KR20050033877A - 차량용 제동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

차량용 제동장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 선회제동시 오버스티어 조건에서는 전륜 외측 바퀴를 최대 제동시키되, 후륜 외측 바퀴는 전륜 외측 바퀴에 가해지는 제동력의 25% 수준으로 낮추어 제어함으로써 외향 모멘트를 증가시키되, 과도하지 않도록 하여 선회제동시 차량의 조향성 및 주행 안정성을 향상시킨다. 또한, 본 발명은 언더스티어 조건에서는 후륜 내측 바퀴를 최대 제동시키되, 전륜 내측 바퀴를 후륜 내측 바퀴에 가해지는 제동력의 25% 수준으로 낮추어 제어함으로써 내향 모멘트를 증가시키되, 과도하지 않도록 할 수 있어 선회제동시 차량의 조향성 및 주행 안정성을 향상시킨다.

Description

차량용 제동장치 및 그 제어방법{Device and method for controlling wheel brake pressure in a vehicle}
본 발명은 차량용 제동장치에 관한 것으로, 특히 선회제동시 오버스티어 또는 언더스티어 조건에서 차량을 운전자가 원하는 선회코스로 주행시키는 차량용 제동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 제동장치에서는 선회제동시 차량의 실제 선회정도가 운전자가 원하는 선회정도보다 적은 오버스티어 조건에서 차량의 외측바퀴의 제동력을 내측 바퀴의 제동력보다 높여 차량의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트(외향 모멘트)를 생성시키고, 차량의 실제 선회정도가 운전자가 원하는 선회정보보다 큰 언더스티어 조건에서 차량의 내측바퀴의 제동력을 외측 바퀴의 제동력보다 높여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트(내향 모멘트)를 생성시킴으로써 차량의 실제 선회정보가 운전자가 원하는 선회정도를 유지하도록 제어함으로써 차량의 주행 안전성을 향상시킨다.
종래에는 오버스티어 조건에서 전륜 외측 바퀴의 브레이크 압력을 전륜 외측 바퀴가 록킹이 발생하지 않는 범위 내에서 가능한 한 최고 수준으로 증가시키거나, 전륜 외측 바퀴와 함께 후륜 외측 바퀴의 브레이크 압력을 후륜 외측 바퀴가 록킹이 발생하지 않는 범위 내에서 가능한 한 최고 수준으로 증가시켜 차량의 외향 모멘트를 생성시킴으로 차량의 거동을 제어하였다.
한편, 언더스티어 조건에서 내측 바퀴의 브레이크 압력을 후륜 내측 바퀴에 록킹이 발생하지 않는 범위 내에서 가능한 한 최고 수준으로 증가시키거나, 후륜 내측 바퀴와 함께 전륜 내측 바퀴의 브레이크 압력을 전륜 내측 바퀴에 록킹이 발생하지 않는 범위 내에서 가능한 한 최고 수준으로 증가시켜 차량의 내향 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 거동을 제어하였다.
그러나, 종래에는 오버스티어나 언더스티어시 한 쪽의 바퀴만을 제어하는 경우에는 한 쪽 바퀴에 대한 브레이크 압력제어로는 외향 모멘트 또는 내향 모멘트가 부족하여 차량의 실제 선회정도와 운전자가 원하는 선회정도가 달라지므로 차량이 안정적으로 조향되거나 주행되지 않는 문제점이 있다.
또한, 오버스티어나 언더스티어시 같은 쪽 바퀴 모두를 제어하는 경우에는 바퀴들을 최대 브레이크 압력으로 동일하게 제어함으로써 외향 모멘트 또는 내향 모멘트가 오히려 과도하여 차량의 실제 선회정보와 운전자가 원하는 선회정도가 달라지므로 차량이 안정적으로 조향되거나 주행되지 않는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 선회제동시 오버스티어 조건 또는 언더스티어 조건에서 차량의 실제 선회정도와 운전자가 원하는 선회정도에 도달하도록 외향 모멘트 또는 내향 모멘트를 조절하는 차량용 제동장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 제동장치는 선회제동시 차량의 실제 선회정도와 운전자가 원하는 선회정도의 편차에 따라 정해지는 오버스티어 또는 언더스티어시 같은 쪽 바퀴를 제어하는 차량용 제동장치에 있어서, 상기 각 바퀴에 제동력을 제공하는 제동압조절기, 상기 오버스티어인 경우 선회 외측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 후륜 외측 바퀴의 제동력을 전륜 외측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키고, 상기 언더스티어인 경우, 선회 내측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 전륜 내측 바퀴의 제동력을 후륜 내측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키도록 상기 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 차량용 제동장치의 제어방법은 선회제동시 차량의 실제 선회정도와 운전자가 원하는 선회정도의 편차에 따라 정해지는 오버스티어 또는 언더스티어시 같은 쪽 바퀴의 제동력을 제어하는 차량용 제동장치의 제어방법에 있어서,
상기 오버스티어 조건인 경우, 선회 외측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 후륜 외측 바퀴의 제동력을 전륜 외측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키고, 상기 언더스티어 조건인 경우, 선회 내측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 전륜 내측 바퀴의 제동력을 후륜 내측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 제동장치의 제어블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각 바퀴(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되며 바퀴속도를 검출하기 위한 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)와, 스티어링 휠의 조향 샤프트에 설치되며 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향각을 검출하기 위한 조향각센서(30)와, 차량내부에 설치되며 차량의 선회에 따른 선회정도를 검출하는 요레이트센서(40)와, 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d) 및 조향각센서(30)로부터 차속정보와 조향각정보를 입력받아 운전자가 원하는 선회정도(S1)를 산출하고 산출된 선회정도(S1)와 요레이트센서(40)로부터 센싱된 선회정도(S2)를 비교하여 그 차이가 최소화되도록 특정 바퀴의 제동압을 제어하기 위한 신호를 출력하는 제어부(50) 및, 제어부(50)의 제어신호에 따라 특정 바퀴의 제동압을 가압하거나 감압하기 위한 제동압조절기(60)를 포함한다.
도 1에서의 제어부의 작용을 도 2를 예를 들어 설명하면, 차량이 왼쪽으로 선회하는 경우 제어부(50)는 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d) 및 조향각센서(30)로부터 검출된 정보, 즉 차속정보 및 조향각정보를 이용하여 운전자가 원하는 요우레이트, 즉 차량의 선회정도를 산출한다(100). 이때, 선회정도의 산출은 통상의 이륜 차량 모델링 기법을 이용한다. 그리고 이와 동시에 제어부(50)는 차량이 왼쪽으로 선회함에 따라 요우레이트센서(40)로부터 요우레인트값을 센싱하여, 실제 차량의 선회정도(S2)를 산출한다(101, 102).
상기의 작동모드(100,101)에 의해 운전자가 원하는 선회정도(S1) 및 실제 선회정도(S2)가 산출된 경우 제어부(50)는 실제 산출된 선회정도(S2)와 운전자가 원하는 선회정도(S1)사이의 편차를 비교한다(103). 비교결과 그 차가 발생하면 그 차이를 최소화하도록 즉, 운전자가 원하는 코스로 주행하도록 제동압조절기(60)를 통해 특정 바퀴의 제동력을 조절하는데, 만약, 작동모드 103에서의 비교결과 운전자가 원하는 선회정도(S1)와 실제 선회정도(S2)의 편차가 운전자가 원하는 선회정도(S1)보다 실제 차량의 선회정도(S2)가 크게 나타난 경우 주행중인 차량이 운전자가 원하는 선회정도(S1)보다 더 안쪽으로 선회하는 오버스티어라고 인식한다(104). 선회 제동시(ABS동작중) 이러한 현상이 발생하면 운전자가 원하는 방향으로 선회 제동하기 위해서는 차량의 바깥쪽으로 작용하는 외향모멘트가 필요하게 된다. 이에 따라, 제어부(50)는 제동압조절기(60)를 통해 전륜(front wheel)의 바깥쪽 바퀴에 제동력을 더 가해준다.
즉, 이러한 오버스티어 현상이 발생한 경우에 차량의 바퀴슬립을 통상의 ABS제어시의 목표슬립보다 더 큰 슬립영역에서 제어한다. 이러한 이유는 선회 코스의 안쪽으로 파고드는 차량에 외향모멘트를 발생시키기 위한 것으로, 타이어와 노면의 마찰계수 특성에서 바퀴의 슬립이 커지면 횡방향 마찰계수는 급격히 줄어드는데, ABS제어중에 오버스티어 현상이 발생하면 전륜의 바깥쪽 바퀴에 압력을 더 가하여 종방향 마찰력은 증가시키고 횡방향 마찰력(코너링 힘)은 줄여서 선회 코스의 안쪽으로 파고드는 차량에 외향모멘트를 발생시킨다.
한편, 작동모드 103에서의 비교결과 운전자가 원하는 선회정도(S1)보다 실제 차량의 선회정도(S2)가 적게 나타난 경우 주행중인 차량이 운전자가 원하는 선회정도(S1)보다 더 바깥쪽으로 선회하는 언더스티어라고 인식한다(105). 선회 제동시(ABS동작중) 이러한 현상이 발생하면, 운전자가 원하는 방향으로 선회 제동하기 위해서는 차량의 안쪽으로 작용하는 내향모멘트가 필요하게 된다. 따라서 선회 제동시 후륜(rear wheel)의 안쪽 바퀴에 압력을 더 가하여 종방향 마찰력을 증가시키고 횡방향 마찰력(코너링 힘)을 줄여서 선회 코스의 바깥쪽으로 빠져나가는 차량에 내향모멘트를 발생시켜 선회 제동시 차량의 코스를 운전자가 원하는 코스로 진행하도록 제어한다.
이하에서는 도 2에서의 오버스티어시의 특정바퀴에 대한 압력을 제어하는 방법을 좀더 상세히 설명한다.
도 2a는 도 2의 오버스티어시 전륜 외측 바퀴와 후륜 외측 바퀴의 브레이크 압력을 달리 제공하여 전륜 외측 바퀴와 후륜 외측 바퀴의 제동력을 다르게 제어하는 방법에 대한 제어흐름도이다. 도 2a에서 먼저 전륜 외측 바퀴에 대하여 살펴보면, 오버스티어시 전륜 외측 바퀴(Front Outside wheel; 이하 FO라 칭함)에 브레이크 압력(PFO)을 상승시킨다(200). 그런 후에 전륜 외측 바퀴(FO)의 슬립율(SFO)을 산출한다(201). 전륜 외측 바퀴(FO)의 슬립율(SFO)을 산출한 후 산출된 슬립율(SFO)을 제동력이 최대가 되는 슬립율(SMAX)과 비교한다(202). 작동모드 202에서의 비교결과 슬립율(SFO)이 슬립율(SMAX)에 도달하지 않으면 계속해서 전륜 외측 바퀴(FO)에 브레이크 압력(PFO)을 상승시킨다. 한편, 작동모드 202에서의 비교결과 슬립율(SFO)이 슬립율(SMAX)보다 높으면 그 때의 브레이크 압력(PFO)을 유지시킨다. 이때, 슬립율(SMAX)은 전륜 외측 바퀴(FO)에 가해질 수 있는 최대 제동력에 기초하여 정해지되, 전륜 외측 바퀴(FO)가 록킹이 걸리지 않는 범위내에서 가능한 한 최대 슬립율이다.
또한, 도 2a에서 후륜 외측 바퀴에 대하여 살펴보면, 오버스티어시 후륜 외측 바퀴(Rear Outside wheel; 이하 RO라 칭함)에 브레이크 압력(PRO)을 상승시킨다(210). 그런 후에 후륜 외측 바퀴(RO)의 슬립율(SRO)을 산출한다(211). 후륜 외측 바퀴(RO)의 슬립율(SRO)을 산출한 후 산출된 슬립율(SRO)을 전륜 외측 바퀴(FO)와 후륜 외측 바퀴(RO)의 제동력 배분을 고려한 슬립율(SCAL)와 비교한다(212). 작동모드 212에서의 비교결과 슬립율(SFO)이 슬립율(SCAL)에 도달하지 않으면 계속해서 후륜 외측 바퀴(RO)에 브레이크 압력(PRO)을 상승시킨다. 한편, 작동모드 212에서의 비교결과 슬립율(SRO)이 슬립율(SCAL)보다 높으면 그 때의 브레이크 압력(PRO)을 유지시킨다. 이때, 전륜 외측 바퀴(FO)와 후륜 외측 바퀴(RO)의 제동력 배분을 고려한 슬립율(SCAL)은 일예로서 후륜 외측 바퀴(RO)의 제동력을 전륜 외측 바퀴(FO)의 제동력을 100%로 했을 때 25% 수준으로 하는 경우의 슬립율이다.
요약하면, 오버스티어시 전륜 외측 바퀴(FO)에는 전륜 외측 바퀴(FO)가 록킹되지 않는 범위내에서 최대의 제동력으로 제동시키고, 후륜 외측 바퀴(RO)에는 전륜 외측 바퀴(FO)에 가해지는 제동력의 25% 수준으로 제어함으로써 전륜 외측 바퀴(FO)만을 제어하는 경우보다는 외향 모멘트를 높이고, 전륜 외측 바퀴(FO) 및 후륜 외측 바퀴(RO) 모두를 제어하는 경우보다는 외향 모멘트를 낮추어 외향 모멘트를 증가시키되, 과도하지 않도록 할 수 있어 선회제동시 차량의 조향성 및 주행 안정성이 향상된다.
이하에서는 도 2에서의 언더스티어시의 특정바퀴에 대한 압력을 제어하는 방법을 좀더 상세히 설명한다.
도 2b는 도 2의 언더스티어시 전륜 내측 바퀴와 후륜 내측 바퀴의 브레이크 압력을 달리 제공하여 전륜 내측 바퀴와 후륜 내측 바퀴의 제동력을 다르게 제어하는 방법에 대한 제어흐름도이다. 도 2b에서 먼저 전륜 내측 바퀴에 대하여 살펴보면, 언더스티어시 전륜 내측 바퀴(Front Inside wheel; 이하 FI라 칭함)에 브레이크 압력(PFI)을 상승시킨다(300). 그런 후에 전륜 내측 바퀴(FI)의 슬립율(SFI)을 산출한다(301). 전륜 내측 바퀴(FI)의 슬립율(SFI)을 산출한 후 산출된 슬립율(SFI)을 전륜 내측 바퀴(FI)와 후륜 내측 바퀴(RI)의 제동력 배분을 고려한 슬립율(SCAL)과 비교한다(302). 작동모드 302에서의 비교결과 슬립율(SFI)이 슬립율(SCAL)에 도달하지 않으면 계속해서 전륜 내측 바퀴(FI)에 브레이크 압력(PFI)을 상승시킨다. 한편, 작동모드 302에서의 비교결과 슬립율(SFI)이 슬립율(SCAL)보다 높으면 그 때의 브레이크 압력(PFi)을 유지시킨다. 이때, 전륜 내측 바퀴(FI)와 후륜 내측 바퀴(RI)의 제동력 배분을 고려한 슬립율(SCAL)은 일예로서 전륜 내측 바퀴(FI)의 제동력을 아래에서 설명되는 후륜 내측 바퀴(RI)의 제동력을 100%로 했을 때 25% 수준으로 하는 경우의 슬립율이다.
또한, 도 2b에서 후륜 내측 바퀴에 대하여 살펴보면, 오버스티어시 후륜 내측 바퀴(Rear Inside wheel; 이하 RI라 칭함)에 브레이크 압력(PRI)을 상승시킨다(310). 그런 후에 후륜 내측 바퀴(RI)의 슬립율(SRI)을 산출한다(311). 후륜 내측 바퀴(RI)의 슬립율(SRI)을 산출한 후 산출된 슬립율(SRI)을 제동력이 최대가 되는 슬립율(SMAX)과 비교한다(312). 작동모드 312에서의 비교결과 슬립율(SRI)이 슬립율(SMAX)에 도달하지 않으면 계속해서 후륜 내측 바퀴(RI)에 브레이크 압력(PRI)을 상승시킨다. 한편, 작동모드 312에서의 비교결과 슬립율(SRI)이 슬립율(SMAX)보다 높으면 그 때의 브레이크 압력(PRI)을 유지시킨다. 이때, 슬립율(SMAX)은 후륜 내측 바퀴(RI)에 가해질 수 있는 최대 제동력에 기초하여 정해지되, 후륜 내측 바퀴(RI)가 록킹이 걸리지 않는 범위내에서 가능한 한 최대 슬립율이다.
요약하면, 언더스티어시 후륜 내측 바퀴(RI)에는 후륜 내측 바퀴(RI)가 록킹되지 않는 범위내에서 최대의 제동력으로 제동시키고, 전륜 내측 바퀴(FI)에는 후륜 내측 바퀴(RI)에 가해지는 제동력의 25% 수준으로 제어함으로써 후륜 내측 바퀴(RI)만을 제어하는 경우보다는 내향 모멘트를 높이고, 후륜 내측 바퀴(RI) 및 전륜 내측 바퀴(FI) 모두를 제어하는 경우보다는 내향 모멘트를 낮추어 내향 모멘트를 증가시키되, 과도하지 않도록 할 수 있어 선회제동시 차량의 조향성 및 주행 안정성이 향상된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 선회제동시 오버스티어 조건에서 전륜 외측 바퀴와 후륜 외측 바퀴의 제동력을 달리하여 외향 모멘트를 충분히 증가시키되, 과도하지 않도록 할 수 있어 선회제동시 차량의 조향성 및 주행 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 선회제동시 오버스티어 조건에서 후륜 내측 바퀴와 전륜 내측 바퀴의 제동력을 달리하여 내향 모멘트를 충분히 증가시키되, 과도하지 않도록 할 수 있어 선회제동시 차량의 조향성 및 주행 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 제동장치의 제어블록도이다.
도 2는 본 발명에서 선회제동시 오버스티어와 언더스티어를 인식하는 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 2a는 도 2의 오버스티어시 전륜 외측 바퀴와 후륜 외측 바퀴의 브레이크 압력을 달리 제공하여 전륜 외측 바퀴와 후륜 외측 바퀴의 제동력을 다르게 하는 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
도 2b는 도 2의 언더스티어시 전륜 내측 바퀴와 후륜 내측 바퀴의 브레이크 압력을 달리 제공하여 전륜 내측 바퀴와 후륜 내측 바퀴의 제동력을 다르게 하는 제어방법에 대한 제어흐름도이다.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*
바퀴(10a, 10b, 10c, 10d) 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)
30 : 조향각센서 40 : 요레이트센서
50 : 제어부 60 : 제동압조절기

Claims (6)

  1. 선회제동시 차량의 실제 선회정도와 운전자가 원하는 선회정도의 편차에 따라 정해지는 오버스티어 또는 언더스티어시 같은 쪽 바퀴를 제어하는 차량용 제동장치에 있어서,
    상기 각 바퀴에 제동력을 제공하는 제동압조절기,
    상기 오버스티어인 경우 선회 외측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 후륜 외측 바퀴의 제동력을 전륜 외측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키고, 상기 언더스티어인 경우, 선회 내측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 전륜 내측 바퀴의 제동력을 후륜 내측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키도록 상기 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 오버스티어인 경우 상기 후륜 바퀴의 제동력을 상기 전륜 외측 바퀴의 제동력의 25%로 낮추어 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 언더스티어인 경우, 상기 전륜 내측 바퀴의 제동력을 후륜 내측 바퀴의 제동력의 25%로 낮추어 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치.
  4. 선회제동시 차량의 실제 선회정도와 운전자가 원하는 선회정도의 편차에 따라 정해지는 오버스티어 또는 언더스티어시 같은 쪽 바퀴의 제동력을 제어하는 차량용 제동장치의 제어방법에 있어서,
    상기 오버스티어 조건인 경우, 선회 외측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 후륜 외측 바퀴의 제동력을 전륜 외측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키고,
    상기 언더스티어 조건인 경우, 선회 내측으로 보상모멘트를 발생시키기 위해 전륜 내측 바퀴의 제동력을 후륜 내측 바퀴의 제동력보다 낮추어 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치의 제어방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 오버스티어인 경우, 상기 후륜 외측 바퀴를 상기 전륜 외측 바퀴의 제동력의 25%의 제동력으로 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치의 제어방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 언더스티어인 경우, 상기 전륜 내측 바퀴의 제동력을 상기 후륜 내측 바퀴의 제동력의 25%의 제동력으로 제동시키는 것을 특징으로 하는 차량용 제동장치의 제어방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180020280A (ko) * 2015-07-27 2018-02-27 콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게 노면 상에서의 수막현상의 경우 운전자들을 보조하기 위한 방법

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KR20180020280A (ko) * 2015-07-27 2018-02-27 콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게 노면 상에서의 수막현상의 경우 운전자들을 보조하기 위한 방법

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