KR20080013100A - 트랙션 제어 시스템의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 트랙션 제어 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 휠 압력과 휠 속도를 이용하여 마찰열을 산출하여 디스크 브레이크의 온도를 추정함으로서 디스크 브레이크의 온도를 보다 정확히 추정할 수 있어 브레이크의 과열로 인한 성능 저하를 효율적으로 방지할 수 있다.
이를 위해 본 발명은 디스크 브레이크의 온도를 추정하여 브레이크의 과열을 방지하기 위한 제어를 수행하는 트랙션 제어 시스템의 제어방법에 있어서, 휠 속도와 휠 압력을 검출하고, 검출된 휠 압력과 휠 속도를 이용하여 상기 디스크 브레이크의 마찰열을 산출하고, 산출된 마찰열을 이용하여 상기 디스크 브레이크의 온도를 추정하고, 추정된 온도에 기초하여 디스크 브레이크 과열 방지제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

트랙션 제어 시스템의 제어방법{CONTROL METHOD FOR TRACTION CONTROL SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템의 부분 액압 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템의 제어블록도이다.
도 3은 도 2의 다른 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템의 제어흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
10 : 전자제어유닛 11 : TCS 제어부
12 : 마찰열산출부 13 : 브레이크온도추정부
20 : 액츄에이터부
본 발명은 트랙션 제어 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브레이크의 온도를 보다 정확히 추정하여 브레이크의 성능저하를 효과적으로 방지할 수 있는 트랙션 제어 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 트랙션 제어 시스템은 차량이 미끄러운 노면상에서 출발하거나 가속하는 경우 타이어-노면간의 슬립율((구동륜속도-차체속도)/구동륜속도를 백분율로 나눈 값)특성에 기초하여 구동륜에 가해지는 제동력을 조절하여 디스크 브레이크를 작동시킴으로서 트랙션 제어영역 내의 안정적인 슬립율로 제어하여 구동륜이 선회하지 않고 최적의 구동력을 얻을 수 있도록 한 장치이다.
차량에 장착된 디스크 브레이크는 트랙션 제어 시스템의 작동에 의해 캘리퍼가 이동하면서 패드를 바퀴에 부착된 디스크에 밀착시켜 회전 바퀴에 제동력을 줌으로서 제동하도록 되어 있다. 그런데, 차량 주행시 브레이크를 과도하게 사용하면, 브레이크 패드와 디스크 사이에서 심한 마찰이 발생하여 브레이크 패드가 쉽게 마모될 뿐만 아니라 마찰열에 의한 온도상승이 일어나게 되고, 이렇게 브레이크 패드와 디스크의 마찰온도가 상승하여 과열되면, 브레이크의 기능이 저하되어 안전사고를 유발할 가능성이 있다.
따라서, 종래에는 브레이크 디스크의 온도를 추정하고, 디스크의 온도가 과도하게 상승한 경우에는 시스템의 동작을 제한함으로서 브레이크의 성능저하를 방지하고 있다.
종래에는 브레이크 디스크의 온도를 추정함에 있어서, 한국등록특허공보 특0139045호에 개시된 것과 같이, 디스크 브레이크의 온도가 대략 브레이크의 작동시간에 비례하기 때문에 브레이크의 작동시간을 근거로 하여 디스크 브레이크의 온도를 추정하고 있다.
하지만, 종래방식은 일정한 감속도로 제동을 한다는 가정하에서 브레이크의 작동시간을 이용하여 디스크 브레이크의 온도를 추정하는 것으로, 실제 감속도는 일정하지 않아 브레이크에 가해지는 힘이 다르기 때문에 브레이크의 작동시간을 이용한 방식으로는 디스크 브레이크의 온도를 정확히 추정하기 어려워 시스템 동작을 적시에 제한할 수 없어 브레이크의 과열로 인한 성능 저하가 부분적으로 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 디스크 브레이크의 온도를 보다 정확히 추정하여 브레이크의 과열로 인한 성능 저하를 효율적으로 방지할 수 있는 트랙션 컨트롤 시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 트랙션 제어 시스템의 제어방법은 디스크 브레이크의 온도를 추정하여 브레이크의 과열을 방지하기 위한 제어를 수행하는 트랙션 제어 시스템의 제어방법에 있어서, 휠 속도와 휠 압력을 검출하고, 검출된 휠 압력과 휠 속도를 이용하여 상기 디스크 브레이크의 마찰열을 산출하고, 산출된 마찰열을 이용하여 상기 디스크 브레이크의 온도를 추정하고, 추정된 온도에 기초하여 디스크 브레이크 과열 방지제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스크 브레이크의 마찰열은 다음의 식(1)에 의하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
Efriction = (μ*K*Pwl*Spad)*(Vwl*Δt*ldisk/lweel) -----식 (1)
여기서, Efriction는 디스크 브레이크의 마찰열, μ는 마찰계수 K는 단위변환상수, Pwl는 휠 압력, Spad는 마찰재면적, Vwl는 평균속도, Δt는 단위시간, ldisk는 디스크원주, lweel는 바퀴원주이다.
상기 디스크 브레이크의 온도는 다음의 식(2)에 의하여 추정되는 것을 특징으로 한다.
ΔTheat = CT * Efriction/(Mdisk*Cdisk)
여기서, ΔTheat는 디스크 브레이크의 온도, CT는 열흡수율, Efriction는 디스크 브레이크의 마찰열, Mdisk는 디스크질량, Cdisk는 디스크비열이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템의 개략적인 액압회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 브레이크 페달(BP)의 압박에 의한 진공부스터(VB)의 작동에 의해 브레이크 압력을 발생시키는 마스터실린더(MC)를 포함한다.
이 마스터실린더(MC)는 두 개의 챔버(MCP, MCS)를 가지며, 마스터실린더(MC)로부터 휠 실린더(WFR, WRL)에 전달되는 브레이크 액압을 제어하기 위해 첫 번째 챔버(MCP)와 전륜 우측 바퀴(FR)와 후륜 좌측 바퀴(RL)에 각각 설치된 휠 실린더(WFR, WRL) 사이의 액압라인에는 노멀오픈형 입구밸브(PC1, PC2)가 마련된다. 또한, 마스터실린더(MC)의 첫 번째 챔버(MCP)와 노멀오픈형 입구밸브(PC1,PC2)사이의 액압라인에는 TC 노멀오픈형 밸브(TC1)이 설치된다. 한편, 브레이크액이 휠 실린더(WFR, WRL)의 출구측에는 노멀클로즈형 출구밸브(PC5, PC6)가 마련된다. 이 노멀클로즈형 출구밸브(PC5, PC6)의 출구측에 는 휠 실린더(WFR, WRL)에서 배출되는 브레이크액을 일시 저장하는 저압 어큐뮬레이터(RS1) 및 이 저압 어큐뮬레이터(RS1)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 강제 환류시키는 유압펌프(HP1)와 모터(M)가 마련된다.
한편, 전륜 좌측 바퀴(FL)와 후륜 우측 바퀴(RR)의 유압회로에서는 각각의 부품들이 상술한 전륜 우측 바퀴(FR)와 후륜 좌측 바퀴(RL)의 유압회로와 동일하게 구성된다. 참고로, 참조부호 WS1~WS4는 휠 속도센서이다.
도 1의 노멀오픈형 입구밸브(PC1~PC4)와 노멀클로즈형 출구밸브(PC5~PC8), 모터(M), 및 유압펌프(HP1,HP2)는 전반적인 제어를 전자제어유닛(ECU)에 의해 작동된다.
TCS가 작동하는 경우 TC 노멀 오픈밸브(TC1)를 닫은 상태에서 모터(M)를 통해 유압펌프(HP1)를 구동하여 유압을 생성한 후 노멀오픈형 밸브(PC1,PC2)를 개방하여 휠 실린더(WFR, WRL)에 유압을 유입시킨다. 이에 따라, 휠 실린더(WFR, WRL)측으로 유입된 유압에 의해 전륜 우측바퀴와 후륜 좌측바퀴에 장착된 디스크 브레이크의 캘리퍼가 각각 이동하면서 패드가 바퀴에 부착된 디스크에 밀착되어 전륜 우측바퀴와 후륜 좌측바퀴가 제동된다.
한편, 제동력의 감소시에는 노멀오픈형 밸브(PC1,PC2)를 닫은 상태에서 노멀클로즈형 밸브(PC5,PC6)를 개방시켜 휠 실린더(WFR, WRL)로부터 유압을 유출시킨다. 이에 따라, 디스크 브레이크의 캘리퍼가 원래 위치로 복귀되면서 패드가 디스크에서 밀착 해제되어 전륜 우측바퀴와 후륜 좌측바퀴가 제동 해제된다.
도 2에 도시된 비와 같이, 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템은 전반적인 제어를 수행하는 전자제어유닛(10)을 구비한다. 이 전자제어유닛(10)은 TCS 제어부(11)와, 마찰열산출부(12)와, 브레이크온도추정부(13)로 이루어진다.
TCS 제어부(11)의 입력측에는 각 바퀴마다 설치되어 휠 속도를 검출하는 휠 속도센서(WS1-WS4)와, 각 휠 실린더에서의 브레이크압력을 검출하는 휠 압력센서(PS1-PS4)가 전기적으로 연결된다. 또한, 이 TCS 제어부(11)의 출력측에는 각종 밸브(TC1,TC2, PC1~PC4, PC5~PC8) 및 모터(M)를 작동시키는 유압장치 등 액츄에이터부(20)가 전기적으로 연결된다.
또한, 마찰열산출부(12)는 TCS 제어부(11)에 의해 입력된 휠 속도정보를 이용하여 디스크 브레이크의 마찰열(Efriction)을 산출한다.
이때, 디스크 브레이크의 마찰열(Efriction)은 다음의 식 (1)에 의하여 산출된다.
Efriction = (μ*K*Pwl*Spad)*(Vwl*Δt*ldisk/lweel) -----식 (1)
여기서, Efriction는 디스크 브레이크의 마찰열, μ는 마찰계수 K는 단위변환상수, Pwl는 휠 압력, Spad는 마찰재면적, Vwl는 평균속도, Δt는 단위시간, ldisk는 디스크원주, lweel는 바퀴원주이다.
한편, 브레이크온도추정부(13)는 마찰열산출부(12)에 의해 입력된 디스크 브레이크의 마찰열정보를 이용하여 디스크 브레이크의 온도를 추정한다.
이때, 디스크 브레이크의 온도(ΔTheat)는 다음의 식 (2)에 의하여 추정된다.
ΔTheat = CT * Efriction/(Mdisk*Cdisk)
여기서, ΔTheat는 디스크 브레이크의 온도, CT는 열흡수율, Efriction는 디스크 브레이크의 마찰열, Mdisk는 디스크질량, Cdisk는 디스크비열이다.
상기한 TCS 제어부(11)는 각각의 휠 속도센서(WS1-WS4) 및 휠 압력센서(PS-PS4)를 통해 휠 속도와 휠 압력을 각각 검출하여 마찰열산출부(12)에 제공하고, 마찰열산출부(12)는 제공된 각각의 휠 속도와 휠 압력을 이용하여 각 바퀴의 디스크 브레이크의 마찰열을 각각 산출하여 브레이크온도추정부(13)에 제공한다. 브레이크온도추정부(13)는 제공된 각 디스크 브레이크의 마찰열을 이용하여 각 디스크 브레이크의 온도를 추정하고 추정된 각 디스크 브레이크의 온도를 TCS 제어부(11)에 제공한다. 이에 따라, TCS 제어부(11)는 디스크 브레이크의 온도를 미리 설정된 온도값과 비교하여 제공된 각 디스크 브레이크의 온도 중 어느 하나라도 미리 설정된 온도값보다 높으면, TCS 제어를 금지시켜 디스크 브레이크의 과열을 방지하는 디스크 브레이크의 과열을 방지하기 위한 제어를 수행한다.
상기한 실시예에서는 휠 압력을 휠 압력센서를 통하여 검출하는 것에 대해서 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 도 3과 같이, 상기 휠 압력은 TCS 제어부(11')의 제어신호에 따라 액츄에이터부(20)를 펄스폭 변조 제어(PWM 제어)하는 PWM 제어부(14')의 PWM 패턴신호와 각 휠 속도를 휠 압력산출부(15')에서 입력받아 산출될 수도 있다.
도 4는 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템의 제어방법에 대한 제어흐름도이 다. 도 4를 살펴보면, 전자제어유닛(10)은 단계 S100에서 TCS 제어조건을 만족하는지를 판단하고, TCS 제어조건을 만족하면, 단계 S110에서 TCS 제어를 수행한다.
그리고, TCS 제어를 수행하는 중에 전자제어유닛(10)은 단계 S120과 단계 S130에서 각각의 휠 속도 및 휠 압력을 검출한다.
그런 후 전자제어유닛(10)은 단계 S140에서 상기한 식 (1)을 이용하여 디스크 브레이크의 마찰열을 산출한다. 이때, μ, K, Spad, ldisk, lweel는 상수이므로, 각 휠 속도들의 평균속도와 휠 압력을 식 (2)에 대입하여 산출한다.
또한, 전자제어유닛(10)은 단계 S150에서 상기한 식 (2)을 이용하여 디스크 브레이크의 온도(T)를 추정한다. 이때, CT, Mdisk, Cdisk는 상수이므로, 단계 S140에서 산출된 디스크 브레이크의 마찰열을 식 (2)에 대입하여 추정한다.
그리고, 전자제어유닛(10)은 단계 S160에서 추정된 디스크 브레이크의 온도(T)를 디스크 브레이크의 과열판단을 위해 미리 설정된 온도(Tref)와 비교하여 추정된 디스크 브레이크의 온도(T)가 미리 설정된 온도(Tref)보다 높은지를 판단한다. 만약, 단계 S160에서의 판단결과 추정된 디스크 브레이크의 온도(T)가 미리 설정된 온도(Tref)보다 낮으면, 단계 S120으로 리턴하여 이하의 단계를 수행한다. 한편, 단계 S160에서의 판단결과 추정된 디스크 브레이크의 온도(T)가 미리 설정된 온도(Tref)보다 높으면, 단계 S170에서 TCS 제어를 금지시켜 디스크 브레이크의 과열을 방지한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 휠 압력과 휠 속도를 이용하여 마찰열을 산출하여 디스크 브레이크의 온도를 추정함으로서 디스크 브레이크의 온도를 보다 정확히 추정할 수 있어 브레이크의 과열로 인한 성능 저하를 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 디스크 브레이크의 온도를 추정하여 브레이크의 과열을 방지하기 위한 제어를 수행하는 트랙션 제어 시스템의 제어방법에 있어서,
    휠 속도와 휠 압력을 검출하고,
    검출된 휠 압력과 휠 속도를 이용하여 상기 디스크 브레이크의 마찰열을 산출하고,
    산출된 마찰열을 이용하여 상기 디스크 브레이크의 온도를 추정하고,
    추정된 온도에 기초하여 디스크 브레이크 과열 방지제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 트랙션 제어 시스템의 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디스크 브레이크의 마찰열은 다음의 식(1)에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 트랙션 제어 시스템의 제어방법.
    Efriction = (μ*K*Pwl*Spad)*(Vwl*Δt*ldisk/lweel) -----식 (1)
    여기서, Efriction는 디스크 브레이크의 마찰열, μ는 마찰계수 K는 단위변환상수, Pwl는 휠 압력, Spad는 마찰재면적, Vwl는 평균속도, Δt는 단위시간, ldisk는 디스크원주, lweel는 바퀴원주이다.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 디스크 브레이크의 온도는 다음의 식(2)에 의하여 추정되는 것을 특징으로 하는 트랙션 제어 시스템의 제어방법.
    ΔTheat = CT * Efriction/(Mdisk*Cdisk)
    여기서, ΔTheat는 디스크 브레이크의 온도, CT는 열흡수율, Efriction는 디스크 브레이크의 마찰열, Mdisk는 디스크질량, Cdisk는 디스크비열이다.
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