KR101026530B1 - 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법 - Google Patents

차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 감가속에 대한 피치각(pitch angle)을 산출하고 산출된 피치각과, 기준 피치각과의 비교를 통해 차량의 무게중심높이를 산출하여 그 높이가 높을 때에 댐퍼를 하드하게 제어하여 전복 현상을 사전에 방지할 수 있게 하며, 또한 무게중심높이가 낮을 때에는 댐퍼를 소프트하게 제어하여 승차감을 향상시키기 위한 것으로, 이를 위한 작용은 차량별로 스탠다드 피치각을 기 세팅하는 제1과정과, 차량의 가속도 및 조향각을 감지하는 제2과정과, 감지된 조향각의 범위가 일정 범위를 벗어나는지를 판단하는 제3과정과, 판단결과, 조향각 범위가 일정 범위를 벗어나지 않은 경우, 차량의 감가속에 대한 피치각을 산출하는 제4과정과, 감지된 가속도와 산출된 피치각을 이용하여 평균 피치각을 산출하며, 산출된 평균 피치각과 세팅된 스탠다드 피치각 간을 비교하여 차량의 무게중심높이를 체크하는 제5과정과, 체크결과, 스탠다드 피치각 보다 무게중심이 높으면, 댐퍼를 하드하게 제어하는 제6과정을 포함한다. 따라서, 차량의 전복 현상을 완벽하게 사전 방지할 수 있으며, 더불어, 무게중심높이가 낮을 경우에는 댐퍼를 소프트하게 제어할 수 있어 차량을 운전하는 운전자뿐만 아니라 차량에 탑승한 탑승자 모두에게 탁월한 승차감을 줄 수 있는 효과가 있다.

Description

차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING DAMPER TO PREVENT ROLLOVER OF CAR}
도 1은 차량의 롤이 순간적으로 급하게 발생하여 외측의 sprung mass의 높이인 Xk1 보다 내측의 Xk2가 높아지게 되는 것을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법을 위한 세부적인 블록 구성도이며,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법에 대한 상세 흐름도이며,
도 4는 본 발명에 따른 진행방향 가속도에 대한 피치각을 차량의 무게중심높이 변화에 따라 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 가속도 센서부 20 : 조향각 센서부
30 : 샘플링부 40 : 피치각 산출부
50 : 기준 피치각 세팅부 60 : 무게중심높이 산출부
70 : 저장매체 80 : 댐퍼 제어부
S1 : 댐퍼 S2 : 피치각 비율 센서부
S3 : height 센서부 S4 : 차체 G 센서부
본 발명은 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 차량의 무게중심높이를 산출하여 그 높이가 높을 때에 댐퍼를 하드하게 사전 제어하여 전복을 미연에 방지하도록 하며, 또한, 그 높이가 낮은 때에 댐퍼를 소프트하게 제어하여 승차감을 향상시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 고속으로 주행하는 차량이 급격하게 커브길을 회전할 경우, 차량의 회전 방향의 반대 방향으로 원심력이 작용하고 차량은 원심력에 의하여 회전 방향의 반대 방향으로 쏠린다.
이때, 차량의 원심력이 일정 한도 이상이 넘으면, 차량이 도로를 벗어나 전복되는데, 전복되는 이유로서 도로 노면의 상태와 차량의 운행 속도, 그리고 차량이 진행하는 커브길의 회전각도 등과 밀접한 관계를 갖고 있다. 그리고, 전복되는 다른 변수로는 차량 타이어 마모율과 도로의 좌우 경사도, 및 차량의 측면을 강타하는 횡풍의 세기가 영향을 미치는데, 특히 측면적이 넓은 승합차에서는 횡풍의 세기가 다른 소형 승용차에 비하여 큰 변수로 작용한다.
여기서, 각각의 요인에 따른 차량의 전복 발생 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 차량 타이어의 마모율과 도로 노면의 상태를 설명하면, 차량의 타이어의 노면과 접촉되는 부분인 트레드(tred)가 마모되면 타이어와 도로와의 마찰력이 감소되어 차량 제동 시, 미끄러지게 되어 전복 현상이 발생하게 된다.
다음으로, 도로의 노면 상태로서, 차량의 측면 미끄러짐에 따른 전복의 가장 큰 요인중의 하나인데, 도로가 젖어 있거나 눈이 쌓였거나, 혹은 도로상에 모래 등이 있을 경우에 측면 미끄러짐에 취약하게 되어 전복현상이 발생하게 된다.
마지막으로, 차량의 측면을 강타하는 횡풍으로서, 측 면적이 넓은 승합차(RV 차량)가 바람이 많이 부는 바닷가 등을 주행할 때 급한 커브길을 회전하면서 횡풍을 맞아 전복되는 현상이 발생하게 된다.
특히, 차량이 전복하게 되는 주원인은 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 롤이 순간적으로 급하게 발생될 경우, 내륜의 타이어가 들리게 되어 전복되는 것으로, 즉 차량 외측의 sprung mass의 높이인 Xk1(S2) 보다 내측의 Xk2(S1)가 높아지게 되어 전복되는 것이다. 이러한 전복 현상을 방지하기 위해 브레이크를 통한 차량 다이나믹 제어 시스템이나, 혹은 가변 댐퍼를 통한 감쇠력 가변 장치, 혹은 롤 강성 제어 방법을 이용하여 차량의 전복 현상을 그나마 방지할 수는 있다.
그러나, 상술한 바와 같은, 전복 방지를 위한 시스템, 혹은 장치, 또는 방법을 통해 댐퍼를 제어할 때에는 이미 차량이 전복되고 있는 상태일 경우가 대부분으로서, 전복되기 이전에 차량의 상태를 사전 파악하지 않는 이상 차량의 전복 현상을 완벽하게 방지할 수 없다. 또한 상술한 바와 같은 전복 방지를 위한 시스템, 혹은 장치, 또는 방법들은 댐퍼의 제어를 기본적으로 하드하게 제어하므로, 차량이 제공해야 할 승차감을 전혀 고려하지 않으면서 설계되었기 때문에 차량을 운전하는 운전자뿐만 아니라 차량에 탑승한 탑승자 모두에게 좋지 않은 승차감을 주게 되는 문제점을 갖는다.
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 차량의 감가속에 대한 피치각(pitch angle)을 산출하고 산출된 피치각과, 기준 피치각과의 비교를 통해 차량의 무게중심높이를 산출하여 그 높이가 높을 때에 댐퍼를 하드하게 제어하여 전복 현상을 사전에 방지할 수 있게 하며, 또한 무게중심높이가 낮을 때에는 댐퍼를 소프트하게 제어하여 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법을 제공함에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법은 차량별로 스탠다드 피치각을 기 세팅하는 제1과정과, 차량의 가속도 및 조향각을 감지하는 제2과정과, 감지된 조향각의 범위가 일정 범위를 벗어나는지를 판단하는 제3과정과, 판단결과, 조향각 범위가 일정 범위를 벗어나지 않은 경우, 차량의 감가속에 대한 피치각을 산출하는 제4과정과, 감지된 가속도와 산출된 피치각을 이용하여 평균 피치각을 산출하며, 산출된 평균 피치각과 세팅된 스탠다드 피치각 간을 비교하여 차량의 무게중심높이를 체크하는 제5과정과, 체크결과, 스탠다드 피치각 보다 무게중심이 높으면, 댐퍼를 하드하게 제어하는 제6과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야 의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법을 위한 세부적인 블록 구성도로서, 차량의 가속도를 감지하여 샘플링부(30)에 제공하는 가속도 센서부(10)와, 차량의 조향각을 감지하여 피치각 산출부(40)에 제공하는 조향각 센서부(20)와, 가속도 센서부(10)에 의해 감지된 가속도를 제공받아 일정 간격으로 샘플링하여 무게중심높이 산출부(60)에 제공하는 샘플링부(30)와, 조향각 센서부(20)에 의해 감지된 조향각을 제공받아 조향각의 범위가 직진 주행, 즉 일정 범위(예로, ±5°)를 벗어나는지를 파악하여 0°로부터 벗어날 경우, 감지된 조향각을 이용하지 않고, 만약, 조향각의 범위가 0°로부터 일정 범위를 벗어나지 않은 경우, 직진 주행으로 판단하고, 이때의 차량의 감가속에 대한 피치각을 산출하여 무게중심높이 산출부(60)에 제공하는 피치각 산출부(40)와, 차량에 운전자만 승차하여 운전하고, 적재물을 전혀 탑재하지 않은 차량이 조향각의 범위 또한 0°로부터 ±5°의 범위를 벗어나지 않은 직진 주행일 경우에 대한 차량의 일반적인 특성들을 이용하여 차량별로 미리 세팅시킨 스탠다드 피치각을 무게중심높이 산출부(60)의 세팅각 요청에 따라 차량별로 미리 세팅된 스탠다드 피치각을 무게중심높이 산출부(60)에 제공하는 기준 피치각 세팅부(50)와, 샘플링부(30)에 의해 일정 간격으로 샘플링된 가속도를 제공받아 매 임의의 시간마다 샘플링된 가속도를 저장매체(70)에 제공하고, 저장매체(70)에 저장된 샘플링된 가속도를 읽어온 후, 읽어온 샘플링된 가속도와 피치각 산출부(40)에 의해 산출된 피치각을 이용하여 차량의 감가 속에 대한 평균 피치각을 산출한 다음에, 산출된 평균 피치각과 기준 피치각 세팅부(50)로부터 제공되는 스탠다드 피치각 간을 비교하여 현 주행중인 차량의 무게중심높이를 파악하여 그 차고에 대응하는 제어값을 댐퍼 제어부(80)에 제공하는 무게중심높이 산출부(60)와, 무게중심높이 산출부(60)로부터 제공되는 샘플링된 가속도를 저장하는 저장매체(70)와, 무게중심높이 산출부(60)로부터 제공되는 차고에 대응하는 제어값이 스탠다드 피치각 보다 높을 때에 전복 현상을 사전에 방지하기 위해 댐퍼(S1)를 하드하게 제어하며, 반면에, 차고에 대응하는 제어값이 스탠다드일 경우, 혹은 스탠다드 피치각 보다 낮을 때에 승차감을 향상시키기 위해 댐퍼(S1)를 소프트하게 제어하는 댐퍼 제어부(80)를 포함한다.
도 3의 흐름도를 참조하면서, 상술한 구성을 바탕으로, 본 발명에 따른 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 기준 피치각 세팅부(50)는 차량에 운전자만 승차하여 운전하고, 적재물을 전혀 탑재하지 않은 차량이 조향각의 범위 또한 0°로부터 ±5°의 범위를 벗어나지 않은 직진 주행일 경우에 대한 차량의 일반적인 특성들을 이용하여 차량별로 미리 세팅시킨 스탠다드 피치각을 무게중심높이 산출부(60)로부터 세팅각 요청이 있을 경우에 이에 대응하는 세팅된 스탠다드 피치각을 무게중심높이 산출부(60)에 제공한다고 가정한다.
이때, 가속도 센서부(10)는 현 주행중인 차량의 가속도를 감지하여 샘플링부(30)에 제공하며(단계 301), 이와 동시에 조향각 센서부(20)는 현 주행중인 차량의 조향각을 감지하여 피치각 산출부(40)에 제공한다(단계 302). 그러면, 샘플링부 (30)는 가속도 센서부(10)에 의해 감지된 가속도를 제공받아 일정 간격으로 샘플링하여 무게중심높이 산출부(60)에 제공한다(단계 303).
피치각 산출부(40)는 조향각 센서부(20)에 의해 감지된 조향각을 제공받아 조향각의 범위가 직진 주행, 즉 일정 범위(예로, ±5°)를 벗어나는지를 판단한다(단계 304).
상기 판단(304)결과, 조향각 범위가 0°로부터 일정 범위를 벗어날 경우, 감지된 조향각을 이용하지 않는다(단계 305).
반면에, 상기 판단(304)결과, 조향각의 범위가 0°로부터 일정 범위를 벗어나지 않은 경우, 직진 주행으로 결정하여 이때의 차량의 감가속에 대한 피치각을 산출하여 무게중심높이 산출부(60)에 제공한다(단계 306). 여기서, 피치각 산출부(40)에 의해 산출되는 차량의 감가속에 대한 피치각 산출은 피치각 비율 센서부(S2)에 의해 감지된 차량의 가속 및 감속에 따른 높/낮이 값을 통해 산출할 수도 있다. 또한, 차량의 감가속에 대한 피치각 산출은 현가 장치에 장착된 height 센서부(S3), 혹은 front나 rear측 차체의 가속도를 측정하는 G 센서부(S4)를 통해 산출할 수도 있다.
무게중심높이 산출부(60)는 샘플링부(30)에 의해 일정 간격으로 샘플링된 가속도를 제공받아 매 임의의 시간마다 샘플링된 가속도를 저장매체(70)에 저장한다(단계 307).
이후, 무게중심높이 산출부(60)는 저장매체(70)에 저장된 샘플링된 가속도를 읽어온 후, 읽어온 샘플링된 가속도와 피치각 산출부(40)에 의해 산출된 피치각을 이용하여 차량의 감가속에 대한 평균 피치각을 산출한다(단계 308). 다음으로, 무게중심높이 산출부(60)는 산출된 평균 피치각과, 기준 피치각 세팅부(50)로 요청하고, 요청에 대응하여 제공되는 차량별로 미리 세팅된 스탠다드 피치각(단계 308-5) 간을 비교하여 현 주행중인 차량의 무게중심높이를 체크한다(단계 309).
상기 체크(309)결과, 차량의 무게중심높이가 도 4에 도시된 스탠다드 피치각(S5)보다 높을 경우, 즉 차량의 무게중심이 높으면(S6, S7), 이에 대응하는 제어값을 댐퍼 제어부(80)에 제공한다(단계 310).
댐퍼 제어부(80)는 무게중심높이 산출부(60)로부터 제공되는 제어값이 스탠다드 피치각 보다 높을 때에 전복 현상을 사전에 방지하기 위해 댐퍼(S1)를 하드하게 사전 제어한다(단계 311).
반면에, 상기 체크결과, 차량의 무게중심높이가 도 4에 도시된 스탠다드 피치각과 동일하거나, 혹은 스탠다드 피치각(S5) 보다 낮을 경우, 즉, 차량의 무게중심이 낮으면(S8), 이에 대응하는 제어값을 댐퍼 제어부(80)에 제공한다(단계 312).
댐퍼 제어부(80)는 무게중심높이 산출부(60)로부터 제공되는 제어값이 스탠다드 피치각 보다 낮을 때에 승차감을 향상시키기 위해 댐퍼(S1)를 소프트하게 제어한다(단계 313).
따라서, 차량의 감가속에 대한 피치각을 산출하고 산출된 피치각과, 스탠다드 피치각과의 비교를 통해 차량의 무게중심높이를 산출하여 그 높이가 높을 때에 전복 현상을 방지하기 위해 댐퍼를 하드하게 사전 제어하며, 또한 무게중심높이가 낮을 때에는 승차감을 향상시키기 위해 댐퍼를 소프트하게 제어함으로써, 차량의 전복 현상을 완벽하게 사전 방지할 수 있으며, 더불어, 무게중심높이가 낮을 경우에는 댐퍼를 소프트하게 제어할 수 있어 차량을 운전하는 운전자뿐만 아니라 차량에 탑승한 탑승자 모두에게 탁월한 승차감을 줄 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위내에 포함되는 모든 사항을 포함한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 차량의 감가속에 대한 피치각을 산출하고 산출된 피치각과, 스탠다드 피치각과의 비교를 통해 차량의 무게중심높이를 산출하여 그 높이가 높을 때에 전복 현상을 방지하기 위해 댐퍼를 하드하게 사전 제어하며, 또한 무게중심높이가 낮을 때에는 승차감을 향상시키기 위해 댐퍼를 소프트하게 제어함으로써, 차량의 전복 현상을 완벽하게 사전 방지할 수 있으며, 더불어, 무게중심높이가 낮을 경우에는 댐퍼를 소프트하게 제어할 수 있어 차량을 운전하는 운전자뿐만 아니라 차량에 탑승한 탑승자 모두에게 탁월한 승차감을 줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 차량의 댐퍼 제어방법으로서,
    상기 차량별로 스탠다드 피치각을 기 세팅하는 제1과정과,
    상기 차량의 가속도 및 조향각을 감지하는 제2과정과,
    상기 감지된 조향각의 범위가 일정 범위를 벗어나는지를 판단하는 제3과정과,
    상기 판단결과, 조향각 범위가 일정 범위를 벗어나지 않은 경우, 차량의 감가속에 대한 피치각을 산출하는 제4과정과,
    상기 감지된 가속도와 상기 산출된 피치각을 이용하여 평균 피치각을 산출하며, 상기 산출된 평균 피치각과 상기 세팅된 스탠다드 피치각 간을 비교하여 주행중인 상기 차량의 무게중심높이를 체크하여 차고에 대응하는 제어값을 산출하는 제5과정과,
    상기 제어값이 상기 스탠다드 피치각보다 높을 때에 댐퍼를 하드하게 사전에 제어하고, 상기 제어값이 상기 스탠다드 피치각과 같거나 낮을 때에 댐퍼를 소프트하게 제어하는 제6과정
    을 포함하는 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탠다드 피치각은, 상기 차량에 운전자만 승차하여 운전하고, 적재물을 전혀 탑재하지 않은 차량을 직진으로 주행할 경우에 측정한 각인 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4과정에서의 피치각 산출은, 피치각 비율 센서부에 의해 감지된 차량의 가속 및 감속에 따른 높/낮이 값을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 피치각 산출은, 현가 장치에 장착된 height 센서부, 혹은 front나 rear측 차체의 가속도를 측정하는 G 센서부를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법.
KR1020040109451A 2004-12-21 2004-12-21 차량의 전복 방지를 위한 댐퍼 사전 제어방법 KR101026530B1 (ko)

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