KR20150058773A - Measurement method of friction coefficient between tire and road - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 국내 라벨 제도에 의해서 업계에서 제공하는 웨트 인덱스(wet index)를 이용하여 타이어 사이즈를 검출하는 단계와, 노면의 상태를 검출하는 단계와, 차량에 부착된 표시패널이나 기타 입력 수단을 통해서 부하를 입력하는 단계와, 차량에 부착된 속도계에서 측정된 차량의 속도를 검출하는 단계와, 온도계로 외기온도를 측정하는 단계와, 차량에 부착된 TPMS 센서를 이용하여 타이어 공기압을 측정하는 단계를 통해서 얻은 데이터와 실차 조건에서 실험에 의하여 얻어서 데이터베이스에 저장된 타이어 마찰계수 데이터테이블을 비교하여 동일하거나 가장 인접한 데이터를 찾아서 마찰계수를 얻는 단계를 포함하는 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of detecting a tire size by using a wet index provided by a domestic labeling system, detecting a tire size, detecting a state of a road surface, Measuring a tire air pressure using a TPMS sensor attached to the vehicle; measuring the tire air pressure using a TPMS sensor attached to the vehicle; And comparing the tire friction coefficient data table stored in the database with the data obtained through the experiment and the actual vehicle condition to find the same or nearest data to obtain the friction coefficient.
90년대에 들어서 차량의 능동 안전 제어시스템에 대한 관심이 매우 높아졌고 자동차 업계에서는 차량의 동적 성능을 지능적으로 제어할 수 있는 시스템을 개발하기 위한 노력을 기울이고 있다. In the 1990s, interest in active safety control systems for vehicles became very high, and the automotive industry is making efforts to develop systems that intelligently control the dynamic performance of vehicles.
현재 차량 안정성 제어시스템은 이미 실용화 단계로 차간 거리 경보 및 충돌회피 시스템은 일부 차량에서 실용화되고 있다.Currently, the vehicle stability control system is already in practical use stage, and the inter-vehicle distance alarm and collision avoidance system is put to practical use in some vehicles.
이러한 안전(Safety)을 위한 차량 능동 제어 시스템을 구현하기 위해서는 차량의 거동 뿐만 아니라, 타이어와 노면의 마찰특성을 정확히 파악해야 한다.In order to implement the vehicle active control system for safety, it is necessary to grasp not only the behavior of the vehicle but also the friction characteristics of the tire and the road surface.
타이어와 노면의 마찰특성을 추정하기 위한 가장 좋은 방법은 축에 힘센서를 부착하여 수직방향과 진행 방향의 힘을 측정하는 것이다. 그러나 이러한 시스템 구축은 많은 비용이 발생하기 때문에 현재 차량에서 타이어와 노면의 마찰계수 측정은 차량의 일부 데이터만을 이용하여 추정하고 있다. The best way to estimate the friction characteristics of tires and road surfaces is to measure the force in the vertical direction and the direction of travel by attaching a force sensor to the shaft. However, since the construction of such a system is costly, the coefficient of friction of the tire and the road surface in the present vehicle is estimated using only a part of the vehicle data.
그러나 이러한 마찰계수 추정은 다양한 노면과 실 주행 조건을 모두 반영하지 못하기 때문에 정확한 예측이 어렵고, 또한 타이어와 노면간 마찰 계수 추정 알고리즘은 자동차 업체의 주요 보안사항으로 그 기술이 경향을 파악하기 어렵다.However, since the estimation of friction coefficient does not reflect various road surface conditions and real road conditions, it is difficult to predict accurately. Also, the estimation algorithm of friction coefficient between tire and road surface is a major security concern The technique is difficult to grasp trends.
본 발명이 해결하려는 과제는 차량에서 타이어와 노면의 마찰 계수 추정 기법은 각 회사별로 보안사항으로 어느 정도 예측력을 갖는지는 정확히 알 수 있으나, 현재 그 예측력은 모든 운행 조건에 대해서 만족하지 못하므로 실제 데이터를 이용한 추정 방식으로 정확도를 향상시키는데 있다.The problem to be solved by the present invention is that the estimation method of the friction coefficient between the tire and the road surface in the vehicle can accurately determine the degree of prediction as a security issue for each company. However, since the prediction power is not satisfactory for all the driving conditions at present, To improve the accuracy of the estimation method.
본 발명 과제의 해결 수단은 국내 라벨 제도의 의해서 업계에서 제공하는 웨트 인덱스(wet index)를 이용하여 타이어 마찰 특성을 검출하는 단계와, 노면의 상태를 검출하는 단계와, 차량에 부착된 표시패널이나 기타 입력 수단으로 통해서 부하를 입력하는 단계와, 차량에 부착된 속도계에서 측정된 차량의 속도를 검출하는 단계와, 온도계로 외기온도를 측정하는 단계와, 차량에 부착된 TPMS 센서를 이용하여 타이어 공기압을 측정하는 단계를 통해서 얻은 데이터와 실차 조건에서 실험에 의하여 얻어서 데이터베이스에 저장된 타이어 마찰계수 데이터테이블을 비교하여 동일하거나 가장 인접한 데이터를 찾아서 마찰계수를 얻는 단계를 포함하는 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법을 제공하는데 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of detecting tire friction, comprising the steps of: detecting a tire friction characteristic using a wet index provided by a domestic labeling system; detecting a state of a road surface; The method comprising the steps of: inputting a load through other input means; detecting a speed of the vehicle measured by a speedometer attached to the vehicle; measuring an outside air temperature with a thermometer; And comparing the tire friction coefficient data table stored in the database with the data obtained through the experiment in the actual vehicle condition to find the same or nearest data to obtain the friction coefficient, and a method for measuring the friction coefficient between the tire and the road surface .
본 발명 또 다른 과제의 해결 수단은 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법에서 상기 나열한 단계 중에서 하나 이상을 생략하여 타이어와 노면사이 마찰계수를 얻을 수 있다. According to another aspect of the present invention, a friction coefficient between a tire and a road surface can be obtained by omitting one or more of the steps listed above in the method of measuring a coefficient of friction between a tire and a road surface.
본 발명 또 다른 과제의 해결 수단으로 노면의 상태를 검출하는 단계는 차량 속도계에서 표시되는 속도와 차량의 각 축에 부착된 타이어의 회전 속도를 비교하여 슬로프 값을 계산하여 노면 상태를 검출하는 단계를 포함하는 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법을 제공하는데 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a road surface state, comprising: detecting a road surface condition by calculating a slope value by comparing a speed displayed on a vehicle speed meter with a rotational speed of a tire attached to each axis of the vehicle And a method of measuring the coefficient of friction between the tire and the road surface.
본 발명은 기존 타이어와 노면 마찰 계수 추정 방법보다 실제 데이터를 이용한 추정 방식으로 정확도를 크게 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.The present invention has an advantageous effect that the accuracy can be greatly improved by an estimation method using actual data rather than a method of estimating the road surface friction coefficient with existing tires.
도 1은 본 발명에 따른 타이어 마찰 계수 예측을 위한 블록 다이야그램을 나타낸 것이다.
도 2는 노면 종류에 따른 속도와 슬립의 관계를 도시한 것이다.
도 3은 ABS 휠 속도 센서를 이용하여 바퀴 각 축에 대한 속도 데이터 추출을 도시한 것이다.
도 4는 차량에 부착된 온도센서를 이용하여 외기의 온도 측정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 알고리즘을 이용하여 실제로 타이어의 마찰 계수를 산출한 하나의 실시 예를 도시한 것이다. 1 is a block diagram for predicting a tire friction coefficient according to the present invention.
Fig. 2 shows the relationship between speed and slip according to the type of road surface.
FIG. 3 shows speed data extraction for each wheel axis using an ABS wheel speed sensor.
Fig. 4 shows a temperature measurement of the outside air using a temperature sensor attached to the vehicle.
FIG. 5 shows an embodiment in which the friction coefficient of a tire is actually calculated by using the algorithm of the present invention.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
현재 타이어와 노면의 마찰계수 측정은 차량에서 측정되는 일부 데이터만을 이용하여 추정하고 있으나 본 특허에서 제시하는 방법은 차량의 실 운행 조건과 동일한 조건으로 타이어와 노면의 마찰 특성 시험 데이터베이스를 구축하고, 차량 운행 조건을 ECU에서 추출하여 시험 데이터베이스에 저장된 타이어 마찰계수 데이터테이블과 매칭시켜서 타이어와 노면사이의 마찰 특성을 추정하는 것이다. Although the friction coefficient measurement of the current tire and the road surface is estimated by using only some data measured in the vehicle, the method presented in this patent establishes a friction characteristic database of the tire and the road surface under the same condition as the actual running condition of the vehicle, The driving condition is extracted from the ECU and matched with the tire friction coefficient data table stored in the test database to estimate the friction characteristics between the tire and the road surface.
보다 구체적으로, 도 1을 바탕으로 본 발명을 살펴본다. More specifically, the present invention will be described based on Fig.
도 1에서, 장착된 타이어가 어떤 종류의 타이어 인지를 알기 위하여 현재 국내 라벨 제도의 의해서 업계에서 제공하는 젖은 노면에서의 타이어의 마찰 계수를 바탕으로 현재 차량에 장착된 타이어의 제품의 유형을 알아내는 단계를 거친다.In Fig. 1, in order to know what type of tire the mounted tire is, the type of the product of the tire currently mounted on the vehicle based on the friction coefficient of the tire on the wet road surface provided by the present domestic labeling system in the industry Step.
다음은 현재의 운전 상태에서의 마찰 계수를 실시간으로 알기 위하여 본 발명에 따른 타이어 마찰계수를 얻는 단계를 포함한다. The following includes obtaining the tire friction coefficient according to the present invention in order to know the friction coefficient in the current driving state in real time.
본 발명에 따른 타이어 마찰계수를 얻기 위하여 타이어 종류에 대한 마찰 계수와, 노면 종류(스노우, 젖은 상태, 마른 상태)에 따른 마찰 계수와, 속도에 따른 마찰 계수와, 온도(대기 온도)에 따른 마찰 계수 등을 ECU에서 추출하여 시험 데이터베이스에 입력 저장하는 단계를 포함한다. In order to obtain the coefficient of friction of the tire according to the present invention, the coefficient of friction for the tire type, the coefficient of friction for the road type (snow, wet state, dry state), the friction coefficient for the speed, Coefficients and the like from the ECU and storing the data in the test database.
본 발명에 따른 타이어의 마찰계수는 수식 (1)을 통해서 알 수 있듯이 현재의 로드의 상태, 타이어의 종류, 외기의 온도, 타이어가 받는 부하, 현재의 차량의 속도, 타이어의 공기압 등이 변수가 된다.
The coefficient of friction of the tire according to the present invention can be calculated by the following equation (1): the current state of the rod, the type of tire, the temperature of the outside air, the load received by the tire, the current vehicle speed, do.
본 발명에 따른 데이터베이스에는 In the database according to the present invention,
본 발명에 따른 데이터베이스에는 도3에서와 같이 스노우 노면, 젖은 노면 및 건조한 노면 등의 다양한 노면 상태에서 회전 속도와 슬립 비와의 관계를 도시한 것이며, 회전비가 높을수록 노면이 미끄러울수록 스립비가 높음을 알 수 있다. The database according to the present invention shows the relationship between the rotation speed and the slip ratio in various road surface conditions such as snow road surface, wet road surface and dry road surface as shown in FIG. 3. The higher the rotation ratio, the more slippery the road surface, .
본 발명에 따른 데이터베이스에는 도4에서와 같이 ABS 휠 속도 센서를 이용하여 차량 각 축에 대한 속도 데이터를 측정하여 마찰 계수 산출에 이용하는 것이다. The database according to the present invention uses the ABS wheel speed sensor to measure the velocity data for each axis of the vehicle and to use it to calculate the friction coefficient, as shown in FIG.
도 4는 타이어와 맞닿는 외기의 온도를 차량에 부착된 온도 센서를 이용하여 측정하여 타이어 마찰계수를 측정하는데 이용하는 것이다 Fig. 4 is a view for use in measuring the tire friction coefficient by measuring the temperature of the outside air contacting the tire using a temperature sensor attached to the vehicle
이러한 방법으로 마찰 특성을 추정하기 위해서는 차량의 실제 주행 중 타이어 특성과 노면의 정보를 추정할 수 있는 방법이 제시되어야 하며 그리고 실내 시험을 통해 실차 조건에서 발생할 수 있는 타이어와 노면의 마찰 특성 데이터를 확보해야 하며, 확보된 데이터를 본 발명에 따른 데이터베이스에 저장한다..In order to estimate the friction characteristics in this way, a method for estimating the tire characteristics and road surface information during the actual driving of the vehicle should be proposed, and data on the friction characteristics of the tire and the road surface And stores the secured data in the database according to the present invention.
도 1의 블록 다이야그램은 본 발명의 타이어-노면 마찰 계수 추정에 개략도이다. 본 발명에 따른 차량의 타이어 마찰 계수를 추정하는 방법은 현재 국내 라벨 제도에 의해서 각 타이어에는 Wet grip index 즉 노면에서 마찰 특성이 주어진다. 이러한 index를 이용하여 실내 시험을 통해 index에 따른 운행조건으로 별도 시험을 통해 각 타이어의 특성을 추정하는 단계를 포함한다. 그리고 두 번째로 중요한 실 운행시 노면의 조건을 파악하는 방법으로, 도 2에서와 같이 노면과 타이어의 슬립 슬로프(slip slope)을 이용하여 노면 상태는 구분하는 단계를 포함한다The block diagram of FIG. 1 is a schematic diagram for estimating the tire-road surface friction coefficient of the present invention. The method of estimating the tire friction coefficient of the vehicle according to the present invention is based on the present domestic labeling system, That is, friction characteristics are given on the road surface. And a step of estimating the characteristics of each tire by separately testing the driving conditions according to the index through an indoor test using the index. In order to understand the condition of the road surface during the second important operation, the road surface state is classified using the slip slope of the road surface and the tire as shown in FIG. 2
도 5을 통해서 본 발명에 따른 마찰계수를 측정 방법을 구체적으로 살펴본다.A method of measuring the friction coefficient according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
도 5에서 타이어 사이즈(215/65R16H426)는 현재 국내 라벨 제도의 의해서 업계에서 제공하는 wet index(1.18)를 이용하여 알 수 있다.In FIG. 5, the tire size (215 / 65R16H426) can be known by using the industry-provided wet index (1.18) by the current domestic labeling system.
즉, 본 발명은 국내 라벨 제도의 의해서 업계에서 제공하는 웨트 인덱스(wet index)를 이용하여 타이어 사이즈를 검출하는 단계를 포함한다.That is, the present invention includes detecting a tire size using a wet index provided by the domestic labeling system.
그 다음은 노면의 상태를 검출하는 단계이며, 이는 차량 속도계에서 표시되는 속도와 차량의 각 축에 부착된 타이어의 회전 속도(ABS 휠 속도 센서로 측정함)와의 차이를 이용하여 슬로프 값(slop value)얻을 수 있다.The next step is to detect the state of the road surface, which is based on the difference between the speed displayed on the vehicle speed meter and the rotational speed of the tire attached to each axis of the vehicle (measured by the ABS wheel speed sensor) ).
슬립이 클수록 ABS 휠 속도 센서로 측정한 타이어 회전속도가 차량속도계에 나타난 수치보다 크다. The larger the slip, the greater the tire rotation speed measured by the ABS wheel speed sensor is than the vehicle speedometer.
즉, 본 발명은 차량 속도계에서 표시되는 속도와 차량의 각 축에 부착된 타이어의 회전 속도를 비교하여 슬로프 값을 계산하여 노면 상태를 검출하는 단계를 포함한다.That is, the present invention includes a step of calculating the slope value by comparing the speed displayed on the vehicle speed meter and the rotational speed of the tire attached to each axis of the vehicle to detect the road surface condition.
부하(load)는 차량이 출하될 때 주어지는 무게에 승차한 사람들의 무게 및 실은 짐의 무게를 더 부가하여 계산하면 된다.The load can be calculated by adding the weight of the rider and the weight of the load to the weight given when the vehicle is shipped.
차량에 부착된 표시패널이나 기타 입력 수단으로 통해서 부하를 입력하는 단계를 더 포함한다. 부하는 디폴트 값으로 줄 수도 있다. And inputting the load through a display panel or other input means attached to the vehicle. The load can be given a default value.
차량의 속도는 통상의 차량에 부착된 속도계에서 측정된 차량의 속도를 검출하는 단계를 포함한다. The speed of the vehicle includes detecting the speed of the vehicle measured in a speedometer attached to a normal vehicle.
앞서 설명한 타이어의 마찰계수와 외기온도는 차량에 부착된 온도계로 외기온도를 측정하는 단계를 포함한다.The friction coefficient of the tire and the outside air temperature described above include a step of measuring the outside air temperature with a thermometer attached to the vehicle.
차량에 부착된 TPMS 센서를 이용하여 타이어 공기압을 측정하는 단계를 포함한다.And measuring tire air pressure using a TPMS sensor attached to the vehicle.
마지막으로 앞서 측정한 각각의 데이터를 앞서 설명한 실험에 의하여 얻은 데이터베이스에 저장된 데이터테이블과 비교하여 동일하거나 동일한 데이터 값이 없을 경우에는 가장 인접한 데이터를 찾아서 마찰계수를 얻는 단계를 포함한다. Finally, each of the previously measured data is compared with a data table stored in a database obtained by the above-described experiment, and if there is no identical or identical data value, finding the closest data and obtaining a friction coefficient.
이러한 절차를 거쳐서 얻은 결과가 도 5에 도시되어 있다. The result obtained through this procedure is shown in Fig.
즉, 도 5에 도시된 데이터를 살펴보면, 슬로프 값이 14.3이고, 부하가 650kg 이며, 차량 속도가 80km이고, 외기 온도가 20℃ 이며, 타이어 공기압이 2.3kpa 일 때 본 발명에 따른 데이터베이스에 저장된 데이터테이블로부터 최대 마찰 계수로 1.1을 얻었음을 의미한다. 5, the data stored in the database according to the present invention when the slope value is 14.3, the load is 650 kg, the vehicle speed is 80 km, the outside air temperature is 20 DEG C, and the tire air pressure is 2.3 kPa It means that the maximum friction coefficient from the table is 1.1.
본 발명은 국내 라벨 제도의 의해서 업계에서 제공하는 웨트 인덱스(wet index)를 이용하여 타이어 사이즈를 검출하는 단계와, 노면의 상태를 검출하는 단계와, 차량에 부착된 표시패널이나 기타 입력 수단으로 통해서 부하를 입력하는 단계와, 차량에 부착된 속도계에서 측정된 차량의 속도를 검출하는 단계와, 온도계로 외기온도를 측정하는 단계와, 차량에 부착된 TPMS 센서를 이용하여 타이어 공기압을 측정하는 단계를 통해서 얻은 데이터를 실차 조건에서 실험에 의하여 얻어서 데이터베이스에 저장된 타이어 마찰계수 데이터테이블과 비교하여 동일하거나 가장 인접한 데이터를 찾아서 마찰계수를 얻는 단계를 포함하는 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법을 제공하여 운행 중에 보다 정확한 마찰계수를 측정할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.The present invention relates to a method of detecting a tire size using a wet index provided by a domestic labeling system, a step of detecting a state of a road surface, a step of detecting a state of a road surface by means of a display panel or other input means Measuring a tire air pressure using a TPMS sensor attached to the vehicle; measuring the tire air pressure using a TPMS sensor attached to the vehicle; And comparing the obtained data with the tire friction coefficient data table stored in the database to find the same or nearest data to obtain a friction coefficient. The present invention provides a method of measuring a coefficient of friction between a tire and a road surface, The more accurate the coefficient of friction can be measured, Wu high.
Claims (3)
노면의 상태를 검출하는 단계;
차량에 부착된 속도계에서 측정된 차량의 속도를 측정하는 단계;
온도계로 외기온도를 측정하는 단계;
차량에 부착된 TPMS 센서를 이용하여 타이어 공기압을 측정하는 단계; 및 측정한 데이터를 바탕으로 데이터베이스에 저장된 타이어 마찰계수 데이터테이블과 비교하여 동일하거나 가장 인접한 데이터를 찾아서 마찰계수를 얻는 단계를 포함하는 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법. A method of measuring a coefficient of friction between a tire and a road surface,
Detecting a state of a road surface;
Measuring a speed of the vehicle measured in a speedometer attached to the vehicle;
Measuring an outside air temperature with a thermometer;
Measuring a tire air pressure using a TPMS sensor attached to a vehicle; And comparing the tire friction coefficient data table stored in the database with the measured data to find the same or nearest data to obtain a friction coefficient.
상기 국내 라벨 제도의 의해서 업계에서 제공하는 웨트 인덱스를 이용하여 타이어 사이즈를 검출하는 단계를 더 포함하는 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of detecting the tire size using a wet index provided by the industry by the domestic labeling system.
차량에 부착된 표시패널이나 기타 입력 수단으로 통해서 부하를 입력하는 단계를 더 포함하는 타이어와 노면사이 마찰계수 측정방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of inputting a load through a display panel or other input means attached to the vehicle.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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