This paper proposes a new vehicle model to analyze vehicle transient dynamics, and proposes a method of estimating vehicle parameters including CG height. Vehicle CG height changes due to change of vehicle mass. In case of buses and heavy duty trucks, CG height has large variation due to large change of mass and thus should be estimated in real time. CG height has dominant effect on vehicle dynamic behavior. Higher CG height results vehicle to rollover easier, and also determines load transfer. In addition, CG height is used in various vehicle state observers, and are used in vehicle controls such as rollover prevention control and active steering control. Such vehicle control performances are directly related to driver and passenger safety, thus requires accurate CG height estimation. In previous studies, steady state scenarios were assumed to ignore the effect of roll or pitch moment of inertia, but these steady state conditions are difficult to achieve in reality. In order to overcome previously mentioned issues, free decay response which is generated when vehicle stops, is used to estimate CG height. In order to do so, vehicle transient dynamics was modeled, and ITD(Ibrahim time domain) method was used with only acceleration sensors to make it suitable for vehicle application. The proposed vehicle model and estimation algorithm was verified through simulation and experiment.
본 논문은 차량의 종방향 과도 역학 모델링을 통해 새로운 차량 모델을 제안하였으며, 이를 통해 차량의 무게중심 높이를 비롯한 다양한 차량 파라미터를 추정하는 방법을 제안한다. 차량 무게중심 높이는 차량의 질량 변화에 의해 변하는 파라미터이다. 특히 버스와 화물 차량의 경우 질량 변화가 크기 때문에 무게중심 높이도 크게 변하게 되며, 따라서 실시간으로 무게중심 높이를 추정할 필요가 있다. 무게중심 높이는 차량의 동적 거동에 큰 영향을 끼친다. 무게중심 높이가 높을수록 롤오버가 발생하기 쉬우며, 타이어의 수직하중 변화에도 관여한다. 또한, 무게중심 높이는 다양한 차량 상태 추정기에 사용되며, 롤오버 방지 제어와 스티어링 제어와 같은 차량 제어에 사용된다. 이러한 종방향과 횡방향 거동 제어 성능은 탑승자의 안전과 직결되기 때문에 정확한 무게중심 높이 추정을 필요로 한다. 기존의 연구들의 경우, 정상 상태를 가정하고 롤 또는 피치 관성 모멘트의 영향을 무시하였으나, 실제 주행 상황에서는 이러한 정상 상태 조건을 만족시키기 어렵다. 이러한 문제를 해결하고자, 본 논문에서는 차량이 정차할 때 발생하는 감쇠 자유진동을 통해 무게중심 높이를 추정하였다. 이를 위해 차량의 과도 역학을 모델링하였으며, 이후 ITD(Ibrahim time domain) 방법을 통해 가속도 신호만을 사용하여 실차 적용을 용이하게 하였다. 제안한 차량 모델과 추정 방법은 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증하였다.
