KR100783960B1 - 타이어압력감지시스템(tpms)의 감지센서 위치 확인장치 및 방법 - Google Patents

타이어압력감지시스템(tpms)의 감지센서 위치 확인장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어에 부착된 자동감지 센서가 타이어의 공기압과 온도 따위를 항상 적정한 상태로 유지시켜 타이어의 내구성과 승차감, 제동력 등을 향상시켜 주는 시스템인 타이어압력감지시스템(TPMS;Tire Pressure Monitoring System)을 장착한 차량에 있어서 감지센서의 위치 및 타이어의 위치를 확인할 수 있도록 하는 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치 및 방법에 관한 것으로,
종래에는 비교적 값이 비싼 2개 또는 4개의 LF 이니시에이터(30')를 사용하였기 때문에 부품비용이 많이 들게 되고, 그에 따라 타이어압력감지시스템(TPMS)의 원가 및 그를 적용하는 차량의 원가 상승을 유발하게 되는 문제가 있었던 바,
단 하나의 LF 이니시에이터를 장착하되, 감지센서의 운동방향과 회전방향을 통해 감지센서의 전/후 위치를 판단하고, 각 감지센서 내의 가속도 센서에서 측정되는 가속도를 통해 감지센서의 좌/우 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 각 감지센서(10)로부터 수신되는 가속도 정보를 통해 타이어의 좌/우 구분을 할 수 있기 때문에 단 하나의 LF 이니시에터(30)만을 사용하여 전륜과 후륜을 구분하기만 하면 되므로 LF 이니시에터(30)의 설치 개수를 최소화할 수 있게 되고, 그에 따라 부품비용 및 장착비용, 인력, 시간 등을 절감할 수 있게 되어 타이어압력감지시스템(TPMS)의 원가 및 그를 적용하는 차량의 원가를 절감할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
타이어압력감지시스템(TPMS), 감지센서, 위치 확인, 가속도 센서, LF 이니시에이터

Description

타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치 및 방법 {a sensor position finding apparatus of TPMS and the method thereof}
도 1은 본 발명이 관계하는 타이어압력감지시스템(TPMS)의 장착상태도
도 2는 종래의 한 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치의 개략도
도 3은 종래의 다른 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치의 개략도
도 4는 본 발명의 구성도
도 5a는 종래 감지센서의 가속도 측정방향 예시도
도 5b는 본 발명 감지센서의 가속도 측정방향 예시도
도 6은 직진 주행시 타이어 위치에 따른 감지센서 측정 가속도 비교도
도 7은 위치별 타이어 및 감지센서 회전방향 예시도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
10 : 감지센서 20 : 수신기
30 : LF 이니시에이터 40 : 표시장치
본 발명은 타이어에 부착된 자동감지 센서가 타이어의 공기압과 온도 따위를 항상 적정한 상태로 유지시켜 타이어의 내구성과 승차감, 제동력 등을 향상시켜 주는 시스템인 타이어압력감지시스템(TPMS;Tire Pressure Monitoring System)을 장착한 차량에 있어서 감지센서의 위치 및 타이어의 위치를 확인할 수 있도록 하는 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명이 관계하는 타이어압력감지시스템(TPMS;Tire Pressure Monitoring System)은 타이어의 공기압을 모니터링하며 규정 공기압 이하로 떨어질 경우 운전자에게 이를 경고하여 사고를 미연에 방지하는 시스템이다.
타이어의 공기압이 너무 높거나 낮으면 타이어가 터지거나 차량이 쉽게 미끄러져 대형사고로 이어질 가능성이 있으며, 또한 연료 소모량이 많아져 연비가 악화되고, 타이어 수명이 짧아질 뿐 아니라 승차감과 제동력도 많이 떨어진다.
이러한 타이어의 결함을 막기 위해 차량에 장착하는 안전장치가 타이어압력감지시스템(TPMS)이며, 타이어에 부착된 전파식별(RF ID) 센서로 타이어의 압력과 온도를 감지한 뒤 이 정보를 운전석으로 보내 운전자가 실시간으로 타이어의 압력 상태를 점검할 수 있게 설계되어 있다.
이 시스템을 이용하면 타이어의 내구성·승차감·제동력 향상은 물론, 연비도 높일 수 있고, 주행 중 차체가 심하게 흔들리는 것도 막을 수 있다.
이 시스템은 미국 법규로 제정되어지고 있으며, 여러 자동차 메이커와 부품 업체에서 개발 적용중에 있다.
또한 현재 유럽 및 국내에도 옵션으로 적용되고 있으며 법규 제정 또한 검토중이므로 향후 기본 적용이 예상되는 시스템 중 하나이다.
한편 고급사양의 타이어압력감지시스템(TPMS)은 대개 도 1과 같이 4개의 타이어에 각각 장착되는 감지센서(10), 센서 정보를 수신하는 수신기(20), 센서 위치를 판별하기 위한 LF 이니시에이터(30) 및 표시장치(40)로 구성된다.
상기 타이어압력감지시스템(TPMS)에 있어서 차량이 키온(Key on)이 되면 수신기는 각 LF 이니시에이터(30)를 통해 감지센서에 LF신호를 송신하고, 이 신호에 의해 RF 신호를 송신하는 감지센서(10)를 확인하여 각 감지센서(10)의 위치를 판단한다.
그리고 차량의 타이어 공기압이 저하되면 수신기(20)는 감지센서(10)로부터 받은 센서 ID와 공기압 정보를 통해 운전자에게 공기압 경보 및 해당 타이어의 위치를 표시장치(40)에 나타낼 수 있도록 한다.
종래의 타이어압력감지시스템(TPMS)은 도 2 또는 도 3과 같이 LF 이니시에이터(30')를 2~4개를 장착하여 각각의 감지센서(10')와 LF 통신을 함으로써 LF 이니시에이터(30')의 LF 필드(Field)에 대한 센서의 응답을 통해 감지센서(10')의 위치를 판단한다.
즉, 도 2와 같이 4개의 LF 이니시에이터(30')를 사용하는 경우에는 LF 이니시에이터(30')의 LF 통신 영역을 각각의 해당 감지센서(10')에만 할당되도록 하여 하나의 LF 이니시에이터(30')에 하나의 감지센서(10')만 응답하도록 함으로써 위치를 판단하고, 도 3과 같이 2개의 LF 이니시에이터(30')를 이용하는 경우에는 LF 이니시에이터(30')의 LF 통신 영역을 1단계, 2단계로 나누어 1단계에서는 가장 가까운 하나의 감지센서(10')만 응답하고, 2단계에서는 가까운 2개의 감지센서(10')가 응답하도록 LF 통신세기를 정한 다음 각각의 LF 이니시에이터(30')에 1단계 및 2단계 LF 필드(Field)에 응답하는 감지센서(10')를 구분하여 감지센서 위치를 판단한다.
이와 같이 종래에는 비교적 값이 비싼 2개 또는 4개의 LF 이니시에이터(30')를 사용하였기 때문에 부품비용이 많이 들게 되고, 그에 따라 타이어압력감지시스템(TPMS)의 원가 및 그를 적용하는 차량의 원가 상승을 유발하게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 단 하나의 LF 이니시에이터를 사용하여 각 감지센서 위치를 정확하게 판단할 수 있도록 하는 것에 의해 타이어압력감지시스템(TPMS)의 원가 및 그를 적용하는 차량의 원가를 절감할 수 있도록 하는 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치 및 방법을 제공하는 데에 있는 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 단 하나의 LF 이니시에이터를 장착하되, 각 감지센서의 운동방향과 회전방향을 통해 감지센서의 전/후 위치를 판단하고, 각 감지센서 내의 가속도 센서에서 측정되는 가속도를 통해 감지센서의 좌/우 위치를 판단하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의해 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 4에는 본 발명의 구성도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치는 4개의 타이어에 각각 장착되는 감지센서(10), 감지센서 정보를 수신하는 수신기(20), 감지센서 위치를 판별하기 위한 LF 이니시에이터(30) 및 표시장치(40)로 구성되는 타이어압력감지시스템(TPMS)에 있어서, 내부에 압력센서, 온도센서 및 가속도 센서를 구비하는 동시에 RF 통신을 통해 수신기(20)에 타이어의 상태를 전송하는 감지센서(10)를 각 타이어에 장착하되, 각 감지센서(10)의 신호를 수신하여 공기압 경보를 하는 기능을 수행하는 상기 수신기(20)를 차량 내 통신망에 연결하여 차속, 스로틀 포지션 센서(TPS; Throttie Position Sensor), 브레이크 스위치(Brake Switch) 및 기어 위치(Gear Position) 등의 차량 상태 정보를 수신하도록 하고, 단 하나의 LF 이니시에이터(30)를 통해 상기 수신기(20)로부터 명령을 받아 전륜 혹은 후륜측에 장착된 2개의 감지센서(10)에 LF 신호를 주기적으로 전송하도록 하여 각 타이어에 장착된 감지센서(10)의 위치를 확인할 수 있도록 하여서 되는 것이다.
아울러 본 발명의 타이어압력감지시스템(TPMS)의 센서 위치 확인 방법은 4개의 타이어에 각각 장착되는 감지센서(10), 감지센서 정보를 수신하는 수신기(20), 감지센서 위치를 판별하기 위한 LF 이니시에이터(30) 및 표시장치(40)로 구성되는 타이어압력감지시스템(TPMS)에 있어서, 단 하나의 LF 이니시에이터(30)를 장착하되, 각 감지센서(10) 내부에 장착된 가속도 센서의 정보와 차량 통신을 통한 차속, 스로틀 포지션 센서(TPS), 브레이크(Brake) 및 기어 위치(Gear Position) 정보를 통해 타이어의 좌/우 위치를 판단하고, 각 감지센서(10) 정보 내에 상기 LF 이니시에이터(30) 수신 정보를 통해 타이어의 전/후 위치를 판단함으로써 각 감지센서(10)의 위치를 판단하도록 한 것이다.
본 발명에 있어서 수신기(20)는 차량 통신망에 연결되어 기어 위치(Gear Position) 정보를 수신함으로써 차량이 전진하는지 후진하는지를 판단하고, 스로틀 포지션 센서(TPS)와 브레이크 스위치(Brake Switch) 정보를 통해 차량이 가속 중인지 아닌지를 판단하며, 차속 신호를 통해 차량의 속도와 가속도를 계산한다.
그리고 각 감지센서(10)가 내부의 가속도 센서를 통해 측정된 가속도 정보를 수신기(20)에 전송하면 수신기(20)는 차량 정보를 통해 계산된 각 감지센서(10)의 가속도 정보와 각 감지센서(10)를 통해 받은 가속도 정보를 비교하여 정보를 전송한 센서의 위치가 좌측인지 우측인지 판단한다.
본 발명에 있어서 LF 이니시에이터(30)는 차량의 후륜측 (혹은 전륜측)에 장착된 센서와 통신이 되도록 통신영역을 튜닝하여 주기적으로 센서에 LF 신호를 전송하고, 각 감지센서(10)는 수신기(20)에 RF 신호를 전송할 때 LF 이니시에이터(30)를 통해 받은 정보를 같이 전송함으로써 각 감지센서(10)의 위치가 전륜인지 후륜인지를 판단할 수 있도록 하며, 수신기(20)는 각 감지센서(10) 정보 중 가속도 정보와 LF 수신 정보를 통해 각 감지센서(10)들의 위치를 판단한다.
본 발명에 있어서 각 타이어에 장착되는 감지센서(10)는 도 5a와 같이 내부의 가속도 센서가 타이어 회전시 감지센서 운동방향과 수직한 방향으로 장착되어 원심가속도만을 측정하고 원심가속도의 크기에 따라 차량의 주행여부만을 판단하도록 된 종래의 감지센서(10')와 달리 도 5b와 같이 내부의 가속도 센서를 원심가속도 외에 운동방향의 가속도까지 함께 측정할 수 있도록 타이어 접선과 평행한 기준선을 중심으로 일정 크기의 회전각(θ)을 갖도록 장착한다.
따라서 본 발명의 감지센서(10)는 원심가속도만을 측정하여 타이어의 회전방향과 관계없이 동일한 측정값을 갖는 종래의 감지센서(10')와는 달리 타이어 회전시 원심가속도 뿐만 아니라 감지센서 이동방향에 대한 가속도까지 측정함으로써 타이어의 회전방향에 따라 측정 가속도가 다르게 된다.
즉, 직진 가속주행시 타이어 위치에 따라 감지센서에서 측정되는 가속도를 비교하여 보면 도 6과 같이 접선방향의 가속도를 at라 하고, 접선방향의 속도를 vt라 할 때에 종래의 감지센서에서 측정되는 속도 및 가속도는 좌/우가 반대이지만 원심가속도는 크기가 a=vt 2/r로 같은 반면 본 발명의 경우 좌측타이어의 감지센서로 측정되는 가속도 a=(vt 2/r)cosθ+atsinθ가 우측 타이어의 감지센서로 측정되는 가속도 a=(vt 2/r)cosθ-atsinθ보다 크게 된다.
본 발명에 있어서 수신기(20)는 차속과 휠 반경 및 가속도 센서 장착각도를 통해 좌/우측 감지센서의 가속도를 예측할 수 있으며 예측된 가속도와 측정된 가속도를 비교하여 각 감지센서(10)의 좌/우 위치를 판단할 수 있다.
한편 도 7과 같이 차량 전진 주행 시 4개의 차량 타이어 중에서 좌측의 2개(FL, RL)는 반시계 방향, 우측의 2개(FR, RR)는 시계 방향으로 회전하게 되므로 각 감지센서(10)의 측면에서 보면 좌측 타이어에 장착된 감지센서의 운동방향 및 회전방향은 우측 타이어에 장착된 감지센서의 그것들과 서로 반대가 된다.
따라서 차량 주행 시 각 감지센서(10)의 회전방향이나 운동방향을 알게 되면 각 감지센서(10)가 장착된 타이어의 위치가 좌측인지 우측인지 쉽게 판단할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 각 타이어에 장착된 감지센서의 운동방향 및 회전방향을 통해 전/후 위치를 확인하고, 감지센서 내의 가속도 센서로 측정된 가속도 값을 통해 좌/우 위치를 확인하도록 한 것으로, 본 발명에 의하면 각 감지센서(10)로부터 수신되는 가속도 정보를 통해 타이어의 좌/우 구분을 할 수 있기 때문에 단 하나의 LF 이니시에터(30)만을 사용하여 전륜과 후륜을 구분하기만 하면 되므로 LF 이니시에터(30)의 설치 개수를 최소화할 수 있게 되고, 그에 따라 부품비용 및 장착비용, 인력, 시간 등을 절감할 수 있게 되어 타이어압력감지시스템(TPMS)의 원가 및 그를 적용하는 차량의 원가를 절감할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 4개의 타이어에 각각 장착되는 감지센서(10), 감지센서 정보를 수신하는 수신기(20), 감지센서 위치를 판별하기 위한 LF 이니시에이터(30) 및 표시장치(40)를 구비하는 타이어압력감지시스템(TPMS)에 있어서, 내부에 압력센서, 온도센서 및 가속도 센서를 구비하는 동시에 RF 통신을 통해 수신기(20)에 타이어의 상태를 전송하는 감지센서(10)를 각 타이어에 장착하되, 각 감지센서(10)의 신호를 수신하여 공기압 경보를 하는 기능을 수행하는 상기 수신기(20)를 차량 내 통신망에 연결하여 차속, 스로틀 포지션 센서(TPS), 브레이크 스위치(Brake Switch) 및 기어 위치(Gear Position) 등의 차량 상태 정보를 수신하도록 하고, 단 하나의 LF 이니시에이터(30)를 통해 상기 수신기(20)로부터 명령을 받아 전륜 혹은 후륜측에 장착된 2개의 감지센서(10)에 LF 신호를 주기적으로 전송하도록 하여 각 타이어에 장착된 감지센서(10)의 위치를 확인할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각 타이어에 장착되는 감지센서(10)는 내부의 가속도 센서를 원심가속도 외에 운동방향의 가속도까지 함께 측정할 수 있도록 타이어 접선과 평행한 기준선을 중심으로 일정 크기의 회전각(θ)을 갖도록 장착하는 것을 특징으로 하는 타이어압력감지시스템(TPMS)의 감지센서 위치 확인 장치.
  3. 4개의 타이어에 각각 장착되는 감지센서(10), 감지센서 정보를 수신하는 수신기(20), 감지센서 위치를 판별하기 위한 LF 이니시에이터(30) 및 표시장치(40)로 구성되는 타이어압력감지시스템(TPMS)에 있어서, 단 하나의 LF 이니시에이터(30)를 장착하되, 각 감지센서(10) 내부에 장착된 가속도 센서의 정보와 차량 통신을 통한 차속, 스로틀 포지션 센서(TPS), 브레이크(Brake) 및 기어 위치(Gear Position) 정보를 통해 타이어의 좌/우 위치를 판단하고, 각 감지센서(10) 정보 내에 상기 LF 이니시에이터 수신 정보를 통해 타이어의 전/후 위치를 판단함으로써 각 감지센서(10)의 위치를 판단하도록 하는 것을 특징으로 하는 타이어압력감지시스템(TPMS)의 센서 위치 확인 방법.
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KR20190015796A (ko) 2017-08-07 2019-02-15 전남대학교산학협력단 Tpms 센서의 ifs 패턴을 이용한 타이어 위치 등록 방법 및 장치
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