KR101296595B1

KR101296595B1 - 차량 제동력 분배 제어장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101296595B1
Application number: KR1020080082549A
Authority: KR
Inventors: 최재범
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2013-08-14
Also published as: KR20100023664A

Abstract

본 발명은 차량 제동력 분배 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 차량의 감속도를 감지하는 감속도감지부와, 전륜과 후륜의 제동압력을 감지하는 압력감지부와, 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 제동압조절기와, 감지된 차량의 감속도를 근거로 하여 전륜과 후륜의 합산된 제동압력을 전륜과 후륜의 제동압력으로 분배하고, 분배된 제동압력에 기초하여 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함함으로써 차량의 제동시 전륜과 후륜의 제동압력을 감지하여 전륜과 후륜의 무게 이동비율에 따라 적절한 제동력 분배 제어를 수행할 수 있어 차량의 안정성을 향상시킬 수 있음은 물론 최대 제동력을 안정적으로 확보할 수 있다.

Description

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

본 발명은 차량의 제동시 전륜과 후륜의 제동력을 분배하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전륜과 후륜의 제동압력을 효율적으로 분배하여 차량의 제동 안정성과 제동력을 향상시키는 차량 제동력 분배장치 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 분배될 필요가 있다.

종래의 전자 제동력 분배 시스템(Electronic Brake force Distribution system)에서 전륜과 후륜의 제동압력 분배시 차륜속도센서로부터 검출되는 바퀴의 회전속도로부터 추정되는 차량의 감속도와 차륜의 슬립율을 이용하고 있다. 즉, 차량의 감속도가 기준값보다 적으면 부하전달이 발생되지 않는다고 가정하여 전륜의 제동압력과 후륜의 제동압력을 동일하게 분배하고, 차량의 감속도가 기준값보다 크면 부하전달이 발생한다고 가정하여 후륜의 슬립율이 전륜의 슬립율보다 커지는 경우 후륜의 제동압력의 상승을 제한하는 방식으로 전륜과 후륜의 제동압력을 분배한다. 이는 차량의 제동시 관성에 의해 무게중심이 이동하고 제동력은 수직력(Normal force)에 비례하기 때문에 앞쪽에 더 많은 압력을 형성하는 것이 유리하기 때문이다.

하지만, 종래에는 각 바퀴에 별도로 제동압력을 검출하기 위한 압력센서를 마련하고 있지 않으므로 정밀한 압력제어가 어려워 전륜과 후륜의 제동력이 이상적으로 분배되지 않는다. 따라서, 후륜의 슬립량을 모니터링하여 일정범위를 넘어선 경우 후륜의 압력을 제한하는 하기 때문에 슬립이 적은 경우에는 이상적인 제동력 분배 곡선을 따르지 않는다.l 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 낮추기 때문에 차량의 안정성은 어느 정도 확보 가능하지만, 반대로 최대 제동력을 확보할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 차량의 전륜과 후륜의 정확한 압력 제어를 통해 전륜과 후륜의 제동력을 이상적으로 분배함으로써 차량의 최대 제동력을 확보할 수 있는 차량 제동력 분배 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 제동력 분배 제어장치는 차량의 감속도를 감지하는 감속도감지부와, 전륜과 후륜의 제동압력을 감지하는 압력감지부와, 상기 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 제동압조절기와, 상기 감지된 차량의 감속도를 근거로 하여 상기 전륜 측과 후륜 측의 무게를 산출하고, 산출된 무게의 비율을 근거로 상기 전륜과 후륜의 제동압력의 분배율을 결정하고, 상기 결정된 분배율에 근거하여 상기 감지된 전륜과 후륜의 합산된 제동압력을 상기 전륜과 후륜의 제동압력으로 분배하고, 상기 분배된 제동압력에 기초하여 상기 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 전륜과 후륜에 대한 제동압력의 분배율을 다음의 식 [1] 내지 [3]에 의해 결정하는 것을 포함할 수 있다.
Pf/Pr = Wf/Wr 식 [1]
Wf = (W*b/L) + (h*W*Dx / L*g) 식 [2]
Wr = W*c/L - (h*W*Dx / L*g) 식 [3]
(여기서, Pf는 전륜측 제동압력값, Pr는 후륜측 제동압력값, Wf는 전륜측 무게값, Wr는 후륜측 무게값, W는 차량 중심무게, b는 차량 중심에서 후륜바퀴까지의 수평거리, L은 전륜과 후륜사이의 거리, g는 중력감속도, Dx는 차량 감속도, c는 차량 중심에서 전륜바퀴까지의 수평거리, h는 차량 중심에서 노면까지의 거리이다.)

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또한, 본 발명의 다른 차량 제동력 분배 제어방법은 차량 제동시 차량의 감속도를 감지하고, 전륜과 후륜의 제동압력을 감지하고, 상기 감지된 차량의 감속도를 근거로 차량의 전륜측 무게와 후륜측 무게를 산출하고, 상기 산출된 전륜측 무게와 후륜측 무게 비율에 기초하여 상기 전륜과 후륜의 제동압력의 분배율을 결정하고, 상기 결정된 전륜과 후륜의 제동압력의 분배율을 근거로 하여 상기 감지된 전륜과 후륜의 합산된 제동압력을 상기 전륜과 후륜의 제동압력으로 분배하고, 상기 분배된 제동압력에 기초하여 상기 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 것을 포함하되, 상기 전륜과 후륜에 대한 제동압력의 분배율은 다음의 식 [1] 내지 [3]에 의해 결정되는 것을 포함할 수 있다.
Pf/Pr = Wf/Wr 식 [1]
Wf = (W*b/L) + (h*W*Dx / L*g) 식 [2]
Wr = W*c/L - (h*W*Dx / L*g) 식 [3]
(여기서, Pf는 전륜측 제동압력값, Pr는 후륜측 제동압력값, Wf는 전륜측 무게값, Wr는 후륜측 무게값, W는 차량 중심무게, b는 차량 중심에서 후륜바퀴까지의 수평거리, L은 전륜과 후륜사이의 거리, g는 중력감속도, Dx는 차량 감속도, c는 차량 중심에서 전륜바퀴까지의 수평거리, h는 차량 중심에서 노면까지의 거리이다.)

본 발명에 따르면, 차량의 제동시 전륜과 후륜의 제동압력을 감지하여 전륜과 후륜의 무게 이동비율에 따라 적절한 제동력 분배 제어를 수행함으로써 차량의 안정성을 향상시킬 수 있음은 물론 최대 제동력을 안정적으로 확보할 수 있는 효과가 있다.

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

도 1은 본 발명에 따른 차량 제동력 분배 제어장치의 제어블록도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 제동력 분배 제어장치는 감속도감지부로서의 휠 속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)와, 압력감지부로서의 압력센서(40a, 40b, 40c, 40d)와, 전반적인 제어를 수행하는 제어부(50)와, 제동압력을 조절하는 제동압조절기(60)를 구비한다.

휠 속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)는 각 바퀴(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되며 바퀴속도를 검출한다.

압력센서(40a, 40b, 40c, 40d)는 각 바퀴의 휠 실린더(30a, 30b, 30c, 30d)측에 설치되며 각 바퀴의 제동압력을 검출한다.

제어부(50)는 휠 속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)로부터 감지된 바퀴속도로부터 차량의 감속도를 감지함과 함께 각 압력센서(40a, 40b, 40c, 40d)로부터 전륜과 후륜의 평균 제동압력을 감지하고, 감지된 차량의 감속도를 근거로 하여 전륜과 후륜의 합산된 제동압력을 전륜과 후륜의 제동압력으로 분배하고, 분배된 제동압력에 기초하여 전륜과 후륜에 제동압력을 조절하도록 하기 위한 신호를 출력한다.

제동압조절기(60)는 제어부(50)의 제어신호에 따라 전륜과 후륜의 제동압력을 가압하거나 감압한다.

도 2는 이상적인 제동력 배분곡선을 설명하기 위한 그래프를 도시한 것이다. 도 3은 차량 제동시 차량의 무게중심 이동에 따른 전륜측과 후륜측의 무게를 변화를 보인 것이다.

상위 제어기에서 일정 압력을 요구하면 4개의 제동압력의 총합은 같되, 도 2와 같은 이상 제동력 배분 곡선에 따라 전륜과 후륜의 압력을 배분하게 된다. 즉, 제동력은 수직력에 비례하기 때문에 전륜과 후륜의 제동압력 배분은 도 3과 같이 차량 제동시의 무게이동을 고려하여야 한다.

따라서, 전륜과 후륜에 배분되는 제동압력 량은 차량의 감속도가 변화함에 따라 실시간으로 변경된다.

상기한 제어부(50)는 차량의 감속도에 따라 전륜 측과 후륜 측의 무게를 산출하고, 산출된 무게의 비율에 따라 전륜과 후륜의 제동압력의 분배율을 조절한다. 전륜과 후륜에 대한 제동압력의 분배율은 다음의 식 [1] 내지 [3]에 의해 결정된다.

Pf/Pr = Wf/Wr 식 [1]

Wf = (W*b/L) + (h*W*Dx / L*g) 식 [2]

Wr = W*c/L - (h*W*Dx / L*g) 식 [3]

(여기서, Pf는 전륜측 제동압력값, Pr는 후륜측 제동압력값, Wf는 전륜측 무게값, Wr는 후륜측 무게값, W는 차량 중심무게, b는 차량 중심에서 후륜바퀴까지의 수평거리, L은 전륜과 후륜사이의 거리, g는 중력감속도, Dx는 차량 감속도, c는 차량 중심에서 전륜바퀴까지의 수평거리, h는 차량 중심에서 노면까지의 거리, W*b/L는 차량 정지시 전륜측 무게값이고, W*c/L는 차량 정지시 후륜측 무게값이다.)

식 [2]와 [3]을 살펴보면, 차량 감속도가 큰 경우 차량의 전륜측 무게(Wf)는 무거워지고 차량의 후륜측 무게는 가벼워짐을 알 수 있다. 반대로, 차량 감속도가 적은 경우 차량의 전륜측 무게(Wf)는 가벼워지고 차량의 후륜측 무게는 무거워짐을 알 수 있다.

도 2에서 그래프의 가로축을 전륜의 제동력으로 정의하고, 세로축을 후륜의 제동력으로 정의하면, 도 2와 같이 이상적인 제동력 분배 곡선은 나타난다. 이 이상 제동력 배분곡선 상에서의 전륜과 후륜의 제동력은 전륜과 후륜을 동시에 고착상태로 진행하는 경우의 각각의 제동력이다. 이는 수식적인 유도나 실차시험을 통해 얻을 수 있으며, 수식이나 실차시험에서 얻은 이상 제동력 배분곡선에 대응하는 전륜과 후륜의 각각의 제동압력 값들은 플래쉬 메모리 등과 같은 저장장치에 미리 저장시켜 둔다.

전륜과 후륜의 제동압력 분배 결정은 차량의 감속도로부터 얻어지는 차량의 전륜측 무게와 차량의 후륜측 무게를 이용한다. 즉, 전륜의 제동압력과 후륜의 제 동압력은 전륜측 무게와 후륜측 무게의 비율에 따라 실시간으로 변화된다. 따라서, 무게중심 이동에 따른 부하 전달이 큰 상태에서는 전륜측 무게가 증가하기 때문에 현재의 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력이 줄여들어 후륜이 전륜보다 먼저 고착상태로 진행하지 않는다.

한편, 무게중심 이동에 따른 부하 전달이 적은 상태에서는 현재의 전륜의 제동압력에 대응하는 후륜의 제동압력이 상대적으로 증가되어 전륜이 후륜보다 먼저 고착상태로 진행되지 않음과 함께 후륜의 제동압력이 증가됨에 따라 최대제동력을 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제동력 분배 제어방법에 대한 제어흐름도이다. 도 3을 살펴보면, 먼저, 차량의 제동시 제어부(50)는 전륜의 휠 실린더(20a, 20b)측에 마련된 압력센서(30a, 30b)를 통해 전륜의 평균 제동압력을 감지한다(100).

이와 함께 제어부(50)는 후륜의 휠 실린더(20c, 20d)측에 마련된 압력센서(30c, 30d)를 통해 후륜의 평균 제동압력을 감지한다(110).

그리고, 제어부(50)는 휠 속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)를 통해 감지되는 바퀴속도를 근거로 하여 차량의 감속도를 감지한다(120).

차량의 감속도 감지 후 제어부(50)는 차량의 감속도에 따라 차량의 전륜측 무게(Wf)와 후륜측 무게(Wr)를 산출한다(130).

차량의 전륜측 무게(Wf)와 후륜측 무게(Wr)를 산출 후 제어부(50)는 산출된 무게의 비율에 따라 전륜과 후륜의 제동압력을 합산한 제동압력을 전륜과 후륜의 제동압력으로 분배한다(140). 즉, 상술한 바와 같이, 전륜과 후륜에 대한 제동압력의 분배율은 다음의 식 [1] 내지 [3]에 의해 결정된다.

Pf/Pr = Wf/Wr 식 [1]

Wf = (W*b/L) + (h*W*Dx / L*g) 식 [2]

Wr = W*c/L - (h*W*Dx / L*g) 식 [3]

전륜과 후륜의 제동압력 분배 결정은 차량의 감속도로부터 얻어지는 차량의 전륜측 무게와 차량의 후륜측 무게의 비율에 따라 실시간 변화된다.

그런 후 제어부(50)는 분배 결정된 전륜과 후륜의 제동압력에 도달하도록 제동압조절기(60)를 통해 전륜과 후륜의 제동압력을 조절한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제동력 분배 제어장치의 제어블록도이다.

도 2는 도 1에서 이상적인 제동력 배분곡선을 설명하기 위한 그래프이다.

도 3은 도 1에서 차량 제동시 차량의 무게중심 이동에 따른 전륜측과 후륜측의 무게를 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 제동력 분배 제어방법에 대한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10a, 10b, 10c, 10d : 바퀴 20a, 20b, 20c, 20d : 휠 속도센서

30a, 30b, 30c, 30d : 휠 실린더 40a, 40b, 40c, 40d : 압력센서

50 : 제어부 60 : 제동압조절기

Claims

차량의 감속도를 감지하는 감속도감지부와,

전륜과 후륜의 제동압력을 감지하는 압력감지부와,

상기 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 제동압조절기와,

상기 감지된 차량의 감속도를 근거로 하여 상기 전륜 측과 후륜 측의 무게를 산출하고, 산출된 무게의 비율을 근거로 상기 전륜과 후륜의 제동압력의 분배율을 결정하고, 상기 결정된 분배율에 근거하여 상기 감지된 전륜과 후륜의 합산된 제동압력을 상기 전륜과 후륜의 제동압력으로 분배하고, 상기 분배된 제동압력에 기초하여 상기 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함하고,

상기 제어부는 상기 전륜과 후륜에 대한 제동압력의 분배율을 다음의 식 [1] 내지 [3]에 의해 결정하는 것을 포함하는 차량 제동력 분배 제어장치.

Pf/Pr = Wf/Wr 식 [1]

Wf = (W*b/L) + (h*W*Dx / L*g) 식 [2]

Wr = W*c/L - (h*W*Dx / L*g) 식 [3]

(여기서, Pf는 전륜측 제동압력값, Pr는 후륜측 제동압력값, Wf는 전륜측 무게값, Wr는 후륜측 무게값, W는 차량 중심무게, b는 차량 중심에서 후륜바퀴까지의 수평거리, L은 전륜과 후륜사이의 거리, g는 중력감속도, Dx는 차량 감속도, c는 차량 중심에서 전륜바퀴까지의 수평거리, h는 차량 중심에서 노면까지의 거리이다.)
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차량 제동시 차량의 감속도를 감지하고,

전륜과 후륜의 제동압력을 감지하고,

상기 감지된 차량의 감속도를 근거로 차량의 전륜측 무게와 후륜측 무게를 산출하고,

상기 산출된 전륜측 무게와 후륜측 무게 비율에 기초하여 상기 전륜과 후륜의 제동압력의 분배율을 결정하고,

상기 결정된 전륜과 후륜의 제동압력의 분배율을 근거로 하여 상기 감지된 전륜과 후륜의 합산된 제동압력을 상기 전륜과 후륜의 제동압력으로 분배하고,

상기 분배된 제동압력에 기초하여 상기 전륜과 후륜의 제동압력을 조절하는 것을 포함하되,

상기 전륜과 후륜에 대한 제동압력의 분배율은 다음의 식 [1] 내지 [3]에 의해 결정되는 것을 포함하는 차량 제동력 분배 제어방법.

Pf/Pr = Wf/Wr 식 [1]

Wf = (W*b/L) + (h*W*Dx / L*g) 식 [2]

Wr = W*c/L - (h*W*Dx / L*g) 식 [3]

(여기서, Pf는 전륜측 제동압력값, Pr는 후륜측 제동압력값, Wf는 전륜측 무게값, Wr는 후륜측 무게값, W는 차량 중심무게, b는 차량 중심에서 후륜바퀴까지의 수평거리, L은 전륜과 후륜사이의 거리, g는 중력감속도, Dx는 차량 감속도, c는 차량 중심에서 전륜바퀴까지의 수평거리, h는 차량 중심에서 노면까지의 거리이다.)