KR20110075890A - 회생제동용 제동장치의 페일-세이프구현기구 - Google Patents

회생제동용 제동장치의 페일-세이프구현기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량을 포함하는 모든 전기 자동차에 적용되는 회생제동용 제동장치의 페일-세이프(Fail-Safe)구현시 액추에이터(11)쪽 마스터실린더(12)의 액압공급경로를 기구적으로 차단하고, 1개의 솔레노이드밸브를 이용해 후륜쪽 액압을 공급함으로써, 보다 안정적인 페일-세이프(Fail-Safe)구현과 더불어 ESC (Electronic Stability Control)프리미엄과 같은 고가장치로 인한 비용상승을 가져오지 않는 특징을 갖는다.
회생제동, 페일-세이프, 솔레노이드밸브

Description

회생제동용 제동장치의 페일-세이프구현기구{Fail-Safe device of regenerative brake system}
본 발명은 본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388(2009.2.16)에 관련되어, 1개의 솔레노이드밸브와 액추에이터쪽 마스터실린더를 이용해 보다 안정적인 페일-세이프(Fail-Safe)기능을 구현한 것이다.
본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388(2009.2.16)은 비용 증가와 페달감 저하방지를 위한 별도의 장치를 요구하는 EHB(Electro-Hydraulic Brake)나, ESC(Electronic Stability Control)프리미엄 같은 장치를 적용하지 않아, 제조 비용이 저렴하고, 별도의 분리장치를 사용하지 않고도 운전자의 페달감(Pedal Feel)을 저하시키지 않는 회생제동용 제동장치를 제공한다.
상기와 같은 제동장치는 운전자가 페달을 밟으면, 전륜은 전동식 액추에이터에 의해 작동되고, 후륜은 운전자의 페달력에 의해 작동되는 독립적이면서 협조 제어를 구현하는 방식이다.
제동장치에서 페일-세이프(Fail-Safe)기능은 무었보다도 요구되는 기능으로서 특히, 전동 액추에이터를 동력원으로 적용하는 경우 반드시 갖추어야 만 한다.
하지만, 페일-세이프(Fail-Safe)기능을 구현하려면 ESC(Electronic Stability Control)프리미엄와 같은 고가장치를 적용해야 하고, 이는 비용상승을 가져올 수밖에 없다.
상기와 같은 ESC 프리미엄 적용시 전동 액츄에이터와 동시에 고장(Fail)이 날 경우, 전륜제동은 불가능하고 후륜만으로 제동을 할 수밖에 없으므로, 페일-세이프(Fail-Safe)에 대한 안정성을 낮추게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 페일-세이프(Fail-Safe)구현시 액추에이터쪽 마스터실린더의 액압공급경로를 기구적으로 차단하고, 1개의 솔레노이드밸브를 이용해 후륜쪽 액압을 공급함으로써, ESC (Electronic Stability Control)프리미엄과 같은 고가장치로 인한 비용상승을 가져오지 않는 회생제동용 제동장치의 페일-세이프기구를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 1개의 솔레노이드밸브를 이용함으로써, 보다 안정성을 높인 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현할 수 있는 회생제동용 제동장치의 페일-세이프기구를 제공함에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 페달의 답입에 의한 유압으로 후륜 제동을 수행하는 후륜제동부와, 액추에이터를 통한 마스터실린더쪽 생성유압을 전륜브레이크쪽으로 이어진 유압라인으로 배출해 전륜제동을 수행하는 전륜제동부로 구성한 회생제동용 제동장치에 있어서,
상기 전륜제동부쪽에는 상기 유압라인의 연결부위를 지난 위치에서 오일리저버를 직접연결한 마스터실린더와, 상기 마스터실린더에서 생성된 유압을 우회시켜 상기 유압라인쪽으로 유입시키는 액압전달부가 설치되고,
상기 후륜제동부쪽에는 마스터실린더에서 인출되어, 상기 액추에이터 고장시 상기 후륜쪽 마스터실린더의 유압을 상기 전륜제동부에 형성된 유압라인으로 공급해주는 액압연동부가 더 포함된 것을 특징으로 한다.
상기 액압전달부는 상기 유압라인이 밸브를 매개로 포트에 연결된 메인챔버에서 이어지고, 오일리저버가 직접 연결된 서브챔버로 구획된 전륜마스터실린더와, 상기 서브챔버쪽에서 메인챔버쪽으로 이어진 액압전달라인과, 상기 액압전달라인이 연결된 메인챔버쪽 포트에 설치된 밸브로 구성된다.
상기 액압연동부는 액압연동라인과, ECU제어로 상기 액압연동라인의 유로를 개폐하는 솔레노이드밸브로 구성된다.
이러한 본 발명에 의하면, 전동 액추에이터쪽 마스터실린더의 액압공급경로 를 기구적으로 차단하고, 후륜쪽과 유압회로를 형성한 1개의 솔레노이드밸브를 이용해 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현하므로, 안전성을 크게 높일 수 있는 효과를 갖는다.
1개의 솔레노이드밸브와 최소한의 유압라인을 사용하는 대신 ESC 프리미엄을 사용하지 않아도 되므로 해당 부품수가 감소하고, 원가를 절감할 수 있는 효과도 갖는다.
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 페일-세이프(Fail-Safe)구현기구를 적용한 회생제동용 제동장치의 구성도를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 페일-세이프(Fail-Safe)구현기구를 제외한 모든 구성은 본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388호(2009.2.16)와 같다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 페달(1)은 운전자의 직접적인 조작에 비해 증대된 페달비를 갖도록, 서로 연동되는 한 쌍의 페달로 이루어진다.
또한, 본 실시예에 따른 후륜제동부(5)는 상기 페달(1)의 스트로크(Stroke)를 직접적으로 받아 후륜브레이크(B)로 공급되는 제동 유압을 형성하고, 전륜제동 부(10)는 상기 페달(1)의 스트로크(Stroke)에 따라 전륜브레이크(A)에서 요구되는 제동 유압을 형성한다.
상기 후륜 제동부(5)가 페달과 마스터 실린더 사이에 부스터 없이 운전자 힘만을 이용한 마찰 제동으로 후륜 제동을 수행하는 반면, 전륜 제동부(10)가 액추에이터(11)를 이용하므로, 전륜쪽 유압 제동력이 가변하여도 후륜측에는 영향을 주지 않으면서 운전자의 페달감(Pedal Feel)도 저하되지 않는다.
전반적인 구성을 고려하면, 상기 후륜 제동부(5)는 오일 리저버(13)에 리저버 라인(7)으로 연결되어, 페달(1)이 밟혀질 때 제동 유압을 형성하는 후륜 마스터 실린더(6)를 갖추고, 좌·우 후륜을 제동하는 후륜 브레이크(B)쪽으로 각각 이어지는 한 쌍의 좌·우 유압 라인(8a,8b)으로 이루어진 후륜 유압 라인(8)을 갖춘다.
상기 후륜 마스터 실린더(6)에는 후륜 유압 라인(8)이 연결된 메인 챔버(6a)와 더불어, 상기 메인 챔버(6a)에 인접되어 전륜 제동부(10)쪽으로 유압을 배출하는 서브 챔버(6b)를 형성한다.
그리고, 상기 전륜 제동부(10)는 페달(1)의 스트로크(Stroke)에 따른 동력을 발생하는 액추에이터(11)와, 상기 액추에이터(11)의 전달 동력으로 전륜 브레이크(A)의 제동 유압을 생성하는 전륜 마스터 실린더(12)와, 상기 전륜 마스터 실린더(12)로 공급되는 오일을 저장한 오일 리저버(13) 및, 상기 전륜 마스터 실린더(12)에서 생성된 제동 유압을 전륜 브레이크(A)로 공급하는 전륜 유압 라인(14)으로 구성한다.
상기 액추에이터(11)는 전동 부스터(Electronic Booster)를 적용한다.
상기 전륜 유압 라인(14)은 좌·우 전륜으로 각각 이어지는 좌·우 유압 라인(14a,14b)으로 이루어지며, 상기 좌·우 유압 라인(14a,14b)은 휠 디스크에 장착된 전륜 브레이크(A)인 캘리퍼(또는 드럼)에 연결한다.
상기 ECU(20)는 주행중인 차량을 제어하는 종류인 ECU이지만, 필요에 따라 차량에 적용되고 있는 다른 제어유닛도 적용할 수 있다.
본 실시예에서 상기 ECU(20)는 페달센서(4)를 통해 페달(1)의 스트로크를 감지하면, 액추에이터(11)를 구동해 전륜제동부(10)를 작동시키고, 동시에 상기 전·후단제어밸브(33,32)의 온/오프 제어로 유로를 개방하거나 또는 차단하여, 정상 작동 상태나 또는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현한다.
본 실시예에서 상기 유압라인(8,14)에는 상기 ECU(20)로 신호를 송출하는 다수의 압력센서를 더 구비한다.
일례로, 후륜제동부(5)의 유압라인(8)에 설치된 후륜압력센서(9)가 있으며, 상기 후륜압력센서(9)는 ECU(20)에서 페달(1)의 스트로크(Stroke) 감지정확도를 높여 페달센서(4)에 대한 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현하는 개념으로서, 실제적으로는 설치하지 않아도 무방하다.
또한, 전륜제동부(10)유압라인(14)에 설치된 한쌍의 좌·우 전륜압력센서(15,16)가 있으며, 상기 전륜압력센서(15,16)는 좌·우 전륜쪽으로 공급되는 유압을 측정하여 ECU(20)로 제공함으로써, ECU(20)가 액추에이터(11)를 목표제어할 수 있도록 한다.
상기 액추에이터(11)의 목표제어는 회생제동의 특성을 구현하기 위함이다.
또한, 본 실시예에는 후륜 마스터 실린더(6)의 서브 챔버(6b)에서 전륜 제동부(10)의 전륜 유압 라인(14)쪽에 연결된 액압연동부(30)가 더 설치된다.
상기 액압연동부(30)는 상기 전륜 제동부(10)쪽 액추에이터(11)의 고장(Fail)시, ESC(Electronic Stability Control)프리미엄과 같은 고가장치를 이용하지 않고서도 안정적으로 페일-세이프(Fail-Safe)작용을 구현한다.
이를 위해, 상기 액압연동부(30)는 후륜 마스터 실린더(6)의 서브 챔버(6b)에서 인출되어, 전륜 제동부(10)의 전륜유압라인(14)에 연결된 액압연동라인(31)과, ECU(20)제어로 상기 액압연동라인(31)의 유압흐름을 제어하는 솔레노이드밸브(32)로 구성한다.
상기 솔레노이드밸브(32)는 온/오프타입이고, 전륜제동부(10)를 구성하는 액추에이터(11)의 고장(Fail)시 후륜제동부(5)를 통해 전륜제동부(10)쪽에 제동유압을 생성하는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현한다.
이에 더해, 본 실시예에서는 전륜제동부(10)를 구성하는 전륜마스터실린더(12)쪽에 제동유압을 우회시키는 액압전달부(40)를 더 설치한다.
상기 액압전달부(40)는 액추에이터(11)의 작동시 전륜마스터실린더(12)의 생성유압을 우회해 전륜쪽으로 공급하고, 액추에이터(11)의 고장(Fail)시 전륜마스터실린더(12)의 유압출구를 막도록 작용한다.
이를 위해, 상기 액압전달부(40)는 메인챔버(12a)와 서브챔버(12b)로 구획된 전륜마스터실린더(12)와, 상기 서브챔버(12b)쪽에서 메인챔버(12a)쪽으로 이어진 액압전달라인(41)과, 상기 액압전달라인(41)이 연결된 메인챔버(12a)쪽 포트에 설 치된 밸브(42)로 구성된다.
본 실시예에서 상기 밸브(42)가 설치된 메인챔버(12a)쪽에는 오일리저버(13)가 직접 연결되지 않으며, 오일리저버(13)는 액압전달라인(41)쪽으로 유압을 배출하는 서브챔버(12b)쪽으로 직접 연결한다.
또한, 본 실시예에서는 전륜마스터실린더(12)쪽에서 인출되어 전륜브레이크(A)로 이어진 유압라인(14)에도 밸브(43)를 설치한다.
초기 전륜마스터실린더(12)상태에서는 유압라인(14)쪽 밸브(43)는 열려있고, 액압전달라인(41)쪽 밸브(42)는 닫힌 상태이다.
도 3은 정상적인 제동상태로서, 본 실시예에 따른 페일-세이프구현기구가 작동하지 않는 상태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 정상제동시 ECU(20)는 솔레노이드밸브(32)를 닫아(Close)줌으로써, 후륜제동부(5)의 마스터실린더(6)쪽 유압흐름이 전륜제동부(10)쪽으로 유입됨을 차단한다.
하지만, 전륜제동부(10)쪽 전륜마스터실린더(12)의 제동유압은 본 실시예에 따른 액압전달부(40)를 통해 작동된다.
즉, 페달(1)의 조작을 인식한 ECU(20)를 통해 구동된 액추에이터(11)가 전진하면, 전륜마스터실린더(12)의 서브챔버(12b)쪽은 피스톤작용으로 오일리저버(13)에서 유입된 오일을 가압하고, 계속되는 진행으로 상기 서브챔버(12b)쪽에서 생성된 제동유압은 액압전달라인(41)으로 빠져나가게 된다.
상기 액압전달라인(41)으로 빠져나간 오일은 전륜마스터실린더(12)를 우회해 메인챔버(12a)쪽으로 다시 돌아온 후, 밸브(43)를 통과해 메인챔버(12a)로 유입됨으로써 메인챔버(12a)내 액압을 형성하고, 상기 메인챔버(12a)내 액압은 전륜브레이크(B)쪽으로 이어진 유압회로인 유압라인(14)으로 배출된다.
이와 같은 정상제동은 본 출원인이 국내 출원한 출원번호 10-2009-0012388호(2009.2.16)의 제동과 동일하게 구현된다.
도 4는 본 실시예에 따른 페일-세이프구현기구 작동에 따른 페일-세이프 구현상태를 나타낸다.
도시된 바와 같이, 페일-세이프구현시 전륜제동부(10)쪽 전륜마스터실린더(12)가 작동되지 않음으로써, 본 실시예에 따른 액압전달부(40)에는 유압흐름을 형성하지 않는다.
상기와 같은 상태에서는 전륜마스터실린더(12)쪽에서 제동액압을 형성하지 않으므로, 전륜브레이크(A)는 후륜마스터실린더(6)쪽에서 제동액압을 공급받는 페일-세이프를 이용해 제동을 구현한다.
즉, 페일-세이프 구현을 위해 ECU(20)는 액압연동부(30)쪽 솔레노이드밸브(32)를 열어(Open)줌으로써, 후륜제동부(5)의 마스터실린더(6)쪽 유압흐름이 전륜제동부(10)쪽으로 공급되도록 한다.
상기와 같이 솔레노이드밸브(32)가 열림으로써, 후륜제동부(5)의 마스터실린더(6)의 서브챔버(6b)쪽 유압흐름이 전륜제동부(10)의 유압라인(14)쪽으로 이어진 유압회로를 형성한다.
이와 같이 본 실시예에서는 솔레노이드밸브(32)를 열거나 닫는 간단한 온/오 프제어만으로 후륜쪽 유압을 전륜쪽에서 공유함으로써, 액추에이터(11)의 고장(Fail)과 같은 페일-세이프(Fail-Safe)를 요하는 여러상황에서도 전륜쪽에 충분한 제동유압을 공급할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는 전기적 신호에 의존하는 솔레노이드밸브(32)를 단지 1개만 이용함으로써, 보다 안정적이고 신뢰성있는 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 페일-세이프(Fail-Safe)구현기구를 적용한 회생제동용 제동장치가 전기자동차에 적용된 설치구성도
도 2는 도 1에 적용된 페일-세이프구현기구의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 페일-세이프구현기구가 작동하지 않는 상태도
도 4는 본 발명에 따른 페일-세이프(Fail-Safe)를 구현하는 페일-세이프구현기구의 작동도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 페달 4 : 페달센서
5 : 후륜제동부
6,12 : 후·전륜 마스터실린더
6a,12a : 메인챔버 6b,12b : 서브챔버
7 : 리저버라인
8,14 : 후·전륜 유압라인
8a,8b : 좌·우 유압라인
9 : 후륜압력센서
10 : 전륜제동부 11 : 액추에이터
13 : 오일리저버 14a,14b : 좌·우 유압라인
15,16 : 좌·우 전륜 압력센서
20 : ECU 30 : 액압연동부
31 : 액압연동라인 32 : 솔레노이드밸브
40 : 액압전달부 41 : 액압전달라인
42,43 : 밸브

Claims (3)

  1. 페달의 답입에 의한 유압으로 후륜 제동을 수행하는 후륜제동부와, 액추에이터를 통한 마스터실린더쪽 생성유압을 전륜브레이크쪽으로 이어진 유압라인으로 배출해 전륜제동을 수행하는 전륜제동부로 구성한 회생제동용 제동장치에 있어서,
    상기 전륜제동부쪽에는 상기 유압라인의 연결부위를 지난 위치에서 오일리저버를 직접연결한 마스터실린더와, 상기 마스터실린더에서 생성된 유압을 우회시켜 상기 유압라인쪽으로 유입시키는 액압전달부가 설치되고,
    상기 후륜제동부쪽에는 마스터실린더에서 인출되어, 상기 액추에이터 고장시 상기 후륜쪽 마스터실린더의 유압을 상기 전륜제동부에 형성된 유압라인으로 공급해주는 액압연동부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 회생제동용 제동장치의 페일-세이프구현기구.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액압전달부는 상기 유압라인이 밸브를 매개로 포트에 연결된 메인챔버에서 이어지고, 오일리저버가 직접 연결된 서브챔버로 구획된 전륜마스터실린더와, 상기 서브챔버쪽에서 메인챔버쪽으로 이어진 액압전달라인과, 상기 액압전달라인이 연결된 메인챔버쪽 포트에 설치된 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 회생제동용 제동장치의 페일-세이프구현기구.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 액압연동부는 액압연동라인과, ECU제어로 상기 액압연동라인의 유로를 개폐하는 솔레노이드밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 회생제동용 제동장치의 페일-세이프구현기구.
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