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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 황성호
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수11
이 논문의 연구 히스토리 (5)
2015
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차량의 능동 안전 시스템으로 운전자의 작은 실수로 인한 사고를 회피하고, 긴급한 상황에서의 추돌사고를 예방해줌으로써 운전자 및 보행자를 보호하고 차량 파손을 막을 수 있다. 오늘날에는 교통사고율을 줄이기 위한 노력과 소비자들의 차량안전성에 대한 관심이 높아지면서 능동 안전 시스템의 성능 향상을 요구하고 있다.
능동 안전 시스템 성능 향상을 위한 연구에 있어 기본인 노면마찰계수 추정은 매우 어려운 분야로 인식되고 있으며, 신뢰성 있고 정확한 노면마찰계수 추정을 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 기존의 노면 마찰 계추 추정 기법으로는 차량동역학 기반의 수학적 모델링을 통한 타이어 슬립율, 구동축 토크, 종방향 힘(Fx) 등을 추정하여 이용하는 기법과 차량에 광센서를 설치하여 영상정보를 활용하는 방법, 타이어 내부에 스트레인게이지를 설치하여 측정된 변형율과 응력을 이용하는 방법 등의 여러 방법들이 있다. 기존 연구에서는 이러한 많은 기법을 활용하여 노면 마찰 계수를 추정하고 있지만 추정기법이 매우 복잡하여 차량에 적용이 힘들거나 고가의 추가센서를 사용한다는 점에서 많은 단점이 있다. 또한 기존 연구에는 타이어의 종류 및 제동특성을 고려하여 노면 마찰 계수를 추정하는 연구는 많지 않다. 능동 안전 시스템에 적용하는 마찰계수는 타이어와 노면 사이에서 발생하는 마찰계수로 타이어의 특성과 노면 상태에 따라 큰 차이를 보이기 때문에 노면 마찰계수 추정 시 타이어 특성이 반영되어야 한다.
타이어는 차량 안정성에 큰 영향을 주는 가장 중요한 부품으로 오늘날 고성능 및 기능성 타이어의 개발로 운전 성향 및 주행환경에 맞는 타이어들이 생산되고 있으며, 주행 환경에 따른 차량 안전성 향상을 위해 고성능 및 기능성 타이어에 대한 소비자들의 사용이 증가 하고 있다. 따라서 차량에 장착되어있는 타이어가 한 종류로 고정되어 있지 않기 때문에 타이어별로 제동 특성을 파악하고 타이어 특성이 고려된 노면 마찰계수 추정에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대상 차량에 장착되는 계절별 타이어들의 제동성능 단품시험 및 실차시험을 통해 타이어 제동 특성을 분석하고 시험데이터를 사용하여 시뮬레이션 해석 모델을 만들었다.
실험적 데이터를 활용하여 타이어 특성을 고려한 노면마찰계수 추정방법을 제안하고, 타이어 판단 및 노면 마찰 계수 추정 알고리즘을 개발하였으며, 추정한 정보를 기본 제동 시스템인 ABS에 적용하여 제동효율이 향상됨을 확인하였다. 타이어 판단 및 노면 마찰 계수 추정 알고리즘의 검증과 ABS 성능 비교는 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
능동 안전 시스템 성능 향상을 위한 연구에 있어 기본인 노면마찰계수 추정은 매우 어려운 분야로 인식되고 있으며, 신뢰성 있고 정확한 노면마찰계수 추정을 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 기존의 노면 마찰 계추 추정 기법으로는 차량동역학 기반의 수학적 모델링을 통한 타이어 슬립율, 구동축 토크, 종방향 힘(Fx) 등을 추정하여 이용하는 기법과 차량에 광센서를 설치하여 영상정보를 활용하는 방법, 타이어 내부에 스트레인게이지를 설치하여 측정된 변형율과 응력을 이용하는 방법 등의 여러 방법들이 있다. 기존 연구에서는 이러한 많은 기법을 활용하여 노면 마찰 계수를 추정하고 있지만 추정기법이 매우 복잡하여 차량에 적용이 힘들거나 고가의 추가센서를 사용한다는 점에서 많은 단점이 있다. 또한 기존 연구에는 타이어의 종류 및 제동특성을 고려하여 노면 마찰 계수를 추정하는 연구는 많지 않다. 능동 안전 시스템에 적용하는 마찰계수는 타이어와 노면 사이에서 발생하는 마찰계수로 타이어의 특성과 노면 상태에 따라 큰 차이를 보이기 때문에 노면 마찰계수 추정 시 타이어 특성이 반영되어야 한다.
타이어는 차량 안정성에 큰 영향을 주는 가장 중요한 부품으로 오늘날 고성능 및 기능성 타이어의 개발로 운전 성향 및 주행환경에 맞는 타이어들이 생산되고 있으며, 주행 환경에 따른 차량 안전성 향상을 위해 고성능 및 기능성 타이어에 대한 소비자들의 사용이 증가 하고 있다. 따라서 차량에 장착되어있는 타이어가 한 종류로 고정되어 있지 않기 때문에 타이어별로 제동 특성을 파악하고 타이어 특성이 고려된 노면 마찰계수 추정에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대상 차량에 장착되는 계절별 타이어들의 제동성능 단품시험 및 실차시험을 통해 타이어 제동 특성을 분석하고 시험데이터를 사용하여 시뮬레이션 해석 모델을 만들었다.
실험적 데이터를 활용하여 타이어 특성을 고려한 노면마찰계수 추정방법을 제안하고, 타이어 판단 및 노면 마찰 계수 추정 알고리즘을 개발하였으며, 추정한 정보를 기본 제동 시스템인 ABS에 적용하여 제동효율이 향상됨을 확인하였다. 타이어 판단 및 노면 마찰 계수 추정 알고리즘의 검증과 ABS 성능 비교는 시뮬레이션을 통해 확인하였다.
목차
논문요약 1제 1장 서론 31.1 연구배경 31.2 연구동향 61.2.1 타이어-노면 마착계수 추정 61.2.2 ABS 알고리즘 개발 81.3 연구목적 및 내용 10제 2장 타이어 모델 132.1 타이어별 종방향 제동성능 단품시험 132.2 타이어모델 개발 182.3 타이어별 종방향 제동 특성 분석 23제 3장 대상 차량 해석 모델 273.1 대상 차량 실차시험 273.2 대상 차량 모델 개발 및 Correlation 환경 구축 35제 4장 타이어 판단 및 노면 마찰계수 추정 알고리즘 개발 424.1 타이어 판단 및 노면 마찰 계수 추정기법 424.1.1 타이어의 종방향 힘(Fx) 추정 474.1.2 수직방향 힘(Fz) 산출 504.1.3 슬립기울기(Slip slope) 52제 5장 알고리즘 검증 시뮬레이션 555.1 검증 시나리오 시뮬레이션 555.2 검증 시뮬레이션 결과 585.2.1 사계절용타이어 시뮬레이션 결과 585.2.2 여름용타이어 시뮬레이션 결과 605.2.3 겨울용타이어 시뮬레이션 결과 62제 6장 타이어-노면 마찰특성을 고려한 ABS 646.1 ABS의 개요 646.2 ABS 제어 원리 656.3 타이어-노면 마찰특성을 고려한 ABS 성능 검증 67제 7장 결론 70참고문헌 72ABSTRACT 75
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