KR20210115037A - 브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법, 브레이크 시스템 및 차량 - Google Patents

브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법, 브레이크 시스템 및 차량 Download PDF

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플로리안 하그
마틴 마크봐르트
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 차량, 특히 자동차(1)의 브레이크 시스템(2)을 작동하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 브레이크 시스템(2)은 하나 이상의 전기 액추에이터(9), 특히 제동력을 발생시키도록 구동될 수 있는 브레이크 부스터(6)를 구비하며, 이 경우 액추에이터(9)는 자율 주행 시스템(3)에 의해 그리고 차량의 브레이크 페달(8)의 브레이크 페달 작동에 따라 구동될 수 있으며, 액추에이터(9)가 자율 주행 시스템(3)에 의해서도 그리고 브레이크 페달 작동에 의해서도 구동되면, 비상 제동 프로세스가 개시된다. 자율 주행 시스템(3)에 의한 구동이 변동하는 검증 신호(VS)와 중첩되고, 액추에이터(9)의 액추에이터 요소와 브레이크 페달(8) 간의 트래블 편차가 모니터링되며, 상기 트래블 편차가 변하는 경우 자율 주행 시스템(3)에 의한 구동 동안 브레이크 페달 작동에 의한 액추에이터(9)의 구동이 검출된다.

Description

브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법, 브레이크 시스템 및 차량
본 발명은, 차량, 특히 자동차의 브레이크 시스템을 작동하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 브레이크 시스템은 하나 이상의 전기 액추에이터, 특히 제동력을 발생시키도록 제어될 수 있는 브레이크 부스터를 구비하며, 상기 액추에이터는 자율 주행 시스템에 의해 그리고 차량의 브레이크 페달의 브레이크 페달 작동에 따라 구동될 수 있으며, 상기 액추에이터가 자율 주행 시스템에 의해서도 그리고 브레이크 페달 작동에 의해서도 구동되면, 비상 제동 프로세스가 개시된다.
또한, 본 발명은 이러한 브레이크 시스템을 작동하기 위한 장치, 브레이크 시스템 및 이러한 브레이크 시스템을 구비한 차량에 관한 것이다.
서두에 언급한 유형의 방법은 종래 기술로부터 이미 공지되어 있다. 안전 브레이크 시스템은, 예를 들어 주변 환경 센서 시스템에 의해서는 위험이 검출되었지만 차량 운전자에 의해서는 검출되지 않았거나 아직 검출되지 않은 경우에 개입하는, 자율 개시 비상 제동 프로세스를 가능하게 한다. 이로써, 예를 들면, 충돌 임박 상황의 검출 시 비상 제동을 개시하기 위해, 센서 시스템을 이용하여 전방 주행 차량 또는 다른 대상들에 대한 차량의 거리를 모니터링하는 방법이 공지되어 있다. 비상 제동을 위해, 최대한 짧은 시간 안에 최대한 높은 제동압이 형성된다. 전기기계 브레이크 부스터가 구비된 최근의 자동차에서는, 제동압이 브레이크 부스터의 전기 구동에 의해 형성된다. 이는, 운전자의 조작 없이도 브레이크 페달이 변위되게 할 수 있다. 브레이크 부스터의 도움으로 제동이 자율적으로 실행되는 경우, 기계적인 정지에 의해 야기되는, 브레이크 부스터의 액추에이터 요소와 브레이크 페달 간의 소정의 트래블 편차에서부터 브레이크 부스터 또는 액추에이터 요소, 예를 들어 피스톤에 의해 브레이크 페달이 함께 당겨진다. 이를 위해, 브레이크 부스터는 이동 가능하게 장착된 액추에이터 요소를 구비하며, 이 액추에이터 요소는 자신의 변위에 의해 제동력 또는 제동압을 증가시키고, 기계적인 정지에 의해 브레이크 페달과 기계적으로 결합되어 있거나 결합될 수 있다. 비상 제동 프로세스가 불필요하게 개시되는 것을 방지하기 위해, 운전자가 브레이크 페달도 작동시키는 경우에만 비상 제동 프로세스를 개시하는 방법이 공지되어 있다. 즉, 브레이크 페달의 작동은 비상 제동의 필요성에 대한 타당성 검증에 이용된다. 이는, 비상 제동 프로세스 동안에도 또는 자율 주행 시스템에 의해 수행된 액추에이터의 구동 동안에도 운전자에 의한 브레이크 페달 작동을 검출이 필요하게 만든다. 이를 위해, 브레이크 페달 트래블과 액추에이터 요소의 트래블 간의 차가 트래블 편차로서 검출된다. 운전자가 브레이크 페달을 작동시키면, 기계적인 정지에 의해 제한된 제동 거리가 변동한다. 이렇게 검출된 변동은, 브레이크 페달 작동을 검출하여 비상 제동 프로세스를 트리거하거나 해제하는 데 이용된다.
청구항 1의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 방법은, 브레이크 시스템의 기계적인 허용 오차에 대해 더욱 견고하고, 이로 인해 매우 작은 트래블 편차 범위에서도 브레이크 페달의 작동이 운전자에 의해 확실하게 검출되는, 브레이크 페달 작동의 개선된 검출이 보장되는 장점이 있다. 이를 위해 본 발명에 따라, 자율 주행 시스템에 의한 구동이 변동하는 검증 신호와 중첩되고, 액추에이터의 액추에이터 요소와 브레이크 페달 간의 트래블 편차가 모니터링되며, 트래블 편차가 변하는 경우 자율 주행 시스템에 의한 구동 동안 브레이크 페달 작동에 의한 액추에이터의 구동이 검출된다. 사용자가 브레이크 페달을 작동시키지 않는 한, 이로써 액추에이터는 주행 시스템에 의해서만 구동된다. 기계적으로 제한된 최대 트래블 편차로 인해, 사용자가 브레이크 페달을 작동시키지 않는다면 이 값은 일정한 값으로 유지된다. 액추에이터의 구동에 중첩되는 검증 신호는, 기계적인 정지에 이미 도달한 경우에는 트래블 편차를 손상시킬 수 없는 사전 설정된 일정한 값을 유도한다. 하지만, 운전자가 브레이크 페달을 작동시키고 이로 인해 트래블 편차를 변경시키는 즉시, 특히 축소시키는 즉시, 변동하는 검증 신호로 인해 이제 검증 신호의 변동에 의해 트래블 편차가 상응하게 영향을 받는다. 이로써, 트래블 편차에서 검증 신호의 존재가 검출될 수 있다. 따라서, 브레이크 페달 작동의 확실한 검출이 보장된다. 주행 시스템에 의한 구동 시 트래블 편차가 불균일해지는 즉시, 이는 운전자가 브레이크 페달을 마찬가지로 작동시켰고 시스템의 기계적 정지가 중단되었음을 의미한다. 따라서, 자율 주행 시스템의 비상 제동 구동의 타당성이 확실하게 검증된다.
본 발명의 바람직한 일 개선예에 따르면, 검증 신호는, 이 검증 신호가 브레이크 페달 작동의 시간 프로파일과 구별되는 방식으로 사전 설정된다. 특히 검증 신호는, 이 검증 신호가 브레이크 페달 작동에 의해서는 재현될 수 없는 방식으로 사전 설정된다. 이로 인해, 트래블 편차에 영향을 미치는 검증 신호와 브레이크 페달 작동 간의 명확한 구별이 보장된다.
또한, 바람직하게는, 검증 신호가 구형파 신호, 톱니파 신호, 삼각 신호로서 또는 사인파 신호로서 사전 설정된다. 이로 인해, 사용자에 의해 브레이크 페달의 작동에 의해 설정될 수 있는 구동 신호와의 명확한 차이가 제공된다.
또한, 바람직하게는, 자율 주행 시스템에 의한 구동 동안 트래블 편차의 프로파일이 검증 신호의 프로파일과 일치하는 경우에는 브레이크 페달 작동에 의한 구동이 검출된다. 시간에 걸쳐 트래블 편차의 변화가 검증 신호의 변화와 일치하거나 거의 일치하는 경우, 트래블 편차에서 검증 신호가 검출되고, 이로써 브레이크 페달의 작동이 추론된다.
바람직하게는 검증 신호로서 목표 체적 유량, 목표 속도, 목표 엔진 토크 및/또는 목표 전류가 사전 설정된다. 따라서, 검증 신호 및 이 검증 신호의 검증은 상이한 유형 및 방식으로 전체 시스템에 도입될 수 있다.
청구항 6의 특징들을 가진 본 발명에 따른 장치는, 정해진 대로 사용 시 본 발명에 따른 방법을 수행하거나 실시하도록 특별히 구성된 제어 유닛을 구비한 것을 특징으로 한다. 이를 통해 이미 언급한 장점들이 도출된다.
청구항 7의 특징들을 가진 본 발명에 따른 브레이크 시스템은, 본 발명에 따른 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 8의 특징들을 가진 본 발명에 따른 차량, 특히 자동차는, 본 발명에 따른 브레이크 시스템을 구비한 것을 특징으로 한다.
이를 통해 각각 이미 언급한 장점들이 도출된다. 또 다른 장점들과 바람직한 특징들 및 특징 조합들은 특히 앞서 설명한 내용 및 청구항들을 참조한다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 자동차의 간소화된 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 자동차의 브레이크 시스템을 작동하기 위한 바람직한 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1은, 브레이크 시스템(2) 및 자율 주행 시스템(3)을 구비한 자동차(1)의 간소화된 평면도이다. 자율 주행 시스템(3)은, 선택된 주행 목적지에 따라 자동차(1)를 주행 목적지까지 완전히 자율적으로 운행하도록 구성된다. 이때, 주행 시스템(3)은 선택적으로, 잠재적 위험에 대해 자동차(1)의 주변 환경을 모니터링하는 복수의 주변 환경 센서(5), 예를 들어 레이더 센서, 초음파 센서 또는 레이저 센서를 구비한 주변 환경 센서 시스템(4)과 연결된다. 예를 들어 주행 시스템(3)이 주변 환경 센서 시스템(4)의 도움으로, 자동차(1)가 임의의 대상 또는 앞서가는 차량에 충돌할 수도 있을 정도로의 속도로 자동차(1)가 상기 대상을 향해 움직이고 있는 것을 감지하면, 주행 시스템(3)은, 충돌을 피하게 할 수 있는 자동차(1)의 감속을 위한 비상 제동이 개시될 수 있게 제동 시스템(2)을 구동하도록 구성된다.
본 실시예에서, 브레이크 시스템(2)은 전기 기계 브레이크 부스터(6)를 구비하며, 이 브레이크 부스터는, 휠 브레이크(7)에 증가한 제동압 또는 증가한 제동력을 공급하기 위해 브레이크 시스템(2)에서 유압을 증가시키도록 전기적으로 구동될 수 있다. 이 경우, 브레이크 부스터(6)는 자동차(1)의 운전자에 의한 브레이크 페달(8)의 작동에 따라 구동된다. 따라서, 브레이크 부스터(6)는 제동력을 증가시키기 위한 액추에이터(9)를 나타낸다.
브레이크 부스터(6)가 주행 시스템(3)과도 신호 기술적으로 연결되어 있음으로써, 주행 시스템(3)도 앞서 이미 설명한 바와 같이 특히 자율 제동 프로세스를 개시하거나 실행할 수 있도록 브레이크 부스터(6)를 구동할 수 있다. 브레이크 부스터(6)에 의해 생성된 유압은, 추후 도 1에 상자 기호(10)에 의해 간소화된 형태로 도시되어 있는 하나 또는 복수의 제동 회로에 공급된다. 이때, 자동차(1)의 제어 유닛(11)이, 주행 시스템(3)에 의한 비상 제동 요청의 타당성을 검증하기 위해, 이하에서 기술되는 유형 및 방식으로 브레이크 부스터(6) 및 주행 시스템(3) 그리고 브레이크 페달(8)을 모니터링한다. 주행 시스템(3)이 제동력을 증가시키기 위해 액추에이터(6)를 구동함으로써, 상기 주행 시스템이 비상 제동을 요청하면, 제어 유닛(11)은, 변동하는 프로파일을 갖는 검증 신호에 의해 주행 시스템(3)의 구동 신호가 중첩되는 것을 보장한다.
도 2a는, 이를 위해 주행 시스템(3)의 제동 요청 신호(B1)에 걸친 검증 신호(VS)의 프로파일을 간소화한 그래프로 보여준다. 검증 신호(VS)는 사인파 프로파일을 갖는 신호로서 사전 설정된다. 그러나 대안적으로 검증 신호의 구형파 프로파일, 톱니 프로파일 또는 삼각 프로파일도 가능하다. 검증 신호(VS)는, 이 검증 신호가 그 동특성과 관련하여 사람인 운전자에 의한 브레이크 페달의 작동에 의해 유발될 수 없는 성질을 갖는다. 변동에 의해, 검증 신호는 원래의 요청 신호에 중첩되어 사전 설정된 제동 값으로 이어진다. 이 경우, 제동 요청은, 전기 기계 브레이크 부스터(6)에서의 주행 시스템의 체적 유량 요청에 의해 구현된다. 따라서, 검증 신호(VS)는 체적 유량 요청(V)과 관련이 있다.
브레이크 페달(8)은, 제동 토크 증가의 요청 시, 미리 정해진 트래블 편차(X)가 존재할 때부터 액추에이터(9)의 액추에이터 요소가 기계적 정지에 의해 브레이크 페달(8)과 함께 움직이도록 액추에이터(9)와 연결되어 있다. 여기서는 액추에이터 요소와 브레이크 페달 간의 음의 트래블 편차라고 일컬어진다. 양의 트래블 편차(X)가 존재하면, 즉, 트래블 편차가 0을 초과하는 경우, 운전자가 브레이크 페달을 작동시켜 자율 주행 시스템(3)보다 높은 압력을 요청하며, 이는 운전자의 압력 요청 증가가 구현되게 한다. 트래블 편차(X)가 최소값과 0 사이에 있는 값을 지시하면, 운전자가 페달을 작동시키긴 했지만 자율 주행 시스템(3)이 제동 강도를 지정할 것이라는 상황이 추론된다. 도 2b는, 도 2a에 따른 체적 유량 요청에 상응하게 시간(t)에 걸친 트래블 편차(X)를 보여준다.
운전자에 의한 페달 작동이 존재하는 경우, 트래블 편차(트래블 편차 신호)에서 검증 신호의 특징적인 프로파일이 검출될 수 있다. 기계적 정지(xmax)에 아직 도달하지 않은 한, 요청에서와 이로써 트래블 편차(X)에서의 검증 신호의 변동이 검출될 수 있다. 이러한 방식으로, 브레이크 페달에서의 페달 답력이 작은 경우에도 운전자가 검출될 수 있다. 주행 시스템(3)에 의한 요청에 추가하여, 트래블 편차(X)에서의 검증 신호의 특징적인 프로파일의 검출에 의해 브레이크 페달(8)의 작동이 검출되어야 비로소 주행 시스템(3)의 비상 제동 요청이 타당성 검증을 거쳐 실행된다. 특징적인 신호가 가산되면, 트래블 편차(X)는 기계적 정지에 이미 도달한 경우에만 일정하게 사전 설정된 값과 같다. 이 경우에는, 운전자가 페달을 작동시키지 않는다. 다른 모든 경우, 일정하지 않은 트래블 편차(X)의 평가, 즉, 불균일한 트래블 편차(X)의 평가를 통해 의심의 여지 없이 운전자에 의한 브레이크 페달의 작동이 추론될 수 있다. 특히, 이 경우, 트래블 편차에서는, 도 2b에 사인파 중첩 라인에 의해 도시된 바와 같은 검증 신호의 사인파 프로파일이 나타난다. 즉, 일정하지 않은 트래블 편차(트래블 편차 신호)로부터 직접 운전자의 작동이 추론될 수 있다. 바람직하게는, 잘못된 해석을 피하기 위해 신호의 노이즈가 고려되고 필터링된다. 이 방법은 기계적 허용오차와 무관하기 때문에, 이로 인해 도 2b에 영역 "I"로 표시된 바와 같이 브레이크 페달 작동 검출의 사용 범위가 증가한다.

Claims (8)

  1. 차량, 특히 자동차(1)의 브레이크 시스템(2)을 작동하기 위한 방법으로서, 상기 브레이크 시스템(2)은 하나 이상의 전기 액추에이터(9), 특히 제동력을 발생시키도록 구동될 수 있는 브레이크 부스터(6)를 구비하고, 상기 액추에이터(9)는 자율 주행 시스템(3)에 의해 그리고 차량의 브레이크 페달(8)의 브레이크 페달 작동에 따라 구동될 수 있으며, 상기 액추에이터(9)가 자율 주행 시스템(3)에 의해서도 그리고 브레이크 페달 작동에 의해서도 구동되면, 비상 제동 프로세스가 개시되는, 차량 브레이크 시스템 작동 방법에 있어서,
    자율 주행 시스템(3)에 의한 구동이 변동하는 검증 신호(VS)와 중첩되고, 액추에이터(9)의 액추에이터 요소와 브레이크 페달(8) 간의 트래블 편차가 모니터링되며, 상기 트래블 편차가 변하는 경우 자율 주행 시스템(3)에 의한 액추에이터(9)의 구동 동안 브레이크 페달 작동에 의한 액추에이터의 구동이 검출되는 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    검증 신호(VS)는, 이 검증 신호가 브레이크 페달 작동의 시간 프로파일과 구별되는 방식으로 사전 설정되는 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    검증 신호(VS)는 구형파 신호, 톱니파 신호, 삼각 신호 또는 사인파 신호로서 사전 설정되는 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    자율 주행 시스템(3)에 의한 구동 동안, 트래블 편차의 프로파일이 검증 신호(VS)의 프로파일과 일치하는 경우에는 브레이크 페달 작동에 의한 구동이 검출되는 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    검증 신호(VS)로서 목표 체적 유량, 목표 속도, 목표 엔진 토크 또는 목표 전류가 사전 설정되는 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템 작동 방법.
  6. 제동력을 발생시키기 위한 하나 이상의 전기 액추에이터(9), 특히 브레이크 부스터(6); 액추에이터(9)를 자동으로 구동하도록 구성된 자율 주행 시스템; 및 차량 운전자에 의해 작동 가능한 하나 이상의 브레이크 페달(8);을 구비한 차량, 특히 자동차(1)의 브레이크 시스템(2)을 작동하기 위한 장치에 있어서,
    정해진 대로 사용 시 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 특별히 구성된 제어 유닛(11)을 구비한 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템 작동 장치.
  7. 전기 액추에이터(9), 특히 제동력을 발생시키도록 구동될 수 있는 브레이크 부스터(6), 액추에이터(9)를 제어하도록 설계된 자율 주행 시스템(3), 및 브레이크 페달(8)을 구비한 차량, 특히 자동차(1)용 브레이크 시스템(2)에 있어서,
    제6항에 따른 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량 브레이크 시스템(2).
  8. 제7항에 따른 브레이크 시스템(2)을 구비한 차량.
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