KR20220011324A - 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)와, 브레이크 페달의 조작을 검출하는 브레이크 페달 센서와, EPB 작동 중 브레이크 페달이 조작되고 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높고 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 제어부를 포함한다.

Description

전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법{ELECTRIC BRAKE SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
개시된 발명은 전자식 주차 브레이크(Electonic Parking Brake; EPB)를 체결시켜 차륜에 주차 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자식 브레이크 시스템은 차량이 정차하거나 멈추면 전자식 주차 브레이크(EPB)를 체결시켜 차륜에 주차 제동력을 발생시킬 수 있다.
기존에는 시동이 켜진 상태에서 기어변속 레버가 P단이나 N단에 있을 때 운전자가 브레이크 페달을 밟고, 기어변속 레버를 R단 또는 D단으로 변속하면, EPB를 자동으로 해제시킨다.
하지만, 기존에는 운전자가 브레이크 페달을 약하게 밟은 경우에도 브레이크 페달을 밟은 상태로 판단한다. 이로 인해, 경사로에서 브레이크 페달을 미세하게 밟은 상태에서 변속기 레버를 주행단으로 변속할 경우, EPB가 자동 해제된 직후 차륜의 제동 토크가 충분하지 않아 차량의 롤백(Rollback) 현상이 발생할 수 있다.
일본공개특허공보 제2015-232343호(2015.12.24.공개) 일본공개특허공보 제2012-240452호(2012.12.10.공개)
개시된 발명의 일 측면은 EPB 자동 해제 후 차량의 롤백을 방지할 수 있는 전자식 브레이크 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake); 브레이크 페달의 조작을 검출하는 브레이크 페달 센서; 상기 EPB 작동 중 상기 브레이크 페달이 조작되고 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높고 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
상기 차량의 바퀴에 마련된 휠 브레이크의 압력을 조절하는 제동압조절부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크에 도달하도록 상기 제동압조절부를 통해 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시킬 수 있다.
상기 차량이 위치한 경사로의 경사도를 검출하는 경사 센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 경사 센서에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크에 도달하도록 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시킬 수 있다.
상기 차량의 마스터 실린더의 압력을 검출하는 압력 센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 압력 센서에 의해 검출된 마스터 실린더 압력에 따라 상기 바퀴의 제동 토크를 결정할 수 있다.
개시된 발명의 다른 측면은 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake); 브레이크 페달의 조작을 검출하는 브레이크 페달 센서; 상기 차량이 위치한 경사로의 경사도를 검출하는 경사 센서; 마스터 실린더의 압력을 검출하는 압력 센서; 및 상기 EPB 작동 중 상기 브레이크 페달이 조작되고 상기 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으며, 기어변속 레버가 주행단으로 변속된 경우, 상기 마스터 실린더의 압력에 의해 결정되는 상기 바퀴의 제동 토크를 근거로 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.
상기 제어부는 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높으면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시킬 수 있다.
상기 차량의 바퀴에 마련된 휠 브레이크의 압력을 조절하는 제동압조절부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 제동압조절부를 통해 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시키고, 상기 휠 브레이크의 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시킬 수 있다.
개시된 발명의 또 다른 측면은 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)가 작동 중 브레이크 페달이 조작되면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮은지를 판단하고, 상기 바퀴의 제동 토크가 상기 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시키고, 상기 휠 브레이크의 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면, 기어변속 레버가 주행단으로 변속되는지를 판단하고, 상기 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.
상기 브레이크 페달이 조작되면, 상기 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높은지를 판단하고, 상기 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮은지를 판단할 수 있다.
상기 바퀴의 제동 토크는 마스터 실린더의 압력을 검출하는 압력 센서에 의해 검출된 마스터 실린더 압력에 따라 결정될 수 있다.
상기 바퀴의 제동 토크가 상기 미리 설정된 제동 토크보다 높으면, 기어변속 레버가 주행단으로 변속되는지를 판단하고, 상기 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시킬 수 있다.
개시된 발명의 또 다른 측면은 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)가 작동 중 브레이크 페달 및 기어변속 레버에 기반한 EPB 자동 해제 조건을 만족하는지를 판단하고, 상기 EPB 자동 해제 조건을 만족하면, 마스터 실린더의 압력을 검출하고, 상기 검출된 마스터 실린더의 압력에 따라 상기 바퀴의 제동 토크를 결정하고, 상기 결정된 바퀴의 제동 토크와 미리 설정된 제동 토크를 비교하고, 상기 비교결과 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높으면, 상기 EPB를 즉시 자동 해제시키고, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시킨 후 상기 EPB를 자동 해제시키는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, EPB 자동 해제 후 차량의 롤백을 방지할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 개략적인 구성을 도시한다.
도 2는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 휠 브레이크와 EPB를 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에 적용되는 EPB의 구성을 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어블록을 도시한다.
도 5는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어흐름을 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 개략적인 구성을 도시한다. 도 2는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 휠 브레이크와 EPB를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자식 브레이크 시스템은 브레이크 페달을 통한 운전자의 제동 의지 및/또는 차륜들의 슬립(slip)에 응답하여 바퀴의 제동력을 제어할 수 있다.
전자식 브레이크 시스템은 차량의 제동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜의 제동을 일시적으로 해제할 수 있는 안티록 브레이크 시스템 시스템(Anti-lock Braking System; ABS)일 수 있다. 또한, 전자식 브레이크 시스템은 차량의 조향 시에 감지되는 오버스티어링(oversteering) 및/또는 언더스티어링(understeering)에 응답하여 차륜의 제동을 선택적으로 해제할 수 있는 차량 자세 제어 장치(Electronic stability control; ESC)일 수 있다. 또한, 전자식 브레이크 시스템은 차량의 구동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜을 일시적으로 제동할 수 있는 트랙션 제어 시스템(Traction Control System; TCS)일 수 있다.
전자식 브레이크 시스템은 차량 내에 장착된 각종 시스템인 운전자 보조 시스템과 통신 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들면, 운전자 보조 시스템은 운전자 보조 시스템은 전방 충돌 회피 시스템(Forward Collision Avoidance; FCA), 긴급 제동 시스템(Autonomous Emergency Brake; AEB), 차선 이탈 경고(Lane Departure Warning; LDW)와, 차선 유지 보조(Lane Keeping Assist; LKA), 주차 조향 보조 시스템(Smart Parking Assist System; SPAS), 운전자 주의 경고 시스템(Driver Attention Warning; DAW), 스마트 크루즈 컨트롤 시스템(Smart Cruise Control; SCC)과, 사각지대 감지 시스템(Blind Spot Detection; BSD), 경사로 밀림방지장치(Hill Start Assist; HSA), 자동차량정차유지장치(Auto Vehicle Hold; AVH) 등으로 구현될 수 있다.
전자식 브레이크 시스템은 운전자 보조 시스템과 차량용 통신 네트워크(NT)를 통해 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 시스템들은 이더넷(Ethernet), 모스트(Media Oriented Systems Transport; MOST), 플렉스레이(Flexray), 캔(Controller Area Network; CAN), 린(Local Interconnect Network; LIN) 등을 통하여 데이터를 주고받을 수 있다.
전자식 브레이크 시스템은 브레이크 페달(10)의 조작에 의해 내부에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하는 마스터 실린더(20)와, 내부에 액압의 조절을 위한 다수의 유로 및 밸브가 마련되는 유압 블록(30)과, 이 유압 블록(30)과 결합되고 차륜에 마련된 휠 브레이크(40)와, 유압 블록(30)과 결합되고 브레이크 페달(10)의 변위에 대응하는 전기적 신호에 의해 구동하여 액압을 발생시키고 발생된 액압을 각 차륜에 마련된 각 휠 브레이크(40)에 공급하는 액압 공급장치(50)와, 마스터 실린더(20) 또는 액압 공급장치(50)에 의해 각 휠 브레이크(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압 제어유닛(60)과, 전동 모터의 작동에 의해 차륜에 클램핑 포스(Clamping Force)를 발생시키는 전자식 주차 브레이크(EPB)(70)와, 전반적인 제어를 수행하는 제어부(ECU)(80)를 포함할 수 있다.
마스터 실린더(20)는 브레이크 페달(10)과 연결되어 브레이크 페달(10)의 답력에 따라 가압되는 마스터 피스톤과 마스터 챔버를 포함하고 액압을 발생시키도록 이루어질 수 있다.
마스터실린더(20)가 마련되는 유압 블록(30)의 상부에는 오일을 저장하는 리저버가 결합되어 마스터 실린더(20)로 액압을 제공하도록 마련될 수 있다.
유압 블록(30)은 육면체의 형태를 갖추어 액압을 각 차륜에 마련된 휠 브레이크(40)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
유압 블록(30)은 휠 브레이크(40)로 전달되는 액압을 제어하기 위하여 내부에 유로가 형성되고, 복수의 밸브가 적소에 설치될 수 있다.
유압 블록(30)의 내부에는 마스터 실린더(20)가 마련될 수 있다.
액압 공급장치(50)는 유압 블록(30)의 측면에 결합되는 모터(51)와, 이 모터(51)와 결합되어 회전력을 직선운동으로 변환하는 동력변환유닛에 의해 가압되는 슬레이브 실린더(52)를 포함할 수 있다.
슬레이브 실린더(52)는 마스터 실린더(20)와 별도로 유압 블록(30) 내에 설치되어 모터(51)의 회전력에 의해 왕복 이동하며 액압을 발생하는 슬레이브 피스톤(52a)과, 이 슬레이브 피스톤(52a)에 의해 가압되는 액압 챔버(52b)를 포함할 수 있다. 이때, 슬레이브 피스톤(52a)은 동력변환유닛을 통해 직선운동하도록 슬레이브 피스톤(52a)의 일부에 렉 기어가 형성될 수 있다.
액압 공급장치(50)는 모터 펌프 등 다양한 방식 및 구조의 장치로 마련될 수 있다.
유압 제어유닛(60)은 마스터 실린더(20) 또는 액압 공급장치(50)로부터 액압을 공급받아 휠 브레이크(40)로 전달되는 액압을 제어할 수 있다.
유압 제어유닛(60)은 전자적으로 개폐되는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
액압 공급장치(50)와 유압 제어유닛(60)은 제동압조절부(90)을 구성할 수 있다. 제동압조절부(90)는 액압 공급장치(50) 및 유압 제어유닛(60)을 통해 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력을 조절할 수 있다.
후륜(RL, RR)은 휠 브레이크(40)와 EPB(70)에 의해 제동력을 발생시키는 공용 구조일 수 있다. 전륜(FL, FR)은 후륜(RL, RR)에 대비하여 EPB(70)의 조작에 의해 기반하여 제동력을 발생시키는 구성요소를 없앤 구조일 수 있다.
도 3은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에 적용되는 EPB의 구성을 도시한다.
도 3을 참조하면, EPB(70)는 차량의 휠과 함께 회전하는 브레이크 디스크(100)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(111,112)가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어(110)와, 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤(121)이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더(123)가 마련된 캘리퍼 하우징(120)과, 피스톤(121)을 가압하는 동력변환유닛(130)과, 모터(M)(141)를 이용하여 동력변환유닛(130)에 회전력을 전달하는 모터 액추에이터(140)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 패드플레이트(111,112)는 피스톤(121)과 접하도록 배치된 내측 패드플레이트(111)와 캘리퍼 하우징(120)의 핑거부(122)와 접하도록 배치된 외측 패드플레이트(112)로 구별된다. 이러한 한 쌍의 패드플레이트(111,112)는 브레이크 디스크(100)의 양쪽 측면을 향하여 진퇴할 수 있도록 차체에 고정된 캐리어(110)에 설치된다. 또한, 브레이크 디스크(100)와 마주하는 각 패드플레이트(111,112)의 일면에는 브레이크 패드(113)가 부착된다.
캘리퍼 하우징(120)은 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 캘리퍼 하우징(120)은 그 후방부에 동력변환유닛(130)이 설치되며 피스톤(121)이 진퇴 가능하도록 내장되는 실린더(123)와, 전방부에 외측 패드플레이트(112)를 작동시키도록 하측방향으로 굽어지게 성형된 핑거부(122)를 포함한다. 핑거부(122)와 실린더(123)는 일체로 형성된다.
피스톤(121)은 내부가 컵(cup) 형상으로 파인 원통형으로 마련되어 실린더 (123)내에서 슬라이딩 가능하도록 삽입된다. 이 피스톤(121)은 모터 액추에이터(140)의 회전력을 전달받은 동력변환유닛(130)의 축력에 의해 내측 패드플레이트(111)를 브레이크 디스크(100) 측으로 가압하게 된다. 이에 따라, 동력변환유닛(130)의 축력이 가해질 때 피스톤(121)이 내측 패드플레이트(111) 측으로 전진하여 내측 패드플레이트(111)를 가압하고, 반력에 의해 캘리퍼 하우징(120)이 피스톤(121)과 반대방향으로 동작하여 핑거부(122)가 외측 패드플레이트(112)를 브레이크 디스크(100) 측으로 가압함으로써 제동을 수행할 수 있다.
동력변환유닛(130)은 모터 액추에이터(140)로부터 회전력을 전달받아 피스톤(121)을 내측 패드플레이트(111) 측으로 가압하는 역할을 할 수 있다.
동력변환유닛(130)은 피스톤(121) 내에 배치되도록 설치되어 피스톤(121)과 접촉되는 너트부재(131)와, 이 너트부재(131)와 나사 결합되는 스핀들부재(135)를 포함할 수 있다.
너트부재(131)는 회전이 제한된 상태로 피스톤(121) 내에 배치되어 스핀들부재(135)와 나사 결합될 수 있다.
너트부재(131)는 피스톤(121)과 접하도록 마련된 헤드부(132)와, 이 헤드부(132)로부터 연장 형성되며 스핀들부재(135)와 나사 결합되도록 내주면에 암나사산이 형성된 결합부(133)로 이루어질 수 있다.
너트부재(131)는 스핀들부재(135)의 회전 방향에 따라 전진방향 또는 후진방향으로 이동하며 피스톤(121)을 가압 및 가압 해제하는 역할을 할 수 있다. 이때, 전진 방향은 너트부재(131)가 피스톤(121)에 접근하는 이동 방향일 수 있다. 후진방향은 너트부재(131)가 피스톤(121)으로부터 멀어지는 이동 방향일 수 있다. 이외에도 전진 방향은 피스톤(121)이 브레이크 패드(113)에 접근하는 이동 방향일 수 있다. 후진 방향은 피스톤(121)이 브레이크 패드(113)로부터 멀어지는 이동 방향일 수 있다.
스핀들부재(135)는 캘리퍼 하우징(120)의 후방부를 관통하여 모터 액추에이터(140)의 회전력을 전달받아 회전하는 축부(136)와, 이 축부(136)로부터 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부(137)를 포함할 수 있다. 축부(136)는 일측이 실린더(123)의 후방측을 관통하여 회전 가능하게 설치되고, 그 타측이 피스톤(121) 내에 배치될 수 있다. 이때, 실린더(123)를 관통한 축부(136)의 일측은 감속기(142)의 출력축과 연결되어 모터 액추에이터(140)의 회전력을 전달받는다.
모터 액추에이터(140)는 전동모터(141)와 감속기(142)를 포함할 수 있다.
전동모터(141)는 스핀들부재(135)를 회전시켜 너트부재(131)를 진퇴 이동시킴으로써 피스톤(121)을 가압하거나 가압해제시킬 수 있다.
감속기(142)는 전동모터(141)의 출력측과 스핀들부재(135) 사이에 마련될 수 있다.
상기한 구성을 갖춤으로써 EPB(70)는 주차 작동시 모터 액추에이터(140)를 이용하여 스핀들부재(135)를 일방향 회전시킴으로써 너트부재(131)를 전진 이동시켜 피스톤(121)을 가압할 수 있다. 너트부재(131)의 전진 이동에 의해 가압된 피스톤(121)이 내측 패드플레이트(111)를 가압하여 브레이크 패드(113)를 브레이크 디스크(100)와 밀착시킴으로써 클램핑 포스를 발생시킬 수 있다.
또한, EPB(70)는 주차 해제시 모터 액추에이터(140)를 이용하여 스핀들부재(135)를 반대방향으로 회전시킴으로써 피스톤(121)에 가압된 너트부재(131)가 후퇴 이동할 수 있다. 너트부재(131)의 후퇴 이동에 의해 피스톤(121)에 대한 가압이 해제될 수 있다. 피스톤(121)에 대한 가압이 해제되는 것에 의해 브레이크 패드(113)가 브레이크 디스크(100)로부터 이격됨으로써 발생된 클램핑 포스를 해제시킬 수 있다.
상기한 구성요소들을 갖춘 전자식 브레이크 시스템은 기본적인 ABS 기능, TCS 기능 또는 ESC 기능 외에도 EPB 기능을 수행할 수 있다.
전자식 브레이크 시스템은 간단한 EPB 스위치의 조작을 통해 EPB(70)를 수동 모드로 작동시킬 뿐만 아니라, ABS 제어, TCS 제어, ESC 제어 등과 연계해 필요에 따라 EPB(70)를 자동으로 작동시키거나 해제시킬 수 있다.
일반적으로, 전자식 브레이크 시스템은 수동 모드의 경우는 EPB 스위치를 통해 EPB를 체결 및 해제시킬 수 있고, 자동 모드의 경우는 정차 시에 또는 시동이 꺼지면 EPB를 자동으로 체결시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자식 브레이크 시스템은 시동이 켜진 상태에서 기어변속 레버가 P단이나 N단에 있을 때 운전자가 브레이크 페달을 밟고, 기어변속 레버를 R단 또는 D단으로 변속하면, EPB를 자동으로 해제시킨다.
하지만, 기존에는 운전자가 브레이크 페달을 약하게 밟을 경우 차륜의 제동 토크가 운전자에 의해 의도한 제동 토크보다 낮을 수 있다. 또한, 브레이크 페달을 강하게 밟더라도 브레이크 오일 등 다른 원인에 의해 차륜의 제동 토크가 운전자에 의해 의도한 제동 토크보다 낮을 수 있다. 이러한 상태에서 기어변속 레버를 주행단으로 변속할 경우, EPB가 자동 해제된 직후 차륜에 제동 토크가 충분하지 않아 경사로에서 차량의 롤백 현상이 발생할 수 있다.
일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높고, 기어변속 레버가 주행단으로 변속될 경우 EPB를 자동 해제시킴으로써 EPB 자동 해제시 충분한 제동 토크를 확보할 수 있어 차량의 롤백 현상을 방지할 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어블록을 도시한다.
도 4를 참조하면, 전자식 브레이크 시스템은 전반적인 제어를 수행하는 제어부(80)를 포함할 수 있다.
제어부(80)의 입력측에는 브레이크 페달 센서(200), 경사 센서(210) 및 압력 센서(220)가 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(80)의 출력측에는 제동압조절부(90)와 EPB(70)가 전기적으로 연결될 수 있다.
제어부(80)는 ECU(Electronic Control Unit)로 명명될 수 있다.
제어부(80)는 프로세서(81)와 메모리(82)를 포함할 수 있다.
메모리(82)는 프로세서(81)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램과, 전자식 브레이크 시스템의 작동을 위한 각종 데이터를 저장할 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 전자식 브레이크 시스템의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
상기한 구성을 가진 제어부(80)는 EPB(70)의 전동모터를 구동시킬 수 있다. 제어부(80)는 EPB(70)의 전동모터를 구동시키는 모터구동회로를 통해 EPB(70)의 전동모터를 정회전 또는 역회전시킬 수 있다.
제어부(80)는 운전자에 의해 조작되는 EPB 스위치의 조작 신호 또는 전자식 주차 브레이크 작동과 관련된 프로그램에 의해 생성된 조작 신호에 의해 EPB(70)의 전동모터를 구동시킬 수 있다.
제어부(80)는 운전자에 의해 조작되는 주차 스위치의 조작 신호 또는 전자식 주차 브레이크 작동과 관련된 프로그램에 의해 생성된 조작 신호에 따라 주차 작동 모드 또는 주차 해제 모드를 수행할 수 있다.
제어부(80)는 주차 작동시 EPB(70)의 전동모터를 일방향으로 회전시킴으로써 너트부재를 전진 방향으로 이동시켜 피스톤을 가압함으로써 브레이크 패드를 브레이크 디스크에 밀착시켜 클램핑 포스를 발생시키는 주차 작동(Parking Apply)을 수행할 수 있다.
제어부(80)는 주차 해제시 EPB(70)의 전동모터를 반대방향으로 회전시킴으로써 너트부재를 후진 방향으로 이동시켜 피스톤을 가압 해제시킴으로써 브레이크 디스크에 밀착된 브레이크 패드를 밀착 해제시켜 발생된 클램핑 포스를 해제하는 주차 작동 해제(Parking Release)를 수행할 수 있다.
브레이크 페달 센서(200)는 브레이크 페달(10)의 조작을 검출할 수 있다. 브레이크 페달 센서(200)는 브레이크 페달(10)의 조작량을 검출할 수 있다.
경사 센서(210)는 차량이 위치한 경사로의 경사도를 검출할 수 있다. 경사 센서(110)는 차량의 감속도를 검출하는 G센서를 포함할 수 있다. 제어부(80)는 경사 센서(110)로부터 검출된 경사도를 제공받을 수 있다. 경사 센서(210)를 설치하지 않고 외부로부터 차량의 경사도를 직접 입력받을 수도 있다.
압력 센서(220)는 마스터 실린더(20)의 압력을 검출할 수 있다.
EPB(70)는 좌측 바퀴에 마련된 제1 전자식 주차 브레이크(제1 EPB)와 우측 바퀴에 마련된 제2 전자식 주차 브레이크(제2 EPB)를 포함할 수 있다. EPB(70)는 좌우측 전륜과 좌우측 후륜 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.
EPB(70)는 제어부(80)의 제어신호에 따라 바퀴에 주차에 필요한 클램핑 포스를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 바퀴에 주차에 필요한 클램핑 포스는 노면마찰계수, 바퀴 제동 토크, 차량 경사도, 동하중 반경(rolling radius) 및 유효 반경(effective radius) 등으로부터 결정될 수 있다.
제동압조절부(90)는 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력을 조절할 수 있다.
제동압조절부(90)는 액압 공급장치(50)와 유압 제어유닛(60)을 포함할 수 있다.
제어부(80)는 브레이크 페달 센서(200)로부터 브레이크 페달(10)의 조작정보를 전달받을 수 있다.
제어부(80)는 경사 센서(210)로부터 차량이 위치한 경사로의 경사도를 전달받을 수 있다.
제어부(80)는 압력 센서(220)로부터 마스터 실린더(20)의 압력을 전달받을 수 있다. 제어부(80)는 이 마스터 실린더 압력을 이용하여 차륜의 제동 토크를 인식할 수 있다. 차륜의 제동 토크는 휠 실린더 또는 피스톤의 단면적, 브레이크 디스크의 유효반경, 타이어의 지름, 유효 압력 등에 의해 결정될 수 있다. 제어부(80)는 마스터 실린더 압력에 대응하는 제동 토크를 차륜의 제동 토크로 판단할 수 있다.
제어부(80)는 외부 시스템으로부터 차량의 기어변속 레버의 위치를 나타내는 기어정보를 입력받을 수 있다.
제어부(80)는 EPB(70)를 통해 바퀴에 주차에 필요한 클램핑 포스를 발생시킬 수 있다.
제어부(80)는 제동압조절부(90)를 통해 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력을 증압시킬 수 있다. 제어부(80)는 휠 브레이크 증압시 액압 공급장치(50)를 통해 액압을 발생시키고, 유압 제어유닛(60)을 통해 액압 공급장치(50)로부터 휠 브레이크(40)에 유입되는 액압을 조절함으로써 휠 브레이크(40)의 압력을 증압시킬 수 있다.
또한, 제어부(80)는 액압 공급장치(50)를 작동시켜 액압을 발생시킬 수 있다. 예를 들면, 액압 공급장치(50)의 모터(51)의 작동에 의해 슬레이브 피스톤(52a)을 이동시킴으로써 액압 챔버(52b)에 액압을 발생시킬 수 있다. 액압 공급장치(50)에 의해 발생된 액압은 유압 제어유닛(60)을 통해 휠 브레이크(40)로 공급되어 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력을 증압시킬 수 있다. 이때, 제어부(80)는 유압 제어유닛(60)을 통해 마스터 실린더(20)와 휠 브레이크(40) 사이의 유로를 폐쇄시켜 마스터 실린더(20)에서 토출되는 액압이 휠 브레이크(40)로 전달되지 않게 할 수 있다. 제어부(70)는 요구되는 증압압력에 따라 액압 공급장치(50)와 유압 제어유닛(60)을 구동시킴으로써 차륜의 휠 브레이크(40)의 압력을 증가시킬 수 있다.
제어부(80)는 브레이크 페달(10)이 조작되면, 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높고, 기어변속 레버가 주행단으로 변속될 경우 EPB(70)를 자동 해제시킴으로써 EPB 자동 해제시 충분한 차륜의 제동 토크를 확보할 수 있어 차량의 롤백 현상을 방지할 수 있다. 제어부(80)는 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크에 도달하도록 제동압조절부(90)를 통해 바퀴의 휠 브레이크(40)의 압력을 증압시킬 수 있다. 이때, 제어부(80)는 경사 센서(110)에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으면, 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크에 도달하도록 차량의 휠 브레이크(10)의 압력을 증압시킬 수 있다.
이와 같이, 기존에는 경사로에서 차륜의 제동 토크가 충분하지 않은 경우에도, EPB(70)가 자동해제 되기 때문에 차량의 롤백 현상이 발생할 수 있다. 하지만, 개시된 발명은 경사로의 경우, 차륜의 제동 토크를 참조하여, 기어 변속에 의해 EPB 자동해제 후 롤백이 없을 정도의 제동 토크가 생성되어 있을 경우에만 EPB(70)를 자동 해제시킨다. 이로 인해, 제동 토크가 부족한 경우에는 차량 자세제어장치(ESC)/통합 전자식 브레이크 시스템(Integrated Dynamic Brake; IDB)의 모터를 통해 능동적으로 증압시킨 후 EPB(70)를 자동해제함으로써 EPB 자동해제 후 차량 거동 안정성 및 안전사고 예방에 기여할 수 있다.
한편, 제어부(80)는 브레이크 페달 조작시 경사 센서(110)에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도보다 낮은 상태에서 기어변속 레버가 주행단으로 변속될 경우 EPB(70)를 자동 해제시킬 수 있다.
제어부(80)는 EPB 체결 중 브레이크 페달 조작시 경사 센서(110)에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도보다 낮은 상태에서 기어변속 레버가 주행단으로 변속될 경우 EPB(70)를 자동 해제시킬 수 있다.
제어부(80)는 EPB 작동 중 브레이크 페달(10)이 조작되고 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으며, 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 차륜의 제동 토크를 근거로 작동 중인 EPB(70)를 자동 해제시킬 것인지 자동 해제를 금지시킬 것인지를 결정하고, 작동 중인 EPB(70)를 자동 해제시키는 것으로 결정되면, 작동 중인 EPB(70)를 자동 해제시키고, 작동 중인 EPB(70)의 자동 해제를 금지시키는 것으로 결정되면, 차량의 휠 브레이크(40)의 압력을 증압시키고, 휠 브레이크(40)의 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면, 작동 중인 EPB(70)를 자동 해제시킬 수 있다.
제어부(80)는 EPB 작동 중 브레이크 페달(10)이 조작되고 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으며, 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 차륜의 제동 토크를 근거로 작동 중인 EPB(70)를 자동 해제시킬 수 있다. 이때, 제어부(80)는 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높으면, 작동 중인 EPB(70)를 즉시 자동 해제시키고, 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크에 도달하도록 제동압조절부(90)를 통해 차량의 휠 브레이크(40)의 압력을 증압시키고, 휠 브레이크(40)의 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면, 작동 중인 EPB(70)를 자동 해제시킬 수 있다.
상기한 구성을 갖는 전자식 브레이크 시스템은 EPB 체결 중 브레이크 페달(10)이 조작된 상태에서 기어변속 레버가 주차단(P단)에서 주행단(D단)으로 변속될 경우, 제1 EPB 자동 해제 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
제1 EPB 자동 해제 조건을 만족한 상태에서 EPB(70)의 체결을 자동으로 해제시키는 EPB 자동 해제를 수행할 경우 차륜의 제동 토크가 충분하지 않아 차량의 롤백 현상이 발생할 수 있다. 이러한 롤백 현상은 차량이 위치한 경사로의 경사도(θ)가 높을수록 더욱 크게 발생할 수 있다.
제1 EPB 자동 해제 조건을 만족하면, 차륜의 제동 토크에 기반한 제2 EPB 자동 해제 조건을 만족하는지를 판단할 수 있다.
제1 EPB 자동 해제 조건을 만족한 상태에서 차륜의 현재 제동 토크(Tc)가 미리 설정된 제동 토크(Tref)보다 높으면, 제2 EPB 자동 해제 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 차량이 경사로에 위치한 경우, 미리 설정된 제동 토크(Tref)는 차량이 위치한 경사로의 경사도(θ)에 대응하는 값일 수 있다.
제1 EPB 자동 해제 조건을 만족한 상태에서 차륜의 현재 제동 토크(Tc)가 미리 설정된 제동 토크(Tref)보다 낮으면, 제2 EPB 자동 해제 조건을 만족하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
제1 EPB 자동 해제 조건을 만족한 상태에서 차량이 위치한 경사로의 경사도(θ)가 미리 설정된 경사도(θref)보다 높고, 차륜의 현재 제동 토크(Tc)가 미리 설정된 제동 토크(Tref)보다 낮으면, 제2 EPB 자동 해제 조건을 만족하지 않는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 미리 설정된 경사도는 차량이 위치한 경사로의 경사도(θ)에 대응하는 값일 수 있다.
제2 EPB 자동 해제 조건을 만족하면, EPB를 자동 해제시킬 수 있다.
제2 EPB 자동 해제 조건을 만족하지 않으면, EPB를 자동 해제시키지 않고 EPB 체결을 유지시킬 수 있다.
제2 EPB 자동 해제 조건을 만족하지 않으면, EPB를 자동 해제시키지 않고 EPB 체결을 유지시킴과 함께 전륜과 후륜 중 적어도 하나의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력을 미리 설정된 압력까지 증압시킬 수 있다. 증압이 완료되면, EPB(70)를 자동 해제시킬 수 있다. 이때, 미리 설정된 압력은 차량의 경사도(θ)에 대응하는 압력값일 수 있다. 이와 같이, 차륜의 제동 토크가 충분히 확보된 상태에서 EPB 체결을 해제시키더라도 차량이 롤백되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어흐름을 도시한다.
도 5를 참조하면, 제어부(80)는 EPB(70)가 체결 중인지를 판단할 수 있다(300).
작동모드 300의 판단결과 EPB 체결 중이면, 제어부(80)는 브레이크 페달 센서(200)에 의해 검출된 브레이크 페달 조작 신호에 따라 운전자에 의해 브레이크 페달(10)이 조작되었는지를 판단할 수 있다(302).
작동모드 302의 판단결과 브레이크 페달(10)이 조작되었으면, 제어부(80)는 경사 센서(200)에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도 이상인지를 판단할 수 있다(304).
작동모드 304의 판단결과 경사 센서(200)에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도 이상이면, 제어부(80)는 압력 센서(220)에 의해 검출된 마스터 실린더 압력에 따라 결정되는 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크 미만인지를 판단할 수 있다(306).
작동모드 306의 판단결과 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크 미만이면, 제동압조절부(90)를 통해 각 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력을 증압시킬 수 있다(308).
제어부(80)는 각 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력을 증압시킨 후 각 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력이 미리 설정된 압력이상인지를 판단할 수 있다(310).
만약, 작동모드 310의 판단결과 각 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력이 미리 설정된 압력 미만이면, 제어부(80)는 작동모드 308로 이동하여 브레이크 압력을 증압시킬 수 있다(308).
한편, 작동모드 310의 판단결과 각 바퀴의 휠 브레이크(40)의 브레이크 압력이 미리 설정된 압력이상이면, 제어부(80)는 기어변속 레버가 주행단으로 변속되었는지를 판단할 수 있다(312).
한편, 작동모드 304의 판단결과 경사 센서(200)에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도 미만이거나, 작동모드 306의 판단결과 차륜의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크 이상이면, 제어부(80)는 기어변속 레버가 주행단으로 변속되었는지를 판단할 수 있다(312).
만약, 작동모드 312의 판단결과 기어변속 레버가 주행단으로 변속되었으면, EPB(70)를 자동해제시킬 수 있다(314).
한편, 작동모드 312의 판단결과 기어변속 레버가 주행단으로 변속되지 않았거나, 작동모드 300의 판단결과 EPB 체결 중이 아니거나 혹은 브레이크 페달(10)이 조작되지 않았으면, EPB(70)를 자동해제시키지 않고 미리 설정된 루틴으로 리턴할 수 있다.
10 : 브레이크 페달 20 : 마스터 실린더
30 : 유압 블록 40 : 휠 브레이크
50 : 액압 공급장치 60 : 유압 제어유닛
70 : EPB 80 : 제어부
81 : 프로세서 82 : 메모리
90 : 제동압조절부 200: 브레이크 페달 센서
210: 경사 센서

Claims (12)

  1. 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake);
    브레이크 페달의 조작을 검출하는 브레이크 페달 센서;
    상기 EPB 작동 중 상기 브레이크 페달이 조작되고 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높고 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 바퀴에 마련된 휠 브레이크의 압력을 조절하는 제동압조절부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크에 도달하도록 상기 제동압조절부를 통해 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시키는 전자식 브레이크 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량이 위치한 경사로의 경사도를 검출하는 경사 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 경사 센서에 의해 검출된 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크에 도달하도록 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시키는 전자식 브레이크 시스템.
  4. 상기 차량의 마스터 실린더의 압력을 검출하는 압력 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 압력 센서에 의해 검출된 마스터 실린더 압력에 따라 상기 바퀴의 제동 토크를 결정하는 전자식 브레이크 시스템.
  5. 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake);
    브레이크 페달의 조작을 검출하는 브레이크 페달 센서;
    상기 차량이 위치한 경사로의 경사도를 검출하는 경사 센서;
    마스터 실린더의 압력을 검출하는 압력 센서; 및
    상기 EPB 작동 중 상기 브레이크 페달이 조작되고 상기 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으며, 기어변속 레버가 주행단으로 변속된 경우, 상기 마스터 실린더의 압력에 의해 결정되는 상기 바퀴의 제동 토크를 근거로 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 제어부를 포함하는 전자식 브레이크 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높으면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 전자식 브레이크 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 차량의 바퀴에 마련된 휠 브레이크의 압력을 조절하는 제동압조절부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 제동압조절부를 통해 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시키고, 상기 휠 브레이크의 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 전자식 브레이크 시스템.
  8. 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)가 작동 중 브레이크 페달이 조작되면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮은지를 판단하고,
    상기 바퀴의 제동 토크가 상기 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시키고,
    상기 휠 브레이크의 압력이 미리 설정된 압력보다 높으면, 기어변속 레버가 주행단으로 변속되는지를 판단하고,
    상기 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 브레이크 페달이 조작되면, 상기 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높은지를 판단하고,
    상기 차량이 위치한 경사로의 경사도가 미리 설정된 경사도보다 높으면, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮은지를 판단하는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 바퀴의 제동 토크는 마스터 실린더의 압력을 검출하는 압력 센서에 의해 검출된 마스터 실린더 압력에 따라 결정되는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 바퀴의 제동 토크가 상기 미리 설정된 제동 토크보다 높으면, 기어변속 레버가 주행단으로 변속되는지를 판단하고,
    상기 기어변속 레버가 주행단으로 변속되면, 상기 작동 중인 EPB를 자동 해제시키는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
  12. 차량의 바퀴에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)가 작동 중 브레이크 페달 및 기어변속 레버에 기반한 EPB 자동 해제 조건을 만족하는지를 판단하고,
    상기 EPB 자동 해제 조건을 만족하면, 마스터 실린더의 압력을 검출하고,
    상기 검출된 마스터 실린더의 압력에 따라 상기 바퀴의 제동 토크를 결정하고,
    상기 결정된 바퀴의 제동 토크와 미리 설정된 제동 토크를 비교하고,
    상기 비교결과 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 높으면, 상기 EPB를 즉시 자동 해제시키고, 상기 바퀴의 제동 토크가 미리 설정된 제동 토크보다 낮으면, 상기 차량의 휠 브레이크의 압력을 증압시킨 후 상기 EPB를 자동 해제시키는 전자식 브레이크 시스템의 제어방법.
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