KR100629647B1 - 차량의 하중 측정 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 하중 측정 방법 및 장치 Download PDF

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KR100629647B1 KR1020050085948A KR20050085948A KR100629647B1 KR 100629647 B1 KR100629647 B1 KR 100629647B1 KR 1020050085948 A KR1020050085948 A KR 1020050085948A KR 20050085948 A KR20050085948 A KR 20050085948A KR 100629647 B1 KR100629647 B1 KR 100629647B1
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Abstract

본 발명은 차량의 하중을 측정하는 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 차량 하중 측정 방법에 이용되는 센서는, 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부와, 자성체를 포함하고 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 실린더부를 따라서 이동하는 이동부와, 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부와, 실린더부의 일단에 설치되어 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함한다. 본 발명의 온도변화와 같은 외부 환경의 변화로 인하여 초래되는, 거리 측정값으로부터 계산된 하중값의 측정 오차를 이동부의 위치 측정값을 이용하여 보정함으로써, 정확하고 신뢰도가 높은 차량의 하중 측정 방법 및 장치를 제공한다.

Description

차량의 하중 측정 방법 및 장치{Method and apparatus for measuring the load weight of the vehicle}
도 1a 는 종래 기술에 따라서 압력 센서를 이용하여 차량의 하중을 측정하는 방법을 설명하는 도면이고, 도 1b 는 종래기술에 따른 측정 오차를 도시하는 그래프이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 하중 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 센서부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4a 및 도 4b 는 센서부의 위치 측정 방법을 설명하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 자기장의 변화에 따른 위치 측정 방법을 설명하는 도면이고, 도 5c 는 거리 변화와 자속 변화간의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 차량 하중 측정 장치의 구조를 도시하는 블록도이다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 하중 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8 은 에어스프링으로 구성된 차량의 현가장치를 도시한 도면이다.
도 9 는 동일한 하중을 재하 또는 적재하는 경우 그 하중이 에어스프링 자체 에 직접적으로 인가되어 측정되는 결과와 프레임의 고정핀과 축을 통해 발생 할 수 있는 에어스프링의 압력에 따른 변형률을 시간에 따라서 도시한 그래프이다.
본 발명은 차량의 하중 측정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명은 외부 환경에 의한 측정 오차를 최소화할 수 있는 차량의 하중 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
과적차량의 운행은 도로 및 교량 구조물 등에 손상 요인으로 작용하므로 도로의 내구연한을 단축시켜 이에 따른 유지보수 비용을 증가시키고 과중한 무게로 인하여 조종 및 제동 능력이 떨어지므로 대형 교통사고의 원인이 되기도 한다.
또한 과적차량은 주행 성능이 상대적으로 떨어지므로 해당 도로의 용량을 저하시키며, 운행시 소음과 진동의 유발, 배기가스 배출 등으로 도로 주변의 환경 오염 요인으로도 작용한다.
이러한 과적의 폐해를 막기 위해 여러 가지 시스템들을 도입한 단속방법과 측정방법 들이 나타나고 있다. 이러한 방법들 중 대부분이 도로면의 바닥에 센서를 설치하여 차량의 무게를 측정하는 고정식 축중 측정 시스템을 도입하고 있으며, 화물운송이 잦은 공사현장과 물류창고, 수출입항만 등에도 사설 계근대를 도입하고 있다.
하지만, 많은 예산과 장비운영의 문제점 때문에 전국적으로 확산되어 운영되 지 못하고 있는 실정으로서 현재 도입되고 있는 대부분의 과적측정방법은 상차지점에서 멀리 떨어져 있는 계근대에서 이루어지고 있다.
이러한 현재 차량 중량측정의 구조상 문제는 화물차량의 이동중 과적으로 인한 도로 및 구조물의 파손이 불가피하게 이루어지는 경우가 발생할 뿐 아니라, 원거리에 위치한 계근대에서 측정한 적재량이 기준 초과시 다시 상차지까지 이동후 짐을 내려 재검사를 해야하는 문제점을 안고 있다.
이러한 구조상의 문제는 수출을 주목적으로 하는 항만이나, 공항에서도 빈번하게 발생하여 물류비의 상승을 초래하며, 화물차 운전자에게는 고의성이 없는 상태에서 법을 위반하게 하는 문제점과 도로 및 구조물의 파손을 일으키게 한다.
종래 기술에 따른 차량의 자체 중량을 측정할 수 있는 장치로서는 판스프링에 스트레인 게이지를 부착하여 그 변형량을 측정함으로써 차량의 무게를 측정하는 판스프링 방식의 차량에 적용하는 시스템과, 에어 스프링의 공기압력을 이용하여 차량의 무게를 측정하는 압력방식 시스템, 그리고 로드셀을 적용하여 차량의 무게를 측정하는 로드셀방식 시스템과 차량의 적재함의 무게만을 측정할 수 있는 유압게이지 방식 시스템으로 구분할 수 있다.
상술한 차량의 중량을 측정하는 방법 중 대부분은 그 원리와 구성방식에서 많은 차이를 보이고 있어 서로 다른 별개의 시스템으로 통용되고 있으며, 특히, 한가지의 센서방식을 이용한 측정시스템들은 현재 에어 스프링을 적용하여 널리 보급된 화물차량의 축중 및 총중을 적절하게 측정하지 못하는 경우가 발생한다.
종래 기술에 따른 에어 스프링의 압력을 측정하는 시스템들은 그 측정방법으 로서 에어 스프링의 공기 유입구에 압력센서를 설치하여 공기압에 의해 변화되는 압력센서의 압력 측정값을 이용하여 차량의 무게를 산출한다.
도 1 은 종래 기술에 따라서 압력 센서를 이용하여 차량의 하중을 측정하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 참조부호 1 은 에어 스프링을, 2는 차축을, 3은 압축된 공기 유입구를, 4는 T형 커넥터를, 5는 압력 센서부를, 6은 신호선을 각각 나타낸다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 종래의 하중 측정 방식은 차량의 적재시에 에어 스프링으로부터 T형 커넥터(4)로 공기가 유입되고, T형 커넥터(4)에 연결된 압력 센서부(5)가 유입된 공기로 인해 변화된 압력 센서부내의 공기압력을 측정하여 센서 케이블(6)을 통해 외부의 제어부로 신호를 전송하고, 제어부는 압력 센서의 측정값에 비례하여 차량의 하중을 계산하는 방법을 사용하고 있다.
그러나, 이러한 에어 스프링 방식은 서스펜션의 특성에 매우 민감하게 작용하여 반응속도가 느리며, 계절에 따른 온도변화로 인한 오차가 발생하게 되고, 이를 보정하기 위하여 프로그램에서 그 설정치를 변경하는 방식을 채용하게 된다.
예컨대, 여름과 겨울과 같이 센서부 외부의 온도차가 현저한 경우에는, 이로 인해 에어 스프링 및 센서부 내부의 공기의 부피 변화를 초래하고, 이러한 부피차는 압력 측정 오차를 초래한다. 이러한 종래기술에 따른 측정 오차를 도 1b에 도시하였다.
또한, 차량의 진동 및 외부영향에 의해 차량의 에어 스프링의 공기압이 변화되면, 시스템의 초기치를 다시 설정하여야 하는 문제가 발생하여, 정확한 차량의 중량을 산출하기 어려울 뿐 아니라, 시스템의 신뢰성을 떨어뜨리는 결과를 초래한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 외부 환경 변화로 의한 오차를 보정하여 정확한 차량의 하중값을 생성할 수 있는 차량의 하중 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 차량의 적재 중량을 화물 차량의 운전자 또는 화물의 적재자가 직접 현장에서 알 수 있도록 하여, 과적으로 인해 발생되고 있는 상술한 문제점을 개선할 수 있는 차량 하중 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 차량의 하중 측정 방법에 이용되는 센서는, 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부; 자성체를 포함하고, 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 실린더부를 따라서 이동하는 이동부; 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및 실린더부의 일단에 설치되어, 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 기본적으로 포함하고, 압력이 감소함에 따라서 이동부를 소정의 기준 위치로 복원시키는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 이동부는 실린더부의 내측면에 밀착되어 이동부와 거리 측정부 사이의 공기가 이동부를 통해서 유통되는 것을 차단할 수 있고, 위치 측정부는 실린더의 측면에 설치되어 이동부로부터 방사되어 위치 측정부에 인가되는 자속의 밀도에 따라서 실린더를 따라서 이동하는 이동부의 위치를 측정할 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 차량 하중 측정 방법은, 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부, 자성체를 포함하고 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 실린더부를 따라서 이동하는 이동부, 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부, 및 실린더부의 일단에 설치되어 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하는 센서를 이용하여 차량의 하중을 측정하는 방법으로서, (a) 차량의 공차시 및 만차시의 축중량 및 센서의 측정값들을 이용하여 기준값을 설정하는 단계; (b) 이동부의 위치를 측정하여 차량 외부의 환경 변화로 인한 측정 오차에 대한 오차 보정값을 생성하는 단계; (c) 차량의 적재시에 차량의 에어 스프링으로부터 센서로 유입되는 공기로 인한 이동부와 거리 측정부 사이의 거리 변화를 측정하여 거리 측정값을 생성하는 단계; (d) 거리 측정값을 이용하여 센서가 설치된 차축의 축하중값을 계산하는 단계; 및 (e) 오차 보정값을 이용하여 축하중값을 보정하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 (a) 단계는, 차량의 만차시의 축중량 및 공차시의 축중량의 차와, 차량의 만차시의 센서값 및 공차시의 센서값의 차를 이용하여, 거리 측정값에 따른 차량의 축하중값을 결정하는 비례상수를 결정할 수 있고, (d) 단계는 거리 측정값에 비례 상수를 승산하여 축하중값을 계산할 수 있다.
또한, 상술한 (a) 단계는 차량의 공차시의 이동부의 위치를 이동부의 기준 위치로 설정할 수 있고, 상술한 (b) 단계는 기준 위치에 대한 이동부의 상대적 위치에 따라서 양의 오차 보정값 또는 음의 오차 보정값을 생성할 수 있다.
또한, 상술한 (b) 단계는 소정의 시간 주기로 이동부의 위치를 측정하여 복수의 위치 측정값을 생성하고, 복수의 위치 측정값의 평균값을 이용하여 오차 보정값을 생성할 수 있고, 상술한 (d) 단계는 차량의 상차시 충격 에너지와 마찰해지 충격 에너지의 비율과, 정지상태에서의 적재 하중으로 인한 거리의 정적 변형률을 이용하여 적재 축하중값을 계산할 수 있다.
또한, 상술한 (d) 단계는 비율과 정적 변형률을 승산한 결과에, 하중 환산계수를 승산하여 적재 하중을 계산하고, (a) 단계는 차량의 만차시의 축중량 및 공차시의 축중량의 차와, 차량의 만차시의 거리 측정값 및 공차시의 거리 측정값의 차를 이용하여 하중 환산계수를 결정할 수 있다.
또한, 상술한 (a) 단계는 센서가 설치된 차량의 차축과, 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 해지된 상태에서, 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 동적 변형률로부터 마찰해지 충격에너지를 측정할 수 있고, 상술한 (d) 단계는 센서가 설치된 차량의 차축과, 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 존재하는 상태에서, 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 동적 변형률로부터 상차시 충격에너지를 측정할 수 있으며, 충격 에너지는 하중에 의해서 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 최대 동적 변형률과 최소 동적 변 형률의 차와 하중 인가시점부터 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산될 수 있다. 또한, 상술한 거리 측정부는 초당 20 내지 200 회의 시간 주기로 거리 측정값을 생성하여 동적 변형률을 측정할 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 차량 하중 측정 방법은, 차량의 차축과, 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 해지된 상태에서, 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 동적 변형률로부터 마찰해지 충격에너지를 측정하는 단계; 마찰이 존재하는 상태에서 차량에 충격을 가하지 않고, 하중을 인가할 때, 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 정적 변형률을 측정하는 단계; 마찰이 존재하는 상태에서 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 동적 변형률로부터 상차시 충격에너지를 측정하는 단계; 상차시 충격에너지와 마찰해지 충격에너지의 비율을 이용하여 정적 변형률을 보정하는 단계; 및 외부 환경 변화로 인한 측정 오차에 대한 오차 보정값을 이용하여 보정된 정적 변형률을 보정하여 차량의 축하중값을 계산하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 충격 에너지는 하중에 의해서 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 최대 동적 변형률과 최소 동적 변형률의 차와, 하중의 인가 시점부터 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산될 수 있다.
또한, 상술한 거리의 변형률은 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부; 자성체를 포함하고, 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 실린더부를 따라서 이동하는 이동부; 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및 실린더부의 일단에 설치되어, 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하는 센서로부터 측정된 거리 측정값을 이용하여 측정되고, 오차 보정값은 외부 환경 변화로 인한 이동부의 위치 변화에 따라서 결정될 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 차량 하중 측정 장치는, 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부, 자성체를 포함하고 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 실린더부를 따라서 이동하는 이동부, 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부, 및 실린더부의 일단에 설치되어 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하는 센서부; 및 위치 측정부로부터 입력된 위치 측정값을 이용하여 오차 보정값을 생성하고, 거리 측정부로부터 입력된 거리 측정값을 이용하여 축하중값을 계산하며, 오차 보정값을 이용하여 외부 환경 변화로 인한 축하중값의 오차를 보정하여 차량의 축하중값을 생성하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 차량 하중 측정 장치는 위치 측정값 및 거리 측정값을 증폭하는 신호 증폭부, 아날로그 신호인 위치 측정값 및 거리 측정값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부, 및 위치 측정부는 소정 시간 주기로 복수의 위치 측정값들을 생성하고, 복수의 위치 측정값들의 평균값을 계산하여 출력하는 고속 연산부 중 어느 하나를 더 포함할 수 있고, 제어부는 평균값을 이용하여 오차 보정값을 생성할 수 있다.
또한, 상술한 제어부는 거리 측정값에 비례상수를 승산하여 차량의 축하중값을 계산하고, 비례 상수는 차량의 만차시의 축중량 및 공차시의 축중량의 차와, 차량의 만차시의 거리 측정값 및 공차시의 거리 측정값의 차간의 비율에 따라서 결정될 수 있고, 상술한 오차 보정값은 차량의 공차시의 이동부의 위치를 기준으로 할때, 기준 위치에 대한 이동부의 상대적 위치에 따라서 양 또는 음의 값일 수 있다.
또한, 상술한 제어부는 차량의 상차시 충격 에너지와 마찰해지 충격 에너지의 비율과, 정지상태에서의 적재 하중으로 인해 발생된 에어스프링의 압력 변화로 인한 거리의 정적 변형률을 이용하여 하중값을 계산할 수 있고, 제어부는 비율과 정적 변형률을 승산한 결과에, 하중 환산계수를 승산하여 축하중값을 계산하고, 하중 환산 계수는 차량의 만차시의 축중량 및 공차시의 축중량의 차와, 차량의 만차시의 거리 측정값 및 공차시의 거리 측정값의 차간의 비율에 따라서 결정될 수 있다.
또한, 상수한 마찰해지 충격에너지는 센서부가 설치된 차량의 차축과, 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 해지된 상태에서, 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 최대 동적 거리 변형률과 최소 동적 거리 변형률간의 차와 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산될 수 있고, 상차시 충격에너지는 센서부가 설치된 차량의 차축과, 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 존재하는 상태에서, 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 최대 동적 거리 변형률과 최소 동적 거리 변형률간의 차와, 하중 인가 시점부터 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산될 수 있고, 거리 측정부는 초당 20 내지 200 회의 시간 주기로 거리 측정값을 생성하여 동적 변형률을 측정할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 이용되는 센서부와 센서부의 측정 과정을 먼저 설명하고, 센서부의 측정값들을 이용하여 차량의 하중을 측정하는 방법 및 장치를 설명한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 하중 측정 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명은 차량에 하중이 인가되면 차량의 에어스프링에 나타나는 압력 변화를 거리로 환산하는 거리 측정 센서와, 외부 환경 변화로 인한 측정 오차를 보정하기 위해서 위치 측정 센서를 포함하는 센서부를 구현하고, 센서부에서 측정된 거리 측정값과 외부 환경 변화를 나타내는 위치 측정값을 이용하여 차량의 하중을 측정한다.
도 2를 참조하면, 참조부호 21은 에어 스프링, 22는 차축, 23은 압축된 공기 유입구(좌측 에어 스프링용과 우측 에어 스프링용으로 구성), 24는 T형 커넥터, 25는 센서부, 26은 센서부의 거리 측정부(미도시 됨)에 연결되어 거리 측정값을 제어부로 전송하는 신호선, 27은 센서부의 위치 측정부(미도시 됨)에 연결되어 위치 측정값을 후술하는 제어부로 전송하는 신호선을 각각 나타낸다.
도 3a 는 하중 인가시의 센서부의 구성 및 동작을 도시한 도면이고, 도 3b 는 하중 제거시의 센서부의 구성 및 동작을 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 센서부는 실린더부(25-1), 자성체 물질을 포함 하고 실린더부(25-1) 내부를 이동하는 이동부(25-2), 실린더부(25-1)의 일측면에 설치되어 이동부(25-2)의 위치를 감지하는 위치 측정부(25-3), 실린더부(25-1)의 일단에 설치되어 이동부(25-2)와의 거리를 측정하는 거리 측정부(25-4), 및 이동부(25-2)를 소정의 기준 위치로 환원시키는 탄성체(25-5)를 포함하여 구성된다.
위치 측정부(25-3) 및 거리 측정부(25-4)는 홀 센서(Hall Sensor)로 구현되어, 이동부(25-2)에서 방사되어 위치 측정부(25-3) 및 거리 측정부(25-4)로 인가되는 자속 밀도의 변화에 대응되는 전압값을 생성하여 출력한다.
이동부(25-2)는 위치 측정부(25-3)로 인가되는 자기장을 방사하는 자성체와 거리 측정부(25-4)로 자기장을 방사하는 자성체를 각각 내부에 포함하여 구성된다. 또한, 이동부(25-2)는 실린더부(25-1)와 밀착되어 이동부(25-2)와 거리 측정부(25-4) 사이로 공기 유통을 차단한다.
한편, 상술한 바와 같이 위치 측정부(25-3)에서 측정된 위치 측정값을 출력하는 위치 신호선(27), 및 거리 측정부(25-4)에서 측정된 거리 측정값을 출력하는 압력 신호선(26)이 센서부(25)에 연결된다.
도 3a 에 도시된 바와 같이, 차량에 하중이 인가되지 않은 측정 초기에 이동부(25-2)는 위치 측정부(25-3)의 대략 중간에 위치하고, 이 때, 이동부(25-2)로부터 거리 측정부(25-4)까지의 거리는 D1 이 된다. 그 후, 차량에 하중이 인가되면 에어 스프링의 공기 압력이 증가하고, 에어 스프링으로부터 유입되는 공기에 의해서 이동부(25-2)는 실린더의 하부로 이동하게 되며, 이 때의 이동부(25-2)로부터 거리 측정부(25-4)까지의 거리는 D2 가 된다.
인가된 하중이 제거되면, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 거리 측정부(25-4)와의 거리가 D2 인 위치에 있던 이동부(25-2)는 에어스프링의 공기압력의 변화와 탄성체의 복원력에 의해서 상부로 이동하여 거리 측정부(25-4)와의 거리가 D1 으로 변화된다.
한편, 에어 스프링의 압력 변화에 따라서 이동부(25-2)가 실린더부(25-1)를 따라서 이동할 때, 거리 측정부(25-4)는 이동부(25-2)와의 거리를 실시간으로 측정하여 거리 측정값을 후술하는 제어부로 출력하고, 제어부는 거리 측정값을 이용하여 차량의 하중을 측정한다.
도 4a 및 도 4b 는 거리 측정부(25-4)의 거리 측정 원리를 설명하는 도면이고, 도 4c 는 거리 변화와 자속 밀도간의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 4a 및 도 4b 에 도시된 바와 같이, 자성체를 내부에 포함하는 이동부(25-2)의 위치가 변하면, 이동부(25-2)와 거리 측정부(25-4) 사이의 거리에 따라서, 홀센서로 구현되는 위치 측정부(25-3)로 인가되는 자속 밀도가 변화된다. 거리 측정부(25-4)는 자속 밀도(flux density)의 변화를 다음의 수학식 1 에 따라서 전압값으로 변환하여 이동부(25-2)와의 거리 측정값을 생성한다.
Figure 112005051505128-pat00001
상술한 수학식 1 에서, Vhall 은 볼트 단위의 기전력(emf;electromotive force)을 나타내고, B 는 인가된 자속의 밀도를 나타내며, σ 는 단위 자속 밀도당 유도되는 기전력을 나타내는 상수이다.
따라서, 차량에 인가되는 하중이 클수록 에어스프링의 공기압력이 증가하여 이동부(25-2)와 거리 측정부(25-4)간의 거리가 가까워지고, 거리가 가까워질수록 거리 측정부(25-4)로 인가되는 자속 밀도가 증가하여 더 높은 전압값이 거리 측정값으로 출력된다.
또한, 차량의 하중이 줄어들수록 에어스프링의 공기압력이 감소하여 이동부(25-2)와 거리 측정부(25-4)간의 거리가 멀어지고, 거리가 멀어질수록, 거리 측정부(25-4)로 인가되는 자속 밀도가 감소하여 낮은 전압값이 거리 측정값으로 출력된다. 도 4c 에 이러한 거리와 자속밀도간의 관계를 도시하였다.
결론적으로, 차량에 인가되는 하중과, 에어스프링의 공기 압력과, 거리 측정값인 전압값은 상호 비례관계가 성립하고, 이 값들과 이동부(25-2)와 거리 측정부(25-4)간의 실제 거리는 상호 반비례 관계가 성립한다.
한편, 종래 기술과 관련하여 상술한 바와 같이, 거리 측정부(25-4)의 측정값은 동일한 하중이 인가된 경우에도 계절 또는 차량의 기울기 등의 외부 환경 요인에 따라서 그 측정값에 오차가 발생할 수 있다.
이러한 오차를 보정하기 위해서, 본 발명의 센서부(25)의 위치 측정부(25-3)는 이동부(25-2)의 위치를 측정하여 위치 측정값을 후술하는 제어부로 출력하고, 제어부는 위치 측정값을 이용하여 차량의 흔들림이나 기울임, 또는 외부 온도변화와 같은 외부 환경 요인들로 인해 발생할 수 있는 중량 측정 오차를 제거할 수 있도록 오차 보정값을 생성한다. 이동부(25-2)의 위치를 측정하는 방법은 거리 측 정부(25-4)에서 이동부(25-2)와의 거리를 측정하는 방법과 동일하다.
도 5a 및 도 5b 는 이동부(25-2)의 위치를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명하면, 차량이 공차상태에서 계근대위에서 차량의 무게를 측정할 때, 센서부의 이동부(25-2)는 실린더부(25-1)의 측면에 설치된 위치 측정부(25-3)의 대략 중앙에 위치하게 되고, 이를 기준점 d0 로 설정한다.
그 후, 외부의 환경 변화에 따라서 자성체를 포함하는 이동부(25-2)의 위치가 d1 또는 d2 로 변경되면, 이동부(25-2)로부터 홀센서로 구현되는 위치 측정부(25-3)로 입력되는 자속 밀도가 변화되고, 위치 측정부(25-3)는 자속 밀도에 대응되는 전압값을 위치 측정값으로서 출력한다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 차량 하중 측정 방법 및 장치를 설명한다.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 차량 하중 측정 장치의 구조를 도시하는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명이 바람직한 실시예들에 따른 차량 하중 측정 장치는 센서그룹부(600), 채널 선택부(610), 신호 증폭부(620), A/D 변환부(630), 고속 연산부(640), 제어부(650), 및 사용자 출력부(660)를 포함한다.
센서그룹부(600)는 상술한 복수의 센서부(25)로 구성되고, 각각의 센서부(25)는 차량의 각 축에 하나씩 설치되어, 해당 축에 인가되는 하중에 대해서 측정된 거리 측정값 및 위치 측정값을 채널 선택부(610)로 출력한다.
채널 선택부(610)는 제어부(650)로부터 입력된 제어 신호에 따라서 센서부(25)를 하나씩 선택하여, 선택된 센서부(25)로부터 입력된 위치 측정값 및 거리 측 정값을 신호 증폭부(620)로 출력한다.
신호 증폭부(620)는 채널 선택부(610)로부터 입력된 위치 측정값 및 거리 측정값을 증폭하여 A/D 변환부(630)로 출력한다.
A/D 변환부(630)는 아날로그 신호인 위치 측장값 및 거리 측정값을 디지털 신호로 변환하여 위치 측정값은 고속 연산부(640)로 출력하고, 거리 측정값은 제어부(650)로 출력한다.
고속 연산부(640)는 FPGA 로 구현되며, 입력된 위치 측정값을 각 채널별로 메모리 뱅크에 저장시키고, 소정 회수(본 발명의 바람직한 실시예에서는 100회) 이상의 고속 연산을 수행하여 위치 측정값들의 평균값을 제어부(650)로 출력한다.
제어부(650)는 각 채널별로 A/D 변환부(630)로부터 입력된 거리 측정값을 이용하여 해당 센서가 설치된 차축의 축하중값을 계산한다. 또한, 고속 연산부(640)로부터 입력된 위치 측정값을 이용하여 오차 보정값을 생성하고, 축하중값을 오차 보정값을 이용하여 보정한다. 또한, 제어부(650)는 각 축의 축하중값을 계산한 후, 차량 전체의 하중을 계산하여 사용자 출력부(600)로 출력한다.
사용자 출력부(660)는 제어부(650)로부터 입력된 축하중값 및 차량 전체의 하중값을 사용자에게 표시한다.
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 하중 측정 방법을 설명하는 흐름도이다. 도 7을 참조하여 설명하면, 차량의 하중을 측정하기 위해서는 먼저 공차 상태 및 만차 상태에서 기준값을 설정한다(S700).
기준값 설정을 위해서, 먼저, 공차상태에서 계근대에서 차량의 축하중을 측 정하고, 이 때의 각 센서부의 거리 측정값 및 위치 측정값을 측정한다(S702). 그 후, 차량에 하중을 인가하여 만차 상태로 다시 계근대에서 차량의 축하중을 측정하고, 이 때의 각 센서부의 거리 측정값 및 위치 측정값을 측정한다(S704).
제 S700 단계가 수행되면, 각 센서부에서 이동부(25-2)의 기준위치(d0)가 설정되고, 제어부(650)에서 거리 측정값을 이용하여 비례적으로 차량의 하중을 계산할 때 이용되는 비례식의 기울기 값이 결정된다(S706).
예컨대, 차량의 하중에 따라서 거리 측정값이 비례적으로 증가한다고 가정할 때, 센서부가 설치된 차축의 축하중값(Y)은 거리 측정값(X)에 따라서 선형적으로 비례관계가 성립되어, Y=AX 와 같은 수식으로 나타낼 수 있고, 이 때의 비례상수 A 는 다음의 수학식 2 에 의해서 구할 수 있다.
Figure 112005051505128-pat00002
그 후, 시간과 장소를 달리하여 차량에 하중을 인가하는 경우에, 변화된 외부 환경으로 인한 측정 하중값의 오차 보정을 위해서 오차 보정값을 생성한다(S710).
구체적으로, 각 센서부(25)의 위치 측정부(25-3)는 일정한 시간 주기(예컨대, 채널 선택부(610)에서 해당 센서부를 선택하는 시간 주기)로 소정 회수만큼 상술한 수학식 1에 따라서 이동부(25-2)로부터 위치 측정부(25-3)로 인가되는 자속 밀도의 변화를 전압값으로 변환하여 위치 측정값을 생성하고(S712), 각 센서부의 위치 측정값은 순차적으로 채널 선택부(610)를 통해서 신호 증폭부(620)로 출력되어 증폭된 후, A/D 변환부(630)에서 디지털로 변환되어 고속 연산부(640)로 출력된다(S714).
고속 연산부(640)는 각 센서부(25)의 위치 측정값들을 순차적으로 내부의 메모리 뱅크에 저장한 후, 저장된 각 센서부(25)의 위치 측정값들에 대한 평균값을 생성하여 제어부(650) 출력한다(S716). 이렇게 동일한 센서부로부터 복수의 위치 측정값들을 입력받은 후, 이들을 평균하여 출력함으로써, 위치 측정값의 오차를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 제어부(650)는 입력된 위치 측정값의 평균값을 이용하여 오차 보정값(B)을 생성한다(S718). 오차 보정값은 전압으로 표시된 위치 측정값의 평균값에 상술한 수학식 2 에 의해서 얻어진 비례상수를 곱하여 구할 수 있다. 이 때, ①이동부(25-2)의 위치가 기준점인 d0 보다 상위(d1)에 위치한 경우에는 에어스프링으로부터 이동부(25-2)에 가해지는 공기 압력이 기준보다 낮아 이동부와 거리 측정부(25-4)간의 거리가 기준보다 길고, ②이동부(25-2)의 위치가 기준점(d0)보다 하위(d2)에 위치한 경우에는 에어스프링으로부터 이동부(25-2)에 가해지는 공기 압력이 기준보다 높아 이동부(25-2)와 거리 측정부(25-4)간의 거리가 기준보다 짧게 나타난다.
따라서, ①의 경우에 거리 측정부(25-4)에서 측정된 거리가 제 S700 단계에서 설정된 기준값보다 길게 나타나므로, 하중 인가시에 거리 측정부(25-4)는 실제 무게보다 낮은 무게의 거리 측정값을 생성하게되므로, 제어부(650)는 양의 오차 보 정값을 생성한다. 또한, ②의 경우에 거리 측정부(25-4)에서 측정된 거리가 설정된 기준값보다 짧게 나타나므로, 거리 측정부(25-4)는 실제 무게보다 높은 무게의 거리 측정값을 생성하게 되므로, 제어부(650)는 음의 오차 보정값을 생성한다.
한편, 각 센서부(25)에 대한 오차 보정값의 생성이 완료되면, 차량에 하중을 인가하기 시작하고, 하중이 인가됨에 따라서 측정된 거리 측정값은 실시간으로 채널 선택부(610), 신호 증폭부(620), 및 A/D 변환부(630)를 거쳐서 제어부(650)로 입력된다(S720).
제어부(650)는 각 센서부(25)로부터 입력된 거리 측정값을 이용하여 각 센서부가 설치된 차량축의 축하중값을 계산한다(S730), 구체적으로, 제어부(650)는 상술한 제 S700 단계에서 수학식 2 에 의해서 얻어진 비례상수 A 에 입력된 거리 측정값(X)을 곱하여 현재의 축하중값(Y)을 생성한다. 즉, 제어부(650) Y=AX 의 수식에 거리 측정값을 대입하여 축하중값을 생성한다. (단, 전압으로 표현되는 거리 측정값은 실제 거리와 반비례 관계가 성립됨을 주의하여야 한다).
그 후, 제어부(650)는 해당 센서부의 오차 보정값을 이용하여, 계산된 축하중값의 오차를 보정함으로써 해당 차축의 최종 축하중값을 생성하고, 차량의 전체 하중값을 생성하여 사용자에게 출력한다(S740). 이 때, 제어부(650)는 상술한 제 S710 단계에서 생성된 오차 보정값(B)을 제 S730 단계에서 계산된 축하중값에 더하여 최종 축하중값을 생성할 수 있다.
결국, 제어부(650)는 다음의 수학식 3 에 거리 측정값(X) 및 오차 보정값(B)를 대입하여 센서부가 설치된 차축의 축하중값(Y)을 계산하고, 이들을 합산하여 차 량의 총하중값을 계산한다.
Y=AX+B
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 하중 측정 방법 및 장치에 대해서 설명하였다. 이러한 실시예를 적용함으로써 종래 기술의 차량 측정 방법의 오차를 획기적으로 개선할 수 있음을 당업자는 알 수 있을 것이다.
다만, 상술한 실시예에 따른 하중 측정 방법에 의하더라도 약간의 측정 오차가 존재하는데, 이는 차량에 화물을 적재할 때 상차시 상태에 따라서 에어스프링에 발생하는 공기 압력의 변형률이 다르게 나타나기 때문이다. 이러한 변형률의 차이는 에어스프링으로 구성된 현가장치들 사이의 마찰력에 기인한다.
도 8 은 에어스프링으로 구성된 차량의 현가장치를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 상판의 프레임(800)에 하중이 인가되면, 인가된 하중은 각 축별 고정핀(810)에 전달되고, 지렛대 원리에 의해 에어스프링(820)에 그 하중에 의한 변화 값이 발생된다.
도 8 에 도시된 바와 같이, 프레임 상판(800)에 하중이 인가되면 고정핀(810)과 각 차축(830) 사이에 마찰력이 발생하고, 이로 인해 각 에어스프링(820)에 유발되는 공기압력의 변형률은 하중이 직접 에어스프링(820)에 인가되었을 때와 다르게 오차를 발생시킨다.
도 9 는 동일한 하중을 재하 또는 적재하는 경우 그 하중이 에어스프링 자체에 직접적으로 인가되어 측정되는 결과와 프레임의 고정핀과 축을 통해 발생 할 수 있는 에어스프링의 압력에 따른 변형률을 시간에 따라서 도시한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 이상적인 상태에서의 압력의 변화란 고정핀에 의한 고정방법을 이용하지 않고, 에어 스프링 자체로 가정하여 충격을 주지 않고 하중을 인가하여 변형률을 얻어내는 경우를 말한다.
압력의 동적 변화란 샘플링 간격을 적어도 초당 20회 이상(>20Hz)으로 측정하여 화물을 적재할 때 충격에 의해 진동하는 에어 스프링의 영향에 의해 변화되는 압력의 분포를 보다 상세히 측정하는 것을 의미하며 고정핀의 핀 마찰에 의해 감쇄되어 궁극적으로는 마찰과 충격이 없는 이상적인 상태의 압력 값과 동일하게 수렴한다.
정적 압력 변화란 고정핀의 핀 마찰이 존재하는 상태에서 충격을 주지 않고 하중을 재하하는 경우에 에어스프링의 압력 변화를 의미하며 충격에 의한 동적효과가 반영되지 않아 하중에 의해 곧바로 최대변형률에 도달하나 마찰에 의한 변형률의 감소로 이상적인 상태에서의 변형률보다 다소 적게 측정됨을 알 수 있다.
도 9 의 이상적인 상태에서의 상차시 변형률을 보면, 시간의 경과에 따라 압력이 커지다가 일정한 크기로 유지되는 것을 볼 수 있다. 그러나 실제로 정적 변형측정, 즉 차량이 평탄한 곳에 정차된 상태에서 화물이 적재되고 난 후의 정적인 압력 변화를 보면 시간이 경과하더라도 이상적인 상태의 값에 못 미치는 것을 볼 수 있다. 이러한 이유는 에어 스프링의 고정핀 사이의 마찰에 의해 적재된 화물의 무게가 압력 변화로 정확히 전달되지 못하기 때문이다.
따라서, 정적인 변형측정만으로는 화물 적재에 따른 축중을 과소 평가하게 되어 적재즉시 정확한 축중의 계측이 불가능하며, 이러한 과소 평가는 실제 무게의 5% 이상까지 차이가 발생될 수 있어 차량 운전자에게 큰 부담이 될 수 있다.
반면, 차량에 화물을 적재할 때 그 충격에 따른 변형율의 시간적 변화를 고려하게 되면 상차시 에어스프링의 고정핀 마찰에 의한 영향을 반영할 수 있어, 실제 축중을 정확히 구할 수 있다.
따라서 본 발명의 바람직한 다른 실시예는 상술한 실시예의 고정핀 마찰에 의한 영향을 고려하여 축하중을 계산한다. 본 실시예는 화물 적재시의 차량의 에어 스프링에 가해지는 화물의 무게로 인한 압력의 변화를 동적으로 측정하여 충격에너지를 구하고, 이를 이상적인 상태, 즉, 에어 스프링의 고정핀 마찰이 해지된 상태에서의 충격에너지와 비교하여 정적 상태의 변형률을 보정한다.
차량에 화물을 적재할 때 에어 스프링에 가해지는 충격에너지(Impact Energy)는 도 9에서 도시된 동적변형률(εv)과 시간(ΔT)의 곱으로서, 아래의 수학식 4 와 같이 표현된다.
Figure 112005051505128-pat00003
상술한 수학식 4에서 동적 변형률(εv)는 최대 동적 변형률과 최소 동적 변형률간의 차를 나타내고, 시간(ΔT)는 하중인가 시점부터 첫 번째 최소 동적 변형률까지의 시간을 각각 나타낸다.
이 때, 동적변형률, 즉 시간에 따른 동적인 압력 변화는 초당 20회 ~ 200회 의 범위로 측정하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 초당 50회 ~ 100회 정도로 측정한다.
고정핀의 마찰이 없는 이상적인 상태에서의 마찰해지충격에너지를 미리 산정 해 두고, 실제 상차시의 충격에너지와의 비율을 구하면 정적 상태에서의 변형률의 오차를 가늠할 수 있으며, 상기 비율로 아래의 수학식 5 에 의하여 정적 변형률을 보정함으로써 상차시 실제 무게를 환산할 수 있다.
Figure 112005051505128-pat00004
여기서, α는 축하중 환산계수로서, 상술한 실시예의 제 S700 단계에서 얻어진 A 와 동일한 값을 나타내고, εs 는 정지상태에서의 적재하중에 의한 변형률을 나타낸다.
본 실시예에서는 상술한 에어스프링의 압력의 변화는 거리 측정부(25-4)에서 측정된 거리 측정값의 변화로서 표현되므로, 본 실시예의 거리 측정부(25-4)에서 측정된 거리 측정값의 동적 변형률 및 정적 변형률은 에어스프링 압력의 동적 변형률 및 정적 변형률과 각각 동일한 개념임을 주지하여야 한다.
먼저, 상술한 제 S700 단계에서, 고정핀과 에어 스프링이 설치된 차축간의 마찰이 해지된 상태에서, 충격을 가하면서 하중을 인가할 때의 에어스프링의 압력변화로 인한 길이 측정값의 동적 변형률을 구하고, 상술한 수학식 4를 이용하여 동적 변형률로부터 마찰해지 충격에너지를 구하여 내부에 저장한다.
또한, 제 S700 단계에서, 상술한 마찰이 존재하는 상태에서 충격없이 하중을 인가하여 정적 변형률을 구하여 내부에 저장한다.
한편, 축하중 환산계수 α는 상술한 수학식 2 에 의해서 구해진다.
그 후, 차량에 하중을 인가할 때, 제 S730에서 거리 측정부(25-4)는 초당 20회 이상으로 거리을 측정하여 거리 측정값을 출력함으로써 상차시 에어스프링의 압력 변화로 인한 거리 측정값의 동적 변형률을 구하고, 제어부(650)는 상술한 수학식 4를 이용하여 동적 변형률로부터 상차시 충격에너지를 구한다.
제어부(650)는 상술한 수학식 5 에 의해서 축하중값을 계산하고, 계산된 축하중값에 상술한 제 S740 단계와 동일한 방식으로 오차 보정값을 합산함으로써 축하중값의 오차를 보정하고, 보정된 각각의 축하중값을 합산함으로써 차량 전체의 하중값을 생성한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 차량 하중 측정 방법은 사전에 기준 값을 설정하고, 시간과 장소를 달리하여 차량에 하중을 적재하기 전에, 해당 환경의 센서값을 측정하여 오차 보정값을 미리 생성하고, 에어스프링의 압력에 대응되는 이동부와 거리 측정부간의 거리를 측정하여 계산된 차량의 축하중값을 오차 보정값을 이용하여 보정함으로써, 온도의 변화 또는 차량의 기울어짐과 같은 외부 환경 변화로 인한 오차를 정확하게 보정할 수 있는 효과가 있고, 이로 인해서, 본 발명의 차량 중량 측정 방법 및 장치는 종래의 차량 하중 측정 시스템보다 정확성, 범용성, 효율성 및 신뢰성이 높은 효과가 있다.

Claims (31)

  1. 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부;
    자성체를 포함하고, 상기 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 상기 실린더부를 따라서 이동하는 이동부;
    상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및
    상기 실린더부의 일단에 설치되어, 상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력이 감소함에 따라서 상기 이동부를 소정의 기준 위치로 복원시키는 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이동부는
    상기 실린더부의 내측면에 밀착되어 상기 이동부와 상기 거리 측정부 사이의 공기가 상기 이동부를 통해서 유통되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 센서.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 측정부는
    상기 실린더의 측면에 설치되어, 상기 이동부로부터 방사되어 상기 위치 측정부에 인가되는 자속의 밀도에 따라서, 상기 실린더를 따라서 이동하는 상기 이동부의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 센서.
  5. 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부, 자성체를 포함하고 상기 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 상기 실린더부를 따라서 이동하는 이동부, 상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부, 및 상기 실린더부의 일단에 설치되어 상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하는 센서를 이용하여 차량의 하중을 측정하는 방법으로서,
    (a) 상기 차량의 공차시 및 만차시의 축중량 및 상기 센서의 측정값들을 이용하여 기준값을 설정하는 단계;
    (b) 상기 이동부의 위치를 측정하여 차량 외부의 환경 변화로 인한 측정 오차에 대한 오차 보정값을 생성하는 단계;
    (c) 상기 차량의 적재시에 상기 차량의 에어 스프링으로부터 상기 센서로 유입되는 공기로 인한 상기 이동부와 상기 거리 측정부 사이의 거리 변화를 측정하여 거리 측정값을 생성하는 단계;
    (d) 상기 거리 측정값을 이용하여 상기 센서가 설치된 차축의 축하중값을 계산하는 단계; 및
    (e) 상기 오차 보정값을 이용하여 상기 축하중값을 보정하는 단계를 포함하 는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    상기 차량의 만차시의 축중량 및 공차시의 축중량의 차와, 상기 차량의 만차시의 센서값 및 공차시의 센서값의 차를 이용하여, 상기 거리 측정값에 따른 차량의 축하중값을 결정하는 비례상수를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 6 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    상기 거리 측정값에 상기 비례 상수를 승산하여 상기 축하중값을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    상기 차량의 공차시의 상기 이동부의 위치를 상기 이동부의 기준 위치로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  9. 청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 8 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 기준 위치에 대한 상기 이동부의 상대적 위치에 따라서 양의 오차 보정값 또는 음의 오차 보정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    소정의 시간 주기로 상기 이동부의 위치를 측정하여 복수의 상기 위치 측정값을 생성하고, 상기 복수의 위치 측정값의 평균값을 이용하여 상기 오차 보정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    상기 차량의 상차시 충격 에너지와 마찰해지 충격 에너지의 비율과, 정지상태에서의 적재 하중으로 인한 거리의 정적 변형률을 이용하여 적재 축하중값을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 11 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 상기 비율과 상기 정적 변형률을 승산한 결과에, 하중 환산계수를 승산하여 적재 하중을 계산하고,
    상기 (a) 단계는 상기 차량의 만차시의 축중량 및 공차시의 축중량의 차와, 상기 차량의 만차시의 거리 측정값 및 공차시의 거리 측정값의 차를 이용하여 상기 하중 환산계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    상기 센서가 설치된 차량의 차축과, 상기 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 해지된 상태에서, 상기 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 상 기 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 상기 거리의 동적 변형률로부터 상기 마찰해지 충격에너지를 측정하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    상기 센서가 설치된 차량의 차축과, 상기 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 존재하는 상태에서, 상기 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 상기 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 상기 거리의 동적 변형률로부터 상기 상차시 충격에너지를 측정하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  15. 청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충격 에너지는
    하중에 의해서 상기 에어 스프링의 압력 변화로 인한 상기 거리의 최대 동적 변형률과 최소 동적 변형률의 차와 하중 인가시점부터 상기 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산되는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  16. 청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 15 항에 있어서, 상기 거리 측정부는
    초당 20 내지 200 회의 시간 주기로 거리 측정값을 생성하여 상기 동적 변형률을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  17. 차량의 차축과, 상기 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 해지된 상태에서, 상기 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 상기 차량의 에어 스프 링의 압력 변화로 인한 거리의 동적 변형률로부터 마찰해지 충격에너지를 측정하는 단계;
    상기 마찰이 존재하는 상태에서 상기 차량에 충격을 가하지 않고, 하중을 인가할 때, 상기 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 정적 변형률을 측정하는 단계;
    상기 마찰이 존재하는 상태에서 상기 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 상기 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 동적 변형률로부터 상차시 충격에너지를 측정하는 단계; 및
    상기 상차시 충격에너지와 상기 마찰해지 충격에너지의 비율을 이용하여 상기 정적 변형률을 보정하는 단계; 및
    외부 환경 변화로 인한 측정 오차에 대한 오차 보정값을 이용하여 상기 보정된 정적 변형률을 보정하여 차량의 축하중값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 충격 에너지는
    하중에 의해서 상기 에어 스프링의 압력 변화로 인한 거리의 최대 동적 변형률과 최소 동적 변형률의 차와, 하중의 인가 시점부터 상기 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산되는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  19. 청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 거리의 변형률은
    자성체를 포함하고, 상기 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 상기 실린더부를 따라서 이동하는 이동부;
    상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부; 및
    상기 실린더부의 일단에 설치되어, 상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하는 센서로부터 측정된 거리 측정값을 이용하여 측정되고,
    상기 오차 보정값은 외부 환경 변화로 인한 상기 이동부의 위치 변화에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 방법.
  20. 일측이 차량의 에어스프링에 연결된 실린더부, 자성체를 포함하고 상기 에어스프링으로부터 유입되는 공기의 압력에 의해서 상기 실린더부를 따라서 이동하는 이동부, 상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부의 위치를 측정하는 위치 측정부, 및 상기 실린더부의 일단에 설치되어 상기 이동부로부터 방사되는 자기장의 변화를 이용하여 상기 이동부와의 거리를 측정하는 거리 측정부를 포함하는 센서부; 및
    상기 위치 측정부로부터 입력된 위치 측정값을 이용하여 오차 보정값을 생성하고, 상기 거리 측정부로부터 입력된 거리 측정값을 이용하여 축하중값을 계산하며, 상기 오차 보정값을 이용하여 외부 환경 변화로 인한 상기 축하중값의 오차를 보정하여 차량의 축하중값을 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  21. 청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 20 항에 있어서,
    상기 위치 측정값 및 거리 측정값을 증폭하는 신호 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  22. 청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 20 항에 있어서,
    아날로그 신호인 상기 위치 측정값 및 거리 측정값을 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 소정 시간 주기로 복수의 위치 측정값들을 생성하고, 상기 복수의 위치 측정값들의 평균값을 계산하여 출력하는 고속 연산부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 평균값을 이용하여 상기 오차 보정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  24. 청구항 24은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 거리 측정값에 비례상수를 승산하여 상기 차량의 축하중값을 계산하고,
  25. 청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오차 보정값은
    상기 차량의 공차시의 상기 이동부의 위치를 기준으로 할때, 상기 기준 위치에 대한 상기 이동부의 상대적 위치에 따라서 양 또는 음의 값인 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  26. 청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 차량의 상차시 충격 에너지와 마찰해지 충격 에너지의 비율과, 정지상태에서의 적재 하중으로 인해 발생된 에어스프링의 압력 변화로 인한 상기 거리의 정적 변형률을 이용하여 상기 하중값을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  27. 청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 비율과 상기 정적 변형률을 승산한 결과에, 하중 환산계수를 승산하여 상기 축하중값을 계산하고,
    상기 하중 환산 계수는 상기 차량의 만차시의 축중량 및 공차시의 축중량의 차와, 상기 차량의 만차시의 거리 측정값 및 공차시의 거리 측정값의 차간의 비율 에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  28. 청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서, 상기 마찰해지 충격에너지는
    상기 센서부가 설치된 차량의 차축과, 상기 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 해지된 상태에서, 상기 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 상기 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 최대 동적 거리 변형률과 최소 동적 거리 변형률간의 차와 상기 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산되는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  29. 청구항 29은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 28 항에 있어서, 상기 거리 측정부는
    초당 20 내지 200 회의 시간 주기로 거리 측정값을 생성하여 상기 동적 변형률을 측정하는 것을 특징으로 하는 하중 측정 장치.
  30. 청구항 30은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 26 항에 있어서, 상기 상차시 충격에너지는
    상기 센서부가 설치된 차량의 차축과, 상기 차축을 차량과 연결하는 고정핀 사이의 마찰이 존재하는 상태에서, 상기 차량에 충격을 가하면서 하중을 인가할 때, 상기 차량의 에어 스프링의 압력 변화로 인한 최대 동적 거리 변형률과 최소 동적 거리 변형률간의 차와, 하중 인가 시점부터 상기 최소 동적 변형률까지의 시간을 승산하여 계산되는 것을 특징으로 하는 차량 하중 측정 장치.
  31. 청구항 31은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    초당 20 내지 200 회의 시간 주기로 거리 측정값을 생성하여 상기 동적 변형률을 측정하는 것을 특징으로 하는 하중 측정 방법.
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