KR102546015B1 - 차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법 - Google Patents

차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법에 관한 것으로, 베이스부상에서 이동 가능하게 설치되는 제1프레임부와, 차륜의 조향각의 변화에 따라 제1프레임부에 대해 상대 회전되는 제2프레임부와, 제2프레임부에 회전 가능하게 설치되고, 차륜에 구름 접촉되는 롤러부와, 롤러부의 회전 속도를 측정하는 제1측정부와, 제1프레임부에 대한 제2프레임부의 회전 각도를 측정하는 제2측정부 및 차륜으로부터 제2프레임부에 가해지는 하중을 측정하는 제3측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법{DRIVING TEST APPARATUS FOR VEHICLE AND DRIVING TEST METHOD THEREOF}
본 발명은 차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차륜의 회전을 주행상황과 유사하게 구현할 수 있는 차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 최근 차량의 증가에 따른 도로 교통의 혼잡성이 문제점으로 대두되고 있으며, 이에 따라 각종 차량 충돌(추돌) 사고가 빈번하게 발생하고 있다.즉, 차량의 외부에는 운전자가 인식하기 힘든 시야의 사각지대(D-dead zone) 발생하고, 이러한 사각지대에 다른 차량이 접근하는 것을 인식하지 못함에 따라 차량 간의 충돌 사고가 발생하는 것이다. 사각지대는 교차로, 커브길, 언덕, 주차 등의 주행하는 도로 형태 및 다른 차량 간의 거리에 따라 변화될 수 있으며, 날씨(눈, 비, 안개, 우박 등)에 따른 환경요소로 사각지대가 변할 수 있다.
이러한 차량 충돌 현상을 방지하고자, 다이나모미터를 활용한 시뮬레이션을 통해 차선이탈경고장치, 차로유지장치, 비상자동제동장치, 전방충돌경고장치, 적응순항제어장치 등의 첨단안전장치에 대한 성능을 검증하는 주행 시험 장치가 개발되고 있다.
그러나 종래의 주행 시험 장치는 구조가 복잡하여 제작에 따른 비용이 과다하게 소모되고, 단일한 차종에만 적용이 가능함에 따라 다양한 차종에 대한 성능 시험을 수행하기 위해서는 새로운 주행 시험 장치가 요구되는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0051477호(2000.08.16 공개, 발명의 명칭: 자동차용 충돌 경보 및 회피 시스템을 위한 모의 실험장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 다양한 차종에 대해 적용이 가능한 차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가상환경에서 시험 차량의 주행 상황을 반영하여 차량의 각종 안전시스템의 시험 평가를 수행할 수 있는 차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 주행 시험 장치는: 베이스부상에서 이동 가능하게 설치되는 제1프레임부와; 차륜의 조향각의 변화에 따라 상기 제1프레임에 대해 상대 회전되는 제2프레임부와; 상기 제2프레임부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 차륜에 구름 접촉되는 롤러부와; 상기 롤러부의 회전 속도를 측정하는 제1측정부와; 상기 제1프레임부에 대한 상기 제2프레임부의 회전 각도를 측정하는 제2측정부; 및 상기 차륜으로부터 상기 제2프레임부에 가해지는 하중을 측정하는 제3측정부;를 포함한다.
또한, 상기 제2프레임부는 상기 차륜의 회전축과 수직한 방향을 축으로 회전되고, 상기 롤러부는 상기 차륜의 회전축과 나란한 방향을 축으로 회전된다.
또한, 상기 베이스부에 대한 상기 제1프레임부의 상대 이동을 선택적으로 제한하는 고정부;를 더 포함한다.
또한, 상기 고정부는 상기 제1프레임부에 승강 이동 가능하게 설치되고, 이동 방향에 따라 상기 베이스부와 밀착 또는 분리된다.
또한, 상기 고정부는 자력(磁力)의 발생 여부를 조절 가능하게 구비되어 상기 베이스부에 착탈 가능하게 고정된다.
또한, 상기 롤러부에 회전력을 공급하는 구동부;를 더 포함한다.
또한, 상기 구동부는, 회전력을 발생시키는 동력발생부; 및 상기 동력발생부와 상기 롤러부에 연결되고, 상기 동력발생부로부터 발생되는 회전력을 상기 롤러부로 전달하는 동력전달부;를 포함한다.
또한, 상기 제2프레임부의 회전 경로상에 배치되어 상기 제2프레임부의 회전 각도를 설정 범위 이내로 제한하는 스토퍼부;를 더 포함한다.
또한, 상기 제1측정부, 상기 제2측정부 및 상기 제3측정부로부터 측정된 데이터를 바탕으로 가상 환경 내에서 차량의 위치를 산출하는 제어부;를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 주행 시험 방법은: 복수개의 차량용 주행 시험 장치간의 간격을 조정하는 단계와; 차량의 모의 주행을 실시하는 단계와; 차륜의 회전속도, 상기 차륜의 조향각 및 상기 차량의 무게를 측정하는 단계; 및 가상 환경 내에서 상기 차량의 위치를 산출하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 모의 주행을 실시하는 단계는, 구동 차륜의 회전에 연동되어 상기 구동 차륜에 접촉된 롤러부가 회전하는 단계; 및 종동 차륜에 접촉된 상기 롤러부를 상기 구동 차륜에 접촉된 상기 롤러부의 회전 속도와 동일한 속도로 회전시키는 단계;를 포함한다.
상기 산출하는 단계는 하기의 수학식 1에 의해 얻어지는 상기 차량의 옆미끄럼각과 수학식 2를 통해 상기 차량의 위치를 산출하고, 수학식 3을 통해 상기 차량의 요각을 산출한다.
[수학식 1]
Figure 112021074207917-pat00001
[수학식 2]
Figure 112021074207917-pat00002
[수학식 3]
Figure 112021074207917-pat00003
여기서,
Figure 112023020045583-pat00004
는 옆미끄럼각,
Figure 112023020045583-pat00005
은 요레이트,
Figure 112023020045583-pat00006
은 차량의 무게,
Figure 112023020045583-pat00007
은 차량의 축거,
Figure 112023020045583-pat00008
는 차량의 무게중심으로부터 구동 차륜의 중심축까지의 길이
Figure 112023020045583-pat00009
은 차량의 무게중심으로부터 종동 차륜의 중심축까지의 길이, Vx는 차륜의 종방향 속도, Vy는 차륜의 횡방향 속도,
Figure 112023020045583-pat00012
는 차륜의 조향각, Kf는 구동 차륜의 횡방향 강성, Kr은 종동 차륜의 횡방향 강성을 의미한다.
또한, 상기 차륜의 무게가 설정 범위 내에서 측정되도록 상기 차량을 상기 차량용 주행 시험 장치로부터 들어올리는 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 차량용 주행 시험 장치는 제1프레임부가 주행부에 의해 베이스부 상에서의 위치가 가변될 수 있음에 축거와 윤거가 다른 다양한 차종에 적용이 가능하여 제작에 따른 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 주행 시험 장치는 제1프레임부의 위치가 결정된 후 고정부에 의해 제1프레임부를 베이스부에 견고하게 고정시킬 수 있음에 따라 안정적인 모의 주행이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 주행 시험 장치는 스토퍼부에 의해 제2프레임부의 회전 각도를 제한할 수 있음에 따라 제2프레임부의 과도한 회전에 따른 측정부의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 주행 시험 방법은 제어부가 차량의 옆미끄럼각을 통해 차량의 위치를 산출함에 따라 차량의 실제 거동에 따른 위치 변화를 정확하게 반영할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량의 주행 시험 방법은 차량의 모의 주행을 실시하기 전 차량을 차량용 주행 시험 장치로부터 일정 높이 들어올림에 따라 급제동에 따른 관성에 의한 차량의 이탈을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 시험 방법의 순서를 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 S300단계의 순서를 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 주행 시험 장치의 실시예를 설명하도록 한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1)는 차량(3)에 구비된 복수개의 차륜(2) 중 엔진의 구동력에 의해 직접 회전되는 구동 차륜(21)과 마주보도록 설치된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1)는 한 쌍으로 구비되어 한 쌍의 구동 차륜(21)에 개별적으로 설치된다. 여기서, 구동 차륜(21)은 전륜인 것으로 예시될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 5는 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성의 연결관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1)는 제1프레임부(100), 주행부(200), 제2프레임부(300), 롤러부(400), 측정부(500), 고정부(600), 스토퍼부(700), 제어부(800)를 포함한다.
베이스부(10)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1)를 지지하는 구성으로, 평판 형태의 리프트 플레이트로 예시될 수 있다. 베이스부(10)는 후술하는 고정부(600)가 자력(磁力)에 의해 착탈 가능하게 고정될 수 있도록 외부로부터 가해지는 자기장에 의해 자화되는 철, 니켈 등과 같은 강자성체 재질로 구비될 수 있다.
제1프레임부(100)는 베이스부(10)상에 설치되어 후술하는 제2프레임부(300), 롤러부(400), 측정부(500), 고정부(600), 스토퍼부(700)를 전체적으로 지지한다. 제1프레임부(100)는 베이스부(10)상에 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이에 따라 제1프레임부(100)는 차량(3)의 크기 차륜(2)간의 간격 등에 대응되어 베이스부(10)상에서의 설치 위치가 가변될 수 있다. 제1프레임부(100)의 구체적인 형상은 도 2 내지 도 4에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 베이스부(10) 상에 이동 가능하게 설치되는 형상의 기술사상 안에서 다양한 설계 변경이 가능하다.
주행부(200)는 제1프레임부(100)를 베이스부(10)에 대해 이동 가능하게 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 주행부(200)는 제1프레임부(100)의 하측에 회전 가능하게 연결되고, 베이스부(10)의 상면에 구름 접촉되는 바퀴의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 주행부(200)는 중심축을 축으로 회전됨에 따라 베이스부(10)에 대한 제1프레임부(100)의 위치를 가변시킨다. 주행부(200)는 복수개로 구비되어 제1프레임부(100)의 서로 다른 지점을 개별적으로 이동 가능하게 지지할 수 있다. 주행부(200)는 회전축의 각도를 가변시킬 수 있도록 제1프레임부(100)에 연결될 수 있다. 즉, 주행부(200)는 대략 카트에 설치된 바퀴와 같이 베이스부(10)를 상하로 수직하게 관통하는 방향을 축으로 회전 가능하게 설치될 수 있다. 이에 따라 주행부(200)는 베이스부(10)상에서 제1프레임부(100)의 위치를 다양한 방향으로 가변시킬 수 있다. 또한 주행부(200)는 이동 후 위치가 확정된 이후에는 별도의 잠금장치를 이용하여 회전을 선택적으로 고정할 수 있다.
제2프레임부(300)는 제1프레임부(100)에 회전 가능하게 설치된다. 제2프레임부(300)는 후술하는 롤러부(400)에 안착된 차륜(2)의 조향각의 변화에 따라 제1프레임(100)에 대해 상대 회전된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2프레임부(300)는 대략 "ㄷ" 자 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 제2프레임부(300)는 하부면이 제1프레임부(100)의 상부면과 마주보게 배치된다. 제2프레임부(300)는 제1프레임부(100)에 차륜(2)의 회전축에 대해 수직한 방향을 축으로 회전 가능하게 설치된다. 제2프레임부(300)는 스러스트 베어링(310)에 의해 제1프레임부(100) 상에서 회전 가능하게 지지될 수 있다. 제2프레임부(300)는 내부에 롤러부(400)가 설치되는 공간을 마련할 수 있도록 내부가 비어있게 형성된다. 제2프레임부(300)의 양측면은 차륜(2)의 회전축과 나란한 방향으로 소정 간격 이격되게 배치된다.
롤러부(400)는 제2프레임부(300)에 회전 가능하게 설치된다. 롤러부(400)는 차륜(2)에 구름 접촉되어 차륜(2)과 함께 회전된다. 이 경우, 차륜(2)은 엔진의 구동력에 의해 회전되는 구동 차륜(21)으로 예시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 롤러부(400)는 롤러부재(410), 레이디얼 베어링(420)을 포함할 수 있다.
롤러부재(410)는 원형의 단면을 갖는 원통의 형태를 갖도록 형성되어 제2프레임부(300)의 내부에 설치된다. 롤러부재(410)는 길이 방향이 차륜(2)의 회전축과 나란한 방향으로 배치된다. 롤러부재(410)는 양단부가 후술하는 레이디얼 베어링(420)을 매개로 제2프레임부(300)의 양측면에 회전 가능하게 연결된다. 롤러부재(410)는 외주면이 차륜(2)의 외주면에 구름 접촉된다. 롤러부재(410)는 차륜(2)의 회전 시 차륜(2)의 회전축과 나란한 방향을 축으로 회전된다. 롤러부재(410)는 한 쌍으로 구비되어 제2프레임부(300)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 이에 따라 롤러부재(410)는 차륜(2)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 롤러부재(410)의 외주면은 차륜(2)과의 미끄러짐이 방지될 수 있도록 고무, 실리콘 등의 마찰계수가 높은 재질로 도포될 수 있다.
레이디얼 베어링(420)은 롤러부재(410)와 제2프레임부(300) 사이에 구비되고, 제2프레임부(300)에 대해 롤러부재(410)를 회전 가능하게 지지한다. 레이디얼 베어링(420)은 내주면과 외주면이 각각 롤러부재(410)의 단부의 외주면와 제2프레임부(300)의 양측면의 내주면에 고정되는 볼베어링, 부시베어링 등으로 예시될 수 있다.
측정부(500)는 차륜(2)의 회전속도, 차륜(2)의 조향각 및 차량(3)의 무게를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부(500)는 제1측정부(510), 제2측정부(520), 제3측정부(530)를 포함한다.
제1측정부(510)는 롤러부(400)의 회전 속도를 측정한다. 즉, 제1측정부(510)는 차륜(2)의 회전 시 차륜(2)과 동일한 각속도로 회전되는 롤러부재(410)의 회전 속도를 통해 차륜(2)의 회전 속도를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1측정부(510)는 롤러부재(410)의 회전축과 마주보게 배치되는 광학(光學)식 또는 자기(磁氣)식 로터리 엔코더로 예시될 수 있다. 제1측정부(510)는 제2프레임부(300)의 측면 외측에 직접 고정될 수 있고, 브라켓 등과 같은 별도의 고정 수단에 의해 고정되는 것도 가능하다.
제2측정부(520)는 제1프레임부(100)에 대한 제2프레임부(300)의 회전 각도를 측정한다. 즉, 제2측정부(520)는 운전자의 조작에 의해 차륜(2)의 조향각이 가변되는 경우, 차륜(2)과 함께 제1프레임부(100)에 대해 상대 회전되는 제2프레임부(300)의 각도 변화량을 통해 차륜(2)의 조향각을 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2측정부(520)는 제2프레임부(300)의 회전축에 연결되어 제1프레임부(100)에 대한 제2프레임부(300)의 회전 각도를 측정할 수 있는 다양한 종류의 회전각 센서로 예시될 수 있다.
제3측정부(530)는 차륜(2)으로부터 제2프레임부(300)에 가해지는 하중을 측정한다. 즉, 제3측정부(530)는 롤러부(400)에 안착된 차륜(2)이 자중에 의해 제2프레임부(300)에 가하는 하중을 통해 차량(3)의 무게를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제3측정부(530)는 제1프레임부(100)와 제2프레임부(300) 사이에 설치되는 다양한 종류의 로드셀로 예시될 수 있다. 일 예로, 제3측정부(530)는 하측면이 제1프레임부(100)의 상측면에 고정되고, 상측면이 스러스트 베어링(310)의 하측면에 접해 제1프레임부(100)를 기준으로 제2프레임부(300)에 가해지는 차륜(2)의 가압 하중을 측정할 수 있다.
고정부(600)는 베이스부(10)에 대한 제1프레임부(100)의 상대 이동을 선택적으로 제한한다. 즉, 고정부(600)는 베이스부(10)에 착탈 가능하게 고정되고, 베이스부(10)에 대한 고정 여부에 따라 제1프레임부(100)의 이동을 제한 또는 허용한다. 이에 따라 고정부(600)는 제1프레임부(100)의 위치 변경 시에는 제1프레임부(100)의 이동이 원활하게 이루어지도록 할 수 있고, 차량(3)의 주행 시험 시에는 차륜(2)의 회전력 또는 별도의 외력에 의해 제1프레임부(100)가 설정된 위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 고정부(600)는 제1프레임부(100)에 승강 이동 가능하게 설치될 수 있다. 고정부(600)는 이동 방향에 따라 베이스부(10)와 밀착 또는 분리된다. 고정부(600)는 자력(磁力)의 발생 여부를 조절 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라 고정부(600)는 하강 이동에 의해 베이스부(10)에 밀착된 후 자력에 의해 베이스부(10)에 보다 견고하게 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고정부(600)는 대략 박스 형태를 갖도록 형성되어 제1프레임부(100)의 모서리 부근에 배치된다. 고정부(600)는 복수개로 구비되어 제1프레임부(100)의 서로 다른 모서리에 각각 배치될 수 있다. 고정부(600)는 볼스크류, 유압 실린더에 의해 제1프레임부(100)에 승강 이동 가능하게 연결된다. 이 경우, 고정부(600)는 베이스부(10)를 상하로 수직하게 관통하는 방향과 나란한 방향으로 승강 이동 가능하게 설치된다. 고정부(600)는 하강 이동 시 하측면이 베이스부(10)의 상측면에 밀착된다.
고정부(600)는 사용자의 조작에 의해 자력의 발생 여부가 조절되는 마그네틱 리프트 또는 마그네틱 베이스의 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 고정부(600)의 내부에는 고정자석과, 고정자석의 사이에서 회전 가능하게 설치되는 회전자석이 구비될 수 있다. 고정부(600)의 외측에는 사용자의 조작에 의해 회전자석을 회전시키는 레버 또는 스위치가 구비될 수 있다. 회전자석은 회전 방향에 따라 고정자석과의 자극의 상대위치가 가변되며 고정부(600)의 하측면으로부터 발생되는 자기장의 범위를 확장 또는 축소시킴으로써 고정부(600)의 자력의 발생여부를 조절한다.
스토퍼부(700)는 제2프레임부(300)의 회전 경로상에 배치되어 제2프레임부(300)의 회전 각도를 설정 범위 이내로 제한한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스토퍼부(700)는 제1프레임부(100)로부터 상방으로 연장되어 제2프레임부(300)의 측면과 마주보게 배치되는 막대의 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 스토퍼부(700)는 한 쌍으로 구비되어 제2프레임부(300)의 양측면과 각각 마주보게 배치될 수 있다. 이에 따라 스토퍼부(700)는 제2프레임부(300)의 회전 각도를 양방향에서 제한할 수 있다. 스토퍼부(700)가 제한하는 제2프레임부(300)의 회전 각도의 범위는 제2프레임부(300)의 초기 위치를 기준으로 좌우 30°로 예시될 수 있다.
제어부(800)는 제1측정부(510), 제2측정부(520) 및 제3측정부(530)로부터 측정된 데이터를 바탕으로 가상 환경 내에서 차량의 위치를 산출한다. 보다 구체적으로, 제어부(800)는 제1측정부(510), 제2측정부(520) 및 제3측정부(530)로부터 측정된 데이터를 바탕으로 차량(3)의 종방향 속도와, 횡방향 속도를 각각 산출하고, 산출된 종방향 속도와 횡방향 속도를 적분하여 가상 환경 내에서의 차량(3)의 위치를 결정한다. 또한, 제어부(800)는 제1측정부(510), 제2측정부(520) 및 제3측정부(530)로부터 측정된 데이터를 바탕으로 가상 환경 내에서 차량의 요각(Yaw angle)을 산출한다. 여기서 가상 환경은 별도의 시뮬레이션 장치에 의해 구현되는 가상 도로 환경으로 예시될 수 있다. 가상 환경에는 직선로, 곡선로, 경사로, 장애물 등 실제 도로 환경에 대한 정보가 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(800)는 제1측정부(510), 제2측정부(520) 및 제3측정부(530)로부터 측정된 데이터를 무선 또는 유선으로 전달받는 통신모듈과, 통신모듈로부터 전달받은 데이터를 통해 가상 환경 내에서 차량의 위치 및 요각을 산출하는 마이크로프로세서 등의 제어모듈을 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1')의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
이 과정에서, 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1)와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1')는 차량(3)에 구비된 복수개의 차륜(2) 중 차량(3)의 이동에 의해 간접적으로 회전되는 종동 차륜(22)과 마주보도록 설치된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1')는 한 쌍으로 구비되어 한 쌍의 종동 차륜(22)에 개별적으로 설치된다. 여기서, 종동 차륜(22)은 후륜인 것으로 예시될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 1, 도 6, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1')는 구동부(900)를 더 포함한다.
구동부(900)는 롤러부(400)에 회전력을 공급한다. 즉, 구동부(900)는 엔진의 구동력에 의해 직접 회전되지 않는 종동 차륜(22)이 회전을 유도하기 위해 종동 차륜(22)에 접촉된 롤러부(400)를 회전시킨다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(900)는 동력발생부(910), 동력전달부(920)를 포함한다.
동력발생부(910)는 외부로부터 전원을 공급받아 회전력을 발생시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동력발생부(910)는 전동 모터 등으로 예시될 수 있다. 동력발생부(910)는 제2프레임부(300)의 양측면 사이에 형성된 제2프레임부(300)의 내부 공간에 배치될 수 있다.
동력전달부(920)는 동력발생부(910)와 롤러부(400)에 연결되고, 동력발생부(910)로부터 발생되는 회전력을 롤러부(400)로 전달한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달부(920)는 동력발생부(910)의 출력축과 롤러부재(410)의 외주면을 감싸도록 설치되는 풀리의 형태로 형성될 수 있다. 그러나 동력전달부(920)는 이러한 형상에 한정되는 것은 아니고, 기어 등 동력발생부(910)의 출력축의 회전과 롤러부재(410)의 회전을 연동시킬 수 있는 다양한 종류의 동력전달수단으로 설계 변경이 가능하다. 롤러부재(410)가 한 쌍으로 구비되는 경우, 동력전달부(920)는 한 쌍의 롤러부재(410) 중 어느 하나의 롤러부재(410)와만 연결될 수 있고, 한 쌍의 롤러부재(410) 모두에 연결되는 것도 가능하다.
제어부(800)는 동력발생부(910)와 연결되어 동력발생부(910)의 동작을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(800)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1')에 구비되는 롤러부(400)의 회전 속도가 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1)에 구비되는 롤러부(400)의 회전 속도와 일치되도록 동력발생부(910)의 동작을 제어할 수 있다. 이에 따라 제어부(800)는 구동 차륜(21)의 회전 속도와 종동 차륜(22)의 회전 속도를 일치시킬 수 있어 차량(3)의 주행 상태를 실제와 근접하게 구현할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 시험 방법을 상세하게 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 시험 방법의 순서를 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 S300단계의 순서를 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 복수개의 차량용 주행 시험 장치(1, 1')를 베이스부(10) 상에 설치한다.
보다 구체적으로, 복수개의 차량용 주행 시험 장치(1, 1') 중 어느 한 쌍의 차량용 주행 시험 장치(1)는 차량(3)의 길이 방향 전방에 배치된다.
복수개의 차량용 주행 시험 장치(1, 1') 중 나머지 한 쌍의 차량용 주행 시험 장치(1')는 차량(3)의 길이 방향 후방에 배치된다.
이 경우, 전방에 배치되는 한 쌍의 차량용 주행 시험 장치(1)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1)로 예시되고, 후방에 배치되는 한 쌍의 차량용 주행 시험 장치(1')는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 주행 시험 장치(1')로 예시될 수 있다.
이후, 복수개의 차량용 주행 시험 장치(1,1')간의 간격을 조정한다(S100).
보다 구체적으로, 베이스부(10)상에서 제1프레임부(100)를 이동시켜 전방에 배치된 차량용 주행 시험 장치(1)와, 후방에 배치된 차량용 주행 시험 장치(1')의 간격을 차량(3)의 축거와 일치시킨다. 또한, 전방에 배치된 한 쌍의 차량용 주행 시험 장치(1) 사이의 간격과, 후방에 배치된 한 쌍의 차량용 주행 시험 장치(1') 사이의 간격을 각각 한 쌍의 구동 차륜(21)과 한 쌍의 종동 차륜(22) 사이의 거리와 일치시킨다.
복수개의 차량용 주행 시험 장치(1,1')의 위치가 결정된 후 차량(3)을 차량용 주행 시험 장치(1,1')의 상측에 안착시킨다.
이 경우, 구동 차륜(21)은 전방에 배치된 차량용 주행 시험 장치(1)의 롤러부(400)에 안착되고, 종동 차륜(22)은 후방에 배치된 차량용 주행 시험 장치(1')의 롤러부(400)에 안착된다.
이후, 리프팅 장치(미도시) 등에 의해 차량(3)을 차량용 주행 시험 장치(1,1')로부터 일정 높이 들어올린다(S200). 보다 구체적으로, 후술하는 S400 단계에서 제3측정부(530)에 의해 각각의 차륜(2)의 무게가 설정 범위 내에서 측정되도록 차량(3)을 차량용 주행 시험 장치(1,1')로부터 들어올린다. 여기서, 설정 범위는 약 60~80Kg으로 예시될 수 있다. 이에 따라 차량(3)의 급제동 시 차량(3)이 관성에 의해 차량용 주행 시험 장치(1,1')로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
이후, 차량의 모의 주행을 실시한다(S300).
보다 구체적으로, 운전자는 엔진을 구동시켜 구동 차륜(21)을 회전시킨다.
구동 차륜(21)에 접촉된 롤러부(400)는 구동 차륜(21)의 회전에 연동되어 회전한다(S310).
제1측정부(510)는 구동 차륜(21)에 접촉된 롤러부(400)의 회전 속도를 측정하고, 제어부(800)는 동력발생부(910)의 동작을 제어하여 종동 차륜(22)에 접촉된 롤러부(400)를 구동 차륜(21)에 접촉된 롤러부(400)의 회전 속도와 동일한 속도로 회전시킨다(S320).
종동 차륜(22)은 롤러부(400)의 회전에 연동되어 구동 차륜(21)과 동일한 속도로 회전된다.
이후, 제1측정부(510), 제2측정부(520), 제3측정부(530)는 각각 차륜(2)의 회전속도, 차륜(2)의 조향각 및 차량(3)의 무게를 측정한다. S400 단계는 상술한 S200, S300 단계와 동시에 수행될 수 있다.
보다 구체적으로, 차륜(2)의 회전 속도는 제1측정부(510)에 의해 측정되는 롤러부(400)의 회전 속도로 예시된다.
차륜(2)의 조향각은 제2측정부(520)에 의해 측정된 제1프레임부(100)에 대한 제2프레임부(300)의 각도의 변화량으로 예시된다.
차량(3)의 무게는 제3측정부(510)에 의해 측정된 복수개의 차륜(2)이 제2프레임부(300)에 가하는 하중의 합산값으로 예시된다.
이후, 제어부(800)는 제1측정부(510), 제2측정부(520), 제3측정부(530)에서 측정된 데이터를 바탕으로 가상 환경 내에서 차량(3)의 위치를 산출한다.
제어부(800)가 차량(3)의 위치를 산출하는 과정을 구체적으로 살펴보면, 제어부(800)는 제1측정부(510)에 의해 측정되는 롤러부(400)의 회전 속도를 통해 차량(3)의 종방향 속도를 결정한다.
제어부(800)는 제1측정부(510), 제2측정부(520), 제3측정부(530)에서 측정된 데이터와, 기설정된 변수값을 바탕으로 하기의 수학식1에 의해 차량(3)의 옆미끄럼각을 산출한다.
Figure 112021074207917-pat00015
여기서,
Figure 112023020045583-pat00016
는 옆미끄럼각,
Figure 112023020045583-pat00017
은 차량의 무게,
Figure 112023020045583-pat00018
은 차량의 축거,
Figure 112023020045583-pat00019
는 차량의 무게중심으로부터 구동 차륜의 중심축까지의 길이
Figure 112023020045583-pat00020
은 차량의 무게중심으로부터 종동 차륜의 중심축까지의 길이, Vx는 차륜의 종방향 속도,
Figure 112023020045583-pat00022
는 차륜의 조향각, Kf는 구동 차륜의 횡방향 강성, Kr은 종동 차륜의 횡방향 강성을 의미한다.
제어부(800)는 차량(3)의 종방향 속도와 수학식 1을 통해 얻은 옆미끄럼각을 통해 차량(3)의 횡방향 속도를 산출한다. 이 경우, 차량(3)의 횡방향 속도는 하기의 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112021074207917-pat00025
여기서, Vy는 차륜의 횡방향 속도를 의미한다.
제어부(800)는 차량의 종방향 속도와 차량(3)의 횡방향 속도를 적분하여 가상 환경 내에서의 차량(3)의 위치를 산출한다.
또한, 제어부(800)는 제어부(800)는 제1측정부(510), 제2측정부(520), 제3측정부(530)에서 측정된 데이터를 바탕으로 가상 환경 내에서 차량(3)의 요각을 산출한다. 차량(3)의 요각은 하기의 수학식 3에 의해 얻어지는 요레이트(Yaw rate)를 통해 산출될 수 있다.
Figure 112021074207917-pat00027
여기서,
Figure 112021074207917-pat00028
은 요레이트를 의미한다.
본 발명은 도면에 도시되는 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1, 1' : 차량용 주행 시험 장치 2 : 차륜
3 : 차량 10 : 베이스부
21 : 구동 차륜 22 : 종동 차륜
100 : 제1프레임부 200 : 주행부
300 : 제2프레임부 310 : 스러스트 베어링
400 : 롤러부 410 : 롤러부재
420 : 레이디얼 베어링 500 : 측정부
510 : 제1측정부 520 : 제2측정부
530 : 제3측정부 600 : 고정부
700 : 스토퍼부 800 : 제어부
900 : 구동부 910 : 동력발생부
920 : 동력전달부

Claims (13)

  1. 베이스부상에서 이동 가능하게 설치되는 제1프레임부;
    차륜의 조향각의 변화에 따라 상기 제1프레임부에 대해 상대 회전되는 제2프레임부;
    상기 제2프레임부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 차륜에 구름 접촉되는 롤러부;
    상기 롤러부의 회전 속도를 측정하는 제1측정부;
    상기 제1프레임부에 대한 상기 제2프레임부의 회전 각도를 측정하는 제2측정부;
    상기 차륜으로부터 상기 제2프레임부에 가해지는 하중을 측정하는 제3측정부; 및
    상기 베이스부에 대한 상기 제1프레임부의 상대 이동을 선택적으로 제한하는 고정부;를 포함하고,
    상기 고정부는 상기 제1프레임부에 승강 이동 가능하게 설치되고, 이동 방향에 따라 상기 베이스부와 밀착 또는 분리되고,
    상기 고정부는 자력(磁力)의 발생 여부를 조절 가능하게 구비되어 상기 베이스부에 착탈 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 시험 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2프레임부는 상기 차륜의 회전축과 수직한 방향을 축으로 회전되고,
    상기 롤러부는 상기 차륜의 회전축과 나란한 방향을 축으로 회전되는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 시험 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 롤러부에 회전력을 공급하는 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 시험 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 구동부는,
    회전력을 발생시키는 동력발생부; 및
    상기 동력발생부와 상기 롤러부에 연결되고, 상기 동력발생부로부터 발생되는 회전력을 상기 롤러부로 전달하는 동력전달부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 시험 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제2프레임부의 회전 경로상에 배치되어 상기 제2프레임부의 회전 각도를 설정 범위 이내로 제한하는 스토퍼부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 시험 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1측정부, 상기 제2측정부 및 상기 제3측정부로부터 측정된 데이터를 바탕으로 가상 환경 내에서 차량의 위치를 산출하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 시험 장치.
  10. 복수개의 차량용 주행 시험 장치간의 간격을 조정하는 단계;
    차량의 모의 주행을 실시하는 단계;
    차륜의 회전속도, 상기 차륜의 조향각 및 상기 차량의 무게를 측정하는 단계;
    가상 환경 내에서 차량의 위치를 산출하는 단계; 및
    상기 차륜의 무게가 설정 범위 내에서 측정되도록 상기 차량을 상기 차량용 주행 시험 장치로부터 들어올리는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 시험 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 모의 주행을 실시하는 단계는,
    구동 차륜의 회전에 연동되어 상기 구동 차륜에 접촉된 롤러부가 회전하는 단계; 및
    종동 차륜에 접촉된 상기 롤러부를 상기 구동 차륜에 접촉된 상기 롤러부의 회전 속도와 동일한 속도로 회전시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 시험 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는 하기의 수학식 1에 의해 얻어지는 상기 차량의 옆미끄럼각과 수학식 2를 통해 상기 차량의 위치를 산출하고, 수학식 3을 통해 상기 차량의 요각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 시험 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112023020045583-pat00029

    [수학식 2]
    Figure 112023020045583-pat00030

    [수학식 3]
    Figure 112023020045583-pat00031

    여기서,
    Figure 112023020045583-pat00032
    는 옆미끄럼각,
    Figure 112023020045583-pat00033
    은 요레이트,
    Figure 112023020045583-pat00034
    은 차량의 무게,
    Figure 112023020045583-pat00035
    은 차량의 축거,
    Figure 112023020045583-pat00036
    는 차량의 무게중심으로부터 구동 차륜의 중심축까지의 길이
    Figure 112023020045583-pat00037
    은 차량의 무게중심으로부터 종동 차륜의 중심축까지의 길이, Vx는 차륜의 종방향 속도, Vy는 차륜의 횡방향 속도,
    Figure 112023020045583-pat00053
    는 차륜의 조향각, Kf는 구동 차륜의 횡방향 강성, Kr은 종동 차륜의 횡방향 강성을 의미한다.
  13. 삭제
KR1020210083838A 2021-06-28 2021-06-28 차량용 주행 시험 장치 및 이를 이용한 차량의 주행 시험 방법 KR102546015B1 (ko)

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