KR100991435B1

KR100991435B1 - 차량 전복 방지 방법

Info

Publication number: KR100991435B1
Application number: KR1020050103759A
Authority: KR
Inventors: 김주곤
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2005-11-01
Publication date: 2010-11-03
Also published as: KR20070047048A

Abstract

본 발명은 차량 전복 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량이 급속한 조향 및 굴곡이 심한 노면에서 주행할 때 횡가속도가 노면 한계에 도달하지 않아도 차량 전복이 예측되는 횡가속도의 최대값을 미리 추정하여 제한함으로써 차량의 전복을 방지하는 차량 전복 방지 방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 차량의 요레이트 센서에서 검출되는 요모멘트에 따라 차량의 미래 횡가속도값을 예측하여 전복 상황을 판단함과 아울러 브레이크와 엔진 토크를 제어하는 것으로 요모멘트의 역방향 요모멘트를 인가하여 횡가속도값을 제한함으로써, 차량의 횡가속도가 노면한계까지 도달하지 않은 상태에서 차량 전복을 방지할 수 있도록 한 차량 전복 방지 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 차륜의 휠 속도센서에서 현재 차륜의 휠 속도를 측정하여 차량속도연산부에서 현재 차량 속도 및 가속도를 연산하는 단계와,

차량의 중심에 설치된 횡가속도 센서 및 요레이트 센서를 통해 현재 차량의 횡가속도값 및 요모멘트를 연산하는 단계와,

횡가속도와 요모멘트를 실시간으로 연산함과 아울러 요모멘트의 증가 추세를 추정하고 상기한 요모멘트의 증가 추세에 따라 앞으로의 예상 횡가속도값을 추정하는 단계와,

상기한 현재 횡가속도값이 노면한계이내에서 전복 상황으로 판단되지 않아도 예상 횡가속도값이 전복 상황으로 판단되면 현재 횡가속도값의 최대값이하로 횡가속도값 을 제한하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

차량전복방지방법, 횡가속도제한

Description

차량 전복 방지 방법{Vehicle Rollover Preventin Method}

도 1은 본 발명에 따른 차량 전복 방지 방법에 따른 제어 상태를 도시한 블록도이다.

도2는 본 발명에 따른 차량 전복 탐색시의 예상 횡가속도값과 현재 횡가속도값의 추이를 나타낸 그래프이다.

도3은 본 발명에 따른 차량 전복 방지 방법의 흐름도이다.

일반적으로, 차량의 주행중에 안정성을 향상시키기 위한 장치로서는 제동 시 슬립 방지를 위한 ABS(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM)와, 급발진 시 슬립을 방지하기 위한 TCS(TRACTION CONTROL SYSTEM)를 많이 사용하게 된다.

또한, 차량의 주행중 차량 자세를 안정적으로 유지하여 주행 안정성을 향상시키 는 안정성 시스템 ESP(ELECTRONIC STABILITY PROGRAM)을 사용하게 된다.

즉, 차량에 장착된 ABS는 제동시의 안정성을 확보하는 것이고, TCS는 출발시의 미끄러짐을 방지하는 것이며, ESP는 ABS와 연계하여 차량 자세의 위험한 상태에서 브레이크 또는 엔진 토르크를 제어하면서 차량 자세를 안정적으로 유지하게 되는 것이다.

상기한 ESP 시스템은 휠 속도 센서, 브레이크 압력 센서, 조향각 센서, 요레이트 센서, 횡가속도 센서등과 같은 다수의 센서를 통해 차량 상태와 노면 상태를 판단하고, 이에 따라 차량 상태가 언더스티어인지 또는 오버스티어인지를 파악하여 각각 내외측휠에 브레이킹 동작을 수행하여 차량 자세가 안정적이 되도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 ESP 시스템이 장착된 차량의 주행중에 과도한 선회동작이나 노면 상태등에 의해 과도한 횡가속도 모멘트가 발생하게 되면, 상기한 횡가속도 센서에서의 출력값이 일정 범위 즉, 횡가속도 출력값의 안정적인 범위 이내로 미리 작성된 테이블의 값을 초과한 상태가 되면, ESP 제어부에서 좌우차륜의 브레이크 및 엔진 토르크를 제어하여 차량의 속도를 감속시키면서 차량의 안정성을 확보하게 된다.

이때, ESP 제어부에서는 현재 노면상태를 체크하게 되는 바, 브레이크 압력센서의 값과 차륜의 휠속도센서에서의 값을 비교하여 노면상태가 정상범위인지 또는 노면한계를 벗어나 있는지의 여부를 파악하고, 횡가속도가 노면마찰계수의 대략 70%정도 이내가 되도록 엔진 토르크를 제어하여 차륜이 스핀을 일으키지 않도록 제어하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 차량의 과도한 선회 시 또는 노면 상태에 의해 과도한 횡가속도가 발생될 때 ESP 시스템에 의해 브레이킹 동작을 수행함과 아울러 차륜이 스 핀을 일으키지 않도록 제어할 때, 차고가 높은 차량의 경우 차량 중심에 작용하는 횡가속도가 노면마찰계수의 한계 범위 이내가 되어도 차량이 전복하는 경우가 발생된다.

즉, 차량의 차고가 높은 경우에는 차량 중심에 작용하는 작은 횡가속도만으로도 큰 롤링 모멘트가 발생되기 때문에, 횡가속도가 노면 한계 이내에 존재하여도 롤링 모멘트에 의해 차량이 전복되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량의 요레이트 센서에서 검출되는 요모멘트에 따라 차량의 미래 횡가속도값을 예측하여 전복 상황을 판단함과 아울러 브레이크와 엔진 토크를 제어하는 것으로 요모멘트의 역방향 요모멘트를 인가하여 횡가속도값을 제한함으로써, 차량의 횡가속도가 노면한계까지 도달하지 않은 상태에서 차량 전복을 방지할 수 있도록 한 차량 전복 방지 방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 전복 방지 방법에 따른 제어 상태를 도시한 블록도로서, 차량 전복 방지 차륜에 장착된 휠 속도센서(10)로부터 차량의 현재 속도 및 가속도를 연산하는 차량 속도 연산부(20)와, 브레이크의 마스터실린더에 장착된 브레이크 압력 센서(30)와, 상기한 차량속도 연산부(20)와 브레이크 압력센서(30)로부터 노면 마찰 계수를 추정하는 노면마찰계수연산부(40)와, 요레이트 센서(50)와 횡가속도 센서(60) 및 조향각 센서(70)로부터 요모멘트 및 횡가속도를 연산하는 요모멘트 및 횡가속도 연산부(80)와, 상기한 요모멘트 및 차량 가속도에 따라 횡가속도값의 증감 여부를 예상하는 예상 횡가속도 추정부(90)와, 상기한 횡가속도 추정부(90)에서 추정된 횡가속도값과 현재 횡가속도값의 차이에 따라 차량 전복을 예상하는 전복 추정부(100)와, 상기한 전복 추정부(100)에서 차량 전복으로 추정하면 차량 전복이 예상되는 횡가속도값 이하로 횡가속도를 저하시키도록 역요모멘트값을 연산하는 역요모멘트 및 역횡가속도 연산부(110)와, 상기한 역요모멘트값에 따라 브레이크 제어량을 연산하여 ESP 제어부(120)에서 전후륜 브레이크를 제어하도록 하는 브레이크 제어량 연산부(130)로 이루어져 있다.

즉, 차량이 급선회 시 또는 굴곡이 심한 노면 주행 시 요모멘트값의 증가에 따라 앞으로의 예상 요모멘트값을 추정함과 아울러 예상된 요모멘트값에 따른 횡가속도값을 추정하고, 현재 횡가속도값이 노면마찰계수 한계 이내에 있어도 예상 횡가속도값과 현재 횡가속도값의 차이를 비교하여 일정범위이내가 되면 차량 전복 상황으로 추정하여 최대 횡가속도값을 제한함으로써, 차량이 전복되지 않도록 하는 것이다.

상기한 차량 전복 상황의 추정은 도 2에 도시된 바와 같이 현재 횡가속도값이 노면한계이내에 있어도 예상된 전복 가능 횡가속도값과의 차이가 일정 범위이내가 되면 전복 상황으로 추정하게 된다.

또한, 상기한 역요모멘트의 연산 후 ESP 제어부에서는 차량의 브레이크와 엔진을 제어함으로써 차량의 횡가속도값을 제한하게 되는 바, 이는 하기한 수학식1에 따라 제한하게 된다.

-Ay = -Ymo × V

-Ay : 역횡가속도

-Ymo : 역요모멘트

V : 차속

물론, 상기한 역횡가속도에 의한 역롤링모멘트는 수학식2에 나타난 바와 같이 역횡가속도값에 횡가속도 작용점의 높이를 곱하면 된다.

-M = -Ay × h

-M : 역롤링모멘트

-Ay : 역횡가속도

h : 횡가속도 작용점의 높이

도 3은 본 발명에 따른 차량 전복 방지 방법의 흐름도이다. 도 3을 이용하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량이 주행하고 있는 상태에서 각 차륜의 휠 속도센서에서 현재 차륜의 휠 속도를 측정하여 차량속도연산부에서 현재 차량 속도 및 가속도를 연산하게 된다(단계 S10).

또한, 차량의 중심에 설치된 횡가속도 센서 및 요레이트 센서를 통해 현재 차량의 횡가속도값 및 요모멘트를 연산하게 되는 바, 차량이 급속한 선회 또는 굴곡진 노면을 주행할 때에는 요모멘트가 크게 증가하게 된다.

요모멘트가 증가하게 되면 차량의 횡가속도가 급격하게 증가하게 되면서 차량의 롤링(ROLLING)이 심해지게 되는 바, 요레이트 센서와 횡가속도 센서로부터 현재의 요모멘트 및 횡가속도를 연산하게 된다(단계 S20).

횡가속도와 요모멘트를 실시간으로 연산하게 되면 요모멘트의 증가 추세를 추정(단계 S30)할 수 있게 되는 바, 상기한 요모멘트의 증가 추세에 따라 예상 횡가속도값을 추정하게 된다(단계 S40).

상기한 예상 횡가속도값이 추정되면 현재 횡가속도값과 비교하고(단계 S50),비교값이 일정범위를 초과하는지를 판단한다(단계 S60).

도 2에 도시된 바와 같이 현재 횡가속도값의 증가추세와 예상 횡가속도값의 증가 추세의 폭이 일정 비율로 증가하게 되면 현재 횡가속도값이 노면한계에 비해 전복 상황이 아니어도 차량 전복 추정부에서 전복 상황으로 판단하게 된다(단계 S70).

즉, 현재 횡가속도값의 증가추세와 예상 횡가속도값의 증가추세를 비교하여 일정값이상으로 증가율이 높게 되면 노면한계이내에서도 최대 횡가속도값을 제한하는 것 이 되는 것이다.

전복 상황으로 추정되면 역요모멘트 연산부에서 차량이 전복되지 않는 역요모멘트를 연산하게 되고(단계 S80), 상기한 수학식1에 따라 역횡가속도값을 계산하게 된다(단계 S90).

역횡가속도값이 연산되면 이에 따라 역롤링모멘트가 연산되는 바(단계 S100), 상기한 역롤링모멘트에 따라 ESP 제어부에서 브레이크 및 엔진 토르크를 제어하게 된다(단계 110).

ESP 제어부가 브레이크 및 엔진 토르크를 제어하게 되면 현재 차량의 차속이 감소됨과 아울러 요모멘트가 감소하게 되고, 이로 인해 차량의 횡가속도값이 저하되면서 차량이 안정적으로 주행할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 차량의 선회 시 또는 굴곡이 큰 노면 주행 시 차량의 요모멘트값을 노면한계와 연계하여 예상함과 아울러 예상된 요모멘트값에 따른 횡가속도값에 따라 현재의 횡가속도값을 제한함으로써, 차량 전복을 방지할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims

차륜의 휠 속도센서에서 현재 차륜의 휠 속도를 측정하여 차량속도연산부에서 현재 차량 속도 및 가속도를 연산하는 단계와,

차량의 중심에 설치된 횡가속도 센서 및 요레이트 센서를 통해 현재 차량의 횡가속도값 및 요모멘트를 연산하는 단계와,

횡가속도와 요모멘트를 실시간으로 연산함과 아울러 요모멘트의 증가 추세를 추정하고 상기한 요모멘트의 증가 추세에 따라 앞으로의 예상 횡가속도값을 추정하는 단계와,

상기한 현재 횡가속도값이 노면한계이내에서 전복 상황으로 판단되지 않아도 예상 횡가속도값이 전복 상황으로 판단되면 현재 횡가속도값의 최대값이하로 횡가속도값을 제한하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 전복 방지 방법.
제1항에 있어서,

상기한 전복 상황의 판단은 현재 횡가속도값의 증가추세와 예상 횡가속도값의 증가추세와의 차이가 일정범위이내이면 전복으로 판단하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 차량 전복 방지 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

전복 상황으로 추정하여 횡가속도값을 제한하는 것은 역요모멘트 연산부에서 차 량이 전복되지 않는 역요모멘트를 연산하고, 이에 따른 역횡가속도값을 연산하여 브레이크 및 엔진토르크를 제어하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량 전복 방지 방법.
제3항에 있어서,

상기한 역횡가속도값의 연산은 하기한 식에 따라 이루어짐을 특징으로 하는 차량 전복 방지 방법.

-Ay = -Ymo × V

-Ay : 역횡가속도

-Ymo : 역요모멘트

V : 차속