KR20220040827A

KR20220040827A - 전자식 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR20220040827A
Application number: KR1020200124021A
Authority: KR
Inventors: 장용성
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-31

Abstract

전자식 브레이크 시스템은 리저버와, 마스터 실린더와, 마스터 실린더와 연결되어 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터와, 브레이크 페달의 이동에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 유압피스톤을 작동하여 액압을 발생시키는 액압 공급장치와, 제1 휠 실린더 및 제2 휠 실린더의 액압을 제어하는 제1 유압서킷과, 제3 휠 실린더 및 제4 휠 실린더의 액압을 제어하는 제2 유압서킷과, 마스터 실린더와, 제1 유압서킷과 제2 유압서킷 중 적어도 하나를 연결하는 백업유로와, 백업유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 컷 밸브와, 백업유로에서 분기되어 마스터 실린더와 페달 시뮬레이터를 연결하는 분기유로와, 분기유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브와, 브레이크 페달의 이동을 검출하는 페달트래블센서와, 마스터 실린더로부터 페달 시뮬레이터로 전달되는 액압을 검출하는 페달시뮬레이터 압력센서와, 컷 밸브와 시뮬레이터 밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 브레이크 페달이 작동된 경우, 페달시뮬레이터의 압력과, 브레이크 페달의 이동에 대응하는 목표압력을 근거로 시뮬레이터 밸브의 고장을 의심하고, 시뮬레이터 밸브의 연속 고장 의심 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면, 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정한다.

Description

전자식 브레이크 시스템{ELECTRIC BRAKE SYSTEM}

본 발명은 브레이크 페달의 이동에 대응하는 전기적 신호에 따라 제동력을 발생시키는 전자식 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 친환경 및 안전에 대한 지속적인 요구, 긴급 제동 및 자율 주행을 위한 준비의 일환으로, 마스터 실린더, 부스터, ABS(Anti-lock Brake System)/ESC(Electric Stability Control) 장치 간의 기구적 연결을 전기전자적 연결로 대체하여 전장화하는 브레이크-바이-와이어(Brake-By-Wire) 시스템이 개발되고 있다. 특히 운전자의 브레이크 페달 조작량을 전기적 신호로 전달받아 모터를 작동시켜 압력챔버 내의 피스톤을 이동시킴으로써 제동에 필요한 유압을 생성하는 액압 공급장치를 이용하여 제동력을 발생시키는 통합형의 전자식 브레이크 시스템이 적용되고 있다.

이러한 전자식 브레이크 시스템은 휠 실린더에 공급되는 유압의 흐름을 제어하는 유압 서킷과 마스터 실린더의 유로를 개폐하는 컷 밸브와, 마스터 실린더로부터 생성되는 유압으로 그에 대한 반력을 운전자에게 제공하여 운전자에게 페달감을 제공하는 페달 시뮬레이터와, 마스터 실린더에 의해 생성된 유압을 페달 시뮬레이터에 전달하도록 마스터 실린더와 페달 시뮬레이터 사이의 유로를 개폐하는 시뮬레이터 밸브를 포함한다.

기존에는 정상 작동모드 시 컷 밸브를 닫아 마스터 실린더와 유압 서킷의 유로를 폐쇄시킴과 함께 시뮬레이터 밸브를 열어 마스터 실린더에 의해 생성된 유압을 페달 시뮬레이터로 전달한다.

하지만, 시뮬레이터 밸브에 코일 소손, 볼 끼임 등의 기계적인 결함이 발생할 경우, 시뮬레이터 밸브가 개방되지 않을 수 있다. 시뮬레이터 밸브가 개방되지 않으면, 마스터 실린더에 의해 생성된 유압이 페달 시뮬레이터로 전달되지 않기 때문에 운전자가 딱딱한 브레이크 페달감을 느껴 운전자의 제동의지만큼 제동력이 형성되지 않을 수 있다.

유럽특허공보 EP 2 520 473(2012.11.07. 공개)

일 측면은 시뮬레이터 밸브의 고장 여부를 판단하고 고장 발생시 제동력을 확보할 수 있는 전자식 브레이크 시스템을 제공한다.

일 측면에 따르면, 가압매체가 저장되는 리저버; 브레이크 페달과 연결되는 마스터 실린더; 상기 마스터 실린더와 연결되어 상기 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터; 상기 브레이크 페달의 이동에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 유압피스톤을 작동하여 액압을 발생시키는 액압 공급장치; 제1 휠 실린더 및 제2 휠 실린더의 액압을 제어하는 제1 유압서킷; 제3 휠 실린더 및 제4 휠 실린더의 액압을 제어하는 제2 유압서킷; 상기 마스터 실린더와 상기 제1 유압서킷과 제2 유압서킷 중 적어도 하나를 연결하는 백업유로; 상기 백업유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 컷 밸브; 상기 백업유로에서 분기되어 상기 마스터 실린더와 상기 페달 시뮬레이터를 연결하는 분기유로; 상기 분기유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브; 상기 브레이크 페달의 이동을 검출하는 페달트래블센서; 상기 마스터 실린더로부터 상기 페달 시뮬레이터로 전달되는 액압을 검출하는 페달시뮬레이터 압력센서; 및 상기 컷 밸브와 상기 시뮬레이터 밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 브레이크 페달이 작동된 경우, 상기 페달시뮬레이터의 압력과, 상기 브레이크 페달의 이동에 대응하는 목표압력을 근거로 상기 시뮬레이터 밸브의 고장을 의심하고, 상기 시뮬레이터 밸브의 연속 고장 의심 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면, 상기 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 전자식 브레이크 시스템이 제공될 수 있다.

상기 제어부는 각 제동사이클마다 상기 페달시뮬레이터의 압력과, 상기 브레이크 페달의 이동에 대응하는 목표압력을 근거로 상기 시뮬레이터 밸브의 고장 의심 조건을 만족하는지를 판단하고, 상기 고장 의심 조건을 만족하면, 상기 시뮬레이터 밸브의 고장을 의심할 수 있다.

상기 제어부는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 미리 설정된 압력보다 높고, 상기 브레이크 페달의 속도가 미리 설정된 속도보다 낮으면, 상기 고장 의심 조건을 만족하는지를 판단할 수 있다.

상기 제어부는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 미리 설정된 압력보다 높고, 상기 브레이크 페달의 속도가 미리 설정된 속도보다 낮은 시점의 페달시뮬레이터 압력(Capture PSP)와 목표압력(Capture TarP)를 저장하고, 현재의 페달시뮬레이터 압력(PSP)과 상기 저장된 페달시뮬레이터 압력(Capture PSP)의 제1 압력차이(ΔPSP=PSP-Capture PSP)와, 현재의 목표압력(TarP)과 상기 저장된 목표압력(Capture TarP)의 제2 압력차이(ΔTargetP=TarP-Capture TarP)를 산출하고, 상기 제1 압력차이(ΔPSP)와 상기 제2 압력차이(ΔTargetP)를 비교하여 카운트 횟수를 증감하고, 상기 증감된 카운트 횟수가 미리 설정된 카운트 횟수보다 많으면 상기 고장 의심 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어부는 상기 고장 의심 조건을 만족하면, 상기 시뮬레이터 밸브를 재개방하도록 상기 시뮬레이터 밸브에 구동 전류를 공급할 수 있다.

상기 백업유로는 제1 컷밸브가 마련된 제1 백업유로와 제2 컷밸브가 제2 백업유로를 포함하고, 상기 시뮬레이터 밸브가 마련된 분기유로는 상기 제1 백업유로에서 분기되고, 상기 제어부는 상기 고장 의심 조건을 만족하면, 상기 제1 컷밸브를 일시 개방하도록 상기 제1 컷밸브에 공급된 구동 전류를 일시적으로 차단할 수 있다.

상기 제어부는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 미리 설정된 압력보다 낮거나, 상기 브레이크 페달의 속도가 미리 설정된 속도보다 낮으면, 상기 시뮬레이터 밸브를 원래대로 복귀시킬 수 있다.

상기 제어부는 이전 가압 종료 후 다음 가압이 시작될 때까지의 시간을 근거로 상기 미리 설정된 횟수를 가변시킬 수 있다.

상기 제어부는 이전 가압 종료 후 다음 가압이 시작될 때까지의 시간이 미리 설정된 시간보다 짧으면 상기 미리 설정된 횟수를 줄일 수 있다.

상기 제어부는 상기 시뮬레이터 밸브의 고장이 의심되면 현재 가압 종료시점으로부터 미리 설정된 시간동안 상기 시뮬레이터 밸브에 메인테인 전류를 유지시킬 수 있다.

상기 제어부는 상기 시뮬레이터 밸브의 연속 고장 의심 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면, 상기 시뮬레이터 밸브가 영구 스턱인 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어부는 상기 시뮬레이터 밸브의 고장이 확정되면, 폴백 모드를 수행할 수 있다.

본 발명은 시뮬레이터 밸브의 고장 여부를 판단하고 고장 발생시 제동력을 확보할 수 있다.

도 1은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 유압회로도를 도시한다.
도 2는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 정상 작동모드를 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어블록도를 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 한 제동사이클에서 시뮬레이터 밸브의 고장을 의심하는 것에 대한 제어흐름도이다.
도 5는 도 4의 시뮬레이터 밸브 고장 의심 조건의 만족 여부를 판단하는 것을 설명한다.
도 6은 도 5의 시뮬레이터 밸브 고장 의심시 제1 컷밸브(CUTPV)를 일시 개방하는 것을 설명한다.
도 7은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 것에 대한 제어흐름도이다.
도 8은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 시뮬레이터 밸브의 고장 확정시 시뮬레이터 밸브와 컷 밸브의 제어를 설명한다.
도 9는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 다음 제동이 소정시간 경과 후에 수행되는 경우, 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 것을 설명한다.
도 10은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 다음 제동이 소정시간 이내에 수행되는 경우, 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 것을 설명한다.

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 유압회로도를 도시한다.

도 1을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템은 브레이크 페달(10)의 조작에 의해 내부에 수용된 가압매체를 가압 및 토출하는 마스터 실린더(20)와, 마스터 실린더(20)의 상측에 결합되어 가압매체를 저장하는 리저버(30)와, 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련된 휠 실린더(40)와, 브레이크 페달(10)의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터(50)와, 브레이크 페달(10)의 이동에 대응하는 전기적 신호에 의해 구동하여 액압을 발생시키고 발생된 액압을 각 차륜(RR, RL, FR, FL)에 마련된 각 휠 실린더(40)에 공급하는 액압 공급장치(60)와, 액압 공급장치(60)에 의해 각 휠 실린더(40)로 전달되는 액압의 흐름을 제어하는 유압 제어유닛(70) 및 액압 정보 및 페달 이동 정보에 근거하여 액압 공급장치(60), 유압 제어유닛(70) 및 각종 밸브들을 제어하는 제어부(ECU)(100)를 포함할 수 있다.

페달 시뮬레이터(50)는 후술할 제1 백업유로(80)에서 리저버(30) 측으로 분기된 분기유로(80a) 상에 브레이크 페달(10)의 답력에 대한 반력을 제공할 수 있다. 페달 시뮬레이터(50)는 마스터 실린더(20)에서 유출되는 가압매체를 저장할 수 있도록 분기유로(80a) 상에 마련된 시뮬레이션 챔버(51)와, 시뮬레이션 챔버(51) 내에 마련된 반력 피스톤(52)과, 이를 탄성 지지하는 반력 스프링(53)을 포함할 수 있다. 페달 시뮬레이터(50)는 시뮬레이션 챔버(51) 내에 압력을 형성시켜 운전자에게 적절한 페달감을 제공할 수 있다.

액압 공급장치(60)는 다양한 방식 및 구조의 장치로 마련될 수 있다. 일 예로, 모터의 구동력으로 움직이는 유압피스톤이 챔버 내의 가압매체를 밀어내어 유압 제어유닛(50)으로 액압을 전달할 수 있다. 또한, 액압 공급장치(40)는 모터로 구동되는 펌프나 고압 어큐뮬레이터로 마련될 수 있다. 구체적으로, 운전자가 브레이크 페달(10)에 답력을 가하면 브레이크 페달(10)의 트래블(travel)이 달라짐에 따라 페달 트래블센서(11)에서 전기적 신호가 송출되고, 이 신호에 의해 모터가 동작할 수 있다. 그리고 모터와 피스톤 사이에는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 동력변환부가 마련될 수 있다. 동력 변환부는 웜과 웜기어 및/또는 랙 앤 피니언 기어 등을 포함할 수 있다.

유압 제어유닛(70)은 액압을 공급받아 각각 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제1 유압서킷(71) 및 다른 두 개의 휠 실린더로 전달되는 액압을 제어하는 제2 유압서킷(72)으로 이루어질 수 있다. 일 예로, 제1 유압서킷(51)은 우측 전륜(FR)과 좌측 후륜(RL)을 제어할 수 있고, 제2 유압서킷(52)은 좌측 전륜(FL)과 우측 후륜(RR)을 제어할 수 있다. 이에 한정되지 않으며 제1 유압서킷(51) 및 제2 유압서킷(52)에 연결되는 휠의 위치는 다양하게 구성될 수 있다.

유압 제어유닛(70)은 각각의 휠 실린더(40)의 전단에 마련되어 액압을 제어하는 인렛 밸브와, 인렛 밸브와 휠 실린더(40) 사이에서 분기되어 리저버(30)와 연결되는 아웃렛 밸브를 포함할 수 있다. 액압 공급장치(60)와 제1 유압서킷(71)의 인렛 밸브 전단은 연결될 수 있고, 액압 공급장치(60)와 제2 유압서킷(72)의 인렛 밸브 전단은 연결될 수 있다. 액압 공급장치(40)에서 발생 및 제공된 액압이 제1 유압서킷(71) 및 제2 유압서킷(72)으로 각각 공급될 수 있다.

백업유로(80,81)는 액압 공급장치(60)의 고장 등에 의해 전자식 브레이크 시스템이 정상적인 작동이 불가능한 경우 마스터 실린더(20)로부터 토출된 액압을 유압 제어유닛(70)으로 직접 공급하여 휠 실린더(40)의 제동을 구현할 수 있는 폴백 모드(Fallback mode)시 이용되는 유로이다.

이러한 백업유로(80,81)는 마스터 실린더(20)의 제1 실린더 챔버와 제1 유압서킷(71)을 연결하는 제1 백업유로(80)와, 마스터 실린더(20)의 제2 실린더 챔버와 제2 유압서킷(72)을 연결하는 제2 백업유로(81)를 포함할 수 있다.

제1 백업유로(80)에는 액압을 흐름을 제어하는 제1 컷밸브(82)가 설치될 수 있다.

제2 백업유로(81)에는 액압의 흐름을 제어하는 제2 컷밸브(83)가 설치될 수 있다.

제1 컷밸브(82)와 제2 컷밸브(83)는 평상시에는 개방되어 있다가 제어부(ECU)(100)의 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노멀 오픈 타입(Normal Open type)의 솔레노이드 밸브일 수 있다. 밸브의 수를 절감하여 장치의 구조를 단순화하고자 할 경우에는 제1 백업유로(90)와 제2 백업유로(91) 중 적어도 하나에는 컷밸브를 설치하지 않을 수 있다. 대신에, 제1 유압서킷(71)에 마련된 아웃렛밸브가 컷밸브의 기능을 수행하도록 제1 백업유로(90)과 제1 유압서킷(71)의 아웃렛밸브를 연결하거나, 제2 유압서킷(72)에 마련된 아웃렛밸브가 컷밸브의 기능을 수행하도록 제2 백업유로(91)과 제2 유압서킷(72)의 아웃렛밸브를 연결할 수 있다.

시뮬레이터 밸브(90)는 마스터 실린더(20)와 페달 시뮬레이터(50) 사이의 분기유로(80a) 상에 마련될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(90)는 마스터 실린더(20)와 페달 시뮬레이터(50) 사이의 분기유로(80a)를 개폐할 수 있다. 시뮬레이터 밸브(90)가 개방되면, 마스터 실린더(20)에 의해 생성된 액압이 페달 시뮬레이터(50)로 전달될 수 있다. 시뮬레이터 밸브(90)는 평상시 닫혀있다가 제어부(ECU)(100)로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노멀 클로즈 타입(Normal Cloesd type)의 솔레노이드 밸브일 수 있다.

도면부호 12는 페달 시뮬레이터(50)의 압력을 검출하기 위한 페달시뮬레이터 압력센서로서, 마스터 실린더(20)로부터 페달 시뮬레이터(50)로 전달되는 액압을 검출한다. 페달시뮬레이터 압력센서(12)는 마스터 실린더(20)와 연결된 제1 백업유로(80)에 마련되기 때문에 마스터 실린더(20)의 압력을 검출할 수 있어 마스터 실린더 압력센서로 명명될 수 있다. 도면부호 13은 유압서킷(71,72)의 액압을 검출하기 위한 서킷압력센서일 수 있다.

도 2는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 정상 작동모드를 도시한다.

도 2를 참조하면, 운전자가 브레이크 페달(10)을 조작하면, 제어부(100)는 제1 컷밸브(82) 및 제2 컷밸브(83)을 폐쇄시키고, 시뮬레이터 밸브(90)를 개방시킬 수 있다.

제어부(100)는 페달 트래블센서(11)를 통해 검출된 브레이크 페달의 이동을 근거로 액압 공급장치(60)를 작동시킬 수 있다. 액압 공급장치에 의해 발생된 액압은 제1 유압서킷(71) 및 제2 유압서킷(72)으로 전달됨으로써 각각의 휠 실린더(40)로 공급되어 제동력을 발생시키게 된다.

브레이크 페달(10)의 작동이 진행됨에 따라 마스터 실린더(20)에 액압이 생성되고, 생성된 액압은 시뮬레이터 밸브(90)를 통해 페달 시뮬레이터(50)에 전달될 수 있다. 페달 시뮬레이터(50)에 전달된 액압에 의해 운전자에게 페달감을 제공할 수 있다.

도 3은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 제어블록도를 도시한다.

도 3을 참조하면, 전자식 브레이크 시스템의 전반적인 제어를 수행하는 제어부(100)의 입력측에는 페달 트래블센서(11), 페달시뮬레이터 압력센서(12) 및 서킷압력센서(13)가 전기적으로 연결되어 있다.

제어부(100)의 출력측에는 시뮬레이터 밸브(90), 제1 컷밸브(82) 및 제2 컷밸브(83)가 전기적으로 연결되어 있다.

페달 트래블센서(11)는 브레이크 페달(10)의 이동 정보(트래블 정보)를 검출할 수 있다.

페달시뮬레이터 압력센서(12)는 페달 시뮬레이터(50)의 압력을 검출할 수 있다.

서킷압력센서(13)는 제1 유압서킷(71)의 압력을 검출할 수 있다. 서킷압력센서(13)는 제1 유압서킷(71)의 압력을 검출할 수도 있다. 서킷압력센서(13)는 제1 유압서킷(71) 또는 제2 유압서킷(72) 중 적어도 하나의 압력을 검출할 수 있다.

제어부(100)는 ECU(Electronic Control Unit)로 명명될 수 있다.

제어부(100)는 프로세서(110)와 메모리(120)를 포함할 수 있다.

제어부(100)는 하나 이상의 프로세서(110)를 포함할 수 있다. 제어부(100)에 포함되는 하나 이상의 프로세서(110)는 하나의 칩에 집적되는 것도 가능하고, 물리적으로 분리되는 것도 가능하다. 또한, 프로세서(110)와 메모리(120)가 단일 칩으로 구현될 수도 있다.

메모리(120)는 프로세서(110)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램과, 전자식 브레이크 시스템의 작동을 위한 각종 데이터를 저장할 수 있다.

메모리(120)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(110)는 전자식 브레이크 시스템의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

프로세서(110)는 밸브 지령 신호를 시뮬레이터 밸브(90), 제1 컷밸브(82) 및 제2 컷밸브(83)에 출력시킴으로써 각 밸브를 개폐시킬 수 있다.

프로세서(110)는 페달 트래블센서(11)를 통해 브레이크 페달 이동정보를 수신할 수 있다. 프로세서(110)는 수신된 브레이크 페달 이동정보로부터 브레이크 페달(10)의 작동 여부, 페달 이동값 및 페달 속도(Pedal rate)를 인식할 수 있다.

프로세서(110)는 인식된 브레이크 페달 이동값에 따라 운전자가 요구하는 목표 압력을 판단할 수 있다. 프로세서(110)는 브레이크 페달 이동값 - 목표 압력 맵을 이용하여 브레이크 페달 이동값에 대응하는 목표 압력값을 판단할 수 있다.

프로세서(110)는 페달시뮬레이터 압력센서(12)를 통해 페달 시뮬레이터(50)의 압력정보를 수신할 수 있다. 프로세서(110)는 수신된 페달 시뮬레이터(50)의 압력정보로부터 페달 시뮬레이터(50)의 압력값을 인식할 수 있다.

프로세서(110)는 서킷압력센서(13)를 통해 제1 유압서킷(71) 또는 제2 유압서킷(72)의 압력정보를 수신할 수 있다. 프로세서(110)는 수신된 유압서킷(71,72)의 압력정보로부터 유압서킷(71,72)의 압력값을 인식할 수 있다.

프로세서(110)는 유압서킷(71,72)의 압력이 목표 압력에 도달하도록 액압 공급장치(60) 및 유압 제어유닛(70)을 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 기존의 전자식 브레이크 시스템은 정상 작동모드에서 운전자가 브레이크 페달(20)을 조작하면, 제1 컷밸브(82) 및 제2 컷밸브(83)를 닫아 마스터 실린더(20)와 유압 제어유닛(70)의 유로를 폐쇄시킴과 함께 시뮬레이터 밸브(90)를 열어 마스터 실린더(20)에 의해 생성된 액압을 페달 시뮬레이터(50)로 전달한다. 하지만, 시뮬레이터 밸브(90)에 코일 소손, 볼 끼임 등의 기계적인 결함이 발생할 경우, 시뮬레이터 밸브가 개방되지 않을 수 있다. 시뮬레이터 밸브가 개방되지 않으면, 마스터 실린더에 의해 생성된 유압이 페달 시뮬레이터로 전달되지 않기 때문에 운전자가 딱딱한 브레이크 페달감을 느껴 운전자의 제동의지만큼 제동력이 형성되지 않을 수 있다.

일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템은 목표압력, 페달시뮬레이터 압력, 브레이크 페달 속도(brake pedal rate) 등의 인자를 고려하여 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 유무를 모니터링하고 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 발생시 폴백 모드로 진입하여 시스템의 제동력을 확보할 수 있다.

도 4는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템의 한 제동사이클에서 시뮬레이터 밸브의 고장을 의심하는 것에 대한 제어흐름도이다.

도 4를 참조하면, 제어부(100)는 먼저 페달 트래블센서(11)를 통해 검출된 브레이크 페달 이동정보에 따라 브레이크 페달(10)의 작동 여부를 판단한다(200).

브레이크 페달(10)이 작동하는 경우(200, 예), 제어부(100)는 시뮬레이터 밸브(80)에 구동 전류를 공급하여 시뮬레이터 밸브(90)를 개방시키고(202), 컷 밸브(82,83)에 구동 전류를 공급하여 컷 밸브(82,83)를 폐쇄시킨다(204).

제어부(100)는 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 조건을 만족하는지를 판단한다(206).

시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 조건을 만족하는 경우(206, 예), 제어부(100)는 시뮬레이터 밸브(90)가 개방되지 않은 상황이므로 시뮬레이터 밸브(90)의 고장을 의심한다(208).

도 5는 도 4의 시뮬레이터 밸브 고장 의심 조건의 만족 여부를 판단하는 것을 설명한다.

도 5를 참조하면, t1 시점에서 브레이크 페달(10)이 작동하면, 시뮬레이터 밸브(90)를 개방시키도록 시뮬레이터 밸브(90)에 구동 전류를 공급하고, 컷 밸브(82,83)를 폐쇄시키도록 제1 컷밸브(82) 및 제2 컷밸브(83)에 구동 전류를 공급한다.

페달시뮬레이터 압력센서(12)에 의해 검출된 페달시뮬레이터 압력(PSP)이 미리 설정된 압력보다 높고 페달 속도(Pedal rate)가 미리 설정된 페달 속도보다 낮을 때의 페달시뮬레이터 압력과 목표 압력은 메모리(120)에 저장된다. 이때, 페달시뮬레이터 압력(PSP)이 미리 설정된 압력보다 높고 페달 속도(Pedal rate)가 미리 설정된 페달 속도보다 낮은지를 판단하는 것은 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 조건 만족 여부를 판단하기 위한 진입 조건일 수 있다.

예를 들면, t2 시점과 같이, 페달시뮬레이터 압력센서(12)에 의해 검출된 페달시뮬레이터 압력(PSP)가 30bar 을 초과하고 페달 속도(Pedal rate)가 40mm/s 미만일 때의 페달시뮬레이터 압력(Capture PSP)과 목표 압력(Capture TarP)은 메모리(120)에 저장된다.

t2 시점부터 ΔPSP(PSP - Capture PSP)와 ΔTargetP(TarP - CaptureTarP)를 산출하고, 산출된 ΔPSP(PSP - Capture PSP)와 ΔTargetP(TarP - CaptureTarP)를 비교하고, 비교한 결과를 이용하여 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 조건의 만족 여부를 판단하고, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 조건을 만족하면, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장을 의심한다.

예를 들면, ΔPSP가 ΔTargetP × 2 이상일 경우, 카운트를 1 증가하고, 그렇지 않을 경우, 카운트를 1 감소한다. 전체 카운트수가 일예로, 20보다 크면, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그를 세트(set)시킨다. 전체 카운트수가 높다는 것은 시뮬레이터 밸브(90)의 상류 압력이 목표 압력에 대비하여 상당히 높은 상태를 오랫동안 유지하는 중으로 볼 수 있다. 따라서, 시뮬레이터 밸브(90)의 기계적인 결함으로 인해 시뮬레이터 밸브(90)가 개방되지 않은 상태로 의심할 수 있다.

PSP가 미리 설정된 압력보다 낮거나, 페달 속도가 미리 설정된 속도보다 낮으면, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그를 클리어(clear) 상태로 전환시킨다. 즉, 운전자가 브레이크 페달(10)에서 발을 떼는 중일 때의 PSP 상태나 페달 속도 상태를 근거로 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그를 클리어(clear) 상태로 전환시킨다.

예를 들면, PSP가 30bar 미만이거나, 페달 속도가 -40mm/s 미만인 경우, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그를 클리어(clear)한다.

시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그가 세트(set) 상태인 구간인 t3로부터 t4까지는 시뮬레이터 밸브(90)를 재개방시키도록 시뮬레이터 밸브(90)에 구동 전류를 재공급할 수 있다.

도 6은 도 5의 시뮬레이터 밸브 고장 의심시 제1 컷밸브(CUTPV)를 일시 개방하는 것을 설명한다.

도 6을 참조하면, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그가 세트(set) 상태인 구간(t3-t4)에서 시뮬레이터 밸브(90)를 재개방시키도록 시뮬레이터 밸브(90)에 구동 전류를 재공급함과 함께 제1 컷밸브(82)(CUTPV)를 일시 개방하도록 제1 컷밸브(82)(CUTPV)에 공급되는 구동 전류를 일시적으로 차단한다.

시뮬레이터 밸브(90)가 제1 백업유로(80)로부터 분기된 분기유로(80a)에 장착되어 있기 때문에 2개의 컷 밸브(82,83) 중에서 제1 백업유로(80)에 장착된 제1 컷밸브(82)(CUTPV)를 일시 개방하도록 제1 컷밸브(82)(CUTPV)에 공급되는 구동 전류를 일시적으로 차단한다. 이에 따라, 시뮬레이터 밸브(90)의 상류 압력단에 있던 유압이 일시 개방된 제1 컷밸브(82)(CUTPV)를 거쳐 제1 유압서킷(71)측으로 배출되기 때문에 시뮬레이터 밸브(90)가 양단의 높은 압력차로 인해 개방되지 않은 상태인 경우에는 개방되게 할 수 있다.

도 7은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 것에 대한 제어흐름도이다.

도 7을 참조하면, 먼저 제어부(100)는 시뮬레이트 밸브(90)의 고장 의심 조건을 만족하는 시뮬레이터 밸브(90)의 고장이 의심될 때마다 메모리(120)에 고장 의심 횟수를 저장한다.

제어부(100)는 메모리(120)에 저장된 고장 의심 횟수 정보를 이용하여 연속 고장 의심 횟수가 미리 설정된 횟수(Nref) 이상인지를 판단한다(300).

연속 고장 의심 횟수가 미리 설정된 횟수(Nref) 이상인 경우(300, 예), 제어부(100)는 시뮬레이터 밸브(90)의 고장을 확정한다(302). 제어부(100)는 시뮬레이터 밸브(90)가 영구 스턱(permanent stuck)인 것으로 판단한다. 이때, 제어부(100)는 시스템의 디스플레이 장치/경고장치 혹은 차량의 디스플레이 장치/경고장치를 통해 시뮬레이터 밸브(90)가 영구 스턱(permanent stuck)임을 운전자에게 경고할 수 있다.

제어부(100)는 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 확정시 폴백 모드를 수행한다(304). 제어부(100)는 시뮬레이터 밸브(90)에 공급되는 구동 전류를 차단시켜 시뮬레이터 밸브(90)를 폐쇄시키고, 컷 밸브(82,83)에 공급되는 구동 전류를 차단시켜 컷 밸브(82,83)를 개방시킨다. 이때, 액압 공급장치(60)와 유압 제어유닛(70)을 정지시킨다. 이에 따라, 운전자가 브레이크 페달에 답력을 가함에 따라 제동에 필요한 액압을 곧바로 형성하고, 이를 휠 실린더로 직접 전달할 수 있다.

도 8은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 시뮬레이터 밸브의 고장 확정시 시뮬레이터 밸브와 컷 밸브의 제어를 설명한다.

도 8을 참조하면, 연속 고장 의심 횟수가 4회인 경우, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장을 확정한다고 가정할 때, 4회 이전인 경우와 4회째인 경우는 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그를 클리어(clear)하는 조건을 다르게 할 수 있다.

4회 이전일 때는 PSP가 30bar 미만이거나, 페달 속도가 -40mm/s 미만인 경우, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그를 클리어(clear)한다.

4회째일 때는 PSP가 30bar 미만이거나, 페달 속도가 -40mm/s 미만인 경우 뿐만 아니라, PSP-TarP 가 10bar 미만인 경우, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그를 클리어(clear)한다. 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그가 세트된 구간 동안, 시뮬레이터 밸브(90)를 재개방시키도록 시뮬레이터 밸브(90)에 공급 중인 홀드 전류(Hold current)를 맥스 전류(Max current)로 상승시킨다. 또한, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그가 세트된 구간 동안, 컷 밸브(82,83)를 일시 개방시키도록 컷 밸브(82,83)에 공급되는 구동 전류를 일시적으로 차단시킬 수 있다.

도 9는 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 다음 제동이 소정시간 경과 후에 수행되는 경우, 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 것을 설명하고, 도 10은 일실시예에 따른 전자식 브레이크 시스템에서 다음 제동이 소정시간 이내에 수행되는 경우, 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 것을 설명한다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 4개의 제동사이클이 나타나 있다. 한 제동사이클은 가압이 이루어지는 부스트(boost) 구간인 제동 구간과 가압이 해제되거나 준비 중인 페이드 아웃/준비(Fade out/Ready) 구간인 비제동 구간으로 이루어진다.

각 제동사이클마다 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그가 세트된 상태가 나타나 있다.

시뮬레이터 밸브(90)의 고장 확정은 연속 고장 의심 횟수에 근거한다. 이 연속 고장 의심 횟수는 이전 가압 종료 후 다음 가압이 시작될 때까지의 시간, 즉 비제동 구간의 시간에 따라 달라질 수 있다.

예를 들면, 비제동 구간이 1분보다 높은 경우, 연속 고장 의심 횟수는 4회일 수 있고, 비제동 구간이 1분보다 낮은 경우, 연속 고장 의심 횟수는 4회보다 낮은 3회일 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 연속 고장 의심 횟수가 4회인 경우, 4번째 제동사이클에서 시뮬레이터 밸브(90)가 영구 스턱(permanent stuck)인 것으로 고장을 확정한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 연속 고장 의심 횟수가 3회인 경우, 1번의 제동사이클이 단축된 3번째 제동사이클에서 시뮬레이터 밸브(90)의 영구 스턱(permanent stuck)인 것으로 고장을 확정한다.

시뮬레이터 밸브(90)의 고장 확정시 폴백 모드로 진입하여 시뮬레이터 밸브(90)에 공급되는 구동 전류를 차단시켜 시뮬레이터 밸브(90)를 폐쇄시키고, 컷 밸브(82,83)에 공급되는 구동 전류를 차단시켜 컷 밸브(82,83)를 개방시킨다.

시뮬레이터 밸브(90)의 고장 확정시 수행 중인 제동이 종료 전일 경우, 해당 제동이 종료할 때까지 기다린 후 폴백 모드를 수행할 수 있다.

한편, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 상황인 경우, 시뮬레이터 밸브(90)가 완전히 닫히지 않도록 시뮬레이터 밸브(90)가 메인테인 전류를 일정 시간 동안 유지하게 할 수 있다.

예를 들면, 한 제동사이클에서, 시뮬레이터 밸브(90)의 고장 의심 플래그가 세트될 때 시뮬레이터 밸브(90)의 메인테인 플래그를 세트시키고, 메인테인 플래그를 제동 종료 후 최대 1분 동안 세트된 상태로 유지시킬 수 있다. 이에 따라, 시뮬레이터 밸브(90)는 제동이 종료된 후에도 최대 1분까지는 밸브가 오프되는 컷 아웃전류까지 낮추지 않고 메인테인 전류를 유지시킴으로써 시뮬레이터 밸브(90)가 고장이 의심되는 상황에서 최대한 완전히 닫히지 않도록 할 수 있다.

한편, 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소는 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어를 저장하는 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체와 결합된 하나 이상의 프로세서/마이크로프로세서(들)를 포함할 수 있다. 프로세서/마이크로프로세서(들)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어를 실행하여 전술한 기능, 동작, 단계 등을 수행할 수 있다.

상술한 제어부 및/또는 그 구성요소는 컴퓨터로 읽을 수 있는 비 일시적 기록 매체 또는 컴퓨터로 읽을 수 있는 일시적인 기록 매체로 구현되는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소에 의해 제어될 수 있으며, 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소에 전달되거나 그로부터 수신되는 데이터를 저장하도록 구성되거나 전술한 제어부 및/또는 그 구성요소에 의해 처리되거나 처리될 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다.

개시된 실시예는 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드/알고리즘/소프트웨어로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 프로세서/마이크로프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 데이터 저장 장치와 같은 컴퓨터로 읽을 수 있는 비 일시적 기록 매체 일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예로는 하드 디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 실리콘 디스크 드라이브(SDD), 읽기 전용 메모리 (ROM), CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광학 데이터 저장 장치 등이 있다.

10: 브레이크 페달 20: 마스터 실린더
30: 리저버 40: 휠 실린더
50: 페달 시뮬레이터 60 : 액압 공급장치
70: 유압 제어유닛 82 : 제1 컷밸브
83 : 제2 컷밸브 90: 시뮬레이터 밸브
100: 제어부

Claims

가압매체가 저장되는 리저버;
브레이크 페달과 연결되는 마스터 실린더;
상기 마스터 실린더와 연결되어 상기 브레이크 페달의 답력에 따른 반력을 제공하는 페달 시뮬레이터;
상기 브레이크 페달의 이동에 대응하여 출력되는 전기적 신호에 의해 유압피스톤을 작동하여 액압을 발생시키는 액압 공급장치;
제1 휠 실린더 및 제2 휠 실린더의 액압을 제어하는 제1 유압서킷;
제3 휠 실린더 및 제4 휠 실린더의 액압을 제어하는 제2 유압서킷;
상기 마스터 실린더와 상기 제1 유압서킷과 제2 유압서킷 중 적어도 하나를 연결하는 백업유로;
상기 백업유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 컷 밸브;
상기 백업유로에서 분기되어 상기 마스터 실린더와 상기 페달 시뮬레이터를 연결하는 분기유로;
상기 분기유로에 마련되어 가압매체의 흐름을 제어하는 시뮬레이터 밸브;
상기 브레이크 페달의 이동을 검출하는 페달트래블센서;
상기 마스터 실린더로부터 상기 페달 시뮬레이터로 전달되는 액압을 검출하는 페달시뮬레이터 압력센서; 및
상기 컷 밸브와 상기 시뮬레이터 밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 브레이크 페달이 작동된 경우, 상기 페달시뮬레이터의 압력과, 상기 브레이크 페달의 이동에 대응하는 목표압력을 근거로 상기 시뮬레이터 밸브의 고장을 의심하고, 상기 시뮬레이터 밸브의 연속 고장 의심 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면, 상기 시뮬레이터 밸브의 고장을 확정하는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 각 제동사이클마다 상기 페달시뮬레이터의 압력과, 상기 브레이크 페달의 이동에 대응하는 목표압력을 근거로 상기 시뮬레이터 밸브의 고장 의심 조건을 만족하는지를 판단하고, 상기 고장 의심 조건을 만족하면, 상기 시뮬레이터 밸브의 고장을 의심하는 전자식 브레이크 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 미리 설정된 압력보다 높고, 상기 브레이크 페달의 속도가 미리 설정된 속도보다 낮으면, 상기 고장 의심 조건을 만족하는지를 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어부는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 미리 설정된 압력보다 높고, 상기 브레이크 페달의 속도가 미리 설정된 속도보다 낮은 시점의 페달시뮬레이터 압력(Capture PSP)와 목표압력(Capture TarP)를 저장하고, 현재의 페달시뮬레이터 압력(PSP)과 상기 저장된 페달시뮬레이터 압력(Capture PSP)의 제1 압력차이(ΔPSP=PSP-Capture PSP)와, 현재의 목표압력(TarP)과 상기 저장된 목표압력(Capture TarP)의 제2 압력차이(ΔTargetP=TarP-Capture TarP)를 산출하고, 상기 제1 압력차이(ΔPSP)와 상기 제2 압력차이(ΔTargetP)를 비교하여 카운트 횟수를 증감하고, 상기 증감된 카운트 횟수가 미리 설정된 카운트 횟수보다 많으면 상기 고장 의심 조건을 만족하는 것으로 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 고장 의심 조건을 만족하면, 상기 시뮬레이터 밸브를 재개방하도록 상기 시뮬레이터 밸브에 구동 전류를 공급하는 전자식 브레이크 시스템.
제5항에 있어서,
상기 백업유로는 제1 컷밸브가 마련된 제1 백업유로와 제2 컷밸브가 제2 백업유로를 포함하고,
상기 시뮬레이터 밸브가 마련된 분기유로는 상기 제1 백업유로에서 분기되고,
상기 제어부는 상기 고장 의심 조건을 만족하면, 상기 제1 컷밸브를 일시 개방하도록 상기 제1 컷밸브에 공급된 구동 전류를 일시적으로 차단하는 전자식 브레이크 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 페달시뮬레이터의 압력이 미리 설정된 압력보다 낮거나, 상기 브레이크 페달의 속도가 미리 설정된 속도보다 낮으면, 상기 시뮬레이터 밸브를 원래대로 복귀시키는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 이전 가압 종료 후 다음 가압이 시작될 때까지의 시간을 근거로 상기 미리 설정된 횟수를 가변시키는 전자식 브레이크 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 이전 가압 종료 후 다음 가압이 시작될 때까지의 시간이 미리 설정된 시간보다 짧으면 상기 미리 설정된 횟수를 줄이는 전자식 브레이크 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제어부는 상기 시뮬레이터 밸브의 고장이 의심되면 현재 가압 종료시점으로부터 미리 설정된 시간동안 상기 시뮬레이터 밸브에 메인테인 전류를 유지시키는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 시뮬레이터 밸브의 연속 고장 의심 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면, 상기 시뮬레이터 밸브가 영구 스턱인 것으로 판단하는 전자식 브레이크 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 시뮬레이터 밸브의 고장이 확정되면, 폴백 모드를 수행하는 전자식 브레이크 시스템.