KR100751229B1 - 차량용 브레이크 제어시스템 - Google Patents

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김정훈
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Abstract

본 발명은 브레이크 페달이 빠르거나 깊게 눌러질 때 제동력을 자동으로 증가시켜 운전자의 브레이크 작동을 보조하는 브레이크의 보조 제동력 제어기능을 구비한 차량용 브레이크 제어시스템에 관한 것으로, 특히 브레이크의 보조 제동력 제어시 운전자의 페달감을 향상시키기 위한 차량용 브레이크 제어시스템에 관한 것이다.
본 발명은 브레이크의 보조 제동력 제어 초기에는 모터를 설정된 전류 듀티비로 온/오프 제어하여 마스터실린더의 브레이크압력이 유압펌프 입구측으로 순간적으로 빠져나가는 것을 방지함으로써 브레이크 페달이 꺼지는 느낌을 들지 않도록 하고, 브레이크의 보조 제동력 제어 종료시에는 휠 실린더과 마스터실린더의 압력차를 미리 줄여주고, 줄어든 휠 실린더의 브레이크 압력이 마스터실린더로 리턴되도록 함으로써 브레이크페달에 가해지는 충격을 낮추어 브레이크 페달감을 향상시킨다.

Description

차량용 브레이크 제어시스템{Brake control system for a vehicle}
도 1은 종래 차량용 브레이크 제어시스템을 간략화한 브레이크 액압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 브레이크 제어시스템의 브레이크 액압 회로도이다.
도 3은 도 1의 브레이크 액압회로도에서 브레이크의 보조 제동력 제어시 초기 압력제어패턴을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
도 4는 도 1의 브레이크 액압회로도에서 브레이크의 보조 제동력 제어시 종료 압력제어패턴을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
MC : 마스터실린더 SC1,SC2 : 노멀오픈형 컷밸브
SI1, SI2 : 노멀클로즈형 입구밸브 PC1~PC4 : 노멀오픈형 입구밸브
PC5~PC8 : 노멀클로즈형 출구밸브 PS : 압력센서
MF : 주액압라인 MFc : 보조액압라인
본 발명은 차량용 브레이크 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 브레이크 페달이 빠르거나 깊게 눌러질 때 제동력을 자동으로 증가시켜 운전자의 브레이크 작동을 보조하는 브레이크의 보조 제동력 제어기능을 구비한 차량용 브레이크 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 브레이크의 보조 제동력 제어(Brake Assist control)는 운전자가 긴급한 제동상황에서 충분한 제동력을 생성하지 못하는 경우에 안티록 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System ; 이하 ABS 라 칭함) 또는 트랙션 제어 시스템(Traction Ccontrol System ; 이하 TCS 라 칭함)에서 사용되는 유압 모듈레이터를 작동시켜 보조의 제동력을 공급한다.
도 1은 종래 차량용 브레이크 제어시스템의 간략화한 브레이크 액압 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 마스터실린더(MC)와 휠 실린더(W)사이에는 주액압라인(MF)이 연결되고, 이 주액압라인(MF)상에는 주액압라인(MF)을 개폐하는 노멀오픈밸브(SC)가 설치된다. 또한, 유압펌프(HP)의 흡입측과 마스터실린더(MC)사이에는 보조액압라인(MFC)이 연결되고, 이 보조액압라인(MFc)상에는 보조액압라인(MFc)을 개폐하는 노멀클로즈밸브(SI)가 설치된다. 이때, 이 노멀오픈밸브(SC), 노멀클로즈밸브(SI) 및 유압펌프를 작동시키는 모터(M)는 전자제어유닛(ECU)에 의해 구동된다. 미설명부호 PC1는 입구밸브, PC2는 출구밸브, WS는 휠속도센서, CV1과 CV2는 체크밸브이다.
도 1의 작동을 살펴보면, 운전자가 브레이크 페달을 급격히 조작하는 것과 같이 브레이크의 보조 제동력 제어 개시조건이 만족되면 전자제어유닛(ECU)은 보조의 제동력을 생성하기 위해 먼저, 노멀오픈밸브(SC)는 폐쇄시키고, 노멀클로즈밸브(SI)는 개방시켜 브레이크페달조작에 따라 마스터실린더에서 브레이크압력이 승압된 브레이크액을 보조액압라인(MFC)를 통해 유압펌프(HP)의 흡입 측으로 유입시킨다. 그리고, 모터(M)를 구동시켜 유압펌프(HP)를 작동시킴으로써 보조의 제동력을 휠 실린더(W)에 제공하여 제동력을 보조한다.
그러나, 노멀클로즈밸브를 개방시키고 유압펌프를 작동시키게 되면 마스터실린더의 브레이크압력이 순간적으로 유압펌프의 흡입측으로 빨려 들어가게 되는데 이로 인해 브레이크 페달에 브레이크 반력이 형성되지 않아 운전자는 브레이크페달이 심하게 꺼지는 느낌을 받게 된다.
또한, 운전자가 브레이크페달을 밟음에 따라 차량의 속도가 일정속도이하로 떨어지거나, 브레이크페달의 압력 상승률이 소정율보다 낮은 경우와 같이 브레이크의 보조 제동력 제어 종료조건이 만족되면 전자제어유닛(ECU)은 노멀오픈밸브(SC)를 개방시키고, 노멀클로즈밸브(SI)를 폐쇄시키고, 모터(M)를 정지시켜 브레이크의 보조 제동력 제어를 종료시킨다.
그러나, 브레이크의 보조 제동력 제어 종료시 휠 실린더의 브레이크압력이 마스터실린더의 브레이크압력보다 상대적으로 큰 상태에서 노멀오픈밸브(SC)를 원래의 초기상태로 개방하게 되면 휠 실린더와 마스터실린더의 압력차에 의해 휠 실린더의 압력이 마스터실린더로 갑자기 유입되어 브레이크페달을 치는 현상이 생긴다.
이러한 브레이크의 보조 제동력 제어의 초기와 종료시의 현상들로 인해 운전자는 브레이크 페달감이 나쁘다고 느끼게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 브레이크의 보조 제동력 제어시 운전자의 페달감을 향상시키기 위한 차량용 브레이크 제어시스템을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 브레이크 제어시스템은 각각의 휠 실린더와, 마스터실린더와, 상기 마스터실린더와 휠 실린더를 연결하는 주액압라인과, 상기 주액압라인을 개폐하는 노멀오픈형 컷밸브와, 상기 휠 실린더의 배출 측에 설치되고 상기 휠 실린더로 브레이크압력을 승압하여 토출하는 유압펌프와, 상기 유압펌프를 작동시키는 모터, 상기 유압펌프의 흡입측과 마스터실린더를 연결하는 보조액압라인과, 상기 보조액압라인을 개폐하는 노멀클로즈형 입구밸브와, 상기 휠 실린더의 입구와 출구측에 각각 마련되는 입구밸브와 출구밸브, 상기 노멀오픈형 컷밸브, 노멀클로즈형 입구밸브, 입구밸브, 출구밸브 및 유압펌프를 구동 제어하는 제어수단을 포함하고, 상기 제어수단은 운전자의 브레이크페달 조작에 따른 제동력을 보조하기 위한 브레이크의 보조 제동력 제어시 상기 마스터실린더의 브레이크액이 상기 보조액압라인을 통해 상기 유압펌프의 흡입측으로 유입되도록 상기 노멀오픈형 컷밸브는 폐쇄시키고, 상기 노멀클로즈형 입구밸브는 개방시키고, 상기 유압펌프를 작동시키는 모터를 구동시키되, 상기 모터의 온타임보다 오프타임을 길게 하여 상기 브레이크페달의 반력을 유지시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 제어수단은 상기 브레이크의 보조 제동력 제어 종료시 상기 노멀클로즈형 입구밸브는 폐쇄시키고, 상기 모터는 정지시키고, 상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시키되, 상기 입구밸브와 출구밸브를 통해 상기 휠 실린더의 브레이크압력을 감압시킨 후에 상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시켜 상기 마스터실린더로 리턴되는 상기 휠 실린더의 브레이크압력에 의해 상기 브레이크페달에 가해지는 충격을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 차량용 브레이크 시스템의 제어방법은 브레이크의 보조 제동력 제어시에는 상기 마스터실린더의 브레이크액이 상기 보조액압라인을 통해 상기 유압펌프의 흡입측으로 유입되도록 상기 노멀오픈형 컷밸브는 폐쇄시키고, 상기 노멀클로즈형 입구밸브는 개방시키고, 상기 브레이크페달의 반력을 유지시키도록 상기 모터의 온타임보다 오프타임을 길게 하여 상기 모터를 구동시키고, 상기 브레이크의 보조 제동력 제어 종료시에는 상기 노멀클로즈형 입구밸브는 폐쇄시키고, 상기 모터는 정지시키고, 상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시키되, 상기 마스터실린더로 리턴되는 상기 휠 실린더의 브레이크압력에 의해 상기 브레이크페달에 가해지는 충격을 감소시키기 위해 상기 입구밸브와 출구밸브를 통해 상기 휠 실린더의 브레이크압력을 감압시킨 후에 상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시키는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 브레이크 제어시스템의 브레이크 액압 회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 제어 시스템은 브레이크 페달(BP)의 압박에 의한 진공부스터(VB)의 작동에 의해 브레이크 압력을 발생시키는 마스터실린더(MC)를 포함한다.
이 마스터실린더(MC)는 두 개의 챔버(MCP, MCS)를 가지며, 마스터실린더(MC)로부터 휠 실린더(WFR, WRL)에 전달되는 브레이크 액압을 제어하기 위해 첫 번째 챔버(MCP)와 전륜 우측 바퀴(FR)와 후륜 좌측 바퀴(RL)에 각각 설치된 휠 실린더(WFR, WRL) 사이의 주액압라인(MF)에는 노멀오픈형 컷밸브(SC1)가 마련된다. 그리고, 이 노멀오픈형 컷밸브(SC1)와 휠 실린더(WFR, WRL) 사이의 유압라인(MFr,MFl)에는 노멀오픈형 입구밸브(PC1, PC2)가 마련된다. 이 노멀오픈형 입구밸브(PC1, PC2)에는 병렬로 각각 체크밸브(CV1, CV2)가 설치된다. 휠 실린더(WFR, WRL)에서의 브레이크액은 이 체크밸브(CV1, CV2)를 거쳐 컷밸브(SC1)을 통해 마스터실린더(MC)로 리턴한다.
또한, 브레이크액이 휠 실린더(WFR, WRL)의 출구측에는 노멀클로즈형 출구밸브(PC5, PC6)가 마련된다. 이 노멀클로즈형 출구밸브(PC5, PC6)의 출구측에는 휠 실린더(WFR, WRL)에서 배출되는 브레이크액을 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(RS1) 및 이 저압 어큐뮬레이터(RS1)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 강제 환류시키는 유압펌프(HP1)와 모터(M)가 마련된다.
한편, 유압펌프(HP1)의 흡입측과 마스터실린더(MC)의 첫 번째 챔버(MCP)사이의 보조액압라인(MFc)사이에는 노멀오픈형 입구밸브(SI1)가 마련된다. 그리고, 체크밸브(CV5, CV6)는 보조액압라인(MFc)에 의해 분기되는 두 개의 액압라인상에 각각 설치된다. 이에 따라, 입구밸브(SI1)가 폐쇄되면 마스터 실린더(MC)와 유압펌프(HP1)사이의 보조액압라인(MFc)는 차단되고, 입구밸브(SI1)가 개방되면 마스터 실린더(MC)와 유압펌프(HP1)사이의 보조액압라인(MFc)는 연결된다. 이때, 체크밸브(CV5)는 브레이크액이 저압 어큐뮬레이터(RS1)로 유입되는 것을 방지한다.
한편, 전륜 좌측 바퀴(FL)와 후륜 우측 바퀴(RR)의 유압회로에서는 각각의 부품들이 상술한 전륜 우측 바퀴(FR)와 후륜 좌측 바퀴(RL)의 유압회로와 동일하게 구성된다. 참고로, 참조부호 DP1, DP2는 고압 어큐뮬레이터이다.
도 1에서의 컷밸브(SC1, SC2), 입구밸브(SI1, SI2), 그리고 각 휠 실린더(WFR, WRL, WFL, WRR)에서의 입구밸브(PC1~PC4)와 출구밸브(PC5~PC8), 유압펌프(HP1,HP2)는 ABS 모드 등의 제어모드를 수행하는 전자제어유닛(ECU)에 의해 작동된다.
전륜 좌우측 바퀴(FL, FR)와 후륜 좌우측 바퀴(RL, RR)에 각각 마련된 바퀴 속도센서(WS1~WS4)는 검출된 바퀴의 회전속도를 제공할 수 있도록 전자제어유닛(ECU)에 전기적으로 연결된다.
또한, 전자제어유닛(ECU)에는 브레이크 페달(BP)이 눌러지면 턴 온되고 눌림이 풀어지면 턴 오프되는 브레이크 스위치(BS)가 전기적으로 연결된다. 또한, 전자제어유닛(ECU)에는 마스터 실린더(MC)의 압력을 검출하는 압력센서(PS)가 전기적으로 연결된다.
도 3은 도 1의 브레이크 액압회로도에서 브레이크의 보조 제동력 제어시 초기 압력제어패턴을 설명하기 위한 제어흐름도이다. 도 3을 살펴보면, 마스터실린더(MC)의 압력을 검출하는 압력센서(PS)의 값을 읽어 들인다(100). 그리고, 읽어 들인 마스터실린더(MC)의 압력값에 기초하여 브레이크의 보조 제동력 제어 개시조건을 판단한다(110). 이때, 읽어 들인 마스터실린더(MC)의 압력값이 미리 설정된 압력값보다 크고 그 압력변화율이 미리 설정된 비율보다 크면 브레이크의 보조 제동력 제어 개시조건으로 판단한다.
작동모드 110에서 판단결과 브레이크의 보조 제동력 제어 개시조건이면 입구밸브(SI1, SI2)는 개방시키고, 노멀오픈형 컷밸브(SC1, SC2)는 폐쇄시킨다(120). 이로 인해, 보조액압라인(MFc)이 개방되어 마스터실린더(MC)의 브레이크액이 보조액압라인을 통해 유압펌프(HP1, HP2)로 유입된다.
이와 함께 유압펌프(HP1, HP2)를 작동시켜 각 휠 실린더((WFR, WRL, WFL, WRR)의 브레이크 액압을 상승시키도록 모터(M)를 구동시킨다(130). 이때, 모터(M)를 연속적으로 동작시키지 않고 일예로, 3 스캔타임 온/ 7 스캔타임 오프와 같이 미리 설정된 전류듀티비로 모터(M)를 제어하여 마스터실린더의 브레이크압력이 유압펌프(HP1, HP2)의 흡입측으로 순간적으로 빠져나가는 것을 방지하여 브레이크 페달감을 향상시킨다.
이하에서는 브레이크의 보조 제동력 제어의 종료시의 제어동작을 살펴보기로 한다.
도 4는 도 1의 브레이크 액압회로도에서 브레이크의 보조 제동력 제어시 종료 압력제어패턴을 설명하기 위한 제어흐름도이다. 도 4를 살펴보면, 마스터실린더(MC)의 압력을 검출하는 압력센서(PS)의 값을 읽어 들인다(200). 그리고, 읽어 들인 마스터실린더(MC)의 압력값에 기초하여 브레이크의 보조 제동력 제어 종료조건을 판단한다(210). 이때, 읽어 들인 마스터실린더(MC)의 압력값이 미리 설정된 압력값보다 작고 그 압력변화율이 미리 설정된 비율보다 작으면 브레이크의 보조 제동력 제어 종료조건으로 판단한다.
작동모드 210에서 판단결과 브레이크의 보조 제동력 제어 종료조건이면 입구밸브(SI1, SI2)를 폐쇄시킴과 함께 모터(M)를 정지시킨다(220). 이때, 컷밸브(SC1, SC2)는 계속해서 폐쇄상태를 유지한다.
그리고, 브레이크 압력을 소정시간동안(일예로 21msec) 감압시키기 위해 소정시간동안 입구밸브(P1~P4)는 폐쇄시키고 출구밸브(P5~P8)는 개방시킨다(230, 240).
소정시간이 경과하면, 각 휠 실린더(WFR, WRL, WFL, WRR)의 브레이크압력이 마스터실린더(MC)측으로 리턴할 수 있도록 다시 입구밸브(P1~P4)는 개방시키고, 출구밸브(P5~P8)는 폐쇄시킨다(250).
그런 후에 각 휠 실린더(WFR, WRL, WFL, WRR)의 브레이크압력을 주액압라인(MF)를 통해 마스터실린더(MC)로 리턴시키기 위해 컷밸브(SC1, SC2)를 개방시킨다(260). 이에 따라, 각 휠 실린더(WFR, WRL, WFL, WRR)와 마스터실린더(MC)사이의 압력차가 소정치 줄어든 상태에서 리턴됨으로써 압력차에 의해 브레이크 페달을 치는 현상이 상당히 줄어들어 브레이크 페달감이 향상된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 브레이크의 보조 제동력 제어 초기에 모터를 설정된 전류 듀티비로 온/오프 제어하여 마스터실린더의 브레이크압력이 유압펌프 흡입측으로 순간적으로 빠져나가는 것을 방지함으로써 브레이크 페달이 꺼지는 느낌을 들지 않도록 하여 브레이크 페달감을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 브레이크의 보조 제동력 제어 종료시 휠 실린더과 마스터실린더의 압력차를 미리 줄여주고, 줄어든 휠 실린더의 브레이크 압력이 마스터실린더로 리턴되도록 함으로써 브레이크페달에 가해지는 충격을 낮추어 브레이크 페달감이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 각각의 휠 실린더와, 마스터실린더와, 상기 마스터실린더와 휠 실린더를 연결하는 주액압라인과, 상기 주액압라인을 개폐하는 노멀오픈형 컷밸브와, 상기 휠 실린더의 배출 측에 설치되고 상기 휠 실린더로 브레이크압력을 승압하여 토출하는 유압펌프와, 상기 유압펌프를 작동시키는 모터, 상기 유압펌프의 흡입측과 마스터실린더를 연결하는 보조액압라인과, 상기 보조액압라인을 개폐하는 노멀클로즈형 입구밸브와, 상기 휠 실린더의 입구와 출구측에 각각 마련되는 입구밸브와 출구밸브, 상기 노멀오픈형 컷밸브, 노멀클로즈형 입구밸브, 입구밸브, 출구밸브 및 유압펌프를 구동 제어하는 제어수단을 포함하고,
    상기 제어수단은 운전자의 브레이크페달 조작에 따른 제동력을 보조하기 위한 브레이크의 보조 제동력 제어시 상기 마스터실린더의 브레이크액이 상기 보조액압라인을 통해 상기 유압펌프의 흡입측으로 유입되도록 상기 노멀오픈형 컷밸브는 폐쇄시키고, 상기 노멀클로즈형 입구밸브는 개방시키고, 상기 유압펌프를 작동시키는 모터를 구동시키되, 상기 모터의 온타임보다 오프타임을 길게 하여 상기 브레이크페달의 반력을 유지시키는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 브레이크의 보조 제동력 제어 종료시 상기 노멀클로즈형 입구밸브는 폐쇄시키고, 상기 모터는 정지시키고, 상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시키되, 상기 입구밸브와 출구밸브를 통해 상기 휠 실린더의 브레이크압력을 감압시킨 후에 상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시켜 상기 마스터실린더로 리턴되는 상기 휠 실린더의 브레이크압력에 의해 상기 브레이크페달에 가해지는 충격을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 브레이크의 보조 제동력 제어시에는 상기 마스터실린더의 브레이크액이 상기 보조액압라인을 통해 상기 유압펌프의 흡입측으로 유입되도록 상기 노멀오픈형 컷밸브는 폐쇄시키고,
    상기 노멀클로즈형 입구밸브는 개방시키고,
    상기 브레이크페달의 반력을 유지시키도록 상기 모터의 온타임보다 오프타임을 길게 하여 상기 모터를 구동시키고,
    상기 브레이크의 보조 제동력 제어 종료시에는 상기 노멀클로즈형 입구밸브는 폐쇄시키고,
    상기 모터는 정지시키고,
    상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시키되, 상기 마스터실린더로 리턴되는 상기 휠 실린더의 브레이크압력에 의해 상기 브레이크페달에 가해지는 충격을 감소시키기 위해 상기 입구밸브와 출구밸브를 통해 상기 휠 실린더의 브레이크압력을 감압시킨 후에 상기 노멀오픈형 컷밸브를 개방시키는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 시스템의 제어방법.
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