KR20070081195A - 차량의 롤오버 감지장치 및 그 감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 롤오버 감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 ESP센서를 이용하여 롤각과 롤레이트를 추정하여 차량의 전복여부(rollover)를 판단하는 차량의 롤오버 감지장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량의 롤오버 감지장치는 차량의 횡가속도를 측정하는 횡가속도 센서와; 상기 측정된 횡가속도값을 이용하여 롤각과 롤레이트를 추정하는 추정부와; 상기 추정된 롤각과 롤레이트와 기준치를 비교하여 차량의 전복상황을 판단하는 롤오버 판단부를 포함한다.

Description

차량의 롤오버 감지장치 및 그 감지방법{Rollover Sensing Apparatus of Automobile and its Sensing Method}

도 1은 본 발명에 따른 차량의 롤오버 감지장치의 제어블록도.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 롤오버를 감지하기 위한 롤오버 운동모델을 나타내는 그림.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 특성에 따른 차량의 전복상황판단을 위한 기준을 나타내는 도표.

도 4는 본 발명에 따른 차량의 전복상황 감지방법을 나타내는 제어흐름도.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 횡가속도 센서 12 : ECU(Electronic Control Unit)

14 : 브레이크 엑츄에이터 16 : 엔진출력 엑츄에이터

본 발명은 차량의 롤오버 감지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 ESP센서를 이용하여 롤각과 롤레이트를 추정하여 차량의 전복여부(rollover)를 판단하는 차량의 롤오버 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 안전성을 향상시키기 위해 미끄러운 노면에서의 슬립에 의한 브레이크의 잠김을 방지하고 제동 중 운전자에 의한 조향이 가능하도록 하는 ABS(Anti-lock Brake System)가 마련된다. 또한, 미끄러운 노면에서 차량이 출발하거나 급발진시 차량의 스립을 방지하기 위한 TCS(Traction Control System)가 설치되는 것이 일반적이다. 더 나아가 최근에는 차량의 자세를 안정적으로 제어하기 위한 ESP(Electronic Stability Program : 차량 안정성 시스템)가 차량에 설치되는 것이 보통이다.

이러한 차량의 안전성을 향상시키는 장치의 작동을 위해서는 많은 센서들이 차량에 마련된다. 각 차륜의 속도를 감지하는 휠스피드 센서, 조향각을 체크하는 조향각 센서, 차량이 횡 방향의 가속도를 감지하는 횡가속도 센서 등 다양한 센서가 마련된다.

최근 SUV차량의 증가로 차량의 전복(rollover)사고에 대한 관심이 높아지고 있는 것이 현실이다. 이는 SUV차량이 차폭에 비해 차고가 높아 차량의 무게중심이 노면으로부터 다른 차량에 비해 높기 때문이다. 차량의 전복에 의한 사고는 전체 사고에서 차지하는 비중은 낮지만 사망자의 비율은 매우 높아 치명적인 인명사고를 일으키는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유 때문에 각국의 전복사고를 방지할 수 있는 방법에 대해 많은 관심을 갖고 있고 그에 대한 안전기준도 높아지는 것이 현실이다.

차량의 전복(rollover)가능성을 미리 감지하여 차량의 ESP 등과 연계하여 차량의 엔진출력 또는 각 차륜의 제동력을 제어하여 차량의 rollover를 방지하는 것 이 매우 중요하게 되었다.

종래에는 이러한 rollover의 감지를 위해 roll-rate 센서를 별도로 장착하여 차량의 거동을 판단함으로서 차량의 전복상황을 예측하고 ESP시스템을 통해 제어하는 방법을 사용하고 있었다. 그러나 이러한 종래의 제어방법은 센서의 설치를 위해 추가적인 비용의 투입이 필요하고 제조공정상의 번거로움과 차량의 내부구성이 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량에 이미 장착된 ESP센서를 이용하여 차량의 전복상황의 판단을 위한 롤각(roll angle)과 롤레이트(roll rate)를 추정하여 차량의 rollover여부를 판단하는 차량의 롤오버감치장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 롤오버 감지장치는 차량의 횡가속도를 측정하는 횡가속도 센서와; 상기 측정된 횡가속도값을 이용하여 롤각과 롤레이트를 추정하는 추정부와; 상기 추정된 롤각과 롤레이트와 기준치를 비교하여 차량의 전복상황을 판단하는 롤오버 판단부를 포함한다.

또한, 상기 롤오버 판단부는 상기 차량의 전복상황을 차량이 전복되기 전까지를 복수의 전복상황단계로 나누고 각 단계에 대응하는 복수의 기준치를 마련하여 상기 차량의 전복상황을 상기 각 단계의 기준치를 이용하여 차량의 전복상황을 판 단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 각 차륜의 제동력과 차량의 엔진출력을 조절하여 차량의 자세를 제어하는 제어부에 전달하여 상기 각 단계에 대응하여 차량의 자세를 제어하도록 상기 롤오버 판단부의 판단결과를 상기 제어부에 전달하는 전달수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 롤오버 감지방법은 차량의 횡가속도를 측정하는 단계; 상기 측정된 차량의 횡가속도를 이용하여 차량의 롤각과 롤레이트를 추정하는 단계; 상기 추정된 롤각과 롤레이트를 이용하여 차량의 전복상황을 판단하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 차량의 전복상황을 판단하는 단계에서 상기 차량의 전복상황을 차량이 전복되기 전까지를 복수의 전복상황단계로 나누고 각 단계에 대응하는 복수의 기준치를 마련하여 상기 차량의 전복상황을 상기 각 단계의 기준치를 이용하여 차량의 전복상황을 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량의 각 차륜의 제동력과 차량의 엔진출력을 조절하여 차량의 자세를 제어하는 제어부에 전달하여 상기 각 단계에 대응하여 차량의 자세를 제어하도록 상기 롤오버 판단부의 판단결과를 상기 제어부에 전달하는 전달단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 롤오버 감지장치의 제어블록도이다. ESP가 장 착된 차량에는 조향각센서, 휠 스피드센서, 요레이트 센서 등 많은 센서들이 마련된다. 본 발명에 따른 롤오버의 진단을 위해서는 횡가속도센서는 차량의 횡가속도를 측정하여 제어부(ECU : Electronic Control Unit)로 입력한다. 이렇게 입력된 횡가속도값은 차량의 롤각과 롤레이트를 추정하는데 이용된다. 차량의 롤각과 롤레이트가 추정되면 이를 이용하여 차량의 전복상황을 추정하게 된다. 차량의 전복상황으로 판정되기 위해서는 롤각이 양수이고 이 롤각이 증가상태에 있어야 한다. 즉 롤각과 롤레이트가 모두 양수인 상태에 있는 경우 시간에 따라 롤각이 증가하게 되어 차량이 전복에 이를 수 있게 된다. 이렇게 차량의 전복이 예측되면 제어부(ECU)는 각 차륜의 제동력을 조절하거나 엔진의 출력을 조절하여 차량의 자세를 제어한다. 즉 롤각이 증가하면 그 롤각이 감소하는 방향으로 차량의 자세를 제어하여 전복상황을 미연에 방지하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 롤오버를 감지하기 위한 롤오버 운동모델을 나타내는 그림이다. 차량의 횡가속도(

)를 측정하여 좌측으로 차량이 쏠리는 경우

만큼의 롤각을 형성하게 된다. 이 롤각은 차량의 저면의 중심(A)를 기준으로 측정되는 값으로 차량의 역학관계에 대해서는 차량의 무게중심(B)을 기준으로 계산된다. 도 2에는 차량의 무게중심에는 차량에 작용하는 중력과 차량의 횡가속도에 의한 힘이 작용하고 있는 것이 표시되어 있다. 이러한 역학관계는 적절한 모델링을 통해 미분방정식으로 표시될 수 있다. 이러한 미분방적식을 이용하여 횡가속도로부터 롤각과 롤레이트를 추정할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 특성에 따른 차량의 전복상황판단을 위한 기 준을 나타내는 도표이다. SUV차량의 경우 차량의 무게중심이 노면으로부터 높게 형성되어 있고 승용차의 경우 그 무게중심이 SUV차량보다 낮은 위치에 형성된다. 이렇게 SUV차량이 승용차보다 무게중심이 높게 형성되어 있어 전복의 위험성이 큰것은 앞서 언급한 바와 같다. 다만 전복은 차량이 약간 기울어진 상태에서부터 한쪽 부분의 바퀴가 노면에서 떨어지기 직전의 상태를 거쳐 전복직전의 상황까지 여러 단계를 거쳐 일어나게 된다. 따라서 각 단계에 대응하여 적절하게 차량을 제어하는 것이 필요하고 각 단계의 특성에 따라 그 기준치도 달라질 것이다. 즉 전복이 일어나기 직전의 차량의 제어와 차량이 약간 기울어진 정도에서의 차량의 제어는 다를 것이고 그러한 상황을 판단하는 기준치도 다를 것이므로 전복 직전까지를 복수의 단계로 나누고 각 단계에 대응하는 기준치를 마련하여 각 상황에 맞게 차량의 자세를 제어하는 것이 더욱 바람직 할 것이다. 즉 Layer1은 차량의 전복가능성이 가장 큰 경우로서 엔진 및 브레이크 제어를 가장 극대화하여 차량을 안정화할 수 있도록 ESP제어를 하게 된다. Layer2는 전복상황의 진입부로서 엔진제어를 통해 차량의 속도를 저감하고 기본적인 브레이크 제어량을 증대시키는 영역이다. Layer3은 Layer1과 Layer2에서 발생된 제어량을 차량의 안정영역까지 유지하기 위한 완충영역이다.

이러한 Layer1, 2, 3은 각 전복상황단계의 특성에 따라 적절한 기준치가 마련되며 원점에서 멀어질수록 차량이 전복되기 쉬운 상태이다.

도 4는 본 발명에 따른 차량의 전복상황 감지방법을 나타내는 제어흐름도이다. 우선 차량에 마련된 횡가속도센서로부터 차량의 횡가속도를 측정하여 제어부(ECU)로 입력한다.(S410단계) 제어부(ECU)는 입력된 횡가속도를 입력으로하 여 차량의 롤운동모델로부터 얻은 미분방정식을 계산하여 차량의 롤각과 롤레이트를 추정하게 된다.(S420단계) 제어부(ECU)는 추정된 롤각과 롤레이트를 기준치와 비교하여 차량의 전복상황을 판단하게 된다. 차량의 전복상황의 판단은 앞서 언급한 바와 같이 복수의 단계로 나누어 판단하는 것이 바람직할 것이다.(S430단계) 차량의 전복상황이 감지되면 각 전복단계에 따라 각 차륜의 제동력과 엔진출력을 조절하여 차량의 자세를 제어하게 된다. 이 단계의 차량의 자세제어는 S430단계에서 복수의 단계 중에서 판단된 각 단계에 대응하는 자세제어를 수행하는 것이 바람직할 것이다.(S440, S450단계)

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 별도의 롤오버를 판단하는 센서를 마련함 없이 기존의 센서를 이용하여 차량의 롤오버를 판단하고 그에 따라 적절한 제어를 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 차량의 전복상황을 복수의 단계로 나누고 각 단계에 맞는 적절한 제어를 함으로써 차량의 현 상태에 가장 적당한 제어를 하여 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 차량의 횡가속도를 측정하는 횡가속도 센서와;

   상기 측정된 횡가속도값을 이용하여 롤각과 롤레이트를 추정하는 추정부와;

   상기 추정된 롤각과 롤레이트와 기준치를 비교하여 차량의 전복상황을 판단하는 롤오버 판단부를 포함하는 차량의 롤오버 감지장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 롤오버 판단부는 상기 차량의 전복상황을 차량이 전복되기 전까지를 복수의 전복상황단계로 나누고 각 단계에 대응하는 복수의 기준치를 마련하여 상기 차량의 전복상황을 상기 각 단계의 기준치를 이용하여 차량의 전복상황을 판단하는 것이 특징인 차량의 롤오버 감지장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 차량의 각 차륜의 제동력과 차량의 엔진출력을 조절하여 차량의 자세를 제어하는 제어부에 전달하여 상기 각 단계에 대응하여 차량의 자세를 제어하도록 상기 롤오버 판단부의 판단결과를 상기 제어부에 전달하는 전달수단을 더 포함하는 것이 특징인 차량의 롤오버 감지장치.
4. 차량의 횡가속도를 측정하는 단계;

   상기 측정된 차량의 횡가속도를 이용하여 차량의 롤각과 롤레이트를 추정하는 단계;

   상기 추정된 롤각과 롤레이트를 이용하여 차량의 전복상황을 판단하는 단계를 포함하는 차량의 롤오버 감지방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 차량의 전복상황을 판단하는 단계에서 상기 차량의 전복상황을 차량이 전복되기 전까지를 복수의 전복상황단계로 나누고 각 단계에 대응하는 복수의 기준치를 마련하여 상기 차량의 전복상황을 상기 각 단계의 기준치를 이용하여 차량의 전복상황을 판단하는 것이 특징인 차량의 롤오버 감지방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 차량의 각 차륜의 제동력과 차량의 엔진출력을 조절하여 차량의 자세를 제어하는 제어부에 전달하여 상기 각 단계에 대응하여 차량의 자세를 제어하도록 상기 롤오버 판단부의 판단결과를 상기 제어부에 전달하는 전달단계를 더 포함하는 것이 특징인 차량의 롤오버 감지방법.

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