KR100861755B1 - Apparatus for active electronic stability program with estimate of vehicle's center of gravity - Google Patents

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자동차부품연구원
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Abstract

An apparatus for active electronic stability program based on estimation of center of mass of a vehicle is provided to distribute brake power to respective wheels of the vehicle precisely by measuring vehicle height and air pressure of tires when the vehicle is braked. An apparatus for active electronic stability program based on estimation of center of mass of a vehicle comprises a vehicle height measuring unit(110), an air pressure measuring unit(120), a control unit(130), and an electronic brake distribution(EBD) unit(140). The vehicle height measuring unit is installed to measure vehicle height which is changed according to freight and the number of passengers. The air pressure measuring unit is used to measure the air pressure level of tires. The control unit estimates center of mass and load distribution of the vehicle which is variable according to freight weight and the number of passengers, based on the vehicle height and the air pressure of the tires measured by the vehicle height measuring unit and the air pressure measuring unit. The electronic brake distribution unit is installed to distribute brake power to respective wheels of the vehicle on the basis of the center of mass and load distribution.

Description

차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치{Apparatus for active electronic stability program with estimate of vehicle's center of gravity}Apparatus for active electronic stability program with estimate of vehicle's center of gravity}

본 발명은 차체자세 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 승차인원 및 적재화물을 고려하여 변화된 무게중심과 편중된 하중분포를 추정하여 정밀한 차체자세 제어가 가능한 차체자세 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle body position control device, and more particularly, to a vehicle body position control device capable of precise vehicle body position control by estimating the changed center of gravity and the unbalanced load distribution in consideration of the vehicle occupancy and load.

차체자세 제어장치란, 가속시나 제동시 또는 코너링시의 극도의 불안정한 상황에서 발생하는 차량의 미끄러짐을 앞,뒤,좌,우 필요한 제동의 바퀴를 선택적으로 작동시킴으로써 자동차의 자세를 안정적으로 잡아주고 운전자의 실수를 보정해주는 시스템으로, 각종 센서들이 구동바퀴의 속도, 제동압력, 조향 핸들의 각도 및 차체의 기울어짐 등을 파악해 그 정보를 차체자세 제어장치(Electronic Stability Program, 이하 'ESP'라 함)로 보내면 ESP는 이러한 정보들을 검색하고 차량의 미끄러짐 상태를 초기에 파악하여 차량의 각 바퀴 중 적절히 제동함으로써 보상모멘트를 발생시켜 주행중인 자동차의 불안정한 자세를 다시 안정시켜 준다.The vehicle body position control device stably adjusts the vehicle's posture by selectively operating the wheels of the required brakes for the front, rear, left, and right sides of the vehicle, which occurs during extreme instability during acceleration, braking or cornering. It is a system that compensates for the error of the vehicle, and various sensors detect the speed of the driving wheel, the braking pressure, the angle of the steering wheel, and the inclination of the vehicle body, and the information is referred to as an electronic stability program (ESP). ESP retrieves this information and detects the vehicle's slip state at an early stage, and brakes appropriately among the wheels of the vehicle to generate a compensation moment to stabilize the vehicle's unstable posture.

그런데, 이와 같은 ESP는 차량 출고 시 각 차량의 특성과 실차시험 결과값을 근거로 튜닝되기 때문에, 출고 후 차량의 용도 등에 따라 변화하는 차량의 물리적 특성을 정확히 반영하지 못하는 문제점이 있었다.However, since the ESP is tuned based on the characteristics of each vehicle and the actual vehicle test result when the vehicle is shipped, there is a problem in that the physical characteristics of the vehicle that change according to the use of the vehicle after shipment are not accurately reflected.

한편, 근래에 차량에는 전자제어 제동력배분장치(Electronic Brake force Distribution, 이하 'EBD'라 함)가 널리 이용되고 있는데, 이러한 EBD는 승차인원이나 적재하중에 맞추어 앞뒤 바퀴에 적절한 제동력을 자동으로 배분함으로써 안정된 브레이크 성능을 발휘할 수 있게 하는 것으로, 차량의 적재 상태와 감속에 의한 무게중심 이동에 따라 앞뒤 제동력을 적절하게 조절하여 분배함으로써, 브레이크 압력을 노면에 유효하게 전달시킨다.On the other hand, in recent years, an electronic brake force distribution device (EBD) is widely used in vehicles, and such an EBD automatically distributes appropriate braking force to the front and rear wheels according to the number of passengers or the load. It is possible to exhibit stable brake performance, and by effectively adjusting and distributing the front and rear braking force according to the loading state of the vehicle and the movement of the center of gravity due to the deceleration, the brake pressure is effectively transmitted to the road surface.

이러한 EBD는 전, 후륜의 미세한 속도 차를 검출하여 전, 후륜의 속도차 대비 하중 차를 추정하는 방식을 이용하였기 때문에 정확한 차량의 하중을 추정하는 데 한계가 있었으며, 이로 인해 차량의 현재 상태를 정확히 반영한 제동력을 배분하기 어려운 문제점이 있었다.The EBD has a limitation in estimating the exact load of the vehicle because it uses a method of estimating the load difference compared to the speed difference between the front and rear wheels by detecting a small speed difference between the front and rear wheels. There was a problem that it is difficult to distribute the reflected braking force.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 승차인원과 적재화물에 따른 하중의 증감을 정확히 파악하고, 이를 반영하여 차량의 각 바퀴에 제동력을 정확히 배분함으로써, 부드러우면서도 효과적인 차체자세 제어가 가능한 차체자세 제어장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, by accurately grasping the increase and decrease of the load according to the number of passengers and the load, and by reflecting this accurately distribute the braking force to each wheel of the vehicle, smooth and effective body attitude control It is an object of the present invention to provide a vehicle attitude control device and method that can be used.

위와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차고를 측정하기 위한 차고측정부; 타이어의 공기압 수치를 측정하기 위한 공기압측정부; 및 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차량의 무게중심 및 하중분포를 추정하고, 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 변경하며, 상기 변경된 제동력을 통한 각 바퀴의 독립적 제동으로 보상모멘트를 발생시켜 차체자세를 제어하는 제어부를 포함한다.The present invention for achieving the above object is a garage measuring unit for measuring the garage changes in accordance with the cargo or occupants; Air pressure measuring unit for measuring the air pressure value of the tire; And estimating the center of gravity and the load distribution of the vehicle, which varies according to the cargo or the occupant, using the height value of the vehicle and the air pressure value of the tire measured by the height measuring unit and the air pressure measuring unit. And a control unit for changing the braking force on each wheel of the vehicle according to the center of gravity and the load distribution of the vehicle, and generating a compensation moment by independent braking of each wheel through the changed braking force.

또한, 본 발명은 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차고를 측정하기 위한 차고측정부; 타이어의 공기압 수치를 측정하기 위한 공기압측정부; 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차량의 무게중심 및 하중분포를 추정하는 제어부; 및 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 배분하는 전자제어 제동력배분장치를 포함할 수 있다.In addition, the present invention is a garage measuring unit for measuring the garage changes in accordance with the cargo or occupants; Air pressure measuring unit for measuring the air pressure value of the tire; A control unit for estimating the center of gravity and the load distribution of the vehicle, which varies according to the cargo or the occupant, by using the height of the vehicle and the air pressure of the tire measured by the height measuring unit and the air pressure measuring unit; And an electronically controlled braking force distribution device for allocating braking force to each wheel of the vehicle according to the estimated center of gravity and load distribution of the vehicle.

이와 더불어 본 발명은 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차고를 측정하기 위한 차고측정부; 타이어의 공기압 수치를 측정하기 위한 공기압측정부; 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차량의 무게중심 및 하중분포를 추정하고, 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 변경하며, 상기 변경된 제동력을 통한 각 바퀴의 독립적 제동으로 보상모멘트를 발생시켜 차체자세를 제어하는 제어부; 및 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 배분하는 전자제어 제동력배분장치를 포함할 수도 있다.In addition, the present invention is a garage measuring unit for measuring the garage changes in accordance with the cargo or occupants; Air pressure measuring unit for measuring the air pressure value of the tire; Estimate the center of gravity and the load distribution of the vehicle that changes according to the cargo or the number of people using the height value of the vehicle and the tire air pressure value measured by the height measurement unit and the air pressure measurement unit, and the estimated vehicle A control unit for changing the braking force on each wheel of the vehicle according to the center of gravity and the load distribution of the vehicle, and controlling the vehicle body position by generating a compensation moment by independent braking of each wheel through the changed braking force; And an electronically controlled braking force distribution device for allocating braking force to each wheel of the vehicle in accordance with the estimated center of gravity and load distribution of the vehicle.

여기서, 상기 제어부는, 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해, 차량 시동 시와 출발 및 정지 시에 변화하는 차량의 무게중심을 추정하거나, 차량의 변화하는 차량의 하중분포를 추정하는 것이 바람직하다.Here, the control unit, through the height measuring unit and the air pressure measuring unit, it is preferable to estimate the center of gravity of the vehicle that changes at the start and start and stop of the vehicle, or to estimate the load distribution of the changing vehicle of the vehicle.

한편, 상기 차고측정부는, 차량 서스펜션의 스트럿 일측에 구비되어 차고 수치를 측정하는 것이 바람직하며, 상기 공기압측정부는, 상기 제어부와 무선 송수신을 통해 상기 측정된 타이어의 공기압 수치를 전송하는 것이 더욱 바람직하다.On the other hand, the height measuring unit is preferably provided on one side of the strut of the vehicle suspension to measure the height value, the air pressure measuring unit, it is more preferable to transmit the measured air pressure value of the tire through the wireless transmission and reception of the control unit. .

본 발명에 따르면, 주행 중 제동을 할 경우 차고 및 타이어의 공기압을 통해 차량의 변화된 하중을 정확히 측정하여 제동력을 분배함으로써 정확한 제동력의 분배가 가능해져, 차량 제동 시 피치각을 감소시킬 수 있으며, 좌우 제동력의 불균형 으로 인한 스핀현상 감소와 제동거리의 단축 효과를 가진다.According to the present invention, when braking while driving, accurate distribution of the braking force is possible by accurately measuring the changed load of the vehicle through the air pressure of the garage and the tire, thereby distributing the braking force, thereby reducing the pitch angle during braking of the vehicle. It has the effect of reducing spin phenomenon and shortening of braking distance due to unbalance of braking force.

또한, 차량의 변화된 하중과 무게중심의 이동을 반영하여 현재 차량의 상태를 파악하고 차체자세를 제어하게 되므로 종래의 기술보다 훨씬 효율적이고 안정적인 차체자세가 가능해지는 장점이 있다.In addition, since the current state of the vehicle is determined and the vehicle body position is controlled by reflecting the changed load and the movement of the center of gravity, the vehicle body position is much more efficient and stable than the conventional technology.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차체자세 제어장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to Figure 1 will be described a vehicle body attitude control device according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차체자세 제어장치(100)의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차체자세 제어장치(100)는 차고측정부(110)와 공기압측정부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.1 is a block diagram of a vehicle body control device 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vehicle body attitude control apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a height measuring unit 110, an air pressure measuring unit 120, and a controller 130.

차고측정부(110)는 차량의 차고(車高)를 측정하기 위한 것으로, 차고(車高)는 차량에 탑승한 인원이나 적재되는 화물에 의해 변화하므로 본 발명에서는 이러한 차고의 변화를 근거로 하여 차량의 하중을 측정한다.The garage measuring unit 110 is for measuring the height of the vehicle, and the height of the vehicle changes depending on the number of people aboard the vehicle or loaded cargo. Measure the load on the vehicle.

이러한 차고측정부(110)는 좀 더 정확한 차고의 변화를 특정하기 위해 차량 서스펜션의 스트럿(미도시) 일측에 구비되는 것이 바람직하다.The height measuring unit 110 is preferably provided on one side of the strut (not shown) of the vehicle suspension in order to specify a more accurate change in the height of the vehicle.

이렇게 차량 서스펜션의 스트럿 일측에 차고측정부(110)를 구비시킴으로써 본 발명은 차량의 하중을 측정하면서 탑승인원이나 적재화물의 위치까지 추론할 수 있다.Thus, by providing the height measuring unit 110 on one side of the strut of the vehicle suspension, the present invention can infer up to the position of the occupant or load cargo while measuring the load of the vehicle.

즉, 차량의 차고가 전체적으로 낮아진 상황에서, 특정 방향(예를 들어, 우측 후륜방향)의 차고가 타측에 비해 더 낮아진 것으로 측정되면 상기 특정 방향측에 탑승인원이나 적재화물이 존재하는 것으로 추론할 수 있다.That is, when the height of the vehicle is lowered as a whole, when the height of the vehicle in a specific direction (for example, the right rear wheel direction) is measured to be lower than that of the other side, it can be inferred that the occupant or the load is present in the specific direction. have.

이러한 구성을 통해 본 발명은 전, 후륜의 미세한 속도 차를 검출하여 차량의 하중을 추정하는 종래기술에 비해 훨씬 정확한 하중의 측정이 가능할 뿐만 아니라 여기서 더 나아가 차량의 하중 분포도 측정할 수 있다.Through this configuration, the present invention can measure the load more precisely than the prior art which detects the minute difference in speed of the front and rear wheels and estimates the load of the vehicle.

공기압측정부(120)는 타이어의 공기압을 측정하기 위한 것으로 차고측정부(110)와 유사한 원리로 차량의 하중을 측정하는 데 이용된다.The air pressure measuring unit 120 is used to measure the air pressure of the tire and is used to measure the load of the vehicle on the principle similar to the height measuring unit 110.

즉, 차량 내부에 탑승인원이나 적재화물이 존재할 경우 그 무게에 의해 타이어(미도시)가 압축되므로 타이어 내부의 공기압은 증가하게 되므로, 타이어의 공기압을 통해 탑승인원이나 적재화물에 따른 하중을 추론할 수 있으며, 나아가 각 타이어의 위치에 따라 탑승인원이나 적재화물의 위치, 다시 말해 하중분포까지 추론 할 수도 있는 것이다.That is, when there are passengers or loads in the vehicle, the tires (not shown) are compressed by their weight, so the air pressure inside the tires is increased. In addition, depending on the position of each tire, the position of the occupants or loads, in other words, even load distribution can be inferred.

이러한 공기압측정부(120)는 적외선센서나 초음파센서를 이용하는 것이 가능하며, 측정된 타이어의 공기압은 무선송신단(121)을 통해 무선방식으로 제어부(130)에 전송되는 것이 바람직하다.The air pressure measurement unit 120 may use an infrared sensor or an ultrasonic sensor, and the measured air pressure of the tire may be transmitted to the controller 130 in a wireless manner through the wireless transmitter 121.

이렇게 무선방식으로 정보를 전송하도록 함으로써 타이어측으로부터 제어부까지 불필요한 라인이 설치되지 않도록 할 수 있다.By transmitting information in such a manner as described above, unnecessary lines are not installed from the tire side to the control unit.

제어부(130)는 차고측정부(110)와 공기압측정부(120)를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여(이때, 타이어의 공기압수치는 무선수신단(131)을 통해 수신할 수 있다) 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차량의 무게중심 및 하중분포를 추정하고, 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포를 이용하여 각 바퀴의 제동력을 변경하며, 변경된 제동력을 통해 각 바퀴를 독립적으로 제동함으로써 보상모멘트를 발생시켜 차체자세를 제어한다.The controller 130 uses the height value of the vehicle and the air pressure value of the tire measured by the height measuring unit 110 and the air pressure measuring unit 120 (at this time, the air pressure value of the tire wireless receiver 131 Estimate the center of gravity and load distribution of the vehicle according to the cargo or the number of passengers, change the braking force of each wheel by using the estimated center of gravity and the load distribution of the vehicle, and apply the changed braking force. By independently braking each wheel, a compensating moment is generated to control the body position.

다시 말해, 본 발명은 차체자세 제어를 위해 조향각센서, 요레이트센서, 횡가속도센서, 휠속도센서 등의 다양한 센서(이하, 'ESP요구센서'라 함)를 통해 다양한 센서값을 측정하며, 이러한 ESP요구센서(150)를 통한 측정값을 바탕으로 차체자세 제어 시점을 판단하게 되며, 상기 차체자세 제어 시점에 차량의 각 바퀴를 독립적으로 제동함으로써 차체자세를 제어하게 되는데, 이때, 각 바퀴의 제동에 이용되는 제동력은 종래와 같이 차량 출고시 튜닝된 값에 따르는 것이 아니라 차량의 무게중심 및 하중분포에 맞추어 변경된 제동력에 따르게 된다.In other words, the present invention measures various sensor values through various sensors such as a steering angle sensor, yaw rate sensor, lateral acceleration sensor, wheel speed sensor (hereinafter, referred to as 'ESP request sensor') for vehicle body control. The vehicle body posture control time is determined based on the measured value through the ESP request sensor 150, and the vehicle body posture is controlled by independently braking each wheel of the vehicle at the body posture control time point. The braking force used in FIG. 2 is not based on the tuned value at the time of shipment of the vehicle as in the related art, but is based on the braking force changed according to the center of gravity and the load distribution of the vehicle.

탑승자와 화물이 차량에 적재되면 하중이 증가하여 차고 자체가 낮아지게 되 며, 따라서 무게중심의 위치 또한 수직방향으로 낮아지게 되고 탑승자와 화물의 위치에 따라 좌우로 편중될 수 있다.When the occupants and cargo are loaded on the vehicle, the load is increased and the garage itself is lowered. Therefore, the position of the center of gravity is also lowered vertically and may be biased left and right depending on the occupants and cargo positions.

본 발명에서는 차고측정부(110)와 공기압측정부(120)를 통해 측정된 차량의 차고 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 제어부(130)가 이러한 차량의 무게중심을 추정하며, 이렇게 추정된 무게중심을 통해 제동력을 배분하는 것은 물론, 추정된 차량의 무게중심과 제어부(130, 일반적인 차량의 ESP-ECU)에 저장된 차량모델의 데이터 간 차이를 이용하여 ESP요구센서(150)로부터 측정된 횡가속도나 요레이트를 상기 차이에 따라 보정한 후 차량의 차체자세 제어 시기 등을 판단하게 된다.In the present invention, the controller 130 estimates the center of gravity of the vehicle by using the height value of the vehicle and the tire pressure value of the tire measured by the height measuring unit 110 and the air pressure measuring unit 120, the estimated weight The lateral acceleration measured from the ESP request sensor 150 using the difference between the estimated center of gravity of the vehicle and the data of the vehicle model stored in the controller 130 (ESP-ECU of a general vehicle) as well as the distribution of the braking force through the center. After the yaw rate is corrected according to the difference, the vehicle body posture control timing is determined.

이러한 구성을 통해 종래에는 차량 출고시 튜닝된 값에 따라 제동함으로써 차량의 현재 하중 상태를 반영하지 못한 차체자세 제어가 이루어진 데 반해, 본 발명에서는 현재의 탑승인원과 적재화물에 따라 요구되는 정확한 제동력을 통해 제동함으로써 더욱 효과적이고, 안정적인 차체자세 제어가 이루어질 수 있다.In this configuration, the vehicle body posture control which does not reflect the current load state of the vehicle by braking according to the tuned value at the time of shipment of the vehicle is conventionally performed. By braking through, more effective and stable body attitude control can be achieved.

예를 들어, 일정 속도로 코너링 주행 중 언더스티어 현상이 발생했을 때 왼쪽 후륜을 제동하여 보상모멘트를 발생시켜 도로이탈을 방지하는데, 이때 탑승인원과 적재화물이 존재하면 차량의 무게중심이 낮아지고 그에 따른 각종 센서값이 달라진다. 이 경우 위험한 상황임에도 불구하고 위험한 상황이 아닌 것으로 판단하거나, 위험한 상황이 아님에도 위험한 상황으로 판단하여 제어를 할 뿐만 아니라 왼쪽 후륜에 적절한 제동을 하지 못하여 여러 번 제어를 시도하는 등 제어시간이 길어진다. 출고시 차량의 특성에 맞추어 튜닝된 제동력(공차 시에)이 50Kgf이었을 경 우, 종래에는 차량에 화물을 얼마나 적재하는가에 관계없이 왼쪽 후륜에 50Kgf의 제동력을 가하여 차체자세 제어를 시도하게 되지만, 본 발명에 따르면 차량의 하중변화와 무게중심 이동에 따른 차량상태에 맞는 40 또는 60Kgf와 같이 가변적인 제동력을 통해 짧은 시간 안에 차체를 안정화할 수 있다.For example, when an understeer phenomenon occurs during cornering at a certain speed, the left rear wheel is braked to generate a compensation moment to prevent deviation from the road. Various sensor values vary accordingly. In this case, even though it is a dangerous situation, it is judged that it is not a dangerous situation, or it is determined that it is a dangerous situation even if it is not a dangerous situation, and the control time is lengthened, such as trying to control several times due to the failure of proper braking on the left rear wheel. . If the braking force (at tolerance) tuned to the characteristics of the vehicle at the factory was 50 Kgf, conventionally, the vehicle body attitude control is attempted by applying 50 Kgf of braking force to the left rear wheel regardless of how much cargo is loaded into the vehicle. According to the present invention, the vehicle body can be stabilized in a short time through a variable braking force such as 40 or 60 kgf which is adapted to the vehicle condition according to the load change of the vehicle and the movement of the center of gravity.

여기서, 제동력을 제외한 차체자세 제어 관한 메커니즘은 이미 공지된 기술이므로 제한 설명은 생략하기로 한다.Here, since the mechanism for controlling the vehicle attitude except for the braking force is a known technique, the description of the restriction will be omitted.

한편, 본 발명의 제어부(130)가 차고측정부(110)와 공기압측정부(120)를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 추정한 차량의 무게중심 및 하중분포는 제동력배분장치(EBD, 140)가 차량의 각 바퀴에 제동력을 배분하는 데 이용될 수 있다.Meanwhile, the controller 130 of the present invention estimates the center of gravity of the vehicle estimated by using the vehicle height measured by the height measuring unit 110 and the air pressure measuring unit 120 and the air pressure value of the tire. The load distribution can be used by the braking force distribution device (EBD) 140 to distribute the braking force to each wheel of the vehicle.

예를 들어, 4인용 차량의 경우에 운전석과 그 뒷좌석에만 탑승인원이 존재할 경우 차량의 무게중심은 운전자를 중심으로 왼쪽 방향(이하, '왼편'이라 한다)으로 치우치게 되며, 제어부(130)는 차고측정부(110)와 공기압측정부(120)를 통해 이러한 상황을 감지하고, 탑승인원 상태에 따라 무게중심 및 하중분포를 산출한다.For example, in the case of a four-seater vehicle, if the occupant is present only in the driver's seat and the rear seat, the center of gravity of the vehicle is biased toward the left side (hereinafter referred to as 'left') with respect to the driver, and the controller 130 is a garage. The measurement unit 110 and the air pressure measurement unit 120 detects such a situation, and calculates the center of gravity and load distribution according to the occupant status.

나아가 제어부(130)를 통해 산출된 무게중심 및 하중분포에 따라 제동력배분장치(140)가 제동력을 배분하게 되는데, 무게중심이 왼편으로 치우쳐져 있으므로, 왼편의 제동력을 그 반대편인 오른편보다 더 증가시키게 되는데, 예를 들어, 무게중심이 운전자를 중심으로 좌우 1 : 2인 지점으로 산출될 경우 차량 왼편의 제동력을 오른편의 제동력에 비해 2배가 되도록 제동력을 증가시킬 수 있는 것이다.Furthermore, the braking force distribution device 140 distributes the braking force according to the center of gravity and the load distribution calculated by the controller 130. Since the center of gravity is biased to the left side, the braking force of the left side is increased more than the right side of the opposite side. For example, when the center of gravity is calculated to be a left and right 1: 2 point centering on the driver, the braking force may be increased to double the braking force on the left side of the vehicle compared to the braking force on the right side.

이와 같이, 본 발명은 종래에 전, 후륜의 속도차 대비 하중 차를 추정하는 방식을 통해 전/후륜의 제동력을 이에 맞추어 분배하던 것에서 한발 더 나아가 좌우의 하중차까지 고려한 무게중심 및 하중분포의 추정이 이루어지므로 종래에 비해 훨씬 더 세밀한 제동력의 배분이 이루어질 수 있으며, 나아가 이러한 제동력에 따라 차량이 제동되도록 함으로써 차량의 현재 상황에 맞추어 효율적인 제동이 이루어질 수 있다.As described above, the present invention estimates the center of gravity and the load distribution considering the load difference of the left and right, in addition to the distribution of the braking force of the front and rear wheels according to the conventional method of estimating the load difference compared to the speed difference of the front and rear wheels. This makes it possible to distribute much finer braking force than in the prior art, and furthermore, by allowing the vehicle to be braked according to the braking force, efficient braking can be achieved according to the current situation of the vehicle.

한편, 위에서 살펴본 것과 같은 제어부(130)에 의한 차량 무게중심과 하중분포의 추정은 차량 시동 시와 출발 및 정지 시에 이루어지는 것이 바람직한데, 이러한 구성을 통해 차량 내부에서 유동 가능한 하중요소(탑승인원 또는 적재화물)에 의해 변화되는 동적인 차량 무게중심과 하중분포를 산출할 수 있다.On the other hand, the estimation of the vehicle center of gravity and the load distribution by the control unit 130 as described above is preferably made at the time of starting the vehicle and starting and stopping, the load element (boarding personnel or Dynamic vehicle center of gravity and load distribution can be calculated.

이하에서는 동적인 차량 무게중심과 하중분포를 산출하기에 앞서, 도 2를 참조하여 각 바퀴에 작용하는 동적인 하중을 산출하는 방법에 관해 상세히 살펴보기로 한다.Hereinafter, before calculating the dynamic vehicle center of gravity and the load distribution, the method of calculating the dynamic load acting on each wheel will be described in detail with reference to FIG. 2.

동적인 차량 무게 중심과 하중분포를 알기 위해서는 우선적으로 각 바퀴에 작용하는 동적인 하중이 고려되는데, 이러한 각 바퀴의 동적인 하중은 다음과 같은 방법으로 산출할 수 있다.In order to know the dynamic center of gravity and the load distribution, the dynamic load applied to each wheel is considered first. The dynamic load of each wheel can be calculated by the following method.

각 차축에 작용하는 하중은, 정적성분 (static component)과 다른 힘들의 영향에 의해서 앞 또는 뒤로 전달되는 하중으로 합에 의해 도출된다.The load acting on each axle is derived by the sum of the loads that are transmitted forward or backward under the influence of static components and other forces.

먼저 앞차축에 작용하는 하중을 살펴보면, 앞차축에 작용하는 하중은 뒷바퀴의 접촉부분(A)을 기준으로 작용하는 토크의 합으로부터 구할 수 있는데(즉, A점에 대한 토크의 합 = 0), 이를 수학식으로 표현하면 아래와 같다.First, look at the load on the front axle, and the load on the front axle can be found from the sum of the torques acting on the contact part (A) of the rear wheel (i.e. the sum of torques for the A points = 0), This is expressed as an equation below.

Figure 112007064962211-pat00001
Figure 112007064962211-pat00001

이를 정리하면 앞차축에 작용하는 하중(Wf)은 아래와 같이 표현될 수 있다.In summary, the load (W f ) acting on the front axle can be expressed as follows.

Figure 112007064962211-pat00002
Figure 112007064962211-pat00002

또한, 뒷차축에 작용하는 하중(Wr)은 아래의 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.In addition, the load (W r ) acting on the rear axle can be expressed as Equation 3 below.

Figure 112007064962211-pat00003
Figure 112007064962211-pat00003

여기서, 위의 두 수학식에 이용되는 변수들의 내역은 아래와 같다.Here, the details of the variables used in the above two equations are as follows.

W : 무게중심(CG) 에 작용하는 차량의 중량 (= 차량의 질량 * 중력가속도)W: Weight of the vehicle acting on the center of gravity (CG) (= mass of the vehicle * gravitational acceleration)

Figure 112007064962211-pat00004
: 등가가속력
Figure 112007064962211-pat00004
: Equivalent acceleration

DA : 차체에 작용하는 공기역학적 힘 (aerodynamic force)D A : Aerodynamic force acting on the body

DA.ha : 노면으로부터 높이 ha 인 점에서 차체에 작용하는 공기역학적 힘에 의해 생기는 모멘트 (aerodynamic pitching moment)D A .h a : moment due to aerodynamic forces acting on the body at a height ha from the road surface (aerodynamic pitching moment)

Rhz, Rhx : hitch point(차량이 트레일러를 끌고 있을 때 연결점)에 작용하는 수직 방향과 종방향(길이 방향)의 힘R hz , R hx : Vertical and longitudinal force (lengthwise) acting on the hitch point (connection point when the vehicle is dragging the trailer)

θ : 오르막 자세각도θ: Uphill attitude angle

즉, 차량 정지시에 승객이 타고 내리거나 또는 화물을 싣고 내리는 경우, 나아가 주행 도중 차량으로부터 화물이 분리(화물이 흘러내리는 등의 상황)되는 등의 다양한 상황에서 적응적으로 차량의 무게중심과 하중분포를 산출하는 것이 가능하다.In other words, when a passenger rides or unloads a cargo while the vehicle is stopped, the center of gravity and load of the vehicle can be adaptively applied in various situations, such as when the cargo is separated from the vehicle while the vehicle is running. It is possible to calculate the distribution.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalent claims.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차체자세 제어장치의 구성도,1 is a block diagram of a vehicle body control device according to an embodiment of the present invention,

도 2는 각 바퀴에 작용하는 동적인 하중을 산출하기 위해 고려되는 차량모델의 개요도이다.2 is a schematic diagram of a vehicle model to be considered for calculating the dynamic load acting on each wheel.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 차고측정부 120 : 공기압측정부110: height measuring unit 120: air pressure measuring unit

121 : 무선송신단 130 : 제어부121: wireless transmitter 130: control unit

131 : 무선수신단 140 : EBD131: wireless receiver 140: EBD

150 : ESP요구센서150: ESP request sensor

Claims (7)

화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차고를 측정하기 위한 차고측정부;A garage measuring unit for measuring a garage changing according to a cargo or a passenger; 타이어의 공기압 수치를 측정하기 위한 공기압측정부; 및Air pressure measuring unit for measuring the air pressure value of the tire; And 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차량의 무게중심 및 하중분포를 추정하고, 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 변경하며, 상기 변경된 제동력을 통한 각 바퀴의 독립적 제동으로 보상모멘트를 발생시켜 차체자세를 제어하는 제어부를 포함하는 차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치.Estimate the center of gravity and the load distribution of the vehicle that changes according to the cargo or the number of people using the height value of the vehicle and the tire air pressure value measured by the height measurement unit and the air pressure measurement unit, and the estimated vehicle The brake force is changed on each wheel of the vehicle according to the center of gravity and the load distribution of the vehicle, and the control unit generates the compensation moment by the independent braking of each wheel through the changed braking force. Body attitude control. 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차고를 측정하기 위한 차고측정부;A garage measuring unit for measuring a garage changing according to a cargo or a passenger; 타이어의 공기압 수치를 측정하기 위한 공기압측정부;Air pressure measuring unit for measuring the air pressure value of the tire; 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차량의 무게중심 및 하중분포를 추정하는 제어부; 및A control unit for estimating the center of gravity and the load distribution of the vehicle, which varies according to the cargo or the occupant, by using the height of the vehicle and the air pressure of the tire measured by the height measuring unit and the air pressure measuring unit; And 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 배분하는 전자제어 제동력배분장치를 포함하는 차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치.And an electronically controlled braking force distribution device for distributing braking force to each wheel of the vehicle according to the estimated center of gravity and load distribution of the vehicle. 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차고를 측정하기 위한 차고측정부;A garage measuring unit for measuring a garage changing according to a cargo or a passenger; 타이어의 공기압 수치를 측정하기 위한 공기압측정부;Air pressure measuring unit for measuring the air pressure value of the tire; 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해 측정된 차량의 차고(車高) 수치 및 타이어의 공기압 수치를 이용하여 화물 또는 탑승인원에 따라 변화하는 차량의 무게중심 및 하중분포를 추정하고, 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 변경하며, 상기 변경된 제동력을 통한 각 바퀴의 독립적 제동으로 보상모멘트를 발생시켜 차체자세를 제어하는 제어부; 및Estimate the center of gravity and the load distribution of the vehicle that changes according to the cargo or the number of people using the height value of the vehicle and the tire air pressure value measured by the height measurement unit and the air pressure measurement unit, and the estimated vehicle A control unit for changing the braking force on each wheel of the vehicle according to the center of gravity and the load distribution of the vehicle, and controlling the vehicle body position by generating a compensation moment by independent braking of each wheel through the changed braking force; And 상기 추정된 차량의 무게중심 및 하중분포에 따라 차량의 각 바퀴에 제동력을 배분하는 전자제어 제동력배분장치를 포함하는 차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치.And an electronically controlled braking force distribution device for distributing braking force to each wheel of the vehicle according to the estimated center of gravity and load distribution of the vehicle. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는,The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit, 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해, 차량 시동 시와 출발 및 정지 시에 변화하는 차량의 무게중심을 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치.Active vehicle body position control device through the vehicle center of gravity estimation, characterized in that through the vehicle height measurement unit and the air pressure measurement unit for estimating the center of gravity of the vehicle that changes at the start and stop of the vehicle. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는,The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit, 상기 차고측정부와 공기압측정부를 통해, 차량 시동 시와 출발 및 정지 시에, 차량의 변화하는 차량의 하중분포를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치.Active vehicle body position control device through the vehicle center of gravity estimation, characterized in that through the vehicle height measurement unit and the air pressure measurement unit, when the vehicle start, start and stop estimating the load distribution of the vehicle. 제 1항에 있어서, 상기 차고측정부는,According to claim 1, wherein the height measuring unit, 차량 서스펜션의 스트럿 일측에 구비되어 차고 수치를 측정하는 것을 특징으로 하는 차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치.Active body attitude control device through the vehicle center of gravity estimation, characterized in that provided on one side of the strut of the vehicle suspension measures the height value. 제 1항에 있어서, 상기 공기압측정부는,According to claim 1, The air pressure measuring unit, 상기 제어부와 무선 송수신을 통해 상기 측정된 타이어의 공기압 수치를 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 무게중심 추정을 통한 능동형 차체자세 제어장치.Active body attitude control device through the vehicle center of gravity estimation, characterized in that for transmitting the air pressure value of the measured tire through the wireless transmission and reception with the control unit.
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