KR20180039356A - 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서,모터의 위치를 측정하는 모터 위치 센서(MPS), 상기 차량의 종가속도를 측정하는 가속도 센서, 상기 차량의 휠 속도를 측정하는 휠 속도 센서 및 상기 휠의 브레이크 액압을 측정하는 압력 센서 중 적어도 세 개를 포함하는 센서부 및 상기 복수의 센서 중 적어도 3개의 센서로부터 감지 결과를 수신하고, 상기 적어도 3개의 센서로부터 추정하거나 측정된 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어 방법{Electric brake system and method thereof}
본 발명은 전자식 브레이크 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호를 이용하여 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.
차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 시스템이 제안되고 있다.
브레이크 시스템의 일례로는 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS: Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS: Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(ESC: Electronic Stability Control System) 등이 있다.
일반적으로 전자식 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 휠 실린더로 압력을 공급하는 액압 공급장치를 포함한다.
위와 같은 액압 공급장치가 마련된 전자식 브레이크 시스템은 유럽 등록특허 EP 2 520 473호에 개시되어 있다. 개시된 문헌에 따르면, 액압 공급장치는 브레이크 페달의 답력에 따라 모터가 작동하여 제동압을 발생시키도록 이루어진다. 이때, 제동압은 모터의 회전력을 직선운동으로 변환하여 피스톤을 가압함으로써 발생하게 된다.
다만, 종래 전동식 유압 브레이크 장치는 전동식 유압 펌프로부터 펌핑된 유압을 브레이크액 압력센서에서 감지하고, 감지된 브레이크액 압력센서값을 기초로 유압을 제동하였다.
이러한, 종래 전동식 유압 브레이크 장치는 감지된 브레이크액 압력센서값을 기초로 유압을 제동하므로, 브레이크액 압력센서의 유효성 판단이 중요하였다.
따라서, 최근에는 다른 매개 변수를 이용하여 브레이크액 압력값을 추정하고, 추정된 브레이크액 압력값과 브레이크액 압력센서값을 비교하여 브레이크액 압력센서의 유효성을 판단함으로써, 브레이크액 압력센서의 유효성 판단에 대한 신뢰성을 향상시킬 수가 있는 개선된 브레이크액 압력센서 유효성 판별 장치 및 그 판별 방법의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
또한, 최근에는 운전자에게 브레이크액 압력센서의 현재 상태 및 브레이크액 압력값을 추정하기 위한 현재 상태를 인지시켜, 운전자에게 주의 운전을 유도하면서 현재 상태에 대한 운전자의 불안감을 억제시킬 수가 있는 개선된 브레이크액 압력센서 유효성 판별 방법의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
EP 2 520 473 A1 (Honda Motor Co., Ltd.) 2012. 11. 7.
본 발명의 실시 예는, 브레이크액 압력센서의 유효성 판단에 대한 신뢰성을 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는, 브레이크액 압력센서 및 종방향 가속도센서와 모터 위치센서의 현재 상태에 대한 고장을 계속하여 감지하여 센서 고장으로 인한 운전자의 불안감을 억제시킬 수가 있는 브레이크액 압력센서 유효성 판별 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서, 모터의 위치를 측정하는 모터 위치 센서(MPS), 상기 차량의 종가속도를 측정하는 가속도 센서, 상기 차량의 휠 속도를 측정하는 휠 속도 센서 및 상기 휠의 브레이크 액압을 측정하는 압력 센서 중 적어도 세 개를 포함하는 센서부; 및 상기 복수의 센서 중 적어도 3개의 센서로부터 감지 결과를 수신하고, 상기 적어도 3개의 센서로부터 추정하거나 측정된 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 제어부;를 포함하는 차량의 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 페달의 위치를 측정하는 페달 위치 센서, 상기 차량의 종가속도를 측정하는 가속도 센서, 상기 차량의 휠 속도를 측정하는 휠 속도 센서 및 상기 휠의 브레이크 액압을 측정하는 압력 센서 중 적어도 세 개를 포함하는 센서부; 및 상기 복수의 센서 중 적어도 3개의 센서로부터 감지 결과를 수신하고, 상기 적어도 3개의 센서로부터 추정하거나 측정한 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 제어부;를 포함하는 차량의 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
또한, 상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압은 상기 모터의 위치로부터 추정한 제 1 브레이크 액압, 상기 종가속도로부터 추정한 제 2 브레이크 액압, 상기 휠 속도로부터 추정한 제 3 브레이크 액압, 및 상기 압력 센서로부터 측정된 제 4 브레이크 액압 중 3개로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 변화량의 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 더 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 고장으로 판단된 센서의 고장을 경고할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서, 모터 위치 센서(MPS)로부터 측정된 모터의 위치 정보, 가속도 센서로부터 측정된 상기 차량의 종가속도 정보, 휠 속도 센서로부터 측정된 휠 속도 정보, 압력 센서가 측정한 브레이크 액압 정보 중 적어도 3개의 센서 정보를 수신하는 단계; 상기 적어도 3개의 센서로부터 수신한 센서 정보로부터 독립적으로 브레이크 액압을 추정하거나 상기 측정된 브레이크 액압을 입력 받는 단계; 및 상기 추정하거나 측정된 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 단계;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서, 브레이크 페달 위치 센서로부터 측정된 페달 위치 정보, 가속도 센서로부터 측정된 상기 차량의 종가속도 정보, 휠 속도 센서로부터 측정된 휠 속도 정보, 압력 센서가 측정한 브레이크 액압 정보 중 적어도 3개의 센서 정보를 수신하는 단계; 상기 적어도 3개의 센서로부터 수신한 센서 정보로부터 독립적으로 브레이크 액압을 추정하거나 상기 측정된 브레이크 액압을 입력 받는 단계; 및 상기 추정하거나 측정된 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 단계;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압은 상기 모터의 위치로부터 추정한 제 1 브레이크 액압, 상기 종가속도로부터 추정한 제 2 브레이크 액압, 상기 휠 속도로부터 추정한 제 3 브레이크 액압, 및 상기 압력 센서로부터 측정된 제 4 브레이크 액압 중 3개로 구성될 수 있다.
또한, 상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 변화량의 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 판단된 센서의 고장을 경고하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는, 브레이크액 압력센서의 유효성 판단에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는, 브레이크액 압력센서 및 종방향 가속도센서와 모터 위치센서의 현재 상태에 대한 고장을 계속하여 감지하여 센서 고장으로 인한 운전자의 불안감을 억제시킬 수가 있는 브레이크액 압력센서 유효성 판별 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템 내 전자 제어 유닛의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템 내 부피에 따른 액압을 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 일부 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 일부 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 일부 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압 회로도이다.
도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1)은 통상적으로, 액압을 발생시키는 마스터 실린더(20)와, 마스터 실린더(20)의 상부에 결합되어 오일을 저장하는 리저버(30)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 마스터 실린더(20)를 가압하는 인풋로드(12)와, 액압이 전달되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동을 수행하는 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11) 및 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 시뮬레이션 장치(50)를 구비한다.
또한, 도 1에 도시되지는 않았으나, 각 휠 실린더(40)에는 휠 속도 센서가 구비되어 각 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 측정할 수 있다.
마스터 실린더(20)는 적어도 하나의 챔버를 구비하도록 구성되어 액압을 발생시킬 수 있다. 일 예로, 마스터 실린더(20)는 두 개의 챔버를 구비하도록 구성되고, 각각의 챔버에는 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a)이 마련되며, 제1 피스톤(21a)은 인풋로드(12)와 연결될 수 있다. 그리고 마스터 실린더(20)는 두 개의 챔버로부터 각각 액압이 배출되는 제1 및 제2 유압포트(24a, 24b)를 형성할 수 있다.
한편, 마스터 실린더(20)는 두 개의 챔버를 가짐으로써 고장시 안전을 확보할 수 있다. 예컨대, 두 개의 챔버 중 하나의 챔버는 차량의 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)에 연결되고, 다른 하나의 챔버는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)에 연결될 수 있다. 이와 같이, 두 개의 챔버를 독립적으로 구성함으로써 한 쪽 챔버가 고장나는 경우에도 차량의 제동이 가능하도록 할 수 있다.
또한, 마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a) 사이에는 제1 스프링(21b)이 마련되고, 제2 피스톤(22a)과 마스터 실린더(20)의 끝단 사이에는 제2 스프링(22b)이 마련될 수 있다.
제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)은 두 챔버에 각각 마련되고, 브레이크 페달(10)의 변위가 달라짐에 따라 제1 피스톤(21a)과 제2 피스톤(22a)이 압축되면서 제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)에 탄성력이 저장된다. 그리고 제1 피스톤(21a)을 미는 힘이 탄성력 보다 작아지면 제1 스프링(21b)과 제2 스프링(22b)이 저장된 탄성력을 이용하여 제1 및 제2 피스톤(21a, 22a)을 밀어서 원상복귀 시킬 수 있다.
한편, 마스터 실린더(20)의 제1 피스톤(21a)을 가압하는 인풋로드(12)는 제1 피스톤(21a)과 밀착되게 접촉될 수 있다. 즉, 마스터 실린더(20)와 인풋로드(12) 사이의 갭(gap)이 존재하지 않을 수 있다. 따라서 브레이크 페달(10)을 밞으면 페달 무효 스트로크 구간 없이 직접적으로 마스터 실린더(20)를 가압할 수 있다.
시뮬레이션 장치(50)는 후술할 제1 백업유로(251)와 연결되어 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공할 수 있다. 운전자가 제공하는 답력을 보상하는 만큼 반력이 제공됨으로써 운전자는 의도하는 대로 세밀하게 제동력을 조절할 수 있게 된다.
도 1을 참고하면, 시뮬레이션 장치(50)는 마스터 실린더(20)의 제1 유압포트(24a)에서 유출되는 오일을 저장할 수 있도록 마련된 시뮬레이션 챔버(51)와 시뮬레이션 챔버(51) 내에 마련된 반력 피스톤(52)과 이를 탄성 지지하는 반력 스프링(53)을 구비하는 페달 시뮬레이터 및 시뮬레이션 챔버(51)의 후단부에 연결된 시뮬레이터 밸브(54)를 포함한다.
반력 피스톤(52)과 반력 스프링(53)은 시뮬레이션 챔버(51)로 유입되는 오일에 의해 시뮬레이션 챔버(51) 내에서 일정 범위의 변위를 갖도록 설치된다.
시뮬레이터 밸브(54)는 시뮬레이션 챔버(51)의 후단과 리저버(30)를 연결하는 유로에 마련될 수 있다. 시뮬레이션 챔버(51)의 전단은 마스터 실린더(20)와 연결되고, 시뮬레이션 챔버(51)의 후단은 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)와 연결될 수 있다. 따라서 반력 피스톤(52)이 복귀하는 경우에도 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)의 오일이 유입됨으로써 시뮬레이션 챔버(51)의 내부 전체가 오일로 채워질 수 있다.
한편, 도면에는 여러 개의 리저버(30)가 도시되어 있고 각각의 리저버(30)는 동일한 도면 부호를 사용하고 있다. 다만, 이들 리저버는 동일 부품으로 마련되거나 서로 다른 부품으로 마련될 수 있다. 일 예로, 시뮬레이션 장치(50)와 연결되는 리저버(30)는 마스터 실린더(20)와 연결되는 리저버(30)와 동일하거나, 마스터 실린더(20)와 연결되는 리저버(30)와 별도로 오일을 저장할 수 있는 저장소일 수 있다.
한편, 시뮬레이터 밸브(54)는 평소 닫힌 상태를 유지하는 평상시 폐쇄형 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(54)는 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하는 경우 개방되어 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일을 리저버(30)로 전달할 수 있다.
또한, 페달 시뮬레이터와 리저버(30) 사이에는 시뮬레이터 밸브(54)와 병렬 연결되도록 시뮬레이터 체크밸브(55)가 설치될 수 있다. 시뮬레이터 체크밸브(55)는 리저버(30)의 오일이 시뮬레이션 챔버(51)로 흐르는 것을 허용하되, 시뮬레이션 챔버(51)의 오일이 체크밸브(55)가 설치되는 유로를 통해 리저버(30)로 흐르는 것을 차단할 수 있다. 브레이크 페달(10)의 답력 해제시 시뮬레이터 체크밸브(55)를 통해 오일이 시뮬레이션 챔버(51) 내로 공급될 수 있기 때문에 페달 시뮬레이터 압력의 빠른 리턴이 보장될 수 있다.
액압 공급장치(100)는 휠 실린더(40)로 전달되는 오일 압력을 제공하는 액압 제공유닛(110)과, 페달 변위센서(11)의 전기적 신호에 의해 회전력을 발생시키는 모터(120)와, 모터(120)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 액압 제공유닛(110)에 전달하는 동력변환부(130)를 포함할 수 있다. 또는 액압 제공유닛(110)은 모터(120)에서 공급되는 구동력이 아니라 고압 어큐뮬레이터에서 제공되는 압력에 의해 동작할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(11)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동하는 액압 공급장치(100)와, 각각 두 개의 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)으로 구성된 유압 제어유닛(200)과, 상기 제1 유압포트(24a)와 제1 유압서킷(201)을 연결하는 제1 백업유로(251)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(261)와, 제2 유압포트(24b)와 제2 유압서킷(202)을 연결하는 제2 백업유로(252)에 마련되어 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(262)와, 액압 정보와 페달 변위 정보를 기반으로 액압 공급장치(100)와 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어하는 전자 제어 유닛(2000)을 포함할 수 있다.
이러한 전자 제어 유닛(2000)의 전자식 브레이크 시스템(1)의 총괄적 제어를 수행할 수 있다.
다시 도 1 에 도시된 바에 따라, 액압 제공유닛(110)은 오일을 공급받아 저장되는 압력챔버가 형성되는 실린더블록(111)과, 실린더블록(111) 내에 수용되는 유압피스톤(114)과, 유압피스톤(114)과 실린더블록(111) 사이에 마련되어 압력챔버를 밀봉하는 실링부재(115: 115a, 115b)와, 유압피스톤(114)의 후단에 연결되어 동력변환부(130)에서 출력되는 동력을 유압피스톤(114)으로 전달하는 구동축(133)을 포함한다.
압력챔버는 유압피스톤(114)의 전방(전진 방향, 도면의 좌측 방향)에 위치하는 제1 압력챔버(112)와, 유압피스톤(114)의 후방(후진 방향, 도면의 우측 방향)에 위치하는 제2 압력챔버(113)를 포함할 수 있다. 즉, 제1 압력챔버(112)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 전단에 의해 구획되며, 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련되고, 제2 압력챔버(113)는 실린더블록(111)과 유압피스톤(114)의 후단에 의해 구획되며, 유압피스톤(114)의 이동에 따라 체적이 달라지도록 마련된다.
제1 및 제2 압력챔버(112, 113)는 각각 덤프유로(116, 117)에 의해 리저버(30)와 연결되고, 리저버(30)로부터 오일을 공급받아 저장하거나 제1 또는 제2 압력챔버(112, 113)의 오일을 리저버(30)로 전달할 수 있다.
다음으로, 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)에 연결되는 유로들(211, 212, 213, 214, 215, 216, 217)과 밸브들(231, 232, 233, 234, 235, 236, 241, 242, 243)에 대하여 설명하기로 한다.
제2 유압유로(212)는 제1 유압서킷(201)과 연통되고, 제3 유압유로(213)는 제2 유압서킷(202)과 연통될 수 있다. 따라서, 유압피스톤(114)의 전진에 의해 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)으로 액압이 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 및 제3 유압유로(212, 213)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 제어밸브(231)와 제2 제어밸브(232)를 포함할 수 있다.
그리고 제1 및 제2 제어밸브(231, 232)는 제1 압력챔버(112)에서 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제1 또는 제2 제어밸브(231, 232)는 제1 압력챔버(112)의 액압이 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)으로 전달되는 것을 허용하면서도, 제1 또는 제2 유압서킷(201, 202)의 액압이 제2 또는 제3 유압유로(212, 213)를 통해 제1 압력챔버(112)로 누설되는 것은 방지할 수 있다.
한편, 제4 유압유로(213)는 도중에 제5 유압유로(215)와 제6 유압유로(216)로 분기되어 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)에 모두 연통될 수 있다. 일 예로, 제4 유압유로(214)에서 분기되는 제5 유압유로(215)는 제1 유압서킷(201)과 연통되고, 제4 유압유로(214)에서 분기되는 제6 유압유로(216)는 제2 유압서킷(202)과 연통될 수 있다. 따라서, 유압피스톤(114)의 후진에 의해 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202) 모두에 액압이 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제5 유압유로(215)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제3 제어밸브(233)와 제6 유압유로(216)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제4 제어밸브(234)를 포함할 수 있다.
제3 제어밸브(233)는 제2 압력챔버(113)와 제1 유압서킷(201) 사이의 오일 흐름을 제어하는 양방향 제어밸브로 마련될 수 있다. 그리고 제3 제어밸브(233)는 평상시 닫혀있다가 전자 제어 유닛(2000)으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
그리고 제4 제어밸브(234)는 제2 압력챔버(113)에서 제2 유압서킷(202)으로 향하는 방향의 오일 흐름만을 허용하고, 반대 방향으로의 오일 흐름은 차단하는 체크밸브로 마련될 수 있다. 즉, 제4 제어밸브(234)는 제2 유압서킷(202)의 액압이 제6 유압유로(216)와 제4 유압유로(214)를 통해 제2 압력챔버(113)로 누설되는 것은 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)를 연결하는 제7 유압유로(217)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제5 제어밸브(235)와, 제2 유압유로(212)와 제7 유압유로(217)를 연결하는 제8 유압유로(218)에 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제6 제어밸브(236)를 포함할 수 있다. 그리고 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 제1 제어밸브(231) 또는 제2 제어밸브(232)에 이상이 발생하였을 때, 개방되도록 작동하여 제1 압력챔버(112)의 액압이 제1 유압서킷(201)과 제2 유압서킷(202)에 모두 전달될 수 있도록 할 수 있다.
그리고 제5 제어밸브(235)와 제6 제어밸브(236)는 휠 실린더(40)의 액압을 빼내어 제1 압력챔버(112)로 보내는 때에 개방되도록 작동할 수 있다. 제2 유압유로(212)와 제3 유압유로(213)에 마련되는 제1 제어밸브(231)와 제2 제어밸브(232)가 일 방향 오일 흐름만을 허용하는 체크밸브로 마련되기 때문이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제1 및 제2 덤프유로(116, 117)에 각각 마련되어 오일의 흐름을 제어하는 제1 덤프밸브(241)와 제2 덤프밸브(242)를 더 포함할 수 있다. 덤프밸브(241, 242)는 리저버(30)에서 제1 또는 제2 압력챔버(112, 113)로의 방향만을 개방하고, 반대 방향은 폐쇄하는 체크밸브일 수 있다. 즉, 제1 덤프밸브(241)은 리저버(30)에서 제1 압력챔버(112)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제1 압력챔버(112)에서 리저버(30)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크밸브일 수 있고, 제2 덤프밸브(242)은 리저버(30)에서 제2 압력챔버(113)로 오일이 흐를 수 있도록 허용하되, 제2 압력챔버(113)에서 리저버(30)로 오일이 흐르는 것은 차단하는 체크밸브일 수 있다.
또한, 제2 덤프유로(117)는 바이패스 유로를 포함할 수 있고, 바이패스 유로에는 제2 압력챔버(113)와 리저버(30) 사이의 오일 흐름을 제어하는 제3 덤프밸브(243)가 설치될 수 있다.
제3 덤프밸브(243)는 양방향 흐름을 제어할 수 있는 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있고, 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 액압 제공유닛(110)은 복동식으로 동작할 수 있다. 즉, 유압피스톤(114)이 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생되는 액압은 제1 유압유로(211)와 제2 유압유로(212)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있고, 제1 유압유로(211)와 제3 유압유로(213)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있다.
마찬가지로, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제2 압력챔버(113)에 발생되는 액압은 제4 유압유로(214)와 제5 유압유로(215)를 통해 제1 유압서킷(201)에 전달되어 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있고, 제4 유압유로(214)와 제6 유압유로(216)를 통해 제2 유압서킷(202)에 전달되어 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)를 작용시킬 수 있다.
또한, 유압피스톤(114)이 후진하면서 제1 압력챔버(112)에 발생되는 부압은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(LR)에 설치되는 휠 실린더(40)의 오일을 흡입하여 제1 유압서킷(201), 제2 유압유로(212), 및 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 전달시킬 수 있고, 우측 후륜(RR)과 좌측 전륜(FL)에 설치되는 휠 실린더(40)의 오일을 흡입하여 제2 유압서킷(202), 제3 유압유로(213), 및 제1 유압유로(211)를 통해 제1 압력챔버(112)로 전달시킬 수 있다.
다음으로 액압 공급장치(100)의 모터(120)와 동력변환부(130)에 대하여 설명하기로 한다.
모터(120)는 전자 제어 유닛(2000)으로부터 출력된 신호에 의해 회전력을 발생시키는 장치로서, 정방향 또는 역방향으로 회전력을 발생시킬 수 있다. 모터(120)의 회전 각속도와 회전각은 정밀하게 제어될 수 있다.
또한, 모터 위치 센서(MPS)는 모터(120)의 회전각 또는 모터의 전류를 제어하는 모터 제어센서다.
즉, 모터(120)의 회전 각속도 및 회전각을 측정하기 위한 모터 위치 센서(MPS)를 더 포함하여, 모터(120)의 회전각 기타 위치 정보를 전자 제어 유닛(2000)에 송신할 수 있다.
한편, 전자 제어 유닛(2000)은 모터(120)를 포함하여 후술할 본 발명의 전자식 브레이크 시스템(1)에 구비된 복수의 밸브(800)를 구성하는 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어한다.
뿐만 아니라, 전자 제어 유닛(2000)은 브레이크 페달(10)의 변위에 따라 복수의 밸브들이 제어되는 동작에 대해서는 후술하기로 한다.
모터(120)의 구동력은 동력변환부(130)를 통해 유압피스톤(114)의 변위를 발생시키고, 압력챔버 내에서 유압피스톤(114)이 슬라이딩 이동하면서 발생하는 액압은 제1 및 제2 유압유로(211, 212)를 통해 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 설치된 휠 실린더(40)로 전달된다.
동력변환부(130)는 회전력을 직선운동으로 변환하는 장치로서, 일 예로 웜샤프트(131)와 웜휠(132)과 구동축(133)으로 구성될 수 있다.
즉, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자 제어 유닛(2000)에 전달되고, 전자 제어 유닛(2000)은 모터(120)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)를 일 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 전진 이동하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다.
반대로, 브레이크 페달(10)에 답력이 제거되면 전자 제어 유닛(2000)은 모터(120)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)가 반대 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 복귀하면서(후진 이동하면서) 제1 압력챔버(112)에 부압을 발생시킨다.
한편, 액압과 부압의 발생은 위와 반대 방향으로도 가능하다. 즉, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자 제어 유닛(2000)에 전달되고, 전자 제어 유닛(2000)은 모터(120)를 반대 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)를 반대 방향으로 회전시킨다. 웜샤프트(131)의 회전력은 웜휠(132)을 거쳐 구동축(133)에 전달되고, 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 후진 이동하면서 제2 압력챔버(113)에 액압을 발생시킨다.
반대로, 브레이크 페달(10)에 답력이 제거되면 전자 제어 유닛(2000)은 모터(120)를 일 방향으로 구동시켜 웜샤프트(131)가 일 방향으로 회전한다. 따라서 웜휠(132) 역시 반대로 회전하고 구동축(133)과 연결된 유압피스톤(114)이 복귀하면서(전진 이동하면서) 제2 압력챔버(113)에 부압을 발생시킨다.
이처럼 액압 공급장치(100)는 모터(120)로부터 발생된 회전력의 회전방향에 따라 액압을 휠 실린더(40)로 전달하거나 액압을 흡입하여 리저버(30)로 전달하는 역할을 수행하게 된다.
한편, 모터(120)가 일 방향으로 회전하는 경우 제1 압력챔버(112)에 액압이 발생하거나 제2 압력챔버(113)에 부압이 발생할 수 있는데, 액압을 이용하여 제동할 것인지, 아니면 부압을 이용하여 제동을 해제할 것인지는 복수의 밸브(800)를 구성하는 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어함으로써 결정될 수 있다.
그리고 본 발명의 실시예에 따른 동력변환부(130)는 상기 볼스크류 너트 조립체의 구조 이외에 회전운동을 직선운동으로 변환시킬 수 있다면 어떠한 구조를 갖더라도 채용 가능한 것으로 이해되어야 한다.
제1 백업유로(251)에는 오일의 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(261)가 마련되고, 제2 백업유로(252)에는 오일의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(262)가 마련될 수 있다. 또한, 제1 백업유로(251)는 제1 유압포트(24a)와 제1 유압서킷(201)을 연결하고, 제2 백업유로(252)는 제2 유압포트(24b)와 제2 유압서킷(202)을 연결할 수 있다.
그리고 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)는 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자제어유닛에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
다음으로, 도 1을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 유압 제어유닛(200)에 대하여 설명하기로 한다.
유압 제어유닛(200)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 차륜을 제어하는 제1 유압서킷(201)과, 제2 유압서킷(202)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어하고, 제2 유압서킷(202)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있다. 그리고 각각의 차륜(FR, FL, RR, RL)에는 휠 실린더(40)가 설치되어 액압을 공급받아 제동이 이루어진다.
제1 유압서킷(201)은 제1 유압유로(211) 및 제2 유압유로(212)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압유로(212)는 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)으로 연결되는 두 유로로 분기된다. 마찬가지로, 제2 유압서킷(202)은 제1 유압유로(211) 및 제3 유압유로(213)와 연결되어 액압 공급장치(100)로부터 액압을 제공받고, 제3 유압유로(213)는 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)으로 연결되는 두 유로로 분기된다.
유압서킷(201, 202)은 액압의 흐름을 제어하도록 복수의 인렛밸브(221: 221a, 221b, 221c, 221d)를 구비할 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)에는 제1 유압유로(211)와 연결되어 두 개의 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221a, 221b)가 마련될 수 있다. 또한, 제2 유압서킷(202)에는 제2 유압유로(212)와 연결되어 휠 실린더(40)로 전달되는 액압을 각각 제어하는 두 개의 인렛밸브(221c, 221d)가 마련될 수 있다.
그리고 인렛밸브(221)는 휠 실린더(40)의 상류측에 배치되며 정상상태에서는 개방되어 있다가 전자 제어 유닛(2000)에서 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
또한, 유압서킷(201, 202)은 각각의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들의 전방과 후방을 연결하는 바이패스 유로에 마련되는 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들을 포함할 수 있다. 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 휠 실린더(40)에서 액압 제공유닛(110) 방향으로의 오일의 흐름만을 허용하고, 액압 제공유닛(110)에서 휠 실린더(40) 방향으로의 오일의 흐름은 제한하도록 마련될 수 있다. 체크밸브(223a, 223b, 223c, 223d)들은 휠 실린더(40)의 제동압을 신속하게 뺄 수 있도록 할 수 있고, 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들이 정상적으로 작동하지 않는 경우에 휠 실린더(40)의 액압이 액압 제공유닛(110)으로 유입되도록 할 수 있다.
또한, 유압서킷(201, 202)은 제동 해제시 성능향상을 위하여 리저버(30)와 연결되는 복수의 아웃렛밸브(222: 222a, 222b, 222c, 222d)를 더 구비할 수 있다. 아웃렛밸브(222)는 각각 휠 실린더(40)와 연결되어 각 차륜(RR, RL, FR, FL)으로부터 액압이 빠져나가는 것을 제어한다. 즉, 아웃렛밸브(222)는 각 차륜(RR, RL, FR, FL)의 제동압력을 감지하여 감압제동이 필요한 경우 선택적으로 개방되어 압력을 제어할 수 있다.
그리고 아웃렛밸브(222)는 평상시 닫혀있다가 전자제어유닛으로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
또한, 유압 제어유닛(200)은 백업유로(251, 252)와 연결될 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(201)은 제1 백업유로(251)와 연결되어 마스터 실린더(20)로부터 액압을 제공받고, 제2 유압서킷(202)은 제2 백업유로(252)와 연결되어 마스터 실린더(20)로부터 액압을 제공받을 수 있다.
이 때, 제1 백업유로(251)는 제1 및 제2 인렛밸브(221a, 221b)의 상류에서 제1 유압서킷(201)에 합류할 수 있다. 마찬가지로, 제2 백업유로(252)는 제3 및 제4 인렛밸브(221c, 221d)의 상류에서 제2 유압서킷(202)에 합류할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 폐쇄하는 경우 액압 공급장치(100)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 유압서킷(201, 202)을 통해 휠 실린더(40)로 공급할 수 있고, 제1 및 제2 컷밸브(261, 262)를 개방하는 경우 마스터 실린더(20)에서 제공되는 액압을 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 통해 휠 실린더(40)로 공급할 수 있다. 이 때, 복수의 인렛밸브(221a, 221b, 221c, 221d)들은 개방된 상태이기 때문에 동작 상태를 전환시킬 필요가 없다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 동작에 대하여 자세히 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 도 1에 도시된 액압 공급 장치(100)와 유압 제어 유닛(200) 내 복수의 밸브를 제어할 수 있는 것으로, 도 1의 회로에 포함된 모터 위치 센서(MPS), 페달 위치 센서(미도시), 휠 속도 센서(미도시) 등을 포함하는 센서부(1000)와, 센서부(1000)로부터 획득한 감지 신호를 기초로 전자식 브레이크 시스템(1)이 정상적으로 동작하는지 판단하는 전자 제어 유닛(2000)을 포함한다.
구체적으로, 센서부(1000)는 휠 속도 센서부(1100), 모터 위치 센서부(1200), 가속도 센서부(1300), 페달 위치 센서부(1400) 및 압력 센서부(1500)를 포함한다.
휠 속도 센서부(1100)는 휠 속도 센서(미도시)를 포함한다. 이러한 휠 속도 센서는 차량의 각 휠(FL, RR, RL, FR)에 위치하여 측정한 휠 속도를 전자 제어 유닛(2000)에 송신한다.
모터 위치 센서부(1200)는 모터 위치 센서(MPS)를 포함하는 것으로, 모터(120)의 회전각 또는 모터의 전류를 제어하는 모터 제어 센서를 포함한다.
즉, 모터(120)의 회전 각속도 및 회전각을 측정하기 위한 모터 위치 센서(MPS)는 모터(120)의 회전각 기타 위치 정보를 전자 제어 유닛(2000)에 송신할 수 있다.
가속도 센서부(1300)는 가속도 센서(미도시)를 포함한다. 즉, 차량에 포함된 가속도 센서는 횡가속도 센서 및 종가속도 센서를 포함할 수 있는 것으로, 횡가속도 센서는 차량의 이동방향을 X 축이라고 할 ‹š, 이동 방향의 수직축(Y축)방향을 횡방향이라고 하여 횡방향의 가속도를 측정한다.
종가속도 센서는 차량의 이동방향 X 축 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
이러한 가속도 센서(미도시)는 단위시간당 속도의 변화를 검출하는 소자로써 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 감지하며, 관성력, 전기변형, 자이로(Gyro)의 원리를 이용하여 측정할 수 있다.
페달 위치 센서부(1400)는 페달 위치 센서(11)를 포함한다. 즉, 페달 위치 센서(11)는 페달에 가해진 운전자의 답력을 측정한다.
압력 센서부(1500)는 전자식 브레이크 시스템(1) 내 유압을 측정하는 것으로, 복수의 압력 센서를 포함할 수 있다.
구체적으로, 각 휠(FR, FL, RR, RL)에 포함된 압력 센서(미도시)를 통하여 각 휠의 압력을 측정하여 전자 제어 유닛(20)으로 압력값을 송신할 수 있으며, 도 1에 도시된 PS1은 유압서킷(201, 202)의 액압을 감지하는 유압유로 압력센서로 유압의 액압을 측정하고, PS2는 마스터 실린더(20)의 오일압력을 측정하는 백업유로 압력센서로 마스터 실린더의 유압을 측정할 수 있다.
다음으로, 전자 제어 유닛(2000)은 본 발명에 따른 차량의 전자식 브레이크 시스템(1)을 총괄적으로 제어하는 것으로, 센서부(1000)에서 측정한 각종 센서값을 기초로 브레이크액압을 추정하고, 추정한 브레이크액압을 기초로 센서부(1000)에 포함된 센서 이상한지 여부를 확인하는 메인 프로세서(2100)와 메인 프로세서(2100)의 동작에 필요한 각종 데이터를 저장하는 메모리(2200)를 포함한다.
이러한 전자 제어 유닛(2000)은 도 3에 도시된 바에 따라, 소프트웨어적으로 입력부(2010), 추정부(2020) 및 판단부(2030)를 포함할 수 있다.
먼저, 입력부(2010)는 센서부(1000)에서 획득한 각종 센서값을 수신한다.
즉, 입력부(2010)는 센서부(1000)에 포함된 휠 속도 센서부(1100)로부터 각 휠의 속도를 입력받는다. 또한, 입력부(2010)는 모터 위치 센서부(1200)로부터 모터 위치에 관한 정보를 입력 받는다. 또한, 가속도 센서부(1300)로부터 차량의 횡가속도 및 종가속도 정보를 포함하는 가속도값을 획득하고, 페달 위치 센서부(1400)로부터 페달 위치 정보를 입력 받고, 압력 센서부(1500)로부터 전자식 브레이크 시스템(1)내 포함된 적어도 하나 이상의 압력 센서(예를 들어, 도 1의 PS1, PS2)로부터 측정한 압력값을 획득한다.
이 때, 획득하는 각종 센서값은 실시간으로 획득된다.
다음으로, 추정부(2020)는 입력부(2010)에서 획득한 각종 센서값을 기초로 브레이크액압을 추정한다.
먼저, 페달 위치 센서부(1400)를 통하여 획득한 페달 위치 또는 모터 위치 센서부(1200)를 통하여 획득한 모터 위치로부터 브레이크액압을 추정하는데, 페달 위치 또는 모터 위치로부터 브레이크액압을 추정하는 것은 차량(1)의 모든 휠(FR,FL,RR,RL)이 브레이킹 상태에서만 유효하다.
따라서, 전자 제어 유닛(2000) 내 추정부(2020)는 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)에 포함된 모터(120)에 설치된 모터 위치 센서(MPS)에서 측정한 모터 위치로부터 유압피스톤(114)의 이동량을 추정하고, 유압피스톤(114)의 추정된 이동량으로부터 브레이크액 부피를 산출한다.
이 때, 산출한 브레이크액 부피로부터 도 4에 도시된 소요액량 특성을 기초로 브레이크액 압력을 추정할 수 있다.
구체적으로, 도 4는 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 소요액량 특성을 나타낸 그래프이다.
즉, 소요액량 곡선은 각 휠의 캘리퍼(미도시)로 유입되는 액량의 부피 변화량(ΔV)에 따라 생성되는 액압의 변화량(ΔP)를 산출하여, 캘리퍼에 생성되는 제동 압력을 산출할 수 있는 것으로, 특히, 소요액량 곡선은 캘리퍼로 유입되는 액량의 부피 변화량(ΔV)에 따라 생성되는 액압의 변화량(ΔP)를 산출하도록 미리 지정된 함수를 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 모터 위치 센서(MPS)로부터 획득한 모터 위치 센서값을 기초로 소요액량 특성 곡선에 따라 제 1 브레이크 액압을 산출할 수 있다.
다만, 도시되지는 않았으나, 부스터 타입의 유압 브레이크 시스템의 경우 페달 위치 센서를 기초로 브레이크액 압력을 추정할 수도 있다. 즉, 추정부(2020)는 부스터 타입의 유압 브레이크 시스템에 포함된 페달 위치 센서(미도시)로부터 페달 이동량을 획득하고, 페달 이동량을 기준으로 브레이크액 부피를 산출한다. 다음으로, 추정부(2020)는 산출된 브레이크액 부피로부터 소요액량 곡선에 따라 제 1 브레이크 액압을 산출할 수 있다.
다음으로, 입력부(2010)를 통하여 획득한 차량(1)의 가속도 정보를 기초로 제 2 브레이크 액압을 산출하는 방법에 대하여 살펴본다.
특히, 본 발명에 따른 전자 제어 유닛(2000)은 가속도 정보를 기초로 브레이크 액압을 추정하기 위하여 종가속도 센서로부터 획득한 종가속도 값을 사용한다. 뿐만 아니라, 전자 제어 유닛(2000)은 차량이 직진 감속 주행 상황에 한정하여 종가속도 센서를 기초로 브레이크 액압을 추정한다.
또한, 전자 제어 유닛(2000)은 각 휠에 포함된 밸브의 오픈 및 클로즈 동작이 없는 상태에서 브레이크액 압력과 휠의 압력이 동일하다고 가정한다.
이 때, 다음의 [식 1] 및 [식 2] 에 기초하여 종가속도값을 기초로 제 2 브레이크 액압을 산출할 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
[식 2]
Figure pat00002
단,
Figure pat00003
은 차량의 무게(Vehicle 단,
Figure pat00004
은 차량의 무게(Vehicle weight),
Figure pat00005
는 종가속도(longitudinal acceleration),
Figure pat00006
는 타이어 제동력(Tire Braking force)은 차량의 브레이크 힘을 의미하고,
Figure pat00007
는 차량의 롤링 저항(Vehicle rolling resistance)으로 구름(rolling) 저항을 의미하고,
Figure pat00008
는 차량의 드래그 힘 (Vehicle drag force)으로 공기 저항을 의미하며,
Figure pat00009
는 중력 가속도,
Figure pat00010
는 노면 그래디언트(road gradient),
Figure pat00011
는 디스크 패드의 마찰계수,
Figure pat00012
는 브레이크 실린더 액압(Brake cylinder pressure),
Figure pat00013
는 브레이크 실린더 면적(Brake cylinder area),
Figure pat00014
는 실제 휠 반경(effective wheel radius),
Figure pat00015
는 다이나믹 휠 반경(dynamic wheel radius)을 의미한다.
따라서, 추정부(2020)는
Figure pat00016
(종가속도)와
Figure pat00017
(차량 무게)를 통해 종방향으로의 차량 힘을 산출할 수 있다. 단, 노면 구배가 없는 상태에 한정하여 [식 1]에 의하여 종방향 차량 힘을 산출하는 것으로, 추정부(2020)는
Figure pat00018
및
Figure pat00019
을 획득한다.
다음으로, [식 2]에 기초하여 추정부(2020)는 차량의 브레이크 힘(
Figure pat00020
)을 산출한다.
이후, 추정부(2020)는 차량의 브레이크 힘(
Figure pat00021
)과 브레이크액 압력(
Figure pat00022
) 의 관게를 통하여 제 2 브레이크 액압을 산출할 수 있다.
다음으로, 입력부(2010)를 통하여 획득한 차량(1)의 휠 속도 정보를 기초로 제 3 브레이크 액압을 산출하는 방법에 대하여 살펴본다.
특히, 본 발명에 따른 전자 제어 유닛(2000)은 휠 속도 센서를 기초로 브레이크 액압을 추정하기 위하여 휠 속도 센서로부터 획득한 휠 속도 값을 사용한다. 뿐만 아니라, 전자 제어 유닛(2000)은 차량이 직진 감속 주행 상황에 한정하여 휠 속도 센서에서 측정한 휠 속도 값을 기초로 브레이크 액압을 추정한다.
즉, 추정부(2020)는 [식 3] 및 [식 4]를 통하여 휠 속도 센서에서 측정한 휠 속도를 기초로 차량의 속도를 추정하고, 추정한 차량의 속도를 기준으로 차량의 종가속도를 산출한다.
[식 3]
Figure pat00023
[식 4]
Figure pat00024
단,
Figure pat00025
는 차량의 속도(Vehicle speed),
Figure pat00026
는 휠 회전 속도(wheel rotation speed),
Figure pat00027
는 다이나믹 휠반경(Dynamic Wheel radius),
Figure pat00028
는 종가속도를 의미한다.
따라서, 추정부(2020)는 [식 3] 및 [식 4]를 통하여 산출한 차량의 종가속도를 기초로 [식 1 ]및 [식 2]를 통하여 브레이크액 압력을 추정할 수 있다.
이 때, 휠 속도 센서로부터 획득한 차량의 휠 속도를 기초로 추정한 브레이크액 압력을 제 3 브레이크액 압력이라고 한다.
다만, 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1) 내 전자 제어 유닛(2000)은 센서부(1000)의 압력 센서부(1500)로부터 직접적으로 브레이크 액압을 획득한다. 이를 제 1 내지 제 3 브레이크액 압력과 구별하기 위하여 이하 제 4 브레이크액 압력이라고 한다.
다음으로, 전자 제어 유닛(2000) 내 판단부(2030)는 추정부(2020)에서 추정한 브레이크액 압력과 압력 센서부(1500)로부터 획득한 제 4브레이크액 압력을 상호 비교하여 센서부(1000) 내 각종 센서가 정상 작동하는지 여부를 판단한다.
이하에서는 판단부(2030)에서 센서 신호의 신뢰도를 판단하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
단, 추정부(2020)에서 추정한 제 1 내지 제 3 브레이크액압이 유효한 경우에 한하여 센서 신호의 신뢰도를 판단한다.
먼저, 판단부(2030)는 각 센서 신호의 신뢰도를 판단하기 위하여 제 1 내지 제 4 브레이크 액압으로부터 기준 압력을 선택한다. 이 때, 선택한 기준 압력과 나머지 브레이크 액압의 오차와 선택한 기준 압력의 기울기와 나머지 브레이크 액압 기울기의 오차를 비교한다.
예를 들어, 판단부(2030)에서 제 1 브레이크 액압을 기준 압력으로 선택한 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 판단부(2030)에서 제 1 브레이크 액압과 제 2 브레이크 액압의 오차가 제 1 설정 오차보다 미리 설정한 시간 이상 유지되면 제 1-2 신뢰도를 감소시킨다. 뿐만 아니라, 판단부(2030)는 제 1 브레이크 액압의 변화량과 제 2 브레이크 액압의 변화량의 오차가 제 2 설정 오차보다 미리 설정한 시간 이상 유지되면 제 1-2 신뢰도를 감소시킨다.
신뢰도(reliability)란 측정한 브레이크 액압이 얼마나 안정적으로 일관성 있게 측정되었는지를 말하는 것으로, 본 발명의 센서부(1000)에 속한 휠 속도 센서, 모터 위치 센서, 가속도 센서, 페달 위치 센서, 압력 센서로부터 확보한 제 1 내지 제 4 브레이크 액압이 오차 없이 정확하게 측정한 정도를 의미한다.
만일, 제 1 브레이크 액압과 제 2 브레이크 액압의 오차 또는 제 1 브레이크 액압의 변화량과 제 2 브레이크 액압의 변화량의 오차가 각각 제 1 설정 오차 또는 제 2 설정 오차 보다 작으면, 판단부(2030)는 추정부(2020)에서 추정한 제 1 브레이크 액압과 제 2 브레이크 액압이 양자 신뢰도 범위 내에 속하는 것으로 판단한다.
이후, 판단부(2030)는 제 1 브레이크 액압을 기준압력으로 하여 제 3 브레이크 액압과 비교하여 제 1-3 신뢰도를 확보하고, 제 1 브레이크 액압을 기준압력으로 하여 제 4 브레이크 액압과 비교하여 제 1-4 신뢰도를 확보한다.
만일, 제 1 브레이크 액압을 추정한 센서에 이상이 있는 경우라면, 제 1-2 신뢰도, 제 1-3 신뢰도, 제 1-4 신뢰도가 기준 신뢰도보다 낮게 확보될 수 있다.
다음으로, 제 2 브레이크 액압 내지 제 4 브레이크 액압을 기준 압력으로 설정하여 판단부(2030)는 반복적으로 신뢰도를 평가한다.
만일, 제 3 브레이크 액압을 기준 압력으로 설정하였을 때 확보한 제 3-1 신뢰도가 미리 설정한 신뢰도보다 작은 값을 가지고(즉, 신뢰도가 낮음), 제 4 브레이크 액압을 기준 압력으로 설정하였을 때 확보한 제 4-1 신뢰도가 미리 설정한 신뢰도보다 작은 값을 가지고(신뢰도가 낮음), 나머지 신뢰도(제 2-3 신뢰도, 제2-4 신뢰도, 제 3-4 신뢰도)가 모두 신뢰도 범위 내에 속한다면, 판단부(2030)는 제 1 브레이크 액압의 센서 신호가 신뢰성이 없다고 판단한다.
따라서, 판단부(2030)는 제 1 브레이크 액압의 센서 신호는 모터 위치 센서부(1200)를 통하여 확보한 모터 위치 또는 페달 위치 센서부(1400)를 통하여 확보한 페달 위치로부터 브레이크 액압을 추정하는데 이 추정 방법 또는 센서의 신뢰성이 떨어져 고장이라고 판단한다.
이상에서는 제 1 브레이크 액압의 센서 신호의 신뢰성이 떨어지는 경우에 대하여 설명하였다.
다만, 제 1 내지 제 4 브레이크 액압을 기준압력으로 하여, 판단부(2030)에서 지속적으로 신뢰도를 산출하는 경우, 판단부(2030)는 제 1 브레이크 액압의 센서 신호 고장 뿐만이 아니라, 가속도 센서로부터 확보한 제 2 브레이크 액압, 휠 속도 센서로부터 확보한 제 3 브레이크 액압, 또는 압력 센서로부터 확보한 제 4 브레이크 액압 중 신뢰도가 기준 신뢰도를 미치지 못하는 특정 센서의 검출이 가능하다.
이상에서는 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 구성에 대하여 설명하였다.
이하 도 5 내지 도 7에서는 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 제어 방법에 대한 순서도이다.
본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 차량에 포함된 각종 센서로부터 센서 신호를 입력 받는다.
구체적으로, 전자식 브레이크 시스템(1)은 센서부(1000)에 속한 휠 속도 센서부(1100)로부터 휠 속도 센서 신호를, 모터 위치 센서부(1200)로부터 모터 위치 정보를, 가속도 센서부(1300)로부터 차량의 가속도 값을, 페달 위치 센서부(1400)로부터 페달 위치 센서값을, 압력 센서부(1500)로부터 압력값을 입력부(1010)는 획득한다(S10, S30, S50, S70).
단, 도 1 에 도시된 바에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 경우 입력부(2010)는 모터 위치 센서(MPS)로부터 획득한 모터 위치 센서값을 확보하고, 부스터 타입의 유압 브레이크 시스템의 경우 페달 위치 센서(미도시)로부터 페달 위치 센서값을 확보한다(S10).
이후, 추정부(2020)는 소요액성 특성 곡선에 따라 제 1 브레이크 액압을 산출한다(S20). 예를 들어, 추정부(2020)는 부스터 타입의 유압 브레이크 시스템에 포함된 페달 위치 센서(미도시)로부터 페달 이동량을 획득하고, 페달 이동량을 기준으로 브레이크액 부피를 산출한다.
다음으로, 추정부(2020)는 산출된 브레이크액 부피로부터 소요액량 곡선에 따라 제 1 브레이크 액압을 산출할 수 있다.
또한, 입력부(2010)는 가속도 센서부(1300)로부터 종가속도값을 획득하고(S30), 추정부(2020)는 종가속도 값을 기초로 [식 1] 및 [식 2]를 이용하여 제 2 브레이크 액압을 산출한다(S40).
다음으로, 추정부(2020)는 입력부(2010)를 통하여 확보한 휠 속도로부터 제 3 브레이크 액압을 산출한다(S60). 구체적으로, 추정부(2020)는 제 3 브레이크 액압은 휠 속을 기초로 [식 1] 내지 [식 4]를 이용하여 산출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1) 내 전자 제어 유닛(2000)은 센서부(1000)의 압력 센서부(1500)로부터 직접적으로 브레이크 액압을 획득한다. 이를 제 1 내지 제 3 브레이크액 압력과 구별하기 위하여 이하 제 4 브레이크액 압력이라고 한다(S80).
이후, 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1) 내 전자 제어 유닛(2000)은 제 1 내지 제 4 브레이크 액압을 비교하여(S100), 센서 신호의 타당성을 검사한다.
구체적으로, 도 7은 제 1 브레이크 액압을 기준압력으로 설정한 경우에 대한 순서도에 있어서, 제 1 브레이크 액압과 제 2 브레이크 액압의 신뢰성을 확보하는 단계에 대하여 설명하였고, 도 8은 제 1 브레이크 액압을 산출한 센서신호에 이상이 있는 경우에 대한 순서도이다.
먼저, 판단부(2030)는 기준 압력을 선택한다(S200). 도 7에서는 제 1 브레이크 액압을 기준 압력으로 선택하였다.
이후, 기준 압력과 제 2 브레이크 액압의 오차를 산출한다(S300). 먼저, 판단부(2030)에서 제 1 브레이크 액압과 제 2 브레이크 액압의 오차가 제 1 오차보다 미리 설정한 시간 이상 유지되면(S300의 예), 제 1-2 신뢰도를 감소시킨다(S400).
뿐만 아니라, 판단부(2030)는 제 1 브레이크 액압의 변화량과 제 2 브레이크 액압의 변화량의 오차가 제 2 오차보다 미리 설정한 시간 이상 유지되면(S500의 예), 제 1-2 신뢰도를 감소시킨다(S600).
다만, 판단부(2030)에서 산출한 기준 압력과 제 2 브레이크 액압의 오차 및 제 1 브레이크 액압의 변화량과 제 2 브레이크 액압의 변화량의 오차가 각각 제 1 오차 또는 제 2 오차보다 작으면 제 1-2 신뢰도가 신뢰성이 확보되는 것으로 정상으로 판단한다(S700).
또한, 도시되지는 않았으나, 제 1-2 신뢰도를 산출하는 방법과 동일하게 판단부(2030)는 제 1-3 신뢰도, 제 1-4 신뢰도, 제 2-3 신뢰도, 제 2-4 신뢰도, 및 제 3-4 신뢰도를 산출할 수 있다.
이 후, 도 7에서는 산출한 복수의 신뢰도를 비교하여 센서의 신뢰도를 평가하는 방법에 대하여 설명한다. 특히, 도 7은 판단부(2030)가 제 1 브레이크 액압의 산출에 있어서, 이상 신호를 감지하는 방법에 대한 순서도이다.
먼저, 도 6에 도시된 순서도에 의하여, 판단부(2030)는 제 1-2 신뢰도, 제 1-3 신뢰도, 제 1-4 신뢰도, 제 2-3 신뢰도, 제 2-4 신뢰도, 제 3-4 신뢰도를 확보한다(S800).
이 후, 판단부(2030)는 확보한 복수의 신뢰도 중 제 1-2 신뢰도만 감소하고(비신뢰), 나머지 신뢰도는 정상범주에 속한 경우라면(S810의 예), 제 1 브레이크 액압이 비정상적으로 산출된 것으로 판단한다(S820).
따라서, 판단부(2030)는 제 1 브레이크 액압이 비정상적으로 산출된 것은 제 1 브레이크 액압 산출의 기초가 된 페달 위치 센서 또는 모터 위치 센서가 이상이 있는 것으로 판단한다(S830).
이후, 본 발명에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 해당 센서에 이상이 있는 것을 사용자에게 경고한다(S840)
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.
10: 브레이크 페달 11: 페달 변위센서
20: 마스터 실린더 30: 리저버
40: 휠 실린더 50: 시뮬레이션 장치
54: 시뮬레이터 밸브 60: 검사밸브
100: 액압 공급장치 110: 액압 제공유닛
120: 모터 130: 동력변환부
200: 유압 제어유닛 201: 제1 유압서킷
202: 제2 유압서킷 211: 제1 유압유로
212: 제2 유압유로 213: 제3 유압유로
214: 제4 유압유로 215: 제5 유압유로
216: 제6 유압유로 217: 제7 유압유로
218: 제8 유압유로 221: 인렛밸브
222: 아웃렛밸브 223: 체크밸브
231: 제1 제어밸브 232: 제2 제어밸브
233: 제3 제어밸브 234: 제4 제어밸브
235: 제5 제어밸브 236: 제6 제어밸브
241: 제1 덤프밸브 242: 제2 덤프밸브
243: 제3 덤프밸브 251: 제1 백업유로
252: 제2 백업유로 261: 제1 컷밸브
262: 제2 컷밸브

Claims (10)

  1. 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서,
    모터의 위치를 측정하는 모터 위치 센서(Moter Positioning Sensor), 상기 차량의 종가속도를 측정하는 가속도 센서, 상기 차량의 휠 속도를 측정하는 휠 속도 센서 및 상기 휠의 브레이크 액압을 측정하는 압력 센서 중 적어도 세 개를 포함하는 센서부; 및
    상기 복수의 센서 중 적어도 3개의 센서로부터 감지 결과를 수신하고, 상기 적어도 3개의 센서로부터 추정하거나 측정된 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 제어부;를 포함하는 차량의 전자식 브레이크 시스템.
  2. 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서,
    페달의 위치를 측정하는 페달 위치 센서, 상기 차량의 종가속도를 측정하는 가속도 센서, 상기 차량의 휠 속도를 측정하는 휠 속도 센서 및 상기 휠의 브레이크 액압을 측정하는 압력 센서 중 적어도 세 개를 포함하는 센서부; 및
    상기 복수의 센서 중 적어도 3개의 센서로부터 감지 결과를 수신하고, 상기 적어도 3개의 센서로부터 추정하거나 측정한 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 제어부;를 포함하는 차량의 전자식 브레이크 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압은 상기 모터의 위치로부터 추정한 제 1 브레이크 액압, 상기 종가속도로부터 추정한 제 2 브레이크 액압, 상기 휠 속도로부터 추정한 제 3 브레이크 액압, 및 상기 압력 센서로부터 측정된 제 4 브레이크 액압 중 3개로 구성되는 전자식 브레이크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 변화량의 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 더 판단하는 차량의 전자식 브레이크 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 고장으로 판단된 센서의 고장을 경고하는 차량의 전자식 브레이크 시스템.
  6. 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서,
    모터 위치 센서(MPS)로부터 측정된 모터의 위치 정보, 가속도 센서로부터 측정된 상기 차량의 종가속도 정보, 휠 속도 센서로부터 측정된 휠 속도 정보, 압력 센서가 측정한 브레이크 액압 정보 중 적어도 3개의 센서 정보를 수신하는 단계;
    상기 적어도 3개의 센서로부터 수신한 센서 정보로부터 독립적으로 브레이크 액압을 추정하거나 상기 측정된 브레이크 액압을 입력 받는 단계; 및
    상기 추정하거나 측정된 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 단계;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
  7. 차량의 전자식 브레이크 시스템에 있어서,
    브레이크 페달 위치 센서로부터 측정된 페달 위치 정보, 가속도 센서로부터 측정된 상기 차량의 종가속도 정보, 휠 속도 센서로부터 측정된 휠 속도 정보, 압력 센서가 측정한 브레이크 액압 정보 중 적어도 3개의 센서 정보를 수신하는 단계;
    상기 적어도 3개의 센서로부터 수신한 센서 정보로부터 독립적으로 브레이크 액압을 추정하거나 상기 측정된 브레이크 액압을 입력 받는 단계; 및
    상기 추정하거나 측정된 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 중 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 단계;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압은 상기 모터의 위치로부터 추정한 제 1 브레이크 액압, 상기 종가속도로부터 추정한 제 2 브레이크 액압, 상기 휠 속도로부터 추정한 제 3 브레이크 액압, 및 상기 압력 센서로부터 측정된 제 4 브레이크 액압 중 3개로 구성되는 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 브레이크 액압 변화량의 편차가 가장 큰 브레이크 액압을 출력한 센서를 고장으로 판단하는 단계;를 더 포함하는 차량의 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 판단된 센서의 고장을 경고하는 단계;를 더 포함하는 차량의 전자식 브레이크 시스템의 제어 방법.
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