KR20220075734A - 차량의 제동장치 및 그 제동방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 의하면, 리저버, 복수의 휠브레이크 기구, 백업 마스터 실린더, 메인 마스터 실린더 및 모터를 포함하는 제동 시스템에 있어서, 메인 마스터 실린더 및 복수의 휠브레이크 기구 사이에서 유압을 전달하도록 구성된 메인유로; 메인유로 상에 배치되며, 메인유로의 개폐를 조절하도록 형성된 트랙션 컨트롤 밸브; 모터 및 트랙션 컨트롤 밸브를 제어하고, 차량을 제동하는데 필요한 요구압력 연산하며, 메인유로 내부의 압력을 연산하는 제어부를 더 포함하되, 제어부는, 요구압력이 메인유로 내부의 압력보다 큰 경우 모터에 포지티브 전류 인가하여 메인유로 내부의 압력을 증압하고, 요구압력이 메인유로 내부의 압력보다 작거나 같은 경우 모터에 네거티브 전류를 인가하며, 동시에 트랙션 컨트롤 밸브를 개방하여 메인유로 내부의 압력을 감압하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치를 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 매커니즘에서 유압회로 내부에 형성된 유압을 감압할 때 일반적으로 아웃렛 밸브를 개방하여 브레이크 액을 리저버로 회수시키는 방법을 사용한다.
그러나, 아웃렛 밸브를 개방하여 브레이크 액을 회수시키는 방법은, 소음이 크게 발생하고, 휠 브레이크에 형성된 휠 압력(wheel pressure)을 추정하여 감압을 수행해야 하는 한계점이 있다.
이에, 본 개시는, 유압회로 내부의 압력을 감압할 때 아웃렛 밸브를 이용하지 않고, 제1 트랙션 컨트롤 밸브, 제2 트랙션 컨트롤 밸브, 제2 백업 밸브 및 제4 백업 밸브를 작동시켜 압력을 감압함으로써 소음을 저감하고, 감압의 정확도를 높이는 데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 리저버(reservoir), 복수의 휠브레이크 기구(wheel brake apparatus), 백업 마스터 실린더(backup master cylinder), 메인 마스터 실린더(main master cylinder) 및 모터(motor)를 포함하는 제동 시스템에 있어서, 메인 마스터 실린더 및 복수의 휠브레이크 기구 사이에서 유압을 전달하도록 구성된 메인유로(main line); 메인유로 상에 배치되며, 메인유로의 개폐를 조절하도록 형성된 트랙션 컨트롤 밸브(traction control valve); 모터 및 트랙션 컨트롤 밸브를 제어하고, 차량을 제동하는데 필요한 요구압력 연산하며, 메인유로 내부의 압력을 연산하는 제어부(Electronic Control Unit)를 더 포함하되, 제어부는, 요구압력이 메인유로 내부의 압력보다 큰 경우 모터에 포지티브 전류(positive current)를 인가하여 메인유로 내부의 압력을 증압하고, 요구압력이 메인유로 내부의 압력보다 작거나 같은 경우 모터에 네거티브 전류(negative current)를 인가하며, 동시에 트랙션 컨트롤 밸브를 개방하여 메인유로 내부의 압력을 감압하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 유압회로 내부의 압력을 감압할 때 아웃렛 밸브를 이용하지 않고, 제1 트랙션 컨트롤 밸브, 제2 트랙션 컨트롤 밸브, 제2 백업 밸브 및 제4 백업 밸브를 작동시켜 압력을 감압함으로써 소음을 저감하고, 감압의 정확도를 높이는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 제동장치 장치의 유압회로도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 ABS 상황에서 유압회로 내부의 압력을 증압 또는 감압하기 위한 브레이크 액의 흐름을 나타내는 유압회로도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 1단 증압과정 및 2단 증압과정에서 유압회로 내부의 압력을 감압시킬 때 작동하는 솔레노이드 밸브를 설명하기 위한 유압회로도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 증압 또는 감압할 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 및134), 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)와, 자동차의 전방 우측 휠을 제동하는 제2 휠 브레이크(132)와, 자동차의 후방 우측 휠을 제동하는 제3 휠 브레이크(133)와, 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.
상술한 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 ABS 상황에서 유압회로 내부의 압력을 증압 또는 감압하기 위한 브레이크 액의 흐름을 나타내는 유압회로도이다.
도 2를 참조하면, 굵은 실선은 브레이크 액의 흐름을 나타낸다.
유압회로 내부의 압력이 요구압력보다 크면서 증가하는 상태이면, 제어부(140)는 유압회로 내부의 압력을 감압하기 위해 베이스 전류(base current)보다 상대적으로 낮은 네거티브 전류(negative current)를 인가한다.
한편, 유압회로 내부의 압력이 요구압력보다 크지 않지만 내부의 압력이 감소하는 상태이면, 제어부(140)는 유압회로 내부의 압력을 증압하기 위해 베이스 전류보다 상대적으로 큰 포지티브 전류(positive current)를 인가한다.
여기서 베이스 전류는 메인 피스톤(122)을 전진시키기 위해 모터(152)에 공급되는 전류이다. 따라서, 모터(152)에 포지티브 전류가 흐르면 피스톤은 더욱 큰 힘으로 전진 또는 후진하게 되어 유압회로 내부를 더욱 증압시킬 수 있다. 한편, 모터에 네거티브 전류가 흐르면 피스톤은 더욱 작은 힘으로 전진 또는 후진하게 되어 유압회로 내부의 압력이 감압된다.
또한, 제어부(140)는 휠의 압력상태에 기초하여 제1 인렛 밸브(181), 제1 아웃렛 밸브(185), 제4 인렛 밸브(184) 및 제4 아웃렛 밸브(188)에 전류를 인가하여 압력을 증압 또는 감압시켜 휠이 잠기는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 1단 증압과정 및 2단 증압과정에서 유압회로 내부의 압력을 감압시킬 때 작동하는 솔레노이드 밸브를 설명하기 위한 유압회로도이다.
유압회로 내부의 압력이 증가하는 경우는 저압증압과정과 고압증압과정이 있다.
저압증압모드(또는 1단 증압과정으로 지칭됨)란, 모터(152)가 회전하여 메인 피스톤(122)이 전진(도 2의 오른쪽 방향)하며 제1 메인 챔버(125) 내부의 브레이크 액이 제1 메인유로(165)를 이용하여 제1 브레이크 유로(161) 및 제2 브레이크 유로(163)으로 토출되는 과정을 의미한다.
한편, 고압증압모드(또는 2단 증압과정으로 지칭됨)란, 1단 증압과정 이후에 더 큰 유압을 형성하기 위하여 모터(152)가 반대방향으로 회전하여 메인 피스톤(122)이 후진(도 2의 왼쪽 방향)하며 제2 메인 챔버(126) 내부의 브레이크 액이 제2 메인유로(165b)를 이용하여 제1 브레이크 유로(161) 및 제2 브레이크 유로(163)으로 토출되는 과정을 의미한다.
저압증압모드에서는 메인 피스톤(122)이 전진하는 상태이므로, 제어부(140)는 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191)를 개방시켜 메인 피스톤(122)이 후진하는 상태로 변경시켜야 한다. 따라서 제어부(140)는 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191)에 전류를 인가하지 않음으로써, 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191)를 개방시켜 메인 피스톤(122)을 후진하는 상태로 변경시킨다.
또한, 제어부(140)는 요구압력에 기초하여 제4 백업 밸브(197) 및 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)에게 전류를 인가한다. 따라서 브레이크 액은 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)를 통과하고 제4 백업 밸브(197)를 통과한 후 제1 백업 밸브(191)를 통과하여 리저버(190)로 회수된다. 즉, 메인 피스톤(122)은 후진하고, 브레이크 액은 리저버(190)로 회수되며, 유압회로의 압력이 감소된다.
한편, 고압증압모드에서는 메인 피스톤(122)이 후진하는 상태이므로, 제어부(140)는 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)를 개방시켜 메인 피스톤(122)이 전진하는 상태로 변경시켜야 한다. 따라서 제어부(140)는 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)에 전류를 인가하지 않음으로써, 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192)를 개방시켜 메인 피스톤(122)을 전진하는 상태로 변경시킨다.
또한, 제어부(140)는 요구압력에 기초하여 제2 백업 밸브(195) 및 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191)에게 전류를 인가한다. 따라서 브레이크 액은 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191)를 통과하고 제2 백업 밸브(195)를 통과한 후 리저버(190)로 회수된다. 즉, 메인 피스톤(122)은 전진하고, 브레이크 액은 리저버(190)로 회수되며, 유압회로의 압력이 감소된다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 증압 또는 감압할 때 제어과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(140)는 운전자가 제동의지가 있는지 여부를 판단한다(S410). 제동의지는 페달 스트로크 센서(102)를 통해 감지된 브레이크 페달(101)의 답입량(stroke)을 기초로 판단될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 제동의지는, 예를 들어, 자율 주행 또는 스마트 크루즈 컨트롤과 같이 차량의 주행을 제어부에서 자동으로 제어하는 경우에, 제어부에서 차량의 제동 여부를 조절하기 위하여 생성된 신호일 수 있다.
운전자의 제동의지가 없는 것으로 판단한 경우 제어부(140)는 초기 위치제어, 즉, 피스톤 초기화를 수행한다(S415).
한편, 운전자의 제동의지가 있는 것으로 판단된 경우 제어부(140)는 운전자가 요구하는 제동력을 형성하기 위해 필요한 압력, 즉 요구압력을 연산한다(S420). 예를들어 제어부(140)는 스트로크 센서(102)가 감지한 브레이크 페달의 답입량 정보에 기초하여 요구압력을 연산할 수 있다.
요구압력을 연산하면, 제어부(140)는 운전자가 요구하는 제동력을 형성할 때 차량에 ABS 제어가 필요한지 여부를 판단한다(S430). 여기서 ABS(Anti-lock Brake System) 제어란, 차량의 제동 시 휠의 미끄러짐을 방지하여 운전자의 조정력(control)을 잃지 않으며, 제동 시 바퀴가 잠기지(locked) 않도록 하여 제동거리도 짧아지게 하는 기능이다.
ABS 제어가 필요한지 여부는 예컨대, 차량의 주행속도에 기초하여 판단할 수 있다. 주행속도가 일정속도 이상이면서 운전자가 급제동을 하는 경우 휠에 미끄러짐이 발생할 수 있기 때문에 제어부(140)는 ABS 제어가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
ABS 제어가 필요하지 않은 것으로 판단한 경우 제어부(140)는 주제동 압력제어를 수행한다(S435). 주제동 압력제어란, 제어부(140)가 차량을 제동하기 위해 유압회로 내부에 압력을 형성할 때 ABS 제어를 수행하지 않고 차량에 제동력을 형성하는 일반적인 제어과정을 의미한다. 제어부(140)가 모터(152)를 구동하여 메인 마스터 실린더(120)에 유압을 형성시키는 제어과정은 통상의 기술자에게 자명하므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, ABS 제어가 필요한 것으로 판단한 경우 제어부(140)는 유압회로 내부에 형성된 압력이 요구압력보다 큰지 여부를 판단한다(S440). 요구압력은 S420 과정에서 연산된 압력이고, 유압회로 내부에 형성된 압력은 제1 압력센서(103) 또는 제2 압력센서(104)가 감지한 압력정보에 기초하여 연산된 압력이다.
유압회로 내부에 형성된 압력이 요구압력보다 큰 것으로 판단된 경우, 제어부(140)는 유압회로 내부의 압력이 증가하는 상태인지 여부를 판단한다(S450).
유압회로 내부에 압력이 증가하는 것으로 판단된 경우 제어부(140)는 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191), 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192), 제2 백업 밸브(195) 및 제4 백업 밸브(197)를 제어하여 유압회로 내부의 압력을 감압한다(S455).
이하에서 S455 과정을 더욱 상세히 설명한다.
유압회로 내부의 압력이 요구압력보다 큰 경우에는 유압회로 내부의 압력을 감압할 필요가 있다. 유압회로 내부의 압력이 요구압력보다 더 크면서 유압회로 내부의 압력이 증가하는 것으로 판단된 경우, 즉 S455 과정에서는 특정 솔레노이드 밸브를 개방시켜 유압회로 내부의 압력을 감압해야 한다.
유압회로 내부의 압력을 감압하기 위해서는 제어부(140)가 아웃렛 밸브(185, 186, 187 188)을 작동시켜 압력을 감압할 수 있으나, 아웃렛 밸브(185, 186, 187 188)를 작동시키면 소음이 크게 발생하고, 휠 브레이크(131, 132, 133 및 134)에 형성된 휠 압력(wheel pressure)을 추정해야 하는 문제가 있다.
따라서 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 아웃렛 밸브(185, 186, 187 188)를 이용하지 않고, 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191), 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192), 제2 백업 밸브(195) 및 제4 백업 밸브(197)를 작동시켜 압력을 감압한다.
또한, 제어부(140)는 유압회로 내부의 압력을 감압하기 위해서 제어부(140)는 모터(152)에 네거티브 전류를 인가한다.
S455 과정에서 유압회로 내부의 압력이 증가하는 경우는 저압증압과정과 고압증압과정이 있다. 각각의 과정에서 유압회로 내부의 압력을 감압하기 위한 솔레노이드 밸브 제어방법은 도 3을 참조한다.
한편, S450 과정에서 유압회로의 압력이 증가하지 않는 것으로 판단한 경우, 본 알고리즘은 종료한다.
이하는 S440 과정에서 요구압력이 유압회로 내부에 형성된 압력보다 큰 경우를 설명한다.
요구압력이 유압회로 내부에 형성된 압력보다 더 큰 것으로 판단된 경우 제어부(140)는 유압회로 내부에 압력이 감소하는 상태인지 여부를 판단한다(S460).
유압회로 내부에 압력이 감소하는 것으로 판단된 경우 제어부(140)는 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191), 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192) 및 제4 백업 밸브(197)를 제어하여 유압회로 내부의 압력을 증압한다(S465).
또한, 유압회로 내부의 압력을 증압하기 위해서 제어부(140)는 모터(152)에 포지티브 전류를 인가한다.
S465 과정에서 유압회로 내부에 갑작스런 드랍(drop)을 방지하기 위해 제1 트랙션 컨트롤 밸브(191), 제2 트랙션 컨트롤 밸브(192) 및 제4 백업 밸브(197)에 더 큰 전류를 공급한다. 여기서 드랍이란, 닫힘 상태를 유지하던 솔레노이드 밸브가 순간적으로 열림 상태로 전환됨으로써 유압회로 내부에 형성된 압력이 해제되는 상태를 의미한다. 즉, 드랍 상태에서는 모터가 회전하더라도 브레이크 액이 리저버(190)로 회수되므로 유압회로 내부의 유압은 증가하지 않는다.
따라서 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 S465 과정에서 드랍이 발생하지 않도록 전술한 솔레노이드 밸브에 더 큰 전류를 공급한다. 즉, 듀티비(duty ratio)를 증가시켜 더 큰 전류를 공급한다.
또한, 제어부(140)는 유압회로의 압력을 증가시키기 위해서 저압증압과정에서 고압증압과정으로 변경할 수 있다. 변경하는 시점에서는 모터의 회전방향을 전환하여 피스톤이 반대방향으로 구동할 수 있도록 한다.
한편, S460 과정에서 유압회로의 압력이 감소하지 않는 것으로 판단한 경우 제어부(140)는 본 알고리즘은 종료한다.
S435 과정, S455 과정, S465 과정, S415 과정 이후에 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 휠브레이크

Claims (10)

  1. 리저버(reservoir), 복수의 휠브레이크 기구(wheel brake apparatus), 백업 마스터 실린더(backup master cylinder), 메인 마스터 실린더(main master cylinder) 및 모터(motor)를 포함하는 제동 시스템에 있어서,
    상기 메인 마스터 실린더 및 상기 복수의 휠브레이크 기구 사이에서 유압을 전달하도록 구성된 메인유로(main line);
    상기 메인유로 상에 배치되며, 상기 메인유로의 개폐를 조절하도록 형성된 트랙션 컨트롤 밸브(traction control valve); 및
    상기 모터 및 상기 트랙션 컨트롤 밸브를 제어하고, 차량을 제동하는 데 필요한 요구압력을 연산하며, 상기 메인유로 내부의 압력을 연산하는 제어부(Electronic Control Unit)를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 요구압력이 상기 메인유로 내부의 압력보다 큰 경우 상기 모터에 포지티브 전류(positive current)를 인가하여 상기 메인유로 내부의 압력을 증압하고,
    상기 요구압력이 상기 메인유로 내부의 압력보다 작거나 같은 경우 상기 모터에 네거티브 전류(negative current)를 인가하고, 상기 트랙션 컨트롤 밸브를 개방하여 상기 메인유로 내부의 압력을 감압하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인유로는,
    제1 메인유로(first main line) 및 제2 메인유로(second main line)를 포함하고,
    상기 트랙션 컨트롤 밸브는,
    상기 제1 메인유로 상에 배치되는 제1 트랙션 컨트롤 밸브(first traction control valve); 및 상기 제2 메인유로 상에 배치되는 상기 제2 메인유로의 개폐를 조절하도록 형성된 제2 트랙션 컨트롤 밸브(second traction control valve)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 메인 마스터 실린더는,
    메인 피스톤(main piston)을 포함하되, 상기 메인 피스톤에 의해 내부공간이 제1 메인 챔버(first main chamber)와 및 제2 메인 챔버(second main chamber)로 구분되고,
    상기 모터는,
    상기 제1 메인 챔버가 좁아지고 상기 제2 메인 챔버가 넓어지도록 상기 메인 피스톤을 전진시키고, 상기 제1 메인 챔버가 넓어지고 상기 제2 메인 챔버가 좁아지도록 상기 메인 피스톤을 후진시키는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 트랙션 컨트롤 밸브는 상기 제1 메인유로의 개폐를 조절하도록 상기 제1 메인유로 상에 배치되고,
    상기 제2 트랙션 컨트롤 밸브는 상기 제2 메인유로의 개폐를 조절하도록 상기 제2 메인유로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 트랙션 컨트롤 밸브 및 상기 제2 트랙션 컨트롤 밸브는 노말 오픈타입으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 모터가 상기 제1 메인 챔버의 부피가 감소하며 상기 메인유로 내부의 압력이 증가하는 저압증압과정 및 상기 제1 메인 챔버의 부피가 증가하며 상기 메인유로 내부의 압력이 증가하는 고압증압과정을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 요구압력이 상기 메인유로 내부의 압력보다 작거나 같은 경우, 상기 메인유로 내부의 압력이 증가하는지 여부를 판단하고,
    상기 저압증압과정에서 상기 메인유로 내부의 압력이 증가하는 것으로 판단한 경우 상기 제1 트랙션 컨트롤 밸브를 개방하고,
    상기 고압증압과정에서 상기 메인유로 내부의 압력이 증가하는 것으로 판단한 경우 상기 제2 트랙션 컨트롤 밸브를 개방하고,
    상기 메인유로 내부의 압력이 증가하지 않는 것으로 판단한 경우 상기 트랙션 컨트롤 밸브를 개방하지 않는 것
    을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 백업 마스터실린더는 스트로크 센서(stroke sensor)를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 스트로크 센서가 감지한 답입량에 기초하여 상기 요구압력을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 메인유로는, 유로 내부의 압력을 감지하는 제1 압력센서(first pressure sensor)를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 압력센서가 감지한 정보에 기초하여 상기 메인유로 내부의 압력을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 메인유로는,
    유로 내부의 압력을 감지하는 제2 압력센서(second pressure sensor)를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 압력센서가 감지한 정보에 기초하여 상기 메인유로 내부의 압력을 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동장치.
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