KR102695102B1

KR102695102B1 - 리던던시를 갖는 진공 승압 제동 시스템

Info

Publication number: KR102695102B1
Application number: KR1020227026790A
Authority: KR
Inventors: 토르슈텐 울리히; 티보어 토트; 마르틴 크라프트; 만프레트 리블; 베른트 칠케; 슈테판 다프너; 안드레아 체누세
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 테크놀로지스 게엠베하
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2024-08-14
Also published as: WO2021170184A1; EP4110665B1; CN115175836A; US20230086943A1; DE102020206179A1; EP4110665A1; CN115175836B; KR20220119160A

Abstract

본 발명은 진공 브레이크 승압기(2); 복수의 휠 브레이크(10a 내지 10d)에서 휠 특이적인 방식으로 제동력을 생성하는 유압 펌프(9)를 갖는 ESC 시스템; 유압 펌프(9)를 제어하기 위한 ESC 제어 유닛(20, 40); 및 유압 제동 시스템(1)에서 유압 압력을 결정하기 위한 유압 압력 센서(16)를 포함하는 유압 제동 시스템에 관한 것이다. 전기차의 경우, 진공 브레이크 승압기(2)에 동력을 공급하는 전기 진공 펌프(3)를 구비하며, ESC 제어 유닛(20, 40)은 전기 진공 펌프(3)를 논리적으로 그리고 전기적으로 제어하도록 설계된다.

Description

리던던시를 갖는 진공 승압 제동 시스템

본 발명은 진공 브레이크 승압기 및 또한 복수의 휠 브레이크에서 휠 특이적인 방식으로 제동력을 생성하기 위한 유압 펌프를 갖는 ESC 시스템, 유압 펌프를 구동하기 위한 ESC 제어 디바이스 및 또한 유압 제동 시스템에서 유압 압력을 결정하기 위한 유압 압력 센서를 갖는 유압 제동 시스템에 관한 것이다.

모터 차량 구동 장치의 전기화 그리고 이에 따른 상기 구동 장치의 완전한 재구조화는 상기 구동 장치의 제동 시스템에 대한 새로운 필요 조건을 야기한다. 하이브리드 전기 구동 장치의 경우에 그리고 특히, 완전히 전기적인 구동 장치의 경우에, 특히 브레이크 승압에 대해 보조 에너지로서 이용 가능한 진공이 부재한다.

더욱이, 구동기 보조 기능 및 안전성 기능을 구현하는 것과 관련해 제동 시스템에 대한 필요 조건이 계속 남아 있다.

이러한 필요 조건에 대한 해결책은 전자 제동 시스템 시장에서 알려져 있다. 예를 들어, 통상적 진공 브레이크 승압기는 전기 브레이크 승압기로 대체되어, 진공 공급으로부터 독립적인 제동 시스템을 만들 수 있다.

통합된 시뮬레이터 제동 시스템(브레이크 바이 와이어)이 전기차의 필요 조건을 충족시키는 데 사용될 수도 있다. 게다가, 시뮬레이터 제동 시스템은 회생 제동의 경우에 특히 높은 효율을 제공한다.

그러나, 전기 브레이크 승압기 및 통합된 시뮬레이터 제동 시스템의 2개의 아키텍처 모두는 진공 브레이크 승압기를 갖는 통상적 제동 시스템과 비교하여 상당한 부가 비용과 연관된다.

그러므로, 본 발명의 목적은 상당히 더 낮은 비용으로 전기차의 필요 조건들을 충족시키는 제동 시스템 아키텍처를 구체화하는 것이다.

상기 목적은 ESC 제어 디바이스가 전기 진공 펌프를 논리적으로 그리고 전기적으로 구동시키도록 설계되는, 전기 진공 펌프를 통하여 진공 브레이크 승압기를 공급하도록 제공되는 청구항 1에 청구되는 바와 같은 제동 시스템에 의해 달성된다.

ESC 시스템(안정성 제어 수단 또는 차량 동력 제어 수단)은 타겟화된 방식으로 개별 휠들을 제동함으로써 차량이 탈선하는 방지하는 모터 차량들에 대한 전자적으로 제어되는 구동기 보조 시스템이다. 이를 위해, 시스템은 제동 압력이 구동기와 관계없이 제동 시스템에 누적될 수 있는 유압 펌프를 갖는다. 유압 펌프에 의해 생성되는 브레이크 압력은 제동 시스템에 통상적으로 존재하는 유압 밸브들을 적절하게 구동함으로써 각각의 경우에 제동될 휠 브레이크들로 분산된다.

진공 브레이크 승압기는 통상적으로 모터 차량에서 제동 시스템의 라인 시스템으로의 브레이크 유체를 개별 휠 브레이크들로 밀어내는 마스터 브레이크 실린더와 브레이크 페달 사이에 배열된다. 단순한 변형예에서, 이러한 진공 브레이크 승압기는, 둘 다가 작동하지 않는 위치에서 진공 하에 있는, 진공 챔버에서 작동 챔버를 분리시키는 작동 격막을 갖는다. 브레이크 페달이 발동될 때, 밸브를 통하여 격막의 페달 지향측인, 작동 챔버에 기압이 인가되어, 그 때 우세한 압력차가 동일한 방향으로 페달에 인가되는 힘을 돕는 힘을 생성한다.

진공을 생성하기 위해, 전기 진공 펌프가 본 발명에 따라 사용되며, 이의 논리 구동, 즉 특히 스위칭 온, 스위칭 오프, 속도 및/또는 전력에 대한 진공 펌프의 제어는 ESC 제어 디바이스에 의해 인수된다. 전기 구동, 즉 진공 펌프로의 전력 공급이 또한 ESC 제어 디바이스를 통하여 직접 제공된다.

차량의 전기 아키텍처로 통합되어야 할 임의의 계전기와 같은 어떤 외부 스위칭 구성 요소도 필요하지 않다는 점에서 이는 차량의 제조업체에 있어 이점이다. 이에 따라, 차량의 비용이 감소될 수 있다. 게다가, 진공 펌프의 전기 구동의 통합은, 예를 들어 균열 또는 단락의 검출에 대한 강화된 진단 옵션뿐만 아니라 결함의 경우에 펌프의 안전한 스위치 오프를 가능하게 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, ESC 제어 디바이스는 자체 프로세서를 각각 갖는 2개의 제어 유닛을 가지며, 2개의 제어 유닛은 정상 작동 동안 ESC 제어 디바이스의 기능들 중 일부를 각각 수행하도록 설계된다. 제1 및 제2 제어 유닛은 공통 하우징, 상세하게는 ESC 시스템의 하우징에 수용된다. 하우징에는 공통 플러그 또는 대안적으로 전기 연결을 만들어 내기 위한 2개의 별도의 플러그가 구비될 수 있다. 리던던시를 구현하기 위해, 제어 유닛들 중 하나에서의 결함의 경우에, 제어 유닛들 중 하나의 각각의 기능의 적어도 일부가 각각의 다른 제어 유닛에 의해 인수될 수 있다. 이는 부분 자율 구동에서 특히 요구되는 높은 레벨의 고장 안전성을 보장한다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, 휠 슬립 제어 및/또는 안정성 프로그램에 대한 기능들이 정상 작동 동안 제1 제어 유닛 상에서 구현된다. 이는, 특히 유압 펌프의 구동, 유압 밸브들의 스위칭, 유압 압력 센서의 검출, 및/또는 요각 속도 및 가속도 센서들의 검출을 포함한다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, 진공 펌프를 구동시키기 위한 기능들이 정상 작동 동안 제2 제어 유닛 상에서 구현된다. 그러므로, 제2 제어 유닛 상에서 구현되는 기능들을 갖는 제1 제어 유닛이 고장나더라도, 진공 브레이크 승압기 및 진공 펌프에 의해 브레이크 승압이 보장될 수 있다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, 진공 브레이크 승압기는 ESC 제어 디바이스, 특히 제2 제어 유닛에 연결되는 진공 센서를 가지며, ESC 제어 디바이스, 특히 제2 제어 유닛은 진공 센서로부터의 데이터에 기반하여 진공 펌프를 구동시키도록 설계된다.

게다가, 전기 진공 펌프의 구동 장치 방책에서 표준, 예를 들어 차량 속도를 결정하기 위한 휠 속도 센서 신호들로서 ESC 시스템에 이용 가능한 다른 신호들을 포함하는 것이 가능하다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, 제2 제어 유닛은 진공 센서를 검출하기 위한 기능들, 즉 특히 진공 센서 그 자체, 송신 경로 및/또는 수치 평가 전자 기기의 고장의 경우에 제1 폴백 레벨을 활성화시키도록 설계되어, 진공 브레이크 승압기에 대한 정보의 부재에 반응한다. 이러한 폴백 레벨에서, 진공 펌프는, 제동이 일어날 때 활성화된다. 진공 펌프는, 일정한 브레이크 압력으로, 진공 펌프에 의해 흡출되어야 할 어떤 추가적인 공기도 진공 브레이크 승압기로 흡입되지 않으므로, 제동이 개시될 때 그리고/또는 브레이크 압력이 지정된 시간 동안 증가될 때만 활성화될 수 있다. 그러나 안전성을 위해, 진공 펌프는 전체 제동 프로세스 동안, 특히 지정된 런 온 시간으로 활성화될 수도 있다. 이러한 경우에, 제1 제어 유닛은 유압 압력 센서로부터의 데이터를 평가함으로써 제동이 일어나게 하고 통신 링크를 통하여 제2 제어 유닛으로 이러한 정보를 송신하도록 설계된다. 그러므로, 이러한 제1 폴백 레벨은, 필요한 제동의 식별이 ESC 제어 디바이스 내에서 일어날 수 있고 실질적으로 더 오랜 송신 시간 동안 차량 버스를 통하여 통신할 필요가 없다는 점에서 ESC 제어 디바이스에 의한 진공 펌프의 구동의 구현으로부터 이익을 얻는다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, ESC 제어 디바이스는, 진공 펌프가 고장나면 유압 펌프에 의해 브레이크 승압을 수행하도록 설계된다. 진공 펌프의 고장은 기계 부분 및 전자 기기 자체, 그리고/또는 이들의 구동에 영향을 줄 수 있다. 특히, 제1 제어 유닛은, 진공 펌프 및/또는 전체 제2 제어 유닛이 고장나면 유압 펌프에 의해 브레이크 승압을 수행하도록 설계된다. 그러므로 ESC 제어 디바이스에서의 진공 펌프 제어를 구현함으로써, ESC 제어 디바이스는 고장의 경우에 여분의 브레이크 승압을 수행할 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, ESC 제어 디바이스는 진공 센서의 데이터로부터 진공 브레이크 승압기의 런 아웃 지점을 결정하도록 설계된다. 이를 위해, 진공 센서에 의해 측정될 수 있는 바와 같은 우세한 진공을 런 아웃 지점에 연계시키는 진공 브레이크 승압기의 상응하는 특성 곡선이 ESC 제어 디바이스, 특히 제1 제어 유닛에 저장될 수 있다. ESC 제어 디바이스는 또한 진공 브레이크 승압기의 배기를 식별하도록 설계된다. 이는 유압 압력 센서에 의해 결정되는 바와 같은 유압 압력을 런 아웃 지점과 비교함으로써 행해진다. 유압 압력이 런 아웃 지점 초과이면, 진공 브레이크 승압기가 배기되고 런 아웃 지점을 초과하는 압력의 부분이 승압되지 않고 구동기에 의해 생성된다. 이어서 배기의 경우에 브레이크 승압이 유압 펌프에 의해 수행된다. 유압 펌프를 활성화시키는 것에 더하여, 유압 밸브들은, 유압 펌프로부터의 압력이 휠 브레이크들로 라우팅되는 방식으로 구동된다. 그러므로, 진공 브레이크 승압기에 의한 브레이크 승압에 더하여, 폴백 레벨이 이용 가능하다. 폴백 레벨은, ESC 시스템에서의 전기 진공 펌프 또는 이의 구동 장치 회로가 고장나거나, 진공 브레이크 승압기의 진공 챔버에서 진공 누설 및 이에 따라 발생하는 진공의 손실이 있으면, 활성화된다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, ESC 제어 디바이스는 브레이크 승압을 위해 유압 펌프에 의한 승압 압력을 생성하도록 설계된다. 설정되는 승압 압력의 레벨은 유압 압력과 런 아웃 지점 사이의 차이에 승압 인자를 곱한 값으로 계산된다. 상기 레벨은 ESC 제어 디바이스에 저장되고, 예를 들어 1 내지 10, 바람직하게는 2 내지 8, 특히 바람직하게는 3 내지 5에 있을 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, ESC 제어 디바이스는, 진공 센서 및 진공 펌프가 고장나면 승압 압력을 결정하기 위한 런 아웃 압력의 값을 0 bar로 설정하도록 설계되며, 승압 인자는 감소된다. 즉, ESC 제어 디바이스에 저장되는 적어도 2개의 상이한 승압 인자가 있다. 진공 센서 시스템이 고장나면, 즉 실제 런 아웃 지점이 인지되지 않으면, 런 아웃 지점이 인지될 때보다 더 작은 승압 인자가 사용된다. 이는, 2배의 브레이크 승압이 수행되면 여전히 발생하는 진공 브레이크 승압기에 의한 승압 때문에, 브레이크가 뚜렷이 불균형적으로 반응하는 것을 방지한다. 예를 들어, 승압 인자는 4에서 3으로 감소될 수 있다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, ESC 제어 디바이스는, 본래의 값에 다시 도달할 때까지 제동 동안 감소된 승압 인자를 증가시키도록 설계된다. 예를 들어, 승압 인자는, 브레이크 페달이 작동하지 않는 위치로부터 움직여지고/지거나 브레이크 압력이 임계값을 초과할 때 제동의 시작에서 증가될 수 있다. 특히, 승압 인자는 제동의 종료에서 또는 제동 이후에, 예를 들어 브레이크 압력이 임계값 미만으로 하락할 때 조정될 수 있다. 여기서, 증가는 각각의 경우에 부분적으로만 일어날 수 있어, 본래의 값이 미리 정해진 수의 제동 작동 이후에서만 다시 도달된다. 승압 인자는, 브레이크 압력이 감소될 때 증가될 수도 있다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, ESC 제어 디바이스는, 진공 센서 및 진공 펌프가 고장나면 진공 센서로부터의 마지막 인지된 측정된 값으로부터 승압 압력을 결정하기 위한 런 아웃 압력의 값을 결정하도록 설계되며, 각각의 제동 작동의 경우에, 런 아웃 지점의 감소가 이러한 제동 작동 동안 도달하게 되는 최대 유압 압력에 기반하여 계산되고 런 아웃 지점이 부응해서 감소된다. 진공 브레이크 승압기에서의 진공이 작은 누설을 제외하고 일정하게 유지되어야 하고, 제동이 수행될 때, 진공의 브레이크 압력 의존적 부분만이 소모되므로, 그러한 런 아웃 압력의 조정은 현실의 양호한 추정으로 이어진다. 따라서, 브레이크 승압이 특히 정확하게 조정된다. 런 아웃 지점의 필요한 조정을 결정하기 위해 상응하는 모델이 제어 디바이스에 저장될 수 있다.

본 발명의 추가로 바람직한 실시예에서, 2개의 주차 브레이크 액추에이터가 제공되며, 주차 브레이크 액추에이터들의 구동은 제어 유닛들 중에서 분산된다. 즉, 제1 제어 유닛은 제1 주차 브레이크 액추에이터를 구동시키도록 설계되고 제2 제어 유닛은 제2 주차 브레이크 액추에이터를 구동시키도록 설계된다. 이에 따라, 전기식 주차 브레이크와 변속기 락에 의한, 차량 주차 기능의 기존 리던던시가 제거되므로, 그러한 차량들의 구동렬에서 이를 구현하는 데 어떤 부가 노고도 필요하지 않다.

본 발명의 추가적인 특징들, 이점들 및 가능한 응용들은 또한 뒤따르는 예시적인 실시예들의 설명 및 도면들에서 비롯된 것이다. 여기서, 설명되고/되거나 도면들에 도시된 특징들 모두는, 개별적으로 그리고 임의의 원하는 조합으로, 심지어 청구항에서의 이의 구성과 관계없이, 본 발명의 논제 사안을 형성한다.
도 1은 본 발명에 따른 제동 시스템의 유압 아키텍처를 개략적으로 도시한다.
도 2는 제1 실시예의 본 발명에 따른 제동 시스템의 전자 아키텍처를 개략적으로 도시한다.
도 3은 제2 실시예의 본 발명에 따른 제동 시스템의 전자 아키텍처를 개략적으로 도시한다.
도 4는 승압 인자의 증가를 갖는 그래프를 도시한다.
도 5는 런 아웃 지점의 강하를 갖는 그래프를 도시한다.

도 1은 전기 진공 펌프(3)에 의해 공급되는 진공 브레이크 승압기(2)를 갖는 본 발명에 따른 유압 제동 시스템(1)을 도시한다. 진공 브레이크 승압기(2)는 진공 챔버(4) 및 작동 챔버(5)를 가지며, 이들은 격막에 의해 분리된다. 작동하지 않는 상태에서, 진공 챔버(4) 및 작동 챔버(5) 모두가 진공 처리되므로 기압 미만의 공기 압력을 갖는다. 브레이크 페달(6)이 구동기에 의해 발동되면, 직렬식 마스터 브레이크 실린더(8)에 제동력이 가해진다. 동시에, 진공 브레이크 승압기(2)의 밸브가 개방되어, 작동 챔버(5)로 공기가 흐를 수 있으며, 이는 진공 챔버(4)와 작동 챔버(5) 사이에 차동 압력을 생성하며, 이러한 차동 압력은 마스터 브레이크 실린더(8)의 방향으로 격막을 밀어내고 그것에 의해 마스터 브레이크 실린더(8)에 힘을 가한다. 브레이크 페달(6)이 해제될 때, 외부 밸브가 폐쇄되고 진공 챔버(4) 및 작동 챔버(5) 사이의 밸브가 개방되며, 이의 결과로서, 진공 챔버(4)를 통하여 진공 펌프(3)에 의해 상기 작동 챔버가 다시 진공 처리된다. 진공 센서(7)는 진공 챔버(4)에서의 공기 압력을 검출하여 필요한 바에 따라 진공 펌프(3)를 활성화시킨다.

유압 제동 시스템(1)의 유압식 기계를 상부 브레이크 회로를 참조하여 후술한다. 상기 브레이크 회로는 구동기와 관계없이 휠 브레이크들(10a 및 10b)에서의 브레이크 압력을 강화시키도록 설계되는 유압 펌프(9)를 갖는다. 휠 브레이크들(10c 및 10d)이 하부 브레이크 회로를 통하여 동등한 방식으로 공급되며, 이는 실질적으로 동일한 구성이다. 정상 작동 동안, 직렬식 마스터 브레이크 실린더(8)에 의해 제공되는 유압 압력이 개방된 유압 밸브(마스터 실린더 격리 밸브 - MCI)(11) 및 개방된 입구 밸브들(12a 및 12b)을 통해 휠 브레이크들(10a 및 10b)로 직접 전해진다. 구동기 독립적 제동 개입의 경우, 예를 들어 ESC 개입으로 개시되는 바와 같이, 유압 밸브(MCI)(11)가 폐쇄되고 대신에, 유압 밸브(저압 공급 밸브 - LPF)(15)가 개방된다. 이제, 유압 펌프(9)는 휠 브레이크들(10a 및 10b)의 방향으로 브레이크 유체를 전달할 수 있다. 휠 슬립 제어를 수행하기 위해, 차량의 입구 밸브들(12a, 12b)이 적어도 짧은 시간 동안 폐쇄되고 대신에, 출구 밸브들(13a 및 13b)이 개방되어, 저압 축압기(14)의 브레이크 압력이 감소될 수 있다.

본 발명에 따르면, 진공 브레이크 승압기(2) 또는 이의 구동 장치 전자 기기가 고장나면, 이제 브레이크 승압이 유압 펌프(9)에 의해 수행되도록 제공된다.

이를 위해, ESC 제어 디바이스는 진공 센서(7)에 의해 진공 브레이크 승압기(2)의 진공 챔버(4)에서의 음압을 측정하고, 예를 들어 저장된 특성 곡선으로부터 진공 브레이크 승압기(2)의 런 아웃 지점을 결정하기 위해 이를 사용한다. 런 아웃 지점은 이러한 경우에 진공 브레이크 승압기(2)에 의해 생성될 수 있는 최대 가능한 브레이크 압력이다. 동시에, 실제 브레이크 압력이 유압 압력 센서(16)에 의해 결정된다. 이러한 경우에, 2개의 브레이크 회로가 동일한 진공 브레이크 승압기에 의해 작동되는 한은 유압 압력 센서는 동일한 브레이크 회로 또는 다른 브레이크 회로에 배열될 수 있다. 실제 유압 압력(16)이 진공 브레이크 승압기(2)의 런 아웃 지점 초과이면, 제동력의 일부는 승압되지 않고 브레이크 페달(6)에 의한 구동기에 의해 생성된다. 이러한 제동력의 부분을 또한 승압하기 위해, 실제 유압 압력과 런 아웃 지점 사이의 차이가 결정되고 승압 인자로 곱해진다. 이러한 방식으로 결정되는 승압 압력이 이제 유압 펌프(9)를 구동시킴으로써 생성된다. 진공 펌프(3)가 고장나면, 진공 챔버(4)에서의 진공은, 특히 각각의 제동 작동과 함께 느리게 증가하며, 이의 결과로서, 런 아웃 지점은 심지어 값 0에 도달할 때까지 하락한다. 그러므로, 계속 증가하는 브레이크 승압의 부분이 유압 펌프에 의해 인가되어야 한다. 런 아웃 지점이 0이면, 브레이크 페달의 임의의 최소 발동으로 유압 펌프(9)가 활성화된다.

도 2는 접지 연결부(21) 및 전원 공급기(26)를 갖는 자체 전원 공급기를 갖는 본 발명에 따른 ESC 제어 디바이스(20)를 도시한다. ESC 제어 디바이스(20)는 또한 진공 센서(7)에 대한 연결부, 브레이크 페달 이동 센서(PTS)(22) 및 차량 버스(23)를 갖는다. 주차 브레이크 스위치(24)가 또한 ESC 제어 디바이스(20)에 연결되고 4개의 휠 속도 센서로부터의 휠 속도 신호들(25)이 ESC 제어 디바이스(20)로 송신된다. ESC 제어 디바이스(20)의 전원 공급기(26)는 제1 공급 라인(27) 및 제2 공급 라인(28)을 갖는다. 제1 공급 라인(27)은 유압 밸브들(30)의 출력단들(29), 전기 진공 펌프(3)를 구동하기 위한 출력단(34) 및 주차 브레이크 액추에이터들(35, 36)의 출력단들(31, 32)을 공급하는 역할을 한다. 제2 공급 라인(28)은 유압 브레이크 회로에서의 브레이크 압력을 제공하는 유압 펌프(9)에 대한 구동기(33)를 공급한다. 제동 시스템에서의 유압 압력을 결정하기 위해 통합된 유압 압력 센서(16)가 또한 제공된다. 마이크로제어기(37)가 프로그래밍된 작동 소프트웨어에 따른 센서값들에 기반하여 모든 출력단을 제어한다.

ESC 시스템의 표준 인터페이스들 및 통합된 센서들에 더하여, 본 발명에 따른 ESC 제어 디바이스는 마찬가지로 ESC 제어 디바이스에 연결되는 진공 센서(7)를 갖는다. 상기 진공 센서로부터의 신호는 진공 펌프 구동기(34)(EVP 구동기)를 통하여 전기 진공 펌프(3)를 구동하는 데 대단히 중요하다.

이러한 경우에, ESC 시스템은 회생 제동을 위한 기능들을 구현하는 데 사용되는 선택적 브레이크 페달 이동 센서(22)가 연결되는 ESC 하이브리드 변형예로서 또한 설계된다.

전기 주차 브레이크 액추에이터들(35, 36)의 구동이 마찬가지로 ESC 제어 디바이스(20) 상에 제공된다. 상응하는 조작자 제어 요소(24)가 이러한 목적으로 ESC 제어 디바이스(20)에 연결된다.

도 3은 ESC 제어 디바이스(40)의 하위 유닛들을 형성하는 2개의 독립 제어 유닛(41 및 42)을 갖도록 ESC 제어 디바이스(40)가 설계되는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다. 제1 제어 유닛(41)은 자체 접지 연결부(54)를 갖고 차량의 다른 제어 디바이스들 및 유닛들과 통신할 수 있기 위해 차량 버스(43)에 대한 연결부를 갖는다. 브레이크 페달 이동 센서(44)로부터의 데이터가 마찬가지로 제1 제어 유닛(41)에 이용 가능해진다. 주차 브레이크 스위치(45) 및 2개의 휠 속도 센서(46)가 제1 제어 유닛(41)에 연결된다. 제1 제어 유닛(41)은 2개의 공급 라인(48, 49)을 갖는 전원 공급기(47)를 갖는다. 제1 공급 라인(48)은 연관된 밸브 코일들(52)의 출력단들(50) 그리고 또한 전기 주차 브레이크 액추에이터(35)의 출력단(53)을 공급하는 데 사용된다. 제2 공급 라인(49)은 유압 펌프(9)에 대한 출력단(55)을 공급한다. 마이크로제어기(51)가 연결된 센서들 및 통합된 유압 압력 센서(16)로부터 데이터를 수신하고, 데이터에 기반하여, 유압 펌프(9)의 출력단(55) 그리고 또한 유압 밸브들(52)의 출력단(50) 및 주차 브레이크 액추에이터(35)의 출력단(53)을 제어한다.

제2 제어 유닛(42)은 자체 전원 공급기(58) 및 자체 접지 연결부(57)를 갖는다. 제2 제어 유닛(42)은 또한 진공 센서(7) 및 2개의 휠 속도 센서(59)에 연결된다. 제2 제어 유닛(42)은 자체 컴퓨터 유닛(60)을 갖는다. 전용 마이크로제어기(60)는 진공 펌프(3)에 대한 출력단(61)을 구동시킨다. 주차 브레이크 액추에이터(36)의 출력단(62)이 또한 마이크로제어기(60)를 통하여 구동된다. 이러한 변형예 실시예에서, ESC 시스템은 전기 리던던시가 구비된다. 이는 2중 로직 시스템이다. 마이크로컴퓨터(51)를 갖는 통상적 제1 전자 제어 유닛(41)에 더하여, 제2 마이크로컴퓨터(60)를 갖는 제2 제어 유닛(42)이 제공된다. 제1 및 제2 제어 유닛(41, 42)은 각각의 경우에 필요한 센서들을 검출하고 상응하는 출력단들을 통하여 액추에이터들을 구동하기 위한 자체 회로 모듈들을 각각 갖는다.

제1 및 제2 제어 디바이스(41, 42)의 전자 구성 요소들은 공통 인쇄 회로 기판(PCB), 2개의 별도의 인쇄 회로 기판, 아니면 인쇄 회로 기판의 전방 및 후방측 상에 배열될 수 있다.

정상 작동 동안 즉, 시스템이 결함이 없을 때, 제어 유닛들(41, 42) 둘 다는 동시에 작동하고 2개의 제어 유닛(41, 42) 사이에서 데이터가 교환된다. 내부 데이터 버스(65)가 이러한 목적으로 사용된다.

하나의 제어 유닛(41, 42)이 고장난 경우, 각각의 다른 제어 유닛(42, 41)이 작동을 이어간다. 제어 유닛(41, 42)의 고장은 이러한 제어 유닛(41, 42)의 진단 기능들에 의해 식별되고 내부 데이터 버스(65)를 통하여 각각의 다른 제어 유닛(42, 41)으로 전해진다. 예를 들어, 제어 유닛(41, 42)의 마이크로컴퓨터(60, 51) 또는 전원 공급기(47, 58)의 전체 고장의 경우에, 이는 내부 데이터 버스(65)를 통한 통신 신호들의 부재에 의해 각각의 다른 제어 유닛(42, 41)에 의해 식별된다.

제어 디바이스(40)의 기능들 중 일부가 각각의 경우에 제어 유닛들(41, 42) 상에서 구현된다. 제1 제어 유닛(41)은 제동 시스템(1)의 전기 유압 액추에이터들(유압 펌프(9), 유압 밸브들(11, 15, 12, 13))을 제어한다. 슬립 방지 제어(ABS), 주행 안전 프로그램(ESP) 등과 같은 모든 차량 제어 기능이 또한 이러한 제어 디바이스(41) 상에서 구현된다. 제1 제어 유닛(41)은 또한 통합된 유압 압력 센서(16), 그리고 또한 선택적으로 ESC 기능들에 대한 요각 속도 및 종/횡 가속도를 검출하기 위한 센서 시스템을 포함한다. ESC 하이브리드 변형예에서, 브레이크 페달 이동 센서(44)는 또한 제1 제어 유닛(41)에서 처리되고 회생 제동 기능이 제1 제어 유닛(41)에서 수행된다.

제2 제어 유닛(42)은 진공 공급의 기능을 포함한다. 이를 위해, 진공 센서(7), 바람직하게는 디지털 인터페이스를 갖는 여분의 센서로부터의 신호가 제2 제어 유닛(42)에 의해 처리된다. 제2 제어 유닛(42)에서 구현되는 제어 소프트웨어는 이러한 신호의 수치를 평가하여 전기 진공 펌프(3)를 구동시킨다. 제1 제어 유닛(41)이 내부 데이터 버스(65)를 통하여 제공하는 다른 신호들이 전기 진공 펌프(3)의 구동 장치 방책에 선택적으로 포함될 수 있다. 그러나, 제1 제어 유닛(41)이 고장나면, 전기 진공 펌프(3)는 이러한 부가 신호들 없이 구동될 수도 있다. 전기 진공 펌프(3)를 구동하기 위한 전기 어셈블리들이 제2 제어 유닛(42) 상에 배열된다.

정상 작동 동안, 제동력이 전기 진공 펌프(3)에 의해 제2 제어 유닛(42)에 의해 구현되는 진공 공급에 의해 승압된다. 제1 제어 유닛(41)은 이를 위해 필요하지는 않다. 따라서, 제1 제어 유닛(41)에 결함이 있거나 제1 제어 유닛(41)이 고장나더라도 브레이크 승압의 기능은 유지된다.

진공 감지를 방해하는 결함이 제2 제어 유닛(42)에서 발생하거나 진공 센서(7) 그 자체가 고장나면, 이러한 제어 유닛(42)의 제어 소프트웨어로 구현되는 폴백 레벨이 활성화될 수 있다. 이러한 경우에 예를 들어, 전기 진공 펌프(3)는 제동 동안 그리고 각각의 제동 작동의 종료 후의 일정 시간 동안 항상 구동될 수 있다. 통합된 유압 압력 센서(16)의 도움으로 다른 제어 유닛(41)에 의해 제동의 존재가 여기서 검출되고 내부 데이터 버스(65)를 통하여 제어 유닛(42)으로 보고된다.

그러나, 전기 진공 펌프(3)가 구동되는 것을 방해하는 결함이 제2 제어 유닛(42)에서 발생하거나 제어 유닛(42)이 완전히 고장나면, 다른 제어 유닛(41)이 전기 유압 액추에이터 즉, 유압 펌프(9)의 도움으로, 그리고 유압 밸브들(11, 12, 13, 15)의 상응하는 제어에 의해 브레이크 승압의 기능을 인수한다.

이러한 경우에, 페달을 발동시킴으로써 구동기에 의해 생성되는 마스터 브레이크 실린더(8)에서의 유압 압력이 통합된 유압 압력 센서(16)의 도움으로 측정되고 진공 브레이크 승압기(2)의 런 아웃 지점과 비교된다. 마스터 브레이크 실린더 압력과 런 아웃 압력 사이의 양의 차이가 승압 인자로 가중화되고 휠 브레이크 회로들에서의 부가 승압 압력으로서 누적된다. 페달 이동 센서(44)가 제1 제어 유닛(41)에 연결되는 ESC 하이브리드 변형예의 경우에, 페달 이동 센서(44)의 신호가 선택적으로 승압 압력을 결정하는 것에 추가로 포함될 수 있다.

제2 제어 유닛(42)에 존재하는 결함에 따라 런 아웃 지점이 상이한 방법들을 이용하여 여기서 계산된다. 제어 유닛(42)에 의한 전기 진공 펌프(3)의 구동이 고장나거나, 전기 진공 펌프(3) 그 자체에 결함이 있거나 심각한 진공 누설이 있으면, 진공 센서(7)로부터의 신호는, 내부 데이터 버스(65)를 통하여 송신되므로 여전히 이용 가능하다. 그러므로, 런 아웃 압력이 제어 유닛(41)에 저장되는 진공 브레이크 승압기(2)의 특성 곡선에 기반하여 계산될 수 있다. 진공 브레이크 승압기가 가정된 결함 경우들에서 더 이상 다시 진공 처리되지 않으므로, 진공은 각각의 제동 작동으로 주변 압력에 접근할 것이며 즉, 런 아웃 지점은 0으로 강하할 것이다. 이러한 상태에 도달하면, 브레이크 페달이 약간만 발동될 때에도 유압 브레이크 승압이 일어난다.

다른 한편으로는, 제2 제어 유닛(42)의 완벽한 고장이 있으면, 진공 정보는 더 이상 이용 가능하지 않다. 이러한 경우에, 상응하는 폴백 방책이 제1 제어 유닛(41)의 제어 소프트웨어에 저장되어야 한다. 이러한 폴백 방책을 구현하는 것에 대한 한 가지의 가능한 접근법은 0 bar의 런 아웃 압력 즉, 진공의 전체 고장을 가정하는 것이다. 그러나 동시에, 승압 인자가 감소되어, 진공이 실제로 주변 압력에 접근하지 않는 동안은 2배의 브레이크 승압은 일어나지 않는다. 게다가, 승압 인자는 미리 정해진 수의 제동 작동 이후에 정상값으로 다시 증가될 수 있다. 이것이 도 4의 그래프에 예시된다. 각각의 제동 작동의 종료에서, 정상값에 다시 도달할 때까지 승압 인자는 작은 수준으로 증가된다. 이는 각각의 제동 작동으로 진공이 주변 압력에 맞추어 약간 더 조정되면서, 런 아웃 지점이 감소한다는 사실과 연관이 있다. 대안으로서 이를 위해, 진공 센서의 마지막 인지된 값에 기반하여, 런 아웃 지점이 결정되고 진공 모델이 제어 유닛(41)의 소프트웨어로 계산되며, 모델은 도 5에 예로서 예시된 바와 같이 각각의 제동 작동으로 “진공 소모” 그리고 이에 따른 런 아웃 압력의 강하를 추정한다. 제동 동안 존재하였던 최대 브레이크 압력에 따라, 런 아웃 지점의 변화가 각각의 제동 작동에 대해 계산되고 런 아웃 지점이, 값 0에 도달할 때까지 부응해서 조정된다.

정상 작동 동안, 전기 주차 브레이크들(35, 36)은 적어도 하나의 주차 브레이크 액추에이터(35, 36)에 대한 구동 장치 전자 기기(53, 62)를 각각 갖는 2개의 제어 디바이스(41 및 42)에 의해 공동으로 구동된다. 유닛들 중 하나가 고장나면, 주차 브레이크는 남아 있는 유닛에 의해서만 구동되며 즉, 하나만의 주차 브레이크 액추에이터(35, 36)가 선택적으로 발동된다. 이는 단일 전기 결함의 경우의 제한된 정지상태 보호에 대한 필요 조건을 충족시키며 정지상태 보호를 위해 기어 락을 사용할 필요도 없다.

정지상태 제어로서 알려져 있는 것의 통상적 기능들(전기 주차 브레이크의 조작자 제어 요소(45)가 발동될 때 주차 브레이크의 정적 적용 및 해제, 차량을 떠날 때 자동 적용, 출발할 때 자동 해제 등을 포함함)은 제1 제어 유닛(41)의 제어 소프트웨어로 구현된다. 제2 제어 유닛(42)과 전기적으로 연관된 주차 브레이크 액추에이터(36)는 내부 데이터 버스(65)를 통하여 제2 유닛(42)으로 구동 장치 커맨드를 송신함으로써 제1 제어 유닛(41)에 의해 구동된다.

제1 제어 유닛(41)이 고장나면, 제2 제어 유닛(42)은 정지상태 제어 시스템의 폴백 레벨을 활성화시키고 그 후 제2 제어 유닛(42)과 전기적으로 연관된 주차 브레이크 액추에이터(36)만을 발동시킨다.

차량이 정지되거나 정지상태에 가까울 때에만 이러한 주차 브레이크 액추에이터(36)가 적용되는 것을 보장하기 위해, 적어도 2개의 휠 속도 센서 신호(59)가 제2 제어 유닛(42)에 의해 처리된다. 그러나 정상 작동 동안 즉, 시스템이 결함이 없을 때, 이러한 신호들은 제2 제어 유닛(42)의 구성 요소 부분인 스위치오버 디바이스(66)를 통하여 제1 제어 유닛(41)으로 전달되고, 제1 제어 유닛(41)에서 처리된다.

제1 제어 유닛(41)이 고장나면, 전기 주차 브레이크의 조작자 제어 요소(45)로부터의 신호가 더 이상 이용 가능하지 않으므로, 제2 제어 유닛(42)이 또한 차량 버스(43)에 연결되도록 제공된다. 그러므로, 주차 브레이크 액추에이터(36)를 적용시키고 해제하기 위한 커맨드가 이러한 폴백 레벨에서 수신될 수 있다. 이러한 신호는 제동 시스템(1)의 시스템 범위들 밖에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 자동 변속기의 선택 레버의 주차 위치가 이러한 목적으로 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 제동 시스템 아키텍처에서, 전기 리던던시의 양태가 또한 전원 공급기로 확장된다. 제1 제어 유닛(41)은 2개의 퓨즈가 있는 공급 라인(48, 49)을 통하여 공급된다. 게다가, 독립적으로 퓨즈가 있는 공급 라인(58)이 제2 제어 유닛(42)에 동력을 공급하도록 제공된다. 이러한 경우에, 공급 라인(58)은 차량의 통상적 온 보드 전력 공급 시스템으로부터의 추가적인 공급 라인으로서 설계될 수 있다. 그러나, 공급 라인(58)을 독립적인 온 보드 전기 시스템에 연결시키는 것이 또한 가능하다.

접지 연결부(54, 57)가 또한 2중으로 제공되며 즉, 제1 접지 라인(54)이 제1 제어 유닛(41)에 연결되고 제2 접지 라인(57)이 제2 제어 유닛(42)에 연결된다. 예를 들어, 버스 신호들(43)의 공통 신호 처리로 인해, 접지 라인들(54, 57) 둘 다가 제어 디바이스 내에 연결된다. 접지 라인들(54, 57) 중 하나의 분열 그리고 이에 따른 리던던시의 손실을 식별하기 위한 상응하는 회로 모듈이 제공된다.

제어 유닛들(41 및 42)의 결함 모드들이 상태 신호들, 바람직하게는 버스 신호들을 통하여 제어 디바이스의 파트너 시스템들로 전해져, 상응하는 경고 신호들(경고 램프들 및 메시지들)이 운전자에게 표시될 수 있다. 그러므로 특히, 정지상태 보호의 (주차 브레이크 액추에이터로 바뀌어진 것으로 인한) 저하된 기능뿐만 아니라 서비스 브레이크 기능의 저하도 표시된다.

제어 디바이스들(41, 42) 또는 이들의 전원 공급기들(47, 58) 둘 다가 전부 고장나는 경우에도, ECE R13 H에 따른 보조 제동 효과(500 N의 페달 힘으로 2.44 m/s²)의 달성을 제동 시스템의 기본 설계가 보장하면, 단일 결함(2개의 유닛(41, 42) 중 하나 또는 공급 라인에서의 결함)의 경우에, 2개의 유닛 중 단지 하나만 기능화되어도 서비스 브레이크 효과(500 N의 페달 힘으로 6.43 m/s²)의 달성이 보장되므로, “황색” 브레이크 경고 램프 또는 디스플레이 메시지만이 필요하다.

그러므로, 본 발명에 따른 유압 제동 시스템은 통상적인 제동 시스템들과 비교하여 소량의 부가 비용으로 전기차의 필요 조건들을 충족시킨다. 본 발명에 따른 유압 제동 시스템은 비용 효율적이고 입증된 진공 브레이크 승압의 기술을 이용하고 전기 진공 펌프의 도움으로 차량 구동 장치와 관계없는 진공 공급을 포함한다.

참조 부호들의 목록

1 유압 제동 시스템

2 진공 브레이크 승압기

3 진공 펌프

4 진공 챔버

5 작동 챔버

6 브레이크 페달

7 진공 센서

8 직렬식 마스터 브레이크 실린더

9 유압 펌프

10a 내지 10d 휠 브레이크들

11 MCI 유압 밸브

12a 내지 12d 입구 밸브들

13a 내지 13d 출구 밸브들

14 저압 축압기

15 LPF 유압 밸브

16 유압 압력 센서

20 ESC 제어 디바이스

21 접지 연결부

22 브레이크 페달 이동 센서

23 차량 버스

24 주차 브레이크 스위치

25 휠 속도 센서들

26 전원 공급기

27 제1 공급 라인

28 제2 공급 라인

29 밸브 출력단

30 유압 밸브들(밸브들(11, 12, 13, 15) 모두)

31 주차 브레이크 출력단

32 주차 브레이크 출력단

33 유압 펌프 출력단

34 진공 펌프 출력단

35 제1 주차 브레이크 액추에이터

36 제2 주차 브레이크 액추에이터

37 마이크로제어기

40 ESC 제어 디바이스

41 제1 제어 유닛

42 제2 제어 유닛

43 차량 버스

44 브레이크 페달 이동 센서

45 주차 브레이크 스위치

46 휠 속도 센서

47 전원 공급기

48 제1 공급 라인

49 제2 공급 라인

50 ESC PCU

51 마이크로제어기

52 유압 밸브들(밸브들(11, 12, 13, 15) 모두)

53 주차 브레이크 출력단

54 접지 연결부

55 유압 펌프 출력단

57 접지 연결부

58 전원 공급기

59 휠 속도 센서들

60 마이크로제어기

61 진공 펌프에 대한 구동기

62 주차 브레이크 출력단

65 내부 데이터 버스

66 휠 속도 센서들에 대한 스위치오버 디바이스

Claims

진공 브레이크 승압기(2), 복수의 휠 브레이크(10a 내지 10d)에서 휠 개별적인 방식으로 제동력을 생성하는 유압 펌프(9)를 갖는 ESC 시스템, 상기 유압 펌프(9)를 구동하는 ESC 제어 디바이스(20, 40) 및 유압 제동 시스템(1)에서 유압 압력을 결정하는 유압 압력 센서(16)를 갖는 유압 제동 시스템으로서, 상기 진공 브레이크 승압기(2)에 동력을 공급하는 전기 진공 펌프(3)를 구비하며, 상기 ESC 제어 디바이스(20, 40)는 상기 전기 진공 펌프(3)를 논리적으로 그리고 전기적으로 구동시키도록 설계되며, 상기 ESC 제어 디바이스(40)는 자체 프로세서(51, 60)를 각각 갖는 2개의 제어 유닛(41, 42)을 가지며, 상기 2개의 제어 유닛(41, 42)은 정상 작동 동안 상기 ESC 제어 디바이스(40)의 기능들 중 일부를 각각 수행하도록 설계되며, 하나의 제어 유닛(41, 42)의 결함의 경우에, 제어 유닛(41, 42)의 각각의 기능의 적어도 일부는 각각의 다른 제어 유닛(41, 42)에 의해 인수되며, 상기 유압 펌프(9)의 구동, 유압 밸브들(52), 상기 유압 압력 센서(16)의 검출 또는 요각 속도 및 가속도 센서들의 검출을 포함하는 휠 슬립 제어 또는 안정성 프로그램에 대한 기능들이 정상 작동 동안 제1 제어 유닛(41) 상에서 구현되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 전기 진공 펌프(3)를 구동시키기 위한 기능들이 정상 작동 동안 제2 제어 유닛(42) 상에서 구현되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 진공 브레이크 승압기(2)는 제2 제어 유닛(42)에 연결되는 진공 센서(7)를 가지며, 상기 제2 제어 유닛(42)은 상기 진공 센서(7)로부터의 데이터에 기반하여 상기 전기 진공 펌프(3)를 구동시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제2 제어 유닛(42)은, 상기 진공 센서(7)를 검출하는 기능들이 고장나고 제동이 일어나면, 지정된 런 온 시간으로 상기 전기 진공 펌프(3)를 활성화시키도록 설계되며, 상기 제1 제어 유닛(41)은 상기 유압 압력 센서(16)로부터의 데이터를 평가함으로써 제동이 일어나게 하고 통신 링크(65)를 통하여 상기 제2 제어 유닛(42)으로 이러한 정보를 송신하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 제어 유닛(41)은, 상기 전기 진공 펌프(3) 또는 제2 제어 유닛(42)이 고장나면 상기 유압 펌프(9)에 의해 브레이크 승압을 수행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제5항에 있어서,
상기 ESC 제어 디바이스(20, 40)는 상기 진공 센서(7)의 데이터로부터 상기 진공 브레이크 승압기(2)의 런 아웃 지점을 결정하고, 유압 압력이 상기 런 아웃 지점 초과일 때 상기 진공 브레이크 승압기(2)의 배기를 식별하고, 배기의 경우에 상기 유압 펌프(9)에 의한 브레이크 승압을 수행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제8항에 있어서,
상기 ESC 제어 디바이스(20, 40)는 브레이크 승압을 위해 상기 유압 펌프(9)에 의한 승압 압력을 생성하도록 설계되며, 상기 승압 압력은 상기 유압 압력과 상기 런 아웃 지점 사이의 차이에 승압 인자를 곱한 값으로 계산되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제9항에 있어서,
상기 ESC 제어 디바이스(20, 40)는, 상기 진공 센서(7) 및 상기 전기 진공 펌프(3)가 고장나면 상기 승압 압력을 결정하기 위한 런 아웃 압력의 값을 0 bar로 설정하도록 설계되며, 확인된 런 아웃 지점에 대한 승압 인자 미만의 승압 인자가 사용되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제10항에 있어서,
상기 ESC 제어 디바이스(20, 40)는, 본래의 값에 다시 도달할 때까지 제동 동안 승압 인자를 증가시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제9항에 있어서,
상기 ESC 제어 디바이스(20, 40)는, 상기 진공 센서(7) 및 상기 전기 진공 펌프(3)가 고장나면 상기 진공 센서(7)에서 마지막으로 확인된 측정된 값으로부터 상기 승압 압력을 결정하기 위한 런 아웃 압력의 값을 결정하도록 설계되며, 각각의 제동 작동의 경우에, 상기 런 아웃 지점의 감소가 이러한 제동 작동 동안 도달하게 되는 최대 유압 압력에 기반하여 계산되고 상기 런 아웃 지점이 이에 부응해서 감소되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.
제1항 및 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 주차 브레이크 액추에이터(35, 36)가 제공되며, 상기 제1 제어 유닛(41)은 적어도 하나의 제1 주차 브레이크 액추에이터(35)를 구동시키도록 설계되고 제2 제어 유닛(42)은 적어도 하나의 제2 주차 브레이크 액추에이터(36)를 구동시키도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 제동 시스템.