KR100721101B1

KR100721101B1 - 모터펌프의 성능검사방법

Info

Publication number: KR100721101B1
Application number: KR1020050123892A
Authority: KR
Inventors: 정호기
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-05-22

Abstract

본 발명은 모터펌프의 성능검사방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 각 휠 실린더의 유량과 어큐뮬레이터의 유량을 합한 유량과 펌프의 토출유량으로부터 펌프의 펌핑성능지수를 산출하여 펌핑성능지수의 크기에 따라 모터펌프의 고장을 예측한다.

이를 위해 본 발명은 각 휠 실린더의 브레이크압력을 검출하여, 각 휠 실린더의 유량을 산출하고, 어큐뮬레이터의 브레이크압력을 검출하여, 어큐뮬레이터의 유량을 산출하고, 모터의 회전속도를 검출하여, 검출된 모터의 회전속도에 기초하여 펌프의 토출유량을 산출하고, 산출된 각 휠 실린더의 유량과 어큐뮬레이터의 유량을 합산한 합산 유량과 산출된 펌프의 토출유량을 비교하여 펌프의 성능을 판단한다.

Description

모터펌프의 성능검사방법{Method for inspecting efficiency of motor-pump}

도 1은 본 발명에 따른 모터펌프의 성능검사방법이 적용되는 전자유압식 제동장치의 유압회로도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터펌프의 성능검사방법에 대한 제어흐름도이다.

도 3은 압력과 부피의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

1 : 브레이크 페달 2 : 마스터실린더

2a: 레저버 3 : 휠 실린더

4 : 압력센서 5 : 어큐뮬레이터

6 : 압력센서 7 : 입구밸브

8 : 출구밸브 9 ; 모터

10 : 펌프 11 : 페달시뮬레이터

12 : 전자제어유닛(ECU) 13 : 경고출력부

본 발명은 모터펌프의 성능검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량용 브레이크 장치 내의 유압블럭 내에 마련되며, 브레이크액을 펌핑하여 각 휠 실린더 측으로 제공하는 모터펌프의 성능을 검사할 수 있는 모터펌프의 성능검사방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자유압식 제동장치(Electro-Hydraulic Brake system; EHB)는 운전자의 제동의지를 파악하여 그에 따라 브레이크 페달의 제동반력을 생성시키기 위한 장치이다.

이러한 전자유압식 제동장치는 브레이크액을 펌핑하여 각 휠 실린더 측으로 제공하는 모터펌프를 구비하고, 정상작동 중에 모든 에너지를 모터펌프의 동작에 의하여 얻는다. 따라서, 모터펌프의 오동작은 심각한 문제를 야기할 수 있다.

종래에는 모터의 역기전압을 검출하고, 검출된 역기전압으로부터 모터의 회전속도를 추정하여 추정된 모터의 회전속도가 미리 설정된 속도 하한값보다 낮거나, 미리 설정된 속도 상한값보다 높으면, 모터펌프의 고장을 판단하여 사용자에게 이를 경고한다. 이때, 속도 하한값은 모터의 회전이 정상적으로 이루어지지 못하고 록킹(locking)될 때의 속도값이며, 속도 상한값은 펌프에서 펌핑(pumping)이 이루어지지 못하고 헛돌게 되는 무부하 상태일 때의 속도값이다.

이와 같이, 종래에는 모터의 회전속도가 록킹될 정도로 낮은 속도로 회전하거나, 펌프에서 펌핑이 이루지지 못하고 헛돌게 되는 무부하 상태가 될 정도로 높은 속도로 회전하게 되면, 모터펌프의 고장으로 판단하여 이를 사용자에게 경고한다.

모터펌프는 갑작스럽게 고장이 발생하는 경우도 있겠으나, 대부분의 경우 모터펌프의 성능이 차츰 차츰 저하되다가 고장이 발생한다.

그러나, 종래에는 모터펌프의 고장을 감지하여 고장시, 사용자에게 이를 경고할 뿐 사전에 모터펌프의 성능이 저하되는 감지할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않으므로, 모터펌프의 성능이 저하되는 것을 사용자에게 경고하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 모터펌프의 성능을 검사하여 성능이 심각하게 저하된 경우, 모터펌프의 고장가능성을 사용자에게 알려 모터펌프의 고장을 사전에 예측할 수 있도록 할 수 있는 모터펌프 성능 검사방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모터펌프 성능검사방법은 각 바퀴에 제동력을 제공하도록 브레이크액을 펌핑하여 어큐뮬레이터에 임시 저장한 후 각 휠 실린더에 제공하는 모터펌프의 성능을 검사하는 방법에 있어서,상기 각 휠 실린더의 브레이크압력을 검출하여, 상기 각 휠 실린더의 유량을 산출하고,상기 모터의 회전속도를 검출하고,상기 각 휠 실린더의 유량 및 상기 어큐뮬레이터의 유량을 이용하여 상기 펌프의 토출유량을 산출하고,상기 산출된 모터의 회전속도와 상기 산출된 펌프의 토출유량을 이용하여 펌핑성능지수를 산출하여 상기 산출된 펌핑성능지수가 상기 모터펌프가 정상펌핑할 때의 펌핑성능지수보다 낮으면, 상기 모터펌프의 성능이 저하된 것으로 판단하여 경고하는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 모터의 역기전력을 검출하고, 상기 검출된 모터의 역기전력으로부터 상기 모터의 회전속도를 검출하는 것을 특징으로 한다.

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

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 모터펌프의 성능검사방법이 적용되는 전자유압식 제동장치는 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(1)과, 브레이크 페달(1)로부터 힘이 전달되는 마스터실린더(2)를 구비한다.

마스터실린더(2)측에는 브레이크액을 임시 저장하는 레저버(Reservoir)(2a)가 마련되어 있으며, 이 레저버(2a)와 각 휠 실린더(3)사이의 유로에는 브레이크액을 펌핑하도록 모터(9)와 펌프(10)로 이루어진 모터펌프(9,10)와 모터펌프(9,10)의 구동시 환류되는 브레이크액을 일시 저장하는 어큐뮬레이터(5)가 각각 마련되어 있다.

또한, 어큐뮬레이터(5)와 각 휠 실린더(3)사이의 유로에는 입구밸브(7)가 각각 마련되고, 각 휠 실린더(3)로부터 레저버(2a)로 브레이크액이 환류되는 유로에는 출구밸브(8)가 마련된다. 상기한 입구밸브(7)와 출구밸브(8)는 휠 실린더(3)로 공급된 브레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠 실린더(3)의 입구측과 출구측에 각각 배설되는데, 입구밸브(7)와 출구밸브(8)는 평상시(off) 폐쇄상태를 유지하는 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브이다.

또한, 레저버(2a)와 각 휠 실린더(3)에 구성되어 있는 유로의 고장에 대비하여 마스터실린더(2)에서 전륜 좌우 휠(FR, FL)을 제동하도록 마스터실린더(2)와 전륜 좌우 휠 실린더(3)사이에는 비상유로가 마련되어 있으며, 이 비상유로에는 비상시 마스터실린더(2)에 의한 브레이크압력을 전륜 좌우 휠에 전달되도록 개방되는 노멀 오픈형의 제 1컷밸브(CV1)와 제2컷밸브(CV2)가 마련된다. 이 비상유로의 일측에는 작동 이동거리를 가지는 브레이크페달(1)이 작동되는 힘에 따라 브레이크 작동이동거리를 시뮬레이션하는 페달시뮬레이터(11)와, 페달시뮬레이터(11)의 유압을 제어하기 위한 노멀 클로즈형의 제 3컷밸브(CV3)가 마련되어 있다.

한편, 어큐뮬레이터(5)측에는 어큐뮬레이터(5)내의 브레이크압력을 검출할 수 있도록 압력센서가 마련되어 있고, 각 휠 실린더(3)측에는 각 휠 실린더(3)내의 브레이크압력을 검출할 수 있도록 압력센서(4)가 각각 마련되어 있다.

상기한 모터펌프(9,10), 각각의 컷밸브, 각각의 입구밸브(7), 각각의 출구밸브(8), 그리고, 각각의 압력센서(4, 6)와, 도시되지 않은 모터의 역기전압을 검출하기 위한 전압센서들은 전반적인 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU)(12)과 전기적으로 연결되어 작동한다.

도 1의 작동을 살펴보면, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밝으면, 마스터실린더(2)와 휠 실린더(3) 사이의 두 개의 컷 밸브인 CV1, CV2를 닫히게 함으로써 마스 터실린더(2)와 전륜측 휠 실린더(3)의 유압라인을 분리한 후 모터펌프(9,10)를 작동시켜 어큐뮬레이터(5)의 브레이크압력을 고압으로 충진시킨다. 그런 후, 각 휠 실린더(3)의 증압시에는 입구밸브(7)를 열어 모터펌프(9,10)의 작동에 의해 고압으로 충진된 어큐뮬레이터(5)의 브레이크압력을 각 휠 실린더(3)로 제공하여 증압하고, 감압시에는 출구밸브(8)를 열어 각 휠 실린더(3)의 브레이크액을 레저버(2a)로 배출시킴으로서 감압한다. 이와 같이, 각 휠 실린더(3)의 입구밸브(7) 및 출구밸브(8)를 제어함으로서 각 휠 실린더(3)의 목표압력을 얻을 수 있게 하여 전륜과 후륜의 제동력을 제어하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 모터펌프(9,10)의 성능을 검사하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 모터펌프(9,10)의 성능검사방법에 대한 제어흐름도이다. 도 2를 살펴보면, 먼저, 작동모드 100에서 전자제어유닛(12)은 EHB 작동인지를 판단한다. 이때, EHB 작동인 것으로 판단되면, 전자제어유닛(12)은 모터펌프(9,10)를 작동시킨다.

그런 후 작동모드 101에서 전자제어유닛(12)은 모터펌프(9,10)의 성능검사를 위하여, 각 휠 실린더(3) 측에 마련된 각각의 압력센서(4)를 통하여 각 휠 실린더(3)의 브레이크압력을 검출한다. 압력이 변화하면 부피가 변화하므로, 통상 압력과 부피는 도 3과 같은 압력-부피곡선으로 모델링할 수 있으며, 유량은 결국 부피의 차와 같다.

따라서, 작동모드 102에서 전자제어유닛(12)은 작동모드 101에서 검출된 각 휠 실린더(3)의 브레이크압력이 P0에서 P1로 변화하면, 부피가 V0에서 V1로 변화하므로 각 휠 실린더(3) 내의 부피변화(Vv=V1-V0)를 구하고, 이 부피변화(Vv)를 각 휠 실린더(3)의 유량값으로 산출한다. 이때, 모터펌프(9,10)와 어큐뮬레이터(5)측과 관련된 유량에만 관심이 있으므로 압력이 증가할 때만의 유량을 계속적으로 더한 값 Sv(t)를 산출하고, 즉, 시간 to에서 t1사이의 유량 Vv는 Sv(t1)-Sv(t0)로 산출한다.

그리고, 작동모드 103에서 어큐뮬레이터(5) 측에 마련된 압력센서(6)를 통하여 어큐뮬레이터(5) 내의 브레이크압력을 검출한다.

작동모드 104에서 전자제어유닛(12)은 도 3과 같이, 작동모드 103에서 검출된 어큐뮬레이터(5) 내의 브레이크압력이 P0에서 P1로 변화하면, 부피가 V0에서 V1로 변화하므로 이 부피변화(Va=V1-V0)를 어큐뮬레이터(5)의 유량값으로 산출한다. 이때, 압력이 증가할 때만의 유량을 계속적으로 더한 값 Sa(t)를산출하고, 시간 to에서 t1사이의 유량 Va는 Sa(t1)-Sa(t0)로 산출한다.

그리고, 작동모드 105에서 전자제어유닛(12)은 모터(9)의 회전속도를 검출하기 위하여 전압센서를 통하여 모터(9)의 역기전압을 검출한다. 직류모터는 회전에 비례하는 역기전압이 생기므로, 작동모드 106에서 전자제어유닛(12)은 작동모드 105에서 검출된 역기전압을 이용하여 모터(9)의 회전속도를 산출한다.
모터펌프(9,10), 어큐뮬레이터(5), 각 휠 실린더(3)가 관련된 부분의 유량의 총합은 0이므로, 모터펌프(9,10)의 유량(Vp), 어큐뮬레이터(5)의 유량(Va), 각 휠 실린더(3)의 유량(Vv)은 다음과 같은 식이 성립하고 작동모드 107에서 펌프의 토출유량을 산출하기 위해 다음의 식을 이용한다.
Vp=Va+Vv (여기서, Va, Vv는 소비방향이고, Vp는 생성방향이며, Vv는 4바퀴를 모두 고려한 값이다.)
또한 고정된 부피를 갖는 펌프의 토출유량은 모터의 회전속도에 비례하므로, 작동모드 106에서 산출된 모터(9)의 회전속도를 이용한 다음의 식이 성립한다.
Vp=k*RPMm (여기서, Vp는 펌프의 토출유량, k는 펌핑성능지수, RPMm은 모터의 회전속도이다.)

삭제

따라서, 작동모드 108에서 전자제어유닛(12)은 모터펌프(9,10)의 펌핑성능지수(k)를 산출한다.

삭제

여기서, k=[{Sa(t1)-Sa(t0)}+{Sv(t1)-Sv(t0)}]/RPMm 이다.

그런 후 작동모드 109에서 전자제어유닛(12)은 작동모드 109에서 산출된 모터펌프(9,10)의 펌핑성능지수(k)와 모터펌프(9,10)가 정상상태일때의 펌핑성능지수값을 나타내는 미리 설정된 값을 비교하여 작동모드 109에서 산출된 모터펌프(9,10)의 펌핑성능지수(k)가 정상상태일때의 펌핑성능지수값을 나타내는 미리 설정된 값보다 적은지를 판단한다.

작동모드 109에서의 판단결과 작동모드 109에서 산출된 모터펌프(9,10)의 펌핑성능지수(k)가 미리 설정된 값보다 적은 것으로 판단되면, 작동모드 111에서 전자제어유닛(12)은 모터펌프(9,10)의 펌핑성능이 저하된 것으로 판단하고, 작동모드 109에서의 판단결과 작동모드 109에서 산출된 모터펌프(9,10)의 펌핑성능지수(k)가 미리 설정된 값과 같거나 큰 경우에는 작동모드 110에서 전자제어유닛(12)은 모터 펌프(9,10)의 펌핑성능이 정상인 것으로 판단한다.

모터펌프(9,10)의 펌핑성능이 저하된 것으로 판단된 경우에는 작동모드 112에서 전자제어유닛(12)은 모터펌프(9,10)의 펌핑성능저하를 사용자에게 경고하도록 마련된 경고출력부(13)를 통해 모터펌프(9,10)의 펌핑성능이 저하된 것을 사용자에게 경고한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 각 휠 실린더의 유량과 어큐뮬레이터의 유량을 합산한 합산 유량과 모터펌프의 토출유량을 비교하여 모터펌프의 성능을 판단할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 펌프의 마모에 의한 기밀성 저하, 누유에 의해 유입된 작은 공기방울에 의한 펌핑효율저하, 이물질에 의한 실링손상에 의한 기밀성 저하 등의 원인에 의해 모터펌프의 성능이 심각하게 저하된 경우, 이를 사용자에게 경고함으로서 사용자가 모터펌프의 고장을 예측할 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

각 바퀴에 제동력을 제공하도록 브레이크액을 펌핑하여 어큐뮬레이터에 임시 저장한 후 각 휠 실린더에 제공하는 모터펌프의 성능을 검사하는 방법에 있어서,

상기 각 휠 실린더의 브레이크압력을 검출하여, 상기 각 휠 실린더의 유량을 산출하고,

상기 어큐뮬레이터의 브레이크압력을 검출하여, 상기 어큐뮬레이터의 유량을 산출하고,

상기 모터의 회전속도를 검출하고, 상기 각 휠 실린더의 유량 및 상기 어큐뮬레이터의 유량을 이용하여 상기 펌프의 토출유량을 산출하고,

상기 산출된 모터의 회전속도와 상기 산출된 펌프의 토출유량을 이용하여 펌핑성능지수를 산출하여 상기 산출된 펌핑성능지수가 상기 모터펌프가 정상펌핑할 때의 펌핑성능지수보다 낮으면, 상기 모터펌프의 성능이 저하된 것으로 판단하여 경고하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능검사방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 모터의 역기전력을 검출하고, 상기 검출된 모터의 역 기전력으로부터 상기 모터의 회전속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능검사방법.
제1항에 있어서, 상기 펌프 토출유량 및 상기 펌핑성능지수를 산출하는 것은 아래의 식에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능검사방법.

Vp = Va + Vv

k = Vp / RPMm (여기서 k는 펌핑성능지수,Vp는 펌프 토출유량, Vv는 각 휠실린더의 유량, Va는 어큐뮬레이터의 유량)