A study on identifying noise sources in electric brake systems using dynamic characteristics analysis

Abstract

This study investigates the operational mechanism of an electric brake system, analyzes the noise and vibration occurring during driving, and provides insights for enhancing NVH (Noise, Vibration, and Harshness) performance. Despite the inherent complexity of the brake system, accurately comprehending the dynamic characteristics of the entire system is indispensable. To address this, an assessment of noise frequencies generated during brake operation was conducted, coupled with capturing deformation shape information within the corresponding frequency bands. Comparative analyses of vibration levels and noise were performed for each system component to unveil correlations. Additionally, employing a color map facilitated elucidating the relationship between rotational excitation and the system's response. Remarkably, when the rotational excitation component aligned with the system's natural frequency, an amplified response was observed. Consequently, dynamic modifications of key vibration components were implemented to circumvent resonance phenomena. Lastly, theoretical analysis of the motor and ball screw within the driving section, alongside experimental validation, elucidated the sources of noise and vibration as well as their performance characteristics.

본 연구는 전동식 브레이크 시스템의 구동 메커니즘을 분석하여, 운전 중 발생하는 소음과 진동을 분석하고, NVH 성능을 향상시키기 위한 통찰력을 제공하기 위해 수행되었다. 브레이크 시스템의 복잡성으로 인해, 전체 시스템의 동적 특성을 정확하게 파악하는 것은 어려울 수 있으나, 이는 필수적인 과정이다. 이를 위해, 브레이크 작동 중 발생하는 소음 주파수를 평가하고 해당 주파수 대역에서 운전 중 변형 형상 정보를 얻었다. 이어서, 각 구성 요소의 진동 수준과 소음을 비교하여 상관 관계를 분석하였다. 또한 컬러맵을 활용하여 회전 가진의 영향과 시스템의 응답 사이의 관계를 확인하였다. 회전 가진 성분이 시스템의 고유 주파수를 가진할 경우, 더 높은 응답이 발생한다는 것을 확인하였다. 이에 따라, 주요 진동 구성 요소의 동적 특성을 변경함으로써 시스템 공진을 회피하고자 하였다. 마지막으로, 주요 구동부인 모터와 볼 스크류의 발생 소음 및 진동 발생 원인과 성능을 이론적으로 분석하고, 이를 실험 결과를 통해 검증하였다.