KR101326027B1 - 타이어 공기압 감시 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 공기압 감시 시스템에 관한 것으로서, 차량의 타이어의 내부에 장착되어 타이어의 내부 압력과 온도를 측정한 타이어 정보를 고유 ID와 함께 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나를 변조하여 아날로그 신호로 변환한 제1 내지 제4 변조 신호를 무선 송신하는 타이어 공기압 센서부; 상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 변조 신호 중 진폭 변조한 변조 신호를 수신하는 제1 수신부; 상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 변조 신호 중 진폭 변조한 변조 신호를 제외한 나머지 변조 신호를 수신하는 제2 수신부; 상기 제1 수신부 및 제2 수신부에서 수신한 제1 내지 제4 변조신호를 전송받아 신호 분석을 수행하여 타이어의 압력 상태를 점검하고, 타이어 공기압의 이상/정상 상태를 사용자에게 통지하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 의해 상기 타이어 공기압의 이상 상태를 경고등 또는 경고음으로 경고하는 경고부; 및 상기 제어부의 제어에 의해 각 타이어의 내부 압력, 온도 및 고유ID를 표시하는 표시부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 타이어의 내부에 장착된 타이어 공기압 센서의 송신 방식에 관계없이 타이어 공기압 센서로부터 송신되는 변조 신호를 수신하는 범용 수신 기능을 구현할 수 있고, 그로 인해 타이어 공기압 센서의 교체시 타이어 또는 타이어 공기압 센서의 선택폭이 넓어질 수 있으며, 타이어 공기압 센서로부터 송신되는 신호 중 수신 방식이나 수신 신호 충돌로 인해 손실되는 신호가 없기 때문에 신호 수신율 및 분석율을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

타이어 공기압 감시 시스템{ System for Monitoring Tire Pressure }
본 발명은 타이어 공기압 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이어 공기압 센서의 송신 방식과 무관하게 타이어 공기압 센서로부터 송신되는 신호를 수신하여 각 타이어의 상태를 사용자에게 통지해줄 수 있는 타이어 공기압 감시 시스템에 관한 것이다.
자동차 주행에서 운전자의 안전과 생명에 가장 직접적으로 영향을 미치는 것은 타이어이며, 안전운행을 위해 타이어는 반드시 적정 공기압을 유지하도록 한다. 타이어의 공기압에 이상이 발생하였지만 사용자 타이어 공기압 이상 상태를 인지하지 못하면 주행 중 타이어 손상이 발생할 수 있고, 이는 바로 대형 사고로 연결될 수 있다. 따라서, 운전자가 타이어의 손상 여부를 미리 감지할 수 있도록 하여 타이어 손상으로 인한 사고를 사전에 방지할 수 있게 해야 한다.
일반적으로, 타이어는 차체를 지지하면서 회전되어 차량의 주행을 실질적으로 가능하게 하고, 정지시에 면과의 마찰력으로 차량이 정차할 수 있도록 하는 등 차량의 필수 구성요소로서, 타이어의 공기압이 부족하거나 펑크가 나서 바람이 빠지게 되면 차량의 주행 안전성에 악역향을 미치게 된다.
타이어 공기압 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System; TPMS)은 타이어의 온도와 공기압을 실시간으로 감지하여 타이어의 상태를 운전자에게 알려줌으로써 타이어 펑크를 예방하고, 타이어로 인한 충돌사고를 최소화하기 위한 시스템이다.
미국은 2006년 11월 이후에 생산되는 모든 차량들 중 차중 이 4,500kg 이하의 승용차 및 경트럭에 대해 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS: Tire Pressure MonitoringSystem)의 설치를 의무화시켰고, 현재 국내에서도 많은 차량들은 타이어 공기압 모니터링 시스템을 장착하고 있다. 따라서, 차량의 주행 안정성을 위해서는 네 바퀴의 타이어 공기압을 실시간으로 측정할 필요가 있다.
종래 기술의 타이어 공기압 모니터링 시스템은 타이어 내부에 압력센서 및 압력센서에 의해 감지된 신호를 무선으로 송신하는 무선 송수신장치를 장착함으로써 타이어 공기압을 실시간으로 측정하여 차량 내의 제어기로 송신하는 방법을 사용하고 있다.
이러한 타이어 공기압 모니터링 시스템은 각 타이어 밸브에 부착된 공기압 센서들이 타이어들의 공기압을 측정한 타이어 정보를 무선주파수신호로 변조하여 차량의 전자제어유닛(ECU: Electronic Control Unit)으로 전송하고, 전자제어유닛이 공기압 센서들로부터 수신된 타이어 정보들을 분석하여 각 타이어들의 이상 유무를 판단한다.
여기서, 전자제어유닛은 타이어들 중 어느 하나라도 공기압이 설정된 압력 이하로 떨어지면 운전자에게 사전 경고를 해줌으로써 타이어로 인한 사고가 발생되기 전에 문제가 있는 타이어를 정비하거나 안전속도로 주행하도록 한다.
종래 기술의 타이어 공기압 모니터링 시스템은 무선 송수신장치에서 압력센서에 의해 감지된 디지털 신호인 타이어 정보를 진폭 변조 또는 주파수 변조 방식을 이용하여 아날로그 신호로 변조한 후에 이를 전자제어유닛으로 송신한다.
이때, 전자제어유닛은 하나의 변조 방식에 대한 수신기능만 구현되어 있어 다른 변조 방식의 신호는 수신할 수 없고, 그로 인해 4개의 압력센서 및 무선 송수신장치 중 어느 하나를 교체할 경우에 전자제어유닛의 수신 기능에 따라 동일한 변조방식을 가지는 압력센서 및 무선 송수신장치로만 교체해야 하는 문제점이 있다.
만일, 사용자가 4개의 압력센서 및 무선 송수신장치 중 어느 하나를 다른 변조 방식의 장치로 교체한 경우에, 전자제어유닛은 4개의 타이어 정보를 모두 수신할 수 없거나 신호 충돌로 인해 신호가 손실될 수 있고, 그로 인해 각 타이어들의 정확한 상태를 분석 및 표시할 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 타이어의 내부에 장착된 타이어 공기압 센서의 송신 방식에 관계없이 타이어 공기압 센서로부터 송신되는 변조 신호를 수신하는 범용 수신 기능을 구현함으로써 타이어 공기압 센서의 교체시 타이어 또는 타이어 공기압 센서의 선택폭이 넓어질 수 있고, 타이어 공기압 센서로부터 송신되는 신호 중 수신 방식이나 수신 신호 충돌로 인해 손실되는 신호가 없기 때문에 신호 수신율 및 분석율을 더욱 향상시킬 수 있는 타이어 공기압 감시 시스템을 제공한다.
실시예들 중에서, 타이어 공기압 감시 시스템은, 차량의 타이어의 내부에 장착되어 타이어의 내부 압력과 온도를 측정한 타이어 정보를 고유 ID와 함께 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나를 변조하여 아날로그 신호로 변환한 제1 내지 제4 변조 신호를 무선 송신하는 타이어 공기압 센서부; 상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 변조 신호 중 진폭 변조한 변조 신호를 수신하는 제1 수신부; 상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 변조 신호 중 진폭 변조한 변조 신호를 제외한 나머지 변조 신호를 수신하는 제2 수신부; 상기 제1 수신부 및 제2 수신부에서 수신한 제1 내지 제4 변조신호를 전송받아 신호 분석을 수행하여 타이어의 압력 상태를 점검하고, 타이어 공기압의 이상/정상 상태를 사용자에게 통지하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 의해 상기 타이어 공기압의 이상 상태를 경고등 또는 경고음으로 경고하는 경고부; 상기 제어부의 제어에 의해 각 타이어의 내부 압력, 온도 및 고유ID를 표시하는 표시부; 외부 전원 또는 업데이트 정보를 수신하도록 외부 포트와 인터페이스하는 인터페이스부; 및 상기 타이어 공기압 센서부의 제조사별 송신 방식 및 송신 규격 정보, 고유 ID별 타이어 공기압 센서부의 타이어 정보 및 타이어의 위치 정보를 저장하는 메모리를 포함한다.
상기 제1 수신부는 상기 제1 수신부에서 수신한 진폭 변조한 변조신호를 전송받아 제1 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제1 복조 모듈을 포함하고, 상기 제2 수신부는 수신한 변조 신호를 전송받아 제2 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제2 복조 모듈을 포함한다.
상기 제어부는 상기 제1 복조 모듈 및 제2 복조 모듈에서 추출한 타이어 정보와 고유 ID를 토대로 각 타이어 압력 상태를 점검하고, 각 타이어의 이상 여부를 확인하는 데이터 점검 모듈; 및 상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 경고 제어 신호를 생성하여 상기 경고부에 전송하고, 상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 표시 제어 신호를 생성하여 상기 표시부에 전송하는 신호 처리 모듈을 포함한다.
실시예들 중에서, 타이어 공기압 감시 시스템은, 차량의 타이어의 내부에 장착되어 타이어의 내부 압력과 온도를 측정한 타이어 정보를 고유 ID와 함께 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나를 변조하여 아날로그 신호로 변환한 제1 내지 제4 변조 신호를 무선 송신하는 타이어 공기압 센서부; 상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 제1 내지 제4 변조 신호를 특정한 시간차를 두고 수신하는 제3 수신부; 상기 제3 수신부에서 수신한 제1 내지 제4 변조신호를 전송받아 신호 분석을 수행하여 타이어의 압력 상태를 점검하고, 타이어 공기압의 이상/정상 상태를 사용자에게 통지하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 의해 상기 타이어 공기압의 이상 상태를 경고등 또는 경고음으로 경고하는 경고부; 상기 제어부의 제어에 의해 각 타이어의 내부 압력, 온도 및 고유ID를 표시하는 표시부; 외부 전원 또는 업데이트 정보를 수신하도록 외부 포트와 인터페이스하는 인터페이스부; 및 상기 타이어 공기압 센서부의 제조사별 송신 방식 및 송신 규격 정보, 고유 ID별 타이어 공기압 센서부의 타이어 정보 및 타이어의 위치 정보를 저장하는 메모리를 포함한다.
상기 타이어 공기압 감시 시스템은, 외부 전원 또는 업데이트 정보를 수신하도록 외부 포트와 인터페이스하는 인터페이스부; 상기 타이어 공기압 센서부의 제조사별 송신 방식 및 송신 규격 정보, 고유 ID별 타이어 공기압 센서부의 타이어 정보 및 타이어의 위치 정보를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 수신부는 상기 제1 내지 제4 변조 신호의 헤더 정보를 통해 상기 제1 내지 제4 신호의 송신 규격을 확인하는 신호 분석 모듈; 상기 신호 분석 모듈을 통해 진폭 변조 방식의 송신 규격을 가지는 변조 신호를 전송받아 ASK(Amplitude-Shift Keying) 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제1 복조 모듈; 및 상기 신호 분석 모듈을 통해 주파수 변조 방식의 송신 규격을 가지는 변조 신호를 전송받아 FSK(Frequency-Shift Keying) 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제2 복조 모듈을 더 포함한다.
상기 제어부는, 상기 제1 복조 모듈 및 제2 복조 모듈에서 추출한 타이어 정보와 고유 ID를 토대로 각 타이어 압력 상태를 점검하고, 각 타이어의 이상 여부를 분석하는 데이터 점검 모듈; 상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 경고 제어 신호를 생성하여 상기 경고부에 전송하고, 상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 표시 제어 신호를 생성하여 상기 표시부에 전송하는 신호 처리 모듈; 및 상기 제3 수신부를 통해 상기 제1 내지 제4 변조 신호를 전송받아 각 변조신호의 수신 점유율을 체크하고, 상기 제1 내지 제4 변조신호의 수신 점유율에 따라 각 변조 신호의 수신 시간을 가변시키는 수신시간 제어모듈을 포함한다.
상기 수신시간 제어모듈은 상기 제1 내지 제4 변조 신호 중 제4 변조 신호의 점유율이 제1 내지 제3 변조 신호의 점유율에 비해 낮을 경우에, 상기 제1 내지 제3 변조 신호를 제1 시간(T1) 동안 수신하고, 상기 제4 변조 신호를 제2 시간(T2<T1) 동안 수신하도록 제1 수신시간 제어신호를 생성하여 상기 제3 수신부로 전송할 수 있다.
상기 수신시간 제어모듈은 상기 제4 변조 신호의 수신 점유율이 최저 한계값 이하인 경우에, 상기 제4 변조 신호를 제3 시간(T3) 동안 수신하며, 상기 제1 내지 제3 변조 신호를 제4 시간(T4<T3) 동안 수신하도록 제2 수신시간 제어신호를 상기 제3 수신부로 전송할 수 있다.
한편, 상기 제3 수신부는 상기 제1 내지 제4 변조 신호의 수신전계강도(RSSI, Received Singnal strength indication)를 측정하여 상기 제1 내지 제4 변조 신호 중에서 진폭 변조된 변조신호를 검출하는 수신전계강도 측정모듈; 상기 수신전계강도 측정모듈에서 검출된 진폭 변조된 변조 신호를 입력받아 ASK(Amplitude-Shift Keying) 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제1 복조 모듈; 및 상기 진폭 변조된 변조 신호를 제외한 나머지 변조 신호를 수신하여 FSK(Frequency-Shift Keying) 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하여 상기 제어부로 전송하는 제2 복조 모듈을 포함한다.
이때, 상기 제1 복조 모듈에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제어부로 전송하는 증폭부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 타이어 공기압 감시 시스템은 타이어의 내부에 장착된 타이어 공기압 센서의 송신 방식에 관계없이 타이어 공기압 센서로부터 송신되는 변조 신호를 수신하는 범용 수신 기능을 구현할 수 있고, 그로 인해 타이어 공기압 센서의 교체시 타이어 또는 타이어 공기압 센서의 선택폭이 넓어질 수 있으며, 타이어 공기압 센서로부터 송신되는 신호 중 수신 방식이나 수신 신호 충돌로 인해 손실되는 신호가 없기 때문에 신호 수신율 및 분석율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명의 타이어 공기압 감시 시스템은 타이어 상태를 사용자가 실시간 확인 및 관리할 수 있어 타이어 수명을 연장할 수 있고, 타이어 마모를 적게 하여 차량의 주행 및 조향 안정성을 향상시킬 수 있는 동시에 적정 제동력을 유지할 수 있으며, 연비 개선. 이산화탄소 배출량 감소 및 타이어 손실로 인한 치명적 사고를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 전체 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 표시부의 예시 화면을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2의 제어부의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 6은 도 5의 제어부의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 전체 구성을 설명하는 도면이다.
도 1을 참고하면, 타이어 공기압 감시 시스템(100)은 타이어 공기압 센서부(110), 수신부(120), 제어부(130) 및 표시부(150)를 포함한다.
타이어 공기압 센서부(110)는 차량의 각 타이어 내부에 장착되어 실시간으로 타이어의 공기압과 온도를 측정하여 타이어 정보를 생성하고, 디지털 값인 타이어 정보와 각 타이어의 고유 ID를 포함한 신호를 진폭 변조, 주파수 변조, 위상 변조 방식 중 어느 하나의 변조 방식을 사용하여 아날로그 값으로 변환한 제1 내지 제4 변조 신호를 수신부(120)로 무선 송신한다.
수신부(120)는 타이어 공기압 센서부(110)에서 송신하는 제1 내지 제4 변조 신호를 수신하여 제어부(130)로 전송한다.
표시부(150)는 제어부(130)의 제어에 의해 각 타이어의 공기압을 수치로 표시하고, 공기압의 이상 상태를 아이콘 등을 이용하여 표시한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 구성을 설명하는 블록도이고, 도 3은 도 2의 표시부의 예시 화면을 설명하는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 제1 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템(100)은 타이어 공기압 센서부(110), 제1 수신부(121), 제2 수신부(122), 제어부(130), 경고부(140), 표시부(150) 및 인터페이스부(160)를 포함한다.
타이어 공기압 센서부(110)는 ASK(Amplitude-Shift Keying), FSK(Frequency-Shift Keying), PSK(Phase-Shift Keying) 중 어느 하나의 변조 방식을 이용하여 디지털 신호를 아날로그 신호로 인코딩한다. 일례로, 타이어 공기압 센서부(110)의 제조 회사 중 슈레더(Schrader)는 ASK 방식의 송신 규격을 사용하고, TRW와 콘티넨탈(Continetal)은 FSK 방식의 송신 규격을 사용하고 있다.
제1 수신부(121)는 타이어 공기압 센서부(110)에서 송신하는 변조 신호 중 진폭 변조(ASK)한 제1 변조 신호를 수신하고, 이 수신한 진폭 변조한 변조신호를 전송받아 ASK 복조하는 제1 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제1 복조 모듈(121a)을 더 포함한다.
제2 수신부(122)는 제1 변조 신호를 제외한 나머지 변조 신호(FSK, PSK)를 수신하고, 이 수신한 변조 신호를 전송받아 FSK 복조하는 제2 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제2 복조 모듈(122a)를 더 포함한다.
이때, 타이어 공기압 센서부(110)의 송신 방식이 현재까지 ASK와 FSK 방식이지만, 향후 PSK 송신 방식의 타이어 공기압 센서부(110)가 개발될 경우에 수신부(120)는 제3 수신부를 더 포함할 수 있고, 제3 수신부는 PSK 복조를 수행하는 제3 복조 모듈을 더 구비할 수 있다.
제어부(130)는 제1 수신부(121) 및 제2 수신부(122)에서 수신한 제1 내지 제4 변조신호를 전송받아 신호 분석을 수행하여 각 타이어의 내부 압력과 온도를 점검하고, 고유 ID에 따라 4개의 타이어의 장착 위치를 확인한 후에 각 타이어 공기압의 이상/정상 상태를 경고부(140) 및 표시부(150)를 통해 사용자에게 통지한다.
경고부(140)는 제어부(130)의 경고 제어 신호에 의해 타이어 공기압이 표준 공기압 이하일 경우에 공기압이 낮은 상태임을 경고등 또는 경고음으로 경고한다. 이때, 경고부(140)는 경고 제어 신호를 토대로 저수준, 중수준, 고수준의 경고 레벨을 구분하고, 경고 레벨에 따라 경고등의 표시 레벨 상태 또는 경고음의 출력 레벨 상태를 결정한다.
표시부(150)는 차량의 대시보드(Dashboard)에 설치되어 제어부(130)의 제어에 의해 각 타이어의 내부 압력, 온도 및 고유ID를 표시하고, 아이콘을 이용하여 타이어 공기압의 이상 여부를 표시한다.
표시부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 각 타이어의 고유 ID, 온도(℃), 각 타이어의 압력(PSI)을 수치로 표시하고, 제어부(130)의 표시 제어 신호 제어에 의해 공기압이 낮은 타이어를 표시하는 동시에 "타이어 공기압이 낮습니다"라는 경고문구를 표시할 수 있다.
인터페이스부(160)는 USB 또는 PC와 인터페이스하여 외부 전원 또는 프로그램 업데이트 정보 등을 수신하여 제어부(130)에 전송하고, 제어부(130)는 외부 전원 또는 프로그램 업데이트 정보를 전송받아 이를 시스템에 적용한다.
도 4는 도 2의 제어부의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 4를 참고하면, 제어부(130)는 데이터 점검 모듈(131), 신호 처리 모듈(132) 및 메모리(133)를 포함한다.
데이터 점검 모듈(131)은 제1 복조 모듈(121a) 및 제2 복조 모듈(122b)에서 추출한 타이어 정보와 고유 ID를 토대로 고유 ID별로 타이어 압력 및 온도를 분석하고, 이 분석 결과를 통해 각 타이어의 이상 상태 또는 정상 상태를 확인한다.
신호 처리 모듈(132)은 데이터 점검 모듈(131)의 분석 결과에 따라 특정 타이어의 이상 상태 발견시 경고 제어 신호를 생성하여 경고부(140)에 전송하고, 데이터 점검 모듈(131)의 분석 결과에 따라 각 타이어의 압력, 온도, 고유 ID 및 타이어 이상 표시 아이콘 등으로 표시할 수 있는 표시 제어 신호를 생성하여 표시부(150)에 전송한다.
메모리(133)는 제조사별 타이어 공기압 센서부(110)의 송신 규격 정보를 저장하고, 고유 ID에 따른 타이어 공기압 센서부(110)의 신호 정보 및 타이어의 위치 정보, 제1 내지 제4 변조 신호의 분석 결과 정보, 각 타이어의 압력 및 온도 정보 등을 저장한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 5를 참고하면, 제2 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템(100)은 제1 실시예의 구성과 유사하게 타이어 공기압 센서부(110), 제3 수신부(123), 제어부(130), 경고부(140), 표시부(150) 및 인터페이스부(160)로 이루어지지만, 제3 수신부(123) 및 제어부(130)의 기능이 제1 실시예와 다르게 구현된다.
즉, 제3 수신부(123)는 타이어 공기압 센서부(110)에서 송신하는 제1 내지 제4 변조 신호를 송신 규격과 무관하게 T0의 시간차를 두고 시분할 방식으로 수신한다.
이러한 제3 수신부(123)는 신호 분석 모듈(123a), 제1 복조 모듈(123b) 및 제2 복조 모듈(123c)을 더 포함한다.
신호 분석 모듈(123a)은 수신한 제1 내지 제4 변조 신호에서 헤더 정보를 추출하고, 각각의 헤더 정보를 통해 제1 내지 제4 신호의 송신 규격이 ASK/FSK/PSK 중 어느 하나인지를 확인한다.
제1 복조 모듈(123b)은 신호 분석 모듈(123a)을 통해 ASK 송신 규격을 가지는 변조 신호를 전송받아 ASK 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출한다.
제2 복조 모듈(123c)은 신호 분석 모듈(123a)을 통해 FSK조 방식의 송신 규격을 가지는 변조 신호를 전송받아 FSK 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출한다.
이때, 타이어 공기압 센서부(110)의 송신 규격이 PSK 방식인 경우에 제 3수신부(123)는 PSK 복조를 수행하는 제3 복조 모듈(도시되지 않음)을 더 구비할 수도 있다.
제어부(130)는 제3 수신부(123)에서 수신되는 제1 내지 제4 변조 신호를 전송받아 신호를 분석하여 각 타이어의 내부 압력과 온도를 점검하고, 고유 ID에 따라 4개의 타이어의 장착 위치를 확인한 후에 각 타이어 공기압의 이상/정상 상태를 경고부(140) 및 표시부(150)를 통해 사용자에게 통지한다.
도 6은 도 5의 제어부의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 6을 참고하면, 제어부(130)는 데이터 점검 모듈(134), 신호 처리 모듈(135), 메모리(133) 및 수신시간 제어 모듈(136)을 포함한다.
데이터 점검 모듈(134)은 타이어 정보와 고유 ID를 토대로 각 타이어 압력 상태를 점검하고, 각 타이어의 이상 여부를 분석한다.
신호 처리 모듈(135)은 각 타이어의 상태에 따라 경고 제어 신호와 표시 제어 신호를 생성하여 경고부(140) 및 표시부(150)에 전송한다.
메모리(133)는 제조사별 타이어 공기압 센서부(110)의 송신 규격 정보를 저장하고, 고유 ID에 따른 타이어 공기압 센서부(110)의 신호 정보 및 타이어의 위치 정보, 제1 내지 제4 변조 신호의 분석 결과 정보, 각 타이어의 압력 및 온도 정보 등을 저장한다.
수신시간 제어모듈(136)은 제3 수신부(123)를 통해 제1 내지 제4 변조 신호를 전송받아 일정 주기 동안 각 변조신호의 수신 점유율을 체크하고, 제1 내지 제4 변조신호의 수신 점유율에 따라 각 변조 신호의 수신 시간을 가변시킨다.
일례로, 수신시간 제어모듈(136)은 4개의 변조 신호의 수신 점유율이 거의 동일할 경우에 정상값(25% ± 5%)으로 판단하고, 각 변조 신호의 수신 점유율이 15% ± 5%이면 최저 한계값으로 판단하며, 각 변조 신호의 수신 점유율이 35% ± 5%이면 최고 한계값으로 판단한 후에 각 변조신호의 수신 점유율에 따라 특정 변조신호의 수신 시간을 가변적으로 변경할 수 있다.
또한, 수신시간 제어모듈(136)은 제1 내지 제4 변조 신호의 메모리 점유율, 대역폭 점유율, 타임 도메인(Time domain) 상에서의 시간 점유율 등을 이용하여 수신 점유율을 계산할 수 있다.
수신시간 제어모듈(136)은 제4 변조신호의 수신 점유율이 제1 내지 제3 변조 신호의 수신 점유율에 비해 낮은 경우에, 제4 변조신호의 송신 규격인 나머지 변조 신호의 송신 규격과 다르다고 판단하고, 제1 내지 제3 변조 신호를 제1 시간(T1) 동안 수신하면서 제4 변조 신호를 제2 시간(T2<T1) 동안 수신하도록 제1 수신시간 제어신호를 제3 수신부(123)로 전송한다.
제3 수신부(123)는 제1 수신시간 제어신호를 전송받아 일정 시간 동안 T1-T2의 시간 주기로 제1 내지 제4 변조신호를 수신한다.
수신시간 제어모듈(136)은 제1 내지 제4 변조신호 중 적어도 하나 이상의 변조 신호의 송신 규격이 변경되어 해당 변조 신호의 수신 점유율이 변경되면, 제1 수신시간 제어신호를 해제하는 수신시간 복귀신호를 제3 수신부(135)로 전송한다. 이때, 변조 신호의 송신 규격이 변경되는 경우는 4개의 타이어 공기압 센서부(110) 중 어느 하나의 타이어 공기압 센서부(110)를 기존의 제조회사와 다른 제조회사의 제품으로 교체된 경우이다.
예를 들어, 만일 제1 내지 제3 변조 신호가 ASK 방식의 송신 규격이고, 제4 변조 신호가 FSK 방식의 송신 규격이었지만, 타이어 공기압 센서부(110)의 교체로 제3 변조 신호가 FSK 방식의 송신 규격으로 변경될 경우에, 수신시간 제어모듈(136)은 제1 수신시간 제어신호를 해제하는 수신시간 복귀신호를 제3 수신부(123)로 전송함으로써 제3 수신부(123)는 T1-T2 시간 주기에 따른 변조 신호 수신 동작을 중지하고, 제1 내지 제4 변조 신호를 T0의 시간차를 두고 순차적으로 수신한다.
한편, 수신시간 제어모듈(136)은 전체 수신 점유율 중에서 제1 내지 제3 변조 신호의 수신 점유율이 대부분이고, 제4 변조 신호의 수신 점유율이 최저 한계값 이하인 경우에, 제4 변조 신호를 제1 내지 제3 변조 신호와 다른 송신 규격을 가지는 변조 신호로 판단한다.
예를 들어, 제1 내지 제3 변조 신호는 ASK 방식의 송신 규격을 사용할 경우에 수신시간 제어모듈(136)은 정상적으로 수신되지 않은 제4 방식의 송신 규격을 FSK 방식의 송신 규격을 가지는 신호로 판단하고, 제4 변조 신호를 제3 시간(T3) 동안 수신하며, 제1 내지 제3 변조 신호를 제4 시간(T4<T3) 동안 수신하도록 제2 수신시간 제어신호를 제3 수신부(123)로 전송한다.
제3 수신부(123)는 제2 수신시간 제어신호를 전송받아 T3-T4의 시간 주기로 제1 내지 제4 변조 신호를 수신함으로써 제4 변조신호에 대한 수신율을 향상시킬 수 있다.
수신시간 제어모듈(136)은 일정 시간 동안 제1 내지 제4 변조신호를 모두 정상 수신한 경우에, 제2 수신시간 제어신호를 해제하는 수신시간 복귀신호를 제3 수신부(123)로 전송하는 방식, 또는 특정 시간 동안 제2 수신시간 제어신호가 유효 상태이다가 해당 시간이 경과되면 제2 수신시간 제어신호가 자동으로 무효 상태가 되는 방식 중 어느 하나의 방식을 이용할 수 있다.
그러면, 제3 수신부(123)는 일시적으로 수행하던 T3-T4 시간 주기에 따른 변조 신호 수신 동작을 중지하고, 제1 내지 제4 변조 신호를 T0의 시간차를 두고 순차적으로 수신한다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 7을 참고하면, 제3 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템은 상기한 제2 실시예와 유사하게 구성되지만, 제3 수신부(123) 및 증폭부(124)의 구성이 달라진다.
즉, 제3 수신부(123)는 수신전계강도 측정모듈(123a), 제1 복조모듈(123b) 및 제2 복조모듈(123c)를 포함한다.
수신전계강도 측정모듈(123a)은 제1 내지 제4 변조 신호의 수신전계강도(RSSI, Received Singnal strength indication)를 측정하여 진폭 변조(ASK)된 신호를 검출하여 제1 복조 모듈(123b)에 전송한다.
제1 복조 모듈(123b)은 수신전계강도 측정모듈(123a)에서 검출된 ASK 방식의 변조 신호를 ASK(Amplitude-Shift Keying) 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하여 증폭부(124)로 출력한다.
이때, 증폭부(124)는 제3 수신부(123)와 제어부(130) 사이에 설치되고, 제1 복조 모듈(123b)에서 복조된 신호를 증폭하여 제어부(130)로 전송한다.
제2 복조 모듈(123c)은 진폭 변조된 변조 신호를 제외한 나머지 변조 신호를 수신하여 FSK(Frequency-Shift Keying) 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하여 제어부(130)로 전송한다.
이와 같이, 제3 실시예에 따른 타이어 공기압 감시 시스템은 제3 수신부(123)를 FSK 모드로 수신하도록 설정하고 주출력 라인으로 제2 복조 모듈(123c)에서 출력되는 신호를 제어부(130)로 전송하며, 보조출력 라인으로 제1 복조모듈(123b)에서 출력되는 신호를 증폭부(124)로 전송한다.
수신전계강도 측정모듈(123a)은 FSK 방식의 변조신호 수신시 FSK 신호의 강도에 따라 신호 레벨을 출력한다.
제3 수신부(123)는 ASK 방식의 변조 신호 수신시 주출력 라인으로 신호 출력이 이루어지지 않고, 수신전계강도 측정모듈(123a)은 ASK 방식의 변조 신호의 파형을 출력하고, 제1 복조 모듈(123a)은 수신전계강도 측정모듈(123a)에서 검출된 ASK 방식의 변조 신호를 복조하여 보조출력 라인을 통해 증폭부(124)로 출력한다.
수신전계강도 측정 모듈(123a)은 변조 신호의 진폭으로 ASK 방식으로 변조된 신호의 수신 감도를 표시할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 타이어 공기압 센서 121 : 제1 수신부
122 : 제2 수신부 123 : 제3 수신부
130 : 제어부 140 : 경고부
150 : 표시부 160 : 인터페이스부

Claims (10)

  1. 차량의 타이어의 내부에 장착되어 타이어의 내부 압력과 온도를 측정한 타이어 정보를 고유 ID와 함께 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나를 변조하여 아날로그 신호로 변환한 제1 내지 제4 변조 신호를 무선 송신하는 타이어 공기압 센서부;
    상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 변조 신호 중 진폭 변조한 변조 신호를 수신하는 제1 수신부;
    상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 변조 신호 중 진폭 변조한 변조 신호를 제외한 나머지 변조 신호를 수신하는 제2 수신부;
    상기 제1 수신부 및 제2 수신부에서 수신한 제1 내지 제4 변조신호를 전송받아 신호 분석을 수행하여 타이어의 압력 상태를 점검하고, 타이어 공기압의 이상/정상 상태를 사용자에게 통지하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 타이어 공기압의 이상 상태를 경고등 또는 경고음으로 경고하는 경고부;
    상기 제어부의 제어에 의해 각 타이어의 내부 압력, 온도 및 고유ID를 표시하는 표시부;
    외부 전원 또는 업데이트 정보를 수신하도록 외부 포트와 인터페이스하는 인터페이스부; 및
    상기 타이어 공기압 센서부의 제조사별 송신 방식 및 송신 규격 정보, 고유 ID별 타이어 공기압 센서부의 타이어 정보 및 타이어의 위치 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수신부는 상기 제1 수신부에서 수신한 진폭 변조한 변조신호를 전송받아 제1 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제1 복조 모듈을 포함하고,
    상기 제2 수신부는 수신한 변조 신호를 전송받아 제2 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제2 복조 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제1 복조 모듈 및 제2 복조 모듈에서 추출한 타이어 정보와 고유 ID를 토대로 각 타이어 압력 상태를 점검하고, 각 타이어의 이상 여부를 확인하는 데이터 점검 모듈; 및 상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 경고 제어 신호를 생성하여 상기 경고부에 전송하고, 상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 표시 제어 신호를 생성하여 상기 표시부에 전송하는 신호 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  4. 차량의 타이어의 내부에 장착되어 타이어의 내부 압력과 온도를 측정한 타이어 정보를 고유 ID와 함께 주파수, 진폭 및 위상 중 어느 하나를 변조하여 아날로그 신호로 변환한 제1 내지 제4 변조 신호를 무선 송신하는 타이어 공기압 센서부;
    상기 타이어 공기압 센서부에서 송신하는 제1 내지 제4 변조 신호를 특정한 시간차를 두고 수신하는 제3 수신부;
    상기 제3 수신부에서 수신한 제1 내지 제4 변조신호를 전송받아 신호 분석을 수행하여 타이어의 압력 상태를 점검하고, 타이어 공기압의 이상/정상 상태를 사용자에게 통지하는 제어부;
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 타이어 공기압의 이상 상태를 경고등 또는 경고음으로 경고하는 경고부;
    상기 제어부의 제어에 의해 각 타이어의 내부 압력, 온도 및 고유ID를 표시하는 표시부;
    외부 전원 또는 업데이트 정보를 수신하도록 외부 포트와 인터페이스하는 인터페이스부; 및
    상기 타이어 공기압 센서부의 제조사별 송신 방식 및 송신 규격 정보, 고유 ID별 타이어 공기압 센서부의 타이어 정보 및 타이어의 위치 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 제3 수신부는
    상기 제1 내지 제4 변조 신호의 헤더 정보를 통해 상기 제1 내지 제4 신호의 송신 규격을 확인하는 신호 분석 모듈;
    상기 신호 분석 모듈을 통해 진폭 변조 방식의 송신 규격을 가지는 변조 신호를 전송받아 ASK(Amplitude-Shift Keying) 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제1 복조 모듈; 및
    상기 신호 분석 모듈을 통해 주파수 변조 방식의 송신 규격을 가지는 변조 신호를 전송받아 FSK(Frequency-Shift Keying) 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제2 복조 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 복조 모듈 및 제2 복조 모듈에서 추출한 타이어 정보와 고유 ID를 토대로 각 타이어 압력 상태를 점검하고, 각 타이어의 이상 여부를 분석하는 데이터 점검 모듈;
    상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 경고 제어 신호를 생성하여 상기 경고부에 전송하고, 상기 데이터 점검 모듈의 분석 결과에 따라 표시 제어 신호를 생성하여 상기 표시부에 전송하는 신호 처리 모듈; 및
    상기 제3 수신부를 통해 상기 제1 내지 제4 변조 신호를 전송받아 각 변조신호의 수신 점유율을 체크하고, 상기 제1 내지 제4 변조신호의 수신 점유율에 따라 각 변조 신호의 수신 시간을 가변시키는 수신시간 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수신시간 제어모듈은
    상기 제1 내지 제4 변조 신호 중 제4 변조 신호의 점유율이 제1 내지 제3 변조 신호의 점유율에 비해 낮을 경우에, 상기 제1 내지 제3 변조 신호를 제1 시간(T1) 동안 수신하고, 상기 제4 변조 신호를 제2 시간(T2<T1) 동안 수신하도록 제1 수신시간 제어신호를 생성하여 상기 제3 수신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 수신시간 제어모듈은
    상기 제4 변조 신호의 수신 점유율이 미리 설정된 최저 한계값 이하인 경우에, 상기 제4 변조 신호를 제3 시간(T3) 동안 수신하며, 상기 제1 내지 제3 변조 신호를 제4 시간(T4<T3) 동안 수신하도록 제2 수신시간 제어신호를 상기 제3 수신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압 감시 시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제3 수신부는, 상기 제1 내지 제4 변조 신호의 수신전계강도(RSSI, Received Singnal strength indication)를 측정하여 상기 제1 내지 제4 변조 신호 중에서 진폭 변조된 변조신호를 검출하는 수신전계강도 측정모듈; 상기 수신전계강도 측정모듈에서 검출된 진폭 변조된 변조 신호를 입력받아 ASK(Amplitude-Shift Keying) 복조 방식으로 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하는 제1 복조 모듈; 및 상기 진폭 변조된 변조 신호를 제외한 나머지 변조 신호를 수신하여 FSK(Frequency-Shift Keying) 복조하여 타이어 정보 및 고유 ID를 추출하여 상기 제어부로 전송하는 제2 복조 모듈을 포함하고,
    상기 제3 수신부와 제어부 사이에 설치되고, 상기 제1 복조 모듈에서 출력되는 신호를 증폭하여 상기 제어부로 전송하는 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 공기압 감시 시스템.
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