KR101531713B1 - 화물적재량측정장치 및 그 방법 - Google Patents

화물적재량측정장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화물적재량측정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 차량에 실린 화물의 적재량(α)을 측정하기 위한 화물적재량측정장치에 있어서, 적재량 측정이 시작되는 시각을 t0, 적재량 측정이 끝나는 시각을 t1이라고 할 때, t0에서의 차량 속도(V0)와 t1에서의 차량 속도(V1)에 대한 정보를 생성하는 차량속도정보생성부와; t0에서의 엔진출력(F0)과 t1에서의 엔진출력(F1)에 대한 정보를 생성하는 엔진출력정보생성부와; t0에서의 도로구배(θ1)와 t1에서의 도로구배(θ2)에 대한 정보를 생성하는 도로구배정보생성부와; m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)가 저장되어 있는 메모리와; 시간 t0 ~ t1시간에서 차량이 등가속도 운행한다고 가정하고 차량속도정보생성부에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량의 등가속도 a = (V1 - V0)/t를 산출하고, 상기 차량속도정보생성부에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균차량속도 V = (V0+V1)/2을 산출하고, 상기 엔진출력정보생성부에서 생성된 엔진출력(F0)과 엔진출력(F1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균엔진출력 F = (F0+F1)/2을 산출하고, 상기 도로구배정보생성부에서 생성된 도로구배(θ1)와 도로구배(θ2)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0)의 평균도로구배 θ= (θ0+θ1)/2를 산출하고,
식(1)
Figure 112015039036607-pat00029
을 이용하여 적재량측정시간(t = t1－t0)에서 차량이 주행한 거리(S)를 산출하고, 상기 메모리에 저장된 m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)와, 상기 산출된 평균도로구배(θ), 평균엔진출력(F) 및 평균차량속도(V)를 식(2)
Figure 112015039036607-pat00030

여기서
Figure 112015039036607-pat00031
,
Figure 112015039036607-pat00032

에 반영하여 화물의 적재량(α)을 산출하는 적재량산출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 장치구성이 간단해지고 측정된 화물의 적재량값의 정확도가 향상된다.

Description

화물적재량측정장치 및 그 방법{Apparatus for Measuring Load for Vehicle and Method thereof}
본 발명은 화물적재량측정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량과 함께 이동할 수 있도록 차량에 설치하여 차량에 실린 화물의 적재량을 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
과적차량에 의해 교량, 도로 등이 훼손되는 것을 방지하거나 과적에 의해 차량 수명이 단축되거나 안전운행이 방해받는 것을 방지하기 위해 차량의 적재량을 제한하고 있으며, 이를 위해 차량에 실린 화물의 적재량을 측정하고 있다.
차량에 실린 화물의 적재량을 측정하기 위한 방법의 하나로 지면이 아닌 차량과 함께 이동할 수 있도록 차량에 화물적재량측정장치를 설치하는 방법이 안출되어 사용되고 있다.
도3은 종래 화물적재량측정장치의 사시도이고, 도4는 종래 화물적재량측정장치의 기능별블록도이다.
종래의 화물적재량측정장치는, 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본체(101)와, 본체(101)에 설치된 기울기센서(102), 입력키(103), 제어부(104), 부저(105) 및 표시부(106)를 갖고 있다.
본체(101)는 차량운전석 부근에 설치된다.
기울기센서(102)는 차량에 설치될 수 있고, 도로의 구배 데이터를 생성하여 제어부(104)에 제공한다.
제어부(104)는 차량에 설치되어 있는 전자제어장치(ECU)와 통신할 수 있다.
제어부(104)는 전자제어장치(ECU)로부터 엔진회전수, 스로틀 개도, 차속, 브레이크, 도로구배, 엔진토크의 데이터를 제공받아 아래와 같은 식을 이용하여 화물의 적재량(M)을 산출한다.
Figure 112015039036607-pat00001
여기서 Ti는 엔진도시토크, Tfr은 엔진제동토크, in은 현재기어비, T.Ra는 타이어 유효반경, a는 가속도, F.G.R.은 최종기어비(종감속비)이고, RoadLoad(주행저항)는 아래 식으로 주어진다.
Figure 112015039036607-pat00002
여기서 ρ는 공기밀도, Ca는 공기저항계수, A는 자동차전면투영면적, V는 주행속도, Cr은 구름저항계수, W는 차량무게, θ는 도로구배를 의미한다.
부저(105)는 작동의 에러 상태를 음성으로 출력한다
표시부(106)는 LCD 패널을 사용하여 구현할 수 있고, 입력정보 및 소프트웨어 버젼을 표시한다.
그런데 종래의 화물적재량측정장치에 따르면, 가속도정보를 이용하여 화물의 적재량을 산출하기 때문에 장치구성이 복잡하다는 문제점이 있었다.
그리고 특정 시각에서의 가속도, 차량속도, 도로구배 및 엔진출력의 각 측정값을 이용하여 화물의 적재량을 산출하기 때문에 측정된 화물의 적재량값의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있었다(노면상태 도로상황 등에 따라 특정시각에서의 가속도, 차량속도, 도로구배 및 엔진출력 측정값이 불연속적으로 달라질 가능성이 큼)
관련 선행문헌으로는 대한민국 특허공개공보 10-2012-0056107호(공개일자: 2012년 06월 01일, 발명의 명칭 : 차량용 적재량 계측장치)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 위에서 설명한 종래의 화물적재량측정장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
따라서 본 발명의 목적은, 장치구성이 간단하고 측정된 화물의 적재량값의 정확도가 향상된 화물적재량측정장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 차량에 실린 화물의 적재량(α)을 측정하기 위한 화물적재량측정장치에 있어서, 적재량 측정이 시작되는 시각을 t0, 적재량 측정이 끝나는 시각을 t1이라고 할 때, t0에서의 차량 속도(V0)와 t1에서의 차량 속도(V1)에 대한 정보를 생성하는 차량속도정보생성부와; t0에서의 엔진출력(F0)과 t1에서의 엔진출력(F1)에 대한 정보를 생성하는 엔진출력정보생성부와; t0에서의 도로구배(θ1)와 t1에서의 도로구배(θ2)에 대한 정보를 생성하는 도로구배정보생성부와; m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)가 저장되어 있는 메모리와; 시간 t0 ~ t1시간에서 차량이 등가속도 운행한다고 가정하고 차량속도정보생성부에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량의 등가속도 a = (V1 - V0)/t를 산출하고, 상기 차량속도정보생성부에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균차량속도 V = (V0+V1)/2을 산출하고, 상기 엔진출력정보생성부에서 생성된 엔진출력(F0)과 엔진출력(F1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균엔진출력 F = (F0+F1)/2을 산출하고, 상기 도로구배정보생성부에서 생성된 도로구배(θ1)와 도로구배(θ2)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0)의 평균도로구배 θ= (θ0+θ1)/2를 산출하고, 식(1)
Figure 112015039036607-pat00003
을 이용하여 적재량측정시간(t = t1－t0)에서 차량이 주행한 거리(S)를 산출하고, 상기 메모리에 저장된 m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)와, 상기 산출된 평균도로구배(θ), 평균엔진출력(F) 및 평균차량속도(V)를
식(2)
Figure 112015039036607-pat00004
여기서
Figure 112015039036607-pat00005
,
Figure 112015039036607-pat00006
에 반영하여 화물의 적재량(α)을 산출하는 적재량산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화물적재량측정장치에 의해 달성된다.
따라서 본 발명에 따르면, 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량이 등가속도록 주행한다고 가정하고 t0에서의 차량 속도(V0)와 t1에서의 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량의 등가속도 a = (V1 - V0)/t를 산출한 후 적재량측정시간(t = t1－t0)에서 차량이 주행한 거리(S)를 산출하고, 이 산출된 주행거리(S)를 이용하여 화물의 적재량(α)을 산출함으로써, 장치구성이 간단해지고 측정된 화물의 적재량값의 정확도가 향상된다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 화물적재량측정장치의 기능별블록도,
도2는 본 발명의 실시예에 따른 화물적재량측정방법의 흐름도,
도3은 종래 화물적재량측정장치의 사시도,
도4는 종래 화물적재량측정장치의 기능별블록도이다.
이하에서, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 화물적재량측정장치의 기능별블록도이고, 도2는 본 발명의 실시예에 따른 화물적재량측정방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따른 화물적재량측정장치는, 도1에 도시된 바와 같이, 차량에 탑재된 차량속도정보생성부(11), 엔진출력정보생성부(12), 도로구배정보생성부(13), 메모리(15), 적재량산출부(14) 및 표시부(16)를 갖고 있다. 여기서 차량에 탑재된다는 것은 차체에 고정 설치된 경우는 물론 탑승자가 휴대하여 차량에 탐승하는 경우도 포함한다.
차량속도정보생성부(11)는 적재량 측정이 시작되는 시각을 t0, 적재량 측정이 끝나는 시각을 t1이라고 할 때, t0에서의 차량 속도(V0)와 t1에서의 차량 속도(V1)에 대한 정보를 생성한다.
차량속도정보생성부(11)는 차량에 공지의 속도센서, 가속도 센서 등을 설치하여 구현할 수 있고, 차량에 설치된 전자제어장치(ECU)가 차량속도정보를 제공해주는 경우 차량전자제어장치(ECU)를 차량속도정보생성부(11)로 이용할 수 있다.
엔진출력정보생성부(12)는 t0에서의 엔진출력(F0)과 t1에서의 엔진출력(F1)에 대한 정보를 생성한다.
엔진출력정보생성부(12)는 차량에 공지의 엔진출력측정시스템을 설치하여 구현할 수 있고, 차량에 설치된 전자제어장치(ECU)가 엔진출력정보를 제공해주는 경우 차량전자제어장치(ECU)를 엔진출력정보생성부(12)로 이용할 수 있다.
도로구배정보생성부(13)는 t0에서의 도로구배(θ1)와 t1에서의 도로구배(θ2)에 대한 정보를 생성한다.
도로구배정보생성부(13)는 차량에 공지의 기울기센서를 설치하여 구현할 수 있고, 차량에 설치된 전자제어장치(ECU)가 도로구배정보를 제공해주는 경우 차량전자제어장치(ECU)를 도로구배정보생성부(13)로 이용할 수 있다.
메모리(15)에는 m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)가 상수값으로 저장되어 있다.
적재량산출부(14)는 아래와 같은 방법으로 차량에 적재된 화물의 적재량(α)를산출한다.
먼저 시간 t0 ~ t1시간에서 차량이 등가속도 운행한다고 가정하고 차량속도정보생성부(11)에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량의 등가속도 a = (V1 - V0)/t를 산출한다. 여기서 적재량측정시간(t = t1－t0)은 10초 이하가 바람직하다.
다음에 차량속도정보생성부(11)에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균차량속도 V = (V0+V1)/2을 산출한다.
다음에 엔진출력정보생성부(12)에서 생성된 엔진출력(F0)과 엔진출력(F1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균엔진출력 F = (F0+F1)/2을 산출한다.
다음에 도로구배정보생성부(13)에서 생성된 도로구배(θ1)와 도로구배(θ2)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0)의 평균도로구배 θ= (θ0+θ1)/2를 산출한다.
다음에 식(1)
Figure 112015039036607-pat00007
을 이용하여 적재량측정시간(t = t1－t0)에서 차량이 주행한 거리(S)를 산출한다.
다음에 메모리(15)에 저장된 m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)와, 산출된 평균도로구배(θ), 평균엔진출력(F) 및 평균차량속도(V)를
식(2)
Figure 112015039036607-pat00008
여기서
Figure 112015039036607-pat00009
,
Figure 112015039036607-pat00010
에 반영하여 화물의 적재량(α)을 산출한다.
산출된 화물의 적재량(α)은 표시부(16)에 전달되어 표시된다.
위 [수학식 2]는 다음과 같은 과정을 거쳐 유도할 수 있다.
차량 엔진에서 출력되는 엔진출력과 화물을 탑재한 차량의 가속도와의 관계식은 다음과 같다.
Figure 112015039036607-pat00011
.......① 여기서 R은 주행저항으로서 다음과 같이 주어진다.
Figure 112015039036607-pat00012
위 ①식을 [수학식 1]에 대입하면,
Figure 112015039036607-pat00013
.....②식을 얻을 수 있다.
위 ②식을 F- R에 대해 정리하면,
Figure 112015039036607-pat00014
Figure 112015039036607-pat00015
......③식을 얻을 수 있다.
여기서
Figure 112015039036607-pat00016
위 ③식에 R을 대입하여 정리하면,
Figure 112015039036607-pat00017
Figure 112015039036607-pat00018
Figure 112015039036607-pat00019
....④식을 얻을 수 있다.
식④에서
Figure 112015039036607-pat00020
라고 하고 화물의 적재량(α)에 대해 정리하면 [수학식 2]를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량이 등가속도록 주행한다고 가정하고 t0에서의 차량 속도(V0)와 t1에서의 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량의 등가속도 a = (V1 - V0)/t를 산출한 후 적재량측정시간(t = t1－t0)에서 차량이 주행한 거리(S)를 산출하고, 이 산출된 주행거리(S)를 이용하여 화물의 적재량(α)을 산출함으로써, 장치구성이 간단해지고 측정된 화물의 적재량값의 정확도가 향상된다.
11 : 차량속도정보생성부 12 : 엔진출력정보생성부
13 : 도로구배정보생성부 14 : 적재량산출부
15 : 메모리 16, 116 : 표시부
101 : 본체 102 : 기울기센서
103 : 입력키 104 : 제어부
105 : 부저

Claims (2)

  1. 차량에 실린 화물의 적재량(α)을 측정하기 위한 화물적재량측정장치에 있어서,
    적재량 측정이 시작되는 시각을 t0, 적재량 측정이 끝나는 시각을 t1이라고 할 때, t0에서의 차량 속도(V0)와 t1에서의 차량 속도(V1)에 대한 정보를 생성하는 차량속도정보생성부와;
    t0에서의 엔진출력(F0)과 t1에서의 엔진출력(F1)에 대한 정보를 생성하는 엔진출력정보생성부와;
    t0에서의 도로구배(θ1)와 t1에서의 도로구배(θ2)에 대한 정보를 생성하는 도로구배정보생성부와;
    m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)가 저장되어 있는 메모리와;
    시간 t0 ~ t1시간에서 차량이 등가속도 운행한다고 가정하고 차량속도정보생성부에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량의 등가속도 a = (V1 - V0)/t를 산출하고,
    상기 차량속도정보생성부에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균차량속도 V = (V0+V1)/2을 산출하고,
    상기 엔진출력정보생성부에서 생성된 엔진출력(F0)과 엔진출력(F1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균엔진출력 F = (F0+F1)/2을 산출하고,
    상기 도로구배정보생성부에서 생성된 도로구배(θ1)와 도로구배(θ2)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0)의 평균도로구배 θ= (θ0+θ1)/2를 산출하고,
    식(1)
    Figure 112015039036607-pat00021
    을 이용하여 적재량측정시간(t = t1－t0)에서 차량이 주행한 거리(S)를 산출하고,
    상기 메모리에 저장된 m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)와, 상기 산출된 평균도로구배(θ), 평균엔진출력(F) 및 평균차량속도(V)를
    식(2)
    Figure 112015039036607-pat00022

    여기서
    Figure 112015039036607-pat00023
    ,
    Figure 112015039036607-pat00024

    에 반영하여 화물의 적재량(α)을 산출하는 적재량산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화물적재량측정장치.
  2. 차량에 실린 화물의 적재량(α)을 측정하기 위한 화물적재량측정방법에 있어서,
    적재량 측정이 시작되는 시각을 t0, 적재량 측정이 끝나는 시각을 t1이라고 할 때, t0에서의 차량 속도(V0)와 t1에서의 차량 속도(V1)에 대한 정보를 생성하는 차량속도정보생성단계와;
    t0에서의 엔진출력(F0)과 t1에서의 엔진출력(F1)에 대한 정보를 생성하는 엔진출력정보생성단계와;
    t0에서의 도로구배(θ1)와 t1에서의 도로구배(θ2)에 대한 정보를 생성하는 도로구배정보생성단계와;
    시간 t0 ~ t1시간에서 차량이 등가속도 운행한다고 가정하고 차량속도정보생성부에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 차량의 등가속도 a = (V1 - V0)/t를 산출하고,
    상기 차량속도정보생성단계에서 생성된 차량 속도(V0)와 차량 속도(V1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균차량속도 V = (V0+V1)/2을 산출하고,
    상기 엔진출력정보생성단계에서 생성된 엔진출력(F0)과 엔진출력(F1)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0) 동안의 평균엔진출력 F = (F0+F1)/2을 산출하고,
    상기 도로구배정보생성단계에서 생성된 도로구배(θ1)와 도로구배(θ2)에 기초하여 적재량측정시간(t = t1－t0)의 평균도로구배 θ= (θ0+θ1)/2를 산출하고,
    식(1)
    Figure 112015055219406-pat00025
    을 이용하여 적재량측정시간(t = t1－t0)에서 차량이 주행한 거리(S)를 산출하고,
    소정의 메모리에 저장된 m(차량차체중량), 중력가속도(g), 공기밀도(ρ), 차량전면투영면적(A), 구름저항계수(Cr) 및 공기저항계수(Ca)와, 상기 산출된 평균도로구배(θ), 평균엔진출력(F) 및 평균차량속도(V)를
    식(2)
    Figure 112015055219406-pat00026

    여기서
    Figure 112015055219406-pat00027
    ,
    Figure 112015055219406-pat00028

    에 반영하여 화물의 적재량(α)을 산출하는 적재량산출단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화물적재량측정방법.

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