KR20210099432A - 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20210099432A
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hydraulic
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김학범
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주식회사 만도
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Abstract

일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 모터의 회전력을 이용하여 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키도록 마련된 액압 공급장치와, 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 각 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛과, 차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서 및 차량의 종가속도를 근거로 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하고, 판단된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정하고, 결정된 제동 모드를 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법{ELECTRIC BRAKE SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
개시된 발명은 브레이크 페달의 변위에 대응하는 전기적 신호에 따라 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자식 브레이크 시스템은 모터의 회전력을 이용하여 유압피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키고 발생된 액압을 각 차륜에 마련된 휠 실린더에 공급하는 액압 공급장치와, 이 액압 공급장치에 의해 각 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압서킷을 가진 유압 제어유닛을 포함할 수 있다.
이러한 전자식 브레이크 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달의 변위를 감지하는 페달 변위센서를 통해 브레이크 페달의 변위를 검출하고, 검출된 브레이크 페달 변위를 근거로 운전자 요구 목표압력을 판단하고, 판단된 운전자 요구 목표압력을 유압서킷의 목표압력으로 설정하고, 압력 센서를 통해 유압서킷의 압력을 검출하고, 검출된 유압서킷의 압력이 설정된 목표압력에 도달하도록 모터의 회전력을 이용하여 유압 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시킬 수 있다.
압력 센서가 고장이거나, 이 압력 센서가 설치된 유로 상에 마련된 컷 밸브가 고장일 경우, 압력 센서 신호가 유효하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 압력 센서에 기반한 피드백 제어를 이용하는 정상 제동 모드가 아닌 모터 위치 센서에 기반한 위치 제어를 이용하는 성능 저하 모드로 전환시킬 수 있다.
하지만, 모터 위치 센서에 기반한 위치 제어를 이용하는 성능 저하 모드에서는 유압서킷 압력에 대한 피드백 없이 모터 위치만을 피드백하여 제어하기 때문에 실제 브레이크 압력이 어떻게 형성되는지 알 수 없고, 모터의 회전에 의해 유압피스톤은 전진하였으나 브레이크 압력이 정상적으로 생성되지 않는 경우(예를 들어 리크가 발생한 경우) 차량의 제동력이 생성되지 않을 수 있다.
이러한 경우, 성능 저하 모드를 운전자에 의해 직접 제동이 가능한 폴백 모드로 전환하지 않으면, 차량의 제동력이 적절히 확보할 수 없을 수 있다.
공개특허공보 제10-2014-0099225호(2014.08.11.공개) 공개특허공보 제10-2012-0079093호(2012.07.11.공개)
개시된 발명의 일 측면은 모터 위치 센서에 기반한 성능 저하 모드 제어 중 브레이크 압력이 정상적으로 형성되지 않을 경우 제동 모드를 조정하여 제동력을 확보할 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은 모터의 회전력을 이용하여 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키도록 마련된 액압 공급장치; 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 각 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛; 차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서; 및 상기 차량의 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하고, 상기 판단된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정하고, 상기 결정된 제동 모드를 수행하는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
상기 제어부는 정상 제동 모드보다 제동성능이 감소된 성능 저하 모드 제어 중일 때 상기 차량의 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단할 수 있다.
상기 성능 저하 모드는 상기 모터의 회전위치를 검출하는 모터위치센서에 기반한 성능 저하 모드일 수 있다.
상기 제어부는 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정할 수 있다.
브레이크 페달의 변위를 검출하는 페달변위센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 페달변위센서를 통해 검출된 페달 변위에 따라 상기 목표 압력을 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압이 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상인 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 상기 제동 모드를 폴백 모드로 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 운전자에게 경고할 수 있다.
개시된 발명의 다른 측면은 모터의 회전력을 이용하여 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키도록 마련된 액압 공급장치; 상기 액압 공급장치로부터 각 차륜에 마련된 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압서킷을 가진 유압 제어유닛; 상기 유압서킷의 압력을 검출하는 압력센서; 상기 모터의 회전위치를 검출하는 모터위치센서; 차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서; 브레이크 페달의 변위를 검출하는 페달변위센서; 및 상기 브레이크 페달 조작시 상기 압력센서가 고장이거나, 상기 압력센서가 설치된 유로 상에 마련된 컷 밸브가 고장이면, 제동 모드를 정상 제동 모드에서 상기 모터위치센서에 기반한 성능 저하 모드로 전환시키고, 상기 성능 저하 모드 제어 중일 때 상기 차량의 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하고 상기 브레이크 페달의 변위를 근거로 목표 압력을 판단하고, 상기 판단된 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단하고, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 상기 성능 저하 모드를 폴백 모드로 전환시키는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
개시된 발명의 또 다른 측면은, 모터의 회전력을 이용하여 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키도록 마련된 액압 공급장치와, 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 각 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛을 포함하는 전자식 브레이크 시스템에 있어서, 종가속도센서를 통해 차량의 종가속도를 검출하고, 상기 검출된 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하고, 상기 판단된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정하고, 상기 결정된 제동 모드를 수행하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.
상기 액압 판단은, 정상 제동 모드보다 제동성능이 감소된 성능 저하 모드 제어 중일 때 상기 검출된 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단할 수 있다.
상기 액압 판단에서, 상기 성능 저하 모드는 상기 모터의 회전위치를 검출하는 모터위치센서에 기반한 성능 저하 모드일 수 있다.
상기 제동 모드 결정은, 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 상기 제동 모드를 결정할 수 있다.
상기 제동 모드 결정에서, 페달변위센서를 통해 검출된 페달 변위에 따라 상기 목표 압력을 판단할 수 있다.
상기 제동 모드 결정은, 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단할 수 있다.
상기 제동 모드 결정에서, 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압이 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상인 것으로 판단할 수 있다.
상기 제동 모드 결정은, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 상기 제동 모드를 폴백 모드로 결정할 수 있다.
상기 제동 모드 결정은, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 운전자에게 경고할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 모터 위치 센서에 기반한 성능 저하 모드 제어 중 브레이크 압력이 정상적으로 형성되지 않을 경우 제동 모드를 변경하여 제동력을 확보할 수 있다.
개시된 발명의 다른 측면에 따르면, 모터 위치 센서에 기반한 성능 저하 모드 제어 중 브레이크 압력이 정상적으로 형성하지 못할 경우 제동 모드를 폴백 모드로 전환시켜 제동력을 확보할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압회로도를 도시한다.
도 2는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어블록을 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 고장 발생을 판단하는 것을 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 성능 저하 모드를 도시한다.
도 5는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 목표압력과 추정압력을 이용하여 브레이크 압력이 비정상인지를 판단하는 것을 도시한다.
도 6은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 폴백 모드를 도시한다.
도 7은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 도시한다.
도 8은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 브레이크 압력이 비정상인지를 판단하는 제어흐름을 도시한다.
도 9는 다른 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 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.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에”위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 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.
도 1은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압회로도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템은 브레이크 페달(10)의 조작에 의해 내부에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하는 마스터 실린더(20)와, 마스터 실린더(20)의 상측에 결합되어 가압매체를 저장하는 리저버(30)와, 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련된 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 변위에 대응하는 전기적 신호에 의해 구동하여 액압을 발생시키고 발생된 액압을 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련된 각 휠 실린더(40)에 공급하는 액압 공급장치(50)와, 액압 공급장치(50)에 의해 각 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압 제어유닛(60), 액압 정보 및 페달 변위 정보에 근거하여 액압 공급장치(50), 유압 제어유닛(60) 및 각종 밸브들을 제어하는 제어부(ECU)(80)를 포함할 수 있다.
액압 공급장치(50)는 브레이크 페달(10)의 변위를 감지하는 페달 변위센서(PTS)로부터 운전자의 제동의지를 전기적 신호로 전달받아 기계적인 작동을 통해 가압매체의 액압을 발생시키도록 마련될 수 있다.
액압 공급장치(50)는 각 휠 실린더(40)로 전달되는 가압매체 압력을 제공하는 액압 제공유닛(51)과, 모터(520)를 이용하여 액압 제공유닛(51)을 작동시키는 모터 구동 액추에이터(52)를 포함할 수 있다.
액압 제공유닛(51)은 가압매체가 수용 가능하게 마련되는 실린더블록(511)과, 실린더블록(511) 내에 수용되는 유압피스톤(514)과, 모터 구동 액추에이터(52)에서 출력된 동력을 유압피스톤(514)으로 전달하는 구동축(515)을 포함할 수 있다. 실린더블록(511)은 유압피스톤(514)의 전방에 위치하는 제1 압력챔버(512)와, 유압피스톤(514)의 후방에 위치하는 제2 압력챔버(513)를 포함할 수 있다.
액압 공급장치(50)는 모터(520)의 구동력으로 움직이는 유압피스톤(514)이 제1 압력챔버(512) 또는 제2 압력챔버(513) 내의 가압매체를 밀어내어 유압 제어유닛(60)으로 액압을 전달할 수 있다.
액압 공급장치(50)는 다양한 방식 및 구조의 장치로 마련될 수 있다.
유압 제어유닛(60)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷(61) 및 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷(62)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(61)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어할 수 있고, 제2 유압서킷(62)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있다. 이에 한정되지 않으며 제1 유압서킷(61) 및 제2 유압서킷(62)에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성될 수 있다.
유압 제어유닛(60)은 각각의 휠 실린더(40)의 전단에 마련되어 액압을 제어하는 인렛 밸브와, 인렛 밸브와 휠 실린더(40) 사이에서 분기되어 리저버(30)와 연결되는 아웃렛 밸브를 포함할 수 있다. 액압 공급장치(50)와 제1 유압서킷(61)의 인렛 밸브 전단은 연결될 수 있고, 액압 공급장치(50)와 제2 유압서킷(62)의 인렛 밸브 전단은 연결될 수 있다. 액압 공급장치(50)에서 발생 및 제공된 액압이 제1 유압서킷(61) 및 제2 유압서킷(62)으로 각각 공급될 수 있다.
백업유로(70, 71)는 액압 공급장치(50)의 고장 등에 의해 전자식 브레이크 시스템이 정상적인 작동이 불가능한 경우 마스터 실린더(20)로부터 토출된 액압을 유압 제어유닛(60)으로 직접 공급하여 휠 실린더(40)의 제동을 구현할 수 있는 폴백 모드(Fallback mode)시 이용되는 유로이다.
이러한 백업유로(70, 71)는 마스터 실린더(20)의 제1 실린더 챔버와 제1 유압서킷(61)을 연결하는 제1 백업유로(70)와, 마스터 실린더(20)의 제2 실린더 챔버와 제2 유압서킷(62)을 연결하는 제2 백업유로(71)를 포함할 수 있다.
제1 백업유로(70)에는 액압을 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(72)가 설치될 수 있다.
제2 백업유로(71)에는 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(73)가 설치될 수 있다.
제1 컷밸브(72)와 제2 컷밸브(73)는 평상시에는 개방되어 있다가 제어부(80)의 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노멀 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브일 수 있다. 밸브의 수를 절감하여 장치의 구조를 단순화하고자 할 경우에는 제1 백업유로(70)와 제2 백업유로(71) 중 압력센서가 설치되지 않은 유로에는 컷밸브를 설치하지 않을 수 있다.
도면부호 SCP는 유압서킷의 액압을 검출하기 위한 서킷압력센서일 수 있다.
이하에서는 상기한 구성요소들을 갖춘 전자식 브레이크 시스템의 제동 제어 작동을 설명한다.
운전자가 브레이크 페달(10)을 조작하면, 제어부(80)는 제1 컷밸브(72) 및 제2 컷밸브(73)을 폐쇄시킴으로써 마스터 실린더(20)와 유압 제어유닛(60) 사이의 유로를 폐쇄시켜 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압이 각 휠 실린더(40)로 전달되지 않게 할 수 있다.
이와 함께 제어부(80)는 액압 공급장치(50)를 작동시킬 수 있다.
제어부(80)는 액압 공급장치(50)를 작동시켜 액압을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 액압 공급장치(50)의 모터(520)의 작동에 의해 유압피스톤(514)을 이동시킴으로써 압력챔버에 액압을 발생시킬 수 있다. 액압 공급장치(50)에 의해 발생된 액압은 유압 제어유닛(60)의 제1 유압서킷(61)과 제2 유압서킷(62)으로 전달됨으로써 각 휠 실린더(40)로 공급되어 각 바퀴에 제동력을 발생시킬 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어블록을 도시한다.
도 2를 참조하면, 전자식 브레이크 시스템(1000)은 전반적인 제어를 수행하는 제어부(80)를 포함할 수 있다.
제어부(80)의 출력측에는 인버터(90)와 밸브구동부(100)가 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.
제어부(80)의 입력측에는 페달변위센서(PTS), 서킷압력센서(SCP) 및 모터위치센서(MPS)를 포함할 수 있다.
인버터(90)에는 직류 전원인 차량의 배터리(B+)와 전압 신호를 평활하는 직류링크 커패시터(C)가 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 직류링크 커패시터(C)는 배터리(B+)에 병렬로 접속될 수 있다. 직류링크 커패시터(C)는 차량용 배터리(B+)로부터 공급된 직류 전압을 평활할 수 있다. 직류링크 커패시터(C)에 의해 평활된 직류 전압을 인버터(90)에 공급될 수 있다.
인버터(90)는 직류 전압을 펄스 폭 변조(Pulse Width Modualation; PWM)를 통해 임의의 가변주파수를 가진 펄스 형태의 3상 교류 전압으로 변환하여 모터(520)를 구동할 수 있다. 인버터(90)는 복수 개의 전력 스위칭소자 및 복수 개의 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 인버터(90)는 6개의 전력 스위칭소자(Q1-Q6) 및 6개의 다이오드(D1-D6)를 포함할 수 있다.
인버터(90)는 제어부(80)에 의해 제어신호에 따라 각 전력 스위칭소자(Q1-Q6)를 턴 온 또는 턴 오프시킴으로써 배터리(B+)로부터 공급된 전류를, 직류 전류로부터 교류 전류로 변환하여 모터(520)에 공급할 수 있다. 이때, 배터리(B+)의 전압을 컨버터에 의해 승압하여 인버터(90)에 공급할 수 있다.
밸브구동부(100)는 제1 컷밸브(72)와 제2 컷밸브(73)를 포함하는 전자식 브레이크 시스템의 각종 전자밸브들을 구동시킬 수 있다.
페달변위센서(PTS)는 브레이크 페달(10)의 작동 및 변위를 감지할 수 있다.
서킷압력센서(SCP)는 제2 유압서킷(62)의 압력을 감지할 수 있다. 또한, 서킷압력센서(SCP)는 제1 유압서킷(61)의 압력을 감지할 수도 있다. 서킷압력센서(SCP)는 제1 유압서킷(61) 또는 제2 유압서킷(62) 중 적어도 하나의 액압을 검출할 수 있다.
모터위치센서(MPS)는 모터(520)의 회전위치와 회전속도를 검출할 수 있다. 모터위치센서(MPS)는 회전자의 위치를 검출하는 적어도 하나의 홀 센서를 포함할 수 있다. 홀 센서는 홀 효과(Hall effect)라고 하는 전류자기효과를 응용한 것이다. 홀 효과란 화합물 반도체에 전류를 흐르게 하고 자기장을 직각으로 가하면 그 양단에 기전력(홀전압)이 발생하는 것을 말한다. 이 현상을 이용하여 홀전압을 측정하면, 가해지는 자기장이 N극인지 S극인지 판별할 수 있다. 홀 센서는 이와 같은 원리를 이용하여 회전자에 마련된 영구자석의 극의 변화를 감지하여 회전자의 위치 또는 속도를 알 수 있게 하는 센서이다.
종가속도센서(LAS)는 차량의 종가속도를 검출할 수 있다. 종가속도센서(LAS)는 단위시간당 속도의 변화를 검출하는 소자로써 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 감지하며, 관성력, 전기변형, 자이로(Gyro)의 원리를 이용하여 측정할 수 있다.
페달변위센서(PTS), 서킷압력센서(SCP), 모터위치센서(MPS) 및 종가속도센서(LAS)는 검출된 각각의 정보를 제어부(80)에 전송할 수 있다.
제어부(80)는 전자제어유닛(Electronic Control Unit; ECU)로 명명될 수 있다.
제어부(80)는 프로세서(81)와 메모리(82)를 포함할 수 있다.
메모리(82)는 페달변위센서(PTS), 서킷압력센서(SCP), 모터위치센서(MPS) 및 종가속도센서(LAS)로부터 수신된 검출데이터를 임시로 기억하고, 프로세서(81)의 검출데이터의 처리 결과를 임시로 기억할 수 있다.
메모리(82)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
프로세서(81)는 페달변위센서(PTS), 서킷압력센서(SCP), 모터위치센서(MPS) 및 종가속도센서(LAS)를 통해 검출된 각종 정보들을 근거로 하여 인버터(90)를 통해 모터(520)를 구동시키고, 밸브구동부(100)를 통해 전자식 브레이크 시스템의 각종 전자밸브들을 구동시킬 수 있다.
프로세서(81)는 모터(520) 및 각종 전자밸브들을 구동시킴으로써 피스톤(514)의 이동에 의해 액압을 발생시키고 발생된 액압을 각 차륜에 마련된 휠 실린더(40)에 공급함으로써 각 차륜을 제동시킬 수 있다.
프로세서(81)는 페달변위센서(PTS)를 통해 검출된 페달 변위에 따라 목표 압력을 판단할 수 있다.
프로세서(81)는 운전자에 의해 조작된 페달 변위값을 압력값으로 환산하여 목표 압력을 판단할 수 있다.
프로세서(81)는 페달 변위별로 그에 대응하도록 미리 설정된 압력 중 페달변위센서(PTS)에 의해 검출된 페달 변위에 대응하는 미리 설정된 압력을 목표 압력으로 판단할 수 있다. 페달 변위가 높을수록 목표 압력은 높게 설정될 수 있다. 페달 변위가 낮을수록 목표 압력은 낮게 설정될 수 있다.
프로세서(81)는 모터위치센서(MPS)를 통해 모터위치를 검출할 수 있다.
프로세서(81)는 모터위치 변화로부터 유압피스톤(514)의 이동량을 판단할 수 있다. 모터위치 변화로부터 유압피스톤(514)이 원점위치에서 현재위치까지 이동한 이동량을 판단할 수 있다.
프로세서(81)는 유압피스톤(514)의 이동량을 압력값으로 환산하여 추정 압력을 판단할 수 있다. 유압피스톤(514)이 전진할수록 압력챔버의 부피가 줄어들면서 압력이 상승할 수 있다. 유압피스톤(514)이 동일한 부피에서 이동하는 이동량으로부터 압력을 환산할 수 있다. 이 압력을 추정 압력으로 판단할 수 있다.
프로세서(81)는 서킷압력센서(SCP)를 통해 검출된 제2 유압서킷(62)의 압력을 서킷압력으로 판단할 수 있다. 서킷압력센서(SCP)가 제1 유압서킷(61)의 압력을 검출하도록 제1 유압서킷(61)에 마련된 경우, 프로세서(81)는 제1 유압서킷(61)의 압력을 서킷압력으로 판단할 수 있다.
프로세서(81)는 정상 제동 모드시 페달 변위센서(PTS)를 통해 브레이크 페달(10)의 변위를 검출하고, 검출된 브레이크 페달 변위를 근거로 목표압력을 판단하고, 판단된 목표압력을 제2 유압서킷(62)의 목표압력으로 설정하고, 서킷압력센서(SCP)를 통해 제2 유압서킷(62)의 압력을 검출하고, 검출된 제2 유압서킷(62)의 압력이 설정된 목표압력에 도달하도록 모터(520)의 회전력을 이용하여 유압 피스톤(514)을 이동시켜 액압을 발생시킬 수 있다.
프로세서(81)는 정상 제동 모드 제어 중 서킷압력센서(SCP)가 고장이거나 이 서킷압력센서(SCP)가 설치된 제2 백업유로(71) 상에 마련된 제2 컷밸브(73)가 고장일 경우, 정상 제동 모드를 이 정상 제동 모드보다 제동성능이 감소된 성능 저하 모드로 전환시킬 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 고장 발생을 판단하는 것을 도시한다.
도 3을 참조하면, 프로세서(81)는 서킷압력센서(SCP)로부터 출력된 압력센서 신호와, 서킷압력센서(SCP)가 설치된 제2 백업유로(71) 상에 마련된 제2 컷밸브(73)로부터 출력된 제2 컷밸브 신호를 수신하고, 수신된 압력센서 신호에 따라 서킷압력센서(SCP)의 고장을 판단하고, 제2 컷밸브 신호에 따라 제2 컷밸브(73)의 고장을 판단할 수 있다.
서킷압력센서(SCP)가 고장이거나 제2 컷밸브(73)가 고장일 경우, 압력센서 신호가 유효하지 않으므로 서킷압력센서(SCP)에 기반한 제동 모드를 수행할 수 없다.
따라서, 이럴 경우 프로세서(81)는 제동 모드를 정상 제동 모드에서 이 정상 제동 모드의 제동성능을 저하시킨 디그레이드(Degrade) 제동 모드인 성능 저하 모드로 제동 모드를 전환시킴으로써 서킷압력센서(SCP) 또는 제2 컷밸브(73)가 고장이더라도 제동력을 최대한 형성할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 성능 저하 모드를 도시한다.
프로세서(81)는 정상 제동 모드 제어 중 서킷압력센서(SCP) 및 제2 컷밸브(73)가 고장이면 정상 제동 모드를 성능 저하 모드로 전환시킬 수 있다.
정상 제동 모드는 제1 컷밸브(72) 및 제2 컷밸브(73)를 폐쇄시켜 마스터 실린더(20)와 유압 제어유닛(60) 사이의 유로를 폐쇄시킬 수 있다. 이와 함께 액압 공급장치(50)의 모터(520)를 작동시켜 유압피스톤(514)을 이동시킴으로써 액압을 발생시킬 수 있다. 이때, 서킷압력센서(SCP)를 통해 검출된 제2 유압서킷(62)의 압력이 설정된 목표 압력에 도달하도록 모터(520)를 구동시킬 수 있다.
이와 같이, 정상 제동 모드는 서킷압력센서(SCP)에 기반한 제동 모드일 수 있다.
성능 저하 모드는 정상 제동 모드의 제동 성능을 감소시킨 제동 모드일 수 있다. 정상 제동 모드에서의 최대 압력, 모터속도 또는 가압방법을 제한한 제동 모드일 수 있다. 후진 가압 방식은 수행하지 않고, 전진 가압 방식만을 수행함으로써 전진 가압 방식으로 가압방법을 제한할 수 있다.
성능 저하 모드는 제1 컷밸브(72) 및 제2 컷밸브(73)를 폐쇄시켜 마스터 실린더(20)와 유압 제어유닛(60) 사이의 유로를 폐쇄시킬 수 있다. 이와 함께 액압 공급장치(50)의 모터(520)를 작동시켜 유압피스톤(514)을 이동시킴으로써 액압을 발생시킬 수 있다. 이때, 모터위치센서(MPS)를 통해 모터위치를 검출하고, 검출된 모터위치 변화로부터 유압피스톤(514)의 이동량을 판단하고, 유압피스톤(514)의 이동량을 압력값으로 환산하여 추정 압력을 판단하고, 판단된 추정 압력이 제한된 성능에 맞게 설정된 목표압력에 도달하도록 모터(520)의 회전력을 이용하여 유압 피스톤(514)을 이동시켜 액압을 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 성능 저하 모드는 모터위치센서(MPS)에 기반한 성능 저하 모드일 수 있다.
상술한 바와 같이, 압력 센서에 기반한 정상 제동 모드 제어 중 서킷압력센서(SCP)가 고장이거나 제2 컷밸브(73)가 고장일 경우, 압력 센서 신호가 유효하지 않을 수 있다. 이럴 경우, 제동 모드를 모터 위치 센서에 기반한 성능 저하 모드로 전환시킬 수 있다.
하지만, 모터 위치 센서에 기반한 성능 저하 모드에서는 유압서킷 압력에 대한 피드백 없이 모터 위치만을 피드백하여 제어하기 때문에 실제 브레이크 압력이 어떻게 형성되는지 알 수 없고, 모터의 회전에 의해 유압피스톤은 전진하였으나 브레이크 압력이 정상적으로 생성되지 않는 경우(예를 들어 리크가 발생한 경우) 차량의 제동력이 생성되지 않을 수 있다. 이럴 경우, 성능 저하 모드를 운전자에 의해 직접 제동이 가능한 폴백 모드로 전환하지 않으면, 차량의 제동력이 적절히 확보할 수 없을 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 목표압력과 추정압력을 이용하여 브레이크 압력이 비정상인지를 판단하는 것을 도시한다.
도 5를 참조하면, 프로세서(81)는 추정압력 판단부(810), 목표압력 판단부(820) 및 비정상 판단부(830)를 포함할 수 있다.
추정압력 판단부(810)는 종가속도센서(LAS)를 통해 검출된 종가속도를 바탕으로 추정 압력(브레이크 압력)을 판단할 수 있다. 종가속도에 따라 브레이크 압력을 판단하는 것은 공개특허공보 제10-2018-0039356호(2018.04.18.공개)에 자세히 개시되어 있으므로 구체적인 기재를 생략한다.
목표압력 판단부(820)는 페달변위센서(PTS)를 통해 검출된 페달 변위에 따라 목표 압력을 판단할 수 있다.
비정상 판단부(830)는 추정압력 판단부(810)에 의해 판단된 추정 압력(Plas)과, 목표압력 판단부(820)에 의해 판단된 목표 압력(Ptarget)을 근거로 하여 브레이크 압력 형성이 정상인지 비정상인지를 판단할 수 있다.
비정상 판단부(830)는 목표 압력에 대한 추정 압력의 비율을 근거로 브레이크 압력 형성이 정상인지 비정상인지를 판단할 수 있다.
비정상 판단부(830)는 목표 압력에 대한 추정 압력의 비율이 미리 설정된 값보다 높으면, 브레이크 압력 형성이 정상인 것으로 판단할 수 있고, 미리 설정된 값보다 낮으면, 브레이크 압력 형성이 비정상인 것으로 판단할 수 있다.
상기한 구성을 갖는 프로세서(81)는 차량의 종가속도를 근거로 액압 공급장치(50)에 의해 발생된 액압을 추정하고, 추정된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정하고, 결정된 제동 모드를 수행할 수 있다.
프로세서(81)는 정상 제동 모드보다 제동성능이 감소된 성능 저하 모드 제어 중일 때 차량의 종가속도를 근거로 액압 공급장치(50)에 의해 발생된 액압을 추정할 수 있다. 이때, 성능 저하 모드는 모터(520)의 회전위치를 검출하는 모터위치센서(MPS)에 기반한 성능 저하 모드일 수 있다.
프로세서(81)는 모터위치센서(MPS)에 기반한 성능 저하 모드 제어 중일 때 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단하고, 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 고장이 발생한 것으로 판단하여 제동 모드를 성능 저하 모드에서 폴백 모드로 전환시킬 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 폴백 모드를 도시한다.
도 6을 참조하면, 프로세서(81)는 폴백 모드시 제1 컷밸브(72) 및 제2 컷밸브(73)를 개방시켜 마스터 실린더(20)와 유압 제어유닛(60) 사이의 유로를 개방시킴과 함께 액압 공급장치(50)의 모터(520)를 정지시킬 수 있다., 또한, 유압 제어유닛(60)의 각종 밸브를 초기 상태로 제어할 수 있다.
따라서, 마스터 실린더(20)에 의해 생성된 액압이 백업유로들(70, 71)을 통해 유압서킷들(61, 62) 및 각 휠 실린더(40)에 직접 공급되기 때문에 운전자에 의해 직접 제동이 가능하다.
도 7은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 도시한다.
도 7을 참조하면, 먼저 제어부(80)는 운전자가 브레이크 페달(10)을 조작하면(1000), 정상 제동 모드를 수행할 수 있다(1002). 제어부(80)는 정상 제동 모드시 제1 컷밸브(72) 및 제2 컷밸브(73)을 폐쇄시킴과 함께 액압 공급장치(50)의 모터(520)를 작동시켜 유압피스톤(514)을 이동시킴으로써 액압을 발생시키고, 발생된 액압을 각 차륜에 마련된 휠 실린더(40)에 공급함으로써 각 차륜을 제동시킬 수 있다.
제어부(80)는 정상 제동 모드 제어 중일 때 서킷압력센서(SCP)나 제2 컷밸브(73)에 고장이 발생하였는지를 판단할 수 있다(1004).
만약, 작동모드 1004의 판단결과 고장이 발생하지 않았으면, 제어부((80)는 현재의 정상 제동 모드를 유지할 수 있다.
한편, 작동모드 1004의 판단결과 고장이 발생하였으면, 제어부(80)는 제동 모드를 정상 제동 모드에서 성능 저하 모드로 전환시킬 수 있다(1006).
제어부(80)는 성능 저하 모드 제어 중 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단할 수 있다(1008). 이때, 제어부(80)는 차량의 각종 디스플레이 장치나 스피커를 통해 브레이크 압력 형성이 비정상임을 운전자에게 경고할 수 있다.
만약, 작동모드 1008의 판단결과 브레이크 압력 형성이 정상이면, 현재 제어 중인 성능 저하 모드의 작동을 유지할 수 있다(1010).
한편, 작동모드 1008의 판단결과 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 비상 제동할 수 있도록 제동 모드를 제어 중인 성능 저하 모드에서 운전자에 의해 직접 제동이 가능한 모드로 전환시킬 수 있다(1012).
도 8은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 브레이크 압력이 비정상인지를 판단하는 제어흐름을 도시한다.
도 8을 참조하면, 먼저 제어부(80)는 종가속도센서(LAS)를 통해 차량의 종가속도를 검출할 수 있다(2000).
제어부(80)는 검출된 종가속도에 따라 추정 압력(Plas)을 판단할 수 있다(2002).
제어부(80)는 페달변위센서(PTS)를 통해 검출된 페달 변위에 따라 판단된 목표 압력(Ptarget)에 대비한 판단된 추정 압력(Plas)의 비율이 미리 설정된 값 미만인지를 판단할 수 있다(2004).
만약, 작동모드 2004의 판단결과 목표 압력(Ptarget)에 대비한 판단된 추정 압력(Plas)의 비율이 미리 설정된 값 이상이면, 제어부(80)는 브레이크 압력 형성이 정상인 것으로 판단할 수 있다(2006). 즉, 유압피스톤(514)의 이동에 의해 발생된 액압이 리크 없이 유압 제어유닛(60)에 전달됨으로써 실제 제동력이 성능 저하 모드에 기대하는 제동력을 유지하는 상태인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 작동모드 2004의 판단결과 목표 압력(Ptarget)에 대비한 판단된 추정 압력(Plas)의 비율이 미리 설정된 값 미만이면, 제어부(80)는 에러 카운트를 증가시킬 수 있다(2008).
제어부(80)는 카운트된 에러 카운트와 미리 설정된 카운트를 비교하여 증가된 에러 카운트가 미리 설정된 카운트를 초과하는지를 판단할 수 있다(2010).
만약, 작동모드 2010의 판단결과 증가된 에러 카운트가 미리 설정된 카운트 이하이면, 제어부(80)는 작동모드 2000으로 이동하여 이하의 작동모드들을 수행할 수 있다.
한편, 작동모드 2010의 판단결과 증가된 에러 카운트가 미리 설정된 카운트를 초과하면, 제어부(80)는 브레이크 압력 형성이 비정상인 것으로 판단할 수 있다(2012). 즉, 리크로 인해 유압피스톤(515)의 이동에 의해 발생된 액압이 유압 제어유닛(60)에 충분히 전달되지 못함으로써 실제 제동력이 성능 저하 모드에 기대하는 제동력보다 감소된 상태인 것으로 판단할 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어방법을 도시한다.
도 9를 참조하면, 먼저, 제어부(80)는 모터위치센서에 기반한 성능 저하 모드 제어 중인지를 판단할 수 있다(3000).
제어부(80)는 종가속도센서(LAS)를 통해 차량의 종가속도를 검출할 수 있다(3002).
제어부(80)는 검출된 종가속도에 따라 추정 압력을 판단할 수 있다(3004).
제어부(80)는 페달변위센서(PTS)를 통해 검출된 페달 변위에 따라 판단된 목표 압력에 대비한 판단된 추정 압력의 비율이 미리 설정된 값 미만인지를 판단할 수 있다(3006).
만약, 작동모드 3006의 판단결과 목표 압력에 대비한 추정 압력의 비율이 미리 설정된 값 이상이면, 제어부(80)는 브레이크 압력 형성이 정상인 것으로 판단하고(3008), 현재 제어 중인 성능 저하 모드를 유지할 수 있다(3010).
한편, 작동모드 3006의 판단결과 목표 압력에 대비한 추정 압력의 비율이 미리 설정된 값 미만이면, 제어부(80)는 브레이크 압력 형성이 비정상인 것으로 판단하고(3012), 제어부(80)는 운전자에 의한 비상 제동을 수행할 수 있도록 제동 모드를 제어 중인 성능 저하 모드에서 폴백 모드로 전환시킬 수 있다(3014).
10 : 브레이크 페달 20 : 마스터 실린더
30 : 리저버 40 : 휠 실린더
50 : 액압 공급장치 60 : 유압 제어유닛
80 : 제어부 81 : 프로세서
82 : 메모리 90 : 인버터
100 : 밸브구동부 810 : 추정압력판단부
820 : 목표압력판단부 830 : 비정상판단부

Claims (19)

  1. 모터의 회전력을 이용하여 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키도록 마련된 액압 공급장치;
    상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 각 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛;
    차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서; 및
    상기 차량의 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하고, 상기 판단된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정하고, 상기 결정된 제동 모드를 수행하는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 정상 제동 모드보다 제동성능이 감소된 성능 저하 모드 제어 중일 때 상기 차량의 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 성능 저하 모드는 상기 모터의 회전위치를 검출하는 모터위치센서에 기반한 성능 저하 모드인 전자식 브레이크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    브레이크 페달의 변위를 검출하는 페달변위센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 페달변위센서를 통해 검출된 페달 변위에 따라 상기 목표 압력을 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압이 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상인 것으로 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 상기 제동 모드를 폴백 모드로 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 운전자에게 경고하는 전자식 브레이크 시스템.
  10. 모터의 회전력을 이용하여 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키도록 마련된 액압 공급장치;
    상기 액압 공급장치로부터 각 차륜에 마련된 휠 실린더로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압서킷을 가진 유압 제어유닛;
    상기 유압서킷의 압력을 검출하는 압력센서;
    상기 모터의 회전위치를 검출하는 모터위치센서;
    차량의 종가속도를 검출하는 종가속도센서;
    브레이크 페달의 변위를 검출하는 페달변위센서; 및
    상기 브레이크 페달 조작시 상기 압력센서가 고장이거나, 상기 압력센서가 설치된 유로 상에 마련된 컷 밸브가 고장이면, 제동 모드를 정상 제동 모드에서 상기 모터위치센서에 기반한 성능 저하 모드로 전환시키고, 상기 성능 저하 모드 제어 중일 때 상기 차량의 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하고 상기 브레이크 페달의 변위를 근거로 목표 압력을 판단하고, 상기 판단된 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단하고, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 상기 성능 저하 모드를 폴백 모드로 전환시키는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  11. 모터의 회전력을 이용하여 피스톤을 이동시켜 액압을 발생시키도록 마련된 액압 공급장치와, 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 각 휠 실린더로 전달하는 유압 제어유닛을 포함하는 전자식 브레이크 시스템에 있어서,
    종가속도센서를 통해 차량의 종가속도를 검출하고,
    상기 검출된 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하고,
    상기 판단된 액압에 기초하여 제동 모드를 결정하고,
    상기 결정된 제동 모드를 수행하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 액압 판단은, 정상 제동 모드보다 제동성능이 감소된 성능 저하 모드 제어 중일 때 상기 검출된 종가속도를 근거로 상기 액압 공급장치에 의해 발생된 액압을 판단하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액압 판단에서, 상기 성능 저하 모드는 상기 모터의 회전위치를 검출하는 모터위치센서에 기반한 성능 저하 모드인 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제동 모드 결정은, 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 상기 제동 모드를 결정하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제동 모드 결정에서, 페달변위센서를 통해 검출된 페달 변위에 따라 상기 목표 압력을 판단하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제동 모드 결정은, 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압에 기초하여 브레이크 압력 형성이 비정상인지를 판단하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제동 모드 결정에서, 상기 목표 압력 대비 상기 판단된 액압이 미리 설정된 값보다 낮으면, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상인 것으로 판단하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제동 모드 결정은, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 상기 제동 모드를 폴백 모드로 결정하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제동 모드 결정은, 상기 브레이크 압력 형성이 비정상이면, 운전자에게 경고하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
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