KR101458322B1

KR101458322B1 - Tpms의 적응적 신호 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101458322B1
Application number: KR20130112818A
Authority: KR
Inventors: 황석승; 김성민
Original assignee: 조선대학교산학협력단
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2014-11-04

Abstract

본 발명은 TPMS(Tire Pressure Measuring System)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로의 노면 상태 및 온도에 따라 적정한 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업 테이블을 생성하여 차량 내부에 장착된 데이터베이스에 저장하고, 현재 주행중인 차량의 타이어 상태(예컨대, 온도 및 압력 등)를 모니터링하여 이를 상기 룩업 테이블과의 비교를 통해 적정한 공기압 조건 범위 이상 혹은 미만에 따라 상태 모드를 적응적으로 전환함으로써 도로 상태 대비 타이어별 공기압 값이 적정 공기압 조건 범위를 초과하여 정상 상태가 아니라고 판단된 경우에만 미리 설정된 주기로 공기압 값을 체크하여 TPMS의 불필요한 전력소비를 감소시켜 TPMS 배터리의 수명 연장이 가능한 기술을 제공하고자 한다.

Description

TPMS의 적응적 신호 제어 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ADAPTIVE SIGNAL IN TPMS}

본 발명은 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)에 관한 것이다.

차량 운행 시 특정 상황에 의해 타이어의 공기압이 낮아지거나 필요 이상 높을 경우 타이어가 파손되어 심각한 사고가 발생할 수 있다. 대다수의 운전자들은 이러한 위험을 사전에 감지하기 어려워 이로 인해 대형사고로 이어지는 경우가 종종 발생한다.[1]

이러한 문제점을 해결하기 위해 TPMS(Tire Pressure Measuring System)가 개발되었고, 현재 고성능의 TPMS 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.

TPMS는 자동차 각 타이어의 휠이나 밸브 등에 장착된 센서에서 온도나 압력 등의 정보를 받아 운전자가 타이어의 상태를 디스플레이부를 통해 실시간으로 확인하여 타이어 공기압과 관련된 사고를 사전에 방지하기 위한 안전보조 시스템으로 정의할 수 있다.[2][3]

TPMS는 여러 나라에서 현재 장착 의무화를 추진 중이거나 이미 완료된 상태인데, 의무화를 진행하게 된 대표적 예로 세계적 타이어 제조사 중 한 회사가 납품한 타이어 일부가 공기압이 낮아 주행 중 파열되면서 많은 차량이 전복되어 인명피해를 입었으며, 이 사건을 계기로 미국에서는 TPMS 장착이 2003년 법제화되고 2007년 9월 이후 모든 차량에 100% 의무화를 시행하였다.[4][5]

국내에서도 2013년 1월1일 이후부터 생산되는 모든 승용차와 3.5톤 이하의 승합화물 차량에 TPMS가 의무적으로 장착된다.

현재 사용되는 대부분의 TPMS는 센서부의 배터리 전력이 모두 소진되면, 타이어를 차량에서 분리하고 TPMS 자체를 교환하여야 하므로 저전력 TPMS 개발이 시급한 실정이다.

따라서 본 발명은 기존의 TPMS 배터리 수명을 연장하기 위해 도로 및 외부 온도에 적합한 타이어 공기압 및 임계값을 현재 측정된 타이어별 공기압 데이터와 비교하고, 그 비교 결과에 따라 상태 모드를 선택적으로 전환하여 도로 상태 대비 타이어별 공기압 값이 적정 공기압 조건 범위를 초과하여 정상 상태가 아니라고 판단된 경우에만 측정된 공기압 데이터를 신호처리부로 전송하여 TPMS의 불필요한 전력소비를 감소시키는 기술을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 견지에 따르면, 도로변에 설치되어 도로의 노면 상태를 센싱하는 센서를 통해 수집된 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보에 따라 적정 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업 테이블을 생성하여 데이터베이스에 저장하는 과정과, 신호처리부에서 기설정된 수집 주기별 센싱된 도로의 노면 상태 및 온도를 수신하는 과정과, 상기 룩업 테이블을 통해 도로의 노면 상태 및 온도에 대응되는 적정 공기압 조건의 룩업 테이블 데이터를 호출하여 기설정된 주기별로 제어부로 수신하는 과정과, 상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터 비교 결과에 따라 상태 모드를 선택적으로 전환하여 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터에 대한 전송 주기를 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 견지에 따르면, 차량의 각 타이어별 공기압을 감지하고, 기설정된 수집 주기별 센싱된 도로의 노면 상태 및 온도를 수신하고, 룩업 테이블을 통해 전송된 도로의 노면 상태 및 온도에 대응되는 적정 공기압 조건의 룩업 테이블 데이터를 호출하여 기설정된 주기별로 수신하고, 상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 감지된 타이어별 공기압 데이터 비교 결과에 따라 상태 모드를 선택적으로 전환하여 상기 감지된 타이어별 공기압 데이터에 대한 요청 주기를 설정하는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 센서부/제어부와, 도로변에 설치되어 도로의 노면 상태를 센싱하는 센서를 통해 수집된 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보에 따라 적정 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업 테이블을 생성하여 데이터베이스에 저장하고, 상기 TPMS 센서부/제어부 연계되어 통신하는 신호처리부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은 도로 상태 대비 타이어별 공기압 값이 적정 공기압 조건 범위를 초과하여 정상 상태가 아니라고 판단된 경우에만 측정된 공기압 데이터를 신호처리부로 전송하여 TPMS의 불필요한 전력소비를 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 방법에 관한 전체 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 방법에 있어서, 상태 모드별 데이터 구조.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 방법이 적용된 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 보인 그래프.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 장치의 상세 블록도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

본 발명은 TPMS(Tire Pressure Measuring System)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로의 노면 상태 및 온도에 따라 적정한 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업 테이블을 생성하여 차량 내부에 장착된 데이터베이스에 저장하고, 현재 주행중인 차량의 타이어 상태(예컨대, 온도 및 압력 등)를 모니터링하여 이를 상기 룩업 테이블과의 비교를 통해 적정한 공기압 조건 범위 이상 혹은 미만에 따라 상태 모드를 적응적으로 전환함으로써 도로 상태 대비 타이어별 공기압 값이 적정 공기압 조건 범위를 초과하여 정상 상태가 아니라고 판단된 경우에만 측정된 공기압 데이터를 신호처리부로 전송하여 TPMS의 불필요한 전력소비를 감소시켜 TPMS 배터리의 수명 연장이 가능한 기술을 제공하고자 한다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 방법에 관해 살펴보기에 앞서, 본 발명이 적용된 TPMS에 관해 도 1을 참조하여 개략적으로 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용된 TPMS의 전체 구성도로서, 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용된 시스템(100)은 차량에 대응되는 타이어(미도시), 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착되어 타이어의 상태(예컨대, 온도 및 압력 등)를 모니터링하여 출력하는 TPMS 센서부(미도시), 상기 TPMS 센서부로부터 데이터를 전송받아 처리하는 제어부(미도시), 신호처리부(110)를 포함한다.

TPMS는 타이어에 부착된 TPS(Tire Pressure Sensor)가 타이어의 공기압 및 온도를 적정한 상태로 유지시켜, 타이어의 승차감 및 제동력 등을 향상시키고, 타이어의 결함을 방지하기 위해 구비된다.

여기서, 상기 TPMS 센서부/제어부 및 신호처리부(110)는 RF 통신부(미도시)를 내부에 구비하여 양방향 통신을 수행하고, 상기 신호처리부(110)는 차량의 시동이 온(on)상태인 경우, 송신부를 통하여 타이어 공기압 감지 제어신호를 송신하도록 제어하고, 수신부를 통하여 타이어 공기압 감지 제어신호에 대응하는 정보를 수신하도록 제어한다.

차량의 시동이 오프(off)상태 인 경우, 송신부가 슬립신호를 송신하도록 제어하고, 신호처리부(110)에 구비된 수신부가 슬립신호에 대응하는 TPS의 슬립상태 신호를 수신하도록 제어한다.

이상에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS에 관해 개략적으로 살펴보았다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 처리 방법에 관해 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 처리 방법에 관한 전체 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 210 과정에서는 도로변에 설치되어 도로의 노면 상태를 센싱하는 센서를 통해 수집된 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보(온도 정보)에 따라 적정 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업(look-up)테이블을 생성하여 테이블에 저장한다.

이때, 상기 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보는, 도로변의 각종 센서를 통해 수집된 도로의 노면 상태 및 도로변 기상 정보를 통합적으로 데이터베이스로 구축하여 통계자료로 활용하고, 이를 특정 도로 구간별로 융합된 도로 정보를 인터넷, 전광판 등의 다양한 유무선 통신 매체를 통해 실시간으로 제공하여 교통 사고의 예방 및 위험을 줄이도록 하기 위해 구축된 도로 기상 종합 시스템 서버로부터 네트워크를 통해 차량별로 제공되거나 혹은 해당 차량 공장 초기화 시 도로 상태 및 온도 대비 적정 공기압 조건 범위가 미리 설정되어 룩업 테이블화되어 제공될 수 있으며 또한 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

212 과정에서는 차량의 시동이 온(on)되고 신호처리부의 제어에 따라 차량의 밑면에 장착된 도로 상태 감지센서 및 온도센서로부터 기설정된 수집 주기별 도로의 노면 상태 및 온도를 센싱하여 TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 제어부로 송신한다.

이때, 상기 신호처리부는 온도에 대한 데이터를 포함하는 TPMS 메시지를 소정의 코딩 방식에 따라 코딩한 후 무선통신 방식으로 송신하게 된다.

214 과정에서는 상기 신호처리부는 센싱된 도로의 노면 상태 및 온도를 룩업 테이블을 통해 대응되는 적정 공기압 조건의 룩업 테이블 데이터를 호출하여 기설정된 주기별로 수신한다.

즉, 차량 밑면에 장착된 도로 상태 감지센서 및 온도센서를 통해 각각 감지된 센싱 데이터가 상기 신호처리부로부터 수신되면, 상기 신호처리부에서 현재 주기에 출력된 센싱 데이터에 대응되는 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보를 룩업 테이블을 통해 검색하고, 검색된 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보에 매칭된 적정 공기압 조건 범위를 호출하여 수신한다.

이후, 216 과정에서는 상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터를 제어부에서 비교대조하고, 218 과정에서 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터가 호출된 룩업 테이블 데이터 관련 적정 공기압 조건 범위 임계치 초과 여부를 확인한다.

다시 말해, 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터와 호출된 룩업 테이블 데이터에서 제시되고 송신된 적정 공기압 조건 범위 간의 비교대조를 통해 상기 감지된 공기압 데이터가 상기 적정 공기압 조건 범위를 초과한 지 여부를 판단한다.

여기서, 상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터는 하기의 식을 통해 비교된다.

(여기서, χ는 룩업 테이블에 도로 상태 정보 및 기상 정보에 매칭된 적정 공기압 조건 범위,

는 i번째 타이어에서 측정된 타이어 공기압 값, β는 적정 공기압 조건 범위의 임계값)

비교 결과, 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치를 초과하지 않은 경우, 220 과정으로 이동하여 정상 상태 모드로 현재 모드를 전환하고, 222 과정에서 기설정된 주기별 소정 비트를 전송하도록 한다.

이때, 상기 소정 비트는 제어부와 TPMS 센서부 간에 미리 설정된 프로토콜을 의미하는 것으로, 타이어별 공기압 데이터가 적정 공기압 조건 범위 내이므로 이를 정상 상태로 판단한 제어부에서 상기 신호처리부로 통보하는 것으로, 이는 이하 후술되는 위험 상태인 경우와의 동작 차별화를 위해서 수행되고, TPMS 센서부에서 판단된 정상 상태에서는 상기 TPMS 센서부 및 제어부간 형성된 소정 프레임에서 특정 필드에 정상 상태임을 알리는 N 비트를 표시하여 전송한다.

상기 N 비트를 수신한 신호처리부는 이에 따라 N 비트에 대응되는 공기압 데이터 처리 수행을 위해 기설정된 주기를 유지하며 타이어별 공기압을 모니터링하면서 상기 제어부의 특별 이벤트 발생 수신을 대기한다.

한편, 218 과정에서 임계치 초과 여부 확인 결과, 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치 이상인 경우 224 과정으로 이동하여 위험 상태 모드로 현재 모드를 전환하고, 226 과정으로 이동하여 상기 정상 상태 모드에서 설정된 주기보다 짧은 주기로 상기 TPMS 센서부에서 감지된 공기압 데이터가 제어부를 통해 신호처리부로 전송될 것을 주지시키는 E 비트를 표시하여 전송한다.

상기 E 비트는 제어부와 TPMS 센서부 간에 미리 설정된 프로토콜을 의미하는 것으로, 타이어별 공기압 데이터가 적정 공기압 조건 범위 임계치 이상이므로 이를 위험 상태로 판단한 제어부에서 이를 상기 신호처리부로 통보하여, 이후 228 과정에서는 해당 TPMS 센서부에서 기설정된 짧은 주기별로 공기압 데이터를 센싱하여 공기압 데이터를 전송하도록 함으로써 이는 정상 상태 모드와 동작 차별화를 위해서 수행되는 것이고, 이를 기반으로 TPMS 센서부에서는 정상 상태가 아니라고 판단된 경우에만 공기압 데이터를 센싱하여 전송하도록 하여 타이어에 부착된 센서부의 배터리 전력소모를 감소시키도록 한다.

환언하면, 상기 TPMS 센서부에서는 측정된 공기압 데이터와 룩업 테이블에 도로 상태 및 온도별 설정된 적정 공기압 조건 범위를 비교하여 비교 결과에 따라 상태 모드를 선택적으로 전환하여 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터에 대한 전송 주기를 설정한다.

즉, 그 차이가 임계값보다 큰 경우에만 상기 제어부로부터 측정된 공기압 데이터를 기설정된 짧은 주기로 수신하여 모니터링하는 것으로, 상기 TPMS 센서부에서는 룩업 테이블 데이터와 감지된 타이어별 공기압 데이터는 하기의 식을 통해 비교한다.

여기서, χ는 룩업 테이블에 도로 상태 정보 및 기상 정보에 매칭된 적정 공기압 조건 범위,

는 i번째 타이어에서 측정된 타이어 공기압 값, β는 적정 공기압 조건 범위의 임계값을 나타내는 것이다.

예를 들어 타이어 이상 유무를 판단하는 임계값을 3으로 설정하고, 도로 및 외부 온도에 적합한 타이어 값 χ를 40Psi로 설정하였을 경우, 측정된 타이어 공기압

가 35Psi이면 적정 공기압 값과 측정된 공기압 값의 차이가 5이므로 설정된 임계 값 3을 초과하여 위험상태로 판단한다.

이 경우, 제어부는 위험 상태 모드로 동작되어 일정시간(예를 들어 1초)마다 측정된 공기압 값 데이터를 신호처리부로 전송한다.

또 다른 예로 설정된 임계값 β와 도로 및 외부 온도에 적합한 타이어 값 χ는 앞의 예와 같다고 설정하고, 측정된 공기압 값

가 38Psi이면 적정 공기압 값과 측정된 공기압 값의 차이가 2이므로 설정된 임계값 3보다 작아 정상상태로 판단한다.

이 경우, 제어부는 정상 상태 모드로 동작되므로 신호처리부는 수신된 N 비트에 대응되는 공기압 센싱 데이터를 처리한다.

이때, 상기 정상 상태 모드에서는, 미리 설정된 수의 필드들로 구성된 데이터 패킷에서 필드별 기할당된 비트로 제어부와 신호처리부 간 프레임별 송수신을 순차적으로 수행하되, 상기 제어부의 데이터 패킷 내 특정 필드는 정상 상태를 알리는 정보를 포함하고, 상기 신호처리부의 데이터 패킷 내 특정 필드는, 소정 프레임에서 TPMS 센서부로부터 정상 상태 정보 비트 수신을 위한 블랭크(blank) 필드를 포함한다.

더욱 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 방법에 있어서, 상태 모드별 데이터 구조를 보인 것으로, 먼저, 도 3의 (a)는 정상 상태 모드 시 제어부와 신호처리부 간 데이터 패킷이 전송되는 채널에서 상기 데이터 패킷의 필드별로 해당 프레임에서 처리되는 동작을 보인 것으로, 각각의 필드는 하기의 동작을 수행된다.

·Wake : 센서부 동작 요구를 위한 비트이다.

·프리엠블 : 채널추정, SINR(Signal-to- Interference-Noise Ratio; 신호-대-간섭 및 잡음 비) 측정, 동기화 등을 위한 데이터를 포함한다.

·Ack/Nack : 전송데이터가 유효한지 아닌지를 판단하여 센서부에 결과를 전송(전송 예 : Ack인 경우 ‘1’을 전송하고 Nack인 경우 데이터를 전송하지 않음)한다.

·적정 공기압 및 임계 값 : 도로 및 외부 온도를 측정하여 데이터베이스로부터 선택한 적합한 공기압 및 임계 값을 제어부로 전송한다.

·N Bit : 정상 상태를 알리는 비트이다.

·END : 전송 종료를 알려주기 위한 비트이다.

·T1 : Wake 비트 수신을 위한 제어부 블랭크(blank)

·T2 : 한 타이어에 대한 reference 신호를 전송할 시, 다른 타이어들에 대한 reference 신 호는 전송하지 않고 대기하고 있기 위한 제어부 블랭크

·T3 : Ack/Nack 비트 수신을 위한 제어부 블랭크

·T4 : 적정 공기압 및 임계 값 데이터 수신을 위한 제어부 블랭크

·T5 : N 비트 전송 후 END 비트 전송 사이의 제어부 블랭크

·R1 : reference 데이터 수신을 위한 신호처리부 블랭크

·R2 : reference 데이터의 타이어별 순환 전송을 위한 신호처리부 블랭크

·R3 : N 비트 수신을 위한 신호처리부 블랭크

·R4 : N 비트 수신 후 END 비트 수신 사이의 신호처리부 블랭크

·R5 : END 비트 수신을 위한 신호처리부 블랭크

계속해서, 상기 위험 상태 모드에서는, 상기 제어부의 데이터 패킷 내 특정 필드별 위험 상태를 알리는 정보 및 측정된 공기압 데이터 정보가 표시되고,

상기 신호처리부의 데이터 패킷 내 특정 필드별 소정 프레임에서 상기 TPMS 센서부로부터 위험 상태 정보 비트 수신 및 공기압 데이터 정보 수신을 위한 블랭크 필드를 포함한다.

더욱 상세하게는, 도 3의 (b)를 참조하면, 도 3의 (b)는 위험 상태 모드 시 제어부와 신호처리부 간 데이터 패킷이 전송되는 채널에서 상기 데이터 패킷의 필드별로 해당 프레임에서 처리되는 동작을 보인 것으로, 각각의 필드는 하기의 동작을 수행된다(단, 정상 상태 모드에서 동일한 필드는 생략하고, 차별화되는 필드 구성만 기재).

· E 비트 : 위험 상태를 알리는 비트

· Main 데이터(측정된 공기압) : TPMS 센서부에서 실제 측정된 공기압 정보를 포함한다.

·R3 : E 비트 수신을 위한 신호처리부의 블랭크

·R4 : Main data(측정된 공기압) 수신을 위한 신호처리부의 블랭크

이와 같이, 본 발명에 따른 양방향 통신 기반의 저전력 TPMS의 적응적 신호 제어에 관한 기술은 상술한 필드별 비트로 데이터를 적응적으로 상호 간에 반복적으로 송/수신하며 공기압 데이터에 대한 모니터링을 수행한다.

한편, 본 발명에서는 기존 단방향 통신 기반의 TPMS 무선통신방식과 본 발명에 따른 양방향 통신 기반의 저전력 TPMS 무선통신방식의 성능을 확인하기 위한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 제시한다.

시뮬레이션을 위해 프리엠블은 56비트로 Main data는 32비트로 가정하였다. 월 차량 사용 시간을 고려하여 30일 기준으로 하루에 2시간 차량을 운행한다고 가정하였다.

단방향 TPMS 무선통신에서는 위급상황을 고려하여 매 초마다 데이터를 전송한다고 가정하였고, 본 발명에서는 1분에 한 번 신호처리부에서 제어부로 공기압 데이터 모니터링 요청을 전송한다고 가정하였다.

도 4는 고려된 기간 동안 타이어의 상태가 정상이라고 가정하였을 경우의 두 시스템에 대한 총 비트 전송 수를 비교하여 나타낸 결과이다. 도 4에 보인 바와 같이, 30일을 기준으로 하였을 때, 제안된 시스템의 총 비트 전송 수가 기존 방식보다 월등히 낮은 것을 확인할 수 있다.

도 5는 15일에 타이어 이상이 감지되어 30분가량 위험 상태 모드로 동작하였다고 가정하였을 경우의 두 시스템에 대한 총 비트 전송 수를 비교하여 나타낸 결과이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 15일에 위험 상태 모드가 30분간 작동하여 비트 수가 증가하긴 하였으나, 제안된 시스템을 사용하였을 경우, 도 4에서와 마찬가지로 기존 시스템에 비해 총 비트 전송 수가 월등히 낮은 것을 확인할 수 있다.

도 6은 비트 당 송신전력(Watt)이 0.317mW이고 고려된 기간 동안 타이어의 상태가 정상이라고 가정하였을 경우의 두 시스템에 대한 전력을 비교하여 나타낸 결과이다. 도 6에 보인 바와 같이, 제안된 방식의 총 전력 사용량이 기존 방식에 비해 시간이 지날수록 월등히 낮은 것을 확인할 수 있다.

도 7은 비트 당 송신전력(Watt)이 0.317mW이고 15일에 타이어 이상이 감지되어 30분가량 위험 상태 모드로 동작하였다고 가정하였을 경우, 두 시스템의 총 전력을 비교하여 나타낸 결과이다. 도 7에 보인 바와 같이, 15일에 위험 상태 모드가 30분간 작동하여 전력 사용량이 증가하긴 하였으나, 제안된 시스템의 경우, 도 6에서와 마찬가지로 30일에서의 총 전력 사용량이 월등히 낮은 것을 확인할 수 있다.

시뮬레이션을 통해 확인할 수 있듯이 기존의 방식보다 제안된 방식을 사용하였을 경우, 위험 상태 모드가 계속 동작하지 않는 한, 데이터 비트의 전송 수가 적다는 것을 알 수 있고, 이로 인해 송신 전력 소비면에서 보다 효율적임을 알 수 있다.

이상에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 방법에 관해 살펴보았다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 처리 장치에 관해 살펴보기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TPMS의 적응적 신호 처리 장치에 관한 상세 블록도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 TPMS의 적응적 신호 처리 장치(800)은 TPMS 센서부(810), 제어부(818), 신호 처리부(829), 룩업 테이블 생성부(826) 및 DB(830)을 포함한다.

상기 TPMS 센서부(810) 및 제어부(818)는 하나의 모듈에 장착되어 타이어별로 장착된다.

또한, 상기 신호처리부(829)는 차량 밑면에 장착된 도로상태 감지센서 및 온도센서를 통해 측정된 외부(도로)온도를 수신한다.

상기 TPMS 센서부(810)는 온도 센서(807), 공기압 측정센서(808)를 통해 수집 주기별 도로의 노면 상태 및 온도를 수신하고, 차량의 각 타이어별 공기압을 감지한다.

상기 신호처리부(829)은 도로변에 설치되어 도로의 노면 상태를 센싱하는 센서를 통해 수집된 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보에 따라 적정 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업 테이블을 룩업 테이블 생성부(826)를 통해 생성하여 데이터베이스(DB, 830)에 저장한다.

이때, 상기 신호처리부(829)은 상기 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보를 네트워크를 통해 연결된 도로 기상 종합 시스템 서버(828)로부터 제공받아 룩업 테이블 생성부(826)을 통해 룩업 테이블을 생성한다.

상기 도로 기상 종합 시스템 서버(828)는 도로변의 각종 센서를 통해 수집된 도로의 노면 상태 및 도로변 기상 정보를 통합적으로 데이터베이스로 구축하여 통계자료로 활용하고, 이를 특정 도로 구간별로 융합된 도로 정보를 인터넷, 전광판 등의 다양한 유무선 통신 매체를 통해 실시간으로 제공하여 교통 사고의 예방 및 위험을 줄이도록 하기 위해 구축된 것이다.

본 발명에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 장치(800)는, 상기 도로 기상 종합 시스템 서버(828)로부터 룩업 테이블 생성 시 룩업 테이블 데이터에 관한 정보를 네트워크를 통해 제공 받거나 혹은 해당 차량 공장 초기화 시 도로 상태 및 온도 대비 적정 공기압 조건 범위가 미리 설정되어 룩업 테이블화되어 제공될 수 있으며 또한 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.

그리고, 제어부(818)는 상기 룩업 테이블 생성부(826)를 통해 상기 신호처리부(829)로부터 전송된 도로의 노면 상태 및 온도에 대응되는 적정 공기압 조건의 룩업 테이블 데이터를 호출하여 기설정된 주기별로 수신하고, 공기압 비교부(809)를 통해 상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 상기 TPMS 센서부(810)로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터를 비교한다.

이때, 상기 제어부(818)는, 공기압 비교부(809)를 이용하여 TPMS 센서부(810)로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터와 신호처리부(829)로부터 수신된 룩업 테이블 데이터에 대응하는 적정 공기압 조건 범위 간의 비교대조를 통해 상기 감지된 공기압 데이터가 상기 적정 공기압 조건 범위를 초과한 지 여부를 판단한다.

보다 상세하게는, 상기 제어부(818)는, 상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 TPMS 센서부(810)에서 감지된 타이어별 공기압 데이터를 하기의 식을 통해 비교한다.

그 비교 결과에 따라 모드 전환부(815)를 통해 상태 모드를 선택적으로 전환하여 상기 TPMS 센서부(810)로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터에 대한 신호처리부(829)로의 설정 주기를 설정한다.

상기 모드 전환부(815)에서 상태 모드는, 상기 TPMS 센서부(810)로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치를 초과하지 않은 경우 기설정된 주기별 소정 비트를 전송하도록 동작하는 정상 상태 모드와, 상기 TPMS 센서부(810)로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치 이상인 경우 상기 정상 상태 모드의 설정된 주기보다 짧은 주기로 상기 TPMS 센서부(810)로부터 감지된 공기압 데이터를 제어부(818)로 전송하도록 동작하는 위험 상태 모드를 포함하여 선택적으로 전환된다.

이때, 상기 정상 상태 모드에서는, 미리 설정된 수의 필드들로 구성된 데이터 패킷에서 필드별 기할당된 비트로 제어부(818)와 신호처리부(829) 간 프레임별 송수신을 순차적으로 수행하되,

상기 제어부(818)의 데이터 패킷 내 특정 필드는 정상 상태를 알리는 정보를 포함하고, 상기 신호처리부(829)의 데이터 패킷 내 특정 필드는, 소정 프레임에서 제어부(818)로부터 정상 상태 정보 비트 수신을 위한 블랭크(blank) 필드를 포함한다.

또한, 상기 위험 상태 모드에서는, 상기 제어부(818)의 데이터 패킷 내 특정 필드별 위험 상태를 알리는 정보 및 측정된 공기압 데이터 정보가 표시되고, 상기 제어부(818)의 데이터 패킷 내 특정 필드별 소정 프레임에서 상기 제어부(818)로부터 위험 상태 정보 비트 수신 및 공기압 데이터 정보 수신을 위한 블랭크 필드를 포함한다.

한편, 제어부(818)로 입력 혹은 출력되는 데이터는 송수신부(812)를 통해 가능하다.

상기와 같이 본 발명에 따른 TPMS의 적응적 신호 제어 장치 및 방법에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

[참고문헌]

805: TPMS 센서부 807: 온도센서
808: 공기압 측정센서 810: 센서부
812: 송수신부 809: 공기압 비교부
815: 모드전환부 826: 룩업 테이블 생성부
829: 신호처리부 830: DB
832: 송수신부 834: 도로 상태 감지센서
836: 온도센서 838: 모드전환부

Claims

도로변에 설치되어 도로의 노면 상태를 센싱하는 센서를 통해 수집된 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보에 따라 적정 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업 테이블을 생성하여 데이터베이스에 저장하는 과정과,
신호처리부에서 기설정된 수집 주기별 센싱된 도로의 노면 상태 및 온도를 수신하는 과정과,
상기 룩업 테이블을 통해 도로의 노면 상태 및 온도에 대응되는 적정 공기압 조건의 룩업 테이블 데이터를 호출하여 기설정된 주기별로 제어부로 수신하는 과정과,
상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터 비교 결과에 따라 상태 모드를 선택적으로 전환하여 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터에 대한 전송 주기를 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 비교 결과는,
상기 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터와 호출된 룩업 테이블 데이터에 대응하는 적정 공기압 조건 범위 간의 비교대조를 통해 상기 감지된 공기압 데이터가 상기 적정 공기압 조건 범위를 초과한 지 여부를 판단하는 것임을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 상태 모드는,
상기 TPMS 센서부로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치를 초과하지 않은 경우 기설정된 주기별 소정 비트를 전송하도록 동작하는 정상 상태 모드와,
상기 TPMS 센서부로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치 이상인 경우 상기 정상 상태 모드에서 설정된 주기보다 짧은 주기로 상기 TPMS 센서부로부터 감지된 공기압 데이터가 전송되도록 동작하는 위험 상태 모드를 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 TPMS 센서부로부터 감지된 타이어별 공기압 데이터는 하기의 식을 통해 비교됨을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 방법.

(여기서, χ는 룩업 테이블에 도로 상태 정보 및 기상 정보에 매칭된 적정 공기압 조건 범위,
는 i번째 타이어에서 측정된 타이어 공기압 값, β는 적정 공기압 조건 범위의 임계값)
제3항에 있어서, 상기 정상 상태 모드에서는,
미리 설정된 수의 필드들로 구성된 데이터 패킷에서 필드별 기할당된 비트로 제어부와 신호처리부 간 프레임별 송수신을 순차적으로 수행하되,
상기 제어부의 데이터 패킷 내 특정 필드는 정상 상태를 알리는 정보를 포함하고,
상기 신호처리부의 데이터 패킷 내 특정 필드는, 소정 프레임에서 상기 TPMS 센서부의 제어부로부터 정상 상태 정보 비트 수신을 위한 블랭크(blank) 필드를 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 방법.
제3항에 있어서, 상기 위험 상태 모드에서는,
상기 제어부의 데이터 패킷 내 특정 필드별 위험 상태를 알리는 정보 및 측정된 공기압 데이터 정보가 표시되고,
상기 신호처리부의 데이터 패킷 내 특정 필드별 소정 프레임에서 상기 제어부로부터 위험 상태 정보 비트 수신 및 공기압 데이터 정보 수신을 위한 블랭크 필드를 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 방법.
차량의 각 타이어별 공기압을 감지하고, 기설정된 수집 주기별 센싱된 도로의 노면 상태 및 온도를 수신하고, 룩업 테이블을 통해 전송된 도로의 노면 상태 및 온도에 대응되는 적정 공기압 조건의 룩업 테이블 데이터를 호출하여 기설정된 주기별로 수신하고, 상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 감지된 타이어별 공기압 데이터 비교 결과에 따라 상태 모드를 선택적으로 전환하여 상기 감지된 타이어별 공기압 데이터에 대한 요청 주기를 설정하는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 센서부/제어부와,
도로변에 설치되어 도로의 노면 상태를 센싱하는 센서를 통해 수집된 도로 상태 정보 및 도로변 기상 정보에 따라 적정 공기압 조건 범위가 산출되어 매칭된 룩업 테이블을 생성하여 데이터베이스에 저장하고, 상기 TPMS 센서부/제어부 연계되어 통신하는 신호처리부를 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는,
감지된 타이어별 공기압 데이터와 호출된 룩업 테이블 데이터에 대응하는 적정 공기압 조건 범위 간의 비교대조를 통해 상기 감지된 공기압 데이터가 상기 적정 공기압 조건 범위를 초과한 지 여부를 판단함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 상태 모드는,
상기 TPMS 센서부로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치를 초과하지 않은 경우 기설정된 주기별 소정 비트를 전송하도록 동작하는 정상 상태 모드와,
상기 TPMS 센서부로부터 감지된 공기압 데이터가 상기 룩업 테이블의 적정 공기압 조건 범위 내 임계치 이상인 경우 상기 정상 상태 모드의 설정된 주기보다 짧은 주기로 상기 감지된 공기압 데이터를 전송하도록 동작하는 위험 상태 모드를 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 호출된 룩업 테이블 데이터와 감지된 타이어별 공기압 데이터는 하기의 식을 통해 비교함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 장치.

(여기서, χ는 룩업 테이블에 도로 상태 정보 및 기상 정보에 매칭된 적정 공기압 조건 범위,
는 i번째 타이어에서 측정된 타이어 공기압 값, β는 적정 공기압 조건 범위의 임계값)
제9항에 있어서, 상기 정상 상태 모드에서는,
미리 설정된 수의 필드들로 구성된 데이터 패킷에서 필드별 기할당된 비트로 제어부와 신호처리부 간 프레임별 송수신을 순차적으로 수행하되,
상기 제어부의 데이터 패킷 내 특정 필드는 정상 상태를 알리는 정보를 포함하고,
상기 신호처리부의 데이터 패킷 내 특정 필드는, 소정 프레임에서 상기 제어부로부터 정상 상태 정보 비트 수신을 위한 블랭크(blank) 필드를 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 장치.
제9항에 있어서, 상기 위험 상태 모드에서는,
상기 제어부의 데이터 패킷 내 특정 필드별 위험 상태를 알리는 정보 및 측정된 공기압 데이터 정보가 표시되고,
상기 신호처리부의 데이터 패킷 내 특정 필드별 소정 프레임에서 상기 TPMS 센서부로부터 위험 상태 정보 비트 수신 및 공기압 데이터 정보 수신을 위한 블랭크 필드를 포함함을 특징으로 하는 TPMS의 적응적 신호 제어 장치.