KR20140023347A - 제동 시스템의 운전 방법 - Google Patents

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negative pressure
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pressure chamber
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KR1020137029777A
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슈테펜 그루버
토르슈텐 울리히
스코트 로스
토마스 파이흘
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은 제동 시스템의 운전 방법에 관한 것으로, 이 제동 시스템은 적어도 하나의 가동 격벽에 의해 적어도 하나의 진공 챔버와 적어도 하나의 작업 챔버로 나누어지는 브레이크 부스터를 포함하는데, 적어도 하나의 진공 챔버는 진공을 형성하기 위한 진공원에 연결되거나 연결될 수 있고, 적어도 하나의 센서를 추가로 포함하는데, 상기 센서는 브레이크 페달 작동의 트래블 및/또는 각도 및/또는 힘 및/또는 브레이크 페달 작동에 따라 브레이크 부스터에 연결된 적어도 하나의 주요 브레이크 실린더에 축적되는 브레이크 압력과 같은 적어도 하나의 변수를 검출한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 진공 챔버에서 잔류 진공은 이미 수행된 작동을 고려함으로써 검출된 변수들 중 적어도 하나를 기반으로 추정된다. 본 발명은 또한 제동 시스템 및 그것의 용도에 관한 것이다.

Description

제동 시스템의 운전 방법{METHOD FOR OPERATING A BRAKING SYSTEM}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 방법과 청구항 13 의 전제부에 따른 브레이크 시스템, 및 모터 차량에서의 브레이크 시스템의 용도에 관한 것이다.
현대 모터 차량은 쾌적성과 안전성에 대한 높은 요건들을 충족시켜야 한다. 적당한 페달력을 가하는 노력으로 심지어 비교적 강한 차량 감속을 달성하도록, 운전자에 의해 브레이크 페달에 인가된 작동력은 브레이크 부스터의 보조력에 의하여 부스팅된다. 특히 통상적인 것은 진공형 또는 부압형 (negative-pressure-type) 브레이크 부스터인데 이 부스터는 에너지원으로서 부압 (또는 부압 챔버와 브레이크 페달 작동에 따라 급기되는 작업 챔버 사이의 압력 차이) 을 이용한다. 상기 부압은 내연 기관의 흡기 파이프에 의하여 또는 기관-운전되는 진공 펌프에 의하여 발생되거나 유지될 수도 있다. 부압 챔버(들)를 연속적으로 비우지 않으면, 진공형 브레이크 부스터는 몇 회의 제동 프로세스 후 그것의 기능을 더 이상 수행할 수 없게 되는데, 왜냐하면 모든 제동 운전 중 공기가 유입되기 때문이다.
DE 10 2007 027 768 A1 은 모터 차량 브레이크 시스템의 브레이크 작동 장치에 부압을 제공하는 방법을 개시하는데, 브레이크 작동 장치는 공압 브레이크 부스터를 포함하고, 부스터의 내부는 적어도 하나의 부압 챔버 및 하나의 작업 챔버로 나누어진다. 진공 센서는 부압 챔버에서 압력 레벨 및/또는 부압 챔버와 작업 챔버 사이의 압력 차이를 검출한다. 제 1 부압 레벨이 부압 챔버에서 언더슈트 (undershoot) 된다면 (또는 부압 챔버에서 압력이 너무 높다면), 공압 모터-펌프 조립체가 가동되고; 부압 챔버에서 제 2 부압 레벨에 도달했을 때 (또는 절대 압력 한계값에 언더슈트될 때), 모터-펌프 조립체가 비가동된다.
모터 차량에서 안전성 관련 부품 또는 시스템에 대해, 예를 들어 승용 모터 차량 브레이크 시스템용 ECE R13H 에서, 특정 요건 기준이, 오류 시나리오 및 폴백 (fall-back) 해결법에 대해 또한 규정된다. 오류의 경우에도 요구되는 최소 감속을 보장할 수 있도록, 따라서 진공 센서의 결함을 식별할 필요가 있을 수도 있고 그리고/또는 결함이 있는 진공 센서의 경우에, 진공형 또는 부압형 브레이크 부스터에서 부압을 또한 적어도 대략적으로 결정할 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 요구되는 제동 감속을 보장하기 위한 조치가 개시될 수 있다.
DE 10 2007 003 741 A1 은, 가동 격벽 (또는 다이어프램) 에 의해 적어도 하나의 부압 챔버 및 적어도 하나의 작업 챔버로 나누어지는 하우징을 가지는, 차량 브레이크 시스템의 부압형 브레이크 부스터를 운전하는 방법을 개시한다. 센서 유닛은 부압 챔버 내 압력을 감지하고 이 압력을 전자 제어 유닛으로 전송하는데 이 전자 제어 유닛은 단지 부압 챔버에서 우세한 압력을 기반으로 부압형 브레이크 부스터의 런 아웃 (run-out) 점을 산출한다. 런 아웃 점은, 부압형 브레이크 부스터가 최대 가능한 지원력 (assistance force) 에 도달되었기 때문에, 단지 페달력의 증가에 의해서만 브레이크 압력의 추가 증가를 실현할 수 있는 상태를 지칭한다. 센서 유닛 또는 부압형 브레이크 부스터 (또는 진공 펌프) 의 가능한 결함을 결정하기 위해서, 센서 유닛에 의해 측정된 압력 값의 개연성 체크가 형성되는 모델에 의해서 수행되는데, 그것은 실험으로 결정된 데이터를 기반으로 그리고 유동 및 열역학 프로세스와 함께, 부압 챔버 및 작업 챔버에서 상태 변수를 추정한다.
본 발명의 목적은, 브레이크 부스터의 적어도 하나의 챔버에서 압력을 검출하기 위한 센서에 독립적으로 브레이크 부스터에서 압력 차이의 추정 또는 개연성 체크를 수행할 수 있도록 한다.
상기 목적은 청구항 1 에 따른 방법에 의해 달성된다.
따라서, 브레이크 시스템의 운전 방법이 제공되는데, 상기 브레이크 시스템은, 적어도 하나의 가동 격벽에 의해 적어도 하나의 부압 챔버 및 적어도 하나의 작업 챔버로 나누어지는 브레이크 부스터로서, 상기 적어도 하나의 부압 챔버는 부압의 축적을 위한 부압원에 연결되거나 연결될 수 있는, 상기 브레이크 부스터, 및 브레이크 페달 작동의 트래블 및/또는 각도 및/또는 힘, 및/또는 상기 브레이크 부스터에 연결되는 적어도 하나의 마스터 브레이크 실린더에서 브레이크 페달 작동에 따라 축적되는 브레이크 압력과 같은 적어도 하나의 변수를 검출하는 적어도 하나의 센서를 갖는다. 본 발명에 따르면, 상기 적어도 하나의 부압 챔버의 잔류 부압의 추정은 과거 브레이크 페달 작동을 고려하여, 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수를 기반으로 수행된다.
여기에서, 예를 들어 측정값을 기반으로 수행되는, 브레이크 페달 작동과 브레이크 부스터의 부압 챔버에서 진공 사이의 관계 보정은, 부압 챔버 내 압력 센서 또는 진공 센서에 독립적으로 이용가능한 부압을 추정하는데 사용된다. 예를 들어 브레이크 페달 트래블 또는 브레이크 페달력을 기반으로 측정에 의한 운전자 요구의 직접 검출과 함께, 심플렉스 또는 리던던트 (redundant) 구성에서 전형적으로 사용되는 진공 센서를 완전히 또는 부분적으로 교체하는 것은 많은 장점을 갖는다:
Figure pct00001
부압 챔버에서 진공 또는 압력의 지금까지 사용된 리던던트 측정 값 검출은, 다른 목적으로 이미 제공된 센서를 공동 사용함으로써 단순화될 수 있다. 이것은 신뢰도 감소 없이 브레이크 시스템의 비용을 절감한다.
Figure pct00002
운전자 요구를 반영하는 다른 측정 변수를 가지는 달리 요구되는 진공 센서의 생략 또는 교체와 더불어, 제어 유닛에서 연결 핀 또는 센서 입력부의 수가 또한 감소될 수 있어서, 비용이 추가로 절감된다.
Figure pct00003
또한, 시스템의 전체 중량과 또한 요구되는 구조 공간 둘 다 감소되어서, 동일한 기능을 가지는 차량은 더 소형으로 더 경량으로 만들어질 수 있고, 이것은 민첩성과 또한 환경 적합성 양자를 증가시킨다.
편리하게도, 상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수에 따라 또는 그에 비례하여, 발전기로서 운전되는 차량의 적어도 하나의 전기 구동부에 의하여 그리고/또는 상기 브레이크 부스터에 연결되는 마스터 브레이크 실린더에 의해 상기 차량의 적어도 하나의 휠 브레이크에 축적되는 브레이크 압력에 의하여 제동 토크가 생성되도록 제공된다. 편리하게도, 완전 또는 부분 전기 구동되는 차량은, 경미한 감속의 경우, 대응하는 높은 회복 효율을 가지고 순수 회생 제동을 허용하도록 운전자 요구를 검출하기 위한 페달 각도 센서 또는 페달 트래블 센서를 갖는다. 따라서, 상기 센서는 본 발명에 따른 방법에 따라 잔류 부압을 추정하기에 적합한 센서이고, 이 센서는 추가 비용 없이 이미 제공되어 있다.
상기 잔류 부압의 추정을 위해 과거 브레이크 페달 작동을 고려하는 것은, 상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 다중 일시적 연속 값들에 대한 적분 (integration) 또는 합산을 포함한다. 요구되는 개발 및 생산 경비는, 리던던트 센서 또는 복잡한 모델 산출을 가지는 시스템에 비하여 상당히 감소된다.
상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 다중 일시적 연속 값들에 대한 현재 결정된 합계 또는 현재 결정된 적분값 (integral) 이 증가함에 따라 추정된 상기 잔류 부압이 감소된다면 특히 바람직하다. 매우 특히 바람직하게, 합산된 변수 또는 변수에 대한 적분값 및 잔류 부압 사이의 관계 보정을 허용하는 특성 곡선의 평가에 의하여 브레이크 시스템의 구성이 고려된다. 이러한 특성 곡선은 측정을 통하여 결정될 수도 있고 또는 예를 들어 브레이크 시스템의 기하학적 구조를 설명하는 공지된 파라미터로부터 산출될 수도 있다. 다중 파라미터의 영향이 결정되면, 이것은 특성 맵의 형태로 제어 유닛의 메모리에 저장될 수도 있다.
적어도 하나의 부압 챔버는, 단독적 또는 부가적 부압원으로서, 가동시에 상기 부압 챔버에서 부압을 축적하는 모터-펌프 조립체에 연결되고, 하나 이상의 브레이크 페달 작동에 대한 상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 합계 또는 적분값이 작동 한계값을 초과하면 상기 모터-펌프 조립체가 가동되는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 심지어 브레이크 부스터의 적어도 하나의 챔버에서 압력을 검출하기 위한 센서 없이 브레이크 부스터의 적어도 하나의 챔버에서 부압을 유지하기 위한 모터-펌프 조립체의 요구 제어 가동을 제공할 수 있다.
매우 특히 바람직하게, 상기 모터-펌프 조립체는 적어도 하나의 제 1 기간 동안 운전된다. 제 1 기간의 적합한 선택을 통하여, 모터-펌프 조립체가 영구적으로 운전되지 않으면서 포화 압력이 완전히 또는 대략적으로 달성될 수 있다.
브레이크 부스터의 적어도 하나의 부압 챔버는, 압력 센서에, 그리고 단독적 또는 부가적 부압원으로서, 가동시에 상기 부압 챔버에서 부압을 축적하는 모터-펌프 조립체에 연결되고, 상기 부압 챔버에서 측정된 압력이 제 1 부압 한계값을 초과하면 상기 모터-펌프 조립체가 가동되는 것이 특히 바람직하다. 적어도 하나의 부압 챔버에서 압력 또는 부압을 측정하는 압력 센서 또는 진공 센서가 제공된다면, 모터-펌프 조립체는 측정된 압력을 기반으로 작동될 수 있다. 그러면, 본 발명에 따라, 예를 들어 페달 각도와 같은 적어도 하나의 변수를 기반으로 과거 작동을 고려하는 것은 편리하게도 신뢰도를 높이기 위한 폴백 해결법을 형성한다.
매우 특히 바람직하게, 상기 부압 챔버의 상기 측정된 압력이 제 2 부압 한계값 미만으로 떨어질 때까지 상기 모터-펌프 조립체가 운전되고, 상기 제 2 부압 한계값은 상기 제 1 부압 한계값보다 더 낮은 절대 압력에 바람직하게 대응한다. 모터-펌프 조립체의 작동시 상기 히스테리시스에 의하여, 모터-펌프 조립체의 영구 운전으로 인한 에너지 소비 및 쾌적성 (예, 소음) 의 손실 가능성 없이 부스팅을 제동하는 모터-펌프 조립체의 요구 지향 작동이 실현된다.
상기 모터-펌프 조립체가 적어도 제 1 기간 동안 운전된 후 그리고/또는 적어도 하나의 부압 챔버의 측정된 압력이 제 2 부압 한계값 미만으로 떨어질 때까지 운전된 후, 상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 다중 일시적 연속 값들에 대한 현재 결정된 합계 또는 현재 결정된 적분값이 영 (zero) 의 값으로 재설정되는 것이 특히 바람직하다. 충분한 부압이 존재하도록 보장된다면, 과거 작동 또는 조절 사이클을 고려하는 것이 다시 개시될 수 있다.
브레이크 페달 작동을 결정하기에 적합한 2 개의 센서들, 특히 상기 브레이크 페달 각도 또는 브레이크 페달 트래블을 검출하기 위한 센서 및/또는 상기 마스터 브레이크 실린더의 트래블 센서 및/또는 축적된 브레이크 압력을 검출하기 위한 센서가 제공되고, 센서 데이터의 비교가 수행된다면 유리하다. 여기에서, 다른 이유 때문에, 예를 들어, 발전기의 운전을 위해 요구되는 센서는 모터-펌프 조립체의 작동부로 통합될 수도 있어서, 압력 센서에 독립적인 폴백 해결법이 제공되고, 잔류 부압의 리던던트 추정이 일어난다. 여기에서, 최소 비용 경비와 함께 신뢰도가 증가된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 챔버의 압력이 제 2 부압 한계값 미만으로 떨어지지 않으면서 상기 모터-펌프 조립체가 적어도 제 2 기간 동안 가동되었다면, 또는 상기 센서 데이터의 비교로부터 결정된, 상기 브레이크 부스터의 부스트가 미리 규정된 부스트 한계값 미만으로 떨어진다면, 상기 마스터 브레이크 실린더에 연결될 수 있는 부가적 압력원에 의하여, 상기 차량의 적어도 하나의 휠 브레이크에서의 제동 토크의 축적이 실시된다. 따라서, 모터-펌프 조립체 또는 브레이크 부스터에 결함이 있는 경우, 운전자에 의해 가해지는 제동 작용은 예를 들어 유압 펌프에 의하여 지원될 수 있다.
편리하게도, 상기 적어도 하나의 부압 챔버의 추정된 잔류 부압이 미리 정해진 주파수 한계값보다 더 큰 주파수를 가지는 최소 한계값 미만으로 떨어지면, 특히 신호 램프에 의하여, 경고가 운전자에게 출력된다. 부압이 너무 낮은 것으로 추정되는 산발적 발생을 운전자가 즉시 알지 못하기 때문에, 예를 들어 센서 신호에서 단기 오류가 발생하더라도 운전자는 크게 방해받지 않는다. 그러나, 이러한 오류가 보다 자주 발생하여서, 상기 오류의 발생에 대한 주파수 한계값이 초과되면, 운전자에게 경고하게 되고, 예를 들어, 작업장을 방문할 수 있다.
본 발명은 또한 모터 차량용 브레이크 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 적어도 하나의 가동 격벽에 의해 적어도 하나의 부압 챔버 및 적어도 하나의 작업 챔버로 나누어지는 브레이크 부스터로서, 상기 적어도 하나의 부압 챔버는 부압의 축적을 위한 부압원에 연결되거나 연결될 수 있는, 상기 브레이크 부스터, 단독적 또는 부가적 부압원으로서의 모터-펌프 조립체, 상기 브레이크 부스터에 연결되고 브레이크 페달 작동에 따라 브레이크 압력이 축적되는 적어도 하나의 마스터 브레이크 실린더, 상기 마스터 브레이크 실린더에 연결되는 적어도 하나의 휠 브레이크, 및 브레이크 페달 작동의 트래블 및/또는 각도 및/또는 힘 및/또는 축적된 브레이크 압력과 같은 적어도 하나의 변수를 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 브레이크 시스템은 브레이크 페달 작동 및/또는 브레이크 압력을 검출하기 위한 센서들 중 적어도 하나의 센서에 연결되고 또한 선행하는 청구항 중 적어도 하나에 따른 방법을 수행하는 전자 제어 유닛을 갖는다.
브레이크 페달 작동의 페달 각도 또는 페달 트래블을 검출하는 센서 및 축적된 브레이크 압력을 검출하기 위한 센서가 모두 제공되고, 상기 전자 제어 유닛이 상기 센서 모두에 연결되는 것이 바람직하다. 따라서, 임의의 경우에 통상적으로 제공되는 센서는 모터-펌프 조립체의 리던던트 작동을 위해 또는 브레이크 부스터의 기능의 종합적인 모니터링을 위해 사용될 수 있다.
적어도 하나의 휠 브레이크에 연결될 수 있는 유압 펌프가 제공되는 것이 유리하다. 브레이크 부스터에 결함이 있는 경우에 또는 런 아웃 점에 도달한다면, 예를 들어 구동 역학 조절을 제공하기 위해 임의의 경우에 통상적으로 제공되는 유압 펌프에 의하여 부가적 제동 토크가 축적될 수 있다.
본 발명은 또한 내연 기관 및/또는 적어도 하나의 전기 기계에 의해 구동되는 모터 차량에서 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 용도에 관한 것이다. 적어도 부분적으로 전기 구동되는 차량에서 요구되는 페달 트래블 또는 페달 각도 센서는 과거 작동 프로세스를 고려하기에 특히 적합하다.
추가 바람직한 실시형태들은, 종속 청구항에 그리고 도면을 기반으로 한 예시적 실시형태에 대한 하기 설명에 나타날 것이다.
도 1 은 모터 차량 브레이크 시스템의 예시적 실시형태를 보여준다.
도 2 는 진공형 브레이크 부스터가 상류에 연결된 마스터 브레이크 실린더를 보여준다.
도 3 은 다중 연속 제동 프로세스 중 진공형 브레이크 부스터에서 부압의 다이어그램을 보여준다.
도 4 는 전기 진공 펌프의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적 실시형태를 보여준다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 수행하기에 적합한 모터 차량 브레이크 시스템의 예시적 실시형태를 보여준다. 운전자에 의해 작동되는 브레이크 페달 (1) 은 보조력으로 운전되는 탠덤 마스터 브레이크 실린더 (2) 에 직접 작용하고, 다시 말해서 운전자에 의해 가해진 작동력은 진공형 브레이크 부스터에 의해 부스팅된다. 탠덤 마스터 브레이크 실린더는 2 개의 실질적으로 동일한 브레이크 회로 (I, Ⅱ) 에서 압력을 축적하는데, 이 브레이크 회로는 차축을 기반으로 또는 대각선으로 휠에 부여될 수도 있다. 브레이크 유체는, 격리 밸브 (3) 및 흡입 밸브 (6) 를 통하여, 휠에서 제동 토크를 축적하는 휠 브레이크 또는 휠 브레이크 실린더 (8) 로 유입된다. 배출 밸브 (7) 가 개방된다면, 브레이크 유체는 저압 어큐뮬레이터 (9) 로 배출될 수 있다. 유압 펌프 (5) 의 가동을 통하여, 하나 이상의 휠 브레이크에서 운전자 독립적인 압력 축적이 가능하게 되는데, 이를 위해, 전자 전환 밸브 (4) 가 개방되고 격리 밸브 (3) 는 폐쇄된다.
도시된 브레이크 시스템은 제동 에너지의 회복을 허용하는 회생 브레이크 시스템이다. 이를 위해, 전기적으로 회생 제동을 허용하는 전기 발전기 (10) 가 차축 중 하나에 위치한다. 여기에서, 운전자의 감속 요구는 브레이크 페달에 연결된 페달 각도 센서를 기반으로 또는 페달 트래블 센서 (11) 를 기반으로 검출되고, 발전기 제동 토크는 대응하여 조절된다. 경미한 감속 범위에서, 회복 효율을 높이기 위해서, 단지 발전기에 의해서만 제동 토크가 축적된다. 그러면, 운전자가 받아들일 수 있는 페달감은, 휠 브레이크에서 대응하는 감속을 발생시키는 브레이크 유체의 체적을 수용하는 1 개 또는 2 개의 저압 어큐뮬레이터 (9) 에 의해 제공될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은 또한 전기 발전기 없이 브레이크 시스템으로 수행될 수도 있다.
도 2 는, "부스터" 로도 지칭되는, 진공형 또는 부압형 브레이크 부스터 (201) 가 상류에 연결된 마스터 브레이크 실린더 (208) 를 보여준다. 부압형 브레이크 부스터 (201) 는 하우징 (205) 을 가지고 이 하우징은 작업 챔버 (202) 와 부압 챔버 (203) 로 나누어진다. 이것은 축선방향으로 이동가능한 고무 다이어프램을 구비한 가동 격벽 (204) 에 의해 실현된다. 부압형 브레이크 부스터 (201) 의 중심에 제어 허브 (209) 가 배치되는데, 이 제어 허브의 기능은 이하 더 상세히 설명될 것이다. 힘의 출력은, 스텝 (216) 상의 반동 디스크 (215) 를 통하여 지지되는 힘 출력 요소 (214) 를 통하여 일어난다. 타측에서, 제어 허브 (209) 는 하우징 (205) 을 통하여 연장되고 필터 (217) 를 통하여 대기로 축선방향으로 개방된다. 작업 챔버 (202) 는 형태 끼워맞춤으로 삽입되는 시일 (218) 에 의하여 환경에 대해 밀봉된다. 반동 디스크 (215) 로 힘의 전달은, 피스톤 로드 (207) 의 볼 헤드로 클램핑되는 밸브 피스톤 (219) 을 통하여 일어난다.
피스톤 로드 (207) 는 공기 챔버 (221) 를 통하여 돌출해 있고 작동 페달 (미도시) 에 연결된다. 공기 챔버 (221) 에 디스크 밸브 (222) 가 삽입되고 이 디스크 밸브를 통하여 피스톤 로드 (207) 가 돌출해 있다. 디스크 밸브 (222) 는, 여기에 도시된 휴지 (rest) 위치에 있는 경우에서처럼, 부압형 브레이크 부스터 (201) 의 부스터 내부로부터 공기 챔버 (221) 를 분리하도록 배치된다. 상기 휴지 위치에서, 작업 챔버 (202) 로 공기 공급이 차단된다. 따라서, 부압이 작업 챔버 (202) 에서 우세한데 왜냐하면 작업 챔버 (202) 는 개구를 통하여 부압 챔버 (203) 에 연결되고 부압 챔버 (203) 는 부압 포트 (10) 를 통하여 부압원 (미도시), 바람직하게 전기 진공 펌프에 연결되기 때문이다. 부압 챔버 (203) 에서 압력은 센서 유닛 (206) 에 의하여 측정된다.
피스톤 로드 (207) 에 연결된 브레이크 페달이 작동되어서 피스톤 로드 (207) 와 밸브 피스톤 (219) 이 변위된다면, 디스크 밸브 (222) 가 작동되고 부압 챔버 (203) 및 작업 챔버 (202) 는 더 이상 서로 연결되지 않는다. 추가 이동 중, 작업 챔버 (202) 와 외기 사이의 연결은 디스크 밸브 (222) 에 의해 개방된다. 가동 격벽 (204) 에 작용하는, 작업 챔버 (202) 와 부압 챔버 (203) 사이의 압력 차이로 인해, 브레이크 페달에서 입력 힘이 지원되고, 부압형 브레이크 부스터 (201) 의 하류에 연결된 마스터 브레이크 실린더 (208) 가 힘 출력 요소 (214) 를 통하여 작동된다. 상기 준비 위치에서, 페달력의 임의의 작은 변화는 격벽 (204) 의 2 개 측에서 압력 차이의 증가 또는 감소를 유발하고, 마스터 브레이크 실린더 (208) 를 통하여, 브레이크 시스템에서 유압의 증가 또는 감소를 발생시켜서 모터 차량의 조절된 제동을 실시한다.
작업 챔버 (202) 가 완전히 급기되어 대기압이 우세할 때 부압형 브레이크 부스터 (201) 의 최대 가능한 지원력이 제공된다. 이 상태를 런 아웃 점으로 지칭한다. 따라서, 런 아웃 점에서, 작업 챔버 (202) 와 부압 챔버 (203) 간 최대 압력 차이에 도달하였다. 힘 출력 요소 (214) 에 인접한 마스터 브레이크 실린더 피스톤에서 힘의 추가 증가는, 단지 운전자에 의해 훨씬 더 큰 페달력을 가함으로써 실현될 수 있는데, 브레이크 시스템에서 유압의 추가 증가는 부스팅 없이 단지 일어난다. 이 결과로, 런 아웃 점을 오버슈팅한 후, 제동력을 추가 증가시키려면 브레이크 페달에 상당히 증가된 힘을 가할 필요가 있다.
상기 문제점을 해소하기 위해서, 유압 부스팅 설비로 전환하고, 런 아웃 점에 도달했을 때, 부가적 브레이크 압력을 축적하는 유압 펌프를 가동하는 것은 알려져 있다. 그러나, 상기 부가적 제동 지원을 위해, 필요시 부가적 유압 부스팅이 가동되도록 런 아웃 점을 정확하게 식별할 필요가 있다. 부압형 브레이크 부스터 (201) 는 부압 챔버 (203) 에서 압력을 결정하기 위해 단 하나의 압력 센서 (206) 를 가지고 있으므로, 런 아웃 점이 추정되거나 산출된다.
압력 센서 (206) 의 결함이 런 아웃 점의 식별 오류를 이끌어서는 안 되고, 부압 챔버에서 과도하게 높은 압력 (또는 부압의 부족) 은 신뢰성있게 식별되어야 한다. 그러므로, 센서 유닛 (206) 에 의해 측정된 압력 값의 개연성 체크가 수행되는 것이 바람직하고, 센서 유닛 (206) 또는 부압형 브레이크 부스터 (201) 의 가능한 결함이 결정되고, 다시 말해서 센서 오류 또는 부압형 브레이크 부스터 (201) 의 장애가 신뢰성있게 식별되어서, 적합한 대응책이 구현될 수 있고 그리고/또는 운전자에게 경고를 출력할 수 있다.
작은 구조 공간에서 높은 부스트 작용을 달성하기 위해서, 브레이크 시스템은 또한 탠덤 브레이크 부스터를 포함할 수도 있는데, 이 부스터는 직렬로 연결되는 2 개의 진공형 브레이크 부스터에 대응하고 따라서 2 개의 부압 챔버 및 2 개의 작업 챔버를 갖는다. 본 발명에 따른 방법은 또한 상기 탠덤 브레이크 부스터의 경우에 대응하여 사용될 수 있다.
모든 브레이크 작동 중, 진공형 브레이크 부스터는 그것의 진공 리저버의 임의의 양을 "소비" 하고, 다시 말해서 부압 챔버 (203) 내 압력이 증가한다.
도 3 은, 부압원이 활성 상태가 아닐 때 다중 연속 제동 프로세스 동안 진공형 브레이크 부스터에서 부압의 다이어그램을 보여준다. 세로 좌표에 나타난 것은 대기압에 대한 부압 챔버 내 압력 (p) 이고, 다시 말해서, 0 mbar 의 부압에서는, 추가 브레이크 보조는 일어나지 않고, 반면에 예를 들어 -680 mbar 의 압력 (p) 또는 680 mbar 의 부압은 이 예에서 최적의 보조력 지원을 보장하는데, 여기에서 부압 챔버 내 압력은 대기압 미만의 680 mbar 이다. 가로 좌표는 마스터 브레이크 실린더의 변위 트래블 (s) 을 나타내는데, 더 큰 트래블은 더 강한 브레이크 작동, 다시 말해서 마스터 브레이크 실린더에서 더 큰 페달력과 더 높은 압력에 대응한다. 화살표 "작동" 은 보다 강한 브레이크 작동으로 변위 트래블 증가를 나타내고, 반면에 화살표 "해제" 는 운전자에 의한 브레이크 페달의 해제를 나타낸다. 마스터 브레이크 실린더 트래블 센서 대신에, 대응하여 또한 브레이크 페달에서 페달력 센서 또는 페달 각도 센서를 사용할 것이다.
다이어그램에서 알 수 있듯이 더 강한 브레이크 페달 작동 또는 마스터 브레이크 실린더의 더 큰 변위 트래블은 또한 대응하여 부압 챔버에서 더 큰 압력 상승을 이끈다. 모든 제동 운전 중 균일한 브레이크 부스팅 작용을 제공할 수 있도록, 따라서 부압 챔버는 부압원, 예를 들어 진공 펌프에 연결되어야 한다.
종래의 오토 사이클 (Otto-cycle) 기관의 경우에, 내연 기관의 흡기 파이프는 부압원으로서 역할을 하고, 반면에 디젤 기관은 통상적으로 기계적으로 구동되는 진공 펌프를 사용한다. 이것은 연속적으로 운전하여서, 부압 레벨은 대략적으로 일정한 값으로 영구히 유지되고 따라서 항상 최대 가능한 보조력을 제공한다. 그러나, 일부 브레이크 시스템 구성에서, 부압 발생은 배타적으로 또는 부가적으로 전기 진공 펌프 (EVP) 에 의해 수행된다. 이것은, 예를 들어 전기 보조 구동부를 갖는 하이브리드 차량의 경우에, 배출물을 감소하거나 제거하기 위해 전기 모터 동력 하에 배타적으로 구동할 수 있도록 내연 기관이 일시적으로 차단될 수 있도록 한다 (이것은 "세일링 운전" 으로도 지칭됨). 세일링 운전시, 다중 제동 조작 후에도 완전 브레이크 부스팅 작용이 보장되도록, 전기 진공 펌프가 가동되어 부압 챔버를 비운다. 이 경우에 전기 진공 펌프의 영구 운전을 막기 위해서, 그것의 조절은, 진공 센서의 신호가 평가되는, 상부 및 하부 전환점을 가지는 히스테리시스 회로의 형태인 것이 바람직하다. 진공 펌프 조절은, 내연 기관이 운전되지 않을 때에도, 브레이크 부스터를 위한 에너지원으로서 임의의 부압 레벨이 항상 이용가능하도록 보장한다.
도 4 는 전기 진공 펌프를 작동하기 위한 본 발명에 따른 방법의 예시적 실시형태를 보여주는데, 레벨 (I) 은 본 발명의 모든 실시형태에서 요구되지는 않는다.
신뢰도에 대한 요구가 매우 엄하지 않다면, 예를 들어 경차량에서 법적 사양 또는 기술 표준을 충족시키기에 충분한 제동 감속은 심지어 브레이크 부스팅 없이도 축적될 수 있으므로, 전기 진공 펌프의 작동은 배타적으로 레벨 (Ⅱ) 로 표시된 방법에 의해서 실현될 수도 있다:
페달 트래블 센서는 브레이크 페달의 작동 트래블 (s) 을 검출하고 평가 유닛, 특히 전자 조절 브레이크 시스템의 제어 유닛으로 출력 신호를 전송한다. 평가 유닛은 모든 페달 작동을 레지스터하는데, 결정된 작동 트래블은 Σsi 로 합산되고 바람직하게 평가 유닛 또는 특성 맵에 저장된 특성 곡선을 사용해 브레이크 부스터 내에서 진공 소비 (Δp) 로 변환된다. 상기 특성 곡선은 예를 들어 보정 장비에서 미리 측정되었다. 합산된 작동 트래블 (Σsi) 이 미리 규정된 작동 한계값을 초과하거나 산출된 진공 소비 (Δp) 가 규정된 임계 한계값 (Δpcrit) 을 초과한다면, 전기 진공 펌프 (EVP) 가 가동된다. 이 펌프는, 포화 압력에 이를 때까지 적어도 하나의 부압 챔버에서 부압을 축적하거나, 압력을 감소시키는데, 이와 같이 이 포화 압력은 현재 상태로 달성될 수 있는 진공에 대응한다. 따라서, EVP 가 임의의 기간 동안 가동된 후, 브레이크 부스터에서 부압 레벨은 복구되었고, EVP 는 다시 비가동될 수 있다. 그 후, 작동 적분값 (Σsi) 및/또는 산출된 진공 소비 (Δp) 는 영 (zero) 으로 재설정되고, 기술한 조절 사이클은 그 후 재개된다.
기술한 방법은 진공 펌프의 작동을 위한 진공 센서의 사용을 생략할 수 있도록 하여서, 제조 경비를 줄이고 비용을 낮춘다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 대안적인 실시형태에서, 과거 브레이크 페달 작동을 고려하는 것은 페달 각도 센서 또는 페달력 센서의 출력 신호를 기반으로 또한 구현될 수도 있다.
본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 추가 실시형태에서, 과거 브레이크 페달 작동을 고려하는 것은 마스터 브레이크 실린더 또는 상기 마스터 브레이크 실린더에 연결된 브레이크 회로에서 유압을 검출하는 압력 센서를 기반으로 수행된다.
브레이크 시스템의 구성을 기반으로 그리고/또는 제어된 조건 하에 수행된 보정 측정을 기반으로, 여기에서, 예를 들어, 유압-체적 특성 맵을 결정할 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 일 실시형태에서, 브레이크 페달 각도를 검출하기 위한 센서 및 또한 마스터 브레이크 실린더에서 유압을 검출하기 위한 센서 양자가 제공된다. 그러면, 양 변수는 전기 진공 펌프의 작동을 위해 서로 독립적으로 고려될 수 있어서, 두 번째 폴백 해결법으로 이용가능하게 된다. 그러나, 마스터 브레이크 실린더 압력과 브레이크 페달 각도의 비교로부터, 브레이크 부스터의 런 아웃 점에 도달하는 때를 또한 식별할 수 있어서, 예를 들어 유압 펌프는 제동 지원을 위해 가동될 수 있다.
일부 경우에, - 예를 들어 중차량인 경우에 - 브레이크 시스템의 안전성 개념은, 브레이크 시스템의 모든 운전 상태에서 최소 부압 레벨을 보장하여서 법적 또는 기술적 사양, 최소 제동 능력을 충족시키도록, 진공 펌프의 작동에 대해 추가 모니터링 조치 및/또는 리던던시를 필요로 할 수도 있다.
그러므로, 본 발명의 바람직한 예시적 실시형태에서, 전기 진공 펌프의 리던던트 작동은 레벨 (I) 에 제공된 방법 및 또한 레벨 (Ⅱ) 에 제공된 방법 양자로 수행된다.
레벨 (I) 에서, 진공 센서는 브레이크 부스터의 적어도 하나의 부압 챔버에서 압력 (p) 을 검출한다. 압력 (p) 이 제 1 부압 한계값 (pmin) 을 초과한다면, 다시 말해서 잔류 부압이 부스트 작용을 감소시킬 가능성을 발생시킨다면, 전기 진공 펌프는 가동된다. 대기압과 비교해, 제 1 부압 한계값 (pmin) 은 예를 들어 -600 mbar ~ -750 mbar 일 수도 있다. 전기 진공 펌프는 브레이크 부스터에서 압력을 감소시키고, 상기 압력은 포화 압력, 다시 말해서 최대 달성가능한 부압에 접근하는데, 이것은 진공 펌프의 흡입 용량 및 부압 챔버의 누설률에 영향을 받는다. 압력 (p) 이 제 2 부압 한계값 (pmax) 미만으로 떨어졌을 때, 전기 진공 펌프는 비가동된다. 대기압과 비교해, 제 2 부압 한계값 (pmax) 은 예를 들어 -750 mbar ~ -850 mbar 일 수도 있다. 히스테리시스로 운전되는 조절에 의하여, 전기 진공 펌프의 가동 주파수가 감소하는데, 각각의 경우에 다중 제동 운전에 충분한 진공이 부압 챔버에 제공된다.
병행하여, 그리고 독립적으로, 레벨 (Ⅱ) 에서 이미 기술한 작동은 과거 브레이크 페달 작동의 고려를 기반으로 일어난다. 2 개의 조절 레벨 중 적어도 하나가 EVP 를 위한 가동 신호를 출력할 때마다 (이것은 도면에서 박스 "OR" 로 표시됨) 전기 진공 펌프 (EVP) 가 가동되는 것이 편리하다. 따라서, 각각의 경우에, 예를 들어 진공 센서의 결함 때문에 2 가지 작동 방법 중 하나가 실행하지 않으면 다른 폴백 해결법이 제공된다. 운전자에 의한 브레이크 시스템의 안전하고 편안한 작동이 보장된다.

Claims (16)

  1. 브레이크 시스템의 운전 방법으로서,
    상기 브레이크 시스템은,
    적어도 하나의 가동 격벽에 의해 적어도 하나의 부압 챔버 및 적어도 하나의 작업 챔버로 나누어지는 브레이크 부스터로서, 상기 적어도 하나의 부압 챔버는 부압의 축적 (build-up) 을 위한 부압원에 연결되거나 연결될 수 있는, 상기 브레이크 부스터, 및
    브레이크 페달 작동의 트래블 및/또는 각도 및/또는 힘, 및/또는 상기 브레이크 부스터에 연결되는 적어도 하나의 마스터 브레이크 실린더에서 브레이크 페달 작동에 따라 축적되는 브레이크 압력과 같은 적어도 하나의 변수를 검출하는 적어도 하나의 센서를 가지고,
    상기 적어도 하나의 부압 챔버의 잔류 부압의 추정은 과거 브레이크 페달 작동을 고려하여, 검출된 상기 변수들 중 적어도 하나의 변수를 기반으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수에 따라 또는 그에 비례하여, 발전기로서 운전되는 차량의 적어도 하나의 전기 구동부에 의하여 그리고/또는 상기 브레이크 부스터에 연결되는 마스터 브레이크 실린더에 의해 상기 차량의 적어도 하나의 휠 브레이크에 축적되는 브레이크 압력에 의하여 제동 토크가 생성되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 잔류 부압의 추정을 위해 과거 브레이크 페달 작동을 고려하는 것은, 상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 다중 일시적 연속 값들에 대한 적분 (integration) 또는 합산을 포함하는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 다중 일시적 연속 값들에 대한 현재 결정된 합계 또는 현재 결정된 적분값 (integral) 이 증가함에 따라 추정된 상기 잔류 부압이 감소하고, 보정 (calibration) 을 위하여, 특성 곡선 또는 특성 맵이 바람직하게 평가되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    적어도 하나의 부압 챔버는, 단독적 또는 부가적 부압원으로서, 가동시에 상기 부압 챔버에서 부압을 축적하는 모터-펌프 조립체에 연결되고,
    하나 이상의 브레이크 페달 작동에 대한 상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 합계 또는 적분값이 작동 한계값을 초과하면, 상기 모터-펌프 조립체가 가동되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터-펌프 조립체는 적어도 하나의 제 1 기간 동안 운전되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 부압 챔버는, 압력 센서에, 그리고 단독적 또는 부가적 부압원으로서, 가동시에 상기 부압 챔버에서 부압을 축적하는 모터-펌프 조립체에 연결되고,
    상기 부압 챔버의 측정된 압력이 제 1 부압 한계값을 초과하면 상기 모터-펌프 조립체가 가동되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 부압 챔버의 상기 측정된 압력이 제 2 부압 한계값 미만으로 떨어질 때까지 상기 모터-펌프 조립체가 운전되고,
    상기 제 2 부압 한계값은 상기 제 1 부압 한계값보다 더 낮은 절대 압력에 바람직하게 대응하는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 모터-펌프 조립체가 적어도 제 1 기간 동안 운전된 후 그리고/또는 상기 부압 챔버의 측정된 압력이 제 2 부압 한계값 미만으로 떨어질 때까지 운전된 후, 상기 검출된 변수들 중 적어도 하나의 변수의 다중 일시적 연속 값들에 대한 현재 결정된 합계 또는 현재 결정된 적분값이 영 (zero) 의 값으로 재설정되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    브레이크 페달 작동을 결정하기에 적합한 2 개의 센서들, 특히 상기 브레이크 페달 각도 또는 브레이크 페달 트래블을 검출하기 위한 센서 및/또는 상기 마스터 브레이크 실린더의 트래블 센서 및/또는 축적된 브레이크 압력을 검출하기 위한 센서가 제공되고,
    센서 데이터의 비교가 수행되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 부압 챔버의 압력이 제 2 부압 한계값 미만으로 떨어지지 않으면서 상기 모터-펌프 조립체가 적어도 제 2 기간 동안 가동되었다면, 또는 상기 센서 데이터의 비교로부터 결정된, 상기 브레이크 부스터의 부스트가 미리 규정된 부스트 한계값 미만으로 떨어진다면, 상기 마스터 브레이크 실린더에 연결될 수 있는 부가적 압력원에 의하여, 상기 차량의 적어도 하나의 휠 브레이크에서의 제동 토크의 축적이 실시되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 부압 챔버의 추정된 잔류 부압이 미리 정해진 주파수 한계값보다 더 큰 주파수를 가지는 최소 한계값 미만으로 떨어지면 경고가 운전자에게 출력되는 것을 특징으로 하는, 브레이크 시스템의 운전 방법.
  13. 모터 차량용 브레이크 시스템으로서,
    적어도 하나의 가동 격벽에 의해 적어도 하나의 부압 챔버 및 적어도 하나의 작업 챔버로 나누어지는 브레이크 부스터로서, 상기 적어도 하나의 부압 챔버는 부압의 축적을 위한 부압원에 연결되거나 연결될 수 있는, 상기 브레이크 부스터,
    단독적 또는 부가적 부압원으로서의 모터-펌프 조립체,
    상기 브레이크 부스터에 연결되고 브레이크 페달 작동에 따라 브레이크 압력이 축적되는 적어도 하나의 마스터 브레이크 실린더,
    상기 마스터 브레이크 실린더에 연결되는 적어도 하나의 휠 브레이크, 및
    브레이크 페달 작동의 트래블 및/또는 각도 및/또는 힘 및/또는 축적된 브레이크 압력과 같은 적어도 하나의 변수를 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함하고,
    브레이크 페달 작동 및/또는 브레이크 압력을 검출하기 위한 상기 센서들 중 적어도 하나의 센서에 연결되고 또한 제 1 항 내지 제 12 항 중 적어도 한 항에 따른 방법을 수행하는 전자 제어 유닛을 특징으로 하는, 모터 차량용 브레이크 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    브레이크 페달 작동의 페달 각도 또는 페달 트래블을 검출하는 센서 및 축적된 브레이크 압력을 검출하기 위한 센서가 모두 제공되고, 상기 전자 제어 유닛은 상기 센서 모두에 연결되는 것을 특징으로 하는, 모터 차량용 브레이크 시스템.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    적어도 하나의 휠 브레이크에 연결될 수 있는 유압 펌프가 제공되는 것을 특징으로 하는, 모터 차량용 브레이크 시스템.
  16. 내연 기관 및/또는 적어도 하나의 전기 기계에 의해 구동되는 모터 차량에서의 제 13 항 내지 제 15 항 중 적어도 한 항에 따른 브레이크 시스템의 용도.
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