KR19990048349A - 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출장치 및 연산 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법에 관한 것으로써, 타이어 부근에 부착된 톤휠의 돌기부분을 검출하는 차륜 센서가 소정의 주기 동안 검출된 돌기의 개수를 검출해 출력하면 슈미터 트리거에서 구형파로 정형화시켜 마이컴이 인식할 수 있도록 변환시켜 직렬로 출력을 하게 되며, 상기 검출 신호를 마이컴이 파악하여 주기 측정 방식으로 설정 주기의 최종 주파수를 입력받아 연산하여 차륜의 속도를 측정하는 차륜 속도 연산 장치에 있어서, 상기 슈미터 트리거에서 출력되는 신호를 마이컴이 병렬로 입력받아 평균 주기 측정 방식으로 차륜의 속도를 측정하고, 차륜 속도에 따라 측정 주기를 변화시켜 차륜 속도를 측정하는 장치 및 연산 방법이며;

종래의 4개의 차륜 속도를 검출 장치에서 신호를 병렬로 받아 처리하므로써 낮은 속도까지 속도 연산이 가능하며, 톤휠의 치륜 수를 줄일 수 있으므로 비용을 절감할 수 있으며, 일정 속도 이하에서 정밀 제어가 되며 개발 기간이 단축 및 프로그램 크기가 감소되어 마이컴의 비용도 절감 가능한 효과를 가진 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법을 제공한다.

Description

휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법

이 발명은 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 기술하면 종래의 차륜 속도를 측정하는 방식이 주기 측정 방식이던 것을 차륜 측정 장치에서 신호를 병렬로 처리하여 평균 주기 측정 방식으로 처리하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법에 관한 것이다.

자동차를 제조하는 것은 여러 분야의 기술이 요구되는 것으로서, 일반적으로 기계, 전자, 화학 등의 전반적인 과학 분야의 기술을 집약시키는 기술이라고 할 수 있다.

최근에 들어서 자동차를 개발하는 과정에서 디자인, 기계 동작뿐이 아닌 내부의 전기 계통의 기술이 크게 대두됨에 따라 자동차의 성능을 높이는 기술로 발전하게 되었다.

자동차의 수요가 점차로 증가하게 되면서 소비자의 요구 또한 다양해짐으로 써 자동차 본래의 기능 이외 장치들의 개발 등에도 박차를 가하고 있는 추세이다.

또한, 자동차 운행에 있어 안전 장치 등의 개발 역시 중요시되고 많은 제품들이 생산되고 있다.

일례를 들면 자동차의 중요한 3가지 장치인 구동 장치, 조향 장치, 제동 장치에서 제동장치인 ABS(anti-lock break system)는 차량이 운행시 돌발적인 사건에 발생을 대처하기 위한 것으로 고속시 순간 회피시 조향성을 높이며 제동시 마찰력을 최대한 이용해 제동성을 향상시키는 등의 역할을 하는 장치이다.

종래의 ABS에서 차륜 검출 장치에 대해 도1 및 도2, 도3을 참고로 설명한다.

휠 부근에 장착되어 마그네틱을 이용해 차륜의 속도를 검출하는 차륜 센서(110)와; 상기 차륜 센서(110)에서 신호를 입력받아 디지털 회로에서 처리할 수 있도록 신호를 이진화시켜 주는 슈미터 트리거(120)와; 상기 슈미터 트리거(120)에서 출력된 신호를 입력받아 각 차륜속도를 연산하는 마이컴(130)으로 이루어진다.

상기 차륜 센서(110)는 톤휠이 회전하게 되는 경우 톤휠의 돌기를 검출하여 출력하면 슈미터 트리거(120)는 상기 사인파로 입력된 파형을 구형파로 변환시켜 출력하게 된다.

마이컴(130)은 상기 입력된 파형의 개수를 연산해 차륜의 속도를 측정하게 된다.

차륜 속도를 구하는 식은 식1)에서 보이는 바와 같다.

식1) 차륜 속도 = 2×π×R×F

타이어 반경 : R

톤휠의 최종 치륜에 대한 주파수 : F

상기의 식1)을 이용해 종래의 차륜 속도를 구하는데 있어 주기 측정 방식을 사용한다.

상기 주기 측정 방식은 일정한 시간 동안 입력된 주파수에서 최종으로 입력된 주파수의 주기를 이용한다.

일반적인 톤힐의 치륜 수는 29개로 이루어지며 보통 5ms에서 7ms정도에서 특정 시간마다 입력된 차륜 센서(110)의 파형을 연산하여 차륜 속도를 구한다.

만일, 마이컴(130)이 5ms 마다 차륜 센서(110)를 이용해 속도 연산을 하는 경우 검출 속도의 최저 속도는 42.5 km/h이다.

마이컴(130)이 5ms마다 차륜 속도를 연산하고자 하면 차륜 속도가 최소 42.5 km/h 이상이어야 차륜 센서(120)로 톤휠의 치륜이 1개 이상 검출되므로 차륜의 속도를 구할 수 있다.

즉, 마이컴은 일정 주기 동안 입력된 주파수에서 가장 마지막 주파수의 주기를 이용해 연산하므로써 차륜 속도를 구하여 ABS 제어시 적용한다.

그러나, 종래의 마그네틱을 이용한 차륜 속도 검출 장치는 측정 주기에 따른 차륜 속의 검출 한계와 노이즈 발생에 의한 차륜 속도 측정의 신뢰성이 떨어지며, 톤휠의 치륜 수를 무한정 크게 할 수 없으며 개수가 증가할수록 가공상의 어려움과 비용이 증대되는 문제점과 일정 주기내에 펄스가 입력되지 않을 경우 차륜 속도를 연산할 수 없으므로 차륜 속도를 추정할 수밖에 없어 신뢰성 있는 제어가 이루어지지 않으며 낮은 차속에서는 연산할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 이 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 종래의 4개의 차륜 속도를 측정하는 장치에서 차륜 검출 신호를 병렬로 입력받아 두 가지 방식으로 차륜 속도를 연산하여 처리하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 특징은,

휠 부근에 장착되어 마그네틱을 이용해 차륜의 속도를 검출하는 차륜 센서와;

상기 차륜 센서에서 신호를 입력받아 디지털 회로에서 처리할 수 있도록 신호를 이진화시켜 주는 슈미터 트리거와;

상기 슈미터 트리거에서 출력된 신호를 병렬로 입력받아 각 차륜속도를 연산하는 마이컴으로 이루어진다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치의 제어 블럭도이고,

도2는 종래의 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치의 제어 블럭도이고,

도3은 일반적으로 사용되는 마그네틱 휠 센서 및 검출 치륜의 계략도이고,

도4는 일반적으로 이용되는 마그네틱 휠 센서에서 출력되는 파형도이다.

이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

첨부한 도1에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 차륜 속도 검출 장치의 구성과 작용은 다음과 같다.

휠 부근에 장착되어 마그네틱을 이용해 차륜의 속도를 검출하는 차륜 센서(10)와; 상기 차륜 센서(10)에서 신호를 입력받아 디지털 회로에서 처리할 수 있도록 신호를 이진화시켜 주는 슈미터 트리거(20)와; 상기 슈미터 트리거(20)에서 출력된 신호를 병렬로 입력받아 각 차륜속도를 연산하는 마이컴(30)으로 이루어진다.

마이컴(30)은 차륜 센서(10)를 이용해 차륜 속도 구하고 차륜 속도를 이용해 ABS 제어를 정밀하게 실시하기 위해 정확한 차륜 속도를 구한다.

도3에서 보이듯이 차륜 센서는 톤휠이 회전하는 경우 톤휠에 융기된 돌기를 검출한다.

상기 톤휠의 생성된 돌기 한 개가 차륜 센서(10)를 통과하게 되면 차륜 센서(10)에는 유도 기전력에 의한 신호가 발생하게 된다.

상기 한 개의 돌기가 차륜 센서(10)를 통과하는 경우 한 주기의 펄스가 발생하게 된다.

따라서 차륜 센서(10)는 소정의 시간 동안 톤휠의 돌기가 통과한 개수를 검출해 출력하게 된다.

상기 검출된 주파수는 도4에서 보이듯이 검출되고 상기 검출된 주파수는 슈미터 트리거(20)를 통해 정형화시켜 마이컴(30)으로 출력하면 마이컴(30)은 상기 주파수를 이용해 차륜 속도를 구하며 차륜 속도를 구하기 위한 연산식은 다음과 같다.

타이어의 반경 : R

톤휠의 치륜 수 : N

톤휠의 개수에 대한 주파수의 개수 : Fn

주기와 주파수에 대한 관계식은 다음 식2)에서 보인다.

식2) Tn = 1 / Fn

( 주기 : Tn, 주파수 : Fn )

상기 공식에서 차륜이 1m/sec로 주행시의 이 된다.

따라서 일정 주기마다 차륜 속도를 연산한다면 다음 식3)과 같이 최종 차륜 속도를 구하는 식이 성립된다.

마이컴 클럭 주파수 : Tc

일정 주기나 입력된 펄스 수 : NTR

마이컴에 의존한 일정 주기 : Fcnt-Icnt

이 발명은 상기 식3)과 같이 평균 주기 방식으로 마이컴(30)은 정해진 소정의 시간 동안 상기 차륜 센서(10)에서 출력되는 주파수가 몇 주기의 펄스가 발생되는지 검출하고 상기 검출된 주기를 합하고 평균을 내어 차륜 속도를 구해 노이즈에 대응하여 정확도를 높였다.

종래의 주기 측정 방식은 일정 시간 동안에 입력된 주기에서 마지막 주기를 취해 차륜 속도를 검출했으나 노이즈에 의해 최종단에 이상으로 정확한 검출이 되지 못했던 것을 이 발명의 평균 주기 측정 방식으로 보완을 하였다.

보통 일반적인 차륜 속도를 검출하기 톤휠의 검출 범위 시간을 5ms에서 7ms정도까지의 범위를 두어 검출하지만 상기 5ms의 간격으로도 보통 톤휠의 개수가 29개 정도이므로 최소 차륜 속도 42.5 km/s 이하는 검출이 안된다.

상기 속도로는 정확한 ABS 제어가 어렵기 때문에 차륜속이 더 낮은 상태에서도 정확한 차륜 속도를 구해야 한다.

상기 차륜속이 낮은 상태에서도 정확한 차륜 속도를 구하기 위해서 상기 식3)을 이용해 역으로 검출해서 구한다.

보통 톤휠의 치륜 수는 29개 정도이고, 최저 속도를 3km/h로 정해놓고 구하면 검출 주기 시간은 15ms 정도 된다.

결론적으로 정확한 ABS 제어를 하기 위해서 상기 5ms의 검출 주기와 15ms의 검출 주기를 두어 차륜 속도를 연산하여 차륜 속도가 42.5 km/h 까지는 5ms 주기로 연산하여 ABS 제어하고 42.5 km/h 이하에서는 15ms의 주기로 연산하여 ABS 제어를 한다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 종래의 4개의 차륜 속도를 검출 장치에서 신호를 병렬로 받아 처리하므로써 낮은 속도까지 속도 연산이 가능하며, 타이어의 치륜 수를 줄일 수 있으므로 비용을 절감할 수 있으며, 일정 속도 이하에서 정밀 제어가 되며 개발 기간이 단축 및 프로그램 크기가 감소되어 마이컴의 비용도 절감 가능한 효과를 가진 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법을 제공한다.

Claims (8)

1. 휠 부근에 장착되어 마그네틱을 이용해 차륜의 속도를 검출하는 차륜 센서와;

   상기 차륜 센서에서 신호를 입력받아 디지털 회로에서 처리할 수 있도록 신호를 이진화시켜 주는 슈미터 트리거와;

   상기 슈미터 트리거에서 출력된 신호를 병렬로 입력받아 각 차륜속도를 연산하는 마이컴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법.
2. 결정된 소정의 주기 시간 동안 입력된 톤휠 치륜 검출 센서를 통해 입력된 주기를 합산하여 평균을 취해 평균 주기를 구하고 상기 평균 주기를 이용해 평균 속도를 측정하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 연산 방법.
3. 청구항 2 에 있어서, 상기한 차륜 속도 검출을 위한 연산을 하는 연산식은 다음 식3)과 같이 이루어지는 것을 특징으로 하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 연산 방법.

   마이컴 클럭 주파수 : Tc

   일정 주기나 입력된 펄스 수 : NTR

   마이컴에 의존한 일정 주기 : Fcnt-Icnt
4. 청구항 2에 따라 상기 평균 주기 측정 방식을 이용해 차륜 속도를 구하여 특정 속도를 구분해 검출 주기 시간을 다르게 하여 차륜 속도를 구하는 것을 특징으로 하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 연산 방법.
5. 청구항 4 에 있어서, 상기한 차륜 속도의 특정 속도 42.5 km/h 정도로 하여 구분 측정 주기 시간을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 연산 방법.
6. 청구항 4 에 있어서, 상기한 차륜 속도의 특정 속도 보다 큰 경우는 톤휠 검출 주기를 5ms로 하여 검출하는 것을 특징으로 하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 연산 방법.
7. 청구항 4 에 있어서, 상기한 차륜 속도의 특정 속도 보다 작은 경우는 톤휠 검출 주기를 15ms로 하여 검출하는 것을 특징으로 하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 연산 방법.
8. 평균 주기 측정하여 차륜을 검색하여 차륜 속도를 구하기 위한 톤휠 검출 주기를 상기한 청구항 6과 상기한 청구항 7과 같이 두 가지로 하는 것을 특징으로 하는 휠 센서를 이용한 차륜 속도 검출 장치 및 연산 방법.