KR20110026928A

KR20110026928A - 노면 판단 방법

Info

Publication number: KR20110026928A
Application number: KR1020090084784A
Authority: KR
Inventors: 김명준
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2011-03-16
Also published as: KR101366555B1; CN102019920B; DE102010034725A1; CN102019920A; US20110060511A1; DE102010034725B4; US8380378B2

Abstract

본 발명은 전기 모터를 이용하여 구동되는 전자 브레이크의 안티록 브레이크 시스템(이하, ABS라 한다) 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 휠의 슬립 상태에 따라 제동과 제동 해제를 반복하는 ABS 제동의 재제동 구간에서 브레이크 패드의 위치가 휠 속도의 변화에 연동되도록 전기 모터를 제어하여 ABS의 제어 응답성을 향상시키는 한편 제동력을 최대한 이용하여 제동 거리를 단축할 수 있다.

전자 브레이크, ABS, 재제동, 슬립, 모터 위치

Description

노면 판단 방법{METHOD FOR DETERMINING ROAD SURFACE}

본 발명은 주행 중인 노면의 상태를 판단하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휠 속도와 종감속도를 이용하여 비대칭 노면을 판단하는 노면 판단 방법에 관한 것이다.

차량의 엔진 성능이 고성능화되면서 차량의 주행 속도도 고속화되는 추세이다. 이에 따라 차량의 주행 안정성 향상 및 제동 안정성 확보를 위해 다양한 전자 제어 시스템이 차량에 설치된다. 차량의 전자 제어 시스템에는 제동시 휠의 속도를 제어하여 휠의 슬립을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System;이하, ABS라 한다)과, 가속 또는 코너링시 차량의 자세를 제어하여 차량의 주행 안정성을 개선하는 차량 안정성 제어 장치(Electronic Stability Control;이하, ESC라 한다), 주요 개별 시스템(조향, 현가, 제동 시스템)들을 통합 제어하여 차량의 운동 상황에 가장 적합한 성능을 구현하는 통합 샤시 제어 장치(Unified Chassis Control;이하, UCC라 한다) 등이 있다.

이러한 차량의 전자 제어 시스템에서는 주행 중인 노면의 상태가 비대칭 노면인지를 판단하여 차량의 주행 자세를 적절하게 제어하게 되는데, 보통 ABS의 경 우 휠 속도의 슬립 상태를 보고 비대칭 노면을 판단하며, ESC와 UCC의 경우도 비슷하다. 그러나 휠 속도의 슬립 상태를 가지고 비대칭 노면을 판단하는 경우 노면 판단의 정확성에 한계가 있다. 예를 들어 휠 속도의 슬립 상태를 민감하게 판단하는 경우에는 저마찰 노면에서도 비대칭 노면으로 인식할 수 있으며, 반대로 휠 속도의 슬립 상태를 둔감하게 판단하는 경우에는 비대칭 노면임에도 불구하고 비대칭 노면으로 인식하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

본 발명은 휠 속도를 이용하여 비대칭 노면을 판단하고, 종감속도를 이용하여 판단한 비대칭 노면을 확인하는 노면 판단 방법을 제시하고자 한다.

본 발명의 실시예는 전자 브레이크를 이용하여 제동 해제와 재제동을 반복하는 ABS 작동 시 전기 모터의 위치를 제어하는 방법에 있어서, 휠의 속도를 감지하고; 상기 휠의 속도 변화에 따라 상기 휠의 슬립을 계산하고; 상기 제동 해제와 재제동을 시작하는 지점의 상기 휠의 슬립과 상기 전기 모터의 위치를 감지하고; 상기 제동 해제와 재제동 구간 사이에서 상기 휠의 슬립과 상기 전기 모터의 위치를 선형 보간하여 슬립에 해당하는 상기 전기 모터의 목표 위치값을 결정하고; 상기 결정된 목표 위치값에 따라 상기 재제동 구간에서 상기 전기 모터의 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 전기 모터의 위치를 제어하는 것은, 상기 결정된 목표 위치값에 따라 모터 위치 제어 명령을 상기 전기 모터에 인가하여 브레이크 패드를 로터 쪽으로 이송시키는 것으로, 상기 재제동 구간에서 상기 브레이크 패드의 위치가 상기 휠 속도의 변화에 연동되게 상기 전기 모터의 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 휠의 슬립은 상기 휠의 속도와 차량의 속도 차이로부터 계산되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 좌우 휠의 슬립 차이에 따라 비대칭 노면으로 판단되면 종감속도를 이용하여 판단한 비대칭 노면을 확인함으로써 주행 중인 노면의 상태를 보다 정확하게 판단할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 전자 브레이크의 ABS 제어 블록도이다.

도 1에서, 본 발명의 실시예에 의한 전자 브레이크의 ABS 제어 시스템은 브레이크 페달 위치 감지부(10), 휠 속도 감지부(20), 전자 브레이크 제어 유닛(30), 전기 모터(40) 및 모터 위치 감지부(70)를 포함한다.

브레이크 페달 위치 감지부(10)는 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 답력 즉, 브레이크 페달의 위치를 감지하여 전자 브레이크 제어 유닛(30)에 전달한다.

휠 속도 감지부(20)는 차량 휠(FL, RR, RL, FR)에 각각 마련되어 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 감지하여 전자 브레이크 제어 유닛(30)에 전달한다.

전자 브레이크 제어 유닛(30)은 브레이크 페달 위치 감지부(10)를 통해 브레 이크 페달의 위치를 전달받아 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 답력에 해당하는 제동력을 발생하기 위해 전기 모터(40)에 모터 위치 제어 명령을 인가한다. 이 모터 위치 제어 명령에 따라 전기 모터(40)가 동작되면 전기 모터(40)의 동작에 따라 브레이크 패드(50)가 디스크(60)로 이동하여 제동력이 발생된다.

또한, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 휠 속도 감지부(20)를 통해 휠의 속도를 전달받아 차량의 속도를 계산하여 휠 속도와 차량의 속도 차이에 따라 휠의 슬립 상태를 파악한다. 따라서 휠의 슬립이 감소할 때에는 제동하고, 휠의 슬립이 증가할 때에는 제동 해제하는 동작을 반복하는 ABS 제동을 수행한다. 이와 같이 제동과 제동 해제를 반복하는 ABS 제동 시 전기 모터(40)의 위치를 제어하기 위한 목표 위치값을 설정하는 것이 매우 중요하다. 이에 본 발명의 실시예에서는 브레이크 패드(50)의 이송 속도를 휠 속도의 변화에 연동되게 휠 슬립과 전기 모터(40)의 위치를 이용하여 그 목표 위치값을 설정한다.

모터 위치 감지부(70)는 전기 모터(40)의 위치를 감지하여 전자 브레이크 제어 유닛(30)에 전달한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자 브레이크의 ABS 제어 패턴의 예를 나타낸 프로파일이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전자 브레이크의 ABS 제어 패턴의 다른 예를 나타낸 프로파일이다.

도 2 및 도 3에서, ABS 제어 패턴은 크게 제동 해제 구간(구간 C1)과 재제동 구간(구간 C3)으로 나눌 수 있다.

제동 해제 구간(구간 C1)은 휠이 잠기기 시작하면 제동력을 줄여 주기 위해 제동장치를 풀어주는 때이고, 재제동 구간(구간 C3)은 휠의 속도가 충분히 회복되어 즉, 휠의 속도가 차량의 속도와 같아져 다시 제동력을 인가하는 때이다.

제동 해제 구간(구간 C1)에서는 전기 모터(40)의 위치를 대기 위치(제동하지 않을 때의 평상시 위치)로 이동시키도록 모터 위치 제어 명령을 인가하고, 대기 위치까지 이동하기 전에 제동 해제 구간(구간 C1)을 벗어나게 되면 그 위치에서 재제동 명령이 있을 때까지 대기시킨다. 이 구간의 응답성은 절대적으로 액츄에이터의 성능에 달려 있으므로 액츄에이터가 낼 수 있는 최대 속도로 휠의 속도가 다시 회복되기 시작할 때까지 브레이크 패드(50)가 로터로부터 멀어지는 방향으로 전기 모터(40)를 동작시킨다. 그러나 전기 모터(40)의 동작과 그에 따른 실제 휠 속도의 반응까지는 일정한 시간 지연이 발생하게 되므로 실제 로터와 브레이크 패드(50) 간의 거리는 이상적인 위치보다 조금 더 떨어지게 된다. 이후의 구간은 재제동 구간(구간 C3)인데 로터로부터 일정 거리를 두고 위치한 브레이크 패드(50)를 다시 로터 쪽으로 이송시켜 제동력을 발생시키는 구간이다. 이때 브레이크 패드(50)를 너무 빠르게 이송시키면 휠 속도가 충분히 회복되기 전에 다시 제동력이 발생되어 휠이 다시 잠기는 상황이 벌어지고, 이와 반대로 브레이크 패드(50)를 너무 늦게 이송시키면 재제동이 지연되어 제동력이 충분히 발휘되지 못하게 되므로 차량의 제동 거리가 증가하는 문제점을 야기시킨다.

이에, 본 발명의 ABS 제어 패턴에서는 휠이 잠기기 시작하는 시점 즉, 휠 슬립이 일정 수준 이상 발생하는 제동 해제 시작점("A"점)에서의 전기 모터(40)의 위치를 기억한다. "A"점은 사전에 정해진 값이다.

이후, 휠 속도가 회복되기 시작하는 시점 즉, 휠 슬립이 최소값(음수이므로 물리적으로는 휠 슬립이 가장 크게 발생하는 지점, "B"점)에서의 전기 모터(40)의 위치를 기억한다. "B"점을 결정하는 슬립은 휠 속도가 확실하게 회복되기 시작하는 것으로 판단할 수 있는 슬립값으로 사전에 결정한 값이다.

휠 슬립이 "B"점을 지나면 "B"점(휠의 속도가 회복되기 시작하는 시점)과 "A"점(제동 해제를 결정하는 시점;제동 해제 시작점) 사이 구간에서는 슬립과 전기 모터(40)의 위치 2가지를 기준으로 선형 보간(interpolation)을 하여 그때의 슬립에 해당하는 전기 모터(40)의 목표 위치값을 설정한다.

도 2는 액츄에이터의 속도가 휠 거동에 비해 충분히 빨라 휠 속도가 회복되기 시작하는 시점(휠 슬립을 기준으로 하는 경우 휠 슬립이 최소값을 지나는 시점) 이전에 전기 모터(40)가 대기 위치까지 이동하는 경우이고, 도 3은 액츄에이터의 속도가 휠 거동에 비해 느려 휠 속도가 회복되기 시작하는 시간까지 전기 모터(40)의 실제 위치가 목표 위치값에 도달하지 못하는 경우이다. 이때는 휠 속도가 회복되기 시작하는 시점에 도달하면 전기 모터(40)의 동작을 멈추고 재제동이 시작될 때까지 그 위치에 대기시킨다(구간 C2).

이하, 상기와 같이 구성된 전자 브레이크의 ABS 제어 방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 전자 브레이크의 ABS 제어 방법을 나타낸 동작 순서도이다.

도 4에서, 운전자가 브레이크 페달을 조작하면 브레이크 페달에 가해지는 운 전자의 답력 즉,브레이크 페달의 위치를 브레이크 페달 위치 감지부(10)에서 감지하여 전자 브레이크 제어 유닛(30)에 전달한다.

따라서, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 브레이크 페달이 조작되었는지를 판단하여(100), 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 답력에 대응하는 제동력을 발생하기 위해 전기 모터(40)에 모터 위치 제어 명령을 인가한다. 이 모터 위치 제어 명령에 따라 전기 모터(40)가 동작되어 브레이크 패드(50)가 디스크(60)로 이동함으로써 제동이 시작된다(102).

이러한 브레이크 페달의 조작 시 차량 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 휠 속도 감지부(20)에서 감지하여 전자 브레이크 제어 유닛(30)에 전달하면, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 휠 속도 감지부(20)를 통해 휠의 속도를 전달받아 차량의 속도를 계산하고 휠 속도와 차량의 속도 차이에 따라 휠의 슬립 상태를 파악하여 ABS 제동 여부를 결정한다(104).

ABS 제동이 결정되면, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 휠이 잠기기 시작하는 제동 해제 시작점인 휠 슬립 "A"점과, 휠 속도가 회복되기 시작하는 시점인 휠 슬립 "B"점을 미리 정하여 ABS 제동을 시작한다.

ABS 제동이 시작되면, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 휠 슬립이 제동 해제 시작점인 "A"점인가를 판단하여(106), 휠 슬립이 제동 해제 시작점인 경우 제동 해제 시작점("A"점)에서의 전기 모터(40)의 위치를 기억한다(108).

이후, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 전기 모터(40)의 위치를 대기 위치로 이동시키도록 모터 위치 제어 명령을 인가하고, 대기 위치까지 이동하기 전에 제동 해제 구간(구간 C1)을 벗어나게 되면 그 위치에서 재제동 명령이 있을 때까지 대기시킨다(110). 이 구간의 응답성은 절대적으로 액츄에이터의 성능에 달려 있으므로 액츄에이터가 낼 수 있는 최대 속도로 휠의 속도가 다시 회복되기 시작할 때까지 브레이크 패드(50)가 로터로부터 멀어지는 방향으로 전기 모터(40)를 동작시킨다.

이어서, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 휠 속도가 회복되기 시작하는 시점 즉, 휠 슬립이 최소값인 "B"점인가를 판단하여(112), 휠 속도가 회복되기 시작하는 시점인 경우 휠 속도가 회복되기 시작하는 시점("B"점)에서의 전기 모터(40)의 위치를 기억한다(114).

이후, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 로터로부터 일정 거리를 두고 위치한 브레이크 패드(50)를 다시 로터 쪽으로 이송시켜 제동력(재제동 구간 C3)을 발생시킨다(116). 이때 브레이크 패드(50)를 너무 빠르게 이송시키면 휠 속도가 충분히 회복되기 전에 다시 제동력이 발생되어 휠이 다시 잠기는 상황이 벌어지고, 이와 반대로 브레이크 패드(50)를 너무 늦게 이송시키면 재제동이 지연되어 제동력이 충분히 발휘되지 못하여 차량의 제동 거리가 증가하게 된다.

따라서, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 휠 슬립이 "B"점을 지나면 "B"점과 "A"점 사이 구간에서 휠 슬립과 전기 모터(40)의 위치를 선형 보간(interpolation)을 하여 그때의 슬립에 해당하는 전기 모터(40)의 목표 위치값을 결정하고(118), 결정된 전기 모터(40)의 목표 위치값에 따라 모터 위치 제어 명령을 전기 모터(40)에 인가하여 재제동 구간에서 브레이크 패드(50)가 로터 측으로 이동하도록 전기 모터(40)의 위치를 제어한다(120).

이와 같이 휠의 슬립 상태에 따라 제동과 제동 해제를 반복하는 ABS 제동 시 휠 속도와 차량 속도의 차이가 줄게 되면, 전자 브레이크 제어 유닛(30)은 ABS 제동 해제인가를 판단하여(122), ABS 제동 해제인 경우 단계 100으로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.

단계 122의 판단 결과, ABS 제동 해제가 아닌 경우 단계 106으로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전자 브레이크의 ABS 제어 패턴의 예를 나타낸 프로파일이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전자 브레이크의 ABS 제어 패턴의 다른 예를 나타낸 프로파일이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 브레이크 페달 위치 감지부 20 : 휠 속도 감지부

30 : 전자 브레이크 제어유닛 40 : 전기 모터

50 : 브레이크 패드 60 : 디스크

70 : 모터 위치 감지부

Claims

전자 브레이크를 이용하여 제동 해제와 재제동을 반복하는 ABS 작동 시 전기 모터의 위치를 제어하는 방법에 있어서,

휠의 속도를 감지하고;

상기 휠의 속도 변화에 따라 상기 휠의 슬립을 계산하고;

상기 제동 해제와 재제동을 시작하는 지점의 상기 휠의 슬립과 상기 전기 모터의 위치를 감지하고;

상기 제동 해제와 재제동 구간 사이에서 상기 휠의 슬립과 상기 전기 모터의 위치를 선형 보간하여 슬립에 해당하는 상기 전기 모터의 목표 위치값을 결정하고;

상기 결정된 목표 위치값에 따라 상기 재제동 구간에서 상기 전기 모터의 위치를 제어하는 전자 브레이크의 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 전기 모터의 위치를 제어하는 것은,

상기 결정된 목표 위치값에 따라 모터 위치 제어 명령을 상기 전기 모터에 인가하여 브레이크 패드가 로터 쪽으로 이송시키는 전자 브레이크의 제어 방법.
제2항에 있어서,

상기 재제동 구간에서 상기 브레이크 패드의 위치가 상기 휠 속도의 변화에 연동되게 상기 전기 모터의 위치를 제어하는 전자 브레이크의 제어 방법.
제1항에 있어서,

상기 휠의 슬립은 상기 휠의 속도와 차량의 속도 차이로부터 계산되는 전자 브레이크의 제어 방법.