KR20230133089A - 차량 자세제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

차량 자세제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량 자세제어장치 및 그 제어방법이 개시된다. 차량 자세제어장치는 차륜에 마련된 유압 제동 장치에 제공되는 유압을 조절하여 ESC(Electronic Stablility Control) 제어를 수행하는 제어부; 및 상기 차륜에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake);를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 상기 EPB의 마찰부재의 간극을 감소시키는 준비모드를 수행하고, 상기 유압 제동 장치가 고장인 상황에서 상기 ESC 제어의 개입이 필요한 경우, 상기 EPB를 이용하여 상기 ESC제어를 보조할 수 있다.

Description

차량 자세제어장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR ELECTRONIC STABILITY CONTROL IN A VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
개시된 발명은 차량 자세제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유압 제동 장치의 고장 시 차륜에 마련된 전자식 주차 브레이크를 이용하여 제동을 수행하는 차량 자세제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량 자세제어장치는 기본적으로 차량의 요레이트 거동을 제어하기 위한 것으로, 차량의 선회주행시 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 운전상황에서 제동장치와 엔진을 제어하여 운전자가 원하는 궤적으로 선회가 가능하도록 유도하는 장치이다.
미끄러지기 쉬운 노면(빗길, 눈길)에서 자동차 미끄럼이 발생한 경우, 운전자의 핸들 조작에 의한 주행 의도와 달리 자동차는 예측할 수 없는 방향으로 움직이게 되고, 이는 운전자의 안전에 큰 문제가 된다.
이와 같이 상황에서 차량에 자세제어기능(ESC 제어)이 있는 경우에는 해당 기능이 자동으로 동작하여 차량의 안정된 조종력을 확보한다.
하지만, 차량 자세제어장치의 내부 장치 고장으로 인해 정상적인 ESC 제어가 불가능한 경우 차량은 예측할 수 없는 방향으로 움직이게 되고 차량의 주행 안정성을 확보할 수 없어 운전자의 안전을 보장하기 어려울 수 있다.
개시된 발명에서는 유압 제동 장치의 고장 시 차륜에 마련된 전자식 주차 브레이크를 이용하여 제동을 수행하는 차량 자세제어장치 및 그 제어방법을 제공한다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량 자세제어장치는 차륜에 마련된 유압 제동 장치에 제공되는 유압을 조절하여 ESC(Electronic Stablility Control) 제어를 수행하는 제어부; 및 상기 차륜에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake);를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 유압 제동 장치가 고장인지 판단하고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지 판단하고, 상기 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 상기 EPB의 마찰부재의 간극을 감소시키는 준비모드를 수행하고, 상기 유압 제동 장치가 고장이고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어로 판단되는 경우, 상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 유압 제동 장치의 고장코드를 체크하여 차륜에 대한 유압 제어가 불가능한 경우, 상기 유압 제동 장치의 고장으로 판단할 수 있다.
상기 차량 자세제어장치는 상기 유압 제동 장치의 고장을 경고하는 경고부를 더 포함할 수 있다.
상기 EPB는 복수의 차륜에 각각 장착된 복수의 EPB를 포함하고, 상기 제어부는 상기 복수의 EPB의 제동을 독립적으로 제어할 수 있다.
상기 EPB는 선회 후륜 외측 바퀴에 장착된 제1 EPB 및 선회 후륜 내측 바퀴에 장착된 제2 EPB를 포함하고, 상기 제어부는 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지에 따라 상기 제1 EPB에 의한 제동력과 제2 EPB에 의한 제동력을 서로 다르게 발생시킬 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량 자세제어장치의 제어방법은 차륜에 마련된 유압 제동 장치에 제공되는 유압을 조절하여 ESC(Electronic Stablility Control) 제어를 수행하는 차량 자세제어장치의 제어방법으로 상기 유압 제동 장치의 고장 여부를 판단하고, 상기 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 상기 차륜에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)의 마찰부재의 간극을 감소시키는 준비모드를 수행하고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지 판단하고, 상기 유압 제동 장치가 고장이고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어로 판단되는 경우, 상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어할 수 있다.
상기 유압 제동 장치의 고장 여부를 판단하는 것은, 상기 유압 제동 장치의 고장코드를 체크하여 차륜에 대한 유압 제어가 불가능한 경우, 상기 유압 제동 장치의 고장으로 판단할 수 있다.
상기 차량 자세제어장치의 제어방법은 상기 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 상기 유압 제동 장치의 고장을 경고하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어하는 것은, 복수의 차륜에 각각 장착된 복수의 EPB의 제동을 독립적으로 제어하는 것을 포함할 수 있다.
상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어하는 것은, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지에 따라 선회 후륜 외측 바퀴에 장착된 제1 EPB에 의한 제동력과 선회 후륜 내측 바퀴에 장착된 제2 EPB에 의한 제동력을 서로 다르게 발생시키는 것을 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 유압 제동 장치의 고장으로 인해 정상적인 ESC 제어가 불가능한 경우 전자식 주차 브레이크를 이용하여 ESC 제어를 보조함으로써 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 제어블록을 도시한다.
도 2는 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 유압회로를 도시한다.
도 3은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치에 적용되는 EPB의 구성을 도시한다.
도 4는 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치가 고장인 경우 EPB를 이용하여 ESC 제어를 보조하는 것을 도시한다.
도 5는 개시된 발명의 일실시예에 따른 제어부의 구조를 도시한다.
도 6은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 고장인 상황에서 오버스티어시 EPB를 이용하여 ESC 제어를 보조하는 것을 도시한다.
도 7은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 고장인 상황에서 언더스티어시 EPB를 이용하여 ESC 제어를 보조하는 것을 도시한다.
도 8은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 제어방법의 제어흐름을 도시한다.
도 9는 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 제어방법에서 ESC 제어 보조를 수행하는 것을 도시한다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에"위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
도 1은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 제어블록을 도시한다.
도 1을 참조하면, 차량 자세제어장치는 운전자가 브레이크 페달(31)을 밟은 조작량에 기초한 브레이크 액압을 발생시키는 액압발생장치(32)와, 이 액압발생장치(32)에 접속되고 각 차륜(FL, FR, RL, RR)에 제동력을 공급하기 위한 유압유닛(HU)(33)과, 이 유압유닛(33)을 제어하는 제어부(34)를 포함할 수 있다.
제어부(34)는 ECU(Electronic Control Unit)로 명명될 수 있다.
제어부(34)는 프로세서(34a)와 메모리(34b)를 포함할 수 있다.
메모리(34b)는 프로세서(34a)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램과, 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동을 위한 각종 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(34b)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
프로세서(34a)는 차량 자세제어장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(34)는 브레이크 페달 센서(35)에 의해 검출된 브레이크 페달(31)의 조작정보를 수신할 수 있다.
제어부(34)는 각 휠 속도 센서(36)에 의해 검출된 각 휠 속도정보를 수신할 수 있다.
제어부(34)는 압력 센서(37)에 의해 검출된 마스터 실린더의 압력 또는/및 각 브레이크 캘리퍼(41)의 압력정보를 수신할 수 있다.
제어부(34)는 조향각 센서(38)에 의해 검출된 스티어링 휠의 조향각 정보를 수신할 수 있다.
제어부(34)는 요레이트 센서(39)에 의해 검출된 차량의 요레이트(Yawrate) 정보를 수신할 수 있다.
제어부(34)는 횡가속도 센서(40)에 의해 검출된 차량의 횡가속도 정보를 수신할 수 있다.
제어부(34)는 유압유닛(HU)(33)을 통해 각 차륜(FL, RR, RL, FR)에 마련된 브레이크 캘리퍼(41)에 공급되거나 배출되는 브레이크 액압을 조절할 수 있다.
제어부(34)는 유압유닛(HU)(33)과 각 차륜에 마련된 브레이크 캘리퍼(41)를유압 포함하는 제동 장치에 제공되는 유압을 조절하여 ESC(Electronic Stablility Control) 제어를 수행할 수 있다.
유압유닛(HU)(33)은 제어부(34)의 제어신호에 따라 브레이크 캘리퍼(41)에 브레이크 액압을 공급할 수 있다.
유압유닛(HU)(33)은 제어부(34)의 제어신호에 따라 브레이크 캘리퍼(41)의 브레이크 액압을 배출시킬 수 있다.
전자식 주차 브레이크(Electonic Parking Brake; EPB)(42)는 차륜에 마련되고 제어부(34)의 제어신호에 따라 전동 모터의 작동에 의해 차륜에 클램핑 포스(Clamping Force)를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, EPB(42)는 우측 후륜(RR) 및 좌측 후륜(RL)에 각각 마련될 수 있다.
후륜(RL, RR)은 브레이크 캘리퍼(41)와 EPB(42)에 의해 제동력을 발생시키는 공용 구조일 수 있다. 전륜(FL, FR)은 후륜(RL, RR)에 대비하여 EPB(42)의 조작에 의해 기반하여 제동력을 발생시키는 구성요소를 없앤 구조일 수 있다.
도 2는 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 유압회로를 도시한다.
도 2를 참조하면, 액압발생장치(32)는 브레이크 페달(31)의 답력을 배력하기 위한 부스터(VB)와, 이 부스터(VB)에 의해 배력된 브레이크 페달(31)의 답력에 따른 브레이크 액압을 발생시키는 마스터 실린더(MC)를 포함할 수 있다.
마스터 실린더(MC) 내에서 발생한 브레이크 액압은 유압유닛(33)에 공급될 수 있다. 마스터 실린더(MC)는 운전자에 의한 브레이크 페달 조작량에 대응하는 브레이크 액압을 유압유닛(33)에 공급될 수 있다.
유압유닛(33)은 리저버(LRS)의 브레이크액을 펌핑하여 각 브레이크 캘리퍼(41) 내의 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr) 측으로 공급하는 유압펌프(HP1, HP2)와, 이 유압펌프(HP1, HP2)에 접속된 모터(M)와, 이 유압펌프(HP1, HP2)에 의해 펌핑된 브레이크액을 임시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(LPA1, LPA2)와, 마스터 실린더(MC)로부터 공급된 브레이크액을 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)로 공급 또는 리저버(LRS)로 복귀시키는 솔레노이드 밸브(TC1, TC2, ESV1, ESV2, IN1-IN4, OUT1-OUT4)를 포함할 수 있다.
유압유닛(33)은 마스터 실린더(MC)에 접속된 2개의 유압서킷(HC1, HC2)을 포함할 수 있다.
제1 유압서킷(HC1)과 제2 유압서킷(HC2)은 마스터 실린더(MC)에 의해 발생된 브레이크 액압을 각 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)로 전달하기 위해 이들을 연결한다. 각 유압서킷(HC1, HC2)은 브레이크액이 순환하는 폐회로를 형성할 수 있다.
제1 유압서킷(HC1)과 제2 유압서킷(HC2)은 각각 2개씩의 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)를 연결하여 제어할 수 있다. 제2 유압서킷(HC2)은 제1 유압서킷(HC1)와 독립적으로 구성되지만 동일한 배치구조를 가진다.
마스터 실린더(MC)는 두 개의 챔버(MCP, MPS)를 가지며, 마스터 실린더(MC)의 첫 번째 챔버(MCP)와 우측 전륜(FR) 및 좌측 후륜 휠(RL)에 각각 설치된 휠 실린더(Wfr, Wrl) 사이의 유압 라인에는 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC1)가 마련될 수 있다. 이 트랙션 컨트롤 밸브(TC1)는 마스터 실린더(MC)로부터 각 차륜의 휠 실린더(Wfr, Wrl)에 전달되는 브레이크액을 제어할 수 있다.
마스터 실린더(MC)의 두 번째 챔버(MCS)와 좌측 전륜(FL) 및 우측 후륜(RR)에 각각 설치된 휠 실린더(Wfl, Wrr) 사이의 유압 라인에는 노멀 오픈형 트랙션 컨트롤 밸브(TC2)가 마련된다. 이 트랙션 컨트롤 밸브(TC2)는 마스터 실린더(MC)로부터 각 차륜(FL, RR)의 휠 실린더(Wfl, Wrr)에 전달되는 브레이크액을 제어할 수 있다.
트랙션 컨트롤 밸브(TC1)와 각 차륜(FR, RL)의 휠 실린더(Wfr, Wrl) 사이의 유압라인에는 노멀 오픈형 인렛밸브(IN1, IN2)가 마련되고, 트랙션 컨트롤 밸브(TC2)와 각 차륜(FL, RR)의 휠 실린더(Wfl, Wrr) 사이의 유압라인에는 노멀 오픈형 인렛밸브(IN3, IN4)가 마련될 수 있다. 노멀 오픈형 인렛밸브(IN1, IN2, IN3, IN4)는 각 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr) 내의 브레이크 액압을 증압시킬 때 구동될 수 있다.
또한, 각 차륜(FR, RL)의 휠 실린더(Wfr, Wrl)의 출구 측에는 노멀 클로즈형 아웃렛밸브(OUT1, OUT2)가 마련되고, 각 차륜(FL, RR)의 휠 실린더(Wfl, Wrr)의 출구 측에는 노멀 클로즈형 아웃렛밸브(OUT3, OUT4)가 마련될 수 있다. 노멀 오픈형 아웃렛밸브(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4)는 각 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr) 내의 브레이크 액압을 감압시킬 때 구동될 수 있다.
노멀 클로즈형 아웃렛밸브(OUT1, OUT2)의 출구 측에는 각 차륜(FR, RL)의 휠 실린더(Wfr, Wrl)에서 배출되는 브레이크액을 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(LPA1)가 마련되고, 노멀 클로즈형 아웃렛밸브(OUT3, OUT4)의 출구 측에는 각 차륜(FL, RR)의 휠 실린더(Wfl, Wrr)에서 배출되는 브레이크액을 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(LPA2)가 마련될 수 있다.
저압 어큐뮬레이터(LPA1, LPA2)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 각 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)측으로 강제 환류시키는 두 유압펌프(HP1, HP2)와, 두 유압펌프(HP1, HP2)에 접속된 모터(M)가 마련된다.
한편, 두 유압펌프(HP1, HP2)의 흡입 측과 마스터 실린더(MC)의 각 챔버 사이의 보조 유압 라인에는 노멀 클로즈형 전자식 셔틀 밸브(ESV1, ESV2)가 마련될 수 있다.
이에 따라, 전자식 셔틀 밸브(ESV1, ESV2)가 개방되면 마스터 실린더(MC)와 각 유압펌프(HP1, HP2) 사이의 보조 유압라인이 개방되고, 전자식 셔틀 밸브(ESV1, ESV2)가 폐쇄되면 마스터 실린더(MC)와 각 유압펌프(HP1, HP2) 사이의 보조 유압라인이 폐쇄될 수 있다.
여기서 노멀 오픈형(NO: Normal Open) 밸브는 통전되기 전에는 밸브 유로를 개방하고 통전되면 밸브 유로를 폐쇄하고, 노멀 클로즈형(NC: Normal Close) 밸브는 통전되기 전에는 밸브 유로를 폐쇄하고 통전되면 밸브 유로를 개방할 수 있다.
상기한 구성을 가진 차량 자세제어장치는 ESC 제어시 트랙션 컨트롤 밸브(TC1, TC2), 인렛밸브(IN1, IN2, IN3, IN4) 및 아웃렛밸브(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4)의 작동을 제어하여 각 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크 액압을 증압, 유지 또는 감압시킴으로써 각 차륜(FL, FR, RL, RR)에 제동력을 발생시킬 수 있다.
휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크 압력을 증압할 경우, 트랙션 컨트롤 밸브(TC1, TC2)를 폐쇄시키고, 인렛밸브(IN1, IN2, IN3, IN4)를 개방시키며, 아웃렛밸브(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4)를 폐쇄시키고, 브레이크 압력이 상승된 브레이크액이 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)에 공급되도록 펌프(HP1, HP2)를 구동시킨다. 이로 인해, 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크 압력이 증가될 수 있다. 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr) 내의 브레이크 액압이 증가함에 따라 브레이크 캘리퍼(39)가 작동할 수 있다.
휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크 압력을 유지할 경우, 인렛밸브(IN1, IN2, IN3, IN4)와 아웃렛밸브(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4)를 각각 폐쇄시켜 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크 압력이 유지될 수 있다.
휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크 압력을 감압할 경우, 유압펌프(HP1,HP2)를 정지시키고, 인렛밸브(IN1, IN2, IN3, IN4)를 폐쇄시키며, 아웃렛밸브(OUT1, OUT2, OUT3, OUT4)를 개방시켜 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크액이 흡입라인을 따라 리저버(LRS)로 환류되게 한다. 이로 인해, 휠 실린더(Wfr, Wrl, Wfl, Wrr)의 브레이크 압력이 감소될 수 있다.
제어부(34)는 브레이크 페달 센서(35), 휠 속도센서(36), 압력 센서(37), 조향각 센서(38), 요레이트 센서(39) 및 횡가속도 센서(40)에 의해 각각 검출된 정보들을 근거로 유압유닛(33)의 각종 밸브들과 모터(M)의 구동을 개별적으로 제어할 수 있다.
도 3은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치에 적용되는 EPB의 구성을 도시한다.
도 3을 참조하면, EPB(41)는 차량의 휠과 함께 회전하는 브레이크 디스크(100)를 가압하도록 한 쌍의 패드 플레이트(111,112)가 진퇴 가능하게 설치된 캐리어(110)와, 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치되고 제동유압에 의해 피스톤(121)이 진퇴 가능하게 설치되는 실린더(123)가 마련된 캘리퍼 하우징(120)과, 피스톤(121)을 가압하는 동력변환유닛(130)과, 모터(M)(141)를 이용하여 동력변환유닛(130)에 회전력을 전달하는 모터 액추에이터(140)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 패드플레이트(111,112)는 피스톤(121)과 접하도록 배치된 내측 패드플레이트(111)와 캘리퍼 하우징(120)의 핑거부(122)와 접하도록 배치된 외측 패드플레이트(112)로 구별된다. 이러한 한 쌍의 패드플레이트(111,112)는 브레이크 디스크(100)의 양쪽 측면을 향하여 진퇴할 수 있도록 차체에 고정된 캐리어(110)에 설치된다. 또한, 브레이크 디스크(100)와 마주하는 각 패드플레이트(111,112)의 일면에는 브레이크 패드(113)가 부착된다.
캘리퍼 하우징(120)은 캐리어(110)에 슬라이딩 가능하게 설치된다. 보다 구체적으로, 캘리퍼 하우징(120)은 그 후방부에 동력변환유닛(130)이 설치되며 피스톤(121)이 진퇴 가능하도록 내장되는 실린더(123)와, 전방부에 외측 패드플레이트(112)를 작동시키도록 하측방향으로 굽어지게 성형된 핑거부(122)를 포함한다. 핑거부(122)와 실린더(123)는 일체로 형성된다.
피스톤(121)은 내부가 컵(cup) 형상으로 파인 원통형으로 마련되어 실린더 (123)내에서 슬라이딩 가능하도록 삽입된다. 이 피스톤(121)은 모터 액추에이터(140)의 회전력을 전달받은 동력변환유닛(130)의 축력에 의해 내측 패드플레이트(111)를 브레이크 디스크(100) 측으로 가압하게 된다. 이에 따라, 동력변환유닛(130)의 축력이 가해질 때 피스톤(121)이 내측 패드플레이트(111) 측으로 전진하여 내측 패드플레이트(111)를 가압하고, 반력에 의해 캘리퍼 하우징(120)이 피스톤(121)과 반대방향으로 동작하여 핑거부(122)가 외측 패드플레이트(112)를 브레이크 디스크(100) 측으로 가압함으로써 제동을 수행할 수 있다.
동력변환유닛(130)은 모터 액추에이터(140)로부터 회전력을 전달받아 피스톤(121)을 내측 패드플레이트(111) 측으로 가압하는 역할을 할 수 있다.
동력변환유닛(130)은 피스톤(121) 내에 배치되도록 설치되어 피스톤(121)과 접촉되는 너트부재(131)와, 이 너트부재(131)와 나사 결합되는 스핀들부재(135)를 포함할 수 있다.
너트부재(131)는 회전이 제한된 상태로 피스톤(121) 내에 배치되어 스핀들부재(135)와 나사 결합될 수 있다.
너트부재(131)는 피스톤(121)과 접하도록 마련된 헤드부(132)와, 이 헤드부(132)로부터 연장 형성되며 스핀들부재(135)와 나사 결합되도록 내주면에 암나사산이 형성된 결합부(133)로 이루어질 수 있다.
너트부재(131)는 스핀들부재(135)의 회전 방향에 따라 전진방향 또는 후진방향으로 이동하며 피스톤(121)을 가압 및 가압 해제하는 역할을 할 수 있다. 이때, 전진 방향은 너트부재(131)가 피스톤(121)에 접근하는 이동 방향일 수 있다. 후진방향은 너트부재(131)가 피스톤(121)으로부터 멀어지는 이동 방향일 수 있다. 이외에도 전진 방향은 피스톤(121)이 브레이크 패드(113)에 접근하는 이동 방향일 수 있다. 후진 방향은 피스톤(121)이 브레이크 패드(113)로부터 멀어지는 이동 방향일 수 있다.
스핀들부재(135)는 캘리퍼 하우징(120)의 후방부를 관통하여 모터 액추에이터(140)의 회전력을 전달받아 회전하는 축부(136)와, 이 축부(136)로부터 반경방향으로 연장 형성된 플랜지부(137)를 포함할 수 있다. 축부(136)는 일측이 실린더(123)의 후방측을 관통하여 회전 가능하게 설치되고, 그 타측이 피스톤(121) 내에 배치될 수 있다. 이때, 실린더(123)를 관통한 축부(136)의 일측은 감속기(142)의 출력축과 연결되어 모터 액추에이터(140)의 회전력을 전달받는다.
모터 액추에이터(140)는 전동모터(141)와 감속기(142)를 포함할 수 있다.
전동모터(141)는 스핀들부재(135)를 회전시켜 너트부재(131)를 진퇴 이동시킴으로써 피스톤(121)을 가압하거나 가압해제시킬 수 있다.
감속기(142)는 전동모터(141)의 출력측과 스핀들부재(135) 사이에 마련될 수 있다.
상기한 구성을 갖춤으로써 EPB(41)는 주차 작동시 모터 액추에이터(140)를 이용하여 스핀들부재(135)를 일방향 회전시킴으로써 너트부재(131)를 전진 이동시켜 피스톤(121)을 가압할 수 있다. 너트부재(131)의 전진 이동에 의해 가압된 피스톤(121)이 내측 패드플레이트(111)를 가압하여 브레이크 패드(113)를 브레이크 디스크(100)와 밀착시킴으로써 클램핑 포스를 발생시킬 수 있다.
또한, EPB(70)는 주차 해제시 모터 액추에이터(140)를 이용하여 스핀들부재(135)를 반대방향으로 회전시킴으로써 피스톤(121)에 가압된 너트부재(131)가 후퇴 이동할 수 있다. 너트부재(131)의 후퇴 이동에 의해 피스톤(121)에 대한 가압이 해제될 수 있다. 피스톤(121)에 대한 가압이 해제되는 것에 의해 브레이크 패드(113)가 브레이크 디스크(100)로부터 이격됨으로써 발생된 클램핑 포스를 해제시킬 수 있다.
도 4는 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치가 고장인 경우 EPB를 이용하여 ESC 제어를 보조하는 것을 도시하고, 도 5는 개시된 발명의 일실시예에 따른 제어부의 구조를 도시한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제어부(34)는 차량 자세제어장치의 각종 밸브들, 모터 등의 고장으로 인해 브레이크 캘리퍼(41)에 대한 유압 제어가 정상적이지 않아 ESC 제어기능이 정상적으로 작동하지 못하는 유압 제동 장치의 고장인지를 판단할 수 있다. 제어부(34)는 고장감지부(34a)를 포함하고, 고장감지부(34a)는 유압 제동 장치의 고장인지를 판단할 수 있다.
제어부(34)는 휠 속도센서(36), 압력 센서(37), 조향각 센서(38), 횡가속도 센서(40) 등과 같은 차량의 센서로부터 추정된 운전자가 원하는 요레이트(Yaw rate)값과, 요레이트 센서(39)를 통해 검출된 차량의 실제 요레이트값을 비교하여 차량의 상태가 차량이 선회하는 방향의 내측으로 쏠리게 되는 오버스티어인지, 차량이 선회되는 방향의 바깥쪽으로 벗어나게 되는 언더스티어인지를 판단할 수 있다.
제어부(34)에 마련되는 ESC 제어부(34b)는 차량 유압 제동 장치가 정상인 상태에서 오버스티어시에는 차량이 선회되는 방향의 외측 바퀴에 제동력을 가하고, 언더스티어시에는 선회 내측 바퀴에 제동력을 가하도록 유압유닛(33)을 통해 각 휠 실린더에 브레이크 액압을 가압하여 차량의 ESC 제어를 수행함으로서 차량의 안정성을 확보할 수 있다. 즉, 오버스티어시에는 선회 외측 바퀴에 제동력을 가하여 차량의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 조정성 상실을 방지할 수 있고, 언더스티어시에는 선회 내측 바퀴에 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지할 수 있다.
한편, 빗길, 눈길 등 미끄러지기 쉬운 노면에서 주행 중인 차량이 미끄러지는 경우, ESC 장치의 각종 밸브들, 모터 등 유압 제동 장치의 고장으로 인해 브레이크 캘리퍼(41)에 대한 유압 제어가 정상적이지 않아 ESC 제어기능이 정상적으로 작동하지 못하는 상황에서는 운전자의 안전이 보장되지 않는다. 이와 같은 상황에서 전자식 주차 브레이크(EPB)(42a, 42b)가 정상 작동이 가능하다면, 운전자에 의한 EPB 스위치 조작이 없었더라도 EPB(42a, 42b)를 자동으로 작동시켜 EPB를 이용하여 후륜을 개별적으로 단속적으로 제동하도록 제어함으로써 차량의 ESC 제어기능을 보조할 수 있다. 이로 인해, 유압 제동기능이 정상적으로 작동할 수 없는 상황에서도 EPB(42a, 42b)를 통해 ESC 제어 기능을 보조할 수 있어 차량 사고를 예방할 수 있다. 이를 위해 제어부(34)에 마련되어 EPB(42a, 42b)의 구동을 제어하는 EPB 제어부(34c)는 ESC 제어부(34b)의 제어에 따라 EPB를 통해 제동력이 발생하도록 EPB(42a, 42b)를 제어할 수 있다.
제어부(34)는 유압 제동 장치의 고장/정상 또는 EPB의 고장/정상 여부를 고장 발생시 생긴 고장코드를 체크함으로써 유압 제동 장치가 고장인지 정상인지, EPB가 고장인지 정상인지를 판단할 수 있다.
제어부(34)는 차량 미끄러짐이 발생하여 ESC 제어를 수행할 때 ESC 고장 중 각 바퀴에 대한 유압 제어가 불가능한 유압 제동 장치 고장인 경우, 차량 내에 마련된 표시 패널이나 경고 장치 등의 유압 제동 장치의 고장을 경고하는 경고부(43)를 통해 유압 제동 장치가 고장임을 운전자에게 경고하고, EPB(42a, 42b)를 이용하여 ESC 제어를 보조할 수 있다. 경고부(43)는 제어부(34)에 마련된 VCU(34d)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 경고부(43)는 클러스터 메시지를 출력하거나, 알람을 송출하거나, 또는 경고등을 점등하여 운전자에게 경고할 수 있다.
제어부(34)는 복수의 차륜에 각각 장착된 복수의 EPB(42a, 42b)의 제동을 독립적으로 제어할 수 있다. 복수의 EPB(42a, 42b)의 제동을 제어하는 EPB 제어부(34c)는 EPB(42a, 42b)를 직접 제어할 수 있다. EPB 제어부(34c)는 EPB(42a, 42b)의 모터 액추에이터(140)에 직접 제어 명령을 송신하여 EPB(42a, 42b)를 제어할 수 있다.
한편, 다른 실시예에서 EPB 제어부(34c)는 복수의 EPB(42a, 42b)중 일부에 대해 직접 제어할 수 있고, 다른 일부에 대해 간접 제어할 수 있다. 다른 실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 EPB 제어부(34c)는 EPB2(42b)를 직접 제어하고, VCU(34d)를 통해서 EPB1(42a)를 간접 제어할 수 있다. 즉, EPB 제어부(34c)는 EPB2(42b)의 모터 액추에이터(140)에 직접 제어 명령을 송신하여 제어하는 동시에 VCU(34d)에 제어 요청을 송신하고, VCU(34d)는 EPB 제어부(34c)의 제어 요청에 따라 EPB1(42a)의 모터 액추에이터(140)에 직접 제어 명령을 송신하여 제어할 수 있다.
제어부(34)는 각 바퀴에 대한 유압 제어가 불가능한 유압 제동 장치 고장인 상태에서 차량 거동이 오버스티어이면, EPB 스위치가 오프이더라도 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB(EPB 1)(42a) 및 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB(EPB 2)(42b)를 작동시켜 선회 후륜 외측 바퀴 및 선회 후륜 내측 바퀴를 제동시키되, 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB(42a)에 의한 제동력을 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB(42b)에 의한 제동력보다 크게 증가시킬 수 있다(도 6 참조). 이와 같이, ESC 장치 고장일 경우, 오버스티어시 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB(EPB 1)(42a) 및 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB(EPB 2)(42b)를 이용하여 선회 후륜 외측 바퀴에 선회 후륜 내측 바퀴보다 큰 제동력을 가하여 차량의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
제어부(34)는 각 바퀴에 대한 유압 제어가 불가능한 ESC 장치 고장인 상태에서 차량 거동이 언더스티어이면, EPB 스위치가 오프이더라도 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB(EPB 1)(42a) 및 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB(EPB 2)(42b)를 작동시켜 선회 후륜 외측 바퀴 및 선회 후륜 내측 바퀴를 제동시키되, 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB(42b)에 의한 제동력을 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB(42a)에 의한 제동력보다 크게 증가시킬 수 있다(도 7 참조). 이와 같이, ESC 장치 고장일 경우, 언더스티어시 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB(EPB 1)(42a) 및 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB(EPB 2)(42b)를 이용하여 선회 후륜 내측 바퀴에 선회 후륜 외측 바퀴보다 큰 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
도 8은 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 제어방법의 제어흐름을 도시한다.
도 8을 참조하면, 제어부(34)는 유압 제동 장치의 고장 여부를 판단할 수 있다(200). 제어부(34)는 유압 제동 장치의 고장 여부를 판단할 때, 유압 제동 장치의 고장코드를 체크하여 차륜에 대한 유압 제어가 불가능한 경우, 상기 유압 제동 장치의 고장으로 판단할 수 있다.
한편, 제어부(34)는 작동모드 200의 판단 결과 유압 제동 장치가 정상이면, ESC 제어 상황인지를 판단할 수 있다(202). ESC 제어 상황인지를 판단하는 것은 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지 판단하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 차량에 미끄러짐이 발생하여 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인 경우 ESC 제어 상황으로 판단할 수 있다.
만약, 작동모드 202의 판단결과 ESC 제어 상황이면, 즉, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어로 판단되는 경우, 제어부(34)는 유압 제동 장치를 이용하여 ESC 제어를 수행할 수 있다(204). 차량 거동이 오버스티어인지 언더스티어인지에 따라 유압 제동 장치를 통해 각 바퀴에 적절한 브레이크 압력을 제공할 수 있다.
한편, 작동모드 200의 판단결과 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면, 제어부(34)는 상기 차륜에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)의 마찰부재의 간극을 감소시키는 준비모드를 수행한다(206). 유압 제동 장치가 고장인 상태에서 ESC 제어가 필요해지는 경우 제어부(34)는 EPB를 이용하여 차륜을 제동하도록 제어할 수 있다. 이 때 제어부(34)는 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 이후 수행될 EPB를 이용한 차륜 제동의 반응 속도를 높이기 위하여 EPB의 마찰부재의 간극을 감소시킨다. 이 때 마찰부재는 도 3에 도시된 브레이크 디스크(100)와 브레이크 패드(113)일 수 있다. 제어부(34)는 도 3에 도시된 EPB에서 모터 액추에이터(140)를 회전시켜 피스톤(121)을 전진시킴으로써 패드 플레이트(111)를 가압하여 브레이크 패드(113)와 브레이크 디스크(100)간의 간극을 감소시킬 수 있다. 작동모드 206을 통해 마찰부재의 간극이 감소된 EPB는 이후 제동이 필요한 경우 빠르게 제동을 수행할 수 있다.
한편, 작동모드 200의 판단결과 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 제어부(34)는 ESC 제어 상황인지를 판단할 수 있다(208). ESC 제어 상황인지를 판단하는 것은 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지 판단하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 차량에 미끄러짐이 발생하여 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인 경우 ESC 제어 상황으로 판단할 수 있다.
제어부(34)는 유압 제동 장치가 고장이고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어로 판단되는 경우, EPB를 이용하여 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어하는 EPB 제어 보조를 수행할 수 있다(210). 제어부(34)는 차량의 미끄러짐을 방지하도록 각 바퀴의 브레이크 압력을 조절하여 각 바퀴의 제동력을 조절하는 ESC 제어 대신에 EPB(42a, 42b)를 이용하여 후륜 제동력을 조절할 수 있다. 이와 같이, ESC 장치가 고장인 상황에서 EPB 스위치가 오프되어 있더라도 EPB(42a, 42b)를 작동시켜 좌우 후륜을 개별적으로 제동시킴으로써 차량을 제동시키면서도 차량의 선회 안정성을 확보할 수 있다.
한편 작동모드 210에서 제어부(34)는 복수의 차륜에 각각 장착된 복수의 EPB의 제동을 독립적으로 제어할 수 있다.
한편, 작동모드 200의 판단결과 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면, 제어부(34)는 경고부(43)에 경고메세지를 출력하여 유압 제동 장치의 고장을 경고할 수 있다(212).
도 9는 개시된 발명의 일실시예에 따른 차량 자세제어장치의 제어방법에서 ESC 제어 보조를 수행하는 것을 도시한다.
도 9를 참조하면 제어부(34)는 차량 거동이 오버스티어인지를 판단할 수 있다(300).
만약, 작동모드 300의 판단결과 차량 거동이 오버스티어이면, 제어부(34)는 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB를 작동시켜 선회 후륜 외측 바퀴에 제1 제동력을 발생시키고(302), 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB를 작동시켜 선회 후륜 내측 바퀴에 제2 제동력을 발생시킬 수 있다(304). 이때, 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB에 의한 제1 제동력은 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB에 의한 제2 제동력보다 높은 값일 수 있다. 이와 같이, ESC 장치 고장일 경우, 오버스티어시 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB 및 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB를 이용하여 선회 후륜 외측 바퀴에 선회 후륜 내측 바퀴보다 큰 제동력을 가하여 차량의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
한편, 작동모드 300의 판단결과 차량 거동이 오버스티어가 아니면, 언더스티어로 판단하여 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB를 작동시켜 선회 후륜 내측 바퀴에 제1 제동력을 발생시키고(306), 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB를 작동시켜 선회 후륜 외측 바퀴에 제2 제동력을 발생시킬 수 있다(308). 이때, 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB에 의한 제1 제동력은 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB에 의한 제2 제동력보다 높은 값을 가질 수 있다. 이와 같이, ESC 장치 고장일 경우, 언더스티어시 선회 후륜 외측 바퀴측 EPB 및 선회 후륜 내측 바퀴측 EPB를 이용하여 선회 후륜 내측 바퀴에 선회 후륜 외측 바퀴보다 큰 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 개시된 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 개시된 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
34: 제어부 35: 브레이크 페달 센서
36: 휠 속도 센서 37: 압력 센서
38: 조향각 센서 39: 요레이트 센서
40: 횡가속도 센서 41: 브레이크 캘리퍼
42: EPB 43: 경고부

Claims (10)

  1. 차륜에 마련된 유압 제동 장치에 제공되는 유압을 조절하여 ESC(Electronic Stablility Control) 제어를 수행하는 제어부; 및
    상기 차륜에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake);를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 유압 제동 장치가 고장인지 판단하고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지 판단하고,
    상기 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 상기 EPB의 마찰부재의 간극을 감소시키는 준비모드를 수행하고,
    상기 유압 제동 장치가 고장이고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어로 판단되는 경우, 상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어하는 차량 자세제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유압 제동 장치의 고장코드를 체크하여 차륜에 대한 유압 제어가 불가능한 경우, 상기 유압 제동 장치의 고장으로 판단하는 차량 자세제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유압 제동 장치의 고장을 경고하는 경고부를 더 포함하는 차량 자세제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 EPB는 복수의 차륜에 각각 장착된 복수의 EPB를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 EPB의 제동을 독립적으로 제어하는 차량 자세제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 EPB는 선회 후륜 외측 바퀴에 장착된 제1 EPB 및 선회 후륜 내측 바퀴에 장착된 제2 EPB를 포함하고,
    상기 제어부는 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지에 따라 상기 제1 EPB에 의한 제동력과 제2 EPB에 의한 제동력을 서로 다르게 발생시키는 차량 자세제어장치.
  6. 차륜에 마련된 유압 제동 장치에 제공되는 유압을 조절하여 ESC(Electronic Stablility Control) 제어를 수행하는 차량 자세제어장치의 제어방법에 있어서,
    상기 유압 제동 장치의 고장 여부를 판단하고,
    상기 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 상기 차륜에 마련된 EPB(Electonic Parking Brake)의 마찰부재의 간극을 감소시키는 준비모드를 수행하고,
    차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지 판단하고,
    상기 유압 제동 장치가 고장이고, 차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어로 판단되는 경우, 상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어하는 차량 자세제어장치의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유압 제동 장치의 고장 여부를 판단하는 것은,
    상기 유압 제동 장치의 고장코드를 체크하여 차륜에 대한 유압 제어가 불가능한 경우, 상기 유압 제동 장치의 고장으로 판단하는 차량 자세제어장치의 제어방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 유압 제동 장치가 고장으로 판단되면 상기 유압 제동 장치의 고장을 경고하는 것을 더 포함하는 차량 자세제어장치의 제어방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어하는 것은,
    복수의 차륜에 각각 장착된 복수의 EPB의 제동을 독립적으로 제어하는 것을 포함하는 차량 자세제어장치의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 EPB를 이용하여 상기 차륜을 단속적으로 제동하도록 제어하는 것은,
    차량 거동이 오버스티어 또는 언더스티어인지에 따라 선회 후륜 외측 바퀴에 장착된 제1 EPB에 의한 제동력과 선회 후륜 내측 바퀴에 장착된 제2 EPB에 의한 제동력을 서로 다르게 발생시키는 것을 포함하는 차량 자세제어장치의 제어방법.
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