KR20160006057A - 차량의 주행 시뮬레이션 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 주행 시뮬레이션 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 차량의 파워 트레인 모델과 동역학 모델 및 도로환경 모델을 기반으로 차량의 주행 시뮬레이션을 수행함으로써, 실제 차량에 대한 직접적인 시험 없이도 매우 다양하고 정확한 시뮬레이션 데이터를 획득할 수 있는 차량의 주행 시뮬레이션 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 주행 시뮬레이션 장치에 있어서, 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는 운전자 입력부; 상기 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값, 상기 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값, 상기 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출하는 입력값 검출부; 차량의 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값을 적용하여 토크값을 연산하는 제 1 연산부; 차량의 동역학모델에 상기 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산하는 제 2 연산부; 도로환경모델에 상기 위치를 적용하여 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 연산하는 제 3 연산부; 및 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 화면상에서 상기 가상 차량의 주행을 제어하는 제어부를 포함한다.
이를 위하여, 본 발명은 차량의 주행 시뮬레이션 장치에 있어서, 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는 운전자 입력부; 상기 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값, 상기 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값, 상기 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출하는 입력값 검출부; 차량의 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값을 적용하여 토크값을 연산하는 제 1 연산부; 차량의 동역학모델에 상기 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산하는 제 2 연산부; 도로환경모델에 상기 위치를 적용하여 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 연산하는 제 3 연산부; 및 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 화면상에서 상기 가상 차량의 주행을 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 차량의 주행 시뮬레이션 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 파워 트레인 모델과 동역학 모델 및 도로환경 모델을 기반으로 차량의 주행 시뮬레이션을 실시간으로 수행하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 주요 기능부의 하나인 자동변속기를 개발하기 위해서는 많은 인력과 장비가 투입된다. 일단 자동변속기의 설계가 완료되더라도 시제품을 제작하고 차량에 탑재하여 차량의 전반적인 동력성능과 함께 변속성능을 검사하고 문제점을 보완하여 수차례 설계변경하는 과정을 반복하게 된다.
또한 개발과정에서 수집되는 크고 작은 중요정보들이 제대로 관리되지 않기 때문에 개발자가 퇴직하거나 개발이 일시 중단된 후 재개되는 경우 동일한 시행착오가 반복될 수 있다.
따라서, 개발과정에서 실차 실험에 앞서 변속성능을 포함한 차량의 주요 성능을 판단함으로써 개발기간을 단축하고 개발비용을 절감하는 차량의 성능예측을 위한 시뮬레이션이 필수적이다.
종래의 주행 시뮬레이션 장치는 엔진, 토크 컨버터, 변속 선도(shift map), 유성기어(planetary gear), 다판 클러치, 다판 브레이크, 클러치 작용압, 주행저항, 타이어 및 차량의 제원에 관련되는 각종 데이터가 컴퓨터상에 입력되면 시뮬레이션을 수행하여 모니터 또는 프린터로 결과가 출력되도록 한다.
이러한 종래의 주행 시뮬레이션 장치는 연비 정보를 제공하지 못했을 뿐만 아니라, 운전자의 입력에 따른 차량의 움직임(거동) 정보를 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량의 파워 트레인 모델과 동역학 모델 및 도로환경 모델을 기반으로 차량의 주행 시뮬레이션을 수행함으로써, 실제 차량에 대한 직접적인 시험 없이도 매우 다양하고 정확한 시뮬레이션 데이터를 획득할 수 있는 차량의 주행 시뮬레이션 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 차량의 주행 시뮬레이션 장치에 있어서, 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는 운전자 입력부; 상기 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값, 상기 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값, 상기 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출하는 입력값 검출부; 차량의 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값을 적용하여 토크값을 연산하는 제 1 연산부; 차량의 동역학모델에 상기 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산하는 제 2 연산부; 도로환경모델에 상기 위치를 적용하여 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 연산하는 제 3 연산부; 및 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 화면상에서 상기 가상 차량의 주행을 제어하는 제어부를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량의 주행 시뮬레이션 방법에 있어서, 운전자 입력부가 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는 단계; 입력값 검출부가 상기 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값, 상기 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값, 상기 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출하는 단계; 제 1 연산부가 차량의 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값을 적용하여 토크값을 연산하는 제 1 연산 단계; 제 2 연산부가 차량의 동역학모델에 상기 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산하는 제 2 연산 단계; 제 3 연산부가 도로환경모델에 상기 위치를 적용하여 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 연산하는 단계; 및 제어부가 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 화면상에서 상기 가상 차량의 주행을 제어하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 차량의 파워 트레인 모델과 동역학 모델 및 도로환경 모델을 기반으로 차량의 주행 시뮬레이션을 수행함으로써, 실제 차량에 대한 직접적인 시험 없이도 매우 다양하고 정확한 시뮬레이션 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 주행 시뮬레이션 장치에 대한 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 주행 시뮬레이션 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 주행 시뮬레이션 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 차량의 주행 시뮬레이션 장치에 대한 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 주행 시뮬레이션 장치는, 운전자 입력부(10), 입력값 검출부(20), 파워트레인모델 연산부(30), 동역학모델 연산부(40), 도로환경모델 연산부(50), 디스플레이부(60), 제어부(70), 및 모니터링부(80)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 운전자 입력부(10)는 모의 운전 모듈로서, 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는다. 참고로, 모의 운전 모듈은 실제 차량의 운전석과 동일한 형태로 구현해 놓은 장비로서, 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 구비하고 있어, 운전자는 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달의 조작을 통해 실제 운전과 동일한 형태의 운전 조작을 가능하게 한다.
다음으로, 입력값 검출부(20)는 운전자 입력부(10)를 통해 입력받은 운전자의 지시를 검출한다. 즉, 입력값 검출부(20)는 스티어링 휠이 조작된 경우에 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값(조향토크, 조향각)을 검출하고, 엑셀 페달이 조작된 경우에 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값을 검출하며, 브레이크 페달이 조작된 경우에 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출한다.
다음으로, 파워트레인모델 연산부(30)는 차량의 파워트레인모델을 저장하고 있으며, 입력값 검출부(20)에 의해 검출된 값들을 파워트레인모델에 적용하여 그 결과를 연산한다. 일례로, 파워트레인모델 연산부(30)는 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값 중 적어도 하나 이상을 적용하여 토크값을 연산한다. 여기서, 파워트레인모델은 엔진, 변속기, 차동기 등과 같은 기능 블록으로 이루어져 있으며, 기능 블록 간 데이터의 전송이 이루어진다. 예를 들어, 변속기로부터 출력된 토크값은 차동기로 입력되고, 변속기는 차동기로부터 속도를 피드백 받는다.
또한, 파워트레인모델 연산부(30)는 동역학모델 연산부(40)로부터 피드백된 속도를 기반으로 연비를 산출한다. 이때, 연비는 순간 연비는 물론 누적 연비를 포함한다.
다음으로, 동역학모델 연산부(40)는 차량의 동역학모델을 저장하고 있으며, 파워트레인모델 연산부(30)에 의해 연산된 값을 동역학모델에 적용하여 그 결과를 연산한다. 일례로, 동역학모델 연산부(40)는 동역학모델에 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산한다. 이때, 동역학모델 연산부(40)는 산출된 속도를 파워트레인모델 연산부(30)로 피드백하고, 아울러 산출된 가상 차량의 위치를 도로환경모델 연산부(50)로 전달한다.
또한, 동역학모델 연산부(40)는 입력값 검출부(20)에 의해 검출된 조향값, 가속값, 제동값과 파워트레인모델 연산부(30)에 의해 연산된 위치를 기반으로, 가상 차량의 횡가속도 및 종가속도를 연산한다.
다음으로, 도로환경모델 연산부(50)는 도로환경모델을 저장하고 있으며, 동역학모델 연산부(40)에 의해 연산된 값을 도로환경모델에 적용하여 그 결과를 연산한다. 일례로, 도로환경모델 연산부(50)는 동역학모델 연산부(40)에 의해 연산된 가상 차량의 위치를 도로환경모델에 적용하여 가상 차량의 실시간 위치를 연산한다.
아울러, 도로환경모델 연산부(50)는 가상 차량의 변화된 위치(시간대별 위치)를 기반으로 가상 차량의 속도 및 가속도를 연산할 수 있다.
다음으로, 디스플레이부(60)는 제어부(70)의 제어하에 시뮬레이션 결과를 디스플레이한다. 이때, 시뮬레이션 결과는 화면상에서 가상의 차량이 도로를 주행하는 이미지 형태로 표시되며, 아울러 화면상에는 가상 차량의 순간 연비, 누적 연비, 움직임 정보, 속도, RPM 중 적어도 하나 이상이 디스플레이될 수 있다. 여기서, 움직임 정보는 운전자의 운전 성향을 파악하는 자료로 사용될 수 있다. 즉, 가상 차량의 횡가속도와 종가속도의 변화가 빈번한 경우에 공격적인 운전 성향으로 판단할 수 있고, 횡가속도의 변화가 빈번한 경우에는 방어적인 운전 성향으로 판단할 수 있으며, 종가속도의 변화가 빈번한 경우에는 일반적인 운전 성향으로 판단할 수 있다.
다음으로, 제어부(70)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 제어한다.
특히, 제어부(70)는 도로환경모델 연산부(50)에 의해 연산된 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 가상 차량이 도로를 주행하는 이미지를 디스플레이하도록 디스플레이부(60)를 제어한다. 즉, 제어부(70)는 화면상에서 가상 차량의 주행을 제어한다.
부가적으로, 모니터링부(80)는 파워트레인모델 연산부(30)에 의해 연산된 결과와 동역학모델 연산부(40)에 의해 연산된 결과를 모니터링한다.
아울러, 모니터링부(80)는 모니터링 데이터를 저장할 수도 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 주행 시뮬레이션 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 운전자 입력부(10)가 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는다(201).
이후, 입력값 검출부(20)가 상기 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값, 상기 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값, 상기 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출한다(202).
이후, 파워트레인모델 연산부(30)가 차량의 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값을 적용하여 토크값을 연산한다(203).
이후, 동역학모델 연산부(40)가 차량의 동역학모델에 상기 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산한다(204).
이후, 도로환경모델 연산부(50)가 도로환경모델에 상기 위치를 적용하여 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 연산한다(205).
이후, 제어부(70)가 도로환경모델 연산부(50)에 의해 연산된 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 화면상에서 상기 가상 차량의 주행을 제어한다(206).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : 운전자 입력부
20 : 입력값 검출부
30 : 파워트레인모델 연산부
40 : 동역학모델 연산부
50 : 도로환경모델 연산부
60 : 디스플레이부
70 : 제어부
80 : 모니터링부
20 : 입력값 검출부
30 : 파워트레인모델 연산부
40 : 동역학모델 연산부
50 : 도로환경모델 연산부
60 : 디스플레이부
70 : 제어부
80 : 모니터링부
Claims (10)
- 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는 운전자 입력부;
상기 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값, 상기 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값, 상기 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출하는 입력값 검출부;
차량의 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값을 적용하여 토크값을 연산하는 제 1 연산부;
차량의 동역학모델에 상기 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산하는 제 2 연산부;
도로환경모델에 상기 위치를 적용하여 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 연산하는 제 3 연산부; 및
상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 화면상에서 상기 가상 차량의 주행을 제어하는 제어부
를 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연산부는,
상기 제 2 연산부로부터 피드백된 속도를 기반으로 상기 가상 차량의 연비를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 시뮬레이션 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 연비는,
순간 연비, 누적 연비를 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 연산부는,
상기 입력값 검출부에 의해 검출된 조향값, 가속값, 제동값과 상기 제 1 연산부에 의해 연산된 토크값을 기반으로, 상기 가상 차량의 횡가속도 및 종가속도를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량의 주행 시뮬레이션 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 연산부에 의해 연산된 결과와 상기 제 2 연산부에 의해 연산된 결과를 모니터링하는 모니터링부
를 더 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 장치. - 운전자 입력부가 스티어링 휠과 엑셀 페달 및 브레이크 페달을 통해 운전자의 지시를 입력받는 단계;
입력값 검출부가 상기 스티어링 휠의 조작에 상응하는 조향값, 상기 엑셀 페달의 조작에 상응하는 가속값, 상기 브레이크 페달의 조작에 상응하는 제동값을 검출하는 단계;
제 1 연산부가 차량의 파워트레인모델에 조향값, 가속값, 제동값을 적용하여 토크값을 연산하는 제 1 연산 단계;
제 2 연산부가 차량의 동역학모델에 상기 토크값을 적용하여 가상 차량의 속도 및 위치를 연산하는 제 2 연산 단계;
제 3 연산부가 도로환경모델에 상기 위치를 적용하여 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 연산하는 단계; 및
제어부가 상기 가상 차량의 실시간 위치, 속도, 가속도를 기반으로, 화면상에서 상기 가상 차량의 주행을 제어하는 단계
를 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 연산 단계는,
상기 제 2 연산부로부터 피드백된 속도를 기반으로 상기 가상 차량의 연비를 산출하는 단계
를 더 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 연비는,
순간 연비, 누적 연비를 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 연산 단계는,
상기 조향값, 상기 가속값, 상기 제동값, 상기 토크값을 기반으로 상기 가상 차량의 횡가속도 및 종가속도를 연산하는 단계
를 더 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 방법. - 제 6 항에 있어서,
모니터링부가 상기 제 1 연산 단계의 연산 결과와 상기 제 2 연산 단계의 연산 결과를 모니터링하는 단계
를 더 포함하는 차량의 주행 시뮬레이션 방법.
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