KR20190001238A

KR20190001238A - 차량의 제동 장치 및 제동 제어 방법

Info

Publication number: KR20190001238A
Application number: KR1020170080904A
Authority: KR
Inventors: 김종성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2019-01-04
Also published as: KR102352414B1; CN109131289A; CN109131289B; KR102352414B9; US20180370515A1; US10661773B2

Abstract

본 발명은 차량의 제동 장치 및 제동 제어 방법에 관한 것으로서, 브레이크 페달이 가압됨에 따라 유압을 형성하는 제1 마스터 실린더, 제1 마스터 실린더에 의해 형성된 유압과 모터의 회전에 따라 이동하는 너트에 의해 가압되는 피스톤을 통해 제동 유압을 형성하는 제2 마스터 실린더, 및 브레이크 페달의 페달 스트로크를 토대로 너트의 요구 이동 위치를 산출하여 모터를 제어하되, 페달 스트로크가 제1 마스터 실린더의 무효 스트로크 구간을 벗어나는 시점인 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트의 이동 위치에 근거하여 요구 이동 위치를 갱신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 제동 장치 및 제동 제어 방법{BRAKING APPARATUS AND BRAKING CONTROL METHOD OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 제동 장치 및 제동 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동식 부스터 제동 시스템의 페달감을 개선하기 위한 차량의 제동 장치 및 제동 제어 방법에 관한 것이다.

최근, 연비 개선을 위한 Vacuum-free Brake System을 구현하고, 긴급 제동 시스템(AEB: Autonomous Emergency Braking)과 같은 능동 제동 엑추에이터 및 전기 자동차의 회생 제동 협조 제어를 구현하기 위해 전동식 부스터 제동 시스템이 확대되는 추세이다.

일반적으로 전동식 부스터 제동 시스템은 기존의 진공 부스터의 제동 메카니즘을 대부분 유지하되, 진공 부스터와 같이 공기압과 진공압(Vacuum Pressure) 간의 차압으로 제동 유압을 배력하는 대신, 전기에너지를 이용한 전동 부스터(즉, 모터)의 힘으로 제동 유압을 배력하는 점에서 진공 부스터와 그 배력 메카니즘 상의 차이점이 존재한다.

전동식 부스터 제동 시스템은 페달 시뮬레이터의 장착 여부에 따라 두 가지 타입으로 구분될 수 있다. 페달 시뮬레이터가 장착된 전동식 부스터 제동 시스템의 경우, 운전자가 브레이크 페달을 답입하여 발생하는 운전자의 페달력을 차단하고 전동 부스터의 힘만으로 제동을 수행하며, 운전자의 페달감에 있어서는 페달 시뮬레이터의 고무 댐퍼 또는 스프링에 의한 반력을 통해 운전자로 하여금 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 페달감과 유사한 페달감을 느끼도록 한다.

반면, 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동식 부스터 제동 시스템의 경우, 제동력 중 일부를 운전자의 페달 답력이 부담하는 방법으로 운전자의 페달감을 형성한다. 예를 들어, 전동 부스터의 배력비가 10:1이라면 전체 제동력 중 10%는 운전자의 페달 답력이 부담하는 제동력이고 90%는 전동 부스터가 부담하는 제동력이 된다. 즉, 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동식 부스터 제동 시스템의 경우에는 전체 제동력 중 일부를 운전자의 페달 답력이 부담하도록 함으로써 운전자의 페달감을 형성한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0044300호(2008.05.20 공개)에 개시되어 있다.

페달 시뮬레이터가 장착된 전동식 부스터 제동 시스템의 경우, 솔레노이드 밸브와 같은 추가적인 부품이 요구되기 때문에 원가 및 사이즈 측면에서는 단점이 존재하지만 운전자의 페달감을 형성하기 용이한 장점을 갖는다.

반면, 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동식 부스터 제동 시스템의 경우, 운전자의 적절한 페달감을 형성하기가 용이하지 않은 문제점이 있다. 여기서 말하는 적절한 페달감은 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 페달감을 의미할 수 있다. 즉, 운전자는 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 제동감 및 페달감에 익숙해져 있으나, 전술한 것과 같이 진공 부스터의 배력 메카니즘과 전동 부스터의 배력 메카니즘은 상이하기 때문에, 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동식 부스터 제동 시스템에 대하여 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 페달감을 구현하기가 어려운 문제점이 존재한다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 페달 시뮬레이터가 장착되지 않은 전동식 부스터 제동 시스템에 있어서 운전자에게 적절한 페달감을 제공하여 감성 품질을 확보하기 위한 차량의 제동 장치 및 제동 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 제동 장치는, 브레이크 페달이 가압됨에 따라 유압을 형성하는 제1 마스터 실린더, 상기 제1 마스터 실린더에 의해 형성된 유압과 모터의 회전에 따라 이동하는 너트에 의해 가압되는 피스톤을 통해 제동 유압을 형성하는 제2 마스터 실린더, 및 상기 브레이크 페달의 페달 스트로크를 토대로 상기 너트의 요구 이동 위치를 산출하여 상기 모터를 제어하되, 상기 페달 스트로크가 상기 제1 마스터 실린더의 무효 스트로크 구간을 벗어나는 시점인 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치에 근거하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우에 상기 요구 이동 위치를 갱신하되, 상기 기준 요구 이동 위치는 상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 요구 이동 위치인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치 및 상기 기준 요구 이동 위치 간의 차이값에 기초하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 차이값이 미리 설정된 임계치 이하인 경우, 상기 요구 이동 위치에서 상기 차이값을 감산하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 차이값이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 요구 이동 위치에서 상기 임계치를 감산하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 제동 제어 방법은, 제어부가, 상기 브레이크 페달의 페달 스트로크가 미리 설정된 임계 스트로크 이상인지 판단하는 단계, 상기 페달 스트로크가 상기 임계 스트로크 이상인 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 페달 스트로크를 토대로 상기 너트의 요구 이동 위치를 산출하여 상기 모터를 제어하는 단계, 상기 제어부가, 상기 페달 스트로크가 상기 제1 마스터 실린더의 무효 스트로크가 종료되는 지점인 무효 스트로크 종료 지점에 도달하였는지 판단하는 단계, 및 상기 페달 스트로크가 상기 무효 스트로크 종료 지점에 도달한 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가, 상기 페달 스트로크가 상기 무효 스트로크 종료 지점에 도달한 시점인 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치에 근거하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 페달 시뮬레이터와 같은 추가적인 부품 없이 운전자의 페달감을 개선함으로써 원가 경쟁력을 향상시킬 수 있고, 모터의 전류 제어가 아닌 위치 제어 방법을 적용함으로써 제동 장치의 내부 부재 간의 마찰력으로 인해 운전자의 페달감이 저하되는 문제를 해소할 수 있으며, 운전자의 페달감을 최적화함으로써 감성 품질을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 페달 스트로크 및 너트의 요구 이동 위치 간의 관계를 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 운전자의 페달감이 느껴지지 않는 경우의 너트의 이동 위치, 및 너트의 요구 이동 위치를 비교한 예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 무효 스트로크 종료 시점에서 너트가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우, 절대 기준에서의 거동 및 실제 거동을 각각 도시한 예시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 요구 이동 위치가 갱신되는 과정을 도시한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값이 임계치를 초과하는 경우 요구 이동 위치가 갱신되는 과정을 도시한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어 방법에서 요구 이동 위치를 갱신하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 제동 장치 및 제동 제어 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 페달 스트로크 및 너트의 요구 이동 위치 간의 관계를 도시한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 운전자의 페달감이 느껴지지 않는 경우의 너트의 이동 위치, 및 너트의 요구 이동 위치를 비교한 예시도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 무효 스트로크 종료 시점에서 너트가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우, 절대 기준에서의 거동 및 실제 거동을 각각 도시한 예시도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 요구 이동 위치가 갱신되는 과정을 도시한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값이 임계치를 초과하는 경우 요구 이동 위치가 갱신되는 과정을 도시한 예시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어 방법에서 요구 이동 위치를 갱신하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치는 브레이크 페달(10)이 가압됨에 따라 유압을 형성하는 제1 마스터 실린더(20), 제1 마스터 실린더(20)에 의해 형성된 유압 및 모터(30)의 회전 운동이 직선 운동으로 변환되어 가압되는 푸쉬로드(45)를 통해 제2 마스터 실린더(50)로 제동력을 전달하는 제동력 전달부(40), 푸쉬로드(45)에 의해 가압되는 내부 피스톤(51)을 통해 제동 유압을 형성하는 제2 마스터 실린더(50), 및 페달 센서(미도시)로부터 입력된 브레이크 페달(10)의 페달 스트로크를 토대로 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출하여 모터(30)를 제어하는 제어부(60)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서 피스톤이라 함은 제동력 전달부(40)의 푸쉬로드(45) 및 제2 마스터 실린더(50)의 내부 피스톤(51)을 포함하는 의미로 정의한다. 또한 내부 피스톤(51)은 실린더 바디(미도시) 내부에 이동 가능하게 삽입되는 제1 내부 피스톤 및 제2 내부 피스톤을 포함하며, 제1 내부 피스톤 및 제2 내부 피스톤은 상호 이격되게 구비됨으로써 실린더 바디 내부에 복수의 유압실(53)이 형성될 수 있다.

운전자가 브레이크 페달(10)을 가압함에 따라 발생된 제1 마스터 실린더(20)의 유압은 제동력 전달부(40)의 푸쉬로드(45)를 가압하며, 가압된 푸쉬로드(45)의 이동에 따라 제2 마스터 실린더(50)의 내부 피스톤(51)이 가압된다. 푸쉬로드(45)에 작용하는 제1 마스터 실린더(20)의 유압은 제2 마스터 실린더(50)에 의해 형성되는 전체 제동력(즉, 제동 유압) 중 운전자의 페달 답력이 부담하는 제동력을 의미한다.

제1 마스터 실린더(20)의 유압에 의해 가압되는 푸쉬로드(45)는 모터(30)의 회전 운동이 스크류(41) 및 너트(43)에 의해 직선 운동으로 변환됨으로써(기어 또는 벨트(미도시) 등의 동력 전달 부재를 통해 모터(30) 및 스크류(41)를 연결하여 모터(30)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환할 수 있다.) 스크류(41)의 축 방향으로 이동하는 너트(43)에 의해서도 가압되며, 가압된 푸쉬로드(45)의 이동에 따라 제2 마스터 실린더(50)의 내부 피스톤(51)이 가압된다. 푸쉬로드(45)에 대한 너트(43)의 가압력은 제2 마스터 실린더(50)에 의해 형성되는 전체 제동력 중 모터(30)가 부담하는 제동력을 의미한다.

따라서 제2 마스터 실린더(50)에 의해 형성되는 제동력은 하기 수학식 1에 따라 모터(30)의 힘과 운전자의 페달 답력의 합으로 결정될 수 있다.

10:1의 배력비를 갖는 전동식 부스터 제동 시스템을 예시로서 설명하면, 제어부(60)가 페달 센서로부터 입력받은 페달 스트로크에 근거하여 산출한 전체 제동력이 100%인 것으로 가정하는 경우, 제어부(60)가 푸쉬로드(45)에 대한 너트(43)의 가압력이 전체 제동력의 90%가 되도록 모터(30)로 인가되는 전류를 제어하면 운전자의 페달 답력은 전체 제동력의 10%가 되므로, 본 실시예에 따른 제동 장치는 10:1의 배력비를 갖는 진공 부스터처럼 거동될 것으로 생각될 수 있다.

다만, 전동식 부스터 제동 시스템의 실제 거동에 있어서, 제동 시스템의 내부 마찰의 영향, 이를테면 피스톤, 및 피스톤을 실링하는 실링 부재 사이의 마찰 등을 고려해야 하므로 상기 수학식 1은 하기 수학식 2로 표현하는 것이 더 정확하다.

이때, 수학식 2의 마찰력은 일정한 값, 또는 페달 스트로크에 비례하는 값을 갖는 것이 아닌, 스틱-슬립(Stick-Slip) 거동에 따라 수시로 가변하는 값을 갖는 문제점이 있다. 예를 들어, 제어부(60)가 전체 제동력 100% 중 90%를 모터(30)가 부담하도록 모터(30)로 인가되는 전류를 제어하더라도, 운전자가 항상 10%의 제동력을 부담하는 것이 아닌, 마찰력의 크기에 따라 더 큰 제동력을 부담하는 상황이 발생할 수 있다(예를 들어, 마찰력이 5%인 경우 운전자는 15%의 힘을 부담해야 한다.). 즉, 모터(30)의 전류 제어 방식에 있어서는 마찰력의 크기에 따라 운전자의 페달 답력이 수시로 가변하는 값을 갖게 되어 운전자의 페달감이 저하되는 문제점이 존재한다.

이에, 본 실시예에서 제어부(60)는 모터(30)의 전류 제어가 아닌 위치 제어 방법을 적용하여 제동을 수행한다. 즉, 제어부(60)는 브레이크 페달(10)의 페달 스트로크를 토대로 제2 마스터 실린더(50)에 구비되는 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출하고, 산출된 요구 이동 위치를 너트(43)가 추종하도록 모터(30)를 제어한다.

제어부(60)가 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출하는 과정을 구체적으로 설명한다.

제동 시스템의 강성은 마스터 실린더의 피스톤의 이동량 및 피스톤의 이동에 따라 발생하는 유압과의 관계를 의미하며, 시스템 사양에 따라 그 강성 특성은 미리 정의되어 있다. 페달 센서로부터 입력받은 페달 스트로크를 토대로 제어부(60)에 의해 목표 제동 유압이 결정되면, 제동 시스템의 강성 특성은 미리 확보되어 있으므로 제어부(60)는 마스터 실린더의 피스톤의 이동량을 계산할 수 있다.

운전자의 페달 답력에 의해 형성되는 제1 마스터 실린더(20)의 유압, 및 푸쉬로드(45) 간의 전달계에도 강성이 존재하며(실링(sealing) 재질의 강성 등), 제1 마스터 실린더(20)의 유압, 및 푸쉬로드(45)의 이동량의 비를 1차 강성으로 정의하면, 내부 피스톤(51)의 위치 제어를 위한 하기 수학식 3이 도출될 수 있다.

수학식 3은, 운전자의 페달 답력은 너트(43)의 이동량이 많으면 감소하고 너트(43)의 이동량이 작으면 증가하는 것을 알 수 있다.

수학식 3에서 '운전자의 페달 답력 / 1차 강성' 값은 페달 스트로크에서 페달비를 나눈 값과 동일하고 페달비는 차량에 따라 특정 값을 갖기 때문에, '운전자의 페달 답력 / 1차 강성' 값은 페달 센서로부터 입력받은 페달 스트로크에 비례하는 값이 된다. 따라서, 수학식 3은 하기 수학식 4로 표현될 수 있다.

수학식 4에서, '이동량'은 '이동 위치'와 동일한 개념이며, 내부 피스톤(51)의 요구 이동량(이동 위치)은 최종 제동력(즉, 제동 유압)을 형성하기 위해 제어부(60)가 페달 스트로크에 근거하여 산출하는 파라미터이기 때문에, 수학식 4는 결국 페달 스트로크에 대한 너트(43)의 요구 이동 위치의 함수가 된다. 따라서, 제어부(60)는 페달 센서로부터 입력받은 페달 스트로크를 토대로 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출할 수 있으며, 즉 브레이크 페달(10)의 페달 스트로크를 토대로 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출하여 모터(30)를 제어함으로써 제2 마스터 실린더(50)를 통해 제동 유압이 형성되도록 하는 위치 제어를 수행할 수 있다.

이상에서는 제어부(60)의 위치 제어, 즉 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출하여 모터(30)를 제어하는 과정을 설명하였으며, 이하에서는 제2 마스터 실린더(50)의 무효 스트로크에 따라 너트(43)의 요구 이동 위치를 갱신하는 과정을 설명한다.

우선 무효 스트로크 구간에 대하여 설명하면, 무효 스트로크 구간은 제1 마스터 실린더(20)의 피스톤의 실링부가 초기 위치(즉, 운전자가 브레이크 페달(10)을 가압하지 않았을 때의 초기 위치)로부터 씰컵과 같은 실링부재를 통과할 때까지의 구간을 의미한다. 페달 스트로크가 무효 스트로크 구간에 존재하는 동안은 운전자의 페달 답력이 푸쉬로드(45)를 이동시키지 못하여 제동 유압이 형성되지 않고, 페달 스트로크가 무효 스트로크 구간을 벗어난 후 비로소 제동 유압이 형성된다. 즉, 수학식 4에 따른 위치 제어에 의한 페달감이 발생하는 시점은 페달 스트로크가 무효 스트로크 구간을 벗어난 이후이며, 무효 스트로크 구간에서는 습동 마찰력 또는 제1 마스터 실린더(20)의 리턴 스프링의 복원력에 의해서만 페달감이 발생하게 된다.

페달 스트로크, 및 수학식 4에 따라 산출된 너트(43)의 요구 이동 위치가 도 2에 도시된 그래프와 같은 관계를 갖는 경우, 페달 스트로크가 무효 스트로크 구간을 벗어나는 시점(무효 스트로크 종료 시점으로 정의한다.)에서 너트(43)의 위치는 도 2에 도시된 d1에 있어야 한다. 그러나, 급제동시 모터(30)의 응답성 부족 문제로 인해, 페달 스트로크는 무효 스트로크 종료 지점에 도달한 반면, 너트(43)가 d1에 못미치는 d0에 위치한 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 운전자는 순간적으로 무거운 페달감을 느끼게 되고, 모터(30)는 무효 스트로크 구간에서 형성된 너트(43)의 위치차, 즉 d1 - d0를 회복하기 위해 무효 스트로크 구간을 벗어난 후에는 빠르게 작동하게 되며, 이에 따라 운전자의 페달감은 매우 가벼워짐으로써 운전자의 페달 위화감을 유발하는 문제가 발생한다.

운전자의 페달감에 대한 가시적인 이해를 위해 도 3을 참조하여 전술한 내용을 구체적으로 설명하면, 위치 제어에 의한 운전자의 페달감이 느껴지지 않는 경우의 너트(43)의 이동 위치가 도 3의 ①번 그래프로 표현되고, 수학식 4에 따라 산출된 너트(43)의 요구 이동 위치가 ②번 그래프로 표현되는 경우, ①번 그래프 및 ②번 그래프 간의 차이가 운전자가 느끼는 페달감이 된다.

무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 요구 이동 위치(즉, 도 2의 d1)를 기준 요구 이동 위치로 정의한다. 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우를 가정하면, 도 4에 도시된 ①번 그래프와 같은 절대 기준에서의 거동과 대비하여(즉, 도 4의 ①번 그래프는 무효 스트로크 종료 시점에서 d0에 위치한 너트(43)가 도 3의 ②번 그래프와 같은 기울기에 따라 거동하는 경우를 가정하여 도시한 그래프이다.), 너트(43)의 실제 거동은 도 5의 ②번 그래프와 같이 무효 스트로크 종료 시점에서부터 d1 - d0를 회복하기 위해 무효 스트로크 구간을 벗어난 후 빠르게 작동되는 모터(30)에 의해 그 이동 위치가 빠르게 증가함으로써 운전자의 페달감이 훨씬 가벼워지게 된다.

일반적인 진공 부스터 방식의 제동 시스템에서는 급제동시, 기구적 밸브를 통해 대기압이 유입되는 과정에서 발생하는 시간 지연으로 인해 운전자의 페달감이 무거워진다. 그러나, 전술한 실시예에 따를 때 운전자는 제동 초기에는 무거운 페달감을 느끼게 되지만 무효 스트로크 구간을 벗어난 후에는 더 긴 구간을 통해 가벼운 페달감을 느끼게 되며, 이러한 페달감은 BAS(Brake Assist System)가 적용된 진공 부스터 방식의 제동 시스템 보다 더 빈번하게 발생할 수 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 실시예에서 제어부(60)는 수학식 4에 따라 브레이크 페달(10)의 페달 스트로크를 토대로 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출하여 모터(30)를 제어하되, 페달 스트로크가 제1 마스터 실린더(20)의 무효 스트로크 구간을 벗어나는 시점인 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치에 근거하여 요구 이동 위치를 갱신할 수 있으며, 구체적으로는 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우에 요구 이동 위치를 갱신할 수 있다.

전술한 것과 같이 제어부(60)는 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값에 기초하여 요구 이동 위치를 갱신할 수 있다. 즉, 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값만큼 요구 이동 위치를 평행이동시켜 요구 이동 위치를 갱신할 수 있다.

도 6을 참조하면, 위치 제어에 의한 운전자의 페달감이 느껴지지 않는 경우의 너트(43)의 이동 위치가 도 6의 ①번 그래프로 표현되고, 수학식 4에 따라 산출된 너트(43)의 요구 이동 위치가 ②번 그래프로 표현되는 경우, 본 실시예에 따라 갱신된 너트(43)의 요구 이동 위치는 ②번 그래프에서 상기 차이값만큼 평행 이동된 ③번 그래프(실선 부분)로 표현된다. 따라서, 위치 제어에 의한 운전자의 페달감이 느껴지지 않는 경우의 너트(43)의 이동 위치, 및 요구 이동 위치를 추종하는 너트(43)의 이동 위치 간의 차이는 도 7에 도시된 것과 같이 형성되며, 이에 따라 도 2에 도시된, 원래 의도했던 페달감을 운전자에게 제공할 수 있다.

즉, 무효 스트로크 종료 시점에서 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간 d1 - d0 만큼의 차이가 존재하더라도, 요구 이동 위치에서 상기 차이값을 감산하여 원래의 요구 이동 위치의 기울기와 동일한 기울기를 갖도록 요구 이동 위치를 갱신함으로써, d1 - d0를 회복하기 위해 무효 스트로크 구간을 벗어난 후 빠르게 작동되는 모터(30)로 인해 운전자의 페달감이 가벼워지는 페달 위화감을 제거할 수 있다.

한편, 본 실시예에서 제어부(60)는 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값이 미리 설정된 임계치 이하인 경우에만 전술한 것과 같이 요구 이동 위치에서 상기 차이값을 감산하여 요구 이동 위치를 갱신할 수 있다. 그리고, 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제어부(60)는 요구 이동 위치를 갱신하지 않거나 요구 이동 위치에서 임계치를 감산하여 요구 이동 위치를 갱신할 수도 있다.

도 8을 참조하여 설명하면, 도 8에 도시된 d1은 기준 요구 이동 위치이고, d2는 d1 - d2가 전술한 임계치가 되는 너트(43)의 이동 위치이며, d3는 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 실측 이동 위치인 경우, 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값(d1 - d3)이 임계치(d1 - d2)를 초과하므로, 제어부(60)는 요구 이동 위치에서 임계치를 감산한 ③번 그래프로 요구 이동 위치를 갱신할 수 있다. 이는 요구 이동 위치 갱신을 위한 감산량을 임계치로 제한하는 것을 의미하며, 이와 같은 제어부(60)의 동작은, 요구 이동 위치의 잦은 갱신에 따라 차량의 제동 성능이 변경되어 제동 안정성이 저감될 수 있는 점, 및 일반적인 제동 시스템에 있어서 급제동시에는 페달감이 일반적인 경우와 달라질 수 있다는 통상적인 관점에 근거한다. 임계치는 제동 시스템의 사양 및 설계자의 의도에 따라 다양하게 설계되어 제어부(60)에 미리 설정되어 있을 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 제어 방법에서 요구 이동 위치를 갱신하는 단계를 구체적으로 설명하기 위한 흐름도이다.

도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량이 제동 제어 방법을 설명하면, 먼저 제어부(60)는 브레이크 페달(10)의 페달 스트로크가 미리 설정된 임계 스트로크 이상인지 판단한다(S10). 임계 스트로크는 차량의 제동 제어를 개시하기 위한 페달 스트로크의 하한값을 의미하며, 제동 시스템의 사양 및 설계자의 의도에 따라 다양하게 설계되어 제어부(60)에 미리 설정되어 있을 수 있다.

이어서, 페달 스트로크가 임계 스트로크 이상인 것으로 판단된 경우, 제어부(60)는 페달 스트로크를 토대로 너트(43)의 요구 이동 위치를 산출하여 모터(30)를 제어한다(S20). 수학식 4에 따라 요구 이동 위치를 산출하는 과정은 전술한 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

이어서, 제어부(60)는 페달 스트로크가 제1 마스터 실린더(20)의 무효 스트로크가 종료되는 지점인 무효 스트로크 종료 지점에 도달하였는지 판단한다(S30).

이어서, 페달 스트로크가 무효 스트로크 종료 지점에 도달한 것으로 판단된 경우, 제어부(60)는 페달 스트로크가 무효 스트로크 종료 지점에 도달한 시점인 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치에 근거하여 요구 이동 위치를 갱신한다(S40). 이때, 제어부(60)는 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우에 요구 이동 위치를 갱신할 수 있으며, 구체적으로는 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값에 기초하여 요구 이동 위치를 갱신할 수 있다.

도 10을 참조하여 S40 단계를 구체적으로 설명하면, 제어부(60)는 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값이 미리 설정된 임계치 이하인 경우(S41), 요구 이동 위치에서 상기 차이값을 감산하여 요구 이동 위치를 갱신한다(S43). 무효 스트로크 종료 시점에서의 너트(43)의 이동 위치 및 기준 요구 이동 위치 간의 차이값이 임계치를 초과하는 경우(S41), 요구 이동 위치에서 임계치를 감산하여 요구 이동 위치를 갱신한다(S45).

S40 단계가 수행된 이후, 또는 S30 단계에서 페달 스트로크가 무효 스트로크 종료 지점에 도달하지 않은 경우, 제어부(60)는 페달 스트로크가 임계 스트로크 미만인지 판단하고(S50), 페달 스트로크가 임계 스트로크 미만으로 감소한 것으로 판단된 경우 제동 제어를 종료하고, 페달 스트로크가 임계 스트로크 이상인 상태가 유지되는 경우 S20 단계부터 재수행한다.

이와 같이 본 실시예는 페달 시뮬레이터와 같은 추가적인 부품 없이 운전자의 페달감을 개선함으로써 원가 경쟁력을 향상시킬 수 있고, 모터의 전류 제어가 아닌 위치 제어 방법을 적용함으로써 제동 장치의 내부 부재 간의 마찰력으로 인해 운전자의 페달감이 저하되는 문제를 해소할 수 있으며, 운전자의 페달감을 최적화함으로써 감성 품질을 확보할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 브레이크 페달
20: 제1 마스터 실린더
30: 모터
40: 제동력 전달부
41: 스크류
43: 너트
45: 푸쉬로드
50: 제2 마스터 실린더
51: 내부 피스톤
53: 유압실
60: 제어부

Claims

브레이크 페달이 가압됨에 따라 유압을 형성하는 제1 마스터 실린더;
상기 제1 마스터 실린더에 의해 형성된 유압과 모터의 회전에 따라 이동하는 너트에 의해 가압되는 피스톤을 통해 제동 유압을 형성하는 제2 마스터 실린더; 및
상기 브레이크 페달의 페달 스트로크를 토대로 상기 너트의 요구 이동 위치를 산출하여 상기 모터를 제어하되, 상기 페달 스트로크가 상기 제1 마스터 실린더의 무효 스트로크 구간을 벗어나는 시점인 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치에 근거하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우에 상기 요구 이동 위치를 갱신하되, 상기 기준 요구 이동 위치는 상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 요구 이동 위치인 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치 및 상기 기준 요구 이동 위치 간의 차이값에 기초하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차이값이 미리 설정된 임계치 이하인 경우, 상기 요구 이동 위치에서 상기 차이값을 감산하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 차이값이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 요구 이동 위치에서 상기 임계치를 감산하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
브레이크 페달이 가압됨에 따라 유압을 형성하는 제1 마스터 실린더; 및 상기 제1 마스터 실린더에 의해 형성된 유압과 모터의 회전에 따라 이동하는 너트에 의해 가압되는 피스톤을 통해 제동 유압을 형성하는 제2 마스터 실린더;를 포함하는 제동 장치를 제어하는 차량의 제동 제어 방법으로서,
제어부가, 상기 브레이크 페달의 페달 스트로크가 미리 설정된 임계 스트로크 이상인지 판단하는 단계;
상기 페달 스트로크가 상기 임계 스트로크 이상인 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가 상기 페달 스트로크를 토대로 상기 너트의 요구 이동 위치를 산출하여 상기 모터를 제어하는 단계;
상기 제어부가, 상기 페달 스트로크가 상기 제1 마스터 실린더의 무효 스트로크가 종료되는 지점인 무효 스트로크 종료 지점에 도달하였는지 판단하는 단계; 및
상기 페달 스트로크가 상기 무효 스트로크 종료 지점에 도달한 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가, 상기 페달 스트로크가 상기 무효 스트로크 종료 지점에 도달한 시점인 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치에 근거하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
제6항에 있어서,
상기 갱신하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치가 기준 요구 이동 위치에 도달하지 못한 경우에 상기 요구 이동 위치를 갱신하되, 상기 기준 요구 이동 위치는 상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 요구 이동 위치인 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 갱신하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 무효 스트로크 종료 시점에서의 상기 너트의 이동 위치 및 상기 기준 요구 이동 위치 간의 차이값에 기초하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 갱신하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 차이값이 미리 설정된 임계치 이하인 경우, 상기 요구 이동 위치에서 상기 차이값을 감산하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.
제8항에 있어서,
상기 갱신하는 단계에서, 상기 제어부는,
상기 차이값이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 요구 이동 위치에서 상기 임계치를 감산하여 상기 요구 이동 위치를 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 제어 방법.