The purpose of this study is to estimate the vehicle parameters for rollover control, present an integrated rollover index and rollover control scheme to mitigate the vehicle rollover. Vehicle mass is considered to be a constant parameter for other vehicle safety controls, but it changes according to the number of the passengers or the load weight the vehicle carries. The roll inertia and C.G. height are also variable parameters according to the vehicle mass or the other factors. A rollover index which indicates an impending rollover possibility is developed from an energy index and a phase plane index using the model prediction of the vehicle states. The integrated rollover index takes the advantages of the energy method and the phase plane method for the early but accurate control. The tire force estimators calculate the present vertical, longitudinal and lateral tire forces to determine the maximum available tire force using the tire friction circle to prevent the excessive braking forces. The rollover control scheme is designed to use differential braking forces considering the vehicle side slip angle, yaw rate, roll rate and roll angle. The proposed rollover control algorithm is evaluated via simulation using CarSim and Simulink and via experimentation using a test vehicle. Simulation and experiment results demonstrate the proposed algorithm detects and controls the vehicle rollover efficiently with significantly reduced false activation of the brake.
현대 시대에 차량안전 기술은 매우 중요한 과제로 대두되고 있다. 이로 인해 ESC (Electronic Stability Control), RSC (Rollover Stability Control), AFS (Active Front Steering), and CDC (Continuous Damping Control) 등 다양한 차량안전 기술 시스템이 개발되어 치명적인 사고를 예방하는데 도움을 주고 있다. 이중에서 차량 전복은 치사율이 매우 높은 사고로 SUV와 같이 차량의 무게중심이 높은 차량에서 많이 일어나고 있다.
본 논문에서는 차량 전복사고 제어를 위하여 먼저 차량의 parameter를 추정하는 알고리즘을 제안하였다. 차량의 질량,롤 관성모멘트, 무게중심과 같은 paramter는 탑승자나 짐의 무게에 따라 변할 수 있기 때문에 추정할 수 있는 알고리즘이 필요하다. 그리고 차량의 전복을 미리 감지 할 수 있도록 차량의 상태를 예측하는 기법을 사용하였다. 차량의 예측된 상태를 이용하여 여러 전복 상황에 정확하고 미리 제어할 수 있도록 통합 rollover index를 개발하였다. 본 논문에서 개발된 통합 rollover index는 기존에 개발되었던 에너지를 이용한 방법이나 차량의 롤 상태를 이용한 방법에 비하여 여러 가지 상황에서 차량의 전복을 정확하고 미리 감지 하는 결과를 보여주었다.
또한 차량의 각 바퀴 타이어 힘을 추정하는 알고리즘을 개발하여 각 바퀴에서 낼 수 있는 최대 타이어 힘을 예측하여 차량의 전복을 제어 할 때 과도한 제어가 일어나지 않도록 하였다. 마지막으로 차량전복 방지 제어기는 계산된 최대 타이어 힘을 예측하여 최소의 힘으로 차량의 전복을 방지 할 수 있도록 하였다.
본 논문에서 개발된 알고리즘은 Carsim과 Simulink를 이용한 시뮬레이션과 실차를 이용한 실험을 이용하여 검증하였다. 개발된 차량 전복 알고리즘은 ESC 알고리즘과 통합되어 차량의 통합 안전 제어시스템 개발에 사용될 수 있을 것으로 예상된다.
