KR101315021B1 - Car-used apparatus for detecting motion - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 움직임 감지장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 요레이트센서 대신에 가속도센서를 이용하여 차량의 회전각속도를 검출하는 차량용 움직임 감지장치를 제공함에 있다.The present invention relates to a vehicle motion detection device, an object of the present invention to provide a vehicle motion detection device for detecting the rotational angular velocity of the vehicle using an acceleration sensor instead of the yaw rate sensor.

이를 위해 본 발명은 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서, 차량의 회전각속도를 감지하는 제1 센서와, 차량의 가속도를 감지하는 제2 센서를 포함하되, 제1 센서는 복수의 가속도센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention is a vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, including a first sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, and a second sensor for detecting the acceleration of the vehicle, the first sensor is a plurality of acceleration It is characterized by consisting of a sensor.

Description

차량용 움직임 감지장치{CAR-USED APPARATUS FOR DETECTING MOTION}Car motion detector {CAR-USED APPARATUS FOR DETECTING MOTION}

본 발명은 차량용 움직임 감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle motion detection device, and more particularly to a vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle.

일반적으로 안티록 브레이크 시스템(Anti lock brake system 이하 ABS라 함)은 차륜속도로부터 연산되는 슬립률에 따라 휠에 가해지는 제동압을 적절히 조절하여 바퀴의 록킹(locking)을 방지하는 것이고, 트랙션 콘트롤 시스템(Traction control system 이하 TCS라 함)은 차량의 급발진이나 급가속시 과대한 슬립을 방지하기 위해 엔진의 구동력을 조절하는 것이다.In general, the anti-lock brake system (hereinafter referred to as ABS) is to prevent the wheel from locking by appropriately adjusting the braking pressure applied to the wheel according to the slip ratio calculated from the wheel speed. The TCS (hereinafter referred to as TCS) is to control the driving force of the engine to prevent excessive slippage during sudden start or acceleration of the vehicle.

안티록 브레이크 시스템(ABS)과 트랙션 콘트롤 시스템(TCS)은 차량이 직선도로를 주행하는 경우 양호한 성능을 발휘할 수 있으나, 커브 도로를 선회 주행하는 경우에는 바깥쪽으로 과도하게 기울어지는 언더스티어(Under steer)가 일어날 수 있고 이와 반대로 안쪽으로 과도하게 기울어지는 오버스티어(Over steer)가 일어날 수 있다.The anti-lock brake system (ABS) and traction control system (TCS) can perform well when the vehicle is driving on a straight road, but when steered on a curve road, the understeer is excessively inclined outward. Can occur and, conversely, over steer can occur that is excessively inward.

그래서 차량이 주행하는 어떠한 상황에서도 차량의 자세를 안정적으로 제어하는 즉 차량의 조향성 상실을 방지하기 위한 차량 안정성 시스템(Electronic stability program 이하 ESP라 함)이 요구되고 있다. 일례로 선회주행시 운전자가 원하는 주행궤적에서 바깥으로 밀려나가는 언더스티어(Under steer)가 발생하는 상황에서는 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가함으로써 차량이 바깥쪽으로 밀려 나가는 것을 방지하고, 선회주행시 차량의 선회속도가 과도하게 커져 운전자 원하는 주행궤적에서 안쪽으로 기울어지는 오버스티어(Over steer)가 발생하는 상황에서는 전륜 외측 바퀴에 제동력을 가하는 동작이 필요하다.Therefore, there is a demand for a vehicle stability system (hereinafter referred to as an electronic stability program ESP) to stably control a vehicle's posture under any circumstances in which the vehicle travels, that is, to prevent steering loss of the vehicle. For example, in the case of understeer that pushes out from the driving trajectory desired by the driver during turning, a braking force is applied to the rear wheels to prevent the vehicle from being pushed outwards. In a situation where an excessively large oversteer is inclined inward on a desired driving trajectory, a braking force is required to the front wheels.

선회주행시 차량 안정성을 제어하기 위해서는 운전자가 희망하는 차량의 선회속도를 정확히 예측하고, 예측된 선회속도에 따라 차량이 주행하도록 전륜과 후륜에 적절한 제동압을 가할 수 있는지에 따라 시스템의 성능이 결정된다. 그리고, 운전자가 희망하는 선회속도에 따라 차량을 주행하기 위하여 차량의 움직임을 정확히 감지하는 것이 중요하였다.In order to control vehicle stability during turning, the performance of the system is determined by accurately predicting the turning speed of the driver's desired vehicle and by applying the appropriate braking pressure to the front and rear wheels to drive the vehicle according to the predicted turning speed. . In addition, it is important to accurately detect the movement of the vehicle in order to drive the vehicle according to the turning speed desired by the driver.

종래에는 차량의 움직임을 감지하기 위하여 요레이트센서(각속도센서)와 가속도센서(G 센서)를 이용하였다.Conventionally, a yaw rate sensor (angular velocity sensor) and an acceleration sensor (G sensor) are used to detect the movement of a vehicle.

그러나, 차량의 회전각속도를 감지하는 요레이트센서는 전체 시스템 재료비의 반 이상을 차지할 정도로 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. However, the yaw rate sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle has a problem that it is expensive enough to occupy more than half of the total system material cost.

따라서, 가격 절감형 시스템을 개발하기 위해서 요레이트센서를 대체할 필요성이 대두 되었다.Therefore, there is a need to replace the yaw rate sensor in order to develop a cost-saving system.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고, 상기 회전각속도센서는 복수의 가속도센서로 이루어지고, 상기 회전각속도센서는, 아래의 식을 이용하여 상기 차량의 회전각속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 움직임 감지장치이 제공될 수 있다.
tanθ = Y축 가속도 / X축 가속도
여기서, θ는 회전각이다.According to an aspect of the present invention, a vehicle motion detection device for detecting a movement of the vehicle, including a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, wherein the rotational angular velocity sensor is composed of a plurality of acceleration sensors, The rotational angular velocity sensor may be provided with a vehicle motion detecting apparatus for detecting a rotational angular velocity of the vehicle by using the following equation.
tanθ = Y-axis acceleration / X-axis acceleration
Is the rotation angle.

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본 발명의 다른 측면에 따르면, 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고, 상기 회전각속도센서는 2축용 가속도센서로 이루어지고, 상기 회전각속도센서는, 아래의 식을 이용하여 상기 차량의 회전각속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 움직임 감지장치이 제공될 수 있다.
tanθ = Y축 가속도 / X축 가속도
여기서, θ는 회전각이다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고, 상기 회전각속도센서는 X축의 가속도를 감지하는 제1 가속도센서와 Y축의 가속도를 감지하는 제2 가속도센서를 포함하고, 상기 회전각속도센서는 상기 제1 가속도센서를 통해 감지된 X축의 가속도와 상기 제2 가속도센서를 통해 감지된 Y축의 가속도를 근거로 하여 X축 가속도에 대한 Y축 가속도의 비인 tanθ의 값을 산출하고, 산출된 값을 이용하여 회전각(θ)를 구하여 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 것을 포함하는 차량용 움직임 감지장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고, 상기 회전각속도센서는 X축의 가속도와 Y축의 가속도를 감지하는 2축용 가속도센서를 포함하고, 상기 회전각속도센서는 상기 2축용 가속도센서를 통해 감지된 X축의 가속도와 Y축의 가속도를 근거로 하여 X축 가속도에 대한 Y축 가속도의 비인 tanθ의 값을 산출하고, 산출된 값을 이용하여 회전각(θ)를 구하여 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 것을 포함하는 차량용 움직임 감지장치이 제공될 수 있다.According to another aspect of the invention, the vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, including a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, wherein the rotational angular velocity sensor is made of a two-axis acceleration sensor, The rotational angular velocity sensor may be provided with a vehicle motion detecting apparatus for detecting a rotational angular velocity of the vehicle by using the following equation.
tanθ = Y-axis acceleration / X-axis acceleration
Is the rotation angle.
According to another aspect of the invention, the vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, comprising: a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, wherein the rotational angular velocity sensor is the first to detect the acceleration of the X axis A first acceleration sensor and a second acceleration sensor for detecting the acceleration of the Y-axis, wherein the rotational angular velocity sensor is based on the acceleration of the X-axis detected by the first acceleration sensor and the acceleration of the Y-axis detected by the second acceleration sensor And calculating a value of tanθ, which is a ratio of Y-axis acceleration to X-axis acceleration, and obtaining a rotation angle θ by using the calculated value to detect the rotation angle speed of the vehicle. Can be.
According to another aspect of the invention, the vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, comprising a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, wherein the rotational angular velocity sensor is the acceleration of the X-axis and the acceleration of the Y-axis It includes a 2-axis acceleration sensor for detecting, The rotational angular velocity sensor is based on the X-axis acceleration and the Y-axis acceleration detected by the 2-axis acceleration sensor based on the value of tanθ which is the ratio of the Y-axis acceleration to the X-axis acceleration A motion detection device for a vehicle may be provided that includes calculating and obtaining a rotation angle θ using the calculated value to detect the rotation angle speed of the vehicle.

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상술한 바와 같이 본 발명의 차량용 움직임 감지장치에 따르면, 차량의 회전각속도를 감지하는 요레이트 센서 대신에 가속도 센서를 두 개 사용하거나 2축용 가속도센서를 한 개 사용하여 차량의 회전각속도를 감지함으로써 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the vehicle motion detection apparatus of the present invention, instead of the yaw rate sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle by using two acceleration sensors or by using a single two-axis acceleration sensor to manufacture the rotational angular velocity of the vehicle This has the advantage of reducing costs.

또한, 이로 인해 가격 절감형 시스템을 구현하는 효과를 창출한다.This also creates the effect of implementing a cost-effective system.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 움직임 감지장치(1)는 차량의 움직임을 감지하기 위해 구성되어 있는 것으로 4바퀴의 휠 속도를 검출하기 위한 휠 속도센서(11), 차량의 종방향 가속도를 검출하기 위한 가속도센서(12), 조향핸들의 조향각을 검출하기 위한 조향각센서(13), 차량의 횡방향의 가속도를 검출하기 위한 횡가속도센서(14) 및 차량의 회전각속도를 검출하기 위한 회전각속도센서(15)를 포함하고 있다. As shown in Figure 1, the vehicle motion detection device 1 according to an embodiment of the present invention is configured to detect the movement of the vehicle wheel speed sensor 11 for detecting the wheel speed of four wheels , An acceleration sensor 12 for detecting the longitudinal acceleration of the vehicle, a steering angle sensor 13 for detecting the steering angle of the steering wheel, a lateral acceleration sensor 14 for detecting the acceleration in the lateral direction of the vehicle, and the rotation of the vehicle Rotational angular velocity sensor 15 for detecting the angular velocity is included.

본 발명의 일실시예에 따르면, 회전각속도센서(15)는 복수의 가속도센서(제1 가속도센서(15a), 제2 가속도센서(15b))로 이루어지며, 회전각속도센서(15)는 복수의 가속도센서에서 감지한 가속도를 이용하여 차량의 회전각속도를 검출한다.According to an embodiment of the present invention, the rotational angular velocity sensor 15 is composed of a plurality of acceleration sensors (first acceleration sensor 15a, second acceleration sensor 15b), the rotational angular velocity sensor 15 is a plurality of The angular velocity of the vehicle is detected using the acceleration detected by the acceleration sensor.

보다 구체적으로 설명하면, 회전각속도센서(15)는 [수학식 1]을 이용하여 차량의 회전각속도를 검출한다.More specifically, the rotational angular velocity sensor 15 detects the rotational angular velocity of the vehicle using Equation 1.

[수학식 1][Equation 1]

tanθ = Y축 가속도 / X축 가속도tanθ = Y-axis acceleration / X-axis acceleration

여기서, θ는 회전각이다.Is the rotation angle.

즉, 회전각속도센서(15)는 제1 가속도센서(15a)에서 감지한 X축의 가속도와 제2 가속도센서(15b)에서 감지한 Y축의 가속도를 이용하여 tanθ의 값을 산출하고, 산출된 값을 이용하여 회전각인 θ를 검출함으로써 차량의 회전각속도를 알 수 있게 되는 것이다.That is, the rotational angular velocity sensor 15 calculates the value of tanθ by using the acceleration of the X axis detected by the first acceleration sensor 15a and the acceleration of the Y axis detected by the second acceleration sensor 15b, and calculates the calculated value. By detecting the rotation angle θ, the rotation angle speed of the vehicle can be known.

도 2에 도시된 바와 같이, Lateral g값을 a라고 명기하고, Longitudinal g값을 b라고 명기한 후 tanθ=b/a로 계산하면 회전한 각(θ)을 알 수 있으며, 이 회전한 각을 이용하여 요레이트 각속도를 추정할 수 있다.As shown in FIG. 2, when the lateral g value is designated as a, the longitudinal g value is designated as b, and the tan θ = b / a is calculated, the rotated angle θ can be known. U-rate angular velocity can be estimated by using

도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명하면, 회전각속도센서(15)는 X축의 가속도와 Y축의 가속도를 동시에 센싱하는 2축용 가속도센서(15c)로 이루어진다. 2축용 가속도센서(15c)는 1-축 가속도 센서에 비해 2-축을 하나의 센서로 측정 가능하고 또한 터널링 전극 간격 조정을 위한 고전압이 필요없이 화학적-기계적-연마 방법으로 아주 간단하게 형성 가능한 장점이 있다.Referring to Figure 3, another embodiment of the present invention, the rotational angular velocity sensor 15 is composed of a two-axis acceleration sensor (15c) for sensing the acceleration of the X-axis and the acceleration of the Y-axis at the same time. The biaxial accelerometer 15c can measure two axes as a single sensor compared to the single axis accelerometer and can be formed very simply by chemical-mechanical-polishing method without the need for high voltage for adjusting the tunneling electrode spacing. have.

회전각속도센서(15)는 2축용 가속도센서(15c)에서 감지한 가속도를 이용하여 차량의 회전각속도를 검출한다.The rotational angular velocity sensor 15 detects the rotational angular velocity of the vehicle using the acceleration detected by the two-axis acceleration sensor 15c.

보다 구체적으로 설명하면, 회전각속도센서(15)는 [수학식 1]을 이용하여 차량의 회전각속도를 검출한다.보다 구체적으로 설명하면, 회전각속도센서(15)는 [수학식 1]을 이용하여 차량의 회전각속도를 검출한다.In more detail, the rotational angular velocity sensor 15 detects the rotational angular velocity of the vehicle by using Equation 1. More specifically, the rotational angular velocity sensor 15 uses Equation 1. Detects the rotational angular velocity of the vehicle.

[수학식 1][Equation 1]

tanθ = Y축 가속도 / X축 가속도tanθ = Y-axis acceleration / X-axis acceleration

여기서, θ는 회전각이다.Is the rotation angle.

즉, 회전각속도센서(15)는 2축용 가속도센서(15c)에서 감지한 X축의 가속도와 Y축의 가속도를 이용하여 tanθ의 값을 산출하고, 산출된 값을 이용하여 회전각인 θ를 검출함으로써 차량의 회전각속도를 알 수 있게 되는 것이다.That is, the rotational angular velocity sensor 15 calculates the value of tan θ using the acceleration of the X axis and the acceleration of the Y axis detected by the acceleration sensor 15c for two axes, and detects the rotation angle θ by using the calculated value. The rotational angular velocity will be known.

도 2에 도시된 바와 같이, Lateral g값을 a라고 명기하고, Longitudinal g값을 b라고 명기한 후 tanθ=b/a로 계산하면 회전한 각(θ)을 알 수 있으며, 이 회전한 각을 이용하여 요레이트 각속도를 추정할 수 있다.As shown in FIG. 2, when the lateral g value is designated as a, the longitudinal g value is designated as b, and the tan θ = b / a is calculated, the rotated angle θ can be known. U-rate angular velocity can be estimated by using

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 움직임 감지장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a vehicle motion detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 회전각속도센서를 이용하여 회전각속도를 측정하기 위한 X축 가속도와 Y축 가속도의 관계 그래프를 나타낸다.FIG. 2 is a graph illustrating a relationship between X-axis acceleration and Y-axis acceleration for measuring rotational angular velocity using the rotational angular velocity sensor shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 움직임 감지장치의 블록도이다.3 is a block diagram of a vehicle motion detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*Description of the Related Art [0002]

1...차량용 움직임 감지장치 11...휠 속도센서1 ... vehicle motion sensor 11 ... wheel speed sensor

12...가속도센서 13...조향각센서12 Accelerometer 13 Steering angle sensor

14...횡가속도센서 15...회전각속도센서14 ... Horizontal acceleration sensor 15 ... Rotational speed sensor

Claims (8)

차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서,In the vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고,Includes; a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, 상기 회전각속도센서는 복수의 가속도센서로 이루어지고,The rotational angular velocity sensor is composed of a plurality of acceleration sensors, 상기 회전각속도센서는,The rotational angular velocity sensor, 아래의 식을 이용하여 상기 차량의 회전각속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 움직임 감지장치.Vehicle motion detection device characterized in that for detecting the rotational angular velocity of the vehicle using the following equation. tanθ = Y축 가속도 / X축 가속도tanθ = Y-axis acceleration / X-axis acceleration 여기서, θ는 회전각이다.Is the rotation angle. 삭제delete 삭제delete 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서,In the vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고,Includes; a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, 상기 회전각속도센서는 2축용 가속도센서로 이루어지고,The rotational angular velocity sensor is made of a 2-axis acceleration sensor, 상기 회전각속도센서는,The rotational angular velocity sensor, 아래의 식을 이용하여 상기 차량의 회전각속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 움직임 감지장치.Vehicle motion detection device characterized in that for detecting the rotational angular velocity of the vehicle using the following equation. tanθ = Y축 가속도 / X축 가속도tanθ = Y-axis acceleration / X-axis acceleration 여기서, θ는 회전각이다.Is the rotation angle. 삭제delete 삭제delete 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서,In the vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고,Includes; a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, 상기 회전각속도센서는 X축의 가속도를 감지하는 제1 가속도센서와 Y축의 가속도를 감지하는 제2 가속도센서를 포함하고,The rotational angular velocity sensor includes a first acceleration sensor for sensing the acceleration of the X axis and a second acceleration sensor for sensing the acceleration of the Y axis, 상기 회전각속도센서는 상기 제1 가속도센서를 통해 감지된 X축의 가속도와 상기 제2 가속도센서를 통해 감지된 Y축의 가속도를 근거로 하여 X축 가속도에 대한 Y축 가속도의 비인 tanθ의 값을 산출하고, 산출된 값을 이용하여 회전각(θ)를 구하여 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 것을 포함하는 차량용 움직임 감지장치.The rotational angular velocity sensor calculates a value of tanθ which is a ratio of the Y-axis acceleration to the X-axis acceleration based on the acceleration of the X axis detected by the first acceleration sensor and the acceleration of the Y axis detected by the second acceleration sensor. And detecting a rotation angle speed of the vehicle by obtaining a rotation angle θ using the calculated value. 차량의 움직임을 감지하는 차량용 움직임 감지장치에 있어서,In the vehicle motion detection device for detecting the movement of the vehicle, 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 회전각속도센서;를 포함하고,Includes; a rotational angular velocity sensor for detecting the rotational angular velocity of the vehicle, 상기 회전각속도센서는 X축의 가속도와 Y축의 가속도를 감지하는 2축용 가속도센서를 포함하고,The rotational angular velocity sensor includes a 2-axis acceleration sensor for detecting the acceleration of the X axis and the acceleration of the Y axis, 상기 회전각속도센서는 상기 2축용 가속도센서를 통해 감지된 X축의 가속도와 Y축의 가속도를 근거로 하여 X축 가속도에 대한 Y축 가속도의 비인 tanθ의 값을 산출하고, 산출된 값을 이용하여 회전각(θ)를 구하여 상기 차량의 회전각속도를 감지하는 것을 포함하는 차량용 움직임 감지장치.The rotation angle velocity sensor calculates a value of tanθ, which is a ratio of the acceleration of the Y axis to the acceleration of the X axis, based on the acceleration of the X axis and the acceleration of the Y axis detected by the acceleration sensor for two axes, and uses the calculated value of the rotation angle. Obtaining (θ), the vehicle motion detection device comprising detecting the rotational angular velocity of the vehicle.
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JP2766588B2 (en) * 1992-06-29 1998-06-18 株式会社日立製作所 Vehicle yaw angular velocity detection method
JP3058172B2 (en) * 1988-06-15 2000-07-04 アイシン精機株式会社 Vehicle motion control device

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