KR20200006869A

KR20200006869A - 차량의 제동 장치

Info

Publication number: KR20200006869A
Application number: KR1020180080771A
Authority: KR
Inventors: 김종성
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2020-01-21
Also published as: US10974602B2; CN110712635A; US20200016983A1; KR102492486B1; CN110712635B

Abstract

본 발명은 차량의 제동 장치에 관한 것으로서, 후륜 구동 차량의 회생 제동을 수행하는 회생 제동부, 운전자가 요구한 요구 제동력에서 회생 제동부에 의해 발생된 회생 제동력을 감산하여 결정되는 마찰 제동력이 후륜 구동 차량의 전륜 및 후륜에 인가되도록 하기 위해, 액추에이터의 구동에 의해 마스터 제동 유압을 형성하는 마스터 실린더, 및 마스터 실린더에 의해 형성된 마스터 제동 유압을 조절하여 전륜 및 후륜에 마찰 제동력이 차별적으로 인가되도록 함으로써, 후륜에 인가되는 회생 제동력에 의해 증가되는 후륜의 제동력을 제한하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 제동 장치{APPARATUS FOR BRAKING OF VEHICLE}

본 발명은 차량이 제동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 후륜 구동 차량에서 마찰 제동과 회생 제동 간의 협조 제어 시 차륜의 제동력을 제어하는 차량의 제동 장치에 관한 것이다.

종래, 엔진에 의해 구동되는 차량에는 엔진, 변속기, 드라이브 샤프트 및 유압 브레이크를 비롯하여 기타 엔진과 관련한 연료공급장치, 흡기 및 배기장치, 냉각 및 윤활장치, 방진장치 등 수많은 부품이 적용되어 배기가스에 의해 대기를 오염시키는 문제점을 발생시키고 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 현재 전기모터를 장착한 차량, 수소자동차, 연료전지 또는 태양에너지를 이용한 차세대 자동차 등이 개발되고 있으며, 최근에는 전기모터를 장착한 차량의 제동방식으로서 연비 향상을 위한 회생 제동 방식이 채용되고 있다. 회생 제동이란, 차량의 제동 시 직진하려는 차량의 관성력이 전기모터로 흡수되어 차량이 제동되는 것으로서, 전기모터에 발생된 역기전력에 따른 에너지는 배터리에 저장되게 된다.

회생 제동에 의한 제동력, 즉 회생 제동력은 차속 또는 배터리 충전 상태와 같은 차량의 주행 상태에 따라 그 양이 제한적이어서 운전자가 브레이크 페달을 밟음으로써 요구되는 요구 제동력 전체를 충족시킬 수 없을 뿐만 아니라, 그 양도 가변적일 수 있다. 따라서, 마찰 제동력 역시 가변하는 회생 제동력에 따라 가변시켜 그 합산 값이 운전자의 요구 제동력이 되도록 능동 제어를 수행하는 회생제동 협조제어가 제시되었다.

이러한 회생제동 협조제어를 구현하기 위해, 전동식 부스터 제동 시스템이 확대되는 추세에 있다. 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.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2008-0024651호(2008.03.19. 공개)에 개시되어 있다.

차량의 제동에 있어 전륜에 락(Lock)이 발생하는 경우 대비 후륜에 락이 발생하는 경우 차량의 자세 제어 측면에서 훨씬 위험하기 때문에, 제동 시스템은 통상적으로 전륜 휠 락보다 후륜 휠 락이 늦게 발생하도록 설계되어 ABS 등의 제동 제어를 수행하도록 동작하며, 따라서 차량의 자세 제어 안정성을 위해서는 전륜에 인가되는 제동력 대비 후륜에 인가되는 제동력을 제한할 필요성이 존재한다.

따라서, 앞서 설명한 회생제동 협조제어가 전륜 구동 타입의 EV(Electronic Vehicle)에 적용될 경우, 4륜의 동시 증압 또는 동시 감압을 수행하여 후륜 대비 전륜에 인가되는 제동력이 높아지더라도 차량의 자세 제어 안정성 측면에서 크게 문제가 되지 않는다.

그러나, 회생제동 협조제어가 후륜 구동 타입의 EV(Electronic Vehicle)에 적용될 경우, 전륜에는 마찰 제동력에 해당하는 제동력이 인가되고, 후륜에는 마찰 제동력과 회생 제동력이 합산된 제동력이 인가되기 때문에, 후륜의 휠 락 발생 가능성이 증가하여 차량의 자세 제어 안정성이 저하되는 문제점이 존재한다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 회생제동 협조제어가 적용된 후륜 구동 차량에 있어 후륜에 인가되는 제동력이 증가함으로 인해 차량의 자세 제어 안정성이 저하되는 것을 방지하기 위한 차량의 제동 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 제동 장치는 후륜 구동 차량의 회생 제동을 수행하는 회생 제동부, 운전자가 요구한 요구 제동력에서 상기 회생 제동부에 의해 발생된 회생 제동력을 감산하여 결정되는 마찰 제동력이 상기 후륜 구동 차량의 전륜 및 후륜에 인가되도록 하기 위해, 액추에이터의 구동에 의해 마스터 제동 유압을 형성하는 마스터 실린더, 및 상기 마스터 실린더에 의해 형성된 마스터 제동 유압을 조절하여 상기 전륜 및 상기 후륜에 상기 마찰 제동력이 차별적으로 인가되도록 함으로써, 상기 후륜에 인가되는 회생 제동력에 의해 증가되는 상기 후륜의 제동력을 제한하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 밸브부는, 상기 후륜에 인가되는 회생 제동력 및 마찰 제동력이 합산된 상기 후륜의 제동력, 및 상기 전륜에 인가되는 마찰 제동력 간의 비율이 고려되어 미리 설정된 제동력 분배 조건이 충족되도록 상기 후륜의 제동력을 제한하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 밸브부는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서, 상기 마스터 제동 유압이 미리 설정된 기준 유압 이하인 범위에서는 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 차단하여 상기 마스터 제동 유압이 상기 전륜의 휠 실린더로만 공급되도록 하고, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과할 경우에는 상기 전륜의 휠 실린더로 공급되는 상기 마스터 제동 유압과 상기 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 상기 후륜의 휠 실린더로 제동 유압이 공급되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 밸브부는, 상기 마스터 실린더로부터 상기 후륜의 휠 실린더로 연결되는 유로 상에 설치되며, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과하는 경우 압축되는 리턴 스프링을 통해 개방되는 노멀 클로우즈형 밸브(Normal Close Type Valve)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 밸브부는, 상기 마스터 실린더의 감압 상태에서 상기 마스터 실린더로의 브레이크 오일의 회수를 위한 감압 경로를 형성하는 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 제동을 위해 상기 마스터 실린더로부터 공급되는 브레이크 오일량, 및 상기 전륜과 상기 후륜에 인가되는 전체 제동력 간의 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 마스터 실린더의 무효 스트로크로 인해 발생하는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제1 관계 정보와, 상기 마스터 실린더의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제2 관계 정보 간의 차이를 고려하여 상기 액추에이터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 마스터 제동 유압이 증압되어 상기 기준 유압에 도달할 때까지는 상기 제1 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하고, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과한 이후에는 상기 제2 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 밸브부는, 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 단속하는 후륜 인렛 밸브를 포함하고, 상기 후륜 인렛 밸브의 동작을 제어하여 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 조절함으로써, 상기 후륜에 인가되는 회생 제동력에 의해 증가되는 상기 후륜의 제동력이 제한되도록 하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서, 상기 마스터 제동 유압이 미리 설정된 기준 유압 이하인 범위에서는 상기 후륜 인렛 밸브를 폐쇄하여 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 차단하고, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과할 경우에는 상기 전륜의 휠 실린더로 공급되는 상기 마스터 제동 유압과 상기 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 상기 후륜의 휠 실린더로 제동 유압이 공급되도록 상기 후륜 인렛 밸브를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 제동을 위해 상기 마스터 실린더로부터 공급되는 브레이크 오일량, 및 상기 전륜과 상기 후륜에 인가되는 전체 제동력 간의 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하되, 상기 마스터 실린더의 무효 스트로크로 인해 발생하는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제1 관계 정보와, 상기 마스터 실린더의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제2 관계 정보 간의 차이를 최소화하기 위해, 상기 마스터 실린더의 무효 스트로크 구간에서 상기 후륜 인렛 밸브를 개방시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 회생제동 협조제어가 적용된 후륜 구동 차량에 있어, 후륜 회생제동 협조제어를 위한 고가의 장치 없이, 마스터 실린더로부터 후륜으로 연결되는 유로 상에 설치되는 소정의 밸브를 통해 후륜에 인가되는 제동력을 제한함으로써 차량의 자세 제어 안정성을 확보하는 동시에 원가를 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 밸브부의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 후륜 회생제동 협조제어를 수행할 경우의 제동력 선도를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 무효 스트로크로 인해 발생하는 제1 및 제2 관계 정보 간의 차이를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 밸브부가 후륜 인렛 밸브로 구현된 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 밸브부가 후륜 인렛 밸브로 구현된 실시예에서의 제1 및 제2 관계 정보를 도시한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 제동 장치의 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 예시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 밸브부의 구조를 설명하기 위한 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 후륜 회생제동 협조제어를 수행할 경우의 제동력 선도를 도시한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 무효 스트로크로 인해 발생하는 제1 및 제2 관계 정보 간의 차이를 도시한 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 밸브부가 후륜 인렛 밸브로 구현된 실시예를 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치에서 밸브부가 후륜 인렛 밸브로 구현된 실시예에서의 제1 및 제2 관계 정보를 도시한 예시도이다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 제동 장치의 구조를 개괄적으로 설명한다.

운전자에 의해 브레이크 페달(100)이 가압됨에 따라 페달 실린더(200)에 의해 발생된 유압은 마스터 실린더(300)로 전달되며, 마스터 실린더(300)는 페달 실린더(200)로부터 전달된 유압을 기반으로 액추에이터(400)의 구동에 의해 제동 유압을 형성한다. 즉, 액추에이터(400)는 후술할 제어부(500)의 제어에 의해 구동되어 볼 스크류(미도시)를 전진 또는 후진시키는 전동 부스터로 구현될 수 있으며, 마스터 실린더(300)는 전진 또는 후진되는 볼 스큐류에 의해 가압 또는 가압 해제되는 피스톤을 통해 제동 유압을 형성한다. 마스터 실린더(300)에 의해 형성된 제동 유압을 마스터 제동 유압으로 표기하기로 한다.

마스터 제동 유압은 유압 회로로 전달된다. 유압 회로에 대하여 개괄적으로 설명하면, 마스터 제동 유압이 전륜 및 후륜의 각 휠 실린더(FL, FR, RL, RR)로 공급되기 위한 유로 상에는 제동 유압을 단속하기 위한 밸브가 설치되며, 구체적으로는 마스터 제동 유압을 단속하는 트랙션 컨트롤 밸브(TCV1, TCV2)가 마스터 실린더(300)의 출구측에 설치되고, 휠 실린더(FL, FR, RL, RR)로 공급되는 제동 유압을 단속하는 인렛 밸브(FLIV, FRIV, RLIV, RRIV)가 트랙션 컨트롤 밸브(TCV1, TCV2) 및 휠 실린더(FL, FR, RL, RR) 사이의 유로 상에 설치된다. 또한, 휠 실린더(FL, FR, RL, RR)에 형성된 제동 유압을 해제하는 아웃렛 밸브(FLOV, FROV, RLOV, RROV)가 휠 실린더(FL, FR, RL, RR)의 출구측에 설치되고, 아웃렛 밸브(FLOV, FROV, RLOV, RROV)의 출구측에는 휠 실린더(FL, FR, RL, RR)로부터 토출되는 브레이크 오일을 저장하는 어큐뮬레이터(ACC1, ACC2)가 설치된다. 어큐뮬레이터(ACC1, ACC2)에 저장된 브레이크 오일을 펌핑하여 휠 실린더(FL, FR, RL, RR)로 공급하는 유압 펌프(SP1, SP2)와, 유압 펌프(SP1, SP2)의 구동을 위한 유압 모터(M)가 마련되며, 유압 펌프(SP1, SP2)와 어큐뮬레이터(A1, A2) 사이의 유로 상에는 체크 밸브(ACV1, ACV2)가 설치된다. 그리고, 유압 펌프(SP1, SP2)의 입구측와 마스터 실린더(300) 사이의 유로 상에는 고압 스위치 밸브(HSV1, HSV2)가 설치된다.

전술한 트랙션 컨트롤 밸브(TCV1, TCV2) 및 인렛 밸브(FLIV, FRIV, RLIV, RRIV)는 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(Normal Open Type Solenoid Valve)이고, 고압 스위치 밸브(HSV1, HSV2) 및 아웃렛 밸브(FLOV, FROV, RLOV, RROV)는 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(Normal Close Type Solenoid Valve)로서, 제어부(500)는 구동 전류를 상기 각 밸브로 인가함으로써 각 밸브를 PWM(Pulse Width Modulation) 듀티 제어할 수 있다.

위에서 설명한 본 실시예의 차량의 제동 장치는 회생제동 협조제어가 적용된 후륜 구동 차량에 적용될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예의 차량의 제동 장치는 후륜 구동 차량의 회생 제동을 수행하는 회생 제동부(700)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 회생 제동부(700)는 차량 주행 시 전기모터의 전력을 공급하고 회생 제동 시에는 전기모터에 발생된 역기전력에 따른 에너지를 저장하는 배터리(미도시), 차량의 제동 시 직진하려는 차량의 관성력을 흡수하여 회생 제동을 수행하는 전기모터(미도시), 및 가능한 회생 제동 토크를 연산하여 회생 제동을 수행하도록 제어하는 제어장치(예: HCU(Hybrid Control Unit), 미도시)를 포함할 수 있다.

전술한 본 실시예의 차량의 제어 장치의 구조에 따를 때, 회생제동 협조제어시, 전륜에는 마찰 제동력(즉, 유압 제동력)에 해당하는 제동력이 인가되고, 후륜에는 마찰 제동력과 회생 제동력이 합산된 제동력이 인가되기 때문에, 후륜의 휠 락 발생 가능성이 증가하여 차량의 자세 제어 안정성이 저하되는 문제점이 존재한다.

이에, 본 실시예는 후술하는 밸브부(800)를 통해 후륜에 인가되는 제동력을 제한함으로써 회생제동 협조제어가 적용된 후륜 구동 차량의 자세 제어 안정성을 확보하는 구성을 채용하며, 이하에서는 본 실시예의 구성을 밸브부(800)를 중심으로 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 실시예의 마스터 실린더(300)는 운전자가 요구한 요구 제동력에서 회생 제동부(700)에 의해 발생된 회생 제동력을 감산하여 결정되는 마찰 제동력이 후륜 구동 차량의 전륜 및 후륜에 인가되도록 하기 위해, 액추에이터(400)의 구동에 의해 마스터 제동 유압을 형성할 수 있다. 여기서, 마찰 제동력은 후술할 제어부(500)에 의해 결정될 수 있다. 즉, 제어부(500)는 페달 트래블 센서(PTS: Pedal Travel Sensor)를 통해 운전자의 제동 요구를 감지하여 운전자가 요구하는 요구 제동력을 결정할 수 있고, 결정된 요구 제동력에서 회생 제동부(700)로부터 전달받은 회생 제동력을 감산하여 전륜 및 후륜에 인가되어야 할 마찰 제동력을 결정할 수 있으며, 결정된 마찰 제동력에 따라 액추에이터(400)를 구동하여 마스터 실린더(300)로 하여금 마스터 제동 유압을 형성하도록 할 수 있다.

밸브부(800)는 마스터 제동 유압을 조절하여 전륜 및 후륜에 마찰 제동력이 차별적으로 인가되도록 함으로써, 후륜에 인가되는 회생 제동력에 의해 증가되는 후륜의 제동력을 제한할 수 있다.

구체적으로, 밸브부(800)는 후륜에 인가되는 회생 제동력 및 마찰 제동력이 합산된 후륜의 제동력, 및 전륜에 인가되는 마찰 제동력 간의 비율이 고려되어 미리 설정된 제동력 분배 조건이 충족되도록 후륜의 제동력을 제한할 수 있다.

즉, 차량의 자세 제어 안정성을 위해서는 후륜에 인가되는 제동력 대비 전륜에 인가되는 제동력의 배분비가 더 높아야 하며, 이를 위해 전륜의 제동력(즉, 전륜에 인가되는 마찰 제동력) 및 후륜의 제동력(즉, 후륜에 인가되는 회생 제동력 및 마찰 제동력의 합산 제동력) 간의 배분비(예: 7:3)로서 제동력 분배 조건을 설정한 후, 회생제동 협조제어 시, 전륜에는 해당 배분비(7)에 따른 제동력이 인가되고, 후륜에는 해당 배분비(3)에 따른 제동력이 인가되도록 밸브부(800)를 설계함으로써 후륜 구동 차량의 자세 제어 안정성을 확보할 수 있다.

이를 위해, 밸브부(800)는 마스터 실린더(300)의 증압 상태에서, 마스터 제동 유압이 미리 설정된 기준 유압 이하인 범위에서는 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 공급되는 제동 유압을 차단하여 마스터 제동 유압이 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로만 공급되도록 하고, 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과할 경우에는 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로 공급되는 마스터 제동 유압과 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 제동 유압이 공급되도록 할 수 있다. 구체적으로는, 밸브부(800)는 도 1에 도시된 것과 같이 마스터 실린더(300)로부터 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 연결되는 유로 상에 설치되며, 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과하는 경우 압축되는 리턴 스프링을 통해 개방되는 노멀 클로우즈형 밸브(Normal Close Type Valve)로 구현될 수 있다.

즉, 도 2에 도시된 것과 같이, 마스터 실린더(300)의 증압 상태에서, 마스터 제동 유압이 기준 유압 이하인 범위에서는 밸브부(800)는 리턴 스프링에 의해 폐쇄되어 있어, 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 공급되는 제동 유압은 차단되고, 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로만 마스터 제동 유압이 공급된다. 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과할 경우, 밸브부(800)의 리턴 스프링이 압축되어 밸브부(800)가 개방되며, 따라서 마스터 제동 유압이 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로 공급되는 상태에서 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로도 제동 유압이 공급되게 된다. 이때, 밸브부(800)는 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로 공급되는 마스터 제동 유압과 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 제동 유압이 공급되도록 할 수 있다. 기준 유압을 초과하는 범위에서 마스터 제동 유압이 증가할수록 밸부브의 리턴 스프링의 압축량이 증가되어 그 개도가 증가될 수 있어 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 공급되는 유압은 증가될 수 있다.

예를 들어, 마스터 실린더(300)의 증압 상태로서 기준 유압이 30bar로 설정된 경우를 가정하면, 마스터 제동 유압이 30bar 이하인 범위에서는 밸브부(800)가 폐쇄되어 있어 마스터 제동 유압은 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로만 공급되고, 마스터 제동 유압이 50bar에 도달한 경우 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로는 마스터 제동 유압인 50bar가 공급되고 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로는 마스터 제동 유압과 기준 유압 만큼의 차압을 갖는 20bar가 공급된다.

전술한 기준 유압은 차량에서 통상적으로 제동을 수행하기 위해 요구되는 마스터 제동 유압의 범위를 고려하여 다양하게 선택될 수 있으며(예: 30bar), 선택된 기준 유압 이내의 마스터 제동 유압을 통해 제동을 수행할 경우 전륜에 대하여는 마찰 제동을 통해 제동이 수행되고 후륜에 대하여는 회생 제동을 통해 제동이 수행되게 된다.

또한, 밸브부(800)의 리턴 스프링은, 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과하는 경우 압축될 수 있도록, 그리고 마스터 제동 유압과 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 제동 유압이 공급될 수 있도록, 그 탄성 계수가 적절히 설계될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 것과 같이 밸브부(800)는 마스터 실린더(300)의 감압 상태에서 마스터 실린더(300)로의 브레이크 오일의 회수를 위한 감압 경로를 형성하는 체크 밸브를 포함할 수 있다. 체크 밸브는 유압 회로 측의 유압이 마스터 실린더(300) 측의 유압을 초과하는 경우 개방되어(리턴 스프링을 포함할 수 있다) 마스터 실린더(300)로의 브레이크 오일의 회수를 위한 감압 경로를 형성할 수 있다.

도 3은 전술한 본 실시예의 구성을 통해 후륜 회생제동 협조제어를 수행할 경우의 제동력 선도를 도시한 예시도이다.

붉은 선은 마찰 제동력 선도를 나타낸다. 전술한 것과 같이 기준 유압 이하인 범위에서 마스터 제동 유압은 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로만 공급된다. 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과하여 증가할 경우, 밸브부(800)가 개방됨에 따라 전륜 및 후륜의 각 휠 실린더(FL, FR, RL, RR)로 공급되는 제동 유압이 함께 증가한다. 이때, 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 공급되는 제동 유압은 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로 공급되는 마스터 제동 유압과 기준 유압 만큼의 차압이 유지된다. 마스터 제동 유압의 감압 상태에 대하여는 후술한다.

녹색 선은 회생 제동력 선도를 나타낸다. 즉, 제동 시 후륜에 인가되는 최대 회생 제동력을 나타낸다.

검은 선은 전체 제동력 선도를 나타낸다. ①은 후륜에 인가되는 최대 회생 제동력만으로 제동을 수행한 후, 최대 회생 제동력이 유지된 상태에서 마찰 제동력이 증가하는 경우를 나타낸다. ②은 후륜에 인가되는 최대 회생 제동력만으로 제동을 수행한 후, 회생 제동력이 감소하는 상태에서 마찰 제동력이 증가하되, 그 합산 값인 전체 제동력은 증가되는 경우를 나타낸다. ③은 후륜에 인가되는 최대 회생 제동력만으로 제동을 수행한 후, 회생 제동력이 감소하는 상태에서 마찰 제동력이 증가하되, 그 합산 값인 전체 제동력은 유지되는 경우를 나타낸다. ① 내지 ③의 각 경우에 있어, 검은 선에 따른 전체 제동력 선도와 붉은 선에 따른 마찰 제동력 선도 간의 y축 차이값이 회생 제동력으로 결정된다.

한편, 본 실시예의 제어부(500)는 제동을 위해 마스터 실린더(300)로부터 공급되는 브레이크 오일량(소요 액량), 및 전륜과 후륜에 인가되는 전체 제동력 간의 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 동작을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 상기 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 위치 제어를 통해 제동력을 발생시키도록 동작할 수 있으며, 이에 따라 브레이크 오일량은 마스터 실린더(300)의 피스톤의 전진량을 결정하기 때문에, 액추에이터(400)의 위치 제어에 있어 중요한 고려 인자가 된다.

이때, 마스터 실린더(300)의 감압 시, 마스터 실린더(300)로의 브레이크 오일의 회수를 위한 감압 경로는 체크 밸브에 의해 형성되고, 체크 밸브는 유압 회로 측의 유압이 마스터 실린더(300) 측의 유압을 초과하는 경우 개방되기 때문에, 도 3의 마찰 제동력 선도에서 확인할 수 있듯이 마스터 제동 유압의 증압 시 제동력 선도의 경로 및 감압 시 제동력 선도의 경로가 상이해진다.

이에 따라, 마스터 실린더(300)의 증압 시의 관계 정보와, 마스터 실린더(300)의 감압 시의 관계 정보는 차이가 있을 수 있고, 이러한 차이는 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 제동 유압이 전달되기 시작하는 시점에서 마스터 실린더(300)의 무효 스트로크에 따른 추가적인 브레이크 오일량이 발생하기 때문이며, 따라서 제어부(500)는 이러한 관계 정보 간의 차이를 고려하여 액추에이터(400)의 위치 제어를 수행할 필요성이 있다.

이를 위해, 제어부(500)는 마스터 실린더(300)의 무효 스트로크로 인해 발생하는, 마스터 실린더(300)의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제1 관계 정보와, 마스터 실린더(300)의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제2 관계 정보 간의 차이를 고려하여 액추에이터(400)의 동작을 제어할 수 있다(즉, 액추에이터(400)의 위치 제어를 수행할 수 있다). 도 4는 제1 및 제2 관계 정보의 예시를 도시하고 있다.

구체적으로, 제어부(500)는 마스터 제동 유압이 증압되어 기준 유압에 도달할 때까지는 제1 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 동작을 제어하고, 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과한 이후에는 제2 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 동작을 제어할 수 있다.

즉, 마스터 실린더(300)로부터 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 연결되는 유로 상에 밸브부(800)를 설치하여 회생제동 협조제어를 수행할 경우, 마스터 실린더(300)의 무효 스트로크로 인해 마스터 실린더(300)의 증압 시의 관계 정보 및 마스터 실린더(300)의 감압 시의 관계 정보 간의 차이가 발생하며, 이에 따라 액추에이터(400)의 위치 제어를 위해서는 기존 설정되어 있었던 관계 정보를 갱신하여 액추에이터(400) 위치 제어를 위한 demand를 결정할 필요가 있다.

따라서, 제어부(500)는 마스터 실린더(300)의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측하여 제1 관계 정보를 생성하고, 마스터 실린더(300)의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측하여 제2 관계 정보를 생성한 후, 마스터 제동 유압이 기준 유압에 도달할 때까지는 제1 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 동작을 제어하고, 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과한 이후에는 제2 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 동작을 제어할 수 있다. 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과한 후 기준 유압 이하로 감소하더라도 제어부(500)는 제2 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 동작을 제어한다.

이상에서는 밸브부(800)가 마스터 실린더(300)로부터 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 연결되는 유로 상에 설치되어, 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과하는 경우 압축되는 리턴 스프링을 통해 개방되는 노멀 클로우즈형 밸브인 기구적 밸브로 구현되는 실시예를 설명하였으나, 본 실시예의 밸브부(800)는 상기한 기구적 밸브 대신, 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 공급되는 제동 유압을 단속하는 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)를 포함하는 구성으로 구현될 수도 있으며, 제어부(500)가 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)의 동작을 제어하여 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 공급되는 제동 유압을 조절함으로써, 후륜에 인가되는 회생 제동력에 의해 증가되는 후륜의 제동력이 제한되도록 하는 구성으로 구현될 수도 있다. 도 5는 밸브부(800)가 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)로 구현된 예시를 도시하고 있다.

즉, 전술한 것과 같이 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)는 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(Normal Open Type Solenoid Valve)로 구현될 수 있으며, 제어부(500)는 구동 전류를 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)로 인가함으로써 각 밸브를 PWM 듀티 제어할 수 있다. 즉, 전술한 기구적 실시예와는 달리 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)에 대한 전기적 제어의 실시예가 채용될 수도 있다.

이를 기반으로, 제어부(500)는 마스터 실린더(300)의 증압 상태에서, 마스터 제동 유압이 미리 설정된 기준 유압 이하인 범위에서는 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)를 폐쇄하여 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 공급되는 제동 유압을 차단하고, 마스터 제동 유압이 기준 유압을 초과할 경우에는 전륜의 휠 실린더(FL, FR)로 공급되는 마스터 제동 유압과 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 제동 유압이 공급되도록 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)를 제어할 수 있다.

즉, 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있는 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)에 대하여, 제어부(500)는 마스터 제동 유압이 미리 설정된 기준 유압 이하인 범위에서는 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)가 폐쇄되고 기준 유압을 초과할 경우에는 개방될 수 있는 기준 듀티를 갖는 구동 전류를 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)로 인가함으로써 상기 구성을 구현할 수 있다.

한편, 전술한 것과 같이 제어부(500)는 제동을 위해 마스터 실린더(300)로부터 공급되는 브레이크 오일량, 및 전륜과 후륜에 인가되는 전체 제동력 간의 관계 정보를 기반으로 액추에이터(400)의 동작을 제어할 수 있으며, 이때, 제어부(500)는 마스터 실린더(300)의 무효 스트로크로 인해 발생하는, 마스터 실린더(300)의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제1 관계 정보와, 마스터 실린더(300)의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제2 관계 정보 간의 차이를 최소화하기 위해, 마스터 실린더(300)의 무효 스트로크 구간에서 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)를 개방시킬 수 있다.

마스터 실린더(300)로부터 후륜의 휠 실린더(RL, RR)로 연결되는 유로 상에 별도의 기구적 밸브를 설치하여 회생제동 협조제어를 수행하는 실시예와 달리, 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)를 밸브부(800)로서 채용할 경우, 제어부(500)는 마스터 실린더(300)의 무효 스트로크 구간에서 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)를 개방함으로써, 마스터 실린더(300)의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제1 관계 정보와, 마스터 실린더(300)의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제2 관계 정보 간의 차이를 최소화할 수 있게 되어, 액추에이터(400) 위치 제어를 위한 demand를 용이하게 설정할 수 있다. 도 6은 무효 스트로크 구간에서 후륜 인렛 밸브(RLIV, RRIV)의 개방 제어를 통해 제1 및 제2 관계 정보 간의 차이가 최소화될 수 있음을 도시하고 있다.

이와 같이 본 실시예는 회생제동 협조제어가 적용된 후륜 구동 차량에 있어, 후륜 회생제동 협조제어를 위한 고가의 장치 없이, 마스터 실린더로부터 후륜으로 연결되는 유로 상에 설치되는 소정의 밸브를 통해 후륜에 인가되는 제동력을 제한함으로써 차량의 자세 제어 안정성을 확보하는 동시에 원가를 절감시킬 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.

100: 브레이크 페달
200: 페달 실린더
300: 마스터 실린더
400: 액추에이터
500: 제어부
600: 리저버
700: 회생 제동부
800: 밸브부
TCV1, TCV2: 트랙션 컨트롤 밸브
HSV1, HSV2: 고압 스위치 밸브
FLIV, FRIV: 전륜 인렛 밸브
RLIV, RRIV: 후륜 인렛 밸브
FLOV, FROV, RLOV, RROV: 아웃렛 밸브
ACC1, ACC2: 어큐뮬레이터
SP1, SP2: 유압 펌프
M: 유압 모터
ACV1, ACV2: 체크 밸브
FL, FR, RL, RR: 휠 실린더

Claims

후륜 구동 차량의 회생 제동을 수행하는 회생 제동부;
운전자가 요구한 요구 제동력에서 상기 회생 제동부에 의해 발생된 회생 제동력을 감산하여 결정되는 마찰 제동력이 상기 후륜 구동 차량의 전륜 및 후륜에 인가되도록 하기 위해, 액추에이터의 구동에 의해 마스터 제동 유압을 형성하는 마스터 실린더; 및
상기 마스터 실린더에 의해 형성된 마스터 제동 유압을 조절하여 상기 전륜 및 상기 후륜에 상기 마찰 제동력이 차별적으로 인가되도록 함으로써, 상기 후륜에 인가되는 회생 제동력에 의해 증가되는 상기 후륜의 제동력을 제한하는 밸브부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브부는, 상기 후륜에 인가되는 회생 제동력 및 마찰 제동력이 합산된 상기 후륜의 제동력, 및 상기 전륜에 인가되는 마찰 제동력 간의 비율이 고려되어 미리 설정된 제동력 분배 조건이 충족되도록 상기 후륜의 제동력을 제한하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브부는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서, 상기 마스터 제동 유압이 미리 설정된 기준 유압 이하인 범위에서는 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 차단하여 상기 마스터 제동 유압이 상기 전륜의 휠 실린더로만 공급되도록 하고, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과할 경우에는 상기 전륜의 휠 실린더로 공급되는 상기 마스터 제동 유압과 상기 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 상기 후륜의 휠 실린더로 제동 유압이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브부는, 상기 마스터 실린더로부터 상기 후륜의 휠 실린더로 연결되는 유로 상에 설치되며, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과하는 경우 압축되는 리턴 스프링을 통해 개방되는 노멀 클로우즈형 밸브(Normal Close Type Valve)인 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제3항에 있어서,
상기 밸브부는, 상기 마스터 실린더의 감압 상태에서 상기 마스터 실린더로의 브레이크 오일의 회수를 위한 감압 경로를 형성하는 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제5항에 있어서,
제동을 위해 상기 마스터 실린더로부터 공급되는 브레이크 오일량, 및 상기 전륜과 상기 후륜에 인가되는 전체 제동력 간의 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 마스터 실린더의 무효 스트로크로 인해 발생하는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제1 관계 정보와, 상기 마스터 실린더의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제2 관계 정보 간의 차이를 고려하여 상기 액추에이터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 마스터 제동 유압이 증압되어 상기 기준 유압에 도달할 때까지는 상기 제1 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하고, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과한 이후에는 상기 제2 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브부는, 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 단속하는 후륜 인렛 밸브를 포함하고,
상기 후륜 인렛 밸브의 동작을 제어하여 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 조절함으로써, 상기 후륜에 인가되는 회생 제동력에 의해 증가되는 상기 후륜의 제동력이 제한되도록 하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서, 상기 마스터 제동 유압이 미리 설정된 기준 유압 이하인 범위에서는 상기 후륜 인렛 밸브를 폐쇄하여 상기 후륜의 휠 실린더로 공급되는 제동 유압을 차단하고, 상기 마스터 제동 유압이 상기 기준 유압을 초과할 경우에는 상기 전륜의 휠 실린더로 공급되는 상기 마스터 제동 유압과 상기 기준 유압 만큼의 차압이 유지되는 범위에서 상기 후륜의 휠 실린더로 제동 유압이 공급되도록 상기 후륜 인렛 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동 장치.
제9항에 있어서,
상기 제어부는, 제동을 위해 상기 마스터 실린더로부터 공급되는 브레이크 오일량, 및 상기 전륜과 상기 후륜에 인가되는 전체 제동력 간의 관계 정보를 기반으로 상기 액추에이터의 동작을 제어하되, 상기 마스터 실린더의 무효 스트로크로 인해 발생하는, 상기 마스터 실린더의 증압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제1 관계 정보와, 상기 마스터 실린더의 감압 상태에서 상기 관계 정보를 실측한 제2 관계 정보 간의 차이를 최소화하기 위해, 상기 마스터 실린더의 무효 스트로크 구간에서 상기 후륜 인렛 밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 차량의 제어 장치.