KR20070031562A - 노면마찰계수 산출 방법 - Google Patents

노면마찰계수 산출 방법 Download PDF

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KR20070031562A
KR20070031562A KR1020050086132A KR20050086132A KR20070031562A KR 20070031562 A KR20070031562 A KR 20070031562A KR 1020050086132 A KR1020050086132 A KR 1020050086132A KR 20050086132 A KR20050086132 A KR 20050086132A KR 20070031562 A KR20070031562 A KR 20070031562A
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road
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KR1020050086132A
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이종화
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현대모비스 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 주행중 노면마찰계수를 산출하는 방법으로서, 각 단계는
엔진 토크값 산출 단계;
휠 스피드센서 값 검출 후, 휠의 각가속도 산출 단계; 및
엔진 토크값 검출을 위한 운동방정식을 이용한 노면 마찰계수 산출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
노면, 마찰계수, 엔진토크, 휠스피드센서

Description

노면마찰계수 산출 방법 {A method for calculating friction coefficient of road}
도 1은 본 발명에 따른 노면마찰계수 산출 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 노면마찰계수 산출 방법 흐름도.
본 발명은 노면마찰계수 산출 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량의 휠스피드센서값과 엔진 ECU에서 제공되는 엔진토크값을 이용하여 노면의 마찰계수를 추정하기 위한 노면마찰계수 산출 방법에 관한 것이다.
종래, 차량의 주행중 노면상태의 추정은 횡가속도센서를 이용하여 아래 수학식 1과 같이 산출된다.
F = m * a = mu * (m * g)
상기에서, F : 횡방향의 마찰력
m : 차량 질량
a : 횡가속도
mu : 노면 마찰계수
g : 중력가속도
상기에서와 같이, 종래에는 노면 상태 판단을 위해 횡가속도센서를 이용함에 따라 제조원가 상승의 요인이 된다.
이에, 본원발명의 출원인은 추가적인 비용없이 노면의 마찰계수를 추정하기 위한 방법을 제안하는 것이다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 휠스피드센서값과 엔진 ECU에서 제공되는 엔진토크값을 이용함으로써 별도의 추가 비용없이 노면의 마찰계수를 산출할 수 있도록 한 노면마찰계수 산출 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 이루기 위한, 본 발명에 따른 노면 마찰계수 산출방법은,
엔진 토크값 산출 단계;
휠 스피드센서 값 검출 후, 휠의 각가속도 산출 단계; 및
엔진 토크값 검출을 위한 운동방정식을 이용한 노면 마찰계수 산출단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
먼저, 본 실시예의 설명에 앞서, 본 발명에서 차량의 주행중 노면마찰계수 산출을 위한 개념을 도 1을 참조하여 설명한다.
본 발명에서는 노면마찰계수 산출을 위해 하기의 수학식 2에 기재된 운동방정식을 이용하는데, 통상 캔(CAN : Controller Area Network) 통신을 지원하는 엔진 ECU에서는 자체 엔진 맵에 따라 RPM, 공기흡입량 등을 인자로 하여 현 엔진토크를 산출한다. 또한, 상기 운동방정식은 휠의 관성모멘트와 브레이크 패드에 의해 발생하는 마찰력에 의한 토크 및 노면과 타이어에 의해 발생하는 토크와 연관된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 진행방향과 휠의 회전방향에 따른 휠의 회전 각속도인
Figure 112005051627853-PAT00001
, 휠 반경인
Figure 112005051627853-PAT00002
, 휠의 이너시아(inertia)
Figure 112005051627853-PAT00003
, 타이어가 지면을 누르는 수직 항력인
Figure 112005051627853-PAT00004
와 그에 따른 마찰력
Figure 112005051627853-PAT00005
, 그리고 제동에 의한 패드 마찰 토크 및 노면 마찰에 의한 토크
Figure 112005051627853-PAT00007
을 이용한다.
본 실시예에 따른 노면 마찰계수 산출방법을 흐름도인 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에서 보는 바와 같이, 먼저, 차량의 운동방정식을 이용하여 엔진 토크값을 산출한다[S10]. 이는, 아래 수학식 2와 같다.
Figure 112005051627853-PAT00008
상기에서, IWheel : 휠의 이너시아(inertia)
FPad : 제동으로 브레이크 패드가 디스크를 누르는 힘
RPad : 휠 회전 중심에서 패드까지의 거리
FZ : 타이어가 지면을 누르는 수직 항력
RWheel : 휠 반경
한편, 상기 수학식 2에서, 각 데이터 즉,
Figure 112005051627853-PAT00009
은 휠의 관성모멘트를 의미하고,
Figure 112005051627853-PAT00010
은 브레이크 패드에 의해 발생하는 마찰력에 의한 토크를 의미하며,
Figure 112005051627853-PAT00011
은 노면과 타이어에 의해 발생하는 마찰 토크를 의미한다.
따라서, 엔진 토크값(TEngine)은 상기에서와 같이, 휠의 관성모멘트와 제동에 의한 패드 마찰토크 및 노면 마찰에 의한 토크의 합으로 산출된다.
다시 도 2의 흐름도로 돌아가서, 상기 S10 단계에서 엔진 토크값 산출이 이루어진 후, 휠스피드센서 신호를 검출하여 휠의 각가속도를 산출한다[S20, S30]. 이는, 아래 수학식 3과 같다.
Figure 112005051627853-PAT00012
상기에서, awheel : 휠 가속도
Rwheel : 휠 반경
상기 수학식 3을 통해 휠의 각가속도 산출을 이룬 후에는, 수학식 3을 수학식 1에 대입시켜 노면마찰계수를 산출한다[S40]. 이는, 아래 수학식 4와 같다.
Figure 112005051627853-PAT00013
상기에서, TEngine : 엔진 토크
IWheel : 휠의 이너시아
FZ : 타이어가 지면을 누르는 수직 항력
RWheel : 휠 반경
상기 수학식 4에서, 본 실시예에서는 차량 상태가 브레이킹이 일어나고 있지 않은 경우(이는, 백라이트 신호를 통해 알 수 있음)로서, 그에 따라 상기 수학식 2에서 브레이크 동작에 의해 발생되는 토크 항 즉,
Figure 112005051627853-PAT00014
항은 제거된 상태에서 산출된 노면마찰계수 값이다.
한편, 본 실시예에서는 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않고 가속페달을 충분히 밟아 엔진토크가 비교적 정확하게 나오는 시점에서 노면마찰계수가 유효하도록 한 것이며, 상기 수학식 4를 기반으로 하여 시험적으로 적당한 파라미터 값을 곱하여 좀더 정확한 노면 마찰계수를 산출함이 바람직할 것이다.
본 발명의 기술적 범위를 해석함에 있어서는, 상기에서 설명된 실시예에 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항의 합리적 해석에 의해 결정되어져야 한다.
본 발명의 노면마찰계수 산출 방법에 따르면, 횡가속도센서 없이 차량에 장착된 휠스피드센서 신호 및 엔진ECU로부터 제공되는 엔진토크값을 이용하여 노면마찰계수의 산출이 가능하므로 추가적인 비용발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 차량의 주행중 노면마찰계수를 산출하는 방법에 있어서,
    엔진 토크값 산출 단계;
    휠 스피드센서 값 검출 후, 휠의 각가속도 산출 단계; 및
    엔진 토크값 검출을 위한 운동방정식을 이용한 노면 마찰계수 산출단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노면마찰계수 산출 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엔진 토크값은 휠의 관성모멘트, 브레이크 패드에 의해 발생하는 마찰력에 의한 토크 및 노면과 타이어에 의해 발생하는 토크인 것을 특징으로 하는 노면마찰계수 산출 방법.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 엔진 토크값은 아래 수식과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 노면마찰계수 산출 방법.
    Figure 112005051627853-PAT00015
    상기에서,
    Figure 112005051627853-PAT00016
    : 휠의 관성모멘트
    : 브레이크 패드에 의한 마찰력 토크
    Figure 112005051627853-PAT00018
    : 노면마찰에 의한 토크를 의미한다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 각가속도 산출은 아래 수식과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 노면마찰계수 산출 방법.
    Figure 112005051627853-PAT00019
    상기에서, awheel : 휠 가속도
    Rwheel : 휠 반경을 의미한다.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 노면마찰계수는 아래 수식과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 노면마찰계수 산출 방법.
    Figure 112005051627853-PAT00020
    상기에서, TEngine : 엔진 토크
    IWheel : 휠의 이너시아
    FZ : 타이어가 지면을 누르는 수직 항력
    RWheel : 휠 반경
    aWheel / RWheel : 휠의 각가속도를 의미한다.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 노면마찰계수 값은 차량의 동작상태가 브레이킹 동작이 발생되지 않은 상태인 것을 특징으로 하는 노면마찰계수 산출 방법.
KR1020050086132A 2005-09-15 2005-09-15 노면마찰계수 산출 방법 KR20070031562A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101417866B1 (ko) * 2010-05-12 2014-07-09 주식회사 만도 노면 마찰계수 추정방법
KR101436622B1 (ko) * 2013-04-12 2014-09-01 주식회사 만도 구동 바퀴의 스핀량 및 엔진 토크를 이용한 노면판단시스템 및 그 노면판단방법
KR101451783B1 (ko) * 2013-09-12 2014-10-16 국방과학연구소 칼만 필터를 이용한 구동장치의 마찰특성 추정 장치 및 그 방법

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