KR20170035896A - 제어 유닛 어셈블리를 구비한 햅틱 가속 페달 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 제어 유닛 어셈블리를 구비한 햅틱 가속 페달(3)에 관한 것이다. 상기 가속 페달은 페달 레버(7), 상기 페달 레버(7)에 결합될 수 있는 액추에이터(9), 위치 센서(19), 및 가속 페달 제어 유닛(5)을 포함한다. 상기 페달 레버(7)는 이동 경로(13)를 따라 이동될 수 있다. 액추에이터(9)는 제어 가능한 방식으로 페달 레버(7)에 힘을 가하도록 설계된다. 위치 센서(19)는 이동 경로(13)를 따라 페달 레버(7)의 위치를 검출한 다음, 위치 신호를 출력하도록 설계된다. 가속 페달 제어 유닛(5)은 미리 정해진 힘이 페달 레버(7)에 가해지는 방식으로 액추에이터(9)를 제어하도록 설계된다. 가속 페달(3)은 가속 페달 제어 유닛(5)이 위치 센서(19)의 위치 신호를 탭하지만 위치 센서(19)로부터 갈바닉 절연되는 것을 특징으로 한다. 예를 들면 위치 신호는 절연 증폭기(27)에 의해 탭될 수 있다. 위치 센서(19)와 가속 페달 제어 유닛(5) 사이의 갈바닉 절연으로 인해, 위치 센서(19)에 직접 전기 접속된 엔진 제어 유닛(29)에 의한 전기적 영향이 방지될 수 있다.
Description
본 발명은 페달 레버에 결합 가능한 햅틱 가속 페달의 액추에이터를 제어하기 위한 제어 유닛 어셈블리를 구비한 햅틱 가속 페달에 관한 것이다.
많은 최신 자동차에서, 액셀러레이터라고도 하는 가속 페달은 더 이상 로드 등을 통해 예를 들어 차량 엔진의 스로틀 부재 또는 차량 엔진의 분사 시스템에 기계적으로 직접 작용하지 않는다. 그 대신에, 운전자에 의해 작동되는 가속 페달의 페달 레버의 현재 위치가 하나 이상의 센서를 통해 검출되고 관련 정보는 엔진 제어 유닛으로 전달된다. 페달 레버의 위치를 검출하기 위해, 예를 들어 간단한 전위차계 또는 홀 센서가 사용될 수 있다.
DE 699 29 344 T2는 차량의 엔진을 페달의 작동에 따라 제어할 수 있는 제어 장치를 작동시키는 방법을 개시한다.
액티브 가속 페달이라고도 하는 햅틱 가속 페달의 경우, 페달 레버에는 액추에이터를 통해 의도적으로 힘이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 운전자에게 신호가 촉각적으로 전달될 수 있어서, 예를 들어 차량 상태 또는 주행 상황에 대한 피드백이 운전자에게 제공될 수 있다. 예를 들어, 페달 레버의 추가 누름의 경우에, 연료 소비가 심하게 증가할 것이라는 것을 운전자에게 신호화하기 위한 가상 압점이 페달 레버 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 의도적으로 야기된 페달 레버의 펄싱 또는 진동에 의해, 위험 상황, 또는 적절한 행동의 경우 연료가 절감될 수 있는 주행 상황이 신호화될 수 있다.
햅틱 가속 페달의 액추에이터를 적합하게 제어 또는 조절할 수 있도록, 가속 페달 제어 유닛은 일반적으로 페달 레버의 현재 위치에 대한 정보 및 경우에 따라 액추에이터의 현재 포지셔닝에 대한 정보를 필요로 한다.
종래에 이를 위해 페달 레버의 현재 위치를 검출하고 상응하는 신호를 엔진 제어 유닛으로 전달하는 위치 센서에 추가해서, 페달 레버의 현재 위치를 검출하여 이를 가속 페달 제어 유닛에 전달하는 추가 위치 센서가 제공될 수 있다. 추가 위치 센서는 전체 시스템의 비용과 공간을 증가시킨다.
대안으로서, 위치 센서로부터 엔진 제어 유닛으로 전달되는 위치 신호는 엔진 제어 유닛 상의 추가 인터페이스에 의해 탭되어 가속 페달 제어 유닛으로 전달될 수 있다. 그러나 이를 위해 적절한 인터페이스를 포함하는 추가적인 배선 비용이 필요하며, 위치 신호의 전송은 부분적으로 상당한 시간 지연 방식으로만 이루어진다.
본 발명의 과제는 가속 페달의 페달 레버의 현재 위치를 나타내는 신호를 가속 페달 제어 유닛에 비용 효율적으로 그리고 적은 구성 요소 및 작은 공간으로 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들은 가속 페달의 페달 레버의 현재 위치를 나타내는 신호를 가속 페달 제어 유닛에 비용 효율적으로 그리고 적은 구성 요소 및 작은 공간으로 제공하는 것을 바람직한 방식으로 허용한다.
본 발명의 제 1 양태에 따라, 페달 레버, 페달 레버에 결합될 수 있는 액추에이터, 위치 센서 및 가속 페달 제어 유닛을 포함하는, 제어 유닛 어셈블리를 구비한 햅틱 가속 페달이 제공된다. 페달 레버는 이동 경로를 따라 이동될 수 있다. 액추에이터는 페달 레버에 힘을 제어 가능한 방식으로 가하도록 설계된다. 위치 센서는 이동 경로를 따라 페달 레버의 위치를 검출한 다음, 위치 신호를 출력하도록 설계된다. 가속 페달 제어 유닛은 미리 정해진 힘이 페달 레버에 가해지도록 액추에이터를 제어하도록 설계된다. 햅틱 가속 페달은 가속 페달 제어 유닛이 위치 센서의 위치 신호를 탭하고, 가속 페달 제어 유닛이 위치 센서로부터 갈바닉 절연되어있는 것을 특징으로한다.
본 발명의 실시예에 대한 아이디어는, 특히 하기에 설명된 사상 및 인식에 기초한 것으로 볼 수 있다.
처음에 설명한 바와 같이, 종래의 햅틱 가속 페달의 경우, 페달 레버의 현재 위치를 지시하고 가속 페달 제어 유닛으로 전달되어야 하는 위치 신호는 추가의 위치 센서에 의해 검출되어 가속 페달 제어 유닛에 전달되거나, 또는 단일 위치 센서만이 제공되며 상기 위치 센서의 위치 신호는 먼저 엔진 제어 유닛으로 전달되고 거기서부터 추가 인터페이스 및 추가 케이블링을 통해 가속 페달 제어 유닛으로 전송된다. 두 변형예는 추가의 구성 비용을 필요로 한다. 제 2 변형예의 경우, 위치 신호의 전달 중에 시간 지연이 발생할 수 있다.
이제는, 바람직하게는 단일 위치 센서에 의해 검출된 위치 신호를 엔진 제어 유닛으로 전달하고 이를 추가로 탭하여 가속 페달 제어 유닛으로 추가로 안내하는 아이디어가 있다.
이 경우, 엔진 제어 유닛과 가속 페달 제어 유닛은 일반적으로 서로 다른 경계 조건 하에 있다는 것이 고려되어야 하는 것으로 나타났다. 특히, 2개의 제어 유닛은 상이한 전위에 놓일 수 있다. 예를 들어, 엔진 제어 유닛은 일반적으로 거의 부하를 받지 않기 때문에 통상 실질적으로 차량의 배터리의 전위에 놓인다. 이에 반해, 가속 페달 제어 유닛은 통상 가속 페달의 액추에이터를 제어해야 하며 상당한 출력을 송출함으로써, 가속 페달 제어 유닛의 전위는 상당히 강하된다.
가속 페달 제어 유닛이 위치 센서와 직접 또는 간접적으로 전기 접촉하지 않고 상기 위치 센서로부터 갈바닉 절연되어 형성되기 때문에, 상기 상이한 경계 조건이 고려될 수 있는 것으로 나타났다.
갈바닉 디커플링이라고도 하는 갈바닉 절연은 일반적으로 2개의 전도체, 예를 들어 두 개의 회로의 전기적 분리를 나타낸다. 이는 예를 들어 측정 기술적 적용에 그리고 데이터 전송에서 바람직할 수 있다. 회로의 경우, 전하 캐리어는, 상기 두 회로 사이에 전기 전도성 연결이 없으므로 한 회로로부터 인접한 다른 회로로 흐를 수 없다. 그러나 전력 또는 신호는 상응하는 커플링 부재를 통해 회로들 사이에서 전송될 수 있다. 갈바닉 절연된 연결의 경우 전위가 서로 분리되기 때문에, 전위 없는 연결이라고도 한다.
가속 페달 제어 유닛이 위치 센서의 위치 신호를 탭하지만 위치 센서로부터 갈바닉 절연되어 있기 때문에, 예를 들어 위치 센서에 직접 전기적으로 연결된 엔진 제어 유닛과 상기 엔진 제어 유닛으로부터 갈바닉 절연된 가속기 페달 제어 유닛이 전기적으로 서로 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다. 또한, 갈바닉 절연 탭 또는 신호 커플링의 경우 인터페이스 및 케이블링에 대한 비용이 최소화될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어 유닛은 절연 증폭기를 통해 위치 센서로부터 위치 신호를 탭한다. 절연 증폭기는 예를 들어 전압이 인가되는 회로에서 변조되는 더 작은 전압 또는 전류 변동을 분리하기 위해 사용될 수 있다. 이를 위해, 예응력을 받는 라인 회로가 증폭기 회로로부터 갈바닉 절연되어야 한다. 이러한 절연은 가장 간단한 경우, 유도 원리를 이용해서 이중 코일을 통해 이루어질 수 있다. 이것은 트랜스포머 결합이라고도 한다. 대안으로서, 절연은 커패시터를 통해 이루어질 수 있고, 이는 용량성 결합(capacitive coupling)이라고도 한다. 전압 변동 또는 전류 변동만이 전송되며, 기본 전압은 전송되지 않는다. 따라서, 절연 증폭기에 의해 위치 센서의 위치 신호가 그와 관련된 전압 변동으로 인해 탭될 수 있는 한편, 한편으로는 위치 센서의 회로 및 다른 한편으로는 페달 제어 유닛의 회로가 서로 디커플링, 즉 갈바닉 절연된 상태로 유지된다.
일 실시예에 따르면, 가속 페달은 페달 레버의 위치를 검출하기 위한 단일 위치 센서만을 포함할 수 있다. 이 단일 위치 센서의 위치 신호는 직접 전기적으로 연결된 엔진 제어 유닛 및 갈바닉 절연 방식으로 연결된 가속 페달 제어 유닛에 제공될 수 있다.
필요한 경우 가속 페달에 동일하게 작용하는 2개의 위치 센서가 물리적으로 장착됨으로써, 예를 들어 위치 센서에 결함이 있는 경우 여분(redundancy)을 제공할 수 있지만 2개의 위치 센서는 정확히 동일하게 작용하도록 연결되고, 가속 페달의 정상 작동 중에는 단일 위치 센서와 같은 거동을 나타낸다.
일 실시예에 따르면, 가속 페달은 액추에이터의 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 더 포함한다. 이 위치 센서는 가속 페달에 별도의 구성 요소로서 제공될 수 있다. 즉, 이 위치 센서는 페달 레버의 위치를 결정하기 위해 사용되는 위치 센서와 무관하게 제공될 수 있다. 그것은 가속 페달 제어 유닛에 직접 전기적으로 연결될 수 있다. 이 위치 센서의 신호들은 액추에이터가 현재 위치한 가속 페달 제어 유닛에 제공될 수 있으므로 액추에이터의 조절을 위해 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 여기에 설명된 실시예들 중 하나의 실시예에 따른 햅틱 가속 페달뿐만 아니라 엔진 제어 유닛을 포함하는 차량용 제어 유닛 어셈블리가 제공된다. 엔진 제어 유닛은 페달 레버의 위치 센서에 갈바닉 연결된다. 가속 페달 제어 유닛은 유리하게는 엔진 제어 유닛으로부터 갈바닉 절연될 수 있는데, 그 이유는 위치 센서의 신호가 갈바닉 절연 방식으로 탭되어 가속 페달 제어 유닛으로 전달되기 때문이다. 가속 페달 제어 유닛 및 엔진 제어 장치는 별도의 유닛으로서 제공될 수 있다. 대안으로서, 2개의 제어 유닛은 공통 유닛 내에 통합될 수 있다.
본 발명의 가능한 특징들 및 이점들 중 일부는 다양한 실시예들과 관련하여 설명된다. 당업자는 특징들이 본 발명의 다른 실시예를 달성하기 위해 적절히 조합되거나, 조정되거나 또는 교환될 수 있음을 알 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 설명되지만, 도면 및 설명이 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 엔진 제어 유닛뿐만 아니라 가속 페달 제어 유닛을 갖는 햅틱 가속 페달을 포함하는 차량용 본 발명에 따른 제어 유닛 어셈블리를 나타낸 개략도.
도면은 개략적이며 축적에 맞지 않는다.
도 1은 차량용 제어 유닛 어셈블리(1)를 도시한다. 제어 유닛 어셈블리(1)는 가속 페달 제어 유닛(5), 페달 레버(7) 및 액추에이터(9)를 갖는 햅틱 가속 페달(3)을 포함한다.
페달 레버(7)는 운전자(11)에 의해 아래로 가압되고 이동 경로(13)를 따라 이동될 수 있다. 도시된 예에서, 그 접근 각(β)이 변한다. 페달 레버(7)는 스프링(15)에 의해 출발 위치를 향해 기계적으로 예응력을 받는다. 페달 레버(7)의 현재 접근 각(β)은 위치 센서(19)의 측정 트랜스듀서(17)로 전달된다. 측정 트랜스듀서(17)의 위치 또는 상기 트랜스듀서에 의해 제공된 값은 위치 센서(19)의 검출 장치(21)에 의해 결정되고, 그것을 기초로 위치 신호가 생성된다. 여분(redundancy)을 위해 2개의 검출 장치(21)가 제공된다. 위치 신호는 엔진 제어 유닛(29)으로 안내되고, 상기 엔진 제어 유닛(29)은 라인(31)을 통해 위치 센서(19)에 전기적으로 연결된다.
햅틱 가속 페달(3)에 제공된 액추에이터(9)는 페달 레버(7)에 제어 가능한 방식으로 힘을 가하기 위해 제공된다. 이를 위해 액추에이터(9)는 엔진(23)에 의해 구동된다. 엔진(23)은 가속 페달 제어 유닛(5)에 의해 제어 또는 조절된다.
도시된 실시예에서, 엔진(23)의 포지셔닝, 특히 엔진의 현재 각 위치를 측정할 수 있는 추가 위치 센서(25)가 제공된다. 이 위치 센서(25)는 가속 페달 제어 유닛(5)에 전기적으로 접속되어 있다.
가속 페달 제어 유닛(5)은 일반적으로 엔진(23)을 적절하게 제어 또는 조절하기 위해, 페달 레버(7)의 현재 위치에 대한 정보뿐만 아니라 액추에이터(9)의 현재 포지셔닝에 대한 정보를 필요로 한다. 액추에이터(9)의 현재 포지셔닝에 대한 정보는 위치 센서(25)에 의해 얻어질 수 있다. 그러나 가속 페달 제어 유닛(5)은 페달 레버(7)의 현재 포지셔닝에 대한 정보를 직접 전기적으로 연결되는 방식으로 위치 센서(19)로부터 얻을 수 없는데, 그 이유는 위치 센서(19)가 엔진 제어 유닛(29)에 전기적으로 연결되고, 가속 페달 제어 유닛(5)에 대한 위치 센서(19)의 직접적인 전기적 연결이 상기 2개의 제어 유닛(5, 29) 사이에 바람직하지 않은 전기적 영향을 초래할 수 있기 때문이다.
따라서, 절연 증폭기(27)가 제공되고, 상기 절연 증폭기(27)에 의해 위치 센서(19)의 위치 신호가 갈바닉 절연 방식으로 탭될 수 있다.
절연 증폭기(27)의 구성은 가속 페달에 사용되는 위치 센서(21)의 출력 신호에 따라 디지털 또는 아날로그 절연 증폭기로서 이루어질 수 있다. 절연 증폭기(27)의 구성은 집적 모듈을 갖는 개별 구성으로 또는 위치 센서(21)에 통합 된 솔루션으로서 구현될 수 있다.
끝으로, "포함하는"과 같은 표현은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, "a" 또는 "an"과 같은 표현은 다수를 배제하지 않는다. ""또한, 상기 실시예들 중 하나의 실시예와 관련하여 설명된 특징들 또는 단계들은 다른 상기 실시예의 다른 특징들 또는 단계들과 조합하여 사용될 수 있다. 청구범위 내의 도면 부호는 본 발명을 제한하는 것으로 보아서는 안된다.
3
가속 페달
5 가속 페달 제어 유닛
7 페달 레버
9 액추에이터
13 이동 경로
19, 25 위치 센서
27 절연 증폭기
29 엔진 제어 장치
5 가속 페달 제어 유닛
7 페달 레버
9 액추에이터
13 이동 경로
19, 25 위치 센서
27 절연 증폭기
29 엔진 제어 장치
Claims (6)
- 제어 유닛 어셈블리를 구비한 햅틱 가속 페달(3)로서,
페달 레버(7);
상기 페달 레버(7)에 결합될 수 있는 액추에이터(9);
위치 센서(19);
가속 페달 제어 유닛(5)을 포함하고,
상기 페달 레버(7)는 이동 경로(13)를 따라 이동 가능하고;
상기 액추에이터(9)는 힘을 제어 가능한 방식으로 상기 페달 레버(7)에 가하도록 설계되고;
상기 위치 센서(19)는 상기 이동 경로(13)를 따라 상기 가속 페달(7)의 위치를 검출한 다음, 위치 신호를 출력하도록 설계되고;
상기 가속 페달 제어 유닛(5)은 미리 정해진 힘이 상기 페달 레버(7)에 가해지도록 상기 액추에이터(9)를 제어하도록 설계되는, 상기 햅틱 가속 페달에 있어서,
상기 가속 페달 제어 유닛(5)은 상기 위치 센서(19)의 위치 신호를 탭하고, 상기 가속 페달 제어 유닛(5)은 상기 위치 센서(19)로부터 갈바닉 절연되는 것을 특징으로 하는 햅틱 가속 페달. - 제 1 항에 있어서, 상기 가속 페달 제어 유닛(5)은 절연 증폭기(27)를 통해 상기 위치 센서(19)의 위치 신호를 탭하는 것을 특징으로 하는 햅틱 가속 페달.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 햅틱 가속 페달은 상기 페달 레버(7)의 위치를 검출하기 위한 단일 위치 센서(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 가속 페달.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 햅틱 가속 페달은 상기 액추에이터(9)의 포지셔닝을 검출하기 위한 위치 센서(25)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 햅틱 가속 페달.
- 차량용 제어 유닛 어셈블리(1)로서,
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 햅틱 가속 페달(3);
엔진 제어 유닛(29)을 포함하고,
상기 엔진 제어 유닛(29)은 위치 센서(19)에 갈바닉 연결되는, 제어 유닛 어셈블리. - 제 5 항에 있어서, 상기 가속 페달 제어 유닛(5)은 상기 엔진 제어 유닛(29)으로부터 갈바닉 절연되는, 제어 유닛 어셈블리.
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