DSC3 장착과 함께, 96/09에 BMW는 자동차 부문에서 사용되는 가장 현대적인 다이내믹 컨트롤(동적 주행 제어) 시스템을 도입하였다.
이 컨트롤 시스템으로 불안정 (예를 들면, 슬립하는 자동차)을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
이 요구사항에 맞추기 위해서는, 차량의 길이방향 동적상태와 가로방향 동적상태를 정확하게 포착해야 한다. 이를 위해 4개의 휠 회전속도센서와 조향각 센서 외에 그 밖에 다음과 같은 센서들이 필요하다:
회전율 센서는 조향각 센서에 의해 탐지된 규정곡선으로부터의 약간의 편차도 알려줄 수 있는 상태에 있어야 한다.
횡가속도 센서는 회전하지 않으면서, 궤적을 이탈하는, 즉 차량의 가로방향 슬립을 감지한다.
압력 센서는 운전자에 의해 형성된 브레이크 압력을 측정한다.
이들 정보와 4개 휠의 회전 속도, 차량 주행속도, 그리고 여러가지 엔진 데이터와 변속기 데이터로, DSC3-컨트롤 유닛은 운전자의 요구 (조향각)에 상응하지 않는 주행상태를 감지하고, 도로 상태와 관련하여 판단을 내릴 수 있다.
이들 데이터로부터, DSC3-컨트롤 유닛은 필요한 브레이크 간섭의 장소, 지속시간, 그리고 강도는 물론이고 차량의 오버 스티어링 특성 또는 언더 스티어링 특성을 수 밀리초(1/1000) 내에 계산해낸다.
DSC3-컨트롤 유닛은 4개의 라인을 통해 전압을 공급받는다:
핀-번호 |
신호 |
|---|---|
1 |
12 V-전원 (단자 87) |
51 |
12 V-전원 (단자 30) |
28, 29 |
접지 (단자 31) |
지침
"점화 ON"시에는 DME-메인 릴레이를 통해 핀-번호 1에 (+) 전원이 즉시 ON되지만, "점화 OFF"시에는 대략 5초 후에 OFF (DME-컨트롤 유닛에 의한 스위치 OFF 지연)된다.
DSC3-컨트롤 유닛은 CAN-버스를 통해 DME, EML 그리고 AGS 컨트롤 유닛들과 연결되어 있다. 추가로 조향각 센서 또한 이 버스에 연결되어 있다.
이들 컨트롤 유닛은 다음과 같이 다양한 데이터를 텔레그램 형태로 CAN-버스를 통해 지속적으로 교환한다:
AGS-컨트롤 유닛은 구동 토크를 계산하기 위해, 현재 들어가 있는 기어단 (기어 비)을 DSC3-컨트롤 유닛에 송신한다.
이를 통해 DSC3은 낮은 마찰계수를 인지하고, 불쾌하게 지속되는 상/하단 왕복변속을 피하기 위하여 낮은 단으로의 변속을 방지한다.
낮은 마찰계수로 발진시, DSC3-컨트롤 유닛은 CAN-버스를 통해 변속기 매니지먼트에, 곧바로 2단 기어를 넣도록 요구한다.
DSC3-컨트롤 유닛은 자기진단 기능을 가지고 있다. 발생된 고장은 불휘발성-메모리에 수록되며, 고장진단을 위해 판독될 수 있다.
다음과 같은 진단 기능이 실현되었다:
중요!
DSC3-컨트롤 유닛은 불휘발성 폴트메모리를 갖추고 있다. 보증수리의 경우, 테스트 코드를 인쇄하고, 폴트메모리는 삭제하지 않는다!
DSC3은 2개의 인디케이터 램프를 가지고 있다. 이 램프들은
DSC3은 이 2개의 인디케이터 램프로 시스템의 상태와 시스템 오류를 계기판에 표시하여 운전자에게 알린다.
점화 (단자 15)를 ON한 상태에서, 2개의 인디케이터 램프가 작동되며, 컨트롤 유닛의 기능을 점검한다. 컨트롤 유닛-자기진단에서 어떠한 고장도 인지되지 않으면, 2개의 인디케이터 램프는 약 2초 후에 소등된다.
ABS가 작동 가능한 상태에 있을 때, 안전등은 소등된다.ABS-시스템에서 ABS의 작동을 정지시키는 고장이 컨트롤 유닛에 의해 인지되면, ABS-안전등이 점등되어 시스템의 고장을 알린다.
이전의 ABS-시스템에 비해 안전등의 트리거링이 변경되었다:
ABS-안전등은 단자 15를 통해 12V를 인가받는다. ABS가 작동 가능한 상태에 있을 때, 컨트롤 유닛은 핀 32에 하이-레벨을 인가한다. 이 상태는 계기판-일렉트로닉에 의해 인지되며, 안전등은 접지로 접속되지 않는다.
ABS-시스템에 작동을 정지시키는 고장이 있을 때, 컨트롤 유닛은 하이-레벨을 로우-레벨로 전환시킨다.
새로 도달된 상태는 계기판에서 전자회로 접지가 안전등으로 접속되어, 안전등이 점등되도록 작용한다.
컨트롤 유닛이 꽂혀있지 않으면, 자동적으로 ABS-고장에서와 같은 상태가 된다.
이 새로 실현된 트리거링의 이점은, 컨넥터의 스프링 접점이 없거나 또는 밸브 릴레이를 통하는 복잡한 점퍼회로가 없다는 것이다.
DSC3이 작동 가능한 상태일 때, 이 램프는 소등되며, DSC- 또는 ASC-제어중에는 점멸한다.
DSC3-시스템에서 고장이 인지되거나 또는 시스템이 DSC-스위치에 의해 일시적으로 작동이 정지될 경우, 이 램프는 계속 점등된다.
다기능 램프는 단자 15를 통해 12V 전압을 공급받으며, 관련기능에 따라 컨트롤 유닛에 의해 ON/OFF되거나 또는 지속적으로 접지에 접속된다.
컨트롤 유닛이 연결되어 있지 않을 때에도, DSC3의 고장을 운전자에게 알리기 위해, 다기능 램프는 컨넥터의 스프링 접점을 통해 접지에 접속된다. 컨트롤 유닛이 연결되었으면, 이 접점은 열리게 된다.
지침
진단 (= DIS와의 통신) 중에는, 시스템 오류의 유무에 관계없이 두 인디케이터 램프는 점등된다.
브레이크 페달의 작동이 제동등 스위치를 통해 DSC3-컨트롤 유닛으로 전달된다.
ASC-제어중에는, 브레이크 간섭이 즉시 중단되고, 흡입밸브가 닫히며 절환밸브는 열린다.
ABS-제어 제동중에 브레이크가 해제되어 제동등 스위치가 열릴 경우에도, ABS-제어가 마찬가지로 즉시 중단된다.
DSC3의 경우만, 제동등 스위치에 결함이 있을 때 전체 시스템 (ABS, ASC, 그리고 DSC)이 OFF된다.
핸드 브레이크가 당겨졌음이 핸드 브레이크 스위치를 통해 DSC3-컨트롤 유닛에 전달된다. 이로 인해 엔진 드래그 토크 제어 (MSR)를 위한 슬립 한계값이 20 km/h정도 상승하게 된다.
점화 키 스위치 위치 2 (단자 15)에서부터, 그리고 컨트롤 유닛-자기진단이 성공적으로 종료된 후, ASC/DSC 기능은 스위치로 작동정지시킬 수 있다. ASC/DSC-기능이 작동 정지되었을 때, 계기판의 DSC-다기능 램프는 점등된다. 그러나, ABS-제어는 계속 작동가능하다.
뒤바퀴 최대 회전속도와 앞바퀴 최소 회전속도간의 차이가 20 km/h 미만인 경우에만, 이 버튼을 다시 누르므로서 ASC/DSC가 다시 작동하게 된다.
능동 회전속도센서는 E38과 E39 시리즈에 일반사양으로 장착되었다.
능동 회전속도센서는 자장 강도의 변화를 통해 교류전압 (그 주파수가 휠 회전속도에 대한 기준으로 사용되는)을 발생시키는 Hall-원리에 따라 작동한다. 수동 회전속도센서에서와는 반대로, 능동 회전속도센서에서는 고유의 센서요소와 신호 처리를 위한 전자회로가 회전속도센서 내부에 집적되어 있다.
이전의 수동 센서와 비교한 능동 센서의 이점:
회전속도신호는 일정한 진폭 (로우-레벨= 0.75 V, 하이-레벨= 2.5 V)을 가진 구형파 신호이며, 0 ... 250 km/h의 주행속도 범위를 위해 타이어 원주에 따라 약 0 ... 1700 Hz 범위의 주파수를 발생시킨다.
능동 센서의 전원 (7.6V...8.4V)은 DSC3-컨트롤 유닛을 통해 공급된다.
다른 컨트롤 유닛들, 예를 들어 집적식 계기판 일렉트로닉 (IKE) 또는 전자식 댐퍼 제어 (EDC)도 휠 회전속도를 필요로 한다. 이를 위해 회전속도신호는 DSC3-컨트롤 유닛에서 적합하게 처리, 가공된다.
회전속도 출력신호는 일정한 진폭 (로우-레벨< 1 V, 하이-레벨 > 11 V)을 가진 구형파 신호이고, 주파수는 휠 회전속도와 관계가 있으며 0 ~ 1700 Hz (0 ... 250 km/h) 범위내에 있다.
조향각 센서는 스티어링 플렉시블 커플링 앞쪽 스티어링 샤프트 아래쪽 끝에 설치되어 있다.
컨넥터 배열:
핀-번호 |
신호 |
|---|---|
1 |
12 V-전원 (단자 30) |
2 |
12 V-전원 (단자 87) |
3 |
CAN (+) |
4 |
CAN (-) |
5 |
접지 (단자 31) |
이 센서는 해상도 약 0.7 O 인 전체 조향각 신호를 CAN-버스에 공급한다.
조향각 신호의 유효성에 대한 정보를 제공하는 상태 변수도 계속해서 CAN-버스로 전송된다.
생산라인의 마지막 단계 또는 센서 교체 이후에, 조향핸들 또는 앞바퀴들이 가능한한 정확한 직진상태에서 진단 테스터로 DSC3-진단에서 초기화시켜야 한다. 이 때, 센서의 전기적 오프셋이 보정되고, 센서에 영구적 (EEPROM)으로 저장된다.
조향각 센서로부터 CAN-버스로 전송되는 ID 번호가, 센서와 DSC3-컨트롤 유닛에 추가로 저장된다. ID가 다르면 DSC3-시스템에 들어갈 수 없으며, DSC3-진단에서 조향각 초기화를 요구받게 된다.
이것은 새로운 조향각 센서를 장착할 때 또는 이미 다른 차량에 사용되었던 센서를 설치할 때, 틀린 오프셋 값의 영향을 방지하기 위한 것이다.
추가로 전기적 오프셋을 실행시키기 위해, 주행중에 DSC3-논리회로는 핸들 중심을 유지하기 위한 오프셋 값, 예를 들면 토우 조정을 통해 발생하는 오프셋 값을 지속적으로 조사한다. DSC3-논리회로는 조향각 신호의 타당성을 점검한다 (다른 센서 신호와 비교하여).
센서는 (EDC-조향각 센서와 같이) 약 90 O 정도 오프셋된 두개의 정밀 포텐시오미터 와이퍼로 구성되어 있으며, 각각 약 0 ... 4.5 V까지의 신호전압을 발생시킨다.
센서에 추가로 설치된 이 처리-논리회로 (CAN-모듈이 장착된 마이크로 컨트롤러)는 개별전압으로부터 현재 조향핸들 회전수와 총 조향각도를 산출해내고, 그 값 (90O 모니터링)이 타당한지를 감시한다.
전원이 중단 (예: 배터리가 분리되므로서)될 경우, 센서-논리회로는 현재의 조향핸들 회전값을 상실한다. 이 특수한 경우에, 현재의 조향핸들 회전값은 앞바퀴 주행속도 (CAN을 통해 수신)의 통계적 평가를 통해 다시 구하게 된다.
한편으로, 전체 조향각 신호는 차량 주행속도 (커브 선회시)를 정확히 구하기 위하여 DSC3-논리회로에서 사용된다.
다른 한편으로, 그것은 중복된 차량 제어 유닛을 위한 입력신호로서 사용된다:
DSC3-논리회로는 조향각 신호로부터 운전자가 원하는 "자동차-회전율"을 계산해낸다.
정의:
회전율 신호는 수직축 (Z축)에 대한 차량-선회주행속도와 상응한다.
회전율 센서는 운전석 아래에 장착되어 있다.
컨넥터 배열:
핀-번호 |
신호 |
|---|---|
1 |
(-) 전원 (0 V) |
2 |
(+) 전원 (12 V) |
3 |
센서 신호 |
4 |
기준 신호 (2.5 V) |
5 |
테스트 신호 |
센서는 0.7 V - 4.3 V의 신호전압을 발생시킨다. 신호전압과 기준전압의 차이는 -1.8 V - +1.8 V 까지이며, -50 - +50 O /s까지의 회전율과 상응한다.
센서는 "점화 ON" 상태에서 허용 오프셋 값을 감시한다.
이 외에도, 주행중에 다음과 같은 신호 정보들과 비교하여 타당한 값을 기준으로 한 계속적인 보정이 이루어진다:
"점화 ON" 상태에서 매 20 ms마다 계속 유효신호가 측정된다.
센서의 전기적 기능을 점검하기 위해, 매 두번째 사이클마다 유효신호에 전기적 오프셋이 중복된다.오프셋-누적은 테스트 라인에 의해 제어된다. 이 오프셋의 불변성은 DSC3-컨트롤 유닛에서 점검된다.
진동 실린더는 다양한 압전-소자에 의해 14 kHz의 진동 주파수로 자극된다.
주행중 커브 선회시 횡가속도에 의해 발생된 횡가속력의 영향에 의해 실린더의 편향이 이루어진다.
실린더 편향은 전자 제어회로에 의해 다시 제로값으로 제어된다; 각 회전율에 대한 척도를 나타내는 이 값은 곧 아날로그 전압 - 직선형 특성곡선 - 으로 변환된다.
측정된 선회주행속도는 운전자에 의해 요구되는 선회주행속도 (조향각 정보로부터), 그리고 운전가능한 제한 선회주행속도 (횡가속도 정보로부터의)와 비교된다.
필요에 따라 차량 제어 유닛은 각각의 휠에서 목표로 하는 브레이크 간섭을 통해 차량 선회주행속도를 수정한다.
이것은 모든 주행조건 (제동, 구동, 타행주행)하에서 안정된 주행상태를 보장하기 위해 의도되었다.
횡가속도 센서는 B-필러에서 약 5cm 앞, 운전석 옆 도어-씰에 수평으로 설치되어 있다.
컨넥터 배열:
핀-번호 |
신호 |
|---|---|
1 |
센서 신호 |
2 |
(-) 전원 (0 V) |
3 |
(+) 전원 (5 V) |
센서는 -1.5 g - +3.5 g 까지의 측정 범위에 상응하는 0.5 V - 4.5 V 까지의 아날로그 전압을 공급한다.
오프셋 값은 1.7 V이다 (평평한 바닥에 정차된 상태에서).
초기화 이후, DSC3-컨트롤 유닛은 정차시와 주행시의 횡가속도 신호를 보정하고, 다른 센서 신호와 이를 비교하므로서 신호의 타당성을 계속 점검한다.
횡가속도 센서는 용량성 센서이다.
가속시에, 센서내의 가동식 콘덴서-플레이트가 고정식 콘덴서-플레이트에 의해 들어 올려진다. 이 때 발생하는 신호전압은 초기의 가속도에 해당된다.
횡가속도 신호는 중복된 차량 컨트롤러를 위한 입력신호로서 DSC3-논리회로에서 사용된다. 규정 회전율은 측정된 횡가속도를 기초로 계산한다. 규정 회전율은 커브선회 제한속도에 도달시에 주어진 주행 조건하에서 여전히 안정된 커브 선회주행에 대응된다.
압력센서는 앞차축 회로로 가는 출력측 부스트 피스톤 유닛에 장착되어 있다.
컨넥터 배열:
핀-번호 |
신호 |
|---|---|
1 |
(-) 전원 (0 V) |
2 |
(+) 전원 (5 V) |
3 |
센서 신호 |
센서는 측정범위 0 - 250 bar 까지의 아날로그 신호를 발생시킨다.
영점의 보정은 "점화 ON" 상태에서 시스템의 초기화 이후 계속 이루어지며, 제동등 스위치가 작동되지 않으면 100 ms 이후에 종결된다.
압전-저항식 스틸-다이어프램의 측정원리는 다이어프램의 변형에 근거하며, 0 - 5 V 까지의 직선형 특성곡선으로 변환된다.
다음과 같은 상태와 관련하여, 시간 구간 100 ms 안에서 DSC3-컨트롤 유닛은 신호값이 타당한지에 대해 감시한다:
다음과 같은 상태들은 전자회로에 의해 감시된다:
보정된 상태 (영점 보정)에서, 제동등 스위치 (BLS)가 작동되지 않았을 경우, 일정 기간동안 시스템 압력은 5 bar를 초과해서는 안된다.
제동등 스위치 (BLS)와 압력센서로부터의 신호는 시스템에서 결합되어, 이 합계는 논리회로 상태와 관련하여 전자회로에 의해 다시 감시되는 중복된 BLS-신호를 형성한다.
유압 유닛은 부스트 피스톤 유닛과 휠 브레이크 실린더 사이에 위치해 있다.
유압 유닛은 ABS-제어 제동중에 브레이크 압력을 조절하고, ASC- 또는 DSC-제어중에 브레이크 압력을 제어하거나 또는 조절한다.
원칙적으로, 유압 유닛의 구조와 기능은 ABS/ASC5의 것과 상응한다.
DSC-제어중에 경우에 따라 앞차축에 브레이크 간섭이 있을 수 있기 때문에, 추가로 스위칭 밸브와 프리챠징 밸브가 보완되어야 한다.
따라서, 다음의 것들이 하우징 안에 집적되어 있다:
단자 15가 스위치 ON된 상태에서, 모든 밸브에는 12 V 전압이 인가되며, 제어될 경우 컨트롤 유닛에 의해 접지로 접속된다.
전류가 흐르지 않는 상태에서 4개의 흡입 솔레노이드 밸브와 2개의 스위칭 밸브는 열려져 있으며, 4개의 배출밸브와 2개의 공급밸브는 닫혀있다.
리턴펌프는 제어시에 ABS-모터 릴레이를 통해 전압을 공급받는 전자제어모터에 의해 구동된다.
ABS-제어 과정중, 펌프는 압력저하 단계에서 배출되는 브레이크액을 브레이크 매스터 실린더로 되돌려 보낸다.
브레이크 간섭에 의한 ASC-제어 또는 DSC-제어중에, 리턴펌프는 필요한 브레이크 압력을 형성시킨다.
ASC/DSC-제어시와 마찬가지로 ABS-제어시에도, 리턴펌프는 한쪽 방향으로만 회전한다.
ASC/DSC-제어시에 펌프가 브레이크 압력을 형성시킬 경우, 스위칭 밸브는 닫히고 프리챠징 밸브는 열려져 있어야 한다.
펌프는 열려져있는 프리챠징 밸브를 통해 브레이크액을 흡인한 다음, 그것을 필요한 제동압력을 형성하여야 하는 휠 브레이크 실린더로 보낸다. 닫혀진 스위칭 밸브에 의해, 시스템내에 형성된 압력이 유지된다.
각각 2개의 스위칭 밸브가 집적되어 있는 유압 작동식 압력제한밸브는, ASC/DSC-제어시 펌프의 공급압력이 161 (+/-25) bar 이상으로 상승되는 것을 방지한다.
유닛의 프리챠징 펌프는 ASC/DSC-제어시 컨트롤 유닛에 의해 직접 (+)와 (-)로 트리거링된다.
펌프 작동시에, 펌프는 브레이크액을 탠덤 매스터 실린더의 익스팬션 탱크로부터 부스트 피스톤 유닛의 두 피스톤 사이의 챔버로 보낸다.
두번째 라인이 이 챔버로부터 익스팬션 탱크로 되돌아가게 된다. 리턴 라인에 장착된 스로틀 노즐은 필요한 압력형성을 가능하게 한다 (배압 원리).
펌프 안에 있는 압력제한밸브 (DBV)는 펌프압력이 15 bar 이상으로 상승되는 것을 방지한다. DBV에서 조정된 압력을 초과할 경우, 밸브가 유압식으로 열리게 되고, 펌프에 단락이 발생한다. 따라서, 흡입압력이 계속 상승되는 것이 불가능하게 된다.
ABS-모터 릴레이는 ABS-, ASC- 또는 DSC-제어 과정중의 특정한 단계에서 DSC3-컨트롤 유닛에 의해 트리거링된다.
ABS-모터 릴레이는 리턴펌프를 ON/OFF한다.
리턴펌프는 축압기에 모아진 브레이크액을 닫혀있는 흡입밸브와 브레이크 매스터 실린더 사이의 브레이크 회로로 되돌려 보내거나 (ABS-제어 제동중의 압력저하 단계), 또는 압력상태하의 브레이크액을 열려있는 흡입밸브를 통해 해당되는 휠 브레이크 실린더로 이송한다 (ASC-와 DSC-제어 제동중의 압력형성 단계)
ABS-밸브 릴레이는 단자 15에서부터 DSC3-컨트롤 유닛에 의해 트리거링된다.
ABS-밸브 릴레이는 유압 유닛에 있는 모든 솔레노이드 밸브를 위해 12 V-전압을 ON/OFF한다.