KR20240025134A - 자동차의 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치 - Google Patents

자동차의 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 자동차의 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치에 있어서, 자동차의 브레이크 작동부에 설치되며, 인가되는 구동전원에 의해 동작하여 상기 브레이크 작동부에 답력을 전달하는 액츄에이터; 액츄에이터의 동작 상태를 센싱하는 센서 모듈; 자동차의 CAN 통신을 통해 자동차의 상태를 모니터링하며, 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태로 확인되면, 센서 모듈로부터 센싱되는 액츄에이터의 동작 상태를 참조하여 액츄에이터에 인가되는 구동전원을 제어하는 페일-세이프 제어부; 액츄에이터, 센서 모듈, 및 페일-세이프 제어부로 구동전원을 공급하며, 자동차의 메인 배터리와는 별개로 구성된 페일-세이프 배터리;를 포함하는 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 개시된다.

Description

자동차의 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치{FAIL-SAFE BRAKING APPARATUS FOR PERFOMING EMERGENCY BRAKE OF VEHICLE}
본 발명은 자율주행 자동차의 비상용 제동을 수행하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자율주행 자동차의 메인 브레이크 및 EPB(Electric Parking Brake)에 이상이 생긴 경우, 메인 브레이크의 이상을 탐지하고 별도의 페일-세이브 배터리를 사용하여 구동전원을 공급해 자동차의 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치에 관한 것이다.
최근 5년간인 2017년부터 2021년까지의 자동차 주행 관련 사고를 살펴보면, 전체 사고건수는 연당 평균 20만 건, 부상자 수는 평균 30만명에 달한다(출처:TAAS 교통사고분석시스템, 부문별 사고현황).
이러한 자동차 주행 관련 사고 중 높은 비율을 차지하는 것이 자동차의 제동 관련 사고이다. 자동차의 제동 사고는, 차량의 주행 중 메인 브레이크 또는 전기 장치의 고장 발생에 따라 차량의 제동력 확보가 불가능한 상태가 됨으로써 발생한다. 또한, 차량의 제동력 확보가 불가능한 상황에서 자동차의 운전자가 잘못된 조작을 수행할 경우에는 제동 사고에 의한 피해가 더 커질 수 있다.
이러한 이유로 인하여, 차량의 주행 중 메인 브레이크 또는 전기 장치의 고장 발생을 감지했을 때, 별개의 배터리를 사용하여 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치가 필요한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태로 확인되면 액츄에이터에 인가되는 구동전원을 제어하여 자동차의 브레이크 작동부에 답력을 전달함으로써 자동차를 제동시켜 추가 사고를 방지하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 메인 브레이크의 구조 변경 없이 페일-세이프 브레이크가 자동차에 즉시 적용 가능하도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 운전자 없이 정차되어 있는 차량의 미끄러짐 사고를 방지하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 자동차의 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치에 있어서, 자동차의 브레이크 작동부에 설치되며, 인가되는 구동전원에 의해 동작하여 상기 브레이크 작동부에 답력을 전달하는 액츄에이터; 상기 액츄에이터의 동작 상태를 센싱하는 센서 모듈; 상기 자동차의 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상태를 모니터링하며, 상기 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태로 확인되면, 상기 센서 모듈로부터 센싱되는 상기 액츄에이터의 동작 상태를 참조하여 상기 액츄에이터에 인가되는 상기 구동전원을 제어하는 페일-세이프 제어부; 상기 액츄에이터, 상기 센서 모듈, 및 상기 페일-세이프 제어부로 상기 구동전원을 공급하며, 상기 자동차의 메인 배터리와는 별개로 구성된 페일-세이프 배터리;를 포함하는 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 액츄에이터는, 상기 구동전원에 의해 회전하는 모터; 상기 모터의 구동축에 결합된 웜과 상기 웜에 결합된 웜휠로 이루어진 웜기어; 상기 웜휠에 결합된 나사 스핀들; 상기 나사 스핀들에 결합된 너트; 및 일측이 상기 너트에 결합되며 타측이 상기 자동차의 상기 브레이크 작동부에 연결된 작동부 커넥터;를 포함하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit)로부터 상기 자동차에 대한 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호가 송출된 것을 확인한 상태에서, 상기 CAN 통신을 통해 (i) 상기 자동차의 메인 브레이크 또는 EPB(Electric Park Brake)로부터의 제동 관련 신호가 송출되는 것이 확인되지 않거나, (ii) 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB 의 미작동 신호가 송출되는 것이 확인될 경우, 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB의 고장으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit)로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 타 장치로부터 기설정된 시간 동안 상기 차량 제어기로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 차량 제어기 CAN Time Out 신호가 송출된 것으로 확인한 상태에서, 상기 CAN 통신을 통해 (i) 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB로부터의 제공 관련 신호가 송출되는 것이 확인되지 않거나, (ii) 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB의 미작동 신호가 송출되는 것이 확인되거나, (iii) 상기 자동차의 속도가 유지되는 것으로 확인될 경우, 상기 차량 제어기의 고장으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit)로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 타 장치로부터 기설정된 시간 동안 상기 차량 제어기로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 차량 제어기 CAN Time Out 신호가 송출된 것으로 확인한 상태에서, 상기 CAN 통신을 통해 (i) 상기 브레이크 작동부의 작동 신호가 확인되지 않거나, (ii) 상기 자동차의 속도가 유지되는 것으로 확인될 경우, 상기 차량 제어기의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상기 메인 배터리로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit), 메인 브레이크 및 EPB(Electric Parking Brake)가 신호를 송출하지 못하는 것으로 확인한 경우, 상기 메인 배터리의 고장에 의해 전원공급이 불가하여 상기 VCU, 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB가 작동할 수 없어 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상기 메인 배터리로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit), 메인 브레이크 및 EPB(Electric Parking Brake) 신호를 송출하지 못하는 것으로 확인한 상태에서, 상기 페일-세이프 브레이크 장치의 상기 센서 모듈을 통해 상기 액츄에이터의 초기 전류가 증가하는 것을 확인한 경우, 상기 메인 배터리의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, (i) 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 ECU(Electric Control Unit) 및 EPB(Electric Parking Brake)의 EPB ECU로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, (ii) 상기 CAN 통신을 통해 기설정된 시간 동안 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 메인 브레이크 CAN Time Out 및 EPB CAN Time Out신호가 송출된 것으로 확인되거나, (iii) 상기 CAN 통신을 통해 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB의 작동 상태를 파악할 수 없는 것으로 확인될 경우, 상기 메인 브레이크 ECU 및 상기 EPB ECU 망실에 의해 기능이 상실되어 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상기 메인 브레이크의 메인 브레이크 액츄에이터 및 상기 EPB의 EPB 액츄에이터의 고장 신호가 송출된 것으로 확인한 경우, 상기 메인 브레이크 액추에이터 및 상기 EPB 액츄에이터의 기능이 상실되어 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
일례로서, 상기 페일-세이프 제어부는, (i) 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 ECU(Electric Control Unit) 및 EPB(Electric Parking Brake)의 EPB ECU로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, (ii) 상기 CAN 통신을 통해 기설정된 시간 동안 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 메인 브레이크 CAN Time Out 및 EPB CAN Time Out신호가 송출된 것으로 확인되거나, (iii) 상기 CAN 통신을 통해 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB의 작동 상태를 파악할 수 없는 것으로 확인되거나, (iv) 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 액츄에이터 및 EPB(Electric Parking Brake)의 EPB 액츄에이터의 고장 신호가 송출된 것으로 확인한 상태에서, (I) 상기 브레이크 작동부의 작동 신호가 확인되지 않거나, (II) 상기 페일-세이프 브레이크 장치의 상기 센서 모듈을 통해 상기 액츄에이터의 초기 전류가 증가하는 것으로 확인되거나, (III) 상기 자동차의 속도가 유지되는 것으로 확인될 경우, 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
또한, 본 발명은 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태로 확인되면 액츄에이터에 인가되는 구동전원을 제어하여 자동차의 브레이크 작동부에 답력을 전달함으로써 자동차를 제동시켜 추가 사고를 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 메인 브레이크의 구조 변경 없이 페일-세이프 브레이크가 자동차에 즉시 적용 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 운전자 없이 정차되어 있는 차량의 미끄러짐 사고를 방지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페일-세이프 브레이크 장치를 개략적으로 도시한 것이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 페일-세이프 브레이크 장치의 액츄에이터를 개략적으로 도시한 것이며,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 페일-세이프 브레이크 장치의 차량 제어기의 고장에 의한 페일-세이프 상태 판단 과정을 개략적으로 도시한 것이며,
도 4a 및 도4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 페일-세이프 브레이크 장치의 메인 배터리의 고장에 의한 페일-세이프 상태 판단 과정을 개략적으로 도시한 것이며,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 페일-세이프 브레이크 장치의 메인 브레이크 및 EPB의 고장에 의한 페일-세이프 상태 판단 과정을 개략적으로 도시한 것이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하여 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 구조를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 페일-세이프 브레이크 장치(1000)를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 페일-세이프 브레이크 장치는 액츄에이터(1100), 센서 모듈(1200), 페일-세이프 제어부(1300), 및 페일-세이프 배터리(1400)를 포함할 수 있다.
먼저, 액츄에이터(1100)는 자동차의 브레이크 작동부에 설치되며, 인가되는 구동전원에 의해 동작하여 브레이크 작동부에 답력을 전달하여 줄 수 있다. 여기서, 브레이크 작동부는 페달일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 차량의 브레이크 시스템에 답력을 가하여 제동력을 발생시키는 임의의 구성일 수 있다.
이때, 도 2를 참조하면, 액츄에이터(1100)는 구동전원에 의해 회전하는 모터(1101)를 포함할 수 있다. 또한, 액츄에이터(1100)는 모터(1101)의 구동축에 결합된 웜(1102)과 웜(1102)에 결합된 웜휠(1103)로 이루어진 웜기어를 포함할 수 있다. 여기서, 웜(1102)과 웜휠(1103)에는 각각 나사산이 형성되고, 웜(1102)의 나사산과 웜휠(1103)의 나사산은 서로 맞물릴 수 있다. 이때, 웜(1102)이 회전함에 따라 웜휠(1103)도 함께 회전할 수 있다.
또한, 액츄에이터(1100)는 웜휠(1103)에 결합된 나사 스핀들(1104)을 포함할 수 있다. 이때, 나사 스핀들(1104)은 웜휠(1103)과 동일한 회전축을 가져 웜휠(1103)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전할 수 있으며, 그 표면에 스핀들 나사산이 형성될 수 있다. 여기서, 나사 스핀들(1104) 상에는 너트(1105)가 결합될 수 있으며, 너트(1105)의 내부 홀에는 나사 스핀들(1104)의 표면의 스핀들 나사산에 대응되는 너트 나사산이 형성될 수 있다.
다음으로, 액츄에이터(1100)는 일측이 너트(1105)에 결합되며 타측이 자동차의 브레이크 작동부에 연결된 작동부 커넥터(1106)을 포함할 수 있다.
따라서, 너트(1105)는 브레이크 작동부에 연결된 작동부 커넥터(1106)에 의해 회전이 되지 않도록 구속된 상태에서, 나사 스핀들(1104)이 회전함에 따라 나사 스핀들(1104)의 축 상에서 전진 또는 후진하게 되며, 그에 따라, 작동부 커넥터(1106)는 너트(1105)가 전진 또는 후진함에 따라 동일하게 전진 또는 후진할 수 있으며, 작동부 커넥터(1106)가 전진하면 자동차의 브레이크 작동부에 답력을 전달하여, 자동차에 제동력을 제공할 수 있다.
다시, 도 1을 참조하면, 센서 모듈(1200)은 액츄에이터(1100)의 동작 상태를 센싱할 수 있다. 일 예로, 모터의 구동력에 따른 부하 변동을 검출하거나, 모터의 회전수를 검출하여 브레이크 작동부에 가해진 답력을 검출하거나, 현재 브레이크 작동부의 위치를 검출하는 등 액츄에이터(1100)의 동작과 관련한 다양한 정보를 검출할 수 있다.
또한, 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 페일-세이프 제어부(1300)는 자동차의 CAN 통신을 통해 자동차의 상태를 모니터링하며, 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태로 확인되면, 센서 모듈(1200)로부터 센싱되는 액츄에이터(1100)의 동작 상태를 참조하여 액츄에이터(1100)에 인가되는 구동전원을 제어할 수 있다. 여기서, 페일-세이프 제어부(1300)는 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit), 메인 브레이크, EPB(Electric Park Brake)와 같은 부품 각각의 ECU(Electric Control Unit) 사이의 CAN 통신을 통해, 각각의 부품의 고장 신호, 각각의 부품의 CAN Time Out 신호 등을 확인할 수 있다.
다음으로, 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 페일-세이프 배터리(1400)는 액츄에이터(1100), 센서 모듈(1200), 및 페일-세이프 제어부(1300)로 구동전원을 공급하며, 자동차의 메인 배터리와는 별개로 구성될 수 있다. 여기서, 페일-세이프 배터리(1400)는 자동차의 충전 시스템과 연결되어 항상 일정 수준 이상의 전원을 확보할 수 있다. 또한, 페일-세이프 배터리(1400)는 자동차의 메인 배터리와는 따로 관리되기 때문에, 메인 배터리에 고장이 발생하더라도 페일-세이프 브레이크에 구동전원을 인가할 수 있다. 그리고, 페일-세이프 배터리(1400)는 자동차의 제너레이터로부터 출력되는 전원에 의해 충전될 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치의 동작 과정을 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 브레이크 또는 EPB(Electric Parking Brake, 주차 브레이크)가 차량 제어기에 의해 제동할 수 없는 상태에서의 동작 과정이다.
도 3a에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 차량 제어기는 정상이지만, 제동장치 또는 주차 브레이크가 동작하지 않는 경우의 동작 과정이다.
도 3b에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 차량 제어기에 고장이 발생했을 경우의 동작 과정이다.
도 3c에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 차량 제어기에 고장이 발생한 상태에서 운전자의 반응이 없는 경우의 동작 과정이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 자동차의 차량 제어기로부터 자동차에 대한 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호가 송출된 것을 확인한 상태(S101)일 수 있다. 여기서, 페일-세이프 제어부(1300)는 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호를 직접 수신하는 것이 아니라, 차량 제어기가 송출하는 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호를 CAN 통신을 통해 확인하는 것이다.
이후, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 (i) 자동차의 메인 브레이크 또는 EPB(Electric Park Brake)로부터의 제동 관련 신호가 송출되는 것이 확인되지 않거나, (ii) 메인 브레이크 또는 EPB 의 미작동 신호가 송출되는지를 확인(S102)할 수 있다. 여기서, 제동 관련 신호는 메인 브레이크 또는 EPB가 송출하는 동작 신호일 수 있다. 즉, S102 단계에서 페일-세이프 제어부(1300)는 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호가 송출된 이후에, 실제로 메인 브레이크 또는 EPB가 작동하는지를 확인한다.
S102 단계에서 (i) 및 (ii) 중 적어도 하나를 확인하면, 페일-세이프 제어부(1300)는 메인 브레이크 또는 EPB의 고장으로 인하여 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S103)할 수 있다. 즉, 페일-세이프 제어부(1300)는 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호가 송출되었음을 확인했으나, 메인 브레이크 또는 EPB가 작동한다는 신호를 획득하지 못했으므로, 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다. 이때, 페일-세이프 제어부(1300)는 센서 모듈(1200)로부터 센싱되는 정보를 참조하여 브레이크 작동부의 위치 또는 답력을 검출하며, 검출된 브레이크 작동부의 위치 또는 답력을 참조하여 액츄에이터(1100)에 인가되는 구동전원을 제어할 수도 있다. 또한, 페일-세이프 제어부(1300)는 페일-세이프 상황이 해제될 경우, 액츄에이터(1100)에 인가되는 구동전원을 제어하여 브레이크 작동부에 가해지는 답력을 해소할 수도 있다.
다음으로, 도 3b를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 차량 제어기로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 타 장치로부터 기설정된 시간 동안 차량 제어기로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 차량 제어기 CAN Time Out 신호가 송출된 것으로 확인한 상태(S111)일 수 있다. 여기서, 페일-세이프 제어부(1300)는 고장 신호 및 차량 제어기 CAN Time Out 신호를 직접 수신하는 것이 아니라, 차량 제어기가 송출하는 고장 신호 또는 차량 제어기가 아무런 신호를 송출하지 못해 발생하는 차량 제어기 CAN Time Out를 CAN 통신을 통해 확인하는 것이다.
이후, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 (i) 메인 브레이크 또는 EPB로부터의 제공 관련 신호가 송출되는 것이 확인되지 않거나, (ii) 메인 브레이크 또는 EPB의 미작동 신호가 송출되는 것이 확인되거나, (iii) 자동차의 속도가 유지되는지를 확인(S112)할 수 있다. 즉, 페일-세이프 제어부(1300)는 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호가 송출된 이후에, 실제로 메인 브레이크 또는 EPB가 작동하는지를 확인할 수 있다.
S112 단계에서 (i) 내지 (iii) 중 적어도 하나를 확인하면, 페일-세이프 제어부(1300)는 차량 제어기의 고장으로 인하여 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S113)할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다.
다음으로, 도 3c를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 차량 제어기로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 타 장치로부터 기설정된 시간 동안 차량 제어기로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 차량 제어기 CAN Time Out 신호가 송출된 것으로 확인한 상태(S121)일 수 있다.
이후, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 (i) 브레이크 작동부의 작동 신호가 확인되지 않거나, (ii) 자동차의 속도가 유지되는 것인지를 확인(S122)할 수 있다. 이때, 브레이크 작동부의 작동 신호는 PTS(Pedal Travel Sensor) 또는 BLS(Brake Lamp Switch) 신호일 수 있다.
S122 단계에서 (i) 및 (ii) 중 적어도 하나를 확인하면, 차량 제어기의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S123)할 수 있다. 즉, 차량 제어기가 고장났다고 하더라도 운전자가 직접 브레이크 작동부에 답력을 가한다면 비상용 제동을 수행할 필요가 없지만, S122 단계에서 브레이크 작동부에 아무런 답력이 가해지지 않았음을 확인했으므로, 차량 제어기가 고장난 상태에서 운전자의 대응이 없는 것을 확인한 것으로 판단할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 배터리의 고장에 의해 메인 브레이크 또는 주차 브레이크가 작동할 수 없는 상태에서의 동작 과정이다.
도 4a에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 배터리의 고장에 의한 전원공급 불가 상태에서, 차량 제어기, 메인 브레이크 및 주차 브레이크가 작동할 수 없는 경우의 동작 과정이다.
도 4b에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 배터리에 고장이 발생한 상태에서 운전자의 반응이 없는 경우의 동작 과정이다.
먼저, 도 4a를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 자동차의 메인 배터리로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 차량 제어기, 메인 브레이크 및 EPB가 신호를 송출하지 못하는 것인지를 확인(S201)할 수 있다. 여기서, 메인 배터리의 고장을 확인하기 위해, 메인 배터리 CAN Time Out 신호가 송출된 것인지를 확인할 수도 있을 것이다.
이후, 페일-세이프 제어부(1300)는, 메인 배터리의 고장에 의해 전원공급이 불가하여 VCU, 메인 브레이크 및 EPB가 작동할 수 없어 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S202)할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다.
다음으로, 도 4b를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 자동차의 메인 배터리로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 차량 제어기, 메인 브레이크 및 EPB 신호를 송출하지 못하는 것으로 확인한 상태(S211)일 수 있다. 여기서, 메인 배터리의 고장을 확인하기 위해, 메인 배터리 CAN Time Out 신호가 송출된 것인지를 확인할 수도 있을 것이다.
이후, 페일-세이브 제어부는, 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 센서 모듈(1200)을 통해 액츄에이터(1100)의 초기 전류가 증가하는 것을 확인(S212)할 수 있다. 여기서, 브레이크 작동부에 아무런 답력이 가해지지 않은 경우, 액츄에이터(1100)는 작동 초기 구간에 브레이크 작동부에 바로 답력을 가하게 되므로 초기 전류가 증가하며, 브레이크 작동부에 이미 답력이 가해진 경우(즉, 운전자가 브레이크 작동부를 밟은 경우), 액츄에이터(1100)는 작동 초기 구간에 브레이크 작동부에 답력을 가하지 않으므로 초기 전류가 증가하지 않는다. 따라서, 액츄에이터(1100)의 초기 전류가 증가한다면, 액츄에이터(1100) 이외에는 브레이크 작동부에 답력을 가하는 구성이 없는 상태로 볼 수 있다.
따라서, S212단계에서 초기 전류가 증가하는 것을 확인한 경우, 메인 배터리의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S213)할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 브레이크 또는 주차 브레이크가 기능을 상실한 상태에서의 동작 과정이다.
도 5a에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 브레이크 및 주차 브레이크가 ECU(Electric Control Unit) 망실에 의해 기능이 상실된 경우의 동작 과정이다.
도 5b에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 브레이크 및 주차 브레이크의 액츄에이터의 기능이 상실된 경우의 동작 과정이다.
도 5c에 도시된 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 동작 과정은, 메인 브레이크 및 주차 브레이크에 고장이 발생한 상태에서 운전자의 반응이 없는 경우의 동작 과정이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, (i) CAN 통신을 통해 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 ECU 및 EPB의 EPB ECU로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, (ii) CAN 통신을 통해 기설정된 시간 동안 메인 브레이크 및 EPB로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 메인 브레이크 CAN Time Out 및 EPB CAN Time Out신호가 송출된 것으로 확인되거나, (iii) CAN 통신을 통해 메인 브레이크 및 EPB의 작동 상태를 파악할 수 없는 것으로 확인(S301)할 수 있다.
이 경우, 메인 브레이크 ECU 및 EPB ECU 망실에 의해 기능이 상실되어 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S302)할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다.
다음으로, 도 5b를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, CAN 통신을 통해 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 액츄에이터(1100) 및 EPB의 EPB 액츄에이터(1100)의 고장 신호가 송출된 것으로 확인(S311)할 수 있다.
이 경우, 메인 브레이크 액추에이터 및 EPB 액츄에이터의 기능이 상실되어 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S312)할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다.
다음으로, 도 5c를 참조하면, 페일-세이프 제어부(1300)는, (i) CAN 통신을 통해 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 ECU 및 EPB의 EPB ECU로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, (ii) CAN 통신을 통해 기설정된 시간 동안 메인 브레이크 및 EPB로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 메인 브레이크 CAN Time Out 및 EPB CAN Time Out신호가 송출된 것으로 확인되거나, (iii) CAN 통신을 통해 메인 브레이크 및 EPB의 작동 상태를 파악할 수 없는 것으로 확인되거나, (iv) CAN 통신을 통해 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 액츄에이터 및 EPB의 EPB 액츄에이터의 고장 신호가 송출된 것으로 확인한 상태(S321)일 수 있다.
이후, 페일-세이프 제어부(1300)는, (I) 브레이크 작동부의 작동 신호가 확인되지 않거나, (II) 페일-세이프 브레이크 장치(1000)의 센서 모듈(1200)을 통해 액츄에이터(1100)의 초기 전류가 증가하는 것으로 확인되거나, (III) 자동차의 속도가 유지되는 것인지를 확인(S322)할 수 있다. 이때, 브레이크 작동부에 아무런 답력이 가해지지 않은 경우, 액츄에이터(1100)는 작동 초기 구간에 브레이크 작동부에 바로 답력을 가하게 되므로 초기 전류가 증가하며, 브레이크 작동부에 이미 답력이 가해진 경우(즉, 운전자가 브레이크 작동부를 밟은 경우), 액츄에이터(1100)는 작동 초기 구간에 브레이크 작동부에 답력을 가하지 않으므로 초기 전류가 증가하지 않는다. 따라서, 액츄에이터(1100)의 초기 전류가 증가한다면, 액츄에이터(1100) 이외에는 브레이크 작동부에 답력을 가하는 구성이 없는 상태로 볼 수 있다. 또한, 브레이크 작동부의 작동 신호는 PTS(Pedal Travel Sensor) 또는 BLS(Brake Lamp Switch) 신호일 수 있다.
S322 단계에서 (I) 내지 (III) 중 적어도 하나를 확인하면, 메인 브레이크 및 EPB의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태인 것으로 확인(S323)할 수 있다. 이후, 페일-세이프 제어부(1300)는 액츄에이터(1100)에 구동전원을 인가하여 브레이크 작동부에 답력을 전달할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공될 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 자동차의 비상용 제동을 수행하는 페일-세이프 브레이크 장치에 있어서,
    자동차의 브레이크 작동부에 설치되며, 인가되는 구동전원에 의해 동작하여 상기 브레이크 작동부에 답력을 전달하는 액츄에이터;
    상기 액츄에이터의 동작 상태를 센싱하는 센서 모듈;
    상기 자동차의 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상태를 모니터링하며, 상기 자동차의 상태가 페일-세이프인 상태로 확인되면, 상기 센서 모듈로부터 센싱되는 상기 액츄에이터의 동작 상태를 참조하여 상기 액츄에이터에 인가되는 상기 구동전원을 제어하는 페일-세이프 제어부;
    상기 액츄에이터, 상기 센서 모듈, 및 상기 페일-세이프 제어부로 상기 구동전원을 공급하며, 상기 자동차의 메인 배터리와는 별개로 구성된 페일-세이프 배터리;
    를 포함하는 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터는,
    상기 구동전원에 의해 회전하는 모터;
    상기 모터의 구동축에 결합된 웜과 상기 웜에 결합된 웜휠로 이루어진 웜기어;
    상기 웜휠에 결합된 나사 스핀들;
    상기 나사 스핀들에 결합된 너트; 및
    일측이 상기 너트에 결합되며 타측이 상기 자동차의 상기 브레이크 작동부에 연결된 작동부 커넥터;
    를 포함하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit)로부터 상기 자동차에 대한 제동 요구 신호 또는 감속 요구 신호가 송출된 것을 확인한 상태에서, 상기 CAN 통신을 통해 (i) 상기 자동차의 메인 브레이크 또는 EPB(Electric Park Brake)로부터의 제동 관련 신호가 송출되는 것이 확인되지 않거나, (ii) 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB 의 미작동 신호가 송출되는 것이 확인될 경우, 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB의 고장으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit)로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 타 장치로부터 기설정된 시간 동안 상기 차량 제어기로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 차량 제어기 CAN Time Out 신호가 송출된 것으로 확인한 상태에서, 상기 CAN 통신을 통해 (i) 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB로부터의 제공 관련 신호가 송출되는 것이 확인되지 않거나, (ii) 상기 메인 브레이크 또는 상기 EPB의 미작동 신호가 송출되는 것이 확인되거나, (iii) 상기 자동차의 속도가 유지되는 것으로 확인될 경우, 상기 차량 제어기의 고장으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit)로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 타 장치로부터 기설정된 시간 동안 상기 차량 제어기로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 차량 제어기 CAN Time Out 신호가 송출된 것으로 확인한 상태에서, 상기 CAN 통신을 통해 (i) 상기 브레이크 작동부의 작동 신호가 확인되지 않거나, (ii) 상기 자동차의 속도가 유지되는 것으로 확인될 경우, 상기 차량 제어기의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상기 메인 배터리로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit), 메인 브레이크 및 EPB(Electric Parking Brake)가 신호를 송출하지 못하는 것으로 확인한 경우, 상기 메인 배터리의 고장에 의해 전원공급이 불가하여 상기 VCU, 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB가 작동할 수 없어 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상기 메인 배터리로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit), 메인 브레이크 및 EPB(Electric Parking Brake) 신호를 송출하지 못하는 것으로 확인한 상태에서, 상기 페일-세이프 브레이크 장치의 상기 센서 모듈을 통해 상기 액츄에이터의 초기 전류가 증가하는 것을 확인한 경우, 상기 메인 배터리의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, (i) 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 ECU(Electric Control Unit) 및 EPB(Electric Parking Brake)의 EPB ECU로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, (ii) 상기 CAN 통신을 통해 기설정된 시간 동안 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 메인 브레이크 CAN Time Out 및 EPB CAN Time Out신호가 송출된 것으로 확인되거나, (iii) 상기 CAN 통신을 통해 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB의 작동 상태를 파악할 수 없는 것으로 확인될 경우, 상기 메인 브레이크 ECU 및 상기 EPB ECU 망실에 의해 기능이 상실되어 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 액츄에이터 및 EPB(Electric Parking Brake)의 EPB 액츄에이터의 고장 신호가 송출된 것으로 확인한 경우, 상기 메인 브레이크 액추에이터 및 상기 EPB 액츄에이터의 기능이 상실되어 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 페일-세이프 제어부는, (i) 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 메인 브레이크의 메인 브레이크 ECU(Electric Control Unit) 및 EPB(Electric Parking Brake)의 EPB ECU로부터 고장 신호가 송출된 것으로 확인되거나, (ii) 상기 CAN 통신을 통해 기설정된 시간 동안 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB로부터 신호를 수신하지 못하여 발생하는 메인 브레이크 CAN Time Out 및 EPB CAN Time Out신호가 송출된 것으로 확인되거나, (iii) 상기 CAN 통신을 통해 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB의 작동 상태를 파악할 수 없는 것으로 확인되거나, (iv) 상기 CAN 통신을 통해 상기 자동차의 상기 메인 브레이크의 메인 브레이크 액츄에이터 및 상기 EPB의 EPB 액츄에이터의 고장 신호가 송출된 것으로 확인한 상태에서, (I) 상기 브레이크 작동부의 작동 신호가 확인되지 않거나, (II) 상기 페일-세이프 브레이크 장치의 상기 센서 모듈을 통해 상기 액츄에이터의 초기 전류가 증가하는 것으로 확인되거나, (III) 상기 자동차의 속도가 유지되는 것으로 확인될 경우, 상기 메인 브레이크 및 상기 EPB의 고장 상태에서 운전자의 대응이 없음으로 인하여 상기 자동차의 상태가 상기 페일-세이프인 상태인 것으로 확인하는, 자동차의 페일-세이프 브레이크 장치.
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