KR100272207B1 - 차량브레이킹 시스템 효력 측정 방법 및 장치 - Google Patents

차량브레이킹 시스템 효력 측정 방법 및 장치 Download PDF

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안드류 카론 라베르네
조셉 영블러드 리차드
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존 씨. 메티유
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Abstract

차량 엔진 토크, 가속도, 감속도 및 브레이크 페달 압력을 결정한다(30, 32, 38) 차량 부하는 엔진 토크 및 가속도로부터 계산(34)되고, 결정된 감속도를 계산된 차량 부하 및 결정된 브레이크 페달 압력에 대한 예측된 감속도에 비교함으로써 브레이킹 시스템 효력을 계산(42)한다. 브레이킹시스템 효력을 나타내는 값은 축적되고 평가되어, 최종 서비스를 받은 때로부터 경과된 시간의 량 또는 운전한 마일 수에 따른 단순 계획 서비스에 의해 가능한 것보다는 브레이킹 시스템 서비스가 요구되는 시점을 더 정확히 결정할 수 있도록 한다.

Description

차량브레이킹 시스템 효력 측정 방법 및 장치
제1도는 본 발명의 주요 부품의 블록도.
제2도는 본 발명의 방법을 설명한 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 엔진 제어 유닛 14 : ABS 제어 유닛
16 : 브레이크 페달 압력센서 18 : 컴퓨터
22 : 메모리 20 : 프로세서
24 : 출력 인터페이스 26 : 표시 장치
본 발명은 차량 브레이킹 시스템의 효력 추정용 장치 및 방법에 관련된 것 이다.
본 출원은 차량 브레이킹 시스템 정비의 필요성을 결정하는 방법 및 장치 ("Method and Apparatus for Determining a Need for Vehicle Braking System Maintenance")라는 제목의 미합중국 특허 출원에 포함된 요지를 참고로 포함했다. 후자 출원은 참조 문서 번호가 EAT 0112 PUS이고, 공동 발명인과 양수 인으로 하여서, 본 출원과 동시에 제출되었다. 인용 특허 출원의 요지는 참고로 결부하였으며, 청구 범위 유지를 위해 필수적이거나 본 출원의 발명을 적절하게 개시하기에 필수적인 것은 아니다.
차량 브레이킹 시스템의 효력을 추정하는 여러 시스템이 이용되어 왔다. 일반적으로, "북키핑" 방법("bookkeeping" method)은 브레이킹 시스템을 최종 서비스 받은 이래로 경과시간과 차량이 이동한 마일수를 기록하여, 브레이킹 효력이 임계치 이하 또는 부가적인 문제 및/또는 비용 문제가 발생하는 수준이 되기 전까지 이러한 서비스가 수행될 수 있도록 하는 것이다.
북키핑 방법은 복잡하지 않고 비용이 저렴하다는 장점을 지니고 있다. 그러나, 유사한 기간 동안 차량을 운전할 수 있는 조건은, 극한 상태, 예를 들어, 혼잡한 교통 대 한산한 교통, 언덕 지형 대 평탄 지역형, 고온대 저온, 습한 기후 대 건조한 기후에 따라 변하며, 이러한 극한 상태는 브레이크 약화 비율 및 형태에 실질적인 영향을 주는 것으로 판명되었다. 따라서 북키핑 방법은 계속적인 정확도를 기대할 수 없고, 이와 관련된 단점은 최상으로는 추가적인 물리적 시험과 너무 이르게 계획된 서비스, 및 최악으로는 너무 늦게 계획되는 서비스가 있다.
브레이크 라이닝의 마모는 항상 선형비율로 진행하는 것이 아니고, 마모가 발생하려면 시간을 필요로 한다. 그러나 브레이킹 시스템의 어떤 다른 부품들은 중대한 부품의 피로 및 손상으로 인한 파손 및 누설 때문에 완전 기능 상태로부터 비기능 상태로 매우 급속히 변한다. 비기능 부품이 단지 브레이킹 시스템의 일부를 기능하지 못하게 하거나 또는 부분적으로 그렇게 하면, 운전자는 어떤 시간 동안 초래되는 브레이킹 효율의 감소를 감지하지 못한다. 이 기간동안, 추가적인 손상이 발생되고, 기능이 유지되고 있는 브레이크의 라이닝은 모든 브레이크가 동일 효력으로 작동할 때에 비해 더 급속히 마모되기 쉽다.
브레이킹 시스템의 효력을 결정하는 북키핑 방법이 어느 정도의 효율로 기능을 할지라도, 이하에서 더욱 상세히 설명하는 본 발명의 개선된 방법 및 장치의 장점을 제공할 수는 없다.
본 발명의 목적은 서비스를 불필요하게 수행하지 않고 필요에 따라서만 수행하도록 브레이킹 시스템의 전체 효력을 정확히 추정하는 개선된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적 및 기타 목적을 실현하기 위해, 본 장치는 차량이 가속되고 토크(torque)를 나타내는 토크 신호를 생성할 때, 주기동안 엔진 토크결정 능력을 가진 엔진 제어유닛과 같은 수단을 포함한다. 자동 브레이킹시스템(ABS) 제어 유닛과 같은 수단은 또한 이 주기 동안 차량가속도를 결정하고 이 가속도를 나타내는 가속신호를 발생시키기 위해 포함되어 있다.
압력 변환기 또는 센서와 같은 수단은, 브레이크의 작동 기간 동안 차량이 감속될 때 브레이크 페달 압력을 측정한다. 압력 변환기가 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛에 연결되고, 페달 압력을 나타내는 브레이크 압력신호를 발생시킨다. 차량이 감속될 때, 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛은 차량 감속도를 결정하고 이 감속도를 나타내는 감속 신호를 발생시킨다. 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛은 프로세서와 메모리를 갖는 컴퓨터를 포함한다.
브레이킹 시스템의 효력을 정확히 추정하는 방법은 차량을 가속시키는 단계와 엔진제어 유닛으로부터의 측정과 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛으로부터의 차량 가속도의 측정을 얻는 단계를 포함한다. 엔진 토크와 차량 가속도로부터 차량 부하를 계산한다.
브레이크를 가동함으로써 차량을 감속할 때, 브레이크 페달 압력과 차량 감속도를 측정할 수 있다. 차량 부하, 브레이크 페달 압력 및 차량 감속도로부터, 결정된 감속도를 계산된 차량 부하와 결정된 브레이크 페달 압력에 대한 예측된 감속도에 비교함으로써 브레이킹 시스템의 효력 추정을 계산한다.
본 발명의 목적과 기타 목적은 첨부 도면을 참고로 본 발명을 실행하는 실시예의 다음의 상세 설명으로부터 분명해질 것이다.
동일 참조번호가 동일부품을 나타내는 첨부 도면을 참고로 할 때, 본 발명에 대한 더 완벽한 이해와 그에 따른 장점들을 다음의 상세 설명으로부터 쉽게 얻을 수도 있다. 제1도를 참고로 하면, 브레이킹 시스템의 효력을 추정하는 장치(10)의 제1실시예는, 엔진 토크 결합 수단, 차량 가속도 결정수단 및 브레이크 페달 압력 결정 수단을 포함한다.
바람직하게는, 엔진 토크 결정 수단은 엔진 제어 유닛(12)을 포함하고, 차량 가속도 결정 수단은 자동 브레이킹 시스템(ABS) 제어 유닛(14)을 포함하여, 브레이크 페달 압력 결정 수단은 브레이크 페달 압력 변환기 또는 센서(16)를 포함한다. 엔진 제어 유닛(12)과 브레이크 페달 압력 센서(16)는 각각 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)에 접속되는 출력을 갖는다. 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)은 프로세서(20)와 메모리(22)를 가진 컴퓨터(18)를 포함한다. 위의 부품들은 보통 본 발명과 관련된 기능 외에 부가되는 기능을 갖는다는 것을 알아야 되며, 각각의 이러한 기능은 제1도에 도시된 것과 다르거나 추가되는 특정의 상호 접속을 필요로 한다.
장치의 제2실시예는 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)에 접속되는 출력 인터페이스(24)를 포함하고, 제3실시예는 자동 브레이킹 시스템 제어유닛(14)에 또한 접속되는 표시 장치(26)를 포함한다 출력 인터페이스(24), 표시 장치(26) 및 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14) 사이의 접속은 제1도에서 점선으로 표시했다.
브레이킹 시스템의 효력 추정 장치(10)를 이용하는 방법이 제2도에 도시되어 있고, 제1도 및 제2도를 참조하여 이해할 수 있다. 동작시, 엔진, 브레이크 페달, 및 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치(10)가 장비된 차량(도시되지 않음)을 가속(28)한다. 알려진 엔진 마찰 특성과 엔진 속도를 고려하여 행정당 엔진 연료 이용비로부터 엔진 제어 유닛(12)은 엔진(브레이크)토크를 결정(30)한다. 토크 신호는 엔진 토크를 나타내는 엔진 제어 유닛(12)에 의해 발생된다.
자동 브레이킹 시스템 제어 장치(14)는, 차량이 미끄러지지 않을 때 차량속도와 동일한 차륜 속도의 미분을 계산하여 차량 가속도를 결정(32)한다. 최상의 조건에서 조향 차륜은 로킹(locking)할 수 없고 실제로 정확한 차량속도를 반영한다. 차량속도를 최고 초기 감속 속도가 0.5 g(중형 차량에 대한 대략 최고 감속율)이거나 또는 제공된 최고 차륜 속도가 어떤 다른 차륜 속도 보다 2% 이상 크지 않다고 가정한다. 가속 신호는 차량 가속도를 나타내는 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)에 의해 발생된다. 산술 함수를 이용하여, 컴퓨터(18)는 프로세서(20)에서 토크와 가속신호에 있는 데이터를 처리하고, 차량의 전체 부하를 계산(34)하여, 그 결과를 메모리(22)에 저장한다
힘이 브레이크 페달에 가해(36)질 때, 브레이크는 차량을 감속하도록 작용한다. 브레이크 페달 압력센서(16)는 이 브레이크 페달에 가해진 압력 크기를 감지(38)하고, 이 데이터를 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)에 전달하여 브레이크 페달 압력을 나타내는 브레이크 압력 신호를 발생시킨다. 차량 감속은 자동브레이킹 시스템 제어 유닛(14)이 차륜 속도의 미분을 계산함으로써 결정(40)되고, 거기에서 차량 감속도를 나타내는 감속 신호를 발생시킨다.
산술 함수를 이용하여, 컴퓨터(18)는 프로세서(20)에서 차량 부하 데이터와, 브레이크 압력 및 감속 신호에 있는 데이터를 처리한다. 다음 컴퓨터(18)는 결정된 감속을 계산된 차량 부하 및 결정된 브레이크 페달 압력에 대한 예측된 감속도를 비교함으로써 차량 브레이킹 시스템의 효력을 계산(42)한다 컴퓨터(18)는 결정된 가속도가 예측된 가속도의 소정의 범위내에 있으면, 유효 브레이크 신호를 발생시키고, 결정된 감속도가 이 범위내에 있지 않으면 무효 브레이크 신호를 발생시킨다. 결정되고 계산된 데이터는 메모리 (22)에 저장된다
다음 계속해서 브레이킹 효력 결정의 더욱 상세한 설명을 제시한다. 차량이 저속이거나 정지할 때, 특정 량의 에너지가 소산(消散)되어야 한다.
이 양은 다음 식으로 표시된다.
여기서,
주어진 브레이크 압력에 대해 두 에너지 레벨 사이를 감속시키는데 필요한 시간량으로써 효력 측정(다음 식의 e)을 결정한다.
실시간에, 적분 알고리즘으로 이를 처리한다. 예를 들어, 고정시간 동안, 즉 10밀리초 루프(loop) 시간동안 페달 압력이 분할한 차량 에너지의 감소를 계산할 수 있고, 전에 축적된 값과 평균할 수 있다 평균 과정은 장기 경향을 결정하는데 이용된다. 이것은 언덕에서의 브레이킹, 역풍 또는 뒤에서 부는 바람 등의 영향을 완화시킨다. 일반적인 평균 계획, 실제적으로는 지수 필터를 다음 식으로 나타낸다.
최고 축적 값은 기준으로 보유하고, 현재 축적값 대 최고 기록값의 비율은 브레이크 노후화의 레벨을 표시한다. 차량의 최초 구성 때, 효율성을 100%로 책정한다. 브레이크가 달아짐에 따라 효력과 최대 값이 증가하고, 비율이 실제 기간 동안 100%로 유지된다 결국, 브레이크 마모와 오조정이 브레이크 효력을 감소시킨다.
상기한 바와 같이, 브레이킹 시스템의 효력을 결정하는 장치(10)의 제2실시예에서, 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)은 또한, 제1도에서 점선으로 표시한 바와 같이 출력 인터페이스(24)에 접속된다. 출력 인터페이스(24)는 컴퓨터(18)의 메모리(22)에 축적된 데이터에 외부 액세스를 제공 하여 주기적 차량 정비에서 차량 브레이킹 시스템의 효력 평가를 포함할 수 있어 브레이킹 시스템에 대한 서비스의 필요성을 결정한다.
엔진 토크, 차량 가속도, 차량 부하, 브레이크 페달 압력 및 차량 감속 데이터는 또한 저장되고, 브레이킹 시스템 효력 데이터와 함께, 다른 곳에 저장하기 위해 카피 또는 언로드(unload) 되거나 성능보고, 정비 계획 또는 정비 비용 예측 등에 이용될 수 있다 당국이 데이터를 받아들이면, 또한 이것은 노상 검사에 쉽게 이용될 수도 있다. 출력 인터페이스(24)는 다수의 알려진 장치의 어느 것일 수 있으며, 가장 간단한 장치는 리셉터클(receptacle)인 바 이것에 컴퓨터(18)의 데이터 신호가 전달되고, 외부 플러그가 외부 컴퓨터 또는 저장 장치에 데이터 신호를 전달하도록 정합될 수 있다.
또한 상기와 같이, 브레이킹 시스템의 효력을 결정하는 장치(10)의 제3실시예에서 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)이 제1도의 점선으로 표시한 바와 같이 표시 장치(26)에 접속된다. 이것은 브레이킹 시스템의 효력이 소정의 레벨 이하로 감소했을 때 정비사에게 표시를 제공한다. 표시 장치(26)는 알려진 다수의 시각 또는 청각 장치중 어느 것일 수 있다
본 발명을 실현하는 실시예를 상세히 설명한 바, 본 발명에 관련된 기술자는, 다음의 청구범위에서 한정되는 본 발명의 실행에 대한 각종 변형 설계 및 실시예를 인식할 것이다.

Claims (16)

  1. 정상적으로도 작동 가능하고, 자동으로도 작동 가능한 브레이킹 모드를 가진 유체작동 브레이크와, 브레이크 페달 및 엔진을 포함하여 구비한 차륜 차량에서 브레이킹 시스템의 효력을 추정하는 장치(10)에 있어서 이 장치는, 엔진 토크를 결정하여, 이를 나타내는 토크 신호를 발생시키는 수단(12)과 ; 차량 가속도와 감속도를 결정하고, 이를 나타내는 각각의 가속도와 감속도 신호를 발생시키는 수단(14, 18)과; 정상적인 작동 브레이킹 모드로 차량이 감속하는 동안, 브레이킹 모드로 브레이크 페달 압력을 결정하고, 이를 나타내는 브레이크 압력 신호를 발생시키는 수단(14, 16, 18)과 ; 토크 신호와 가속도 신호로 나타낸 데이터로부터, 차량부하를 계산하고, 브레이크 압력 신호와 감속 신호로 나타낸 데이터로부터 결정된 감속도를 계산된 차량 부하와 결정된 브레이크 페달 압력에 대한 예측된 감속도에 비교함으로써 브레이킹 시스템 효력을 계산하는 계산 수단(14, 18, 20)을 포함하며, 상기 계산 수단은, 결정된 감속도가 예측된 감속도의 소정의 범위내에 있으면, 유효 브레이크 신호를 발생시키고, 결정된 감속도가 이 범위내에 속하지 않으면 무효 브레이크 신호를 발생시키는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 계산 수단(14, 18 20)은 자동 브레이킹 제어 유닛(14)을 포함하며, 이 자동 브레이킹 제어 유닛은, 차량 부하 및 브레이킹시스템 효력을 계산하는 프로세서(20)와; 엔진 토크, 차량 가속도, 브레이크 패달 압력 및 차량 감속도의 측정치, 및 차량부하와 브레이킹 시스템 효력을 포함하는 계산 결과를 축적하는 메모리(22)를 가진 컴퓨터(18)를 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 장치(10)는 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)에 접속되어서, 메모리(22)에 축적된 데이터와, 엔진토크, 차량 가속도, 브레이크 페달 압력, 차량 감속도 및 차량 부하의 측정치 및 브레이킹 시스템 효력의 계산 결과에 외부 액세스를 제공하는 출력 인터페이스(24)를 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
  4. 제2항에 있어서, 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)에 접속되고, 무효 브레이크 신호에 응답하여 브레이킹 시스템의 효력이 소정의 레벨 이하일 때 즉시 표시를 나타내는 표시 장치(26)를 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
  5. 제2항에 있어서, 엔진 토크를 결정하는 수단은, 공지된 엔진 마찰 특성과 엔진 속도에 따라 행정당 엔진 연료 이용비로부터 엔진 토크의 측정치를 도출하는 엔진 제어 유닛(12)을 포함하는 브레이크 시스템의 효력 추정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 차량 가속도와 감속도를 결정하는 수단(14, 18)은, 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)을 포함하며, 이 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛은 브레이크가 자동 작동 브레이킹 모드로 작동할 때 차량 감속을 제어하며, 브레이크가 정상 작동 모드로 작동할 때 차륜속도의 미분을 계산함으로써 차량 가속도와 감속도의 측정치를 도출하는 브레이크 시스템의 효력 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 브레이크 페달 압력을 결정하는 수단(14, 16, 18)은 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)을 포함하며, 브레이크 페달에 가해진 압력의 량을 감지하고, 이 데이터를 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛에 전달하는 브레이크 페달 압력 변환기(16)를 추가로 포함하는 브레이크 시스템의 효력 추정 장치.
  8. 엔진과 브레이크 페달을 가진 차량의 브레이킹 시스템의 효력을 추정하는 방법에 있어서, 차량을 가속하는 단계(28)와; 차량 가속 동안 엔진 토크를 결정하는 단계(30)와 ; 차량 가속도를 정하는 단계(32)와 ; 엔진 토크 및 차량 가속도로부터 차량 부하를 계산하는 단계(34)와 ; 압력을 레이크 페달에 가하여 차량을 감속시키는 단계(36)와; 브레이크 페달 압력을 결정하는 단계(38)와; 차량 감속도를 결정하는 단계(40)와; 결정된 감속도를 계산된 차량 부하 및 결정된 브레이크 페달 압력에 대한 예측된 감속도에 비교함으로써 브레이킹 시스템 효력을 계산하는 단계(42)를 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 결정된 감속도가 선택 가능한 것으로 정해진 감속도 범위를 결정하는 단계와; 결정된 감속도가 이 범위내에 있으면 유효 브레이크 신호를 발생시키는 단계와; 결정된 감속도가 이 범위내에 있지 않으면, 무효 브레이킹 신호를 발생시키는 단계를 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 브레이킹 시스템 효력의 계산 결과를 축적하는 단계와; 브레이킹 시스템 효력의 후속 계산 결과를 축적된 계산 결과에 비교하여 노후되는 브레이킹 시스템 효력을 추적하는단계를 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 방법.
  11. 제9항에 있어서, 차량은 표시 장치(26)를 추가로 포함하며, 이 방법은 무효 브레이크 신호의 발생에 응답하여 표시 장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 방법.
  12. 엔진과 브레이크 페달을 가지며, 엔진 제어 유닛(12)과 자동 브레이킹 시스템 제어 유닛(14)을 가진 차량에서 브레이킹 시스템의 효력을 추정하는 시스템 (10)은, 차량 가속 동안 엔진 토크를 결정하는 수단(12)과 ; 차량 가속도를 결정하는 수단(14, 18)과 ; 브레이크 페달 압력을 결정하는 수단(14, 16, 18)과; 차량 감속도를 결정하는 수단(14, 18)과; 엔진 토크와 차량 가속도로부터 차량 부하를 계산하고, 결정된 감속도를 계산된 차량 부하 및 결정된 브레이크 페달 압력에 대한 예측된 감속도에 비교함으로써 브레이킹 시스템의 효력을 계산하는 수단(14, 18, 20)을 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
  13. 제12항에 있어서, 결정된 감속도가 소정의 범위내에 있으면, 유효 브레이크 신호를 발생시키는 수단 (10, 20)과 ; 결정된 감속도가 소정의 범위내에 있지 않으면 무효 브레이크 신호를 발생시키는 수단(18, 20)을 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
  14. 제13항에 있어서, 브레이킹 시스템 효력의 계산결과를 축적하는 수단(18, 20, 22)과, 브레이킹 시스템 효력의 후속 계산 결과를 축적된 계산 결과에 비교하여 노후되는 브레이킹 시스템 효력을 추적하는 수단(18, 20)을 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
  15. 제14항에 있어서, 브레이킹 시스템 효력의 계산 결과를 축적하는 수단을 외부 장치에 전기적으로 인터페이싱 하는 수단(24)을 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
  16. 제14항에 있어서, 계산된 브레이킹 시스템 효력이 소정의 레벨 이하 일 때 표시하는 수단(26)을 추가로 포함하는 브레이킹 시스템의 효력 추정 장치.
KR1019930026662A 1992-12-08 1993-12-07 차량브레이킹 시스템 효력 측정 방법 및 장치 KR100272207B1 (ko)

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