KR20230010113A

KR20230010113A - 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR20230010113A
Application number: KR1020210089965A
Authority: KR
Inventors: 김은식
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2023-01-18
Also published as: US20230009011A1; CN115593306A

Abstract

브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 신호를 출력하는 스트로크 센서; 스트로크 센서의 신호를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제1 제어기; 및 온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 제2 제어기;를 포함하며, 제1 제어기와 스위치는 서로 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템 등이 소개된다.

Description

브레이크 시스템 {BRAKE SYSTEM}

본 발명은 차량 감속 여부에 따른 입출력 신호을 활용하여 온/오프 신호를 생성함으로써 기존 브레이크 페달 기반 브레이크 램프 스위치를 삭제하여 원가를 절감하고, 브레이크 램프를 온/오프하도록 제어하는 ICU(Integrated Central Control Unit) 제어기에 포함된 MCU 고장 또는 이상 상태에 따른 브레이크 램프 미점등 문제를 방지하고, 차량과 사용자의 안전성을 확보하는 브레이크 시스템에 관한 것이다.

차량은 브레이크와 같은 제동장치를 페달과 같은 수동적인 작동장치로서 감속한다. 이 때, 브레이크는 페달의 힌지축에 설치되어 그 페달의 회전 각도를 검출하는 스트로크 센서를 구비한다. 그리고 스트로크 센서와 함께, 브레이크는 페달 작동 여부를 사용자 및 차량 주변의 운전자 또는 보행자에게 알리는 온/오프 신호를 생성하는 브레이크 램프 스위치를 구비할 수 있다. 이 두 브레이크 주변장치는 일반적으로 브레이크램프를 제어하는 MCU 및 스위치를 포함하는 ICU 제어기(Integrated Central Control Unit : 통합 중앙 제어 장치)와 하드와이어, 즉 와이어링으로 연결되어 신호를 입출력한다.

그런데, 브레이크의 주변 장치 중 브레이크램프 스위치는 차량에 별도로 조립하는 하드웨어 스위치이다. 따라서, 이는 차량의 원가를 상승시킨다. 그뿐만 아니라, 기존 브레이크 시스템은 브레이크램프 스위치에 의존하여 브레이크 페달 작동에 따른 브레이크 램프의 작동여부를 제어하는 ICU 제어기에 신호를 전달한다. 그 결과, 기존 시스템에는 ICU 제어기에 포함된 MCU의 고장 또는 이상 작동시 브레이크램프 스위치가 ICU 제어기에 포함된 스위치에 직접 제어 신호를 전달하는 기술이 구비되어 있다.

다만, 기존 시스템은 MCU 고장 또는 이상 작동시 회생제동이나 자율주행 보조 시스템과 같이 브레이크램프 스위치와 독립적인 제동장치가 작동하는 경우에는 브레이크 램프를 점등시킬 수 없어, 이를 보완할 기술이 대두된다.

상기 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-1807068

B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 차량 감속 여부에 따른 입출력 신호을 활용하여 온/오프 신호를 생성함으로써 기존 브레이크 페달 기반 브레이크 램프 스위치를 삭제하여 원가를 절감하고, 브래이크 램프를 온/오프하도록 제어하는 ICU(Integrated Central Control Unit) 제어기에 포함된 MCU 고장 또는 이상 상태에 따른 브레이크 램프 미점등 문제를 방지하고, 차량과 사용자의 안전성을 확보하는 브레이크 시스템을 제공하고자 함이다.

본 발명에 따른 일 브레이크 시스템은, 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 신호를 출력하는 스트로크 센서; 스트로크 센서의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제1 제어기; 및 온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 제2 제어기;를 포함하며, 제1 제어기와 스위치는 서로 직결된다.

제1 제어기는 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하고, 제동 제어기는 스위치와 직결될 수 있다.

제1 제어기는 회생제동 제어기를 더 포함하고, 회생제동 제어기는 스위치와 직결될 수 있다.

제1 제어기는 전자식 브레이크 페달 내에 구비되는 페달 제어기 및 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하며, 페달 제어기는 스트로크 센서의 신호를 제동 제어기로 전달하고, 제동 제어기는 전달 받은 스트로크 센서의 신호를 기반으로 온/오프 신호를 생성하며,제동 제어기가 스위치와 직결될 수 있다.

제1 제어기는 전자식 브레이크 페달 내에 구비되는 페달 제어기를 포함하며,페달 제어기는 온/오프 신호를 생성하고 스위치와 직결될 수 있다.

스트로크 센서의 신호는, 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 최소 듀티에서 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호를 포함하며, 제1 채널 신호와 제2 채널 신호는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 가질 수 있다.

기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하며, 제1 제어기는 제1 채널 신호와 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 온/오프 신호를 생성하고, 제2 채널 신호와 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 온/오프 신호를 생성하며, 온/오프 신호는 제1 온/오프 신호 또는 제2 온/오프 신호에 해당할 수 있다.

본 발명에 따른 다른 브레이크 시스템은, 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 제1 검출신호를 출력하는 스트로크 센서; 차량 주행시 차량의 감속 여부를 판단하여 감속을 지시하는 제2 검출신호를 출력하는 자율주행 제어기; 제1 검출신호 및 제2 검출신호를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제1 제어기; 및 온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 제2 제어기;를 포함하며,제1 제어기와 스위치는 서로 직결된다.

제1 제어기는 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하고,제동 제어기는 스위치와 직결될 수 있다.

제1 제어기는 전자식 브레이크 페달 내에 구비되는 페달 제어기 및 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하며, 페달 제어기는 스트로크 센서의 신호를 제동 제어기로 전달하고, 제동 제어기는 전달 받은 스트로크 센서의 신호를 기반으로 온/오프 신호를 생성하며, 제동 제어기가 스위치와 직결될 수 있다.

스트로크 센서의 제1 검출신호 또는 자율주행 제어기의 제2 검출신호는, 브레이크 페달의 스트로크 또는 자율주행 제어기의 요구 제동출력이 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 최소 듀티에서 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호를 포함하며, 제1 채널 신호와 제2 채널 신호는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 브레이크 시스템은, 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 신호를 출력하는 스트로크 센서;스트로크 센서의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제동 제어기; 전자식 브레이크 페달 내에 구비되고 제동 제어기와 CAN(Controller Area Network)으로 연결되며, 전자식 브레이크 페달 내에 구비된 스트로크 센서의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 페달 제어기; 및 온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 ICU 제어기;를 포함하며, 제동 제어기 및 페달 제어기 중 적어도 하나가 스위치와 서로 직결된다.

본 발명의 브레이크 시스템에 따르면, 차량 감속 여부에 따른 입출력 신호을 활용하여 온/오프 신호를 생성함으로써 기존 브레이크 페달 기반 브레이크 램프 스위치를 삭제하여 원가를 절감하고, 브레이크 페달 조작시 브래이크 램프를 온/오프하도록 제어하는 ICU(Integrated Central Control Unit) 제어기에 포함된 MCU 고장 또는 이상 상태에 따른 브레이크 램프 미점등 문제를 방지하고, 차량과 사용자의 안전성을 확보한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 브레이크 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 브레이크 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 페달제어기를 포함한 브레이크 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 페달제어기를 포함한 브레이크 시스템의 구성도.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템에서 생성되는 온/오프 신호의 다른 예를 도시한 도면.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 구성도이고, 도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 페달제어기를 포함한 브레이크 시스템의 구성도이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템에서 생성되는 온/오프 신호의 다른 예를 도시한 도면이다.

- 제1실시예: 제동 제어기 및 회생제동 제어기의 온/오프 신호 생성 시스템

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 스트로크 센서(SS); 자율 주행 제어기(C); 제동 제어기(B) 및 회생제동제어기(R)를 포함하는 제1 제어기, IPS(Intelligent Power Switch)와 같은 스위치(S)를 포함하는 ICU 제어기(I)와 같은 제2 제어기;를 포함하며 제1 제어기와 스위치(S)는 서로 직결되는 것으로 구성될 수 있다.

도 1의 브레이크 시스템의 각 구성에 대해 설명하면, 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 제1 검출신호(S1)를 출력하는 스트로크 센서(SS); 차량 자율 주행 시 차량의 감속 여부를 판단하여 제2 검출신호(S2)를 출력하는 자율 주행 제어기(C); 스트로크 센서의 검출 여부 및 자율 주행 제어기의 감속 여부 판단에 따라 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치의 작동 여부를 결정하는 제동 제어기(B) 또는 스트로크 센서의 검출 여부 및 자율 주행 제어기의 감속 여부 판단에 따라 차량 모터의 회생 제동 여부를 결정하는 회생제동 제어기(R)를 포함하는 제1 제어기; 및 온/오프 신호에 의해 차량의 브레이크 램프(L)을 점등하는 스위치(S);로서 기능한다.

도 1의 제1 실시예에 따른 브레이크 시스템의 제어 과정을 좀더 자세히 설명하자면, 스트로크 센서(SS)가 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 제1 검출신호(S1)를 출력하여 제동제어기(B)로 전달한다. 또한, 제동제어기(B)는 제1 검출신호(S1)를 회생제동제어기(R)로 전달할 수 있다. 즉, 회생제동제어기(R)는 브레이크램프 스위치와 무관하게 브레이크 페달의 스트로크를 뗀 변위나 각도, 페달 작동 여부 등에 따른 스트로크 센서(SS)의 제1 검출신호(S1)를 제동제어기(B)로부터 전달받을 수 있다.

그리고, 도 1의 자율주행제어기(C)는 차량 주행시 차량의 감속여부를 판단하여 제2 검출신호(S2)를 출력하여 제동제어기(B) 또는 회생제동제어기(R)에 전달한다. 또한, 제1 검출신호(S1) 또는 제2 검출신호(S2)를 전달받은 제동제어기(B) 또는 회생제동제어기(R)는 상호간에 그 검출신호 수신 여부에 관한 제3검출신호(S3)를 송수신하여 둘 사이에 차량의 전체 요구 제동출력을 분배 또는 어느 하나로 결정할 수 있다.

중요한 것은, 도 1의 브레이크 시스템에서 제동 제어기(B) 및 회생제동 제어기(R)를 포함하는 제1 제어기는 스위치(S)와 직결된다는 것이다. 여기서 직결된다는 용어의 의미는, 제1 제어기에 포함된 제동 제어기(B)에 의해 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치가 작동하는 것으로 결정되거나, 혹은 제1 제어기에 포함된 회생제동 제어기(R)에 의해 회생 제동이 이루어지는 것으로 결정된 경우, 온/오프 신호를 생성하여 제2 제어기에 포함된 MCU(M)를 거치지 않고도 스위치로 곧바로 제공될 수 있다는 뜻이다. 브레이크 페달 조작에 따라 여기서 온/오프 신호는 제동 제어기(B) 및 회생제동 제어기(R)를 포함하는 제1제어기가 제1 검출신호(S1) 또는 제2 검출신호(S2)를 포함한 검출 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 생성될 수 있다.

결국, 도 1의 제동제어기(B) 또는 회생제동제어기(R)는 제1 검출신호(S1) 또는 제2신호(S2)(상황에 따라 제3 검출신호(S3), 이하 동일)를 포함한 검출신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 온/오프 신호를 생성한다. 변환 방식의 예로, 검출신호가 상승하는 국면에서 사전 설정된 기준값보다 검출신호의 출력 등이 높아진 경우 스위치 온 신호를, 검출신호가 하강하는 국면에서 사전 설정된 기준값보다 검출신호의 출력 등이 하강한 경우 스위치 오프 신호를 생성할 수 있다. 이와 같이 생성된 온/오프 신호가 스위치(S)로 제공, 브레이크 램프(L)를 포함한 브레이크 브레이크 램프를 최종적으로 제어할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 브레이크 페달을 조작하지 않는 제동 조건에서도 제동 제어기(B) 및 회생제동 제어기(R)가 '각각' 온오프 신호를 송출하기 때문에 스위치의 응답성을 높일 수 있다.

한편, 여기서의 차량 자율주행은 레벨 2 이상의 자율주행보조시스템으로, 운전자가 브레이크 페달을 조작하지 않을 때 차량의 전방 충돌방지, 차로 이탈방지, 차로 유지, 스마트 크루즈 컨트롤, 고속도로 주행 등을 보조하는 시스템상 구현되는 자율주행을 포함한다. 회생제동제어기(R)는 VCU(Vehicle Control Unit) 또는 HCU(Hybrid Control Unit)가 될 수 있으며, 회생제동제어기(R)의 명령에 따라 차량의 회생제동은 수행될 수 있다.

여기서 도 1에서의 실선은 서로 직결되는 방식, 점선은 CAN(Controller Area Network) 연결 방식으로 연결한 것을 도시하였다. 즉, 제1 검출신호(S1)는 와이어링 연결 방식, 제2 검출신호(S2) 또는 제3 검출신호(S3)은 CAN 연결방식으로 제1제어기에 제공될 수 있다. 여기서 서로 직결되는 방식은, 제동 제어기(B) 및 회생제동 제어기(R)를 포함하는 제1 제어기는 스위치(S)를 포함하는 제2 제어기의 스위치(S)와 와이어링으로 연결되어 온/오프 신호를 입력 받을 수 있다는 것이다. 한편, 스위치(S)와 달리, MCU(M)는 CAN 연결 방식으로 신호를 송수신할 수 있다.

다시 말해, 본 일 실시예는 각 장치 간에는 와이어링 또는 CAN(Controller Area Network) 연결로 신호를 송수신하되, 제1 제어기와 MCU(M) 및 스위치(S), 특히 제1제어기에 포함된 제동 제어기(B) 및 회생제동 제어기(R)와 스위치(S)가 와이어링을 통해 직결되는 방식이다. CAN통신은 메시지 지향성 프로토콜(Message-Oriented Protocal)로, 해당 장치에 필요한 메시지에 우선순위를 부여하고 상호보완적으로 에러를 감지한다. 와이어링은 연속적인 하드와이어 방식의 신호이므로, 이를 온/오프 신호로 변환한 다음 온/오프 신호를 생성하여 스위치(S)에 전달되어야 한다. 따라서, 여기서 온/오프 신호는 제1 검출신호(S1) 또는 제2 검출신호(S2)와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 생성될 수 있다. 일례로, IPS와 같은 스위치(S)의 경우, 사전 설정된 기준값보다 낮은 상태에서 높아진 경우 온/오프 온 신호를, 사전 설정된 기준값보다 높은 상태에서 낮아진 경우 온/오프 오프 신호를 생성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예는 스트로크센서(SS)와 와이어링 연결을 통해 제1 제어기와 연결, 다시 제1 제어기와 스위치(S)가 서로 직결됨으로써, CAN과 같은 통신 장치와 서버를 경유함으로 인한 지연 우려를 방지한다. 또한, 본 일 실시예는 CAN 통신 장치의 마비 등으로 인한 정지 우려를 차단한다. 이는 차량 환경에 따른 정확한 제어와 함께 운전자의 의사에 따른 운전효용성과 운전편의성을 높인다. 결과적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 유무선 통신방식을 장치에 따라 구별함으로써 운전자의 편의성을 높임과 동시에 신속하고 정확한 제동제어를 제공한다.

- 제2 실시예: 제동 제어기만을 기반으로 한 온/오프 신호 생성 시스템

이와 비교하여, 도 2의 제2 일 실시예에 따른 브레이크 시스템의 제어 과정을 좀더 자세히 설명한다. 다른 일 실시예에서도 도 1과 마찬가지로, 스트로크 센서(SS), 자율주행제어기(C), 회생제동 제어기(R) 각각이 브레이크 페달의 스트로크를 검출하거나 자율주행 보조시스템 활성화, 또는 회생 제동이 결정된 경우 제1,제2,제3 검출신호(S1,S2,S3)를 출력하여 제동제어기(B)로 전달한다. 다만, 본 발명의 다른 일 실시예에서는 회생제동 제어기(R)는 온/오프 신호를 생성하지도 않고, 스위치와 직결되지도 않는다. 오직 제동 제어기(B)만 온/오프 신호를 생성하고, 스위치와 직결된다.

도 2의 제동제어기(B)는 단독으로 검출신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 온/오프 신호를 생성한다. 즉, 별도의 브레이크램프 스위치가 아니라 제동제어기(B)에서 차량의 와이어링을 통한 연속적인 아날로그 신호를 온/오프 신호로 변환한다. 변환 방식은 도 1과 같이 검출신호의 상승/하강에 따라 사전 설정된 기준값과 비교하여 온/오프 신호를 생성하는 방식이다. 이와 같이 생성된 온/오프 신호가 스위치(S)로 제공, 브레이크 램프(L)를 포함한 브레이크 브레이크 램프가 제어된다. 따라서, 도 1의 제1 실시예와 비교하여, 도 2의 제2 일 실시예의 브레이크 시스템은 실질적으로 제동이 가장 많이 수행되는 제동 제어기(B)에서만 온/오프 신호를 스위치에 송출함으로써 차량의 와어어링을 단순화하고, 이에 따른 생산성과 가격경쟁력을 높인다.

- 제3 실시예: 페달 제어기의 CAN신호 송출 기반 온/오프 신호 생성 시스템

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 페달제어기를 포함한 브레이크 시스템의 구성도이고, 제3 실시예는 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 신호를 출력하는 스트로크 센서; 스트로크 센서의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제동 제어기; 전자식 브레이크 페달 내에 구비되고 제동 제어기와 CAN(Controller Area Network)으로 연결되는 페달제어기; 및 온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 ICU 제어기;를 포함하며, 제동 제어기 및 페달 제어기 중 적어도 하나가 스위치와 서로 직결될 수 있다.

페달 제어기(P)는 전자식 브레이크 페달에 CAN 통신이 가능한 장치가 함께 구비된 것으로, 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 전자식 브레이크 페달 내의 스트로크 센서가 페달 조작을 감지한 결과를 바탕으로 CAN 신호를 생성하여 제동 제어기(B)로 송출한다. 제동제어기(B)는 단독으로 페달 제어기(P)로부터 송출받은 CAN 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 온/오프 신호를 변환함으로써 생성한다. 즉, 별도의 브레이크램프 스위치가 아니라 제동제어기(B)에서 페달 제어기(P)의 CAN 신호를 기반으로 온/오프 신호로 변환한다. 이와 같이 생성된 온/오프 신호가 스위치(S)로 제공, 브레이크 램프(L)를 포함한 브레이크 브레이크 램프가 제어된다. 따라서, 도 3의 실시예의 브레이크 시스템은 페달 제어기의 CAN 신호를 기반으로 실질적으로 제동이 가장 많이 수행되는 제동 제어기(B)에서만 온/오프 신호를 스위치에 송출함으로써 차량의 와이어링을 단순화하고, 이에 따른 생산성과 가격경쟁력을 높인다.

- 제4 실시예: 페달 제어기의 온/오프 신호 생성 시스템

또한, 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 페달 제어기(P)를 포함한 브레이크 시스템을 나타낸다. 제4 실시예에서 페달 제어기(P)는 전자식 브레이크 페달 내에 구비된 스트로크 센서(SS)의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프(L)의 온/오프 신호를 생성하고, 페달 제어기는 스위치(S)와 직결 될 수 있다. 즉, 본 발명의 제4 실시예는 페달 제어기(P)가 제동제어기(B)의 역할을 병행할 수 있도록 한다.

도 4의 페달제어기(P)는 제1 검출신호(S1) 및 제3 검출신호(S3)를 포함한 검출신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 변환함으로써 온/오프 신호를 생성한다. 여기서 제1 검출신호(S1)는 전자식 브레이크 페달 내에 구비된 스트로크 센서(SS)가 브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 제동제어기(B)에 전달하는 CAN 통신 기반 신호이다. 한편, 제3 검출신호는 회생제동제어기(R)에서 출력하여 페달 제어기(P)에 전달받을 수 있는 CAN 통신 기반 신호이다. 이와 같이 생성된 온/오프 신호가 스위치(S)로 제공, 브레이크 램프(L)를 포함한 브레이크 브레이크 램프를 최종적으로 제어할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 브레이크 시스템은 브레이크 페달을 조작할 경우 가장 먼저 제동을 수행하는 페달 기반의 페달 제어기(P)에서 직접 온오프 신호를 송출하기 때문에, 스위치의 응답성을 더욱 높일 수 있다. 더욱이, 페달 제어기(P)에서 온/오프 신호를 일원화한 제4실시예는 브레이크 페달 조작시 제동 제어기를 거치지 않고 제동 신호를 바로 스위치로 송출하는 점에서 응답성이 가장 높다.

도 5은 스트로크 센서(SS) 또는 자율주행 제어기(C)에서 출력되는 검출 신호의 일례를 도시한 도면이며, 검출 신호는, 브레이크 페달의 스트로크 또는 차량 주행시 요구 제동출력이 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호(CH1)와, 최소 듀티에서 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호(CH2)를 포함한다.

또한, 제1 채널 신호(CH1)와 제2 채널 신호(CH2)는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 것일 수 있다.

그리고, 도 6의 기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하며, 제동제어기(B) 또는 회생제동제어기(R)는 제1 채널신호(CH1)와 제1 기준값(UR)을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 온/오프 신호(BS)를 생성하고, 제2 채널 신호와 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 온/오프 신호(BLS)를 생성하며, 온/오프 신호는 제1 온/오프 신호 또는 제2 온/오프 신호에 해당할 수 있다.

도 5과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템에서, 스트로크 센서(SS) 또는 자율주행 제어기(C)는 브레이크 페달의 변위와 회전각, 즉 스트로크가 증가함에 따라 또는 차량 주행시 요구 제동출력이 증가함에 따라 최대 듀티 (도 5에서는 90%의 듀티)에서 최소 듀티(도 5에서는 10%의 듀티)로 선형적으로 듀티가 감소하는 하나의 신호인 제1 채널신호(CH1), 그리고 최소 듀티에서 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 다른 하나의 신호인 제2 채널신호(CH2)를 출력할 수 있다. 여기서의 듀티는 펄스 신호에서 하이(HIGH) 상태를 나타낸 비율이다.

또한, 도 5에서 도시한 것 같이, 최대 듀티와 최소 듀티는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 나타낼 수 있다. 즉, 최대 듀티와 50% 듀티 사이의 크기와 최소 듀티와 50% 듀티 사이의 크기를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 제1 채널 신호(CH1)과 제2 채널신호(CH2) 역시 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 이룬다. 여기에, 제동제어기(B) 또는 회생제동제어기(R)는 상보 관계의 제1 채널신호(CH1)와 제1 기준값(UR) / 제2채널신호(CH2)와 제2 기준값(LR)를 서로 비교하여 각각 제1 온/오프 신호(BS) / 제2 온/오프 신호(BLS)를 생성한다. 여기서 제1 기준값(UR)과 제2 기준값(LR)은 브레이크 페달을 밟는 힘 또는 자율주행 차량의 제동 출력이 작용하거나 작용하던 힘 또는 출력이 해제된 것을 판단하기 위해 사전에 결정되는 값이다.

따라서, 본 발명의 일 실시예의 브레이크 시스템은 이러한 양방향의 신호 또는 그 중 50%의 상보성 있는 신호를 이용해 제동력 증가에 따라 ICU가 제어하는 각 장치들의 온/오프을 유연하고 일괄적으로 제어할 수 있다. 즉, ICU가 제어하는 각 장치들이 ON에서 OFF로, 또는 OFF에서 ON으로 온/오프되는 방향성이 제각각인 경우에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 ON에서 OFF로 가는 스위치 오프신호와 OFF에서 ON으로 가는 스위치 온 신호를 50%의 듀티를 기준으로 상보적인 관계의 제1 채널신호(CH1)과 제2 채널신호(CH2)로 생성함으로써 유연하고 일원화된 제어를 수행한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템에서 생성되는 온/오프 신호의 다른 예를 도시한 도면이며, 제동제어기(B) 및 회생제동제어기(R)를 포함하는 제1 제어기는, 제1 채널 신호(CH1)와 제1 기준값(UR)을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 온/오프 신호(BS)를 생성하고, 제1 온/오프 신호(BS)를 반전시켜 제2 온/오프 신호(BLS)를 생성할 수 있다. 본 발명의 다른 일 실시예로, 제동제어기(B) 또는 회생제동제어기(R)는 제2 채널 신호(CH2)와 제2 기준값(LR)을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 온/오프 신호(BLS)를 생성하고, 제2 온/오프 신호를 반전시켜 제1 온/오프 신호(BS)를 생성할 수 있다. 즉, 본 일 실시예는 일방향의 신호 또는 역방향의 신호를 통해 반전 신호를 생성한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템에서 제1 온/오프 신호를 반전시켜 제2 온/오프 신호(BLS)를 생성하는 것을 나타낸다. 도 6의 그래프의 가로축은 시간, 세로축은 출력 전압을 나타낸다. 여기서 제동 제어기(B) 또는 회생제동제어기(R)는 스트로크 센서(SS) 또는 자율주행제어기(C)에서 출력되는 제1 채널 신호(CH1와 제 1기준값(UR)을 서로 비교하고, 제1 채널신호(CH1)가 제1기준값(UR)보다 큰 경우 하이 상태를, 제1 채널 신호(CH1)가 제1기준값(UR)보다 작거나 같은 경우 로우 상태를 나타내는 하나의 제1 온/오프 신호(BS)를 생성한다. 그리고, 반전 논리 소자 등은 생성된 제1 온/오프 신호(BS)의 반전 신호를 생성하는 방식으로 다른 하나의 제2 온/오프 신호(BLS)를 생성한다. 이와 마찬가지로, 반전 논리 소자 등은 제2 온/오프 신호(BLS)의 반전신호를 생성하는 방식으로 다른 하나의 제1 온/오프 신호(BS)를 생성한다.

따라서, 도 6의 일 실시예는 하나의 기준값만으로 두개의 온/오프 신호를 생성할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 보다 비용효율적인 제어가 가능하다. 뿐만 아니라, 도 6에서 두 온/오프 신호(BS, BLS)의 상태가 하이에서 로우 또는 로우에서 하이로 천이되는 구간은 실제로는 매우 짧은 시간(예를 들어 10ms 이하)일 수 있으나, 회로 동작에서 지연 등이 발생되는 구간이다. 그러므로, 본 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 이러한 지연을 미연에 방지함으로써 신속한 제어를 가능케 한다.

여기서 제1 기준값(UR)과 제2 기준값(LR)은 브레이크 페달을 밟는 힘 또는 자율주행 차량의 제동 출력이 작용하거나 작용하던 힘 또는 출력이 해제된 것을 판단하기 위해 사전에 결정되는 값이다. 따라서, 제1 기준값(UR)과 제2 기준값(LR)은 스트로크의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 브레이크 페달에 밟는 힘이 조금만 작용한 경우에도 온/오프 신호를 발생시키고자 한다면, 도 6의 최소 듀티를 더 낮은 스트로크에 해당하는 듀티로 기준값으로 재설정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은 ICU 제어기에 의해 제어되는 각 브레이크 브레이크 램프들의 특성에 맞는 최적화된 제어를 가능케 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템은, 차량의 브레이크 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 기존 브레이크 페달 기반 브레이크 페달 스위치를 삭제하여 원가를 절감하고, ICU 에 포함된 MCU 고장 또는 이상 상태에 따른 브레이크 램프 미점등 문제를 방지하고, 차량과 사용자의 안전성을 확보하는 브레이크 시스템에 관한 것이다.

기존 브레이크 시스템은 MCU 고장 또는 이상 작동시 회생제동제어기(R)에 의한 회생제동이나 자율주행 제어기(C)에 의한 자율 주행 제동과 같이, 브레이크램프 스위치와 독립적인 제동이 이루어지는 경우 브레이크 램프(L)를 점등시킬 수 없다. 그뿐만 아니라, 기존 브레이크 시스템은 브레이크 페달 작동 여부에 따른 브레이크 브레이크 램프의 제어도 오작동 또는 불능 상태에 빠지게 만들 수 있다.

기존 브레이크 시스템에서 스트로크 센서(SS)는 브레이크 페달의 힌지축 등에 설치되어 운전자의 브레이크 조작에 따른 스트로크, 즉 브레이크 페달의 변위나 회전 각도를 검출하여 검출신호를 출력하는 센서이다. 그리고 브레이크램프 스위치는 브레이크 페달 작동 여부를 사용자 및 차량 주변의 운전자 또는 보행자에게 알리는 온/오프 신호를 생성한다. 그뿐만 아니라, 기존 브레이크 시스템은 브레이크램프 스위치에 의존하여 브레이크 램프(L)의 작동 여부를 제어하는 ICU 제어기에 신호를 전달한다. 그 결과, 기존 브레이크 시스템은 ICU 제어기에 포함된 MCU(M)의 고장 또는 이상 작동시 브레이크램프 스위치(L)가 ICU 제어기에 포함된 스위치(S)에 직접 제어 신호를 전달하는 기술이 구비되어 있다.

기존 브레이크 시스템은 MCU 고장 또는 이상 작동시 회생제동 제어기(R)에 의한 회생제동이나 자율주행 제어기(C)에 의한 자율 주행 제동과 같이, 브레이크램프 스위치와 독립적인 제동이 이루어지는 경우 브레이크 램프(L)를 점등시킬 수 없다. 그뿐만 아니라, 기존 브레이크 시스템은 시동 제어기, 엔진 제어기, 시프트 제어기, 차량 제어기 등 브레이크 페달 작동 여부에 따른 브레이크 주변장치의 제어도 오작동 또는 불능 상태에 빠지게 만들 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 브레이크 시스템는 MCU(M)의 고장 또는 이상 작동에 따른 브레이크 램프의 제어 불능 상태를 방지할 수 있다. 그에 따라 본 발명의 일 실시예는 차량과 사용자의 안전성을 확보한다. 또한, 브레이크램프 스위치는 차량에 별도로 조립하는 하드웨어 스위치이므로, 본 일 실시예는 차량의 가격경쟁력을 높인다. 또한, 본 일 실시예는 브레이크램프 스위치의 고장에 따른 품질 문제를 제거할 수도 있어, 차량 품질도 향상시킨다.

여기서 제2 제어기에 포함된 ICU 제어기는 검출 신호를 인식하여 브레이크 램프의 점등을 제어하는 제동등 제어기를 포함할 수 있다. 또한, ICU 제어기는 검출 신호를 인식하여 브레이크 페달을 조작 시에만 시동이 가능하게끔 차량의 시동을 가능하게 차량 시동 제어를 수행하는 시동 제어기를 포함할 수 있다. 그리고, ICU 제어기는 검출신호를 인식하여 차량의 크루즈 컨트롤 실행을 해제하고 ISG(Idle Stop and Go) 기능을 제어하는 엔진 제어기를 포함할 수 있다. 그리고, ICU 제어기는 검출신호를 인식하여 변속기의 시프트 잠금을 해제하는 시프트 제어기를 포함할 수 있다. 마지막으로, ICU 제어기는 엔진제어기와 시프트제어기의 기능을 통합한 차량 제어기를 포함할 수 있다. 다만, 엔진을 구비하는 내연 기관 차량 또는 하이브리드 차량에서는 엔진 제어기와 시프트 제어기를 포함한 ICU 제어기가 구비될 수 있고, 엔진 없이 전기 모터를 이용하여 동력을 생성하는 전기 자동차에서는 차량 제어기를 포함한 ICU 제어기가 구비될 수 있다.

또한, 여기서의 차량 주행시 차량의 감속 여부 판단은 도로 경사도 등 차량 부하가 변할 때, 전/후방 차량 또는 보행자, 장애물을 포함하는 장애물과의 차간거리가 감소 또는 증가할 때, 전/후방 장애물의 속도가 감속 또는 증가할 때 판단할 수 있다. 그리고, 여기서의 본 일 실시예의 브레이크는 열에너지 소실로 차량을 제동하는 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치의 작동에 따른 제동장치 및 전기에너지 전환으로 차량을 제동하는 회생제동장치의 작동에 따른 제동장치를 구비한 차량의 브레이크 시스템이다. 이 경우, 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치의 작동에 따른 제동 방식에서 휠 브레이크는, 마찰력을 이용한 마찰브레이크, 엔진 마찰과 공기 압축에 의해 발생하는 열을 이용한 엔진브레이크, 운동에 의한 자기력에 따라 유도된 와전류의 열손실을 이용한 자기 브레이크, 운동에 의해 유도된 전압에 연결된 부하의 열손실을 이용한 발전 브레이크를 포함한다.

상기한 바와 같이 본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

B : 제동 제어기 C : 자율주행 제어기
I : ICU 제어기 M: MCU
L: 브레이크 램프 P: 페달 제어기 R : 회생제동 제어기 S : 스위치 S1: 제1 검출신호 S2: 제2 검출신호
S3: 제3 검출신호 SS: 스트로크 센서 CH1: 제1 채널 신호 CH2: 제2 채널 신호
BS: 제1 온/오프 신호 BLS: 제2 온/오프 신호
UR : 제1 기준값 LR: 제2 기준값

Claims

브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 신호를 출력하는 스트로크 센서;
스트로크 센서의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제1 제어기; 및
온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 제2 제어기;를 포함하며,
제1 제어기와 스위치는 서로 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
제1 제어기는 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하고,
제동 제어기는 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 2에 있어서,
제1 제어기는 회생제동 제어기를 더 포함하고,
회생제동 제어기는 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
제1 제어기는 전자식 브레이크 페달 내에 구비되는 페달 제어기 및 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하며,
페달 제어기는 스트로크 센서의 신호를 제동 제어기로 전달하고, 제동 제어기는 전달 받은 스트로크 센서의 신호를 기반으로 온/오프 신호를 생성하며,
제동 제어기가 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
제1 제어기는 전자식 브레이크 페달 내에 구비되는 페달 제어기를 포함하며,
페달 제어기는 온/오프 신호를 생성하고 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
스트로크 센서의 신호는, 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 최소 듀티에서 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호를 포함하며,
제1 채널 신호와 제2 채널 신호는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 6에 있어서,
기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하며,
제1 제어기는 제1 채널 신호와 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 온/오프 신호를 생성하고, 제2 채널 신호와 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 온/오프 신호를 생성하며,
온/오프 신호는 제1 온/오프 신호 또는 제2 온/오프 신호에 해당하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 제1 검출신호를 출력하는 스트로크 센서;
차량 주행시 차량의 감속 여부를 판단하여 감속을 지시하는 제2 검출신호를 출력하는 자율주행 제어기;
제1 검출신호 및 제2 검출신호를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제1 제어기; 및
온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 제2 제어기;를 포함하며,
제1 제어기와 스위치는 서로 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 8에 있어서,
제1 제어기는 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하고,
제동 제어기는 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 9에 있어서,
제1 제어기는 회생제동 제어기를 더 포함하고,
회생제동 제어기는 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 8에 있어서,
제1 제어기는 전자식 브레이크 페달 내에 구비되는 페달 제어기 및 차량의 휠에 설치된 브레이크 장치를 제어하는 제동 제어기를 포함하며,
페달 제어기는 스트로크 센서의 신호를 제동 제어기로 전달하고, 제동 제어기는 전달 받은 스트로크 센서의 신호를 기반으로 온/오프 신호를 생성하며,
제동 제어기가 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 8에 있어서,
제1 제어기는 전자식 브레이크 페달 내에 구비되는 페달 제어기를 포함하며,
페달 제어기는 온/오프 신호를 생성하고 스위치와 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 8에 있어서,
스트로크 센서의 제1 검출신호 또는 자율주행 제어기의 제2 검출신호는, 브레이크 페달의 스트로크 또는 자율주행 제어기의 요구 제동출력이 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 최소 듀티에서 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호를 포함하며,
제1 채널 신호와 제2 채널 신호는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 13에 있어서,
기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하며,
제1 제어기는 제1 채널 신호와 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 온/오프 신호를 생성하고, 제2 채널 신호와 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 온/오프 신호를 생성하며,
온/오프 신호는 제1 온/오프 신호 또는 제2 온/오프 신호에 해당하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
브레이크 페달의 스트로크를 검출하여 신호를 출력하는 스트로크 센서;
스트로크 센서의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 제동 제어기;
전자식 브레이크 페달 내에 구비되고 제동 제어기와 CAN(Controller Area Network)으로 연결되며, 전자식 브레이크 페달 내에 구비된 스트로크 센서의 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과를 기반으로 브레이크 램프의 온/오프 신호를 생성하는 페달 제어기; 및
온/오프 신호를 제공받아 브레이크 램프의 온/오프를 제어하는 스위치를 포함하는 ICU 제어기;를 포함하며,
제동 제어기 및 페달 제어기 중 적어도 하나가 스위치와 서로 직결되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.