KR20210049901A - 분리형 브레이크 시스템을 위한 햅틱 피드백 - Google Patents

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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

차량 브레이크 시스템(10)은 브레이크 페달(28), 마스터 실린더(24), 휠 실린더(WC)를 각각 구비한 제 1 및 제 2 브레이크 회로, 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동을 위한 브레이크 압력 발생기(60), 및 페달 느낌 시뮬레이터(80)를 포함한다. 임박한 휠 잠김(ABS)을 검출하는 것에 응답하여, 컨트롤러(20)는 잠김 방지 제동 루틴을 수행하며, 이 동안 컨트롤러(20)는 제 2 보상 포트(322)가 개방될 때까지 제 2 마스터 실린더 피스톤(262)을 이동시키기 위해 마스터 실린더(24)와 제 2 브레이크 회로 사이의 제 2 상시 개방 차단 밸브(522)를 개방함으로써 브레이크 페달(28)에 인공 햅틱 피드백 펄스를 생성하도록 프로그래밍된다.

Description

분리형 브레이크 시스템을 위한 햅틱 피드백
본 발명은 차량 브레이크 시스템에 관한 것이다.
운전자가 적용한 힘이 브레이크 장치에 실제 제동력을 생성하도록 전파되지 않는 풀 파워 브레이크 시스템(즉, "분리형(decoupled)" 또는 "브레이크 바이 와이어(brake-by-wire)" 시스템이라고도 함)을 차량에 제공하는 것은 알려져 있다. 대신, 다른 메커니즘이 실제 제동력을 제공하는 동안 유체가 마스터 실린더에서 시뮬레이터 회로로 밀려진다. 이러한 시스템은 잠김 방지 제동 기능("ABS")을 포함하여 만족스러운 제동 성능을 제공하며, 이 시스템은 운전자의 브레이크 페달을 휠 실린더의 맥동으로부터 격리한다.
일 양태에서, 본 발명은 브레이크 페달, 및 상기 브레이크 페달로부터 입력을 수신하도록 구성된 입력 측을 갖는 마스터 실린더를 포함하는 차량 브레이크 시스템을 제공한다. 마스터 실린더는 제 1 피스톤에 반응하는 제 1 출력과 제 2 피스톤에 반응하는 제 2 출력을 갖는다. 마스터 실린더는 제 1 및 제 2 보상 포트를 통해 유체 저장소와 선택적으로 연통된다. 시뮬레이터 회로는, 제 1 마스터 실린더 출력에 결합되며 전환 가능한 시뮬레이터 밸브를 개방함으로써 작동되도록 구성된 페달 느낌 시뮬레이터를 포함하고, 상기 페달 느낌 시뮬레이터는 전환 가능한 시뮬레이터 밸브가 개방 위치에 있을 때 브레이크 페달에 반응력을 제공한다. 제 1 및 제 2 브레이크 회로는 각각 적어도 하나의 휠 실린더를 포함하며, 브레이크 페달과 분리된 브레이크 압력 발생기에 의해 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 작동을 위해 작동 가능하다. 제 1 상시 개방 차단 밸브는 제 1 브레이크 회로를 폐쇄하고 제 1 마스터 실린더 출력 및 시뮬레이터 회로로부터 격리하도록 작동할 수 있다. 제 2 상시 개방 차단 밸브는 제 2 브레이크 회로를 폐쇄하고 제 2 마스터 실린더 출력으로부터 격리하도록 작동할 수 있다. 컨트롤러는 브레이크 페달로부터의 입력과 관련하여 제 1 및 제 2 브레이크 회로에서 브레이크액 압력을 생성하기 위해 브레이크 압력 생성기를 활성화하도록 프로그래밍된다. 컨트롤러는 또한, 브레이크 압력 발생기가 활성화되는 동안 제 1 및 제 2 상시 개방 차단 밸브를 폐쇄하도록 프로그래밍되어, 마스터 실린더가 시뮬레이터 회로에 연결되고 제 1 및 제 2 브레이크 회로 중 어느 것에도 연결되지 않아서 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동을 수행할 수 없다. 임박한 휠 잠김을 검출하면, 컨트롤러는 잠김 방지 제동 루틴을 수행하도록 프로그래밍되며, 이 동안 컨트롤러는 제 2 보상 포트가 개방될 때까지 제 2 마스터 실린더 피스톤을 이동시키기 위해 제 2 상시 개방 차단 밸브를 개방함으로써 브레이크 페달에 인공 햅틱 피드백 펄스를 생성하도록 프로그래밍된다.
다른 양태에서, 본 발명은 분리된 브레이크-바이 와이어(brake-by-wire) 모드에서 차량 브레이크 시스템을 작동하는 방법을 제공한다. 마스터 실린더와 브레이크 회로 사이의 차단 밸브가 폐쇄되고 시뮬레이터 밸브가 개방되어 페달 느낌 시뮬레이터를 활성화한다. 제어 신호는 브레이크 회로의 휠 실린더에 브레이크 압력을 제공하기 위해, 브레이크 페달에서 검출된 제동 요청에 응답하여, 브레이크 회로의 브레이크 압력 발생기를 구동하기 위해 컨트롤러로부터 제공된다. 임박한 휠 잠김이 컨트롤러로 검출되고, 이에 응답하여, 보상 포트가 개방될 때까지 마스터 실린더 피스톤을 후퇴시키기 위해 차단 밸브를 개방하고 마스터 실린더 챔버를 유체 저장소와 연결함으로써 브레이크 페달에 인공 햅틱 피드백 펄스를 생성하도록 컨트롤러가 프로그래밍되는 동안 잠김 방지 제동 루틴이 시작된다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동을 위한 분리형 차량 브레이크 시스템의 개략도이다.
도 2는 ABS 작동을 트리거하는 제동 이벤트 동안 종래의 결합형 브레이크 시스템에 대한 페달 힘 및 페달 스트로크의 그래프이다.
도 3은 ABS 작동을 트리거하는 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동 이벤트 동안 도 1과 같은 분리형 브레이크 시스템에 대한 페달 힘 및 페달 스트로크의 그래프이다.
도 4는 ABS 작동을 트리거하는 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동 이벤트 동안 도 1과 같은 분리형 브레이크 시스템에 대한 페달 힘 및 페달 스트로크의 그래프이며, 컨트롤러는 제 1 루틴을 수행하여 브레이크 페달에서 ABS 이벤트의 햅틱 표시를 제공한다.
도 5는 ABS 작동을 트리거하는 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동 이벤트 동안 도 1과 같은 분리형 브레이크 시스템에 대한 페달 힘 및 페달 스트로크의 그래프이며, 컨트롤러는 제 2 루틴을 수행하여 브레이크 페달에서 ABS 이벤트의 햅틱 표시를 제공한다.
도 6은 ABS 작동을 트리거하는 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동 이벤트 동안 도 1과 같은 분리형 브레이크 시스템에 대한 페달 힘 및 페달 스트로크의 그래프이며, 컨트롤러는 제 3 루틴을 수행하여 브레이크 페달에서 ABS 이벤트의 햅틱 표시를 제공한다.
본 발명의 임의의 실시예가 상세하게 설명되기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어서 다음 설명에 제시되거나 다음 도면에 도시된 구성 요소의 배치 및 구성의 세부 사항으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하고 다양한 방식으로 실행되거나 수행될 수 있다.
도 1의 브레이크 시스템(10)은 내부의 유압 유체를 가압하기 위해 브레이크 페달(28)에 입력 로드(25)와 결합된 입력 측을 갖는 마스터 실린더(24)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 브레이크 페달(28)과 마스터 실린더(24) 사이에는 그 사이의 작동 관계(힘 대 스트로크)를 수정하기 위한 부스터 또는 다른 액추에이터가 없다. 마스터 실린더(24)는 브레이크 페달(28)에 결합되어 함께 직접 이동하는 제 1 피스톤(261)을 포함한다. 제 1 피스톤(261)은 마스터 실린더(24)의 제 1 챔버 내의 유압 유체를 가압하여 제 1 출구(401)에서 제 1 챔버로부터 출력시킨다. 마스터 실린더(24)의 제 2 피스톤(262)은 제 1 피스톤(261) 또는 브레이크 페달(28)에 직접 연결되는 제 2 피스톤(262)없이, 제 1 피스톤(261)에 의해 제 1 챔버에서 가압된 유체의 영향 하에 이동될 수 있다. 제 2 피스톤(261)은 마스터 실린더(24)의 제 2 챔버 내의 유압 유체를 가압하여 제 2 출구(402)에서 제 2 챔버로부터 출력시킨다. 마스터 실린더 피스톤(261, 262)은 임의의 개별 액추에이터(예를 들어, 전자 제어 액추에이터)에 의해 작동될 수 없다. 유체 저장소(32)는, 브레이크 페달(28)이 최초로 작동될 때까지, 각각의 보상 포트(341, 342)를 통해 마스터 실린더(24)의 제 1 및 제 2 챔버와 유체 연통하고, 이 시점에 피스톤(261, 262)은 보상 포트(341, 342)를 차단한다. 페달 이동 센서(36)는 브레이크 페달(28)에 결합되고, 브레이크 페달(28)의 이동량을 검출하도록 작동하여, 해당 신호가 컨트롤러(20)로 전송될 수 있다. 컨트롤러(20)는, 브레이크 시스템(10)의 각각의 센서 및 각각의 전기적으로 작동 가능한 밸브와 전기적으로 결합되어 브레이크 시스템(10)으로 신호를 전송하고 및/또는 거기로부터 신호를 수신하여 브레이크 시스템(10)을 작동시키는데 필요한 통신 및 제어를 설정하는 컴퓨터일 수 있다.
마스터 실린더(24)의 이중 출력(401, 402)은 각각 제 1 브레이크 회로 및 제 2 브레이크 회로와 선택적으로 유체 연통한다. 도시된 구성에서, 각각의 브레이크 회로는 브레이크 시스템(10)이 설치된 차량의 휠을 감속하도록 작동할 수 있는 한 쌍의 브레이크 장치 또는 휠 실린더(WC)를 포함한다. 특정 회로의 휠 실린더(WC)는 전방 차량 휠 세트, 후방 차량 휠 세트 또는 대각선 차량 휠 세트와 관련될 수 있다. 각각의 브레이크 회로는 각각의 휠 실린더(WC)와 관련된 입구 밸브(44) 및 출구 밸브(48)를 포함한다. 입구 밸브(44)는 상시 개방되고 컨트롤러(20)에 의해 전기적으로 폐쇄되어 휠 실린더(WC)에 공급되는 가압된 유압 유체를 중단 또는 제한할 수 있다. 출구 밸브(48)는 상시 폐쇄되고 컨트롤러(20)에 의해 전기적으로 개방되어 휠 실린더(WC)에서 가압된 유압 유체를 저장소(32)로 방출할 수 있다. 각각의 마스터 실린더 출구(401, 402)는 상시 개방 차단 밸브(521, 522)를 통해 브레이크 회로들 중 하나에 연결된다. 각각의 차단 밸브(521, 522)는 컨트롤러(20)에 의해 폐쇄되어 마스터 실린더(24) 및 이에 따라 브레이크 페달(28)을 휠 실린더(WC)를 갖는 브레이크 회로로부터 유체 분리 또는 격리하도록 작동 가능하다.
마스터 실린더(24)가 브레이크 페달(28)로부터 2 개의 브레이크 회로의 휠 실린더(WC)로 기계적 제동을 제공할 수 있지만, 시스템(10)에는 브레이크 페달(28)과 분리되며 여기서 브레이크 압력 발생기(60)라고 하는 대체 또는 보조 장치가 필요한 제동 요구를 위해 휠 실린더(WC)에 유압 유체 압력을 발생시키기 위해 제공될 수 있다. 브레이크 압력 발생기(60)는 컨트롤러(20)에 의해 작동되는 전기 모터(64)와 같은 액추에이터에 의해 실린더에서 구동 가능한 플런저 또는 피스톤(62)을 포함할 수 있다. 따라서, 브레이크 압력 발생기(60)는 가압된 유압 유체를 제 1 및 제 2 브레이크 회로의 휠 실린더(WC)로 구동하도록 작동 가능하다. 예를 들어, 브레이크 압력 발생기(60)의 출구(68)는 각각의 적용 압력 제어 밸브(721, 722)를 통해 제 1 및 제 2 브레이크 회로에 병렬로 연결될 수 있다. 각각의 적용 압력 제어 밸브(721, 722)는 브레이크 압력 발생기(60)로부터 주어진 브레이크 회로의 휠 실린더(WC)로 공급되는 압력을 제어하도록 작동 가능한 컨트롤러-변조된 솔레노이드 밸브(예를 들어, 개방 위치의 범위를 갖거나 유사한 효과를 달성하기 위해 펄스 폭 변조 신호를 수신함)일 수 있다. 적용 압력 제어 밸브(721, 722)는 각각의 브레이크 유체 공급 라인 또는 통로에 연결될 수 있으며, 상기 공급 라인 또는 통로의 각각은 차단 밸브(521, 522) 중 하나와 브레이크 회로의 각각의 입구 밸브(44) 사이에서 연장된다. 하나 이상의 압력 센서(76)는 브레이크 압력 발생기 출구(68)와 각각의 입구 밸브(44) 사이의 유체 경로를 따라 배치될 수 있고 유체 압력을 컨트롤러(20)에 보고하도록 작동 가능하다. 압력 센서(76)는, 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 작동 동안 능동 브레이크 회로의 일부가 아닌 마스터 실린더(24) 또는 시뮬레이터 회로 내의 유체 압력과는 달리, 휠 실린더(WC)에 연결된 통로(들) 내의 유체 압력을 감지하고 보고하는 "능동 회로" 압력 센서라고 할 수 있다. 추가 센서들은 피스톤(62) 및/또는 전기 모터(64)의 파라미터를 모니터링하기 위해 제공될 수 있으며, 선형 또는 각 위치, 전류, 전압, 힘, 토크 또는 온도 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
시스템(10)의 능동 제동 구성 요소에 추가하여, 시뮬레이터 회로가 마스터 실린더(24)의 출력 측과 유체 연통하도록 제공된다. 시뮬레이터 회로는 차단 밸브(521, 522)의 상류에 제공되며, 이는 차단 밸브(521, 522)가 폐쇄될 때 시뮬레이터 회로가 마스터 실린더(24)와 유체 연통을 유지하도록 상기 측면이 마스터 실린더에 더 가깝고 브레이크 회로로부터 멀리 떨어져 있는 것을 의미한다. 시뮬레이터 회로는 전환 가능한 시뮬레이터 밸브(84)를 통해 마스터 실린더(24)의 출구(예를 들어, 제 1 출구(401))에 연결된 페달 느낌 시뮬레이터(80)를 포함한다. 시뮬레이터 밸브(84)는 마스터 실린더 출구(401)와 페달 느낌 시뮬레이터(80) 사이의 유체 연통을 형성하기 위해 컨트롤러(20)에 의해 개방되도록 작동 가능한 상시 폐쇄 전환 가능한 솔레노이드 밸브일 수 있다. 시뮬레이터 밸브(84)가 개방될 때, 출구(401)를 통해 마스터 실린더 챔버로부터 밀려난 유체는 페달 느낌 시뮬레이터(80)로 전달되고, 상기 페달 느낌 시뮬레이터(80)는 브레이크 페달(28)에 피드백 힘을 제공하는 바이어싱 메커니즘을 갖는다. 따라서, 시뮬레이터 회로는, 실제로 브레이크 페달(28)이 차단 밸브(521, 522)에 의해 브레이크 회로 내의 휠 실린더(WC)를 활성화하는 실제 브레이크 압력으로부터 분리될 때, 휠 실린더(WC)를 작동시키는 느낌을 모방한다. 도시된 바와 같이, 시뮬레이터 밸브(84)는 페달 느낌 시뮬레이터(80)의 "앞" 면에 결합되며, 상기 페달 느낌 시뮬레이트(80)는 그 내부에 분리 요소(예를 들어, 플런저)를 포함하여, 저장소(32)에 결합된 "후"면으로부터 상기 앞면을 분할한다. 도시된 구성에서, 시뮬레이터(80)의 후면은 중간 밸브없이 저장소(32)에 직접 결합된다. 일부 구성에서, 시뮬레이터 밸브(84)는 시뮬레이터(80)의 후면과 저장소(32) 사이에 위치한다. 어느 위치에서든, 시뮬레이터 밸브(84)를 개방하는 것은 시뮬레이터 회로가 활성화되도록 시뮬레이터(80)를 작동시킬 수 있게 하거나 작동시킨다.
마스터 실린더 챔버들 중 하나에서 생성된 유체 압력을 검출하기 위해 마스터 실린더(24)와 유체 연통하는 압력 센서(88)가 제공된다. 예를 들어, 압력 센서(88)는 차단 밸브(522)의 상류에 있는 제 2 마스터 실린더 출구(402)에 결합될 수 있다. 압력 센서(88)는 브레이크 페달(28)로부터의 입력 힘에 응답하여 제동 요청 신호를 생성하도록 작동 가능하다.
도 1의 라벨링에 도움이 되지는 않지만, 각각의 브레이크 회로는 차단 밸브(521, 522) 중 하나에서 각각의 휠 실린더(들)(WC)로 연장되고, 브레이크 압력 발생기(60)에 연결되는 통로, 및 유체 저장소(32)에 연결되는 각각의 통로를 더 포함하는 한편, 시뮬레이터 회로 내의 유체가 휠 실린더(WC)에서의 실제 제동력에 기여하기 위해 전달되지 않기 때문에 시뮬레이터 회로는 브레이크 회로의 일부가 아닌 별도의 회로인 것을 이해할 수 있을 것이다.
브레이크 시스템(10)의 정상 작동 동안, 브레이크 페달(28)은 휠 실린더(WC)로부터 분리되어 제동은 1 차 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 모드에서 완전히 발생한다. 운전자가 브레이크 페달(28)을 밟을 때, 차단 밸브(521, 522)는 폐쇄 위치(도 1에 도시된 위치와는 반대)로 작동되어 마스터 실린더(24)와 시뮬레이터 회로가 차단되거나 브레이크 회로로부터 격리된다. 시뮬레이터 밸브(84)는 또한 페달 이동 센서(36)에 의해 검출될 수 있는 브레이크 페달(28)의 초기 작동시 컨트롤러(20)에 의해 개방된다. 페달(28)이 폐쇄된 제 2 차단 밸브(522)를 향해 이동하도록 피스톤(261, 262)을 압박하기 때문에, 압력 증가는 제 2 마스터 실린더 챔버에서 그리고 제 2 출구(402)와 제 2 차단 밸브(522) 사이에서 발생한다. 압력 증가는 1 차 압력 센서(88)에 의해 측정 또는 감지되고 신호로서 컨트롤러(20)에 전달된다. 상기 컨트롤러(20)는 브레이크 페달(28)의 운전자 작동에 의해 요청된 목표 제동력을 달성하기 위해 브레이크 압력 발생기(60)의 작동 정도를 결정하기 위해 정보를 사용하도록 프로그래밍되어 있다. 일부 구성에서, 페달 이동 센서(36)의 출력은 또한 운전자의 제동 요청을 정량화할 때 메인 압력 센서(88)와 함께 컨트롤러(20)에 의해 고려된다. 컨트롤러(20)는 또한 브레이크 회로에서 원하는 제동력 및 제동력 균형을 달성하기 위해 적용 압력 제어 밸브(721, 722)의 가변 조작을 제공할 수 있다. 따라서, 도시된 구성에서, 모터(64)는 컨트롤러(20)에 의해 프로그래밍 된대로 활성화되어 실린더에서 피스톤(62)을 출구(68)를 향해 전방으로 구동하여 출구에서 유체 압력이 생성되고 유압 유체가 브레이크 압력 발생기(60)로부터 휠 실린더(WC)를 향해 이동되고, 상기 휠 실린더(WC)는 브레이크 캘리퍼에 통합된 하나 이상의 피스톤을 포함할 수 있어서, 발생기(60)로부터의 유압 유체는 휠 실린더(WC)가 브레이크 디스크 상으로 압착되게 한다. 이 설명으로부터 해석될 수 있는 바와 같이, 브레이크 압력 발생기(60)는 운전자의 요청에 따라 제동량을 달성하도록 제어되며, 상기 제동량은 운전자가 브레이크 페달(28)에 압력을 얼마나 세게 적용하는지를 지속적으로 측정하는 1 차 압력 센서(88)에 의해 적어도 부분적으로 해석된다. 구성 요소 고장 또는 비정상이 발생하는 경우, 브레이크 시스템(10)은 직접 기계식 푸시 스루 백업 모드 또는 2 차 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 모드로 전환함으로써 작동의 백업 모드를 제공할 수 있다. 하나의 예시적인 백업 모드는 브레이크 페달(28)이 마스터 실린더(24)를 통해 휠 실린더(WC)를 작동시킬 수 있도록 차단 밸브들(521, 522)을 그들의 상시 개방 위치로 복귀시키는 것을 포함할 수 있다.
휠 실린더(WC)에서 제동력을 설정하는 유압이 운전자의 요청과 관련하여 전자적으로 제어되지만, 하나 이상의 휠 실린더(WC)에서 요청된 제동력이 타이어와 노면 사이의 가용 견인력을 초과할 가능성이 있고, 이는 노면에 대해 휠(들)의 "잠김" 또는 미끄러짐을 유발하는 경향이 있다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 그러한 상태는 식별될 수 있고, 운전자가 트랙션 한계 이상의 요청을 유지하는 한, 트랙션 한계 또는 그 근처에서 제동력을 유지하기 위해 유압 유체 압력을 조절하는 대신, 과도한 유압의 계속적인 적용을 피하기 위해 밸브들(44, 48)을 이용하는 적절한 잠김 방지 브레이크 시스템(ABS)을 사용함으로써 차량 조향성이 유지될 수 있다. ABS는 차량 브레이크 시스템에서 잘 알려진 기능이며 실제로 전세계 여러 지역에 걸쳐 많은 유형의 차량에 대해 정부가 의무화하고 있지만, ABS 기능은 원래, 휠 실린더와 마스터 실린더 사이에 직접적인 유압 연결이 형성되고 운전자가 적용한 힘이 전파되어 휠 실린더에서 실제 제동력을 생성하는 표준 결합형 브레이크 시스템에서 개발되었다. 이러한 결합형 브레이크 시스템으로 차량을 작동하고 ABS 기능을 사용하는데 익숙한 운전자의 경우, ABS가 작동했거나 중단되었든 시기를 운전자가 알 수 있도록 고도로 인식할 수 있는 예상되는 브레이크 페달 반응 동작이 있다. 도 2는 종래의 결합형 브레이크 시스템에서 ABS 이벤트까지 증가하는 브레이크 적용을 위한 시간에 대한 페달 힘과 페달 스트로크의 중첩된 그래프를 도시한다. 거기에 도시된 바와 같이, 페달의 힘은 ABS 사용 지점까지 상승한 다음, 작은 순간적인 피크에 의해 간격을 두고 중단되는 레벨 값으로 유지된다. 페달이 ABS 이벤트 동안 위아래로 약간 움직이기는 하지만, 페달 스트로크는 실제로 ABS가 시작될 때 다소 감소한 다음 안정된 값을 향해 안정된다. 반대로, 도 1과 같은 종래의 분리형 브레이크 시스템에서 ABS 이벤트는 도 3에 도시된 바와 같은 페달 힘과 스트로크 동작을 생성할 것이다. 일반적으로, 페달 느낌은 ABS 중에 변하지 않으며, 페달은 ABS 진입점을 지나 스트로크로 자유롭게 이동할 수 있다. 운전자가 결합형 시스템에서 ABS의 느낌에 익숙하지 않아 반드시 특정 페달 반응 동작을 예상하지 않아도, 브레이크 페달을 통해 운전자와의 햅틱 커뮤니케이션이 일반적으로 부족하다.
본 발명은 시스템(10) 내의 컨트롤러(20)에 의해 구현되는 하나 이상의 루틴에 관한 것이며, 상기 컨트롤러(20)는 예시된 센서와의 통신, 및 모터(64) 및 모든 밸브를 포함하는 시스템(10)의 예시된 전자적으로 작동되는 장치의 제어를 통해 그러한 루틴(들)을 실행하기 위한 저장된 명령으로 프로그래밍된다. 각각의 루틴은 ABS 이벤트 동안(즉, 컨트롤러(20)가 프로그래밍된 ABS 루틴으로 전환하여 임박한 휠 잠김의 검출로 인해 운전자 요청에 해당하는 양 이하로 브레이크 압력을 조절할 때) 시스템의 동작과 관련된다. 더 구체적으로, 각각의 루틴은 ABS 동안 페달(28)에 햅틱 피드백을 구현하는 방식과 관련이 있는 한편, 시스템(10)은 휠 실린더(WC)에 대한 제동을 위한 실제 유압 브레이크 유체 압력이 페달(28)을 통해 생성되지 않는 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 작동을 유지한다.
제 1 루틴에서, 컨트롤러(20)는 ABS 기능을 결합할 때 차단 밸브(예를 들어, 제 2 차단 밸브(522))를 개방한다. 제 2 차단 밸브(522)는 완전 또는 부분 개방 위치로 개방되거나, 펄스 개방을 통해 제어될 수 있다. 펄스 개방은 미리 결정된 듀티 사이클에 따라 펄스 폭 변조 신호를 적용함으로써 달성될 수 있다. 상시 개방 차단 밸브(522)의 경우, 듀티 사이클은 완전 폐쇄 밸브 상태에 해당하는 100 % 미만이다. 제 2 차단 밸브(522)를 개방하면, 마스터 실린더(24)의 챔버와 브레이크 압력 발생기(60)로부터의 유체 압력이 발생하는 능동 브레이크 회로들 중 하나 사이의 연결이 형성된다. 도시된 구성에서, 제 2 차단 밸브(522)를 개방하면, 능동 브레이크 회로와 제 2 피스톤(262)의 하류 측에 있는 2 차 또는 원격 마스터 실린더 챔버 사이의 연결이 형성된다. 따라서, 제 2 차단 밸브(522)는 시뮬레이터 밸브(84) 및 페달 느낌 시뮬레이터(80)를 갖는 시뮬레이터 회로와 직접 연결되지 않는다. 제 1 차단 밸브(521)는 ABS 기능 동안 개방되지 않고 폐쇄된 상태를 유지한다. 제 2 차단 밸브(522)를 개방할 때, 마스터 실린더(24)에서 유체 압력의 급격한 상승 또는 스파이크가 도 4에 그래픽으로 도시된 바와 같이 발생한다. 압력 스파이크는 제 2 보상 포트(322)를 적어도 부분적으로 개방하는 양만큼 제 2 마스터 실린더 피스톤(262)을 이동시킨다. 각각의 이러한 압력 스파이크와 동시에, 그리고 그 결과로서, 페달 스트로크가 순간적으로 감소된다. 따라서, 햅틱 피드백 펄스가 인공적으로 생성된다. 이 동작 후에, 제 2 차단 밸브(522)는 다시 폐쇄되고 제 2 마스터 실린더 피스톤(262)은 제 2 보상 포트(322)를 덮는 원래 위치로 복귀한다. 페달 힘과 페달 스트로크는 위에서 설명한 햅틱 피드백 펄스 생성 프로세스가 제 2 차단 밸브(522)를 다시 개방함으로써 반복되는 즉시 정상 값으로 돌아간다. 도시된 바와 같이, 햅틱 피드백 펄스는 ABS 기능의 액티브 기간 동안 반복적으로 생성될 수 있다. 햅틱 피드백 펄스는 컨트롤러(20)에 의해 미리 정의된 패턴으로 발생하도록 설정될 수 있다. 패턴은 미리 정의된 주파수 또는 주기를 갖는 순환 패턴 또는 불규칙한 패턴일 수 있다. 일부 구성에서, 햅틱 피드백 펄스의 주파수는 진행중인 ABS 기능의 조건 또는 물리적 파라미터와 상관되도록 다수의 프로그래밍된 주파수로부터 컨트롤러(20)에 의해 선택된다. 예를 들어, 컨트롤러(20)에 의해 선택된 주파수는 목표 (운전자가 요청한) 브레이크 압력과 실제 브레이크 압력 간의 차이의 함수일 수 있다(예를 들어, 차이의 증가에 따라 주파수 증가). 다른 예에서, 컨트롤러(20)에 의해 선택된 주파수는 ABS 작동에 관여하는 차량 휠의 수의 함수일 수 있다(예를 들어, 휠 수의 증가에 따라 주파수 증가). 전술한 방식으로 생성된 햅틱 피드백 펄스는 운전자가 페달(28)에 대한 입력 힘을 증가시키는지, 감소시키는지, 안정적으로 유지하는지의 여부에 관계없이, 페달(28)을 통해 운전자에 의해 만들어지고 느껴질 수 있다.
제 2 제안된 루틴에서, 컨트롤러(20)는 ABS 기능을 결합할 때 시뮬레이터 밸브를 폐쇄한다(예를 들어, 정상 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 작동 동안 개방되어 있는 페달 느낌 시뮬레이터(80)와 마스터 실린더(24) 사이의 상시 폐쇄 시뮬레이터 밸브(84)는 부분적으로 또는 완전히 폐쇄될 수 있다). 시뮬레이터 밸브(84)는 부분 개방 위치로 폐쇄되거나 펄스 개방을 통해 제어될 수 있다. 펄스 개방은 미리 결정된 듀티 사이클에 따라 펄스 폭 변조 신호를 적용함으로써 달성될 수 있다. 상시 폐쇄 시뮬레이터 밸브(84)의 경우, 듀티 사이클은 완전 개방 밸브 상태에 해당하는 100 % 미만이다. 일부 경우에는 듀티 사이클이 50 % 미만이거나 30 % 미만이고, 일부 경우에는 0 % 여서 시뮬레이터 밸브(84)의 메인 스테이지를 폐쇄한다. 특정 밸브 설계의 듀티 사이클은 압력 차이 및 유동과 관련이 있다. 이러한 방식으로 시뮬레이터 밸브(84)를 폐쇄하면, 예를 들어 보조 밸브 스테이지를 통해서만, 마스터 실린더(24)(예를 들어, 제 1 출구(401))와 시뮬레이터(80) 사이에 고도로 스로틀링된 연결이 형성된다. 이는 도 5의 그래프에서 볼 수 있는 ABS 진입점에서 심하게 감쇠된 페달 느낌을 향한 브레이크 페달(28)의 힘/이동 관계의 갑작스러운 변화를 야기한다. 즉, 페달 힘이 제 1 루틴에서처럼 ABS 전체에서 변동하지 않을 수 있지만, 페달 힘은 ABS 진입점에서 급격한 전환을 거치며 ABS 진입점을 가로 지르는 부드러운 곡선으로 표시되지 않는다. 오히려, 페달 힘이 ABS까지의 리드에 비해 더 빠른 속도로 상승하는 ABS 진입점에 페달 힘의 코너 또는 첨점이 있다. 따라서, 제 2 루틴은 ABS 활성화를 운전자에게 알리기 위해 햅틱 피드백을 수행한다. 이러한 루틴은 전자식 제동력 분포(EBD), 상당한 ABS 압력 증가 중 페달 증가 스트로크, 또는 ABS 끝에서의 페달 스트로크 증가를 시뮬레이션하는 효과적인 방법일 수도 있다.
제 3 루틴은 ABS 기능을 결합할 때 시뮬레이터 밸브(84)를 완전히 폐쇄하는 (즉, 메인 및 보조 밸브 스테이지 모두를 폐쇄하는) 제 2 루틴의 변형이다. 이는 또 다른 방법으로(브레이크 페달(28)에 엄격한 제한을 도입함으로써) 운전자에게 ABS 활성화를 알리는 햅틱 피드백을 제공한다. 제 2 루틴에서와 마찬가지로, 페달 힘 대 시간 플롯에는 ABS 진입점에서의 코너 또는 첨점이 포함된다. 그러나, 제 2 루틴과는 달리, 페달 힘은 거의 즉시, 증가된 최종 페달 힘 값에 대해 더 높은 기울기(예를 들어, 직선에 가깝게)를 갖는다. 이는 종래의 결합형 브레이크 시스템에 대해 도 2에서 볼 수 있는 효과와 유사하다. 엄격한 제한의 도입으로 인해, 페달 스트로크는 갑자기 ABS 진입점의 플랫 값을 갖는다. 따라서, 페달 스트로크 대 시간 플롯에는 ABS 진입점에서의 코너가 있다. 이용 가능한 유일한 페달 이동은 마스터 실린더(24)의 탄성이다.
본 발명의 다양한 특징은 다음 청구 범위에 설명된다.

Claims (20)

  1. 차량 브레이크 시스템으로서,
    브레이크 페달;
    상기 브레이크 페달로부터 입력을 수신하도록 구성된 입력 측, 제 1 피스톤에 반응하는 제 1 출력, 및 제 2 피스톤에 반응하는 제 2 출력을 포함하며, 제 1 및 제 2 보상 포트를 통해 유체 저장소와 선택적으로 연통되는 마스터 실린더;
    각각 적어도 하나의 휠 실린더를 갖고 상기 브레이크 페달로부터 분리된 브레이크 압력 발생기에 의해 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 작동을 위해 작동 가능한 제 1 및 제 2 브레이크 회로;
    제 1 마스터 실린더 출력에 결합되는 페달 느낌 시뮬레이터를 포함하며, 상기 페달 느낌 시뮬레이터는 전환 가능한 시뮬레이터 밸브를 개방함으로써 작동되도록 구성되며, 상기 전환 가능한 시뮬레이터 밸브가 개방 위치에 있을 때 상기 브레이크 페달에 반응력을 제공하는, 상기 시뮬레이터 회로;
    상기 제 1 브레이크 회로를 폐쇄하고 상기 제 1 마스터 실린더 출력 및 상기 시뮬레이터 회로로부터 격리하도록 작동 가능한 제 1 상시 개방 차단 밸브;
    상기 제 2 브레이크 회로를 폐쇄하고 상기 제 2 마스터 실린더 출력으로부터 격리하도록 작동 가능한 제 2 상시 개방 차단 밸브; 및
    상기 브레이크 페달로부터의 입력과 관련하여 상기 제 1 및 제 2 브레이크 회로에서 브레이크 유체 압력을 생성하기 위해 상기 브레이크 압력 발생기를 활성화하도록 프로그래밍된 컨트롤러로서, 또한 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 제동을 수행하기 위해 상기 마스터 실린더가 상기 시뮬레이터 회로에 연결되고 상기 제 1 및 제 2 브레이크 회로 중 어느 것에도 연결되지 않도록 상기 브레이크 압력 발생기의 활성화 동안 상기 제 1 및 제 2 상시 개방 차단 밸브를 폐쇄하도록 프로그래밍된 컨트롤러를 포함하고,
    임박한 휠 잠김을 검출하는 것에 응답하여, 상기 제 2 보상 포트가 개방될 때까지 상기 제 2 마스터 실린더 피스톤을 이동시키기 위해 상기 제 2 상시 개방 차단 밸브를 개방함으로써 상기 브레이크 페달에 인공 햅틱 피드백 펄스를 생성하도록 상기 컨트롤러가 프로그래밍되는 동안, 상기 컨트롤러는 잠김 방지 제동 루틴을 수행하도록 프로그래밍되는, 차량 브레이크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시뮬레이터 밸브는 상시 폐쇄 솔레노이드 밸브인, 차량 브레이크 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 마스터 실린더 피스톤은 상기 브레이크 페달에 인접하게 위치되고, 상기 제 2 마스터 실린더 피스톤은 상기 브레이크 페달로부터 떨어져 위치되는, 차량 브레이크 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제 2 마스터 실린더 피스톤을 상기 제 2 보상 포트를 가로 질러 앞뒤로 이동시키기 위해 상기 제 2 상시 개방 차단 밸브를 반복적으로 개방 및 폐쇄함으로써 잠김 방지 제동 루틴 전체에 걸쳐 인공 햅틱 피드백 펄스를 반복하도록 프로그래밍되는, 차량 브레이크 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 진행중인 잠김 방지 제동 루틴의 조건과 상관시키기 위해 다수의 프로그래밍된 주파수로부터 선택된 주파수를 가진 인공 햅틱 피드백 펄스를 생성하도록 프로그래밍되는, 차량 브레이크 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 인공 햅틱 피드백 펄스 주파수가 선택되는 조건은 상기 브레이크 페달로부터의 입력에 해당하는 운전자가 요청한 목표 브레이크 압력과 상기 잠김 방지 제동 루틴으로 인한 실제 브레이크 압력 사이의 불일치인, 차량 브레이크 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 불일치가 증가함에 따라 주파수를 증가시키도록 프로그래밍되는, 차량 브레이크 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 인공 햅틱 피드백 펄스 주파수가 선택되는 조건은 상기 잠김 방지 제동 루틴을 통해 브레이크 압력 감소에 관여하는 차량 휠의 수인, 차량 브레이크 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 브레이크 회로의 각각은 상기 브레이크 압력 생성기의 출력과 적어도 하나의 휠 실린더 사이에 컨트롤러-변조된 솔레노이드 밸브 형태의 적용 압력 제어 밸브를 더 포함하는, 차량 브레이크 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 브레이크 압력 발생기는 모터 구동 피스톤을 포함하는, 차량 브레이크 시스템.
  11. 분리형 브레이크-바이-와이어(brake-by-wire) 모드에서 차량 브레이크 시스템을 작동하는 방법으로서,
    마스터 실린더와 브레이크 회로 사이의 차단 밸브를 폐쇄하는 단계;
    페달 느낌 시뮬레이터를 활성화하기 위해 시뮬레이터 밸브를 개방하는 단계;
    상기 브레이크 회로의 휠 실린더에 브레이크 압력을 제공하기 위해, 브레이크 페달에서 검출된 제동 요청에 응답하여, 상기 브레이크 회로의 브레이크 압력 발생기를 구동하도록 컨트롤러로부터 제어 신호를 제공하는 단계; 및
    상기 컨트롤러로 임박한 휠 잠김을 검출하고, 이에 응답하여, 보상 포트가 개방될 때까지 마스터 실린더 피스톤을 후퇴시키기 위해 상기 차단 밸브를 개방하고 마스터 실린더 챔버를 유체 저장소에 연결함으로써 상기 브레이크 페달에 인공 햅틱 피드백 펄스를 생성하도록 상기 컨트롤러가 프로그래밍되는 동안 잠김 방지 제동 루틴을 시작하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 브레이크 압력 발생기는 제어 밸브를 통해 상기 브레이크 회로에 브레이크 압력을 출력하는, 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 휠 실린더에 제공되는 제 1 압력을 설정하기 위해 상기 컨트롤러로 상기 제어 밸브의 개방 량을 조절하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 마스터 실린더 피스톤을 상기 제 2 보상 포트를 가로 질러 앞뒤로 이동시키기 위해 상기 차단 밸브를 반복적으로 개방 및 폐쇄함으로써 상기 잠김 방지 제동 루틴 전체에 걸쳐 상기 인공 햅틱 피드백 펄스를 반복하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 진행중인 잠김 방지 제동 루틴의 조건과 상관시키기 위해 다수의 프로그래밍된 주파수로부터 선택된 주파수를 가진 상기 인공 햅틱 피드백 펄스를 생성하는, 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 인공 햅틱 피드백 펄스 주파수가 선택되는 조건은 상기 브레이크 페달의 제동 요청에 해당하는 운전자가 요청하는 목표 브레이크 압력과 상기 잠김 방지 제동 루틴으로 인한 실제 브레이크 압력 사이의 불일치인, 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 불일치가 증가함에 따라 주파수를 증가시키도록 프로그래밍되는, 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 인공 햅틱 피드백 펄스 주파수가 선택되는 조건은 상기 잠김 방지 제동 루틴을 통해 브레이크 압력 감소에 관여하는 차량 휠의 수인, 방법.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 마스터 실린더와 상기 페달 느낌 시뮬레이터 사이의 상기 시뮬레이터 밸브를 개방하면, 상기 페달 느낌 시뮬레이터를 상기 브레이크 페달에 가장 가깝고 2 차 마스터 실린더 챔버와 분리된 1차 마스터 실린더 챔버에 연결하는, 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 차단 밸브의 개방으로 인해 후퇴하는 상기 마스터 실린더 피스톤은 2 차 마스터 실린더 피스톤이고, 상기 2 차 마스터 실린더 챔버는 상기 보상 포트를 통해 상기 유체 저장소와 연결되는, 방법.
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