KR20000006066A - 자동차용 전기 역학 제동시스템 - Google Patents

Abstract

최소한 하나의 휠제동장치에 배정된 최소한 하나의 제어유닛(12a, 14a, 16a, 18a)이 있는 차량용 전기역학적 제동시스템을 제안한다. 이 제어유닛은 규정값을 근거로 액추에이터를 제어하여 휠제동장치(12b, 14b, 16b, 18b)를 작동시킨다. 상기 액추에이터는 하나의 전동모터(M1H)와 하나의 저지장치, 특히 하나의 차단장치()를 갖는다. 전동모터를 통해 휠브레이크를 작동시키기 위해 맨 처음 저지장치가 해제된다. 작동 종료 후 저지장치는 다시 닫힌다.

다른 휠제동장치용의 제어유닛(12a, 14a, 16a, 18a)은 별도의 동력공급원으로부터 동력을 공급받으며 오류발생 시 액추에이터에 있는 추가의 복귀장치(M1R)를 조정한다.

Description

자동차용 전기 역학 제동시스템{Electromechanical brake system for automobile}

본 발명은 분산구조로 안전성과 유연성에 관련된 모든 요구사항을 충족시키는 자동차용 전기 역학 제동시스템(와이어 브레이크)에 관한 것이다.

이러한 종류의 제동시스템은, 예컨대, 독일특허 DE-A 196 34 567호로 알려져 있다. 거기에 제시된 제동시스템은 운전자 요구에 따르는 작동크기값을 설정하는 페달유닛, 필요에 따라서 보조 기능을 위한 작동유닛 및 휠브레이크 조정부를 제어 내지는 조절하기 위한 휠유닛이 한 개 이상의 통신 시스템을 통해 연결되는 분산구조를 갖는다. 또한 제동장치는 최소한 두 개의 보드네트로부터 동력을 공급받는다. 따라서 제동시스템의 안전성과 유연성이 만족할 정도로 보장된다. 제동장치 조절기와, 조정 및/또는 시스템의 안전성, 유연성과 관련된 조절기의 특수성을 고려한 실시사항을 거기에서는 자세히 기술하지 않았다.

따라서 본 발명의 과제는 조정 및/또는 시스템의 안전성과 유동성에 관련된 파킹브레이크 기능 및/또는 추가의 복귀기능을 포함한 제동장치 조절기의 특수성을 고려한 조치들을 기술하는 것이다.

상호 독립적인 특허청구항의 특징을 통해 이러한 과제를 해결한다.

제동 시스템의 작동특성은 디스크 브레이크 또는 드럼 브레이크, 브레이크 라이닝의 위치조절기능을 위한, 전동모터와 주차 브레이크의 상호 작용(예, 전자기적 차단장치)으로 현저히 개선된다.

특히 이러한 상호작용으로 동력소모가 적은 상태에서 제동모멘트가 생성되고 지속된다는 장점이 있다. 여기에 차단장치를 설치하면, 일단 작용한 제동력이 추가의 동력소모 없이 장시간 유지된다. 따라서 주차브레이크기능이 간단하게 실현된다. 추가의 복귀기능으로 동력 공급이 차단되었을 때도 다른 동력 공급장치로부터 동력 공급을 받는 제어유닛에 의해 제어되므로 제동을 해제할 수 있다.

도 1은 전기 역학 제동시스템 구조의 제 1실시예를 도시한 도면.

도 2는 페달유닛 구조를 도시한 도면.

도 3은 작동유닛 구조를 도시한 도면,

도 4 및 5는 제동시스템의 휠유닛 구조를 도시한 도면,

도 6 및 7은 전기 역학 제동시스템의 제 2, 제 3실시예를 도시한 도면,

도 8은 제 3실시예의 휠유닛 구조를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 페달유닛 12, 14, 16, 18 : 휠유닛

22 : 작동유닛 20 : 동력진단유닛

차량제동장치의 풋브레이크와 주차브레이크 기능 조정 내지 제어를 소개한다. 제동시스템의 분산구조와 시스템 안에 중복설치를 통해, 정역학 및 동역학적 오류 발생시 우수한 제동 기능을 유지하며, 제동장치의 작동 안정성을 보장한다. 또한 정비를 위해 오류상태를 기억시키며, 필요시 신호를 발생시킨다. 문장과 도면을 사용한 구성부 및 신호에 대한 약부호는 부록에 전체적으로 정리하였다.

도 1은 전기역학 제동시스템 구조와 상호 교환하는 신호에 대한 제 1실시예이다. 이 시스템은 페달유닛(10), 4개의 휠유닛(12, 14, 16, 18), 동력진단유닛(20) 및 작동유닛(22)으로 구성된 분산구조라는 특징이 있다.

전기역학 제동시스템의 페달모듈(10)은 일차적으로 운전자 제동요구사항 감지, 전체 시스템 상황분석, 오류 발생시 복귀기능 착수기능을 수행한다.

각각의 휠유닛(12, 14, 16, 18)은 하나의 휠모듈(12a, 14a, 16a, 18a), 휠센서(비교.예 n1, F1i, S1H 등) 및 하나의 액추에이터(12b, 14b, 16b, 18b)로 구성된다. 휠모듈(12a, 14a, 16a, 18a)은 각각 하나의 전자계산기 시스템, 하나의 제어부 및 액추에어터 제어용 배선을 포함한다.

두 개의 상호 독립적인 보드네트과를 통해 전기시스템에 전력이 공급된다. 두 개의 휠유닛은 동일한 동력원을 갖는다. 도 1의 시스템은 대각선으로 배치된다. 즉 전방좌측 및 후방우측 휠유닛(12, 14)의 동력원은이다. 마찬가지로 전방우측 및 후방좌측 휠유닛(16, 18)은로부터 동력을 전달받는다. 변형형태로써 동일축상에 있는 두 개의 휠유닛을 동일한 동력원에 할당할 수도 있다. 이것은 여기서는 고려하지 않는다. 여기서 설명하는 작동방법은 그렇게 배치할 때 나타나는 장점을 마찬가지로 보유한다. 휠유닛은 각 휠브레이크 근처에 설치되며, 페달유닛과 작동유닛은 별도로 또는 함께 중앙에 설치한다.

제동시스템의 개별 구성요소간 데이터교환은 두 개의 상호 독립적인 통신 장치과에 의해 수행되며, 직렬버스시스템으로써 예컨대 CAN이 사용된다. 통신장치과는 서로 다른 보드네트로부터 동력을 전달받는다. 그 외에 통신시스템를 사용하여 모터제어유닛의 연결이 구성된다.

제동모멘트 또는 장력을 조절하는 액추에이터 제어는 모든 휠모듈 안에서 수행된다. 또한 모든 액추에이터에서 휠장력 내지는 휠제동모멘트가 센서에 의해 감지된다. 전기역학적인 액추에어터는 전동장치를 거쳐 유압에 의한 중간 과정을 거치지 않고, 디스크브레이크 내지는 휠브레이크의 확장경로에 작용한다. 휠유닛은 휠 각각의 인장력 내지는 제동모멘트를 조절한다. 여기에 필요한 작동크기값은 해당 버스시스템을 통해 주어진다.

보다 우수한 실시예에서는, 휠유닛의 액추에어터(12b, 14b, 16b, 18b)는 추가로 전기역학적으로 환기되는 차단장치(i1K, i2K, i3K, i4K를 통해 제어)를 보유하며, 이것은 한편으로 주차브레이크 기능을 수행하고, 동시에 지속적인 제동상태에서 동력을 소비하지 않으면서 실제위치를 유지하며 제동한다. 또한 각 휠의 액추에이터(12b, 14b, 16b, 18b)에 복귀장치가 설치되며(i1R, i2R, i3R, i4R을 통해 제어), 이것은 브레이크 해제를 방해 할 수 있는 모든 오류유형이 발생할 때, 해당 휠이 잠기지 않도록 한다. 동력진단유닛(20)이 고장났을 때, 이러한 오류유형을 제거할 수 있도록 하기 위해, 동일축에 있는 인접 휠 유닛을 통해 차단장치 제어가 이루어진다(예. 12b에 대해서 18a). 동력회로를 대각선으로 배치하면, 한 축에 있는 두 개의 휠유닛은 항상 서로 다른 동력원으로부터 동력을 전달받는다. 따라서 임의의 상태에서 동력원이 차단되었을 때 차단장치를 통해 최소한 해당 액추에이터가 해제될 수 있다.

동력진단모듈(20)은 동력공급유닛의 충전상태를 점검하여, 이 정보(,)를 페달모듈(10)에 전달한다.

전기 역학 제동시스템의 시스템구성부의 구조와 기능을 도 2내지 5를 통해 자세히 설명한다.

도 2는 페달모듈(10)의 기본구조이다.

시스템구성부의 역할은 풋브레이크와 주차브레이크에 관련된 운전자 제동요구사항 및 거기에 필요한 전, 후축 휠에 필요한 작동 크기의 값을 포착하는 일이다. 즉 전기 역학 제동시스템의 모든 시스템 구성부의 상황감지 및 분석, 제동시스템 현재의 전체적인 상황분석, 또 상황에 따라서는 복귀조치를 수행하고, 오류상태를 운전자에게 신호로 알려주거나 내지는 오류기억장치에 기억시키며, 시동을 건 후 내지는 시동을 끈 상태에서 브레이크를 작동할 때, 제동시스템의 모든 구성요소를 초기화하고, 운행 종료 후 제동시스템차단 및 제동등의 제어 등이다.

풋브레이크에 대한 운전자의 요구 감지는, 상호 독립적인 센서,및에 의해 수행되며, 이 센서들은 다양한 방법으로 운전자의 요구사항(브레이크페달 각도 및/또는 작용력)을 브레이크페달에서 감지한다. 이 센서들은 서로 다른 동력공급원내지는를 갖는다. 예컨대 센서과는,와는가 에너지 공급원이다. 주차브레이크를 작동시키는 운전자의 행위는, 서로 다른 동력원을 가지는 센서와가 감지한다(예컨대 주차브레이크 손잡이를 당기는 것). 주차브레이크 감지용 센서와 유사한 풋브레이크 작동감지용 센서를 이중발신기를 통해 설치할 수도 있다.

페달모듈(10) 자체는 허용오차를 갖도록 구성된다. 예를 들자면 전자계산기과및 제어부로 구성되는 잉여전자계산기 시스템 실행시에 나타나는 것으로, 이 시스템은 추가로 주변장치-, 기억장치- 및 제어부-그룹을 갖는다. 전자계산기과및 제어부는 내부 통신채널 C를 통해 통신하며, 이것은 예컨대 직렬버스시스템 또는 직렬 접점으로 구현된다. 전자계산기 시스템과안에서 프로그램 Pr1과 Pr2가 상호 독립적으로 실행된다. 계산기 프로그램 Pr1을 수단으로 입력점을 통해 센서신호내지가 감지되어, 저장되고 통신채널 C를 통해 전자계산기에 전송되어 사용된다. 상응하는 방법으로, 계산기 프로그램 Pr2를 수단으로 입력점를 통해 센서신호내지가 감지되어, 저장되고 전자계산기에 전송된다. 6개의 풋브레이크작동에 관한 운전자 요구사항 측정치 및 4개의 주차브레이크 작동에 대한 운전자 요구사항 측정치가 두 개의 계산기에 주어진다.

전자계산기과에서 픗브레이크 작동에 대한 측정치를 근거로, 다수 선별과정을 통해 풋브레이크 작동에 대한 대표 신호값가 구해진다. 이 과정은 일정크기 이상을 벗어나는 개별값은, 기준치를 결정하는데 영향을 미치지 못하도록 배제시킴으로써, 빈도에 의한 평균치 결정을 고려하여 수행된다. 전자계산기과가 산출한 기준값을내지는로 표시한다. 기준값이 허용임계치를 초과하면, 신호에 의해 제동 등의 제어가 발생한다.

운전자의 주차브레이크 작동에 대한 측정치를 근거로, 두 전자 계산기는 대표 신호값을 계산한다. 전자계산기과가 산출한 기준값을내지는로 표시한다. 이 대표 신호값은 승용차가 정지해 있을 때(예컨대 한 개 이상의 휠 속도신호분석에 의함), 센서신호와는 최대값, 승용차가 주행중일 때, 즉 정지상태가 아닐 때, 이 두 센서신호는 최소값을 갖는다.

두 전자계산기는 기억된 페달특성을 사용하여, 기준값과로부터 풋브레이크가 작동될 때 필요한 평균인장력 내지는 평균제동모멘트에 대한 각각의 작동크기값을 계산한다. 전자계산기에 있는 작동크기값은,에 있는 작동크기값은로 표시한다.

두 전자계산기과는, 기억된 허용기준을 사용하여, 센서신호과로부터, 주차브레이크가 작동될 때, 한 휠의 평균인장력 내지는 평균제동모멘트에 대한 운전자 요구치를 산출한다. 전자계산기의 작동크기값은,의 작동크기값은로 표시한다.

한 전자계산기에서 계산된 풋브레이크 제동요구값과 주차브레이크 제동요구값에 대한 작동크기값은 내부 통신채널 C를 통해 다른 계산기로 전송된다. 두 전자 계산기에서과,과가 상호 비교된다. 이 비교값이 허용오차범위 안에서 상호 일치하면, 크기값과의 산술적 평균에 의해, 풋브레이크 작동요구값에 대한 최종 크기값및 크기값과의 산술적 평균에 의해, 주차브레이크 작동요구값에 대한 최종 크기값이 생성된다.

비교값이 일치하지 않으면, 다음에 설명하는 계산기 제어를 근거로, 제어부를 사용하여 풋브레이크 제동요구값 및 주차브레이크 제동요구값에 대한 오류가 없는 신호값을 찾아낸다. 두 개의 전자 계산기에서 오류가 없는 신호값이내지는에 할당된다.

신호와로부터, 관계식=Max(,)에 의해 한 휠의 최종 평균인장력가 생성된다.는 풋브레이크 내지는 주차브레이크 작동에 의해 요구되는 한 휠의 최종평균제동 모멘트로 간주할 수도 있다.로부터 적절히 배분하는 경우, 앞축의 휠에 대한 인장력 내지는 제동모멘트내지 뒤축의 휠에 대한 인장력 내지는 제동 모멘트를 계산할 수 있다.

통신시스템과를 사용하여, 페달모듈은 인장력 내지 제동모멘트에 대한 설정치와를 전기 역학 제동시스템의 연결된 구성부에 전달한다.

다양한 감지기능과 계산을 통해, 의도하지 않은 제동 또는 휠인장력 내지는 휠제동모멘트에 대한 잘못된 작동 크기의 값을 산출해 내는 오류들을 찾아낸다. 동일한 오류효과를 야기할 수 있는 기억장치 내용의 변조 역시 인식된다. 제어부는 내부 버스시스템 C를 사용하여 전자계산기내지와 통신한다. 또한 프로그램 Pr1과 Pr2의 프로그램진행과정을 감시하며 전자계산기과의 연산능력을 검사한다.과에서 계산기 오류 발생시 안전성을 보장하기 위해, 프로그램 Pr1과 Pr2는 이러한 오류에도 불구하고 정상적으로 진행해야 하며, 프로그램이 비정상적으로 진행되는 경우 역시 즉각 감지한다. 비정상적인 프로그램 진행시, 해당 계산기 채널이 차단되고 신호내지를 통해 오류발생신호가 생성된다. 변형실시예에서 기능성에 대한 제어는 문답식 통신으로 수행된다. 전자계산기과는 제어부에서 하나의 질문을 가져온 다음 정해진 시간 간격 안에서, 제반 안전관련 지역프로그램을 고려하여, 그 질문에 응답한다. 이 질문은 지역프로그램이 정상적으로 진행할 때 특히 계산기능 테스트(RAM-, ROM-테스트 등) 및 명령 테스트(덧셈, 뺄셈 등)가 정상적으로 진행할 때에만 올바른 답이 나오도록 주어진다. 지역 프로그램으로부터 나온 지역 답변은 각 전자계산기에서 하나의 전체 답변으로 통합된다. 제어부에서 전자계산기과에 의해 준비된 전체 답변은, 도착시간을 고려하여 비트 단위의 정확도로 검사되며, 필요한 경우 예컨대 신호발생과 채널차단과 같은 오류제거 기능을 수행한다. 전자계산기과는 적절한 테스트조회를 통해 제어부의 기능성을 검사한다. 제어부는 교정기능을 완벽하게 수행할 경우에만 이러한 테스트 조회에 응답할 수 있다.

또한 페달모듈에서 자체 오류상태 및 연결된 휠유닛의 오류신호통보,,,내지는 작동유닛의 오류통보가 포착되며, 오류기억장치에 저장된다. 또 동력진단유닛의 상태신호과역시 감지된다. 이러한 감지기능은 주행시작 이전의 테스트 과정뿐 아니라 전 주행과정에서 수행된다. 모든 오류신호와 상태신호는 모든 오류 종류 및 상황에서 수행해야 할 기능이 들어있는 테이블을 사용하여 페달모듈에서 분석된다. 분석결과로써, 주행상태에서, 각 제동시스템부에 오류상태의 위험잠재력에 상응한 복귀기능통보를 발생시키며, 신호,,,,를 통해 작동유닛과 휠유닛으로 전달된다. 안전에 관계되는 오류의 경우, 오류신호내지를 사용하여, 운전자에 대한 신호가 발생한다. 주행이전의 테스트 상태에서 발견된 오류상태의 경우 마찬가지로 운전자 신호가 발생한다. 안전이 의심스러운 오류일 때는 제동시스템의 초기화가 중단되며 주차브레이크가 풀리지 않는다. 또한 주행하는 동안 안전이 의심되는 운행상태인 경우, 가용구동모멘트를 감소시키기 위해 엔진관리를 개입하게 할 수 있다.

신호배선내지를 사용하여 시동 후 내지는 비 가동상태에서 브레이크를 작동시켰을 때, 전자공학적 제동시스템의 다른 구성부들이 페달 모듈을 통해 초기화된다. 또한 주행을 종료하면 이러한 신호를 통해 시스템 구성부를 의도하는 데로 종료시킨다.

수리지점를 통해 정비사가 제동시스템에 접근할 수 있으며, 전체시스템의 오류기억장치를 읽을 수 있다.

동력진단유닛(20)은 제동과정에 필요한 출력과 동력에 관련된 동력공급유닛(배터리)을 감시한다. 또한 법에 규정된 최소한의 제어 작용에 필요한 동력이 확보되어야 한다. 감시는 예컨대 충전전류와 소모전류 및 수학적 모델의 측정을 위한 해당 센서과를 통해 일어난다. 이 모델은 예컨대 저부하, 동력공급유닛의 수와 같은 전기 화학적, 물리학적 특성을 고려한다. 동력에너지 진단유닛은 우선적으로 잉여전자계산기시스템형태로 실현되며, 두 개의 동력원을 통해 동력을 공급받고, 그의 부 시스템은 자체 버스시스템을 통해 데이터를 교환할 수 있다.

작동유닛(22)에서 제동시스템의 포괄적 기능이 수행된다. 특히 여기에 항 휠의 인장력 내지는 제동 모멘트에 대한 개별 휠의 작동 크기의 값,,,의 계산이 포함된다. 이 계산은 급제동시 잠김방지기능을 고려한 각 휠의 고유회전수, 구동장치슬립제어기능, 제 3의 센서를 사용하여 미끄럼 방지를 위한 주행역학제어의 실현 등과 같은 이론을 근거로 수행된다. 예컨대 전단 가속도및 편향기어각속도 Ψ, 부분제동을 할 때, 균일한 마모를 위한 브레이크 라이닝의 두께, 힐 홀더(Hill-holder: 경사유지) 기능의 실현, 적재상태에서 전, 후축 휠에 이상적인 제동력 분배, 측정된 조향각에 의존하며, 한 축 위에 있는 커브의 안쪽 휠과 바깥쪽 휠 간의 적절한 제동력 배분, 향상된 주행역학을 달성하기 위해 한 휠 유닛이 고장일 때 개별적인 제동력 보정, 통신 시스템를 통한 제동요구시, 의도한 방향으로 엔진 제어 착수 및 제동시스템에 안정을 위협하는 오류가 발생할 때 엔진제어개입 등을 근거로 수행된다. 추가로 작동유닛은 제어크기값의 측정치 F2i, F3i, F4i를 휠 각각의 작동 크기값내지를 계산하기 위해 사용한다. 또한 선택사항으로써 휠유닛 안에서 감시기능을 지원하는 동역학적 기준 크기값 지정에 대한 계산을 할 수 있다. 자세한 사항은 휠유닛 기능에서 설명한다.

도 3의 작동유닛(22)은 두 개의 전자 계산기 시스템 RV1과 RV2로 구성되며 하나의 내부통신 채널 C를 통해 산출한 데이터를 상호교환 한다. 두 개의 통신 시스템과를 통해 작동유닛(22)은, 휠유닛(12 내지 18)으로부터 각 휠의 회전수(내지), 인장력 내지는 제동 모멘트의 측정치 (F1i 내지 F4i) 및 페달유닛(10)으로부터 앞축 휠의 인장력 내지는 제동 모멘트에 대한 작동 크기의 값내지는 뒤축 휠의 인장력 내지는 제동 모멘트에 대한 작동 크기의 값를 전송 받는다.

페달유닛(10)에서 계산기 채널이 고장나면 연결된 통신 시스템을 통한 데이터 교환은 중지된다. 이러한 오류상황에서 작동유닛(22)은 페달모듈(10)의 다른 계산기 채널에서 수신된 각 축의 작동크기값와및 복귀기능에 대한 통지(내지)를 연결된 휠유닛(12 내지 18)에 전달한다. 그 외에도 이러한 오류발생시 휠유닛의 대각선 통지(내지)는 페달 모듈의 기능이 정상적인 계산기로 전달된다. 이에 대한 예로 페달 모듈의 전자계산기가 고장난 경우를 고려해 본다. 이러한 오류 발생의 경우 페달모듈의 통지는 통신 시스템과 작동유닛을 통해 휠모듈 2와 4에 전달된다. 대각선통지는 휠모듈 2와 4로부터 역방향 경로를 취한다. FDR-기능에 필요한 각 휠의 작동크기값 계산을 위해서, 추가로 작동유닛(22)에서 거기에 필요한 크기값(조향각, 전단가속도 및 회전비)을 감지한다.

상술한 계산은 두 개의 계산기 시스템 RV1과 RV2안에서 독립적으로 수행되며 상호 비교된다. 모순된 결과치가 나오면 작동유닛은 차단되며 오류상황통지가 통신시스템을 통해 전송된다.

휠유닛 안엣 각 휠의 장력 내지는 제동모멘트의 제어가 수행된다. 통신 시스템과는 여기에 작동크기값을 제공한다.

휠유닛은 서로 다른 전력원에서 전력을 공급받는다. 즉 휠유닛(12, 14)은, 휠유닛(16, 18)은로부터 공급받는다. 휠유닛을 다른 시스템 모듈과 연결하기 위해 여러 가지 통신 시스템을 사용했다. 휠유닛 12와 14는을 통해, 휠유닛 16과 18은를 통해 통신한다.

도 4를 사용하여 휠유닛(12)을 고찰한다. 나머지 휠단위는 적절하게 구성된 것으로 한다. 휠유닛(12)은 한 휠의 인장력 내지는 제동 모멘트를 제어하며, 휠유닛(18)의 액추에이터(18b)에 이상이 발생했을 때 복귀기능을 시작한다. 이 시스템을 통해 휠유닛은 다음과 같은 크기값을 얻는다.

: 휠의 인장력 또는 제동모멘트조절을 위한 휠 각각의 작동크기값. 이 크기값은 작동유닛(22)의 ABS-, ASR- 또는 FDR-작동시점에서 주어진다. 이 작동크기값은 작동유닛의 다른 실시변형 형태에서 특히 다음과 같은 기능을 위해 산출된다.

a) 모든 브레이크라이닝의 균일한 마모를 위해서

b) 현재의 축 부하상태에 따라 앞 차축 내지는 뒤 차축의 휠에 운전자가 원하는 전체 제동모먼트 분배가 이루어지도록 하기 위해서

c) 향상된 주행역학을 달성하기 위해, 측정된 조향각에 따라 커브안쪽과 바깥쪽에 있는 휠에 적절한 제동력분배를 이루기 위해

: 앞 차축휠의 인장력 내지는 제동모멘트에 대한 보조 작동크기값(후차축에 설치된 휠유닛에 대해서는 거기에 상응하는 방법에 의해 보조 작동크기값가 상용된다). 작동크기값는 운전자의 풋브레이크 및 주차브레이크에 대한 요구사항으로부터 생성되며, 앞차축의 두 휠 유닛과 작동유닛에 전달된다. 축 고유의 작동크기값은 작동유닛에서 휠 각각의 작동크기값이 한계치를 벗어나지 않거나 또는 작동유닛에 이상이 발생하지 않는 한, 휠유닛 안에서 인장력 내지는 제동 모멘트의 제어를 위해 사용된다.

: 휠유닛의 작동진행가정 변경을 위한 제어통보. 페달유닛 또는 작동유닛이 연결된 시스템 모듈에 도착된 오류신호 통보를 사용하여 이 통보를 만든다. 통신시스템을 통해 도착된 신호는 전자 계산기 시스템의 메모리셀에 중복 저장된다. 실시변형형태에서 휠유닛의 기능감시를 위해 통신시스템채널을 통해 도착하는 다음과 같은 신호가 추가로 사용된다.

,: 다른 휠의 감속

: 앞 차축 휠의 감속차이 기준값

,,: 다른 휠의 슬립

△: 앞 차축 휠의 슬립차에 대한 기준값

: 차량 속도 추정치

휠유닛의 출력크기값으로서 통신시스템을 통해 다음과 같은 신호들이 연결된 시스템 모듈로 유입된다.

: 해당 휠의 해독된 회전수 신호

: 휠유닛의 주기적인 오류신호 통보

: 제어크기값의 현재 측정치

실시변형형태에서 다른 휠유닛의 기능감시를 위해 다음과 같은 휠유닛(12)의 크기값이 추가로 필요하다.

: 해당 휠의 감속

: 해당 휠의 슬립

시 신호들은 통신시스템을 통해 다른 시스템 모듈로 전달된다. 휠유닛(12)은 다음과 같은 구성요소를 갖는다.

a) 주변장치-, 기억장치- 및 감시자-부품그룹을 갖춘 전자계산기 시스템

b) 제어부

c) 회전운동을 디스크- 또는 드럼브레이크의 브레이크라이닝 설정운동으로 변환하는 전동장치를 포함하는 전동모터

d) 전자기적으로 환기되는 차단장치. 이것은 전동모터와 브레이크라이닝사이에 있는 축을 작동시키며, 전기가 공급되지 않을 때 스프링을 사용하여 닫혀 있으며 축의 실제 각위치를 유지시켜준다. 차단장치를 설치할 때는 브레이크라이닝에 미치는 모든 확장력이 지속될 수 있도록 해야한다.

e) 복귀모듈. 전자기적으로 작동되는 차단장치의 형태로 또는 전동모터로써 실현된다. 이 모듈의 동력원은이며 휠 유닛(18)에 의해 제어된다.

f) 전동모터 제어용 출력기 L.

g) 전자기적으로 작동하는 차단장치제어용 출력기 L

h) 휠유닛(18)에 통합된 복귀모듈제어용 출력기 L

c), d) 및 e)위치는, 다음부터 휠유닛(12)의 액추에이터(12b)로 표시한다.

해당 휠에서 오는 다음과 같은 입력신호는 주변 입력구성구룹을 통해 전자계산기 시스템에 전달되며 메모리셀에 중복저장된다. 즉 휠회전수, 확장력 내지는 휠제동모멘트에 대한 측정치, 전동장치 또는 전동모터의 회전각 내지는 확장력및 상황에 따라서 액추에이터 모터전류등이다.

전자계산기안에서 , 일단 통신채널을 통해 주기적으로 수신된 크기값내지는로부터 작동크기값가 선택된다. 휠 확장력 내지는 휠 제동모멘트에 대한 실제 측정치를 사용하고,

상기 수학식(1)으로부터 제어차이값을 얻는다. 임계치 ε과 μ 그리고 시간간격과를 사용하고,

상기 수학식 2 및 3으로 비교를 수행할 수 있다. 수학식 2와 수학식 3의 조건이 충족되면 액추에이터에서 아무런 설정과정도 시작되지 않는다. 이 조건이 충족되지 않으면, 최종적으로 방출된 설정크기값(예, PI-제어기 또는 PID-제어기의 설정크기값)을 고려한 디지털 제어연산을 통해 휠확장력 내지는 휠제동모멘트 조절를 위해 필요한 실제 설정크기값이 계산된다. 이 설정크기값은 PWM-신호형태로 출력기 L로 전송된다. 또한 전자기적으로 환기되는 차단장치은 제어신호과 출력기 L를 통해 제어됨으로써, 변경된 휠 확장력 적용을 위한 모터회전운동이 발생한다. 이러한 확장력 내지는 휠제동모멘트가 조절되는 동안 조건(2)와 (3)이 충족되면, 전자기적으로 작동하는 차단장치의 제어는 종료되며 뒤이어 전동모터가 무전류상태로 전환된다. 전자계산기 시스템의 오류기능에 기인한 휠확장력의 예기치 않은 변경을 파악하기 위해, 방출신호H와 추가로 제어부의 방출신호가 출력기 L의 조절부에 대기상태에 있는 경우, 전류를 사용하여 전동모터의 제어가 가능하다 (참고. L에서 &-연결).

차단장치에 의해 수행되는 휠확장력의 감소를 막기 위해, 방출신호뿐 아니라 제어부의 방출신호가 공급되어지는 경우, 전류를 사용하여 차단장치의 제어가 가능하다. 제어과정에 전자기적으로 차단장치를 관련시킴으로써, 운전자가 거의 일정한 제동상태를 원하는 경우, 거기에 필요한 확장력이 일단 전동모터를 통해 전달된 다음 단지 용수철력에 의해서 전력소비 없이 전자기적으로 작동되는 차단장치 안에서 유지된다. 이렇게 간단한 방법으로 승용차 주차브레이크 작동에 필요한 확장력이 전달되며 동력소비 없이 지속된다. 한 휠의 제동을 해제하려면, 우선 제어신호으로 차단장치가 열린 다음 음의 전압으로 전동모터가 제어된다. 만약 액추에이터(Aktorik)의 오류로 인해 해제가 안되는 경우, 예컨대 액추에이터 전동장치가 단단히 끼어 움직이지 않는 경우 이러한 오류는 측정된 휠확장력 내지는 휠제동모멘트에 즉각 인지된다. 따라서 예컨대 조정, 휠회전수, 또 필요한 경우 회전각도를 비교한다. 만약 예컨대 조정시도에도 불구하고 전동모터의 회전각도가 변하지 않거나 및/또는 조정하지 않았음에도 불구하고, 해당 휠에 브레이크 슬립이 존재한다면 위와 같은 고착이 발생한 것으로 감지된다. 따라서 조절과정은 중단되며 통신시스템을 통해 오류통보이 전송된다. 이 통보는 페달유닛(10)에서 분석되고 그 결과에 따라서 오류제거조치가 취해진다. 통신시스템를 통해서 전달되는 복귀통지에 의해 도 5의 휠유닛(18)은, 출력기 L을 통해 액추에이터(12b)의 복귀장치과 신호을 조정하기 위한 정보를 보유한다. 복귀장치은 동력원에 의해 작동되므로, 동력원이 고장났다 할지라도 휠유닛(12)에 할당된 휠의 제동을 풀 수 있다.

휠유닛(12)에서 오류발생에 의해 제동된 휠유닛(18)에 속한 휠의 제동을 풀기 위한 정보를 가지고 있는 복귀통지에 대해 동일한 방법으로 반응한다. 이러한 통보유형은 신호을 발생시키며 출력기 L을 활성화시킨다. 액추에이터(18b)의 복귀장치에 대응하기 위한 제어신호은, 출력신호과이 준비되어 있을 경우에 활성화된다(참고, L에서 &-연결).

휠확장력 내지 휠 제동모멘트의 측정치 진위여부는 중복정보분석에 의해 확인된다. 본 발명에 따른 중복정보분석의 경우, 다음과 같은 조치들 중 하나 이상의 조치가 수행된다.

휠확장력 내지 휠제동모멘트 측정치를 기준크기값와 비교.를 정하기 위해 우선 제동시작 시점부터 위치- 내지는 회전-각도크기의 변화를 측정한 다음, 구조적으로 주어진 함수를 사용하여, 하나의 힘 내지는 모멘트의 물리적 치수로 환산한다. 이 함수는 액추에이터 영향력이 미치는 곳에 설치된 모든 구성요소들의 탄성을 고려한다. 휠제동모멘트 조절에 있어서, 온도에 의존하는 브레이크라이닝 마찰모델을 함수에 추가로 도입한다(예컨대 라이닝의 가열과 냉각을 구체화함).

휠확장력 내지 휠제동모멘트 측정치를 기준크기값와 비교.를 정하기 위해 지속적인 제동상태에서 전동모터의 전류를 측정한 다음, 사전에 정한 함수를 사용하여, 하나의 힘 내지는 모멘트의 물리적 치수로 환산한다. 이 함수는 우선 전동모터와 구동장치의 해석데이터를 고려하여, 필요한 경우 온도- 및 마찰모델을 관여시킨다. 또한 실제의 유효 입력전압 및 정류작동지점도달 이전의 회전 방향 역시 고려된다. 휠제동모멘트 조절에서, 온도에 의존하는 브레이크 라이닝 마찰모델을 함수에 추가로 도입한다

또 다른 방법은, 부분제동영역에서 휠 감속에 대한 비교 고찰이다. 각 휠유닛에서 휠감속계산은 시점에서 작동유닛 통보에 의해 시작된다. 휠유닛(12)에 배치된 휠의 감속계산은 수학식 4로 계산한다.

여기서는 각 휠유닛에서 회전수 감지가 수행되는 감지시간,은 휠 형상과 감지시간으로 정해지는 상수이다. 앞 차축()와()의 휠감속값으로부터 앞 차축휠의 감속차 △()를 얻는다.

여기에 필요한 값()는 휠유닛(18)으로부터 통신시스템을 통해 전달된다. 감속차 △()는, 확장력 조정 내지는 제동모멘트 조정 보정함수에서 다음 식이 적용된다.

△는 앞 차축 휠감속차에 대한 기준치다.는 오차 한계치다. 기준치 △는 작동유닛에서 주기적으로 감지된 동역학적인 측정크기값 조향각, 횡가속도, 편향 각속도 ψ 및 차량속도 추정치를 고려하여 산출된다. 조건(6)을 벗어나면 어떤 한 휠의 확장력 센서 내지는 제동모멘트센서에 오류가 있다는 의미이다. 오류를 인식하기 위해, 한 축에 있는 두 휠을 사용하여 두 휠에 작용하는 방해 크기값의 영향을 제거한다. 이 방법은 다른 감시 방법을 사용하여 제어 연산과 설정크기값 전송에 대한 기능성, 그리고 앞 차축의 두 휠에 대한 회전수 감지를 오류 없이 수행하는 것으로부터 출발한다. 휠유닛(12) 또는 (18)에 인식된 오류를 귀속시킨다(예, 개별크기값을 한 후륜의 상응 크기값과 비교).

또 다른 방법은, 부분제동영역에서 각 휠의 슬립에 대한 비교 고찰이다. 각 휠유닛에서 슬립의 계산은, 시점에서 작동유닛 통보에 의해 시작된다. 휠유닛(12)에 배치된 해당 휠의 슬립은, 휠 회전수, 차량속도 추정치와 함께

로 계산한다.은 휠 형상으로 정해지는 상수이다. 휠유닛(18)으로부터 통신시스템을 통해 전달되는 휠슬립()에 의해, 앞 차축휠의 슬립차 △는 식

로 산출된다. 슬립차 △()는 확장력 제어 내지는 제동 모멘트 조정 보정함수에서 다음 식이 적용된다.

△는 앞 차축 휠슬립에 대한 기준치다.는 오차 한계치다. 기준치△는는 작동유닛에서 주기적으로 감지된 동역학적인 측정크기값 조향각, 횡가속도, 편향 각속도 ψ 및 차량속도 추정치를 고려하여 산출된다.

다른 실시변형 형태에서는, 휠 하중,,,에 대한 측정값 내지는 추정값을 관련시켜 기준 크기값 △를 더 잘 산출할 수 있다. 또한 확장된 동역학 모델을 통해 작동유닛에서 △가 생성된다. 따라서 휠 부하 누적으로 야기되는 영향인자들이 계산 과정에서 고려되어 진다.

조건(9)을 벗어나면, 어떤 한 휠의 확장력 센서 내지는 제동모멘트센서에 오류가 있다는 의미이다. 이 방법은 다른 감시 방법을 사용하여, 조정기능 작동성과 앞 차축의 두 휠에 대한 회전수 감지를, 오류 없이 실행하는 것으로부터 출발한다. 뒤 차축휠에 대한 두 슬립값()과()를 적용하여, 인식된 오류를 휠유닛(1) 또는 (2)에 귀속시킨다(예, 개별크기값을 한 후륜의 상응 크기값과 비교).

휠모듈의 제어개념은 4개의 논리면,,,와 두 개의 하드웨어로 구성된다. 하드웨어 분야에서는 전자계산기 시스템와 제어부이 작용한다.

제어부는 내부 버스시스템을 통해 전자계산기 시스템와 통신하며, 전자계산기 시스템의 연산능력과 계산기내의 프로그램진행과정을 검사한다. 전자계산기 시스템와 제어부의 여기서 선택한 데이터 통신 방법으로, 상호간의 감시가 가능하다. 또한 논리분야에 다음과 같은 기능이 논리면에 배정된다.

면 1은 전자계산기 시스템에 있으며, 다음과 같은 기능을 수행한다. 전동모터제어를 위한 제어함수 계산, 전자기적으로 작동하는 차단장치제어, 복귀모듈의 제어, 중복분석에 의한 휠 확장력 내지는 휠제동모멘트 측정치의 진위성 검사를 위한 계산.

면 2역시 전자계산기 시스템에 결합된다. 이 면은 연산을 사용하여 면 1에서 수행한 계산의 진위성을 검사한다. 계산 수행을 위해 메모리셀에 저장된, 중복 입력데이터를 사용하여, 메모리 내용의 변경에 의한 오류를 인식한다. 제어기능의 검사는 병렬로 연결된 제어기의 수학적 모델로 이루어지며, 대체 작동크기내지는에 대한 중복 저장데이터와, 휠 인장력 내지는 휠 제동모멘트 측정치를 사용하여 계산된다. 모델 출력값과 면 1에서 수행된 계산사이에 현저한 편차가 있는 경우, 오류상태로 인식한다. 또한 면 2에서 제어경로가 올바로 작동하는지를 검사한다. 방해인자 크기값을 고려하여, 설정크기값과 제어크기값의 동역학적인 연관관계를 나타내는 수학적 모델은 제어경로에 사용된다. 이 모델에 면 1의 제어연산으로 계산된 설정크기값이 전달된다. 모델 출력값과 휠 인장력 내지는 휠 제동 모멘트 측정치사이에 현저한 편차가 있는 경우, 오류상태로 인식한다. 전자기적으로 환기되는 차단 장치에 대한 제어신호내지는 복귀모델에 대한의 진위성이 마찬가지로 면 2에서 검사되며, 필요에 따라서 오류상태를 인식한다. 사용된 모델은 물리학적인 연관관계로부터 유도된다.

면 3과 면 2에서 오류가 감지되면, 해당 방출신호내지는이 중단되고, 오류통지이 통신시스템을 통해 전송된다.

면 3은 전자계산기에 있다. 계산기 또는 프로그램상에 오류가 발생했을 때, 휠 유닛이 정상적으로 작동하게 하기 위해서는, 면 1과 면 2의 프로그램은 정상적으로 진행해야 하며, 정성적으로 진행하지 않을 때는 즉시 감지해야 한다. 제시한 실시 변형 형태에서는 면 3과 4의 문답통신에 의해 제어가 수행된다. 전자 계산기 시스템는 제어계산기로부터 하나의 질문을 가져온 다음, 규정된 시간 간격 내에서 모든 안전관련 지역 프로그램을 고려하여 응답한다. 질문은 계산기능테스트와 명령 테스트에 대한 프로그램이 오류 없이 진행되는 경우에만 올바른 응답을 얻을 수 있다. 지역 프로그램으로부터 만들어진 지역 답변은 하나의 총괄 답변으로 통합되며 제어부의 면 4에 전달된다.

이 면은 제어부에 있으며, 전자계산기에 의해 준비된 전체 답변은, 도착시간 간격을 고려하여 비트단위의 정확도로 질문에 타당한 답변여부를 검사한다. 면 3과의 비정상적인 질문-응답 통신이 발생하는 경우 제어부의 방출신호내지는이 차단된다.

또 다른 실시변형형태(변형 2)에서는, 대각선 내지는 한 축의 두 휠유닛 기능들이 전술한 실시예와 같이 하나의 휠 유닛에 통합된다. 도 6에 전기역학 제동시스템의 이러한 실시 변형형태의 구조를 나타냈다.

전기역학 제동시스템의 변형 1과 2에서는, 동력원 또는 통신시스템내지의 하나가 고장났을 때, 두 휠은 더 이상 제동 대기상태에 있지 않는다. 이 단점은 실시변형 3에서 극복된다. 이 변형형태의 구조는 도 7에 있으며 도 8에 휠유닛을 나타냈다. 이 변형 형태는 전술한 변형형태와 다음과 같은 점에서 구별된다. 즉 앞 차축 휠의 휠 모듈이 여분의 통신시스템과를 통해 다른 시스템 모듈과 연결되고, 전륜의 휠 모듈이 두 개의 동력원으로부터 전력을 공급받는다.

분류된 기능들은 상응하는 계산기 안에서 수행되는 상응 프로그램에 의해 실현된다.

부록 : 부호 목록

,,,: 휠의 감속

,: 앞차축 내지 뒤차축 휠의 감속차이에 대한 기준값

: 횡가속도

,,: 운전자 요구사항 측정신호(예, 브레이크 페달 각도)

,: 주차브레이크 요구사항 측정신호

,: 풋브레이크 요구사항 기준값

,: 주차브레이크 요구사항 기준값

C : 내부 통신 시스템

,: 동력공급장치 충전상태 진단신호

d : 진단장치 제어신호

,: 전자기적 제동시스템 제동 통보

: 페달 모듈 수리접점

: 작동유닛 오류신호

,,,: 휠유닛 오류신호

,: 동력공급원

,,,: 휠유닛 출력기 논리제어신호

,,,: 휠유닛 복귀장치 출력기 논리제어신호

,: 풋브레이크 총작용력에 대한 작동크기값

: 제동력요구 작동크기값

: 뒤축 휠에 대한 확장력(내지는 휠제동 모멘트) 작동크기값

: 주차 제동력 작동크기값

,: 주차브레이크 총작용력에 대한 작동크기값

: 뒤축 휠에 대한 확장력(내지는 휠제동 모멘트) 작동크기값

,,,: 휠제동력 또는 휠모멘트에 대한 각 휠의 작동크기값

,,,: 휠확장력 또는 휠제동모멘트에 대한 각 휠의 선별된 작동크기값

,,,: 휠 정지를 위한 힘의 설정값

,,,: 전자기식 커플링을 제어하기 위하제어 신호

,,,: 휠장치의 전기출력을 위한 논리 제어신호

,,,: 휠장치에서의 보조장비의 전기출력을 위한 논리 제어 신호

,,,: 휠장치에서의 전자기식 분리장치의 제어를 위한 전류

,,,: 휠장치에서의 전기모터의 제어를 위한 전류

,,,: 휠장치에서의 보조장비의 제어를 위한 전류

,,: 대화장치

L,L,L,L: 전기모터의 제어를 위한 전기출력

L,L,L,L: 전자기적으로 작동하는 차단장치제어용 출력기

L,L,L,L: 복귀장치제어용 출력기

,: 동력공급장치 충전상태 규정을 위한 센서

,,,: 휠회전수 측정치

,: 페달 모듈전자계산기

: 페달 모듈제어부

,,,: 휠유닛의 작동과정변경 이행을 위한 제어신호

,,,: 제동라이닝 또는 제동드럼의 확장력 내지는 전동모터 또는 전동장치의 회전각

,,,: 휠의 슬립

내지: 휠모듈의 메모리셀

,: 페달유닛 입력접점

: 제동등 제어신호

,,,: 휠유닛 전동모터 출력기 제어신호

,,,: 휠유닛 복귀장치 출력기 제어신호

: 차량속도 추정치

,,,: 휠유닛 제어편차

,: 제동시스템 구성부의 초기화 및 차단신호

: 조향각

ψ : 편향각속도

△,△: 앞차축 내지 뒤차축 휠의 슬립편차

본 발명에 따른 제동 시스템은 디스크브레이크 또는 드럼브레이크, 브레이크 라이닝의 위치조절기능을 위한 전동모터와 주차 브레이크의 상호작용으로 작동 특성을 크게 개선할 수 있다.

Claims (9)

1. 최소한 하나의 휠제동장치에 배정되며, 규정값을 근거로 액추에이터를 제어하여 휠제동장치(12b, 14b, 16b, 18b)를 작동시키는, 최소한 하나의 제어유닛(12a, 14a, 16a, 18a)을 가지는 차량용 전기 역학 제동시스템에 있어서,

   액추에이터가 하나의 전동모터()와 하나의 저지장치, 특히 하나의 차단장치()를 가지며, 전동모터를 통해 휠브레이크를 작동시키기 위해, 맨 처음 저지장치가 해제되고, 작동 종료 후 저지장치가 다시 닫히는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
2. 최소한 하나의 휠제동장치에 배정되며, 규정값을 근거로 액추에이터를 제어하여 휠제동장치(12b, 14b, 16b, 18b)를 작동시키는, 최소한 하나의 제어유닛(12a, 14a, 16a, 18a)을 가지는 차량용 전기 역학 제동시스템에 관한 것으로써, 엑추에이터가 한 휠제동장치가 고장난 경우 다른 휠제동장치 제어유닛을 통해 작동되는 추가의 복귀장치(M1R)를 보유하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 각 제어유닛은 제동력 또는 제동 모멘트를 제어하며, 규정값과 측정치의 편차가 일정한 한계치를 초과한 경우 또는 편차가 어떤 한계치를 초과하여 변경된 경우, 제어과정이 수행되며, 이때 일단 저지장치가 해제된 다음 편차에 따라서 전동모터가 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
4. 제 3항에 있어서, 두 조건이 충족되지 않으면 저지장치 제어가 종료되고 전동모터가 무전류상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 제어유닛은 오류검사가 수행된 전자계산기시스템을 보유하며, 전동모터와 저지장치의 제어는 오류가 없는 운행상태에서 만 가능하다는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 제동장치 해제를 저해하는 오류가 발생하면 조절이 종료되고 추가의 복귀장치를 통해 해제를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 제동장치 해제를 저해하는 오류는 측정된 제동모멘트 또는 측정된 제동력을 근거로 산출되는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 오류정보는 오류가 존재하는 액추에이터의 제어 유닛 뿐 아니라 복귀장치에 대한 제어유닛과도 연결된 또 다른 유닛에서 분석되며, 이 유닛이 복귀장치에 제어 명령을 전달하는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.
9. 제 8항에 있어서, 전동모터와 복귀장치는 서로 다른 동력공급시스템으로부터 동력을 공급받는 것을 특징으로 하는 차량용 전기 역학 제동시스템.