KR19990055574A - 앤티록 브레이크 시스템의 휠압력 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 앤티록 브레이크 시스템의 휠압력 제어방법에 관한 것으로, 차속센서(15)에 의하여 감지된 차속신호에 따라 휠의 속도를 계산하는 휠속도감지단계(S10)와; 그 휠속도감지단계(S10)에서 계산된 휠속도로부터 차체속도를 추정하여 연산하는 차속감지단계(S11)와; 상기 차체속도및 상기 휠속도를 이용하여 바퀴의 슬립률을 계산하고, 그 계산된 슬립률로써 휠에 대한 로킹압력의 변화를 판단하여 노면의 마찰력을 평가하는 마찰력평가단계(S12)와; 그 마찰력평가단계(S12)에서 평가된 마찰력을 이전에 평가된 마찰력과 비교하여 마찰력변화의 유무를 판단하는 마찰력변화판단단계(S13)와; 그 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변한 것으로 판단되면, 현재 휠압력과 로킹압력간의 차에 따라 휠압력의 증가율을 변경하는 압력제어패턴변경단계(S14),(S15)와; 상기 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변하지 않은 것으로 판단되면, 휠압력의 증가율을 일정하게 유지시키는 압력제어패턴유지단계(S16),(S15);를 포함한다. 본 발명은 노면의 마찰력이 변화정도에 따라 휠압력의 증가율을 가변시키고, 이에 따라 마차력-슬립률의 특성곡선상의 최적영역에서 가능한 한 오랫동안 ABS제어를 수행함으로써, 보다 안전한 제동효과를 얻고 조타성능을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

앤티록 브레이크 시스템의 휠압력 제어방법

본 발명은 앤티록 브레이크 시스템(Antilock Brake System, 이하 ABS라 칭함)의 휠압력 제어방법에 관한 것으로, 특히 노면의 마찰력의 변화정도에 따라 휠압력의 증가율을 가변시키고, 이에 따라 마찰력-슬립률에 관한 특성곡선상의 최적영역에서 가능한 한 오랫동안 ABS제어를 수행함으로써, 보다 안전한 제동효과를 얻고 조타성능을 향상시킬 수 있도록 한 ABS의 휠압력 제어방법에 관한 것이다.

일반적인 ABS는 도 1에 도시된 바와 같이, 각 바퀴의 속도를 감지하는 차속센서(15)는 신호를 전자제어장치(21)로 보내고 이 값을 입력받은 전자제어장치(21)는 각 바퀴의 제동상태를 판단하여 증압및 감압신호를 모듈레이터로 보내게 된다.

모듈레이터는 전자제어장치의 명령에 의하여 각 휠실린더(12)의 유압을 조절하는 역할을 한다. 이러한 모듈레이터는 전자제어장치(21)로부터 명령을 받아 브레이크 오일을 제공하는 펌퍼(25)를 구동시키는 모터(미도시)와, 전자제어장치(21)로부터 명령을 받아 증/감압시 브레이크 오일의 양및 흐름을 제어하는 노말오픈(normal open) 솔레노이드밸브(22)및 노말클로즈(normal close) 솔레노이드밸브(200)와, 감압시 각 휠실린더(12)및 솔레노이드밸브(22),(200)를 통과하여 펌프(25)로 유입되는 브레이크 오일을 저장하고 펌프(25)에 의해 토출되는 브레이크 오일을 공급해주는 저장탱크(23)와, 축압기(24)및 브레이크페달(11)의 동작으로 마스터실린더(13)로부터 토출되는 브레이크 오일이 펌프(25)로 전달되는 것을 방지하는 체크밸브(미도시)로 구성되어 있다.

미설명부호 '14'는 스타트시 유압을 제어하는 하이드로릭 셔틀밸브이고, '26'은 트랙션제어밸브이다.

먼저, 운전자가 브레이크 페달(11)을 밟으면, 마스트실린더(13)로부터 브레이크 오일이 토출되어 오픈된 솔레노이드밸브(22)를 통하여 휠실린더(12)에 공급된다. 이에 따라 브레이크 유압이 휠실린더(12)에 전달되어 차륜속도는 저하되기 시작한다.

이때 전자제어장치(21)는 차속센서(15)를 통하여 차륜의 속도에 관한 감지신호를 입력받는다. 차륜속도가 기준치보다 작아지면, 전자제어장치(21)는 솔레노이드밸브(22),(200)에 "감압"신호를 보내서 휠실린더(12)의 유압을 느슨하게 한다.

ABS의 감압시 작동상태를 설명하면, 각 바퀴에 부착된 차속센서(15)가 바퀴의 속도를 감지하여 전자제어장치(21)에 전달하고, 전자제어장치(21)는 차속센서(15)로부터 인가된 속도에 따라 차속의 변화를 감지하여 노말클로즈 솔레노이드밸브(200)를 오픈시킨다. 이때 노말오픈 솔레노이드밸브(22)는 클로즈된 상태이다.

상기와 같이 솔레노이드밸브(200)가 오픈됨에 따라, 휠실린더(12)내의 브레이크 오일은 솔레노이드밸브(200)를 통하여 저장탱크(23)에 저장된다. 이와 동시에 모터에 의하여 펌프(25)가 구동되어 저장탱크(23)에 저장되는 브레이크 오일이 축압기(24)에 저장된다.

축압기(24)에 저장된 브레이크 오일에 의한 압력이 마스타실린더(13)내의 압력보다 크게되면, 축압기(24)에 저장된 브레이크 오일이 펌프 출구 체크밸브(미도시)를 통하여 마스타실린더(13)로 리턴된다.

이러한 감압상태에서는 휠실린더(12)내의 유압이 감소하여 바퀴의 속도는 다시 증가되고 제동효과는 감소하게 된다.

이때 바퀴에 부착된 차속센서(15)는 바퀴속도변화를 감지하고 속도의 변화를 전자제어장치(21)에 전달하면, 전자제어장치(21)는 오픈된 솔레노이드밸브(200)를 클로즈시키고, 클로즈된 솔레노이드밸브(22)를 오픈시킨다.

그러므로, 마스타실린더(13)로부터의 브레이크 오일이 솔레노이드밸브(22)를 통하여 휠실린더(12)로 다시 유입되어 휠실린더(12)의 압력을 증가시키고, 이에 따라 다시 차륜의 제동력이 증가된다.

이와 같이 전자제어장치(21)는 차륜의 속도에 따라 솔레노이드밸브(22),(200)를 "가압", "감압"모드로 반복하여 작동시킴으로써, 차륜이 로크되지 않는 범위내에서 휠실린더(12)내의 유압에 대한 감압 또는 증압을 되풀이하여 제어한다.

도 2는 상기와 같은 일반적인 ABS에 적용되는 마찰계수(μ)와 슬립률(λ)간의 관계를 나타낸 μ-λ특성도이다. 여기서, 슬립률(λ)은 차량의 제동시에 차체속도에 대한 슬라이드량의 비율로서 하기와 같은 식(1)에 의하여 정의된다.

슬립률(λ) ＝ (차체속도 － 차륜속도)／차체속도×100(％) ------식(1)

그리고, 상기 마찰계수(μ)는 타이어와 도로면 사이에 발생하는 마찰의 정도를 나타내는 것으로서, 예를 들어 빙상이나 눈위에서는 아주 작고, 건조한 아스팔트 도로 등에서는 높게 된다. 여기서, 마찰계수(μ1)는 최대의 마찰계수를 의미한다.

상기와 같은 μ-λ특성도에 있어서, 제동효과는 최대치의 마찰계수(μ1)를 얻을 수 있는, 슬립률(λ)이 15∼20％가 되는 λ1∼λ2％의 범위에서 최적으로 될 수 있다. 그리고, 슬립률(λ)이 0∼λ2％가 되는 범위를 안정영역이라 부르고, λ2∼100％가 되는 범위를 비교적 높은 슬립이 발생하는 비안정영역이라 부르며, 슬립률(λ)이 100％가 되면 차륜이 로크(lock)된다.

따라서, 제동시에는 슬립률(λ)이 λ1∼λ2％정도로 보다 오랫동안 유지되도록 제어하는 것이 이상적이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 ABS에 있어서는 전술한 바와 같이 차륜의 슬립률을 계산하여 휠압력을 가압 또는 감압시키지만, 노면의 마찰력의 변화는 평가하지 않고 휠압력을 제어한다. 그러므로 종래의 ABS에 의하면, 노면의 마찰력이 자주 변할 경우 제동거리가 길어지고 또한 조타성능이 저하되는 단점이 있었다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 노면의 마찰력이 변화정도에 따라 휠압력의 증가율을 가변시키고, 이에 따라 마찰력-슬립률에 관한 특성곡선상의 최적영역에서 가능한 한 오랫동안 ABS제어를 수행함으로써, 보다 안전한 제동효과를 얻고 조타성능을 향상시킬 수 있도록 한 ABS의 휠압력 제어방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차속센서에 의하여 감지된 차속신호에 따라 휠의 속도를 계산하는 휠속도감지단계와; 그 휠속도감지단계에서 계산된 휠속도로부터 차체속도를 추정하여 연산하는 차속감지단계와; 상기 차체속도및 상기 휠속도를 이용하여 바퀴의 슬립률을 계산하고, 그 계산된 슬립률로써 휠에 대한 로킹압력의 변화를 판단하여 노면의 마찰력을 평가하는 마찰력평가단계와; 그 마찰력평가단계에서 평가된 마찰력을 이전에 평가된 마찰력과 비교하여 마찰력변화의 유무를 판단하는 마찰력변화판단단계와; 그 마찰력변화판단단계에서 마찰력이 변한 것으로 판단되면, 현재 휠압력과 로킹압력간의 차에 따라 휠압력의 증가율을 변경하는 압력제어패턴변경단계와; 상기 마찰력변화판단단계에서 마찰력이 변하지 않은 것으로 판단되면, 휠압력의 증가율을 일정하게 유지시키는 압력제어패턴유지단계;로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 앤티록 브레이크 시스템의 구성도.

도 2는 일반적인 앤티록 브레이크 시스템에 적용되는 마찰계수(μ)와 슬립률(λ)간의 관계를 나타낸 μ-λ특성도.

도 3은 본 발명에 따라 제어되는 휠압력을 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 앤티록 브레이크 시스템의 휠압력 제어방법에 관한 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 브레이크 페달 12 : 휠실린더

13 : 마스터실린더 15 : 차속센서

21 : 전자제어장치 22 : 노말오픈 솔레노이드밸브

μ : 마찰계수 λ : 슬립률

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 적용되는 ABS는 도 1에 도시된 종래의 장치와 동일하고, 도 3은 본 발명에 따라 제어되는 차속과 휠속도와 휠압력을 나타낸 그래프이다.

본 발명에 따른 ABS의 휠압력 제어방법은 도 4에 도시된 바와같이, 차속센서(15)로부터의 교류신호에 따라 휠(차륜)의 속도를 계산하는 휠속도감지단계(S10)와, 그 휠속도감지단계(S10)에서 계산된 휠속도로부터 차체속도및 휠감가속도를 추정하여 연산하는 차속감지단계(S11)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 ABS의 휠압력 제어방법은 상기 차속감지단계(S11)에서 연산된 차체속도및 상기 휠속도감지단계(S10)에서 계산된 휠속도를 이용하여 바퀴의 슬립률을 계산하고, 그 계산된 슬립률로써 휠에 대한 로킹압력의 변화를 판단하여 노면의 마찰력을 평가하는 마찰력평가단계(S12)와, 그 마찰력평가단계(S12)에서 평가된 마찰력을 이전에 평가된 마찰력과 비교하여 마찰력변화의 유무를 판단하는 마찰력변화판단단계(S13)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 ABS의 휠압력 제어방법은 상기 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변한 것으로 판단되면, 현재 휠압력과 로킹압력간의 차에 따라 휠압력의 증가율이 변경되도록 노말오픈 솔레노이드밸브(22)및 노말클로즈 솔레노이드밸브(200)를 제어하는 압력제어패턴변경단계(S14),(S15)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 ABS의 휠압력 제어방법은 상기 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변하지 않은 것으로 판단되면, 휠압력의 증가율이 일정하게 유지되도록 노말오픈 솔레노이드밸브(22)및 노말클로즈 솔레노이드밸브(200)를 제어하는 압력제어패턴유지단계(S16),(S15)를 포함한다.

이와같이 구성되는 본 발명에 따른 ABS의 휠압력 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 일반적인 방식으로 ABS의 작동시 차체의 속도는 그래프(G1)와 같이 시간(t)이 경과할수록 감소하고, 휠속도는 그래프(G2)처럼 가/감을 반복한다. 이때, 휠실린더(12)에 공급되는 유압, 즉 휠압력은 그래프(G3)처럼 가압 또는 감압된다.

즉, 운전자가 시점(t1)에서 브레이크페달(11)을 밟으면, 전술한 바와 같이 마스터실린더(13)로부터 토출되는 브레이크 오일이 노말오픈 솔레노이드밸브(22)를 통하여 휠실린더(12)에 공급된다.

이때, 전자제어장치(21)는 휠속도감지단계(S10)에서 휠속도를 계산하는데, 예를 들어 차속센서(15)로부터 인가되는 펄스파형태의 교류신호를 카운트하여 휠속도를 계산할 수 있다.

차속감지단계(S11)에서, 전자제어장치(21)는 상기 휠속도감지단계(S10)에서 계산된 휠속도를 이용하여 차체속도와 휠감가속도를 추정하여 계산한다.

즉, 차체속도는 예를 들어 전자제어장치(21)의 1제어주기 이전의 휠속도(Vn-1)를 소정비율만큼 감소시킨 후 현재의 제어주기에서 계산된 휠속도(Vn)를 비교하여 선택하는 방법이 사용될 수 있다.

또한, 휠감가속도(an)는 하기와 같은 식(2)에 의하여 구할 수 있다.

휠감가속도(an) ＝ L×[(Vn － Vn-1)／T] ------식(2)

여기서, L : 상수

T : 전자제어장치(21)의 제어주기

차속감지단계(S11)가 수행된 후, 마찰력평가단계(S12)에서 전자제어장치(12)는 발생된 슬립량과 기억된 슬립량을 비교하여 휠이 로크될 수 있는 로킹압력을 계산하고, 이와 같이 계산되는 로킹압력의 변화로써 노면의 마찰력을 평가한다. 여기서, 전자제어장치(21)는 전술한 바와같은 식(1)에 따라 슬립률을 계산한다.

마찰력변화판단단계(S13)에서는 마찰력평가단계(S12)에서 평가된 마찰력을 이전에 평가된 마찰력과 비교하여 마찰력변화의 유무를 판단한다.

상기 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변한 것으로 판단되면, 압력제어패턴변경단계(S14),(S15)에서 현재 휠압력과 로킹압력의 차에 따라 휠압력의 증가율이 변경되도록 노말오픈 솔레노이드밸브(22)및 노말클로즈 솔레노이드밸브(200)를 제어하고, 상기 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변하지 않은 것으로 판단되면, 압력제어패턴유지단계(S16),(S15)에서는 휠압력의 증가율이 일정하게 유지되도록 노말오픈 솔레노이드밸브(22)및 노말클로즈 솔레노이드밸브(200)를 제어한다.

즉, 도 3을 참조하면, 상기와 같은 시점(t1) 이후에는 휠압력이 점차 증가되고 이에 따라 휠속도및 차체속도는 감소하게 되고, 휠은 로크되려는 경향을 갖게 된다.

이와같이 휠의 속도가 점차 감소되어 기설정된 기준속도보다 낮아지게 되는 시점(t2)에 이르면, 전자제어장치(21)는 솔레노이드밸브(22),(200)에 감압신호를 인가하고, 이에 따라 휠실린더(12)의 브레이크오일은 저장탱크(23)및 축압기(24)를 거처 마스터실린더(13)로 리턴된다. 그러므로, 휠실린더(12)의 유압은 느슨하게 된다.

그 시점(t2) 이후 차륜의 속도가 회복되는 시점에 이르면, 전자제어장치(21)는 휠실린더(12)의 유압을 단계적으로 증가시키는데, 이러한 유압의 증가율은 휠실린더(12)의 현재 유압과 로킹압력과의 차에 따라 결정된다.

예를 들어, 마찰력변화판단단계(S13)에서 노면의 마찰력이 변한것으로 판단되면, 전자제어장치(21)는 압력제어패턴변경단계(S14),(S15)에서 현재의 휠압력과 로킹압력과의 차이를 계산한다. 이러한 압력차가 이전의 제어주기에서 계산된 압력차보다 클 경우에는 휠압력의 증가율을 크게 하고, 이와반대로 압력차가 상대적으로 작을 경우 휠압력의 증가율을 작게함으로써, 전술한 바와같은 슬립률이 μ-λ곡선상의 최적영역에 가능한 한 오랫동안 머무를 수 있게 된다.

상기와 같이 본 발명은 노면의 마찰력이 변화정도에 따라 휠압력의 증가율을 가변시키고, 이에 따라 마찰력-슬립률의 특성곡선상의 최적영역에서 가능한 한 오랫동안 ABS제어를 수행함으로써, 보다 안전한 제동효과를 얻고 조타성능을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 차속센서(15)에 의하여 감지된 차속신호에 따라 휠의 속도를 계산하는 휠속도감지단계(S10)와;

   그 휠속도감지단계(S10)에서 계산된 휠속도로부터 차체속도를 추정하여 연산하는 차속감지단계(S11)와;

   상기 차체속도및 상기 휠속도를 이용하여 바퀴의 슬립률을 계산하고, 그 계산된 슬립률로써 휠에 대한 로킹압력의 변화를 판단하여 노면의 마찰력을 평가하는 마찰력평가단계(S12)와;

   그 마찰력평가단계(S12)에서 평가된 마찰력을 이전에 평가된 마찰력과 비교하여 마찰력변화의 유무를 판단하는 마찰력변화판단단계(S13)와;

   그 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변한 것으로 판단되면, 현재 휠압력과 로킹압력간의 차에 따라 휠압력의 증가율을 변경하는 압력제어패턴변경단계(S14),(S15)와;

   상기 마찰력변화판단단계(S13)에서 마찰력이 변하지 않은 것으로 판단되면, 휠압력의 증가율을 일정하게 유지시키는 압력제어패턴유지단계(S16),(S15);로 구성되는 앤티록 브레이크 시스템의 휠압력 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 압력제어패턴변경단계(S14),(S15)에서는

   현재의 휠압력과 로킹압력과의 차이를 계산하고, 그 계산된 압력차가 이전의 제어주기에서 계산된 압력차보다 클 경우에는 휠압력의 증가율을 크게 하고, 상기 압력차가 이전의 제어주기에서 계산된 압력차보다 작을 경우 휠압력의 증가율을 작게하는 것을 특징으로 하는 앤티록 브레이크 시스템의 휠압력 제어방법.