KR20140030594A - 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크에 제동력을 인가하는 브레이크 액츄에이터; 브레이크 액츄에이터를 작동시키는 모터; 모터의 전류를 측정하는 전류센서; 브레이크 액츄에이터의 케이스 내부 단부에 마련되며 브레이크 액츄에이터의 스크류 로드가 브레이크를 해제하기 위하여 이동 시 스크류 로드의 가이드에 접촉되어 가압되는 탄성부재; 및 전류센서로부터 측정된 모터의 전류 값에 기초하여 모터의 구동을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템을 제공하여, 하중센서나 위치센서 없이도 주차 브레이크의 제동력을 효율적으로 측정하여 모터의 구동을 제어함으로써 전자식 주차 브레이크 시스템을 단순화시킬 수 있으며 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법{ELECTRONIC PARKING BRAKE SYSTME AND METHOD FOR CONTROLLING AN ELECTRONIC PARKING BRAKE}

본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하중센서나 위치센서 없이도 전자식 주차 브레이크를 제어할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

브레이크 시스템(brake system)은 주행 중인 차량을 감속 및 정지시키고 동시에 정지된 상태가 유지되도록 하는 장치로, 브레이크 시스템에는 주행 중인 차량을 감속 및 정지시키고, 차량을 정지한 상태로 유지시키는 주차 브레이크가 있다.

주차 브레이크는 차량 내부의 운전석 일측에 구비된 레버의 조작에 의해 주차 케이블이 당겨지도록 하고 주차 케이블에 연결된 차륜에 제동력을 제공하여 차륜이 정지된 상태로 유지되도록 하고, 이와 반대로 레버를 풀어주면 주차 케이블이 풀려 차륜에 제공된 제동력이 해제되도록 한다.

이러한 주차 브레이크는 운전자의 의지에 의해서만 작동, 즉 주차 또는 주행을 개시할 때마다 운전자가 레버를 작동시켜야 하므로 그 사용이 매우 번거로웠다. 이에 따라 차량의 작동 상태에 따라 모터에 의해 주차 브레이크가 자동적으로 작동되도록 하는 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템이 개발되었다.

전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템은 스위치 조작으로 운전자의 수동조작 모드 및 전자유압제어유닛(HECU), 엔진 전자제어유닛(ECU), 트랙션 제어 유닛(TCU) 등과 연계하여 자동으로 주차 브레이크를 작동시키거나 풀어주고 긴급한 상황에서는 제동 안정성을 확보한다.

이러한 전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템은 전자제어유닛(ECU), 모터, 기어, 주차 케이블 및 제동력 센서(Force Sensor) 등이 일체로 구성되어 있다. 여기서 전자제어유닛(ECU)은 캔(CAN)을 통해 전자유압제어유닛(HECU), 엔진 전자제어유닛(ECU), 트랙션 제어 유닛(TCU) 등으로부터 관련 정보를 입력받고 운전자의 의도를 파악한 후 모터를 구동시킨다. 이때 모터의 구동으로 기어가 작동되고 기어의 작동에 의해 주차 케이블이 당겨져 차륜에 제동력이 제공되며 이에 따라 차량이 안정적인 상태로 유지된다.

여기서, 제동력 센서로는 주차 케이블의 장력을 감지하는 하중센서나 모터의 위치를 확인해 주는 위치센서(홀센서)를 사용한다.

따라서 이러한 종래의 전자식 주차 브레이크 시스템은 이러한 제동력 센서로 인하여 사이즈가 크고 그 구조가 복잡하며 제조 비용이 높아지는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하중센서나 위치센서 없이 주차 브레이크의 제동력을 효율적으로 측정하여 모터의 구동을 제어할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하중센서나 위치센서 없이 주차 브레이크의 제동력을 효율적으로 측정하여 모터의 구동을 제어할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 브레이크에 제동력을 인가하는 브레이크 액츄에이터; 상기 브레이크 액츄에이터를 작동시키는 모터; 상기 모터의 전류를 측정하는 전류센서; 상기 브레이크 액츄에이터의 케이스 내부 단부에 마련되며 상기 브레이크 액츄에이터의 스크류 로드가 상기 브레이크를 해제하기 위하여 이동 시 상기 스크류 로드의 가이드에 접촉되어 가압되는 탄성부재; 및 상기 전류센서로부터 측정된 상기 모터의 전류 값에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템을 제공한다.

바람직하게는, 상기 전자제어유닛은, 상기 브레이크 해제 시 상기 브레이크 액츄에이터를 작동시키기 위한 상기 모터의 전류를 측정하고 측정된 전류 값에 따라 상기 스크류 로드의 상기 가이드가 상기 탄성부재와 접촉되어 상기 탄성부재를 가압하는 가압시점을 판단할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전자제어유닛은, 상기 가압시점으로부터 상기 모터의 전류 값이 증가하여 일정 값에 도달하면 상기 모터의 구동을 정지시킬 수 있다.

또는, 상기 전자제어유닛은, 상기 가압시점으로부터 일정 시간 후에 상기 모터의 구동을 정지시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 전자제어유닛은, 상기 브레이크 작동 시 상기 브레이크 액츄에이터를 작동시키기 위한 상기 모터의 전류 값에 기초하여 상기 모터의 전류 값이 일정 값에 도달하면 상기 모터의 구동을 정지시킬 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 브레이크 해제 시 브레이크 액츄에이터를 작동시키기 위한 모터의 전류 값을 측정하는 단계; 및 측정된 상기 모터의 전류 값에 기초하여 상기 브레이크 액츄에이터의 스크류 로드에 마련되는 가이드가 탄성부재와 접촉되어 상기 탄성부재를 가압하는 가압시점을 판단하는 단계를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 가압시점을 판단하는 단계 이후에, 상기 가압시점으로부터 상기 모터의 전류 값이 증가하여 일정 값에 도달하면 상기 모터의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또는, 상기 가압시점을 판단하는 단계 이후에, 상기 가압시점으로부터 일정 시간 후에 상기 모터의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 따르면, 하중센서나 위치센서 없이도 주차 브레이크의 제동력을 효율적으로 측정하여 모터의 구동을 제어함으로써 전자식 주차 브레이크 시스템을 단순화시킬 수 있으며 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 주요 부분을 확대한 단면도이다.
도 3은 도 1의 전자식 주차 브레이크 시스템의 주차 브레이크 작동 시 모터의 전류 값을 나타낸 그래프이다.
도 4는 탄성부재가 없는 경우 주차 브레이크 해제 시 모터의 전류 값을 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 1의 전자식 주차 브레이크 시스템의 주차 브레이크 해제 시 모터의 전류 값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법의 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 주요 부분을 확대한 단면도이다.

이러한 도 1 내지 도 2는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템(1)은, 브레이크(10)에 제동력을 인가하는 브레이크 액츄에이터(100)와, 브레이크 액츄에이터(100)를 작동시키는 모터(200)와, 모터(200)의 전류를 측정하는 전류센서(미도시)와, 브레이크 액츄에이터(100)의 케이스(110) 내부 단부에 마련되며 브레이크 액츄에이터(100)의 스크류 로드(120)가 브레이크(10)를 해제하기 위하여 이동 시 스크류 로드(120)의 가이드(130)에 접촉되어 가압되는 탄성부재(300)와, 전류센서로부터 측정된 모터(200)의 전류 값에 기초하여 모터(200)의 구동을 제어하는 전자제어유닛(미도시)을 포함한다.

브레이크 액츄에이터(100)는, 브레이크 케이블(20)과 연결되어 브레이크 케이블(20)을 당기거나 풀어줌으로써 브레이크(10)에 제동력을 발생시키거나 제동력을 해제시킨다. 즉, 브레이크 액츄에이터(100)에 의해서 브레이크 케이블(20)이 당겨지면 브레이크(10)에 제동력이 발생되고, 브레이크 케이블(20)이 풀어지면 브레이크(10)에 제동력이 해제된다.

브레이크 액츄에이터(100)는, 케이스(110)와, 케이스(110) 내부에서 왕복 이동되며 브레이크 케이블(20)과 연결되며 브레이크 케이블(20)을 당기거나 풀어주는 스크류 로드(120)와, 스크류 로드(120)의 일측에 원주를 따라 돌출되도록 마련되어 탄성부재(300)와 접촉되는 가이드(130)와, 외측면에 기어가 형성되며 내측면에는 스크류 로드(120)의 외측면과 나사 결합되어 회전에 의하여 스크류 로드(120)를 왕복 이동시키는 기어휠(140)을 포함한다.

이러한 브레이크 액츄에이터(100)는 모터(200)에 의하여 작동되는데, 모터(200)의 회전축에는 웜기어(210)가 마련되며 웜기어(210)는 기어휠(140)의 외측면에 형성되는 기어와 연결된다. 따라서, 모터(200)의 회전에 따라 브레이크 액츄에이터(100)의 기어휠(140)이 회전된다.

즉, 모터(200)가 회전하면 웜기어(210)와 연결되는 기어휠(140)이 회전하고 기어휠(140)이 회전함에 따라 스크류 로드(120)가 왕복 운동을 하게 되며, 스크류 로드(120)의 왕복 이동에 따라 브레이크 케이블(20)이 당겨지거나 풀어진다.

전류센서는 모터(200)의 구동 전류를 측정한다. 모터(200)의 구동 전류는 모터(200)의 구동 부하가 클수록 증가한다. 전류센서는 전자제어유닛에 모터(200)의 구동 전류 값을 전달한다.

탄성부재(300)는, 브레이크 액츄에이터(100)의 케이스(110) 내부 일단에 마련되며 스크류 로드(120)가 브레이크 케이블(20)을 풀어주는 쪽으로 이동할 때에 가이드(130)와 접촉된다. 스크류 로드(120)가 계속하여 이동하면 가이드(130)와 접촉된 탄성부재(300)는 가압되어 가이드(130)에 반력을 작용시킨다. 본 실시예에서는 탄성부재(300)로 스프링이 사용되었다.

전자제어유닛은, 전류센서로부터 측정된 모터(200)의 구동 전류 값에 따라서 모터(200)의 구동을 제어한다. 이에 대하여 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 도 1의 전자식 주차 브레이크 시스템(1)의 주차 브레이크(10) 작동 시 모터(200)의 전류 값을 나타낸 그래프이다.

브레이크(10)를 작동(제동력 발생)시키기 위하여 브레이크 케이블(20)이 당겨지도록 모터(200)를 회전시키면, 모터(200)에 인가되는 전류는 도 3의 그래프에 나타난 바와 같이 브레이크(10)에 발생하는 제동력이 커짐에 따라 증가하게 된다.

이에 따라, 전자제어유닛은, 모터(200)의 구동 전류 값에 기초하여 브레이크(10)에 발생되는 제동력을 추정하고, 모터(200)의 구동 전류 값이 브레이크(10)에 제동력을 충분히 발생시키는 일정 값에 도달하면 모터(200)의 구동을 정지시킨다.

도 4는 탄성부재(300)가 없는 경우 주차 브레이크(10) 해제 시 모터(200)의 전류 값을 나타낸 그래프이고, 도 5는 도 1의 전자식 주차 브레이크 시스템(1)의 주차 브레이크(10) 해제 시 모터(200)의 전류 값을 나타낸 그래프이다.

브레이크(10)를 해제(제동력 제거)시키기 위하여 브레이크 케이블(20)이 풀어지도록 모터(200)를 회전시키면, 모터(200)에 인가되는 전류는 도 4의 그래프에 나타난 바와 같이 브레이크(10)에 발생하는 제동력이 제거됨에 따라 감소하게 된다.

탄성부재(300)가 없는 경우에는 도 4에서와 같이 낮은 전류 값을 기준으로 하여 브레이크(10) 해제하기 위하여 모터(200)를 정지하는 시점을 판단하여야 한다. 그러나 저부하로 인한 저전류 값을 모터(200)의 정지 값으로 설정하는 경우에는 작동 횟수, 외부 충격 등에 의하여 측정되는 전류 값들의 편차가 발생하기가 쉽다. 따라서, 정확한 스크류 로드(120)의 위치 예측이 어렵고 모터(200)의 정지 시점을 판단하는 데 오류가 발생하기가 쉽다.

모터(200)의 정지 시점을 오판하는 경우에, 모터(200)의 해제 동작이 계속되면 충격에 의하여 브레이크 액츄에이터(100)의 케이스(110)가 파손될 수 있고, 모터(200)의 해제 동작이 적게 되면 브레이크(10)의 제동력이 완전히 제거되지 않아 드래그가 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템(1)에서는 브레이크 액츄에이터(100)의 케이스(110) 단부에 탄성부재(300)를 마련하여 브레이크(10) 해제 동작 시 스크류 로드(120)의 가이드(130)가 탄성부재(300)를 가압하도록 구성한다.

탄성부재(300)가 마련됨에 따라 브레이크(10) 해제 동작 시 모터(200)에 인가되는 전류 값은 도 5에서와 같이 점차적으로 감소하다가 스크류 로드(120)의 가이드(130)에 탄성부재(300)가 접촉되는 시점(A)에서 다시 점차적으로 증가하게 된다.

이에 따라, 전자제어유닛은, 브레이크(10) 해제 시 브레이크 액츄에이터(100)를 작동시키기 위한 모터(200)의 전류를 측정하고 측정된 전류 값에 따라 스크류 로드(120)의 가이드(130)가 탄성부재(300)와 접촉되어 탄성부재(300)를 가압하는 가압시점(A)을 판단한다.

가이드(130)에 의하여 탄성부재(300)가 가압되면서 모터(200)의 구동 전류 값이 상승하면 탄성부재(300)에 의하여 가이드(130)에 발생되는 반력을 고려하여 브레이크(10) 해제 동작 시 모터(200)의 정지 시점(B)을 고전류에서 판단할 수 있다.

즉, 전자제어유닛은, 가압시점(A)으로부터 모터(200)의 전류 값이 증가하여 브레이크(10)의 제동력이 제거되는 일정 값(B)에 도달하면 모터(200)의 구동을 정지시킨다.

또는, 이와 다르게 탄성부재(300)가 가압되는 시점으로부터 일정 시간이 흐른 후에 모터(200)의 구동을 정지키시킴으로써 브레이크(10) 해제 동작 시 용이하게 모터(200)의 구동 시점을 판별할 수가 있다.

이와 같이, 본 발명의 전자식 주차 브레이크 시스템(1)에 의하면, 하중센서나 위치센서 없이도 주차 브레이크(10)의 제동력을 효율적으로 측정하여 모터(200)의 구동을 제어함으로써 전자식 주차 브레이크 시스템(1)을 단순화시킬 수 있으며 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템(1)의 제어방법을 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템(1)에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템(1)의 제어방법의 순서도이다.

도 6을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템(1)의 제어방법은, 브레이크(10) 해제 시 브레이크 액츄에이터(100)를 작동시키기 위한 모터(200)의 전류 값을 측정하는 단계와, 측정된 모터(200)의 전류 값에 기초하여 브레이크 액츄에이터(100)의 스크류 로드(120)에 마련되는 가이드(130)가 탄성부재(300)와 접촉되어 탄성부재(300)를 가압하는 가압시점을 판단하는 단계를 포함한다.

스크류 로드(120)의 가이드(130)가 탄성부재(300)를 가압하는 시점을 판단한 이후에는, 가압시점으로부터 모터(200)의 전류 값이 증가하여 브레이크(10)의 제동력이 해제되는 일정 값에 도달하면 모터(200)의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함한다.

또는, 가압시점을 판단하는 단계 이후에, 가압시점으로부터 일정 시간 후에 모터(200)의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하여 전자식 주차 브레이크 시스템(1)을 제어할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 전자식 주차 브레이크 시스템(1)의 제어방법에 의하면, 하중센서나 위치센서 없이도 주차 브레이크(10)의 제동력을 효율적으로 측정하여 모터(200)의 구동을 제어함으로써 전자식 주차 브레이크 시스템(1)을 단순화시킬 수 있으며 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 전자식 주차 브레이크 시스템
10 : 브레이크 백플레이트
20 : 브레이크 케이블
100 : 브레이크 액츄에이터
110 : 케이스
120 : 스크류 로드
130 : 가이드
140 : 기어휠
200 : 모터
210 : 웜기어
300 : 탄성부재

Claims (8)

1. 브레이크에 제동력을 인가하는 브레이크 액츄에이터;
   상기 브레이크 액츄에이터를 작동시키는 모터;
   상기 모터의 전류를 측정하는 전류센서;
   상기 브레이크 액츄에이터의 케이스 내부 단부에 마련되며 상기 브레이크 액츄에이터의 스크류 로드가 상기 브레이크를 해제하기 위하여 이동 시 상기 스크류 로드의 가이드에 접촉되어 가압되는 탄성부재; 및
   상기 전류센서로부터 측정된 상기 모터의 전류 값에 기초하여 상기 모터의 구동을 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은,
   상기 브레이크 해제 시 상기 브레이크 액츄에이터를 작동시키기 위한 상기 모터의 전류를 측정하고 측정된 전류 값에 따라 상기 스크류 로드의 상기 가이드가 상기 탄성부재와 접촉되어 상기 탄성부재를 가압하는 가압시점을 판단하는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은,
   상기 가압시점으로부터 상기 모터의 전류 값이 증가하여 일정 값에 도달하면 상기 모터의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은,
   상기 가압시점으로부터 일정 시간 후에 상기 모터의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전자제어유닛은,
   상기 브레이크 작동 시 상기 브레이크 액츄에이터를 작동시키기 위한 상기 모터의 전류 값에 기초하여 상기 모터의 전류 값이 일정 값에 도달하면 상기 모터의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
6. 브레이크 해제 시 브레이크 액츄에이터를 작동시키기 위한 모터의 전류 값을 측정하는 단계; 및
   측정된 상기 모터의 전류 값에 기초하여 상기 브레이크 액츄에이터의 스크류 로드에 마련되는 가이드가 탄성부재와 접촉되어 상기 탄성부재를 가압하는 가압시점을 판단하는 단계를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 가압시점을 판단하는 단계 이후에,
   상기 가압시점으로부터 상기 모터의 전류 값이 증가하여 일정 값에 도달하면 상기 모터의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 가압시점을 판단하는 단계 이후에,
   상기 가압시점으로부터 일정 시간 후에 상기 모터의 구동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.

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