KR20110125112A - 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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최욱진
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Abstract

본 발명은 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치부와, 차량의 주차 시 제동력을 발생시키는 모터를 가지는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법에 있어서, 주차 스위치부로부터 입력된 주차 지시 신호에 기초하여 기준 시간 동안 작동된 주차 스위치의 작동 횟수를 판단하고, 주차 스위치의 작동 횟수와 미리 정해진 작동 횟수를 비교하고, 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수를 초과하면 상기 모터의 구동을 금지시킨다.
본 발명은 주차 브레이크 시스템의 과다 작동을 방지하여 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법 {Electronic parking brake system and method of controlling the same}
본 발명은 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 적절한 작동을 위한 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
브레이크 시스템(brake system)은 주행하는 차량을 감속 또는 정지시킴과 동시에 주정차 상태를 유지시키기 위한 제동 장치이다.
브레이크 시스템은 차량 내부의 운전석 일측에 구비된 레버를 운전자가 조작함에 따라 작동된다. 즉, 브레이크 시스템은 운전자가 레버를 당기면 케이블이 당겨져 후륜 측 브레이크어셈블리가 작동되어 제동력이 확보되고, 이와 반대로 레버를 풀면 케이블이 풀어져 후륜 측 브레이크어셈블리가 작동 해제되어 제동력이 해제된다.
이와 같은 브레이크 시스템은 주정차 시 운전자가 매번 레버를 수동으로 조작해야 하므로 그 사용이 매우 불편하였다.
이에 따라 간단한 스위치 조작으로 운전자의 수동조작 모드 및 HECU, 엔진의 전자제어유닛(ECU), ABS 및 TCU의 전자제어유닛(ECU) 등과 연계하여 자동으로 주차 브레이크어셈블리를 작동시키거나 풀어주고 긴급한 상황에서는 제동 안정성을 확보하는 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB: Electrical Parking Brake)이 개발되었다.
전자식 주차 브레이크 시스템의 종류로는 작동방식에 따라 케이블 풀러(Cable puller)형, 모터 온 캘리퍼(Motor-On-Caliper)형, 압력 주차 브레이크(Hydraulic Parking Brake)형이 있다.
이러한 전자식 주차 브레이크 시스템 중 모터 온 캘리퍼 형(caliper type brake) 브레이크 시스템의 브레이크 어셈블리는 캘리퍼와, 캘리퍼 내에 마련된 브레이크 디스크와, 브레이크 디스크 양쪽에 위치한 패드를 가진다.
모터 온 캘리퍼 형 브레이크 시스템은 제동 시 유압 작용에 따라 인출된 피스톤이 패드를 밀고, 이 패드는 브레이크 디스크 쪽으로 이동되어 브레이크 디스크에 접촉된다.
즉, 모터 온 캘리퍼 형 브레이크 시스템은 제동 시 패드를 강하게 밀어 주면 패드 전체가 브레이크 디스크에 접촉되면서 마찰력이 발생하고 이때 발생된 마찰력을 통해 브레이크 디스크의 회전이 멈춤으로써 차륜의 회전이 정지되어 차량을 제동시킨다.
이러한 모터 온 캘리퍼 형 브레이크 시스템은 차량 제동력의 크기에 관계없이 단지 페달의 가력에 따른 유압의 크기만을 조절하여 패드 전체를 브레이크 디스크 쪽으로 이동시키게 된다.
이와 같은, 모터 온 캘리퍼 형 브레이크 시스템은 과다 작동 시, 주차 브레이크의 제어 기능이 떨어지고 과다 작동으로 인한 패드의 마모가 많이 발생되며, 모터 및 그 외 구성 부품의 고장이 많이 발생되었다.
과다 작동을 방지하여 제어 성능을 향상시키기 위한 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
과다 작동으로 인한 모터 및 구성 부품들의 고장을 방지하기 위한 전자식 주차 브레이크 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템은 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치부; 차량의 주차 시 제동력을 발생시키는 모터; 주차 스위치부로부터 입력된 주차 지시 신호에 기초하여 기준 시간 동안 작동된 주차 스위치의 작동 횟수를 판단하고, 판단된 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수를 초과하면 모터의 구동을 금지를시키는 제어부를 포함한다.
제어부는, 일정 시간이 경과하면 모터의 작동 금지를을 해제한다.
제어부는 기준 시간 동안 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내이면 모터의 구동을 제어한다.
차량의 각 차륜에 장착된 브레이크 디스크와, 브레이크 디스크의 주변에 마련된 패드와, 패드를 이동시키는 피스톤과, 피스톤을 이동시키는 너트와, 모터 구동 시 회전하여 너트를 이동시키는 스핀들을 더 포함하고, 모터는 차량의 주차 시 패드를 브레이크 디스크에 접촉시켜 마찰력을 발생시키고, 주차 해제 시 패드를 브레이크 디스크로부터 분리시킨다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법은, 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치부와, 차량의 주차 시 제동력을 발생시키는 모터를 가지는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법에 있어서, 주차 스위치부로부터 입력된 주차 지시 신호에 기초하여 기준 시간 동안 작동된 주차 스위치의 작동 횟수를 판단하고, 주차 스위치의 작동 횟수와 미리 정해진 작동 횟수를 비교하고, 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수를 초과하면 모터의 구동을 금지를시킨다.
모터의 구동을 금지를시키는 것은, 일정 시간이 경과하면 모터의 작동 금지를을 해제하는 것을 포함한다.
기준 시간 동안 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내이면 모터의 구동을 제어하여 제동력을 발생시키는 것을 더 포함한다.
본 발명은 주차 브레이크 시스템의 과다 작동을 방지하여 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
이에 따라 전자식 주차 브레이크 장치에 마련된 모터 및 구성 부품들의 내구성을 향상시킬 수 있고 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법의 순서도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 장치의 구성도이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 전자식 주차 브레이크 장치는 차량의 각 차륜(미도시)에 설치되어 각 차륜과 함께 회전하는 원판형상의 브레이크 디스크(10)와, 브레이크 디스크(10)의 양 측면에 설치되어 브레이크 디스크(10)와의 마찰력을 통해 제동력을 발생시키는 한 쌍의 패드(11)를 가진다. 여기서 한 쌍의 패드(11)는 브레이크 디스크(10)를 사이에 두고 서로 대향되게 배치된다.
전자식 주차 브레이크 장치는 압력 공간(P)이 형성된 캘리퍼 하우징(12)과, 캘리퍼 하우징(12)의 압력 공간(P)에 이동 가능하게 마련된 피스톤(13)과, 피스톤(13)을 이동시키는 작동부(14)와, 작동부(14)를 작동시키는 모터(M)를 더 가진다.
즉, 피스톤(13)은 차량 제동 시 모터(M)의 구동에 의해 축선을 따라 이동하면서 패드(11)를 작동시킨다. 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
피스톤(13)의 내부에는 길이의 조정이 가능한 조정부(14)가 마련되어 있다.
이 조정부(14)는 모터(M)에 연결되고, 제동 시 모터(M)의 구동에 의해 직선 이동하면서 조정부(14)의 길이가 연장되어 피스톤(13)을 패드(11) 쪽으로 이동시키고, 제동 해제 시 조정부(14)의 길이가 단축되어 피스톤(13)이 패드(11) 반대쪽으로 이동된다.
이러한 조정부(14)는 모터(M)에 연결되어 모터(M)의 구동에 따라 회전하는 스핀들(14a)과, 스핀들(14a)에 나사 결합되고 제동 시 스핀들(14a)의 회전에 따라 직선 이동하여 피스톤(13)에 맞닿는 너트(14b)와, 너트(14b)에 마련된 고정 부재(14c)를 가진다.
여기서 고정 부재(14c)는 외주 면에 톱니 형상의 복수의 이가 형성되어 있고, 이 구획 부재(14c)의 이는 너트(14b)를 피스톤(13) 내부의 이(미도시)에 결합된다. 이에 따라, 너트(14b)는 스핀들(14a)의 회전에 따라 직선 방향으로 이동 가능하지만 회전은 불가능하다.
그리고 스핀들(14a)과 모터(M) 사이에는 축선 방향으로 베어링(15)이 마련되어 있다. 이 베어링(15)은 모터(M)의 축을 일정한 위치에 고정시키고, 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시킨다.
도 1은 차량 제동 시 전자식 주차 브레이크 장치의 작동 예시도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 제동 시 스핀들(14a)이 어느 한 방향으로 회전함에 따라 너트(14b)가 제1방향으로 이동하고, 너트(14b)의 이동에 따라 너트(14b)의 단부가 피스톤(13)에 접촉하면서 피스톤(13)을 밀고, 피스톤(13)이 밀림에 따라 패드(11)가 브레이크 디스크(10)에 접촉되어 마찰력이 발생됨으로써 제동력이 발생된다.
즉, 차량의 제동 시 모터(M)의 구동에 의해 하나의 패드(11)가 브레이크 디스크(10)의 일 측면에 압박되어 브레이크 디스크(10)와 마찰하여 제동력을 발생시킨다.
그리고, 하나의 패드(11)가 브레이크 디스크(10)에 압박되면 그 반력에 의해 캘리퍼 하우징(12)은 후진 이동하게 되고, 이에 따라 캘리퍼 하우징(12)에 설치된 다른 하나의 패드(11)는 브레이크 디스크(10)의 타 측면에 압박되어 브레이크 디스크(10)의 타측 면과 마찰하여 제동력을 발생시킨다.
이와 같이 모터(M)의 구동을 통해 브레이크 디스크(10) 쪽으로 이동되는 패드(11a)는 브레이크 디스크(10)를 가압하면서 클램핑 력(Clamping Force)을 가해 제동을 구현하게 된다.
도 2는 차량 제동 시 전자식 주차 브레이크 장치의 작동 해제 예시도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 제동 해제 시 스핀들(14a)이 제동 시와 다른 방향으로 회전함에 따라 너트(14b)가 제2방향으로 이동하고, 너트(14b)의 이동에 따라 너트(14b)의 단부가 피스톤(13)에서 분리되면서 피스톤(13)이 모터(M) 쪽으로 당겨짐으로써 패드(11)가 브레이크 디스크(10)에서 분리되어 마찰력이 해제된다. 즉, 제동력이 해제된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 구성도로, 전자식 주차 브레이크 시스템은 전자식 주차 브레이크 장치(10 내지 15)와 전자식 제어 장치(20)를 포함한다.
전자식 제어 장치(20)는 차량의 주정차 시 모터(M)의 구동을 제어함으로써 패드(11)를 브레이크 디스크(10)로 밀어 한 쌍의 패드(11)와 브레이크 디스크(10) 사이에 마찰력이 발생되도록 한다.
이러한 전자식 제어 장치(20)는 주차 스위치부(21), 제어부(22), 저장부(23) 및 모터 구동부(24)를 포함한다.
주차 스위치부(21)는 운전자에 의해 온으로 조작되면 주차 설정 모드 신호를 제어부(22)로 전송하고, 운전자에 의해 오프로 조작되면 주차 해제 모드 신호를 제어부(22)로 전송한다.
즉 주차 스위치부(21)는 조작 상태에 따라 차량의 주차 설정 모드 또는 주차 해제 모드로 변경되도록 한다.
제어부(22)는 주차 스위치부(21)로부터 주차 설정 모드 신호가 입력되면 자동 주차 모드로 설정하고, 주차 스위치부(21)로부터 주차 해제 모드 신호가 입력되면 주차 모드를 해제한다.
제어부(22)는 주차 스위치부(21)가 온으로 조작되면 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 시간을 체크하고, 기준 시간 동안의 작동 횟수를 판단한다.
여기서 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 시간 및 작동 횟수는 주차 스위치부(21)의 조작 시간 및 조작 횟수이고, 기준 시간은 일정한 크기의 시간 간격을 의미한다. 예를 들면, 기준 시간 동안의 작동 횟수는 10초 동안의 작동 횟수이다.
제어부(22)는 기준 시간 동안의 주차 스위치부(21)의 작동 횟수와 미리 정해진 횟수를 비교하고, 주차 스위치부(21)의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내가 아니면(즉, 초과하면) 전자식 주차 브레이크 시스템(즉, 주차 스위치부(21))의 과다 작동으로 판단한다.
제어부(22)는 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 과다 작동으로 판단되면 주차 스위치부(21)로부터 조작 신호가 입력되어도 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동이 금지를되도록 제어하고, 일정 시간이 경과하면 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동 금지를이 해제되도록 제어한다.
이때 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동 금지를 시 차량은 제동력이 인가된 주정차 상태이다.
여기서 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동 금지는 모터(M)의 작동 금지시키는 것이다.
또한 제어부(22)는 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동 금지 상태를 운전자가 인지 가능하도록 표시부(미도시) 또는 경보부(미도시)의 구동을 제어하는 것도 가능하다.
즉, 전자식 주차 브레이크 시스템의 과다 작동 시 표시부(미도시) 또는 경보부(미도시)를 이용하여 운전자에게 알려주는 것이 가능하다.
그리고 제어부(22)는 주차 스위치부(21)의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내이면 전자식 주차 브레이크 시스템의 정상 작동으로 판단한다.
아울러 별도의 ABS, TCU 등의 전자제어유닛(ECU)에서 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 과다 작동 상태를 판단하는 것도 가능하다.
제어부(22)는 주차 설정 모드 시 모터 구동부(24)로 모터(M)의 구동 명령을 전송함으로써 제동력이 발생되도록 한다.
아울러 제어부(22)는 브레이크 페달(미도시)이 가압되거나, 휠 속도 감지부(미도시)로부터 감지된 각 차륜의 속도가 일정 속도 이하로 감소되면 주차 모드로 판단하여 모터(M)의 구동을 제어하는 것도 가능하다. 또한 제어부(22)는 주차 설정 모드 시 각종 시스템(HECU, 엔진 ECU, TCU 등)의 전자제어유닛(미도시)으로부터 전송된 데이터를 기초로 차량의 주차 상태를 판단하여 모터(M)의 구동을 제어하는 것도 가능하다.
저장부(23)는 과다 작동의 판단의 기준이 되는 기준 시간 및 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 횟수가 미리 정해져 저장되어 있고, 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동 금지를 해제시키는 일정 시간이 저장되어 있다.
모터 구동부(24)는 전자식 주차 브레이크 시스템의 정상 작동 상태에서 주차 스위치부(21)가 온 조작 된 경우 제어부(22)의 명령에 대응하는 전류를 생성하고 생성된 전류를 모터(M)로 인가함으로써 각 차륜의 제동력을 발생시킨다.
전자식 주차 브레이크 장치의 모터(M)는 차량 주정차 시 모터 구동부(24)로부터 인가된 전류를 공급받아 정회전 또는 역회전하여 차륜에 제동력 제공하거나 또는 제동력을 해제한다.
도 4는 본 발명 실시예에 따른 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법의 순서도로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
우선, 전자식 주차 브레이크 시스템은 레버가 조작되거나 또는 주차 스위치부(21)가 조작(101)되면, 조작된 신호를 분석하여 차량이 주차 설정 모드인지 또는 주차 해제 모드인지 판단한다.
그리고 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 시간을 체크하고, 기준 시간 내 작동된 작동 횟수를 판단한다.
이때 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 시간 및 작동 횟수는 주차 스위치부(21)로부터 전송된 주차 지시 신호에 기초한 주차 스위치부(21)의 조작 시간 및 조작 횟수이다.
다음 기준 시간 동안 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 횟수와 미리 정해진 작동 횟수를 각각 비교하고, 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내가 아니면 전자식 주차 브레이크 시스템의 과다 작동으로 판단한다.
다음 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 과다 작동으로 판단되면 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동을 금지시킨다. 즉, 주차 스위치부(21)로부터 조작 신호가 입력되어도 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동되지 않도록 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동을 금지시킨다.
이때 차량은 제동력이 인가된 주정차 상태이다.
아울러 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동 금지 상태를 운전자가 인지 가능하도록 표시부(미도시) 또는 경보부(미도시)를 통해 출력하는 것도 가능하다.
다음 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동이 금지된 후 일정 시간이 경과하면 전자식 주차 브레이크 시스템(EPB)의 작동 금지이 해제되도록 제어한다.
이와 같이 전자식 주차 브레이크 시스템의 과다 작동을 판단하여 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동을 금지시키고, 이를 운전자에게 인지시켜 줌으로써 전자식 주차 브레이크 시스템의 과다 작동에 대해 운전자가 주의할 수 있다.
이에 따라 전자식 주차 브레이크 시스템의 과다 작동을 방지함으로써 전자식 주차 브레이크 장치의 모터 및 구성부품들의 내구성을 향상시킬 수 있고 또한 수명을 연장시킬 수 있다.
반면 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내이면 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동이 정상이라고 판단한다.
그리고 전자식 주차 브레이크 시스템의 작동이 정상이라고 판단되면 모터(M)를 구동시켜 스핀들(14a)을 회전시킨다. 스핀들(14a)이 회전함에 따라 너트(14b)가 직선으로 이동하고, 너트(14b)의 이동에 따라 너트(14b)의 단부가 피스톤(13)에 접촉하면서 피스톤(13)을 민다.
다음, 피스톤(13)이 밀림에 따라 패드(11)가 밀리게 되고, 이로 인해 패드(11)가 브레이크 디스크(10)에 접촉되어 마찰력이 발생됨으로써 제동력이 발생된다.
즉, 차량의 제동 시 모터(M)의 구동에 의해 하나의 패드(11)가 브레이크 디스크(10)의 일 측면에 압박되어 브레이크 디스크(10)와 마찰하여 제동력을 발생시킨다.
그리고, 하나의 패드(11)가 브레이크 디스크(10)에 압박되면 그 반력에 의해 캘리퍼 하우징(12)은 후진 이동하게 되고, 이에 따라 캘리퍼 하우징(12)에 설치된 다른 하나의 패드(11)는 브레이크 디스크(10)의 타 측면에 압박되어 브레이크 디스크(10)의 타측 면과 마찰하여 제동력을 발생시킨다.
이와 같이 모터(M)의 구동을 통해 브레이크 디스크(10) 쪽으로 이동되는 패드(11a)는 브레이크 디스크(10)를 가압하면서 클램핑 력(Clamping Force)을 가해 제동을 구현하게 된다.
20: 전자 제어 장치 21: 주차 스위치부
22: 제어부 23: 저장부
24: 모터 구동부 M: 모터

Claims (7)

  1. 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치부;
    상기 차량의 주차 시 제동력을 발생시키는 모터;
    상기 주차 스위치부로부터 입력된 주차 지시 신호에 기초하여 기준 시간 동안 작동된 상기 주차 스위치의 작동 횟수를 판단하고, 상기 판단된 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수를 초과하면 상기 모터의 구동을 금지시키는 제어부를 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    일정 시간이 경과하면 상기 모터의 작동 금지를 해제하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기준 시간 동안 상기 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내이면 상기 모터의 구동을 제어하는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 각 차륜에 장착된 브레이크 디스크와, 상기 브레이크 디스크의 주변에 마련된 패드와, 상기 패드를 이동시키는 피스톤과, 상기 피스톤을 이동시키는 너트와, 상기 모터 구동 시 회전하여 상기 너트를 이동시키는 스핀들을 더 포함하고,
    상기 모터는, 상기 차량의 주차 시 상기 패드를 상기 브레이크 디스크에 접촉시켜 마찰력을 발생시키고, 주차 해제 시 상기 패드를 상기 브레이크 디스크로부터 분리시키는 전자식 주차 브레이크 시스템.
  5. 차량의 주차를 지시하는 주차 스위치부와, 차량의 주차 시 제동력을 발생시키는 모터를 가지는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 주차 스위치부로부터 입력된 주차 지시 신호에 기초하여 기준 시간 동안 작동된 상기 주차 스위치의 작동 횟수를 판단하고,
    상기 주차 스위치의 작동 횟수와 미리 정해진 작동 횟수를 비교하고,
    상기 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수를 초과하면 상기 모터의 구동을 금지시키는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모터의 구동이 금지되고 일정 시간이 경과하면 상기 모터의 구동 금지를 해제하는 것을 더 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준 시간 동안 상기 주차 스위치의 작동 횟수가 미리 정해진 작동 횟수 이내이면 상기 모터의 구동을 제어하여 제동력을 발생시키는 것을 더 포함하는 전자식 주차 브레이크 시스템의 제어 방법.
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