KR101403360B1 - 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어 내부의 공기압과 온도를 감지할 수 있는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템에 관한 것으로, 타이어의 내측면에 부착되어 상기 타이어의 거동에 따라 전기를 발생시키는 전기발생부와; 상기 타이어의 내측면에 부착되어 상기 전기발생부에서 발생된 전기를 공급받아 구동되며, 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인을 감지할 수 있는 감지부와; 상기 감지부에서 감지한 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인에 대한 정보를 수신하는 수신부를; 포함하여 구성됨으로써, 타이어의 거동에 의하여 독립적으로 발생되는 자가 발전을 이용하여 타이어 감지시스템가 구동될 수 있도록 함과 동시에 이러한 타이어 감지시스템를 이용하여 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인을 측정할 수 있도록 함으로써 타이어의 상태를 최적화하여 안전 운행을 도모하고 타이어의 발전에 기여할 수 있는 효과가 있다.

Description

자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템{SENSING SYSTEM FOR TIRE USING SELF PRODUCTING POWER}
본 발명은 차량의 타이어 감지시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템에 관한 것이다.
차량 안전에 대한 사회적 요구 증가에 따라 자동차 부품 산업에서 안전 관련된 시장은 급격한 성장을 이루고 있다. 자동차 안전시스템에서 대표적인 예로 에어백은 1980년대 장착되기 시작하면서 현재는 운전석을 포함하여 조수석 및 측면 까지 장착 되어 차량 내의 모든 승객에 대한 안전까지 대응하고 있다.
또한, Active safety system은 1970년 Anti-lock Brake System(ABS)를 기점으로 Traction Control system(TCS)의 적용, Electronic Stability Program(ESP)의 차량 장착이 적용되었다.
특히, ESP의 경우 벤츠에서 자사 차량에 장착을 한 결과 운전 제어성 상실에 의한 사고 발생률을 감소시키는 효과를 확인함에 따라 2011년 EU에서 운행하는 차량에 적용 의무화가 되었고, 2014년까지는 모든 신규 차량에 장착을 의무화 하였다.
이와 같이 active safety 시스템은 운전자에 의한 차량 제어보다 컴퓨터에 의한 위기 상황에 대한 대처가 가능하도록 한 것으로, 보다 빠른 대응을 통해 사고를 미연에 방지할 수 있다.
ESP나 TCS, ABS 등은 active safety system으로 차량의 샤시 제어의 하부 시스템으로 구성되어 있는데, 향후 샤시 제어 시스템의 정교하고 집약적인 기능 수행을 위해서는 기존 차량에 장착되어 있는 시스템의 정보 외에도 주행 중 차체의 정보(예를 들어, 차체의 가속도, 회전 속도, 도로 노면 상태 등) 등을 더 많이 필요로 하게 된다.
차량의 샤시 제어 시스템은 종방향, 횡방향, 수직 방향의 차량 동역학을 기본으로 하여 만들어지게 되고, 차체에 작용되는 힘이 차량 동역학의 기본 인자가 된다.
현재까지는 차체에 작용되는 힘을 차체 무게 중심점에 위치한 6축 가속도 센서의 데이터를 이용하여 예측된 값을 사용하고 있지만, 정교한 제어 시스템 구현을 위해서는 인가되는 힘을 직접 측정하는 기술이 필요하다.
자동차의 구조상 차체를 지탱하고 있는 부분은 타이어이며, 실제 차체에 인가되는 힘은 타이어에서부터 시작되고 있지만 타이어에 인가되는 힘을 측정할 수 있는 센서의 부재로 인하여 휠이나 휠 허브에서 차체에 인가되는 하중을 측정하고 있는 실정이다.
따라서, 차량의 안전 운행을 위한 정교한 제어 시스템의 구현을 위해서 타이어에 인가되는 힘에 의하여 영향을 받는 타이어 내부의 공기압이나 혹은 압력 등의 인자를 측정할 수 있는 시스템의 필요성이 대두되고 있다.
그리고, 이러한 시스템의 개발로 인하여 향후에 향후 타이어 마모, 변형량, 마찰 계수, 힘 등의 여러 가지 인자를 측정하기 위해서는 많은 데이터 양을 전송할 필요가 있게 되는데, 종래의 TPMS의 경우에는 별도의 배터리를 사용하고 있는 실정이므로 상기와 같은 측정 인자의 증가로 인하여 많은 양의 데이터를 전송시에는 데이터 전송 주기가 길기 때문에 많은 양의 데이터를 보내면서 배터리 교체가 필요없이 지속적으로 구동이 가능한 시스템에 대한 필요성도 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 타이어의 거동에 의하여 독립적으로 발생되는 자가 발전을 이용하여 타이어 감지시스템가 구동될 수 있도록 함과 동시에 이러한 타이어 감지시스템을 이용하여 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인 정도를 측정할 수 있도록 함으로써 타이어의 상태를 최적화하여 안전 운행을 도모하고 타이어의 발전에 기여할 수 있는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템은, 타이어의 내측면에 부착되어 상기 타이어의 거동에 따라 전기를 발생시키는 전기발생부와; 상기 타이어의 내측면에 부착되어 상기 전기발생부에서 발생된 전기를 공급받아 구동되며, 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인을 감지할 수 있는 감지부와; 상기 감지부에서 감지한 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인에 대한 정보를 수신하는 수신부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전기발생부는 상기 타이어의 내면에 부착되어 상기 타이어의 거동에 따라 전기가 발생되는 압전패치로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 압전패치는 상기 타이어의 내측면에 도포되는 접착층과, 상기 접착층의 상부에 구비되는 기초층과, 상기 기초층의 상부에 구비되는 압전층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 압전패치의 길이가 길어지거나 혹은 그 폭이 넓어지는 경우에 상기 압전패치에서 발생되는 전력량은 증가할 수 있다.
아울러, 상기 기초층의 두께에 따라서 상기 압전패치에서 발생되는 전력량이 변동될 수 있다.
그리고, 상기 기초층은 에폭시 재질로 형성되며, 그 두께는 0.5 mm 내지 0.7 mm 로 형성될 수 있다.
또한, 상기 감지부는 상기 압전패치의 일측에 부착되는 고무패키지와, 상기 고무패키지의 저부면에 안착되어 상기 압전패치에서 발생되는 전원을 공급받는 감지모듈과, 상기 감지모듈이 외부와 차폐되도록 상기 감지모듈을 덮는 고무커버를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 감지모듈은 상기 타이어 내부의 공기압과 온도를 측정하는 압력센서 및 온도센서, 가속도와 스트레인을 측정하는 가속도센서 및 스트레인 게이지센서와, 상기 압력센서와 온도센서 및 상기 가속도센서와 스트레인 게이지센서에서 측정된 정보를 상기 수신부 측으로 송신하는 알에프 통신모듈과, 상기 압력센서와 온도센서 및 알에프 통신모듈을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 수신부는 상기 정보를 수신하여 변환하는 정보변환부와, 변환된 상기 정보를 저장하는 정보저장부와, 저장된 상기 정보를 디스플레이하는 정보디스플레이부를 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템는, 타이어의 거동에 의하여 독립적으로 발생되는 자가 발전을 이용하여 타이어 감지시스템이 구동될 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이러한 타이어 감지시스템을 이용하여 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인을 측정할 수 있도록 함으로써 타이어의 상태를 최적화하여 안전 운행을 도모하고 타이어의 발전에 기여할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템의 구조를 분해하여 도시한 분해사시도이고,
도 2는 도 1의 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템의 구조를 도시한 종단면도이며,
도 3은 도 1의 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템의 감지부의 전기적인 연결구조를 개략적으로 도시한 개략도이며,
도 4는 도 1의 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템 전체의 전기적인 연결구조를 개략적으로 도시한 개략도이고,
도 5는 기초층의 두께 증가에 따른 스트레인 양의 상관 관계를 도시한 그래프이며,
도 6은 기초층의 두께 증가에 따른 압전패치의 발생 전압을 측정한 결과를 도시한 그래프이고,
도 7은 기초층의 두께 증가에 따른 스트레인의 변화를 도시한 그래프이다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템의 구조를 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템의 구조를 도시한 종단면도이며, 도 3은 도 1의 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템의 감지부의 전기적인 연결구조를 개략적으로 도시한 개략도이며, 도 4는 도 1의 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템 전체의 전기적인 연결구조를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 5는 기초층의 두께 증가에 따른 스트레인 양의 상관 관계를 도시한 그래프이며, 도 6은 기초층의 두께 증가에 따른 압전패치의 발생 전압을 측정한 결과를 도시한 그래프이고, 도 7은 기초층의 두께 증가에 따른 스트레인의 변화를 도시한 그래프이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템은, 타이어의 내측면에 부착되어 상기 타이어의 거동에 따라 전기를 발생시키는 전기발생부(100)와, 상기 타이어의 내측면에 부착되어 전기발생부(100)에서 발생된 전기를 공급받아 구동되며, 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인을 감지할 수 있는 감지부(200)와, 감지부(200)에서 감지한 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인에 대한 정보를 수신하는 수신부(300)를 포함하여 구성되어 있다.
전기발생부(100)는 상기 타이어의 내면에 부착되어 상기 타이어의 거동에 의하여 그 표면에 압력이 가해짐에 따라 전기가 발생되는 압전패치(110)로 구성될 수 있다.
상기 타이어의 거동이 발생하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
구동 중 타이어는 접지 시에 가장 많은 변화가 발생한다. 타이어에 인가되는 하중에 따라 접지 구간의 변화가 발생하고, 속도 조건에 따라 접지 구간 내에서 변화가 발생한다. 타이어는 접지가 시작되는 부위에서 압축이 발생하고, 휠 중심에서 타이어 면까지의 거리가 급격히 줄어들기 시작한다. 이 구간에서는 타이어 내측 면에서 수직 방향의 가속도가 상승하고, 압축에 의한 스트레인이 내측 면에서 최대가 되는 지점이다. 그 이후 인장 구간에서는 최대 인장 스트레인이 발생하면서, 반지름 길이가 줄어들면서 가속도가 급격히 감소하게 된다.
이 영역 내에서 마찰에 의해 접착 영역과 미끄럼 영역으로 구분할 수 있으며, 접착 구간에 마찰력은 최대가 되고 차량의 진행 방향에서의 하중 변화가 발행하게 된다.
그리고, 접지가 종료되는 지점에서는 접지 시작점과 유사하게 최대 압축력이 발생하고 Z 축 가속도도 최대점까지 상승하게 된다.
탄성 회복부는 원심력만이 존재하고 스트레인의 변화없이 유지되는 구간의 시작점이 된다. 이와 같이, 타이어 거동이 타이어 내측면에 부착된 전기발생부(100)에 직접적인 영향을 주게 되고, 전기 에너지를 발생시킬 수 있는 에너지원이 되는 것이다.
이러한, 압전패치(110)는 상기 타이어의 내측면에 도포되는 접착층(111)과, 접착층(111)의 상부에 구비되는 에폭시 재질로 형성된 기초층(112)과, 기초층(112)의 상부에 구비되는 압전층(113)을 포함하여 구성되어 있다.
이러한 구성에 의하여 차량이 운행시에 타이어의 표면이 늘어나게 되면 상기 타이어의 내면에 부착된 압전층(113)의 체적이 늘어나면서 압전층(113)이 두께 방향으로 압착되며, 압전효과에 의하여 전기가 발생하게 된다.
압전효과(Piezoelectric Effect)란 압전체를 매개로 기계적 에너지와 전기적 에너지가 상호 변환하는 작용이다. 즉, 압력이나 진동(기계에너지)을 가하면 전기가 생기고 전기를 흘려주면 진동이 생기는 효과다.
이 변환을 만들어 주는 압전체는 압력이나 진동을 가하면 전기가 생기는 물질이며, 이러한 압전체가 사용되는 대표적인 예가 가스레인지의 점화과정으로서, 손잡이를 돌려 압전체에 압력을 가하면 전기가 생성돼 불꽃이 생기며 공급된 가스와 만나 불이 붙음으로서 가스레인지를 점화하게 되는 것이다.
이러한 압전패치(110)는 그 길이가 길어지거나 혹은 그 폭이 넓어지는 경우에 압전패치(110)에서 발생되는 전력량은 증가하게 되며, 압전패치(110)를 형성하는 기초층(112)의 두께 변화에 따라서도 발생되는 전력량이 변화하게 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 압전패치(110)의 기초층(112) 두께에 따라 증가한 스트레인 양은 기초층(112)의 두께가 0.25 mm에서 0.5mm로 증가하였을 때 neutral surface와 압전체 중심 간의 거리는 0.028mm에서 0.08mm로 증가하여 2.89배 증가하며, 스트레인 양 역시 2.89배 증가하게 된다.
하지만 압전패치(110)의 강성은 탄성 계수와 moment of inertia의 증가로 인해 동일한 곡률 반경을 나타내기 위해서는 더 큰 하중을 필요로 하게 된다. 이에 강성 증가 비율을 살펴보면 1.57배 증가하여 0.25mm에서 0.5mm로 두께 증가시 전압은 1.7배 증가할 것으로 예상되며, 중심 간 거리 증가율이 강성 증가 비율보다 크기 때문에 전압 발생은 증가하게 된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기초층(112) 두께 증가에 따른 압전패치(110)에서 발생한 1차 최소 전압과 2차 최소 전압에서의 측정 결과를 보면, 0.25mm에서는 105V, 234.1V 전압이 각각 발생하였고, 0.5mm에서는 174V, 401.8V가 발생하였다.
1차 전압은 1.65배 상승하였고, 2차 전압은 1.84배 증가하였다. 예상 증가율 1.7배와 1,2차 전압의 평균 증가율은 유사한 결과를 보이고 있다. 이 결과를 토대로 스트레인 증폭을 통한 전압 상승효과가 있음을 알 수 있다.
하지만, 도 7에 도시한 바와 같이, 스트레인 증가율은 기초층(112)의 두께 증가에 선형적으로 증가하지만 강성 증가는 기초층(112) 두께의 세제곱으로 증가하기 때문에 발생 전압 증대의 한계가 있다. 0.6mm 이상 두께가 증가할 경우 강성 증가로 인해 스트레인 서서히 감소되는 것을 알 수 있다.
따라서, 기초층(112)의 두께는 0.5 mm 내지 0.7 mm로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 기초층(112)의 두께가 0.5 mm 미만이거나 혹은 0.7 mm 를 초과할 경우에는 본 발명의 타이어 감지시스템의 구동을 위한 충분한 전원을 확보하지 못하기 때문이다.
이러한, 압전패치(110)에서 발생되는 전기는 감지부(200)와 연결된 와이어를 통하여 감지부(200)가 동작할 수 있는 전원을 감지부(200) 측으로 공급하게 된다.
감지부(200)는 압전패치(100)의 일측에 부착되는 고무패키지(210)와, 고무패키지(210)의 저부면에 안착되어 압전패치(110)에서 발생되는 전원을 공급받는 감지모듈(220)과, 감지모듈(220)이 외부와 차폐되도록 감지모듈(220)을 덮는 고무커버(230)를 포함하여 구성되어 있다.
고무패키지(210)와 고무커버(230)는 상호 끼움 결합되어 감지부(200)를 외부와 차폐시켜 보호하는 역할을 하는데, 감지모듈(220)을 감싸는 형태로 구비되는 고무패키지(210)와 고무커버(230)를 고무재질로 형성한 것을 차량의 운행에 의하여 타이어가 거동시에 감지모듈(220)에 가해지는 충격을 흡수하여 감지모듈(220)이 손상되지 않도록 하기 위함이다.
이러한 감지모듈(220)은 상기 타이어 내부의 공기압과 온도를 측정하는 압력센서(221) 및 온도센서(222), 가속도와 스트레인 정도를 측정하는 가속도센서(미도시) 및 스트레인 게이지센서(미도시), 압력센서(221)와 온도센서(222), 가속도센서 및 스트레인 게이지센서에서 측정된 정보를 수신부(300) 측으로 송신하는 알에프 통신모듈(223)과, 압력센서(221)와 온도센서 (222), 가속도센서, 스트레인 게이지센서 및 알에프 통신모듈(223)을 제어하는 제어부(224)를 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 감지모듈(220)의 구성은 압력센서(221)는 100psi 절대압 센서로 MSI사의 제품을, 온도센서(222)는 microchip 사의 온도 센서로 -40℃ ~ 125℃ 까지 측정 범위를 갖는 제품을 적용하였다.
각 센서의 데이터는 8bit AD converter를 통해 압력 0.22psi, 온도 1의 분해능을 갖는다. 무선 모듈은 916MHz 대역, 전송 속도 2400bps를 적용하였다. 무선 모듈에서 소비되는 bit당 전송 에너지는 13.75 μJ 이고 1byte 데이터 전송을 위해서는 0.11mJ이 필요하다.
그리고, 데이터 송신 시 7.6mA의 소비 전류를 사용하면 구동 전압은 3V이며, 시스템 내부 커패시터에 충방전 과정을 통해 회로 구동이 되는데, 방전시 에너지는 1.9mJ로, 시스템의 소비 에너지는 0.99mJ, wake-up과 loss 에너지는 0.9mJ이다. 이에 따라 방전시 전송되는 데이터는 약 8~9 byte를 송신할 수 있게 된다.
한편, 수신부(300)는 상기 정보를 수신하여 변환하는 정보변환부(310)와, 변환된 상기 정보를 저장하는 정보저장부(320)와, 저장된 상기 정보를 디스플레이하는 정보디스플레이부(330)를 포함할 수 있다.
정보변환부(310)는 감지모듈(220)에서 감지된 각종 정보를 아날로그 신호로 전달받아 디지털 값으로 변환시키는 역할을 하며, 변환된 디지털 값의 정보는 저장 및 디스플레이 되는 것이다.
이러한 수신부(300)는 무선 통신 방식에 의하여 감지부(200)와 통신이 가능한 노트북이나 데스크탑도 가능하지만, 다만, 감지부(200)로부터 수신된 정화를 변환하여 저장하고, 저장된 정보를 사용자에게 시각적으로 디스플레이할 수 있는 장비로 구비되어야 한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템을 이용하여 타이어의 내부 상태를 감지하는 방법은 다음과 같다.
우선, 본 발명에 따른 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템을 타이어의 내면에 설치하고, 상기 타이어 감지시스템의 감지부(200)와 무선통신이 가능한 수신부(300)를 구비한다.
이러한 상태에서 차량이 운행됨에 따라 전기발생부(100)에서 압전효과에 의하여 발생된 전기가 감지부(200) 측으로 공급되며, 감지부(200)는 이러한 전원을 공급받아 각각의 부품인 압력센서(221)와 온도센서(222) 및 알에프 통신모듈(223)이 작동하게 된다.
이러한 감지부(200)의 압력센서(221)에 의하여 타이어 내부의 공기압을 감지할 수 있으며, 온도센서(222)에 의하여 타이어 내부의 온도를 측정하게 되며, 알에프 통신모듈(223)에 의하여 측정된 타이어 내부의 공기압이나 온도에 대한 정보를 수신부(300) 측으로 전송하게 된다.
이러한 정보를 전송받은 수신부(300)는 정보를 변환하여 저장함과 동시에 사용자가 시각적으로 내용을 확인할 수 있도록 디스플레이함으로써 타이어의 상태를 최적화하여 안전 운행을 도모하고 타이어의 발전에 기여할 수 있게 된다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 일 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 일 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 전기발생부 110 : 압전패치
111 : 접착층 112 : 기초층
113 : 압전층 200 : 감지부
210 : 고무패키지 220 : 감지모듈
221 : 압력센서 222 : 온도센서
223 : 알에프 통신모듈 230 : 고무커버
300 : 수신부 310 : 정보변환부
320 : 정보저장부 330 : 정보디스플레이부

Claims (9)

  1. 타이어의 내측면에 부착되어 상기 타이어의 거동에 따라 전기를 발생시키는 전기발생부와;
    상기 타이어의 내측면에 부착되어 상기 전기발생부에서 발생된 전기를 공급받아 구동되며, 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인을 감지할 수 있는 감지부와;
    상기 감지부에서 감지한 상기 타이어 내부의 공기압과 온도 및 가속도와 스트레인에 대한 정보를 수신하는 수신부를; 포함한 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기발생부는 상기 타이어의 내면에 부착되어 상기 타이어의 거동에 따라 전기가 발생되는 압전패치로 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 압전패치는 상기 타이어의 내측면에 도포되는 접착층과, 상기 접착층의 상부에 구비되는 기초층과, 상기 기초층의 상부에 구비되는 압전층을 포함한 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압전패치의 길이가 길어지거나 혹은 그 폭이 넓어지는 경우에 상기 압전패치에서 발생되는 전력량은 증가하는 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기초층의 두께에 따라서 상기 압전패치에서 발생되는 전력량이 변동되는 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기초층은 에폭시 재질로 형성되며, 그 두께는 0.5 mm 내지 0.7 mm 로 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 압전패치의 일측에 부착되는 고무패키지와, 상기 고무패키지의 저부면에 안착되어 상기 압전패치에서 발생되는 전원을 공급받는 감지모듈과, 상기 감지모듈이 외부와 차폐되도록 상기 감지모듈을 덮는 고무커버를 포함한 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감지모듈은 상기 타이어 내부의 공기압과 온도를 측정하는 압력센서 및 온도센서, 가속도와 스트레인을 측정하는 가속도센서 및 스트레인 게이지센서와, 상기 압력센서와 온도센서 및 상기 가속도센서와 스트레인 게이지센서에서 측정된 정보를 상기 수신부 측으로 송신하는 알에프 통신모듈과, 상기 압력센서와 온도센서, 상기 가속도센서와 스트레인 게이지센서 및 알에프 통신모듈을 제어하는 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 정보를 수신하여 변환하는 정보변환부와, 변환된 상기 정보를 저장하는 정보저장부와, 저장된 상기 정보를 디스플레이하는 정보디스플레이부를 포함한 것을 특징으로 하는 자가 발전을 이용한 타이어 감지시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515616A (ja) 2007-01-09 2010-05-13 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング タイヤセンサモジュールのためのエネルギー発生装置
JP2010520543A (ja) 2007-03-05 2010-06-10 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング タイヤセンサモジュール

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010515616A (ja) 2007-01-09 2010-05-13 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング タイヤセンサモジュールのためのエネルギー発生装置
JP2010520543A (ja) 2007-03-05 2010-06-10 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング タイヤセンサモジュール

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102528661B1 (ko) * 2021-11-26 2023-05-04 주식회사 코아칩스 경전철 타이어에서 타이어 상태 측정을 위한 장치

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