KR20220010679A

KR20220010679A - 페달 반응식 제동부압보상 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20220010679A
Application number: KR1020200089062A
Authority: KR
Inventors: 박덕호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-01-26

Abstract

본 발명의 차량(1)에 적용된 페달 반응식 부압 보상 시스템(10)은 페달 스트로크 센서(42)로 검출된 브레이크 페달(7)의 페달 스트로크가 로드 셀(41)로 검출된 상기 브레이크 페달(7)의 페달 답력에 따라 증가되지 않는 제동감 맵(60)의 제동감 그래프에 대해 제동부압보상 구간으로 구분하고, 컨트롤러(50)가 상기 제동부압보상 구간에 대해 브레이크 부스터(4)의 낮은 부압을 엔진부하 제어로 높여주면서 ESC(Electronic Stability Control)(70)가 LVA(Low Vacuum Assistance System)의 차량 제동으로 보조해 주는 페달 반응식 부압 보상 제어를 수행함으로써 낮은 부압에서 브레이크 페달(7)을 밟을 때 느껴지는 딱딱함이 차량 또는 브레이크 시스템 설계 컨셉에 반영되어 부압의 떨어짐을 신속하게 인식할 수 있도록 하고, 특히 브레이크페달의 딱딱함을 즉각적인 추가 부압 보상으로 진행해 줌으로써 제동에 필요한 수준 이하로 떨어진 낮은 부압 상황에서도 신속한 대응에 의한 안정적인 제동 확보가 이루어지는 특징을 갖는다.

Description

페달 반응식 제동부압보상 시스템 및 방법{System and Method for Negative Pressure Compensation Based on Pedal Response}

본 발명은 페달 반응식 제동부압보상 시스템에 관한 것으로, 특히 제동에 필요한 수준 이하로 떨어진 낮은 부압에서 운전자가 느끼는 브레이크 페달의 제동감 변화를 반영한 제동부압보상 시스템이 구현하는 페달 반응식 부압 보상 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 진공 배력식 브레이크 시스템은 제동에 필요한 수준 이하로 떨어진 부압 상황에서 부압 보상 방법으로 제동 안전성을 확보해 주어야 한다.

이러한 부압 보상 방법은 부압 보상 시스템으로 구현되고, 상기 부압 보상 시스템은 부압 센서 연계형 부압 보상 시스템, 에어컨 연계형 부압 보상 시스템, ESC(Electronic Stability Control) 연계형 부압 보상 시스템 중 어느 하나로 구분된다.

일례로 상기 부압 센서 연계형 부압 보상 시스템은 부압 센서 모니터링으로 구현되고, 상기 부압 센서 모니터링은 MAP센서(Manifold Air Pressure Sensor 또는 Manifold Absolute Pressure Sensor)로 측정되는 엔진 인 매니폴드(Intake Manifold)의 부압 또는 진공센서(또는 진공스위치)로 측정되는 부스터의 부압을 모니터링하고, 부압의 수준이 제동에 필요한 수준 이하로 떨어진 경우 엔진부압수준을 떨어뜨리는 엔진부하(주로 에어컨)를 줄여 주거나 또는 엔진 RPM(Revolution Per Minute)을 줄여서 엔진에 대한 엔진 부압을 높여준다.

일례로 상기 에어컨 연계형 부압 보상 시스템은 에어컨 컷오프 로직(A/C Cut Off Logic)으로 구현되고, 상기 에어컨 컷오프 로직은 부압이 제동에 필요한 수준 이하로 낮아진 상태에서 컴프레서 듀티(Duty)의 최소화 또는 컷 오프(Cut-Off)로 제어한다.

일례로 상기 ESC 연계형 부압 보상 시스템은 LVA(Low Vacuum Assistance System)로 구현되고, 상기 LVA는 제동에 필요한 수준 이하로 낮아진 부압의 만회가 불가한 상태에서 ESC(Electronic Stability Control)의 유압 제어에 따른 LVA 동작을 수행한다.

국내공개특허 10-2012-0063157(2012년06월15일)

하지만, 상기 부압 센서 모니터링, 상기 에어컨 컷오프 로직, 상기 LV에 의한 부압 보상 방식은 모두 낮은 부압으로 운전자가 느끼는 브레이크 페달의 제동감 변화를 반영할 수 없다는 문제가 있다.

일례로 상기 부압 센서 모니터링의 경우, 부압 센서의 정도가 정밀하지 않을 뿐 아니라 센서에서 부압수준을 측정하여 부압이 부족하더라도 엔진에서 추가적인 부압을 생성하기 까지 충분한 부압이 공급되지 않게 된다. 그러므로 상기 부압 센서 모니터링은 인 매니폴드에 장착된 맵 센서 또는 부스터내에 장착된 진공센서(또는 진공스위치)는 브레이크 부스터를 배력해 주는 부압수준을 모니터링은 할 수 있으나 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 느껴지는 반력을 직접적으로 예측할 수 없을 수밖에 없다.

일례로 상기 에어컨 컷 오프 로직의 경우, 운전자가 조작하는 브레이크 페달에 대한 정확한 제동감 측정 불가는 민감하게 부압을 보상하게 하여 에어컨을 자주 꺼지게 함으로써 냉방성능 저하되게 된다.

일례로 상기 ESC의 LVA의 경우. 운전자가 조작하는 브레이크 페달에 대한 정확한 제동감 측정이 이루어지지 못하면 작동소음 및 제동 이질감을 발생하는 LVA가 자주 작동하게 된다.

특히 부압 부족 시 운전자는 자주 브레이크페달 딱딱함을 느낄 수 있으나 차량 또는 브레이크 시스템 설계 컨셉은 브레이크 페달이 실제론 딱딱한데도 이를 알 수 없게 되고, 이러한 문제는 진공펌프를 적용하지 않은 가솔린 엔진 차량에서 더욱 심화될 수밖에 없다.

이로 인하여 진공펌프 미적용 가솔린 엔진 차량은 밤샘 주차 후 주차장에서 차량을 이동시키는 조건과 같이 엔진이 저온 상태이면서 저속에서 부압 부족이 더욱 심각해짐으로써 브레이크 페달의 딱딱함과 함께 차량이 제동되지 않고 밀리는 현상이 발생하고, 이는 상대물에 대한 접촉사고를 발생시킬 수도 있게 한다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 낮은 부압에서 브레이크 페달을 밟을 때 느껴지는 딱딱함이 차량 또는 브레이크 시스템 설계 컨셉에 반영되어 부압의 떨어짐을 신속하게 인식할 수 있도록 하고, 특히 브레이크페달의 딱딱함을 즉각적인 추가 부압 보상으로 진행해 줌으로써 제동에 필요한 수준 이하로 떨어진 낮은 부압 상황에서도 신속한 대응에 의한 안정적인 제동 확보가 이루어지는 페달 반응식 제동부압보상시스템 및 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제동부압보상 시스템은 브레이크 페달의 페달 스트로크 증가를 가져오지 않는 페달 답력에 대한 페달 딱딱함 정도를 제동부압보상 구간으로 구분한 제동감 맵; 상기 제동부압보상 구간에서, 브레이크 부스터의 낮은 부압을 엔진부하 제어로 높여주는 컨트롤러; 상기 제동부압보상 구간에서, 상기 브레이크 부스터의 낮은 부압을 LVA의 차량 제동으로 보조해 주는 ESC가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 제동부압보상 구간은 브레이크 패달 조작 상태를 검출하는 브레이크 센서의 검출 값이 이용되고, 상기 컨트롤러는 상기 검출 값에 임계값(Threshold)을 적용한다. 상기 브레이크 센서는 상기 브레이크 페달의 페달 스트로크를 검출하는 페달 스트로크 센서, 및 상기 브레이크 페달의 페달 답력을 검출하는 로드 셀로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 브레이크 센서는 브레이크액 압력 센서를 포함하고, 상기 브레이크액 압력 센서는 상기 브레이크 부스터에 연결된 마스터 실린더의 제동 액압을 검출한다. 상기 브레이크액 압력 센서는 상기 페달 스트로크 증가에 일치되는 상기 제동 액압을 검출하여 상기 페달 스트로크와 상기 페달 답력에 대한 오감지의 리던던시(Redundancy) 역할을 검증한다.

바람직한 실시예로서, 상기 제동부압보상 구간은 Emergency zone ⓐ, Red zone ⓑ, 및 Yellow zone ⓒ 중 어느 하나로 구분되고, 상기 Emergency zone ⓐ, 상기 Red zone ⓑ, 및 상기 Yellow zone ⓒ는 상기 컨트롤러(50)의 상기 엔진부하 제어 및 상기 ESC의 상기 LVA에 대한 제어를 달리하여 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 Yellow zone ⓒ는 상기 컨트롤러에 의해 열선이 제어되고, 상기 ESC에 의해 상기 LVA 작동 준비가 이루어진다. 상기 Red zone ⓑ는 상기 컨트롤러에 의해 열선 및 에어컨의 A/C Cut Off가 제어되고, 상기 ESC에 의해 상기 LVA 작동 준비가 이루어진다. 상기 Emergency zone ⓐ는 상기 컨트롤러에 의해 열선, 에어컨의 A/C Cut Off 및 엔진 회전수(Revolution Per Minute) 감소가 제어되고, 상기 ESC에 의해 상기 LVA 작동이 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 부압은 부압 센서의 검출 값으로 상기 컨트롤러(50)에서 확인되며, 상기 부압 센서는 엔진으로 이어진 인 메니폴드(Intake Manifold) 내의 부압을 측정하는 MAP 센서, 및 상기 브레이크 부스터의 부압을 측정하는 잔공 센서로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러의 엔진부하제어 및 상기 ESC의 LVA 동작은 엔진 센서의 검출 값을 적용하고, 상기 엔진 센서는 엔진온도를 측정하는 엔진온도 센서, 및 차량 이동속도를 측정하는 휠 스피드 센서이며, 상기 엔진온도는 웜업(Warm Up)이하 온도이고, 상기 차량 이동속도는 5Kph이다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 페달 반응식 부압 보상 방법은 컨트롤러에 의해 웜업(Warm Up)이하 온도에서 차량 이동이 검출되면, 브레이크 시스템에서 요구되는 부압을 체크하는 제동부압보상 확인 단계, 브레이크 페달의 페달 스트로크가 페달 답력에 따라 증가되지 않는 제동부압보상 구간을 제동감 맵에서 확인하는 제동감 그래프 매칭 단계, 상기 제동부압보상 구간에 대해. 브레이크 부스터의 낮은 부압을 엔진부하 제어로 높여주면서 ESC가 LVA의 차량 제동으로 보조해 주는 엔진부하제한 단계, 및 상기 제동부압보상 구간에 대한 제어를 해제해 주는 엔진부하복귀 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 제동부압보상 확인 단계는, 엔진온도 센서의 엔진 온도로 상기 웜업(Warm Up) 이하 온도가 확인되고, 휠 스피드 센서의 차속으로 상기 차량 이동이 검출되는 단계, MAP 센서의 인 매니폴드(Intake Manifold) 내 인매니 부압과 진공 센서의 상기 브레이크 부스터 내 부스터 부압으로 상기 부압 부족이 확인되는 진공 수준 감지 단계, 및 상기 부압 부족에 대해 제동부압보상 시스템 제어로 진입되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 제동감 그래프 매칭 단계는, 상기 페달 답력을 로드 셀로 검출하고, 상기 페달 스트로크를 페달 스트로크 센서로 검출하는 브레이크 페달 제동감 감지 단계, 상기 페달 스트로크가 상기 페달 답력에 따라 증가되지 않는 상태가 확인되는 제동감 그래프 적용 단계, 및 브레이크액 압력 센서로 검출된 마스터 실린더의 제동 액압이 상기 페달 스트로크에 따라 증가되지 않는 상태가 확인되는 센서 정확도 검증 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 제동 액압이 상기 페달 스트로크에 따라 증가되면, 상기 로드 셀 및 상기 페달 스트로크 센서 중 어느 하나를 오감지로 하여 상기 제동부압보상 확인 단계로 복귀된다.

바람직한 실시예로서, 상기 엔진부하제한 제어는, 상기 브레이크 페달(7)의 딱딱함 정도가 상기 제동감 맵에서 Yellow zone ⓒ, Red zone ⓑ 및 Emergency zone ⓐ로 구분되어 상기 제동부압보상 구간에 대한 브레이크 페달 제동감 수준으로 확인되는 단계, 상기 Yellow zone ⓒ에 대한 1단계 제어, 상기 Red zone ⓑ에 대한 2단계 제어 및 상기 Emergency zone ⓐ에 대한 3단계 제어 중 어느 하나로 상기 엔진부하 제어와 상기 LVA의 차량 제동이 이루어지는 단계, 및 제동 부압 보상 시스템 제어가 중지되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 1단계 제어는, 상기 엔진부하 제어로 엔진전기부하를 줄여 주는 단계, 상기 LVA에 대한 작동을 준비하는 단계, 및 상기 페달 스트로크가 상기 페달 답력에 따라 증가되는 상태가 상기 제동감 맵에서 확인되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 2단계 제어는, 상기 엔진부하 제어로 엔진전기부하를 줄이고, 에어컨 컷 오프(A/C Cut Off)를 하는 단계, 상기 LVA에 대한 작동을 준비하는 단계, 및 상기 페달 스트로크가 상기 페달 답력에 따라 증가되는 상태가 상기 제동감 맵에서 확인되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 3단계 제어는 상기 엔진부하 제어로 엔진전기부하를 줄이고, 에어컨 컷 오프(A/C Cut Off)를 하며, 엔진 회전수(Revolution Per Minute)를 줄여주는 단계, 및 상기 LVA에 대한 작동이 이루어지는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 엔진부하복귀 단계는, 상기 엔진부하 제어를 중지하여 엔진부하제한이 해제되고, 상기 LVA의 작동이 중지된다.

이러한 본 발명의 부압 보상 시스템은 페달 반응식 제동 부압 보상 방법을 구현함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 차량 또는 브레이크 시스템 설계 컨셉이 제동에 필요한 수준 이하로 떨어진 낮은 부압 상황 인식에 브레이크 페달의 딱딱함(즉, 경직성 또는 강직성)을 이용할 수 있도록 확장된다. 둘째, 페달 제동감이 정확하게 측정됨으로써 이러한 측정이 불가하던 기존의 센서 모니터링이 갖는 엔진의 추가 부압 생성의 시간 소요 문제, 에어컨 컷 오프 로직이 갖는 에어컨의 냉방성능 저하 문제, ESC의 LVA가 갖는 LVA의 잦은 작동으로 인한 제동이질감 및 작동노이즈 발생 문제들이 모두 해소 된다. 셋째, 차량의 저온 저속 조건에서 제동 시 부족한 부압을 즉시 추가적으로 보충해 줌으로써 브레이크 페달 딱딱함 발생 및 제동밀림 현상으로 인한 사고를 사전에 방지할 수 있다. 넷째, 밤샘 주차 후 저속 차량 이동 시 부압 부족이 더욱 심화되는 진공펌프 미적용 가솔린 엔진 차량에 대한 제동 안전성이 강화된다. 다섯째, 로드 셀, 페달 스트로크 센서, 액압 센서, 진공 센서, MAP 센서 및 제동감 맵을 이용하여 부압 보상 시스템이 구현됨으로써 제동 안전성 확보를 위한 즉각적인 부압 보상이나 제동보상이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 페달 반응식 부압 보상 시스템의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 페달 반응식 부압 보상 시스템에서 구현되는 페달 반응식 부압 보상 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 페달 반응식 부압 보상 시스템이 차량 정보를 검출하여 제동감 맵 매칭으로 부압 부족을 보상하는 작동 상태이며, 도 4는 본 발명에 따른 부하 부족으로 브레이크 페달에서 페달 딱딱함이 발생된 상태이고, 도 5는 본 발명에 따른 부압 수준 및 페달 딱딱함을 제동감 그래프에 매칭한 제동감 맵의 예이며, 도 6은 본 발명에 따른 페달 반응식 부압 보상 시스템의 동작 후 부압 부족이 해소된 브레이크 페달의 정상적인 페달감 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1을 참조하면, 차량(1)은 브레이크 시스템(3)과 연계된 제동부압보상시스템(10)을 포함한다.

특히 상기 제동부압보상시스템(10)은 로드 셀(41)로 검출된 브레이크 페달(7)의 페달 답력이 페달 스트로크 센서(42)의 페달 스트로크 증가와 일치하지 않는 상태를 확인하면, 이로 인한 발생된 브레이크페달(7)의 딱딱함(즉, 경직성 또는 강직성)을 부스터내의 부압 부족으로 하여 적어도 3단계의 엔진부하제한 제어((S60~S100)(도 3 참조)로 즉시 이를 보충함으로써 정상적인 제동 제어가 이루어지도록 한다,

그러므로 상기 제동부압보상시스템(10)은 기존의 센서 모니터링 방식이 불가하던 페달 제동감의 정확한 측정으로 엔진의 추가 부압 생성의 시간 소요 문제, 에어컨 컷 오프 로직이 갖는 에어컨의 냉방성능 저하 문제, ESC의 LVA가 갖는 LVA의 잦은 작동으로 인한 제동이질감 및 작동노이즈 발생 문제들이 모두 해소될 수 있다.

따라서 상기 부압 보상 시스템(1)은 페달 반응식 부압 보상 시스템으로 특징된다.

구체적으로 상기 브레이크 시스템(3)은 엔진(2)으로 이어진 인 메니폴드(Intake Manifold) 내의 진공 부압을 브레이크 부스터(4)로 충진시키는 진공 호스(2-1)로 연결되고 브레이크 페달(7)로 조작되는 브레이크 부스터(4), 브레이크 부스터(4)와 연결되어 제동 액압을 생성하는 마스터 실린더(5), 및 휠(9)에 장착되어 제동을 수행하는 캘리퍼(6)로 구성된다.

그러므로 상기 브레이크 시스템(3)은 일반적인 브레이크 시스템과 동일하다.

구체적으로 상기 제동부압보상시스템(10)은 엔진 센서(20), 부압 센서(30), 브레이크 센서(40), 컨트롤러(50), 제동감 맵(60) 및 ESC(Electronic Stability Control)(70)를 포함한다.

일례로 상기 엔진 센서(20)는 엔진온도 센서(21) 및 휠 스피드 센서(22)로 이루어지고, 상기 엔진온도 센서(21)는 엔진(2) 부위에 설치되어 엔진온도를 측정하며, 상기 휠 스피드 센서(22)는 휠(9) 부위에 설치되어 바퀴 각각(즉, 4개 바퀴)의 회전속도 및 슬립율을 측정하면서 차량 이동속도로 측정한다. 이 경우 상기 차량 이동속도는 바퀴 회전속도를 통해 산출될 수 있다.

일례로 상기 부압 센서(30)는 MAP 센서(31) 및 잔공 센서(32)로 이루어지고, 상기 MAP 센서(31)는 엔진(2)으로 이어진 인 메니폴드(Intake Manifold)에 설치되어 인메니폴드내의 부압을 측정하고, 상기 잔공 센서(32)는 브레이크 부스터(4)의 부스터내 부압수준을 모니터링 한다.

일례로 상기 브레이크 센서(40)는 로드 셀(41), 페달 스트로크 센서(42) 및 브레이크액 압력 센서(43)로 이루어지고, 상기 로드 셀(41)은 브레이크 페달(7)에 설치되어 브레이크 페달 답력을 측정하고, 상기 페달 스트로크 센서(42)는 브레이크 페달(7)에 설치되어 브레이크페달 이동량을 측정하며, 상기 브레이크액 압력 센서(43)는 마스터 실린더(5)에 설치되어 마스터실린더내의 압력을 측정한다.

일례로 상기 컨트롤러(50)는 데이터 입력부(51)를 갖추고, 상기 데이터 입력부(51)는 엔진온도 센서(21), 휠 스피드 센서(22), MAP 센서(31), 잔공 센서(32), 로드 셀(41), 페달 스트로크 센서(42) 및 브레이크액 압력 센서(43)에서 각각 검출한 측정값을 입력받아 컨트롤러(50) 및 제동감 맵(60)으로 제공한다. 특히 상기 컨트롤러(50)는 3단계의 엔진부하제한 제어(S70~S90)의 로직을 포함한 페달 반응식 부압 보상 로직이 저장된 메모리를 구비하고, 로직 실행이 이루어지는 CPU(Central Processing Unit)로 동작한다.

그러므로 상기 컨트롤러(50)는 각각의 센서들(21,22,31,32,41,42,43)로부터의 신호를 종합/연산하여 브레이크 페달(7)이 딱딱하고 제동밀림이 현상이 예상되면, 즉시적으로 이를 반영하여 엔진부하를 줄여서 높아지는 부압수준으로 제동성능 회복을 돕는다. 이를 위해 상기 컨트롤러(50)는 엔진 ECU(Electronic Control Unit)이 적용될 수 있다.

일례로 상기 제동감 맵(60)은 브레이크페달 답력 - 브레이크페달 스트로크의 제동감 그래프로서, 정상적인 부압이 공급되는 상황에서 운전자에 의한 브레이크 페달(7)의 밟힘에 대해 브레이크 페달(7)로 형성되는 일정한 반력을 브레이크페달 답력 대비 브레이크페달 스트로크로 나타낸다.

일례로 상기 ESC(Electronic Stability Control)(70)은 컨트롤러(50)(또는 데이터 입력부(51))나 각각의 센서들(21,22,31,32,41,42,43)과 와 CAN 통신이 이루어지고, 각각의 센서 신호를 종합/연산하여 브레이크 페달(7)이 딱딱하고 제동밀림현상이 예상되는 경우 LVA(Low Vacuum Assistance System)으 l동작으로 추가적인 브레이크 압력을 형성함으로써 부압 부족으로 인한 사고를 사전에 예방한다.

한편 도 2는 페달 반응식 부압 보상 시스템에서 구현되는 페달 반응식 부압 보상 방법의 순서도를 나타낸다. 이하 상기 페달 반응식 부압 보상 방법을 도 3 내지 도 7을 참조로 상세히 설명하며, 제어주체는 컨트롤러(50)이고, 제어대상은 엔진(2), 엔진전기부하 장치(예, 열선, 에어컨 등) 및 ESC(70)의 LVA이다.

컨트롤러(50)는 페달 반응식 부압 보상 방법에 대해 컨트롤러(50)에 의한 S10의 센서정보검출 단계, S20~S40의 제동부압보상 확인 단계, S50~S52-1의 제동감 그래프 매칭 단계, S60~S100의 엔진부하제한 단계, S110~S120의 엔진부하복귀 단계를 수행한다. 이하에서 “&”는 두 변수가 “and 조건”임을 나타내며, “<”는 두 값의 크기 관계를 나타내는 부등호를 의미한다.

구체적으로 상기 센서정보검출(S10)은 차량(1)의 운행에 따른 각종 센서의 검출값을 통해 수행된다.

도 3을 참조하면, 컨트롤러(50)는 CAN 통신으로 데이터 입력부(51)의 엔진온도, 차속, 인매니 부압, 부스터 부압, 페달 답력, 페달 이동량, 제동 액압 등을 확인함으로써 센서정보검출(S10)이 이루어진다. 이 경우 상기 엔진온도는 엔진온도 센서(21), 상기 차속은 휠 스피드 센서(22), 상기 인매니 부압은 MAP 센서(31), 상기 부스터 부압은 잔공 센서(32), 상기 페달 답력은 로드 셀(41), 상기 페달 이동량은 페달 스트로크 센서(42), 상기 제동 액압은 브레이크액 압력 센서(43)에서 각각 검출한다.

구체적으로 상기 제동부압보상 확인(S20~S40)은 S20의 냉 시동 운행 조건 감지 단계, S30의 진공 수준 감지 단계, S40의 제동부압보상 시스템 제어 진입 단계로 수행된다.

일례로 상기 냉 시동 운행 조건 감지(S20)는 엔진 온도와 차속을 이용하고 S21의 냉 시동 확인식으로 냉 시동 상태를 판단한다.

냉 시동 확인식: A < a & B < b

여기서 “A"는 현재 검출된 엔진 온도이고, ”a“는 엔진 냉 시동 임계값(Threshold)로서 워밍업(Warm Up) 온도인 약 85℃ 이하를 적용하며, ”B"는 현재 검출된 차속이고, “b”는 차량 이동을 나타내는 차속 임계값(Threshold)로서 약 5Kph 이하를 적용한다. 이 경우 상기 차속 임계값은 일반적으로 차량(1)의 저속 이동을 의미하는 속도를 적용할 수 있다.

이로부터 컨트롤러(50)는 현재의 차량(1)이 A < a 인 온도 조건이면서 동시에 B < b인 차량 이동 조건인 경우에 한해 S30의 진공 수준 감지 단계로 진입한다. 반면 컨트롤러(50)는 현재의 차량(1)이 A < a 인 온도 조건과 B < b인 차량 이동 조건 중 어느 하나라도 임계값 보다 큰 경우 냉시동 이후 운전 상태로 판단하여 로직 진행을 종료한다.

일례로 상기 진공 수준 감지(S30)는 인 매니 부압과 부스터 부압을 이용하고 S31의 부압 확인식으로 부압 부족 상태를 판단한다.

부압 확인식: D < d & E < e

여기서“D"는 현재 검출된 인 매니 부압이고, ”d“는 인 매니 부압 임계값(Threshold)로서 600~950 mbar 이하를 적용하며, ”E"는 현재 검출된 부스터 부압이고, “e”는 부스터 부압 임계값(Threshold)로서 600~950 mbar 이하를 적용한다. 이 경우 상기 인 매니 부압 임계값(d)과 상기 부스터 부압 임계값(e)은 동일한 값으로 설정되나 둘 중 하나의 부압 임계값을 더 엄격하게 설정할 수 있다.

이로부터 컨트롤러(50)는 현재의 차량(1)이 D < d인 인 매니 부압 조건이면서 동시에 E < e인 부스터 부압 조건인 경우에 한해 S40의 제동부압보상 시스템 제어로 진입한다. 반면 컨트롤러(50)는 현재의 차량(1)이 D < d인 인 매니 부압 조건과 E < e인 부스터 부압 조건 중 어느 하나라도 부압 임계값 보다 큰 경우 S31과 같이 브레이크 정상으로 하여 로직 진행을 종료한다.

일례로 상기 제동부압보상 시스템 제어 진입(S40)은 부압 부족에 따른 준비 상태로서, 도 3과 같이 컨트롤러(50)는 엔진 ECU(또는 컨트롤러(50)) 및 ESC(70)가 준비 사태로 되도록 CAN 점검 및 확인으로 활성화 상태를 형성하여 준다.

구체적으로 상기 제동감 그래프 매칭(S50~S52-1)은 S50의 브레이크 페달 제동감 감지 단계, S51의 제동감 그래프 적용 단계, S52의 센서 정확도 검증 단계로 수행된다.

일례로 상기 브레이크 페달 제동감 감지(S50)는 페달 스트로크와 페달 답력 및 브레이크 압력을 확인하여 이루어지고, 상기 제동감 그래프 적용(S51)은 페달 답력과 페달 스트로크를 매칭하여 이루어지며, 상기 센서 정확도 검증(S52)은 페달 스트로크와 브레이크 압력을 매칭하여 이루어진다.

페달 강직도 확인식: E ∝ F

센서 정확도 확인식: F ∝ G

여기서 “E"는 현재 검출된 페달 답력이고, ”F"는 현재 검출된 페달 스트로크이며, “G"는 브레이크 압력이고, “∝”는 두 값의 증감이 서로 비례 관게임을 나타내는 부등호이다.

도 3을 참조하면, 컨트롤러(50)는 로드 셀(41)을 이용하여 운전자가 밟은 브레이크 페달(7)이 눌리는 페달 답력을 확인하고, 페달 스트로크 센서(42)를 이용하여 브레이크 페달(7)의 눌림 정도를 확인하며, 브레이크액 압력 센서(43)로 브레이크 부스터(4)와 연결된 마스터 실린더(5)의 제동 액압을 측정한다.

도 4의 제동감 맵(60)을 참조하면, 제동감 그래프는 부압이 부족하여 브레이크페달이 딱딱함이 발생하면 부스터내의 부압이 부족하기 때문에 부압에 의한 배력이 없으므로 브레이크 페달 답력은 증가하는데 반해 브레이크 페달 스트로크에는 변화가 거의 없는 상태가 됨을 알 수 있다.

이로부터 컨트롤러(50)는 현재의 차량(1)에서 브레이크 페달 답력과 페달 스트로크가 E ∝ F 관계임을 확인한 경우 S31의 부압 부족 단계로 복귀하는 반면 E ∝ F 관계를 확인하지 못한 경우 S52의 센서 정확도 검증 단계로 F ∝ G 관계를 확인한다.

그러면 컨트롤러(50)는 현재의 차량(1)에서 페달 스트로크와 마스터 실린더(5)에서 생성되는 제동 액압이 F ∝ G 관계임을 확인하지 못한 경우 S52-1의 센서 오감지로 확인한 후 S31의 부압 부족 단계로 복귀한다.

그러므로 상기 브레이크액 압력 센서(43)의 제동 액압은 브레이크페달 스트로크 센서(42) 또는 로드셀(41)에 대한 오감지를 방지하는 리던던시(Redundancy) 역할을 하여 준다. 즉, 브레이크 페달(7)의 눌림 시 정상적인 브레이크페달 스트로크가 발생하면 마스터 실린더(5)내 브레이크 압력은 증가하는 반면 브레이크페달 스트로크 센서(42) 또는 로드셀(41)의 고장으로부터 잘못된 신호(예, 부압부족으로 브레이크페달 딱딱함)가 송출할 수 있는 가능성을 차단할 수 있다.

반면 컨트롤러(50)는 현재의 차량(1)에서 페달 스트로크와 마스터 실린더(5)에서 생성되는 제동 액압이 F ∝ G 관계를 확인한 경우 S60~S100의 엔진부하제한 제어 단계로 진입한다.

구체적으로 상기 엔진부하제한 제어(S60~S100)는 S60의 브레이크 페달 제동감 수준 확인 단계를 통해 엔진부하제한 제어가 1단계 제어(S70~S73), 2 단계 제어(S80~S83), 3단계 제어(S90~S92)의 순으로 구분되어 수행되고, S100의 제동 부압 보상 시스템 제어 중지 단계로 완료된다.

도 5를 참조하면, 상기 제동감 맵(60)이 부압 수준에 따른 제동감 그래프를 이용하여 최적의 반력감을 개발 및 설정하는 브레이크페달 딱딱함 감지 로직 구현에 이용됨을 예시한다.

도시된 바와 같이, 상기 제동감 맵(60)은 부압이 부족하여 브레이크페달(7)이 딱딱함이 발생하면 부스터내의 부압이 부족하기 때문에 부압에 의한 배력이 없으므로 브레이크 페달 답력은 증가하는 반면 브레이크페달 스트로크에는 변화가 거의 없는 상태를 예시한다. 즉. 정상적인 제동감 기울기에서 브레이크페달 스트로크 증가가 없지만 브레이크 페달 답력은 수직 경사선과 같이 계속적으로 올라감으로써 브레이크페달(7)이 딱딱하다는 것을 운전자가 인지할 수 있다.

이로부터 상기 제동감 그래프에서 ⓐ, ⓑ, ⓒ의 변곡점을 지나면서 브레이크페달 답력의 기울기가 급격히 증가됨을 알 수 있고. 이로부터 브레이크페달 답력 기울기 정도에 따라, ⓐ 변곡점을 Emergency zone, ⓑ 변곡점을 Red zone, ⓒ 변곡점을 Yellow zone으로 구분될 수 있다. 이 경우 상기 Emergency zone ⓐ/Red zone ⓑ/Yellow zone ⓒ는 차종에 따라 상이한 제동감이 고려되도록 차종 별 개발 시험을 통해 구하여 제동감 그래프로 결정된다.

일례로 상기 1단계 제어(S70~S73)는 S70의 Yellow zone ⓒ 확인이 이루어지는 단계, S71의 1단계 엔진부하제한으로 컨트롤러(또는 엔진 ECU)가 중요성이 떨어지는 엔진전기부하(예, 열선 등)를 줄여 주는 단계, S72의 LVA 작동 점검으로 ESC(70)가 LVA 작동을 준비하는 단계, S73의 Green zone 전환 단계로 수행된다.

일례로 상기 2단계 제어(S80~S83)는 Yellow zone ⓒ(S70)가 아니거나 Green zone 전환(S73)이 아닌 경우, S80의 Red zone ⓑ 확인이 이루어지는 단계, S82의 2단계 엔진부하제한으로 컨트롤러(또는 엔진 ECU)가 1단계 조치를 포함하여 필요한 엔진전기부하(야간 주행 시 전조등 등) 이외의 엔진부하인 에어컨 작동 중지(즉, A/C Cut Off)하여 주는 단계, S82의 LVA 작동 점검으로 ESC(70)가 LVA 작동을 준비하는 단계, S83의 Green zone 전환 단계로 수행된다.

일례로 상기 3단계 제어(S90~S92)는 Yellow zone ⓒ(S70) 또는 Red zone ⓑ(S80)이 아니거나 Green zone 전환(S83)이 아닌 경우, S90의 Emergency zone ⓐ 확인이 이루어지는 단계, S91의 3단계 엔진부하제한으로 컨트롤러(50)또는 엔진 ECU)가 1,2단계 조치를 포함하여 엔진 회전수(Revolution Per Minute)를 줄여서 엔진 부압을 상승시켜주는 단계, S92의 ESC(70)가 LVA를 작동시켜 차량 제동이 이루어지는 단계로 수행된다.

일례로 상기 제동 부압 보상 시스템 제어 중지(100)는 Yellow zone ⓒ(S70)에서 Green zone 전환(S73)이 이루이거나 또는 Red zone ⓑ(S80)에서 Green zone 전환(S83)이 이루이거나 또는 Emergency zone ⓐ(S90)가 종료됨을 의미한다.

도 6의 제동감 맵(60)을 참조하면, 상기 제동 부압 보상 시스템 제어 중지(100)에서 제동감 그래프는 부압이 중분하여 브레이크페달(7)의 조작 시 부압에 의한 브레이크 부스터(4)의 배력이 충분하므로 브레이크 페달 답력의 증가에 따라 브레이크 페달 스트로크도 함께 변화됨을 알 수 있다.

구체적으로 상기 엔진부하복귀 제어(S110~S120)는 S110의 엔진부하제한 해제 단계, S120의 LVA 작동 해제 단계로 수행된다.

일례로 상기 엔진부하제한 해제(S110)는 컨트롤러(50)또는 엔진 ECU)가 엔진전기부하제한을 해제함으로써 열선, 에어컨, 엔진 회전수 등이 엔진(2)의 운행 상태에 따라 제어됨을 의미한다.

일례로 상기 LVA 작동 해제(S120)은 ESC(70)가 LVA 작동을 중지함을 의미한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(1)에 적용된 페달 반응식 부압 보상 시스템(10)은 페달 스트로크 센서(42)로 검출된 브레이크 페달(7)의 페달 스트로크가 로드 셀(41)로 검출된 상기 브레이크 페달(7)의 페달 답력에 따라 증가되지 않는 제동감 맵(60)의 제동감 그래프에 대해 제동부압보상 구간으로 구분하고, 컨트롤러(50)가 상기 제동부압보상 구간에 대해 브레이크 부스터(4)의 낮은 부압을 엔진부하 제어로 높여주면서 ESC(Electronic Stability Control)(70)가 LVA(Low Vacuum Assistance System)의 차량 제동으로 보조해 주는 페달 반응식 부압 보상 제어를 수행함으로써 낮은 부압에서 브레이크 페달(7)을 밟을 때 느껴지는 딱딱함이 차량 또는 브레이크 시스템 설계 컨셉에 반영되어 부압의 떨어짐을 신속하게 인식할 수 있도록 하고, 특히 브레이크페달의 딱딱함을 즉각적인 추가 부압 보상으로 진행해 줌으로써 제동에 필요한 수준 이하로 떨어진 낮은 부압 상황에서도 신속한 대응에 의한 안정적인 제동 확보가 이루어진다.

1 :차량
2 : 엔진 2-1 : 진공 호스
3 : 브레이크 시스템 4 : 브레이크 부스터
5 : 마스터 실린더 6 : 캘리퍼
7 : 브레이크 페달 9 : 휠
10 : 제동부압보상 시스템
20 : 엔진 센서 21 : 엔진온도 센서
22 : 휠 스피드 센서
30 : 부압 센서 31 : MAP 센서
32 : 진공 센서 40 : 브레이크 센서
41 : 로드 셀 42 : 페달 스트로크 센서
43 : 브레이크액 압력 센서
50 : 컨트롤러 51 : 데이터 입력부
60 : 제동감 맵
70 : ESC(Electronic Stability Control)

Claims

브레이크 페달의 페달 스트로크 증가를 가져오지 않는 페달 답력에 대한 페달 딱딱함 정도를 제동부압보상 구간으로 구분한 제동감 맵;
상기 제동부압보상 구간에서, 브레이크 부스터의 낮은 부압을 엔진부하 제어로 높여주는 컨트롤러; 및
상기 제동부압보상 구간에서, 상기 브레이크 부스터의 낮은 부압을 LVA(Low Vacuum Assistance System)의 차량 제동으로 보조해 주는 ESC(Electronic Stability Control)
가 포함되는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 제동부압보상 구간은 브레이크 패달 조작 상태를 검출하는 브레이크 센서의 검출 값이 이용되고,
상기 컨트롤러는 상기 검출 값에 임계값(Threshold)을 적용하는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 2에 있어서, 상기 브레이크 센서는 상기 브레이크 페달의 페달 스트로크를 검출하는 페달 스트로크 센서, 및 상기 브레이크 페달의 페달 답력을 검출하는 로드 셀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 브레이크 센서는 브레이크액 압력 센서를 포함하고,
상기 브레이크액 압력 센서는 상기 브레이크 부스터에 연결된 마스터 실린더의 제동 액압을 검출하는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 4에 있어서, 상기 브레이크액 압력 센서는 상기 페달 스트로크 증가에 일치되는 상기 제동 액압을 검출하여 상기 페달 스트로크와 상기 페달 답력에 대한 오감지의 리던던시(Redundancy) 역할을 검증하는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 제동부압보상 구간은 Emergency zone ⓐ, Red zone ⓑ, 및 Yellow zone ⓒ 중 어느 하나로 구분되고,
상기 Emergency zone ⓐ, 상기 Red zone ⓑ, 및 상기 Yellow zone ⓒ는 상기 컨트롤러의 상기 엔진부하 제어 및 상기 ESC의 상기 LVA에 대한 제어를 달리하여 주는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 Red zone ⓑ는 상기 컨트롤러에 의해 열선 및 에어컨의 A/C Cut Off가 제어되고, 상기 ESC에 의해 상기 LVA 작동 준비가 이루어지는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 Emergency zone ⓐ는 상기 컨트롤러에 의해 열선, 에어컨의 A/C Cut Off 및 엔진 회전수(Revolution Per Minute) 감소가 제어되고, 상기 ESC에 의해 상기 LVA 작동이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 부압은 부압 센서의 검출 값으로 상기 컨트롤러에서 확인되는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 10에 있어서, 상기 부압 센서는 엔진으로 이어진 인 메니폴드(Intake Manifold) 내의 부압을 측정하는 MAP 센서, 및 상기 브레이크 부스터의 부압을 측정하는 잔공 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러의 엔진부하제어 및 상기 ESC의 LVA 동작은 엔진 센서의 검출 값을 적용하고,
상기 엔진 센서는 엔진온도를 측정하는 엔진온도 센서, 및 차량 이동속도를 측정하는 휠 스피드 센서인 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
청구항 12에 있어서, 상기 엔진온도는 웜업(Warm Up)이하 온도이고, 상기 차량 이동속도는 5Kph인 것을 특징으로 하는 제동부압보상 시스템.
컨트롤러에 의해 웜업(Warm Up)이하 온도에서 차량 이동이 검출되면, 브레이크 시스템에서 요구되는 부압을 체크하는 제동부압보상 확인 단계,
브레이크 페달의 페달 스트로크가 페달 답력에 따라 증가되지 않는 제동부압보상 구간을 제동감 맵(에서 확인하는 제동감 그래프 매칭 단계,
상기 제동부압보상 구간에 대해. 브레이크 부스터의 낮은 부압을 엔진부하 제어로 높여주면서 ESC(Electronic Stability Control)가 LVA(Low Vacuum Assistance System)의 차량 제동으로 보조해 주는 엔진부하제한 단계, 및
상기 제동부압보상 구간에 대한 제어를 해제해 주는 엔진부하복귀 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 제동부압보상 확인 단계는, 엔진온도 센서의 엔진 온도로 상기 웜업(Warm Up) 이하 온도가 확인되고, 휠 스피드 센서의 차속으로 상기 차량 이동이 검출되는 단계,
MAP 센서(Manifold Air Pressure Sensor)의 인 매니폴드(Intake Manifold) 내 인매니 부압과 진공 센서의 상기 브레이크 부스터 내 부스터 부압으로 상기 부압 부족이 확인되는 진공 수준 감지 단계, 및
상기 부압 부족에 대해 제동부압보상 시스템 제어로 진입되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 15에 있어서, 상기 제동감 그래프 매칭 단계는, 상기 페달 답력을 로드 셀로 검출하고, 상기 페달 스트로크를 페달 스트로크 센서로 검출하는 브레이크 페달 제동감 감지 단계,
상기 페달 스트로크가 상기 페달 답력에 따라 증가되지 않는 상태가 확인되는 제동감 그래프 적용 단계, 및
브레이크액 압력 센서로 검출된 마스터 실린더의 제동 액압이 상기 페달 스트로크에 따라 증가되지 않는 상태가 확인되는 센서 정확도 검증 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 16에 있어서, 상기 제동 액압이 상기 페달 스트로크에 따라 증가되면, 상기 로드 셀 및 상기 페달 스트로크 센서 중 어느 하나를 오감지로 하여 상기 제동부압보상 확인 단계로 복귀되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 엔진부하제한 제어는, 상기 브레이크 페달의 딱딱함 정도가 상기 제동감 맵에서 Yellow zone ⓒ, Red zone ⓑ 및 Emergency zone ⓐ으로 구분되어 상기 제동부압보상 구간에 대한 브레이크 페달 제동감 수준으로 확인되는 단계,
상기 Yellow zone ⓒ에 대한 1단계 제어, 상기 Red zone ⓑ에 대한 2단계 제어 및 상기 Emergency zone ⓐ에 대한 3단계 제어 중 어느 하나로 상기 엔진부하 제어와 상기 LVA의 차량 제동이 이루어지는 단계, 및
제동 부압 보상 시스템 제어가 중지되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 1단계 제어는, 상기 엔진부하 제어로 엔진전기부하를 줄여 주는 단계, 상기 LVA에 대한 작동을 준비하는 단계, 및 상기 페달 스트로크가 상기 페달 답력에 따라 증가되는 상태가 상기 제동감 맵에서 확인되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 2단계 제어는, 상기 엔진부하 제어로 엔진전기부하를 줄이고, 에어컨 컷 오프(A/C Cut Off)를 하는 단계, 상기 LVA에 대한 작동을 준비하는 단계, 및 상기 페달 스트로크가 상기 페달 답력에 따라 증가되는 상태가 상기 제동감 맵에서 확인되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 3단계 제어는 상기 엔진부하 제어로 엔진전기부하를 줄이고, 에어컨 컷 오프(A/C Cut Off)를 하며, 엔진 회전수(Revolution Per Minute)를 줄여주는 단계, 및 상기 LVA에 대한 작동이 이루어지는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 엔진부하복귀 단계는, 상기 엔진부하 제어를 중지하여 엔진부하제한이 해제되고, 상기 LVA의 작동이 중지되는 것을 특징으로 하는 페달 반응식 부압 보상 방법.