KR20070062745A - 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 브레이크 디스크의 초기 온도 계산시에 외기온도와 이그니션 오프 시간을 고려하여 브레이크 디스크의 온도 계산에서 발생하는 오차를 줄임으로써 브레이크 페이딩 현상을 방지하는데 있다.

이를 위해 본 발명은, 차량의 움직임을 측정하기 위한 센서로부터 얻은 움직임 정보에 따라 차륜의 휠 실린더에 가해지는 제동압을 제어하며, 상기 차륜에 마련되는 브레이크 디스크에서 발생하는 페이딩에 대처하기 위한 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법에 있어서, 외부 시스템으로부터 외기 온도와 시동 오프 시간을 제공받고, 제공받은 외기 온도와 시동 오프 시간에 근거하여 상기 디스크의 초기 온도를 계산하고, 계산한 디스크의 초기 온도로부터 추정한 상기 디스크의 현재 온도에 따라 페이딩 방지를 위한 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법{Brake fading prevention method}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ESP 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 브레이크 시스템의 디스크 온도 추정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 브레이크 시스템에서 브레이크 디스크의 초기온도를 결정하기 위해 CAN을 통하여 다른 시스템의 외기 센서로부터 측정된 외기온도와 이그니션 오프 시간을 고려하여 브레이크 디스크 온도를 계산하는 브레이크 시스템의 디스크 온도 추정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 브레이크 장치는 주행하는 자동차를 감속 또는 정지시킴과 동시에 주차상태를 유지하기 위해 사용하는 장치로서 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 오일에 유압이 발생되어 브레이크 실린더 내에 있는 피스톤이 압출되고 이 피스톤이 압출됨과 더불어 차륜과 일체로 회전되는 디스크에 마찰부재가 압입되어 마찰열을 발생시키게 되며, 이로 인해 제동력이 발생된다.

디스크식 브레이크는 고속 주행시 또는 내리막길 주행시 브레이크를 반복하여 사용하게 되면 마찰열이 마찰부재에 축적되어 마찰부재의 마찰계수가 저하되고, 이에 따라 운전자의 제동의지가 차량에 제대로 전달되지 못하여 차량의 사고를 유발할 수 있는 페이드(fade) 현상이 발생하게 된다.

종래의 ABS(Anti-lock Brake System)나 ESP(Electronic Stability Program)에서는 페이드 현상을 해결하기 위해 브레이크에 온도센서를 장착하여 브레이크의 온도를 측정하여 제어에 이용하거나, ECU(Electronic Control Unit)에서 브레이크의 온도를 추정하여 추정된 온도값을 제어에 이용하였다.

그러나 브레이크 시스템에 온도 센서를 장착하는 것은 별도의 센서를 추가하고 이에 상응하는 로직이 구비되어야 하므로 제어가 복잡해지고 생산단가가 상승하는 문제가 발생한다.

또한, 브레이크 디스크 온도 추정 방법은 디스크의 초기온도와 현재온도를 각각 추정하여 사용함에도 불구하고 종래의 초기온도는 일정온도 이하에서 ECU의 전원이 차단되고 나면 브레이크 디스크의 초기온도를 일정값으로 환원한 후 브레이크 디스크의 온도를 계산하기 때문에 디스크의 온도를 계산할 때 온도값의 오차가 커지고 이로 인해 브레이크 페이딩 상황에 적절하게 대처할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 브레이크 디스크 온도를 측정하기 위한 별도의 센서를 사용하지 않고, 브레이크 디 스크의 초기온도 계산시에 외기온도와 이그니션 오프 시간을 고려하여 브레이크 디스크의 온도 계산에서 발생하는 오차를 줄임으로써 브레이크 페이딩 현상을 방지하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 움직임을 측정하기 위한 센서로부터 얻은 움직임 정보에 따라 차륜의 휠 실린더에 가해지는 제동압을 제어하며, 상기 차륜에 마련되는 브레이크 디스크에서 발생하는 페이딩에 대처하기 위한 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법에 있어서, 외부 시스템으로부터 외기 온도와 시동 오프 시간을 제공받고, 제공받은 외기 온도와 시동 오프 시간에 근거하여 상기 디스크의 초기 온도를 계산하고, 계산한 디스크의 초기 온도로부터 추정한 상기 디스크의 현재 온도에 따라 페이딩 방지를 위한 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크의 초기 온도를 계산하기 이전에 상기 외기온도에 대한 신뢰성을 판단하고, 상기 외기온도에 대한 신뢰성을 확보한 경우에 한하여 상기 디스크의 초기 온도를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부시스템으로부터 냉각수 온도를 제공받고, 상기 냉각수 온도와 상기 외기온도의 차이에 의하여 상기 외기온도의 신뢰성 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 브레이크 시스템을 구성하고 차륜에 가해지는 제동압을 조절하기 위한 솔레노이드 밸브의 온도와 기준 온도의 온도차에 의하여 상기 외기온도의 신 뢰성 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크의 초기 온도는 상기 외기온도의 레벨에 따라 정해지는 외기온도의 게인 값과 상기 시동 오프 시간을 곱하여 구하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외기온도의 게인값은 상기 디스크의 방열의 정도를 나타내는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ESP 장치의 구성을 나타내는 블록도로서, 휠속도 센서(10), 조향각 센서(11), 요레이트 센서(12), 횡가속도 센서(13) 및 브레이크 압력 센서(14)로부터 측정된 신호와, 차량의 다른 시스템에 부속된 외기온도 센서(15), 냉각수 온도 센서(16) 및 이그니션 오프 카운터(17)에서 측정된 신호를 CAN(Controller Area Network)(18)을 통해 입력받고 브레이크 디스크의 초기 온도 및 현재온도를 계산하고 계산된 브레이크 디스크 온도를 기반으로 하여 페이딩 현상이 발생하지 않도록 브레이크를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 ECU(19)와, ECU(19)로부터 브레이크 제어신호를 수신하고 이에 응답하여 4륜의 휠실린더(20)를 제어하는 브레이크 컨트롤러(21)를 포함한다.

도 1에서 휠속도 센서(10)는 차량의 속도 또는 가속도를 측정하고, 조향각 센서(11)는 차량의 조향각을 측정하고, 요레이트 센서(12), 횡가속도 센서(13) 및 브레이크 압력 센서(14)는 각각 차량의 요레이트, 횡가속도, 브레이크 압력을 측정한다.

외기온도 센서(15)는 차량의 에어컨 시스템과 같이 차량의 다른 시스템에 부속된 센서로서 각각 외부공기의 온도를 측정한다. 또한, 냉각수 온도 센서(16)는 냉각수의 수온을 측정하며, 이그니션 오프 카운터(17)는 ECU의 전원이 오프된 이후부터 차량의 ECU의 전원이 온이 되는 시점까지 경과된 시간을 나타내는 이그니션 오프 시간을 측정한다.

도시하지는 않았지만 이그니션 오프 카운터는 차량의 시동이 오프되고 ECU의 전원이 오프된 후에 이그니션 오프 시간을 측정하기 위해서 배터리와 같은 별도의 전원장치가 필요하다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 차량의 시동이 오프 상태인지를 판단한다(단계 S10). 차량의 시동이 오프된 것으로 판단되면, 브레이크 디스크의 온도가 미리 설정된 온도 이하로 떨어지는지를 판단하고(단계 S11), 브레이크 디스크 온도가 설정온도보다 높은 것으로 판단되면 단계 S11로 리턴하고, 브레이크 디스크 온도가 설정온도 이하인 것으로 판단되면 ECU를 오프한다(단계 S12).

차량의 시동이 오프되면 더 이상의 브레이크 제동이 없기 때문에 브레이크 디스크의 온도는 더 이상 증가하지 않고, 지수함수적인 특성을 가지고 감소된다. 즉, 브레이크 디스크 온도는 짧은 시간동안에 급격히 감소하다가 임의의 온도부터는 천천히 감소하여 결국에는 외기 온도와 동일하게 된다.

따라서, 차량의 시동이 오프된 후 브레이크 디스크의 온도가 외기 온도와 동 일할 때 까지 ECU의 전원을 인가하여 브레이크 디스크의 온도를 지속적으로 계산하는 것은 현실적으로 불가능하므로, 온도가 급격하게 감소하다가 서서히 감소하기 시작하는 온도를 설정온도로 하여 설정온도가 되기까지는 ECU에서 브레이크 디스크의 온도를 계산하고, 설정온도가 되면 ECU의 전원을 오프하게 된다.

ECU의 전원이 오프되면 이그니션 오프 카운터는 ECU의 전원이 오프된 이후부터 경과된 시간인 이그니션 오프 시간을 카운트 한다(단계 S13).

그리고 다시 ECU의 전원이 온이 되면(단계 S14), 외기온도 센서 및 이그니션 오프 카운터로부터 측정된 외기 온도값과 이그니션 오프 시간을 수신하고 냉각수 온도 센서로부터 냉각수 온도값을 수신하여(단계 S15), 외기 온도값과 냉각수 온도값을 비교하여 외기 온도값의 신뢰성 여부를 판단한다(단계 S16).

냉각수 온도값은 외기 온도값과 동일하지는 않지만 두 값의 차이가 일정하므로 외기 온도의 신뢰성을 판단하는데 사용될 수 있고, 본 발명의 실시예에서는 외기 온도값의 신뢰성을 판단하기 위해 냉각수 온도를 사용하였으나, 차륜에 가해지는 제동압을 조절하기 위한 솔레노이드 밸브의 내부 온도와 같이 다른 정보와 비교하여 외기온도의 신뢰성을 판단할 수도 있다.

단계 S16에서 외기 온도가 신뢰성이 있는 것으로 판단되면, ECU는 브레이크 디스크의 초기 온도를 계산하고(단계 S17), 신뢰성이 없는 것으로 판단하면 단계 S15으로 리턴하여 외기온도값을 다시 수신한다. 초기 온도는 외기온도에 의한 게인 값과 이그니션 오프 시간을 곱하여 계산되고, 외기온도에 의한 게인 값은 브레이크 디스크의 온도를 계산할 때 외기온도에 따라 디스크의 방열의 정도가 달라지므로 외기온도에 따라서 방열의 정도를 다르게 계산할 수 있도록 설정되는 값을 말한다.

이후 브레이크 디스크의 초기온도값을 이용하여 디스크의 현재 온도를 계산한다(단계 S18). 디스크 온도 계산은 해당 분야의 숙련된 당업자에게 알려진 바와 같이, 초기온도, 외기온도, 특정 시간의 온도, 및 기타 관련 변수들을 이용하여 계산할 수 있다.

또한 단계 S10에서 시동이 오프되지 않은 것으로 판단되면, 차량이 주행중이거나 시동이 켜진 상태로 정차중인 것을 의미하므로, 단계 S18으로 진행하여 디스크의 온도를 계산한다.

다음으로 운전자의 제동의지가 있는지를 판단한다(단계 S19). 운전자의 제동의지는 브레이크압력 센서로부터 측정된 정보를 이용하여 알 수 있다. 운전자의 제동의지가 없는 것으로 판단되면, 단계 S19로 리턴하여 주기적으로 디스크의 온도를 계산하고, 제동의지가 있는 것으로 판단되면 계산된 브레이크 디스크 온도가 브레이크 페이딩을 발생시킬 수 있는 한계온도보다 높은지를 판단한다(단계 S20).

브레이크 페이딩을 발생시킬 수 있는 한계온도는 예를 들면 500~600도 이상으로 환경이나 상황에 따라 달라질 수 있다.

브레이크 디스크 온도가 한계온도 이상인 것으로 판단되면 페이딩을 방지하기 위해 ECU는 시스템은 운전자가 브레이크 페달을 밟는 힘 이상으로 신속하게 브레이크 압력을 생성하여 짧은 시간에 최대 제동력을 발생시킨다(단계 S21).

단계 S20에서 브레이크 디스크 온도가 한계온도 보다 작은 것으로 판단되면 디스크의 온도가 정상적인 것을 의미하므로 ECU는 일반적인 제동 제어를 수행한다( 단계 S22).

본 발명의 실시예에서는 브레이크 디스크의 초기온도를 계산할 때 외기온도와 이그니션 오프 시간을 고려한 것을 예시하였으나, 벤틸레이티드 디스크의 경우에는 풍속에 의한 외란이 있는 경우 풍속영향을 초기온도 계산에 고려할 수도 있고, 습도 역시 공기 밀도와 열방사율에 미미하나마 영향을 미치므로 습도 정보를 초기온도 계산에 포함시킬 수 있다.

본 발명은 차량의 브레이크 디스크의 초기온도를 외기온도 및 이그니션 오프 시간을 고려하여 계산함으로써 브레이크 디스크 온도의 계산시에 오차를 줄이고 정확한 온도를 계산함으로써 브레이크 페이딩을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 차량의 움직임을 측정하기 위한 센서로부터 얻은 움직임 정보에 따라 차륜의 휠 실린더에 가해지는 제동압을 제어하며, 상기 차륜에 마련되는 브레이크 디스크에서 발생하는 페이딩에 대처하기 위한 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법에 있어서,

   외부 시스템으로부터 외기 온도와 시동 오프 시간을 제공받고,

   제공받은 외기 온도와 시동 오프 시간에 근거하여 상기 디스크의 초기 온도를 계산하고,

   계산한 디스크의 초기 온도로부터 추정한 상기 디스크의 현재 온도에 따라 페이딩 방지를 위한 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 디스크의 초기 온도를 계산하기 이전에 상기 외기온도에 대한 신뢰성을 판단하고, 상기 외기온도에 대한 신뢰성을 확보한 경우에 한하여 상기 디스크의 초기 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 외부시스템으로부터 냉각수 온도를 제공받고, 상기 냉각수 온도와 상기 외기온도의 차이에 의하여 상기 외기온도의 신뢰성 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 브레이크 시스템을 구성하고 차륜에 가해지는 제동압을 조절하기 위한 솔레노이드 밸브의 온도와 기준 온도의 온도차에 의하여 상기 외기온도의 신뢰성 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 디스크의 초기 온도는 상기 외기온도의 레벨에 따라 정해지는 외기온도의 게인 값과 상기 시동 오프 시간을 곱하여 구하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 외기온도의 게인값은 상기 디스크의 방열의 정도를 나타내는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템의 페이딩 방지 방법.

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