KR20110008519A - Ｔｐｍｓ 위치 판별 방법 및 이를 이용한 ｔｐｍｓ 위치 판별 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 가속도 센서와, TPMS 가속도 센서로부터 데이터를 전송받아 처리하는 연산부를 포함하며, TPMS 가속도 센서는 타이어의 진행 방향 가속도가 서로 반대방향으로 감지되도록, 상호 반대 방향으로 장착되어 있고, 연산부는 TMPS 가속도 센서가 감지한 타이어의 진행 방향 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 이차원 궤적으로 변환하여 출력하는, 가속도 궤적을 이용한 TMPS 위치 판별 장치로서, 본 발명에 의하면, 외부 환경 노이즈에 관계없이 적은 계산 로드로 공간 영역에서 가속도 궤적을 표현하고, 이를 통해 간단하게 좌측 타이어와 우측 타이어를 구별할 수 있다.

TPMS, LFI

Description

ＴＰＭＳ 위치 판별 방법 및 이를 이용한 ＴＰＭＳ 위치 판별 장치{Position Distiction Method Using TPMS And Position Distiction Device Thereof}

본 발명은 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System: TPMS)에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 TPMS 가속도 센서로 측정한 타이어의 가속도 궤적을 이용하여 좌우측 타이어를 판별하는 방법에 관한 것이다.

자동차 타이어의 압력을 측정하여 운전자에게 정보를 알려주고, 압력에 이상이 발생하였을 때 운전자에게 경고 신호를 전함으로써 사고의 위험을 미리 방지하도록 도와주는 시스템이 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System; 이하, TPMS라 함)이다.

TPMS는 ABS(Anti-lock Brake System) 센서를 통해 각 바퀴의 회전수를 감지해 타이어의 상태를 감지하는 방법과 타이어(훨)에 압력센서를 내장하여 타이어의 압력을 감지하는 방법 등 다양한 방법을 통해 구현되고 있다.

직접적으로 타이어의 상태를 감지하는 유형으로는 하이라인(High-Line)과 로우라인(Low-Line)이 있다. 로우라인의 경우는, 규정 압력을 벗어난 타이어의 존재 만을 알려줄 수 있다. 반면에 하이라인의 경우는 LFI(Low Frequency Initiator)를 이용하여 압력이 규정치를 벗어난 타이어의 위치를 알려줄 수 있어 널리 사용되고 있다.

이와 같이, 하이라인 TPMS를 구현하는 방법으로 종래에는 LFI를 이용하여 타이어 장착된 송신기를 깨워 위치를 판별하는 방법을 이용하였으나, LFI TPMS의 경우에는 LFI의 제조와 장착에 따른 추가 비용이 발생하여 가격 상승의 요인이 되고 있다. 아울러, LFI 장착에 필요한 공간을 차량 내에 확보하기가 어려워 제조상의 문제점도 야기되고 있다.

LFI를 사용하지 않고 TPMS를 구현하는 방법들이 제시되고 있으나, 복잡한 알고리즘을 처리하기 위해 고성능 마이크로 프로세서를 차량에 탑재하고 사용해야만 하는 등 어려움이 있었다.

또한, 자동차가 오프로드와 회전, 가감속을 하게 되는 경우에는 가속도 값이 복잡한 수식으로 전개되고, 센서의 장착 각도에 따라 측정값이 달라지게 되어 이 데이터를 처리하기 위해서는 복잡한 알고리즘이 필요하고 계산과정에서 많은 부하가 걸리게 된다.

본 발명은 LFI를 사용하지 않는 TPMS를 간단하게 구현하는 방법을 제공한다.

본 발명은 시간 영역이 아닌 공간 영역에서 가속도 궤적을 표현하고, 이를 통해, 간단하게 좌측 타이어와 우측 타이어를 판별하는 방법을 제공한다.

본 발명은 저렴한 비용으로 좌측 타이어와 우측 타이어를 판별하는 TMPS를 구현하는 방법을 제공한다.

본 발명은 외부 환경 노이즈에 관계없이 적은 계산 로드로 타이어의 좌측과 우측을 판별하는 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 형태는 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 가속도 센서와, TPMS 가속도 센서로부터 데이터를 전송받아 처리하는 연산부를 포함하며, TPMS 가속도 센서는 타이어의 진행 방향 가속도가 서로 반대방향으로 감지되도록, 상호 반대 방향으로 장착되어 있고, 연산부는 TMPS 가속도 센서가 감지한 타이어의 진행 방향 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 이차원 궤적으로 변환하여 출력하는 것인 가속도 궤적을 이용한 TMPS 위치 판별 장치이다.

본 발명의 제2 형태는, 제1 형태에서 TPMS 가속도 센서가, 차량의 좌측 타이어에 순방향 가속도를 감지하도록 장치되고, 차량의 우측 타이어에 역방향 가속도를 감지하도록 장치되며, 연산부가 출력하는 이차원 궤적이, 좌측 타이어에 대하여 반시계 방향으로 회전하는 궤적으로 나타나고, 우측 타이어에 대하여 시계 방향으로 회전하는 궤적으로 나타나는 것인 가속도 궤적을 이용한 TMPS 위치 판별 장치이다.

본 발명의 제3 형태는, 차량을 진행하는 단계와, 차량의 타이어에 부착된 TPMS 가속도 센서를 통해, 타이어의 가속도를 측정하는 단계와, 측정된 가속도를 공간 궤적으로 출력하는 단계와, 공간 궤적을 통해 위치를 판별하는 단계를 포함하는 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법이다.

본 발명의 제4 형태는, 제3 형태에서, 타이어의 가속도를 측정하는 단계가, 타이어 진행 방향의 가속도에 대하여, 좌측 타이어의 TPMS 가속도 센서와 우측 타이어의 가속도 센서가 서로 반대되는 가속도 값을 측정하는 것인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법이다.

본 발명의 제5 형태는, 제4 형태에서, 차량이 정속 평면 주행 중인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법이다.

본 발명의 제6 형태는, 제5 형태에서, 타이어의 가속도를 측정하는 단계가, 타이어의 진행 방향에 대한 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 검출하고, 공간 궤적을 출력하는 단계가, 타이어의 진행 방향에 대한 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 2차원 궤적으로 매칭시켜 출력하는 것인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법이다.

본 발명의 제7 형태는, 제5 형태에서, 좌측 타이어와 우측 타이어 중 어느 하나의 타이어에서 측정되는 가속도 검출값이, 타이어의 진행 방향으로

이고(g는 중력 가속도, θ는 차축에 대한 반시계방향 조향각, r은 타이어의 중심으로부터 가속도 센서까지의 반경, α는 타이어의 각가속도, R은 타이어의 반경), 지면에 수직인 방향으로

이며, 또 다른 타이어에서 측정되는 가속도 검출값이, 타이어의 진행 방향으로,

이고, 지면에 수직인 방향으로,

인 것인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법이다.

본 발명에 의하면, LFI를 사용하지 않고 TPMS를 간단하게 구현할 수 있다.

본 발명에 의하면 시간 영역이 아닌 공간 영역에서 가속도 궤적을 표현하고, 이를 통해 간단하게 좌측 타이어와 우측 타이어를 판별할 수 있다.

발명에 의하면, 저렴한 비용으로 좌측 타이어와 우측 타이어를 판별하는 TMPS를 구현할 수 있다.

본 발명에 의하면, 외부 환경 노이즈에 관계없이 적은 계산 로드로 좌측 타이어와 우측 타이어를 판별할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하여 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 TPMS 좌우측 판별 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것이다.

TPMS 좌우측 판별 장치는 x축 방향으로 진행하는 자동차의 두 타이어(1, 3)와 좌측 타이어(1) 상에 장착된 가속도 센서(5)와 우측 타이어(3) 상에 장착된 가속도 센서(7) 그리고 가속도 센서(5, 7)로부터 데이터를 수신하여 처리하는 연산 장치(13)를 포함한다.

좌측 타이어(1)에 장착된 가속도 센서(5)와 우측 타이어(3)에 장착된 가속도 센서(7)는 타이어 진행 방향의 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 검측한다.

이때, 좌측 타이어(1)에 장착된 가속도 센서(5)와 우측 타이어(3)에 장착된 가속도 센서(7)는 타이어 진행 방향의 가속도를 서로 반대 방향으로 감지한다.

예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌측 타이어(1)에 장착된 가속도 센서(5)는 타이어 진행 방향의 가속도(9)를 감지하며, 우측 타이어(3)에 장착된 가속도 센서(7)는 타이어 진행 방향의 반대 방향 가속도(11)를 감지한다.

결과적으로 가속도 센서(5)와 가속도 센서(7)는 타이어 진행 방향에 대하여 서로 반대 방향 가속도, 즉 반대 부호의 가속도를 검출한다.

도 1에서는 좌측 타이어(1)에 장착된 가속도 센서(5)가 타이어의 진행방향 가속도(9)를 검출하고, 우측 타이어(3)에 장착된 가속도 센서(7)가 타이어 진행 방향과 역방향의 가속도(11)를 검출하는 것으로 도시되어 있으나, 이와는 반대로 좌 측 타이어(1)의 가속도 센서(5)가 타이어 진행 방향과 역방향의 가속도를 검출하고, 우측 타이어(3)의 가속도 센서(7)가 타이어 진행 방향의 가속도(9)를 검출해도 된다.

타이어 진행 방향에 대하여 검출하는 가속도의 방향이 다르면, 검출 결과에 따라 산출되는 가속도 결과값의 부호가 바뀌게 된다.

이하 설명하는 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 좌측 타이어(1)의 가속도 센서(5)가 타이어 진행 방향의 가속도를 검출하고, 우측 타이어(3)의 가속도 센서(7)가 타이어 진행 방향과는 역방향의 가속도를 검출하는 것으로 설명한다.

두 타이어(1, 3)는 축(15)으로 연결되어 있다.

차량이 주행 중에 회전을 하게 되면, 축(15)을 중심으로 좌우측의 타이어(1, 3)가 움직인다. 이때, 조향각(θ)을 측정하여 회전시의 가속도를 산출함으로써, 좌우측 타이어의 판별에 이용할 수도 있다. 조향각을 이용하면, 더욱 정교하게 또는 회전시에 손쉽게 좌우측 타이어를 판별할 수 있다.

조향각(θ)의 감지는 핸들의 움직임에 따라서 자동적으로 감지되는 것이 일반적이나, 1축 가속도 센서(5, 7)에 조향각(θ)을 탐지하는 센서를 더 포함시킬 수도 있고, 별도의 센서를 구비하여 탐지할 수도 있다.

차량의 주행시에 좌우측의 타이어(1, 3)에서 가속도 센서(5, 7)를 통해 검출되는 가속도 결과값은 연산부(13)에서 산출된다. 연산부(13)는 좌우측 가속도 센서로부터 가속도 데이터를 수신하고, 별도의 조향각 센서 또는 차량 내 탑재된 조향각 탐지기 또는 조향각 탐지 성능을 갖는 가속도 센서(5, 7)로부터 조향각 데이터 를 수신한다.

연산부(13)는 수신된 데이터를 처리하여, 좌후측 타이어를 분별할 수 있는 값으로서 처리한다.

도 1에서와 같이 좌측 타이어(1)의 가속도 센서(5)가 타이어의 진행 방향 가속도를 검출하고, 우측 타이어(3)의 가속도 센서(7)가 타이어의 진행 방향과는 역방향의 가속도를 검출하는 경우에, 우측 타이어(1)에서 검출되는 타이어의 진행방향(x축 방향) 가속도 결과값은 아래의 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있으며, 지면에 수직인 방향(z축 방향) 가속도 결과값은 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다.

이때, g는 중력 가속도, θ는 차축에 대한 반시계방향 조향각, r은 타이어의 중심으로부터 가속도 센서까지의 반경, α는 타이어의 각가속도, R은 타이어의 반경이다.

상술한 바와 같이, 좌측 타이어에서 검출되는 타이어 진행 방향의 가속도는 우측 타이어에서 검출되는 타이어 진행 방향의 가속도와 반대 방향이므로, 아래의 수학식 3과 같다.

또한, 지면에 수직인 방향의 가속도는 좌측 타이어와 우측 타이어에서 동일하므로, 아래 수학식 4와 같다.

타이어(1, 3)나 타이어를 연결하는 축(15)의 이상으로 좌측 타이어와 우측 타이어 사이에서 g, θ, r, α 또는 R 값이 변한다면, 상술한 수학식 1과 수학식3, 수학식 2와 수학식 4가 각각 동일한 크기를 가지지 않을 수 있으며, 이를 검지하여, 타이어 이상을 확인하는데 활용할 수도 있다.

도 2는 본 발명에 따른 TPMS 위치 판별 방법의 일 실시예를 개략적으로 설명하는 흐름도이다.

차량이 진행하면(S201), 타이어의 회전에 의해 (각)가속도가 발생한다.

가속도 센서(5, 7)는 타이어의 회전에 의한 가속도를 측정한다(S302). 각각의 가속도 센서는 타이어의 진행 방향 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 검측한다. 앞서 설명한 바와 같이, 좌우측 타이어에서 검측되는 타이어의 진행 방향 가속도는 서로 반대이다.

이때, 조향각 센서를 통해 조향각을 함께 측정해도 되고, 조향각 측정 기능을 포함하는 가속도 센서를 이용하여 조향각과 가속도를 함께 측정해도 된다.

직선 주행을 하는 경우에는 조향각을 검출할 필요가 없으며, 회전시에도 좌우측에서 타이어의 각가속도를 통해 좌우측 판별을 도모할 수도 있다.

측정된 각가속도값 또는 측정된 각가속도값과 조향각을 통해, 상기 수학식을 이용하여, 연산부가 가속도 결과값을 산출하고, 이를 공간 궤적으로 출력한다(S203).

예컨대, 도 3과 같이 타이어의 진행 방향의 가속도 값을 x축 값, 지면에 수직인 방향의 가속도 값을 z축 값으로 하는 xz 평면상에서, 시간에 따라 출력되는 x축 값(좌측 그래프의 하단 곡선)과 z축 값(좌측 그래프의 상단 곡선)을 공간 상에 표시함으로써 가속도의 공간 궤적을 출력(우측 그래프)할 수 있다.

본 실시예에서는 타이어의 진행 방향 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도만을 검출하여 2차원 궤적으로 표시하였으나, 타이어의 진행 방향 및 지면에 수직인 방향과는 다른 방향, 예를 들어, 타이어의 진행 방향을 x 방향, 지면에 수직인 방향을 z 방향이라고 했을 때, y 방향의 가속도를 측정하는 센서를 추가로 구비하여, 3방향의 가속도를 3차원 궤적으로 출력할 수도 있다.

출력된 공간 궤적의 변화 형태를 통해, 좌측 타이어인지 우측 타이어인지를 판별한다(S204).

도 4a는, 상술한 바와 같이 좌측 타이어에 설치된 가속도 센서가 타이어 진행 방향과 같은 방향의 가속도를 검측한다고 한 경우에, 가속도 센서가 측정한 타이어 진행 방향의 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 시간 영역에서 나타내는 그래프와 이를 공간 궤적으로 표시한 그래프를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 좌측 타이어에서는 공간 궤적이 반시계 방향으로 회전하면서 진행한다.

도 4b는, 상술한 바와 같이 우측 타이어에 설치된 가속도 센서가 타이어 진행 방향과 반대 방향의 가속도를 검출한다고 한 경우에, 가속도 센서가 측정한 타이어 진행 방향의 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 시간 영역에서 나타내는 그래프와 이를 공간 궤적으로 표시한 그래프를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 우측 타이어에서는 공간 궤적이 시계 방향으로 회전하면서 진행한다.

서로 다른 방향으로 회전하면서 진행하는 가속도의 공간 궤적을 통해, 좌측 타이어와 우측 타이어를 간편하고 손쉽게 판별할 수 있다.

이처럼, 본 발명은 센서의 값을 시간 영역에서 판단하지 않고, 타이어의 진행 방향의 가속도 값을 x축 값, 지면에 수직인 방향의 가속도 값을 z축 값으로 하는 xz 영역(공간 영역)으로 변환하여 판단하므로, 운행 환경에 영향을 덜 받고, 계산 부하를 최소화할 수 있다.

지금까지 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 상술한 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공된 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 명세서에서 사용되는 단수의 표현들은 구체적인 언급이 없는 한, 복수의 의미를 나타낼 수도 있으며, "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 TPMS 위치 판별 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 TPMS 위치 판별 방법의 일 실시예를 개략적으로 설명하는 흐름도이다.

도 3은 본 발명에서 검출된 시간 영역의 가속도 데이터를 공간 영역의 궤적으로 나타내는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4는 좌측 타이어와 우측 타이어에서 시간 영역의 가속도 데이터를 공간 영역의 가속도 궤적으로 나타내는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims (7)

1. 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 가속도 센서와,

   상기 TPMS 가속도 센서로부터 데이터를 전송받아 처리하는 연산부를 포함하며,

   상기 TPMS 가속도 센서는 타이어의 진행 방향 가속도가 서로 반대방향으로 감지되도록, 상호 반대 방향으로 장착되어 있고,

   상기 연산부는 상기 TMPS 가속도 센서가 감지한 타이어의 진행 방향 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 이차원 궤적으로 변환하여 출력하는 것인 가속도 궤적을 이용한 TMPS 위치 판별 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 TPMS 가속도 센서는,

   차량의 좌측 타이어에 순방향 가속도를 감지하도록 장치되고, 차량의 우측 타이어에 역방향 가속도를 감지하도록 장치되며,

   상기 연산부가 출력하는 이차원 궤적은, 좌측 타이어에 대하여 반시계 방향으로 회전하는 궤적으로 나타나고, 우측 타이어에 대하여 시계 방향으로 회전하는 궤적으로 나타나는 것인 가속도 궤적을 이용한 TMPS 위치 판별 장치.
3. 차량을 진행하는 단계;

   차량의 타이어에 부착된 TPMS 가속도 센서를 통해, 타이어 가속도를 측정하는 단계;

   상기 측정된 가속도를 공간 궤적으로 출력하는 단계; 및

   상기 공간 궤적을 통해 위치를 판별하는 단계

   를 포함하는 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 타이어의 가속도를 측정하는 단계는, 타이어 진행 방향의 가속도에 대하여, 좌측 타이어의 TPMS 가속도 센서와 우측 타이어의 가속도 센서가 서로 반대되는 가속도 값을 측정하는 것인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 차량은 정속 평면 주행 중인 것인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 타이어의 가속도를 측정하는 단계는, 상기 타이어의 진행 방향에 대한 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 검출하고,

   상기 공간 궤적을 출력하는 단계는, 상기 타이어의 진행 방향에 대한 가속도와 지면에 수직인 방향의 가속도를 2차원 궤적으로 매칭시켜 출력하는 것인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법.
7. 제5항에 있어서,

   상기 좌측 타이어와 우측 타이어 중 어느 하나의 타이어에서 측정되는 가속도 검출값은,

   타이어의 진행 방향으로

   

   ,

   (g는 중력 가속도, θ는 차축에 대한 반시계방향 조향각, r은 타이어의 중심으로부터 가속도 센서까지의 반경, α는 타이어의 각가속도, R은 타이어의 반경)

   지면에 수직인 방향으로

   

   이며,

   다른 타이어에서 측정되는 가속도 검출값은, 타이어의 진행 방향으로,

   

   ,

   지면에 수직인 방향으로,

   

   인 것인 가속도 궤적을 이용한 TPMS 위치 판별 방법.

Images