KR20160093461A - 브레이크 시스템의 동작방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 휠 브레이크 실린더에 브레이크 유를 공급하는 인렛밸브 및 상기 휠 브레이크 실린더에 유입된 상기 브레이크 유를 리저버로 회수하는 아웃렛밸브로 밸브동작명령을 전달하는 단계, 상기 인렛벨브 및 상기 아웃렛밸브 각각의 양단 압력차를 기반으로 상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸즈 각각의 밸브동작시간을 연산하는 단계, 상기 양단 압력차을 기반으로, 이전 양단 압력차보다 증압된 선형제어 명령인지 판단하는 단계, 상기 선형제어 명령이면, 상기 선형제어를 수행하여 상기 양단 압력차 및 상기 밸브동작시간에 대응하는 증압 기울기 및 압력-볼륨 선도를 기반으로 상기 인렛밸브를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출하는 단계 및 상기 유량, 상기 인렛밸브의 이전 유량 및 상기 아웃렛밸의 통과 유량을 기반으로 상기 휠 브레이크 실린더의 압력을 추정하는 단계를 포함하는 브레이크 시스템의 동작방법을 제공한다.

Description

브레이크 시스템의 동작방법{Operation method of the brake system}
본 발명은 브레이크 시스템의 동작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 능동제어가 가능한 ESC 통합형 회생제동에서의 휠 압력을 추정하기 용이한 브레이크 시스템의 동작방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자식 유압 브레이크장치는 운전자의 페달압력이 센서를 통해 감지된 후 유압식 모듈레이터를 이용하여 각 휠의 제동압력을 조절한다.
전자식 유압 브레이크장치는 운전자가 원하는 제동압력을 알 수 있도록 페달의 행정거리를 감지하는 센서와, 운전자가 일반 유압식 브레이크장치에서와 같은 페달압력을 느낄 수 있도록 하는 페달 시뮬레이터(Pedal Simulator)를 구비한다.
정상 상태에서 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 백업마스터실린더에서 압력이 발생하며, 백업마스터실린더에서 발생된 압력은 페달 시뮬레이터로 전달되어 운전자에게 반력감을 제공한다.
제어부는 페달 스크로크 센서와 압력센서 등을 통해 운전자의 요구제동력을 판단하여 메인마스터실린더를 구동하여 휠 브레이크에 제동력을 발생시킨다.
본 발명의 목적은, 능동제어가 가능한 ESC 통합형 회생제동에서의 휠 압력을 추정하기 용이한 브레이크 시스템의 동작방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템의 동작방법은, 휠 브레이크 실린더에 브레이크 유를 공급하는 인렛밸브 및 상기 휠 브레이크 실린더에 유입된 상기 브레이크 유를 리저버로 회수하는 아웃렛밸브로 밸브동작명령을 전달하는 단계, 상기 인렛벨브 및 상기 아웃렛밸브 각각의 양단 압력차를 기반으로 상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸즈 각각의 밸브동작시간을 연산하는 단계, 상기 양단 압력차을 기반으로, 이전 양단 압력차보다 증압된 선형제어 명령인지 판단하는 단계, 상기 선형제어 명령이면, 상기 선형제어를 수행하여 상기 양단 압력차 및 상기 밸브동작시간에 대응하는 증압 기울기 및 압력-볼륨 선도를 기반으로 상기 인렛밸브를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출하는 단계 및 상기 유량, 상기 인렛밸브의 이전 유량 및 상기 아웃렛밸의 통과 유량을 기반으로 상기 휠 브레이크 실린더의 압력을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 유량 산출 단계는, 하기의 [수학식]에 의해 산출하며, [수학식]은
Figure pat00001
, pVcurve는 압력-볼륨 선도, PreviousPressure는 이전 압력, P는 증압 기울기에 따른 현재 증압량, VPreviousVolume은 이전 유량 및 V는 유량이다.
상기 압력 추정 단계는, 하기의 [수학식]에 의해 산출하며, [수학식]은
Figure pat00002
, P는 추정 압력, pVcurve는 압력-볼륨 선도 및 VPreviousVolume은 이전 유량이다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템의 동작방법은, 상기 판단 단계 이후, 상기 선행제어 명령이 아니면, 상기 이전 양단 압력차보다 감압된 On-Off 제어 명령인지 판단하는 단계 및 상기 On-Off 제어 명령이면, 상기 On-Off 제어를 수행하여 압력-체적 선도와 설정된 유량 방정식을 통하여 상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸브를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출하는 단계를 더 포함한다.
상기 On-Off 제어는, 상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸브의 개구 면적을 제어한다.
상기 유량 산출 단계는, 하기의 [수학식]에 의해 산출하며, [수학식]은
Figure pat00003
,
Figure pat00004
, q는 밸브 통과 유량, α는 보정계수, A는 밸브 개구 면적, ρ는 유체밀도, P는 양단 압력차, VRequest는 밸브 통과 목표 유량, TRequestTime는 밸브 작동 요청 시간 및 TResponseTime은 양단 전압차에 따른 밸브 작동 지연시간이다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템의 동작방법은, 상기 판단 단계 이후, 상기 On-Off 제어 명령이 아니면, 상기 유량 방정식을 통하여 상기 인렛밸브를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템의 동작방법은, ABS, VDC, TCS 제동 상황에서 4개의 휠 브레이크 실린더에 요구되는 압력을 추정할 수 있음으로써, 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 브레이크 시스템을 나타낸 시스템도이다.
도 2는 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 밸브의 증압기울기를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 밸브의 압력-볼륨 서도를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 브레이크 시스템을 나타낸 시스템도이다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템은, 백업 마스터 실린더(10)와, 메인 마스터 실린더(20)와, 휠 브레이크 실린더(31,32,33,34)를 포함한다.
백업 마스터 실린더(10)에 대해 설명하면 다음과 같다.
백업 마스터 실린더(10)는, 백업 바디(11)와, 제1 백업 피스톤(12)과, 제2 백업 피스톤(13)과, 백업 스토퍼(14)와, 반력 댐퍼(15), 제1 탄성부재(16) 및 제2 탄성부재(17)를 포함한다.
백업 바디(11)는 내부가 빈 구조로 형성된다. 백업 바디(11)의 내부공간에는 제1 백업 피스톤(12) 및 제2 백업 피스톤(13)이 좌우로 직선 이동 가능토록 배치된다. 백업 바디(11)의 내부공간은 제1 백업 피스톤(12) 및 제2 백업 피스톤(13) 사이에 해당하는 공간인 제1 백업 챔버(18)와, 제2 백업 피스톤(12) 및 백업 스토퍼(14) 사이에 해당하는 공간인 제2 백업 챔버(19)로 나뉘어진다.
백업 바디(11)는 좌측단 및 우측단이 개방된다. 백업 바디(11)의 개방된 우측단에는 제1 백업 피스톤(12)의 좌측단이 삽입 배치되어, 백업 바디(11)의 개방된 우측단은 제1 백업 피스톤(12)에 의해 폐쇄된다. 제1 백업 피스톤(12)의 우측단은 백업 바디(11)의 우측단으로부터 돌출 배치되며, 그 돌출된 제1 백업 피스톤(12)의 우측단에는 브레이크 페달(1)이 연결된다. 브레이크 페달(1)에는 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟는 경우 브레이크 페달(1)의 행정거리(stroke)를 감지하는 스트로크 센서(2)가 배치될 수 있다. 제1 백업 피스톤(12)은 백업 바디(11)의 내벽과 밀착된 채로 좌우로 직선 이동 가능토록 설치된다.
백업 바디(11)의 개방된 좌측단에는 백업 스토퍼(14)의 우측단이 삽입 배치되어, 백업 바디(11)의 개방된 좌측단은 백업 스토퍼(14)에 의해 폐쇄된다.
백업 바디(11)의 내부공간에는 제2 백업 피스톤(13)이 백업 바디(11)의 내벽과 밀착된 채로 좌우로 직선 이동 가능토록 설치된다. 제2 백업 피스톤(13)은 제1 백업 피스톤(12) 및 백업 스토퍼(14)와 이격되어 배치된다. 제1 백업 피스톤(12) 및 제2 백업 피스톤(13)의 이격된 사이에는 제1 탄성부재(16)가 배치된다. 제1 탄성부재(16)는 스프링으로 형성되어, 일단이 제1 백업 피스톤(12)을 탄성 지지하고, 타단은 제2 백업 피스톤(13)을 탄성 지지한다. 제2 백업 피스톤(13) 및 백업 스토퍼(14)의 이격된 사이에는 제2 탄성부재(17)가 배치된다. 제2 탄성부재(17)는 스프링으로 형성되어, 일단이 제2 백업 피스톤(13)을 탄성 지지하고, 타단은 백업 스토퍼(14)를 탄성 지지한다.
제2 백업 피스톤(13)은 내부가 빈 구조로 형성되며, 제1 백업 피스톤(12)을 향하는 우측면이 막혀 있고, 백업 스토퍼(14)를 향하는 좌측면이 개방된다.
백업 스토퍼(14)는 제2 탄성부재(17)를 관통하여 우측단이 제2 백업 피스톤(13)의 개방된 좌측단으로 삽입 배치된다.
반력 댐퍼(15)는 제2 백업 피스톤(13)의 내부에 배치되며, 백업 스토퍼(14)의 우측단에 일단이 지지되고, 제2 백업 피스톤(13)의 우측에 타단이 지지된다. 반력 댐퍼(15)는 제2 백업 피스톤(13)이 좌측으로 이동되는 경우 압축되면서 운전자에게 브레이크 페달(1)을 밟는 반력감을 느끼게 한다. 본 실시예에서 반력 댐퍼(15)는 고무로 형성되어, 고무의 탄성 복원력에 의해 운전자에게 브레이크 페달(1)을 밟는 반력감을 느끼게 할 수 있다.
메인 마스터 실린더(20)에 대해 설명하면 다음과 같다.
메인 마스터 실린더(20)는 컨트롤러(40)에 의해 제어되는 모터(52)에 의해 구동되어 유압을 생성하여서 휠 브레이크 실린더(31,32,33,34)에 공급한다. 여기서, 컨트롤러(40)는 자동차의 대표적인 제어장치인 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다. 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟을 경우, 스트로크 센서(2)가 브레이크 페달(1)의 스트로크를 감지하여 컨트롤러(40)로 전달하고, 컨트롤러(40)는 스트로크 센서(2)가 감지한 브레이크 페달(1)의 행정거리에 근거하여 모터(52)를 제어함으로써 메인 마스터 실린더(20)에서 생성되는 유압을 제어하게 된다.
메인 마스터 실린더(20)는, 메인 바디(21)와, 메인 피스톤(22)과, 로드(23)와, 메인 스토퍼(24)를 포함한다.
메인 바디(21)는 내부가 빈 구조로 형성된다. 메인 바디(21)의 내부공간에는 메인 피스톤(22)이 좌우로 직선 이동 가능토록 배치된다. 메인 바디(21)의 내부공간은 메인 피스톤(22)에 의해 두 개로 나뉘어져서, 메인 피스톤(22)을 기준으로 우측에 배치되는 공간인 제1 메인 챔버(25)와, 메인 피스톤(22)을 기준으로 좌측에 배치되는 제2 메인 챔버(26)로 이루어진다.
메인 피스톤(22)이 좌측으로 전진하게 되면, 제1 메인 챔버(25)는 넓어지게 되고, 제2 메인 챔버(26)는 좁아지게 된다. 반대로, 메인 피스톤(22)이 우측으로 후진하게 되면, 제1 메인 챔버(25)는 좁아지게 되고, 제2 메인 챔버(26)는 넓어지게 된다.
메인 바디(21)는 좌측단 및 우측단이 개방된다. 메인 바디(21)는 좌측단이 완전히 개방되고, 우측단은 가운데 일부만 개방된다. 메인 바디(21)의 개방된 우측단에는 로드(23)의 좌측단이 삽입된다. 로드(23)의 좌측단은 메인 바디(21)의 내부에서 메인 피스톤(22)과 연결된다. 로드(23)는 메인 피스톤(22)과 일체로 형성될 수 있다.
메인 피스톤(22)의 직경이 로드(23)의 직경보다 크게 형성되고, 로드(23)의 직경은 메인 피스톤(22)의 직경보다 작게 형성된다.
로드(23)의 우측단은 메인 바디(21)의 우측으로 돌출 배치되며, 그 돌출된 로드(23)의 우측단에는 로드(23)를 좌우로 직선 이동시키는 액츄에이터(50)가 설치된다.
액츄에이터(50)는 모터(52)와, 모터(52)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 로드(23)를 좌우로 직선 이동시키는 암스크류(54) 및 수스크류(56)를 포함한다. 암스크류(54)에는 내주면에 나선이 형성된다. 그리고, 암스크류(54)는 로드(23)의 우측단에 결합된다. 수스크류(56)에는 암스크류(54)의 나선과 맞물리는 나선이 외주면에 형성되어 암스크류(54)의 내부로 삽입된다. 수스크류(56)는 모터(52)의 로터축과 연결되어, 모터(52)의 로터축이 회전되는 경우 함께 회전되면서 암스크류(54)를 직선 이동시킴으로써, 로드(23)를 직선 이동시키게 되고, 이에 따라 메인 피스톤(22)이 좌우로 직선 이동될 수 있다.
메인 바디(21)의 개방된 좌측단에는 메인 스토퍼(24)의 우측단이 삽입 배치되어, 메인 바디(21)의 개방된 좌측단은 메인 스토퍼(24)에 의해 폐쇄된다.
메인 바디(21)의 내부공간에는 메인 피스톤(22)이 메인 바디(21)의 내벽과 밀착된 채로 좌우로 직선 이동 가능토록 설치된다. 메인 피스톤(22)은 외측 둘레면 가운데가 메인 바디(21)의 내측벽과 밀착되고, 외측 둘레면 좌우측단은 메인 바디(21)의 내측벽으로부터 이격되어 배치된다. 메인 피스톤(22)은 가운데가 중공으로 형성되며, 로드(23)도 가운데가 중공으로 형성된다. 수스크류(56)는 암스크류(56)를 관통하여 좌측단이 로드(23)의 내부에 배치된다. 메인 스토퍼(24)는 메인 피스톤(22)을 관통하여 우측단이 로드(23)의 내부에 삽입 배치된다.
제1 메인 챔버(25)에는 메인 피스톤(22) 및 로드(23)가 배치되지만, 제2 메인 챔버(26)에는 로드(23)가 배치되지 않고 메인 피스톤(22)만 배치된다. 따라서, 메인 피스톤(22)이 좌측으로 전진할 때 제2 메인 챔버(26) 내의 브레이크유를 압축하는 제2 메인 챔버(26)의 유효단면적은, 메인 피스톤(22)이 우측으로 후진할 때 제1 메인 챔버(25) 내의 브레이크유를 압축하는 제1 메인 챔버(25)의 유효단면적보다 크게 형성된다.
휠 브레이크 실린더(31,32,33,34)에 대해 설명하면 다음과 같다.
휠 브레이크 실린더(31,32,33,34)는, 자동차의 전방 좌측 휠을 제동하는 제1 휠 브레이크 실린더(31)와, 상기 자동차의 후방 우측 휠을 제동하는 제2 휠 브레이크 실린더(32)와, 상기 자동차의 후방 좌측 휠을 제동하는 제3 휠 브레이크 실린더(33)와, 상기 자동차의 전방 우측 휠을 제동하는 제4 휠 브레이크 실린더(34)를 포함한다.
상기와 구성되는 백업 마스터 실린더(10), 메인 마스터 실린더(20) 및 휠 브레이크 실린더(31,32,33,34)의 결합관계에 대해 설명하면 다음과 같다.
제1 휠 브레이크 실린더(31) 및 제2 휠 브레이크 실린더(32)는 제1 브레이크 유로(61)를 통해 연결된다. 즉, 제1 브레이크 유로(61)는 일단이 제1 휠 브레이크 실린더(31)에 연결되고, 타단은 제2 휠 브레이크 실린더(32)에 연결된다.
제1 브레이크 유로(61)에는 제1 브레이크 유로(61)를 개폐하는 제1 인렛 밸브(81) 및 제2 인렛 밸브(82)가 설치된다. 제1 인렛 밸브(81)는 제1 휠 브레이크 실린더(31)에 인접하게 배치되고, 제2 인렛 밸브(82)는 제2 휠 브레이크 실린더(32)에 인접하게 배치된다.
제1 인렛 밸브(81)에는 브레이크유의 역류를 방지하는 체크밸브(81a)가 설치되고, 제2 인렛 밸브(82)에도 브레이크유의 역류를 방지하는 체크밸브(82a)가 설치된다.
제1 브레이크 유로(61)에는 제1 브레이크 유로(61) 내의 브레이크유 압력을 측정하는 제1 압력센서(3)가 설치된다. 제1 압력센서(3)는 제1 인렛 밸브(81) 및 제2 인렛 밸브(82) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(61)에 설치된다.
제1 휠 브레이크 실린더(31) 및 제1 인렛 밸브(81) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(61)에는, 제1 회수 유로(62)의 일단이 연결된다. 그리고, 제2 휠 브레이크 실린더(32) 및 제2 인렛 밸브(82) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(61)에는, 제1 회수 유로(62)의 타단이 연결된다.
제1 회수 유로(62)에는 제1 회수 유로(62)를 개폐하는 제1 아웃렛 밸브(85) 및 제2 아웃렛 밸브(86)가 설치된다. 제1 아웃렛 밸브(85)는 제1 회수 유로(62)의 일단과 인접하게 배치되고, 제2 아웃렛 밸브(86)는 제1 회수 유로(62)의 타단과 인접하게 배치된다.
제3 휠 브레이크 실린더(33) 및 제4 휠 브레이크 실린더(34)는 제2 브레이크 유로(63)를 통해 연결된다. 즉, 제2 브레이크 유로(63)는 일단이 제3 휠 브레이크 실린더(33)에 연결되고, 타단은 제4 휠 브레이크 실린더(34)에 연결된다.
제2 브레이크 유로(63)에는 제2 브레이크 유로(63)를 개폐하는 제3 인렛 밸브(83) 및 제4 인렛 밸브(84)가 설치된다. 제3 인렛 밸브(83)는 제3 휠 브레이크 실린더(33)에 인접하게 배치되고, 제4 인렛 밸브(84)는 제4 휠 브레이크 실린더(34)에 인접하게 배치된다.
제3 인렛 밸브(83)에는 브레이크유의 역류를 방지하는 체크밸브(83a)가 설치되고, 제4 인렛 밸브(84)에도 브레이크유의 역류를 방지하는 체크밸브(84a)가 설치된다.
제2 브레이크 유로(63)에는 제2 브레이크 유로(63) 내의 브레이크유 압력을 측정하는 제2 압력센서(4)가 설치된다. 제2 압력센서(4)는 제3 인렛 밸브(83) 및 제4 인렛 밸브(84) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(63)에 설치된다.
제3 휠 브레이크 실린더(33) 및 제3 인렛 밸브(83) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(63)에는, 제2 회수 유로(64)의 일단이 연결된다. 그리고, 제4 휠 브레이크 실린더(34) 및 제4 인렛 밸브(84) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(63)에는, 제2 회수 유로(64)의 타단이 연결된다. 제2 회수 유로(64)에는 제2 회수 유로(64)를 개폐하는 제3 아웃렛 밸브(87) 및 제4 아웃렛 밸브(88)가 설치된다. 제3 아웃렛 밸브(87)는 제2 회수 유로(64)의 일단과 인접하게 배치되고, 제4 아웃렛 밸브(88)는 제2 회수 유로(64)의 타단과 인접하게 배치된다.
제2 메인 챔버(26)에는 제1 메인 유로(65)의 일단이 연결된다. 즉, 제1 메인 유로(65)는 일단이 제2 메인 챔버(26)와 통하게 메인 바디(21)에 연결된다. 그리고, 제1 메인 유로(65)의 타단은 제1 인렛 밸브(81) 및 제2 인렛 밸브(82) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(61)에 연결된다.
제1 메인 유로(65)에는 제1 메인 유로(65)를 개폐하는 제1 트랙션 컨트롤 밸브(91)가 설치된다. 제1 트랙션 컨트롤 밸브(91)는 컨트롤러(40)에 의해 제어되어 제1 메인 유로(65)를 개폐하는 솔레노이드 밸브로서, 제2 메인 챔버(26)의 유압을 휠 브레이크 실린더들(31,32,33,34)로 공급하는 유로에 설치될 수 있다. 제1 트랙션 컨트롤 밸브(91)에는 체크밸브(91a)가 설치된다. 체크밸브(91a)는 제2 메인 챔버(26) 내의 유압이 일정 압력 이상일 때 개방되어, 제1 트랙션 컨트롤 밸브(91)가 닫힌 상태에서 제2 메인 챔버(26) 내의 유압이 휠 브레이크 실린더들(31,32,33,34)로 공급될 수 있도록 우회시킨다.
제1 메인 챔버(25)에는 제2 메인 유로(66)의 일단이 연결된다. 즉, 제2 메인 유로(66)는 일단이 제1 메인 챔버(25)와 통하게 메인 바디(21)에 연결된다. 그리고, 제2 메인 유로(66)의 타단은 제3 인렛 밸브(83) 및 제4 인렛 밸브(84) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(63)에 연결된다.
제2 메인 유로(66)에는 제2 메인 유로(66)를 개폐하는 제2 트랙션 컨트롤 밸브(92)가 설치된다. 제2 트랙션 컨트롤 밸브(92)는 컨트롤러(40)에 의해 제어되어 제2 메인 유로(66)를 개폐하는 솔레노이드 밸브로서, 제1 메인 챔버(25)의 유압을 휠 브레이크 실린더들(31,32,33,34)로 공급하는 유로에 설치된다. 제2 트랙션 컨트롤 밸브(92)에는 체크밸브(92a)가 설치된다. 체크밸브(92a)는 제1 메인 챔버(25) 내의 유압이 일정 압력 이상일 때 개방되어, 제2 트랙션 컨트롤 밸브(92)가 닫힌 상태에서 제1 메인 챔버(25) 내의 유압이 휠 브레이크 실린더들(31,32,33,34)로 공급될 수 있도록 우회시킨다.
제1 트랙션 컨트롤 밸브(91) 및 제1 브레이크 유로(61) 사이에 해당하는 제1 메인유로(65)에는, 혼합 유로(67)의 일단이 연결된다. 그리고, 제2 트랙션 컨트롤 밸브(92) 및 제2 브레이크 유로(63) 사이에 해당하는 제2 메인 유로(66)에는, 혼합 유로(67)의 타단이 연결된다. 혼합 유로(67)에는 혼합 유로(67)를 개폐하는 혼합 밸브(93)가 설치된다.
제1 백업 챔버(18)에는 제1 백업 유로(71)의 일단이 연결되고, 제2 백업 챔버(19)에는 제1 백업 유로(71)의 타단이 연결된다. 즉, 제1 백업 유로(71)는 일단이 제1 백업 챔버(18)와 통하게 백업 바디(11)에 연결되고, 타단은 제2 백업 챔버(19)와 통하게 백업 바디(11)에 연결된다. 제1 백업 유로(71)에는 브레이크유가 저장되는 리저버(100)가 설치된다.
리저버(100)에는 제3 회수 유로(68)의 일단이 연결된다. 그리고, 제3 회수 유로(68)의 타단은 두 개로 분기되어, 하나는 제1 아웃렛 밸브(85) 및 제2 아웃렛 밸브(86) 사이에 해당하는 제1 회수 유로(62)에 연결되고, 다른 하나는 제3 아웃렛 밸브(87) 및 제4 아웃렛 밸브(88) 사이에 해당하는 제2 회수 유로(64)에 연결된다.
제2 백업 챔버(19)에는 제2 백업 유로(72)의 일단이 연결된다. 즉, 제2 백업 유로(72)는 일단이 제2 백업 챔버(19)와 통하게 백업 바디(11)에 연결된다. 제2 백업 유로(72)의 타단은 리저버(100) 및 백업 바디(11) 사이에 해당하는 제1 백업 유로(71)에 연결된다.
제2 백업 유로(72)에는 제2 백업 유로(72)를 개폐하는 제1 백업 밸브(94)가 설치된다. 제1 백업 밸브(94)에는 브레이크유의 역류를 방지하는 체크밸브(94a)가 설치된다.
제2 백업 유로(72)의 타단과 리저버(100) 사이에 해당하는 제1 백업 유로(71)에는 제3 백업 유로(73)의 일단이 연결된다. 제3 백업 유로(73)의 타단은 제1 메인 유로(65)에 연결된다. 제3 백업 유로(73)에는 브레이크유의 역류를 방지하는 체크밸브(5)가 설치된다.
제1 백업 챔버(18)에는 제4 백업 유로(74)의 일단이 연결된다. 즉, 제4 백업 유로(74)는 일단이 제1 백업 챔버(18)와 통하게 백업 바디(11)에 연결된다. 그리고, 제4 백업 유로(74)의 타단은 제1 메인 챔버(25)에 연결된다. 즉, 제4 백업 유로(74)는 타단이 제1 메인 챔버(25)와 통하게 메인 바디(21)에 연결된다. 제4 백업 유로(74)에는 제4 백업 유로(74)를 개폐하는 제2 백업 밸브(95)가 설치된다. 또한, 제4 백업 유로(74)에는 브레이크유의 역류를 방지하는 체크밸브(6)가 설치된다.
제1 백업 챔버(18)에는 제5 백업 유로(75)의 일단이 연결된다. 즉, 제5 백업 유로(75)는 일단이 제1 백업 챔버(18)와 통하게 백업 바디(11)에 연결된다. 그리고, 제5 백업 유로(75)의 타단은 제2 백업 밸브(95) 및 메인 바디(21) 사이에 해당하는 제4 백업 유로(74)에 연결된다. 제5 백업 유로(75)에는 제5 백업 유로(75)를 개폐하는 제3 백업 밸브(96)가 설치된다. 또한, 제5 백업 유로(75)에는 제5 백업 유로(75) 내의 브레이크유 압력을 측정하는 제3 압력센서(7)가 설치된다. 제3 압력센서(7)는 백업 바디(11) 및 제3 백업 밸브(96) 사이에 해당하는 제5 백업 유로(75)에 설치된다.
제2 백업 챔버(19)에는 제6 백업 유로(76)의 일단이 연결된다. 즉, 제6 백업유로(76)는 일단이 제2 백업 챔버(19)와 통하게 백업 바디(11)에 연결된다. 그리고, 제6 백업 유로(76)의 타단은 제1 메인 유로(65)의 일단과 제3 백업 유로(73)의 타단 사이에 해당하는 제1 메인 유로(65)에 연결된다. 제6 백업 유로(76)에는 제6 백업 유로(76)를 개폐하는 제4 백업 밸브(97)가 설치된다.
상술한 제1 인렛 밸브(81) 내지 제4 인렛 밸브(84)와, 제1 아웃렛 밸브(85) 내지 제4 아웃렛 밸브(88)와, 제1 트랙션 컨트롤 밸브(91) 및 제2 트랙션 컨트롤 밸브(92)와, 혼합 밸브(93)와, 제1 백업 밸브(94) 내지 제4 백업 밸브(97)는 컨트롤러(40)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브로 이루어진다.
제1 인렛 밸브(81), 제2 인렛 밸브(82), 제3 인렛 밸브(83) 및 제4 인렛 밸브(84)는 컨트롤러(40)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 개방되어 있는 노말 오픈 타입으로 형성된다.
그리고, 제1 아웃렛 밸브(85), 제2 아웃렛 밸브(86), 제3 아웃렛 밸브(87) 및 제4 아웃렛 밸브(88)는 컨트롤러(40)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 닫혀 있는 노말 클로즈 타입으로 형성된다.
제1 트랙션 컨트롤 밸브(91) 및 제2 트랙션 컨트롤 밸브(92)는 컨트롤러(40)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 개방되어 있는 노말 오픈 타입으로 형성된다. 그리고, 혼합 밸브(93)는 컨트롤러(40)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 닫혀 있는 노말 클로즈 타입으로 형성된다.
제1 백업 밸브(94)는 컨트롤러(40)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 닫혀 있는 노말 클로즈 타입으로 형성된다. 그리고, 제2 백업 밸브(95), 제3 백업 밸브(96) 및 제4 백업 밸브(97)는 컨트롤러(40)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 개방되어 있는 노말 오픈 타입으로 형성된다.
컨트롤러(40)에 의하여 자동차의 브레이크가 제어되는 경우, 컨트롤러(40)는 제2 백업 밸브(95), 제3 백업 밸브(96) 및 제4 백업 밸브(97)를 모두 닫는다. 그리하면, 제1,2,3,4 백업 밸브(94,95,96,97)는 모두 닫힌 상태로 되므로, 백업 마스터 실린더(10)와 메인 마스터 실린더(20) 사이의 유로가 차단된다. 따라서, 이 경우 휠 브레이크 실린더(31,32,33,34)는 메인 마스터 실린더(20)가 공급하는 유압에 의해서만 제동력을 발생시킨다.
그런데, 만일 컨트롤러(40)에 전원이 공급되지 않는 경우, 제2 백업 밸브(95), 제3 백업 밸브(96) 및 제4 백업 밸브(97)는 노말 오픈 타입이므로 개방된 상태를 유지하게 된다.
따라서, 컨트롤러(40)에 전원이 공급되지 않는 경우, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면, 리저버(100)로부터 브레이크유를 공급받아 제1 백업 챔버(18)에 형성되는 유압은 제5 백업 유로(75)를 통해 제1 메인 챔버(25)로 공급된다. 이 때, 제4 백업 유로(74)는 제2 백업 밸브(95)에 의해 개방되어 있기 때문에, 제1 메인 챔버(25)를 대기압 상태로 유지하여 제1 백업 챔버(18)의 유압이 제5 백업 유로(75)를 통해 제1 메인 챔버(25) 내로 원활하게 공급될 수 있도록 한다.
또한, 컨트롤러(40)에 전원이 공급되지 않는 경우, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면, 리저버(100)로부터 브레이크유를 공급받아 제2 백업 챔버(19)에 형성되는 유압은 제6 백업 유로(76)를 통해 제2 메인 챔버(26)로 공급된다.
도 2는 본 발명에 따른 브레이크 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도, 도 3은 본 발명에 따른 밸브의 증압기울기를 나타낸 그래프 및 도 4는 본 발명에 따른 밸브의 압력-볼륨 서도를 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 브레이크 시스템의 컨트롤러(40)는 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟으면 스트로크 센서(2)로부터 감지된 스트로크 값(stroke value)에 따라, ABS, VDC 및 TCS 제동 상황 중 어느 하나인지 판단하여, 휠 브레이크 실린더(31, 32, 33, 34)에 브레이크 유를 공급하는 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 휠 브레이크 실린더(31, 32, 33, 34)에 유입된 상기 브레이크 유를 리저버(100)로 회수하는 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88)로 상기 제동 상황에 대응하는 밸브동작명령을 전달한다(S110).
이때, 컨트롤러(40)는 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각의 양단 압력차를 기반으로 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각의 밸브동작시간을 연산한다(S120).
컨트롤러(40)는 상기 양단 압력차를 기반으로 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각의 이전 양단 압력차보다 증압된 선형제어 명령인지 판단한다(S130).
여기서, 상기 선형제어는, 도 3에 나타낸 증압 기울기를 이용하여 제어할 수 있다.
즉, 도 3에 나타낸 증압 기울기는 ABS, VDC, TCS 제동 상황에 따른 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각의 밸브동작명령이 전달되며, 실제 휠 브레이크 실린더(31, 32, 33, 34)의 압력을 추정하는 경우에 있어서는 밸브의 응답 속도를 고려해야 한다.
이때, 상기 브레이크 유의 유량은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르게 되며 이러한 원리에 따라서 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각의 양단 압력 차가 작으면 응답 속도가 지연이 되고 높으면 상대적으로 응답 지연 시간이 작은 것을 나타낸다.
(S130) 단계 이후, 컨트롤러(40)는 상기 선행제어 명령이면, 상기 선행제어를 수행하여 상기 양단 전압차 및 상기 밸브동작시간에 대응하는 증압 기울기 및 압력-볼륨 선도를 기반으로 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 각각을 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출한다(S140).
이때, 컨트롤러(40)는 하기의 [수학식 1]을 통하여, 상기 유량을 산출할 수 있다.
Figure pat00005
pVcurve는 압력-볼륨 선도, PreviousPressure는 이전 압력, P는 증압 기울기에 따른 현재 증압량, VPreviousVolume은 이전 유량 및 V는 유량이다.
즉, 컨트롤러(40)는 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 각각을 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 도 3에 나타낸 증압 기울기에 따라 현재 제어시 증압량을 이전 압력과 합하여 압력-볼륨 선도를 이용하여 산출할 수 있다.
(S140) 단계 이후, 컨트롤러(40)는 상기 유량, 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 각각의 이전 유량 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각의 통과 유량을 기반으로 휠 브레이크 실린더(31, 32, 33, 34)의 압력을 추정할 수 있다(S150).
즉, 컨트롤러(40)는 휠 브레이크 실린더(31, 32, 33, 34)의 압력을 하기의 [수학식 2]를 통하여 추정할 수 있다.
Figure pat00006
P는 추정 압력, pVcurve는 압력-볼륨 선도 및 VPreviousVolume은 이전 유량이다.
또한, (S130) 단계 이후, 컨트롤러(40)는 상기 선행제어 명령이 아니면, 상기 이전 양단 압력차보다 감압된 On-Off 제어 명령인지 판단하고(S160), 상기 On-Off 제어 명령이면, 상기 On-Off 제어를 수행하여 압력-체적 선도와 설정된 유량 방정식을 통하여 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각을 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출한다(S170).
여기서, 상기 On-Off 제어는, 밸브 자기력 제어를 통해 개구 면적을 제어하는 것이다.
도 4는 압력-볼륨 선도를 나타낸 그래프이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 볼륨(체적)과 압력을 나타낸 그래프이며, 이에 따라 목표 압력 및 현재 압력에 대응하는 목표 체적 및 현재 체적을 비교하여, 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각을 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출할 수 있다.
즉, 컨트롤러(40)는 하기의 [수학식 3]에 따라 상기 On-Off 제어에 따른 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84) 및 제1 내지 제4 아웃렛밸브(85, 86, 87, 88) 각각의 유량을 산출할 수 있다.
Figure pat00007
Figure pat00008
q는 밸브 통과 유량, α는 보정계수, A는 밸브 개구 면적, ρ는 유체밀도, P는 양단 압력차, VRequest는 밸브 통과 목표 유량, TRequestTime는 밸브 작동 요청 시간 및 TResponseTime은 양단 전압차에 따른 밸브 작동 지연시간이다.
또한, (S160) 단계 이후, 컨트롤러(40)는 상기 On-Off 제어 명령이 아니면, 상기 유량 방정식을 통하여 제1 내지 제4 인렛밸브(81, 82, 83, 84)를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출한다(S180).
상술한 바와 같이, 컨트롤러(40)는 (S170) 단계 및 (S180) 단계에서 산출한 상기 유량을 (S150) 단계에 따라 수행하여 휠 브레이크 실린더(31, 32, 33, 34)의 압력을 추정할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (7)

  1. 휠 브레이크 실린더에 브레이크 유를 공급하는 인렛밸브 및 상기 휠 브레이크 실린더에 유입된 상기 브레이크 유를 리저버로 회수하는 아웃렛밸브로 밸브동작명령을 전달하는 단계;
    상기 인렛벨브 및 상기 아웃렛밸브 각각의 양단 압력차를 기반으로 상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸즈 각각의 밸브동작시간을 연산하는 단계;
    상기 양단 압력차을 기반으로, 이전 양단 압력차보다 증압된 선형제어 명령인지 판단하는 단계;
    상기 선형제어 명령이면, 상기 선형제어를 수행하여 상기 양단 압력차 및 상기 밸브동작시간에 대응하는 증압 기울기 및 압력-볼륨 선도를 기반으로 상기 인렛밸브를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출하는 단계; 및
    상기 유량, 상기 인렛밸브의 이전 유량 및 상기 아웃렛밸의 통과 유량을 기반으로 상기 휠 브레이크 실린더의 압력을 추정하는 단계;를 포함하는 브레이크 시스템의 동작방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 산출 단계는,
    하기의 [수학식]에 의해 산출하는 브레이크 시스템의 동작방법,
    [수학식]
    Figure pat00009

    pVcurve는 압력-볼륨 선도, PreviousPressure는 이전 압력, P는 증압 기울기에 따른 현재 증압량, VPreviousVolume은 이전 유량 및 V는 유량이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 추정 단계는,
    하기의 [수학식]에 의해 산출하는 브레이크 시스템의 동작방법,
    [수학식]
    Figure pat00010

    P는 추정 압력, pVcurve는 압력-볼륨 선도 및 VPreviousVolume은 이전 유량이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 판단 단계 이후,
    상기 선행제어 명령이 아니면, 상기 이전 양단 압력차보다 감압된 On-Off 제어 명령인지 판단하는 단계; 및
    상기 On-Off 제어 명령이면, 상기 On-Off 제어를 수행하여 압력-체적 선도와 설정된 유량 방정식을 통하여 상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸브를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출하는 단계;를 더 포함하는 브레이크 시스템의 동작방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 On-Off 제어는,
    상기 인렛밸브 및 상기 아웃렛밸브의 개구 면적을 제어하는 브레이크 시스템의 동작방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유량 산출 단계는,
    하기의 [수학식]에 의해 산출하는 브레이크 시스템의 동작방법,
    [수학식]
    Figure pat00011

    Figure pat00012

    q는 밸브 통과 유량, α는 보정계수, A는 밸브 개구 면적, ρ는 유체밀도, P는 양단 압력차, VRequest는 밸브 통과 목표 유량, TRequestTime는 밸브 작동 요청 시간 및 TResponseTime은 양단 전압차에 따른 밸브 작동 지연시간이다.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 판단 단계 이후,
    상기 On-Off 제어 명령이 아니면, 상기 유량 방정식을 통하여 상기 인렛밸브를 통과하는 상기 브레이크 유의 유량을 산출하는 단계;를 더 포함하는 브레이크 시스템의 동작방법.
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