KR20030034335A - 에이비에스 시스템에서의 밸브 소음저감방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ABS 시스템에서의 밸브 소음저감방법에 관한 것으로서, 휠실린더에 제공되는 압력을 제어하는 밸브를 미리 설정된 듀티비의 고주파 PWM신호로 구동시킴으로서 휠실린더의 압력의 증가를 완만하게 제어하여 밸브의 구동에 따른 소음을 줄이고, 차량의 제동 승차감을 보다 향상시키는 데 있다.

본 발명은 ABS 제어모드시 해당 차륜의 휠실린더에 슬립을 제거하기 위해 제공되는 목표압력값을 결정하고, 차량의 마스터실린더측에 마련된 압력센서를 통해 마스터실린더의 압력을 검출한다. 그 결정된 목표압력값과 압력센서로부터 검출된 마스터실린더의 압력값에 기초하여 상기 노멀 오픈밸브에 제공되는 미리 설정된 고주파 PWM신호의 듀티비를 결정한다. 그 결정된 듀티비의 미리 설정된 고주파 PWM신호로 상기 노멀 오픈밸브를 구동시켜 상기 휠실린더에 제공되는 압력의 증가율을 제어한다.

Description

에이비에스 시스템에서의 밸브 소음저감방법{Method for reducing valve' noise in anti-lock brake system}

본 발명은 밸브 소음저감방법에 관한 것으로, ABS 제어시스템에서 휠실린더에 제공되는 유압을 제어하는 밸브의 구동에 따른 노이즈를 감소시키고, 차륜의 제동력 제어가 보다 완만하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 ABS 시스템에서의 밸브 저감방법에 관한 것이다.

일반적으로, ABS 시스템에서의 유압장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달(10)의 동작을 유압으로 변환하는 마스터실린더(11)와, 마스터실린더(11)와 각 휠실린더(12)를 연결하는 유로상에 설치되어 휠실린더(12)로 유입되는 유압을 제어하는 노멀 오픈밸브(13)와, 휠실린더(12)의 출구측의 유로상에 설치되어 휠실린더(12)에서 유출되는 유압을 제어하는 노멀 클로즈밸브(14)와, 노멀 클로즈 밸브(15a)의 출구측의 유로상에 설치된 저압어큐뮬레이터(15)와, 저압어큐뮬레이터(15)의 유로상에 설치된 모터(16)와, 모터(16)에 의해 작동되어 생성된 유압을 마스터실린더 및 휠실린더 측으로 유입시키는 유압펌프(17), 고압어큐뮬레이터(18)를 구비한다.

종래의 ABS 시스템에서는 각 차륜의 입구와 출구측에 설치된 노멀 오픈밸브는 솔레노이드 밸브로서 내부의 플린저가 스프링에 의해 지지된 상태로 작동하므로 전원공급에 따라 완전개방, 완전개폐 형태로 작동한다. 따라서, 노멀 오픈밸브의 입구측과 출구측의 압력차에 의해 플린저의 복원동작에 따른 큰 잡음이 발생할 뿐만 아니라, 정밀제동 내지 완만하고 부드러운 제동에는 한계가 있어 차량의 승차감을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 휠실린더에 제공되는 압력을 제어하는 노멀 오픈밸브를 미리 설정된 듀티비의 고주파 PWM신호로 구동시킴으로서 휠실린더에서의 압력의 증가를 완만하게 제어하여 밸브의 구동에 따른 소음을 줄이고, 차량의 제동 승차감을 보다 향상시키는 데 있다.

도 1은 종래의 ABS 시스템에 대한 유압회로도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ABS 시스템에 대한 유압회로도이다.

도 3은 도 2에서의 노멀 오픈밸브의 평균화 효과를 설명하기 위한 도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ABS 시스템에서의 밸브의 소음을 줄이기 위한 방법에 대한 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 브레이크 페달 11 : 마스터실린더

12 : 휠실린더 13 : 노멀 오픈밸브

14 : 노멀 클로즈밸브 15 : 저압어큐뮬레이터

16 : 모터 17 : 유압펌프

18 : 고압어큐뮬레이터 100: 제어부

101: 차륜속도센서 102: 제 1압력센서

103: 제 2압력센서 104: 제 3압력센서

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 각 차륜의 휠실린더의 입구측에 설치되어 상기 휠실린더에 유입되는 유압을 조절하기 위한 노멀 오픈밸브를 구비한 ABS 차량에서 상기 노멀 오픈밸브의 구동소음을 저감하기 위한 방법에 있어서, ABS 제어모드에서, 휠실린더에 슬립을 방지하기 위해 목표압력값을 결정하는 단계, 상기 차량에서 유압을 발생시키는 마스터실린더와 상기 노멀 오픈밸브의 유로상에 설치된 압력센서를 통해 상기 노멀 오픈밸브에 유입되는 실제압력을 검출하는 단계,

상기 휠실린더에서의 압력이 일정구간에서 완만하게 증가되도록 상기 결정된 목표압력값과 상기 검출된 압력값을 이용하여 상기 노멀 오픈밸브의 개도량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 전술한 바와 같은 본 발명의 하나의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 ABS 시스템에서의 유압회로도이다. 도 2에 도시된바와 같이, 제어부(100)의 입력측에는 각 차륜의 속도를 감지하기 위한 차륜속도센서(101)와 마스터실린더 측과 각각의 노멀 오픈밸브사이의 유로상에 설치되어 노멀 오픈밸브에 가해지는 압력을 검출하기 위한 제 1압력센서(102)가 전기적으로 연결된다.

또한, 제어부(100)의 출력측에는 각 차륜의 휠실린더(12)의 입구측에 설치되어 휠실린더(12)에 유입되는 유압을 조절하기 위한 노멀 오픈밸브(13)와, 휠실린더(12)에서 유출되는 유압을 조절하기 위한 노멀 클로즈밸브(14)와 같은 전자식 유압밸브 및 모터(16)가 전기적으로 연결된다.

한편, 제어부(100)의 입력측에는 전륜측의 휠실린더(12)에 각각 설치되어 각 휠실린더(12)에서의 실제압력을 검출하기 위한 제 2압력센서(103) 및 제 3압력센서(104)가 전기적으로 연결된다.

도 1의 동작을 살펴보면, ABS 제어모드에서의 노멀 오픈밸브의 구동시, 제어부(100)는 미리 설정된 고주파 펄스폭 변조(Pulse Wepth Modulation 이하 PWM)신호의 듀티비를 조정하여 노멀 오픈밸브(13)를 구동하여 노멀 오픈밸브(13)의 기계적 특성에 의한 평균화 효과에 의해 그 휠실린더에서의 압력이 완만하게 증가되도록 제어한다. 즉, 노멀 오픈밸브(13)에 나타나는 평균화의 효과는 노멀 오픈밸브(13)에 노멀 오픈밸브(13)의 응답속도보다 빠른 신호가 가해지면 노멀 오픈밸브(13)내의 여자코일에 듀티비에 비례하는 평균전류가 흐르고 상기 평균전류에 의해 아마츄어가 동작하고, 그 아마츄어의 전진동작에 의해 플린저가 동작하여 밸브를 열고, 닫는 동작을 하는 것을 말한다. 이러한, 평균화의 효과에 의해 밸브의 온/오프 동작특성이 작아지고, 그로 인해 밸브의 온/오프 동작에 따른 소음이 대폭 감소한다. 평균화의 효과는 실험에 의해 PWM 신호의 주파수가 10 내지 20KHz까지 높아질수록온/오프 동작 특성보다는 평균화 효과에 의한 동작 특성을 나타내며 밸브의 동작시에 발생하는 소음이 감소된다.

또한, 제어부(100)는 전륜측의 좌측차륜에 제 2압력센서(103)를 마련하고, 우측차륜에 제 3압력센서(104)를 마련하여 실제로 휠실린더(12)에 공급되는 압력값을 검출함으로서 노멀 오픈밸브(13)내의 전자력의 변화나 히스테리시스 및 외란에 의한 영향에 의해 노멀 오픈밸브(12)에 동작오차가 발생하여 휠실린더(12)에 공급되는 압력값이 과소 또는 과잉으로 공급되는지를 판단한다.

제어부(100)는 판단결과에 따라 그 압력값의 차이를 보상해 주기 위해 노멀 오픈밸브(13)에 공급되는 PWM신호의 듀티비를 증가 또는 감소시켜 보다 신속하고 정확하게 압력제어를 수행한다. 즉, 현재 휠실린더(12)의 압력값이 목표하는 압력값 보다 낮은 경우에는 듀티비를 증가시키고, 목표값 이상일 경우에는 듀티비를 감소시킨다. 상기에서 듀티비는 한 주기의 펄스에서 하이상태의 구간과 로우상태 구간의 비를 의미하며, 듀티비를 증가시킨다는 의미는 하이상태 구간을 로우상태구간보다 더 크게 한다는 의미이다.

본 발명의 실시예에서는 효율과 비용적인 측면을 고려하여 가장 큰 진동과 소음을 발생하는 밸브가 전륜측의 밸브이므로 전륜측의 좌우 차륜의 휠실린더에 압력센서를 마련한 것에 대해서 기술하고 있으나, 4개의 차륜의 휠실린더에 압력센서를 각각 마련하는 것이 바람직하다.

도 3은 도 2에서의 노멀 오픈밸브의 평균화 효과를 설명하기 위한 도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 마스터실린더 측(11)으로부터의 압력 P1이 볼 시트(200)의 하부로부터 유입하여 P2 압력(휠실린더 측의 압력)으로 유입할 때 일정한 전류를 흘려 플린저(210)에 일정한 전자력이 발생하면, 다음의 식(1)이 성립한다.

Fm = ( P1 - P2 ) * A + Fs ----------식(1)

(Fm 은 전자력, A는 볼 시트(200)의 단면적, P1은 입력측 압력, P2는 휠측의 압력, Fs는 스프링(220)의 힘이다)

식(1)을 다시 정리하면, P2 = P1 - (Fm - Fs) / A 와 같은 식(2)으로 정리된다.

식(2)에서 알 수 있듯이 입력측의 압력은 마스터실린더(11)측에 마련된 제 1압력센서(102)를 통해 알 수 있고, 스프링(220)의 힘 및 볼 시트(200)의 단면적은 상수(Constant)임으로 휠 측의 압력 P2는 전자력을 조절함으로서 휠실린더에서의 압력을 조절할 수 있다. 이때, 전자력은 아마츄어(230)에 자기장을 발생시키는 여자코일(240)에 공급되는 전류에 비례하기 때문에 여자코일에 공급되는 전류의 PWM 제어를 통해 공급되는 전류의 평균값을 변화시킴으로서 밸브가 소음의 원인이 되는 온/오프 동작특성이 아닌 평균전류에 비례하는 동작특성을 나타낸다. 즉, 1KHz이상의 고주파 및 미리 설정된 듀티비의 PWM신호를 밸브에 가하면, 휠실린더(12)측의 압력이 급격히 상승하게 되고, 그 압력이 어떤 특정한 값에 도달하면, 일정구간에서 밸브를 닫으려고 하는 힘과 열려고 하는 힘의 평형점이 나타낸다. 이로 인해, PWM신호의 듀티비와 휠실린더(12)측의 압력사이에는 비례관계가 성립하게 되어 특정한 압력값 이후부터는 압력이 완만하게 증가하게 된다. 이로 인해, 밸브가 온/오프 동작이 아닌 평균화의 효과에 의한 동작을 하게 되어 밸브의 개도량이 조절된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ABS 시스템에서의 밸브의 구동소음을 줄이기 위한 방법에 대한 흐름도이다. 도 4에 도시된바와 같이, 제어부(100)는 각 차륜속도센서(101)로부터 차륜속도를 검출하고(S200), 검출된 차륜속도를 이용하여 슬립율을 계산한다(S210). 제어부(100)는 계산된 슬립율에 따라 ABS 모드인가를 판단한다(S220). 판단결과 ABS 모드이면, 제어부(100)는 ABS 모드시 슬립이 발생한 차륜의 휠실린더(12)에 공급해야 할 목표압력값을 결정한다(S230).

단계(S230)가 이루어지면, 제어부(100)는 해당 차륜의 노멀 오픈밸브에 공급되는 PWM신호의 듀티비를 설정하기 위해 마스터실린더(11)와 노멀 오픈밸브(13)사이의 유로상에 마련된 제 1압력센서(102)를 통해 노멀 오픈밸브(13)에서의 입구단의 실제압력을 검출한다(S240). 이에 따라, 제어부(100)는 검출된 압력값과 단계(S230)에서 결정된 목표압력값을 식(2)에 대입하여 노멀 오픈밸브(13)에 공급되는 PWM신호의 듀티비를 설정한다(S250). 제어부(100)는 설정된 듀티비에 따른 PWM신호를 노멀 오픈밸브(13)에 공급하여 노멀 오픈밸브(13)를 구동시킨다(S260). 이에 따라, 노멀 오픈밸브(13)를 통해 휠실린더(12)에 공급되는 압력값은 노멀 오픈밸브(13)의 기계적 특성에 따른 평균화 효과에 의해 특정 압력값에 도달하면, 일정구간에서 완만하게 제어된다.

제어부(100)는 실제 휠실린더(102)에 공급되는 압력값이 목표하는 압력값인지를 확인하기 위해 휠실린더(12)에 마련된 제 2압력센서(103)(좌측전륜측에 슬립이 발생되어 제어가 이루어진 경우)를 통해 실제 휠실린더(12)에 공급된 압력값을검출하고(S270), 검출된 압력값을 목표하는 압력값과 비교한다(S280). 비교결과, 검출된 휠실린더의 실제 압력값이 목표 압력값보다 큰 경우, 그 압력차에 해당하는 압력이 감소되도록 단계(S250)에서 설정된 듀티비를 소정치 감소시켜(S290) 단계(S260, S270, S280)를 반복 수행한다. 만약, 검출된 휠실린더의 실제 압력값이 목표 압력값보다 작은 경우, 단계(S260)에서 설정된 듀티비를 소정치 증가시켜(S300) 단계(S260,S270, S280)를 반복 수행한다.

한편, 단계(S280)의 비교결과 검출된 휠실린더의 실제 압력값이 목표 압력값에 일치하는 경우는 단계(S200)로 리턴한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 제동제어에 따른 휠실린더의 압력의 완만한 증가가 이루어지도록 노멀 오픈밸브에 공급되는 미리 설정된 고주파 PWM신호의 듀티비를 조정하여 휠실린더의 압력증가율을 제어함으로써 제동제어 동작시 휠실린더의 압력의 완만한 제어를 통해 밸브의 소음을 줄일 뿐만 아니라, 차량의 제동 승차감을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 각 차륜의 휠실린더의 입구측에 설치되어 상기 휠실린더에 유입되는 유압을 조절하기 위한 노멀 오픈밸브를 구비한 ABS 차량에서 상기 노멀 오픈밸브의 구동소음을 저감하기 위한 방법에 있어서,

   ABS 제어모드에서, 휠실린더에 슬립을 방지하기 위해 목표압력값을 결정하는 단계,

   상기 차량에서 유압을 발생시키는 마스터실린더와 상기 노멀 오픈밸브의 유로상에 설치된 압력센서를 통해 상기 노멀 오픈밸브에 유입되는 실제압력을 검출하는 단계,

   상기 휠실린더에서의 압력이 일정구간에서 완만하게 증가되도록 상기 결정된 목표압력값과 상기 검출된 압력값을 이용하여 상기 노멀 오픈밸브의 개도량을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ABS 시스템에서의 밸브 소음저감방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 개도량 조절단계는 상기 결정된 목표압력값과 상기 검출된 압력값을 미리 설정된 식을 이용하여 상기 노멀 오픈밸브에 공급되는 미리 설정된 고주파 PWM신호의 듀티비를 설정하는 단계,

   상기 설정된 듀티비의 미리 설정된 고주파 PWM신호로 상기 노멀 오픈밸브를 구동시켜 상기 휠실린더에 제공되는 압력의 증가율을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ABS 시스템에서의 밸브 소음저감방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 압력의 증가율 제어단계는 상기 휠실린더에 마련된 압력센서를 통해 상기 노멀 오픈밸브의 구동에 따라 증가된 상기 휠실린더에서의 실제압력을 검출하는 단계,

   상기 검출된 실제압력값과 상기 결정된 목표압력값을 비교하여 그 차이에 해당하는 압력값을 보상해주기 위해 상기 듀티비를 증가 또는 감소시켜 상기 휠실린더에 제공되는 압력을 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ABS 시스템에서의 밸브 소음저감방법.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 미리 설정된 고주파 PWM신호는 1KHz 이상의 고주파 PWM신호를 공급하는 것을 특징으로 것을 특징으로 하는 ABS 시스템에서의 밸브 소음저감방법.