KR100621902B1 - 전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어의 압력을 측정하는 각 센서의 전계강도를 판단하여 센서가 설치된 타이어의 압력을 판단할 수 있는 전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법에 관한 것으로서, 그 특징적인 구성은 타이어가 회전함에 따라서 상기 타이어의 공기압을 측정하는 각 센서의 전계강도에 해당하는 그래프를 만드는 단계와, 상기 각 그래프의 전계강도를 복수개의 구간으로 분할하고 각 구간별 전계강도 값에 해당하는 리스트를 만드는 단계와, 상기 리스트를 저장하고 타이어 공기압이 부적절할 때 센서에서 출력되는 신호를 감지하고 그 신호의 전계강도와 저장된 리스트를 비교하여 해당 타이어의 위치를 판단하는 단계를 포함하여서 된 것이다.

차량, 타이어, 공기압, 전계강도

Description

전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법{Electric field use tire position judgment method}

도 1 및 도 2는 일반적인 타이어 공기압 경보장치를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 판단방법을 적용하기 위한 타이어 회전각에 따른 각 센서신호의 전계강도를 나타낸 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 전계강도의 기준 레벨 설정을 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 타이어의 위치에 따른 수신 전계강도 레벨을 나타낸 그래프를 기준으로 전계강도의 크기를 복수개의 구간으로 나누어 구간값을 할당하고 각각의 타이어 위치 구간에 대한 전계강도 구간값의 리스트.

도 6은 본 발명에 따른 타이어의 위치별 전계강도에 대해 할당된 구간값의 리스트를 설명하기 위한 그래프.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 타이어 2 : 센서

3 : 수신기 4 : 제어부

5 : 표시부

본 발명은 전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어의 압력을 측정하는 각 센서의 전계강도를 판단하여 센서가 설치된 타이어의 압력을 판단할 수 있는 전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법에 관한 것이다.

일반적으로 타이어 공기압 경보 시스템(tire pressure monitoring system, TPMS)은 타이어의 압력이 저하되는 것을 예고하는 시스템으로, 압력 또는 온도와 같은 타이어 상태 변수를 차량의 내부, 예를 들어 전자 제어 유닛에 전달하는 구성을 갖는다.

그리고, 이러한 타이어 공기압 경보 시스템은 운전자 및/또는 전자제어장치부에 타이어의 상태를 제공하여 차량 안전성을 향상시킨다.

대개의 타이어 공기압 경보 시스템은 신호 송신부와 신호 수신부를 가지며, 상기 신호 송신부는 타이어에 설치되어 타이어의 상태를 신호 수신부에 보내는 기능을 가지며, 이 신호 수신부는 타이어의 상태를 운전자가 알 수 있도록 경고하게 된다.

종래에는 도 1에 나타낸 바와 같이 각 타이어(1)의 내부에 설치된 센서(2)에서 타이어(1)의 공기압을 측정하여 신호를 발생시키면 차량의 선택된 곳에 설치된 수신기(3)에서 수신한 후 제어부(4)로 전송하게 되는 것이다.

상기 제어부(4)에서는 각 센서(2)에서 발생되는 신호와 기준신호를 비교하여 타이어의 공기압이 기준 범위를 벗어날 경우 운전석의 전방에 설치된 표시부(5)를 통하여 운전자에게 타이어(1)의 공기압 경보를 알려주게 되는 것이다.

그러나 이러한 종래의 장치는 센서의 위치를 확인할 수 있는 어떠한 수단도 강구되지 않았으므로 공기압이 부적절한 타이어(1)의 위치를 정확하게 확인할 수 없게되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 도 2에 나타낸 바와 같이 타이어(1)에 근접되게 이니시에이터(6)를 설치하여 각 센서(2)에서 발생되는 감지신호가 이니시에이터(6)를 통하여 수신부(3)로 수신되도록 하고 제어부(4)에서는 공기압이 부적절한 타이어(1)의 위치를 운전자가 확인할 수 있도록 표시부(5)를 통하여 제공하고 있다.

그러나 이러한 종래의 장치는 센서(2)의 위치를 확인하기 위해서 센서(2)가 설치된 각 타이어(1)의 근접된 위치에 이니시에니터(6)를 각각 설치하여야 하므로 부품수의 증가로 인한 원가가 상승되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 타이어 공기의 압력을 측정하는 센서에서 신호가 발생될 때 그 신호의 전계강도를 이용하여 센서의 설치 위치를 판단하게 되므로 공기압이 부적절한 타이어의 위치를 정확하게 확인할 수 있는 전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법은 타이어가 회전함에 따라서 상기 타이어의 공기압을 측정하는 각 센서의 전계강도에 해당하는 그래프를 만드는 단계와, 상기 각 그래프에서 전계강도는 전계강도의 크기에 대해 복수개의 구간으로 분할하여 구간별로 값을 할당하고 타이어 위치는 임의의 위치를 기준으로 일정 각도를 한 구간으로 하는 복수개의 구간으로 나누어 타이어 위치 구간에 대한 수신전계강도의 구간값들을 리스트로 만드는 단계와, 상기 리스트를 저장하고 센서가 차량상태를 주행상태로 인식하는 순간에 센서에서 출력되는 신호를 감지하고 그 신호의 수신전계강도와 저장된 리스트를 비교하여 해당 타이어의 위치를 판단하는 단계를 포함하여서 된 것이다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 판단방법을 적용하기 위한 타이어 회전각에 따른 각 센서신호의 전계강도를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 전계강도의 기준 레벨 설정을 나타낸 그래프이며, 도 5는 본 발명에 따른 타이어의 위치에 따른 수신 전계강도 레벨을 나타낸 그래프를 기준으로 전계강도의 크기를 복수개의 구간으로 나누어 구간값을 할당하고 각각의 타이어 위치 구간에 대한 전계강도 구간값의 리스트이고, 도 6은 본 발명에 따른 타이어의 위치별 전계강도에 대해 할당된 구간값의 리스트를 설명하기 위한 그래프이다.

여기에서 참조되는 바와 같이 본 발명은 타이어의 내부에 각각 설치된 센서로부터 출력되는 RF 신호를 수신기에서 수신하되 각 센서에서 발생되는 신호의 전계강도 패턴을 이용하여 센서의 위치를 판단함으로써 별도의 부품을 추가하지 않고도 공기압이 부적절한 타이어의 위치를 정확하게 확인할 수 있게 되는 것이다.

타이어에 설치된 4개의 센서와 수신기는 RF신호를 이용한 무선통신을 한다. 이 때, 4개의 센서는 동일한 출력으로 RF신호를 송신하지만, 휠이 돌아간 정도에 따른 센서의 위치에 따라서 수신기에 수신되는 각 센서 신호의 수신 전계 강도는 도 3에 나타낸 바와 같이 달라지게 된다.

즉, 각각의 센서에서 발생된 RF 신호는 타이어의 회전각에 대해 서로 다른 패턴의 수신 전계강도를 보이게 된다.

이러한 패턴은 수신기의 위치, 수신기 안테나의 방향 등의 요인에 의해서 달라지게 되는 것이며, 상기 패턴은 시스템의 초기에 차량 튜닝 단계에서 확인할 수 있으며, 수신기의 위치, 안테나 방향 등을 변화시키면서 패턴을 결정할 수 있게 된다.

상기와 같은 과정을 통하여 결정된 패턴은 수신기의 내부에 데이터로 저장하고 차량이 주행을 시작할 때 각각의 센서들로부터 수신되는 신호의 수신 전계강도 패턴과 저장되어 있는 패턴과의 비교를 통해 센서가 어느 위치에 장착되어 있는 지를 판단하게 된다.

전계강도 패턴 인식을 위한 센서 신호 전송 주기 및 전송 회수 결정 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 TPMS 센서에는 전원 공급을 위한 배터리가 내장되며 배터리 수명을 높이기 위해 센서는 수분 단위의 주기로 데이터를 송신한다. 따라서, 일반적인 RF신호 송신 모드를 통해 수신기에 수신된 RF신호로는 타이어 1회전에 대한 수신 전계강도의 패턴을 확인할 수 없다.

그러나, TPMS 센서에는 일반적으로 공기압을 측정하기 위한 압력센서뿐만 아니라, 온도를 측정하기 위한 온도센서 및 타이어의 원심력을 통해 주행 상태를 판단하기 위한 가속도 센서가 포함되며, 여기에 포함된 가속도 센서를 이용하여 타이 어가 임의의 속도로 회전할 때 일시적으로 센서의 RF 신호 전송주기를 조절하여 전계강도 패턴을 확인하기 위한 데이터로 이용할 수 있는 것이다.

본 발명에서는 주행상태를 판단하는 가속도 센서를 이용하여 센서가 차량상태를 주행상태로 인식하는 순간에 패턴 인식에 사용될 RF신호를 일정시간(타이어가 1회전하는 시간)동안 빠른 주기로 송신토록 한다.

또한, 원심 가속도는 a=rω²(r은 반경, ω는 각속도)이므로 센서내부의 가속도 센서 신호와 휠 중앙에서 센서까지의 거리를 통해 타이어의 회전각속도를 알 수 있다. 따라서, 차량을 주행상태로 인식하는 순간에 타이어가 1회전하는데 필요한 시간은 T=2π/ω가 된다.

그리고 센서에서 전송되는 RF 신호의 Durtion을 t라고 하고 센서가 연속적으로 RF신호를 보낼 때 필요한 최소한의 대기 시간을 t_dly라고 하면, 타이어가 1회전 동안 센서에서 송신할 수 있는 회수는 N = T/(t+t_dly)가 된다.

따라서, 주행중에 수신되는 N개의 RF 신호와 튜닝단계에서 결정된 수신 전계강도 패턴과의 비교를 위해서 도 3에 나타낸 각 센서의 수신 전계강도의 변화 패턴을 N개의 구간으로 나누어야 한다.

또한, 타이어의 회전각에 따라 N개로 나누어진 각각의 구간 내에서 전계강도가 변하기 때문에 수신 전계강도를 몇 단계의 레벨로 나눌 필요가 있으며, 4개의 센서들에 해당하는 전계강도 패턴을 고려하여 임의의 M개의 전계강도 레벨을 설정할 수 있다.

이때 패턴 비교의 기준을 설정하기 위해 도 4에 나타낸 바와 같이 전계강도의 최상위 레벨에 해당하는 영역이 한번만 나타나도록 설정한다.

그리고 수신 전계강도를 M개의 레벨로 설정하면 이로부터 각 패턴을 전계강도의 최상위 레벨 영역의 시작 위치에서부터 N개의 구간으로 나눈다.

각 위치의 센서에 대해 이렇게 나누어진 구간들의 전계강도 레벨의 리스트는 최상위 레벨이 시작되는 구간을 기준으로 재 정렬되고 수신기는 이를 데이터 베이스에 저장된 패턴과 비교하여 센서의 위치를 결정하는 것이다.

도 5는 M = 5, N = 12일 때 패턴을 나누어 12개의 구간에 대한 전계강도 리스트의 결과를 나타낸 것으로서, 리스트 결과를 최상위 레벨이 시작하는 구간을 기준으로 즉, 수신 전계강도가 가장 높은 구간들 중에서 이전 구간의 전계강도가 가장 낮은 구간을 기준으로 다시 정렬하면 표 1과 같이 타이어 위치별 전계강도 패턴을 얻을 수 있게된다.

[표 1]

FL	5	5	5	5	5	4 5	4	3	4	4	4	2 3
FR	4	4	4	4	4	4	4	4	3 4	2 3	2 3	2 3
RL	4	4	4	2 3	1	1 2	1 2	3	1 2	1 2	2 3	3
RR	5	5	5	3 4	2 3	3	3	3	1 2	3 4	4	3 4

이와 같이 얻어진 각 센서의 수신 전계강도 패턴에 대한 리스트는 수신기에 저장되어 차량 주행 중 수신되는 전계강도 레벨과의 비교를 통해 각 휠의 위치를 파악하는 데 이용된다.

차량이 주행을 시작하여 센서가 차량중행 상태를 인식하면 센서는 해당 타이 어가 1회전하는 동안 t+t_dly의 주기로 N개의 RF 신호를 송신한다.

N개의 RF 신호가 도 6과 같이 수신되었다면 해당 센서의 구간별 수신 전계강도 리스트는 표 2와 같고, 이를 전계강도가 가장 높은 구간들 중 이전 구간의 전계강도가 가장 낮은 구간(최상위 레벨이 시작하는 구간)을 기준으로 재 정렬하면 표 3과 같으며, 이를 수신시에 저장된 각 위치별 패턴과 비교하면 해당 센서의 위치는 RL임을 알 수 있게되는 것이다.

[표 2]

4

2

1

2

2

3

1

1

3

3

4

4

[표 3]

4

4

4

2

1

2

2

3

1

1

3

3

따라서, 타이어에 설치된 센서에서 공기압의 상태를 송신하면 그 송신되는 신호의 전계강도를 확인하면 해당 타이어의 위치를 정확하게 확인할 수 있게되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 타이어의 근접된 위치에 별도의 부품을 설치하지 않고도 타이어의 공기압을 측정하는 센서에서 출력되는 신호의 전계강도를 이용하여 해당 센서의 위치를 확인하게 되므로 운전자에게 부적절한 타이어의 위치를 정확하게 제공할 수 있게되는 특유의 효과가 있다.

Claims (1)

1. 타이어가 회전함에 따라서 상기 타이어의 공기압을 측정하는 각 센서의 전계강도에 해당하는 그래프를 만드는 단계와, 상기 각 그래프에서 전계강도는 전계강도의 크기에 대해 복수개의 구간으로 분할하여 구간별로 값을 할당하고 타이어 위치는 일정 각도를 한 구간으로 하는 복수개의 구간으로 나누어 타이어 위치 구간에 대한 수신전계강도의 구간값들을 리스트로 만드는 단계와, 상기 리스트를 저장하고 센서가 차량상태를 주행상태로 인식하는 순간에 센서에서 출력되는 신호를 감지하고 그 신호의 수신전계강도와 저장된 리스트를 비교하여 해당 타이어의 위치를 판단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 전계강도를 이용한 타이어 위치 판단방법.

Images