KR20080105032A - 차량 특성 결정 방법 - Google Patents

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KR20080105032A
KR20080105032A KR1020087017206A KR20087017206A KR20080105032A KR 20080105032 A KR20080105032 A KR 20080105032A KR 1020087017206 A KR1020087017206 A KR 1020087017206A KR 20087017206 A KR20087017206 A KR 20087017206A KR 20080105032 A KR20080105032 A KR 20080105032A
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tire
vehicle
control system
force
determining
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KR1020087017206A
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로버트 레온 베네딕트
세이번 벤 초이
케네쓰 알렌 돌
존 윌리엄 킨드세쓰
알렌 카 얀 로
데니 로버트 밀로트
아놀드 허만 스파이커
선더 쉐샤 벤카트 바두리
유홍 쳉
Original Assignee
더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
켈시-헤이즈 컴파니
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Abstract

차량 특성은 타이어의 실제 데이터 및 실시간 데이터의 모두를 차량 제어 시스템에 제공함으로써 결정된다. 데이터는 정적 타이어 데이터 및 동적 타이어 데이터의 모두를 포함한다. 특성은 이하의 단계, 즉 a) 차량을 움직이게 하는 단계로서, 차량은 일 세트의 타이어와 차량 제어 시스템을 구비하고, 적어도 하나의 타이어는 차량 제어 시스템과 통신하기 위한 수단을 갖고, 차량 제어 시스템은 프로세서, 차량 관측기 및 미리 프로그램된 차량 모델을 갖는, 상기 단계와, b) 타이어로부터 타이어 통신 수단을 거쳐 차량 제어 시스템으로 정적 타이어 정보 또는 동적 타이어 정보를 송신하는 단계와, c) 수신된 타이어 정보를 사용하여 차량 특성을 추정하는 단계에 의해 결정된다.

Description

차량 특성 결정 방법 {A METHOD OF DETERMINING VEHICLE PROPERTIES}
본 발명은 일반적으로 전자 안정성 제어 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로는 정적 타이어 파라미터 및 동적 타이어 파라미터의 모두의 사용에 의한 전자 안정성 제어 시스템의 성능 향상에 관한 것이다.
작동시에, 차량, 차량의 타이어 및 차량이 주행하는 도로는 시스템을 형성한다. 이들 3개 요소의 기계적인 특징은 차량 운전자에게 만족스러운 작동 특징을 발생시키도록 조합되어야 한다. 도로의 기계적인 특성(property)은 가변적이지만 도로에 따라 미리 설정된다. 타이어의 기계적인 특성은 타이어의 생산에 따라 결정되지만, 하중, 압력 및 타이어 마모에 따라 변경될 것이다. 도로 및 타이어에 대한 차량의 응답은 주로 운전자에 의해 제어된다. 차량 제어 시스템이 더 복잡해짐에 따라, 변화하는 주행 조건에 대한 차량 응답은 운전자에 의해서보다는 오히려 차량 제어 시스템에 의해 더 큰 정도로 제어될 수 있다.
차량 제어 시스템이 변화하는 주행 조건에 응답할 수 있게 하기 위해, 타이어 특성을 추정하는 것이 요구된다. 통상적으로, 차량 제어 시스템의 구성 요소인 차량 관측기(observer)는 차량 및 타이어의 미리 프로그램된 모델을 포함한다. 모델은 차량이 차량 및 타이어의 다양한 센서 및 미리 프로그램된 모델로부터 수신하는 입력에 기초하여 동작한다고 고려하는 것을 계산한다. 그러나, 타이어 모델이 차량 및 그 구성 요소를 정확하게 표현하지 않으면, 관측기의 결과는 직면하는 조건에 대해 최적이지 않을 것이다.
발명의 요약
본 발명은 차량 제어 시스템을 위한 더 최적의 결과를 제공하는 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 시스템이 직면하는 임의의 주어진 상황에 대한 더 최적의 응답을 예측할 수 있도록 차량 제어 시스템으로의 실제 타이어 데이터 및 실시간 타이어 데이터의 통신에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 개시된 실시형태에서, 차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법은, a) 일 세트의 타이어와 차량 제어 시스템을 갖는 차량을 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 타이어는 차량 제어 시스템과 통신하기 위한 수단을 갖고, 차량 제어 시스템은 프로세서와 미리 프로그램된 차량 모델을 갖는, 상기 제공 단계와, b) 타이어로부터 타이어 통신 수단을 거쳐 차량 제어 시스템으로 정적 타이어 정보 또는 동적 타이어 정보를 송신하는 단계와, c) 수신된 타이어 정보를 사용하여 차량 관측기에 의해 차량 특성을 추정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 모든 4개의 타이어는 통신 수단을 구비한다. 바람직하게는, 통신 수단은 타이어에 매설된 RFID 태그와 같은 전자 태그이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 차량 제어 시스템에 통신되는 타이어 정보는 타 이어 구름각, 코너링 강성, 타이어 힘 및 모멘트 계수, 종방향 및 측방향에서의 타이어 강성, 타이어의 정렬 모멘트 강성 및 타이어 크기 및 유형을 포함하는 정적 데이터이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 차량 제어 시스템에 통신되는 타이어 정보는 종방향, 측방향 및 수직 방향에서의 타이어의 순간적인 힘 및 모멘트 값, 트레드 마모, 타이어 압력, 타이어 온도 및 풋프린트(footprint) 고착/슬립비를 포함하는 동적 타이어 데이터이다.
본 발명의 다른 개시된 실시형태에서, 차량 슬립각은 측정될 원하는 차량 특성이다. 차량 제어 시스템에 송신된 타이어 정보는 타이어 코너링 강성, 타이어 힘 및 모멘트 계수 및 종방향, 측방향 및 수직 방향에서의 힘 및 모멘트 값을 포함한다. 이들 값을 사용하여, 차량 제어 시스템은 차량 슬립각을 계산하고 필요하다면 주어진 상황에 응답한다.
본 발명의 다른 개시된 실시형태에서, 차량의 요 레이트 타겟(yaw rate target)을 결정하는 방법은, a) 일 세트의 타이어와 차량 제어 시스템을 구비하는 차량을 제공하는 단계로서, 차량 제어 시스템은 움직임시의 차량의 요 레이트 타겟을 계산할 수 있는 프로세서를 갖는, 상기 제공 단계와, b) 타이어로부터 차량 제어 시스템에 타이어 힘 및 모멘트 계수 데이터를 송신하는 단계와, c) 수신된 타이어 힘 및 모멘트 계수를 사용하여 요 레이트 타겟을 계산하는 단계를 포함한다.
이하의 설명은 현재 가장 양호하게 고려되는 본 발명의 실시 모드 또는 실시 모드들이다. 이 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위해 이루어진 것으로, 한정의 의미로서 고려되어서는 안 된다. 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위에 의해 가장 양호하게 결정된다.
정적 타이어 데이터는 타이어가 제조된 후에 특정화될 수 있는 타이어의 특성이고, 속도 정격 및 하중 능력, 타이어 구름 반경 및 타이어력 및 코너링 강성과 같은 모멘트 특성을 포함하는 타이어 크기 및 유형과 같은 타이어 특징 및 능력을 포함한다. 이 정보의 일부는 예를 들면 P215/65R15 89H와 같은 타이어 상에 각인된 타이어 크기에서 표현된다. 이 타이어 크기 예에서, 정적 정보는 i) 타이어 폭, 215 mm, ii) 타이어의 종횡비, 65%, 이는 타이어 높이의 계산을 가능하게 함, 139.75 mm, iii) 휠 직경, 15 in(381 mm), iv) 130 mph의 최대 속도 능력을 지시하는 H의 속도 정격 및 v) 1279 lbs(580 kgf)의 하중 지탱 능력을 지시하는 89의 하중 정격을 포함한다.
정적 타이어 데이터는 또한 데이터가 수직력, 횡방향력 및 종방향력의 발생에 관련됨에 따라 타이어 강성을 포함한다. 타이어 감도가 또한 정적 타이어 데이터 분류에 포함된다. 타이어 감도는 압력, 온도 및 타이어 마모에 기인하는 상기 열거된 타이어 능력 및 강성의 변화이다. 정적 타이어 데이터는 또한 파제카 모델(Pajeka model)과 같은 임의의 공지된 타이어 응답의 수학적 모델 중 하나에서 사용하기 위한 타이어 힘 및 모멘트 계수를 포함한다. 정적 타이어 데이터는 단독으로 또는 다른 감지된 데이터와 함께 사용되어 타이어 및 차량 성능에 영향을 주는 타이어 응답 모델을 갱신할 수 있다.
동적 타이어 데이터는 발생할 때 측정되는 양이고, 트레드(tread) 마모, 타이어 압력, 타이어 온도 및 종방향(전방 및 후방: Fx), 측방향(Fy) 및 수직 방향(Fz)에서의 힘 및 모멘트 값을 포함한다. 힘 및 모멘트 값은 3개의 주파수 샘플링 범위 중 적어도 하나에서 측정될 수 있는데, 낮은 범위는 1 내지 5 Hz를 커버하고, 중간 범위는 5 내지 50 Hz를 커버하고, 높은 범위는 50 내지 1,000 Hz를 커버한다. 풋프린트 고착/슬립비가 또한 동적 타이어 특성이다.
전술된 바와 같이, 차량 제어 시스템(VCS)은 더 양호한 차량 제어를 제공하기 위해 미리 프로그램된 추정된 타이어 데이터 뿐만 아니라 다른 차량 조건 정보를 사용한다. 차량 조건의 예는 조향 휠 각도, 타이어 압력, 타이어 온도, 요 레이트(yaw rate) 타겟, 차량 속도, 타이어 코너링 강성, 휠 관성 특성 뿐만 아니라 차량 제어를 더 정확하게 측정하고 조절하는데 사용될 수 있는 다른 기준 및 조건을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
VCS에서, 차량의 모델 및 차량 관측기의 모두가 존재한다. 차량 관측기는 차량이 무엇인지를 결정하도록 모델을 검토하고, 상이한 소스로부터 데이터를 수집하는 동안 동작해야 한다. 데이터가 더 정확하고 동적 타이어 데이터에 대한 데이터가 더 시기 적절하게 관측기에 의해 수신될수록, 차량 제어기가 더 양호하게 차량 제어의 지원을 수행한다. 여기서, 용어 "차량"은 전체 차량 플랫폼을 정의하는데 사용되고, 타이어는 차량의 구성 요소이다.
원래 공급된 것과는 상이한 크기의 타이어를 장착하는 것과 같은 외력 및 차량의 변화는 VCS의 응답이 더 이상 가능한 한 정확하게 하지 않을 수 있다. 관측기가 차량을 제어하기 위해 그 알고리즘을 실행함에 따라, 부정확한 데이터는 차량 관측기한 더 적은 최적의 응답을 초래하고, 이는 차량이 어떠한 방식으로 수행해야 하는지에 대한 VCS 오산(miscalculating)을 초래한다. 예를 들면, 제어기는 타이어 회전에 기초하여 속도를 계산한다. 그러나, 차량 속도를 정확하게 계산하기 위해, 유효 구름 반경(타이어 압력의 함수임)이 요구된다. VCS가 추천된 압력 및 원래 구름 반경과 같은 단지 단일의 입력 데이터만을 사용하면, 압력이 변화하여 유효 구름 반경이 변화함에 따라, VCS는 더 이상 실제 상황을 제어하지 않고 가상의 상황을 제어한다. 따라서, VCS는 너무 일찍 응답하거나 또는 충분히 즉시 응답할 수 없다.
본 발명에 있어서, 본 발명의 목적은 VCS에 실제 데이터 및 실시간 데이터의 모두를 제공하여, VCS가 실제 차량 작동 조건에 대한 더 최적의 응답을 제공하게 하는 것이다. 타이어와 관련하는 실제 데이터는 정적 데이터이고, 실시간 타이어 데이터는 동적 데이터이다. VCS에 실시간 데이터를 제공하는 일 방법은 타이어에 장착된 RFID를 통하는 것이다. 이하의 표는 정적 및 동적 타이어 데이터와 차량 특성의 조화를 나타내고 있다. 여기서, 차량 특성은 차량 또는 차량의 구성 요소의 정적 상태 또는 동적 상태이다.
Figure 112008050806089-PCT00001
일반적으로, 정적 타이어 데이터는 초기 제어 시스템 설정(제어 트림)을 제공하도록 제어 시스템으로의 입력으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 타이어 센서 또는 태그로부터의 데이터는 차량의 타이어가 변경될 때 타이어의 실제 정적 특성을 지시할 수 있다. 일 상황에서, 타이어의 크기가 예를 들면 R17로부터 R15로 변경되면, 휠의 크기가 또한 변경된다. 이 변경은 차량의 상대 주행 높이를 변경시킨다. 구름 제어부와 같은 차량 시스템은 타이어 크기의 변화에 기초하여 특정의 가정을 수행함으로써 이 주행 높이의 변경을 고려할 수 있다.
이하의 설명은 표에 상세히 설명된 타이어 데이터 및 차량 특성 조합의 가능한 이용을 설명하는 일련의 예이다.
먼저, 표의 처음 5개의 열에 서술되어 있는 타이어 센서로부터 차량 제어 시스템으로 전송될 수 있는 정적 신호(특정 타이어가 차량에 설치된 휠 상에 장착되는 동안 변경되지 않는 신호)를 고려한다. "구름"이라 표기된 표의 제 1 열을 고려하면, 구름 반경이 차량 속도를 계산하기 위해 그리고 차량 속도와 관련된 계산에서 사용될 수 있다. 차량 속도는 휠/타이어의 각속도 및 타이어의 구름 반경에 기초하여 계산될 수 있다. 계산은 각속도로부터 선형 속도로의 변환에 기초한다. 휠/타이어의 구름 반경은 상이한 타이어의 가변적인 정적 특성 및 동적 특성에 따라 변경될 수 있다. 계산은 제공된 정적 데이터 또는 동적 데이터에 기초하여 수정되거나 갱신될 수 있다. 요 레이트 타겟 및 차량 슬립각은 모두 차량 속도의 함수이다. 향상된 안정성 제어 시스템(ECS)을 위한 제어 전략은 일반적으로 요 레이트 타겟 및 차량 슬립각에 기초하여 기능하고, ESC 제동 시스템에 의해 이용되는 제어 전략은 계산된 차량 속도에 따라 변경되도록 미리 프로그램될 수 있다. 차량 속도의 계산의 증가된 정확성은 시스템의 성능을 증가시킬 수 있다.
"코너링 강성"이라 표기된 열을 고려하면, 언더스티어(understeer) 계수가 코너링 강성에 기초하여 계산될 수 있다. 언더스티어 계수는 요 레이트 타겟을 결정하는데 사용될 수 있다. 코너링 강성은 차량 측면 슬립각을 위한 적응성 계산에서 초기 속도를 설정하는데 사용될 수 있다.
표의 제 3 열의 "힘 및 모멘트 계수"를 고려하면, 언더스티어 계수는 힘 및 모멘트 계수에 기초하여 계산될 수 있다. 언더스티어 계수는 요 레이트 타겟을 결정하는데 사용될 수 있다. 힘 및 모멘트 계수는 차량 측면 슬립각을 위한 적응성 계산에서 초기 속도를 설정하는데 사용될 수 있다. 부가적으로, 힘 및 모멘트 계수는 측면 슬립각 제어를 위해 사용될 최대 휠 슬립각을 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 힘 및 모멘트 계수는 얻어질 수 있는 최대 종방향력을 제공하기 위한 슬립의 최대 레벨과, 얻어질 수 있는 측방향력의 최대 레벨을 위한 슬립각의 최대 레벨을 규정하고, 따라서 측방향 및 종방향 타이어력 포화를 식별하는데 사용될 수 있다. 또한, 얻어질 수 있는 최대 종방향력을 제공하기 위한 슬립의 최대 레벨로서 정의되는 피크 힘 및 피크 슬립은 부분적으로는 힘 및 모멘트 계수에 기초하여 얻어질 수 있다.
"Long.Stiff"(종방향 강성)를 고려하면, 최대 힘 및 최대 슬립은 부분적으로는 종방향 강성에 기초하고, 종방향 강성은 이들 값의 계산 추정에 대한 입력으로서 사용될 수 있다.
"크기/유형"을 고려하면, 구름 관성은 타이어의 크기 및 유형(구조)의 특징인 타이어 및 휠의 중량 분포 및 타이어 및 휠의 반경의 함수이다. 또한, ABS 제동(안티로크 제동 시스템)/TCS(트랙션 제어 시스템)은 타이어의 크기 및 유형으로부터 계산되거나 추정된 구름 관성값으로 갱신될 수도 있다. 또한, ABS, TCS 및 ESC 브레이크 제어기에서와 같은 제동 시스템 제어 알고리즘에서의 브레이크 이득은 타이어의 크기 및 유형과 관련된 타이어 특징에 기초하여 성능에 대해 조절될 수 있다. 부가적으로, 측방향 및 종방향 타이어력 포화 커브는 타이어의 크기 및 유형에 기초하여 추정될 수 있다. 피크 값 및 피크의 위치는 이들 측방향 및 종방향 타이어 커브로부터 식별될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 더 연성의 사이드월을 갖는 타이어는 피크 측방향력에 도달하도록 더 큰 슬립각을 필요로 하고, 따라서 차량 타이어가 더 연성인 것을 인지하고, 제동 시스템을 더 높은 슬립각(예를 들면, ESC(향상된 안정성 제어) 제동 중에)을 제어하도록 제동 시스템을 조절할 수 있다.
이제, 표의 나머지 열의 타이어 센서로부터 차량 제어 시스템으로 전송될 수 있는 동적 신호(시간 경과에 따라 변화하는 생성된 신호)를 고려한다. "Fx 낮음(1 내지 5 Hz)"를 고려하면, 예를 들면 1 내지 5 Hz의 낮은 갱신 레이트를 갖는 종방향력 센서는 차량이 정지된 것을 검출할 수 있다. 일단, 차량이 정지된 것이 인지되면, 타이어에 작용하는 힘의 양 및 방향은 언덕길 제어(hill hold) 기능을 위한 도로의 기울기를 결정하기 위한 계산에서의 입력으로서 사용될 수 있다. 또한, 낮은 주파수에서 휠/타이어 상의 주기적인 힘이 브레이크 상의 힘을 추정하는데 사용될 수도 있고, 추정값은 브레이크 압력 피드백 프로세서에서의 추정값을 보정하기 위해 다른 입력으로부터 유도된 브레이크력 및 압력의 추정값과 비교될 수 있다. 또한, 슬립에 대한 타이어 종방향력은 타이어 압력의 함수로서 변화하고, 따라서 종방향 타이어력은 타이어 압력을 결정하기 위한 계산으로의 입력으로서 사용될 수 있다.
"Fx 중간(5 내지 50 Hz)"을 고려하면, 예를 들면 5 내지 50 Hz의 중간 갱신 레이트를 갖는 종방향력 센서는 낮은 갱신 레이트(Fx 낮음)를 갖는 종방향력 센서와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 부가적으로, 종방향 타이어력이 차량 가속도를 측정하는데 사용될 수 있다. 이(차량 가속도)는 상이한 표면(건조한 포장 도로, 젖은 포장 도로, 자갈길, 얼어 있는 표면 등) 상에서 차량을 제어하기 위한 ABS 및 TCS 차량 및 휠 속도 기준을 규정하는데 사용될 수 있다. 타이어력에 대한 실제 차량 속도의 영향은 휠 속도로부터 추정된 차량 속도에 비교될 수 있는데, 이들 값의 차이는 휠 슬립을 지시할 수 있다. 다음에, ABS 및 TCS는 이 비교에 기초하여 수정될 수 있다. 또한, 종방향력의 합에 기초하여, 차량의 종방향 가속도가 추정될 수 있다. 이 추정은 ABS, TCS 및 ESC 성능을 최적화하는데(예를 들면, 브레이크 압력을 인가하거나 경감시키는 밸브가 개방되어 있는 시간의 양을 변경함으로써) 사용될 수 있다. 이는 각각의 개별 휠/타이어에 대한 종방향 가속도 및 브레이크 압력을 비교함으로써 단일 휠/타이어 기초로 수행될 수 있다. 또한, 종방향력의 크기 및 방향에 기초하여, 예를 들면 전진 또는 후진과 같은 차량 방향이 특히 저속에서 결정될 수 있다.
"Fx 높음(50 내지 1000 Hz)"을 고려하면, 예를 들면 50 내지 100 Hz높은 갱신 레이트를 갖는 종방향력 센서는 낮은 갱신 레이트 또는 중간 갱신 레이트를 갖는 종방향력 센서와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 부가적으로, 거친 도로 조건은 종방향 타이어력에서의 진동의 주파수 및 크기에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 종방향 타이어력 데이터의 축적이 종방향 타이어력 포화에 기초하여 슬립 레벨에 대한 피크 성능을 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 브레이크로의 압력의 인가 또는 감소를 명령할 때, 타이어의 힘의 대응 변화가 발생하기 전에 지연이 있다. 이 지연은 이 지연을 고려하고 타이어력을 원하는 시간에 원하는 값으로 얻기 위해 더 조기에 브레이크 압력 명령을 초기화함으로써 측정되고 고려된다.
"Fy 낮음"을 고려하면, 비교적 낮은 주파수에서 감지된 측방향력은 토인(toe-in), 토아웃(toe-out), 캠버각(camber angle)을 추정하기 위한 입력으로서 사용될 수 있고, 다른 타이어/휠 상의 힘과 결합하여, (조향) 정렬이 결정될 수 있다. 부가적으로, "Fy 낮음"은 측방향 가속도 오프셋을 조절하는데 사용될 수 있다.
"Fy 중간"을 고려하면, 중간 갱신 레이트에서 감지된 측방향 타이어력은 임의의 Fy 낮음 적용에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들면 도로의 직선 부분에서의 커브 또는 캠버에서의 횡경사(bank)의 존재를 결정하는 것과 같은 이러한 적용에서 사용된다(차량 속도 및 조향각과 같은 다른 입력과 결합하여). 횡경사/굴곡 보상이 이 결정에 기초할 수 있다. 또한, 요 레이트와 함께, 모든 4개의 타이어로부터의 측방향 타이어력의 조합을 통해, 차량의 무게 중심이 계산될 수 있다. 무게 중심 정보는 향상된 안정성 제어(ESC)와 같은 적용에서 유용하다.
"Fy 높음"을 고려하면, 측방향 타이어력의 고주파수 동적 신호의 사용은 전술된 낮은 주파수 측방향 타이어력 센서 적용 및 중간 주파수 측방향 타이어력 센서 적용과 동일한 임의의 적용에서 사용될 수도 있다. 부가적으로, 측방향 타이어력의 고주파수 동적 신호는 힘 및 모멘트 계수와 유사한 적용에 사용될 수도 있는데, 초기 설정 또는 트림 설정을 결정하는데 사용되는 대신에, 측방향 타이어력의 동적 신호는 차량 슬립각, 휠 슬립각, 측면 슬립각 및 타이어력 포화에 기초하는 것들과 같은 시스템 기능을 동시에 제어하는데 사용될 수 있다. 부가적으로, 측방향력 입력은 힘 응답에서의 지연에 대한 작동 타이밍을 보상하기 위해 종방향력과 유사한 방식으로 시스템 성능을 향상시키는데 사용될 수 있다. 또한, 커브를 무시할 때, 내부 타이어 상의 측방향은 차량의 구름각을 추정하기 위해 외부 타이어의 측방향력에 비교될 수 있다. 또한, 측방향 타이어력에서의 진동은 동적 휠 불균형 조건을 검출하는데 사용될 수 있다.
"Fz 낮음"을 고려하면, 저주파수 법선(수직) 하중력은 모든 타이어에 합산되고 중력 상수로 나눠져서 차량/하중 질량을 계산할 수 있다. 이 결과는 슬립각 추정 및 전복 검출을 포함하는 다양한 시스템에서의 계산으로의 입력으로서 사용될 수 있다.
"Fz 중간"을 고려하면, 중간 주파수 법선 하중력은 전술된 저주파수 법선 타이어력 센서 적용에서와 동일한 임의의 적용에 사용될 수 있다. 부가적으로, 법선 타이어력의 중간 주파수 동적 신호는 예를 들면 Fy 중간, 차량 속도 및 조향각과 같은 다른 입력과 결합하여 도로의 직선 부분에서의 커브 또는 캠버에서의 횡경사의 존재를 결정하기 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 횡경사/굴곡 보상이 이 결정에 기초할 수 있다. 또한, 모든 4개의 타이어로부터의 수직 타이어력 데이터의 조합을 통해, 무게 중심의 위치가 계산될 수 있다.
Fy 높음과 유사한 "Fz 높음"을 고려하면, 법선 타이어 하중력의 고주파수 동적 신호의 사용은 전술된 저주파수 법선 타이어력 센서 적용 및 중간 주파수 법선 타이어력 센서 적용과 동일한 임의의 적용에 사용될 수 있다. 부가적으로, 법선 타이어력의 고주파수 동적 신호는 힘 및 모멘트 계수와 유사한 계산에 사용될 수도 있는데, 초기 설정 또는 트림 설정을 결정하기 위한 추정값으로서 사용되는 대신에, 수직 타이어력의 동적 신호는 차량 슬립각, 휠 슬립각, 측면 슬립각 및 타이어력 포화에 기초하는 것들과 같은 시스템 기능을 동시에 제어하는데 사용될 수도 있다. 또한, Fx 높음과 유사하게, 거친 도로 조건이 수직 타이어 하중력 주파수에서의 진동에 기초하여 결정될 수 있다. 부가적으로, Fx 높음과 유사하게, 수직 하중력 입력은 힘 응답에서의 지연을 위한 작동 타이밍을 보상하기 위해 종방향력과 유사한 방식으로 시스템 성능을 향상시키는데 사용될 수 있다. 또한, Fy 높음과 유사하게, 커브를 무시할 때 내부 타이어 상의 수직 하중력은 차량의 구름각 및 전복 잠재성을 추정하기 위해 외부 타이어 상의 법선 하중력과 비교될 수 있다. 또한 동적 법선 하중 타이어력에서의 진동은 휠 균형 추정을 결정하도록 평가될 수 있다.
"트레드 마모"를 고려하면, 결정된 트레드 마모 레이트는 이들의 마모 수명의 종점에 도달하는 타이어 또는 타이어의 통지(신호 또는 메시지)를 생성하는데 사용될 수 있다.
"풋프린트 고착/슬립비"를 고려하면, 타이어 패치의 신장 및 수축은 적어도 부분적으로는 타이어의 가속 및 감속에 기인하여 고려될 수 있다. 타이어 패치가 완전히 슬립 상태에 있을 때, 임의의 부가의 제동은 스키딩(skidding)/펑크(flat) 지점 형성을 유발할 것이다. 전체 접촉 패치 영역에 대한 실제 고착 패치 영역의 구별은 이용 가능한 제어의 척도를 제공할 수 있는데, 즉 타이어의 힘의 잔여량은 부정적인 결과가 발생하기 전에 견딜 수 있다. 이 비에서의 진동은 거친 도로 조건을 결정하기 위해 평가될 수 있다. 또한, Fy 높음과 유사하게, 타이어 접촉 패치 기하학적 형상이 힘 및 모멘트 계수와 유사한 계산에 사용될 수도 있는데, 초기 설정 또는 트림 설정을 결정하는데 사용되는 대신에, 측방향 타이어력의 동적 신호는 차량 슬립각, 휠 슬립각, 측면 슬립각 및 타이어 포화에 기초하는 것들과 같은 시스템 기능을 동시에 제어하는데 사용될 수도 있고, 커브를 무시할 때 내부 타이어 상의 타이어 접촉 패치 기하학적 형상은 차량의 구름각을 추정하기 위해 외부 타이어 상의 타이어 접촉 패치 기하학적 형상에 비교될 수 있다. 또한, 타이어 접촉 패치 기하학적 형상에서의 진동은 휠 균형 추정값을 결정하기 위해 평가될 수 있다. 또한, Fy 중간과 유사하게, 횡경사/굴곡 보상이 타이어 접촉 패치 기하학적 형성에 기초할 수 있고, 또한 요 레이트와 함께 모든 4개의 타이어로부터의 타이어 접촉 패치 기하학적 형상 데이터의 조합을 통해, 무게 중심이 계산될 수 있다.
전술된 바와 같이, 의도된 요 레이트 타겟은 VCS를 위한 요구된 제어 신호이다. 이전에는, 차량 요 레이트는 이하의 방식으로 제어된다. 제어기는 초기에 측방향 움직임에 대한 운전자의 의도를 결정하기 위해 조향 휠 각도를 측정한다. 다음에, 센서는 차량의 동적 거동을 평가하기 위해 차량 요 레이트 및 측방향 가속도를 측정한다. 다음, 제어 시스템은 차량 요 모멘트를 조정하기 위해 휠 토크 및/또는 파워트레인 구동 토크 제어를 작동한다. 차량 요 안정성(즉, 제한된 측면슬립각)은 차량이 도로를 벗어나는 잠재성을 감소시키는 것을 보조하고 차량 전복의 가능성을 감소시킨다. 일반적으로, 차량이 갑작스런 도로 장애물에 접근할 때, 운전자는 급속하게 방향을 변경하여 요 모멘트가 발생되게 한다. 운전자가 원래 차선으로 복귀함에 따라, 이 모멘트는 후륜이 요 모멘트 오버슈트(overshoot)를 발생시키는 트랙션을 손실할 수 있게 하는 요 모멘트 역전(reversal)으로 유도된다. 이는 타이어가 도로와의 접착성을 손실하게 할 수 있고, 오버스티어(oversteer)가 유도될 것이다.
본 발명의 범주 내에서, 차량의 원하는 요 레이트 타겟은 VCS가 원하는 요 레이트 타겟을 계산할 수 있게 하도록 VCS에 필요한 데이터를 통신하는 타이어에 의해 결정된다. 상기 표에 따르면, 타이어는 실제 구름 반경, 코너링 강성 및 타이어 힘 및 모멘트 계수를 VCS에 통신한다. VCS는 차량이 동작해야 하는 것을 계산하는 것을 지원하도록 이 데이터를 사용하고 이에 따라 응답한다.
차량이 상당한 변화를 경험할 때를 결정하기 위한 다른 매우 바람직한 특성은 차량 슬립각이다. 이 값을 계산하는데 요구되는 타이어 특징은 타이어 코너링 강성, 타이어 힘 및 모멘트 계수 및 종방향, 측방향 및 수직 방향에서의 힘 및 모멘트 값을 포함하는 정적 데이터 및 동적 데이터의 모두를 포함한다. VCS는 차량 슬립각을 계산하도록 실제 공칭 타이어 정적 데이터(VCS의 차량 모델에 미리 프로그램된 가능한 부정확한 정적 데이터와 비교할 때)를 사용할 수도 있다. 대안적으로, 그리고 바람직하게는 VCS는 차량 슬립각을 계산하도록 실제 동적 데이터를 사용한다.
절대 차량 속도를 계산하기 위해, 타이어의 실제 구름 반경이 VCS에 전송된다. 이 정보는, 휠 및/또는 파워트레인 시스템에서의 센서에 의해 제공된 타이어 회전에 대한 정보와 함께, VCS가 절대 차량 속도를 결정할 수 있게 한다.
차량의 성능 향상을 위해, 휠 및 차량 측면 슬립각을 제어하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 값을 계산하기 위한 원하는 정적 및 동적 타이어 정보는 종방향, 측방향 및 수직 방향에서의 타이어 힘 및 모멘트 값과, 풋프린트 고착/슬립비를 포함한다.
차량의 다른 매우 바람직한 성능 향상은 측방향 및 종방향 타이어력 포화 식별일 것이다. 이 값을 결정하기 위해, 소정의 정적 및 동적 타이어 정보는 타이어 측방향 및 종방향 힘 및 모멘트 값이다.
전술된 바와 같이, 타이어로부터의 갱신된 정보를 제공함으로써, VCS는 향상된 차량 응답을 제공할 수 있다. 타이어는 매설된 전자 태그 또는 센서, 바람직하게는 매설된 RFID 센서에 의해 정보를 제공할 수도 있다.

Claims (9)

  1. 차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법에 있어서,
    a) 일 세트의 타이어와 차량 제어 시스템을 갖는 차량을 제공하는 단계로서, 적어도 하나의 타이어는 상기 차량 제어 시스템과 통신하기 위한 수단을 갖고, 상기 차량 제어 시스템은 프로세서와 미리 프로그램된 차량 모델을 갖는, 상기 제공 단계와,
    b) 상기 타이어 통신 수단을 거쳐 상기 타이어로부터 상기 차량 제어 시스템으로 정적 타이어 정보 또는 동적 타이어 정보를 송신하는 단계와,
    c) 수신된 타이어 정보를 사용하여 차량 관측기에 의해 차량 특성을 추정하는 단계를 포함하는
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 통신 수단은 상기 타이어에 매설된 전자 태그(tag)인
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 통신 수단은 상기 타이어에 매설된, 상기 타이어의 순간적인 상태에 응답하는 센서인
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    추정되는 상기 차량 특성은 차량 슬립각이고, 상기 차량 제어 시스템에 송신되는 상기 타이어 정보는 타이어 코너링 강성, 타이어 힘 및 모멘트 계수와, 종방향, 측방향 및 수직 방향에서의 힘 및 모멘트 계수로 이루어진 그룹으로부터 선택되는
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 타이어 데이터만이 또는 상기 정적 타이어 데이터만이 상기 차량 제어 시스템에 송신되도록 선택되는
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 제어 시스템에 통신되는 타이어 정보는 적어도 하나의 타이어에 대한 타이어 힘 및 모멘트 계수인
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량은 4개의 타이어를 구비하고, 4개의 타이어 모두는 상기 통신 수단을 거쳐 각각의 타이어에 대한 타이어 힘 및 모멘트 계수를 상기 차량 제어 시스템에 통신하는
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 제어 시스템에 통신되는 상기 타이어 정보는 종방향, 수직 방향 및 측방향으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 방향에서의 힘 및 모멘트 값인
    차량의 적어도 하나의 특성을 결정하는 방법.
  9. 차량의 요 레이트 타겟(yaw rate target)을 결정하는 방법에 있어서,
    a) 일 세트의 타이어와 차량 제어 시스템을 구비하는 차량을 제공하는 단계로서, 상기 차량 제어 시스템은 움직임시의 상기 차량의 요 레이트 타겟을 계산할 수 있는 프로세서를 갖는, 상기 제공 단계와,
    b) 상기 타이어로부터 상기 차량 제어 시스템에 타이어 힘 및 모멘트 계수 데이터를 송신하는 단계와,
    c) 수신된 타이어 힘 및 모멘트 계수를 사용하여 요 레이트 타겟을 계산하는 단계를 포함하는
    차량의 요 레이트 타겟을 결정하는 방법.
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