KR20240066539A - 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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조윤범
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(주)유디엔에스
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Abstract

본 발명은 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 프로세서 및 화물차의 현가장치에 따라 적합하게 설치되고 윤하중을 측정하여 상기 프로세서에 전송하는 센서부를 포함하고, 프로세서는, 상기 센서부에서 측정되는 윤하중을 이용하여 각 축 윤하중 변화를 연산하고, 상기 연산된 윤하중 정보를 반영하여 화물차의 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 추정하며, 상기 추정된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시기에 표시하고 제어시스템에 전달할 수 있고, 실시간 윤하중을 이용하여 전복 위험도와 차체 자세 정보를 추정함으로써, 화물차 운전자가 표시된 정보를 근거로 차량을 조향하거나 가감속을 하거나 제어시스템에서 자동으로 차량 제어를 할 수 있으므로, 화물차의 주행 중 동적 안전성을 높이고 사고 위험을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템 및 그 방법 {Commercial Vehicle's Roll-over Estimation System and Method Using a Real-time Wheel Load Data}
본 발명은 실시간 윤하중 정보를 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
전복현상은 자동차의 동적 거동 중에서 가장 심각하고 위험한 현상이며, 화물차가 주행 중 전복하게 되면 더 심각한 사고를 발생시킬 수 있다.
전복(Roll-over)은 차량의 종방향 축을 중심으로 90도 또는 그 이상 회전하여 차체가 지면과 접촉되는 것으로 규정할 수 있다. 특히 무게 중심이 높은 곳에 위치한 SUV(Sports Utility Vehicle) 차량 또는 화물차와 같은 차량의 경우에 보다 많이 발생한다.
이러한 롤오버 현상은 차량의 사고로 이어져 치명적인 결과로 이어질 수 있다.
전복에 의한 사고는 사망자의 비율은 매우 높아 치명적인 인명사고를 일으키는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유 때문에 각국의 전복사고를 방지할 수 있는 방법에 대해 많은 관심을 갖고 있고 그에 대한 안전기준도 높아지는 것이 현실이다.
차량의 전복(Roll-over)가능성을 미리 감지하여 차량의 ESP(Electronic Stability Program, 차체 자세 제어 장치) 등과 연계하여 차량의 엔진출력 또는 각 차륜의 제동력을 제어하여 차량의 전복을 방지하는 것이 매우 중요하게 되었다.
종래에는 이러한 전복을 방지하기 위해 휠속센서, 자이로센서 등의 데이터를 복합적으로 사용하여 차량의 거동을 판단함으로서 차량의 전복상황을 예측하고 ESP시스템을 통해 제어하는 방법을 사용하고 있었다.
그러나 휠속센서 및 자이로센서를 이용한 롤오버 판단은 현가장치가 복합적으로 구성된 화물차의 경우에는 화물의 크기 및 무게 따라 바뀌는 전체 무게 중심에 의한 전복 위험도를 정밀하게 분석하지는 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 화물차의 실시간 윤하중을 이용하여 좌우 바퀴의 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 연산하며, 또한 각 바퀴별, 축별의 하중 변화를 반영하여 전복 위험도를 추정하는 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프로세서; 및 화물차의 현가장치에 따라 적합하게 설치되고 윤하중을 측정하여 상기 프로세서에 전송하는 센서부;를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 센서부에서 측정되는 윤하중을 이용하여 각 축 윤하중 변화를 연산하고, 상기 연산된 윤하중 정보를 반영하여 화물차의 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 추정하며, 상기 추정된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시기에 표시하고 제어시스템에 전달하는,
실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 중량센서를 이용하여 각 축 윤하중 변화를 연산하는 윤하중 변화 연산부; 윤하중 변화를 반영하여 전복 위험도를 연산하고 차체 자세 정보를 추정하는 전복 위험도 추정부; 및
상기 연산된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시기에 표시하고 제어시스템에 전달하는 정보 전송부;를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 센서부는, 화물차의 현가장치를 구성하는 판스프링과 에어스프링에 설치되어 중량변화에 따라 반응하는 물리량을 측정하여 윤하중으로 환산하는 복수 개의 중량센서(Weight Sensor)이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 판스프링 현가장치에 사용하는 중량센서는 중량변화에 따라 증감하는 판스프링의 각도변화 또는 차체높이변화, 변형율 변화 등을 측정하는 각도센서, 포지션센서, 변형율센서, 로드셀 등이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 에어스프링 현가장치에 사용하는 중량센서는 중량변화에 따라 증감하는 에어스프링의 압력변화 또는 높이변화 등을 측정하는 공압센서, 포지션센서, 각도센서, 로드셀 등이다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 좌측 바퀴를 기준으로 해당 축의 축하중에 대한 좌측 바퀴 윤하중과 우측 바퀴 윤하중의 차이를 비율로 하여 윤하중 이동 변화를 연산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 정지상태를 기준으로 주행상태에서의 각 바퀴 윤하중 증감 변화를 연산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 전복 위험도 추정 시, 각 축의 윤하중 이동 변화를 이용한 화물차 전복 위험도와 각 바퀴 별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보를 각각 추정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 각 축의 윤하중 이동변화를 연산하여 그 평균값으로 전복 위험도를 추정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 주행 전 각 바퀴의 윤하중 대비 주행 중 변화하는 윤하중 증감을 연산하고, 그 값을 화물차 차체 각 바퀴의 높이 변화로 사용하여 차체 자세 정보를 추정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 프로세서는, 정보 전송 시, 상기 연산한 윤하중 변화와 전복 위험도 및 차체 자세 정보 추정 값을 표시기에 표시하고 제어시스템에 전송한다.
또한, 본 발명은 화물차 전복 위험도 추정 시스템에서 수행되는 실시간 윤하중 정보를 이용한 전복 위험도 연산방법으로서,
화물차의 현가장치에서 윤하중을 측정하는 측정단계;
상기 측정된 윤하중을 이용하여 각 축의 윤하중 변화를 연산하는 윤하중 변화 연산 단계;
상기 연산된 각 축의 윤하중 변화의 평균값으로 전복 위험도를 추정하며 각 바퀴의 윤하중 증감을 비교하여 차체 자세 정보를 추정하는 전복 위험도 추정 단계; 및 상기 추정된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시기 또는 제어시스템에 전달하는 정보 전송 단계;를 포함하는 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 측정 단계는, 화물차의 현가장치를 구성하는 판스프링과 에어스프링에 설치되어 중량변화에 따라 반응하는 물리량을 측정하여 윤하중으로 환산하는 복수 개의 중량센서(Weight Sensor)를 이용하여 윤하중을 측정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 윤하중 변화 연산 단계는, 윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 윤하중 변화 연산 단계는, 윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 좌측 바퀴를 기준으로 해당 축의 축하중에 대한 좌측 바퀴 윤하중과 우측 바퀴 윤하중의 차이를 비율로 하여 윤하중 이동 변화를 연산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 윤하중 변화 연산 단계는, 윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 정지상태를 기준으로 주행상태에서의 각 바퀴 윤하중 증감 변화를 연산한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전복 위험도 추정 단계는, 전복 위험도 추정 시, 각 축의 윤하중 이동 변화를 이용한 화물차 전복 위험도와 각 바퀴 별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보를 각각 추정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전복 위험도 추정 단계는, 전복 위험도 추정 시, 각 축의 윤하중 이동변화를 연산하여 그 평균값으로 전복 위험도를 추정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 전복 위험도 추정 단계는, 전복 위험도 추정 시, 주행 전 각 바퀴의 윤하중 대비 주행 중 변화하는 윤하중 증감을 연산하고, 그 값을 화물차 차체 각 바퀴의 높이 변화로 사용하여 차체 자세 정보를 추정한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 정보 전송 단계는, 정보 전송 시, 상기 연산한 윤하중 변화와 전복 위험도 및 차체 자세 정보 추정 값을 표시기에 표시하고 제어시스템에 전송한다.
전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 센서부에서 측정한 화물차의 실시간 윤하중을 이용하여 좌우 바퀴의 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 연산하고, 각 바퀴별, 축별의 하중 변화를 반영하여 화물차의 전복 위험도와 차체 자세 정보를 편리하게 추정하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 화물차의 실시간 윤하중을 이용하여 전복 위험도와 차체 자세 정보를 추정함으로써, 화물차 운전자가 표시된 정보를 근거로 차량을 조향하거나 가감속을 하거나 제어시스템에서 자동으로 차량 제어를 할 수 있으므로, 화물차의 주행 중 동적 안전성을 높이고 사고 위험을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 전복 위험도 추정 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 전복 위험 상황에서 화물차 윤하중 이동 변화를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 현가장치별 중량센서의 설치 위치를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 전체의 중량센서 설치 위치를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 주행 중 윤하중 증감 변화를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 주행 중 전복 위험 증가 상황에서 바퀴별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보 표현을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시하는 인터페이스를 설명하기 위한 도면
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전복 위험도 추정 방법을 설명하기 위한 도면.
하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 전복 위험도 추정 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 전복 위험 상황에서 화물차 윤하중 이동 변화를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 현가장치별 중량센서의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 전체의 중량센서 설치 위치를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 주행 중 윤하중 증감 변화를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 주행 중 전복 위험 증가 상황에서 바퀴별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보 표현을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시하는 인터페이스를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전복 위험도 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 전복 위험도 추정 시스템(100)은 센서부(110) 및 프로세서(120)를 포함하여 구성된다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 전복 위험도 추정 시스템(100)은 화물차(10)에 탑재되는 것으로, 윤하중 기반으로 윤하중 변화를 연산하여 화물차의 전복 위험도와 차체 자세 정보를 추정하여 화물차(10) 내부의 표시기(131)나 별도의 단말을 통해 표시하도록 구비된다.
한편, 화물차(10)의 주행 중 곡선구간을 주행하거나 차선을 변경하는 횡방향 조향이 있을 때, 화물차의 구조에 따라 현가된 무게중심(11)과 비현가 강체의 무게중심(12)이 서로 다르게 작용하기 때문에, 롤 중심(13)을 기준으로 전복 위험이 높아지게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 화물차(10)가 좌로 선회시 롤 중심(13)을 기준으로 상부에 위치한 하중은 좌측으로 이동하여 좌우 윤하중의 변화를 발생시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따른 화물차 전복 위험도 추정 시스템(100)은 화물차(10)의 좌우 윤하중을 측정함으로써 윤하중 변화의 정도를 연산하여 전복 위험도를 추정할 수 있다.
상기 센서부(110)는 화물차(10)의 현가장치를 구성하는 판스프링과 에어스프링에 설치되어 중량변화에 따라 반응하는 물리량을 측정하여 윤하중으로 환산하는 복수 개의 중량센서(Weight Sensor)로 구현될 수 있다.
판스프링 현가장치에 사용하는 중량센서는 중량변화에 따라 증감하는 판스프링의 각도변화 또는 차체높이변화, 변형율 변화 등을 측정하는 각도센서, 포지션센서, 변형율센서, 로드셀 등이 구비될 수 있다.
또한, 에어스프링 현가장치에 사용하는 중량센서는 중량변화에 따라 증감하는 에어스프링의 압력변화 또는 높이변화 등을 측정하는 공압센서, 포지션센서, 각도센서, 로드셀 등이 구비될 수 있다.
아울러, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 센서부(110)는 현가장치를 구성하는 각 바퀴별로 설치되어야 한다.
도3의 (a)는 판스프링 현가장치에 각도센서를 중량센서로 사용하여 좌측 바퀴 중량센서(111)와 우측 바퀴 중량센서(112)를 설치하는 경우를 설명하는 도면이다.
또한, 도3의 (b)는 에어스프링 현가장치에 공압센서를 중량센서로 사용하여 좌측 바퀴 중량센서(111)와 우측 바퀴 중량센서(112)를 설치하는 경우를 설명하는 도면이다.
도3의 설치예와 같이, 화물차(10) 전체의 센서부 설치는 도 4의 3축 차량 예시와 같이 1축에는 1축 좌측 바퀴 중량센서(113) 및 1축 우측 바퀴 중량센서(114)가 위치하고, 2축과 3축에서도 2축 좌측 바퀴 중량센서(115) 및 2축 우측 바퀴 중량센서(116), 3축 좌측 바퀴 중량센서(117) 및 3축 우측 바퀴 중량센서(118)가 각각 위치하는 형태로 설치될 수 있다.
상기 프로세서(120)는 하나 이상으로 포함될 수 있고, 메모리(미도시 됨)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션 또는 프로그램들을 실행할 수 있으며, 아울러, 화물차 전복 위험도 추정 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어할 수도 있다.
이러한, 프로세서(120)는 논리적으로 구별되는 윤하중 변화 연산부(121), 전복 위험도 추정부(122) 및 정보 전송부(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
윤하중 변화 연산부(121), 전복 위험도 추정부(122) 및 정보 전송부(123)는 각각 독립적인 프로그램이 프로세서(120)에서 실행되어 기능적으로 구현될 수도 있고, 단일한
프로그램이 프로세서(120)에서 실행되고, 프로세서(120)에서 실행되는 기능이 논리적으로 구분된 것일 수도 있다.
상기 윤하중 변화 연산부(121)는 센서부(110)에서 측정되는 윤하중을 이용하여 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산하고, 연산한 각각의 변화량을 전복 위험도 추정부(122)에 제공할 수 있다.
이러한, 윤하중 변화 연산부(121)는 윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산한다.
이러한, 윤하중 변화 연산부(121)는 화물차(10) 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 좌측 바퀴를 기준으로 해당 축의 축하중에 대한 좌측 바퀴 윤하중과 우측 바퀴 윤하중의 차이를 비율로 하여 윤하중 이동 변화를 연산한다.
구체적으로는 아래의 수학식 1을 이용하여 단일 축에서 좌우 윤하중 이동 변화(LLTR, Lateral Load Transfer Ratio)를 연산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, LLTR은 좌측 바퀴 기준의 윤하중 이동 변화이고, FL은 좌측 바퀴 중량센서(111)를 사용하여 측정하는 좌측 바퀴 하중이고, FR은 우측 바퀴 중량센서(112)를 사용하여 측정하는 우측 바퀴 하중이다.
도5의 설치예와 같이, 실시간으로 주행하는 화물차(10)의 좌측 바퀴의 하중이 7톤, 우측 바퀴의 하중이 3톤으로 바뀌었다면, 우측의 하중이 좌측으로 이동한 것으로 판단할 수 있으며 이때의 LLTR은 (7-3)/(7+3)과 같이 수학식 1을 이용하여 계산하면 +0.4가 된다.
LLTR 이 0일 때 화물차는 좌우 롤링이 없는 상태를 의미하여, 우측바퀴가 완전히 들려 우측 윤하중이 0이 되면 LLTR은 1이 된다. 좌측 바퀴가 완전히 들리면 LLTR은 ??1이 된다. LLTR은 그 절대값이 0에 가까울수록 전복 위험도가 낮으며, 그 절대값이 1에 가까울수록 전복 위험도가 높음을 표시한다.
또한, 아래의 수학식 2를 이용하여 3축 차량의 각 축별 윤하중 이동변화를 각각 연산할 수 있다.
Figure pat00002
LLTR1은 1축의 좌측 바퀴 기준의 윤하중 이동 변화이고, LLTR2, LLTR3은 각각 2축과 3축의 좌측 바퀴 기준의 윤하중 이동 변화이다. F1L은 1축 좌측 바퀴 중량센서(113)를 사용하여 측정하는 1축 좌측 바퀴 하중이고, F1R은 1축 우측 바퀴 중량센서(114)를 사용하여 측정하는 1축 우측 바퀴 하중이며, F2L은 2축 좌측 바퀴 중량센서(115)를 사용하여 측정하는 2축 좌측 바퀴 하중이고, F2R은 2축 우측 바퀴 중량센서(116)를 사용하여 측정하는 2축 우측 바퀴 하중이며, F3L은 3축 좌측 바퀴 중량센서(117)를 사용하여 측정하는 3축 좌측 바퀴 하중이고, F3R은 3축 우측 바퀴 중량센서(118)를 사용하여 측정하는 3축 우측 바퀴 하중이다.
또한, 윤하중 변화 연산부(121)는 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 정지상태를 기준으로 주행상태에서의 각 바퀴 윤하중 증감 변화를 연산한다.
구체적으로는 아래의 수학식 3을 이용하여 단일 축에서 좌우 바퀴의 윤하중 증감 변화(V_F, Variation of Wheel Force)를 연산할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, V_FL은 정지상태 기준의 좌측 바퀴 윤하중 증감 변화이고, FL은 좌측 바퀴 중량센서(111)를 사용하여 화물차(10) 주행상태에서 실시간 측정하는 좌측 바퀴 하중이며, FSL은 좌측 바퀴 중량센서(111)를 사용하여 화물차(10) 정지상태에서 실시간 측정하는 좌측 바퀴 하중이다. 또한, V_FR은 정지상태 기준의 우측 바퀴 윤하중 증감 변화이고, FR은 우측 바퀴 중량센서(112)를 사용하여 화물차(10) 주행상태에서 실시간 측정하는 우측 바퀴 하중이며, FSR은 우측 바퀴 중량센서(112)를 사용하여 화물차(10) 정지상태에서 실시간 측정하는 우측 바퀴 하중이다.
도5의 설치예와 같이, 정지 상태에서 좌우바퀴의 하중이 각각 5톤이었던 화물차가 실시간으로 주행하면서 좌측 바퀴의 하중이 7톤, 우측 바퀴의 하중이 3톤으로 바뀌었다면, 수학식 3에 의해 좌측바퀴 하중의 증감 V_FL은 +2, 우측 바퀴 하중의 증감 V_FR은 -2가 된다.
아울러, 윤하중 변화 연산부(121)에서 연산한 윤하중 이동 변화(LLTR)와, 윤하중 증감 변화(V_F)는 모두 후술하는 전복 위험도 추정부(122)에 제공될 수 있다.
상기 전복 위험도 추정부(122)는 각 축의 윤하중 이동 변화를 이용한 화물차 전복 위험도와 각 바퀴 별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보를 각각 추정한다.
이러한, 전복 위험도 추정부(122)는 윤하중 변화 연산부(121)에서 연산한 각 축의 윤하중 이동 변화를 이용하여 그 평균값으로 화물차(10) 전체의 전복 위험도를 추정한다.
구체적으로는 아래의 수학식 4을 이용하여 각 축의 윤하중 이동 변화(LLTR)의 평균값을 연산하여 전복 위험도(ROE, Roll-over Estimate)로 추정할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, ROE는 화물차 전체 추정 전복 위험도이고, n은 화물차의 축 수, LLTRn은 윤하중 변화 연산부(121)에서 연산한 각 축의 윤하중 이동 변화이다.
만약, 도5의 설치예와 같은 3축의 화물차의 LLTR1=-0.1, LLTR1=+0.3, LLTR3=+0.4라면, 이 화물차의 실시간 전복 위험도 ROE는 수학식 4에 의해 (-0.1+0.3+0.4)×100/3 으로 계산하면 20%로 추정된다.
또한, 전복 위험도 추정부(122)는 윤하중 변화 연산부(121)에서 연산한 각 바퀴의 윤하중 증감 변화를 받아서 화물차 차체 각 바퀴의 높이 변화로 사용하여 차체 자세 정보를 추정한다.
도6의 설치예와 같이, 화물차(10)가 주행중 우측으로 선회하며 전복 위험이 증가하는 상황이라고 가정할 때, 각 바퀴의 윤하중 증감 변화인 V_F1L~V_3FR까지의 값을 해당위치의 높이변화로 사용하여 차체 자세 정보를 추정할 수 있다.
상기 정보 전송부(123)는 정보 전송 시, 상기 연산한 윤하중 변화와 전복 위험도 및 차체 자세 정보 추정값을 표시기에 표시하고 제어시스템에 전송한다.
도7의 설치예와 같이, 이러한 정보 전송부(123)는 센서부로부터 실시간으로 좌우바퀴 하중을 제공받고, 윤하중 변화 연산부(121)에서 연산된 윤하중 이동 변화와 증감 변화와 전복 위험도 추정부(122)에서 추정된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 전달 받아 화물차(10)내의 표시기(131)에 연산 추정된 정보를 표시할 수 있다.
도8은 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도8을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템(100)에서 수행되는 화물차 전복 위험도 추정 방법을 설명한다.
다만, 도8에 도시된 화물차 전복 위험도 추정 방법에서 수행되는 기능은 모두 도1 내지 도7을 참조하여 설명한 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템(100)에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도1 내지 도7을 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법에서 수행되고, 도8을 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템(100)에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.
먼저, 센서부(110)가 화물차(10)의 현가장치에서 윤하중을 측정한다(S100).
이때, 전술한 센서부(110)는 화물차의 현가장치를 구성하는 판스프링과 에어스프링에 설치되어 중량변화에 따라 반응하는 물리량을 측정하여 윤하중으로 환산하는 복수 개의 중량센서(Weight Sensor)로 구비될 수 있다.
특히, 센서부(110)는 현가장치를 구성하는 각 바퀴별로 설치되어야 한다.
3축 차량 예시와 같이, 화물차(10)의 1축에는 1축 좌측 바퀴 중량센서(113) 및 1축 우측 바퀴 중량센서(114)가 위치하고, 2축과 3축에서도 2축 좌측 바퀴 중량센서(115) 및 2축 우측 바퀴 중량센서(116), 3축 좌측 바퀴 중량센서(117) 및 3축 우측 바퀴 중량센서(118)가 각각 위치하는 형태로 설치될 수 있다.
아울러, 센서부(110)에서 실시간으로 측정된 윤하중에 대한 데이터는 프로세서(120)로 송신될 수 있다.
그 다음, 프로세서(120)가 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산한다(S200).
S200 단계에서, 프로세서(120)는 윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산한다.
이러한, 윤하중 변화 연산부(121)는 화물차(10) 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 좌측 바퀴를 기준으로 해당 축의 축하중에 대한 좌측 바퀴 윤하중과 우측 바퀴 윤하중의 차이를 비율로 하여 윤하중 이동 변화를 연산한다.
또한, 윤하중 변화 연산부(121)는 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 정지상태를 기준으로 주행상태에서의 각 바퀴 윤하중 증감 변화를 연산한다.
아울러, 프로세서(120)는 전술한 수학식 1, 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 좌우 윤하중 이동 변화(LLTR, Lateral Load Transfer Ratio)와 좌우 바퀴의 윤하중 증감 변화(V_F, Variation of Wheel Force)를 각각 연산할 수도 있다.
그 다음에, 프로세서(120)는 각 축의 윤하중 이동 변화를 이용한 화물차 전복 위험도와 각 바퀴 별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보를 각각 추정한다(S300).
아울러, 프로세서(120)는 전술한 수학식 4를 이용하여 추정 전복 위험도를 연산할 수도 있다.
또한, 프로세서(120)는 윤하중 변화 연산부(121)에서 연산한 각 바퀴의 윤하중 증감 변화를 받아서 화물차 차체 각 바퀴의 높이 변화로 사용하여 차체 자세 정보를 추정할 수 있다.
그 다음에, 프로세서(120)는 추정된 전복 위험도 및 차체 자세정보를 차량(10)의 표시기(131)에 표시하고 제어시스템에 전달한다(S400).
S400 단계에서 프로세서(120)는 화물차(10)의 실시간 좌우 윤하중 변화를 연산하여 전복 위험도와 차체 자세 정보를 추정한 후 화물차(10) 내부의 디스플레이 장치 같은 표시기를 통해서 추정 정보를 표시할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
100 : 화물차 전복 위험도 추정 시스템
110 : 센서부
120 : 프로세서
121 : 윤하중 변화 연산부
122 : 전복 위험도 추정부
123 : 정보 전송부
130 : 전복 위험도 활용부
131 : 표시기
132 : 제어시스템

Claims (19)

  1. 프로세서; 및
    화물차의 현가장치에 따라 설치되고 윤하중을 측정하여 상기 프로세서에 전송하는 센서부;를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 센서부에서 측정되는 윤하중을 이용하여 각 축 윤하중 변화를 연산하고,
    상기 연산된 윤하중 정보를 반영하여 화물차의 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 추정하며,
    상기 추정된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시기에 표시하고 제어시스템에 전달하는, 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    중량센서를 이용하여 각 축 윤하중 변화를 연산하는 윤하중 변화 연산부;
    윤하중 변화를 반영하여 전복 위험도를 연산하고 차체 자세 정보를 추정하는 전복 위험도 추정부; 및
    상기 연산된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시기에 표시하고 제어시스템에 전달하는 정보 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는,
    화물차의 현가장치를 구성하는 판스프링과 에어스프링에 설치되어 중량변화에 따라 반응하는 물리량을 측정하여 윤하중으로 환산하는 복수 개의 중량센서(Weight Sensor)인 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 좌측 바퀴를 기준으로 해당 축의 축하중에 대한 좌측 바퀴 윤하중과 우측 바퀴 윤하중의 차이를 비율로 하여 윤하중 이동 변화를 연산하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 정지상태를 기준으로 주행상태에서의 각 바퀴 윤하중 증감 변화를 연산하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    전복 위험도 추정 시, 각 축의 윤하중 이동 변화를 이용한 화물차 전복 위험도와 각 바퀴 별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보를 각각 추정하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  8. 제 7에 있어서,
    상기 프로세서는,
    각 축의 윤하중 이동변화를 연산하여 그 평균값으로 전복 위험도를 추정하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    주행 전 각 바퀴의 윤하중 대비 주행 중 변화하는 윤하중 증감을 연산하고, 그 값을 화물차 차체 각 바퀴의 높이 변화로 사용하여 차체 자세 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    정보 전송 시, 상기 연산한 윤하중 변화와 전복 위험도 및 차체 자세 정보 추정값을 표시기에 표시하고 제어시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 시스템
  11. 화물차 전복 위험도 추정 시스템에서 수행되는 실시간 윤하중 정보를 이용한 전복 위험도 연산방법으로서,
    화물차의 현가장치에서 윤하중을 측정하는 측정단계;
    상기 측정된 윤하중을 이용하여 각 축의 윤하중 변화를 연산하는 윤하중 변화 연산 단계;
    상기 연산된 각 축의 윤하중 변화의 평균값으로 전복 위험도를 추정하며 각 바퀴의 윤하중 증감을 비교하여 차체 자세 정보를 추정하는 전복 위험도 추정 단계; 및 상기 추정된 전복 위험도 및 차체 자세 정보를 표시기 또는 제어시스템에 전달하는 정보 전송 단계;를 포함하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 측정 단계는,
    화물차의 현가장치를 구성하는 판스프링과 에어스프링에 설치되어 중량변화에 따라 반응하는 물리량을 측정하여 윤하중으로 환산하는 복수 개의 중량센서(Weight Sensor)인 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 윤하중 변화 연산 단계는,
    윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중 이동 변화와 증감 변화를 각각 연산하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 윤하중 변화 연산 단계는,
    윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 좌측 바퀴를 기준으로 해당 축의 축하중에 대한 좌측 바퀴 윤하중과 우측 바퀴 윤하중의 차이를 비율로 하여 윤하중 이동 변화를 연산하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 윤하중 변화 연산 단계는,
    윤하중 변화 연산 시, 화물차 주행 중에 각 축 좌우 바퀴에서 측정한 윤하중을 이용하여 정지상태를 기준으로 주행상태에서의 각 바퀴 윤하중 증감 변화를 연산하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 전복 위험도 추정 단계는,
    전복 위험도 추정 시, 각 축의 윤하중 이동 변화를 이용한 화물차 전복 위험도와 각 바퀴 별 윤하중 증감 변화를 이용한 차체 자세 정보를 각각 추정하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 전복 위험도 추정 단계는,
    전복 위험도 추정 시, 각 축의 윤하중 이동변화를 연산하여 그 평균값으로 전복 위험도를 추정하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 전복 위험도 추정 단계는,
    전복 위험도 추정 시, 주행 전 각 바퀴의 윤하중 대비 주행 중 변화하는 윤하중 증감을 연산하고, 그 값을 화물차 차체 각 바퀴의 높이 변화로 사용하여 차체 자세 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 정보 전송 단계는,
    정보 전송 시, 상기 연산한 윤하중 변화와 전복 위험도 및 차체 자세 정보 추정 값을 표시기에 표시하고 제어시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 윤하중을 이용한 화물차 전복 위험도 추정 방법
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