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전기 자동차용 Brake-By-Wire 시스템을 위한 전자식 브레이크 구현
Implementation of Electro-Mechanical Brake(EMB) for Brake-By-Wire System of Electric Vehicle 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.20 no.4, 2017년, pp.313 - 323  

류혜연 ,  정기민 ,  김만호 ,  이경창

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As vehicles become more intelligent this is focused on ways to enhance safety and convenience for both drivers and passengers. In particular, x-by-wire systems that replace rigid mechanical components with dynamically configurable electronic elements are being developed to expand intelligent functio...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 논문에서는 72V 전원을 사용하는 그린 환경의 저속 전기 자동차(low speed electric vehicle)에 적용할 수 있는 dry-type의 EMB(Electro-Mechanical Brake)와 제어 시스템을 제안한다. 특히, 본 논문에서는 dry-type의 BBW 시스템에서 발생될 수 있는 부족한 제동력을 확보하는 방법을 제안한다.
  • 41rpm으로 회전하는 경우의 운동에너지를 발생시키기 위해서는 플라이 휠의 크기가 상당히 커져야 한다. 따라서, 본 논문에서는, 플라이 휠의 속도를 높일 수 있도록 드럼의 크기를 조정하는 방법을 선택하였다. 즉, 드럼과 타이어의 속도비가 5:2가 될 수 있도록 하여 최고 속도 주행 시 플라이 휠은 약 1061rpm으로 회전이 가능하도록 설계하였다.
  • 본 논문에서 제안한 EMB 시스템은 저속 전기 자동차 차량에 적절한 형태의 EMB 시스템을 제안하였다. 따라서, 일반 상용 차량에 적절한 EMB 시스템 및 제동 메커니즘에 대한 고찰이 필요하며 실차 환경 조건에 따른 제어기 설계에 대한 추가적인 연구가 필요할 것이다.
  • 본 논문은 BBW 시스템을 위한 모터 타입의 EMB를 제안하였으며 EMB 제어기를 설계하였다. 또한, 제안한 EMB 제어기의 성능을 평가하기 위해 성능 평가 시스템을 제작하여 그 성능을 검증하였다.
  • 따라서, 본 논문에서는 72V 전원을 사용하는 그린 환경의 저속 전기 자동차(low speed electric vehicle)에 적용할 수 있는 dry-type의 EMB(Electro-Mechanical Brake)와 제어 시스템을 제안한다. 특히, 본 논문에서는 dry-type의 BBW 시스템에서 발생될 수 있는 부족한 제동력을 확보하는 방법을 제안한다. 그리고, 제안된 EMB 시스템의 성능을 검증하기 위하여 성능 평가 시스템 (performance evaluation system)을 제작하고, 성능 평가 시스템에서 EMB의 성능을 검증한다.

가설 설정

  • 즉, 드럼과 타이어의 속도비가 5:2가 될 수 있도록 하여 최고 속도 주행 시 플라이 휠은 약 1061rpm으로 회전이 가능하도록 설계하였다. 또 한, 제동 시 앞 바퀴의 브레이크가 전체 운동 에너지의 70%를 담당한다고 가정하고 1/4 모델 플라이 휠의 운동에너지는 전기 자동차의 전체 운동 에너지의 약 35%에 해당하는 운동에너지를 발휘할 수 있도록 설계하였다. 따라서 안전율을 고려하여 축의 직경은 40mm 이상으로 하고 축의 길이는 600mm 이하로 설계하여 4개의 축을 결합시켜 플라이 휠을 제작하였다.
  • 여기서, 저속 전기자동차의 제동력을 계산하기 위한 입력 변수 및 입력 값은 표 1과 같이 정의한다. 또한, 건조한 아스팔트 노면을 기준으로 앞바퀴에 디스크 타입의 EMB 두 개로 구성하는 것으로 가정한다. 타이어와 노면간의 전축 중 최대 제동 토크 Tr은 식 (1)을 이용하여 계산한다.
  • 여기서, 노면과 타이어 사이의 마찰계수 μtire 는 슬립율이 0.2 일 때 0.9를 가지며, 브레이크 패드와 브레이크 디스크 사이의 마찰계수 μdisk 는 0.4로 가정하여 계산한다.
  • 그리고, 최대 제동력을 얻기 위하여 브레이크가 작용해야 하는 제동토크는 식 (2)를 이용하여 계산한다. 여기서, 타이어에 작용하는 수직력은 타이어 중심을 향해 작용하는 것으로 가정하고 타이어의 변형은 고려하지 않는다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
초기의 BBW 시스템은 어떤 형태로 개발되었는가? 2000년을 기점으로 자동차 회사 및 브레이크 시스템 제조사는 x-by-wire 시스템 개념을 도입한 Brake-By-Wire(BBW) 시스템을 개발하기 시작하였다. 초기의 BBW 시스템은 유압을 완전히 배제한 시스템이 아니라, 제동력을 인가하는 유압 시스템은 유지하면서 유압 시스템을 디지털 제어 시스템으로 변경하는 형태로 개발되었다. 일반적으로, 이와 같은 형태의 BBW 시스템을 wet-type 의 BBW 시스템 또는 EHB(Electro-Hydraulic Brake)라고 부른다.
BBW 시스템은 어떻게 구성되는가? 일반적으로, BBW 시스템의 구조는 그림 1과 같이 구성된다. BBW 시스템은 운전자로부터 입력을 받는 브레이크 페달부, 입력받은 신호에 따른 출력을 제어하는 제어부와 제어 신호에 따라 출력을 발생시키는 구동부로 구성된다. 또한, 페달부, 제어부와 구동부는 서로의 정보를 공유하기 위하여 네트워크로 연결되어 있다.
dry-type의 BBW 시스템이 유압 시스템과 같은 충분한 제동력을 확보하는데 문제점을 가지는 이유는 무엇인가? 그러나, dry-type의 BBW 시스템은 유압 시스템과 같은 충분한 제동력을 확보하는데 문제점을 가지고 있다. 즉, 기존의 12V 전원 체계에서 모터가 발생시킬 수 있는 제동력에는 한계가 있기 때문이다. 또한, 기계적인 보완 없이 전자 시스템으로 구성할 때 고장에 대한 결함 허용(fault tolerant) 능력과 같은 신뢰성 문제도 함께 고려되 어야 한다. 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 자동차의 전원 체계를 12V에서 42V로 변경하기 위한 연구와 강력한 제동력을 발휘하는 모터의 개발에 대한 연구가 진행되고 있다.
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참고문헌 (19)

  1. S. Park, K. Park, M. Kim, "Development of Front Electro Mechanical Brake for Brake by Wire System," 2011 KSAE Conference, pp.1122-1126, (2011). 

  2. J. Bae, S. Lee, D. Shin, J. Hong, J. Lee, J. Kim, "Nonlinear Identification of Electronic Brake Pedal Behavior Using Hybrid GMDH and Genetic Algorithm in Brake-By-Wire System," Journal of Electrical Engineering & Technology, Vol. 12 no. 3, pp. 1292-1298, (2017). 

  3. B. Jo, J. Jeong, M. Kim, "CBS/ABS control in 4W BBW System," 2012 KSAE Conference, pp. 657-660, (2012). 

  4. M. Kim, B. Son, S. Lee, K. Lee, "Implementation of TTP Network System for Distributed Real-time Control Systems," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems, Vol.13, No.6, pp. 596-602, (2007). 

  5. W. Hwang, I. Yang, K. Huh, "Model-based Sensor Fault Detection Algorithm for EMB System," Transactions of KSAE, Vol. 20, No. 1, pp.1-7, (2012). 

  6. G. Leen and D. Heffernan, "Expanding automotive electronic systems," Computer, vol. 35, no. 1, pp. 88-93, 2002. 

  7. Jonner, W. D., Winner, H., Dreilich, L. and Schunck, E., "Electrohydraulic Brake Sysem - The First Approach to Brake-By-Wire Technology," SAE 960991, Detroit, 1996. 

  8. R. Isermann, R. Schwarz, S. Stolzl, "Faulttolerant drive-by-wire systems," IEEE Control Systems Magazine, vol. 22 no. 5, pp. 64-81, 2002 

  9. J. Fox, R. Roberts, C. Baier-Welt, L. M. Ho, L. Lacraru and B. Gombert, "Modeling and Control of a Single Motor Electronic Wedge Brake," SAE 2007-01-0866, 2007. 

  10. P. Yoon, "Technology Trends and Perspectives of Brake-by-Wire System," Auto Journal, vol.26, no.1, pp. 21-28, 2004. 

  11. I. Kim, M. Kim, S. Lee, K. Lee, "Design of Electro-Mechanical Brake(EMB) for Brake-By- Wire System," 2006년 KSAE symposium, pp. 128-133, (2006). 

  12. M. H. Kim, S. Lee, and K. C. Lee, "Predictive hybrid redundancy using exponential smoothing method for safety critical systems," International Journal of Control, Automation and Systems, vol. 6, no. 1, pp. 126-134, 2008. 

  13. F. G. Shinskey, Process Control Systems, 4th ed, MC GrewHill, (1996). 

  14. Korean Standard KSRISO 11157, Road vehiclebrake lining assembly-inertia dynamometer test. 

  15. Korean Standard KS R1139, Electric vehicle brake test. 

  16. C. K. Kim, "A development of hybrid type electric brake system," Department of Mechanical Engineering, Inje University, (2003). 

  17. Jangpyo Hong, Mechanical Design, BooksHill 

  18. Thomas D. Gillespie, Fundamental of vehicle Dynamics, SAE 

  19. "Standard No. 105; Hydraulic brake systems," Code of Federal Regulations, Title 49, Part 571.105, pp. 199-215, (1990). 

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