KR20040053663A - 차량 제동 시스템 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급제동시 발생되는 위험 상황을 극복하기 위하여 차량의 급제동 시점을 판단하여, 상기 급제동시 차량의 휠 속도에 비례하는 구동 주파수를 가지며 ABS 엑추에이터가 구동되도록 제어신호의 펄스 주파수를 가변제어하는 차량 제동 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 차륜의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 센서와, 차륜의 휠 실린더에 가해지는 브레이크 유압을 조절하는 ABS 액추에이터와, 급제동 상황을 판단한 시점으로부터 상기 ABS 액추에이터의 구동 주파수를 상기 휠 속도 센서로부터 입력받은 휠 속도에 비례하도록 가변 제어하여 상기 ABS 액추에이터로 제어신호를 출력하는 ECU부를 포함하여 구성됨에 따라, 급제동시 휠 속도에 따라 상이한 제동력을 가지며 ABS 시스템이 구동되어 신속하고 안전한 제동이 이루어진다.

Description

차량 제동 시스템 및 그 동작방법{Vehicle Braking system and its operating method}

본 발명은 차량 제동 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 특히 급제동시 제동력을 극대화하고 제동거리를 짧게 하기 위하여 ABS시스템의 로킹 및 안티 로킹의 구동 주파수를 휠 속도에 비례하도록 가변 제어함에 따라 최적화된 제동이 수행되도록 하는 차량 제동 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.

도 1 은 일반 차량과 ABS 시스템이 장착된 차량의 제동 모습의 도시된 도면으로서, 좌측이 ABS 시스템이 미장착된 일반 차량(C1)이고 우측이 상기 ABS 시스템이 장착된 차량(C2)이다.

최근 많은 차량에 채용되고 있는 ABS시스템(Anti Lock Brake System)은 주행하는 도로면이 빙판, 빗물 등으로 어떤 악조건이 생기더라도 브레이크를 완전 록(Lock) 시키지 않음으로써 운전자는 핸들의 조절을 가능하게 하면서 가능한 최단거리로 차량을 정지시킬 수 있게 하는 시스템이다.

만약 브레이크가 완전 록 되는 경우 타이어의 회전이 차단되므로 운전자는 핸들로 앞타이어의 주행 방향을 조작할 수 없어 위험할 뿐만 아니라, 제동거리가 길어지게 된다. 따라서 ABS시스템의 브레이크액은 각 바퀴별로 노면의 조건에 따라 달라지므로 바퀴의 미끄러짐을 방지하여 핸들의 조향성능을 최대한 유지하면서 바퀴가 미끄러지기 직전의 상태로 각 바퀴의 제동을 ON·OFF로 제어하는 것이다.

즉, 바퀴를 제동할 때 완전 록 되지 않도록 1초에 10회 이상 지속적으로 펌핑을 반복한다. 이를 위하여 ABS는 바퀴마다 스피드 센서를 설치하고 여기서 들어오는 정보를 분석하여 만일 한쪽 바퀴가 잠기면 그 바퀴만 펌핑을 해줘 네바퀴의 접지력이 동일하도록 만들어준다. 따라서 미끄러지는 스키드 현상이 일어나지 않아 조종력을 잃지 않으며, 타이어 잠김이 생기지 않기 때문에 제동거리도 훨씬 짧아진다. 따라서 도 1 의 우측 차량(C2)과 같이 운전자는 제동중에도 차량 조향 제어를 할 수 있으므로 좌측의 일반 차량(C1)보다 제동시 발생 가능한 사고의 위험이 현저히 줄어들 수 있어 안전하다. 특히 경사/커브길에서 급제동 상황이 발생하는 경우 운전자가 조향 제어를 할 수 없는 경우 심각한 사고 위험이 있으므로 ABS 시스템 장착이 필수적이다.

그러나 종래의 ABS 시스템은 제동시 타이어 잠금을 방지하기 위하여 동일 속도로 펌핑을 수행함에 따라 시간이 흐름에 따라 위급해지는 상황에 신속하게 대응할 수 없다. 또한 급제동 조작 순간 휠 속도, 즉 차량의 주행속도가 빠를수록 더 큰 제동력이 요구되므로 일정한 펌핑 속도를 가지는 종래의 ABS 시스템은 저속 주행시에만 안전하게 제동력을 제공하지만, 상기 차량이 고속으로 주행하는 경우에는 제동의 안전성을 보장할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 에이비에스(ABS) 시스템을 장착한 차량의 운전자가 브레이크를 조작하여 급제동하고자 할 때 상기 ABS 시스템을 제어하는 ECU부가 감지한 휠 속도에 비례하여 상기 ABS 시스템이 구동되는 펄스 주파수를 가변 제어함에 따라 휠 속도에 최적화된 제동력을 가지며 차량이 제동되어 신속하고 민첩하게 위험 상황에 대응할 수 있는 차량 제동 시스템 및 그 동작방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 일반 차량과 ABS 시스템이 장착된 차량의 제동 상황이 도시된 도면,

도 2 는 본 발명의 차량 제동 시스템의 구성도,

도 3 은 본 발명의 차량 제동 시스템에 의한 그래프,

도 4 는 본 발명의 차량 제동 시스템에 의한 ABS 시스템의 제어신호의 파형이 도시된 도면,

도 5 는 본 발명의 차량 제동 시스템의 동작방법이 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 휠 속도센서 110: 브레이크 페달

200: ABS 액추에이터 300: ECU부

310: 급제동 판단부 320: 펄스 생성부

330: ABS 구동부

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 차량 제동 시스템 및 그 동작방법의 특징에 따르면, 차륜의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 센서와, 차륜의 휠 실린더에 가해지는 브레이크 유압을 조절하는 ABS 액추에이터와, 급제동 상황을 판단한 시점으로부터 상기 ABS 액추에이터의 구동 주파수를 상기 휠 속도 센서로부터 입력받은 휠 속도에 비례하도록 가변 제어하여 상기 ABS 액추에이터로 제어신호를 출력하는 ECU부를 포함하여 구성되는 것을 제 1 특징으로 하고,

각각의 휠이 회전하는 속도를 감지하는 제 1 단계와, 운전자에 의해 조작되는 브레이크 유압을 감지하여 급제동을 판단하는 제 2 단계와, 급제동시 상기 휠의 속도에 비례하여 ABS 시스템을 구동하는 제어신호의 펄스 주파수를 가변 제어하는 제 3 단계와, 상기 펄스 주파수가 가변제어된 제어신호에 따라 브레이크 유압을 조절하여 ABS 시스템을 구동하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 제 2 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2 는 본 발명의 차량 제동 시스템의 구성도이다.

적당한 제동력을 확보하면서 조향성을 유지하여 제동거리를 가장 짧게 되도록 하는 ABS 시스템은 각 차륜의 회전속도를 검출하는 휠 속도 센서(100)와, 자동차 제동시에 각 바퀴의 휠 실린더에 가해지는 브레이크 유압을 감압 또는 증압하여 압력을 조절하는 ABS 액추에이터(ABS 모듈, 200)와, 상기 휠 속도 센서(100)로부터 입력받은 휠 속도에 의해 차체 속도를 추측하고 아울러 각 바퀴의 회전 상황을 감지하여 도로면의 상태에 적합한 최적의 제동력을 얻을 수 있도록 브레이크 유압의 증압 또는 감압의 제어신호를 상기 ABS 액추에이터(200)로 보내는 ECU(electronic control unit, 300)를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 ECU부(300)는 휠 속도 센서(100)로부터 받은 차륜 속도 신호에 의해 각 차륜의 속도, 각 차륜의 가감속도 및 차체 속도를 추정하여 계산하고, 아울러 각 차륜의 회전 상황을 감시하여 도로면의 상태에 적합한 최적의 제동력을 얻을 수 있도록 브레이크 유압의 증압 또는 감압의 제어 지령을 ABS 액추에이터(200)로 보낸다. 또한 시스템의 이상 유무를 실시간 감시한다.

또한 상기 ECU부(300)는 운전자가 브레이크 페달(110)을 밟을 때 가해지는 압력을 감지하여 상기 브레이크 페달을 통해 변동하는 브레이크 유압이 각 휠 실린더에 전달되면 차륜 속도를 저하시키는 제어신호를 출력한다.

이러한 상기 ECU부(300)는 브레이크 유압의 변동을 감지하여 급제동을 판단하는 급제동 판단부(310)와, 상기 급제동 판단부에서 급제동으로 판단되는 경우 상기 휠 속도 센서(100)에서 감지된 휠 속도에 비례하여 상기 ABS 액추에이터(200)를구동하는 제어신호의 펄스 주파수를 가변하는 펄스주파수 가변부(320)와, 상기 펄스주파수 가변부에서 가변된 펄스 주파수를 가지는 제어신호를 상기 ABS 액추에이터(200)에 출력하여 ABS 시스템을 구동시키는 ABS 구동부(330)를 포함하여 구성된다.

운전자의 브레이크 조작 후 급제동 상황을 판단한 후 작동되는 ABS 시스템에 의한 시간-거리 그래프는 도 3에 도시된 바와 같고, 급제동 상황 판단 후 상기 펄스주파수 가변부(320)에서 생성된 상기 ABS 액추에이터(200)의 구동 펄스는 도 4 에 도시된 파형과 같다.

도 3의 t0시점에서 차량 운전자가 급브레이크를 조작함에 따라 이를 감지한 ECU부(300)가 급제동 상황임을 판단하게 되는데 상기 t0 시점으로부터 급제동 상황을 판단하는 시점, t1까지의 구간을 편의상 급제동 판단구간이라 한다. t0일때의 휠 속도는 V0이고, 급제동 판단을 완료한 시점 t1일 때의 휠 속도는 V1이다.

상기 급제동 여부를 판단한 후 상기 ECU부(300)는 급제동 판단시의 휠 속도(V1)에 비례하여 ABS 시스템을 구동하는 제어신호의 주파수를 가변 제어하는데, 이를 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

상기 휠 속도를 일정구간으로 나누어 고속/중속/저속레벨로 구분하여 각 레벨에 따른 ABS 시스템의 제어신호를 살펴보면, 80km/h 이하의 저속레벨(①)인 경우 상기 ABS 시스템에 기설정된 펄스주기 및 이에 따른 펄스 주파수를 유지한다.

휠 속도가 80~100km/h정도의 중속레벨(②)인 경우 상기 차량 급제동을 위해요구되는 제동력은 저속레벨은 경우보다 커야 하므로 상기 ECU부는 상기 ABS시스템을 구동하는 제어신호의 펄스주기를 단축시켜 펄스 주파수를 높인다.

휠 속도가 100km/h 정도의 고속레벨(③)인 경우 상기 차량의 급제동을 위해 요구되는 제동력은 최대가 되어야 하므로 상기 ECU부는 상기 ABS시스템을 구동하는 제어신호의 펄스주기를 단축시켜 고주파수로 브레이크 유압의 증/감이 이루어지도록 한다.

본 발명의 차량 제동 시스템의 동작방법을 도 5를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

ECU 부는 각각의 휠이 회전하는 속도를 실시간으로 감지하여 차체 속도를 추정한다. (S1)

운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달에 가해지는 압력을 감지한다. (S2)

ECU 부는 상기 브레이크 페달에 일정시간을 초과하여 지속적인 압력이 가해지는지 여부를 비교하여, 급제동 상황인지를 판단한다. (S3)

상기 ECU 부는 휠 속도를 저속/중속/고속레벨로 구분한 후(S4), 급제동으로 판단되면 상기 휠 속도레벨에 따라 ABS 시스템을 구동하는 구동펄스의 주파수를 가변 제어한다. 상기 휠 속도레벨이 고속일수록 상기 구동펄스의 주파수를 증가시켜 브레이크 유압의 증감이 신속하게 수행되도록 한다. 급제동이 아닌 경우는 상기 ABS 시스템이 구동되지 않는다.(S5)

상기 주파수 가변 제어된 제어신호를 ABS 액추에이터로 출력하고,(S6) 상기제어신호를 수신한 ABS 액추에이터는 브레이크 유압을 조절하여 ABS 시스템을 구동한다. 이에 따라 휠 속도에 따라 상이한 제동력을 가지며 차량이 제동되므로 효율적이다. (S7)

상기와 같이 구성되는 본 발명의 차량 제동 시스템 및 그 동작방법은 운전자의 브레이크 조작을 감지하여 급제동 상황을 판단함과 동시에 급제동 판단시 휠 속도에 비례하여 제어신호의 펄스주파수를 가변 제어함에 따라 차량 속도에 대응하여 브레이크의 로킹/안티로킹이 민첩하게 작동되어 최적화된 제동력을 가지며 차량이 제동되어 안전하고 효율적인 효과가 있다.

Claims (5)

1. 차륜의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 센서와;

   차륜의 휠 실린더에 가해지는 브레이크 유압을 조절하는 ABS 액추에이터와;

   급제동 상황을 판단한 시점으로부터 상기 ABS 액추에이터의 구동 주파수를 상기 휠 속도 센서로부터 입력받은 휠 속도에 비례하도록 가변 제어하여 상기 ABS 액추에이터로 제어신호를 출력하는 ECU부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 제동 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 ECU 부는 차량 제동시 운전자가 조작하는 브레이크 페달과 연결되어 상기 브레이크 페달에 가해지는 압력의 변동을 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 제동 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 ECU부는 브레이크 변동을 감지하여 급제동을 판단하는 급제동 판단부와; 상기 급제동 판단부에서 급제동으로 판단되는 경우 상기 휠 속도 센서에서 감지된 휠 속도에 비례하여 상기 ABS 액추에이터를 구동하는 제어신호의 펄스 주파수를 가변하는 펄스주파수 가변부와, 상기 펄스주파수 가변부에서 가변된 펄스 주파수를 가지는 제어신호를 상기 ABS 액추에이터에 출력하여 ABS 시스템을 구동시키는ABS 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 제동 시스템.
4. 각각의 휠이 회전하는 속도를 감지하는 제 1 단계와; 운전자에 의해 조작되는 브레이크 유압을 감지하여 급제동을 판단하는 제 2 단계와; 급제동시 상기 휠의 속도에 비례하여 ABS 시스템을 구동하는 제어신호의 펄스 주파수를 가변 제어하는 제 3 단계와; 상기 펄스 주파수가 가변제어된 제어신호에 따라 브레이크 유압을 조절하여 ABS 시스템을 구동하는 제 4 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 제동 시스템의 동작방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 3 단계는 상기 제 1 단계에서 감지된 휠 속도를 고속/중속/저속레벨로 구분하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 제동 시스템의 동작방법.