Siemens VDO, German electronic and mechatronic developer announced an innovative braking device called Electronic Wedge Brake (EWB) several years ago. It uses self-energizing effect using wedges, so it became the most energy-effective braking device among Brake-by-Wire systems which is compatible with existing 12 Volts system. Siemens VDO says that EWB uses only about 10 percent of energy of conventional hydraulic devices. Also, EWB features more fast response characteristic, reducing stopping distance by 15 percent compared to hydraulic ones. But, as EWB uses self-reinforcement effect, it is very sensitive to parametric variance, e.g. friction coefficient variance during braking. Small parametric error is highly amplified through self-energizing effect, degrading system response characteristic. So, it is required to develop robust control techniques.
This research is focused on developing such robust control techniques to make system robust to parametric variances, particularly to the pad friction-coefficient error. The pad friction-coefficient is one of the main reasons that make it difficult to control a brake system precisely. Also, the estimation logic will be proposed for the pad friction-coefficient estimation in real time. It will be possible to estimate a brake torque with an estimated pad friction-coefficient.
In addition, this research suggests a cost effective control scheme without a complex sensing of clamp force.
Electronic Wedge Brake (EWB)는 브레이크 바이 와이어 (Brake-by-Wire) 시스템의 일종으로서, 자기강화 원리 (Self-reinforcement Effect)를 이용함에 따라 효율이 아주 높다. 기존의 브레이크 바이 와이어 장치의 경우 제동에 충분한 힘을 내기 위해서는 42V 시스템으로의 전환이 요구되었다. 하지만 EWB 시스템의 경우 기존 장치에 비해 약 1/10의 에너지만을 소모함으로써, 기존의 12V 시스템에서 사용이 가능한 커다란 장점을 지니고 있다. 뿐만 아니라 브레이크 바이 와이어 시스템의 특성 상 모터를 이용해 제동을 함으로써, 제동 응답이 빨라 기존의 유압식 제동 장치에 비해 제동 거리를 15% 가량 줄일 수 있다고 한다. 따라서 이러한 많은 장점들로 인해 최근 국내에서도 EWB에 많은 관심을 보이고 있는 상황이다.
하지만 EWB의 특징인 자기강화 원리는 파라미터 에러의 변화에 시스템이 민감하게 반응하도록 하는 구조상의 단점을 내포하고 있다. 특히 패드 마찰계수의 경우 구조상 주변의 커다란 강성을 지닌 요소들과 결합이 되어 있어 작은 변화에도 시스템의 특성이 크게 변화할 우려가 있다. 따라서 본 연구의 주된 목적 중 하나는 이러한 패드 마찰계수의 변화에도 시스템을 강인적으로 만드는데 있다. 이를 위해 적응적 제어기법을 이용함으로써 패드 마찰계수의 변화에 적응적으로 대처할 수 있도록 하였다. 또한 적응제어의 과정에서 패드의 마찰계수를 추정함으로써 궁극적으로 제동력을 추정할 수 있게끔 하였다. 아울러 clamp force를 측정하지 않고 모터의 회전각만을 측정하여 시스템을 제어할 수 있는 방법을 제시함으로써, 비용상 효과적이고 시스템을 단순화할 수 있는 방법을 모색하고자 하였다.
