KR19990059815A

KR19990059815A - 에이비에스 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR19990059815A
Application number: KR1019970080029A
Authority: KR
Inventors: 권혁률
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-12-31
Filing date: 1997-12-31
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2017-12-31
Also published as: KR100311154B1

Abstract

제동시 브레이크의 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력변화에 따라 브레이크 오일의 압력을 조절하여 제동거리를 단축하기 위한 것으로, 운행되는 차량의 상태를 검출하는 차량 상태 검출수단과, 브레이크 클리퍼부분등에서 발생하는 응력을 검출하는 응력 검출수단과, 차량 상태 검출수단과 응력 검출수단에서 인가되는 신호에 따라 브레이크 부품에서 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 조절하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 제어수단과, 브레이크 오일의 압력을 조절하는 구동수단으로 이루어져 브레이크의 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력 변화에 따른 마찰 토크를 검출하여 제동시 브레이크 부품에서 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 제어함으로써 적정한 슬립률을 유지하면서 노면과 타이어의 마찰력을 최대로 유지할 수 있으며, 차체의 속도를 추정함으로써 발생하는 오차를 줄일 수 있으므로 제동거리를 단축할 수 있다.

Description

에이비에스 제어장치 및 방법

본 발명은 ABS(Anti-lock brake system)에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 제동시 브레이크의 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력변화에 따라 브레이크 오일의 압력을 조절하여 제동거리를 단축하기 위한 ABS 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

ABS 제어장치는 전자제어에 의하여 미끄러운 노면에서 브레이킹하여도 타이어가 로크되지 않고, 차체의 방향 안정을 유지하기 위한 것이다.

일반적으로 ABS 제어장치는 도6과 같이 각종 센서로 구성되는 차량 상태 검출부(1)에서 인가되는 신호를 제어부(2)에서 분석하여 차륜의 원주감속도와 가속도, 제동슬립, 기준속도 그리고 차량 감속도 등을 연산한다.

이후, 차체의 감속도와 타이어의 회전을 감지하고 양쪽의 감속도를 비교하여, 타이어의 감속도가 커지면 브레이크 오일의 유압을 감소시켜 로크를 방지하고 타이어의 감속도가 작아지면 브레이크 오일의 유압을 증가시켜 로크하므로 제동 거리가 짧아진다.

그러나, ABS 제어장치에서 입력변수로 이용되는 제동슬립은 직접검출하지 못하며, 차체의 속도를 추정하여 검출한다.

따라서, 차체의 속도를 추정함으로써 발생하는 오차로 인해 브레크 오일의 압력을 정확하게 조절할 수 없어 제동거리를 연장시킴과 동시에 조향성을 저하시킨다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 제동시 브레이크 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력을 스트레인 게이지 같은 센서로 검출하여 제동시 발생하는 응력변화에 따라 브레이크 오일의 압력을 정확하게 조절하여 제동제어에 신뢰성 및 안정성을 제공하기 위한 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예를 따른 ABS 제어장치를 도시한 구성 블록도이다.

도2는 도1의 ABS 제어장치를 도시한 상세도이다.

도3은 마찰계수와 슬립률의 관계를 도시한 그래프이다.

도4는 도1의 응력 검출부를 도시한 상세도이다.

도5는 도1의 ABS 제어 방법을 실행하기 위한 일 실시예의 흐름도이다.

도6은 종래의 ABS 제어장치를 도시한 구성 블록도이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운행되는 차량의 상태를 검출하는 차량 상태 검출수단;

브레이크 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력을 검출하는 응력 검출수단;

차량 상태 검출수단과 응력 검출수단에서 인가되는 신호에 따라 브레이크 캘리퍼부분에 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 조절하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 제어수단;

상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 브레이크 오일의 압력을 조절하는 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성을 통해 제동시 운행되는 차량의 상태를 검출하여 ABS 제어영역을 판단하고, ABS 제어영역으로 판단되면 응력 검출부에서 인가되는 신호를 분석하여 응력 변화율을 검출하며, 검출되는 응력 변화율에 따라 최대 마찰력을 검출하고 검출되는 응력변화율과 최대 마찰력을 비교하여 제동시 브레이크 부품에서 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 조절한다.

이때, 응력변화율이 일정값 이상 검출되면 브레이크 오일의 압력을 가압하며, 응력변화율이 일정값 이하로 검출되면 브레이크 오일의 압력을 감압한다.

이하. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 제어장치는 차량 상태 검출부(10), 응력 검출부(20)와, 제어부(30)부와, ABS 액츄에이터(40)로 이루어지는데, 차량 상태 검출부(10)는 운행되는 차량의 상태를 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력한다.

상기 차량 상태 검출부(10)는 운행되는 전륜좌우, 후륜좌우에 설치되어 차륜의 속도를 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력하는 속도센서(11)와, 운행되는 차량의 요레이터(Yaw rate)를 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력하는 G센서(12)로 이루어져 있다.

응력 검출부(20)는 브레이크의 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력을 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력한다.

상기 응력 검출부(20)는 도4와 같이 브레이크 캘리퍼의 임의의 위치에 설치되며, 캘리퍼의 응력변화에 따라 소정의 전기적 신호를 출력하는 스트레이 게이지(Strain gauge)로 이루어져 있다.

제어부(30)는 상기 차량 상태 검출부(10)와, 응력 검출부(20)에서 인가되는 신호에 따라 브레이크 부품에서 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 조절하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 제어신호를 출력한다.

ABS 액츄에이터(40)는 상기 제어부(30)에서 인가되는 신호에 따라 브레이크 오일의 압력을 조절한다.

전술한 바와 같은 기능을 구비하여 이루어지는 본 발명에서 ABS 제어 동작을 도1과 함께 설명하면 다음과 같다.

소정의 목적지 운행하는 자동차에서 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 오일의 압력이 조절되어 자동차를 제동한다(스텝100).

이때, 제어부(30)는 차량 상태 검출부(10)에서 인가되는 신호를 분석하여 차륜의 원주 감속도와 가속도, 제동슬립, 기준속도 그리고 차량 감속도 등을 연산한다(스텝110).

이후, 도3과 같이 마찰계수(μ)가 높고, 회전 구동력(

Fc

)이 필요한 정도가 남아 있는 구간 즉 제2구간에 해당하는 ABS 제어영역으로 진입하는지를 판단한다(스텝120).

스텝120에서 ABS 제어영역으로 진입하면 제어부(30)는 응력 검출부(20)에서 인가되는 신호를 분석하여 브레이크 캘리퍼부분에서 발생하는 응력을 검출한다(스텝 130).

이때, 제어부(30)는 메모리 테이블에 설정되어 있는 데이터에 따라 상기에서 검출되는 응력을 분석하여 응력변화율이 제로인 구간, 즉 마찰토크가 최대인 구간을 검출한다(스텝 150).

예를 들면, 노면과 타이어의 마찰력은 타이어와 노면의 마찰계수(

μ

) 및 노면과 타이어의 상태에 의해 지배되므로 타이어와 노면의 마찰토크는 아래식으로 표시된다.(

T_f

: 타이어와 노면의 마찰 토크,

μ

: 마찰계수,

γ

: 실질적 휠의 반경

ω₀

: 차량 총중량)

T_{f =}μγω₀

여기서 이 마찰토크와 역학적 힘의 평형을 이루는 것은 차륜의 관성모멘트에 의한 토크와 제동 토크이므로 아래식으로 표시된다.(

I₀

: 차륜의 관성 모멘트,

T_b

: 제동토크)

그러나 차륜의 관성모멘트에 의한 영향은 상대적으로 적으므로 무시한다면 타이어와 노면의 마찰토크, 제동토크가 근사값으로 일치하므로 아래식으로 표시될 수 있다.

T_{B =}T_f

여기서 중요한 점은 마찰토크는 마찰계수의 변화에 추종하는 값이다.

따라서, 제동토크는 마찰계수의 변화에 따라 추종하므로 상기 응력 검출부(20)에서 인가되는 신호를 분석하여 브레이크의 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력을 측정하므로써 알 수 있다.

즉, 브레이크 부품에서 발생하는 응력을 측정하여 그 변화를 관찰하면 제동토크가 최대가 되는 최대의 마찰토크를 얻을 수 있다.

이때, 상기에서 검출되는 응력변화율이 최대 마찰토크 구간에 해당하는 일정값, 예를들면 제로 이상 검출되는지를 판단하여(스텝 150), 응력변화율이 제로 이상 검출된다고 판단되면 최대 제동토크 구간이므로 제동시 브레이크 시스템을 구성하는 각 요소에 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 가압하기 위한 제어신호를 ABS 액츄에이터(40)에 출력한다(스텝 160).

스텝 150에서 응력이 설정값 이하, 예를들면 제로 이하로 검출되면 마찰토크에 따라 브레이크 오일의 압력을 감압하기 위한 제어신호를 ABS 액츄에이터(40)에 출력한다(스텝170).

이때, 상기 ABS 액츄에이터(40)는 제어부(30)에서 인가되는 신호에 따라 구동되어 브레이크 오일의 압력을 가압하거나 감압한다(스텝180).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 브레이크의 캘리퍼부분등에서 발생하는 응력 변화에 따른 마찰 토크를 검출하여 제동시 브레이크 부품에서 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 제어함으로써 적정한 슬립률을 유지하면서 노면과 타이어의 마찰력을 최대로 유지할 수 있으며, 차체의 속도를 추정함으로써 발생하는 오차를 줄일 수 있으므로 제동거리를 단축할 수 있다.

Claims

운행되는 차량의 상태를 검출하는 차량 상태 검출수단과, 브레이크 오일의 압력을 조절하는 구동수단으로 이루어지는 ABS 제어장치에 있어서, 브레이크 클리퍼부분등에서 발생하는 응력을 검출하는 응력 검출수단;

차량 상태 검출수단과 응력 검출수단에서 인가되는 신호에 따라 브레이크 부품에서 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 조절하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 제어수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 ABS 제어장치.
청구항 1에 있어서, 응력 검출수단은 브레이크 캘리퍼의 임의의 위치에 설치되며, 캘리퍼의 응력변화에 따라 소정의 전기적 신호를 출력하는 스트레이 게이지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 ABS 제어장치.
제동시 검출되는 운행정보로 부터 ABS 제어영역을 판단하는 단계;

ABS 제어영역으로 판단되면 응력 검출부에서 인가되는 신호를 분석하여 응력변화율을 검출하고, 검출되는 응력변화율에 따라 최대 마찰력을 산출하는 단계;

검출되는 응력변화율과 최대 마찰력을 비교하여 제동시 브레이크 부품에서 최대의 응력이 발생하도록 브레이크 오일의 압력을 조절하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 ABS 제어방법.
청구항 3에 있어서, 차량상태 검출부에서 인가되는 신호를 분석하여 원주 감속도, 가속도, 제동슬립, 기준속도 그리고 차량 감속도를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ABS 제어방법.
청구항3에 있어서, 응력변화율이 일정값 이상 검출되면 브레이크 오일의 압력을 가압하며, 응력변화율이 일정값 이하로 검출되면 브레이크 오일의 압력을 감압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ABS 제어방법.
청구항 5에 있어서, 일정값은 최대 마찰토크를 나타내는 응력변화율이 제로인 구간으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ABS 제어방법,