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KR102435066B1 - 차량용 통합형 제동장치 및 그 제동방법 - Google Patents

차량용 통합형 제동장치 및 그 제동방법 Download PDF

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KR102435066B1
KR102435066B1 KR1020200142896A KR20200142896A KR102435066B1 KR 102435066 B1 KR102435066 B1 KR 102435066B1 KR 1020200142896 A KR1020200142896 A KR 1020200142896A KR 20200142896 A KR20200142896 A KR 20200142896A KR 102435066 B1 KR102435066 B1 KR 102435066B1
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South Korea
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braking
vehicle
brake
bidirectional pump
hydraulic oil
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이동욱
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현대모비스 주식회사
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Abstract

차량용 통합형 제동장치 및 그 제동방법을 개시한다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 차량 제동을 위한 휠브레이크(wheel brake)를 구비한 차량용 통합형 제동장치(integrated braking device for vehicle)에 있어서, 리저버(reservoir); 마스터실린더(master cylinder); 리저버로부터 공급된 유압 오일(hydraulic pressure oil)을 이용하여 제1 방향으로 유압을 생성해 휠브레이크에게 제동력(braking force)을 가하거나, 제1 방향에 대향하는(opposing) 제2 방향으로 유압을 생성해 리저버에게 흐르는 유압 오일의 흐름을 제어하도록 배치된 양방향펌프(bi-directional pump); 양방향펌프를 구동(driving)하도록 배치된 유압모터(hydraulic motor); 양방향펌프로부터 휠브레이크에게 흐르는 유압의 흐름을 제어하기 위해 배치된 인렛밸브(inlet valve); 마스터실린더 내부 유압 오일의 흐름을 제어하기 위해 마스터실린더와 양방향펌프 사이에 배치된 트랙션 컨트롤밸브(traction control valve); 및 차량의 제동을 수행하기 위해 차량용 통합형 제동장치에 포함된 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 양방향펌프 및 유압모터(hydraulic pressure motor)에게 구동신호(driving signal)를 송신(transmit)하여 유압의 흐름을 제어하는 제동제어부(braking control)를 포함하는 차량용 통합형 제동장치를 제공한다.

Description

차량용 통합형 제동장치 및 그 제동방법{Integrated Braking Device for Vehicle And Braking Method Therefor}
본 개시는 차량의 제동장치 및 그 제동방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 개시에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
국제적으로 차량의 배기가스(exhaust gas) 중 특히 이산화탄소(carbon dioxide)의 배출 규제가 강화되고 있다. 이에 따라 이산화탄소량을 줄이기 위해 차량의 연비(fuel efficiency) 향상에 대한 요구 역시 높아지고 있다. 이러한 요구에 따라 최근에는 내연기관(internal combustion engine)과 전기모터(electric motor)가 결합된 하이브리드 차량(hybrid vehicle) 및 전기모터로 구동되는 전기차(electric vehicle)에 대한 공급과 수요가 증가하고 있다.
전기차 및 하이브리드 차량 증가로 인해 회생제동(regenerative braking)의 필요성이 증가 추세에 있으며, 이를 위해 브레이크페달(brake pedal)과 차륜(wheel)의 브레이크 유압 라인(flow path)이 분리된 차량용 통합형 제동장치(integrated braking device for vehicle)에 대한 수요가 증가하고 있다. 통합형 제동장치는 CBS(Conventional Brake System)로 호칭되는 기계식 제동장치와 ESC(Electronic Stability Control system)로 호칭되는 전자식 제동장치를 통합한 제동장치이다. 여기서 회생제동이란 차량의 주행 관성(driving inertia)을 이용해 모터를 발전기(generator)로서 구동시키며, 모터의 구동으로 인해 발생한 저항을 제동력으로 이용하는 것이다. 이러한 통합형 차량용 통합형 제동장치는 회생제동과 유압제동의 협조 제어를 통해 안정적인 제동력을 공급할 수 있다.
다만, 이러한 차량용 통합형 제동장치는 가격이 비싸고 부피(volume) 및 무게(weight)가 크다는 단점이 있다. 특히 차량용 통합형 제동장치의 구성 중 종래의 유압펌프는 볼스크류 및 실린더를 이용해 펌핑을 하였는데, 이러한 구성은 크기 및 중량이 증가하고 생산단가가 높다는 문제가 있다.
또한, 종래 개발되고 있는 차량용 통합형 제동압력 증감압 시 특정 밸브(제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브, 도 1 참조)의 사용빈도가 높아 내구성에 문제가 있고 NVH(Noise, Vibration and Harshness)에 불리해지는 단점이 있다.
이에, 본 개시는 차량용 통합형 제동장치의 구성인 솔레노이드 밸브(solenoid valve)의 개수를 최소화하여 제조단가를 절감하고 제품의 부피 및 무게를 줄이는 데 주된 목적이 있다.
또한, 본 개시는 차량용 통합형 제동장치의 구성 중 유압펌프(hydraulic pump)를 단방향펌프(one-directional pump)가 아닌 양방향펌프(bi-directional pump)로 대체하여 유압(hydraulic pressure) 증압 뿐 아니라 감압시에도 신속하게 증감압할 수 있도록 하여 차량의 제동상황 시 정밀한 제어를 수행하는 데 주된 목적이 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 차량 제동을 위한 휠브레이크(wheel brake)를 구비한 차량용 통합형 제동장치(integrated braking device for vehicle)에 있어서, 리저버(reservoir); 마스터실린더(master cylinder); 리저버로부터 공급된 유압 오일(hydraulic pressure oil)을 이용하여 제1 방향으로 유압을 생성해 휠브레이크에게 제동력(braking force)을 가하거나, 제1 방향에 대향하는(opposing) 제2 방향으로 유압을 생성해 리저버에게 흐르는 유압 오일의 흐름을 제어하도록 배치된 양방향펌프(bi-directional pump); 양방향펌프를 구동(driving)하도록 배치된 유압모터(hydraulic motor); 양방향펌프로부터 휠브레이크에게 흐르는 유압의 흐름을 제어하기 위해 배치된 인렛밸브(inlet valve); 마스터실린더 내부 유압 오일의 흐름을 제어하기 위해 마스터실린더와 양방향펌프 사이에 배치된 트랙션 컨트롤밸브(traction control valve); 및 차량의 제동을 수행하기 위해 차량용 통합형 제동장치에 포함된 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 양방향펌프 및 유압모터(hydraulic pressure motor)에게 구동신호(driving signal)를 송신(transmit)하여 유압의 흐름을 제어하는 제동제어부(braking control)를 포함하는 차량용 통합형 제동장치를 제공한다.
또한, 차량 제동을 위한 휠브레이크(wheel brake)를 구비하고 양방향으로 유압 오일(hydraulic pressure oil)을 토출(discharge)시킬 수 있는 양방향펌프(bi-directional pump)를 포함하는 차량용 통합형 제동장치의 제어방법에 있어서, 차량에 시동이 걸렸는지 여부를 판단하는 과정; 차량에 시동이 걸렸다고 판단한 경우 마스터실린더(master cylinder)와 양방향펌프 사이에 배치된 트랙션 컨트롤밸브(traction control valve)를 폐쇄하는 과정; 차량의 운전자가 브레이크페달(brake pedal)을 답입(stepping)하거나 차량이 주행 중 제동 상황이 감지(detect)되어 차량의 제동이 필요한지 여부를 판단하는 과정; 차량의 제동이 필요하다고 판단한 경우 양방향펌프를 제1 방향으로 구동하여 휠브레이크에게 제동력(braking force)을 공급하는 과정; 및 차량의 제동이 더 이상 필요하지 않다고 판단한 경우 양방향펌프를 제2 방향으로 구동하여 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시키는 과정을 포함하는 차량용 통합형 제동장치의 제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 양방향펌프를 이용하여 기존의 솔레노이드 밸브가 수행해야 하는 역할들을 대체함으로써 차량용 통합형 제동장치 내 솔레노이드 밸브의 개수를 줄이고, 이를 통해 제조단가를 절감하고 차량용 통합형 제동장치의 부피 및 무게를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1 방향으로 양방향펌프를 작동시킬 경우 인렛밸브(inlet valve)를 통해 휠브레이크(wheel brake)에게 제동력(braking force)을 공급하거나, 신속한 압력 강하(rapid pressure drop)를 유도할 수 있어 차량의 제동 제어를 정밀하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2 방향으로 양방향펌프를 작동시킬 경우 오일챔버(oil chamber) 방향으로 유압 오일을 흐르게 하여 오일챔버 내에 유압 오일을 채울 수 있고, 리저버(reservoir)로 유압 오일을 신속하게 회수할 수 있어 별도의 밸브 추가 없이 휠브레이크에게 공급된 제동력을 인렛밸브를 통해 감압시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치의 블록도이다.
도 2는 차량용 통합형 제동장치의 양방향펌프를 이용하여 휠브레이크에게 제동력을 공급할 때 유압 오일의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 3은 차량용 통합형 제동장치의 양방향펌프를 이용하여 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시킬 때 유압 오일의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 4는 차량용 통합형 제동장치의 제1 트랙션 컨트롤밸브를 이용하여 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시킬 때 유압 오일의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치 제어방법의 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치 제어방법의 흐름도이다.
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.
본 명세서에서, '좌측' 및 '우측'이라는 용어는 어떠한 구성요소가 도면 상에 도시된 방향을 나타내기 위에 불과하며, 그 배치 방향 및 위치로 본 개시 내용이 한정 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치의 블록도이다. 도 2는 차량용 통합형 제동장치의 양방향펌프를 이용하여 휠브레이크에게 제동력을 공급할 때 유압 오일의 흐름을 나타낸 블록도이다. 도 3은 차량용 통합형 제동장치의 양방향펌프를 이용하여 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시킬 때 유압 오일의 흐름을 나타낸 블록도이다. 도 4는 차량용 통합형 제동장치의 제1 트랙션 컨트롤밸브를 이용하여 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시킬 때 유압 오일의 흐름을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 차량용 통합형 제동장치(integrated braking device for vehicle)는 리저버(reservoir, 110), 마스터실린더(master cylinder, 120), 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(traction control valves, 132 및 133), 회수밸브(return valve, 131), 제1 내지 제4 인렛밸브(inlet valves: 151, 152, 153 및 154), 제1 및 제2 양방향펌프(bi-directional pumps, 141a 및 141b), 유압모터(hydraulic motor, 140), 혼합밸브(160), 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182) 및 제동제어부(braking control, 200)의 전부 또는 일부를 포함한다.
리저버(110)는 유압 오일이 저장되는 오일 탱크(oil tank)이다. 리저버(110)는 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b) 및 마스터실린더(120)에게 공급되는 유압 오일을 저장한다.
제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)는 마스터실린더(120)와 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b) 사이에 배치되어 유압(hydraulic pressure)의 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)이다. 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)는 제동제어부(200)로부터 제어신호(control signal)가 입력되지 않을 때인 평상시에 개방되어 있는 노멀 오픈 타입(normal open type)으로 형성될 수 있다. 차량에 시동이 걸린 경우 제동제어부(200)는 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)에게 제어신호를 송신하여 밸브를 닫아 마스터실린더(120)와 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b) 사이의 유압 흐름을 분리시킨다. 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)를 닫음으로써 운전자가 브레이크페달(brake pedal, 121)을 답입(stepping)할 때 마스터실린더(120) 내부의 유압으로 인해 답입감(pedal feel)을 느낄 수 있다. 제1 트랙션 컨트롤밸브(132)와 제2 트랙션 컨트롤밸브(133)는 상호간 독립적으로 작용하며, 하나의 트랙션 컨트롤밸브의 개폐가 다른 하나의 트랙션 컨트롤밸브의 개폐에 영향을 주지 않는다.
운전자의 브레이크페달(121) 답입량을 브레이크페달(121) 내 스트로크 센서(stroke sensor, 122)가 인식하여 제동제어부(200)에게 답입신호(stepping signal)를 송신(transmit)하게 되는데, 제동제어부(200)는 답입신호를 기초로 필요 제동 유압(required braking hydraulic pressure)을 연산(calculation)하여 유압모터(140), 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b) 및 각종 밸브 등을 제어하여 제1 내지 제4 휠브레이크(wheel brakes: w1, w2, w3 및 w4)에게 제동에 필요한 유압을 공급한다.
회수밸브(131)는 차량에 시동이 걸린 경우 개방되는 밸브이다. 회수밸브(131)는 운전자가 브레이크페달(121) 답입 시 발생하는 마스터실린더(120) 내 압력 중 일부를 리저버(110)로 돌려보내 불필요한 압력 형성을 막는다. 즉, 회수밸브(131)는 마스터실린더(120) 내 불필요한 압력 발생을 방지하여 운전자에게 적절한 브레이크페달(121) 답입감을 제공할 수 있다. 또한, 유압 오일이 리저버(110)로 회수될 때 개방된 회수밸브(131)를 거쳐 회수될 수 있다. 회수밸브(131)는 제동제어부(200)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 닫혀 있는 노멀 클로즈 타입(normal close type)으로 형성될 수 있다.
유압모터(140)의 좌측 및 우측에는 각각 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)가 배치되어 있다. 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)는 로터리 펌프(rotary pump)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)는 유압모터(140)의 로터축(rotor shaft)과 연결되어, 유압모터(140)의 회전에 의해 작동되어 유압의 흐름을 제어한다. 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)는 제1 방향과 제1 방향에 대향하는 제2 방향으로 유압을 가할 수 있다. 여기서, 제1 방향은 유압 오일(hydraulic pressure oil)이 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)에서 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)를 거쳐 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게로 흐르는 방향이다. 제2 방향은 유압 오일이 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)에서 제1 및 제2 공급유로(101 및 102)를 따라 리저버(110)로 향하는 방향이다. 즉 제1 방향은, 유압 오일이 리저버(110)에서 공급유로, 양방향펌프(141a 및 141b) 및 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)를 순차적으로 거쳐 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)로 흐르는 방향이고, 제2 방향은, 유압 오일이 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에서 인렛밸브(151, 152, 153 및 154), 양방향펌프(141a 및 141b) 및 공급유로를 순차적으로 거쳐 리저버(110)로 흐르는 방향이다.
여기서 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)는 제동제어부(200)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 열려 있는 노멀 오픈 타입으로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)는 리저버(110)에서 양방향펌프로 유압 오일이 흐르도록 배치된 제1 및 제2 공급유로(101 및 102)의 증압 성능(pressure increasing performance) 향상을 위해 제1 및 제2 공급유로(101 및 102) 상에 배치된다. 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)에는 유압 오일이 저장되는데, 이러한 유압 오일은 리저버(110)로부터 공급되거나, 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)가 제2 방향으로 구동됨으로써 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)에게 공급될 수 있다.
제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)는 리저버(110)와 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b) 간 거리가 멀어 석션(suction) 시 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)의 펌핑 효율 저하를 막기 위한 구성으로서, 제동상황에서 증압 효율을 올려주기 위한 부가적인 장치이다. 따라서, 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)는 본 개시의 구성에서 생략될 수 있다.
제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)는 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)로부터 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 흐르는 유압의 흐름을 제어하기 위해 제1 및 제2 제동유로(104) 상에 배치된다. 제1 및 제2 인렛밸브(151 및 152)는 제1 양방향펌프(141a)로부터 공급되는 유압 오일의 흐름을 제어하고, 제3 및 제4 인렛밸브(153 및 154)는 제2 양방향펌프(141b)로부터 공급되는 유압 오일의 흐름을 제어한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 인렛밸브는, 종래의 차량용 통합형 제동장치에 따른 인렛밸브와는 달리, 별도의 체크밸브(check valve)를 가지고 있지 않다. 또한, 종래의 차량용 통합형 제동장치에 따른 인렛밸브는 일반적으로 휠브레이크에게 공급되는 제동력을 공급하거나 유지시키는 역할을 수행하지만, 본 개시의 일 실시예에 따른 인렛밸브는 이에 더하여 기존의 아웃렛밸브(outlet valve)가 수행하는 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감압 시키는 역할을 수행한다. 따라서 종래의 차량용 통합형 제동장치에서는 4개의 아웃렛밸브가 추가적으로 배치되어야 하나, 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치는 아웃렛밸브를 배제하고 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)만으로 정상적인 제동력 증압(pressure increasing), 유지(maintain) 및 감압(pressure decreasing)을 수행할 수 있다. 차량용 통합형 제동장치에 배치되는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)의 개수를 줄임으로써 장치의 크기 및 무게를 줄일 수 있고 생산단가를 절감할 수 있다는 장점이 있다. 여기서 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)는 제동제어부(200)로부터 제어신호가 입력되지 않을 때인 평상시에 열려 있는 노멀 오픈 타입(normal open type)으로 형성될 수 있다.
제1 제동유로(103)와 제2 제동유로(104) 사이에는 혼합유로(105)가 배치되어 있으며, 혼합유로(105) 상에는 혼합밸브(160)가 배치되어 있다. 혼합밸브(160)는 제1 제동유로(103)와 제2 제동유로(104)간의 유압 오일의 흐름을 제어하기 위해 배치된다.
제동제어부(200)는 차량의 제동을 수행하기 위해 차량용 통합형 제동장치에 포함된 각종 밸브, 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b), 및 유압모터(140)에게 구동신호를 송신하여 유압 흐름의 제어를 수행한다. 제동제어부(200)는 차량 내에 배치된 ECU(Electronic Control Unit)의 일부로서 포함될 수 있고, ECU와는 물리적으로 이격 배치(separated arrangement)되어 별도로 차량용 통합형 제동장치의 제어를 수행할 수 있다. 제동제어부(200)는 하드웨어 프로세서(hardware processor) 및 메모리(memory)를 포함하고, 메모리에는 제동제어부(200)를 실행하기 위한 명령어(command) 및 차량 제동을 위해 필요한 명령어 등이 저장될 수 있다.
차량이 시동이 켜진 경우 제동제어부(200)는 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)에게 제어신호를 송신하여 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)를 닫아 마스터실린더(120)와 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b) 사이의 유압 흐름을 차단하도록 한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치는 운전자가 브레이크페달(121)을 답입한 경우 답입력(stepping force)에 의해 유압이 직접적으로 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 전달되는 것이 아니라, 브레이크페달(121)의 답입량을 입력 받아 그에 상응하는 제동력을 유압모터(140)를 이용하여 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 유압을 전달한다.
닫혀진 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)는 마스터실린더(120) 내부 유압 오일의 흐름을 차단하는 효과가 있어, 운전자가 브레이크페달(121)을 밟는 경우 유압 오일의 저항 등에 의해 답입감을 느낄 수 있다. 브레이크페달(121)의 답입감은 제동제어부(200)가 회수밸브(131)의 개폐를 제어함으로써 조절할 수 있다.
제동제어부(200)는 제동 상황 시 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)의 개폐 및 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)의 구동 방향을 적절히 조절하여 휠락 현상 발생 없이 차량을 제동시킬 수 있다. 여기서 각각의 인렛밸브의 개폐는 독립적(independently)으로 제어되므로 반드시 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)가 함께 열리거나 닫혀야 하는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 유압 오일이 리저버(110)로부터 출발하여 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 제동력을 공급하기까지의 경로가 도시되어 있다.
제동제어부(200)가 휠브레이크에게 제동력을 공급해야 한다고 판단하는 경우, 해당 휠브레이크의 인렛밸브를 개방하고 제1 및/또는 제2 양방향펌프(141a 및/또는 141b)를 제1 방향으로 구동하여 해당 휠브레이크에게 제동력을 공급한다. 운전자가 브레이크페달(121)을 답입한 때 또는 차량이 운전자의 개입 없이 자율주행 중 차량의 감속 또는 제동이 필요하다고 판단하는 때 등에 제동제어부(200)가 해당 휠브레이크에게 제동력을 공급해야 한다고 판단한다.
유압 오일은 리저버(110)로부터 공급되어 제1 및 제2 공급유로(101 및 102)를 따라 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)에게 공급된다. 유압 오일이 제1 및 제2 공급유로(101 및 102)를 따라 이동하는 동안 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)에 유압 오일을 채울 수 있다. 또한, 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182) 내 유압 오일이 충분히 채워진 경우, 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)는 제동 상황이 발생하여 증압이 필요할 때 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)에게 보다 신속히 유압 오일을 제공하여 증압 성능을 향상시킬 수 있다.제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)는 유압모터(140)에 의해 구동되며, 제1 방향으로 구동되어 유압 오일을 제1 및 제2 제동유로(104)를 따라 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)에게 보낼 수 있다. 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154) 중 개방되어 있는 인렛밸브에만 유압 오일이 통과하여 해당 휠브레이크에게 제동력을 공급할 수 있다.
도 3을 참조하면, 유압 오일이 도 2에 도시된 바와 같은 경로로 방향만 다르게 이동하여 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 공급된 제동력을 감압하는 경로가 도시되어 있다.
제동제어부(200)가 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시켜야 한다고 판단한 경우, 해당 휠브레이크의 인렛밸브를 개방하고 제1 및/또는 제2 양방향펌프(141b)를 제2 방향으로 구동하여 해당 휠브레이크에게 제동된 유압 오일을 빼낸다. 운전자가 브레이크페달(121)의 답입을 종료한 때, 차량이 운전자 개입 없이 자율주행 중 더 이상 차량의 감속이 필요 없다고 판단하는 때, 또는 어느 한 휠에 휠락 현상이 발생했을 때 등에 제동제어부(200)가 해당 휠브레이크의 제동력을 감소시켜야 한다고 판단한다.
제동제어부(200)는 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)를 제2 방향으로 구동시키는 동시에 제동력의 감소가 필요한 휠에 해당하는 인렛밸브를 개방하여 유압 오일을 휠브레이크로부터 리저버(110)의 방향으로 이동시킨다. 유압 오일이 리저버(110) 방향으로 흐를 때 제1 및 제2 공급유로(101 및 102)에 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)가 배치되어 있다면, 제1 및 제2 오일챔버(181 및 182)의 공간에도 유압 오일이 채워진다. 종래의 차량용 통합형 제동장치는 별도의 아웃렛밸브를 추가 배치하여 아웃렛밸브를 이용하여 휠브레이크에게 공급된 제동력의 감압을 유도했으나, 본 개시에 따른 차량용 통합형 제동장치는 아웃렛밸브 없이 인렛밸브 만으로 전술한 감압 기능을 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 3에 도시된 유압 오일의 감압 경로뿐만 아니라, 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 공급된 유압 오일이 리저버로 회수되는 또 다른 경로가 도시되어 있다. 도 4에 도시된 감압 경로는 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)의 구동 없이 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 공급된 제동력을 감압 시키는 경로이다.
제동제어부(200)는 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)와 혼합밸브(160)를 개방 시키고, 제1 트랙션 컨트롤밸브(132) 및 회수밸브(131)를 개방 시킴으로써 회수유로(106)를 통하는(through) 감압을 수행할 수 있다.
본 개시에 따른 차량용 통합형 제동장치는 제동력 감압 시 두가지 경로를 통해 신속하게 휠브레이크의 제동력을 감압시킬 수 있다. 이러한 감압 성능은 차량의 휠락 현상 방지에 더욱 효율적이다.
도 2 내지 도 4에는 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)가 모두 개방되어 있는 것으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않고, 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154) 중 어느 하나 이상만 개방되어 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4) 중 일부의 휠에만 제동력을 제공할 수도 있다. 또한, 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)는 반드시 함께 구동되어야 하는 것은 아니고 함께 구동될 때 반드시 같은 방향으로 구동되어야 하는 것은 아니다. 여기서 같은 방향은 제1 방향 또는 제2 방향을 의미한다. 예컨대, 제1 양방향펌프(141a)는 제1 방향으로 구동되고 제1 인렛밸브(151) 및 제2 인렛밸브(152) 중 제1 인렛밸브(151)만 개방되어 제1 휠브레이크(w1)에게만 제동력을 부분적으로 공급할 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치 제어방법의 흐름도이다.
제동제어부(200)는 차량에 시동이 켜졌는지 여부를 판단한다(S51). 제동제어부(200)가 차량에 시동이 켜져 있지 않다고 판단한 경우에는 다음 과정을 수행하지 않고 차량에 시동이 켜질 때까지 대기상태에 머문다.
제동제어부(200)가 차량에 시동이 켜졌다고 판단한 경우 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)를 폐쇄한다(S52). 제1 및 제2 트랙션 컨트롤밸브(132 및 133)를 폐쇄시킴으로써 마스터실린더와 제동시스템(100) 사이의 유압 경로를 분리시킨다. 따라서 운전자가 브레이크페달(121)을 답입하는 경우 답입력에 의해 직접적으로 휠브레이크에게 유압이 전달되는 것이 아니라, 운전자의 브레이크페달(121) 답입한 경우 스트로크센서(123)가 이를 감지하고 감지신호를 제동제어부(200)에게 송신한다. 제동제어부(200)는 수신한 정보를 기초로 답입량에 따른 필요 제동력을 연산하여 그에 따라 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)를 구동하는 방식으로 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 제동력을 공급한다.
제동제어부(200)는 차량 주행 중 운전자가 브레이크페달(121)을 답입하는지 여부를 지속적으로 감지한다(S53). 제동제어부(200)가 차량 주행 중 브레이크페달(121)의 답입을 감지한 경우 답입량에 따른 필요 제동력을 연산하여 제1 내지 제4 휠브레이크에게 유압을 공급한다(S54). 구체적으로, 제동제어부(200)는 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)를 제1 방향으로 구동 시키고 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)를 개방하여 제1 내지 제4 휠브레이크(w1, w2, w3 및 w4)에게 제동력을 공급한다. 필요 제동력에 따라 제1 및 제2 양방향펌프(141a 및 141b)의 구동을 제어할 수 있다. 필요 제동력이 공급된 후에는 이를 유지시키기 위해 제1 내지 제4 인렛밸브(151, 152, 153 및 154)를 폐쇄시킨다.
제동제어부(200)는 운전자의 브레이크페달(121) 답입이 종료되었는지 여부를 판단한다(S55). 제동제어부(200)가 브레이크페달(121) 답입이 종료되지 않았다고 판단한 경우 S54 과정으로 되돌아간다. 제동제어부(200)가 브레이크페달(121) 답입이 종료되었다고 판단한 경우 휠브레이크에게 가해진 유압을 강하시키는 제어를 수행한다(S56). 휠브레이크에게 가해진 유압 강하 방법에는 도 3 및 도 4에 대한 설명에 기재된 바 생략한다.
제동제어부(200)는 이러한 제동력 증압, 유지, 또는 감압을 차량 주행 중 지속적으로 수행해야 하므로, 차량에 시동이 꺼지지 않는 한 본 알고리즘을 반복 수행한다. 따라서 차량에 시동이 꺼지지 않은 경우 S53과정으로 되돌아간다. 제동제어부(200)는 차량에 시동이 꺼졌다고 판단한 경우 본 알고리즘을 종료한다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 차량용 통합형 제동장치 제어방법의 흐름도이다. 대부분의 흐름도 과정은 도 5에 도시된 바와 동일하나, 도 5는 운전자가 직접 제동에 관여한 경우의 흐름도가 도시된 반면에, 도 6은 차량이 운전자의 개입 없이 자율주행 중 제동 상황을 제어할 때의 흐름도가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 과정 중 도 5에 도시된 과정과 중복된 부분에 대한 설명은 생략한다. 도 6에 도시된 흐름도의 S63 과정 및 S65 과정만 도 5에 도시된 흐름도와 다르다.
제동제어부(200)는 차량 자율주행 중 운전자의 브레이크페달(121) 답입 없이 제동 상황이 감지되는지 여부를 판단한다(S63). 차량에는 차량 주변 상황을 감지하기 위해 카메라센서, 레이더센서, 라이더센서, 및 초음파센서 중 어느 하나 이상이 배치되어 있다. 이러한 센서들로 차량 주행 중 전방 상황을 감지하고 차량의 제동 상황을 감지할 수 있다. 이에 더하여 제동제어부(200)가 전방 감지 센서들을 이용하여 제동 상황을 감지하지 않더라도, 운전자의 개입으로 브레이크페달(121)을 답입한 경우 또한 감지할 수 있다. 이러한 제동 상황들이 발생하는 경우 S64 과정을 수행한다.
S64 과정 수행 후 제동제어부(200)는 제동 상황이 종료되었는지 여부를 판단한다(S65). 제동 상황이 종료되었는지 여부 또한 차량에 배치된 주변 환경을 감지하는 센서들을 이용하여 판단한다. 이 경우에는 운전자가 제동에 개입한 후 브레이크페달(121)의 답입을 종료한 경우라도, 제동제어부(200)가 여전히 제동이 필요하다고 판단한 경우에는 제동 상황이 종료되었다고 판단하지 않아 S64 과정으로 되돌아간다. 제동제어부(200)가 제동 상황이 종료되었다고 판단한 경우에는 S66 과정을 수행한다.
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: 제동시스템 101: 제1 공급유로
102: 제2 공급유로 103: 제1 제동유로
104: 제2 제동유로 105: 혼합유로
110: 리저버 120: 마스터실린더
121: 브레이크페달 123: 스트로크센서
131: 회수밸브 132: 제1 트랙션 컨트롤밸브
133: 제2 트랙션 컨트롤밸브 140: 유압모터
141a: 제1 양방향펌프 141b: 제2 양방향펌프
151: 제1 인렛밸브 152: 제2 인렛밸브
153: 제3 인렛밸브 154: 제4 인렛밸브
160: 혼합밸브 181: 제1 오일챔버
182: 제2 오일챔버
w1, w2, w3 및 w4: 제1 내지 제4 휠브레이크

Claims (13)

  1. 차량 제동을 위한 휠브레이크(wheel brake)를 구비한 차량용 통합형 제동장치(integrated braking device for vehicle)에 있어서,
    리저버(reservoir);
    마스터실린더(master cylinder);
    제1 방향을 따라 유압 오일(hydraulic pressure oil)을 전달하여 상기 휠브레이크에게 제동력(braking force)을 공급하거나, 상기 제1 방향에 대향하는(opposing) 제2 방향으로 상기 유압 오일을 전달하여 상기 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시키도록 구성된 양방향펌프(bi-directional pump);
    상기 리저버와 상기 양방향펌프를 직접 연결하도록 구성된 공급유로(supply flow path);
    상기 양방향펌프를 구동(driving)하도록 배치된 유압모터(hydraulic motor);
    상기 양방향펌프로부터 상기 휠브레이크에게 흐르는 유압의 흐름을 제어하기 위해 배치된 인렛밸브(inlet valve);
    상기 마스터실린더 내부 유압 오일의 흐름을 제어하기 위해 상기 마스터실린더와 상기 양방향펌프 사이에 배치된 트랙션 컨트롤밸브(traction control valve); 및
    상기 차량의 제동을 수행하기 위해 상기 차량용 통합형 제동장치에 포함된 솔레노이드 밸브(solenoid valve), 상기 양방향펌프 및 상기 유압모터에게 구동신호(driving signal)를 송신(transmit)하여 유압의 흐름을 제어하는 제동제어부(braking control)를 포함하되,
    상기 제1 방향은,
    상기 유압 오일이 상기 리저버에서 상기 공급유로, 상기 양방향펌프 및 상기 인렛밸브를 순차적으로 거쳐 상기 휠브레이크로 흐르는 방향이고,
    상기 제2 방향은,
    상기 유압 오일이 상기 휠브레이크에서 상기 인렛밸브, 상기 양방향펌프 및 상기 공급유로를 순차적으로 거쳐 상기 리저버로 흐르는 방향인 것을 특징으로 하는 차량용 통합형 제동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랙션 컨트롤밸브를 통하여(through) 흐르는 유압 오일을 상기 리저버로 회수하기 위해 상기 트랙션 컨트롤밸브와 상기 리저버 사이 회수유로(return flow path)에 배치된 회수밸브(return valve)를 더 포함하는 차량용 통합형 제동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공급유로(supply flow path)의 증압 성능 향상을 위해 상기 공급유로 상에 배치된 오일챔버(oil chamber)를 더 포함하는 차량용 통합형 제동장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 운전자가 브레이크페달(brake pedal)을 답입(stepping)한 경우 또는 상기 제동제어부가 상기 차량의 제동이 필요하다고 판단한 경우,
    상기 휠브레이크에게 상기 운전자의 브레이크페달의 답입에 상응하는 제동력을 공급하기 위하여 상기 제동제어부는 상기 양방향펌프를 제1 방향으로 구동시키고, 상기 인렛밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합형 제동장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 운전자가 브레이크페달의 답입을 마친 경우 또는 상기 제동제어부가 상기 차량의 제동이 필요하지 않다고 판단한 경우,
    상기 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시키기 위하여 상기 제동제어부는 상기 양방향펌프를 제2 방향으로 구동시키고, 상기 인렛밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합형 제동장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 휠브레이크에게 공급된 제동력의 크기가 유지될 필요가 있는 경우, 상기 제동제어부는 상기 인렛밸브를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합형 제동장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차량에 시동이 켜진 경우,
    상기 제동제어부는 상기 트랙션 컨트롤밸브를 폐쇄하여 상기 마스터실린더 내부의 유압 오일이 상기 양방향펌프로 흐르지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합형 제동장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 차량의 운전자가 브레이크페달의 답입을 마친 경우 또는 상기 제동제어부가 상기 차량의 제동이 필요하지 않다고 판단한 경우,
    상기 제동제어부는 상기 인렛밸브, 상기 트랙션 컨트롤밸브 및 상기 회수밸브를 개방하여 상기 유압 오일을 상기 리저버에게로 회수하는 것을 특징으로 하는 차량용 통합형 제동장치.
  10. 차량 제동을 위한 휠브레이크(wheel brake)를 구비하고 양방향으로 유압 오일(hydraulic pressure oil)을 토출(discharge)시킬 수 있는 양방향펌프(bi-directional pump)를 포함하는 차량용 통합형 제동장치의 제어방법에 있어서,
    상기 차량에 시동이 걸렸는지 여부를 판단하는 과정;
    상기 차량에 시동이 걸렸다고 판단한 경우 마스터실린더(master cylinder)와 상기 양방향펌프 사이에 배치된 트랙션 컨트롤밸브(traction control valve)를 폐쇄하는 과정;
    상기 차량의 운전자가 브레이크페달(brake pedal)을 답입(stepping)하거나 상기 차량이 주행 중 제동 상황이 감지(detect)되어 상기 차량의 제동이 필요한지 여부를 판단하는 과정;
    상기 차량의 제동이 필요하다고 판단한 경우 상기 양방향펌프를 구동하여 상기 유압 오일을 제1 방향으로 전달하여 상기 휠브레이크에게 제동력(braking force)을 공급하는 과정; 및
    상기 차량의 제동이 더 이상 필요하지 않다고 판단한 경우 상기 양방향펌프를 구동하여 상기 유압 오일을 제2 방향으로 전달하여 상기 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시키는 과정을 포함하되,
    상기 제1 방향은,
    상기 유압 오일이 리저버에서 공급유로, 상기 양방향펌프 및 인렛밸브를 순차적으로 거쳐 상기 휠브레이크로 흐르는 방향이고,
    상기 제2 방향은,
    상기 유압 오일이 상기 휠브레이크에서 상기 인렛밸브, 상기 양방향펌프 및 상기 공급유로를 순차적으로 거쳐 상기 리저버로 흐르는 방향인 것을 특징으로 하는 차량용 통합형 제동장치의 제어방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 휠브레이크에게 공급된 제동력을 유지시켜야 한다고 판단한 경우,
    상기 휠브레이크와 상기 양방향펌프 사이의 유로(flow path) 상에 배치된 상기 인렛밸브(inlet valve)를 폐쇄시키는 과정을 더 포함하는 차량용 통합형 제동장치의 제어방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 휠브레이크에게 공급된 제동력을 감소시키는 과정은,
    상기 트랙션 컨트롤밸브를 개방하고, 상기 트랙션 컨트롤밸브로부터 흐르는 유압 오일이 상기 리저버로 흐르는 것을 제어하도록 배치된 회수밸브(return valve)를 개방하는 것을 더 포함하는 차량용 통합형 제동장치의 제어방법.
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