KR102166551B1 - 전동식 제동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 제동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 각 휠의 제동력을 발생시키기 위한 제1액추에이터 및 제2액추에이터, 상기 각 휠의 제동력을 조절하기 위하여 상기 각 휠마다 구비되고 상기 제1액추에이터와 각각의 휠 브레이크 사이에 연결되는 제1밸브, 상기 각 휠의 제동력을 조절하기 위하여 상기 각 휠마다 구비되고 상기 각각의 휠 브레이크와 상기 제2액추에이터 사이에 연결되는 제2밸브, 및 상기 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하고, 이에 근거하여 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전동식 제동장치 및 그 제어방법{ELECTRO-MECHANICAL BRAKE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전동식 제동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 개의 액추에이터를 사용하는 전동식 제동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

종래 자동차의 제동장치는 일반적으로 유압식 시스템 채용하여, 운전자의 페달 조작력을 부스터에서 증대하여 마스터실린더로 제공하고, 마스터실린더는 제동 압력을 형성하고 이를 각 차륜의 휠 실린더에 전달하여 제동력이 발생되도록 하였다. 또한 ABS(Anti-lock Brake System)나 자세 제어 장치(ESC: Electronic Stability Control)를 별도로 구비하여 상기 휠 실린더에 제공되는 제동 압력을 조절함으로써 자동차의 상황에 따른 각 휠별 독립적인 제동을 수행할 수 있었다.

최근에는 자동차의 제동장치로 회생제동시스템 등 높은 제어 정밀도와 안정성이 요구되는 시스템이 채용되는 경우가 늘어나고 있다. 이에 따라 운전자의 페달 조작력과 상관없는 능동제어가 가능한 시스템이나 진공부스터의 삭제를 통한 vacuum free 제동 시스템 등의 연구가 늘어나고 있다. 이렇게 연구가 활발한 자동차의 제동장치로는 전동식 시스템인 EMB(Electro Mechanical Brake) 또는 EWB(Electro Wedge Brake), 유압식 brake-by-wire 시스템인 EHB(Electro Hydraulic Brake) 또는 AHB(Active Hydraulic Booster) 등이 있다.

그런데 종래의 EHB나 AHB의 경우 고압 어큐뮬레이터에 압력을 미리 저장해 두었다가 밸브 제어를 통해 제동 압력을 발생시키는데, 밸브 제어가 갖는 제어 정밀도의 한계로 인해 회생제동용 제동시스템으로서의 적합성이 떨어진다는 문제점이 존재하였다. 또한 항상 고압을 저장해 두어야 하는 어큐뮬레이터가 존재하기 때문에 시스템의 내구성이나 안정성이 보장되기 어렵다는 문제점이 존재하였다.

또한 종래의 EMB는 4개의 액추에이터와 이를 제어하는 ECU를 사용하여 제동 압력을 발생시키므로 정밀제어가 가능하여, 현재 개발된 자동차의 제동 시스템 중 가장 높은 평가를 받고 있으나, 다수의 액추에이터와 많은 구성 부품이 필요하기 때문에 가격 경쟁력을 확보하는데 어려움이 있다는 문제점이 존재하였다.

한편 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2011-0026588호(2011.03.16.)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 자동차 제동시스템의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 제어 정밀도를 가지면서도 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 전동식 제동장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 전동식 제동장치는 각 휠의 제동력을 발생시키기 위한 제1액추에이터 및 제2액추에이터; 상기 각 휠의 제동력을 조절하기 위하여 상기 각 휠마다 구비되고 상기 제1액추에이터와 각각의 휠 브레이크 사이에 연결되는 제1밸브; 상기 각 휠의 제동력을 조절하기 위하여 상기 각 휠마다 구비되고 상기 각각의 휠 브레이크와 상기 제2액추에이터 사이에 연결되는 제2밸브; 및 상기 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하고, 이에 근거하여 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 제동장치는 운전자의 페달 조작에 의한 제동력을 발생시키는 마스터실린더; 및 상기 페달 조작에 의한 제동력을 차단하기 위하여 상기 마스터실린더와 상기 제1액추에이터 및 제2액추에이터 각각의 사이에 연결되는 두 개의 노말 오픈타입의 밸브를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 상기 두 개의 노말 오픈타입의 밸브를 닫아 상기 마스터실린더에 의한 제동력을 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중 하나는 노말 오픈타입의 밸브이고, 상기 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중 나머지 하나는 노말 클로즈타입의 밸브인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중, 전우륜에 연결된 제1밸브, 후좌륜에 연결된 제1밸브, 후우륜에 연결된 제2밸브 및 전좌륜에 연결된 제2밸브는 노말 오픈타입의 밸브이고, 전우륜에 연결된 제2밸브, 후좌륜에 연결된 제2밸브, 후우륜에 연결된 제1밸브 및 전좌륜에 연결된 제1밸브는 노말 클로즈타입의 밸브인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제어부는, 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 가압이 요구되는 휠 중 가장 높은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 완전히 열고, 상기 가압이 요구되는 휠 중 나머지 휠에 연결된 제1밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 제어부는, 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 감압이 요구되는 휠 중 가장 낮은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제2밸브는 완전히 열고, 상기 감압이 요구되는 휠 중 나머지 휠에 연결된 제2밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 제동장치의 제어방법은 제어부가 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하는 단계; 상기 계산결과에 근거하여 독립제어가 필요하고 가압이 요구되는 휠 및 감압이 요구되는 휠이 동시에 존재하는 경우, 상기 제어부가 제1액추에이터는 가압용으로, 제2액추에이터는 감압용으로 작동시키는 단계; 상기 제어부가 가압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 열고 제2밸브는 닫는 단계; 상기 제어부가 감압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 닫고 제2밸브는 여는 단계; 및 상기 제어부가 압력의 유지가 요구되는 휠에 연결된 제1밸브 및 제2밸브를 닫는 단계를 포함하되, 상기 제1밸브는 각 휠마다 구비되고 상기 제1액추에이터와 각각의 휠 브레이크 사이에 연결되며, 상기 제2밸브는 상기 각 휠마다 구비되고 상기 각각의 휠 브레이크와 상기 제2액추에이터 사이에 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 가압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 열고 제2밸브는 닫는 단계에서, 상기 제어부는 상기 가압이 요구되는 휠 중 가장 높은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 완전히 열고, 나머지 휠에 연결된 제1밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 감압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 닫고 제2밸브는 여는 단계에서, 상기 제어부는 상기 감압이 요구되는 휠 중 가장 낮은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제2밸브는 완전히 열고, 나머지 휠에 연결된 제2밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 제동장치의 제어방법은 상기 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하는 단계 이후, 상기 계산결과에 근거하여 독립제어가 필요하지 않고 가압이 요구되는 휠이 존재하는 경우, 상기 제어부가 제1액추에이터 및 제2액추에이터를 가압용으로 작동시키는 단계; 및 상기 계산결과에 근거하여 독립제어가 필요하지 않고 가압이 요구되는 휠이 존재하지 않는 경우, 상기 제어부가 제1액추에이터 및 제2액추에이터를 감압용으로 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 제동장치의 제어방법은 상기 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하는 단계 이후, 마스터실린더와 상기 제1액추에이터 및 상기 제2액추에이터 각각의 사이에 연결된 두 개의 노말 오픈타입의 밸브를 닫아 페달 조작에 의한 제동력을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 제동장치의 제어방법은 상기 압력의 유지가 요구되는 휠에 연결된 제1밸브 및 제2밸브를 닫는 단계 이후, 상기 제어부가 상기 제1액추에이터 및 제2액추에이터의 스트로크 한계 도달여부를 판단하는 단계; 상기 제어부가 제1밸브 및 제2밸브 모두를 닫는 단계; 상기 제어부가 상기 제1액추에이터는 감압용으로, 상기 제2액추에이터는 가압용으로 스위칭 하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 스위칭 결과에 따라 제1밸브 및 제2밸브를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동식 제동장치 및 그 제어방법은 액추에이터를 2개만 사용하고 그 밖의 구성이 복잡하지 않으나 각 휠별 독립제어가 가능하여 원가 절감을 가능하게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 전동식 제동장치 및 그 제어방법은 2개의 액추에이터의 제어 및 밸브의 선형제어를 통해 높은 제어 정밀도를 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법의 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법의 다른 예를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법에서 스트로크 한계에 도달한 경우를 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 제동장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 본 발명의 일 실시예를 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다. 본 발명의 일 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치는 제어부(100), 제1액추에이터(110), 제2액추에이터(120), 전우륜 제1밸브(130), 전우륜 제2밸브(131), 후좌륜 제1밸브(140), 후좌륜 제2밸브(141), 후우륜 제1밸브(150), 후우륜 제2밸브(151), 전좌륜 제1밸브(160), 전좌륜 제2밸브(161)를 포함한다.

여기서 전우륜은 자동차의 전방 오른쪽에 위치한 휠을, 후좌륜은 자동차의 후방 왼쪽에 위치한 휠을, 후우륜은 자동차의 후방 오른쪽에 위치한 휠을, 전좌륜은 자동차의 전방 왼쪽에 위치한 휠을 의미한다.

제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)는 제어부(100)의 제어에 따라 제동 압력을 제공하여 자동차의 제동력을 발생시킨다. 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)는 모터, 스핀들, 실린더 및 피스톤을 포함하는 구조로 이루어져, 모터의 회전력을 스핀들을 통해 직선운동으로 변환하고, 직선운동으로 실린더의 피스톤을 움직여 압력을 발생시킬 수 있다. 피스톤의 움직임에 따라 가압 또는 감압이 가능하므로, 제어부(100)는 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)를 제어하여 제동 압력을 높이거나 낮출 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)는 배관을 통해 각각의 휠 브레이크와 연결되어 있다. 따라서 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)의 피스톤이 배관 쪽으로 움직이면 각각의 휠 브레이크는 보다 높은 제동 압력을 전달받아 제동을 수행하게 된다. 이하에서 각각의 휠 브레이크는 전우륜 브레이크(230), 후좌륜 브레이크(240), 후우륜 브레이크(250), 전좌륜 브레이크(260)를 의미한다.

각각의 휠 브레이크는 자동차의 각 휠마다 설치되어 마찰을 통해 각 휠의 제동을 수행한다. 휠 브레이크는 캘리퍼의 형태를 사용하여, 배관과 연결된 피스톤이 액추에이터에 의한 제동 압력을 패드에 직접 전달하면, 상기 패드가 브레이크 디스크와 직접 접촉하여, 상기 브레이크 디스크의 회전을 멈추게 하는 형태일 수 있다. 다만 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 압력의 증감을 통해 휠의 제동이 가능한 다양한 형태의 휠 브레이크가 채용될 수 있다.

각각의 휠 브레이크와 제1액추에이터(110) 사이에는 제1밸브가 연결되어 있다. 제1밸브는 제어부(100)의 제어에 따라 밸브의 여닫음을 통해 제1액추에이터(110)로부터 휠 브레이크로 전달되는 제동 압력을 조절한다. 마찬가지로, 각각의 휠 브레이크와 제2액추에이터(120) 사이에는 제2밸브가 연결되어 있고, 제2밸브는 제어부(100)의 제어에 따라 밸브의 여닫음을 통해 제2액추에이터(120)로부터 휠 브레이크로 전달되는 제동 압력을 조절한다. 이하에서 제1밸브는 전우륜 제1밸브(130), 후좌륜 제1밸브(140), 후우륜 제1밸브(150) 및 전좌륜 제1밸브(160)를 의마하고, 제2밸브는 전우륜 제2밸브(131), 후좌륜 제2밸브(141), 후우륜 제2밸브(151) 및 전좌륜 제2밸브(161)를 의미한다.

또한 각각의 휠 브레이크, 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)가 연결된 배관에는 마스터실린더(210)가 연결되어 있을 수 있다. 마스터실린더(210)는 운전자의 페달 조작에 의한 제동 압력을 발생시킬 수 있다.

마스터실린더(210)와 제1액추에이터(110) 사이, 및 마스터실린더(210)와 제2액추에이터(120) 사이에는 각각 페달력 차단밸브(220)가 연결되어 있다. 두 개의 페달력 차단밸브(220)는 제어부(100)의 제어에 따라 밸브를 닫아 마스터실린더(210)로부터 휠 브레이크로 전달되는 제동 압력을 차단한다.

이는 능동제동 즉, 운전자의 페달 조작력과 상관없는 자동차의 제동력을 제공하기 위함이다. 예를 들어, 회생제동에서는 운전자의 페달 조작감과 실제 제동력 사이에 회생제동력의 크기만큼의 이질감이 발생하게 된다. 따라서 이러한 상황에서도 운전자가 일정한 페달 조작감을 느낄 수 있도록 하기 위해서, 제어부(100)는 본 실시예에 따른 전동식 제동장치가 제1액추에이터(110), 제2액추에이터(120), 제1밸브 및 제2밸브를 제어하여 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 두 개의 페달력 차단밸브(220)를 닫아 페달 조작에 의한 제동 압력을 차단한다.

다만 본 실시예에 따른 전동식 제동장치가 오류나 고장 등으로 정상작동하지 않는 경우를 대비하여 페달력 차단밸브(220)는 노말 오픈타입의 밸브로 설계될 수 있다. 여기서 노말 오픈타입의 밸브라 함은 전류가 인가되지 않는 경우에는 열려 있고, 전류가 인가됨에 따라 닫히는 밸브를 의미한다. 이러한 밸브는 솔레노이드를 이용하여 설계될 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 전동식 제동장치가 작동하지 않는 경우에 노말 오픈타입의 밸브인 페달력 차단밸브(220)는 열려 있으므로, 운전자의 페달 조작에 의한 제동 압력은 마스터실린더(210)를 통해 휠 브레이크로 전달될 수 있다.

또한 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중 하나는 노말 오픈타입의 밸브이고, 상기 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중 나머지 하나는 노말 클로즈타입의 밸브일 수 있다.

예를 들어, 전우륜 제2밸브(131)가 노말 오픈타입의 밸브라면 전우륜 제1밸브(130)는 노말 클로즈타입의 밸브이고, 후좌륜 제1밸브(140)가 노말 오픈타입의 밸브라면 후좌륜 제2밸브(141)는 노말 클로즈타입의 밸브일 수 있다.

이렇게 각 휠마다 구비된 2개의 밸브중 하나는 노말 오픈타입의 밸브로, 나머지 하나는 노말 클로즈타입의 밸브로 설계한다면, 본 실시예에 따른 전동식 제동장치가 작동하지 않는 경우에, 마스터실린더(210)로부터 각각의 휠 브레이크까지 연결된 배관의 적어도 하나의 방향은 열려있게 된다. 따라서 이러한 상황에서 운전자의 페달 조작에 의한 제동 압력은 마스터실린더(210)로부터 휠 브레이크로 전달될 수 있다.

또한 모든 밸브가 노말 오픈타입의 밸브인 경우에 비해 노말 클로즈타입의 밸브의 개수가 많을수록, 제어부(100)가 각 휠별로 제동력을 조절할 때, 밸브를 닫는 경우가 줄어들게 된다. 따라서 각 휠마다 구비된 2개의 밸브중 하나는 노말 오픈타입의 밸브로, 나머지 하나는 노말 클로즈타입의 밸브로 설계하는 것이 전력소모량 측면에서도 장점이 있다. 여기서 노말 클로즈타입의 밸브라 함은 전류가 인가되지 않는 경우에는 닫혀 있고, 전류가 인가됨에 따라 열리는 밸브를 의미한다. 이러한 밸브는 솔레노이드를 이용하여 설계될 수 있다.

또한 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중, 전우륜 제1밸브(130), 후좌륜 제1밸브(140), 후우륜 제2밸브(151) 및 전좌륜 제2밸브(161)는 노말 오픈타입의 밸브이고, 전우륜 제2밸브(131), 후좌륜 제2밸브(141), 후우륜 제1밸브(150) 및 전좌륜 제1밸브(160)는 노말 클로즈타입의 밸브로 설계될 수 있다.

이러한 경우 전우륜과 후좌륜은 주로 제1액추에이터(110)에 의해 제동력을 제공받고, 후우륜과 전좌륜은 주로 제2액추에이터(120)에 의해 제동력을 제공받을 수 있다. 특히 각 휠마다 필요한 제동력이 동일하여 독립제어가 필요하지 않은 경우, 이러한 구성은 각 휠에 연결된 밸브들을 제어함이 없이 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)의 제어만으로 원하는 제동력을 확보할 수 있도록 한다. 이때 제1액추에이터(110)와 제2액추에이터(120)는 50%:50%로 제동력을 배분하며, 하나의 액추에이터가 고장 등으로 작동하지 않더라도, 자동차는 최소한의 제동력을 유지할 수 있다.

제어부(100)는 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하고, 이에 근거하여 제1액추에이터(110), 제2액추에이터(120), 제1밸브 및 제2밸브를 제어하여 각 휠의 제동력을 발생시킨다.

제어부(100)는 페달, 마스터실린더(210), 페달 시뮬레이터 중 적어도 하나에 장착된 위치센서(또는 앵글센서)를 통해 운전자의 제동의지를 판단할 수 있다. 또한 제어부(100)는 자동차의 각 휠별로 독립적인 제동을 수행하도록 하는 ABS, ESC 등으로부터 각 휠별 제동조건에 관한 정보를 수신하거나, ABS, ESC 등과 일체로 구성되어 각 휠마다 필요한 제동력을 계산할 수 있다. 이때 제어부(100)는 마스터실린더(210)에 설치된 압력센서 및 각 휠마다 설치된 압력센서에서 측정된 압력을 기반으로 각 휠마다 요구되는 제동 압력을 계산할 수 있다.

다만 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 제어부(100)가 각 휠마다 필요한 제동력을 계산할 수 있는 다양한 방법이 채용될 수 있다.

또한 제어부(100)는 제1액추에이터(110), 제2액추에이터(120), 제1밸브 및 제2밸브를 제어하여 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 가압이 요구되는 휠 중 가장 높은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 완전히 열고, 감압이 요구되는 휠 중 가장 낮은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제2밸브는 완전히 열고, 상기 감압이 요구되는 휠 중 나머지 휠에 연결된 제2밸브는 일부만 열 수 있다. 즉 제어부(100)는 제1밸브와 제2밸브가 열리는 정도를 조절하여, 각 휠별로 독립적인 제동이 가능하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법의 일 예를 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법의 다른 예를 나타낸 예시도로서, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 전동식 제어장치의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 제어부(100)는 각 휠마다 필요한 제동력을 계산한다(S300). 제어부(100)는 자동차의 ABS, ESC 등으로부터 각 휠별 제동조건에 관한 정보를 수신하거나, ABS, ESC 등과 일체로 구성되어 각 휠마다 필요한 제동력을 계산할 수 있다. 이때 제어부(100)는 마스터실린더(210)에 설치된 압력센서 및 각 휠마다 설치된 압력센서에서 측정된 압력을 기반으로 각 휠마다 요구되는 제동 압력을 계산할 수 있다.

이어서 제어부(100)는 독립제어가 필요한지 판단한다(S310). 독립제어가 필요한 경우라 함은 각 휠마다 필요한 제동력이 달라 제어부(100)가 각 휠별로 독립적인 제동제어를 해야 할 필요가 있는 경우를 의미한다.

상기 단계(S310)의 판단결과, 독립제어가 필요하면, 제어부(100)는 가압이 요구되는 휠이 존재하는지 확인한다(S320). 가압이 요구되는 휠이라 함은 현재 제동 압력보다 높은 압력이 인가되어야 하는 휠을 의미한다.

상기 단계(S320)의 확인결과, 가압이 요구되는 휠이 존재하면, 제어부(100)는 감압이 요구되는 휠이 존재하는지 확인한다(S321). 감압이 요구되는 휠이라 함은 현재 제동 압력보다 낮은 압력이 인가되어야 하는 휠을 의미한다.

상기 단계(S321)의 확인결과, 감압이 요구되는 휠이 존재하면, 제어부(100)는 제1액추에이터(110)는 가압용으로 작동시키고, 제2액추에이터(120)는 감압용으로 작동시킨다(S330). 즉, 가압이 요구되는 휠 및 감압이 요구되는 휠이 동시에 존재하는 경우에는 제어부(100)는 두 개의 액추에이터 중 하나는 가압용으로 작동시키고, 나머지 하나는 감압용으로 작동시킨다.

이어서 제어부(100)는 가압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 열고 제2밸브는 닫는다(S340).

도4를 참조하여 상기 단계(S340)를 자세히 살펴보면, 제어부(100)는 가압이 요구되는 휠인 전우륜에 연결된, 전우륜 제1밸브(130)는 열고 전우륜 제2밸브(131)는 닫는다. 제1액추에이터(110)는 가압용으로 작동하고 있고, 제2액추에이터(120)는 감압용으로 작동하고 있으므로, 제어부(100)는 전우륜 브레이크(230)가 제1액추에이터(110)에 의해 가압이 될 수 있도록 전우륜에 연결된 밸브를 제어한다.

즉, 전우륜 제1밸브(130)는 가압용으로 작동하고 있는 제1액추에이터(110)와 전우륜 브레이크(230) 사이를 연결하고 있으므로, 제어부(100)는 전우륜 제1밸브(130)를 열어 전우륜 브레이크(230)에 제동 압력을 더 가할 수 있다. 또한 전우륜 제2밸브(131)는 감압용으로 작동하고 있는 제2액추에이터(120)와 전우륜 브레이크(230) 사이를 연결하고 있으므로, 제어부(100)는 전우륜 제2밸브(131)를 닫아 전우륜 브레이크(230)에 인가되는 제동 압력이 감소되는 것을 막을 수 있다.

한편 상기 단계(S330) 이후, 제어부(100)는 감압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 닫고 제2밸브는 연다(S341).

도4를 참조하여 상기 단계(S341)를 자세히 살펴보면, 제어부(100)는 감압이 요구되는 휠인 후좌륜에 연결된, 후좌륜 제1밸브(140)는 닫고 후좌륜 제2밸브(141)는 연다. 제1액추에이터(110)는 가압용으로 작동하고 있고, 제2액추에이터(120)는 감압용으로 작동하고 있으므로, 제어부(100)는 후좌륜 브레이크(240)가 제2액추에이터(120)에 의해 감압이 될 수 있도록 후좌륜에 연결된 밸브들을 제어한다.

즉, 후좌륜 제1밸브(140)는 가압용으로 작동하고 있는 제1액추에이터(110)와 후좌륜 브레이크(240) 사이를 연결하고 있으므로, 제어부(100)는 후좌륜 제1밸브(140)를 닫아 후좌륜 브레이크(240)에 인가되는 제동 압력이 증가되는 것을 막는다. 또한 후좌륜 제2밸브(141)는 감압용으로 작동하고 있는 제2액추에이터(120)와 후좌륜 브레이크(240) 사이를 연결하고 있으므로, 제어부(100)는 후좌륜 제2밸브(141)를 열어 후좌륜 브레이크(240)에 인가되는 제동 압력을 감소시킬 수 있다.

이에 더해, 후우륜 및 전좌륜 역시 후좌륜과 마찬가지로 감압이 요구되므로, 후우륜 및 전좌륜에 연결된 밸브들의 동작은 후좌륜에 연결된 밸브들의 동작과 같은 방식으로 설명될 수 있다.

한편 상기 단계(S340)와 단계(S341)에서 밸브들의 제어 시, 제어부(100)는 가압이 요구되는 휠 중 가장 높은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 완전히 열고, 나머지 휠에 연결된 제1밸브는 일부만 열 수도 있으며, 감압이 요구되는 휠 중 가장 낮은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제2밸브는 완전히 열고, 나머지 휠에 연결된 제2밸브는 일부만 열 수도 있다.

즉, 제어부(100)는 정밀한 독립제어를 위해, 감압이 요구되는 휠 중 가장 낮은 압력이 요구되는 휠을 기준으로 하여 제2액추에이터(120)를 작동시키고, 이를 통한 제동 압력을 가장 낮은 압력이 요구되는 휠에 완전히 전달하며, 나머지 휠에는 상기 제동 압력을 밸브의 압력 설정값을 통한 선형제어를 이용해 일부만 전달할 수도 있다.

여기서 압력 설정값을 통한 선형제어란, 밸브를 완전히 열지 않고 일부만 열어, 밸브를 전후로 한 압력이 일부만 전달되도록 하는 것을 의미한다. 예를 들어 노말 오픈타입의 솔레노이드 밸브의 경우 100% 전류를 인가하면 밸브가 완전히 닫히게 되지만, 특정 전류값으로 낮추어 전류를 인가하면 밸브가 일부만 닫히게 되므로, 밸브를 전후로 일부의 압력만 전달되게 된다. 따라서 제어부(100)는 밸브에 인가되는 전류를 제어하여 밸브를 통해 전달되는 제동 압력을 제어할 수 있다.

예를 들어 후우륜에 가장 낮은 압력이 요구될 경우, 제어부(100)는 후우륜을 기준으로 하여 제2액추에이터(120)를 작동시키며, 후우륜 제2밸브(151)는 완전히 열고, 후좌륜 제2밸브(141) 및 전좌륜 제2밸브(161)를 선형제어 하여 각 휠별로 정밀한 독립제어를 수행할 수 있다.

한편 상기 단계(S330) 이후, 제어부(100)는 압력의 유지가 요구되는 휠에 연결된 제1밸브 및 제2밸브를 닫는다(S342). 즉 제어부(100)는 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)에 의한 제동 압력의 변화가 휠 브레이크에 전달되지 않도록, 압력의 유지가 요구되는 휠에 연결된 제1밸브 및 제2밸브를 닫는다.

한편 상기 단계(S310)의 판단결과, 독립제어가 필요하지 않았다면, 제어부(100)는 가압이 요구되는 휠이 존재하는지 확인한다(S350).

상기 단계(S350)의 확인결과, 가압이 요구되는 휠이 존재하면, 제어부(100)는 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)를 가압용으로 작동시킨다(S360). 반면 상기 단계(S350)의 확인결과, 가압이 요구되는 휠이 존재하지 않았다면, 제어부(100)는 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)를 감압용으로 작동시킨다(S361).

즉, 독립제어가 필요하지 않은 경우는 각 휠마다 필요한 제동력이 같은 경우이므로, 가압이 요구되는 휠이 존재한다면 모든 휠이 가압이 요구되는 경우이고, 가압이 요구되는 휠이 존재하지 않는다면 모든 휠이 감압이 요구되는 경우이다. 따라서 제어부(100)는 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)를 가압용과 감압용으로 구분하지 않고 같은 용도로 작동시킨다. 이때 제어부(100)는 각 휠에 연결된 밸브들은 작동시키지 않고 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)를 제어하여 제동력을 제어할 수도 있다.

도5를 참조하여 좀 더 자세히 살펴보면, 전우륜 제1밸브(130), 후좌륜 제1밸브(140), 후우륜 제2밸브(151) 및 전좌륜 제2밸브(161)는 노말 오픈타입의 밸브이고, 전우륜 제2밸브(131), 후좌륜 제2밸브(141), 후우륜 제1밸브(150) 및 전좌륜 제1밸브(160)는 노말 클로즈타입의 밸브이다. 따라서 제어부(100)는 상기 밸브들을 동작시키지 않더라도, 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)에 의한 제동 압력이 각 휠 브레이크에 전달될 수 있다. 이때 독립제어가 필요하지 않아 각 휠별 요구되는 제동력이 동일하므로, 제어부(100)는 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)를 제어하여 상기 요구되는 제동력을 발생시킬 수 있다.

한편 상기 단계(S320)의 확인결과, 가압이 요구되는 휠이 존재하지 않았다면, 모든 휠은 감압이 요구되거나 압력의 유지가 요구되는 경우이다. 또한 상기 단계(S321)의 확인결과, 감압이 요구되는 휠이 존재하지 않았다면, 모든 휠은 가압이 요구되거나 압력의 유지가 요구되는 경우이다. 이러한 두 경우에, 제어부(100)는 독립제어가 필요하지 않은 경우와 마찬가지로, 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)를 가압용과 감압용으로 구분하지 않고 같은 용도로 작동시킬 수 있다. 다만 상기 두 경우는 독립제어가 필요한 경우이므로, 독립제어가 필요하지 않은 경우와 달리, 제어부(100)는 각 휠에 연결된 밸브들을 제어하여 각 휠마다 요구되는 제동력을 발생시켜야 한다.

한편 상기 단계(S300) 이후, 제어부(100)가 두 개의 페달력 차단밸브(220)를 닫는 단계를 더 포함 할 수 있다. 도4 및 도5에서 볼 수 있듯이, 페달력 차단밸브(220)를 닫으면, 마스터실린더에 의한 제동 압력은 휠 브레이크에 전달되지 않는다. 따라서 상기 페달력 차단밸브(220)를 닫는 단계는 페달 조작에 의한 제동력을 차단하여 능동제동이 가능하게 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 제동장치의 제어방법에서 스트로크 한계에 도달한 경우를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)의 스트로크 한계 도달여부를 판단한다(S600). 각각의 액추에이터의 실린더 구조는 피스톤 작동 스트로크 한계점을 갖는다. 즉 제어부(100)가 액추에이터의 피스톤을 더 이상 바깥쪽으로 움직이거나 안쪽으로 움직일 수 없어, 하나의 액추에이터를 통한 더 이상의 가압이나 감압이 불가능한 경우가 존재한다. 제어부(100)는 액추에이터의 실린더에 피스톤 위치센서(미도시)를 설치하여 스트로크 한계 도달여부를 판단할 수 있다. 또한 이외에도 제어부(100)는 액추에이터에 인가되는 전류값에 따른 피스톤 위치정보를 미리 저장해 두고, 액추에이터에 인가되는 전류값을 읽어 스트로크 한계 도달여부를 판단할 수도 있다. 다만 본 실시예는 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부(100)가 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120)의 스트로크 한계 도달여부를 판단할 수 있는 다양한 방법이 채용될 수 있다. 한편 상기 단계(S600)는 도 3의 상기 단계(S340), 단계(S341) 및 단계(S342) 이후에 수행될 수 있다.

상기 단계(S600)의 판단결과, 제1액추에이터(110) 및 제2액추에이터(120) 중 하나라도 스트로크 한계 위치까지 도달하였다면, 제어부(100)는 제1밸브 및 제2밸브 모두를 닫는다(S610).

이어서 제어부(100)는 제1액추에이터(110)는 감압용으로, 제2액추에이터(120)는 가압용으로 스위칭 한다(S620).

즉 제어부(100)가 제1밸브 및 제2밸브 모두를 닫아 각각의 휠 브레이크에 인가되는 제동 압력을 일단 유지시킨 후, 제1액추에이터(110)와 제2액추에이터(120)의 역할을 스위칭 한다면, 하나의 액추에이터를 통한 가압 보다 높은 가압이나, 하나의 액추에이터를 통한 감압 보다 낮은 감압이 가능하게 된다. 예를 들어, 전우륜 브레이크(230)가 제1액추에이터(110)에 의해 가압되고 있던 중, 제어부(100)가 전우륜 제1밸브(130) 및 전우륜 제2밸브(131)를 닫으면 인가받던 제동 압력이 유지된다. 이후 제어부(100)가 제2액추에이터(110)를 가압용으로 스위칭 하고 전우륜 제2밸브(131)를 열면, 전우륜 브레이크(230)는 제2액추에이터(120)에 의한 제동 압력을 추가로 인가받을 수 있다.

한편 상기 단계(S620) 이후, 제어부(100)는 상기 스위칭 결과에 따라 제1밸브 및 제2밸브를 제어한다(S630).

예를 들어, 전우륜이 가압이 요구되는 휠이라면, 전우륜 제1밸브(130)는 가압용으로 작동하고 있는 제1액추에이터(110)와 전우륜 브레이크(230) 사이를 연결하고 있었기 때문에 제어부(100)는 전우륜 제1밸브(130)를 열어 전우륜 브레이크(230)에 제동 압력을 가할 수 있었다. 그러나 제어부(100)의 액추에이터 스위칭에 따라 전우륜 제1밸브(130)는 감압용으로 작동하고 있는 제1액추에이터(110)와 전우륜 브레이크(230) 사이를 연결하게 된다. 따라서 액추에이터 스위칭 후에 제어부(100)는 전우륜 브레이크(230)에 인가되는 제동 압력이 감소되는 것을 방지하기 위해 전우륜 제1밸브(130)를 열지 않아야 한다.

즉 제1액추에이터(110)와 제2액추에이터(120)가 서로 자리를 바꾼 결과가 되므로, 제어부(100)는 상기 단계(S340) 및 단계(S341)에서 이루어지는 제1밸브와 제2밸브의 동작을 반대로 수행하면 원하는 제동 결과를 얻을 수 있다. 따라서 스위칭 결과에 따라 제1밸브 및 제2밸브를 제어한다 함은 상기 단계(S340) 및 단계(S341)에서의 제1밸브와 제2밸브의 여닫힘은 반대로 수행하고, 단계(S342)에서의 제1밸브와 제2밸브의 닫힘은 그대로 수행하는 것을 의미한다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전동식 제동장치 및 그 제어방법은 휠의 개수보다 적은 2개의 액추에이터를 사용하여 자동차의 제동 시 독립제어, 정밀제어, 능동제어가 가능하도록 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 제어부
110: 제1액추에이터
120: 제2액추에이터
130: 전우륜 제1밸브
131: 전우륜 제2밸브
140: 후좌륜 제1밸브
141: 후좌륜 제2밸브
150: 후우륜 제1밸브
151: 후우륜 제2밸브
160: 전좌륜 제1밸브
161: 전좌륜 제2밸브
210: 마스터실린더
220: 페달력 차단밸브
230: 전우륜 브레이크
240: 후좌륜 브레이크
250: 후우륜 브레이크
260: 전좌륜 브레이크

Claims (12)

1. 각 휠의 제동력을 발생시키기 위한 제1액추에이터 및 제2액추에이터;
   상기 각 휠의 제동력을 조절하기 위하여 상기 각 휠마다 구비되고 상기 제1액추에이터와 각각의 휠 브레이크 사이에 연결되는 제1밸브;
   상기 각 휠의 제동력을 조절하기 위하여 상기 각 휠마다 구비되고 상기 각각의 휠 브레이크와 상기 제2액추에이터 사이에 연결되는 제2밸브; 및
   상기 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하고, 이에 근거하여 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시키는 제어부를 포함하는 전동식 제동장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   운전자의 페달 조작에 의한 제동력을 발생시키는 마스터실린더; 및
   상기 페달 조작에 의한 제동력을 차단하기 위하여 상기 마스터실린더와 상기 제1액추에이터 및 제2액추에이터 각각의 사이에 연결되는 두 개의 노말 오픈타입의 밸브를 더 포함하되,
   상기 제어부는, 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 상기 두 개의 노말 오픈타입의 밸브를 닫아 상기 마스터실린더에 의한 제동력을 차단하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중 하나는 노말 오픈타입의 밸브이고, 상기 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중 나머지 하나는 노말 클로즈타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 각 휠마다 구비된 제1밸브 및 제2밸브 중, 전우륜에 연결된 제1밸브, 후좌륜에 연결된 제1밸브, 후우륜에 연결된 제2밸브 및 전좌륜에 연결된 제2밸브는 노말 오픈타입의 밸브이고, 전우륜에 연결된 제2밸브, 후좌륜에 연결된 제2밸브, 후우륜에 연결된 제1밸브 및 전좌륜에 연결된 제1밸브는 노말 클로즈타입의 밸브인 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 가압이 요구되는 휠 중 가장 높은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 완전히 열고, 상기 가압이 요구되는 휠 중 나머지 휠에 연결된 제1밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제1액추에이터, 상기 제2액추에이터, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하여 상기 각 휠의 제동력을 발생시킬 때, 감압이 요구되는 휠 중 가장 낮은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제2밸브는 완전히 열고, 상기 감압이 요구되는 휠 중 나머지 휠에 연결된 제2밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치.
   
7. 제어부가 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하는 단계;
   상기 계산결과에 근거하여 독립제어가 필요하고 가압이 요구되는 휠 및 감압이 요구되는 휠이 동시에 존재하는 경우, 상기 제어부가 제1액추에이터는 가압용으로, 제2액추에이터는 감압용으로 작동시키는 단계;
   상기 제어부가 가압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 열고 제2밸브는 닫는 단계;
   상기 제어부가 감압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 닫고 제2밸브는 여는 단계; 및
   상기 제어부가 압력의 유지가 요구되는 휠에 연결된 제1밸브 및 제2밸브를 닫는 단계를 포함하되,
   상기 제1밸브는 각 휠마다 구비되고 상기 제1액추에이터와 각각의 휠 브레이크 사이에 연결되며, 상기 제2밸브는 상기 각 휠마다 구비되고 상기 각각의 휠 브레이크와 상기 제2액추에이터 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치의 제어방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 가압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 열고 제2밸브는 닫는 단계에서,
   상기 제어부는 상기 가압이 요구되는 휠 중 가장 높은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 완전히 열고, 나머지 휠에 연결된 제1밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치의 제어방법.
   
9. 제 7항에 있어서,
   상기 감압이 요구되는 휠에 연결된 제1밸브는 닫고 제2밸브는 여는 단계에서,
   상기 제어부는 상기 감압이 요구되는 휠 중 가장 낮은 압력이 요구되는 휠에 연결된 제2밸브는 완전히 열고, 나머지 휠에 연결된 제2밸브는 일부만 여는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치의 제어방법.
   
10. 제 7항에 있어서,
    상기 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하는 단계 이후,
    상기 계산결과에 근거하여 독립제어가 필요하지 않고 가압이 요구되는 휠이 존재하는 경우, 상기 제어부가 제1액추에이터 및 제2액추에이터를 가압용으로 작동시키는 단계; 및
    상기 계산결과에 근거하여 독립제어가 필요하지 않고 가압이 요구되는 휠이 존재하지 않는 경우, 상기 제어부가 제1액추에이터 및 제2액추에이터를 감압용으로 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치의 제어방법.
    
11. 제 7항에 있어서,
    상기 각 휠마다 필요한 제동력을 계산하는 단계 이후,
    마스터실린더와 상기 제1액추에이터 및 상기 제2액추에이터 각각의 사이에 연결된 두 개의 노말 오픈타입의 밸브를 닫아 페달 조작에 의한 제동력을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치의 제어방법.
    
12. 제 7항에 있어서,
    상기 압력의 유지가 요구되는 휠에 연결된 제1밸브 및 제2밸브를 닫는 단계 이후,
    상기 제어부가 상기 제1액추에이터 및 제2액추에이터의 스트로크 한계 도달여부를 판단하는 단계;
    상기 제어부가 제1밸브 및 제2밸브 모두를 닫는 단계;
    상기 제어부가 상기 제1액추에이터는 감압용으로, 상기 제2액추에이터는 가압용으로 스위칭 하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 스위칭 결과에 따라 제1밸브 및 제2밸브를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 제동장치의 제어방법.

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