KR20220120237A - 전동부스터 및 그 제어방법 - Google Patents

전동부스터 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

ABS 제어여부 판단과정; 마스터 실린더의 요구압력을 연산하는 연산과정; 모터에 인가하는 한계전류를 설정하는 한계전류 설정과정; 전동부스터 제어과정을 포함하되, 전동부스터 제어과정은, 한계전류를 제1 한계전류로 설정한 경우, 형성압력이 요구압력에 도달하도록 모터를 제어하고, 한계전류를 제2 한계전류로 설정한 경우, 피스톤이 후퇴하는지 여부를 판단하고, 피스톤이 후퇴하는 것으로 판단되면 한계전류를 제1 한계전류로 변경하고, 피스톤이 후퇴하지 않는 것으로 판단되면 한계전류를 제2 한계전류로 유지하는 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법을 제공한다.

Description

전동부스터 및 그 제어방법{Apparatus And Control Method for Electric Booster}
본 개시의 실시예는 전동부스터 및 그 제어방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차량은 운전자의 페달 답입력(pedal effort)를 배력(boosting)하기 위하여 전동부스터(electric booster)를 더 포함한다. 전동부스터는 전동부스터에 구비된 전기모터의 회전토크를 이용하여, 오퍼레이팅 로드(operating rod)가 마스터 실린더(master cylinder)의 내부를 가압하는 힘을 배력한다. 또한, 전동부스터는 답력(pedal feel) 형성 시, 운전자에게 요구답력(required pedal feel)을 제공하도록 구성된다. 구체적으로, 전동부스터에 의해 리액션디스크(reaction disc)가 가압됨으로써 페달의 스트로크(pedal stroke)에 상응하는 적절한 답력이 형성되도록 전동부스터는 구성된다.
도 6은 제어부가 종래의 전동부스터와 이에 연결된 마스터 실린더 및 휠의 압력변화를 시간에 따라 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 종래의 전동부스터는 마스터 실린더의 압력변화 폭이 현저히 크기 때문에 제어부가 ABS 제어를 할 때 솔레노이드 밸브를 제어하기 어려운 문제가 있다. 또한, 마스터 실린더의 압력이 높아질 때 고압을 지지해야 하는 전동부스터에 파손 우려가 있다.
이에, 본 개시의 실시예는 마스터 실린더의 압력변화 폭을 감소시켜 제어부가 솔레노이드 밸브를 제어하기 용이하도록 함과 동시에 제어부가 ABS 제어를 할 때 전동부스터의 부품이 파손되지 않도록 하는데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 주행정보에 기초하여 ABS 제어가 필요한지 여부를 판단하는 ABS 제어여부 판단과정; 운전자의 제동의도에 기초하여 차량을 제동하는데 필요한 마스터 실린더의 요구압력을 연산하는 연산과정; 요구압력과 마스터 실린더 내부의 형성압력의 차이에 기초하여 모터에 인가하는 한계전류를 제1 한계전류 또는 제1 한계전류 보다 상대적으로 낮은 제2 한계전류로 설정하는 한계전류 설정과정; 한계전류에 기초하여 전동부스터가 피스톤을 가압하도록 제어하는 전동부스터 제어과정을 포함하되, 전동부스터 제어과정은, 한계전류를 제1 한계전류로 설정한 경우, 형성압력이 요구압력에 도달하도록 모터를 제어하고, 한계전류를 제2 한계전류로 설정한 경우, 피스톤이 후퇴하는지 여부를 판단하고, 피스톤이 후퇴하는 것으로 판단되면 한계전류를 제1 한계전류로 변경하고, 피스톤이 후퇴하지 않는 것으로 판단되면 한계전류를 제2 한계전류로 유지하는 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법을 제공한다.
또한, 운전자의 답입력을 배력(boosting)하고, 피스톤이 전진 또는 후진할 수 있도록 구동하는 모터를 포함하는 전동부스터(electric booster)로서, 수집된 주행정보에 기초하여 요구제동량을 형성하기 위한 요구압력을 연산하고, 전동부스터와 연결되는 마스터 실린더 내부의 형성압력이 요구압력에 도달하기 위해 모터에 요구되는 필요전류를 연산하고, 필요전류에 기초하여 제1 한계전류 또는 제2 한계전류를 설정하는 제어부를 포함하되, 제어부는, 모터에 인가하는 한계전류를 제1 한계전류로 설정한 경우, 형성압력이 요구압력에 도달하도록 모터를 제어하고, 한계전류를 제2 한계전류로 설정한 경우, 피스톤이 후퇴하는지 여부를 판단하고, 피스톤이 후퇴하는 것으로 판단되면 한계전류를 제1 한계전류로 변경하고, 피스톤이 후퇴하지 않는 것으로 판단되면 한계전류를 제2 한계전류로 유지하는 것을 특징으로 하는 전동부스터를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 마스터 실린더의 압력변화 폭을 감소시켜 제어부가 솔레노이드 밸브를 제어하기 용이하도록 함과 동시에 제어부가 ABS 제어를 할 때 전동부스터의 부품이 파손되지 않도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전동부스터의 개념도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 전동부스터의 모터를 제어할 때 요구제동량에 따른 모터의 소모전류를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시예에 따른 제어부가 전동부스터의 모터를 제어할 때 요구제동량에 따른 모터의 소모전류를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 요구제동량을 형성할 때 시간에 따른 마스터 실린더 및 휠의 압력을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부의 ABS제어 알고리즘을 나타내는 도면이다.
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 전동부스터의 개념도이다.
도 1를 참조하면, 차량의 제동장치(100)는 메인 바디(main body, 110), 전동부스터(electric booster, 120) 및 제어부(electronic control unit, 130)를 전부 또는 일부 포함한다.
메인 바디(110)는 브레이크 페달(brake pedal, 111), 페달 스프링(pedal spring, 112), 오퍼레이팅 로드(operating rod, 113), 리액션 디스크(reaction disc, 114), 푸쉬로드(push rod, 115), 메인 피스톤(main piston, 116), 리턴 스프링(return spring, 117), 메인 마스터 실린더(main master cylinder, 118) 메인 챔버(main chamber, 119), 답입량 센서(stroke sensor, 미도시) 및 레저버(reservoir, 미도시)를 전부 또는 일부 포함한다.
브레이크 페달(111)은 운전자가 차량을 제동하기 위해 답입하는 페달이다. 운전자가 브레이크 페달(111)을 답입하여 오퍼레이팅 로드(113)의 일단을 가압하면, 오퍼레이팅 로드(113)의 타단은 리액션 디스크(114)를 가압한다.
브레이크 페달이 가압되면, 페달 스프링(112)은 가압되는 답력과 반대 방향으로 탄성력을 가하도록 브레이크 페달(111)과 결합한다.
오퍼레이팅 로드(113)는 운전자의 답입력을 리액션 디스크(114)에게 전달하는 매개체이다. 오퍼레이팅 로드(113)의 좌측단은 리액션 디스크(114)의 우측단의 중심부에 연결된다. 한편, 오퍼레이팅 로드(113)의 우측단은 브레이크 페달(111)에 연결된다.
리액션 디스크(114)는 푸쉬로드(115)를 가압하도록 구성된다. 즉 운전자의 브레이크 페달(111)의 답입력에 의해 오퍼레이팅 로드(113)가 리액션 디스크(114)의 우측단 중심부를 가압하면, 리액션 디스크(114)의 좌측단은 푸쉬로드(115)를 가압한다.
리액션 디스크(114)는 압축가능한 재질로 구성된다. 예컨대, 오퍼레이팅 로드(113)가 리액션 디스크(114)의 중심부를 가압하면, 리액션 디스크(114)의 외곽부는 가압되는 방향과 반대방향으로 팽창한다. 반면, 모터 피스톤(127)이 리액션 디스크(114)의 외곽부를 가압하면, 리액션 디스크(114)의 중심부는 팽창하며 오퍼레이팅 로드(113)를 반대방향으로 밀어낸다. 리액션 디스크(114)의 중심부가 팽창하여 오퍼레이팅 로드(113)를 반대방향으로 밀어내는 힘을 본 개시의 상세한 설명에서는 반발력으로 지칭한다. 반발력은 페달 스프링(112)이 형성하는 반력과 함께 운전자에게 답력을 형성하는 힘이다. 리액션 디스크(114)가 압축 또는 팽창하며 오퍼레이팅 로드(113)를 밀어내는 과정은 도 3의 a4에서 더욱 상세히 설명한다.
푸쉬로드(115)는 메인 피스톤(116)을 가압하도록 구성된다. 리액션 디스크(114)가 푸쉬로드(115)를 가압하면, 푸쉬로드(115)는 메인 피스톤(116)이 전진하도록 가압한다.
메인 피스톤(116)은 푸쉬로드(115)의 가압에 따라 메인 마스터 실린더(118) 내부에서 직선운동하도록 구성된다.
리턴 스프링(117)은 메인 피스톤(116)의 직선운동에 따라 압축(compression) 또는 팽창(expansion)하도록 구성된다.
메인 마스터 실린더(118)는 메인 피스톤(116)이 브레이크 액(brake fluid)을 가압하여 제동에 사용되는 유압을 형성하도록 구성된다. 메인 피스톤(116)이 전진 또는 후진함으로써 메인 마스터 실린더(118)는 유압을 형성하여 복수의 휠브레이크 기구(wheel brake assembly, 미도시)에게 생성된 유압을 전달한다.
메인 챔버(119)는 메인 마스터 실린더(118)의 내부공간이다.
레저버는 내부에 브레이크 액을 저장하도록 구성된다.
전동부스터(120)는 모터(motor, 121), 제1 기어(first gear, 122), 제2 기어(second gear, 123), 제3 기어(third gear, 124), 너트-스크류(nut-screw, 125), 볼트-스크류(bolt-screw, 126) 및 모터 피스톤(motor piston, 127)을 전부 또는 일부 포함한다.
모터(121)는 정방향 또는 역방향으로 회전운동하여 메인 마스터 실린더(118)가 유압을 생성할 수 있는 구동력을 발생시킨다.
제1 기어(gear, 122), 제2 기어(123) 및 제3 기어(124)는 모터(121)의 회전운동을 너트-스크류(125)에 전달하는 기어(gear)이다.
너트-스크류(125)는 모터(121)의 회전운동을 전달받아 볼트-스크류(126)로 하여금 직선운동을 하게 한다.
볼트-스크류(126)는 전진 또는 후진하는 직선운동을 하며 모터 피스톤(127)을 가압한다.
모터 피스톤(127)의 일단은 볼트-스크류(126)에 연결되고, 타단은 리액션 디스크(114)의 외곽부에 접촉한다.
모터(121)가 정방향으로 회전하면, 제1 기어(122), 제2 기어(123) 및 제3 기어(124)는 모터의 회전운동을 너트-스크류(125)에게 전달하고, 너트-스크류(125)는 회전운동을 전달받아 볼트-스크류(126)가 모터 피스톤(127)을 가압하도록 볼트-스크류(126)를 전진시킨다. 결국, 모터(121)의 회전운동은 모터 피스톤(127)이 리액션 디스크(114)의 외곽부를 가압하도록 모터 피스톤(127)에게 전달된다.
메인 바디(110) 및 전동부스터(120)의 결합 관계를 더욱 상세하게 설명하면, 메인 마스터 실린더(118) 내부의 좌측단에는 리턴 스프링(117)이 배치되고, 우측단은 개방된다.
메인 마스터 실린더(118)의 개방된 우측단에는 메인 피스톤(116)의 좌측단이 리턴 스프링(117)을 가압할 수 있도록 배치된다. 즉, 메인 마스터 실린더(118)의 개방된 우측단은 메인 피스톤(116)에 의해 폐쇄된다. 메인 피스톤 (116)은 메인 마스터 실린더(118)의 내벽과 밀착된 채로 좌우로 직선 운동 가능하도록 배치된다.
메인 피스톤(116)의 우측단은 푸쉬로드(115)의 좌측단에 연결된다. 푸쉬로드(115)의 우측단은 리액션 디스크(114)의 좌측단에 연결된다. 오퍼레이팅 로드(113)의 좌측단은 리액션 디스크(114)의 우측단의 중심부에 연결된다. 오퍼레이팅 로드(113)의 우측단은 운전자의 브레이크 페달(111)에 연결된다.
오퍼레이팅 로드(113)는 운전자의 답입력을 리액션 디스크(114)에 전달하도록 구성된다. 리액션 디스크(114)는 푸쉬로드(115)를 가압하도록 구성된다. 즉 운전자의 브레이크 페달(111)의 답입력에 의해 오퍼레이팅 로드(113)는 리액션 디스크(114)의 우측단 중심부를 가압한다.
리액션 디스크(114)의 우측단의 외곽부는 볼트-스크류(126)에 의해 가압되는 모터 피스톤(127)과 연결된다.
제1 기어(122) 및 제2 기어(123)는 모터(121)로부터 토크를 전달받아 회전운동한다. 이 회전운동은 제3 기어(124)에 전달된다. 제3 기어(124)는 회전운동에 의한 토크를 너트-스크류(125)에 전달한다. 볼트-스크류(126)는 너트-스크류(125)의 회전운동에 따라 직선운동한다. 따라서 리액션 디스크(114)의 우측단의 외곽부는 볼트-스크류(126)의 직선운동에 의해 가압된다.
결과적으로 푸쉬로드(115)는 운전자의 브레이크 페달(111) 답입력과 전동부스터(120)의 배력(boosting)에 의해 가압된다.
제어부(130)는 주행정보 검출부, 예컨대, 답입량 센서에게 전달받은 주행정보, 예컨대, 답입량을 기초로 제동신호(braking signal)를 생성한다. 제동신호는 복수의 휠브레이크 기구의 적어도 일부 휠브레이크에 제동력을 생성하기 위하여 전달되는 전기적 신호이다. 여기서, 답입량 센서는 운전자가 브레이크 페달(111)을 얼마나 답입(pedaling)하는지 감지하는 센서이다. 운전자가 브레이크 페달(111)을 답입하면, 답입량 센서는 답입량을 감지하여 제어부(130)로 전달한다.
제어부(130)는 답입량에 기초하여 차량을 제동하기 위한 요구제동량을 연산한다. 한편, 제어부(130)는 요구제동량을 형성하기 위해 마스터 실린더(118)가 형성해야 하는 요구압력을 연산한다.
제어부(130)는 마스터 실린더(118) 내부의 형성압력이 요구압력에 도달할 수 있도록 전동부스터를 제어한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(130)는 전동부스터에 포함된 모터에 인가되는 한계전류를 조절함으로써, 마스터 실린더(118)의 압력변화 폭을 감소시킨다. 마스터 실린더(118)의 압력변화 폭을 감소시키면, 제어부(130)가 ABS 제어를 할 때 솔레노이드 밸브(미도시)를 제어하기 용이하다.
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.
제어부(130)가 마스터 실린더(118)의 압력변화 폭을 감소시키기 위해 전동부스터를 제어하는 과정은 도 5에서 더욱 상세히 설명한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 전동부스터의 모터를 제어할 때 요구제동량에 따른 모터의 소모전류를 나타내는 그래프이다.
도 2를 참조하면, 굵은 실선은 제어부가 모터에 인가하는 전류의 최대치 즉, 제1 한계전류 및 제2 한계전류를 나타내고, 가는 실선은 제어부가 요구제동량을 형성하기 위해 모터를 구동할 때 필요한 전류를 나타낸다.
제1 한계전류는 모터에 인가되는 전류로써 모터 피스톤(127)이 상기 마스터 실린더(118)를 가압하여 형성압력이 요구압력에 도달할 수 있도록 인가되는 전류이다. 예를 들어, 제1 한계전류는, 필요전류에 일정값(α)을 증가시킨 전류일 수 있다. 여기서 필요전류는 모터가 마스터 실린더(118) 내부의 압력을 증압 또는 감압하기 위해 요구되는 전류이다.
한편 제2 한계전류는 모터에 인가되는 전류로써 모터 피스톤(127)이 마스터 실린더(118)를 감압하여 형성압력이 요구압력에 도달할 수 있도록 인가되는 전류이다. 예를 들어, 상기 제2 한계전류는, 모터(121)가 마스터 실린더(118)를 감압하기 위해 요구되는 필요전류에 일정값(α)을 증가시킨 전류일 수 있다.
전동부스터가 마스터 실린더(118)의 압력을 증압시킬 때 필요한 모터(121)의 토크를
Figure pat00001
이라 정의하고, 전동부스터가 마스터 실린더(118)의 압력을 지지할 때 필요한 모터(121)의 토크를
Figure pat00002
라 정의한다.
Figure pat00003
과
Figure pat00004
는 수학식 1 및 수학식 2에 의해 연산된다.
Figure pat00005
Figure pat00006
여기서
Figure pat00007
는 모터(121)에 의한 축력 즉, 모터(121)가 리액션 디스크를 가압하는 힘이고,
Figure pat00008
은 기어비이고,
Figure pat00009
는 스크류 피치원 반지름이고,
Figure pat00010
는 스크류 리드각이고,
Figure pat00011
는 스크류 마찰각이다.
따라서,
Figure pat00012
과
Figure pat00013
는 스크류 마찰각(
Figure pat00014
)의 차이에 기초하여 양자의 크기에 차이가 발생한다. 즉,
Figure pat00015
의 크기가
Figure pat00016
의 크기보다 크다. 여기서 마찰각(
Figure pat00017
)의 차이란, 수학식 1에 기초하여
Figure pat00018
을 연산할 때는 스크류 리드각(
Figure pat00019
)과 마찰각(
Figure pat00020
)을 합산하지만, 수학식 2에 기초하여
Figure pat00021
를 연산할 때는 스크류 리드각(
Figure pat00022
)에서 마찰각(
Figure pat00023
)을 차감하기 때문에 발생하는 토크의 크기 차이를 의미한다. 즉, 나사를 조일때와 풀 때 발생하는 차이에 기초하여 토크가 상이해진다.
만약, 전동부스터를 설계할 때
Figure pat00024
과
Figure pat00025
의 크기에 차이가 없다면, 마스터 실린더(118) 내부의 압력이 순간적으로 높아질 때 모터(121)는 압력을 지지하지 못하고 뒤로 밀리기 때문에 운전자가 느끼는 페달필에는 맥동(pulsation)이 발생한다.
결국,
Figure pat00026
과
Figure pat00027
의 크기가 상이하기 때문에, 제1 한계전류와 제2 한계전류 사이에 차이가 발생한다.
예를 들어, 마스터 실린더(118)가 50 bar의 압력을 발생시키기 위해서 모터(121)에 필요한 전류가 50 A라 가정한다. 마스터 실린더(118)의 압력을 더 이상 증압하지 않고, 유지하는 경우 제어부는 이미 발생한 50 bar의 압력을 유지시키기 위해 모터(121)에 20 A의 전류만 인가하면 된다. 따라서 제1 한계전류와 제2 한계전류 사이에 차이가 발생한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(130)는
Figure pat00028
과
Figure pat00029
의 크기에 기초하여 제1 한계전류 및 제2 한계전류를 연산한다.
그래프를 참조하면, 모터 피스톤(127)이 마스터 실린더(118)를 가압할 때 필요한 전류는 요구압력이 증가할수록 소모전류 또한 증가한다. 요구압력은 운전자가 요구하는 제동력을 형성하기 위해 마스터 실린더(118) 내부에 형성되어야 하는 압력을 의미한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(130)는 요구제동량에 기초하여 모터 피스톤(127)이 마스터 실린더(118)를 가압할 때 필요한 모터의 토크와 그에 따른 모터의 필요 전류 값을 연산한다. 또한, 연산된 모터의 토크와 전류값은 차량의 안정적인 제동을 위하여 소정의 값, 예컨대, α를 을 추가할 수 있다.
제어부(130)가 연산한 요구압력과 마스터 실린더(118) 내부에 형성되는 형성압력은 다소 차이가 있는 경우가 일반적이다. 전동부스터는 모터의 위치기반 제어, 즉, 회전각도에 기초하여 마스터 실린더(118)를 가압한다. 따라서, 요구압력과 마스터 실린더(118) 내부에 형성되는 형성압력은 상호간에 차이가 있기 때문에 제어부(130)는 전술한 각각의 모터의 필요 전류값 마다 소정의 값을 추가하여 제1 한계전류(굵은 실선 참조)를 설정할 수 있다.
한편, 모터 피스톤(127)이 마스터 실린더(118)를 감압하거나, 마스터 실린더(118)의 압력을 유지할 때 필요한 전류는 요구압력이 증가할수록 소모전류 또한 증가한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 제어부(130)는 요구압력에 기초하여 모터 피스톤(127)이 마스터 실린더(118)를 감압 또는 마스터 실린더(118)의 압력을 유지할 때 필요한 모터의 토크와 그에 따른 모터의 필요 전류 값을 연산한다. 또한, 연산된 모터의 토크와 전류값은 차량의 안정적인 제동을 위하여 소정의 값을 추가할 수 있다.
여기서, 제어부(130)는 전술한 각각의 모터의 필요 전류값 마다 소정의 값을 추가하여 제2 한계전류(굵은 실선 참조)를 설정할 수 있다.
도 3은 본 개시의 다른 실시예에 따른 제어부가 전동부스터의 모터를 제어할 때 요구제동량에 따른 모터의 소모전류를 나타내는 그래프이다.
도 3을 참조하면, 굵은 실선은 제어부가 모터에 인가하는 전류의 최대치 즉, 제1 한계전류 및 제2 한계전류를 나타내고, 가는 실선은 제어부가 요구제동량을 형성하기 위해 모터를 구동할 때 필요한 전류를 나타낸다.
도 3은 도 2와 비교하여 설명한다.
도 2의 경우 모터가 요구압력을 형성하는 데 필요한 전류값, 즉, 필요전류에 일정값(α)을 증가시킨 것을 마진으로 하여 제1 한계전류 및 제2 한계전류를 설정하였다.
그러나, 도 3의 경우 그래프와 같이 필요전류에 비례하여 마진을 확보하는 방법, 예컨대, 가변값(β)을 합산하여 한계전류를 설정할 수도 있다. 즉, 요구제동량이 작은 경우에는 마진의 크기가 작고, 요구제동량이 증가할수록 마진의 크기가 커지도록 설정할 수 있다. 여기서 가변값(β)은 필요전류에 비례하는 값일 수 있다. 도 2에서 설명하는 일정값(α)은 고정값이지만, 도 3에서 설명하는 가변값(β)은 필요전류가 커질수록 증가하는 값이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부가 요구제동량을 형성할 때 시간에 따른 마스터 실린더 및 휠의 압력을 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 전동부스터는 도 6의 그래프와 비교하여 마스터 실린더(118)의 압력변화 폭을 감소시켜 제어부가 솔레노이드 밸브를 제어하기 용이하도록 함과 동시에 제어부가 ABS 제어를 할 때 전동부스터의 부품이 파손되지 않는다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어부의 ABS제어 알고리즘을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 제어부(130)는 ABS 제어가 필요한지 여부를 판단한다(S410).
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(130)는 ABS 제어가 필요한 것으로 판단할 수 있다.
ABS 제어가 필요하지 않은 것으로 판단한 경우 제어부(130)는 본 알고리즘을 종료한다.
한편, ABS 제어가 필요한 것으로 판단한 경우 제어부(130)는 마스터 실린더(118)를 가압할 때 필요한 모터의 토크와 그에 따른 필요 전류 값을 결정하고, 이에 기초하여 한계전류를 결정한다(S420). S420 과정은 운전자의 브레이크 페달의 답입량에 기초하여 연산한 제동 요구량과 모터가 회전한 각도에 기초하여 전동부스터에 형성된 토크를 비교하여 결정된다. 예를 들어 제어부(130)는 제동 요구량과 전동부스터에 형성된 토크의 차이가 G보다 작은 경우인지 또는 크거나 같은 경우인지를 연산하여 판단할 수 있다. 여기서 G는 임의로 설정된 임계값을 의미한다. G는 통상의 설계변경으로 변경될 수 있는 값이다.
더욱 상세하게는, 제동 요구량과 전동부스터에 형성된 토크의 차이가 G보다 작은 것으로 판단된 경우, 즉, 경우 제어부는 제2 한계전류를 모터에 인가될 수 있는 한계값으로 설정한다(S540).
한편, 제동 요구량과 전동부스터에 형성된 토크의 차이가 G같거나 큰 것으로 판단된 경우, 즉, 경우 제어부는 제1 한계전류를 모터에 인가될 수 있는 한계값으로 설정한다(S540). 여기서, 제1 한계전류 는 제2 한계전류보다 큰 값을 의미한다.
모터의 전류 한계값을 설정하면, 제어부(130)는 모터의 한계 전류값에 기초하여 전동부스터를 제어한다(S550).
S550 과정을 상세히 더욱 설명하면, ABS 제어를 할 때 제어부(130)가 연산한 마스터 실린더(118)의 요구압력이 마스터 실린더(118)에 형성된 실제압력에 근접하면, 제어부(130)는 모터에 제2 한계 전류값을 인가한다. 즉, 제어부(130)는 모터에 제1 한계 전류값와 비교하여 상대적으로 낮은 제2 한계 전류값을 인가한다. 이 경우 마스터 실린더(118)의 압력이 순간적으로 높아지게 되더라도, 모터에는 상대적으로 낮은 전류가 흐르기 때문에 모터는 마스터 실린더(118)에 형성된 높은 압력을 지지할 수 없다.
따라서 모터 피스톤(127)은 마스터 실린더(118)에 형성된 높은 압력 때문에 뒤로 밀리게 된다. 즉, 모터가 마스터 실린더(118)의 압력을 견디지 못하고 역방향으로 회전하게 되어 모터 피스톤(127)이 뒤로 밀리게 된다.
모터 피스톤(127)이 뒤로 밀리게 되면, 제어부(130)가 연산한 요구압력과 마스터 실린더(118)의 형성압력이 차이가 있는 경우를 의미한다. 따라서 제어부(130)는 제2 한계전류값을 제1 한계전류값으로 변경한다. 모터에 인가된 한계전류값이 제1 한계전류값으로 변경되면, 모터에는 상대적으로 더 큰 전류가 인가될 수 있다. 이에 모터는 다시 정방향으로 회전하여 하여 모터 피스톤(127)을 가압하게 되고, 모터 피스톤(127)은 형성압력이 요구압력에 도달할 수 있도록 전진한다. 즉, 마스터 실린더(118)의 내부 압력은 다시 증압된다.
또한, 전술한 경우에서 모터 피스톤(127)이 뒤로 밀리게 되며 발생한 반력은 브레이크 페달에 전달된다. 즉, 브레이크 페달 또한 모터 피스톤(127)에서 발생한 반력에 기초하여 뒤로 밀린다. 이 경우 운전자는 차량이 정상적인 범위 내에서 정지하고 있게 때문에 브레이크 페달의 답입량을 일시적으로 감소시킨다.
한편, 운전자가 브레이크 페달을 다시 가압하면, 제어부(130)는 모터에 한계 제1 한계전류를 인가한다. 즉, 제어부(130)는 형성압력이 요구압력에 도달할 수 있도록 상대적으로 큰 제1 한계전류를 인가한다.
전술한 제어과정에 따를 경우 전동부스터 또한 진공부스터의 경우와 유사한 압력변화 특성을 구현할 수 있는 효과가 있다.
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: 메인 바디 120: 전동부스터 130: 제어부

Claims (8)

  1. 주행정보에 기초하여 ABS 제어가 필요한지 여부를 판단하는 ABS 제어여부 판단과정;
    운전자의 제동의도에 기초하여 차량을 제동하는데 필요한 마스터 실린더의 요구압력을 연산하는 연산과정;
    상기 요구압력과 상기 마스터 실린더 내부의 형성압력의 차이에 기초하여 모터에 인가하는 한계전류를 제1 한계전류 또는 상기 제1 한계전류 보다 상대적으로 낮은 제2 한계전류로 설정하는 한계전류 설정과정;
    상기 한계전류에 기초하여 전동부스터가 모터 피스톤을 가압하도록 제어하는 전동부스터 제어과정을 포함하되,
    상기 전동부스터 제어과정은,
    상기 한계전류를 제1 한계전류로 설정한 경우, 상기 형성압력이 상기 요구압력에 도달하도록 상기 모터를 제어하고,
    상기 한계전류를 제2 한계전류로 설정한 경우, 상기 모터 피스톤이 후퇴하는지 여부를 판단하고, 상기 모터 피스톤이 후퇴하는 것으로 판단되면 상기 한계전류를 상기 제1 한계전류로 변경하고, 상기 모터 피스톤이 후퇴하지 않는 것으로 판단되면 상기 한계전류를 제2 한계전류로 유지하는 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 한계전류는,
    상기 모터에 인가되는 전류로써, 상기 모터 피스톤이 상기 마스터 실린더를 가압하여 상기 형성압력이 상기 요구압력에 도달할 수 있도록 인가되는 전류인 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 한계전류는,
    상기 모터가 상기 마스터 실린더를 증압하기 위해 요구되는 필요전류에 일정값(α)을 증가시킨 전류인 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 한계전류는,
    상기 모터가 상기 마스터 실린더를 증압하기 위해 요구되는 필요전류에 비례하는 가변값(β)을 증가시킨 전류인 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 한계전류는,
    상기 모터에 인가되는 전류로써, 상기 모터 피스톤이 상기 마스터 실린더를 감압하여 상기 형성압력이 상기 요구압력에 도달할 수 있도록 인가되는 전류인 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 한계전류는,
    상기 모터가 상기 마스터 실린더를 감압하기 위해 요구되는 필요전류에 일정값(α)을 증가시킨 전류인 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 한계전류는,
    상기 모터가 상기 마스터 실린더를 감압하기 위해 요구되는 필요전류에 비례하는 가변값(β)을 증가시킨 전류인 것을 특징으로 하는 전동부스터의 제어방법.
  8. 운전자의 답입력을 배력(boosting)하고, 모터 피스톤이 전진 또는 후진할 수 있도록 구동하는 모터를 포함하는 전동부스터(electric booster)로서,
    수집된 주행정보에 기초하여 요구제동량을 형성하기 위한 요구압력을 연산하고, 상기 전동부스터와 연결되는 마스터 실린더 내부의 형성압력이 상기 요구압력에 도달하기 위해 상기 모터에 요구되는 필요전류를 연산하고, 상기 필요전류에 기초하여 제1 한계전류 또는 제2 한계전류를 설정하는 제어부(electronic control unit)를 포함하되,
    상기 제어부는,
    상기 모터에 인가하는 한계전류를 제1 한계전류로 설정한 경우, 상기 형성압력이 상기 요구압력에 도달하도록 상기 모터를 제어하고,
    상기 한계전류를 제2 한계전류로 설정한 경우, 상기 모터 피스톤이 후퇴하는지 여부를 판단하고, 상기 모터 피스톤이 후퇴하는 것으로 판단되면 상기 한계전류를 상기 제1 한계전류로 변경하고, 상기 모터 피스톤이 후퇴하지 않는 것으로 판단되면 상기 한계전류를 제2 한계전류로 유지하는 것을 특징으로 하는 전동부스터.

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