KR101765446B1 - 자동차용 전기 제어 유압 브레이크 시스템에서의 압력을 제어하는 방법 - Google Patents

자동차용 전기 제어 유압 브레이크 시스템에서의 압력을 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유압 시스템 특히 자동차용 전기 제어 브레이크 시스템에서 압력을 제어하는 방법에 관한 것이고, 여기서 압력 또는 압력 곡선은 적어도 하나의 아날로그화된 솔레노이드 밸브 (10) 의 지원으로 제어되고/되거나 조정되고, 부분 개방 상태로 상기 솔레노이드 밸브 (10) 를 제어하고/하거나 조정하기 위해, 상기 솔레노이드 밸브의 코일 전류 (I) 가, 적어도 하나의 제 1 전류 값 (I1) 과 하나의 제 2 전류 값 (I2) 사이에서 교번함으로써, 변조되며, 상기 솔레노이드 밸브 (10) 는 상기 제 1 전류 값 (I1) 에 대응하는 코일 전류 (I) 에 의해 폐쇄 상태에서 유지되며, 여기서 본 발명에 따라, 상기 코일 전류 (I) 에 대한 제 3 전류 값 (I3) 이 제공되며, 상기 제 3 전류 값 (I3) 은 상기 제 1 전류 값 (I1) 과 제 2 전류 값 (I2) 사이에 있고, 상기 제 2 전류 값 (I2) 에서 전류를 인가하기 위해 제공되는, 상기 솔레노이드 밸브 (10) 의 전류 인가 시기 (Tp1, Tp2, Tp3) 동안에, 상기 코일 전류 (I) 는, 상기 제 3 전류 (I3) 에 의해 규정된 진폭 (A) 및 주파수로 상기 제 2 전류 값 (I2) 과 상기 제 3 전류 값 (I3) 사이에서의 교번함으로써, 변조된다.

Description

자동차용 전기 제어 유압 브레이크 시스템에서의 압력을 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING THE PRESSURE IN AN ELECTRONICALLY CONTROLLED HYDRAULIC BRAKE SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은, 유압 시스템, 특히 자동차용 전기 조정 브레이크 시스템 (electronically regulated brake system) 에서 압력을 제어하는 방법에 관련된 것이며, 그 방법에서는 압력 또는 압력 프로파일 (pressure profile) 이, 특허 청구항 1의 전제부에 따르는 것과 같이, 적어도 하나의 아날로그화된 (analogized) 솔레노이드 밸브에 의해 제어되고/되거나 조정된다.
아날로그화된 솔레노이드 밸브들, 소위 AD 밸브들은, 유압 유체 (hydraulic fluid) 의 조정을 위해 자동차용 ABS 및/또는 ESP 시스템들에 갈수록 사용되고 있다고 알려져 있다. AD 밸브가 개방하는 코일 전류는 솔레노이드 밸브에 걸쳐 만연한 (prevailing) 압력 차이에 의존한다.
AD 밸브들을 조정할 수 있기 위해, 현재의 휠 압력 및 탠덤 마스터 실린더 (tandem master cylinder; TMC) 의 TMC 압력에 관한 정밀한 정보를 가지는 것이 필요하다. TMC 압력은 센서에 의해 검출된다.
아날로그 모드에서 상시 개방 (normally open) 솔레노이드 밸브를 조정하는 방법은 일반적인 WO 03/0537353에서 알려져 있으며, 여기서는 브레이크 압력 조정 동안 밸브 노이즈들을 감소시키기 위해, 그 솔레노이드 밸브는 스로틀링 (throttling) 작용을 하는 부분적 개방 포지션으로 스위칭된다. 자석 코일 (magnet coil) 이 상기 스로틀링 포지션으로 이동하도록 그 자석 코일을 제어하기 위해, 상기 자석 코일이 고정적으로 설정된 전류 값들로 통전되는 (energized) 것이 제안된다. 0 인 제 1 전류 값에서, 솔레노이드 밸브는 비통전된 (deenergized) 상태이고 즉 완전히 개방된다; 제 2 전류 값에서는, 솔레노이드 밸브는 스로틀링 목적들을 위해 부분적으로 통전된 상태이고 부분 개방 상태이며, 제 3 전류 값에서는, 솔레노이드 밸브는 완전히 통전된 상태이고 따라서 완전히 폐쇄된다. 또한, 솔레노이드 밸브의 밸브 스프링의 스프링 특성 곡선은, 자석 코일이 부분적으로 통전된 상태인 경우, 밸브 바디가 부분적으로 개방 포지션으로 유지하도록 구성되어야 한다.
브레이크 시스템에 사용되는 그러한 유입 밸브는, 아날로그 모드에서, 즉 부분적 개방 상태에서, 자력 (magnet force), 스프링력 (spring force) 과, 유압력 (hydraulic force) 들 사이의 균형 상태에서 동작된다.
상기 상황이 상시 개방 솔레노이드 밸브 (10) 의 상세한 도시로 도 5에 나타나 있으며, 여기서 솔레노이드 밸브는 밸브 블록 (11) 에 배열된다. 상기 솔레노이드 밸브 (10) 는 자석 코일 (1) 을 구비한 밸브 하우징 (3) 을 포함하며, 그 자석 코일 (1) 은, 통전되는 경우, 밸브 플런저 (valve plunger; 2) 에 동작가능하게 연결된 전기자 (armature; 미도시) 를 이동시키며, 그리하여 상기 밸브 플런저는, 밸브 시트 바디 (7) 에 의해 형성된 밸브 시트 (valve seat; 5) 의 방향으로 이동되고, 여기서 자석 코일이 완전히 통전되는 경우, 밸브 바디 (7) 는 밸브 시트 (5) 의 개구 (opening) 를 완전히 폐쇄하여 어떤 유압 유체도 탠덤 고압 실린더에 연결된 압력 매체 유입 덕트 (8) 를 통해 흐를 수 없다. 솔레노이드 밸브 (10) 가 개방되거나 부분적으로 개방되는 경우, 유압 유체는, 압력을 올리기 위해, 압력 매체 유출 덕트 (9) 에 연결된 휠 (wheel) 브레이크로 흐른다. 밸브 플런저 (2) 의 복원력은 밸브 스프링 (6) 에 의해 발생된다.
PWM-제어 자석 코일 (1) 은, 밸브 플런저 (2) 에 작용하고 그리고 휠에 만연한 브레이크 압력과 TMC 힘 사이의 차이에 실질적으로 대응하는 유압력 및 스프링력을 부분 개방 상태에서 보상하는, 자력을 발생시키며, 그 결과로서 매우 민감한 균형이 확립된다. 상기 균형 상태를 획득하기 위한 PWM 제어는 도 6의 시간-전류 다이어그램에 나타나 있고, 도 6에서 솔레노이드 밸브 (10) 는 폐쇄 상태로 유지되는 폐쇄 전류의 전류 값 (I1) 이 PWM 신호의 펄스 시간 (Tp ) 동안 동작 전류 (I) 의 전류 값 (I2 ) 으로 감소된다.
상기 균형 상태는 특정 범위에서만 안정성을 보인다. 상기 안정한 범위의 폭은 수많은 동작 파라미터들에 의존한다. 제한 조건들 하에서, 브레이크 시스템으로부터의 유압 진동 (hydraulic pressure oscillation) 들은 시스템으로 하여금 진동하는 것을 시작하게 할 수도 있다. 이것은 또한 전류 조정에서 고주파수 작동 가변 변동 (high-frequency actuating variable variation) 들을 유발하며, 그 결과로서 밸브 노이즈들이 밸브 플런저의 진동들에 기인하여 발생된다. 그러한 상황은 도 7에서의 측정 다이어그램들에 의해 나타나며, 도 7은 시간에 대하여, 연결된 휠 브레이크에서의 압력 프로파일 (도 7a), 전기자 또는 플런저 진동 (도 7b) 및 코일 전류의 프로파일 (도 7c) 을 나타낸다. 도 7c의 다이어그램에서, 개별 통전 시기 (energization phase) 들이 분명하게 식별가능하고, 특히 전류 값 (I2) 의 동작 전류를 갖는 부분적 통전 시기들 (Tp1, Tp2 및 Tp3) 이 식별 가능하다. 도 7b에서 알 수 있는 바와 같이 상기 부분적 통전 시기들 (Tp1, Tp2 및 Tp3) 동안, 고주파수 작동 가변 변동들을 초래하는 진동하는 전기자 또는 플런저 이동들이 발생되어, 도 7a에서의 압력 프로파일이 또한 상기 부분적 통전 시기들 (Tp1, Tp2 및 Tp3) 에서 진동한다.
부분적 통전 시기들 (Tp1, Tp2 및 Tp3) 에 이어 솔레노이드 밸브가 폐쇄되는 전류 값을 갖는 완전 통전 시기가 이어진다; 상기 전류 값은 후속적으로 폐쇄 전류의 전류 값 (I1) 으로 감소되며, 그 결과로서 솔레노이드 밸브는 폐쇄된 상태에서 유지된다.
아날로그 밸브들의 경우, 유압력과 전기 자기력 사이의 균형에 의해 밸브 플런저의 안정한 중간 포지션을 획득하는 것이 시도된다.
그러나, 여기서, 아날로그 밸브들의 허용오차-시달림 작동 체인 (tolerance-afflicted actuation chain) 때문에, 아날로그 밸브들의 재현가능 작동을 보장하기 위해 정밀한 압력 모델이 요구된다는 문제가 있다.
여기서 그러한 압력 모델들의 확립에 있어서 이하의 영향들이 고려되어야 한다:
- 휠 압력,
- TMC 압력,
- TMC 압력 구배 (gradient),
- 온도,
- 펄스 길이,
- 설정된 전류의 정밀도,
- 전류 조정기 (regulator) 의 동역학 (dynamics),
- 브레이크 라인 길이,
- 시스템 강성 (rigidity),
- 제어 체인 교정 (control chain calibration) 의 품질.
밸브 진동들의 발생에 대한 증가된 경향은, 높은 TMC 압력 및 높은 요구되는 아날로그 체적 유량 (flow rate) 들과 조합하는, 특히, 30 바 (bar) 미만의 저 잠금 (locking) 압력 레벨을 갖는 저 휠 압력에서의 브레이크 시스템에 존재한다.
그러나, 압력 모델 에러들의 경우 또는 개방 전류 특성 곡선의 어긋남 (displacement) (마모 (wear)) 의 경우, 지나치게 높은 동작 전류들이 계산되는 위험성이 있으며, 이는 지나치게 낮게 추정된 체적 유량을 초래할 수 있다. 이것은, 솔레노이드 밸브가 지나치게 높은 구배들을 보이며 플런저의 진동을 크게 하기 쉬운 결과를 갖는다. 이들 제한 조건들 하에서, 브레이크 시스템으로부터의 유압 진동들은 그 시스템으로 하여금 진동하는 것을 시작하게 한다. 결과적으로, 고주파수 작동 가변 변동들이 또한 전류 조정에서 유발되고, 그 결과로서 밸브 플런저의 노이즈-발생 진동들이 발생된다. 상기 노이즈들은 차량에서 매우 불쾌하거나 불안감을 주는 것으로 인식되고 결과적으로 안락함이 감소하는 결과가 된다.
본 발명의 목적은, 밸브 진동들의 발생이 방지되거나 적어도 실질적으로 감소되는 것에 의해 이로써 유사하게 밸브 플런저들을 진동시킴으로 초래되는 노이즈들을 최소화하도록, 도입부에서 언급된 타입의 방법을 구체화하는 것이다.
상기의 목적은 특허 청구항 1의 특징들을 갖는 방법에 의해 달성된다.
유압 시스템 특히 자동차용 전기 조정 브레이크 시스템에서 압력을 제어하는 본 발명에 따른 상기 방법의 경우에,
- 압력 또는 압력 프로파일은 적어도 하나의 아날로그화된 솔레노이드 밸브에 의해 제어되고/되거나 조정되고,
- 솔레노이드 밸브가 부분 개방 상태로 이동하도록 솔레노이드 밸브를 제어하고/하거나 조정하기 위해, 솔레노이드 밸브의 코일 전류가 제 1 전류 값과 제 2 전류 값 사이에서의 교번에 의해 변조되며,
솔레노이드 밸브는 제 1 전류 값에 대응하는 코일 전류에 의해 폐쇄 상태에서 유지되고,
본 발명에 따르면,
- 코일 전류에 대한 제 3 전류 값이 제공되며, 제 3 전류 값은 제 1 전류 값과 제 2 전류 값 사이에 있고,
- 제 2 전류 값이 통전을 위해 제공되는 솔레노이드 밸브의 통전 시기 동안에, 코일 전류는, 제 3 전류에 의해 미리정의된 진폭 및 미리정의된 주파수로 제 2 전류 값과 제 3 전류 값 사이에서의 교번에 의해 변조되는 것이 제공된다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은, 밸브 플런저의 안정화 및 진동 경향에 있어서의 감소가 자석 코일에서의 전류 변조에 의해 발생된 힘 변조에 의해 획득되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 힘 변조의 주파수는 사용된 솔레노이드 밸브의 고유 주파수에 의존한다.
본 발명의 유리한 개선형태에 있어서, 변조의 전류 진폭 즉 제 3 전류 값은 솔레노이드 밸브를 통과하는 요구되는 체적 유량의 함수 (function) 로서 설정된다.
본 발명에 따른 방법은 유리하게는 상시 개방 솔레노이트 밸브들 및 상시 폐쇄 솔레노이드 밸브들 양쪽 모두를 위해 사용될 수도 있으며, 여기서 이들은 전기적으로 통전된 상태인 경우 각각 완전 개방이고 완전 폐쇄된다.
본 발명에 따른 방법은 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되고 기재될 것이다.
도 1은 변조된 동작 전류에 대한 본 발명에 따른 예시적인 실시형태로서 시간-코일 전류 다이어그램을 나타낸다.
도 2는 도 1에 따르는 바와 같은 동작 전류로 통전되는 솔레노이드 밸브의 반응을 도시한 측정 다이어그램들을 나타낸다.
도 3은 요구되는 체적 유량에 관한 변조된 동작 전류의 진폭의 의존성을 도시하는 다이어그램을 나타낸다.
도 4는 도 1에 따르는 바와 같은 동작 전류로 통전되는 솔레노이드 밸브의 사용가능 동작 범위를 도시하는 휠 압력-체적 유량 다이어그램을 나타낸다.
도 5는 유압 유닛의 밸브 블록에 배열되는 종래 기술에 따른 상시 개방 솔레노이드 밸브의 상세 도시를 나타낸다.
도 6은 도 5에 따르는 바와 같은 솔레노이드 밸브의, 종래 기술로부터 알려진, 통전 시기를 도시하는 시간-전류 다이어그램을 나타낸다.
도 7은, 도 6에 따르는 바와 같은 동작 전류로 통전되는 경우 도 5에 따르는 바와 같은 솔레노이드 밸브의 반응을 도시하는 측정 다이어그램들을 나타낸다.
이하, 본 설명은, 본 설명의 도입부에서 이미 설명된 도 5에 따르는 바와 같은 상시 개방 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.
도 1은, 솔레노이드 밸브가 부분 개방 포지션으로 이동하도록 그 솔레노이드 밸브가 제어되는, 본 발명에 따른 통전 시기 (Tp) 를 나타낸다. 상기 통전 시기 (Tp) 전에, 솔레노이드 밸브는 폐쇄된 포지션에 위치되며, 상기 포지션에서, 그 솔레노이드 밸브는, 이하에서 폐쇄 전류로 지칭되며 제 1 전류 값 (I1) 을 갖는 코일 전류에 의해 통전된다.
통전 시기에서, 코일 전류는, 이하에서 동작 전류로서 지칭되는 제 2 전류 값 (I2) 로 낮춰지며, 제 3 전류 값 (I3) 을 초래하는 진폭 (A) 를 갖는 미리정의된 주파수로 변조된다. 이런 방식으로, 힘 변조가 솔레이노이드 밸브에서 발생되며, 그 힘 변조는, 도 2에 따른 다이어그램들 a) 및 c) 에 도시된 바와 같이, 단지 노이즈-발생 진동들이 없이, 밸브 플런저의 이동의 변조로 이어진다.
도 2에서, 다이어그램 a) 는 도 1에 대응하여 도시된 변조된 동작 전류를 갖는 3 개의 통전 시기들 (Tp1, Tp2 및 Tp3) 각각을 나타낸다. 인접한 통전 시기들은 도 7c) 의 다이어그램의 통전 시기들에 대응한다.
도 2의 다이어그램 b) 는, 단지 도 7b)에서와 같이 발생하는 진동들 없이, 통전 시기들 (Tp1, Tp2 및 Tp3) 동안 변조된 동작 전류에 의해 발생된 변조 움직임들을 나타낸다. 도 2의 다이어그램 a) 는 휠 브레이크에서의 연관된 압력 프로파일을 나타낸다.
동작 전류의 전류 변조의 진폭 (A) 및 주파수는 테스트 스탠드 상의 테스트들에 의해 최적화되며, 여기서 도 3에 따른, 진폭 (A), 즉 도 1에 따른 진폭 (A) 는 제 3 전류 (I3) 와 제 2 전류 (I2) 사이의 차이에 대응한다.
도 4에 따른 것과 같은 휠 압력 체적 흐름 다이어그램은 상시 개방 솔레노이드 밸브의 본 발명에 따른 작동의 유리한 효과를 나타낸다. 상기의 다이어그램은 지나치게 낮은 체적 유량들 때문에 비-사용가능인 동작 범위 (A1), 그리고 상위 체적 흐름 범위에 위치되고 제한된 정도로만 마찬가지로 사용가능한 범위 (A2) 가 있다.
실제로 사용가능한 기능 동작 범위는 범위 (B1), 범위 (B2) 와, 범위 (B3) 사이에 위치되고 범위 (B1), 범위 (B2) 와, 범위 (B3) 로 구성된다.
도 6에 따르는 것과 같은 알려진 방식으로 작동되고 노이즈-발생 진동들이 발생하지 않는 상시 개방 솔레노이드 밸브들의 경우에 또한 존재하는 기능 (function) 및 안락함에 관해, 범위 (B1) 는 안정한 동작 범위를 구성한다.
솔레노이드 밸브가 도 1에 따르는 바와 같이 통전되는 경우, 기능 및 안락함 즉 노이즈 발생이 없는 것에 관해 범위를 확장시키는 범위 (B2) 가 추가적으로 획득된다. 범위 (B3) 는 단지 기능적으로 견고하며 (robust), 즉 노이즈-발생 진동들이 거기에서는 발생할 수도 있다. 따라서, 어떤 산란 대역 (scatter band) 을 갖는 최적 특성 곡선 (K) 를 구현하는 것이 가능하며, 그 최적 특성 곡선 (K) 은 기능 및 최소 노이즈 발생 양쪽 모두에 관하여 최적이다.

Claims (4)

  1. 유압 시스템에서 압력을 제어하는 방법으로서,
    - 압력 또는 압력 프로파일은 적어도 하나의 아날로그화된 (analogized) 솔레노이드 밸브 (10) 에 의해 제어되고/되거나 조정되고,
    - 상기 솔레노이드 밸브 (10) 가 부분 개방 상태로 이동하도록 상기 솔레노이드 밸브 (10) 를 제어하고/하거나 조정하기 위해, 상기 솔레노이드 밸브의 코일 전류 (I) 가 제 1 전류 값 (I1) 과 제 2 전류 값 (I2) 사이에서의 교번 (alternation) 에 의해 변조되며 (modulated),
    상기 솔레노이드 밸브 (10) 는 상기 제 1 전류 값 (I1) 에 대응하는 코일 전류 (I) 에 의해 폐쇄 상태에서 유지되고,
    - 상기 코일 전류 (I) 에 대한 제 3 전류 값 (I3) 이 제공되며, 상기 제 3 전류 값 (I3) 은 상기 제 1 전류 값 (I1) 과 제 2 전류 값 (I2) 사이에 있고,
    - 상기 제 2 전류 값 (I2) 이 통전 (energization) 을 위해 제공되는 상기 솔레노이드 밸브 (10) 의 통전 시기 (Tp1, Tp2, Tp3) 동안에, 상기 코일 전류 (I) 는, 상기 제 3 전류 (I3) 에 의해 미리정의된 진폭 (A) 및 미리정의된 주파수로 상기 제 2 전류 값 (I2) 과 상기 제 3 전류 값 (I3) 사이에서의 교번에 의해 변조되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템에서 압력을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 전류 값 (I3) 은 솔레노이드 밸브 (10) 를 통과하는 요구되는 체적 유량의 함수로서 설정되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템에서 압력을 제어하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전기적으로 비통전된 (deenergized) 상태에서 완전히 개방되는 상기 솔레노이드 밸브 (10) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템에서 압력을 제어하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    전기적으로 비통전된 상태에서 완전히 폐쇄되는 상기 솔레노이드 밸브 (10) 가 제공되는 것을 특징으로 하는 유압 시스템에서 압력을 제어하는 방법.
KR1020127033901A 2010-05-27 2011-05-19 자동차용 전기 제어 유압 브레이크 시스템에서의 압력을 제어하는 방법 KR101765446B1 (ko)

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