KR20130053674A - 전자식 주차 브레이크 시스템 - Google Patents

전자식 주차 브레이크 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주차 케이블의 제어가 없는 중립 명령을 입력하기 위한 중립 버튼, 주차 케이블의 당김 명령을 입력하기 위한 작동 버튼 및 주차 케이블의 이완 명령을 입력하기 위한 해제 버튼으로 구성되는 EPB 구동 버튼; 4개의 스위치로 구성되고, EPB 구동 버튼의 세 가지 구동 명령에 따라 스위치가 각각 오픈 또는 클로우즈되는 EPB 스위치부; EPB 스위치부와 3개의 와이어로 연결되어, 각 와이어를 통해 입력되는 신호를 이용하여 EPB 스위치부의 스위치 상태 및 고장 유무를 판단하는 전자제어유닛을 포함하되, EPB 스위치부의 스위치 상태는 작동 상태, 해제 상태 및 중립 상태로 이루어진다.
본 발명은 운전자에 의해 입력되는 EPB 시스템의 제어 신호(작동, 해제, 중립)에 대한 정확한 검증 및 EPB 시스템 내부 회로의 고장(오픈, 쇼트) 검출을 위해 최소한의 와이어만을 사용하여 EPB 스위치부 및 전자제어유닛 내부의 회로 구조를 단순화시킬 수 있다.

Description

전자식 주차 브레이크 시스템{Electronic Parking Brake System}
본 발명은 3-와이어 타입의 EPB 스위치부를 이용하여 EPB 스위치부의 작동(Apply), 해제(Release) 및 중립(Neutral) 상태를 판단하는 전자식 주차 브레이크 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 전자식 주차 브레이크(Eletronic parking brake; 이하 'EPB'라 칭함)는 간단한 스위치 조작을 통해 자동으로 주차 브레이크를 작동 및 해제시키는 시스템으로 비상 제동과 엔진 정지 시 주차 브레이크 자동 체결 및 경사로에서의 밀림방지 등 여러 기능을 제공하여 운전자에게 편의성과 안전성을 주는 시스템이다.
이러한 종래 EPB 시스템은 주차 케이블을 이완시키거나 당기는 구동모터와, 구동모터가 정회전 또는 역회전되도록 제어하는 전자제어유닛 및 전자제어유닛에 운전자에 의한 구동명령이 입력되도록 하는 EPB 스위치부를 포함한다.
전자제어유닛은 CAN(Controller Area Network)을 통해 기타 다른 시스템의 전자제어유닛으로부터 관련 정보를 입력받고, 운전자의 의도를 파악한 후 구동모터를 구동시킨다. 구동모터의 구동으로 주차 케이블의 구동 기어가 작동하고 주차 케이블을 당겨 차량을 안정되게 유지시킨다. 이 때 주차 케이블의 장력은 제동력 감지 센서가 감지해 차량의 조건 및 차량의 경사도에 따라 적절한 제동력이 가해지도록 제어하므로 주차 케이블의 내구성 향상 및 간극 조정 등의 영향을 받지 않는다.
주차 브레이크는 차량을 이동시키기 위해 처음 조작하는 장치로서 초기에 동작이 원활하지 않으면 차량의 이동 자체가 불가능하기 때문에 작동(Apply), 해제(Release) 및 중립(Neutral)에 따른 동작 구분이 명확히 이루어져야 하며, 내부 회로의 고장(fail)에 대한 감지 또한 필수적이다.
이와 같이 운전자에 의해 입력되는 제어 신호의 정확한 검증을 위해 종래 EPB 시스템은 4-와이어 또는 6-와이어 타입의 EPB 스위치부를 이용해 왔다.
도 1은 종래 전자식 주차 브레이크 시스템의 4-와이어 타입의 EPB 스위치부를 도시한 회로도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 4-와이어 타입의 EPB 스위치부(20)는 4개의 스위치(S1~S4)로 구성되며, 각각의 스위치(S1~S4)에는 하나의 와이어가 연결되어 있어 총 4개의 와이어가 EPB 스위치부(20)와 전자제어유닛(30)을 연결한다.
각각에 스위치(S1~S4)가 연결된 4개의 와이어와 전자제어유닛(30) 내에 마련된 마이크로 컨트롤러 유닛(32, Micro Controller Unit; 이하 'MCU'라 칭함)의 구동 신호(PWM1~PWM4)를 이용하여, 스위치(S1~S4)의 동작 상태에 따른 다이오드의 구성에 따라 MCU(32)에서 출력되는 구동 신호의 패턴을 형성하고, 형성된 패턴을 MCU(32)에서 모니터링하여 EPB 스위치부(20)의 작동(Apply), 해제(Release) 및 중립(Neutral) 상태를 판단하게 된다.
하지만, 종래의 4-와이어 타입의 EPB 스위치부(20)는 4개의 와이어를 이용하여 EPB 스위치부(20)를 구성하는 회로의 작동(Apply), 해제(Release), 중립(Neutral), 오픈(open) 및 쇼트(short) 상태를 판단하기 때문에 전자제어유닛(30) 내부의 회로 구조가 복잡해지고, 4개의 채널 각각에 대해 구동 신호를 인가하기 위한 4개의 제어 핀(pin) 및 각 채널에 대한 모니터링을 위한 4개의 제어 핀(pin)을 필요로 하여 MCU(32)에 마련되어야 하는 제어 핀의 개수가 많아(총 8개의 제어 핀이 요구됨) 회로 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.
운전자에 의해 입력되는 EPB 시스템의 제어 신호(작동, 해제, 중립)에 대한 정확한 검증 및 EPB 시스템 내부 회로의 고장(오픈, 쇼트) 검출을 위해 최소한의 와이어만을 사용하여 EPB 스위치부 및 전자제어유닛 내부의 회로 구조를 단순화시킬 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템은 주차 케이블의 제어가 없는 중립 명령을 입력하기 위한 중립 버튼, 주차 케이블의 당김 명령을 입력하기 위한 작동 버튼 및 주차 케이블의 이완 명령을 입력하기 위한 해제 버튼으로 구성되는 EPB 구동 버튼; 4개의 스위치로 구성되고, EPB 구동 버튼의 세 가지 구동 명령에 따라 스위치가 각각 오픈 또는 클로우즈되는 EPB 스위치부; EPB 스위치부와 3개의 와이어로 연결되어, 각 와이어를 통해 입력되는 신호를 이용하여 EPB 스위치부의 스위치 상태 및 고장 유무를 판단하는 전자제어유닛을 포함하되, EPB 스위치부의 스위치 상태는 작동 상태, 해제 상태 및 중립 상태로 이루어진다.
또한 EPB 스위치부는 중립 버튼이 조작되면 4개의 스위치가 모두 오픈되고, 작동 버튼이 조작되면 4개의 스위치 중 2개의 스위치만 클로우즈되고, 해제 버튼이 조작되면 4개의 스위치 중 나머지 2개의 스위치만 클로우즈된다.
또한 전자제어유닛은 EPB 스위치부의 각 스위치에 배터리 전압을 공급 및 차단하는 배터리 스위치; EPB 스위치부와 3개의 와이어로 연결되어, 각 와이어를 통해 입력되는 신호를 이용하여 EPB 스위치부의 스위치 상태 및 고장 유무를 판단하는 MCU를 포함한다.
또한 EPB 스위치부와 MCU를 연결하는 3개의 와이어는: MCU로부터 발생된 일정 주기를 갖는 PWM 신호를 4개의 스위치로 송출하기 위한 제 1 와이어; 작동 버튼의 조작에 의해 클로우즈되는 2개의 와이어와 MCU를 연결하는 제 2 와이어; 및 해제 버튼의 조작에 의해 클로우즈되는 2개의 와이어와 MCU를 연결하는 제 3 와이어를 포함한다.
또한 MCU는: 제 1 와이어로 송출되는 PWM 신호를 모니터링하기 위한 PWM 신호 모니터링 핀; 제 2 와이어를 통해 입력되는 신호를 모니터링하기 위한 제 1 스위치 상태 모니터링 핀; 제 3 와이어를 통해 입력되는 신호를 모니터링하기 위한 제 2 스위치 상태 모니터링 핀을 포함한다.
또한 MCU는 제 1 스위치 상태 모니터링 핀 및 제 2 스위치 상태 모니터링 핀에 입력되는 PWM 신호를 통해 EPB 스위치부의 스위치 상태를 판단한다.
또한 MCU는 작동 버튼 또는 해제 버튼의 조작 후에도 제 1 스위치 상태 모니터링 핀 및 제 2 스위치 상태 모니터링 핀에 PWM 신호가 입력되지 않으면 EPB 스위치부의 회로가 오픈되었다고 판단한다.
또한 MCU는 제 1 스위치 상태 모니터링 핀 또는 제 2 스위치 상태 모니터링 핀에서 배터리 전압이 검출되면 제 2 와이어 또는 제 3 와이어가 배터리 전압에 쇼트되었다고 판단한다.
본 발명은 운전자에 의해 입력되는 EPB 시스템의 제어 신호(작동, 해제, 중립)에 대한 정확한 검증 및 EPB 시스템 내부 회로의 고장(오픈, 쇼트) 검출을 위해 최소한의 와이어만을 사용하여 EPB 스위치부 및 전자제어유닛 내부의 회로 구조를 단순화시킬 수 있다.
도 1은 종래 전자식 주차 브레이크 시스템의 4-와이어 타입의 EPB 스위치부를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 EPB 스위치부를 자세히 도시한 회로도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 EPB 스위치부를 자세히 도시한 회로도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템은 운전자에 의하여 구동명령을 입력받을 수 있도록 운전석 앞에 마련된 EPB 구동버튼(100), EPB 구동버튼의 각 구동접점과 스위치로 연결된 EPB 스위치부(200), EPB 스위치부(200)와 연결되어 운전자의 구동명령에 해당하는 제어를 수행하는 전자제어유닛(300), 전자제어유닛(300)의 제어에 의하여 주차 케이블을 이완시키거나 당기는 모터(400)로 구성된다.
EPB 구동 버튼(100)은 3단 셀렉터 스위치로써, 아무런 작동을 하지 않는 중립(Neutral) 버튼, 주차 케이블을 당기는 작동(Apply) 버튼, 주차 케이블을 이완시키는 해제(Release) 버튼으로 구성되어 있다.
EPB 스위치부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 스위치(S1~S4)로 구성되어 있다. 복수의 스위치(S1~S4)는 평상 시 오픈되어 있는 노멀 오픈형이고 그중에 스위치(S1, S2)는 EPB 구동버튼(100)의 작동 버튼과 연결되어 있으며, 운전자에 의하여 EPB 구동버튼(100)의 작동 버튼이 선택되면 스위치(S1,S2)는 클로우즈(close)된다. 또한, 스위치(S3, S4)는 EPB 구동버튼(100)의 해제 버튼과 연결되어 있으며, 운전자에 의하여 EPB 구동버튼(100)의 해제 버튼이 선택되면 스위치(S3,S4)는 클로우즈된다.
전자제어유닛(300)은 EPB 스위치부(200)와 3개의 와이어(와이어1~와이어3)를 통해 연결된다. 전자제어유닛(300)은 각 와이어의 데이터를 입력받아 운전자의 구동명령에 해당하는 제어를 수행하는 MCU(320), MCU(320)의 제어에 따라 모터(400)를 구동시키는 모터 구동부(340), 3개의 와이어 중 와이어2 및 와이어3에 연결되어 와이어2 및 와이어3에 흐르는 전압을 인가받아 MCU(320)을 동작시키는 전압(Wake up 전압)을 인가하는 전압 레귤레이터(360), 배터리 전압(Vbat)을 EPB 스위치부(200)의 각 스위치로 인가하도록 MCU(320)의 제어에 따라 오픈 및 클로우즈되는 배터리 스위치(380)를 포함한다.
MCU(320)은 전압 레귤레이터(360)에서 전송된 전압에 의하여 웨이크-업 되며, 3개 와이어의 데이터를 입력받고, 각 와이어에서 전송된 데이터를 분석하여 해당하는 제어 명령에 따라 모터 구동부(340)를 제어하여 모터(M)를 구동시켜 주차 케이블을 당기거나 이완시킨다.
배터리 스위치(380)는 도 3에 도시된 바와 같이 1개의 스위치(S5, 전계효과 트랜지스터)로 구성되어 있다. MCU(320)는 일정 주기를 갖는 PWM 신호를 발생시키고, 전계효과 트랜지스터(S5)를 통해 증폭 소자를 이용하여 배터리 전압(Vbat)을 송출한다. MCU(320)에 마련된 PWM 신호 모니터링 핀(Mon. PWM)에서는 MCU(320)에서 발생되어 전계효과 트랜지스터(S5)를 통해 와이어1 쪽으로 송출되는 PWM 신호를 지속적으로 모니터링한다.
또한 MCU(320)에 마련된 두 개의 스위치 상태 모니터링 핀(Mon1, Mon2)에서는 EPB 스위치부(200)의 스위치 상태에 따라 작동(Apply), 해제(Release), 중립(Neutral) 상태를 판단한다(현재 도 3에 도시된 상태는 중립 상태임). 즉, 운전자가 EPB 구동버튼(100)의 작동 버튼을 누르면 와이어2를 통해 PWM 신호가 MCU(320)에 마련된 스위치 상태 모니터링 핀(Mon1)에 전달되고, 운전자가 EPB 구동버튼(100)의 해제 버튼을 누르면 와이어3를 통해 PWM 신호가 MCU(320)에 마련된 스위치 상태 모니터링 핀(Mon2)에 전달되므로, MCU(320)는 EPB 스위치부(200)의 작동(Apply), 해제(Release), 중립(Neutral) 상태를 판단할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템에서는 EPB 스위치부(200)의 스위치 상태(작동, 해제, 중립) 뿐만 아니라 EPB 시스템 내부 회로의 고장(오픈, 쇼트) 또한 검출할 수 있다.
MCU(320)에 마련된 PWM 신호 모니터링 핀(Mon. PWM)에서는 MCU(320)에서 발생되어 전계효과 트랜지스터(S5)를 통해 와이어1 쪽으로 송출되는 PWM 신호를 지속적으로 모니터링한다. 이 때, 운전자가 EPB 구동버튼(100)의 Apply 버튼 또는 Release 버튼을 조작함에도 불구하고 MCU(320)에 마련된 두 개의 스위치 상태 모니터링 핀(Mon1, Mon2)에 PWM 신호가 입력되지 않으면 MCU(320)는 EPB 시스템 내부 회로가 오픈(개방)되었다고 판단한다.
한편, MCU(320)에 마련된 두 개의 스위치 상태 모니터링 핀(Mon1, Mon2)에서 배터리 전압(Vbat)이 검출되면 와이어2, 와이어3이 배터리 전압(Vbat)에 쇼트(단락)되었다고 판단한다.
100: EPB 구동버튼 200: EPB 스위치부
300: 전자제어유닛(ECU) 320: 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)
340: 모터 구동부 360: 전압 레귤레이터
380: 배터리 스위치 400: 모터

Claims (8)

  1. 주차 케이블의 제어가 없는 중립 명령을 입력하기 위한 중립 버튼, 상기 주차 케이블의 당김 명령을 입력하기 위한 작동 버튼 및 상기 주차 케이블의 이완 명령을 입력하기 위한 해제 버튼으로 구성되는 EPB 구동 버튼;
    4개의 스위치로 구성되고, 상기 EPB 구동 버튼의 세 가지 구동 명령에 따라 상기 스위치가 각각 오픈 또는 클로우즈되는 EPB 스위치부;
    상기 EPB 스위치부와 3개의 와이어로 연결되어, 각 와이어를 통해 입력되는 신호를 이용하여 상기 EPB 스위치부의 스위치 상태 및 고장 유무를 판단하는 전자제어유닛을 포함하되,
    상기 EPB 스위치부의 스위치 상태는 작동 상태, 해제 상태 및 중립 상태로 이루어지는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 EPB 스위치부는
    상기 중립 버튼이 조작되면 상기 4개의 스위치가 모두 오픈되고,
    상기 작동 버튼이 조작되면 상기 4개의 스위치 중 2개의 스위치만 클로우즈되고, 상기 해제 버튼이 조작되면 상기 4개의 스위치 중 나머지 2개의 스위치만 클로우즈되는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전자제어유닛은
    상기 EPB 스위치부의 각 스위치에 배터리 전압을 공급 및 차단하는 배터리 스위치;
    상기 EPB 스위치부와 3개의 와이어로 연결되어, 각 와이어를 통해 입력되는 신호를 이용하여 상기 EPB 스위치부의 스위치 상태 및 고장 유무를 판단하는 MCU를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 EPB 스위치부와 상기 MCU를 연결하는 3개의 와이어는:
    상기 MCU로부터 발생된 일정 주기를 갖는 PWM 신호를 상기 4개의 스위치로 송출하기 위한 제 1 와이어;
    상기 작동 버튼의 조작에 의해 클로우즈되는 2개의 와이어와 상기 MCU를 연결하는 제 2 와이어; 및
    상기 해제 버튼의 조작에 의해 클로우즈되는 2개의 와이어와 상기 MCU를 연결하는 제 3 와이어를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 MCU는:
    상기 제 1 와이어로 송출되는 상기 PWM 신호를 모니터링하기 위한 PWM 신호 모니터링 핀;
    상기 제 2 와이어를 통해 입력되는 신호를 모니터링하기 위한 제 1 스위치 상태 모니터링 핀;
    상기 제 3 와이어를 통해 입력되는 신호를 모니터링하기 위한 제 2 스위치 상태 모니터링 핀을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 제 1 스위치 상태 모니터링 핀 및 상기 제 2 스위치 상태 모니터링 핀에 입력되는 상기 PWM 신호를 통해 상기 EPB 스위치부의 스위치 상태를 판단하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 작동 버튼 또는 상기 해제 버튼의 조작 후에도 상기 제 1 스위치 상태 모니터링 핀 및 상기 제 2 스위치 상태 모니터링 핀에 상기 PWM 신호가 입력되지 않으면 상기 EPB 스위치부의 회로가 오픈되었다고 판단하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 제 1 스위치 상태 모니터링 핀 또는 상기 제 2 스위치 상태 모니터링 핀에서 상기 배터리 전압이 검출되면 상기 제 2 와이어 또는 상기 제 3 와이어가 상기 배터리 전압에 쇼트되었다고 판단하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
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