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직접구동 인 휠 모터를 장착한 1인승 전기자동차의 선회안정성제어
남강현(Kanghyun Nam),엄상준(Sangjune Eum) 제어로봇시스템학회 2016 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.22 No.11
This paper proposes a robust control design method for improving the cornering stability of a personal electric vehicle equipped with in-wheel motors. In general, vehicles undergo severe parameter variations and unpredictable disturbances with respect to a wide range of driving conditions (e.g., road surface conditions and vehicle velocity conditions). For this reason, robust control design techniques are required to guarantee consistent driving performances and robustness against various driving conditions. In this paper, an adaptive sliding mode control method is employed to enhance cornering stability by controlling the direct-drive in-wheel motors independently. Additionally, in order to confirm the effectiveness of a proposed control method, real driving tests with an experimental personal electric vehicle are performed.
Steer-by-Wire 시스템의 랙추력 기반 타이어 횡력 추정알고리즘 개발
서영훈(Younghoon Seo),남강현(Kanghyun Nam) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
본 논문은 steer-by-wire(SbW)시스템의 횡력 추정 알고리즘을 제안한다. SbW시스템은 steering column을 제거하여 운전자의 steering wheel과 rack and pinion system의 기계적 링크 없이 양쪽에 두 개의 모터를 사용한다. Steering wheel에 부착된 모터는 차량과 노면의 상태를 고려한 스티어링 느낌을 만들어 주고, rack and pinion system에 부착된 다른 모터는 운전자의 steering wheel angle에 해당하는 각도를 만들어 낸다. SbW시스템의 rack and pinion system에 부착된 모터를 통해 운전자와 독립적으로 노면의 정보를 받아들일 수 있다. 이 뿐만 아니라 토크 센서를 사용하지 않음으로써 진동이 저감되고 모델이 간단 해진다. 이러한 장점을 통해 SbW시스템의 횡력 추정 알고리즘을 구현한다. 타이어에 작용하는 수직력, 구동력/제동력 그리고 횡력은 킹핀 토크를 만들어내며, 킹핀 토크는 타이로드를 통해 rack gear에 전달된다. 이러한 관계를 통해 외란 관측기를 설계하여 rack force를 추정하여 킹핀 토크를 계산한다. 횡력은 킹핀 토크, 수직력과 구동력/제동력을 통해 계산된다. 횡력 추정 알고리즘의 성능을 확인하기 위해 Matlab/Simulink SW, CarSim SW와 Amesim SW를 통합한 컴퓨터 시뮬레이션을 진행하였다. 시뮬레이션 차량은 전/후 SbW시스템의 4WS와 in-wheel motor를 사용하는 4WD이며, 시뮬레이션 환경은 노면과 타이어 사이의 마찰계수를 high µ(0.9), 30m/s 로 등속 주행하는 double lane change(DLC)실험과 random steer와 random driving force 지령(Random)으로 설정하였다.
4륜 인 휠 모터기반 전기자동차의 주행안전성 향상을 위한 모션제어기술
오세인,김현준,신재식,기태균,여운석,이효열,남강현(Kanghyun Nam) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
4륜에 인 휠 모터를 장착한 전기자동차의 동역학제어 연구는 직진 방향 주행성능과 안전성 향상을 목적으로 하는 Traction 제어와 선회 시 차량의 안전성 향상을 목적으로 하는 요 안정성 제어를 중심으로 활발히 진행되었다. 독립구동 인 휠 모터를 탑재한 전기자동차는 차체에 전기모터가 장착되어 있는 기존 전기자동차와 비교하면 다음의 특징들을 가진다. 1) 동력전달장치 (감속기어, 차동기어, 구동력 전달 축 등)가 불필요하기 때문에 기존 전기자동차에 비하여 빠른 동적 응답성을 보인다. 2) 각 바퀴가 독립적으로 제어 가능하기 때문에 선회 시 각 바퀴의 독립적인 제동력 제어 없이 구동력 제어만으로 선회안정성 제어가 가능하다. 3) 각 바퀴의 구동토크를 측정할 수 있기 때문에 노면과 바퀴 사이의 마찰 정보를 빠르고, 정확하게 획득할 수 있다. 본 논문에서는 위의 세 가지 장점을 활용한 다양한 모션제어기술을 소개하고자 한다. ● 인 휠 모터 전기자동차 시스템 소개 ● 선회 시 차량의 주행 안전성을 확보하기 위한 토크벡터링 제어기술 ● 직진 주행 시 인 휠 모터의 전/후륜 독립제어를 통하여 주행거리를 연장하는 기술 ● 선회 주행 시 인 휠 모터의 전/후륜 및 좌/후륜 독립제어를 통하여 주행거리를 연장하는 기술 등 본 논문에서는 차량 선회 시 노면의 상태에 따라서 변하는 코너링 강성계수를 실시간으로 업데이트하는 알고리즘 개발과정과 실험 결과들을 소개한다. 1. 기준모델생성기: 차량 선회 시 기준 모션을 조향 각도와 차 속도 정보를 이용하여 정의하고 기준 요 속도를 생성한다. 2. 피드백제어기: 기준 요 속도와 실제 측정한 요 속도의 차이를 이용한 피드백제어기 설계 방법론을 소개하고 다양한 제어기법들과의 비교평가 결과를 제시한다. 3. 인 휠 모터를 탑재한 전기자동차에 대한 소개와 주행제어 관점에서의 이슈 사항들을 기술적으로 서술한다. 〈그림 본문 참조〉