KR20150069065A

KR20150069065A - 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20150069065A
Application number: KR1020130154536A
Authority: KR
Inventors: 노수환
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-23
Also published as: US20150166032A1; DE102014009126A1; CN104709267B; CN104709267A; DE102014009126B4

Abstract

전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템은 브레이크와, 브레이크에 제동력을 인가하는 주차 케이블과, 주차 케이블에 장력을 인가하는 정역 회전 가능한 모터와, 모터를 구동시키는 모터 구동부와, 모터의 전류를 감지하는 전류센서와, 모터의 회전 위치를 감지하는 홀 센서 및 브레이크 작동 해제시 홀 센서를 통해 감지된 모터 회전 위치값이 미리 설정된 값에 도달하는지를 판단하고 감지된 모터 회전 위치값이 미리 설정된 값에 도달한 후 미리 설정된 시간이 경과되면 모터를 정지시키도록 모터구동부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법{electronic parking brake system and control method thereof}

본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 전자식 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 제어하는 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. 이와 같이, 주차 케이블의 장력을 이용하여 차륜에 제동력을 제공 또는 해제하는 주차 브레이크의 작동 방식을 케이블 풀러(cable puller)형이라고 한다.

이러한 케이블 풀러형 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(Electronic Parking Brake ; EPB) 시스템이 개발되었다.

전자식 주차 브레이크(EPB) 시스템은 스위치 조작으로 운전자의 수동조작 모드 및 전자유압제어유닛(Hydraulic Electronic Control Unit; HECU), 엔진 전자제어유닛(Engine Control Unit ; ECU), 트랙션 제어 유닛(Transmission Control Unit ; 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 포스 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 입력 받고 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, 주차 케이블의 장력은 포스 센서(Force Sensor)가 감지하고, 이 포스 센서를 통해 감지된 주차 케이블의 장력에 따라 브레이크의 작동(Apply) 또는 해제(Release) 동작을 처리한다.

그러나, 주차 케이블의 장력을 감지하는 포스 센서는 사이즈가 크고 그 구조가 복잡하며 제품 비용이 비싸 전자식 주차 브레이크 시스템의 사이즈 또한 커지고 제조비용이 높아질 뿐만 아니라, 전자식 주차 브레이크를 조립하기 위한 작업성을 저하시키기 때문에 이에 대한 대응 방안이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 실시예는 포스 센서를 사용하지 않고 모터 전류와 모터 위치를 이용하여 전자식 주차 브레이크의 작동 또는 해제를 제어할 수 있는 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 브레이크; 상기 브레이크에 제동력을 인가하는 주차 케이블; 상기 주차 케이블에 장력을 인가하는 정역 회전 가능한 모터; 상기 모터를 구동시키는 모터 구동부; 상기 모터의 전류를 감지하는 전류센서; 상기 모터의 회전 위치를 감지하는 홀 센서; 및 상기 브레이크 작동 해제시 상기 홀 센서를 통해 감지된 모터 회전 위치값이 미리 설정된 값에 도달하는지를 판단하고, 상기 감지된 모터 회전 위치값이 상기 미리 설정된 값에 도달한 후 미리 설정된 시간이 경과되면 상기 모터를 정지시키도록 상기 모터구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 미리 설정된 값은 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로일 때의 상기 모터의 회전 위치값인 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 전자식 주차 브레이크 시스템은 상기 미리 설정된 값을 저장하는 저장부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 브레이크 작동시 상기 전류센서를 통해 감지된 모터 전류값이 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달하는 시점에 감지된 모터 회전 위치값을 상기 미리 설정된 값으로 저장하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 브레이크; 상기 브레이크에 제동력을 인가하는 주차 케이블; 상기 주차 케이블에 장력을 인가하는 정역 회전 가능한 모터; 상기 모터를 구동시키는 모터 구동부; 상기 모터의 전류를 감지하는 전류센서; 상기 모터의 회전 위치를 감지하는 홀 센서; 상기 모터의 회전 위치를 저장하는 저장부; 및 상기 브레이크 작동시 상기 전류센서를 통해 감지된 모터 전류값이 미리 설정된 값에 도달할 때 감지된 모터의 회전 위치값을 상기 저장부에 저장시키고, 상기 브레이크 작동 해제시 상기 모터의 회전 위치를 감지하고, 상기 감지된 모터 회전 위치값이, 상기 저장부에 저장된 모터 회전 위치값에 도달한 후 미리 설정된 시간 경과하면 상기 모터를 정지시키도록 상기 모터구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 브레이크 작동시 상기 전류센서를 통해 감지된 모터 전류값이 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달하면, 상기 홀 센서를 통해 상기 모터의 회전 위치를 감지하고, 상기 감지된 모터 회전 위치값을 상기 저장부에 저장시키는 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 브레이크 작동시, 상기 홀 센서를 통해 감지된 모터 회전 위치가 미리 설정된 값에 도달하면 상기 모터를 정지시키는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 브레이크; 상기 브레이크에 제동력을 인가하는 주차 케이블; 상기 주차 케이블에 장력을 인가하는 정역 회전 가능한 모터; 상기 모터를 구동시키는 모터 구동부; 상기 모터의 전류를 감지하는 전류센서; 상기 모터의 회전수를 감지하는 홀 센서; 및 상기 브레이크 작동 해제시, 상기 브레이크를 작동시킬 때 발생된 모터 전류가 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달할 때의 모터 회전 위치를 근거로 상기 모터를 정지시키는 시점을 추정하고, 상기 추정된 모터 정지 시점에 상기 모터를 정지시키도록 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.,

또한, 상기 제어부는 상기 브레이크 작동 해제시 상기 홀 센서를 통해 감지된 모터 회전 위치값이, 상기 브레이크를 작동시킬 때 발생된 모터 전류가 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달할 때의 모터 회전 위치값에 도달한 후 미리 설정된 시간이 경과한 시점을 상기 모터 정지 시점으로 추정하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 브레이크 작동시 주차 케이블에 장력을 인가하는 모터의 전류를 감지하고, 상기 감지된 모터 전류가 미리 설정된 값에 도달할 때 모터 회전 위치를 감지하고, 상기 감지된 모터 회전 위치를 저장하고, 상기 브레이크 작동 해제시 상기 모터의 회전 위치를 감지하고, 상기 감지된 모터 회전 위치값이 상기 저장된 모터 회전 위치값에 도달하는지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 모터를 정지시키는 것을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 감지된 모터 회전 위치값이 상기 저장된 모터 회전 위치값에 도달한 후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 모터를 정지시키는 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이크 작동시 상기 모터 회전 위치를 감지하는 것은, 상기 감지된 모터 전류가 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하`는 전류값에 도달할 때 상기 모터 회전 위치를 감지하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 모터 전류와 모터 회전 위치를 이용하여 전자식 주차 브레이크의 작동 또는 해제 동작을 제어할 수 있어 기존과 같이 주차 케이블의 장력을 감지하기 위한 포스 센서의 장착에 따른 제조 원가와 조립 공정의 부담을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 브레이크의 작동(Apply)시 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로(Zero)일 때의 모터 회전 위치값을 추정할 수 있어 브레이크 작동 해제(Release)시 모터 회전 위치값이 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로(Zero)일 때의 모터 회전 위치값에 도달하는지에 따라 모터를 정지시킬 수 있으므로 불필요한 브레이크 작동 해제량이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어블록도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템에서 모터 전류와 주차 케이블 장력간의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템에서 브레이크 작동(Apply)과 작동 해제(Release)시 모터 전류, 주차 케이블의 장력이 제로인 제로장력, 모터 회전 위치간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, "연결되는/결합되는"이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차브레이크 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 블록도이다.

도 1을 참조하면, 전자식 주차 브레이크 시스템은 케이블 플러형 전자식 주차 브레이크 장치로서, 모터(10), 기어열(20), 너트부재(25), 스핀들(30), 주차케이블(40), 탄성부재(50)를 포함하고, 전자식 주차 브레이크 시스템은 전자식 주차브레이크 장치(10, 20, 30, 40), 브레이크(60), 차륜(70), 주차 스위치(80), 전자제어유닛(ECU: 90), 홀 센서(100), 전류센서(110) 및 모터구동부(120)를 포함한다.

모터(10)는 배터리로부터 공급된 전원을 통해 정회전 또는 역회전하여 브레이크(60)에 제동력 또는 해제력을 제공함으로써 브레이크(60)를 작동(Apply) 또는 해제(Release)시킨다.

기어열(20)은 모터(10)의 회전에 의해 구동하되, 복수 개가 외주면에 형성된 헬리컬(Helical) 기어에 서로 치합되어 회전하면서 스핀들(30)을 직선 왕복 이동시킨다. 기어열(20)은 스핀들(30)과 나사 결합되고 스핀들(30)의 이동 방향에 대해 반대 방향으로 이동하는 너트부재(25)를 포함한다.

스핀들(30)은 외주면에 스크류(screw)가 형성되어 있고 이 스크류는 기어열(20)의 너트부재(25)와 나사 결합되어 기어열(20)의 구동에 따라 너트부재(25) 내에서 회전하면서 직선 이동하고, 스핀들(30)의 끝단은 주차 케이블(40)이 연결되어 있어 스핀들(30)의 직선 이동에 대응하여 주차 케이블(40)이 당겨지거나 풀어진다. 이때 스핀들(30) 이동 시 스핀들(30)의 이동력에 대응하는 반력이 기어열(20)의 너트부재(25)에 작용한다.

주차 케이블(40)은 스핀들(30)의 끝단에 연결되어 스핀들(30)의 이동에 대응하여 당겨지거나 풀어지면서 브레이크(60)에 제동력을 제공한다.

탄성부재(50)는 기어열(20)의 너트부재(25)의 이동에 대응하여 압축된다. 즉, 탄성부재(50)는 너트부재(25)의 이동에 따라 압축되되 스핀들(30)의 이동에 따라 주차 케이블(40)에 작용하는 장력에 대응하여 압축된다.

브레이크(60)는 좌/우측의 후륜에 각각 장착되고, 각 브레이크(60)는 주차 케이블(40)을 통해 스핀들(30)과 연결되며, 스핀들(30)의 직선 이동에 대응하는 주차 케이블(40)의 장력이 전달되어 차륜(70)에 제동력을 제공하거나 또는 차륜(70)에 제공된 제동력을 해제한다.

주차 스위치(80)는 사용자에 의해 온으로 조작되면 주차 모드 설정 신호를 전자제어유닛(90)으로 전송한다. 즉 주차 스위치(90)가 온으로 조작된 경우 차량의 상태 변화에 따라 차량의 주차 모드 또는 주차 해제 모드를 자동으로 변경되도록 한다.

전자제어유닛(90)은 전자식 주차 브레이크 시스템의 전반적인 제어를 수행한다.

홀 센서(100)는 모터(10)의 정회전 또는 역회전 시 모터 내의 회전자의 회전에 따른 펄스를 전자제어유닛(90)에 출력한다. 전자제어유닛(90)는 이 펄스를 카운트하고 카운트된 펄스 값에 대응하는 모터 회전 위치를 인식한다. 전자제어유닛(90)은 모터(10)의 일방향 회전과 반대방향 회전을 고려하여 홀 센서(100)로부터 출력된 펄스를 카운트한 값에 모터(10)의 정회전과 역회전을 고려하여 모터(10)의 회전 위치를 인식한다. 예를 들면, 모터(10)가 정회전할 때 홀 센서(100)로부터 출력된 펄스를 양의 값으로 인식하고, 모터(10)가 역회전할 때 홀 센서(100)로부터 출력된 펄스를 음의 값으로 방식으로 카운트된 펄스들을 누적하여 모터(10)의 현재 회전 위치를 인식한다.

전류센서(110)는 모터(10)의 정회전 또는 역회전 시 모터에 흐르는 전류를 감지하여 전자제어유닛(90)에 출력한다.

여기서 모터(10)의 회전시 주차 케이블(40)을 당기는 스핀들(30)의 이동력에 반하는 힘이 너트부재(25)에 작용하여 너트부재(25)가 이동하게 되고, 너트부재(25)의 이동력에 따라 탄성부재(50)가 압축된다. 즉, 모터(10)의 회전에 의해 탄성부재(50)를 압축하면서 너트부재(25)가 이동하게 되고, 너트부재(25) 이동 시 이동력은 모터(10)의 회전력에 대응한다. 이에 따라 모터(10)의 회전력에 대응하는 모터(10)의 전류에 기초하여 주차 케이블(40)의 장력을 산출하는 것이 가능하다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템에서 모터 전류와 주차 케이블 장력간의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.

도 3과 같이, 브레이크(60)의 작동(Apply)시 전압과 온도별 모터 전류(Current)와 주차 케이블 장력(Force)의 산포는 최대 4A 정도로 전자식 주차 브레이크 시스템의 산포 수준과 유사한 수준임을 알 수 있다.

또한, 도 4와 같이, 브레이크(60)의 작동(Apply)시 PWM(Duty & RPM) 제어에 따른 전류 파형 왜곡은 없으며, 최대 3A 정도로 전자식 주차 브레이크 시스템의 샘플 산포 수준임을 알 수 있다.

이상에서 모터 전류와 주차 케이블 장력 간에는 직접적인 상관관계가 성립함을 알 수 있다. 실험에 의해 브레이크(60)의 작동시 주차 케이블 장력이 제로(Zero)에 대응하는 모터 전류를 알 수 있고, 이에 포스 센서를 없이도 전류 센서를 이용하여 주차 케이블 장력이 제로(Zero)인 시점에서의 모터 회전 위치를 추정할 수 있다. 더구나 포스 센서를 사용한 경우보다 주차 케이블 장력이 제로(Zero)인 시점에서의 모터 회전 위치를 더욱 정확히 추정할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 모터구동부(120)는 전자제어유닛(90)의 제어신호에 따라 모터(10)를 정회전 또는 역회전시킨다.

저장부(130)는 전자제어유닛(90)의 제어신호에 따라 브레이크를 작동(Apply)시킬 때 전류센서(110)를 통해 감지된 모터 전류값이 주차 케이블(40)의 장력이 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달하는 시점의 모터 회전 위치값을 저장한다. 이 모터 회전 위치값은 실험에 의해 미리 설정되어 저장될 수 있다.

전자제어유닛(90)은 주차 스위치(80)로부터 주차 모드 설정 신호가 입력되면 주차 모드로 설정하고, 각종 센서 또는 각종 시스템으로부터 전송된 데이터를 기초로 차량의 상태를 분석하여 차량의 주차 모드 또는 주차 해제 모드인지 판단하고, 차량의 주차 모드 또는 주차 해제 모드로 변경되었다고 판단되면 전자제어유닛(100)의 작동을 제어한다. 그리고 전자제어유닛(100)은 주차 모드 또는 주차 해제 모드에 따라 모터구동부(120)를 통해 모터(10)의 회전을 제어하여 모터(10)를 정회전 또는 역회전시킴으로써 브레이크(60)가 작동(Apply) 또는 해제(Release)되도록 한다.

또한, 전자제어유닛(90)은 주차 모드 또는 주차 해제 모드 수행 시 모터(10)에 흐르는 전류에 기초하여 주차 케이블(40)의 장력을 추정하고, 추정된 주차 케이블(40)의 장력에 기초하여 브레이크(60)의 제동력을 예측하고, 예측된 제동력에 기초하여 모터(10)의 회전을 제어함으로써 주차 케이블(40)의 장력 및 브레이크(70)의 제동력을 제어한다.

한편, 전자제어유닛(90)는 브레이크(60)의 작동(Apply)시 주차 케이블(40)의 장력이 근사적으로 제로(Zero)일 때의 모터 회전 위치값을 전류센서(110)을 통해 감지된 모터 전류값을 이용하여 추정하고, 브레이크(60)의 작동 해제(Release)시 홀 센서(100)를 통해 감지된 모터 회전 위치값이 추정된 모터 회전 위치값에 도달하는지에 따라 모터(10)를 정지시킨다.

이를 도 5를 참조하여 좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 전자제어유닛(90)은 브레이크(60)의 작동(Apply)시 브레이크(60)에 제동력을 제공하도록 모터구동부(120)를 통해 모터(10)를 일방향 회전(예를 들면 정회전)시킨다.

이와 함께 전자제어유닛(90)은 전류센서(110)를 통해 모터 전류를 감지한다. 전자제어유닛(90)은 전류센서(110)를 통해 감지된 전류값이 주차 케이블(40)의 장력이 근사적으로 제로(Zero)인 제로장력값에 대응하는 미리 설정된 제1 전류값에 도달하면, 그 때 홀 센서(100)를 통해 감지된 모터 회전 위치값을 저장부(130)에 저장시킨다.

전자제어유닛(90)은 전류센서(110)를 통해 감지된 모터 전류가 주차 케이블(40)의 장력이 미리 설정된 장력(일예로, 주차 케이블의 장력이 최대인 최대장력값)에 대응하는 미리 설정된 제2 전류값(미리 설정된 제2 전류값>미리 설정된 제1 전류값)에 도달하면, 모터(10)를 정지시킨다. 이때, 기존과 같이 나사에 의한 셀프 로킹 메커니즘(Self-locking mechanism)에 의해 모터(10)를 정지시키더라도 브레이크(60)에 제공된 제동력이 유지된다.

한편, 전자제어유닛(90)은 브레이크(60)의 작동 해제(Release)시 브레이크(60)에 제공된 제동력을 해제하도록 모터구동부(120)를 통해 모터(10)를 반대 방향 회전(예를 들면 역회전)시킨다.

이와 함께 전자제어유닛(90)는 홀 센서(100)를 통해 모터(10)의 회전 위치값을를 감지한다. 전자제어유닛(90)은 홀 센서(100)를 통해 감지된 모터 회전 위치값이 저장부(130)에 저장된 모터 회전 위치값에 도달하면, 이 시점으로부터 미리 설정된 시간이 경과한 후에 모터구동부(120)를 통해 모터(10)를 정지시킨다.

이하에서는 설명의 편의상 모터(10)를 정회전시키면 브레이크(60)에 제동력을 가하는 것으로, 모터(10)를 역회전시키면 브레이크(60)에 가해진 제동력을 해제하는 것을 예를 들어 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

도 6을 참조하면, 전자제어유닛(90)은 주차 스위치(80)의 온 조작 등과 같이 브레이크(60)를 작동시킬 필요가 있는지를 판단하고(200), 브레이크(60)를 작동시킬 필요가 있으면 모터구동부(12)를 통해 모터(10)를 정회전시킨다(202). 모터(10)가 정회전함에 따라 모터(10)의 회전력은 기어열(20)을 통해 변환하여 스핀들(30)을 직선 이동시키고, 스핀들(30)의 이동에 따라 그 끝단에 고정된 주차 케이블(40)이 당겨져 차륜(70) 쪽에 마련된 브레이크(60)가 작동하게 된다.

모터(10)를 정회전시킴과 함께 전자제어유닛(90)는 전류센서(110)를 통해 모터 전류를 감지한다(204).

모터 전류를 감지한 후 전자제어유닛(90)은 감지된 모터 전류(I)와 미리 설정된 제1 전류(I_zero)(예를 들면, 주차 케이블(40)에 걸리는 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값)를 비교하여 감지된 모터 전류(I)가 미리 설정된 제1 전류(I_zero)에 도달하는지를 판단한다(206).

작동모드 206의 판단결과 감지된 모터 전류(I)가 미리 설정된 제1 전류(I_zero)에 도달하면, 홀 센서(100)를 통해 그 시점에서의 모터 회전 위치(Hall cnt_zero)를 감지한다(208). 그리고, 전자제어유닛(90)는 감지된 모터 회전 위치(Hall cnt_zero)를 저장부(130)에 저장시킨다. 이때, 홀 센서(100)를 통해 감지된 모터 회전 위치(Hall cnt_zero)는 근사적으로 주차 케이블(40)의 장력이 제로인 제로장력값에 대응하는 값을 나타낸다. 한편, 작동모드 206의 판단결과 감지된 모터 전류(I)가 미리 설정된 제1 전류(I_zero)에 도달하지 못했으면, 작동모드 204로 이동하여 이하의 작동모드를 수행한다.

전자제어유닛(90)는 모터(10)가 정회전함에 따라 모터(10)의 회전 위치값(Hall cnt)가 미리 설정된 값(Hall cnt_m)에 도달하는지를 판단한다(212).

만약, 작동모드 212의 판단결과 모터(10)의 회전 위치(Hall cnt)가 미리 설정된 값(Hall cnt_m)에 도달하지 않았으면, 작동모드 212를 수행한다.

한편, 작동모드 212의 판단결과 모터(10)의 회전 위치(Hall cnt)가 미리 설정된 값(Hall cnt_m)에 도달하면, 전자제어유닛(90)은 모터구동부(120)를 통해 모터(10)을 정지시킨다(214). 이때, 기존과 같이 나사에 의한 셀프 로킹 메커니즘(Self-locking mechanism)에 의해 모터(10)를 정지시키더라도 브레이크(60)에 제공된 제동력이 유지된다.

한편, 전자제어유닛(90)는 브레이크(60)을 작동 해제시킬 필요가 있는지를 판단하고(216), 브레이크(60)를 작동 해제시킬 필요가 있으면 모터구동부(12)를 통해 모터(10)를 역회전시킨다(218).

모터(10)를 역회전시킴과 함께 전자제어유닛(90)는 홀 센서(100)를 통해 모터 회전 위치를 감지한다(220).

모터 회전 위치를 감지한 후 전자제어유닛(90)은 모터(10)가 역회전함에 따라 모터(10)의 회전 위치(Hall cnt)가 저장부(130)에 저장된 모터 회전 위치(Hall cnt_zero)에 도달하는지를 판단한다(222).

만약, 작동모드 222의 판단결과 모터(10)의 회전 위치(Hall cnt)가 저장부(130)에 저장된 모터 회전 위치(Hall cnt_zero)에 도달하지 않았으면, 전자제어유닛(90)는 작동모드 220으로 이동하여 이하의 작동모드를 수행한다.

한편, 작동모드 222의 판단결과 모터(10)의 회전 위치(Hall cnt)가 저장부(130)에 저장된 모터 회전 위치(Hall cnt_zero)에 도달하면, 전자제어유닛(90)은 모터(10)의 회전 위치(Hall cnt)가 저장부(130)에 저장된 모터 회전 위치(Hall cnt_zero)에 도달한 후로부터 소정시간이 경과하였는지를 판단한다(224).

만약, 소정시간이 경과하지 않았으면, 전자제어유닛(90)는 작동모드 224를 수행한다.

한편, 소정시간이 경과하였으면, 전자제어유닛(90)는 모터구동부(120)를 통해 모터(10)을 정지시킨다(226).

요약하면, 실험을 통해 모터 전류와 주차 케이블 장력 간에는 직접적인 상관관계가 성립함을 알 수 있다. 이를 이용하면 브레이크(60)의 작동시 주차 케이블 장력이 제로(Zero)에 대응하는 모터 전류를 알 수 있고, 이에 포스 센서를 없이도 전류 센서를 이용하여 주차 케이블 장력이 제로(Zero)인 시점에서의 모터 회전 위치를 추정할 수 있다. 더구나 포스 센서를 사용한 경우보다 주차 케이블 장력이 제로(Zero)인 시점에서의 모터 회전 위치를 더욱 정확히 추정할 수 있다. 주차 케이블 장력이 제로(Zero)인 시점에서의 모터 회전 위치값을 알 수 있으므로, 반대로 브레이크(60)의 작동 해제(Release)시 모터 회전 위치값이 이 주차 케이블 장력이 제로(Zero)인 시점에서의 모터 회전 위치값에 도달하면, 미리 설정된 마진(Margin)을 더 두어 소정시간이 경과한 후에 모터(10)를 정지시키더라도 기존의 포스 센서를 이용하여 모터(10)를 정지시킬 때보다 불필요한 브레이크 해제 제동량을 대폭 줄일 수 있다.

기존의 포스 센서를 이용하여 모터를 정지시키는 방식은 포스 센서의 출력값이 모터 정지를 위해 미리 설정된 값에 도달하면 그로부터 소정시간의 마진을 둔 후 모터(10)를 정지시키는 방식이다. 하지만, 포스 센서의 출력신호에 포함된 노이즈나 응답성, 분해능에 한계가 있기 때문에 주차 케이블의 장력이 제로인 점을 정확히 검출하기 어렵기 때문에 포스 센서의 출력값이 미리 설정된 값에 도달하더라도 충분한 시간적 여유를 둔 후 모터를 정지시킬 수 밖에 없어 브레이크 작동 해제량이 늘어난다.

본 발명에서는 포스 센서 대신에 주차 케이블의 장력과 직접적인 상관관계를 갖는 모터 전류를 이용하여 브레이크 작동시의 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로일 때의 모터 회전 위치값을 얻은 후 브레이크 작동 해제시 모터 회전 위치값이 이 얻은 모터 회전 위치값에 도달한 후 상대적으로 짧게 설정된 소정시간이 경과한 후에 모터를 정지시킬 수 있어 불필요한 브레이크 작동 해제량을 대폭 줄일 수 있다.

10: 모터 20: 기어열
30: 스핀들 40: 주차 케이블
50: 탄성부재 60: 브레이크
70: 차륜 80: 주차 스위치
90: 전자제어유닛 100: 홀 센서
110: 전류센서 120 : 모터구동부
130 : 저장부

Claims

브레이크;
상기 브레이크에 제동력을 인가하는 주차 케이블;
상기 주차 케이블에 장력을 인가하는 정역 회전 가능한 모터;
상기 모터를 구동시키는 모터 구동부;
상기 모터의 전류를 감지하는 전류센서;
상기 모터의 회전 위치를 감지하는 홀 센서; 및
상기 브레이크 작동 해제시 상기 홀 센서를 통해 감지된 모터 회전 위치값이 미리 설정된 값에 도달하는지를 판단하고, 상기 감지된 모터 회전 위치값이 상기 미리 설정된 값에 도달한 후 미리 설정된 시간이 경과되면 상기 모터를 정지시키도록 상기 모터구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 값은 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로일 때의 상기 모터의 회전 위치값인 전자식 주차 브레이크 시스템.
제2항에 있어서,
상기 미리 설정된 값을 저장하는 저장부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 브레이크 작동시 상기 전류센서를 통해 감지된 모터 전류값이 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달하는 시점에 감지된 모터 회전 위치값을 상기 미리 설정된 값으로 저장하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
브레이크;
상기 브레이크에 제동력을 인가하는 주차 케이블;
상기 주차 케이블에 장력을 인가하는 정역 회전 가능한 모터;
상기 모터를 구동시키는 모터 구동부;
상기 모터의 전류를 감지하는 전류센서;
상기 모터의 회전 위치를 감지하는 홀 센서;
상기 모터의 회전 위치를 저장하는 저장부; 및
상기 브레이크 작동시 상기 전류센서를 통해 감지된 모터 전류값이 미리 설정된 값에 도달할 때 감지된 모터의 회전 위치값을 상기 저장부에 저장시키고,
상기 브레이크 작동 해제시 상기 모터의 회전 위치를 감지하고, 상기 감지된 모터 회전 위치값이, 상기 저장부에 저장된 모터 회전 위치값에 도달한 후 미리 설정된 시간 경과하면 상기 모터를 정지시키도록 상기 모터구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 브레이크 작동시 상기 전류센서를 통해 감지된 모터 전류값이 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달하면, 상기 홀 센서를 통해 상기 모터의 회전 위치를 감지하고, 상기 감지된 모터 회전 위치값을 상기 저장부에 저장시키는 것을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부는 상기 브레이크 작동시 상기 홀 센서를 통해 감지된 모터 회전 위치가 미리 설정된 값에 도달하면 상기 모터를 정지시키는 것을 더 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
브레이크;
상기 브레이크에 제동력을 인가하는 주차 케이블;
상기 주차 케이블에 장력을 인가하는 정역 회전 가능한 모터;
상기 모터를 구동시키는 모터 구동부;
상기 모터의 전류를 감지하는 전류센서;
상기 모터의 회전수를 감지하는 홀 센서; 및
상기 브레이크 작동 해제시, 상기 브레이크를 작동시킬 때 발생된 모터 전류가 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달할 때의 모터 회전 위치를 근거로 상기 모터를 정지시키는 시점을 추정하고, 상기 추정된 모터 정지 시점에 상기 모터를 정지시키도록 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 브레이크 작동 해제시 상기 홀 센서를 통해 감지된 모터 회전 위치값이, 상기 브레이크를 작동시킬 때 발생된 모터 전류가 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하는 전류값에 도달할 때의 모터 회전 위치값에 도달한 후 미리 설정된 시간이 경과한 시점을 상기 모터 정지 시점으로 추정하는 것을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
브레이크 작동시 주차 케이블에 장력을 인가하는 모터의 전류를 감지하고,
상기 감지된 모터 전류가 미리 설정된 값에 도달할 때 모터 회전 위치를 감지하고,
상기 감지된 모터 회전 위치를 저장하고,
상기 브레이크 작동 해제시 상기 모터의 회전 위치를 감지하고,
상기 감지된 모터 회전 위치값이 상기 저장된 모터 회전 위치값에 도달하는지를 판단하고,
상기 판단결과에 따라 상기 모터를 정지시키는 것을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.
제9항에 있어서,
상기 감지된 모터 회전 위치값이 상기 저장된 모터 회전 위치값에 도달한 후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 모터를 정지시키는 것을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 브레이크 작동시 상기 모터 회전 위치를 감지하는 것은,
상기 감지된 모터 전류가 상기 주차 케이블의 장력이 근사적으로 제로인 제로장력값에 대응하`는 전류값에 도달할 때 상기 모터 회전 위치를 감지하는 것을 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어방법.