KR20160087499A - 브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 브레이크 시스템 제어 방법은 페달 변위량에 따른 목표 압력에 대한 감속도와 휠 속도를 이용한 차량의 감속도를 비교하여 차량의 페이딩 상태를 판단하는 페이딩 판단 단계; 상기 페이딩 판단 단계의 판단 결과 상기 차량이 페이딩 상태인 경우 페달의 변위량에 따른 운전자의 제동 감속도를 기준값과 비교하는 제동 감속도 비교 단계; 상기 제동 감속도 비교 단계에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값보다 큰 경우 휠 속도센서를 통해 감지된 상기 차량의 감속도와 압력센서에 의해 감지된 마스터 실린더의 압력에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상하는 제1 제동 압력 보상 단계; 및 상기 제동 감속도 비교 단계에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값 이하인 경우 휠 속도센서를 통해 감지된 상기 차량의 감속도와 상기 페달의 변위량에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상하는 제2 제동 압력 보상 단계;를 포함한다.

Description

브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법{BRAKE SYSTEM CONTROL APPARATUS AND CONTROL METHOD}
개시된 발명은 브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 브레이크 페이딩 상황에서 페달의 스트로크에 따라 제동압을 보상하는 브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 브레이크 시스템은 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 시스템으로서 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 오일에 유압이 발생되어 브레이크 실린더 내에 있는 피스톤이 압출되고 이 피스톤이 압출됨과 더불어 차륜과 일체로 회전되는 디스크에 마찰부재가 압입되어 마찰열을 발생시키게 되며, 이로 인해 제동력이 발생된다.
디스크식 브레이크는 고속 주행 시 또는 내리막길 주행 시 브레이크를 반복하여 사용하게 되면 마찰열이 마찰부재에 축적되어 마찰부재의 마찰계수가 저하되고, 이에 따라 운전자의 제동 의지가 차량에 제대로 전달되지 못하여 차량의 사고를 유발할 수 있는 페이드(fade) 현상이 발생하게 된다.
브레이크 페이딩 상황에서 원하는 제동거리를 얻기 위해 차량 자세 제어 장치에서는 페이딩 제동 보상(Fading Brake Compensation;FBC) 기능을 수행한다.
페이딩 제동 보상 기능은 페이딩 상황 시 차량 자세 제어 장치의 모터를 작동시켜 제동 유체를 각 휠의 제동 실린더로 펌핑함으로써 각 휠의 제동 압력을 높여 원하는 제동력과 감속도를 얻는다.
하지만 페이딩 제동 보상 기능이 작동되는 상태에서는 운전자의 제동 의지에 대한 제동력과 마스터실린더 압력센서에서 감지되는 제동력이 상이하기 때문에 페이딩 제동 보상 기능이 작동하기 전까지만 운전자의 제동 의지 감지가 가능하며, 특정 감속도 영역에서는 운전자의 제동 의지에 대한 제동력과 실제 제동력이 상이하여 제동력 보상이 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 운전자가 원치 않는 과다한 제동력 보상 또는 불필요한 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System, 이하 ABS라 한다) 작동이 발생하는 경우가 생길 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제2007-0062745호(2007. 06. 18 공개)
본 발명은 페이딩 제동 보상 시 운전자의 제동 의지를 명확하게 반영할 수 있는 브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 모든 감속도 영역에서 제동력 보상이 가능한 브레이크 시스템 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템 제어 방법은 페달 변위량에 따른 목표 압력에 대한 감속도와 휠 속도를 이용한 차량의 감속도를 비교하여 차량의 페이딩 상태를 판단하는 페이딩 판단 단계; 상기 페이딩 판단 단계의 판단 결과 상기 차량이 페이딩 상태인 경우 페달의 변위량에 따른 운전자의 제동 감속도를 기준값과 비교하는 제동 감속도 비교 단계; 상기 제동 감속도 비교 단계에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값보다 큰 경우 휠 속도센서를 통해 감지된 상기 차량의 감속도와 압력센서에 의해 감지된 마스터 실린더의 압력에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상하는 제1 제동 압력 보상 단계; 및 상기 제동 감속도 비교 단계에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값 이하인 경우 휠 속도센서를 통해 감지된 상기 차량의 감속도와 상기 페달의 변위량에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상하는 제2 제동 압력 보상 단계;를 포함한다.
한편, 이를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템 제어 장치는 차량의 제동 시 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 요구 제동량을 감지하는 페달 변위센서, 상기 운전자의 요구 제동량에 따라 변경되는 마스터 실린더의 압력을 감지하는 압력센서, 상기 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)에 각각 설치되어 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 감지하는 휠 속도센서 및 상기 차량의 가속도를 감지하는 가속도센서를 이용하여 브레이크 페이딩을 보상하는 브레이크 시스템 제어 장치에 있어서, 상기 페달 변위센서, 상기 압력센서, 상기 휠 속도센서 및 상기 가속도센서로부터 전달된 신호를 입력받아 제동력과 휠 거동을 판단하는 ESC(Electronic Stability Control) 제어부; 및 상기 ESC 제어부로부터 출력되는 제동신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 브레이크 제어부;를 포함하며, 상기 ESC 제어부는, 브레이크 페이딩 상황 시 상기 페달 변위센서로부터 전달된 운전자의 제동 의지에 따른 감속도가 기준값보다 큰 경우 상기 차량의 감속도와 상기 마스터 실린더의 압력을 비교하여 제동 압력을 보상하며, 상기 페달 변위센서로부터 전달된 변위량이 기준값 이하인 경우 상기 차량의 감속도와 상기 페달의 변위량에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상한다.
또한, 상기 ESC 제어부는 페이딩 상황 시 ESC 모터의 역기전력(Back Electromotive Force; BEMF)을 이용하여 유체의 흡입량을 추정하고, 추정된 흡입량에 따른 페달 변위량의 증가분을 제외 후 제동 압력을 보상한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템 제어 방법 및 장치는 브레이크 페달의 변위량에 따라 서로 다른 페이딩 보상을 수행하기 때문에 차량의 불필요한 ABS 진입을 방지하며, 운전자의 제동의지에 따른 감속도의 전 구간에 대하여 페이딩 보상을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 방법의 흐름도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 장치는 페달 변위센서(110), 압력센서(120), 휠 속도센서(130), 가속도센서(140), ESC(Electronic Stability Control) 제어부(150) 및 브레이크 제어부(160)를 포함한다.
페달 변위센서(110)는 차량의 제동 시 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 요구 제동량을 감지하여 ESC 제어부(150)에 전달한다.
페달 변위센서(110)는 운전자의 요구 제동량에 따라 변경되는 페달의 스트로크를 감지하여 ESC 제어부(150)에 전달할 수 있다.
압력센서(120)는 운전자의 요구 제동량에 따라 변경되는 마스터 실린더의 압력을 감지하여 ESC 제어부(150)에 전달한다.
휠 속도센서(130)는 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)에 각각 설치되어 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 감지하여 감지결과를 ESC 제어부(150)에 전달한다.
가속도센서(140)는 차량의 가속도를 감지하여 ESC 제어부(150)에 전달한다.
ESC 제어부(150)는 페달 변위센서(110), 압력센서(120), 휠 속도센서(130) 및 가속도센서(140)로부터 전달된 신호를 입력받아 제동력과 휠 거동을 판단하고, 이에 따라 ABS 제동 제어인지 또는 페이딩 제동 보상 제어인지를 판단하여 브레이크 제어부(160)를 제어한다.
ESC 제어부(150)는 페이딩 상황에서 ESC 모터가 작동함에 따라 운전자의 제동의지 보다 페달이 더 많이 이동되는 현상으로 인해 보상 압력이 과다하게 추정되는 것을 방지하기 위하여 ESC 모터의 역기전력(Back Electromotive Force; BEMF)을 이용하여 흡입량을 추정하고, 페달 변위량의 증가분을 보상하여 보상 압력이 과다 추정되는 것을 방지할 수 있다.
ESC 제어부(150)는 제동력 판단부(151), 휠거동 판단부(152), ABS 판단부(153), 페이딩 판단부(154), FBS(Fading Braking Support) 제어부(155) 및 FCC(Fading Compensation Control) 제어부(156)를 포함할 수 있다.
제동력 판단부(151)는 페달 변위센서(110)와 압력센서(120)로부터 전달된 신호를 입력받아 제동력을 판단한다.
제동력 판단부(151)는 페달 변위센서(110)의 감지결과에 따라 목표 압력을 모델링할 수 있다.
목표 압력은 특정 압력 값 또는 운전자의 요구 제동량에 따른 압력 값으로 이루어질 수 있다.
목표 압력은 페달 스트로크의 변위량에 대응되는 제동 압력으로 이루어질 수 있다.
휠 거동 판단부(152)는 휠 속도센서(130)와 가속도센서(140)로부터 전달된 신호를 입력받아 휠 거동을 판단한다.
ABS 판단부(153)는 제동력 판단부(151)와 휠 거동 판단부(152)에서 판단된 정보를 이용하여 ABS 제동 제어를 판단한다.
페이딩 판단부(154)는 ABS 제동 제어가 아닌 경우, 휠 속도센서(130)로부터 감지된 휠 속도와 압력센서(120)로부터 감지된 마스터 실린더의 압력을 이용하여 페이딩 제동 보상 제어를 판단한다.
페이딩 판단부(154)는 휠 속도를 이용하여 차량의 감속도를 계산하고, 차량에 필요한 감속도를 얻기 위해 계산된 차량의 감속도와 마스터 실린더의 압력 또는 페달의 변위량을 비교하여 차량의 감속도가 적절한가를 판단한다.
페이딩 판단부(154)는 차량의 감속도가 제동 압력과 비교하여 않다고 적절하지 않다고 판단된 경우, 즉 브레이크 페이딩 상황인 경우 페달 변위센서(110)로부터 전달된 운전자의 제동 의지에 따른 감속도를 기준값과 비교할 수 있다.
페이딩 판단부(154)는 차량의 디스크에 설치된 온도센서를 이용하여 디스크의 온도가 일정값 이상 증가할 경우 또는 디스크 온도 추정 방법으로 추정한 디스크의 온도가 일정값 이상 증가할 경우 브레이크 페이딩 상황으로 판단하고, 페달 변위센서(110)로부터 전달된 운전자의 제동 의지에 따른 감속도를 기준값과 비교할 수 있다.
기준값은 0.8G로 이루어질 수 있다.
FBS 제어부(155)는 브레이크 페이딩 상황 시 페달 변위센서(110)로부터 전달된 운전자의 제동 의지에 따른 감속도가 기준값보다 큰 경우 FBS를 수행할 수 있다.
FBS 제어부(155)는 브레이크 페이딩 상황 시 페달 변위센서(110)로부터 전달된 변위량이 기준값보다 큰 경우 FBS를 수행할 수 있다.
FBS 제어부(155)는 차량의 감속도와 마스터 실린더의 압력을 비교하여 제동 압력을 보상할 수 있다.
FBS 제어부(155)는 목표 압력과 제동 압력이 동일하도록 제동 압력을 보상할 수 있다.
FBS 제어부(155)는 페달의 변위량이 큰 경우 마스터 실린더의 압력을 감지하여 목표 압력과 제동 압력이 동일하도록 제동 압력을 보상할 수 있다.
FBS 제어부(155)는 피드백 제어와 피드포워드 제어를 통해 제동 압력을 보상할 수 있다. FBS 제어부(155)는 ABS가 작동할 정도의 제동압력을 보상할 수 있다.
FCC 제어부(156)는 브레이크 페이딩 상황 시 페달 변위센서(110)로부터 전달된 운전자의 제동 의지에 따른 감속도가 기준값 이하인 경우 FCC를 수행할 수 있다.
FCC 제어부(156)는 브레이크 페이딩 상황 시 페달 변위센서(110)로부터 전달된 변위량이 기준값 이하인 경우 FCC를 수행할 수 있다.
FCC 제어부(156)는 차량의 감속도와 페달의 변위량에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상한다.
FCC 제어부(156)는 목표 압력과 제동 압력이 동일하도록 제동 압력을 보상할 수 있다.
FCC 제어부(156)는 ESC 모터의 역기전력(Back Electromotive Force; BEMF)을 이용하여 각 휠의 제동 실린더로 펌핑되는 제동 유체의 유량을 추정하여 제동 압력을 보상할 수 있다.
FCC 제어부(156)는 페달의 변위량이 작은 경우 페달의 변위량을 감지하여 목표 압력과 제동 압력이 동일하도록 제동 압력을 보상할 수 있으며, ESC 모터의 역기전력을 이용하여 각 휠로 공급되는 유체의 유량을 추정할 수 있다.
FCC 제어부(156)는 피드백 제어와 피드포워드 제어를 통해 제동 압력을 보상할 수 있다.
브레이크 제어부(160)는 ESC 제어부(150)로부터 출력되는 제동신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하여 차량의 안정성을 최대한 확보하도록 ABS 제어블록(161)과 협조 제어하여 제동 압력을 발생한다.
이하, 상기와 같이 구성된 차량 자세 제어 장치의 제동방법의 동작과정을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 방법은 목표 압력 모델링 단계(S110), 페이딩 판단 단계(S120), 제동 압력 보상 단계(S130) 및 제동 압력 판단 단계(S140)를 포함하여 이루어진다.
목표 압력 모델링 단계(S110)는 페달 변위센서(110)의 감지 결과에 따라 운전자의 제동 의지에 대한 목표 압력을 모델링한다.
목표 압력 모델링 단계(S110)는 페달 변위센서(110)의 감지 결과에 따라 운전자의 제동 의지에 대한 목표 압력을 산출할 수 있다.
목표 압력은 페달 변위량에 대응되는 제동 압력에 대한 값으로 이루어질 수 있다.
페이딩 판단 단계(S120)는 목표 압력 모델링 단계(S110)에서 모델링 된 목표 압력에 대한 감속도와 휠 속도를 이용한 차량의 감속도를 비교하여 차량의 페이딩 상태를 판단한다.
차량의 감속도는 제동을 시작한 휠 속도에서 휠 속도가 안정속도 영역에 도달하는데 걸리는 시간을 설정하여 휠 속도의 차이와 시간을 이용하여 계산될 수 있다.
제동 압력 보상 단계(S130)는 페이딩 판단 단계(S120)의 판단 결과, 차량이 페이딩 상태인 경우 제동 압력을 보상한다.
제동 압력 보상은 FBS 제어부(155) 또는 FCC 제어부(156)에 의해 이루어진다.
제동 압력 판단 단계(S140)는 제동 압력 보상 단계(S130)를 통해 보상된 제동 압력과 목표 압력을 비교하여 제동 압력이 목표 압력과 일치하는지 여부를 판단한다.
제동 압력이 목표 압력과 상이한 경우 제동 압력 보상 단계(S130) 및 제동 압력 판단 단계(S140)를 재수행하여 제동 압력과 목표 압력을 일치시킨다.
제동 압력 판단은 FBS 제어부(155) 또는 FCC 제어부(156)에 의해 이루어진다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 브레이크 시스템 제어 방법은 페이딩 판단 단계(S210), 제동 감속도 비교 단계(S220), 제1 제동 압력 보상 단계(S230) 및 제2 제동 압력 보상 단계(S240)를 포함하여 이루어진다.
페이딩 판단 단계(S210)는 페달 변위량에 따른 목표 압력에 대한 감속도와 휠 속도를 이용한 차량의 감속도를 비교하여 차량의 페이딩 상태를 판단한다.
페이딩 판단 단계(S210)는 마스터 실린더의 압력에 따른 목표 압력에 대한 감속도와 휠 속도를 이용한 차량의 감속도를 비교하여 차량의 페이딩 상태를 판단할 수 있다.
제동 감속도 비교 단계(S220)는 페이딩 판단 단계(S210)의 판단 결과 차량이 페이딩 상태인 경우 페달의 변위량에 따른 운전자의 제동 감속도를 기준값과 비교한다.
제1 제동 압력 보상 단계(S230)는 제동 감속도 비교 단계(S220)에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값보다 큰 경우 FBS 제어부(155)를 통해 제동 압력을 보상한다.
제1 제동 압력 보상 단계(S230)는 제동 감속도 비교 단계(S220)에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값보다 큰 경우 휠 속도센서(130)를 통해 감지된 차량의 감속도와 압력센서(120)에 의해 감지된 마스터 실린더의 압력에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상할 수 있다.
제2 제동 압력 보상 단계(S240)는 제동 감속도 비교 단계(S220)에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값 이하인 경우 FCC 제어부(156)를 통해 제동 압력을 보상한다.
제2 제동 압력 보상 단계(S240)는 제동 감속도 비교 단계(S220)에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값 이하인 경우 휠 속도센서(130)를 통해 감지된 차량의 감속도와 페달의 변위량에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상할 수 있다.
제2 제동 압력 보상 단계(S240)에서 보상되는 제동 압력에 대한 유체의 유량은 ESC 모터의 역기전력을 이용하여 추정될 수 있다.
이상에서는 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 없다.
110 : 페달 변위센서 120 : 압력센서
130 : 휠 속도센서 140 : 가속도센서
150 : 제어부 160 :브레이크 제어부

Claims (3)

  1. 페달 변위량에 따른 목표 압력에 대한 감속도와 휠 속도를 이용한 차량의 감속도를 비교하여 차량의 페이딩 상태를 판단하는 페이딩 판단 단계;
    상기 페이딩 판단 단계의 판단 결과 상기 차량이 페이딩 상태인 경우 페달의 변위량에 따른 운전자의 제동 감속도를 기준값과 비교하는 제동 감속도 비교 단계;
    상기 제동 감속도 비교 단계에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값보다 큰 경우 휠 속도센서를 통해 감지된 상기 차량의 감속도와 압력센서에 의해 감지된 마스터 실린더의 압력에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상하는 제1 제동 압력 보상 단계; 및
    상기 제동 감속도 비교 단계에서 비교한 결과 제동 감속도가 기준값 이하인 경우 휠 속도센서를 통해 감지된 상기 차량의 감속도와 상기 페달의 변위량에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상하는 제2 제동 압력 보상 단계;를 포함하는 브레이크 시스템 제어 방법.
  2. 차량의 제동 시 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 요구 제동량을 감지하는 페달 변위센서, 상기 운전자의 요구 제동량에 따라 변경되는 마스터 실린더의 압력을 감지하는 압력센서, 상기 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)에 각각 설치되어 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 감지하는 휠 속도센서 및 상기 차량의 가속도를 감지하는 가속도센서를 이용하여 브레이크 페이딩을 보상하는 브레이크 시스템 제어 장치에 있어서,
    상기 페달 변위센서, 상기 압력센서, 상기 휠 속도센서 및 상기 가속도센서로부터 전달된 신호를 입력받아 제동력과 휠 거동을 판단하는 ESC(Electronic Stability Control) 제어부; 및
    상기 ESC 제어부로부터 출력되는 제동신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 브레이크 제어부;를 포함하며,
    상기 ESC 제어부는,
    브레이크 페이딩 상황 시 상기 페달 변위센서로부터 전달된 운전자의 제동 의지에 따른 감속도가 기준값보다 큰 경우 상기 차량의 감속도와 상기 마스터 실린더의 압력을 비교하여 제동 압력을 보상하며, 상기 페달 변위센서로부터 전달된 변위량이 기준값 이하인 경우 상기 차량의 감속도와 상기 페달의 변위량에 따른 감속도를 비교하여 제동 압력을 보상하는 브레이크 시스템 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 ESC 제어부는 페이딩 상황 시 ESC 모터의 역기전력(Back Electromotive Force; BEMF)을 이용하여 유체의 흡입량을 추정하고, 추정된 흡입량에 따른 페달 변위량의 증가분을 제외 후 제동 압력을 보상하는 브레이크 시스템 제어 장치.
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