KR102004597B1 - 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법 - Google Patents

전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

발명은 적어도 슬립 제어 기능을 포함하는 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법과 관련된다. 제어 중재를 시작하기 위한 기준으로서 평가되는 휠 역학 정보는 각각의 휠에 대해 개별적으로 사용되고 차량 제동 시스템에 의해 대응 제동 토크를 생성하기 위해 압력 감소 페이즈, 압력 유지 페이즈 및 압력 강화 페이즈에 대해 제어 임계들과 비교된다. 발명에 따라, 차량 휠의 예상 가속도 변화는 상기 휠에서의 압력 변화로부터 계산되고, 상기 압력 변화는 제어 중재에 의해 야기되며; 압력 변화에 의해 야기되는 실제 가속도 변화는 휠 역학 정보로서 측정된 휠 속도들로부터 결정되며; 그리고 슬립 제어의 제어 거동은 실제 가속도 변화가 예상 가속도 변화로부터 정의된 정도만큼 벗어날 때 편차가 최소화되도록 적응된다.

Description

전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법{METHOD FOR IMPROVING THE CONTROL BEHAVIOR OF AN ELECTRONIC MOTOR VEHICLE BRAKING SYSTEM}
본 발명은 특허 청구항 1 의 전제부에 따른 전자 차량 (motro vehicle) 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법에 관한 것이다.
구동 휠들의 트랙션 슬립 (traction slip)(트랙션 슬립 제어 시스템, ASR) 을 제어하기 위해, 차량 휠들이 록킹하는 것을 방지하기 위한 시스템들 (안티-록 제동 시스템들, ABS) 이 알려져 있으며 슬립 제어를 포함한다.
제동 시 휠들이 록킹하는 것을 방지하기 위해서, 안티 록 제동 시스템은 개별 휠들의 선회 성능을 분석하며 이로부터 참조 차량 속도를 결정한다. 부가적으로, 휠 슬립은 각각의 휠에 대해 개별적으로 확립되고 분석된다. 제어의 사용을 정의하는, 휠 슬립의 임계 값들은 일반적으로 휠 슬립을 제어하기 위해 미리결정된다.
차량의 제동 제어를 위해 알려진 방법들에 있어서, 과제동 (overbraking) - 즉 차량의 휠들과 고속도로 표면 사이의 과도한 슬립을 방지하려는 시도가 이루어지고 있다. 최적 슬립은 타이어 타입에 의존하여 대략 7 내지 15% 슬립이다. "슬립 온셋 (onset)" 은 이러한 최적을 초과하는 것을 의미하도록 이해되며, 여기서 타이어는 또한 그 코너링 안정성 특성들을 상실한다. 이에 따라 대응 제어기는 설정된 제어 타겟 롱텀을 달성할 수 있어야 한다. 소정의 시간 후에도 제어 편차가 여전히 지속되는 경우, 제어기는 예를 들어, 추가적인 압력 감소 페이즈들 또는 압력 증가 페이즈들에 의해, 제어 편차를 실질적으로 감소시키기 위해서 재제어한다. 시간적 거동은 제어기의 파라미터화에 의해 결정된다.
잘 적용되는 제어기의 경우, 큰 제어 편차들은 "예상되지 않은" 어떤 것, 즉 결함 (fault) 이 발생하는 경우에만 보통 발생하고, 차량 제동 시스템은 이러한 결함 때문에 예상대로 거동하지 않는다.
발명의 목적은 위에서 언급된 방법을 창출하는 것이고, 이를 이용하여 임박한 큰 제어 편차의 발생 전에 그 편차가 검출되어, 그러한 제어 편차의 발생이 방지되거나 적어도 그러한 제어 편차의 발생의 지속기간이 적시 제어 중재 (intervention) 에 의해 단축된다.
이러한 목적은 특허 청구항 1 의 피처들을 갖는 방법에 의해 달성된다.
적어도 슬립 제어의 기능을 포함하는 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 이러한 타입의 방법은, 분석된 휠 역학 정보가 제어 중재를 개시하기 위한 기준으로서 각각의 개별 휠을 위해 사용되고, 차량 제동 시스템에 의해 대응 제동 모멘트들을 생성하기 위해 압력 감소 페이즈, 압력 유지 페이즈 및 압력 증가 페이즈에 대해 제어 임계들과 비교되며, 발명에 따라,
- 차량 휠에서의 예상 가속도 변화는 제어 중재에 의해 영향을 받는 이러한 휠에서의 압력 변화로부터 계산되고,
- 차량 휠에서의 압력 변화에 의해 영향을 받는 실제 가속도 변화는 휠 역학 정보로서 측정된 휠 속도들로부터 결정되며; 그리고
- 정의된 양만큼의 예상 가속도 변화 (jexp) 로부터 실제 가속도 변화의 편차의 경우, 슬립 제어의 제어 거동이 편차가 최소로 되는 방식으로 조정되는 것을 특징으로 한다.
발명에 따른 이러한 방법을 사용하면, 슬립 제어의 품질이 실질적으로 개선될 수 있고, 즉 슬립 온셋들의 깊이가 감소되고, 특히 큰 제어 편차의 존재의 지속기간이 실질적으로 단축된다.
본 발명에 따른 이러한 방법에 있어서의 관련 변수들은, 한편으로는 제동 모멘트의 대응 변화를 유도하는, 제어 중재에 의해 영향을 받는 압력 변화이고, 다른 한편으로는 이러한 압력 변화에 의해 또는 이러한 제동 모멘트 변화에 의해 영향을 받는 휠 가속도에서의 변화이며, 휠 가속도의 변화는, 즉 수학적으로 보여지는 휠 가속도의 도함수 또는 속도의 제 2 도함수는 일반적으로 저크 (jerk) 로 칭하며 2개의 서로 접한 가속도 값들의 차이로부터 제어 알고리즘에서 계산되는 미분 변수를 구성한다.
제어 중재에 의해 영향을 받는 압력 변화로부터 시작하여, 이에 의해 개시된 가속도 변화, 즉 예상 가속도 변화가 계산되며, 이것을 위해 제동 압력 모델이 사용된다. 이러한 제동 압력 모델을 사용하여, 차량 휠 상에서 작용하는 제 1 제동 압력이 계산되고 이로부터 예상 가속도 변화가 계산되며, 고속도로 마찰 계수, 브레이크 디스크의 라이닝의 마찰 계수 등과 같은 추가 파라미터들이 또한 후자를 위해 사용된다. 이러한 예상 가속도 변화는 그 제 2 도함수로서 휠 속도로부터 결정된 실제로 처음 가속도 변화와 비교된다.
발명의 이로운 실시형태에 따라, 정의된 양은 예상 가속도 변화의 값 근처로 정의된 허용 범위로 주어진다. 실제 가속도 범위의 값이 이러한 허용 범위 외부에 있는 경우, 편차가 너무 커서, 제어 중재가 필요하게 된다.
발명의 대안의 실시형태는 정의된 양이 값 범위에 의해 주어지고, 그 값들이 실제 가속도 범위 및 예상 가속도 범위의 몫과 비교되는 것을 제공한다.
발명의 추가 바람직한 개발에 따라, 제어 거동은 제어기 증폭 팩터들의 변화에 의해 및/또는 제어기 주파수의 변화에 의해 및/또는 압력 요청에 관한 펄스 높이의 변화에 의해 조정된다.
예상 가속도 변화를 계산하기 위한 신호들 및 실제 가속도 변화를 결정하기 위한 신호들이 물리적으로 동일한 시간 지점과 관련되어야 하기 때문에, 개발에 따라, 예상 가속도 변화를 결정하기 위해 사용된 압력 변화 신호들 및 실제 가속도 변화를 결정하기 위해 사용된 휠 속도 신호들이 서로 시간적으로 동기되는 것이 제공된다.
첨부된 도 1 을 참조하여 발명에 따른 방법이 다음에서 더 상세하게 설명된다. 이 도 1 은 속도 (v), 제동 압력 (p), 미분 변수로서 저크 값 (j) 을 나타내는 예상 및 실제 가속도 변화에 대해 차량 휠에서 발생하는 곡선들을 나타낸다.
다음은 ABS 제어기를 사용한 차량 제동 시스템의 ABS 제어에 기초하며, 이를 사용하여 차량의 차량 휠의 제동 거동이 제어되고, 프로세스에 있어서 과도한 슬립이 방지된다.
도 1 은 불안정한 페이즈에 있는, 즉 슬립 온셋을 갖는 제동 페이즈에 있는, 차량 휠의 그러한 ABS 제어로부터의 섹션을 나타낸다.
이와 같이, 시간 (t1) 에서, 압력 감소 페이즈가 ABS 제어기에 의해 도입되고, 그 결과로 제동 압력 (p) 및 이에 따른 휠 속도 (v) 가 도 1 에 따른 표현에 따라 또한 감소한다.
차량 휠에서의 압력 변화에 기초하여, 예상 가속도 변화는 제동 압력 모델에 의해 압력 (p) 의 구배로부터 저크 값 (jexp) 으로서 계산된다. t < t1 및 t > t3 에 대하여 압력이 일정하기 때문에, 예상 가속도 변화 (jexp) 에 대한 결과의 값 은 0 이다. 압력 감소의 시작에 의해, 즉 시간 (t1) 후 짧게, 이러한 계산된 신호 (jexp) 는 양의 값으로 변화하며, 이는 후속하여 0 으로 다시 떨어지기 위해서, 시간 (t3) 에서 압력 감소의 종료까지 압력의 일정 구배로 인해 일정하게 유지된다.
실제 가속도 변화는 저크 값 (jact) 로서 결정되고 제 2 도함수로서 휠 속도 (v) 로부터 계산된다. 속도 곡선 (v) 이 우측으로 커브되는 한, 실제 저크 (jact) 는 음의 값들을 나타내고 속도 곡선 (v) 가 우측 곡률로 천이하는 경우 양으로 된다 (도 1 참조).
전체 ABS 제어 동안, 실제 저크 값 (jact) 은 예상 저크 값 (jexp) 와 비교된다.
일반적으로, 이들 2 개의 변수들 (jexp 및 jact) 은 단지 미리결정된 양 내에서만 상이하며, 즉 ABS 제어가 예상 대로 거동한다.
하지만, 이들 2 개의 값들 (jexp 및 jact) 사이의 차이가 시간 (t2) 에서 정의된 양을 초과하는, 예시로서 도 1 에 도시된 상황이 발생하는 경우, 이것은 설정되는 가속도 변화 (jact) 가 예상 가속도 변화 (jexp) 보다 실질적으로 더 작은 것을 의미한다.
정의된 양은 예상 가속도 변화 (jexp) 의 값 근처로 정의된 허용 범위로 주어진다. 결함은 이러한 허용 범위 외부에 실제 가속도 변화 (jact) 가 있는 경우로 가정된다. 이에 따라, 단지 복수의 제어 루프들에 걸쳐 보정될 수 있고 긴 시간 동안 지속하게 될 슬립 옷 셋을 유도할 수도 있는, 큰 제어 편차가 임박한다.
그러한 결함, 즉 정의된 양을 넘는 예상 가속도 변화 (jexp) 로부터 실제 가속도 변화 (jact) 의 편차의 원인은, 예를 들어 휠 로드 감소, 존재하고 있는 고속도로 마찰 계수의 감소 (고속도로 표면에서의 변화에 기인함), 및/또는 슬립 때문에 감소하는 타이어 마찰 계수에 있을 수도 있다. 또한, 그 원인은 차량 제동 시스템의 액츄에이터 측면에 의할 수도 있으며, 예를 들어 예상 저크 값 (jexp) 의 계산 동안 가정되었던 것보다 더 작은 라이닝의 마찰 계수가 존재할 수도 있으며, 그 결과 제동 모멘트 감소가 실제로 예상보다 더 작다. 결함을 검출하기 위해 정의된 양은 또한 값 범위에 의해 특정될 수도 있으며, 그 값들은 실제 가속도 변화 (jact) 및 예상 가속도 변화 (jexp) 의 몫과 비교된다. 이 몫이 이러한 값 범위 외부에 있는 경우, 결함이 가정된다.
그 후 위에서 언급된 방식으로 검출된 정의된 양만큼 예상 가속도 변화 (jexp) 로부터 실제 가속도 변화 (jact) 의 편차가 존재하는 경우, ABS 제어기는, 예를 들어 파라미터 스위치에 의해, 도 1 에 도시된 바와 같이, 압력 감소가 적시 방식으로 계속되며 결과적으로 시간 (t3) 에서, 실제 저크 값 (jact) 이 정의된 양 내에서 예상 저크 값 (jexp) 을 따르도록 압력 요청이 보정된다는 점에서, 시간 (t2) 에서 보정을 중재하고 실행한다. 이러한 시간 (t3) 으로부터, 이들 2 개의 값들 (jexp 및 jact) 사이의 편차는 아주 작고 이에 따라 더 이상 정의된 양 외부에 있지 않다.
또한, 도 1 에는 정의된 양 외부에 있는 2 개의 변수들 (jexp 및 jact) 의 편차에도 불구하고 압력 감소 페이즈의 더 이른 확장이 실행되지 않는 상황이 도시되어 있다. 그 후 압력 감소는 시간 (t2) 에서 종료되게 되며 (도 1 참조, 파선으로 도시된 제공 압력 곡선 (p)), 그 결과 슬립이 추가로 또한 증가, 즉 슬립 온셋이 연장된다 (도 1 참조, 파선으로 도시된 속도 곡선 (v)). ABS 제어는 이후 시간 지점에서, 즉 감소 중단 후에 압력 감소에 의해 이러한 슬립 온셋에 반응하게 되며, 그 결과 시간 (t2) 후에 속도 (v) 가 추가로 떨어진다.
하지만, 발명에 따른 방법을 사용하면, 정의된 양 외부에 있는 예상 저크 값 (jexp) 및 실제 저크 값 (jact) 사이의 편차 때문에, 압력 감소가 계속되거나 심지어 증폭된다.
정의된 양 외부에 있는 2 개의 저크 값들 (jexp 및 jact) 의 편차의 경우, ABS 제어기의 제어 거동은 또한 제어기 증폭 팩터들, 특히 I 부분 (또한 다른 부분들) 을 변화시키는 것, 제어의 중단 시간을 감소시키는 것, 즉 제어 주파수를 증가시키거나 펄스 높이를 변화시키는 것에 있을 수 있다.
변수들 (jexp 및 jact) 을 결정하거나 계산할 때, 압력 변화 및 가속도 변화에 관하여 연관된 신호들이 서로 동기되고, 이들이 ABS 제어기에서 동시에 계산되더라도, 동일한 시간 지점과 물리적으로 관련되지 않는 것이 보장된다.
ABS 제어기에서의 수학적 편차는 각각의 현재 시간 지점에서의 신호 변수와 선행 시간 지점에서의 신호 변수 사이의 미분에 의해 거의 대부분 계산적으로 결정되기 때문에, 여기서 다중 편차들에 걸쳐 합산되는 시간 지연이 있다. 따라서, 실제로 "가장 오래된" 신호가 동기화 동안 관련되며 물리적으로 더 새로운 신호들의 이전 값들은 중간 스토리지에 의해 이용가능하게 되어야 한다. 사용된 신호들 중 하나가 필터링되는 경우, 사용된 다른 신호들이 대응하여 동일한 방식으로 또한 필터링되어야 한다.
상술한 예시적인 실시형태는 후속 가속도 (re-acceleration) 를 허용하기 위해서, "압력 감소" 의 경우와 관련된다. 물론, 후속 가속도를 제한하기 위해서 "압력 증가" 의 경우에 대해서도 또한 유효하다.
예시된 방법은 차량 휠이 μ 슬립 곡선의 불안정한 영역에 있는 경우 ABS 제어에 대해 안정할 뿐만 아니라, 일반적으로 차량 휠의 불안정한 영역에서의 슬립 제어에 대해서도 안정하다.

Claims (5)

  1. 적어도 슬립 제어의 기능을 포함하는, 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법으로서,
    분석된 휠 역학 정보는 제어 중재를 개시하기 위한 기준으로서 각각의 개별 휠을 위해 사용되고, 차량 제동 시스템에 의해 대응 제동 모멘트들을 생성하기 위해 압력 감소 페이즈, 압력 유지 페이즈 및 압력 증가 페이즈에 대해 제어 임계들과 비교되며,
    - 차량 휠에서의 예상 가속도 변화 (jexp) 는 제어 중재에 의해 영향을 받는 상기 휠에서의 압력 변화로부터 계산되고,
    - 상기 차량 휠에서의 압력 변화에 의해 영향을 받는 실제 가속도 변화 (jact) 는 휠 역학 정보로서 측정된 휠 속도들로부터 결정되며; 그리고
    - 정의된 양만큼의 상기 예상 가속도 변화 (jexp) 로부터 상기 실제 가속도 변화 (jact) 의 편차의 경우, 상기 슬립 제어의 제어 거동이 상기 편차가 최소로 되는 방식으로 조정되는 것을 특징으로 하는, 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정의된 양은 상기 예상 가속도 변화 (jexp) 의 값 근처로 정의된 허용 범위로 주어지는 것을 특징으로 하는, 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정의된 양은 값 범위로 주어지고, 그 값들은 예상 가속도 변화 (jexp) 및 실제 가속도 변화 (jact) 의 몫과 비교되는 것을 특징으로 하는, 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 거동은 제어기 증폭 팩터들의 변화, 제어기 주파수의 변화 및 압력 요청에 관한 펄스 높이에서의 변화 중 적어도 하나에 의해 조정되는 것을 특징으로 하는, 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 예상 가속도 변화 (jexp) 를 결정하기 위해 사용된 압력 변화 신호들 및 상기 실제 가속도 변화 (jact) 를 결정하기 위해 사용된 휠 속도 신호들은 서로 시간적으로 동기되는 것을 특징으로 하는, 전자 차량 제동 시스템의 제어 거동을 개선하기 위한 방법.
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