KR20170016739A - 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법 - Google Patents

전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법 Download PDF

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KR20170016739A
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최진영
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Abstract

본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법은, 전자식 주차 브레이크에 구비되어 파킹 체결을 수행하는 모터의 구동 시작 시점으로부터 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 모니터링하는 (a)단계, 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 통해 투입된 에너지 총량을 산출 및 모니터링하는 (b)단계 및 투입된 에너지 총량과, 상기 모터에 공급되는 전류의 크기에 따라 상기 모터의 스톨 상태를 검출하는 (c)단계를 포함한다.

Description

전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법{Motor Stall Detection Method of Electric Parking Brake}
본 발명은 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인가되는 전압 및 전류의 변화를 함께 반영하여 에너지 총량을 기준으로 모터의 스톨을 검출하는 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법에 관한 것이다.
전기 모터의 힘으로 파킹 체결을 하는 전자식 주차 브레이크(Electric Parking Brake, EPB) 시스템은 운전자의 편의성을 크게 향상시킬 수 있어 최근 널리 사용되고 있다.
하지만, 이와 같은 전자식 주차 브레이크 시스템은 모터의 내구도 감소 및 기타 다양한 이유로 인해 성능 열화가 발생하였을 경우, 체결 동작 시 기대되는 체결력을 생성하지 못하며, 일정 이상의 모터 전류가 지속적으로 공급되는 현상이 발생하게 된다. 이를 모터 스톨(Motor Stall) 현상이라 한다.
이와 같은 현상이 발생할 경우, 모터에 일정 이상의 전류가 지속적으로 공급됨에 따른 감자 작용으로 인한 성능 저하, 고온 발열에 의한 물리적 손상 등이 발생될 가능성이 있다. 따라서 모터 스톨을 실시간으로 검출하는 것이 매우 중요하다.
일반적으로 종래의 경우, 모터의 구동 시간을 감지하여, 일정 이상 구동 시간이 누적될 경우 모터 스톨이 발생한 것으로 판단하였다. 이와 같은 종래의 방법은 부하가 없는 경우에는 ECU와 액추에이터에 문제가 되지 않으나, 일정 이상의 부하(단, 목표 체결력 미만)가 있는 상태에서 일정 이상 구동 시간이 누적될 경우 ECU가 소손될 수 있는 위험이 있다.
따라서 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구되고 있는 상황이다.
한국등록특허 제10-0831505호
본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법은 모터 스톨을 실시간으로 검출하고, 동시에 ECU 및 액추에이터의 소손을 방지하기 위한 위한 목적을 가진다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법은, 전자식 주차 브레이크에 구비되어 파킹 체결을 수행하는 모터의 구동 시작 시점으로부터 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 모니터링하는 (a)단계, 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 통해 투입된 에너지 총량을 산출 및 모니터링하는 (b)단계 및 투입된 에너지 총량과, 상기 모터에 공급되는 전류의 크기에 따라 상기 모터의 스톨 상태를 검출하는 (c)단계를 포함한다.
그리고 상기 (c)단계는, 투입된 에너지 총량이 기 설정된 임계점 이상 누적되는 제1판단조건과, 상기 모터에 인가되는 전류가 목표전류 미만인 제2판단조건을 모두 만족할 경우 상기 모터가 스톨 상태인 것으로 판단하는 것으로 할 수 있다.
또한 상기 임계점은 모터에 의해 브레이크의 체결이 이루어질 수 있는 에너지 총량에 버퍼 구간을 더 부가한 에너지량으로 설정되는 것으로 할 수 있다.
그리고 상기 (c)단계에서 상기 모터가 스톨 상태인 것으로 판단된 경우, 모터에 공급되는 전류를 차단하는 (d)단계를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 (d)단계 이후에는, 차량의 수동 브레이크를 체결하는 (e)단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 모터 스톨을 실시간으로 정밀하게 검출할 수 있어 즉각적인 대처를 수행할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 일정 부하가 인가됨에 따라 ECU 및 액추에이터가 소손되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 전자식 파킹 브레이크 시스템의 전체적인 구동 과정을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법의 전체 과정을 나타낸 흐름도;
도 3은 정상적인 체결이 이루어진 경우의 공급 전류 변화량을 나타낸 그래프;
도 4는 고장으로 인해 체결이 이루어지지 않을 경우의 공급 전류 변화량을 나타낸 그래프; 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법의 원리를 나타내는 그래프이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 전자식 파킹 브레이크 시스템의 전체적인 구동 과정을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자식 파킹 브레이크 시스템은 EPB 스위치(10)가 입력된 상태에서, 차량이 정지 상태일 경우 ECU(20)가 이를 판단하여 모터(30)에 구동 명령을 수행하며, 이에 따라 상기 모터(30)는 파킹 브레이크를 체결하게 된다.
이와 같은 과정에 있어서, 장치가 정상인 상태이나, 모터(30)의 성능 저하 또는 공급 전력의 부족으로 인하여 원하는 체결력을 생성하지 못하는 경우가 발생할 수 있으며, 이를 모터 스톨(Stall) 상태라 한다.
본 발명의 경우, 이와 같은 모터 스톨 상태를 효율적이고 합리적으로 검출할 수 있는 방안을 제시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법의 전체 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법은, 전자식 주차 브레이크에 구비되어 파킹 체결을 수행하는 모터의 구동 시작 시점으로부터 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 모니터링하는 (a)단계와, 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 통해 투입된 에너지 총량을 산출 및 모니터링하는 (b)단계와, 투입된 에너지 총량과, 상기 모터에 공급되는 전류의 크기에 따라 상기 모터의 스톨 상태를 검출하는 (c)단계를 포함한다.
그리고 본 실시예에서 상기 (c)단계 이후에는, 모터에 공급되는 전류를 차단하는 (d)단계와, 차량의 수동 브레이크를 체결하는 (e)단계가 더 포함될 수 있다.
이하에서는, 이들 각 단계에 대해 자세히 설명하도록 한다.
먼저, 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 모니터링하는 (a)단계가 수행된다.
본 단계에서는 전자식 파킹 브레이크 시스템의 모터가 ECU의 명령에 의해 구동되는 것을 인지하고, 인지 시점으로부터 상기 모터에 공급되는 전압 및 전류를 지속적으로 모니터링하게 된다.
다음으로, 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 통해 투입된 에너지 총량을 산출 및 모니터링하는 (b)단계가 수행된다.
본 단계에서는 상기 (a)단계에 의해 측정된 전압 및 전류를 에너지 단위로 변환하고, 이의 총 누적량을 모니터링하게 되며, 이때 본 실시예의 경우 에너지 단위로서 줄(Joule, J)을 사용하였다.
이는 일을 하기 위해 소모된 에너지 또는 일의 단위로서, 1J은 1N의 힘으로 물체를 1m 이동하였을 때 한 일이나 이에 필요한 에너지를 말한다. 전기 에너지에서의 1J은, 1V 전압, 1A 전류가 1sec 동안 흘렀을 때의 에너지이다.
따라서 상기 (b)단계에서는 전압 및 전류를 통해 시간 당 에너지를 변환하고, 이의 총 누적량을 지속적으로 모니터링하게 된다.
여기서 도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3은 정상적인 체결이 이루어진 경우의 공급 전류 변화량을 나타낸 그래프이며, 도 4는 고장으로 인해 체결이 이루어지지 않을 경우의 공급 전류 변화량을 나타낸 그래프이다.
즉 도 3과 같이 정상 체결이 이루어진 상태에서는, 모터에 공급되는 전류량이 목표 전류치(Target Current) 에 최종적으로 도달하게 되며, 도 4와 같이 체결이 이루어지지 않은 상태에서는 모터에 공급되는 전류량이 목표 전류치 에 도달하지 않게 된다.
도 4와 같은 경우, 일정 이상의 부하가 발생하기는 하나 목표하는 체결력에 도달하지 못하게 되므로, ECU 또는 액추에이터 등이 소손될 가능성이 있다. 특히 종래의 경우 단순히 전류가 공급되는 총 시간만을 고려하여 모터 스톨을 검출하였으므로, 상기와 같은 상황이 자주 발생하였다.
따라서 본 발명의 경우, (a)단계 및 (b)단계와 같이 전압 및 전류, 그리고 이를 통해 산출한 총 에너지량을 통해 모터 스톨을 검출하여 상기와 같은 상황을 방지하게 된다.
다음으로, 투입된 에너지 총량과, 상기 모터에 공급되는 전류의 크기에 따라 상기 모터의 스톨 상태를 검출하는 (c)단계가 수행된다. 본 단계에서는 상기 (a)단계에서 검출된 전류량과, 상기 (b)단계에서 산출된 에너지 총량을 통해 모터의 스톨 상태를 검출하게 된다.
구체적으로 본 실시예의 경우, 도 5와 같이 투입된 에너지 총량(Accumulated input power)이 기 설정된 임계점(Fault detection threshold) 이상 누적되는 제1판단조건을 먼저 판단하며, 제1판단조건이 만족된 시점(T1)을 기준으로 상기 모터에 인가되는 전류가 목표전류 미만인 제2판단조건을 만족할 경우, 상기 모터가 스톨 상태인 것으로 판단하게 된다.
여기서 상기 임계점은 모터에 의해 브레이크의 체결이 이루어질 수 있는 총 에너지량, 또는 그보다 약간의 버퍼 구간을 더 부가한 에너지량으로 설정될 수 있다.
즉 본 발명은 총 누적 에너지량이 임계점에 도달하였으나, 원하는 체결력이 발생하지 않을 경우 모터 스톨인 것으로 인지하게 된다.
이와 같이 본 발명은 모터 스톨을 실시간으로 정밀하게 검출할 수 있어 즉각적인 대처를 수행할 수 있는 장점이 있으며, 일정 부하가 인가됨에 따라 ECU 및 액추에이터가 소손되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
상기 (c)단계 이후에는, 전술한 바와 같이 모터에 공급되는 전류를 차단하는 (d)단계와, 차량의 수동 브레이크를 체결하는 (e)단계가 더 포함될 수 있다.
즉 모터 스톨 상태인 것으로 판단된 이후 전류가 계속 공급될 경우, 각 기기의 손상이 발생할 수 있으므로, (d)단계에 의해 모터에 공급되는 전류를 즉시 차단하게 된다.
그리고 차량이 경사면 등에 위치된 경우 전자식 주차 브레이크의 체결 실패로 인해 사고를 유발할 수 있으므로, (e)단계에 의해 수동 브레이크를 체결하여 차량이 해당 위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: EPB 스위치 20: ECU
30: 모터

Claims (5)

  1. 전자식 주차 브레이크에 구비되어 파킹 체결을 수행하는 모터의 구동 시작 시점으로부터 상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 모니터링하는 (a)단계;
    상기 모터에 투입되는 전압 및 전류를 통해 투입된 에너지 총량을 산출 및 모니터링하는 (b)단계; 및
    투입된 에너지 총량과, 상기 모터에 공급되는 전류의 크기에 따라 상기 모터의 스톨 상태를 검출하는 (c)단계;
    를 포함하는 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    투입된 에너지 총량이 기 설정된 임계점 이상 누적되는 제1판단조건과, 상기 모터에 인가되는 전류가 목표전류 미만인 제2판단조건을 모두 만족할 경우 상기 모터가 스톨 상태인 것으로 판단하는 것으로 하는 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임계점은 모터에 의해 브레이크의 체결이 이루어질 수 있는 에너지 총량에 버퍼 구간을 더 부가한 에너지량으로 설정되는 것으로 하는 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 (c)단계에서 상기 모터가 스톨 상태인 것으로 판단된 경우,
    모터에 공급되는 전류를 차단하는 (d)단계를 더 포함하는 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 (d)단계 이후에는,
    차량의 수동 브레이크를 체결하는 (e)단계가 더 포함되는 전자식 주차 브레이크의 모터 스톨 검출방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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