KR101738222B1

KR101738222B1 - 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법

Info

Publication number: KR101738222B1
Application number: KR1020147035232A
Authority: KR
Inventors: 페릭스 피스터
Original assignee: 아베엘 리스트 게엠베하
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2017-05-19
Also published as: AT511131A2; WO2013174974A1; EP2856100B1; US9454857B2; AT511131A3; US20150149031A1; JP5868550B2; JP2015520854A; EP2856100A1; KR20150008499A; AT511131B1

Abstract

가능한 유연하게 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법으로서, 시험 제어 유닛(3)은 가상 차량 상태와 가상 차량 환경 둘 모두를 포함하는 가상 세계를 생성하거나 또는 재현하고 시험 제어 유닛(3)은 가상 세계의 요건에 따라 실제 차량(1)의 다수의 센서 및/또는 액추에이터를 조종하며 동시에 가상 세계의 요건에 따라 구동 상태 액추에이터(2)를 활성화시키며, 구동 상태 액추에이터(2)는 실제 차량(1)에 추가 힘 또는 모멘트를 제공함으로써 가상 세계에서 순간 차량 상태와 순간 차량 환경을 생성하여 실제 차량(1)이 실제 시험 트랙(4)에서 가상 세계로부터 차량 상태와 차량 환경을 겪는다.

Description

차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법{METHOD FOR TESTING A VEHICLE OR A COMPONENT OF A VEHICLE}

본 발명은 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법에 관한 것으로, 실제 차량이 실제 시험 트랙에서 이동한다.

차량 개발 및 시험 시에, 특정 조건 하에서 차량 또는 차량의 하위부품의 특정 거동을 시험하기 위하여 특정 구동 상태를 구성할 필요가 있다. 이는 예를 들어, 롤러 동력계와 같은 특수 시험 설비 또는 시험 트랙(본 명세서에서는 중요하지 않은 실제 도로 또는 특수 시험 지면의 형태이든지)에서 수행될 수 있다. 이 둘의 가능성은 이점과 단점을 갖는다. 시험 설비에서, 원하는 실제 환경이 필수 정확도에 따라 시뮬레이팅될 수 없기 때문에 요구에 따라 실제 환경 조건에 더욱 근접하는 것이 가능하지 않다. 시험 설비 상에서의 시험은 이에 따라 실제 자동차 도로에서 차량의 실제 거동의 표시일 뿐이다(실제 조건에 매우 근사한 것일지라도). 다른 한편, 시험 설비에서 매우 유연한 시험이 수행될 수 있다(예를 들어, 차량에 대한 롤러 동력계). 차례로, 시험 트랙은 다양한 환경, 루트 등을 통해 구동하기 위하여 이의 옵션에 자연적으로 제한된다.
이에 관해, 보니 라친스키(Yvonne Laschinsky) 등("Evaluation of an Active Safety Light using Virtual Test Drive within Vehicle in the Loop" INDUSTRIAL TECHNOLOGY (ICIT), 2010 IEEE IN-TERNATIONAL CONFERENCE ON, IEEE PISCATAWAY, NJ, USA, 2010-03-14, p 1119-1121, ISBN: 978-1-4244-5695-6)은 실제 트랙에서 차량이 이동하는 운전자 보조 시스템에 대한 시험 방법을 나타낸다. 환경은 가상적으로 충만한 실제로서 또는 완전히 가상의 형태로 "헤드-장착 디스플레이"에 의해 차량의 운전자에게 재현된다.
그러나, 시험 트랙에서 임의의 구동 상태를 생성하기가 불가능하다. 추가로, 시험 트랙에서의 시험은 대개 환경 조건(온도, 습도)과 시험 운전자(이동 지점(shift point), 페달 위치(들), 조향 각도 등)에 따르며, 이에 따라 전체적으로 재현가능하지 않다. 그러나, 상이한 시험 트랙을 선택함으로써(예를 들어, 도시 루트 또는 그로스글로크너(Großglockner) 고지대 도로) 다양한 루트를 포함할 수 있고, 시험 구동이 확실히 어렵고 단지 가능하게는 제한된 정도이다. 그러나, 기본적으로 옵션은 이상적이지 않다.

본 발명의 목적은 연계된 단점을 적어도 최소화하고 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위해 두 가지의 전술된 가능성의 이점들을 조합하는 시험 방법 및 시험 환경을 특정하는 데 있다.

본 발명에 따라 이 목적은 실제 시험 트랙에서 실제 차량이 구동하고, 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법에 따라 구현되는데, 여기서 시험 제어 유닛은 가상 차량 상태와 가상 차량 환경 둘 모두를 포함하는 가상 세계를 생성하거나 또는 재현하고 시험 제어 유닛은 가상 세계의 요건에 따라 실제 차량의 다수의 센서 및/또는 액추에이터를 조종하며 동시에 가상 세계의 요건에 따라 구동 상태 액추에이터를 활성화시키며, 구동 상태 액추에이터는 실제 차량에 추가 힘 또는 모멘트를 제공함으로써 가상 세계에서 순간 차량 상태와 순간 차량 환경을 생성하여 실제 차량이 실제 시험 트랙에서 가상 세계로부터 차량 상태와 차량 환경을 겪는다.

본 발명의 특징에 따라서, 테스트-하드웨어-루프 시험 설비(test-hardware-in-the-loop test rig)가 실제로 제조되며 이 내에서 실제 차량이 실제 트랙에서 이동하지만 구동 상태와 차량 환경이 거의 특정화될 수 있는 가상 세계를 겪는다. 구동 상태 액추에이터를 이용하고 센서 및/또는 차량의 액추에이터를 조종함으로써, 이에 따라 차량은 실제 트랙에서 실제로 이동할지라도 가상 세계를 겪는다. 이 방식으로, 시험 구동은 실제 트랙으로부터 분리되지만 차량과 실제 트랙 사이의 상호작용은 유지된다.

본 발명의 추가 선호되는 실시 형태가 본 발명의 하기 기술 내용 및 종속항으로부터 명확해진다. 본 발명은 도 1 및 도 2에 따라 하기에서 더욱 상세히 설명되며, 이는 도식적이고 비-제한적인 형태로 본 발명의 선호되는 실시 형태를 도시한다.

도 1은 시험 트랙에 있는 차량의 도식적인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방법에서 디지털 맵의 통합을 도시하는 도면.

도 1은 시험 트랙(4) 상에 있는 차량(1)을 도시한다. 2차 차량, 이 경우에 트레일러는 구동 상태 액추에이터(2)와 같이 차량(1)에 결합된다. 구동 상태 액추에이터(2)는 예를 들어, 자동차에 대해 통상적인 종래의 볼-헤드 트레일러 커플링을 이용하여 또는 트럭에 대해 통상적인 커플링 조우, 커플링 아이, 볼트 또는 세미-트레일러 커플링 및 킹핀과 같은 볼트-타입 트레일러 커플링을 이용하여 차량(1)에 결합될 수 있다. 그러나, 또한 강성의 커플링이 제공될 수 있다. 적합한 운동학적 기구를 갖는 커플링, 예를 들어, 20 4-바 링키지가 허용될 수 있다. 그러나, 커플링의 특정 타입은 본 발명에 대해 중요하지 않다. 구동 상태 액추에이터(2)는 본 명세서에서 도시되지 않은 독립 구동 및 로드 장치를 가지며, 이에 의해 개별 휠 기저를 포함한, 구동 상태 액추에이터(2)가 제동 또는 구동될 수 있다. 이에 따라, 구동 및 로드 장치, 예를 들어, 내연 기관, 전기식 동조 장치와 같은 전기 장치 등의 타입은 중요하지 않고, 이에 따라 구동 상태 액추에이터(2)는 가속력 또는 제동력인 차량(1)의 종방향 및/또는 가로 방향으로의 힘을 형성할 수 있다. 동시에 또한 구동 상태 액추에이터(2)는 하나의 축, 트윈 축, 또는 둘 이상의 축을 갖는지가 중요하지 않다. 이는 구동 상태 액추에이터의 각각의 휠 또는 구동 상태 액추에이터(2)의 복수의 축 또는 단지 하나의 축이 개별적으로 구동될 수 있다. 구동 에너지를 공급하기 위한 추가 유닛, 예를 들어, 배터리 또는 연료 셀 및/또는 구동 및 로드 장치를 구동하기 위한 유닛(5), 예를 들어 적합한 제어 및 파워 전자장치는 또한 구동 상태 액추에이터(2) 상에 제공될 수 있다. 그러나, 물론 다양한 장치가 구동 및 제동을 위한 구동 및 로드 장치로서, 예를 들어 제동을 위해 에디 전류 제동 및 구동을 위해 전기 모터로서 구동 상태 액추에이터(2) 상에 제공될 수 있다. 그러나, 구동 상태 액추에이터(2)는 또한 차량(1)의 전방에서 결합될 수 있고 그 뒤에 트랙터로서 기능을 할 수 있다.

선호적으로, 예를 들어 휠 허브 모터의 형태인 독립 구동 및 로드 장치를 갖는 하나 이상의 휠이 구동 상태 액추에이터(2)의 각각의 측면 상에 제공될 수 있다. 이 수단에 의해, 이러한 개별 휠 구동, 예를 들어 공지된 토크 벡터를 수행하기 위하여 수직 축(요우 모멘트) 주위에서 가로방향 힘 또는 모멘트, 종방향 힘(제동, 가압(또는 끌어당김)으로 인해)이 차량(1) 상에서 강제된다. 이 방식으로, 수행되는 시험에 대한 추가 자유도가 구현되고 예를 들어 요우 모멘트 또는 가로방향 힘에 따른 구동 상태가 예를 들어 다양한 구동 안정성 시스템(예를 들어, ABS, ESP, 등)을 시험하기 위하여 시뮬레이팅될 수 있다. 그러나, 이는 또한 예를 들어, 주차 시에(자동 파킹 보조부를 시험하기 위하여) 제어에 대해 차량을 가속하기 위하여 특정 구동 상태를 시뮬레이팅할 수 있다.

실제 시험 트랙과 더욱 독립적으로 차량(1)을 시험하기 위하여, 시험 제어 유닛(3)이 제공된다. 이는 구동 상태 액추에이터(2) 상에 또는 차량(1) 상에 배열될 수 있다. 가상 세계가 형성되거나 및/또는 미리 생성된 가상 세계가 시험 제어 유닛(3) 내에서 재현된다. 이 가상 세계는 원하는 차량 상태, 즉 예를 들어, 속도, 가속도, 토크, 기어, 매체 상태(오일, 물, 연료, 등), 등을 포함하고 또한 차량 환경, 즉 예를 들어, 루트 토폴로지, 루트 기하학적 형상, 날씨 조건, 도로 조건, 교통 상황, 등을 포함한다. 차량(1)을 시험하기 위하여 시험이 수행되거나 또는 특정 차량 부품이 구동 상태에 포함된다. 가상 세계는 이에 따라 차량(1)이 특정 루트에 걸쳐 어떻게 이동하는지를 결정한다.

실제로, 차량(1)은 예를 들어 시험 운전자(test driver) 또는 구동 로봇에 의해 실제 시험 트랙(4)을 따라 이동하고, 이에 따라 실제 차량 상태와 실제 차량환경이 정해진다. 그러나, 대체로, 현실은 원하는 가상 세계로부터 상당히 벗어난다. 차량(1)이 가상 세계에서, 이에 따라 정해진 프레임 조건 하에서 정해진 루트를 따라 이동하도록 여겨지기 위해, 리얼 센서(real sensor), 예를 들어 휠 속도 센서(6), 종방향 및 가로방향 가속 센서, 조향 각 센서, 배기 가스 시스템 센서, 예컨대 λ-센서(7), 예를 들어, 환경(예컨대, 레이더, LIDAR, 초음파)의 식별을 위한 환경 센서(8), 페달 위치(9) 등과 같이 리얼 센서의 측정된 값이 기록되고 시험 제어 유닛(3)에 제공된다. 여기서, 센서 측정값은 가상 세계에 따라 조절되고, 즉 차량(1)이 가상 세계의 차량 상태 및 구동 환경에 있는 경우에 측정이 수행되는 방식으로 변경된다. 이들 조절된 측정값은 그 뒤에 측정값을 처리하는 유닛, 예를 들어, 엔진 제어 유닛(10)(ECU) 또는 트랜스미션 유닛, 차량 안정성 시스템, 예컨대 ABS, ESP, 예를 들어 인젝션 시스템(11), 등에 대해 이용가능하게 된다. 게다가, 액추에이터, 예를 들어 제동 시스템(12), 인젝션 시스템(11), 트랜스미션 유닛, 등이 또한 가상 세계의 요건에 따라 시험 제어 유닛(3)에 의해 구동될 수 있다. 이를 위해, 측정된 값 수신기 및 센서 사이의 직접적인 케이블이 차단되거나 또는 이와는 달리 브리징되고, 센서는 시험 제어 유닛(3)에 연결될 수 있다. 차량 버스의 경우, 시험 제어 유닛(3)이 또한 차량 버스 또는 이의 일부를 시뮬레이팅할 수 있다.

추가로, 구동 상태 액추에이터(2)가 또한 가상 세계를 시뮬레이팅할 뿐만 아니라 차량(1)에 이 가상 세계를 임프레싱하기 위하여 시험 제어 유닛(3)에 의해 구동된다. 구동 상태 액추에이터(2)는 커플링(13)을 통해 차량(1) 내로 제공되는 힘(종방향 힘 및/또는 가로방향 힘) 및/또는 모멘트를 생성한다. 차량(1)은 또한 가상 세계를 "겪는다". 예를 들어, 이는 차량(1)이 수평면, 직선 시험 트랙(4) 또는 서킷 상에서 실제 구동할지라도 역풍, 다운힐 또는 업힐 구동, 굽은 도로, 특정 로드 상태, 특정 도로 트래픽(예컨대, 정차 및 운행(stop-and-go))을 시뮬레이팅할 수 있다.

동시에, 가상 세계의 이 시뮬레이션은 모니터를 통하여 운전자에게 가상 세계가 보여지도록 하고 이에 따라 운전자는 또한 가상 세계를 볼 수 있다.

이는 시뮬레이팅되는 매우 다양한 조건을 가능하게 한다: 예를 들어, 방출물 시험의 경우, 차량은 다양한 측정 설비가 장착된다. 그러나, 측정 설비의 중량은 자연적으로 연료 소모 및 방출물 값을 왜곡시킨다. 예를 들어, 측정 설비의 중량은 정확한 소모 및 방출물 측정을 수득하기 위하여 구동 상태 액추에이터에 의해 시뮬레이팅될 수 있다. 특정 구동 조건, 예컨대, 칸보이(convoy) 또는 정차 및 운행 트래픽, 도시 교통, 등에서의 운행과 같은 특정 운전 조건은 재현되기가 어렵다. 그러나, 이러한 운전 조건은 본 발명의 방법에 따라 생성 및 시험될 수 있다.

차량 환경은 또한 이용가능 디지털 맵 재료로부터 얻어질 수 있다. 이러한 디지털 맵은 필요에 따라 교통 표지판, 토폴로지, 기하학적 형상 등과 같은 다양한 추가 정보와 함께 상용 입수될 수 있으며, 또한 예를 들어 구글 어스(Google Earth)와 같은 온라인 소스로부터 얻어질 수 있다. 특정 루트의 차량 환경이 그 뒤에 이 디지털 맵 재료로부터 추출될 수 있다. 동시에, 예를 들어 적합한 전송기에 의해 차량 근처의 16개의 위성 위치를 시뮬레이팅함으로써 차량 내에 설치된 네비게이션 시스템에 가상 GPS 데이터를 제공할 수 있다. 이는 임의의 가상 위치가 차량(1)에 표시되도록 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따라, 임의의 시험 트랙 상에서 트래픽(traffic)을 포함한 임의의 도시 루트(urban route)를 시뮬레이팅할 수 있다.

오늘날의 차량은 또한 예를 들어 디지털 맵 재료(현실의 이미지로서)를 기초로 할 수 있는 디지털 맵 프리뷰(digital map preview)의 형태로 장래의 루트를 분석할 수 있는 시스템을 갖는다. 장래의 루트, 예컨대 도로 표지판, 도로 공사, 교차 도로, 등과 같은 장래의 루트뿐만 아니라 루트에 관한 지리적 및 기하학적 정보, 예컨대 굽은 도로, 경사, 내리막, 등이 디지털 맵 프리뷰에 포함될 수 있다. 차량(1)의 시스템, 예를 들어 엔진 제어 유닛(ECU), 트랜스미션 제어 유닛(TCU) 또는 운전자 보조 시스템, 예를 들어 적응형 크루즈 컨트롤(Adaptive Cruise Control, ACC), 분리 제어 시스템, 제동 보조 시스템, 레인 보조 시스템(lane assist system), 등이 이 디지털 맵 프리뷰에 의해 미리 이들의 각각의 기능을 최적화할 수 있다. 제어 장치, 예를 들어 네비게이션 시스템이 예를 들어 GPS의 도움으로 차량 위치를 측정할 수 있고, 디지털 맵 프리뷰를 생성할 수 있으며 이를 다른 유닛에 대해 허용가능하게 할 수 있다. 이를 위해, 맵 데이터가 예를 들어, ADASIS와 같은 표준화된 데이터 프로토콜 내에서 차량 버스를 통해 이용가능하다.

이러한 디지털 맵 프리뷰는 또한 도 2에 도식적으로 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 방법으로 통합될 수 있다. 이 목적으로, 디지털 맵 재료(22)로부터 시험 제어 유닛(3)은 필요한 추가 정보와 함께 원하는 시험 트랙에 대한 차량 환경을 형성한다. 대안으로, 차량 환경은 시험 제어 유닛(3)에 대해 이용가능하게 구성될 수 있다. 시험 제어 유닛(3)은 GPS 루트 정보를 차량(1)의 제어 장치, 예를 들어, 시험 중에 네비게이션 시스템, 트랜스미션 제어 유닛, 엔진 제어 유닛, 등에 공급한다. 대안으로, GPS 데이터는 또한 전술된 바와 같이 시뮬레이팅될 수 있다. 이 수단에 의해, 차량(1)은 원하는 루트를 따라 실제 이동하는 것으로 속여지며(deceived), 이에 따라 디지털 맵 프리뷰의 기능이 또한 수행되고 시험될 수 있다. 디지털 맵 프리뷰는 또한 예를 들어, 차량 버스(21)를 통하여 ECU, TCU, ACC, 등과 같이 차량(1)의 다른 유닛에 대해 이용가능해진다. 또한, 시험 운전 시에 편차를 방지하기 위하여, 차량(1)에 대해 이용가능한 디지털 맵 재료가 도 2에서 점선으로 도시된 바와 같이 차량 환경이 수득되는 디지털 맵 재료(22)와 대응해야 한다.

Claims

차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법으로서,
실제 차량이 실제 시험 트랙(4)에서 구동하고, 차량 상에 또는 구동 상태 액추에이터(2) 상에 배열되는 시험 제어 유닛(3)은 가상 차량 상태와 가상 차량 환경 둘 모두를 포함하는 가상 세계를 생성하거나 또는 재현하고, 차량의 리얼 센서의 측정된 값은 기록되고 시험 제어 유닛에 제공되며, 시험 제어 유닛(3)이 가상 세계의 요건에 따라 실제 차량(1)의 다수의 리얼 센서 또는 액추에이터의 측정값을 조종하며 동시에 가상 세계의 요건에 따라 구동 상태 액추에이터(2)를 활성화시키며, 구동 상태 액추에이터(2)는 실제 차량(1)에 추가 힘 또는 모멘트를 제공함으로써 가상 세계에서 순간 차량 상태와 순간 차량 환경을 생성하여 실제 차량(1)이 실제 시험 트랙(4)에서 가상 세계로부터 차량 상태와 차량 환경을 겪는 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 시험 제어 유닛(3)에 의해 생성된 차량 상태는 차량(1)의 매체 상태를 포함하는 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 시험 제어 유닛(3)은 제어 장치(20)가 차량(1)의 위치를 결정할 수 있도록 차량(1)의 제어 장치(20)에 데이터를 전송하는 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 차량(1)의 제어 장치(20)가 차량(1)의 위치를 측정할 수 있도록 하는 GPS 데이터가 에뮬레이팅되는 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법.
제4항에 있어서, 제어 장치(20)는 측정된 위치와 디지털 맵 재료를 기초로 디지털 맵 프리뷰를 생성하고, 이를 차량(1)의 다른 유닛에 대해 이용가능하도록 구성하는 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 구동 상태 액추에이터(2)에 의해 차량(1) 내로 종방향 또는 가로방향 힘 또는 모멘트가 제공되는 차량 또는 차량의 부품을 시험하기 위한 방법.