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KR102264094B1 - 차량 자세 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

차량 자세 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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KR102264094B1
KR102264094B1 KR1020140151109A KR20140151109A KR102264094B1 KR 102264094 B1 KR102264094 B1 KR 102264094B1 KR 1020140151109 A KR1020140151109 A KR 1020140151109A KR 20140151109 A KR20140151109 A KR 20140151109A KR 102264094 B1 KR102264094 B1 KR 102264094B1
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pressure
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설용철
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 자세 제어방법에 관한 것으로, ABS(Anti-Lock Brake System) 동작시에, 제어부가 감지부를 통해 유압변조부의 적어도 하나의 인렛 밸브(Inlet Valve, IV)의 개방 여부를 감지하는 단계 및 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방되면 미리 설정된 기준치만큼 모터의 동작 전류를 상승시키는 단계를 포함한다.

Description

차량 자세 제어장치 및 제어방법{ELECTRONIC STABILITY CONTROL APPARATUS FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차량 자세 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ABS 동작시에 인렛 밸브의 개방으로 마스터실린더 압력의 급격한 감소를 예방할 수 있는, 차량 자세 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
차량 자세 제어장치(Electronic Stability Control, ESC)는 각종 센서를 통해 수신되는 신호로부터 운전자가 의도한 진행 방향과 실제 자동차의 진행 방향을 비교하고, 운전자가 의도한 진행 방향과 실제 자동차의 방향이 일치하지 않는 상황이 발생하면, 엔진의 출력을 감소시켜 차체를 안정시키고, 엔진 제어만으로 자동차가 안정되지 않으면 4개의 바퀴를 각각 다른 크기의 힘으로 제동하여 운전자의 의도대로 운전이 이루어지도록 하는 장치이다.
특히, 운행 중인 차량에서 급브레이크를 밟으면 바퀴가 움직이지 않게 되고 타이어와 노면과의 마찰력으로 인해 정지하게 되는데, 미끄러운 노면 등에서 급브레이크 조작을 하는 경우에는 바퀴가 정지된 상태임에도 차체가 미끄러져 이동하고, 운전자가 조향 휠을 움직여도 차체의 방향이 변하지 않는 조향 상실 상태가 된다.
차량 자세 제어장치와 통합된 제동 장치는 페달 스트로크 측정센서에서 감지한 스트로크와 서브 마스터실린더 압력 측정센서에서 감지한 압력을 통해 제동압력 요구치를 계산하고, 계산된 제동압력 요구치에 따라 모터를 구동시켜 제동압력을 형성함으로써 차체를 안정시킨다.
ABS(Anti-lock Brake System)는 전술한 상태에서 바퀴 잠김을 방지하기 위해 4개의 바퀴에 장착된 속도감지 센서의 신호를 통해 바퀴 잠김을 감지하여 불필요한 제동력을 감소시켜 조향성을 유지하는 장치이다.
ABS는 4개의 바퀴의 제동력을 최적의 상태로 만들어 바퀴가 잠기는 것을 막아줌으로써, 운전자가 차체를 제어할 수 있는 범위를 확장시키면서도 제동거리를 단축시킬 수 있다.
본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 10-2005-0076862호(2005.07.29.공개, 발명의 명칭 : 전기자동차의 브레이크 제어시스템)가 있다.
종래의 차량 자세 제어장치에서는 ABS가 동작하는 경우에 모터에 대한 전류 제어를 통해서 일정한 전류로 마스터실린더의 압력을 생성하였다.
그러나 ABS의 동작으로 인해 휠 압력을 상승시키기 위해 인렛 밸브(Inlet Valve)가 개방되면, 마스터실린더의 브레이크 오일이 이동함에 따라 마스터실린더의 압력이 급격하게 감소하는 문제가 발생하였다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, ABS 동작시에 인렛 밸브의 개방으로 마스터실린더 압력의 급격한 감소를 예방할 수 있는, 차량 자세 제어장치 및 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 자세 제어방법은, ABS(Anti-Lock Brake System) 동작시에, 제어부가 감지부를 통해 유압변조부의 적어도 하나의 인렛 밸브(Inlet Valve, IV)의 개방 여부를 감지하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방되면 미리 설정된 기준치만큼 모터의 동작 전류를 상승시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 모터의 동작 전류를 상승시킨 이후 미리 설정된 기준 시간이 경과하는지 판단하는 단계; 및 상기 기준 시간이 경과하면 상기 모터의 동작 전류를 원상 복귀시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 감지부를 통해 감지되는 상기 적어도 하나의 인렛 밸브에 대한 제어 듀티의 변화에 기초하여 상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 제어 듀티의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 초과하면 상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 차량 자세 제어장치는, 차량에 제동필요성이 발생하면 제동압력을 형성하도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 기초하여 유압을 형성하는 액추에이터부; 상기 제어부의 제어에 기초하여 상기 유압의 공급 또는 해제를 위한 적어도 하나의 밸브를 개방 또는 폐쇄시켜 제동압력을 형성하는 유압변조부; 및 상기 유압변조부의 적어도 하나의 인렛 밸브(Inlet Valve)의 개방 여부를 감지하는 감지부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방되면 미리 설정된 기준치만큼 상기 액추에이터부에 포함된 모터의 동작 전류를 상승시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 모터의 동작 전류를 상승시킨 이후 미리 설정된 기준 시간이 경과하면 상기 모터의 동작 전류를 원상 복귀시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 감지부를 통해 감지되는 상기 적어도 하나의 인렛 밸브에 대한 제어 듀티의 변화에 기초하여 상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 감지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 제어 듀티의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 초과하면 상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, ABS 동작에 따른 인렛 밸브의 개방을 감지하여 미리 모터의 구동 전류를 상승시킴으로써 마스터실린더의 압력 감소를 예방할 수 있다.
또한 본 발명은 별도의 하드웨어 추가없이 기존의 구성들에 대한 제어 변경으로 수행될 수 있어 비용 부담없이 손쉽게 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어장치의 기능 블록도를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어장치 및 제어방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어장치의 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어장치의 기능 블록도를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 차량 자세 제어장치는 감지부(10), 제어부(20), 액추에이터부(30) 및 유압변조부(40)를 포함한다.
감지부(10)는 차량의 각종 주행상태를 감지한다. 특히, 본 실시예에서 감지부(10)는 차량에 제동이 요구되는지 판단할 수 있는 다양한 요소를 측정할 수 있다.
구체적으로 감지부(10)는 브레이크 페달 스트로크 측정센서(미도시)를 포함하여 운전자에 의한 제동요구가 발생하는지 측정하여 측정값을 제어부(20)로 전달하고, 거리 측정센서(미도시)를 포함하여 앞차 및 장애물과의 거리를 측정하여 측정값을 제어부(20)로 전달할 수 있다.
제어부(20)는 감지부(10)로부터 입력받은 감지값을 통해 차량에 제동필요성이 발생하면 요구되는 제동압력을 계산하고 후술하는 액추에이터부(30)의 모터(34)를 구동시켜 메인 마스터실린더(38)의 브레이크 오일을 브레이크 캘리퍼(51)에 주입시킴으로써 제동압력을 형성한다.
이 제동압력을 통해 브레이크 캘리퍼(51)는 브레이크 패드(미도시)와 회전하는 휠(52)의 디스크(미도시)를 마찰시킴으로써 제동을 수행한다.
보다 구체적으로, 제동이 필요하다고 판단하면 제어부(20)는 액추에이터부(30)를 제어하여 브레이크 캘리퍼(51)에 제동압력을 형성하는데, 액추에이터부(30)는 브레이크 페달(32), 모터(34), 볼 스크류(35), 서브 마스터실린더(36), 메인 마스터실린더(38) 및 리저버(39)를 포함한다.
브레이크 페달(32)은 운전자가 차량의 제동을 위해 동작시키는 장치로서 운전자의 차량을 감속하고자 하는 의지를 브레이크 페달 스트로크 측정센서를 통해서 감지할 수 있다. 즉 운전자에 의한 차량의 제동 필요성이 감지되는 장치이다.
모터(34)는 제어부(20)에서 판단된 제동압력에 대응되는 제동유압을 형성할 수 있도록 볼 스크류(35)를 전, 후진시킨다. 즉, 모터(34)에 의해서 볼 스크류(35)가 전진하면 메인 마스터실린더(38)의 브레이크 오일을 브레이크 캘리퍼(51)에 주입시킴으로써 유압을 형성하고, 볼 스크류(35)가 후진하면 브레이크 캘리퍼(51)에 주입된 브레이크 오일을 복귀시킴으로써 유압을 해제한다.
볼 스크류(35)는 모터(34)의 동작으로 전, 후진함으로써 메인 마스터실린더(38)에 압력을 가하거나 해제한다.
서브 마스터실린더(36)는 노말클로즈형(Normal Close) 밸브(48)를 통해서 페달 시뮬레이터(49)와 연결되어 있고, 노말오픈형(Normal Open) 밸브(47)를 통해서 메인 마스터실린더(38)와 연결되어 있다.
제동압력이 발생하면 노말클로즈형 밸브(48)가 개방되고 노말오픈형 밸브(47)는 폐쇄된다. 따라서 서브 마스터실린더(36)에 형성된 압력은 노말클로즈형 밸브(48)를 지나서 페달 시뮬레이터(49)로 전달되어 피스톤을 밀고, 페달 시뮬레이터(47) 내부의 고무와 스프링 반력에 의해 운전자에게 페달 답력을 느끼게 한다.
리저버(39)는 브레이크 오일을 저장하고 있으며, 서브 마스터실린더(36)와 메인 마스터실린더(38)와 연결되어 있다. 특히 본 실시예에서 리저버(39)는 유압변조부(40)의 OV(Outlet Valve)(46)와 유로를 통해 직접 연결되어 OV(46)가 개방되면 브레이크 캘리퍼(51) 내의 브레이크 오일이 이동하도록 하여 브레이크 캘리퍼(51)의 제동압력을 감소시킨다.
즉, 제동압력을 형성시킬 때는 메인 마스터실린더(38)의 브레이크 오일이 브레이크 캘리퍼(51)로 이동하지만, 제동압력을 해제시킬 때는 브레이크 캘리퍼(51)의 브레이크 오일이 리저버(39)로 이동하기 때문에, 제동압력의 형성과 해제를 반복할 경우 메인 마스터실린더(38)의 유압은 낮아지게 된다.
이러한 특징 때문에 ABS(Anti-Lock Brake System) 동작시에는 의도하는 제동압력을 정상적으로 형성시킬 수 있도록 메인 마스터실린더(38)의 압력을 일정하게 유지해야 한다.
따라서, 본 실시예에서 제어부(20)는 ABS 동작시에 감지부(10)를 통해 유압변조부(40)에 포함된 적어도 하나의 인렛 밸브(Inlet Valve)(44)의 개방 여부를 감지하고, 적어도 하나의 인렛 밸브(44)가 개방되면 미리 설정된 기준치만큼 모터(34)의 동작 전류를 상승시킨다.
즉, 본 실시예에서는 ABS 동작으로 제동압력을 상승시키기 위해 인렛 밸브(44)가 개방되면 메인 마스터실린더(38)의 압력 감소를 억제하기 위해서, 모터(34)의 동작 전류를 상승시킴으로써 메인 마스터실린더(38)의 압력 감소를 억제한다.
구체적으로 제어부(20)는 미리 설정된 기준치만큼 모터(34)의 동작 전류를 상승시킨다.
이 때, 기준치는 메인 마스터실린더(38)의 압력을 일정하게 유지시키는데 필요한 모터(34)의 동작 전류 증가량을 의미하고, ABS 동작시 인렛 밸브(44)의 개방에 따른 메인 마스터실린더(38)의 압력 변화량에 비례한 값으로 설정될 수 있을 것이다.
또한, 메인 마스터실린더(38)의 압력을 적절한 시점에 증가시키기 위해서는 인렛 밸브(44)가 개방되는 시점을 정확하게 판단하는 것이 중요하다.
따라서 본 실시예에서 제어부(20)는 감지부(10)를 통해 감지되는 적어도 하나의 인렛 밸브(44)에 대한 제어 듀티의 변화에 기초하여 인렛 밸브(44)의 개방 여부를 판단하는데, 특히 제어 듀티의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 초과하면 인렛 밸브(44)가 개방된 것으로 판단한다.
이 때, 기준 변화량은 인렛 밸브(44)가 개방된 것으로 판단할 수 있을 정도의 인렛 밸브(44)에 대한 제어 듀티의 변화량으로 설정될 수 있다.
그리고 제어부(20)는 모터(34)의 동작 전류를 상승시킨 이후 미리 설정된 기준 시간이 경과하면 모터(34)의 동작 전류를 원상 복귀시킨다.
즉, ABS 동작시에는 휠이 잠기는 현상을 방지하기 위해서 제동유압을 형성했다가 해제하는 과정을 반복하기 때문에, 모터(34)의 동작 전류를 계속해서 상승시킨 상태로 유지하면 오히려 메인 마스터실린더(38)의 압력이 과하게 증가하게 된다.
따라서 제어부(20)는 모터(34)의 동작 전류를 상승시키고 기준 시간이 경과하면 모터(34)의 동작 전류를 원상 복귀시킴으로써, 메인 마스터실린더(38)의 압력이 과하게 증가하는 것을 방지한다.
이 때, 기준 시간은 브레이크 오일의 이동으로 인한 메인 마스터실린더(38)의 유압 감소가 종료되기까지의 시간을 의미하는 것으로, ABS 동작시 인렛 밸브(44)가 개방되어 있는 시간에 대응하여 설정될 수 있을 것이다.
이와 같이 본 실시예에서는 ABS 동작시에 인렛 밸브(44)가 개방되면 미리 모터(34)의 구동 전류를 증가시킴으로써, 인렛 밸브(44)의 개방으로 메인 마스터실린더(38)의 압력이 감소하는 것을 예방할 수 있다.
유압변조부(40)는 브레이크 오일이 이동하는 경로의 밸브를 개방 또는 폐쇄시켜 제동압력을 형성하는 장치로서, 액추에이터부(30)에서 형성된 유압을 공급 또는 해제하는 TCV(Traction Control Valve, 이하 TCV)(42), 액추에이터부(30)에서 형성된 유압을 브레이크 캘리퍼(51)로 공급 또는 해제하는 IV(Inlet Valve, 이하 IV)(44), 브레이크 캘리퍼(51)에 형성된 제동압력을 해제하는 OV(Outlet Valve, 이하 OV)(46), 노말오픈형 밸브(47), 노말클로즈형 밸브(48) 및 페달 시뮬레이터(49)를 포함한다.
구체적으로 제어부(20)는 제동압력을 형성하거나 해제하기 위해서 브레이크 오일을 이동시킬 때 TCV(42)와 IV(44)를 개방하여 브레이크 오일을 브레이크 캘리퍼(51)에 주입시키거나, 브레이크 캘리퍼(51)의 브레이크 오일을 리저버(39)로 복귀시킨다.
또한 운전자에 의한 제동 발생 시 노말클로즈형 밸브(48)는 개방되고 노말오픈형 밸브(47)는 폐쇄되어 서브 마스터실린더(36)의 압력을 페달 시뮬레이터(49)에 전달하여 운전자에게 페달 답력을 느끼게 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 자세 제어장치의 제어방법의 구현 과정을 살펴보면, ABS 동작시에(S10), 제어부(20)는 감지부(10)를 통해 유압변조부(40)에 포함된 적어도 하나의 인렛 밸브(44)가 개방되는지 감지한다(S20).
즉, 본 실시예에서는 ABS 동작으로 인해 인렛 밸브(44)의 개방 및 폐쇄를 반복하는 상황에서 인렛 밸브(44)의 개방으로 인해 메인 마스터실린더(38)의 압력이 급격하게 감소하는 것을 방지하기 위해서 인렛 밸브(44)의 개방 여부를 감지한다.
구체적으로 전술한 단계(S20)에서 제어부(20)는 감지부(10)를 통해 감지되는 적어도 하나의 인렛 밸브(44)에 대한 제어 듀티의 변화에 기초하여 인렛 밸브(44)의 개방 여부를 판단하되, 제어 듀티의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 초과하는지 판단한다.
그리고 제어 듀티의 변화량이 상기 기준 변화량을 초과하면, 제어부(20)는 모터(34)의 동작 전류를 상승시킴으로써(S30), 브레이크 오일의 이동에 따른 메인 마스터실린더(38)의 압력 감소를 억제한다.
이어서 모터(34)의 동작 전류를 상승시킨 이후 미리 설정된 기준 시간이 경과하면(S40), 제어부(20)는 상승시켰던 모터(34)의 동작 전류를 원상 복귀시킨다(S50).
즉, ABS 동작시에는 휠이 잠기는 현상을 방지하기 위해서 제동유압을 형성했다가 해제하는 과정을 반복하기 때문에, 모터(34)의 동작 전류를 계속해서 상승시킨 상태로 유지하면 오히려 메인 마스터실린더(38)의 압력이 과하게 증가하게 된다.
따라서 제어부(20)는 모터(34)의 동작 전류를 상승시키고 기준 시간이 경과하면 모터(34)의 동작 전류를 원상 복귀시킴으로써, 메인 마스터실린더(38)의 압력이 과하게 증가하는 것을 방지한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 감지부
20: 제어부
30: 액추에이터부
32: 브레이크 페달
34: 모터
35: 볼 스크류
36: 서브 마스터실린더
38: 메인 마스터실린더
39: 리저버
40: 유압변조부
42: TCV
44: IV
46: OV
47: 노말오픈형 밸브
48: 노말클로즈형 밸브
49: 페달 시뮬레이터
51: 브레이크 캘리퍼
52: 휠

Claims (8)

  1. ABS(Anti-Lock Brake System) 동작시에, 제어부가 감지부를 통해 유압변조부의 적어도 하나의 인렛 밸브(Inlet Valve, IV)의 개방 여부를 감지하는 단계;
    상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방되면 미리 설정된 기준치만큼 모터의 동작 전류를 상승시켜 상기 ABS 동작시의 메인 마스터실린더의 압력 감소를 억제하는 단계;
    상기 모터의 동작 전류를 상승시킨 이후 미리 설정된 기준 시간이 경과하는지 판단하는 단계; 및
    상기 기준 시간이 경과하면 상기 모터의 동작 전류를 원상 복귀시키는 단계를 포함하는 차량 자세 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 감지부를 통해 감지되는 상기 적어도 하나의 인렛 밸브에 대한 제어 듀티의 변화에 기초하여 상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 제어 듀티의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 초과하면 상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어방법.
  5. 차량에 제동 필요성이 발생하면 제동압력을 형성하도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 기초하여 유압을 형성하는 액추에이터부;
    상기 제어부의 제어에 기초하여 상기 유압의 공급 또는 해제를 위한 적어도 하나의 밸브를 개방 또는 폐쇄시켜 제동압력을 형성하는 유압변조부; 및
    상기 유압변조부의 적어도 하나의 인렛 밸브(Inlet Valve)의 개방 여부를 감지하는 감지부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방되면 미리 설정된 기준치만큼 상기 액추에이터부에 포함된 모터의 동작 전류를 상승시켜 ABS 동작시의 메인 마스터실린더의 압력 감소를 억제하고, 상기 모터의 동작 전류를 상승시킨 이후 미리 설정된 기준 시간이 경과하면 상기 모터의 동작 전류를 원상 복귀시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어장치.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지부를 통해 감지되는 상기 적어도 하나의 인렛 밸브에 대한 제어 듀티의 변화에 기초하여 상기 적어도 하나의 인렛 밸브의 개방 여부를 감지하는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제어 듀티의 변화량이 미리 설정된 기준 변화량을 초과하면 상기 적어도 하나의 인렛 밸브가 개방된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어장치.
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