KR100221574B1 - 차량의 제동력 배분 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 제동시 차량의 제동 감속도가 기준 감속도 이상이면서 후륜의 슬립률(slip rate)이 전륜의 슬립률 보다 큰 경우에 후륜의 제동 압력 상승을 제한하여 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인 (ideal) 제동력 배분에 가깝도록 제어하는 차량의 제동력 배분 제어방법에 관한 것으로, 차륜속도센서(11~14)에서 검출된 차량속도를 읽어 차량의 기준 속도와 차량의 감속도 및 전륜의 슬립률과 후륜의 슬립률을 계산하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 계산한 전륜의 슬립률과 후륜의 슬립률을 비교하는 제2단계와, 상기 제2단계로부터 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률 보다 큰 경우 차량의 감속도와 기준 감속도를 비교하는 제3단계와, 상기 제3단계로부터 차량의 감속도가 기준 감속도 보다 큰 경우 후륜의 제동압력 상승을 제한하는 제4단계로 이루어지며, 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 제어함으로써 제동 안정성을 향상시키고 제동거리를 단축시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

차량의 제동력 배분 제어방법

본 발명은 차량 제동시 차량의 제동 감속도가 기준 감속도 이상이면서 후륜의 슬립률(slip rate)이 전륜의 슬립률 보다 큰 경우에 후륜의 제동 압력 상승을 제한하여 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 제동시에는 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.

상기 후륜이 과제동된 상태에서는 후륜이 전륜보다 먼저 잠김(Wheel Locking)을 발생할 가능성이 높아, 종래에는 후륜쪽에 감압 밸브를 적용하여 후륜쪽의 제동압력을 감압시켜 후륜의 과제동을 방지함으로써 차량의 안정성(stability)을 확보하도록 하였다.

이때, 감압 밸브 적용시의 차량의 제동력 배분 곡선 그래프는 도2에 도시된 바와 같다.

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

즉, 도3에 도시된 바와 같이 ABS를 장착한 차량의 ABS 시스템은 네 개 바퀴의 차륜속도를 검출하는 차륜속도센서(11~14)와 이 차륜속도센서(11~14)에서 검출한 차륜속도를 이용하여 차량의 기준 속도 및 감속도를 계산하고, 이 기준 속도와 감속도를 이용하여 ABS 모듈레이터 밸브의 개폐 명령을 출력하는 콘트롤러(1) 및 이 콘트롤러(1)의 출력신호에 따라 네 바퀴의 제동 압력을 증가, 유지, 감소시키는 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 검출한 차륜속도로부터 슬립률을 계산하여 후륜쪽의 슬립률이 전륜보다 크지 않게, 즉 후륜쪽의 슬립이 전륜의 슬립량에 도달하면 후륜쪽의 제동 압력의 증가를 막아 후륜쪽의 과제동을 방지하도록 제어한다.

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

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

그러나, 실제로는 타이어의 전륜 및 후륜의 차축 강성(axle stiffness) 문제로 슬립률과 제동력과의 비례 관계가 성립하지 않는다.

완제동시에는 종래와 마찬가지로 제5a도와 같이 후륜의 제동 압력 상승을 제한하게 되나, 급제동시에는 후륜쪽 차축의 종방향 강성이 약하면(rear axle longitudinal stiffness가 소프트하면) 순간적으로 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률 보다 커져 실제로 차량의 이상적인 제동력 및 실제 제동력 배분의 교차점 압력보다 낮은 압력에서 후륜의 제동 압력의 증가를 초기에 억제하게 된다.

즉, 완제동시에는 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률 보다 커지면 후륜의 제동압력의 증가를 제한하게 되는데, 급제동시에는 후륜강성 문제로 인하여 충분한 제동력이 발생하기 전에 후륜의 슬립이 증가하여 후륜 압력을 제한하게 됨에 따라 제동거리가 증가하게 되고 이에 따라 제동효율이 저하되게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 차량 제동시 차량의 제동 감속도가 기준 감속도 이하인 경우 후륜의 제동 압력 증가를 제한하지 않고 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률 보다 커질 수 있도록 허용하는 제어를 수행하여 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 함으로써 제동 안정성을 향상시키고 제동거리를 단축시킬 수 있도록 한 차량의 제동력 배분 제어방법을 제공하는 데에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 제동력 배분 제어방법은, 차륜속도센서에서 검출되는 차륜속도를 이용하여 차량의 기준 속도와 차량의 감속도를 연산하고, 각 바퀴의 슬립률을 계산하며, 이어 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률보다 크면 후륜의 제동 압력 상승을 제한하도록 하는데, 이때 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률 보다 클지라도 차량의 감속도가 기준 감속도 이하이면 차량의 감속도가 기준 감속도 이상이 될 때까지 후륜의 제동 압력 상승을 제한하는 것을 방지하도록 함을 특징으로 한다.

제1도는 일반적인 차량의 제동력 배분 곡선 그래프.

제2도는 감압 밸브 적용시 차량의 제동력 배분 곡선 그래프.

제3도는 본 발명에 의한 제동력 배분 제어방법이 적용되는 ABS 시스템 구성도.

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

제5a, b도는 완/급제동시의 전·후륜 슬립률의 변화 그래프.

제6도는 본 발명에 의한 차량의 제동력 배분 제어 흐름도.

제7a, b도는 공차 및 적차상태에 따른 감속도의 변화 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 콘트롤러 2 : 유압 모듈레이터

3 : 마스터 실린더 4 : 부스터

5 : 브레이크 페달 11~14 : 차륜속도센서

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량의 제동력 배분 제어방법을 상세히 설명한다.

도3은 본 발명에 의한 차량의 제동력 배분 제어방법이 적용되는 ABS 시스템의 구성도로서, 네 개의 각 바퀴의 차륜속도를 측정하는 차륜속도센서(11~14)와 이 차륜속도센서(11~14)에서 측정한 차륜속도를 이용하여 차량의 기준 속도 및 감속도를 연산하는 콘트롤러(1) 및 이 콘트롤러(1)에서 연산한 차량의 기준 속도 및 감속도에 의한 출력신호에 따라 차량 바퀴의 제동 압력을 제어하는 유압 모듈레이터(2)로 간략하게 구성된다.

위와 같이 구성된 ABS시스템의 장착 차량에 대한 본 발명의 제동력 배분 제어방법을 도6 및 도7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량의 네 바퀴에 장착되어 있는 차륜속도센서(11~14)가 각각의 차량속도(V_f1,V_fr,V_r1,V_rr)를 검출하면, 콘트롤러(1)에서는 상기 차륜속도센서(11~14)에서 검출한 차량속도(V_f1,V_fr,V_r1,V_rr)를 읽어들여(S1), 차량의 기준속도(V_ref)와 차량의 제동 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(S3)에서 계산된 전륜의 슬립률(S_f)과 후륜의 슬립률(S_r)을 비교하여(S4) 후륜의 슬립률(S_r)이 전륜의 슬립률(S_r) 보다 작다면 후륜의 제동 압력 상승을 제한하지 않고, 반대로 후륜의 슬립률(S_r)이 전륜의 슬립률(S_f) 보다 큰 경우에는 후륜의 제동 압력 상승을 제한하도록 한다(S6).

이때, 후륜의 슬립률(S_r)이 전륜의 슬립률(S_f) 보다 크다면 차량의 제동 감속도(a_x)와 기준 감속도(α₀)을 비교하게 되는데(S5), 이 비교 단계(S5)로부터 차량의 감속도(a_x)가 기준감속도(α₀) 예를 들면, 차량의 공차상태에서 이상적인 배분과 실제 제동력 배분이 교차하는 감속도 이하이면 상기 차량의 감속도(a_x)가 기준 감속도(α₀) 보다 클 때까지 후륜의 슬립률(S_r)이 전륜의 슬립률(S_f)보다 클지라도 이를 허용함으로써 후륜의 제동 압력 상승을 제한하는 것을 방지하여 후륜의 제동 압력 상승을 제한하지 않는다.

이에 따라, 급제동시와 같은 경우 후륜의 차축 강성이 소프트하여 낮은 압력에서 후륜의 슬립이 증가하여도 후륜의 압력 상승을 제한하는 것을 방지할 수 있어 차량의 제동거리를 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 후륜의 압력 상승 제한을 억제하는 차량의 기준 감속도 α₀는 특별히 정해진 상수가 아니라, 차량의 무게 배분 상태에 따라서 일정한 범위내에서 변화하는 값이다.

즉, 도7a, b도에 도시된 바와 같이, 차량의 공차상태와 적차상태에서의 이상적인 제동력 배분과 실제 제동력 배분과 교차하는 감속도 α₁~α₂(0.3G~0.5G) 사이에서 변화하는 값이다.

상기 값은 다음과 같이 결정되는데, 예를 들어 α₁(0.3G)의 감속도를 얻을때에는 전·후륜의 슬립량의 차이의 백분율에 따라서 도7a도에서와 같이 정해진다.

α₁(0.3G)에서 전·후륜 슬립량의 차이가 없을 때에는 전·후륜의 슬립이 같은 경우로 이때 차량의 상태는 공차상태를 나타내며, 전·후륜의 슬립차이가 가장 클때에는 차량의 최대 적차상태를 나타내므로, 전·후 슬립타이가 가장 클 때 적차상태로 판단하여 적차상태의 교차점 감속도까지는 후륜의 압력 제한을 방지하도록 한다.

그러나, 실제로는 계산상의 교차점보다 낮은 감속도에서 후륜의 압력 제한을 방지하도록 제어하게 된다.

이상, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 차량의 감속도가 기준 감속도 이상이 될 때까지 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률 보다 커질 수 있도록 허용하면서 후륜의 제동 압력 상승 제한을 방지함으로써 각 바퀴에 작용하는 제동력을 그 차량의 이상적인 제동력 배분에 가깝도록 함으로써 제동 안정성을 향상시키고 제동거리를 단축시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 차륜속도센서(11~14), 콘트롤러(1) 및 유압 모듈레이터(2)로 구성된 ABS 장착 차량의 제동력 배분 제어방법에 있어서, 상기 차륜속도센서(11~14)에서 검출한 각각의 차량속도를 읽어 차량의 기준 속도와 차량의 감속도 및 전륜의 슬립률과 후륜의 슬립률을 계산하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 계산한 전륜의 슬립률과 후륜의 슬립률을 비교하는 제2단계와, 상기 제2단계로부터 후륜의 슬립률이 전륜의 슬립률 보다 큰 경우 차량의 감속도와 기준 감속도를 비교하는 제3단계와, 상기 제3단계로부터 차량의 감속도가 기준 감속도 보다 큰 경우 후륜의 제동압력 상승을 제한하는 제4단계로 이루어짐을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제4단계는 상기 제3단계로부터 차량의 감속도가 기준감속도 보다 작은 경우 차량의 감속도가 기준 감속도 보다 클 때까지 후륜의 제동 압력 상승 제한을 방지함을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 기준 감속도는 전·후륜의 슬립량의 차이의 백분율에 따라서 차량의 공차상태와 적차상태를 판단하여 이상적인 제동력 배분과 실제 제동력 배분과 교차하는 감속도 사이에서 변화하는 값임을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.

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