KR101631604B1 - 다양한 휘일 실린더 압력 레벨로부터 휘일 브레이크 내에서 동시에 또는 부분적으로 동시에 압력이 발생 및 감소되는 브레이크 시스템 - Google Patents

다양한 휘일 실린더 압력 레벨로부터 휘일 브레이크 내에서 동시에 또는 부분적으로 동시에 압력이 발생 및 감소되는 브레이크 시스템 Download PDF

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Abstract

브레이크 부스터를 구비하는 제동 시스템으로서, 상기 제동 시스템의 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)은, 특히 트랜스미션 수단에 의해서, 전기 모터에 의해 유압식으로 또는 기계식으로 구동되며, 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)의 하나 이상의 작업 챔버가 유압 라인에 의해서 둘 이상의 휘일 브레이크로 연결되며, 휘일 브레이크에는 각각의 경우에 2/2-방향 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 할당되고 그리고 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)와 피스톤-실린더 시스템(14, HZ) 사이의 유압 연결 라인들이, 2/2-방향 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)에 의해서, 선택적으로 독립적으로 또는 결합되어(jointly), 폐쇄될 수 있으며, 그에 따라 동시적으로 및/또는 다중 방법과 관련하여 서로 차례로 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내에서 압력이 조정될 수 있으며, 전기 모터 및 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 제어 장치에 의해서 제어되며, 그리고 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)의 작업 챔버로부터 각각의 자기 밸브로의 유압 연결 라인이 유동 저항(RLi)을 가지고 그리고 각각의 스위칭 밸브는 휘일 실린더(17a, 17b, 17c, 17d)로의 유압 라인과 함께 유동 저항(RVi)을 가지며, 상기 HZ 피스톤 속도가 각 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)에서의 압력 감소 구배 및 압력 발생 구배를 결정하도록 상기 유동 저항(RLi 및 RVi)이 작으며, 상기 유동 저항(RLi)이 상기 유동 저항(RVi) 보다 작으며, 그리고 상기 제어 장치가 압력 발생 및 압력 감소 동안에 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)의 압력-부피 특성에 따라서 피스톤 운동 및 피스톤 속도를 조정 또는 제어한다.

Description

다양한 휘일 실린더 압력 레벨로부터 휘일 브레이크 내에서 동시에 또는 부분적으로 동시에 압력이 발생 및 감소되는 브레이크 시스템{BRAKE SYSTEM HAVING SIMULTANEOUS OR PARTIALLY SIMULTANEOUS PRESSURE GENERATION AND REDUCTION IN THE WHEEL BRAKES FROM DIFFERING WHEEL CYLINDER PRESSURE LEVELS}
본원 발명은 특허청구범위 제1항의 소위 전제부에 따른 브레이킹 시스템에 관한 것이다.
ABS/ESP에서, 압력 경로의 정확도와 동력(dynamics)이 제어 품질을 결정하고, 그에 따라 제동 거리(path) 및 차량의 안정성을 결정한다. 신속하고 정확한 압력 제어는 양호한 제어에 있어서 중요한 문제이다. 전기기계적 브레이크(EMB)와 별개로, 모든 유압 시스템은 2/2-방향 자기 밸브로 작동된다. Braking Manual, 2nd edition, 2004, 114-119 page에는 이와 관련한 구체적이고 기본적인 정보가 기재되어 있다. 특별한 수단이 없는 상태에서, 이들 밸브들은 순수한 디지털 스위칭 거동을 나타내며, 즉 그 밸브들은 개방 또는 폐쇄(개방/폐쇄)된다. 신속한 폐쇄로 인해서, 압력 구배에 따라서, 큰 진폭의 압력 요동(oscillations)이 발생하고, 이는 휘일 거동에 영향을 미치고 그리고 무엇보다도 소음을 유발한다. 이러한 경우에, 압력 구배는 μ=0.05(결빙; ice)과 μ=1.0(건조한 아스팔트) 사이의 제어 범위에서 크게 변동하는(fluctuate) 차동(differential) 압력에 의존하며, 또한 브레이크 부스터의 날카롭게 변동하는 THZ 압력에 의존한다. 1-10 바아 영역내의 오픈 클록드(often clocked) 압력 발생 진폭의 측정가능성(meterability)이 종종 단지 상대적으로 부정확하다. 2/2-방향 자기 밸브의 복잡한 PWM 제어에 의해서 개선이 이루어질 수 있다. 특히, 압력 발생으로부터 압력 홀딩(holding)으로의 전이가 그에 따라 영향을 받을 수 있고, 따라서 압력 요동 및 소음이 작아진다. 이러한 PWM 제어는 어렵고 비교적 부정확한데, 이는 그러한 제어가 압력 구비, 압력 진폭 및 온도를 고려하여야 하기 때문이다. 이러한 PWM 제어는 압력 감소를 위해서는 사용되지 않는다.
전기 모터 및 피스톤 제어에 의해서 압력을 제어하는 방법이 EP 06724475에 기재되어 있다. 브레이크 부스터의 Hz 피스톤 운동은 여기에서 압력 제어를 결정하고 그에 따라 정밀한 압력 제어 및 가변 구배와 관련하여 상당한 이점을 가진다. EP 06724475에는 또한 소위 다중(multiplex) 방법(MUX 방법)에 의한 복수의 휘일 브레이크의 압력 제어가 기재되어 있다. 그에 따라, 특히, 2/2-방향 자기 밸브가 큰 유동 단면적을 가지고 그리고 스로틀링 효과는 무시할 수 있으며, 그리고 피스톤-실린더 시스템으로부터 브레이크 실린더로의 라인들은 무시할 수 있는 유동 저항을 가진다. 또한, 만약 시작시에 압력 레벨이 대략적으로 동일하다면, 압력 감소가 동시에 2개의 휘일 브레이크에서 발생될 수 있다.
EP 06724475에 기재된 이러한 수단들에도 불구하고, 다중 방법은, 2개의 휘일 브레이크에서 압력 레벨이 균등하지 않은 상태에서, 동시적인 압력 감소가 불가능하다는 단점을 가지는데, 이는, EP 06724475에 기재된 치수(dimensioning)에서, 만약 휘일 실린더로의 Hz 또는 THZ 의 유동 저항이 작다면, 압력 감소 중에 2개 내지 4개의 휘일 브레이크들 사이에서 압력 균등화가 발생될 수 있기 때문이다. 추가적으로, 서로에 대해서 시간이 지연된 상태로 용이하게 발생되는 둘 또는 셋 이상의 압력 감소 요구가 또한 동시에 또는 부분적으로 동시에 실행될 수 없는데, 이는 휘일 실린더들 사이에 발생될 수 있는 전술한 압력 균등화 문제 때문이다. 특히, 이는, 동일한 사인(sign)의 압력 요구(requirement)의 시간 지연이 증가된 범위(extent)로 발생될 때 특히 문제가 된다.
전술한 바와 같이, 압력 감소 및 압력 발생은 동시에 또는 부분적으로 동시에 일어날 수 있다. "동시"는 둘 또는 셋 이상의 자기 밸브가 동시에 개방되고 동시에 폐쇄될 때를 지칭한다. 둘 또는 셋 이상의 자기 밸브들이 시간 지연 방식으로 개방되거나 또는 시간 지연 방식으로 폐쇄될 때, 압력 설정이 "부분적으로 동시적이다" 라고 할 수 있을 것이다.
또한, EP 06724475에는 동시적인 압력 발생이 기재되어 있지 않다. 이는, 발생가능한 압력 증가가 일시적으로 실행될 수 없는 결과를 초래하고, 이는 보다 긴 제동 거리를 초래할 수 있다.
본원 발명의 목적은 EP 06724475로부터 공지된 다중 방법을 더욱 개선하여, 둘 또는 셋 이상의 휘일 실린더의 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 및 압력 발생이 다양한 압력 레벨에서 이루어질 수 있게 하는 것이다.
그러한 목적은 제1항의 특징들을 가지는 브레이킹 시스템을 구비하는 본원 발명에 따라서 달성된다. 제1항에 따른 브레이킹 시스템의 추가적으로 바람직한 구성들이 종속항들에 기재되어 있다.
본원 발명은, 모든 휘일 브레이크의 서로 다른 압력 레벨에서 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 및 압력 발생이 또한 가능하다는 점에서 바람직한 것으로 구분될 수 있을 것이다. 이는, 대응하는 높은 피스톤 속도, 2/2-방향 자기 밸브로부터 피스톤 실린더 시스템(HZ 또는 THZ)의 작동 챔버로의 라인의 유동 저항(RL) 그리고 2/2-방향 자기 밸브 및 휘일 실린더로의 유압 라인들의 유동 저항(RV)의 크기결정(dimensioning)에 의해서 달성된다. 유동 저항(RL)이 유동 저항(RV) 보다 작아야 한다는 조건이 적용된다. 유동 저항(RL)이 유동 저항(RV) 보다 1.5 내지 3의 인수(factor) 만큼 작을 때 특히 유리하다. 또한, 자기 밸브로부터 휘일 실린더까지의 유압 라인의 유동 저항(RVR)이 또한 고려되는 것이 특히 바람직하고, 상기 유동 저항(RVR)은 자기 밸브의 유동 저항(RV) 보다 상당히 작도록 선택되는 것이 바람직하다.
본원 발명의 개선된 구성에서, 브레이크 부스터의 구동부의 최대 모터 동력에 상응하는 최대 HZ 피스톤 동력에서, 그리고 둘 또는 셋 이상의 개방 자기 밸브를 구비한 상태에서, 휘일 실린더 브레이크의 동시적인 부피 유입 또는 부피 배출(volume output)로 인해서, 압력 균등화가 일시적으로(briefly) 발생하지 않도록(즉, 밸브 개방 타임 내에서), 전체 유동 저항(RL + RV)을 디자인할 수 있을 것이다.
그에 따라, 전술한 최소치 미만으로 낮아지지 않는 매우 작은 유동 저항이 달성되는 스위칭 밸브들을 디자인할 때 유의해야 할 것이다. 조인트(joint) 압력 감소에서, 휘일 브레이크들의 개별적인 휘일 실린더들 사이에서 압력 균등화가 발생하지 않도록, 동시적인 압력 감소에서, 충분한 압력차가 HZ 또는 THZ와 휘일 실린더 사이에 존재하게 유의해야 할 것이다.
동시적인 압력 감소 또는 압력 발생 중에 압력 보상을 방지할 수 있는 추가적인 가능성은 PWM 활성화에 의해서 밸브의 유동 단면적을 감소시키는 것이고 그에 따라 유동 저항을 높이는 것이다. 여기에서, 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 발생 및 압력 감소에서도, 상황에 따라서 압력 구배가 선택될 수 있고 그리고 저항(RL) 및 저항(RV) 그리고 선택적으로 유동 저항(RVR)의 디자인에 의해서 미리 결정되는 압력 경로에 대한 링크(link)가 없는 것이 바람직할 것이다. 결과적으로, 둘 또는 셋 이상의 휘일에서의 매우(extremely) 상이한 압력 레벨 상태에서의 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 또는 압력 발생도 또한 운용가능하게 된다.
압력 감소 중에, 최대 가능 유동 속도가 저압으로 강하됨에 따라 그리고 개별적인 휘일들의 압력-부피 특성이 비-선형 함수를 나타냄에 따라, 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 및 압력 발생 중에 가변적인 또는 다양한 피스톤 속도가 절대적으로 필요하다.
동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 중에, 휘일 실린더로부터 HZ 또는 THZ로의 부피 유동의 결과로서, 압력 차를 유지하기 위해서 대응하는 제어 또는 조정에 의해서 피스톤이 재조정(readjust)되어야 한다. 여기에서 HZ 또는 THZ로부터 휘일 실린더로 유동하는 부피는, HZ 피스톤의 재조정 없이, 압력 증대를 유도할 것이고 그리고 정적으로(statically) 압력 균등화를 유도할 것이다. 이러한 피스톤 재조정은 먼저 제어부에 의해서 이루어지고, 그러한 제어부는 HZ 내에서의 부피 유입을 결정하고 그리고 이러한 목적을 위해서 HZ 압력 및 바람직하게 압력 모델을 이용한다. HZ 또는 THZ 피스톤을 재조정할 때, HZ 또는 THZ 압력이 항상 개방 자기 밸브 또는 스위칭 밸브를 통해서 해당 순간에 HZ 또는 THZ에 연결된 모든 휘일 실린더의 최소 압력 레벨 미만이 되도록 주의하여야 한다. 일부 유사한 것이 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 발생에 적용된다. 다시, 제어부는 압력 증가의 압력 레벨을 특정한다(specify). 그에 따라, 압력 발생을 위한 휘일 브레이크의 휘일 실린더의 부피를 고려하기 위해서, HZ 또는 THZ 압력이 피스톤 행정 및 피스톤 속도에 의해서 조정된다. HZ 피스톤을 재조정할 때, HZ 또는 THZ 압력이 항상 개방 자기 밸브에 의해서 해당 순간에 HZ 또는 THZ에 연결된 모든 휘일 실린더의 최대 압력 레벨의 초과가 되도록 주의하여야 한다.
동시적인 또는 부분적으로 동시적인 또는 비-동시적인 압력 발생, 그리고 또한 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 모두를 위해서, 개별적인 휘일의 압력-부피 특성에 대한 정보가 매우 중요하다. 이는 차량이 정지 중일 때 각 휘일에 대해서 간격을 두고 기록되며, 여기에서 부피는 HZ 압력 또는 THZ 압력에 대한 정보를 이용하여 대응 피스톤 행정에 의해서 탐지된다. 프로세스는 비교적 적은 동력으로 이루어지고, 그에 따라 휘일 실린더 압력은 HZ 또는 THZ 에서의 압력에 상응한다.
알 수 있는 바와 같이, 일반적으로 자기 밸브인 스위칭 밸브에서의 그리고 휘일 실린더로의 유압 라인에서의 유동 저항의 결과로서, 압력 발생 및 압력 감소 모두에서의 압력 제어에서의 매우 동적인(dynamic) 프로세스에서 큰 압력차가 존재한다. 각각의 경우에, 제어부는 휘일 브레이크에서 압력 변화를 결정하고, 이는 브레이킹 토크에 비례한다. 그에 따라, 통상적인 ABS/ESP 시스템은 자기 밸브의 출구에서 압력 센서를 이용하여 휘일 압력을 정적으로만 측정할 수 있다. 동적인 측정을 위해서, 압력 모델이 사용되고, 그것의 정확도는 제한된다. 또한, 각 휘일에 압력 센서를 설치하는 것은 많은 비용이 소요된다. 그러나, 피스톤 제어가 되는 본원 발명에 따른 시스템에서, 압력-부피 특성에 대한 정보를 이용하여, 상이한 다이나믹(different dynamic)이 있을 때 휘일 실린더 압력이 또한 정확하게 조정될 수 있을 것이다.
압력 발생 및 압력 감소가 동시에 또는 부분적으로 동시에 또는 비-동시적으로 발생되는 경우에, 둘 또는 셋 이상의 휘일 실린더가 동시에 관리된다(attended). 제어부에 의해서 결정되는 압력차는 휘일의 압력-부피 특성에 의해서 상응하는 피스톤 행정으로 변환된다. 추가적인 압력 모델의 도움으로, 압력 실린더가 또한 연속적으로 계산된다. 휘일에 대한 목표 압력에 도달하자 마자, 각각의 자기 밸브가 폐쇄된다. 이어서, HZ 또는 THZ의 피스톤이 나머지 휘일 실린더들을 관리하기 위해서 이동된다. 조정되는 마지막 휘일 실린더에서, 압력 제어가 피스톤 행정에 의해서 실시되고, 이는 압력-부피 특성으로부터 미리 계산된 것이다. 이어서, 마지막 휘일 브레이크의 자기 밸브가 폐쇄될 수 있다.
피스톤 제어에 대한 압력 모델은 동시적인 그리고 또한 비-동시적인 압력 감소 및 압력 발생과 조합된 본원 발명에 따른 브레이킹 시스템에서 매우 중요한데, 이는 그것이 휘일 실린더 압력을 계산 또는 평가하는데 사용되기 때문이다. 그에 의해서 계산된 휘일 실린더 압력은 2/2-방향 자기 밸브(스위칭 밸브)의 폐쇄 및 개방 순간을 계산하기 위해서 이용되고 그리고 또한 다중 방법에서 압력 제어부의 제어 변수의 실제 값으로서 이용된다. 또한, 압력 모델로부터의 휘일 실린더 압력은 상위(superordinate) 제어부 구조(예를 들어, ABS/ESP, ACC 등과 같은 운전자 보조 기능)에서 사용된다.
HZ 또는 THZ 압력이 먼저 휘일 실린더 내의 압력 변화에 앞서서 조정되는 휘일 실린더의 시작 압력에 근접하는 것이 바람직하기 때문에, 휘일 실린더 압력이 연속적으로 계산되고 그리고 저장되는 것이 필요하다. 이러한 작업은 또한 압력 모델에 의해서 이루어진다.
그에 따라, 압력 모델은, 특히 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 및 압력 발생과 관련하여, 제어 다이나믹, 프로세스 중에 발생하는 노이즈 및 제어 정확도에서 극히 중요하다.
압력 모델은 입력 신호로서 HZ 또는 THZ 압력을 이용한다. 다양한 휘일 실린더 압력이 압력 모델에 의해서 그로부터 계산된다. 모델 파라미터들, 예를 들어, 균등한 유동 저항, 균등한 라인 인덕턴스 및 압력-부피 특성이, 본 경우에, 온도(예를 들어, 주변 온도 또는 자기 밸브 상의 독립적인 온도 센서)에 의해서 적합화(adapt)될 수 있을 것이다. 전이(transition) 거동에서 변화가 일어나야 한다면, 또한, 적합화에 의해서 모델의 파라미터들을 조정할 수 있을 것이다.
동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 변화의 프로세스는 정상적인 ABS/ESP 브레이킹 프로세스 중에 비교적 드물고 그에 따라 비대칭적 또는 불균일한 도로와 같은 일반적이지 않은 경우에 보다 더 용이하게 발생한다. 그에 따라, 멀티플렉서가 하나의 휘일 실린더로부터 다음 휘일 실린더로 신속하게 스위칭 오버할 수 있는 것이 매우 중요하다. 이는, 피스톤 속도 및 그에 따른 압력 변화 속도가 가변적으로 조정될 수 있고 그에 따라 피스톤이 극한의 경우에 최대 다이나믹으로 활성화될 수 있기 때문에, 가능하다. 가변성으로 인해서, 정상적인 경우에 피스톤 속도를 감소시킬 수 있고 그리고 극단적인 경우에만 최대 다이나믹을 이용할 수 있을 것이다. 또한, 피스톤 운동의 시작과 자기 밸브의 개방 또는 폐쇄 사이의 스위칭오버(전환) 시간은 다시 휘일 실린더 내의 절대 압력 및 제어되는 압력차에 의존한다.
HZ 또는 THZ의 탄성 또는 강성도가 스위칭오버 시간에 상당한 영향을 미치기 때문에, 자기 밸브 또는 스위칭 밸브가 폐쇄될 때 HZ 또는 THZ가 가능한 한 강성(stiff)인 구조가 되도록, HZ 또는 THZ를 디자인할 때 주의하여야 한다. 그에 따라, 관련 액체 부피 그리고 또한 연결 채널들, 예를 들어 RL을 이용하여 가능한 한 강성인 HZ 또는 THZ가 매우 짧은 스위칭오버 시간을 허용한다.
비교적 긴 제어 간섭(intervention) 중에 압력 모델에 의해서 계산되는 휘일 실린더 압력을 체크하고 명확하게 교정하기 위해서, 휘일 실린더 압력을 HZ 또는 THZ 압력과 비교하는 것이 비교적 긴 시간 간격으로 이루어진다. 피스톤이 정지되어 있을 때 그리고 자기 밸브가 개방될 때, 특정 압력 설정 시간 후에, 그에 따라 정적인 균등화가 실행되고, 이는 압력 모델에서 추가적인 적합화 규칙 또는 확장(additional adaptation rules or extensions)이 없는 압력 모델의 구성 때문에 자동적으로 진행된다. 또한, 체크는 제어부 또는 휘일 가속에 의해서 미리 결정되는 슬립이 일어나지 않을 때 이루어질 수 있다. 또한, 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 변화 없이, 제어부 요구에 비례하여, 압력-부피 특성 및 대응하는 피스톤 조정 만을 기초로 작업할 수 있을 것이다.
경로 시뮬레이터가 이용되는 브레이킹 시스템이 EP 06724475d에 기재되어 있다. 본원 발명에 따른 브레이킹 시스템은 경로 시뮬레이터를 포함할 수 있다. 그러나, 경로 시뮬레이터는 비용을 이유로 제거할 수도 있을 것이다. 이러한 경우에, 브레이크 페달로의 피드백은 전기적 드라이브 그리고 브레이크 페달과 브레이크 부스터 사이의 기계적 연결에 의해서 이루어질 것이다. 설명된 브레이킹 시스템은 또한 브레이크 페달에 대한 기계적인 연결이 없는 완전한 브레이크-바이-와이어(와이어에 의한 브레이크)로서 이용될 수 있을 것이다. 또한, 브레이킹 시스템과 병렬로, EHB와 유사한 THZ 를 이용할 수 있을 것이며, 이는 개시된 브레이크 시스템에 문제가 발생하였을 때, 추가적인 스위칭오버 밸브에 의해서 대응하는 압력을 공급한다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본원 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 압력 제어를 위한 액츄에이터 시스템의 기본적인 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 휘일 실린더의 압력 제어를 위한 제어 사이클을 도시한다.
도 3은 2개의 휘일 실린더의 부분적으로 동시적인 압력 제어를 위한 제어 사이클을 도시한다.
도 4는 압력 모델의 블록도이다.
도 5는 가능한 소프트웨어 구조의 신호 흐름도이다.
도 1은 HZ 또는 THZ, EC 모터(10), 압력 로드 피스톤을 구동하기 위한 스핀들(11), 스핀들 재설정 장치(12), 그리고 피스톤의 위치를 결정하기 위한 그리고 로터(rotor) 위치 또는 피스톤 행정을 탐지하기 위한 회전 각도 센서(13)로 이루어진 본원 발명에 따른 브레이킹 시스템의 기본적인 구조를 도시한 도면이다.
만약 피스톤이 특정 압력 발생을 위한 조정 명령을 수신하면, 특성 맵(map) 내에 저장된 이전에 기록된 압력-부피 특성에 의해서 압력 로드 회로 내의 압력 센서(19) 및 피스톤 센서(13)를 통해서 대응하는 피스톤 운동이 발생된다. 브레이킹 작동 중에 일반적인 경우가 되는 후속하는 짧은 일정 압력으로, 저장된 특성 맵 데이터를 이용한 새로운 측정 데이터를 기초로 상호관련 비교가 이루어진다. 만약 편차가 있다면, 차량이 추후에 정지상태가 될 때, 압력-부피 특성을 각 휘일 브레이크에 대해서 개별적으로 다시 기록하고 그리고 특성 맵을 교정한다. 만약 예를 들어 하나의 휘일 실린더에서, 편차가 크다면, 정비 표시를 제공한다.
HZ 또는 THZ 에서 생성되는 압력은 휘일 실린더(18a 및 18d)에서 2/2-방향 자기 밸브(17a-d)를 경유하여 압력 피스톤 로드 및 플로팅(floating) 피스톤으로부터의 라인(15, 16)을 통해서 도착한다. 압력 로드 및 플로팅 피스톤 대신에, 다른 피스톤 구성 또는 스프링에 의한 커플링이 또한 이용될 수 있을 것이다. 압력 로드 피스톤은 바람직하게 스핀들에 견고하게 연결되고, 그에 따라 압력 로드 피스톤이 또한 신속한 압력 감소를 위해서 구동부에 의해서 역으로 이동할 수 있게 된다.
라인(15, 16) 내에서 HZ 으로부터 자기 밸브(17i)(이때, i 는 a, b, c, d 이다)까지의 유동 저항(RL) 그리고 자기 밸브 및 휘일 실린더로의 유압 연결부 내의 유동 저항(RV)의 크기를 결정하는 것(dimensioning)은 또한 여기에서 매우 중요한 것이 된다. 2개의 저항(RL) 및 저항(RV)은 낮아야 하고, 이때 저항(RL)이 저항(RV) 보다 매우 많이 적어야 하고 그리고 자기 밸브로부터 휘일 실린더까지의 유동 저항(RVR)은 자기 밸브에 비해서 작아야 하며, 바람직하게는
RL≤RV / 인자(factor)이며,
이때, 인자는 상온에서 1.5 내지 5이어야 하고, 특히 1.5 내지 3 이어야 한다. 압력 센서(19) 및 라인(15 및 16)과 함께 2/2-방향 자기 밸브(17a-d)는 바람직하게 블록으로 통합되고 그리고 HZ 또는 THZ가 또한 이러한 블록에 포함될 수 있다.
만약, 압력 감소를 위한 조정 명령이 발생된다면, 피스톤 행정을 통한 압력 조정 및 압력 측정을 이용한 균등화가 이어서 발생된다. 압력 발생 및 감소는 통상적인 BPV 기능에 상응한다. 이러한 목적을 위해서, 전술한 EP 6724475에 기재된 바와 같이, 성분들, 예를 들어, 페달, 페달 경로 센서, 특히 경로 시뮬레이터를 이용한 보완이 필요할 것이다. 그러나, EP 6724475의 브레이킹 시스템은 그 내용물(content)로서 압력 제어 및 변조(modulation)를 구비하고 그리고 전술한 모든 성분들을 필요로 하지 않는다.
만약, 예를 들어, ABS/ESP 기능의 경우에, 압력 변조가 발생된다면, MUX 기능이 스위칭 온된다. 만약, 예를 들어, 압력이 휘일(18a)에서 감소되어야 한다면, 모터(10)에 의해서 미리 HZ 또는 THZ(14)가 휘일 실린더(18b 및 18d) 및 라인(15 및 16) 내에서 특정 압력을 생성하면, 자기 밸브(17b-d)가 폐쇄된다.
만약, 대응하는 피스톤 행정에 의해서, 제어부에 의해서 결정된 압력 감소(Pred)가 달성되며, 자기 밸브(17a)가 폐쇄되고, 그리고 HZ 또는 THZ의 피스톤이 제어부에 의해서 미리 결정된 희망 위치로 이동한다. 그 후에, 만약, 예를 들어 휘일 실린더(18d) 내에서, 압력 발생(Pgen)이 발생된다면, 자기 밸브(17d)가 개방되고 피스톤은 희망 값(Pgen)에 대한 새로운 희망 위치로 이동한다. 만약 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소(Pred)가 휘일 실린더(18a 및 18d) 내에서 발생된다면, 자기 밸브(17a 및 17d)가 전류 공급이 없게 되고 그에 따라 개방 위치로 스위칭되고 그리고 자기 밸브(17b 및 17d)가 폐쇄된다. 또한, 여기에서, 피스톤은 새로운 희망 위치로 이동한다. 압력 변조를 위한 이들 프로세스는 모터 및 자기 밸브에 대한 특별한 스위칭 조건을 이용하여 극히 신속하게 이루어진다. 이들은 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
도 2는 휘일 브레이크를 위한 MUX 방법의 제어 사이클을 도시한다. 상부 x-y 그래프에서, 휘일 실린더 압력이 PR 로 도시되어 있고 그리고 HZ 또는 THZ 압력이 PHZ 에 의해서 도시되어 있다. 시간 경과에 따른 압력 로드 피스톤의 위치가 SK로 표시된 y-축선을 이용하여 도시되어 있다. 자기 밸브에 대한 활성화 신호(UMV)가 보다 아래쪽의 그래프에 도시되어 있다.
도시된 시간 경과에서, 압력 감소(Pred)가 먼저 발생된다. 이어서, 휘일 브레이크에 대한 압력 발생(Pgen)이 순간(6)에서 후속한다.
순간(1) 이전에, 모든 스위칭 밸브(17a-d)가 폐쇄되고 그리고 HZ 피스톤이 정지 상태가 된다. 도시된 휘일에 대한 압력 감소 명령이 '1'에서 발생된다. 소위 스위칭오버 시간(TUM)이 순간(1)과 순간(2) 사이에 도시되어 있으며, 그러한 도중에, 메인 실린더의 압력-부피 특성을 이용하여, HZ 내의 압력을 압력 모델로부터 알려진 휘일 압력으로 조정하기 위한 피스톤 변위가 시도되며, 그에 따라 페이즈(phase; 2) 말기의 밸브 개방 중에, 압력이 이미 사실상 HZ에서 휘일 실린더 내의 압력에 상응하는 압력으로 조정되고, 따라서 HZ 와 휘일 실린더 사이의 압력 균등화가 사실상 달성된다. 압력을 특정 레벨 또는 희망 레벨로 만들기 위해서 휘일 실린더로부터 취해져야 하는 필요한 부피 또는 피스톤 행정 및 특히 차동 행정은 압력-부피 특성에 의해서 '2'에서 휘일에서의 필요 희망 압력 및 현재의 휘일 압력의 함수로서 계산된다. HZ 피스톤은 이제 구동되고/제어되며 그리고 그에 따라 조정되고, 그리고 각각의 스위칭 밸브(17i)가 동시에 활성화되고 개방된다. 순간(2)과 순간(3) 사이의 시간 범위는, 압력 감소의 효과가 휘일 압력에서 나타날 때까지의, 전체적인 짧은 부동 시간(dead time) 또는 지연을 나타낸다. 이어서, HZ 피스톤은, '3'과 '4' 사이에서, 페이즈(4)의 말기에 도달된 계산된 희망 위치로 접근한다. 한편, 만약, 예를 들어 상위 제어부로부터의 입력에 의해서, 희망 압력이 다시 증가되어야 한다면, 모터는 프로세스를 조기에 중단할 것이다. 만약 희망 위치에 도달하였다면, 유압 시스템 내의 유동 조건을 가라앉히기 위해서, 설정 시간(Te)이 페이즈(4 및 5)에서 유지되고, 이때 HZ 피스톤은 스위칭 밸브(17i)가 폐쇄되기 전에 정지상태가 된다. 스위칭 밸브의 예비-활성화(pre-activation)가 여기에서 작동되고, 신호는 밸브의 폐쇄 시간만큼 전진된다. 설정 시간(4-5)은 휘일 압력의 보다 정확한 평가에 기여하고, 그리고 순간(a)에서 자기 밸브를 폐쇄할 때 소음을 감소시킨다. 자기 밸브를 폐쇄하기 위한 활성화는 현재 존재하는 실제 압력, 압력 구배 그리고 이전에 알려진 폐쇄 시간을 고려하여 이루어진다. 페이즈(5 또는 6)에서, 모든 스위칭 밸브(17a-d)가 다시 폐쇄된다. 액츄에이터는 이제 추가적인 휘일을 관리할 시간을 가질 것이다. 한편, 만약 HZ 에서 압력을 변화시킬 필요가 없다면, 순간(6)에서 압력 발생 요건의 스위칭 시간(TUM) = 0이 되고 이어서 계속된다. 이어지는 압력 발생은 전술한 압력 감소와 유사하게 발생된다.
제 2 휘일 실린더 압력(PR2)이 가장 위쪽 그래프에 추가적으로 도시되어 있고 그리고 제 2 스위칭 밸브의 활성화 신호에 대한 추가적인 그래프가 오른쪽 아래에 추가되어 있다는 점에서 도 3은 도 2와 상이하다.
기본적으로, 도 3은 휘일 실린더들에서 부분적으로 동시적인 압력 변조(Pred 및 Pgen)에 대한 제어 시퀀스를 도시한다. 순간(1)까지 HZ 피스톤은 정지되어 있고 그리고 자기 밸브는 모두 폐쇄되어 있다. 이어서, 제 1 휘일 실린더에 대한 압력 감소 요구가 도달한다. 동시에 또는 일부 시간 지연 상태에서, 제 2 휘일 실린더에 대한 제 2 압력 감소 요구가 발생된다. 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 두 휘일에서의 압력 감소가 가능하다. 물론, 동일한 것이 3개 또는 4개의 휘일에 대해서도 적용될 수 있을 것이다. 순간(1)으로부터 순간(2)까지, 스위치오버 시간(TUM)이 도시되어 있고, 여기에서, 전술한 바와 같이, 압력 모델로부터 알려진 제 1 휘일 실린더의 압력 내의 압력에 접근하기 위한 시도가 이루어지고, 그에 따라, 제 1 휘일 브레이크에 속하는 스위칭 밸브가 개방될 때, HZ와 제 1 휘일 실린더 사이의 압력 균등화가 실질적으로 이미 달성된다. 압력-부피 특성에 의해서, 페이스(1-2)의 말기에서 또는 그 도중에, 압력을 특정 레벨로 만들기 위해서 제 1 휘일 실린더로부터 취해져야 하는 필요한 부피가 계산된다. 만약 제 2 휘일 실린더에 대한 감소 요구가 또한 이미 알려져 있다면, 필요 HZ 피스톤 행정 역시 저장된 압력-부피 특성에 의해서 이미 계산된다. 그러나, 기본적으로, 이러한 연산 단계는 또한 순간(3)에서 최초로 이루어질 것이다. HZ 피스톤은 이제 순간(2)에서 출발하고 그리고 제 1 휘일 브레이크에 속하는 자기 밸브가 동시에 활성화되고 개방된다. 시간 범위(2-3)는 압력 감소의 효과가 또한 휘일 실린더 압력에서 인식될 수 있을 때까지의 전체 부동 시간이다. 압력 모델 및 그와 함께 계산된 부피 유동에 의해서 예상될 수 있게 되자 마자(순간(3)), 알려진 밸브 개방 시간 내의 HZ 압력(PHZ)이 휘일 압력(PR2) 미만으로 떨어지고, 제 2 자기 밸브(MV2)가 UMV2를 통해서 활성화되고 개방된다. 순간(4) 바로 직전에, 압력 모델 및 부피 유동 또는 그와 함께 계산된 압력 구배에 의해서, 제 1 휘일 실린더가 알려진 밸브 폐쇄 시간 내에서 목표 압력에 도달할 것을 예상할 수 있을 것이다. 그에 따라, 자기 밸브(MV1)가 이제 폐쇄된다. 순간(4)에서, 밸브(MV1)가 또한 폐쇄되고 그리고 밸브(MV1) 내의 부피 유동이 중단된다. 'b'에서의 휘일 실린더 압력의 압력 요동이 이로부터 초래된다. 휘일 압력의 압력 요동은 자기 밸브의 PWM 활성화에 의해서 감소될 수 있다. 우연히, HZ 피스톤 또한 그 희망 위치에 도달하고, 이는, 전술한 바와 같이, 순간(4)에서 미리 계산되었다. 자기 밸브(MV2)에서의 부피 유동은 이제 그 밸브(MV2)가 또한 순간(5)에서 폐쇄되기에 앞서서 안정(settling) 시간(Te) 내에 가라앉을 수 있을 것이다. 안정 시간으로 인해서, 'a'에서 휘일 실린더에서 이러한 프로세스 동안에 압력 요동이 거의 발생되지 않는다. 자기 밸브의 PWM 활성화가 여기에서 어떠한 이점도 제공하지 못한다. 페이즈(5 내지 6)에 이어서, 동시적인 압력 발생에 대한 전술한 시퀀스가 반복된다. 양의 압력 구배를 획득하기 위해서 그리고 둘 또는 셋 이상의 휘일들 사이의 압력 균등화를 피하기 위해서, 자기 밸브(MV1)가 개방된 상태에서, HZ 압력이 항상 가장 낮은 휘일 압력 보다 높은 것이 동시적인 압력 발생에서 중요하다. 일반적으로, 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 감소 상태에서, 자기 밸브의 PWM 활성화는 압력 구배가 또한 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 감소 또는 발생에 의해서 온-라인으로 영향을 받을 수 있다는 이점을 제공할 것이다.
도 4는 개별적인 휘일 실린더 압력을 계산하기 위한 가능한 압력 모델을 도시한다. 입력 신호(121)로서, 압력 모델은 HZ 압력(PHZ(t))을 이용하고, 이는 단지 안정된 상태(정적인 상태)에서 휘일 브레이크 내의 휘일 압력에만 대응한다. 모델(122 내지 131)은 4개의 휘일 브레이크를 가지는 차량을 위해서 4중으로 디자인된 것이다. 그 대신에, 압력 모델이 HZ의 저장된 압력-부피 특성에 의해서 HZ 압력(121)을 계산할 수도 있을 것이다. 그에 따라, 휘일 압력은 또한 상응하는 HZ 위치 또는 피스톤 행정에 의해서 다이나믹하게 조절될 수 있을 것이다. 압력 모델의 목적은 휘일 실린더 압력(PR(t))의 다이나믹한 또는 고주파 평가를 획득하는 것이다. 개별적인 신호 및 신호 블록의 기능에 대해서는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.
HZ의 피스톤 행정 또는 피스톤 위치SK(t)가 압력 모델(103)에 대한 입력 신호로서 이용된다(또한 도 5 참조). HZ(133) 내의 부피는 피스톤 행정SK(t) 및 휘일(129.1 내지 129.3)에서의 부피로부터 합계 지점(134)에 의해서 계산된다. 본원 발명은 휘일 부피가 휘일 브레이크의 부피, 공급 라인 및 HZ의 작업 챔버의 부피를 의미하는 것으로 이해한다. HZ 압력(PHZ(t))(121)은 HZ의 압력-부피 특성에 의해서 계산된다. 시뮬레이팅된 신호(121)로 압력 센서의 HZ 압력 신호를 균등화하는 것도 또한 가능할 것이다. HZ의 피스톤 위치가 특성(132)에 의해서 특정 압력과 상호연관되기 때문에, 이러한 수단은 압력 센서 고장을 진단하기 위해서 이용된다. 진단을 위해서, 모터의 페이즈 전류가 또한 이용될 수 있다.
만약 HZ 압력 만이 압력 모델의 입력 신호로서 이용된다면, 신호 경로(135 내지 121)는 불필요하다. HZ 압력(121)은 압력 센서로부터 직접적으로 얻어진다.
브레이크 유체의 관성 및/또는 질량을 나타내는 모델 블록 "유압 균등 인덕턴스 또는 라인 인덕턴스"(123) 및 적분기(integrator; 126)를 통해서 관통-유동(Q)으로 유도되는 차동 압력(122)이 합계 지점에 의해서 얻어진다. 신호 블록(127)은 HZ로부터 밸브를 경유하여 브레이크 라인을 통해서 휘일 실린더까지의 유압 경로의 유동 저항을 고려한다. 모델 파라미터 균등 유동 저항(R)은 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)으로부터 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)를 통해서 HZ 휘일 브레이크의 휘일 실린더까지의 경로의 층류 조건의 유압 저항에 상응한다. 또한, 신호 블록(127)은 파라미터(kappa)를 고려하고, 이는, 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)으로부터 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)를 통해서 HZ 휘일 브레이크의 휘일 실린더까지의 유압 경로 내에서, 유동 비율 층류/난류의 가중치(weighting)를 나타낸다. 제 2 적분기(125)에 의해서, 휘일(129)에서의 현재 부피가 압력 유동(Q)(126)으로부터 얻어지고 그리고 이로부터, 휘일 실린더(130)의 압력-부피 특성에 의해서, 휘일(131)에서의 압력이 얻어지며, 상기 휘일 실린더(130)의 압력-부피 특성은 연결된 브레이크 라인 및 휘일 실린더의 강성도 또는 용량을 나타낸다. 또한, 특히 시일(seals) 등으로 인해서, 실제로 존재하는 이력(hysteresis)을 또한 시뮬레이팅하는 것이 압력 모델(103)에 존재할 수 있다(도 5 참조). 이는 압력 모델의 평가 정확도를 높인다. 사용된 압력-부피 특성은 차량 시동시에 적합화되거나 또는 기록되고 그리고 관련 기능 파라미터의 함수로서 또는 표(table)로서 저장된다.
도 5는 소프트웨어 구조의 가능한 신호 흐름을 나타낸 도면이다. 이러한 경우에 도면부호 '101'은 액츄에이터 PHZ(t) = f(SK(t))를 나타내며, 이는 도 1에 구체적으로 도시되어 있다. 액츄에이터의 센서 시스템은 회전 센서의 각도 평가에 의해서 HZ 압력(121) 및 HZ 피스톤 행정(135)을 공급한다. 또한, 여기에는 나열되어 있지 않지만, 운전자의 희망 압력, 페달 위치, 모터 위상 전류, 배터리 전류 등과 같은 추가적인 센서 신호가 고려될 수 있을 것이다.
압력 모델(103)은, HZ에서의 및/또는 DK 피스톤 행정(SK(t))의 시간 압력 경로(PHZ(t))의 함수로서, 또는 양자 모두의 함수로서, 신호(121 및 135)로부터 다양한 휘일 브레이크 압력(131)을 계산하고, 이때 PR(t) = f(PHZ) 또는 PR(t) = f(PHZ, SK) 또는 PR(t) = f(SK)이다.
블록(102)에서의 적합화에 의해서, 예를 들어, 균등 유동 저항, 균등 라인 인덕턴스 및 압력-부피 특성 또는 휘일 실린더 및 HZ 또는 THZ의 압력-부피 특성과 같은 압력 모델(103)의 모델 파라미터가 온도에 의해서, 예를 들어, 차량 주변 온도와 같은 온도에 의해서 또는 자기 밸브의 온도-비례 저항 측정 또는 자기 밸브에서의 온도 센서에 의해서 측정된 온도에 의해서 적합화된다. 적합화 내역(specification)이, 본 경우에, 온도 테스트에서의 시스템의 진행 중에, 결정되고 저장된다. 전술한 이력 시뮬레이션의 파라미터들은 또한 온도에 따라서 적합화될 수 있을 것이다. 예를 들어, 자기 밸브의 온/오프를 스위칭하기 위한 시간 또는 라인 길이와 같은 여러 가지 차량-특이(specific) 파라미터들이 차량의 최초 시동시에 측정될 수 있고 또는 데이터 파일로부터 프로그래밍될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 모델 파라미터들이 온도에 따라서 표에 저장되거나 또는 모델 파라미터들이 계산되고 모델로 전달된다. 만약, 예를 들어, 전이 거동에서 변화가 이루어져야 한다면, 적합화에 의해서 모델의 파라미터를 조정할 수 있을 것이다. 만약 압력 모델이 실제 측정 값으로부터 벗어난다면, 압력 모델의 균등화 및 그에 따른 압력 모델의 파라미터들이 연속적으로 또는 짧은 시간 간격으로 몇 차례 이루어질 수 있을 것이다. 압력 모델은 연속적으로 또한 계산되고, 그리고 특히 ESP/ABS(104) 또는 다른 상위 제어부와 함께, 압력 설정의 정확도에 있어서 매우 중요하다. 압력 모델로부터의 휘일 실린더 압력(PR(t))이 ESP/ABS 제어부로 공급된다. ESP/ABS 제어부(104) 및, 특히, 압력 제어 또는 압력 조정(106)이 제어 변수로서 휘일 브레이크 압력(PR(t))에 의존한다. ESP/ABS 제어부는 휘일 속도, 측방향 가속도, 요 레이트(yaw rate) 등과 같은 ESP/ABS 센서 신호를 기초로 하여 휘일 브레이크 희망 압력(PRsoll(t))을 계산한다. 그 대신에, 휘일 브레이크 희망 압력(PRsoll(t))이 또한 차동 압력일 수 있고 또는 정보 내용과 관련하여 압력 구배에 의해서 확장(extend)될 수 있을 것이다. 휘일 브레이크 희망 압력이 각 휘일에 대해서 개별적으로 명확하게 계산된다.
압력 제어(106)의 시퀀스의 순서를 정하기 위해서, 함수 블록 "우선순위 장치"(105)가 또한 압력 제어의 상류에 연결되고 그리고, 우선순위(108)를 결정하기 위해서 이용되는 여러 신호들을 기초로 하여, 예를 들어 휘일 슬립, 차량 횡방향 다이나믹의 파라미터, 압력 제어 편차 등을 기초로 하여, 휘일 선택(109)을 한다. 휘일 선택은 압력 제어(106)를 미리 결정하고, 그러한 휘일 브레이크(들)의 압력은 다음에 조정되어야 한다. 예를 들어, 압력 감소 요청은 다른 휘일에서의 압력 감소 요청 보다 더 높은 우선순위를 가지고 그에 따라 첫 번째로 실행된다. 또한, 예를 들어, 중간에 다른 휘일에 대한 관리를 하지 않고, 하나의 휘일에서 하나의 압력 발생 후에 다른 하나의 압력 발생이 이루어지도록 2개의 압력 발생을 실시하는 것은 허용되지 않는다. 추가적으로, 우선순위부여는 개별적인 휘일 또는 동시적인 압력 발생 또는 압력 감소가 이루어져야 하는가의 여부 그리고 얼마나 많은 휘일이 이러한 것에 포함되는가에 대한 여부의 결정과 관련된다. 휘일 속도, 휘일 가속도, 코너링, μ-점프(jump)(양 및 음(negative)), μ-스플릿 로드(split road) 및 제어 순간이 바람직하게 우선순위부여에 대한 기준이 된다. 만약, 예를 들어, 제 1 제어 사이클에서, 희망하는 슬립 또는 휘일 가속도 한계치를 초과하는 것이 몇 개의 휘일에서 결정된다면, 포함된 휘일의 수에 따라서, 스위치가 동시에 또는 부분적으로 동시에 이루어진다. 만약, 휘일의 압력 감소 중에, 휘일 가속도가 높은 희망 슬립 초과, 예를 들어 -5g가 다른 휘일에서 발생된다면, 이는 부분적으로 동시에 조정된다. 만약, 제어 사이클이 실제적으로 종료된다면, 더 이상의 추가적인 스위치오버는 발생되지 않는다. 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 것에 대한 슬립 및 가속에 대한 각각의 희망 값은 전체적인 안정성을 획득하기 위해서 보다 작은 값의 방향을 따른 코너링 중에 변화된다. 보다 높은 동시적인 휘일 재-가속 상태에서, 예를 들어, 도로의 마찰 변화의 상응 계수의 결과로서, 동시적으로 또는 부분적인 동시적으로 상응하는 슬립 값에서 스위치가 또한 이루어질 수 있을 것이다. 즉, 제동 거리 또는 구동 안정성의 획득이 달성되는 모든 경우에, 스위치가 동시적으로 또는 부분적인 동시적으로 이루어질 수 있다. 소위 당업자는 최적의 슬립이 필연적으로 제공된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
각각의 시간 시퀀스는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 압력 제어 또는 조정(106)에 의해서 계산된다. 이어서, 요청된 HZ 피스톤 행정은 저장된 압력-부피 특성에 의해서 계산되며, 이때 휘일 실린더들의 이력이 고려된다. 이어서, 이상적인 하위 위치 제어부가 제어 신호(11)에 의해서 희망 피스톤 행정을 조정한다. 이러한 목적을 위해서, 각각의 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 정확한 시간 시퀀스에서 활성화된다(110).
압력 모델(103)을 이용하여 추가적인 휘일 압력을 평가할 수 있다는 것이 분명할 것이다. 이는, 특히, 정확한 값 스위칭 순간을 계산하기 위한 압력 제어(106)에서 중요할 것이다. 결정된 값들은, 본 경우에 메모리 내에, 간헐적으로 저장될 것이다.
1-9 제어 사이클에서의 페이즈
PHZ 메인 실린더 압력
PR 휘일 실린더 압력
PRsoll 휘일 실린더 희망 압력
Pauf 압력 발생
Pab 압력 감소
P*ab 압력 감소 중의 압력 변화 속도
P*an 압력 발생 중의 압력 변화 속도
SK HZ 피스톤 행정
S*K HZ 피스톤 속도
TE 밸브 폐쇄 전의 안정화 시간
TUM 피스톤 운동의 시작으로부터 밸브 개방까지의 스위칭 시간
TMUX 하나 이상의 휘일에서 희망 압력을 조정하기 위한 전체 시간
tv 자기 밸브의 폐쇄까지의 지연 시간
a 밸브 폐쇄 이전의 안정화 시간을 가지는 압력 시간 거동에서의 전이 경로
b 안정화 시간 없는 하드(hard) 밸브 폐쇄 중에 압력 시간 거동에서의 전이 경로
MVi 자기 밸브/스위칭 밸브
UMV 전압 경로 2/2-방향 자기 밸브
RL HZ 또는 THZ로부터 자기 밸브/스위칭 밸브까지의 라인 내의 유동 저항
RV 자기 밸브 내의 유동 저항
RVR 자기 밸브로부터 휘일 실린더까지의 연결 라인
R RV + RVR + RL
10 EC 모터
11 스핀들
12 스핀들 재설정 장치
13 회전 센서의 각도(위치 센서)
14 HZ 또는 THZ
15 압력 로드 피스톤으로부터의 압력 라인
16 플로팅 피스톤으로부터의 압력 라인
17a-17d 2/2-방향 자기 밸브 및 스위칭 밸브
18a-18d 휘일 실린더
19 압력 센서
101 액츄에이터, 전자 시스템 및 센서 시스템 내의 하드웨어
102 소프트웨어 기능 블록 "내역 계산 또는 현재 모델 파라미터의 적합화"
103 소프트웨어 기능 블록 "압력 모델"
104 소프트웨어 기능 블록 "ABS/ASR/ESP 제어부"
105 소프트웨어 기능 블록 "우선순위부여"
106 소프트웨어 기능 블록 "압력 제어 또는 조정"
107 ESP/ABS 센서 시스템의 센서 신호
108 우선순위 결정을 위한 신호
109 휘일 선택을 특화하기 위한(specify) 신호
110 스위칭 밸브의 활성화
111 활성화, 모터
112 희망 휘일 압력 PRsoll(t)
121 메인 실린더 압력 PHZ(t)
122 압력 유동을 결정하기 위한 차동 압력
123 유압 라인 인덕턴스
124 dQ/dt
125 적분기
126 관통-유동 Q
127 피스톤 실린더 시스템(14, HZ)로부터 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)를 통해서 휘일 실린더까지의 경로의 유동 저항
128 127에서의 압력 강하
129.i 휘일에서의 현재 부피
130 휘일 실린더의 부피-압력 특성(용량) 및 관련 연결 라인
131 휘일 실린더 압력 PR(t)
132 스위칭 밸브가 폐쇄된 상태에서의 메인 브레이크 실린더의 부피-압력 특성(용량)
133 메인 브레이크 실린더 내의 현재 부피
134 합계 블록
135 HZ 피스톤 행정 SK(t)

Claims (39)

  1. 브레이크 부스터를 구비하는 제동 시스템으로서, 상기 제동 시스템의 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)은 전기 모터에 의해 유압식으로 또는 기계식으로 구동되며, 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)의 하나 이상의 작업 챔버가 유압 라인에 의해서 둘 이상의 휘일 브레이크로 연결되며, 휘일 브레이크에는 각각의 경우에 2/2-방향 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 할당되고 그리고 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)와 피스톤-실린더 시스템(14, HZ) 사이의 유압 연결 라인들이, 2/2-방향 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)에 의해서, 선택적으로 독립하여 또는 결합되어(jointly), 폐쇄될 수 있으며, 그에 따라 동시적으로 또는 연속적으로 중 하나 이상의 방식으로 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내에서 압력이 조정될 수 있으며, 전기 모터 및 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 제어 장치에 의해서 제어되며, 그리고 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)의 작업 챔버로부터 각각의 자기 밸브로의 유압 연결 라인이 유동 저항(RLi)을 가지고 그리고 각각의 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)는 휘일 실린더로의 유압 라인과 함께 유동 저항(RVi)을 가지는 제동 시스템에 있어서,
    상기 피스톤-실린더 시스템(HZ)의 피스톤 속도가 각 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)에서의 압력 감소 구배 및 압력 발생 구배를 결정하도록 상기 유동 저항(RLi 및 RVi)이 작으며,상기 유동 저항(RLi)이 상기 유동 저항(RVi) 보다 작으며,
    그리고 상기 제어 장치가 압력 발생 및 압력 감소 동안에 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)의 압력-부피 특성에 따라서 피스톤 운동 및 피스톤 속도를 조정 또는 제어하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 저항(RVi)은 상기 유동 저항(RLi) 보다 적어도 1.3 배 내지 2.5 배만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 폐쇄되어 있을 때 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 최대 달성가능 압력 구배가 하나 이상의 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 개방되어 있을 때 상기 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내에서의 최대 달성가능 압력 구배 보다 적어도 2 배 내지 4 배만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    피스톤-실린더 시스템(HZ) 및 그 드라이브의 최대 다이나믹 상태에서 그리고 하나 이상의 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 개방된 상태에서, 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 개방되어 있는 동안에 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)의 동시적인 부피 유입 또는 부피 출력 때문에, 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 사이에서 압력 균등화가 발생되지 않도록, 각 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)의 상기 유동 저항(RLi 및 RVi)이 구성되는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    스위칭 밸브의 유동 단면을 줄이기 위해서, 펄스 폭 변조(PWM)를 이용하여, 상기 제어 장치가 상기 스위칭 밸브를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 작업 챔버로부터 각각의 자기 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)까지의 유압 연결 라인이 30 cm 보다 더 짧은 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각각의 휘일 브레이크 내의 압력이 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 피스톤의 행정 제어에 의해서 각 휘일의 압력-부피 특성을 기초로 조정되는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상위(superordinate) 제어부가, 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)에 대한 희망 압력을 미리 결정하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    피스톤-실린더 시스템 내에서 계산되어야 하는 필수 압력 구배가 휘일 브레이크 내의 필요 압력 변화의 양에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치가 압력 모델을 이용하여 휘일 브레이크의 압력 레벨을 연속적으로 계산하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 모델의 입력 변수가 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ) 내의 실제 압력(PHZ(t)) 또는 DK 피스톤 행정(SK(t))인 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 모델이, 모델 파라미터로서, 균등 유동 저항을 이용하고, 상기 균등 유동 저항은 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)으로부터 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)를 경유하여 휘일 브레이크의 휘일 실린더까지의 경로의 유압 저항에 대응하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)로부터 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)를 경유하여 휘일 브레이크의 휘일 실린더까지의 유압 경로 내의 압력 모델은 층류 및 난류 유동 조건의 가중치를 고려하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 모델은, 계산된 실제 압력, 현재 HZ 압력, 측정에 의해서 최종 테스트에서 결정되는 자기 밸브의 스위칭 시간, 그리고 각각의 압력 구배에 따라서, 각 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)의 폐쇄 순간을 계산하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 모델은, 모델 파라미터로서, 브레이크 유체의 중량 및 관성 중 하나 이상을 나타내는 유압 균등 인덕턴스를 고려하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 모델이, 모델 파라미터로서, 휘일 브레이크의 부피 유입 또는 용량을 나타내는 각각의 개별적인 휘일 브레이크의 압력-부피 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 모델의 모델 파라미터가 온도에 따라서 변화되는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치에 의해서 미리 결정되는 슬립 및 휘일 가속도 중 하나 이상이 얻어지지 않았을 때, 상기 제어 장치가 압력 모델을 교정 또는 조정하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치가 압력 모델을 체크(check)하는 것 또는 압력 모델의 값들 및 파라미터들을 균등화(equalize)하는 것 중 하나 이상을 수행하여, 상기 제어 장치는 상기 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 짧은 압력 설정 시간 동안 대기한 후에 개방될 때 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ) 내의 실제 압력을 결정하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  20. 제 10 항에 있어서,
    유압 시스템 내에 포함된 이력이 또한 계산되고 또는 압력 모델에서 고려되는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 압력 모델이 실제 측정된 값과 상이할 때, 상기 제어 장치는 짧은 시간 간격을 두고 또는 교대로 몇 차례에 걸쳐 압력 모델의 체크 및 조정을 실시하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  22. 제 10 항에 있어서,
    상기 피스톤 운동의 시작과 상기 스위칭 밸브의 스위칭오버 사이의 시간차(Tswitch)는, 피스톤 속도에 의해서 제어될 수 있는 방식으로, 변화될 수 있는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  23. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 압력 모델(103)에 의해서 휘일 브레이크 내의 각각의 압력(PR(t))을 계산하고 그리고 계산된 압력 값(PR(t))을 적어도 ABS/ESP 제어부(104) 및 압력 제어 장치(106)로 전달하고, 상기 압력 제어 장치(106)는 적어도 2/2-방향 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d) 및 전기 모터를 활성화시키며, 우선순위부여 장치(105)는, 적어도 상기 ABS/ESP 제어부(104)에 의해서 전달되는 데이터의 도움을 받아, 휘일 선택을 실시하고 그리고 휘일 선택을 압력 제어 장치(106)로 전달하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  24. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 제동 시스템 내에서 또는 제동 시스템의 특정 지점에서 결정된 온도의 도움으로, 압력 모델 파라미터를 적응시키는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 우선순위부여 장치(105)는 "제동 거리(braking path)" 또는 "제어의 안정성(stability of the control)" 중 하나 이상의 기준의 도움으로 휘일 선택의 우선순위부여를 실행하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 우선순위부여 장치(105)는, 압력 감소가 하나 또는 둘 이상의 휘일 브레이크 내에서 현재 발생되는 동안에, 하나 또는 둘 이상의 휘일 브레이크 내에서의 압력 발생을 동시에 허용하지 않고, 그리고 그 반대의 경우에도 허용하지 않는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 우선순위부여 장치(105)는, (i)슬립 한계 값보다 큰 휘일 슬립 동안, 또는 (ii)5g 또는 -5g 보다 큰 휘일 가속 또는 감속 동안, 또는 (iii)슬립 한계 값보다 큰 휘일 슬립 동안 및 5g 또는 -5g 보다 큰 휘일 가속 또는 감속 동안에서, 동시적인 또는 부분적으로 동시적인 압력 발생 또는 압력 감소로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  28. 제 10 항에 있어서,
    제 2 계산 유닛(MCU2)이 전체 제어 루프의 입력 및 출력 신호의 타당성 테스트(plausibility test)를 실행하는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)의 피스톤 및 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ, THZ)으로부터 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)까지의 라인들이 강성(stiff)으로 디자인되는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  30. 제 1 항에 따른 제동 시스템을 이용하여 하나 이상의 휘일 브레이크에서 브레이크 압력을 조정하는 방법에 있어서,
    둘 이상의 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내의 압력이 연속적으로(consecutively), 동시에(simultaneously), 또는 부분적으로 동시에(partiallly simultaneously) 중 어느 하나의 방식으로 발생되거나 감소되는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  31. 제 1 항에 따른 제동 시스템을 이용하여 하나 이상의 휘일 브레이크에서 브레이크 압력을 조정하는 방법 또는 제 30 항에 따른 방법에 있어서,
    둘 이상의 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)에서의 동시적인 압력 발생 또는 압력 감소 동안에, 각각의 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 사이에서 압력 균등화가 발생하지 않도록, 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 작업 챔버와 각각의 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 사이의 압력차가 큰 값으로 선택되는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 개방되어 있을 때 압력차를 유지하기 위해서, 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 피스톤이 제어 장치에 의해서 재조정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 필수적인 압력차를 계산하고 그에 따라 상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 작업 챔버의 필요 부피 변화를 계산하며, 상기 필요 부피 변화에서는 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d)들 사이에서 부피 균등화가 발생되지 않으며, 상기 피스톤-실린더 시스템의 연관 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 개방되고 또는 상기 밸브의 개방이 즉각 내재하고(immediately immanent), 그리고 필요 차동 압력을 조정하기 위해서, 상기 제어 장치는 압력 제어를 위해서 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 피스톤을 그에 맞춰 재조정 또는 활성화하는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  34. 제 1 항에 따른 제동 시스템을 이용하여 하나 이상의 휘일 브레이크에서 브레이크 압력을 조정하는 방법 또는 제 30 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 압력 발생 또는 압력 감소 중 하나 이상이 둘 이상의 휘일 브레이크에서 동시에 또는 부분적으로 동시적으로 이루어지고, 상기 각각의 휘일 브레이크의 시작 레벨이 서로 상이한 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  35. 제 1 항에 따른 제동 시스템을 이용하여 하나 이상의 휘일 브레이크에서 브레이크 압력을 조정하는 방법 또는 제 30 항에 따른 방법에 있어서,
    각 휘일 브레이크의 압력-부피 특성은 피스톤 행정의 정적인 비교에 의해서 운행(travelling) 시작에 앞서서 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 작업 챔버 내의 압력과 균등화되는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  36. 제 1 항에 따른 제동 시스템을 이용하여 하나 이상의 휘일 브레이크에서 브레이크 압력을 조정하는 방법 또는 제 30 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 작업 챔버 내의 압력은, 압력 감소의 시작에 앞서서, 각 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내의 압력, 또는 각 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내의 압력보다 낮은 압력으로 조정 또는 제어되고, 그리고 그 후에 관련 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 제어 장치에 의해서 개방되는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  37. 제 1 항에 따른 제동 시스템을 이용하여 하나 이상의 휘일 브레이크에서 브레이크 압력을 조정하는 방법 또는 제 30 항에 따른 방법에 있어서,
    상기 피스톤-실린더 시스템(14, HZ)의 작업 챔버 내의 압력은, 압력 발생의 시작에 앞서서, 각 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내의 압력 또는 각 휘일 브레이크(18a, 18b, 18c, 18d) 내의 압력보다 높은 압력으로 조정 또는 제어되고, 그리고 그 후에 관련 스위칭 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)가 제어 장치에 의해서 개방되는 것을 특징으로 하는 브레이크 압력을 조정하는 방법.
  38. 제 10 항에 있어서,
    상기 압력 모델의 모델 파라미터가 온도에 의해서 적응(adapted)되거나 조정되는(adjusted) 것을 특징으로 하는 제동 시스템.
  39. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    스위칭 밸브의 유동 단면을 줄이기 위해서, 개별적인 휘일 실린더의 압력차가 큰 경우에 동시적인 압력 발생 또는 압력 감소를 이용하여, 상기 제어 장치가 상기 스위칭 밸브를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 제동 시스템.





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