KR20100040147A

KR20100040147A - 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법

Info

Publication number: KR20100040147A
Application number: KR1020080099242A
Authority: KR
Inventors: 문병준
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-19

Abstract

본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 전자식 주차 브레이크의 케이블에 작용하는 주차력을 측정하여 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장을 검출하는 방법을 제공함에 있다

이를 위한 본 발명의 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법은 전자식 주차 브레이크의 작동 중에 주차 케이블에 작용하는 주차력을 측정하고, 상기 주차 브레이크에 인가되는 전기에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력을 확인하고, 상기 주차 케이블에 실제 작용하는 주차력과 상기 주차 브레이크에 인가되는 전기에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력을 비교하는 방법으로 상기 주차 브레이크 시스템의 고장을 검출함으로서 사고를 미연에 방지할 수 있다.

전자식 주차 브레이크 시스템, EPB, 고장, 주차력

Description

전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법{FAULT DETECTING METHOD OF ELECTRONIC PARKING BRAKE SYSTEM}

본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주차케이블에 작용하는 주차력을 측정하여 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장을 검출하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 주차 브레이크는 정지상태의 차량을 움직이지 못하게 손이나 발에 의해 작동되는 장치로, 운전자가 수동으로 주차 브레이크의 레버를 작동시키면 풀리가 맞물려 회전하게 되어 풀리에 연결된 케이블이 당겨져 주차 브레이크를 작동시킴으로써 정지되어 있는 차량이 외부 힘으로 인해 움직이지 않도록 하고, 만일 오르막길에 차량이 주차되어 있더라도 미끄러지지 않도록 한다.

그러나, 이러한 수동식 주차 브레이크는 운전자가 적절한 힘으로 주차 레버를 당겨야 하는 불편함이 있고, 주차 레버의 작동반경이 커서 차량의 실내 공간 활용도가 떨어지는 단점이 있다.

이러한 수동식 주차 브레이크의 단점을 해결하기 위해 최근에는 주차 브레이크의 작동을 전자적으로 제어하는 전자식 주차 브레이크(EPB:Electronic Parking Brake) 시스템이 개발되었다. 전자식 주차 브레이크 시스템은 수동식 주차 브레이크 시스템을 그대로 유지하면서 모터가 장착된 별도의 엑츄에이터를 구동시켜 주차 브레이크와 연결된 케이블을 당겨주는 케이블 풀러 방식(Cable Puller System)으로 운전자가 수동으로 주차 브레이크를 작동시키지 않더라도 간단한 스위치 조작을 통해 자동으로 주차 브레이크를 작동(apply) 또는 해제(release)시키도록 하고 있다. 이러한 전자식 주차 브레이크 시스템은 차량 출발 시 별도의 주차 브레이크 조작이 필요 없으며, 또한 오르막길에서 정차 후 출발 시 차량이 뒤로 밀리는 현상도 방지할 수 있다.

본 발명의 목적은 주차케이블에 작용하는 주차력을 측정하여 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장을 검출하는 방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법은 전자식 주차 브레이크의 작동 중에 주차 케이블에 작용하는 주차력을 측정하고, 상기 주차 브레이크에 인가되는 전기에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력을 확인하고, 상기 주차 케이블에 작용하는 주차력과 상기 주차 브레이크에 인가되는 전기에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력을 비교하여 상기 주차 브레이크 시스템의 고장을 검출하는 것이 바람직하다.

상기 주차 케이블에 작용하는 주차력과 상기 주차 브레이크에 인가되는 전기 에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력의 차이가 기준값 이상인 것으로 확인되면 상기 주차 브레이크 시스템이 고장인 것으로 판단되는 것이 바람직하다.

상기 주차 브레이크 시스템이 고장인 것으로 판단되면, 표시부를 통해 경고하는 것이 바람직하다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명의 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법은 주차케이블에 작용하는 주차력을 측정하고, 측정된 주차력이 추정되는 주차력과 일정 수준 이상으로 차이가 날 때 주차 브레이크 시스템이 고장인 것으로 판단하여 사용자에게 경고함으로서, 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 구성도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 위해 구동하는 모터(1)와, 모터(1)에 연결된 다단의 기어(2)와, 다단의 기어(2)에 기계적으로 링크된 기어휠(3)과, 기어휠(3)의 내주면에 일체로 고정되어 있는 중공 형태의 스크류 너트(4)와, 스크류 너트(4)의 내주면에 기어 결합되어 기어휠(3)의 회전에 따라 축방향으로 이동하는 스핀들(5)과, 기어휠(3)을 중심으로 스핀들(5)의 아웃렛 방향(주차케이블의 작동방향)에 연결된 주차케이블(6)과, 주차케이블(6)이 연결된 스핀들(5)의 외주면에 고정되어 브레이크 작동 시 잡아 당겨질 때 스핀들(5)이 과도하게 잡아 당겨져 회전하는 것을 방지하는 스토퍼부재(7)를 포함한다.

또한, 기어휠(3)과 스토퍼부재(7) 사이에는 모터(1)의 구동으로 기어휠(3) 및 스크류 너트(4)의 회전에 의해 주차케이블(6)을 당기거나 이완시켜 주는 힘을 조절하는 제1 및 제2스프링(8,9)을 설치한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 블록도로서, 주차 브레이크의 작동을 위해 운전자가 조작하는 스위치(10)와, 스위치(10)의 조작을 통해 주차 브레이크를 작동시키기 위한 제어신호를 모터(1)에 전송하고, 전자식 주차 브레이크 시스템이 고장인 것으로 판단되면 표시부(15)에 고장신호를 전송하는 제어부(14)를 포함한다.

또한, 전자식 주차 브레이크를 구동시키는 배터리의 양단에 걸리는 전압을 측정하는 전압센서(11)와 전자식 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 위해 구동하는 모터(1)에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(12)와, 스핀들(5)에 의해 주차케이블(6)에 작용하는 주차력을 측정하는 주차력 감지센서(13) 및 사용자에게 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장여부를 알리는 표시부(15)를 포함한다.

제어부(14)는 스위치(10)로부터 주차 브레이크의 작동 신호가 입력되면 전압센서(11)로부터 전송되는 배터리 양단의 전압에 대한 정보와 전류센서(12)로부터 전송되는 모터(1)에 흐르는 전류에 대한 정보를 수신하고, 수신된 정보로부터 추정 되는 주차력을 계산한다.

여기서 주차력이란 기어휠(3)과 스토퍼부재(7) 사이에 모터(1)의 구동으로 기어휠(3) 및 스크류 너트(4)의 회전에 의해 주차케이블(6)이 당겨지거나 이완되는 힘을 의미한다.

한편, 제어부(14)가 주차력을 추정하는 계산과정에 대해 살펴본다.

전자식 주차 브레이크 시스템에 인가되는 전기에너지(=전력량)는 모터(1), 기어휠(3), 스크류 너트(4)등을 통해 주차 케이블(6)에 장력을 발생시킴으로서 탄성에너지로 변화된다. 이를 식으로 정리하여 추정주차력(F)을 계산하면,

E = (1/2)*K*X²----------------------------------------------------①

W = V*I*T---------------------------------------------------------②

F = K*X-----------------------------------------------------------③

위의 식에서, ①식의 분자, 분모에 K를 곱하면,

E = (1/2)*K*X² = (K²*X²)/2K ---------------------------------------④

④식에서 전기에너지(=전력량)가 모두 탄성에너지로 변화된다고 가정하면,

E = (1/2)*K*X² = (K²*X²)/(2K) = W---------------------------------⑤

⑤식에 ③식을 대입하면,

E = (1/2)*K*X² = (K²*X²)/2K = F²/(2K) = W--------------------------⑥

F에 관해 정리하면,

--------------------------------------------------⑦

상기 ⑦식에서 전기에너지가 탄성에너지 외에 마찰에 의한 열에너지 등으로 변화되는 것까지 고려하여 상수를 대입하면,

--------------------------------------------------------⑧

E : 탄성에너지 W : 전력량, 전체 전기에너지

K : 탄성계수 X : 늘어난 길이

V : 전압 I : 전류

T : 작동시간 F : 탄성력 = 추정 주차력

α : 임의의 계수(

포함)

상술한 α는 열이나 마찰에 의한 오차 등을 고려한 값으로 실험으로 결정될 수 있는 값이며 제작자에 의해, 가장 오차가 적은 값으로 정해질 수 있다.

또한, 상술한 과정으로 구한 F의 값이 본 발명에서 언급하는 추정주차력이다.

한편, 제어부(14)는 위에서 구한 추정 주차력과, 주차력 감지 센서(13)에 의해 실제 측정된 주차력과 비교하여 그 차이가 일정 수준 즉, 제작자가 정한 기준값 이상이면 전자식 주차 브레이크 시스템이 고장이라고 판단한다. 이는 시스템이 정확하게 동작한다면 추정 주차력과 실제로 측정된 주차력 사이에 오차가 작을 것이기 때문이다. 여기서 기준값은 주차력 감지 센서의 오차와 Control Dead Zone, 엑 츄에이터의 오차 등을 감안한 결과이며, 설계자가 실험에 의해 가장 적합한 값을 구할 수 있다. 또한, 설계자의 경험에 근거하여 추정 주차력과 실제 측정된 주차력 사이에 일정 수준 이상의 차이가 나면, 주차 브레이크 시스템에 현격한 오류가 있다고 판단되는 값을 기준값으로 정할 수도 있다.

한편, 표시부(15)는 부저나 경광등이 될 수 있으며 제어부(14)에 의해 고장이 검출되면, 사용자에게 고장여부를 표시한다.

이하에서는 도 3 을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법을 설명하고자 한다.

차량에 시동이 걸리면, 제어부(14)는 스위치(10)로부터 주차 브레이크의 작동 신호가 입력되는지 확인한다(s10).

제어부(14)는 스위치(20)로부터 주차 브레이크의 작동 신호가 입력되면, 전류센서(12)로부터 모터에 흐르는 전류에 대한 정보를 전송받고, 전압센서(11)로부터 배터리 양단에 걸리는 전압에 대한 정보를 전송받는다(s20).

제어부(14)는 전송받은 전압 및 전류에 대한 정보에 근거하여 추정 주차력을 계산한다. 즉, 도 2에서 상술한 바와 같이 전자식 주차 브레이크 시스템에 인가되는 전기에너지가 탄성에너지로 변경된다는 원리에 기초하여 추정되는 주차력을 계산한다.(s30)

이후, 제어부(14)는 실제로 주차케이블(6)에 인가되는 주차력을 주차력 감지 센서(13)를 이용하여 측정하고(s40), 추정 주차력과 실제 주차력의 차이와 기준값의 대소를 비교한다.(s50)

이후, 추정 주차력과 실제 주차력의 차이가 일정 수준 이상 즉, 설계자가 정한 기준값 이상으로 확인되면, 표시부(15)에 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장여부를 표시한다.(s60)

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 블록도이다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

11 : 전압센서 12 : 전류센서

13 : 주차력감지센서 14 : 제어부

Claims

전자식 주차 브레이크의 작동 중에 주차 케이블에 작용하는 주차력을 측정하고,

상기 주차 브레이크에 인가되는 전기에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력을 확인하고,

상기 주차 케이블에 작용하는 주차력과 상기 주차 브레이크에 인가되는 전기에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력을 비교하여 상기 주차 브레이크 시스템의 고장을 검출하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 주차 케이블에 작용하는 주차력과 상기 주차 브레이크에 인가되는 전기에너지에 의해 발생될 수 있는 주차력의 차이가 기준값 이상인 것으로 확인되면 상기 주차 브레이크 시스템이 고장인 것으로 판단되는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 주차 브레이크 시스템이 고장인 것으로 판단되면, 표시부를 통해 경고하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 고장 검출 방법.