KR101647697B1 - 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시 예에 따른 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치는 차량에 장착된 차륜의 휠 속도로부터 계산된 상대 속도차 및 평균 속도를 이용하여 반경 분석값을 계산하는 반경 분석부; 차륜별로 주파수 데이터를 측정하고 상기 측정된 주파수 데이터를 이용하여 차륜별 저압 판단을 위한 주파수 저압확률을 계산하는 주파수 분석부; 차량의 추가 질량을 추정하고, 상기 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 질량 추정부; 상기 계산된 차량의 추가 질량과 기설정된 질량 계수를 이용하여 질량 보상값을 산출하고 상기 계산된 주파수 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출하고, 상기 산출된 추가 질량의 신뢰도에 따라 상기 산출된 질량 보상값 및 주파수 보정 계수를 이용하여 상기 계산된 반경 분석값을 보정하는 캘리브레이션부; 및 상기 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정하는 저압 판정부를 포함한다.

Description

차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING TIRE PRESSURE USING MASS OF VEHICLE}
본 명세서는 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 질량을 이용하여 타이어의 저압을 더욱 정확하게 판정할 수 있는 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
타이어의 공기압은 자동차가 안전하게 주행할 수 있게 하는 요소 중 하나이다. 타이어의 공기압이 낮으면 차량이 쉽게 미끄러져 대형사고로 이어질 가능성이 있고, 연료 소모량이 많아져 연비가 악화된다. 또한, 타이어 수명이 짧아질 뿐 아니라, 승차감과 제동력도 많이 떨어진다. 타이어의 공기압이 저하되면 연비 저하, 타이어 마멸과 같은 기능상 문제가 발생할 수 있다. 그뿐만 아니라, 공기압의 저하가 심하면 운전 불능 상태나 타이어 파열에 의한 사고 발생 등 차량과 인명 피해가 발생할 가능성이 있다.
하지만, 운전자 대부분은 운전 중 타이어 공기압의 변화를 인지하지 못하기 때문에 타이어의 압력 변화를 실시간으로 운전자에게 알려주는 타이어 압력 감시 장치인 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS: Tire Pressure Monitoring System)이 개발되고 있다.
최근, 차량에는 차량에 장착된 타이어의 공기압 저하를 검출해 운전자에게 알려주는 타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS)이 장착되고 있다.
타이어 압력 모니터링 시스템(TPMS)은 타이어의 압력 강하를 운전자에게 알려줌으로써 타이어의 압력 상태를 점검할 수 있도록 하여 이러한 문제를 해결할 수 있게 한다.
타이어 압력 모니터링 시스템은 크게 직접 방식과 간접 방식으로 분류될 수 있다.
직접 방식의 TPMS는 타이어 휠 내부에 압력 센서를 설치하여 타이어의 공기압을 직접 측정하는 것이다. 직접 방식의 TPMS는 타이어에 부착된 압력 센서로부터 측정된 타이어의 공기압 변화를 운전자에게 알려준다.
직접 방식의 TPMS는 타이어의 공기압을 정확하게 감지할 수 있지만, 배터리의 수명에 한계가 있고 타이어를 교체할 때마다 다시 설치해야 하는 단점이 있다. 직접 방식의 TPMS는 압력 센서를 부착하므로 타이어의 불균형이 발생할 수 있고, 무선 주파수 간섭 등 문제가 발생할 수도 있다. 또한, 직접 방식의 TPMS는 센서를 타이어에 장착하여 측정하는 방식이기에 정확한 압력을 측정할 수 있는 장점이 있다. 반면, 직접 방식의 TPMS는 타이어에 장착되는 압력측정 센서와 통상 무선방식으로 측정값을 송신하기 위한 무선 통신부 등의 여러 구성요소로 이루어진다. 따라서, 직접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템은 간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템에 비하여 가격이 고가이며 또한 고장률이 높은 편이다.
한편, 간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템은 차량에 장착되어 휠 속도를 측정하는 휠 센서(wheel sensor)를 이용하여 공기압의 손실을 추정하는 방식이다. 간접 방식의 TPMS는 알고리즘만으로 타이어 압력 모니터링 시스템을 구현할 수 있어 추가적인 하드웨어가 불필요하여 비용이 많이 안 든다. 유지 및 보수 비용도 거의 들지 않는다. 간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템은 직접 타이어 압력 모니터링 시스템에 비해 가격 경쟁력은 있다.
간접 방식의 TPMS는 공기압이 저하되었을 때 생기는 타이어의 응답 특성(예를 들면 회전 속도나 회전 속도의 주파수 특성) 변화를 통해 타이어의 공기압 변화를 간접적으로 추정하고 이를 운전자에게 알려준다. 직접 방식의 TPMS은 타이어의 공기압의 저하를 고 정확도로 검출할 수 있으나, 전용의 휠이 필요하고 실제 환경에서 성능에 문제가 있는 등, 기술적, 비용적으로 단점이 있다.
간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템은 휠 속도에 따라 공진 주파수가 변화하기 때문에 정확도가 다소 떨어지는 문제점이 있다. 간접 방식의 TPMS는 추정된 타이어의 공기압 변화가 실제와 다른 경우가 발생할 수 있어, 운전자에게 오경보(false alarm)를 보낼 수도 있다.
간접 방식의 TPMS는 타이어의 회전 정보로부터 타이어 공기압을 추정하는 방법이다. 간접방식 TPMS는 다시 동하중 반경(DLR: Dynamic Loaded Radius) 분석 방식과 공진 주파수(RFM: Resonance Frequency Method) 분석 방식으로 상세 분류할 수 있다. 이를 간략하게 반경 분석 방식 및 주파수 분석 방식으로 지칭할 수 있다.
주파수 분석 방식은, 타이어의 공기압이 저하되면 차륜의 회전 속도 신호의 주파수 특성이 변화하는 것을 이용하여 공기압이 정상인 타이어와의 차이를 검출한다. 주파수 분석 방식에서는, 차륜의 회전 속도 신호의 주파수 해석에 의해 구할 수 있는 공진 주파수를 바탕으로, 초기화 시에 추정한 기준 주파수보다 당해 공진 주파수가 낮게 산출되면 타이어의 공기압이 저하된 것으로 판단한다.
반경 분석 방식은, 감압된 타이어가 주행 시에 동하중 반경이 작아져, 그 결과 정상의 타이어보다 빠르게 회전하는 현상을 이용해, 4개의 타이어의 회전 속도를 비교하는 것으로 압력 저하를 검출한다. 반경 분석 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템에서는, 휠 속도를 기초로 타이어의 감압 여부를 판단하기 때문에 휠 속도가 감압 판단에 가장 큰 영향을 미친다.
한편, 동반경 분석 기술을 사용하여 타이어 저압을 예측하는 경우, 동반경 분석 기술을 사용하여 예측하는 값은 차량의 질량에 따라 영향을 받을 수 있다. 하지만, 간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템은 차량 질량에 따른 동반경 분석값의 영향을 고려하지 않고 있다. 이에 따라, 간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템은 동반경 분석 기술에 의해 추정된 타이어의 공기압 변화가 실제와 다른 경우가 발생할 수 있어, 운전자에게 오경보(false alarm)를 보낼 수도 있다.
따라서, 차량의 질량 변화에 따른 동반경 분석값을 보정하여 더욱 정확하게 타이어 압력을 모니터링하고 타이어의 저압을 판정할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 명세서의 실시 예들은 차량의 추가 질량을 추정하고, 그 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도에 따라 반경 분석값을 보정함으로써, 차량 질량에 따른 반경 분석값의 영향을 보상할 수 있는, 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 실시 예들은 차량의 추가 질량의 신뢰도에 따라 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 정확하게 판정할 수 있는, 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 제1 측면에 따르면, 차량에 장착된 차륜의 휠 속도로부터 계산된 상대 속도차 및 평균 속도를 이용하여 반경 분석값을 계산하는 반경 분석부; 차륜별로 주파수 데이터를 측정하고 상기 측정된 주파수 데이터를 이용하여 차륜별 저압 판단을 위한 주파수 저압확률을 계산하는 주파수 분석부; 차량의 추가 질량을 추정하고, 상기 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 질량 추정부; 상기 산출된 차량의 추가 질량과 기설정된 질량 계수를 이용하여 질량 보상값을 산출하고 상기 계산된 주파수 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출하고, 상기 산출된 추가 질량의 신뢰도에 따라 상기 산출된 질량 보상값 및 주파수 보정 계수를 이용하여 상기 계산된 반경 분석값을 보정하는 캘리브레이션부; 및 상기 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정하는 저압 판정부를 포함하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 차량에 장착된 타이어의 저압 판정에 이용되는 반경 분석 및 주파수 분석과 관련된 데이터와, 차량의 타이어별로 기설정된 질량 계수를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 질량 추정부는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도를 칼만 필터를 이용하여 계산하는 경우, 상기 칼만 필터의 공분산을 이용하여 상기 산출된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산할 수 있다.
상기 캘리브레이션부는 상기 차량의 추가 질량에서 최소 질량을 뺀 값을 최대 및 최소 질량의 질량차로 나눈 값에 기설정된 질량 계수를 곱하여 질량 보상값을 산출할 수 있다.
상기 캘리브레이션부는 차륜별 저압에 대한 주파수 저압확률로부터 전방차륜 및 후방차륜 간의 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 계산하고, 상기 계산된 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출할 수 있다.
상기 캘리브레이션부는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하고, 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 산출된 질량 보상값을 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
상기 캘리브레이션부는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 곱한 값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
상기 캘리브레이션부는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 질량 보상값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
상기 저압 판정부는 상기 반경 분석부에서 계산된 반경 분석값 중에서 좌우측 반경 분석값 및 대각선 방향의 반경 분석값과 상기 캘리브레이션부에서 보정된 전후방 반경 분석값을 조합하여 타이어의 저압을 판정할 수 있다.
한편, 본 명세서의 제2 측면에 따르면, 차량에 장착된 차륜의 휠 속도로부터 계산된 상대 속도차 및 평균 속도를 이용하여 반경 분석값을 계산하는 단계; 차륜별로 주파수 데이터를 측정하고 상기 측정된 주파수 데이터를 이용하여 차륜별 저압 판단을 위한 주파수 저압확률을 계산하는 단계; 차량의 추가 질량을 추정하고, 상기 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 단계; 상기 산출된 차량의 추가 질량과 기설정된 질량 계수를 이용하여 질량 보상값을 산출하고 상기 계산된 주파수 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출하고, 상기 산출된 추가 질량의 신뢰도에 따라 상기 산출된 질량 보상값 및 주파수 보정 계수를 이용하여 상기 계산된 반경 분석값을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정하는 단계를 포함하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법이 제공될 수 있다.
상기 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 단계는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도를 칼만 필터를 이용하여 계산하는 경우, 상기 칼만 필터의 공분산을 이용하여 상기 산출된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산할 수 있다.
상기 반경 분석값을 보정하는 단계는 상기 차량의 추가 질량에서 최소 질량을 뺀 값을 최대 및 최소 질량의 질량차로 나눈 값에 기설정된 질량 계수를 곱하여 질량 보상값을 산출할 수 있다.
상기 반경 분석값을 보정하는 단계는 차륜별 저압에 대한 주파수 저압확률로부터 전방차륜 및 후방차륜 간의 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 계산하고, 상기 계산된 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출할 수 있다.
상기 반경 분석값을 보정하는 단계는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하고, 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 산출된 질량 보상값을 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
상기 반경 분석값을 보정하는 단계는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 곱한 값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
상기 반경 분석값을 보정하는 단계는 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 질량 보상값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
상기 타이어의 저압을 판정하는 단계는 상기 계산된 반경 분석값 중에서 좌우측 반경 분석값 및 대각선 방향의 반경 분석값과 상기 보정된 전후방 반경 분석값을 조합하여 타이어의 저압을 판정할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 차량의 추가 질량을 추정하고, 그 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도에 따라 반경 분석값을 보정함으로써, 차량 질량에 따른 반경 분석값의 영향을 보상할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 차량의 추가 질량의 신뢰도에 따라 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 정확하게 판정할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치의 구성도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 도 2의 질량 추정의 신뢰도에 따라 DEL_FR 보정값을 계산하는 단계에 대한 상세흐름도이다.
이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
실시 예를 설명함에 있어서 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치(100)는 반경 분석부(110), 주파수 분석부(120), 캘리브레이션부(130), 질량 추정부(140), 저압 판정부(150) 및 데이터 저장부(160)를 포함한다.
이하, 도 1의 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
우선, 반경 분석부(110)는 차량에 설치된 휠속도 센서(도면에 미도시)로부터 차륜의 휠 속도를 전달받을 수 있다. 차량에서는 전방좌측 차륜(FL: Front Left), 전방우측 차륜(FR: Front Right), 후방좌측 차륜(RL: Rear Left) 및 후방우측 차륜(RR: Rear Right)의 총 4개의 휠이 장착되어 있다. 휠속도 센서는 전방 좌측 차륜(FL), 전방 우측 차륜(FR), 후방 좌측 차륜(RL) 및 후방 우측 차륜(RR)의 회전 속도를 검출한다. 예컨대, 휠속도 센서는 전자기 픽업 등을 이용하여 회전 펄스를 발생시키고, 펄스 수로부터 회전각 속도 및 차륜 속도를 측정하는 차륜 속도 센서일 수 있다. 한편, 휠속도 센서는 각속도 센서일 수도 있다. 휠속도 센서가 측정한 차륜의 회전 속도에 관한 정보는 반경 분석부(110)로 전달된다.
그리고 반경 분석부(110)는 차량에 장착된 차륜의 휠 속도로부터 계산된 상대 속도차 및 평균 속도를 이용하여 반경 분석값을 계산한다. 여기서, 반경 분석은 각 휠의 회전 속도를 비교하는 방식에 의하여 타이어의 감압 여부를 판단하므로 다양한 방식으로 각 휠의 회전 속도를 비교하여 실시할 수 있다. 본 실시 예에서는, 다음과 같은 방법으로 반경 분석값을 산출한다.
각각의 휠 회전 속도가 전방좌측 차륜(FL), 전방우측 차륜(FR), 후방좌측 차륜(RL) 및 후방우측 차륜(RR)에 대하여 각각 VFL, VFR, VRL 및 VRR이라고 하면, 4개 휠의 평균 속도(VM)는 하기의 [수학식 1]과 같이 계산된다.
Figure 112015067524532-pat00001
여기서, VFL, VFR, VRL 및 VRR는 각각 전방좌측 차륜(FL), 전방우측 차륜(FR), 후방좌측 차륜(RL) 및 후방우측 차륜(RR)의 휠 속도를 나타내고, VM은 4개 휠의 평균 속도를 나타낸다.
반경 분석부(110)는 전방좌측 차륜(FL), 전방우측 차륜(FR), 후방좌측 차륜(RL) 및 후방우측 차륜(RR)의 휠 속도(VFL, VFR, VRL 및 VRR)와 4개 휠의 평균 속도(VM)를 이용하여 하기의 [수학식 2 내지 4]와 같이 반경 분석값(DEL_FR, DEL_LR, DEL_DIAG)를 산출한다.
Figure 112015067524532-pat00002
여기서, DEL_FR은 전후방 차륜의 반경 분석값, VXX는 XX 차륜의 휠 속도, VM은 4개 휠의 평균 속도를 나타낸다.
Figure 112015067524532-pat00003
여기서, DEL_LR은 좌우측 차륜의 반경 분석값, VXX는 XX 차륜의 휠 속도, VM은 4개 휠의 평균 속도를 나타낸다.
Figure 112015067524532-pat00004
여기서, DEL_DIAG는 대각선 차륜의 반경 분석값, VXX는 XX 차륜의 휠 속도, VM은 4개 휠의 평균 속도를 나타낸다.
주파수 분석부(120)는 차량에 장착된 차륜별로 주파수 데이터를 측정한다. 주파수 데이터는 차량에 장착된 다수의 타이어로부터 측정된다. 이때, 운전자의 과도한 핸들 조향이나 브레이크 페달 또는 가속 페달이 밟힌 경우 측정된 타이어의 주파수는 제외될 수 있다. 여기서, 주파수는 타이어의 휠속에 따라 발생하는 공진 주파수일 수 있다.
그리고 주파수 분석부(120)는 그 측정된 주파수 데이터를 이용하여 차륜별 저압 판단을 위한 주파수 확률을 계산한다. 여기서, 주파수 확률은 전방좌측 차륜(FL), 전방우측 차륜(FR), 후방좌측 차륜(RL) 및 후방우측 차륜(RR)의 저압을 판단하기 위한 주파수 저압확률일 수 있다.
질량 추정부(140)는 차량의 추가 질량을 추정한다. 질량 추정부(140)는 질량 추정 로직을 이용하여 현재 차량의 추가된 질량을 하기의 [수학식 5]와 같이 산출할 수 있다.
Figure 112015067524532-pat00005
여기서, 공차 질량은 차량에 사용자나 화물 등이 없는 차량 자체만의 질량을 나타내고, 추정된 질량은 차량에 사용자나 화물 등이 추가되어 질량 추정부에 의해 추정된 차량의 질량을 나타낸다.
다른 예로, 질량 추정부(140)는 데이터 저장부(160)에 저장된 차량 질량맵을 이용하여 차량의 추가된 질량을 산출할 수 있다. 데이터 저장부(160)는 차량 타이어 특성에 따라 차량 속도와 차량의 전륜 휠 및 후륜 휠 간의 휠 속도 차이가 서로 맵핑되어 있는 차량 속도별 휠 속도 차이맵을 저장할 수 있다. 또한, 데이터 저장부(160)는 토크 또는 요레이트와 휠 속도 차이 간의 차량 질량이 서로 맵핑되어 있는 차량 토크 또는 요레이트별 질량맵을 저장할 수 있다. 즉, 데이터 저장부(160)는 차량의 주행 정보에 대한 세부 정보를 미리 저장할 수 있다.
그리고 질량 추정부(130)는 그 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산한다. 여기서, 질량 추정부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도를 칼만 필터(Kalman filter)를 이용하여 계산하는 경우, 칼만 필터의 공분산을 이용하여 그 계산된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산할 수 있다.
한편, 캘리브레이션부(130)는 질량 추정부(140)에서 계산된 차량의 추가 질량과 기설정된 질량 계수를 이용하여 질량 보상값을 산출한다. 여기서, 기설정된 질량 계수는 데이터 저장부(160)에 저장되어 있다.
캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량에서 최소 질량을 뺀 값을 최대 및 최소 질량의 질량차로 나눈 값에 기설정된 질량 계수를 곱하여 질량 보상값을 하기의 [수학식 6]과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112015067524532-pat00006
또한, 캘리브레이션부(130)는 주파수 분석부(120)에서 계산된 주파수 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출한다.
캘리브레이션부(130)는 차륜별 저압에 대한 주파수 저압확률로부터 전방차륜 및 후방차륜 간의 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 계산하고, 그 계산된 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 하기의 [수학식 7]과 산출할 수 있다.
Figure 112015067524532-pat00007
여기서, FL저압확률, FR저압확률, RL저압확률 및 RR저압확률은 각각 전방좌측 차륜(FL), 전방우측 차륜(FR), 후방좌측 차륜(RL) 및 후방우측 차륜(RR)이 저압으로 판단될 확률을 나타낸다. 또한, 주파수 보정계수 < 0이면, 주파수 보정 계수 = -(주파수 보정 계수)를 나타낸다.
이후, 캘리브레이션부(130)는 질량 추정부(140)에서 계산된 추가 질량의 신뢰도에 따라 그 산출된 질량 보상값 및 주파수 보정 계수를 이용하여 반경 분석부(110)에서 계산된 반경 분석값을 보정한다. 캘리브레이션부(130)는 주파수 분석부(120)에서 산출된 차륜별 저압 판단을 위한 주파수 저압확률과 질량 추정부(140)에서 계산된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 이용하여 반경 분석부(110)에서 산출된 반경 분석값을 보정한다.
캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 그 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정한다. 반면, 캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 그 산출된 질량 보상값을 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정한다.
차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이거나 기설정된 값을 초과하는 경우로 나누어서 살펴보면 다음과 같다.
캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 반경 분석부(110)에서 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 그 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 곱한 값을 빼서 반경 분석부(110)에서 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 하기의 [수학식 8]과 같이 보정할 수 있다. 즉, 캘리브레이션부(130)는 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 곱한 값을 빼서 전후방 반경 분석값(DEL_FR) 보정값을 하기의 [수학식 8]과 같이 산출할 수 있다.
Figure 112015067524532-pat00008
여기서, DEL_FR은 전후방 차륜의 반경 분석값, DEL_FR 보정값은 보정된 전후방 반경 분석값(DEL_FR) 즉, 전후방 반경 분석값(DEL_FR)의 보정값을 나타낸다.
반면, 캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 반경 분석부(110)에서 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 질량 추정부(140)에서 산출된 질량 보상값을 빼서 그 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 하기의 [수학식 9]와 같이 보정할 수 있다. 즉, 캘리브레이션부(130)는 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 질량 보상값을 빼서 전후방 반경 분석값(DEL_FR)의 보정값을 하기의 [수학식 9]와 같이 산출할 수 있다.
Figure 112015067524532-pat00009
여기서, DEL_FR은 전후방 차륜의 반경 분석값, DEL_FR 보정값은 보정된 전후방 반경 분석값(DEL_FR) 즉, 전후방 반경 분석값(DEL_FR)의 보정값을 나타낸다.
이와 같이, 캘리브레이션부(130)는 전후방 반경 분석값(DEL_FR)과 차량의 추가 질량과의 상관관계를 분석하여 차량이 주행 중인 경우에 차량의 추가 질량이 전후방 차륜의 반경 분석값에 영향을 미치는 정도를 고려하여 정확한 반경 분석값을 보정할 수 있다.
일례로, 캘리브레이션부(130)는 질량 추정부(140)에서 계산된 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 추가 질량에 대한 영향과 함께 주파수 분석 기술을 함께 고려하여 반경 분석값을 보정할 수 있다. 즉, 캘리브레이션부(130)는 질량 계수뿐만 아니라 주파수 보정 계수를 함께 이용하여 반경 분석값을 보정할 있다.
다른 예로, 캘리브레이션부(130)는 질량 추정부(140)에서 계산된 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면, 주파수 분석 기술을 반경 분석값 보정에 포함시키지 않고 추가 질량에 대한 영향만을 고려하여 반경 분석값을 보정할 수 있다. 즉, 캘리브레이션부(130)는 질량 보상 값만을 이용하여 반경 분석값을 보정할 있다.
그리고 저압 판정부(150)는 캘리브레이션부(130)에서 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정한다. 저압 판정부(150)는 반경 분석부(110)에서 계산된 반경 분석값 중에서 좌우측 반경 분석값 및 대각선 방향의 반경 분석값과 캘리브레이션부(130)에서 보정된 전후방 반경 분석값을 조합하여 타이어의 저압을 판정할 수 있다.
한편, 데이터 저장부(160)는 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정과 관련된 데이터를 저장하고, 반경 분석값 및 주파수 분석을 위한 데이터를 저장한다. 또한, 데이터 저장부(160)는 차량의 타이어별로 기설정된 질량 계수를 저장한다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법에 대한 흐름도이다.
반경 분석부(110)는 차량에 장착된 차륜의 휠 속도로부터 계산된 상대 속도차 및 평균 속도를 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 계산한다(S202). 여기서, 반경 분석부(110)는 사용자로부터 타이어 압력 모니터링의 캘리브레이션을 위한 리셋 버튼 입력 받으면, 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 계산할 수 있다.
질량 추정부(140)는 현재 차량의 추가된 질량을 추정한다(S204). 즉, 질량 추정부(140)는 질량 추정 로직을 이용하여 현재 차량의 추가된 질량을 추정할 수 있다.
그리고 질량 추정부(130)는 그 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산한다(S206). 여기서, 질량 추정부(130)는 칼만 필터의 공분산을 이용하여 그 산출된 추가 질량의 신뢰도를 계산할 수 있다.
그리고 캘리브레이션부(130)는 질량 추정부(140)에서 계산된 차량의 추가 질량과 기설정된 질량 계수를 이용하여 질량 보상값을 산출한다(S208).
이어서, 캘리브레이션부(130)는 주파수 분석부(120)에서 계산된 주파수 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출한다(S210).
이후, 캘리브레이션부(130)는 질량 추정의 신뢰도에 따라 DEL_FR 보정값을 계산한다(S212). 즉, 캘리브레이션부(130)는 질량 추정부(140)에서 계산된 추가 질량의 신뢰도에 따라 그 산출된 질량 보상값 및 주파수 보정 계수를 이용하여 반경 분석부(110)에서 계산된 반경 분석값을 보정한다.
그리고 저압 판정부(150)는 캘리브레이션부(130)에서 보정된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정한다(S214). 여기서, 저압 판정부(150)는 반경 분석부(110)에서 계산된 반경 분석값 중에서 좌우측 반경 분석값 및 대각선 방향의 반경 분석값과 캘리브레이션부(130)에서 보정된 전후방 반경 분석값을 조합하여 타이어의 저압을 판정할 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 도 2의 질량 추정의 신뢰도에 따라 DEL_FR 보정값을 계산하는 단계에 대한 상세흐름도이다.
캘리브레이션부(140)는 반경 분석부(110)에서 계산된 좌우측 반경 분석값(DEL_LR) 및 대각선 방향의 반경 분석값(DEL_DIAG)을 획득한다(S302). 이어서, 캘리브레이션부(140)는 반경 분석부(110)에서 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)과 함께 좌우측 반경 분석값(DEL_LR) 및 대각선 방향의 반경 분석값(DEL_DIAG)을 저압 판정부(150)로 전달한다.
그리고 캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하는지 여부를 확인한다(S304).
반면, 상기 확인 결과(S304), 캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하지 않으면 즉, 기설정된 값 이하이면 그 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정한다(S306). 즉, 캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 반경 분석부(110)에서 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 그 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 곱한 값을 빼서 반경 분석부(110)에서 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
반면, 상기 확인 결과(S304), 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면, 캘리브레이션부(130)는 그 산출된 질량 보상값을 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정한다(S308). 즉, 캘리브레이션부(130)는 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 반경 분석부(110)에서 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 질량 추정부(140)에서 산출된 질량 보상값을 빼서 그 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정할 수 있다.
이후, 저압 판정부(150)는 반경 분석부(110)에서 계산된 반경 분석값 중에서 좌우측 반경 분석값 및 대각선 방향의 반경 분석값과 캘리브레이션부(130)에서 보정된 전후방 반경 분석값을 조합하여 타이어의 저압을 판정할 수 있다(S310).
본 명세서가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 본 명세서와 도면에는 본 명세서의 바람직한 실시 예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 명세서의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 명세서의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예 외에도 본 명세서의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 타이어 압력 모니터링 장치
110: 반경 분석부
120: 주파수 분석부
130: 캘리브레이션부
140: 질량 추정부
150: 저압 판정부
160: 데이터 저장부

Claims (17)

  1. 차량에 장착된 차륜의 휠 속도로부터 계산된 상대 속도차 및 평균 속도를 이용하여 반경 분석값을 계산하는 반경 분석부;
    차륜별로 주파수 데이터를 측정하고 상기 측정된 주파수 데이터를 이용하여 차륜별 저압 판단을 위한 주파수 저압확률을 계산하는 주파수 분석부;
    차량의 추가 질량을 추정하고, 상기 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 질량 추정부;
    상기 계산된 차량의 추가 질량과 기설정된 질량 계수를 이용하여 질량 보상값을 산출하고 상기 계산된 주파수 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출하고, 상기 산출된 추가 질량의 신뢰도에 따라 상기 산출된 질량 보상값 및 주파수 보정 계수를 이용하여 상기 계산된 반경 분석값을 보정하는 캘리브레이션부; 및
    상기 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정하는 저압 판정부
    를 포함하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    차량에 장착된 타이어의 저압 판정에 이용되는 반경 분석 및 주파수 분석과 관련된 데이터와, 차량의 타이어별로 기설정된 질량 계수를 저장하는 데이터 저장부
    를 더 포함하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 질량 추정부는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도를 칼만 필터를 이용하여 계산하는 경우, 상기 칼만 필터의 공분산을 이용하여 상기 계산된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캘리브레이션부는
    상기 차량의 추가 질량에서 최소 질량을 뺀 값을 최대 및 최소 질량의 질량차로 나눈 값에 기설정된 질량 계수를 곱하여 질량 보상값을 산출하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캘리브레이션부는
    차륜별 저압에 대한 주파수 저압확률로부터 전방차륜 및 후방차륜 간의 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 계산하고, 상기 계산된 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캘리브레이션부는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하고, 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 산출된 질량 보상값을 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캘리브레이션부는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 곱한 값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 캘리브레이션부는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 질량 보상값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 저압 판정부는
    상기 반경 분석부에서 계산된 반경 분석값 중에서 좌우측 반경 분석값 및 대각선 방향의 반경 분석값과 상기 캘리브레이션부에서 보정된 전후방 반경 분석값을 조합하여 타이어의 저압을 판정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 장치.
  10. 차량에 장착된 차륜의 휠 속도로부터 계산된 상대 속도차 및 평균 속도를 이용하여 반경 분석값을 계산하는 단계;
    차륜별로 주파수 데이터를 측정하고 상기 측정된 주파수 데이터를 이용하여 차륜별 저압 판단을 위한 주파수 저압확률을 계산하는 단계;
    차량의 추가 질량을 추정하고, 상기 추정된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 단계;
    상기 계산된 차량의 추가 질량과 기설정된 질량 계수를 이용하여 질량 보상값을 산출하고 상기 계산된 주파수 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출하고, 상기 산출된 추가 질량의 신뢰도에 따라 상기 산출된 질량 보상값 및 주파수 보정 계수를 이용하여 상기 계산된 반경 분석값을 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 반경 분석값을 이용하여 차량에 장착된 타이어의 저압을 판정하는 단계
    를 포함하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 단계는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도를 칼만 필터를 이용하여 계산하는 경우, 상기 칼만 필터의 공분산을 이용하여 상기 계산된 차량의 추가 질량의 신뢰도를 계산하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 반경 분석값을 보정하는 단계는
    상기 차량의 추가 질량에서 최소 질량을 뺀 값을 최대 및 최소 질량의 질량차로 나눈 값에 기설정된 질량 계수를 곱하여 질량 보상값을 산출하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 반경 분석값을 보정하는 단계는
    차륜별 저압에 대한 주파수 저압확률로부터 전방차륜 및 후방차륜 간의 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 계산하고, 상기 계산된 상대적인 저압확률과 평균 저압확률을 이용하여 주파수 보정 계수를 산출하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 반경 분석값을 보정하는 단계는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하고, 상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 산출된 질량 보상값을 이용하여 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 반경 분석값을 보정하는 단계는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값 이하이면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 주파수 보정 계수 및 질량 계수를 곱한 값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 반경 분석값을 보정하는 단계는
    상기 차량의 추가 질량의 신뢰도가 기설정된 값을 초과하면 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)에서 상기 산출된 질량 보상값을 빼서 상기 계산된 전후방 반경 분석값(DEL_FR)을 보정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 타이어의 저압을 판정하는 단계는
    상기 계산된 반경 분석값 중에서 좌우측 반경 분석값 및 대각선 방향의 반경 분석값과 상기 보정된 전후방 반경 분석값을 조합하여 타이어의 저압을 판정하는 차량의 질량을 이용한 타이어 압력 모니터링 방법.
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