KR102083049B1

KR102083049B1 - 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법

Info

Publication number: KR102083049B1
Application number: KR1020157011093A
Authority: KR
Inventors: 위르겐 뵘
Original assignee: 콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2020-04-14
Also published as: WO2014048705A1; CN104684773A; EP2900529B1; US20150239438A1; US9566962B2; EP2900529A1; DE102013216157A1; CN104684773B; KR20150062170A

Abstract

본 발명은, 유압 챔버를 갖는 실린더-피스톤 장치를 포함하는 전자적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스에 의해 작동될 수 있는 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크를 포함하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이고, 실린더-피스톤 장치의 피스톤은 전기기계식 액츄에이터에 의해 변위될 수 있어서 유압 챔버에서 미리정의된 원하는 압력 값이 조정될 수 있으며, 압력 공급 디바이스의 포지션이 검출되고, 압력 공급 디바이스의 실제 압력 (P_V,Ist) 은 측정 디바이스에 의해 결정된다. 브레이킹 압력이 낮은 또는 중간의 원하는 압력 값들에서 동적으로 구축하는 것을 허용하기 위해, 미리정의된 원하는 압력 값 (P_V,soll) 및 실제 압력 값 (P_V,Dach) 에 기초하여 조작된 변수들 (ω_Akt,soll, M_Akt,soll) 이 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 대해 형성되고, 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 실제 압력 (P_V,Ist) 의, 그리고 압력 공급 디바이스의 현재 포지션 (X_Akt) 으로부터 계산된 모델 압력 (P_V,Mod) 의 가중된 가산에 의해 원하는 압력 값 (P_V,soll) 에 기초하여 결정된다.

Description

자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING A BRAKING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법, 청구항 제 10 항의 전제부에 따른 제어 디바이스, 및 청구항 제 12 항의 전제부에 따른 브레이킹 시스템에 관한 것이다.

자동차 엔지니어링에서, "브레이크-바이-와이어 (brake-by-wire)" 브레이킹 시스템들은 더욱더 확산되게 되었다. 이러한 브레이킹 시스템들은 종종, 차량 운전자에 의해 작동될 수 있는 마스터 브레이크 실린더 뿐만 아니라 전기적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스도 포함하고, 이러한 수단에 의해 휠 브레이크들은 직접적으로 또는 아니면 마스터 브레이크 실린더를 통해 "브레이크-바이-와이어" 동작 모드에서 작동된다. "브레이크-바이-와이어" 동작 모드에서 차량 운전자에게 유쾌한 페달 감각을 전달하기 위해, 브레이킹 시스템들은 통상적으로 예를 들어 마스터 브레이크 실린더에 동작가능하게 연결되는 브레이크 페달 감각 시뮬레이션 디바이스를 포함한다. 브레이킹 시스템을 작동시키기 위해, 예를 들어 압력 공급 디바이스를 제어하기 위한 설정포인트 값을 결정하기 위해 운전자의 브레이킹 요청 (작동 요청) 을 감지하기 위한 하나 이상의 센서들의 전기적 신호들을 평가하는 설정포인트 값 송신기가 제공된다. 이들 브레이킹 시스템들에서, 하지만 압력 공급 디바이스는 또한 운전자에 의한 활성적 관여 없이도 전자적 신호들에 기초하여 작동될 수 있다. 이들 전자적 신호들은 예를 들어 차량 주행 안정성 제어 장치 (electronic stability program) (ESC) 또는 적응형 순항 제어 시스템 (adaptive cruise control system) (ACC) 에 의해 출력될 수 있고, 그 결과로서, 설정포인트 값 송신기는 이들 신호들에 기초하여 압력 공급 디바이스를 제어하기 위한 설정포인트 값을 결정한다.

국제 특허 출원 WO 2008/025797 A1 은, 비용이나 에너지 면에서 불리한 유압 작동 에너지의 버퍼링 (buffering) 이 없는 것을 가능하게 하기 위해, 마스터 브레이크 실린더를 작동시키기 위해 이용되는 중간 공간에서 인가되는 압력을 전기적으로 제어하기 위해 요구되는 압력 매체가 압력 공급 디바이스에서 압력이 없는 상태에서 이용가능하게 유지되고 필요할 때 비교적 높은 압력 하에 놓이도록 하는 것이 제안되는 브레이킹 시스템을 개시한다. 실린더-피스톤 장치에 의해 형성된 압력 공급 디바이스는 이러한 목적을 위한 것이고, 실린더-피스톤 장치의 피스톤은 전기기계식 액츄에이터에 의해 작동될 수 있다. 브레이킹 시스템, 특히 압력 공급 디바이스를 제어하는 방법은 기술되지 않는다.

DE 10 2011 076 675 A1 은 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크들에 연결되는 전자적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스를 갖는 자동차용 전기유압식 브레이킹 시스템을 제어하는 방법을 기술한다. 압력 공급 디바이스는 유압 챔버를 갖는 실린더-피스톤 장치를 포함하고, 그것의 피스톤은 전기기계식 액츄에이터에 의해 레스트 (rest) 포지션에 대해 변위될 수 있다. 제어의 목적을 위해, 실제 압력 값 및 설정포인트 압력 값이 결정되고 입력 변수들로서 제어기 디바이스에 공급된다. 실린더-피스톤 장치는, 유압 챔버에서의 설정포인트 압력 값이 피스톤을 변위시킴으로써 조정되는 방식으로 제어기 디바이스에 의해 제어된다.

본 발명의 목적은, 낮은 또는 중간 설정포인트 압력 값들에서 동적 브레이크 압력 구축 (buildup) 을 허용하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법 및 대응하는 제어 디바이스 및 브레이킹 시스템을 이용가능하게 만드는 것이다.

이러한 목적은 청구항 제 1 항에서 청구된 방법, 청구항 제 10 항에서 청구된 제어 디바이스, 및 청구항 제 12 항에서 청구된 브레이킹 시스템에 의한 본 발명에 따라 달성된다.

압력 공급 디바이스의 포지션 (position) 은, 전기기계식 액츄에이터 (electromechanical actuator) 의 또는 압력 공급 디바이스의 피스톤의 포지션 또는 배향 (orientation) 또는 로케이션 (location) 의 특성인 변수 (variable) 를 의미하는 것으로 바람직하게 이해된다.

전기기계식 액츄에이터는 바람직하게는, 압력 공급 디바이스의 실제 압력 값 (P_V,Dach) 및 미리정의된 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 의 함수로서 전기기계식 액츄에이터에 대한 조작된 변수들 (ω_Akt,Setp, M_Akt,Setp) 을 형성하는 제어 디바이스에 의해 제어된다.

실제 압력 값 (P_V,Act) 및 실제 액츄에이터 속도 값 (ω_Akt) 이 바람직하게 획득되고, 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 이 결정되며, 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 및 실제 압력 값 (P_V,Act) 은, 압력 제어기 및 압력 제어기의 하류 (downstream) 에 연결되는 속도 제어기를 포함하는 제어기 디바이스에 입력 변수들로서 공급되고, 압력 제어기는 설정포인트 액츄에이터 속도 값 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}) 을 출력하고, 설정포인트 액츄에이터 속도 값 (ω_Akt,Setp) 및 실제 액츄에이터 속도 값 (ω_Akt) 이 속도 제어기에 입력 변수들로서 공급된다.

압력 제어기는 제 1 설정포인트 액츄에이터 속도 값 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}) 을 출력하고, 제 2 설정포인트 액츄에이터 속도 값 (ω_{Akt,Setp,DR,FFW}) 은 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 으로부터 결정되며, 속도 제어기에 대한 설정포인트 입력 액츄에이터 속도 값 (ω_Akt,Setp) 은 제 1 및 제 2 설정포인트 액츄에이터 속도 값들 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}, ω_{Akt,Setp,DR,FFW}) 에 기초하여 결정되는 것이 또한 바람직하다.

제 1 및 제 2 설정포인트 액츄에이터 속도 또는 액츄에이터 회전 속도 값들 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}, ω_{Akt,Setp,DR,FFW}) 은 가산되어 신호 (ω_Akt,Setp) 를 형성한다. 가능한 가중 (weighting) 은 이들 신호들을 생성하는 기능 블록들에서 수행된다.

본 발명에 따른 방법은, 차량 운전자에 의해서 또는 아니면 차량 운전자와 독립적으로 "브레이크-바이-와이어" 동작 모드로서 지칭되는 것에서 제어될 수 있고 "브레이크-바이-와이어" 동작 모드에서 바람직하게 동작되며 차량 운전자에 의한 동작만이 가능한 적어도 하나의 폴백 (fallback) 동작 모드에서 동작될 수 있는 차량용 브레이킹 시스템에서 이롭게 수행된다.

휠 브레이크 또는 휠 브레이크들은 바람직하게는 압력 공급 디바이스의 압력 챔버에 유압적으로 연결된다. 압력 챔버로부터 토출된 압력 매체 (medium) 체적은 따라서 직접 휠 브레이크 또는 브레이크들 내로 변위된다. 하나의, 특히 각각의, 휠 브레이크 및 압력 챔버 사이에 배열되어 휠 브레이크가 압력 챔버로부터 유압적으로 연결해제될 수 있는 적어도 하나의 전기적으로 제어가능한 유입 밸브 (inlet valve) 가 존재한다.

휠 브레이크, 특히 각각의 휠 브레이크는 예를 들어 전기적으로 제어가능한 유출 밸브 (outlet valve) 를 통해 브레이크 유체 저장 용기 (brake fluid reservoir container) 에 바람직하게 연결될 수 있다.

실린더-피스톤 장치의 유압 챔버가 브레이크 유체 저장 용기에 연결되거나 연결될 수 있는 것이 또한 바람직하다.

본 발명은 또한 청구항 제 10 항에서 청구된 제어 디바이스에 그리고 청구항 제 12 항에서 청구된 자동차용 브레이킹 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 이점은, 압력 공급 디바이스에서 그리고 따라서 휠 브레이크 또는 브레이크들에서 미리정의된, 특히 낮은 또는 중간의, 설정포인트 압력 값의 향상된 (보다 빠른) 조정이다. 본 발명의 추가적인 이점은, 휠 브레이크 또는 브레이크들의 큰 브레이크 라이닝 클리어런스들 (brake lining clearances) 이 더 잘 고려된다는 사실이다.

본 발명의 추가적인 바람직한 실시형태들은 종속 청구항들 및 도면들에 기초한 이하의 상세한 설명에서 발견될 수 있다.
도면들에서 각각의 경우에서 개략적으로 도시한다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 예시적인 브레이킹 시스템의 기본적 회로도를 나타낸다.
도 2 는 브레이킹 시스템을 제어하는 방법을 수행하기 위한 제어 디바이스를 나타낸다.
도 3 은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 예시적인 제어 디바이스를 나타낸다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시형태를 나타낸다.
도 5 는 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시형태를 나타낸다.
도 6 은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시형태를 나타낸다.

본 발명에 따른 방법은 바람직하게는, 능동적 (active), 외부에서 작동되는 브레이킹 시스템에서 전기 모터에 의해 구동되는 피스톤의 수단에 의해 미리정의된 설정포인트 압력들의 향상된 (보다 신속한) 조정을 위한 제어 개념에 관한 것이다. 특히, 비교적 낮은 및 중간의 압력 요건들의 경우에서 압력 구축 동역학 (pressure buildup dynamics) 에서의 향상이 여기서 고려된다. 또한 제시되는 개발은 압력 구축 동역학을 향상시킬 때 큰 브레이크 라이닝 클리어런스들을 특히 고려하는 것을 다룬다.

도 1 은 유압식으로 브레이킹되는 차량의 제어된 휠에 대한 능동적 브레이킹 시스템의 단순화된 원리를 나타낸다. 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 능동적, 외부에서 작동가능한 브레이킹 시스템에서 수행되고, 이 브레이킹 시스템에서, 운전자는 예를 들어 브레이크 페달 이동에 의해 압력 요청을 만들고, 상기 압력 요청은 예를 들어 전기 모터 또는 액츄에이터 (1), 적합한 기어 메커니즘 (2), 및 유압 챔버 (4) 에 구속되는 피스톤 (3) 을 포함하는 압력 공급 디바이스 (50) 를 이용하여 전자적으로 구현되고, 피스톤 (3) 은 레스트 포지션 (15) 으로부터 포지션 (14) 으로의 이동 (X_Akt) 에 의해 움직이고, 그 결과로서, 브레이크 유체의 특정 체적이 압력 챔버 (4) 로부터 라인 (5) 및 초기에 개방된 유입 밸브 (6) 를 통해 브레이크 라인 (8) 으로, 그리고 따라서 휠 브레이크 (9) 내로 변위된다. 따라서, 브레이크 라이닝 클리어런스가 극복된 후에, 브레이크 압력이 휠 브레이크 (9) 에서 생성된다. 피스톤 (3) 이 레스트 포지션 (15) 의 방향으로 다시 역으로 이동되어 브레이킹 압력 감소가 발생할 수 있다. 하지만, 예를 들어 ABS 제어의 경우에서, 요구되는 바와 같은 신속한 브레이킹 압력 감소는, 특정 시간 동안 유출 밸브 (7) 가 개방되고 유입 밸브 (6) 가 폐쇄되어 밸브 조합 (6, 7) 에 의해 또한 가능하다. 브레이크 유체는 그 다음 휠 브레이크 (9) 로부터 흘러나와서 라인 (8) 을 경유하여 유출 밸브 (7) 를 통과하고 따라서 라인 (10) 을 경유하여 브레이크 유체 용기 (11) 로 흐른다. 압력을 감소시키기 위한 이러한 조치는, 압력 챔버 (4) 가 복수의 휠 브레이크들에 대해 병행하여 기능할 때 특히 적절하다.

또한, 예를 들어 측정 디바이스 (31) 가 제공되고, 이 측정 디바이스에 의해, 액츄에이터 (1) 및 따라서 압력 공급 디바이스 (50) 의 피스톤 (3) 의 포지션 또는 배향 또는 로케이션의 특성인 압력 공급 디바이스 (50) 의 포지션이 검출된다. 측정 디바이스 (31) 는 예를 들어 전기 모터 (1) 의 로터 (rotor) 배향 각도 또는 회전-병진 기어 메커니즘의 스핀들 (spindle) 포지션 또는 그 외에 피스톤 (3) 의 그것의 레스트 포지션 (15) 으로부터의 이동 (X_Akt) 을 검출할 수 있다. 대안적으로, 압력 공급 디바이스 (50) 의 포지션은 또한 예를 들어 모델 (model) 에 기초하여 다른 변수들로부터 결정될 수 있다.

또한, 예를 들어 압력 측정 디바이스 (32) 가 제공되고, 이 압력 측정 디바이스에 의해, 실제 압력 (P_V,act), 즉, 압력 공급 디바이스 (50) 의 압력 챔버 (4) 에서의 압력이 측정된다.

안전상의 이유로 그리고 고장들의 신속한 검출들을 이유로, 측정 변수 (X_akt) 및/또는 측정 변수 (P_V,act) 는 유리하게 중복적으로 결정된다. 이 목적을 위해, 대응하는 측정 디바이스 (31, 32) 는 본질적으로 안전한 설계의 것일 수 있고 또는 2 개의 중복성 측정 디바이스들이 대응하여 제공될 수 있다.

기본적으로, 도 1 에서 도시된 브레이킹 시스템은 복수의 라인들 (5) 이 휠 회로들로 유도되는 점에서 임의의 원하는 수의 휠 브레이크들 (9) 로 확장될 수 있고, 여기서, 각각의 휠 회로는 바람직하게는 개별 밸브 쌍 (6, 7) 을 갖는다.

안전 상의 이유들로 인해 시스템의 다수의 회로들을 형성하기 위해, 복수의 피스톤들 (3) 및 복수의 압력 챔버들 (4) 이 제공될 수 있다. 승용차의 경우, 듀얼 회로 (dual circuit) 가 적절하고, 여기서, 각 경우에서 2 개의 휠 브레이크들이 2 개의 압력 챔버들 중 하나에 연결된다.

도 1 에서의 시스템의 단순화된 도시에 비해 예를 들어 밸브들의 선택의 면에서 본 원리의 수많은 개선들 및 상이한 실시형태들을 상상할 수 있다. 예를 들어, 마스터 브레이크 실린더는 또한 유압 챔버 (4) 와 휠 브레이크 또는 브레이크들 (9) 사이에 배열될 수 있고, 그 결과로서, 압력 챔버 (4) 에서 생성된 압력은 예를 들어 작동 디바이스에서 유압적 중간 공간 (hydraulic intermediate space) 에 공급되고, 그 결과로서, 마스터 브레이크 실린더가 작동된다.

본 발명은 압력 챔버 (4) 에서 적합한 압력들을 설정하는 목적에 관련된다.

운전자가 브레이크 페달의 작동에 의해 자동차의 모든 휠들에 대해 일반적인 브레이킹 압력을 요청할 때마다, 또는, 압력 요청이 보조 기능 ACC (adaptive cruise control), HSA　(hill start assist), HDC (hill descent control) 등에 의해 이루어지는 경우에, 또는 예를 들어 ABS (anti-lock braking system), TCS (traction control system) 또는 ESP (electronic stability program) 와 같은 특별한 휠-특정 브레이크 제어 기능이 활성화되는 경우에, 제어 방법을 이용하여 미리정의된 압력 또는 압력 프로파일 (profile) 을 설정할 필요성이 발생한다.

모든 경우들에서, 가장 높은 브레이킹 압력 요청을 갖는 휠이 필요한 압력을 신뢰가능하게 공급받을 수 있도록 압력 챔버 (4) 의 압력이 유리하게 설정되어야 한다. 설정될 압력 또는 압력 프로파일의 동역학에 관하여, 액츄에이터 (1) 의 이용가능한 동역학의 범위 내에서, 이루어지는 압력 요청과 입장 압력 챔버 (4) 에서 설정되는 압력 사이의 가장 짧은 가능한 시간 지연이 목표로 된다. 이것은, 특히, 액츄에이터 (1) 가 압력 요청의 시작 시에 그것의 레스트 포지션 (15) 에 위치되고 따라서 요청된 압력을 설정하기 위해 먼저 브레이크 라이닝 클리어런스를 극복해야만 하는 경우에도 적용된다. 이러한 상황에서, 예를 들어 브레이크 디스크에 브레이크 라이닝들을 적용하기 위해, 압력 챔버 (4) 의 밖에서 휠 브레이크들 내로, 이용되는 휠 브레이크 (9) 의 그리고 설정 브레이크 라이닝 클리어런스들의 사이즈에 의존하여 액츄에이터는 먼저 체적에 대해 강제한다. 하지만, 이러한 프로세스 동안, 브레이킹 압력은 휠 브레이크들 (9) 에서 아직 구축되지 않는다. 특히 가능한 한 양호한 응답 거동 (response behavior) 에 대한 요청을 고려함으로써, 낮은 압력 요청들의 경우에도, 이용가능한 액츄에이터 동역학의 범위 내에서 가능한 한 신속한 압력 구축을 실현하기 위한 요청이 또한 (설정된 클리어런스의 사이즈와 독립적으로) 여기서 발생한다.

요청된 입장 압력을 설정하기 위한 제어 거동에 관하여, 이것은, 압력 제어에 대해, 압력 요청을 실시하는 것과 고려 하의 휠 브레이크들에서의 압력 구축의 시작 사이의 시간이 가능한 한 짧도록 하는 조치들을 제공할 필요가 있는 것을 의미한다. 이것은, 특히, 낮은 내지 중간 압력 레벨에 대한 신속한 압력 구축 요청들에 적용된다. 선형 제어기 접근법이 이용될 때, 선형 액츄에이터의 전체 이용가능 동역학이 이 설정포인트 압력 범위에서 이용되지 않는 경우가 있을 수도 있다.

요청된 압력 또는 압력 프로파일을 설정하기 위한 제어 디바이스 (200) 의 기본 구조는 도 2 에 도시된다. 그것은 압력 제어기 (20) 를 도시하고, 그 압력 제어기에 액츄에이터 속도 제어기 (유리하게는 엔진 회전 속도 제어기) (21) 가 추가적인 회로 엘리먼트들 (23-25) 의 중간 연결을 통해 종속된다. 이러한 상황에서, 현재 존재하는 실제 압력 값 (P_V,act) 으로부터 요청된 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 의, 차감 엘리먼트 (19) 에서 수행되는, 차감의 결과 ΔP_V 가 압력 제어기 (20) 에 공급된다. 압력 제어기 (20) 의 출력 변수는 액츄에이터 회전 속도에 대한 설정포인트 값 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}) 이고, 이것은 미리정의된 최소 및 최대 액츄에이터 회전 속도 값들 (ω_Min,ω_Max) 를 고려하면서 입력 변수로서 회전 속도 제어기 (21) 에 전송된다. 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 은 이전 섹션들에서 설명된 요청들에 기초하여 발생한다. 실제 압력 값 (P_V,Act) 은 바람직하게는 압력 센서 (도 1 에서의 32) 에 의해 측정된다. 이 압력 센서 (32) 는 압력 챔버 (4) 의 유출구에서의 압력을 감지한다. 여기서, 신속한 압력 구축들의 경우에 발생하는, 압력 챔버 (4) 와 휠 브레이크들 (9) 사이에 위치된 밸브들 (예를 들어, 6) 에서 발생하는 동적 압력들이 특히 결과로서 또한 측정되는 것에 유의하여야 한다.

비례적으로 능동적인 제어기 (P 제어기) 가 통상적으로 제어기 전송 거동으로서 충분하다. 압력 제어기 동역학을 증가시키기 위해, 예를 들어 속도 파일롯 (pilot) 제어부 (22) 가 제공된다. 후자는 압력 제어기 (20) 의 설정포인트 액츄에이터 회전 속도 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}) 에 추가적인 컴포넌트 (ω_{Akt,Setp,DR,FFW}) 를 중첩하는 설정포인트 압력 속도를 (시간에 대해) 미분하고 이득 팩터 (gain factor) (Κ_p) 로 가중함으로써 (ω_{Akt,Setp,DR,FFW} = Κ_p * P_V,Setp/dt) 요청된 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 으로부터 결정한다. 2 개의 설정포인트 회전 속도 컴포넌트들은 가산기 엘리먼트 (23) 에서 함께 가산되고 제한 함수부 (24) 에 공급되어 최소 또는 최대 허용가능 설정포인트 회전 속도 (ω_Min, ω_Max) 로 제한된다. 압력 제어기 (20, 24) 의 출력 변수는 엔진 회전 속도 (ω_Akt,Setp) 에 대한 설정포인트 값이고, 이는 회전 속도 제어기 (21, 25) 에 입력 변수로서 전송된다.

제한된 설정포인트 액츄에이터 회전 속도 값 (ω_Akt,Setp) 은 설정포인트 액츄에이터 회전 속도 값 차분 (Δω_Setp) 을 형성하기 위해 추가적인 감산 엘리먼트 (25) 에서 실제 액츄에이터 회전 속도 값 (ω_Akt) 과 비교된다. 설정포인트 액츄에이터 회전 속도 값 차분 (Δω_Setp) 은 전술한 회전 속도 제어기 (21) 에 입력 변수로서 공급되고, 그것의 출력 변수는 액츄에이터에 의해 인가될 토크 (torque) 의 설정포인트 값 (M_{Akt,Setp,Ctrl}) 에 대응한다. 설정포인트 토크 값 (M_{Akt,Setp,Ctrl}) 은 제 2 제한 모듈 (26) 에서 최소 또는 최대 허용가능 토크 값 (M_min, M_max) 으로 최종적으로 제한되고, 전기 모터에 대한 설정포인트 토크 값 (M_Akt,Setp) 을 제공한다. 통상적으로 비례-적분 (proportional-integrating) (PI) 을 갖는 회전 속도 제어기에 대한 추가적인 입력 변수는 액츄에이터의 실제 회전 속도 (ω_Akt) 이고, 이것은 예를 들어 통신 목적들을 위해 측정 장비의 수단에 의해 이용가능한 액츄에이터 포지션 (X_Akt) (도 1 에서의 측정 디바이스 (31)) 으로부터 바람직하게 획득된다.

압력 제어 시에 분열적인 방식으로 작용하는 그리고 진동들을 회피하기 위한 전술한 동적 압력들은 압력 제어기의 다소 조심스러운 조정을 초래한다. 압력 제어기에 대해 아무런 제한 함수도 활성이지 않은 한, 그것은 그것의 선형 범위에서 동작되고, 이는 작은 제어 에러들이 또한 오직 작은 설정포인트 회전 속도들을 야기하는 결과를 갖는다. 양자 모두의 경우들에서, 선형 액츄에이터 (50) 의 전체 이용가능한 동역학들이 따라서 특히 작동되지 않는 상태로부터 중간 압력 레벨에 대해 존재하는 낮은 것으로의 신속한 압력 구축 요청들에 대해 이용되지 않는다.

도 3 은 전술한 불리한 점들을 극복하고 제어 거동을 상당히 향상시키는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 예시적인 제어 디바이스 (201) 를 나타낸다.

예를 들어, 센서에 의해 감지되는 실제 압력 (P_V,Act) 은 압력 제어를 위한 실제 압력 값으로서 기본적으로 고려되지 않고 대신에 획득된 값 (P_V,Dach) 이 이용된다. 예를 들어, 모듈에서의 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 압력 정보의 계산을 위해 결정된다 (블록 40).

예를 들어, 다음의 관계가 압력 신호 (P_V,Dach) 에 대해 적용된다:

P_V,Dach= (1-λ)_* P_V,Act+ λ * P_V,Model (1)

실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 2 개의 압력 신호들 (P_V,Act 및 P_V,model) 의 팩터 λ (λ=0, .., 1) 에 의해 가중된 가산으로부터 획득되고, 여기서, 하나의 신호는 이미 언급된 측정된 압력 신호 (P_V,Act) 를 나타낸다. 제 2 신호 (P_V,Model) 는 측정된 이동 (X_Akt) 에 기초하여 획득되는 계산된 모델 압력이고, 여기서, 압력 공급 디바이스 (50) 의 포지션 (X_Akt) 상에서의 실제 압력 (P_V,Act) 의, 브레이킹 시스템을 특성화하는, 종속성을 나타내는, 정적 특성 곡선 또는 함수 (f(X_Akt)) 는 모델로서 계산된다. 가중 팩터 λ 에 의해, (실제 압력 값 (P_V,Dach) 의 형태의) 어느 신호 컴포넌트가 압력 제어부에 어떤 강도로 공급되는지가 결정된다.

예를 들어, (미리정의된) 특성 곡선 P_V,Model = f(X_Akt) 은 미리정의된 제한 값 X₀ 에 대해 제로와 동일하고 (즉, X_Akt≤X₀ 에 대해, P_V,Model = 0), 그 다음, X_Akt 가 점점 더 커짐에 따라 증가한다.

가중 팩터 λ 는 요청된 설정포인트 압력 (P_V,Setp) 의 함수로서 그리고 유리하게는 추가적으로, 설정포인트 압력 (P_V,Setp) 의 시간 미분에 의해 획득되는, 요청된 설정포인트 압력 구배 (dP_V,Setp/dt) 의 함수로서 획득된다.

이어지는 문장에서는, 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시형태가, 특히 가중 팩터 λ 의 예시적인 결정이 설명된다.

설정포인트 압력 (P_V,Setp) 이 제 1 미리정의된 압력 값 (P₂) 보다 높은 경우에 (P_V,Setp>P₂), 제어는 항상 실제 압력 (P_V,Act) 센서 신호로, 즉, 가중 팩터 λ 는 제로 (λ = 0) 이고, P_V,Dach = P_V,Act 로 실행된다.

설정포인트 압력 (P_V,Setp) 이 제 1 미리정의된 압력 값 (P₂) 이하인 경우에 (P_V,Setp≤P₂), 요청된 설정포인트 압력 프로파일 dP_V,Setp/dt 이 추가적으로 고려된다.

설정포인트 압력 프로파일 dP_V,Setp/dt 이 미리정의된 제 2 임계치 (S₂) 를 초과하는 경우에 (dP_V,Setp/dt>S₂), 따라서, λ = 1 이 되고 압력 제어가 전술한 모델 변수 (P_V,Model) 에 의해 제어 에러를 형성하도록 적용된다.

P_V,Act 로부터 P_V,Model 로의 (또는 다른 주위 길로의) 가파른 천이들을 회피하기 위해, 팩터 λ 에 대해 중간 값들이 또한 미리정의된다.

모듈 (40) 에서 구현될 수 있는 가중 팩터 λ 를 결정하는 예시적인 실시형태에 대한 정확한 상세한 내용들은 도 4 에서 도시된다. 여기서, 제 1 파라미터 λ₁ 가 설정포인트 압력 (P_V,Setp) 의 함수로서 미리정의된 특성 곡선에 기초하여 블록 (42) 에서 결정된다. 블록 43 에서, 제 2 파라미터 λ₂ 가 설정포인트 압력 미분 dP_V,Setp/dt 의 함수로서 추가적인 미리정의된 특성 곡선에 기초하여 결정된다. 가중 팩터 λ 는 2 개의 파라미터들 λ₁ 및 λ₂ 의 곱으로서 (λ = λ₁ * λ₂) 블록 44 에서 결정된다. 블록 45 에서, 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 가중 팩터 λ 및 식 (1) 에서의 관계에 기초하여 계산된다.

설정포인트 압력 (P_V,Setp) 이 제 1 미리정의된 압력 값 (P₂) 보다 높은 경우에 (P_V,Setp> P₂), λ₁ = 0 이 적용되고, 따라서, (λ₂ 와 독립적으로) λ = 0 이다. 설정포인트 압력 (P_V,Setp) 이 제 2 미리정의된 압력 값 (P₁) 이하인 경우에, λ₁ = 1 이 적용된다. 압력 값들 P₁ 및 P₂ 사이의 설정포인트 압력 값들 (P_V,Setp) 에 대해, λ₁ 은 예를 들어 P_V,Setp 과 함께 선형적으로 감소한다. 설정포인트 압력 프로파일 dP_V,Setp/dt 가 미리정의된 제 1 임계치 (S₁) 에 미치지 못하는 경우 (즉, 오직 낮은 압력 구축이 요청되는 경우), λ₂ = 0 이 적용되고, 따라서 λ = 0, 즉, 실제 압력 (P_V,Act) 센서 신호로 제어가 실행된다. 설정포인트 압력 프로파일 dP_V,Setp/dt 가 미리정의된 제 2 임계치 (S₂) 를 초과하는 경우 (즉, 매우 신속한 압력 구축이 요청되는 경우), λ₂ = 1 이 적용된다. 작은 설정포인트 압력들 (P_V,Setp) (즉, P_V,Setp < P₁) 에 대해, λ = 1 (최대 값) 이 그러면 적용되고, 즉, 제어는 모델 신호 (P_V,Model) 로 수행되고, 그 결과로서, 동적 효과들에 의해 영향을 받는 (너무 큰) 측정된 실제 압력들 (P_V,Act) 은 압력 제어에 영향을 미치지 않는다. 가중 팩터 λ 의 획득 동안 바람직하지 않은 가파른 천이들을 회피하기 위해, 파라미터들 λ₁ 및 λ₂ 에 대한 따라서 팩터 λ 에 대한 중간 값들이 (P_V,Setp 에 대해) P₁ 및 P₂ 사이 또는 (P_V,Setp/dt 에 대해) S₁ 및 S₂ 사이의 범위에서 획득된다.

압력 값 (P₂) 은 예를 들어 수십 바 (bar) 일 수 있다. 임계치 (S₂) 는 예를 들어 1 또는 수백 bar/sec 의 범위에 있을 수 있다.

요청된 설정포인트 압력 프로파일 (dP_V,Setp/dt) 은 블록 41 에서 결정된다. dP_V,Setp/dt 를 결정하는 예시적인 방법은 도 5 에 도시된다. 요청된 설정포인트 압력 프로파일 (dP_V,Setp/dt) 은 바람직하게는 미분 필터 를 이용하여 획득되고 (블록 41b), 여기서, 상승 제한 함수 (선택적 블록 (41a)) 가 유리하게 추가적으로 도입되고, 그 결과로서, 압력 요청 (P_V,Setp) 에 대한 단차 형상의 변화들이 유한 설정포인트 압력 구배 dP_V,Setp/dt 를 초래한다. 블록 (41a) 에서, 단차 형상의 압력 요청 (P_V,Setp) (시간 t 의 함수로서 우측 도 (P_V,Setp) 에서의 연속적인 선) 은 예를 들어 선형 상승 (시간 t 의 함수로서 우측 도 (P_V,Setp) 에서의 점선) 을 갖는 압력 요청 (P_V,Setp) 으로 변환된다.

기술된 조치들의 결과로서, 느린 압력 요청들의 경우에, 압력 제어는 항상 측정된 압력 센서 신호로 동작하는 한편, 신속한 압력 요청들의 경우에, 그것은 초기에 모델 신호를 이용하여 어떤 압력 레벨까지 제어되고, 센서 신호는 오직 정적 타겟 압력을 조정하기 위해서만 이용되며, 그 결과로서, 압력 제어의 정상-상태 정확성이 다시 달성된다.

모델 신호 (P_V,Model) 로부터 측정된 압력 값 (P_V,Act) 으로의 압력 제어 신호 (P_V,Dach) 의 천이는, 예를 들어 도 4 에 도시된 배열에 따라 획득되는 가중 팩터 λ 에 의해 정의된다. 그 결과로서, 특히, 압력 제어 시에 분열적인 방식으로 작용들에 영향을 미치는 시작부에서 언급된 동적 압력들의 영향은 최소화되고, 이는 압력 구축 동역학에서의 증가를 야기한다. 또한, 이 덕분에, 압력 제어기의 파라미터화는 향상된 제어 거동에 관하여 상당히 보다 강하게 수행될 수 있다.

향상된 응답 거동에 대해, 특히 증가된 브레이크 라이닝 클리어런스를 갖는 휠 브레이크들이 사용될 때, 이 클리어런스를 보다 빨리 극복하기 위해, 도 2 에서 도시된 제어기 구조의 추가적인 확장이 바람직하게 사용되고, 이 확장은 속도 파일롯 제어의 확장에 관련되고, 도 3 에서 점선으로 도시된다 (블록 (22a) 및 연결들). 설정포인트 압력 구배에 기초하여 획득되는 이미 언급된 파일롯 제어 회전 속도 (ω_{Akt,Setp,DR,FFW}) (블록 22) 에 추가하여, 예를 들어 극복될 클리어런스 (X_L) 의 사이즈에 의존하는 예를 들어 파일롯 제어 변수로서 추가적인 엔진 회전 속도 컴포넌트 (ω_add) 가 제공된다 (블록 (22a)). 이 추가적인 엔진 회전 속도 컴포넌트 (ω_add) 는 클리어런스 (X_L) 가 아직 극복되지 않은 한, 파일롯 제어 회전 속도 (ω_{Akt,Setp,DR,FFW}) 의 요청된 압력 구축의 경우에 부가적으로 중첩된다. 현재 측정된 액츄에이터 이동 (X_Akt) 의 함수로서 엔진 회전 속도 컴포넌트 (ω_add) 의 특성 곡선이 도 6 에 도시된다. 제한 값 (X_L) 은 기초로서 사용되는 모델의 포지션 제한 값 (X₀) 에 유리하게 대응한다 (상기 특성 곡선 P_V,Model=f(X_Akt) 참조). 추가적인 회전 속도 컴포넌트 (ω_add) 의 사이즈가 또한 요청된 설정포인트 압력 구배 dP_V,Setp/dt 의 함수로서 (추가적으로) 미리정의될 수 있다.

Claims

유압 챔버 (4) 를 갖는 실린더-피스톤 장치를 포함하는 전자적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스 (50) 에 의해 작동될 수 있는 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크 (9) 를 포함하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법으로서,
상기 실린더-피스톤 장치의 피스톤은 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 의해 변위될 수 있고 그 결과로서 상기 유압 챔버 (4) 에서의 미리 정의된 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 이 조정될 수 있으며,
상기 압력 공급 디바이스 (50) 의 포지션 (X_Akt) 이 검출되고 (31),
상기 압력 공급 디바이스 (50) 의 실제 압력 (P_V,Act) 은 측정 디바이스 (32) 에 의해 결정되며,
상기 방법은,
상기 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 대한 조작된 변수들 (ω_Akt,Setp, M_Akt,Setp) 은 상기 미리 정의된 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 및 실제 압력 값 (P_V,Dach) 에 기초하여 형성되고, 상기 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 상기 실제 압력 (P_V,Act) 의, 그리고 상기 압력 공급 디바이스의 현재 포지션 (X_Akt) 으로부터 계산된 모델 압력 (P_V,Mod) 의 가중된 가산에 의해 상기 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 의 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 상기 미리 정의된 설정포인트 압력 값의 시간 미분 (dP_V,Setp/dt) 의 함수로서 결정 또는 선택되는 (40, 43) 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가중된 가산에 대한 가중 팩터 (λ) 는 상기 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 의 함수로서 결정되는 (42) 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 가중된 가산에 대한 상기 가중 팩터 (λ) 는 상기 미리 정의된 설정포인트 압력 값의 시간 미분 (dP_V,Setp/dt) 의 함수로서 결정되는 (43) 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 이 미리 정의된 압력 임계 값 (P₂) 을 초과하는 경우에, 상기 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 상기 실제 압력 (P_V,Act) 과 동일한 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 이 미리 정의된 압력 임계 값 (P₂) 미만인 경우에, 상기 미리 정의된 설정포인트 압력 값의 시간 미분 (dP_V,Setp/dt) 은 미리 정의된 임계 값 (S₁, S₂) 과 비교되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 미리 정의된 설정포인트 압력 값의 시간 미분 (dP_V,Setp/dt) 이 미리 정의된 임계 값 (S₂) 을 초과하는 경우 및 상기 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 이 미리 정의된 제 2 압력 임계 값 (P₁) 미만인 경우에, 상기 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 상기 모델 압력 (P_V,Mod) 과 동일한 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 모델 압력 (P_V,Mod) 은, 상기 압력 공급 디바이스 (50) 의 상기 포지션 (X_Akt) 상에서 상기 실제 압력 (P_V,Act) 의, 상기 브레이킹 시스템을 특성화하는, 종속성을 나타내는 미리 정의된 특성 곡선 또는 함수 (f(X_Akt)) 에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 및 상기 실제 압력 값 (P_V,Dach) 은 하류에 연결된 속도 제어기 (21) 를 갖는 압력 제어기 (20) 에 공급되며,
속도 파일롯 제어기 (22a) 가 제공되고, 상기 속도 파일롯 제어기의 출력 변수 (ω_add) 는 상기 압력 공급 디바이스 (50) 의 상기 현재 포지션 (X_Akt) 의 함수로서 결정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템을 제어하는 방법.
실제 압력 값 (P_V,Dach) 및 미리 정의된 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 의 함수로서 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 대한 조작된 변수들 (ω_Akt,Setp, M_Akt,Setp) 을 형성하는 제어 디바이스 (201) 로서,
상기 제어 디바이스는 압력 제어기 (20) 및 상기 압력 제어기의 하류에 연결된 속도 제어기 (21) 를 가지며, 설정포인트 액츄에이터 속도 값 및 실제 액츄에이터 속도 값 (ω_Akt) 을 나타내는 상기 조작된 변수 (ω_Akt,Setp) 가 상기 속도 제어기 (21) 에 입력 변수들로서 공급되고,
상기 제어 디바이스는, 제 1 항에 기재된 바와 같이 상기 실제 압력 값 (P_V,Dach) 을 결정하고 그것을 상기 압력 제어기 (20) 에 공급하는 수단 (40) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스 (201).
제 10 항에 있어서,
상기 압력 제어기 (20) 는 제 1 설정포인트 액츄에이터 속도 값 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}) 을 출력하고, 제 2 설정포인트 액츄에이터 속도 값 (ω_{Akt,Setp,DR,FFW}) 은 상기 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 의 시간 미분으로부터 결정되며 (22), 제 3 설정포인트 액츄에이터 속도 값 (ω_add) 은 적어도 상기 압력 공급 디바이스 (50) 의 상기 포지션 (X_Akt) 으로부터 결정되고 (22a), 상기 속도 제어기 (21) 에 대한, 상기 설정포인트 액츄에이터 속도 값을 나타내는 상기 조작된 변수 (ω_Akt,Setp) 는 제 1, 제 2 및 제 3 설정포인트 액츄에이터 속도 값들 (ω_{Akt,Setp,DR,Ctrl}, ω_{Akt,Setp,DR,FFW}, ω_add) 에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 디바이스 (201).
적어도 하나의 유압식으로 작동가능한 휠 브레이크 (9) 를 포함하는 자동차용 브레이킹 시스템으로서,
상기 브레이킹 시스템은, 상기 휠 브레이크 (9) 를 작동시키기 위한 전자적으로 제어가능한 압력 공급 디바이스 (50) 를 가지고, 상기 압력 공급 디바이스 (50) 는 유압 챔버 (4) 를 갖는 실린더-피스톤 장치를 포함하며, 상기 실린더-피스톤 장치의 피스톤 (3) 은 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 의해 변위될 수 있고,
상기 브레이킹 시스템은, 상기 압력 공급 디바이스 (50) 의 실제 압력 (P_V,Act) 을 결정하기 위한 측정 디바이스 (32) 를 가지고, 상기 압력 공급 디바이스 (50) 의 포지션 (X_Akt) 을 직접적으로 또는 간접적으로 결정하는 수단을 가지고, 상기 전기기계식 액츄에이터 (1) 를 제어하기 위한 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛을 가지며,
상기 자동차용 브레이킹 시스템은,
상기 전자적 개방-루프 및 폐쇄-루프 제어 유닛 (33) 이 제 10 항에 기재된 제어 디바이스 (201) 를 포함하고, 상기 제어 디바이스는 실제 압력 값 (P_V,Dach) 및 상기 미리 정의된 설정포인트 압력 값 (P_V,Setp) 의 함수로서 상기 전기기계식 액츄에이터 (1) 에 대한 조작된 변수들 (ω_Akt,Setp, M_Akt,Setp) 을 형성하며, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하는 수단 (40) 이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 브레이킹 시스템.