않은 상태에서 초기화를 수행하게 되면 EMB 목표 값 보완 계수 Kp = Kpo로 전환한 후, 실제 적용되는 제동력 차이 값(Feft)을 이용해 일반적인 제동력 값과 전체적으로 요구되는 제동력 값과 비교한 다음, 이들 사이의 차이 값을 EMB를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)으로 산출한 다음, 페달 조작에 따른 브레이크 제동과 더불어 EMB 모터 제어를 통한 제동을 구현하지만, 초기화를 수행하지 않으면 Kp = Kp(n-1)를 적용해 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 수정하며,
    EMB 목표 값 보완 계수(Kp)의 수정이 현재 값(Error)이 초기 설정 값(△Error)보다 큰 값인 경우나, 초기화 미 수행에 의한 Kp = Kp(n-1)를 적용해 이루어진 경우 ECU는, 실제 제동력 값과 목표 제동력 값간에 발생되는 제동력 차이 값(△Feft)을 산출한 후, 모드(Mode)가 Dual -> Single이나 또는 Single -> Dual 전환 여부를 판단하고,
    이러한 모드 전환에 따라 ECU는 기 산출된 EMB 목표 값 보완 계수(Kp)를 적용해 실제로 적용될 제동력 차이 값(Feft)을 산출한 후, 일반적인 제동력 값과 전체적으로 요구되는 제동력 값과 비교한 다음, 이들 사이의 차이 값을 EMB를 통해 구현해야 하는 목표 회생 제동력(Target Regenerative Braking Force)으로 결정해 EMB 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 모드 전환이 Dual -> Single로 전환인 경우, EMB 목표 값 보완 계수(Kp)가 적용된 차이 보정 값을 기 산출된 제동력 차이 값에 부가해 실제로 적용될 제동력 차이 값(Feft)을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 모드 전환이 Single -> Dual로 전환인 경우, EMB 목표 값 보완 계수(Kp)가 적용된 차이 보정 값을 기 산출된 제동력 차이 값에서 빼서 실제로 적용될 제동력 차이 값(Feft)을 산출하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치의 제동 모드 구현 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102013215763A1 (de) 2012-08-09 2014-03-06 Tofas Turk Otomobil Fabrikasi Anonim Sirketi Bremssteuersystem und Bremssteuerverfahren
CN111791711A (zh) * 2019-09-24 2020-10-20 长城汽车股份有限公司 能量回收控制方法、装置、控制器及电动汽车

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