KR102062379B1 - 차량 밀림 방지 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량 밀림 방지 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 발명의 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치는, 경사로에서 차량 밀림(Roll-Back) 발생 여부를 판단하고, 차량 밀림 발생 시 구동륜과 비구동륜에 가해지는 제어 압력을 개별적으로 제어하기 위해, 마스터 실린더, 솔레노이드 밸브 및 휠 실린더를 이용하여 차량의 바퀴를 제동시키는 제동부; 차량에 구비된 바퀴의 회전 방향, 회전 속도 및 가속도를 포함하는 휠 정보를 감지하는 휠 센서; 차량의 종방향 가속도를 감지하는 종가속도 센서; 및 상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 노면의 경사도를 산출하고, 노면의 경사도가 특정 값 이상일 때, 상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하거나 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하고, 차량 밀림 상태에 따라 상기 제동부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

차량 밀림 방지 장치 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR PREVENTION OF VEHILCE ROLL-BACK AND CONTROL METHOD THEREOF}
경사로에서 차량 밀림(Roll-Back) 발생 여부를 판단하고, 차량 밀림 발생 시 구동륜과 비구동륜에 가해지는 제어 압력을 개별적으로 제어하는 차량 밀림 방지 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량 주행 중 안정성을 향상시키기 위한 장치로서 제동 시 슬립 방지를 위한 ABS(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM), 급발진 시 슬립을 방지하기 위한 TCS(TRACTION CONTROL SYSTEM) 및 차량 주행 중 자세를 안정적으로 유지하기 위한 차량 안정성 시스템 ESP(ELECTRONIC STABILITY PROGRAM)이 사용된다. 즉, 차량에 장착된 ABS는 제동시의 안정성을 확보하는 것이고, TCS는 출발시의 미끄러짐을 방지하는 것이며, ESP는 ABS와 연계하여 선회 시 브레이크 또는 엔진 토크 제어를 통해 차량 자세를 안정적으로 유지하는 것이다.
또한, 차량이 저속 운행 중 운전자의 의지에 따라 차량의 제동을 유지하는 기능의 일환으로 경사로에서 차량의 밀림을 방지하는 기술(Hill Start Assist, HSA)도 개발되고 있다. HSA는 경사로에서 운전자가 브레이크 페달을 밟아 차량이 정차한 후 다시 출발할 때, 차량이 뒤로 밀리는 것을 방지하기 위해 차량의 각 바퀴에 가해지고 있던 제동 압력을 유지한다.
그러나 경사로에서 운전자가 브레이크 페달을 밟아 정차한 상태가 아니라 가속 페달을 밟지 않아 차량의 가속도와 속도가 감소하여 정차와 같은 상태에 이르는 경우에는 HSA에 의한 제동 제어가 개입되지 않아 차량 밀림이 방지되지 않는 문제가 있다. 운전자가 다시 가속 페달을 밟은 경우 TCS에 의해 차량이 경사로를 오르겠지만 이 경우에도 차량 밀림은 발생하게 된다.
따라서 경사로에서 차량이 브레이크 작동에 의해 정차한 후 다시 출발할 때 뿐만 아니라 운전자가 가속 페달을 밟지 않아 차량의 가속도와 속도가 감소하여 정차와 같은 상태에 이르는 경우에도 차량 밀림을 방지할 수 있는 기술이 필요하다.
일 측면은, 경사로에서 차량이 브레이크 작동에 의해 정차한 후 다시 출발할 때 뿐만 아니라 운전자가 가속 페달을 밟지 않아 차량의 가속도와 속도가 감소하여 정차와 같은 상태에 이르는 경우에도 차량 밀림을 방지할 수 있는 차량 밀림 방지 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
다른 측면은, 이륜구동 차량의 경우, 경사로에서 차량 밀림 발생 시 비구동륜에 제동 압력을 가하여 차량 밀림을 빠르게 방지할 수 있고, 차량 밀림을 빠르게 방지함에 따라 TCS의 성능을 극대화할 수 있는 차량 밀림 방지 장치 및 그 제어방법을 제공한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치는, 마스터 실린더, 솔레노이드 밸브 및 휠 실린더를 이용하여 차량의 바퀴를 제동시키는 제동부; 차량에 구비된 바퀴의 회전 방향, 회전 속도 및 가속도를 포함하는 휠 정보를 감지하는 휠 센서; 차량의 종방향 가속도를 감지하는 종가속도 센서; 및 상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 노면의 경사도를 산출하고, 노면의 경사도가 특정 값 이상일 때, 상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하거나 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하고, 차량 밀림 상태에 따라 상기 제동부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 차량 밀림이 발생한 때, 상기 차량의 비구동륜에 제동 압력을 가하도록 상기 제동부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 차량 기어가 주행 모드(Drive Mode)인데 상기 휠 센서에 의해 감지된 바퀴의 회전 방향이 음의 값일 때 또는 차량 기어가 후진 모드(Reverse Mode)인데 바퀴의 회전 방향이 양의 값일 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도가 감소한 후, 차량의 종방향 가속도는 증가하지 않는 상태에서 바퀴의 회전 속도가 다시 증가하는 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 휠 센서로부터 수신한 휠 정보를 이용하여 각 바퀴의 노면에 대한 마찰 계수를 산출하고, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 노면에 대한 마찰계수가 서로 다른 경우, 상기 마찰계수에 따라 좌우 바퀴에 서로 다른 제동 압력이 가해지도록 상기 제동부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 차량이 경사도를 갖는 노면을 오르기 위한 최소 엔진 토크 값을 산출하고, 상기 최소 엔진 토크 값의 1/2에 해당하는 값을 최소 브레이크 토크로 산출하며, 상기 최소 브레이크 토크를 발생시키기 위한 제동 압력이 비구동륜에 가해지도록 상기 제동부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 차량 밀림이 해제되면, 상기 비구동륜에 가해지는 제동 압력이 감소되도록 상기 제동부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치의 제어방법은, 차량에 구비된 바퀴의 회전 방향, 회전 속도 및 가속도를 포함하는 휠 정보를 감지하는 단계; 차량의 종방향 가속도를 감지하는 단계; 상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 노면의 경사도를 산출하는 단계; 노면의 경사도가 특정 값 이상일 때, 상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하거나 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하는 단계; 및 상기 차량 밀림 상태에 따라 바퀴에 가해지는 제동 압력을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제동 압력을 제어하는 단계는, 차량 밀림이 발생한 때, 상기 차량의 비구동륜인 좌우 뒷바퀴에 제동 압력을 가할 수 있다.
또한, 상기 차량 밀림 상태를 판단하는 단계는, 상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 차량 기어가 주행 모드(Drive Mode)인데 상기 휠 센서에 의해 감지된 바퀴의 회전 방향이 음의 값일 때 또는 차량 기어가 후진 모드(Reverse Mode)인데 바퀴의 회전 방향이 양의 값일 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 차량 밀림 상태를 판단하는 단계는, 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도가 감소한 후, 차량의 종방향 가속도는 증가하지 않는 상태에서 바퀴의 회전 속도가 다시 증가하는 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 휠 센서로부터 수신한 휠 정보를 이용하여 각 바퀴의 노면에 대한 마찰 계수를 산출하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제동 압력을 제어하는 단계는, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 노면에 대한 마찰계수가 서로 다른 경우, 상기 마찰계수에 따라 좌우 바퀴에 서로 다른 제동 압력을 가할 수 있다.
또한, 차량이 경사도를 갖는 노면을 오르기 위한 최소 엔진 토크 값을 산출하고, 상기 최소 엔진 토크 값의 1/2에 해당하는 값을 최소 브레이크 토크로 산출하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제동 압력을 제어하는 단계는, 상기 최소 브레이크 토크를 발생시키기 위한 제동 압력을 상기 비구동륜에 가할 수 있다.
또한, 차량 밀림이 해제되면, 상기 비구동륜에 가해지는 제동 압력을 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 차량 밀림 방지 장치 및 그 제어방법에 따르면, 경사로에서 차량이 브레이크 작동에 의해 정차한 후 다시 출발할 때 뿐만 아니라 운전자가 가속 페달을 밟지 않아 차량의 가속도와 속도가 감소하여 정차와 같은 상태에 이르는 경우에도 차량 밀림을 방지할 수 있다.
다른 측면에 따른 차량 밀림 방지 장치 및 그 제어방법에 따르면, 이륜구동 차량의 경우, 경사로에서 차량 밀림 발생 시 비구동륜에 제동 압력을 가하여 차량 밀림을 빠르게 방지할 수 있다. 또한, 차량 밀림을 빠르게 방지함에 따라 TCS의 성능을 극대화할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치가 장착되는 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치에 의해 제어되는 전자 제어식 브레이크 장치의 유압 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치의 제어 블록도이다.
도 4는 경사로에서 차량 밀림 방지의 개념 및 역학 요소를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치 제어방법의 흐름도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치 제어방법의 흐름도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치가 장착되는 차량의 외관을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(0)의 외관은 차량(0)의 외관을 형성하는 본체(11), 운전자에게 차량(0) 전방의 시야를 제공하는 윈드 스크린(windscreen)(12), 운전자에게 차량(0) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(13), 차량(0) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(14), 루프 패널을 지지하는 필러(15), 루프 패널(16), 리어 윈도 글래스(17) 및 차량(0)의 전방에 위치하는 앞바퀴(9a, 9b), 차량(0)의 후방에 위치하는 뒷바퀴(9c, 9d)를 포함할 수 있고, 이러한 앞바퀴(9a, 9b), 뒷바퀴(9c, 9d)를 통틀어 차륜이라고 한다. 이륜구동(2WD) 차량의 경우 일반적으로 앞바퀴(9a, 9b)가 구동륜이고, 뒷바퀴(9c, 9d)는 비구동륜이 된다. 즉. 일반적인 이륜구동 차량의 경우 엔진의 구동 토크는 앞바퀴(9a, 9b)로 전달되어 차량이 움직이게 된다. 뒤바퀴(9c, 9d)가 구동륜이 될 수도 있으나, 아래에서는 앞바퀴(9a, 9b)가 구동륜인 것으로 가정하여 본 발명을 설명한다.
윈드 스크린(12)은 본체(11)의 전방 상측에 마련되어 차량(0) 내부의 운전자가 차량(0) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다. 또한, 사이드 미러(13)는 본체(11)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러를 포함하며, 차량(0) 내부의 운전자가 차량(0) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
도어(14)는 본체(11)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(0)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(0)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
차량(0)은 후방 또는 측방의 장애물 내지 다른 차량을 감지하는 근접센서 장치, 강수 여부 및 강수량을 감지하는 레인 센서 장치, 차량(0)에 구비된 바퀴의 회전 방향, 회전 속도 및 가속도를 포함하는 휠 정보를 감지하는 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d), 차량의 종방향 가속도를 감지하는 종가속도 센서(G센서)(110), 차량의 무게 변화를 감지하는 무게 센서(120), 엔진 토크를 감지하는 엔진 토크 센서(130), 브레이크 제동 압력을 감지하는 브레이크 압력 센서(140) 등의 장치를 더 포함할 수 있다.
이러한 차량(0)은 동력 발생 장치, 동력 전달 장치, 주행 장치, 조향 장치, 제동 장치, 현가 장치, 변속 장치, 연료 장치, 여러 가지 안전 장치 및 각종 센서 장치들의 구동을 제어하는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit)을 포함한다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치에 의해 제어되는 전자 제어식 브레이크 장치의 유압 회로도이다.
도 2를 참조하면, 브레이크 장치는 브레이크 페달(1), 배력장치(1a), 마스터 실린더(1b), 리저버(1c), 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d), 노멀 오픈형(Normally Open type) 입구밸브(3a, 3b, 3c, 3d)와 노멀 클로즈형(Normally Cloesd type) 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 포함하는 솔레노이드 밸브(5a, 5b, 5c, 5d), 저압 어큐뮬레이터(6, Low Pressure Accumulator, LPA), 모터(7), 펌프(8), 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d) 및 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)를 포함할 수 있다.
브레이크 페달(1)은 제동 시 운전자가 제동 압력 정도를 조절하는 입력부이고, 배력장치(1a) 및 마스터 실린더(1b)는 페달(1)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키는 장치이다. 또한, 리저버(1c)는 브레이크 유압 오일을 저장하고 온도를 유지시키는 장치이다.
휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)는 배력장치(1a) 및 마스터 실린더(1b) 또는 모터(7)로부터 생성된 브레이크 액압을 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)로 전달하는 장치이고, 저압 어큐뮬레이터(6, Low Pressure Accumulator, LPA)는 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d))에서 토출된 브레이크액이 일시적으로 저장되는 장치이다.
솔레노이드 밸브(5a, 5b, 5c, 5d)는 마스터실린더(1b)에서 발생되어 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)로 공급되는 브레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)의 입구측과 출구측에 설치되는 장치이다. 솔레노이드 밸브(5a, 5b, 5c, 5d)는 노멀 오픈형(Normally Open type) 입구밸브(3a, 3b, 3c, 3d)와 노멀 클로즈형(Normally Cloesd type) 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 포함할 수 있다. 솔레노이드 밸브(5a, 5b, 5c, 5d)는 각 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)에 대응하여 구비된다.
노멀 오픈형(Normally Open type) 입구밸브(3a, 3b, 3c, 3d)는 평상 시 개방 상태로서 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)의 입구측에 위치하여 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)로 전달되는 브레이크 액압 제어에 이용된다. 노멀 클로즈형(Normally Cloesd type) 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)는 평상 시 폐쇄 상태로서 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)의 출구측에 위치하여 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)에서 빠져나가는 브레이크 액압 제어에 이용된다.
모터(7) 및 펌프(8)는 저압 어큐뮬레이터(6)에 저장된 브레이크 액을 펌핑하여 마스터 실린더(1b) 또는 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)로 환류시킬 수 있다. 또한, 모터(7) 및 펌프(8)는 배력장치(1a) 및 마스터 실린더(1b)에서 생성된 브레이크 액압이 제동 압력에 미치지 못하는 경우 부족한 브레이크 액압을 보충할 수 있다.
바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)는 구비되는 위치에 따라 오른쪽 앞바퀴(FR, Front Right)(9a), 왼쪽 앞바퀴(FL, Front Left)(9b), 오른쪽 뒷바퀴(RR, Rear Right)(9c) 및 왼쪽 뒷바퀴(RL, Rear Left)(9d)로 구분될 수 있다. 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)는 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)에 인접하게 구비되어 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전 방향, 회전 속도, 회전 가속도 등을 측정할 수 있다.
브레이크 장치는 각 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)에 제공된 제동 압력을 유지시키는 경우에 노멀 클로즈형 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 폐쇄시킨 상태에서 노멀 오픈형 입구밸브(3a, 3b, 3c, 3d)를 개방시키고, 각 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)에 제공된 제동 압력을 감압시키는 경우에는 노멀 클로즈형 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 개방시킨다. 또한, 각 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)에 제동 압력을 증압시키는 경우에는, 노멀 클로즈형 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 폐쇄시킨 상태에서 모터(7)를 작동시켜 펌프(8)를 구동시킨 후 노멀 오픈형 입구밸브(3a, 3b, 3c, 3d)를 개방시킨다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치의 제어 블록도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치는 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d), 종가속도 센서(G센서)(110), 무게 센서(120), 엔진 토크 센서(130), 브레이크 압력 센서(140), 제어부(200) 및 제동부(300)를 포함할 수 있다.
휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d), 종가속도 센서(G센서)(110), 무게 센서(120), 엔진 토크 센서(130), 브레이크 압력 센서(140)는 각각 검출한 데이터를 제어부(200)에 전송하고, 제어부(200)는 각각의 센서가 전송한 데이터를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하고, 차량 밀림 상태에 따라 각 바퀴에 제동 압력이 가해지도록 제동부(300)를 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부(200)는 롤백 판단부(210)와 구동 제어부(220)를 포함할 수 있고, 제동부(300)는 마스터 실린더(1b), 솔레노이드 밸브(5a, 5b, 5c, 5d) 및 휠 실린더(2a, 2b, 2c, 2d)로 구성될 수 있다.
제어부(200)는 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 노면의 경사도를 산출할 수 있다. 경사로에서 차량 밀림이 발생하기 위해서는 노면의 경사도가 특정 수준 이상이어야 한다. 차량 밀림이 발생하기 위한 노면의 경사도는 노면의 상태에 따라 다를 것이나, 노면의 경사가 적어도 10도 (degree) 이상일 때, 차량이 뒤로 밀리는 현상이 발생할 수 있다고 본다.
노면의 경사도는 종가속도 센서(110)가 출력하는 종가속도 값과 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)가 출력하는 휠의 가속도 값의 차를 중력 가속도 값으로 나눈 값으로 산출될 수 있다. 즉, 노면의 경사도를 α라고 하면, α는 아래 수학식 1을 이용하여 산출될 수 있다.
[수학식 1]
sin α = (종가속도 - 휠 가속도)/중력 가속도
종가속도 센서(110)는 차체에 걸리는 가속도를 검출하는 센서로서, 차동 트랜스와 제어회로 등으로 구성되어 있다. 차동 트랜스 내의 코어는 통상 코일의 중심에 정지하고 있지만, 차체에 가감 속도가 가해지면 코어가 이동하고 코어의 변위량에 따른 전압이 발생하여 가감속도의 크기를 검출하는 구조로 되어 있다. 차량의 경사도는 종가속도 센서(110) 내 코어의 변위량에 따른 전압변화를 이용하여 검출될 수 있다. 즉,　차량이 기울어지면, 종가속도 센서(110) 내의 코어가 한 쪽으로 쏠리게 되고, 쏠리는 정도에 따라 전압 변화가 다르게 발생하므로, 이를 검출함으로써 노면의 경사도를 산출할 수 있는 것이다.
롤백 판단부(210)는 노면의 경사도가 특정 값 이상일 때, 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하거나 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 수 있다.
롤백 판단부(210)는 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)가 차량(0)의 전진-후진 속도를 구분하여 검출할 수 있는 스마트 휠 센서인 경우, 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 수 있다. 즉, 롤백 판단부(210)는 차량 기어가 주행 모드(Drive Mode)인데 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)에 의해 감지된 바퀴의 회전 방향이 음(-)의 값일 때 또는 차량 기어가 후진 모드(Reverse Mode)인데 바퀴의 회전 방향이 양(+)의 값일 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서 바퀴의 회전 방향은 차량(0)이 전진하도록 회전하는 방향을 양(+)의 값으로 한다.
휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)가 차량(0)의 전진-후진 속도를 구분하여 검출할 수 없는 일반 휠 센서인 경우, 롤백 판단부(210)는 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 수 있다. 즉, 롤백 판단부(210)는 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도가 감소한 후, 차량의 종방향 가속도는 증가하지 않는 상태에서 바퀴의 회전 속도가 다시 증가하는 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
구동 제어부(220)는 롤백 판단부(210)에 의해 차량 밀림이 발생한 것으로 판단되면, 차량(0)의 비구동륜에 제동 압력을 가하도록 제동부(300)에 제동 압력 증가 신호를 전송한다. 여기서 비구동륜은 전술한 바와 같이, 차량(0)의 뒷바퀴(9c, 9d)일 수 있다. 또한, 구동 제어부(220)는 차량 밀림이 해제되면, 비구동륜에 가해지는 제동 압력이 감소되도록 제동부(300)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 비구동륜에 제동 압력을 가하는 경우에는 노멀 클로즈형 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 폐쇄시킨 상태에서 노멀 오픈형 입구밸브(3a, 3b, 3c, 3d)를 개방시키고, 비구동륜에 제공된 제동 압력을 감압시키는 경우에는 노멀 클로즈형 출구밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 개방시킨다.
비구동륜에 제동 압력을 가할 경우, 제어부(200)는 차량(0)이 경사도를 갖는 노면을 오르기 위한 최소 엔진 토크 값을 산출하고, 최소 엔진 토크 값의 1/2에 해당하는 값을 최소 브레이크 토크로 산출할 수 있다. 제어부(300)는 이러한 최소 브레이크 토크를 발생시키기 위한 제동 압력이 가해지도록 제동부(300)를 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 최소 엔진 토크 값(Te)과 최소 브레이크 토크 값(Tb)은 노면의 경사도(α), 차량(0)의 무게(mveh), 중력 가속도(g), 노면의 최대 정지 마찰계수(μ), 바퀴의 반지름(r), 종방향 가속도(Ax), 휠 가속도(Aw)를 이용하여 산출할 수 있다. 즉, 차량(0)의 운동 방향에 대한 노면의 마찰력(Fr)을 구함으로써 엔진 토크 값을 산출할 수 있다. 제어부(200)는 최대 정지 마찰력에 해당하는 힘을 발생시킬 수 있는 엔진 토크 값을 노면을 오르기 위한 최소 엔진 토크 값(Te)으로 산출할 수 있고, 최소 엔진 토크 값(Te)의 1/2에 해당하는 값을 최소 브레이크 토크 값(Tb)으로 산출할 수 있다. 이를 식으로 표현하면 다음과 같다.
[수학식 2]
Figure 112018015744037-pat00001
[수학식 3]
Figure 112018015744037-pat00002
[수학식 4]
Figure 112018015744037-pat00003
한편, 제어부(200)는 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)로부터 수신한 휠 정보를 이용하여 각 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)의 노면에 대한 마찰 계수를 산출하고, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 노면에 대한 마찰계수가 서로 다른 경우, 산출한 마찰계수에 따라 좌우 바퀴에 서로 다른 제동 압력이 가해지도록 제동부(300)를 제어할 수 있다. 예를 들면, 차량(0)의 우측 바퀴가 위치하는 노면은 일반 노면이나 좌측 바퀴가 위치하는 노면은 얼어있어 우측 바퀴가 위치하는 노면보다 더 미끄러울 수 있다. 이 경우 안전을 위해 좌측 바퀴에는 우측 바퀴에 가해지는 제동 압력보다 더 높은 압력이 가해질 필요가 있다.
도 2를 참조하면, 오른쪽 앞바퀴(9a)에 대응하는 솔레노이브 밸브(5a)의 노멀 오픈형 입구밸브(3a)가 폐쇄되어 있는 것으로 표시되어 있는데, 이것은 우측 바퀴 쪽의 노면이 더 높은 마찰계수를 갖는 경우에 구동륜인 오른쪽 앞바퀴(9a)에 제공되는 제동 압력이 더 낮게 형성됨을 보여주기 위한 것이다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치는 경사로에서 차량이 브레이크 작동에 의해 정차한 후 다시 출발할 때 뿐만 아니라 운전자가 가속 페달을 밟지 않아 차량의 가속도와 속도가 감소하여 정차와 같은 상태에 이르는 경우에도 차량 밀림을 방지할 수 있고, 경사로에서 차량 밀림 발생 시 비구동륜에 제동 압력을 가하여 차량 밀림을 빠르게 방지할 수 있다. 또한, 차량 밀림을 빠르게 방지함에 따라 TCS의 성능을 극대화할 수 있는 효과도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치 제어방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)가 차량(0)의 전진-후진 속도를 구분하여 검출할 수 있는 스마트 휠 센서인 경우, 차량 밀림 방지 장치는 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하고, 비구동 휠에 가해지는 제동 압력을 제어할 수 있다.
차량 밀림 방지 장치가 포함하는 제어부(200)는 차량(0)에 구비된 각종 센서가 감지한 데이터를 이용하여 노면의 경사도를 산출하고, 특정 수준 이상의 경사를 갖는 노면 상에서 차량의 움직임을 검출한다(S500). 이 때, 제어부(200)는 차량의 기어가 주행 모드(Drive Mode)인지 판단하고(S510), 기어가 주행 모드(Drive Mode)인데 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)에 의해 감지된 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전 방향이 음(-)의 값일 때(S520) 또는 차량 기어가 후진 모드(Reverse Mode)인데 바퀴의 회전 방향이 양(+)의 값일 때(S530) 차량 밀림(Roll-back)이 발생한 것으로 판단한다(S540). 제어부(200)는 비구동 휠에 제동 압력이 가해지도록 제동부(300)를 제어한다(S550).
제어부(200)는 차량 밀림이 해제되었는지를 판단하고(S560), 차량 밀림이 해제된 경우 비구동 휠에 가해지는 제동 압력이 해제되도록 제동부(300)에 제동 압력 감소 신호를 전송한다(S570). 차량 밀림이 해제되지 않은 경우, 제어부(200)는 비구동 휠에 가해지는 제동 압력이 유지되도록 제동부(300)를 제어한다(S580).
여기서 차량 밀림이 해제되었는지 여부는 차량 밀림 상태 판단 방법과 반대로 판단될 수 있다. 즉, 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전 방향이 차량의 진행 방향과 일치하는 상태로 변경된 경우 차량 밀림이 해제된 것으로 판단될 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치 제어방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 휠 센서(10a, 10b, 10c, 10d)가 차량(0)의 전진-후진 속도를 구분하여 검출할 수 없는 일반 휠 센서인 경우, 차량 밀림 방지 장치는 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하고, 비구동 휠에 가해지는 제동 압력을 제어할 수 있다.
차량 밀림 방지 장치가 포함하는 제어부(200)는 차량(0)에 구비된 각종 센서가 감지한 데이터를 이용하여 노면의 경사도를 산출하고, 특정 수준 이상의 경사를 갖는 노면 상에서 차량의 움직임을 검출한다(S600). 제어부(200)는 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도가 감소한 후, 차량의 종방향 가속도는 증가하지 않는 상태에서 바퀴의 회전 속도가 다시 증가하는 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S610, S620). 제어부(200)는 비구동 휠에 제동 압력이 가해지도록 제동부(300)를 제어한다(S630).
제어부(200)는 차량 밀림이 해제되었는지를 판단하고(S640), 차량 밀림이 해제된 경우 비구동 휠에 가해지는 제동 압력이 해제되도록 제동부(300)에 제동 압력 감소 신호를 전송한다(S650). 차량 밀림이 해제되지 않은 경우, 제어부(200)는 비구동 휠에 가해지는 제동 압력이 유지되도록 제동부(300)를 제어한다(S660).
여기서 차량 밀림이 해제되었는지 여부는 차량 밀림 상태 판단 방법과 반대로 판단될 수 있다. 즉, 차량의 종방향 가속도와 바퀴(9a, 9b, 9c, 9d)의 회전 속도가 함께 증가하는 경우 차량 밀림이 해제된 것으로 판단될 수 있다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 차량 밀림 방지 장치의 제어방법은 경사로에서 차량이 브레이크 작동에 의해 정차한 후 다시 출발할 때 뿐만 아니라 운전자가 가속 페달을 밟지 않아 차량의 가속도와 속도가 감소하여 정차와 같은 상태에 이르는 경우에도 차량 밀림을 방지할 수 있고, 경사로에서 차량 밀림 발생 시 비구동륜에 제동 압력을 가하여 차량 밀림을 빠르게 방지할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 차량 밀림을 빠르게 방지함에 따라 TCS의 성능을 극대화할 수 있는 효과도 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
0: 차량
1: 브레이크 페달
1a: 배력장치
1b: 마스터 실린더
1c: 리저버
2a, 2b, 2c, 2d: 휠 실린더
5a, 5b, 5c, 5d: 솔레노이드 밸브
6: 저압 어큐뮬레이터
7: 모터
8: 펌프
9a, 9b, 9c, 9d: 바퀴
10a, 10b, 10c, 10d: 휠 센서
110: 종가속도 센서
120: 무게 센서
130: 엔진 토크 센서
140: 브레이크 압력 센서
200: 제어부
300: 제동부

Claims (14)

  1. 마스터 실린더, 솔레노이드 밸브 및 휠 실린더를 이용하여 차량의 바퀴를 제동시키는 제동부;
    차량에 구비된 바퀴의 회전 방향, 회전 속도 및 가속도를 포함하는 휠 정보를 감지하는 휠 센서;
    차량의 종방향 가속도를 감지하는 종가속도 센서; 및
    상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 노면의 경사도를 산출하고, 노면의 경사도가 특정 값 이상일 때, 상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하거나 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하고, 차량 밀림 상태에 따라 상기 차량의 구동륜과 비구동륜에 제동 압력을 개별적으로 가하도록 상기 제동부의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 차량 밀림 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량 밀림이 발생한 때, 상기 차량의 비구동륜에 제동 압력을 가하도록 상기 제동부를 제어하는 차량 밀림 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 차량 기어가 주행 모드(Drive Mode)인데 상기 휠 센서에 의해 감지된 바퀴의 회전 방향이 음의 값일 때 또는 차량 기어가 후진 모드(Reverse Mode)인데 바퀴의 회전 방향이 양의 값일 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단하는 차량 밀림 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도가 감소한 후, 차량의 종방향 가속도는 증가하지 않는 상태에서 바퀴의 회전 속도가 다시 증가하는 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단하는 차량 밀림 방지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 휠 센서로부터 수신한 휠 정보를 이용하여 각 바퀴의 노면에 대한 마찰 계수를 산출하고, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 노면에 대한 마찰계수가 서로 다른 경우, 상기 마찰계수에 따라 좌우 바퀴에 서로 다른 제동 압력이 가해지도록 상기 제동부를 제어하는 차량 밀림 방지 장치
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량이 경사도를 갖는 노면을 오르기 위한 최소 엔진 토크 값을 산출하고, 상기 최소 엔진 토크 값의 1/2에 해당하는 값을 최소 브레이크 토크로 산출하며, 상기 최소 브레이크 토크를 발생시키기 위한 제동 압력이 비구동륜에 가해지도록 상기 제동부를 제어하는 차량 밀림 방지 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량 밀림이 해제되면, 상기 비구동륜에 가해지는 제동 압력이 감소되도록 상기 제동부를 제어하는 차량 밀림 방지 장치.
  8. 차량에 구비된 바퀴의 회전 방향, 회전 속도 및 가속도를 포함하는 휠 정보를 감지하는 단계;
    차량의 종방향 가속도를 감지하는 단계;
    상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도를 이용하여 노면의 경사도를 산출하는 단계;
    노면의 경사도가 특정 값 이상일 때, 상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하거나 상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단하는 단계; 및
    상기 차량 밀림 상태에 따라 상기 차량의 구동륜과 비구동륜에 가해지는 제동 압력을 개별적으로 제어하는 단계;를 포함하는 차량 밀림 방지 장치의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제동 압력을 제어하는 단계는,
    차량 밀림이 발생한 때, 상기 차량의 비구동륜인 좌우 뒷바퀴에 제동 압력을 가하는 차량 밀림 방지 장치의 제어방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차량 밀림 상태를 판단하는 단계는,
    상기 바퀴의 회전 방향을 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 차량 기어가 주행 모드(Drive Mode)인데 휠 센서에 의해 감지된 바퀴의 회전 방향이 음의 값일 때 또는 차량 기어가 후진 모드(Reverse Mode)인데 바퀴의 회전 방향이 양의 값일 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단하는 차량 밀림 방지 장치의 제어방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 차량 밀림 상태를 판단하는 단계는,
    상기 차량의 종방향 가속도 및 상기 바퀴의 회전 속도를 이용하여 차량 밀림(Roll-Back) 상태를 판단할 경우, 상기 차량의 종방향 가속도 및 바퀴의 회전 속도가 감소한 후, 차량의 종방향 가속도는 증가하지 않는 상태에서 바퀴의 회전 속도가 다시 증가하는 때, 차량 밀림이 발생한 것으로 판단하는 차량 밀림 방지 장치의 제어방법.
  12. 제8항에 있어서,
    휠 센서로부터 수신한 휠 정보를 이용하여 각 바퀴의 노면에 대한 마찰 계수를 산출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제동 압력을 제어하는 단계는,
    좌측 바퀴와 우측 바퀴의 노면에 대한 마찰계수가 서로 다른 경우, 상기 마찰계수에 따라 좌우 바퀴에 서로 다른 제동 압력을 가하는 차량 밀림 방지 장치의 제어방법.
  13. 제9항에 있어서,
    차량이 경사도를 갖는 노면을 오르기 위한 최소 엔진 토크 값을 산출하고, 상기 최소 엔진 토크 값의 1/2에 해당하는 값을 최소 브레이크 토크로 산출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제동 압력을 제어하는 단계는,
    상기 최소 브레이크 토크를 발생시키기 위한 제동 압력을 상기 비구동륜에 가하는 차량 밀림 방지 장치의 제어방법.
  14. 제9항에 있어서,
    차량 밀림이 해제되면, 상기 비구동륜에 가해지는 제동 압력을 감소시키는 단계;를 더 포함하는 차량 밀림 방지 장치의 제어방법.
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