KR20190106206A - 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

개시된 발명의 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 모터의 회전력을 이용하여 오일의 액압을 발생시키는 액압 공급장치, 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 휠 실린더로 전달하는 유압 회로, 상기 모터의 위치를 측정하는 모터 위치 센서, 상기 모터의 전류를 측정하는 모터 전류 센서; 및 상기 측정된 모터의 위치 및 모터의 전류에 따라 상기 유압 회로의 리크 발생 여부를 결정하는 제어부를 포함한다.

Description

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법{ELECTRIC BRAKE SYSTEM AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
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.
이러한 전자식 브레이크 시스템에 있어서, 누유(Leak)가 발생한 경우를 어떻게 판단할지에 대한 방법에 대한 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.
일 측면은 유압 회로의 유량을 조절할 수 있는 인렛 밸브를 조절하여 리크 제어를 제공할 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법을 제공한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 측면에 따른 전자식 브레이크 시스템은, 모터의 회전력을 이용하여 오일의 액압을 발생시키는 액압 공급장치; 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 휠 실린더로 전달하는 유압 회로; 상기 모터의 위치를 측정하는 모터 위치 센서; 상기 모터의 전류를 측정하는 모터 전류 센서; 및 상기 측정된 모터의 위치 및 모터의 전류에 따라 상기 유압 회로의 리크 발생 여부를 결정하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 모터의 위치 및 상기 모터의 전류에 따라 상기 시스템의 강성 계수를 결정하고, 상기 결정된 강성 계수가 제1임계값 이하인 경우 상기 유압 회로에 리크가 발생한 것으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 유압 회로는, 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하는 제 1 유압 회로; 및 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하는 제 2 유압 회로;를 포함하고, 상기 제 1 유압 회로는 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압의 흐름을 조절하는 적어도 하나 이상의 인렛 밸브를 포함하고, 상기 제 2 유압 회로는 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압의 흐름을 조절하는 적어도 하나 이상의 인렛(inlet) 밸브를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 결정된 강성 계수가 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 유압 회로의 인렛 밸브를 폐쇄할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제 1 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄한 후, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 제 1 유압 회로 또는 상기 제 2 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값보다 큰 경우, 제 1 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인 경우, 제 2 유압 회로를 상기 리크 발생 회로로 결정하고, 상기 제 2 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 결정된 리크 발생 회로의 제 1 인렛 밸브를 폐쇄하고, 상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는지 여부에 따라 리크 발생 휠을 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는 경우, 제 2 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정하고, 상기 제 2 인렛 밸브를 폐쇄할 수 있다.
또한, 상기 강성 계수가 제 3 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정할 수 있다.
다른 측면에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법은 모터의 위치를 측정하는 단계; 상기 모터의 전류를 측정하는 단계; 상기 측정된 모터의 위치 및 모터의 전류에 따라 리크 발생 여부를 결정하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 리크 발생 여부를 결정하는 단계는, 상기 모터의 위치 및 상기 모터의 전류에 따라 상기 시스템의 강성 계수를 결정하고, 상기 결정된 강성 계수가 제1임계값 이하인 경우 리크가 발생한 것으로 결정할 수 있다.
또한, 상기 결정된 강성 계수가 제 1 임계값 이하인 경우, 제 1 유압 회로의 인렛 밸브를 폐쇄하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄한 후, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로 중 하나를 리크 발생 회로로 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로 중 하나를 리크 발생 회로로 결정하는 단계는, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값보다 큰 경우, 제 1 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정할 수 있다.
또한, 상기 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로 중 하나를 리크 발생 회로로 결정하는 단계는, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인 경우, 상기 제 2 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄하고, 제 2 유압 회로를 상기 리크 발생 회로로 결정할 수 있다.
또한, 상기 결정된 리크 발생 회로의 제 1 인렛 밸브를 폐쇄하고, 상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는지 여부에 따라 리크 발생 휠을 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 리크 발생 휠을 결정하는 단계는, 상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는 경우, 상기 제 2 인렛 밸브를 폐쇄하고, 상기 제 2 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정할 수 있다.
또한, 상기 리크 발생 휠을 결정하는 단계는, 상기 강성 계수가 제 3 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정할 수 있다.
일 측면에 따른 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 따르면, 리크 제어의 효율성이 증대됨과 동시에 차량의 안정성을 보다 빠르게 확보할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.
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.
마스터 실린더(20)는 적어도 하나의 챔버를 구비하도록 구성되어 액압을 발생시킬 수 있다. 일 예로, 마스터 실린더(20)는 제1 마스터 챔버(20a)와 제2 마스터 챔버(20b)를 구비할 수 있다.
도 1을 참조하면, 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.
한편, 도면에 도시된 반력 스프링(53)은 반력 피스톤(52)에 탄성력을 제공할 수 있는 하나의 실시예에 불과한 것으로, 형상 변형에 의해 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 실시예를 포함할 수 있다. 일 예로, 고무 등의 재질로 마련되거나, 코일 또는 판 형상을 구비함으로써 탄성력을 저장할 수 있는 다양한 부재를 포함한다.
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.
페달 시뮬레이션 장치(50)의 동작 모습에 대하여 설명하면, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 제공 시 페달 시뮬레이터의 반력 피스톤(52)이 반력 스프링(53)을 압축하면서 밀어내는 시뮬레이션 챔버(51) 내의 오일은 시뮬레이터 밸브(54)를 통해 리저버(30)로 전달되고, 이 과정에서 운전자는 페달감을 제공받게 된다. 그리고 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 해제시 반력 스프링(53)이 반력 피스톤(52)을 밀어내면서 반력 피스톤(52)이 원래의 상태로 복귀하고, 리저버(30)의 오일이 시뮬레이터 밸브(54)가 설치되는 유로와 체크밸브(55)가 설치되는 유로를 통해 시뮬레이션 챔버(51) 내에 유입되면서 시뮬레이션 챔버(51) 내부에 오일이 가득 찰 수 있다.
이와 같이, 시뮬레이션 챔버(51) 내부는 항상 오일이 채워진 상태이기 때문에 시뮬레이션 장치(50)의 작동 시 반력 피스톤(52)의 마찰이 최소화되어 시뮬레이션 장치(50)의 내구성이 향상됨은 물론, 외부로부터 이물질의 유입이 차단될 수 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 전자제어유닛(ECU, 미도시)을 포함할 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.
다음으로, 제1 압력챔버(112)와 제2 압력챔버(113)에 연결되는 유로들(211, 212, 213, 214, 215, 216, 217)과 밸드들(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 전자제어유닛으로부터 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 전자제어유닛(2000)으로부터 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 전자제어유닛(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. 이러한 모터(120)는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 전자제어유닛은 모터(120)를 포함하여 후술할 본 발명의 전자식 브레이크 시스템(1)에 구비된 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어한다. 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.
웜샤프트(131)는 모터(120)의 회전축과 일체로 형성될 수 있고, 외주면에 웜이 형성되어 웜휠(132)과 맞물리도록 결합하여 웜휠(132)을 회전시킨다. 웜휠(132)은 구동축(133)과 맞물리도록 연결되어 구동축(133)을 직선 이동시키고, 구동축(133)은 유압피스톤(114)과 연결되어 유압피스톤(114)을 실린더블록(111) 내에서 슬라이딩 이동시킨다.
이상의 동작들을 다시 설명하면, 브레이크 페달(10)에 변위가 발생하면서 페달 변위센서(11)에 의해 감지된 신호는 전자제어유닛(2000)에 전달되고, 전자제어유닛은 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 전자제어유닛은 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 전자제어유닛(ECU, 미도시)에 전달되고, 전자제어유닛은 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 전자제어유닛은 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 밸브들(54, 60, 221a, 221b, 221c, 221d, 222a, 222b, 222c, 222d, 233, 235, 236, 243)을 제어함으로써 결정될 수 있다. 이에 대하여는 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.
도면에 도시되지는 않았지만 동력변환부(130)는 볼스크류 너트 조립체로 구성될 수도 있다. 예컨대, 모터(120)의 회전축과 일체로 형성되거나 모터(120)의 회전축과 같이 회전하도록 연결되는 스크류와, 회전이 제한된 상태로 스크류와 나사결합되어 스크류의 회전에 따라 직선운동하는 볼너트로 구성될 수 있다. 유압피스톤(114)은 동력변환부(130)의 볼너트와 연결되어 볼너트의 직선운동에 의해 압력챔버를 가압한다. 이와 같은 볼스크류 너트 조립체의 구조는 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 장치로서 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
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.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 비 정상적으로 작동하는 때(폴백 모드, fallback mode)에 마스터 실린더(20)로부터 토출된 오일을 직접 휠 실린더(40)로 공급할 수 있는 제1 및 제2 백업유로(251, 252)를 더 포함할 수 있다.
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 전자제어유닛에서 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.
한편, 미설명된 참조부호 "PS11"은 제1 유압서킷(201)의 액압을 감지하는 제1 유압유로 압력센서고, "PS12"은 제2 유압서킷(202)의 액압을 감지하는 제2 유압유로 압력센서고, "PS2"는 마스터 실린더(20)의 오일압력을 측정하는 백업유로 압력센서다. 그리고 "MPS"는 모터(120)의 회전각 또는 모터의 전류를 제어하는 모터 제어센서다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 동작에 대해서 자세히 설명한다.
액압 공급장치(100)는 저압 모드와 고압 모드를 구분하여 사용할 수 있다. 저압 모드와 고압 모드는 유압 제어유닛(200)의 동작을 달리함으로써 변경될 수 있다. 액압 공급장치(100)는 고압 모드를 사용함으로써 모터(120)을 출력을 증가시키기 않고서도 높은 액압을 생성할 수 있다. 따라서 브레이크 시스템의 가격과 무게를 낮추면서도 안정적인 제동력을 담보할 수 있게 된다.
보다 상세하게 설명하면, 유압피스톤(114)은 전진하면서 제1 압력챔버(112)에 액압을 발생시킨다. 유압피스톤(114)이 초기 상태에서 전진할수록, 즉, 유압피스톤(114)의 스트로크가 증가할 수록 제1 압력챔버(112)에서 휠 실린더(40)로 전달되는 오일의 양이 증가하면서 제동압력이 상승한다. 하지만, 유압피스톤(114)의 유효 스트로크가 존재하기 때문에 유압피스톤(114)의 전진으로 인한 최대 압력이 존재한다.
이 때, 저압 모드의 최대 압력은 고압 모드의 최대 압력 보다 작다. 그러나 고압 모드는 저압 모드와 비교할 때 유압피스톤(114)의 스트로크 당 압력 증가율이 작다. 제1 압력챔버(112)에서 밀려난 오일이 모두 휠 실린더(40)로 유입되는 것이 아니라 일부가 제2 압력챔버(113)로 유입되기 때문이다. 이에 대해서는 도 5에서 상세히 설명하도록 한다.
따라서 제동 응답성이 중요한 제동 초기에는 스트로크 당 압력 증가율이 큰 저압 모드를 사용하고, 최대 제동력이 중요한 제동 후기에는 되대 압력이 큰 고압 모드를 사용할 수 있다.
운전자에 의한 제동이 시작되면 페달 변위센서(11)를 통하여 운전자가 밟는 브레이크 페달(10)의 압력 등의 정보를 통해 운전자의 요구 제동량을 감지할 수 있다. 전자제어유닛(2000)은 페달 변위센서(11)로부터 출력된 전기적 신호를 입력받아 모터(120)를 구동하게 된다.
또한, 전자제어유닛은 마스터 실린더(20)의 출구 측에 마련된 백업유로 압력센서(PS2)와 제2 유압서킷(202)에 마련된 유압유로 압력센서(PS1)를 통하여 회생 제동량의 크기를 입력 받고, 운전자의 요구 제동량과 회생 제동량의 차이에 따라 마찰 제동량의 크기를 계산하여 휠 실린더(40)의 증압 또는 감압 크기를 파악할 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 비 제동시의 상태를 나타내는 유압회로도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 IDB(Integrated Dynamic Brake) 후륜 회생 제동 시스템을 포함할 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제1압유로(211)와 제2유압유로(212)에 연결된 제어밸브들(235a,236a,232a)과 제4유압유로(214)에 연결된 제5유압유로(215) 및 제6유압유로(216)에 연결된 제어밸브들(233, 234a)을 포함할 수 있다.
또한, 전자식 브레이크 시스템(1)의 제1 유압서킷(201)은 좌측 후륜(RL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있고, 제2 유압서킷(202)은 좌측 전륜(FL)과 우측 전륜(FR)을 제어할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어 블록도이다.
일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)은 제동력을 발생시키는 브레이크 장치(310) 및 브레이크 장치(310) 내의 각 구성 요소들을 제어할 수 있는 제어부(320)를 포함할 수 있다.
브레이크 장치(310)는 액압 공급 장치(100), 모터 위치 센서(312), 모터 전류 센서(313), 유압 회로(314) 및 인렛 밸브(221)를 포함할 수 있다.
액압 공급장치(100)는 브레이크 페달(10)의 변위로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적으로 작동할 수 있다. 또한, 모터(120)의 회전력을 이용하여 오일의 액압을 발생시킬 수 있다. 이하, 자세한 설명은 도 1의 설명과 동일하므로 생략한다.
모터 위치 센서(312)는 모터(120)의 위치를 측정할 수 있으며, 구체적으로 모터(120)의 회전각을 측정할 수 있다. 이러한 모터 위치 센서(312)에 의해 측정된 모터(120)의 회전각은 후술할 제어부(320)의 제어 기초로 이용될 수 있다.
또한, 모터 위치 센서(312)는 도 1 및 도 2의 모터 제어센서(MPS)를 포함할 수 있다.
모터 전류 센서(313)는 모터(120)의 전류를 측정할 수 있다. 구체적으로 모터 전류 센서(313)는 모터(120)의 전류 신호를 감지하여, 모터(120)의 직류 전류 또는 교류 전류를 측정할 수 있다. 이러한 모터 전류 센서(313)에 의해 측정된 모터(120)의 전류는 모터(120)의 회전각과 함께 후술할 제어부(320)의 제어 기초로 이용될 수 있다.
유압 회로(314)는 액압 공급장치(100)에서 토출되는 액압을 휠 실린더(40)로 전달할 수 있다. 유압 회로(314)는 도 1 및 도 2의 유압 서킷(201, 202)을 포함할 수 있고, 동일한 구성일 수 있다.
또한, 유압 회로(314)는 액압 공급장치(100)에서 토출되는 액압을 각각 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더(40)로 전달하는 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로를 포함할 수 있다.
인렛 밸브(221)는 액압 공급장치(100)에서 토출되는 액압의 흐름을 조절할 수 있으며, 휠 실린더(40)로 전달되는 유량을 조절할 수 있다.
이러한 인렛 밸브(221)의 개방 또는 폐쇄 동작에 따라 액압이 조절될 수 있으며, 유압 회로(314)에 리크가 발생한 경우 폐쇄되어 누유를 방지할 수 있다.
인렛 밸브(221)는 적어도 하나 이상일 수 있으며, 제 1 인렛 밸브 및 제 2 인렛 밸브를 포함할 수 있다. 이 경우, 제 1 인렛 밸브 및 제 2 인렛 밸브 각각은 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달되는 액압을 조절할 수 있다.
도 3에서는 유압 회로(314)와 인렛 밸브(212)가 브레이크 장치(310) 내의 별도 구성으로 도시하였으나, 인렛 밸브(212)는 유압 회로(314)에 포함될 수도 있다.
브레이크 장치(310)의 다양한 구성을 제어할 수 있으며, 특히 인렛 밸브(221)가 개방 또는 폐쇄되도록 인렛 밸브(221)를 제어할 수 있다.
제어부(320)는 유압 회로(314)의 리크 발생 여부에 따라 인렛 밸브(221)가 개방 또는 폐쐐되도록 인렛 밸브(221)를 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(320)는 유압 회로(314)의 리크 발생 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(320)는 모터 위치 센서(312)에 의해 측정된 모터(120)의 위치 및 모터 전류 센서(313)에 의해 측정된 모터(120)의 전류에 따라 유압 회로(314)의 리크 발생 여부를 결정할 수 있다.
제어부(320)는 모터(120)의 위치인 모터 회전각(θ)과 모터(120)의 전류에 따라 전자식 브레이크 시스템(1)의 강성 계수(k)를 결정할 수 있다.
먼저, 강성 계수(k)는 모터 토크 및 모터 회전각의 비로 정의될 수 있으며, 강성 계수(k)는 [식 1]에 의하여 정의될 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
이 때, k는 전자식 브레이크 시스템(1)의 강성 계수를 의미하고, τ는 모터 토크를 의미하고, θ는 모터 회전각을 의미한다. 모터 토크(τ)는 모터 전류(
Figure pat00002
)와 비례 관계이므로, [식 1]은 [식 2]로 변경될 수 있다.
[식 2]
Figure pat00003
이 때, k는 전자식 브레이크 시스템(1)의 강성 계수를 의미하고,
Figure pat00004
는 토크상수,
Figure pat00005
는 모터 전류를 의미한다.
제어부(320)는 [식 2]에 의해 강성 계수(k)를 결정할 수 있으며, 결정된 강성 계수(k)와 미리 정해진 값의 비교 결과에 따라 전자식 브레이크 시스템(1)에서의 리크 발생 여부를 판단할 수 있다.
리크가 발생하지 않은 경우, 모터 토크(τ)는 기준값보다 상대적으로 크고, 모터 회전각(θ)은 기준값보다 상대적으로 작을 수 있다. 이로부터 강성 계수(k)는 상대적으로 큰 값을 가질 수 있다.
다만, 리크가 발생한 경우, 모터 토크(τ')는 기준값보다 상대적으로 작아지고, 모터 회전각(θ')은 기준값보다 상대적으로 커지므로, 이로부터 강성 계수(k')는 리크가 발생하지 않은 경우의 강성 계수(k)보다 큰 값을 가질 수 있다.
따라서, 제어부(320)는 모터의 위치(회전각) 및 모터 전류에 기초하여 결정된 강성 계수(k)에 따라 유압 회로(314)에 리크가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있으므로, 캘리퍼의 소요액량이 바뀌는 경우에도 정확한 리크 발생 여부의 판단을 제공할 수 있다.
또한, 제어부(320)는 전술한 강성 계수(k)에 기초하여 리크가 발생한 회로를 결정할 수 있으며, 리크가 발생한 휠을 결정할 수 있다. 제어부(320)는 결정된 리크 발생 회로 및 리크 발생 휠에 따라 리크 제어 동작을 수행할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템(1)의 제어부(320)의 동작에 대해 구체적으로 설명한다.
도 4, 도 5 및 도 6 각각은 일 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(320)는 모터 위치 및 모터 전류에 기초하여 시스템 강성 계수(k)를 결정할 수 있다(410). 구체적으로, 제어부(320)는 모터(120)의 회전각 및 모터 전류를 이용한 [식 2]를 이용하여 강성 계수(k)를 결정할 수 있다.
시스템 강성 계수(k)가 결정되는 경우, 제어부(320)는 결정된 강성 계수(k)가 제 1 임계값(X1) 이하인지 여부를 판단할 수 있다(420).
제어부(320)는 강성 계수(k)가 제 1 임계값(X1) 이하이면, 리크가 발생한 것으로 판단할 수 있다(430). 리크가 발생한 것으로 판단되면, 제어부(320)는 리크 제어 동작을 수행할 수 있으며, 이러한 리크 제어 동작에는 리크 발생 회로를 결정하는 동작, 리크 발생 휠을 결정하는 동작 및 인렛 밸브의 개폐를 제어하는 동작이 포함될 수 있다.
이를 통해 제어부(320)는 압력센서 신호를 사용하지 않고 리크 발생 여부를 판단할 수 있으므로, 캘리퍼의 소요액량이 바뀌는 경우 등의 상황에서도 정확한 리크 발생 판단을 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제어부(320)는 모터 위치 및 모터 전류에 기초하여 시스템 강성 계수(k)를 결정할 수 있고(510), 시스템 강성 계수(k)가 제 1 임계값(X1) 이하인지 여부를 판단할 수 있다(520). 이 경우, 510 및 520의 단계는 전술한 도 4의 410 내지 430의 단계를 포함할 수 있다.
시스템 강성 계수(k)가 제 1 임계값(X1) 이하인 경우, 제어부(320)는 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로 중 제 1 유압 회로의 인렛 밸브를 폐쇄할 수 있다(530).
이 경우, 제 1 유압 회로는 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 액압을 전달하는 회로일 수 있으며, 제 2 유압 회로는 제 1 유압 회로에 구성된 휠 실린더가 마련된 차륜이 아닌, 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 액압을 전달하는 회로일 수 있다.
제 1 유압 회로의 인렛 밸브를 폐쇄한 후, 제어부(320)는 시스템 강성 계수(k)가 제 2 임계값(X2) 이하인지 여부를 판단할 수 있다(540). 이 때, 제 2 임계값(X2)은 530 단계의 제 1 임계값(X1)보다 작은 값을 가질 수 있다.
시스템 강성 계수(k)가 제 2 임계값(X2) 이하인 경우, 제어부(320)는 제 2 유압 회로의 인렛 밸브를 폐쇄할 수 있고(550), 제 2 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정할 수 있다(560).
다른 예로, 시스템 강성 계수(k)가 제 2 임계값(X2) 이하가 아닌 경우, 즉 시스템 강성 계수(k)가 제 2 임계값(X2)보다 큰 경우, 제어부(320)는 530 단계에서 폐쇄된 제 1 유압 회로의 상태를 유지할 수 있다.
제어부(320)는 제 1 유압 회로의 인렛 밸브의 폐쇄를 유지하고(570), 제 1 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정할 수 있다(580).
이를 통해, 제어부(320)는 보다 짧은 시간 내에 리크 발생 회로를 결정할 수 있어, 효율적인 리크 제어를 수행할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제어부(320)는 모터 위치 및 모터 전류에 기초하여 시스템 강성 계수(k)를 결정할 수 있고(610), 이로부터 리크 발생 회로를 결정할 수 있다. 이 때 도 6의 610 단계는 도 4의 410 단계, 도 5의 510 단계와 동일할 수 있으며, 도 4의 420, 430단계를 포함할 수 있다.
제어부(320)는 리크 발생 회로가 결정되었는지 여부를 확인할 수 있으며(620), 리크 발생 회로가 결정된 경우, 리크 발생 회로의 제 1 인렛 밸브 및 제 2 인렛 밸브 중 제 1 인렛 밸브를 폐쇄할 수 있다(630).
이 때, 리크 발생 회로의 제 1 인렛 밸브는 각각 적어도 하나 이상의 차륜에 마련된 휠 실린더에 전달되는 유량을 조절하는 인렛 밸브일 수 있고, 제 2 인렛 밸브는 리크 발생 회로의 제 1 인렛 밸브를 제외한 나머지 인렛 밸브일 수 있다.
제 1 인렛 밸브를 폐쇄한 후, 제어부(320)는 시스템 강성 계수(k)가 제 3 임계값(X3)을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(640).
시스템 강성 계수(k)가 제 3 임계값(X3)을 초과하는 경우, 제어부(320)는 제 2 인렛 밸브를 폐쇄할 수 있고(650), 제 2 인렛 밸브에 연결된 차륜을 리크 발생 휠로 결정할 수 있다(660).
다른 예로, 시스템 강성 계수(k)가 제 3 임계값(X3) 이하인 경우, 제어부(320)는 제 1 인렛 밸브에 연결된 차륜을 리크 발생 휠로 결정할 수 있다(670).
전술한 바와 같이, 제어부(320)는 인렛 밸브를 폐쇄하는 동작을 먼저 수행하면서 리크가 발생한 휠을 결정할 수 있다. 이를 통해, 리크 제어의 효율성이 증대됨과 동시에 차량의 안정성을 보다 빠르게 확보할 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 전자식 브레이크 시스템 10: 브레이크 페달
11: 페달 변위센서 20: 마스터 실린더
30: 리저버 40: 휠 실린더
50: 시뮬레이션 장치 54: 시뮬레이터 밸브
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 310: 브레이크 장치
312: 모터 위치 센서 313: 모터 전류 센서
314: 유압 회로 320: 제어부

Claims (19)

  1. 모터의 회전력을 이용하여 오일의 액압을 발생시키는 액압 공급장치;
    상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 휠 실린더로 전달하는 유압 회로;
    상기 모터의 위치를 측정하는 모터 위치 센서;
    상기 모터의 전류를 측정하는 모터 전류 센서; 및
    상기 측정된 모터의 위치 및 모터의 전류에 따라 상기 유압 회로의 리크 발생 여부를 결정하는 제어부;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 위치 및 상기 모터의 전류에 따라 상기 시스템의 강성 계수를 결정하고, 상기 결정된 강성 계수가 제1임계값 이하인 경우 상기 유압 회로에 리크가 발생한 것으로 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유압 회로는,
    상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하는 제 1 유압 회로; 및
    상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압을 적어도 하나 이상의 차륜에 마련되는 휠 실린더로 전달하는 제 2 유압 회로;를 포함하고,
    상기 제 1 유압 회로는 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압의 흐름을 조절하는 적어도 하나 이상의 인렛 밸브를 포함하고,
    상기 제 2 유압 회로는 상기 액압 공급장치에서 토출되는 액압의 흐름을 조절하는 적어도 하나 이상의 인렛(inlet) 밸브를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결정된 강성 계수가 제 1 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 유압 회로의 인렛 밸브를 폐쇄하는 전자식 브레이크 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄한 후, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 제 1 유압 회로 또는 상기 제 2 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값보다 큰 경우, 제 1 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인 경우, 제 2 유압 회로를 상기 리크 발생 회로로 결정하고, 상기 제 2 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄하는 전자식 브레이크 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결정된 리크 발생 회로의 제 1 인렛 밸브를 폐쇄하고, 상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는지 여부에 따라 리크 발생 휠을 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는 경우, 제 2 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정하고, 상기 제 2 인렛 밸브를 폐쇄하는 전자식 브레이크 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 강성 계수가 제 3 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  11. 모터의 위치를 측정하는 단계;
    상기 모터의 전류를 측정하는 단계;
    상기 측정된 모터의 위치 및 모터의 전류에 따라 리크 발생 여부를 결정하는 단계;를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리크 발생 여부를 결정하는 단계는,
    상기 모터의 위치 및 상기 모터의 전류에 따라 상기 시스템의 강성 계수를 결정하고, 상기 결정된 강성 계수가 제1임계값 이하인 경우 리크가 발생한 것으로 결정하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 결정된 강성 계수가 제 1 임계값 이하인 경우, 제 1 유압 회로의 인렛 밸브를 폐쇄하는 단계;를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제 1 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄한 후, 상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로 중 하나를 리크 발생 회로로 결정하는 단계;를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로 중 하나를 리크 발생 회로로 결정하는 단계는,
    상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값보다 큰 경우, 제 1 유압 회로를 리크 발생 회로로 결정하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제 1 유압 회로 및 제 2 유압 회로 중 하나를 리크 발생 회로로 결정하는 단계는,
    상기 결정된 강성 계수가 제 2 임계값 이하인 경우, 상기 제 2 유압 회로의 상기 인렛 밸브를 폐쇄하고, 제 2 유압 회로를 상기 리크 발생 회로로 결정하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 결정된 리크 발생 회로의 제 1 인렛 밸브를 폐쇄하고, 상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는지 여부에 따라 리크 발생 휠을 결정하는 단계;를 더 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 리크 발생 휠을 결정하는 단계는,
    상기 강성 계수가 제 3 임계값을 초과하는 경우, 상기 제 2 인렛 밸브를 폐쇄하고, 상기 제 2 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 리크 발생 휠을 결정하는 단계는,
    상기 강성 계수가 제 3 임계값 이하인 경우, 상기 제 1 인렛 밸브에 연결된 차륜을 상기 리크 발생 휠로 결정하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
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