KR102880903B1

KR102880903B1 - 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR102880903B1
Application number: KR1020200102362A
Authority: KR
Inventors: 김은식; 이수혁
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-08-14
Filing date: 2020-08-14
Publication date: 2025-11-04
Anticipated expiration: 2040-08-14
Also published as: CN114074642A; DE102021207910A1; US20220048479A1; KR20220021984A; US12246691B2

Abstract

브레이크 페달의 스트로크를 검출한 검출 신호를 출력하는 스트로크 센서; 및 상기 검출 신호를 입력 받고, 상기 검출 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 브레이크 페달의 변위에 따른 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기;를 포함하며, 상기 스위칭 신호는, 상기 브레이크 페달의 작동을 기반으로 차량 내 타 장치의 동작을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어기로 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템이 개시된다.

Description

브레이크 시스템{BREAK SYSTEM}

본 발명은 브레이크 시스템에 관한 것으로, 차량의 브레이크 페달에 설치되었던 스톱램프 스위치를 생략하고 브레이크 페달의 스트로크를 검출하는 스트로크 센서를 통해 스톱램프 스위치의 신호에 상응하는 신호를 생성하여 스톱램프 스위치 신호를 기반으로 작동하는 여러 제어기로 이를 제공할 수 있는 브레이크 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 적용되는 브레이크 시스템에서 운전자의 입력을 제공받는 브레이크 페달에는 차량의 스톱램프를 작동시키기 위한 스톱램프 스위치가 구비된다.

통상, 스톱램프 스위치는 브레이크 페달의 조작 이전에 로우(LOW) 값을 가지며 브레이크 페달의 조작 시 하이(HIGH) 값을 갖는 제1 출력 신호와 브레이크 페달의 조작 이전에 하이 값을 가지며 브레이크 페달의 조작 시 로우 값을 갖는 제2 출력 신호를 출력한다. 이러한 제1 출력 신호와 제2 출력 신호는 브레이크 페달 조작 여부에 따라 차량 내 타 장치들을 제어하는 여러 제어기로 제공되어 타 장치의 동작 여부를 제어하는데 사용된다.

한편, 차량의 브레이크 페달에는 브레이크의 조작량, 즉 브레이크의 스트로크를 검출하는 스트로크 센서도 구비된다. 스트로크 센서에서 출력되는 스트로크 검출 신호는 주로 통합 전자 부스터(Integrated Electric Booster)를 구비한 브레이크 시스템의 제동력(유압)을 결정하는데 적용된다.

이와 같이, 종래의 브레이크 시스템에는 브레이크의 조작 여부를 판단할 수 있는 스위치와 센서가 중복되어 사용되고 있어 차량의 원가를 상승시키는 요인이 되는 문제점이 있다. 특히, 스톱램프 스위치는 차량 내 복수의 제어기로 신호 전송을 위해 각각의 제어기와 와이어링 되어야 하므로 차량 내 부품 배치를 위한 레이아웃 구성에도 악영향을 미치며 단순히 브레이크 페달의 조작 여부만 판단하므로 복수의 제어기가 필요로 하는 적절한 브레이크 조작 정도를 제공할 수도 없는 문제점이 있다.

상기 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2017-0118524 A KR 10-2013-0013998 A KR 10-2012-0086554 A

이에 본 발명은, 종래의 브레이크 페달에 구비된 스톱램프 스위치를 제거하고 브레이크 페달에 설치된 스트로크 센서의 출력 신호로부터 스톱램프 스위치의 출력 신호에 대응되는 신호를 생성할 수 있는 브레이크 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

브레이크 페달의 스트로크를 검출한 검출 신호를 출력하는 스트로크 센서; 및

상기 검출 신호를 입력 받고, 상기 검출 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 브레이크 페달의 변위에 따른 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기;를 포함하며,

상기 스위칭 신호는, 상기 브레이크 페달의 작동을 기반으로 차량 내 타 장치의 동작을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어기로 제공되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제어기는 상기 스트로크 센서와 와이어링으로 연결되어 상기 검출 신호를 입력 받고, 상기 제2 제어기는 상기 제1 제어기와 CAN(Controller Area Network)으로 연결되어 상기 스위칭 신호를 입력 받을 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 검출 신호는, 상기 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 상기 최소 듀티에서 상기 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호를 포함하며, 상기 제1 채널 신호(CH1)와 제2 채널 신호(CH2)는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하며, 상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 채널 신호와 상기 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제1 스위칭 신호를 반전시켜 제2 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제어기는 상기 제2 채널 신호와 상기 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 스위칭 신호를 반전시켜 제1 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기준값은 상기 제2 제어기 마다 다른 값을 갖는 복수의 기준값을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 기준값은 상기 제2 제어기에서 수행되는 제어에서 요구되는 브레이크 페달의 스트로크에 기반하여 결정될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제어기 또는 상기 제2 제어기는 브레이크 시스템의 이상 발생 여부를 판단하는 IEB(Integrated Electric Booster) 제어기를 포함하며, 상기 IEB 제어기는 상기 검출 신호와, 브레이크 시스템 내 실린더의 피스톤 이동에 따른 유체 유압의 변동을 검출하는 압력 센서의 출력 신호 및 브레이크 시스템의 유체 흐름 경로에 마련된 솔레노이드 밸브의 전류 흐름을 검출하는 솔레노이드 밸브 전류 센서의 출력 신호 중 적어도 하나를 기반으로 브레이크 시스템의 이상 여부를 판단할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,

브레이크 페달의 스트로크를 검출한 결과를, 상기 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 상기 최소 듀티에서 상기 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호로 출력하는 스트로크 센서;

상기 제1 채널 신호 및 상기 제2 채널 신호 중 적어도 하나와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호 및 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기; 및

상기 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호 중 적어도 하나를 제공받아 상기 브레이크 페달의 작동을 기반으로 차량 내 타 장치의 동작을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어기;

를 포함하는 브레이크 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제어기는 상기 스트로크 센서와 와이어링으로 연결되어 상기 제1 채널 신호 및 상기 제2 채널 신호 중 적어도 하나를 입력 받고, 상기 제2 제어기는 상기 제1 제어기와 CAN(Controller Area Network)을 연결되어 상기 제1 스위칭 신호 및 상기 제2 스위칭 신호 중 적어도 하나를 입력 받을 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 채널 신호(CH1)와 제2 채널 신호(CH2)는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하며, 상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 채널 신호와 상기 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제2 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제1 스위칭 신호를 반전시켜 제2 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 제1 제어기는 상기 제2 채널 신호와 상기 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제2 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 스위칭 신호를 반전시켜 제1 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

상기 브레이크 시스템에 따르면, 종래의 브레이크 페달이 구비된 스톱램프 스위치를 제거할 수 있으므로 스톱램프 스위치 자체와 스톱램프와 차량의 여러 제어기 간 와이어링을 제거할 수 있으므로 차량 원가 절감이 가능하며, 차량 내 부품들의 레이아웃의 자유도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 브레이크 시스템에 따르면, 스톱램프 스위치의 고장에 따른 품질 문제를 제거할 수 있어 전반적인 차량 품질의 향상을 달성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 브레이크 시스템에 따르면, 기준값을 적절이 조정하여 브레이크가 원하는 위치까지 이동하였을 때 타 제어기에 사용되는 스위칭 신호를 생성할 수 있어 정밀한 차량 제어가 가능한 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 스트로크 센서에서 출력되는 검출 신호의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 생성되는 스위칭 신호의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 제2 제어기의 종류 별로 서로 다른 기준 신호를 적용하는 예를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 적용되는 브레이크 시스템의 이상 판단을 위한 IEB 제어기의 동작을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 브레이크 시스템을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템은, 브레이크 페달(10)의 스트로크를 검출한 검출 신호를 출력하는 스트로크 센서(11)와, 스트로크 센서(11)로부터 검출 신호를 제공받고 제공 받은 검출 신호와 사전 설정된 기준값을 비교하고 비교 결과에 기반하여 브레이크 페달의 변위에 따른 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기(100)를 포함할 수 있다.

스트로크 센서(11)는 브레이크 페달(10)에 장착되어 운전자의 브레이크 조작에 따른 스트로크, 즉 브레이크 페달(10)의 변위에 해당하는 검출 신호를 출력할 수 있다. 차량 내 브레이크의 동작을 제어하는 제어기(도 1에서 통합 전자 부스터 제어기(100))는 검출 신호를 입력 받아 운전자의 제동 의지를 파악할 수 있다.

제1 제어기(100)는 스트로크 센서(11)로부터 브레이크 페달(10)의 스트로크의 크기에 해당하는 검출 신호를 입력 받고, 입력 받은 검출 신호를 이용하여 브레이크 페달의 변위에 따른 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

제1 제어기(100)는 와이어링에 의해 스트로크 센서(11)와 연결됨으로써 스트로크 센서(11)로부터 검출 신호를 입력 받을 수 있다.

본 발명의 여러 실시형태에서, 제1 제어기(100)는 스트로크 센서(11)로부터 입력된 검출 신호를 기반으로 제동 압력을 산출하고, 마스터 실린더 내의 압력이 산출된 제동 압력이 되도록 전동기(모터)를 구동시키는 통합 전자 부스터(Integrated Electric Booster: IEB) 제어기(100)가 될 수 있다.

제1 제어기(100)에서 생성된 스위칭 신호는 브레이크 페달의 조작에 해당하는 스위칭 신호를 제공받고 그에 따라 차량 내 타 장치나 부품을 제어하는 타 제어기인 제2 제어기(110 내지 150)로 제공될 수 있다. 제1 제어기(100)와 제2 제어기(110 내지 150)는 차량 내부의 제어기간 통신을 위해 마련된 CAN(Controller Area Network)을 통해 통신할 수 있다.

예를 들어, 제2 제어기는, 브레이크 페달의 조작을 검출한 스위칭 신호를 인식하여 브레이크 페달의 조작을 표시하는 차량의 스톱램프의 온/오프를 제어하는 ICU(Integrated Central control Unit)(110)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 제어기는, 브레이크 페달의 조작을 검출한 스위칭 신호를 인식하여 브레이크 페달 조작 시에만 차량의 시동이 가능하게 차량 시동 제어를 수행하는 IBU(integrated Body control Unit)(120)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 제어기는, 브레이크 페달의 조작을 검출한 스위칭 신호를 인식하여 차량의 크루즈 컨트롤 실행을 해제하고 ISG(Idle Stop and Go) 기능을 제어하는 EMS(Engine Management System)(130)을 포함할 수 있다.

또한, 제2 제어기는, 브레이크 페달의 조작을 검출한 스위칭 신호를 인식하여 변속기의 시프트 잠금을 해제하는 SBW(Shift By Wire) 제어기(140)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 제어기는, EMS(130)와 SBW 제어기(140)의 기능을 통합한 VCU(Vehicle Control Unit)(150)을 포함할 수 있다.

도 1에서, EMS(130)와 SBW 제어기(140) 및 VCU(150)를 모두 도시한 것은 설명의 편의를 위한 것이며, 실제 차량의 경우 주로 엔진을 구비하는 내연 기관 차량 또는 하이브리드 차량에서는 EMS(130)와 SBW 제어기(140)가 구비되며, 엔진을 갖지 않고 전기 모터를 이용하여 동력을 생성하는 전기 자동차에서는 VCU(150)가 구비될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 스트로크 센서에서 출력되는 검출 신호의 일례를 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 것과 같이, 스트로크 센서(11)는 브레이크 페달(10)의 변위, 즉 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티(도 2에서는 90%의 듀티)에서 최소 듀티(도 2에서는 10%의 듀티)로 선형적으로 듀티가 감소하는 하나의 신호와, 최소 듀티에서 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 다른 하나의 신호를 출력할 수 있다. 즉, 스트로크 센서(11)는 스트로크가 증가함에 따라 듀티가 감소하는 제1 채널 신호(CH1) 및 스트로크가 증가함에 따라 듀티가 증가하는 제2 채널 신호(CH2)를 포함하는 검출 신호를 출력할 수 있다.

여기에서, 듀티는 펄스 신호에서 하이(HIGH) 상태가 나타나는 비율을 의미하며, 최대 듀티와 최소 듀티는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 나타낼 수 있다. 즉, 최대 듀티와 50% 듀티 사이의 크기와 최소 듀티와 50% 듀티 사이의 크기는 서로 동일하며, 제1 채널 신호(CH1)와 제2 채널 신호(CH2) 역시 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 나타낼 수 있다.

제1 제어기(100)는 도 2에 도시된 것과 같은 스트로크 센서(11)의 검출 신호를 사전 설정된 기준값(UR 또는 LR)과 비교하고 그 결과에 따라 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 생성되는 스위칭 신호의 예를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 제1 제어기(100)는 스트로크 센서(11)에서 출력되는 제1 채널 신호(CH1)과 사전 설정된 제1 기준값(UR)을 서로 비교하고, 제1 채널 신호(CH1)가 제1 기준값(UR) 보다 큰 경우 하이 상태를 나타내고 제1 채널 신호(CH1)가 제1 기준값(UR) 보다 작거나 같은 경우 로우 상태를 나타내는 하나의 스위칭 신호(BS)를 생성할 수 있다.

또한, 제1 제어기(100)는 스트로크 센서(11)에서 출력되는 제2 채널 신호(CH2)과 사전 설정된 제2 기준값(LR)을 서로 비교하고, 제2 채널 신호(CH2)가 제2 기준값(LR) 보다 큰 경우 하이 상태를 나타내고 제2 채널 신호(CH2)가 제2 기준값(UR) 보다 작거나 같은 경우 로우 상태를 나타내는 다른 하나의 스위칭 신호(BLS)를 생성할 수 있다.

여기서, 제1 기준값(UR)과 제2 기준값(LR)은 브레이크 페달을 밟는 힘이 작용하거나 작용하던 밟는 힘이 해제된 것을 판단하기 위해 사전에 결정되는 기준값이다. 이 기준값은 브레이크 페달에 밟는 힘이 작용한 것으로 판단할 수 있는 스트로크의 크기에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 브레이크 페달에 밟는 힘이 조금만 작용한 경우에도 스위칭 신호를 발생시키고자 한다면, 도 2에 도시된 것과 같은 더 낮은 스트로크에 해당하는 듀티를 기준값으로 결정할 수 있으며, 제1 채널 신호(CH1)와 제2 채널 신호(CH2)가 50% 듀티를 기준으로 서로 상보적 관계를 나타내므로 제1 기준값(UR)과 제2 기준값(LR)은 50%의 듀티를 기준으로 서로 동일한 크기 차이를 갖는 값이 될 수 있다.

다른 예로, 제1 제어기(100)는 스트로크 센서(11)에서 출력되는 제1 채널 신호(CH1)과 사전 설정된 제1 기준값(UR)을 서로 비교하고, 제1 채널 신호(CH1)가 제1 기준값(UR) 보다 큰 경우 하이 상태를 나타내고 제1 채널 신호(CH1)가 제1 기준값(UR) 보다 작거나 같은 경우 로우 상태를 나타내는 하나의 스위칭 신호(BS)를 생성하고, 생성된 스위칭 신호(BS)를 반전 논리 소자 등에 적용하여 그 반전 신호를 생성하는 방식으로 다른 하나의 스위칭 신호(BLS)를 생성할 수도 있다. 이 경우 하나의 기준값 만으로 두 개의 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

마찬가지로, 제1 제어기(100)는 스트로크 센서(11)에서 출력되는 제2 채널 신호(CH2)과 사전 설정된 제2 기준값(LR)을 서로 비교하고, 제2 채널 신호(CH2)가 제2 기준값(LR) 보다 큰 경우 하이 상태를 나타내고 제2 채널 신호(CH2)가 제2 기준값(UR) 보다 작거나 같은 경우 로우 상태를 나타내는 하나의 스위칭 신호(BLS)를 생성하고, 생성된 스위칭 신호(BLS)를 반전 논리 소자 등에 적용하여 그 반전 신호를 생성하는 방식으로 다른 하나의 스위칭 신호(BS)를 생성할 수도 있다. 이 경우에도 하나의 기준값 만으로 두 개의 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

도 3에서, 두 스위칭 신호(BS, BLS)의 상태가 하이에서 로우 또는 로우에서 하이로 천이 되는 구간은 회로 동작에서 지연 등이 발생하는 구간으로 실제로는 매우 짧은 시간(예를 들어, 1/100 초 이하)이므로 무시 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 제2 제어기의 종류 별로 서로 다른 기준 신호를 적용하는 예를 설명하는 도면이다.

전술한 바와 같이, 브레이크 페달의 밟는 힘을 판단하기 위한 기준값은 스트로크 기준을 필요에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

도 4를 참조하면, 제1 제어기(100)는 제2 제어기들(110-150)로 각각 제공하는 스위칭 신호를 서로 다른 기준값(UR1-UR4, LR1-LR4)을 기반으로 생성할 수 있다.

예를 들어, 차량의 스톱램프의 점등 여부를 판단하기 위해 ICU(110)로 제1 제어기(100)가 전송하는 스위칭 신호는, 브레이크 페달의 스트로크가 가장 작은 상태(P1)에서 스톱램프의 점등이 가능하도록 결정될 수 있다. 이 경우, 스트로크 센서(11)의 제1 채널 신호(CH1)와 비교되는 제1 기준값(UR1)은 상대적으로 가장 큰 값을 가질 수 있으며, 제2 채널 신호(CH2)와 비교되는 제2 기준값(LR1)은 상대적으로 가장 작은 값을 가질 수 있다.

또한, 차량의 ISG 기능의 작동 시점을 판단하기 위해 EMS(130) 또는 VCU(150)으로 제1 제어기(100)가 전송하는 스위칭 신호는, 스톱램프 점등 판단 스트로크 보다 충분히 더 큰 스트로크가 발생한 상태(P2)에서 ISG 작동이 이루어지도록 제1 기준값(UR2) 및 제2 기준값(LR2)이 결정될 수 있다.

또한, 차량 시동 시 브레이크 밟음 여부를 판단하기 위해 IBU(120)로 제1 제어기(100)가 전송하는 스위칭 신호는, 차량 시동 시 충분한 제동력이 확보 되어야 하므로 ISG 기능 여부를 판단하는 것 보다 충분히 더 큰 스트로크가 발생한 상태(P3)에서 판단이 이루어지도록 제1 기준값(UR3) 및 제2 기준값(LR3)이 결정될 수 있다.

또한, 차량 변속기의 시프트 잠금 해제 여부를 판단하기 위해 SBW(Shift By Wire) 제어기(140)로 제1 제어기(100)가 전송하는 스위칭 신호는, 차량 변속기의 시프트로 인해 차량이 밀리거나 순간적으로 급격한 발진이 일어나는 경우에도 차량을 안전하게 정지해 있을 수 있어야 하므로 시동 시 브레이크 밟음 여부를 판단하는 것 보다 충분히 더 큰 스트로크가 발생한 상태(P4)에서 잠금 해제가 이루어질 수 있도록 제1 기준값(UR4) 및 제2 기준값(LR4)이 결정될 수 있다.

한편, 종래에 차량의 브레이크 시스템의 동작을 제어하는 IEB 제어기(100)는 차량의 브레이크 시스템의 이상 발생 여부를 판단하고 이상이 발생한 경우 브레이크 시스템의 페일 세이프(fail safe) 제어를 수행하기 위해 스톱램프 스위치의 스위칭 신호를 이용하였다. 또한, IEB 제어기(100)는 브레이크 시스템의 이상 발생 여부를 판단하기 위한 리던던시로서 스트로크 센서의(11) 신호와 브레이크 시스템 내 실린더의 피스톤 이동에 따른 유체 유압의 변동을 검출하는 압력 센서의 출력 신호를 이용하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 브레이크 페달에 설치된 스톱램프 스위치를 제거하고 스톱램프 스위치에서 출력되는 신호와 실질적으로 동일한 신호를 스트로크 센서 신호로부터 생성해 내는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 스톱램프 스위치의 신호에 대응되는 신호를 스트로크 센서의 출력으로부터 제작하는 것이므로, 브레이크 시스템의 이상 여부를 판단하기 위해 스톱램프 스위치의 신호를 대체할 수 있는 추가적인 리던던시가 요구된다.

도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서 적용되는 브레이크 시스템의 이상 판단을 위한 IEB 제어기의 동작을 설명하는 도면이다.

도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 브레이크 시스템에서는, IEB 제어기(100)가 브레이크 시스템의 유체 흐름 경로에 마련된 솔레노이드 밸브의 전류 흐름을 검출하는 솔레노이드 밸브 전류 센서로부터 솔레노이드 밸브의 전류 정보를 입력 받아 브레이크 시스템의 이상 여부를 판단하고 페일 세이프 구동 여부를 판단할 수 있다.

예를 들어, IEB 제어기(100)는 스트로크 센서(11)에서 브레이크 페달의 스트로크를 검출한 채널 신호(CH1 또는 CH2)를 입력 받으면 브레이크 시스템의 솔레노이드 밸브로 동작 명령에 대응되는 신호를 전송하여 솔레노이드 밸브에 작동 전류를 변경하여 솔레노이드 밸브를 작동시킬 수 있다. 만약, IEB 제어기(100)가 동작 명령을 전송하였음에도 솔레노이드 밸브 전류가 변경하지 않는다면 브레이크 시스템에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이, IEB 제어기(100)는 솔레노이드 밸브의 전류를 검출하는 전류 센서의 센싱값을 입력 받아 브레이크 시스템의 이상 여부를 판단할 수 있다. 브레이크 시스템은 유압 공급을 위해 다수의 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있으며, IEB 제어기(100)가 브레이크 시스템의 이상을 판단하기 위한 리던던시로 적용되는 솔레노이드 밸브는 IEB 제어기(100)의 동작 명령에 의해 동작하는 임의의 솔레노이드 밸브가 될 수 있다.

이상에서는, 브레이크 페달(10)에 구비된 스트로크 센서(11)와 와이어링으로 연결된 IEB 제어기(100)가 제1 제어기로 동작하면서 스위칭 신호를 생성하는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, IEB 제어기(100)는 본 발명의 범위 내에서 스트로크 센서(11)와 와이어링 되고 제2 제어기와 CAN 통신이 가능한 다른 제어기로 대체될 수 있다. 예를 들어, 브레이크 페달의 물리적 움직임에 대한 기구적 전기적 제어가 요구되는 폴더블 페달이 브레이크 페달로 적용된 경우, 폴더블 페달을 제어하기 위한 폴더블 페달 제어기가 제1 제어기로 동작할 수 있으며, 이 경우 IEB 제어기(100)는 폴더블 페달 제어기가 스트로크 센서의 검출 신호를 기반으로 작성한 스위칭 신호를 입력 받는 제2 제어기로 작동할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 브레이크 시스템은, 종래의 브레이크 페달에 구비된 스톱램프 스위치를 제거하여 스톱램프 스위치와 차량의 여러 제어기 간 와이어링을 제거할 수 있으므로 차량 원가 절감이 가능하며, 차량 내 부품들의 레이아웃의 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 브레이크 시스템은, 스톱램프 스위치의 고장에 따른 품질 문제를 제거할 수 있어 전반적인 차량 품질의 향상을 가져올 수 있다.

또한, 본 발명의 여러 실시형태에 따른 브레이크 시스템은, 기준값을 적절이 조정하여 브레이크가 원하는 위치까지 이동하였을 때 타 제어기에 사용되는 스위칭 신호를 생성할 수 있어 정밀한 차량 제어가 가능하다.

이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

10: 브레이크 페달 11: 스트로크 센서
100: 제1 제어기 110-150: 제2 제어기

Claims

브레이크 페달의 스트로크를 검출한 검출 신호를 출력하는 스트로크 센서; 및
상기 검출 신호를 입력 받고, 상기 검출 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 브레이크 페달의 변위에 따른 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기;를 포함하며,
상기 스위칭 신호는, 상기 브레이크 페달의 작동을 기반으로 차량 내 타 장치의 동작을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어기로 제공되고,
상기 검출 신호는, 상기 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 상기 최소 듀티에서 상기 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호를 포함하며, 상기 제1 채널 신호(CH1)와 제2 채널 신호(CH2)는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 가지며,
상기 기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하고,
상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 채널 신호와 상기 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호를 생성하되,
상기 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호와 상기 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호는 동일 스트로크에서 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 제어기는 상기 스트로크 센서와 와이어링으로 연결되어 상기 검출 신호를 입력 받고, 상기 제2 제어기는 상기 제1 제어기와 CAN(Controller Area Network)을 연결되어 상기 스위칭 신호를 입력 받는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
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청구항 1에 있어서,
상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제1 스위칭 신호를 반전시켜 상기 제2 스위칭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 제어기는 상기 제2 채널 신호와 상기 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제2 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 스위칭 신호를 반전시켜 상기 제1 스위칭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 기준값은 상기 제2 제어기 마다 다른 값을 갖는 복수의 기준값을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 복수의 기준값은 상기 제2 제어기에서 수행되는 제어에서 요구되는 브레이크 페달의 스트로크에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 제어기 또는 상기 제2 제어기는 브레이크 시스템의 이상 발생 여부를 판단하는 IEB(Integrated Electric Booster) 제어기를 포함하며, 상기 IEB 제어기는 상기 검출 신호와, 브레이크 시스템 내 실린더의 피스톤 이동에 따른 유체 유압의 변동을 검출하는 압력 센서의 출력 신호 및 브레이크 시스템의 유체 흐름 경로에 마련된 솔레노이드 밸브의 전류 흐름을 검출하는 솔레노이드 밸브 전류 센서의 출력 신호 중 적어도 하나를 기반으로 브레이크 시스템의 이상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 제어기는 상기 스트로크 센서에서 검출된 스트로크를 기반으로 제동 압력을 산출하고 차량 내 마스터 실린더 내의 압력이 산출된 제동 압력이 되도록 제어하는 통합 전자 부스터(Integrated Electric Booster: IEB) 제어기이고,
상기 제2 제어기는 제2 제어기는, 스톱램프의 온/오프를 제어하는 ICU(Integrated Central control Unit), 브레이크 페달 조작 시에 차량의 시동이 가능하게 차량 시동 제어를 수행하는 IBU(integrated Body control Unit), 브레이크 페달의 조작을 검출한 스위칭 신호를 인식하여 차량의 크루즈 컨트롤 실행을 해제하고 ISG(Idle Stop and Go) 기능을 제어하는 EMS(Engine Management System) 및 브레이크 페달의 조작 시 변속기의 시프트 잠금을 해제하는 SBW(Shift By Wire) 제어기 및 상기 EMS와 상기 SBW 제어기의 기능을 통합한 VCU(Vehicle Control Unit) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 제어기는 폴더블 페달 제어기이고,
상기 제2 제어기는 제2 제어기는, 상기 스트로크 센서에서 검출된 스트로크를 기반으로 제동 압력을 산출하고 차량 내 마스터 실린더 내의 압력이 산출된 제동 압력이 되도록 제어하는 통합 전자 부스터(Integrated Electric Booster: IEB) 제어기, 스톱램프의 온/오프를 제어하는 ICU(Integrated Central control Unit), 브레이크 페달 조작 시에 차량의 시동이 가능하게 차량 시동 제어를 수행하는 IBU(integrated Body control Unit), 브레이크 페달의 조작을 검출한 스위칭 신호를 인식하여 차량의 크루즈 컨트롤 실행을 해제하고 ISG(Idle Stop and Go) 기능을 제어하는 EMS(Engine Management System) 및 브레이크 페달의 조작 시 변속기의 시프트 잠금을 해제하는 SBW(Shift By Wire) 제어기 및 상기 EMS와 상기 SBW 제어기의 기능을 통합한 VCU(Vehicle Control Unit) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
브레이크 페달의 스트로크를 검출한 결과를, 상기 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 상기 최소 듀티에서 상기 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호로 출력하는 스트로크 센서;
상기 제1 채널 신호 및 상기 제2 채널 신호 중 적어도 하나와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호 및 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기; 및
상기 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호 중 적어도 하나를 제공받아 상기 브레이크 페달의 작동을 기반으로 차량 내 타 장치의 동작을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어기;
를 포함하되,
상기 제1 채널 신호(CH1)와 제2 채널 신호(CH2)는 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖고,
상기 기준값은 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖는 제1 기준값 및 제2 기준값을 포함하며,
상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 채널 신호와 상기 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제2 스위칭 신호를 생성하되,
상기 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호와 상기 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호는 동일 스트로크에서 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 제어기는 상기 스트로크 센서와 와이어링으로 연결되어 상기 제1 채널 신호 및 상기 제2 채널 신호 중 적어도 하나를 입력 받고,
상기 제2 제어기는 상기 제1 제어기와 CAN(Controller Area Network)을 연결되어 상기 제1 스위칭 신호 및 상기 제2 스위칭 신호 중 적어도 하나를 입력 받는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
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청구항 12에 있어서,
상기 제1 제어기는 상기 제1 채널 신호와 상기 제1 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제1 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제1 스위칭 신호를 반전시켜 상기 제2 스위칭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 제어기는 상기 제2 채널 신호와 상기 제2 기준값을 서로 비교한 결과에 기반하여 상기 제2 스위칭 신호를 생성하고, 상기 제2 스위칭 신호를 반전시켜 상기 제1 스위칭 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 기준값은 상기 제2 제어기 마다 다른 값을 갖는 복수의 기준값을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 18에 있어서,
상기 복수의 기준값은 상기 제2 제어기에서 수행되는 제어에서 요구되는 브레이크 페달의 스트로크에 기반하여 결정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 제어기 또는 상기 제2 제어기는 브레이크 시스템의 이상 발생 여부를 판단하는 IEB(Integrated Electric Booster) 제어기를 포함하며, 상기 IEB 제어기는 상기 브레이크 페달의 스트로크를 검출한 결과와, 브레이크 시스템 내 실린더의 피스톤 이동에 따른 유체 유압의 변동을 검출하는 압력 센서의 출력 신호 및 브레이크 시스템의 유체 흐름 경로에 마련된 솔레노이드 밸브의 전류 흐름을 검출하는 솔레노이드 밸브 전류 센서의 출력 신호 중 적어도 하나를 기반으로 브레이크 시스템의 이상 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
브레이크 페달의 스트로크를 검출한 검출 신호를 출력하는 스트로크 센서; 및
상기 검출 신호를 입력 받고, 상기 검출 신호와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 기반하여 브레이크 페달의 변위에 따른 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기;를 포함하며,
상기 스위칭 신호는, 상기 브레이크 페달의 작동을 기반으로 차량 내 타 장치의 동작을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어기로 제공되고,
상기 검출 신호는, 상기 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 상기 최소 듀티에서 상기 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호를 포함하며,
상기 기준값은, 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖되 상기 제1 채널 신호와 비교되는 제1 기준값 및 상기 제2 채널 신호와 비교되는 제2 기준값을 포함하고,
상기 제1 기준값 및 상기 제2 기준값은, 상기 제2 제어기의 제어 대상 기능마다 다른 값을 갖도록 복수의 제1 기준값 및 복수의 제2 기준값을 각각 포함하며,
상기 제어 대상 기능 중 스톱램프의 점등 여부를 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 중 상대적으로 가장 큰 값을 갖는 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상대적으로 가장 작은 값을 갖는 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되며,
상기 가장 큰 값을 갖는 제1 기준값과 상기 가장 작은 값을 갖는 제2 기준값은 각각 제1 크기의 스트로크에 대응되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 21에 있어서,
상기 제어 대상 기능 중 ISG(Idle Stop and Go) 기능의 작동 시점을 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상기 제1 크기의 스트로크보다 더 큰 제2 크기의 스트로크에 각각 대응되는 제1 기준값과 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 21에 있어서,
상기 제어 대상 기능 중 상기 브레이크 페달의 조작 시에 차량의 시동 가능 여부를 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상기 제1 크기의 스트로크보다 더 큰 제3 크기의 스트로크에 각각 대응되는 제1 기준값과 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 21에 있어서,
상기 제어 대상 기능 중 상기 브레이크 페달의 조작 시 변속기의 시프트 잠금의 해제 여부를 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상기 제1 크기의 스트로크보다 더 큰 제4 크기의 스트로크에 각각 대응되는 제1 기준값과 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
브레이크 페달의 스트로크를 검출한 결과를, 상기 브레이크 페달의 스트로크가 증가함에 따라 최대 듀티에서 최소 듀티로 선형적으로 듀티가 감소하는 제1 채널 신호와, 상기 최소 듀티에서 상기 최대 듀티로 선형적으로 듀티가 증가하는 제2 채널 신호로 출력하는 스트로크 센서;
상기 제1 채널 신호 및 상기 제2 채널 신호 중 적어도 하나와 사전 설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 하이 상태에서 로우 상태로 천이하는 제1 스위칭 신호 및 로우 상태에서 하이 상태로 천이하는 제2 스위칭 신호를 생성하는 제1 제어기; 및
상기 제1 스위칭 신호 및 제2 스위칭 신호 중 적어도 하나를 제공받아 상기 브레이크 페달의 작동을 기반으로 차량 내 타 장치의 동작을 제어하는 적어도 하나의 제2 제어기;
를 포함하되,
상기 기준값은, 50%의 듀티를 기준으로 상호 상보적인 관계를 갖되 상기 제1 채널 신호와 비교되는 제1 기준값 및 상기 제2 채널 신호와 비교되는 제2 기준값을 포함하고,
상기 제1 기준값 및 상기 제2 기준값은, 상기 제2 제어기의 제어 대상 기능마다 다른 값을 갖도록 복수의 제1 기준값 및 복수의 제2 기준값을 각각 포함하며,
상기 제어 대상 기능 중 스톱램프의 점등 여부를 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 중 상대적으로 가장 큰 값을 갖는 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상대적으로 가장 작은 값을 갖는 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되며,
상기 가장 큰 값을 갖는 제1 기준값과 상기 가장 작은 값을 갖는 제2 기준값은 각각 제1 크기의 스트로크에 대응되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 25에 있어서,
상기 제어 대상 기능 중 ISG(Idle Stop and Go) 기능의 작동 시점을 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상기 제1 크기의 스트로크보다 더 큰 제2 크기의 스트로크에 각각 대응되는 제1 기준값과 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 25에 있어서,
상기 제어 대상 기능 중 상기 브레이크 페달의 조작 시에 차량의 시동 가능 여부를 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상기 제1 크기의 스트로크보다 더 큰 제3 크기의 스트로크에 각각 대응되는 제1 기준값과 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.
청구항 25에 있어서,
상기 제어 대상 기능 중 상기 브레이크 페달의 조작 시 변속기의 시프트 잠금의 해제 여부를 판단하기 위해 상기 제2 제어기로 전달되는 제1 스위칭 신호와 제2 스위칭 신호는, 상기 복수의 제1 기준값 및 상기 복수의 제2 기준값 중 상기 제1 크기의 스트로크보다 더 큰 제4 크기의 스트로크에 각각 대응되는 제1 기준값과 제2 기준값 중 적어도 하나를 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템.