KR102090328B1

KR102090328B1 - 차량의 롤링 시 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법

Info

Publication number: KR102090328B1
Application number: KR1020167007868A
Authority: KR
Inventors: 길예르모 피타-질; 필리페 생-루; 조안 다뱅-발도라
Original assignee: 르노 에스.아.에스.
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2020-03-17
Also published as: EP3049786B1; FR3011074A1; KR20160060052A; WO2015044552A1; JP2016532123A; CN105556269B; JP6479820B2; EP3049786A1; FR3011074B1; US20160209291A1; US9903780B2; CN105556269A

Abstract

본 발명은 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는 상기 차량 바퀴의 회전 속도(ω₁)가 차량이 이동하는 동안 측정되고, 적어도 하나의 대역 통과 타입 필터링 단계(14)를 상기 차량 바퀴의 측정된 회전 속도 값에 적응시킴으로써 계산된다. 상기 대역 통과 필터링 단계(14)의 통과 대역의 위치는 상기 차량 바퀴의 회전 속도(ω₁)에 따른 차량의 롤링시 스태거링(staggering)된다.

Description

차량의 롤링 시 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법{Method for detecting an imbalance of a vehicle wheel while the vehicle is rolling}

본 발명의 대상은 차량이 도로상에서 주행하고 있을 때 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법이다. 바퀴의 불균형이 의미하는 것은 바퀴의 무게 요소들의 불규칙한 각도 분포이다. 이때, 바퀴의 각도 섹터(angular sector)의 관성이 각도 진폭이 동일한 바퀴의 다른 한 각도 섹터의 관성과는 다를 수 있다.

림(rim)들, 타이어들 및 허브캡(hubcap)들을 제조하는 프로세스들에는 자동차 바퀴들의 관성 변화들이 도입되어 있다. 이러한 변화들은 트랜스미션 시스템의 진동을 생성하기에 충분한 정도(order of magnitude)이다.

이러한 진동은 특히 조기 피로나 심지어는 자동차의 기계 부품들의 파손을 일으키고 자동차의 운전자 및 탑승자들에게 불편을 주는 경향이 있다.

만약 상기 문제가 앞바퀴에 관한 것이면 상기 진동은 스티어링 휠을 통해 운전자에 의해 인식되며 만약 상기 문제가 뒷바퀴에 관한 것이면 상기 진동은 탑승자들에 의해 감지되는 것이 일반적이다.

이러한 진동은 특히 타이어 압력을 모니터링하기 위한 시스템들의 오작동을 일으키는 경향이 있다. 이러한 모니터링 시스템들 중 일부는 실제로 압력 센서를 사용하지 않고, 특히 각각의 바퀴에 대한 회전 속도 신호를 분석함으로써 바퀴의 저충전(低充塡; under-inflation)을 검출하는 것을 가능하게 한다. 만약 바퀴의 균형이 맞춰져 있지 않다면 상기 신호의 분석에 대한 가정들은 잘못된 것들이다.

요즘에는 상기 제조 프로세스로부터 비롯된 바퀴 균형 결함들이 초기 무게 분포 결함을 보상하도록 상기 림의 가장자리에 고정되는 웨이트(weight)들을 이용하여 생산 라인 상에서 처리된다. 그러나 자동차의 수명 동안, 이러한 웨이트들은 이동하게 될 수도 있고 바퀴로부터 떨어져 나가게 될 수도 있다. 이는 관련된 바퀴들의 불균형의 원인이 된다.

바퀴의 불균형을 검출하는 시스템들은 현재 차량으로부터 제거 및 분리된 바퀴들에만 적용 가능하거나 특허출원 WO2007030037 (VOLVO 명의), 예를 들면 특허출원 JP52066242 (SHIMADZU CORP 명의)에서와 같이 차량을 테스트 작업대 상에 배치하는 것을 필요하게 하는 시스템의 사용은 차량에 바퀴들과 관련이 있는 진동 센서들을 장착하는 것을 필요하게 한다.

특허출원 JP55089729 (KOHGIKEN 명의)에는 차량 외부의 검출 시스템이 제안되어 있다. 이는 불균형을 진단하도록 (차량의 바퀴들을 제거하지 않고) 차량의 바퀴들에 결합되는 시스템이다.

본 발명의 목적은 차량이 준-연속성으로 그리고 차량의 각각의 바퀴 레벨로 이동하는 동안 어떤 불균형의 발생을 모니터링할 수 있는 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 시스템 및 방법을 제안하는 것이다. 바퀴 상의 타이어 충전 압력 센서들 또는 바퀴의 진동 센서를 사용하지 않고 이러한 검출 방법을 사용하는 것이 가능해야 한다.

이를 위해, 본 발명은 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법을 제안하며, 상기 방법에서는 차량이 이동하는 동안 상기 바퀴의 회전 속도가 측정되고 상기 바퀴의 측정된 회전 속도 값에 적어도 하나의 대역 통과 타입 필터링 단계를 적용함으로써 필터링된 값이 계산된다. 상기 대역 통과 타입 필터링 단계의 통과 대역의 위치는 상기 바퀴의 회전 속도의 함수로서 이동시 오프셋된다.

특히 유리한 방식으로, 상기 바퀴의 회전 속도는 상기 차량이 이동하는 동안 측정된다. 여기서 상기 바퀴의 균형은 상기 바퀴의 회전 축에 대한 상기 바퀴의 관성 모멘트에 기여하는 무게들의 일정한 각도 분포를 의미한다. 상기 바퀴의 속도는 각속도로 표현될 수도 있고 상기 바퀴의 이론적 반경을 포함하는 비례법(rule of three)을 적용함으로써 km/h 단위의 차량의 상응하는 선형 속도로 표현될 수도 있다.

이때 상기 필터링된 값의 통계적 분산(statistical variance)을 나타내는 분산 값이 계산되는 것이 바람직하며 이러한 분산 값은 분산 문턱값과 비교된다. 상기 분산 문턱값은 상수인 것이 바람직하다. 한 변형 실시 예에 의하면, 상기 분산 문턱값은 저대역 통과 필터가 적용되는, 상기 바퀴의 속도, 예를 들면 상기 바퀴의 속도의 측정된 값의 함수이다.

한 바람직한 실시 예에 의하면, 상기 분산은 상기 필터링된 값 및 평균 필터링된 값 간의 차의 절대값에 저대역 통과 타입 필터링 단계를 적용함으로써 계산되며, 상기 평균 필터링된 값 자체는 상기 필터링된 값의 저대역 통과 필터링의 결과이다.

상기 분산을 상기 분산 문턱값과 비교한 결과는 차량의 속도가 안정화된 것으로 간주할 수 있는 이동 위상들 동안에만 고려되는 것이 유리하다. 특히, 차량의 속도는 상기 바퀴의 속도 값의 필터링된 도함수의 절대값이 시간 문턱값보다 크거나 같은 지속시간 동안 가속 문턱값 미만에 있게 되는 경우에 안정화되는 것으로 간주할 수 있다. 상기 필터링된 도함수들의 계산 방법들은 공지되어 있다.

더욱이, 저대역 통과 타입 필터링의 제1단계는 바퀴 회전 속도를 획득하도록 바퀴 속도 센서에 의해 전달되는 값에 적용되며, 그리고 나서 상기 바퀴 회전 속도에 대해 대역 통과 타입 필터링 단계가 적용될 수 있다.

더욱이 유리한 점으로는, 저대역 통과 타입 필터링의 최종 단계는 필터링된 분산 값을 획득하도록 상기 분산 값에 적용되고, 상기 필터링된 분산 값은 상기 분산 문턱값과 비교된다. 상기 분산 문턱값은 0.03과 0.6 kmh^-1 사이이고 예를 들면 패밀리 타입 차량에 대해 0.4　kmh^-1인 전형적일 수 있다.

상기 대역 통과 필터링 단계는 5개의 변수 계수(variable coefficient)로 특징지어지는 이산 대역 통과 필터에 의해 달성될 수 있으며, 상기 5개의 변수 계수는 바퀴의 회전 속도 및 3개의 상수 계수(constant coefficient)의 함수로서 계산된다. 하나의 유리한 실시 예에 의하면, 상기 상수 계수들 중 하나는 상기 대역 통과 필터링을 구현하는 컴퓨터의 샘플링 주기와 유사하다.

다른 한 실시 형태에 의하면, 본 발명은 자동차 바퀴들의 충전 레벨을 모니터링하는 것에 위에서 설명한 바와 같은 검출 방법을 사용하는 방법을 제안한다. 이러한 모니터링은 자동차의 각각의 바퀴에 대한 회전속도 값들을 사용하여 상기 바퀴의 충전에 대한 어떤 이상(異常; anomaly)을 검출함으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 바퀴들 중 하나의 바퀴의 속도의 분산 값이 분산 문턱값보다 크게 되는 경우에 관련된 바퀴의 충전 레벨의 평가 모드가 수정되는 방법이 차량의 각각의 롤링 바퀴(rolling wheel)에 적용된다. 상기 평가 모드는 예를 들면 운전자에게 지시될 수도 있고 다른 모니터링 시스템들에 관련될 수도 있는 경보 모드가 더는 고려되지 않거나 다르게 고려되는 경우에 수정되는 것으로 간주한다. 상기 평가 모드는 또한, 예를 들면 바퀴의 속도 분산이 상기 분산 문턱값보다 작거나 같게 되는 동안 바퀴 타이어의 충전 레벨이 제1 분석 수식에 의해 평가되고 바퀴의 속도가 상기 분산 문턱값보다 크게 될 때 상이한 분석 수식에 의해 평가되는 경우에 수정되는 것으로 간주한다.

여기서 유념할 점은 차량이 이동하는 동안 필터링 및 분산 계산 동작들 모두가 계산된다는 점이다.

본 발명은 자동차 바퀴의 불균형을 검출하는 기기를 부가적으로 제안하며, 상기 기기는 특히 자동차의 적어도 하나의 바퀴의 회전 속도의 센서 및 상기 바퀴에 대한 불균형 기준을 계산하는 유닛을 포함한다. 상기 계산 유닛은 적어도 하나의 대역 통과 타입 필터링 단계를 포함하여, 기준 값에 도달하도록 속도 센서 신호에 대한 일련의 필터링 동작들을 달성하도록 구성되고, 적어도 일부 자동차 이동 단계들 동안 상기 기준 값을 문턱값과 비교하도록 구성된다. 이러한 이동 단계들은 자동차의 속도가 안정화되는 것으로 간주할 수 있는 단계들에 상응한다.

본 발명은 또한 위에서 설명한 검출 기기가 장착된 차량에 관한 것이다.

단지 비-제한적인 예를 통해 그리고 첨부 도면들을 참조하여 제공되는 이하의 설명을 이해하면 본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 이점들이 드러나게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 검출 기기가 장착된 차량을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 검출 기기의 동작을 간략하게 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 검출 방법의 계산 단계에서 획득되는 바퀴 속도 곡선들을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 검출 방법의 다른 한 계산 단계에서 획득되는 바퀴 속도 분산 곡선들을 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량(5)은 4개의 바퀴(1, 2, 3, 4)로 이동된다. 상기 바퀴들 각각에는 바퀴에 전용된 속도 센서(6)가 장착되어 있다. 상기 대응하는 바퀴들(1, 2, 3, 4)에 전용된 속도 센서들(6)은 대응하는 각속도 값 또는 각속도(ω₁, ω₂, ω₃, ω₄)에 비례하는 대응하는 값을 차량의 전자 제어 유닛(7)에 전달한다. 더 정확하게 말하면, 상기 바퀴들(1, 2, 3, 4)과 실제로 관련이 있는 속도 센서들은 상기 바퀴와 제각기 관련이 있는 균형 기준(B₁, B₂, B₃, B₄)을 계산하기 위해 상기 바퀴들(1, 2, 3, 4)이 제1, 제2, 제3 및 제4 모듈에 각각 등록되어 있는 속도를 전달한다.

균형 기준을 계산하기 위한 각각의 모듈은 바퀴와 관련이 있는 타이어에 대한 대응하는 압력 기준(P₁, P₂, P₃, P₄)을 계산하기 위해 대응하는 부울 값(Boolean value)(BAL₁, BAL₂, BAL₃, BAL₄)을 제1, 제2, 제3 및 제4 모듈에 각각 송신한다.

상기 압력 기준을 계산하기 위한 각각의 모듈은 또한 관련된 바퀴의 속도 센서(6)로부터 비롯된 대응하는 회전 속도 값(ω₁, ω₂, ω₃, ω₄)을 수신한다.

상기 타이어 압력 계산 모듈들은 상기 타이어의 압력을 계산하는 다양한 방법, 특히 Method1로 지정된 방법 및 올바르게 균형이 맞춰진 바퀴에 대해 Method1보다 선험적으로 덜 정확하지만 바퀴의 불균형의 결과들에 대해 Method1보다 덜 민감한 Method2로 지정된 방법을 사용할 수 있다.

상기 표시자들(BAL₁, BAL₂, BAL₃, BAL₄)이 관련된 바퀴가 올바르게 균형이 맞춰져 있음을 나타내기 때문에, 상기 압력 기준(P₁, P₂, P₃, P₄)을 계산하는 모듈들은 제1 방법(Method1)을 사용하여 타이어 압력의 대응하는 압력(_Π1, _Π2, _Π3, _Π4)을 계산한다. 예를 들면 바퀴(4)에 대해 여기서 예시된 바와 같이, 바퀴의 균형이 충분히 맞춰져 있지 않음을 균형 기준들(BAL₁, BAL₂, BAL₃, BAL₄)에 상응하는 부울 값들이 나타내는 경우에, 균형 기준 계산 모듈, 예를 들면 여기서는 P₄가 음(-) 부울 신호를 상응하는 타이어 압력 계산 모듈에 송신하며, 상기 상응하는 타이어 압력 계산 모듈은 이때 바퀴의 불균형의 결과들에 대해 덜 민감한 방법, 여기서는 Method2를 선택한다.

도 1에 도시된 예에서는, 바퀴들(1, 2, 3)의 타이어 압력들이 결과적으로 Method1에 따라 계산되는데, 그 이유는 상기 바퀴들의 균형이 정확하게 맞춰져 있기 때문이며 제4 바퀴의 압력(_Π4)은 전체적으로 덜 정확하지만 상기 바퀴의 불균형의 결과에 대해서도 또한 덜 민감한 다른 한 방법, 즉 Method2에 의해 계산된다.

도 2에는 도 1로부터의 모듈들(B₁, B₂, B₃, B₄)을 조합하여 상기 바퀴들의 불균형을 평가하는 유닛(8)의 동작 모드 일부가 예시되어 있다.

도 1에서는, 바퀴의 타이어 압력 기준을 계산하는 모듈들이 차량 바퀴들의 압력을 계산하기 위해 동일한 유닛(9) 내에 그룹화될 수 있다. 도 2에는 상기 전자 제어 유닛(7)의 계산 모듈들(B₁, B₂, B₃, B₄) 중 하나, 예를 들면 모듈(B₁)의 동작 모드 일부가 예시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 속도 센서들(6) 중 하나의 속도 센서에 의해 측정된 바퀴(1)의 회전 속도(ω₁)는 제1 저대역 통과 필터(12)에 전송되고 상기 제1 저대역 통과 필터(12)는 필터링된 바퀴 회전 속도 값(w₀)을 전달하게 된다. 이러한 필터링된 바퀴 회전 속도 값은 한편으로는 대역 통과 필터(14)의 매개변수들을 정의하기 위한 모듈(13)에 그리고 다른 한편으로는 상응하는 대역 통과 필터(14)에 송신된다. 상기 필터링된 바퀴 회전 속도 값(w₀)은 또한 비교기 유닛(18)에 송신되고 상기 비교기 유닛(18)은 상기 속도 값의 필터링된 미분 값(

)을 계산하고 차량 속도가 안정화된 것으로 간주할 수 있는 지의 여부를 결정하도록 이러한 방식으로 획득된 가속도의 절대값(|

|)을 문턱값(ε)과 비교한다.

상기 필터(14)의 정의 모듈(definition module)(13)은 메모리 유닛들(11)에 저장된 3개의 값(ξ₁, ξ₂, T_e)을 사용한다. 이러한 값들(ξ₁, ξ₂, T_e)은 상수 값들이며 상기 대역 통과 필터(14)에 송신되는 5개의 필터 매개변수(a₀, a₁, a₂, b₁, b₂)를 정의하도록 필터링된 바퀴 회전 속도 값(w₀)과 결합하여 상기 정의 모듈(13)에 의해 사용된다. 상기 대역 통과 필터(14)는 대역 통과 타입 필터링을 상기 필터링된 바퀴 회전 속도 값(w₀)에 적용하고 값(ω_대역)을 속도의 분산을 계산하기 위한 모듈(15)에 전달한다.

그리고 나서, 상기 속도 분산 모듈(15)은 값(ω_분산)을 저대역 통과 필터(16)에 전달하고 상기 저대역 통과 필터(16)는 다시금 바퀴(1)의 속도의 필터링된 분산에 상응하는 값(ω_필터링된 _분산)을 전달한다.

비교기(17)는 이러한 값을 분산 문턱값("threshold")과 비교한다. 상기 필터링된 분산 값(ω_필터링된 _분산)이 상기 문턱값보다 큰 경우에, 상기 비교기(17)는 부울 값("BAL"), 예를 들면 음(-) 값을 상기 타이어들의 충전 압력을 계산하기 위한 유닛(9)에 전달한다.

상기 필터링된 분산 값(ω_필터링된 _분산)이 상기 문턱값보다 작은 경우에, 상기 비교기가 상기 타이어 압력 모니터링 모듈(9)에 전달하는 것은 반대 부울 값("BAL"), 예를 들면 여기서 양(+) 값이다. 부울 변이체(Boolean variant)(BAL)의 의미가 반전되게 되고 총괄적인 추론이 동일하게 유지되는 변형 실시 예들이 예상 가능하다.

그러나 단지 차량 속도가 실제로 안정화됨을 상기 필터링된 바퀴 회전 속도 값(w₀)의 안정화에 관한 테스트(18)가 나타내는 경우에만 상기 부울 값(BAL)이 전달된다. 차량 속도가 안정화되지 않은 경우에, 상기 부울 값(BAL)은 송신되지 않고 상기 바퀴 속도의 모니터링이 예를 들면 상기 제1 저대역 통과 필터(12)의 상류 측 상에서 이루어지는 방법으로 되돌아감으로써 속행된다.

도 3에서는 시간의 함수로서 차량의 바퀴 속도의 2개의 곡선이 그룹화되어 있다. 도 3에는 불균형이 맞춰져 있지 않은 바퀴 속도에 상응하는 어두운 회색 곡선과 균형이 맞춰진 바퀴 속도에 상응하는 밝은 회색 곡선이 나타나 있다. 도시된 예에서는, 상기 차량이 30km/h에 가까운 속도로 먼저 주행되고, 그 후에 140km/h에 가까운 속도로의 가속 및 안정화가 이루어진 다음에 다시 30km/h로 감속된다. 시간 간격들(21, 24)은 30km/h로의 안정화된 주행에 상응하고, 상기 시간 주기(22)는 140km/h로의 주행에 상응하며 그리고 2개의 시간 주기(23)는 30km/h 속도로부터 140km/h 속도로 변화하고 그리고 이와는 반대로 140km/h 속도로부터 30km/h 속도로 변화하는 비-안정화된 주행 영역에 상응한다.

여기서 유념할 점은 안정 상태 유지 위상(plateau phase)들(21, 22, 24) 동안 균형이 맞춰져 있지 않은 바퀴의 속도가 올바르게 균형이 맞춰진 바퀴의 속도보다 더 큰 진폭의 진동을 특별히 포함한다는 점이다. 도 3에 도시된 곡선들은 저대역 통과 필터링, 예를 들면 도 2에 도시된 필터링 단계(12)와 동일한 타입의 제1 저대역 통과 필터링 단계로부터 비롯된 곡선들에 상응한다.

도 4에는 도 3으로부터의 곡선들이 도 2로부터의 대역 통과 필터(14)에 의해 처리된 후 그리고 최종 저대역 통과 필터(16)에 의해 필터링된 후의 도 3으로부터의 곡선들이 도시되어 있다. 그러므로 어두운 회색 연속 곡선(25)은 상기 센서들에 의해 송신된 속도가 상기 저대역 통과 필터(12)를 통과하고 상기 대역 통과 필터(14)를 통과한 다음에 분산 계산 모듈(15)을 통과한 후의 균형이 맞춰져 있지 않은 바퀴의 속도 값을 나타낸다.

밝은 회색 연속 곡선(27)은 그러한 바퀴와 관련이 있는 센서에 의해 전달되는 속도 값을 필터링하는 동일한 프로세스 후의 올바르게 균형이 맞춰진 바퀴의 회전 속도 분산을 나타낸다. 어두운 점선 곡선(26)은 차량 바퀴(1)의 속도(1)가 안정화되는 위상들(21, 22, 24) 동안 저대역 통과 필터를 상기 곡선(25)에 적용함으로써 획득된다. 전이 위상들(23) 동안, 상기 곡선(26)의 값은 일정하게 유지되며 계산된 최신 이전 값과 동일하다. 밝은 점선 곡선(28)은 균형이 맞춰진 바퀴의 분산 곡선(27)의 유사한 처리 결과이다. 상기 곡선들(26, 28)은 여기서 0.04km/h와 동일한 것으로 선택한 문턱값과 비교될 수 있다. 이러한 비교는 도 2로부터의 비교기(17)에 의해 달성되는 테스트에 상응하며 차량 속도가 안정화된 위상들(21, 22, 24) 동안에만 적용될 수 있다. 상기 전이 위상들(23) 동안, 상기 테스트(17)는 도 4에서와 같이 생략될 수도 있고, 상기 필터링된 분산 함수에 임의의 값이 할당될 수도 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 바퀴에 대한 속도 센서에 의해 전달되는 속도의 본 발명에 따른 처리로부터 비롯된 곡선들은 각각 문턱값과 비교되어 상기 바퀴가 올바르게 균형이 맞춰져 있는 지의 여부를 알려주는 것을 가능하게 하는 비교적 일정한 정보가 전달되게 할 수 있다.

본 발명의 대역 통과 필터는 매우 협소한 통과 대역을 지니도록 선택된다. 이는 이산 필터인데, 그 이유는 본 발명의 대역 통과 필터의 목적이 차량 컴퓨터에 구현되는 것이기 때문이다. 이러한 통과 대역은 차량의 바퀴와 관련이 있는 센서로서, 차량의 나머지 바퀴들과 관련이 있는 센서들을 제외한, 차량의 바퀴와 관련이 있는 센서의 출력을 기반으로 하여 추정되는 바퀴 속도를 중심으로 한다. 상기 통과 대역이 중심으로 하는 상기 추정되는 바퀴 속도는 상기 센서로부터의 신호에서 노이즈를 제거하도록 디지털 필터링 처리를 이미 받은 값일 수 있다.

상기 대역 통과 필터는 적응형 필터이며, 다시 말하면 "통과하는(passing)" 주파수들은 바퀴의 순간 회전 속도의 함수로서 오프셋되어 이러한 회전 속도를 중심으로 유지하게 된다.

본 발명의 문맥상 바람직한 대역 통과 필터는 간단한 구조를 지니지만 차량 상에서 측정 가능한 물리량과 연계될 수 있는 매개변수들을 포함하는 "대역 통과" 필터이다. 제안된 구조는 이하의 전달 함수

로 설명될 수 있는데, 여기서 w₀는 "통과하는" 주파수이며 ξ₁ and ξ₂는 2개의 공액 복소수 극점(각각 제로(zero)임)의 감쇠 계수(damping coefficient)들이다.

상기 매개변수들(ξ₁, ξ₂)은 시행착오(trial and error), 예를 들면 상기 통과 대역의 폭이 불균형과는 다른 현상과 연계된 피크(peak)들을 제거함과 동시에 불균형과 연계된 신호의 성분들을 포함하도록 하는 시행착오에 의해 선택된다.

본 발명은 이러한 필터를 등가 이산 필터로 대체하는 것을 가능하게 하는 변수들의 변경을 달성하는 것을 제안한다.

분자/분모의 근들은

이다.

더욱이, 구성으로 보아 상기 근들이 공액 및 복소이므로

인 것이 공지되어 있다. 이는 상기 분자/분모의 근들이 이하의 형태

로 표기되는 것을 허용하는데, 여기서 i는 -1의 근에 상응하는 허수이다.

본 발명에서는, 다음과 같은 타입의 전달 함수

를 지니는 이산 대역 통과 필터가 선택되는데, 이 경우 z^-1은 단일 지연 연산자(unitary delay operator)이다.

그러므로 상기 대역 통과 필터는 5개의 계수(a0, a1, a2, b1, b2)로 특징지어진다.

본 발명은 특정한 이산화(離散化) 방법, 즉 "매치된 이산화(matched discretization)"를 사용하는 것을 제안한다. 이러한 이산화 방법은 이산 필터의 통과하는 주파수들이 선택된 연속 필터의 통과하는 주파수들과 동일한 통과하는 주파수들을 중심으로 정확하게 남아 있게 하는 것을 가능하게 한다.

이러한 이산화 방법을 적용하면, 이하의 관계

가 얻어지는데, 이 경우에

이다.

또한, 상기 근들이 공액 및 복소이므로,

인 것도 공지되어 있다.

다시 말하면,

이다.

그리고 분모에 대하여는,

이다.

상기 필터들의 극점들 및 제로들이 이때

와 같이 매치되는데, 이 경우에 T_e는 샘플링 주기이다.

4개의 중간 계산 변수(C₁, C₂, C₃, C₄)가 정의된다.

이산화를 위해 준수해야 할 추가 조건은 정적 이득(static gain)이 1 이여야 하는데, 다시 말하면

이다.

이로 인해 해(solution)가

인 5개의 미지수를 갖는 5개의 수식으로 이루어지는 시스템이 얻어진다.

상기 필터 정의 모듈(13)은 상기 필터링된 바퀴 회전 속도 값(w₀)으로부터 그리고 3개의 상수 매개변수(ξ₁, ξ₂, T_e)로부터 5개의 계수(a₀, a₁, a₂, b₁, b₂)를 계산하도록 구성되고, 상기 3개의 상수 매개변수(ξ₁, ξ₂, T_e) 중 마지막 매개변수는 상기 대역 통과 필터(14)를 적용하는 컴퓨터의 샘플링 주기와 상관된다.

차량의 2개의 서로 다른 바퀴로부터의 신호들이 상기 대역 통과 필터의 출력에서 관측되는 경우에(이러한 신호들은 도 3에 도시됨), 균형이 맞춰진 바퀴(밝은 회색)로부터 그리고 균형이 맞춰져 있지 않은 바퀴(검은 회색)로부터 비롯된 신호들 간의 차이가 매우 명확하게 나타나 있을 수 있다. 그 반면에 2개의 바퀴의 속도 신호들 간의 차이와 동일한 신호가 주목되는 경우에 각각의 바퀴의 상태를 알려주는 것은 가능하지 않다.

도 3에는 균형이 맞춰진 바퀴 및 균형이 맞춰져 있지 않은 바퀴 간의 신호의 분산에 대한 차이가 도시되어 있다. 다시 말하면, 상기 2개의 신호는 동일한 평균값을 지니지만 균형이 맞춰져 있지 않은 바퀴로부터 비롯된 신호는 이러한 공통 평균값 주변의 값보다 크게 차이가 난다.

이는 신호의 분산을 나타내는 결과를 지니는 분산 계산기(15)의 레벨에서 신호의 변환을 적용하는 것을 본 발명이 제안한 이유이다. 다수의 계산 방법이 예상 가능하다. 계산 프로세스를 간단하고 견고하게 하기 위해, 본 발명은 이하의 변환

를 제안하는데, 이 경우에

는 평균 연산자, 예를 들면 저대역 통과 필터이다.

다시 말하면, 필터링된 평균 속도는 저대역 통과 필터링을 상기 필터링된 속도(ω_대역)에 적용함으로써 계산되고 이후에는 상기 대역 통과 필터의 출력(ω_대역) 및 상기 필터링된 평균값 간의 차의 절대값이 계산된다. 분산을 정량화하기 위한 다른 여러 수식이 예상 가능하다.

변수(ω_분산)는 그 자체로 필터링 처리, 예를 들면 저대역 통과 타입 필터링(16) 처리를 받아 노이즈가 없는 필터링된 분산 값(ω_필터링된 _분산)이 얻어질 수 있게 된다.

그리고 나서, 상기 값(ω_분산)은 분산 문턱값("threshold")과 비교될 수 있다. 변형 실시 예들에서는, 상기 값(ω_분산)이 문턱값과 비교되기 전에 예를 들면 저대역 통과 필터(16)에 의해 부가적으로 필터링될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 문턱값과의 비교 결과는 단지 바퀴의 회전 영역이 안정화된 위상에 있는 경우에만, 예를 들면 상기 필터링된 바퀴 회전 속도 값(w₀)으로부터 계산된, 바퀴의 각가속도의 절대값이 예를 들면 최소 시간(δt_o) 동안 가속도 문턱값(ε) 미만으로 유지한 경우에 고려된다.

상기 시스템은 자동차가 최초 수 시간 이동하는 경우 분산 문턱값("threshold")을 학습할 수도 있고 상기 분산 문턱값("threshold")은 자동차 제조 프로세스 동안 차량의 컴퓨터에 저장된 값일 수도 있다. 한 변형 실시 예에 의하면, 이러한 값은 바퀴들의 균형이 다시 잡혀져 있는 경우에 수정될 수 있다.

본 발명은 지금까지 기재한 전형적인 실시 예들에 국한되지 않고 여러 변형 예에 적합하다. 추가 노이즈 필터링 단계들은 생략된 절차 또는 저대역 통과 필터(12 및/또는 16) 내에 도입될 수 있다. 상기 필터링 처리를 받는 바퀴 속도는 각속도 또는 비례 상수 인자를 갖는 각속도, 예를 들면 바퀴의 이론적 직경에 기반으로 둔 차량의 km/h 단위의 상응하는 속도에 비례하는 값일 수 있다.

본 발명에 따른 검출 시스템 때문에, 차량이 이동하는 임의의 시간에 차량의 바퀴들 중 하나의 바퀴가 더는 균형이 맞춰져 있지 않음을 검출하고 이러한 불균형에 연계된 부정확성을 제한하도록 바퀴 모니터링 시스템들, 예를 들면 타이어들의 충전을 모니터링하는 시스템을 적응시키는 것이 가능하다.

Claims

차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법으로서, 상기 차량 바퀴(1)의 회전 속도(ω₁)는 차량이 이동하는 동안 측정되고, 적어도 하나의 대역 통과 타입 필터링 단계(14)를 상기 차량 바퀴의 측정된 회전 속도 값에 적용시킴으로써 필터링된 값(ω_대역)이 계산되는, 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법에 있어서,
상기 대역 통과 타입 필터링 단계(14)의 통과 대역의 위치는 상기 차량 바퀴의 회전 속도(ω₁)의 함수로서 이동시 오프셋되며, 상기 필터링된 값(ω_대역)의 통계적 분산을 나타내는 분산 값(ω_분산)이 계산되고 상기 분산 값은 분산 문턱값(threshold)과 비교되는 것을 특징으로 하는, 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법.
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제1항에 있어서, 상기 분산 값(ω_분산)은 상기 필터링된 값(ω_대역) 및 평균 필터링된 값 간의 차의 절대값에 저대역 통과 타입 필터링 단계를 적용함으로써 계산되고, 상기 평균 필터링된 값 자체는 상기 필터링된 값(ω_대역)의 저대역 통과 필터링 결과인, 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 분산 문턱값과 상기 분산 값의 비교 결과는 상기 차량의 속도가 안정화된 것으로 간주할 수 있는 이동 위상들 동안에만 고려되는, 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 저대역 통과 타입 필터링의 제1 단계(12)는 대역 통과 타입 필터링 단계(14)가 차후에 적용되는 바퀴 회전 속도(w₀)를 획득하도록 바퀴 속도 센서에 의해 전달되는 값(ω₁)에 더 적용되는, 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 저대역 통과 타입 필터링의 최종 단계(16)는 상기 분산 값(ω_분산)에 더 적용되어 상기 분산 문턱값("threshold")과 비교되는 필터링된 분산 값(ω_{필터링된 분산})을 획득하게 되는, 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 대역 통과 필터링 단계(14)는 5개의 가변 계수(a₀, a₁, a₂, b₁, b₂)로 특징지어지는 이산(離散) 대역 통과 필터에 의해 달성되고, 상기 5개의 계수는 차량 바퀴의 회전 속도(w₀) 및 3개의 상수 계수(ξ₁, ξ₂, T_e)의 함수로서 계산되는, 차량 바퀴의 불균형을 검출하는 방법.
제1항 또는 제3항에 기재된 검출 방법을 자동차 바퀴들의 충전 레벨을 모니터링하는 것에 사용하는 방법.
자동차 바퀴의 불균형을 검출하는 기기로서, 상기 기기는 상기 자동차 바퀴(1)의 회전 속도(ω₁)의 센서(6) 및 상기 자동차 바퀴에 대한 불균형 기준(ω_{필터링된 분산})을 계산하는 유닛(B1)을 포함하는, 자동차 바퀴의 불균형을 검출하는 기기에 있어서, 상기 계산 유닛(B1)은 상기 속도 센서 신호의 적어도 하나의 대역 통과 타입 필터링 단계를 달성하도록 구성되며, 상기 대역 통과 타입 필터링 단계의 통과 대역의 위치는 상기 자동차 바퀴의 회전 속도(ω₁)의 함수로서 이동시 오프셋되고, 상기 계산 유닛(B1)은 적어도 일부 차량 이동 단계들 동안 상기 대역 통과 타입 필터링 단계를 포함하는 필터링에 의해 생성되는 필터링된 분산 값(ω_{필터링된 분산})을 문턱값(threshold)와 비교하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 자동차 바퀴의 불균형을 검출하는 기기.
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제9항에 기재된 검출 기기가 장착된 차량.