도로 경사도의 실차 실시간 측정 방법에 관한 연구

Abstract

도로 경사도 정보는 운전 구간에 따른 요구동력을 예측 가능하게 한다. 이러한 요구 동력의 예측은 실제 차량에서 최대의 연비 효과를 기대할 수 있는 운전구간의 선정이 가능할 수 있게 해주고, 이를 통하여 실제 운전연비의 향상과 동시에 배기가스의 저감 등 많은 장점을 기대할 수 있다. 특히 네비게이션등과 연계하여 하이브리드 차량의 엔진/모터의 토크 제어를 통하여 주행 성능을 향상 시킬 수도 있으며 특히 주행 구간에 대한 회생제동 전략 등을 예측하게 하여 진정한 에코드라이빙을 실현가능하게 한다. 이러한 이유로 도로 경사도 정보에 대한 중요성은 강조되고 있지만 현재의 도로 경사도 측정 방식은 정적인 상태에서 직접 경사계를 이용하는 방법 등 굉장히 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 이에 본 연구에서 차량에서 주행 중 도로 경사도를 측정하는 방법을 검증 확인하였다. 이러한 도로 경사도의 측정 방법을 검증하기 위하여 실제 도로의 경사도를 측정하여 Reference로 선정하였고 GPS, IMU, 3축-가속도계 등을 이용하여 주행과정동안 측정된 도로 경사도를 Reference와 비교하였다. 운전조건에 따른 측정 방법의 검증을 위하여 급가속 운전상태와 정적인 운전상태 두 가지 운전상태로 측정한 결과를 비교하였고, 실제 정적인 운전 상태에서 측정된 결과의 오차는 1도 안쪽으로 나타났다. 또한 급가속 운전 시에 발생하는 오차를 분석하여 오차의 원인과 개선 방안 등을 제시하였다. 특히 오차 개선의 한 방법으로 차량의 Pitch 운동 모델을 정의하여 이 모델을 통해 오차를 감소시키는 방법을 제안하였다. 이러한 개선 방안을 실제 측정 결과에 적용하여 오차 정도를 비교하였다. 또한 향후 경사도 측정 방법의 발전을 위하여 필요한 동반경에 대한 부분의 시뮬레이션을 통하여 동반경의 중요성과 알고리즘의 발전 방향에 대하여 제시하였다.