KR20140066404A - 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 전동식 부스터 제동 시스템에서 마스터 실린더와 각 구동륜측 휠 실린더 사이의 유압 라인에 대한 유압을 제어할 수 있도록 함으로써, 운전자에 의한 일정 요구 제동력 유지시에 부스터 모터의 불필요한 전원 소모를 방지할 수 있도록 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 브레이크 페달의 조작에 따라 스마트 부스터의 모터 구동으로 생성되는 유압이 전달되는 메인 마스터 실린더, 상기 메인 마스터 실린더로부터 가해지는 유압을 각 구동륜의 휠 실린더에 배분하는 전자식 압력 제어부(Electronic Stability Control), 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는지의 여부에 따라, 상기 메인 마스터 실린더와 상기 전자식 압력 제어부 사이의 유로를 개폐 구동하는 유로 개폐 구동부 및, 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는지를 검지하여 상기 유로 개폐 구동부의 개폐 동작을 제어하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Controlling Electric Power Used to Motor of Electronic Booster Brake System}

본 발명은 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 전동식 부스터 제동 시스템에서 운전자의 제동시 부스터 모터에 발생할 수 있는 불필요한 전원의 인가를 방지할 수 있도록 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 전동식 부스터 제동 시스템(Electronic Booster Brake System)은 하이브리드 차량이나 연료전지 차량 또는 전기 자동차의 연비를 높여주도록 회생제동을 구현한다.

이러한 회생제동용 제동 시스템은 모터에 의해 구동되는 전동 부스터로 유압을 형성하는 메인 마스터 실린더와, 브레이크 페달에 의해 작동되어 유압을 형성하는 서브 마스터 실린더가 구비되고, 2개의 마스터 실린더 간 협조 제어로 회생제동을 구현하는 방식을 사용한다.

또한, 차량의 전동식 부스터 제동 시스템에서는 메인 마스터 실린더와 구동륜 측을 이어주는 유압 라인에 솔레노이드 밸브를 설치함으로써 전기적 페일(Fail)이나 유로 연결부의 페일 발생시에 페일 세이프(Fail Safe)를 구현할 수 있도록 한다.

또, 서브 마스터 실린더 측에는 페달 시뮬레이터를 구비함으로써, 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 페달 시뮬레이터를 통해서 페달감을 느낄 수 있도록 하는 반력을 제공한다.

한편, 전동식 부스터 제동 시스템은 브레이크 페달의 변위값을 바탕으로 운전자의 요구 제동력을 파악하고, 이러한 요구 제동력을 전동 부스터의 모터와 볼스크류를 이용하여 각 마스터 실린더를 통해 ESC(Electronic Stability Control)로 전달하게 되는데, ESC는 4개의 구동륜측 휠 실린더에 상황 별로 적절한 압력을 배분하여 공급한다.

관련 기술로는 국내공개특허 제2008-0098685호(회생제동 시스템)(2008.10.08)가 있다.

그러나, 종래의 전동식 부스터 제동 시스템에서는 운전자가 동일한 힘으로 브레이크 페달을 밟고 있게 됨에 따라 동일한 요구 제동력을 필요로 하는 경우에, 각 구동륜의 휠 실린더에 동일한 압력이 제공되어야 하고, 각 마스터 실린더에도 동일한 유압 출력이 요구됨으로 인해, 전동 부스터의 모터가 압력을 인가하는 볼스크류에 동일한 힘을 가해 주어야 하므로 지속적인 모터 구동이 필요하기 때문에, 모터에 공급되는 전력의 비효율적인 소모를 야기할 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 차량의 전동식 부스터 제동 시스템에서 마스터 실린더와 각 구동륜측 휠 실린더 사이의 유압 라인에 대한 유압을 제어할 수 있도록 함으로써, 운전자에 의한 일정 요구 제동력 유지시에 부스터 모터의 불필요한 전원 소모를 방지할 수 있도록 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일측면에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치는, 브레이크 페달의 조작에 따라 스마트 부스터의 모터 구동으로 생성되는 유압이 전달되는 메인 마스터 실린더, 상기 메인 마스터 실린더로부터 가해지는 유압을 각 구동륜의 휠 실린더에 배분하는 전자식 압력 제어부(Electronic Stability Control), 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는지의 여부에 따라, 상기 메인 마스터 실린더와 상기 전자식 압력 제어부 사이의 유로를 개폐 구동하는 유로 개폐 구동부 및, 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는지를 검지하여 상기 유로 개폐 구동부의 개폐 동작을 제어하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 유로 개폐 구동부는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브는 노말 오픈 타입(Normal Open Type)이고, 상기 ECU는 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는 상태를 검지하면, 노말 오픈 타입의 상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법은, 브레이크 페달의 조작에 따른 스마트 부스터의 모터 구동으로 생성되는 유압을 메인 마스터 실린더를 통해 전자식 압력 제어부에 가하는 제1단계, ECU가 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는 상태를 검지하는 제2단계 및, 상기 ECU가 상기 메인 마스터 실린더와 상기 전자식 압력 제어부 사이에 배치된 유로 개폐 구동부를 개폐 구동하여 유로를 차단하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2단계에서, 상기 ECU는 상기 브레이크 페달의 페달 스트로크 값이 설정 오차 이내인 상태에서 설정 시간 이상 유지되면, 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는 상태로 검지하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3단계에서, 상기 ECU는 상기 유로 개폐 구동부로서 노말 오픈 타입의 솔레노이드 밸브를 폐쇄 제어하여 유로를 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 차량의 전동식 부스터 제동 시스템에 있어서, 운전자의 브레이크 페달 조작에 의한 일정 요구 제동력의 일정 시간 요구시 마스터 실린더와 ESC 사이의 유압 라인에 추가 설치된 솔레노이드 밸브의 동작으로 각 구동륜측 휠 실린더에 일정한 유압이 공급될 수 있도록 함에 따라, 일정 유압의 유지를 위해 부스터 모터를 지속적으로 구동시키지 않아도 되므로, 모터에 인가되는 전력 소모의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 일정 압력의 유지를 위해 부스터 모터에 고전류가 장시간 인가되지 않아도 되므로, 모터의 장시간 구동으로 인한 모터 수명 단축의 가능성을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 브레이크 페달의 조작으로 인한 가압시의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 동일 제동력 유지시의 동작 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 전기적인 오류 발생시의 동작 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치는, 브레이크 페달(10)과, 페달 시뮬레이터(20), 스마트 부스터(30), 메인 마스터 실린더(40), 전자식 압력 제어부(Electronic Stability Control; ESC)(50), 캘리퍼(60), 제1 및 제2솔레노이드 밸브(70, 72), 제3솔레노이드 밸브(80) 및, ECU(90)를 포함한다.

상기 페달 시뮬레이터(20)는 상기 브레이크 페달(10)에 의해 작동되어 유압을 형성하고 해당 브레이크 페달(10) 측으로 반력을 전달하여 운전자에게 페달감을 전달하는 역할을 수행한다.

상기 스마트 부스터(30)는 모터 기반의 액츄에이터로서 모터(32)의 회전 구동을 통해 볼스크류(46)를 작동시켜서 상기 메인 마스터 실린더(40)에 배압된 부스터 압력을 인가한다.

상기 메인 마스터 실린더(40)는 제1메인 실린더(42)와 제2메인 실린더(44)로 구성되어, 상기 스마트 부스터(30)의 모터(32) 및 볼스크큐(46)를 통해서 가해지는 유압에 의해 동작되어 상기 제3솔레노이드 밸브(80)를 통해 전자식 압력 제어부(50)에 유압을 인가한다.

상기 전자식 압력 제어부(50)는 상기 제3솔레노이드 밸브(80)를 통해 상기 메인 마스터 실린더(40)로부터 유압을 전달받아 전륜과 후륜의 휠 실린더를 구비한 캘리퍼(60)로 제동 유압을 분배하는 역할을 수행한다.

상기 제1솔레노이드 밸브(70)는 노말 클로즈 타입(Normal Close Type)으로 이루어져서, 상기 ECU(90)의 온/오프 제어에 따라 상기 스마트 부스터(30)와 상기 페달 시뮬레이터(20) 사이의 유압 라인에 대한 유압 흐름 제어를 위한 개폐 동작을 수행한다.

상기 제2솔레노이드 밸브(72)는 노말 오픈 타입(Normal Open Type)으로 이루어져서, 상기 ECU(90)의 온/오프 제어에 따라 상기 스마트 부스터(30) 후단의 서브 마스터 실린더(34)와 상기 메인 마스터 실린더(40) 사이의 유압 라인에 대한 유압 흐름 제어를 위한 개폐 동작을 수행한다.

상기 제3솔레노이드 밸브(80)는 노말 오픈 타입으로 이루어져서, 상기 ECU(90)에 의해 온/오프 제어되어, 상기 메인 마스터 실린더(40)와 상기 전자식 압력 제어부(50) 사이의 유압 라인에 대한 유압 흐름 제어를 위한 개폐 동작을 수행하는 유로 개폐 구동부로서의 기능을 갖추고 있다.

여기서, 상기 제3솔레노이드 밸브(80)는 노말 오픈 타입에 따라 밸브가 오픈되어 상기 마스터 실린더(40)와 상기 전자식 압력 제어부(50) 사이의 유압 라인에 유로가 형성되도록 하다가, 상기 브레이크 페달(10)의 운전자 조작에 의한 동일 요구 제동력의 일정 시간 유지가 이루어지면 상기 ECU(90)의 제어에 따라 폐쇄 동작하여, 상기 메인 마스터 실린더(40)와 상기 전자식 압력 제어부(50) 사이의 유압 라인이 차단되도록 함으로써, 상기 전자식 압력 제어부(50)로부터 상기 캘리퍼(60)의 각 구동륜 별로 휠 실린더에 가해지는 압력이 유지될 수 있도록 한다.

상기 ECU(90)는 상기 스마트 부스터(30)의 모터(32)를 구동 제어하고, 상기 제1 및 제2솔레노이드 밸브(70, 72)를 개폐 제어함에 의해, 차량의 메인 제동력에 대한 능동제어 및 회생 협조제어를 수행한다.

또한, 상기 ECU(90)는 상기 브레이크 페달(10)에 장착된 페달 감지 센서(도시되지 않음)로부터의 센싱을 통해 운전자에 의한 브레이크 페달(10)의 조작에 따라 동일한 요구 제동력이 일정 시간동안 필요한 상태를 검지하게 되면, 상기 제3솔레노이드 밸브(80)의 노말 오픈 타입에 따른 개방 상태를 폐쇄 상태로 전환시키기 위한 오프 제어를 수행한다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 브레이크 페달의 조작으로 인한 가압시의 동작을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 브레이크 페달의 조작으로 인한 가압시의 동작 상태를 나타낸 도면이다.

우선, 운전자의 브레이크 페달(10) 조작에 의해 각 구동륜의 휠 실린더에 제동 압력을 가하고자 하는 경우에, ECU(90)는 스마트 부스터(30)의 모터(32)를 구동 제어함과 더불어, 노말 클로즈 타입의 제1솔레노이드 밸브(70)를 개방 제어하여 상기 스마트 부스터(30) 후단의 서브 마스터 실린더(34)와 페달 시뮬레이터(20) 사이의 유로가 연결되도록 한다.

또한, 상기 ECU(90)는 노말 오픈 타입의 제2솔레노이드 밸브(72)를 폐쇄 제어하여 서브 마스터 실린더(34)와 메인 마스터 실린더(40)의 제1메인 실린더(42) 사이의 유로가 차단되도록 한다.

그 상태에서, 상기 ECU(90)는 상기 브레이크 페달(10)의 운전자 조작에 따른 변위로부터 연산된 요구 제동력이 상기 스마트 부스터(30)의 모터(32)와 볼스크류(42)에 의해 상기 메인 마스터 실린더(40)의 제1 및 제2메인 실린더(42, 44)에 생성되고, 상기 메인 마스터 실린더(40)에 생성된 제동 유압이 노말 오픈 타입에 따라 개방 상태로 있는 제3솔레노이드 밸브(80)를 거쳐서 전자식 압력 제어부(50)로 전달된다.

그에 따라, 상기 전자식 압력 제어부(50)는 캘리퍼(60)의 각 구동륜에 대한 휠 실린더에 적절한 압력을 배분하여 제동 동작이 이루어지도록 한다.

다음에, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 동일 제동력 유지시의 동작을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 동일 제동력 유지시의 동작 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, ECU(90)는 브레이크 페달(10)에 장착된 페달 감지 센서를 통한 센싱을 통해, 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(10)이 요구 제동력이 있지만 동일한 요구 제동력을 일정 시간동안 필요로 하는 상태를 검지하게 되는 경우에, 노말 클로즈 타입의 제1솔레노이드 밸브(70)를 개방 제어하여 상기 스마트 부스터(30) 후단의 서브 마스터 실린더(34)와 페달 시뮬레이터(20) 사이의 유로가 연결되도록 한다.

또한, 상기 ECU(90)는 노말 오픈 타입의 제2솔레노이드 밸브(72)를 폐쇄 제어하여 서브 마스터 실린더(34)와 메인 마스터 실린더(40)의 제1메인 실린더(42) 사이의 유로가 차단되도록 한다.

한편, 상기 ECU(90)는 상기 메인 마스터 실린더(40)와 상기 전자식 압력 제어부(50)의 사이에 배치되어 있는 노말 오픈 타입의 제3솔레노이드 밸브(80)를 폐쇄 제어하여, 상기 메인 마스터 실린더(40)에 생성된 제동 유압이 폐쇄 상태로 있는 상기 제3솔레노이드 밸브(80)에 의해 유로가 차단되어 상기 전자식 압력 제어부(50)로 전달되지 않도록 한다.

즉, 상기 ECU(90)는 상기 브레이크 페달(10)의 페달 스트로크의 값이 예컨대 "±0.3mm"와 같은 설정 오차 내의 일정한 요구 제동력이 예컨대 "1초"와 같은 일정 설정 시간 이상 유지되는 경우에, 상기 제3솔레노이드 밸브(80)를 폐쇄 제어하게 되는 것이다.

그에 따라, 상기 전자식 압력 제어부(50)는 상기 캘리퍼(60)의 휠 실린더에 이미 가해져 있는 유압을 유지하게 되고, 상기 ECU(90)는 상기 스마트 부스터(30)의 모터(32) 구동을 정지시키게 된다.

그 결과, 종래 상기 메인 마스터 실린더(40)를 기준으로 100 Bar의 압력을 출력시키기 위한 모터(32)의 구동 전류가 약 75A 정도 소모되는 것에 비해, 상기 제3솔레노이드 밸브(80)를 이용한 유압 제어를 수행하게 되면, 해당 제3솔레노이드 밸브(80)의 작동에 필요한 전류가 약 0.61A 정도로서 상기 모터(32)의 구동에 필요한 전류 값보다 훨씬 낮은 전류 값이 필요하게 된다.

다음에, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 전기적인 오류 발생시의 동작을 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법에서 전기적인 오류 발생시의 동작 상태를 나타낸 도면이다.

먼저, 전동식 부스터 제동 시스템에 전기적인 오류가 발생하는 경우에, 노말 클로즈 타입의 제1솔레노이드 밸브(70)가 폐쇄 상태를 유지하여 서브 마스터 실린더(34)와 페달 시뮬레이터(20) 사이의 유로가 차단되며, 노말 오픈 타입의 제2솔레노이드(72)가 개방 상태를 유지하게 되어 서브 마스터 실린더(34)와 상기 마스터 실린더(40)의 제1메인 실린더(42) 사이의 유로가 연결된다.

그에 따라, 상기 제2솔레노이드 밸브(72)의 개방을 통한 유로를 통하여 서브 마스터 실린더(34)의 유압이 상기 제1메인 실린더(42)에 정상적으로 가해지는 한편, 노말 오픈 타입의 제3솔레노이드 밸브(80)도 개방 상태를 유지하고 있으므로, 상기 메인 마스터 실린더(40)와 상기 전자식 압력 제어부(50) 사이의 유로가 연결될 수 있다.

따라서, 시스템에 전기적인 오류가 발생되어 각 솔레노이드 밸브가 정상적으로 작동되지 않더라도 상기 브레이크 페달(10)의 조작에 의해 가해지는 유압이 상기 전자식 압력 제어부(50)를 통해 캘리퍼(60)의 각 휠 실린더에 정상적으로 전달 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10:브레이크 페달 20:페달 시뮬레이터
30:스마트 부스터 32:모터
34:서브 마스터 실린더 40:메인 마스터 실린더
50:전자식 압력 제어부(ESC) 60:캘리퍼
70, 72, 80:솔레노이드 밸브 90:ECU

Claims (6)

1. 브레이크 페달의 조작에 따라 스마트 부스터의 모터 구동으로 생성되는 유압이 전달되는 메인 마스터 실린더;
   상기 메인 마스터 실린더로부터 가해지는 유압을 각 구동륜의 휠 실린더에 배분하는 전자식 압력 제어부(Electronic Stability Control);
   상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는지의 여부에 따라, 상기 메인 마스터 실린더와 상기 전자식 압력 제어부 사이의 유로를 개폐 구동하는 유로 개폐 구동부; 및
   상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는지를 검지하여 상기 유로 개폐 구동부의 개폐 동작을 제어하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유로 개폐 구동부는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 솔레노이드 밸브는 노말 오픈 타입(Normal Open Type)이고,
   상기 ECU는 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는 상태를 검지하면, 노말 오픈 타입의 상기 솔레노이드 밸브를 폐쇄 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 장치.
4. 브레이크 페달의 조작에 따른 스마트 부스터의 모터 구동으로 생성되는 유압을 메인 마스터 실린더를 통해 전자식 압력 제어부(Electronic Stability Control)에 가하는 제1단계;
   ECU가 상기 브레이크 페달의 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는 상태를 검지하는 제2단계; 및
   상기 ECU가 상기 메인 마스터 실린더와 상기 전자식 압력 제어부 사이에 배치된 유로 개폐 구동부를 개폐 구동하여 유로를 차단하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2단계에서, 상기 ECU는 상기 브레이크 페달의 페달 스트로크 값이 설정 오차 이내인 상태에서 설정 시간 이상 유지되면, 동일 요구 제동력이 일정 시간동안 유지되는 상태로 검지하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 제3단계에서, 상기 ECU는 상기 유로 개폐 구동부로서 노말 오픈 타입(Normal Open Type)의 솔레노이드 밸브를 폐쇄 제어하여 유로를 차단하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 시스템의 모터 전원 제어 방법.
   
   

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