KR101087278B1 - 전자식 가속 페달용 페달 센서 - Google Patents

Abstract

전자식 가속 페달용 페달 센서가 개시된다. 개시된 전자식 가속 페달용 페달 센서는 별도의 구동 전압을 인가받아 독립적으로 작동하는 제1 홀아이씨와 제2 홀아이씨; 상기 제1 홀아이씨의 정상 동작을 판단하기 위한 공회전 확인 스위치; 상기 제2 홀아이씨로부터의 신호를 전자 제어 유닛으로 전달하여 스로틀 밸브의 개도를 조절하도록 하는 신호 출력단;을 포함하여 구성된다. 따라서, 2개의 홀아이씨를 사용하여 하나는 전자식 가속 제어 장치의 정상 동작을 확인하고, 다른 하나는 스로틀 밸브의 개도을 조절하는 신호를 보내도록 함으로써 각 신호 간의 간섭을 없애 오작동의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

전자식 가속 페달용 페달 센서{Pedal Sensor for Electronic Acceleration Pedal}

본 발명은 전자식 가속 페달용 페달 센서(Pedal Sensor for Electronic Acceleration Pedal)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 독립된 전원으로 작동하는 듀얼 홀아이씨(dual Hall IC)를 적용하여 가속 오작동을 사전에 방지하기 위한 전자식 가속 페달용 페달 센서에 관한 것이다.

전자식 가속 제어 장치(Electronic Throttle Control System)는 기계적인 운동의 변위(가속페달의 변위)를 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit)에 전기적 신호로 보내 스로틀 밸브(Throttle Valve)를 조절하기 위한 것이다.

전자식 가속 제어 장치에 적용되는 전자식 가속 페달(Electronic Accelerator Pedal)은 페달 센서(Pedal Sensor)의 검출값에 따라 스로틀 밸브를 조절하게 된다.

페달 센서(Pedal Sensor)는 크게 접촉식(Contact type)과 비접촉식(Non-Contact type)으로 나눌 수 있는데, 승용차의 경우는 전위차계(Potentionmeter)를 사용하는 접촉식이 주로 사용되고 있으며, 상용차량의 경우에는 홀아이씨(Hall IC)를 사용하는 비접촉식이 주로 사용되고 있으나, 최근에는 승용차에도 비접촉식의 사용이 늘어나고 있다.

도 1은 전자식 가속 페달의 일례를 나타낸 사시도로서, 전자식 가속 페달(10)은 답력 플레이트(11)에 전달된 운전자가 밟는 답력을, 내장된 페달 센서(미도시)에서 그 위치 변위를 검출, 전기적 신호로 변환 시켜서 출력신호를 전자 제어 유닛에 직접 전송함으로써, 답력에 대응하여 직접적으로 스로틀을 제어한다.

이와 같은 전자식 가속 페달(10)은 기계적 구조가 단순하고, 답력 응답성을 개선하여 연비향상에 효과를 가지는 것으로 알려져 있다.

또, 전자식 가속 페달(10)은 답력에 따라서 전자 제어 유닛 입력 신호를 전기적으로 발생시키는 구조이므로, 기계적 구조는 단순화되는 반면에 전기적 신호의 안정성을 유지하도록 충분한 강도와 정밀도를 유지하여야 하며, 아울러 이러한 기구적 작동을 전기적으로 변환 시키는 페달 센서의 기능이 중요한 역할을 차지한다.

최근 들어 자동변속기가 설치된 차량을 중심으로 "급발진 사고"가 빈발하고 있고, 이로 인한 인명과 재산상의 손실도 크게 발생하여 사회적인 문제로 되고 있다. 차량의 시동이 걸리는 시점을 전후로 운전자의 의지와는 무관하게 차량이 급가속을 일으키면서 앞이나 뒤로 돌발적으로 튀어나가는 현상이 여기서 말하는 소위 "급발진 사고"라고 정의할 수 있다.

급발진이 일어나는 원인은 아직 명확하고 완전하게 밝혀지지는 않고 있지만, 대략 다음과 같이 추정되고 있다. 첫 번째는, 운전자의 조작오류, 두 번째는 자동차 자체의 결함, 세 번째는 자동차 부속의 노후화에 따른 결함, 네 번째는 레버의 위치가 P나 N일 때 자동차의 구조적 결함으로 인해 출발을 하게 되는 경우이다. 이와 같은 추정원인으로부터도 예상되듯이 급발진 현상은 자동변속차량에서 발생하는 경우가 대부분이다.

또, 자동차 자체의 결합으로는, 자동변속기(AT) 문제, 전자 제어 유닛(ECU) 문제, 전자식 가속 제어 장치(ETC) 문제 등이 그 주요 원인으로 의심되고 있다.

급발진 현상을 방지하기 위한 종래의 대표적인 기술로는 다음과 같은 것들이 있다. 즉, 자동차의 여러 센서로부터 신호를 입력받아 운전자가 의도하지 않은 동작과 기능으로 동작하게 될 때, 즉 엔진의 RPM이 급상승할 때, 이로 인한 급발진을 막기 위해 엔진의 연료공급 차단, 메인전원 차단, 브레이크 작동, 미션을 잠기게 하는 등의 방식들이 있다.

그러나, 이러한 방식들은 자동차의 기본 장치를 제어하기 때문에 만일 이러한 장치들이 오동작을 하게 된다면 또 하나의 대형 사고를 유발하게 된다. 고속도로를 고속으로 주행하던 차에 연료 공급이 중단되거나 주 전원을 차단시킬 경우를 생각해 보자. 이 때는 자동차의 모든 장치들이 동작을 하지 않게 된다.

브레이크도 동작하지 않기 때문에 심각한 상황을 초래하게 된다. 잘 가던 차가 미션의 잠김으로 인해 갑자기 서 버린다면 예상치 못할 큰 사고가 발생할 수도 있을 것이다. 이러한 장치들은 언제 어디서든지 오동작을 할 수 있으며 필드 테스트를 통해 검증된 것이 아직 없다. 이처럼 자동차의 기본 장치에 제어를 가한다는 것은 너무나도 위험한 일이다.

본 출원인은 자동차 자체의 결함으로 인한 급발진 사고에 주목하고, 부가적인 급발진 방지 장치의 설치 없이 급발진 사고를 미연에 방지할 수 있는 안전한 가속 페달을 개발하고자 노력하였다.

도 2는 종래 기술에 따른 전자식 가속 페달에 적용되는 페달 센서의 일례를 나타낸 블럭도로서, 페달 센서는 가속 페달의 물리적 변위를 검출하기 위한 홀아이씨(Hall IC; 1), 홀아이씨(1)의 정상 동작을 판단하기 위해 2개의 비교기(Comparator; 2, 3) 및 그 결과에 따라 각각 동작하는 2개의 공회전 확인 스위치(IVS:idle validation switch; 4, 5)를 포함하여 구성되며, 각 신호들은 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit; 미도시)으로 입력되어 가속 페달의 정상 작동 유무를 판별하고 스로틀 밸브(Throttle Valve)의 개도를 조절하게 된다.

그런데, 이와 같은 페달 센서에서는 두 개의 공회전 확인 스위치(4, 5)를 사용하여 오작동을 방지하도록 하고 있으나, 홀아씨(1)의 이상 작동이나 다른 요인에 의한 전압의 급격한 상승 등의 결함에 의해 신호 출력단(Signal Output; 6)에서 비정상적인 출력값이 전자 제어 유닛에 전달될 수 있는 가능성은 여전히 남아 있게 되는 문제점이 있다.

예를 들면, 신호 출력단(6)의 신호가 비정상적인데도 불구하고, 공회전 확인 스위치(4,5)는 정상적인 것으로 전자 제어 유닛에 신호를 보낼 수 있으며, 이러한 비정상적인 신호에 의해 전자 제어 유닛이 과도하게 연료를 공급하고 스로틀 밸브를 과도하게 개방하도록 제어할 수 있다는 것이다.

상술한 종래기술의 단점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 오작동의 발생을 미연에 방지하도록 구성한 전자식 가속 페달 장치용 페달 센서를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 가속 페달용 페달 센서는, 별도의 구동 전압을 인가받아 독립적으로 작동하는 제1 홀아이씨와 제2 홀아이씨; 상기 제1 홀아이씨의 정상 동작을 판단하기 위한 공회전 확인 스위치; 상기 제2 홀아이씨로부터의 신호를 전자 제어 유닛으로 전달하여 스로틀 밸브의 개도를 조절하도록 하는 신호 출력단;을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1 홀아이씨는 상기 공회전 확인 스위치의 동작에만 관여하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제2 홀아이씨는 스로틀 밸브의 개도 조절에만 관여하도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 공회전 확인 스위치는 상기 제1 홀아이씨와 연결된 비교기의 출력값에 작동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공회전 확인 스위치는 2개로 서로 다른 범위에서 동작하는 2개의 비교기와 각각 연결된 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 독립적으로 구성한 2개의 홀아이씨를 사용하여 하나는 페달 센서의 정상 동작을 확인하고, 다른 하나는 스로틀 밸브를 조절하는 신호를 보내도록 함으로써 각 신호 간의 간섭을 없애 오작동의 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 전자식 가속 페달의 일례를 나타낸 사시도,
도 2는 종래 기술에 따른 전자식 가속 페달용 페달 센서의 블럭도,
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 가속 페달용 페달 센서의 블럭도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 가속 페달용 페달 센서의 블럭도로서, 도면 부호 100과 110은 별도의 전원으로 작동하며 동일한 출력 특성을 가지도록 조절된 홀아이씨를 지시한다.

제1 홀아이씨(100)는 오로지 공회전 확인 스위치(400, 500)의 작동에만 관여하는데, 제1 공회전 확인 스위치(400)는 제1 비교기(200)와 연결되어 이의 출력값에 따라 스위칭 동작하며, 제2 공회전 확인 스위치(500)는 제2 비교기(300)와 연결되어 이의 출력값에 따라 스위칭 동작한다.

상기 제1 공회전 확인 스위치(400)와 제2 공회전 확인 스위치(500)는 종래 기술에서와 마찬가지로 전자식 가속 페달의 정상 작동 상태 여부를 전자 제어 유닛(미도시)으로 신호하여, 다음에 설명할 신호 출력단(600)의 출력값에 따라 스로틀 밸브의 개도를 정상적으로 조절할 것인지, 아니면 비정상 작동 상태의 경우 스로틀 밸브의 개도를 감소시켜 엔진의 출력을 감소시킬 것인지를 전자 제어 유닛에서 결정하게 한다.

즉, 상기 제1 공회전 확인 스위치(400)와 제2 공회전 확인 스위치(500)의 출력값이 모두 정상 작동 상태를 나타내면, 전자 제어 유닛은 제2 홀아이씨(110)의 출력값에 따라 스로틀 밸브의 개도를 조절하게 되며, 그렇지 않은 경우에는 전자 제어 유닛이 엔진의 출력을 공회전 상태로 조절하도록 하는 것이다.

제2 홀아이씨(110)는 신호 출력단(600)과 직접 연결되어 오로지 스로틀 밸브의 개도 조절 신호만을 전자 제어 유닛으로 전달한다. 도시된 바와 같이, 제2 홀아이씨(110)는 별도의 전원을 인가받아 제1 홀아이씨(100)와는 독립적으로 작동하게 되어 있다.

이에 따라, 제1 홀아이씨(100)는 제1 공회전 확인 스위치(400)와 제2 공회전 확인 스위치(500)의 동작(정상, 비정상 판단 신호)에만 관여하고, 제2 홀아이씨(110)는 스로틀 밸브의 개도 조절에만 관여하게 된다.

따라서, 제1 홀아이씨(100)와 제2 홀아이씨(110)는 서로 간의 신호 간섭이 줄어들게 되어 오작동의 발생 가능성이 감소하고, 특히 공회전 확인 스위치(400, 500)의 오작동에 따른 문제의 발생을 해소할 수 있는 것이다.

이제, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 가속 페달용 페달 센서의 작동을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

운전자가 시동을 걸면, 차량의 전자 제어 유닛이 출력을 조절하여 공회전 상태로 유지한다. 이와 같은 공회전 상태에서는 아직 운전자가 가속 페달을 밟지 않은 상태이므로, 두 홀아이씨(100, 110)에서는 아무 신호도 내보내지 않는다.

운전자가 가속 페달을 밟게 되면, 두 홀아이씨(100, 110)는 동일한 출력값을 각각 비교기(200, 300)와 신호 출력단(600)으로 보내게 된다.

이때 상기 제1 비교기(200)와 제2 비교기(300)는 서로 다른 기준 전압을 가지고 제1 홀아아씨(100)의 입력값에 따라 제1 공회전 확인 스위치(400)와 제2 공회전 확인 스위치(500)를 작동시킨다.

예를 들면, 제1 비교기(200)는 0.6V의 기준전압을 가지며, 그 이상의 전압이 제1 홀아이씨(100)로부터 입력되면 제1 공회전 확인 스위치(400)를 스위칭하며, 제2 비교기(300)는 0.7V의 기준전압을 가지며, 그 이상의 전압이 제1 홀아이씨(100)로부터 입력되면 제2 공회전 확인 스위치(500)를 스위칭한다.

상기 공회전 확인 스위치(400, 500)의 출력값이 정상일 경우에 전자 제어 유닛은 제2 홀아이씨(110)의 출력 신호를 정상적인 가속 신호로 받아들이게 되며, 제2 홀아이씨(110)의 출력값에 따라 스로틀 밸브의 개도를 조절하게 되는 것이다.

만약, 상기 공회전 확인 스위치(400, 500)의 출력값이 비정상일 경우에는 전자 제어 유닛은 제2 홀아이씨(110)의 출력값에 따라 스로틀의 개도를 조절하지 않고, 스로틀 밸브의 개도를 감소시켜 공회전 상태로 엔진의 출력을 감소시키게 된다.

이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부된 청구범위 내에서 다양하게 변형 가능하도록 실시할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 전자식 가속 페달용 페달 센서는, 상용차는 물론이고 승용차와 기타 다른 내연 기관을 사용하는 차량에 적용할 수 있다.

100 제1 홀아이씨
110 제2 홀아이씨
200 제1 비교기
300 제2 비교기
400 제1 공회전 확인 스위치
500 제2 공회전 확인 스위치
600 신호 출력단

Claims (5)

1. 별도의 구동 전압을 인가받아 독립적으로 작동하는 제1 홀아이씨와 제2 홀아이씨;
   상기 제1 홀아이씨의 정상 동작을 판단하기 위한 공회전 확인 스위치;
   상기 제2 홀아이씨로부터의 신호를 전자 제어 유닛으로 전달하여 스로틀 밸브의 개도를 조절하도록 하는 신호 출력단;
   을 포함하여 구성되는 전자식 가속 페달용 페달 센서.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 홀아이씨는 상기 공회전 확인 스위치의 동작에만 관여하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자식 가속 페달용 페달 센서.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 홀아이씨는 스로틀 밸브의 개도 조절에만 관여하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자식 가속 페달용 페달 센서.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공회전 확인 스위치는 상기 제1 홀아이씨와 연결된 비교기의 출력값에 따라 작동하는 것을 특징으로 하는 전자식 가속 페달용 페달 센서.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 공회전 확인 스위치는 2개로 서로 다른 범위에서 동작하는 2개의 비교기와 각각 연결된 것을 특징으로 하는 전자식 가속 페달용 페달 센서.

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