KR20210010556A - 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법 및 브레이크 시스템 - Google Patents

자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법 및 브레이크 시스템 Download PDF

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크리슈티안 쿠르트
안네 자이델
울리히 로제
안드레아스 노이
롤란트 카스파리
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콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
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Abstract

본 발명은 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법에 관한 것이고, 진단 밸브는 더 이상 필요하지 않고, 대신 동적 압력의 생성 동안 체적 밸런스에 의해서 공기 체적 및 누출이 식별된다. 본 발명은 또한 연관된 브레이크 시스템에 관한 것이다.

Description

자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법 및 브레이크 시스템
본 발명은 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 브레이크 시스템에 관한 것이다.
통상적으로 브레이크 시스템, 특히 유압식 폴백 레벨 (hydraulic fall-back level) 을 가진 무진공 브레이크 시스템에서, 유압식 폴백 레벨 내에서 운전자가 적어도 2.44 m/s2 로 차량을 감속할 수 있을 것을 요구한다. 여기서, 유압식 폴백 레벨은 통상적으로 탠덤 마스터 브레이크 실린더 또는 마스터 브레이크 실린더의 형태로 설계될 수 있고, 이는 휠에서 각각의 휠 브레이크들에 연결된다. 본 출원과 관련하여, "마스터 브레이크 실린더" 라는 용어는 또한 기본적으로 탠덤 마스터 브레이크 실린더를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
2.44 m/s2 의 목표 감속은, 예를 들어 마스터 브레이크 실린더 체적의 구성을 통하여 달성된다. 하지만, 공기 및 누출은 목표 감속이 더 이상 달성되지 못하도록 구성을 위험하게 할 수 있다. 진단 밸브를 사용하여 공기 및 누출에 대한 마스터 브레이크 실린더 체적을 확인하는 것이 선행 기술에 공지되어 있다. 상기 진단 밸브는 통상적으로 마스터 브레이크 실린더와 저장소 사이에 배열된다.
본 발명의 목적은 이에 대한 대안, 예를 들어 보다 단순한 설계를 제공하는 것이다.
이는 각각의 독립 청구항들에 따른 방법 및 브레이크 시스템에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 다양한 개선예들이, 예를 들면 각각의 종속 청구항에서 발견될 수 있다. 청구항들의 내용은 명백한 참조에 의해 설명의 내용에 포함된다.
본 발명은 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법에 관한 것이다. 브레이크 시스템은, 적어도 하나의 브리더 구멍을 가진 마스터 브레이크 실린더, 전기 작동식 압력 발생기, 시뮬레이터, 시뮬레이터 밸브 및 메인 라인을 가진다. 마스터 브레이크 실린더는, 예를 들어 단일 마스터 브레이크 실린더 또는 탠덤 마스터 브레이크 실린더일 수 있음을 이해해야 한다.
마스터 브레이크 실린더는 메인 라인을 통하여 압력 발생기에 연결되고, 시뮬레이터는 시뮬레이터 밸브를 통하여 마스터 브레이크 실린더와 압력 발생기 사이의 메인 라인에 연결된다.
상기 방법은 이하의 단계들:
- 압력 발생기에 의해 체적 유동을 생성하는 단계로서, 상기 체적 유동은 압력 발생기에서 메인 라인을 통하여 마스터 브레이크 실린더로 유동하고 브리더 구멍을 통하여 마스터 브레이크 실린더를 나오는, 상기 체적 유동을 생성하는 단계,
- 특정 시간까지 압력 발생기에서 메인 라인으로 배출된 체적에서, 특정 시간까지 브리더 구멍을 통하여 마스터 브레이크 실린더를 나온 체적을 뺀 차이로서 체적 밸런스 (volume balance) 를 설정하는 단계,
- 상기 체적 밸런스를 기반으로 또는 체적 밸런스의 시간에 대한 프로파일을 기반으로 브레이크 시스템의 상태를 식별하는 단계
를 포함한다.
전술한 체적 밸런스 및/또는 시간에 대한 이의 미분 (derivative) 을 형성하여, 식별을 위한 진단 밸브를 사용할 필요없이, 마스터 브레이크 실린더 또는 브레이크 시스템의 주변 부분에서 누출 및 원하지 않는 공기와 같은 전형적인 결함을 식별할 수 있다. 이러한 방식으로, 진단 밸브를 생략할 수 있고, 이는 생산 프로세스의 비용을 절감하고 포장을 단순화시킨다.
브레이크 시스템은 통상적으로 추가 구성요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유입 밸브들 및 유출 밸브들과 같은 휠 밸브들을 포함할 수 있다. 이들은 또한 방법과 관련하여 유리하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 압력 발생기 및 마스터 브레이크 실린더가 휠들에서 분리되도록 유입 밸브를 폐쇄할 수 있다.
일 실시형태에서, 특정 시간까지 압력 발생기에서 메인 라인으로 배출된 체적은, 압력 발생기의 작동 데이터를 기반으로 결정된다. 예를 들어, 배출된 체적은 기계적 구성 및 인가된 전압 및/또는 전류 값들을 기반으로 추론될 수 있다.
일 실시형태에서, 특정 시간까지 브리더 구멍을 통하여 마스터 브레이크 실린더를 나온 체적은, 시간에 따른 브리더 구멍을 통한 체적 유동의 유출의 적분 (integration) 에 의해 결정된다. 이는 정확한 결정 수단인 것으로 입증되었다.
특히 브레이크 시스템 또는 마스터 브레이크 실린더에서 측정된 압력과 개구 파라미터를 기반으로 유출이 결정될 수 있다.
유출은 바람직하게는 개구 파라미터와 압력의 제곱근의 곱으로서; 그리고/또는 개구 파라미터와 압력의 곱으로서; 그리고/또는 한편으로는 제 1 개구 파라미터와 압력의 곱과 다른 한편으로는 제 2 개구 파라미터와 압력의 제곱근의 곱의 합으로서 결정된다.
이러한 산출 사양에 의하여, "덧셈과 뺄셈 이전의 곱셈과 나눗셈" 규칙을 근본적으로 준수해야함을 알아야 한다.
유출을 산출하기 위해 방금 언급한 절차는, 통상적인 응용분야에서 신뢰할 수 있는 것으로 입증되었다. 특히, 저온 (예를 들어 < 0 ℃) 에서, 유출은 개구 파라미터와 압력의 곱으로 산출될 수 있음을 여기에서 발견하였다. 더 높은 온도, 예를 들어 > 0 ℃ 에서, 유출은 유리하게는 개구 파라미터와 압력의 제곱근의 곱으로 산출될 수 있다. 2 개의 개별 개구 파라미터들의 사용을 통하여, 상이한 온도 범위 및 각각의 유출 거동에 대하여 허용할 수 있고, 예를 들어, 제 1 개구 파라미터들와 제 2 개구 파라미터들는 온도 의존적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 온도가 낮을수록 제 1 개구 파라미터가 높아질 수 있으며, 그 반대도 가능하다.
개구 파라미터의 결정이 후술되는 경우에, 대응하는 방법은 또한 다수의 개구 파라미터들로 확장될 수 있음을 이해해야 한다.
개구 파라미터는 특히 반복적으로 결정될 수 있다. 예를 들어 LMS (Least Mean Squares; 최소 제곱 평균) 또는 RLS (Recursive Least Squares: 회귀 최소 제곱) 와 같은 파라미터 추정 방법을 사용하여 결정될 수도 있다. 특히, 이는 정상 상태 (steady state) 에서 체적 유동과 유출이 동일하도록 수행될 수 있다.
개구 파라미터는, 특히 다음과 같이 반복될 수 있다:
Figure pct00001
여기에서
-
Figure pct00002
k 는 반복 단계 (k) 에서의 개구 파라미터이고,
- μ 는 반복 파라미터이며,
- Qk 는 반복 단계 (k) 에서의 체적 유동이고,
- Pk 는 반복 단계 (k) 에서의 압력이다.
이러한 절차는, 통상적인 응용분야에서 개구 파라미터를 결정하기 위한 실용적이고 정확한 방법으로 입증되었다. 이미 위에서 더 언급한 바와 같이, 유출의 종속성은 압력의 제곱근에 따른 설명된 함수에서 벗어날 수 있고, 이러한 경우에, 개구 파라미터에 대한 해당 산출 규칙은 또한 조정될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 상기 제곱근은 생략될 수 있어서, 개구 파라미터 (
Figure pct00003
k-1) 에는 압력 (Pk) 이 직접 곱해진다.
개구 파라미터는, 바람직하게는 일정한 압력의 존재 그리고/또는 일정한 체적 유동의 존재하에서 결정된다. 이는, 압력이나 체적 유동의 변화가 예상되지 않기 때문에, 개구 파라미터의 정확한 결정을 가능하게 한다.
가능한 실시형태들이 후술될 것이며, 이들은 또한 출원일에 청구항 1 에 포함된 방법 단계의 일부를 대신할 수 있음을 언급해야 한다.
가능한 일 실시형태에서, 체적 유동은 시뮬레이터 밸브가 폐쇄된 상태의 기간 동안 연속적으로 생성된다. 마스터 브레이크 실린더 내의 공기 체적은 초기 체적 밸런스를 기반으로 결정될 수 있다. 이는, 원하지 않는 공기 체적이 마스터 브레이크 실린더에 존재하는 경우에, 초기에 압축되고, 이는 비교적 신속하게 발생하며 그리고 압축 프로세스 동안 통상적으로 마스터 브레이크 실린더를 나오는 체적보다 마스터 브레이크 실린더에 진입하는 체적이 더 많은 경우임을 인식하는 것을 기반으로 한다. 또한, 시뮬레이터 밸브의 누출은 이 기간에 걸쳐 체적 밸런스를 기반으로 결정될 수 있다. 이는, 비교적 장기간에 걸쳐 누출이 발생하는 경우에, 브리더 구멍을 통해 유출되는 것보다 압력 발생기에서 더 많은 체적이 배출된다는 인식을 기반으로 하는데, 이는 누출이 전술한 체적 밸런스와 관련하여 식별될 수 있는 추가 체적 유출을 야기하기 때문이다.
개구 파라미터는 이 기간에서 미리 규정되거나 결정된 초기 시간 후에 결정될 수 있다. 특정 개구 파라미터는, 또한 그 후에 개구 파라미터의 결정 이전의 시간에 발생하는 측정값들에 대해 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
가능한 일 실시형태에서, 체적 유동은 시뮬레이터 밸브가 개방된 상태의 제 1 기간 동안 생성되고, 시뮬레이터 밸브는 그 후에 압력 발생기가 비활성화된 상태의 제 2 기간 동안 폐쇄되며, 체적 유동은 그 후에 시뮬레이터 밸브가 개방된 상태의 제 3 기간 동안 생성되고, 시뮬레이터 밸브의 누출은 그 후에 체적 밸런스에 기반하여 제 3 기간에 또한 확인된다.
이러한 절차는, 시뮬레이터가 먼저 체적 유동에 의해 충전될 수 있고 그 후에 시뮬레이터 밸브를 폐쇄하고 시뮬레이터에서 나온 체적을 검출함으로써 시뮬레이터 밸브를 통한 누출을 확인할 수 있다는 인식을 기반으로 한다.
여기서, 개구 파라미터는 특히 시뮬레이터의 충전 후 제 1 기간 및/또는 제 3 기간에 결정될 수 있다. 두 기간에서의 결정도 가능하다.
개구는, 바람직하게는 브리더 구멍 내에 또는 유동 측면에서 브리더 구멍의 하류에 배열된다. 따라서, 유동 단면은 압력이 형성될 수 있도록 규정된 방식으로 감소될 수 있다. 대안으로, 예를 들어 제한장치를 사용하는 것도 가능하다.
특히, 선형 액추에이터가 압력 발생기로 사용될 수 있다. 이는, 통상적인 브레이크 시스템에서 성공적으로 입증되었다. 하지만, 유체 압력을 생성하기 위해 다른 전기 작동식 디바이스들을 사용할 수도 있다.
본 발명은, 또한 자동차용 브레이크 시스템에 관한 것이다. 브레이크 시스템은, 브리더 구멍을 가진 마스터 브레이크 실린더, 전기 작동식 압력 발생기, 시뮬레이터, 시뮬레이터 밸브 및 메인 라인을 가진다. 마스터 브레이크 실린더는 메인 라인을 통하여 압력 발생기에 연결되고, 시뮬레이터는 시뮬레이터 밸브를 통하여 마스터 브레이크 실린더와 압력 발생기 사이의 메인 라인에 연결된다.
더욱이, 브레이크 시스템은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 구성된 전자 제어 디바이스를 가진다. 이와 관련하여, 본 명세서에 기술된 모든 실시형태 및 변형예로 되돌리는 것이 가능하다.
추가의 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하에 설명된 예시적인 실시형태로부터 당업자에 의해 취해질 것이다.
도 1 은 브레이크 시스템을 도시한다.
도 2 ~ 도 4 는 확인 (checking) 용 제 1 가능성과 관련된 다이어그램들을 도시한다.
도 5 ~ 도 7 은 확인용 제 2 가능성과 관련된 다이어그램들을 도시한다.
도 8 은 확인용 제 1 가능성과 관련된 흐름도를 도시한다.
도 9 는 확인용 제 2 가능성과 관련된 흐름도를 도시한다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 브레이크 시스템을 도시한다. 브레이크 시스템은 하우징 (60) 내에 배열되고 후술된 구성요소들을 제어하기 위해 단지 개략적으로 도시된 제어 디바이스 (65) 를 가진다.
브레이크 시스템은 운전자가 운전자의 제동 요구를 브레이크 시스템에 전달할 수 있는 브레이크 페달 (1) 을 가진다. 브레이크 시스템은 마스터 브레이크 실린더 (2) 를 가지며, 이의 내부 (17) 에는 피스톤 (15) 과 스프링 (9) 이 위치한다. 피스톤 (15) 은 브레이크 페달 (1) 에 의해 스프링 (9) 에 반대로 이동될 수 있다. 상기 피스톤의 위치는 센서 (25) 에 의해 모니터링된다.
브레이크 시스템은 브레이크 유체 저장소 (4) 를 가진다. 여기서, 마스터 브레이크 실린더 (2) 는 브리더 구멍 (43) 을 통하여 브레이크 유체 저장소 (4) 에 연결된다. 이러한 연결은 규정된 방식으로 브리더 구멍 (43) 과 브레이크 유체 저장소 (4) 사이의 통과 유동을 제약하는 구멍 (41) 을 통하여 실현된다.
브레이크 유체 저장소 (4) 는 하우징 (60) 의 상부측 (50) 에 위치한다.
브레이크 시스템은 시뮬레이터 (3) 를 가진다. 시뮬레이터 피스톤 (31) 및 스프링 (33) 은 상기 시뮬레이터의 내부 (30) 에 위치한다. 시뮬레이터 (3) 는 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통하여 마스터 브레이크 실린더 (2) 에 연결된다. 시뮬레이터 밸브 (32) 가 개방될 때, 마스터 브레이크 실린더 (2) 내의 피스톤 (15) 에 의해 변위된 체적은 시뮬레이터 (3) 로 직접 전달되고 거기에서 스프링 (33) 반대편에 위치한 공간 (29) 내에 수용될 수 있다. 이러한 방식으로, 시뮬레이터 피스톤 (31) 은 스프링 (33) 에 대하여 가압되고, 이는 운전자에게 실제 제동감을 형성한다.
마스터 브레이크 실린더 (2) 에서 우세한 압력은 압력 센서 (20) 에 의해 측정될 수 있다.
브레이크 시스템은 압력 발생기 (5) 를 가지고, 이 압력 발생기는 내부 공간 (37) 에서 액추에이터 피스톤 (36) 을 이동할 수 있는 모터 (35) 를 또한 가진다. 여기서, 압력을 발생시키기 위해, 액추에이터 피스톤 (36) 은 화살표 (27) 를 따라 이동된다. 회전-병진 변속기 (39) 는 모터 (35) 에 의한 액추에이터 피스톤 (36) 의 구동에 사용된다. 따라서, 압력 발생기 (5) 는 선형 액추에이터의 형태이다. 상기 압력 발생기는 체크 밸브 (53) 를 통하여 흡입 라인 (42) 을 통해 브레이크 유체 저장소 (4) 에 연결된다.
마스터 브레이크 실린더 (2) 로부터 멀리 메인 라인 (22) 이 유도되고, 이 메인 라인은 제 1 중간 밸브 (23) 및 제 2 중간 밸브 (40) 및 중간 연결 라인들 (13a, 13b) 을 통해 2 개의 분기부들 (I, II) 및 추가로 후술될 휠 밸브들에 연결된다. 압력 발생기 (5) 는 마찬가지로 제 3 중간 밸브 (26) 를 통해 분기부들 (I, II) 및 휠 밸브들에 연결된다. 제 1 중간 밸브 (23) 는 또한 격리 밸브로 지칭될 수 있다.
휠 밸브들은 브레이크들 (8a, 8b, 8c, 8d) 에 연결된 유입 밸브들 (6a, 6b, 6c, 6d) 및 유출 밸브들 (7a, 7b, 7c, 7d) 이다. 상기 브레이크들 (8a, 8b, 8c, 8d) 은 각각의 휠들에 할당되고, 제 1 브레이크 (8a) 는 전방 좌측 (FL) 휠에 할당되며, 제 2 브레이크 (8b) 는 전방 우측 (FR) 휠에 할당되고, 제 3 브레이크 (8c) 는 후방 좌측 (RL) 휠에 할당되며, 제 4 브레이크 (8d) 는 후방 우측 (RR) 휠에 할당된다. 전방 좌측 휠과 전방 우측 휠은 전방 액슬 (FA) 에 장착된다. 후방 좌측 휠과 후방 우측 휠은 후방 액슬 (RA) 에 장착된다.
기본적으로, 정상 제동 프로세스 동안, 제 1 중간 밸브 (23) 에 의해 유입 밸브들 (6a, 6b, 6c, 6d) 로부터 마스터 브레이크 실린더 (2) 를 격리하고 운전자에 의해 생성된 압력을 개방된 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통해서만 시뮬레이터 (3) 로 전달하는 것이 가능하다. 여기서, 운전자 제동 요구는 전술한 이동 센서 (25) 에 의해 검출되고 압력 발생기 (5) 에 의한 압력 생성에 의해 구현된다. 여기서, 보다 광범위한 기능이 마찬가지로 구현될 수 있고, 예를 들어 ABS (Anti-Lock Braking System) 기능이 복귀 라인 (14) 을 통하여 브레이크 유체 저장소 (4) 에 연결된 유출 밸브들 (7a, 7b, 7c, 7d) 에 의해 구현될 수 있다.
브레이크 시스템 내의 압력은 추가 압력 센서들 (19) 에 의해서 모니터링될 수 있다.
선행 기술에 따른 통상적인 실시형태들에서, 이미 전술한 개구 (41) 대신에 진단 밸브가 설치될 것임을 이해해야 한다. 상기 진단 밸브는 전환가능하도록 설계되고 브레이크 유체 저장소 (4) 로부터 마스터 브레이크 실린더 (2) 를 격리시키는데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 전기 모터 (35) 의 일정한 모터 토크가 요구되면, 마스터 브레이크 실린더 (2) 내에 일정한 압력이 생성될 수 있고, 선형 액추에이터 (5) 내의 변위된 체적에 의해 직접 공기 및 누출에 대한 오류 측정이 형성될 수 있는데, 이는 변위된 체적이 기포의 압축에 필요한 체적 및 시간에 따라 증가하는 누출 체적에 해당하기 때문이다.
여기에 설명된 실시형태에서, 선행 기술에 따라 제공된 진단 밸브는 본 발명의 경우에 개구 (41) 형태의 유압 저항으로 대체된다. 여기서, 시험 압력은 정상이 아니라 동적 압력의 형태로 동적으로 생성된다. 오류 측정은, 통상적으로 압력 발생기 (5) 내의 변위된 체적이 아니라 마스터 브레이크 실린더 (2) 내의 체적 밸런스에 의해 얻어질 수 있다. 개구 (41) 대신에, 예를 들어 제한장치를 사용할 수도 있다. 또한, 유압 저항이 다른 제동 시스템을 가로질러 확산되는 것도 허용된다. 유압 저항은 오직 필요한 동적 압력에 대해 충분히 커야 한다.
대안의 방안에서, 예를 들어, 브리더 구멍 보어들의 변형을 통해, 마스터 브레이크 실린더 (2) 와 브레이크 유체 저장소 (4) 사이의 연결이 유압 저항을 위해 최적화될 수 있음을 언급해야 한다. 아래에서, 보다 간단한 논의를 위해, 전술한 바와 같이 상기 유압 저항은 개구 (41) 인 것으로 가정해야 한다.
액추에이터 피스톤 (36) 이 모터 (35) 에 의해 체적 변위 방향으로 변위됨으로써 동적 압력이 생성될 수 있다. 여기서, 전술한 밸브들은 액추에이터 피스톤 (36) 에 의해 변위된 체적이 마스터 브레이크 실린더 (2) 로 직접 통과하도록 전환된다. 이를 위해, 특히 3 개의 중간 밸브들 (23, 26, 40) 이 개방되고 유입 밸브들 (6a, 6b, 6c, 6d) 이 폐쇄된다. 액추에이터 피스톤 (36) 이 변위되는 동안, 체적은 개구 (41) 를 통해 유출되고 체적 유동의 원인인 동적 압력을 생성한다.
개구 (41) 를 통하여 체적이 연속적으로 유출되기 때문에, 변위된 체적은 오류 측정으로서 직접 사용될 수 없다. 대신에, 유입 체적 유동 (Qk Plunger) 과 개구를 통하여 유출되는 체적 유동 (Qk Aperture) 의 합에서 체적 밸런스가 산출된다. 샘플링 시간 (k) 및 샘플링 시간 (T) 에서, 체적 밸런스 (Vk) 는 다음과 같이 산출될 수 있다:
Figure pct00004
양의 체적 밸런스 (Vk) 는 마스터 브레이크 실린더 (2) 또는 적어도 그의 방향으로 유입되었지만 브레이크 유체 저장소 (4) 로 유출되지 않은 체적을 반영한다. 추후에 도시되는 바와 같이- 공기 및 누출을 식별하기 위한 오류 측정으로 사용될 수 있다. 체적 유동 (Qk Aperture) 은, 측정된 변수가 아니고, 개구 파라미터 (Ck) 와의 개구 방정식을 사용하여 마스터 브레이크 실린더 압력 (P) 에 대해 추정될 수 있다:
Figure pct00005
이미 위에서 전술한 바와 같이, 이하의 공식은 또한 온도 범위에 따라 사용될 수 있다:
Figure pct00006
유압 저항의 개구 파라미터 (Ck) 는 시스템 및 온도에 따라 크게 상이하기 때문에, 개구 파라미터 (Ck) 는 식별 방법을 사용하여 추정될 수 있다. 더욱이, LMS (Least Means Squares: 최소 제곱 평균) 알고리즘이 예를 들어 이러한 목적으로 사용될 수 있다:
Figure pct00007
이 공식은 특히 개구 추정을 위한 공식으로 이하에 언급될 것이다.
추정된 개구 파라미터 (
Figure pct00008
k ) 를 유압 저항의 실제값에 수렴하기 위해서, 동적 압력은 정상 상태로 정착되어야 한다. 여기서, 시뮬레이터 (3) 및 마스터 브레이크 실린더 (2) 는 임의의 다른 체적에 더 이상 수용되지 않고 피스톤 (36) 에 의해 변위된 전체 체적은 개구 (41) 의 형태의 유압 저항을 통해 유출된다. 이에 따라서, 체적 밸런스는 이하에서 개구 추정에서 일시적으로 분리되어, 체적이 이미 수렴된 개구 파라미터 (
Figure pct00009
converged) 를 기반으로 밸런싱된다:
Figure pct00010
이 공식은 특히 체적 밸런스를 위한 공식으로 이하에 언급될 것이다.
전술한 기본적인 개념을 기반으로, 이제 마스터 브레이크 실린더 내의 공기와 시뮬레이터 밸브를 통한 누출을 어떻게 추정할 수 있는지 확인용 2 가지 가능성을 기반으로 설명할 것이다. 단순화를 위해, 압력 발생기 (5) 의 체적은 여기서 소진되지 않는 것으로 가정된다.
확인용 제 1 가능성
공기 및 누출을 식별하기 위해, 시뮬레이터 (3) 는 먼저 시뮬레이터 밸브 (32) 의 폐쇄에 의해 마스터 브레이크 실린더 (2) 로부터 분리되고, 압력 발생기 (5) 에 의해 일정한 체적 유동이 생성된다. 마스터 브레이크 실린더 (2) 내에 생성된 동적 압력은 존재할 수 있는 임의의 기포를 압축한다. 상기 공식 (6) 에 따른 체적 밸런스는 추가의 체적 흡입을 포함하고 대략 기포의 체적에 해당한다.
설명을 위해, 도 8 에 따른 해당 알고리즘이 마스터 브레이크 실린더 (2) 내에 기포가 있는 도 1 에 따른 시스템에 대해 구현 및 시뮬레이션되었다. 여기서, 기포는 대기압에서 2 ㎤ 의 체적을 가진다.
도 8 에 도시된 방법 시퀀스에 따라서, 블록 (100) 에서 우선 동적 압력을 생성하는 일정한 플런저 체적 유동이 시뮬레이터 밸브 (32) 가 폐쇄된 상태에서 생성되는 경우이다. 이를 위해 압력 발생기 (5) 가 사용된다.
마름모형 (110, 120) 에서는, 동적 압력이 정상 상태인지 확인한다. 이가 그 경우가 아닌 한, 해당 결정 프로세스들이 반복된다.
정상 상태 동적 압력의 존재하에서, 블록 (130) 에서, 체적 밸런스는 상기 공식 (6) 에 따라 반복된다. 이를 위해, 블록 (140) 에서 구현된 개구 파라미터 추정으로부터 기인하는 개구 파라미터들 (C) 가 사용된다.
체적 유동이 반복되었다면, 도 2, 도 3 및 도 4 를 참조하여 아래에서 보다 자세히 설명되는 바와 같이, 대기압 (V_Air) 에서의 기포의 체적이 결정될 수 있다. 그 결과, 예를 들어 블록 (150) 에서 체적 밸런스가 공기 체적의 형태로 유출될 수 있다.
여기서, 도 8 에서, 단계 A 가 도시되어 있고, 이는 아래에 설명된 도 2, 도 3 및 도 4 에도 도시된다.
해당 결과들은 도 2, 도 3 및 도 4 에 도시되어 있다. 여기서, 도 2 는 압력 시간에 대한 프로파일을 도시하고, 도 3 은 체적 시간에 대한 프로파일을 도시하며, 도 4 는 체적 유동 시간 및 개구 파라미터에 대한 프로파일을 도시한다.
도 2 에서 마스터 실린더 (2) 내의 압력 (pH) 은 압력 인가 (즉, 단계 A) 가 시작된 후에 상승하며, 공기 체적을 먼저 극복해야 한다. 단지 조금 후에, 시뮬레이터 (3) 내에 압력 (pS) 이 형성되고, 상기 압력은 시뮬레이터 밸브의 누출로 인한 것이다.
도 3 은 마스터 브레이크 실린더 (2) 의 충전 체적과 시뮬레이터 (3) 의 체적 (VS) 형태의 체적 밸런스 (VA) 를 도시한다. 도 3 에서 볼 수 있는 바와 같이, 공기는 체적 밸런스에서 200 ms 후에 1.8 ㎤ 가 되도록 결정된다. 이는 플로팅된 공기 체적 (VLu) 에 해당한다. 1.2 s 후에, 체적 밸런스 (VA) 는 계속 상승한다. 그 이유는, 마스터 브레이크 실린더 (2) 에서부터 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통하여 시뮬레이터 (3) 로 10 ㎣/s/bar 의 누출이 있다. 이는 충전 체적이라고 하며 플로팅된 누출-유도 체적 (VLe) 에 해당한다.
도 4 에 도시된 압력 발생기로부터의 체적 유동 (플런저 체적 유동 PVF) 은, 플로팅된 개구 파라미터 (C) 와 마찬가지로, 이러한 절차 동안 일정하게 유지된다.
따라서, 진단 밸브 없이도 공기 및 누출의 식별이 가능함을 알 수 있다. 특히, 공기 체적 (V_Air) 은 마스터 브레이크 실린더 (2) 내의 V_Lu 를 사용하여 식별될 수 있고, 이는 제동 감속을 저해할 수 있는 원하지 않는 공기를 표시한다.
기포의 체적 (V_Air) 은 단열 과정을 가정하여 V_Lu 를 사용하여 추론될 수 있다. 여기서, 다음의 관계가 적용된다:
V_air * 1 bar = (V_Air - V_lu) * (p_H + 1 bar).
V_lu = 1.8 ㎤ 이고 마스터 실린더의 정상 상태 동적 압력 p_H = 11.9 bar 인 예에 대해서, 그 결과는 1.95 ㎤ 의 V_Air 값이므로, 대기압에서 시뮬레이션된 기포의 부피에 해당하는 값이다.
확인용 제 2 가능성
도 9 의 흐름도에 따른 추가 실시형태가 시뮬레이션되었고, 결과는 도 5 내지 도 7 에 도시되어 있다. 여기서, 도 5 는 압력 시간에 대한 프로파일을 도시한다. 도 6 은 체적 시간에 대한 프로파일을 도시하고, 도 7 은 개구 파라미터 및 체적 유동 시간에 대한 프로파일을 도시한다.
도 9 에 도시된 방법 시퀀스에 따라서, 설명된 프로세스는 3 단계, 즉 단계 1, 단계 2 및 단계 3 으로 나누어진다. 이는 각각의 요약 박스의 상단 우측에 각 경우에 표시된다.
블록 (200) 에서, 먼저 시뮬레이터 밸브 (32) 가 개방된 상태에서 동적 압력을 생성하는 일정한 플런저 체적 유동이 생성되는 경우이다. 이를 위해 압력 발생기 (5) 가 다시 사용된다.
마름모형 (210, 220) 에서는, 동적 압력이 정상 상태인지 확인한다. 이가 그 경우가 아닌 한, 해당 결정 프로세스들이 반복된다. 정상 상태 동적 압력의 존재하에서, 블록 (230) 에서, 체적 밸런스는 상기 공식 (6) 에 따라 반복된다. 이를 위해 필요한 개구 파라미터 (C) 는 전용 블록 (240) 에서 생성되며, 상기 공식 (5) 은 개구 추정을 위해 반복된다.
그 결과 제 1 체적 (V_1) 이 출력된다. 여기서, 블록 (245) 에서, 그 결과로 개구 파라미터 (C) 가 기록된다. 블록 (235) 에서, 그 결과로 체적 밸런스와 관련하여 단계 1 에서 시뮬레이터 내의 충전 체적 (V_1) 이 기록된다.
단계 2 에서, 동적 압력을 생성하는 플런저 체적 유동은 이후 블록 (250) 에서 차단된다. 여기서, 시뮬레이터 밸브 (32) 는 폐쇄된다.
그 후에 본 경우에서 10 s 의 대기 시간이 대기 루프 (255) 에 도입되고, 대기 시간 동안 플런저 체적 유동이 생성되지 않고 밸브가 작동되지 않는다. 이 시간 동안, 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통한 누출로 인해서만 시뮬레이터 (3) 로부터 액체가 배출된다. 이러한 방식으로 시뮬레이터 (3) 가 배출된다.
그런 다음 프로세스는 단계 3 으로 계속된다. 여기서, 동적 압력을 생성하는 일정한 플런저 체적 유동은, 먼저 압력 발생기 (5) 를 사용하여, 시뮬레이터 밸브 (32) 가 초기에 여전히 폐쇄된 상태에서, 블록 (260) 에서 생성된다. 마름모형 (265, 270) 에서는, 또한 동적 압력이 정상 상태인지 확인한다. 이 경우에, 시뮬레이터 밸브 (32) 는 개방되고 상기 공식 (6) 에 따라 체적 밸런스가 반복된다. 그 결과 체적 (V_3) 이 출력된다. 블록 (290) 에서, 단계 3 의 결과로, 시뮬레이터 (3) 내의 충전 체적 (V_3) 이 기록된다.
단계 1 에서, 시뮬레이터 (3) 가 완전히 충전된다. 단계 2 에서, 시뮬레이터는 누출로 인해 배출된다. 단계 3 에서, 시뮬레이터는 누출로 인해 단계 2 에서 손실된 체적만큼 다시 충전된다. 따라서, 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통한 누출이 클수록, 2 개의 확인된 체적들 (V_1, V_3) 간의 차이가 커진다. 이러한 방식으로 누출에 대해서 시뮬레이터 밸브 (32) 의 확인이 수행될 수 있다.
예를 들어, 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통하여 누출이 0.01 ㎤/s 인 도 1 에 따른 시스템에 대한 시뮬레이션이 시뮬레이션되었다. 그 결과는 아래에 설명되어 있다.
이 실시형태에서 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통한 누출은 통과 유동 방향과 무관하다고 가정한다. 이 경우에, 시뮬레이터 밸브가 개방된 상태에서, 시뮬레이터 (3) 는 먼저 동적 압력에 의해 충전될 수 있다 (단계 1). 동적 압력이 정상 상태로 정착되고 그리고 개구 파라미터가 상기 공식 (5) 에 따라 안정적인 방식으로 추정되었을 때까지 충전이 수행된다. 여기서, 시뮬레이터 (3) 내의 압력 (pS) 은 도 5 에서 볼 수 있는 바와 같이 증가한다. 마스터 실린더 (2) 내의 압력 (pH) 도 마찬가지로 증가한다. 도 6 에서 볼 수 있는 바와 같이, 시뮬레이터 (3) 내의 체적 (VS) 및 단계 1 의 시뮬레이터 (3) 내의 충전 체적 형태의 체적 밸런스 (VA1) 도 증가한다.
시뮬레이터 밸브 (32) 가 이어서 폐쇄되고 액추에이터 피스톤 (36) 이 정지된다 (단계 2). 이 시간 동안, 누출 체적은 시뮬레이터 (3) 에서 브레이크 유체 저장소 (4) 로 유동한다. 따라서, 시뮬레이터 (3) 는 배출되고, 시뮬레이터 (3) 내의 압력 (pS) 및 체적 (VS) 은, 도 5 및 도 6 에서 볼 수 있는 바와 같이, 감소한다.
마지막으로, 시뮬레이터 밸브 (32) 가 다시 개방되고, 시뮬레이터 (3) 는 동적 압력에 의해 충전된다 (단계 3). 따라서, 시뮬레이터 (3) 내의 체적 (VS) 은 다시 증가하고, 추가로, 단계 3 의 시뮬레이터 (3) 내의 충전 체적 형태의 체적 밸런스 (VA3) 가 증가한다.
단계 2 에서 유동된 누출 체적은 상기 공식 (6) 에 따른 체적 밸런스에 해당하며, 이는 단계 3 내에서 체적을 밸런싱한다. 이는 도 6 에서 볼 수 있다.
도 6 은 단계 3 의 밸런싱된 체적이 단계 2 동안 누출 체적에 해당함을 도시한다. 즉, 시뮬레이터 (3) 는 누출로 인해 단계 2 에서 배출되었고 현재 단계 3 에서 재충전되고 있으며, 이는 체적 밸런스를 기반으로 측정될 수 있다.
단계 3 의 시작시 마스터 브레이크 실린더 압력에 대한 시뮬레이터 (3) 의 체적 흡입이 알려진 경우, 단계 3 은 원칙적으로 - 시뮬레이터 밸브 (32) 의 개방과 별개로- 생략될 수 있다. 그 후에, 누출 체적은 단계 1 의 체적 밸런스와 관련된 차이로 인해 기인한다. 마스터 브레이크 실린더 압력과 관련하여 밸런싱된 체적이 설정된 경우, 시뮬레이터 (3) 의 체적 흡입 대 마스터 브레이크 실린더 압력은 단계 1 에서 얻을 수 있다.
설명된 실시형태들에 의해, 특히 진단 밸브가 생략될 수 있고 따라서 상응하는 재료 및 제조 비용이 절감될 수 있다. 이는 브레이크 시스템을 더 낮은 비용으로 제조할 수 있게 하며, 또한 비교적 낮은 유지 보수 요구 사항을 보장한다.
본 발명에 따른 방법의 언급된 단계들은 표시된 시퀀스로 수행될 수도 있다. 하지만, 이러한 단계들은 또한 이것이 기술적으로 적절한 한 상이한 순서로 실행될 수 있다. 예를 들어, 단계들의 특정 조합으로, 그 실시형태들 중 하나에서, 본 발명에 따른 방법은 어떠한 추가의 단계들도 실행되지 않는 방식으로 수행될 수도 있다. 하지만, 원칙적으로, 추가의 단계들은, 언급되지 않은 단계들 조차도, 또한 수행될 수 있다.
본 출원의 일부를 형성하는 청구항들은 추가의 보호를 필요 없게 하는 어떠한 것도 나타내지 않는다.
절차 동안에 특징 또는 특징들의 그룹이 절대적으로 필요하지는 않다고 밝혀지면, 출원인은 즉시 더 이상 특징 또는 특징들의 그룹을 갖지 않는 적어도 하나의 독립 청구항에 대한 워딩을 열망한다. 이는, 예로서, 출원일에 제출된 청구항의 하위조합일 수도 있거나, 또는 추가 특징들에 의해 제한되는 출원일에 제출된 청구항의 하위조합일 수도 있다. 이러한 종류의 요구되는 리워딩의 특징들의 조합들 또는 청구항들은 또한 본 출원의 개시에 의해 커버되는 것으로 이해되도록 의도된다.
다양한 실시형태들 또는 예시적인 실시형태들에서 설명되는 그리고/또는 도면들에서 도시되는 본 발명의 양태들, 특징들 및 변형들은 임의의 원하는 방식으로 서로 결합될 수 있다는 것이 추가로 지적되어야 한다. 단일의 또는 다수의 특징들은 임의의 원하는 방식으로 서로 교환될 수 있다. 그로부터 발생되는 특징들의 조합들은 또한 본 출원의 개시에 의해 커버되는 것으로 이해되도록 의도된다.
종속 청구항들에서의 역 참조들은, 역 참조된 종속 청구항들의 특징들에 대한 독립적인 실질적 보호의 달성을 생략하는 것으로서 이해되도록 의도되지 않는다. 이들 특징들은 또한 임의의 원하는 방식으로 다른 특징들과 조합될 수 있다.
오직 상세한 설명에서만 개시된 특징들 또는 상세한 설명 또는 청구항에서 오직 다른 특징들과 함께 개시된 특징들은 기본적으로 본 발명에 필수적인 독립적인 중요성을 가질 수도 있다. 이에 따라서, 이들은 또한 선행 기술과의 구별을 위해 청구항들에 개별적으로 포함될 수 있다.

Claims (15)

  1. 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법으로서,
    상기 브레이크 시스템은,
    - 적어도 하나의 브리더 구멍을 가진 마스터 브레이크 실린더 (2),
    - 전기 작동식 압력 발생기 (5),
    - 시뮬레이터 (3),
    - 시뮬레이터 밸브 (32), 및
    - 메인 라인 (22)
    을 가지고,
    상기 마스터 브레이크 실린더 (2) 는 상기 메인 라인 (22) 을 통하여 상기 압력 발생기 (5) 에 연결되고, 상기 시뮬레이터 (3) 는 상기 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통하여 마스터 브레이크 실린더 (2) 와 압력 발생기 (5) 사이의 상기 메인 라인 (22) 에 연결되며,
    상기 방법은,
    - 상기 압력 발생기 (5) 에 의해 체적 유동을 생성하는 단계로서, 상기 체적 유동은 상기 압력 발생기 (5) 에서 상기 메인 라인 (22) 을 통하여 상기 마스터 브레이크 실린더 (2) 로 유동하고 상기 브리더 구멍 (43) 을 통하여 상기 마스터 브레이크 실린더를 나오는, 상기 체적 유동을 생성하는 단계,
    - 특정 시간까지 상기 압력 발생기 (5) 에서 상기 메인 라인 (22) 으로 배출된 체적에서, 상기 특정 시간까지 상기 브리더 구멍 (43) 을 통하여 상기 마스터 브레이크 실린더 (2) 를 나온 체적을 뺀 차이로서 체적 밸런스 (volume balance) 를 설정하는 단계,
    - 상기 체적 밸런스를 기반으로 또는 상기 체적 밸런스의 시간에 대한 프로파일을 기반으로 상기 브레이크 시스템의 상태를 식별하는 단계
    를 포함하는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정 시간까지 상기 압력 발생기 (5) 에서 상기 메인 라인 (22) 으로 배출된 체적은, 상기 압력 발생기 (5) 의 작동 데이터를 기반으로 결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 특정 시간까지 상기 브리더 구멍 (43) 을 통하여 상기 마스터 브레이크 실린더 (2) 를 나온 체적은, 시간에 따른 상기 브리더 구멍 (43) 을 통한 체적 유동의 유출의 적분 (integration) 에 의해 결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 브레이크 시스템 또는 상기 마스터 브레이크 실린더 (2) 에서 측정된 압력과 개구 파라미터 (aperture parameter) 를 기반으로 유출이 결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유출은,
    개구 파라미터와 압력의 제곱근의 곱으로서, 그리고/또는
    개구 파라미터와 압력의 곱으로서, 그리고/또는
    한편으로는 제 1 개구 파라미터와 압력의 곱과 다른 한편으로는 제 2 개구 파라미터와 압력의 제곱근의 곱의 합으로서
    결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 개구 파라미터는 반복적으로 결정되고, 그리고/또는
    상기 개구 파라미터는 파라미터 추정 방법에 의해 결정되어, 상기 체적 유동과 상기 유출은 정상 상태 (steady state) 에서 동일한, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 개구 파라미터는 다음과 같이 반복되고,
    Figure pct00011

    -
    Figure pct00012
    k 는 반복 단계 (k) 에서의 개구 파라미터이고,
    - μ 는 반복 파라미터이며,
    - Qk 는 반복 단계 (k) 에서의 체적 유동이고,
    - Pk 는 반복 단계 (k) 에서의 압력인, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 개구 파라미터는 일정한 압력 및/또는 일정한 체적 유동의 존재하에서 결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 체적 유동은 상기 시뮬레이터 밸브 (32) 가 폐쇄된 상태의 기간 동안 연속적으로 생성되고,
    상기 마스터 브레이크 실린더 (2) 내의 공기 체적은 초기 체적 밸런스를 기반으로 결정되며,
    그리고/또는
    상기 시뮬레이터 밸브 (32) 의 누출은 상기 기간에 걸쳐 체적 밸런스를 기반으로 결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  10. 제 9 항 및 제 4 항 또는 이를 인용하는 임의의 항에 있어서,
    상기 개구 파라미터는 상기 기간에서 미리 규정되거나 결정된 초기 시간 후에 결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    - 상기 시뮬레이터 밸브 (32) 가 개방된 상태의 제 1 기간 동안 상기 체적 유동을 생성하는 단계, 이어서
    - 상기 압력 발생기 (5) 가 비활성화된 상태의 제 2 기간 동안 상기 시뮬레이터 밸브 (32) 를 폐쇄하는 단계, 이어서
    - 상기 시뮬레이터 밸브 (32) 가 개방된 상태의 제 3 기간 동안 상기 체적 유동을 생성하는 단계, 및
    - 체적 밸런스를 기반으로 상기 제 3 기간에 상기 시뮬레이터 밸브 (32) 의 누출을 확인하는 단계
    를 가지는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 개구 파라미터는 상기 시뮬레이터 (3) 의 충전 후 상기 제 1 기간 및/또는 상기 제 3 기간에 결정되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브리더 구멍 (43) 내에 또는 유동 측면에서 상기 브리더 구멍 (43) 의 하류에 개구 (41) 가 배열되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 발생기 (5) 로서 선형 액추에이터가 사용되는, 자동차용 유압 브레이크 시스템을 모니터링하는 방법.
  15. 자동차용 브레이크 시스템으로서,
    상기 브레이크 시스템은,
    - 브리더 구멍 (43) 을 가진 마스터 브레이크 실린더 (2),
    - 전기 작동식 압력 발생기 (5),
    - 시뮬레이터 (3),
    - 시뮬레이터 밸브 (32), 및
    - 메인 라인 (22)
    을 가지고,
    상기 마스터 브레이크 실린더 (2) 는 상기 메인 라인 (22) 을 통하여 상기 압력 발생기 (5) 에 연결되고, 상기 시뮬레이터 (3) 는 상기 시뮬레이터 밸브 (32) 를 통하여 마스터 브레이크 실린더 (2) 와 압력 발생기 (5) 사이의 상기 메인 라인 (22) 에 연결되며,
    상기 브레이크 시스템은 또한 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 구성된 전자 제어 디바이스 (65) 를 가지는, 브레이크 시스템.
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