KR20220075733A - 차량의 제동장치 및 그 제동방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 의하면, TCS(Traction Control System) 제어가 필요한지 여부를 판단하는 제어개시 판단과정(control start decision process); TCS 제어가 필요하다고 판단하면 각각의 차륜을 제동하기 위해 각각의 휠 브레이크에 요구되는 휠별 요구압력을 연산하는 요구압력 연산과정; TCS 제어를 수행함에 있어 단독휠 제어모드(single wheel control mode) 또는 다중휠 제어모드(multi-wheel control mode)를 이용할지 판단하는 제어모드 판단과정; 및 각각의 휠 브레이크가 요구압력에 도달하기 위해, 다중휠 제어모드에서는 저압 휠 브레이크에는 밸브제어를 이용하고 고압 휠 브레이크에는 압력제어를 이용하고, 단독휠 제어모드에서는 밸브제어를 이용하여 어느 하나의 휠 브레이크에 유압을 공급하는 유압공급과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법을 제공한다.

Description

차량의 제동장치 및 그 제동방법{Braking Device for Vehicle and Braking Method Therefor}
본 개시는 차량의 제동장치 및 그 제동방법 에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 전자식 유압 브레이크 장치는 운전자의 페달압력이 센서를 통해 감지된 후 유압식 모듈레이터를 이용하여 각 휠의 제동압력을 조절한다. 전자식 유압 브레이크장치는 센서, 페달시뮬레이터(pedal simulator) 및 제어부를 포함한다. 센서는 운전자가 원하는 제동압력을 알 수 있도록 페달의 행정거리를 감지하고, 페달시뮬레이터는 운전자가 일반 유압식 브레이크장치에서와 같은 페달압력을 느낄 수 있도록 한다. 제어부는 페달 스트로크 센서와 압력센서 등을 통해 운전자의 요구 제동력을 판단하여 별도의 휠 브레이크 메커니즘을 구동하여 휠 브레이크에 제동력을 발생시킨다.
휠 브레이크 메커니즘은 일반적으로 유압을 형성하기 위한 메인 마스터 실린더 구조 및 메인 마스터에서 형성된 유압을 차량 휠 브레이크에 전달하기 위한 유압 회로 및 복수의 밸브를 포함한다.
휠 브레이크 메커니즘에서 TCS(Traction Control System) 제어를 수행할 때 이용되는 방법으로서 단독휠 제어모드(single wheel control mode)와 다중휠 제어모드(multi-wheel control mode)가 있다. 단독휠 제어모드는 하나의 휠 브레이크에 대해서만 유압을 형성하면 되므로 CBS(Combined Brake System) 제어와 유사한 방식으로 휠 브레이크를 제어한다.
그러나, 다중휠 제어모드는 두 개 이상의 휠 브레이크에 서로 다른 유압을 제공해야 하므로 각각의 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 이용하여 휠 브레이크의 유압을 제어한다. 차량이 정차한 상태에서 출발할 때 TCS 다중휠 제어를 이용하면 아웃렛 밸브 작동 시 큰 소음이 발생하고, 복수의 솔레노이드 밸브를 작동시킬 때 높은 듀티비를 요구하여 소모전류가 큰 문제점이 있다.
이에, 본 개시는, 다중휠 제어모드를 이용할 때 고압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 개방한 상태를 유지하고, 저압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 제어함으로써 아웃렛 밸브 작동 시 소음을 감소시키는 것을 주된 목적으로 한다.
또한, 다중휠 제어모드를 이용할 때 전류를 공급하는 솔레노이드 밸브의 수를 최소화하여 유압회로 내부의 소모전류를 감소시키는 것을 다른 주된 목적으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, TCS(Traction Control System) 제어가 필요한지 여부를 판단하는 제어개시 판단과정(control start decision process); TCS 제어가 필요하다고 판단하면 각각의 차륜을 제동하기 위해 각각의 휠 브레이크에 요구되는 휠별 요구압력을 연산하는 요구압력 연산과정; TCS 제어를 수행함에 있어 단독휠 제어모드(single wheel control mode) 또는 다중휠 제어모드(multi-wheel control mode)를 이용할지 판단하는 제어모드 판단과정; 및 각각의 휠 브레이크가 요구압력에 도달하기 위해, 다중휠 제어모드에서는 저압 휠 브레이크에는 밸브제어를 이용하고 고압 휠 브레이크에는 압력제어를 이용하고, 단독휠 제어모드에서는 밸브제어를 이용하여 어느 하나의 휠 브레이크에 유압을 공급하는 유압공급과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면 다중휠 제어모드를 이용할 때 고압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 개방한 상태를 유지하고, 저압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 제어함으로써 아웃렛 밸브 작동 시 소음을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 다중휠 제어모드를 이용할 때 전류를 공급하는 솔레노이드 밸브의 수를 최소화하여 유압회로 내부의 소모전류를 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 제동장치 장치의 유압회로도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 TCS 상황에서 유압회로 내부의 압력을 증압 또는 감압하기 위한 브레이크 액의 흐름을 나타내는 유압회로도이다.
도 3은 TCS 기능이 장착된 차량과 TSC 기능이 장착되지 않은 차량을 비교하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 TCS 제어를 수행할 때 제어과정을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예 들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 개시에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, i), ii), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례나 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 제동장치 장치의 유압회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 제동장치(100)는, 백업 마스터 실린더(110), 메인 마스터 실린더(120), 휠 브레이크(131, 132, 133 및 134), 제어부(140) 및 모터(152)를 적어도 포함한다.
백업 마스터 실린더(110)는, 백업 바디(111), 제1 백업 피스톤(112), 제2 백업 피스톤(113), 제1 백업 챔버(118) 및 제1 백업 챔버(119)의 전부 또는 일부를 포함한다.
백업 바디(111)는 내부가 빈 구조로 형성된다. 백업 바디(111)의 내부공간에는 제1 백업 피스톤(112) 및 제2 백업 피스톤(113)이 좌우로 직선 이동 가능하도록 배치된다. 백업 바디(111)의 내부공간은 제1 백업 피스톤(112) 및 제2 백업 피스톤(113) 사이에 해당하는 공간인 제1 백업 챔버(118)와, 제1 백업 챔버(118)의 좌측에 위치한 제2 백업 챔버(119)로 나뉘어진다.
메인 마스터 실린더(120)는 제어부(140)에 의해 제어되는 모터(152)에 의해 구동되고, 메인 챔버(main chamber, 125 및 126) 내부에 유압을 생성하여 휠 브레이크(131, 132, 133 및 134)에 공급한다. 여기서, 제어부(140)는 자동차의 대표적인 제어장치인 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다. 운전자가 브레이크 페달(101)을 밟을 경우, 스트로크 센서(102)가 브레이크 페달(101)의 스트로크를 감지하여 제어부(140)로 전달하고, 제어부(140)는 스트로크 센서(102)가 감지한 브레이크 페달(101)의 답입량에 근거하여 모터(152)를 제어함으로써 메인 마스터 실린더(120)에 생성되는 유압을 제어하게 된다.
메인 마스터 실린더(120)는, 메인 바디(121), 메인 피스톤(122) 및 로드(123)를 포함한다.
메인 바디(121)는 내부가 빈 구조로 형성된다. 메인 바디(121)의 내부공간에는 메인 피스톤(122)이 좌우로 직선 이동 가능하도록 배치된다. 메인 바디(121)의 내부공간은 메인 피스톤(122)에 의해 두 개로 나뉘어져서, 메인 피스톤(122)을 기준으로 우측에 배치되는 공간인 제1 메인 챔버(first main chamber, 125)와, 메인 피스톤(122)을 기준으로 좌측에 배치되는 제2 메인 챔버(second main chamber, 126)로 이루어진다.
본 명세서에서, '좌측' 및 '우측'이라는 용어는 어떠한 구성요소가 도면 상에 도시된 방향을 나타내기 위함에 불과하며, 그 배치 방향 및 위치로 본 개시 내용이 한정 해석되지 않는다.
메인 피스톤(122)이 우측으로 전진하게 되면, 제1 메인 챔버(125)는 좁아지게 되고, 제2 메인 챔버(126)는 넓어지게 된다. 반대로, 메인 피스톤(122)이 좌측으로 후진하게 되면, 제1 메인 챔버(125)는 넓어지게 되고, 제2 메인 챔버(126)는 좁아지게 된다.
휠 브레이크(131, 132, 133 및 134)는, 자동차의 전방 좌측 휠을 제동하는 제1 휠 브레이크(131), 자동차의 전방 우측 휠을 제동하는 제2 휠 브레이크(132), 자동차의 후방 우측 휠을 제동하는 제3 휠 브레이크(133) 및 자동차의 후방 좌측 휠을 제동하는 제4 휠 브레이크(134)를 포함한다. 본 개시에서 휠 브레이크의 전방, 후방, 좌측 또는 우측은 통상의 기술자의 기술수준 범위 내에서 변경될 수 있다.
백업 마스터 실린더(110), 메인 마스터 실린더(120) 및 휠 브레이크(131, 132, 133 및 134)의 결합관계에 대해 설명한다.
제1 휠 브레이크(131) 및 제2 휠 브레이크(132)는 제1 브레이크 유로(161)를 통해 연결된다. 즉, 제1 브레이크 유로(161)는 일단이 제1 휠 브레이크(131)에 연결되고, 타단은 제2 휠 브레이크(132)에 연결된다.
제1 브레이크 유로(161)에는 제1 브레이크 유로(161)를 개폐하는 제1 인렛 밸브(181) 및 제2 인렛 밸브(182)가 설치된다. 제1 인렛 밸브(181)는 제1 휠 브레이크(131)에 인접하게 배치되고, 제2 인렛 밸브(182)는 제2 휠 브레이크(132)에 인접하게 배치된다.
제1 휠 브레이크(131) 및 제1 인렛 밸브(181) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(161)에는, 제1 회수 유로(162)의 일단이 연결된다. 그리고, 제2 휠 브레이크(132) 및 제2 인렛 밸브(182) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(161)에는 제1 회수 유로(162)의 타단이 연결된다.
제1 회수 유로(162)에는 제1 회수 유로(162)를 개폐하는 제1 아웃렛 밸브(185) 및 제2 아웃렛 밸브(186)가 설치된다. 제1 아웃렛 밸브(185)는 제1 회수 유로(162)의 일단과 인접하게 배치되고, 제2 아웃렛 밸브(186)는 제1 회수 유로(162)의 타단과 인접하게 배치된다.
제3 휠 브레이크(133) 및 제4 휠 브레이크(134)는 제2 브레이크 유로(163)를 통해 연결된다. 즉, 제2 브레이크 유로(163)는 일단이 제3 휠 브레이크(133)에 연결되고, 타단은 제4 휠 브레이크(134)에 연결된다.
제2 브레이크 유로(163)에는 제2 브레이크 유로(163)를 개폐하는 제3 인렛 밸브(183) 및 제4 인렛 밸브(184)가 설치된다. 제3 인렛 밸브(183)는 제3 휠 브레이크(133)에 인접하게 배치되고, 제4 인렛 밸브(184)는 제4 휠 브레이크(134)에 인접하게 배치된다.
제1 인렛 밸브(181), 제2 인렛 밸브(182), 제3 인렛 밸브(183) 및 제4 인렛 밸브(184)에는 브레이크 액의 역류를 방지하는 체크밸브(check valve, 미도시)가 설치된다.
한편, 제1 압력센서(first pressure sensor, 103)는 제1 인렛 밸브(181) 및 제2 인렛 밸브(182) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(161)에 설치되고, 제2 압력센서(second pressure sensor, 104)는 제3 인렛 밸브(183) 및 제4 인렛 밸브(184) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(163)에 설치된다.
제3 휠 브레이크(133) 및 제3 인렛 밸브(183) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(163)에는, 제2 회수 유로(164)의 일단이 연결된다. 그리고, 제4 휠 브레이크(134) 및 제4 인렛 밸브(184) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(163)에는, 제2 회수 유로(164)의 타단이 연결된다. 제2 회수 유로(164)에는 제2 회수 유로(164)를 개폐하는 제3 아웃렛 밸브(187) 및 제4 아웃렛 밸브(188)가 설치된다. 제3 아웃렛 밸브(187)는 제2 회수 유로(164)의 일단과 인접하게 배치되고, 제4 아웃렛 밸브(188)는 제2 회수 유로(164)의 타단과 인접하게 배치된다.
제1 메인 챔버(125)에는 제1 메인유로(165)의 일단이 연결된다. 즉, 제1 메인유로(165)는 일단이 제1 메인 챔버(125)와 유체연통(fluid communication)할 수 있도록 메인 바디(121)에 연결된다. 제1 메인유로(165)의 타단은 제1 인렛 밸브(181) 및 제2 인렛 밸브(182) 사이에 해당하는 제1 브레이크 유로(161)에 연결된다.
제1 메인유로(165)에는 제1 메인유로(165)를 개폐하는 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191)가 설치된다. 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191)는 제어부(140)에 의해 제어되어 제1 메인유로(165)를 개폐하는 솔레노이드 밸브로서, 제1 메인 챔버(125)의 유압을 휠 브레이크(131, 132, 133 및 134)에 공급하는 유로에 설치될 수 있다.
제2 메인 챔버(126)에는 제2 메인유로(166)의 일단이 연결된다. 즉, 제2 메인유로(166)는 일단이 제2 메인 챔버(126)와 유체연통할 수 있도록 메인 바디(121)에 연결된다. 그리고, 제2 메인유로(166)의 타단은 제3 인렛 밸브(183) 및 제4 인렛 밸브(184) 사이에 해당하는 제2 브레이크 유로(163)에 연결된다.
제2 메인유로(166)에는 제2 메인유로(166)를 개폐하는 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)가 설치된다. 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)는 제어부(140)에 의해 제어되어 제2 메인유로(166)를 개폐하는 솔레노이드 밸브로서, 제2 메인 챔버(126)의 유압을 휠 브레이크(131, 132, 133 및 134)에 공급하는 유로에 설치된다.
제1 트랙션 컨트롤 밸브(191) 및 제1 브레이크 유로(161) 사이에 해당하는 제1 메인유로(165)에는 혼합 유로(167)의 일단이 연결된다. 그리고, 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192) 및 제2 브레이크 유로(163) 사이에 해당하는 제2 메인유로(166)에는 혼합 유로(167)의 타단이 연결된다. 혼합 유로(167)에는 혼합 유로(167)를 개폐하는 혼합 밸브(193)가 설치된다.
제1 백업 챔버(118)에는 제1 백업유로(171)의 일단이 연결되고, 제2 백업 챔버(119)에는 제1 백업유로(171)의 타단이 연결된다. 즉, 제1 백업유로(171)는 일단이 제1 백업 챔버(118)와 유체연통할 수 있도록 백업 바디(111)에 연결되고, 타단은 제2 백업 챔버(119)와 유체연통할 수 있도록 백업 바디(111)에 연결된다. 제1 백업유로(171)에는 브레이크 액이 저장되는 리저버(190)가 설치된다.
리저버(190)에는 제3 회수 유로(168)의 일단이 연결된다. 그리고, 제3 회수 유로(168)의 타단은 두 개로 분기되어, 하나는 제1 아웃렛 밸브(185) 및 제2 아웃렛 밸브(186) 사이에 해당하는 제1 회수 유로(162)에 연결되고, 다른 하나는 제3 아웃렛 밸브(187) 및 제4 아웃렛 밸브(188) 사이에 해당하는 제2 회수 유로(164)에 연결된다.
제2 백업 챔버(119)에는 제2 백업유로(172)의 일단이 연결된다. 즉, 제2 백업유로(172)는 일단이 제2 백업 챔버(119)와 유체연통할 수 있도록 백업 바디(111)에 연결된다. 제2 백업유로(172)의 타단은 리저버(190) 및 백업 바디(111) 사이에 해당하는 제1 백업유로(171)에 연결된다.
제2 백업유로(172)에는 제2 백업유로(172)를 개폐하는 제1 백업 밸브(194)가 설치된다.
제1 백업 챔버(118)에는 제5 백업유로(175)의 일단이 연결된다. 즉, 제5 백업유로(175)는 일단이 제1 백업 챔버(118)와 유체연통할 수 있도록 백업 바디(111)에 연결된다. 그리고, 제5 백업유로(175)의 타단은 메인 바디(121)에 연결된다. 제5 백업유로(175)에는 제5 백업유로(175)를 개폐하는 제3 백업 밸브(196)가 설치된다. 또한, 제5 백업유로(175)에는 제5 백업유로(175) 내의 브레이크 액의 압력을 측정하는 압력센서(미도시)가 설치된다. 압력센서는 백업 바디(111) 및 제3 백업 밸브(196) 사이에 해당하는 제5 백업유로(175)에 설치된다.
제2 백업 챔버(119)에는 제6 백업유로(176)의 일단이 연결된다. 즉, 제6 백업유로(176)는 일단이 제2 백업 챔버(119)와 유체연통할 수 있도록 백업 바디(111)에 연결된다. 그리고, 제6 백업유로(176)의 타단은 제2 메인유로(166)의 일단과 제3 백업유로(173)의 타단 사이에 해당하는 제2 메인유로(166)에 연결된다. 제6 백업유로(176)에는 제6 백업유로(176)를 개폐하는 제4 백업 밸브(197)가 설치된다.
전술한 제1 인렛 밸브(181) 내지 제4 인렛 밸브(184)와, 제1 아웃렛 밸브(185) 내지 제4 아웃렛 밸브(188)와, 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191) 및 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)와, 혼합 밸브(193)와, 제1 백업 밸브(194) 내지 제4 백업 밸브(197)는 제어부(140)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브로 이루어진다.
제1 인렛 밸브(181), 제2 인렛 밸브(182), 제3 인렛 밸브(183) 및 제4 인렛 밸브(184)는 제어부(140)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 개방되어 있는 노말 오픈 타입(normal open type)으로 형성된다.
그리고, 제1 아웃렛 밸브(185), 제2 아웃렛 밸브(186), 제3 아웃렛 밸브(187) 및 제4 아웃렛 밸브(188)는, 제어부(140)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 닫혀 있는 노말 클로즈 타입(normal close type)으로 형성된다.
제1 트랙션 컨트롤 밸브(191) 및 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)는 노말 오픈 타입으로 형성된다. 그리고, 혼합 밸브(193)는 노말 클로즈 타입으로 형성된다.
제1 백업 밸브(194)는 노말 클로즈 타입으로 형성된다. 그리고, 제2 백업 밸브(195), 제3 백업 밸브(196) 및 제4 백업 밸브(197)는 노말 오픈 타입으로 형성된다.
제어부(140)에 의하여 자동차의 브레이크가 제어되는 경우, 제어부(140)는 제2 백업 밸브(195), 제3 백업 밸브(196) 및 제4 백업 밸브(197)를 모두 닫는다. 그리하면, 제1, 제2, 제3, 제4 백업 밸브(194,195,196 197)는 모두 닫힌 상태로 되므로, 백업 마스터 실린더(110)와 메인 마스터 실린더(120) 사이의 유로가 차단된다. 따라서, 이 경우 휠 브레이크(131, 132, 133 및 134)는 메인 마스터 실린더(120)가 공급하는 유압에 의해서만 제동력을 발생시킨다.
그런데, 만일 제어부(140)에 전원이 공급되지 않는 경우, 제2 백업 밸브(195), 제3 백업 밸브(196) 및 제4 백업 밸브(197)는 노말 오픈 타입이므로 개방된 상태를 유지하게 된다.
또한, 제어부(140)에 전원이 공급되지 않는 경우, 운전자가 브레이크 페달(101)을 밟으면, 리저버(190)로부터 브레이크 액을 공급받아 제2 백업 챔버(119)에 형성되는 유압은 제6 백업유로(176)를 통해 제2 메인 챔버(126)로 공급된다.
제4 백업 밸브(197)는 백업 마스터 실린더(110)와 메인 마스터 실린더(120)를 연결하는 제6 백업유로(176) 상에 설치된다. 제4 백업 밸브(197)는 제어부(140)가 고장인 경우 백업 마스터 실린더(110)를 이용하여 제동력을 생성하도록 구성되고, 예를 들어, 제4 백업 밸브(197)는 전류 공급이 없더라도 개방된 상태로 유지되는 노말 오픈 타입으로 구성된다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 TCS 상황에서 유압회로 내부의 압력을 증압 또는 감압하기 위한 브레이크 액의 흐름을 나타내는 유압회로도이다.
도 2를 참조하면, 굵은 실선은 브레이크 액의 흐름을 나타낸다.
TCS(Traction Control System) 기능은, 차량이 주행할 때 타이어의 공회전을 방지하여 차량의 미끄러짐을 방지하는 기능이다. 눈길이나 빗길 등 미끄러운 노면 상태에서 차량이 주행하면 좌측 바퀴와 우측 바퀴에 회전수의 차이가 발생한다. 예컨대, 미끄러운 노면은 타이어에 스핀(spin)을 발생시키고, 이에 좌측 바퀴와 우측 바퀴에 회전수 차이가 발생한다. TCS 기능은 타이어의 공회전을 방지함으로써 좌측 바퀴와 우측 바퀴에 회전수 차이가 발생하지 않도록 한다.
메인 피스톤(122)이 전진할 때 제어부(140)는 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192) 제3 백업 밸브(196) 및 제4 백업 밸브(197)는 폐쇄하고, 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191), 혼합 밸브(193) 및 제1 백업 밸브(194)는 개방한다.
노말 오픈 타입인 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191) 및 제2 백업 밸브(195)에는 전류가 흐르지 않더라도 개방된 상태를 유지하기 때문에, 제어부(140)가 다중휠 제어모드를 이용할 때 전류를 공급하는 솔레노이드 밸브의 수를 최소화하여 소모전류를 감소할 수 있다.
한편, 제어부(140)는 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)가 개방되지 않도록 일정 수준 이상의 듀티비(duty ratio)를 적용한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(140)가 저압 휠 브레이크 및 고압 휠 브레이크를 제어하는 과정은 도 4에서 상세히 설명한다.
도 3은 TCS 기능이 장착된 차량과 TSC 기능이 장착되지 않은 차량을 비교하는 도면이다.
도 3의 (a)는 차량의 전륜에 미끄러짐이 발생한 언더스티어링 상황을 나타내는 도면이고, (b)는 차량의 후륜에 미끄러짐이 발생한 오버스티어링 상황을 나타내는 도면이고, (c)는 TCS 기능이 장착된 차량과 TSC 기능이 장착되지 않은 차량을 비교하는 도면이다.
(a)를 참조하면, 차량이 일정한 반지름과 속도로 좌측으로 선회는 중 후륜에 발생되는 코너링 포스(cornering force)가 증가하는 상태이다. 이 때 차량의 우측 전륜 또는 후륜은 좌측 전륜보다 모멘트가 증가하기 때문에, 운전자가 조향각을 일정하게 유지하더라도 차량의 선회 반지름이 커지는 현상이다.
한편 (b)는 차량이 일정한 반지름과 속도로 좌측으로 선회는 중 전륜에 발생되는 코너링 포스가 증가하는 상태이다. 이 때 차량의 좌측 전륜 또는 후륜은 우측 전륜보다 모멘트가 증가하기 때문에, 운전자가 조향각을 일정하게 유지하더라도 차량의 선회 반지름이 작아지는 현상이다.
즉, (a)와 (b) 상황에서 차량에 TCS 기능이 작동하지 않는다면 차량에는 슬립(slip)이 발생하여 전복될 수 있다.
반면, (c)를 참조하면, TCS가 장착된 차량은 차량이 선회할 때 각각의 차륜마다 독립적으로 제동력을 형성하여 차량에 공회전이 발생하지 않도록 한다. 따라서 TCS가 장착된 차량은 차량이 선회할 때 슬립이 발생하지 않고, 코너를 선회할 수 있다. 또한, 차량이 미끄러운 노면, 예컨대, 빙판을 지날 때 TCS가 장착된 차량은 미끄러짐 없이 주행할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 TCS 제어를 수행할 때 제어과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(140)는 TCS 제어를 개시할 지 여부를 판단한다. (S410). 예컨대, TCS 제어개시여부는 차량에 장착된 요레이트 센서(yaw rate sensor, 미도시)가 감지한 요레이트 정보(yaw rate information)에 기초하여 TCS 제어를 개시할 지 판단할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 차륜에 공회전이 발생하거나, 운전자가 차량을 급가속하거나, 또는 차량에 미끄러짐이 발생한 경우 TCS 제어를 개시하는 것으로 판단할 수 있다.
TCS 제어를 개시하지 않는 것으로 판한 경우 제어부(140)는 초기 위치제어, 즉, 피스톤 초기화를 수행한다(S415).
한편, TCS 제어를 개시하는 것으로 판단된 경우 제어부(140)는 차량이 미끄러지지 않도록 휠 브레이크에 제동력을 형성하기 위해 필요한 압력, 즉 요구압력을 연산한다(S420). 예를들어 제어부(140)는 요레이트 센서가 감지한 요레이트 정보에 기초하여 어느 휠 브레이크가 어느 정도의 제동력을 형성할 지 연산하고, 휠 브레이크에 필요한 요구압력을 연산할 수 있다.
요구압력 연산이 완료되면, 제어부(140)는 TCS 제어를 수행할 때 제어모드가 단독휠 제어모드(single wheel control mode)인지 여부를 판단한다(S430).
본 개시의 일 실시예에 따른 제어모드는 단독휠 제어모드 및 다중휠 제어모드(multi-wheel control mode)가 있다. 단독휠 제어모드는 제어부(140)가 TCS 제어를 수행할 때 하나의 휠 브레이크에만 유압을 공급하는 제어모드이고, 다중휠 제어모드는 제어부(140)가 TCS 제어를 수행할 때 적어도 2 개의 휠 브레이크에 유압을 공급하는 제어모드이다.
단독휠 제어모드인 것으로 판단한 경우 제어부(140)는 압력제어 및 밸브제어를 수행한다(S435). 압력제어는 제어부(140)가 모터(152)에 전류를 공급하여 메인 피스톤(122)이 전진하도록 회전시켜 유압을 발생시키는 제어방법이다. 한편, 밸브제어는 압력제어를 이용하여 발생한 유압이 휠 브레이크에 전달되도록 솔레노이드 밸브를 개방 또는 폐쇄하는 제어방법이다. 또한, 압력제어는 전진 압력제어 및 후진 압력제어가 있다. 전진 압력제어는 메인 피스톤(122)이 전진(도 1의 우측)하며 유압을 형성하는 제어방법이고, 후진 압력제어는 메인 피스톤(122)이 후진(도 1의 좌측)하며 유압을 형성하는 제어방법이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 메인 피스톤(122)이 전진 또는 후진하여 메인 피스톤(122)이 이동할 수 있는 최대 변위(maximum displacement) 또는 최소 변위(minimum displacement)에 도달한 경우 메인 피스톤(122)의 이동방향을 변경할 수 있다. 즉, 제어부(140)는, 메인 피스톤의 변위에 기초하여 방향전환 조건을 충족하는지 여부를 판단할 수 있으며, 방향전환 조건을 충족한 경우 메인 피스톤의 이동 방향을 변경할 수 있다.
S435 과정을 더욱 상세히 설명하면, 차량의 미끄러짐을 방지하기 위해 제어부(140)는 제동력을 형성해야 하는 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브를 개방한다. 한편, 제동력을 형성하지 않는 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 폐쇄한다. 예컨대, 제1 휠 브레이크(131)에 제동력을 형성하기 위해서는 제1 인렛 밸브(181)는 개방하고, 제2 인렛 밸브(182), 제3 인렛 밸브(183) 및 제4 인렛 밸브(184)는 폐쇄한다.
한편, 다중휠 제어모드인 것으로 판단한 경우 제어부(140)는 고압 휠 브레이크와 저압 휠 브레이크를 판단한다(S440).
다중휠 제어모드에서는 적어도 2 개의 휠 브레이크가 제동력을 형성하기 때문에, 상대적으로 큰 제동력을 형성하는 휠 브레이크를 고압 휠 브레이크라 지칭하고, 상대적으로 작은 제동력을 형성하는 휠 브레이크를 저압 휠 브레이크라 지칭한다.
예컨대, 차량의 좌측에 장착된 제1 휠 브레이크(131) 및 제4 휠 브레이크(134)가 제동력을 형성할 때, 상대적으로 더 큰 제동력을 형성하는 휠 브레이크가 고압 휠 브레이크이다.
고압 휠 브레이크 및 저압 휠 브레이크를 판단하면 제어부(140)는 압력제어 및 밸브제어를 수행한다(S445).
S445 과정을 더욱 상세히 설명하면, 차량의 미끄러짐을 방지하기 위해 제어부(140)는 제동력을 형성해야 하는 휠 브레이크 중 고압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 개방한다. 따라서 압력제어를 이용하여 형성된 유압은 고압 휠 브레이크에 공급된다.
또한, 제어부(140)는 저압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 제어한다. 예컨대, 인렛 밸브를 개방하여 유압을 공급하되, 아웃렛 밸브를 이용하여 감압한다. 즉, 압력제어를 이용하여 형성된 유압 중 일부를 아웃렛 밸브를 이용하여 감압시킴으로써 저압 휠 브레이크에 공급되는 압력을 저압으로 유지한다.
한편, 제동력을 형성하지 않는 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 폐쇄한다.
또한, S445 과정에서 유압회로 내부에 갑작스런 드랍(drop)을 방지하기 위해 모터(152)에 보조 전류(assist current)를 더 공급한다. 여기서 드랍이란, 닫힘 상태를 유지하던 솔레노이드 밸브가 순간적으로 열림 상태로 전환됨으로써 유압회로 내부에 형성된 압력이 해제되는 상태를 의미한다. 즉, 드랍 상태에서는 모터(152)가 회전하더라도 유압이 휠 브레이크에 공급되지 않는다.
따라서 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 S445 과정에서 드랍이 발생하지 않도록 모터(152)에 보조전류를 더 전류를 공급할 수 있다.
S415 과정, S435 과정 및 S445 과정 이후에는 본 알고리즘은 종료된다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 백업 마스터 실린더 120: 메인 마스터 실린더
140: 제어부 150: 엑츄에이터
131, 132, 133 및 134: 복수의 휠 브레이크

Claims (14)

  1. TCS(Traction Control System) 제어가 필요한지 여부를 판단하는 제어개시 판단과정(control start decision process);
    상기 TCS 제어가 필요하다고 판단하면 각각의 차륜을 제동하기 위해 각각의 휠 브레이크에 요구되는 휠별 요구압력을 연산하는 요구압력 연산과정;
    상기 TCS 제어를 수행함에 있어 단독휠 제어모드(single wheel control mode) 또는 다중휠 제어모드(multi-wheel control mode)를 이용할지 판단하는 제어모드 판단과정; 및
    상기 각각의 휠 브레이크가 상기 요구압력에 도달하기 위해, 다중휠 제어모드에서는 저압 휠 브레이크에는 밸브제어를 이용하고 고압 휠 브레이크에는 압력제어를 이용하고, 단독휠 제어모드에서는 밸브제어를 이용하여 어느 하나의 휠 브레이크에 유압을 공급하는 유압공급과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어모드 판단과정은,
    상기 각각의 휠 브레이크 중 상기 어느 하나의 휠 브레이크에 유압이 필요한 경우 상기 단독휠 제어모드인 것으로 판단하고,
    상기 각각의 휠 브레이크 중 적어도 두 개의 휠 브레이크에 유압이 필요한 경우 다중휠 제어모드인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    메인 피스톤의 변위에 기초하여 방향전환 조건의 충족 여부를 판단하는 과정; 및
    상기 방향전환 조건이 충족된 경우, 모터에 인가되는 전류를 제어하여 상기 메인 피스톤의 방향전환을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    휠 압력의 제어 상태에 따른 방향 전환 조건은,
    상기 메인 피스톤이 전진하여 최대 변위(maximum displacement) 또는 최소 변위(minimum displacement)에 도달한 상태인 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 유압공급과정은,
    상기 단독휠 제어모드에서, 상기 어느 하나의 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 개방하고, 나머지 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 폐쇄하도록 상기 밸브를 제어하여 상기 어느 하나의 휠 브레이크에 유압을 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유압공급과정은,
    상기 다중휠 제어모드에서, 상기 저압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브 및 아웃렛 밸브를 제어하여 상기 저압 휠 브레이크에 유압을 공급하고,
    상기 고압 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브를 개방하여 유압을 공급하고,
    나머지 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 폐쇄하도록 상기 밸브를 제어하여 상기 고압 휠 브레이크 및 상기 저압 휠 브레이크에 유압을 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어개시 판단과정은,
    상기 각각의 차륜 중 적어도 하나의 차륜에 공회전이 발생한 경우 TCS 제어를 개시하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어개시 판단과정은,
    상기 차량을 급가속되거나 상기 차량에 미끄러짐이 발생한 경우 TCS 제어를 개시하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 요구압력 연산과정은,
    요레이트 센서가 감지한 요레이트 정보에 기초하여 상기 어느 하나의 휠 브레이크, 상기 저압 휠 브레이크 및 상기 고압 휠 브레이크에 요구되는 압력을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 유압공급과정은,
    상기 다중휠 제어모드에서, 상기 저압 휠 브레이크에 유압을 공급할 때 상기 고압 휠 브레이크에 유압이 드랍(drop)되지 않도록 모터에 보조 전류(assist current)를 더 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동방법.
  11. 리저버(reservoir), 휠 브레이크 기구(wheel brake apparatus), 백업 마스터 실린더(backup master cylinder), 메인 마스터 실린더(main master cylinder), 밸브(valve) 및 모터(motor)를 포함하는 제동 시스템에 있어서,
    TCS 제어기능을 수행하기 위해 요구압력을 연산하며, 단독휠 제어모드에서는 제동력을 형성하는 하나의 휠 브레이크에 연결된 인렛 밸브는 개방하고 나머지 인렛 밸브는 폐쇄하도록 밸브제어를 이용하여 상기 요구압력을 형성하고, 다중휠 제어모드에서는 고압 휠 브레이크는 압력제어를 이용하고 저압 휠 브레이크는 밸브제어를 이용하여 상기 요구압력을 형성하도록 상기 밸브 및 상기 모터를 제어하는 제어부(Electronic Control Unit)를 포함하는 차량의 제동장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    요레이트 정보를 감지하는 요레이트 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 요레이트 정보에 기초하여 TCS 제어기능을 수행할 지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제어부는,
    TCS 제어기능을 수행할 때, 상기 휠 브레이크 중 상기 하나의 휠 브레이크에만 유압이 필요한 경우 상기 단독휠 제어모드인 것으로 판단하고, 상기 휠 브레이크 중 적어도 두 개의 휠 브레이크에 유압이 필요한 경우 상기 다중휠 제어모드인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 하나 이상의 휠 브레이크는,
    상기 하나 이상의 휠 브레이크 중 가장 큰 유압이 필요한 휠 브레이크는 고압 휠 브레이크이고, 상기 고압 휠 브레이크보다 상대적으로 적은 유압이 필요한 휠 브레이크는 저압 휠 브레이크인 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.

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