• Journal of the korean Society of Automotive Engineers
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• v.13 no.6
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• pp.30-38
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• 1991

자동차의 제동장치, 조향장치, 자동 변속장치 등에 요구되는 큰 힘을 얻기 위하여 유압식 구동장치가 중량당 출력비가 높고 응답특성이 좋으며 과부하에 대한 방지기능이 간단하게 이루어 진다는 장점이 있기 때문이다. 본 고에서는 우리나라에서도 전자제어식 제동장치, 조향장치, 자동변속장치, 현가장치 등의 개발을 시도하고 있는 현 시점에서 기술축적이 가장 취약한 분야라고 볼 수 있는 자동차용 전기유압밸브의 기본적인 메카니즘에 대하여 종합적으로 소개하고자 한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.07a
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• pp.87-88
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• 2015

시중의 대형 버스 및 트럭 등 같은 경우, 부하가 아주 크다. 또한 내리막길이나 장거리 운행 시에 잦은 제동으로 인하여 마찰을 이용한 기존 방식의 브레이크들은 브레이크 파열 및 페이드 현상 때문에 제동 안전성에 문제가 있다. 이러한 제동 부담을 분담하기 위해 현재 보조브레이크(리타더)가 필수적이며, 엔진 계통의 보조브레이크가 아닌 비접촉식 브레이크 같은 친환경 보조브레이크가 요구되고 있다. 그리고 차량 제동 시 발생하는 기계에너지를 전기에너지로 회생하여 에너지효율을 향상시키려는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 와전류를 이용한 전자기형 리타더에서 발생되는 전기에너지를 회수하기 위한 전압 제어 방법을 다룰 것이다. 제동에너지를 전기에너지로 회생하기 위해 L-C 공진회로로 구성하였다. 그리고 기존에 리타더에서 발생하는 전압을 간략히 다상변압기로 구현하였다. 또한 좀 더 실제 리타더와 가깝게 재현하기 위하여 유도발전기 모델로 변경하여 시뮬레이션을 진행하였다. 제어장치의 구동펄스에 따라 바뀌는 공진회로의 전압을 분석하였으며, 이 전압을 제어하기 위하여 PI 제어기를 이용한 알고리즘을 제안하였다. 끝으로 Matlab Simulink를 이용하여 리타더의 모델과 그 제어기의 타당성을 보였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.20 no.12
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• pp.237-246
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• 2019

The Electro-Mechanical Brake (EMB) is the next generation braking system for automobiles and railway vehicles. Current brake systems for high-speed trains generate a braking force using a pneumatic cylinder, but EMB systems produce that force through a combination of an electric motor and a gear. In this study, an EMB operation mechanism capable of generating a high braking force was proposed, and structural and vibration analyses of the gears and shafts, which are the core parts of the mechanisms, were performed. Dynamic structural analysis confirmed that the maximum stress in the analysis model was within the yield strength of the material. In addition, the design that maximizes the diameter of the motor shaft was found to be advantageous in strength, and large shear stress could be generated in the bolt fixing the gear and eccentric shaft. In addition, a test apparatus that can reproduce the mechanism of the analytical model was fabricated to measure the strain of the fixed bolt part, which is the most vulnerable part. The strain measurement results showed that the error between the analysis and measurement was within 10%, which could verify the accuracy of the analytical model.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.15 no.4
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• pp.335-341
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• 2010

The electric braking system obtains its braking force by a motor instead of the hydraulic brake which has been used in conventional automobile systems. Electric braking system is consisted of fewer numbers of components than hydraulic braking system, and it has effects of improved response and reduced braking distance for the ABS(Anti-lock Brake System) and ESC(Electronic Stability Control). This paper presents the BLAC motor drive system for Electro-Magnetic Brake(EMB). Proposed control system consists of the power converter for driving a motor and the digital control system for speed control, and the vector control is applied for fast torque response. It is verified through the simulation using Matlab/Simulink and experiment that the proposed BLAC drive system can be applied to EMB.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.11a
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• pp.171-173
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• 2016

일반적으로 대형 버스 및 트럭 등 같은 경우, 부하가 아주 크다. 또한 내리막길이나 장거리 운행 시에 잦은 제동으로 인하여 마찰을 이용한 기존 방식의 브레이크들은 브레이크 파열 및 페이드 현상 때문에 제동 안전성에 문제가 있다. 이러한 제동 부담을 분담하기 위해 현재 보조브레이크(리타더)가 필수적이며, 엔진 계통의 보조브레이크가 아닌 비접촉식 브레이크 같은 친환경 보조브레이크가 요구되고 있다. 그리고 차량 제동시 발생하는 기계에너지를 전기에너지로 회생하여 에너지효율을 향상시키려는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 와전류를 이용한 전자기형 리타더에서 발생되는 전기에너지를 회수하기 위한 전압 제어 방법을 다룰 것이다. 리타더의 제동에너지를 전기에너지로 회생하기 위해 L-C 공진회로로 구성하였다. 리타더를 자여자 유도발전기(Self-Excited Induction Generator)로 모델링 하였고 이를 토대로 시뮬레이션 및 실험을 진행하였다. 자여자 유도발전기의 구동 조건에 대해서 언급하고 이를 파라미터에 따라 3-D map으로 만들었다. 또 회로 중의 FET 게이트에 전압을 인가하는 제어장치의 구동펄스에 따라 바뀌는 공진회로의 전압을 분석하였으며, 이 전압을 제어하기 위하여 PI 제어기를 이용한 알고리즘을 제안하였다. 이 전압을 3상 AC/DC컨버터를 통과한 후 DC/DC컨버터를 통하여 차량 내부의 배터리에 충전되는데 제어를 위해 3상 AC/DC에서의 전압 리플을 MA(Moving Average) 방식의 필터를 사용하여 DC/DC컨버터의 입력에 맞도록 제어하였다. 이와 같이 전자기형 리타더에서 유도되는 전압을 제어기의 제어 펄스에 따라 제어할 수 있으며 Matlab Simulink를 이용하여 리타더의 모델과 그 제어기의 타당성을 보였다. 또 실제 M-G Set 실험을 통하여 그 연관성을 확인하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.4
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• pp.578-585
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• 2018

This paper proposes a design method for a 3-phase interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) and clamping force control method for an electro-mechanical brake (EMB) using co-simulation for a high-speed train (HST). A traditional pneumatic brake system needs much space for the compressor, brake reservoir, and air pipe. However, an EMB system uses up to 50% less space due to the use of a motor and electric wires for controlling the brake caliper. In addition, it can reduce the latency time for brake control because of the fast response and precise control. A train that has many brakes is advantageous for safety because of the control by sharing the braking force. In this paper, a driving method for a cam-shaft-type EMB is modeled. It is different from the ball-screw-type brakes that are widely used in automobiles. In addition, a co-simulation method is proposed using JMAG and Matlab/Simulink. The IPMSM was designed and analyzed with the JMAG tool, and the control system was simulated using Matlab/Simulink. The effectiveness of the co-simulation results of the mechanical clamping force and braking force was verified by comparison with the clamping force specifications of a HEMU-430X HST.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.6
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• pp.170-177
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• 2020

This study examined the clamping force control method and the braking performance test results of an electromechanical brake (EMB) using braking test equipment. Most of the studies related to EMBs have been carried out in the automotive field, dealing mainly with the static test results for various control methods. On the other hand, this study performed a dynamic performance evaluation. The three-phase interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was applied to drive the actuator of the EMB, and the analysis was verified by JMAG(Ver. 18.0), which is finite element method (FEM) software. The current control, speed control, and position control were used for clamping force control of the EMB, and the maximum torque per ampere (MTPA) control was applied to the current controller for efficient control. The EMB's emergency braking deceleration performance was tested in the same way as conventional pneumatic brake systems when the wheel of a train rotates at 110 km/h, 230 km/h, and 300 km/h. The emergency braking time, with the wheel stopped completely at the maximum rotational speed, was approximately 73 seconds. The similarity of the braking time and deceleration pattern was verified through a comparison with the performance test results of the pneumatic brake system applied to the next generation high-speed railway vehicle (HEMU-430X).

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.21 no.10
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• pp.581-588
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• 2020

This study examined a brake pad wear compensation method for an Electro-Mechanical Brake (EMB) using the braking test device. A three-phase Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) was applied to drive the actuator of an EMB. Current control, speed control, and position control were used to control the clamping force of the EMB. The wear compensation method was performed using a software algorithm that updates the motor model equation by comparing the motor output torque current with a reference current. In addition, a simple first-order motor model equation was applied to estimate the output clamping force. The operation time to the maximum clamping force increased within 0.1 seconds compared to the brake pad in its initial condition. The experiment verified that the reference operating time was within 0.5 seconds, and the maximum value of the clamping force was satisfied under the wear condition. The wear compensation method based on the software algorithm in this paper can be performed in the pre-departure test of rolling stock.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.20 no.6
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• pp.33-38
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• 2012

EMB is considered as the next generation braking mechanism because it has simple structure and is environment friendly. However, as other brake mechanisms, EMB should be operated reliably for any operating conditions. EMB should be designed with fail-safe and fault-tolerant control concepts which require robust fault detection algorithms for various possible faults. In the design of fault detection algorithms, it is very difficult to construct faulty conditions in real EMB and thus, simulations are often used to emulate the faulty conditions. In this paper, a simulation tool is developed using the commercial software to emulate gear faults in the EMB mechanism. A backlash compensation algorithm is introduced based on contact point detection because screw backlash causes a delay in clamping force response time.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.15 no.8
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• pp.126-134
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• 1998

본 연구에서는 회전운동을 제어하기 위한 새로운 작동기로서 전기장에 대하여 매우 빠른 응답특성을 갖고 있는 두 쌍의 실린더형 ER(electro-rheological) 클러치/브레이크 작동기를 제안하였다. 자체조성 된 ER유체의 빙햄특성 모델을 실험적으로 도출하였으며, 이와 연계한 작동기 모델을 구성하여 전기장에 따른 전달 및 제동 토크를 해석한 후 알맞은 크기의 클러치/브레이크 작동기를 제작하였다. 제작된 작동기의 동적특성(시상수 등)을 작동기 모델에 고려하기 위하여 계단입력 전기장에 따른 과도응답 실험을 클러치와 브레이크 모드에서 각각 수행하였다. 제안된 작동기의 응용성을 보이기 위하여 두쌍의 작동기로 구동되는 실험실 차원의 소형 와권식 세탁기 시스템을 구성한 후 동적지배방정식을 유도하다. 각 작동기와 연계된 PID제어기를 설계하여 세탁과 탈수시의 회전운동을 제어하였으며, 부하질량의 변화에 대한 작동기 시스템의 제어 효율성과 장시간 운전을 통한 제어 내구성 실험을 수행하였다.