타이어 다이나믹스를 고려한 종방향 타이어 강성계수 실시간 추정

Abstract

브레이크 시스템이 효율적으로 작동하기 위해서는 타이어와 노면 사이 마찰계수를 추정하는 것이 중요하며, 특히 마찰계수가 최대가 되도록 종방향 슬립을 조절할 수 있다면 최적의 제동 성능을 발휘할 수 있다. 그리고 종방향 타이어 강성계수를 통해 구동 및 제동 상황에서 마찰계수와 슬립의 관계를 조기에 알아낼 수 있다. 기존 연구들에서는 휠 다이나믹스와 차량 종방향 다이나믹스를 기반으로 최소제곱법을 이용하여 종방향 타이어 강성계수를 추정한다. 연구마다 적용하는 모델은 선형 모델, 3차 다항식 모델 등으로 차이가 있지만 모두 정적 타이어 모델을 활용한다는 공통점이 있다. 따라서 타이어의 동적 특성을 고려하지 않아서 추정 정확도를 보장하기 어렵다. 본 연구에서는 타이어의 동적 특성을 고려하여 종방향 타이어 강성계수 추정 성능을 향상시키고자 한다. 우선 차량 제동 실험을 통하여 타이어의 동적 특성에 의한 효과를 확인하였고, 타이어 브러쉬 모델을 활용하여 타이어 동적 모델을 구성하였다. 이후 차량 동역학과 타이어 다이나믹스를 고려하여 종방향 타이어 강성계수를 추정하는 관측기를 설계하였다. 휠의 슬립과 타이어에 작용하는 종방향 힘을 정확하게 추정하기 위해서 확장 칼만 필터를 활용하였다. 종방향 타이어 강성계수 추정 성능 검증은 시뮬레이션 및 실제 차량 실험을 통하여 진행하였으며, 기존 연구 방법으로 추정한 결과와 비교하였다.