KR101146541B1 - 유압 밸브에 대한 특성 곡선의 학습 방법 - Google Patents

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Abstract

하나 이상의 전기적으로 작동가능한 아날로그 작동식의 유압 밸브에 대하여 설명된 방법 및 컴퓨터 프로그램은 작동되는 모터 자동차 브레이크 시스템에서 정밀한 작동 특성 곡선의 제공을 촉진시킨다. 이러한 목적을 얻기 위해, 적어도 하나 또는 각각 하나의 특성 곡선이 브레이크 장치가 작동하는 동안 초기에 미리 결정되고, 미리 결정된 작동 특성 곡선은 자동차의 주행 중 학습 방법을 이용하여 보정된다.
Figure R1020057021496
브레이크 장치, 잠김 방지 장치, ABS, 작동 특성 곡선, 유압 밸브

Description

유압 밸브에 대한 특성 곡선의 학습 방법{METHOD FOR LEARNING CHARACTERISTIC CURVES FOR HYDRAULIC VALVES}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 유압 밸브에 대한 작동 특성 곡선의 학습 방법에 대한 것이다.
전자적으로 제어되며 특히 잠김 방지 기능(anti-lock function, ABS)이 있는 자동차 브레이크에 있어서, 개선된 안전성에 더하여 향상된 제어 편의성의 목적으로 향상된 제어성 대한 지속적인 요구가 있다. 그렇지만, 이러한 목표는 대부분 복잡하고, 따라서 부가적인 부품(압력 센서, 제어 밸브, 전환 오리피스등)이 장착되어야 하는 고가의 유압 시스템을 필요로 한다.
EP 0 876 270 A1 (P 8598) 은 잠김 방지 제어에서 제어 사이클의 기본 원리를 개시한다. 이 특허발명에서 설명된 방법에 따르면, 현재 브레이크 압력 증가 단계에서 제어 작동 중 브레이크 압력 증가 제어를 위해서 이전의 브레이크 압력 증가 단계에서의 브레이크 압력 증가 구배가 고려된다.
편의성을 향상시키기 위해, 상이한 압력 구배의 제공을 위하여 구배를 기계적으로 전환시키는 수단(전환 오리피스)을 배치하는 것 또한 업계에서 알려져 있는데, 이는 비용면에서 단점을 수반한다.
전환 오리피스와 비교하여, 전기적으로 작동가능한 아날로그 작동식의 유압 밸브는 더 유연한 방식으로 적용될 수 있기 때문에 성능 향상을 의미한다. 아날로그 용도의 유압 밸브를 제공하기 위해, 밸브 코일에 자기장을 걸어주고, 이에 따라 가능한 한 정밀하게 코일 전류로 원하는 압력 구배를 얻기 위한 태핏 위치를 정해주는 시도가 자주 있어왔다. 그들 중, 태핏 위치는 다소 민감하게 현재 압력 조건과 밸브와 관련된 제조 공차에 좌우된다. 본 발명의 목적은 원하는 압력 구배가 고정된 코일 전류에 의해 재현 가능하게 조정될 수 있도록, 아날로그적으로 작동하는 밸브의 작동에 있어서 정밀도를 향상시키는 것이다. 제조 공차에 의해 발생하는 부정확도에 더하여, 아날로그 작동은 또한 비용 문제로 밸브의 영역에 배치된 압력 센서로부터 직접 피드백이 없는 경우에는 미세한 압력 제어의 정밀도에 대한 현저하게 높은 정도를 필요로 한다. 제조 기술과 관련된 공차에 의해 발생하는 밸브 전류와 태핏 위치 사이의 상술한 차이를 제거하기 위하여, 조립된 브레이크 시스템에서 밸브의 제조 후 밸브의 보정을 위해 개개의 밸브 특성에 대한 복잡한 측정이 일반적으로 필요하다. 이 경우, 각 제조된 브레이크 제어 어셈블리를 시험대에 연결하는 것이 필요할 것이고, 이는 제조 비용에 바라지 않는 큰 영향을 미치게 될 것이다.
상술한 문제점들은 청구범위 제 1 항에 따른 보정 방법을 사용한 본 발명에 따라 해결된다.
본 발명의 방법에 따라, 작동 특성 곡선은 브레이크 장치의 작동중, 즉 예를 들면 자동차의 주행중에, 처음으로 미리 결정된다. 이러한 미리 결정된 작동 특성 곡선은 예를 들어 제조시에 저장되거나, 브레이크 제어 장치의 기동시에 부가적인 보정 절차에 의해 독립적으로 한 번 설정된다. 일반적인 작동 특성 곡선은 전자 브레이크 제어 작동 중(예를 들어 ABS 또는 ESP 제어 작동 중) 새로이 계산되거나 보정된다. 보정 목적을 위해서 학습 방법이 수행되는데, 여기서는 작동 특성 곡선이 새로이 계산되거나, 바람직하게는 미리 결정된 작동 특성 곡선의 보정을 위한 보정 값이 생성된다.
그 자체로 알려진, 그리고 예를 들면 TCS, YTC, ESP, EBV (EBV = electronic brake force distribution)와 같은 부가적인 제어에 의해 확장될 수 있는 잠김 방지 제어에서 본 방법 발명을 바람직하게 적용함에 있어서, 바퀴가 회전하고 있는 경우, 처음에 압력은 대응하는 유압 밸브에 의해 적어도 하나의 바퀴 실린더에서 알려진 방식으로 감소된다. 압력이 감소하는 이 단계 다음에는 소위 ABS 제어중의 압력 증가 단계가 있으며, 이러한 단계에서는 적절한 수와 지속시간의 수 개의 압력 증가 펄스가 만들어 진다. 이 과정은 몇 번 반복된다(제어 사이클).
현재 개개의 바퀴 실린더 압력 pz 과 관련된 바퀴가 불안정(잠김 압력 수준)하게될 때의 바퀴 실린더 압력 pz i에 대한 직접적인 결정은 바퀴 개개의 압력 센서 없이는 장치 내에서 이루어질 수 없다. 디지털 밸브가 있는 시스템에서 이러한 양을 결정하는 방법은 당 기술분야에서 그 자체로 알려져 있고 특허출원 EP 0 876 270 A1 (P 8598) 및 DE 197 37 779 A 에서 자세하게 설명되어 있다. 이러한 방법에서는, 압력 증가 시간의 계산을 위한 학습 방법이 실행되고 연속적인 압력 증가 펄스로부터 평균 압력 증가 구배가 얻어진다.
본 발명의 경우, 일정한 압력 증가 구배가 적어도 각각의 주행 상황에서 미리 결정되는데, 이것은 기존의 브레이크 장치와 대비되는 것이다. 각각 작동하는 밸브가 규정된 압력 증가 구배에서 개방되도록 하는 전류는 특히 결정되어야 하는 가변량이다. 따라서, 그 개방 전류에 근거하여 밸브에서의 구배를 조정하는 것이 인자에 의해 가능하다. 압력 증가 시간은 이 경우 일정한 비율로 기본적으로 미리 결정될 수 있다.
대응하는 제어 사이클의 총 압력차는, 압력 증가에 필요한 개별적인 펄스 동안의 개별적인 작동 간격 중에 각각 발생하는 압력 증가의 총합으로부터 기본적으로 얻어진다. 이러한 압력 증가 단계의 대응하는 압력 증가 시간 또는 개별적인 간격의 압력 요구치는, ABS 알고리즘이 처리되는 제어 장치에서 각 바퀴에 대하여 개별적으로 각 압력 증가 단계에 대하여 측정될 수 있는 총 압력 증가 P 에 대응하는 총 압력 증가 시간 Tactual 의 각 제어 사이클에 대한 총합을 유도한다.
학습 방법은 잠김 방지 제어의 수 개의 사이클(학습 사이클)을 통해 실시되는 것이 바람직하다. 각 사이클에서 또는 각기 적합한 사이클에서, 미리 결정된 특성 곡선은 현재 사이클에서 구해진 파라미터에 의해 회귀적 수식에 따라 보정이 이루어진다.
본 발명의 방법에 따라, 바람직하게 유압 밸브에 대한 작동 특성 곡선 G = f(I,ΔP) 또는 I = f´(ΔP, G) 는 각 개별적 밸브에 대하여 직접적으로 또는 간접적으로 결정되는데, I 는 밸브를 구동하기 위해 사용되는 자성 코일에 흐르는 전류를 나타내고, G는 밸브에 의해 발생되는 압력 구배를 나타내며, ΔP는 밸브가 아직 닫혀있는 상태일 때 밸브에서의 압력차를 나타낸다. 압력차는 밸브가 열릴 때 변하기 때문에, 함수 f 또는 f´에 근거하여 결정된 값은 단지 근사값이 된다.
바람직한 실시예에서, 일정한, 예를 들어 실험적으로 결정되는, 압력 증가 구배(예를 들면 약 300 bar/s 정도)는, 잠김 방지 제어 중에, 적어도 현재의 주행 상태(마찰 계수에 의존적일 수 있음)에서 또는 모든 주행 상태에서 미리 결정된다. 압력 증가 구배의 상세는 일정하게 정해진 밸브 전류를 조정하여 얻는다. 본 발명의 학습 방법을 수행하기 위해서, 이러한 압력 증가 구배를 통해 제어가 이루어진다. 여기서 설명되는 방법은, 현재의 보정된 특성 곡선 또는 학습된 보정 변수에 의해, 이러한 미리 결정된 압력 증가 구배에 대해 최적인 각 밸브 전류를 결정하게 된다.
상술한 바와 같이, 특히 바람직한 방식으로, 미리 결정된 압력 증가 구배를 검출된 주행 상태에 따라 노면의 마찰 계수 조건에 적합하게 할 수 있다. 그렇지만, 이 경우, 미리 결정되고 따라서 일정한 압력 증가 구배와, 밸브 전류는, 현재의 제어 작용이 완료될 때까지는 적어도 일정하게 유지된다.
본 방법에 따라, 보정 변수 k 는 바람직하게는 아래 수식에 따라 결정된다.
kn = 1 - (1 - KFil ,n-1) * √(Tactual ,n / Tnominal ,n)
여기서,
KFil ,n-1 = ((KFil ,n-2 * (n-2)) + kn) / (n-1)
n은 학습된 값 k 가 결정되어지는 제어 사이클의 수이다.
Tactual,n은 현재 이루어지는 압력 증가의 합산된 증가 시간이고, Tnominal,n는 소망하는 압력차와 공칭 구배로부터 계산되는 공칭 압력 증가 시간이다. 여기서, 압력차는 이전의 압력 감소로부터 결정된다.
값 Q 는 이전의 압력 감소의 압력 감소 차 ΔPreduction 와 현재 증가된 압력의 압력 증가 차 ΔPincrease 사이의 지수로서, 보정변수의 결정에 포함되는 것이 바람직하다.
Q = ΔPincrease / ΔPreduction
값 Q 는 바람직하게 보정 변수 k 와 곱하여진다.
kn = kn -1*Q
일반적으로 수 퍼센트의 범위 내에 있는 특성 곡선의 보정은 이러한 방법으로 얻어진다.
보정 변수 k 를 결정하는 다른 대안적인 바람직한 방법은 다음 수식에 따라 절대 보정을 하는 것이다.
kn = kn -1 + Q * i
여기서 파라미터 i 는 Q 에 의존적으로 가중되는 증폭 인자를 나타낸다. 마지막의 경우, KFil ,n- 1 를 계산할 필요는 없다.
이전의 제어 사이클이 보정을 필요로 하는 경우에만, 보정 인자 k 가 계산되는 것이 바람직하다. 보정은, 예를 들어 증가 펄스의 수가 예상과 일치하지 않을 때 요구된다.
유리하게, 학습 방법은 각 바퀴에 대하여 개별적으로 수행된다. 학습된 값은 점화 사이클 후에 적절히 저장되거나 또는 각 제어 작용에 대해 새롭게 계산된다. 고려되는 제어 사이클의 수 n 을 저장하는 카운터는 현재의 점화 사이클에 따라 또는 그에 무관하게 초기값으로 리셋될 수 있다. 적합하게, 파라미터 n 은 각 점화 사이클의 시작시에 리셋된다. 이러한 방법으로 작동 특성 곡선의 희망하는 정확도가 보다 짧은 시간에 얻어질 수 있다.
학습 방법은 바람직하게, 사이클의 ki 의 현재 값이 학습된 값과 비교해 단지 5% 미만으로 변화된 경우, 완료되는 것으로 생각할 수 있다.
총 압력 증가 시간 Tnominal 는 대개 선택적으로 수개의 펄스 중에 분배될 수 있고, 펄스의 수에 대한 최적값은 브레이크 시스템의 전기적 및 유압 특성에 좌우된다. 이러한 펄스 수에 대한 바람직한 범위는 대략 3 ~ 4 이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에서는, 제어를 향상시키기 위해, 학습 방법의 완료 후에, 추정되는 압력차에 대응하는 전류의 감소가 실행된다. 이리하여 I와 ΔP 에 따른 압력 증가 구배 (G) 의 상세가 얻어진다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상술한 방법으로 보정되는 일정한 미리 결정된 작동 특성 곡선은, 추가적인 과정에서 전자 제어 장치에 의해 예를 들어 처음의 동작시에 그 자체가 결정된다. 제 2 의 추가적인 보정 과정 중에는, 특히 개방 전류 특성 곡선 Iopen = G(ΔP) 가 확정되는데, 상기 개방 전류 특성 곡선 Iopen = G(ΔP) 는, 상기 결정된 보정 인자와 함께, 본 발명에 따른 보정된 작동 특성 곡선을 유도한다.
도 1 은 전기적으로 작동되는 유압밸브를 위한 작동 특성 곡선을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 도 1 의 실시예에 의해 아래에서 자세히 설명될 것이다.
전기 작동식 유압 밸브를 위한 작동 특성 곡선 G 1 을 도 1 의 그래프로 나타내었다. X축은 닫혀있는 밸브에서의 압력차다. 결정된 압력차를 조정하기 위해 필요한 밸브 코일 전류는 Y축에 나타내었다. 곡선 1 은 밸브가 막 열리려고 할 때 발생되는 개방 전류 Iopen 에 대응한다. 이러한 곡선은 시작점으로서 학습 방법에 대한 기초가 되는 보정될 작동 곡선과 관계된다. 제품 라인의 모든 밸브에 적합한 곡선 1 에 대한 중간 과정을 정의하고, 장치 제어기의 메모리에 영구적으로 이 곡선을 저장하는 것이 적절하다. 점 2 는 검토 중인 브레이크 장치에 있는 밸브의 측정값을 나타낸다. 점 4 는 제조 공차로 인하여 개방 전류/압력의 곡선에 있어서 검토 중인 밸브와 다른 거동을 갖는 동일한 시리즈의 다른 밸브의 측정값을 나타낸다.
초기에는, 300 bar/s의 고정된 압력 증가 구배 Gfixed 가 미리 결정된다. 이미 언급된 바대로, 브레이크 장치의 전자 제어기에서는, 곡선 Iopen = G(ΔP) 는 각 밸브에 대하여 메모리에 개별적으로 저장되어 있는데, 이 곡선은 관련된 밸브가 막 열리려고 할 때의 전류를 나타낸다. 초기에 메모리된 값 Iopen 은 제조상의 이유로 발생된 밸브의 공차를 아직 완전히 고려하지 않는 것이어서 예를 든 방법으로 보정되어야 한다. 이를 위해, 먼저 공칭 압력 증가 시간이 수식 Tnominal = ΔP/Gfixed 에 따라 ABS에 의해 미리 결정되는 압력차 ΔP 로부터 결정된다. 보정 인자 k1의 초기값으로 0.8이 결정된다. 첫 번째 제어 사이클에 대해서, 공칭전류 Inominal = Iopen * k1 (도 1 에서 점 3)가 얻어진다. 보정 변수 k 에 대한 각각의 현재값은 다음 식에 따라 얻어진다.
kn = 1 - (1 - KFil ,n-1) * √(Tactual ,n / Tnominal ,n)
여기서,
KFil ,n-1 = ((KFil ,n-2 * (n-2)) + kn) / (n-1)
n은 학습된 값 k 가 결정되어지는 제어 사이클의 수이다.
Tactual은 현재 이루어지는 압력 증가의 합산된 증가 시간이고, Tnominal는 희망하는 압력차(이전 압력 감소로부터 결정됨)와 공칭 구배로부터 계산되는 공칭 압력 증가 시간이다. 이는, 미리 결정된 압력 증가 구배와 실제 압력 증가 구배사이의 차가 유압 밸브의 작동 특성 곡선을 회귀적으로 최적화하는데 이용될 수 있음을 보여준다.

Claims (9)

  1. 전기적으로 작동하는 하나 이상의 아날로그 작동 유압밸브를 보정하는 방법에 있어서, 브레이크 장치의 작동 중에, 초기에 적어도 하나 또는 각각 하나의 작동 특성 곡선이 미리 결정되고, 이어서, 상기 미리 결정된 작동 특성 곡선은 학습 방법에 의해 보정되고, 보정을 위해 작동 특성 곡선이 새로이 계산되거나, 또는, 현재의 작동 특성 곡선의 보정을 위해 보정 변수가 결정되고,
    학습 방법은 밸브에 대한 보정 변수 k 를 얻는데 사용되고, 상기 보정 변수는, 보정된 작동 특성 곡선을 얻기 위해, 밸브의 미리 결정된 작동 특성 곡선에 곱해지고,
    보정 변수 k 는 식 " kn = 1 - (1 - KFil,n-1) * √(Tactual,n / Tnominal,n) "을 통하여 구해지고(여기서 KFil,n-1 = ((KFil,n-2 * (n-2)) + kn) / (n-1), n 은 학습된 값 k 가 결정되어지는 제어 사이클의 수, Tactual,n은 현재 이루어지는 압력 증가의 합산된 증가 시간/압력 요구치이고, Tnominal,n는 희망하는 압력차와 공칭 구배로부터 계산되는 공칭 압력 증가 시간이고, 압력차는 이전의 압력 감소로부터 결정됨),
    값 Q 는 이전의 압력 감소의 압력 감소 차 ΔPreduction 와 현재 증가된 압력의 압력 증가 차 ΔPincrease 사이의 지수로서, 보정 변수 k 의 결정에 포함되는 것을 특징으로 하는 아날로그 작동 유압밸브를 보정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 학습 방법은 잠김 방지 제어의 n 번의 수 사이클을 통하여 실시되고, 각 사이클에서, 상기 미리 결정된 특성 곡선이 현재의 사이클에서 구해진 파라미터에 의해 회귀적인 방식에 따라 보정되는(학습 사이클) 것을 특징으로 하는 아날로그 작동 유압밸브를 보정하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 보정의 목적을 위해, 바퀴 제어 중 요구되는 압력 증가 시간 또는 압력 요구치가 수집되고, 보정된 특성 곡선 또는 보정 변수들이 상기 수집된 압력 증가 시간 또는 압력 요구치를 기초로 각각 계산되는 것을 특징으로 하는 아날로그 작동 유압밸브를 보정하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 미리 결정된 작동 특성 곡선은, 제조시 고정되도록(ROM) 또는 지울 수 있도록(RAM, EEPROM등) 최초 학습 사이클 전에 기본적인 브레이크 장치에 저장되거나, 또는 제 2 의 추가적인 보정 과정에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 아날로그 작동 유압밸브를 보정하는 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 학습 방법 중에, 미리 결정된 압력 증가 구배에 대해 최적인 각 밸브 전류의 값이 결정되고, 이러한 값은 결정된 보정 변수 또는 결정된 보정 작동 특성 곡선에 의한 제어가 완료될 때까지는 현재의 제어에서 적어도 수정되지 않는 것을 특징으로 하는 아날로그 작동 유압밸브를 보정하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 잠김 방지 제어의 압력 증가 구배는, 결정된 보정 변수 또는 결정된 보정 작동 특성 곡선을 이용함으로써, 적어도 현재의 주행 상태에서 또는 모든 주행 상태에서 미리 결정되고, 새롭게 미리 결정된 구배에 대한 학습 방법이 새롭게 미리 결정된 구배에 대하여 수행되는 것을 특징으로 하는 아날로그 작동 유압밸브를 보정하는 방법.
  9. 제 1 항에 기재된 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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