KR101394072B1 - 차륜 속도 감지장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

톤휠 편차의 영향을 최소화할 수 있는 차륜 속도 감지장치의 제어방법을 개시한다. 차륜 속도 감지장치는 톤휠의 회전에 따라 발생하는 파형을 일정한 주기 시간 동안 입력받고, 일정한 주기 시간 동안 입력되는 파형의 에지가 기준횟수보다 적은 저속구간에서 상술한 파형의 적어도 2주기 이상을 이용하여 차륜의 속도를 계산하므로 톤휠의 불량에 따른 단독편차가 발생하더라도 측정된 차륜의 속도와 실제 속도와의 편차를 줄일 수 있다.

Description

차륜 속도 감지장치의 제어방법{CONTROL METHOD OF WHEEL SPEED SENSING DEVICE}

본 발명은 휠의 회전수를 감지할 수 있는 차륜 속도 감지장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 주행 중 제동력을 발생시킬 때 제동력이 가해진 상태에서 회전하는 차륜의 회전수를 감지하여 차륜의 속도를 감지하는 차륜 속도 감지장치가 필수적으로 요구된다.

차륜 속도 감지장치는 차륜과 함께 회전하는 디스크의 내측에 마련되어 차륜의 회전속도를 감지한다. 차륜 속도 감지장치는 디스크를 관통하는 휠축에 결합되어 디스크의 회전 시 회전하는 톤휠과, 톤휠에 근접 설치되어 자속의 변화가 발생되는 원리를 이용하여 톤휠의 회전속도를 감지하는 감지센서를 포함하여 구성될 수 있다.

차륜 속도 감지장치는 차륜의 속도를 구하기 위해 주기 측정 방식을 이용한다. 주기 측정 방식은 일정한 시간 동안 입력된 주파수의 주기를 이용하여 차륜의 속도를 구하는 방식이다. 톤휠의 치륜 수는 보통 48개로 이루어지며, 보통 5m/sec 내지 7m/sec정도의 간격에서 특정 시간마다 입력된 파형을 연산하여 차륜 속도를 구할 수 있다.

이러한 차륜 속도 감지장치는 톤휠의 제작상태가 좋지 않을 경우 톤휠의 산과 골에 편차가 발생하여 감지된 속도의 시간에 따른 편차가 발생할 수 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 톤휠 편차의 영향을 최소화할 수 있는 차륜 속도 감지장치의 제어방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 차륜 속도 감지장치의 제어방법은 톤차륜의 회전에 따라 발생하는 파형을 일정한 주기 시간 동안 입력받고, 상기 일정한 주기 시간 동안 입력되는 파형의 에지가 기준횟수보다 적은 저속구간에서 상기 파형의 적어도 2주기 이상을 이용하여 차륜의 속도를 계산할 수 있다.

상기 일정한 주기 시간은 상기 차륜 속도를 계산하기 위해 파형의 에지 정보를 획득하는 구간이며, 상기 에지 정보는 파형의 오름(rise)이 발생하는 시간정보와 내림(fall)이 발생하는 시간 정보를 포함할 수 있다.

상기 파형의 적어도 2주기 이상을 이용하여 차륜의 속도를 계산하는 것은, 상기 일정한 주기시간 동안 입력되는 파형의 에지의 시간 정보와 상기 에지의 2주기 전에 발생한 에지의 시간 정보를 이용하여 차륜의 속도를 계산할 수 있다.

상기 차륜의 외경과 상기 톤휠의 치륜의 개수를 이용하여 상기 차륜의 속도를 계산할 수 있다.

이상에서 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일측면에 의하면 차륜의 속도 계산 시 2주기 이상의 파형을 이용하여 차륜의 속도를 구하므로 톤휠의 불량에 따른 단독편차가 발생하더라도 측정된 차륜의 속도와 실제 속도와의 편차를 줄일 수 있다는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 의한 차륜 속도 감지장치가 구비된 디스크 브레이크를 도시한 도면
도 2는 도 1에 도시된 차륜 속도 감지장치의 센싱유닛과 이에 연결된 블록도를 도시한 도면
도 3a는 도 2의 슈미트 트리거에서 제어부로 입력되는 파형을 도시한 파형도이며, 도 3b는 차륜 속도 계산결과를 나타낸 도표

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

도 1 은 본 발명의 일실시예에 의한 차륜 속도 감지장치가 구비된 디스크 브레이크를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 차륜 속도 감지장치의 센싱유닛과 이에 연결된 블록도를 도시한 도면이다.

디스크 브레이크는 도 1에 도시한 것처럼, 차량의 휠(미도시)이 결합되는 허브(10)에 장착되어 허브(10)와 함께 회전하는 디스크(20)를 포함하여 구성된다. 디스크(20)는 브레이크 패드(미도시)와 마찰하여 제동력을 발생한다. 디스크(20)는 내판(21)과 외판(22)이 그 사이에 방사상으로 형성된 리브(23)에 의해 일체를 이루며 마련된다.

디스크 브레이크는 주행 중 제동력을 발생시킬 때 제동력이 가해진 상태에서 회전하는 차륜의 회전수를 감지하는 차륜 속도 감지장치(30)를 포함하여 구성될 수 있다.

차륜 속도 감지장치(30)는 디스크(20)를 관통하는 휠축(11)에 결합되어 디스크(20)의 회전 시 함께 회전하는 톤휠(40)과, 톤휠(40)에 근접 설치되어 자속의 변화가 발생되는 원리를 이용하여 톤휠(40)의 회전속도를 제어부(110)로 전달하는 센싱유닛(50)을 포함하여 구성될 수 있다.

톤휠(40)은 원판 형상의 외주연에 산(41)과 골(42)로 이루어진 톱니형상이 반복되게 형성된 외관을 가질 수 있다. 톤휠(40)은 강자성체인 강철로 이루어지며, 그 중심부에 휠축(11)이 끼워져 디스크(20)의 회전 시 회전된다.

센싱유닛(50)은 도 2에 도시한 것처럼, 홀더(60)와, 홀더(60)에 내장되고 톤휠(40)의 회전에 의해 자장변화를 일으키는 마그넷(70)과, 마그넷(70)의 자장변화를 전기적인 신호로 변환하여 슈미터 트리거(100)로 전달하는 홀 IC센서(80)를 포함할 수 있다.

홀 IC센서(80)는 톤휠(40)이 회전하면 톤휠(40)의 산(41)과 골(42)의 회전에 따라 사인파를 출력한다. 사인파는 슈미터 트리거(100)에 입력되고, 입력된 사인파는 구형파로 변환되어 제어부(110)로 출력된다.

제어부(110)는 주기 측정 방식을 이용하여 차륜의 속도를 계산한다. 주기 측정 방식은 일정한 시간 간격 동안 입력되는 파형의 주기를 이용해 차륜의 속도를 계산하는 방식이다. 일정한 시간 간격은 보통 5ms~7ms정도이며, 이하 7ms를 파형의 주기를 연산하는 시간 간격으로 하여 실시예를 설명한다.

제어부(110)는 슈미터 트리거(100)로부터 구형파를 입력받고, 입력된 구형파의 주기를 연산하여 차륜의 속도를 계산한다. 제어부(110)는 적어도 2주기 이상의 파형의 주기에 따라 차륜의 속도를 계산하며, 그 구체적인 방법에 대해서는 도 3에서 후술하기로 한다.

메모리(120)는 제어부(110)를 통해 입력되는 파형의 주기 정보를 저장한다. 파형의 주기 정보는 파형의 에지 정보를 포함한다. 파형의 에지 정보는 파형의 오름(rise)과 내림(fall)정보를 포함한다. 오름정보와 내림정보는 파형의 오름이 발생하는 시간정보와 내림이 발생하는 시간정보를 포함한다.

한편, 본 발명의 일측면에 의한 톤휠(40)의 치륜 수는 48개로 이루어지며, 홀더(60)는 마그넷(70)과, 홀 IC센서(80)가 고정되는 구조를 가진다. 마그넷(70)은 홀더(60)에 고정되어 톤휠(40)의 회전에 의해 자장변화를 일으킨다.

도 3a는 도 2의 슈미트 트리거에서 제어부로 입력되는 파형을 도시한 파형도이며, 도 3b는 차륜 속도 계산결과를 나타낸 도표이다.

도 3a에 도시한 것처럼, 파형도의 점선은 휠의 속도를 계산하기 위해 제어부(110)가 펄스의 에지 정보를 획득하는 구간이다. 펄스의 에지 정보를 획득하는 구간은 일정한 시간 간격을 가지며, 7ms를 그 예로 들어 설명한다. 도 3a에서는 일정한 시간 간격 7ms 동안 오름(r3)에지와 내림(f3)에지를 포함하는 1개의 펄스가 입력되는 것을 알 수 있다. 또한, 점선구간 내에 입력되는 펄스는 이전 펄스와 간격이 다른 것을 알 수 있으며, 이를 단독 편차(Single Deviation : SD)가 발생하였다고 한다. 단독 편차는 톤휠(40)의 산(41)과 골(42)의 제조상태가 고르지 못해 발생할 수 있다. 단독편차가 발생하면 계산되는 차륜의 속도가 실제 차륜의 속도와 다르게 된다. 계산되는 차륜의 속도가 실제 차륜의 속도와 다르게 측정되면 신뢰성 있는 제어가 이루어질 수 없다.

제어부(110)는 톤휠(40)의 모양에 따른 단독편차가 발생할 경우, 계산되는 차륜의 속도와 실제 차륜의 속도와의 차이를 최대한 줄일 수 있도록 적어도 2주기 이상의 파형의 주기를 이용하여 차륜의 속도를 계산한다.

제어부(110)는 차륜의 저속 구간에서 적어도 2주기 이상의 파형의 주기를 이용하여 차륜의 속도를 계산하여 오차를 줄인다. 저속 구간이란 펄스의 에지 정보를 획득하는 구간 동안 제어부(110)에 입력되는 펄스의 에지가 기준횟수보다 적은(예를 들어, 0~4개 사이) 구간을 의미한다. 예를 들어, 도 3a의 점선 구간은 입력되는 에지가 2개이므로 저속구간임을 알 수 있다.

도 3b를 참조하면, 도 3a의 저속 구간 동안 단독편차가 발생하였을 경우 파형의 주기를 1주기만 이용하여 차륜의 속도를 측정한 경우보다 2주기를 이용하여 차륜의 속도를 측정한 경우에 차륜의 속도 편차가 줄어드는 것을 알 수 있다. 이하, 차륜의 속도를 계산하는 방법에 대해 구체적으로 알아본다.

제어부(110)는 아래와 같은 차륜의 속도 계산식에 의해 차륜의 속도를 계산한다.

식 1

차륜의 회전속도 = (차륜의 회전거리)/시간

여기서, 차륜의 외경은 2048mm이고, 톤휠(40)의 치륜수는 48개로 가정하여 파형의 주기를 1주기만 이용한 경우와 2주기를 이용한 경우의 차륜의 속도를 계산해보기로 한다.

(1)파형의 주기를 1주기만 이용한 경우- 펄스의 에지정보를 획득하는 구간

차륜의 회전속도 = (차륜의 외경/치륜의 개수)/(f3-f2) = (2048/48)/(7.6)

= 5.614 m/sec

(2)파형의 주기를 2주기만 이용한 경우-펄스의 에지정보를 획득하는 구간

차륜의 회전속도 = (차륜의 외경/치륜의 개수)/{(f3-f1)/2} = (2048/48)/{(15.6)/2} = 5.470 m/sec

(3)펄스의 에지정보를 획득하는 구간이 아닌 구간(단독편차가 없는 구간에서 정상적인 속도를 나타내는 구간)

차륜의 회전속도 = (차륜의 외경/치륜의 개수)/(f2-f1) = 5.333 m/sec

상술한 것처럼, 파형의 주기를 2주기 이용하여 차륜의 속도(2)를 구할 경우에 파형의 주기를 1주기 이용하여 차륜의 속도(1)를 구한 경우보다 차륜의 실제 회전속도(3)와의 편차가 작은 것을 알 수 있다.

한편, 상술한 예에서는 파형의 주기를 2주기 이용한 것을 그 예로 들었으나, 3주기 이상의 주기를 이용하여 편차를 줄일 수 있음은 물론이며, 상술한 식에서 (외경/치륜의 개수)는 도 3a의 저속 구간에서 펄스가 1개만 입력되었으므로, 치륜 1개에 대응하는 거리를 구한 것이다.(치륜 1개 회전 시 펄스 1개 발생함)

한편, 도 3b에서 단독편차(SD)는 원래주기가“8ms(f2-f1)"이고 편차에 의한 주기가 7.6ms(f3-f2)이므로 5%(0.4/8 *100 = 5%)가 된다.

Claims (4)

1. 톤휠이 회전할 때에, 상기 톤휠의 모양에 따라 단독편차가 발생한 파형을 포함하여 일정한 주기 시간 동안 입력받고,
   상기 일정한 주기 시간 동안 입력되는 파형의 에지가 기준횟수보다 적은 저속구간에서 상기 파형의 적어도 2주기 이상을 이용하여 차륜의 속도를 계산하는 차륜 속도 감지장치의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 일정한 주기 시간은 상기 차륜의 속도를 계산하기 위해 파형의 에지 정보를 획득하는 구간이며, 상기 에지 정보는 파형의 오름(rise)이 발생하는 시간 정보와 내림(fall)이 발생하는 시간 정보를 포함하는 차륜 속도 감지장치의 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 파형의 적어도 2주기 이상을 이용하여 차륜의 속도를 계산하는 것은,
   상기 일정한 주기시간 동안 입력되는 파형의 에지의 시간 정보와 상기 에지의 2주기 전에 발생한 에지의 시간 정보를 이용하여 차륜의 속도를 계산하는 것인 차륜 속도 감지장치의 제어방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 차륜의 외경과 상기 톤휠의 치륜의 개수를 이용하여 상기 차륜의 속도를 계산하는 것인 차륜 속도 감지장치의 제어방법.

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