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KR20210142163A - 액추에이터 제어방법, 액추에이터 및 전기기계식 브레이크 시스템 - Google Patents

액추에이터 제어방법, 액추에이터 및 전기기계식 브레이크 시스템 Download PDF

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Publication number
KR20210142163A
KR20210142163A KR1020217034274A KR20217034274A KR20210142163A KR 20210142163 A KR20210142163 A KR 20210142163A KR 1020217034274 A KR1020217034274 A KR 1020217034274A KR 20217034274 A KR20217034274 A KR 20217034274A KR 20210142163 A KR20210142163 A KR 20210142163A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electric motor
preset
actuator
braking
braking force
Prior art date
Application number
KR1020217034274A
Other languages
English (en)
Inventor
지아준 루오
크리스티안 라이란더
Original Assignee
할덱스 브이아이이(샹하이) 일렉트로메케니컬 브레이크 시스템 시오., 엘티디.
할덱스 브레이크 프로덕츠 에이비
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 할덱스 브이아이이(샹하이) 일렉트로메케니컬 브레이크 시스템 시오., 엘티디., 할덱스 브레이크 프로덕츠 에이비 filed Critical 할덱스 브이아이이(샹하이) 일렉트로메케니컬 브레이크 시스템 시오., 엘티디.
Publication of KR20210142163A publication Critical patent/KR20210142163A/ko

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Abstract

본 발명은 브레이크 기술의 액추에이터의 제어방법, 액츄에이터 및 전기기계식 브레이크 시스템을 제공한다. 제어방법은 제동요구를 수신하는 단계; 제동요구에 기반하여 전기모터를 제어하는 단계; 제동요구가 사전설정된 시간 내에 사전설정된 정상조건을 만족하는 경우, 주축을 고정하도록 제동력유지장치를 제어하는 단계를 포함한다. 이와 같이 함으로써 운전자의 제동의도의 결정에 대하여 주변소란으로부터의 간섭이 방지될 수 있고, 액추에이터가 적시에 고정되어 저소비 전력 또는 제로 전력소비로 지속적인 제동토크출력을 유지하고 차량에 지속적인 제동력을 제공할 수 있다.

Description

액추에이터 제어방법, 액추에이터 및 전기기계식 브레이크 시스템
본 발명은 일반적으로 브레이크 기술분야에 관한 것으로, 특히 액추에이터 제어방법, 액추에이터 및 전기기계식 브레이크 시스템에 관한 것이다.
전자기술의 발달과 차량지능의 향상에 따라 구조가 간단하고, 고기능의 집적성을 가지며, 무인주행시스템과의 매칭이 우수한 순수 전자기계식 브레이크(EMB) 바이-와이어 시스템(by-wire systems)이 점차로 통상적인 유압 또는 공압식의 브레이크를 대체하게 되었으며 미래의 차량브레이크기술을 위한 개발의 방향이 되고 있다.
차량은 예를 들어 주차나 긴 경사로에서의 서행 등과 같은 장시간 정차나 서행중에 제동력을 유지하는 작동조건을 유지할 필요가 있다. EMB 시스템의 제동력은 전기모터 구동형 액추에이터로부터 제공되므로 전기모터에서 장시간 제동력의 출력은 모터의 정지나 전력의 과소비 등의 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 액추에이터에는 낮은 에너지소비상태 또는 전력차단상태에서 발생된 제동력을 유지할 수 있도록 하는 제동력유지장치가 항상 제공된다. 제동력유지장치의 예로는 솔레노이드, 전자브레이크(electromagnetic brake) 등이 있다.
차량은 주차기능이 작동될 때 일반적으로 이미 정지상태에 놓여 있으며, 주차신호입력장치는 통상적으로 주차레버나 브레이크 페달의 주차버튼과는 별도로 제공되어 있으므로, 주차신호의 입력시 주변환경이 안정적이며 주차신호가 간단하고 영향을 적게 받는다. 그러나, 차량이 주행상태에 있는 주행중에 제동이 이루어질 때, 주변환경의 변화로 운전자가 브레이크 페달을 정확하게 밟지 못할 수가 있다. 이와 같은 경우, 이는 제동력유지장치를 적시에 작동시키거나 해제할 수 있도록 하는 운전자의 제동의도를 실행하기 위하여 브레이크 페달에 의하여 획득된 브레이크 신호를 어떻게 처리하여야 할 것인가 하는 시급한 문제가 된다.
본 발명의 목적은 전력소비가 개선된 액추에이터의 제어방법, 액추에이터 및 전기기계식 브레이크 시스템을 제공하는데 있다.
종래기술의 결점이나 단점을 극복하기 위하여, 본 발명에 있어서는 제동요구(brake demand)에 따른 액추에이터의 작동프로세스를 제어하기 위한 액추에이터의 제어방법, 액추에이터 및 전기기계식 브레이크 시스템을 제공한다.
상기 기술적인 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 대안적인 제1 관점에서 주축(shaft)을 갖는 전기모터와 주축을 고정(locking)시킬 수 있는 제동력유지장치를 포함하는 액추에이터의 제어방법을 제공하는바, 이러한 제어방법은
제동요구를 수신하는 단계,
제동요구에 기반하여 전기모터를 제어하는 단계와,
제동요구가 사전설정된 시간내에 사전설정된 정상조건(preset stationary condition)을 만족시키는 경우, 주축을 고정하도록 제동력유지장치를 제어하는 단계를
포함한다.
선택적으로, 전기모터의 요구된 전기모터회전위치가 제동요구에 따라 발생된다.
선택적으로, 제어방법은
요구된 전기모터회전위치를 필터링하는 단계를 더 포함하고,
사전설정된 정상조건은 필터링된 요구된 전기모터회전위치가 사전설정된 허용영역(preset tolerance zone) 또는 사전설정된 정상영역(preset stationary zone)내에 놓이는 것을 더 포함한다. 이들 용어 상기 허용영역(tolerance zone)과 상기 정상영역(stationary zone)은 본 명세서에서 서로 동의어로서 혼용된다.
선택적으로, 제어방법은 요구된 전기모터회전위치를 평활화(smoothing)하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 사전설정된 정상조건은 사전설정된 시간내에 요구된 전기모터회전위치가 항상 사전설정된 정상영역내에 놓이는 것을 포함한다.
선택적으로, 제어방법은 측정된 전기모터회전위치를 수신하거나 계산하는 단계를 포함하고,
사전설정된 정상조건은 측정된 전기모터회전위치와 요구된 전기모터회전위치 사이의 차이를 획득하는 것을 포함하며, 이러한 차이는 사전설정된 위치임계값 보다 작다.
선택적으로, 제어방법은 측정된 전기모터회전속도를 수신하는 단계를 더 포함하고,
사전설정된 정상조건은 측정된 전기모터회전속도가 사전설정된 회전속도임계값 보다 작은 것을 더 포함한다.
선택적으로, 액추에이터는 유효제동요구를 기록할 수 있도록 구성된 카운터를 더 포함한다.
선택적으로, 카운터는 사전설정된 정상조건을 만족시키는 제동요구를 계산할 수 있게 되어 있고,
만약 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않는 제동요구가 존재하는 경우, 카운터에서 소거작동이 수행된다.
선택적으로, 차량하중, 차량속도, 슬립비(slip ratio), 브레이크 디스크 온도 및 브레이크 패드의 마모 등을 포함하는 요인에 따라 사전설정된 정상조건에 대하여 동적조절(dynamic adjustment)이 수행된다.
선택적으로, 제어방법은 주축을 해제하도록 제동력유지장치를 제어하는 단계와, 해제전에 고정전과 동일한 방향으로 토크를 출력하도록 전기모터를 제어하는 단계를 더 포함한다.
선택적으로, 제동요구가 비인적 작동(non-human operation)에 의하여 발생하는 경우 제동력유지장치는 제동요구에 대한 즉시응답을 수행한다.
선택적으로, 제동력유지장치는 전자브레이크, 솔레노이드 및 래치트기구(ratchet mechanism) 중에서 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 제동력유지장치가 주축을 고정한 후에, 만약 제동요구가 사전설정된 비정상조건을 만족시키는 경우, 제동력유지장치는 주축을 해제하도록 제어되는바, 여기에서 사전설정된 비정상조건은 사전설정된 정상조건과는 상이하다.
본 발명의 대안적인 제2 관점에서, 액추에이터가 제공되는바, 이 액추에이터는 주축을 갖는 전기모터와 주축을 고정시킬 수 있는 제동력유지장치를 포함하고, 액추에이터는
제동요구를 수신할 수 있게 구성된 요구수신유닛,
제동요구에 기반하여 전기모터를 제어할 수 있게 구성된 전기모터 제어유닛과,
제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키는 경우 주축을 고정하도록 제동력유지장치를 제어할 수 있게 구성된 제동력유지장치 제어유닛을
포함한다.
선택적으로, 전기모터 제어유닛은 제동요구에 따른 요구된 전기모터회전위치를 발생한다.
선택적으로, 액추에이터는 필터링 모듈을 더 포함하고, 사전설정된 정상조건은 필터링 모듈에 의하여 필터링된 요구된 전기모터회전위치가 사전설정된 정상영역내에 놓이는 것을 포함한다.
선택적으로, 액추에이터는 요구된 전기모터회전위치를 평활화하도록 구성된 평활화 모듈을 더 포함한다.
선택적으로, 사전설정된 정상조건은 요구된 전기모터회전위치가 항상 사전설정된 시간동안 사전설정된 정상영역내에 놓이는 것을 포함한다.
선택적으로, 액추에이터는 측정된 전기모터회전위치를 획득할 수 있도록 구성된 전기모터회전위치 센서 또는 전기모터회전위치 계산유닛을 더 포함하고,
사전설정된 정상조건은 측정된 전기모터회전위치와 요구된 전기모터회전위치 사이의 차이를 획득하는 것을 더 포함하며, 이러한 차이는 사전설정된 위치임계값 보다 작다.
선택적으로, 액추에이터는 측정된 전기모터회전속도를 획득할 수 있도록 구성된 전기모터회전속도 획득모듈을 더 포함하고,
사전설정된 정상조건은 측정된 전기모터회전속도가 사전설정된 회전속도임계값 보다 낮은 것을 포함한다.
선택적으로, 액추에이터는 유효제동요구를 기록할 수 있게 구성된 카운터를 더 포함한다.
선택적으로, 카운터는 사전설정된 정상조건을 만족시키는 제동요구를 계산하며,
만약 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않는 제동요구가 존재하는 경우, 카운터에서 소거작동이 수행된다.
선택적으로, 액추에이터는 차량하중, 차량속도, 슬립비, 브레이크 디스크 온도 및 브레이크 패드의 마모 등을 포함하는 요인에 따라 사전설정된 정상조건을 동적으로 조절하도록 구성된 동적조절모듈(dynamic adjustment module)을 더 포함한다.
선택적으로, 제동력유지장치 제어유닛은 더욱이 주축을 해제할 수 있도록 제동력유지장치를 제어할 수 있도록 구성되어 있으며, 전기모터 제어유닛은 더욱이 해제전에 고정전과 동일한 방향으로 토크를 출력하도록 전기모터를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
선택적으로, 제동력유지장치 제어유닛은 더욱이 제동요구가 비인적 작동에 의하여 발생할 때 제동요구에 대한 즉시응답을 수행하도록 제동력유지장치를 제어할 수 있도록 구성되어 있다.
선택적으로, 제동력유지장치는 전자브레이크, 솔레노이드 및 래치트기구 중에서 하나 이상을 포함한다.
선택적으로, 제동력유지장치 제어유닛은 제동력유지장치가 주축을 고정한 후에 제동요구가 사전설정된 비정상조건을 만족시키는 경우 주축을 해제하도록 제동력유지장치를 제어할 수 있도록 구성되는바, 여기에서 비정상조건은 사전설정된 정성상태조건과는 상이하다.
본 발명의 대안적인 제3 관점에서, 상기 언급된 바와 같은 액추에이터를 포함하는 전기기계식 브레이크 시스템이 제공된다.
본 발명의 기술적 해결책은 다음과 같은 기술적 효과를 가져온다.
1. 사전설정된 정상조건에 기반하는 결정이 수신된 제동요구에 대하여 수행되어 주축이 사전설정된 시간내에서 모든 제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시킬 때에만 고정될 수 있도록 하며, 이와 같이 함으로써, 운전자의 제동의도의 결정에 대하여 주변소란으로부터의 간섭이 방지될 수 있고, 브레이크 시스템이 적시에 제동력유지장치를 활성화하여 브레이크 시스템의 전력소비를 줄일 수 있도록 한다.
2. 전기모터회전위치에 기반하는 제어방법이 제동의도를 보다 정확하게 결정할 수 있도록 하여 제동효과를 용이하게 결정할 수 있다.
3. 발생되는 요구된 전기모터회전위치를 필터링한 후에 사전설정된 정상조건에 따라 결정함으로써 노이즈 간섭이 제거될 수 있다.
4. 발생되는 요구된 전기모터회전위치를 평활화한 후에 사전설정된 정상조건에 기반한 결정을 수행함으로써 정확도가 향상되고 노이즈 간섭이 제거될 수 있다.
5. 측정된 전기모터회전위치를 획득하고 사전설정된 정상조건에 기반한 결정을 위한 입력으로 측정된 전기모터회전위치와 요구된 전기모터회전위치 사이의 차이를 이용함으로써, 시스템의 계산상 복잡도가 낮아진다.
6. 제동력을 유지할 필요없는 상황을 배제하기 위하여 측정된 전기모터회전속도의 개념을 도입함으로써, 결정의 정확도가 향상된다.
7. 유효제동요구의 수가 임계값에 도달하였을 때 임계값에 도달하기 전에 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않는 제동요구가 나타나는 경우 제동력유지작동이 수행될 수 있도록 유효제동요구를 계산하기 위한 카운터를 도입함으로써, 제동요구가 여전히 변경중임을 나타나게 하고, 이러한 시점에서 카운터가 소거된다.
8. 제동력유지작동을 해제하기 전에, 전기모터는 고정전과 동일한 방향으로 토크를 출력하게 되고, 제동력을 해제하는 작동이 보다 안정적이 되도록 하여, 기계적인 구조와 회로를 보호할 수 있다.
9. 제동요구가 ACC(Adaptive Cruise Control), ABS 시스템(Anti-Lock Braking System) 및 자동조종시스템과 같은 비인적 작동에 의하여 발생될 때, 운전자 의도를 결정할 필요가 없으므로, 전기모터와 제동력유지장치는 제동요구에 기반하여 즉시응답을 수행한다.
10. 전기모터의 고정과 해제를 위한 여러 결정조건을 채택함으로써, 보다 많은 차량모델과 실제운전상태가 적용된다.
본 발명의 기술적 해결방안을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 실시예를 설명하는데 사용된 도면을 간략히 소개하면 다음과 같다. 이들 도면은 단지 본 발명의 일부 실시예들에 관한 것이다. 본 발명의 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 살현없이도 이들 도면에 기초하여 여러 수정이나 변형을 도출해낼 수 있을 것이다.
도 1은 전기기계식 브레이크 시스템에 적용된 디스크 브레이크 시스템의 개략구성도.
도 2는 본 발명에 의하여 제공된 제어방법의 실시예 1의 흐름도.
도 3은 본 발명에 의하여 제공된 제어방법의 실시예 2의 흐름도.
도 4는 본 발명에 의하여 제공된 제어방법의 실시예 4의 흐름도.
도 5는 본 발명에 의하여 제공된 제어방법의 실시예 5의 흐름도.
도 6은 본 발명에 의하여 제공된 액추에이터의 개략적인 제1 구성도.
도 7은 본 발명에 의하여 제공된 액추에이터의 개략적인 제2 구성도.
도 8은 본 발명에 의하여 제공된 액추에이터의 개략적인 제3 구성도.
제9도는 본 발명의 실시예에 따른 전기기계식 브레이크 시스템의 개략적인 구성도.
본 발명의 기술적 해결방안 및 이점을 보다 명확하게 하기 위하여 본 발명의 기술적 해결방안이 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 전기기계식 브레이크 시스템에 적용된 디스크 브레이크 조립체(1)의 개략적인 구성을 보인 것이다. 디스크 브레이크 조립체(1)는 브레이크 디스크(도시하지 않았음)를 향하여 브레이크 패드(3)를 가압함으로써 브레이크 패드(3)에 제동력을 가할 수 있도록 구성된 액추에이터(2)를 포함한다. 액추에이터(2)와 브레이크 패드(3) 사이에는 다양한 전동시스템이 배치될 수 있다. 브레이크 패드(3)는 스러스트 플레이트(thrust plate)(17)에 착설될 수 있다.
액추에이터(2)는 전기모터(4)를 포함하고, 전기모터(4)는 회전자(5)와 고정자(6)를 포함한다. 전기모터(4)는 구동토크(7)를 발생하도록 회전자(5)를 구동시키는 전기모터 제어유닛(도시하지 않지 않았음)에 의하여 제어된다. 전동유닛(9)은 예를 들어 유성기어셋트(10)를 이용하여 적당한 전동비를 통해 감속과 토크 부스트가 이루어질 수 있도록 하는 역할을 한다.
동력의 전달경로에서, 전동유닛(9)의 하류측에 부가적인 전동유닛(11)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 전동유닛(11)은 롤러 슬로프 전동시스템(12) 및/또는 나선전동시스템(13)을 포함한다. 전동유닛(11)은 전동유닛(9)의 회전운동을 스러스트 플레이트(thrust plate)(17)에 작용하는 직선운동으로 전환할 수 있다.
한편, 디스크 브레이크 조립체(1)의 작동상태를 검출하기 위하여, 이 시스템에 센서가 더 결합구성된다. 예를 들어, 센서(14)는 제동력을 획득하기 위하여 구성된 것이고, 센서(15)는 나선전동시스템(13)의 회전각도를 획득하기 위하여 구성된 것이다.
끝으로, 출력축(8)을 고정하기 위한 제동력유지장치(16)가 제공되어 낮은 전력소비상태 또는 제로 전력소비상태에서 제동력을 유지할 수 있도록 한다.
전력차단 전자브레이크(power off electromagnetic brake)가 채택되었을 때, 제동력은 장시간 동안 제로 전력소비상태로 유지될 수 있다. 전력인가 전자브레이크가 채택되었을 때, 제동력은 장시간 동안 낮은 전력소비상태로 유지될 수 있다. 제동력유지장치(16)는 예를 들어 솔레노이드, 래치트기구 등이다.
실시예 1
이 실시예는 액추에이터를 위한 제어방법은 제공하는바, 이 액추에이터는 주축을 갖는 전기모터와, 주축을 고정할 수 있는 제동력유지장치(예를 들어, 전력차단 전자브레이크)를 포함하며, 제어방법은
제동요구를 수신하는 단계(21),
제동요구에 기반하여 전기모터를 제어하는 단계(22),
제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하는 단계(23),
만약에 "예"인 경우, 전기모터의 주축을 고정하도록 전자브레이크를 제어하는 단계(24)와,
만약 "아니오"인 경우, 제동요구에 기반하여 제동력 출력을 조절하도록 전기모터를 제어하기 위하여 단계(22)로 복귀하는 단계를
포함한다.
이 실시예에 따라 제공된 액추에이터의 제어방법은 수신된 제동요구를 결정하기 위한 것이며, 제동요구가 사전설정된 시간내에 사전설정된 정상조건을 만족시킬 때, 현재의 제동요구가 정상상태에 도달한 것으로 결정되며, 이는 제동력에 대한 요구가 정상임을 의미하고, 이 시점에서 전자브레이크에 대한 전원공급이 중단되어, 전기모터의 주축이 잠금상태로 고정작동됨으로써, 제동력의 유지와 지속적이고 안정적인 제동력의 출력이 실현된다. 그렇지 않으면 제동력에 대한 요구가 변하기 때문에 제동요구에 따라 제동력 출력을 신속하게 조절하여 전자브레이크에 대한 전원공급을 유지하여 전기모터의 주축이 자유롭게 회전할 수 있다. 제동요구 신호가 제로(0), 즉 제동요구 신호가 없을 때, 사전설정된 정상조건에 기반하여 결정함으로써, 제동이 필요치 않은 정상조건이 만족될 때 전기모터의 주축을 고정하는 것이 가능하다.
특히, 사전설정된 시간은 데이터획득을 위한 시간 길이 T 를 나타낸다. 즉, 획득된 제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족하는 시간 길이가 시간 길이 T 보다 크거나 동일할 때에만 전자브레이크가 전기모터의 주축을 고정할 수 있도록 한다. 사전설정된 시간은 요구를 샘플링하는 횟수 및 빈도에 따라 설정될 수 있다. 예를 들어, 운전자의 제동요구는 브레이크 페달을 통해 입력되는바, 브레이크 페달의 입력을 획득하는 센서(예를 들어, 압력센서, 각도센서, 거리센서 등)의 샘플링 주파수를 F 라 하고, 데이터 획득시간 T 동안 획득한 신호값의 수를 S 라한다면, 이들 사이의 관계는 T=F*S 이다.
주변간섭을 고려하면, 예를 들어 노면충돌과 같은 주변간섭은 제동요구의 입력획득에 영향을 준다. 구동의도에 부합하였을 때 적당한 시간에서 액추에이터가 제동력유지상태를 입력할 수 있도록 하기 위하여, 이 실시예에 제공된 제어방법은 사전설정된 시간내에서 제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하여 시스템이 너무 "민감"하지 않도록 하고 제동력유지장치가 빈번히 작동되지 않고록 하거나, 시스템에 의한 너무 많은 전기소비를 방지하여 제동력유지장치를 적시에 작동시키지 못하는 것을 방지할 수 있도록 한다. 상기 언급된 결정과정을 통하여, 주변간섭의 영향을 완화할 수 있고, 운전자의 불안정한 제동지시로 인한 제동요구의 빈번한 변화를 방지할 수 있어, 액추에이터가 적시에 저전력소비 또는 제로 전력소비의 제동력유지상태로 진입할 수 있고, 차량에서 일정한 제동력이 발생될 수 있으며, 브레이크 시스템의 전력소비가 낮아질 수 있다.
실시예 2
도 1에서 보인 시스템에서, 전기모터회전위치는 최종적으로 출력되는 제동력의 양과 연관이 있다. 따라서, 이 실시예는 제동요구가 정상조건을 만족하는지의 여부를 결정하기 위한 입력으로서 요구된 전기모터회전위치를 이용한다.
도 3에서 보인 바와 같이, 이 실시예에 의하여 제공되는 방법은
요구된 전기모터회전위치를 획득하는 단계(31),
허용영역(tolerance zone) 또는 정상영역(stationary zone)을 설정하는 단계(32),
제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하는 단계(33),
만약 "예"인 경우, 전기모터의 주축을 고정하도록 전자브레이크를 제어하는 단계(34)와,
만약 "아니오"인 경우, 제동요구에 기반하여 제동력의 출력을 조절하도록 전기모터를 제어하는 단계(35)를
포함한다.
이때, 상기 용어 상기 허용영역(tolerance zone)과 상기 정상영역(stationary zone)은 본 명세서에서 서로간에 동의어로서 혼용된다.
특히, 단계(31)에서, 요구된 전기모터회전위치는 입력된 제동요구에 기반하여 계산되고, 제동요구는 예를 들어 운전자가 브레이크 페달을 밟음으로써 획득된다. 다음으로, 기준점으로써 사전설정된 시간의 시작점 T0 에서 요구된 전기모터회전위치를 P0 이라 하고, 정상영역이 사전설정된 정부(正負)의 변화량에 기반하여 설정되고, 단계(31)에서, 사전설정된 시간 T 에서 연속적으로 획득되는 요구된 전기모터회전위치 PN 가 또한 정상영역내에 놓이는지의 여부가 결정된다. 만약 나머지 모든 PN 들이 정상영역내에 놓이는 경우, 제동요구의 변화폭은 매우 작고 거의 일정하여 사전설정된 정상조건을 만족시키는 것으로 믿어지며, 이로써, 전자브레이크가 전기모터의 주축을 고정하도록 제어된다. 그렇지 않으면, 만약 PN 들이 정상영역 밖에 놓이는 경우, 제동요구가 변화되고 정상조건을 만족시키지 않는 것으로 믿어지며, 적시에 제동요구에 기반하여 동력출력을 조절할 필요가 있다.
PN 들이 정상영역내에 놓이는지의 여부를 결정하기 전에 신호 노이즈를 추가로 제거하기 위하여, PN 들이 특정방식에 따라 필터링될 수 있다. 예를 들어, 외관상 예외적인 신호값을 제거하기 위하여 저역통과 필터 또는 FIR 필터(유한임펄스응답필터)가 사용될 수 있다.
요구된 전기모터회전위치에 대한 허용제어기준으로서, 사전설정된 정상영역이 특정 차량모델과 같은 파라미터에 기초하여 사전설정될 수 있으며 실제 하중 등을 기반으로 하여 실시간으로 조절될 수 있다.
실시예 3
이 실시예는 요구된 전기모터회전위치를 처리하기 위한 다른 방법을 제공한다. 실시예 2에서 채택된 필터링 처리방법과는 다르게, 이 실시예는 요구된 전기모터회전위치에 대하여 평활화를 수행한다.
예시적인 평활화 처리방법인 연속평균방법은 모든 현재의 요구된 전기모터회전위치의 평균값을 획득하는 단계와, 사전설정된 정상조건에 기반하여 결정을 위한 입력값으로서 획득된 평균값을 이용하는 단계를 포함한다. 예를 들어,
등식 1:
Figure pct00001
등식 1은 평균값을 획득하는 평활화 처리방법을 제공하는 바, 여기에서, P N-1 은 이전 N 샘플링 시간에 획득된 제동요구에 포함되는 요구된 전기모터회전위치를 나타내고, P smoothed 는 이전 N 샘플링 시간에 획득된 제동요구에 포함되는 요구된 전기모터회전위치의 계산된 평균값을 나타낸다.
P smoothed 를 획득한 후에, 사전설정된 허용량 P offset 에 기반하여 획득된 정상영역은 다음과 같이 제공된다.
[ P smoothed - P offset , P smoothed + P offset ]
따라서, 요구된 전기모터회전위치에 대한 허용제어기준으로서 사전설정된 정상영역으로, 단계(33)에서 결정단계가 수행된다.
이 실시예에서 제공된 평활화 처리방법은 독립적으로 실현되거나 제어방법의 정확성을 더욱 개선하기 위하여 실시예 1에서 제공된 필터링 처리방법과 조합하여 실현될 수 있다.
실시예 4
상기 언급된 실시예 2와 실시예 3은 모두 제동요구에 기반한 처리방법인 반면에, 이 실시예에서 제공되는 제어방법은 결정을 위한 입력으로서 측정된 전기모터회전위치를 이용한다. 이 실시예에서, 측정된 전기모터회전위치는 전기모터 회전자나 전동기구의 회전각도를 검출할 수 있도록 구성된 센서에 의하여 획득되거나, 또는 모터전류, 전압 또는 다른 시스템 내외의 관련 파라미터를 계산함으로써 획득될 수 있다.
도 4에서 보인 바와 같이, 이 실시예에 의하여 제공되는 방법은
요구된 전기모터회전위치와 측정된 전기모터회전위치를 획득하는 단계(41),
요구된 전기모터회전위치와 측정된 전기모터회전위치 사이의 차이를 획득하는 단계(42),
제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하는 단계(43),
만약 "예"인 경우, 전기모터의 주축을 고정하도록 제동력유지장치를 제어하는 단계(44)와,
만약 "아니오"인 경우, 제동요구에 기반하여 제동력의 출력을 조절하도록 전기모터를 제어하는 단계(45)를
포함한다.
특히, 예를 들어, 브레이크 페달에 의하여 획득된 실시간 제동요구에 기반하여 상응하는 양의 제동력이 획득되고, 이러한 제동력의 양은 요구된 전기모터회전위치 Pdesired 로 전환되는 한편, 센서에 의하여 검출되거나 관련 파라미터에 의하여 계산되는 측정된 전기모터회전위치 Pmeasured 가 획득되며, 이들 사이의 차이│Pmeasured - Pdesired│가 단계(42)에서 획득된다. 전체 사전설정된 시간 T 중에, 만약 차이│Pmeasured - Pdesired│가 사전설정된 임계값 보다 항상 작으면 이는 정상조건을 만족시키는 것으로 간주될 수 있다. 만약 이들 사이의 차이가 크면, 정상조건을 만족시키지 않는 것으로 간주되고, 전기모터는 제동요구에 기반하여 연속적으로 제어된다.
결정의 정확도를 더욱 향상시키기 위하여, 측정된 전기모터회전속도는 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하기 위한 추가조건으로 더 도입될 수 있다. 이는 전기모터의 작동특성에 기반하기 때문이며, 출력을 조절하는 과정중에, 예를 들어 매우 낮은 속도이거나 요구된 회전위치에 도달할 때 그 회전속도가 제로가 되도록 보장하기 위하여 전기모터는 요구된 회전위치에 접근하는 과정에서 회전속도를 점진적으로 줄일 것이다. 따라서, 비교적 낮은 사전설정된 회전속도 임계값이 제공되고, 전기모터의 회전속도가 임계값 보다 높으면, 이는 전기모터가 아직은 요구된 회전위치를 향하는 회전상태에 있음을 나타내거나 또는 제동력의 변화가 아직은 커서 제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않음을 나타낸다. 전기모터의 회전속도가 임계값 보다 낮거나 제로이면, 전기모터는 요구된 회전위치에 도달하였거나 거의 도달하였으며 제동력의 변화가 비교적 작은 것으로 볼 수 있고, 만약 제동요구가 본 발명 실시예의 사전설정된 정상조건을 더욱 만족시키는 경우, 제동력유지장치는 발생된 제동력을 유지하도록 제어된다.
실시예 5
이 실시예에 의하여 제공되는 액추에이터의 제어방법은 연속적인 유효제동요구를 카운트하도록 구성된 카운터의 개념을 도입한다.
도 5에서 보인 바와 같이, 이 실시예에 의하여 제공되는 방법은
제동요구를 수신하는 단계(51),
카운터를 시작하는 단계(52),
제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하는 단계(53),
만약 "예"인 경우, 카운터를 1 씩 증분하여 단계(53)를 주기적으로 실행하는 단계(54),
만약 "아니오"인 경우, 카운터를 소거하고 재시작하는 단계(55),
카운터를 N 까지 집계하는 단계(56),
N 이 사전설정된 임계값에 이르렀는지의 여부를 결정하는 단계(57),
만약 "예"인 경우, 제동요구에 기반하여 제동력의 출력을 조절하도록 전기모터를 제어하는 단계(58)와,
만약 "아니오"인 경우, 전기모터의 주축을 고정하도록 제동력유지장치를 제어하는 단계(59)를
포함한다.
실시예 1에서 언급한 바와 같이, 사전설정된 시간은 획득한 데이터의 시간길이 T 를 나타내고, 카운터는 시간길이의 시작점 T0 에서 시작되며, 사전설정된 정상조건을 만족시키는 데이터가 획득될 때 마다, 카운터는 사전설정된 암계값으로 집계될 때까지, 즉, 시전에 설정된 시간에 이르기 까지 1 씩 증분되고, 전체시간내에서 제동요구가 항상 사전설정된 정상조건을 만족시키는 것으로 결정되며, 제동력유지장치는 단계(59)에서 전기모터의 주축을 고정하도록 제어된다. 만약, 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않는 제동요구가 사전설정된 임계값으로 집계되기 전에 나타나는 경우, 전기모터는 제동요구에 상응하는 제동력을 출력하도록 연속적으로 제어되고 카운터가 소거된다.
단계(55)에서, 예시적인 실시예로써, 카운터는 항상 브레이크 시스템의 전체 작동시간동안 작동한다. 즉, 카운터는 매번 소거후에 즉시 재시작된다. 다른 실시예가 카운터의 시작조건, 예를 들어, 전기모터회전속도, 제동력의 크기 등의 시작조건을 설정할 수 있으며, 카운터는 시스템이 카운터의 시작조건을 만족시킬 때에만 카운팅을 시작한다. 제동요구를 획득하는 예시적은 실시예로써, 카운터는 간단한 논리 및 낮은 시스템 자원에너지소비와 같은 이점을 갖는다.
실시예 6
이 실시예는 유지된 제동력을 해제하기 위한 제어방법을 제공한다. 예를 들어, 제동력을 감소시키려는 의도와 같은 운전자의 운전의도가 바뀌었을 때, 이 시점에서 제동력유지장치가 고정상태에 있고 이러한 고정상태가 적시에 해제될 수 없는 경우, 전기모터는 제동력을 조절하기 위하여 자유롭게 회전할 수 없다. 따라서 제동력유지장치의 해제가 이루어질 수 있도록 하기 위하여서는 사전설정된 비정상조건이 필요하다.
실현가능한 구현방식은 사전설정된 정상조건을 사전설정된 비정상조건으로 추가로 사용하는 것이다. 예를 들어, 실시예 2에서, 사전설정된 정상조건이 요구된 전기모터회전위치가 단계(32)에서 설정된 정상영역내에 있는지 여부를 결정하는 것과, 이러한 정상영역이 사전설정된 비정상조건으로서 사용되는 경우, 조건을 만족시키는 것이 전기모터의 고정단계(34) 이후에 계속하여 수행되는지의 여부를 결정하는 것을 포함한다. 만약 요구된 전기모터회전위치가 정상영역을 벗어나 있으면, 이 시점에서 제동요구가 사전 설정된 비정상조건을 만족한다고 결정되어 전기모터의 고정이 해제되어야 한다.
다른 예로서, 실시예 4에서, 사전설정된 정상조건은 요구된 전기모터회전위치와 측정된 회전위치 사이의 차이가 사전설정된 위치 임계값보다 작은지 여부를 결정하는 것과, 이러한 조건이 사전설정된 비정상 임계값으로 사용되는 경우, 조건을 만족시키는 것이 전기모터의 고정단계(44) 이후에 계속하여 수행되는지의 여부를 결정하는 것을 포함한다. 요구된 전기모터회전위치와 측정된 회전위치 사이의 차이가 사전설정된 임계값 보다 큰 경우 이 시점에서 제동요구가 사전설정된 비정상조건을 만족한다고 결정되어 전기모터의 고정이 해제되어야 한다.
이러한 구현방식은 차량모델 및 실제 요구사항에 따라 다른 구성을 수행할 수 없다. 따라서, 이 실시예에서 제공되는 제어방법은 사전설정된 정상조건과는 상이한 사전설정된 비정상조건을 채택하여 정상상태를 벗어나는 조건이 정상상태로 진입하는 조건과 상이하도록 한다. 예를 들어, 유연성이 요구되는 차량의 경우, 사전설정된 정상조건보다 유연한 사전설정된 비정상조건이 설정되어 제동력을 보다 유연하게 제어할 수 있도록 한다. 이러한 특정의 구현방식은 예를 들어 RS 레지스터를 채택하여 여러 유효조건을 설정할 수 있다.
상기 다양한 실시예에서 사전설정된 정상조건은 시스템에 의하여 사전설정된다. 그러나, 차량의 실제 주행과정에서 제동효과에 영향을 미치는 내외부적 요인을 고려한다면, 사전설정된 정상조건이 적용되지 않는 경우가 있다. 따라서 사전설정된 정상조건을 동적으로 조절하는 것이 더 필요한바, 동적조절의 대상에는 차량하중, 차량속도, 슬립비, 브레이크 디스크 온도, 브레이크 디스크 마모 등이 포함된다.
부가적으로, 본 발명의 제어방법은 제동요구에 기반하여 전기모터를 고정하도록 제동력유지장치를 제어하는 것외에 전기모터를 제어하는 단계를 더 포함한다. 특히, 액추에이터가 도 1에 도시된 비자기고정형의 기계적인 시스템인 경우, 전기모터의 주축을 해제하면, 기계적인 구조에 저장된 에너지가 빠르게 방출되어 전기모터가 역회전되게 할 것이다. 전동시스템의 손상을 방지하고 회로를 안정적으로 유지하기 위하여, 전기모터는 전기모터의 주축을 해제하고 있는 동안 주축을 고정하기 전과 동일한 방향으로 토크를 출력하여 전동시스템의 급격한 역회전이 중지될 수 있도록 하고 브레이크 해제작동이 평활하게 될 수 있도록 한다.
상기 언급된 실시예에서 제공된 액추에이터의 제어방법은 모두 인위적인 작동에 의하여 발생된 제동요구에 기반한다는 점에 주목하여야 한다. 그러나, 제동요구가 ACC(Adaptive Cruise Control), ABS 시스템(Anti-Lock Braking System), 자동조종시스템과 같은 비인적 작동에 의하여 발생될 때, 전기모터 및 제동력유지장치는 운전자의 의도를 결정할 필요가 없으므로 제동요구에 기반한 즉시응답을 수행할 수 있다.
실시예 7
이 실시예는 주축을 갖는 전기모터(108)와 주축을 고정할 수 있는 제동력유지장치(110)(예를 들어, 도 6에서 보인 전자브레이크)를 포함하는 액추에이터(104)를 포함하며, 액추에이터(104)는
제동요구를 수신할 수 있도록 구성된 요구수신모듈(112),
제동요구에 기반하여 전기모터(108)를 제어할 수 있도록 구성된 전기모터 제어유닛(116)과,
제동요구가 사전설정된 시간내에서 사전설정된 정상조건을 만족시키는 경우 전기모터(108)의 주축을 고정하도록 제동력유지장치(110)를 제어할 수 있도록 구성된 제동력유지장치 제어유닛(118)을
포함한다.
이 실시예에서 제공된 액추에이터(104)에서, 제어유닛(106)은 수신된 제동요구를 판단하여, 제동요구가 사전설정된 시간내에 사전설정된 정상조건을 만족시킬 때, 현재의 제동요구가 안정상태에 도달하였고 유효제동요구인 것, 즉, 제동역의 요구가 정상인 것으로 결정하며, 이 시점에서, 제동력유지장치 제어유닛(118)이 전기모터(108)의 주축에 대하여 고정작동을 수행할 수 있도록 제어되어 제동력을 유지하고 연속적이고 안정적인 제동력을 출력할 수 있도록 한다. 그렇지 않으면, 제동요구가 변화하여 제동요구에 기반한 제동력의 출력을 신속히 조절할 필요가 있고, 전기모터가 고정되지 않아 전기모터의 주축이 자유롭게 회전할 수 있다.
부가적으로, 전기기계식 브레이크 시스템에서, 전기모터회전위치는 최종적으로 출력되는 제동력의 양과 관련이 있다. 따라서, 요구수신모듈(112)이 제동요구를 수신할 때, 액추에이터 제어유닛(106)은 이를 요구된 전기모터회전위치로 전환하고 이는 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하기 위한 입력으로서 이용된다.
사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하는 것은 기준점으로서 사전설정된 시간의 시작점 T0 에서 요구된 전기모터회전위치를 P0 이라 할 때, 사전설정된 정부(正負)의 변화량에 기반하여 정상영역을 설정하는 것과, 사전설정된 시간 T 내에서 연속하여 획득되는 요구된 전기모터회전위치 PN 이 정상영역내에 놓여 있는지의 여부를 결정하는 것을 포함한다. 만약 나머지 모든 PN 들이 정상영역내에 놓이는 경우, 제동요구의 변화폭이 매우 작고 거의 일정하며 사전설정된 정상조건을 만족시키는 것으로 볼 수 있고 제동력유지장치(110)는 전기모터의 주축을 고정하도록 제어된다. 그렇지 않으면, 만약 PN 들이 정상영역을 벗어난 위치에 놓이면, 제동요구에 변화가 있고 정상조건을 만족시키지 않는 것으로 볼 수 있으며, 적시에 제동요구에 응답하여 제동력의 출력을 조절할 필요가 있다.
PN 들이 정상영역내에 놓이는지의 여부를 결정하기 전에 추가로 신호 노이즈를 제거하기 위하여, PN 들이 특정방식으로 필터링될 수 있다. 이를 위하여, 요구된 회전위치가 사전설정된 정상조건을 만족시키는지의 여부를 결정하기 전에 신호처리를 수행하기 위한 데이터처리모듈(120)이 제공된다.
예를 들어, 데이터처리모듈(120)은 외관상 예외적인 신호값을 제거하기 위하여 저역통과 필터 또는 FIR 필터를 사용하는 필터링 모듈일 수 있으며, 만약 필터링된 요구된 전기모터회전위치가 사전설정된 정상영역내에 놓인 경우, 이는 사전설정된 정상조건을 만족시키는 것으로 볼 수 있다.
예를 들어, 데이터처리모듈(120)은 평활화 모듈일 수 있으며, 이는 요구된 전기모터회전위치를 평활화한 후에 정상영역을 수정하기 위한 것이다.
예시적인 평활화 처리방법인 연속평균방법은 모든 요구된 전기모터회전위치의 평균값을 획득하는 단계와, 사전설정된 정상조건에 기반하여 결정을 위한 입력값으로서 획득된 평균값을 이용하는 단계를 포함한다. 예를 들어,
등식 1:
Figure pct00002
등식 1은 평균값을 획득하는 평활화 처리방법을 제공하는 바, 여기에서, P N-1 은 이전 N 샘플링 시간에 획득된 제동요구에 포함된 요구된 전기모터회전위치를 나타내고, P smoothed 는 이전 N 샘플링 시간을 나타내는 요구된 전기모터회전위치의 계산된 평균값을 나타낸다.
P smoothed 를 획득한 후에, 사전설정된 허용량 P offset 에 기반하여 획득된 정상영역은 다음과 같이 제공된다.
[ P smoothed - P offset , P smoothed + P offset ]
다음으로, 요구된 전기모터회전위치에 대한 허용제어기준으로서 업데이트된 사전설정의 정상영역으로, 사전설정된 정성조건을 만족시키는지의 여부를 결정하는 단계가 수행된다.
이 실시예에서 제공된 데이터처리모듈(120)은 추가로 필터링 모듈과 평활화 모듈의 기능을 가지며, 제어방법의 정확성을 더욱 개선한다.
실시예 8
도 7에서 보인 바와 같이, 이 실시예에 의하여 제공된 액추에이터는 실시예 7에 기반하여 측정된 전기모터회전위치를 획득하도록 구성된 전기모터회전위치 센서 또는 전기모터회전위치 계산유닛(114)을 더 포함한다. 여기에서 전기모터회전위치 센서 또는 전기모터회전위치 계산유닛(114)는 전기모터 회전자 또는 전동기구의 회전각도를 검출하거나, 또는 모터전류나 전압 또는 시스템 내외의 관련된 파라미터를 계산함으로써 측정된 전기모터회전위치를 획득할 수 있다.
측정된 전기모터회전위치 Pmeasured 를 획득한 후에, 액추에이터 제어유닛(106)은 예를 들어 브레이크 페달에 의하여 획득된 실시간 제동요구에 기반하여 상응하는 양의 제동력을 획득하고, 이러한 제동력의 양은 요구된 전기모터회전위치 Pdesired 로 전환되며 이들 사이의 차이│Pmeasured - Pdesired│가 획득된다. 만약, 전체 사전설정된 시간 T 중에 차이│Pmeasured - Pdesired│가 사전설정된 임계값 보다 항상 작으면, 이는 정상조건을 만족시키는 것으로 간주될 수 있다. 만약 이들 사이의 차이가 사전설정된 임계값 보다 크면, 정상조건을 만족시키지 않는 것으로 간주되고, 전기모터는 제동요구에 기반하여 연속적으로 제어된다.
결정의 정확도를 더욱 향상시키기 위하여, 또한 전기모터회전속도 획득모듈(122)이 액추에이터 제어유닛(106)에 제공될 수 있다. 전기모터회전속도 획득모듈(122)은 전기모터회전속도 센서를 통하여 또는 전기모터 작동파라미터에 기반하여 전기모터회전속도를 계산할 수 있다. 이는 전기모터의 작동특성에 기반하기 때문이며, 출력을 조절하는 과정중에, 예를 들어 매우 낮은 속도이거나 요구된 회전위치에 도달할 때 그 회전속도가 제로가 되도록 보장하기 위하여 전기모터는 요구된 회전위치에 접근하는 과정에서 회전속도를 점진적으로 줄일 것이다. 따라서, 비교적 낮은 사전설정된 회전속도 임계값이 제공되고, 전기모터의 회전속도가 임계값 보다 높으면, 이는 전기모터가 아직은 요구된 회전위치를 향하는 회전상태에 있음을 나타내거나 또는 제동력의 변화가 아직은 커서 제동요구가 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않음을 나타낸다. 전기모터의 회전속도가 임계값 보다 낮거나 제로이면, 전기모터는 요구된 회전위치에 도달하였거나 거의 도달하였으며 제동력의 변화가 비교적 작은 것으로 볼 수 있고, 만약 사전설정된 정상조건을 더욱 만족시키는 경우, 제동력유지장치는 발생된 제동력을 유지하도록 제어된다.
실시예 9
도 8에서 보인 바와 같이, 상기 언급된 실시예 8에 기반하여, 이 실시예에서 제공되는 액추에이터는 유효제동요구를 카운트할 수 있도록 구성된 카운터(124)를 제공한다.
상기 언급된 실시예에서 언급한 바와 같이, 사전설정된 시간은 획득한 데이터의 시간길이 T 를 나타내고, 카운터는 시간길이의 시작점 T0 에서 시작되며, 사전설정된 정상조건을 만족시키는 데이터가 획득될 때 마다, 카운터는 사전설정된 암계값으로 집계될 때까지(즉, 사전설정된 시간에 이르기 까지) 1 씩 증분되고, 전체시간내에서 제동요구가 항상 사전설정된 정상조건을 만족시키는 것으로 결정되며, 만약, 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않는 제동요구가 사전설정된 임계값으로 집계되기 전에 나타나는 경우, 카운터가 소거된다.
예시적인 실시예로써, 카운터는 항상 브레이크 시스템의 전체 작동시간동안 작동한다. 즉, 카운터는 매번 소거후에 즉시 재시작된다. 다른 실시예가 카운터의 시작조건, 예를 들어, 전기모터회전속도, 제동력의 크기 등의 시작조건을 설정할 수 있으며, 카운터는 시스템이 카운터의 시작조건을 만족시킬 때에만 카운팅을 시작한다. 제동요구를 획득하는 예시적은 실시예로써, 카운터는 간단한 논리 및 낮은 시스템 자원에너지소비와 같은 이점을 갖는다.
상기 언급된 실시예에 의하여 제공된 액추에이터에서, 전기모터(108)를 고정한 후에, 제동력유지장치(110)는 적당한 시간에 고정상태를 해제할 필요가 있다. 운전자가 운전의도를 바꾸고자 할 때(예를 들어, 제동력을 감소시키고자 하는 의도), 이 시점에서 제동력유지장치가 고정상태에 있고 이러한 고정상태가 적시에 해제될 수 없는 경우, 전기모터는 제동력을 조절하기 위하여 자유롭게 회전할 수 없다. 따라서 제동력유지장치의 해제가 이루어질 수 있도록 하기 위하여서는 사전설정된 비정상조건이 필요하다.
실현가능한 구현방식은 사전설정된 정상조건을 사전설정된 비정상조건으로 추가로 사용하는 것이다. 이러한 구현방식은 차량모델에 기반하여 다른 구성을 수행할 수 없다. 따라서, 이 실시예에서 제공되는 제어방법은 사전설정된 정상조건과는 상이한 사전설정된 비정상조건을 채택하여 정상상태를 벗어나는 조건이 정상상태로 진입하는 조건과 상이하도록 한다. 예를 들어, 유연성이 요구되는 차량의 경우, 사전설정된 정상조건보다 유연한 사전설정된 비정상조건이 설정되어 제동력을 보다 유연하게 제어할 수 있도록 한다. 이러한 특정의 구현방식은 예를 들어 RS 레지스터를 채택하여 여러 유효조건을 설정할 수 있다.
이러한 실시예에 의하여 제공된 액추에이터에서, 액추에이터 제어유닛은 사전설정된 정상조건에 기반하여 제동력유지장치(110)를 작동시킬 수 있는지의 여부에 대한 결정을 수행한다. 그러나, 차량의 실제 주행과정에서 제동효과에 영향을 미치는 많은 내외부적 요인을 고려한다면, 사전설정된 정상조건이 적용되지 않는 경우가 있다. 따라서 사전설정된 정상조건을 동적으로 조절하는 것이 더 필요한바, 동적조절의 대상에는 차량하중, 차량속도, 슬립비, 브레이크 디스크 온도, 브레이크 디스크 마모 등이 포함되며, 따라서, 액추에이터 제어유닛(106)에 동적조절모듈이 배치될 수 있다.
부가적으로, 액추에이터가 도 1에 도시된 비자기고정형의 기계적인 시스템인 경우, 전기모터의 주축을 해제하면, 기계적인 구조에 저장된 에너지가 빠르게 방출되어 전기모터가 역회전되게 할 것이다. 전동시스템의 손상을 방지하고 회로를 안정적으로 유지하기 위하여, 전기모터는 전기모터의 주축을 해제하고 있는 동안에 전기모터 제어유닛(116)이 전기모터가 주축을 고정하기 전과 같은 방향으로 토크를 출력하여 전동시스템의 급격한 역회전이 중지될 수 있도록 하고 브레이크 해제작동이 평활하게 될 수 있도록 한다.
제동요구가 운전자에 의하여 조작되는 브레이크 페달에 의하여 입력되지 않으나 ACC(Adaptive Cruise Control), ABS 시스템(Anti-Lock Braking System), 자동조종시스템과 같은 비인적 작동에 의하여 발생될 때, 액추에이터 제어유닛(106)은 운전자의 의도를 결정할 필요가 없으므로 제동요구에 기반한 즉시응답을 수행한다는 점에 주목할 필요가 있다.
실시예 10
도 9는 전기기계식 브레이크 시스템의 개략도이다. 제동요구 수신유닛으로서의 브레이크 페달(100)은 운전자의 입력을 브레이크 시스템에 직접 인가하는 구성요소이다. 전자기계식 브레이크 시스템에 있어서, 브레이크 페달(100)과 액추에이터 사이에 기계적 연결 및 매체전달이 이루어지지 않으며, 다만 운전자가 가압하는 힘이 센서의 전기적인 신호로 변환되고 이러한 전기적인 신호가 메인 제어유닛(102)에 전달된다. 한편, ACC(Adaptive Cruise Control), ABS 시스템(Anti-Lock Braking System) 및 자동조종시스템과 같은 비인적 작동시스템(101)이 메인 제어유닛(102)으로 제동요구를 보낼 수 있을 것이다. 하나 이상의 메인 제어유닛(102)이 제공될 수 있다. 제동력이 가하여진 후에, 메인 제어유닛(102)은 이에 상응하는 제동요구를 차량의 휠-허브(vihicle wheel-hub)의 각 액추에이터(104)에 전송하고, 제동요구를 수신한 후에 이에 의하여 액추에이터 제어부(106)의 요구수신모듈(112)이 상응하는 제동력을 전기모터(108)에 출력할 수 있다. 다른 실시예에서, 제동요구는 요구된 전기모터회전위치로 변환되고, 요구된 전기모터회전위치는 전기모터(108)를 구동하기 위하여 전기모터 제어유닛(116)으로 전송된다. 제동력유지장치(110)는 제동력유지장치 제어유닛(116)에 의하여 제어된다. 전력차단 전자브레이크의 예에서, 제동력유지장치 제어 유닛(118)이 전자 브레이크에 대한 전원공급을 차단한 후, 전기모터(108)의 고정이 이루어지며, 그렇지 않으면 이러한 고정은 해제될 수 있다. 또한, 제동력유지장치(110)는 솔레노이드, 래치트 기구 등일 수 있다. 복수의 센서(예를 들어, 전기모터회전위치 센서)가 액추에이터(104)에 제공될 수 있으며, 여기서 전기모터회전위치 센서는 전기모터(108)의 회전자 또는 액추에이터의 회전전달기구의 회전각도를 검출함으로써 측정된 전기모터회전위치를 검출할 수 있다. 또한, 모터전류센서, 모터전압센서, 제동력센서, 마모센서 등이 제공되어 제어정밀도를 향상시키기 위하여 더 많은 파라미터를 획득할 수 있다.
이 실시예에서 액추에이터(104)는 상기 실시예에서 제공된 임의의 액추에이터로 대체되거나 결합될 수 있다.
상기 실시예 중 어느 하나에서 언급된 제동요구는 연속적이거나 간헐적일 수 있다. 구체적으로, 제동요구는 제동요구신호로 변환될 수 있으며, 제동력이 필요하지 않은 경우에도 상응하는 제동요구신호(즉, 신호값이 0)가 발생하므로 제동요구 신호는 연속적이다. 제동력이 필요하지 않을 때 제동요구신호가 발생되지 않으면 제동요구신호가 간헐적이다. 제동요구에 따른 제동요구신호가 연속적이든 간헐적이든 상관없이 사전설정된 시간은 정상조건이 만족되는지의 여부를 결정하기 위하여 만족되어야 한다.
이상에서 설명된 것은 본 발명의 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술사상 및 원칙 내에서 어떠한 수정안, 균등한 대체안 및 개선안도 본 발명의 보호범위에 포함되어야 한다.
1: 디스크 브레이크 조립체, 2: 액추에이터, 3: 브레이크 패드, 4: 전기모터, 5: 회전자, 6: 고정자, 7: 구동토크, 8: 출력축, 9: 전동유닛, 10: 유성기어셋트, 11: 부가적인 전동유닛, 12: 롤러 슬로프 전동시스템, 13: 나선전동시스템, 14: 센서, 15: 센서, 17: 스러스트 플레이트, 100: 브레이크 패달, 101: 비인적 작동시스템, 102: 메인 제어유닛, 104: 액추에이터, 106: 액추에이터 제어유닛, 108: 전기모터, 110: 제동력유지장치, 112: 요구수신모듈, 116: 전기모터 제어유닛, 118: 제동력유지장치 제어유닛, 120: 데이터처리모듈, 122: 전기모터회전속도 획득모듈, 124: 카운터

Claims (29)

  1. 주축을 갖는 전기모터(108)와 상기 주축을 고정시킬 수 있는 제동력유지장치(110)를 포함하는 액추에이터(104)의 제어방법에 있어서, 상기 제어방법은
    제동요구를 수신하는 단계;
    상기 제동요구에 기반하여 상기 전기모터(108)를 제어하는 단계; 및
    상기 제동요구가 사전설정된 시간 내에 사전설정된 정상조건을 만족시키는 경우, 상기 주축을 고정하도록 상기 제동력유지장치(110)를 제어하는 단계를
    포함함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기모터(108)의 요구된 전기모터회전위치가 상기 제동요구에 따라 발생됨을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어방법은 상기 요구된 전기모터회전위치를 필터링하는 단계를 더 포함하고,
    상기 사전설정된 정상조건은 필터링된 요구된 전기모터회전위치가 사전설정된 정상영역 내에 놓이는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제어방법은 상기 요구된 전기모터회전위치를 평활화하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 사전설정된 정상조건은 상기 사전설정된 시간 내의 상기 요구된 전기모터회전위치가 항상 상기 사전설정된 정상영역 내에 놓이는 것을 포함함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어방법은 측정된 전기모터회전위치를 수신하거나 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 사전설정된 정상조건은 상기 측정된 전기모터회전위치와 상기 요구된 전기모터회전위치 사이의 차이를 획득하는 것을 포함하고 상기 차이는 사전설정된 위치임계값보다 작음을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어방법은 측정된 전기모터회전속도를 수신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 사전설정된 정상조건은 상기 측정된 전기모터회전속도가 사전설정된 회전속도임계값보다 더 작음을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터(104)는 유효제동요구를 기록하도록 구성된 카운터를 더 포함함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 카운터는 상기 사전설정된 정상조건을 만족시키는 제동요구를 카운트할 수 있게 되어 있고,
    만약 상기 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않는 제동요구가 존재하는 경우, 상기 카운터에서 소거작동이 수행됨을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    동적조절이 차량하중, 차량속도, 슬립비, 브레이크 디스크 온도 및 브레이크 패드 마모를 포함한 요인에 따른 상기 사전설정된 정상조건에 대하여 수행됨을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어방법은
    주축을 해제하도록 상기 제동력유지장치(110)를 제어하는 단계와;
    상기 해제 이전에 상기 고정 이전과 동일한 방향으로 토크를 출력하도록 상기 전기모터(108)를 제어하는 단계를
    더 포함함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제동요구가 비인적 작동(non-human operation)에 의하여 발생하는 경우, 상기 제동력유지장치(110)는 상기 제동요구에 대한 즉시응답을 수행함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제동력유지장치(110)는 전자브레이크(electromagnetic brake), 솔레노이드(solenoid) 및 래치트기구(ratchet mechanism) 중의 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  14. 제1항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제동력유지장치(110)가 주축을 고정한 후, 만약 상기 제동요구가 사전설정된 비정상조건을 만족시키는 경우, 상기 제동력유지장치(110)는 상기 주축을 해제하도록 제어되고, 상기 사전설정된 비정상조건은 상기 사전설정된 정상조건과 상이함을 특징으로 하는 액추에이터의 제어방법.
  15. 주축을 갖는 전기모터(108)와 상기 주축을 고정시킬 수 있는 제동력유지장치(110)를 포함하는 액추에이터(104)에 있어서, 상기 액추에이터(104)는
    제동요구를 수신하도록 구성된 요구수신유닛(112);
    상기 제동요구에 기반하여 상기 전기모터(108)를 제어하도록 구성된 전기모터 제어유닛(116); 및
    상기 제동요구가 사전설정된 시간 내에 사전설정된 정상조건을 만족시키는 경우, 상기 주축을 고정하기 위해 상기 제동력유지장치(110)를 제어하도록 구성된 제동력유지장치 제어유닛(118)을
    포함함을 특징으로 하는 액추에이터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전기모터 제어유닛(116)은 상기 제동요구에 따른 요구된 전기모터회전위치를 발생함을 특징으로 하는 액추에이터.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액추에이터(104)는 필터링 모듈(120)을 더 포함하고,
    상기 사전설정된 정상조건은 상기 필터링 모듈(120)에 의하여 필터링된 요구된 전기모터회전위치가 사전설정된 정상영역 내에 놓이는 것을 포함함을 특징으로 하는 액추에이터.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 액추에이터(104)는 상기 요구된 전기모터회전위치를 평활화하도록 구성된 평활화 모듈(120)을 더 포함함을 특징으로 하는 액추에이터.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 사전설정된 정상조건은 상기 요구된 전기모터회전위치가 항상 상기 사전설정된 시간 동안 사전설정된 정상영역 내에 놓이는 것을 포함함을 특징으로 하는 액추에이터.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 액추에이터(104)는 측정된 전기모터회전위치를 획득할 수 있도록 구성된 전기모터회전위치 센서(114) 또는 전기모터회전위치 계산유닛(114)을 더 포함하고,
    상기 사전설정된 정상조건은 상기 측정된 전기모터회전위치와 상기 요구된 전기모터회전위치 사이의 차이를 획득하는 것을 더 포함하며, 상기 차이는 사전설정된 위치임계값보다 더 작음을 특징으로 하는 액추에이터.
  21. 제15항 내지 제20항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터(104)는 측정된 전기모터회전속도를 획득할 수 있도록 구성된 전기모터회전속도 획득모듈(122)을 더 포함하고,
    상기 사전설정된 정상조건은 상기 측정된 전기모터회전속도가 사전설정된 회전속도임계값보다 더 낮음을 특징으로 하는 액추에이터.
  22. 제15항 내지 제21항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터(104)는 유효제동요구를 기록하도록 구성된 카운터(124)를 더 포함함을 특징으로 하는 액추에이터.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 카운터(124)는 상기 사전설정된 정상조건을 만족시키는 제동요구를 카운트할 수 있게 되어 있고,
    만약 상기 사전설정된 정상조건을 만족시키지 않는 제동요구가 존재하는 경우, 상기 카운터(124)에서 소거작동이 수행됨을 특징으로 하는 액추에이터.
  24. 제15항 내지 제23항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 액추에이터(124)는 차량하중, 차량속도, 슬립비, 브레이크 디스크 온도 및 브레이크 패드의 마모를 포함한 요인에 따른 상기 사전설정된 정상조건을 동적 조절하도록 구성된 동적조절모듈을 더 포함함을 특징으로 하는 액추에이터.
  25. 제15항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제동력유지장치 제어유닛(118)은 상기 주축을 해제하기 위해 상기 제동력유지장치(110)를 제어하도록 더 구성되어있고, 상기 전기모터 제어유닛(116)은 상기 해제 이전에 상기 고정 이전과 동일한 방향으로 토크를 출력하도록 상기 전기모터(108)를 제어할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 액추에이터.
  26. 제15항 내지 제25항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제동력유지장치 제어유닛(118)은 상기 제동요구가 비인적 작동에 의하여 발생하면, 상기 제동요구에 대한 즉시응답을 수행하도록 상기 제동력유지장치(110)를 제어할 수 있도록 더 구성되어있음을 특징으로 하는 액추에이터.
  27. 제15항 내지 제26항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제동력유지장치(110)는 전자브레이크, 솔레노이드 및 래치트기구 중의 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 액추에이터.
  28. 제15항 내지 제27항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제동력유지장치 제어유닛(118)은 상기 제동력유지장치(110)가 상기 주축을 고정한 후에 상기 제동요구가 상기 사전설정된 비정상조건을 만족시키는 경우, 상기 주축을 해제하도록 상기 제동력유지장치(110)를 제어할 수 있도록 구성되어 있고, 상기 사전설정된 비정상조건은 상기 사전설정된 정성조건과는 상이함을 특징으로 하는 액추에이터.
  29. 제15항 내지 제28항 중의 어느 한 항에 따른 액추에이터(104)를 포함함을 특징으로 하는 전기기계식 브레이크 시스템.
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