KR101683728B1 - 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법 - Google Patents

타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시 예에 따른 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치는 속도 구간별로 주파수 데이터를 누적 평균하여 속도 구간별 평균 주파수를 산출하는 주파수 산출부; 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수를 기저장된 타이어별 평균 주파수와 비교하여 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수에 대응되는 타이어를 검색하는 타이어 검색부; 상기 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 선정하는 저압기준 선정부; 및 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하여 통합 저압확률을 계산하고, 상기 선정된 저압 확률 기준치와 상기 계산된 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정하는 저압 판정부를 포함한다.

Description

타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MONITORING TIRE PRESSURE ACCORDING TO TIRE CHARACTERISTIC}
본 명세서는 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타이어 특성에 따른 저압 확률 기준치를 이용하여 타이어 저압을 판단하는 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. 뿐만 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. 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 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.
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 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템에 비해 가격 경쟁력은 있다. 그러나 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.
한편, 간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템에서는 주파수 분석을 이용하여 저압 타이어를 구별하기 위해서 저압 주파수의 기준선이 정확해야 한다.
그러나 저압 기준선은 타이어 특성마다 다르다. 따라서, 정확한 저압 기준선 도출을 위해서 현재 장착된 타이어를 결정하는 것이 간접 방식의 타이어 압력 모니터링 시스템에서 요구되고 있다.
또한, 주파수 및 동반경 분석에 대한 통합 로직의 신뢰도를 향상할 필요가 있다. 이를 위해, 타이어의 결정 신뢰도와 주파수 및 동반경 특성에 따른 통합로직 저압 판정 기준을 달리 설정하는 로직이 요구되고 있다.
본 명세서의 실시 예들은 속도 구간별 평균 주파수를 이용하여 차량에 장착된 타이어를 검색하고, 그 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 바탕으로 저압을 판정함으로써, 타이어를 기준으로 저압 기준선을 정확하게 선정할 수 있는, 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 실시 예들은 캘리브레이션 신뢰도에 따라 저압 확률 기준치를 달리 선정하고 그 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 및 동반경 분석에 대한 통합 저압 확률을 비교하여 저압을 판정함으로써, 주파수 및 동반경 분석로직을 통합하여 정확한 저압을 판단할 수 있는, 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 제1 측면에 따르면, 속도 구간별로 주파수 데이터를 누적 평균하여 속도 구간별 평균 주파수를 산출하는 주파수 산출부; 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수를 기저장된 타이어별 평균 주파수와 비교하여 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수에 대응되는 타이어를 검색하는 타이어 검색부; 상기 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 선정하는 저압기준 선정부; 및 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하여 통합 저압확률을 계산하고, 상기 선정된 저압 확률 기준치와 상기 계산된 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정하는 저압 판정부를 포함하는 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치가 제공될 수 있다.
상기 주파수 산출부는 속도 구간별로 누적한 주파수 데이터를 기설정된 개수와 비교하여 속도 구간별 유효 플래그를 발생시키고, 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하면 속도 구간별 평균 주파수를 산출할 수 있다.
상기 타이어 검색부는 속도 구간별 평균 주파수와 기저장된 타이어별 평균 주파수를 비교하여 주파수 캘리브레이션의 신뢰도를 산출하고, 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도와 기설정된 캘리브레이션 레벨을 비교하여 기설정된 캘리브레이션 레벨 이상인 타이어를 검색할 수 있다.
상기 타이어 검색부는 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수 이상이면 기지정된 타이어를 차량에 장착된 타이어로 선정할 수 있다.
상기 저압기준 선정부는 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도에 따라 기설정된 저압 확률값을 변경하여 저압 확률 기준치를 선정할 수 있다.
상기 저압기준 선정부는 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 높을수록 기설정된 저압 확률값을 낮춰서 저압 확률 기준치를 선정하고, 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 낮을수록 기설정된 저압 확률값을 높여서 저압 확률 기준치를 선정할 수 있다.
상기 저압 판정부는 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하기 위하여, 베이지안 룰(Bayes' Rule)에 따라 주파수 경고와 동반경 경고의 곱사건으로 정하고 외란을 상수로 정하여 통합 저압 확률을 계산할 수 있다.
상기 저압 판정부는 차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하면, 기설정된 저압 확률값과 동반경 저압 확률을 비교하여 저압을 판정할 수 있다.
상기 저압 판정부는 차량에 장착된 4개의 휠의 타이어가 저압으로 판정되면, 상기 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 저압 확률을 비교하여 저압을 판정할 수 있다.
상기 장치는, 기설정된 각 타이어의 속도 구간별 평균 주파수, 기설정된 저압 확률값 및 캘리브레이션 신뢰도에 따른 캘리브레이션 레벨값 중에서 적어도 하나를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 명세서의 제2 측면에 따르면, 속도 구간별로 주파수 데이터를 누적 평균하여 속도 구간별 평균 주파수를 산출하는 단계; 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수를 기저장된 타이어별 평균 주파수와 비교하여 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수에 대응되는 타이어를 검색하는 단계; 상기 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 선정하는 단계; 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하여 통합 저압확률을 계산하는 단계; 및 상기 선정된 저압 확률 기준치와 상기 계산된 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정하는 단계를 포함하는 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 방법이 제공될 수 있다.
상기 방법은, 속도 구간별로 누적한 주파수 데이터를 기설정된 개수와 비교하여 속도 구간별 유효 플래그를 발생시키는 단계를 더 포함하고, 상기 평균 주파수를 산출하는 단계는, 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하면 속도 구간별 평균 주파수를 산출할 수 있다.
상기 방법은, 속도 구간별 평균 주파수와 기저장된 타이어별 평균 주파수를 비교하여 주파수 캘리브레이션의 신뢰도를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 타이어를 검색하는 단계는 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도와 기설정된 캘리브레이션 레벨을 비교하여 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 기설정된 캘리브레이션 레벨 이상인 타이어를 검색할 수 있다.
상기 방법은, 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수와 기설정된 산출 횟수를 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 타이어를 검색하는 단계는, 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수 이상이면 기지정된 타이어를 차량에 장착된 타이어로 선정할 수 있다.
상기 저압 확률 기준치를 선정하는 단계는 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도에 따라 기설정된 저압 확률값을 변경하여 저압 확률 기준치를 선정할 수 있다.
상기 저압 확률 기준치를 선정하는 단계는 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 높을수록 기설정된 저압 확률값을 낮춰서 저압 확률 기준치를 선정하고, 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 낮을수록 기설정된 저압 확률값을 높여서 저압 확률 기준치를 선정할 수 있다.
상기 저압을 판정하는 단계는 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하기 위하여, 베이지안 룰(Bayes' Rule)에 따라 주파수 경고와 동반경 경고의 곱사건으로 정하고 외란을 상수로 정하여 통합 저압 확률을 계산할 수 있다.
상기 방법은, 차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하는지를 확인하는 단계를 더 포함하고, 상기 저압을 판정하는 단계는 기설정된 저압 확률값과 동반경 저압 확률을 비교하여 저압을 판정할 수 있다.
상기 저압을 판정하는 단계는 차량에 장착된 4개의 휠의 타이어가 저압으로 판정되면, 상기 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 저압 확률을 비교하여 저압을 판정할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 속도 구간별 평균 주파수를 이용하여 차량에 장착된 타이어를 검색하고, 그 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 바탕으로 저압을 판정함으로써, 타이어를 기준으로 저압 기준선을 정확하게 선정할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 캘리브레이션 신뢰도에 따라 저압 확률 기준치를 달리 선정하고 그 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 및 동반경 분석에 대한 통합 저압 확률을 비교하여 저압을 판정함으로써, 주파수 및 동반경 분석로직을 통합하여 정확한 저압을 판단할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치의 구성도이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치에서의 타이어 검색 방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치에서의 타이어 저압 판정 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치에서의 저압기준 선정 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 저압 판정의 예외 상황에서의 저압 판정 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 주파수 및 동반경의 통합로직에서의 저압 확률 기준에 대한 설명도이다.
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 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치(100)는 주파수 산출부(110), 타이어 검색부(120), 저압기준 선정부(130), 저압 판정부(140) 및 데이터 저장부(150)를 포함한다.
이하, 도 1의 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
주파수 산출부(110)는 속도 구간별로 주파수 데이터를 누적 평균하여 속도 구간별 평균 주파수를 산출한다. 주파수 산출부(110)는 운전자가 리셋 버튼을 입력하면 주파수 로직의 저압 기준선을 선정하기 위해서 바퀴별로 속도 구간별 주파수 데이터를 누적 평균한다. 주파수는 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.
여기서, 주파수 산출부(110)는 속도 구간별로 누적한 주파수 데이터를 기설정된 개수와 비교하여 속도 구간별 유효 플래그를 발생시킬 수 있다. 즉, 주파수 산출부(110)는 누적한 주파수 데이터가 속도 구간별로 기설정된 개수가 넘을 때 속도 구간별 유효 플래그를 발생할 수 있다.
일례로, 주파수 산출부(110)는 속도 구간별 주파수의 평균 주파수를 계산한다. 이를 위해, 주파수 산출부(110)는 k번째까지 주파수의 평균 주파수를 하기의 [수학식 1]과 같이 계산한다.
Figure 112015062121811-pat00001
여기서, mean(k)는 k번째까지 주파수의 평균 주파수, Freq는 k번째 주파수를 나타낸다.
예를 들어, 주파수 산출부(110)는 속도 구간별 주파수의 누적개수가 300개 이상이면 유효플래그를 "Vel_Valid[index] = 1"와 같이 속도 구간을 인덱스(index)로 구분하여 발생할 수 있다.
여기서, 인덱스(index)는 속도구간을 하기의 [표 1]과 같이 나타낼 수 있다.
인덱스(indext) 속도 구간
index = 1 30 - 50km/h 속도구간
index = 2 50 - 70km/h 속도구간
index = 3 70 - 90km/h 속도구간
index = 4 90 - 110km/h 속도구간
index = 5 110 - 130km/h 속도구간
그리고 주파수 산출부(110)는 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하면 속도 구간별 평균 주파수를 산출한다.
타이어 검색부(120)는 주파수 산출부(110)에서 산출된 속도 구간별 평균 주파수를 기저장된 타이어별 평균 주파수와 비교하여 그 산출된 속도 구간별 평균 주파수에 대응되는 타이어를 검색한다.
여기서, 타이어 검색부(120)는 속도 구간별 평균 주파수와 기저장된 타이어별 평균 주파수를 비교하여 주파수 캘리브레이션의 신뢰도를 산출한다. 타이어 검색부(120)는 그 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도와 기설정된 캘리브레이션 레벨을 비교하여 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 기설정된 캘리브레이션 레벨 이상인 타이어를 검색한다.
타이어 검색부(120)는 모든 속도 구간에 대해서 유효 플래그가 발생하면 데이터 저장부(150)의 데이터베이스(Database)에 저장된 각 타이어 데이터와 주파수 산출부(110)에서 산출된 평균 주파수를 비교하여 가장 가까운 평균 주파수값을 가지고 있는 타이어를 하기의 [수학식 2]와 같이 구별할 수 있다.
Figure 112015062121811-pat00002
여기서, 타이어_DB_Number[Index]는 DB에서의 타이어 번호, 측정 평균주파수[index]는 인덱스로 구분된 속도 구간별 측정된 평균주파수, DB 평균주파수[index]는 인덱스로 구분된 속도 구간별 DB에서의 평균주파수를 나타내다.
예를 들어, 타이어 검색부(120)는 총 속도 구간이 5개라고 가정할 때 이중 2개 구간 이상 일치한 경우를 구분하여 타이어를 검색할 수 있다. 이때, 타이어 검색부(120)는 일치한 속도 구간이 많을수록 주파수 캘리브레이션의 신뢰도를 하기의 [표 2]와 같이 높이 부여할 수 있다.
일치 구간 캘리브레이션 레벨(Calibration_Level)
2개 구간 일치 Calibration_Level = 2
3개 구간 일치 Calibration_Level = 3
4개 구간 일치 Calibration_Level = 4
5개 구간 일치 Calibration_Level = 5
6개 구간 일치 Calibration_Level = 6
타이어 검색부(120)는 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 일정 값 이상(예컨대, 캘리브레이션 레벨 > 3)일 경우, 검색된 타이어를 현재 장착된 타이어로 선정한다. 캘리브레이션 레벨은 특정 값으로 한정되지 않고 변경될 수 있다.
타이어 검색부(120)는 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 일정 값 이하일 경우, 일정 값 이상을 얻을 때까지 속도 구간별 평균 주파수의 계산 과정과 신뢰도를 산출하는 과정을 반복할 수 있다. 이러한 신뢰도 재산출 과정은 사용자에 의해 입력된 리셋 버튼 입력과는 별도로 수행될 수 있다.
한편, 타이어 검색부(120)는 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수 이상이면 기지정된 타이어를 차량에 장착된 타이어로 선정할 수 있다. 즉, 타이어 검색부(120)는 정해진 횟수를 초과하는 경우, 미리 지정된 범용 타이어 또는 가장 많이 장착되는 타이어를 기준으로 저압기준선을 선정할 수 있다.
저압기준 선정부(130)는 타이어 검색부(120)에서 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 선정한다. 저압기준 선정부(130)는 타이어 검색부(120)에서 산출된 캘리브레이션 신뢰도에 따라 기설정된 저압 확률값을 변경하여 저압 확률 기준치를 선정한다.
여기서, 저압기준 선정부(130)는 저압 확률 기준치(Threshold)를 평균 주파수의 캘리브레이션 레벨에 따라 다르게 적용한다. 저압기준 선정부(130)는 타이어 검색부(120)에서 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 높을수록 기설정된 저압 확률값을 낮춰서 저압 확률 기준치를 선정한다. 즉, 캘리브레이션 레벨(Calibration_Level)이 높을수록 저압 확률 기준치가 더욱 정확하게 결정된 것을 나타낸다. 따라서 저압기준 선정부(130)는 주파수 저압 확률에 대한 신뢰도가 높아지므로, 저압 확률 기준치를 낮춰서 저압 확률 기준치를 선정한다.
또한, 저압기준 선정부(130)는 타이어 검색부(120)에서 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 낮을수록 기설정된 저압 확률값을 높여서 저압 확률 기준치를 선정할 수 있다. 즉, 캘리브레이션 레벨(Calibration_Level)이 낮을수록 저압 확률 기준치의 신뢰도가 낮아지는 것을 나타낸다. 따라서 저압기준 선정부(130)는 저압 확률 기준치를 높여 저압을 판정함으로써, 고장 알람(Fault Alarm)에 대한 민감도를 감소시킬 수 있다.
일례로, 저압기준 선정부(130)는 캘리브레이션 레벨에 따른 저압 확률 기준치를 하기의 [수학식 3]과 같이 기설정된 저압 확률값에 캘리브레이션 레벨값(Calibration_Level_factor)을 곱하여 저압 확률 기준치를 선정할 수 있다.
Figure 112015062121811-pat00003
상기 [수학식 3]에서의 캘리브레이션 레벨값(Calibration_Level_factor)은 하기의 [표 3]과 같이 지정될 수 있으며, 캘리브레이션 레벨값은 특정값으로 한정되지 않으며 변경될 수 있다.
캘리브레이션 레벨 캘리브레이션 레벨값(Calibration_Level_factor)
5 0.8
4 0.83
3 0.85
2 1
1 1
상기의 [표 3]와 같이, 기설정된 저압 확률값은 캘리브레이션 레벨값이 '1'의 값을 가지므로 100%를 기본 저압 확률값으로 가지게 된다. 이와 같이, 저압기준 선정부(130)는 캘리브레이션 레벨이 높을수록 캘리브레이션 레벨값을 낮춰서 기설정된 저압 확률값에 곱하여 저압 확률 기준치를 선정할 수 있다.
한편, 저압 판정부(140)는 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하여 통합 저압확률을 계산하고, 저압기준 선정부(130)에서 선정된 저압 확률 기준치와 상기 계산된 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정한다.
일례로, 저압 판정부(140)는 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하기 위하여, 베이지안 룰(Bayes' Rule)에 따라 주파수 경고와 동반경 경고의 곱사건으로 정하고 외란을 상수로 정하여 통합 저압 확률을 계산할 수 있다.
베이지안 룰을 이용한 통합 저압 확률의 계산 과정을 하기의 수학식 3 내지 수학식 5와 같이 살펴보기로 한다.
우선, 저압 판정부(140)는 베이지안 룰을 이용하여 통합 저압 확률을 하기의 [수학식 4]과 같이 계산한다.
Figure 112015062121811-pat00004
여기서, A는 저압, F는 주파수 경고, D는 동반경 경고, I는 외란을 나타낸다.
주파수 경고(F)와 동반경 경고(D)는 독립 항목이므로, 상기의 [수학식 4]의
Figure 112015062121811-pat00005
항목은 하기의 [수학식 5]와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015062121811-pat00006
여기서, A는 저압, F는 주파수 경고, D는 동반경 경고, I는 외란을 나타낸다.
또한, P(A|I)를 상수로 가정하면 주파수 경고(F) 및 동반경 경고(D)를 기반으로 계산되는 통합 저압 확률은 하기의 [수학식 6]과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015062121811-pat00007
여기서, A는 저압, F는 주파수 경고, D는 동반경 경고, I는 외란을 나타낸다.
따라서, 통합 저압 확률은 주파수 경고(F)와 동반경 경고(D)의 곱사건으로 나타낼 수 있다.
저압 판정부(140)는 베이지안 룰에 의해 산출된 통합 저압 확률이 상기의 [수학식 6]을 기반으로 저압 확률 기준치를 초과하는 경우에 타이어 저압으로 판정할 수 있다.
한편, 저압 판정부(140)는 저압 판정시 예외 상황에 대해서는 별도의 저압 확률 계산과 저압 확률 기준치를 적용할 수 있다.
일례로, 저압 판정시 예외 상황은 차량이 고속으로 주행하는 고속 주행 상황(120kph이상일 경우)일 수 있다. 다른 예로, 저압 판정시 예외 상황은 차량에 장착된 4개의 휠이 모두 저압인 4휠 저압 상황일 수 있다.
우선, 고속 주행 상황에 대해서 살펴보면, 고속 주행 상황이 지속되면 주파수의 저압 확률은 신뢰도가 떨어지게 된다.
그러므로 저압 판정부(140)는 주파수 분석을 제외하고 동반경 분석만으로 저압 판단을 수행한다. 이때, 저압 판정부(140)는 저압 확률 기준치를 기설정된 저압 확률값만을 적용하여 저압을 판정할 수 있다. 즉, 저압 판정부(140)는 차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하면, 기설정된 저압 확률값과 동반경 저압 확률을 비교하여 저압을 판정할 수 있다.
다음으로, 4휠 저압 상황에 대해서 살펴보면, 4휠 모두가 저압일 경우 동반경 확률은 0%가 된다.
그러므로 저압 판정부(140)는 동반경 분석을 제외하고 주파수 분석으로부터 저압 확률만으로 저압 판단을 수행한다. 이때, 저압 판정부(140)는 기설정된 저압 확률값에 캘리브레이션 레벨값을 적용한 저압 확률 기준치를 바탕으로 저압을 판정할 수 있다. 즉, 저압 판정부(140)는 4개의 휠이 저압으로 판정되면, 저압기준 선정부(130)에서 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 저압 확률을 비교하여 저압을 판정할 수 있다.
한편, 데이터 저장부(150)는 주파수 및 동반경 분석의 통합 로직을 수행하기 위한 데이터를 저장하고, 타이어 검색부(120), 저압기준 선정부(130) 및 저압 판정부(140)와 저압 판정과 관련된 데이터를 송수신한다. 데이터 저장부(150)는 기설정된 각 타이어의 속도 구간별 평균 주파수, 기설정된 저압 확률값 및 캘리브레이션 신뢰도에 따른 캘리브레이션 레벨값 중에서 적어도 하나를 저장할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치에서의 타이어 검색 방법에 대한 흐름도이다.
주파수 산출부(110)는 주파수 데이터를 측정한다(S202).
그리고 주파수 산출부(110)는 사용자로부터 리셋 버튼 입력받는다(S204).
이어서, 주파수 산출부(110)는 속도 구간별 주파수 데이터를 누적 평균한다(S206).
이후, 주파수 산출부(110)는 속도 구간별로 누적한 주파수 데이터가 기설정된 개수를 초과하는지 여부를 확인한다(S208).
상기 확인 결과(S208), 주파수 산출부(110)는 속도 구간별로 누적한 주파수 데이터가 기설정된 개수를 초과하면, 주파수 산출부(110)는 속도 구간별로 유효 플래그를 발생한다(S210). 반면, 상기 확인 결과(S208), 주파수 산출부(110)는 속도 구간별로 누적한 주파수 데이터가 기설정된 개수를 초과하지 않으면, 속도 구간별로 주파수 데이터를 누적 평균하는 S206 단계부터 다시 수행한다.
그리고 주파수 산출부(110)는 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하는지 여부를 확인한다(S212).
상기 확인 결과(S212), 타이어 검색부(120)는 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하면, 속도 구간별 평균 주파수와 기저장된 타이어별 평균 주파수를 비교한다(S214). 반면, 상기 확인 결과(S212), 주파수 산출부(110)는 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하지 않으면, 속도 구간별로 주파수 데이터를 누적 평균하는 S206 단계부터 다시 수행한다.
그리고 타이어 검색부(120)는 속도 구간별 평균 주파수와 기저장된 타이어별 평균 주파수를 비교 결과를 이용하여 주파수 캘리브레이션의 신뢰도를 산출한다(S216).
이어서, 타이어 검색부(120)는 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 기설정된 캘리브레이션 레벨을 초과하는지 여부를 확인한다(S218).
상기 확인 결과(S218), 타이어 검색부(120)는 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 기설정된 캘리브레이션 레벨을 초과하는 타이어를 검색하여 차량에 장착된 타이어로 선정한다(S220).
반면, 상기 확인 결과(S218), 타이어 검색부(120)는 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 기설정된 캘리브레이션 레벨을 초과하지 않으면, 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수를 미만인지를 확인한다(S222).
상기 확인 결과(S222), 타이어 검색부(120)는 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수를 미만이면, 속도 구간별로 주파수 데이터를 누적 평균하는 S206 단계부터 다시 수행한다.
반면, 상기 확인 결과(S222), 타이어 검색부(120)는 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수 이상이면, 기지정된 타이어를 현재 차량에 장착된 타이어로 선정한다(S224).
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치에서의 타이어 저압 판정 방법에 대한 흐름도이다.
저압기준 선정부(130)는 타이어 검색부(120)에서 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 선정한다(S302).
한편, 저압 판정부(140)는 주파수 경고에 따른 주파수 저압 확률을 계산한다(S304).
또한, 저압 판정부(140)는 동반경 경고에 따른 동반경 저압 확률을 계산한다(S306).
그리고 저압 판정부(140)는 주파수 및 동반경 저압 확률을 통합하여 통합 저압확률을 계산한다(S308).
이후, 저압 판정부(140)는 저압기준 선정부(130)에서 선정된 저압 확률 기준치와 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정한다(S310).
도 4은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 타이어 압력 모니터링 장치에서의 저압기준 선정 방법에 대한 흐름도이다.
저압기준 선정부(130)는 기설정된 저압 확률값을 획득한다(S402).
그리고 저압기준 선정부(130)는 타이어 검색부(120)에서 산출된 캘리브레이션 신뢰도에 따른 캘리브레이션 레벨값을 획득한다(S404).
이어서, 저압기준 선정부(130)는 캘리브레이션 레벨값에 따라 기설정된 저압 확률값을 변경하여 저압 확률 기준치를 선정한다(S406).
저압기준 선정부(130)는 선정된 저압 확률 기준치와 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정한다(S408).
도 5는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 저압 판정의 예외 상황에서의 저압 판정 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 저압 판정시 예외 상황에 대한 저압 판정 방법에 대해서 살펴보기로 한다. 일례로, 저압 판정시 예외 상황은 차량의 속도가
저압 판정부(140)는 차량의 주행 정보를 획득한다(S502).
그리고 저압 판정부(140)는 차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하는지 여부를 확인한다(S504).
상기 확인 결과(S504), 저압 판정부(140)는 차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하면, 기설정된 저압 확률값과 동반경 저압 확률을 비교하여 저압을 판정한다(S506).
한편, 상기 확인 결과(S504), 저압 판정부(140)는 차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하지 않으면, 저압 판정부(140)는 타이어별 저압 여부를 판정한다(S508).
상기 판정 결과(S510), 차량에 장착된 4개의 휠의 타이어가 모두 저압이면, 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 저압 확률을 비교하여 저압을 판정한다(S512).
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 주파수 및 동반경의 통합로직에서의 저압 확률 기준에 대한 설명도이다.
저압 확률 기준은 도 6에 도시된 바와 같이, 주파수 및 동반경 저압 확률이 2차원 평면에 통합된 형태로 저압 확률 기준에 대한 영역이 설정될 수 있다.
저압 확률 기준은 X축이 동반경 저압 확률로 설정되고, Y축이 주파수 저압 확률로 설정되어 있다.
저압 판정부(140)는 도 6에 도시된 반원 형태의 저압 확률 기준을 바탕으로 저압 확률 기준을 초과하는 영역은 저압 영역으로 판단한다.
반면, 저압 판정부(140)는 반원 형태의 저압 확률 기준 이내의 영역에 속하는 통합 저압 확률값이면 정상압 영역으로 판단한다.
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: 주파수 산출부
120: 타이어 검색부
130: 저압기준 선정부
140: 저압 판정부
150: 데이터 저장부

Claims (20)

  1. 속도 구간별로 타이어의 휠속에 따라 발생하는 공진 주파수에 대한 주파수 데이터를 누적 평균하여 속도 구간별 평균 주파수를 산출하는 주파수 산출부;
    상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수를 기저장된 타이어별 평균 주파수와 비교하여 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수에 대응되는 타이어를 검색하는 타이어 검색부;
    상기 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 선정하는 저압기준 선정부; 및
    주파수 저압 확률 및 동반경 저압 확률을 통합하여 통합 저압확률을 계산하고, 상기 선정된 저압 확률 기준치와 상기 계산된 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정하는 저압 판정부
    를 포함하는 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주파수 산출부는
    속도 구간별로 누적한 주파수 데이터의 개수를 기설정된 개수와 비교하여 속도 구간별 유효 플래그를 발생시키고, 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하면 속도 구간별 평균 주파수를 산출하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타이어 검색부는
    속도 구간별 평균 주파수와 기저장된 타이어별 평균 주파수를 비교하여 주파수 캘리브레이션의 신뢰도를 산출하고, 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도와 기설정된 캘리브레이션 레벨을 비교하여 기설정된 캘리브레이션 레벨 이상인 타이어를 검색하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 타이어 검색부는
    상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수 이상이면 기지정된 타이어를 차량에 장착된 타이어로 선정하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 저압기준 선정부는
    상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도에 따라 기설정된 저압 확률값을 변경하여 저압 확률 기준치를 선정하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 저압기준 선정부는
    상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 높을수록 기설정된 저압 확률값을 낮춰서 저압 확률 기준치를 선정하고, 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 낮을수록 기설정된 저압 확률값을 높여서 저압 확률 기준치를 선정하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저압 판정부는
    주파수 저압 확률 및 동반경 저압 확률을 통합하기 위하여, 베이지안 룰(Bayes' Rule)에 따라 주파수 경고와 동반경 경고의 곱사건으로 정하고 외란을 상수로 정하여 통합 저압 확률을 계산하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저압 판정부는
    차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하면, 기설정된 저압 확률값과 동반경 저압 확률을 비교하여 저압을 판정하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 저압 판정부는
    차량에 장착된 4개의 휠의 타이어가 저압으로 판정되면, 상기 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 저압 확률을 비교하여 저압을 판정하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    기설정된 각 타이어의 속도 구간별 평균 주파수, 기설정된 저압 확률값 및 캘리브레이션 신뢰도에 따른 캘리브레이션 레벨값 중에서 적어도 하나를 저장하는 데이터 저장부
    를 더 포함하는 타이어 압력 모니터링 장치.
  11. 속도 구간별로 타이어의 휠속에 따라 발생하는 공진 주파수에 대한 주파수 데이터를 누적 평균하여 속도 구간별 평균 주파수를 산출하는 단계;
    상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수를 기저장된 타이어별 평균 주파수와 비교하여 상기 산출된 속도 구간별 평균 주파수에 대응되는 타이어를 검색하는 단계;
    상기 검색된 타이어에 따른 저압 확률 기준치를 선정하는 단계;
    주파수 저압 확률 및 동반경 저압 확률을 통합하여 통합 저압확률을 계산하는 단계; 및
    상기 선정된 저압 확률 기준치와 상기 계산된 통합 저압확률을 비교하여 저압을 판정하는 단계
    를 포함하는 타이어 특성에 따른 타이어 압력 모니터링 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    속도 구간별로 누적한 주파수 데이터의 개수를 기설정된 개수와 비교하여 속도 구간별 유효 플래그를 발생시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 평균 주파수를 산출하는 단계는, 모든 속도 구간에서 유효 플래그가 발생하면 속도 구간별 평균 주파수를 산출하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    속도 구간별 평균 주파수와 기저장된 타이어별 평균 주파수를 비교하여 주파수 캘리브레이션의 신뢰도를 산출하는 단계
    를 더 포함하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 타이어를 검색하는 단계는
    상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도와 기설정된 캘리브레이션 레벨을 비교하여 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도가 기설정된 캘리브레이션 레벨 이상인 타이어를 검색하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수와 기설정된 산출 횟수를 비교하는 단계를 더 포함하고,
    상기 타이어를 검색하는 단계는, 상기 산출된 주파수 캘리브레이션의 신뢰도의 산출 횟수가 기설정된 산출 횟수 이상이면 기지정된 타이어를 차량에 장착된 타이어로 선정하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 저압 확률 기준치를 선정하는 단계는
    상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도에 따라 기설정된 저압 확률값을 변경하여 저압 확률 기준치를 선정하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 저압 확률 기준치를 선정하는 단계는
    상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 높을수록 기설정된 저압 확률값을 낮춰서 저압 확률 기준치를 선정하고, 상기 산출된 캘리브레이션 신뢰도가 낮을수록 기설정된 저압 확률값을 높여서 저압 확률 기준치를 선정하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 저압을 판정하는 단계는
    주파수 저압 확률 및 동반경 저압 확률을 통합하기 위하여, 베이지안 룰(Bayes' Rule)에 따라 주파수 경고와 동반경 경고의 곱사건으로 정하고 외란을 상수로 정하여 통합 저압 확률을 계산하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    차량의 주행 속도가 기설정된 주행 속도를 초과하는지를 확인하는 단계를 더 포함하고,
    상기 저압을 판정하는 단계는 기설정된 저압 확률값과 동반경 저압 확률을 비교하여 저압을 판정하는 타이어 압력 모니터링 방법.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 저압을 판정하는 단계는
    차량에 장착된 4개의 휠의 타이어가 저압으로 판정되면, 상기 선정된 저압 확률 기준치와 주파수 저압 확률을 비교하여 저압을 판정하는 타이어 압력 모니터링 방법.
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