KR100751218B1 - 안티록 브레이크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 모니터링하여 이상이 발생하면 이를 차단할 수 있는 안티록 브레이크 시스템에 관한 것으로, 전자밸브를 구동하며, 전류의 흐름에 따라 과전류 및 고장을 검출하는 유압제어수단, 유압구동수단을 제어하여 전자밸브를 개폐시키며 유압제어수단을 통한 검출결과에 따라 상기 전자밸브의 이상유무를 판단하는 메인제어부, 전자밸브의 이상시 메인제어부의 제어에 따라 운전자에게 경보를 행하는 경보부를 포함함으로써, 솔레노이드코일의 오픈 혹은 쇼트를 검출하여 고장여부를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 과전류가 흐르거나 솔레노이드코일에 쇼트가 발생하면 솔레노이드 코일에 공급되는 전원을 제어하는 스위칭소자를 오프시킴으로써 스위칭소자의 손상을 방지할 수 있어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

안티록 브레이크 시스템{Anti-lock brake system}

도 1은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 유압회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 제어 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 상세 블록도이다.

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* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11:FL차륜속도감지부 12:FR차륜속도감지부

13:RL차륜속도감지부 14:RR차륜속도감지부

20:제동감지부 30:제어부

40:유압제어수단 41:고장검출부

42:스위칭제어부 43:전류제한부

44:션트부 50:경보부

60:배터리

본 발명은 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 모니터링하여 이상이 발생하면 이를 차단할 수 있는 안티록 브레이크 시스템에 관한 것이다.

최근 차량에 장착되는 유압브레이크장치 중에는 바퀴측으로 전해지는 제동유압을 주기적으로 단속(斷續)하여 바퀴의 슬립을 방지할 수 있도록 하는 안티록 브레이크 시스템(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM)이 있다.

이러한 차량용 안티록 브레이크 시스템은 유압을 발생시키는 유압펌프와, 상기 유압펌프에 의해 발생된 유압을 바퀴측의 휠실린더에 공급/제어하는 다수의 솔레노이드 밸브를 구비하고, ECU의 제어에 따라 상기 솔레노이드 밸브의 코일에 흐르는 전류를 공급/차단을 제어함으로써 단속(斷續)적인 제동이 이루어지게 한다.

그러나 종래의 안티록 브레이크 시스템은 솔레노이드 밸브의 코일에 흐르는 전류를 모니터링하지 못함으로써 상기 코일에 과전류가 흐르면 이를 차단하지 못하여 장치가 손상될 수 있는 우려가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 모니터링하여 이상이 발생하면 이를 차단할 수 있는 안티록 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템은, 전자밸브를 구동하며, 전류의 흐름에 따라 과전류 및 고장을 검출하는 유압제어수단, 유압구동수단을 제어하여 전자밸브를 개폐시키며 유압제어수단을 통한 검출결과에 따라 상기 전자밸브의 이상유무를 판단하는 메인제어부, 전자밸브의 이상시 메인제 어부의 제어에 따라 운전자에게 경보를 행하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 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 제동하 는 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 변환할 때 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 개방되어 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, RL 차륜속도 감지부(13)와, RR차륜속도 감지부(14)를 구비한다. 또한 브레이크 페달(1)의 작동에 따라 제동신호를 발생시키는 제동감지부(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 유압제어수단(40)을 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 슬립률이 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.

도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 상세 블록도이다.

도 3을 참조하면, 상기 유압제어수단(40)은, 각 전자밸브(3 및 4)의 솔레노이드 코일(L)에는 전류를 스위칭하는 스위칭소자(Q)가 접속되고, 상기 메인제어부30)의 제어에 따라 펄스폭변조신호를 상기 스위칭소자(Q)로 공급하는 스위칭제어부(42)가 상기 스위칭소자(Q)와 접속된다. 또한 상기 스위칭소자(Q)와 상기 솔레노이드코일(L) 사이의 전위를 검출하여 솔레노이드코일(L)의 구동여부 및 고장검출을 하기 위한 고장검출부(41)가 상기 메인제어부(30)와 접속된다.

한편, 상기 스위칭소자(Q)와 그라운드 사이에는 전류를 검출하기 위한 션트부(44)가 마련되며, 상기 션트부(44)를 통하여 전류값을 검출하는 전류제한부(43)가 상기 메인제어부(30) 및 스위칭제어부(42)와 각각 접속된다.

이하에서는 본 발명에 따른 전류제한장치를 구비한 안티록 브레이크 시스템의 작동을 설명하도록 한다.

메인제어부(30)는 고장검출부(41)의 출력신호에 따라 현재 솔레노이드 코일(L)의 상태를 판단할 수 있다. 이를 위해 고장검출부(41)는 스위칭소자(Q)와 솔레노이드코일(L) 사이의 전위를 검출한다. 이때 스위칭소자(Q)가 오프 상태이면 고장검출부(41)는 하이레벨을 검출하고, 메인제어부(30)로 하이신호를 출력한다. 그러나 스위칭소자(Q)가 온상태이면 션트부(44)의 저항이 충분히 작기 때문에 고장검출부(41)는 로우레벨을 검출하고, 메인제어부(30)로 로우신호를 출력한다.

이때 스위칭소자(Q)가 오프 상태인데 고장검출부(41)에서 로우레벨이 검출되거나, 혹은 스위칭소자(Q)가 온 상태인데 고장검출부(41)에서 하이레벨이 검출되면 메인제어부(30)는 솔레노이드코일(L)이 단선되었거나 혹은 그라운드에 단락되었다고 판단하여 작동정지 명령을 스위칭제어부(42)로 전송한다. 그리고 메인제어부(30)는 경보부(50)를 제어함으로써 램프(51)를 구동하여 시각적으로 경보를 하며, 스피커(52)를 구동하여 청각적으로 경보를 한다.

한편, 메인제어부(30)는 제동감지부(20)를 통해 제동신호가 입력되면 각 차륜속도감지부(11 내지 14)를 통하여 검출된 차륜속도와 그에 따른 차체속도를 산출하고, 슬립율을 산출하며 그 결과에 따라 안티록 브레이크 제어를 실시한다.

이를 위해 메인제어부(30)는 각 전자밸브(3 및 4)를 구동하기 위한 구동신호를 스위칭제어부(42)로 출력한다. 스위칭제어부(42)는 메인제어부(30)의 제어에 따라 스위칭소자(Q)를 스위칭시키는 펄스폭변조신호를 출력한다. 스위칭제어부(42)에서 출력되는 펄스폭변조신호는 스위칭소자(Q)의 게이트로 인가되고, 스위칭소자(Q)는 펄스폭변조신호의 하이/로우신호에 따라 온/오프된다.

스위칭소자(Q)가 온되면 배터리(60), 솔레노이드코일(L), 스위칭소자(Q) 및 션트부(44) 사이에 폐회로가 형성되고, 배터리(60)로부터 솔레노이드밸브(L)로 전 류가 흐르게 된다.

전류제한부(43)는 션트부(44)를 통해 검출된 전류에 따른 전압 값을 검출하여 그에 따른 신호를 메인제어부(30)로 출력한다.

그런데, 솔레노이드코일(L)에 과전류가 흐르거나 솔레노이드코일(L)이 쇼트되었을 경우에는 션트부(44)를 통하여 검출된 전압이 미리 설정된 기준값을 초과하게 된다. 이에 따라 전류제한부(43)는 구동정지신호를 스위칭제어부(42)로 출력한다. 그리고 메인제어부(30)는 경보부(50)를 제어함으로써 램프(51)를 구동하여 시각적으로 경보를 하며, 스피커(52)를 구동하여 청각적으로 경보를 한다.

스위칭제어부(42)는 전류제한부(43)로부터 출력되는 구동정지신호를 수신하면 로우신호를 스위칭소자(Q)로 출력한다. 이에 따라 스위칭소자(Q)는 오프되어 솔레노이드코일(L)에는 전류가 흐르지 않게 된다.

또한 전류제한부(43)는 션트부(44)를 통해 검출된 전압을 메인제어부(30)로 출력한다. 메인제어부(30)는 전류제한부(43)로부터 출력되는 전압신호를 내장된 아날로그/디지털변환기를 통하여 디지털신호로 변환한 후 전압을 판독함으로써 현재 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류를 모니터링 한다.

이때 메인제어부(30)는 모니터링한 결과가 기준값 이하일 경우에는 그 범위내에서 스위칭구동부(42)를 제어하여 펄스폭변조신호의 듀티비를 적절하게 조절한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스 템에 의하면, 솔레노이드코일의 오픈 혹은 쇼트를 검출하여 고장여부를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 과전류가 흐르거나 솔레노이드코일에 쇼트가 발생하면 솔레노이드 코일에 공급되는 전원을 제어하는 스위칭소자를 오프시킴으로써 스위칭소자의 손상을 방지할 수 있어 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 전자밸브의 개폐에 의해 유압을 제어하여 제동을 실시하는 안티록 브레이크 시스템에 있어서,

   상기 전자밸브에 공급되는 전류를 스위칭하는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자와 상기 전자밸브 사이의 전위를 검출하여 상기 전자밸브의 구동여부 및 고장검출을 하기 위한 고장검출부를 포함하는 유압제어수단,

   상기 유압제어수단을 제어하여 상기 전자밸브를 개폐시키며 상기 유압제어수단을 통한 검출결과에 따라 상기 전자밸브의 이상유무를 판단하는 메인제어부,

   상기 전자밸브의 이상시 상기 메인제어부의 제어에 따라 운전자에게 경보를 행하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유압제어수단은 상기 메인제어부의 제어에 따라 펄스폭변조신호를 상기 스위칭소자로 공급하는 스위칭제어부를 포함하고,

   상기 메인제어부는 상기 고장검출부로부터 전송되는 신호에 따라 상기 전자밸브의 이상유무를 판단하고 그 결과에 따라 상기 경보부를 제어하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 전자밸브에 흐르는 전류를 검출할 수 있도록 상기 스위칭소자와 그라운드 사이에 직렬로 접속되는 션트부와, 상기 션트부의 전위를 통하여 전류값을 검출하고 상기 검출된 전류값에 따른 신호를 상기 메인제어부 및 스위칭제어부로 전송하는 전류제한부를 구비하고,

   상기 메인제어부는 상기 전류제한부로부터 전송되는 신호에 따라 과전류 및 회로의 쇼트를 판단하여 상기 스위칭제어부 및 상기 경보부를 제어하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템.

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