KR101928154B1 - 차량의 롤오버 감지 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 롤오버 감지 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

뱅크 도로를 주행하는 차량의 롤오버를 감지하는 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 차량의 롤오버 감지 방법은, 뱅크 도로를 주행하는 차량의 좌측 및 우측에 장착된 광학 센서로부터, 상기 광학 센서 각각에서 상기 뱅크 도로까지의 거리값을 입력받는 단계; 상기 거리값을 이용하여, 상기 차량의 롤 각을 계산하는 단계; 상기 롤 각 및 상기 뱅크 도로의 뱅크각을 이용하여, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계; 및 상기 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 상기 차량의 롤오버를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 롤오버 감지 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR SENDING ROLLOVER OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 롤오버 감지 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 뱅크 도로를 주행하는 차량의 롤오버를 감지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
교통사고의 발생 원인 중 가장 높은 치사율을 발생시키는 원인 중 하나인 롤오버(전복)을 감지하기 위한 시스템은, 오래 전부터 차량 거동 안전 제어로 개발되어 왔다. 롤 각(roll angle)을 제어하기 위해서, 주행 성능과 밀접한 관계가 있는 롤링을 최소화시키는 역할을 하면서 독립현가장치의 보완책으로 다양한 기구학적 설계와 센서가 사용되고 있다. 기존 차량에 장착되어 있는 센서를 활용한 알고리즘을 통해, 정확한 롤 오버 현상을 미리 예측하고 ABS, TCS를 이용한 ESC 출력을 제어하여 안전 된 주행 자세를 유지시키는 것이다.
롤 오버를 감지/제어하기 위해서 사용되는 기술은 차량의 센서를 직접적으로 측정하여 브레이크 토크를 제어하는 RSC 시스템(Roll Stability Control System)과 기구학적으로 설계된 스태빌라이저 바 시스템(Stabilizer Bar System)이 있다.
RSC 시스템은 차량의 선회 시에 선회 반대 방향으로 발생하는 힘에 의한 차량의 롤링을 롤 센서(Roll Sensor)와 휠 스피드 센서(Wheel Speed Sensor)를 활용하여 감지한다. 이에 따라 RSC 시스템은 선회 시 반대 방행으로 발생하는 힘에 저항하는 힘을 발생시키기 위해 브레이크 토크 시스템을 이용하여 반대 방향으로 모멘트를 발생시켜 롤 각을 제어한다.
스태빌라이저 바 시스템은 차량의 하체 서스펜션의 좌우 휠 트러블의 편차를 막기 위한 것으로 궁극적으로 주행 성능과 밀접한 관계가 있는 롤링을 최소화시키는 역할을 하면서 독립 현가 장치의 보완책으로 이용된다. 차량의 선회 시에, 원심력에 의한 롤링 힘(Rolling force)이 발생되고, 이에 따라 내측의 로워암(lower arm)은 들려지고 외측의 로워암은 내려가게 되는데, 스태빌라이저 바 시스템은 원심력(횡가속도)에 따라 스테빌라이저 바의 비틀림 각(torsion angle)을 제어하여 로워암의 거동을 제한함으로써, 차량의 롤 각을 줄여준다.
기존 RSC 시스템의 경우 차량의 롤 각을 측정하기 위해 기울기 센서(롤 센서)를 이용하는데, 롤 각을 계산하기 위해 각속도를 적분해야 하며, 기울기 센서가 노이즈에 민감하기 때문에 계산이 복잡해지고 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
또한 스태빌라이저 바 시스템의 경우, 차량의 선회 시에 차량의 롤링이 줄어들지만, 운전자가 느끼는 타이어의 그립력이 빨리 발생하여 오히려 롤 오버를 발생시킬 수 있는 언더스티어나 오버스티어 상황이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
특히, 도로가 기울어져 있는 뱅크 도로(bank road)에서는 차량의 롤링이 더욱 심하게 발생하기 때문에, 보다 정확하게 차량의 롤오버를 감지할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
관련 선행문헌으로 대한민국 공개특허 제2005-0092923호가 있다.
본 발명은 광학 센서를 이용하여 롤각을 산출하고, 산출된 롤각으로부터 차량의 롤오버를 감지하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 뱅크도로를 회전하는 차량의 롤오버를 감지하는 방법 및 장치를 를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 뱅크 도로를 주행하는 차량의 좌측 및 우측에 장착된 광학 센서로부터, 상기 광학 센서 각각에서 상기 뱅크 도로까지의 거리값을 입력받는 단계; 상기 거리값을 이용하여, 상기 차량의 롤 각을 계산하는 단계; 상기 롤 각 및 상기 뱅크 도로의 뱅크각을 이용하여, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계; 및 상기 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 상기 차량의 롤오버를 판단하는 단계를 포함하는 차량의 롤오버 감지 방법을 제공한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 뱅크 도로를 주행하는 차량의 선회 방향 및 상기 뱅크 도로의 기울기 방향을 판단하는 단계; 센싱값을 이용하여, 상기 차량의 전체 기울기 값을 계산하는 단계; 상기 차량의 종방향 속도, 요레이트값 및 상기 전체 기울기값을 이용하여, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계; 및 상기 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 상기 차량의 롤오버를 판단하는 단계를 포함하며, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계는 상기 차량의 선회 방향 및 상기 뱅크 도로의 기울기 방향에 따라, 상기 뱅크각에 따른 원심력 성분을 가감하여 상기 횡방향 가속도값을 산출하는 차량의 롤오버 감지 방법을 제공한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 롤오버를 감지하는 차량에 있어서, 상기 차량의 좌측 및 우측에 장착되며, 장착 지점 각각으로부터 도로까지의 거리값을 생성하는 광학 센서; 상기 거리값을 이용하여 상기 차량의 롤 각을 계산하는 각도 계산부; 상기 롤 각을 이용하여, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 가속도 산출부; 상기 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 상기 차량의 롤오버를 판단하는 롤오버 판단부; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 롤오버에 대한 경고를 출력하는 경고 출력부를 포함하는 차량을 제공한다.
본 발명에 따르면, 종래의 롤 센서가 아닌 광학 센서를 이용하여 차량의 롤 각을 측정함으로써, 보다 정확하게 차량의 롤오버가 감지될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 차량의 선회 방향 및 뱅크 도로의 기울기 방향을 고려하여 차량의 롤오버를 감지하기 때문에, 보다 정확하게 차량의 롤오버가 감지될 수 있다.
도 1 및 2는 뱅크 도로를 주행하는 차량의 롤오버를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 장착된 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 롤오버 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤 각 및 뱅크각 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 차량이 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 오른쪽으로 선회하는 경우에 차량의 휠과 무게 중심에 작용하는 힘을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 롤오버 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 롤오버 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 롤오버를 감지하는 차량의 블록도를 도시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 2는 뱅크 도로를 주행하는 차량의 롤오버를 설명하기 위한 도면이다. 도 1은 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로(120)를 오른쪽으로 선회하는 본 발명에 따른 차량(110)을 도시한 도면이며, 도 2는 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로(220)를 왼쪽으로 선회하는 본 발명에 따른 차량(110)을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 차량은, 차량(110)의 좌측 및 우측에 장착된 광학 센서(140, 150)를 포함하며, 광학 센서(140, 150)에서 뱅크 도로까지 측정된 거리값을 이용하여 차량의 롤 각을 측정한다. 그리고 이러한 롤 각과 뱅크 도로의 뱅크각(θ)을 이용하여, 차량의 횡방향 가속도를 산출함으로써 차량의 롤오버를 판단한다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 차량이 선회할 경우 원심력에 의해 롤이 발생하므로, 좌측 광학 센서(140)와 우측 광학 센서(150)에서 측정된 광학 센서와 뱅크 도로까지의 거리값에 차이가 발생하며, 따라서, 이러한 거리값의 차이를 통해 롤 각이 계산될 수 있다. 광학 센서(140, 150)는 차량의 무게 중심(160)으로부터 대칭적으로 위치할 수 있다.
한편, 차량이 선회하는 경우, 원심력에 의해 횡방향 가속도가 발생하는데, 뱅크 도로를 주행하는 차량에 대해서는 뱅크각에 의한 횡방향 가속도가 추가로 발생할 수 있다. 그리고 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로(120)를 차량(110)이 오른쪽으로 선회하거나 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로(220)를 차량(110)이 왼쪽으로 선회하는 경우, 원심력에 의한 횡방향 가속도 방향으로, 뱅크각에 의한 횡방향 가속도(130, 230)가 발생하기 때문에 롤오버가 더욱 쉽게 발생할 수 있다.
반면, 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하거나 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하는 경우에는 원심력에 의한 횡방향 가속도 방향과 반대 방향으로 뱅크각에 의한 횡방향 가속도가 발생하기 때문에, 상대적으로 롤오버가 쉽게 발생하지 않는다.
즉, 차량의 선회 방향 및 뱅크 도로의 기울기 방향에 따라 차량에 대한 횡방향 가속도는 차이가 발생하기 때문에, 본 발명에 따른 차량은 횡방향 가속도를 산출할 때 차량의 선회 방향 및 뱅크 도로의 기울기 방향을 고려한다. 따라서 보다 정확하게 롤오버가 감지될 수 있다.
결국, 본 발명에 따르면, 종래의 롤 센서가 아닌 광학 센서를 이용하여 차량의 롤 각을 측정함으로써, 보다 정확하게 차량의 롤오버가 감지될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 차량의 선회 방향 및 뱅크 도로의 기울기 방향을 고려하여 차량의 롤오버를 감지하기 때문에, 보다 정확하게 차량의 롤오버가 감지될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 장착된 센서를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 롤오버 감지 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량(300)은 광학 센서(310, 311), 가속도 센서(320), 휠 센서(330, 331, 332, 333), 요 레이트(yaw rate) 센서(340) 등을 포함한다. 차량에 탑재되는 센서는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로 차량에는 가속도 센서, 휠 센서 및 요 레이트 센서 등과 같은 관성 센서 시스템이 탑재되어 있는데, 본 발명에 따른 차량에는 광학 센서가 추가로 탑재된다.
광학 센서(310, 311)는 차량(300)의 무게 중심(350)으로부터 대칭적으로 위치한다. 차량은 무게 중심을 기준으로 롤링하기 때문에, 광학 센서(310, 311)가 무게 중심으로부터 대칭적으로 위치할 경우, 보다 정확하게 롤 각이 측정될 수 있다. 보다 구체적으로 광학 센서(310, 311)는 차량(300)의 무게 중심(350)을 지나는 직선(360)과 차량의 종방향(370, 371)이 수직이 되는 지점에 장착될 수 있다. 일예로서, 광학 센서(310, 311)는, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 차량의 좌측면 및 우측면에 돌출된 형태로 장착되거나 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 차량 하부의 모서리로부터 기 설정된 거리 이내에 위치하는 차량 하부의 좌측 에지 영역 및 우측 에지 영역에 장착될 수 있다.
가속도 센서(320) 및 요 레이트 센서(340)는 무게 중심(350)에 위치할 수 있다.
전술된 센서들은 차량의 롤오버 감지를 위한 데이터를 제공한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 롤오버 감지 장치는 정보 수신부(410), 롤 각 계산부(420), 가속도 산출부(430) 및 롤오버 판단부(440)를 포함하며, 본 발명에 따른 차량(400)에 탑재된다.
정보 수신부(410)는 뱅크 도로를 주행하는 차량의 좌측 및 우측에 장착된 광학 센서로부터, 좌측 및 우측 광학 센서 각각에서 뱅크 도로까지의 거리값을 입력받는다. 그리고 롤 각 계산부(420)는 거리값을 이용하여 차량의 롤 각을 계산한다.
가속도 산출부(430)는 롤 각 및 뱅크 도로의 뱅크각을 이용하여, 차량의 횡방향 가속도값을 산출한다. 추가적으로 가속도 센서(320) 및 요 레이트 센서(340)의 센싱값을 이용하여 가속도값을 산출할 수 있다. 가속도 산출부(430)는 차량의 가속도 센서 또는 자이로 센서 등에서 측정된 차량의 전체 기울기값 즉, 뱅크각 및 롤 각이 포함된 값에서 롤 각을 차감함으로써 뱅크각을 산출할 수 있다.
그리고 가속도 산출부(430)는 차량의 선회 방향 및 뱅크 도로의 기울기 방향에 따라, 뱅크각에 따른 가속도 성분을 가감하여 횡방향 가속도값을 산출한다. 차량의 선회 방향은 휠 센서(330, 331, 332, 333) 또는 조향각 센서 등에 의해 판단될 수 있다.
가속도 산출부(430)는 보다 구체적으로, 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하거나, 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하는 경우, 뱅크각에 따른 가속도 성분을 가산함으로써, 차량의 횡방향 가속도를 산출할 수 있다. 또한 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하거나 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하는 경우에는, 뱅크각에 따른 가속도 성분을 가속도 성분을 감산함으로서 차량의 횡방향 가속도를 산출할 수 있다.
마지막으로 롤오버 판단부(440)는 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 차량의 롤오버를 판단하며, 횡방향 가속도값이 롤오버 기준값 이상인 경우 차량의 롤오버가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
실시예에 따라서, 롤오버 기준값은 미리 설정된 고정된 값이거나 실시간으로 갱신되는 값일 수 있다. 이 때 롤오버 기준값은 차량의 주행 환경에 따라 갱신될 수 있으며, 갱신 주기 또한 차량의 주행 환경에 따라 달라질 수 있다.
이하에서는 차량의 선회 방향 판단 방법, 롤 각 계산 방법, 횡방향 가속도 산출 방법, 롤오버 기준값 갱신 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
<차량의 선회 방향 판단 방법>
좌측 바퀴의 속력이 우측 바퀴의 속력보다 빠른 경우 차량이 우측으로 선회하며, 우측 바퀴의 속력이 좌측 바퀴의 속력보다 빠른 경우 차량이 좌측으로 선회하는 것으로 판단될 수 있다. 바퀴의 속력은 휠 센서로부터 제공될 수 있으며, 롤 오버 감지 장치에서 선회 방향을 판단할 수 있다.
<롤 각 및 뱅크 각 계산 방법>
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤 각 및 뱅크각 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다.
차량의 좌측 및 우측에 장착된 광학 센서(510, 520)를 통해, 광학 센서에서 뱅크 도로까지의 거리값이 생성될 수 있다. 광학 센서는 적외선 또는 레이저 등의 빛을 지면으로 방사하고 반사된 빛이 돌아오는데 걸리는 시간을 이용하여 거리값을 계산할 수 있다.
차량의 롤링에 의해 좌측 광학 센서에서 측정된 거리값(L1)과 우측 센서에서 측정된 거리값(L2)의 차이가 발생하므로, 롤 각(θr), 광학 센서간 거리(W) 및 거리 차이(L2-L1)는 도 5의 우측의 직각 삼각형으로 나타낼 수 있으며, 따라서 이들 사이에는 [수학식 1]과 같은 관계가 성립된다.
Figure 112016127289943-pat00001
즉, 롤 각은 광학 센서간 거리 및 거리 차이를 통해 계산될 수 있다.
그리고 가속도 센서에 의해 차량의 전체 기울기값(θtotal)이 가속도 센서에 의해 측정될 수 있으며, 차량의 전체 기울기 값은, [수학식 2]와 같이 뱅크각과 롤 각의 합이므로 [수학식 2]를 통해 뱅크각(θb)이 계산될 수 있다.
Figure 112016127289943-pat00002
<횡방향 가속도 산출 방법>
왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하거나, 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하는 경우, 롤오버 감지 장치는 [수학식 3]을 이용하여, 차량의 횡방향 가속도를 산출할 수 있다.
왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하거나 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하는 경우에, 롤오버 감지 장치는 [수학식 4]를 이용하여, 차량의 횡방향 가속도를 산출할 수 있다.
Figure 112016127289943-pat00003
Figure 112016127289943-pat00004
여기서, ay는 횡방향 가속도, Vx는 차량의 종방향 속도, r은 요 레이트를 나타낸다. 그리고
Figure 112016127289943-pat00005
는 차량의 회전에 따른 원심력에 의한 가속도를 나타내며,
Figure 112016127289943-pat00006
는 뱅크각, 즉 차량이 뱅크도로를 주행함에 따라 추가로 발생하는 횡방향 가속도를 나타낸다. 차량이 일반 평면 도로를 주행하는 경우,
Figure 112016127289943-pat00007
가 삭제된 수학식이 이용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하거나, 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하는 경우에는 원심력에 의한 가속도 방향과 뱅크각에 의한 가속도 방향이 동일하기 때문에, 원심력에 의한 횡방향 가속도에 뱅크각에 의한 가속도 성분이 가산되지만, 그렇지 않은 경우에는 뱅크각에 의한 가속도 성분이 감산된다.
<롤 오버 기준값 갱신 방법>
도 6은 차량이 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 오른쪽으로 선회하는 경우에 차량의 휠과 무게 중심에 작용하는 힘을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 차량이 선회하는 과정에서 지면과 외륜(620) 중앙부의 접촉면 사이의 모멘트(
Figure 112016127289943-pat00008
) 합은 [수학식 5]와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112016127289943-pat00009
여기서, M은 질량, Mg는 차량 무게, ay는 횡방향 가속도, Fzi,Fzo는 내/외측륜 수직방향 하중, Fyi,Fyo는 내/외측 횡방향 하중, Vx는 종방향 속도, h는 무게중심(630) 높이, t는 타이어 간 폭(tread)을 나타낸다.
차량의 횡방향 가속도가 증가하면 롤 모멘트에 의해 내륜(610)측에 걸리는 힘은 점점 감소하게 되고, 외륜(620)측으로 로드가 이동한다. 내륜(610)의 로드가 모두 외륜(620)으로 전달되는 시점에 도달하면, 차량이 롤 평면에서 더 이상 평형을 유지하지 못하기 때문에 롤오버가 발생하고, 따라서 그 시점에서의 횡방향 가속도값이 롤오버 기준값이 된다.
이러한 시점에서 내륜(610)측에 걸리는 수직방향 하중(Fzi)는 0이며, 이 때 [수학식 6]을 횡방향 가속도에 대해 정리하면, [수학식 7]과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112016127289943-pat00010
한편, 롤오버 기준값은 실시예에 따라서 미리 계산되어 고정된 값의 형태로 롤오버 판단부(440)로 제공될 수 있다. 이 때, 롤오버 기준값은 차량의 롤오버가 많이 발생하는 환경에서의 파라미터를 이용하여 미리 계산될 수 있다.
또는 롤오버 기준값은 실시간으로 갱신되는 값일 수 있다. 즉, 차량이 주행하고 있을 때, 롤오버 판단부(440)는 실시간으로 가변하는 롤 각, 뱅크각 및 거리값(h)을 이용하여 롤오버 기준값을 실시간으로 갱신할 수 있다.
또는 롤오버 판단부(440)는 차량의 주행 환경에 따라, 기 설정된 롤오버 기준값을 갱신하거나, 또는 실시간으로 갱신되는 롤오버 기준값의 갱신 주기를 조절할 수 있다.
예를 들어, 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값의 차이가 제1임계값 이하인 경우에는 차량의 횡방향 가속도가 조금만 변하면 롤오버가 발생할 수 있으므로, 롤오버 판단부(440)는 기 설정된 롤오버 기준값을 갱신하거나 롤오버 기준값의 갱신 주기를 짧게 조절할 수 있다.
또는 차량의 종방향 속도가 제2임계값 이상인 경우에는, 차량의 횡방향 가속도가 크기 때문에, 롤오버가 쉽게 발생할 수 있으므로, 롤오버 판단부(440)는 기 설정된 롤오버 기준값을 갱신하거나 롤오버 기준값의 갱신 주기를 짧게 조절할 수 있다.
한편, 다른 주행 환경, 즉 차량이 왼쪽으로 선회하거나 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 주행하는 경우에도 전술된 바와 같이 롤오버 기준값이 계산될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 롤오버 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 차량의 롤 오버 감지 방법은 차량의 ECU나 전술된 롤오버 감지 장치에서 수행될 수 있다. 도 7에서는 롤오버 감지 장치의 롤오버 감지 방법이 일실시예로서 설명된다.
본 발명에 따른 롤오버 감지 장치는 뱅크 도로를 주행하는 차량의 좌측 및 우측에 장착된 광학 센서로부터, 광학 센서 각각에서 뱅크 도로까지의 거리값을 수신(S710), 즉 입력받는다. 그리고, 입력된 거리값을 이용하여, 차량의 롤 각을 계산(S720)하며, 롤 각 및 뱅크 도로의 뱅크각을 이용하여, 차량의 횡방향 가속도값을 산출(S730)한다. 그리고 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 차량의 롤오버를 판단(S740)한다.
이 때, 광학 센서는 차량의 무게 중심으로부터 대칭적으로 위치하며, 단계 S720에서, 롤오버 감지 장치는 좌측 및 우측의 광학 센서의 거리값의 차이와, 상기 광학 센서 사이의 거리를 이용하여, 롤 각을 계산한다. 그리고 뱅크 각은 기울기 센서로부터 계산된 차량의 전체 기울기값에서, 롤 각을 차감하여 결정될 수 있다. 기울기 센서는 가속도 센서나 자이로 센서 등일 수 있다.
단계 S730에서, 롤오버 감지 장치는 차량의 종방향 속도, 요레이트, 뱅크각 및 롤 각을 이용하여 횡방향 속도를 계산할 수 있으며, 차량의 선회 방향 및 뱅크 도로의 기울기 방향에 따라, 뱅크각에 따른 가속도 성분을 가감하여 횡방향 가속도값을 산출한다. 보다 구체적으로 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하거나, 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 상기 차량이 왼쪽으로 선회하는 경우에는, 원심력에 의한 가속도 성분에 뱅크각에 따른 가속도 성분을 가산하며, 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하거나 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하는 경우에는, 가속도 성분을 감산할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 롤오버 감지 방법은 차량의 주행 환경에 따라, 기 설정된 상기 롤오버 기준값을 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 롤오버 감지 장치는 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값의 차이가 제1임계값 이하인 경우 또는 차량의 종방향 속도가 제2임계값 이상인 경우, 롤오버 기준값을 갱신할 수 있다. 롤오버 감지 장치는 광학 센서에서 측정된 거리값, 차량의 타이어 간 폭, 롤 각 및 뱅크각을 이용하여 롤오버 기준값을 갱신할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 롤오버 감지 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 차량의 롤오버 감지 방법은 차량의 ECU나 전술된 롤오버 감지 장치에서 수행될 수 있다. 도 8에서는 롤오버 감지 장치의 롤오버 감지 방법이 일실시예로서 설명된다.
본 발명에 따른 롤오버 감지 장치는 뱅크 도로를 주행하는 차량의 선회 방향 및 뱅크 도로의 기울기 방향을 판단한다. 일실시예로서 롤오버 감지 장치는 차량의 선회 방향이 오른쪽인지 판단(S801)하고, 아닐 경우 선회방향이 왼쪽인지 판단(S802)한다. 선회방향이 오른쪽일 경우, 왼쪽으로 기울어진 뱅크도로인지 판단(S803)하고, 아닐 경우 오른쪽으로 기울어진 뱅크도로인지 판단(S804)한다.
롤오버 판단 장치는 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하거나, 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하는 경우, 롤오버 기준값을 산출(S805)하고, 제1횡방향 가속도값을 산출(S806)한다. 롤오버 판단 장치는 차량의 센싱값을 이용하여 차량의 전체 기울기 값을 계산하하고, 차량의 종방향 속도, 요레이트값 및 상기 기울기값을 이용하여, 차량의 횡방향 가속도값을 산출할 수 있다.
일실시예로서, 롤오버 판단 장치는 [수학식 6]을 이용하여 롤오버 기준값을 산출하고, [수학식 3]을 이용하여 제1횡방향 가속도값을 산출할 수 있다.
롤오버 판단 장치는 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 차량의 롤오버를 판단하는데, 구체적으로 제1횡방향 가속도값이 롤오버 기준값보다 큰지 판단(S807)하며, 조건을 만족하는 경우 롤오버가 감지된 것으로 결정(S808)한다.
한편, 롤오버 판단 장치는 왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 왼쪽으로 선회하거나, 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 차량이 오른쪽으로 선회하는 경우, 롤오버 기준값을 산출(S809)하고, 제2횡방향 가속도값을 산출(S810)한다. 롤오버 판단 장치는 [수학식 6]을 이용하여 롤오버 기준값을 산출하고, [수학식 4]를 이용하여 제2횡방향 가속도값을 산출할 수 있다.
롤오버 판단 장치는 제2횡방향 가속도값이 롤오버 기준값보다 큰지 판단(S811)하며, 조건을 만족하는 경우 롤오버가 감지된 것으로 결정(S812)한다.
단계 S809 및 S811에서 판단 조건을 만족하지 않는 경우, 단계 S810로 돌아간다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 롤오버를 감지하는 차량의 블록도를 도시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 차량은 광학 센서(910), 각도 계산부(920), 가속도 산출부(930), 롤오버 판단부(940) 및 경고 출력부(950)를 포함한다.
광학 센서(910)는 차량의 좌측 및 우측에 장착되며, 장착 지점 각각으로부터 도로까지의 거리값을 생성한다. 광학 센서(910)는 일실시예로서, 차량의 하부의 좌측 에지 영역 및 우측 에지 영역에 장착되며, 차량의 무게 중심으로부터 대칭적으로 위치할 수 있다.
각도 계산부(920)는 생성된 거리값을 이용하여 차량의 롤 각을 계산한다. 그리고 차량의 무게 중심에 설치된 가속도 센서를 이용하여 차량의 전체 기울기값을 계산하고, 전체 기울기 값에서 롤 각을 차감하여 차량이 주행하는 뱅크 도로의 뱅크각을 산출할 수 있다.
가속도 산출부(930)는 롤 각을 이용하여, 차량의 횡방향 가속도값을 산출하며, 차량이 뱅크 도로를 주행하는 경우, 롤 각 및 뱅크 도로의 뱅크각을 이용하여 횡방향 가속도를 산출할 수 있다.
롤오버 판단부(940)는 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 차량의 롤오버를 판단하며, 경고 출력부(950)는 롤오버 판단부(940)의 판단 결과에 따라 롤오버에 대한 경고를 출력한다. 경고 출력부(950)는 소리, 빛, 진동 등으로 운전자에게 롤오버를 경고할 수 있다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 뱅크 도로를 주행하는 차량의 좌측 및 우측에 장착된 광학 센서로부터, 상기 광학 센서 각각에서 상기 뱅크 도로까지의 거리값을 입력받는 단계;
    상기 거리값을 이용하여, 상기 차량의 롤 각을 계산하는 단계;
    상기 차량의 종방향 속도, 요레이트값, 상기 롤 각 및 상기 뱅크 도로의 뱅크각을 이용하여, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계; 및
    상기 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 상기 차량의 롤오버를 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 광학 센서는, 상기 차량의 무게 중심으로부터 대칭적으로 위치하는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차량의 롤 각을 계산하는 단계는
    상기 좌측 및 우측의 광학 센서의 거리값의 차이와, 상기 광학 센서 사이의 거리를 이용하여, 상기 롤 각을 계산하는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 뱅크 각은
    기울기 센서로부터 계산된 상기 차량의 전체 기울기값에서, 상기 롤 각을 차감하여 결정되는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계는
    상기 차량의 선회 방향 및 상기 뱅크 도로의 기울기 방향에 따라, 상기 뱅크각에 따른 가속도 성분을 가감하여 상기 횡방향 가속도값을 산출하는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 차량의 주행 환경에 따라, 기 설정된 상기 롤오버 기준값을 갱신하거나 상기 롤오버 기준값의 갱신 주기를 조절하는 단계
    를 더 포함하는 차량의 롤오버 감지 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 롤오버 기준값을 갱신하는 단계는
    상기 횡방향 가속도값과 상기 롤오버 기준값의 차이가 제1임계값 이하인 경우 또는 상기 차량의 종방향 속도가 제2임계값 이상인 경우, 상기 롤오버 기준값을 갱신하는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 롤오버 기준값을 갱신하는 단계는
    상기 거리값, 상기 차량의 타이어 간 폭, 상기 롤 각 및 상기 뱅크각을 이용하여 상기 롤오버 기준값을 갱신하는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  9. 뱅크 도로를 주행하는 차량의 선회 방향 및 상기 뱅크 도로의 기울기 방향을 판단하는 단계;
    센싱값을 이용하여, 상기 차량의 전체 기울기 값을 계산하는 단계;
    상기 차량의 종방향 속도, 요레이트값 및 상기 전체 기울기값을 이용하여, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계;
    상기 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 상기 차량의 롤오버를 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 주행 환경에 따라, 기 설정된 상기 롤오버 기준값의 갱신 주기를 조절하는 단계를 포함하며,
    상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계는
    상기 차량의 선회 방향 및 상기 뱅크 도로의 기울기 방향에 따라, 상기 뱅크 도로의 뱅크각에 따른 원심력 성분을 가감하여 상기 횡방향 가속도값을 산출하는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 단계는
    왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 상기 차량이 오른쪽으로 선회하거나, 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 상기 차량이 왼쪽으로 선회하는 경우, 상기 원심력 성분을 가산하며,
    왼쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 상기 차량이 왼쪽으로 선회하거나 오른쪽으로 기울어진 뱅크 도로를 상기 차량이 오른쪽으로 선회하는 경우, 상기 원심력 성분을 감산하는
    차량의 롤오버 감지 방법.
  11. 롤오버를 감지하는 차량에 있어서,
    뱅크 도로를 주행하는 상기 차량의 좌측 및 우측에 장착되며, 장착 지점 각각으로부터 도로까지의 거리값을 생성하는 광학 센서;
    상기 거리값을 이용하여 상기 차량의 롤 각을 계산하는 각도 계산부;
    상기 차량의 종방향 속도, 요레이트값, 상기 롤 각 및 상기 뱅크 도로의 뱅크각을 이용하여, 상기 차량의 횡방향 가속도값을 산출하는 가속도 산출부;
    상기 횡방향 가속도값과 롤오버 기준값을 비교하여, 상기 차량의 롤오버를 판단하는 롤오버 판단부; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 롤오버에 대한 경고를 출력하는 경고 출력부를 포함하며,
    상기 광학 센서는, 상기 차량의 무게 중심으로부터 대칭적으로 위치하는,
    차량.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 광학 센서는
    상기 차량의 하부의 좌측 에지 영역 및 우측 에지 영역에 장착되며,
    차량.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 각도 계산부는
    상기 차량의 무게 중심에 설치된 가속도 센서를 이용하여 상기 차량의 전체 기울기값을 계산하고, 상기 전체 기울기 값에서 상기 롤 각을 차감하여 상기 뱅크각을 산출하는
    차량.
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