KR100731724B1 - Method for road surface mu estimation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 트랙션 시스템(Traction Control System 이하 TCS)에 관한 것으로, 노면상태에 따라 엔진토오크를 조절가능하도록 주행중인 노면의 상태에 따라 노면의 마찰계수 추정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle traction system (TCS), and to a method of estimating a friction coefficient of a road according to a state of a road surface being driven so that engine torque can be adjusted according to a road surface state.

본 발명에서는 운전자의 가속의지를 판단하고, 가속상태이면 설정 가속값 이상이 발생하는지 검출하여, 설정 가속값 이상이 발생된 후 슬립이 발생될 때까지의 시간 간격을 통해 노면의 마찰계수를 추정하는 방법을 제공하도록 한다.In the present invention, the determination of the driver's acceleration will be determined, and if it is in an acceleration state, it detects whether or not a set acceleration value is generated, and estimates the friction coefficient of the road surface by the time interval from the occurrence of the set acceleration value or more until the slip occurs. Provide a method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운전자의 가속의지를 판단하는 단계, 가속이면 가속 유지시간을 카운팅 하는 단계, 운전자의 풀 가속의지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 현재 풀 가속 상태이고 전륜의 휠 중 빠른 휠에 발생되는 스핀이 설정속도 초과가 발생되면 그 발생시점까지의 카운팅된 시간으로 노면 마찰계수를 추정하는 단계로 수행된다.The present invention for achieving the above object is the step of determining the driver's acceleration will, if the acceleration counting the acceleration holding time, determining the driver's full acceleration will, the current full acceleration state in the step of the front wheel When the spin generated on the faster wheels of the wheels exceeds the set speed, the road friction coefficient is estimated using the counted time until the occurrence of the spin.

TCS, 노면마찰계수TCS, road friction coefficient

Description

트랙션 콘트롤 시스템의 노면 마찰계수 추정방법{METHOD FOR ROAD SURFACE MU ESTIMATION}Road surface friction coefficient estimation method of traction control system {METHOD FOR ROAD SURFACE MU ESTIMATION}

도 1은 본 발명의 노면 마찰계수 추정을 수행하기 위한 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing a configuration for performing the road surface friction coefficient estimation of the present invention.

도 2는 본 발명의 노면 마찰계수 추정 방법을 보인 플로우 챠트.2 is a flow chart showing a road surface friction coefficient estimation method of the present invention.

도 3은 본 발명의 가속유지 시간에 따른 노면 마찰계수와의 관계를 보인 그래프.Figure 3 is a graph showing the relationship between the road surface friction coefficient according to the acceleration holding time of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 휠 속도센서 20 : 노면마찰계수 연산부10: wheel speed sensor 20: road friction coefficient calculation unit

30 : 엔진 40 : TCS 제어부
30: engine 40: TCS control unit

본 발명은 차량용 트랙션 시스템(Traction Control System 이하 TCS)에 관한 것으로, 노면상태에 따라 엔진토오크를 조절가능하도록 주행중인 노면의 상태에 따라 노면의 마찰계수 추정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle traction system (TCS), and to a method of estimating a friction coefficient of a road according to a state of a road surface being driven so that engine torque can be adjusted according to a road surface state.

일반적으로 트랙션 시스템은 자동차를 가속하는 경우 차량의 구동륜을 운전 자의 액셀레이터 제어에 의하지 않고 타이어-노면간의 슬립율(일반적으로 슬립율은 타이어와 노면간의 특성을 나타낸 것으로 (차체속도-차륜속도)/차체속도에 백분율을 곱한 값이다.) 특성에 기초하여 트랙션 제어영역 내의 안정적인 슬립율로 제어함으로써 충분한 코너링 힘과 구동력을 확보하는 것이다.In general, when a vehicle accelerates a vehicle, the traction system does not control the driving wheels of the vehicle by the driver's accelerator control (typically, the slip ratio indicates the characteristics between the tire and the road surface (body speed-wheel speed) / body). It is a value obtained by multiplying the speed by a percentage.) By controlling at a stable slip ratio in the traction control area based on the characteristic, sufficient cornering force and driving force are secured.

일반적으로 자동차의 운행중 미끄러지기 쉬운 도로면에서 운전자가 액셀 페달을 밟아 가속하였을 때 구동륜이 공전하기만하고 자동차가 움직이지 않거나, 자동차가 옆으로 쏠려 위험한 상태가 되는 일이 있다.In general, when a driver accelerates by pressing an accelerator pedal on a slippery road surface while driving, the driving wheels may only rotate and the vehicle may not move or the vehicle may be pulled to the side.

이러한 것을 방지하기 위하여 개발된 것이 TCS이며, TCS는 엔진으로부터 구동륜에 전달되는 구동력을 제어하는 장치로서, 저마찰 노면에서의 발진이나 가속시 구동륜의 과도한 슬립을 방지하여 가속 성능을 향상시키는 발진 성능 향상 기능(traction control)과 선회 가속시에 원하는 선회 궤도에서 벗어나지 않도록 하여 선회 안정성을 향상시키는 선회 제어기능(trace control)을 갖는 능동 안전 시스템이다. 이러한 TCS는 브레이크 유압을 제어하는 방식과, 엔진의 연료량 및점화 시기를 조절하여 엔진 출력을 제어하는 방식, 스로틀 밸브를 제어하여 엔진 출력을 제어하는 방식, 그리고 이들을 통합한 방식 등이 있었으며, 이 중, 스로틀 밸브를 제어하여 엔진 출력을 제어하는 방식으로는 메인 스로틀 밸브를 제어하는 MTA(main throttle actuator)와 보조 스로틀 밸브를 제어하는 TTS(twin throttle body system)가 있다.The TCS was developed to prevent this, and the TCS is a device for controlling the driving force transmitted from the engine to the driving wheels. The oscillation performance is improved to prevent the oscillation on the low friction road surface or excessive slippage of the driving wheels during acceleration. It is an active safety system with traction control and trace control that improves turning stability by avoiding deviation from the desired turning track during turning acceleration. The TCS has a method of controlling brake hydraulic pressure, a method of controlling engine output by adjusting an amount of fuel and a ignition timing of the engine, a method of controlling engine output by controlling a throttle valve, and a method of integrating them. For example, there are a main throttle actuator (MTA) for controlling the main throttle valve and a twin throttle body system (TTS) for controlling the auxiliary throttle valve.

TTS는 메인 스로틀 밸브와 별개의 TCS용 보조 스로틀 밸브를 장착하여 제어하는 방식으로, 메인 스로틀 밸브와 연동 하다가 보조 스로틀 밸브를 전기적으로 구동시킴으로써 일반적인 스로틀 밸브 제어의 단점인 반응 시간 지연을 보완한 시스템이다.TTS is a system that controls the main throttle valve and the auxiliary throttle valve for TCS, which complements the main throttle valve and electrically drives the auxiliary throttle valve to compensate for the reaction time delay, which is a disadvantage of general throttle valve control. .

또한, 마찰계수는 접촉하고 있는 물체가 외력에 의하여 상대적으로 움직이려고 하가, 혹은 움직이고 있을 때 접촉면에서 그의 움직임을 저지하려는 방향으로 작용하는 힘을 마찰력이라고 하며, 그의 힘이 접촉면에 수직으로 작용하는 힘에 비례할 때, 비례정수를 마찰계수라고 한다.In addition, the friction coefficient refers to the force acting in the direction in which the contacting object is trying to move relatively by external force, or when it is moving, in the direction of preventing its movement on the contact surface, and the force acting perpendicular to the contact surface. When proportional to, the proportional constant is called friction coefficient.

주지하듯이 자동차의 바퀴는 항시 지면에 접촉하도록 되어 있는 것이며, 이러한 자동차 바퀴와 지면과의 마찰계수는 차량의 구동력과 제동력을 측정하는 데 매우 중요한 요소이다. As is well known, the wheels of a car are always in contact with the ground, and the coefficient of friction between the wheels of the car and the ground is a very important factor in measuring the driving and braking force of the vehicle.

종래 TCS 시스템에서는 상기 노면의 마찰계수는 고려하지 않고 각각의 차륜에 구성된 휠 속도센서에서 감지되는 슬립만을 이용하여 제어를 수행함으로, 마찰계수가 낮은 노면 즉 빙판길 및 눈길등에서는 제어패턴이 일정하지 못하고, 사용자가 원하는 차량 거동제어가 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 발생하였던 것이다.In the conventional TCS system, the control pattern is controlled using only the slip detected by the wheel speed sensor configured to each wheel without considering the friction coefficient of the road surface, so that the control pattern is not constant on the road surface with low friction coefficient, that is, ice road and snow road. There was a problem that the vehicle behavior control desired by the user could not be made smoothly.

이에 본 발명에서는 운전자의 가속의지를 판단하고, 가속상태이면 설정 가속값 이상이 발생하는지 검출하여, 설정 가속값 이상이 발생된 후 슬립이 발생될 때까지의 시간 간격을 통해 노면의 마찰계수를 추정하는 방법을 제공하도록 한다.Accordingly, the present invention determines the driver's acceleration will, and if the acceleration state detects whether the set acceleration value or more occurs, the friction coefficient of the road surface is estimated through the time interval between the set acceleration value and the occurrence of slip occurs Provide a way to do it.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운전자의 가속의지를 판단하는 단계, 가속이면 가속 유지시간을 카운팅 하는 단계, 운전자의 풀 가속의지를 판단하는 단계, 상기 단계에서 현재 풀 가속 상태이고 전륜의 휠 중 빠른 휠에 발생되는 스핀이 설정속도 초과가 발생되면 그 발생시점까지의 카운팅된 시간으로 노면 마찰계수를 추정하는 단계로 수행된다.The present invention for achieving the above object is the step of determining the driver's acceleration will, if the acceleration counting the acceleration holding time, determining the driver's full acceleration will, the current full acceleration state in the step of the front wheel When the spin generated on the faster wheels of the wheels exceeds the set speed, the road friction coefficient is estimated using the counted time until the occurrence of the spin.

상기 운전자의 가속의지를 판단하는 단계에서 판단 방법은 가속시 발생하는 엔진토크가 미리 설정된 맥시멈 토크의 50%초과이면 가속으로 판단함을 특징으로 한다.The determining method in the step of determining the driver's acceleration will be characterized in that the acceleration is determined if the engine torque generated during acceleration exceeds 50% of the preset maximum torque.

상기 운전자의 풀 가속의지를 판단하는 단계는 메인 스로틀 밸브의 개구 정도가 설정값 초과인가 판단하여 초과이면 풀 가속의지로 판단하는 단계로 수행됨을 특징으로 한다.The determining of the full acceleration will of the driver may be performed by determining whether the opening degree of the main throttle valve is greater than the set value, and determining the full acceleration of the driver if the driver is over the set value.

상기 노면 마찰계수를 추정하는 단계는 미리 설정된 시간/노면 마찰계수 테이블을 이용하여 추정됨을 특징으로 한다.The estimating of the road surface friction coefficient may be estimated using a preset time / road surface friction coefficient table.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 노면 마찰계수 추정을 수행하기 위한 구성을 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 노면 마찰계수 추정 방법을 보인 플로우 챠트이며, 도 3은 본 발명의 가속유지 시간에 따른 노면 마찰계수와의 관계를 보인 그래프이다.1 is a block diagram showing a configuration for performing the road surface friction coefficient estimation of the present invention, Figure 2 is a flow chart showing a road surface friction coefficient estimation method of the present invention, Figure 3 is a road surface according to the acceleration holding time of the present invention This graph shows the relationship with the friction coefficient.

먼저, 도 1을 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.First, the configuration will be described with reference to FIG. 1.

본 발명은 휠 속도센서(10)와, 노면마찰계수 연산부(20), 엔진(30), TCS제어부(40)로 구성된다. The present invention is composed of a wheel speed sensor 10, road friction coefficient calculation unit 20, the engine 30, the TCS control unit 40.                     

상기 휠 속도센서(10)는 4 바퀴의 휠 속도를 측정한다.The wheel speed sensor 10 measures the wheel speed of four wheels.

상기 노면 마찰계수 연산부(20)는 상기 휠 속도센서(10)에서 측정한 속도신호를 입력하여 휠 속도를 연산하는 휠 속도 연산부(21)와, 상기 엔진(30)내 메인 스로틀 밸브의 개구정도(Main throttle position 이하 MTP라 함)를 감지하기 위한 MTP 체크부(22)와, 상기 엔진(30)에서 발생하는 토오크를 연산하기 위한 토오크 연산부(23)와, 상기 각각의 휠 속도연산부(21)와, MTP체크부(22)와, 토오크 연산부(23)에서 출력하는 신호를 입력하여 시간/노면마찰계수 테이블(26)을 이용하여 노면 마찰계수를 추정하는 노면 마찰계수 추정부(25)와, 상기 노면 마찰계수 추정부(25)의 제어신호에 의해 온/오프 동작을 수행하여 시간을 카운팅 하기 위한 타이머(24)로 구성된다.The road surface friction coefficient calculating unit 20 inputs a speed signal measured by the wheel speed sensor 10 to calculate a wheel speed, and an opening accuracy of the main throttle valve in the engine 30. MTP check unit 22 for detecting the main throttle position (hereinafter referred to as MTP), a torque calculator 23 for calculating torque generated by the engine 30, and the respective wheel speed calculators 21 and A road friction coefficient estimator 25 for inputting a signal output from the MTP checker 22 and the torque calculator 23 to estimate a road friction coefficient using a time / road friction coefficient table 26; Timer 24 for counting the time by performing the on / off operation by the control signal of the road surface friction coefficient estimation unit 25.

상기 TCS 제어부(40)는 상기 노면 마찰계수 연산부(20)에서 연산한 노면 마찰계수를 이용하여 TCS 제어를 수행한다.The TCS control unit 40 performs TCS control using the road surface friction coefficient calculated by the road surface friction coefficient calculating unit 20.

도 3은 본 발명의 노면 마찰계수 추정동작을 보인 플로우 챠트로써, 도 3을 참조하여 간략하게 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.3 is a flow chart showing the road surface friction coefficient estimation operation of the present invention. Referring to FIG. 3, the operation of the present invention will be briefly described as follows.

토오크 연산부(23)에 의해 산출된 엔진 토오크가 설정값 이상인지 판단하는 단계, 설정값 이상이면 타이머(24)를 동작하여 시간을 카운팅 하는 단계, 메인 스로틀 밸브의 열림상태가 설정값 초과인지 판단하는 단계, 설정값 초과이면 전륜의 휠 중 빠른 휠의 속도가 설정값 초과인지 판단하는 단계, 설정값 초과이면 시간 카운팅을 종료하고, 상기 카운팅된 시간에 따른 노면 마찰계수를 추정하는 단계로 수행된다. Determining whether the engine torque calculated by the torque calculating unit 23 is equal to or greater than the set value; if equal to or greater than the set value, counting time by operating the timer 24; determining whether the open state of the main throttle valve is greater than the set value. Step, if the set value is exceeded, determining whether the speed of the fast wheel of the front wheel is greater than the set value, if the set value is exceeded time counting is completed, and the road surface coefficient of friction according to the counted time is estimated.                     

이하 본 발명의 상세 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the detailed configuration and operation of the present invention will be described.

일반적으로 TCS는 자동차의 운행중 미끄러지기 쉬운 도로면에서 운전자가 액셀 페달을 밟아 가속하였을 때 구동륜이 공전하기만하고 자동차가 움직이지 않거나, 자동차가 옆으로 쏠려 위험한 상태가 되는 현상을 방지하기 위한 것으로,In general, the TCS is to prevent the driving wheels from revolving and the vehicle not moving or the vehicle turning to a dangerous state when the driver accelerates by pressing the accelerator pedal on the slippery road surface while the vehicle is driving.

우선 현재 차량이 가속중인가, 즉 운전자의 가속의지를 판단하게 된다.First, it is determined whether the vehicle is currently accelerating, that is, the driver's willingness to accelerate.

운전자의 가속의지는 현재 엔진에 발생되는 토오크를 입력하여 판단하게 되는데, 노면 마찰계수 연산부(20)의 토오크 연산부(23)는 엔진(30)의 각종 동작정보를 입력하여 현재 발생되는 토오크를 산출하여 출력하게 되고, 노면마찰계수 추정부(25)는 이를 입력하여 현재 발생되는 엔진 토오크가 미리 설정된 최대 토오크의 50% 초과인지 판단하게 된다.The driver's acceleration will be determined by inputting the torque currently generated in the engine. The torque calculator 23 of the road friction coefficient calculator 20 calculates the torque currently generated by inputting various operation information of the engine 30. The road friction coefficient estimator 25 inputs this to determine whether the engine torque currently generated exceeds 50% of the preset maximum torque.

50% 초과되어 엔진 토오크가 발생되면 노면 마찰계수 추정부(25)는 현재 가속이라고 판단하게 되는 것이다. If the engine torque is generated by exceeding 50%, the road surface friction coefficient estimator 25 determines that the current acceleration.

이후, 노면 마찰계수 추정부(25)는 타이머(24)에 온동작 신호를 출력하여 시간을 카운팅 하게 되고, 운전자의 가속의지가 풀(Full) 가속인지 다시 판단하게 되는 것이다. 즉, MTP 체크부(22)에서 출력하는 신호를 입력하여 메인 스로틀 밸브의 개구 정도가 70% 초과인지 판단하게 되는 것이다.Thereafter, the road surface friction coefficient estimator 25 outputs an on-operation signal to the timer 24 to count the time, and determines whether the driver's acceleration will be full acceleration. That is, it is determined whether the opening degree of the main throttle valve is greater than 70% by inputting the signal output from the MTP check unit 22.

상기 판단동작에서 메인 스로틀 밸브의 개구정도가 70% 초과이면 노면 마찰계수 추정부(25)는 이를 운전자의 풀(Full) 가속의지로 판단하고, 휠 속도연산부(21)의 신호를 입력하여 전륜의 휠 중 빠른 휠에 발생하는 스핀이 3Km/h 초과인지 판단하게 되는 것이다. 상기 스핀이 3Km/h 초과이면 타이머(24)에 오프신 호를 출력하여 카운팅 된 시간을 체크, 시간/노면 마찰계수 테이블(26)을 이용하여 대응되는 마찰계수를 산출하게 되는 것이다.If the opening degree of the main throttle valve exceeds 70% in the determination operation, the road surface friction coefficient estimator 25 determines this as the driver's full acceleration will, and inputs a signal from the wheel speed calculator 21 to the front wheels. It is determined whether the spin generated on the fast wheel among the wheels exceeds 3 km / h. When the spin exceeds 3Km / h, an off signal is output to the timer 24 to check the counted time, and the corresponding friction coefficient is calculated using the time / road friction coefficient table 26.

즉, 엔진토크가 50%를 넘어서는 이후부터 차량 어느 하나의 휠에 스핀이 발생되는 순간까지의 시간차를 이용하여 노면의 마찰계수를 추정하게 되는 것이다.That is, the friction coefficient of the road surface is estimated by using the time difference from when the engine torque exceeds 50% to the moment when the spin of one of the wheels is generated.

상기 시간/노면 마찰계수 테이블(26)은 도 3에 도시된 바와 같이 실험치에 의해 마련되는데, 그 관계는 노면의 마찰계수와 상기 엔진토크가 50%를 넘어서는 이후부터 차량 어느 하나의 휠에 스핀이 발생되는 순간까지의 시간차와의 관계가 거의 선형적인 분포를 이루고 있음을 알 수 있다.The time / road friction coefficient table 26 is provided by an experimental value as shown in FIG. 3, and the relation is that the spin is applied to one of the wheels after the friction coefficient of the road surface and the engine torque exceeds 50%. It can be seen that the relationship with the time difference until the moment of occurrence is almost linear distribution.

이후, 노면 마찰계수 추정부(25)에서 산출한 노면 마찰계수를 TCS 제어부(40)는 입력하여 TCS 제어를 수행하게 되는 것이다.Thereafter, the TCS control unit 40 inputs the road surface friction coefficient calculated by the road surface friction coefficient estimator 25 to perform TCS control.

상기에서와 같이 본 발명에서는 운전자의 가속의지를 판단하고, 풀 가속이후 차량 휠 중 어느 하나의 휠에 설정속도 이상의 스핀이 발생될때까지의 시간을 이용하여 노면 마찰계수를 추정하게 됨으로써 TCS 제어에 노면의 마찰정보를 포함하여 수행하게 함으로써 신뢰성 있는 동작 수행이 가능하여 진다. As described above, in the present invention, the driver's acceleration will be determined, and the road surface friction coefficient is estimated by using the time after the full acceleration until a spin of a set speed is generated on one of the wheels of the vehicle. It is possible to perform a reliable operation by including the friction information of the.

Claims (5)

차량의 움직임 정보를 감지하기 위한 다수개의 센서와, 상기 센서에 의해 출력되는 차량의 움직임 정보를 이용하여 차량의 가속시 발생하는 슬립을 제어하기 위한 트랙션 콘트롤 시스템에 있어서,In the traction control system for controlling the slip generated during acceleration of the vehicle by using a plurality of sensors for sensing the movement information of the vehicle and the movement information of the vehicle output by the sensor, 가속시 발생하는 엔진토크가 미리 설정된 최대 토크보다 설정값 초과로 발생하면 운전자의 가속의지로 판단하는 제 1단계, 가속이면 가속 유지시간을 카운팅 하는 제 2단계, 메인 스로틀 밸브의 개구 정도가 설정값 초과인가 판단하여 초과이면 운전자의 풀 가속의지로 판단하는 제 3단계, 상기 단계에서 현재 풀 가속 상태이고 전륜의 휠 중 빠른 휠에 발생되는 스핀이 설정속도 초과가 발생되면 스핀 발생시점까지의 카운팅된 시간으로 노면 마찰계수를 추정하는 제 4단계를 포함하는 트랙션 콘트롤 시스템의 노면 마찰계수 추정 방법.If the engine torque generated during acceleration exceeds the preset value than the preset maximum torque, the first stage of judging by the driver's acceleration will, the second stage of counting the acceleration holding time if acceleration, and the opening degree of the main throttle valve In the third step of judging whether it is exceeded or not, if it is exceeded, it is determined by the driver's full acceleration will. A road surface friction coefficient estimation method of a traction control system comprising a fourth step of estimating a road surface friction coefficient with time. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 4단계의 노면 마찰계수를 추정하는 단계는 미리 설정된 시간/노면 마찰계수 테이블을 이용하여 추정됨을 특징으로 하는 트랙션 콘트롤 시스템의 노면 마찰계수 추정 방법.And estimating the road surface friction coefficient of the fourth step is estimated using a preset time / road friction coefficient table. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 시간/노면 마찰계수 테이블은 실험치에 의해 마련됨을 특징으로 하는 트랙션 콘트롤 시스템의 노면 마찰계수 추정방법.The time / road friction coefficient table is provided by an experimental value, the road surface friction coefficient estimation method of the traction control system.
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KR950014859A (en) * 1993-11-10 1995-06-16 전성원 Road friction coefficient measuring device and method

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