KR20070069564A

KR20070069564A - 전자 제어 유압 브레이크 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20070069564A
Application number: KR1020050131843A
Authority: KR
Inventors: 강형진
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-03
Also published as: KR101002974B1

Abstract

전자 제어 유압 브레이크 시스템 및 그 제어 방법을 개시한다. 본 발명은 전자 제어 유압 브레이크 시스템에서 솔레노이드 밸브의 특성 변화를 검출하여 그 변화량에 따라 솔레노이드 밸브 제어 값을 조절함으로써 과제동이나 부족 제동 없이 항상 적절한 수준의 제동이 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적의 본 발명에 따른 전자 제어 유압 브레이크 시스템은, 제동력을 발생시키기 위한 솔레노이드 밸브와, 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하기 위한 제어 신호를 발생시키고, 솔레노이드 밸브의 모델링 특성과 실제 특성을 비교하여 그 차이에 따라 제어 신호의 크기를 조절함으로써 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하는 전자제어유닛을 포함한다.

Description

전자 제어 유압 브레이크 및 그 제어 방법{ELECTRO-HYDRAULIC BRAKE SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 계통도를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1. 브레이크 페달

1b : 마스터 실린더

2 : 휠 실린더

3 : 유입 밸브

4 : 유출 밸브

5 : 어큐뮬레이터

6, 7 : 모터 및 펌프

8 : 차단 밸브

9 : 리턴 회로

10 : 리저버

11 : 압력 센서

본 발명은 차량의 브레이크 시스템에 관한 것으로서, 특히 전자 제어 유압 브레이크 시스템(EHB, Electro-hydraulic Brake System)에 관한 것이다.

종래의 전자 제어 유압 브레이크 시스템은 제동 시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달과, 이 페달로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키기 위한 배력장치 및 마스터실린더, 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더에 공급하기 위한 다수의 솔레노이드 밸브를 포함한다.

또한, 휠 실린더에서 토출된 브레이크액이 일시적으로 저장되는 어큐뮬레이터와, 그 어큐뮬레이터에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 마스터실린더 또는 휠 실린더로 환류시키기 위한 모터 및 유압펌프를 포함한다.

한편, 각 휠 측에는 휠의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서가 마련되어 있으며, 각각의 휠 속도센서는 차량의 브레이크 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU)으로 검출된 신호를 전송한다. 그리고 전자제어유닛(ECU)은 이 검출신호에 의해 모터를 작동시킨다.

이와 같은 전자 제어 유압 브레이크 시스템에서는 브레이크 페달이 구동하면 전자제어유닛은 솔레노이드 밸브를 닫고 페달의 구동력에 대응하여 모터를 구동시킴으로써 브레이크 압력 조절기를 통해 휠 브레이크에 제공되는 유압을 제어한다.

따라서 사용자가 적은 힘으로 페달을 구동시키는 경우에도 모터에 의한 힘에 의하여 강한 유압이 휠 브레이크에 제공될 수 있다는 장점이 있다.

이와 같이, 전자 제어 유압 브레이크 시스템은 일반 제동 시에도 전자 제어 유압 장치로부터 제동력을 발생시키는 시스템으로서, 여기에 사용되는 전자 제어 솔레노이드 밸브의 동작 횟수는 일반적인 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System)에서 사용되는 솔레노이드 밸브의 동작 횟수보다 비교할 수 없을 정도로 많다.

전자 제어 유압 브레이크 시스템에서의 빈번한 솔레노이드 밸브의 동작 때문에 차량 운행 시간이 늘어남에 따라 솔레노이드 밸브의 기계적 특성과 전기적 특성이 변화할 가능성이 많다.

종래의 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 제어 값은 PID 제어에 의해 산출되는데, PID 제어기는 솔레노이드 밸브의 초기 특성에 맞추어 그 제어 파라미터가 결정된다. 만약 솔레노이드 밸브 제어 값에 솔레노이드 밸브의 특성 변화가 충분히 반영되지 않으면, 즉 PID 제어기의 제어 파라미터가 솔레노이드 밸브의 특성 변화에 따라 함께 변화하지 않으면 과제동으로 인한 진동으로 승차감이 떨어지거나 부족 제동으로 인한 위험한 상황이 연출될 수 있다.

본 발명은 전자 제어 유압 브레이크 시스템에서 솔레노이드 밸브의 특성 변화를 검출하여 그 변화량에 따라 솔레노이드 밸브 제어 값을 조절함으로써 과제동이나 부족 제동 없이 항상 적절한 수준의 제동이 이루어질 수 있도록 하는데 그 목적 이 있다.

이와 같은 목적의 본 발명에 따른 전자 제어 유압 브레이크 시스템은, 제동력을 발생시키기 위한 솔레노이드 밸브와, 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하기 위한 제어 신호를 발생시키고, 솔레노이드 밸브의 모델링 특성과 실제 특성을 비교하여 그 차이에 따라 제어 신호의 크기를 조절함으로써 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하는 전자제어유닛을 포함한다.

본 발명에 따른 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 제어 방법은 제동력을 발생시키기 위한 솔레노이드 밸브의 특성을 모델링하고, 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하기 위한 제어 신호를 발생시키며, 솔레노이드 밸브의 모델링 특성과 실제 특성을 비교하여 그 차이에 따라 제어 신호의 크기를 조절함으로써 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 바람직한 실시예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 계통도를 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 브레이크 시스템은 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(1)과, 페달(1)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키기 위한 마스터실린더(1b), 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더(2)에 공급하기 위한 다수의 유입 밸브(3) 및 유출 밸브(4)를 포함한다. 이 유입 밸브(3)는 마스터실린더(1b)에서 발생한 브레이크 액압이 휠 실린더(2)에 유입되도록 하고, 유출 밸브(4) 는 브레이크 액압이 휠 실린더(2)로부터 유출되어 리저버(10)로 리턴하도록 한다.

또한, 어큐뮬레이터(5)는 마스터 실린더(1b)의 리저버(10)와 각각의 유입 밸브(3) 사이에 연결되어 브레이크 액을 일시적으로 저장한다. 모터(6) 및 유압 펌프(7)는 이 어큐뮬레이터(5)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 마스터실린더(1b) 또는 휠 실린더(2)로 순환시키기 위한 것이다.

한편, 각 휠 측에는 휠의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서(미도시)가 마련되어 있으며, 각각의 휠 속도센서는 검출된 신호를 차량의 제동을 제어하는 전자제어유닛(ECU, 미도시)으로 전송한다. 그리고 전자제어유닛은 이 검출신호에 근거하여 모터(6)를 제어한다.

차단 밸브(8)는 정상적인 EHB 제어 모드에서 운전자가 브레이크 페달(1)을 조작할 때 마스터 실린더(1b)에서 휠(2) 쪽으로의 압력을 차단한다. 또한 차단 밸브(8)는 비정상적인 EHB 제어 모드(백 업 모드)에서는 개방된 상태를 유지하여 마스터 실린더(1b)의 유압이 각 휠 실린더(2)에 전달되도록 한다.

리턴 회로(9)는 각 유출 밸브(4)의 출구 측과 마스터 실린더(1b)의 리저버(10) 사이에 연결된다.

이와 같이 이루어지는 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 정상적인 제동 모드 또는 안정성 제어 모드에서는, 모터(6) 및 유압 펌프(7)를 구동하여 어큐뮬레이터(5)에 필요한 압력 범위로 오일 충진 상태를 유지하고 있다가, 각 휠 실린더(2)의 압력 제어를 위하여 유입 밸브(3)를 개방하여 압력을 생성하고, 유출 밸브(4)도 개방하여 휠 실린더(2)의 오일이 리저버(10)로 회귀하도록 한다. 이 때 차단 밸브(8) 를 폐쇄하여 마스터 실린더(1b)에서 발생한 유압이 휠 실린더(2)에 가해지는 것을 차단하며, 브레이크 페달(1)의 답력을 시뮬레이션하기 위하여 마스터 실린더(1b)에 구비된 시뮬레이션 챔버가 작동한다.

비정상적인 EHB 제어 모드 즉 백 업 모드에서는, 전자제어유닛(ECU)이 비정상적으로 동작하는 경우이므로, 차단 밸브(8)를 개방하여 마스터 실린더(1b)의 유압이 각 휠 실린더(2)에 전달되어 제동이 이루어질 수 있도록 한다.

이와 같은 전자 제어 유압 브레이크 시스템에서는 어큐뮬레이터(5)에 항상 일정 범위의 압력이 유지되도록 해야 하는데, 이를 보증하기 위하여 어큐뮬레이터(5)의 입구 측에 압력 센서(11)를 설치하여 압력을 측정하고, 필요한 경우 모터(6)와 유압 펌프(7)를 구동하여 마스터 실린더(1b)의 리저버(10)로부터 오일을 흡입하여 이 오일로 어큐뮬레이터(5)를 충진한다.

전자제어유닛(ECU)은 각 휠 실린더(2)의 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)의 기계적 특성 및 전기적 특성을 변화를 검출하고, 그 변화량에 대응하도록 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)의 제어 값을 가변시킨다. 이를 위해 전자제어유닛(ECU)은 미리 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)의 기계적 특성과 전기적 특성을 모델링해 두고, 차량 운행 시 실제의 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)의 기계적 특성과 전기적 특성을 모델링 값과 비교하여 그 차이를 통해 실제의 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)의 기계적 특성 및 전기적 특성의 변화를 검출한다.

다음은 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)를 모델링하기 위해 차륜 압력을 모델링하는 실시예이다.

<유입 밸브(3)의 경우>

모델링 차륜 압력 = (Inlet_Current - Inlet_Offset) / Inlet_Gain - Pacc (식 1)

<유출 밸브(4)의 경우>

모델링 차륜 압력 = (Outlet_Current - Outlet_Offset) / Outlet_Gain (식 2)

위의 (식 1)에서 Inlet_Current는 유입 밸브(3)의 솔네노이드 밸브에 공급되는 전류량, Inlet_Offset은 유입 밸브(3)의 출력 오프셋, Inlet_Gain은 유입 밸브(3)의 이득, Pacc는 어큐뮬레이터(5)의 압력이다. 또한 (식 2)에서 Outlet_Current는 유출 밸브(4)의 솔네노이드 밸브에 공급되는 전류량, Outlet_Offset은 유출 밸브(4)의 출력 오프셋, Outlet_Gain은 유출 밸브(4)의 이득이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 실제 차륜 압력(P_R)과 모델링 차륜 압력(P_M)을 비교하여 그 차이(P_R-P_M)가 미리 정해진 기준 범위(± K)에서 벗어나는지를 판별한다(202). 기준 범위(± K)는 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)의 특성 변화가 과제동이나 부족제동을 초래하지 않는 정도의 값으로 결정한다.

만약 실제 차륜 압력(P_R)과 모델링 차륜 압력(P_M)의 차이(P_R-P_M)가 미리 정해진 기준 범위(± K) 내에 있을 경우(즉 -K ≤ P_R-P_M < K)에는 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)가 정상 범위에서 동작하는 것으로 볼 수 있다. 따라서 이 경우에는 유입 밸 브(3)와 유출 밸브(4)를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브 제어기의 현재 출력 상태를 그대로 유지한다(204).

이와 달리, 차륜 압력(P_R)과 모델링 차륜 압력(P_M)의 차이(P_R-P_M)가 미리 정해진 기준 범위(± K)의 K값 이상인 경우(즉 P_R-P_M ≥ K)에는 솔레노이드 밸브 제어기의 출력 값이 너무 커서 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)가 과제동을 유발하는 것으로 볼 수 있다. 따라서 이 경우에는 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브 제어기의 출력 값을 감소시켜 과제동을 해소함으로서 적절한 수준의 제동이 이루어질 수 있도록 한다(206).

반대로, 차륜 압력(P_R)과 모델링 차륜 압력(P_M)의 차이(P_R-P_M)가 미리 정해진 기준 범위(± K)의 -K값 미만인 경우(즉 P_R-P_M < -K)에는 솔레노이드 밸브 제어기의 출력 값이 너무 작아서 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)에 의한 제동력이 부족한 상태로 볼 수 있다. 따라서 이 경우에는 유입 밸브(3)와 유출 밸브(4)를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브 제어기의 출력 값을 증가시켜 부족 제동을 해소함으로서 적절한 수준의 제동이 이루어질 수 있도록 한다(208).

본 발명은 전자 제어 유압 브레이크 시스템에서 솔레노이드 밸브의 특성 변화를 검출하여 그 변화량에 따라 솔레노이드 밸브 제어 값을 조절함으로써 과제동이나 부족 제동 없이 항상 적절한 수준의 제동이 이루어질 수 있도록 한다.

Claims

제동력을 발생시키기 위한 솔레노이드 밸브와;

상기 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하기 위한 제어 신호를 발생시키고, 상기 솔레노이드 밸브의 모델링 특성과 실제 특성을 비교하여 그 차이에 따라 상기 제어 신호의 크기를 조절함으로써 상기 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하는 전자제어유닛을 포함하는 전자 제어 유압 브레이크 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 솔레노이드 밸브는 유입 밸브와 유출 밸브로 이루어지고;

상기 유입 밸브 및 유출 밸브의 모델링 특성이 다음과 같이 정의되는 전자 제어 유압 브레이크 시스템.

<유입 밸브(3)의 경우>

모델링 차륜 압력 = (Inlet_Current - Inlet_Offset) / Inlet_Gain - Pacc (식 1)

<유출 밸브(4)의 경우>

모델링 차륜 압력 = (Outlet_Current - Outlet_Offset) / Outlet_Gain (식 2)

위의 (식 1)에서 Inlet_Current는 유입 밸브(3)의 솔네노이드 밸브에 공급되는 전류량, Inlet_Offset은 유입 밸브(3)의 출력 오프셋, Inlet_Gain은 유입 밸브 (3)의 이득, Pacc는 어큐뮬레이터(5)의 압력이다. 또한 (식 2)에서 Outlet_Current는 유출 밸브(4)의 솔네노이드 밸브에 공급되는 전류량, Outlet_Offset은 유출 밸브(4)의 출력 오프셋, Outlet_Gain은 유출 밸브(4)의 이득.
제동력을 발생시키기 위한 솔레노이드 밸브의 특성을 모델링하고;

상기 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하기 위한 제어 신호를 발생시키며;

상기 솔레노이드 밸브의 모델링 특성과 실제 특성을 비교하여 그 차이에 따라 상기 제어 신호의 크기를 조절함으로써 상기 솔레노이드 밸브의 제동력을 조절하는 전자 제어 유압 브레이크 시스템의 제어 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 솔레노이드 밸브는 유입 밸브와 유출 밸브로 이루어지고;

상기 유입 밸브 및 유출 밸브의 모델링 특성이 다음과 같이 정의되는 전자 제어 유압 브레이크 시스템.

<유입 밸브(3)의 경우>

모델링 차륜 압력 = (Inlet_Current - Inlet_Offset) / Inlet_Gain - Pacc (식 1)

<유출 밸브(4)의 경우>

모델링 차륜 압력 = (Outlet_Current - Outlet_Offset) / Outlet_Gain (식 2)

위의 (식 1)에서 Inlet_Current는 유입 밸브(3)의 솔네노이드 밸브에 공급되는 전류량, Inlet_Offset은 유입 밸브(3)의 출력 오프셋, Inlet_Gain은 유입 밸브(3)의 이득, Pacc는 어큐뮬레이터(5)의 압력이다. 또한 (식 2)에서 Outlet_Current는 유출 밸브(4)의 솔네노이드 밸브에 공급되는 전류량, Outlet_Offset은 유출 밸브(4)의 출력 오프셋, Outlet_Gain은 유출 밸브(4)의 이득.