KR100639896B1 - 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

자동차, 특히 4륜 구동 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수의 결정을 위한 장치와 방법에 관한 것으로, 가장 느린 휠의 속도를 기준 속도로서 가정하고, 가장 느린 휠의 속도가 기준 속도 미만으로 강하하는 상기 기준 속도가 하나 이상의 상대적으로 빠르게 회전하는 휠의 값으로 결정된다.
기준 속도, 제어 유닛, 브레이크, 휠 속도

Description

자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus obtaining a reference parameter to the wheel-revolution velocity of vehicle}
도 1은 안정성 및/또는 트랙션 제어(traction control)를 위한 제어 유닛의 블록 회로도.
도 2 및 도 3은 바람직한 실시예에서 본 발명에 따른 기준 속도 형성을 흐름도로 도시한 도면.
흐름도는 제어 유닛의 마이크로 컴퓨터의 프로그램을 나타낸다.
본 발명은 자동차, 특히 4륜 구동 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를 들어서 ABS(Anti Lock Brake System), 트랙션 제어기 또는 주행 다이내믹 제어기와 같은 여러 제어 시스템에서는 제어기 조정의 활성화 및/또는 조정 범위 결정을 위해 자동차 휠 속도에 대한 적어도 하나의 기준 변수가 형성된다. 하나의 구동축만을 갖는 종래의 자동차의 경우, 기준 변수는 일반적으로 비구동 휠 속도 신호로부터 유도된다. 그러나 4륜 구동 자동차의 경우에는 자동차의 모든 휠이 구동되므로 기준 변수 결정을 위한 자유 롤링 휠이 없기 때문에 기준 변수의 결정이 더 복잡하다.
선행기술에는 4륜 구동 자동차에서 기준 변수를 형성하기 위한 여러 가지 방법이 공지되어 있다. 예를 들어서 독일 특허 출원 공개 명세서 DE-A1 197 13 253 호는 기준 속도에 대한 휠 속도의 타당성 여부에 따라서 기준 속도의 형성에 기초가 되는 휠 속도가 선택되는 조치를 제시한다. 이러한 조치는 자동차의 브레이크 및 트랙션, 특히 주행 다이내믹 제어기에 작용하는 제어 시스템을 구비한 자동차에 적응된다. 따라서 기준 변수의 형성은 구동의 경우뿐만 아니라 제동의 경우에도 실행되고 따라서, 구동의 경우에 적용하면 결정의 복잡성은 불필요한 비용을 야기한다.
본 발명의 목적은 구동의 경우[트랙션 제어, 자동차 차동 잠금(differential lock) 등]에 적용하기 위한 특히 4륜 구동 자동차에서 간단하고 확실한 기준 속도 형성을 제공하는 것이다.
상기 목적은 종속 청구항의 특징에 의해 달성된다.
본 발명에 의해, 4륜 구동 자동차에서 구동(트랙션 제어, 자동차 차동 잠금)의 경우에 적용하기 위한 기준 속도의 형성을 위해서 기본적으로 가장 느린 휠의 속도가 사용되며, 상기 가장 느린 휠이 기준 속도 이하로 떨어질 경우, 즉 스러스트 슬립(thrust slip) 상태가 되면, 다른 휠 속도가 기준 속도의 기초가 됨으로써 4륜 구동 자동차에 있어서도 상기 적용 경우에 기준 속도 신호 형성을 위한 간단하고 확실한 조치가 제공된다.
상기 기준 속도 형성을 위해서 다른 부가신호 또는 부가센서가 필요 없으며, 따라서 구동의 경우에 대한 보편적인 4륜 구동 기준 속도가 구현되는 것이 특히 바람직하다.
기준 속도가 실제 자동차 속도 또는 휠 속도 아래로 떨어지는 것이 방지되는 것이 특히 바람직하다. 기준 속도가 상기 속도 아래로 떨어지는 것은 구동의 경우에 제어의 잦은 개시로 인해 바람직하지 않다.
따라서 상기 기준 속도 형성에 의해, 구동의 경우에 4륜 자동차에 대한 트랙션 및/또는 안정성 제어 측면에서의 제어를 가능하게 하는 정확성이 얻어진다.
기준 속도 신호 형성을 위한 입력 및 출력 변수로서 휠 속도만 사용되기 때문에, 간단한 방식으로 기준 속도 형성과 타이어 공차 보상 및/또는 커브 보정이 조합될 수 있다.
기준 속도의 증가는 제어의 작동 상태에 의존하여 제한되는 것이 특히 바람직하다. 따라서 기준 속도의 임의적인 신속한 증가가 자체적으로 방지되며, 4개의 모든 구동휠이 슬립 상태인 경우, 기준 속도의 변화가 물리적으로 가능한 한계로 유지된다.
또한, 기본 휠의 변경시 기준 속도는 급격히 조정되지 않고, 높게는 각각의 작동 상태에 대해 제공된 최대값으로 조정된다.
또 다른 장점은 하기의 실시예 설명 또는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명은 하기에서 도면에 도시된 실시예에 의해 상세히 설명된다.
도 1은 적어도 하나의 입력 회로(12), 적어도 하나의 마이크로 컴퓨터(14) 및, 적어도 하나의 출력 회로(16)를 포함하는 제어 유닛(10)을 도시한다. 상기 소자들은 상호 데이타 교환을 위한 통신 시스템(18)을 통해 서로 연결되어 있다. 입력 라인들은 입력 회로(12)로 안내되며, 상기 입력 라인을 통해 신호가 송출되며, 상기 신호는 작동 변수를 나타내거나 또는 상기 작동 변수로부터 유도될 수 있다. 하기에서 안정성 및/또는 트랙션 제어와 관련하여 기준 속도의 결정에 대해 설명되며, 따라서 도 1에서는 더욱 명확히 나타내기 위해 휠 속도를 나타내는 신호들을 공급하는 입력 라인(20 내지 24)만 도시된다. 상기 신호는 자동차의 각각의 휠에 장착된 결정장치(26 내지 30)에서 결정된다. 또한, 각 실시예마다 본 발명에 따른 조치와 관련해서 중요하지 않은 다른 변수들이 제공된다. 제어 유닛(10)은 출력 회로(16) 및 이와 연결된 출력 라인을 통해서 제어 유닛(10)에 의해 실행되는 제어의 범주 내에서 조절 변수를 제공한다. 트랙션 제어의 바람직한 실시예에서 적어도 하나의 출력 라인(36)은 자동차의 전기 제어 가능한 제동장치(38)로 안내되며, 상기 휠 속도가 일정한 크기 만큼 기준 속도를 초과하는 경우, 적어도 하나의 휠에 제동력이 형성된다. 제동조정 이외에도 바람직한 실시예에서는, 적어도 하나의 구동 휠의 속도가 사전 설정된 크기 만큼 기준 속도를 초과하면 상기 적어도 하나의 휠의 속도가 사전 설정된 범위로 되돌아가도록 하기 위해 엔진의 회전 모멘트가 감소된다.
4륜 구동 자동차에서 안정성 및/또는 트랙션의 제어(예를 들어서 트랙션 제어)를 위해서 기준 속도를 결정하는 것이 중요하다. 그러나 기준 속도 형성을 위한 기본 휠을 결정하는 것이 어렵다. 그리고 구동의 경우에, 즉 트랙션 제어 또는 자동 브레이크 차동 잠금의 경우, 휠 속도 또는 실제 자동차 속도에 미치지 못하는 기준 속도로 인해, 제어기가 점차 상승하는 트랙션을 검출하고 제어를 활성화한다는 것이 고려된다. 이러한 상황은 바람직하지 않기 때문에, 기준 속도는 일반적으로 제시된 속도 보다 높아야 한다는 것을 주의해야 한다.
속도 기준 형성을 위해 입력 변수로는 다른 부가 정보 없이 휠 속도만 사용된다. 휠 속도 신호는 적당한 방법으로 필터링(예를 들어서 슬라이딩 평균값 형성)된다. 또한, 휠 속도로부터 미분에 의해 각각의 휠 고유의 가속값이 형성되며, 상기 가속도 값은 한번 더 필터링된다. 상기 미분된 값은 출발 과정에서 휠 가속도를 반영한다.
제어가 이루어지지 않으면, 즉 허용되지 않은 휠 슬립으로 인해 브레이크 또는 엔진 모멘트에 대한 조정이 이루어지지 않으면, 기준 속도는 가장 느린 휠의 속도에 상응한다. 속도 감지기의 신호가 없으면(즉, 하나의 휠에서 최소 속도가 측정되면), 바람직하지 않은 제어 조정을 방지하기 위해 기본 휠로서 세 번째로 빠른 휠이 사용된다. 제어 상태에서, 즉 허용되지 않은 트랙션으로 인해서 제동력이 상승되고 및/또는 엔진 모멘트가 감소되는 경우, 기준 휠로서 가장 느린 휠이 가능한 오랫동안 설정된다. 이것은 어떠한 휠도 제동 모멘트에 의해 스러스트 슬립 상태에 있지 않는 동안만 나타난다. 즉, 블로킹 경향을 나타낸다. 이것은 예를 들어서, 스위칭 과정에서 빠르게 충분히 감소되지 않은 제동압력으로 인해 휠이 블로킹 경향을 나타내면, 상이한 마찰 계수를 갖는 차로에서 낮은 마찰값으로 움직이는 휠에서 나타난다. 기준이 상기 휠 또는 휠들을 따르게 되면, 안정적인 휠들은 허용되지 않는 트랙션을 검출하여 제어를 활성화할 정도로 기준 속도 이상에 있게 될 것이다. 적어도 하나의 휠의 속도가 기준 속도 아래로 떨어지면, 즉, 기준 속도 이하로 매우 빠르게 감소하면, 이러한 상황이 검출된다. 즉, 기준 속도가 경우에 따라서는 히스테리시스값을 가산한 가장 느린 휠의 속도보다 크거나 동일한 경우, 그리고 휠 가속도가 설정된 임계값보다 작은 경우, 스러스트 슬립이 검출되어 기준 속도에 대한 기본 휠로서 상대적으로 빠른 휠 또는 남은 휠들에 대한 평균 속도가 선택된다. 해당 휠이 다시, 경우에 따라서 히시테리시스 값을 제외한 기준에 접근되었거나 및/또는 양의 가속 임계값을 초과하는 경우, 스러스트 슬립의 상태가 야기된다. 이어서 기준 속도는 가장 느린 휠에 따라 다시 설정된다. 스러스트 슬립의 상황은 2개 이상의 휠에서 동시에 발생하며, 이러한 상황은 상술한 바에 따라서 검출될 수 있으며 기준 휠로서 스러스트 슬립 상태에 있지 않은 가장 느린 휠 또는 스러스트 슬립 상태에 있지 않은 선택된 휠들의 속도의 조합이 선택된다.
삭제
또한, 기준 속도의 변동이 물리적으로 바람직한 값으로 제한된다(상승 제한). 즉 한계값들은 실시예에 따라서 제어가 이루어지지 않는 경우에는 0.35 내지 0.7g 범위에 있고, 균일한 마찰 계수에서 제어하는 동안에는 0.17 내지 0.25g 의 범위에 그리고 상이한 마찰값을 가진 차로에서 제어시 0.25 내지 0.53g의 범위에 있음을 의미한다. 모두 4개의 휠이 설정된 작은 속도값(예를 들어 2 km/h) 만큼만 차이가 있고, 모든 휠가속도가 최소값과 및 최대값 사이의 설정된 범위(예를 들어서 0.35g 내지 0.7g)에 있으면, 물리적으로 최대로 가능한 상승이 허용된다(예를 들어서 1.06g). 상기 값들은 최대 자동차 감속 또는 최대 자동차 가속을 나타낸다. 이로 인해 4개의 휠이 슬립될 때 기준은 임의로 신속하게 증가하지 않고, 물리적으로 가능한 한계값 내에서 변동된다. 상기 한계값에 의해 더 높은 값으로의 기준의 진행이 제한될 뿐만 아니라 상응하는 음의 한계값에 의해 보다 낮은 값으로의 기준의 진행이 제한된다.
기본 휠의 변경시 기준 속도가 급속하게 조정되는 것이 아니라, 각각의 작동 상태에 대하여 유효한 임계값에 의해 조정된다.
이러한 조치는 바람직한 실시예에서 마이크로 컴퓨터(14)의 프로그램으로 실행된다. 도 2와 3의 흐름도에서 이러한 프로그램의 실행을 위한 실시예가 도시된다.
도 2에 도시된 프로그램의 시작 후 제 1 단계에서는 휠 속도(vrad1 내지 vrad4)와 상응하는 휠가속도(dvrad1 내지 dvrad4)가 판독된다. 이어서 단계(102)에서는 휠 속도들이 그 크기에 따라서 분류된다. 다음 단계(104)에서는 자동차가 제어되고 있는지의 여부가 검사된다. 이것은 예를 들어서 플래그에 의해 이루어지고, 상기 플래그는 제어가 활성화되면 세팅되고 제어가 종료되면 리셋된다. 단계(104)에서 시스템이 제어되지 않고 있음이 나타나면, 다음 단계(106)에서 휠 속도들 중 하나가 최소값(vmin)을 갖는 한편, 다른 휠 속도들은 상기 최소값을 갖지 않는 지의 여부가 확인된다. 그렇지 않은 경우에는 단계(108)에 따라서 기준 속도(Vref)는 가장 느린 휠(여기서는 Vrad 1)의 속도값으로 세팅되는 한편, 이와 반대의 경우에는 기준 속도는 세 번째로 빠른 휠(여기서는 Vrad 2)의 속도값으로 세팅된다. 이어서 프로그램이 종료되며 다음 시점에서 다시 진행된다. 단계(106)에서의 질문은, 하나 또는 다수의 회전수 센서가 결함을 갖는지의 여부를 확인하는데 사용된다. 두 개의 센서가 결함을 가지면 기본 휠로서 두 번째로 빠른 휠이 사용된다.
단계(104)에서 시스템이 제어상태에 있는 것으로 나타나면, 단계(112)에서는 기준 속도가 경우에 따라서 히스테리시스 값(D)을 가산한 가장 느린 휠(여기서는 Vrad 1)의 속도보다 더 큰지 여부와 상기 휠의 가속도가 설정된 임계값(dvrad 0) 보다 작은지 여부를 검사하게 된다. 그러한 경우에는 단계(114)에서 가장 느린 휠이 스러스트 슬립 상태에 있음을 나타내는 플래그(flag)가 1의 값으로 세팅된다. 단계(114)에 이은 단계(116)에서 스러스트 슬립을 나타내는 플래그가 1의 값으로 세팅되었는지 여부가 검사된다. 그러한 경우에는 단계(118)에 따라 기준 속도(Vref)는 보다 빠른 휠(여기서는 Vrad 2)의 속도값 또는 선택된 휠 속도의 평균값으로 세팅된다. 단계(112)에서 제시된 조건이 주어지지 않으면, 다음 단계(120)에서 기준 속도가 경우에 따라서는 히스테리시스 값(D)을 감산한 가장 느린 휠(여기서는 Vrad 1)의 속도 보다도 작은지 여부와 또는 가장 느린 휠의 휠가속도가 설정된 양의 임계값(dvradpos)보다 큰지 여부를 검사하게 된다. 그렇지 않은 경우에는 지금까지의 상태가 유지되며, 단계(116)에 따른 플래그의 값에 따라서 기준 속도가 단계(118)에 따라 세팅되거나 또는 단계(122)에 따라 다시 가장 느린 휠의 값으로 세팅된다. 단계(120)에서 검사된 조건이 충족되면, 단계(124)에서 스러스트 슬립을 나타내는 플래그가 값 0 으로 세팅된다. 즉, 시스템은 정상작동 상태에 있게 된다. 단계(118) 또는 단계(122) 후 프로그램이 종료되며 다음 시점에서 다시 진행된다.
도 3은 기준 속도 상승 제한을 위한 프로그램을 도시한다. 설정된 시점에서 프로그램 시작 후 제 1 단계(200)에서 결정된 기준 속도(Vref), 휠 속도(Vradi) 및 휠가속도(dvradi)가 판독된다. 이어서 단계(202)에서는 모든 휠 속도가 설정된 속도범위 내에 있는지 여부와 모든 휠의 가속도가 설정된 가속도 범위(amin 내지 amax) 내에 있는지 여부가 검사된다. 그러한 경우에는 기준 속도에 대한 상승 제한값이 단계(204)에 따라 자동차의 최대 가속도 또는 감속도를 나타내는 제 1 값으로 결정된다. 단계(202)에서 조건이 충족되지 않으면, 단계(206)에서 시스템이 균일 마찰값에서 제어상태에 있는지 여부가 검사된다. 이것은 서로 다른 자동차 측면에 적어도 두 개의 구동휠이 제어상태에 있는 경우이다. 이러한 경우에 단계(208)에 따라 제 2 제한값이 설정되는 한편, 부정 응답일 경우에는 단계(202)에서 단계(210)에 따라 시스템이 서로 다른 마찰값을 가진 주행로에서 제어상태에 있는지 여부가 검사된다. 이것은 특히 자동차의 하나의 측면에서만 제어되는 경우이다. 이러한 경우에 단계(212)에 따라 제 3 상승 제한값이 설정되는 한편, 단계(210)에서 부정 응답일 경우, 즉 시스템이 제어 상태에 있지 않은 경우에는, 제 4 제한값이 단계(214)에 따라 결정된다. 제한값이 결정된 후 기준 속도는 단계(216)에 따라 경우에 따라서 제한되며 프로그램이 종료된다.
적어도 하나의 휠속도가 기준 속도를 초과하는 경우 해당하는 하나 또는 다수의 휠이 제동되고 및/또는 구동유닛(엔진)의 회전 모멘트는 감소된다.
4륜 구동 자동차에서 구동(구동-슬립 제어, 자동차 차동 잠금 등)의 경우에 간단하고 확실한 기준 속도가 형성된다.

Claims (9)

  1. 자동차의 휠 속도가 검출되고 적어도 하나의 휠 속도에 의존하여 기준 변수가 형성되며, 적어도 하나의 휠 속도가 예정된 크기 만큼 기준 변수를 초과하면, 제어 조정이 발생되는, 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    가장 느린 휠의 속도를 기준 변수로 가정하고, 가장 느린 휠의 속도가 소정 기준 속도 밑에 있을 경우, 상기 기준 속도가 적어도 하나의 상대적으로 빠른 휠의 속도를 기초로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휠 속도가 기준 속도 보다 작고 동시에 휠 가속도가 설정된 한계값 보다도 작을 경우, 상기 가장 느린 휠의 속도가 소정 기준 속도 밑에 있는 것이 검출되는 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가장 느린 휠의 속도가 다시 기준 속도에 근접하거나 또는 상기 가장 느린 휠의 가속도가 설정된 양의 가속도 임계값을 초과하는 경우, 상기 기준 속도가 상기 가장 느린 휠의 속도를 기초로 다시 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 속도의 변경이 제한값에 의해 제한되며, 상기 제한값은 제어 유닛의 제어 동작의 각각의 작동 상태에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어가 활성화되지 않거나, 균일한 주행로에 대한 제어 또는 상이한 마찰값을 갖는 주행로에 대한 제어가 실행되는 경우, 상기 기준 속도에 대한 상이한 상승 제한값이 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기준 속도에 대한 기본 속도의 변경시 상기 기준 속도의 변경이 제한되는 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자동차는 4륜 구동 자동차인 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 방법.
  9. 자동차의 휠의 속도를 수신하고, 적어도 하나의 휠 속도가 기준 속도를 초과하는 경우, 상기 휠을 제동시키거나 또는 엔진 모멘트를 감소시키는 제어 신호를 송출하는 제어 유닛을 구비하며, 상기 기준 속도는 적어도 하나의 휠 속도를 기초로 형성되는, 4륜 구동 자동차에서 자동차 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 장치에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 가장 느린 휠의 속도를 기준 속도로서 가정하며 상기 가장 느린 휠의 속도가 소정 기준 속도 밑으로 떨어질 경우 적어도 하나의 상대적으로 빠른 휠의 속도를 기준 속도로서 가정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 속도에 대한 기준 변수를 결정하기 위한 장치.
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