KR20210019222A

KR20210019222A - 운전자 오동작으로 인한 급발진을 막아주는 운전자의 엑셀 페달의 답지 상태에 따른 차량의 출력과 제동을 제어하는 방법 및 그 장치들

Info

Publication number: KR20210019222A
Application number: KR1020190098092A
Authority: KR
Inventors: 신현달
Original assignee: 신현달
Priority date: 2019-08-12
Filing date: 2019-08-12
Publication date: 2021-02-22

Abstract

본 발명은 운전자의 오조작 즉 브레이크페달을 밟는다는 것이 엑셀페달을 밟아 일어나는 급발진을 막아주는 차량의 출력 및 제동 제어 방법.

Description

운전자 오동작으로 인한 급발진을 막아주는 운전자의 엑셀 페달의 답지 상태에 따른 차량의 출력과 제동을 제어하는 방법 및 그 장치들{The apparatus and mechanisms those control the vehicle's output and brake system by the push power of a driver's foot on an accelerator pedal to prevent the sudden unintended accelerations}

전자적으로 출력을 제어하는 전자화 된 차량의 출력제어 및 제동제어.

차량은 운전자의 행동에 따라 움직인다. 시동을 켜고 엑셀페달을 밟으면 출력이 생겨 나아간다. 엑셀페달을 깊게 밟으면 세게, 살짝 밟으면 천천히 나아간다. 그리고 브레이크페달을 밟으면 감속하고 브레이크페달을 세게 밟으면 정차한다. 좀더 구체적으로 살펴보면 운전자가 엑셀페달을 밟으면 위치센서가 달린 엑셀페달장치(An accelerator pedal unit that is equipped with a position sensor)가 답지 강도(즉 페달이 얼마나 깊이 밟혔는지 여부)의 값을 전자제어장치(ECU)에 전달하여 전자제어장치(ECU)가 그 값에 정해진 만큼 차량의 출력을 유도하고, 브레이크페달을 밟으면 브레이크페달의 위치센서가 그 세기를 전자제어장치(ECU)에 알리고 전자제어장치(ECU)는 브레이크시스템을 작동시키거나 그 값을 전자식브레이크시스템(EBS)에 전달 제동을 일으키는 것이다.

이러한 전장화된 차량에서 운전자가 브레이크페달을 밟는다는 것이 엑셀페달로 잘못 밟으면 의도했던 제동이 아닌 엔진출력이 급상승하는 반대현상이 일어나게 되고 이는 큰 사고로 이어질 위험성이 크다. 초보운전자들이 이러한 실수를 할 개연성이 많고 특히 노령운전자들의 이러한 오조작에 의한 급발진 사고 위험이 매우 높다. 본 발명은 운전자의 오조작으로 인한 급발진 즉 의도하지 않은 엔진의 갑작스런 급상승으로 인한 사고를 막는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 운전자 오조작으로 인한 급발진 사고를 막고자 하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위해서는 무엇보다 먼저 " 급발진은 왜 일어 나며 정확히 무엇일까? " 라는 질문을 해야한다. 이의 답을 얻으려면, 급발진이 일어날 때 차와 운전자는 어떠한 상태인지를 살펴봐야 한다.

먼저 차의 상태를 짚어보면, 급발진은 차가 갑자기 과출력 상태가 되는 것이고, 이는 갑자기 ECU가 스로틀모터를 돌려 스로틀밸브를 최대로 열었기 때문이다.

그러면 운전자의 상태는 어떨까? 급발진(a sudden unintended acceleration)이란 말에 운전자가 의도치 않은 상태라는 의미가 포함되어 있다. 의도치 않았는데 차가 과속이 된 것이다. 그러면 운전자는 차를 자기 통제하에 두려 급히 행동을 할 것이다. 그 결과는 의도한 대로 정확히 브레이크페달을 밟거나, 당황한 나머지 브레이크페달을 밟는다는 것이 엑셀페달을 잘못 밟거나 하는 두 가지로 나타난다. 먼저 정확히 브레이크페달을 밟았을 경우, 차가 의도대로 감속되거나 멈춰설 것이다. 그러나 어찌된 이유인지 (운전자 생각으로는)브레이크를 밟았음에도 엔진이 고속으로 돌아 차의 출력이 오히려 높아져 브레이크의 억지력을 뛰어 넘어 차가 계속 나가면 운전자는 급 당황하여 무의식적으로 밟고 있던 (생각으론 브레이크 페달, 실제론 엑셀페달)페달을 더 세게 밟게 된다. 이는 큰 사고로 이어질 수 있다. 본 발명은 이중 운전자의 오조작으로 인한 급발진을 막고자 하는 것이다. 운전자가 브레이크페달 대신 엑셀페달을 밟았을 경우. 이를 감지하여 ECU에서 엔진출력을 최소화하고 브레이크시스템을 작동시켜 운전자가 의도한 대로 차량을 정지시키는 것이다. 또한 자율주행 시대가 다가오고 있다, 자율주행을 하다가 운전자가 개입해야 하는 돌발상황이 왔을 때, 운전자는 페달에서 발을 떼고 편히 가고 있다 급히 브레이크 페달을 밟아야 하는 상황이 발생한 것을 의미한다. 차 바닥에서 브레이크페달로 황급히 발을 옮겨야 하는데 밟은 페달이 브레이크 페달인지 엑셀페달인지 긴가 민가 하여 당황하는 일이 발생한다. 자율주행 중 운전자가 개입 급제동해야 할 상황에서 운전자가 밟으면 필히 브레이크시스템이 작동하여 제동시키는 시스템이 필요한 것이다.

운전자의 조작 실수로 인한 급발진의 경우는 운전자가 브레이크페달을 밟아 차를 감속 내지는 멈춰야 할 상황에서 잘못하여 엑셀페달을 밟았을 경우 이는 급발진 상황이며 큰 사고로 이어질 확률이 크다. 운전자가 엑셀페달을 밟으면 ECU가 스로틀모터를 돌리고 차가 나아가는 것은 당연하나 이 경우 기대한 바와 다른 결과가 나오므로 운전자의 반응은 평소와 다른 무엇인가가 있다. 그 해결책은 운전자의 행동분석으로부터 끌어낼 수 있다.

차량이 의도하지 않은 데로 움직인 다면 운전자는 매우 당황하게 된다. 이 때의 행동은 평소와 다르게 나타난다. 멈추려고 브레이크페달을 밟았는데 차가 튀어나가면 운전자는 더욱 힘껏 페달을 밟게 된다. 이는 무의식적인 반사행동이다. 해결책은 이러한 평소와 다른 행동을 감지, ECU를 통하여 또는 ECU와 별개로 스로틀밸브를 닫아 엔진출력을 최소화하고 동시에 브레이크 시스템을 작동시켜 차를 멈추게 하는 것이다.

본 발명은 운전자의 의도치 않은 엔진의 급격한 출력 증강을 막아 즉 운전자의 오조작에 의한 급발진을 막아 사고를 예방해 준다. 또한 주행 중 행인이 갑자기 도로로 뛰어들어 오는 등 촌각을 다투는 급제동 상황일 때 엑셀페달에서 발을 떼서 브레이크페달을 밟는 대신 밟고 있던 엑셀페달을 그대로 세게 밟아도 됨으로 발을 엑셀페달에서 브레이크페달로 옮기는 지연시간이 없어짐에 따라 제동시간과 거리를 단축하여 줌으로써 사고를 줄일 수 있다. 특히 자율주행 중 운전자가 엑셀페달과 브레이크 페달에서 발을 떼고 있다가 긴박한 돌발상황이 닥쳐 운전자가 관여하려 할 때 운전자는 브레이크페달을 밟아야 하는데, 갑자기 밟는 페달이 브레이크페달인지 엑셀페달인지 확신이 서지 않아 머뭇거리게 된다, 이는 치명적인 결과를 가져온다. 본 시스템이 적용된 자율주행상황에서 운전자는 혹시 엑셀페달을 밟는게 아닌가 하는 걱정을 할 필요 없이 빨리 아무 페달이나 세게 페달을 밟아 차를 제동하면 되는 것이다. 자율운행시스템이 주거나 또는 보조로 들어가 있는 차량에서는 절망 절대적으로 필요한 기능인 것이다.

도1은 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU를 통하여 차량의 출력과 제동을 제어하는 방법을 그려낸 흐름도이다.
도2는 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU를 통하여 차량의 출력과 제동을 제어하는 차량에 있어 운전자가 시동을 튼 후 엑셀페달을 밟지 않은 아이들링 상태를 보여주는 회로도이다.
도3은 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU를 통하여 차량의 출력과 제동을 제어하는 차량에 있어 엔진출력을 가하기 위해 엑셀페달을 밟고 있는 상태의 회로도이다.
도4는 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU를 통하여 차량의 출력과 제동을 제어하는 차량에 있어 운전자가 최대출력을 얻기 위해 엑셀페달을 최대한 밟은 상태(통상적인 풀 엑셀상태 즉 설정값 이하)의 회로도 이다.
도5는 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU를 통하여 차량의 출력과 제동을 제어하는 차량에 있어, 운전자가 설정치 이상의 힘으로 엑셀페달을 밟은 상태의 회로도이다.
도6은 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU를 통하여 차량의 출력과 제동을 제어하는 차량에 있어, 운전자가 설정치 이상의 힘으로 엑셀페달을 밟았다가 힘을 빼서 엑셀페달이 복원되어 올라오는 중간 상태 즉 위치센서가 값을 갖는 상태의 회로도이다.
도7은 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU와 스로틀모터 사이에 설치된 릴레이와 연동하여 ECU와 독립적으로 차량의 출력를 최소화하고 동시에 제동을 제어하는 개념의 흐름도이다.
도8은 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU와 스로틀모터 사이에 설치된 릴레이와 연동하여 ECU와 독립적으로 차량의 출력를 최소화하고 동시에 제동을 제어하는 차량에 있어 운전자가 시동을 틀어 아이들링 상태를 나타내는 회로도이다.
도9는 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU와 스로틀모터 사이에 설치된 릴레이와 연동하여 ECU와 독립적으로 차량의 출력를 최소화하고 동시에 제동을 제어하는 차량에 있어 운전자가 엑셀페달을 밟아 차를 진행시키는 엔진출력 상승 상태를 나타내는 회로도이다.
도10은 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU와 스로틀모터 사이에 설치된 릴레이와 연동하여 ECU와 독립적으로 차량의 출력를 최소화하고 동시에 제동을 제어하는 차량에 있어 운전자가 엑셀페달을 최대한 밟아 엔진출력이 최대에 오른 상태를 나타내는 회로도이다.
도11은 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU와 스로틀모터 사이에 설치된 릴레이와 연동하여 ECU와 독립적으로 차량의 출력를 최소화하고 동시에 제동을 제어하는 차량에 있어 운전자가 엑셀페달을 정상이상 즉 설정치 이상으로 밟았을 때 엔진출력은 아이들링 상태로 유도하고 브레이크시스템을 작동시키는 상태를 나타내는 회로도이다.
도12는 과답지스위치를 구비한 새로운 위치센서엑셀페달장치가 운전자의 답지상태에 따라 ECU와 스로틀모터 사이에 설치된 릴레이와 연동하여 ECU와 독립적으로 차량의 출력를 최소화하고 동시에 제동을 제어하는 차량에 있어, 운전자가 엑셀페달을 설정치 이상으로 밟아 최소출력에서 제동장치가 작동한(도12 상태) 다음 엑셀페달을 놓았을 때 엑셀페달이 회복되려 올라오는 중간 상태로 위치센서는 위치값을 갖지만 토글스위치가 OFF상태여서 엔진이 최소출력상태인 것을 보여주는 회로도이다.
도13은 도2와 도8의 엑셀페달장치 부분을 확대한 그림이다.
도14는 도3와 도9의 엑셀페달장치 부분을 확대한 그림이다.
도15는 도4와 도10의 엑셀페달장치 부분을 확대한 그림이다.
도16은 도5와 도11의 엑셀페달장치 부분을 확대한 그림이다.
도17은 도6와 도12의 엑셀페달장치 부분을 확대한 그림이다.
도18은 본 발명의 핵심 구성요소인 미답지스위치(2a)와 포지션센서(2b), 과답지스위치(2c) 그리고 토글스위치(2d)를 오르간형페달에 따로 따로 배치한 분산형(dispersal type)으로 구현한 전체 모형도이다.
도19는 분산형에서 코일형 압축스프링으로 구현한 무답지스위치(2a)이다.
도20는 분산형에서 코일형 압축스프링을 이용해 구현한 위치센서(2b)로 운전자가 엑셀페달에서 발을 뗀 상태의 그림이다.
도21은 분산형에서 코일형 압축스프링을 이용해 구현한 위치센서(2b)로 운전자가 엑셀페달을 밝고 있는 상태의 그림이다.
도22은 분산형에서 판형스프링을 이용해 구현한 과답지스위치(2c) 그림이다.
도23은 토글스위치(2d)로 무답지스위치쪽 코일(2dd)의 끌림의 영향으로 위치센서(2b)와 ECU가 연결상태가 된다.
도24는 본 발명의 핵심 구성요소인 미답지스위치(2a)와 포지션센서(2b), 과답지스위치(2c)를 일직선으로 배치하고 토글스위치를 옆에 단 선형(linear type)으로 구현한 모형도이다.
도25는 코일형 압축스프링을 이용해 무답지스위치(2a)와 위치센서(2b) 그리고과답지스위치(3c)를 일직선상에 구현한 선형타입에서 운전자가 시동만 킨 아이들링 상태의 그림이다.
도26은 코일형 압축스프링을 이용해 무답지스위치(2a)와 위치센서(2b) 그리고과답지스위치(3c)를 일직선상에 구현한 선형타입에서 운전자가 엑셀페달을 밟고 있는 상태의 그림이다.
도27은 코일형 압축스프링을 이용해 무답지스위치(2a)와 위치센서(2b) 그리고과답지스위치(3c)를 일직선상에 구현한 선형타입에서 운전자가 엑셀페달을 설정치 이상으로 세게 밟은 상태의 그림이다.
도28은 토글스위치(2d)로 과답지스위치쪽 코일(2de)의 끌림의 영향으로 위치센서(2b)와 ECU가 단절되어 있고 접지접점(2dc)에 연결되어 있다.

자동차의 작동은 운전자가 엑셀페달을 밟으면 앞으로 나가고 브레이크페달을 밟으면 서는 것이 기본이다.

운전자가 엔진을 켜고 엑셀페달을 밟으면 밟은 만큼 엔진 출력이 올라간다. 엑셀페달을 밟은 만큼 스로틀밸브를 열어 줘 엔진에 공기와 연료를 많이 넣어 주기 때문이다. 기어가 중립이나 파킹에 놓여 있어 엔진의 출력이 차량의 바퀴에 전달되지 못하면 rpm만 올라가고 만약 기어가 물려 있으면 차량은 그 만큼 속도를 높이게 될 것이다.

운전자가 엑셀페달로 차를 가속시키다가 엑셀페달에서 발을 떼어 브레이크 페달로 옮겨 브레이크페달을 밟으면 밟은 만큼 차량은 감속하고 계속 밟으면 정지하게 될 것이다. 브레이크 페달을 밟은 만큼 브레이크드럼을 조여 바퀴의 회전을 억제하기 때문이다.

옛날에는 엑셀페달과 스로틀밸브를 철선으로 직접연결하여 운전자의 답지력을 스로틀밸브에 전달시켰다. 브레이크페달과 브레이크드럼도 마찬가지로 작동시켰다.

그러나 전장화가 진전된 지금은 철선으로 직접연결하는 대신 대부분의 차량이 운전자가 엑셀페달에 가한 힘(답지력)을 읽어들여 수치화 하여 이를 스로틀모터로 전달하여 스로틀모터가 그 만큼 스로틀밸브를 열고 닫게 하고 있으며, 브레이크페달과 브레이크드럼 사이에도 철선이 아닌 수치로 읽어 들여 브레이크드럼을 전자제어하는 형식을 도입하고 있다.

운전자의 조작미숙으로 인한 급발진 즉 브레이크페달을 밟는 다는 것이 엑셀페달을 밟는 실수를 범했을 때 당연히 스로틀밸브가 열리고 엔진 출력은 높아져 급발진을 일으킨다.

운전자가 의도하지 않은 엔진출력의 급상승으로 차가 급발진할 때 이을 막기 위해서는, 운전자가 브레이크페달을 밟거나 브레이크페달이 아닌 엑셀페달을 잘 못 밟았을 때 모두, 스로틀밸브를 닫아 아이들링패스로만 공기를 보내 엔진이 최소 출력 상태가 되도록 유도해야 한다.

문제는 운전자가 엑셀을 밟았을 때 그것이 의도된 답지인지 의도치 않은 잘못된 동작인지 구별해 내는 것이다. 이는 운전자의 행동차이에서 해결책을 찾을 수 있다. 운전자가 감속내지 정차를 의도하고 페달(브레이크페달 대신 엑셀페달)을 밟았을 경우 기대와는 달리 감속이 아니라 차가 가속이 되면 페달을 더 세게 밟고 차가 뛰어 나가면 반사적이고 무의식적으로 온 힘을 다해 페달을 밟게 된다.

보통 엑셀페달의 최대답지(Fully down to the floor) 상태의 힘이 서양인의 경우 승용차가 60kgf이고 기타 중장비 차량이 70kgf정도라 한다. 그러나 무의식 속에 반사적 페달을 밟는 힘은 약한 여자도 100kgf가 넘게 나온다.

현재 엑셀페달장치는 시동을 틀면 최소출력(아이들링)상태였다 엑셀페달에 발을 올려 놓고 힘을 주면 엑셀페달의 위치센서가 값을 가져 ECU에 전달 ECU가 스로틀모터를 돌려 스로틀밸브를 열어 그만큼의 엔진출력을 얻어낸다. 풀다운 즉 최대답지 상태에 이르는 힘이 60kgf라면 그 이상은 70kgf가 됐건 100kgf가 됐건 같은 최대출력 상태인 것이다.

그러나 본 시스템은 최대 설정치를 90kgf로 적용했다면 60kgf에서 89kgf까지는 기존과 같은 최대출력 상태이나 90kgf부터는 기존과는 달리 엑셀페달 답지력은 0kgf안 것처럼 최소출력 상태가 되도록 하고 동시 브레이크페달이 최대 답지된 것처럼 브레이크시스템을 구동시킨다.

엔진을 최소출력 상태로 유도하고 브레이크시스템을 구동시키는 일을 ECU를 통하여 구현하는 방법과 ECU와 별개로 작동토록 구현하는 두 가지 방법이 있다.

또한 본 시스템을 적용한 엑셀페달장치를 만들 때, 차량의 특성과 페달의 형태즉 암타입과 오르간타입인지에 따라 무답지스위치(2a)와 위치센서(2b) 그리고 과답지스위치(2c) 이 3개 요소를 일직선상에 모아 놓는 선형(linear type)으로 구현 할 수도 있고, 이 3요소를 따로 따로 또는 2개를 묶고 하나를 따로 배치하는 등 필요에 따라 다양하게 구현 할 수 있다.

도1에서 도6까지는 ECU를 통한 방법을 보여주는 것으로 각각 운전자 답지 상태별로 나눠 보여주고 있다.

도7에서 도12까지는 ECU와 독립적으로 구현하는 방법을 보여주는 것으로 각각운전자 답지 상태 별로 나눠 보여주고 있다.

이 두 가지 구현 방법 모두 공통적으로 운전자의 의도하지 않은 과출력을 유발시키는 엑셀페달의 과답지 상태를 추출해내는 엑셀페달장치가 적용 된다.

기존의 엑셀페달장치의 구조를 변경하여 이러한 기능이 가능하게 하였다. 기존의 엑셀페달장치는 위치센서만 내장하거나 위치센서(2b)와 미답지스위치(2a)를 구비한 것이었다. 여기에 과답지스위치(2c)와 토글스위치(2d)를 추가하고 ECU(4)와 또는 ECU(4)와 동시에 EBS(6)와 연동시킨다.

도13에서 도17은 운전자의 답지상태에 따른 새로 개선한 엑셀페달장치(2)를 확대하여 보여준 회로도들이다.

도13을 보면 엑셀페달장치(2)는 운전자의 답지력에 의해 개폐되거나(2a,2c) 변하는 값을 갖는(2b) 세 개의 주요 스위치인 미답지스위치(2a)와 위치센서(2b) 그리고 과답지스위치(2c)가 설치되어 있으며 이에 더하여 미답지스위치(2a)와 과답지스위치(2c)에 의하여 토글방식으로 개폐되는 토글스위치(2d)가 구비되어 위치센서(2b)의 값을 전달 가능 상태 또는 차단하는 역할을 한다.

도13은 시동만 켜고 엑셀페달을 밟지 않은 상태(F=U)로 엑셀페달은 환원스프링이나 유압에 의해 가장 높이 올라와 있어 무답지스위치(2a)가 ON 상태로 토글스위치(2d)의 무답지쪽코일(2dd)가 일시적으로 활성화 되어 토글스위치(2d)는 ON 상태이고, 위치센서(2b)와 ECU(4)는 연결되어 있으나 위치센서(2b)는 아직 어느 부분도 연결되지 않아 위치값을 갖지 않으며, 과답지스위치(2c)는 OFF 상태임을 알 수 있다. 도20은 분산형으로 구현한 위치센서엑셀페달장치의 무답지 상태의 위치센서를 보여주며, 도25는 선형으로 구현한 위치센서엑셀페달장치의 무답지 상태를 보여주는 그림이다.

도20을 보면 운전자가 엑셀페달을 밟지 않은 상태이므로 버튼덮개(2g)는 전혀 내려가 있지 않아 모든 위치센서쪽 접점(2ba)들은 위치센서 전원쪽 대응 접점(2bb)와 떨어져 있다. 토글스위치(2d)는 미답지스위치(2a)가 ON이어서 미답지쪽 전선(8ab)를 통하여 미답지쪽코일(2dd)이 일시 활성화 되어 위치센서와 토글스위치 연결선(8bc)과 토글스위치와 ECU 연결선(8dd)가 연결된다. 즉 토글스위치(2d)가 ON 되어 있어 ECU와 연결되어 있으나 위치센서(2b)가 위치값을 갖지 않으므로 ECU(4)는 답지력이 0kgf 즉 무답지 상태로 인식 최소출력을 유지할 것이다.

도25는 운전자가 엑셀페달을 밟고 있지 않을 때 선형타입의 위치센서엑셀페달장치를 보여주는 그림으로, 버튼덮개(2g)는 가장 위쪽에 위치해 있고 평소 ON상태인 무답지스위치(2a)는 무답지스위치 전원쪽 접점(2aa)과 무답지스위치 전원쪽 대응 접점(2ab)이 붙어 있어, 무답지스위치 입력선(8aa) 전류를 무답지 스위치와 토글스위치 연결선(8ab)를 통해 토글스위치(2d)를 ON 상태로 만들어 위치센서와 토글스위치 연결선(8bc)과 토글스위치와 ECU 연결선(8dd)가 연결 된다. 모든 위치센서 전원쪽 접점(2ba)은 위치센서 전원쪽 대응 접점(2bb)와 떨어져 있어 위치센서 분배후 입력선 다발(8bb)의 전류를 하나도 위치센서와 토글스위치 연결선(8bc)에 전하지 못 한다. 평소 OFF 상태인 과답지스위치(2c)도 과답지스위치 전원쪽 접점(2ca)과 과답지스위치 전원쪽 대응 접점(2cb)가 떨어져 있다.

도14는 주행상태 즉 운전자가 엑셀페달을 밟고 힘을 가하고 있는 상태(L>F>U)로 엑셀페달은 가해진 힘만큼 엑셀페달은 아래로 내려가 있어 무답지스위치(2a)가 OFF 상태가 되고, 위치센서는 눌린 만큼 그 위치값을 갖으며(P=F), 과답지스위치(2c)는 아직 OFF 상태로 토글스위치(2d)는 ON 상태이다 즉 위치센서의 값이 차량의 출력에 그 대로 반영된다. 도21은 분산형으로, 도26은 선형으로 구현한 위치센서엑셀페달장치들의 운전자가 엑셀페달을 정상적으로 밟고 있는 작동상태를 보여주는 그림이다.

도21을 보면 엑셀페달 발판(2f)에 의해 버튼덮개(2g)가 눌려 위치센서 전원쪽 접점(2ba) 위쪽 5개가 밀려 위치센서 전원쪽 대응 접점(2bb)와 붙어 있다. 즉 위치센서분배전입력선(8ba)를 통해 온 전류가 전력분배기(2k)에서 나누어 진 뒤 연결된 5개 접점을 통해 토글스위치(2d)로 들어 간다. 토글스위치(2d)는 무답지스위치(2a)가 이미 작동하여 ON 상태로 되었기에 전류는 그대로 토글스위치와 ECU 연결선(2dd)을 통해 ECU에 전달 되어 ECU가 출력에 반영하게 된다.

도26에서는 버튼덮개(2g)가 더 내려와 위치센서 전원쪽 접점(2ba) 윗쪽 6개가 위치센서 전원쪽 대응 접점(2bb)연결된 상태이다. 6개를 통해 간 전류가 ON상태인 토글스위치(2d)를 지나 ECU에 전달 될 것이다. 평소 ON상태인 무답지스위치(2a)는 버튼덮개에 밀려 OFF상태이고, 과답지스위치(2c)는 버튼덮개(2g)가 아직 못 미쳐 OFF상태를 유지하고 있어 차량제어에 아무런 영향을 미치지 않는다.

도15는 엑셀페달의 평상 최대답지(full down) 상태(O>F=M)로 무답지스위치(2a)가 OFF 상태이고, 위치센서는 눌린 만큼 그 위치값을 갖으며(P=F), 과답지스위치(2c)는 아직 OFF 상태로 토글스위치(2d)는 ON 상태이다. 버튼덮개(2g)가 풀로 내려와 위치센서 전원쪽 접점(2ba) 모두 위치센서 전원쪽 대응 접점(2bb)연결된 상태이다. 모든 전류가 ON상태인 토글스위치(2d)를 지나 ECU에 전달 될 것이며 ECU는 최대 출력을 유도할 것이다. 평소 ON상태인 무답지스위치(2a)는 버튼덮개에 밀려 OFF상태이고, 과답지스위치(2c)는 버튼덮개(2g)가 아직 못 미쳐 OFF상태를 유지하고 있어 차량제어에 아무런 영향을 미치지 않는다.

도16은 돌발상태 즉 운전자가 브레이크 페달을 밟는다고 밟았으나 실제로는 엑셀페달을 밟아 의도와는 반대로 속력이 더 높아지자 무의식적으로 온 힘을 가하고 있는 상태(F=>O)로 엑셀페달은 통상 풀답지 상태를 넘어 과답지스프링의 저항력을 넘어 내려가 있음을 볼 수 있다. 무답지스위치(2a)는 OFF 상태, 위치센서(2b)는 최대값(P=M)을 가지나, 과답지스위치(2c)가 ON 상태가 되어 과답지쪽코일(2de)을 활성화 시켜 토글스위치(2d)를 OFF 상태로 만들어 위치센서의 위치값(P)의 전달을 차단하고 있다.

분산형으로 구현한 시스템에서 과답지스위치(2c)는 도22에 그려져 있다. 설정치 이상으로 엑셀페달을 밟으면 과답지스위치 리턴스프링(2cd)이 눌려 접점연결선(2cc)이 밀려 과답지스위치 전원쪽 접점(2ca)과 과답지스위치 전원쪽 대응 접점(2cb)를 연결시키므로 과답지스위치 입력선(8ca)로 들어온 전류가 과답지스위치와 토글스위치 연결선(8cb)를 통하여 토글스위치 과답지쪽 코일( 2de)를 활성화 시켜 토글스위치(2d)를 OFF시켜 위치센서(2c)의 값이 ECU(4)에 전달되는 것을 차단하여 동력의 최소 출력을 유도하고 동시에 과답지스위치 출력선(2cc)를 통하여 브레이크등(7)을 켜고 브레이크시스템(6)을 최대 작동시켜 차를 세우게 한다.

도27에서는 선형타입으로 버튼덮개(2g)가 위치센서스프링의 저항과 과답지스프링의 저항력을 넘어 끝까지 내려와 모든 위치센서 전원쪽 접점(2ba)들과 위치센서 전원쪽 대응 접점(2bb)연결된 상태이고, 평소 ON상태인 무답지스위치(2a)는 버튼덮개에 밀려 OFF상태이며, 평소 OFF상태였던 과답지스위치(2c)가 비로서 ON된다. 과답지스위치 전원쪽 접점(2ca)와 과답지스위치 전원쪽 대응 접점(2cb)이 버튼덮개(2g)에 밀려 서로 붙어 전류를 토글스위치 과답지쪽 코일( 2de)를 활성화 시켜 토글스위치(2d)를 OFF시켜 위치센서(2c)의 전류가 ECU(4)에 전달되는 것을 차단하여 최소 출력상태를 유도하고 동시에 과답지스위치 출력선(2cc)를 통하여 브레이크등(7)을 켜고 브레이크시스템(6)을 최대 작동시켜 정차하게 한다.

도17은 과답지(도16)상태 후 운전자가 페달에서 발을 떼어 페달이 복원되는 중의 그림이다. 페달은 도14와 같이 위치센서의 한 구간에 있어 위치값을 가지나 토글스위치(2d)가 아직 OFF상태로 남아 있어 ECU에 전달되지 않는다. 이는 오작동으로 급발진 상황이지만 도 16의 결과로 엔진 최소 출력에 제동장치가 작동하여 차가 멈춘 후 운전자는 페달에서 발을 떼게 된다. 만약 토글스위치가 없다면 엑셀페달이 복원되는 과정에 위치센서(2b)는 위치값을 갖게 되고 그 값이 그대로 ECU(4)에 전달 된다면 차량의 엔진이 작동하여 차량이 다시 나가거나 심하게 출렁거리는 사태가 벌어지게 된다. 토글스위치(2d)는 과답지 후 위치센서와 ECU와의 연결을 차단 함으로써 엔진을 여전히 최소출력(아이들링)으로 유지하여 의도치 않게 차가 재차 나아가거나 출렁이는 것을 막아 주는 역할을 하는 것이다.

1은 밧데리
2는 엑셀페달장치(position sensor and accelerator pedal unit)
2a는 미답지스위치, 2aa는 미답지스위치 전원쪽 접점, 2ab 전원쪽 대응 접점
2b는 위치센서, 2ba는 위치센서 전원쪽 접점, 2bb는 전원쪽 대응 접점
2c는 과답지스위치, 2ca는 과답지스위치 전원쪽 접점, 2cb 전원쪽 대응 접점,2cc는 접전연결선, 2cd는 과답지스위치 리턴스프링
2d는 토글스위치, 2da는 전원쪽 접점, 2db 전원쪽 대응 접점, 2dc는 접지접점, 2dd는 미답지쪽코일 2de는 과답지쪽코일
2e는 답지력 전달바
2f는 페달발판
2g는 버튼 상부 하우징 덮개
2h는 버튼 하부 하우징
2i는 위치센서 리턴스프링
2j는 과답지스위치 리턴스프링(=2cd)
2k는 전력분배장치
2l은 리턴스프링
3은 브레이크페달장치(position sensor and brake pedal unit)
4는 전자제어장치(Electronic Control Unit)
5는 스로틀벨브모터
6은 전자브레이크시스템
7은 브레이크등
8은 전선, 8aa는 미답지스위치 입력선, 8ab는 미답지스위치와 토글스위치 연결선, 8ac는 미답지스위치와 ECU 연결선, 8ba는 위치센서분배전입력선, 8bb는 위치센서분배후입력선다발, 8bc는 위치센서와 토글스위치 연결선, 8ca는 과답지스위치 입력선, 8cb는 과답지스위치와 토글스위치 연결선, 8cc는 과답지스위치 출력선(ECU 또는 EBS와 연결), 8db는 토글스위치 미답지쪽 출력선, 8dc는 토글스위치 과답지쪽 출력선, 8dd는 토글스위치와 ECU연결선, 8de는 토글스위치와 어스연결선.
9는 기타 전장장치들
10은 릴레이,
10a는 ECU쪽접점, 10b는 스로틀모터쪽접점, 10c는 접지접점(또는 밧데리리턴접점), 10d는 코일
F는 운전자의 실제 답지력
O은 과답지스위치를 작동시키는 답지력의 설정 값.
M은 엑셀페달의 풀다운 즉 최대출력을 내게 세팅된 답지력
P는 위치센서가 보내는 위치값
U는 미답지스위치를 작동시키는 답지력의 설정 값

Claims

위치센서내장엑셀페달(An accelerator pedal with a position sensor unit)과 위치센서장착브레이크페달(A brake pedal with a position sensor unit)로 운전자의 답지력을 측정하여 전자적으로 출력과 제동력을 제어하는 차량에 있어, 전자제어장치(ECU)가 엔진출력을 제어할 때에 위치센서엑셀페달(An accelerator pedal and position sensor unit)이 운전자의 엑셀페달 답지력 정도를 전달받아, 그 답지력이 설정치 이하이면 종래대로 그 값어치 만큼 차량의 출력을 제어하고, 만약 설정치 이상이면 엑셀페달답지력이 0kgf인 것처럼 차량출력을 최소화(아이들링)시키는 것을 특징으로하는 차량의 출력제어 방법.
위치센서내장엑셀페달(An accelerator pedal with a position sensor unit)과 위치센서장착브레이크페달(A brake pedal with a position sensor unit)로 운전자의 답지력을 측정하여 전자적으로 출력과 제동력을 제어하는 차량에 있어, 전자제어장치(ECU)가 제동력을 제어할 때에 위치센서엑셀페달(An accelerator pedal and position sensor unit)이 운전자의 엑셀페달의 답지력 정도를 전달받아, 만약 그 답지력이 설정치 이상이면 실제로는 브레이크페달을 밟지는 않았지만 운전자가 브레이크페달을 최대로 밟은 것처럼 브리이크등을 켜고 브레이크시스템을 작동시켜 차량을 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량의 제동제어 방법
위치센서내장엑셀페달(An accelerator pedal with a position sensor unit)과 위치센서장착브레이크페달(A brake pedal with a position sensor unit)로 운전자의 답지력을 측정하여 전자적으로 출력과 제동력을 제어하는 차량에 있어, 전자제어장치(ECU)가 엔진출력과 제동력을 제어할 때에 위치센서엑셀페달(An accelerator pedal and position sensor unit)이 운전자의 엑셀페달 답지력 정도를 전달받아, 그 답지력이 설정치 이하이면 종래대로 그 값어치 만큼 차량의 출력을 제어하고, 만약 설정치 이상이면 엑셀페달답지력이 0kgf인 것처럼 차량출력을 최소화(아이들링)시키며, 동시에 운전자가 브레이크페달을 최대로 밟은 것처럼 브리이크등을 켜고 브레이크시스템을 작동시켜 차량을 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량의 제동제어 방법
운전자의 답지력 정도를 전자제어장치(ECU)에 전달하여 차량의 출력을 유도하는 위치센서를 내장한 엑셀페달장치(An accelerator pedal and position sensor unit)로써, 운전자의 일반적인 답지력(설정치 이하) 즉 얼마나 깊이 밟았는지 측정하여 그 값을 전자제어장치에 전달하는 위치센서(2b)와 평소 OFF 상태였다가 답지력이 설정치 이상일 때 ON 상태가 되는 개폐기능을 갖는 과답지스위치(2c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치센서엑셀페달장치(An accelerator pedal and position sensor unit).
청구항4에 있어, 평소 ON 되어 있다가 운전자의 답지력이 0kgf이상일 때 (즉 운전자가 엑셀페달에서 발을 올려 놓거나 힘을 가해 밟았을 때) OFF되고 또 운전자가 엑셀페달에서 발을 떼면 ON되어, 위치센서의 연결선상에 구비된 토글스위치(2d)를 ON시켜 위치센서의 값을 ECU에 전달되게하는 ON OFF 스위치인 무답지스위치(2a)를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치센서엑셀페달장치(An accelerator pedal and position sensor unit).
청구항4에 있어, 평소 ON이였다가 운전자의 답지력이 설정치 이상이어서 과답지스위치(2c)가 작동하면 과답지쪽코일(2de)가 활성화되어 OFF상태가 되어 그 상태(OFF) 유지되다가 운전자가 페달에서 발을 뗏을 때(엑셀페달이 복원되어 답지력이 0kgf일 때) 무답지스위치(2a)가 동작하여 무답지쪽코일(2dd)가 활성화 위치센서의 전류가 전달되도록 ON상태가 되는 토글스위치(2d)를 구비한 것을 특징으로 하는 위치센서엑셀페달장치(An accelerator pedal and position sensor unit).