전자 제어식 주차 브레이크 시스템의 제동력 추정 기법

Abstract

기존 전자제어식 주차 브레이크(Electric Parking Brake, 이하 EPB) 시스템은 제동력을 측정하기 위하여 hall effect force 센서를 사용하고 있다. 그러나 hall effect force 센서는 시스템 설계시 기구적인 복잡성으로 장착하기 어려우며 제조 비용이 높다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 hall effect force 센서를 사용하지 않고 제동력을 추정할 수 있는 기법들을 제안한다. 첫째, 모터의 각속도와 제동력이 발생하는 시점과의 관계식을 도출하여 제동력이 유효하게 발생하는 시점을 찾는다. 이 시점을 찾은 이후, 모터의 회전수와 제동력간의 함수를 도출하고 제동력을 추정하는 기법을 제안한다. 둘째, 모터의 각속도를 측정하여 모터에 흐르는 전류의 값을 추정한다. 그리고 추정된 전류를 이용하여 EPB 시스템의 제동력을 추정하는 기법을 제안한다. 제안된 2가지 기법을 검증하기 위하여 시뮬레이션 및 실험을 실시하였으며, 2가지 기법 모두 EPB 시스템에서 요구하는 사양을 모두 만족 시키는 것을 검증하였다. 그리고 본 논문에서는 모터의 회전 관성에 의한 영향을 분석하여 제동력 오차를 줄일 수 있는 기법을 제안하고 모의 실험과 실험을 통하여 검증하였다. 따라서 본 논문에서 제안한 기법을 이용하여 기존의 EPB 시스템에 비하여 구조가 간단하고 저가의 EPB 시스템 설계 가능성을 보인다.; Hall effect force sensors have been used to measure clamping force in conventional Electric Parking Brake(EPB) systems. Estimation of clamping force with the sensors has disadvantages due to mounting limitations and cost issues. This thesis presents two estimation method of clamping force without using the sensors. First, removing the hall effect force sensor requires the estimation of the initial contact point where the clamping force is effectively applied to the brake pads. In this thesis, we propose how to estimate the initial point finding the relation between the angular velocity of an actuator and the initial contact point. For force estimation a look-up table is used as a function of the displacement of parking cable from the initial contact point. Second, we propose an another method with estimated current and the angular acceleration. The proposed methods were validated by experiments and simulations. From the experimental results and simulation results we observed that the proposed method satisfies the specifications. Moreover, we analyze inertia effect after power off to decrease the error. We validated the analysis by simulations and experiments. The designed methods are even able to estimate clamping force although parking cables are loosened and brake pads are worn. Applying the proposed methods enable manufacturing low cost EPB systems for low cost automobiles.