KR20210077073A - 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치 및 그 방법 - Google Patents

차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치 및 그 방법 Download PDF

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박재형
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차체의 좌측(FL) 및 우측(FR), 후방 좌측(RL) 및 우측(RR) 4곳을 각각 상승 및 하강시킬 수 있도록 구비된 차고 조절 장치; 상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 상승 또는 하강시키도록 상기 차고 조절 장치를 제어하는 차고 제어부; 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출하는 중량 추정부를 포함하여 구성된다.

Description

차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치 및 그 방법{VEHICLE WEIGHT ESTIVMATING APPARATUS USING HEIGHT ADJUSTING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 운행 상황에 따라 변화되는 차량의 중량을 추정하기 위한 기술에 대한 것이다.
차량의 중량 값은 차체 제어에 있어서 중요한 기준 정보로서 사용될 수 있다.
종래의 기술에 따르면 차량의 중량을 추정하기 위하여 엔진 토크 값을 이용하여 엔진 가속도, 휠 가속도, 기본 중량을 이용하여 예상 중량을 추정하는 방법을 사용하였다.
그러나 엔진 토크 값을 이용하여 엔진 가속도를 추정하는 과정에서 변칙적인 외부인자들(예를 들어 노면 표면상태, 급 가감속 상태, 도로 경사각도 등)이 많아 이를 통해 산정된 중량 추정 값을 신뢰하기 어려운 단점이 존재하였다.
그 뿐만 아니라 종래의 중량 추정방식을 이용하는 경우 차량 전체의 중량에 대해서만 추정이 가능하고, 차량의 전 / 후 / 좌 / 우의 중량 배분 상태에 대해서는 전혀 추정할 수 없는 제약 사항이 존재하였다.
본 발명은 차량에 탑재된 차고 조절 장치를 활용하여, 차량 전체의 중량 및 차량 전방 좌측, 전방 우측, 후방 좌측 및 후방 우측 각각의 중량분포를 비교적 정확하게 추정할 수 있도록 하고, 이와 같이 정확하게 추정된 차량 중량을 이용함으로써, 차량의 현가, 조향, 제동, 파워트레인 등의 다양한 시스템의 제어성능 향상에 기여할 수 있도록 한 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치는,
차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측 4곳을 각각 상승 및 하강시킬 수 있도록 구비된 차고 조절 장치;
상기 차체의 전방 좌측(FL) 및 우측(FR), 후방 좌측(RL) 및 우측(RR)을 상승 또는 하강시키도록 상기 차고 조절 장치를 제어하는 차고 제어부;
상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출하는 중량 추정부;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중량 추정부는,
상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도 및 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고,
상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제1예상 차량 중량 값을 산출하고,
상기 차체의 하강에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제2예상 차량 중량 값을 산출할 수 있다.
상기 중량 추정부는,
상기 제1예상 차량 중량 값과 제2예상 차량 중량 값에 각각 미리 설정된 가중치를 적용하여 최종 예상 차량 중량 값을 산출할 수 있다.
상기 가중치들은 상기 제1예상 차량 중량 값 대비 제2예상 차량 중량 값의 영향이 더 크도록 설정될 수 있다.
상기 중량 추정부는,
상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 소정의 조합으로 순차적으로 상승 또는 하강시키면서 소요된 시간 또는 작동속도를 각각 측정하고,
상기 각각 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여, 상기 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측의 무게 배분을 산정할 수 있다.
상기 차고 제어부는,
상기 차체의 전방 좌측 및 우측 조합과 후방 좌측 및 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
상기 차고 제어부는,
상기 차체의 전방 좌측 및 후방 좌측 조합과 전방 우측 및 후방 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
상기 차고 조절 장치는
압축공기로 휠에 대한 차체의 상대 위치를 조절할 수 있도록 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측에 각각 설치된 공압액츄에이터;
상기 공압액츄에이터에 제공될 압축공기를 생성하는 컴프레서;
상기 컴프레서와 공압액츄에이터 사이의 압축공기 유로를 제어할 수 있도록 설치된 밸브기구;
를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 중량 추정부는,
상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 공압액츄에이터 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적에 대한 변수를 반영하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하도록 구성될 수 있다.
상기 중량 추정부는,
상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하기 시작할 때의 차고를 고려하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하도록 구성될 수 있다.
상기 차고 조절 장치는
휠에 대한 차체의 상대 위치를 조절할 수 있도록 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측에 각각 설치된 전동액츄에이터;
상기 전동액츄에이터에 제공되는 전력을 저장하고 있는 배터리;
를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법은,
차고 제어부가 차고 조절 장치를 이용하여, 차체의 전방 좌측(FL) 및 우측(FR), 후방 좌측(RL) 및 우측(RR)을 상승 또는 하강시키는 단계;
중량 추정부가 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계는,
상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도 및 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고,
상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제1예상 차량 중량 값을 산출하고,
상기 차체의 하강에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제2예상 차량 중량 값을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 제1예상 차량 중량 값과 제2예상 차량 중량 값에 각각 미리 설정된 가중치를 적용하여 최종 예상 차량 중량 값을 산출할 수 있다.
상기 가중치들은 상기 제1예상 차량 중량 값 대비 제2예상 차량 중량 값의 영향이 더 크도록 설정될 수 있다.
상기 차체를 승강시키는 단계에서는, 상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 소정의 조합으로 순차적으로 상승 또는 하강시키고,
상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계에서는, 상기 소정의 조합을 순차적으로 상승 또는 하강시키면서 소요된 시간 또는 작동속도를 각각 측정하고,
상기 각각 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여, 상기 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측의 무게 배분을 산정할 수 있다.
상기 차체의 전방 좌측 및 우측 조합과 후방 좌측 및 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
상기 차체의 전방 좌측 및 후방 좌측 조합과 전방 우측 및 후방 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시킬 수 있다.
상기 차고 조절 장치가 공압액츄에이터를 사용하는 경우,
상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 공압액츄에이터 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적에 대한 변수를 반영하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출할 수 있다.
상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하기 시작할 때의 차고를 고려하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출할 수 있다.
본 발명은 차량에 탑재된 차고 조절 장치를 활용하여, 차량 전체의 중량 및 차량 전후좌우 각각의 중량분포를 정확하게 추정할 수 있도록 하고, 이와 같이 정확하게 추정된 차량 중량을 이용함으로써, 차량의 현가, 조향, 제동, 파워트레인 등의 다양한 시스템의 제어성능 향상에 기여할 수 있도록 한다.
도 1은 차량 중량을 추정하는 종래 기술의 방법을 설명한 도면,
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치의 구성도,
도 3은 본 발명 차량 중량 추정 장치를 공압액츄에이터를 구비한 차고 조절 장치에 적용한 예를 도시한 도면,
도 4는 도 3의 실시예를 다른 형태로 표현한 도면,
도 5는 차량의 중량의 변화에 따른 차고의 상승 또는 하강 속도의 변화를 나타낸 도면,
도 6는 본 발명의 실시 예에 따라 차량의 중량을 추정하는 과정을 도시한 순서도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 차량의 중량 및 중량 배분을 추정하는 과정을 도시한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 차량 중량을 추정하는 종래 기술의 방법을 설명한 도면이다.
도 1을 참조하면 종래에는 차량 중량을 추정하기 위하여 엔진 토크 값을 이용하였으며, 엔진 토크 값을 이용하기 때문에 가속 페달을 밟은 상황에서만 추정할 수 있는 한계점이 존재할 뿐만 아니라, 엔진 토크 값으로 엔진 가속도를 추정하는 과정에서 변칙적인 외부인자들(ex. 노면 표면상태, 급 가감속 상태, 도로 경사각도 등)이 많아 추정 값을 신뢰하기 어려운 단점이 존재하였다.
이 뿐만 아니라 종래의 기술에 따르면 차량 전체의 중량만이 추정 가능할 뿐 전후좌우 중량 배분 상태를 추정할 수 없는 한계점도 존재하였다.
도 2를 참조하면 본 발명 차량 중량 추정 장치는, 차체의 전방 좌측(FL) 및 우측(FR), 후방 좌측(RL) 및 우측(RR) 4곳을 각각 상승 및 하강시킬 수 있도록 구비된 차고 조절 장치(1); 상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 상승 또는 하강시키도록 상기 차고 조절 장치(1)를 제어하는 차고 제어부(3); 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출하는 중량 추정부(5)를 포함하여 구성된다.
도 2에서 상기 차고 제어부(3)와 중량 추정부(5)는 하나의 제어ECU(Electronic Control Unit) 내에 포함된 형태로 표시되어 있으나, 이는 물론 분리하여 구성하는 것도 가능할 것이다.
상기 차고 제어부(3)는 차고센서(7)의 신호를 입력 받아 상기 차고 조절 장치(1)를 제어함으로써 휠에 대한 차체의 높이를 조절할 수 있도록 구성된다.
상기 차고 조절 장치(1)는 종래에 공압액츄에이터를 이용하는 방식과 전동액츄에이터를 이용하는 방식 등이 존재한다.
도 3과 도 4에서는 본 발명의 차량 중량 추정 장치가 공압액츄에이터를 이용하는 차고 조절 장치(1)에 적용된 예를 구체적으로 예시하고 있는 바, 이하에서는 기본적으로 공압액츄에이터를 이용한 차고 조절 장치(1)를 기준으로 설명한다.
물론, 배터리의 전력으로 구동되는 전동식액츄에이터를 이용하는 방식의 차고 조절 장치에도 유사하게 본 발명을 적용할 수 있을 것이며, 이때 상기 공압액츄에이터에 제공되는 압축공기의 압력을 상기 전동식액츄에이터에 제공되는 전류에 대응시키면, 전동식액츄에이터를 사용하는 차고 조절 장치에서도 용이하게 본 발명을 구현할 수 있다.
공압액츄에이터를 이용하는 차고 조절 장치(1)는, 압축공기로 휠에 대한 차체의 상대 위치를 조절할 수 있도록 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측에 각각 설치된 공압액츄에이터(9); 상기 공압액츄에이터(9)에 제공될 압축공기를 생성하는 컴프레서(11); 상기 컴프레서(11)와 공압액츄에이터(9) 사이의 압축공기 유로를 제어할 수 있도록 설치된 밸브기구를 포함하여 구성된다.
즉, 컴프레서(11)에서 생성된 압축공기를 상기 밸브기구를 통해 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측에 각각 설치된 공압액츄에이터(9)에 공급 및 배출하도록 하여 휠에 대한 차체의 상대위치가 조절되도록 함으로써, 차고의 조절이 이루어지도록 하는 것이다.
상기 밸브기구로는 통상 제어 성능이 우수한 솔레노이드밸브(13)가 사용되며, 상기 컴프레서(11)에서 생성된 압축공기는 리저버(15)에 저장될 수 있도록 하여, 보다 안정적인 압축공기의 확보가 가능하도록 하고, 상기 리저버(15)의 리저버 압력센서(17)에 의해 공압액츄에이터(9)로 공급될 압축공기의 압력을 확인할 수 있도록 구성된다.
따라서, 상기 제어 ECU의 차고 제어부(3)가 상기 차고센서(7)의 신호를 통해 현재의 차고를 인식하고, 목표 차고를 구현하기 위해 상기 솔레노이드밸브(13)를 구동하여 상기 컴프레서(11)에서 생성되어 상기 리저버(15)에 저장된 압축공기를 상기 각 공압액츄에이터(9)에 공급하거나 배출하도록 제어함으로써, 차고의 조절이 가능하게 된다.
또한, 상기 차고 제어부(3)는 상기 차량의 전방 좌측(FL) 및 우측(FR), 후방 좌측(RL) 및 우측(RR)을 4곳의 각 공압액츄에이터(9)를 선택적으로 작동시켜서, 차량의 전방 좌측(FL) 및 우측(FR), 후방 좌측(RL) 및 우측(RR)을 4곳을 각각 또는 임의의 조합으로 상승 및 하강시킬 수 있다.
상기 중량 추정부(5)는, 도 2와 도 3에 예시된 바와 같이 차고조절시간 측정부(5-1)와 저장부(5-2) 및 비교판단부(5-3)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 차고 제어부(3)로 차체를 상승 또는 하강시키면서, 상기 차고조절시간 측정부(5-1)로 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요되는 시간 또는 작동속도를 측정하고, 이를 상기 비교판단부(5-3)에서 상기 저장부(5-2)에 저장되어 있는 기준데이터와 비교함으로써, 차량의 중량을 추정하도록 하는 것이다.
여기서, 상기 "작동속도"는 실질적으로 상기 차고 제어부(3)가 상승 또는 하강시킨 차고의 변화량를 상기 차고센서(7)로 측정하고, 이를 상기 차고조절시간 측정부(5-1)에서 측정된 소요된 시간으로 나누면 차체의 상승 또는 하강 작동속도를 구할 수 있는 바, 실질적으로 본 발명의 적용에 있어서는 상기 소요된 시간과 작동속도는 거의 동일한 개념으로 사용될 수 있는 것이어서, 상기한 바와 같이 선택적인 표현으로 기술하고 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 원리를 설명한 것으로서, 차량의 중량이 증가함에 따라 공압액츄에이터(9)를 사용하는 차고 조절 장치(1)의 차고의 상승 속도 및 하강 속도가 변화하는 것을 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력에 따라 표현한 것이다.
도 5(a)의 경우, 차량의 중량이 증가하면(1up은 공차 중량, 5up은 최대 중량), 차고 조절 장치(1)에 의한 차고 상승 속도가 상대적으로 감소하고, 동일한 차량 중량에 대해서는 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력이 높을수록 차고의 상승속도는 빨라지는 것을 알 수 있다.
도 5(b)의 경우, 차량의 중량이 증가하면(1up은 공차 중량, 5up은 최대 중량), 차고 조절 장치(1)에 의한 차고 하강 속도가 상대적으로 상승하고, 동일한 차량 중량에 대해서는 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력이 높을수록 차고의 하강속도는 느려지는데, 상기 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력의 차이에 따른 하강속도의 차이는 상승속도의 차이에 비해 작다는 것을 확인할 수 있다. 즉 차체 하강 시에는 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력의 차이가 하강속도에 큰 영향을 주지 않는 것이다.
또한, 도 5(a)와 (b)를 비교하면, 동일한 수준의 차체 중량 변화에 대해, 차체의 하강속도의 격차가 상승속도의 격차보다 더 크다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 차량의 중량이 변화함에 따라, 차고 조절 장치(1)에 의한 차고의 상승 및 하강의 속도가 달라져서 그 소요시간이 변화하게 된다는 원리를 이용한 것이다.
여기서, 상기 비교판단부(5-3)에서 상기 측정된 소요시간을 기준데이터와 비교하여 차량의 중량을 추정하는 개념을 다음 수학식 1을 통해 살펴본다.
Figure pat00001
여기서, 상기 추정 증가 중량은 상승 또는 하강하는 차량의 공차 중량 대비 증가한 중량을 의미한다.
또한 최대 중량이란 일반적으로 해당 차량에 추가될 수 있는 무게의 최대치를 의미하며, 차량 또는 개발 의도에 따라 해당 값은 자유롭게 설정될 수 있다.
Figure pat00002
는 차고 조절 장치(1)의 리저버(15) 공기 압력이 Px일 때, 상기 차고 제어부(3)가 중량을 추정하고자 하는 차량의 차고를 상승 또는 하강시키는데 소요된 시간으로서, 상기 차고조절시간 측정부(5-1)에 의해 측정된 값을 의미한다.
Figure pat00003
이고,
Figure pat00004
는 차고 조절 장치(1)의 리저버(15) 공기 압력이 Px일 때, 상기 중량 추정 대상 차량을 최고 중량 상태로, 상기
Figure pat00005
를 측정할 때와 동일한 구간에서 차고를 상승 또는 하강시키는데 소요된 시간일 수 있다.
Figure pat00006
는 차고 조절 장치(1)의 리저버(15) 공기 압력 Px일 때, 상기 중량 추정 대상 차량을 공차 중량 상태로, 상기
Figure pat00007
를 측정할 때와 동일한 구간에서 차고를 상승 또는 하강시키는데 소요된 시간일 수 있다.
구체적으로, 예를 들어 보면, 리저버(15) 내부 압력이 16bar인 경우 공차 중량 상태(1500kg)에서 최저 차고 위치(00mm)부터 미리 설정된 위치(30mm)까지 차고를 상승시키는데 상승 소요 시간이 4초 소요되며, 최고 중량 상태(2500kg)에서 최저 차고 위치(00mm)부터 미리 설정된 위치(30mm)까지 차고를 상승시키는데 상승 소요 시간이 60초 소요된다고 가정한다.
이러한 경우
Figure pat00008
은 (60초-4초)로 56초가되며, 중량을 추정하고자하는 차량을 최초 차고 위치(00mm)에서 미리 설정된 위치(30mm)까지 차고를 상승시키는데 20초가 걸린다면, 위 수학식 1에 의해 당해 차량의 추정 증가 중량은 (20-4)/56 x 1000kg = 285kg로 해당 차량의 중량은 1500 + 285 = 1785kg로 추정될 수 있는 것이다.
여기서, 상기
Figure pat00009
와
Figure pat00010
가 상기 중량 추정부(5)의 저장부(5-2)에 미리 저장된 기준데이터에 해당하는데, 이들을 상술한 바와 같이
Figure pat00011
를 측정할 때와 동일한 구간에서 차고를 승강시키면서 측정된 값으로 상기 저장부(5-2)에 저장해 두면 가장 바람직할 것이다.
왜냐하면, 초기 차고의 위치가 상대적으로 높아서, 공압액츄에이터(9) 내부의 챔버 압력이 높은 상태에서는 챔버의 탄성변형 등의 영향으로 차고 상승에 상대적으로 긴 시간이 소요될 수 있고, 차고 하강에는 상대적으로 짧은 시간이 소요될 수 있으며, 초기 차고 위치가 상대적으로 낮아서 챔버 압력이 낮은 상태에서는 차고 상승에 상대적으로 짧은 시간이 소요될 수 있고, 차고 하강에는 상대적으로 긴 시간이 소요될 수 있는 등, 동일한 높이차의 차고를 승강시킴에 있어서도 차고의 초기 위치에 따라 그 소요시간이 각기 다르게 측정되기 때문이다.
따라서, 상술한 바와 같이 차량의 중량을 추정하기 위해 차고를 승강시키는 구간과 동일한 구간에서 미리 실험에 의해 측정된 기준데이터가 상기 저장부(5-2)에 미리 저장되어 있는 것이 가장 바람직하겠지만, 이것은 현실적이지 않을 수 있다.
즉, 차량의 중량을 추정하기 위해 차고를 제어하기 전의 초기 차고 위치가 High, Default, Low 등과 같이 각기 다른 상황이 될 수 있고, 차고 조절 장치(1)의 압력이 다를 수 있으므로, 이러한 중량 추정을 위한 차고의 상승 및 하강의 가능한 모든 상황들에 대하여, 상기
Figure pat00012
와
Figure pat00013
를 개별적으로 구하여 저장해 두는 것은, 저장부(5-2)의 공간을 지나치게 많이 요구할 수 있는 것이다.
따라서, 이러한 상황을 고려하여, 기본적인
Figure pat00014
와
Figure pat00015
를 저장해 두고, 차량의 중량을 추정하기 위해 차고를 제어하기 전의 초기 차고 위치가 어느 위치인가에 따라 실험적으로 구해서 저장해 둔 게인을 상기 기본적인
Figure pat00016
와
Figure pat00017
에 곱하는 방식으로 해당 상황에 적합한 값으로 상기 기본적인
Figure pat00018
와
Figure pat00019
를 변경하여 사용하는 것이 가능할 것이다.
물론, 차량의 중량을 추정하기 위한 차고 제어가 개시되면, 저장부(5-2)에 저장되어 있는 상기
Figure pat00020
와
Figure pat00021
를 측정했던 위치와 동일한 위치로 차고를 초기화한 후, 동일한 구간에서 차고를 조절하면서 상기
Figure pat00022
를 측정하는 방법을 사용할 수도 있을 것이다.
또한, 상기 중량 추정부(5)는, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 공압액츄에이터(9) 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적에 대한 변수를 반영하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하도록 구성될 수 있다.
상기와 같이 차량의 중량을 추정함에 있어, 기본적으로 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력과 차체의 상승 또는 하강에 소요되는 시간이 선형적 관계라는 것을 전제로 하고 있으나, 공압액츄에이터(9) 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적 등에 의하여 비선형적 관계를 보일 수도 있다.
즉, 공압액츄에이터(9)의 각 부위에 미치는 마찰력이 다른 경우 비선형적 관계를 보일 수 있으며, 공압액츄에이터(9)의 내부 온도가 일정하지 아니한 경우 압력에 변화가 발생할 수 있어 이 또한 비선형적 관계를 보일 수 있는 것이다.
또한, 공압액츄에이터(9) 내부 챔버(chamber)의 압력을 받는 단면적이 차량의 상승 또는 하강으로 인하여 변화하는 경우 압력과 차체의 상승 또는 하강의 소요시간은 비선형적 관계를 보일 수 있다.
따라서, 상기와 같이 비선형적 관계를 나타나는 변수(공압액츄에이터(9) 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적에 대한 변수 등)가 존재하는 경우, 이에 대한 선형적 관계에 따른 영향력을 계산하여, 예상 차량 중량 값 산출에 반영하도록 함으로써, 보다 적절한 차량 중량 추정이 가능하도록 할 수 있는 것이다.
상기 중량 추정부(5)는, 상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도 및 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제1예상 차량 중량 값을 산출하고, 상기 차체의 하강에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제2예상 차량 중량 값을 산출한다.
또한, 상기 중량 추정부(5)는, 상기 제1예상 차량 중량 값과 제2예상 차량 중량 값에 각각 미리 설정된 가중치를 적용하여 최종 예상 차량 중량 값을 산출하도록 할 수 있는데, 상기 가중치들은 상기 제1예상 차량 중량 값 대비 제2예상 차량 중량 값의 영향이 더 크도록 설정되도록 할 수 있다.
이는 차체의 중량이 증가함에 따라 차체의 상승 속도는 느려지고 하강 속도는 빨라지는데, 도 5에 도시된 바와 같이 차체의 중량 변화에 따른 하강속도의 격차가 상승속도의 격차보다 더 크기 때문에, 차체의 하강에 소요된 시간으로 차량의 중량 변화를 구분하는 것이 더 용이하고 정확하며, 차체 하강 시에는 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력의 차이가 하강속도에 큰 영향을 주지 않기 때문에, 보다 정확하게 차량의 중량을 추정할 수 있기 때문이다.
도 6을 참조하면, 본 발명 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법은, 차고 제어부(3)가 차고 조장 장치(1)를 이용하여, 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 상승 또는 하강시키는 단계(S10)와; 중량 추정부가 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계(S20)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 차고 제어부(3)가 차고 조절 장치(1)로 차고를 상승 또는 하강시키면서, 차고의 상승 또는 하강에 소요되는 시간을 측정하여, 이를 상기 기준데이터와 비교함에 의해 차량의 중량을 산출하는 것이다.
또한, 상기 차고의 상승 또는 하강에 소요되는 시간을 기준데이터와 비교하여 상기 차량의 중량을 추정할 때, 상술한 바와 같이 공압액츄에이터(9)에 제공되는 압력인 리저버(15)의 압력을 리저버 압력센서(17)로부터 제공받고, 차량 중량 추정을 위한 차고 제어의 초기 위치가 어느 위치인가에 대한 정보를 차고센서(7)로부터 받아서, 그에 따라 적합한 기준데이터를 선정하거나 게인을 곱하는 방식으로 해당 상황을 고려하여 차량의 중량을 산출하도록 함으로써, 보다 정확한 차량 중량의 추정이 가능하도록 한다.
한편, 도 6에서는 차량이 주행 상태에 있는 경우에 본 발명의 차량 중량 추정이 이루어지는 것으로 표현하고 있으나, 이외에도 차량의 시동이 온된 상태이면, 정차 상태에서도 차고 조절 장치(1)를 구동하여, 본 발명의 차량 중량 추정이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기 차고 조절 장치(1)가 공압액츄에이터를 사용하여 구성된 경우, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 공압액츄에이터 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적에 대한 변수를 반영하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 것이 바람직하다.
상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계(S20)는, 상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도 및 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제1예상 차량 중량 값을 산출하고, 상기 차체의 하강에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제2예상 차량 중량 값을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1예상 차량 중량 값과 제2예상 차량 중량 값에 각각 미리 설정된 가중치를 적용하여 최종 예상 차량 중량 값을 산출할 수 있으며, 상기 가중치들은 상기 제1예상 차량 중량 값 대비 제2예상 차량 중량 값의 영향이 더 크도록 설정되는 것이 바람직하다.
이는 상술한 바와 같이 차체의 중량 변화에 따른 하강속도의 격차가 상승속도의 격차보다 더 커서, 차체의 하강에 소요된 시간으로 차량의 중량 변화를 구분하는 것이 더 용이하고 정확하기 때문이다.
도 7의 실시예를 참조하면, 본 발명 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법은, 상기 차체를 승강시키는 단계(S10)에서는, 상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 소정의 조합으로 순차적으로 상승 또는 하강시키고, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계(S20)에서는, 상기 소정의 조합을 순차적으로 상승 또는 하강시키면서 소요된 시간 또는 작동속도를 각각 측정하고, 상기 각각 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여, 상기 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측의 무게 배분을 산정한다.
상기 차체를 승강시키는 단계(S10)에서는 상기 차체의 전방 좌측 및 우측 조합과 후방 좌측 및 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키도록 할 수 있다.
또한, 상기 차체의 전방 좌측 및 후방 좌측 조합과 전방 우측 및 후방 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키도록 할 수도 있고, 이들을 순차적으로 함께 수행하도록 할 수 있다.
즉, 상기 차고 제어부(3)가, 상기 차체의 전방 좌측 및 우측 조합과 후방 좌측 및 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키도록 하거나, 상기 차체의 전방 좌측 및 후방 좌측 조합과 전방 우측 및 후방 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키도록 하거나, 이들을 순차적으로 함께 수행하면서, 상기 중량 추정부(5)가 각 조합의 상승 및 하강에 소요되는 시간 또는 작동속도를 각각 측정하여 이를 상기 기준데이터와 각각 비교하도록 함으로써, 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측의 무게 배분 상태를 추정할 수 있는 것이다.
참고로, 상기 차량의 중량 배분 상태 추정도 상기한 바와 마찬가지로 차량의 주행 중은 물론, 정차 상태에서도 충분히 가능하다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1; 차고 조절 장치
3; 차고 제어부
5; 중량 추정부
5-1; 차고조절시간 측정부
5-2; 저장부
5-3; 비교판단부
7; 차고센서
9; 공압액츄에이터
11; 컴프레서
13; 솔레노이드밸브
15; 리저버
17; 리저버 압력센서

Claims (20)

  1. 차체의 좌측(FL) 및 우측(FR), 후방 좌측(RL) 및 우측(RR) 4곳을 각각 상승 및 하강시킬 수 있도록 구비된 차고 조절 장치;
    상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 상승 또는 하강시키도록 상기 차고 조절 장치를 제어하는 차고 제어부;
    상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출하는 중량 추정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 중량 추정부는,
    상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도 및 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고,
    상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제1예상 차량 중량 값을 산출하고,
    상기 차체의 하강에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제2예상 차량 중량 값을 산출하는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 중량 추정부는,
    상기 제1예상 차량 중량 값과 제2예상 차량 중량 값에 각각 미리 설정된 가중치를 적용하여 최종 예상 차량 중량 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가중치들은 상기 제1예상 차량 중량 값 대비 제2예상 차량 중량 값의 영향이 더 크도록 설정되는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 중량 추정부는,
    상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 소정의 조합으로 순차적으로 상승 또는 하강시키면서 소요된 시간 또는 작동속도를 각각 측정하고,
    상기 각각 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여, 상기 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측의 무게 배분을 산정하는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 차고 제어부는,
    상기 차체의 전방 좌측 및 우측 조합과 후방 좌측 및 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 차고 제어부는,
    상기 차체의 전방 좌측 및 후방 좌측 조합과 전방 우측 및 후방 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 차고 조절 장치는
    압축공기로 휠에 대한 차체의 상대 위치를 조절할 수 있도록 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측에 각각 설치된 공압액츄에이터;
    상기 공압액츄에이터에 제공될 압축공기를 생성하는 컴프레서;
    상기 컴프레서와 공압액츄에이터 사이의 압축공기 유로를 제어할 수 있도록 설치된 밸브기구;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 중량 추정부는,
    상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 공압액츄에이터 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적에 대한 변수를 반영하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 중량 추정부는,
    상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하기 시작할 때의 차고를 고려하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 차고 조절 장치는
    휠에 대한 차체의 상대 위치를 조절할 수 있도록 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측에 각각 설치된 전동액츄에이터;
    상기 전동액츄에이터에 제공되는 전력을 저장하고 있는 배터리;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 장치.
  12. 차고 제어부가 차고 조절 장치를 이용하여, 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 상승 또는 하강시키는 단계;
    중량 추정부가 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고, 상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계는,
    상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도 및 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하고,
    상기 차체의 상승에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제1예상 차량 중량 값을 산출하고,
    상기 차체의 하강에 소요된 시간 또는 작동속도와 상기 기준데이터를 비교하여 미리 설정된 산출 기준에 따라 제2예상 차량 중량 값을 산출하는 과정을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1예상 차량 중량 값과 제2예상 차량 중량 값에 각각 미리 설정된 가중치를 적용하여 최종 예상 차량 중량 값을 산출하는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 가중치들은 상기 제1예상 차량 중량 값 대비 제2예상 차량 중량 값의 영향이 더 크도록 설정되는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 차체를 승강시키는 단계에서는, 상기 차체의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측을 소정의 조합으로 순차적으로 상승 또는 하강시키고,
    상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 단계에서는, 상기 소정의 조합을 순차적으로 상승 또는 하강시키면서 소요된 시간 또는 작동속도를 각각 측정하고,
    상기 각각 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여, 상기 차량의 전방 좌측 및 우측, 후방 좌측 및 우측의 무게 배분을 산정하는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 차체의 전방 좌측 및 우측 조합과 후방 좌측 및 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 차체의 전방 좌측 및 후방 좌측 조합과 전방 우측 및 후방 우측 조합 중, 어느 한 조합을 먼저 상승 또는 하강시키고, 이후 나머지 한 조합을 상승 또는 하강시키는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  19. 청구항 12에 있어서,
    상기 차고 조절 장치가 공압액츄에이터를 사용하는 경우,
    상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 공압액츄에이터 내부의 마찰력, 온도, 챔버의 단면적에 대한 변수를 반영하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
  20. 청구항 12에 있어서,
    상기 소요된 시간 또는 작동속도를 미리 설정된 기준데이터와 비교하여 예상 차량 중량 값을 산출함에 있어, 상기 차체의 상승 또는 하강에 소요된 시간 또는 작동속도를 측정하기 시작할 때의 차고를 고려하여, 상기 예상 차량 중량 값을 산출하는 것
    을 특징으로 하는 차고 조절 장치를 이용한 차량 중량 추정 방법.
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