KR100505718B1 - 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법 - Google Patents

에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실제의 차체 속도와 유사한 추정 차체 속도를 연산해 내면서도 그 제어 로직을 대폭적으로 감소시킬 수 있도록 한 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법에 관한 것이다.
본 발명의 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법은 (a) 각각의 차륜 속도센서로부터 차륜 속도 검출 신호를 제공받는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 제공받은 차륜 속도 검출 신호를 처리하여 최대 차륜 속도를 선택하는 단계; (c) 상기 단계(b)에서 선택된 최대 차륜 속도를 소정의 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터링하는 단계 및 (d) 상기 단계(c)에서 저역 통과 필터링하여 얻어진 파형으로부터 추정 차체 속도를 연산하는 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 단계(c) 및 상기 단계(d) 사이에 (c1) 노면의 마찰계수가 급변하는 지를 판단하는 단계 및 (c2) 노면의 마찰계수가 급변하는 경우에 상기 단계(a)에서 선택된 최대 차륜 속도에 의거하여 추정 차체 속도를 연산하는 단계를 더 포함시키면 제동의 안정성이 향상될 수 있다.

Description

에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법{estimated vehicle speed calculation method of vehicle on ABS}
본 발명은 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법에 관한 것으로, 특히 실제의 차체 속도와 유사한 추정 차체 속도를 연산해 내면서도 그 제어 로직을 대폭적으로 감소시킬 수 있도록 한 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법에 관한 것이다.
일반적으로 ABS(Anti-lock Brake System) 탑재 차량에서는 차륜 속도와 추정 차체 속도를 비교하여 얻어진 차륜의 감속도 등으로부터 차륜의 록(lock) 경향을 검출하고, 이에 의해 제동 액압을 조정함으로써 차량의 스키드를 차륜과 노면의 마찰이 피크가 되는 영역 부근에서 유지하여, 제동 거리의 단축, 차체의 안정성 및 조종 안정성의 향상을 도모하고 있다. 예를 들면, 이 종류의 장치에서는 차륜 속도의 추정 차체 속도에 대한 감속량인 슬립률(slip)이나 차륜 가속도 등의 차륜 진동이 소정의 임계값에 도달한 경우에는 차륜의 록 경향이 있다고 판정하여 제동 액압을 감압하는 판단이 이루어져서 제동 액압을 감압, 조정한다.
한편, 이러한 ABS가 동작 중인 상태 하에서 차륜 속도를 그 주파수 영역에서 취급할 때 차륜 속도는 제동 유압의 조정 및 노면의 상태에 따라 최대 15[Hz] 정도의 주파수를 갖는데, 종래에는 매 주기에서의 차륜 속도의 최대값을 취하여 차체 속도로 추정하고 있다. 따라서, 종래의 차체 속도 추정 방법에 따르면, 최대 15[Hz] 라는 많은 량의 데이터를 신속하게 처리해야 하기 때문에 이를 처리하는 제어 로직이 담긴 메모리, 즉 ROM의 사이즈가 커져야 하고, 상대적으로 연산 능력이 큰 CPU를 사용해야 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 실제의 차체 속도와 유사한 추정 차체 속도를 연산해 내면서도 그 제어 로직을 대폭적으로 감소시킬 수 있도록 한 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법은 (a) 각각의 차륜 속도센서로부터 차륜 속도 검출 신호를 제공받는 단계; (b) 상기 단계(a)에서 제공받은 차륜 속도 검출 신호를 처리하여 최대 차륜 속도를 선택하는 단계; (c) 상기 단계(b)에서 선택된 최대 차륜 속도를 소정의 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터링하는 단계 및 (d) 상기 단계(c)에서 저역 통과 필터링하여 얻어진 파형으로부터 추정 차체 속도를 연산하는 단계를 포함하여 이루어진다.
전술한 구성에서, 상기 단계(c) 및 상기 단계(d) 사이에 (c1) 노면의 마찰계수가 급변하는 지를 판단하는 단계 및 (c2) 노면의 마찰계수가 급변하는 경우에 상기 단계(a)에서 선택된 최대 차륜 속도에 의거하여 추정 차체 속도를 연산하는 단계를 더 포함시키면 제동의 안정성이 향상될 수 있다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 일반적인 에이비에스 탑재 차량에서 에이비에스 제어 장치의 기구적인 구성도이고, 도 2는 도 1에서 액추에이터의 상세 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 차량의 각 차륜(1a-1d)에 근접하여, 각 차륜(1a-1d)의 회전 속도를 검출하기 위한 전자 픽업식 또는 광전변환식의 차륜 속도센서(2a-2d)가 배치되어 있는데, 이러한 차륜 속도센서(2a-2d)는 대응하는 차륜(1a-1d)의 회전에 따른 신호를 발생하게 된다.
차륜(1a-1d)중 구동 바퀴(1a, 1b)에는 차동 장치(5)를 통해 엔진(6)에 연결되는 액슬 샤프트(4: axle shaft)가 설치되어 있으며, 차동 장치(5)와 각 구동 바퀴(1a, 1b)를 접속하는 액슬 샤프트(4a, 4b) 상에는 토오크 센서(3a, 3b)가 설치되어 있다. 여기에서, 제어 대상이 되는 차량이 전륜 구동차인 경우에는 구동 바퀴(1a, 1b)가 전륜이 되고, 후륜 구동의 경우는 구동바퀴(1a, 1b)가 후륜이 된다.
토오크 센서(3a, 3b)는 구동 바퀴 측에 설치되어 있다. 구체적으로 각 토오크 센서(3a, 3b)는 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 대응하는 액슬 샤프트(4a, 4b)에 브릿지 회로로서 구성된 변형 게이지를 액슬 샤프트(4a, 4b)의 비틀림 토오크에 따른 양만큼 비뚤어지도록 설치하고, 이 변화를 브릿지 회로 양단의 전압으로 검출 및 증폭한 후에 슬립 링(미도시)을 통하여 또는 전자파로 대체하여 회전하고 있는 액슬 샤프트(4a, 4b) 상의 토오크 센서(3a, 3b)로부터 후술하는 콘트롤러(11)로 신호를 전달한다.
한편, 각 차륜(1a-1d)에는 브레이크 장치(7a-7d)가 설치되어 있고, 브레이크 페달(8)에는 로드 등의 전달부재를 통해 마스터 실린더(9)가 접속되어 있다. 따라서, 브레이크 페달(8)을 발로 누르면, 브레이크 페달(8)을 누르는 힘에 대응한 제동 압력이 마스터 실린더(9) 내에 발생된다. 이후, 마스터 실린더(9)로부터의 제동 압력은 액추에이터 수단(10)에 의해 후술하는 콘트롤러(11)로부터의 출력에 따라서 조정되어 브레이크 장치(7)로 이송된다. 액추에이터 수단(10)은 4 개의 차륜(1a-1d)에 각각 대응한 4 개의 액추에이터 수단(10a-10d)으로 구성되어 있다.
콘트롤러(11)는 차륜 속도센서(2a-2d) 및 토오크 센서(3a, 3b)로부터의 신호를 받아 안티 스키드 제어를 위한 연산 및 제어 처리를 행하여 액추에이터 수단(10)을 구동하는 출력신호를 발생한다.
다음으로, 액추에이터 수단(10)은 도 2에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 즉 액추에이터 수단(10)은 브레이크 장치(7a-7d)에 대응한 총 4개의 액추에이터(10a-10d)로 이루어지지만, 각 액추에이터가 동일한 구성을 가지기 때문에 여기에서는 하나의 액추에이터(10a)에 대하여만 설명한다.
액추에이터(10a)에 대해 마스터 실린더(9)로부터 브레이크 장치(7a)에 이르는 경로에는 유지용 솔레노이드밸브(12)가 장착되고, 또한, 브레이크 장치(7a)에서 리저버 탱크(14), 액압회수용의 펌프(15)를 통해 마스터 실린더(9)에 이르는 액압회수경로 중에는 감압용 솔레노이드밸브(13)가 장착되는데, 이러한 유지용 솔레노이드밸브(12) 및 감압용 솔레노이드밸브(13)는 콘트롤러(11)에 의해 통전 또는 차단 제어되는 것에 의해 전환을 행하게 된다. 부호 16은 콘트롤러(11)의 출력에 따라서 펌프(15)의 모터와 전력 공급원의 사이의 접속을 스위칭하는 모터 릴레이 나타낸다.
전술한 구성에서, 브레이크 페달(8)을 발로 누르는 것에 의해 마스터 실린더(9)에 압력이 공급되고, 마스터 실린더(9)로부터 액추에이터(10a-10d)의 유지용 솔레노이드(13)를 통해서 제동액이 브레이크 방치(7a-7d)로 유입하여 제동압이 상승한다.
여기에서, 콘트롤러(11)로부터 감압 신호가 출력되면, 유지용 솔레노이드밸브(12) 및 감압용 솔레노이드밸브(13)가 통전되고, 따라서 전자솔레노이드가 구동된다. 이것에 의해, 마스터 실린더(9)와 브레이크 장치(7a-7d)의 사이의 경로는 차단되고, 그 대신 브레이크 장치(7a-7d)와 리저버탱크(14)간의 경로가 접속된다. 이 때문에 브레이크 장치(7a-7d)내의 제동 액압이 리저버 탱크(14)로 유출되고, 이에 따라 제동 압력이 감소하게 된다. 이와 동시에 모터 릴레이(16)를 구동시키는 것에 의해 펌프(15)를 작동시키고, 리저버 탱크(14)로 유출한 제동액을 고압으로 하여 마스터 실린더(9)로 되돌려서 다음 제어에 준비한다.
한편, 이후에 콘트롤러(11)로부터 유지신호가 출력되면, 유지용 솔레노이드밸브(12)만이 통전되고, 모든 경로가 차단되어 제동 압력이 유지되게 된다. 또한, 콘트롤러(11)로부터 증압 신호가 출력되면, 유지용 솔레노이드밸브(12) 및 감압용 솔레노이드밸브(13)로의 전원공급이 차단되어 마스터실린더(9)와 브레이크 장치(7a-7d)의 사이의 경로가 다시 접속되게 되고, 이에 따라 마스터 실린더(9)로 되돌아간 고압의 제동액과 펌프(15)로부터 토출되는 제동액이 다시 브레이크 장치(7a-7d)로 유입되게 됨으로써 제동 압력이 증가한다. 이상과 같이, 차륜의 록을 방지하기 위해서, 콘트롤러(11)로부터 출력되는 지령에 따라서, 감압, 유지 및 증압을 반복하여 제동 압력이 조정된다.
도 3은 도 1에 도시한 제어 장치의 전기적인 블록 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 콘트롤러(11)는 CPU(23a), RAM(23b), ROM(23c), I/O인터페이스(23d) 등을 구비한 마이크로컴퓨터(23), 차륜 속도센서(2a-2d)의 출력신호를 마이크로컴퓨터(23)에 의한 처리에 알맞은 펄스 신호로 정형하여 출력하는 파형정형회로(20a-20d), 토오크 센서(3a,3b)에서의 각 신호를 마이크로컴퓨터(23)의 처리에 알맞은 아날로그 신호로 하는 증폭회로(21a, 21b), 점화 스위치(27)의 온(on) 시에 마이크로컴퓨터(23) 등에 정전압을 공급하기 위한 전원회로(22), 마이크로컴퓨터(23)로부터의 제어신호에 따른 출력신호를 액추에이터(10a-10d)로 공급하고 액추에이터(10a-10d)의 각 전자 솔레노이드를 구동하기 위한 액추에이터 구동회로(24a-24d) 및 상시 개방접점(16a)을 가지는 모터 릴레이(16)의 코일(16b)에 통전하여 상시 개방 접점(16a)을 온시키기 위한 구동회로(25)로써 구성된다.
도 4는 본 발명의 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법을 설명하기 위한 플로우차트인 바, 별 다른 설명이 없는 한 마이크로 컴퓨터(23)가 주체가 되어 수행함을 밝혀 둔다. 도 4에 도시한 바와 같이, 단계 S10에서는 각 차륜 속도센서(2a-2d)로부터 검출된 속도 신호값을 입력받는다. 다음으로, 단계 S14에서 각각의 차륜 속도센서(2a-2d)로부터 제공받은 속도 신호값을 처리하여 차륜 속도를 연산하고, 이렇게 연산된 차륜 속도에서 최대 차륜 속도를 선택한다. 다음으로, 단계 S14에서는 차단 주파수를 x, 예를 들어 1-5[Hz] 이내의 값, 바람직하게는 2[Hz]로 하여 디지털 저역 통과 필터링을 수행하고, 단계 S16에서는 이렇게 하여 얻어진 데이터에서 최대값을 취하여 추정 차체 속도를 연산하게 된다.
도 5는 에이비에스 동작 중에 각각의 차륜 속도, 실제 차체 속도 및 본 발명의 방법에 따라 연산된 추정 차체 속도의 관계를 보인 그래프이다. 먼저, 마이크로 컴퓨터(23)가 단계 S10을 수행하면 a, b, c 및 d로 표기된 총 4개의 차륜 속도 파형이 얻어지며, 단계 S14를 수행하게 되면 e로 표기된 바와 같이 저역 통과 필터링된 차륜 속도 파형이 얻어지게 된다.
한편, 도 5에서 점선으로 도시된 파형(파형 f)은 실제의 차체 속도를 나타내는 바, 노면의 마찰계수(μ)가 급변하지 않는 상태에서는 본 발명의 방법에 따라 얻어진 차륜 속도 파형과 큰 차이가 나지 않음을 알 수가 있다.
도 6은 노면의 마찰계수의 급변 시에 차륜 속도, 실제 차체 속도 및 본 발명의 방법에 따라 연산된 추정 차체 속도의 관계를 보인 그래프이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 노면의 마찰계수(μ)가 급변하는 상태에서는 저역 통과 필터링하여 얻어진 차륜 속도(파형 e)가 실제의 차체 속도(파형 f)를 추종하지 못하여 실제의 차체 속도와 큰 차이를 갖게 되고, 이에 따라 실제보다 슬립이 커지게 됨에도 불구하고 불필요한 감압 발생으로 제동 거리가 길어질 수가 있다.
따라서, 추정 차체 속도를 적절한 보정을 해줄 필요가 있는 바, 도 4의 단계 S18은 이를 위해 주어진다. 즉, 단계 S18에서는 노면의 마찰 계수(μ)가 급변하는 지를 판단하는데, 이 단계 S18에서의 판단은 예를 들어 액압의 증압 또는 감압 시간이 미리 정해놓은 기준 시간 값을 초과하는 지의 여부 또는 차륜 가속도 값이 미리 정해놓은 기준값을 초과하는 지의 여부에 의해서 달성될 수 있다.
단계 S18에서의 판단 결과, 노면의 마찰계수(μ)가 급변하는 경우에는 단계 S20으로 진행하여 저역 통과 필터링을 하지 않은 상태의 최대 차륜 속도에 의거하여 추정 차체 속도를 연산하게 된다.
본 발명의 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법에 따르면, 적은 량의 데이터를 처리하면서도 실제의 차체 속도와 유사한 차체 속도를 추정할 수 있기 때문에 롬과 같은 제어 로직의 사이즈 및 보다 낮은 속도를 갖는 CPU를 채택해도 되기 때문에 제조 원가를 절감할 수 있다.
도 1은 일반적인 에이비에스 탑재 차량에서 에이비에스 제어 장치의 기구적인 구성도,
도 2는 도 1에서 액추에이터의 상세 구성도,
도 3은 도 1에 도시한 제어 장치의 전기적인 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법을 설명하기 위한 플로우차트,
도 5는 에이비에스 동작 중에 각각의 차륜 속도, 실제 차체 속도 및 본 발명의 방법에 따라 연산된 추정 차체 속도의 관계를 보인 그래프,
도 6은 노면의 마찰계수의 급변 시에 차륜 속도, 실제 차체 속도 및 본 발명의 방법에 따라 연산된 추정 차체 속도의 관계를 보인 그래프이다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. (a) 각각의 차륜 속도센서로부터 차륜 속도 검출 신호를 제공받는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 제공받은 차륜 속도 검출 신호를 처리하여 최대 차륜 속도를 선택하는 단계;
    (c) 상기 단계(b)에서 선택된 최대 차륜 속도를 소정의 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터링하는 단계;
    (c1) 노면의 마찰계수가 급변하는 지를 판단하는 단계 및
    (d) 상기 단계 (c1)에서의 판단 결과, 노면의 마찰계수가 급변하지 않는 경우에는 상기 단계(c)에서 저역 통과 필터링하여 얻어진 파형으로부터 추정 차체 속도를 연산하고, 급변하는 경우에는 상기 단계(b)에서 선택된 최대 차륜 속도에 의거하여 추정 차체 속도를 연산하는 단계를 포함하여 이루어진 에이비에스 차량의 추정 차체 속도 연산 방법.
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