KR20210099847A - 차량의 제동 제어장치 - Google Patents

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Abstract

차량의 제동 제어장치가 개시된다. 본 발명의 장치는, 기판의 일영역에 배치되고, 제1전원공급부로부터 제1전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제1영역, 상기 기판의 타영역에 배치되고, 제2전원공급부로부터 상기 제1전원보다 큰 제2전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제2영역, 및 상기 제1 및 제2전원공급부로부터 상기 제1 및 제2전원을 상기 제1 및 제2영역에 공급하는 커넥터를 포함하고, 상기 제1전원이 상기 제1영역에 인가되는 단자와, 상기 제2전원이 상기 제2영역에 인가되는 단자가 분리되고, 상기 제1영역의 접지와 상기 제2영역의 접지가 분리되며, 상기 제1 및 제2영역은 회로적으로 또는 물리적으로 분리된다.

Description

차량의 제동 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING BRAKING OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 제동 제어장치에 관한 것이다.
차량에는 제동을 위한 브레이크 시스템이 필수적으로 장착되는데, 최근에 보다 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 여러 종류의 브레이크 시스템이 제안되고 있다.
그 중 전자식 브레이크 시스템은, 압력 챔버 내에 유압을 발생시키는 모터와, 차량의 차륜에 장착되는 휠 실린더(유압 브레이크)와, 휠 실린더 측으로 유압을 전달하는 복수의 솔레노이드 밸브와, 모터 및 솔레노이드 밸브의 구동을 제어하기 위한 제동 제어장치를 포함하고 있으며, 이러한 구성요소들은 유압 블록에 콤팩트하게 내장되어 있다.
최근 전자식 브레이크 시스템의 제동 제어장치에 기존 12V 전원과 더불어 48V 전원을 적용하려는 연구가 시도 중이지만, 12V 전원과 48V 전원이 하나의 제동 제어 장치에 공존함으로써 발생되는 위험을 제거할 수 있는 해결책은 아직 제시되고 있지 않다.
만약, 이와 같은 해결책을 마련해 두지 않고 하나의 제동 제어 장치에 12V 전원과 48V 전원을 함께 적용할 경우, 두 전원간 단락 등의 문제가 발생할 수 있고, 이에 따라, 제동 제어장치 내의 전자소자들이 손상될 수 있고, 결국, 차량 안정성을 심각하게 저해하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 서로 다른 두 전원을 하나의 제동 제어장치에 안정적으로 공급할 수 있고, 서로 다른 두 전원이 하나의 제동 제어장치에 공존함에 따른 위험을 제거할 수 있는 제동 제어장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 제어장치는, 기판의 일영역에 배치되고, 제1전원공급부로부터 제1전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제1영역; 상기 기판의 타영역에 배치되고, 제2전원공급부로부터 상기 제1전원보다 큰 제2전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제2영역; 및 상기 제1 및 제2전원공급부로부터 상기 제1 및 제2전원을 상기 제1 및 제2영역에 공급하는 커넥터를 포함하고, 상기 제1전원이 상기 제1영역에 인가되는 단자와, 상기 제2전원이 상기 제2영역에 인가되는 단자가 분리되고, 상기 제1영역의 접지와 상기 제2영역의 접지가 분리되며, 상기 제1 및 제2영역은 회로적으로 또는 물리적으로 분리될 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 실시예의 제어장치는, 기판의 일영역에 배치되고, 제1전원공급부로부터 제1전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제1영역; 상기 기판의 타영역에 배치되고, 제2전원공급부로부터 상기 제1전원보다 큰 제2전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제2영역; 및 상기 제1영역과 상기 제2영역을 절연하는 아이솔레이터를 포함하고, 상기 제1전원이 상기 제1영역에 인가되는 단자와, 상기 제2전원이 상기 제2영역에 인가되는 단자가 분리되고, 상기 제1영역의 접지와 상기 제2영역의 접지가 분리될 수 있다.
또한, 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또 다른 실시예의 제어장치는, 기판의 일영역에서 제1전원공급부로부터 제1전원이 인가되는 제1영역에 배치되고, 차륜에 인가되는 제동력을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 기판의 타영역에서 제2전원공급부로부터 상기 제1전원보다 큰 제2전원이 인가되는 제2영역에 배치되고, 상기 제어신호에 따라 모터를 구동하는 구동신호를 출력하는 구동부; 및 상기 제어부와 상기 구동부를 절연하고, 상기 제어신호를 상기 구동부로 전달하는 아이솔레이터를 포함하고, 상기 제1전원이 상기 제1영역에 인가되는 단자와, 상기 제2전원이 상기 제2영역에 인가되는 단자가 분리되고, 상기 제1영역의 접지와 상기 제2영역의 접지가 분리될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 제어장치는, 상기 제1영역에 배치되고, 상기 제1전원을 변환하는 변환부; 및 상기 제1영역에 배치되고, 상기 제어부에 변환된 제1전원을 제공하는 전원제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 제어장치는, 상기 제1영역에 배치되고, 제동제어가 요구되는 경우 해당 신호에 기초하여 상기 전원제어부에 웨이크업 신호를 전송하는 웨이크업부를 더 포함할 수 있고, 상기 전원제어부는, 상기 웨이크업 신호에 의해 상기 제어부에 상기 변환된 제1전원을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 제어장치는, 상기 제2영역에 배치되고, 상기 구동신호에 따라 상기 제2전원을 교류로 변환하여 상기 모터에 제공하는 인버터부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 제어장치는, 상기 모터의 회전각의 위치정보를 검출하는 제1센서를 더 포함할 수 있고, 상기 모터와 상기 제1센서는 상기 제2영역의 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1센서는, 상기 제어부에 직접 상기 모터의 회전각의 위치정보를 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제1센서는, 상기 변환부에 의해 변환된 제1전원이 인가될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 제어장치는, 상기 인버터부의 출력전류를 검출하는 제2센서를 더 포함할 수 있고, 상기 제2센서는 상기 제2영역의 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제2센서는, 상기 제어부에 직접 상기 출력전류를 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제2센서는, 상기 변환부에 의해 변환된 제1전원이 인가될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 제어장치는, 상기 제2전원이 상기 구동부에 인가되는 것을 차단하는 차단부를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 외부로부터 수신되는 가압정보를 기초로 상기 차단부의 차단신호를 상기 아이솔레이터를 통해 전송할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 종래의 제어장치에 비해 고전압 전원이 적용됨에 따라 전류를 감소킬 수 있으므로 전선류의 부피를 절감할 수 있고, 이산화탄소를 저감할 수 있고, 연료의 효율을 증대시킬 수 있으며 빠른 응답성을 기대하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 저전압 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자와, 고전압 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자를 회로적 또는 물리적으로 분리하여, 서로 다른 두 전원을 하나의 기판에 안정적으로 제공할 수 있고, 서로 다른 두 전원이 공존하여 발생하는 위험을 제거하도록 하는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 DVA320 스펙의 절연 관련 요구사항을 나타낸 일예시도이다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1a 내지 도 1c의 요구사항을 만족하는 아이디어를 모색하기 위한 일예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치가 적용되는 제동장치를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치를 개략적으로 설명하기 위한 일예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치의 회로영역을 개략적으로 도시한 회로도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일실시예가 적용되는 제동장치는 통합 전자식 브레이크로서, 제동시 차륜의 미끄러짐(Wheel Lock)을 방지하여 제동거리 단축 및 차량자세 안전성을 확보하는 안티록 브레이크 시스템(ABS: Anti-Lock Brake System)의 기능과, 와이어 방식과 달리 전자식으로 제어되는 주차 브레이크 시스템(EPB: Electric Parking Brake)의 기능과, 차량의 주행중 미끄러짐을 방지할 수 있도록 구동력과 제동력을 제어하는 차량자세 안정 제어장치(ESC:Electronic Stability Control, 또는 ESP: Electronic Stability Program)의 기능과, 눈길이나 빗길과 같은 미끄러지기 쉬운 노면에서 차량을 출발하거나 가속할 때 과잉 구동력이 발생하여 차륜이 공회전하지 않도록 구동력을 제어하는 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System)의 기능을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예가 적용되는 제동장치는 통합형 다이나믹 브레이크(IDB: Integrated Dynamic Brake)로서, 모터로 직접 압력 피스톤을 구동하여 제동압력을 생성하며, 진공 부스터를 대체하고 ESC의 모든 기능을 포함하는 일체형 통합 브레이크 장치이다.
종래 12V 시스템의 내연기관 차량에 48V 전원이 적용되면 전류를 1/4로 감소시켜 전선류의 부피를 줄일 수 있고, 이산화탄소 저감, 연료효율 증대, 빠른 응답성 등을 기재할 수 있다. 이와 관련하여, 48V 마일드 하이브리드 시장이 크게 성장할 것이 기대되고 있다.
이와 관련하여 12V와 48VRKS 전원 안정성 확보가 요구된다. 즉, 서로 상이한 두개의 전원이 하나의 ECU에 공존함으로써 발생할 수 있는 리스크를 얼마나 잘 제거 및 관리하는지에 대한 문제가 중요하게 대두되고 있다. 가령, 두 전원간 쇼트 상황이 발생되면, 이는 ECU 내부 전자소자에 물리적 소손을 야기할 수도 있고, 이로 인해 차량 전체의 안정성을 해할 수 있다.
이미 유럽 VDA320 스펙에서는 이러한 부분과 관련하여 12V/48V 누설전류 스펙 등 절연에 관련한 요구사항을 규정하고 있다.
이하에서는, 종래의 VDA320 스펙에서 절연 관련 요구사항을 도면을 참조로 살펴보고, 각 요구사항을 만족하기 위한 아이디어를 모색한 후, 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c는 DVA320 스펙의 절연 관련 요구사항을 나타낸 일예시도이다.
도 1a는 내부 절연강도(internal dielectric strength) 요건을 설명하기 위한 것으로서, 12V 및 48V 접지를 오픈한 후 48V와 12V 전원(PWR) 양단간 60V 전압을 인가하는 경우 절연저항은 1MΩ 이상이어야 할 것이 요구된다.
도 1b는 누설전류(고장전류 파트1) 요건을 설명하기 위한 것으로서, 48V 접지 오픈상태에서 12V와 48V 각 전원에 각각 12V 및 60V 전원을 인가하는 경우, 60V 전원의 누설전류는 1uA 미만일 것이 요구된다.
도 1c는 누설전류(고장전류 파트2) 요건을 설명하기 위한 것으로서, 12V 회로의 파워(PWR)/접지/통신라인이 쇼트이고, 48V 회로의 파워/접지가 쇼트이고, 12V 및 48V 전원 양단에 70V를 인가하는 경우, 70V 전원의 누설전류는 1uA 미만일 것이 요구된다.
위 VDA320 요구사항에 대해, 12V 전원/접지, 48V 전원/접지를 각각 통합/분리하였을 경우 각 요구사항을 만족하기 위한 아이디어를 모색한다.
도 2a 내지 도 2c는 도 1a 내지 도 1c의 요구사항을 만족하는 아이디어를 모색하기 위한 일예시도이다.
도 2a 내지 도 2c의 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치에서 저전압(예컨대, 12V) 배터리로부터 전원을 공급받는 전자소자가 위치하는 영역을 12V 영역, 고전압(예컨대, 48V) 배터리로부터 전원을 공급받는 전자 소자가 위치하는 영역을 48V 영역으로 간략히 표시하였다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 저전압과 고전압의 실질적인 전압이 변경될 수 있을 것임은 자명하다.
또한, 제동 제어장치의 12V 영역에서 12V 배터리의 (+)단자에 연결되는 부분을 12V_PWR, 12V 배터리의 (-)단자(즉, 접지단자)에 연결되는 부분을 12V_GND로 각각 표시하였고, 48V 영역에서 48V 배터리의 (+)단자에 연결되는 부분을 48V_PWR, 48V 배터리의 (-)단자(즉, 접지 단자)에 연결되는 부분을 48V_GND로 각각 표시하였다.
도 2a는 내부 절연강도 요구사항을 만족하는지 여부를 설명하기 위한 일예시도이다.
도 2a를 참조로 하면, ①의 경로를 고려하면, 12V 및 48V 전원이 통합되어 있는 경우, 12V와 48V는 단락이므로, 60uA 이상의 전류가 흐르게 되고, 따라서, 내부저항이 1MΩ 보다 작아지므로, 내부 절연강도 요건을 만족하지 못하게 된다.
또한, ①의 경로를 고려하면, 12V 및 48V PWR(+)가 분리되어 있는 경우에는, 12V 전원과 48V 전원 사이에는 전류가 흐르지 않아 내부저항이 1MΩ 보다 커지므로, 내부 절연강도 요건을 만족하게 된다.
다시 도 2a에서, ②의 경우를 고려하면, 12V 접지와 48V 접지가 통합되어 있는 경우에는, 12V 영역 및 48V 영역에 구비된 전자소자의 내부저항(αΩ)으로 인한 전압강하 및 48V 모터 드라이브 IC 누설전류(20uA)로 인해, 전자소자의 내부저항에 의해 내부 절연강도 요건을 조건적으로 만족할 수 있다.
또한, ②의 경로를 고려하면, 12V 접지와 48V 접지가 분리되어 있는 경우에는, 전류가 흐르지 않아 내부저항이 1MΩ 보다 커지므로, 내부 절연강도 요건을 만족하게 된다.
따라서, 내부 절연강도 요건을 만족하기 위해서는, 12V와 48V의 전원 및 접지를 분리할 필요가 있다.
도 2b는 누설전류(고장전류 파트1) 요구사항을 만족하는지 여부를 설명하기 위한 일예시도이다.
12V 영역의 전원은 12V 배터리의 (+) 단자에 연결하고, 48V 영역의 전원은 60V 배터리의 (+) 단자에 연결한다. 그리고 12V 영역의 접지는 12V 배터리의 (-) 단자에 연결하고, 48V 영역의 접지는 개방한다. 누설전류(고장전류 파트1) 요구사항에 따라, 48V 전원에 흐르는 누설전류(A를 통해 측정)가 1uA 미만이어야 한다.
경로 ①의 경우에는, 48V 접지가 오픈되어 있으므로 경로 ①을 따라서는 전류가 흐르지 않게 된다.
경로 ②의 경우에, 12V 접지와 48V 접지가 통합되어 있는 경우에는 12V 접지로 전류경로가 형성된다. 25℃에서 슬립모드인 경우 48V 모터 드라이브 IC의 누설전류는 20uA이므로, 1uA 이상의 누설전류가 흐르게 되어 요구사항을 불만족하게 된다.
경로 ②의 경우에, 12V 접지와 48V 접지가 분리되어 있는 경우에는 전류경로가 형성되지 않아 누설전류가 0uA이므로, 요구사항을 만족하게 된다.
경로 ③의 경우, 12V 전원과 48V 전원이 통합되어 있는 경우에는, 12V 접지로 건류경로가 형성되며, 1uA 이상의 누설전류가 흐르게 되어 요구사항을 불만족하게 된다. 또한, 경로 ③의 경우, 12V 전원과 48V 전원이 분리되어 있는 경우 전류경로가 형성되지 않으므로 요구사항을 만족하게 된다.
경로 ④의 경우는 누설전류와 무관하므로, 요구사항과 무관하다.
즉, 누설전류(고장전류 파트1) 요구사항을 만족하기 위해서는, 12V와 48V의 전원 및 접지를 분리할 필요가 있음을 알 수 있다.
도 2c는 누설전류(고장전류 파트2) 요구사항을 만족하는지 여부를 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 12V 전원은 70V 배터리의 (-)단자에 연결하고, 48V 전원은 70V 배터리의 (+)단자에 연결한다.
도 1c를 통해 누설전류(고장전류 파트2) 요구사항에 따라, 70V 전원에 흐르는 누설전류(A를 통해 측정)가 1uA 미만이어야 한다.
경로 ①을 고려하면, 12V 및 48V 접지가 통합되는 경우, 48V 접지로부터 12V 접지를 통해 전류경로가 형성되며, 12V 영역의 전원/접지/통신라인이 쇼트이고, 48V 영역의 전원/접지라인이 쇼트이므로, 1uA 보다 큰 전류가 흐르게 되어 누설전류(고장전류 파트2) 요구사항을 만족하지 않게 된다.
또, 경로 ①을 고려하면, 12V 및 48V 접지가 분리되는 경우, 전류경로가 형성되지 않으므로 누설전류(고장전류 파트2) 요구사항을 만족하게 된다.
경로 ②를 고려하면, 12V 및 48V 전원이 통합되는 경우, 48V 전원으로부터 12V 전원을 통해 전류경로가 형성되며, 쇼트상태이므로 1uA 보다 큰 전류가 흐르게 되어 누설전류(고장전류 파트2) 요구사항을 만족하지 않게 된다. 또한 경로 ②를 고려하면, 12V 및 48V 전원이 분리되는 경우, 전류경로가 형성되지 않으므로 누설전류(고장전류 파트2) 요구사항을 만족하게 된다.
즉, 종합적으로, 도 2a 내지 도 2c를 참조로 하면, 12V 영역과 48V 영역의 전원과 접지는 각각 분리될 필요가 있으며, 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치는, 이와 같이 12V 영역과 48V 영역의 전원 및 접지가 각각 분리되어 있는 것을 제안한다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치가 적용되는 제동장치를 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치(1)가 적용되는 제동 시스템은, 브레이크 페달(2), 제동 제어장치(1), 모터(3) 및 휠 실린더(4)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 브레이크 페달(2)은 차량 내부에 구비되어 사용자의 제동의지에 따라 가압될 수 있다. 그리고, 제동 제어장치(1)는 브레이크 페달(2)의 가압에 따라 모터(3)를 구동하고, 모터(3)는 차륜(5)에 설치된 휠 실린더(4)를 동작시켜 차량을 제동할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 제동 시스템은 제동 제어장치(1)의 복수의 전자소자 중 저전압(예컨대, 12V) 배터리로부터 전원을 공급받는 전자소자와, 고전압(예컨대, 48V) 배터리로부터 전원을 공급받는 전자소자를 회로적 또는 물리적으로 분리시켜 서로 다른 두 전원을 하나의 제동 제어장치(1)에 안정적으로 공급할 수 있는 설계 방안을 제안한다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치를 개략적으로 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치(1)는, 저전압(예컨대, 12V) 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자가 배치되는 제1영역(10)(예컨대, 12V 영역)과 고전압(예컨대, 48V) 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자가 배치되는 제2영역(20)(예컨대, 48V 영역), 및 고전압 전원과 저전압 전원을 각 전자소자로 공급하기 위해 고전압 전원공급부(도시되지 않음)와 저전압 전원공급부(도시되지 않음)와 각각 연결되는 커넥터(30)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는, 저전압을 12V로, 고전압을 48V로 예를 들어 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 적용되는 전압이 차량의 사양에 따라 각각 달라질 수 있을 것임은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명하다 할 것이다.
본 발명의 일실시예에서, 제1영역(10)과 제2영역(20)은 동일 인쇄회로기판(PCB) 상에 배치될 수 있으며, 회로적으로 또는 물리적으로 완전히 분리될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치를 구체적으로 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치(1)는, 제1전원공급부(50)로부터 전원을 공급받는 제1영역(10)과, 제2전원공급부(60)로부터 전원을 공급받는 제2영역(20)을 포함하여 구성될 수 있으며, 제1영역(10)과 제2영역(20)의 사이에는 아이솔레이터(30)가 배치될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 제1전원공급부(50)는 예를 들어 12V의 전원을 공급하는 배터리일 수 있고, 제2전원공급부(60)는 예를 들어 48V의 전원을 공급하는 배터리일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 이미 설명한 바와 같다.
본 발명의 일실시예의 제동 제어장치(1)에서 제1영역(10)과 제2영역(20)은, 위 도 2a 내지 도 2c를 참조로 설명한 바와 같이, 제1전원공급부(50)와 제2전원공급부(60)로부터 전원이 공급되는 단자와, 접지가 각각 분리되어 있을 수 있다. 또한, 제1영역(10)과 제2영역(20)은 하나의 인쇄회로기판(PCB)에 배치되어 회로적으로 분리되거나, 또는 서로 다른 PCB에 구비되어 물리적으로 분리될 수도 있다.
도면에서는 제1 및 제2전원공급부(50, 60) 역시 하나의 기판에 배치되어 있는 것처럼 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 4를 통해 설명한 바와 같이, 제1 및 제2전원공급부(50, 60)로부터 전원이 인가되는 커넥터가 기판상에 배치되어, 해당 커넥터가 별도의 기판 또는 영역에 마련되는 제1 및 제2전원공급부(50, 60)로부터 전원을 인가받아 제1영역(10)과 제2영역(20)에 제공할 수 있을 것이다.
제1전원공급부(50)로부터 전원을 공급받는 제1영역(10)은, 제어부(11), 전원변환부(12), 전원제어부(13), 웨이크업부(14), 통신부(15), 인터페이스부(16), 밸브구동부(17), 제1모터구동부(18), 제1인버터부(19) 및 제1모터(19a)를 포함할 수 있다.
또한, 제2전원공급부(60)로부터 전원을 공급받는 제2영역(20)은, 제2모터구동부(21) 및 제2인버터부(22)를 포함할 수 있다. 제2인버터부(22)로부터 구동신호를 수신하는 제2모터(80)는 제2영역(20)의 외부에 배치될 수 있고, 제2인버터부(22)로부터 제2모터(80)로 입력되는 전류를 측정하는 전류센서(85) 역시 제2영역(20)의 외부에 배치될 수 있다.
도면에서는 제1영역(10) 및 제2영역(20)의 구성에 대해 나타내고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 그보다 많은 구성요소가 제1영역(10) 또는 제2영역(20)에 배치될 수도 있을 것이다.
전원변환부(12)는 제1전원공급부(50)로부터 공급된 전원을 다른 크기의 전압으로 변환하여 전원제어부(13)에 제공할 수 있다. 예를 들어 전원변환부(12)는 12V 전압을 승압(boost)하여 전원제어부(13)에 제공할 수 있다. 또한, 전원변환부(12)는 12V 전압을 강압하여 제1영역(10)의 소자 또는 다른 소자로 제공할 수 있다.
전원제어부(13)는 예를 들어 ASIC(application specific integrated circuit)으로 구현될 수 있으며, 제어부(11)에 전원변환부(12)에 의해 변환된 전원을 공급할 수 있다.
제1영역(10)에서, 제어부(11)는 전원제어부(13)로부터 변환된 전원이 인가되고, 일부 구성요소(밸브구동부(17), 제1인버터부(19))는 직접 제1전원공급부(50)로부터 공급되는 전원이 인가되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 일부 구성요소(밸브구동부(17), 제1인버터부(19)) 역시 필요에 의해 전원제어부(13)로부터 전원이 인가될 수도 있을 것이다. 또한, 웨이크업부(14), 통신부(15) 및 인터페이스부(16)는 전원이 인가되지 않는 것으로 도시되어 있으나, 이는 편의를 위한 것으로서, 제1전원공급부(50)로부터 직접 전원이 인가되거나, 또는 전원제어부(13)로부터 전원이 인가되는 것도 가능하다 할 것이다.
웨이크업부(14)는 시동장치(도시되지 않음)로부터 전송되는 시동 온신호, 도어의 개폐 스위치로부터 전송되는 도어 개방신호, 또는 차량에 배치되는 다양한 센서 중 적어도 어느 하나로부터 전송되는 신호에 기초하여 전원제어부(13)에 웨이크업 신호를 전송하며, 웨이크업 신호에 의해 전원제어부(13)가 제어부(11)에 전원을 공급할 수 있다.
또한, 웨이크업부(14)는 주행중 안티록 브레이크, 긴급제동, 주차 브레이크 등과 같이 제동제어가 요구되는 경우, 해당 신호에 기초하여 전원제어부(13)에 웨이크업 신호를 전송하며, 웨이크업 신호에 의해 전원제어부(13)가 제어부(11)에 전원을 공급할 수 있다.
또, 웨이크업부(14)는 차량의 이그니션 스위치(도시되지 않음)가 오프된 상태, 차량의 모든 램프가 오프된 상태, 리모콘 키의 입력이 발생되지 않는 상태, 통신부(15)가 오프된 상태 등이면, 해당 상황을 알리는 신호를 전원제어부(13)에 전송하고, 전원제어부(13)는 해당 상황인 경우, 제1영역(10)에 공급되는 제1전원공급부(50)의 전원을 차단함으로써 슬립모드가 수행되도록 제어할 수 있다. 이에 의해, 제1전원공급부(50)의 방전을 방지할 수도 있다.
제어부(11)는 평상시에 대기모드를 유지하고 있으며, 웨이크업부(14)로부터 웨이크업 신호가 수신되면 즉시 제동제어 상태로 전환할 수 있다. 즉, 차량은 평상시에는 제어부(11)를 대기모드로 유지하여 누설 소비전류를 줄일 수 있다.
통신부(15)는 제어부(11)와 다른 시스템이 연동하는 경우, 제어부(11)와 다른 시스템 사이의 정보를 송수신하는 통신모듈이다. 통신부(15)는 예를 들어, 제어기 영역 네트워크(controller area network, CAN) 통신방식에 의해 다른 시스템과 데이터를 송수신할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고, 차량에 사용되는 다양한 프로토콜 방식으로 통신할 수도 있을 것이다. 이때 통신부(15)와 통신하는 다른 시스템은, 예를 들어 엔진제어시스템(EMS), 자동변속제어장치(TCU) 등일 수 있다.
인터페이스부(16)는 차량의 다른 장치로부터 아날로그 입력 또는 디지털 입력을 수신하여 제어부(11)에 제공하거나, 또는 제어부(11)로부터의 아날로그 출력 또는 디지털 출력을 다른 장치로 제공할 수 있다.
밸브구동부(17)는 제어부(11)의 제어에 의해 제동장치를 구성하는 밸브(도시되지 않음)를 제어하여, 차륜(5)에 설치된 휠 실린더(3)로 액압을 공급하거나 배출시켜 차륜(5)에 인가되는 제동력을 제어할 수 있다. 밸브구동부(17)는 제1전원공급부(50)로부터 직접 전원을 공급받을 수 있다.
제1모터구동부(18)는 제1모터(19a)로 전력을 제공하는 제1인버터부(19)를 제어할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 제1모터구동부(18), 제1인버터부(19) 및 제1모터(19a)는 주차 브레이크를 구성할 수 있다. 이때 주차 브레이크는 모터-온-캘리퍼형(MoC)의 전자식 주차 브레이크일 수 있다.
보통 MoC 주차 브레이크는 차량의 차륜(5)에 설치되어 차륜(5)과 함께 회전하는 원판형상의 브레이크 디스크와, 브레이크 디스크의 양 측면에 설치되어 브레이크 디스크와의 마찰력을 통해 제동력을 발생시키는 한쌍의 패드를 포함한다. 여기서, 한쌍의 패드는 브레이크 디스크를 사이에 두고 서로 대향하여 배치될 수 있다.
사용자에 의해 주차스위치가 온으로 조작되면, 주차설정 신호가 통신부(15)를 통해 제어부(11)로 전송되고, 제어부(11)는 주차설정 신호에 따라 제1모터구동부(18)를 구동시킬 수 있다. 제1모터구동부(18)의 제어신호에 의해, 제1인버터부(19)가 소정 출력신호를 출력하고, 제1모터(19a)가 이에 의해 구동하여 한쌍의 패드를 브레이크 디스크에 접촉시켜 제동력을 발생시킬 수 있다.
제어부(11)는 제1전원공급부(50)로부터 전원을 공급받아 구동되며, 차륜(5)에 인가되는 제동력을 제어하기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
아이솔레이터(40)는 제어부(11)와 제2모터구동부(21)를 절연하고, 제어부(11)로부터 출력되는 제어신호를 제2영역(20)으로 제공할 수 있다. 또한, 아이솔레이터(40)는 제2모터구동부(21)로부터 전달되는 고장신호를 제어부(11)로 전달할 수 있다.
구체적으로, 제어부(11)는 제2모터구동부(21)로부터 아이솔레이터(40)를 통해 전달되는 고장신호에 따라, 제2전원공급부(60)가 전원공급을 차단하도록 스위치에 오프신호를 제공할 수 있다. 이를 위해, 제2영역(20)에는 제어부(11)의 제어에 따라 제2전원공급부(60)의 전원공급을 차단하는 차단부(25)가 배치될 수 있을 것이다.
즉, 제어부(11)는, 압력센서(70) 또는 PTS(pedal travel switch)(75)로부터 수신하는 가압정보를 기초로, 사용자의 제동의지를 판단하여, 제동의지가 없는 것으로 판단되는 경우 차단신호를 아이솔레이터(40)를 통해 차단부(25)로 제공할 수 있으며, 차단부(25)는 이에 따라 제2전원공급부(60)가 제2모터구동부(21)에 전원을 인가하는 것을 차단하여 제2전원공급부(60)의 방전을 방지할 수 있다.
또한, 제어부(11)는 아이솔레이터(40)를 통해 제2모터구동부(12)로 동기신호를 전송할 수 있으며, 또한, 제2모터구동부(21)가 제2인버터(22)를 구동할 수 있도록 펄스폭변조(PWM) 제어신호를 아이솔레이터(40)를 통해 제2모터구동부(21)로 전송할 수 있다.
제2모터구동부(12)와 제2인버터부(22)는 제2전원공급부(60)로부터 전원을 공급받는 제2영역(20)에 배치되며, 제2모터구동부(12)는 제어부(11)의 PWM 제어신호에 의해 제2인버터부(22)를 구동하는 구동신호를 제공하고, 제2인버터부(22)는 제2모터구동부(12)의 구동신호에 따라 제2모터(80)를 구동하는 전력을 제공할 수 있다.
제2인버터부(22)는 직류인 제2전원공급부(60)로부터 공급되는 전원을, 제2모터구동부(21)의 구동신호에 따라 교류로 변환하여 제2모터(80)에 공급할 수 있다. 즉, 제2인버터부(22)는 제2모터(80)에 3상의 전력을 공급하기 위한 장치로서, 6개의 스위칭소자가 소정 토폴로지에 의해 배치될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 제2인버터부(22)의 스위칭소자가 3상의 풀브릿지 방식으로 배치된 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일실시예에서, 제2모터(80)는 제2영역(20)의 외부에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 제2영역(20) 내에 배치될 수도 있을 것이다.
모터 포지션 센서(MPS)(82)는, 제2모터(80)의 회전각의 위치를 검출할 수 있으며, 이를 제어부(11)에 제공하여, 제어에 이용되도록 할 수 있다. 이때 제2모터(80)에 근접하게 위치하는 MPS(82)는 제2영역(20)의 외부에 위치하므로, 아이솔레이터(40)를 통하지 않고 제1영역(10)의 제어부(11)에 신호를 직접 전송하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제2모터(80)와 MPS(82)가 제2영역(20)에 배치되는 경우 아이솔레이터(40)를 통해 제2모터(80)의 회전각의 위치를 제어부(11)에 제공할 수도 있을 것이다.
또한, 전류센서(85)는 제2모터(80)에 제공되는 제2인버터부(22)의 출력전류를 검출하여, 이를 제어부(11)에 제공할 수 있다. 전류센서(85)는 예를 들어 IC 형태의 홀센서(hall sensor)일 수 있으며, 제2영역(20)의 외부에 배치될 수 있다. 즉, 제2전원공급부(60)로부터 전원을 공급받는 소자가 아닐 수도 있다.
따라서, 전류센서(85)는 제2모터(82)에 공급되는 제2인버터부(22)의 출력전류를 검출하여, 아이솔레이터(40)를 통하지 않고, 직접 제어부(11)에 제2모터(80)에 제공되는 전류정보를 전달할 수 있다.
제어부(11)는 MPS(82)와 전류센서(85)로부터 제공되는 제2모터(80)의 회전각 위치정보와 전류정보를 수신하여, 이를 제2모터(80)의 제어정보로 사용할 수 있을 것이다.
이때, MPS(82)가 제2전원공급부(60)로부터 전원을 공급받는 제2영역(20)에 배치되지 않는 경우, 제1영역(10)으로부터 전원을 공급받을 수도 있다. 예를 들어, 전원변환부(12)에 의해 변환된 저전압이 MPS(82)로 공급될 수 있을 것이다.
또한, 전류센서(85) 역시, 제2전원공급부(60)로부터 전원을 공급받는 제2영역(20)에 배치되지 않는 경우, 제1영역(10)으로부터 전원을 공급받을 수도 있다. 예를 들어, 전원변환부(12)에 의해 변환된 저전압이 MPS(82)로 공급될 수 있을 것이다. 이때 MPS(82)에 인가되는 전원과 전류센서(85)에 인가되는 전원은 각각 다를 수 있으며, 전류센서(85)에 인가되는 전원이 MPS(82)에 인가되는 전원보다 다소 높을 수 있다. 예를 들어 MPS(82)에 인가되는 전원은 3.3V이고, 전류센서(85)에 인가되는 전원은 5V일 수 있다. 이는 전원변환부(12)가 각각 제1전원공급부(50)로부터 공급되는 전원을 변환한 것일 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치는, 종래의 제어장치에 비해 고전압 전원이 적용됨에 따라 전류를 감소킬 수 있으므로 전선류의 부피를 절감할 수 있고, 이산화탄소를 저감할 수 있고, 연료의 효율을 증대시킬 수 있으며 빠른 응답성을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예의 제동 제어장치는, 저전압 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자와, 고전압 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자를 회로적 또는 물리적으로 분리하여, 서로 다른 두 전원을 하나의 기판에 안정적으로 제공할 수 있고, 서로 다른 두 전원이 공존하여 발생하는 위험을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서는, 제동 제어장치에서 저전압 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자와, 고전압 전원공급부로부터 전원을 공급받는 전자소자가 별도의 영역에 배치되는 예를 설명하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 차량 시스템에서 인가되는 전원의 크기가 다른 전자소자들이 하나의 기판에 배치되는 경우에 다양하게 쓰일 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 기판의 일영역에 배치되고, 제1전원공급부로부터 제1전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제1영역;
    상기 기판의 타영역에 배치되고, 제2전원공급부로부터 상기 제1전원보다 큰 제2전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제2영역; 및
    상기 제1 및 제2전원공급부로부터 상기 제1 및 제2전원을 상기 제1 및 제2영역에 공급하는 커넥터를 포함하고,
    상기 제1전원이 상기 제1영역에 인가되는 단자와, 상기 제2전원이 상기 제2영역에 인가되는 단자가 분리되고,
    상기 제1영역의 접지와 상기 제2영역의 접지가 분리되며,
    상기 제1 및 제2영역은 회로적으로 또는 물리적으로 분리되는 제어장치.
  2. 기판의 일영역에 배치되고, 제1전원공급부로부터 제1전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제1영역;
    상기 기판의 타영역에 배치되고, 제2전원공급부로부터 상기 제1전원보다 큰 제2전원이 인가되는 하나 이상의 전자소자가 배치되는 제2영역; 및
    상기 제1영역과 상기 제2영역을 절연하는 아이솔레이터를 포함하고,
    상기 제1전원이 상기 제1영역에 인가되는 단자와, 상기 제2전원이 상기 제2영역에 인가되는 단자가 분리되고,
    상기 제1영역의 접지와 상기 제2영역의 접지가 분리되는 제어장치.
  3. 기판의 일영역에서 제1전원공급부로부터 제1전원이 인가되는 제1영역에 배치되고, 차륜에 인가되는 제동력을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부;
    상기 기판의 타영역에서 제2전원공급부로부터 상기 제1전원보다 큰 제2전원이 인가되는 제2영역에 배치되고, 상기 제어신호에 따라 모터를 구동하는 구동신호를 출력하는 구동부; 및
    상기 제어부와 상기 구동부를 절연하고, 상기 제어신호를 상기 구동부로 전달하는 아이솔레이터를 포함하고,
    상기 제1전원이 상기 제1영역에 인가되는 단자와, 상기 제2전원이 상기 제2영역에 인가되는 단자가 분리되고,
    상기 제1영역의 접지와 상기 제2영역의 접지가 분리되는 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1영역에 배치되고, 상기 제1전원을 변환하는 변환부; 및
    상기 제1영역에 배치되고, 상기 제어부에 변환된 제1전원을 제공하는 전원제어부를 더 포함하는 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1영역에 배치되고, 제동제어가 요구되는 경우 해당 신호에 기초하여 상기 전원제어부에 웨이크업 신호를 전송하는 웨이크업부를 더 포함하고,
    상기 전원제어부는, 상기 웨이크업 신호에 의해 상기 제어부에 상기 변환된 제1전원을 제공하는 제어장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2영역에 배치되고, 상기 구동신호에 따라 상기 제2전원을 교류로 변환하여 상기 모터에 제공하는 인버터부를 더 포함하는 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모터의 회전각의 위치정보를 검출하는 제1센서를 더 포함하고,
    상기 모터와 상기 제1센서는 상기 제2영역의 외부에 배치되는 제어장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1센서는, 상기 제어부에 직접 상기 모터의 회전각의 위치정보를 전송하는 제어장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1센서는, 상기 변환부에 의해 변환된 제1전원이 인가되는 제어장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 인버터부의 출력전류를 검출하는 제2센서를 더 포함하고,
    상기 제2센서는 상기 제2영역의 외부에 배치되는 제어장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2센서는, 상기 제어부에 직접 상기 출력전류를 전송하는 제어장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2센서는, 상기 변환부에 의해 변환된 제1전원이 인가되는 제어장치.
  13. 제3항에 있어서,
    상기 제2전원이 상기 구동부에 인가되는 것을 차단하는 차단부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 외부로부터 수신되는 가압정보를 기초로 상기 차단부의 차단신호를 상기 아이솔레이터를 통해 전송하는 제어장치.
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