KR100653422B1

KR100653422B1 - 차량의 제동력 배분 제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR100653422B1
Application number: KR1020030052497A
Authority: KR
Inventors: 강형진
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2006-12-04
Also published as: KR20050014067A

Abstract

본 발명은 차량의 제동력 배분장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 차량의 제동시 각 바퀴의 실제 제동압력에 기초하여 정확한 압력제어를 통해 전륜과 후륜의 제동력을 이상적으로 배분할 수 있어 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행시킴으로써 차량의 안정성 및 제동거리를 단축시킨다. 또한, 본 발명은 전륜과 후륜의 제동력 배분시 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행시키면서도 후륜의 제동력을 증가시킴으로써 차량의 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 제동거리를 대폭 단축시킨다. 이를 위해 본 발명은 각 바퀴의 휠 실린더측에 마련되는 압력검출용 센서, 각 바퀴의 회전속도를 검출하는 바퀴속도센서, 각 바퀴의 제동압력을 조절하는 제동압 조절부, 전반적인 제동력 배분제어를 수행하는 제어부를 포함한다. 이 제어부는 차량의 제동시, 전륜의 제동압력을 검출하고, 검출된 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜 제동압력의 최대값과 최소값을 차량의 적재정도별 이상 제동압력 배분 곡선을 근거로 하여 결정하고, 상기한 범위 내에서 후륜의 슬립율에 따라 목표로 하는 후륜의 제동압력을 가변적으로 결정하고, 결정된 후륜의 제동압력에 현재의 후륜의 제동압력이 도달하도록 상기 제동압 조절부를 제어한다.

Description

차량의 제동력 배분 제어장치 및 그 제어방법{Method and device for distributing braking force in a vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 차량의 제동력 배분 제어장치의 제어블록도이다.

도 2는 도 1에서 차량의 제동시 전륜과 후륜을 동시에 고착시키기 위한 차량의 적재정도별 이상적인 제동압력 배분 곡선을 설명하기 위한 그래프이다.

도 3은 본 발명의 실시예로서 차량의 제동시 전륜과 후륜의 제동압력을 배분하는 방법에 대한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10a, 10b, 10c, 10d : 바퀴 20a, 20b, 20c, 20d : 바퀴속도센서

30a, 30b, 30c, 30d : 휠 실린더 40a, 40b, 40c, 40d : 압력검출용 센서

50 : 제어부 60 : 제동압조절기

본 발명은 차량의 제동시 전륜과 후륜의 제동력을 배분하는 장치에 관한 것으로, 특히 전륜과 후륜의 제동압력을 효율적으로 배분하여 차량의 제동 안정성과 제동력을 향상시키는 차량의 제동력 배분장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 제동시에는 차량의 감속도에 따라 전륜의 부하가 증가하고 후륜의 부하가 감소하는 동적인 부하전달이 발생한다. 이로 인해, 전륜과 후륜에 동일한 제동압력을 가하더라도 부하전달에 따른 전륜과 후륜사이의 노면과의 접지력 차이 때문에 후륜의 슬립율이 전륜보다 커지게 되어 차량의 안정성을 해칠 수 있다.

따라서, 차량의 안정성과 제동력을 동시에 고려하기 위해서는 전륜과 후륜이 동시에 고착(Locking)상태로 진행되는 것이 이상적이며 이를 위해서는 전륜과 후륜이 제동압력이 서로 다르게 배분될 필요가 있다.

종래의 안티록 브레이크 시스템(Antilock Brake System ; 이하 ABS 라 칭함)이나, 트랙션 제어시스템(Traction Control System)등의 브레이크 시스템에서는 전륜과 후륜의 제동압력 배분시 차륜속도센서로부터 검출되는 바퀴의 회전속도를 이용하여 추정되는 차량의 감속도와 차륜의 슬립율을 이용하고 있다. 즉, 차량의 감속도가 기준값보다 적으면 부하전달이 발생되지 않는다고 가정하여 전륜의 제동압력과 후륜의 제동압력을 동일하게 배분하고, 차량의 감속도가 기준값보다 크면 부하전달이 발생한다고 가정하여 후륜의 슬립율이 전륜의 슬립율보다 커지는 경우 후륜의 제동압력의 상승을 제한하는 방식으로 전륜과 후륜의 제동압력을 배분한다.

그러나, 종래에는 각 바퀴에 별도로 제동압력을 검출하기 위한 압력센서를 마련하고 있지 않으므로 정밀한 압력제어가 어려워 전륜과 후륜의 제동력이 이상적으로 배분되지 않을 수 있다. 이로 인해, 전륜과 후륜이 동시에 고착상태로 진행되지 않고 후륜이 먼저 고착상태로 진행하는 경우에는 차량의 안정성을 해칠 수 있다.

또한, 종래에는 차량의 안정성을 위해 후륜의 제동압력을 지나치게 적게 함으로써 차량의 안정성은 어느 정도 확보되나, 반대로 제동력이 상대적으로 약해져 제동거리가 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 제동시 정확한 압력제어를 통해 전륜과 후륜의 제동력을 이상적으로 배분함으로써 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행시키는 차량의 제동력 배분 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 차량의 제동에서 전륜과 후륜의 제동력 배분시 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행시키면서도 후륜의 제동력을 증가시키는 차량의 제동력 배분 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 제동력 배분 장치는 각 바퀴의 회전속도를 검출하는 바퀴속도센서, 각 바퀴의 휠 실린더측에 마련되는 압력검출용 센서, 각 바퀴의 제동압력을 조절하는 제동압 조절부, 차량의 제동시, 전륜의 휠 실린더측에 마련된 제동압력검출용 센서로부터 검출되는 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜 제동압력의 최대값과 최소값을 미리 설정된 차량의 적재정도별 이상 제동압력 배분 곡선을 근거로 하여 결정하고, 상기 결정된 후륜 제동압력의 최대값과 최소값 범위 내에서 상기 바퀴속도센서를 통해 검출되는 바퀴속도에 기초하여 산출되는 후륜의 슬립율에 따라 상기 후륜의 제동압력을 가변적으로 결정하고, 상기 결정된 후륜의 제동압력에 현재의 후륜의 제동압력이 도달하도록 상기 제동압 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 차량의 제동력 배분 제어방법은 차량의 제동시, 전륜의 휠 실린더측에 마련된 압력검출용 센서를 통해 전륜의 제동압력을 검출하고, 상기 검출된 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜 제동압력의 최대값과 최소값을 미리 설정된 차량의 적재정도별 이상 제동압력 배분 곡선을 근거로 하여 결정하고, 후륜의 바퀴속도를 검출하는 바퀴속도센서를 통해 검출되는 바퀴속도에 기초하여 산출되는 후륜의 슬립율에 따라 상기 결정된 후륜 제동압력의 최대값과 최소값 범위 내에서 상기 후륜의 제동압력을 가변적으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 제동력 배분 제어장치의 제어블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각 바퀴(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되며 바퀴속도를 검출하기 위한 차륜속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)와, 각 바퀴의 휠 실린더(30a, 30b, 30c, 30d)측에 설치되며 제동압력을 검출하는 압력검출용 센서(40a, 40b, 40c, 40d) 와, 차량의 제동시, 전륜의 휠 실린더(30a, 30b)측에 마련된 압력검출용 센서(40a, 40b)로부터 검출되는 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜 제동압력의 최대값과 최소값을 미리 설정된 차량의 적재정도별 이상 제동압력 배분 곡선을 근거로 하여 결정하고, 결정된 후륜 제동압력의 최대값과 최소값 범위 내에서 바퀴속도센 서(20a, 20b, 20c, 20d)로부터 입력되는 바퀴속도에 따라 산출되는 후륜의 슬립율을 고려하여 후륜의 제동압력을 결정하고, 결정된 후륜의 제동압력에 현재의 후륜의 제동압력이 도달하도록 후륜 바퀴의 제동압력을 제어하기 위한 신호를 출력하는 제어부(50) 및, 제어부(50)의 제어신호에 따라 특정 바퀴의 제동압을 가압하거나 감압하기 위한 제동압조절기(60)를 포함한다.

도 1에서의 제어부(50)의 작용을 도 2를 참조하여 설명하면, 그래프의 가로축을 전륜의 제동압력(Pfront)으로 정의하고, 세로축을 후륜의 제동압력(Prear)으로 정의하면, 현재의 차량에서 실을 수 있는 최대 중량을 적재한 상태(이하 고차중 (Laden vehicle)으로 칭함)와 차량이 최소 중량을 적재한 상태(이하 저차중(Unlan vehicle)으로 칭함)의 이상적인 제동압력 배분 곡선은 도 2의 각각의 그래프들과 같이 나타난다.

이 이상 제동압력 배분 곡선상에서의 전륜과 후륜의 제동압력은 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행하는 경우의 각각의 제동압력이다. 이는 수식적인 유도나 실차시험을 통해 얻을 수 있으며, 수식이나 실차시험에 얻은 이상 제동압력 배분 곡선의 전륜과 후륜의 각각의 제동압력값들은 플래쉬 메모리등과 같은 저장장치에 미리 저장시켜 둔다.

고차중 곡선 위쪽 영역에서는 후륜이 전륜보다 먼저 고착되어 차량의 안정성이 좋지 않으며 저차중 곡선 아래쪽 영역에서는 전륜이 후륜보다 먼저 고착되어 제동력이 손실된다. 따라서, 전륜과 후륜 사이의 이상적인 제동압력 배분은 두 곡선 사이에서 이루어져야 한다. 즉, 임의의 전륜 제동압력(P_front1)에 대응하는 두 점(P, Q)에서의 후륜 제동압력(P1, P2)사이에서 이루어져야 한다. 두 곡선사이에서의 제동압력 배분 결정은 후륜의 슬립율을 이용하며 차량이 고차중 또는 저차중 등의 차량의 적재상태를 추정함으로써 가능하다. 즉, 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 큰 경우에는 부하 전달이 큰 상태로 가정하여 저차중 곡선에 근접하게 후륜의 제동압력을 배분한다. 이로 인해, 현재의 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력이 줄여들어 후륜이 전륜보다 먼저 고착상태로 진행하지 않도록 한다.

한편, 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 적은 경우에는 부하 전달이 적은 상태로 가정하여 고차중 곡선에 근접하도록 제동압력을 배분한다. 이로 인해, 현재의 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력이 증가되어 전륜이 후륜보다 먼저 고착상태로 진행되지 않음과 함께 후륜의 제동압력이 증가됨에 따라 제동거리가 줄어들게 된다.

이하에서는 구체적인 실시예를 참조하여 전륜과 후륜의 제동압력을 배분하는 과정을 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예로서 차량의 제동시 전륜과 후륜의 제동압력을 배분하는 방법에 대한 제어흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 제동시 제어부(50)는 전륜의 휠 실린더(20a, 20b)측에 마련된 압력검출용 센서(30a, 30b)를 통해 전륜의 제동압력을 검출한다(100).

전륜의 제동압력을 검출한 후 제어부(50)는 검출된 전륜의 제동압력에 대응 하는 후륜 제동압력의 최대값과 최소값을 도 2의 그래프와 같은 차량의 적재정도별 이상 제동압력 배분 곡선을 근거로 하여 결정한다(110). 이에 따라, 전륜과 후륜이 동시에 고착상태로 진행하게 되어 차량의 안정성이 향상된다.

그리고, 제어부(50)는 차륜속도센서(20c, 20d)를 통해 검출되는 바퀴속도에 기초하여 후륜의 슬립율을 산출한다(120).

후륜의 슬립율을 산출한 후 제어부(50)는 작동모드 110에서 결정된 후륜 제동압력의 최대값과 최소값 범위 내에서 후륜의 제동압력을 가변적으로 결정한다. 즉, 작동모드 120에서 산출된 후륜의 슬립율과 미리 설정된 슬립율을 비교하여 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 적은지를 판단한다(130).

작동모드 130에서의 판단결과 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 적으면 제어부(50)는 후륜의 제동압력을 상기한 범위 내의 최소값과 최대값 사이의 범위 내의 값으로 결정한다(140). 이때, 후륜의 제동압력(B)은 다음의 식에 의해 결정된다.

P_rear = P1 + {(λ_T-λ_rear)/10}*(P1-P2)

(여기서, P_rear는 현재의 전륜 제동압력에 따라 배분되는 후륜의 제동압력, P1은 고차중 이상 제동압력 배분곡선에서 현재의 전륜 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력값, P2는 저차중 이상 제동력 배분곡선에서 현재의 전륜 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력값, λ_T는 기준 슬립율, λ_rear는 후륜의 슬립율이다.)

그리고, 제어부(50)는 후륜의 휠 실린더(30c, 30d)측에 마련된 압력검출용 센서(40c, 40d)를 통해 현재의 후륜의 제동압력(A)을 검출한다(150). 그런 후에 제어부(50)는 작동모드 150에서 검출된 현재의 후륜의 제동압력이 상기한 식에 의해 결정되는 후륜의 제동압력에 도달하였는지를 판단한다(160). 만약, 검출된 현재의 후륜의 제동압력(A)이 결정된 후륜의 제동압력(B)에 도달하지 않았으면 제어부(50)는 제동압 조절기(60)를 통해 현재의 후륜 제동압력(A)이 결정된 후륜의 제동압력(B)에 도달하도록 후륜의 제동압력을 제어한다(161). 한편, 검출된 현재의 후륜의 제동압력(A)이 결정된 후륜의 제동압력(B)에 도달하였으면 제어부(50)는 제동압 조절기(60)를 통해 현재의 후륜 제동압력을 유지한 후 리턴한다(170).

한편, 작동모드 130에서의 판단결과 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 크거나 같으면 제어부(50)는 후륜의 제동압력을 상기한 범위 내의 최소값으로 결정한다(131). 그리고, 제어부(50)는 후륜의 휠 실린더(30c, 30d)측에 마련된 압력검출용 센서(40c, 40d)를 통해 현재의 후륜의 제동압력을 검출한다(132). 그런 후에 제어부(50)는 작동모드 132에서 검출된 현재의 후륜의 제동압력(A)이 최소값에 도달하였는지를 판단한다(133). 만약, 현재의 후륜의 제동압력이 최소값에 도달하지 않았으면 제어부(50)는 제동압 조절기(60)를 통해 현재의 후륜 제동압력이 최소값에 도달하도록 후륜의 제동압력을 제어한다(134). 한편, 현재의 후륜의 제동압력이 최소값에 도달하였으면 제어부(50)는 제동압 조절기(60)를 통해 현재의 후륜 제동압력을 유지한 후 리턴한다(170).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 차량의 제동시 정확한 압력제 어를 통해 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행시킴으로써 차량의 안정성을 확보하면서도 제동거리를 단축시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행시키면서도 후륜의 제동력을 증가시킴으로써 차량의 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 제동거리를 대폭 단축시키는 효과가 있다.

Claims

각 바퀴의 회전속도를 검출하는 바퀴속도센서,

각 바퀴의 휠 실린더측에 마련되는 압력검출용 센서,

각 바퀴의 제동압력을 조절하는 제동압 조절부,

차량의 제동시, 전륜의 휠 실린더측에 마련된 제동압력검출용 센서로부터 검출되는 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜 제동압력의 최대값과 최소값을 미리 설정된 차량의 적재정도별 이상 제동압력 배분 곡선을 근거로 하여 결정하고, 상기 결정된 후륜 제동압력의 최대값과 최소값 범위 내에서 상기 바퀴속도센서를 통해 검출되는 바퀴속도에 기초하여 산출되는 후륜의 슬립율에 따라 상기 후륜의 제동압력을 가변적으로 결정하고, 상기 결정된 후륜의 제동압력에 현재의 후륜의 제동압력이 도달하도록 상기 제동압 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 후륜의 슬립율을 미리 설정된 슬립율과 비교하여 상기 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 적으면 상기 후륜의 제동압력을 상기 최소값보다 높게 결정하는 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어장치.
제 2항에 있어서, 상기 제어부는 상기 후륜의 제동압력을 다음의 식에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어장치.

P_rear = P1 + {(λ_T-λ_rear)/10}*(P1-P2)

(여기서, P_rear는 현재의 전륜 제동압력에 따라 배분되는 후륜의 제동압력, P1은 고차중 이상 제동압력 배분곡선에서 현재의 전륜 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력값, P2는 저차중 이상 제동력 배분곡선에서 현재의 전륜 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력값, λ_T는 기준 슬립율, λ_rear는 후륜의 슬립율이다.)
제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율과 비교하여 상기 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 적으면 상기 후륜의 제동압력을 상기 최소값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어장치.
차량의 제동시, 전륜의 휠 실린더측에 마련된 압력검출용 센서를 통해 전륜의 제동압력을 검출하고,

상기 검출된 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜 제동압력의 최대값과 최소값을 미리 설정된 차량의 적재정도별 이상 제동압력 배분 곡선을 근거로 하여 결정하고,

후륜의 바퀴속도를 검출하는 바퀴속도센서를 통해 검출되는 바퀴속도에 기초하여 산출되는 후륜의 슬립율에 따라 상기 결정된 후륜 제동압력의 최대값과 최소 값 범위 내에서 상기 후륜의 제동압력을 가변적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.
제 5항에 있어서, 상기 후륜의 슬립율을 미리 설정된 슬립율과 비교하여 상기 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 적으면 상기 후륜의 제동압력을 상기 최소값보다 높게 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.
제 6항에 있어서, 상기 후륜의 제동압력은 다음의 식에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.

P_rear = P1 + {(λ_T-λ_rear)/10}*(P1-P2)

(여기서, P_rear는 현재의 전륜 제동압력에 따라 배분되는 후륜의 제동압력, P1은 고차중 이상 제동압력 배분곡선에서 현재의 전륜 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력값, P2는 저차중 이상 제동력 배분곡선에서 현재의 전륜 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력값, λ_T는 기준 슬립율, λ_rear는 후륜의 슬립율이다.)
제 5항에 있어서, 상기 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율과 비교하여 상기 후륜의 슬립율이 미리 설정된 슬립율보다 적으면 상기 후륜의 제동압력을 상기 최소값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 제동력 배분 제어방법.