KR100892360B1 - 티피엠에스를 이용한 요레이트 연산방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티피엠에스(TPMS)를 이용한 요레이트 연산방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ESP 시스템의 요레이트 센서를 삭제하고, 차량에 기본적으로 장착하도록 미국 사양에 법규로 되어 있는 TPMS를 이용하여 요레이트를 연산하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법은 과제 해결 수단은, 차량의 각 타이어에 장착된 TPMS 센서에서 타이어 압력을 측정하여 리시버에 송신하는 단계와, 상기 리시버에서 현재 타이어 압력과 이전 타이어 압력의 차로 각 타이어의 압력 변화량을 계산하는 단계 및 상기 리시버에서 타이어 압력 변화비로 차량의 거동값인 피치(pitch)값, 요(yaw)값, 롤(roll)값을 연산하는 단계를 포함하여 구성된다.

ESP, 요레이트 센서, TPMS, 거동값, 압력 변화비

Description

티피엠에스를 이용한 요레이트 연산방법 {Calculating Method of Yaw Rate using TPMS}

본 발명은 티피엠에스(TPMS)를 이용한 요레이트 연산방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ESP 시스템의 요레이트 센서를 삭제하고, 차량에 기본적으로 장착하도록 미국 사양에 법규로 되어 있는 TPMS를 이용하여 요레이트를 연산하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 주행중에 안정성을 향상시키기 위한 장치로서는 제동시 슬립 방지를 위한 ABS(Anti-lock Brake System)와, 급발진시 슬립을 방지하기 위한 TCS(Traction Control System)를 많이 사용하게 된다.

또한, 차량의 주행중 차량 자세를 안정적으로 유지하여 주행 안정성을 향상시키는 차량 안정성 제어 시스템(ESP: Electronic Stability Program)을 사용하게 된다.

즉, 차량에 장착된 ABS는 제동시의 안정성을 확보하는 것이고, TCS는 출발시의 미끄러짐을 방지하는 것이며, ESP는 ABS와 연계하여 차량 자세의 위험한 상태에서 브레이크 또는 엔진 토크를 제어하면서 차량 자세를 안정적으로 유지하게 하는 것이다.

상기한 ESP는 휠 속도 센서, 브레이크 압력 센서, 조향각 센서, 요레이트 센서, 횡가속도 센서 등과 같은 다수의 센서를 통해 차량 상태와 노면 상태를 판단하고, 이에 따라 차량 상태가 언더스티어인지 또는 오버스티어인지를 파악하여 각각 내외측 휠에 브레이킹 동작을 수행하여 차량 자세가 안정적이 되도록 하는 것이다.

한편, 자동차에는 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 정보를 알려주고, 규정 압력 이하로 낮아졌을 때 경고 신호를 줌으로써 사고의 위험을 미리 방지하도록 도와주는 시스템인 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System; 이하, TPMS라 함)이 구비되어 있다.

이러한 TPMS는 차량에 기본적으로 장착하도록 미국 사양에 법규로 되어 있다.

본 발명은 차량에 기본적으로 장착하도록 미국 사양에 법규로 되어 있는 TPMS를 이용하여 요레이트를 연산함으로써 ESP 시스템의 요레이트 센서를 삭제할 수 있고 그에 따른 부품 및 원가를 절감할 수 있는 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법은 과제 해결 수단은, 차량의 각 타이어에 장착된 TPMS 센서에서 타이어 압력을 측정하여 리시버에 송신하는 단계와, 상기 리시버에서 현재 타이어 압력과 이전 타이어 압력의 차로 각 타이어의 압력 변화량을 계산하는 단계 및 상기 리시버에서 타이어 압력 변화비로 차량의 거동값인 피치(pitch)값, 요(yaw)값, 롤(roll)값을 연산하는 단계를 포함하여 구성된다.

상술한 과제 해결 수단에 의하면 ESP 시스템의 요레이트 센서를 삭제할 수 있고 그만큼 ESP 시스템에 들어가는 부품 및 원가를 절감할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 1은 TPMS를 이용하여 차량의 요레이트를 판단하는 개념을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이 차량의 하중 압력이 가해지면 그 무게에 의해 타이어의 형상은 일그러져 타이어내 공기압이 상승하게 된다.

즉, 타이어내 공기량은 일정하나 타이어 형상 변경으로 인해 타이어 체적이 변화되고 이에 따라 센싱 압력이 변화된다.

차량이 주행하면서 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw)의 거동을 하게 되는 바, 이와 같은 차량의 거동에 의해 각 타이어에 가해지는 압력은 차이가 나게 되고, 각 타이어에 가해지는 압력의 차이에 따라 각 타이어 내의 공기압도 차이가 나게 된다.

상기 피치는 차량이 전후 상하 방향으로 움직이는 거동을, 롤은 진행 방향 좌우로 움직이는 거동을, 요는 수평을 유지한 채 좌우로 회전하는 거동을 나타낸다.

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 타이어 압력을 나타내는 도면이다.

차량이 주행하면서 거동에 따라 각 타이어에 가해지는 실제 압력의 변화량(F1,F2,F3,F4)은 차이가 나고, 타이어에 장착되는 각 TPMS 센서에 의해 측정되는 압력의 변화량(P1,P2,P3,P4)은 실제 압력의 변화량(F1,F2,F3,F4)에 비례한다.

즉 P1∝F1, P2∝F2, P3∝F3, P4∝F4가 된다.

여기서 숫자 1,2,3,4는 차량의 전륜좌우와 후륜우좌 타이어를 의미한다.

상기한 비례관계를 이용하여 TPMS 센서에서 타이어의 압력을 측정한 후 이전 타이어 압력과의 차로 압력의 변화량(P1,P2,P3,P4)을 구하고 이 압력의 변화량으로 차량의 거동을 판단할 수 있다.

예를 들어 전륜좌측 타이어의 압력 변화량(P1)이 가장 크고, 전륜우측 타이어의 압력 변화량(P2)이 (-)로 가장 크다고 하면 차량의 앞 방향으로 피칭을 하고, 시계 방향으로 롤링을 하는 것으로 판단한다.

또한, 압력의 변화량이 도 2와 같다고 하면 차량은 반시계 방향의 요를 받고 있다고 판단한다.

도 3은 본 발명이 적용되는 요레이트 감지기능을 갖는 TPMS 시스템 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 요레이트 연산방법을 나타내는 순서도이다.

차량의 전륜좌우와 후륜우좌에 있는 각 타이어(10a,10b,10c,10d)에 TPMS 센서(12a,12b,12c,12d)가 장착되며, 각 타이어(10a,10b,10c,10d)에 가까운 차체에는 LFI(Low Frequency Initiator)(50a,50b,50c,50d)가 TPMS 센서(12a,12b,12c,12d)와 무선통신할 수 있도록 1:1로 구비되어 차량의 대시보드 중앙에서 운전석과 조수석 사이에 있는 컨트롤 패널 보드 즉, 센터페시아(center fascia)에 장착되는 리시버(20)에 하드와이어로 연결된다.

리시버(20)에서 하드와이어로 연결된 4개의 LFI(50a,50b,50c,50d)에 트리거 명령을 내리면, 4개의 LFI는 각 타이어(10a,10b,10c,10d)에 장착된 TPMS 센서(12a,12b,12c,12d)에 순차적으로 125kHz의 저주파 전계강도신호를 보냄으로써 해당 TPMS 센서(12a,12b,12c,12d)를 웨이크업(Wake up) 시켜준다.

순차적으로 웨이크업된 TPMS 센서(12a,12b,12c,12d) 리시버(20)로 LFI 신호를 받았다는 응답을 하면서 TPMS 센서(12a,12b,12c,12d)에서 측정한 각 타이어 압력을 송신하면, 리시버(20)에서 각 타이어(10a,10b,10c,10d)의 압력을 수신한다(S410).

상기 리시버(20)는 TPMS 센서(12a,12b,12c,12d)의 위치를 기억하여 시동키 온 위치의 초기 상태에서 4개의 LFI(50a,50b,50c,50d)를 이용한 자동인식(Auto-Learning)을 통해 어떤 위치의 타이어(10a,10b,10c,10d)가 저압인지 알아내고, 이를 클러스터(30)에 출력하여 운전자에게 알려준다.

마이컴(22)은 현재 타이어 압력과 메모리(24)에 저장된 이전 타이어 압력의 차로 - TPMS 센서(12a,12b,12c,12d)에서 이전에 보내온 타이어 압력은 메모리(24)에 저장된다 - 타이어의 압력 변화량(△P1,△P2,△P3,△P4)을 구한다(S420).

상기 마이컴(22)은 타이어의 압력 변화비로 거동(롤, 요, 피치)값을 연산한 다(S430).

도 5에 도시된 바와 같이, 피치값은 차량의 전후측 타이어 압력 변화비 즉, (△P1+△P2)/(△P3+△P4)으로 구한다(S432).

예를 들어 전후측 타이어의 압력 변화비((△P1+△P2)/(△P3+△P4))로 연산한 값이 1.3일 경우 반시계 방향으로 1.3 피칭(pitching)된 것을 나타낸다.

요값은 차량의 좌우측 타이어 압력 변화비 즉, (△P1+△P3)/(△P2+△P4)으로 구한다(S434).

예를 들어 좌우측 타이어의 압력 변화비((△P1+△P3)/(△P2+△P4))로 연산한 값이 1.1일 경우 반시계 방향으로 1.1 요잉(yawing)된 것을 나타낸다(S436).

롤값은 전륜 좌우측 타이어의 압력 변화비 즉, (△P1/△P2)으로 구한다(S436),

예를 들어 전륜 좌우측 타이어의 압력 변화비((△P1/△P2))로 연산한 값이 -1.1일 경우 반시계 방향으로 1.1 롤링(rolling)된 것을 나타낸다.

마이컴(22)은 상술한 방식으로 구한 거동값을 CAN 라인을 통해 ESP 제어부(40)에 출력한다(S440).

ESP 제어부(40)는 이에 따라 차량 상태가 언더스티어(under steer)인지 또는 오버스티어(over steer)인지를 파악하여 각각 내외측 휠에 브레이킹 동작을 수행하여 차량 자세가 안정적이 되도록 한다.

여기서 오버스티어는 차량이 코너를 돌 때 스티어링휠을 돌린 각도보다 회전각도가 작아지는 현상을, 반대로 언더스티어는 차량이 코너를 돌 때 스티어링휠을 돌린 각 도보다 화전각도가 커지는 현상을 말한다.

도 1은 TPMS를 이용하여 차량의 요레이트를 판단하는 개념을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 타이어 압력을 나타내는 도면,

도 3은 본 발명이 적용되는 요레이트 감지기능을 갖는 TPMS 시스템 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 요레이트 연산방법을 나타내는 순서도,

도 5는 도 4에 나타낸 거동값 연산의 상세 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 타이어 20: TPMS 센서

20: 리시버 22: 마이컴

24: 메모리 30: 클러스터

40: ESP 제어부 50: LFI

Claims (5)

1. 차량의 각 타이어에 장착된 TPMS 센서에서 타이어 압력을 측정하여 리시버에 송신하는 단계;

   상기 리시버에서 현재 타이어 압력과 이전 타이어 압력의 차로 각 타이어의 압력 변화량을 계산하는 단계; 및

   상기 리시버에서 타이어 압력 변화비로 차량의 거동값인 피치(pitch)값, 요(yaw)값, 롤(roll)값을 연산하는 단계를 포함하는 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차량의 전륜좌우와 후륜우좌에 있는 각 타이어의 압력 변화량을 △P1,△P2,△P3,△P4라고 한 경우에, 상기 피치값은 전후측 타이어 압력 변화비인 (△P1+△P2)/(△P3+△P4)으로 연산하는 것을 특징으로 하는 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 요값은 좌우측 타이어 압력 변화비인 (△P1+△P3)/(△P2+△P4)으로 연 산하는 것을 특징으로 하는 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 롤값은 전륜 좌우측 타이어의 압력 변화비인 (△P1/△P2)으로 연산하는 것을 특징으로 하는 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 리시버는 3개의 거동값을 CAN 라인을 통해 ESP(Electronic Stability Program) 제어부에 출력하여 ESP를 구성하는 요레이트 센서를 삭제할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 TPMS를 이용한 요레이트 연산방법.

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