KR20230065815A - 전자식 유압 브레이크 - Google Patents

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KR20230065815A
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김영규
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 의하면, 차량의 휠에 제동력을 공급하도록 구성된 복수의 휠브레이크(wheel brake); 브레이크오일(brake oil)을 저장하는 리저버(reservoir); 리저버와 연결되고 제1 모터(first motor)에 연동되어 브레이크오일의 압력을 형성하도록 구성된 마스터실린더(master cylinder); 제2 모터 및 제2 모터와 연동된 3개 이상의 피스톤 펌프를 구비하는 펌프부를 포함하고, 마스터실린더에 기능 이상이 있는 경우 복수의 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 보조 엑추에이터(auxiliary actuator); 복수의 솔레노이드 밸브를 포함하고 마스터실린더에서 형성된 브레이크오일의 압력을 복수의 휠브레이크에 선택적으로 전달하도록 구성되고, 한 쌍의 전륜 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 전륜 유압서킷 및 한 쌍의 후륜 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 후륜 유압서킷을 포함하는 유압서킷(hydraulic circuit); 제동입력에 따라 제1 모터 및 유압서킷을 제어하도록 구성된 제1 제어기(first controller); 및 제1 제어기에 기능 이상이 있는 경우 제1 모터 및 전륜 유압서킷을 제어하도록 구성된 제2 제어기(second controller)를 포함하는 전자식 유압 브레이크를 제공한다.

Description

전자식 유압 브레이크{Electric Hydraulic Brake}
본 개시는 전자식 유압 브레이크에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
전자식 유압 브레이크는 전동 모터를 사용하여 유압을 발생시키며 이를 휠 실린더로 전달하여 각 휠 실린더에 제동력을 생성한다. 전자식 유압 브레이크는 각 휠브레이크(wheel brake)에서 발생되는 제동력을 개별적으로 제어하기 용이하며, 이에 따라 차량 자세 제어(ESC: Electronic Stability Control System)나 브레이크 잠김 방지(ABS: Anti-Lock Brake System)와 같은 기능을 용이하게 구현할 수 있다.
차량 자세 제어(ESC)는 주행 중에 차량의 자세가 불안할 경우, 차량의 자세를 안정적으로 유지하기 위한 것이다. 차량의 자세가 불안정하게 되는 원인으로는 비, 눈 및 모래 등으로 인해 미끄러운 노면으로 된 도로 사정과 급격한 지그재그 운전과 같은 운동 관성 등이 있다. ESC 장치는 차량 자세가 위험한 상태에서 브레이크 및 엔진 토크를 제어하여 차량의 자세를 안정적으로 유지한다.
전자적으로 작동되는 제동 시스템의 고장으로 인한 위험을 방지하기 위해서 제동 시스템의 리던던시(redundancy) 설계가 필요하다. 예를 들어, 차량의 제동 시스템이 전자적으로 고장이 나는 경우, 운전자가 발 힘으로 페달을 밟아 직접 제동력을 발생시킬 수 있다. 또는, 제동 시스템을 2 box 형태로 구성하여 하나의 제동 시스템이 고장이 나더라도 다른 하나의 제동 시스템을 이용하여 제동력을 발생시킬 수 있다.
다만, 제동 시스템을 2 box로 구성하는 경우, 물리적으로 엔진룸에 두개의 제동 시스템을 설치하는데 공간적 제약이 있는 문제가 있다. 또한, 두개의 제어기를 배관으로 연결하기 위해서 추가적으로 공간 및 부품이 소모되는 문제가 있다.
또한, 엑추에이터를 이중화하기 위해 저렴한 DC 모터 및 피스톤 펌프 2개를 적용하는 경우, 피스톤 펌프의 특성상 맥동이 발생하여 소음이 발생하는 문제가 있다.
일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크는 하나의 기구적인 패키지 안에 제어기만 이중으로 설계하여 차량 제동 시스템의 리던던시를 구현할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크는 보조 엑추에이터의 구조를 개선하여 서킷당 홀수 개의 피스톤 펌프를 적용하여 DC 모터에 연결함으로써 맥동 및 소음 발생을 줄일 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 차량의 휠에 제동력을 공급하도록 구성된 복수의 휠브레이크(wheel brake); 브레이크오일(brake oil)을 저장하는 리저버(reservoir); 리저버와 연결되고 제1 모터(first motor)에 연동되어 브레이크오일의 압력을 형성하도록 구성된 마스터실린더(master cylinder); 제2 모터 및 제2 모터와 연동된 3개 이상의 피스톤 펌프를 구비하는 펌프부를 포함하고, 마스터실린더에 기능 이상이 있는 경우 복수의 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 보조 엑추에이터(auxiliary actuator); 복수의 솔레노이드 밸브를 포함하고 마스터실린더에서 형성된 브레이크오일의 압력을 복수의 휠브레이크에 선택적으로 전달하도록 구성되고, 한 쌍의 전륜 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 전륜 유압서킷 및 한 쌍의 후륜 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 후륜 유압서킷을 포함하는 유압서킷(hydraulic circuit); 제동입력에 따라 제1 모터 및 유압서킷을 제어하도록 구성된 제1 제어기(first controller); 및 제1 제어기에 기능 이상이 있는 경우 제1 모터 및 전륜 유압서킷을 제어하도록 구성된 제2 제어기(second controller)를 포함하는 전자식 유압 브레이크를 제공한다.
일 실시예에 의하면, 전자식 유압브레이크는 하나의 기구적인 패키지 안에 제어기만 이중으로 설계하여 차량 제동 시스템의 리던던시를 구현하되, 부품을 감소시켜 설치 공간을 축소하고 원가를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
일 실시예에 의하면, 전자식 유압브레이크는 각 피스톤 펌프에서 발생하는 맥동을 상쇄시켜 소음을 줄임으로써 운전자에게 위화감을 주지 않을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 유압 회로도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 제1 제어기 및 제2 제어기와 복수의 솔레노이드 밸브 사이의 제어관계를 나타낸 표이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 마스터실린더에 기능 이상이 발생한 경우 브레이크오일의 흐름을 나타낸 유압 회로도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크와 기존 전자식 유압 브레이크의 피스톤 펌프 작동음을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크와 기존 전자식 유압 브레이크의 피스톤 펌프 토출량을 비교한 그래프이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 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 전자식 유압 브레이크의 유압 회로도를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(electric hydraulic brake, 100)는 마스터실린더(master cylinder, 110), 리저버(reservoir), 유압서킷(hydraulic circuit) 및 제어기의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 이때, 제어기는 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)일 수 있다. 제어기는 제1 제어기(first controller, 180) 및 제2 제어기(second controller, 190)를 포함할 수 있다.
마스터실린더(110)는 제1 모터(first motor, 111), 볼스크류(ball screw), 피스톤(piston, 113), 제1 챔버(first chamber, 115) 및 제2 챔버(second chamber, 117)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
마스터실린더(110)는 제1 모터(111)와 연동되어 브레이크 오일의 압력을 형성할 수 있다. 운전자가 브레이크페달(brake pedal)을 답입(stroke)하면, 전기적 신호에 의해 제1 모터(111)가 회전하고, 제1 모터(111)와 연동된 볼스크류 및 피스톤(113)이 전진하여 마스터실린더(110) 내에 유압(hydraulic pressure)이 형성될 수 있다. 마스터실린더(110)는 브레이크페달이 가압됨에 따라 복수의 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에 유압을 공급할 수 있다. 이때, 전진방향은 피스톤(113)이 제1 챔버(115) 방향으로 움직이는 것을 뜻하고, 후진방향은 피스톤(113)이 제2 챔버(117)방향으로 움직이는 것을 뜻한다.
마스터실린더(110)는 내부공간이 피스톤(113)에 의해 제1 챔버(115) 및 제2 챔버(117)로 분할되는 복동식 구조를 가질 수 있다. 제1 모터(111)는 이중 권선구조이고, 제1 모터(111)의 성능 100 %를 기준으로 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190) 각각이 제1 모터(111)를 50 %씩 제어할 수 있다.
복수의 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)는, 차량의 전방 좌측의 휠을 제동하는 제1 휠브레이크(w1), 차량의 전방 우측의 휠을 제동하는 제2 휠브레이크(w2), 차량의 후방 좌측의 휠을 제동하는 제3 휠브레이크(w3) 및 차량의 후방 우측의 휠을 제동하는 제4 휠브레이크(w4)를 포함한다. 여기서 제1 내지 제4 휠브레이크(w1 내지 w4)는 설명의 편의를 위해 형식상 정의한 것으로, 제1 내지 제4 휠브레이크(w1 내지 w4) 각각의 위치는 정의한 위치에 한정되지 않는다.
전자식 유압 브레이크(100)의 유압서킷은 전륜 유압서킷(front wheel hydraulic circuit) 및 후륜 유압서킷(rear wheel hydraulic circuit)을 포함할 수 있다. 전륜 유압서킷은 한 쌍의 전륜 휠브레이크(w1, w2)에 유압을 전달하도록 구성될 수 있다. 후륜 유압서킷은 한 쌍의 후륜 휠브레이크(w3, w4)에 유압을 전달하도록 구성될 수 있다.
전륜 유압서킷은 제1 메인 컨트롤밸브(first main control valve, 131), 제1 메인유로(first main flow path, 132), 인렛밸브(inlet valve, 141, 142), 인렛유로(inlet flow path), 아웃렛밸브(outlet valve, 151, 152) 및 아웃렛유로(outlet flow path)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
제1 메인 유로(132)는 마스터실린더(110)의 제1 챔버(115)와 연결되고, 제1 메인 컨트롤밸브(131)를 경유할 수 있다. 제동요구에 따라 피스톤(113)이 전진하는 경우, 브레이크오일은 제1 메인 유로(132)를 통하여 제1 챔버(115)로부터 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)에 전달될 수 있다. 제1 메인 컨트롤밸브(131)는 제1 챔버(115)로부터 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)로 전달되는 유압을 조절할 수 있다. 제1 메인 컨트롤밸브(131)는 평상시에 개방되어 있다가 제어기(ECU)로부터 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입(normal open type)의 솔레노이드밸브일 수 있다.
전륜 유압서킷은 제1 메인 유로(132)에서 분기되어 각각의 전륜 휠브레이크(w1, w2)로 유압을 전달하는 하나 이상의 인렛유로를 포함할 수 있다. 인렛밸브(141, 142)는 인렛유로에 설치되어 제동이 필요한 경우 각각의 전륜 휠브레이크(w1, w2)로 전달되는 유압을 제어할 수 있다.
전륜 유압서킷은 각각의 전륜 휠브레이크(w1, w2)와 리저버를 연결하는 하나 이상의 아웃렛유로를 포함할 수 있다. 아웃렛밸브(151, 152)는 아웃렛유로에 설치되어 제동 해제 시 각각의 전륜 휠브레이크(w1, w2)로부터 유압이 빠져나가는 것을 제어할 수 있다.
후륜 유압서킷은 제2 메인 컨트롤밸브(second main control valve, 133), 제2 메인유로(second main flow path, 134), 인렛밸브(143, 144), 인렛유로, 아웃렛밸브(153, 154) 및 아웃렛유로의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.
제2 메인 유로(134)는 마스터실린더(110)의 제2 챔버(117)와 연결되고, 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 경유할 수 있다. 제동요구에 따라 피스톤(113)이 후진하는 경우, 브레이크오일은 제2 메인 유로(134)를 통하여 제2 챔버(117)로부터 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)에 전달될 수 있다. 제2 메인 컨트롤밸브(133)는 제2 챔버(117)로부터 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)로 전달되는 유압을 조절할 수 있다. 제2 메인 컨트롤밸브(133)는 평상시에 개방되어 있다가 제어기로부터 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입의 솔레노이드밸브일 수 있다.
후륜 유압서킷은 제2 메인 유로(134)에서 분기되어 각각의 후륜 휠브레이크(w3, w4)로 유압을 전달하는 하나 이상의 인렛유로를 포함할 수 있다. 인렛밸브(143, 144)는 인렛유로에 설치되어 제동이 필요한 경우 각각의 전륜 휠브레이크(w3, w4)로 전달되는 유압을 제어할 수 있다.
후륜 유압서킷은 각각의 전륜 휠브레이크(w3, w4)와 리저버를 연결하는 하나 이상의 아웃렛유로를 포함할 수 있다. 아웃렛밸브(153, 154)는 아웃렛유로에 설치되어 제동 해제 시 각각의 전륜 휠브레이크(w3, w4)로부터 유압이 빠져나가는 것을 제어할 수 있다.
인렛밸브(141 내지 144)는 휠브레이크(w1 내지 w4)의 상류 측에 배치되며 평상시 개방되어 있다가 제어기로부터 폐쇄신호를 받으면 밸브가 닫히도록 작동하는 노말 오픈 타입 솔레노이드밸브일 수 있다. 아웃렛밸브(151 내지 154)는 인렛밸브(141 내지 144)의 하류 측에 배치되며, 평상시 폐쇄되어 있다가 제어기로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입(normal closed type) 솔레노이드밸브일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(100)는 보조 액추에이터(auxiliary actuator, 120)를 더 포함할 수 있다. 보조 액추에이터(120)는 제2 모터(121) 및 펌프부(pump unit)를 포함할 수 있다. 제2 모터(121)는 DC 모터(direct current motor)일 수 있다.
마스터실린더(110)의 제1 모터(111) 또는 볼스크류의 고장으로 마스터실린더(110)가 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)에 유압을 전달하지 못할 때 보조 액추에이터(120)가 사용될 수 있다. 제2 모터(121)는 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)에 의해 제어되고, 펌프부를 이용하여 브레이크오일의 압력을 형성할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)는 보조 액추에이터(120)를 포함함으로써 액추에이터를 이중화하여 브레이크 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
펌프부는 전륜 유압서킷과 연결된 전륜 펌프부(123) 및 후륜 유압서킷과 연결된 후륜 펌프부(125)를 포함할 수 있다. 전륜 펌프부(123)는 전륜 인렛유로와 연결되는 제1 보조 유로(first auxiliary flow path, 122)를 통하여 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)에 유압을 전달할 수 있다. 후륜 펌프부(125)는 후륜 인렛유로와 연결되는 제2 보조 유로(second auxiliary flow path, 124)를 통하여 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)에 유압을 전달할 수 있다.
펌프부는 홀수개의 피스톤 펌프(piston pump)를 포함할 수 있다. 홀수개의 피스톤 펌프를 제2 모터(121)에 연결하여 기존 ESC에서 발생하는 맥동 및 소음을 개선할 수 있다.
또한, 홀수개의 피스톤 펌프중, 후륜 펌프부(125)보다 전륜 펌프부(123)에 더 많은 피스톤 펌프를 배치할 수 있다. 예를 들어, 펌프부가 3 개의 피스톤 펌프를 포함하는 경우, 전륜 펌프부(123)에 2 개의 피스톤 펌프를 배치하고 후륜 펌프부(125)에 1개의 피스톤 펌프를 배치할 수 있다. 후륜 펌프부(125)보다 전륜 펌프부(123)에 더 많은 피스톤 펌프를 배치함으로써, 마스터실린더(110) 및 후륜 유압서킷에 기능 이상이 발생한 경우, 보조 액추에이터(120)를 이용하여 더 빠른 증압 속도로 제동력을 발생시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(100)는 혼합밸브(161), 혼합유로 및 회수밸브(171)를 더 포함할 수 있다.
혼합밸브(161)는 전륜 유압서킷 및 후륜 유압서킷을 연결하는 혼합유로에 설치될 수 있다. 혼합밸브(161)는 전륜 유압서킷 및 후륜 유압서킷 사이에서 전달되는 유압을 제어할 수 있다. 혼합밸브(161)는 저압 스위칭 밸브(LSV: Low pressure Switching Valve)일 수 있다. 혼합밸브(161)는 평상시 폐쇄되어 있다가 제어기로부터 개방신호를 받으면 밸브가 열리도록 작동하는 노말 클로즈 타입 솔레노이드밸브일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(100)는 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)를 이중으로 설계하여 리던던시(redundancy)를 구현할 수 있다. 즉, 하나의 기구적인 패키지 안에 제어기만 이중으로 설치하여 하나의 제어기 고장이 발생하더라도 다른 제어기가 전자식 유압 브레이크(100)의 제동력을 확보할 수 있다.
제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)는 각각 46 핀 커넥터(46 pin connector) 및 마이크로 컨트롤러(MCU: Micro Controller Unit)를 포함할 수 있다. 전륜 유압서킷의 복수의 솔레노이드밸브는 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)와 연결될 수 있다. 즉, 전륜 유압서킷은 제1 제어기(180)에 기능 이상이 있더라도 제2 제어기(190)를 이용하여 제어할 수 있다. 후륜 유압서킷의 복수의 솔레노이드밸브는 제1 제어기(180)와 연결될 수 있다.
정상상태에서, 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)는 상호 협조하여 전자식 유압 브레이크(100)를 제어할 수 있다. 제1 제어기(180)에 기능 이상이 발생한 경우, 제2 제어기(190)가 CBS(Conventional Brake System)를 제어할 수 있다. 제2 제어기(190)에 기능 이상이 발생한 경우, 제1 제어기(180)가 EPB(Electronic Parking Brake)를 제어할 수 있다.
전자식 유압 브레이크(100)의 기능 이상이 없는 경우, 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)가 제1 모터(111)를 제어하고, 제1 제어기(180)가 제2 메인 컨트롤밸브(133) 및 혼합밸브(161)를 제어하여 제동력을 발생시킬 수 있다.
제동요구가 발생하면 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)가 제1 모터(111)를 회전시키고, 제1 모터(111)와 연동된 볼스크류 및 피스톤(113)이 전진하여 마스터실린더(110) 내에 유압(hydraulic pressure)이 형성된다. 피스톤(113)이 전진하면, 마스터실린더(110) 내에 형성된 유압은 제1 메인 컨트롤밸브(131), 복수의 인렛밸브(141 내지 144) 및 혼합밸브(161)를 경유하여 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)에 전달될 수 있다.
제동요구가 발생하면, 제1 제어기(180)는 제2 메인 컨트롤밸브(133) 및 혼합밸브(161)를 제어할 수 있다. 제1 제어기(180)는 제2 메인 컨트롤밸브(133)에 폐쇄신호를 송신해 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 폐쇄할 수 있다. 제1 제어기(180)는 혼합밸브(161)에 개방신호를 송신해 혼합밸브(161)를 개방할 수 있다.
전자식 유압 브레이크(100)의 기능 이상이 없는 경우, 브레이크페달 해제 상황에서 제1 제어기(180)가 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 제어할 수 있다. 제1 제어기(180)는 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 개방했다가 다시 폐쇄하여 잔압을 제거할 수 있다. 브레이크페달 해제 상황에서 아웃렛유로를 통하여 리저버로 유압이 전달될 수 있다.
후륜 유압서킷에 기능 이상이 발생한 경우, 제1 제어기(180)는 혼합밸브(161)에 폐쇄신호를 송신해 혼합밸브(161)를 폐쇄할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)는 혼합밸브(161)를 폐쇄하여 전륜 유압서킷만을 사용하여 제동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 브레이크페달 해제 상황에서 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)가 전륜 아웃렛밸브(151, 152)를 제어하여 잔압을 제거할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)는 전륜 유압서킷 및 EPB만을 이용하여 제동력을 발생시킬 수 있다. 따라서 전자식 유압 브레이크(100)는 정상상태와 비교하여 65 % 정도의 성능을 발휘할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)의 차량 자세 제어(ESC: Electronic Stability Control System) 및 브레이크 잠김 방지(ABS: Anti-Lock Brake System)와 같은 기능도 정상상태와 비교하여 성능 저하 모드(degraded mode)로 전환될 수 있다. 또한, 차량 안정성 확보를 위해 조향(steering)과 협조제어를 할 수 있다.
전륜 유압서킷에 기능 이상이 발생한 경우, 제1 제어기(180)는 제1 메인 컨트롤밸브(131)에 폐쇄신호를 송신해 제1 메인 컨트롤밸브(131)를 폐쇄할 수 있다. 제1 제어기(180)는 제2 메인 컨트롤밸브(133)에 개방신호를 송신해 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 개방할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)는 제1 메인 컨트롤밸브(131)를 폐쇄하고, 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 개방하여 후륜 유압서킷만을 사용하여 제동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 브레이크페달 해제 상황에서 제1 제어기(180)는 회수밸브(171)를 제어하여 잔압을 제거할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)는 후륜 유압서킷 및 EPB만을 이용하여 제동력을 발생시킬 수 있다. 따라서 전자식 유압 브레이크(100)는 정상상태와 비교하여 40 % 정도의 성능을 발휘할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)의 차량 자세 제어 및 브레이크 잠김 방지와 같은 기능도 정상상태와 비교하여 성능 저하 모드로 전환될 수 있다. 또한, 차량 안정성 확보를 위해 조향과 협조제어를 할 수 있다.
제2 제어기(190)에 기능 이상이 발생한 경우에도 정상상태와 동일하게 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)로 유압을 전달할 수 있다. 제동요구가 발생하면 제1 제어기(180)가 제1 모터(111)를 회전시키고, 제1 모터(111)와 연동된 볼스크류 및 피스톤(113)이 전진하여 마스터실린더(110) 내에 유압(hydraulic pressure)이 형성된다. 피스톤(113)이 전진하면, 마스터실린더(110) 내에 형성된 유압은 제1 메인 컨트롤밸브(131), 복수의 인렛밸브(141 내지 144) 및 혼합밸브(161)를 경유하여 복수의 휠브레이크(w1 내지 w4)에 전달될 수 있다. 제동요구가 발생하면, 제1 제어기(180)는 제2 메인 컨트롤밸브(133) 및 혼합밸브(161)를 제어할 수 있다. 제1 제어기(180)는 제2 메인 컨트롤밸브(133)에 폐쇄신호를 송신해 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 폐쇄할 수 있다. 제1 제어기(180)는 혼합밸브(161)에 개방신호를 송신해 혼합밸브(161)를 개방할 수 있다. 브레이크페달 해제 상황도 도 3의 경우와 같다. 즉, 제2 제어기(190)에 기능 이상이 발생한 경우에도 제1 제어기(190)를 이용하여 정상상태와 동일하게 복수의 솔레노이드밸브를 제어할 수 있다.
제2 제어기(190)에 기능 이상이 발생한 경우, 제2 제어기(190)가 제어하는 후륜 좌측 EPB를 사용할 수 없다. 또한, 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)가 제1 모터(111)를 1:1 비율로 제어하므로 제1 모터(111)의 출력은 정상상태 기준으로 50 %로 제한될 수 있다.
제1 제어기(180)에 기능 이상이 발생한 경우, 전자식 유압 브레이크(100)는 전륜 유압서킷만을 이용하여 제동력을 발생시킬 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)는 전륜 유압서킷 및 후륜 좌측 EPB만을 이용하여 제동력을 발생시킬 수 있다. 따라서 전자식 유압 브레이크(100)는 정상상태와 비교하여 65 % 정도의 성능을 발휘할 수 있다. 전자식 유압 브레이크(100)의 차량 자세 제어 및 브레이크 잠김 방지와 같은 기능도 정상상태와 비교하여 성능 저하 모드로 전환될 수 있다. 또한, 차량 안정성 확보를 위해 조향과 협조제어를 할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 제1 제어기 및 제2 제어기와 복수의 솔레노이드 밸브 사이의 제어관계를 나타낸 표이다.
도 2를 참조하면, 제1 제어기(180)는 전륜 유압서킷 및 후륜 유압서킷을 제어할 수 있다. 제1 제어기(180)는 제1 메인 컨트롤밸브(131), 제2 메인 컨트롤밸브(133), 인렛밸브(141 내지 144), 아웃렛밸브(151 내지 154), 혼합밸브(161), 회수밸브(171), 제1 모터(111), 압력센서(pressure sensor, 162) 및 후륜 우측 EPB를 제어할 수 있다.
제2 제어기(190)는 전륜 유압서킷을 제어할 수 있다. 제2 제어기(190)는 제1 메인 컨트롤밸브(131), 전륜 인렛밸브(141, 142), 전륜 아웃렛밸브(151, 152), 제1 모터(111), 압력센서(162) 및 후륜 좌측 EPB를 제어할 수 있다. 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)는 실시간으로 상호 통신으로 협조하여 유압서킷을 제어할 수 있다.
전자식 유압브레이크(100)는 2채널 이상의 압력센서(162)를 포함할 수 있고, 압력센서(162)는 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)와 통신할 수 있다. 압력센서(162)는 전륜 유압서킷에 위치할 수 있다. 다만, 압력센서(162)의 위치는 일 실시예로써 전술한 위치에 한정되지 않는다. 보조 액추에이터(120)는 제1 제어기(180) 및 제2 제어기(190)에 의해 제어될 수 있다.
제2 제어기(190)와 연결된 제1 메인 컨트롤밸브(131), 전륜 인렛밸브(141, 142) 및 전륜 아웃렛밸브(151, 152)는 제1 제어기(180)에 기능 이상이 발생하더라도, 제2 제어기(190)를 이용하여 제어할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 마스터실린더에 기능 이상이 발생한 경우 브레이크오일의 흐름을 나타낸 유압 회로도이다.
도 3을 참조하면, 마스터실린더(110)의 제1 모터(111) 및 볼스크류에 기능 이상이 발생한 경우 전자식 유압 브레이크(100)는 보조 액추에이터(120)를 이용할 수 있다. 보조 액추에이터(120)는 제2 모터(121)를 작동시켜 펌프부를 이용하여 브레이크오일의 압력을 형성할 수 있다.
펌프부는 홀수개의 피스톤 펌프를 포함할 수 있다. 홀수개의 피스톤 펌프를 제2 모터(121)에 연결하여 기존 ESC에서 발생하는 맥동 및 소음을 개선할 수 있다. 이때, 피스톤 펌프는 모두 같은 사양이며, 소요액량이 큰 전륜 유압서킷과 연결된 전륜 펌프부(123)에 2 개의 피스톤 펌프를 배치하고, 후륜 유압서킷과 연결된 후륜 펌프부(125)에 1 개의 피스톤 펌프를 배치할 수 있다.
제동요구가 발생하면, 제1 제어기(180)는 제1 메인 컨트롤밸브(131), 제2 메인 컨트롤밸브(133) 및 혼합밸브(161)를 제어할 수 있다. 제1 제어기(180)는 제1 메인 컨트롤밸브(131) 및 제2 메인 컨트롤밸브(133)에 폐쇄신호를 송신해 제2 메인 컨트롤밸브(133)를 폐쇄할 수 있다. 제1 제어기(180)는 혼합밸브(161)에 개방신호를 송신해 혼합밸브(161)를 개방할 수 있다. 즉, 혼합밸브(161)를 개방함으로써 3 개의 피스톤 펌프를 이용하여 브레이크오일을 증압할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크와 기존 전자식 유압 브레이크의 피스톤 펌프 작동음을 비교한 그래프이다. 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크와 기존 전자식 유압 브레이크의 피스톤 펌프 토출량을 비교한 그래프이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 3 개의 피스톤 펌프를 적용함으로써, 전자식 유압 브레이크(100)의 NVH(Noise Vibration Harshness)성능을 향상시킬 수 있다.
도 4의 (a)는 댐퍼(damper)를 포함하지 않는 기존의 전자식 유압 브레이크의 NVH를 나타낸 그래프이다. 도 4의 (a)를 참조하면, 댐퍼를 포함하지 않는 기존의 전자식 유압 브레이크의 경우 NVH가 큰 것을 알 수 있다.
도 4의 (b)는 본 개시의 일 실시예에 따른 3 개의 피스톤 펌프를 포함한 전자식 유압 브레이크(100)의 NVH를 나타낸 그래프이다. 도 4의 (b)를 참조하면, 전자식 유압 브레이크(100)는 기존의 전자식 유압 브레이크와 비교하여 NVH가 감소한 것을 알 수 있다. 홀수개의 피스톤 펌프를 사용함으로써 각 피스톤 펌프에서 발생하는 맥동을 상쇄시켜 소음을 줄일 수 있다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(100)와 기존의 전자식 유압 브레이크의 피스톤 펌프의 브레이크 오일 토출량을 비교할 수 있다. 기존의 전자식 유압 브레이크 피스톤 펌프의 개별 토출량(ESC MC1 및 MC2)은 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(100) 피스톤 펌프의 개별 토출량(Premium MC1 및 MC2)에 비하여 크지만 제2 모터(121) 1 회전 중 절반만 브레이크오일을 토출할 수 있다. 따라서, 기존의 전자식 유압 브레이크의 평균 토출량(ESC Average)은 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(100)의 평균 토출량(Premium Average)보다 적다.
따라서, 기존의 전자식 유압 브레이크는 불연속적으로 브레이크오일을 토출하는 반면 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크(100)는 연속적으로 브레이크오일을 토출하므로 맥동이 적어 NVH 성능이 우수하다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자식 유압 브레이크의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 전자식 유압 브레이크(100)는 보조 액추에이터(120) 펌프부의 흡입유로 구조를 변경할 수 있다. 보조 액추에이터(120) 펌프부의 흡입유로를 마스터실린더(110)와 연결하는 것이 아니라 리저버와 직접 연결되도록 할 수 있다.
보조 액추에이터(120) 펌프부의 흡입유로를 리저버와 직접 연결함으로써, 브레이크오일의 토출량이 많이 필요한 경우 마스터실린더(110)와 함께 브레이크오일의 토출량을 증가시킬 수 있다.
도 7을 참조하면, 전자식 유압 브레이크(100)는 보조 액추에이터(120) 펌프부의 피스톤 펌프 개수를 변경할 수 있다. 전륜 펌프부(123)에 3 개의 피스톤 펌프를 배치하고, 후륜 펌프부(125)에 3 개의 피스톤 펌프를 배치할 수 있다. 즉, 전륜 유압서킷 및 후륜 유압서킷 각각의 유압서킷에 3 개의 피스톤 펌프를 배치할 수 있다.
각각의 유압서킷에 3 개의 피스톤 펌프를 배치함으로써, 전자식 유압 브레이크(100)의 증압 성능 및 NVH 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 각각의 피스톤 펌프의 크기를 축소할 수 있는 효과도 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.
100: 전자식 유압 브레이크 110: 마스터실린더
120: 보조 엑추에이터 121: 제2 모터
123: 전륜 펌프부 125: 후륜 펌프부
131: 제1 메인 컨트롤밸브 133: 제2 메인 컨트롤밸브
141~144: 인렛밸브 151~154: 아웃렛밸브
161: 혼합밸브 171: 회수밸브
180: 제1 제어기 190: 제2 제어기

Claims (17)

  1. 차량의 휠에 제동력을 공급하도록 구성된 복수의 휠브레이크(wheel brake);
    브레이크오일(brake oil)을 저장하는 리저버(reservoir);
    상기 리저버와 연결되고 제1 모터(first motor)에 연동되어 상기 브레이크오일의 압력을 형성하도록 구성된 마스터실린더(master cylinder);
    제2 모터 및 상기 제2 모터와 연동된 3개 이상의 피스톤 펌프를 구비하는 펌프부를 포함하고, 상기 마스터실린더에 기능 이상이 있는 경우 상기 복수의 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 보조 엑추에이터(auxiliary actuator);
    복수의 솔레노이드 밸브를 포함하고 상기 마스터실린더에서 형성된 브레이크오일의 압력을 상기 복수의 휠브레이크에 선택적으로 전달하도록 구성되고, 한 쌍의 전륜 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 전륜 유압서킷 및 한 쌍의 후륜 휠브레이크에 유압을 전달하도록 구성된 후륜 유압서킷을 포함하는 유압서킷(hydraulic circuit);
    제동입력에 따라 상기 제1 모터 및 상기 유압서킷을 제어하도록 구성된 제1 제어기(first controller); 및
    상기 제1 제어기에 기능 이상이 있는 경우 상기 제1 모터 및 상기 전륜 유압서킷을 제어하도록 구성된 제2 제어기(second controller)를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터실린더는,
    내부 공간이 피스톤(piston)에 의해 제1 챔버(first chamber) 및 제2 챔버(second chamber)로 분할되는 복동식 구조를 가지고,
    상기 제1 제어기 또는 상기 제2 제어기 중 하나 이상의 제동신호에 따라 상기 복수의 휠브레이크에 유압을 공급하는 전자식 유압 브레이크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전륜 유압서킷은,
    상기 제1 챔버로부터 공급된 유압을 제어하도록 구성된 제1 메인 컨트롤밸브;
    상기 전륜 휠브레이크에 전달되는 유압을 제어하도록 구성된 복수의 인렛밸브; 및
    상기 전륜 휠브레이크로부터 상기 리저버로 전달되는 유압을 제어하도록 구성된 복수의 아웃렛밸브를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전륜 유압서킷은,
    상기 마스터실린더와 상기 제1 메인 컨트롤밸브를 연결하는 제1 메인 유로;
    상기 인렛밸브를 경유하여 상기 제1 메인 컨트롤밸브와 상기 전륜 휠브레이크를 연결하는 복수의 인렛유로; 및
    상기 전륜 휠브레이크와 상기 리저버를 연결하는 복수의 아웃렛유로를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 후륜 유압서킷은,
    상기 제2 챔버로부터 공급된 유압을 제어하도록 구성된 제2 메인 컨트롤밸브;
    상기 후륜 휠브레이크에 전달되는 유압을 제어하도록 구성된 복수의 인렛밸브; 및
    상기 후륜 휠브레이크로부터 상기 리저버로 전달되는 유압을 제어하도록 구성된 복수의 아웃렛밸브를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 후륜 유압서킷은,
    상기 마스터실린더와 상기 제2 메인 컨트롤밸브를 연결하는 제2 메인 유로;
    상기 인렛밸브를 경유하여 상기 제2 메인 컨트롤밸브와 상기 후륜 휠브레이크를 연결하는 복수의 인렛유로; 및
    상기 후륜 휠브레이크와 상기 리저버를 연결하는 복수의 아웃렛유로를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 모터는,
    이중 권선구조이고, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기 각각에 의해 50 %씩 제어되는 전자식 유압 브레이크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    상기 제2 제어기에 기능 이상이 있는 경우, 상기 제1 모터 및 상기 유압서킷을 제어하도록 구성된 전자식 유압 브레이크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어기는 하나의 후륜 EPB를 제어하고,
    상기 제2 제어기는 다른 후륜 EPB를 제어하는 전자식 유압 브레이크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기는,
    실시간으로 상호 통신으로 협조하여 상기 유압서킷을 제어하는 전자식 유압 브레이크.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전륜 유압서킷 및 상기 후륜 유압서킷을 연결하는 혼합유로; 및
    상기 혼합유로에 설치되어 상기 복수의 휠브레이크에 선택적으로 유압을 전달하도록 구성된 혼합밸브를 더 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  12. 제1항에 있어서,
    2 채널 이상의 압력센서를 더 포함하고,
    상기 압력센서는 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기와 통신하는 것을 전자식 유압 브레이크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 압력센서는,
    상기 전륜 유압서킷에 배치되는 전자식 유압 브레이크.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 펌프부는,
    상기 전륜 유압서킷과 연결된 전륜 펌프부 및 상기 후륜 유압서킷과 연결된 후륜 펌프부를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전륜 펌프부는,
    상기 후륜 펌프부보다 같거나 많은 피스톤 펌프를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 전륜 펌프부 및 상기 후륜 펌프부는,
    각각 홀수개의 피스톤 펌프를 포함하는 전자식 유압 브레이크.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 모터는,
    DC 모터이고, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기에 의해 제어되는 전자식 유압 브레이크.
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