KR101327208B1 - 에이비에스의 제동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에이비에스 장치의 제동 제어 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 선회주행 중에 완제동이 감지되는 경우 차량의 자세를 안정되게 유지시키는 선회 제동제어를 수행하는 에이비에스 장치의 제동 제어 방법을 제공함에 있다.

이를 위한 본 발명은 차량의 제동이 감지되면, 차량의 제동압력과 횡가속도를 추정하는 단계, 추정된 제동압력이 미리 설정된 기준 제동압력보다 작고, 추정된 횡가속도가 미리 설정된 기준 횡가속도보다 크면, 차량의 비구동륜 중에 선회 내측에 위치하는 차륜의 제동압력을 감압하는 선회 제동 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

ABS, 완제동, 선회 주행

Description

에이비에스의 제동 제어 방법{Method of Controlling Brake of Anto-Lock Brake System}

본 발명은 에이비에스의 제동 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선회 주행을 하는 차량의 제동을 제어하는 에이비에스의 제동 제어 방법에 관한 것이다.

차량의 제동 제어 장치로는 차량의 급제동시 차륜의 속도를 제어하는 에이비에스(ABS: Anti-Lock Brake System, 이하 'ABS 장치'라 칭함)장치와, 차량의 가속 또는 코너링시 차량의 자세를 제어하는 이에스피(ESP: Electronic Stability Control, 이하 'ESP 장치'라 칭함)장치 등 여러 종류의 제동 장치들이 존재한다.

이러한 차량의 제동 장치 중에 ABS장치는 차량의 제동 기간 중 제동력을 노면에 충분히 전달할 수 없어서 야기되는 고착상태(Locking) 즉, 제동중 차륜은 회전하지 않아도 차량은 미끄러져 진행하게 되는 차륜의 상태를 대비한 것이다. 특히, ABS장치는 차량에 급제동이 발생한 상태를 감지하고, 이 급제동 상태에서 차륜의 슬립율을 일정범위에서 유지시키도록 하여 차륜이 고착상태에 돌입하는 현상을 방지하며, 제동마찰계수가 높은 상태로 제동이 이루어지도록 하는 ABS제어를 수행 하는 장치이다.

또한, ESP 장치는 횡 가속도 센서, 브레이크 압력 센서 등 이외 다수의 센서를 통해 차량 상태와 노면 상태를 판단하고, 이에 따라 차량 상태가 언더스티어인지 또는 오버스티어인지를 판단하여 차량의 내외측 각각의 휠에 인가되는 제동력을 제어하여 차량의 자세가 안정되게 하는 장치이다.

그러나, 이러한 제동 장치 중에 ABS장치는 대부분의 차량에 기본 사양으로 장착되어 사용되고 있지만, ESP 장치의 차량 장착률은 아직 미흡한 수준에 머무르고 있다. 이에 따라, ABS장치만이 장착된 차량을 운전자가 선회 주행을 하며 급제동이 아닌 완제동을 인가하면 ABS장치는 작동 조건에 부합하지 못한 제동력이 입력됨으로써 차량의 제동 제어를 원활하게 수행하지 못하였고, 이는 결국 차량의 사고로 이어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 선회주행 중에 완제동이 감지되는 경우 차량의 자세를 안정되게 유지시키는 선회 제동제어를 수행하는 ABS장치의 제동 제어 방법을 제공함에 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 에이비에스 장치의 제동 제어 방법은 차량의 제동이 감지되면, 차량의 제동압력과 횡가속도를 추정하는 단계, 추정된 제동압력이 미리 설정된 기준 제동압력보다 작고, 추정된 횡가속도가 미리 설정 된 기준 횡가속도보다 크면, 차량의 비구동륜 중에 선회 내측에 위치하는 차륜의 제동압력을 감압하는 선회 제동 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 제동압력의 추정은 차량별로 선정된 상수와 차량의 감속도를 이용하여 추정한다.

또한, 횡가속도의 추정은 하기 수학식1을 이용하여 추정한다.

또한, 선회 제동 제어는 상기 차량의 비구동륜 중에 선회 내측에 위치하는 차륜의 제동압력을 상기 추정된 횡가속도에 비례하여 감압한다.

또한, 추정된 제동압력이 미리 설정된 기준 제동압력보다 작지 않다면, 에이비에스 제어를 수행한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 차량의 선회 주행시 급제동이 아닌 완제동 상황에서도 에이비에스가 제동 제어를 수행함으로써 차량의 주행 안정성을 향상시킨 효과가 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 ABS장치의 일반적인 배치를 나타낸 개략도이다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, ABS장치는 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(1)과, 페달(1)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키기 위한 배력장치(1a) 및 마스터실린더(1b), 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더(2)에 공급하기 위한 다수의 솔레노이드 밸브(3)(4)를 포함한다. 이 솔레노이드 밸브(3)(4)는 마스터실린더(1b)에서 발생되어 휠 실린더(2)로 공급되는 브레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠 실린더(2)의 입구측과 출구측에 각각 배설되는데, 솔레노이드 밸브(3)는 평상시(off) 개방상태를 유지하는 노멀오픈형(NO) 솔레노이드 밸브이고, 솔레노이드 밸브(4)는 평상시(off) 폐쇄상태를 유지하는 노멀클로즈형(NC) 솔레노이드밸브이다.

또한, 본 발명에 따른 ABS장치의 브레이크 액압 회로도는 휠 실린더(2)에서 토출된 브레이크액이 일시적으로 저장되는 저압 어큐뮬레이터(LPA; 5)와, 그 저압 어큐뮬레이터(5)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 마스터실린더(1b) 또는 휠 실린더(2)로 환류시키기 위한 모터(6) 및 유압펌프(7)를 포함한다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 ABS장치의 제어 블록도로써, 도1에서 나타낸 구성요소 이외에도 차륜 속도 감지부(100), 제동 감지부(120), 제어부(140)를 더 포함한다. 도 2를 살펴보면, 제어부(140)의 입력 측에는 각 차륜의 속도를 감지하는 차륜 속도 감지부(100)와 운전자의 제동의지를 감지하는 제동 감지부(120)가 통신 가능하도록 연결된다. 차륜 속도 감지부(100)는 각각의 차륜마다 장착된 속도 감지 센서를 포함하고, 이 속도 감지 센서들로부터 감지된 각 차륜의 속도 정보를 제어부(140)로 전송한다. 또한, 제동 감지부(120)는 운전자의 제동을 감지하는 스위치로써, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밝으면 이를 감지하여 제어부(140)로 전송한다.

그리고, 제어부(140)의 출력측에는 차륜에 공급되는 브레이크 유압을 제어하는 제동부(160)가 통신 가능하도록 연결된다. 이 제동부(140)는 도 1 에서 설명한 솔레노이드 밸브(3)(4)와 모터(6)를 포함한다.

제어부(140)에는 차량의 급제동이 발생한 상태에서 차량의 안전을 제동제어를 수행하기 위한 ABS제어와, 차량이 선회 주행을 하는 상태에서 운전자로부터 완제동이 입력되는 경우 차량을 안정되게 유지하도록 차륜의 제동 압력을 제어하는 선회 제동 제어가 설정되어 있다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 차량의 선회 주행 시 차량 내측과 외측은 원심력 및 무게중심의 이동에 의하여 비구동륜(전륜 구동 차량의 경우 후륜)의 회전 속도는 외측 차륜이 내측 차륜에 비해 일정 크기 이상 크게 나타나며, 그 차이 값은 발생되는 횡가속도에 비례함을 알 수 있다.

차량의 선회 주행시 비구동륜의 내외측 차륜에 회전 속도의 차가 발생함에 따라, 선회 주행 중에 발생하는 제동은 도 4a에 도시한 바와 같이 차량을 불안정한 상태로 발생시킨다. 이에, 제어부(140)는 아래에서 설명할 선회 제동제어를 수행하여 도 4b에 도시한 바와 같이 차량을 안정된 상태로 유지시킨다.

선회 제동제어의 수행 시점은 차량의 횡가속도와 제동압력에 의하여 결정되며, 제어부(140)는 선회 제동제어의 수행 시점을 판단하기 위하여 차량의 횡가속도와 제동압력을 추정하도록 설정된다.

제어부(140)는 차량의 횡가속도를 아래 수학식1의 운동학 방정식(Kinematic Equation)을 사용하여 추정한다. 이를 위하여, 제어부(140)에는 차량의 폭 즉, 좌 륜에서 후륜사이의 거리인 차륜 사이의 너비가 미리 설정되어 있으며, 차륜 속도 감지부(100)로부터 입력되는 차륜의 속도 중에서 비구동륜(전륜 구동 차량의 경우 후륜)에 장착된 속도 감지 센서로부터 입력된 차륜의 속도(Vout,Vin)와 차륜 사이의 너비(t)를 아래 수학식1의 운동학 방정식(Kinematic Equation)에 적용하여 차량의 횡가속도를 추정한다. 여기서, 차량의 중심에서의 추정 차속도(Vref)는 통상적으로 차륜 속도 감지부(100)로부터 입력받은 4개의 차륜 속도 중에 가장 높은 속도가 사용된다.

(단, 여기에서 LA : 횡가속도, Vout : 비구동륜 중에 외측 차륜의 속도, Vin : 비구동륜 중에 내측 차륜의 속도, Vref : 차량의 중심에서의 추정 차속도)

또한, 제어부(140)는 아래 수학식2를 사용하여 제동압력 값을 구하도록 설정된다. 이를 위하여 제어부(140)에는 ABS 장치가 장착된 차량의 무게 및 길이 등을 고려한 상수(K) 가 설정되어 있으며, 이 상수(K)와 위에서 추정된 차량 중심에서의 차속도(Vref)의 미분값인 차량의 감속도를 곱하여 제동 압력 값을 추정한다.

(단, 여기에서 MCP : 제동 압력 , K : 차량별로 선정된 상수, Vdeceleration : 차량의 감속도)

이와 같은 운전자가 인가한 제동 압력의 추정은 운전자의 제동력 입력이 차량의 감속도로 나타난다는 관계성에 착안한 것이다. 즉, 도 5 에 나타낸 바와 같이 운전자가 인가하는 제동 압력이 클수록 차량의 속도는 급격하게 감소하며, 이를 시간에 대해 미분한 차량의 감속도 값이 커짐을 고려한 것이다.

제어부(140)는 차량의 선회 제동제어를 수행할 횡가속도의 기준 값과 제동압력의 기준 값이 미리 설정되어 있으며, 추정된 제동 압력 값이 기준 제동압력 값보다 낮고, 추정된 횡가속도가 미리 설정된 횡가속도를 초과한다면 제어부(140)는 선회 제동제어를 수행한다.

제어부(140)는 선회 제동제어가 수행되면, 비구동륜 중 선회 내측에 위치한 차륜의 제동 압력을 일정부분 감압시켜서 해당 차륜의 슬립률이 과다하게 발생하는 것을 방지시켜, 차량 선회 방향의 반대 방향으로 요 보상 모멘트가 발생하도록 함으로써 차량을 안정되게 제동시킨다. 더 자세한 내용은 아래에서 도 6 를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

이하에서는 도 6 을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 ABS장치의 선회 제동제어 방법을 설명하도록 한다.

차량이 주행을 시작하면, 제어부(140)는 차륜 속도 감지부(100)로부터 각 차륜의 속도를 입력받고, 제동 감지부(120)로부터는 운전자의 제동의지를 입력받는다(600).

제동 감지부(120)로부터 운전자의 제동의지가 감지되면(610), 제어부(140)는 차량의 감속도를 구하고, 이 차량의 감속도와 미리 설정된 상수 K를 곱하여 운전자가 입력한 제동압력 값을 추정한다(620).

또한, 제어부(140)는 입력받은 차륜 속도 및 미리 설정된 데이터들을 위에서 기재한 수학식1에 대입하여 차량의 횡 가속도를 추정한다(630).

차량의 제동 압력 값과 횡가속도가 추정되면, 제어부(140)는 ABS제어(즉,급제동 제어) 또는 선회 제동제어를 수행해야 하는 시점인지 판단하기 위하여 위에서 추정된 제동 압력 값이 미리 설정된 기준 제동 압력 값보다 작은지 비교한다(640).

비교 결과 추정된 제동 압력 값이 미리 설정된 기준 제동 압력 값보다 작다면 제어부(140)는 ABS제어의 시작 타이밍은 아니라고 판단한다. 그리고 제어부(140)는 선회 제동 제어를 수행할지 판단하기 위하여 추정된 횡가속도 값이 미리 설정된 횡가속도 값보다 큰지 비교한다(650).

추정된 횡가속도 값이 미리 설정된 기준 횡가속도 값보다 크다면, 제어부(140)는 차량이 선회 주행을 하고 있다고 판단하여 선회 제동 제어를 수행한다. 제어부(140)는 선회 제동제어를 수행하기 위하여 선회 내측에 위치한 비구동륜의 압력을 일정부분 감압 시켜서 해당 차륜의 슬립률(Slip Ratio)이 과다하게 발생하는 것을 방지한다. 이때, 선회 내측에 위치한 비구동륜의 감압속도 및 감압량은 위에서 추정된 차량의 횡가속도 값에 비례하여 설정한다(660).

한편, 제어부(140)는 640 단계에서 추정된 제동 압력 값이 미리 설정된 기준 제동 압력 값보다 작지 않다면 ABS제어의 수행 시기라고 판단하고, 미리 설정된 ABS제어 알고리즘에 따라 차량의 급제동제어를 수행한다(670).

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 ABS장치의 일반적인 배치를 나타낸 개략도이다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 ABS장치의 제어 블록도이다.

도 3 은 차량의 선회 주행시 횡가속도의 변화에 따른 차량의 내측 비구동륜과 외측 비구동륜의 속도차를 나타내는 그래프이다.

도 4 는 차량이 선회 주행 시 선회 제동 제어의 수행 유무에 따른 차량의 상태를 나타내는 도면이다.

도 5 는 운전자가 인가하는 제동 압력과 차량의 감속도와의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 ABS장치의 제동제어 방법을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

100 : 차륜 속도 감지부 120 : 제동 감지부

140 : 제어부 160 : 제동부

Claims (5)

1. 차량의 제동이 감지되면, 비구동륜중일 때의 차량별로 선정된 차량별 무게와 길이에 따른 상수와 차량의 중심에서의 추정 차속도의 미분값인 차량의 감속도의 상관 관계에 의해 제동압력을 추정하고, 상기 비구동륜중일 때의 차륜 사이의 너비를 기초로 외측 차륜의 속도와 내측 차륜간의 속도 차이를 계산하여 상기 차량의 중심에서의 추정 차속도의 상관 관계에 의해 횡가속도를 추정하는 단계;

   상기 추정된 제동압력이 미리 설정된 기준 제동압력보다 작고, 상기 추정된 횡가속도가 미리 설정된 기준 횡가속도보다 크면, 상기 차량의 비구동륜 중에 선회 내측에 위치하는 차륜의 제동압력을 감압하는 선회 제동 제어를 수행하는 단계;

   상기 추정된 제동압력이 미리 설정된 기준 제동압력보다 크면, 에이비에스 제어를 수행하는 에이비에스 장치의 제동 제어 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 횡가속도의 추정은 하기 수학식을 이용하여 추정하는 에이비에스 장치의 제동 제어 방법.

   [수학식]

   

   (단, 여기에서 LA : 횡가속도, Vout : 비구동륜 중에 외측 차륜의 속도, Vin : 비구동륜 중에 내측 차륜의 속도, Vref : 차량의 중심에서의 추정 차속도)
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 선회 제동 제어는 상기 차량의 비구동륜 중에 선회 내측에 위치하는 차륜의 제동압력을 상기 추정된 횡가속도에 비례하여 감압하는 에이비에스 장치의 제동 제어 방법.
5. 삭제

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