KR20030023007A - 적응형 차량 안전 거리 산출을 위한 타이어-노면 마찰계수 추정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어-노면 마찰 계수 추정 기법을 적용한 차량의 안전 거리 연산 방법에 관한 것으로, 종방향 차량 제어에 있어서 제어에 기본이 되는 차량간 안전 거리에 관하여 실제 차량에 적용할 수 있도록 RPM센서를 통하여 측정한 상태 변수를 추정 알고리즘을 이용하여 추정한 다음, 이에 기초하여 마찰 계수를 추정한다. 이러한 마찰 계수를 종래의 안전 거리 연산 방법에 적용하여 실제 차량의 안전 거리를 연산하므로 보다 현실적인 안전 거리를 추정할 수 있다. 또한, 엔진, 트랜스미션 캐리어, 전륜ㆍ후륜의 각속도를 측정하고 이를 통하여 구동 토크 및 슬립율 등을 추정한 다음, 여기에 마찰 계수 추정 장치를 이용하여 타이어와 노면간의 마찰 계수를 추정하는 데 있어서, 차량에 장착된 RPM센서만으로 이를 실행한다.

Description

적응형 차량 안전 거리 산출을 위한 타이어-노면 마찰 계수 추정 방법 {THE METHOD FOR ESTIMATING THE FRICTION COEFFICIENT BETWEEN TIRES AND ROAD SURFACES FOR CALCULATING FLEXIBLE SAFE FOLLOWING DISTANCE OF THE VEHICLE}

본 발명은 타이어와 노면간의 마찰 계수를 추정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고가의 센서를 사용하지 않고 차량에 장착된 센서만을 이용하여 적응형 차량의 안전 거리 산출 방법에 이용되는 타이어와 노면간의 마찰 계수를 추정하는 방법에 관한 것이다.

주행중인 차량이 동일한 방향으로 가고 있는 앞차량의 뒤를 따르는 경우, 앞차가 갑자기 정지하는 때에 대비하여 앞차량과의 충돌을 피할만한 안전 거리를 확보해야 한다. 따라서 차량의 안전 운행을 위해서는 이러한 안전 거리의 확보가 필수적인 바, 차량에 자체적으로 이러한 안전 거리를 산출할 수 있는 시스템이 요청된다. 특히 타이어와 노면간의 마찰 계수는 차량간의 안전 거리를 산출하기 위해 필요한 여러 데이터 중의 하나이며, 이러한 마찰 계수를 이용하여 차량간의 안전 거리를 보다 정확히 산출할 수 있다. 특히 종방향 차량 제어 알고리즘에 있어서 타이어-노면 마찰 계수를 이용하면 보다 정확한 안전 거리를 설정할 수 있게 되고 이를 통해 종방향 차량 제어의 효과적인 거리 제어를 기대할 수 있다.

이러한 차량간의 안전 거리를 산출하기 위하여 필요한 마찰 계수를 구하는 종래의 방법으로는, 가속도 센서 또는 제동 압력 센서를 추가로 장착하여 휠의 하중, 제동 압력, 각속도를 측정하여 마찰 계수를 추정하는 방법, 차량의 전면과 후면에 광센서를 장착하고 타이어의 노면과 닿는 부분에 스트레인(strain) 센서를 이용하여 마찰 계수를 추정하는 방법, 및 타이어의 구동 토크와 변형 성분을 측정하고 휠 모델과 이방성 브러시 타이어 모델을 이용하여 마찰 계수를 추정하는 방법 등이 있다.

종래 기술인 특허출원 제97-61815호는 차량의 안전 운행 제어 장치에 대하여 기재하고 있으며, 이러한 안전 운행 제어 장치는 차량 측방 슬립 각도와 4차륜의 목표 차륜 슬립율을 계산하기 위하여 요율 센서, 횡가속도 센서 등 다수의 센서를 장착하고 있다.

또다른 종래 기술인 특허출원 제97-61815호는 마찬가지로 차량의 안전 운행 제어 장치에 대하여 기재하고 있으며, 이러한 안전 운행 제어 장치도 노면 마찰 계수를 조향 핸들 각도 센서, 요율 센서, 횡가속도 센서 및 브레이크 압력 센서에서 측정된 센서 신호를 이용하여 구하므로 역시 다수의 센서가 장착되어 있다.

이러한 종래의 타이어-노면 마찰 계수 추정 기법은 알고리즘에 필요한 여러 상태 변수들을 산출하기 위하여 고가인 다수의 센서를 이용하므로 비용 문제뿐만 아니라 다수의 센서로 인해 야기되는 고장시 비용 발생 등 여러 가지 복잡한 문제에 직면하게 된다. 또한 이러한 고가의 센서를 추가로 장착해야 하므로 실제 차량에 적용하기에는 부담이 크다.

한편, 종래의 종방향 차량 제어 시스템에서는 차량간의 안전 거리를 다음의 수학식 1으로 연산하고 있다.

차량간 안전 거리 = 제어하는 차량의 속도 ×헤드웨이 시간

이러한 수학식 1에 기초한 차량간 안전 거리 연산법은 차량이 주행 중인 도로 노면의 특성을 고려하지 않고 이미 정의된 헤드웨이 시간과 제어하는 차량의 속도만을 이용하여 안전 거리를 계산한다. 따라서 종방향 차량 제어의 거리 제어시차량이 처한 환경에 관계없이, 예를 들면 일반 도로를 주행할 때와 비나 눈이 쌓여 미끄러운 노면을 주행할 때 일률적으로 동일한 안전 거리를 적용하는 문제점이 있다. 이 경우, 제동시 작은 노면 마찰 계수로 인하여 야기될 수 있는 차량의 미끄러짐이 종방향 차량 제어의 거리 제어 알고리즘에 전혀 고려되지 않으므로, 적절한 거리의 제어가 불가능하여 선행 차량과 추돌할 가능성이 크다.

본 발명은 타이어-노면 마찰 계수 추정 기법을 적용한 차량의 안전 거리 연산 방법에 관한 것으로, 종방향 차량 제어에 있어서 제어에 기본이 되는 차량간 안전 거리에 관하여 실제 차량에 적용할 수 있도록, 종래 기술에서 고가의 센서를 사용해야 측정할 수 있는 상태 변수를 추정 알고리즘을 이용하여 추정한 다음, 이에 기초하여 마찰 계수를 추정한다. 이러한 마찰 계수를 종래의 안전 거리 연산 방법에 적용하여 실제 차량의 안전 거리를 연산하므로 보다 현실적인 안전 거리를 추정할 수 있다.

본 발명은 특히 차량에 장착된 RPM센서만을 이용하여 엔진, 트랜스미션 캐리어, 전륜ㆍ후륜의 각속도를 측정하고 이를 통하여 구동 토크 및 슬립율 등을 추정한다. 이러한 추정치에 마찰 계수 추정 장치를 이용하여 슬립의 기울기를 추정하고 이러한 데이터를 바탕으로 하여 타이어와 노면간의 마찰 계수를 추정한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 개념을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명의 마찰 계수 추정 알고리즘에 사용되는 마찰 계수 추정 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 3은 마찰 계수 추정 장치 중 상태 변수 입력부 및 마찰 계수 추정부의 동작 원리를 나타낸 블록도이다.

도 4는 슬립율에 대한 구동력의 기울기를 나타낸 그래프이다.

도 5는 슬립율에 대한 마찰 계수값을 나타낸 그래프이다.

도 6은 추정된 슬립의 기울기에 따른 마찰 계수를 구하는 경우에 사용하는 함수를 나타낸 그래프이다.

도 7은 제동ㆍ조향시의 제동ㆍ조향 제어부의 동작 원리를 나타낸 블록도이다.

본 발명은 차량의 타이어와 노면간의 마찰 계수를 추정하는 방법으로서, 마찰 계수 추정부는 칼만 필터(Kalman Filter), 토크 컨버터 모델(torque convertermodel), 구동축 토크 관측기, 슬립율 연산기 및 마찰 계수 연산기를 포함하고, 상태 변수 입력부가 RPM센서로 감지한 상태 변수를 마찰 계수 추정부로 송신하는 단계, 칼만 필터가 상태 변수 입력부로부터 출력한 상태 변수 중 트랜스미션 캐리어(transmission carrier)의 각속도, 전륜 각속도 및 후륜 각속도를 수신하여 필터링하는 단계, 토크 컨버터 모델이 상태 변수 입력부로부터 출력한 상태 변수 중 엔진 각속도를 수신하고, 칼만 필터에서 필터링되어 출력된 트랜스미션 캐리어의 추정 각속도를 수신하여 터빈 토크를 출력하는 단계, 구동축 토크 관측기가 토크 컨버터 모델로부터 출력된 터빈 토크를 수신하고, 상태 변수 입력부로부터 출력된 트랜스미션 캐리어의 각속도를 수신하여 토크로 변환하는 단계, 슬립율 연산기가 칼만 필터로부터 필터링되어 출력된 전륜 추정 각속도 및 후륜 추정 각속도를 수신하여 슬립율을 연산하는 단계, 및 마찰 계수 연산기가 구동축 토크 관측기로부터 출력된 구동 토크 추정치를 수신하고, 칼만 필터로부터 출력된 후륜 추정 각속도의 변화율을 수신하며, 슬립율 연산기로부터 출력된 슬립율을 수신하여 추정 마찰 계수를 연산하여 출력하는 단계를 포함한다.

이러한 마찰 계수 추정 방법은 제동 및 조향 입력부가 차량의 제동 또는 조향을 감지한 감지 신호를 수신하는 단계, 제동 및 조향 제어부가 제동 및 조향 입력부로부터 제동 신호 및 조향 신호의 입력 여부에 따라 제어 신호를 생성하여 마찰 계수 추정부로 출력하는 단계, 및 마찰 계수 임시 기억부가 제동 및 조향 제어부, 및 마찰 계수 추정부로부터 출력된 추정 마찰 계수를 수신하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 마찰 계수 추정 방법에 사용되는 마찰 계수 추정부는 구동축 토크 관측기를 포함하는 데, 이러한 구동축 토크 관측기는 후술하는 수학식 2에 따라 구동 토크 추정치를 연산하여 출력한다. 또한 구동축 관측기의 오차율은 수학식 2를 변형한 후술하는 수학식 3으로부터, 구동축 관측기의 게인값(gain)이 후술하는 수학식 4에서 오차율이 0에 수렴하도록 정한다.

또한, 본 발명의 마찰 계수 추정 방법에 사용되는 마찰 계수 추정부는 마찰 계수 연산기를 포함하는 데, 이러한 마찰 계수 연산기는 후술하는 수학식 5에 따라 슬립의 기울기를 연산하고, 슬립의 기울기에 따라 추정 마찰 계수를 연산하여 출력한다.

그리고 마찰 계수 추정부는 제동 상태나 조향 상태가 아닌 경우에 추정 마찰 계수를 마찰 계수 임시 기억부에 저장한다.

본 발명의 제동ㆍ조향 제어부는 제동이나 조향시에 마찰 계수 임시 기억부에 신호를 출력하여 마찰 계수 임시 기억부에 임시 저장된 추정 마찰 계수를 출력하고, 제동이나 조향시에 마찰 계수 추정부로의 신호 출력을 차단하여 마찰 계수 추정부가 추정 마찰 계수를 출력하지 않도록 한다.

이하에서 본 발명에 따른 타이어와 노면간의 마찰 계수 추정 방법을 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 특히 수학식에서 위 첨자은 추정치를 의미하며, 위 첨자은 변화율을 의미한다.

도 1은 본 발명의 전체 개념도를 나타낸다. 본 발명은 먼저 차량에 장착된 RPM센서만을 이용하여 마찰 계수 추정에 필요한 상태 변수를 추정한다. 이러한 상태 변수로 마찰 계수 추정 알고리즘(11)을 통하여 마찰 계수를 추정한 후, 추정한 마찰 계수를 기존의 안전 거리 연산 알고리즘(12)에 적용한다. 이에 따라 실제 차량에 적용할 수 있는 적응형 안전 거리를 적응형 안전 거리 연산 알고리즘(13)을 통하여 연산할 수 있고, 이를 종방향 차량의 거리 제어 알고리즘(14)에 이용한다.

도 2는 본 발명의 마찰 계수 추정 알고리즘(11)에 사용되는 마찰 계수 추정 장치(20)를 개략적으로 나타낸 도이다. 본 발명의 마찰 계수 추정 장치(20)는 크게 상태 변수 입력부(21), 마찰 계수 추정부(estimator)(22), 제동ㆍ조향 입력부(23), 제동ㆍ조향 제어부(24), 및 마찰 계수 임시 기억부(25)로 이루어진다. 이러한 본 발명의 마찰 계수 추정 장치(20)를 이용하면 평상시 뿐만 아니라 제동이나 조향시에도 정확한 마찰 계수를 추정할 수 있다.

마찰 계수 추정 장치(20)의 각 부분 및 상호간의 동작 원리는 후술하는 도 3 및 도 7에서 구체적으로 설명한다.

도 3은 전술한 도 2의 마찰 계수 추정 장치(20) 중 상태 변수 입력부(21) 및 마찰 계수 추정부(22)의 동작 원리를 나타낸다. 상태 변수 입력부(21) 및 이와 상호 작용하는 마찰 계수 추정부(22)에 포함된 토크 컨버터 모델(31), 구동축 토크 관측기(32), 칼만 필터(33), 슬립율 연산기(34), 마찰 계수 연산기(35)의 동작 원리를 도 3에 따라 차례대로 설명한다.

엔진의 각속도(), 트랜스미션 캐리어(transmission carrier)의 각속도(), 전륜ㆍ후륜의 각속도(,)는 차량에 장착되어 있는 RPM 센서만을 이용하여 쉽게 취득할 수 있으므로, 상태 변수 입력부(21)에서는 RPM 센서를 통하여 전술한 상태 변수들을 취득한 후 마찰 계수 추정부(22)에 입력한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 토크 컨버터 모델(31)에서는 엔진 각속도() 및 칼만 필터(Kalman Filter)(33)로부터 필터링된 트랜스미션 캐리어 추정 각속도()를 이용하여 자체 맵(map)으로 터빈 토크()를 산출한 후 구동축 토크 관측기(32)에 전송한다.

구동축 토크 관측기(32)는 터빈 토크()와 트랜스미션 캐리어의 각속도()를 이용하여 수학식 2에 따라 구동 토크 추정치()을 연산한 다음, 마찰 계수 연산기(35)로 전송한다.

,

수학식 2는 각각 트랜스미션 캐리어의 각속도()와 구동 토크()의 상태 방정식을 나타낸다. 여기서은 트랜스미션 캐리어의 관성 모멘트,는 터빈 토크,는 기어비,는 종감속비를 나타낸다.

구동축 토크 관측기(32)의 오차율은 다음의 수학식 3 및 수학식 4에 따라 조정한다.

라고 하면(단,,는 백색 잡음),전술한 수학식 2의 상태 방정식을 변형하여 다음의 수학식 3으로 나타낼 수 있다.

전술한 수학식 2로부터 수학식 3과 같은 상태 방정식이 성립하며, 여기서는 선형 관측기의 게인값(gain)을 나타낸다. 이러한 게인값은 다음의 수학식 4에서 오차율()이 0에 수렴하도록 정해진다.

,

구동축 토크 관측기(32)는 구동 토크 추정치()를 수학식 2에 따라 연산하여 마찰계수 연산기(35)로 출력하며, 수학식 3 및 수학식 4에 따라 오차율을 최소화한다.

칼만 필터(33)는 트랜스미션 캐리어의 각속도() 및 전륜ㆍ후륜의 각속도(,)의 잡음이 심하기 때문에 이들 값들을 수신하여 필터링한다. 필터링한 트랜스미션 캐리어의 추정 각속도()를 토크 컨버터 모델(31)로 전송하고, 필터링한 전륜ㆍ후륜의 추정 각속도(,)를 각각 슬립율 연산기(34)에 전송하며, 필터링한 후륜의 추정 각속도의 변화율()를 마찰 계수 연산기(35)에 전송한다.

슬립율 연산기(34)는 필터링한 전륜ㆍ후륜의 추정 각속도(,)를 입력 받아 슬립율(λ)을 연산하여 출력한 후, 마찰 계수 연산기(35)로 송신한다.

슬립율(λ)은이므로 이 방법에 따라 연산하며, 슬립이 거의 없다고 가정하면이다.

마찰 계수 연산기(35)는 구동축 토크 관측기(32)로부터 구동 토크 추정치()를, 칼만 필터(33)로부터 필터링한 트랜스미션 캐리어의 추정 각속도의 변화율()을, 슬립율 연산기(34)로부터 슬립율(λ)을 각각 수신하여 슬립율에 대한 구동력의 기울기()를 연산한다. 후술하는 바에 따라 추정 마찰 계수()를 슬립율에 대한 구동력의 기울기()로부터 구한다.

슬립율이 작은 영역에서는 구동력과 슬립율(λ)과의 관계가 직선으로 나타나며, 노면과 타이어간의 마찰 계수는 이러한 직선의 기울기, 즉 슬립율에 대한 구동력의 기울기()로 추정하게 된다. 마찰 계수 추정식에서 기준 노면에 대한 기울기를 구하여 최소 자승법을 이용하면 마찰 계수를 추정할 수 있다.

도 4는 실제 차량 시험시, 콘크리트 노면이 젖은 경우와 마른 경우의 슬립율에 대한 구동력의 기울기()를 나타낸다. 도 4의 점선은 콘크리트 노면이 젖은 경우이고, 실선은 콘크리트 노면이 마른 경우를 나타낸다. 도 4에서의 슬립의 기울기(s)는으로 나타내며 여기서는 통상의 타이어력(= 492kg = 4826.52N)이다. 도 4에서는 다음 수학식 5의 최소 자승법을 통하여 슬립의 기울기(s)를 추정한다.

단,,,이다.

마찰 계수()를으로 정의하고,가 구동력이면, 콘크리트 노면의 경우 마른 노면의 마찰 계수는 0.9, 젖은 노면의 마찰 계수는 0.8, 눈길에서는 0.2 정도라고 알려져 있다. 슬립율이 0.01 이하인 경우 슬립의 기울기(s)는 젖은 노면에서 큰 값을 보이지만, 마찰 계수()는 마른 노면에 비하여 작은 값을 갖는다.

도 5는 이러한 노면의 상태에 따른 마찰 계수를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이 노면이 마른 상태, 젖은 상태, 적설(積雪) 상태의 순으로 마찰 계수가 작아지는 것을 알 수 있다. 특히 슬립율이 증가함에 따라 이러한 마찰 계수는 점차 일정해진다. 다만 슬립율이 작은 경우에는 마찰 계수의 값이 크게 변하므로,계수 추정 방법으로 추정된 슬립율에 따라서 마찰 계수를 구할 수 있는 방법이 필요하다. 슬립의 기울기에 따라서 마찰 계수값을 정의하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나 슬립의 기울기에 따른 함수로 정의한다.

도 6에 슬립의 기울기(s)에 따른 마찰 계수값()과 추정된 슬립의 기울기에 따른 마찰 계수를 구하는 경우에 사용하는 함수를 나타낸다. 도 3의 마찰 계수 추정부(22)내의 마찰 계수 연산기(35)에서의 추정 마찰 계수는 전술한 방법에 따라 구해진다. 다음의 수학식 6을 통하여 전술한 방법으로 구해진 마찰 계수를 이용함으로써 주위 환경에 따라 탄력적으로 적용할 수 있는 적응형 안전 거리를 구한다.

×기존의 차량간 안전 거리

수학식 6에 나타낸 바와 같이, 노면 마찰 계수로 인한 영향을 기존에 사용하던 차량간 안전 거리에 적용함으로써 적응형 안전 거리를 산출할 수 있다. 또한 수학식 6에 포함된 함수는 다음의 수학식 7에서 얻어진다.

수학식 7에서는 마찰 조정 함수이며 선형 함수 형태로 나타낸다. 여기서은 일반 노면의 마찰 계수,은 최소 마찰 계수이다. 이러한 방법으로 산출한 적응형 안전 거리를 종래의 종방향 차량 제어에 사용하는 경우, 종래의 차량간 안전 거리를 사용했을 때와는 달리 일반 도로를 주행시와 눈, 비등의 이유로 인하여 노면 마찰 계수가 작은 도로를 주행시의 안전 거리가 다르게 설정된다. 따라서 미끄러운 도로에서의 안전 거리는 제동시 차량의 미끄러짐의 영향을 마찰 조정 계수를 통하여 보상함으로써 일반 도로에서의 안전 거리보다 더 길게 설정한다. 이와 같이 거리 제어 알고리즘의 제동 후 정지 단계에서 제동시 차량의 미끄러짐의 영향이 고려되어 미리 설정된 선행 차량과의 정지 거리를 적절하게 제어한다.

도 7은 제동ㆍ조향시의 도 2의 마찰 계수 추정 장치의 동작 원리를 나타낸 블록도이다. 특히 도 7은 제동ㆍ조향 제어부(24)를 중심으로 하여 차량의 제동이나 조향시에 노면과 타이어간의 마찰 계수를 추정하는 본 발명의 개략적인 시스템을 나타낸다.

차량이 제동이나 조향시 상태 변수가 급격히 변동하여 알고리즘이 정상적으로 동작하지 않을 우려가 있으므로, 제동이나 조향시에는 알고리즘의 동작을 정지시키고 그 전단계의 마찰 계수를 유지할 필요가 있다. 도 7에 나타낸 본 발명의 블록도는 이러한 필요성을 반영한 것이다.

차량이 제동이나 조향시 제동ㆍ조향 입력부(23)에서 제동 또는 조향에 따른 신호를 제동ㆍ조향 제어부(24)로 전송하고 제동ㆍ조향 제어부(24)의 ON/OFF 필터(71, 72)는 이러한 신호가 입력되어 동작한다. ON/OFF 필터(71)는 제동ㆍ조향입력부(23)에서 조향 신호가 입력되어 동작하며, ON/OFF 필터(72)는 제동ㆍ조향 입력부(23)에서 제동 신호가 입력되어 동작한다. 이러한 제동 및 조향 신호가 입력되는 ON/OFF 필터(71, 72)는 정상 주행시에는 ON 신호를, 제동이나 조향시에는 OFF 신호를 각각 논리합 회로(OR 회로)(73) 및 논리곱 회로(AND 회로)(74)에 전송하도록 되어 있다.

ON/OFF 필터(71, 72)는 정상 주행시에 ON 신호를 논리곱 회로(74)에 전송하므로, 논리곱 회로(74)로부터 신호를 수신한 마찰 계수 추정부(22)는 입력된 상태 변수값에 따라 노면 마찰 계수를 추정하여 전송한다. 그러나 제동이나 주향시에는 ON/OFF 필터(71, 72)중의 양자 모두 또는 어느 하나가 OFF 신호를 전송하므로 마찰 계수 임시 기억부(25)가 논리합 회로(73)의 지시에 따라 추정 마찰 계수를 산출한다.

도 7에 점선으로 나타낸 바와 같이, 마찰 계수 추정부(22)는 제동이나 조향시에 대비하기 위하여 지속적으로 마찰 계수()를 임시 기억부(33)에 저장한다. 따라서 제동이나 조향시에는 임시 기억부(33)에 임시로 저장된 마찰 계수를 산출하여 적응형 안전 거리 연산에 사용한다.

따라서 제동이나 조향시에는 ON/OFF 필터(71, 72)의 전송 신호중 양자 모두 또는 어느 하나가 ON 신호가 아니므로 논리곱 회로(74)는 마찰 계수 추정부(22)에 신호를 전송할 수 없으므로, 마찰 계수 추정부(22)는 추정 마찰 계수를 산출할 수 없으며, 마찰 계수 임시 기억부(25)가 이 역할을 대신하게 된다.

본 발명의 타이어-노면 마찰 계수 추정 기법에 따라 추정된 마찰 계수를 종방향 차량제어 알고리즘의 안전 거리 산출에 적용하는 경우, 일반적인 도로를 주행할 때와 눈이나 비, 또는 다른 이유로 인해 노면 마찰계수가 작은 도로를 주행할 때의 안전 거리가 각각 다르게 설정되어 더욱 효과적인 거리 제어를 할 수 있게 된다. 또한 본 발명은 종래 기술과 달리 고가의 다수 센서를 이용하지 않고도 본래의 차량에 사용되고 있는 RPM센서만을 이용하므로, 그 적용 방법이 손쉬울 뿐만 이나라 비용을 절감할 수 있다. 이외에도 본 발명의 제어 시스템을 통하여 차량의 제동이나 조향에 영향을 받지 않고도 마찰 계수를 추정할 수 있다.

본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 설명하였지만, 다음에 기재하는 청구 범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 많은 다른 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해해야 할 것이다.

Claims (8)

1. 차량의 타이어와 노면간의 마찰 계수를 추정하는 방법에 있어서,

   마찰 계수 추정부는 칼만 필터(Kalman Filter), 토크 컨버터 모델(torque converter model), 구동축 토크 관측기, 슬립율 연산기 및 마찰 계수 연산기를 포함하고,

   상태 변수 입력부가 RPM센서로 감지한 상태 변수를 상기 마찰 계수 추정부로 송신하는 단계,

   상기 칼만 필터가 상기 상태 변수 입력부로부터 출력한 상기 상태 변수 중 트랜스미션 캐리어(transmission carrier)의 각속도, 전륜 각속도 및 후륜 각속도를 수신하여 필터링하는 단계,

   상기 토크 컨버터 모델이 상기 상태 변수 입력부로부터 출력한 상기 상태 변수 중 엔진 각속도를 수신하고, 상기 칼만 필터에서 필터링되어 출력된 트랜스미션 캐리어의 추정 각속도를 수신하여 터빈 토크를 출력하는 단계,

   상기 구동축 토크 관측기가 상기 토크 컨버터 모델로부터 출력된 상기 터빈 토크를 수신하고, 상기 상태 변수 입력부로부터 출력된 상기 트랜스미션 캐리어의 각속도를 수신하여 토크로 변환하는 단계,

   상기 슬립율 연산기가 상기 칼만 필터로부터 필터링되어 출력된 전륜 추정 각속도 및 후륜 추정 각속도를 수신하여 슬립율을 연산하는 단계, 및

   상기 마찰 계수 연산기가 상기 구동축 토크 관측기로부터 출력된 구동 토크추정치를 수신하고, 상기 칼만 필터로부터 출력된 후륜 추정 각속도의 변화율을 수신하며, 상기 슬립율 연산기로부터 출력된 슬립율을 수신하여 추정 마찰 계수를 연산하여 출력하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   제동 및 조향 입력부가 차량의 제동 또는 조향을 감지한 감지 신호를 수신하는 단계,

   제동 및 조향 제어부가 상기 제동 및 조향 입력부로부터 제동 신호 및 조향 신호의 입력 여부에 따라 제어 신호를 생성하여 상기 마찰 계수 추정부로 출력하는 단계 및

   마찰 계수 임시 기억부가 상기 제동 및 조향 제어부, 및 상기 마찰 계수 추정부로부터 출력된 추정 마찰 계수를 수신하는 단계

   를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동축 토크 관측기는 수학식

   ,에 따라

   구동 토크 추정치를 연산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 구동축 관측기의 오차율은,

   상기 수학식을 변형하여을 대입한 수학식

   으로부터,

   상기 구동축 관측기의 게인값(gain)인가 수학식

   에서,

   에서 오차율인가 0에 수렴하도록 정해지는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 마찰 계수 연산기는,

   여기서,,,인 상기 수학식에 따라 상기 슬립의 기울기를 연산하고, 상기 슬립의 기울기에 따라 상기 추정 마찰 계수를 연산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 마찰 계수 추정부는 제동 상태나 조향 상태가 아닌 경우, 상기 추정 마찰 계수를 상기 마찰 계수 임시 기억부에 저장하는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제동 및 조향 제어부는 제동이나 조향시에 상기 마찰 계수 임시 기억부에 신호를 출력하여 상기 마찰 계수 임시 기억부에 임시 저장된 추정 마찰 계수를 출력하는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제동 및 조향 제어부는 제동이나 조향시에 상기 마찰 계수 추정부로의 신호 출력을 차단하여 상기 마찰 계수 추정부가 추정 마찰 계수를 출력하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 마찰 계수 추정 방법.