KR20220019129A - Compensation method according to the brake pad wear of the Electric Mechanical Brake for railway vehicles - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of compensating for wear of a brake pad in an electromechanical brake system for a railway vehicle. More particularly, the present invention provides a method for compensating for wear of a brake pad of an electromechanical brake system for a railway vehicle that enables linear wear compensation according to the wear characteristics of the brake pad that occurs gradually by controlling the wear compensation of the brake pad in software, and can simply compensate for wear at the linear equation level without going through difficult processes such as parameter tuning of the current controller to compensate for wear of the brake pad.

Description

철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법 { Compensation method according to the brake pad wear of the Electric Mechanical Brake for railway vehicles }Compensation method according to the brake pad wear of the Electric Mechanical Brake for railway vehicles }

본 발명은 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 EMB(Electric Mechanical Brake)의 EMB 시험모드 진입을 통해 제동패드의 마모 보상을 실행하여 제동패드가 마모된 상태에서도 신규 제동패드와 동일한 압부력을 발생할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of compensating for wear of a brake pad in an electromechanical brake system for a railroad vehicle, and more particularly, to a method for compensating for wear of a brake pad by entering the EMB test mode of an EMB (Electric Mechanical Brake) of a railroad vehicle. It relates to a method of generating the same pressing force as a new brake pad even in a worn state of the pad.

일반적으로 철도차량용 제동장치는 차량의 운전실 제어회로, 열차종합제어관리장치(TCMS), 인버터장치 등과 통신을 통해 정보를 전송하게 되는데, 통신방식은 디지털 입출력, 아날로그 입출력, PWM 통신, 직렬전송(RF-485)등의 방식을 사용하여 통신을 수행하고 있다.In general, the braking system for railroad vehicles transmits information through communication with the vehicle's cab control circuit, the train comprehensive control and management system (TCMS), and the inverter device. -485) is used to communicate.

이러한 제동장치는 기존에 공압을 이용한 제동장치를 많이 사용하였으나 최근에는 공압을 이용한 제동장치는 차량의 하부에 공간을 많이 차지하며 반응속도가 느리기 때문에 이러한 점을 개선한 전기모터를 엑츄에이터에 적용하여 사용하는 전기기계식 제동장치가 많이 개발되고 있으며, 이러한 전기기계식 제동장치의 일 예로 한국공개특허 제10-2008-0057631호(참고문헌 1)에 제안된 바 있다.Pneumatic brakes have been used a lot in the past for these brakes, but recently pneumatic brakes take up a lot of space under the vehicle and have a slow reaction speed. Many electromechanical braking devices have been developed, and an example of such an electromechanical braking device has been proposed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2008-0057631 (Reference 1).

상기 참고문헌 1은 차량용 디스크 브레이크에 관한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 휠과 함께 회전하는 디스크(10)와, 상기 디스크(10)의 양측에 마련되어 제동력을 발생시키는 마찰패드(20a,20b)와, 일면이 상기 마찰패드(20a,20b)에 부착되며 타면이 상기 디스크(10)에 대하여 경사지게 형성된 쐐기면(51,52)을 구비하는 쐐기부재(50)와, 상기 쐐기면(51,52)과 대응하도록 안내면(71,72)이 형성되며 상기 쐐기부재(50)와 결합하여 제동력을 증가시키는 안내부재(70)와, 상기 안내부재(70)의 일측에 마련되어 상기 마찰패드(20a,20b)를 상기 디스크(10)측으로 진퇴시키는 구동모터(60)와, 상기 안내부재(70)와 상기 구동모터(60)의 사이에 마련되어 상기 구동모터(60)의 회전운동을 직선운동으로 변환하기 위한 동력전달부재(80)와, 상기 구동모터(60)와 상기 동력전달부재(80) 사이에 마련되어 상기 동력전달부재(80)의 전진시 인장되는 탄성부재(90)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Reference 1 relates to a disc brake for a vehicle, and as shown in FIGS. 1 and 2 , a disc 10 rotating together with the wheel of the vehicle, and friction pads provided on both sides of the disc 10 to generate braking force (20a, 20b), a wedge member (50) having one surface attached to the friction pad (20a, 20b) and the other surface formed to be inclined with respect to the disk (10) (51, 52); Guide surfaces 71 and 72 are formed to correspond to the surfaces 51 and 52 and are provided on one side of the guide member 70 to increase braking force by combining with the wedge member 50 and the friction A drive motor 60 for moving the pads 20a and 20b forward and backward toward the disk 10, is provided between the guide member 70 and the drive motor 60 to linearly rotate the drive motor 60 A power transmission member 80 for converting to motion, and an elastic member 90 provided between the driving motor 60 and the power transmission member 80 and tensioned when the power transmission member 80 is advanced. characterized in that

이러한 참고문헌 1에 제안된 바와 같은 종래의 EMB(Electric Mechanical Brake) 장치에서는 메인 전원으로 차량의 배터리에서 전원을 공급받게 되며, 메인 전원으로부터 안정적인 공급이 어려울 경우를 대비하여, 보조 전원을 구비하여 사용하게 된다.In the conventional EMB (Electric Mechanical Brake) device as suggested in Reference 1, power is supplied from the vehicle's battery as the main power source, and in case it is difficult to provide a stable supply from the main power source, an auxiliary power source is provided and used will do

그런데, 이상의 종래 EMB 장치에서는 마찰패드(제동패드)의 마모에 따른 선형적인 보상이 어려운 문제점이 있다. 특히, 마찰패드(제동패드)의 마모 보상을 적용시키기 위해서는 필요한 최소한의 행정거리(비상제동 작동 등) 동작이 필요하거나, 캘리퍼의 뒷부분에 장착되어 간섭으로 인한 모터 구동부 및 제어부 설치가 어려우며, EMB의 구동부가 돌출되어 자갈 비산 등에 따른 추가 보호조치가 필요한 문제점이 있다.However, in the above conventional EMB device, there is a problem in that it is difficult to compensate linearly according to the wear of the friction pad (braking pad). In particular, in order to apply the wear compensation of the friction pad (braking pad), the necessary minimum stroke distance (emergency braking operation, etc.) There is a problem in that the driving part protrudes and additional protection measures are required according to the scattering of gravel.

참고문헌 1: 한국공개특허 제10-2008-0057631호Reference 1: Korean Patent Publication No. 10-2008-0057631

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로 본 발명은 철도차량의 EMB(Electric Mechanical Brake)의 EMB 테스트 모드(시험모드) 진입을 통해 제동패드의 마모 보상을 실행하여 제동패드가 마모된 상태에서도 신규 제동패드와 동일한 압부력을 발생할 수 있도록 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is to solve these problems, and the present invention is to compensate the wear of the brake pad through the EMB test mode (test mode) of the EMB (Electric Mechanical Brake) of a railway vehicle, even in a worn state An object of the present invention is to provide a compensation method according to abrasion of a brake pad of an electromechanical brake system for a railway vehicle that can generate the same pressing force as a new brake pad.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; The present invention in order to solve this technical problem;

철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법에 있어서, 상기 제동패드를 제동디스크측으로 진퇴(進退)시키는 모터에서 감지되는 위치데이터를 피드백(feedback)하여 요구 압부력 지령을 추정하는 모델식으로 이루어지는 추정기로부터 요구 압부력 지령을 통해 모터를 구동하는 제1 단계; 상기 모터에서 감지되는 토크 전류가 설정된 기준전류를 초과하는지 비교하는 제2 단계; 및 상기 모터에서 감지되는 토크 전류가 설정된 기준전류를 초과하면 상기 추정기의 모델식을 업데이트(Update)하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법을 제공한다.In a method for compensating for wear of a brake pad in an electromechanical brake system for a railway vehicle, a model formula for estimating a required pressing force command by feeding back position data sensed by a motor that advances and retreats the brake pad toward a brake disk A first step of driving the motor through the required pressing force command from the estimator consisting of; a second step of comparing whether the torque current sensed by the motor exceeds a set reference current; and a third step of updating the model equation of the estimator when the torque current sensed by the motor exceeds a set reference current; provide a way

이때, 상기 추정기의 모델식은 일차식인 "Y = aX + b" 의 구조이며, 상기 추정기의 모델식의 업데이트(Update)는 모터 특성에 따른 압부력과 모터이동 거리간의 절편값인 b값을 변화시키는 것을 특징으로 한다.At this time, the model equation of the estimator has the structure of a linear equation “Y = aX + b”, and the update of the model equation of the estimator changes the value b, which is the intercept between the pressing force and the motor moving distance according to the motor characteristics. characterized in that

그리고, 상기 제1 단계 이전에 상기 제동패드 마모에 따른 보상 기능을 수행하기 위해 테스트 모드로 진입하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And, before the first step, a fourth step of entering the test mode to perform a compensation function according to the wear of the brake pad; characterized in that it further comprises.

아울러, 상기 제3 단계의 업데이트는 설정 시간 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the update of the third step is characterized in that it is performed for a set time.

또한, 상기 제2 단계에서 모터의 토크 전류가 설정된 기준전류보다 작으면 상기 업데이트된 추정기의 모델식을 결정하는 제5 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The method may further include a fifth step of determining the model equation of the updated estimator when the torque current of the motor is smaller than the set reference current in the second step.

이때, 상기 제5 단계 이후에 테스트 모드를 종료하는 제6 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, a sixth step of terminating the test mode after the fifth step is further included.

또한, 상기 추정기의 모델식은 다차식을 사용하며, 상기 추정기의 모델식의 업데이트(Update)는 상기 다차식의 절편값을 변화시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the model equation of the estimator uses a multi-order equation, and the update of the model equation of the estimator changes the intercept value of the multi-order equation.

본 발명에 따르면, 소프트웨어적으로 제동패드의 마모 보상을 제어함으로써 서서히 발생하는 제동패드의 마모 특성에 따라 선형적인 마모 보상이 가능하다.According to the present invention, linear wear compensation is possible according to the wear characteristics of the brake pad that occur gradually by controlling the wear compensation of the brake pad in software.

특히, 본 발명에 따르면 제동패드의 마모 보상을 위해 전류제어기의 파라미터 튜닝 등의 어려운 과정을 거치지 않고 1차식 수준에서 간단히 마모 보상을 할 수 있는 효과가 있다.In particular, according to the present invention, there is an effect of simply compensating for wear at the primary level without going through a difficult process such as parameter tuning of the current controller for compensating for wear of the brake pad.

도 1은 일반적인 차량용 디스크 브레이크의 분해 사시도이다.
도 2는 일반적인 차량용 디스크 브레이크의 제동해제 상태를 보인 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 전기기계식 제동장치(EMB)의 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 EMB의 마모보상 S/W 알고리즘 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 철도차량용 EMB의 마모보상 S/W 알고리즘 적용에 따른 동작파형을 도시한 그래프이다.1 is an exploded perspective view of a typical vehicle disc brake.
2 is a schematic diagram illustrating a state in which a brake is released of a general vehicle disc brake.
3 is a control configuration diagram of an electromechanical braking system (EMB) for a railway vehicle according to the present invention.
4 is a flowchart of a wear compensation S/W algorithm of the EMB for railroad vehicles according to the present invention.
5 is a graph showing the operation waveform according to the application of the wear compensation S/W algorithm of the EMB for railroad vehicles according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다. Hereinafter, the characteristics of the compensation method according to the wear of the brake pad of the electromechanical brake system for a railway vehicle according to the present invention will be understood by way of embodiments described in detail with reference to the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, they can be replaced It should be understood that various equivalents and modifications may exist.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법은 철도차량의 전기 기계식 제동장치(EMB, Electric Mechanical Brake)(이하, 'EMB'라 한다.)의 EMB 시험모드의 진입을 통해 마모보상 알고리즘을 실행하여 제동패드가 마모된 상태에서도 신규 제동패드와 동일한 압부력을 발생할 수 있도록 한다.Referring to FIG. 3 , the compensation method according to the brake pad wear of the electromechanical braking system for a railway vehicle according to the present invention is of an Electric Mechanical Brake (EMB) (hereinafter referred to as 'EMB') of a railway vehicle. By entering the EMB test mode, the wear compensation algorithm is executed so that the same pressing force as the new brake pad can be generated even when the brake pad is worn.

즉, 철도차량 EMB는 캘리퍼에 장착되는 제동패드를 차륜에 설치된 제동디스크와의 마찰을 통하여 차량에 제동력을 발생시키는데, 제동인가에 따라 지속되는 마찰은 재동패드의 마모를 동반하여 EMB의 요구 압부력을 충분히 발생시키지 못하는 결과를 가져오게 되므로 마모패드의 상태에서도 신규패드와 동일한 압부력이 발생하도록 본 발명은 EMB 시험모드의 진입을 통해 마모보상 알고리즘을 실행한다.That is, the railway EMB generates braking force in the vehicle through friction between the brake pad mounted on the caliper and the brake disk installed on the wheel. In the present invention, the wear compensation algorithm is executed by entering the EMB test mode so that the same pressing force as the new pad is generated even in the state of the wear pad.

이때, 상기 철도차량용 EMB는 철도차량의 대차에 설치되어 철도차량을 제동시키는 제동장치로서, 차량 제동장치 제어기(TBC)(1)로부터 제어명령을 입력받으면 제동을 수행하고, 제동에 따른 제어결과를 차량 제동장치 제어기(TBC)(1)로 전송한다.At this time, the EMB for railway vehicle is a braking device installed on the bogie of the railway vehicle to brake the railway vehicle. When a control command is input from the vehicle braking system controller (TBC) (1), the EMB performs braking, and the control result according to the braking is performed. to the vehicle brake controller (TBC) (1).

이러한 철도차량용 EMB는 제동패드를 제동디스크측으로 진퇴(進退)시키는 모터(10)와, 상기 모터(10)를 제어하는 모터 제어기(100)를 포함한다.The EMB for railroad vehicles includes a motor 10 for moving a brake pad forward and backward toward a brake disk, and a motor controller 100 for controlling the motor 10 .

상기 모터 제어기(100)는 차량용 배터리로부터 전원을 공급받아 철도차량용 EMB의 제동패드를 진퇴시키는 모터(10)를 제어하는 것으로, 위치제어기(110), 속도제어기(120), 전류제어기(130)를 포함하는 캐스케이드(Cascade) 제어기로서, 위치제어를 위해 상기 모터(10)로부터 위치데이터를 피드백(feedback)받아 요구 압부력 지령으로 환산하는 추정기(140)를 더 포함한다.The motor controller 100 receives power from a vehicle battery and controls a motor 10 that advances and retreats a braking pad of the EMB for a railroad vehicle, a position controller 110 , a speed controller 120 , and a current controller 130 . As a cascade controller that includes, it further includes an estimator 140 that receives feedback from the motor 10 for position control and converts it into a required pressing force command.

여기서, 상기 모터 제어기(100)는 모터(10)의 위치를 감지하는 위치감지부, 모터(10)의 속도를 감지하는 속도감지부, 모터(10)의 토크 전류를 감지하는 전류감지부를 통해 모터(10)로부터 감지 데이터를 입력받는다. Here, the motor controller 100 includes a position sensing unit for detecting the position of the motor 10, a speed sensing unit for sensing the speed of the motor 10, and a current sensing unit for sensing the torque current of the motor 10. 10) receives the sensing data from the input.

이때, 상기 위치감지부는 모터(10)의 위치데이터를 측정하여 추정기(140)로 제공하며 그에 따라 추정기(140)는 요구 압부력 지령을 추정하여 위치제어기(110)에 제공하고, 상기 전류감지부는 모터(10)에 흐르는 토크 전류를 측정하여 상기 전류제어기(130)에 제공하며, 상기 속도감지부는 모터(10)의 각속도를 측정하여 상기 속도제어기(120)에 제공한다. At this time, the position sensing unit measures the position data of the motor 10 and provides it to the estimator 140 . Accordingly, the estimator 140 estimates the required pressing force command and provides it to the position controller 110 , and the current sensing unit The torque current flowing through the motor 10 is measured and provided to the current controller 130 , and the speed sensing unit measures the angular speed of the motor 10 and provides it to the speed controller 120 .

이하 본 발명의 각 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each configuration of the present invention will be described in detail.

우선 상기 위치제어기(110)는 차량 제동장치 제어기(TBC)(1)로부터 전달된 기준압부력 및 추정기(140)에서 추정된 요구 압부력 지령을 입력 받아 출력 명령을 생성한다. First, the position controller 110 receives the reference pressure force transmitted from the vehicle braking system controller (TBC) 1 and the required pressure force command estimated from the estimator 140 , and generates an output command.

이때, 상기 위치제어기(110)는 속도제어기(120)와 연결되어 출력 명령을 생성하며, 그 출력 명령은 속도제어기(120)에 대한 모터 속도제어명령이 된다.At this time, the position controller 110 is connected to the speed controller 120 to generate an output command, and the output command becomes a motor speed control command for the speed controller 120 .

또한, 상기 속도제어기(120)는 상기 위치제어기(110)로부터 전달된 모터 속도제어명령 및 상기 속도감지부를 통해 측정된 모터(10)의 각속도를 입력 받아 출력 명령을 생성한다. In addition, the speed controller 120 receives the motor speed control command transmitted from the position controller 110 and the angular speed of the motor 10 measured through the speed sensing unit, and generates an output command.

이때, 상기 속도제어기(120)는 전류제어기(130)와 연결되어 출력 명령을 생성하며, 그 출력 명령은 전류제어기(130)에 대한 모터 전류제어명령이 된다.At this time, the speed controller 120 is connected to the current controller 130 to generate an output command, and the output command becomes a motor current control command to the current controller 130 .

그리고, 상기 전류제어기(130)는 상기 속도제어기(120)로부터 전달된 모터 전류제어명령 및 상기 전류감지부를 통해 측정된 모터(10)의 토크 전류를 입력 받아 모터(10) 제어를 위한 출력 명령을 생성한다.In addition, the current controller 130 receives the motor current control command transmitted from the speed controller 120 and the torque current of the motor 10 measured through the current sensing unit, and outputs an output command for controlling the motor 10 . create

한편, 상기 추정기(140)는 상기 모터(10)로부터 위치데이터를 피드백(feedback) 받아 요구 압부력 지령으로 환산한다. 이러한 추정기(140)는 수식으로 모델링된 모델식으로, 수식으로의 모델링이 필요없이 위치데이터를 통한 직접적인 제어도 가능하다.Meanwhile, the estimator 140 receives the position data from the motor 10 and converts it into a required pressing force command. The estimator 140 is a model equation modeled by an equation, and direct control through position data is also possible without the need for modeling using equations.

이와 같은 모터 제어기(100)의 기본적인 제어구조에서 제동패드의 마모 보상 알고리즘은 도 4에 도시한 바와 같다.The wear compensation algorithm of the brake pad in the basic control structure of the motor controller 100 is as shown in FIG. 4 .

추정기(140)는 모터(10)의 위치데이터를 피드백(feedback)하여 요구 압부력 지령을 추정한다. 이때, 모터(10)로부터 연산된 토크 전류(q축 전류)의 센싱값이 기준전류보다 작은 경우 추정기(140)의 모델식의 출력값(요구 압부력 지령)은 모터(10)가 제동디스크 방향으로 위치이동을 하는 방향으로 결정되어 압부력이 증가된다. The estimator 140 estimates the required pressing force command by feeding back the position data of the motor 10 . At this time, when the sensed value of the torque current (q-axis current) calculated from the motor 10 is smaller than the reference current, the output value of the model equation (required pressing force command) of the estimator 140 is the motor 10 in the direction of the braking disk. It is determined in the direction of position movement, and the pressing force is increased.

즉, 제동패드의 마모발생으로 인해 압부력이 작게 발생하는 것을 캘리퍼 위치제어값을 제동디스크 방향으로 더 이동시켜 추가적인 압부력 값을 발생시키도록 한다. That is, when a small pressing force is generated due to abrasion of the brake pad, the caliper position control value is further moved in the direction of the brake disk to generate an additional pressing force value.

따라서, 제동패드의 마모 보상을 위해 전류제어기(130)의 파라미터 튜닝 등의 어려운 과정을 거치지 않고 1차식 수준에서 간단한 마모보상이 가능하다. Therefore, simple wear compensation is possible at the primary level without going through a difficult process such as parameter tuning of the current controller 130 to compensate for wear of the brake pad.

이하에서는 상기 제동패드의 마모 보상을 위한 추정기(140)의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the estimator 140 for compensating for wear of the brake pad will be described in detail.

본 발명의 추정기(140)는 모터(10)에서 감지되는 위치데이터를 피드백(feedback)하여 요구 압부력 지령을 추정하기 위해 1차식 수준의 모델식을 사용한다. The estimator 140 of the present invention uses a first-order level model equation to estimate the required pressing force command by feeding back the position data sensed by the motor 10 .

추정기(140)를 일차식인 "Y = aX + b" 로 가정하면 Y는 제동장치의 출력 압부력, X는 모터(10)로부터 피드백(feedback)되는 이동거리, a와 b는 모터(10) 특성에 따른 압부력과 모터이동 거리간의 기울기 및 절편에 해당된다.Assuming that the estimator 140 is "Y = aX + b", which is a linear equation, Y is the output pressure of the braking device, X is the movement distance fed back from the motor 10, and a and b are the characteristics of the motor 10 It corresponds to the slope and intercept between the pressing force and the distance traveled by the motor.

상기 추정기 식에서 b 값을 이동시키면 모터(10)의 특성과 관계없이 추정기(140)의 출력값인 압부력 추정값을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 b 값을 압부력이 낮아지는 방향으로 변화시키면 기준압부력과 피드백(feedback) 값의 차이가 많이 발생하여 모터(10)를 압부력이 추가되는 방향으로 더 이동시키게 된다.By moving the value of b in the estimator equation, the estimated value of the pressing force that is the output value of the estimator 140 can be changed regardless of the characteristics of the motor 10 . For example, if the value b is changed in a direction in which the pressing force is decreased, a difference between the reference pressing force and the feedback value is generated, and the motor 10 is further moved in the direction in which the pressing force is added.

여기서, 상기 추정기(140)는 전술한 바와 같이 일차식을 사용할 수도 있지만 이에 한정되는 것이 아니라, "Y = aX2 + bX + c"와 같은 이차식을 사용할 수도 있고, 다차식을 사용할 수도 있다.Here, the estimator 140 may use a linear equation as described above, but is not limited thereto, and may use a quadratic equation such as “Y = aX 2 + bX + c” or a multi-dimensional equation.

이때, 상기 다차식의 계수는 모터의 특성을 반영한 수치이고, 상기 다차식을 사용할 경우에도 전술한 일차식과 같이 상기 추정기의 모델식을 업데이트(Update)할 때에는 상기 다차식의 절편값을 변화시켜 업데이트하게 된다.At this time, the coefficient of the multi-order equation is a value reflecting the characteristics of the motor, and even when the multi-order equation is used, when the model equation of the estimator is updated like the above-mentioned linear equation, the intercept value of the multi-order equation is changed and updated will do

이하에서는 도 4를 참고로 본 발명의 제동패드의 마모 보상 제어 흐름에 관해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the wear compensation control flow of the brake pad of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4 .

우선 모터 제어기(100)는 제동패드 마모에 따른 보상 기능을 수행하기 위해 테스트 모드를 실행(진입)한다.(S1) 이 경우 모터 제어기(100)는 예를 들어 차량 제동장치 제어기(TBC)(1)로부터 테스트 모드 실행에 관한 제어신호를 입력받을 수 있다. First, the motor controller 100 executes (enters) a test mode to perform a compensation function according to brake pad wear. (S1) In this case, the motor controller 100 is, for example, a vehicle brake controller (TBC) 1 ) can receive a control signal for test mode execution.

그리고, 모터 제어기(100)는 모터(10)에서 감지되는 위치데이터를 피드백(feedback)하여 요구 압부력 지령을 추정하는 추정기(140)로부터 요구 압부력 지령을 입력 받는 위치제어기(110)와 속도제어기(120) 및 전류제어기(130)의 순차적 제어를 통해 명령을 출력하여 모터(10)를 구동한다.(S2)Then, the motor controller 100 feeds back the position data sensed by the motor 10 to receive the requested pressing force command from the estimator 140 for estimating the required pressing force command. The position controller 110 and the speed controller Sequential control of 120 and the current controller 130 outputs a command to drive the motor 10. (S2)

상기 단계(S2)를 통해 모터(10)가 구동되면 전류감지부를 통해 모터(10)의 토크 전류(q축 전류)를 감지하며 감지된 모터(10)의 토크 전류(q축 전류)가 설정된 기준전류를 초과하는지 비교한다.(S3)When the motor 10 is driven through the step S2, the torque current (q-axis current) of the motor 10 is sensed through the current sensing unit, and the sensed torque current (q-axis current) of the motor 10 is set. Compare whether the current exceeds. (S3)

상기 단계(S3)를 통해 모터(10)의 토크 전류(q축 전류)가 설정된 기준전류를 초과하는 경우에 추정기(140)의 모델식을 업데이트(Update)한다.(S4) When the torque current (q-axis current) of the motor 10 exceeds the set reference current through the step S3, the model equation of the estimator 140 is updated. (S4)

이때, 상기 추정기(140)의 모델식의 업데이트는 상기 추정기(140)의 일차식인 "Y = aX + b" 의 경우 모터(10) 특성에 따른 압부력과 모터이동 거리간의 절편값인 b값에 대해 업데이트를 수행한다. At this time, the update of the model equation of the estimator 140 is based on the intercept value between the pressing force and the motor moving distance according to the motor 10 characteristics in the case of “Y = aX + b”, which is the linear equation of the estimator 140 . perform an update on

물론, 상기 단계(S4)를 통해 추정기(140)의 모델식을 업데이트한 후에는 상기 단계(S2)로 분기하여 업데이트된 추정기(140)에서 새롭게 추정되는 요구 압부력 지령이 위치제어기(110)로 입력되며 그에 따라 속도제어기(120) 및 전류제어기(130)의 순차적 제어를 통한 명령 출력을 통해 모터(10)를 구동하며 토크 전류(q축 전류)를 감지하며 감지된 모터(10)의 토크 전류(q축 전류)가 설정된 기준전류를 초과하는지 비교한다. Of course, after the model equation of the estimator 140 is updated through the step S4, it branches to the step S2, and the required pressing force command newly estimated from the updated estimator 140 is sent to the position controller 110. It is input and accordingly drives the motor 10 through the command output through sequential control of the speed controller 120 and the current controller 130, and detects the torque current (q-axis current), and the detected torque current of the motor 10 Compare whether (q-axis current) exceeds the set reference current.

이러한 단계(S2 ~ S4)를 수행하는 과정에서 b값에 대해 설정된 시간동안 업데이트를 수행한다. 여기서 상기 b값은 선형적으로 변화시키거나 설정값을 순차적으로 적용할 수 있다.In the process of performing these steps (S2 to S4), the value b is updated for a set time. Here, the b value may be changed linearly or a set value may be sequentially applied.

한편, 상기 단계(S3)를 통해 모터(10)의 토크 전류(q축 전류)가 설정된 기준전류보다 작은 경우 최종 업데이트된 추정기(140)의 모델식을 결정한다.(S5) Meanwhile, when the torque current (q-axis current) of the motor 10 is smaller than the set reference current through the step S3, the finally updated model equation of the estimator 140 is determined. (S5)

이와 같이 최종 업데이트된 추정기(140)의 모델식을 결정하면 테스트 모드를 종료하며 이에 통상의 제동 압부력 출력과 같은 상태가 된다.(S6)When the finally updated model equation of the estimator 140 is determined in this way, the test mode is terminated, and thus the state is the same as the normal braking pressure output. (S6)

이상의 본 발명에 따른 EMB 마모보상 S/W 알고리즘 적용에 따른 실험 결과의 일 예로 도 5에 도시한 바와 같은 동작파형을 얻을 수 있다. As an example of the experimental result according to the application of the EMB wear compensation S/W algorithm according to the present invention, an operation waveform as shown in FIG. 5 can be obtained.

이에 도시된 파형과 같이 모터(10)의 토크 전류(Iq 전류)는 일정 압부력 입력시의 기준전류와 비교를 수행하며 모터의 출력 Iq 전류값이 작은 경우 모델식에 따른 파형(위치데이터)를 그래프 x축으로부터 상승시킨다. As shown in the waveform shown here, the torque current (Iq current) of the motor 10 is compared with the reference current when a constant pressing force is input, and when the output Iq current value of the motor is small, the waveform (position data) according to the model equation Rise from the x-axis of the graph.

이와 같이 모터(10)의 위치데이터가 증가됨으로써 모터 Iq 전류는 증가하고 기준전류와 비교하여 큰 경우 모델식을 업데이트하지 않고 알고리즘을 종료하며, 알고리즘의 종료 후 마모보상이 완료되어 기준압부력을 추종하게 된다.In this way, as the position data of the motor 10 is increased, the motor Iq current increases and if it is large compared to the reference current, the algorithm is terminated without updating the model expression, and after the algorithm is finished, wear compensation is completed to follow the reference pressure force. will do

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations are possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. The scope of protection should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 차량 제동장치 제어기(TBC) 10: 모터
100: 모터 제어기 110: 위치제어기
120: 속도제어기 130: 전류제어기
140: 추정기1: Vehicle Brake Controller (TBC) 10: Motor
100: motor controller 110: position controller
120: speed controller 130: current controller
140: estimator

Claims (7)

철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법에 있어서
상기 제동패드를 제동디스크측으로 진퇴(進退)시키는 모터에서 감지되는 위치데이터를 피드백(feedback)하여 요구 압부력 지령을 추정하는 모델식으로 이루어지는 추정기로부터 요구 압부력 지령을 통해 모터를 구동하는 제1 단계;
상기 모터에서 감지되는 토크 전류가 설정된 기준전류를 초과하는지 비교하는 제2 단계; 및
상기 모터에서 감지되는 토크 전류가 설정된 기준전류를 초과하면 상기 추정기의 모델식을 업데이트(Update)하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법.
In the method of compensating for abrasion of the brake pad of an electromechanical brake system for a railway vehicle
The first step of driving the motor through the required pressing force command from an estimator consisting of a model formula for estimating the required pressing force command by feeding back the position data sensed by the motor that advances and retreats the braking pad toward the braking disk ;
a second step of comparing whether the torque current sensed by the motor exceeds a set reference current; and
A third step of updating the model equation of the estimator when the torque current sensed by the motor exceeds a set reference current; .
 제 1항에 있어서,
상기 추정기의 모델식은 일차식인 "Y = aX + b" 의 구조이며, 상기 추정기의 모델식의 업데이트(Update)는 모터 특성에 따른 압부력과 모터이동 거리간의 절편값인 b값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법.
The method of claim 1,
The model equation of the estimator has the structure of a linear equation "Y = aX + b", and the update of the model equation of the estimator changes the value b, which is the intercept value between the pressing force and the motor moving distance according to the motor characteristics. Compensation method according to brake pad wear of electromechanical brake system for railroad car.
 제 1항에 있어서,
상기 제1 단계 이전에 상기 제동패드 마모에 따른 보상 기능을 수행하기 위해 테스트 모드로 진입하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법.
The method of claim 1,
Before the first step, a fourth step of entering a test mode to perform a compensation function according to the brake pad wear;
 제 1항에 있어서,
상기 제3 단계의 업데이트는 설정 시간 수행하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법.
The method of claim 1,
The method for compensating for wear of a brake pad of an electromechanical brake system for a railway vehicle, characterized in that the update of the third step is performed for a set time.
 제 1항에 있어서,
상기 제2 단계에서 모터의 토크 전류가 설정된 기준전류보다 작으면 상기 업데이트된 추정기의 모델식을 결정하는 제5 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법.
The method of claim 1,
A fifth step of determining the model equation of the updated estimator when the torque current of the motor is smaller than the set reference current in the second step; compensation method.
 제 5항에 있어서,
상기 제5 단계 이후에 테스트 모드를 종료하는 제6 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법.
6. The method of claim 5,
A sixth step of terminating the test mode after the fifth step; Compensating method according to the brake pad wear of the electromechanical brake system for a railway vehicle, characterized in that it further comprises.
 제 1항에 있어서,
상기 추정기의 모델식은 다차식을 사용하며, 상기 추정기의 모델식의 업데이트(Update)는 상기 다차식의 절편값을 변화시키는 것을 특징으로 하는 철도차량용 전기기계식 제동장치의 제동패드 마모에 따른 보상 방법.
The method of claim 1,
A method for compensating for wear of a brake pad of an electromechanical braking system for a railway vehicle, characterized in that the model equation of the estimator uses a multi-order equation, and the update of the model equation of the estimator changes the intercept value of the multi-order equation.
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