Electro-Mechanical Brake의 Clamping Force 추정

Abstract

미래형 자동차에는 다양한 첨단 기능을 구현하기 위하여 X-by-wire 시스템이 도입되고 있다. 기존의 기계 링크 혹은 유압 라인을 제거하고, 전기 신호를 전달하여 대상 플랜트를 제어하는 기술이 공간적, 비용적, 기능적, 그리고 환경적 측면에서 더 높은 성능을 보이기 때문이다. 이 중 EMB (Electro-Mechanical Brake) 시스템은 Brake-by-wire시스템의 한 형태이며, 기존의 유압 브레이크와 달리 전기 모터를 사용하여 차량을 제동하는 전자 기계식 제동방법이다. 이 시스템에서 ABS (Anti-lock Brake System)나 ESC (Electronic Stability Control) 등의 제어기능을 구현하기 위해서는 제동 장치의 clamping force를 정확하게 알고 피드백 시키는 것이 중요하다. 하지만 EMB에 clamping force를 측정하기 위한 센서를 장착하는 것은 어렵고, 비용이 상승하기 때문에 타당한 알고리즘을 개발하여 clamping force를 추정하는 것이 본 논문의 목적이다. 본 논문에서는 영구자석동기전동기 (Permanent Magnet Synchronous Motor: PMSM)의 전기적 모델링과 브레이크 캘리퍼의 기계적 모델링을 통해 EMB의 clamping force를 추정한다. 또한 EMB의 제동에서 발생할 수 있는 마찰 등의 비선형성을 실험적으로 구한 효율을 제시하여 EMB의 윤활상태에 따라 보다 정확한 추정이 이루어지도록 하였다. 또한, EMB test bench를 이용하여 이를 검증하였다.; Brake-by-wire systems have several advantages compare to conventional hydraulic brake systems. They need less space, lower cost, and show faster response. They are environmental friendly because They do not need brake fluid. EMB (Electro-Mechanical Brake) is a type of Brake-by-wire system and it generates clamping force from the electric motor. Since EMB has fast response, it is suitable for modern electronic brake control systems such as ABS (Anti-lock Brake System), TCS (Traction Control System), ESC(Electronic Stability Control) etc. Brake-by-wire systems need accurate information of the clamping force for controlling the brake force. However, it is difficult to install the sensors for measuring the clamping force due to cost and maintenance problems. In this study, an algorithm to estimate the clamping force is developed based on electrical and mechanical models of EMB. Nonlinearities of EMB such as friction are considered to accommodate various lubrication conditions. The proposed algorithm is verified experimentally with the test bench.