KR20140006003A - 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법 및 디바이스 - Google Patents

전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법 및 디바이스 Download PDF

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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은, 자동차들용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법에 관한 것으로, 유압 압력 챔버 (4) 를 포함하는 실린더-피스톤 어셈블리를 포함하는 전자적으로 제어가능한 압력 공급 유닛 (16) 에 의해 작동될 수 있는 적어도 하나의 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크 (9) 를 포함하며, 피스톤 (3) 은 미리 결정가능한 압력 목표 값 (PV , Soll) 이 유압 압력 챔버 (4) 에 설정될 수 있도록 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 의해 변위가능하며, 여기서 압력 공급 유닛 (30) 의 위치의 실제 액츄에이터 위치 값 (XAkt) 이 결정되고, 여기서 제어 디바이스 (40) 에 의해 액츄에이터 (1) 를 제어하기 위한 제어된 변수 (ωAkt , Soll, MAkt , Soll) 가 생성되며, 실제 액츄에이터 위치 값 (XAkt) 및 목표 액츄에이터 위치 값 (XMod , Soll, XAkt , Soll) 에 기초하여 제어 디바이스 (40) 에서 액츄에이터 (1) 의 위치 제어 (50) 가 수행되며, 여기서 미리 결정된 압력 목표 값 (PV , Soll) 에 기초하여 목표 액츄에이터 위치 값 (XMod,Soll, XAkt , Soll) 이 결정된다. 본 발명은 또한 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스에 관한 것이다.

Description

전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN ELECTROHYDRAULIC BRAKE SYSTEM}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법, 청구항 9 의 전제부에 따른 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스, 및 전기유압식 브레이크 시스템에 관한 것이다.
브레이크 바이 와이어 브레이크 시스템들은 자동차 기술에서 점점 더 널리 이용되고 있다. 이러한 브레이크 시스템들은 종종, 차량 운전자에 의해 작동가능한 브레이크 마스터 실린더뿐만 아니라, 전기적으로 제어가능한 압력 공급 유닛을 포함하며, 전기적으로 제어가능한 압력 공급 유닛에 의해 브레이크 바이 와이어 동작 모드에서 직접적으로 또는 브레이크 마스터 실린더를 통해 휠 브레이크들의 작동이 일어난다. 브레이크 바이 와이어 동작 모드에서 차량 운전자에게 기분 좋은 페달 감 (feel) 을 전하기 위해, 브레이크 시스템들은 보통 예를 들어, 브레이크 마스터 실린더에 동작가능하게 연결되는 브레이크 페달 감 시뮬레이션 장치를 포함한다. 브레이크 시스템을 활성화시키기 위해, 예를 들어, 하나 이상의 센서들로부터의 전기적 신호들을 평가하여 운전자의 브레이크 요청 (작동 요청) 을 결정하는 설정점 생성기가, 압력 공급 유닛을 활성화시키기 위한 기준 값을 결정하기 위해 제공된다. 그러나, 이러한 브레이크 시스템들에서, 압력 공급 유닛은 운전자에 의한 능동적 조정 없이 전자 신호들에 기초하여 작동될 수도 있다. 이러한 전자 신호들은 예를 들어, 차량 안정성 제어 시스템 (electronic stability program; ESC) 또는 차량 거리 제어 시스템 (distance control system; ACC) 에 의해 출력되어, 설정점 생성기가 이러한 신호들에 기초하여 압력 공급 유닛을 활성화시키기 위한 기준 값을 결정할 수도 있다.
국제 특허 출원 제 WO 2008/025797 A1 호에서 브레이크 시스템이 공지되는데, 브레이크 시스템이, 압력 공급 유닛에 압력을 가하지 않은 상태로 준비되어 있으며, 압력을 전기적으로 제어하기 위해 요구되는 압력 매체가 브레이크 마스터 실린더를 작동시키는데 이용되는 중간 챔버 내로 도입되고, 복잡함 및 유압 작동 에너지의 에너지면에서 바람직하지 않은 버퍼링을 없앨 수 있도록 하기 위해 요구에 따라 증가된 압력을 상기 압력 매체가 받도록 할 것이 제안된다. 이를 위해, 압력 공급 유닛은 실린더-피스톤 장치에 의해 형성되며, 실린더-피스톤 장치의 피스톤은 전기기계식 액츄에이터에 의해 작동될 수 있다. 브레이크 시스템은 압력 공급 유닛의 실제 압력을 검출하기 위한 압력 센서를 포함한다. 브레이크 시스템의 제어 시스템, 특히 압력 공급 유닛은 설명되지 않는다.
제 DE 10 2010 040 097 A1 호에서 설명된 브레이크 시스템은 브레이크 마스터 실린더 및 실린더-피스톤 장치에 의해 형성된 압력 공급 유닛을 포함하며, 실린더-피스톤 장치의 피스톤은 전기기계식 액츄에이터에 의해 작동될 수 있다. 각각의 휠 브레이크는 브레이크 마스터 실린더 및 압력 공급 유닛에 유압식으로 연결가능하다. 여기서, 또한, 압력 공급 유닛의 실제 압력을 검출하기 위한 압력 센서들이 제공된다. 압력 공급 유닛을 제어하는 방법도 여기서 상세히 설명되지 않는다.
미공개 문헌 제 DE 10 2011 076 675.8 호는 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크들에 연결되는 전기적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛을 갖는 자동차들용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법을 설명한다. 압력 공급 유닛은 유압식 압력 챔버를 갖는 실린더-피스톤 장치를 포함하며, 그 피스톤은 전기기계식 액츄에이터에 의해 휴지 포지션에 대해 변위가능하다. 압력 공급 유닛을 제어하기 위해, 압력 공급 유닛의 압력 기준 값 및 압력 실제 값에 기초하여 제어를 수행하는 압력 레귤레이터를 갖는 제어 디바이스가 제공된다. 이를 위해, 압력 실제 값은 따라서, 예를 들어, 상술된 브레이크 시스템들에서와 같이 압력 센서에 의해 결정되어야 한다.
압력 공급 유닛의 압력 실제 값을 결정할 필요 없이 압력 공급 유닛에 미리 결정된 압력 기준 값을 설정하는 것을 가능하게 하는 전기적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛을 갖는 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법 및 디바이스를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 특히, 브레이크 시스템은 압력 공급 유닛의 압력을 측정하기 위한 압력 센서 없이 동작할 수 있다.
이러한 목적은 청구항 1 에서 청구된 바와 같은 방법, 청구항 9 에서 청구된 바와 같은 디바이스, 및 청구항 14 에서 청구된 바와 같은 대응하는 브레이크 시스템에 의한 발명에 따라 달성된다.
본 발명은 액츄에이터의 위치 제어를 수행한다는 개념에 기초하며, 이러한 제어는 액츄에이터 위치 실제 값 및 미리 결정된 압력 기준 값에 기초하여 결정되는 액츄에이터 위치 기준 값에 기초한다.
본 발명에 따른 방법의 일 바람직한 실시형태에 따르면, 전기기계식 액츄에이터의 액츄에이터 토크 실제 값이 결정되어 제어를 위해 이용된다.
액츄에이터 위치 기준 값의 간단하고 빠른 결정을 위해, 액츄에이터 위치 기준 값은 바람직하게는 미리 결정된 압력/이동 특성에 기초하여 미리 결정된 압력 기준 값으로부터 결정된다.
실제 상황을 고려하기 위해, 액츄에이터 위치 기준 값을 결정하는 경우에, 바람직하게는 액츄에이터 토크 실제 값이 추가적으로 고려된다. 이러한 방식으로, 말하자면, 제 2 독립 입력 변수가 고려된다.
본 발명에 따른 방법의 일 바람직한 개선형태에 따르면, 압력 기준 값으로부터 계산된 (제 1) 액츄에이터 위치 기준 값의 정정이 액츄에이터 토크 실제 값에 기초하여 수행된다. 여기서, (제 1) 액츄에이터 위치 기준 값은 특히 바람직하게는 오직 압력 기준 값으로부터만 계산된다. 실제 상황에 대한 적응은 정정에 의해 영향을 받게 된다.
우선, 액츄에이터 토크 기준 값이 바람직하게는 압력 기준 값으로부터 결정되고, 그 다음에 (제 1) 액츄에이터 위치 기준 값의 정정을 위해 이용된다.
정정 액츄에이터 위치 값은 바람직하게는 압력 기준 값, 액츄에이터 토크 실제 값, 및 액츄에이터 가속 토크에 기초하여 결정된다. 이러한 정정 액츄에이터 위치 값은 그 다음에 특히 바람직하게는 압력 기준 값으로부터 계산된 액츄에이터 위치 기준 값에 가산된다. 이러한 결과로 초래된 액츄에이터 위치 값은 위치 제어에서 액츄에이터 위치 기준 값으로서 유리하게 이용된다.
정정 액츄에이터 위치 값이, 압력 기준 값으로부터 계산된 액츄에이터 토크 기준 값에 의한 감산을 통해 산출되는 차이와, 액츄에이터 토크 실제 값과 액츄에이터 가속 토크로부터의 차이를 통합함으로써 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법은 이른바 브레이크 바이 와이어 동작 모드에서 차량 운전자 및 또한 차량 운전자와는 독립적인 것 양방 모두에 의해 활성화될 수 있는 자동차들용 브레이크 시스템에서 유리하게 수행되며, 바람직하게는 브레이크 바이 와이어 동작 모드에서 동작되고, 오직 차량 운전자에 의한 동작만이 가능한 적어도 하나의 폴 백 (fall-back) 동작 모드에서 동작될 수 있다.
본 발명의 장점은, 압력 공급 유닛에 미리 결정된 압력 기준 값을 설정하기 위해, 압력 공급 유닛의 압력 실제 값을 결정할 필요가 없다는 것이다. 제어는 오직, 보통 활성화의 결과로서 어떠한 경우에도 이용가능한, 전자기계식 액츄에이터의 신호들, 예를 들어, 액츄에이터 토크와 액츄에이터 위치, 및 이들로부터 도출가능한 변수들에만 기초한다. 실제 압력 정보에 대한 필요한 등가의 파라미터는 오직 액츄에이터 신호들에 기초하여서만 결정된다. 압력 공급 유닛의 압력을 측정하기 위한 압력 센서가 그에 의해 브레이크 시스템에서 없어져, 생산 비용을 감소시킬 수 있다.
휠 브레이크 또는 브레이크들은 바람직하게는 압력 공급 유닛의 압력 챔버에 유압식으로 연결된다. 이러한 방식으로 압력 챔버로부터 배출된 압력 매체 부피가 휠 브레이크(들)로 바로 변위되며, 그로 인해 마찰 등으로 인한 스로틀링 (throttling) 영향들이 방지된다. 휠 브레이크가 압력 챔버로부터 유압식으로 분리될 수 있는 전기적으로 활성화가능한 유입구 밸브가 바람직하게는 하나의, 특히 각각의, 휠 브레이크와 압력 챔버 사이에 배치된다.
대안으로, 휠 브레이크(들)가 브레이크 마스터 실린더나 플로팅 (floating) 피스톤 장치의 유압 (유출구) 압력 챔버, 브레이크 마스터 실린더 피스톤, 또는 압력 공급 유닛의 압력 챔버의 압력에 의해 작동가능한 플로팅 피스톤 장치의 유입구 압력 측에 연결해제가능하도록 유압식으로 연결되는 것이 바람직하다. 휠 브레이크(들)는 그러면 더 이상 압력 공급 유닛의 압력 챔버에 유압식으로 직접적으로 연결되지 않고, 압력 공급 유닛에 의해 작동될 수 있다.
특히 각각의 휠 브레이크는 바람직하게는, 예를 들어, 전기적으로 활성화가능한 유출구 밸브를 통해 브레이크 유체 저장조에 연결가능하다.
실린더-피스톤 장치의 유압 압력 챔버가 적어도 하나의 전기적으로 활성화가능한 밸브를 통해 브레이크 유체 저장조에 연결가능한 것이 또한 바람직하다.
본 발명은 또한 청구항 9 에서 청구된 바와 같은 디바이스에 관한 것이다.
제어 디바이스는 바람직하게는, 결정 시에 기초로 가정되거나 기초로 취해진 상관성로부터 압력과 액츄에이터 위치 사이의 실제 상관성 (압력/부피 상관성) 의 동작가능하게 유도된 편차들을 고려하기 위해, 제 1 액츄에이터 위치 기준 값이 압력 기준 값 (PV , soll) 으로부터 결정되고, 제 1 액츄에이터 위치 기준 값의 정정이 액츄에이터 토크 실제 값에 기초하여 수행되는 제 1 기능 모듈을 포함한다. 제 1 액츄에이터 위치 기준 값은 특히 바람직하게는 미리 결정된 압력 이동 특성에 기초하여 압력 기준 값으로부터 결정된다.
휠 브레이크들과 연관된 밸브들의 스위칭 상태들, 및/또는 압력 제어 기능이 활성화되었는지 여부 및 선택적으로 어떤 압력 제어 기능이 활성화되었는지 여부에 관한 정보가 바람직하게는 제 1 기능 모듈에 추가적으로 공급된다. 스위칭 상태들 및/또는 정보는 특히 바람직하게는 제 1 액츄에이터 위치 기준 값을 결정하는데 이용된다.
본 발명에 따른 디바이스의 개선형태에 따르면, 제어 디바이스는 정정 액츄에이터 위치 값이 압력 기준 값, 액츄에이터 토크 실제 값, 및 액츄에이터 가속 토크에 기초하여 결정되는 제 2 기능 모듈을 포함한다. 정정 액츄에이터 위치 값을 이용하여, 제 1 액츄에이터 위치 기준 값의 모터 신호 기반 정정이 가능하다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법이 수행되거나 본 발명에 따른 디바이스를 포함하는 브레이크 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태들은 종속 청구항들 및 도면들을 참조하여 다음의 설명으로부터 자명하며:
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 일 예시적인 브레이크 시스템의 기본 회로 다이어그램을 개락적으로 도시하고,
도 2 는 본 발명에 따른 일 방법을 수행하기 위한 일 예시적인 제어 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 1 에, 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 자동차들용 예시적인 브레이크 시스템의 기본 회로 다이어그램이 개략적으로 나타내어진다. 브레이크 시스템은 브레이크 페달 (미도시) 및 전기적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 을 포함하여, 전기적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 에 의해 적어도 하나의 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크 (9) 를 작동시키기 위한 압력이 생성될 수 있다. 브레이크 페달의 작동 또는 운전자의 브레이킹 요청이 검출되고, 전자적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 이 그에 대응하여 전자적으로 활성화된다. 예에서, 전자적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 은 유압 압력 챔버 (4) 및 플런저 (plunger) 피스톤 (3) 을 갖는 실린더-피스톤 장치에 의해 형성된다. 플런저 피스톤 (3) 은 적절한 송신부 (2) 를 갖는 전기기계식 액츄에이터, 예를 들어, 전기 모터 (1) 에 의해 변위가능하여, 유압 압력 챔버 (4) 에 압력이 설정될 수 있다. 송신부 (2) 는 예를 들어, 회전 병진 (rotation-translation) 기어의 형태이다. 휠 브레이크 (9) 는 바람직하게는, 라인 (8, 5) 을 통해 압력 공급 유닛 (16) 의 압력 챔버 (4) 에 유압식으로 연결가능하거나 연결된다. 대안으로, 휠 브레이크(들)가 브레이크 마스터 실린더나 분할 피스톤 장치의 (유출구) 압력 챔버에 라인을 통해 유압식으로 연결가능하거나 연결되는 것이 가능하며, 브레이크 마스터 실린더나 분할 피스톤 장치의 피스톤은 (유입구) 압력 챔버/중간 챔버 (미도시, 예를 들어, 제 WO 2008/025797 A1 호 또는 제 DE 10 2009 054 985.4 호 참조) 를 통해 압력 공급 유닛에 의해 작동가능하다. 모든 경우들에서, (예를 들어, 운전자에 의한 또는 브레이크 제어 기능에 의한) 압력 요청 (PV , Soll) 은 전자적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 의 도움으로, 압력으로 전자적으로 변환되어 휠 브레이크(들) (9) 에 인가된다.
도 1 의 예시적인 브레이크 시스템은, 휠 브레이크들 (9) 에서의 브레이크 압력을 조절하기 위해, 라인 (5) 에 배치된 유입구 밸브 (6) 및 유출구 밸브 (7) 를 더 포함하며, 유출구 밸브 (7) 는 요구에 따라 휠 브레이크 (9) 를 압력 매체 저장조 (11) 에 연결할 수 있다. 압력 공급 유닛 (16) 의 압력 챔버 (4) 는 역류방지 밸브 (non-return valve) (13) 를 갖는 연결 라인 (12) 을 통해 압력 매체 저장조 (11) 에 연결되며, 역류방지 밸브 (13) 는 압력 매체 저장조 (11) 방향을 폐쇄하어, 압력 매체 저장조 (11) 로부터 압력 챔버 (4) 로 압력 매체를 이끈다.
브레이크 페달은 유리하게는 운전자에게 기분 좋은 페달 감을 전하는 브레이크 페달 감 시뮬레이션 장치와 협력한다. 브레이크 바이 와이어 (brake-by-wire) 동작 모드에서 브레이크 압력을 요청하기 위해 브레이크 페달을 작동시키는 경우, 운전자는 휠 브레이크 (9) 에 직접적으로 연결되지 않고, 적합한 페달 특성을 갖는 브레이크 페달 감 시뮬레이션 장치를 작동시켜, 운전자에게 요구된 브레이킹 요청의 충분히 정확한 양 (dosing) 을 인가하는 것이 가능해진다.
전자 모터 (1) 에 의해 이동 거리 (XAkt) 만큼 피스톤 (3) 의 휴지 위치 (XAkt,0) 로부터 브레이킹 중의 위치 (14) 로 압력 공급 유닛 (16) 의 피스톤 (3) 이 변위됨에 따라, 압력 챔버 (4) 로부터 라인 (5) 및 처음에 개방되어 있는 유입구 밸브 (6) 를 통해 휠 브레이크 회로 (8) 로 그리고 따라서 휠 브레이크 (9) 로 소정의 부피의 브레이크 유체가 변위된다. 브레이킹 압력이 그에 따라 휠 브레이크 (9) 에 생성된다.
피스톤 (3) 을 다시 휴지 위치 (XAkt ,0) 의 방향으로 움직임으로써 브레이크 압력 감소가 이루어질 수 있다. 그러나, 소정의 시간 동안 유입구 밸브 (6) 를 폐쇄하고 유출구 밸브 (7) 를 개방함으로써, 밸브 조합 (6, 7) 을 통해, ABS (anti-lock control) 의 경우에 필요한 바와 같은 급속한 브레이크 압력 감소가 또한 가능하다. 브레이크 유체가 그러면 휠 브레이크 (9) 에서 흘러나와 라인 (8) 을 통해 유출구 밸브 (7) 및 라인 (10) 을 통과하여 압력 매체 저장조 (11) 로 간다. 이러한 압력 감소 방안은 압력 챔버 (4) 가 복수의 휠 브레이크들에 연결되는 경우에 특히 유용한데, 복수의 휠 브레이크들의 브레이크 압력들은 휠 개별식 방식으로 제어될 것이다.
원칙적으로, 추가적인 라인들 (5) 이 휠 브레이크 회로들 (8) 에 놓여진다는 점에서 도 1 에 나타내어진 브레이크 시스템은 임의의 원하는 개수의 휠 브레이크들 (9) 로 확장될 수 있으며, 각각의 휠 브레이크 (9) 는 바람직하게는 유입구 밸브 (6) 및 유출구 밸브 (7) 를 포함하는 개별적인 밸브 쌍을 갖는다. 안전상의 이유들로 브레이크 시스템의 다중 회로 구성을 제공하기 위해, 압력 공급 유닛은 또한 2 개 이상의 피스톤들 (3) 및 2 개 이상의 압력 챔버들 (4) 을 포함할 수도 있다. 승용차에 있어서는 이중 회로 시스템이 적절하며, 2 개의 휠 브레이크들 (9) 이 각각의 경우에 2 개의 압력 챔버들 (4) 중 하나의 압력 챔버에 연결된다. 압력 공급 유닛은 그러면 (하나의 피스톤이 액츄에이터에 의해 직접적으로 작동되는) 2 개의 피스톤들 및 2 개의 압력 챔버들을 갖는 피스톤-실린더 장치로, 또는 하나의 피스톤과 하나의 압력 챔버를 각각 포함하는 2 개의 피스톤-실린더 장치들에 의해 구성될 수 있다. 압력 제어 밸브들을 구성하기 위한 대안적인 실시형태들이 또한 가능하다.
본 발명에 따른 방법을 구현하기 위한 다른 예시적인 브레이크 시스템들이 제 WO 2008/025797 A1 호 및 미공개된 제 DE 10 2009 054 985 호에서 설명된다.
예에서, 액츄에이터 (1) 의 위치 또는 설정, 예를 들어, 전기 모터의 모터 각 위치 또는 로터 위치 각이 검출되는 측정 디바이스 (17) 가 제공된다. 액츄에이터 (1) 의 전기 모터는 바람직하게는 전자식 정류 모터이다. 이후부터는 예로서 FOC (field-oriented control) 가 이용되는 것으로 가정된다. 이러한 FOC 와 함께, 예를 들어, 모터 전류 또는 모터 전류들로부터 이러한 모터 토크 (MAkt) 가 결정되고, 예를 들어, 센서에 의해 실제 모터 각 위치 (φMot) 가 결정된다.
모터 각 위치 (φMot) 에 기초하여, 플런저 피스톤 (3) 의 실제 위치/실제 이동 (XAkt) 이 식
XAkt = υ * (φMot - φMot ,0),
에 의해 확인되는데, 여기서 인자 υ 은 미리 결정된 송신 (2) 의 비율을 나타내고, 값 φMot ,0 은 액츄에이터의 휴지 위치 (XAkt ,0) 에 대응하고 알려져 있거나 결정될 수 있는 각 오프셋 값을 나타낸다. 공식의 표현을 간단히 하기 위해, 이러한 값은 보통 XAkt ,0 = 0 으로 가정된다. 모터 각 위치 (φMot) 또는 액츄에이터 위치/이동 (XAkt) 의 사소한 시간 차이 또는 2 배의 시간 차이에 의해, 액츄에이터의 속도 (ωAkt) 또는 가속도가 획득된다.
또한, 예에서의 브레이크 시스템은 전자 제어 및 통제 유닛 (18) 을 포함하는데, 전자 제어 및 통제 유닛 (18) 에 압력 공급 유닛 (16) 에 대한 압력 기준 값 (PV , Soll) 및 액츄에이터 변수들 위치 (XAkt) (또는 모터 각 위치 (φMot)) 및 토크 (MAkt)가 제공되고, 전자 제어 및 통제 유닛 (18) 에서 압력 공급 유닛 (16) 및 액츄에이터 (1) 의 활성화 (19) 에 대한 조작된 변수 (ωAkt , Soll, MAkt , Soll) 가 형성된다.
브레이크 페달을 작동시킴으로써 운전자가 자동차의 모든 휠들에 대해 일반적인 브레이크 압력을 요청하는 경우, 또는 운전자 보조 기능 (예를 들어, ACC (adaptive cruise control), HSA (hill start assist), HDC (hill descent control) 등) 에 의해 이러한 압력 요청이 이루어지는 경우, 또는 특정 휠 개별식 브레이크 압력 제어 기능, 예를 들어, ABS (anti-lock system), TCS (traction control system) 나 ESP, ESC (electronic stability program) 가 활성화되는 경우, 제어 방법에 의해 압력 공급 유닛 (16) 에 미리 결정된 압력 (PV , Soll) 또는 압력 곡선 (PV , Soll(t)) 을 설정할 필요성이 항상 발생한다. 운전자 보조 기능은, 브레이크 페달에 의해 트리거링된 운전자의 기본 브레이킹 요청과 유사하게, 보통 모든 휠 브레이크들 (9) 에 대한 "전역 (global)" 브레이크 압력을 요청한다. 이러한 경우들에서, 유입구 밸브들 (6) 개방과 함께 피스톤 (3) 의 변위에 의해 모든 브레이크 회로들 (8) 에서 동등하게 압력이 생성된다. 일반적으로, ABS (anti-lock function) 는 오직 개개의 휠 브레이크들 (9) 에 대한 압력 챔버 (4) 에 가해지는 압력만을 제한하거나 감소시켜, 상기 휠 브레이크들 (9) 이 원하는 최적의 브레이크 슬립 조건을 유지하게 한다. TCS (traction control) 의 경우에, 과도한 구동 토크의 결과로 회전하려는 경향이 있는 개개의 휠 브레이크들 (9) 은 특정화된 방식으로 브레이크된다. 이를 위해, 압력 챔버 (4) 에서 피스톤 (3) 의 변위에 의해, 운전자에 의해 요청되지 않았던 압력이 브레이크 시스템에서 활발히 생성된다. 압력 챔버 (4) 로부터의 압력은 그 다음에 휠 개별식 방식으로 밸브들 (6, 7) 을 통해 브레이크될 휠의 휠 브레이크 (9) 내로 향하게 되며, 반면 제어되지 않은 채로 있는 다른 휠들의 휠 브레이크들 (9) 은 휠 브레이크들 (9) 의 유입구 밸브들 (6) 에 의해 압력 챔버 (4) 로부터 분리된다. 이 경우는 ESP, ESC (electronic stability program) 에 대한 것과 유사하다. 여기서, 브레이크 압력들이 마찬가지로 개개의 휠 브레이크들 (9) 에 활발히 그리고 휠 선택적으로 가해져, 수직 축에 대한 차량의 역학들 (dynamics) 에 영향을 미친다. 모든 경우들에서, 가장 높은 브레이킹 압력 요청을 가진 휠 브레이크에 필요한 압력이 확실히 공급될 수 있도록, 압력 챔버 (4) 내의 압력이 유리하게 설정된다. 압력 챔버 (4) 에서 생성되는 압력보다 적은 압력을 요구하는 휠 브레이크에서는, 휠 브레이크와 연관된 유입구 밸브 (6) 를 계속적으로 또는 간헐적으로 폐쇄함으로써 압력이 제한된다. 휠이 그러면 이미 설정된 압력보다 낮은 압력을 요구해야할 경우, 및 압력 공급 유닛 (16) 의 압력이 원하는 휠 브레이크 압력보다 높은 경우, 연관된 유출구 밸브 (7) 에 의해 휠 브레이크 (9) 로부터 저장조 (11) 내로 압력 매체가 방출된다.
본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 일 예시적인 제어 디바이스가 도 2 에서 개략적으로 나타내어진다. 제어 디바이스 (40) 는 액츄에이터 (1) 의 적절한 활성화에 의해 압력 공급 유닛 (16) 의 원하는 기준 압력 또는 기준 압력 곡선 (PV , Soll) 을 설정하는 것을 제공한다. 기준 압력 (PV , Soll) 에 대한 값은 설정점 생성기에 의해 미리 결정되고, 예를 들어, 상술된 요청들에 기초하여 생성된다. 제어 디바이스 (40) 는 기본적으로 2 개의 기능 그룹들: 기능 모듈 "압력/부피 특성부" (20) 및 기능 모듈 "액츄에이터 위치 제어부" (50) 를 포함한다. 유리하게는, 제어 디바이스 (40) 는 또한 예에서 기능 모듈 "모터 신호 기반 특성 정정부" (60) 를 포함한다. 기능 모듈들 (20, 50, 및 60) 은 하기에서 좀더 상세히 설명된다. 대응하는 제어 방법은, 미리 결정된 기준 압력 (PV , Soll) 을 제외하고, 오직 액츄에이터 신호들, 즉, 액츄에이터 위치 (XAkt) 및 유리하게는 또한 액츄에이터 토크 (MAkt) 에만 기초한다. 압력 공급 유닛 (16) 의 측정된 실제 압력은 이용되지 않는다.
기능 모듈 "압력/부피 특성부" (20) 에서, (고려 중인 브레이크 시스템을 특징짓는) 브레이크 압력/부피 테이크 업 (take-up) 특성에 대한 모듈에 의해 기준 압력 (PV , Soll) 의 대응하는 액츄에이터 기준 위치 (XMod , Soll) 로의 변환이 일어난다. 이러한 브레이크 압력/부피 테이크 업 특성은, 예를 들어, 제어 및 통제 유닛 (18) 에서 기능 상관성 또는 특성 곡선 (압력-이동 상관성, 또는 압력-위치 상관성) 의 형태로 미리 결정되어 저장된다.
액츄에이터 기준 위치를 결정할 시에, 예를 들어, 동작상 유도된, 실제 브레이킹 특성, 즉, 실제 압력/부피의, 미리 결정된 브레이크 압력/부피 테이크 업 특성과의 편차들을 고려하기 위해, 예에서 기능 모듈 "모터 신호 기반 특성 정정부" (60) 가 제공된다. 기능 모듈 "모터 신호 기반 특성 정정부" (60) 의 출력 신호는 정정 이동 거리 (ΔXKorr) 이며, 정정 이동 거리 (ΔXKorr) 에 기능 모듈 "압력/부피 특성부" (20) 의 액츄에이터 기준 위치 (XMod , Soll) 가 블록 (65) 에서 추가적으로 겹쳐진다. 블록 (66) 에서 최대 가능 액츄에이터 위치 (XAkt , max) 에 대한 제한이 선택적으로 일어나며, 블록 (66) 의 출력 신호인 액츄에이터 기준 위치 (XAkt , Soll) 가 뒤따르는 기능 모듈 "액츄에이터 위치 제어부" (50) 에 대한 입력 신호를 구성한다.
예를 들어, 대응하는 휠 브레이크 (9) 와 연관된 밸브 조합들 (6, 7) 을 이용하여 수행되는 (ABS (anti-lock control) 또는 ESC (stability control) 와 같은) 휠 개별식 압력 제어 기능들은 피스톤의 이동 (액츄에이터 이동 (XAkt)) 과 압력 공급 유닛 (16) 에서 확립되는 압력 (PV) 사이의 상관성에서의 변화를 가져오고, 특성 정정부 (60) 에 의해 보상될 수 있다.
기능 모듈 "모터-신호 기반 특성 정정부" (60) 에 의한 정정 영향을 가능한 한 작게 유지하기 위해, 본 발명의 특히 유리한 예시적인 실시형태에 따라, 휠 브레이크들 (9) 과 연관된 밸브 조합들 (6, 7) 의 스위칭 상태들, 뿐만 아니라 기준 압력 신호 (PV , Soll) 가 또한 기능 모듈 "압력/부피 특성부" (20) 에 공급된다. 이러한 추가적인 (선택적) 정보는 점선 화살표 (21) 로 도 2 에서 가리켜진다. 스위칭 정보에 기초하여, 얼마나 많은 휠 브레이크들이 압력 공급 유닛 (16) 에 연결되는지가 확인될 수 있다. 휠 브레이크들과 연관된 각각의 압력-부피 특성들을 고려함으로써, 이제 미리 결정된 기준 압력 또는 기준 압력 변화에 대해, 어느 부피 또는 부피 변화가, 압력 공급 유닛 (16) 에 연결된 휠 브레이크들로 변위되어야 하는지가 확인될 수 있다. 기능 모듈 "압력/부피 특성부" (20) 의 위치 명령 (XMod , Soll) 에 의해 압력 (PV) 의 보다 정확한 제어가 그에 따라 달성되고, 기능 모듈 "모터 신호 기반 특성 정정부" (60) 에 의한 감소된 정정 영향이 성취된다.
예시적인 기능 모듈 "모터 신호 기반 특성 정정부" (60) 에서, 압력 (PV) 이 모터가 대응하는 역 토크를 가함으로써 보상해야하는 토크 (MPrs , Last) 에 의해 액츄에이터 (1) 의 로딩을 가져오기 때문에, 전기기계식 액츄에이터 (1), 예를 들어, 적합한 송신을 갖는 전기 모터에 의해 유압 압력 챔버 (4) 에 압력이 설정될 수 있는, 본원에서 고려된 장치에 있어서, 압력 챔버 (4) 에 설정된 압력 (PV) 과 모터 토크 (MAkt) 사이에 비례 상관성이 존재한다는 사실이 이용된다. 블록 (61) 에서, 예를 들어, 송신 (2) 의 비율 (υ), 피스톤 (3) 의 면적, 및 모터 토크의 결정된 증가 (요청된 압력 증가) 또는 감소 (요청된 압력 감소) 의 효율을 고려하여, 기능 모듈 (60) 에 공급된 기준 압력 (PV , Soll) 으로부터, 비례 상관성을 가정하여, 대응하는 모터 기준 토크 (MMod , Soll) 가 결정된다. 또한, 기능 모듈 (60) 의 블록 (62) 에서, 예를 들어, 기능 모듈 (60) 에 공급되는 모터 전류를 통해 확인된 모터 토크 (MAkt), 및 액츄에이터의 가속도를 나타내는 가속 토크 (Macc) 로부터 차이가 형성되고, 예를 들어, 액츄에이터의 관성의 미리 결정된 시점 및 2 배의 시간 차이에 의한 액츄에이터 위치 (XAkt) 로부터 결정된 액츄에이터 가속도가 결정되고, 블록 (61) 의 모터 기준 토크 (MMod , Soll) 로부터 결과로 초래된 토크 신호 (63) 가 블록 (67) 에서 감산된다. 결과로 초래된 차이 토크 (ΔMPrs) 로부터 정정 이동 (ΔXKorr) 이 모듈 (64) 에서 통합되며, 정정 이동 (ΔXKorr) 은 상술된 바와 같이 기능 모듈 (20) 의 액츄에이터 기준 위치 (XMod , Soll) 를 정정하는데 이용된다 (블록 (65)).
예시적인 "모터-신호 기반 특성 정정부" (60) 의 기본 원리는, MAkt 및 MAcc 로부터 형성된 토크 신호 (63) (MAkt-Macc) 가 요청된 기준 토크 신호 (MMod , Soll) 에 대응하지 않는 한, 정정 이동 (ΔXKorr) 이 그 차이의 함수 (ΔMPrs) 로서 통합되는 방식으로 동작한다. 토크 차이 (ΔMPrs) 가 제로와 같다면, 정정 이동 (ΔXKorr) 은 더 이상 변하지 않는다. 이러한 경우에, 차이 (MAkt-MAcc) 는 요청된 신호 (MMod , Soll) 에 대응하는데, 이는 결과적으로, 압력 공급 유닛 (16) 의 압력 (PV) 에 대한 요청된 기준 값 (PV , Soll) 이 액츄에이터 (1) 에 의해 설정되었음을 의미한다.
기능 모듈 "액츄에이터 위치 제어부" (50) 는 예에서 종속된 (모터) 속도 제어기 (32) 와 함께 위치 제어기 (30) 를 포함한다. 액츄에이터의 기준 위치 (XAkt,Soll) 및 액츄에이터의 현재의 실제 위치 (XAkt) 가 위치 제어기 (30) 에 공급된다. 위치 제어기 (30) 는 기준 (모터) 속도 (ωSoll , Ctrl) 를 명시함으로써 요청된 기준 위치 (XAkt,Soll) 와 실제 위치 (XAkt) 사이의 편차를 조절하며, 기준 (모터) 속도 (ωSoll,Ctrl) 는 최소 또는 최대 허용 기준 속도 (ωMin 또는 ωMax) 로 제한하기 위해 제한 기능부 (31) 에 공급된다. 제한 기능부 (31) 를 포함하여 위치 제어기 (30) 의 출력 값이 액츄에이터 (1) 의 모터 속도 (ωAkt , Soll) 에 대한 기준 값이며, 모터 속도 (ωAkt , Soll) 는 입력 변수로서 속도 제어기 (32) 에 송신된다. 속도 제어기 (32) 의 다른 입력 변수는 액츄에이터의 실제 모터 속도 또는 실제 속도 (ωAkt) 이다. 모터 속도 (ωAkt) 의 실제 값은, 상술된 바와 같이, 예를 들어, 액츄에이터 위치 (XAkt) 로부터 결정된다. 최소 또는 최대 허용 모터 토크 (MMin 또는 MMax) 로 제한하기 위한 토크 제한부 (33) 후의, 속도 제어기 (32) 의 출력 값은 모터 토크 (MAkt , Soll) 이다.
기능 모듈 "액츄에이터 위치 제어" (50) 의 대안적인 구현이 또한 원칙적으로 가능하다.

Claims (14)

  1. 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법으로서,
    유압 압력 챔버 (4) 를 갖는 실린더-피스톤 장치를 포함하는 전자적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 에 의해 작동될 수 있는 적어도 하나의 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크 (9) 를 포함하며, 피스톤 (3) 은 미리 결정가능한 압력 기준 값 (PV , Soll) 이 상기 유압 압력 챔버 (4) 에 설정될 수 있도록 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 의해 변위가능하며, 상기 압력 공급 유닛 (16) 의 위치의 액츄에이터 위치 실제 값 (XAkt) 이 확인되고,
    상기 액츄에이터 (1) 를 활성화시키기 위한 조작된 변수 (ωAkt , Soll, MAkt , Soll) 는 제어 디바이스 (40) 에 의해 생성되며, 상기 액츄에이터 (1) 의 위치 제어 (50) 는 상기 액츄에이터 위치 실제 값 (XAkt) 및 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod , Soll, XAkt,Soll) 에 기초하여 상기 제어 디바이스 (40) 에서 수행되고, 상기 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod , Soll, XAkt , Soll) 은, 미리 결정된 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) 에 기초하여 특히 계산되어, 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod , Soll, XAkt , Soll) 은 압력과 위치 사이의 미리 결정된 상관성에 기초하여 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) 으로부터 결정되는 (20) 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기기계식 액츄에이터 (1) 의 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt) 이 확인되고, 상기 액츄에이터 위치 기준 값 (XAkt , Soll) 을 결정할 시에 상기 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt) 이 추가적으로 고려되는 (60, 65) 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    특히 오직 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) 으로부터만 계산된 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod , Soll) 의 정정 (60, 65, ΔXkorr) 은 상기 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt) 에 기초하여 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod , Soll) 의 상기 정정 (60, 65, ΔXkorr) 에 이용되는 액츄에이터 토크 기준 값 (MMod , Soll) 은 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) (64, 65) 으로부터 결정되는 (67) 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    정정 액츄에이터 위치 값 (ΔXkorr) 은 상기 압력 기준 값 (PV , Soll), 상기 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt), 및 액츄에이터 가속 토크 (Macc) 에 기초하여 결정되는 (60) 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정정 액츄에이터 위치 값 (ΔXkorr) 은 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) 으로부터 계산된 상기 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod , Soll) 에 가산되고 (65, XAkt , Soll), 특히, 결과의 액츄에이터 위치 값은 상기 액츄에이터 위치 기준 값 (XAkt , Soll) 으로서 위치 제어부 (50) 에 공급되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt) 과 상기 액츄에이터 가속 토크 (Macc) 의 차이가 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) 으로부터 계산된 액츄에이터 토크 기준 값 (MMod,Soll) 으로부터 감산되고, 이러한 차이 (ΔMPrs) 는 상기 정정 액츄에이터 위치 값 (ΔXkorr) 을 형성하기 위해 통합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하는 방법.
  9. 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스로서,
    압력 챔버 (4) 에 미리 결정가능한 압력 기준 값 (PV , Soll) 이 설정될 수 있는 전자적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 을 포함하며, 상기 압력 공급 유닛 (16) 의 위치의 액츄에이터 위치 실제 값 (XAkt) 을 확인하기 위한 수단 (17) 을 특히 포함하며, 전기기계식 액츄에이터 (1) 의 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt) 을 확인하기 위한 수단을 포함하며, 상기 액츄에이터 (1) 를 활성화시키기 위한 조작된 변수 (ωAkt , Soll, MAkt , Soll) 를 생성하는 제어 디바이스 (40) 를 포함하고,
    상기 제어 디바이스 (40) 는, 상기 액츄에이터 위치 실제 값 (XAkt), 및 미리 결정된 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) 에 기초하여 특히 계산되어, 결정된 액츄에이터 위치 기준 값 (XAkt , Soll) 이 입력 변수들로서 공급되는 위치 제어 디바이스 (50, 30) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치 제어 디바이스 (50, 30) 는 종속된 속도 제어기 (32) 와 함께 위치 제어기 (30) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스 (40) 는, 특히, 압력과 위치 사이의 미리 결정된 상관성에 기초하여, 상기 압력 기준 값 (PV , Soll) 으로부터 제 1 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod,Soll) 이 결정되고 (20), 상기 제 1 액츄에이터 위치 기준 값 (XMod , Soll) 의 정정 (65) 이 상기 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt) 에 기초하여 수행되는 제 1 기능 모듈 (20, 65) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스 (40) 는 상기 압력 기준 값 (PV , Soll), 상기 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt), 및 액츄에이터 가속 토크 (Macc) 에 기초하여 정정 액츄에이터 위치 값 (ΔXkorr) 이 결정되는 제 2 기능 모듈 (60) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법이 상기 제어 디바이스 (40) 에서 수행되는 것을 특징으로 하는 전기유압식 브레이크 시스템을 제어하기 위한 디바이스.
  14. 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템으로서,
    유압 압력 챔버 (4) 를 갖는 실린더-피스톤 장치를 포함하는 전자적으로 활성화가능한 압력 공급 유닛 (16) 에 의해 작동될 수 있는 적어도 하나의 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크 (9) 를 포함하며, 피스톤 (3) 은 미리 결정가능한 압력 기준 값 (PV , Soll) 이 상기 유압 압력 챔버 (4) 에 설정될 수 있도록, 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 의해 변위가능하며, 상기 브레이크 시스템은, 상기 압력 공급 유닛 (16) 의 위치의 액츄에이터 위치 실제 값 (XAkt) 을 확인하기 위한 수단 (17) 을 특히 포함하며, 상기 전기기계식 액츄에이터 (1) 의 액츄에이터 토크 실제 값 (MAkt) 을 확인하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 브레이크 시스템은 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 방법이 수행되는 제어 및 통제 유닛 (18) 을 포함하거나, 상기 브레이크 시스템은 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 전기유압식 브레이크 시스템.
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