KR0181789B1 - 차량의 제동력 배분 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 제동시 감속도에 따라 후륜과 전륜의 슬립차이의 허용값을 조절하여 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 제어함으로써 제동 안정성을 향상시키고 제동거리를 단축시킬 수 있도록 한 차량의 제동력 배분 제어방법에 관한 것으로, 차륜속도센서에서 검출되는 차륜속도를 이용하여 차량의 기준속도와 차량의 감속도를 계산하고, 각 바퀴의 슬립률을 계산하며, 이어 상기 차량의 감속도를 통해 전륜과 후륜의 슬립차이의 허용값을 구해 후륜의 슬립이 전륜의 슬립에 허용슬립차이를 더한 값보다 클 경우 후륜의 제동압을 제한하도록 한다.

Description

차량의 제동력 배분 제어방법

본 발명은 차량의 제동시 감속도에 따라 후륜과 전륜의 슬립(slip)차이의 허용값을 조절하여 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인(ideal) 제동력 배분에 가깝도록 제어함으로써 제동 안정성을 향상시키고 제동거리를 단축시킬 수 있도록 한 차량의 제동력 배분 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 제동시 차량의 무게 중심이 앞으로 이동함에 따라 차량 감속도에 따른 차량의 이상적인 제동력 배분은 도1에 도시된 바와 같이 2차 곡선 형태로 나타나지만, 실제 제동력 배분은 직선적으로 나타난다.

도1에서와 같이, (I) 영역은 전륜이 과제동(over braking)된 상태이고, (II) 영역은 후륜이 과제동된 상태이다.

후륜이 과제동된 상태에서는 후륜이 전륜보다 먼저 잠김(Wheel Locking)을 발생할 가능성이 높아, 종래에는 도2에 도시된 바와 같이, 후륜의 과제동을 방지하기 위해 후륜쪽에 감압 밸브를 적용하여 후륜쪽의 제동압을 감소시켜 후륜의 과제동을 방지하였다.

또한, ABS(Anti-Lock Brake System)가 장착된 차량에 있어서는 감압 밸브를 사용하지 않고 압력 모듈레이터를 이용하여 후륜의 과제동을 방지하도록 하였다.

즉, 도3에 도시된 바와 같이 ABS를 장착한 차량은 네 개의 바퀴의 차륜속도를 검출하는 차륜속도센서(11∼14)와 이 차륜속도센서(11∼14)에서 검출된 차륜속도를 이용하여 차륜의 슬립(미끄러짐)을 계산하고, 차륜의 상태를 파악하는 콘트롤러(1) 및 이 콘트롤러(1)의 제어신호에 따라 네 바퀴의 제동 압력을 모듈레이션시키는 유압 모듈레이터(2)로 크게 구성되어, ABS의 작동을 시작하는 임계치에 도달하기전까지의 슬립영역에서는 차량 제동 시스템 사양에 의해 정해진 대로 전·후륜의 제동력 배분이 이루어지게 된다.

차륜속도센서(11∼14)에서 검출된 차륜속도로부터 슬립률을 계산하여 후륜쪽의 슬립률이 전륜보다 크지 않게, 즉 후륜쪽의 슬립이 전륜의 슬립에 도달하면 후륜쪽의 제동 압력의 증가를 막아 후륜쪽의 과제동을 방지하도록 제어한다.

이러한 제어의 이론적 배경은 도4에 도시된 바와 같이, 운전자가 제동 페달을 밟아 제동 압력이 증가함에 따라 압력 초기에는 전륜쪽이 후륜쪽보다 과제동되다가 후륜쪽이 과제동되는 상태로 변화할 때, 즉 슬립률에 있어서 전륜쪽이 후륜쪽 보다 크다가 이상적인 제동 압력 배분 곡선과 실제 제동 압력 직선이 교차되는 점에서 후륜쪽 슬립이 전륜쪽보다 커진다는 이론적 백경하에서 제어하는 것이다.

상기와 같이 전·후륜의 슬립률이 교차하는 점에서 이상적인 제동력 배분 곡선과 실제 제동력 직선이 교차하는 경우에는 종래와 마찬가지로 후륜쪽 슬립이 전륜쪽 슬립보다 커지는 점에서 후륜쪽의 제동 압력을 제한하는 것이 타당하다.

그러나, 실제로는 타이어의 종방향 탄성계수가 하중에 따라 변화하므로, 즉 타이어의 수직 하중이 증가할수록 전륜쪽의 타이어 종방향 탄성계수는 증가하고 후륜쪽 타이어의 탄성계수는 작아지므로 실제적으로 전륜쪽의 슬립률은 서서히 증가하고 후륜쪽 슬립은 급격히 증가하게 되어, 도5에 도시된 바와 같이 이상적인 제동 압력 배분 곡선과 실제 제동 압력이 교차되는 점의 압력보다 더 적은 압력에서 전륜과 후륜의 슬립 곡선이 교차되게 된다.

즉, 후륜쪽 제동 압력을 이상적인 경우보다 미리 제한함으로써 후륜쪽의 제동력을 충분히 이용하지 못하여 제동거리에 있어서 적지 않은 손실을 가져오게 되는 문제점이 있었다.

다시 말해, 전·후륜의 슬립에 따라서 후륜의 제동압을 제한하는 방법에 있어서, 종래에는 후륜의 슬립이 전륜의 슬립을 초과하는 경우 후륜의 제동압을 제한함으로써 후륜의 제동력을 충분히 이용하지 못하고 너무 일찍 후륜의 제동압을 제한 함으로써 제동거리의 증가를 가져오게 되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로서, 그 목적은 차량의 제동시 검출되는 제동 감속도가 일정 이하인 경우 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률보다 커질 수 있도록 제어하여 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 함으로써 제동 안정성을 향상시키고 제동거리를 단축시킬 수 있도록 한 차량의 제동력 배분 제어방법를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제동력 배분 제어방법은 차륜속도센서에서 검출되는 차륜속도를 이용하여 차량의 기준속도와 차량의 감속도를 연산하고, 각 바퀴의 슬립률을 계산하며, 이어 상기 차량의 감속도를 통해 전륜과 후륜의 슬립차이의 허용값을 구해 후륜의 슬립이 전륜의 슬립에 허용슬립차이를 더한 값보다 클 경우에 후륜의 제동압을 제한하도록 한다.

제1도는 일반적인 차량의 제동력 배분 곡선 그래프.

제2도는 감압 밸브 적용시의 제동력 배분 곡선 그래프.

제3도는 본 발명의 제동력 배분 제어방법이 적용되는 ABS 시스템 구성도.

제4도는 이상적인 조건에 따른 전륜 제동압에 대한 후륜 및 전·후륜 슬립률 관계도.

제5도는 실제적인 조건에 따른 전륜 제동압에 대한 후륜 제동압 및 전·후륜 슬립률 관계도.

제6도는 본 발명에 의한 차량의 제동력 배분 제어 흐름도.

제7도는 본 발명에 의한 차량의 감속도에 대한 허용 슬립차이 관계도.

제8도는 본 발명에 의한 제동력 배분 곡선 그래프.

제9도는 본 발명에 의한 전륜 슬립률에 대한 허용 슬립차이 관계도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 콘트롤러 2 : 유압 모듈레이터

3 : 마스터 실린더 4 : 부스터

5 : 브레이크 페달 11∼14 : 차륜속도센서

도3은 본 발명의 차량의 제동력 분배 제어방법이 적용되는 ABS를 장착한 차량의 내부 구성도로서, 네 개의 각 바퀴의 차륜속도를 측정하는 차륜속도센서(11∼14)와 이 차륜속도센서(11∼14)에서 측정된 차륜속도를 이용하여 차량의 기준속도 및 감속도를 연산하는 콘드롤러(1) 및 제동입력을 제어하는 유압 모듈레이터(2)로 간략하게 구성된다.

위와 같이 구성된 ABS 장착 차량에 대한 본 발명의 제동력 분배 제어방법을 도6 내지 도9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량의 네 바퀴에 장창되어 있는 차륜속도센서(11∼14)에서 검출된 차량속도(V_f1,V_fr,V_r1,V_rr)를 읽어들여(S1) 차량의 기준속도(V_ref)와 차량의 감속도(a_x)를 계산한다(S2).

이어, 각 바퀴의 슬립률, 즉 전륜의 슬립률(S_f)과 후륜의 슬립률(S_r)을 계산한다(S3).

그리고, 상기 단계(S2)에서 계산된 차량의 감속도로부터 전륜과 후륜의 슬립차이의 허용값(S₀)을 도7에서와 같이 구한다(S4).

즉, 차량 감소도가 커질수록 허용슬립차이(S₀)의 값이 작아지도록 함으로써 차량의 안정성에 가중치를 두는 반면에 차량의 감속도가 작을수록 허용슬립차이(S₀)를 크게 함으로써 제동거리 측면에서 효율성을 높이도록 전·후륜 슬립차이의 허용값을 변화시킨다.

따라서, 상기 단계(S4)에서와 같이 차량 감속도에 따라 정해진 허용슬립차이(S_o)를 구한 후, 후륜의 슬립값(S_r)이 전륜의 슬립값(S_f)에 상기 허용슬립차이(S_o)를 더한 값보다 큰지를 판단하여(S5), 크다면 후륜의 제동 압력을 제8도에 도시된 바와 같이 제한함으로써(S6), 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 실제 전·후륜 제동력을 제어한다.

한편, 또 다른 실시예로써 허용슬립차이(S_o)를 변화시키는 방법으로써 차량의 감속도를 이용하지 않고 전륜 슬립의 절대값에 따라서 변화시킬 수도 있다.

예를 들면, 제9도와 같이 전륜 슬립에 따라 허용하는 슬립차이(S_o)를 연산하게 되는데, 전륜의 슬립량이 작을 경우에는 허용슬립차이(S_o)를 크게 하여 제동거리 측면에서 효율을 높이고 전륜의 슬립량이 커질수록 안정성 측면에서 허용슬립차이를 작게 하여 차량의 제동시 안전성을 확보하도록 한다.

이상, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 차량의 감속도 또는 전륜의 슬립량에 따라 허용슬립차이를 조절하고 후륜의 슬립률이 전륜이 슬립률보다 커질 수 있도록 제어하여 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 함으로써 제동 안정성을 향상시키고 제동거리를 단축시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 차륜속도센서(11∼14) 및 콘트롤러(1) 및 유압 모듈레이터(2)로 구성된 ABS장착 차량의 제동력 배분 제어 방법에 있어서, 상기 차륜속도센서(11∼14)에서 검출된 차량속도를 읽어 차량의 기준속도와 차량의 감속도 및 전륜의 슬립률과 후륜의 슬립률을 계산하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 계산된 차량의 감속도로부터 전륜과 후륜의 허용슬립차이를 구하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 구한 허용슬립차이와 전륜의 슬립값을 더한 후 후륜의 슬립값보다 작은지를 판단하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 후륜의 슬립값이 전륜의 슬립값에 상기 허용슬립차이를 더한 값보다 크다면 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 후륜의 제동압을 조절하는 제4단계로 수행됨을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 차량 감속도가 작은 경우에는 허용슬립차이를 크게 하고, 차량 감속도가 큰 경우에는 허용슬립차이를 작게 구하도록 함을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2단계에서 전륜의 슬립량에 따라 허용슬립차이를 구할 수 있도록 함을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 전륜의 슬립량이 작은 경우에는 허용슬립차이를 크게하고, 전륜의 슬립량이 큰 경우에는 허용슬립차이를 작게 구하도록 함을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.