KR20120102175A - 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차륜에 마련된 타이어의 가속도를 검출하는 가속도 검출부; 가속도에 기초하여 타이어에 작용하는 힘을 검출하고, 힘에 기초하여 노면 상태를 판단하고, 노면 상태에 기초하여 차륜의 제동력을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명은 노면의 수직방향, 노면에 평행한 종방향, 노면에 평행한 횡방향을 검출하는 가속도 센서를 타이어 내부에 설치하여 타이어에 작용하는 힘에 대응한 타이어의 변형량을 검출하고, 이 타이어의 변형값에 기초하여 차량의 주행을 제어함으로써 좀 더 안정적인 차량 주행을 도모할 수 있다.
또한 타이어의 고무적인 특성을 고려하여 타이어의 변형량을 검출할 수 있어 노면 마찰력 및 타이어의 슬립각을 정확하게 검출할 수 있고, 이로 인해 ABS나 ESC의 제어 성능을 향상시킬 수 있고 또한 조향 및 현가시스템, ADAS의 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

인텔리전트 타이어 모니터링 시스템 {Intelligent tire monitoring system}
본 발명은 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이어에 작용하는 힘을 추정하기 위한 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템에 관한 것이다.
인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은 타이어에 칩 또는 센서를 장착하여 타이어의 상태를 모니터링 한 후 타이어 상태를 운전자에게 실시간으로 전달하여 차량의 안전을 보장하는 차세대, 고부가 가치 시스템이다.
이러한 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은, 차량에는 운전자 및 탑승자의 안전을 위한 여러 가지 안전장치와 통신을 수행하여 각종 안전장치들로 타이어 모니터링 데이터를 제공해준다.
차량의 안전장치로는 가속 시나 제동 시 또는 코너링시의 극도의 불안정한 상황에서 발생하는 차량의 미끄러짐을 앞, 뒤, 좌, 우 필요한 제동의 바퀴를 선택적으로 작동시켜, 차량의 자세를 안정적으로 잡아주고 운전자의 실수까지도 보정해주는 차량자세 안정 제어 장치(ESC: Electronic Stability Control)와, 각 차륜의 타이어의 내구성,승차감,제동력 향상을 위해 각 타이어의 압력 및 온도 정보를 운전자에게 알려 주는 타이어 압력 모니터링 장치(TPMS: Tire pressure monitoring system)와, 차륜의 미끄러짐을 방지하는 안티 록 브레이크 시스템(ABS, Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속 시에 구동륜의 슬립을 방지하는 트랙션 제어 시스템(TCS: Traction Control System) 등이 있다.
인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은, 차량의 타이어와 노면 사이에서 발생하는 수직방향, 종방향, 횡방향의 힘을 측정하는데, 이때 차량의 타이어와 노면 사이에서 발생하는 수직방향, 종방향, 횡방향의의 힘을 측정하기 위해 고가의 외부 계측장치를 이용한다.
이 경우, 계측장치는 실제 차량의 제어를 이용하는데 사용하지 못하고 차량의 안전장비를 개발하는데 참고하는 역할만 한다. 또한 계측장치는 차량의 차륜에 장착하는 것이기 때문에 타이어의 고무특성을 정확하게 반영하지 못하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가속도 검출부를 이용하여 노면의 수직방향 타이어 힘, 노면에 평행한 종방향 타이어 힘, 노면에 평행한 횡방향 타이어 힘을 검출하는 차량의 전자 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 타이어에 작용하는 힘을 검출하여 노면을 판단하고, 판단된 노면에 기초하여 차량의 제동을 제어하는 차량의 전자 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은, 차륜에 마련된 타이어의 가속도를 검출하는 가속도 검출부; 가속도에 기초하여 타이어에 작용하는 힘을 검출하고, 힘에 기초하여 노면 상태를 판단하고, 노면 상태에 기초하여 차륜의 제동력을 제어하는 제어부를 포함한다.
가속도 검출부는 Z축 방향의 가속도를 검출하는 Z축 방향의 가속도 센서이고, 제어부는 Z축 방향의 가속도 신호에서 피크 간의 시간을 검출하고, 검출된 시간에 기초하여 Z축 방향의 힘을 검출한다.
제어부는, Z축 방향의 힘에 기초하여 노면에 접촉한 타이어의 접지면을 검출하고, 접지면에 기초하여 차량의 하중을 검출한다.
가속도 검출부는, X축 방향의 가속도를 검출하는 X축 방향의 가속도 센서이고, 제어부는, X축 방향의 가속도 신호에서 한 주기의 시간을 검출하고, 검출된 한 주기의 시간에 기초하여 X축 방향의 힘을 검출한다.
제어부는, X축 방향의 힘에 기초하여 노면에 접촉한 타이어의 접지각을 검출하고, 접지각에 기초하여 차륜의 X축 방향의 슬립을 판단한다.
가속도 검출부는 Y축 방향의 가속도를 검출하는 Y축 방향의 가속도 센서이고, 제어부는, Y축 방향의 가속도 신호가 이루는 면적을 이중 적분하여 길이를 검출하고, 검출된 길이에 기초하여 Y축 방향의 힘을 검출한다.
제어부는, Y축 방향의 힘에 기초하여 노면에 접촉한 타이어의 Y축 방향의 슬립을 판단한다.
제어부는, 힘에 기초하여 노면과의 마찰력 및 타이어의 슬립각을 검출한다.
인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은 타이어 내의 압력을 검출하는 압력 검출부; 타이어의 온도를 검출하는 온도 검출부를 더 포함하고, 제어부는 타이어의 온도, 타이어의 압력 중 적어도 하나를 반영하여 상기 타이어에 작용하는 힘을 검출한다.
인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은 타이어의 가속도, 타이어의 압력 및 온도 신호를 수신하는 수신부를 더 포함한다.
다른 측면에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은, 차륜에 마련된 타이어에 작용하는 X축, Y축, Z축 방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출부; X축, Y축, Z축 방향의 가속도 신호에 기초하여 타이어에 작용하는 X축, Y축, Z축 방향의 힘을 검출하고, X축, Y축, Z축 방향의 힘에 기초하여 노면 상태를 판단하고, 노면 상태에 기초하여 차륜의 제동력을 제어하는 제어부를 포함한다.
가속도 검출부는, 3축 방향의 가속도 센서이다.
제어부는, Z축 방향의 가속도 신호에서 피크 간의 시간을 검출하고, 검출된 시간에 기초하여 Z축 방향의 힘을 검출하고, X축 방향의 가속도 신호에서 한 주기의 시간을 검출하고, 검출된 한 주기의 시간에 기초하여 X축 방향의 힘을 검출하고, Y축 방향의 가속도 신호가 이루는 면적을 이중 적분하여 길이를 검출하고, 검출된 길이에 기초하여 Y축 방향의 힘을 검출한다.
본 발명은 노면의 수직방향, 노면에 평행한 종방향, 노면에 평행한 횡방향을 검출하는 가속도 센서를 타이어 내부에 설치하여 타이어에 작용하는 힘에 대응한 타이어의 변형량을 검출하고, 이 타이어의 변형값에 기초하여 차량의 주행을 제어함으로써 좀 더 안정적인 차량 주행을 도모할 수 있다.
이로 인해 차량의 안정성을 향상시킬 수 있으며 노면 판단의 정확도도 높일 수 있어 좀 더 정확하고 안전한 차량의 섀시 안전장치를 개발할 수 있다.
또한 타이어의 고무적인 특성을 고려하여 타이어의 변형량을 검출할 수 있어 노면 마찰력 및 타이어의 슬립각을 정확하게 검출할 수 있고, 이로 인해 ABS나 ESC의 제어 성능을 향상시킬 수 있고 또한 조향, 현가시스템 및 ADAS(Advanced driver assistance system)의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 수직 방향 힘 검출 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 종 방향 힘 검출 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 횡 방향 힘 검출 예시도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 구성도로, 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템은 가속도 검출부(110), 압력 검출부(120), 온도 검출부(130), 수신부(140), 제어부(150), 제동부(160)를 포함한다.
가속도 검출부(110)는 전후좌우 차륜에 작용하는 가속도를 검출한다. 이러한 가속도 검출부는 노면과 접촉 가능한 타이어에 장착됨으로써 능동 제어의 응답성을 높일 수 있다.
이러한 가속도 검출부(110)는 좌측 전륜(FL)의 차륜에 설치된 FL 가속도 검출부, 우측 전륜(FR)의 림에 설치된 FR 가속도 검출부, 좌측 후륜(RL)의 림에 설치된 RL 가속도 검출부, 우측 후륜(RR)의 림에 설치된 RR 가속도 검출부를 가지고, 각 가속도 검출부는 각 차륜의 타이어에 작용하는 가속도를 검출하고 검출된 각 가속도 검출 신호를 수신부(140)에 전송한다.
가속도 검출부(110)는 X축 방향의 가속도 센서, Y축 방향의 가속도 센서, Z축 방향의 가속도 센서로 이루어진다.
아울러 가속도 검출부(110)는 X축, Y축, Z축의 3축 방향의 가속도 센서를 이용하는 것도 가능하고, 이축 방향의 가속도 센서와 한축 방향의 가속도 센서를 이용하는 것도 가능하다.
압력 검출부(120)는 전후좌우 차륜(Wheel, 휠)의 타이어 내에 각각 장착되어 각 타이어 내의 압력을 검출하고, 압력 검출 신호를 수신부(140)에 전송하고, 온도 검출부(130)는 전후좌우 차륜의 타이어 내에 각각 장착되어 각 타이어 내의 온도를 검출하고, 온도 검출 신호를 수신부(140)에 전송한다.
이러한 압력 검출부(120)는 타이어 내의 온도를 감지하는 온도 검출부(130)와, 각 차륜의 타이어 내의 압력 검출 신호 및 온도 검출 신호를 무선 송신하는 통신부(미도시)와 함께 모듈로 형성된다.
여기서 통신부는 압력 검출 신호 전송 시 어느 차륜의 타이어에 장착된 압력 검출부의 압력 신호인지 인식 가능하도록 해당 압력 검출부의 식별자와 함께 송신한다.
또한 통신부는 차량 시동에 의해 수신부(140)로부터 웨이크 업 신호가 수신되면 해당 각 검출부(110, 120, 130)로 웨이크 업 신호를 전송하고, 각 검출부(110, 120, 130)의 웨이크 업에 대한 응답 신호를 자신의 식별자와 함께 송신한다.
수신부(Receiver: 160)는 전후좌우 차륜에 마련된 타이어의 가속도 검출 신호, 압력 검출 신호, 온도 검출 신호를 수신하고, 수신된 각 타이어의 가속도 검출 신호, 압력 검출 신호, 온도 검출 신호를 각각 신호 처리하고 신호 처리된 가속도 검출 신호, 압력 검출 신호, 온도 검출 신호를 제어부(150)에 전송한다.
수신부(140)는 각 검출부에서 전송된 아날로그의 검출 신호를 디지털 신호로 변환한다.
이러한 수신부(140)는 각 검출부(110, 120, 130)의 구동을 지시하고 전후좌우 차륜의 위치와 각 검출부(110, 120, 130)를 맵핑하기 위한 저주파 지시부(LFI)를 포함하는 것도 가능하다.
여기서 저주파 지시부(LFI: Low Frequency Indicator)는 차량의 시동 시 각 검출부(110, 120, 130)로 저주파 전계강도신호를 보냄으로써 각 검출부(110, 120, 130)의 구동(wake-up)을 지시하고, 차량 정지 시 각 검출부(110, 120, 130)의 구동 정지(sleep)를 지시하며 각 검출부별 차륜의 위치를 등록하기 위해 저주파를 출력한다.
이러한 수신부(140)는 제어부(150)와 분리 설치되거나 또는 제어부(150)와 통합 설치 가능하다.
제어부(150)는 수신부(140)를 통해 각종 검출부의 검출 신호를 전송받고 전송된 각종 검출 신호에 기초하여 제동부(160)의 구동을 제어하고, 인텔리전트 타이어 제어를 수행한다.
좀 더 구체적으로, 제어부(150)는 각 검출부(110, 120, 130)의 식별자를 판단하고, 판단된 식별자에 대응하는 검출 신호에 따라 각 타이어의 압력, 가속도, 온도 등을 모니터링하고, 모니터링 결과에 대응하는 타이어 상태를 운전자에게 실시간으로 알려주어 안전을 보장해주는 인텔리전트 타이어 제어(Intelligent Tire control)를 수행한다.
제어부(150)는 각 타이어의 모니터링 시 각 타이어의 온도 및 압력 중 적어도 하나를 고려하여 각 타이어에 작용하는 힘을 판단하고, 이때 판단된 힘이 기준 범위 내에 존재하지 않는 타이어를 판단하고, 기준 범위 내에 존재하지 않는 타이어를 표시부(미도시)의 구동을 제어하여 표시되도록 하는 것도 가능하다.
이때 제어부(150)는 압력 검출부(120)의 식별자를 판단하고, 판단된 식별자에 상응하는 압력 검출 신호에 따라 각 타이어 압력을 모니터링한다.
이에 따라 각 차륜의 타이어의 내구성ㅇ승차감, 제동력 향상은 물론, 연비도 높일 수 있고, 주행 중 차체가 심하게 흔들리는 것도 막을 수 있다.
제어부(150)는 각 차륜이 노면에 대해 작용하는 힘에 기초하여 노면의 상태를 판단하고 판단된 노면의 상태에 대응하여 내측 차륜 또는 외측 차륜에 제동을 제어하여 차량의 자세를 제어함으로서 차량의 안정된 자세가 유지되도록 한다.
여기서 노면의 상태에 따라 타이어와의 마찰 정도가 달라진다. 즉, 제어부(150)는 노면과 타이어 사이의 마찰력에 따라 내측 차륜 또는 외측 차륜에 제동을 제어한다.
제어부(150)는 각 차륜이 노면에 대해 작용하는 힘에 기초하여 슬립각을 판단하고 판단 결과에 따라 제동부(160)인 브레이크를 작동시켜 주행 중인 차량의 자세를 다시 안정화시킨다.
이와 같이 제어부(150)는 각 차륜의 타이어에 작용하는 힘을 검출하고, 검출된 힘에 기초하여 각 차륜이 노면에 대해 작용하는 힘을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동, 구동 시의 차량의 안정성을 확보할 수 있다. 또한 조향 및 현가시스템, ADAS의 성능을 향상시킬 수 있다.
이러한 제어부(150)는 타이어에 작용하는 힘 검출 데이터를 각종 안전장치의 전자제어유닛(ECU)에 전송하는 것도 가능하고 힘 검출 시 타이어 내의 압력 및 온도를 반영하는 것도 가능하다.
가속도 검출부(110)를 이용하여 타이어에 작용하는 힘을 검출하는 예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 수직 방향 힘 검출 예시도이고, 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 종 방향 힘 검출 예시도이며, 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템의 횡 방향 힘 검출 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차륜의 림(Rim)에 설치된 Z축 방향 가속도 센서를 이용하여 노면에 대해 수직방향으로 발생하는 힘(Fz)을 검출한다.
차량에 운전자만 탑승한 상태 또는 탑승자가 없는 상태에서 타이어에 작용하는 Z축 방향의 힘(Fz)에 대한 타이어의 접지면(Contact Patch)은 L1이다. 이러한 타이어는 실선과 같은 형태를 취한다.
그리고, 타이어의 기준 접지면이 L1인 상태에서 시간에 따른 가속도 변화는 az1과 같다. 이때 가속도 신호 그래프(az1)에서 피크(Peak) 사이의 시간을 기준 시간 P1로 설정한다.
여기서 기준 접지면 L1과, 이 기준 접지면 L1에 대응하는 기준 시간 P1은 실험에 의해 획득되어 미리 저장되어 있다.
차량에 탑승자가 추가되거나 짐이 실려 차량의 하중이 변화되면, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 차량의 하중에 따라 타이어의 접지면은 L2로 변화하게 된다. 이러한 타이어는 점선과 같은 형태를 취한다.
이와 같이 타이어의 접지면이 변화하게 되면 Z축 방향의 가속도도 변화하게 된다. 즉, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 타이어의 접지면 L2인 상태에서 시간에 따른 가속도 변화는 az2와 같다.
제어부(150)는 가속도 신호 그래프(az2)에서 피크(Peak) 사이의 피크 시간 P2를 검출하고, 검출된 피크 시간에 대응하는 노면의 수직 방향의 힘을 검출한다.
여기서 피크 시간에 기초한 수직 방향의 힘 데이터는 실험에 의해 획득되어 미리 저장되어 있다. 이때 힘 데이터는 기준 접지면 L1과 기준 시간 P1을 기준으로 획득되어진 것이다.
이와 같이 제어부(150)는 차량의 하중의 증가에 변화에 따라 타이어의 접지면(Contact Patch)이 변화하면 접지면 변화에 대응하는 가속도 검출부(110)인 Z축 방향의 가속도 센서의 피크(Peak) 사이의 시간을 검출하고, 이때 검출된 시간을 이용하여 타이어에 작용하는 수직방향의 힘을 검출한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차륜의 타이어에 설치된 X축 방향 가속도 센서를 이용하여 노면에 평행한 종 방향의 힘(Fx)을 검출한다. 여기서 X축 방향 가속도 센서는 Z축 방향 가속도 센서와 동일한 위치에 장착된다.
차량 주행 중 차륜에 X축 방향의 슬립이 발생하지 않을 때 타이어의 접지면에 대응하는 접지 각(θref)은 도 3의 (a)에 도시된 실선과 같다.
여기서 접지 각은, X축 방향 가속도 센서의 설치 위치에서 접지면의 양 모서리 위치가 이루는 각으로, 접지면의 모서리 위치에 따라 접지각이 달라지고 또한 접지 면적이 달라진다.
이때 X축 방향 가속도는 도 3의 (b)에 도시된 가속도 신호 그래프 ax1과 같고, 가속도 신호 그래프에서 한 주기의 시간은 tref와 같다. 이때 접촉면에 대응하는 기준 접지 각 θref과, 기준 주기에 대응하는 기준 시간tref은 실험에 의해 획득되어 미리 저장되어 있다.
도 3의 (a)에 도시된 점선과 같이, 차량이 제동을 수행하면 노면과의 마찰에 의하여 타이어가 뒤로 밀리면서 타이어와 노면과의 접지면이 증가하게 되고, 접지면이 증가함에 따라 접지각(θlong)이 커지게 된다. 이 각이 커짐에 따른 가속도 변화는 도 3의 (b)에 도시된 가속도 신호 그래프 ax2와 같다.
즉, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 접지각이 변화(△θ= θlong -θref)함에 따라 가속도의 한 주기의 시간이 변화(△t= tlong -tref)된다.
제어부(150)는 X축 방향의 가속도 신호 그래프(ax2)에서 한 주기의 시간 tlong을 검출하고, 기준 주기의 기준 시간 tref과 검출된 시간 tlong을 비교하고, 비교된 시간차(△t= tlong -tref)에 대응하는 노면에 평행한 종 방향의 힘(Fx)을 검출한다.
여기서 시간차(△t)에 대응하는 종 방향의 힘 데이터는 실험에 의해 획득되어 미리 저장되어 있다.
제어부(150)는 시간차(△t= tlong -tref)에 대응하는 접지각 변화치(△θ)를 산출하고, 접지각 변화치(△θ)와 기준 접지각(θref)을 비교하여 현재 접지각(θlong)을 산출하여 현재 접지면을 산출함으로써 슬립각을 판단하는 것도 가능하다. 이때 각 θ??0, sinθ=t라고 가정한다.
이와 같이 제어부(150)는 차량의 제동 시 타이어의 밀림에 따라 타이어의 접지면(Contact Patch)이 변화하면 접지면 변화에 대응하는 X축 방향의 가속도 주기의 시간에 기초하여 타이어에 작용하는 종 방향 힘(Fx)을 검출한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차륜의 타이어에 설치된 Y축 방향 가속도 센서를 이용하여 노면에 평행한 횡 방향의 힘(Fy)을 검출한다.
차량 주행 중 차륜에 Y축 방향의 슬립이 발생하지 않을 때 타이어는 도 4의 (a)에 도시된 실선과 같은 힘(Fy1)이 작용한다.
이때 Y축 방향 가속도는 도 4의 (b)에 도시된 가속도 신호 그래프 ay1과 같다. 이때 가속도 신호 그래프 ay1에서 플러스(+) 방향에 위치(A)한 가속도 신호 그래프가 이루는 기준 면적과, 이 면적을 이중 적분한 기준 길이는 미리 저장되어 있다.
도 4의 (a)에 도시된 점선과 같이, 노면과의 마찰에 의하여 타이어가 옆으로 밀리면서 타이어는 Y축 방향으로 슬립이 발생한다. 이러한 타이어의 Y축 방향의 슬립이 발생함에 따른 가속도 변화는 도 4의 (b)에 도시된 가속도 신호 그래프 ay2와 같다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 타이어의 측면 슬립이 발생함에 따라 Y축 방향의 가속도의 진폭이 커지게 된다.
제어부(150)는 Y축 방향의 가속도 신호 그래프(ay2)의 플러스(+) 방향에 위치(A)한 가속도 신호 그래프가 이루는 면적을 산출하고, 산출된 면적을 이중 적분하여 길이를 산출하고, 산출된 길이와 기준 길이를 비교하여 타이어의 Y축 방향의 길이차를 산출하고, 산출된 길이 차에 기초하여 노면에 평행한 횡 방향의 힘(Fy2)을 검출한다.
여기서 타이어의 Y축 방향의 길이 차에 대응하는 횡 방향의 힘 데이터는 실험에 의해 획득되어 미리 저장되어 있다. 여기서 길이차는 타이어의 변형량이다.
제동부(160)는 제어부(150)의 지시에 대응하여 브레이크 등을 구동시켜 제동력이 발생되도록 한다. 여기서 제동부(160)는 ABS, ESC 등을 포함한다.
ABS(ABS: Anti-lock Brake System)는 미끄러운 노면에서의 슬립에 의한 브레이크의 잠김을 방지하고 제동 중 운전자에 의한 조향이 가능하도록 하는 것으로, 제어부(150)의 지시에 따라 차륜의 슬립 변화율이 일정 슬립 변화율이 되도록 각 차륜의 브레이크 유압을 선택적으로 증압 혹은 감압한다.
ESC(Electronic Stability Control)는 가속 시나 제동 시 또는 코너링시의 극도의 불안정한 상황에서 차량의 미끄러짐이 발생하면 제어부(150)의 지시에 따라 전후좌우 차륜 중 제동이 필요한 차륜 측 솔레노이드밸브(미도시)를 선택적으로 작동시켜, 조향기어로 작용하는 유압 배력을 차속에 비례하여 가변시킴으로써 고속 및 저속에서 운전자의 조종 안정성을 실현하여 차량의 자세를 안정적으로 잡아주고 운전자의 실수까지도 보정해준다.
표시부(미도시)는 각 인텔리전트 타이어의 모니터링 결과를 표시함으로써 운전자에게 각 타이어의 상태를 알려 준다.
이와 같이 인텔리전트 타이어 제어에 이용되는 타이어의 힘 검출 신호를 이용하여 차량 주행 안정성을 제어함으로서 응답성을 높일 수 있고, 높은 응답성으로 인해 차량의 안정성을 향상시킬 수 있으며 노면 판단의 정확도도 높일 수 있고, 롤 오버(Roll over)를 방지할 수 있다.
110 : 가속도 검출부 120 : 압력 검출부
130 : 온도 검출부 140 : 수신부
150 : 제어부 160: 제동부

Claims (13)

  1. 차륜에 마련된 타이어의 가속도를 검출하는 가속도 검출부;
    상기 가속도에 기초하여 상기 타이어에 작용하는 힘을 검출하고, 상기 힘에 기초하여 노면 상태를 판단하고, 상기 노면 상태에 기초하여 상기 차륜의 제동력을 제어하는 제어부를 포함하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도 검출부는, Z축 방향의 가속도를 검출하는 Z축 방향의 가속도 센서이고,
    상기 제어부는, 상기 Z축 방향의 가속도 신호에서 피크 간의 시간을 검출하고, 상기 검출된 시간에 기초하여 Z축 방향의 힘을 검출하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 Z축 방향의 힘에 기초하여 상기 노면에 접촉한 상기 타이어의 접지면을 검출하고, 상기 접지면에 기초하여 차량의 하중을 검출하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도 검출부는, X축 방향의 가속도를 검출하는 X축 방향의 가속도 센서이고,
    상기 제어부는, 상기 X축 방향의 가속도 신호에서 한 주기의 시간을 검출하고, 상기 검출된 한 주기의 시간에 기초하여 X축 방향의 힘을 검출하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 X축 방향의 힘에 기초하여 상기 노면에 접촉한 상기 타이어의 접지각을 검출하고, 상기 접지각에 기초하여 상기 차륜의 X축 방향의 슬립을 판단하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가속도 검출부는, Y축 방향의 가속도를 검출하는 Y축 방향의 가속도 센서이고,
    상기 제어부는, 상기 Y축 방향의 가속도 신호가 이루는 면적을 이중 적분하여 길이를 검출하고, 상기 검출된 길이에 기초하여 Y축 방향의 힘을 검출하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 Y축 방향의 힘에 기초하여 상기 노면에 접촉한 상기 타이어의 Y축 방향의 슬립을 판단하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 힘에 기초하여 상기 노면과의 마찰력 및 상기 타이어의 슬립각을 검출하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 타이어 내의 압력을 검출하는 압력 검출부;
    상기 타이어의 온도를 검출하는 온도 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 타이어의 온도, 타이어의 압력 중 적어도 하나를 반영하여 상기 타이어에 작용하는 힘을 검출하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 타이어의 가속도, 상기 타이어의 압력 및 온도 신호를 수신하는 수신부를 더 포함하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  11. 차륜에 마련된 타이어에 작용하는 X축, Y축, Z축 방향의 가속도를 검출하는 가속도 검출부;
    상기 X축, Y축, Z축 방향의 가속도 신호에 기초하여 상기 타이어에 작용하는 X축, Y축, Z축 방향의 힘을 검출하고, 상기 X축, Y축, Z축 방향의 힘에 기초하여 노면 상태를 판단하고, 상기 노면 상태에 기초하여 상기 차륜의 제동력을 제어하는 제어부를 포함하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 가속도 검출부는,
    3축 방향의 가속도 센서인 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 Z축 방향의 가속도 신호에서 피크 간의 시간을 검출하고, 상기 검출된 시간에 기초하여 Z축 방향의 힘을 검출하고,
    상기 X축 방향의 가속도 신호에서 한 주기의 시간을 검출하고, 상기 검출된 한 주기의 시간에 기초하여 X축 방향의 힘을 검출하고,
    상기 Y축 방향의 가속도 신호가 이루는 면적을 이중 적분하여 길이를 검출하고, 상기 검출된 길이에 기초하여 Y축 방향의 힘을 검출하는 인텔리전트 타이어 모니터링 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111497851A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 通伊欧轮胎株式会社 轮胎力推测系统及轮胎力推测方法
CN113226801A (zh) * 2018-12-21 2021-08-06 米其林集团总公司 用于在行驶时获得负载下的轮胎的变形的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6736652B2 (ja) * 2018-12-28 2020-08-05 Ｔｏｙｏ Ｔｉｒｅ株式会社 演算モデル生成システムおよび演算モデル生成方法
JP6772351B1 (ja) * 2019-09-18 2020-10-21 Ｔｏｙｏ Ｔｉｒｅ株式会社 タイヤ物理情報推定システム
JP7356958B2 (ja) * 2019-09-18 2023-10-05 Ｔｏｙｏ Ｔｉｒｅ株式会社 タイヤ物理情報推定システムおよびタイヤ物理情報推定方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007153034A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Toyota Motor Corp タイヤ摩耗状態判定装置
KR20070120524A (ko) * 2007-10-09 2007-12-24 요코하마 고무 가부시키가이샤 노면 상태 검출 시스템, 액티브 서스펜션 시스템,안티-로크 브레이크 시스템, 및 노면 상태 검출 시스템용센서 유닛

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113226801A (zh) * 2018-12-21 2021-08-06 米其林集团总公司 用于在行驶时获得负载下的轮胎的变形的方法
CN111497851A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 通伊欧轮胎株式会社 轮胎力推测系统及轮胎力推测方法

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