KR20150054604A - 제백효과를 활용한 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법 - Google Patents

제백효과를 활용한 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부를 포함하는 차량용 브레이크 장치로서, 상기 변환부의 발전량에 기초하여 상기 브레이크 패드의 마모량을 산출하는 마모량 산출부를 포함하는 차량용 브레이크 장치를 제공하여, 열에너지를 버리지 않고 전기에너지로 변환하여 에너지 효율을 높임과 동시에 마모량이나 온도와 같은 브레이크 패드의 상태를 운전자에게 인식시킬 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

제백효과를 활용한 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법{Brake apparatus of vehicle using seebeck effect and Method for monitoring state of brake pad using the same}
본 발명은 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 제백효과(seebeck)를 활용하는 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법에 관한 것이다.
차량용 브레이크 장치는 마찰력을 이용하여 주행상태에서 차량의 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 제동력을 발생시키는 장치이다. 이러한 차량용 브레이크 장치의 브레이크 패드는 브레이크 디스크와 마찰을 일으키는 것으로 운동에너지를 열에너지로 바꿔 차량을 제동시키는 중요 부품이다.
하지만, 브레이크 디스크와 브레이크 패드간의 장시간 마찰이 발생하는 경우, 페이드(Fade) 현상이 발생될 수 있다. 페이드 현상이란, 운동에너지를 열에너지로 바꾸는 과정 중에 브레이크 패드의 온도가 상승하여 브레이크 패드의 마찰계수가 극히 작아지고 이에 따라 브레이크가 작동되지 않는 현상을 말한다.
때문에, 브레이크 패드의 온도를 체크하여 페이드 조건을 운전을 운전자에게 인지시키는 것이 매우 중요하다.
또한, 브레이크와 브레이크 패드간의 마찰이 지속되는 경우, 브레이크 패드는 마모가 진행된다. 브레이크 패드가 마모되면 제동력이 떨어지고, 소음 및 진동이 발생할 수 있다. 때문에 마모된 브레이크 패드의 교체시기를 운전자에 알려주는 것도 중요하다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0061582호(2013.06.11, 이하, 문헌1이라 한다.)에서는 능동형 브레이크 시스템을 기재하고 있다. 문헌1의 능동형 브레이크 시스템에서는 패드온도검출부와 브레이크 페달의 답력을 검출하는 제어부를 구비하여, 패드온도검출부에서 패드온도를 검출하고 검출된 패드온도가 페이드 발생 온도에 도달하면, 페이드 발생에 따른 보정 제어값을 포함하여 부스터를 작동시키는 구성을 갖는다.
그리고 대한민국 공개특허 제10-2009-0044731호(2009.05.07. 공개, 이하. 문헌2라 한다.)에서는 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치를 기재하고 있다. 문헌2의 차량의 브레이크 패드 잔여수명 알림장치에서는 브레이크 캘리퍼에 설치되는 마모감지기를 통해 패드잔존율을 운전자에게 제공하도록 구성된다.
그러나 이러한 구성들은 브레이크 디스크와 브레이크 패드의 마찰과정에서 발생하는 열에너지를 그대로 버려 소모하는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 브레이크 디스크와 브레이크 패드의 마찰과정에서 발생하는 열에너지를 전기에너지로 변화하고 이 과정에서 온도나 마모량과 같은 브레이크 패드의 상태를 측정할 수 있는 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 제1 발명은, 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부를 포함하는 차량용 브레이크 장치로서, 상기 변환부의 발전량에 기초하여 상기 브레이크 패드의 마모량을 산출하는 마모량 산출부를 포함하는 차량용 브레이크 장치를 제공한다.
바람직하게는, 제1 발명으로서, 상기 마모량 산출부는, 상기 변환부의 발전량을 측정하는 측정부와, 상기 변환부의 발전량에 대응한 상기 브레이크 패드의 마모량이 기 저장된 저장부와, 상기 측정부에서 측정된 발전량과 대응되는 상기 브레이크 패드의 마모량을 상기 저장부에서 매칭하여 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 발명으로서, 저장부는 룩업 테이블(look-up table)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 발명으로서, 상기 룩업 테이블의 요소로서 상기 브레이크 패드의 소재가 포함될 수 있다.
바람직하게는, 제1 발명으로서, 산출된 상기 마모량이 미리 설정된 기준값을 넘는 경우, 운전자에게 경고하는 경고부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제2 발명은, 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부를 포함하는 차량용 브레이크 장치로서, 상기 변환부의 발전량에 기초하여 상기 브레이크 패드의 온도를 산출하는 온도 산출부를 포함하는 차량용 브레이크 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 제2 발명으로서, 상기 온도 산출부는, 상기 변환부의 발전량을 측정하는 측정부와, 상기 변환부의 발전량에 대응한 상기 브레이크 패드의 온도가 기 저장된 저장부와, 상기 측정부에서 측정된 발전량과 대응되는 상기 브레이크 패드의 온도를 상기 저장부에서 매칭하여 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 발명으로서, 상기 저장부는 룩업 테이블(look-up table)을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제2 발명으로서, 상기 룩업 테이블의 요소로서 상기 브레이크 패드의 소재가 포함될 수 있다.
바람직하게는, 제2 발명으로서, 산출된 상기 온도가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우, 운전자에게 경고하는 경고부를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제3 발명은, 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하여 발전하는 차량용 브레이크 장치의 브레이크 패드 상태 측정방법으로서, 발전량을 측정하는 단계와, 측정된 발전량에 기초하여 브레이크 패드의 마모량을 산출하는 단계를 포함하는 브레이크 패드의 상태 측정방법을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 제3 발명으로서, 상기 산출하는 단계는, 발전량에 대응하여 미리 저장된 상기 브레이크 패드의 마모량 중 측정된 발전량과 대응되는 마모량을 검출할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 제4 발명은, 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하여 발전하는 차량용 브레이크 장치의 브레이크 패드의 상태 측정방법으로서, 발전량을 측정하는 단계와, 측정된 발전량에 기초하여 브레이크 패드의 온도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제4 발명으로서, 상기 산출하는 단계는 발전량에 대응하여 미리 저장된 상기 브레이크 패드의 온도 중 측정된 발전량과 대응되는 온도를 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법에 따르면, 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부의 발전량에 기초하여 브레이크패드의 마모량 및 온도를 산출하도록 구성함으로써, 열에너지를 버리지 않고 전기에너지로 변환하여 에너지 효율을 높임과 동시에 마모량이나 온도와 같은 브레이크 패드의 상태를 운전자에게 인식시킬 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 브레이크 패드의 상태 측정방법을 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 브레이크 패드의 상태 측정방법을 도시한 흐름도이다.
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 바람직한 제1 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치를 도시한 도면이다. 이러한, 도 1은 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 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치는 브레이크 디스크(1)와 브레이크 패드(2)와 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부(10)와, 변환부(10)의 발전량에 기초하여 브레이크 패드(2)의 마모량을 산출하는 마모량 산출부(100)를 포함할 수 있다.
변환부(10)는 브레이크 디스크(1)와 브레이크 패드(2)와 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환시키는 역할을 한다. 이때, 변환부(10)는 열전소자로 이루어질 수 있다. 열전소자로 이루어지는 변환부(10)는 브레이크 디스크(1)와 브레이크 패드(2)와 사이의 마찰열을 제백효과(seebeck effect)를 통해 전기에너지로 변환시킨다. 여기서, 제백효과(seebeck effect)란, 온도차이에 의해 기전력이 발생하는 현상을 의미한다.
이러한 변환부(10)는 브레이크 디스크(1)에 인접하여 브레이크 패드(2) 내부에 판 형태로 삽입될 수 있다.
마모량 산출부(100)는 측정부(110)와, 저장부(120)와, 검출부(130)와, 경고부(140)를 포함할 수 있다.
측정부(110)는 변환부(10)와 연결되어 변환부(10)의 발전량을 측정한다. 발전량을 측정한다는 의미는 단위 시간 마다 발전량을 체크하여 누적 발전량을 산출하는 것일 수 있다.
저장부(120)에는 변환부(10)의 발전량에 대응한 브레이크 패드(2)의 마모량이 사전에 저장된다. 즉, 소정의 브레이크 패드에 있어서, 발전량에 따른 브레이크 패드(2)의 마모량의 표준값이 사전에 측정되어 저장부(120)에 저장될 수 있다. 이러한 저장부(120)에는 발전량, 마모량, 브레이크 패드의 소재 등과 같은 데이터가 룩업 테이블(look-up table) 형태로 저장될 수 있다. 발전량에 대응한 마모량은 브레이크 패드의 소재나 차량의 조건에 따라 달라질 수 있기 때문에, 룩업 테이블에는 발전량에 대응한 마모량에 영향을 줄 수 있는 다양한 요소로 추가로 부가될 수 있다.
검출부(130)는 측정부(110)에서 측정된 발전량과 대응되는 브레이크 패드의 마모량을 저장부(120)에서 매칭하여 검출한다. 측정된 발전량이 크다는 것은 브레이크 디스크(1)와 브레이크 패드(2)의 마찰이 많다는 의미이며 브레이크 패드(2)의 마모량이 크다는 것을 나타낼 수 있다.
검출부(130)를 통해 검출된 마모량은 브레이크 패드(2)의 수명에 기준하여 브레이크 패드(2)의 잔존률을 표시하는 형태로 운전자에게 제공될 수 있다. 또는 검출된 마모량은 잔존주행거리 형태로도 운전자에게 제공될 수 있다.
경고부(140)는 검출된 마모량이 미리 설정된 기준값을 넘는 경우, 운전자에게 경고할 수 있다. 경고부(140)는 마모량이 위험 수위에 있는 경우, 다양한 색상의 인디케이터를 활용하여 시각적으로 운전자에게 경고하거나 청각적으로 운전자에게 경고할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치를 도시한 도면이다. 이러한, 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 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치는 브레이크 디스크(1)와 브레이크 패드(2)와 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부(10)와, 변환부(10)의 발전량에 기초하여 브레이크 패드(2)의 온도를 산출하는 온도 산출부(200)를 포함할 수 있다.
변환부(10)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 브레이크 장치와 동일 바 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
온도 산출부(200)는 측정부(210)와, 저장부(220)와, 검출부(230)와, 경고부(240)를 포함할 수 있다.
측정부(210)는 변환부(10)와 연결되어 변환부(10)의 발전량을 측정한다. 발전량을 측정한다는 의미는 소정의 단위 시간 당 축적된 발전량을 의미할 수 있다.
저장부(220)에는 변환부(10)의 발전량에 대응한 브레이크 패드(2)의 온도가 미리 저장된다. 즉, 소정의 브레이크 패드에 있어서, 발전량에 따른 브레이크 패드(2)의 온도 표준값이 사전에 측정되어 저장부(120)에 저장될 수 있다.
이러한 저장부(220)에는 발전량, 온도, 브레이크 패드의 소재 등과 같은 데이터가 룩업 테이블(look-up table) 형태로 저장될 수 있다. 발전량에 대응한 온도는 브레이크 패드의 소재나 차량의 조건에 따라 달라질 수 있기 때문에, 룩업 테이블에는 발전량에 대응한 온도에 영향을 줄 수 있는 다양한 요소가 추가될 수 있다.
검출부(230)는 측정부(210)에서 측정된 발전량과 대응되는 브레이크 패드의 온도를 저장부(220)에서 매칭하여 검출한다. 단위 시간당 측정된 발전량이 크다는 것은 브레이크 디스크(1)와 브레이크 패드(2)의 마찰이 빠르게 증가하는 의미이며 브레이크 패드(2)의 온도가 높다는 것을 나타낼 수 있다.
경고부(140)는 검출된 온도가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우, 운전자에게 경고할 수 있다. 여기서 미리 설정된 기준값이란, 페이드 발생 온도를 의미할 수 있다. 예를 들어, 검출된 온도가 페이드 발생 온도의 95% 이상이 되는 경우, 차량 내부 클러스트 등을 통해 시각적으로 경고할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 브레이크 패드의 상태 측정방법을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 브레이크 패드의 상태 측정방법은 다음과 같다.
측정부(110)를 통해 변환부(10)의 발전량을 측정한다(S110).
발전량이 측정되면, 발전량에 대응하여 저장부(120)에 미리 저장된 브레이크 패드(2)의 마모량 중 측정된 발전량과 대응되는 마모량을 매칭하여 검출한다(S120).
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 브레이크 패드의 상태 측정방법을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면 브레이크 패드의 상태 측정방법은 다음과 같다.
측정부(210)를 통해 변환부(10)의 발전량을 측정한다(S210).
발전량이 측정되면, 발전량에 대응하여 저장부(220)에 미리 저장된 브레이크 패드(2)의 온도 중 측정된 발전량과 대응되는 온도를 매칭하여 검출한다(S220).
이 때, 센서를 이용하여 브레이크 패드(2)의 두 지점에서 온도를 측정하고, 측정된 온도를 상호 비교하여 보완된 온도를 산출한 후, 측정된 발전량과 대응되는 저장부(220)의 온도와 비교하여 측정된 발전량과 대응되는 온도의 정확도를 검증할 수 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: 브레이크 디스크
2: 브레이크 패드
10: 변환부
100: 마모량 산출부
110: 측정부
120: 저장부
130: 검출부
200: 온도 산출부
210: 측정부
220: 저장부
230: 검출부

Claims (14)

  1. 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부를 포함하는 차량용 브레이크 장치로서,
    상기 변환부의 발전량에 기초하여 상기 브레이크 패드의 마모량을 산출하는 마모량 산출부를 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 마모량 산출부는,
    상기 변환부의 발전량을 측정하는 측정부;
    상기 변환부의 발전량에 대응한 상기 브레이크 패드의 마모량이 기 저장된 저장부;
    상기 측정부에서 측정된 발전량과 대응되는 상기 브레이크 패드의 마모량을 상기 저장부에서 매칭하여 검출하는 검출부
    를 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 저장부는 룩업 테이블(look-up table)을 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블의 요소로서 상기 브레이크 패드의 소재가 포함되는 차량용 브레이크 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    산출된 상기 마모량이 기 설정된 기준값을 넘는 경우, 운전자에게 경고하는 경고부를 더 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  6. 브레이크 디스크와 브레이크 패드 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하는 변환부를 포함하는 차량용 브레이크 장치로서,
    상기 변환부의 발전량에 기초하여 상기 브레이크 패드의 온도를 산출하는 온도 산출부를 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 온도 산출부는,
    상기 변환부의 발전량을 측정하는 측정부;
    상기 변환부의 발전량에 대응한 상기 브레이크 패드의 온도가 기 저장된 저장부;
    상기 측정부에서 측정된 발전량과 대응되는 상기 브레이크 패드의 온도를 상기 저장부에서 매칭하여 검출하는 검출부
    를 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 저장부는 룩업 테이블(look-up table)을 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 룩업 테이블의 요소로서 상기 브레이크 패드의 소재가 포함되는 차량용 브레이크 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    산출된 상기 온도가 미리 설정된 기준값을 넘는 경우, 운전자에게 경고하는 경고부를 더 포함하는 차량용 브레이크 장치.
  11. 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하여 발전하는 차량용 브레이크 장치의 브레이크 패드 상태 측정방법으로서,
    발전량을 측정하는 단계;와
    측정된 발전량에 기초하여 브레이크 패드의 마모량을 산출하는 단계
    를 포함하는 브레이크 패드의 상태 측정방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는
    발전량에 대응하여 미리 저장된 상기 브레이크 패드의 마모량 중 측정된 발전량과 대응되는 마모량을 검출하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드의 상태 측정방법.
  13. 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 마찰열을 전기에너지로 변환하여 발전하는 차량용 브레이크 장치의 브레이크 패드의 상태 측정방법으로서,
    발전량을 측정하는 단계;와
    측정된 발전량에 기초하여 브레이크 패드의 온도를 산출하는 단계
    를 포함하는 브레이크 패드의 상태 측정방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는
    발전량에 대응하여 미리 저장된 상기 브레이크 패드의 온도 중 측정된 발전량과 대응되는 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 브레이크 패드의 상태 측정방법.
KR1020130137242A 2013-11-12 2013-11-12 제백효과를 활용한 차량용 브레이크 장치 및 브레이크 패드의 상태 측정방법 KR101551909B1 (ko)

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