KR101674211B1 - 차량의 롤오버 판단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 롤오버 판단 방법에 관한 것으로, 횡가속도 평균에서 휠횡가속도를 뺀 제1차이 값이 제1임계값을 초과하고, 횡가속도 평균에서 횡가속도 범위를 뺀 제2차이 값이 제2임계값을 초과하고, 제1차이 값이 제1임계값을 초과하는 상태로 유지되는 유지 시간이 임계시간을 초과하면 차량의 상태가 롤오버인 것으로 판단하고, 차량이 롤오버인 것으로 판단되면, 차량이 롤오버 되지 않도록 차량을 제어하여, 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 롤오버 판단 방법{DECISION METHOD OF ROLL OVER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 롤오버 판단 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 요레이트와 센싱 횡가속도 및 휠속도를 통해서 추정된 횡가속도 값을 통해서, 차량의 롤오버를 판단하고 이를 통해 차량을 제어함으로써, 차량의 안정성을 향상시킬 수 있는 차량의 롤오버 판단 방법에 관한 것이다.

오늘날 자동차 탑승자 보호 기술 시스템에서는 종축을 중심으로 차량의 롤오버(Roll Over)에 의해 차량의 안전성이 저하되는 것을 방지하기 위해서, 차량의 각 센서들로부터 공급되는 센서 신호를 통해서 차량의 롤오버 발생 여부를 검출한다.

이러한 롤오버는 차량의 센서들로부터 전해지는 센서 신호들을 통해서 차량의 속도 및 가속도의 연산을 수행하고, 요 모멘트 증가 추세와 횡가속도 증가 추세 등을 추정하고, 이를 통해 판단할 수 있다.

그러나 롤오버 상태에서는 하나 이상의 차륜이 지면으로부터 떨어지게 되므로 정확한 차량의 속도 및 가속도의 연산이 어려울 수 있으며, 요 모멘트 및 횡 가속도는 횡 슬립 상태에서도 발생이 가능하므로 요 모멘트 증가 추세를 통해 요 모멘트 추정이 부정확하여, 롤 오버 상태 판단이 부정확할 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 요레이트와 센싱 횡가속도 및 휠속도를 통해서 추정된 횡가속도 값을 통해서, 차량의 롤오버를 판단하고 이를 통해 차량을 제어함으로써, 차량의 안정성을 향상시킬 수 있는 차량의 롤오버 판단 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량의 롤오버 판단 방법은 각 휠에 장착된 각 휠센서에서 측정된 휠속도를 통해 휠횡가속도를 추정하는 휠횡가속도 추정 단계와, 차량의 요레이트 센서에서 측정된 요레이트를 통해 요레이트 횡가속도를 추정하는 요레이트 횡가속도 추정단계와, 산출된 상기 요레이트 횡가속도와, 요레이트 센서에서 측정된 센싱 횡가속도의 평균을 산출하는 횡가속도 평균 산출 단계와, 상기 횡가속도 평균에서 상기 휠횡가속도 및, 상기 요레이트 횡가속도와 상기 센싱 횡가속도를 선형 보간법을 이용하여 산출된 횡가속도 범위를 각각 뺀 값을 임계값과 비교하여 차량의 롤오버 여부를 판정하는 롤오버 여부 판단 단계를 포함할 수 있다.

상기 롤오버 여부 판단 단계는 상기 횡가속도 평균에서 상기 휠횡가속도를 뺀 제1차이 값이 제1임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 제1롤오버 확인 단계와, 상기 제1차이 값이 상기 제1임계값보다 크면, 차량 롤오버 의심 제1구간인 것으로 판단하고, 상기 요레이트 횡가속도와 상기 센싱 횡가속도를 선형 보간법을 이용하여 횡가속도 범위를 산출하는 횡가속도 범위 추정단계와, 상기 횡가속도 평균에서 상기 횡가속도 범위를 뺀 제2차이 값이 제2임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 제2롤오버 확인 단계와, 상기 제2차이 값이 상기 제2임계값보다 크면, 차량 롤오버 의심 제2구간인 것으로 판단하고, 상기 횡가속도 평균에서 상기 휠횡가속도를 뺀 제1차이 값이 상기 제1임계값 보다 더 큰 제3임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 제3롤오버 확인 단계와, 상기 제1차이 값이 상기 제3임계값보다 크면, 상기 제1차이 값이 상기 제3임계값 이상으로 유지되는 유지 시간이 임계시간을 초과하는지 여부를 판단하는 카운트 단계 및 상기 유지 시간이 상기 임계시간을 초과하면 차량이 롤오버된 것으로 판단하는 롤오버 판정 단계를 포함할 수 있다.

상기 카운트 단계 이후에는 상기 유지 시간이 상기 임계시간 이하이면, 차량이 롤오버 되지 않은 것으로 판단하는 롤오버 비해당 판단 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 휠횡가속도 추정 단계에서는 차량의 좌측 전륜의 휠센서에서 측정된 좌 전륜 휠속도와, 좌측 후륜의 휠센서에서 측정된 좌 후륜 휠속도를 통해 좌휠횡가속도를 추정하고, 차량의 우측 전륜의 휠센서에서 측정된 우 전륜 휠속도와, 우측 후륜의 휠센서에서 측정된 우 후륜 휠속도를 통해 우휠횡가속도를 추정할 수 있다.

상기 제1롤오버 확인 단계에서는 상기 좌휠횡가속도와 상기 우휠횡가속도 중에 더 작은 값을 상기 횡가속도 평균에서 뺀 제1차이 값이 제1임계값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.

본 발명에 의한 차량의 롤오버 판단 방법은 요레이트와 센싱 횡가속도 및 휠속도를 통해서 추정된 횡가속도 값을 통해서, 차량의 롤오버를 판단하고 이를 통해 차량을 제어함으로써, 차량의 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 롤오버 판단 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 차량의 각 휠 및 차체에 장착된 센서를 도시한 개념도이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 롤오버 판단 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 그리고 도 2를 참조하면, 차량의 각 휠 및 차체에 장착된 센서를 도시한 개념도가 도시되어 있다. 이하에서는 도 1의 차량의 롤오버 판단 방법을 도 2의 차량의 각 휠 및 차체에 장착된 센서를 통해 설명하고자 한다.

도 1에서 도시된 바와 같이 차량의 롤오버 판단 방법은 휠횡가속도 추정 단계(S1), 요레이트 횡가속도 추정단계(S2), 횡가속도 평균 산출 단계(S3) 및 롤오버 여부 판단 단계(S4)를 포함한다.

우선 휠횡가속도 추정 단계(S1)에서는 각 휠(FLw, RLw, FRw, RRw)에 장착된 각 휠센서(Lws1, Lws2, Rws1, Rws2)에서 측정된 휠속도(VL1, VL2, VR1, VR2)를 통해 휠횡가속도(AyW)를 추정한다. 이러한 휠횡가속도 추정 단계(S1)에서는 차량의 좌측 전륜(FLw)의 휠센서(Lws1)에서 측정된 좌 전륜 휠속도(VL1)와, 좌측 후륜(RLw)의 휠센서(Lws2)에서 측정된 좌 후륜 휠속도(VL2)를 통해 좌휠횡가속도(AyW1)를 추정하고, 차량의 우측 전륜(FRw)의 휠센서(Rws1)에서 측정된 우 전륜 휠속도(VR1)와, 우측 후륜(RRw)의 휠센서(Rws2)에서 측정된 우 후륜 휠속도(VR1)를 통해 우휠횡가속도(AyW2)를 추정한다.

그리고 휠횡가속도(AyW)인 좌휠횡가속도(AyW1)와 우휠횡가속도(AyW2)를 추정하기 위한 수식은 수학식 1과 같다.

여기서, Vref는 차량의 속도이고, L은 축간 거리로 전륜과 후륜 사이의 거리이다. 즉, 휠횡가속도(AyW)는 차량의 각 휠센서(Lws1, Lws2, Rws1, Rws2)에서 측정된 휠속도(VL1, VL2, VR1, VR2), 차량 속도(Vref) 및 축간거리(L)를 통해 추정한다.

그리고 요레이트 횡가속도 추정단계(S2)에서는 차량의 요레이트 센서(Sy)에서 측정된 요레이트(Yaw)를 통해 요레이트 횡가속도(AyY)를 추정한다.

이러한 요레이트 횡가속도(AyY)를 추정하기 위한 수식은 수학식 2와 같다.

여기서, Vref는 차량의 속도이므로, 요레이트 횡가속도(AyY)는 요레이트(Yaw)와 차량 속도(Vref)를 통해 추정한다.

그리고 요레이트 횡가속도 추정단계(S2)에서 추정된 요레이트 횡가속도(AyY)와 요레이트 센서(Sy)에서 측정된 센싱 횡가속도(AyS)의 평균인 횡가속도 평균(AyA)을 산출하는 횡가속도 평균 산출 단계(S3)를 실행한다.

이러한 횡가속도 평균 산출 단계(S3)에서는 센서를 통해 측정된 센싱 횡가속도(AyS)와 요레이트(Yaw)를 통해 산출된 요레이트 횡가속도(AyY)의 평균인 횡가속도 평균(AyA)을 산출한다.

이러한 횡가속도 평균(AyA)을 산출하기 위한 수식은 수학식 3과 같다.

즉, 횡가속도 평균(AyA)은 센싱 횡가속도(AyS)와 요레이트 횡가속도(AyY)를 합산한 값을 2로 나누어 산출한다.

그리고 산출된 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW) 및, 요레이트 횡가속도(AyY)와 센싱 횡가속도(AyS)를 선형 보간법(Linear Interpolation Function)을 이용하여 산출한 횡가속도 범위(AyI)를, 각각 뺀 값을 임계값과 비교하여 차량의 롤오버 여부를 판정하는 롤오버 여부 판단 단계(S4)를 실행한다.

이러한 롤오버 여부 판단 단계(S4)에서는 우선 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW)를 뺀 제1차이 값이 제1임계값(T1)을 초과하는지 여부를 판단하는 제1롤오버 확인 단계(S41)를 실행한다.

그리고 제1롤오버 확인 단계(S41)에서 휠횡가속도(AyW)는 좌휠횡가속도(AyW1)와 우휠횡가속도(AyW2)에서 더 작은 값이다. 그러므로 제1차이 값은 횡가속도 평균(AyA)에서 좌휠횡가속도(AyW1)와 우휠횡가속도(AyW2)중 더 작은 휠횡가속도(AyW)를 뺀 값이 된다.

이러한 제1롤오버 확인 단계(S41)에서 좌휠횡가속도(AyW1)와 우휠횡가속도(AyW2) 중에서 롤오버된 휠의 속도가 더 느리게 되므로, 휠속도로부터 산출한 휠횡가속도(AyW) 중 더 작은 휠횡가속도를 횡가속도 평균(AyA)에서 뺀 값이 제1임계값(T1)을 초과하는지 여부를 확인한다. 여기서 제1임계값(T1)은 차량의 특성에 따라 차량 안전성 제어 시스템 설계시 미리 메모리에 저장되어진 값으로, 각 차량에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.

그리고 제1롤오버 확인 단계(S41)에서는 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW)를 뺀 제1차이 값이 제1임계값(T1)이하라면, 차량의 상태가 롤오버 아닌 것으로 판정하는 롤오버 비해당 판단 단계(S47)를 수행한다.

그리고 제1롤오버 확인 단계(S41)에서 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW)를 뺀 제1차이 값이 제1임계값(T1)을 초과하면, 차량 롤오버가 의심되는 제1구간인 것으로 판단하고, 요레이트 횡가속도(AyY)와 센싱 횡가속도(AyS)를 선형 보간법을 통해 횡가속도의 최대부터 최소까지의 범위인 횡가속도 범위(AyI)를 산출하는 범위 횡가속도 추정단계(S42)를 실행한다.

이러한 횡가속도 범위(AyI)를 산출하기 위한 수식은 수학식 4와 같다.

여기서, AyYf는 메모리에 저장되어 있는 직전에 산출되었던 요레이트 횡가속도이고, AySf는 메모리에 저장되어 있는 직전에 산출되었던 센싱 횡가속도이다. 즉, 횡가속도 범위(AyI)는 횡가속도 평균(AyA), 직전 요레이트 횡가속도(AyYf), 요레이트 횡가속도(AyY), 직전 센싱 횡가속도(AySf) 및 센싱 횡가속도(AyS)를 통해 산출한다.

그리고 산출된 횡가속도 범위(AyI)를 횡가속도 평균(AyA)에서 뺀 제2차이 값이 제2임계값(T2)을 초과하는지 여부를 판단하는 제2롤오버 확인 단계(S43)를 실행한다. 이러한 제2롤오버 확인 단계(S43)에서는 횡가속도 평균 산출 단계(S3)에서 산출된 횡가속도 평균(AyA)에서 산출된 횡가속도 범위(AyI)를 뺀 제2차이 값이 메모리에 저장되어 있는 제2임계값(T2)을 초과하는지 여부를 판단한다.

여기서 제2임계값(T2)은 차량의 특성에 따라 차량 안전성 제어 시스템 설계시 미리 메모리에 저장되어진 값으로, 각 차량에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.

그리고 제2롤오버 확인 단계(S43)에서는 횡가속도 평균(AyA)에서 횡가속도 범위(AyI)를 뺀 제2차이 값이 제2임계값(T2)하라면, 차량의 상태가 롤오버가 아닌 것으로 판정하는 롤오버 비해당 판단 단계(S47)를 수행한다.

그리고 제2롤오버 확인 단계(S43)에서 횡가속도 평균(AyA)에서 횡가속도 범위(AyI)를 뺀 제2차이 값이 제2임계값(T2)을 초과하면, 차량 롤오버가 의심되는 제2구간인 것으로 판단하고, 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW)를 뺀 제1차이 값이 제1임계값(T1) 보다 더 큰 제3임계값(T3)을 초과하는지 여부를 판단하는 제3롤오버 확인 단계(S44)를 실행한다.

이러한 제3임계값(T3)은 차량의 특성에 따라 차량 안전성 제어 시스템 설계시 미리 메모리에 저장되어진 값으로, 각 차량에 따라 상이한 값을 가질 수 있다.

이러한 제3롤오버 확인 단계(S44)에서는 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW)를 뺀 제1차이 값이 제3임계값(T3)이하라면, 차량의 상태가 롤오버 아닌 것으로 판정하는 롤오버 비해당 판단 단계(S47)를 수행한다.

그리고 제3롤오버 확인 단계(S44)에서 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW)를 뺀 제1차이 값이 제3임계값(T3)을 초과하면, 차량이 롤오버 상태인지 여부를 판정하기 위해서 제1차이 값이 제3임계값(T3)을 초과하는 상태로 임계시간(Tt) 유지되는지 여부를 확인하기 위한 카운트 단계(S45)를 실행한다.

이러한 카운트 단계(S45)에서는 제1차이 값이 제3임계값(T3)을 초과하는 상태로 유지되는 유지 시간(Cro)을 카운트하고, 이러한 유지 시간(Cro)이 임계시간(Tt)을 초과하여 유지되는지 여부를 확인한다. 이러한 임계시간(Tt)은 5초정도로 설정할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

그리고 카운트 단계(S45)에서 제1차이 값이 제3임계값(T3)을 초과하는 상태로 유지되는 유지 시간(Cro)이 임계시간(Tt) 이하라면, 차량의 상태가 롤오버 아닌 것으로 판정하는 롤오버 비해당 판단 단계(S47)를 수행한다.

그리고 카운트 단계(S45)에서 제1차이 값이 제3임계값(T3)을 초과하는 상태로 유지되는 유지 시간(Cro)이 임계시간(Tt) 보다 큰 것으로 판정되면, 차량의 상태가 롤오버인 것으로 판단하는 롤오버 판정 단계(S46)를 실행한다.

즉, 횡가속도 평균(AyA)에서 휠횡가속도(AyW)를 뺀 제1차이 값이 제1임계값(T1)을 초과하고, 횡가속도 평균(AyA)에서 횡가속도 범위(AyI)를 뺀 제2차이 값이 제2임계값(T2)을 초과하고, 제1차이 값이 제1임계값(T3)을 초과하는 상태로 유지되는 유지 시간(Cro)이 임계시간(Tt)을 초과하면 차량의 상태가 롤오버인 것으로 판단한다.

이와 같이 차량이 롤 오버인 것으로 판단되면, 차량이 롤오버 되지 않도록 차량을 제어하여, 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다. 이러한 차량 제어는 안정성 제어 시스템(Electronic Stability Control System)을 통해 차량의 브레이크에 유압을 인가하여, 휠의 마찰력을 증가시킴으로써 차량이 롤오버 되지 않도록 제어할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

이러한 차량의 롤오버 판단 방법은 요레이트 센서(Sy)에서 측정되는 요레이트(Yaw)와 센싱 횡가속도(AyS) 및 휠센서들(WS1, WS2, WS3, WS4)에서 측정되는 휠속도를 통해서 추정된 횡가속도 값을 통해서, 차량의 롤오버를 판단하고 이를 통해 차량을 제어함으로써, 차량의 안정성을 증가시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 차량의 롤오버 판단 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

AyW; 휠횡가속도 AyW1; 좌휠횡가속도
AyW2; 우휠횡가속도 AyY; 요레이트 횡가속도
AyS; 센싱 횡가속도 AyA; 횡가속도 평균
AyI; 횡가속도 범위

Claims (5)

1. 각 휠에 장착된 각 휠센서에서 측정된 휠속도를 통해 휠횡가속도를 추정하는 휠횡가속도 추정 단계;
   차량의 요레이트 센서에서 측정된 요레이트를 통해 요레이트 횡가속도를 추정하는 요레이트 횡가속도 추정단계;
   산출된 상기 요레이트 횡가속도와, 요레이트 센서에서 측정된 센싱 횡가속도의 평균을 산출하는 횡가속도 평균 산출 단계;
   상기 횡가속도 평균에서 상기 휠횡가속도 및, 상기 요레이트 횡가속도와 상기 센싱 횡가속도를 선형 보간법을 이용하여 산출된 횡가속도 범위를 각각 뺀 값을 임계값과 비교하여 차량의 롤오버 여부를 판정하는 롤오버 여부 판단 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 롤오버 판단 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤오버 여부 판단 단계는
   상기 횡가속도 평균에서 상기 휠횡가속도를 뺀 제1차이 값이 제1임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 제1롤오버 확인 단계;
   상기 제1차이 값이 상기 제1임계값보다 크면, 차량 롤오버 의심 제1구간인 것으로 판단하고, 상기 요레이트 횡가속도와 상기 센싱 횡가속도를 선형 보간법을 이용하여 횡가속도 범위를 산출하는 횡가속도 범위 추정단계;
   상기 횡가속도 평균에서 상기 횡가속도 범위를 뺀 제2차이 값이 제2임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 제2롤오버 확인 단계;
   상기 제2차이 값이 상기 제2임계값보다 크면, 차량 롤오버 의심 제2구간인 것으로 판단하고, 상기 횡가속도 평균에서 상기 휠횡가속도를 뺀 제1차이 값이 상기 제1임계값 보다 더 큰 제3임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 제3롤오버 확인 단계;
   상기 제1차이 값이 상기 제3임계값보다 크면, 상기 제1차이 값이 상기 제3임계값 이상으로 유지되는 유지 시간이 임계시간을 초과하는지 여부를 판단하는 카운트 단계; 및
   상기 유지 시간이 상기 임계시간을 초과하면 차량이 롤오버된 것으로 판단하는 롤오버 판정 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 롤오버 판단 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 카운트 단계 이후에는
   상기 유지 시간이 상기 임계시간 이하이면, 차량이 롤오버 되지 않은 것으로 판단하는 롤오버 비해당 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤오버 판단 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 휠횡가속도 추정 단계에서는
   차량의 좌측 전륜의 휠센서에서 측정된 좌 전륜 휠속도와, 좌측 후륜의 휠센서에서 측정된 좌 후륜 휠속도를 통해 좌휠횡가속도를 추정하고,
   차량의 우측 전륜의 휠센서에서 측정된 우 전륜 휠속도와, 우측 후륜의 휠센서에서 측정된 우 후륜 휠속도를 통해 우휠횡가속도를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤오버 판단 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제1롤오버 확인 단계에서는 상기 좌휠횡가속도와 상기 우휠횡가속도 중에 더 작은 값을 상기 횡가속도 평균에서 뺀 제1차이 값이 제1임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤오버 판단 방법.

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