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차량 EMB 시스템의 고장 검출 및 대처 방안 설계

정보와 통신 : 한국통신학회지 = Information & communications magazine, v.34 no.5, 2017년, pp.19 - 26  

금대현 (대구경북과학기술원 미래자동차융합연구센터) ,  반동훈 (대구경북과학기술원 미래자동차융합연구센터) ,  권수현 (대구경북과학기술원 미래자동차융합연구센터) ,  진성호 (대구경북과학기술원 미래자동차융합연구센터) ,  이성훈 (대구경북과학기술원 미래자동차융합연구센터)

초록
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Electromechanical Brake(EMB)시스템은 유압 대신 전동식 액츄에이터를 이용하여 제동력을 발생시키는 브레이크 장치인 Brake-by-Wire(BBW) 시스템의 구성요소 이다. EMB 시스템은 기존 유압식 브레이크 시스템과 비교하여 친환경적이며, 설계의 자유도가 높고, 제동 응답성 및 제어 성능이 뛰어난 장점을 가진다. 하지만 전자 전기적으로 시스템 구성이 복잡해 짐에 따라 고장에 대한 안정성 부문이 설계시 충분히 고려되어야 한다. 본 논문에서는 차량 EMB 시스템 설계시 신뢰성을 향상을 위해 고려해야 설계 방안에 대해서 기술한다. 크게 시스템, 센서, 모터 분야에 대해 고장 요소 및 대처 방안 설계에 대해 개괄적으로 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 제동력을 내는 기구 방식에 따라, 크게EMB, Electro Wedge Brake(EWB)로 구분되며, 과도기 형태인 Electro Hydraulic Brake(EHB)도 경우에 따라 BBW 분류에 포함시키기도 한다. 본 논문에서는 브레이크 패드가 직접 디스크를 가압하는 제동력을 발생시키는 형태인 EMB를 사용하는 BBW 시스템에 대해 논의한다.
  • 본 연구에서는 EMB를 기반으로 한 BBW 시스템의 고장에 대한 설계 방안을 소개하였다. 크게 시스템, 센서, 모터 측면에서 각각의 고장 검출 및 대처 방안에 대해 세분화하여 설명하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BBW 시스템 설계에 고려되어야 하는 것들은? BBW 시스템 설계에서는 기본적인 기능 및 성능 요구사항을 만족시키기 위한 시스템 아키텍처 설계, 네트워크 설계 그리고 상위 제어 소프트웨어 설계가 고려되어야 한다. 그리고 시스템의 기능 및 성능에 대한 고장 검출과 시스템의 일부에서 고장이 발생하더라도 최소한의 브레이크 기능 및 성능을 유지시킬 수 있는 고장 검출 및 대처 방안에 대한 설계가 필요하다.
퍼지 로직을 이용하여 모터의 절대 각을 추정 하는 방법이 모터의 평균 속도를 이용하는 방법보다 더 좋은 성능을 가지는 이유는? 엔코더 신호의 고장 발생 시 홀 신호를 이용하여 모터의 절대 각을 계산한다. 홀 신호의 해상도는 60도로 제한적이지만, 모터의 속도를 이용하여 더 좋은 해상도를 가진 모터 절대 각을 생성 할 수 있다. 하지만, 속도가 급격히 증가 하거나, 급격히 감소 하는 등 속도의 변동이 심하면, 정확하게 모터 절대 각을 추정 할 수 없다. 따라서 모터의 평균 속도를 이용하는 방법보다 논문[24]에서 제안된 퍼지 로직을 이용하여 모터의 절대 각을 추정 하는 방법이 더 좋은 성능을 가진다.
BBW란? BBW는 기존의 유압을 이용하는 방식에서 유압을 전달하는 유압 파이프가 없어지고, 이를 전기적인 신호로 대체하는 방식의 브레이크 시스템이다. 제동력을 내는 기구 방식에 따라, 크게EMB, Electro Wedge Brake(EWB)로 구분되며, 과도기 형태인 Electro Hydraulic Brake(EHB)도 경우에 따라 BBW 분류에 포함시키기도 한다.
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참고문헌 (25)

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  22. D. H. Ban, S. H. Jin, and J. S. Hong, "The Design and Implementation of a Fault diagnosis on a Motor Control System," Conference of KSAE 2014, pp.1081-1086 

  23. D. H. Ban, J. S. Hong, and S. H. Lee, "Diagnostic of the inverter / the motor using DC current," Conference of ICROS 2016, pp. 135-136 

  24. D. H. Ban, J. S. Hong, and S. H. Lee, "Rotor Position Estimation of Permanent Magnet Synchronous Motors Using Low-Resolution Sensors," International Journal of Fuzzy Systems, vol. 19, no. 1, pp. 78-85 

  25. J. Zambada, and D. Deb, "Sensorless Field Oriented Control of a PMSM," AN1078, Microchip Technology Inc. 

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