KR20120018495A - 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법 - Google Patents

전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리 전압이 전자제어기를 구동시킬 수 없는 저전압일 경우에, 직류 변환기에서 승압한 배터리 전압을 통해 전자제어기를 구동시켜서 모터를 정상적으로 제어하여 브레이크의 제동이 가능하므로, 배터리 저전압 상황에서 전자제어기가 구동되지 않아, 제동 되지 않는 위험을 방지하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 배터리 전압을 인가받아 모터의 구동을 제어하는 전자 제어기와, 배터리와 병렬로 전기적으로 연결되어, 배터리의 전압이 기준 전압 미만의 저전압이면, 배터리의 전압을 승압시켜서 전자제어기로 인가하는 직류 변환기 및 배터리 전압이 기준전압 이상이면, 배터리와 전자 제어기를 전기적으로 연결하고, 배터리의 전압이 기준 전압 이하이면 직류변환기와 전자제어기 사이를 전기적으로 연결하는 스위치 소자를 개시한다.

Description

전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법{STRUCTURE FOR COMBATING LOW VOLTAGE OF BRAKE BY WIRE SYSTEM AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 배터리 전압이 전자제어기를 구동시킬 수 없는 저전압일 경우에, 직류 변환기에서 승압한 배터리 전압을 통해 전자제어기를 구동시켜서 모터를 정상적으로 제어하여 브레이크의 제동이 가능하므로, 배터리 저전압 상황에서 전자제어기가 구동되지 않아, 제동 되지 않는 위험을 방지할 수 있는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법에 관한 것이다.
운전자의 브레이크 페달 입력을 기계적으로 연결하여 제동하는 유압 브레이크와 달리, 전동식 브레이크(Brake-by-wire) 시스템에서는 운전자의 제동 의지를 전기 신호로 전달 받고, 상기 전기 신호에 상응하는 제동을 발생시키기 위해서, 전자제어기(ECU; Electric Control Unit)는 유압 펌프, 모터, 감속기, 스크류 및 너트 등으로 구성된 액추에이터를 구동시킨다. 그리고 전자 제어기는 배터리에서 인가되는 전압에 의해 작동하여, 액추에이터를 구동시킨다.
그러나 전자 제어기로 공급되는 배터리의 전압이 전자 제어기를 정상 작동시킬 수 있는 범위의 전압보다 낮아지게 되면, 전자 제어기를 구성하는 각 전자 부품들은 작동하지 않는다. 그러므로 이러한 경우에는 전자제어기가 정상적으로 구동될 수 없으므로 제동이 이루어지지 않게 되어, 위험을 초래할 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리 전압이 전자제어기를 구동시킬 수 없는 저전압일 경우에, 직류 변환기에서 승압한 배터리 전압을 통해 전자제어기를 구동시켜서 모터를 정상적으로 제어하여 브레이크의 제동이 가능하므로, 배터리 저전압 상황에서 전자제어기가 구동되지 않아, 제동 되지 않는 위험을 방지할 수 있는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법은 배터리 전압을 인가받아 모터의 구동을 제어하는 전자 제어기와, 상기 배터리와 병렬로 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 전압이 기준 전압 미만의 저전압이면, 상기 배터리의 전압을 승압시켜서 상기 전자제어기로 인가하는 직류 변환기 및 상기 배터리 전압이 상기 기준전압 이상이면, 상기 배터리와 상기 전자 제어기를 전기적으로 연결하고, 상기 배터리의 전압이 상기 기준 전압 이하이면 상기 직류변환기와 상기 전자제어기 사이를 전기적으로 연결하는 스위치 소자를 포함할 수 있다.
상기 스위치 소자가 스위칭 구동할 경우에, 상기 전자 제어기의 전원 입력단으로 인가되는 전압을 유지시키기 위해 상기 전자 제어기의 전원 입력단 사이에 전기적으로 연결된 용량성 소자를 더 포함할 수 있다.
상기 배터리의 전압에 따라 상기 전자 제어기가 상기 스위치의 구동을 제어하도록, 상기 배터리 및 상기 전자 제어기와 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 전압을 측정하여 상기 전자 제어기로 송신하는 전압 측정 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 모터는 상기 전자 제어기와 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 전압을 직접 입력 받거나, 상기 직류 변환기를 통해 승압된 전압을 입력 받아 구동할 수 있다.
상기 모터는 상기 배터리와 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 전압을 직접 입력 받아 구동할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법은 전압 측정 장치를 통해 배터리의 전압을 측정하는 배터리 전압 측정 단계와, 상기 전압 측정 장치에서 측정된 배터리 전압이 전자제어기를 정상 구동시킬 수 있는 기준 전압 미만인지 여부를 확인하는 전압 비교 단계 및 상기 측정된 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, 상기 직류 변환기를 통해서 상기 배터리의 전압을 승압하여, 상기 전자제어기로 인가하는 전압 승압 단계를 포함할 수 있다.
상기 전압 승압 단계 이후에는 상기 배터리의 전압이 저전압임을 운전자에게 알리고, 브레이크 페달 작동시 전자 제어기에서 제동신호를 모터로 인가하여 제동력을 발생시키는 제동 모드로 구동될 수 있다.
본 발명에 의한 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법은 배터리 전압이 전자제어기를 구동시킬 수 없는 저전압일 경우에, 직류 변환기에서 승압한 배터리 전압을 통해 전자제어기를 구동시켜서 모터를 정상적으로 제어하여 브레이크의 제동이 가능하므로, 배터리 저전압 상황에서 전자제어기가 구동되지 않아, 제동 되지 않는 위험을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조를 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조를 도시한 구조도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조의 구동을 도시한 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조가 도시되어 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(100)는 배터리(B)의 전압을 측정하는 전압 측정 장치(110), 배터리(B)와 병렬로 연결되어, 배터리(B)의 전압이 기준 전압 미만이면 배터리(B) 전압을 승압하여 전자 제어기(150)로 인가하는 직류 변환기(120), 직류 변환기(120)와 전자 제어기(150) 사이 또는 배터리(B)와 전자 제어기(150) 사이를 전기적으로 연결 또는 차단하는 스위치 소자(130), 전자 제어기(150)의 입력단으로 인가되는 전압을 유지시켜주는 용량성 소자(140) 및 전원을 인가받아 모터의 구동을 제어하는 전자제어기(150)로 이루어진다.
우선, 전압 측정 장치(110)는 배터리(B)의 전압을 측정하여, 전자 제어기(150)로 배터리(B) 전압을 전송한다. 이러한 전압 측정 장치(110)는 배터리 전압을 측정하기 위해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변화하는 ATD(Analog-To-Digital) 변환기나 디지털 논리회로와 같은 연산 증폭기 등으로 구성할 수 있으나, 본 발명에서 전압 측정 장치(110)의 구성을 한정하는 것은 아니다. 이 전압 측정 장치(110)는 전자 제어기(150) 내부에 모듈로 포함될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.
그리고 직류 변환기(120)는 입력 단자가 배터리(B)의 양극과 음극에 각각 전기적으로 연결되고, 출력 단자가 스위치 소자(130)와 배터리(B)의 음극에 전기적으로 연결된다. 이러한 직류 변환기(120)는 스위치 소자(130)가 직류 변환기(120)와 전자제어기(150) 사이를 전기적으로 연결하면, 배터리(B)의 전압을 승압하여 전자제어기(150)로 인가한다.
그리고 스위치 소자(130)는 배터리(B)와 전자제어기(150) 사이를 전기적으로 연결하거나, 직류 변환기(120)와 전압 측정 장치(110) 사이를 전기적으로 연결한다.
이러한 스위치 소자(130)는 전압 측정 장치(110)에서 측정된 배터리 전압이 기준 전압 이상이면 배터리(B)와 전자제어기(150) 사이를 전기적으로 연결하고, 기준 전압 미만이면, 직류 변환기(120)와 전압 측정 장치(110) 사이를 전기적으로 연결한다. 이때, 기준 전압은 전자제어기(150)에 설정되어 있는 값으로, 전자제어기(150)가 정상 구동되기 위해서 필요로 하는 최소 전압으로 설정할 수 있다.
이러한 전압 측정 장치(110)에서 측정된 배터리 전압이 기준 전압 이상이면, 스위치 소자(130)가 전자제어기(150)와 배터리(B) 사이를 전기적으로 연결하여, 전자제어기(150)는 배터리(B)에서 인가되는 배터리 전압에 의해서 구동된다.
그리고 전압 측정 장치(110)에서 측정된 배터리 전압이 기준 전압 미만이면 배터리(B) 전압에 의해서 전자제어기(150)가 구동될 수 없으므로, 스위치 소자(130)가 전압 측정 장치(110)와 직류 변환기(120) 사이를 전기적으로 연결하여, 배터리(B) 전압을 직류 변환기(120)를 통해 전자제어기(150)를 구동시킬 수 있는 전압으로 승압해서, 전자제어기(150)로 인가한다.
그리고 전압을 인가받는 전자제어기(150)의 전원 입력단 사이에는 전압을 저장하여 일정시간 유지시키기 위한 용량성 소자(140)가 전기적으로 연결된다.
이러한 용량성 소자(140)는 스위치 소자(130)의 구동에 의해서, 전자제어기(150)로 인가되는 전압이, 배터리(B)에서 직접 인가되는 전압에서, 직류 변환기(120)를 통해 승압되어 인가되는 전압으로 변경되는 순간에 전압이 인가되지 않는 것을 방지하기 위해, 전압을 저장하여 전압차단시 일정시간 전압을 유지시키는 소자이다. 이러한 용량성 소자(140)는 커패시터로 이루어질 수 있다.
그리고 전자제어기(150)는 전압 측정 장치(110)에서 측정된 배터리(B) 전압이 전자제어기(150)를 구동시킬 수 있는 최소 전압인 기준 전압 보다 더 큰지 여부를 확인한다. 그리고 배터리(B) 전압이 기준 전압 이상이면, 전자제어기(150)는 배터리(B)에서 인가되는 전압에 의해서 구동된다.
그리고 배터리(B) 전압이 기준 전압 미만이면, 배터리(B) 전압이 전자제어기(150)를 구동시킬 수 있는 최소 전압 보다 작은 것이므로, 배터리(B) 전압에 의해서 전자제어기(150)를 구동시킬 수 없다. 그러므로 이때, 스위치 소자(130)가 직류 변환기(120)와 전자제어기(150) 사이를 전기적으로 연결하여, 배터리(B) 전압은 직류 변환기(120)에서 승압되어, 전자제어기(150)로 인가된다.
즉, 배터리(B) 전압이 기준 전압 미만이면, 전자제어기(150)는 직류 변환기(120)를 통해 승압된 배터리 전압을 인가받아 정상 구동된다. 그리고 전자제어기(150)는 승압된 배터리 전압을 통해, 브레이크를 구동시키는 모터(M)의 동작을 제어할 수 있으므로, 배터리(B)전압이 저전압 일 경우에 전자제어기(150)가 구동 되지 않아 제동이 되지 않는 것을 방지할 수 있다. 또한 이때 모터(M)는 전자제어기(150)에서 인가되는 승압된 배터리 전압을 통해 구동된다.
이러한 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(100)는 배터리(B) 전압이 전자제어기(150)를 구동시킬 수 없는 저전압일 경우에, 직류 변환기(120)에서 승압된 전압을 통해 전자제어기(150)를 구동시켜서, 모터(M)를 정상적으로 제어하여 브레이크 구동이 가능하므로, 배터리(B) 저전압 상황에서 전자제어기(150)가 구동되지 않아 제동 되지 않는 위험을 방지할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조가 도시되어 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(200)는 전압 측정 장치(110), 직류 변환기(120), 스위치 소자(130), 용량성 소자(140) 및 전자제어기(150)를 포함하며, 이러한 전압 측정 장치(110), 직류 변환기(120), 스위치 소자(130) 및 용량성 소자(140)의 구성은 도 1의 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(100)와 동일하다. 다만 도 2의 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(200)는 모터(M)의 전원 입력단자가 전자제어기(250)의 모터 구동 전원 단자(251)를 통해 항상 배터리(B)와 전기적으로 연결되고, 전자제어기(250)의 전원 입력 단자는 직류 변환기(120) 또는 배터리(B)와 전기적으로 연결된다.
그러므로 배터리(B) 전압이 전자제어기(250)를 구동시키기 위한 최소 전압인 기준전압 보다 작은 저전압인 것으로 판단되면, 전자제어기(250)는 직류 변환기(120)에 의해서 승압된 배터리(B) 전압을 인가받아 구동된다. 이때, 모터(M)는 전자제어기(250)의 모터 구동 전원 단자(251)를 통해 배터리(B) 전압을 직접 인가 받아 구동된다.
즉, 배터리(B)의 전압이 저전압 상태일 경우에, 전자제어기(250)가 정상구동 되지 않아 발생되는 모터(M)의 제어를 수행할 수 없는 것을 방지하기 위해서, 저전압 상태에서도 전자제어기(250)가 정상 구동할 수 있도록 직류 변환기(120)를 통해 승압한 전압을 전자제어기(250)로 인가한다.
그리고 배터리(B) 전압이 저전압이면, 배터리(B) 전압을 직접 입력받는 모터(M)의 출력 역시 저하 되지만, 직류 변환기(120)를 통해 승압된 전압을 인가받는 전자제어기(250)는 정상 구동하므로, 모터(M)의 제어를 수행할 수 있으므로, 모터(M)는 배터리(B)의 저전압을 인가받아도 긴급 제동에 의해서 차량을 정지시킬 수 있는 제동력은 발생시킬 수 있다.
이와 같은 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(100)는 저전압 상태일 경우에, 전자제어기(250)의 구동을 우선적으로 가능하도록 전자제어기(250)의 전압만 직류 변환기(120)를 통해 승압하여 인가함으로써, 배터리(B) 전압이 저전압 상태일 경우에서도 전자제어기(250)를 정상구동 시킬 수 있다. 또한 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(100)는 저전압 상태 정상 구동하는 전자제어기(250)를 통해, 저전압을 인가받는 모터(M)의 구동을 정상적으로 제어하여, 배터리(B) 저전압 상황에서 전자제어기(250)가 구동되지 않아 제동 되지 않는 위험을 방지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 1 및 도 2의 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조의 구동 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 이러한 도 3의 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조의 구동 방법은 도 1 및 도 2의 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조(100, 200)를 통해 설명하고자 한다.
우선, 전압 측정 장치(110)에서 배터리(B)의 전압을 측정하는 배터리 전압 측정 단계(S1)를 실행한다. 그리고 전자제어기(150)는 전압 측정 장치(110)에서 측정된 배터리(B)전압이 전자제어기(150)에 설정되어 있는 기준 전압이상인지 여부를 확인하는 전압 비교 단계(S2)를 실행한다. 이때 기준 전압은 전자제어기(150)를 구동시키기 위한 최소 전압으로 설정한다.
이러한 전압 비교 단계(S2)에서 배터리(B) 전압이 기준 전압 이상인 것으로 판단되면, 전자제어기(150)가 배터리(B) 전압을 인가받아 정상적으로 구동될 수 있는 상태로 판단하여, 배터리 전압 측정 단계(S1)를 재실행한다.
그리고 전압 비교 단계(S2)에서 배터리(B)의 전압이 기준 전압 미만인 것으로 판단되면, 전자제어기(150)가 배터리(B)의 전압을 인가받아 정상적으로 구동될 수 없는 상태인 것으로, 스위치 소자(130)가 전자제어기(150)와 직류 변환기(120) 사이를 전기적으로 연결하도록 제어하는 스위치 소자 제어 단계(S3)를 실행한다.
이와 같이 스위치 소자 제어 단계(S3)에서는 배터리(B)와 전자제어기(150) 사이를 연결하던 스위치 소자(130)가 전자제어기(150)와 직류 변환기(120) 사이를 전기적으로 연결하도록 제어하여, 배터리(B)에서 인가되는 기준전압 이하의 전압이 직류 변환기(120)를 통해 승압되어, 전자제어기(150)로 인가되는 직류 변환기 승압단계(S4)를 실행한다.
이러한 직류 변환기 승압 단계(S4)에서는 배터리(B)의 전압을 직류 변환기(120)를 통해서 승압해서 전자제어기(150)로 인가하여, 배터리(B) 전압이 기준 전압 미만의 저전압이어도, 승압된 배터리(B) 전압에 의해서 전자제어기(150)를 정상 구동시킬 수 있다.
그리고 직류 변환기 승압 단계(S4)이후에는 배터리(B)의 충전상태가 기준전압 미만의 저전압 상태임을 운전자에게 알리는 저전압 경고 단계(S5)를 실행한다. 이러한 저전압 경고 단계(S5)는 클러스터를 통해 배터리(B)의 충전상태가 저전압 상태임을 알리는 경고등을 점등하여, 이를 운전자에게 알릴 수 있다.
그리고 저전압 경고 단계(S5)이후에는 직류 변환기(120)를 통해 승압된 전압을 인가받아 정상 구동하는 전자제어기(150)의 제어에 의해 모터(M)가 구동하여, 브레이크를 통해 긴급 제동(S6)을 실행한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조 및 구동 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100, 200; 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조
110; 전압 측정 장치 120; 직류 변환기
130; 스위치 소자 140; 용량성 소자
150, 250; 전자제어기

Claims (7)

  1. 배터리 전압을 인가받아 모터의 구동을 제어하는 전자 제어기;
    상기 배터리와 병렬로 전기적으로 연결되어, 상기 배터리의 전압이 기준 전압 미만의 저전압이면, 상기 배터리의 전압을 승압시켜서 상기 전자제어기로 인가하는 직류 변환기; 및
    상기 배터리 전압이 상기 기준전압 이상이면, 상기 배터리와 상기 전자 제어기를 전기적으로 연결하고, 상기 배터리의 전압이 상기 기준 전압 이하이면 상기 직류변환기와 상기 전자제어기 사이를 전기적으로 연결하는 스위치 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스위치 소자가 스위칭 구동할 경우에, 상기 전자 제어기의 전원 입력단으로 인가되는 전압을 유지시키기 위해 상기 전자 제어기의 전원 입력단 사이에 전기적으로 연결된 용량성 소자를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리의 전압에 따라 상기 전자 제어기가 상기 스위치의 구동을 제어하도록, 상기 배터리 및 상기 전자 제어기와 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 전압을 측정하여 상기 전자 제어기로 송신하는 전압 측정 장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터는 상기 전자 제어기와 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 전압을 직접 입력 받거나, 상기 직류 변환기를 통해 승압된 전압을 입력 받아 구동하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터는 상기 배터리와 전기적으로 연결되어, 상기 배터리 전압을 직접 입력 받아 구동하는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조.
  6. 전압 측정 장치를 통해 배터리의 전압을 측정하는 배터리 전압 측정 단계;
    상기 전압 측정 장치에서 측정된 배터리 전압이 전자제어기를 정상 구동시킬 수 있는 기준 전압 미만인지 여부를 확인하는 전압 비교 단계; 및
    상기 측정된 배터리 전압이 상기 기준 전압 미만이면, 상기 직류 변환기를 통해서 상기 배터리의 전압을 승압하여, 상기 전자제어기로 인가하는 전압 승압 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조의 구동방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전압 승압 단계 이후에는 상기 배터리의 전압이 저전압임을 운전자에게 알리고, 브레이크 페달 작동시 전자 제어기에서 제동신호를 모터로 인가하여 제동력을 발생시키는 제동 모드로 구동되는 것을 특징으로 하는 전동식 브레이크용 저전압 대책 구조의 구동방법.
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US9871401B2 (en) 2014-10-14 2018-01-16 Hyundai Motor Company Method and apparatus for controlling low-voltage battery charging

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