KR20230164599A - 차량 진단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량(200)의 회전 부품의 잘못된 진동 거동을 진단하기 위한 진단 방법(100)에 관한 것이다. 상기 진단 방법(100)은
- 상기 부품이 회전하는 속도를 결정하는 단계(101),
- 적어도 하나의 수학적 필터를 사용하여 상기 속도의 측정값들의 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 계산하는 단계(103),
- 상기 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 시간에 대해 적분하여 상기 부품의 진동 거동의 특성 수를 계산하는 단계(105),
- 상기 특성 수가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하는 단계(107)를 포함한다.
또한, 본 발명은 차량(200)에 관한 것이다.

Description

차량 진단 방법{DIAGNOSTIC METHOD FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량의 회전 부품, 예를 들어 드라이브 트레인의 잘못된 진동 거동, 즉 운전자의 기대 또는 특정 표준에서 벗어나는 진동 거동을 진단하기 위한 진단 방법에 관한 것이다.

차량에서는 드라이브 트레인에서 진동들이 발생하는데, 이들은 예를 들어 도로 상태로 인한 외부로부터의 여기 또는 예를 들어 엔진 작동 파라미터의 전환 또는 부하의 접속 또는 차단으로 인한 내부로부터의 여기에 의해 발생될 수 있다. 이러한 진동들은 여기 주파수에 따라 "저킹(jerking)"으로서, 즉 감지 가능한 가속 변화로서, "래틀링(rattling)"으로서, 즉 운전자 또는 승객이 인지할 수 있는 구조적 소음으로서, 또는 "버징(buzzing)" 또는 가청 음과 같은 음향 이상으로서 표현되는 바람직하지 않은 운전 거동으로 이어진다.

특히 엔진 및 드라이브 트레인 파라미터의 적용 또는 교정(calibration)의 경우 대량의 측정 데이터를 기반으로 최적의 교정에 도달하기 위해서는 이러한 진동들에 대한 빠르고 자동화된 정량화 평가가 필요하다. 일반적으로, 휠 속도 또는 엔진 속도와 같은 관련 속도의 도함수가 이러한 측정에 사용된다. 속도의 2차 도함수는 가속도 변화에 해당하므로 소위 저킹에 대한 척도로 사용된다. 푸리에 변환에 기반한 주파수 분석과 관련 주파수 성분의 진폭 고려도 진동 평가를 위한 일반적인 조치이다.

도함수에 기반한 드라이브 트레인 진동 평가에는 여러 가지 단점이 있다. 한편으로 기본 신호는 잡음이 많다. 변수를 도출하면 신호 대 잡음비가 줄어들고, 자주 도출될수록 평가가 더 어려워진다. 다른 한편으로는 도함수는 특정 시점에서만 형성되기 때문에 일정 기간 동안 고려가 불가능하다.

푸리에 변환을 기반으로 드라이브 트레인 진동을 평가하는 경우 한 가지 단점은 시간 분해능과 주파수 분해능 사이에서 항상 절충안을 찾아야 한다는 것이다. 또한 방해의 길이가 직접 고려될 수 없다는 것도 여기에 적용된다.

본 발명의 맥락에서, 진단 방법 및 차량이 제시된다. 본 발명의 추가 특징 및 세부사항은 각각의 종속 청구항, 상세한 설명 및 도면에 나타난다. 본 발명에 따른 진단 방법과 관련하여 설명된 특징 및 세부 사항은 당연히 본 발명에 따른 차량과 관련하여서도 적용되며 그 역도 마찬가지이므로, 본 발명의 개별 양태에 대한 개시 내용은 항상 서로 참조되거나 참조될 수 있다.

본 발명의 과제는 차량의 회전 부품의 잘못된 진동 거동, 즉 예상 또는 표준에서 벗어난 진동 거동의 정확하고 신뢰할 수 있는 진단 가능성을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 차량의 회전 부품의 잘못된 진동 거동을 진단하기 위한 진단 방법이 제공된다. 진단 방법은 부품이 회전하는 속도를 결정하는 단계, 적어도 하나의 수학적 필터를 사용하여 상기 속도의 측정값들의 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 계산하는 단계, 상기 필터링된 속도 대역을 시간에 대해 적분하여 부품의 진동 거동의 특성 수(characteristic number)를 계산하는 단계, 및 상기 특성 수가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 맥락에서, 부품은 축 또는 구동 샤프트와 같은 드라이브 트레인의 부품으로 이해되어야 한다.

제시된 진단 방법은 평가할 미리 정해진 속도 대역이 먼저 대역 통과 필터를 통해 필터링된다는 사실을 기반으로 하며, 그 결과 운전자가 원하는 또는 액티브하게 트리거된 느린 속도 변화는 진단에 포함되어서는 안 되기 때문에 주파수의 하한에 의해 필터링된다.

주파수의 상한은 운전 거동에 상호 비교 가능한 영향을 미치는 주파수만 사용되는 방식으로 선택된다. 예를 들어, 저킹, 래틀링 또는 버징으로 감지되는 진동들에 대해 각각 주파수 하한 및/또는 주파수 상한이 정해질 수 있다.

본 발명에 따라 제공된 특성 수와 임계값을 비교함으로써, 예를 들어 특히 강한 및/긴 진동이 발생하는 경우 경고 메시지가 자동으로 출력될 수 있다. 경고 메시지에 따라, 드라이브 트레인은 예를 들어 특성 수가 최소화되는 방식으로 조정될 수 있다.

특성 수는 적어도 하나의 필터링된 속도 대역에 기초하여 결정된 비운동 에너지(specific kinetic energy)를 사용하여 계산될 수 있으며, 특성 수를 계산하기 위해 비운동 에너지가 미리 정해진 기간에 대해 적분된다.

각각의 필터링된 속도 대역에 따라, 드라이브 트레인 진동의 운동 에너지는 다음 가정에 따라 결정된다:

E_kin=2π∫M n dt, 여기서 M은 적용 또는 전달된 토크를 나타낸다.

M=2πJ dn/dt(여기서, J는 관성 모멘트임)이므로 비운동 에너지 E_kin/J=4 π∫n dn/dt dt=2π²n²가 계산될 수 있다. 이 변수는 위에서 언급한 각각의 주파수 현상의 지속 시간을 고려하여 특정 효과를 얻기 위해 한번 더 적분된다: S=2π∫n²dt. 따라서 S는 드라이브 트레인 진동을 평가하기 위한 특성 수이다.

드라이브 트레인의 각각의 진동이 시작되기 전이나 후에 적분 한계가 설정되면, 특성 수 S의 값은 더 큰 진동 진폭과 더 긴 진동 지속 시간에서 증가한다. 진동이 없는 한, 특성 수 S의 값은 최소로 유지된다. 따라서 특성 수 S의 계산은 각각의 특정 주파수 대역에서 드라이브 트레인 진동의 강도와 지속 시간을 정량화한다. 따라서 제시된 진단 방법은 각각의 진동이 예상되는 위상 또는 시간 범위를 알고 있는 경우에 특히 적합하다. 상기 시간 범위는 예를 들어 몇 초 또는 몇 분을 포함할 수 있다.

그 경우 이러한 시간 범위의 시작과 끝이 적분 한계로 사용될 수 있으므로 서로 다른 진동 프로세스의 비교 가능성을 제공한다. 에너지의 운동 부분만 차량의 움직임을 통해 운전자가 감지할 수 있기 때문 이것에 초점을 맞추는 것이 합리적이다. 예를 들어 드라이브 트레인 내의 준정상 응력(quasistationary stress) 형태인 잠재적 에너지는 운전자가 직접 감지할 수 없다.

또한 측정값들은 차량을 제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로 전환할 때 전환 단계 동안 결정될 수 있다.

제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로, 예를 들어 제1 변속단에서 제2 변속단으로 전환할 때 일반적으로 진동들이 드라이브 트레인에 결합되기 때문에, 차량을 제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로 전환할 때 결정된 측정값들의 고려가 드라이브 트레인의 잘못된 또는 정확한 진동 거동을 진단하는데 특히 적합하다. 이를 위해 각각의 적분 한계가 제1 작동 모드를 비활성화한 직후와 제2 작동 모드를 활성화하기 직전에 설정될 수 있다.

또한, 다수의 필터링된 속도 대역들은 다수의 수학적 필터들을 사용하여 계산될 수 있다.

다수의 필터링된 속도 대역들을 사용하여 각각의 속도 대역에 대한 각각의 특성 수가 결정될 수 있으므로 저킹, 래틀링 또는 버징와 같은 다양한 유형의 진동들이 서로 독립적으로 식별되고, 정량화되며, 따라서 평가될 수 있다.

회전 부품은 예를 들어 내연 기관에 의해 구동되는 차량의 드라이브 트레인의 일부이고, 내연기관 및/또는 드라이브 트레인은 특성 수에 따라 조정, 즉 교정된다.

예를 들어 내연 기관 및/또는 드라이브 트레인을 특성 수에 따라 조정하면 경우에 따라 특성 수가 자동으로 최소화될 수 있으며 그 결과 저킹, 래틀링 또는 버징이 최소화될 수 있다.

제2 양태에 따르면, 본 발명은 차량에 관한 것이다. 제시된 차량은 드라이브 트레인과 컴퓨팅 유닛을 포함한다. 컴퓨팅 유닛은 제시된 진단 방법의 가능한 실시예를 실행하도록 구성된다.

본 발명에 따라 제공된 컴퓨팅 유닛은 예를 들어 프로세서, 제어 장치 또는 임의의 다른 프로그래밍 가능한 회로일 수 있다.

컴퓨팅 유닛은 드라이브 트레인의 부품이 회전하는 속도를 결정하고, 적어도 하나의 수학적 필터를 사용하여 상기 속도의 측정값들의 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 계산하고, 상기 필터링된 속도 대역을 시간에 대해 적분하여 부품의 진동 거동의 특성 수를 계산하고, 상기 특성 수가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하도록 구성될 수 있다.

경고 메시지를 예를 들어 차량의 출력 유닛에 자동으로 출력함으로써 차량의 운전자 및/또는 기술자에게 차량 드라이브 트레인의 잘못된 진동 거동에 대해 알릴 수 있다.

또한 컴퓨팅 유닛은 적어도 하나의 필터링된 속도 대역에 기초하여 결정된 비운동 에너지를 사용하여 특성 수를 계산하고, 상기 특성 수의 계산을 위해 비운동 에너지를 미리 정해진 기간에 대해 적분하도록 구성될 수 있다.

미리 정해진 기간 동안 각각의 주파수 대역에 운동 에너지를 고려함으로써 제시된 차량의 드라이브 트레인의 상태 또는 거동에 대한 특히 신뢰할 수 있는 척도가 제공된다.

또한, 컴퓨팅 유닛은 차량을 제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로 전환할 때 전환 단계 동안 측정값들을 결정하도록 구성될 수 있다.

기계적으로 유도되는 진동들은 특히 차량의 작동 모드들 사이를 전환할 때 발생하기 때문에 전환 프로세스는 진동 거동, 즉 진동 결합에 따른 드라이브 트레인의 거동을 평가하는데 특히 적합하다.

또한 컴퓨팅 유닛은 다수의 수학적 필터들을 사용하여 다수의 필터링된 속도 대역들을 계산하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 추가적인 이점, 특징 및 세부 사항은 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하는 다음 설명에 나타난다. 청구 범위 및 상세한 설명에 언급된 특징들은 각각 개별적으로 또는 임의의 조합으로 본 발명에 필수적일 수 있다.

도 1은 제시된 진단 방법의 가능한 실시예를 도시한다.
도 2는 제시된 차량의 가능한 실시예를 도시한다.

도 1은 진단 방법(100)을 도시한다. 진단 방법(100)은 차량의 드라이브 트레인의 부품이 회전하는 속도가 결정되는 결정 단계(101)를 포함한다.

진단 방법(100)은 또한 적어도 하나의 수학적 필터를 사용하여 상기 속도의 측정값들의 적어도 하나의 필터링된 속도 대역이 계산되는 제1 계산 단계(103), 상기 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 시간에 대해 적분하여 부품의 진동 거동의 특성 수가 계산되는 제2 계산 단계(105), 및 상기 특성 수가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우 경고 메시지가 출력 유닛으로 출력되는 출력 단계(107)를 포함한다.

도 2는 차량(200)을 도시한다. 차량(200)은 드라이브 트레인(201) 및 컴퓨팅 유닛(203)을 포함한다.

컴퓨팅 유닛(203)은 드라이브 트레인(201)의 부품이 회전하는 속도를 결정하고, 적어도 하나의 수학적 필터를 사용하여 상기 속도의 측정값들의 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 계산하고, 상기 필터링된 속도 대역을 시간에 대해 적분하여 상기 부품의 진동 거동의 특성 수를 계산하고, 상기 특성 수가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우 경고 메시지를 디스플레이 형태의 선택적 출력 유닛(205)에 출력하도록 구성된다.

100: 진단 방법 101: 결정 단계
103: 제1 계산단계 105: 제2 계산 단계
107: 출력 단계 200: 차량
201: 드라이브 트레인 203: 컴퓨팅 유닛
205: 출력 유닛

Claims (10)

1. 차량(200)의 회전 부품의 잘못된 진동 거동을 진단하기 위한 진단 방법(100)으로서,
   - 상기 부품이 회전하는 속도를 결정하는 단계(101),
   - 적어도 하나의 수학적 필터를 사용하여 상기 속도의 측정값들의 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 계산하는 단계(103),
   - 상기 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 시간에 대해 적분하여 상기 부품의 진동 거동의 특성 수를 계산하는 단계(105),
   - 상기 특성 수가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하는 단계(107)
   를 포함하는 진단 방법(100).
2. 제1항에 있어서, 상기 특성 수는 상기 적어도 하나의 필터링된 속도 대역에 기초하여 결정된 비운동 에너지를 사용하여 계산되고, 상기 특성 수를 계산하기 위해 상기 비운동 에너지가 지정된 기간에 대해 적분되는 것을 특징으로 하는 진단 방법(100).
3. 제1항에 있어서, 상기 측정값들은 상기 차량(200)을 제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로 전환하는 전환 단계 동안 결정되는 것을 특징으로 하는 진단 방법(100).
4. 제1항에 있어서, 다수의 필터링된 속도 대역들은 다수의 수학적 필터들을 사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 진단 방법(100).
5. 제1항에 있어서, 상기 회전 부품은 내연 기관에 의해 구동되는 차량(200)의 드라이브 트레인(201)의 일부이고, 상기 내연 기관 또는 상기 드라이브 트레인(201) 또는 양자 모두는 상기 특성 수에 따라 조정되는 것을 특징으로 하는 진단 방법(100).
6. 차량(200)으로서,
   - 드라이브 트레인(201) 및
   - 컴퓨팅 유닛(203)
   을 포함하고, 상기 컴퓨팅 유닛(203)은 제1항에 따른 진단 방법(100)을 실행하도록 구성되는 것인 차량(200).
7. 제6항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛(203)은:
   - 상기 드라이브 트레인(201)의 부품이 회전하는 속도를 결정하고,
   - 적어도 하나의 수학적 필터를 사용하여 상기 속도의 측정값들의 적어도 하나의 필터링된 속도 대역을 계산하고,
   - 상기 필터링된 속도 대역을 시간에 대해 적분하여 상기 부품의 진동 거동의 특성 수를 계산하고,
   - 상기 특성 수가 미리 정해진 임계값을 초과하는 경우 경고 메시지를 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량(200).
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛(203)은, 상기 적어도 하나의 필터링된 속도 대역에 기초하여 결정된 비운동 에너지를 사용하여 상기 특성 수를 계산하고, 상기 특성 수를 계산하기 위해 상기 비운동 에너지를 지정된 기간에 대해 적분하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량(200).
9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛(203)은 상기 차량(200)을 제1 작동 모드에서 제2 작동 모드로 전환하는 전환 단계 동안 상기 측정값들을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량(200).
10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 컴퓨팅 유닛(203)은 다수의 수학적 필터들을 사용하여 다수의 필터링된 속도 대역들을 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량(200).