KR100550948B1 - 듀티비 맵을 이용한 솔레노이드 밸브의 피더블유엠 제어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 관한 것으로, 이러한 시스템으로는 에이비에스(Anti-lock Brake System; 이하 ABS), 티씨에스(Traction Control System; 이하 TCS), 이에스피(Electronic Stability Program) 등등이 있으며, 본 발명은 이와 같은 시스템에 포함되는 솔레노이드 밸브를 제어하는 그 제어 방법에 관한 것이다.

브레이크, 액압, 제어, ABS, TCS, ESP, PWM, 듀티, 듀티비맵, 솔레노이드밸브

Description

듀티비 맵을 이용한 솔레노이드 밸브의 피더블유엠 제어{PWM control of solenoid valve with a duty ratio map}

도1은 종래의 차량용 브레이크 액압 제어 시스템을 나타낸다.

도2은 본 발명에 의해 솔레노이드를 제어하는 과정을 도식적으로 나타낸다.

도3은 본 발명에 있어 듀티 맵의 바람직한 실시예를 나타낸다.

본 발명은 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 관한 것으로, 이러한 시스템으로는 에이비에스(Anti-lock Brake System; 이하 ABS), 티씨에스(Traction Control System; 이하 TCS), 이에스피(Electronic Stability Program) 등등이 있으며, 본 발명은 이와 같은 시스템에 포함되는 솔레노이드 밸브를 제어하는 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 브레이크패달 작동에 의해 제동압을 형성하여 휠브레이크측으로 전달하는 부스터 및 마스터실린더 등이 설치되어 있어서, 속도를 줄이거나 정지상태를 유지시키게 된다. 그러나 이러한 일반 차량은 제동작용 시 제동압력 또는 노면 상태에 따라 미끄러지는 슬립현상이 발생되는 경우가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 제동 시 휠브레이크의 제동압을 전자적으로 제어하여 슬립현상을 방지하기 위한 ABS와, 차량의 급발진 또는 급가속 시 구동륜의 과대한 슬립을 방지하는 TCS와, 차량의 주행속도 및 핸들의 회전각도에 따라 제동압을 제어하여 차량의 주행 안정성을 확보하기 위한 에이비씨에스(Active Brake Control System; 이하 ABCS) 기능을 갖춘 전자제어식 브레이크 시스템이 개발되고 있다. 도 1은 종래 전자제어식 브레이크 시스템 중에서 전자 안정 프로그램인 ESP를 갖춘 ABCS를 보인 유압계통도로서 대한민국 공개특허공보 특2003-66824호에 소개된 것이다.

도 1을 참조하면, 전자제어식 브레이크 시스템 중의 하나인 종래 ABCS는 브레이크 휠 실린더(1) 측으로 전달되는 제동유압을 제어하기 위한 다수개의 솔레노이드밸브(2a)(2b)와, ABS 감압모드 시 브레이크 휠 실린더(1)에서 빠져나온 오일을 일시 저장하는 저압어큐뮬레이터(3)와, 이 저압어큐뮬레이터(3)에 저장된 오일을 흡입하여 토출하는 펌프(4)와, 마스터실린더(5)의 액압포트(5a)와 펌프(4)의 흡입측을 연결하는 오일 흡입유로(6a)의 중도에 설치되어 이를 개폐하는 노말 클로즈형 일렉트릭 셔틀밸브(6,suttle valve)와, 마스터실린더(5)의 액압포트(5a)와 펌프(4)의 출구측을 연결하는 유로(7a)의 중도에 설치되어 이를 개폐하는 트랙션 콘트롤 솔레노이드밸브(7)와, 펌프(4)에서 토출되는 액압을 일시적으로 저장하기 위한 중압어큐뮬레이터(8)와, 전기적인 구성요소를 제어하기 위한 전자제어유닛(ECU,미도시)를 갖추고 있다.

다수개의 솔레노이드밸브(2a)(2b)는 브레이크 휠 실린더(1)의 상류측에 배치 되는 노말오픈형 솔레노이드밸브(2a)와 하류측에 배치되는 노말클로즈형 솔레노이드밸브(2b)로 구별되며, 전자제어유닛에 의해 제어된다. 즉, 전자제어유닛은 차속을 감지한 후 이를 통해 각 솔레노이드밸브(2a)(2b)의 개폐작동을 제어하게 된다.

그리고 저압어큐뮬레이터(3)는 ABS 감압모드 시 휠브레이크(1) 측에서 빠져 나온 오일이 일시 저장되도록 노말클로즈형 솔레노이드밸브(2b)의 하류측과 연계되게 독립적으로 마련된다.

또한, 중압어큐뮬레이터(8)는 TCS 모드시 또는 ESP 모드시 펌프(4)측으로 충전 상태의 액압을 공급하기 위한 것으로, 이것은 펌프(4)에서 토출되는 액압을 다시 흡입 측으로 바이패스 시키기 위한 오일 공급유로(8a)의 중도에 배치된다. 그리고 오일 공급유로(8a)의 중압어큐뮬레이터(8) 상류측에는 TCS 모드 또는 ESP 모드 시 개방 작동되는 노말클로즈형 솔레노이드밸브(9a)가 추가로 배치되며, 오일 공급유로(8a)의 중압어큐뮬레이터(8)의 상류측에는 릴리프밸브(9b)가 설치되어 있다. 이 릴리프밸브(9b)는 트랙션 제어 또는 ESP 모드 시 필요이상으로 상승된 액압을 마스터실린더(5)측으로 환류시키기 위한 것이다.

이러한 다수개의 솔레노이드밸브(2a)(2b)와 펌프(4), 노말 클로즈형 일렉트릭 셔틀밸브(6), 저압어큐뮬레이터(3), 중압어큐뮬레이터(8)등은 알루미늄으로 제작된 직육면체상의 유압블럭(미도시)내에 설치된다.

상기와 같이 전자 제어식 브레이크 시스템에는 브레이크 휠 실린더의 액압을 조절하기 위해 솔레노이드 밸브가 사용되며, 이와 같은 솔레노이드밸브는 종래에 온-오프 제어 방식으로 제어하였으나, 최근에는 각 상황에 적절히 대응할 수 있도 록 하기 위해 피더블유엠(Pulse Width Modulation; 이하 PWM) 제어 방식에 의해 제어하고 있다.

일례로 ABS에 있어서 노멀오픈형 솔레노이드밸브의 구동시, 제어부는 미리 설정된 PWM 신호의 듀티비를 조정하여 노멀 오픈형 솔레노이드밸브를 구동하여 브레이크 휠 실린더에서의 압력을 제어하게 되는데, 이와 같은 PWM 제어 방식에 의한 솔레노이드 밸브의 제어는 대한민국 공개특허공보 특2003-0034335호를 비롯하여 종래에 주지되고 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 포함되는 솔레노이드밸브를 PWM 제어 방식에 의해 제어함에 있어서는 PWM 신호의 듀티비의 조정이 매우 중요하며, 다양한 상황에 맞게 듀티비를 적절히 조정하지 않으면 최적의 브레이크 액압 제어 시스템을 구현할 수 없다.

본 발명은 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 각 상황에 따라 미리 설정된 듀티비를 지정하는 듀티비 맵을 구비하고, 그때그때의 상황에 따라 적절한 듀티비를 선정하여 솔레노이드 밸브를 제어하도록 함으로서 최적의 브레이크 액압 제어 시스템을 구현할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

그리고, 상기의 듀티비 맵을 가장 적절한 변수만을 고려하여 간단하게 구성함으로서 각 상황에 맞는 최적의 듀티비를 제공하면서도 응답성이 아주 빠른 제어 방법을 제공한다.

또한, 차량을 장기간 사용함에 따라 관련 부품의 노후화 등으로 브레이크 액 압 제어 시스템의 특성이 변하더라도, 그 변화된 브레이크 액압 제어 시스템의 특성에 맞게 상기 듀티비 맵을 간단히 갱신하여 사용하면 되므로, 차량의 사용 기간에 관계 없이 항상 최적의 브레이크 액압 제어 시스템을 구현할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 포함되는 솔레노이드 밸브의 제어방법은, 특히 피더블유엠 제어 방식으로 제어하는 제어 방법에 있어서, 피더블유엠 신호의 듀티비(duty ratio)를 결정하는 듀티비 결정 단계와; 상기 결정된 듀티비에 따라 솔레노이드 밸브를 작동시키는 솔레노이드 작동 단계를 포함하여 이루어지되; 상기 듀티비 결정 단계는 미리 설정된 듀티비 맵(map)으로부터 듀티비를 읽어들임으로서 듀티비를 결정하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 차량용 브레이크 액압 제어 시스템이란 앞서 기술한 바와 같이 그에 포함되는 솔레노이드밸브를 전자적으로 제어하여 차량에 있어 브레이크 액압을 제어하게 되는 시스템을 말한다. 예컨대, 앞서 기술한 바와 같은 ABS, TCS, ESP 등등이 이에 해당한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세하게 설명하도록 한다.

우선, 도2에는 본 발명에 의해 브레이크 액압 제어 시스템에 포함되는 솔레노이드 밸브를 제어하는 과정을 도식적으로 나타내고 있으며, 도3에는 도2에서 사용될 수 있는 듀티비 맵을 나타내고 있다.

도2에 보이듯이 마스터 실린더와 휠 실린더 사이의 액압과 브레이크 액압의 목표 증압기울기를 결정하고, 이와 같이 결정된 상기의 액압 차이와 목표 증압기울기에 상응하는 PWM 신호의 듀티비를 듀티비 맵으로부터 결정하게 된다. 이와 같이 결정된 듀티비를 갖는 PWM 신호로 솔레노이드 밸브를 제어함으로서 각 상황에 적합하고 신속하게 솔레노이드 밸브를 제어하게 된다.

상기에서 마스터 실린더와 휠 실린더 사이의 액압 차이는 종래에 사용되고 있는 방법으로 마스터 실린더 액압과 휠 실린더 액압을 추정 계산하여 얻을 수도 있고, 필요하다면, 대한민국 공개특허공보 특2002-0073792호와 같이 압력 센서를 이용하여 얻을 수도 있는 등 종래에 브레이크 액압 제어 시스템에서 사용되고 있는 어떠한 방법이라도 무방할 것이다.

또한, 상기에서 목표 증압기울기는 그 브레이크 액압 시스템에서 각종 센서로부터 입력되는 신호를 통해 현재 차량 상태를 판단하여 그에 적합한 증압기울기로 결정하게 되는 것으로, 종래의 ABS나 TCS 등등에서 결정되는 것과 다르지 않다. 예컨대, 대한민국 공개특허공보 특2000-0055766호에 소개되고 있는 바와 같이, ABS 증압모드에서 노면이 고마찰노면인지 저마찰노면인지를 고려하여 각각 그에 맞는 증압기울기를 결정하여 증압할 수도 있다.

상기와 같이 마스터 실린더와 휠 실린더 사이의 액압 차이 및 목표 증압기울기가 결정되면, 그 상황에 적합한 PWM 신호의 듀티비를 시스템에 미리 저장되어 있는 듀티비 맵을 통해 결정하여, 이 PWM 신호를 이용해 솔레노이드밸브의 작동을 제어하게 된다.

한편, 도3에 나타난 듀티비 맵은 x축이 듀티비(Duty ratio)에 해당하고, y축 이 브레이크 액압의 증압기울기(Pressure Gradient)를 나타낸다. 도3에 보이는 듀티비 맵은 도시되고 있는 바와 같이 마스터 실린더와 휠 실린더 사이의 액압 차이(도3에서 'Del P'로 표기됨)에 따른 다수의 증압기울기와 듀티비의 관계가 나타나 있다. 마스터 실린더와 휠 실린더 사이의 액압 차이와 브레이크 액압의 목표 증압기울기가 결정되면, 도3과 같은 듀티비 맵으로부터 그에 가장 적합한 듀티비가 결정되게 된다. 이와 같이 듀티비가 결정되면, 그와 같은 듀티비를 갖는 PWM 신호로 솔레노이드 밸브를 제어하여 브레이크 액압의 압력을 상기 목표 증압기울기로 증압하게 된다. 여기서, 도3과 같은 듀티비 맵은 실제 적용되는 브레이크 액압 시스템을 갖고 시험을 통해 얻는 것이 가장 바람직하다. 왜냐하면, 시스템을 동일한 부품으로 구성하더라도 그 시스템을 구성하는 각 부품이 완전히 동일한 것은 아니기 때문에 시스템마다 그 특성이 다를 수 있기 때문이다.

본 발명에 의하면 브레이크 액압 시스템에 있는 솔레노이드를 종래와 같이 PWM 제어 방식으로 제어하되, 그 듀티비를 각 상황을 고려하여 미리 설정되어 마련된 듀티비 맵을 통해 결정하게 되므로, 솔레노이드 밸브를 그 시스템에 최적으로 제어할 수 있게 된다. 왜냐하면, 이와 같은 듀티비 맵은 그 브레이크 액압시스템을 가지고 시험을 통해 얻어질 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 의하면, 차량을 사용하던 중 노후화 등으로 브레이크 액압 제어 시스템의 특성이 다소 변하더라도 그 듀티비 맵을 재갱신함으로서 간단하게 그 시스템에 최적한 상태로 솔레노이드 밸브를 제어할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 포함되는 솔레노이드 밸브를 피더블유엠 제어 방식으로 제어하는 제어 방법에 있어서,

   브레이크 마스터 실린더와 브레이크 휠 실린더 사이의 액압 차이를 결정하는 단계와;

   휠 실린더의 목표 증압기울기를 결정하는 단계와;

   피더블유엠 신호의 듀티비(duty ratio)를 결정하는 듀티비 결정 단계와;

   상기 결정된 듀티비에 따라 솔레노이드 밸브를 작동시키는 솔레노이드 작동 단계를 포함하여 이루어지되;

   상기 듀티비 결정 단계는 미리 설정된 듀티비 맵(map)으로부터 듀티비를 읽어들임으로서 듀티비를 결정하게 되고,

   상기 듀티비 맵은,

   상기 마스터 실린더와 휠 실린더 사이의 액압 차이에 따른 다수의 상기 휠 실린더의 목표 증압기울기와 듀티비의 관계로 표현되는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 포함되는 솔레노이드 밸브의 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 듀티비 맵은,

   실제 적용되는 브레이크 액압 시스템을 가지고 시험을 통해 얻는 것을 특징으로 하는 차량용 브레이크 액압 제어 시스템에 포함되는 솔레노이드 밸브의 제어방법.

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