KR20230094413A - 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치는 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제1 출력 신호를 생성하는 메인 브레이크 페달 센서와, 메인 브레이크 페달 센서에서 생성된 제1 출력 신호에 기초한 제1 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 메인 브레이크 제어기와, 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제2 출력 신호 - 제2 출력 신호는 제1 출력 신호와 오차 범위 내에서 동일한 크기를 가짐 - 를 생성하는 리던던시 브레이크 페달 센서와, 리던던시 브레이크 페달 센서에서 생성된 제2 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 리던던시 브레이크 제어기를 포함하며, 메인 브레이크 제어기의 고장시 리던던시 브레이크 제어기가 차량을 제동시키며, 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 메인 브레이크 제어기가 차량을 제동시킬 수 있다.

Description

페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치{APPARATUS FOR ELECTRICAL BRAKING WITH FAIL SAFE FUNCTION}
본 출원은, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치에 관한 것이다.
전자 제동 장치(Brake By Wire, BBW)는 브레이크 페달 조작을 센서로 감지하여 제어기가 각 차륜에 최적의 제동력을 발생시키도록 제어하는 기술이다.
이러한 전자 제동 장치는 운전석에서 자동차의 모든 바퀴에 이르는 복잡한 유압식 또는 공압식 제동 계통을 단순한 와이어에 의해 대체함으로써, 디자인과 경량화 측면에서 유리하고 연비를 크게 향상시킬 수 있어 그 활용 가능성이 매우 기대되고 있다.
상술한 전자 제동 장치에는 프로세서와 같은 제어기나 브레이크 페달 센서와 같은 전자 부품들이 들어가는바, 이들 중 일부에 고장이 생긴 경우에도 안전하게 제동할 수 있도록 하는 페일-세이프 기능이 필요하다.
특히, 전기 자동차의 경우 구동 모터의 회생 제동을 이용한 제동이 가능하며, 차량 안정성 제어(Electronic Stability Control, ESC)의 부가 기능으로 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake, EPB) 등 제동 관련 기술들이 많이 개발되고 있는바, 회생 제동, EPB와 연계한 효율적인 페일-세이프 기능의 구현 필요성이 대두된다.
한국공개특허 제10-2020-0081530호(“자율 주행 차량의 안전 제어 시스템 및 방법”, 공개일: 2020년07월08일)
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전자 제동 장치의 페일 세이프 기능을 구현할 수 있으며, 기존 시스템과 연계하여 효율적으로 차량을 제동시킬 수 있는 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제1 출력 신호를 생성하는 메인 브레이크 페달 센서; 상기 메인 브레이크 페달 센서에서 생성된 제1 출력 신호에 기초한 제1 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 메인 브레이크 제어기; 상기 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제2 출력 신호 - 상기 제2 출력 신호는 상기 제1 출력 신호와 기 설정된 오차 범위 내의 크기를 가짐 - 를 생성하는 리던던시 브레이크 페달 센서; 및 상기 리던던시 브레이크 페달 센서에서 생성된 제2 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 상기 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 리던던시 브레이크 제어기;를 포함하며, 상기 메인 브레이크 제어기의 고장시 상기 리던던시 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키며, 상기 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 상기 메인 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키도록 구성된, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제1 출력 신호를 생성하는 메인 브레이크 페달 센서; 상기 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제2 출력 신호 - 상기 제2 출력 신호는 상기 제1 출력 신호와 기 설정된 오차 범위 내의 크기를 가짐 - 를 생성하는 리던던시 브레이크 페달 센서; 상기 메인 브레이크 페달 센서에서 생성된 제1 출력 신호 또는 상기 리던던시 브레이크 페달 센서에서 생성된 제2 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 메인 브레이크 제어기; 및 상기 리던던시 브레이크 페달 센서에서 생성된 제2 출력 신호 또는 상기 메인 브레이크 페달 센서에서 생성된 제1 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 상기 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 리던던시 브레이크 제어기;를 포함하며, 상기 메인 브레이크 제어기의 고장시 상기 리던던시 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키며, 상기 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 상기 메인 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키도록 구성된, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 브레이크 페달 조작을 기존의 메인 브레이크 페달 센서 외에 리던던시 브레이크 페달 센서를 통해 감지하고, 메인 브레이크 제어기의 고장시 리던던시 브레이크 제어기로 차량을 제동시킴으로써 전자 제동 장치의 페일 세이프 기능을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 메인 브레이크 제어기 및 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 전자식 주차 브레이크 제어기를 이용하여 브레이크를 제어하거나, 또는 메인 브레이크 제어기, 리던던시 브레이크 제어기 및 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장시에는 회생 제동 제어기를 이용하여 구동 모터를 제어함으로써, 기존 시스템과 연계하여 효율적으로 차량을 제동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치의 구성도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 각 제어기들의 내부 블록도이다.
도 3은 도 1의 실시 형태에 적용 가능한 고장 모드별 제어 테이블을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 형태에 따른 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4의 실시 형태에 적용 가능한 고장 모드별 제어 테이블을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치의 각 제어기를 전체적으로 또는 부분적으로 구현할 수 있는 컴퓨터 장치의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치(100)의 구성도이다. 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 각 제어기들의 내부 블록도이다. 그리고, 도 3은 도 1의 실시 형태에 적용 가능한 고장 모드별 제어 테이블을 도시하고 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치(100)의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치(100)는 메인 브레이크 페달 센서(10), 리던던시 브레이크 페달 센서(20), 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120), 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 및 회생 제동 제어기(140)를 포함할 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 브레이크 페달 센서(10)는 메인 브레이크 제어기(110)에 연결되며, 리던던시 브레이크 페달 센서(20)는 리던던시 브레이크 제어기(120)에 연결될 수 있다. 그리고, 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120), 전자식 주차 브레이크 제어기(130), 회생 제동 제어기(140)는 상호 연결되도록 구성될 수 있다.
한편, 도 2a에 도시된 바와 같이, 메인 브레이크 제어기(110)는 제어부(111), 상태버퍼(112), 고장모드별 제어테이블(113) 및 통신부(114)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 리던던시 브레이크 제어기(120)는 제어부(121), 상태버퍼(122), 고장모드별 제어테이블(123) 및 통신부(124)를 포함할 수 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 제어기(130)는 제어부(131), 상태버퍼(132), 고장모드별 제어테이블(133)및 통신부(134)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 2d에 도시된 바와 같이, 회생 제동 제어기(140)는 제어부(141), 상태버퍼(142), 고장모드별 제어테이블(143) 및 통신부(144)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 메인 브레이크 페달 센서(10)는 브레이크 페달의 스트로크, 즉 브레이크 페달을 밟았을 때 브레이크 페달이 움직이는 거리에 비례한 제1 출력 신호(예: 전압 형태)를 생성할 수 있다.
메인 브레이크 제어기(110)의 제어부(111)는 메인 브레이크 페달 센서(10)에서 생성된 제1 출력 신호에 기초하여 제1 제동 신호(예: 제동 토크 지령치)를 생성하고, 생성된 제1 제동 신호에 따라 브레이크(1)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다.
한편, 리던던시 브레이크 페달 센서(20)는 메인 브레이크 페달 센서(10)와 마찬가지로 브레이크 페달의 스트로크, 즉 브레이크 페달을 밟았을 때 브레이크 페달이 움직이는 거리에 비례한 제2 출력 신호(예: 전압 형태)를 생성할 수 있다. 여기서, 리던던시 브레이크 페달 센서(20)는 메인 브레이크 페달 센서(10)와 동일한 사양을 가진 동일한 종류의 센서이며, 따라서 리던던시 브레이크 페달 센서(20)에서 생성된 제2 출력 신호는 메인 브레이크 페달 센서(10)에서 생성된 제1 출력 신호와 기 설정된 오차 범위 내의 크기를 가질 수 있다.
리던던시 브레이크 제어기(120)의 제어부(121)는 리던던시 브레이크 페달 센서(20)에서 생성된 제2 출력 신호에 기초하여 제2 제동 신호(예: 제동 토크 지령치)를 생성하고, 생성된 제2 제동 신호에 따라 브레이크(1)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 2개의 브레이크 페달 센서(10, 20)와, 이들로부터 출력되는 신호를 각각 입력받아 브레이크(1)를 제어하는 2개의 브레이크 제어기(110, 120)를 구비하며, 메인 브레이크 제어기(110)의 고장시 리던던시 브레이크 제어기(120)가 브레이크(1)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다. 반대로, 리던던시 브레이크 제어기(120)의 고장시에는 메인 브레이크 제어기(110)가 브레이크(1)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다.
도 1의 실시 형태에 의하면, 메인 브레이크 제어기(110)은 메인 브레이크 페달 센서(10)로부터 출력되는 신호만을 받으므로, 메인 브레이크 페달 센서(10) 또는 메인 브레이크 제어기(110) 중 어느 하나가 고장이면, 나머지도 고장이라고 볼 수 있다.
마찬가지로, 도 1의 실시 형태에 의하면, 리던던시 브레이크 제어기(120)는 리던던시 브레이크 페달 센서(20)로부터 출력되는 신호만을 받으므로, 리던던시 브레이크 페달 센서(20) 또는 리던던시 브레이크 제어기(120) 중 어느 하나가 고장이면, 나머지도 고장이라고 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 2개의 브레이크 페달 센서(10, 20)와, 이들로부터 출력되는 신호를 각각 입력받아 브레이크(1)를 제어하는 2개의 브레이크 제어기(110, 120)를 통해 어느 일방 제어기의 고장시 다른 제어기를 통해 브레이크(1)를 제어함으로써, 페일-세이프 기능을 구현할 수 있다.
한편, 전자식 주차 브레이크 제어기(130)의 제어부(131)는 메인 브레이크 제어기(110) 및 리던던시 브레이크 제어기(120)의 고장시 기 설정된 주차 제동 신호(예: 제동 토크 지령치)에 따라 브레이크(1)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다.
상술한 전자식 주차 브레이크 제어기(130)는 주차시 기 설정된 제동 토크로 브레이크(1)를 제어하여 차량의 정차 상태를 유지하는 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake, EPB) 시스템을 구성하는 제어기일 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전자식 주차 브레이크(Electronic Parking Brake, EPB)를 이용한 제동의 경우 회생 제동에 의한 제동보다 응답성이 좋고 빠른 제동이 가능하므로, 전자식 주차 브레이크 제어기(130)가 회생 제동 제어기(140)보다 먼저 동작하도록 할 수 있다.
회생 제동 제어기(140)의 제어부(141)는 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130)의 고장시 기 설정된 크기를 가진 회생 제동 토크에 따라 구동 모터(2)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다.
한편, 브레이크(1)는 메인 브레이크 제어기(110)에서 생성된 제1 제동 신호, 리던던시 브레이크 제어기(120)에서 생성된 제2 제동 신호 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130)에서 생성된 주차 제동 신호 중 어느 하나에 따라 제동 토크를 생성하고, 생성된 제동 토크에 따라 차량을 제동시킬 수 있다.
상술한 브레이크(1)는 전기 유압식(Electro-Hydraulic Brake, EHB), 전기기계식(Electro-Mechanical Brake, EMB) 및 하이브리드 EMB 중 적어도 하나를 포함하는 전기식 제동 장치(Brake-by-Wire)일 수 있다.
구동 모터(2)는 전기 자동차와 같은 친환경 자동차의 구동원이며, 회생 제동 제어기(140)에서 생성된 회생 제동 토크에 따라 구동됨으로써 차량을 제동시킬 수 있다. 이러한 구동 모터(2)는 인덕션 모터, 브러시리스 직류 모터 등 다양한 형태의 모터를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120), 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 및 회생 제동 제어기(140)는 메인 브레이크 페달 센서(10), 리던던시 브레이크 페달 센서(20), 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 각각의 고장 상태를 저장한 상태 버퍼(112, 122, 132, 142)를 각각 구비할 수 있다.
본 발명에서 회생 제동 제어기(140)는 위 모든 제어기들이 고장 상태인 경우에 작동되는 것이라는 점에서, 별도로 고장 상태를 상정하지는 않았으나, 당업자의 필요에 따라 고장 상태를 더 저장할 수도 있음에 유의하여야 한다.
브레이크 페달이 눌렸을 때 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(110), 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 및 회생 제동 제어기(140) 중 어느 제어기에서 차량을 제동시킬 것인지를 결정하기 위해 상태 버퍼(112, 122, 132, 142)를 구비할 수 있다.
상태 버퍼(112, 122, 132, 142)에 저장되는 메인 브레이크 페달 센서(10), 리던던시 브레이크 페달 센서(20), 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 각각의 고장 상태는 어느 제어기에서든 수행될 수 있다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(110), 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 및 회생 제동 제어기(140)는 각각의 통신부(114, 124, 134, 144)를 통해 다른 제어기와 유무선 통신이 가능하도로 구성되어 있으며, 자신이 판단한 인접한 제어기의 고장 상태는 다른 제어기들과 공유될 수 있다. 따라서, 예를 들면 메인 브레이크 제어기(110)는 메인 브레이크 페달 센서(10), 리던던시 브레이크 제어기(120)의 고장 상태, 리던던시 브레이크 제어기(120)를 통해 공유되는 리던던시 브레이크 페달 센서(20)의 고장 상태, 전자식 주차 브레이크 제어기(130)의 고장 상태를 판단하고, 이를 다른 제어기들(120 내지 140)과 공유할 수 있다.
한편, 메인 브레이크 페달 센서(10), 리던던시 브레이크 페달 센서(20), 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130)의 고장은 하기와 같이 판단될 수 있다.
예를 들면, 초기 시동시에 메인 브레이크 페달 센서(10), 리던던시 브레이크 페달 센서(20), 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130)로 공급되는 전원이 비정상적인 경우(예: 급작스런 전압 강하) 고장으로 판단될 수 있다. 전원이 비정상적인 경우는 예를 들면, 기 설정된 크기의 전압 이하로 급격한 전압 강하가 있는 경우 등일 수 있다.
또는, 초기 시동시에 메인 브레이크 페달 센서(10), 리던던시 브레이크 페달 센서(20)로부터 출력되는 신호가 비정상적이거나, 초기 시동시에 기 설정된 테스트 신호(예: 일정한 크기의 전압 신호)를 인가함에 따라 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130)로부터 출력되는 신호가 비정상적인 경우에 고장으로 판달될 수 있다. 신호가 비정상적인 경우는, 예를 들면 신호에 과도한 노이즈가 있는 경우, 신호가 연속적이지 않은 경우, 신호의 크기가 기 설정된 값보다 큰 경우 등일 수 있다.
이후, 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120), 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 및 회생 제동 제어기(140) 중 하나는 각각의 고장 모드별 제어 테이블(113, 123, 133, 143) 및 상태 버퍼(112, 122, 132, 142)에 저장된 고장 상태에 따라 차량을 제동시킬 수 있다.
상술한 고장 모드별 제어 테이블은, 메인 브레이크 페달 센서(10)의 고장 상태, 리던던시 브레이크 페달 센서(20)의 고장 상태, 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130)의 고장 상태의 조합에 따라 메인 브레이크 제어기(110), 리던던시 브레이크 제어기(120) 및 전자식 주차 브레이크 제어기(130) 및 회생 제동 제어기(140) 중 어느 제어기에서 차량을 제동시킬지를 미리 저장한 테이블일 수 있다.
도 3은 도 1의 실시 형태에 적용 가능한 고장 모드별 제어 테이블을 예시적으로 도시하고 있다. 도 3에서 MPBS(Main Brake Pedal Sensor)는 메인 브레이크 페달 센서(10), RBPS(Redundancy Brake Pedal Sensor)는 리던던시 브레이크 페달 센서(20), MBC(Main Brake Controller)는 메인 브레이크 제어기(110), RBC(Redundancy Brake Controller)는 리던던시 브레이크 제어기(120), EPBC(Electronic Parking Brake Controller)는 전자식 주차 브레이크 제어기(130)를 의미할 수 있다. 또한, O는 정상 상태, X는 고장 상태, O/X는 어떤 상태든 상관없음(don't care)을 의미한다.
도 3을 참조하여, 브레이크 페달 센서 고장의 첫번째 케이스를 예시적으로 설명하면, 메인 브레이크 페달 센서(MPBS)가 고장이며, 리던던시 브레이크 페달 센서(RBPS)와 리던던시 브레이크 제어기(RBS)가 정상인 경우에는 리던던시 브레이크 제어기(RBC)가 리던던시 브레이크 페달 센서(RBPS)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제동을 제어할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달 센서 고장의 4번째 케이스의 경우 메인 브레이크 페달 센서(MPBS)의 출력과 리던던시 브레이크 페달 센서(RBPS)의 출력이 정상이나, 서로 상이한 값을 가지는 경우, 메인 브레이크 제어기(MBC)가 정상인 경우에는 메인 브레이크 제어기(MBC)가 메인 브레이크 페달 센서(MBPS)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제동을 제어할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 형태에 따른 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치(400)의 구성도이며, 도 5는 도 4의 실시 형태에 적용 가능한 고장 모드별 제어 테이블을 도시하고 있다.
도 4에서는, 도 1과 달리, 메인 브레이크 페달 센서(10)는 메인 브레이크 제어기(110) 및 리던던시 브레이크 페달 센서(20)에 모두 연결되며, 리던던시 브레이크 페달 센서(20) 역시 메인 브레이크 제어기(110) 및 리던던시 브레이크 페달 센서(20)에 모두 연결될 수 있다.
따라서, 메인 브레이크 제어기(110)는 메인 브레이크 페달 센서(10)에서 생성된 제1 출력 신호 또는 리던던시 브레이크 페달 센서(20)에서 생성된 제2 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 브레이크(10)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다.
마찬가지로, 리던던시 브레이크 제어기(120)는 메인 브레이크 페달 센서(10)에서 생성된 제1 출력 신호 또는 리던던시 브레이크 페달 센서(20)에서 생성된 제2 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 브레이크(1)를 제어하여 차량을 제동시킬 수 있다.
구체적으로 도 5에 도시된 도면 부호 501 내지 503을 제외하고는 도 3과 동일하다.
즉, 도면부호 501의 경우, 메인 브레이크 페달 센서(MBPS)가 고장이며, 리던던시 브레이크 페달 센서(20) 및 메인 브레이크 제어기(MBC)가 정상이라면, 메인 브레이크 제어기(MBC)가 리던던시 브레이크 페달 센서(BBPS)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제동을 제어할 수 있다. 이 경우 도 3에 의하면, 리던던시 브레이크 제어기(RBC)가 리던던시 브레이크 페달 센서(BBPS)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제동을 제어하였다.
또한, 도면부호 502의 경우, 메인 브레이크 페달 센서(MBPS) 및 리던던시 브레이크 제어기(RBC)가 고장이며, 리던던시 브레이크 페달 센서(RBPS) 및 메인 브레이크 제어기(MBC)가 정상이라면, 메인 브레이크 제어기(MBC)가 리던던시 브레이크 페달 센서(BBPS)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제동을 제어할 수 있다. 이 경우 도 3에 의하면, 전자식 주차 브레이크 제어기(EPBC)가 제동을 제어하였다.
또한, 도면부호 503의 경우, 리던던시 브레이크 페달 센서(20) 및 메인 브레이크 제어기(MBC)가 고장이며, 메인 브레이크 페달 센서(MBPS) 및 리던던시 브레이크 제어기(RBC)가 정상이라면, 리던던시 브레이크 제어기(RBC)가 메인 브레이크 페달 센서(MBPS)로부터 출력되는 신호를 입력받아 제동을 제어할 수 있다. 이 경우, 도 3에 의하면, 전자식 주차 브레이크 제어기(EPBC)가 제동을 제어하였다.
상술한 차이점을 제외하고, 도 1 및 도 3과 동작은 동일하므로, 반복적인 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 브레이크 페달 조작을 기존의 메인 브레이크 페달 센서 외에 리던던시 브레이크 페달 센서를 통해 감지하고, 메인 브레이크 제어기의 고장시 리던던시 브레이크 제어기로 차량을 제동시킴으로써 전자 제동 장치의 페일 세이프 기능을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 메인 브레이크 제어기 및 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 전자식 주차 브레이크 제어기를 이용하여 브레이크를 제어하거나, 또는 메인 브레이크 제어기, 리던던시 브레이크 제어기 및 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장시에는 회생 제동 제어기를 이용하여 구동 모터를 제어함으로써, 기존 시스템과 연계하여 효율적으로 차량을 제동시킬 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치의 각 제어기를 전체적으로 또는 부분적으로 구현할 수 있는 컴퓨터 장치의 블록도로, 도 1에 도시된 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치의 각 제어기(110 내지 140)에 적용될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 장치(600)는 입력 인터페이스(601), 출력 인터페이스(602), 프로세서(604), 메모리(605), 통신 인터페이스(606)를 포함하며, 입력 인터페이스(601), 출력 인터페이스(602), 프로세서(604), 메모리(605) 및 통신 인터페이스(606)는 시스템 버스(603)를 통해 상호 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 메모리(605)는 프로그램, 명령어 또는 코드를 저장하는데 사용되며, 프로세서(604)는 메모리(605)에 저장된 프로그램, 명령어 또는 코드를 수행하고, 입력 인터페이스(601)를 제어하여 신호를 수신하고, 출력 인터페이스(602)를 제어하여 신호를 송신할 수 있다. 상술한 메모리(605)는 읽기 전용 메모리 및 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고, 프로세서(604)에 명령어와 데이터를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 프로세서(604)는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU)일 수 있고, 다른 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP), 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA) 또는 다른 프로그래머블 논리 디바이스, 개별 게이트 또는 트랜지스터 논리 디바이스, 개별 하드웨어 구성 요소 등일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 범용 프로세서는 마이크로 프로세서일 수 있거나, 또는 해당 프로세서는 임의의 종래의 프로세서 등일 수 있다. 상술한 프로세서(604)는 상술한 전자 제동 장치의 각 제어기의 동작을 수행할 수 있다.
일 구현 과정에 있어서, 도 3의 방법은 프로세서(604) 내의 하드웨어의 통합 논리 회로 또는 소프트웨어 형태의 명령어에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 관련하여 개시되는 방법의 내용은 하드웨어 프로세서에 의해 수행되어 완료되거나, 또는 프로세서의 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 조합에 의해 수행되어 완료되도록 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리, 플래시 메모리, 읽기 전용 메모리, 프로그래머블 읽기 전용 메모리 또는 전기적 소거 가능한 프로그래머블 메모리, 레지스터 등의 저장 매체에 배치될 수 있다. 해당 저장 매체는 메모리(605)에 위치하고 있으며, 프로세서(604)는 메모리(605)의 정보를 독출하고, 하드웨어와 결합하여 상술한 방법의 내용을 구현한다. 중복을 피하기 위해, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 브레이크
2: 구동 모터
10: 메인 브레이크 페달 센서
20: 리던던시 브레이크 페달 센서
110: 메인 브레이크 제어기
111: 제어부
112: 상태 버퍼
113: 고장모드별 제어 테이블
114: 통신부
120: 리던던시 브레이크 제어기
130: 전자식 주차 브레이크 제어기
140: 회생 제동 제어기
600: 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치의 각 제어기를 구현할 수 있는 컴퓨터 장치
601: 입력 인터페이스
602: 출력 인터페이스
603: 시스템 버스
604: 프로세서
605: 메모리
606: 통신 인터페이스

Claims (16)

  1. 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제1 출력 신호를 생성하는 메인 브레이크 페달 센서;
    상기 메인 브레이크 페달 센서에서 생성된 제1 출력 신호에 기초한 제1 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 메인 브레이크 제어기;
    상기 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제2 출력 신호 - 상기 제2 출력 신호는 상기 제1 출력 신호와 기 설정된 오차 범위 내의 크기를 가짐 - 를 생성하는 리던던시 브레이크 페달 센서; 및
    상기 리던던시 브레이크 페달 센서에서 생성된 제2 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 상기 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 리던던시 브레이크 제어기;를 포함하며,
    상기 메인 브레이크 제어기의 고장시 상기 리던던시 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키며,
    상기 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 상기 메인 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키도록 구성된, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자 제동 장치는,
    상기 메인 브레이크 제어기 및 상기 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 기 설정된 주차 제동 신호에 따라 상기 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 전자식 주차 브레이크 제어기;
    를 더 포함하는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전자 제동 장치는,
    상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장시 기 설정된 크기를 가진 회생 제동 토크에 따라 구동 모터를 제어하여 상기 차량을 제동시키는 회생 제동 제어기;
    를 더 포함하는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기, 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 및 상기 회생 제동 제어기는,
    상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 각각의 고장 상태를 저장한 상태 버퍼를 구비하며,
    상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기, 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 및 상기 회생 제동 제어기 중 하나는 상기 고장 모드별 제어 테이블 및 상기 상태 버퍼에 저장된 고장 상태에 따라 상기 차량을 제동시키는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고장 모드별 제어 테이블은,
    상기 메인 브레이크 페달 센서의 고장 상태, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서의 고장 상태, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장 상태의 조합에 따라 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기, 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 및 상기 회생 제동 제어기 중 어느 제어기에서 상기 차량을 제동시킬지를 미리 저장한 테이블인, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장은,
    상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 각각으로 공급되는 전원이 비정상적이거나, 또는
    초기 시동시에 상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서로부터 출력되는 신호가 비정상적이거나, 초기 시동시 기 설정된 테스트 신호를 인가함에 따라 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기로부터 출력되는 신호가 비정상적인 경우인, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호가 상이한 값을 가지는 경우, 상기 메인 브레이크 제어기가 상기 제1 출력 신호에 기초한 제1 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크는,
    전기 유압식(Electro-Hydraulic Brake, EHB), 전기기계식(Electro-Mechanical Brake, EMB) 및 하이브리드 EMB) 중 적어도 하나를 포함하는 전기식 제동 장치(Brake-by-Wire)인, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  9. 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제1 출력 신호를 생성하는 메인 브레이크 페달 센서;
    상기 브레이크 페달의 스트로크에 비례한 제2 출력 신호 - 상기 제2 출력 신호는 상기 제1 출력 신호와 기 설정된 오차 범위 내의 크기를 가짐 - 를 생성하는 리던던시 브레이크 페달 센서;
    상기 메인 브레이크 페달 센서에서 생성된 제1 출력 신호 또는 상기 리던던시 브레이크 페달 센서에서 생성된 제2 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 메인 브레이크 제어기; 및
    상기 리던던시 브레이크 페달 센서에서 생성된 제2 출력 신호 또는 상기 메인 브레이크 페달 센서에서 생성된 제1 출력 신호에 기초한 제2 제동 신호에 따라 상기 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 리던던시 브레이크 제어기;를 포함하며,
    상기 메인 브레이크 제어기의 고장시 상기 리던던시 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키며,
    상기 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 상기 메인 브레이크 제어기가 상기 차량을 제동시키도록 구성된, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전자 제동 장치는,
    상기 메인 브레이크 제어기 및 상기 리던던시 브레이크 제어기의 고장시 기 설정된 주차 제동 신호에 따라 상기 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는 전자식 주차 브레이크 제어기;
    를 더 포함하는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전자 제동 장치는,
    상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장시 기 설정된 크기를 가진 회생 제동 토크에 따라 구동 모터를 제어하여 상기 차량을 제동시키는 회생 제동 제어기;
    를 더 포함하는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기, 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 및 상기 회생 제동 제어기는,
    상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 각각의 고장 상태를 저장한 상태 버퍼를 구비하며,
    상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기, 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 및 상기 회생 제동 제어기 중 하나는 상기 고장 모드별 제어 테이블 및 상기 상태 버퍼에 저장된 고장 상태에 따라 상기 차량을 제동시키는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 고장 모드별 제어 테이블은,
    상기 메인 브레이크 페달 센서의 고장 상태, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서의 고장 상태, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장 상태의 조합에 따라 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기, 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 및 상기 회생 제동 제어기 중 어느 제어기에서 상기 차량을 제동시킬지를 미리 저장한 테이블인, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기의 고장은,
    상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서, 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기 각각으로 공급되는 전원이 비정상적이거나, 또는
    초기 시동시에 상기 메인 브레이크 페달 센서, 상기 리던던시 브레이크 페달 센서로부터 출력되는 신호가 비정상적이거나, 초기 시동시 기 설정된 테스트 신호를 인가함에 따라 상기 메인 브레이크 제어기, 상기 리던던시 브레이크 제어기 및 상기 전자식 주차 브레이크 제어기로부터 출력되는 신호가 비정상적인 경우인, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호가 상이한 값을 가지는 경우, 상기 메인 브레이크 제어기가 상기 제1 출력 신호에 기초한 제1 제동 신호에 따라 브레이크를 제어하여 차량을 제동시키는, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 브레이크는,
    전기 유압식(Electro-Hydraulic Brake, EHB), 전기기계식(Electro-Mechanical Brake, EMB) 및 하이브리드 EMB) 중 적어도 하나를 포함하는 전기식 제동 장치(Brake-by-Wire)인, 페일-세이프 기능을 구비한 전자 제동 장치.
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