KR20130049291A

KR20130049291A - 차량의 전자 제어 장치

Info

Publication number: KR20130049291A
Application number: KR1020110114224A
Authority: KR
Inventors: 이혜원
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-05-14

Abstract

본 발명은 차량의 요 모멘트를 검출하는 요 센서; 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서; 요 모멘트 및 가속도를 기초로 차량의 자세를 판단하여 차량의 자세 안정 제어를 수행하고, 차량에 마련된 페달의 스트로크에 기초하여 제동력을 제어하는 제어부; 차량의 자세가 제어되도록 복수 휠의 휠 실린더에 공급되는 유압을 각각 조절하는 자세 안정 제어 장치를 구동시키는 제1구동부; 차량에 제동력이 발생되도록 차량에 마련된 전자식 주차 브레이크의 모터를 구동시키는 제2구동부를 포함한다.
본 발명은 차량 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크를 제어하는 전자 제어 장치를 통합시켜 중복된 하드웨어를 공용화함으로써 하드웨어의 중복을 없앨 수 있고, 이로 인해 전자 제어 장치의 제조 단가를 줄일 수 있으며, 제작 시 공임 및 시간 소비를 줄일 수 있으다.
또한 차량 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크를 제어하는 전자 제어 장치에 센서 모듈을 일체화시키고 하나의 하우징에 수용시킴으로써, 인쇄회로기판 및 하우징 제조에 소비되는 비용을 줄일 수 있고, 전자 제어 장치와 센서 모듈 간의 배선 연결을 간소화시킬 수 있으며 배선 간소화에 따른 제조 원가를 줄일 수 있다.

Description

차량의 전자 제어 장치 {Electronic control Unit for vehicles}

본 발명은 통합 제어를 위한 차량의 전자 제어 장치에 관한 것이다.

차량에는 운전자 및 탑승자의 안전을 위하여 여러 가지 안전장치들이 마련되어 있으며, 각 안전장치들은 독립적으로 해당 기능을 수행한다.

차량의 안정장치로는 차량의 가속 또는 코너링 시 차량의 자세를 제어하는 차량 자세 안정 제어 장치(ESC: Electronic Stability Control)와, 각 휠의 타이어의 내구성ㅇ승차감ㅇ제동력 향상을 위해 각 타이어의 압력 및 온도 정보를 운전자에게 알려 주는 타이어 압력 모니터링 장치(TPMS)와, 급제동시나 미끄러지기 쉬운 노면에서 제동시 발생되는 휠의 슬립현상을 감지하여 브레이크 유압을 조절함으로써 제동 시 방향 안정성 및 제동거리 단축을 수행하는 안티록 브레이크 장치(ABS)와, 눈길, 빗길 따위의 미끄러지기 쉬운 노면에서 차량을 출발하거나 가속할 때 과잉의 구동력이 발생하여 타이어가 공회전하지 않도록 차량의 구동력을 제어하는 트랙션 제어 시스템(TCS) 등이 있다.

또한 차량의 안정장치로는, 자동 주차 스위치, HECU, 엔진의 전자제어장치(ECU), 안티록 브레이크 시스템(ABS) 및 자동 변속 제어 유닛(TCU)의 전자제어장치(ECU) 등과 연계하여 자동으로 주차 브레이크 어셈블리를 작동시키거나 작동 해제하고 긴급한 상황에서는 제동 안정성을 확보하는 전자식 주차 브레이크 장치(EPB: Electrical Parking Brake) 등이 더 있다.

여기서 전자식 주차 브레이크 시스템의 종류로는 작동방식에 따라 케이블 풀러(Cable puller)형, 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper)형, 압력 주차 브레이크(Hydraulic Parking Brake)형이 있다.

이러한 차량의 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크 장치는, 각 기능을 수행하기 위한 전자식 제어 유닛을 가지고, 각 전자식 제어 유닛은 전원부, 제어부, 통신부 등 서로 동일한 기능을 수행하는 동일 하드웨어들을 가진다.

이와 같이 차량에는 동일 하드웨어가 중복 설치되어 있고 이로 인해 제조 원가가 상승되고, 부피가 커지게 되어 차량 내의 점유 면적이 커지는 문제점이 있다.

또한 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크 장치는, 분리 설치되어 있고 또한 두 장치의 부수적인 하드웨어들도 분리 설치되어 있어 차량 내부 공간의 손실이 발생되는 문제점이 있다.

또한, 각 장치의 전자 제어 유닛이 서로 다른 하우징에 마련되기 때문에 별도의 하우징이 제조되어야 하고, 이 후 각 하우징에 각 전자 제어 유닛을 각각 장착시켜야 하기 때문에 많은 시간과 인력을 필요로 하는 문제점이 있었다.

또한 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크 장치의 각 전자 제어 유닛과 부수적인 하드웨어들을 연결하는 배선(Wiring)이 하드웨어별로 필요하게 되어 제조비용 및 배선의 복잡도가 증가되는 문제점이 있다.

최근에는 차량의 안정적인 구동 및 제동을 위해 차량에 각종 센서 모듈이 장착된다. 이러한 센서 모듈은 각각 별도의 하우징에 담겨 제조되고, 이와 같이 제조된 센서모듈은 감지하고자 하는 목적 대상에 설치되며, 각 장치의 전자식 제어 유닛과 연결된 후 감지 데이터를 전자 제어 유닛으로 전송한다.

이와 같이 센서 모듈이 별도의 하우징에 마련되어 제조 단가가 높아지는 문제점이 있고, 다른 위치에 마련된 각 장치의 전자 제어 유닛과 배선을 통해 연결되기 때문에 배선 연결이 어려운 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크를 제어하는 전자식 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 요 센서 및 가속도 센서가 일체로 형성된 전자식 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 평상 시 차량 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크를 제어하기 위한 제어부를 슬립 모드로 유지하여 누설(leakage) 소비 전류를 줄여주다가 차량 자세 안정 변화 및 제동 시 제어부을 웨이크-업 시키는 전자식 제어 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 전자 제어 장치는, 차량에 마련된 복수 휠의 속도에 기초하여 차량의 자세를 제어하고 차량에 마련된 브레이크 페달의 스트로크에 기초하여 차량의 제동력을 제어하는 제어부; 차량의 자세가 제어되도록 복수 휠의 휠 실린더에 공급되는 유압을 각각 조절하는 자세 안정 제어 장치를 구동시키는 제1구동부; 차량에 제동력이 발생되도록 차량에 마련된 전자식 주차 브레이크의 모터를 구동시키는 제2구동부를 포함한다.

차량의 전자 제어 장치는, 외부와 통신을 수행하여 자세 안정 제어 및 제동 제어를 외부로 전송하는 통신부를 더 포함한다.

차량의 전자 제어 장치는, 배터리로부터 전달된 전압을 일정 전압으로 변환하는 전압변환부를 더 포함한다.

제2구동부는, 모터 온 캘리퍼형 전자식 주차 브레이크에 마련된 모터를 구동시킨다.

차량의 전자 제어 장치는, 복수의 휠 속도에 기초하여 제어부를 웨이크 업시키는 웨이크업부를 더 포함한다.

제어부는, 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치로부터 전송된 신호에 기초하여 차량에 제동력이 발생되도록 전자식 주차 브레이크에 마련된 모터의 구동을 제어한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 전자 제어 장치는, 차량의 요 모멘트를 검출하는 요 센서; 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서; 요 모멘트 및 가속도를 기초로 차량의 자세를 판단하여 차량의 자세 안정 제어를 수행하고, 차량에 마련된 페달의 스트로크에 기초하여 제동력을 제어하는 제어부; 차량의 자세가 제어되도록 차량의 각 휠의 휠 실린더에 공급되는 유압을 조절하는 자세 안정 제어 장치를 구동시키는 제1구동부; 차량에 제동력이 발생되도록 차량에 마련된 전자식 주차 브레이크의 모터를 구동시키는 제2구동부를 포함한다.

제어부에는, 요 센서 및 가속도 센서가 일체로 마련된다.

요 센서 및 가속도 센서는, 제어부를 수용하는 하우징 내에 위치한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 전자 제어 장치는, 외부와 통신을 수행하여 요 모멘트 및 가속도를 전송하는 통신부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 전자 제어 장치는, 배터리로부터 전달된 전압을 일정 전압으로 변환하는 전압변환부를 더 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 전자 제어 장치는, 요 모멘트 및 가속도중 적어도 하나에 기초하여 제어부를 웨이크 업시키는 웨이크업부를 더 포함한다.

본 발명에 따르면 차량 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크를 제어하는 전자 제어 장치를 통합시켜 중복된 하드웨어를 공용화함으로써 하드웨어의 중복을 없앨 수 있고, 이로 인해 전자 제어 장치의 제조 단가를 줄일 수 있으며, 제작 시 공임 및 시간 소비를 줄일 수 있다.

또한 차량 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크의 제어를 위한 전자 제어 장치를 소형 및 경량화 할 수 있고 부품 감소에 따른 전력 소비를 줄일 수 있다.

또한 차량 자세 안정 제어 장치와 전자식 주차 브레이크를 제어하는 전자 제어 장치에 센서 모듈을 일체화시키고, 하나의 하우징에 수용시킴으로써, 인쇄회로기판 및 하우징 제조에 소비되는 비용을 줄일 수 있고, 전자 제어 장치와 센서 모듈 간의 배선 연결을 간소화시킬 수 있으며 배선 간소화에 따른 제조 원가를 줄일 수 있다.

또한 평상 시 자세 안정 제어 기능 및 제동 기능을 슬립 모드로 유지시킴으로써 누설(leakage) 소비 전류를 줄일 수 있고, 휠 속도, 요 모멘트 및 가속도 중 적어도 하나의 변화에 기초하여 자세 안정 제어 기능 및 제동 기능을 웨이크-업 시킴으로써 전체적인 소비전력을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치가 마련된 차량 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치에 의해 제어되는 자세 안정 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치에 의해 제어되는 전자식 주차 브레이크의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 상세 구성도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치가 마련된 차량 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치에 의해 제어되는 자세 안정 제어 장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치에 의해 제어되는 전자식 주차 브레이크의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 제어 장치의 상세 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 자세 안정 제어 및 제동 제어를 수행하는 차량 시스템은 배터리(100), 자세 안정 제어 장치(200), 전자식 주차 브레이크(300), 전자 제어 장치(300), 입력 장치(400) 및 전자 제어 장치(500)를 포함한다.

배터리(100)는 직류의 전기 에너지를 충전하고, 각 구성부에 구동 전원으로 대략 12V 전압의 전기 에너지를 공급한다.

여기서 배터리(100)에 충전된 전기 에너지는, 엔진의 회전력 및 복수 휠에 제동을 인가하는 모터의 회전력을 교류의 전기에너지로 변환시키고, 변환된 교류의 전기 에너지를 레귤레이터를 통해 직류의 전기에너지로 변환시킨 것이다.

자세 안정 제어 장치(ESC: Electronic Stability Control, 200)는 가속 시나 제동 시 또는 코너링시의 극도의 불안정한 상황에서 발생하는 차량의 미끄러짐을 방지하기 위해 각 휠에 선택적으로 제동력을 인가하여, 차량의 자세를 안정적으로 잡아주고 운전자의 실수까지도 보정해주는 장치이다.

이러한 자세 안정 제어 장치를 도 2를 참조하여 설명한다.

차량에는, 차량의 전후좌우에 회전 가능하게 마련된 휠(RR, RL, FR, FL)과, 운전자에 의해 가압 또는 가압 해제되어 차량의 제동을 지시하는 브레이크 페달(Pedal)과, 브레이크 페달(Pedal)의 답력을 배력시키는 부스터(B)와, 부스터(B)의 배력에 의해 유압을 발생시키는 마스터 실린더(MC)와, 마스터 실린더(MC)와 유압라인을 통해 연결되고 브레이크액을 저장하는 리저버(R)와, 각 휠(RR, RL, FR, FL)에 설치되고 유압라인을 통해 마스터 실린더(MC)로부터 공급되는 유압 작용력을 기계적 힘으로 변환하는 휠 실린더(WC1 내지 WC4)가 마련되어 있다.

이러한 차량은 마스터 실린더(MC)와 유압 라인을 통해 연결되어 있어 마스터 실린더(MC)로부터 브레이크액을 공급받고 공급받은 브레이크액을 조절하여 휠 실린더(WC1 내지 WC4)에 공급하면서 차량의 자세를 안정적으로 제어하는 자세 안정 제어 장치를 포함한다.

이러한 자세 안정 제어 장치(300)는 리저버(R)의 브레이크액을 펌핑하여 각 휠 실린더 측으로 공급하는 두 유압펌프(Pump)와, 각 유압펌프(Pump)에 의해 펌핑된 브레이크액을 임시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(LPA1, LPA2)와, 마스터 실린더(MC)로부터 공급된 브레이크액을 휠 실린더(WC1 내지 WC4)로 공급 또는 리저버(R)로 복귀시키는 복수의 솔레노이드밸브를 포함한다.

좀 더 구체적으로, 마스터실린더(MC)는 두 개의 챔버를 가지며, 마스터실린더(MC)의 첫 번째 챔버와 전륜 우측 휠(FR) 및 후륜 좌측 휠(RL)에 각각 설치된 휠 실린더(WC1, WC2) 사이의 유압 라인에는 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC1)가 마련된다. 이 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC1)는 마스터실린더(MC)로부터 휠 실린더(WC1, WC2)에 전달되는 유압을 제어한다.

그리고 마스터실린더(MC)의 두 번째 챔버와 전륜 좌측 휠(FL) 및 후륜 우측 휠(RR)에 각각 설치된 휠 실린더(WC3, WC4) 사이의 유압 라인에는 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC2)가 마련된다. 이 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC2)는 마스터실린더(MC)로부터 휠 실린더(WC3, WC4)에 전달되는 유압을 제어한다.

그리고, 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC1)와 각 휠 실린더(WC1, WC2) 사이의 유압라인에는 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(IN1, IN2)가 마련되고, 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC2)와 각 휠 실린더(WC3, WC4) 사이의 유압라인에는 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(IN3, IN4)가 마련된다.

또한, 각 휠 실린더(WC1, WC2)의 출구 측에는 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(OUT1, OUT2)가 마련되고, 각 휠 실린더(WC3, WC4)의 출구 측에는 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(OUT3, OUT4)가 마련된다.

노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(OUT1, OUT2)의 출구 측에는 각 휠 실린더(WC1, WC2)에서 배출되는 브레이크액을 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(LPA1)가 마련되고, 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(OUT3, OUT4)의 출구 측에는 각 휠 실린더(WC3, WC4)에서 배출되는 브레이크액을 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(LPA2)가 마련된다.

저압 어큐뮬레이터(LPA1, LPA2)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 각 휠 실린더(WC1 내지 WC4)측으로 강제 환류시키는 두 유압펌프(Pump)와, 두 유압펌프(Pump)에 접속된 한 개의 모터(M)가 마련된다.

한편, 두 유압펌프(Pump)의 흡입 측과 마스터실린더(MC)의 각 챔버 사이의 보조 유압 라인에는 노멀 클로즈형 전자식 셔틀 밸브(ESV1, ESV2)가 마련된다.

이에 따라, 노멀 클로즈형 전자식 셔틀 밸브(ESV1, ESV2)가 개방되면 마스터 실린더(MC)와 각 유압펌프(Pump) 사이의 보조 유압라인이 개방되고, 노멀 클로즈형 전자식 셔틀 밸브(ESV1, ESV2)가 폐쇄되면 마스터 실린더(MC)와 마스터 실린더(MC)와 각 유압펌프(Pump) 사이의 보조 유압라인이 폐쇄된다.

여기서 노멀 오픈형(NO: Normal Open) 밸브는 통전되기 전에는 밸브 유로를 개방하고 통전되면 밸브 유로를 폐쇄하고, 노멀 클로즈형(NC: Normal Close) 밸브는 통전되기 전에는 밸브 유로를 폐쇄하고 통전되면 밸브 유로를 개방한다.

자세 안정 제어 장치(300)는 휠 실린더의 유압 제동력 증가 시, 전자 제어 장치(500)의 명령에 따라 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브를 개방시키고 유압펌프를 구동시켜 저압 어큐뮬레이터의 브레이크액을 노멀 오픈 솔레노이드 밸브(NO)를 통해 휠 실린더로 공급하여 휠 실린더의 압력을 증가시켜 휠의 제동력을 제어한다.

자세 안정 제어 장치(300)는 휠 실린더의 유압 제동력 감소 시, 전자 제어 장치(500)의 명령에 따라 유압펌프의 모터를 정지시키고 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(NC)를 개방시켜 휠 실린더의 브레이크액을 노멀 클로즈형 솔레노이드밸브(NC)를 통해 리저버로 귀환되도록 함으로써 휠 실린더 내의 압력을 감소시켜 휠의 제동력을 제어한다.

자세 안정 제어 장치(300)는 감압 및 증압을 통하여 휠 실린더에 적정 압력이 작용하면 제2마이컴의 명령에 따라 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(NO) 및 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(NC)를 닫아 휠 실린더의 압력을 유지시킨다.

전자식 주차 브레이크(300)는 모터 온 캘리퍼 형(caliper type brake) 전자식 주차 브레이크로, 이는 캘리퍼와, 캘리퍼 내에 마련된 브레이크 디스크와, 브레이크 디스크 양쪽에 위치한 패드를 포함한다. 이를 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 모터 온 캘리퍼 형 전자식 주차 브레이크(400)는 차량의 각 휠에 설치되어 각 휠과 함께 회전하는 원판형상의 브레이크 디스크(310)와, 브레이크 디스크(310)의 양 측면에 설치되어 브레이크 디스크(310)와의 마찰력을 통해 제동력을 발생시키는 한 쌍의 패드(311)를 가진다. 여기서 한 쌍의 패드(311)는 브레이크 디스크(310)를 사이에 두고 서로 대향되게 배치된다.

전자식 주차 브레이크는 압력 공간(P)이 형성된 캘리퍼 하우징(312)과, 캘리퍼 하우징(312)의 압력 공간(P)에 이동 가능하게 마련된 피스톤(313)과, 피스톤(313)을 이동시키는 작동부(314)와, 작동부(314)를 작동시키는 모터(M)를 더 가진다.

즉, 피스톤(313)은 차량 제동 시 모터(M)의 구동에 의해 축선을 따라 이동하면서 패드(311)를 작동시킨다. 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

피스톤(313)의 내부에는 길이의 조정이 가능한 조정부(314)가 마련되어 있다.

이 조정부(314)는 모터(M)에 연결되고, 제동 시 모터(M)의 구동에 의해 직선 이동하면서 조정부(314)의 길이가 연장되어 피스톤(313)을 패드(311) 쪽으로 이동시키고, 제동 해제 시 조정부(314)의 길이가 단축되어 피스톤(313)이 패드(311) 반대쪽으로 이동된다.

이러한 조정부(314)는 모터(M)에 연결되어 모터(M)의 구동에 따라 회전하는 스핀들(314a)과, 스핀들(314a)에 나사 결합되고 제동 시 스핀들(314a)의 회전에 따라 직선 이동하여 피스톤(313)에 맞닿는 너트(314b)와, 너트(314b)에 마련된 고정 부재(314c)를 가진다.

여기서 고정 부재(314c)는 외주 면에 톱니 형상의 복수의 이가 형성되어 있고, 이 구획 부재(314c)의 이는 너트(314b)를 피스톤(313) 내부의 이(미도시)에 결합된다. 이에 따라, 너트(314b)는 스핀들(314a)의 회전에 따라 직선 방향으로 이동 가능하지만 회전은 불가능하다.

그리고 스핀들(314a)과 모터(M) 사이에는 축선 방향으로 베어링(315)이 마련되어 있다. 이 베어링(315)은 모터(M)의 축을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시킨다.

차량 제동 시 스핀들(314a)이 어느 한 방향으로 회전함에 따라 너트(314b)가 제1방향으로 이동하고, 너트(314b)의 이동에 따라 너트(314b)의 단부가 피스톤(13)에 접촉하면서 피스톤(313)을 밀고, 피스톤(313)이 밀림에 따라 패드(311)가 브레이크 디스크(310)에 접촉되어 마찰력이 발생됨으로써 제동력이 발생된다.

즉, 차량의 제동 시 모터(M)의 구동에 의해 하나의 패드(311)가 브레이크 디스크(310)의 일 측면에 압박되어 브레이크 디스크(310)와 마찰하여 제동력을 발생시킨다.

그리고, 하나의 패드(311)가 브레이크 디스크(310)에 압박되면 그 반력에 의해 캘리퍼 하우징(312)은 후진 이동하게 되고, 이에 따라 캘리퍼 하우징(312)에 설치된 다른 하나의 패드(311)는 브레이크 디스크(310)의 타 측면에 압박되어 브레이크 디스크(310)의 타측 면과 마찰하여 제동력을 발생시킨다.

이와 같이 모터(M)의 구동을 통해 브레이크 디스크(310) 쪽으로 이동되는 패드(311a)는 브레이크 디스크(310)를 가압하면서 클램핑 력(Clamping Force)을 가해 제동을 구현하게 된다.

반면 차량 제동 해제 시 스핀들(314a)이 제동 시와 다른 방향으로 회전함에 따라 너트(314b)가 제2방향으로 이동하고, 너트(314b)의 이동에 따라 너트(314b)의 단부가 피스톤(313)에서 분리되면서 피스톤(313)이 모터(M) 쪽으로 당겨짐으로써 패드(311)가 브레이크 디스크(310)에서 분리되어 마찰력이 해제된다. 즉, 제동력이 해제된다.

입력 장치(400)는 자세 안정 제어 및 제동 제어를 수행하는데 필요한 신호를 획득하여 전자 제어 장치(500)에 전송하는 장치로, 휠 속도 센서(410), 페달 스트로크 센서(420) 및 주차 스위치(430)를 포함한다.

휠 속도 센서(410)는 복수의 휠에 각각 마련되어 각 휠의 속도를 검출하여 전자 제어 장치(500)에 전송한다.

이러한 휠 속도 센서(410)는 차량의 좌측 전륜(FL)에 설치되어 좌측 전륜의 속도를 검출하는 FL휠속도센서, 우측 전륜(FR)에 설치되어 우측 전륜의 속도를 검출하는 FR휠속도센서, 좌측 후륜(RL)에 설치되어 좌측 후륜의 속도를 검출하는 RL휠속도센서, 우측 후륜(RR)에 설치되어 우측 후륜의 속도를 검출하는 RR휠속도센서를 포함한다.

페달 스트로크 센서(420)는 브레이크 페달(Pedal)의 페달 스트로크를 검출하여 전자 제어 장치(500)에 전송한다.

아울러 입력 장치(400)는 차량의 조향각을 검출하는 조향각 센서와, 마스터 실린더(MC)의 압력을 검출하는 압력 센서(미도시)를 더 포함한다. 여기서 마스터 실린더(MC)의 압력은 제동 시 부스터(B)에서 공급된 브레이크액에 의해 발생한다.

주차 스위치(430)는 운전자에 의해 온으로 조작되면 주차 설정 모드 신호를 전자 제어 장치(500)로 전송하고, 운전자에 의해 오프로 조작되면 주차 해제 모드 신호를 전자 제어 장치(500)로 전송한다.

즉 주차 스위치(430)는 조작 상태에 따라 차량의 주차 설정 모드 또는 주차 해제 모드로 변경되도록 한다.

전자 제어 장치(500)는 차속, 조향각, 마스터 실린더의 압력에 기초하여 운전자의 조종 의지를 판단하고, 요 모멘트 및 가속도에 기초하여 차량의 자세를 계산하여 운전자의 조정 의지와 차량의 자세를 비교하여 그 차이가 발생되면 운전자가 별도의 제동을 하지 않아도 복수 휠을 개별적으로 제동 제어하여 차량의 자세를 제어함으로써 차량의 모든 방향(앞, 뒤, 옆 방향)에 대한 안정성이 확보되도록 하고, 차량의 주행 중 브레이크 페달이 가압되면 페달 스트로크를 검출하고 검출된 페달 스트로크에 기초하여 모터의 구동을 제어함으로써 제동력이 발생되도록 한다.

이러한 전자 제어 장치(500)는 전압 변환부(510), 웨이크업부(520), 인터페이스부(530), 요센서(540), 가속도 센서(550), 제어부(560), 제1, 2 구동부(570, 580) 및 통신부(590)를 포함한다.

전압 변환부(510)는 배터리(100)로부터 공급된 전압을 PWM 제어를 통해 일정 전압으로 변환하여 각 구성부의 구동 전력으로 공급한다.

본 실시예에서 전압 변환부(510)는 약 12V의 전압을 1.5V, 3.3V, 5V의 전압으로 변환시킨다.

웨이크업부(520)는 휠속도센서, 페달 스트로크 센서, 요센서, 가속도 센서 중 적어도 하나의 센서로부터 전송된 신호에 기초하여 제어부(560)에 구동 전원을 공급함으로써 제어부(560)를 웨이크 업 시킨다.

즉, 웨이크업부(520)는 주행 중 자세 안정 제어 및 제동 제어를 필요하는 경우, 제어부(560)에 전원을 공급한다.

이러한 웨이크업부(520)는 이그니션 스위치가 오프된 상태, 차량의 모든 램프가 오프된 상태, 리모콘 키 입력이 발생되지 않는 상태, 통신부가 오프된 상태 등이면 전자 제어 장치(500)에 공급되는 배터리의 전원을 차단함으로써 슬립 모드가 수행되도록 한다. 이로써 배터리 방전을 방지하는 것도 가능하다.

인터페이스부(530)는 주차 스위치 및 복수 센서와 전기적으로 연결되어 있어 주차 스위치 및 복수 센서의 신호를 제어부(560)에 전달한다.

요센서(540)는 차량이 수직축을 기준으로 회전할 때, 즉 Z축 방향을 기준으로 회전할 때 내부의 프레이트 포크가 진동 변화를 일으키면서 전자적으로 차량의 요 모멘트를 검출한다. 여기서 요 모멘트는 차체의 앞뒤가 좌우측 또는 선회할 때 안쪽 바깥쪽 휠 쪽으로 이동하려는 힘이다.

가속도 센서(550)는 차량의 횡 가속도(Lateral-G 또는 G-sensor)를 검출하는 것으로, 주행 중 차량이 옆 방향으로 밀려나려고 하는 힘의 가속도를 검출한다.

여기서 전자 제어 장치(500)는 요 센서와 가속도 센서로 이루어진 센서 모듈과 제어부가 동일한 하우징 내에 하나의 PCB에 일체화되어 있다.

이에 따라 전체적인 하우징의 수를 줄일 수 있고 하나의 하우징에 통합된 전자식 제어 장치를 한 번에 차량에 설치하기 때문에 작업수를 줄일 수 있으며, 제어부와 센서 사이의 배선을 간소화시킬 수 있다.

또한 전자 제어 장치와 센서 모듈이 공통으로 가지는 캔 통신 모듈을 하나로 통합시킬 수 있어 캔 통신 모듈의 수를 줄일 수 있고 이에 따라 제품의 단가를 절감할 수 있다.

제어부(560)는 요 모멘트, 가속도, 휠 속도, 조향각에 기초하여 각 휠의 슬립을 확인하고, 확인 결과에 기초하여 제1, 2구동부(570, 580)를 제어한다.

제어부(560)는 휠 속도 검출부(430)에서 검출된 각 휠의 휠 속도 검출 데이터를 이용하여 차속을 산출하고 산출된 차속과 조향각 검출부(미도시)에서 검출된 조향각에 기초하여 운전자가 원하는 기준 요 모멘트를 산출한다.

제어부(560)는 산출된 기준 요 모멘트와 요 레이트 검출부(310)에서 검출된 요 모멘트에 기초하여 차량의 자세를 판단한다.

제어부(560)는 검출된 요 모멘트가 기준 요 모멘트보다 클 경우 오버스티어로 인식하고, 검출된 요 모멘트가 기준 요 모멘트에 도달되도록 제1구동부(570)를 제어하여 전륜 선회 외측 휠에 제동력을 가하는 오버스티어가 수행되도록 한다.

또한, 제어부(560)는 검출된 요 모멘트가 기준 요 모멘트보다 적은 경우에 언더스티어로 인식하고, 검출된 요 모멘트가 기준 요 모멘트에 도달되도록 제1구동부(570)를 제어하여 후륜 선회 내측 휠에 제동력을 가하는 언더스티어가 수행되도록 한다.

제어부(560)는 평상시에 슬립 모드를 유지하고 있으며, 웨이크업부로부터 웨이크-업 신호가 수신되면 즉시 자세 안정 제어 및 제동 제어 상태로 전환한다.

즉, 평상시에는 제어부를 슬립 모드로 유지하여 누설(leakage) 소비 전류를 줄여준다.

전자 제어 장치는 휠 속도를 이용하여 차량의 조향 성능을 확보하되, 가속도에 기초하여 통해 차량의 내리막길 주행 상태를 검출하여 차량의 조향 성능 확보에 이용함으로써, 휠 속도만을 이용하는 것보다 훨씬 향상된 차량 안정성 제어의 실현이 가능하다.

이와 같이 하나의 전자 제어 장치(300)를 이용하여 자세 안정 제어 및 제동 제어를 수행함으로써 구성을 간략화할 수 있고, 전자 제어 장치(300)의 제조 단가를 현저히 낮출 수 있다.

제어부(560)는 주차 스위치(430)로부터 주차 설정 모드 신호가 입력되면 자동 주차 모드로 설정하고, 주차 스위치(430)로부터 주차 해제 모드 신호가 입력되면 주차 모드를 해제한다.

제어부(560)는 주차 설정 모드 시 릴레이 구동부(581) 및 모터 구동부(582)로 모터(M)의 구동 명령을 전송함으로써 제동력이 발생되도록 한다.

아울러 제어부(560)는 브레이크 페달이 가압되거나, 휠 속도 센서로부터 검출된 각 휠의 속도가 일정 속도 이하로 감소되면 주차 모드로 판단하여 모터(M)의 구동을 제어하는 것도 가능하다.

제1구동부(570)는 휠의 슬립 발생 시 각 휠의 휠 실린더에 공급되는 유압을 조절하기 위해 자세 안정 제어 장치를 구동시킨다.

이러한 제1구동부(570)는 각 휠에 마련된 휠 실린더의 유압을 조절하기 위한 밸브 구동부(571) 및 펌프 구동부(572)를 포함한다.

즉, 밸브 구동부(571)는 복수의 솔레노이드 밸브를 각각 구동시키고, 펌프 구동부(572)는 유압 펌프의 모터를 구동시킨다.

제2구동부(580)는 전자식 주차 브레이크를 구동시키는 것으로, 릴레이 구동부(581)와 모터 구동부(582)를 포함한다.

릴레이 구동부(581)는 제어부(560)의 명령에 따라 복수 모터에 연결된 릴레이를 온오프 구동시킨다. 릴레이 온 시 배터리의 전압이 릴레이를 통해 모터 구동부(582)에 인가된다.

모터 구동부(582)는 각 휠의 디스크 브레이크의 제동을 위해 제어부(560)의 명령에 대응되는 모터 구동 전류가 생성되도록 구동 신호를 모터 드라이브(미도시)에 전송한다.

여기서 모터 드라이브는 모터 구동부의 구동 신호에 따라 모터 구동 전류를 생성하여 모터(M)에 인가한다.

아울러 모터 구동부(582)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 정상 작동 상태에서 주차 스위치(430)가 온 조작 된 경우 제어부(560)의 명령에 대응하는 전류가 생성되도록 구동 신호를 모터 드라이브에 출력함으로써 각 휠의 제동력이 발생되도록 한다.

통신부(590)는 전자 제어 장치와 다른 시스템(ABS, TCU 등) 연동 시 제어부(560)와 다른 시스템 사이의 데이터를 송수신하는 통신 모듈이다.

이러한 통신부는 캔통신으로 이루어진다.

여기서 다른 시스템은 엔진제어시스템(EMS), 자동변속제어장치(TCU), 안티록 브레이크 시스템(ABS) 및 트랙션 제어 시스템(TCS) 중 적어도 하나의 시스템이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치의 상세 구성도로, 일 실시예와 달리 요 센서와 가속도 센서로 이루어진 센서 모듈이 일체화되지 않은 전자 제어 장치이다.

일 실시예와 동일하게 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치는, 차속, 조향각, 마스터 실린더의 압력에 기초하여 운전자의 조종 의지를 판단하고, 요 모멘트 및 가속도에 기초하여 차량의 자세를 계산하여 운전자의 조정 의지와 차량의 자세를 비교하여 그 차이가 발생되면 운전자가 별도의 제동을 하지 않아도 복수 휠을 개별적으로 제동 제어하여 차량의 자세를 제어함으로써 차량의 모든 방향(앞, 뒤, 옆 방향)에 대한 안정성이 확보되도록 하고, 차량의 주행 중 브레이크 페달이 가압되면 페달 스트로크를 검출하고 검출된 페달 스트로크에 기초하여 모터의 구동을 제어함으로써 제동력이 발생되도록 한다.

다만, 다른 실시예에 따른 전자 제어 장치는 요 센서 및 가속도 센서가 마련되어 있지 않기 때문에, 제어부(560)는 휠 속도 검출부(430)에서 검출된 각 휠의 휠 속도 검출 데이터를 이용하여 차속을 산출하고 산출된 차속과 조향각 센서(미도시)에서 검출된 조향각에 기초하여 운전자가 원하는 요 모멘트를 산출한다.

100: 배터리 200: 자세 안정 제어 장치
300: 전자식 주차 브레이크 400: 입력장치
500: 전자 제어 장치

Claims

차량에 마련된 복수 휠의 속도에 기초하여 상기 차량의 자세를 제어하고 상기 차량에 마련된 브레이크 페달의 스트로크에 기초하여 상기 차량의 제동력을 제어하는 제어부;
상기 차량의 자세가 제어되도록 상기 복수 휠의 휠 실린더에 공급되는 유압을 각각 조절하는 자세 안정 제어 장치를 구동시키는 제1구동부;
상기 차량에 제동력이 발생되도록 상기 차량에 마련된 전자식 주차 브레이크의 모터를 구동시키는 제2구동부를 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
외부와 통신을 수행하여 자세 안정 제어 및 제동 제어를 외부로 전송하는 통신부를 더 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
배터리로부터 전달된 전압을 일정 전압으로 변환하는 전압변환부를 더 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제2구동부는,
모터 온 캘리퍼형 전자식 주차 브레이크에 마련된 모터를 구동시키는 차량의 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수 휠의 속도에 기초하여 제어부를 웨이크 업시키는 웨이크업부를 더 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치로부터 전송된 신호에 기초하여 상기 차량에 제동력이 발생되도록 전자식 주차 브레이크에 마련된 모터의 구동을 제어하는 차량의 전자 제어 장치.
차량의 요 모멘트를 검출하는 요 센서;
상기 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서;
상기 요 모멘트 및 가속도를 기초로 상기 차량의 자세를 판단하여 상기 차량의 자세 안정 제어를 수행하고, 상기 차량에 마련된 페달의 스트로크에 기초하여 제동력을 제어하는 제어부;
상기 차량의 자세가 제어되도록 상기 차량의 각 휠의 휠 실린더에 공급되는 유압을 조절하는 자세 안정 제어 장치를 구동시키는 제1구동부;
상기 차량에 제동력이 발생되도록 상기 차량에 마련된 전자식 주차 브레이크의 모터를 구동시키는 제2구동부를 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제어부에는,
상기 요 센서 및 가속도 센서가 일체로 마련된 차량의 전자식 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 요 센서 및 가속도 센서는
상기 제어부를 수용하는 하우징 내에 위치하는 차량의 전자식 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
외부와 통신을 수행하여 요 모멘트 및 가속도를 전송하는 통신부를 더 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
배터리로부터 전달된 전압을 일정 전압으로 변환하는 전압변환부를 더 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제2구동부는,
모터 온 캘리퍼형 전자식 주차 브레이크에 마련된 모터를 구동시키는 차량의 전자 제어 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 요모멘트 및 가속도 중 적어도 하나에 기초하여 제어부를 웨이크 업시키는 웨이크업부를 더 포함하는 차량의 전자 제어 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치로부터 전송된 신호에 기초하여 상기 차량에 제동력이 발생되도록 상기 전자식 주차 브레이크에 마련된 모터의 구동을 제어하는 차량의 전자 제어 장치.