KR101130338B1 - 차량용 노면 굴곡 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 노면 굴곡 감지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 시 노면의 굴곡 여부를 판단하여 차량의 주행성능, 자세 제어의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 노면 굴곡 감지 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, ESP써 노면 시스템에서 차량 자세를 제어할 때 노면의 굴곡에 대한 별도의 정보를 제공함으로의 굴곡이 심한 장소에서도 차량 자세를 정밀하게 제어할 수 있는 차량용 노면 굴곡 감지 시스템을 제공함에 있다.

이를 위해 본 발명은, 차량의 횡가속도값을 측정하도록 차량 중심에 설치된 횡가속도 센서와, 타이어의 중심에 작용하는 횡가속도값을 측정하도록 타이어 중심에 설치된 보조 횡가속도 센서와, 횡가속도 센서의 출력값과 보조 횡가속도 센서의 출력값을 비교하여 차이값이 발생하면 굴곡노면으로 판단하는 횡가속도 비교부로 구성함을 특징으로 한다.

차량, 노면, 굴곡, 감지

Description

차량용 노면 굴곡 감지 시스템{Ditch detection system of Vehicle for road surface}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 노면 굴곡 감지 시스템을 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에서 노면이 굴곡진 상태에서 타이어의 기울어짐 상태를 도시한 개략도이다.

도 3은 본 발명에서 정상 노면일 때와 굴곡진 노면일 때의 횡가속도값을 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명에서 횡가속도 센서와 보조 횡가속도 센서의 거리 차이에 따른 노면 굴곡 판단 상태를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 횡가속도 센서 2: 보조 횡가속도 센서

3: ESP 제어부 4: 횡가속도 비교부

본 발명은 차량용 노면 굴곡 감지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 시 노면의 굴곡 여부를 판단하여 차량의 주행성능, 자세 제어의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량용 노면 굴곡 감지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 주행중에 안정성을 향상시키기 위한 장치로서는 제동 시 슬립 방지를 위한 ABS(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM)과, 급발진 시 슬립을 방지하기 위한 TCS(TRACTION CONTROL SYSTEM)를 많이 사용하게 된다.

또한, 차량의 주행중 차량 자세를 안정적으로 유지하여 주행 안정성을 향상시키는 안정성 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 되는 것이다.

상기한 ESP 시스템은 휠 속도 센서, 브레이크 압력 센서, 조향각 센서, 요레이트 센서, 횡가속도 센서등과 같은 다수의 센서를 통해 차량 상태를 판단하고, 이에 따라 차량 상태가 언더스티어인지 또는 오버스티어인지를 파악하여 각각 내외측휠에 브레이킹 동작을 수행하여 차량 자세가 안정적이 되도록 하는 것이다.

그러나, 상기한 바와 같이 ESP 시스템에서 횡가속도, 요모멘트, 롤레이트등의 정보로 차량 자세를 제어하여도, 실질적으로 노면에 대한 센싱 및 분석을 하는 부분이 없기 때문에, 노면의 굴곡이 심한 장소에서는 차량의 자세 제어가 부정확하게 이루어지는 문제점이 있다.

즉, ESP 시스템은 차량 선회 시 차량의 횡가속도, 요모멘트등을 제어함으로써 차량의 선회 시 차량 자세를 안정적으로 유지하는 것이지만, 노면이 심한 장소에서는 차량이 선회하는 것에 비해 대단히 큰 요모멘트 및 횡가속도가 발생되기 때문에, ESP 시스템에 정확한 차량 상태를 파악할 수 없고, 이로 인해 자세 제어가 정확하게 이루어지지 않게 되는 것이다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, ESP 시스템에서 차량 자세를 제어할 때 노면의 굴곡에 대한 별도의 정보를 제공함으로써 노면의 굴곡이 심한 장소에서도 차량 자세를 정밀하게 제어할 수 있는 차량용 노면 굴곡 감지 시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 노면 굴곡 감지 시스템은, 차량의 횡가속도값을 측정하도록 차량 중심에 설치된 횡가속도 센서와, 타이어의 중심에 작용하는 횡가속도값을 측정하도록 타이어 중심에 설치된 보조 횡가속도 센서와, 상기한 횡가속도 센서의 출력값과 보조 횡가속도 센서의 출력값을 비교하여 차이값이 발생하면 굴곡노면으로 판단하는 횡가속도 비교부로 구성함을 특징으로 한다.

또한, 노면 굴곡 감지 방법은 차량이 주행하고 있는 상태에서 차량 중심에 설치된 횡가속도 센서에서 측정된 횡가속도값을 횡가속도 비교부에 전송하는 단계와,

타이어의 중심에 설치된 보조 횡가속도 센서에서 측정된 횡가속도값을 횡가 속도 비교부에 전송하는 단계와,

상기한 횡가속도 비교부에서 횡가속도값들 사이에 차이가 발생하는지를 연산하는 단계와,

횡가속도값 사이에 차이가 발생되면 이를 굴곡노면을 판단하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 차량용 노면 굴곡 감지 시스템을 도시한 개략도로서, 차체의 횡가속도값(G 값)을 측정하도록 차체의 폭 중심에 설치된 횡가속도 센서(1)와, 좌우 타이어(T)간의 중심에 작용하는 횡가속도값을 측정하도록 타이어(휠) 회전 중심에 설치된 보조 횡가속도 센서(2)와, 상기한 횡가속도 센서(1)의 출력값과 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값을 비교하여 그 차이값을 연산함과 아울러 차이값을 ESP 제어부(3)에 전송하는 횡가속도 비교부(4)로 구성되어 있다.

여기서, 상기한 차량이 선회를 하게 되면 횡가속도 센서(1)와 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값이 거의 유사하게 나타나지만, 도 2에 도시된 바와 같이 상기한 차량이 굴곡진 노면을 주행하게 되면, 횡가속도 센서(1)의 출력값과 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값이 노면의 굴곡진 부분에 맞춰 크게 차이나게 됨으로써, ESP 제어부(3)가 노면의 굴곡을 판단할 수 있게 되는 것이다.

즉, 상기한 횡가속도값은 횡가속도 센서(1)가 설치된 높이에 영향을 받게 될 뿐만 아니라 요모멘트에 큰 영향을 받게 되는 바, 횡가속도 센서(1)의 작용점 A에 비해 보조 횡가속도 센서(2)의 작용점 B는 지면에서 매우 낮은 위치일 뿐만 아니라 타이어(T)의 움직임이 차체에 비해 크고 가속도가 높기 때문에, 타이어(T)에 설치된 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값이 낮고 진폭이 크게 되는 것이다.

즉, 도3에 도시된 바와 같이 차량이 정상 노면을 주행중에는 횡가속도 센서(1)와 보조 횡가속도 센서(2)에서의 출력값이 거의 동일하게 나타나지만, 차량이 굴곡진 노면에서 주행하게 되면 횡가속도 센서(1)의 출력값에 비해 보조 횡가속도 센서(2)에서의 출력값이 보다 진폭의 차이가 크게 나타난다.

상기한 횡가속도 센서(1)의 출력값과 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값의 크기 및 진폭의 차이가 크게 달라지게 되면, ESP 제어부(3)에서 현재 차량이 주행하는 노면이 굴곡진 것으로 판단하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 차량이 주행하고 있는 상태에서 도1에 도시된 바와 같이 노면이 정상 상태(편평한 상태)를 주행하게 되면, 횡가속도 센서(1)의 출력값 및 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값이 횡가속도 비교부(4)에 전송되는 바, 직진 주행시에는 횡가속도값이 출력되지 않지만, 선회 주행을 하게 되면, 상기한 횡가속도값이 출력된다.

선회주행시의 횡가속도값은 도3에서의 정상 노면 상태와 같이 횡가속도 센서(1) 및 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값과 동일하게 나타나게 된다.

횡가속도 센서(1)와 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값이 동일하게 나타나거나 거의 유사하게 나타나게 되면, 횡가속도 비교부(4)에서 차이값이 없기 때문에 정상 노면 상태로 판단하여 ESP 제어부(3)에 송신하게 된다.

또한, 차량이 도2에 도시된 바와 같이 굴곡진 노면을 주행하게 되면, 횡가속 도 센서(1)의 운동 궤적에 비해 타이어(T)에 장착된 보조 횡가속도 센서(2)의 운동 궤적이 보다 빠르게 됨으로써, 보조 횡가속도 센서(2)에서의 출력값이 도3에 도시된 바와 같이 큰 진폭을 보이게 된다.

즉, 타이어(T)는 노면의 굴곡에 의해 직접적으로 심하게 요동하면서 작용점 B를 중심으로 회전운동하면서 횡가속도를 발생시키게 됨으로써, 횡가속도의 출력값이 매우 큰 진폭으로 변화하게 되는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이 횡가속도 센서(1)의 출력값과 보조 횡가속도 센서(2)의 출력값이 크게 차이나게 되면, 이를 전송받은 횡가속도 비교부(4)에서 노면이 굴곡진 상태라고 판단하여 ESP 제어부(3)에 노면 상태를 굴곡진 노면으로 전송하게 된다.

ESP 제어부(3)에서 현재 노면의 상태가 굴곡진 노면으로 전송받게 되면, 상기한 노면 정보에 따라 차량 자세를 제어(브레이크량을 노면 상태에 맞춰서 조절)하게 되는 바, 노면 상태에 따라 제어량을 보다 정밀하게 제어하여 차량 자세 제어의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기한 횡가속도 센서(1)와 보조 횡가속도 센서(2)를 설치하지 않고, 타이어(T)의 중심과 차체 중심 사이의 상대거리를 측정할 수 있는 위치 센서를 사용하여도 동일한 효과를 나타낼 수 있게 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 굴곡진 노면 주행시에는 차체 중심과 타이어의 중심 사이의 거리가 큰폭으로 변화하게 되는 바, 이를 ESP 제어부(3)에서 노면 굴곡 상태로 판단하도록 하는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 차량이 굴곡진 노면을 주행할 때 차량 중심과 타이어 중심간의 변화를 횡가속도 변화 또는 상대거리의 변화로 검출하여 ESP 시스템등에서 노면 정보로 사용하도록 함으로써, 차량의 제어가 보다 정밀하고 신뢰성이 있도록 할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (3)

1. 차체의 횡가속도값을 측정하도록 차체의 폭 중심에 설치된 횡가속도 센서와,

   좌우 타이어간의 중심에 작용하는 횡가속도값을 측정하도록 타이어의 회전 중심에 설치된 보조 횡가속도 센서와,

   상기 횡가속도 센서의 출력값과 상기 보조 횡가속도 센서의 출력값을 비교하여 차이값이 발생하면 굴곡노면으로 판단하는 횡가속도 비교부로 구성함을 특징으로 하는 차량용 노면 굴곡 감지 시스템.
2. 차량이 주행하고 있는 상태에서 차체의 폭 중심에 설치된 횡가속도 센서에서 측정된 횡가속도값을 횡가속도 비교부에 전송하는 단계와,

   타이어의 회전 중심에 설치된 보조 횡가속도 센서에서 측정된 횡가속도값을 횡가속도 비교부에 전송하는 단계와,

   상기한 횡가속도 비교부에서 횡가속도값들 사이에 차이가 발생하는지를 연산하는 단계와,

   횡가속도값 사이에 차이가 발생되면 이를 굴곡노면을 판단하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 차량용 노면 굴곡 감지 방법.
3. 차체의 폭 중심과 좌우 타이어간의 중심 사이의 상대 위치가 변화되는 것을 비교하여 굴곡노면으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 노면 굴곡 감지 방법.

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