KR100482957B1

KR100482957B1 - 안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법

Info

Publication number: KR100482957B1
Application number: KR10-2000-0076533A
Authority: KR
Inventors: 이동환
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2005-04-15
Also published as: KR20020047893A

Abstract

본 발명은 일정한 제어패턴을 유지하고, 노면의 변화를 조기에 감지하고 이에 적절한 제어를 통해 안정적인 제동성능을 이룩할 수 있는 안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법에 관한 것으로, 현재 슬립률과 미리 설정된 기준 슬립률에 따라 상기 현재 슬립률의 영역을 판단하고 유지시간을 산출하는 영역판단단계, 각 영역에 따른 유지시간 비율에 따라 유압을 조절하는 제어단계에 의해, 균일노면 및 직진제동시에 일정한 제어패턴을 유지하고, 노면의 변화를 조기에 감지하고 이에 적절한 제어를 통해 안정적인 제동성능을 이룩할 수 있다.

Description

안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법{Detecting method for changing road surface and control method of anti-brake system}

본 발명은 차량의 안티록 브레이크 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 균일노면 및 직진제동시에 일정한 제어패턴을 유지하고, 노면의 변화를 조기에 감지하고 이에 적절한 제어를 통해 안정적인 제동성능을 이룩할 수 있는 안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 정지 및 속도 제어를 위하여 제동장치(brake system)를 장착하고 있는데, 최근에는 차량의 제동 능력 향상과 제동중의 조향 안정성을 확보하기 위하여 안티록 브레이크 시스템(anti-lock brake system)을 구비하고 있다.

안티록 브레이크 시스템은 제동 마찰 계수가 낮은 노면에서 고속주행 중 제동할 때 제동력을 노면에 전달하지 못하여 발생하는 차량의 미끄러짐 현상을 방지하기 위하여 제동중 차륜의 고착상태가 있기 전에 이를 사전에 감지하여 그 현상을 방지하기 위한 시스템이다.

안티록 브레이크 시스템은 제동시, 차량의 전후륜에 설치된 차륜회전 속력 검출센서를 이용하여 차속을 추정하고 이를 기초로 감속도와 현재의 슬립률을 추정한다. 안티록 브레이크 시스템은 상술한 추정된 자료를 입력 변수로 하여 차량의 고착상태 발생을 예측하고 그 전에 브레이크 압력을 감소시켜 차륜 회전 속력을 차속에 근접시킨다. 그리고 차륜의 회전속력이 일정치를 초과하기 전에 브레이크 압력을 증가시켜 차륜을 제동시키는, 일련의 동작을 반복하여 제동중인 차량의 슬립률을 바람직한 상태로 유지시키도록 제어한다.

상기한 종래의 안티록 브레이크 시스템은 차량의 감속도 및 차륜의 감속도 변화 등으로 노면 판단 및 변화를 감지하는데, 이에 따라서는 노면의 변화여부를 신속하게 판단하는데 어려움이 있다.

따라서, 본 발명은 균일노면 및 직진제동시에 일정한 제어패턴을 유지하고, 노면의 변화를 조기에 감지하고 이에 적절한 제어를 통해 안정적인 제동성능을 이룩할 수 있는 안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법은, 현재 슬립률과 미리 설정된 기준 슬립률에 따라 현재 슬립률의 영역을 판단하고 유지시간을 산출하는 영역판단단계, 각 영역에 따른 유지시간 비율에 따라 유압을 조절하는 제어단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 유압회로도이다.

도 1을 참조하면, 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(1)과, 페달(1)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키기 위한 배력장치(1a) 및 마스터실린더(1b)가 마련된다. 그리고, 생성된 브레이크 액압을 휠실린더(2)에 공급하기 위한 다수의 전자밸브(3)(4)와, 휠실린더(2)에서 토출된 브레이크 액이 일시적으로 저장되는 저압 어큐뮬레이터(LPA; 5)와, 그 저압 어큐뮬레이터(5)에 저장된 브레이크 액을 펌핑하여 마스터실린더(1b) 또는 휠실린더(2)로 환류시키기 위한 모터(6) 및 펌프(7), 펌프(7)의 구동시 환류되는 브레이크 액압의 맥동을 감쇄시키기 위한 고압 어큐뮬레이터(HPA; 8)가 마련되며, 이들은 모듈레이터 블록(9)에 콤팩트하게 설치된다.

전자밸브(3)(4)는 마스터실린더(1b)에서 발생되어 휠실린더(2)로 공급된 브레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠실린더(2)의 입구측과 출구측에 각각 배설되는데, 전자밸브(3)는 평상시(off) 개방상태를 유지하는 노말오픈형(NO) 솔레노이드 밸브이고 전자밸브(4)는 평상시(off) 폐쇄상태를 유지하는 노말클로즈형(NC) 솔레노이드 밸브이다.

상기한 구성에 의하면, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟아서 차량을 제동하는 경우 전자밸브(3)와 전자밸브(4)는 모두 "오프"되어 있어서 각각 개방상태와 폐쇄상태를 유지하므로 휠실린더(2)에 브레이크 액압이 가압되게 된다.

이때, 과도한 슬립률이 발생되면 감압모드-유지모드-증압모드로 구분되는 ABS 제어모드에 따라 ABS 제동을 수행하게 된다. 즉, 감압모드에서 전자제어장치는 전자밸브(3)를 "온"시켜 폐쇄상태로 하고 전자밸브(4)를 "온"시켜 개방상태로 하여 휠실린더(2)에 유입된 브레이크 액압을 저압 어큐뮬레이터(5)로 토출되게 한다. 이 감압상태에서 유지모드로 전환하게 되면 전자제어장치는 전자밸브(3)를 "온"시켜 폐쇄하고 전자밸브(4)를 "오프"시켜 폐쇄함으로써 휠실린더(2)에 공급된 브레이크 액압을 유지하게 된다. 이 유지모드에서 증압모드로 전환할 경우 전자제어장치는 전자밸브(3)와 전자밸브(4)를 모두 "오프"시켜 각각 개방상태와 폐쇄상태로 하여 브레이크 액압이 휠실린더(2)에 가압되도록 한다.

이와 같이, 유지모드에서 증압모드로 변환할때 전자밸브(3)는 "온"->"오프"로 전환되면서 폐쇄상태에서 개방상태로 바뀌게 되며, 이때 브레이크 액압의 맥동노이즈가 발생하게 된다. 이를 구체적으로 살펴보면, 유지모드에서 증압모드로 전환되면서 전자밸브(3)에 인가되는 구동전류(Io)는 차단됨에 따라 휠실린더(2)와 연통된 유로가 개방되여 마스터실린더(1b)에서 형성된 브레이크 액압이 유로를 통해 휠실린더(2)측으로 유입되게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량은 안티록 브레이크 시스템은 각 차륜의 속도를 감지할 수 있도록 FL차륜속도 감지부(11)와, FR차륜속도 감지부(12)와, RL차륜속도 감지부(13)와, RR차륜속도 감지부(14)를 구비한다. 또한 브레이크 페달(1)의 작동에 따라 제동신호를 발생시키는 제동스위치(20)와, 각 차륜속도 감지부(11 내지 14)로부터 전송되는 정보에 따라 차량의 상태정보를 판단하는 제어부(30)와, 제어부(30)의 제어에 따라 모듈레이터 블록(9)의 각 전자밸브를 구동하는 유압구동부(40)를 포함한다. 상기 차륜속도 감지부(11 내지 14)는 각 차륜의 회전속도를 검출하는 것으로 전자픽업의 회전센서가 사용된다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 각 차륜속도 감지부(11 내지 14)는 차륜의 회전에 따른 정보를 제어부(30)로 전송한다. 제어부(30)는 차륜속도 감지부(11 내지 14)로부터 전송되는 정보에 따라서 각 차륜의 속도와 차체 속도를 산출하고 그에 따라 차륜의 슬립률을 산출한다. 이때 슬립률은 식 {(차체속도-차륜속도)/차체속도}×100(%)에 의해 산출된다.

타이어와 도로면 사이에 발생하는 마찰의 정도를 나타내는 마찰계수와 슬립률 사이에는 타이어와 노면간의 슬립특성에는 다음과 같은 특성이 있다. 즉, 빙상이나 눈위에서의 마찰계수는 지극히 작고, 건조한 아스팔트 도로 등에서는 마찰계수가 높다, 그러나 어떠한 도로면 상태라도 슬립률 15 내지 20% 부근이 최적슬립률이 되며 마찰계수의 극대점이 존재한다. 이것을 기준슬립률로 설정하고, 제동시의 슬립률이 기준슬립률이 되도록 제어하는 것이다.

이때, 제동시의 슬립률이이 상기 기준슬립률 이하 혹은 이상인지에 따라 안전영역 혹은 불안전영역으로 구분한다.

안전영역이란 차륜의 슬립률이 최적 슬립률보다 낮은 상태를 유지하는 것으로 이 안전영역에서는 차륜의 압력을 제어하기 위해 제어부(30)는 유압구동부(40)를 증압 및 유지모드로 제어한다. 불안전영역은 차륜의 슬립률이 최적 슬립률 큰 상태이며 불안전 영역에서는 차륜의 압력을 줄이기 위해 제어부(30)는 유압구동부(40)를 감압모드로 제어한다.

균일노면에서는 안전영역 및 불안전영역의 유지 시간의 비율이 일정한 값을 유지하므로 안전영역 및 불안전영역의 유지 시간의 비율이 변화하는 것에 따라 노면 상태의 변화를 판단할 수 있다.

예를 들어, 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생하여, 차륜의 슬립률이 급격하게 증가하게 된다. 이에 따라 차륜에 가해지는 유압의 감압이 이루어져 서서히 최적 슬립률로 회복된다. 즉, 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생할 경우 슬립률이 불안전영역으로 유지되는 시간이 증가하게 된다. 따라서 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생하였다고 판단할 수 있다.

한편, 상기와 반대로 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생할 경우, 차륜의 슬립률이 급격하게 감소하게 된다. 이에 따라 차륜에 가해지는 유압의 증압이 이루어져 서서히 최적 슬립률로 회복된다. 즉, 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생할 경우 슬립률이 안전영역으로 유지되는 시간이 증가하게 된다. 따라서 제어부는 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생하였다고 판단할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 제어방법을 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 작동을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 제어부(30)는 각 차륜속도 감지부(11 내지 14)로부터 전송되는 정보에 의거하여 차륜의 슬립률을 산출한다(S10).

슬립률을 산출한 후 제어부(30)는 안전영역 혹은 불안전영역인지를 판단하는 루틴을 실행하는데, 루틴은 다음과 같다.

제어부(30)는 현재 슬립률이 미리 설정된 기준슬립률 이하인지를 판단한다(S20). 현재 슬립률이 미리 설정된 기준슬립률 이하라고 판단되면 제어부(30)는 안전영역이라고 판단하고 안전영역의 유지 시간을 산출한다(S30). 한편, 단계(S20)에서 현재 슬립률이 미리 설정된 기준슬립률 이하가 아니라고 판단되면 제어부(30)는 현재 슬립률이 미리 설정된 기준슬립률 이상인지를 판단한다(S21). 현재 슬립률이 상기 기준슬립률 이상이라고 판단되면 제어부(30)는 불안전 영역이라고 판단하고 유지시간을 산출한다(S22).

상기 루틴을 수행한 후 제어부(30)는 유지시간(a 및 b)의 비율이 이전의 비율에 비하여 일정한 지를 판단하여 노면의 변화를 감지한다. 즉, 균일노면에서는 안전영역 및 불안전영역의 유지 시간의 비율이 일정한 값을 유지하므로 안전영역 및 불안전영역의 유지 시간의 비율이 변화하는 것에 따라 노면 상태의 변화를 판단할 수 있다.

상세한 방법은 다음과 같다.

제어부(30)는 안전 영역이 유지된 시간(A)이 불안전 영역이 유지된 시간(B) 이상인지를 판단한다(S40). 단계(S40)에서 안전 영역이 유지된 시간(A)이 불안전 영역이 유지된 시간(B) 이상이라고 판단되면, 제어부(30)는 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생하여, 차륜의 슬립률이 급격하게 증가했다고 판단한다. 따라서 제어부(30)는 유압을 증가시키기 위하여 증압기울기가 커지도록 설정한다(S50).

단계(S40)에서 안전 영역이 유지된 시간(A)이 불안전 영역이 유지된 시간(B) 이상이 아니라고 판단되면, 제어부(30)는 안전 영역이 유지된 시간(A)이 불안전 영역이 유지된 시간(B) 이하인지를 판단한다(S51). 단계(S51)에서 안전 영역이 유지된 시간(A)이 불안전 영역이 유지된 시간(B) 이하라고 판단되면, 제어부(30)는 낮은 마찰력(μ)을 가지는 노면에서 높은 마찰력(μ)을 가지는 노면으로의 노면변화가 발생하여, 차륜의 슬립률이 급격하게 낮아졌다고 판단한다. 따라서 제어부는 유압을 감소시키기 위하여 증압기울기가 작아지도록 설정한다(S52).

그리고 제어부(30)는 단계(S50) 혹은 단계(S42)에서 설정된 증압기울기에 따라 유압구동부(40)를 제어하여 차륜의 유압을 제어한다(S60).

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법에 의하면, 균일노면 및 직진제동시에 일정한 제어패턴을 유지하고, 노면의 변화를 조기에 감지하고 이에 적절한 제어를 통해 안정적인 제동성능을 이룩할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 유압 회로도.

도 2는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 블록도.

도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 작동을 설명하기 위한 흐름도.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

1:브레이크 페달 1a:배력장치

1b:마스터실린더 2:휠실린더

3:전자밸브 4:전자밸브

5:저압어큐뮬레이터 6:모터

7:펌프 8:고압어큐뮬레이터

9:모듈레이터 블록 11:FL차륜속도 감지부

12:FR차륜속도 감지부 13:RL차륜속도 감지부

14:RR차륜속도 감지부 20:제동스위치

30:제어부 40:유압구동부

Claims

안티록 브레이크 시스템의 제어방법에 있어서,

현재 슬립률이 미리 설정된 기준 슬립률보다 작을 경우 안전영역이라고 판단한 후 상기 안전영역의 유지시간을 산출하고, 상기 현재 슬립률이 미리 설정된 기준 슬립률보다 클 경우 불안전영역이라고 판단한 후 상기 불안전영역의 유지시간을 산출하는 영역판단단계; 및

상기 안전영역의 유지시간이 상기 불안전영역의 유지시간 보다 클 경우 증압기울기가 증가하도록 설정하고, 상기 안전영역의 유지시간이 상기 불안전영역의 유지시간 보다 작을 경우 증압기울기가 감소하도록 설정하며, 상기 설정된 증압기울기에 따라 유압을 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 노면변화 감지 및 제어방법.
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