KR20110029269A

KR20110029269A - 차량 자세 제어 장치의 제동방법

Info

Publication number: KR20110029269A
Application number: KR1020090086867A
Authority: KR
Inventors: 양주호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2011-03-23
Also published as: KR101302613B1

Abstract

본 발명은 페이딩 제동 제어 시 자동변속기를 협조 제어하여 제동력을 향상시키는 차량 자세 제어 장치의 제동방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 추가적인 장치나 센서가 필요없이 기존의 차량 자세 제어 장치를 이용하여 페이딩 상황에서 브레이크에 의한 제동 압력 증가로 추가적인 제동력을 발생시키는 것과 더불어 자동변속기의 시프트 다운(shift down)에 의한 저항력(Drag Force)을 이용하여 휠 제동력으로 부족할 수 있는 차량 제동력을 높일 수 있다.

Description

차량 자세 제어 장치의 제동방법{BRAKE METHOD OF ELECTRONIC STABILITY CONTROL IN A VEHICLE}

본 발명은 차량 자세 제어 장치의 제동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 페이딩 제동 제어 시 자동변속기를 협조 제어하여 제동력을 향상시키는 차량 자세 제어 장치의 제동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 전자 자세 제어 장치(Electronic Stability Control;ESC)는 차량의 주행 자세를 최적으로 제어하기 위한 장치로, 제동 시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System;이하, ABS라 한다)과, 차량의 급발진 또는 급가속 시 구동 휠의 슬립을 방지하는 트랙션 제어 시스템(Traction Control System;이하, TCS라 한다)을 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행 안정성을 확보해 준다.

차량의 주행 중 브레이크를 밟으면 차량의 운동에너지는 브레이크에서 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 제동하게 된다. 이때 발생되는 열은 속도와 주위 온도, 제동 간격 등에 의해 좌우되는데, 고온, 고속에서 제동하게 되면 브레이크에 상당히 큰 온도가 발생된다. 온도가 심하게 상승하면 이는 브레이크 제동 마찰력을 저하시켜 제동거리가 길어지게 되는데 이를 브레이크 페이딩(Brake fading) 현상이라 한다. 브레이크 페이딩 상황에서 원하는 제동거리를 얻기 위해 차량 자세 제어 장치에서는 페이딩 제동 보상(Fading Brake Compensation;FBC) 기능을 수행한다.

페이딩 제동 보상 기능은 페이딩 상황 시 차량 자세 제어 장치의 모터를 작동시켜 제동 유체를 각 휠의 제동 실린더로 펌핑함으로써 각 휠의 제동 압력을 높여 원하는 제동력과 감속도를 얻는다. 페이딩 상황은 운전자가 제동 시 마스터 실린더의 압력이 충분한데도 감속도가 나오지 않고 ABS가 작동하지 않을 때로 정의한다. 이때 페이딩 제동 제어에서 발생되는 제동 압력은 일반적인 제동 압력의 두 배 가까이 되어 차량 자세 제어 장치의 하드웨어와 제동장치에 큰 무리를 주게 되고, 온도도 더욱 높이게 되며, 그 하드웨어의 내구 때문에 그 상승에도 한계가 있어 아주 높은 온도 상황에서 심한 패드의 마찰력 저하나 베이퍼락(Vapor lock) 현상까지 발생된다면 하드웨어가 견딜 수 있는 최대 압력에서도 최대 제동력을 얻기가 힘들다.

이를 위해 종래에는 브레이크의 온도 상승으로 인해 제동력 상실이 발생되는 문제를 해결하기 위한 방법으로 제동장치에 추가적인 공기이동장치로 더 많은 공기 흐름을 공급하여 패드와 디스크의 온도를 낮추거나 온도계를 사용하여 브레이크 온도를 측정한 후 페이딩 온도 이상이 되면 공기 이동 장치를 작동시키는 등의 온도를 제어하는 방법이 있다. 그리고 페이딩 온도 이상이 되면 자동변속기의 기어를 시프트 다운(shift down)하여 추가적인 제동력을 얻는 방법 등도 있다. 그러나 이러한 방법들은 추가적인 센서나 장치가 필요하여 설치 공간이 필요하고 차량의 가 격을 상승시킬 수 있다.

본 발명은 추가적인 장치나 센서가 필요없이 기존의 차량 자세 제어 장치를 이용하여 브레이크에 의한 제동력뿐만이 아니라 자동변속기의 시프트 다운에 의한 저항력(Drag Force)을 이용하여 제동력을 향상시키는 차량 자세 제어 장치의 제동방법을 제시하고자 한다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 의한 차량 자세 제어 장치의 제동방법은, 차량의 제동 시, 차량의 휠 속도와 마스터 실린더의 압력을 감지하는 단계; 휠 속도에 근거하여 차량의 감속도를 계산하는 단계; 차량의 감속도와 마스터 실린더의 압력을 비교하여 제동장치의 페이딩을 감지하는 단계; 제동장치의 페이딩이 감지되면, 휠 제동 압력을 높이는 동시에 기어를 시프트 다운하여 페이딩 제동 보상 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 제동장치의 페이딩을 감지하는 단계는, 차량 자세 제어 장치에 마련된 휠 속도센서와 압력센서를 이용하여 차량의 휠 속도와 마스터 실린더의 압력을 감지하고, 이를 근거로 제동장치의 페이딩을 감지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제동장치의 페이딩을 감지하는 단계는, 차량의 감속도가 마스터 실린더의 압력에 의한 감속도보다 작으면 페이딩 제동 보상 제어로 진입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 페이딩 제동 보상 제어는 차량에 필요한 감속도를 얻기 위해 제동력 보상 값을 차량 자세 제어 장치에 전달하여 휠 제동 압력을 높이고, 자동변속기에 기어 단수를 강제 시프트 다운하여 엔진 브레이크를 작동시키는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 추가적인 장치나 센서가 필요없이 기존의 차량 자세 제어 장치를 이용하여 페이딩 상황에서 브레이크에 의한 제동 압력 증가로 추가적인 제동력을 발생시키는 것과 더불어 자동변속기의 시프트 다운(shift down)에 의한 저항력(Drag Force)을 이용하여 휠 제동력으로 부족할 수 있는 차량 제동력을 높일 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량 자세 제어 장치의 구성 블록도이다.

도 1에서, 본 발명의 실시예에 의한 차량 자세 제어 장치는 제동장치(10), 압력센서(20), 휠 속도센서(30), 가속도센서(40), ESC 제어부(50), 브레이크 제어부(60), 엔진 제어부(70), 자동변속기 제어부(80)를 포함한다.

제동장치(10)는 차량의 제동 시 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 요구 제동량을 ESC 제어부(50)에 전달하고, 압력센서(20)는 운전자의 요구 제동량에 따라 변경되는 마스터 실린더의 압력을 감지하여 ESC 제어부(50)에 전달한다.

휠 속도센서(30)는 차량의 휠(FL, RR, RL, FR)에 각각 설치되어 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도를 감지하여 ESC 제어부(50)에 전달하고, 가속도센서(40)는 차량의 가속도를 감지하여 ESC 제어부(50)에 전달한다.

ESC 제어부(50)는 제동장치(10), 압력센서(20), 휠 속도센서(30) 및 가속도센서(40)로부터 전달된 신호를 입력받아 제동력과 휠 거동을 판단하고, 이에 따라 ABS 제동 제어인지 또는 페이딩 제동 보상 제어인지를 판단하여 브레이크 제어부(60), 엔진 제어부(70) 및 자동변속기(80) 제어부를 제어하는 것으로, 제동력 판단부(51), 휠 거동 판단부(52), ABS 판단부(53), FBC(Fading Brake Compensation) 판단부(54)를 포함한다.

제동력 판단부(51)는 제동장치(10)와 압력센서(20)로부터 전달된 신호를 입력받아 제동력을 판단하고, 휠 거동 판단부(52)는 휠 속도센서(30)와 가속도센서(40)로부터 전달된 신호를 입력받아 휠 거동을 판단한다.

ABS 판단부(53)는 제동력 판단부(51)와 휠 거동 판단부(52)에서 판단된 정보를 이용하여 ABS 제동 제어를 판단한다.

FBC 판단부(54)는 ABS 제동 제어가 아니면 휠 속도센서(30)로부터 감지된 휠 속도와 압력센서(20)로부터 감지된 마스터 실린더의 압력을 이용하여 페이딩 제동 보상 제어를 판단하는 것으로, 휠 속도를 이용하여 차량의 감속도를 계산하고, 차량에 필요한 감속도를 얻기 위해 계산된 차량의 감속도와 마스터 실린더의 압력을 비교하여 차량의 감속도가 적절한가를 판단하여 제동 압력과 비교하여 차량의 감속도가 적절하지 않다고 판단되면 FBC 제어를 위해 제동량과 기어 단수를 결정한다.

브레이크 제어부(60)는 ESC 제어부(50)로부터 출력되는 제동신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하여 차량의 안정성을 최대한 확보하도록 ABS 제어블록(61)과 협조 제어하여 제동 압력을 발생한다.

엔진 제어부(70)는 ESC 제어부(50)로부터 출력되는 엔진제어신호에 따라 엔진 토크를 제어하여 차량의 안정성을 최대한 확보하도록 TCS 제어블록(71)과 협조 제어하여 엔진의 구동력을 제어한다.

자동변속기 제어부(80)는 ESC 제어부(50)로부터 출력되는 변속제어신호에 따라 차량 제동력을 높이도록 자동변속기 전자제어장치(Transmission Control Unit;이하, TCU라 한다) 제어블록(81)과 협조 제어하여 기어 단수를 조절하는 것으로, FBC 제어 진입 시 기어를 적절히 시프트 다운(shift down)하여 더 작은 제동 압력에서도 동일한 제동력을 얻도록 적절한 기어 단수를 자동변속기에 차량 통신(Controller Area Network;CAN)을 통해 전달한다.

이하, 상기와 같이 구성된 차량 자세 제어 장치의 제동방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 차량 자세 제어 장치에서 페이딩 제동 보상 시 제동방법을 나타낸 동작 순서도이다.

도 2에서, 운전자가 브레이크 페달을 조작하면 브레이크 페달에 가해지는 운전자의 요구 제동량을 제동장치(10)에서 감지하여 ESC 제어부(50)에 전달한다.

따라서, ESC 제어부(50)의 제동력 판단부(51)에서는 제동장치(10)로부터 전달된 신호를 입력받아 차량이 제동중인가를 판단한다(100).

단계 100의 판단 결과, 차량이 제동중이면 차량 휠(FL, RR, RL, FR)의 속도 를 휠 속도센서(30)에서 감지하여 ESC 제어부(50)에 전달한다(102).

이에 따라, ESC 제어부(50)의 ABS 판단부(53)에서는 휠 속도센서(30)로부터 전달된 신호를 입력받아 ABS 제어 진입인가를 판단한다(104).

단계 104의 판단 결과, ABS 제어 진입이면 ESC 제어부(50)는 브레이크 제어부(60)에 제동신호를 출력하여 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어함으로써 ABS 제어블록(61)과 협조 제어하여 제동 압력을 발생하는 ABS 제어를 수행한다(105).

한편, 단계 104의 판단 결과, ABS 제어 진입이 아니면 FBC 판단부(54)는 휠 속도센서(30)로부터 감지된 휠 속도와 압력센서(20)로부터 감지된 마스터 실린더의 압력을 이용하여 FBC 제어 진입인가를 판단한다(106).

단계 106의 판단 결과, FBC 제어 진입이 아니면 ESC 제어부(50)는 휠 속도를 이용하여 차량의 감속도를 계산한다(108). 차량의 감속도는 제동을 시작한 휠 속도에서 휠 속도가 안정속도 영역에 도달하는데 걸리는 시간을 설정하여 휠 속도의 차이와 시간을 이용하여 차량의 감속도를 계산한 후 계산된 감속도 만큼 차량을 감속시킨다.

그리고, 마스터 실린더 측에 설치된 압력센서(20)에서는 브레이크 페달의 작동에 따라 마스터 실린더에서 발생된 유압에 따른 제동 압력 값을 감지하여 ESC 제어부(50)에 전달한다(110).

따라서, ESC 제어부(50)는 압력센서(20)로부터 감지된 마스터 실린더의 제동 압력과 차량의 감속도를 비교하여 차량의 감속도가 적절한가를 판단한다(112).

단계 112의 판단 결과, 차량의 감속도가 마스터 실린더의 제동 압력에 의한 일반적인 감속도보다 크면 제동 압력과 비교하여 차량의 감속도가 적절하다고 판단하여 단계 100으로 피드백하여 이후의 동작을 진행한다.

한편, 단계 112의 판단 결과, 차량의 감속도가 마스터 실린더의 제동 압력에 의한 일반적인 감속도보다 작으면 제동 압력과 비교하여 차량의 감속도가 적절하지 않다고 판단하여 페이딩 제동 보상(FBC) 제어로 진입한다.

페이딩 제동 보상(FBC) 제어는 차량에 필요한 감속도를 얻기 위해 ESC 제어부(50)에서 제동량(제동력 보상 값)을 결정하여 브레이크 제어부(60)에 전달한다(114).

따라서, 브레이크 제어부(60)는 ESC 제어부(50)로부터 전달된 제동력 보상 값을 입력받아 휠 제동 압력을 증가시킨다.

이와 동시에, ESC 제어부(50)는 기어를 적절히 시프트 다운하기 위해 기어 단수를 결정하여 자동변속기 제어부(80)에 전달한다(116).

따라서, 자동변속기 제어부(80)는 ESC 제어부(50)로부터 전달된 기어 단수를 자동변속기에 강제 시프트 다운하여 엔진 브레이크를 작동하도록 한다.

이에 따라, 차량 자세 제어 장치가 페이딩 상황에서 제동 압력 증가로 추가적인 제동력을 발생시키는 것과 더불어 기어를 적절히 시프트 다운하게 됨으로써 더 작은 제동 압력에서도 동일한 제동력을 얻을 수 있는 페이딩 제동 보상(FBC) 제어를 수행한다(118).

보통 제동력을 높여 감속도를 높이는 방법은 휠 실린더에 제동유를 전달하여 압력을 높이는 시간이 최소 약 300msec정도 필요하다. 그러나 먼저 자동변속기를 통해 엔진 제어가 진입되면 이보다 신속하게 제동 감속도를 증가시킬 수 있다. 차량의 감속도는 최대 노면한계보다 클 수 없다. 전체 제동력이 휠 제동 압력에 더불어 자동변속기의 저항력(Drag Force)으로 분배되어 기존보다 휠 제동 압력이 낮아지게 되므로 차량 자세 제어 장치의 하드웨어의 내구도 덜 부담이 되게 된다. 또한 두 힘의 합력이 작용하므로 자칫 휠 제동력으로는 부족할 수 있었던 차량 제동력을 높일 수 있다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 제동장치 20 : 압력센서

30 : 휠 속도센서 40 : 가속도센서

50 : ESC 제어부 51 : 제동력 판단부

52 : 휠 거동 판단부 53 : ABS 판단부

54 : FBC 판단부 60 : 브레이크 제어부

70 : 엔진 제어부 80 : 자동변속기 제어부

Claims

차량의 제동 시, 상기 차량의 휠 속도와 마스터 실린더의 압력을 감지하는 단계;

상기 휠 속도에 근거하여 상기 차량의 감속도를 계산하는 단계;

상기 차량의 감속도와 상기 마스터 실린더의 압력을 비교하여 제동장치의 페이딩을 감지하는 단계;

상기 제동장치의 페이딩이 감지되면, 상기 휠 제동 압력을 높이는 동시에 기어를 시프트 다운하여 상기 페이딩 제동 보상 제어를 수행하는 단계를 포함하는 차량 자세 제어 장치의 제동방법.
제1항에 있어서,

상기 제동장치의 페이딩을 감지하는 단계는,

차량 자세 제어 장치에 마련된 휠 속도센서와 압력센서를 이용하여 상기 차량의 휠 속도와 상기 마스터 실린더의 압력을 감지하고, 이를 근거로 상기 제동장치의 페이딩을 감지하는 차량 자세 제어 장치의 제동방법.
제2항에 있어서,

상기 제동장치의 페이딩을 감지하는 단계는,

상기 차량의 감속도가 상기 마스터 실린더의 압력에 의한 감속도보다 작으면 상기 페이딩 제동 보상 제어로 진입하는 차량 자세 제어 장치의 제동방법.
제3항에 있어서,

상기 페이딩 제동 보상 제어는 상기 차량에 필요한 감속도를 얻기 위해 제동력 보상 값을 상기 차량 자세 제어 장치에 전달하여 상기 휠 제동 압력을 높이고, 자동변속기에 상기 기어 단수를 강제 시프트 다운하여 엔진 브레이크를 작동시키는 차량 자세 제어 장치의 제동방법.