KR960010159B1

KR960010159B1 - 브레이크 슬립 제어기

Info

Publication number: KR960010159B1
Application number: KR1019890700848A
Authority: KR
Inventors: 판 얀텐 안톤; 루프 볼프-디테르; 코스트 프리드리히; 크라이쎌마이어 게르하르트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하; 랄프 베렌스·페터뢰저
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1988-09-15
Publication date: 1996-07-26
Also published as: EP0365604A1; EP0365604B1; WO1989002382A1; DE3731075A1; JP2730583B2; JPH03500278A; DE3869416D1; KR890701408A; US5136509A

Abstract

내용없음

Description

브레이크 슬립 제어기

도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.

제1도는 제어 루프의 블럭 회로도.

제2도 내지 제5도는 설명을 위한 다이어그램.

본 발명은 청구범위 제1항의 서문의 특징을 가진 브레이크 슬립(slip) 제어기에 관한 것이다.

종래 기술

공지된 자동차용 슬립 제어기의 경우에서, 자동차 속도의 변화에 근접하는 기준 변수는 한대 이상의 자동차 휘일 속도로부터 구해진다. 이러한 기준 변수의 퍼센트는 휘일의 속도 신호와 함께 구성되고 비교된다. 만약 휘일 속도 신호가 임계치로서 이용되는 퍼센트 이하 예를 들면, 95%와 80%)로 떨어진 뒤, 다시 그 이상으로 되면, 제어 신호는 상기 휘일 속도 신호로부터 유도되고, 브레이크 압력 제어 유니트는 압력을 변화시키는 작용을 한다.

장점

자동차 휘일의 브레이크를 제어하는 동안, 정상동작에서, 본 발명에 따른 제어기는 세로 방향에서 휘일의 최대 마찰 계수와 일치하는 브레이크 슬립값을 세트시킨다. 자동차의 제어성을 향상시키기 위해서, 휘일은 외부의 조정 수단에 의해서 신중하게 브레이크될 수 있다. 상기의 제어기는 매우 낮은 브레이크 압력 진폭을 발생시키며, 이러한 압력 진폭은 전력 필요 조건과 안락함에 대하여 이롭다. 그러한 값은 슬립에 적응하여 구해지기 때문에, 예를 들면 휘일 가속도 적응 제어기보다 교란에 대해 더 좋은 강건함을 가지고 있다. 확실히 배치된 구조, 작은 메모리 공간 요구의 적은 숫자의 파라미터(parameter)는 마이크로컴퓨터의 셋업에 관하여 중요한 사항이다.

제어기의 발전과 장점은 도면과 관련된 바람직한 실시예의 설명 및 종속 청구항에 나타나게 된다.

제1도에서, 도면부호(1)는 휘일(wheel), 타이어 로드(road)의 시스템으로 구성되고, 제어 시스템(2)상에 (M_B) 및 자동차 속도(V_F)와 출력 변수인 휘일 속도(V_R)를 가지고 있다. 측정된 휘일 속도 신호(V_R)는 슬립 모형(slip former)(3)에 공급되고, 기준 변수(V_Ref)가 또한 블럭(5)으로부터 상기 슬립 모형(3)에 공급된다. 상기 기준변수는 또한 셋트 슬립 모형(set slip former)(4)에 공급되고, 예를 들면 5%와 같은 허용 슬립값으로 고정되어있다. 상기 셋트 슬립 모형은 단자(6)를 경유하여 다른값(예를 들면, 도로의 커브(curve)상에서)으로 전환되어 작동될 수 있다.

λ=1-V_R/V_Ref의 관계에 따라 슬립 모형(3)에서 구성된 슬립(λ)은 비교기(7)에서 셋트 슬립(λ*)과 비교되고, 편차(△λ)는 제어 증폭기(8)에 공급된다.

상기 제어 증폭기는 반드시 시스템 편차(△λ)와 출력변수(U)와의 사이에서 비례 미분 작용을 하며, 리셋트 가능한 적분 성분(예를 들면, 이 적분 성분은 (U2(K-1)≥Tmin)에 대해 리셋트된다)과 기준 속도(V_Ref)에 대한 증폭의 의존도 및 △λ와 d△λ/dt의 신호에 의존하는 다양한 제어 규칙이 실행되는 논리 요구를 가진다.

상기 시스템 편차 △λ=λ^*-λ와 함께 다음의 관계식을 각각 적용한다.

에 따른 각각의 성분으로 구성되며, 여기서 Umem은 │U2(K-1)│Tmin에 대해서 Umem(K)=Uem(K-1)+Ki^*△λ(K-21), │U2(K-1)│≥Tmin에 대해서 Umem(K)=0으로부터 계산된 I성분이다. 여기서 K는 샘플링 증가량을 의미한다. I성분 Umem은 또한 제어가 스위치(9)에 의해서 차단되면 제로(0)로 셋트된다.

계수 Ku(V_Ref)는 제어된 시스템 파라미터의 자동차 속도 의존도를 고려한다. Ku는 V_Ref의 함수로서, 예를 들면 a₀, a₁=일정할 때, Ku=a₀+a₁*V_Ref이다.

제2도에는 적분 성분없이 △λ와 d△λ/dt가 어떤 값을 갖는 경우에 제어 증폭기의 행동이 도시되어 있다.

P는 비례를 의미하고 D는 미분을 의미한다.

블럭(5)은 샘플링 시간에서 샘플링 시간(T_a)까지 V_Ref ^(K)=V_Ref ^(K-1)-Bx^*T_a에 따른 기준속도(V_Ref)를 외삽하고, 기준 속도 그 자체와 평가한 자동차 감속(Bx : 기준 속도에서 증가)의 업데이트(update)를 수행하기 위해 적절한 시간 간격으로 슬립 제어를 차단할 수 있다. 이러한 경우에서, 기준 속도는 안정된 휘일 동작이 관찰되는 휘일 속도와 일치한다.

적응 위상(adaptation phase)은 1) 마지막 적응 위상 이후에 셋트 슬립(λ^*)이 최소한 한번 초과되고, 2) 마지막 적응 위상 이후에 최소한 T_Amin의 시간이 경과되고, 3) 시스템 편차에 대해 △λ/0이고 4) d△λ/dt0인 상기의 조건이 충족될 때 개시한다.

V_Ref와 Bx의 적응은 다음과 같이 발생한다 :

상기의 조건이 충족되면, 지속기간 Tmean의 압력 유지 위상이 도입되며 즉, 제어가 스위치(9)의 개방에 의해 차단된다. 는 이러한 시간에 따라 평균한 것이다. 평균 슬립()은 V_Ref와 Bx를 업데이트 하기 위해 사용된다. 즉,

V_Ref, new=V_Ref, old^*(1-)

Bx, new=(To^*Bx, old+V_A, new)/[1-). (T_A+T₀)].

상기의 방정식에서 각각의 문자는 V_Ref, new, 및 Bx, new : 업데이트된 변수, V_Ref, old, 및 Bx, old;업데이트하기 전의 변수, V_A: 마지막 적응후의 기준 속도, T_A: 마지막 적응후의 경과 시간, T₀: 규정해야 할 상수를 의미한다.

이러한 과정은 제3도에 도시되어 있다. 시간 간격(Tmean)은 휘일-타이어 시스템에서 가장 낮게 발생하는 고유 주파수의 발진 주기와 같도록 셋트되는 것이 양호하다(예를 들면 80ms). 그후 적응 위상은 종료되고, 스위치(9)는 다시 폐쇄된다. 상기의 적응 위상은 시스템 편차가 고장 때문에 크게 늘어나면 Tmean의 경과전에 이미 종결되어 있을 것이다.

만약 자동화의 하나 이상의 휘일이 본 발명에 따라 제어되면, 기준 속도는 자동차 운동에 대한 과다한 정보를 포함한다. 그러므로 공통 Bx가 모든 휘일에 따라 결정되면 편리하고, 다시 말해 각각의 휘일에 설명된 적응 명세서에 의하여 평가한 자동차 감속(Bx)을 업데이트할 수 있다. 그러나, 기준속도 그 자체는 각각의 휘일에 대해 개별적으로 형성된다. 기준 속도의 강하를 허용할 수 없는 부가 안전장치는 최대 기준 속도(V_Ref, max)를 기초로 하여 하한계 V_Refu=α.V_Ref, max을 계산함으로써 성취될 수 있으며, 다른 휘일의 기준 속도는 하한계 이하로 떨어지지 않아야 한다. 즉, V_Ref, i≥V_RefU동안 V_Ref, i는 그대로 있고, (여기서 i=1, …, 4) V_Ref, 1V_RefU동안 V_Ref, i=V_RefU이다.

상술한 바와 같이 i는 휘일이 숫자를 번호화한 것이고, 변수 α는 예를 들면 값 0.8을 취할 수 있다.

스위치(9)가 폐쇄되면, 제어 증폭기(8)의 출력 신호(U)는 교정 소자(10)의 입력 신호와 같다. 이 교정 소자는 다른 압력 기울기를 고려하여 입력 신호(U)를 출력 신호(U₂)로 교정한다.

밸브중에서 한 밸브의 개방에 의해서 생성된 압력 기울기는 밸브에서 작용하는 압력차와, 휘일 브레이크 실린더에서 이용하는 압력 자체에 좌우된다. 이러한 압력을 측정하기 위해서, 자동차 감속 또는 자동차 감속에 할당된 대체 변수, 예를 들면 Bx가 사용될 수 있다. 이러한 변수(Bx)는 제어기 출력 변수(U)는 U₂로 변환시키기 위해서 교정 소자(10)에서 사용되며 따라서, 다음과 같은 관계는 바람직한 근사치로서 적용된다.

△P=b*U, b일정

여기서 △P는 변수 U로부터 파생되는 휘일 브레이크 압력에서의 변화이고, b는 동작 상태 동안 대략적으로 일정한 비례 계수이다.

상기의 교정은 예를 들면 다음과 같은 방정식에 의해서 수행될 수 있으며

U₂=U^*(a1+a2^*Bx²), U0

U₂=U^*(a2-(a4-a5^*Bx)^*Bx), U0

여기서, a1, a2, a3, a4와 a5는 로드 테스트에서 확립될 수 있는 상수이다.

그래서 U₂는 Bx의 도움으로 U에 비례하여 교정되므로 U의 같은 값에 대해 다른 압력에도 불구하고 대략적으로 동일한 압력 변화 △P가 발생한다.

휘일 브레이크 압력(P)은 유압 밸브(12)의 수단에 의해서 셋트되고, 예를 들어 3/3-밸브가 사용될 수 있다.

밸브의 동작은 밸브 개방 시간 △T의 선택에 의해서 발생하며, 다음과 같이 약속한다.

△T0 : 입구 밸브는 시간(△T)의 주기동안 개방되고, 그후 다시 폐쇄된다. 출구 밸브는 폐쇄된 상태를 유지(압력 증가)

△T0 : 출구 밸브는 시간(△T)의 주기동안 개방되고, 그뒤 다시 폐쇄된다. 입구 밸브는 폐쇄된 상태를 유지(압력 감소)

△T=0 : 입구 밸브와 출구 밸브는 폐쇄된 상태를 유지.

개방 시간(△T)은 교정된 제어기 출력 신호(U₂)로부터 비선형 특성과 함께 블럭(11)의 수단에 의해서 구성된다. 이러한 것은 상기의 밸브가 너무 작은 (U2)에서 작동하지 않도록 해준다. 밸브의 응답에 따라 지연 시간(T_t ^*, T_t ^-)도 본 예에서 고려될 수 있다. 제4도는 이러한 특성의 가능 경로를 도시한 것이다.

제5도를 참고로 하면, 브레이크 압력(P)은 확립된 휘일 슬립의 함수로서 도시되어 있다. 제어 시퀀스는 도면을 참고로 하여 설명될 것이며, 시간(t1)에서 방금 구한 V_Ref와 Bx를 평가한다(적응). 스위치(9)는 폐쇄되고, 셋트 슬립(λ^*)은 셋트된다. 이러한 것은 정확하게 성공하지 못하며, 그 이유는 소규모의 제어 운동이 유지되기 때문이다. 만약 모든 4개의 적응 조건이 제어 동작 동안에 충족된다면, 스위치(9)는 다시 개방되고, 슬립은 감소한다. 자체적으로 확립하는 이러한 상태로부터 출발할 때, 새로운 기준이 결정되며 따라서 이 새로운 기준으로부터 계산된 슬립은 대략 0으로 되고, 다시 λ^*는 셋트된다. 여기서 λ^*는 고정된 상수(예를 들면 5%)로서 취한다.

사용된 기호

V_R: 휘일 속도

V_F: 자동차 속도

V_Ref: 기준 속도

V_RefU: 기준 속도에 대한 하한계

V_Ref, max : 최대 기준 속도

V_A: 이전의 적응후의 기준 속도

Bx : 평가한 자동차 감속

λ : 블레이크 슬립

λ^*: 셋트 슬립

: 평균 슬립

△λ^*: 슬립의 변화에 대한 셋트값(상수)

△λ : 슬립에서 시스템 편차

λext : 외부 간섭

Ta : 샘플링 간격

△ : 밸브 개방 주기

△Tmin : 최소 밸브 개방 주기

Tr^+/-: 교정 상수

T_A: 마지막 적응후의 경과된 시간

T_Amin: 두개의 적응 사이에서의 최소 시간

T_mean: 평균 주기

To : 규정해야 할 상수

U1, U2, U : 제어기 신호

Up, Ud, Up4, Umem : U의 성분

Kp, Kd, Kp4, Ki, Ku : 증폭 계수

a1, …, a5 : 규정해야 할 상수

P : 휘일 브레이크 압력

△P : 휘일 브레이크 압력에서의 변화

Mb : 브레이킹 토크

α : 비례 계수

b : 비례 계수

K : 증분 지수

i : 휘일용 지수

Claims

자동차 휘일의 속도와 일치하는 신호(V_R)의 편차(△λ)가 기준 변수(V_Ref)의 주어진 성분으로부터 확립되고, 상기 기준 변수는 자동차 속도의 변화에 접근하여 때때로 치수 및 증가량이 업데이트되고, 상기 편차는 제어 증폭기에 의하여 제어 신호(U)로 변환되고, 상기 제어 신호는 브레이크 압력 제어 유니트(12)의 동작을 위해 사용되고, 제어 증폭기(8)의 출력 신호(±U)가 그 크기 및 부호에 의해 압력 증가 시간, 압력 감소시간 및 일정 압력 유지 시간을 결정하는 구성으로 된 브레이크 슬립 제어기에 있어서, 상기 제어 증폭기(8)는 리셋트 가능한 적분 성분과 함계 비례-미분 작용(proportional-plus-derivative action)을 가지고, 상기 제어는 기준 속도 및 기준 속도 증가를 업데이트하기 위해 때때로 짧은 시간 동안 차단되는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제1항에 있어서, 상기 업데이트는, 마지막 업데이트 이후에 일정 시간 T_Amin이 경과되고 편차 △λ가 최소한 한번 제로보다 적게 되고 편차가 △λ0 및 d△λ/dt0인 조건이 될 때마다 도입되는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 업데이트의 시작과 함께 어떤 지속시간(Tmean)의 압력 유지 위상이 도입되고, 이러한 위상에서 자동차 휘일의 슬립(λ)은 평균(
)되며, 새로운 기준 변수(V_Ref, new)와 새로운 증가(Bx, new)는 다음의 관계식,

에 따라 확립되고, 여기서 To는 일정하고 V_A는 마지막 적응후의 기준 변수이며, T_A는 마지막 적응후의 시간인 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제3항에 있어서, 하나 이상의 휘일을 제어할 때, 공통 증가(Bx)가 모든 휘일에 대해서 확립되는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제3항에 있어서, 하나 이상의 휘일을 제어할 때, 가장 큰 기준 속도가 확립되고, 다른 기준 속도가 이러한 최대 기준 속도의 예정된 분수 이하로 떨어지는 값이 없다는 것을 검색하기 위해 모니터되는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 기준 변수의 주어진 성분이 외부로부터의 입력 신호에 의해서 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 증폭기의 출력 신호(U)는 다음의 관계식,

U=(Up+U_D+U_P4=Umem) Ku(V_Ref)

에 따라 구성되고, 여기서 Up, U_D와 U_P4는 다음과 같은 관계식,

d△λ/dt≤0에 대해서, Up=Kp^*△λ, U_D=Kd^*d△λ/dt, U_p4=0

d△λ/dt0와 △λ≤0에 대해 U^p=0, Ud=Kp^*(d△λ/dt-△λ^*), U_p4=Kp4^*(△λ)⁴

d△λ/dt0와 △λ0에 대해, Up=Kp^*△λ, Ud=Kd^*d△λ/dt, U_p4=0

로부터 계산되며, 적분 성분(Umem)은 다음과 같은 관계식,

│U2(K-1)│Tmin에 대해 Umem(K)=Mmem(K-1)+Ki^*△λref(K-1)

│U2(K-1)│≥Tmin에 대해 Umem(K)=0

로부터 구해지며, 여기서 Tmin은 압력 감소와 압력 증가에 대한 최소 응답 시간이고, K는 샘플링 증가의 지수이고, Ki는 일정하고, Ku는 제어된 시스템 파라미터의 자동차 속도 의존도를 구체화하는 변수인 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제7항에 있어서, 상기 성분 Umem(K)은 제어가 차단될 때 제로로 셋트되는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 증폭기의 출력 신호(U)는 기준 속도에서의 증가 또는 이런 기준 속도 증가와 동등한 변수를 고려하여 브레이크 압력 제어 유니트의 응답 시간을 결정하는 신호(U2)로 교정되는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제9항에 있어서, 상기의 교정이 다음과 같은 관계식

U2=U^*(a1+a2^*Bx²), U10

U2=U^*(a2-(a4-a5^*Bx)^*Bx), U10

에 의해서 주어지는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 일정한 크기를 초과하지 않는 신호(U 또는 U2)가 브레이크 압력 제어 유니트를 위한 작동 신호의 시간 주기를 결정할 때에 무시되는 것을 특징으로 하는 브레이크 슬립 제어기.