KR100534297B1

KR100534297B1 - 차량의 롤오버 방지방법

Info

Publication number: KR100534297B1
Application number: KR10-2003-0027152A
Authority: KR
Inventors: 조현종
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-04-29
Filing date: 2003-04-29
Publication date: 2005-12-08
Also published as: KR20040093280A

Abstract

본 발명은 차량의 롤오버 방지방법에 관한 것으로서, 주행중인 차량이 선회할 때 전복되는 것을 방지하기 위한 것으로 차량의 차체길이방향 및 차축방향 가속도와 차량의 롤링/피칭/요잉에 대한 각속도와 조향각 및 차량속도를 검출하여 차량의 동적상태를 파악하는 검출단계;와 상기 검출단계에서 제공된 값을 제어부에서 제공받아 비교기에 내장된 설정값과 비교 연산하는 연산단계; 및 상기 연산단계에 의하여 차량에 전복위험이 있는 것으로 판단되면 차량의 네바퀴를 브레이크제어장치에 의하여 각각 독립적으로 제어하는 브레이크제어단계;를 포함하는 차량의 롤오버 방지방법에 있어서, 상기 검출단계에는 상기 브레이크제어단계에서 각 타이어를 보다 정확하게 독립 제어할 수 있도록 차량의 휠하우징부나 펜더부에 각각의 타이어를 식별할 수 있는 이니시에이터와 타이어의 공기주입 밸브 쪽에 설치된 타이어온도압력 센서로부터 각각의 타이어의 온도와 압력을 각각 검출하고 이를 무선주파수(RF)를 통해 출력하는 타이어상태검출단계가 포함되고, 상기 연산단계에는 상기 타이어상태검출단계에 의하여 제공된 각 타이어의 온도와 압력변화에 대한 값을 비교기에 내장된 설정값과 비교 연산하여 현재의 온도와 압력이 직진로 주행때보다 상대적으로 더 크게 증가한 타이어를 선회에 대한 외측 타이어로 판단하는 단계가 포함된다.

Description

차량의 롤오버 방지방법{Method of preventing vehicle roll over}

본 발명은 차량의 롤오버 방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에서 차량의 가속도와 각속도, 조향각 및 차량속도를 기본적으로 검출하고, 여기에 차량의 이상거동을 직접적으로 파악할 수 있는 타이어의 온도와 압력을 추가로 더 검출하여 차량이 선회할 때 4개의 바퀴를 각각 독립적으로 제어함으로써 차량 전복에 대한 신뢰성을 높이는 차량의 롤오버 방지방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량이 급선회를 하게 되면 관성법칙에 의하여 차량의 무게중심이 원심력이 작용하는 방향으로 이동하게 되는 바, 이에 의하여 선회방향에 대한 차량의 내측 바퀴가 지면으로부터 이탈되어 차량이 전복되는 사고가 발생하는데, 이러한 차량의 전복을 롤오버(roll over)라고 한다.

차량의 롤오버는 탑승자에게 매우 심각한 상해를 입히기 때문에 차량에 롤오버가 일어나는 것을 최대한 억제해야 하는데, 종래에는 도1에 나타낸 방법에 의하여 차량이 전복되는 것을 방지한다.

도1을 참조하여 종래의 차량 롤오버 방지방법을 설명하면 다음과 같다

차량이 선회를 하게 되면 차량의 속도나 조향각에 따라 차체의 무게중심이 이동되는 정도가 변화하게 되고, 이러한 차체의 무게중심 이동에 의하여 차량의 가속도와, 각속도가 상대적으로 변화하게 된다.

따라서, 주행중인 차량의 현재 거동상태를 정확하게 검출하기만 하면 브레이크 제어장치를 통하여 4개의 바퀴를 제어함으로써 차량의 전복되는 것을 막을 수 있다.

이를 실현하기 위한 롤오버 방지방법으로, 종래에는 주행중인 차량에서 차량의 차체길이방향의 가속도를 검출하는 센서(1)와, 차량의 차축방향의 가속도를 검출하는 센서(2)를 통하여 차량의 가속도 변이를 파악하고, 차량이 차량의 X축(차량의 길이방향), Y축(차량의 차축방향), Z축(차량의 높이방향)을 중심으로 회전하려고 하는 운동상태인 롤링(rolling), 피칭(pitching), 요잉(yawing)에 대한 각속도를 검축하는 롤링센서(3), 피칭센서(4), 요잉센서(5)를 통하여 차량의 각속도를 파악하며, 이때 차량의 조향각 및 차속을 검출하는 조향각센서(6) 및 차속센서(7)를 통하여 주행중인 차량의 현재 상태를 종합적으로 판정하여 차륜의 제동력을 제어한다.

이렇게 검출된 차량의 가속도, 각속도, 조향각 및 차속 등의 데이터 값을 제어부(20)에 설정된 비교값과 비교연산을 하여, 제어부(20)에서 차량이 전복될 것으로 판단되면 상기 제어부(20)는 브레이크제어장치(30)에 제어신호를 보내서 차량의 4개의 바퀴(40)를 제어하게 된다.

이와 같이 차량이 선회할 때 바퀴의 제동력을 제어하게 되면 바퀴에 발생하는 코너링포스가 줄어들어 차량이 전복되는 것을 막을 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 방법은 차량이 선회할 때 지면으로부터 직접적인 영향을 받는 타이어에 대한 정보는 누락되어 있어서 실제로 4개의 바퀴를 각각 독립적으로 제어하는 것이 불가능하다.

즉, 제어부가 차량의 롤오버 정도를 파악하는데 제일 중요한 타이어상태에 대한 정보가 누락되어 있어서 브레이크 제어장치의 제어에 대한 신뢰성이 높지 않다는 문제점과, 상기한 바와 같은 센서에 의하여 차량의 롤오버를 판정한 다음 브레이크 제어장치를 작동하면 4개의 바퀴가 동시에 제어됨으로써 차량이 지면에서 미끄러져 급격하게 회전될 우려가 있어 매우 위험하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 차량 롤오버 판정에 대한 신뢰도를 높이기 위하여 지면과 직접 접촉되는 타이어의 상태를 파악함으로써 선회시에 상태변화를 일으키는 타이어를 독립적으로 제어하여 차량이 전복되는 것을 방지함과 동시에 안전사고를 예방하고 차량의 롤오버 판정에 대한 신뢰도를 높이는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주행중인 차량이 선회할 때 전복되는 것을 방지하기 위한 것으로 차량의 차체길이방향 및 차축방향 가속도와 차량의 롤링/피칭/요잉에 대한 각속도와 조향각 및 차량속도를 검출하여 차량의 동적상태를 파악하는 검출단계;와 상기 검출단계에서 제공된 값을 제어부에서 제공받아 비교기에 내장된 설정값과 비교 연산하는 연산단계; 및 상기 연산단계에 의하여 차량에 전복위험이 있는 것으로 판단되면 차량의 네바퀴를 브레이크제어장치에 의하여 각각 독립적으로 제어하는 브레이크제어단계;를 포함하는 차량의 롤오버 방지방법에 있어서, 상기 검출단계에는 상기 브레이크제어단계에서 각 타이어를 보다 정확하게 독립 제어할 수 있도록 차량의 휠하우징부나 펜더부에 각각의 타이어를 식별할 수 있는 이니시에이터와 타이어의 공기주입 밸브 쪽에 설치된 타이어온도압력 센서로부터 각각의 타이어의 온도와 압력을 각각 검출하고 이를 무선주파수(RF)를 통해 출력하는 타이어상태검출단계가 포함되고, 상기 연산단계에는 상기 타이어상태검출단계에 의하여 제공된 각 타이어의 온도와 압력변화에 대한 값을 비교기에 내장된 설정값과 비교 연산하여 현재의 온도와 압력이 직진로 주행때보다 상대적으로 더 크게 증가한 타이어를 선회에 대한 외측 타이어로 판단하는 단계가 포함된다.

도2는 본 발명의 롤오버 방지방법에 따른 블록 구성도이고, 도3은 본 발명의 타이어상태 검출을 나타내기 위한 개략도이다.

본 발명은 종래기술에서 설명한 바와 같은 차량의 2방향에 대한 가속도(1,2)와 차량의 3방향에 대한 각속도(3,4,5) 및 조향각(6), 차속신호(7) 이외에도 차량의 롤오버 판정에 중요한 인자로 작용하고 있는 타이어의 상태를 직접적으로 검출함으로써 차량 롤오버 판정에 따른 신뢰도를 높이고, 이에 따라 4개의 바퀴(40)를 각각 독립적으로 제어하고자 한다.

타이어의 상태, 즉, 타이어의 온도와 압력을 직접 검출하는 것이 차량 롤오버 판정에 중요한 영향을 미치는 이유는 다음과 같다.

차량이 선회할 때 차량에는 관성법칙에 의하여 원심력이 작용하게 되는 바, 이 원심력에 의한 차량의 무게중심 이동으로 인하여 선회방향에 대한 차량의 내측 타이어는 지면에서 뜨려고 하는 성질을 갖게 되며, 평지를 주행할 때에 비하여 압력이 급격히 저하된다.

반면에, 선회방향에 대한 차량의 외측 타이어는 차량의 무게 중심이 더 가해져 평지를 주행할 때에 비하여 타이어 압력이 급격하게 증가되고, 이 압력 증가에 의하여 내부 온도 또한 상대적으로 증가하게 되는 양상을 보인다.

이와 같이, 타이어는 지면과 직접 접촉하여 선회시에 내부의 온도 및 압력이 변화한다. 따라서, 타이어의 온도 및 압력을 검출하게 되면 타이어에 가해지는 부하의 정도를 판단할 수 있어서, 차량의 롤오버 상태를 보다 정밀하게 판정할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 차량의 롤오버 방지방법을 설명한다.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명은 차량의 차체길이방향 가속도(1), 차축방향 가속도(2), 롤링 각속도(3), 피칭 각속도(4), 요잉 각속도(5), 조향각(6) 및 차속신호(7) 이외에도 4개의 타이어 온도와 압력을 각각 검출할 수 있는 타이어온도압력 센서(10)와, 상기 4개의 타이어의 위치를 식별할 수 있는 이니시에이터(11)로부터 출력되는 신호가 더 제공된다.

상기 타이어온도압력 센서(10)는 도3에 나타낸 바와 같이 타이어(40)의 공기주입 밸브 쪽에 설치되어 타이어 내부의 온도와 압력을 검출하며, 그 검출값을 제어부(20)로 전달하게 되는데, 이때 상기 타이어온도압력 센서(10)의 검출값은 무선주파수(RF, radio frequency)로 상기 제어부(20)에 송신된다.

상기 제어부(20)는 상술한 바와 같은 2방향 가속도(1,2), 3방향 각속도(3,4,5), 조향각(6) 및 차속(7)에 대한 정보 뿐만 아니라 타이어(40) 상태에 대한 정보를 전달받아 비교기에 내장된 설정값과 비교 연산하게 된다.

여기서, 상기 제어부(20)는 상기 타이어온도압력 센서(10)로부터 4개 타이어(40)의 상태에 대한 정보를 입력받게 되지만, 그 자체만으로는 현재 어느 타어어의 온도와 압력이 높고 낮은지를 판별할 수 없다.

따라서, 제공받은 4개 각각의 타이어(40)의 온도와 압력을 식별하기 위하여 각각의 타이어가 위치된 곳 근처에는 이니시에이터(11)가 설치된다. 상기 이니시에이터(11)는 타이어(40)가 위치되는 휠하우징부나 차량의 펜더부에 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 제어부(20)는 상기 타이어온도압력 센서(10)에 의하여 차량의 롤오버 판정에 대한 신뢰도를 높일 수 있고 상기 이니시에이터(11)에 의하여 상태변화가 크게 일어나는 타이어(40)의 제동력을 보다 정확하게 독립적으로 제어할 수 있는 것이다.

이와 같이, 상기 타이어온도압력 센서(10)와 이니시에이터(11)로부터 추가정보를 제공받은 제어부(20)는 브레이크 제어장치(30)를 제어함에 있어 현재 온도와 압력이 직진로 주행때보다 상대적으로 크게 증가한 타이어를 선회에 대한 외측 타이어로 판정하고 그 타이어의 제동력을 증가시켜 타이어와 지면 사이에 발생되는 코너링포스를 낮춤으로써 차량이 전복되는 것을 방지하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 롤오버 방지방법에 의하면, 차량의 롤오버를 판정하는데 가장 중요한 인자가 되는 타이어의 온도와 압력을 추가로 검출하여 제어부가 차량의 롤오버를 판정하는데 따른 신뢰도를 높이고 차량이 선회할 때 선회방향에 대한 외측 바퀴를 독립적으로 제어하여 차량이 전복되는 것을 방지함은 물론 차량의 미끄러짐에 따른 안전사고를 예방하는데 있다.

도1은 종래 차량의 롤오버 방지방법에 따른 블록 구성도,

도2는 본 발명의 롤오버 방지방법에 따른 블록 구성도,

도3은 본 발명의 타이어상태 검출을 나타내기 위한 개략도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 차체길이방향 가속도 센서 2 : 차축방향 가속도 센서

3 : 롤링 각속도 센서 4 : 피칭 각속도 센서

5 : 요잉 각속도 센서 6 : 조향각 센서

7 : 차속 센서 10 : 타이어온도압력 센서

11 : 이니시에이터 20 : 제어부

30 : 브레이크 제어장치 40 : 타이어

Claims

주행중인 차량이 선회할 때 전복되는 것을 방지하기 위한 것으로 차량의 차체길이방향 및 차축방향 가속도(1,2)와 차량의 롤링/피칭/요잉에 대한 각속도(3,4,5)와 조향각(6) 및 차량속도(7)를 검출하여 차량의 동적상태를 파악하는 검출단계;와 상기 검출단계에서 제공된 값을 제어부(20)에서 제공받아 비교기에 내장된 설정값과 비교 연산하는 연산단계; 및 상기 연산단계에 의하여 차량에 전복위험이 있는 것으로 판단되면 차량의 네바퀴를 브레이크제어장치(30)에 의하여 각각 독립적으로 제어하는 브레이크제어단계;를 포함하는 차량의 롤오버 방지방법에 있어서,

상기 검출단계에는 상기 브레이크제어단계에서 각 타이어를 보다 정확하게 독립 제어할 수 있도록 차량의 휠하우징부나 펜더부에 각각의 타이어를 식별할 수 있는 이니시에이터(11)와 타이어(40)의 공기주입 밸브 쪽에 설치된 타이어온도압력 센서(10)로부터 각각의 타이어(40)의 온도와 압력을 각각 검출하고 이를 무선주파수(RF)를 통해 출력하는 타이어상태검출단계가 포함되고, 상기 연산단계에는 상기 타이어상태검출단계에 의하여 제공된 각 타이어의 온도와 압력변화에 대한 값을 비교기에 내장된 설정값과 비교 연산하여 현재의 온도와 압력이 직진로 주행때보다 상대적으로 더 크게 증가한 타이어를 선회에 대한 외측 타이어로 판단하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 차량의 롤오버 방지방법.
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