KR20010047235A - 노면 상태 경보 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노면의 상태를 추정하여 운전자에게 미끄러움의 정도를 경보하여 운전자로 하여금 적당히 감속하도록 하여 미끄럼에 의한 사고를 사전에 예방할 수 있도록 하는 노면 상태 경보 장치 및 방법에 관한 것으로, 노면의 마찰계수를 추정하여 노면의 상태를 경보하는 노면 상태 경보 장치에 있어서, 엔진 rpm, 미션 rpm, 휠의 속도를 각각 측정하는 센서와; 트로틀의 위치를 측정하는 센서; 노면 상태 경보를 시각적 또는 청각적으로 제공하는 시청각 경보수단; 및 상기 각 센서의 측정신호를 근거로 노면의 마찰계수를 추정하고, 현재 차속과 상기 추정된 마찰계수에 따른 안전속도를 비교하여 현재 차속이 안전속도 이상인 경우 운전자에게 경보되도록 상기 시청각 경보수단을 제어하는 연산수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

노면 상태 경보 장치 및 방법{ROAD STATE ALARM APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 노면 상태 경보 장치 및 방법에 관한 것으로, 노면의 상태를 추정하여 운전자에게 미끄러움의 정도를 경보하여 운전자로 하여금 적당히 감속하도록 하여 미끄럼에 의한 사고를 사전에 예방할 수 있도록 하는 노면 상태 경보 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재에는 통상 고속으로 운행되는 자동차의 탑승자가 안전하도록 각종 센서를 이용한 전자제어 기술이 도입되어 매우 다양하게 실시되고 있다.
그 대표적인 예로서 노면의 마찰 계수에 의하여 노면 상태를 추정하여 이를 운전자에게 경보하는 기술이 있는 데, 이는 공개번호 1991-014684호, 1995-014859호 및 공고번호 1994-002631호에 기술공개된 바와 같이 차량 운행중에 직접 제동을 하여 감속되는 소요시간을 측정함으로써 노면의 마찰계수를 측정하게 된다.
그런데, 실제 주행중에 전술한 바와 같이 제동 상황을 연출하는 것은 상당히 위험하다. 급제동은 차량의 안정성에 심각한 영향을 가져올 것이다. 그리고 고속으로 회전하고 있는 바퀴를 순간적으로 정지시키는 것은 현재의 브레이크로서는 어려운 일이다.
다른 방법에 의한 노면의 마찰계수 추정방법은 공개번호 1998-036332호에 기술공개된 바와 같이 센서로서 횡가속도 센서와 조타각 센서(스티어링 센서)를 이용하여 실제 조타각과 이에 의해 발생해야 되는 계산된 횡가속도와 측정된 횡가속도를 비교하여 마찰계수를 추정하는 방법이다.
전술한 바와 같이 종래의 노면의 마찰계수 추정방법은 마찰계수를 추정함에 있어서, 특정속도구간에서 제동상황을 만들어 그 시간을 측정하여 마찰계수를 추정하거나 횡가속도 센서 등의 특별한 센서를 이용하여 마찰계수를 추정하였다.
또한, 마찰과 밀접한 관련이 있는 ABS, TCS 시스템은 마찰계수 자체의 추정보다는 바퀴의 슬립을 감지하고 이를 일정값으로 유지하려는 시스템이다.
전술한 바와 같은 제동을 이용하여 노면상태를 추정하는 것은 고속으로 진행중인 차량에 있어서 대단히 위험하여 사용하기가 곤란하고 또한 주행중에 운전자가 브레이크 페달을 조작하도록 함으로써 마찰계수를 추정한다는 것이 운전자에게 불편을 주는 문제점이 있었다.
그리고, 횡가속도 센서와 스티어링 센서를 이용하여 노면의 마찰계수를 추정하는 방법은 상기 센서가 추가적으로 필요하기 때문에 추가 비용이 발생한다는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 운전의 불편이 없고 추가적인 비용이 소요되지 않으면서 노면의 상태를 추정하여 운전자에게 미끄러움의 정도를 경보하여 운전자로 하여금 적당히 감속하도록 함으로써 미끄럼에 의한 사고를 사전에 예방할 수 있도록 하는 노면 상태 경보 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 노면 상태 경보 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 노면 상태 경보 방법을 설명하기 위한 플로우 차트.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
1 : 엔진 2 : 엔진 각속도 센서
3 : 트로틀 위치 센서
4a∼4b : 휠 각속도 센서
5 : 차속 센서 6 : 청각 경보부
7 : 시각 경보부 8 : 연산장치
본 발명의 노면 상태 경보 장치는 노면의 마찰계수를 추정하여 노면의 상태를 경보하는 노면 상태 경보 장치에 있어서, 엔진 rpm, 미션 rpm, 휠의 속도를 각각 측정하는 센서와; 트로틀의 위치를 측정하는 센서; 노면 상태 경보를 시각적 또는 청각적으로 제공하는 시청각 경보수단; 및 상기 각 센서의 측정신호를 근거로 노면의 마찰계수를 추정하고, 현재 차속과 상기 추정된 마찰계수에 따른 안전속도를 비교하여 현재 차속이 안전속도 이상인 경우 운전자에게 경보되도록 상기 시청각 경보수단을 제어하는 연산수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 연산수단은 엔진토크 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 엔진 rpm으로부터 엔진 토크를 추정한 후, 자동 변속인 경우 토크 컨버터 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 차속으로부터 트랜스미션의 단수와 토크비를 추정하고, 수동 변속인 경우 엔진 rpm과 트랜스미션 rpm의 비로부터 변속비 또는 단수를 추정하여 각각 구동축 토크를 추정하며, 차량 파라미터를 참조하면서 파워트레인 및 휠 운동방정식을 이용하여 슬립율, 구동력 및 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 노면 상태 경보 방법은 노면의 마찰계수를 추정하여 노면의 상태를 경보하는 노면 상태 경보 방법에 있어서, 엔진토크 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 엔진 rpm으로부터 엔진 토크를 추정하는 단계; 자동 변속인 경우 토크 컨버터 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 차속으로부터 트랜스미션의 단수와 토크비를 추정하고, 수동 변속인 경우 엔진 rpm과 트랜스미션 rpm의 비로부터 변속비 또는 단수를 추정하는 단계; 상기 자동 변속인 경우에는 단수 및 토크비를 이용하고, 수동 변속인 경우에는 변속비 또는 단수로부터 구동축 토크를 추정하는 단계; 차량 파라미터를 참조하면서 파워트레인 및 휠 운동방정식을 이용하여 슬립율, 구동력 및 마찰계수를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 마찰계수와 현재 차속을 근거로 노면 상태를 경보하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 노면 상태 경보 장치가 적용되는 차량의 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 노면 상태 경보 장치는 각각 엔진, 미션(차속), 휠의 속도를 측정하는 센서(2, 4, 5), 트로틀의 위치를 측정하는 센서(3), 각 센서(2, 3, 4, 5)의 센싱신호를 바탕으로 연산처리하여 마찰계수를 추정하는 연산장치(8), 그리고 연산장치(8)를 통해서 운전자에게 직접적으로 노면의 상태에 대한 정보를 제공하는 시청각적인 경보장치(6, 7)가 구성되어 있다.
연산장치(8)는 각 센서(2, 3, 4, 5)로부터 측정되는 측정신호를 근거로 마찰계수를 추정하고 현재의 차속이 안전속도 이상이면 시청각 경보장치(6, 7)를 통해 경보하게 된다.
그리고, 추정된 마찰계수를 아날로그 값으로 출력하는 출력단자가 더 구성하여 마찰계수를 다른 용도로 사용하는 것이 가능하다.
도 2는 본 발명의 노면 상태 경보 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
연산장치는 노면의 마찰계수를 추정함에 있어서 파워트레인 및 휠 운동방정식과 센서 출력을 이용하도록 되어 있는 바, 먼저 시스템이 작동되면 단계(S10)에서는 엔진 토크 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 엔진 rpm으로부터 엔진 토크를 추정한다.
이어서, 단계(S12)에서는 자동 변속 또는 수동 변속인 지를 판단하게 된다. 단계(S14)에서는 자동 변속인 경우로서 토크 컨버터 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 차속(캐리어 rpm)으로부터 트랜스미션의 단수와 토크비를 추정한다. 한편, 단계(S16)에서는 수동 변속인 경우로서 엔진 rpm과 트랜스미션 rpm의 비로부터 변속비 또는 단수를 추정한다.
이어서, 단계(S18)에서는 자동 변속인 경우의 변속비 및 토크비와 수동 변속인 경우의 변속비 또는 단수로부터 구동축 토크를 추정하게 된다.
이어서, 단계(S20) 내지 단계(S24)에서는 차량의 무게, 휠의 관성모멘트 등의 차량 파라미터를 참조하면서 파워트레인, 휠 운동방정식을 이용하여 슬립율, 구동력 및 마찰계수를 추정하게 된다.
즉, 휠의 속도는 구동축 토크와 노면-바퀴 간의 구동력의 모멘트 차에 의하여 가감속되는 것이고, 역으로 휠의 속도변화와 구동축 토크를 알 수 있기 때문에 노면-바퀴간의 구동력의 모멘트를 추정할 수 있으며, 이는 다시 구동력 자체를 추정할 수 있다. 이어서, 노면-바퀴간의 구동력은 마찰계수와 슬립율의 함수인데 파라미터 추정기법을 이용하여 마찰계수를 추정하게 된다. 상기 슬립율은 차량의 속도와 휠 rpm으로 추정이 가능하다.
이어서, 단계(S26)에서는 전술한 단계(S22)에서 추정된 마찰계수 값과 현재 차량의 속도를 비교하여 노면 상태 경보를 할 것인지를 결정한 다음, 마찰계수에 비해 차량이 안전속도 이하이면 경보를 하지 않고, 차량이 안전속도 이상이면 차속을 줄이도록 시청각 경보를 한다.
이때, 추정된 마찰계수의 값에 따라 몇 개의 등급으로 구분하고, 그 등급에 따라 노면 상태에 대한 경보를 대응되는 등급으로 구분하여 시청각 경보를 한다. 이후, 운전자는 노면 상태 경보에 대해서 적절히 감속하여 안전속도를 유지하는 것이 가능하다.
본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 운전자에게 노면의 상태에 대한 정보를 제공함으로써 미끄러운 노면에서는 감속을 하도록 유도하여 차량의 조종성과 안정성을 확보할 수 있는 안전속도를 유지하도록 하여 미끄럼에 인하여 차량이 안정성을 잃어버리고 발생하는 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 노면의 마찰계수를 추정하여 노면의 상태를 경보하는 노면 상태 경보 장치에 있어서,
    엔진 rpm, 미션 rpm, 휠의 속도를 각각 측정하는 센서와;
    트로틀의 위치를 측정하는 센서;
    노면 상태 경보를 시각적 또는 청각적으로 제공하는 시청각 경보수단; 및
    상기 각 센서의 측정신호를 근거로 노면의 마찰계수를 추정하고, 현재 차속과 상기 추정된 마찰계수에 따른 안전속도를 비교하여 현재 차속이 안전속도 이상인 경우 운전자에게 경보되도록 상기 시청각 경보수단을 제어하는 연산수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 노면 상태 경보 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연산수단은
    엔진토크 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 엔진 rpm으로부터 엔진 토크를 추정한 후, 자동 변속인 경우 토크 컨버터 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 차속으로부터 트랜스미션의 단수와 토크비를 추정하고, 수동 변속인 경우 엔진 rpm과 트랜스미션 rpm의 비로부터 변속비 또는 단수를 추정하여 각각 구동축 토크를 추정하며, 차량 파라미터를 참조하면서 파워트레인 및 휠 운동방정식을 이용하여 슬립율, 구동력 및 마찰계수를 추정하는 마찰계수 추정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노면 상태 경보 장치.
  3. 노면의 마찰계수를 추정하여 노면의 상태를 경보하는 노면 상태 경보 방법에 있어서,
    엔진토크 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 엔진 rpm으로부터 엔진 토크를 추정하는 단계;
    자동 변속인 경우 토크 컨버터 맵을 참조하여 실제 측정되는 트로틀 위치와 차속으로부터 트랜스미션의 단수와 토크비를 추정하고, 수동 변속인 경우 엔진 rpm과 트랜스미션 rpm의 비로부터 변속비 또는 단수를 추정하는 단계;
    상기 자동 변속인 경우에는 단수 및 토크비를 이용하고, 수동 변속인 경우에는 변속비 또는 단수로부터 구동축 토크를 추정하는 단계;
    차량 파라미터를 참조하면서 파워트레인 및 휠 운동방정식을 이용하여 슬립율, 구동력 및 마찰계수를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 마찰계수와 현재 차속을 근거로 노면 상태를 경보하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 노면 상태 경보 방법.
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KR101696821B1 (ko) 2015-11-30 2017-02-01 주식회사 대신전자기술 차량의 주행 특성을 이용한 노면의 미끄럼 상태 검출 장치 및 방법

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