KR20220035186A - 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법 - Google Patents

자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법 Download PDF

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KR20220035186A
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토마스 브뤽스
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동을 위해, 본 발명은 사전 결정된 제1 기간(t1) 이후 제1 파워 제동 압력 생성기에 의해 제동 압력이 전혀 생성되지 않거나 충분한 제동 압력이 생성되지 않은 경우, 제동 압력을 제2 파워 제동 압력 생성기에 의해 생성하는 것을 제안한다. 제1 기간(t1)보다 더 긴 제2 기간(t2) 이내에 제1 파워 제동 압력 생성기의 에러 메시지가 존재하지 않는 경우, 제2 파워 제동 압력 생성기에 의한 제동 압력의 생성은 중단된다.

Description

자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법
본 발명은 청구범위 제1항의 전제부의 특징들을 갖는, 공공 도로에서 레벨 4 또는 레벨 5에 이르기까지 자율 주행하는 육상 차량을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법에 관한 것이다. "자율 주행하는"이라는 표현은 자율 주행하는 가능성에 해당되지만, 본 발명에 따른 차량 브레이크 시스템은 비자율 주행하는 육상 차량이나 더 낮은 레벨로 자율 주행하는 육상 차량을 위해서도 사용 가능하다.
레벨 4(운전자의 개입이 요구될 수 있음) 및 레벨 5(최고 레벨, 운전자가 불필요함)까지의 자율 주행을 위해서는, 운전자 개입을 필요로 하지 않으면서 거의 확실하게 차량 브레이크 시스템의 완전 고장을 예방하는, 용장성을 갖는 차량 파워 브레이크 시스템이 필요하다.
공개 공보 DE 10 2014 220 440 A1호는 2개의 제동 유닛들을 구비한 전기 유압식 차량 파워 브레이크 시스템을 공지하고, 이러한 2개의 제동 유닛들은 전기적으로 구동 가능한 압력원을 구비한 파워 제동 압력 생성기와, 각각의 휠 브레이크를 위한 제동 압력 제어 밸브 배열체를 각각 포함한다. 하나의 제동 유닛이 다른 제동 유닛에 연결되고, 유압식 휠 브레이크들이 이러한 하나의 제동 유닛에 연결되므로, 휠 브레이크들은 이러한 하나의 제동 유닛에 의해 작동 가능하고, 이러한 하나의 제동 유닛을 통과하여 다른 제동 유닛에 의해 작동 가능하다. 이를 통해, 하나의 제동 유닛의 장애 또는 고장 시에, 휠 브레이크들은 운전자 개입없이 다른 제동 유닛에 의해 작동 가능하다. 각각 능동적인 제동 유닛은 휠 브레이크들 내의 휠 브레이크 압력을 제어한다.
본 발명의 과제는, 제1 파워 제동 압력 생성기가 제동 압력을 전혀 생성하지 않거나 어쨌든 충분한 제동 압력을 생성하지 않는 경우, 파워 제동 시에 제동 압력의 형성을 위한 시간이 제2 파워 제동 압력 생성기에 의하여 가능한 한 적게 허비되도록 하는 것이다. 그러나, 이 경우 원칙적으로는 2개의 파워 제동 압력 생성기들이 작동되는 것이 아니라, 가능한 한 언제나 단 하나의 파워 제동 압력 생성기만이 작동되어야 한다.
본 발명에 따른 방법을 위해 제공된 차량 브레이크 시스템은, 차량 브레이크 시스템의 유압식 휠 브레이크들의 작동을 위한 제동 압력이 생성될 수 있도록 하는 2개의 파워 제동 압력 생성기들을 포함한다. 파워 제동 압력 생성기들은 전기 모터에 의해 구동 가능한 유압 펌프 또는 피스톤-실린더 유닛을 포함할 수 있으며, 이러한 피스톤-실린더 유닛의 피스톤은 실린더 내에서 전기 모터에 의해 예를 들어 스크류 기어를 거쳐 그리고 경우에 따라서는 중간 개재된 기계식 감속 기어를 거쳐 변위 가능하다. 파워 제동 압력 생성기의 또 다른 가능성은 개회로 제어 가능한 부압 브레이크 부스터 또는 전기 기계식 브레이크 부스터에 의해 작동 가능한 마스터 브레이크 실린더이다. 이와 같이 열거한 것들은 예시적인 것이며 확정적인 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 제동 신호의 획득 시부터 사전 결정된 제1 기간 이후 제1 파워 제동 압력 생성기가 사전 결정된 제동 압력을 생성하지 않고 제동 신호가 여전히 존재하는 경우에, 제2 파워 제동 압력 생성기에 의해 제동 압력이 생성된다. 외부 동력에 의해 제동이 실행되어야 하는 경우에, 이러한 제동 신호는 차량 운전자를 통한 브레이크 작동일 수 있다. 제동 신호는 차량 운전자와는 독립적으로도, 예를 들어 자율 차량 제어부에 의해, 선행 주행하는 차량과의 간격 제어에 의해, 또는 다른 차량이나 기타 장애물에 너무 빨리 접근하는 경우에 생성될 수 있다.
제1 기간보다 더 긴, 제동 신호의 획득에서부터의 제2 기간 이내에 제1 파워 제동 압력 생성기의 에러가 인식되는 경우, 휠 브레이크들은 제2 파워 제동 압력 생성기가 생성하는 제동 압력에 의해 작동될 수 있다. 제1 기간의 종료로부터 제1 파워 제동 압력 생성기의 에러 인식에 이르기까지의 시간은 절감된다. 제2 기간 이내에 제1 파워 제동 압력 생성기의 에러가 인식되지 않는 경우, 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서 제2 파워 제동 압력 생성기에 의한 제동 압력의 생성은 중단될 수 있다. 이를 통해, 차량 브레이크 시스템이 제동 신호가 존재함에도 불구하고 전혀 작동되지 않아야 하거나 제1 파워 제동 압력 생성기에 의한 제동 압력의 생성을 통해서는 작동되지 않아야 함에도 차량 브레이크 시스템이 제2 파워 제동 압력 생성기에 의해 작동되는 것이 방지된다. 예를 들어, 차량 브레이크 시스템이 제3 파워 제동 압력 생성기에 의해, 예를 들어 마스터 브레이크 실린더의 근력에 의한 작동 또는 외부 동력에 의한 작동을 통해 작동될 수 있거나, 차량 브레이크 시스템이 장착된 차량이 다른 방식으로, 예를 들어 전기 기계의 발전기 모드를 통한 전류 생성을 통해 감속되고, 그리하여 유압식 휠 브레이크들이 의도적으로 작동되지 않는다. 전기 기계는 예를 들어 발전기로서 작동되는 전기 모터 또는 발전기이다.
제2 파워 제동 압력 생성기에 의한 제동 압력의 생성은, 예를 들어 제1 파워 제동 압력 생성기가 제동 신호의 획득에서부터의 제2 기간 이내에 (여전히) 사전 결정된 제동 압력을 생성하거나, 차량 브레이크 시스템이 장착된 차량이 정지 상태에 있거나 정지 상태가 되는 경우에는 다른 중단 기준들에 의해서도 중단될 수 있다.
종속 청구항들은 독립 청구항에 명시된 본 발명의 바람직한 실시예들 및 개선예들에 관한 것이다.
상세한 설명 및 도면에 개시된 전체 특징들은 본 발명의 실시예들에서 개별적으로 또는 기본적으로 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 일 청구범위 또는 일 실시예의 모든 특징들이 아니라 단지 하나 이상의 특징만을 포함하는 본 발명의 실시예들이 기본적으로 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 하기에 더 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 단순화된 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 흐름도이다.
도 1에 도시된 전기 유압식 차량 파워 브레이크 시스템(1)은, 공공 도로에서 레벨 4 또는 레벨 5까지 자율 주행하는 육상 차량, 즉 승용차를 위해 제공된다. 레벨 4는 운전자의 개입이 요구될 수 있는 자율 주행을 의미하고, 레벨 5는 최고 레벨로서, 운전자 개입이 불필요한 자율 주행을 의미한다. 더 낮은 레벨 및 비자율 주행도 마찬가지로 가능하다.
차량 브레이크 시스템(1)은 4개의 유압식 휠 브레이크(2)들을 구비한 이중 회로 차량 브레이크 시스템으로서 형성되고, 이러한 유압식 휠 브레이크들 중 각각 2개의 유압식 휠 브레이크들이 2개의 제동 회로(I, II)들 중 하나의 제동 회로에 연결된다. 2개의 유압식 휠 브레이크(2)들을 구비한 제동 회로(I)가 도시되어 있고, 다른 제동 회로(II)는 이와 동일하게 형성된다.
파워 작동을 위해, 차량 브레이크 시스템(1)은 휠 브레이크(2)들이 서로 독립적으로 작동 가능하도록 하는 2개의 파워 제동 압력 생성기(3, 4)들을 포함한다. 2개의 파워 제동 압력 생성기들 중 제1 파워 제동 압력 생성기(3)는 피스톤-실린더 유닛(5)을 포함하며, 이러한 피스톤-실린더 유닛의 피스톤(6)은 제동 압력 생성을 위하여 제1 전기 모터(7)에 의해 스크류 기어(8), 예를 들어 볼 스크류 드라이브를 통해 실린더(9) 내에서 변위 가능하다. 제1 전기 모터(7)와 스크류 기어(8) 사이에는 도시되지 않은 기계식 감속 기어, 예를 들어 유성 기어 시스템이 중간 개재될 수 있다. 2개의 제동 회로(I, II)들은, 도면에는 하나만 도시되어 있는 제1 분리 밸브(10)들을 통해 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 피스톤-실린더 유닛(5)의 실린더(9)에 유압식으로 병렬 연결된다.
제2 파워 제동 압력 생성기(4)는 제2 전기 모터(12)에 의해 구동 가능한 유압 펌프(11)를 포함한다. 유압 펌프(11)는, 예를 들어 피스톤 펌프 또는 (내부) 기어 펌프이다. 2개의 제동 회로(I, II)들은 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 유압식으로 병렬 연결되고, 본 실시예에서 2개의 제동 회로(I, II)들은 유압 펌프(11)의 토출 측에 연결된다. 2개의 제동 회로(I, II)들은 중간 개재된 밸브없이 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 직접 연결될 수 있고, 본 실시예에서 2개의 제동 회로(I, II)들은, 제동 회로(I, II)들로부터 제2 파워 제동 압력 생성기(4) 내로 또는 그를 통해 브레이크 오일이 역류되는 것을 방지하기 위하여 체크 밸브(24)들을 통해 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 연결된다. 제2 파워 제동 압력 생성기(4)와 2개의 제동 회로(I, II)들 사이의 개회로 제어 가능한 밸브들, 예를 들어 솔레노이드 밸브들이 제공되어 있지는 않지만, 가능하다(도시되지 않음). 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 피스톤-실린더 유닛(5)의 실린더(9) 뿐만 아니라 제2 파워 제동 압력 생성기(4)의 유압 펌프(11)도 무압의 브레이크 오일 저장기(13)에 연결되고, 이러한 브레이크 오일 저장기는, 2개의 제동 회로(I, II)들이 제2 분리 밸브(15)들을 통해 유압식으로 병렬 연결되는, 근력에 의해 작동 가능한 이중 회로 마스터 브레이크 실린더(14) 상에 배치된다.
한편으로는 제1 분리 밸브 및 제2 분리 밸브(10, 15)와, 휠 브레이크(2)들 및 제2 파워 제동 압력 생성기(4) 사이에는 각각의 제동 회로(I, II) 내에 제3 분리 밸브(16)가 배열되고, 이러한 제3 분리 밸브에는 휠 브레이크(2)들의 방향으로 관류 가능한 체크 밸브(25)가 유압식으로 병렬 연결된다.
각각의 파워 제동 압력 생성기(3, 4)는 고유의 전기 에너지 공급부(17)(본 실시예에서는 각각의 축전지)와, 고유의 전자 제어 장치(19)를 포함한다.
각각의 휠 브레이크(2)는, 자신이 할당된 차량 브레이크 시스템(1)의 제동 회로(I, II)에 휠 브레이크(2)를 연결하는 유입 밸브(20)를 포함한다. 각각의 배출 밸브(21)를 통해, 각각의 휠 브레이크(2)가 무압의 브레이크 오일 저장기(14)에 연결된다. 유입 밸브(20) 및 배출 밸브(21)는, 각각의 휠 브레이크(2) 내의 휠 브레이크 압력들이 개별적으로 제어 가능하도록 하는 휠 브레이크 압력 제어 밸브 배열체들을 형성하고, 이러한 제어는 개회로 제어로도 이해되어야 한다. 파워 제동 시의 휠 브레이크 압력의 제어 이외에도, 유입 밸브(20)들, 배출 밸브(21)들 및 선택적으로는 2개의 파워 제동 압력 생성기(3, 4)들 중 하나의 파워 제동 압력 생성기에 의해 슬립 제어도 가능하다. 이러한 슬립 제어는 잠김 방지 제어, 구동 슬립 제어 및 주행 다이내믹 제어 또는 전자식 안정화 프로그램이며, 이를 위해 ABS, ASR 및 FDR 또는 ESP의 약자가 통용된다. 이러한 슬립 제어는 통상의 기술자에게 공지되어 있으며, 본원에 설명되지는 않는다.
본 실시예에서, 분리 밸브(10, 15, 16)들, 유입 밸브(20)들 및 배출 밸브(21)들은 2/2 경로 솔레노이드 밸브들이고, 제2 분리 밸브 및 제3 분리 밸브(15, 16), 및 유입 밸브(20)들은 자신들의 무전류 기본 위치에서 개방되고, 제1 분리 밸브(10)들 및 배출 밸브(21)들은 자신들의 무전류 기본 위치에서 폐쇄된다. 설명된 것과는 다른 밸브들 및 밸브 위치들이 가능하다. 예를 들어, 유입 밸브(20)들 및 배출 밸브(21)들은 3/3 경로 솔레노이드 밸브들로 통합될 수 있다(도시되지 않음). 도시된 제동 회로(I)의 밸브(10, 13, 16, 20, 21)들이 각각 도시되어 있으며, 도시되지 않은 제동 회로(II)는 이와 동일하게 형성되고, 동일한 밸브(10, 15, 16, 20, 21)들을 포함한다.
필드(500)로 시작하는 도 2의 흐름도는 본 발명에 따른 자율 파워 제동의 진행 과정을 도시한다. 자율 주행을 위하여, 차량 브레이크 시스템(1)의 일부일 필요는 없고, 단계(501)에서 제동 신호를 2개의 파워 제동 압력 생성기(3, 4)들의 전자 제어 장치(18, 19)들에 송신하는 자율 차량 제어부(22)가 존재한다. 제동 신호는, 차량 브레이크 시스템(1)이 외부 동력에 의해 작동되어야 함을 의미한다. 이어서, 피스톤(6)은 제1 전기 모터(7)에 의해 피스톤-실린더 유닛(5)의 실린더(9) 내에서 변위되고, 이를 통해 제1 파워 제동 압력 생성기(3)에 의하여 제동 압력을 생성시킨다[단계(502)]. 제1 분리 밸브(10)들 및 제3 분리 밸브(16)들은 개방된 상태로 유지되므로, 휠 브레이크(2)들은 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 생성하는 제동 압력에 의해 작동될 수 있다. 제2 분리 밸브(15)들은 폐쇄되므로, 휠 브레이크(2)들은 마스터 브레이크 실린더(15)로부터 유압 분리되고, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 생성하는 제동 압력에 의한 파워 제동이 실행될 수 있다.
제2 파워 제동 압력 생성기(4)의 전자 제어 장치(19)는 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 피스톤-실린더 유닛(5)의 실린더(9)에 연결된 압력 센서(23)에 의하여, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)에 의한 제동 압력의 생성을 모니터링한다[단계(503)]. 이러한 압력 센서(23)는 자신의 압력 신호를 제2 파워 제동 압력 생성기(4)의 전자 제어 장치(19) 이외에, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 전자 제어 장치(18) 및 자율 차량 제어부(22)에도 송신한다.
제동 신호의 시작에서부터의 사전 결정된 제1 기간(t1) 동안, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 제동 압력을 전혀 생성하지 않거나 어쨌든 사전 결정된 제동 압력을 생성하지 않는 경우 또는 제동 압력 형성 기울기가 너무 낮고 자율 차량 제어부(22)의 제동 신호가 여전히 존재하는 경우, 제2 전기 모터(12)를 구비한 유압 펌프(11)의 구동을 통하여 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의해 제동 압력이 생성된다[단계(504)].
제2 파워 제동 압력 생성기(4)의 전자 제어 장치(19)가, 제1 기간(t1)보다 더 긴, 제동 신호의 시작에서부터의 사전 결정된 제2 기간(t2) 이내에 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 에러 메시지를 획득하는 경우[단계(505)], 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 제1 분리 밸브(10)들은 폐쇄되고, 휠 브레이크(2)들은 제2 파워 제동 압력 생성기(4)가 생성하는 제동 압력에 의해 작동된다[단계(506)]. 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 에러 메시지는, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)에 고장이 발생했거나 어쨌든 충분히 짧은 시간 내에 충분한 제동 압력을 생성할 수 없음을 의미한다. 이러한 에러 메시지는 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 전자 제어 장치(18) 이외에, 예를 들어 자율 차량 제어부(22)로부터 나올 수도 있다.
제2 파워 제동 압력 생성기(4)의 전자 제어 장치(18)가 제2 기간(t2) 이내에 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 에러 메시지를 획득하지 않는 경우, 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의한 제동 압력의 생성은 중단된다[단계(507)]. 에러 메시지가 없는 이유는, 제동 신호에도 불구하고 제1 파워 제동 압력 생성기(3)에 의해서는 제동 압력이 생성되지 않아야 하기 때문일 수 있다. 이는 예를 들어, 전기 에너지 획득을 위하여 발전기로서 작동되는 전기 모터 또는 발전기에 의해 전류가 생성되고, 차량 브레이크 시스템(1)이 장착된 차량이 이러한 방식으로 전기 모터 또는 발전기에 의해 충분히 감속되는 경우이다. 이러한 경우, 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의한 휠 브레이크(2)들의 작동이 방해가 될 것이다.
제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의한 제동 압력의 생성은, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 제동 신호의 시작에서부터의 제2 기간(t2) 이내에 충분한 제동 압력을 생성하는 경우, 제동 압력 생성이 존재하지 않거나 제동 압력 생성이 너무 낮음에도 불구하고 차량이 충분히 감속되는 경우, 또는 차량이 정지 상태에 있거나 정지 상태가 되는 경우에도 중단된다.
제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 에러 메시지가 이미 제동 신호의 시작 시에 존재하거나, 제동 신호의 시작에서부터의 제1 기간(t1) 이내에 존재하는 경우[단계(502)], 제동 압력은 제동 신호의 시작에서부터 또는 에러 메시지의 획득에서부터 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의해 생성된다[단계(506)]. 제동 압력은, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 에러에 의한 것과는 다른 이유로 제공되지 않거나 어쨌든 에러 메시지없이 제공되지 않는 경우에도 제동 신호의 시작에서부터 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의해 생성된다[단계(502) 및 단계(506)].

Claims (7)

  1. 유압식 휠 브레이크(2)가 연결된 제1 파워 제동 압력 생성기(3) 및 제2 파워 제동 압력 생성기(4)를 포함하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법에 있어서,
    제동 신호의 획득 시부터 사전 결정된 제1 기간(t1) 이후 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 사전 결정된 제동 압력(p1)을 생성하지 않고 제동 신호가 여전히 존재하는 경우, 제동 신호 시에 제동 압력이 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 기간(t1)보다 더 긴, 제동 신호의 획득 시부터 사전 결정된 제2 기간(t2) 이내에 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 에러 메시지가 존재하지 않는 경우, 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의한 제동 압력의 생성은 중단되는 것을 특징으로 하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기간(t1)보다 더 긴, 제동 신호의 획득 시부터 사전 결정된 제2 기간(t2) 이내에 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 사전 결정된 제동 압력을 생성하거나, 차량 브레이크 시스템(1)이 장착된 차량이 정지 상태에 있는 경우, 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의한 제동 압력의 생성은 중단되는 것을 특징으로 하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 복수의 항들에 있어서, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)가 제동 압력을 생성할 준비가 되어 있지 않은 경우, 제동 압력은 제동 신호의 획득 시에 즉각적으로 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 복수의 항들에 있어서, 제1 파워 제동 압력 생성기(3)의 에러 메시지가 존재하는 경우, 제동 압력은 제동 신호의 획득 시에 즉각적으로 제2 파워 제동 압력 생성기(4)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 복수의 항들에 있어서, 사전 결정된 제동 압력이 제1 파워 제동 압력 생성기(3)에 의한 것과는 다른 방식으로 생성되고 그리고/또는 차량 브레이크 시스템(1)이 장착된 차량이 차량 브레이크 시스템(1)에 의한 것과는 다른 방식으로 사전 결정된 감속에 의해 감속되는 경우, 실행되지 않는 것을 특징으로 하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 복수의 항들에 있어서, 파워 제동 압력 생성기(3, 4)들은 전자 제어 장치(18, 19)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자율 주행을 위한 유압식 차량 파워 브레이크 시스템의 작동 방법.
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