KR100859329B1

KR100859329B1 - 자동차의 운행음 모니터링 및 경보시스템

Info

Publication number: KR100859329B1
Application number: KR1020070068112A
Authority: KR
Inventors: 탁승호; 이재우
Original assignee: (주)뷔셸
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2008-09-19

Abstract

본 발명은 자동차의 주변장치에 관한 발명으로서, 좀더 자세하게는 자동차 주행중에 자동차의 각 부위에서 발생하는 음을 자동차에 장착된 라디오 시스템으로 들을 수 있고, 자동차 주행중 발생하는 음을 모니터링하여 자동으로 자동차의 이상유무를 판정하여 이상이 있을 경우 경보를 발할 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 발명인 자동차의 소음 모니터링 및 경보장치는 자동차의 배기소음기(1) 부근에 설치되는 M1마이크로폰(배기음마이크로폰, 2), 엔진실의 엔진(4) 부근에 설치되는 M2마이크로폰(엔진마이크로폰, 5), 자동차의 4개의 바퀴 부근에 각각 설치되는 MfL, MfR, MrL, 그리고 MrR마이크로폰(타이어음마이크로폰, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2), 엔진음마이크로폰과 자동차 앞쪽 타이어음마이크로폰으로 감지한 음을 무선으로 송출하는 T1송신모듈(6), 배기음마이크로폰과 자동차 뒤쪽 타이어음마이크로폰으로 감지한 음을 무선으로 송출하는 T2송신모듈(3) 그리고 자동차에 장착된 라디오시스템(R1, 9)으로 구성된다. 그리고 자동 소음모니터링을 위해서는 별도의 음모니터링모듈(R2, 10)을 추가로 구비한다.

다중채널 미약전파 FM송신기, 마이크로폰, 가상음발생 및 혼합장치, ECU 진단 포트 CAN버스 차량속도 및 엔진회전속도, 정상음 및 비정상음 비교 알고리즘

Description

자동차의 운행음 모니터링 및 경보시스템{Vehicle driving noise monitoring and warning system}

도 1은 자동차에 장착된 본 발명의 구성도이다.

도 2는 자동차에 장착된 본 발명의 평면도이다.

도 3은 무선 송신기 및 수신기 블록도이다.

도 4는 무선 송신기 및 수신기의 상세 블록도이다.

도 5는 음모니터링모듈의 구성도 및 알고리즘 흐름도이다.

※ 구성품 번호

(1)자동차의 배기소음기 (2)배기음 마이크로폰

(3)T2송신모듈 (4)자동차의 엔진

(5)엔진 마이크로폰 (6)T1송신모듈

(7-1)앞 좌측타이어음 마이크로폰 (7-2)앞 우측타이어음 마이크로폰

(8-1)좌측 뒷타이어음 마이크로폰 (8-2)우측 뒷타이어음 마이크로폰

(9)자동차내 라디오시스템 (10)음모니터링모듈

(11)리모컨 (12)무선수신모듈1

(13)무선송신모듈1 (14)무선수신모듈2

(15)복수자동차동작음원모듈 (16)마이크로콘트롤러1

(17)비교알고리즘 및 경보저장메모리 (18) 증폭회로

(19)무선송신모듈2

(20-1)좌측 스피커 (20-2)우측 스피커

(21)경보장치 (22)마이크로콘트롤러2

(23)아날로그-디지탈 변환기 (24)디지털믹서

(25)무선수신모듈 RF부분 (26)RF부

(27)RF무선송신모듈 (28)원격조작스위치

현재 대부분의 자동차는 엔진(내연기관)의 소음과 배기소음을 줄이기 위한 다양한 기술이 적용되어 있어서, 고급차량일수록 운전자가 자동차의 창문을 닫고 운전할 때 자동차의 엔진소음, 배기소음, 그리고 타이어 마찰소음 등의 소음을 들을 수 없을 정도로 정숙하다. 그리고 일부 국가의 경우 자동차의 소음이 일정 레벨 이하가 되도록 법규로 제한하고 있는 경우도 있다.

대부분의 자동차는 본네트 내부에 내연기관인 엔진이 설치되어 있고, 엔진 작동 중 소음이 발생하기 때문에 운전자에게 소음이 들리지 않도록 엔진이 장착된 본네트 내부를 방음 처리하고 있다, 특히 배기구에는 소음환경관련 법규에 의해 소음을 규제하고 있어서 소음기 부착을 의무화하고 있다.

일본산 자동차 중 북미지역에서 독일 벤츠 및 BMW 등 상위 기종과 경쟁하기 위해 상용화한 토요타사의 렉서스 모델의 경우, 자동차에 너무 흠이 없어 단점을 굳이 찾는다면 엔진에 시동이 걸린 줄 모르고 다시 시동을 거는 경우가 있다고 할 정도이다. 그 외에도 최근에 출시되는 고급 승용차의 경우 대부분 무소음을 자랑할 정도로 엔진소음 및 배기소음을 차내에서 들을 수 없을 정도이다.

물론 일반적으로는 자동차의 실내가 정숙할수록 좋다고 할 수 있지만, 운전중 자동차의 이상 유무 확인, 운전의 즐거움 등을 위하여 엔진소음, 배기소음, 그리고 타이어 마찰소음 등을 들어야 필요도 있다.

일부 국가에서는 자동차 운전자의 안전을 도모하기 위하여 타이어 압력의 변화를 운전자에게 알려주는 타이어압력모니터링시스템(TPMS, Tire Pressure Monitoring System, 이하 "TPMS"라 칭함)의 설치를 의무화시킨 경우도 있다. 통상의 TPMS는 타이어 내부에 압력센서를 설치하고 기준압력을 벗어나는 경우 운전자에게 압력의 변화를 무선으로 알려주는 방법을 채택하고 있는데, 타이어 내부에 설치되는 압력센서와 무선 송수신기 등의 가격이 고가여서 문제가 되고 있다.

상기와 같은 TPMS로는 타이어의 압력만 파악할 수 있을 뿐, 운행 중 자동차의 엔진음, 배기소음, 타이어 마찰소음 등으로부터 자동차의 상태를 판단할 수 있 는 장치는 아직 개발된 바가 없다.

자동차의 실내는 통상의 주행시에는 정숙하여야 하지만, 운전자가 운전중에 자동차의 상태를 파악하기 위해서는 자동차의 각 부위에서 발생하는 음을 자동차 내부에서 들을 수 있어야 한다. 이러한 목적을 달성하기 위해서는 자동차의 각 부위에서 발생하는 음을 자동차 내부로 중계하는 시스템이 필요하다.

숙련된 운전자의 경우 귀로 들리는 자동차 각 부위의 음으로부터 자동차의 상태를 판단할 수 있지만, 비 숙련자의 경우 청감 자체만으로는 이상유무를 판단하기 어려우므로 자동차의 각 부위에서 발생하는 소음의 특성으로부터 자동차의 상태를 판별해 주는 모니터링 시스템이 필요하다.

예를 들어 타이어 마찰소음은 포장도로 상태와 자동차의 주행속도에 따라 다소 차이가 있지만 정상소음과 타이어 공기압이 변했을 때, 또는 펑크가 났거나 기타 이상이 있을 때, 숙련된 운전자는 발생하는 소음으로부터 직접 타이어의 이상유무를 판단할 수 있으나, 운전경험이 부족한 초보 운전자의 경우 판단하기 어려운 경우도 있다. 만일 자동차의 속도 및 엔진 회전수 정보를 기준으로 자동차 4개 타이어의 정상음과 이상음을 비교하는 알고리즘에 의해 비교하여 운전자에게 알려주거나 경고해줄 수 있으면 운전자의 안전운전에 커다란 도움을 줄 수 있게 된다.

본 발명은 운전자가 원할 경우 자동차의 엔진소음, 배기소음, 그리고 타이어 마찰음 등을 일정 주파수로 자동차에 설치된 라디오 수신기로 선택적으로 들을 수 있도록 한 것이다. 그리고 여기에 부가하여 자동차의 각 부위에서 감지된 소음으로부터 자동차의 이상유무를 자동으로 판단하여 알려줄 수 있게 한 장치이다.

본 발명인 자동차의 소음 모니터링 및 경보장치는 자동차 운전자가 엔진의 동작음, 배기소음, 그리고 타이어 마찰음 등을 자동차 내에 장착된 내 라디오를 통해 운전자가 선택적으로 들을 수 있게 하는 장치로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 자동차의 배기소음기(1) 부근에 설치되는 M1마이크로폰(배기음마이크로폰, 2), 엔진실의 엔진(4) 부근에 설치되는 M2마이크로폰(엔진마이크로폰, 5), 자동차의 4개의 바퀴 부근에 각각 설치되는 MfL, MfR, MrL, 그리고 MrR마이크로폰(타이어음마이크로폰, 7-1, 7-2, 8-1, 8-2), 엔진음마이크로폰과 자동차 앞쪽 타이어음마이크로폰으로 감지한 음을 무선으로 송출하는 T1송신모듈(6), 배기음마이크로폰과 자동차 뒤쪽 타이어음마이크로폰으로 감지한 음을 무선으로 송출하는 T2송신모듈(3) 그리고 자동차에 장착된 라디오시스템(R1, 9)으로 구성된다. 그리고 자동 소음모니터링을 위해서는 별도의 음모니터링모듈(R2, 10)을 추가로 구비한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 T1송신모듈(6)에서 송출된 마이크로웨이브는 T2송신모듈(3)에서 수신하여 이 T2송신모듈이 모든 마이크로폰으로 감지된 음을 취합하여 자동차의 라디오시스템 R1(9)과 음모니터링모듈 R2(10)로 자동차의 각 부위에서 발생한 음을 송출하도록 시스템을 구성하는 것이 간편하다. 그러나 경우에 따라서는 T1송신모듈(6)과 T2송신모듈(3)이 각각 다른 주파수의 마이크로웨이브로 각각의 송신모듈에 부착된 마이크로폰으로 감지한 음을 직접 자동차의 라디오시스템 R1(9)과 음모니터링모듈 R2(10)로 송출하도록 시스템을 구성할 수도 있다.

T1송신모듈(6)은 도 3의 하단 좌측에 도시된 바와 같이, M2마이크로폰(5)과 앞쪽 타이어음마이크로폰인 MfL, MfR 마이크로폰, 각각의 마이크로폰에서 감지한 음신호를 증폭하는 증폭회로(18), 그리고 증폭된 음신호를 취합하여 T2송신모듈(3)으로 송출하는 무선송신모듈2(19)로 구성된다.

T2송신모듈(3)은 도 3의 하단 우측에 도시된 바와 같이, 상기 T1송신모듈(6)이 송신한 신호를 수신하는 무선수신모듈2(14), M1마이크로폰과 뒤쪽 타이어음마이크로폰인 MrL 그리고 MrR 마이크로폰, 각각의 마이크로폰에서 감지한 음신호를 증폭하는 증폭회로(18), 그리고 증폭된 음신호를 취합하여 라디오시스템 R1(9)과 음모니터링모듈 R2(10)로 송출하는 무선송신모듈1(13)로 구성된다. 이 T2송신모듈에 스포츠카 등 여러 종류의 경쾌한 자동차 주행음인 복수자동차동작음을 입력해 두는 복수자동차동작음원모듈(15)를 구비하여, 이들 복수자동차동작음을 자신이 운전하는 자동차의 음과 믹싱(Mixing)하여 라디오시스템 R1으로 송출하여 경쾌한 자동차 주행음을 듣게 함으로서, 운전의 즐거움을 줄 수 있다.

그리고 듣고자 하는 부위의 음을 선택적으로 들을 수 있는 방법으로 원격조정스위치인 리모컨(11)을 구비하여, T2송신모듈(3)에서 특정 부위의 자동차 음을 선택하는 등의 조정을 할 수 있게 하면 편리하다. 이 리모컨은 도 4의 좌측에 도시한 바와 같이, RF무선송신모듈(27)과 원격조작스위치(28)로 구성된다.

T2송신모듈(3)의 상세한 구성은 도 4에 도시한 바와 같은데, 무선송신모듈1(13)은 RF부(26), 디지털믹서(24), 아날로그-디지털변환기(23)를 포함하여 구성된 다. 아날로그-디지털변환기(23)는 마이크로폰에서 감지한 아날로그 음신호를 디지털로 변환하고, 디지털믹서(24)는 마이크로폰으로 감지한 자신의 자동차 음과 복수자동차동작음을 믹싱하는 기능을 한다.

음모니터링모듈(R2, 10)은 자동차의 각 부위에서 발생하여 마이크로폰으로 감지되는 음을 정상 동작음과 비교하여 자동차의 이상유무를 판정하는데, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 무선수신모듈1(12), 마이크로콘트롤러1(16), 비교알고리즘 및 경보저장메모리(17), 그리고 경보장치(21)를 포함하여 구성된다. 경보장치는 경고 문자를 표시하게 하거나, 경고음을 내게 하거나 경고등을 켜는 방법 등 다양한 방법으로 구성할 수 있다. 이상유무를 판정하는 알고리즘은 도 5의 (b)에 도시한 바와 같다.

이와 같이 자동차를 포함한 기계의 소음 또는 진동으로부터 기계의 이상유무를 판정하고 이상이 있을 경우 경보를 하는 기술을 소음/진동 모니터링 기법이라고 하는데, 기계의 고장진단 분야에서 보편화된 기술이다.

본 시스템은 자동차의 배기음을 포함한 자동차 주행중 각 부위에서 발생하는 음을 유/무선 스위치에 의해 운전자가 원할 때 자동차에 장착된 라디오시스템(9)으로 들을 수 있고, 별도의 라디오 수신기와 알고리즘이 내장된 전자회로로 구성된 음모니터링모듈(R2, 10)을 추가로 설치하여 타이어 파열 등 주행 중에 자동차의 이상이 있을 때 운전자에게 경고음 또는 경고 등으로 알려주어 안전운전을 도모하도록 구성한 것이다. 즉, 자동차 운전자가 지역 라디오를 듣다가 미리 세팅해 놓은 주파수를 선택하여 자동차 엔진 동작음과 배기소음을 들을 수 있으며, 비정상음이 발생하여 무선 송신되면 ECU 진단포트, 자동차 내에 CAN버스 접속 차속정보, 그리고 엔진회전수 정보등에 따라 자동차 주행 속도별 정상음과 비정상음을 비교하여 운전자에게 경보조치를 해주는 시스템이다.

자신의 차량에서 발생하는 동작음만 들을 수 있도록 하기 위하여 미약 전파로 송신하는 FM송신기의 채널을 다중화하여 자동차내 FM수신기의 주파수를 선택할 수 있도록 하고, FM송신기 와이어리스 마이크의 전환 스위치와 FM송신 채널을 운전자가 선택 제어할 수 있는 회로가 부가될 수 있다.

또한 자동차의 차속별 고유 진동수 및 원음을 근간으로 경주용 자동차 또는 고성능 스포츠카 등의 엔진 동작음 및 배기음을 기억시킨 발생장치에서 소리를 생성하여 송신기의 혼합회로에서 섞어 무선 전송하면 FM라디오를 통해 운전자가 자신이 운전하는 자동차 엔진소리가 마치 스포츠카를 운전하는 느낌을 청각적으로 줄 수 있게 된다. 원음에 가상음을 섞는 믹싱회로의 선택도 운전자가 유/무선으로 선택할 수 있다.

본 발명은 자동차의 운전자에게 내연기관이 동작할 때 발생하는 소리와 배기음을 FM라디오를 통해 들을 수 있도록 하여 엔진의 상태를 청각적으로 파악하고 운전을 즐길 수 있도록 한 것이다.

특히 자동차의 주행속도별 발생 음을 측정하여 정상소음에서 벗어난 이상소음이 발생할 경우, 운전자에게 경고해주어 안전운전을 도모할 수 있다. 일부 자동차의 경우 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)이라는 장치에 의해 타이어 내부 압력정보를 운전자에게 알려주는 장치를 부착한 자동차도 있으나, 인간의 감각 중 청각으로 판단하는 것이 더 유리한 경우도 있다.

대부분의 국가에서 자동차 내연기관의 소음을 일정 레벨 이하로 규제하고 있어서 대부분의 자동차 엔진실 및 배기 장치에 흡음 및 소음기가 부착되어 있으므로 자동차 창문을 닫고 운전하는 계절에는 특히 운전자가 자신이 운전하는 자동차의 소음을 들을 수 없다. 만약 자동차 운전자가 엔진의 동작음과 배기음, 타이어 마찰음을 들을 수 있으면 운전자에 따라 차이는 있지만 청각적으로 자동차의 이상 유무를 파악할 수 있다. 그리고 일부 자동차 매니어들은 자신이 운전중인 자동차의 소음을 듣기 원하는데, 이때 원 소음을 근간으로 동일한 주파수로 스포츠카가 주행할 때 발생하는 소리를 섞어서 운전자에게 들려줄 경우 주변에 소음공해를 일으키지 않고 청각적으로 스포츠카를 운전하는 느낌을 즐길 수도 있다.

특히 자동차 매니어들의 경우, 소음기를 개조하여 주행중에 요란한 소리를 발생시켜 주위사람들에게 피해를 주는 경우도 있는데, 본 발명의 원음을 근간으로 한 스포츠카 운전음 발생장치의 경우 운전자 자신만이 차내에서 청각적으로 들을 수 있어서 제3자에게 피해를 주지않고 고급 스포츠카를 운전하는 느낌을 청각적으로 가질 수 있다.

Claims

라다오시스템(9)이 구비된 통상의 자동차에 장착하는 것으로서,

자동차의 배기소음기(1) 부근에 설치되는 배기음마이크로폰(2), 엔진실의 엔진(4) 부근에 설치되는 엔진마이크로폰(5), 그리고 자동차의 4개의 바퀴 부근에 각각 설치되는 타이어음마이크로폰(7-1, 7-2, 8-1, 8-2) 중 어느 하나 이상과;

상기 각각의 마이크로폰으로 감지한 음을 상기 라디오시스템(9)로 무선으로 송출하는 하나 이상의 송신모듈(6 또는 3);

그리고, 상기 송신모듈(6 또는 3) 내에 구비되는 것으로서, 여러 종류의 자동차 주행음인 복수자동차동작음을 입력해 두는 복수자동차동작음원모듈(15);

을 포함하여 구성되어, 복수자동차동작음을 자신이 운전하는 자동차의 음과 믹싱(Mixing)한 후 라디오시스템(9)으로 송출하여, 운전중 경쾌한 자동차 주행음을 자신이 운전하는 자동차의 음과 함께 들을 수 있게 한 것을 특징으로 하는,

자동차의 운행음 모니터링 및 경보시스템.
제1항에 있어서, 상기 송신모듈(6 또는 3)은 유무선으로 작동되는 선택스위치를 추가로 구비하여, 자동차의 각 부위에서 발생하는 음에 복수자동차의 동일 부위의 동작음을 믹싱(Mixing)한 음을 선택적으로 라디오시스템(9)로 송출하여, 운전자가 듣기를 원하는 부위의 음을 선택적으로 들을 수 있는 것을 특징으로 하는,

자동차의 운행음 모니터링 및 경보시스템.
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