KR20210094037A - 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법 - Google Patents

유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

장래의 휠 브레이크 압력(pRad)을 결정하기 위하여, 본 발명은, 외부 동력 제동 압력 생성기(5)의 압력 생성기 압력(pVor)을 측정 시간 간격(tTakt)으로 연속적으로 측정하고; 그로부터 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)를 결정하며; 측정 이전의 시간 영역(tTot) 동안 결정된 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)들의 합을, 측정된 마지막 압력 생성기 압력(pVor)에 가산하는 것;을 제안한다. 이와 같이 결정된 휠 브레이크 압력(pRad)은, 압력 생성기 압력(pVor)의 측정 이후의 시간 영역(tTot) 이후에 휠 브레이크(3) 내에 형성되는 휠 브레이크 압력(pRad)으로 간주된다.

Description

유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법
본 발명은 청구항 제1항의 전제부의 특징을 갖는 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 차량 브레이크 시스템의 유압식 휠 브레이크 내의 압력 제어 또는 압력 제어의 시작을 개선할 것이다. 차량 브레이크 시스템은, 하나의 압력 센서가 연결되고 하나 이상의 유압식 휠 브레이크가 각각 하나의 밸브를 통해 연결되는 제동 압력 생성기를 포함한다. 여기서 밸브는, 명확한 지칭을 위해 유입 밸브로도 불리지만, 본 발명은 이로 제한되지 않아야 한다. 휠 브레이크의 압력 센서들이 본 발명의 범주에서 가능하긴 하나, 그 자체로 제공되지 않으며 어떤 경우에도 필요하지 않다.
제동 압력 생성기는, 핸드 브레이크 레버에 의해 손으로 또는 풋 브레이크 페달에 의해 발로 작동 가능한, 즉 일반적으로 근력 또는 보조력에 의해 작동 가능한 마스터 브레이크 실린더일 수 있다. "보조력"이란, 브레이크 부스터, 예를 들어 부압식 브레이크 부스터 또는 전기 기계식 브레이크 부스터에 의한 근력의 강화를 의미한다. 근력 또는 보조력 제동 압력 생성기에 추가하여 또는 그 대신에, 차량 브레이크 시스템은 외부 동력 제동 압력 생성기를 포함할 수 있다.
바람직하게, 차량 브레이크 시스템은, 유압식 휠 브레이크(들)가 제동 압력 생성기에 연결되도록 하며, 여기서 유입 밸브(들)로도 불리는 밸브(들) 외에, 각각의 휠 브레이크에 대하여, 휠 브레이크 내의 휠 브레이크 압력이 강하될 수 있도록 하는 추가 밸브를 포함한다. 추가 밸브(들)는 명확한 지칭을 위해 그리고 유입 밸브(들)와의 구별을 위해, 여기서 배출 밸브로도 불리지만, 본 발명은 이로 제한되지 않아야 한다.
휠 브레이크 내의 휠 브레이크 압력은 원하는 제동력의 생성을 위해 그리고/또는 잠김 방지 제어, 구동 슬립 제어 및/또는 주행 다이내믹 제어 또는 전자식 안정화 프로그램과 같은 슬립 제어를 위해 제어되며, 이를 위해 ABS, ASR 및/또는 FDR 또는 ESP의 약자가 통용된다. 주행 다이내믹 제어 또는 전자식 안정화 프로그램은 종종 스키드 방지 제어라는 일상 용어로도 불린다. 제어란, 휠 브레이크 압력의 개회로 제어도 의미한다.
휠 브레이크 내의 휠 브레이크 압력을 제어할 수 있도록 하기 위해서는, 유압식 휠 브레이크(들)가 제동 압력 생성기에 연결되도록 하는 밸브(들)를 폐쇄한 이후에 압력 제어를 시작할 수 있도록, 제동 압력 생성기 내 압력 생성기 압력의 측정 이후 전형적으로 수 ms 내지 수십 ms의 시간 영역 내에 차량 브레이크 시스템의 휠 브레이크 내에서 형성되는 휠 브레이크 압력을 아는 것이 바람직하다.
이러한 시간 영역 이후에 제동 압력 생성기 내의 압력 센서에 의해 측정되는 압력 생성기 압력의, 2개 이상의 마지막 압력 측정에 기반한 외삽이 가능할 것이다. 압력 생성기 압력의 측정값의 외삽은, 신속히 증가하는 압력에 의한 하이 다이내믹 압력 변동 시에, 부정확하며 경우에 따라서는 심하게 변동하는 외삽 압력을 야기하며, 이러한 외삽 압력은 통상적으로 제어 또는 제어의 시작에 부적합하다.
본 발명은, 압력 생성기 압력의 측정 이후의 시간 영역 내의 차량 브레이크 시스템의 휠 브레이크 내의 장래의 휠 브레이크 압력을 다른 방식으로 결정하는 것을 제공하며, 이러한 시간 영역은 특히 압력 센서의 데드 타임이고, 유압식 휠 브레이크가 제동 압력 생성기에 연결되도록 하는, 여기서 유입 밸브로도 불리는 밸브(들)의 폐쇄 시간이다. 압력 센서의 데드 타임은 압력 생성기 압력의 변화로부터 압력 센서의 출력 신호의 변화에 이르기까지 경과하는 시간이다. 밸브의 폐쇄 시간은 밸브의 트리거링으로부터 밸브가 폐쇄될 때까지 경과하는 시간이다.
본 발명에 따라, 압력 생성기 압력의 각각의 측정에 대하여, 압력 생성기 압력의 각각의 측정 이후의 측정 시간 간격 동안 휠 브레이크(들) 내 휠 브레이크 압력 변화가 결정된다. 측정 시간 간격은 압력 생성기 압력의 2개의 연속하는 측정들 사이의 시간 영역이다. 측정 시간 간격은 바람직하게는 일정하지만, 원칙적으로는 가변적일 수도 있다. 측정 시간 간격은 주기 시간(주기 주파수의 역값), (다운) 샘플링 시간 또는 (다운) 샘플링 속도로도 불릴 수 있다. 압력 생성기 압력이 측정되는 측정 시간 간격은, 측정 이후 휠 브레이크 압력(들)이 결정될 시간 영역보다 더 짧다. 바람직하게, 이러한 시간 영역은 측정 시간 간격의 낮은 정수배이다.
압력 생성기 압력으로 인한 휠 브레이크 압력 변화(들)는 예를 들어 유동 방정식, 예를 들어 베르누이 방정식을 사용하여 연산될 수 있고, 특성맵에서 추출되거나 다른 방식으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 차량 브레이크 시스템의 특성맵은 실험을 토대로 하여 결정될 수 있다.
압력 생성기 압력의 측정 이후의 시간 영역 이후에 휠 브레이크(들) 내에서 형성되는 휠 브레이크 압력으로서, 측정된 (마지막) 압력 생성기 압력에는, 압력 생성기 압력의 (마지막) 측정 이전의 동일한 길이의 시간 영역 동안 결정된 휠 브레이크 압력 변화가 가산되고, (마지막) 측정을 위해 결정된 휠 브레이크 압력 변화는 가산된 (마지막) 휠 브레이크 압력 변화이다.
본 발명에 따른 방법은, 압력 생성기 압력의 측정 이후의, 압력 센서의 데드 타임과 유입 밸브(들)의 폐쇄 시간을 포함하는 시간 영역 이후에 휠 브레이크 내에서 형성되는 휠 브레이크 압력의 상당히 정확한 값을 제공한다. 본 발명에 따른 방법에 의해 결정된 휠 브레이크 압력의 값은 어떤 경우에도, 유입 밸브의 폐쇄 시점과 휠 브레이크 압력의 제어 시작을 결정하기에 충분히 정확하다. 휠 브레이크 압력의 제어 동안 그리고 그를 위해 유입 밸브는 재차 개방될 수도 있다.
종속 청구항들은 독립 청구항에 명시된 본 발명의 바람직한 실시예들 및 개선예들에 관한 것이다.
상세한 설명에 개시된 전체 특징들은 본 발명의 실시예들에서 개별적으로 또는 기본적으로 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 하나의 청구범위의 모든 특징들이 아니라 단지 하나 이상의 특징만을 포함하는 본 발명의 실시예들이 기본적으로 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 하기에 더 상세하게 설명된다. 단일 도면은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한, 유압식 근력 및 외부 동력 차량 브레이크 시스템의 개략적인 도면이다.
도 1에 단순화된 형태로 도시된 유압식 차량 브레이크 시스템은 근력 및 외부 동력 차량 브레이크 시스템이다. 이러한 시스템은, 일반적으로 근력 제동 압력 생성기(2)로서 이해될 수 있는 마스터 브레이크 실린더(1)를 포함한다. 마스터 브레이크 실린더(1)에는, 각각 하나 이상의 유압식 휠 브레이크(3)를 구비한 하나의 제동 회로 또는 바람직하게는 복수의 제동 회로들이 연결된다. 제동 회로가 연결된 단일 회로 마스터 브레이크 실린더(1)가 도시되어 있다. 바람직하게, 차량 브레이크 시스템은, 각각 하나 이상의 휠 브레이크(3)를 구비한 2개의 제동 회로들이 연결된 이중 회로 마스터 브레이크 실린더(1)를 포함한다. 예를 들어, 차량 브레이크 시스템은 각각의 제동 회로 내에 2개의 휠 브레이크(3)들을 포함한다. 마스터 브레이크 실린더(1)는 브레이크 페달(4) 또는 도시되지 않은 핸드 브레이크 레버에 의해 근력으로 작동 가능하고, 브레이크 부스터를 포함할 수 있다(도시되지 않음).
추가의 제동 압력 생성기로서, 차량 브레이크 시스템은 피스톤-실린더 유닛(6)을 구비한 외부 동력 제동 압력 생성기(5)를 포함하며, 피스톤-실린더 유닛의 피스톤(7)은 차량 브레이크 시스템 내의 제동 압력을 생성하기 위하여 전동기(8)에 의해, 실린더(9) 내의 도시되지 않은 스크류 드라이브를 통해 변위 가능하다. 각각의 제동 회로는 외부 동력 밸브(10)를 통해 외부 동력 제동 압력 생성기(5)의 피스톤 실린더 유닛(6)의 실린더(9)에 연결된다.
차량 브레이크 시스템의 작동을 위하여, 제동 압력이 외부 동력 제동 압력 생성기(5)에 의해 생성되고, 외부 동력 밸브(들)(10)의 개방을 통해 휠 브레이크(들)(3)에 제동 압력이 인가된다. 이 경우, 마스터 브레이크 실린더(1)는 분리 밸브(11)의 폐쇄를 통해 차량 브레이크 시스템으로부터 유압 분리되며, 각각의 제동 회로는 각각의 분리 밸브(11)를 통해, 상술한 바와 같이 근력 제동 압력 생성기(2)를 형성하는 마스터 브레이크 실린더(1)에 연결된다.
외부 동력 작동 시에, 마스터 브레이크 실린더(1)는, 페달 답력, 페달 경로 및/또는 마스터 브레이크 실린더 압력에 따라 전자 제어 유닛(12)에 의해 제어되는, 외부 동력 제동 압력 생성기(5)에 의해 생성될 제동 압력에 대한 설정값 발생기로서 사용된다. 이를 위해, 마스터 브레이크 실린더(1)에는 압력 센서(13)가 연결되고, 브레이크 페달(4)은 페달 경로 센서(14)를 포함한다. 외부 동력 제동 압력 생성기(8)의 실린더(9)에는 마찬가지로 압력 센서(15)가 연결된다. 압력 센서(13, 15) 및 페달 경로 센서(14)는 전자 제어 유닛(12)에 연결된다.
마스터 브레이크 실린더(1)에 의해, 휠 브레이크(3) 또는 휠 브레이크(3)들은 외부 동력 제동 압력 생성기(5)의 장애 또는 고장 시에 작동된다.
각각의 휠 브레이크(3)에는 유입 밸브(16) 및 배출 밸브(17)가 할당되며, 이러한 밸브들에 의해서는 잠김 방지 제어, 구동 슬립 제어 및 주행 다이내믹 제어 또는 스키드 방지 제어와 같은 슬립 제어가 공지된 방식으로 가능하다. 이러한 슬립 제어를 위해, ABS, ASR 및 FDR 또는 ESP의 약자가 통용된다. 제동 압력 제어는 외부 동력 제동 압력 생성기(5) 및/또는 유입 밸브(16) 및 배출 밸브(17)에 의해 실행된다.
분리 밸브(들)(11) 및 유입 밸브(16)들은 무전류 상태에서 개방되는 2/2 경로 솔레노이드 밸브이고, 외부 동력 밸브(들)(10) 및 배출 밸브(17)들은 무전류 상태에서 폐쇄되는 2/2 경로 솔레노이드 밸브이지만, 이는 본 발명에 필수적인 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 외부 동력 제동 압력 생성기(5)에 의해 차량 브레이크 시스템이 작동할 때, 외부 동력 제동 압력 생성기(5)의 실린더(9) 내에 형성되는, 여기서 압력 생성기 압력(pVor)으로 불리는 압력이 압력 센서(15)에 의해 측정된다. 이러한 측정은 바람직하게는 일정한 측정 시간 간격(tTakt)으로 실행된다.
측정된 압력 생성기 압력(pVor)에 대해, 휠 브레이크(3) 내의 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)가 결정되고, 구체적으로 압력 생성기 압력(pVor)의 다음 측정에 이르기까지의 측정 시간 간격(tTakt) 동안의 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)가 결정된다. 측정된 압력 생성기 압력(pVor)과 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)의 합은, 측정 시간 간격(tTakt) 이후 휠 브레이크(3) 내에 형성되는 휠 브레이크 압력(pRad)이다.
휠 브레이크 압력 변화(pInc i)의 결정은, 예를 들어 베르누이 방정식과 같은 유동 방정식에 의한 연산일 수 있다. 예를 들어, 외부 동력 제동 압력 생성기(5)의 피스톤 실린더 유닛(6)의 실린더(9)로부터 휠 브레이크(들)(3) 내로의 브레이크 오일의 체적 유량과, 그로부터 발생하는 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)가 연산된다. 다른 가능성은, 예를 들어 실험을 토대로 하여 결정되고 저장된 특성맵으로부터 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)를 결정하는 것이다. 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)를 다른 방식으로 결정하는 것도 가능하다. 다음 측정에 이르기까지의 측정 시간 간격(tTakt) 동안의 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)와 측정된 압력 생성기 압력(pVor)의 합은, 압력 생성기 압력(pVor)의 다음 측정에서의 휠 브레이크(들)(3) 내 휠 브레이크 압력을 나타낸다.
그러나, 본 발명에 따라, 단 하나의 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)가 압력 생성기 압력에 가산되는 것이 아니라, 복수의 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)들이, 마지막으로 측정된 압력 생성기 압력(pVor)에 가산된다. 압력 센서(15)의 데드 타임과 유입 밸브(들)(16)의 폐쇄 시간만큼 길고, 압력 생성기 압력(pVor)의 마지막 측정에 의해 종료되는 시간 영역(tTot) 내에 결정된 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)가 가산된다. 측정 시간 간격(tTakt)은 시간 영역(tTot)보다 짧으므로, 복수의 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)들이 고려되거나 가산된다. 측정 이전 또는 측정에 이르기까지의 시간 영역(tTot) 동안의 결정된 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)와, 마지막으로 측정된 압력 생성기 압력(pVor)의 합은, 압력 생성기 압력(pVor)의 측정 이후의 동일한 시간 영역(tTot) 이후의, 휠 브레이크(3) 내에 형성되는 휠 브레이크 압력(들)(pRad)으로 간주된다. 즉, 이론적으로는 압력 생성기 압력(pVor)의 마지막 측정 이후의, 압력 센서(15)의 데드 타임과 유입 밸브(16)의 폐쇄 시간 또는 유입 밸브들 중 하나의 폐쇄 시간 부근에 휠 브레이크(3) 내에서 형성되는 휠 브레이크 압력(pRad)이 결정된다.
각각의 측정된 압력 생성기 압력(pVor)에 대해 결정된 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)는 링 메모리에 기록되고, 이러한 링 메모리는 가장 오래된 값이 가장 최근의 값으로 오버라이팅되는 선입 선출(first-in first-out) 메모리이다. 링 메모리는 시간 영역(tTot) 동안의 압력 생성기 압력(pVor)의 측정이 실행되는 만큼의 수를 갖는 저장 지점을 갖는다. 링 메모리에 저장된 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)들의 합은 마지막으로 측정된 압력 생성기 압력(pVor)에 가산되고, 측정 이후의 시간 영역(tTot) 부근의 휠 브레이크(3) 내의 이론적인 휠 브레이크 압력을 형성한다.
유입 밸브(들)(16)는, 시간 영역(tTot) 이후의 결정된 장래의 휠 브레이크 압력(pRad)이 설정 압력(psoll)에 도달하거나 그를 초과할 때 폐쇄되고, 이러한 설정 압력(psoll)은 운전자에 의해 마스터 브레이크 실린더(1)를 통해 그리고/또는 예를 들어 ABS, ASR 및/또는 FDR 또는 ESP와 같은 다른 주행 다이내믹 제어 기능에 의해 사전 결정될 수 있다. 이 경우, 설정 압력(pRad)은 마스터 브레이크 실린더 압력과 같은 크기이거나 다른 크기일 수 있다.
특히, 장래의 휠 브레이크 압력(pRad)은, 유입 밸브(들)(16)가 개방되고, 압력 생성기 압력(pVor)이 증가하고, 그리고/또는 유입 밸브(들)(16)가 예를 들어 휠 브레이크 압력 제어 및/또는 슬립 제어를 위해 폐쇄되어야 할 때에만 결정된다.
본 발명에 따른 방법은 마찬가지로, 근력 제동 압력 생성기(2)를 형성하는 마스터 브레이크 실린더(1)를 구비한 차량 브레이크 시스템의 근력 또는 보조력 작동 시에도 가능하다.
청구항들에 기재된 밸브는 유입 밸브(들)(16)이다.

Claims (8)

  1. 압력 센서(15)가 연결되고 밸브(16)를 통해 유압식 휠 브레이크(3)가 연결되는 제동 압력 생성기(5)를 포함하는 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력(pRad)을 결정하기 위한 방법에 있어서,
    압력 생성기 압력(pVor)의 각각의 측정에 대하여, 압력 생성기 압력(pVor)의 각각의 측정 이후의 측정 시간 간격(tTakt) 동안 휠 브레이크(3) 내 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)가 결정되고; 압력 생성기 압력(pVor)의 측정 이전의, 시간 영역(tTot)만큼 길고, 압력 생성기 압력(pVor)의 측정에 의해 종료되는 시간 영역 이내에 결정된 휠 브레이크 압력 변화들의 합(∑pInc i)이, 측정된 압력 생성기 압력(pVor)에 가산됨으로써; 압력 센서(15)에 의해 측정된 압력 생성기 압력(pVor)으로부터, 압력 생성기 압력(pVor)의 측정 이후의 시간 영역(tTot) 이후에 휠 브레이크(3) 내에 형성되는 장래의 휠 브레이크 압력(pRad)이 결정되며, 시간 영역(tTot)은 압력 센서(15)의 데드 타임 및 밸브(16)의 폐쇄 시간을 포함하고, 시간 영역(tTot)은 측정 시간 간격(tTakt)보다 더 긴 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 압력 센서(15)의 데드 타임 및 밸브(16)의 폐쇄 시간(tTot)을 포함하는 시간 영역(tTot) 동안 결정된 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)는 링 메모리에 기록되고, 가장 오래된 휠 브레이크 압력 변화(pInc n)는 가장 최근의 휠 브레이크 압력 변화(pInc 0)에 의해 오버라이팅되며, 링 메모리에 기록된 휠 브레이크 압력 변화들의 합(∑pInc i)은 측정된 압력 생성기 압력(pVor)에 가산되는 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 휠 브레이크 압력 변화(pInc i)는 유동 방정식에 의해 연산되거나 실험을 토대로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 밸브(16)는, 결정된 장래의 휠 브레이크 압력(pRad)이 설정 압력(psoll)에 도달하거나 그를 초과할 때 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 장래의 휠 브레이크 압력(pRad)은, 밸브(16)가 개방될 때에만 연산되는 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 장래의 휠 브레이크 압력(pRad)은, 압력 생성기 압력(pVor)이 증가할 때 그리고/또는 밸브(16)가 폐쇄되어야 할 가능성이 있을 때에만 연산되는 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 밸브(16)는 휠 브레이크(3)에 할당된, 차량 브레이크 시스템의 슬립 제어의 유입 밸브인 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서, 차량 브레이크 시스템은 외부 동력 제동 압력 생성기(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유압식 차량 브레이크 시스템의 장래의 휠 브레이크 압력을 결정하기 위한 방법.
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