KR20230031535A - 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법 - Google Patents

전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 회생제동 해제 시 또는 부스팅 바디의 니포인트 도달 시에 제동 이질감을 개선하기 위한 제어 방법에 관한 것으로, 리액션디스크와, 모터의 구동력을 전달받아 병진 운동하며 상기 리액션디스크에 클램핑력을 발생시키는 부스팅바디와, 페달과 연결되어 상기 리액션 디스크와 접촉가능한 페달푸시로드를 포함하고, 제동맵에 따른 제동 제어가 수행되되, 상기 페달푸시로드와 함께 이동하며 유체의 압축 및 팽창운동으로 페달 답력에 따른 반력이 상시 형성되도록 제어하는 제1 제동제어단계; 및 상기 리액션 디스크와 상기 페달푸시로드 간 에어갭의 크기를 감지하여 상기 리액션 디스크와 상기 페달푸시로드가 접촉되는 조건에서만 페달 답력에 따른 반력이 형성되도록 제어하는 제2 제동제어단계;를 포함한다.

Description

전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법{CONTROL METHOD FOR IMPROVING BRAKING INCONVENIENCE ELECTRIC BOOSTER}
본 발명은 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 회생제동 해제 시 또는 부스팅 바디의 니포인트 도달 시에 제동 이질감을 개선하기 위한 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 연비 개선을 위한 Vacumm-free Brake System을 구현하고, 긴급 제동 시스템과 같은 능동 제동 액추에이터 및 전기 자동차의 회생 제동 협조 제어를 구현하기 위해 전동식 부스터 제동 시스템이 확대되는 추세이다.
일반적으로 전동식 부스터 제동 시스템은 기존의 진공 부스터의 제동 메커니즘을 대부분 유지하되, 진공 부스터와 같이 공기압과 진공압 간의 차압으로 제동 유압을 배력하는 대신, 전기에너지를 이용한 전동부스터의 힘으로 제동 유압을 배력하는 점에서 진공 부스터와 그 배력 메커니즘 상의 차이점이 존재한다.
전동식 부스터 제동 시스템은 페달 시뮬레이터의 장착 여부에 따라 두 가지 타입으로 구분될 수 있다. 페달 시뮬레이터가 장착된 전동식 부스터 제동 시스템의 경우, 운전자가 브레이크 페달을 답입하여 발생하는 운전자의 페달력을 차단하고 전동부스터의 힘만으로 제동을 수행하며, 운전자의 페달감에 있어서는 페달 시뮬레이터의 고무 댐퍼 또는 스프링에 의한 반력을 통해 운전자로 하여금 기존의 진공 부스터 방식의 제동 시스템이 제공하였던 페달감과 유사한 페달감을 느끼도록 한다.
다만, 회생제공 차량에서 회생 제동 해제 상황이 되면 전동식 부스터의 페달 푸시로드와 리액션디스크 간 미접촉으로 인해 페달감이 가벼워진다. 또한, 부스터 모터의 한계 지점에 도달한 경우 페달푸시로드와 리액션디스크가 너무 빨리 접촉하면 페달감이 무거워진다.
한국등록특허 제10-2183953호(전동부스터를 이용한 제동장치 및 그 제어방법)
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위해 전동식 부스터에 있어서 회생제동 해제 상황 및 부스터 모터의 니포인트 도달 구간에서 페달 답력에 따른 제동 이질감을 개선하는 제어 방법을 제시함에 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 리액션디스크와, 모터의 구동력을 전달받아 병진 운동하며 상기 리액션디스크에 클램핑력을 발생시키는 부스팅바디와, 페달과 연결되어 상기 리액션 디스크와 접촉가능한 페달푸시로드를 포함하고, 제동맵에 따른 제동 제어가 수행되되, 상기 페달푸시로드와 함께 이동하며 유체의 압축 및 팽창운동으로 페달 답력에 따른 반력이 상시 형성되도록 제어하는 제1 제동제어단계; 및 상기 리액션 디스크와 상기 페달푸시로드 간 에어갭의 크기를 감지하여 상기 리액션 디스크와 상기 페달푸시로드가 접촉되는 조건에서만 페달 답력에 따른 반력이 형성되도록 제어하는 제2 제동제어단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1 제동제어단계에서 사용되는 상시반력구조는, 상기 페달푸시로드의 일측에 연결된 페달리턴로드; 및 상기 페달리턴로드가 삽입되어 상기 페달리턴로드의 이동을 가이드하는 하우징;을 포함하고, 상기 페달리턴로드와 상기 하우징 사이에 상기 유체의 밀폐공간이 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 에어갭의 크기는, 상기 에어갭의 초기 상태와, 상기 페달푸시로드의 스트로크 및 상기 부스팅바디의 스트로크의 상대 이동량을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 회생제동이 수행된 후 해제된 상황에서 상기 에어갭이 형성되면 상기 제1 제동제어가 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 회생제동이 해제된 후 상기 에어갭의 크기가 0이되면 상기 제1 제동제어 및 제2 제동제어가 동시에 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 부스팅 바디가 더 이상 전진할 수 없는 니포인트 이전에 상기 에어갭이 형성되면 상기 제1 제동제어가 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 니포인트 지점에서 페달 힘에 의한 반력이 급증할 것을 대비하여 니포인트 지점 이전에 페달푸시로드와 리액션디스크를 접촉시키고, 모터 토크 제어를 통해 리액션디스크의 반력을 서서히 늘려나가 완충작용을 하도록 제동감을 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 페달푸시로드가 리액션디스크에 접촉하는 지점을 회생제동 종료 시점 및 니포인트 지점 사이에 두기 위해 에어갭의 크기를 설정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 부스터 제동감을 민첩(sport)하게 하기 위해 페달스트로크 대비 부스터 모터 토크를 증가시켜 페달스트로크 대비 큰 제동력을 얻도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 페달푸시로드와 리액션디스크 접촉 시점 이전에 니포인트에 도달하는 것을 방지하기 위해, 상기 모터 한계에 도달하는 스트로크를 계산하여 그 이전에 페달푸시로드와 리액션디스크가 접촉하는 지점을 설정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 부스터 제동감을 둔감(comfort)하게 하기 위해 페달스트로크 대비 부스터 모터 토크를 감소시켜 페달스트로크 대비 작은 제동력을 얻도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 회생제동 해제 감속도에 해당하는 페달스트로크 이후에 페달푸시로드와 리액션디스크가 접촉하는 지점을 설정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 회생제동 및 회생제동 해제 상황에서 조건부반력구조에서 리액션디스크의 반력 형성을 막고, 상시반력구조는 페달 입력에 따라 반력을 형성시켜, 회생제동 해제 상황에서 발생할 수 있는 리액션디스크 미접촉에 의한 제동 이질감을 방지할 수 있다.
둘째, 전동 부스터의 모터 한계 지점(니포인트)에서 에어갭과 모터 토크를 조절하여 제동감 완충구간을 적용하여 제동 이질감을 방지할 수 있다.
셋째, 부스터 모터 토크 제어를 통해 페달스트로크에 따른 유압제동력의 크기 조절을 통해 제동감을 다양하게 튜닝할 수 있다.
넷째, 본 발명에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에서는 페달 시뮬레이터가 필요없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 사용되는 전동식 부스터 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상시반력구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상시반력구조의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조건부반력구조의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 회생제동 및 회생제동 해제 시 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 따른 제동토크를 나타낸 제동맵이다.
도 6은 도 5에서 페달스트로크에 따른 답력 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 7은 부스터 모터의 니포인트 구간에서 종래의 전동식 부스터 제어 방법에 따른 제동토크를 나타낸 제동맵이다.
도 8은 부스터 모터의 니포인트 구간에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 따른 제동토크를 나타낸 제동맵이다.
도 9는 부스터 모터의 니포인트 구간에서 완충구간의 유무에 따른 페달스트로크에 대한 답력 그래프 및 답력에 따른 감속도 그래프를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터의 제동감을 튜닝하는 그래프이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에서 초기상태부터 각 작동 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 사용되는 전동식 부스터 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상시반력구조를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상시반력구조의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터는, 페달(11), 부스팅바디(20), 마스터실린더(30)를 포함한다.
페달(11)은 페달푸시로드(12)와 연결된다. 따라서, 페달(11)에 답력(F1)이 가해지면 페달푸시로드(12)가 전진가능하다. 페달(11)에는 페달스트로크센서(14)가 연결된다. 페달스트로크센서(14)는 답력에 따른 페달(11)의 이동량을 센싱한다.
부스팅바디(20)는 모터(22) 및 감속기(미도시) 회전력을 전달받아 병진운동으로 전환한다. 부스팅바디(20)에는 리액션디스크(24)가 장착되어 있다. 리액션디스크(24)는 탄성 재질로 구성되며, 페달푸시로드(12)와 맞닿는 경우 탄성 변형이 가능하다. 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 맞닿지 않은 상태에서는 에어갭(G)이 형성된다. 리액션디스크(24)는 마스터실린더로드(32)와 연결되어 있으며, 페달푸시로드(12)가 전진하여 리액션디스크(24)와 맞닿으면 마스터실린더로드(32)에 클램핑력이 전달된다.
모터(21)에는 부스팅바디(20)의 이동량을 센싱하기 위해 부스팅바디 스트로크센서(미도시)가 연결된다. 모터(21)의 구동 제어, 페달스트로크센서(14)의 센싱 정보 수집 및 부스팅바디스트로크센서의 센싱 정보 수집을 위해 제어기(26)가 모터(21)와 연결된다.
마스터실린더(30)는 마스터실린더로드(32)의 클램핑력에 의해 피스톤 압력이 형성되고 제동 유압이 발생된다. 한편, 마스터실린더로드(32)에 가해지는 힘(F3)은 페달 답력(F1)과 부스팅바디 이동력(F2)의 합력이다.
본 발명의 일 실시예 따른 전동식 부스터에는 상시반력구조(100)가 형성된다. 도 2를 참조하면, 상시반력구조(100)는 페달리턴로드(102)와 하우징(104)을 포함한다.
페달리턴로드(102)는 페달푸시로드(12)의 일측 또는 양측에 연결된다. 따라서 페달푸시로드(12)와 함께 페달리턴로드(102)도 동축 방향 이동이 가능하다.
하우징(104)은 부스팅바디(20)의 일측에 장착된다. 하우징(104)에는 페달리턴로드(102)의 일단이 삽입되어 밀폐되는 밀폐공간이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 답력(F1)에 따라 페달푸시로드(12)가 전진하면 페달리턴로드(102) 역시 함께 전진하면서 하우징(104)의 밀폐공간에 형성된 유체(공기 또는 액체)가 압축되고, 답력(F1)이 해제되면 하우징(104)의 밀폐공간에 형성된 유체가 팽창한다. 한편, 상시반력구조(100)에는 벨로우즈(106)가 더 장착된다. 상시반력구조는 페달(11)의 이동에 따라 운전자에게 상시 반력이 전달된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조건부반력구조의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조건부반력구조는 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 맞닿지 않아 에어갭(G)이 형성되지 않은 상태에서는 반력이 형성되지 않고(도 4의 (a) 및 (b) 참조), 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 맞닿은 상태에서만 반력이 형성(도 4의 (c) 참조)되는 구조이다.
도 5는 회생제동 및 회생제동 해제 시 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 따른 제동토크를 나타낸 제동맵이며, 도 6은 도 5에서 페달스트로크에 따른 답력 곡선을 나타낸 그래프이다.
종래의 회생제동 및 회생제동 해제시에는 다음과 같은 제동 제어가 수행된다. 우선, 회생제동 시에는 차량 구동모터에 의해 회생제동력이 형성되며, 페달푸시로드(12)와 부스팅바디(20)가 전진하며 리액션디스크(24)를 밀어 유압제동력이 형성된다. 이때, 페달(11) 입력에 따라 페달푸시로드(12)가 리액션디스크(24)와 접촉함 반력이 형성되어 페달감이 작용한다. 한편, 회생제동 해제시에는 차량 구동모터에서 해제되는 회생제동력을 보상하기 위해 부스팅바디(20)가 전진하며 리액션디스크(24)를 밀어 추가 유압제동력이 형성된다. 이때, 페달푸시로드(12)는 정지 상태이지만 리액션디스크(24)만 전진하면서 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24) 간 이격이 발생하며, 리액션디스크(24)에 의한 반력이 형성되지 못하여 페달감이 가벼워지는 이질감이 발생한다.
도 5를 참조하면, 이러한 문제를 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법은 회생제동 및 회생제동해제 상황에서 페달푸시로드(12)가 리액션디스크(24)에 접촉하지 못하도록 에어갭(G)을 조절한 조건부반력구조를 적용한다. 즉, 회생제동해제 상황에서 조건부반력구조에 따라 페달 답력에 따른 반력이 발생하지 않도록 제어하고, 상시반력구조에 따라 페달 답력에 따른 반력만 발생하도록 제어한다.
조건부반력구조에서 설정한 에어갭(G) 이내 회생제동을 수행하고, 회생제동력이 최대에 도달하였을 때(도 5의 A점), 모터 토크 제어로 발생하는 유압 제동력으로 추가 제동력이 발생하도록 제어한다. 회생제동종료(도 5의 B점)시 구동모터에서 해제되는 회생제동력을 보상하기 위해 부스터 모터 제어를 통해 유압을 발생시켜 제동력을 보상하도록 제어한다. 이후, 페달스트로크 및 부스팅바디스트로크를 측정하여 각 제동 상황에서 페달푸시로드(12)와 부스팅바디의 스트로크의 상대 이동량을 초기 에어갭과 비교하여 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24) 간 접촉여부를 판단한다. 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 접촉하면(도 5의 C점) 페달 답력에 따른 유압제동력이 부스터 모터(21)에 의한 유압 제동력과 함께 발생하도록 제어한다.
도 6을 참조하면, 회생제동 해제 후 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 접촉하는 시점(도 6의 C점) 이전에는 상시반력구조가 적용되고, 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 접촉한 시점 이후에는 상시반력구조 및 조건부반력구조가 적용되어 페달 답력이 형성된다. 따라서, 답력이 서서히 증가되어 제동 이질감이 최소화된다.
도 7은 부스터 모터의 니포인트 구간에서 종래의 전동식 부스터 제어 방법에 따른 제동토크를 나타낸 제동맵이고, 도 8은 부스터 모터의 니포인트 구간에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 따른 제동토크를 나타낸 제동맵이며, 도 9는 부스터 모터의 니포인트 구간에서 완충구간의 유무에 따른 페달스트로크에 대한 답력 그래프 및 답력에 따른 감속도 그래프를 나타낸 도면이다.
상기 에어갭(G) 크기가 작아 페달(11) 입력 직후 페달푸시로드(12)가 리액션디스크(24)에 접촉하면서 반력이 형성된다. 이후, 부스터모터(21)에 의해 부스팅바디(20)가 더 이상 전진할 수 없는 지점(부스터 모터의 한계 지점)인 니포인트(knee point) 구간에 도달한 경우, 더 이상 부스팅바디(20)를 추가로 밀어 유압을 발생시킬 수 없고, 페달푸시로드(12)만 전진하며 페달(11) 힘에 의해서만 유압을 발생시키는데, 이때 반력이 급증하게 되면, 운전자는 페달감이 갑자기 무거워지는 제동 이질감이 발생한다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 니포인트 지점(C')에 도달하면 페달(11)에 의한 유압이 발생되는데 이때 페달감이 무거워져 제동 이질감이 발생하게 된다. 즉, 종래의 전동식 부스터 제어에서는 페달 이질감을 개선하기 위한 완충구간이 없다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에 따르면, 조건부반력구조의 에어갭 조정 및 모터 토크 제어를 통해 페달(11) 힘에 의한 유압제동력의 개입 시점을 제어한다. 즉, 페달 푸시로드(12)가 리액션디스크(24)에 접촉하기 전 에어갭(G)이 존재하는 구간(B ~ C점) 동안에는 상시반력구조를 통해 공기 압축을 이용하여 페달 반력을 형성하고, 니포인트 지점(C')에서 페달(11) 힘에 의한 반력이 급증할 것을 대비하여 니포인트 지점 이전에 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)를 접촉시키고, 모터 토크 제어를 통해 리액션디스크(24)의 반력을 서서히 늘려나가 완충작용을 하도록 제동감을 제어하는 것이다. 이 구간을 완충구간이라 한다.
완충구간 이전(C점 이전)에 부스터 모터(21) 힘에 의해서만 유압제동력을 발생시키고, 완충구간 시점(C)부터 모터 토크 제어를 통해 페달(11) 및 모터(21)에 의해 발생하는 유압 제동력이 배분되도록 제어한다.
한편, 페달푸시로드(12)가 리액션디스크(24)에 접촉하는 지점(C점)을 회생제동 종료 시점(B점) 및 니포인트 지점(D) 사이에 두기 위해 에어갭(G)의 크기를 설정한다. 이때, 완충구간이 없을 경우의 모터 한계도달지점(C')은 총 제동력이 코스트리젠 회생제동력과 모터 유압제동력의 합으로 결정되고, 여기서 모터 유압제동력이 한계에 도달하는 감속도와 페달스트크로를 미리 계산하여 결정한다. 회생제동 종료 지점(B)은 미리 계산된 C' 지점 보다 작은 스트로크에 위치하도록 하여 회생제동 해제 이후 페달푸시로드(12)가 리액션디스크(24)에 접촉하도록 한다. 완충구간 시점(C)은 B점에서 C'점 사이로 설정하고, 이때 모터한계도달지점(D점)은 C점 이후에 결정된다. C점이 B점 이내에 위치할 경우 회생제동 해제 시 페달(11) 반력 추가로 인한 이질감이 발생하고, C점이 D점 이후에 위치할 경우 에어갭(G) 구간에 모터 한계에 도달하여 무효스트로크 구간이 발생함으로써 제동력 손실이 발생될 수 있다.
다음으로 완충구간(C~D점)의 적용 원리를 설명한다.
도 9는 니포인트 이전 완충구간의 적용 유무에 따른 제동력 및 제동감 비교 결과를 나타낸 것이다. 니포인트 이전에 완충구간을 적용하였을 경우, 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 접촉하게 되면서 페달(11) 힘에 의한 유압제동력이 형성되기 시작하고, 이때 부스터 모터 토크 제어를 통해 유압을 조절하여 전체 유압제동력을 제어할 수 있다. 완충구간을 적용하지 않고, 니포인트에 먼저 도달하게 될 경우, 페달(11) 힘에 의해서만 추가 유압제동력을 발생할 수 없는 상황에 도달하고, 리액션디스크(24)에 의한 반력이 갑자기 급증하면서 페달스트로크/감속도 대비 답력이 급증하여 운전자가 느끼기에 페달(11)이 무거워지는 제동 이질감이 발생할 수 있다. 니포인트 이전에 완충구간에서, 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)를 접촉시키는 동시에 모터 토크 제어를 통해 조건부반력구조의 리액션디스크(24) 반력을 서서히 늘려나가면 니포인트 도달 시 운전자가 느끼는 페달감의 변화를 최소화하고 이질감을 개선할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 부스터의 제동감을 튜닝하는 그래프이다. 도 10의 (a)는 페달스트로크 대비 답력 그래프이고, 도 10의 (b)는 페달스트로크 대비 감속도 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 니포인트 이전 완충구간 제어 시 모터 토크 제어를 통해 페달스트로크 대비 감속도를 바꾸어가며, 차량에서 다양한 제동감을 튜닝할 수 있다.
부스터 제동감을 민첩(sport)하게 하기 위해 페달스트로크 대비 부스터 모터 토크를 증가시켜 페달스트로크 대비 큰 제동력을 얻도록 할 수 있다. 이때, 모터 토크를 너무 높인 경우, C점 도달 이전에 니포인트(D점)에 도달할 수 있는데, 이때 모터 한계 도달에 따라 페달 입력을 늘려도 감속도가 늘어나지 않는 구간이 발생하고 제동력 손실 및 제동 이질감을 초래하기 때문에 모터 한계에 도달하는 스트로크를 계산하여 그 이전에 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 접촉하는 지점(C점)을 설정하도록 한다.
부스터 제동감을 둔감(comfort)하게 하기 위해 페달스트로크 대비 부스터 모터 토크를 감소시켜 페달스트로크 대비 작은 제동력을 얻도록 할 수 있다. 모터 토크를 너무 낮춘 경우, C점이 낮은 감속도에 위치해 회생제동 해제 시점 이전에 C점에 도달할 수 있는데, 이때 회생제동 해제 시 페달(11)에 의한 반력이 추가되어 회생제동 해제 시 상시반력구조만 이용하는 본 기술의 취지에 위배되며, 제동 이질감 또한 발생할 수 있기 때문에 회생제동 해제 감속도에 해당하는 페달스트로크 이후에 페달푸시로드(12)와 리액션디스크(24)가 접촉하는 지점(C점)을 설정하도록 한다. 페달스트로크 대비 감속도를 바꾸어 제동감을 튜닝할 때 니포인트 이전 완충구간 제어를 통해 C점을 B ~ D점 사이에 두도록 제동감을 설정하여야 한다.
도 11a 내지 도 11f는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법에서 초기상태부터 각 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 11a는 전동식 부스터의 초기 상태(system ready 상태)를 나타낸다. 이때, 페달(11)에 의한 페달푸시로드 스트로크(Sp)는 0고, 모터(21)에 의한 부스팅바디(20) 스트로크(Sm)는 0이다. 이때, 에어갭(G)은 G = Sm - Sp + d0(초기 상태의 에어갭)와 같이 나타낼 수 있다. 페달(11) 입력이 없어 페달푸시로드(12)와 부스팅 바디(20) 모두 정지 상태를 유지한다. 리액션디스크(24)를 누루는 힘이 없어 부스터 출력 및 유압제동력이 형성되지 않는다. 차량 구동 모터에서도 회생제동력은 발생하지 않는다. 따라서 총 제동력은 0이다. 페달(11) 입력이 없어 상시반력구조 및 조건부반력구조가 형성되지 않는다. 따라서 페달답력은 0이다.
도 11b는 전동식 부스터에서 회생제동만이 발생된 경우의 동작 상태를 나타낸다. 이때, 페달푸시로드 스트로크(Sp)가 증가하나, 부스팅바디 스트로크(Sm)은 0이다. 이때, 에어갭(G)은 0 < Sm - Sp + d0 < d0 사이에 존재한다. 페달 입력으로 페달푸시로드(12)가 전진하지만 에어갭(G)으로 인해 리액션디스크(24)와 접촉하지 않는다. 부스터 모터가 정지 상태를 유지하며, 모터(21)와 연결된 부스팅 바디(20)도 정지 상태이다. 리액션디스크(24)를 누르는 힘이 없어 부스터 출력 및 유압제동력이 형성되지 않는다. 차량의 구동 모터에서 회생제동력을 발생시킨다. 따라서 총 제동력은 회생제동력과 같다. 페달(11) 입력에 따라 상시반력구조가 형성되나, 조건부반력은 형성되지 않는다. 따라서, 이 경우 페달 답력은 상시 반력이다.
도 11c는 전동식 부스터의 초기상태에서 C점(페달푸시로드와 리액션디스크의 접촉지점) 이전까지의 구간으로 회생제동이 최대에 도달하고 부스터 모터 유압이 추가되는 구간에서의 동작 상태를 나타낸다. 회생제동이 최대이고 부스터 모터에 의한 유압이 형성되면, 페달푸시로드 스트로크(Sp)가 증가하고, 부스팅바디 스트로크(Sm)가 증가한다. 이때, 에어갭(G = Sm - Sp + d0)은 0 < Sm - Sp + d0 < d0 사이에 존재한다. 페달(11) 입력으로 페달푸시로드(12)가 전진하지만 에어갭(G)으로 인해 리액션디스크(24)와 접촉되지 않는다. 회생제동이 최대에 도달한 이후, 부스터 모터(20)의 회전 및 부스팅 바디(20)가 전진하며 리액션디스크(24)에 힘을 전달한다. 총 제동력은 회생제동력과 유압제동력(부스터 모터)의 합이다. 페달(11) 입력에 따라 상시반력구조가 형성되나, 조건부반력은 형성되지 않는다. 따라서, 이 경우 페달 답력은 상시 반력이다.
도 11d는 전동식 부스터의 회생제동 해제시점에서의 동작 상태를 나타낸다. 페달푸시로드 스트로크(Sp)는 증가하고, 부스팅 바디 스트로크(Sm)는 증가한다. 이때, 에어갭(G)은 0 < Sm - Sp + d0 < d0 사이에 존재한다. 회생제동해제 상황에서 페달푸시로드(12)가 전진하지만 에어갭(G)으로 인해 리액션디스크(24)와 접촉되지 않는다. 부스터 모터 토크가 증가하여 부스팅 바디(20)도 추가로 전진하며 리액션디스크(24)에 힘을 전달한다. 차량 구동 모터의 회생제동력을 감소시키는 동시에 부스터 모터 구동에 따른 부스팅바디(20)가 리액션디스크(24)를 눌러 발생하는 유압제동력을 증가시켜 제동력을 대체한다. 총 제동력은 회생제동력과 유압제동력(부스터 모터)의 합이다. 다만, 여기서 회생제동력은 감소하고 유압제동력은 증가한다. 페달(11) 입력에 따라 상시반력구조가 형성되나, 조건부반력은 형성되지 않는다. 따라서, 이 경우 페달 답력은 상시 반력이다.
도 11e는 전동식 부스터에서 페달푸시로드와 리액션디스크가 접촉한 지점(도 8의 C점)이후의 동작 상태를 나타낸다. 이때 발생되는 유압제동력은 부스터 모터에 의한 힘과 부스터 페달에 의한 힘의 합력에 의한 제동력이다. 페달푸시로드 스트로크(Sp)는 증가하고, 부스팅 바디 스트로크(Sm)는 증가한다. 에어갭(G)인 Sm - Sp + d0는 d0 보다 같거나 크다. 페달푸시로드(12)가 전진하여 리액션디스크(24)와 접촉하면서 리액션디스크(24)에 힘을 전달한다. 부스터 모터 토크를 증가하여 부스팅바디(20)도 추가로 전진하며 리액션디스크(24)에 힘을 전달한다. 총 제동력은 유압제동력으로서, 이때 부스터 모터 및 부스터 페달에 의한 힘에 의해 유압제동력은 증가한다. 페달 입력에 따라 상시반력구조가 형성되며, 조건부반력구조도 형성된다. 따라서, 이 경우 페달 답력은 상시반력(공기 압축 반력)과 조건부 반력(리액션디스크의 반력)의 합이다.
도 11f는 전동식 부스터가 니포인트 구간에 도달한 경우의 동작 상태를 나타낸다. 이때, 발생되는 유압제동력은 부스터 모터에 의한 힘과 부스터 페달에 의한 힘의 합력에 의한 제동력이다. 다만, 부스터 모터는 한계에 도달하여 이에 의한 제동력은 더 이상 증가하지 않는다. 페달푸시로드 스트로크(Sp)는 증가하고, 부스팅 바디 스트로크(Sm)는 증가한다. 에어갭(G)인 Sm - Sp + d0는 d0 보다 같거나 크다. 이때, Sm - Sp 값은 감소한다. 페달푸시로드(12)가 전진하여 리액션디스크(24)와 접촉하면서 리액션디스크(24)에 힘을 전달한다. 여기서 부스터 모터 토크는 최대에 도달하여 부스팅 바디(20)가 리액션디스크(24)에 전달하는 힘은 일정하게 유지된다. 총 제동력은 유압제동력으로 부스터 모터의 최대값과 부스터 페달에 의한 유압의 합이다. 페달 입력에 따라 상시반력구조가 형성되며, 조건부반력구조도 형성된다. 따라서, 이 경우 페달 답력은 상시반력(공기 압축 반력)과 조건부 반력(리액션디스크의 반력)의 합이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

Claims (12)

  1. 리액션디스크와, 모터의 구동력을 전달받아 병진 운동하며 상기 리액션디스크에 클램핑력을 발생시키는 부스팅바디와, 페달과 연결되어 상기 리액션 디스크와 접촉가능한 페달푸시로드를 포함하고,
    제동맵에 따른 제동 제어가 수행되되,
    상기 페달푸시로드와 함께 이동하며 유체의 압축 및 팽창운동으로 페달 답력에 따른 반력이 상시 형성되도록 제어하는 제1 제동제어단계; 및
    상기 리액션 디스크와 상기 페달푸시로드 간 에어갭의 크기를 감지하여 상기 리액션 디스크와 상기 페달푸시로드가 접촉되는 조건에서만 페달 답력에 따른 반력이 형성되도록 제어하는 제2 제동제어단계;를 포함하는,
    전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 제동제어단계에서 사용되는 상시반력구조는,
    상기 페달푸시로드의 일측에 연결된 페달리턴로드; 및
    상기 페달리턴로드가 삽입되어 상기 페달리턴로드의 이동을 가이드하는 하우징;을 포함하고,
    상기 페달리턴로드와 상기 하우징 사이에 상기 유체의 밀폐공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어갭의 크기는, 상기 에어갭의 초기 상태와, 상기 페달푸시로드의 스트로크 및 상기 부스팅바디의 스트로크의 상대 이동량을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    회생제동이 수행된 후 해제된 상황에서 상기 에어갭이 형성되면 상기 제1 제동제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회생제동이 해제된 후 상기 에어갭의 크기가 0이되면 상기 제1 제동제어 및 제2 제동제어가 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부스팅 바디가 더 이상 전진할 수 없는 니포인트 이전에 상기 에어갭이 형성되면 상기 제1 제동제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 니포인트 지점에서 페달 힘에 의한 반력이 급증할 것을 대비하여 니포인트 지점 이전에 페달푸시로드와 리액션디스크를 접촉시키고, 모터 토크 제어를 통해 리액션디스크의 반력을 서서히 늘려나가 완충작용을 하도록 제동감을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 페달푸시로드가 리액션디스크에 접촉하는 지점을 회생제동 종료 시점 및 니포인트 지점 사이에 두기 위해 에어갭의 크기를 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    부스터 제동감을 민첩(sport)하게 하기 위해 페달스트로크 대비 부스터 모터 토크를 증가시켜 페달스트로크 대비 큰 제동력을 얻도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 페달푸시로드와 리액션디스크 접촉 시점 이전에 니포인트에 도달하는 것을 방지하기 위해, 상기 모터 한계에 도달하는 스트로크를 계산하여 그 이전에 페달푸시로드와 리액션디스크가 접촉하는 지점을 설정하도록 제어하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    부스터 제동감을 둔감(comfort)하게 하기 위해 페달스트로크 대비 부스터 모터 토크를 감소시켜 페달스트로크 대비 작은 제동력을 얻도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    회생제동 해제 감속도에 해당하는 페달스트로크 이후에 페달푸시로드(12)와 리액션디스크가 접촉하는 지점을 설정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 부스터 제동 이질감 개선 제어 방법.
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