KR101450420B1 - 거리 제어 시스템용에 적합한 제동 시스템용의 전자 제어 디바이스 - Google Patents

거리 제어 시스템용에 적합한 제동 시스템용의 전자 제어 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압력 제어용 솔레노이드 밸브들이 전자 제어 시스템을 통해 전류에 의해 제어되는 압력 제어기를 포함하는 전자 제어 디바이스에 관한 것이다. 게다가, 압력 빌드업 조립체 (1, 1') 는 압력 요구에 따라 제어되며, 압력 빌드업 조립체가 조립체의 출구에서 주기적으로 요동하는 진폭을 갖는 볼류메트릭 흐름을 생성시킨다. 차량을 안정화시키기 위해서 안전에 대해 중대하지 않은 연동상태을 실행하는 제어의 작용 (active) 압력 빌드업 중에, 휠 브레이크 회로 차단 밸브 (2, 2') 는, 압력 빌드업 조립체에 의해 빌드업된 압력이 조정될 압력보다 높다면, 변위된 볼륨의 일부를 대응 휠 브레이크 회로로부터 인접한 볼륨으로 계량 방식 (metered manner) 으로 방출한다. 차단 밸브 (2, 2') 의 구동을 위한 전기적 코일 전류가 주기적으로 변조되며, 변조의 사이클은 조립체에 의해 발생되는 볼류메트릭 또는 압력 변동의 주된 주기에 해당한다. 차단 밸브 (2, 2') 의 주기적 제어는, 적어도 제어 디바이스가 차량을 안정화하기 위해서 안전에 대해 중대한 연동상태를 실행해야 할 때 중단되며, 안전에 대해 중대한 제어는 안티록 제어 및 차량 동력학적 제어들을 포함한다.

Description

거리 제어 시스템용에 적합한 제동 시스템용의 전자 제어 디바이스{ELECTRONIC CONTROL DEVICE FOR A BRAKING SYSTEM, SUITABLE FOR A DISTANCE CONTROL SYSTEM}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 전자 제어 디바이스에 관한 것이다.
DE 10 2007 032 949 는 아날로그식으로 제어 가능한 시트 밸브들 (A/D 밸브들로서 공지된 것) 을 갖는 전자 브레이크 압력 제어 조립체를 개시한다. 솔레노이드 밸브들의 설계에 따르면, 전기 밸브 전류는 밸브를 개폐하는 전자석 코일을 통해 안내되는데, 전자석 코일은, 유압 볼류메트릭 (volumetric) 흐름을 설정하는 밸브 플런저로서 공지된 것을 자기적으로 구동시킨다. 상기 밸브들은 휠 압력 제어 수단들 내에서 입구 밸브들 또는 차단 밸브들로서 더욱더 사용되고 있다. 작용 (active) 압력 빌드업 (운전자에 의한 브레이크 구동 없는 독립적인 압력 빌드업) 을 위해, 브레이크 압력 제어 조립체는, 전기 모터에 의한 피동 압력 빌드업 조립체를 포함한다. 압력 빌드업 조립체의 기계적 구조는 편심 피스톤 펌프의 기계적 구조에 해당한다. 이러한 펌프의 유형은, 2 개 이상의 피스톤들을 포함할 수 있다. 특히, 작은 휠 브레이크 압력의 조절시, 펌프의 출구에서 전달된 압력 볼륨의 변동들은, 특히 이 변동들이 전자 밸브 제어 수단에 의한 충분히 정확한 압력 설정을 어렵게 만드는 피스톤들의 수가 적은 펌프들인 경우에, 발생할 수 있다. 이는, 심지어 비교적 작은 압력 변동들이 운전자에 의해 감지될 수 있기 때문에, 거리 제어 시스템들 (ACC: adaptive cruise control) 인 경우에, 특히 지장을 준다.
따라서, 본 발명은, 펌프에 의해 발생된 볼류메트릭 흐름이 매끄러울 수 있으며, 그리고, 프로세스에서, 이 정도로 매끄러운 볼류메트릭 흐름이 필요치 않은 다른 제어 기능들의 신뢰성이 손상되지 않는 방법을 포함하는 전자 제어 디바이스를 특정화하고자 하는 목표를 기초로 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 목적은, 청구항 1 에서 주장하고 있는 것과 같은 전자 제어 디바이스에 의해 이루어진다.
본 발명에 따른 전자 제어 디바이스는, 모터 차량 제동 시스템들에서 압력 제어 작동을 실행하며, 이에 의해 구동 전자 시스템을 통해 전류가 로딩될 수 있는 솔레노이드 밸브들이 압력 제어를 위해 구동되는 제어기를 포함한다. 이 솔레노이드 밸브들은, 적어도 하나의 휠 브레이크 회로 차단 밸브, 적어도 하나의 휠 브레이크 압력 입구 밸브 및 적어도 하나의 휠 브레이크 압력 출구 밸브를 포함한다. 조립체의 출구에서의 주기적으로 변동하는 진폭을 갖는 매우 정확하게 계량되는 (metered) 볼류메트릭 흐름을 발생시키는 압력 빌드업 조립체 (예컨대, 펌프) 는, 예컨대 거리 제어 작동에서와 같이 압력 요구에 따라 구동된다 (작용 압력 빌드업된다). 대응하는 제어 작동들은 안전에 대해 중대하지 않은 주행 안정성 제어를 위한 간섭을 실행하는 제어 작동들이라 부른다. 여기서, 휠 브레이크 회로 차단 밸브는, 브레이크 회로에서의 초과 볼륨이 제어 모드에 있는 밸브에 의해 인접한 볼륨으로 계량 방식으로 방출되도록 관련된 휠 브레이크 회로를 위한 압력 제한 기능을 실행한다. 따라서, 브레이크 회로에서의 압력은 차단 밸브에서의 볼륨 유출 (outflow) 양과 관련하여 펌프 성능에 의해 결정된다.
본 발명에 따르면, 첫번째로, 차단 밸브의 구동을 위한 전기 코일 전류가 주기적으로 변조되고, 변조의 사이클은 조립체에 의해 야기되는 볼류메트릭 또는 압력 변동의 주된 (major) 사이클에 해당한다. 펌프에 의해 발생되는 이송 볼륨에서의 변동들은, 펌프 출구의 영역에서 예컨대 캐스케이드 배플들 (cascade baffles) 과 같은 기계적 수단을 그곳에 갖지 않고서도 이러한 조치에 의해 크게 감소되거나 심지어 실질적으로 완전히 억제될 수 있다. 두번째로, 안전에 대해 중대한 주행 안정화를 위한 간섭을 나타내는 제어 작동, 예컨대 스키드 제어 (ABS (antilock brake system)), 또는 로드 핸들링 제어 (ESP, ESC) 가 실행되어야 할지의 여부에 대한 모니터링이 실행된다. 이러한 경우라면, 이후 펌프 플로우를 매끄럽게 하는데 사용되는 솔레노이드 밸브는 적어도 더이상 주기적으로 구동되지 않는다. 또한, 상기 제어 작동들의 리스트는, 바람직하게는 주로 주행 안정성에 영향을 미치는 추가의 제어 기능들을 포함한다.
변조의 사이클의 결정은, 바람직하게는 압력 빌드업 조립체 또는 관련된 전기 모터에 배열된 위치 검출 수단에 의해 야기된다. 바람직한 제 1 실시형태에 따르면, 위치 검출 수단은, 바람직하게는, 압력 빌드업 조립체의 가동부에 연결되는 변위 또는 각도 센서이다. 차단 밸브 전류의 적절한 변조는, 바람직하게는, 펌프에 연결되는 모터 전기자 (armature) 의 위상 (phase) 위치 (각 (angular) 위치) 또는 펌프의 피스톤 또는 편심의 위치에 따라 곡선으로 실행되며, 이 곡선의 형상은 스위칭 기술의 관점에서 소망하는 보정 (correction) 품질 및 선택사항들의 함수로서 적절하게 선택되어야 한다. 여기서, 곡선의 진행 및 볼류메트릭 유동 변동의 제거에 대한 이의 영향은 실험적으로 용이하게 결정될 수 있다. 곡선의 이론상 최적의 진행은, 비교적 단순한 방식으로 전기적으로 실현되도록 단순화되는 것이 유리하다. 따라서, 전류 변조를 위한 곡선은 바람직하게는 직사각형, 삼각형 또는 사인 곡선이다. 조립체를 구동하는 모터 또는 압력 빌드업 조립체의 각 위치는, 예컨대, DE 10 2008 018 818 에 개시된 방법에 따라 만들어질 수 있다.
위치 검출 수단을 위한 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 브러쉬리스 (brushless) 구동식 전기 모터의 로터 위치를 결정하는 장치가 있다. 위치 센서를 갖는 브러쉬리스 구동식 전기 모터의 경우에, 예컨대 센서 신호 또는 모터용 전자기기들이 로터 위치를 검출하기 위해서 사용될 수 있다. 위치 센서들이 없는 브러쉬리스 전기 모터인 경우에, 전기 모터의 로터 위치는 예컨대, 모터 구동 전자기기의 신호로부터 얻어질 수 있다.
위치 검출 수단에 대한 대안으로서 바람직한 유사한 일 실시형태에 따르면, 압력 변조를 위한 사이클은, 조립체 또는 모터상에서 위치 검출 수단에 의해 유도되는 것이 아니라, 차단 밸브 전류를 위한 구동 전자 시스템으로부터 유도되며, 즉, 압력 프로파일을 통해 직접 또는 다른 압력 의존형 신호 (예컨대, 압력 센서) 의 평가에 의해 유도된다. 변동을 감시하기 위해 사용되는 유체 밸브의 구동 자기장의 영역에서의 자속 (magnetic flux) 은, 펌프 변동들에 대해 결론이 도출되는 것을 허용하는데, 이는 이들 변동들이 밸브의 플런저 상에서 유체 연결 라인들을 통해 작용하기 때문이다. 유발된 자속 변화는 유체 밸브의 자기 회로에서 전류 루프에 의한 유도 신호를 통해 바람직하게 결정된다. 압력을 결정하기 위해 사용된 유체 밸브는, 특히, 펌프의 출구측에 유압식으로 연결된다. 유도 신호의 평가는, 압력 변동의 사이클에 대한 결론 도출을 허용하는데, 이는 유도 신호의 사이클이 압력 변동의 사이클과 실질적으로 일치하기 때문이다.
전술한 조치 이외에, 펌프 성능은, 제어 작동을 최적화하기에 추가로 적절한 방식으로 제어기에 의해, 편의상, 설정 또는 조절될 수 있다. 이를 위해, 모터 전류가, DE 10 2008 018 818 에 기재된 바와 같이 모터가 회전하면서 적절한 방식으로 바람직하게 변조된다.
상기에서 이미 언급된 바와 같이, 자기장, 더 자세하게는, 자속은 압력을 측정하기 위해 사용된 솔레노이드 밸브에서의 주기적 또는 비주기적 압력 변화 (차동압 변화) 에 의해 유발되는 플런저 이동의 경우에 밸브 코일의 영역에서 변화된다. 바람직한 제 1 실시형태에 따르면, 이러한 변화는 구동 코일을 통해 직접 또는 코일 자기장의 영역에서 전류 루프에 의해 결정될 수 있다. TPM 방법으로서 공지된 방법에서, 밸브 플런저의 위치 또는 플런저 힘은, 바람직하게는, 제어 작동에 의한 구동 전자 시스템에 의해 규정된 셋포인트 값으로 설정된다. 여기서, 특히, 밸브 코일의 영역에서 기록된 전류 루프의 유도 신호가 실제 값으로서 이용된다. 특히 민감한 방법으로의 플런저 작용의 평가는, 플런저가 자기력 (+ 또는 - 스프링력) 및 유압력 사이의 힘의 평형에 있거나 힘의 평형에 근접할 때 가능하다. 힘들이 서로 멀리 떨어져 놓여진다면, 플런저는 압력 변화로 반응할 수 없거나 충분히 민감하게 반응할 수 없다. 플런저가, 플런저 위치의 인지가능한 변화 없이 밸브 상의 압력 변화에 단지 최소 범위로만 작용하는 경우가 있을 수 있다. 그러나, 바람직한 일 실시형태에 따르면, TPM 제어 전자 시스템은, 밸브 흐름을 미리 규정된 플런저 위치가 변화되지 않는 정도의 범위로 조절할 수 있다. 이 경우에, 힘은 단지 밸브 변화시 조절된다 (더 큰 압력 차이 때문에, 더 큰 밸브 흐름이 설정됨). 이 경우에, 압력 펄스는 제어 작동시 처리되는 구동 변수에 의해서만 또는 실제값의 변화에 의해서만 결정될 수 있다. 추가의 바람직한 실시형태에 따르면, 따라서, 자속 변화는 TPM 제어 작동 내에서 구동 변수들 또는 실제 변수들의 변화를 통해 결정된다.
게다가, 본 발명은, 거리 제어 작동 (ACC) 과 관련한 전술된 제어 디바이스의 용도에 관한 것이다. 제어 디바이스는, 적어도 안티록 브레이크 시스템 및 ESP (electronic stability program) 와 같은 추가의 제어 기능들 또는 트랙션 제어 시스템 (ASR, TCS) 등과 같은 가능한 추가의 제어 작동들을 포함한다.
추가의 바람직한 실시형태들은 하위 청구범위들 및 도면들을 사용하는 예시적 일 실시형태의 후속 설명으로부터 이루어진다.
도 1 은 ABS, TCS, ACC 및 ESP 제어 작동들을 위한 브레이크 장치의 개략적인 도면이다.
도 2 는 차단 밸브 전류 변조의 영향을 명확하게 하는 압력 및 밸브 플로우 프로파일들을 도시한다.
도 1 에서, 탠덤 마스터 실린더 (5) 가 전자 모터 차량 제동 시스템의 유압 유닛 (6)(HCU) 에 연결된다. 전자 유닛 (7)(ECU) 은 마이크로프로세서/마이크로컨트롤러 시스템을 포함하며, 이에 의해 밸브 블록에 포함된 액추에이터들과 센서들이 전자식으로 제어 및/또는 계측될 수 있다. 유압 유닛 (6) 은 2 개의 브레이크 회로들 (I, II) 로 분할된다. 게다가, 브레이크 회로들 각각은, 각각의 경우에 하나의 입구 밸브 (3, 3') 와 하나의 출구 밸브 (4, 4') 를 갖는 2 개의 휠 압력 회로들 (A, B 및 C, D) 을 각각의 경우에 갖는다. ECU (7) 의 전자 시스템은, 차단 밸브들 (2, 2') 및 입구 밸브들 (3, 3') 의 코일들을 통해 전류들의 독립적인 제어를 허용하는 다중 채널 전류 제어장치를 포함한다. 부호 8 및 8' 는 무전류 상태에서 폐쇄되는 전자 스위치오버 밸브들을 나타낸다. 입력 압력 센서 (9) 가 마스터 실린더 (5) 에 이르는 유압 라인 (8) 에 위치된다. 도시된 제동 시스템은 휠 압력 회로들 자체에 추가의 압력 센서들을 포함하지 않는다. 모터/펌프 조립체 (1, 1') 는, ACC, TCS 및 ESP 제어 작동들에서 작용 압력 빌드업을 위해 기능하며, 출구 밸브들에서 배출되고 저압 축압기 (16, 16') 에 위치되는 압력 매체를 복귀시키기 위해 기능한다. 펌프 (1) 가 스위치 온 (on) 되면, 펌프는 라인 (13) 의 방향으로 압력 볼륨을 이송하며, 그 결과 시스템 압력이 증가된다. 펌프의 2 실린더 구조 때문에, 이송된 볼륨 (유압 유체) 의 유동이 유압 구성요소들의 구조에 따르는 압력 범위로 펌프의 출구에서 진동한다 (pulse). 거리 제어 작동 (ACC) 중, 펌프 (1) 는 설정될 소망하는 전달 속도와 압력에 따라 미리 규정된 PWM 전류에 의해 구동된다. 차단 밸브 (2) 는 크로스플로우 모드에서 A/D 밸브로서 작동되며, 그 결과 대응하는 차단 밸브의 휠 브레이크 회로에서의 압력이 전체 회로를 위해 제어될 수 있다. 여기서, 밸브 플런저가 ECU (7) 에 통합된 전자 제어 회로에 의해 적절한 중간 위치에 유지된다.
도 2 의 a) 의 다이어그램은, 본 발명에 따른 밸브 전류 변조가 없는 압력 및 밸브 전류 프로파일을 도시한다. 곡선 20 은 휠 압력의 시간 곡선을 도시한다. 차단 밸브 (2) 를 로딩시키는 변조 전류는 곡선 21 로 도시되어 있다.
도 2 의 b) 는, 차단 밸브 전류의 변조중 압력 및 전류 프로파일을 도시한다. 곡선 21' 은 차단 밸브 전류의 곡선 진행을 나타낸다. 곡선 20' 은 차단 밸브 변조에 의한 휠 압력의 시간 곡선을 도시한다. 압력 변동들이 a) 에서의 압력 곡선 20 에 비해 상당히 감소된다.
ABS 또는 ESP 제어 작동이 ACC 제어 작동중 고차 (higher-order) 의 모니터링 수단에 의해 개시된다면, 차단 밸브의 주기적 구동은, ACC 제어 작동을 위한 요구가 다시 독점적으로 존재할 때까지 중단된다.

Claims (8)

  1. 모터 차량 제동 시스템에서 압력 제어 작동을 실행하며 이를 통해 압력 제어용 솔레노이드 밸브들이 구동 전자 시스템을 통해 전류에 의해 구동되는 제어기를 포함하는 전자 제어 디바이스로서, 상기 솔레노이드 밸브들은 적어도 하나의 휠 브레이크 회로 차단 밸브, 적어도 하나의 휠 브레이크 압력 입구 밸브 및 적어도 하나의 휠 브레이크 압력 출구 밸브를 포함하며, 상기 전자 제어 디바이스는, 추가로, 압력 빌드업 조립체가 압력 요구에 따라 구동되어, 압력 빌드업 조립체가 상기 조립체의 출구에서 주기적으로 요동하는 진폭을 갖는 볼류메트릭 흐름을 생성시키고, 작용 (active) 압력 빌드업 중에 휠 브레이크 회로 차단 밸브는, 적어도 안전에 대해 중대하지 않은 주행 안정성에 대한 간섭 (intervention) 을 실행하는 제어 작동의 경우, 압력 빌드업 조립체에 의해 빌드업된 압력이 설정 압력보다 높다면, 이송 볼륨의 일부를 연관된 휠 브레이크 회로로부터 인접한 볼륨으로 계량 방식 (metered manner) 으로 방출하는 전자 제어 디바이스에 있어서,
    상기 차단 밸브의 구동을 위한 전기적 코일 전류가 주기적으로 변조되며, 변조의 사이클은 상기 조립체에 의해 야기되는 볼류메트릭 또는 압력 변동의 주된 (major) 사이클에 해당하며, 상기 차단 밸브의 주기적 구동은, 적어도 상기 제어 디바이스가 안전에 대해 중대한 주행 안정성에 대한 간섭을 실행해야 할 때 중단되며, 안전에 대해 중대한 제어 작동은 스키드 (skid) 제어 및 로드 (road) 핸들링 제어의 제어 작동들을 포함하고,
    상기 안전에 대해 중대하지 않은 주행 안정성에 대한 간섭을 나타내는 제어 작동은 거리 제어 작동인 것을 특징으로 하는 전자 제어 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 빌드업 조립체의 위치 검출 수단의 신호가 고려되고, 이 신호로부터 상기 변조 사이클이 결정되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 변조용 사이클은 상기 차단 밸브 전류용의 구동 전자 시스템으로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단 밸브의 플런저 위치의 전자식 평가가 실행되고, 자속 (magnetic flux) 의 변화는 상기 차단 밸브의 자기 회로에서의 전류 루프의 유도 신호를 통해 결정되며, 상기 유도 신호의 신호 발진들 (signal oscillations) 이 운동 주파수 (movement frequency) 를 결정하기 위해서 분석되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차단 밸브의 구동 전류는 전류 제어장치에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 빌드업 조립체를 구동하는 전기 모터의 모터 전류는 상기 모터가 회전하는 동안 펌프의 피스톤 혹은 편심의 위치에 따라, 또는 펌프에 연결되는 모터 전기자 (armature) 의 위상 (phase) 위치에 따라 곡선으로 변조되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 디바이스.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 빌드업 조립체는, 편심 펌프인 것을 특징으로 하는 전자 제어 디바이스.
  8. 삭제
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