유가 상승 및 에너지 수요 증가, 그리고 이산화탄소 규제로 인해, 미래에는 개인용 도심 주행 전기 자동차가 이용될 것으로 예상된다. 바퀴 수의 변화와 다양한 조향 시스템을 적용하여, 개인용 도심 주행 전기자동차로서 사용될 대안적인 샤시 구조를 생각해 볼 수 있다. 이전에 수행된 연구에서, 모터가 장착되어 토크 분배가 가능한 두 개의 앞바퀴와, 조향각을 형성할 수 있는 하나의 뒷 바퀴를 가진 세 바퀴 자동차가 개인용 도심주행 자동차의 대안 구조로 제안되었다.
다른 조향 장치와 바퀴 수를 갖고 있기 때문에, 제안된 세 바퀴 자동차는 네 바퀴의 기존 구조의 자동차와 동적 특성이 다르다. 바퀴 수의 변화로 인해, 세 바퀴 자동차는 하중이동이 크고 차량 전복 안정성에 대하여 좋지 않다. 또한, 뒷 바퀴 조향 장치를 갖고 무게 중심의 위치가 다르기 때문에, 주행 경로와 횡방향 가속도, 그리고 차량이 바라보는 방향이 다르다. 운전자가 주행시 핸들링과 라이드 측면에서 다른 느낌을 받는다면, 매우 불편함을 느낄 것이다. 그러므로, 기존의 네 바퀴 자동차와 제안된 세 바퀴 자동차의 성능의 차이를 줄이는 제어가 필요하다. 운전자의 안전을 보장하는 전복 방지 제어 역시 수행되어야 한다. 본 연구의 목표는 이러한 문제점들에 대한 해결책을 제시하는 것이다.
본 연구는 두 부분으로 이루어진다. 첫번째로, 세 바퀴 자동차와 제안된 세바퀴 자동차의 동적 특성을 비교하는 것이다. 두번째는 조종 안정성과 전복 안정성에 대한 제어 연구가 되겠다.
조종 안정성 제어 연구는, 운전자가 같은 조향각과 구동 토크를 입력했을 때, 차량의 동적 특성 차이를 줄이는 것이다. 네 바퀴를 가진 기준 모델을 사용하여, 세 바퀴 자동차가 기준 모델의 움직임을 따라가게 제어가 수행된다. 그러나, 제안된 세 바퀴 자동차는 후륜 조향 장치를 갖고 있으므로, 사이드 슬립 앵글과 횡 방향 가속도가 같을 수 없다. 그러므로, 조종 안정성 제어에서는 기준 모델의 주행 경로, 종방향 속도, 요 율을 쫓아가는 것을 목표로 한다. 운전자의 안전을 보장하는 차량 전복 안정성 제어에서는, 차량 전복을 수치적으로 나타내는 롤오버 인덱스(Rollover Index, RI)를 사용한다. 그러나, RI는 네 바퀴 자동차를 위한 지표이므로 세 바퀴 자동차에 맞게 개선되어야 한다. 개선된 RI를 이용하여 전복 방지 제어를 수행한다.
It is expected that personal urban electric vehicles will be used in the future because of regulations on carbon dioxide emission, rising energy demands and high oil price. With change of a number of wheels and various steering systems, alternative chassis structures can be used for the personal urban electric vehicle. In previous research, the three-wheeled vehicle with two motorized front wheel for torque distribution and steer-able single rear wheel was suggested for the alternative chassis structure of the personal urban electric vehicle,
Proposed three-wheeled vehicle has different dynamic characteristics from four-wheeled conventional vehicle, due to different steering system and the number of wheels. Because the number of wheels is changed, three-wheeled vehicle has larger load transfer and worse rollover stability. Also, the vehicle path, lateral ac-celeration, and vehicle attitude are different, because of rear wheel steering and different position of mass center. If a driver feels the differences in handling and ride during the driving, the driver may feel uncomfort-able. Therefore, it is necessary to control to reduce the differences of car performance between conventional four-wheeled vehicle and the three-wheeled vehicle. Rollover stability control which guarantees driver`s safety should be conducted in three-wheeled vehicle because of its structural limitation in preventing rollover passively. The goal of this research is to suggest solutions for these problems.
This study consists of two parts. First part is comparison of vehicle dynamic characteristics between conventional vehicle and proposed three-wheeled vehicle. Second part is research of control for handling and rollover stability.
The handling control is to reduce differences of dynamic characteristics of vehicle, when driver inputs same steering angle and diving torque. Using reference model with four-wheeled conventional configuration, three-wheeled vehicle is controlled to follow the motion of the reference model. However, since proposed three-wheeled vehicle has rear wheel steering system, side slip angle or lateral velocity cannot be same as that of conventional vehicle. Therefore, the goal of handling control is to make three-wheeled vehicle follow vehicle path, longitudinal velocity, and yaw rate of reference model. For rollover stability control, guarantee-ing driver`s safety, Rollover Index(RI) that indicates an impending rollover is used. However, RI for four-wheeled vehicle should be modified to apply to three-wheeled vehicle. After modification of RI, it is used for rollover prevention control of three-wheeled vehicle.