[논문]중형 상용차량 ESC 평가를 위한 Sine with Dwell Test 제안

권백순; 이경수

doi:10.22680/kasa.2015.7.2.032

[국내논문] 중형 상용차량 ESC 평가를 위한 Sine with Dwell Test 제안
Proposal for Using Sine with Dwell for the Evaluation of ESC for Medium Commercial Vehicles 원문보기

권백순 (서울대학교 기계항공공학부) , 이경수 (서울대학교 기계항공공학부)

A sine with dwell test is well known as a test scenario for evaluation of performance of electronic stability control(ESC) on passenger vehicles and heavy commercial vehicles. However, when it comes to ESC for medium commercial vehicles, the test scenario has not been established yet. In this paper, the sine with dwell test was modified considering characteristics of medium commercial vehicles. The three main modifications of the original test scenario are the steering angle level, steering frequency, and loading condition of the vehicle. These modifications are derived from simulation study for different medium commercial vehicles. From simulation study, it was shown that the ESC system for medium commercial vehicle is objectively evaluated by the proposed test scenario. A clear improvement on vehicle stability was seen in the results when ESC system was used.

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문제 정의

따라서 앞으로 국내 산업체에서 중형 상용차량 ESC개발을 위해 가이드 라인을 제시해줄 수 있는 ESC 성능 평가 방안에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 FMVSS No. 136의 대형 상용차량 ESC 평가 시나리오를 분석하고 응용하여 중형 상용차량 ESC를 평가하기 위한 시나리오를 개발하고 시뮬레이션을 통해 시나리오의 적절성을 검증하였다.
25 초) 동안 차량의 횡방향 변위를 나타내며, 운전자의 의도에 대한 차량의 반응성을 의미한다. 본 논문에서는 중형 상용차량 ESC 성능 기준으로 0.7A이상의 조향입력 진폭에 대해 아래의 식 (9)를 만족해야 하는 것으로 제안한다.
본 연구에서는 기존의 SWD test를 수정하여 중형상용차량 ESC를 평가하기 위한 시나리오와 평가 기준을 제안하였다. 시뮬레이션 연구 결과 제안된 시나리오로 ESC 장착 차량과 미장착 차량의 안정성 차이가 명확히 드러났으며, 평가 기준을 통해 효과적으로 ESC 성능을 평가할 수 있었다.

제안 방법

차량총중량 11,793 kg을 초과하는 대형 상용차량의 ESC 시스템에 대해서는 ‘12년 미국에서 FMVSS No.136의 규정안 제안 공고(Notice of proposed rulemaking, NPRM)를 통해 ESC 성능평가 방법 및 기준을 정하였다(3).
중형 상용차량 ESC 요구 기능을 정의하기 위해서는 먼저 중형 상용차량의 파라미터 및 거동 특징을 분석하고, 그에 알맞은 ESC 요구 기능을 결정하여야 한다. 본 연구에서는 상용차량 시뮬레이션 프로그램인 Trucksim에 내장되어 있는 상용차량 파라미터를 근거로 비교 분석을 수행하였다.
136 모두 ESC를 평가하는 방법으로 SWD test를 사용하고 있다. 중형 상용차량 ESC를 평가하는데 SWD test를 사용하기 위해 세부적인 시험 방법에 있어 중형 상용차량의 거동 특성에 맞게 시험 조건들을 수정하였다.
중형 상용차량 응답속도(휠 베이스 길이)는 승용차와 대형 상용자동차 응답속도의 사이에 존재한다. 이에 근거하여 중형 상용자동차 ESC를 평가하는 SWD 입력 주파수는 0.6 Hz로 결정하였다. 차량 초기 속력은 FMVSS No.
마찰계수가 낮은 노면에서는 요 안정성을 평가할 수 있지만 롤 안정성을 평가할 수 있는 횡방향 가속도를 발생시킬 수 없다. 따라서 차량 요, 롤 안정성을 저해할 수 있는 충분히 큰 횡방향 가속도를 발생시키기 위해 최대 마찰계수 약 0.9를 갖는 건조하고 평평한 노면에서 test를 진행한다.
SWD test를 통해 요 안정성, 롤 안정성, 반응성, 총 세 가지 항목에서 ESC 성능이 평가된다. 각 항목 별성능 평가기준은 실제 차량 및 ESC시스템의 반복적인 현장 시험을 통해 통계적인 결과를 가지고 결정되어야하지만, 본 논문에서는 그 사전 단계로 시뮬레이션을 통해 성능 평가기준을 제안하였다.
SWD test를 통해 요 안정성, 롤 안정성, 반응성, 총 세 가지 항목에서 ESC 성능이 평가된다. 각 항목 별성능 평가기준은 실제 차량 및 ESC시스템의 반복적인 현장 시험을 통해 통계적인 결과를 가지고 결정되어야하지만, 본 논문에서는 그 사전 단계로 시뮬레이션을 통해 성능 평가기준을 제안하였다.
차량마다 SIS test를 수행하여 SWD test를 위한 기준각 A를 먼저 결정하였다. 그 결과 2.

대상 데이터

승용차 및 경트럭의 데이터는 ‘05년에서 ‘08년까지 국내 자동차 안전도 평가(KNCAP) 전복안전성평가 시험에서 측정된 데이터이다(8).

데이터처리

검증 된 상용차량 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램 Trucksim과 Matlab / Simulink를 사용하여 ESC 평가 시나리오 시뮬레이션을 수행하였다. ESC 알고리즘은 자체 개발하였으며, 시뮬레이션에 사용 된 차량 모델의 파라미터는 Table 2에 나타내었다.

성능/효과

상용차량의 경우 적재화물의 조건에 따라 SSF값의 변화가 발생하며 대체적으로 승용차보다 SSF값이 낮다. 중형 상용차의 SSF값은 승용차와 대형 상용차의 SSF의 사이 값을 가지며, 특히 완전 적재상태에서는 SSF가 대형상용차의 SSF에 근접하게 낮아지는 것으로 분석되었다. 따라서 중형 상용차량의 ESC요구 기능에는 롤 안정성 향상이 반드시 포함되어야 함을 알 수 있다.
또한 적재 화물의 질량중심이 낮은 조건으로 test를 진행하여 전복 가능성을 최대한 낮추면 ESC의 요 안정성 향상과 롤 안정성 향상의 기능을 모두 평가할 수 있다.
차량마다 SIS test를 수행하여 SWD test를 위한 기준각 A를 먼저 결정하였다. 그 결과 2.5T Truck은 204 deg, Tour bus는 231 deg, 7T Truck은 258 deg의 A를 갖는 것으로 나타났다.
1절에 기술한대로 설정하였다. 시뮬레이션 결과 ESC 장착 여부에 따라 차량의 요/롤 안정성이 크게 차이가 났다.
Fig. 4-(a)에 나타내었듯 조향입력이 끝난 후 ESC가 장착되지 않은 차량은 요속도가 0으로 수렴하지 못하고 요 안정성이 상실되었다. # 값을 비교해보면 ESC가 있을 때 0.
Table 3에 조향입력 진폭에 따른 차량 별 SWD test 시뮬레이션 결과를 정리하였다. 제안 된 ESC 성능 평가 기준을 통해 ESC 가 장착되지 않은 차량과 장착된 차량의 안정성을 평가하였고 둘 사이 확연한 차이가 드러났다.
본 연구에서는 기존의 SWD test를 수정하여 중형상용차량 ESC를 평가하기 위한 시나리오와 평가 기준을 제안하였다. 시뮬레이션 연구 결과 제안된 시나리오로 ESC 장착 차량과 미장착 차량의 안정성 차이가 명확히 드러났으며, 평가 기준을 통해 효과적으로 ESC 성능을 평가할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 미래에 보급 될 중형 상용차량 ESC개발에 있어 설계 기준을 제시할 수 있을 것이다.

후속연구

. 따라서 앞으로 국내 산업체에서 중형 상용차량 ESC개발을 위해 가이드 라인을 제시해줄 수 있는 ESC 성능 평가 방안에 대한 연구가 필요하다. 본 논문에서는 FMVSS No.
시뮬레이션 연구 결과 제안된 시나리오로 ESC 장착 차량과 미장착 차량의 안정성 차이가 명확히 드러났으며, 평가 기준을 통해 효과적으로 ESC 성능을 평가할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 미래에 보급 될 중형 상용차량 ESC개발에 있어 설계 기준을 제시할 수 있을 것이다. 또한 다양하고 반복적인 실차 실험을 통해 더 통계적으로 정확한 성능 기준을 마련해야 할 것이다.
이러한 연구 결과는 미래에 보급 될 중형 상용차량 ESC개발에 있어 설계 기준을 제시할 수 있을 것이다. 또한 다양하고 반복적인 실차 실험을 통해 더 통계적으로 정확한 성능 기준을 마련해야 할 것이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

차량자세 제어장치는 무엇인가?

차량자세 제어장치(ESC)는 차량의 브레이크를 독립적으로 제어하여 차량의 요, 롤 안정성 향상에 도움을 주는 장치로, 전 세계적으로 ESC 시스템을 평가할 수 있는 시험 방법 및 평가기준 개발의 필요성이 대두되어 연구가 활발히 진행되어왔다.

ESC의 주요 기능은 어떻게 나뉘는가?

ESC의 주요 기능은 크게 평면 포장도로에서 차량요 안정성 향상과 롤 안정성 향상으로 나뉜다. 또한 ESC 적용차량의 특징에 따라 요구되는 기능이 달라진다.

ESC 적용차량의 특징에 따른 요구 기능은 어떠한가?

또한 ESC 적용차량의 특징에 따라 요구되는 기능이 달라진다. 승용차량의 경우 낮은 질량중심으로 인하여 롤 불안정성보다 요 불안정성 문제가 먼저 발생한다. 반면 대형 상용차량의 경우 높은 질량중심과 적재화물로 인한 롤 불안정성이 요 불안정성보다 먼저 발생한다. 따라서 승용차량 ESC의 요구 기능은 요 안정성 향상에만 초점을 두고 있고 대형 상용차량 ESC의 경우 요 및 롤 안정성 향상이 요구된다.

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DOI : 10.22680/kasa.2015.7.2.032
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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