KR101911519B1 - 차량 및 차량의 제조 방법 - Google Patents

차량 및 차량의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

차량 및 차량의 제조 방법에 관한 것으로, 차량은 현가 장치, 현가 장치에서 발생한 진동 신호를 측정하는 센서 및 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정하는 마이크로폰을 포함하고, 센서는 선정된 차량 실내의 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 결정된 실내 센서 위치에 설치된다.

Description

차량 및 차량의 제조 방법{A VEHICLE AND MANUFACTURE METHOD OF THE VEHICLE}
차량 및 차량의 제조 방법에 관한 것이다.
차량의 내부에 유입되는 소음은 엔진 구동 또는 노면 굴곡, 현가 장치을 통한 진동, 주행 중에 유입되는 바람소리 등의 요인에 의해 발생되는데, 일반적으로 이러한 소음을 감소시키는 방법으로, 첫째 차량 내부에 소음을 흡수할 수 있는 흡음재를 설치하여 소음을 감소시키는 수동 소음 제어 방법과, 둘째 소음신호에 역위상인 제어신호를 출력시켜 소음신호를 감소시키는 능동 소음 제어 방법(Active Noise Control: ANC)이 있으며, 특히, 자동차 소비자들이 좀 더 편안하고 조용한 차를 요구하고 있는 추세에 따라 자동차 엔진소음과 같은 소음을 감쇄시키는 데 있어서 상기 수동 소음 제어 방법보다 탁월한 효과를 갖는 능동 소음 제어 방법이 각광을 받고 있다.
일반적으로 차량에 채용되고 있는 능동 소음 제어 장치는, 소음을 감지하기 위한 센서인 마이크로폰과, 필터(Adaptive Digital Filter) 및 제어기(Signal Controller) 등으로 이루어져 감지된 소음의 위상을 반전시키는 DSP모듈과, 위상 반전된 소음을 증폭시키는 앰프와, 증폭된 소음을 재생하는 스피커 등으로 구성되며, 그 작동원리를 살펴보면 차량 내부에 유입된 소음에 대해 상기 능동 소음 제어 시스템이 동일 크기 및 역위상을 갖는 인공음을 발생시켜 두 신호를 중첩시킴으로써 노이즈 음압 레벨을 감쇄 또는 제거시키는 방식이다.
효율적인 능동 소음 제어 시스템을 위해서는 차량 실내의 노이즈 신호의 위상과 반대 위상을 갖는 소음 저감 신호를 생성해야 한다. 이러한, 소음 저감 신호는 현가 장치에서 발생하는 진동 신호를 기초로 생성된다. 따라서, 차량 실내의 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여 정도가 높은 위치에서 측정된 진동 신호를 이용하여 소음 저감 신호를 생성해야 효율적인 소음 저감이 가능하다. 현가 장치에서 진동 신호가 발생하므로, 보통 차량 실외인 현가 장치 주위에 센서를 설치하게 된다. 이때, 외부 환경 및 노화로부터 센서를 보호하기 위한 패키지 비용 등으로 인해 차량 생산 비용 및 센서 유지 비용이 문제된다.
차량 실내에서의 능동 소음 제어를 위해 필요한 진동 신호를 측정하는 센서의 위치를 차량 실외가 아닌 차량 실내의 특정 위치로 결정하고, 결정된 차량의 실내 위치에 센서가 설치된 차량 및 차량의 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
일 측면에 따른 차량은, 현가 장치, 상기 현가 장치에서 발생한 진동 신호를 측정하는 센서 및 상기 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정하는 마이크로폰을 포함하고, 상기 센서는 선정된 차량 실내의 센서 후보 위치 중 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 결정된 실내 센서 위치에 설치된다.
상기 센서는, 가속도 센서를 포함할 수 있다.
상기 차량 실내의 센서 후보 위치는, 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치를 포함할 수 있다.
상기 실외 센서 위치는, 차량 실외의 센서 후보 위치 중 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 선정된 위치를 포함할 수 있다.
상기 차량 실외의 센서 후보 위치는, 상기 현가 장치를 차체에 고정시키는 고정점 주위의 복수의 임의의 위치를 포함할 수 있다.
상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석은, 단일 기여도 함수 및 다중 기여도 함수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동신호의 기여도를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는, 상기 실외 센서 위치를 기준으로 설정된 물리적 거리 이내의 위치를 포함할 수 있다.
상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는, 상기 실외 센서 위치에서 측정한 상기 진동 신호의 세기와 오차 범위 내 진동 신호의 세기가 측정되는 위치를 포함할 수 있다.
상기 마이크로폰은, 상기 차량 실내의 적어도 두 군데 이상의 위치에 설치되고, 서로 상이한 위치에 설치될 수 있다.
일 측면에 따른 차량은, 상기 진동 신호를 기초로 상기 노이즈 신호의 위상과 반대되는 위상을 갖는 소음 저감 신호를 생성하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 차량은, 생성된 상기 소음 저감 신호를 증폭시키는 앰프;를 더 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 차량은, 증폭된 상기 소음 저감 신호를 외부로 출력하는 스피커;를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제조 방법은 현가 장치에 발생한 진동 신호를 측정하는 단계, 상기 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정하는 단계, 실외 센서 위치를 선정하는 단계, 상기 실외 센서 위치를 기초로 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하는 단계, 선정된 상기 차량 실내의 센서 후보 위치 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 실내 센서 위치를 결정하는 단계 및 결정된 상기 실내 센서 위치에 센서를 설치하는 단계를 포함한다.
상기 센서는, 가속도 센서를 포함할 수 있다.
상기 실외 센서 위치를 선정하는 단계는, 차량 실외의 센서 후보 위치를 선정하는 단계 및 상기 차량 실외의 센서 후보 위치 중 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 위치를 선정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 실외 센서 위치를 기초로 상기 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하는 단계는, 상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치로 상기 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
선정된 상기 차량 실내의 센서 후보 위치 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 실내 센서 위치를 결정하는 단계는, 단일 기여도 함수 및 다중 기여도 함수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동신호의 기여도를 측정하는 단계을 포함할 수 있다.
상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는, 상기 실외 센서 위치를 기준으로 설정된 물리적 거리 이내의 위치를 포함할 수 있다.
상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는, 상기 실외 센서 위치에서 측정한 상기 진동 신호의 세기와 오차 범위 내 진동 신호의 세기가 측정되는 위치를 포함할 수 있다.
상기 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정하는 단계는, 상기 차량 실내의 적어도 두 군데 이상의 서로 상이한 위치에서 상기 노이즈 신호를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 차량 및 차량의 제조 방법에 의하면, 차량 실내에서의 능동 소음 제어를 위해 필요한 진동 신호를 측정하기 위한 최적의 차량 실내 위치를 결정할 수 있다.
또한, 차량 및 차량의 제조 방법에 의하면, 차량 실내의 위치에 센서를 설치함으로써, 차량 실외에 설치되었을 때와 비교하여 큰 차이 없이 능동 소음 제어 성능을 유지할 수 있을 뿐 만 아니라, 차량 실외에 설치하고 이를 유지하기 위한 패키징 비용 등을 절감할 수 있어, 차량 생산 비용의 절감 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량 외관 및 센서 결정 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 의한 차량의 현가 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 의한 차량의 내부를 도시한 도면이다.
도 4은 일 실시예에 의한 차량에 포함된 전자 장치 및 시스템을 도시한 도면이다.
도 5은 일 실시예에 의한 능동 소음 제어 시스템을 포함하는 차량의 구성 블록도이다.
도 6은 일 실시예에 의한 센서를 차량의 실내에 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 의한 단일 기여도 함수식 및 다중 기여도 함수식을 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 의한 센서의 위치마다 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도를 도시한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 의한 센서의 설치 위치에 따른 능동 소음 제어의 효과를 비교한 그래프를 도시한 도면이다.
이하 도 1 내지 도 9을 참조하여 차량 및 차량의 제조 방법의 일 실시예에 대해서 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량 외관을 도시한 도면이다. 또한, 도 2는 일 실시예에 의한 차량의 현가 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(1)의 외관은 차량(1)의 외관을 형성하는 본체(10), 차량의 구조적 장치로서 노면의 충격이 자체나 탑승자에게 전달되지 않게 충격을 흡수하고 진동 신호를 발생시키는 현가 장치(24), 운전자에게 차량(1) 전방의 시야를 제공하는 윈드 스크린(windscreen)(11), 운전자에게 차량(1) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(12), 차량(1) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(13) 및 차량의 전방에 위치하는 앞바퀴(21), 차량의 후방에 위치하는 뒷바퀴(22), 루프 패널(15)에 설치된 선루프(19), 측면에 설치된 윈도우(17)를 포함할 수 있고, 이러한 앞바퀴(21), 뒷바퀴(22)를 통틀어 차륜이라고 할 수 있다.
또한, 현가 장치(24)는 쇼크업소버(25), 디스크 브레이크(26), 스프링(27), 및 서스펜션암(28)를 포함할 수 있다. 현가 장치(24)는 노면에서 발생하는 충격 및 진동이 차체나 탑승자에게 직접적으로 전해지지 않게 충격을 흡수할 수 있고, 타이어를 노면에 확실하게 접지시킬 수 있다. 또한, 현가 장치(24)에서 발생하는 진동 신호는 쇼크업소버(25) 및 스프링(27)을 통해 차량(1)의 실내로 전달되고, 전달된 진동 신호로 인해 차량(1)의 실내에 노이즈 신호가 발생할 수 있다. 이렇게 발생한 노이즈 신호는 고유의 위상을 가지고 있고, 노이즈 신호의 반대되는 위상(역위상)을 갖는 소음 저감 신호에 의해 감소되거나 제거 될 수 있다.
이러한 방식으로 이를 능동 소음 제어 시스템(ACTIVE NOISE CONTROL SYSTEM)이라고 하고, 차량(1)의 실내에 적용될 수 있다. 효율적인 능동 소음 제어를 위해서는 노이즈 신호의 위상과 반대 위상을 가지는 소음 저감 신호의 생성이 중요하고, 소음 저감 신호는 센서(도 5의 220)가 측정한 진동 신호를 이용하여 생성된다. 또한, 차량 실내의 노이즈 신호는 현가 장치에서 발생하는 진동 신호에 의해 발생하기에, 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도가 높은 위치에 센서를 설치해야 한다. 이는 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도가 높은 위치에서 측정된 진동 신호를 기초로 소음 저감 신호를 생성해야 차량 실내의 소음 저감에 효과적이기 때문이다.
센서(도 5의 220)는 보통 차량(1)의 실외에 설치된다. 특히, 차량(1)의 실외 중 현가 장치(24)의 고정점(29) 주위에 대부분이 설치된다. 따라서, 이 경우 실외의 거친 환경으로부터 센서(220)를 보호 하기 위한 패키징 비용 및 센서 보호 비용이 추가로 발생한다. 이는 차량 생산 비용의 증가로 이어진다.
그러므로, 센서(220)가 차량(1)의 실외가 아닌 실내에 설치되는 경우, 차량 생산 비용을 절감할 수 있다. 다만, 이 경우 차량(1)의 실외에서 측정한 진동 신호와 차이 없는 차량(1)의 실내 위치이어야 한다. 따라서, 센서(220)를 차량(1)의 실외가 아닌 실내에 설치하되, 차량 실내의 복수의 위치 중 최적의 위치를 결정하는 과정에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 후술한다.
쇼크업소버(25)는 주행 중 발생되는 노면 충격과 진동을 흡수하여 승차감을 향상시킬 수 있다. 또한, 코일 스프링과 판 스프링 등의 작용 때 뛰어난 감쇠 작용으로 피로를 줄이고, 상하로 발생되는 작은 진동을 흡수하여 주행 안정성을 높이고 승차감을 크게 향상시켜 주며, 현가장치(24)와 차체 사이에 설치된다.
디스크 브레이크(26)는 회전하는 원판형의 디스크(disc)에 패드(pad)를 밀착시켜, 제동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 디스크 브레이크(26)는 휠 허브(hub)와 함께 회전하는 디스크, 디스크에 밀착되어 마찰력을 발생시키는 패드, 유압이 작용하는 피스톤, 피스톤이 설치되는 캘리퍼(caliper) 등으로 구성된다.
스프링(27)은 스프링강의 둥근 막대를 감아서 만든 완충기를 의미한다.
서스펜션암(28)은 휠의 움직임을 조절하는 암(팔)의 역할을 하는 부재로서, 컨트롤 암이라고도 하며, 볼 조인트, 필로 볼ㅇ고무 부시 등에 의하여 보디 또는 차축에 부착된다.
고정점(29)은 현가 장치(24)을 차체에 장착하는 위치의 지점을 의미하고, 고정점(29)을 통해 현가 장치(24)에서 발생한 진동 신호가 차량(1) 내부로 전달될 수 있다. 또한, 차량(1)의 실외에 센서(220)를 설치하는 경우 대부분 고정점(29) 주위에 설치된다.
윈드 스크린(11)은 본체(10)의 전방 상측에 마련되어 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.또한, 사이드 미러(12)는 본체(10)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러를 포함하며, 차량(1) 내부의 운전자가 차량(1) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
루프 패널(15)은 내부 및 외부 공기를 순환시키고, 탁 트인 개방감을 목적으로 쾌적한 운전에 도움을 주기 위한 선루프(19)를 포함할 수 있다.
이러한 선루프(19)는 사용자의 입력 명령에 의해 개폐될 수 있고, 선루프(19)의 동작 과정 중에 끼임 여부를 판단할 수 도 있다.
도어(13)는 본체(10)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(1)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(1)의 내부를 외부로부터 차폐시킬 수 있다.
또한 차량(1)은 루프 패널(15)에 마련되고 라디오 신호, 방송 신호, 위성 신호를 수신하고, 다른 차량, 지능형 교통 시스템의 서버, 기지국과 신호를 송수신하기 위한 안테나 장치(18)를 더 포함한다.
안테나 장치(18)는 차량(1)의 외부에 장착될 수 있다.
좀 더 구체적으로 안테나 장치(18)는 초소형, 저자세로 구현되기 때문에, 루프 패널(15) 위에 장착될 수도 있고, 프론트 패널 위에 장착될 수도 있으며, 그 위치에 제한이 없다.
또한, 안테나 장치(18)는 루프 패널(15)의 후방 측, 즉 리어 윈도 글래스(16)의 상측에 열선과 함께 일체형으로 구현되는 것도 가능하다. 또한, 안테나 장치(18)가 루프 패널(15)에 설치되어 있는 경우, 그 형태는 마이크로폴 안테나(Micropole Antenna) 형태 또는 샤크핀 안테나(Shark Fin Type Antenna) 형태일 수도 있다.
센서 위치 결정 장치(300)는 차량 실내 및 실외 중 적어도 하나에 설치되는 복수의 센서(220)의 위치를 결정할 수 있다. 이러한 센서(220)는 가속도 센서(221), 자이로 센서, 모션 센서, 변위 센서, 토크 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 따라서, 센서 위치 결정 장치(300)는 센서 위치를 결정하는 연산을 수행하는 적어도 하나의 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 센서 위치 결정 장치(300)는 센서 위치를 결정하는 연산을 통해 최종 결정된 센서 위치에 대한 정보를 차량, 외부 장치 및 외부 서버 중 적어도 하나와 유선 또는 무선 통신을 통하여 송수신할 수 있다. 또한, 센서 위치 결정 장치(300)는 차량의 외부의 별도의 장치일 수도 있고, 차량 내 설치되는 프로세서 일 수 도 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 차량의 내부를 도시한 도면이다.
차체의 내장(120)은 탑승자가 앉는 시트(121: 121a, 121b)와, 대시 보드(122)와, 대시 보드 상에 배치되고 타코미터, 속도계, 냉각수 온도계, 연료계, 방향전환 지시등, 상향등 표시등, 경고등, 안전벨트 경고등, 주행 거리계, 주행 기록계, 자동변속 선택레버 표시등, 도어 열림 경고등, 엔진 오일 경고등, 연료부족 경고등이 배치된 계기판(즉 클러스터, 123)과, 차량의 진행 방향을 조작하는 스티어링 휠(124)과, 오디오 장치와 공기 조화 장치의 조절판이 있는 센터 페시아(125)를 포함한다.
또한, 차제의 내장(120)은 차량(1)의 실외의 현가 장치(24)에서 발생한 진동 신호를 측정하는 센서(220)를 포함할 수 있다. 실외의 현가 장치(24)에서 발생한 진동 신호는 현가 장치(24)와 차체를 연결하는 고정점(29) 주위의 접촉면을 통해 차량(1)의 내부로 전달되고, 차량(1) 실내에 노이즈 신호를 발생시킨다.
또한, 차체의 내장(120)은 현가 장치(24)로부터 전달된 진동 신호로 인해 실내에서 발생하는 노이즈 신호를 측정하는 마이크로폰(도 5의 241)을 포함할 수 있다.
또한, 차제의 내장(120)은 실내에서 발생하는 노이즈 신호의 위상과 반대 위상을 갖는 소음 저감 신호을 증폭시켜 차량(1) 실내로 출력하는 출력부(250)을 포함할 수 있다.
출력부(250)의 구체적인 예로 스피커(252)를 들고 있고, 스피커(252)는 증폭된 소음 저감 신호를 출력하여 차량(1) 내 실내 소음을 감소시키거나 제거할 수 있다.
시트(121)는 운전자가 앉는 운전석(121a), 동승자가 앉는 조수석(121b), 차량 내 후방에 위치하는 뒷좌석을 포함한다.
클러스터(123)는 디지털 방식으로 구현할 수 있다. 이러한 디지털 방식의 클러스터는 차량 정보 및 주행 정보를 영상으로 표시한다.
센터 페시아(125)는 대시 보드(122) 중에서 운전석(121a)과 조수석(121b) 사이에 위치하고, 오디오 장치, 공기 조화 장치 및 시트의 열선을 제어하는 헤드 유닛(126)을 포함한다.
여기서 헤드 유닛(126)은 오디오 장치, 공기 조화 장치 및 시트의 열선의 동작 명령을 입력받기 위한 복수의 버튼부를 포함할 수 있다.
센터 페시아(125)에는 송풍구, 시거잭 등이 설치될 수 있고 멀티단자(127) 등이 설치될 수 있다.
여기서 멀티단자(127)는 헤드 유닛(146)과 인접한 위치에 배치될 수 있고, USB 포트, AUX단자를 포함하고, SD슬롯을 더 포함할 수 있다.
차량(1)은 각종 기능의 동작 명령을 입력 받기 위한 입력부(128)를 더 포함할 수 있고 수행 중인 기능에 대한 정보 및 사용자에 의해 입력된 정보를 표시하는 표시부(129)를 더 포함할 수 있다.
입력부(128)는 차량 도어(13), 헤드 유닛(126) 및 센터페시아(125)에 마련될 수 있고, 각종 기능의 동작 온 오프 버튼, 각종 기능의 설정값을 변경하기 위한 버튼 등과 같은 적어도 하나의 물리적인 버튼을 포함한다.
이러한 입력부(128)는 버튼의 조작 신호를 전자 제어 유닛(ECU), 헤드 유닛(126) 내의 제어부(240) 또는 AVN 장치(130)에 전송할 수 있다.
입력부(128)는 AVN 장치(130)의 표시부에 일체로 마련된 터치 패널을 포함할 수 있다. 이러한 입력부(128)는 AVN 장치(130)의 표시부에 버튼 형상으로 활성화되어 표시될 수 있고 이때 표시된 버튼의 위치 정보를 입력 받는다.
입력부(128)는 AVN 장치(130)의 표시부에 표시된 커서의 이동 명령 및 선택 명령 등을 입력하기 위한 조그 다이얼(미도시) 또는 터치 패드를 더 포함하는 것도 가능하다. 여기서 조그 다이얼 또는 터치 패드는 센터페시아 등에 마련될 수 있다.
좀 더 구체적으로 입력부(128)는 운전자가 직접 차량을 운전하는 수동 주행 모드와 자율 주행 모드 중 어느 하나를 입력 받는 것도 가능하고, 자율 주행 모드가 입력되면 자율 주행 모드의 입력 신호를 전자 제어 유닛(ECU)에 전송한다.
또한, 입력부(128)는 내비게이션 기능 선택 시 목적지의 정보를 입력 받고 입력된 목적지의 정보를 AVN 장치(130)에 전송하며, DMB 기능 선택 시 채널 및 음량 정보를 입력 받고 입력된 채널 및 음량 정보를 AVN 장치(130)에 전송한다.
또한, 사용자는 입력부(128)를 이용하여 선루프(19) 및 윈도우(17) 중 적어도 하나에 대한 동작 명령을 입력할 수 있다.
센터 페시아(125)에는 사용자로부터 정보를 입력 받고 입력된 정보에 대응하는 결과를 출력하는 AVN 장치(130)가 마련될 수 있다.
AVN 장치(130)는 내비게이션 기능, 디엠비 기능, 오디오 기능, 비디오 기능 중 적어도 하나의 기능을 수행하고 자율 주행 모드 시 도로의 환경 정보 및 주행 정보 등을 표시할 수 있다.
이러한 AVN 장치(130)는 대시 보드 상에 거치식으로 설치될 수도 있다.
차량의 차대는 동력 발생 장치, 동력 전달 장치, 주행 장치, 조향 장치, 제동 장치, 현가 장치, 변속 장치, 연료 장치, 전후좌우의 휠 등을 더 포함한다. 또한, 차량은 운전자 및 탑승자의 안전을 위한 여러 가지 안전장치들을 더 포함한다.
차량의 안전장치로는 차량 충돌 시 운전자 등 탑승자의 안전을 목적으로 하는 에어백 제어 장치와, 차량의 가속 또는 코너링 시 차량의 자세를 차량자세 안정 제어 장치(ESC: Electronic Stability Control) 등 여러 종류의 안전장치들이 있다.
이외에도 차량(1)은 후방 또는 측방의 장애물 내지 다른 차량을 감지하는 근접센서, 강수 여부 및 강수량을 감지하는 레인 센서, 차량의 휠의 속도를 검출하는 휠 속도 센서, 차량의 횡 가속도를 검출하는 횡가속도 센서, 차량의 각속도의 변화를 검출하는 요레이트 센서, 자이로 센서, 차량의 스티어링 휠의 회전을 검출하는 조향각 센서 등의 검출 장치를 더 포함하는 것도 가능하다.
이러한 차량(1)은 동력 발생 장치, 동력 전달 장치, 주행 장치, 조향 장치, 제동 장치, 현가 장치, 변속 장치, 연료 장치, 여러 가지 안전 장치 및 각종 센서들의 구동을 제어하는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit)을 포함한다. 이러한 전자 장치에 대한 구체적인 설명은 도 4과 함께 후술한다.
또한 차량(1)은 운전자의 편의를 위해 설치된 핸즈프리 장치, GPS, 오디오 기기 및 블루투스 장치, 후방 카메라, 단말 장치 충전 장치, 하이패스 장치 등의 전자 장치를 선택적으로 포함할 수 있다.
이러한 차량(1)은 시동모터(미도시)에 동작 명령을 입력하기 위한 시동 버튼을 더 포함할 수 있다.
즉 차량(1)은 시동 버튼이 온 되면 시동모터(미도시)를 동작시키고 시동 모터의 동작을 통해 동력 발생장치인 엔진(미도시)을 구동시킨다.
차량(1)은 단말 장치, 오디오 기기, 실내 등, 시동 모터, 그 외 전자장치들에 전기적으로 연결되어 구동 전력을 공급하는 배터리(미도시)를 더 포함한다. 이러한 배터리는 주행 중 자체 발전기 또는 엔진의 동력을 이용하여 충전을 수행한다.
도 4은 일 실시예에 의한 차량에 포함된 전자 장치 및 시스템을 도시한 도면이다.
차량(1)은 차량(1)이 움직일 수 있도록 동력을 생성하는 동력 생성 장치(power system) (미도시), 동력 생성 장치(미도시)에서 생성된 동력을 차륜으로 변속 전달하는 동력 전달 장치(power train) (미도시), 차량(1)의 이동 방향을 제어하는 조향 장치(steering system) (미도시), 차륜의 회전을 정지시키는 제동 장치(brake system) (미도시), 차량(1)의 진동을 감쇄시키는 현가 장치(suspension system) (도 2의 24), 차량(1)에 포함된 각각의 구성을 전기적으로 제어하는 전자 장치(1000)를 포함할 수 있다.
동력 생성 장치는 엔진, 연료 장치, 냉각 장치, 배기 장치, 점화 장치 등을 포함할 수 있으며, 동력 전달 장치는 클러치, 변속기, 차동 장치, 구동축 등을 포함할 수 있다.
조향 장치는 조향 휠, 조향 기어, 조향 링크 등을 포함할 수 있으며, 제동 장치는 브레이크 디스크, 브레이크 패드, 마스터 실린더 등을 포함할 수 있고, 현가 장치는 쇼크 업소버(shock absorber) 등을 포함할 수 있다.
차량(1)은 이상에서 설명한 기계 장치와 함께 다양한 전자 장치(1000)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이 차량(1)은 AVN (Audio/Video/Navigation) 장치(130), 입출력 제어 시스템(140), 엔진 제어 시스템(Engine Management System, EMS) (150), 변속 제어 시스템(Transmission Management System: TMS) (160), 제동 제어 장치(brake-by-wire) (170), 조향 제어 장치(steering-by-wire) (180), 운전 보조 시스템(Driver Assistance system, DAS) (190), 무선 통신 시스템(200), 능동 소음 제어 시스템(Active Noise Control System, 210) 등을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 전자 장치(1000)는 차량(1)에 포함된 전자 장치의 일부에 불과하며 차량(1)에는 더욱 다양한 전자 장치가 마련될 수 있다. 또한, 차량(1)은 도 3에 도시된 전자 장치(1000)를 반드시 모두 포함하는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 전자 장치는 생략될 수 있다.
차량(1) 포함된 각종 전자 장치(1000)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 차량용 통신 네트워크(NT)는 최대 24.5Mbps(Mega-bits per second)의 통신 속도를 갖는 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 최대 10Mbpas의 통신 속도를 갖는 플렉스레이(FlexRay), 125kbps(kilo-bits per second) 내지1Mbps의 통신 속도를 갖는 캔(CAN, Controller Area Network), 20kbps의 통신 속도를 갖는 린(LIN, Local Interconnect Network) 등의 통신 규약을 채용할 수 있다. 이와 같은 차량용 통신 네트워크(NT)는 모스트, 플레스레이, 캔, 린 등 단일의 통신 규약을 채용할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 통신 규약을 채용할 수도 있다.
AVN 장치(130)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 영상을 출력하는 장치이다. 구체적으로, AVN 장치(130)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 동영상을 재생하거나 목적지까지의 경로를 안내할 수 있다.
입출력 제어 시스템(140)은 버튼을 통한 운전자의 제어 명령을 수신하고, 운전자의 제어 명령에 대응하는 정보를 표시하거나 동작을 수행한다. 또한, 입출력 제어 시스템(140)은 대시 보드에 마련되어 차량 속도, 엔진 회전 속도, 주유량 등을 표시하는 클러스터 디스플레이 및 조향 휠에 설치되는 휠 버튼 모듈 등을 포함할 수 있다.
엔진 제어 시스템(150)는 연료분사 제어, 연비 피드백 제어, 희박 연소 제어, 점화 시기 제어 및 공회전수 제어 등을 수행한다. 이러한 엔진 제어 시스템(150)은 단일의 장치일 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들일 수도 있다.
변속 제어 시스템(160)는 변속점 제어, 댐퍼 클러치 제어, 마찰 클러치 온/오프 시의 압력 제어 및 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행한다. 이러한 변속 제어 시스템(160)은 단일의 장치일 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들일 수도 있다.
제동 제어 장치(170)는 차량(1)의 제동을 제어할 수 있으며, 대표적으로 안티락 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System, ABS) 등을 포함할 수 있다.
조향 제어 장치(180)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시킴으로써 운전자의 조향 조작을 보조한다.
운전 보조 시스템(190)은 차량(1)의 주행을 보조하며, 전방 충돌 회피 기능, 차선 이탈 경고 기능, 사각 지대 감시 기능, 후방 감시 기능 등을 수행할 수 있다.
운전 보조 시스템(190)은 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들 포함할 수 있다. 예를 들어, 운전 보조 시스템(190)은 전방 충동 경고 장치(Forward Collision Warning System, FCW), 자동 비상 제동 장치(Advanced Emergency Braking System, AEBS), 적응 순항 제어 장치(Adaptive Cruise Control, ACC), 차선 이탈 경고 장치(Lane Departure Warning System, LDWS), 차선 유지 보조 장치(Lane Keeping Assist System, LKAS), 시각지대 감시 장치(Blind Spot Detection, BSD), 후방 충동 경고 장치(Rear-end Collision Warning System, RCW) 등을 포함할 수 있다.
무선 통신 시스템(200)는 외부 차량, 외부 단말기 또는 통신 중계기 등과 통신할 수 있다.
무선 통신 시스템(200)는 다양한 통신 규약을 통하여 신호를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 시스템(200)는 시간 분할 다중 접속(Time Division Multiple Access: TDMA)과 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 등의 제2 세대(2G) 통신 방식, 광대역 부호 분할 다중 접속(Wide Code Division Multiple Access: WCDMA)과 CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)과 와이브로(Wireless Broadband: Wibro)와 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: WiMAX) 등의 3세대(3G) 통신 방식, 엘티이(Long Term Evolution: LTE)와 와이브로 에볼류션(Wireless Broadband Evolution) 등 4세대(4G) 통신 방식을 채용할 수 있다. 뿐만 아니라, 무선 통신 시스템(200)는 5세대(5G) 통신 방식을 채용할 수도 있다.
능동 소음 제어 시스템(210)은 차량(1)의 실내에 발생하는 다양한 소음을 제어할 수 있다. 구체적으로, 능동 소음 제어 시스템(210)은 차량 내 발생하는 다양한 소음의 위상과 반대되는 위상을 가지는 신호를 생성하고 출력하여 소음을 상쇄시킬 수 있다.
이상 차량(1)의 외관, 차량(1)의 내부, 및 차량(1) 내 시스템에 구체적으로 설명하였다.
도 5은 일 실시예에 의한 능동 소음 제어 시스템을 포함하는 차량의 구성 블록도이다.
입력부(128)는 차량(1) 내 포함된 복수의 전자 장치를 제어하기 위한 명령을 입력 받을 수 있다. 따라서, 차량(1)의 운전자 및 탑승자는 입력부(128)를 통해 차량(1)의 제어부(240)로 다양한 제어 명령을 입력할 수 있다. 이러한 입력부(128)에 대한 예는 도 3를 통해 설명된 바, 생략한다.
센서(220)는 현가 장치(도 2의 24)에서 발생하는 진동 신호를 측정할 수 있다. 또한, 센서(220)는 가속도 센서(221)를 포함할 수 있다. 또한, 가속도 센서(221)는 가속도, 진동 및 충격 등의 동적 힘을 측정할 할 수 있다.
센서(220)는 선정된 차량 실내의 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 결정된 실내 센서 위치에 설치될 수 있다.
차량 실내의 센서 후보 위치는 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치를 포함할 수 있다.
실외 센서 위치는 차량 실외의 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 선정된 위치를 포함할 수 있다.
노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석은, 단일 기여도 함수 및 다중 기여도 함수 중 적어도 하나를 이용하여 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
차량 실외의 센서 후보 위치는, 현가 장치를 차체에 고정시키는 고정점 주위의 복수의 임의의 위치를 포함할 수 있다.
실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는, 실외 센서 위치를 기준으로 설정된 물리적 거리 이내의 위치를 포함할 수 있다.
실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는, 실외 센서 위치에서 측정한 진동 신호의 세기와 오차 범위 내 진동 신호의 세기가 측정되는 위치를 포함할 수 있다.
또한, 센서(220)는 측정된 진동 신호를 제어부(240)로 송신할 수 있고, 제어부(240)는 수신된 진동 신호에 기초하여 소음 저감 신호를 생성할 수 있다.
소음 감지부(230)는 차량(1) 내에서 발생하는 소음을 감지할 수 있다. 예를 들면, 주행 시 타이어와 노면 사이의 마찰력에 의한 소음, 현가 장치(24)의 진동이 차제에 전달되면서 발생하는 소음, 엔진 장치의 구동으로 인한 소음, 차량 윈도우에 의한 풍절음 등을 감지할 수 있다.
또한, 소음 감지부(230)는 감지된 소음에 대한 정보를 전기적 신호 형태로 제어부(240)로 송신할 수 있다. 감지된 소음에 대한 정보는 소음의 세기, 소음의 주파수 등을 포함할 수 있다. 이러한 감지된 소음에 대한 정보를 종합하여 노이즈 신호라고 정의할 수 도 있다.
또한, 소음 감지부(230)는 마이크로폰(231)을 포함할 수 있다.
마이크로폰(231)은 차량의 실내 소음에 해당하는 음압을 감지하기 위한 센서로써 전기적 콘덴서형으로 소음저감을 목적으로 하는 500 KHz이하의 저주파대역에서 양호한 특성을 발휘하게 되며, 바람직하게 차량 실내 각 좌석의 헤드레스트(headrest) 부위 또는 상부 천장 등에 설치된다.
또한, 마이크로폰(231)은 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정할 수 있다. 또한, 마이크로폰(231)은 차량(1) 실내의 적어도 두 군데 이상의 위치에 설치되고, 서로 상이한 위치에 설치될 수 있다. 따라서, 마이크로폰(231)은 차량 실내의 적어도 두 군데 이상의 서로 상이한 위치에서 노이즈 신호를 측정할 수 있다. 또한, 마이크로폰(231)은 현가 장치(24)의 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호뿐 만 아니라 앞서 기술한 다양한 소음의 노이즈 신호를 측정할 수 있다. 또한, 마이크로폰(231)는 측정된 노이즈 신호를 전기적 신호 형태로 제어부(240)로 송신할 수 있다.
제어부(240)는 센서(220) 및 소음 감지부(230) 중 적어도 하나로부터 수신된 정보를 이용하여 차량(1) 실내에서 발생하는 소음을 제어할 수 있다.
제어부(240)는 센서(220)로부터 측정된 진동 신호를 수신하여 수신된 진동 신호를 기초로 노이즈 신호의 위상과 반대되는 위상을 갖는 소음 저감 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 차량(1) 실내에서 발생하는 노이즈 신호는 현가 장치(24)에서 발생한 진동 신호에 의해 발생하므로, 센서(220)에 의해 측정된 진동 신호는 차량(1) 실내에서의 노이즈 신호에 대한 정보를 포함하고 있다.
따라서, 제어부(240)는 센서(220)로부터 수신한 진동 신호를 분석하여, 노이즈 신호의 위상 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 제어부(240)는 진동 신호의 주파수 정보를 분석하여 노이즈 신호의 주파수 정보를 획득하거나, 진동 신호의 위상 정보를 분석하여 노이즈 신호의 위상 정보를 획득할 수 있다.
그 후, 제어부(240)는 진동 신호를 이용하여 획득한 노이즈 신호의 위상과 반대되는 위상을 가지는 소음 저감 신호를 생성할 수 있다.
또한, 제어부(240)는 마이크로폰(231)으로부터 노이즈 신호에 대한 정보를 수신하고, 수신된 노이즈 신호에 대한 정보를 이용하여 노이즈 신호의 위상과 반대되는 위상을 가지는 소음 저감 신호를 생성할 수도 있다.
제어부(240)는 생성된 소음 저감 신호를 전기적 신호 형태로 출력부(250)로 송신할 수 있다.
출력부(250)는 제어부(240)로부터 수신된 소음 저감 신호를 증폭시키는 앰프(251) 및 증폭된 소음 저감 신호를 외부로 출력하는 스피커(252)를 포함할 수 있다. 출력부(250)는 제어부(240)로부터 수신된 소음 저감 신호를 앰프(251)를 이용하여 증폭시키고, 증폭된 소음 저감 신호를 스피커(252)를 통해 출력할 수 있다. 이 경우, 차량(1) 실내에서 발생한 노이즈 신호의 위상과 소음 저감 신호의 위상은 서로 반대되기에, 노이즈 신호는 감쇄된다. 따라서, 차량(1) 내 소음은 감소되거나 제거될 수 있다.
저장부(260)는 제어부(240)로부터 수신한 여러 가지 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(260)는 센서(220)에서 측정된 진동 신호 및 소음 감지부(230)에서 측정된 노이즈 신호 중 적어도 하나 신호의 주파수 정보, 위상 정보, 진폭 정보 등과 같은 다양한 정보를 저장할 수 있다.
저장부(260)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 의한 센서를 차량의 실내에 설치하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 7은 일 실시예에 의한 단일 기여도 함수식 및 다중 기여도 함수식을 도시한 도면이다. 또한, 도 8은 일 실시예에 의한 센서의 위치마다 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도를 도시한 도면이다.
이하 도 6 내지 도 8을 참조하여, 진동 신호를 측정하는 센서를 실외 센서 위치를 기초로 하여 실내 센서 위치로 결정하고, 이에 센서를 설치하는 과정을 설명한다.
앞서 기술하였듯이, 제어부(240)는 센서(220)가 측정한 진동 신호에 기초하여 노이즈 신호의 위상과 반대되는 위상을 가지는 소음 저감 신호를 생성한다. 또한, 차량(1) 내 노이즈 신호는 진동 신호에 의해 발생한다.
따라서, 제어부(240)는 진동 신호로부터 차량(1) 내 발생하는 노이즈 신호에 대한 정보를 획득하기에, 노이즈 신호에 대한 기여도가 큰 진동 신호의 측정이 중요하다.
보통 이러한 진동 신호의 측정은 진동이 발생하는 현가 장치(24)에서 이루어지므로, 진동 신호를 측정하는 센서(220)는 현가 장치(24)에 설치된다. 즉, 센서(220)가 차량 실외에 위치하게 되는 것이다.
이 경우 센서(220)가 외부에 노출되어, 이를 보호 하기 위한 패키지 처리 등이 필요하고, 비용이 추가된다. 따라서, 센서(220)가 차량 실외의 현가 장치(24)에 설치되어 이로부터 측정된 진동 신호를 이용하여 소음 저감 신호를 생성하는 것과 센서(220)가 차량 실내에 설치되어 이로부터 측정된 진동 신호를 이용하여 소음 저감 신호를 생성하는 것을 비교하여 능동 소음 제어 기능 면에서 큰 차이가 없다면 차량 실내에 설치되는 것이 차량 생산 비용 측면에서 유리하다.
다시 말해, 진동 신호를 측정하는 센서(220)의 위치를 차량 실외에서 차량 실내로 변경하되, 센서(220)가 실외에 위치할 때와 실내에 위치할 때의 능동 소음 제어의 기능 면에서 차이가 없어야 한다.
따라서, 센서(220)의 실외 센서 위치를 기초로 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하고, 선정된 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도을 분석하고 이에 기초하여 실내 센서 위치를 결정해야 한다. 결정된 실내 센서 위치는 센서(220)를 설치할 최종 위치이다. 그 후, 결정된 최종 위치에 센서(220)를 설치하는 방식으로 차량 실내에 센서(220)가 위치하는 차량(1)을 제조한다.
차량 실내에 센서(220)가 위치하는 차량(1)의 제조 방법에 대해 구체적으로 살펴보면, 첫 번째 단계는 실외 센서 위치를 선정해야 한다.(2000)
이하 설명되는 것은 차량 실외의 센서 후보 위치에 기초하여 실외 센서 위치를 선정하기 위한 것으로, 이 과정에서 단일 기여도 함수 및 다중 기여도 함수가 이용된다.
도 7을 참조하면, 단일 기여도 함수 및 다중 기여도 함수는 아래와 같다.
Figure 112016084282139-pat00001
단일 기여도 함수(
Figure 112016084282139-pat00002
)는 단일 입력(하나의 진동 신호)과 단일 출력(노이즈 신호)의 선형 종속을 나타내기 위해 사용되는 함수이다. 단일 기여도 함수의 값은 0에서 1사이 값으로 나타낼 수 있다.
여기서,
Figure 112016084282139-pat00003
는 i번째 입력 신호(진동 신호)과 출력 신호(노이즈 신호) y에 대한 상호 스펙트럼이며,
Figure 112016084282139-pat00004
는 입력 신호(진동 신호)에 대한 자기 스펙트럼이고,
Figure 112016084282139-pat00005
는 출력 신호(노이즈 신호)에 대한 자기 스펙트럼이다.
단일 기여도 함수를 통해 노이즈 신호(출력 신호)에 대한 각각의 진동 신호(입력 신호)의 기여도를 알 수 있다. 이러한 수치는 0과 1사이의 값으로 표현된다.
또한, 다중 기여도 함수는 아래와 같다.
Figure 112016084282139-pat00006
다중 기여도 함수(
Figure 112016084282139-pat00007
)는 다중 입력(복수의 진동 신호)과 단일 출력(노이즈 신호)의 선형 종속을 나타내기 위해 사용되는 함수이다. 여기서
Figure 112016084282139-pat00008
는 출력 신호(진동 신호)의 자기 스펙트럼이며,
Figure 112016084282139-pat00009
는 외부 잡음의 자기 스펙트럼이다.
다중 기여도 함수를 통해 단일 기여도 함수와 달리 노이즈 신호(출력 신호)에 대한 복수의 진동 신호(입력 신호)의 기여도를 알 수 있다. 이러한 수치는 0과 1사이의 값으로 표현된다.
실외 센서 위치는 차량 실외의 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 위치를 선정된다.
실외 센서 위치는 차량 실외의 현가 장치(24)의 고정점(29) 주위의 임의의 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도가 가장 큰 위치로 선정된다.
다시 말해, 실외 센서 위치의 선정 방식은 우선, 차량 실외의 센서 후보 위치를 선정하고, 선정된 차량 실외의 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 선정하는 식으로 이루어진다.
구체적으로, 현가 장치(24)의 고정점 주위의 복수의 임의의 위치(차량 실외의 센서 후보 위치)에 복수의 센서(220)를 부착하여 복수의 진동 신호를 측정한다.
센서 실외 위치 선정의 1단계는 진동 신호가 측정되는 복수의 위치 중 노이즈 신호에 대한 기여도가 상대적으로 큰 진동 신호가 측정되는 위치를 단일 기여도 함수에 기초하여 선정한다.
그 후, 센서 실외 위치 선정의 2단계는 노이즈 신호에 대한 단일 기여도 함수에 기초하여 선정된 상대적으로 큰 진동 신호가 측정되는 위치에서의 진동 신호들의 조합의 기여도가 가장 큰 진동 신호가 측정되는 위치를 다중 기여도 함수에 기초하여 선정한다.
위와 같이 실외 센서 위치 선정 1단계 및 2단계를 거치면, 차량 실외에서 노이즈 신호에 대한 기여도가 가장 큰 진동 신호가 측정되는 위치를 알 수 있고, 이를 실외 센서 위치라 한다.
간단히 예를 들어 설명하면, 차량 실외의 센서 후보 위치를 132개의 위치라 가정하고, 이 위치에서 측정된 132개의 진동 신호(입력 신호) 중 차량 실내 노이즈 신호(출력 신호)에 대해 기여도가 상대적으로 큰 8개의 위치를 단일 기여도 함수를 이용하여 선정한다. 이에 대한 예는 도 8의 그림으로 나타낼 수 있다.
그 후, 8개의 위치에 대해 다시 다중 기여도 함수에 기초하여 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도가 가장 큰 위치를 선정한다. 이때의 위치가 앞서 기술한대로 센서 실외 위치가 되는 것이다.
센서 실외 위치가 선정되면, 선정된 실외 센서 위치를 기초로 차량 실내의 센서 후보 위치가 선정된다.(2100)
센서(220)가 센서 실외 위치에 설치되었을 때와 능동 소음 제어의 성능에 큰 차이가 없어야 하기에, 센서(220)의 실내 위치를 결정하는 것 역시 이를 전제로 해야 한다. 따라서, 선정된 실외 센서 위치를 기초로 차량 실내의 센서 후보 위치가 선정된다.
차량 실내의 센서 후보 위치는 센서 실외 위치를 기초로 하되, 설정된 조건을 만족하는 위치로 선정된다.
차량 실내의 센서 후보 위치는 선정된 실외 센서 위치를 기준으로 설정된 물리적 거리 이내의 위치로 선정될 수 있다. 예를 들어, 진동 신호는 현가 장치(24)에서 발생하기 때문에, 차량 실내의 센서 후보 위치는 센서 실외 위치를 기준으로 반경 200mm내의 차량 실내의 위치로 설정할 수도 있다.
차량 실내의 센서 후보 위치는 실외 센서 위치에서 측정한 진동 신호의 세기와 오차 범위 내 진동 신호의 세기가 측정되는 위치로 선정될 수 있다. 이는 앞서 기술하였듯이, 센서(220)가 센서 실외 위치에 위치할 때와 센서(220)가 실내 센서 위치에 위치할 때와 능동 소음 제어의 기능면에서 차이가 없어야 하기 때문이다. 이러한 오차 범위는 설계자에 의해 결정될 수 있다.
위와 같은 방법으로 차량 실내의 센서 후보 위치가 결정되면, 차량 실내의 센서 후보 위치를 기초로 실내 센서 위치가 결정된다.(2200)
실내 센서 위치는 차량 실내의 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 선정된다.
구체적으로, 실내 센서 위치의 선정 방식은 우선, 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하고, 선정된 차량 실내의 센서 후보 위치 중 노이즈 신호에 대한 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 선정하는 식으로 이루어진다.
우선, 선정된 차량 실내의 센서 후보 위치에 복수의 센서(220)를 부착하여 복수의 진동 신호를 측정한다.
실내 센서 위치 선정 1단계는 진동 신호가 측정되는 복수의 위치 중 노이즈 신호에 대한 기여도가 상대적으로 큰 진동 신호가 측정되는 위치를 단일 기여도 함수에 기초하여 선정한다.
그 후, 실내 센서 위치 선정 2단계는 노이즈 신호에 대한 단일 기여도 함수에 기초하여 선정된 상대적으로 큰 진동 신호가 측정되는 위치에서의 진동 신호들의 조합의 기여도가 가장 큰 진동 신호가 측정되는 위치를 다중 기여도 함수에 기초하여 실내 센서 위치로 선정한다.
위와 같이 실내 센서 위치 선정 1단계 및 2단계를 거치면, 차량 실내에서 노이즈 신호에 대한 기여도가 가장 큰 진동 신호가 측정되는 위치를 알 수 있다. 이로서 실내 센서 위치가 결정된다.
이는 결정된 실내 센서 위치에 센서(220)가 설치된다.(2300)
이상 실외 센서 위치를 기초로 실내 센서 위치를 결정하는 방법에 대해 서술하였다. 이와 같은 과정은 센서 결정 장치(300)를 통해 이루어진다는 것을 전제로 하나 이에 제한되지는 않는다.
도 9는 일 실시예에 의한 센서의 설치 위치에 따른 능동 소음 제어의 효과를 비교한 그래프를 도시한 도면이다.
진동 신호를 측정하는 센서(220)가 실외 센서 위치가 아닌 실내 센서 위치에 설치되는 경우, 효과를 비교해보면, 능동 소음 제어 시스템(210)이 적용되기 전의 차량(1) 내 실내 소음이 가장 높고, 진동 신호를 측정하는 센서(220)가 차량 실외에 설치되어 능동 소음 제어할 때와 진동 신호를 측정하는 센서(220)가 차량 실내에 설치되어 능동 소음 제어할 때를 비교하면 실내 소음이 차이 없음을 알 수 있다. 따라서, 센서(220)를 차량 실외에 설치할 때, 외부 환경으로부터 보호 하기 위한 패키지 비용 등을 절감할 수 있다.
또한, 도 9를 살펴보면, 차량(1) 내 능동 소음 제어 시스템(210)이 적용되기 전의 차량(1) 내 실내 소음과 능동 소음 제어 시스템(210) 적용 후의 실내 소음(즉, 실내 센서 위치에 진동 신호를 측정하는 센서(220)를 설치하여 측정한 차량(1) 내 실내 소음)를 비교해 보면, 실내 소음이 현격히 줄었음을 알 수 있다. 또한, 이를 하나의 수치값으로 계산이 가능하고, 이를 음압 레벨 감소량(IL, Insertion Loss)라 하고, 능동 제어 시스템(210) 적용 전/후의 음압 레벨 감소량(IL, Insertion Loss)을 계산하는 식은 아래와 같다.
Figure 112016084282139-pat00010
여기서,
Figure 112016084282139-pat00011
는 앞서 계산된 기여도 함수를 의미한다.
이상 진동 신호를 측정하는 센서를 차량의 실외에서 차량의 실내로 결정하고, 결정된 실내 위치에 센서가 설치된 차량 및 차량의 제조 방법에 대해 설명하였다.
실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
1: 차량
220: 센서
230: 소음 감지부
240: 제어부
250: 출력부
260: 저장부
300: 센서 위치 결정 장치

Claims (20)

  1. 현가 장치;
    상기 현가 장치에서 발생한 진동 신호를 측정하는 센서; 및
    상기 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정하는 마이크로폰;을 포함하고,
    상기 센서는 선정된 차량 실내의 센서 후보 위치 중 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 결정된 실내 센서 위치에 설치되고,
    상기 차량 실내의 센서 후보 위치는, 실외 센서 위치를 기초로 선정되고,
    상기 실외 센서 위치는, 차량 실외의 센서 후보 위치 중 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 선정된 위치를 포함하고,
    상기 차량 실외의 센서 후보 위치는, 상기 현가 장치를 차체에 고정시키는 고정점 주위의 복수의 임의의 위치를 포함하는 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는,
    가속도 센서를 포함하는 차량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량 실내의 센서 후보 위치는,
    실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치를 포함하는 차량.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석은,
    단일 기여도 함수 및 다중 기여도 함수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도를 측정하는 것을 포함하는 차량.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는,
    상기 실외 센서 위치를 기준으로 설정된 물리적 거리 이내의 위치를 포함하는 차량.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는,
    상기 실외 센서 위치에서 측정한 상기 진동 신호의 세기와 오차 범위 내 진동 신호의 세기가 측정되는 위치를 포함하는 차량.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로폰은,
    상기 차량 실내의 적어도 두 군데 이상의 위치에 설치되고, 서로 상이한 위치에 설치되는 차량.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 진동 신호를 기초로 상기 노이즈 신호의 위상과 반대되는 위상을 갖는 소음 저감 신호를 생성하는 제어부;를 더 포함하는 차량.
  11. 제10항에 있어서,
    생성된 상기 소음 저감 신호를 증폭시키는 앰프;를 더 포함하는 차량.
  12. 제11항에 있어서,
    증폭된 상기 소음 저감 신호를 외부로 출력하는 스피커;를 더 포함하는 차량.
  13. 현가 장치에 발생한 진동 신호를 측정하는 단계;
    상기 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정하는 단계;
    실외 센서 위치를 선정하는 단계;
    상기 실외 센서 위치를 기초로 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하는 단계;
    선정된 상기 차량 실내의 센서 후보 위치 중 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 실내 센서 위치를 결정하는 단계; 및
    결정된 상기 실내 센서 위치에 센서를 설치하는 단계;를 포함하고,
    상기 실외 센서 위치를 선정하는 단계는,
    차량 실외의 센서 후보 위치를 선정하는 단계; 및 상기 차량 실외의 센서 후보 위치 중 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 위치를 선정하는 단계;를 포함하고,
    상기 차량 실외의 센서 후보 위치는, 상기 현가 장치를 차체에 고정시키는 고정점 주위의 복수의 임의의 위치를 포함하는 차량의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 센서는, 가속도 센서를 포함하는 차량의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 실외 센서 위치를 기초로 상기 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하는 단계는,
    상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치로 상기 차량 실내의 센서 후보 위치를 선정하는 단계;를 포함하는 차량의 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    선정된 상기 차량 실내의 센서 후보 위치 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동 신호의 기여도 분석에 기초하여 실내 센서 위치를 결정하는 단계는,
    단일 기여도 함수 및 다중 기여도 함수 중 적어도 하나를 이용하여 상기 노이즈 신호에 대한 상기 진동신호의 기여도를 측정하는 단계;을 포함하는 차량의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는,
    상기 실외 센서 위치를 기준으로 설정된 물리적 거리 이내의 위치를 포함하는 차량의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 실외 센서 위치를 기초로 설정된 조건을 만족하는 위치는,
    상기 실외 센서 위치에서 측정한 상기 진동 신호의 세기와 오차 범위 내 진동 신호의 세기가 측정되는 위치를 포함하는 차량의 제조 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 진동 신호로 인해 발생하는 차량 실내의 노이즈 신호를 측정하는 단계는,
    상기 차량 실내의 적어도 두 군데 이상의 서로 상이한 위치에서 상기 노이즈 신호를 측정하는 단계;를 포함하는 차량의 제조 방법.
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