KR20110011938A - 전자제어 유압제동 시스템 - Google Patents

전자제어 유압제동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 유압 제동 시스템에 관한 것으로, 제동 오일을 전달하는 마스터 실린더;와 상기 마스터 실린더와 별도로 제동 오일을 전달하는 고압 어큐뮬레이터;와 상기 마스터 실린더와 각각 접속하는 제1서킷 및 제2서킷과, 상기 제1서킷에 의해서 제동이 이루어지는 적어도 하나의 제1차륜;과 상기 제2서킷에 의해서 제동이 이루어지는 적어도 하나의 제2차륜;을 포함하고, 상기 제1서킷은 상기 고압 어큘뮬레이터와 접속하여 상기 제1차륜을 제어하고, 상기 제2서킷은 상기 제1서킷과 접속하여 상기 제2차륜을 제어하는 것을 포함하여 구성되는 것이다.

Description

전자제어 유압제동 시스템{Electronic Hydraulic Brake System}
본 발명은 전자제어 유압제동 시스템에 관한 것으로, 회생 제동력의 변화에 따라 유압 제동력을 제어하는 전자제어 유압제동 시스템에 관한 것이다.
하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle)은 동력원으로 기존 엔진과 전기 모터(구동 모터)를 함께 사용하는 자동차로 차량의 부하와 속도에 따라 엔진 또는 전기 모터의 동력을 선택적으로 사용하고, 남는 에너지는 모터를 사용하여 전기 에너지로 바꿈으로써 높은 연비와 저공해를 달성할 수 있는 차량이다.
하이브리드 전기 차량은 전기 에너지에 의해 동작하는 전기 모터로 차량의 구동륜을 회전시켜서 차량을 운행하게 되는데, 이 때 모터를 구동하는 전기 에너지를 얼마만큼 효율적으로 이용할 수 있는가 하는 것이 매우 중요한 과제이다. 이를 위해 운전자로부터 감속이나 제동명령이 발생한 경우 전기 모터가 발전기로 기능하게 하여 발생된 전기 에너지를 축전기에 저장하게 된다. 이렇게 전기 모터가 발전기로 기능하는 동안에는 차륜에 제동력이 발생하게 되는데, 이러한 제동을 회생 제동이라 한다. 결과적으로 차륜에 가해지는 제동력은 전기 모터에 의한 회생 제동력과 유압 장치에 의한 유압 제동력의 합이 된다.
따라서 운전자의 제동 의지를 만족시키기 위해서는 운전자가 요구한 제동력에서 전기 모터에 의해 발전된 양에 해당하는 회생 제동력을 뺀 만큼의 유압 제동력만을 생성시키면 된다.
본 발명의 일 측은 유압 제동력을 제어하기 위하여, 고압 어큘뮬레이터를 이용하여 각 서킷이 차륜을 제동할 수 있도록 하는 전자제어 유압제동 시스템에 대해서 개시한다.
본 발명의 사상에 따른 전자제어 유압제동 시스템은 제동 오일을 전달하는 마스터 실린더;와 상기 마스터 실린더와 별도로 제동 오일을 전달하는 고압 어큐뮬레이터;와 상기 마스터 실린더와 각각 접속하는 제1서킷 및 제2서킷과, 상기 제1서킷에 의해서 제동이 이루어지는 적어도 하나의 제1차륜;과 상기 제2서킷에 의해서 제동이 이루어지는 적어도 하나의 제2차륜;을 포함하고, 상기 제1서킷은 상기 고압 어큘뮬레이터와 접속하여 상기 제1차륜을 제어하고, 상기 제2서킷은 상기 제1서킷과 접속하여 상기 제2차륜을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1서킷과 상기 제2서킷을 서로 접속시키는 연결유로;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마스터실린더와 상기 제1서킷을 연결하는 제1백업유로;와, 상기 마스터 실린더와 상기 제2서킷을 연결하는 제2백업유로;를 포함하고, 상기 제1백업 유로와 상기 마스터실린더의 접속을 제어하는 제1모드절환밸브와 상기 제2백업유로와 상기 마스터 실린더의 접속을 제어하는 제2모드절환밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1서킷은 상기 고압 어큐뮬레이터와 연결되는 제1유입유로와, 상기 제2서킷은 상기 제1서킷과 연결되는 제2유입유로를 포함하고, 상기 제1유입유로와 상기 고압 어큐뮬레이터의 접속을 제어하는 제1유량제어밸브와, 상기 제2유입유로와 상기 제1서킷의 접속을 제어하는 제2유량제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모드절환밸브와 상기 유량제어밸드는 병렬로 배치되어 상기 차륜으로 전달되는 제동 오일을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전방 차륜을 하나의 서킷이 담당하고, 후방 차륜을 하나의 서킷이 담당하기 때문에 서킷 제어를 통하여 비용을 절감시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 유압 제동 시스템에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자유압제동시스템의 비 제동 시 유압회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전자제어 유압제동 시스템(이하 'EHB시스템'이라 한다.)은 제동 시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(10)과, 브레이크 페달(10)로부터 힘이 전달되는 마스터 실린더(11)와, 마스터 실린더(11)의 상부에 마련되어 오일을 저장하고 있는 리저버(12)와, 리저버(12)의 오일이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠실린더(20)와, 마스터 실린더(11)와 휠실린더(20)의 사이에 마련되는 유압제어장치(30)(이하, 'HCU'라 한다)를 포함하여 구성될 수 있다.
운전자는 브레이크 페달(10)을 가압하여 주행 중인 차량을 감속 또는 정지시키는 것이 가능하다.
마스터 실린더(11)는 상부 측에 오일을 저장하고 있는 리저버(12)가 설치되고, 하부에는 출구(11a)가 마련되어 마스터 실린더(11)의 출구(11a)로 유출된 오일은 HCU(30)로 유입되도록 한다.
HCU(30)는 후방 차륜(RL, RR)을 제어하는 제1서킷(41)과, 전방 차륜(FL, FR)을 제어하는 제2서킷(42)을 포함하여 구성될 수 있다. 각각의 서킷들(41, 42)은 휠실린더(20)로 연결되는 유입유로(43, 44)를 포함하여 구성될 수 있고, 유량제어밸브(45, 46), 유입밸브(47, 48), 감압 밸브(47, 48)와 압력센서(53, 54) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, HCU(30)는 펌프(63), 모터(64)와 고압 어큐뮬레이터(65) 등을 포함하여 구성될 수 있는데, 고압 어큐뮬레이터(65)의 출구 측은 제1서킷(41)의 제1유입유로(43)와 연결될 수 있다. 또한 고압 어큐뮬레이터(65)의 제동오일이 제1서킷(41)에 도달한 후 제2서킷(42)에 도달할 수 있도록 제1서킷(41)과 제2서킷(42)이 서로 연결될 수 있다. 즉 제1서킷(41)의 제2유입유로(44)와 제2서킷(42)의 제2유입 유로(44)는 연결유로(40)에 의해서 연결되어, 고압 어큐뮬레이터(65)의 제동오일이 제1서킷(41)을 통하여 제2서킷(42)으로 전달될 수 있다.
펌프(63)는 리저버(12)로부터 유입되는 오일을 고압으로 펌핑하여 제동압을 형성하기 위해 마련되며, 펌프(63)의 일측에는 펌프(63)에 구동력을 제공하기 위한 모터(64)가 마련된다.
고압 어큐뮬레이터(65)는 펌프(63)의 출구 측에 마련되어 펌프(63)의 구동에 의해 생성된 고압의 오일을 임시 저장한다. 고압 어큐뮬레이터(65)의 출구 측에는 제1압력센서(51)를 마련하여 고압 어큐뮬레이터(65)의 오일 압력을 측정한다. 측정된 오일압력과 설정압력을 비교하여 측정 압력이 낮은 경우 펌프(63)를 구동하여 리저버(12)의 오일을 흡입하여 고압 어큐뮬레이터(65)에 충진시킨다.
제1서킷(41)의 제1유량제어밸브(45)는 휠실린더(20)로 전달되는 고압 어큐뮬레이터(65)의 제동오일 유량을 제어할 수 있다. 제1유입밸브(47)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 노말 클로즈형으로 구비되는데, 운전자가 브레이크 페달을 밟는 경우 개방되어 고압 어큐뮬레이터(65)에 저장된 제동오일을 휠실린더(20)에 전달한다. 또한 제2서킷(42)의 제2유량제어밸브(46)는 제1서킷(41)을 통하여 전달되는 제동오일을 제어하여, 휠실린더(20)로 전달되는 유량을 제어할 수 있다. 제2유입밸브(48)은 제1유입밸브(47)의 동작과 동일하게 구성될 수 있다.
또한 HCU(30)는 휠실린더(20)와 펌프(63)의 입구 측을 연결하는 리턴유로(60)를 포함하여 구성될 수 있다. 리턴유로(60)는 그 중도에 휠실린더(20)의 오일을 펌프(63)의 입구측으로 유출시키는 유출밸브(61)가 마련될 수 있고, 유출밸 브(61)에서 유출되는 오일을 일시적으로 저장하는 리저버(12)가 마련될 수 있다.
또한 마스터 실린더(11)의 출구(11a)와 휠실린더(20) 사이에는 EHB시스템이 고장일 경우의 유로를 형성하는 제1백업유로(71)와 제2백업유로(72)가 마련될 수 있다. 제1백업유로(71)의 중도에는 제1백업유로(71)를 개폐하는 제1모드절환밸브(73)가 마련될 수 있고, 제2백업유로(72)의 중도에는 제2백업유로(72)를 개폐하는 제2모드절환밸브(74)가 마련될 수 있다. 특히 제1모드절환밸브(73)와 마스터 실린더(11)의 출구(11a)사이에 마스터 실린더(11)의 오일압력을 측정하는 제2압력센서(52)가 마련될 수 있다. 운전자 제동 시 모드절환밸브(73)에 의해서 백업유로(71)가 차단되고, 제2압력센서(52)에 의해서 운전자가 요구하는 제동의지를 판단할 수 있다. 또한 제2압력센서(52)와 마스터 실린더(11)사이에는 브레이크 페달(10)의 답력을 형성하기 위한 페달 시뮬레이터(80)가 구비될 수 있다.
페달 시뮬레이터(80)는 마스터 실린더(11)의 출구 측에서 유출되는 오일을 저장할 수 있도록 마련된 시뮬레이션 챔버(81)와, 시뮬레이션 챔버(81)의 입구측에 마련된 시뮬레이터 밸브(82)를 포함한다. 시뮬레이션 챔버(81)는 피스톤(83)과 탄성부재(84)를 포함하여 시뮬레이션 챔버(81)로 유입되는 오일에 의해 일정 범위의 변위를 갖도록 형성된다. 시뮬레이터 밸브(82)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 노말 클로즈형으로 구비되고 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟는 경우 개방되어 제동오일을 시뮬레이션 챔버(81)에 전달한다.
또한 바람직하게는 상기한 바와 같은 페달 시뮬레이터(80)를 내장하는 HCU(30)와 전기적으로 작동하는 구성요소를 제어하기 위한 ECU(미도시)를 포함하여 하나의 블록으로 전자유압제어장치(HECU)를 마련하여 콤팩화를 도모할 수 있다.
본 발명의 EHB시스템은 모터, 펌프, 어큐뮬레이터, 각종의 밸브 및 각종의 센서와 더불어 브레이크 페달의 답력을 형성하기 위한 시뮬레이터를 HCU에 내장하여, HCU를 단일의 블록의 형태로 구비하기 때문에 EHB시스템을 구성하기 위해 시뮬레이터를 구비하는 EHB시스템용 마스터실린더를 구비할 필요가 없다. 따라서 마스터실린더를 범용화할 수 있는 효과가 있다.
또한 외부로 돌출형성되는 시뮬레이터를 HCU내에 내장함으로써 EHB시스템용 마스터실린더에서 발생할 수 있는 실링의 마모 등으로 인한 EHB시스템의 신뢰성 및 내구성 저하를 방지할 수 있고, 마스터실린더의 배치공간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자제어 유압제동 시스템의 동작에 대해서 자세히 설명한다.
도 2는 EHB시스템이 정상적으로 작동하는 경우 전자유압제동시스템의 제동 시 유압회로도를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 운전자에 의한 제동이 시작되면 제2압력센서(52)를 통하여 운전자가 밟는 페달(10)의 압력 등의 정보를 통해 운전자의 요구 제동량을 감지할 수 있다. 제어부는 회생 제동량의 크기를 입력 받을 수 있고, 운전자의 요구 제동량과 회생 제동량의 차이에 따라 마찰 제동량의 크기를 계산할 수 있고, 이에 따라 휠측의 압력의 증압 또는 감압의 크기를 파악할 수 있다.
구체적으로, 제동 초기에 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 차량의 제동 은 회생제동으로 충분하여 마찰에 의한 제동량은 발생하지 않도록 제어될 수 있다. 따라서 브레이크 페달(10)에서 전달되어 마스터 실린더(11)에 생긴 유압이 휠실린더(20)로 전달되지 않도록 브레이크 제동오일의 감압이 필요하다. 이때 감압밸브(49, 50)를 개방하여 유입유로(43, 44)에 형성된 유압을 리저버(12)로 배출함으로써 차륜(RR, RL, FR, FL)에 압력이 생기지 않도록 하고, 브레이크 페달압은 그대로 유지할 수 있게 된다.
이후 회생 제동량의 변화에 따라 마찰 제동량을 조절하는 과정이 이루어지게 될 수 있다. 회생 제동량은 배터리의 충전상태나 차량의 속도에 따라 달라지게 되는데 일정차속 이하에서는 회생 제동량은 급속히 작아지게 된다. 이러한 상황에 대처하기 위하여 휠실린더(20)의 유압을 제어하기 위하여 제1유압제어밸브(45)는 고압 어큐뮬레이터(65)에서 제1서킷(41)의 제1유입유로(43)로 전달되는 제동 오일의 유량을 제어할 수 있고, 제2유압제어밸브(46)는 연결유로(40)를 통하여 제2서킷(42)의 제2유입유로(44)로 전달되는 제동 오일의 유량을 제어할 수 있다.
이후 회생 제동량이 없으므로 통상의 제동상황에 따라 제동될 수 있다.
도 3은 EHB시스템이 비정상적으로 작동하는 경우 전자유압제동시스템의 제동 시 유압회로도를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, EHB시스템이 정상적으로 작동 하지 않을 경우 백업 제동을 위하여 모드절환밸브(73, 74)가 개방되어 마스터 실린더(11)의 제동 오일이 휠실린더(20)로 직접 전달될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자유압제동시스템의 비 제동 시 유압회로도이다.
도 2는 EHB시스템이 정상적으로 작동하는 경우 전자유압제동시스템의 제동 시 유압회로도를 나타낸 것이다.
도 3은 EHB시스템이 비정상적으로 작동하는 경우 전자유압제동시스템의 제동 시 유압회로도를 나타낸 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
40: 연결유로 41: 제1서킷
42: 제2서킷

Claims (5)

  1. 제동 오일을 전달하는 마스터 실린더;와
    상기 마스터 실린더와 별도로 제동 오일을 전달하는 고압 어큐뮬레이터;와
    상기 마스터 실린더와 각각 접속하는 제1서킷 및 제2서킷과,
    상기 제1서킷에 의해서 제동이 이루어지는 적어도 하나의 제1차륜;과
    상기 제2서킷에 의해서 제동이 이루어지는 적어도 하나의 제2차륜;을 포함하고,
    상기 제1서킷은 상기 고압 어큘뮬레이터와 접속하여 상기 제1차륜을 제어하고, 상기 제2서킷은 상기 제1서킷과 접속하여 상기 제2차륜을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압제동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1서킷과 상기 제2서킷을 서로 접속시키는 연결유로;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압제동 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터실린더와 상기 제1서킷을 연결하는 제1백업유로;와, 상기 마스터 실린더와 상기 제2서킷을 연결하는 제2백업유로;를 포함하고,
    상기 제1백업유로와 상기 마스터실린더의 접속을 제어하는 제1모드절환밸브 와 상기 제2백업유로와 상기 마스터 실린더의 접속을 제어하는 제2모드절환밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압제동 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1서킷은 상기 고압 어큐뮬레이터와 연결되는 제1유입유로와, 상기 제2서킷은 상기 제1서킷과 연결되는 제2유입유로를 포함하고,
    상기 제1유입유로와 상기 고압 어큐뮬레이터의 접속을 제어하는 제1유량제어밸브와, 상기 제2유입유로와 상기 제1서킷의 접속을 제어하는 제2유량제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압제동 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 모드절환밸브와 상기 유량제어밸드는 병렬로 배치되어 상기 차륜으로 전달되는 제동 오일을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자제어 유압제동 시스템.
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