KR101405263B1 - 휠 속도 감지 장치 및 그 감지 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차륜의 회전에 대응하는 신호를 생성하고, 신호와 기준값을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 휠 속도 감지부; 디지털 신호가 하이 신호이면 기준값을 일정 비율로 증가시키고, 디지털 신호가 로우 신호이면 기준값을 감소시키고, 디지털 신호에 기초하여 차륜의 속도를 판단하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 차륜의 수분 유입에 의해 리키지가 발생하여 전류 펄스를 계속 하이로 인식하여 오작동할 때에도 차륜의 속도를 정확하게 감지할 수 있다. 또한 차륜의 속도가 정지하는 순간까지 차륜의 속도를 정확하게 감지할 수 있다.

Description

휠 속도 감지 장치 및 그 감지 방법 {Wheel speed sensing apparatus and method for sensing the same}
본 발명은 휠 속도 감지 장치 및 그 감지 방법에 관한 것으로, 특히 차량에 마련된 각 차륜의 속도 감지의 정확도 향상을 위한 휠 속도 감지 장치 및 그 감지 방법에 관한 것이다.
차량에는 차량의 안전성을 향상시키기 위해 전자 제어 시스템이 마련되어 있다. 이러한 전자 제어 시스템은, 미끄러운 노면에서의 슬립에 의한 브레이크의 잠김을 방지하고 제동 중 운전자에 의한 조향이 가능하도록 하는 안티-록 브레이크 시스템(ABS: Anti-lock Brake System), 미끄러운 노면에서 차량이 출발하거나 급발진 시 차량의 슬립을 방지하기 위한 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System), 차량의 자세를 안정적으로 제어하기 위한 차체 자세 안정 제어 시스템 (ESP: Electronic Stability Program, 또는 ESC라고도 함) 등이 있다.
이러한 전자 제어 시스템은 차량의 제동 성능이나 가속 성능을 확보하기 위해서 각 차륜의 속도를 검출하는 것이 매우 중요하다.
이에 따라 차량의 각 차륜의 드럼 내측에 설치되어 해당 차륜의 속도를 검출하고 검출된 차륜 속도를 전자 제어 유니트로 전송하는 휠 속도 감지 장치가 장착되어 있다.
이러한 휠 속도 감지 장치는 마그네트와 코일로 구성되어 있고, 톱니모양의 톤휠에 매우 근접한 간극을 유지하게끔 장착된다.
이러한 휠 속도 감지 장치는 톤휠이 외부로 노출되어 있어, 외부에서 이물질 유입이 용이하고, 유입된 이물질의 종류에 따라서 휠 속도 감지 장치와 톤 휠이 동작 도중 손상을 입는 문제점이 있다.
특히, 휠 속도 감지 장치에 유입된 이물질이 물인 경우, 물의 유입에 따라 휠 속도 감지 장치에서 전류 리키지(leakage)가 발생하여 휠 속도 감지 장치로부터 출력되는 전류가 계속 하이(High)를 유지하게 된다. 이에 따라 정확한 차륜 속도 감지가 어려운 문제점이 있다.
차륜에 수분이 유입되어도 차륜의 속도 감지가 가능한 휠 속도 감지 장치 및 그 감지 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 휠 속도 감지 장치는 차륜의 회전에 대응하는 신호를 생성하고, 상기 신호와 기준값을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 휠 속도 감지부; 상기 디지털 신호가 하이 신호인 시간을 카운트하는 타이머부; 및 상기 디지털 신호가 하이 신호이면 상기 타이머부를 구동시켜 제1시간을 카운트함과 함께 카운트되는 제1시간동안 상기 기준값을 일정 비율로 증가시키고, 상기 디지털 신호가 상기 하이 신호에서 로우 신호로 변경되면 상기 증가된 기준값을 미리 설정된 값만큼 감소시키고, 상기 휠 속도 감지부로부터 출력된 상기 디지털 신호에 기초하여 차륜의 속도를 판단하는 제어부를 포함할 수 있다.
삭제
제어부는, 차륜의 속도가 감소하면 디지털 신호가 하이 신호인지 판단하고, 디지털 신호가 하이 신호이면 타이머부의 구동을 제어하고, 타이머부의 구동시간이 제2시간이면 차량의 정지 상태로 판단한다.
제어부는, 증가된 기준값이 제한값 이상이면 수분 유입으로 인한 휠 속도 감지부의 고장으로 판단한다.
삭제
신호는, 차륜과 이격 설치된 마그네트의 자속 변화에 대응하는 전류값을 가지는 구형파 펄스의 신호이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 휠 속도 감지 방법은 차륜의 회전에 대응하는 신호를 생성하고, 상기 신호와 기준값을 비교하여 디지털 신호를 출력하고, 상기 디지털 신호가 하이 신호이면 상기 기준값을 제1시간 동안 일정 비율로 증가시키고, 상기 디지털 신호가 상기 하이 신호에서 로우 신호로 변경되면 상기 증가된 기준값을 미리 설정된 값만큼 감소시키고, 상기 디지털 신호에 기초하여 차륜의 속도를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
디지털 신호를 출력하는 것은, 신호가 기준값 이상이면 하이 신호를 출력하고, 신호가 기준값 미만이면 로우 신호를 출력한다.
기준값이 제한값 이상인지 판단하고, 기준값이 제한값 이상이면 수분 유입으로 인한 휠 속도 감지 장치의 고장으로 판단한다.
차륜의 속도가 감소하는지 판단하고, 차륜의 속도가 감소하면 디지털 신호가 하이 신호인지 판단하고, 디지털 신호가 제2시간 이상 하이 신호이면 차량의 정지 상태로 판단한다.
일 측면에 따르면 차륜의 수분 유입에 의해 리키지가 발생하여 전류 펄스를 계속 하이로 인식하여 오작동할 때에도 차륜의 속도를 정확하게 감지할 수 있다.
또한 차륜의 속도가 정지하는 순간까지 차륜의 속도를 정확하게 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 횔 속도 감지 장치의 구성도이다.
도 2a 및 도2b는 본 발명의 실시예에 따른 횔 속도 감지 장치의 구조 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 횔 속도 감지 장치의 정상 시 출력 파형도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 횔 속도 감지 장치의 수분 유입 시 출력 파형도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 횔 속도 감지 장치의 구성도이고, 도 2a 및 도2b는 본 발명의 실시예에 따른 횔 속도 감지 장치의 구조 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 휠 속도 감지 장치는 휠 속도 감지부(11), 제어부(12), 타이머부(13), 표시부(14)를 포함한다.
휠 속도 감지부(11)는 각 차륜에 인접 설치되어 각 차륜의 회전 속도를 감지한다. 즉 휠 속도 감지부(11)는 마그네트의 자속을 이용하여 각 차륜의 타이어 부근에 형성된 톤 휠의 돌기 부분을 감지한다.
이러한 휠 속도 감지부(11)는 복수의 홀센서(Hall IC: 11a, 11b)와 신호처리부(11c)를 가진다.
홀센서(11a, 11b)는 톤 휠(tone wheel)의 회전에 대응하여 마그네트로부터 나오는 자속이 변화하면 변화된 자속에 의해 유도 기전력이 발생된다.
신호처리부(11c)는 홀센서(11a, 11b)에서 발생된 유도 기전력의 신호에 포함된 노이즈를 필터링하고 필터링된 신호(즉 정현파)를 구형(square)파로 변환한다. 즉 신호처리부(11c)는 구형파의 전류 신호를 출력한다.
이러한 휠 속도 감지부(11)의 구조를 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 휠 속도 감지부(11)는 복수의 홀센서(Hall IC: 11a, 11b), 신호처리부(11c), 마그네트(11d)를 포함하고, 휠 속도 감지부(11)는 차륜의 톤 휠(21)에 인접 설치된다.
여기서 톤 휠(21)은 브레이크 디스크(미도시)와 연동되도록 설치되고, 외주면에 일정 간격으로 돌출 형성된 복수개의 치를 가진다.
그리고 휠 속도 감지부(11)는 톤 휠(21)의 치와 이격되어 위치하고, 마그네트(11d)의 자속의 변화를 이용하여 회전하는 치의 개수를 감지한다. 이때 감지된 톤 휠(21)의 치의 개수에 기초하여 휠의 회전 속도를 산출하는 것이 가능하다.
좀 더 구체적으로 휠 속도 감지부(11)는 자속이 변화하면 전류가 변화한다는 사실을 이용한 것으로, 톤 휠(21)의 치가 가까워지게 되면 마그네트(11d)의 자속이 늘어나고, 톤 휠(21)의 치가 멀어지면 마그네트(11d)의 자속이 적어지게 되며, 이러한 상태가 반복되면 코일(미도시)에 유기되는 전류도 증가와 감소를 반복하게 되어 홀센서(Hall IC: 11a, 11b)를 통해 정현파를 출력하게 된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 휠 속도 감지부(11)는 복수의 홀센서(Hall IC: 11a, 11b), 신호처리부(11c)를 포함하고, 휠 속도 감지부(11)는 차륜의 톤 휠(22)에 인접 설치된다.
여기서 톤 휠(22)은 브레이크 디스크(미도시)와 연동되도록 설치된다. 이러한 톤 휠(22)은 비자성체로 이루어진 몸체와, 몸체의 외주면에 복수의 N, S 극의 자성체가 교대로 형성된 마그네트를 포함한다.
휠 속도 감지부(11)는 톤 휠(22)과 이격되어 위치하고, 톤 휠(22)에 마련된 마그네트의 자속 변화를 감지한다. 이때 자속 변화에 기초하여 휠의 회전 속도를 산출하는 것이 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휠 속도 감지 장치에 마련된 휠 속도 감지부의 정상 시 출력 신호로, 홀센서 및 신호처리부의 출력 신호 그래프이다.
도 3의 a는 마그네트의 자속 변화에 대응하여 코일(미도시)에 유기되는 전류의 변화 그래프이고, b는 신호처리부(11c)를 통해 도 3의 a에 도시된 정현파 신호를 구형파 신호로 변환한 그래프이다. 여기서 구형파 신호는 치 또는 N, S극성 변화에 따른 자속 변화에 대응하는 전류값, 즉 제1전류값 및 제2전류값을 출력한다.
휠 속도 감지부(11)에 수분이 유입되지 않은 상태에서, 구형파의 제1전류값은 약 7mA정도이고, 제2전류값은 약 14mA 정도의 전류값이다.
여기서 제1전류값과 제2전류값은 수분 유입에 대응하여 상승한다.
그리고 구형파 신호를 디지털 신호로 변환시키는 변환의 기준값이 되는 미리 설정된 상수 전류값(PCCA: Preselected Constant Current Amount)은 제1전류값과 제2전류값의 중간 전류값을 갖도록 조정된다. 여기서 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)은 제어부(12)의 지시에 따라 조정된다.
즉, 미리 설정된 상수 전류값(PCCA: Preselected Constant Current Amount)은 휠 속도 감지부(11)에 수분이 유입되지 않은 경우 최초 약 10mA 정도의 전류값을 갖고, 휠 속도 감지부(11)로부터 하이 신호가 출력된 경우 제1전류값과 제2전류값에 기초한 값에서 일정 비율로 상승되고 휠 속도 감지부(11)로부터 로우 신호가 출력된 경우 상승된 값에서 일정 전류값만큼 감소된다.
아울러 휠 속도 감지부(11)로부터 로우 신호가 출력된 경우 제1전류값보다 3 내지 4mA 높게 설정되는 것도 가능하다.
도 3의 c에 도시된 바와 같이, 구형파의 전류값이 PCCA보다 작으면 디지털 인터페이스의 출력 신호로 로우 신호(0V)를 출력하고, PCCA 이상이면 디지털 인터페이스의 출력 신호로 하이 신호를 출력한다.
이와 같이 휠 속도 감지부(11)에 수분이 유입된 경우에도 차륜의 속도를 감지할 수 있다.
제어부(12)는 휠 속도 감지부(11)로부터 하이 신호가 입력되면 타이머부(13)의 구동을 지시하고, 타이머부(13)가 구동하는 제1시간 동안 일정 비율로 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)을 증가 조정한다.
그리고 제어부(12)는 조정된 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)과 제한값을 비교하고 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)이 제한값 이상이면 고장(fault)으로 판단한다.
제어부(12)는 휠 속도 감지부(11)로부터 로우 신호가 입력되면 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)을 일정 전류값만큼 감소 조정한다.
아울러 미리 설정된 상수 전류값(PCCA) 감소 조정 시 구형파의 제1전류값을 기준으로 제1전류값보다 3 내지 4mA 높은 전류값으로 조정하는 것도 가능하다.
여기서 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)을 일정 비율로 증가 조정하는 것은, 휠 속도 감지부(11)에 수분이 유입되면 리키지(leakage)가 발생하여 휠 속도 감지부(11)에서 출력되는 전류가 상승하기 때문이다.
즉, 구형파의 제1전류값과 제2전류값의 상승과 동시에 이 두 값을 구별하기 위한 PCCA도 상승시킴으로써, 휠 속도 감지부(11)에서 출력되는 구형파의 전류값으로부터 디지털의 하이와 로우 신호를 검출할 수 있다.
제어부(12)는 휠 속도 감지부(11)에서 전송된 디지털 신호에 기초하여 톤 휠(21)의 치의 개수를 검출하고, 검출된 치의 개수에 기초하여 차륜의 회전 속도를 산출한다. 또는 제어부(12)는 톤 휠(22)의 N, S 극성 변화 개수를 검출하여 차륜의 회전 속도를 산출한다.
제어부(12)는 차륜의 속도가 감소할 때 타이머부(13)의 구동을 제어하고, 휠 속도 감지부(11)로부터 하이 신호가 입력되더라도 하이 신호 입력 시간이 제2시간을 경과하면 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)의 증가 조정을 중지 제어하고, 차량이 정지 상태로 판단한다.
이와 같이 차륜의 속도가 정지하는 순간까지 차륜의 속도를 정확하게 감지할 수 있다.
타이머부(13)는 제어부(12)의 지시에 따라 휠 속도 감지부(11)로부터 하이(High) 신호 입력 시 카운트를 시작한다.
표시부(14)는 제어부(13)의 지시에 대응하여 휠 속도 감지부(11)의 수분 유입을 표시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휠 속도 감지 방법의 순서도로서, 도 5 내지 7을 참조하여 설명한다.
톤 휠(tone wheel)의 회전에 대응하여 마그네트로부터 나오는 자속이 변화하면 변화된 자속에 의해 유도 기전력이 발생되고, 발생된 유도 기전력의 신호에 포함된 노이즈를 필터링하고 필터링된 신호(즉 정현파)를 구형(square)파로 변환하여 출력(101)한다.
그리고 구형파 신호를 디지털 신호로 변환하기 위해, 구형파의 전류값을 미리 설정된 상수 전류값(PCCA: Preselected Constant Current Amount)과 비교한다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 구형파의 전류값이 PCCA보다 작으면 (b)에 도시된 바와 같이 디지털 신호의 출력 신호로 로우 신호를 출력하고, (a)에 도시된 바와 같이 PCCA 이상이면 (b)에 도시된 바와 같이 디지털 신호의 출력 신호로 하이 신호를 출력한다. 다음 디지털 출력 신호에 기초하여 차륜의 회전 속도를 산출한다.
좀 더 구체적으로, 디지털 신호 출력 시 휠 속도 감지부(11)로부터 하이 신호가 출력(102)되면 타이머부(13)를 구동시켜 제1시간을 카운트하고, 카운트 되는 제1시간 동안 일정 비율로 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)을 증가(103)시킨다. 이때 제1시간 동안 PCCA는 수십 uA/msec씩 증가한다.
다음 제1시간이 경과(104)하면 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)의 증가를 정지(105)시킨다.
다음 증가된 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)과 제한값을 비교(106)하고 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 증가된 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)이 제한값 이상이면 (b)에 도시된 바와 같이 제1시간이 경과한 후에도 휠 속도 감지부(11)로부터 하이 신호가 계속적으로 출력되고 이로 인해 고장(fault)으로 판단하며, 휠 속도 감지부(11)의 수분 유입을 표시부(14)에 표시(107)한다.
즉, 휠 속도 감지부(11)에 수분이 유입되지 않은 경우에는 휠 속도 감지부(11)에서 출력되는 구형파의 제1전류값과 제2전류값이 일정하기 때문에 PCCA를 증가와 감소에 의해 PCCA는 일정한 값을 유지하게 된다.
반면 휠 속도 감지부(11)에 수분이 유입되면 리키지(leakage)가 발생하여 휠 속도 감지부(11)에서 출력되는 전류가 상승, 즉 구형파의 제1전류값 및 제2전류값이 상승하고 이로 인해 구형파의 제1전류값 및 제2전류값에 기초한 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)이 증가하게 된다. 이에 따라, 증가 조정된 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)과 구형파의 제1전류값, 제2전류값을 비교하는 것이 가능하여 디지털의 하이와 로우 신호를 검출할 수 있다.
다음 휠 속도 감지부(11)로부터 로우 신호가 입력되면 증가된 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)을 일정 전류값만큼 감소(108)시킨다. 이때 미리 설정된 상수 전류값(PCCA) 감소 조정 시 구형파의 제1전류값을 기준으로 제1전류값보다 3 내지 4mA 높은 전류값으로 조정한다.
다음 감소된 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)과 제한값을 비교하고 감소된 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)이 제한값 이상이면 고장(fault)으로 판단하고, 휠 속도 감지부(11)의 수분 유입을 표시한다.
그리고 도 7에 도시된 바와 같이, 차륜의 속도가 감소할 때 휠 속도 감지부(11)로부터 하이신호가 입력되면 타이머부(13)를 구동시키고, 타이머부(13)의 구동 시간이 제2시간을 경과하면 미리 설정된 상수 전류값(PCCA)의 증가를 정지시키고, 차량이 정지된 상태로 판단한다. 이와 같이 차륜의 속도가 정지하는 순간까지 차륜의 속도를 정확하게 감지할 수 있다.
11: 휠 속도 감지부 11a, 11b: 홀센서
11c: 신호 처리부 11d: 마그네트
12: 제어부 13: 타이머부
14: 표시부 21, 22: 톤 휠

Claims (10)

  1. 차륜의 회전에 대응하는 신호를 생성하고, 상기 신호와 기준값을 비교하여 디지털 신호를 출력하는 휠 속도 감지부;
    상기 디지털 신호가 하이 신호인 시간을 카운트하는 타이머부; 및
    상기 디지털 신호가 하이 신호이면 상기 타이머부를 구동시켜 제1시간을 카운트함과 함께 카운트되는 제1시간동안 상기 기준값을 일정 비율로 증가시키고, 상기 디지털 신호가 상기 하이 신호에서 로우 신호로 변경되면 상기 증가된 기준값을 미리 설정된 값만큼 감소시키고, 상기 휠 속도 감지부로부터 출력된 상기 디지털 신호에 기초하여 차륜의 속도를 판단하는 제어부를 포함하는 휠 속도 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차륜의 속도가 감소하면 상기 디지털 신호가 하이 신호인지 판단하고, 상기 디지털 신호가 하이 신호이면 상기 타이머부의 구동을 제어하고, 상기 타이머부의 구동시간이 제2시간이면 차량의 정지 상태로 판단하는 휠 속도 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 증가된 기준값이 제한값 이상이면 수분 유입으로 인한 상기 휠 속도 감지부의 고장으로 판단하는 휠 속도 감지 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 신호는,
    상기 차륜과 이격 설치된 마그네트의 자속 변화에 대응하는 전류값을 가지는 구형파 펄스의 신호인 휠 속도 감지 장치.
  7. 차륜의 회전에 대응하는 신호를 생성하고,
    상기 신호와 기준값을 비교하여 디지털 신호를 출력하고,
    상기 디지털 신호가 하이 신호이면 상기 기준값을 제1시간 동안 일정 비율로 증가시키고,
    상기 디지털 신호가 상기 하이 신호에서 로우 신호로 변경되면 상기 증가된 기준값을 미리 설정된 값만큼 감소시키고,
    상기 디지털 신호에 기초하여 차륜의 속도를 판단하는 휠 속도 감지 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 디지털 신호를 출력하는 것은,
    상기 신호가 기준값 이상이면 하이 신호를 출력하고,
    상기 신호가 기준값 미만이면 로우 신호를 출력하는 휠 속도 감지 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준값이 제한값 이상인지 판단하고,
    상기 기준값이 제한값 이상이면 수분 유입으로 인한 휠 속도 감지 장치의 고장으로 판단하는 휠 속도 감지 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 차륜의 속도가 감소하는지 판단하고,
    상기 차륜의 속도가 감소하면 상기 디지털 신호가 하이 신호인지 판단하고,
    상기 디지털 신호가 제2시간 이상 하이 신호이면 차량의 정지 상태로 판단하는 휠 속도 감지 방법.
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