KR100987078B1 - 전자유압식 제동시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자유압식 제동시스템에 관한 것으로, 극저온이나 고온의 어떤 환경에서도 목표 제동압력을 확실하게 추종하도록 밸브를 능동적으로 제어하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은, 밸브의 개폐에 의해 유압을 제어하여 제동을 실시하는 전자유압식 제동시스템에 있어서, 제동 시 브레이크 페달의 조작에 따른 목표 제동압력을 산출하는 페달 시뮬레이터; 및 상기 산출된 목표 제동압력에 따라 상기 밸브를 제어하여 휠의 제동압력을 제어하는 전자제어부를 포함하고, 전자제어부는 목표 제동압력과 실제 휠 압력의 차를 입력으로 한 PD제어로 제동압력 기울기를 산출하는 PD제어기와, PD제어기의 출력값과 실제 휠 압력의 미분값 차를 입력으로 한 PI제어로 밸브 제어값을 산출하는 PI제어기와, 어큐뮬레이터 압력과 실제 휠 압력의 차를 입력으로 한 포워드 제어로 작용점을 산출하는 포워드제어기를 포함하는 것이다.

Description

전자유압식 제동시스템{Electro-Hydraulic Brake System}

도 1은 본 발명에 의한 전자유압식 제동시스템의 유압회로도,

도 2는 본 발명에 의한 전자유압식 제동시스템의 제어 구성도,

도 3은 본 발명의 전자유압식 제동시스템에 PI제어기를 삽입하기 전의 휠 압력 그래프,

도 4는 본 발명에 의한 전자유압식 제동시스템에 PI제어기를 삽입한 후의 휠 압력 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 브레이크 페달 40 : 마스터 실린더

60 : 어큐뮬레이터 71 : 입구측 밸브

72 : 출구측 밸브 74 : 휠 속도센서

100 : 전자제어부 110 : PD제어기

120 : PI제어기 130 : 포워드제어기

본 발명은 전자유압식 제동시스템에 관한 것으로, 특히 어떤 환경에서도 목 표 제동압력을 확실하게 추종하도록 밸브를 제어하는 전자유압식 제동시스템에 관한 것이다.

현재의 제동시스템은 부스터(booster)를 포함한 유압식으로, ABS, TCS, ESP 시스템 등이 추가 보급되고 있는 실정이다. 제동시스템의 발전 방향은 운전자가 안락하고 운전하기 쉬운 쪽으로 진행되고 있다. 그 예로, IVHHS(Intelligent Vehicle Highway System)에 필요한 ACC(Autonomous Cruise Control), CAS(Collision Avoidance System)와 같은 AVGS(Autonomous Vehicle Guiding System) 기능, 힐-홀더(Hill-Holder) 시스템과 같은 업 그레이딩(upgrading) 기능, PA(Parking Aid) 기능 등을 갖는다.

이러한 기능을 갖기 위해서는 복잡한 기능을 통합할 수 있는 제동시스템이 요구되고 있으나, 기존에 사용되고 있는 유압식 하드웨어는 이런 기능을 발휘하는데 한계를 지니고 있었다.

이러한 한계를 극복하기 위해 최근에는 운전자의 페달압력을 감지한 후 유압식 모듈레이터를 이용하여 각 휠의 제동압력을 조절하는 전자유압식 제동시스템(EHB: Electro-Hydraulic Brake System)이 개발되었다.

전자유압식 제동시스템은 운전자가 브레이크 페달을 조작하면 브레이크 페달의 조작에 따른 운전자의 제동의지를 페달 시뮬레이터로부터 받아들여 스스로 목표 제동압력을 산출하고, 산출된 목표 제동압력에 따라 밸브를 제어하여 각 휠의 제동압력을 조절하는 장치이다.

그런데, 이와 같은 전자유압식 제동시스템은 극저온이나 고온으로 주변 환경 이 바뀌거나 코일 온도가 매우 높게 상승하게 되면 밸브의 특성변화로 인하여 목표 제동압력을 만들어주기 위한 밸브의 작동이 제대로 이루어지지 않기 때문에 목표 제동압력을 확실하게 추종하지 못하여 제동이 정상적으로 이루어지지 못한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 극저온이나 고온의 환경에서도 밸브를 능동적으로 제어하여 목표 제동압력을 확실하게 추종할 수 있는 전자유압식 제동시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밸브의 개폐에 의해 유압을 제어하여 제동을 실시하는 전자유압식 제동시스템에 있어서, 제동 시 브레이크 페달의 조작에 따른 목표 제동압력을 산출하는 페달 시뮬레이터; 및 상기 산출된 목표 제동압력에 따라 상기 밸브를 제어하여 휠의 제동압력을 제어하는 전자제어부를 포함하고, 상기 전자제어부는 목표 제동압력과 실제 휠 압력의 차를 입력으로 한 PD제어로 제동압력 기울기를 산출하는 PD제어기와, 상기 PD제어기의 출력값과 실제 휠 압력의 미분값 차를 입력으로 한 PI제어로 밸브 제어값을 산출하는 PI제어기와, 어큐뮬레이터 압력과 실제 휠 압력의 차를 입력으로 한 포워드 제어로 작용점을 산출하는 포워드제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 밸브 제어값은 상기 PI제어기의 출력값에 포워드제어기의 출력값을 더한 값인 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 전자유압식 제동시스템의 유압회로도이다.

도 1에서, 전자유압식 제동시스템은 브레이크 페달(10)의 작동여부를 감지하는 페달행정감지부(20)와, 브레이크 페달(10)이 작동함에 따라 온/오프되는 제동등감지부(25)와, 브레이크 페달(10)의 작동에 의해 브레이크 유압을 공급하여 브레이크 작동을 일으키는 마스터 실린더(40)와, 오일탱크(30)의 브레이크 오일을 흡입하여 제동압을 형성하는 유압펌프(50) 및 모터(51)와, 상기 유압펌프(50)에서 가압된 오일을 축압하는 어큐뮬레이터(60)를 포함한다.

또한, 전자유압식 제동시스템은 상기 어큐뮬레이터(60)로부터 전륜(FR, FL)과 후륜(RR, RL)에 설치된 휠 실린더(A)로 연결되는 유압라인에 설치되어 어큐뮬레이터(60)에 축압된 오일이 휠 실린더(A)로 공급되거나 차단되도록 하는 입구측 밸브(71)와, 휠 실린더(A)로부터 오일탱크(30)로 연결되는 복귀 유압라인에 설치되어 휠 실린더(A)측 오일이 마스터 실린더(40)쪽 오일탱크(30)로 복귀되거나 차단되도록 하는 출구측 밸브(72)와, 상기 휠 실린더(A)의 회전속도를 감지하여 차속을 연산하는 휠 속도센서(74)를 포함한다.

상기 입구측 및 출구측 밸브(71, 72)는 휠 실린더(A)로 공급된 브레이크 유압을 유입 또는 유출하기 위해 휠 실린더(A)의 입구측과 출구측에 각각 설치되는 노말 클로즈형(NC) 솔레노이드밸브이다.

그리고, 전자유압식 제동시스템은 시스템의 고장 등을 대비한 것으로 마스터 실린더(40)에서 형성된 제동압이 휠 실린더(A) 쪽으로 직접 공급되어 제동이 이루어지도록 하는 별도의 유압라인(43)을 형성하며, 상기 유압라인(43)에는 유압라인(43)을 개폐하는 컷밸브(42)와, 브레이크 페달(10)이 작동되는 힘에 따라 브레이크 작동이동거리를 시뮬레이션하는 페달 시뮬레이터(80)가 설치된다. 상기 컷밸브(42)는 노말 오픈형(NO) 솔레노이드밸브이다.

또한, 전자유압식 제동시스템은 마스터 실린더(40)의 유압을 감지하는 실린더 압력센서(41)와, 어큐뮬레이터(60)의 유압을 감지하는 축압기 압력센서(61)와, 각각의 전륜(FR, FL)과 후륜(RR, RL) 휠에 인가되는 실제 제동압력을 감지하는 휠 압력센서(73)와, 페달행정감지부(20), 제동등감지부(25), 실린더 압력센서(41)에서 감지된 데이터를 비교, 판단하여 제동시스템의 동작을 제어하는 전자제어부(100)를 포함한다.

상기 전자제어부(100)는 페달행정감지부(20), 실린더 압력센서(41), 축압기 압력센서(61), 휠 압력센서(73), 휠 속도센서(74)로부터 감지된 신호를 입력받아 제동시스템의 제동동작을 제어하는 ECU로서, 컷밸브(42), 모터(51), 입구측 및 출구측 밸브(71, 72)의 구동을 제어한다.

이러한 구성의 전자유압식 제동시스템은 다음과 같이 동작한다.

먼저, 운전자가 브레이크 페달(10)을 조작하면 페달행정감지부(20)는 브레이크 페달(10)의 행정거리에 따른 신호를 전자제어부(100)로 전송하고, 실린더 압력 센서(41)는 브레이크 페달(10)의 작동에 따라 마스터 실린더(40)에서 발생된 유압에 따른 신호를 전자제어부(100)로 전송한다.

따라서, 전자제어부(100)는 페달행정감지부(20) 및 실린더 압력센서(41)로부터 전송되는 신호를 입력받아 운전자의 제동의지를 감지한다.

상기와 같이 운전자의 제동의지가 감지되면, 전자제어부(100)는 컷밸브(42)를 닫는다. 컷밸브(42)가 닫힘에 따라 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟은 답력이 페달 시뮬레이터(80)로 전달되어 각 휠에 작용할 목표 제동압력이 산출된다.

상기 산출된 목표 제동압력에 따라 전자제어부(100)는 평소 축압된 상태를 유지하는 어큐뮬레이터(60)로부터 전륜(FR, FL)과 후륜(RR, RL)의 휠 실린더(A)로 제동압이 가해지도록 입구측 밸브(71)를 제어하여 열어준다. 어큐뮬레이터(60)의 내부에는 평소 설정된 제동압이 유지되도록 유압펌프(50)의 구동에 의해 오일이 축압되며, 유압펌프(50)의 구동시기는 어큐뮬레이터(60)의 출구측에 마련된 축압기 압력센서(61)의 감지를 통해 제어된다.

반면, 제동이 해제될 때는 전자제어부(100)의 제어를 통해 입구측 밸브(71)가 닫히고 출구측 밸브(72)가 열려 휠 실린더(A) 측 오일이 마스터실린더(40)쪽 오일탱크(30)로 복귀된다. 이때 입구측 밸브(71)와 출구측 밸브(72)는 전자제어부(100)의 제어를 통해 번갈아 반복 개폐됨으로써 통상의 ABS의 동작원리와 마찬가지로 휠 실린더(A)에 반복적인 제동압이 가해지도록 하여 전륜(FR, FL)과 후륜(RR, RL)의 노면슬립이 방지되도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 전자유압식 제동시스템의 제어 구성도로서, 도 1과 동일한 부분에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다.

도 2에서, 전자제어부(100)는 페달 시뮬레이터(80)로부터 산출된 목표 제동압력(Ptarget)과 실제 휠 압력(Pwheel)의 차를 연산하는 제1연산기(101)와, 상기 제1연산기(101)의 출력값을 입력으로 하여 비례 미분제어(Proportional and Division; 이하 PD제어라 한다)하여 제동압력 기울기를 산출하는 PD제어기(110)와, 상기 PD제어기(110)의 출력값과 실제 휠 압력(Pwheel) 미분값의 차를 연산하는 제2연산기(102)와, 상기 제2연산기(102)의 출력값을 입력으로 하여 비례 적분제어(Proportional and Integral; 이하 PI제어라 한다)하여 밸브 제어값을 산출하기 위한 적분값을 출력하는 PI제어기(120)와, 어큐뮬레이터 압력(Pacc)과 실제 휠 압력(Pwheel)의 차를 연산하는 제3연산기(103)와, 상기 제3연산기(103)의 출력값을 입력으로 하여 피드백 에러를 제어하기 위한 작용점을 산출하는 포워드제어기(130)와, 상기 PI제어기(120)의 출력값과 포워드제어기(130)의 출력값을 더하여 밸브 제어값을 산출하는 제4연산기(104)와, 상기 제4연산기(104)에서 산출된 밸브 제어값에 따라 입구측 밸브(71) 및 출구측 밸브(72)를 제어하여 실제 휠 압력(Pwheel)을 검출하는 가상 적분기(140)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 전자유압식 제동시스템의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.

먼저, 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟으면 페달행정감지부(20)는 브레이크 페달(10)의 행정거리에 따른 신호를 전자제어부(100)로 전송하고, 실린더 압력센서(41)는 브레이크 페달(10)의 작동에 따라 마스터 실린더(40)에서 발생된 유압에 따 른 신호를 전자제어부(100)로 전송한다.

따라서, 전자제어부(100)는 페달행정감지부(20) 및 실린더 압력센서(41)로부터 전송되는 신호를 입력받아 운전자의 제동의지를 감지한다.

상기와 같이 운전자의 제동의지가 감지되면, 전자제어부(100)는 컷밸브(42)를 닫는다. 컷밸브(42)가 닫힘에 따라 운전자가 브레이크 페달(10)을 밟은 답력이 페달 시뮬레이터(80)로 전달되어 각 휠에 작용할 목표 제동압력(Ptarget)이 산출된다.

상기 산출된 목표 제동압력(Ptarget)에 따라 전자제어부(100)는 평소 축압된 상태를 유지하는 어큐뮬레이터(60)로부터 전륜(FR, FL)과 후륜(RR, RL)의 휠 실린더(A)로 제동압이 가해지도록 입구측 밸브(71)와 출구측 밸브(72)를 아래와 같이 제어한다.

페달 시뮬레이터(80)로부터 산출된 목표 제동압력(Ptarget)과 실제 휠 압력(Pwheel)의 차를 제1연산기(101)에서 연산하고, 제1연산기(101)의 출력값을 입력으로 하여 PD제어기(110)에서 PI제어하여 제동압력 기울기를 산출한다.

상기 PD제어기(110)에서 산출된 제동압력 기울기와 실제 휠 압력(Pwheel)의 미분값 차를 제2연산기(102)에서 연산하고, 상기 제2연산기(102)의 출력값을 입력으로 하여 PI제어기(120)에서 PD제어하여 입구측 밸브(71)와 출구측 밸브(72)의 제어값을 산출하기 위한 적분값을 출력한다.

한편, 어큐뮬레이터 압력(Pacc)과 실제 휠 압력(Pwheel)의 차를 제3연산기(103)에서 연산하고, 상기 제3연산기(103)의 출력값을 입력으로 하여 포워드제어기 (130)에서 피드백 에러를 제어하기 위한 작용점을 산출하면, 제4연산기(104)에서 상기 PI제어기(120)의 출력값과 포워드제어기(130)의 출력값을 더한 밸브 제어값을 산출한다.

상기 제4연산기(104)에서 산출된 밸브 제어값에 따라 입구측 밸브(71)와 출구측 밸브(72)를 능동적으로 제어함으로서 극저온이나 고온으로 인한 환경 변화와 코일 온도 상승 시에도 목표 제동압력(Ptarger)을 확실하게 추종할 수 있게 된다.

이는, 전자유압식 제동시스템에 PI제어기(120)를 삽입함으로서 압력 상승률을 향상시킬 수 있으며, 이러한 PI제어기(120)의 성능은 에러가 누적될수록 더 많은 제어출력을 발생시킬 수 있기 때문이다.

본 발명의 PI제어기(120)를 삽입하기 전후의 밸브 반응시간에 따른 휠 압력을 도 3 및 도 4에서 비교하였다.

도 3 및 도 4의 비교결과, PI제어기(120)를 삽입한 후의 휠 압력이 PI제어기(120)를 삽입하기 전의 휠 압력보다 반응시간이 훨씬 빨라졌음을 알 수 있다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 전자유압식 제동시스템에 의하면, 극저온이나 고온의 환경에서도 밸브를 능동적으로 제어하여 목표압력을 확실하게 추종할 수 있기 때문에 안정적인 제동을 행할 수 있다는 효과가 있다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전자유압식 제동시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (3)

1. 밸브의 개폐에 의해 유압을 제어하여 제동을 실시하는 전자유압식 제동시스템에 있어서,

   제동 시 브레이크 페달의 조작에 따른 목표 제동압력을 산출하는 페달 시뮬레이터; 및

   상기 산출된 목표 제동압력에 따라 상기 밸브를 제어하여 휠의 제동압력을 제어하는 전자제어부를 포함하고,

   상기 전자제어부는 목표 제동압력과 실제 휠 압력의 차를 입력으로 한 PD제어로 제동압력 기울기를 산출하는 PD제어기와, 상기 PD제어기의 출력값과 실제 휠 압력의 미분값 차를 입력으로 한 PI제어로 밸브 제어값을 산출하는 PI제어기와, 어큐뮬레이터 압력과 실제 휠 압력의 차를 입력으로 한 포워드 제어로 작용점을 산출하는 포워드제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자유압식 제동시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 밸브 제어값은 상기 PI제어기의 출력값에 포워드제어기의 출력값을 더한 값인 것을 특징으로 하는 전자유압식 제동시스템.

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