KR20080082731A - 차량 진단 시스템 - Google Patents

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Abstract

차량 진단 시스템이 개시된다. 차량 진단 시스템은 차량 상태 정보 독출부, 차량 상태 진단부, 및 차량 진단 정보 전송부를 포함한다. 차량 상태 독출부는 차량으로부터 차량 상태 정보를 독출한다. 차량 상태 진단부는 차량 상태 정보로부터 차량 상태 진단 정보를 생성한다. 차량 진단 정보 전송부는 차량 상태 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송한다. 차량 진단 시스템을 위한 사용자 출력 장치를 별도로 구비하는 것이 아니라, 차량에 탑재된 출력 장치를 이용하여 차량 상태 진단 정보를 출력하므로, 차량 진단 시스템의 크기와 비용을 감소시킬 수 있으며, 사용자는 익숙한 자신의 차량의 출력 장치를 통해 차량 상태 진단 정보를 더욱 용이하게 파악할 수 있게 된다.
차량 진단, TPMS, ECU, 표면 탄성파

Description

차량 진단 시스템{System for diagnosing automobile}
도 1은 본 발명에 따른 차량 진단 시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 차량 진단 시스템의 사용 상태를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 차량 진단 시스템의 일부 회로 구성의 개략적인 블록도.
도 4는 도 1의 차량 위험 정보 전송부의 위험 상황 감지 알고리즘을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 도 1의 타이어 상태 정보 전송부의 개략적인 블록도.
도 6 및 7은 도 5의 타이어 상태 정보 전송부의 일 구현예의 개략적인 블록도.
도 8은 도 6의 타이어 상태 정보 전송부를 더욱 상세히 도시한 도면.
도 9와 도 10은 도 8의 타이어 상태 정보 전송부에서 응답 신호를 생성하는 과정이 도시된 표.
도 11과 도 12는 각각 도 9와 도 10에 의해 생성된 응답 신호를 도시한 도면.
도 13은 도 6의 타이어 상태 정보 전송부의 디지털 센서의 부호(Code) 값을 알아내는 알고리즘을 도시한 도면.
본 발명은 차량용 전자 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 상태를 진단하는 시스템에 관한 것이다.
차량 진단은 이미 국제적인 규격으로 지정되어 있으며, 1994년 이후 출고된 경상용 및 승용 차량은 차량 내부 구성품의 고장 및 동작 상태에 대하여 외부의 스캐너를 이용하여 진단할 수 있다.
즉, 차량 자체의 ECU(electronic control unit)는 외부에서의 특정 명령(protocol)에 따라 ECU로 입력되는 온도, 압력, 공기량 등의 센서값 및 ECU가 구동하는 인젝터, 모터, 밸브 등의 actuator의 신호뿐 아니라 고장 상태에 대하여도 스캐닝하여 외부로 그 정보를 전송할 수 있으며, 이는 국제 규약(OBD, SAE, ISO)으로 규정되어 있다.
차량 이상 시 정비소에서는 이러한 정보를 이용하는 차량용 진단기를 사용하여 차량의 고장 여부, 및 고장 부위에 대한 진단을 수행하고 있다.
그러나 정비소에 비치되어 있는 차량용 진단기는 가격이 크기가 크고 고가이며 작동 상태가 일반인들이 쉽게 이해할 수 있도록 표시되지 않아 일반인들이 자신의 차량 상태에 대해 쉽게 이해하고 부품의 고장 및 노후시 즉각적인 대처를 취하기 어렵다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 작고 저렴하며 차량 정비에 대해 전문적인 지식을 가지지 않은 일반인도 용이하게 사용할 수 있는 차량용 진단 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량 진단 시스템은 차량 상태 정보 독출부, 차량 상태 진단부, 및 차량 진단 정보 전송부를 포함한다. 차량 상태 독출부는 차량으로부터 차량 상태 정보를 독출한다. 차량 상태 진단부는 차량 상태 정보로부터 차량 상태 진단 정보를 생성한다. 차량 진단 정보 전송부는 차량 상태 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송한다.
차량 진단 시스템을 위한 사용자 출력 장치를 별도로 구비하는 것이 아니라, 차량에 탑재된 출력 장치를 이용하여 차량 상태 진단 정보를 출력하므로, 차량 진단 시스템의 크기와 비용을 감소시킬 수 있으며, 사용자는 익숙한 자신의 차량의 출력 장치를 통해 차량 상태 진단 정보를 더욱 용이하게 파악할 수 있게 된다.
차량 상태 진단 정보 출력부는 차량 상태 진단 정보를 무선으로 전송할 수 있으며, 특히 방송 채널을 이용하여 차량 상태 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송할 수 있다. 이와 같은 구성으로 인해 차량 상태 진단 시스템을 위한 별도의 복잡한 배선이 없이도 차량의 출력 장치를 통해 차량의 상태를 진단할 수 있게 된다.
차량 상태 진단 시스템은 타이어 상태 정보를 독출하는 타이어 상태 정보 독출부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성은 사용자가 차량 상태뿐만 아니라 차량의 타이어 상태에 대한 정보를 파악할 수 있게 해준다.
차량 상태 진단 정보, 및 타이어 상태 정보 중 하나 이상이 소정의 위험 상 태에 대응하는 경우 차량 위험 정보를 차량의 출력 장치로 전송하는 차량 위험 정보 출력부를 더 포함할 수 있다.
미리 설정된 조건하에서 차량 상태나 타이어 상태에 대한 위험 상태를 출력함으로써 차량에 대한 전문 지식을 가지지 않은 일반인도 차량의 위험 상태를 용이하게 파악할 수 있게 된다.
차량 상태 진단 시스템은 차량 상태 정보, 타이어 상태 정보, 차량 위험 정보 중 하나 이상을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있으며, 저장부에 저장된 데이터를 독출하기 위한 단자를 더 포함할 수 있다.
저장부는 차량의 관리를 위해 차량의 현재 상태뿐만 아니라 과거 상태도 이용할 수 있도록 해주며, 단자는 외부 장치가 용이하게 저장부에 저장된 데이터를 이용할 수 있도록 한다.
차량 진단 시스템은 표면 탄성파를 이용하여 무전원으로 타이어 상태 독출부로 타이어 상태 정보를 무선 전송하는 타이어 상태 정보 전송부를 더 포함할 수 있다. 무전원 구조를 채용함으로써 타이어 상태 정보 전송부의 작동 수명 및 신호 안정성을 개선시킬 수 있게 된다.
타이어 상태 정보 전송부는 부호화된 감지 신호를 입력받는 감지 신호 입력부, 부호화된 호출 신호의 전파를 입력받아 표면 탄성파로 변환하는 호출 신호 입력부, 호출 신호의 부호가 감지 신호의 부호와 소정의 대응 관계인 경우 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 응답 신호를 생성하는 응답 신호 생성부, 및 응답 신호를 전파로 변환하여 출력하는 응답 신호 출력부를 포함할 수 있다.
감지 신호와 호출 신호를 부호화하고 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 응답 신호를 생성하기 때문에, 무전원으로도 안정적이고 고출력의 감지 응답을 얻을 수 있게 된다.
응답 신호 생성부는 표면 탄성파를 전파로 변환하여 진행시킨 후 다시 표면 탄성파로 변환한 변환 표면 탄성파와 상기 표면 탄성파를 표면 탄성파 상태로 진행시킨 지연 표면 탄성파를 중첩함으로써 응답 신호를 생성할 수 있다. 전파는 진행 속도가 빨라 장치 내에서 동일한 위상을 가지지만 표면 탄성파는 장치 내에서도 위치에 따라 상이한 위상을 가지므로 이를 이용하여 표면 탄성파의 진폭을 증폭할 수 있게 된다.
응답 신호 생성부는 소정의 거리만큼 서로 이격되고, 전파와 표면 탄성파 간에 변환을 할 수 있는 복수의 변환부를 포함할 수 있다. 표면 탄성파의 진행 속도를 고려하여 미리 설정한 거리만큼 이격된 복수의 변환부를 이용함으로써 각 변환부마다 표면 탄성파의 진폭을 조절할 수 있게 된다.
각 변환부는 서로 다른 극성 중 상기 감지 신호의 부호에 따라 선택된 극성이 활성화될 수 있으며, 응답 신호 생성부는 감지 신호의 부호에 따라 변환부의 극성을 선택하는 선택부를 포함할 수 있다.
감지 신호 입력에 따라 변환부의 극성을 선택하고 선택된 극성만을 활성화시킴으로써 감지 신호 입력에 따라 호출 신호 입력을 선택적으로 제어하여 목적하는 응답 신호를 생성할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 진단 시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도이다.
도 1에서, 차량 진단 시스템(100)은 차량 상태 정보 독출부(110), 차량 상태 진단부(120), 차량 진단 정보 전송부(130), 타이어 상태 정보 독출부(140), 차량 위험 정보 전송부(150), 저장부(160), 및 타이어 상태 정보 전송부(170)를 포함한다.
차량 상태 정보 독출부(110)는 차량으로부터 차량 상태 정보를 독출하고, 차량 상태 진단부(120)는 차량 상태 정보로부터 차량 상태 진단 정보를 생성하며, 차량 진단 정보 전송부(130)는 차량 상태 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송한다.
차량 진단 시스템(100)을 위한 사용자 출력 장치를 별도로 구비하는 것이 아니라, 차량에 탑재된 출력 장치를 이용하여 차량 상태 진단 정보를 출력하므로, 종래의 정비소용 차량 진단 시스템에 비해 시스템의 크기를 훨씬 줄일 수 있어 휴대형으로 제작할 수 있게 된다.
또한, 제조 비용을 감소시킬 수 있으며, 사용자는 익숙한 자신의 차량의 출력 장치를 통해 차량 상태 진단 정보를 더욱 용이하게 파악할 수 있도록 한다.
차량 상태 진단 정보 전송부(130)는 차량 상태 진단 정보를 무선으로 전송할 수 있으며, 특히 방송 채널을 이용하여 차량 상태 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송할 수 있다.
차량의 출력 장치는 차량에 탑재된 오디오 또는 비디오 시스템이 될 수 있다. 방송 채널은 차량의 라디오 채널 또는 텔레비전 채널을 사용하는 것이 일반적 일 것이나, 휴대폰과 같은 당업자가 고려 가능한 다른 매체로의 출력도 고려할 수 있다.
이와 같은 구성으로 인해 차량 상태 진단 시스템을 위한 별도의 복잡한 배선이 없이도 차량의 출력 장치를 통해 차량의 상태를 진단할 수 있게 된다.
타이어 상태 정보 독출부(140)는 타이어 상태 정보를 독출한다. 이로써, 사용자는 차량 상태뿐만 아니라 차량의 타이어 상태에 대한 정보를 파악할 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 차량 진단 시스템의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 2에서, 차량 진단 시스템(100)이 차량의 진단 커넥터(400)와 타이어 상태 정보 전송부(170)로부터 각각 차량 상태 정보, 및 차이어 상태 정보를 독출하고 차량의 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송하는 상태가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량 진단 시스템(100)은 출력 장치를 별도로 구비하지 않아 경량의 장치로 구현될 수 있으며, 차량에 간단히 부착될 수도 있다.
도 2에서 차량의 출력 장치(500)는 디스플레이 화면으로 구현되어 있으나, 차내 스피커와 같은 음성 출력 장치로 구현될 수도 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 출력 장치(500)에 차량 진단 정보 출력을 위한 모드가 설정될 수도 있다.
도 3은 도 1의 차량 진단 시스템의 일부 회로 구성의 개략적인 블록도이다.
도 3에서 주제어부(Main Controller)가 TPMS제어부(TPMS Controller)와 DST(diagnostic scan tool) 제어부(DST Controller)를 제어하는 구성을 확인할 수 있다.
타이어 상태 정보 독출부(140)는 일반적으로 TPMS(tire pressure monitoring system)를 의미한다. TPMS 는 타이어에 부착된 자동감지 센서가 타이어의 공기압과 온도 따위를 항상 적정한 상태로 유지시켜 타이어의 내구성과 승차감, 제동력 등을 향상시켜 주는 장치로서, 타이어 공기압 자동 감지 시스템, 타이어 압력 감지 시스템, 타이어 압력 모니터링 시스템이라고도 한다.
일반적으로, 타이어에 부착된 전파식별(RFID) 센서로 타이어의 압력과 온도를 감지한 뒤, 이 정보를 운전석으로 보내 운전자가 실시간으로 타이어의 압력 상태를 점검할 수 있게 설계되어 있다.
차량 위험 정보 전송부(150)는 차량 상태 진단 정보, 및 타이어 상태 정보 중 하나 이상이 소정의 위험 상태에 대응하는 경우 차량 위험 정보를 차량의 출력 장치로 전송한다. 소정의 위험 상태는 사용자 또는 시스템 제조자에 의해 미리 설정될 수 있다.
도 4는 도 1의 차량 위험 정보 전송부의 위험 상황 감지 알고리즘을 개략적으로 도시한 도면이다.
이와 같이, 미리 설정된 조건하에서 차량 상태나 타이어 상태에 대한 위험 상태를 출력함으로써 차량에 대한 전문 지식을 가지지 않은 일반인도 차량의 위험 상태를 용이하게 파악할 수 있게 된다.
저장부(160)는 차량 상태 진단 시스템(100)은 차량 상태 정보, 타이어 상태 정보, 차량 위험 정보 중 하나 이상을 저장하며, 저장부(160)에 저장된 데이터를 독출하기 위한 단자를 더 포함할 수 있다. 단자는 USB 메모리, 핸드폰 Data Sync 등과의 통신을 위한 단자일 수 있다.
저장부(160)는 차량의 관리를 위해 차량의 현재 상태뿐만 아니라 과거 상태도 이용할 수 있도록 해주며, 단자는 외부 장치가 용이하게 저장부(160)에 저장된 데이터를 이용할 수 있도록 한다.
타이어 상태 정보 전송부(170)는 차량 진단 시스템(100)은 표면 탄성파를 이용하여 무전원으로 타이어 상태 정보 독출부(140)로 타이어 상태 정보를 무선 전송한다. 이와 같이, 무전원 구조를 채용함으로써 타이어 상태 정보 전송부의 작동 수명 및 신호 안정성을 개선시킬 수 있게 된다.
종래의 TPMS는 차량에 장착한 채로 공기압의 이상이 있을 때만 감지하는 방식으로 실제 사용상의 오작동(타이어 공기압에 이상이 없으면서 계속해서 경고하는 현상)이 빈번하게 발생하고 있다.
이러한 오작동은 종래의 TPMS 장치가 타이어 내부에 장착된 타이어 공기압 감지를 위한 압력 센서 및 MCU(Micro Controller Unit) 및 무선 송/수신 회로와 같은 주변 회로에 소형 배터리로써 전원을 공급하기 때문이다.
즉, 소형/소용량의 배터리로써 타이어 내부에 장착된 TPMS 센서(TPS; Tire Pressure Sensor)를 구동시켜야 함과 동시에 장기간의 작동 수명을 보장하여야 하므로 저전력 구동을 수행하기 때문이다.
저전력 구동은 시스템의 작동 수명을 연장시키는 데에는 긍정적인 효과가 있을 수 있으나, 성능 및 신호 안정성에는 부정적인 영향을 미치기 때문이다.
따라서, 본 발명과 같이 무전원 방식으로 구동되는 TPMS의 경우 종래의 배터 리를 이용한 TPMS에 비해 작동 수명 및 신호 안정성(원할 때마다 측정할 수 있음)에 유리하다.
또한, 종래의 배터리 기술을 이용한 무선 센서가 대부분 전원이 필요한 센서인데 반해, 본 발명의 타이어 상태 정보 전송부(170)는 센서 자체에 전원이 없어도 동작할 수 있는 구조이므로 유지 보수를 위한 노력이 절감되고 반영구적인 동작 수명을 가진다.
도 5는 도 1의 타이어 상태 정보 전송부의 개략적인 블록도이다.
도 5에서, 타이어 상태 정보 전송부(170)는 부호화된 감지 신호를 입력받는 감지 신호 입력부(172), 부호화된 호출 신호의 전파를 입력받아 표면 탄성파로 변환하는 호출 신호 입력부(174), 호출 신호의 부호가 감지 신호의 부호와 소정의 대응 관계인 경우 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 응답 신호를 생성하는 응답 신호 생성부(176), 및 응답 신호를 전파로 변환하여 출력하는 응답 신호 출력부(178)를 포함할 수 있다.
감지 신호와 호출 신호를 부호화하고 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 응답 신호를 생성하기 때문에, 무전원으로도 안정적이고 고출력의 감지 응답을 얻을 수 있게 된다.
도 6 및 7은 도 5의 타이어 상태 정보 전송부의 일 구현예의 개략적인 블록도이다.
도 6에서, 응답 신호 생성부(200)는 표면 탄성파를 전파로 변환하여 진행시킨 후 다시 표면 탄성파로 변환한 변환 표면 탄성파와 상기 표면 탄성파를 표면 탄 성파 상태로 진행시킨 지연 표면 탄성파를 중첩함으로써 응답 신호를 생성할 수 있다. 전파는 진행 속도가 빨라 장치 내에서 동일한 위상을 가지지만 표면 탄성파는 장치 내에서도 위치에 따라 상이한 위상을 가지므로 이를 이용하여 표면 탄성파의 진폭을 증폭할 수 있게 된다.
응답 신호 생성부(200)는 소정의 거리만큼 서로 이격되고, 전파와 표면 탄성파 간에 변환을 할 수 있는 복수의 변환부를 포함할 수 있다. 표면 탄성파의 진행 속도를 고려하여 미리 설정한 거리만큼 이격된 복수의 변환부를 이용함으로써 각 변환부마다 표면 탄성파의 진폭을 조절할 수 있게 된다.
각 변환부는 서로 다른 극성 중 상기 감지 신호의 부호에 따라 선택된 극성이 활성화될 수 있으며, 응답 신호 생성부(178)는 감지 신호의 부호에 따라 변환부의 극성을 선택하는 선택부를 포함할 수 있다.
감지 신호 입력에 따라 변환부의 극성을 선택하고 선택된 극성만을 활성화시킴으로써 감지 신호 입력에 따라 호출 신호 입력을 선택적으로 제어하여 목적하는 응답 신호를 생성할 수 있게 된다.
도 6에서 감지 장치(타이어 상태 전송부)는 디지털 신호처리가 가능하도록 설계된 SAW 트랜스폰더(transponder; 200), 디지털 센서(Digitized Sensor; 300) 및 정합회로(미도시)로 구성된다.
도 6에는 디지털 센서(300)와 외부 리더 호출 부호 사이에 상관관계가 있는 경우의 감지 장치(200)의 동작 및 응답 신호가 도시되어 있고, 도 6에는 디지털 센서(300)와 외부 리더 호출 부호 사이에 상관관계가 없는 경우의 감지 장치(200)의 동작 및 출력신호가 도시되어 있다.
더욱 상세하게 살펴보면, 도 6에서는 센서(300)에서 입력되는 감지 신호 입력과 외부 리더(미도시)로부터 입력되는 호출 신호 입력이 모두 부호화된 디지털 신호 '1011'인 반면, 도 7에서는 호출 신호 입력은 '1011'이지만 감지 신호 입력은 '1001'인 것을 알 수 있다.
이에 대해 응답신호의 출력은 도 6인 경우가 도 7의 경우보다 훨씬 큰 것을 확인할 수 있다. 이것은 도 6에서는 응답 신호 생성부가 소정의 감지 신호 입력과 호출 신호 입력이 소정의 대응 관계에 있는 경우 호출 신호를 증가되도록 중첩된 응답 신호를 생성하여 출력하기 때문이다.
도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에서는 반사형이 아닌 진행형의 표면 탄성파를 이용하고, 자기 상관관계(Auto correlation)가 성립할 경우에만 감지 장치인 SAW 무전원 무선 센서 장치(100)의 응답 신호가 나올 수 있는 구조를 가진다.
또한, SAW 센서 장치(200)의 응답 Echo의 진폭의 비로써 추출하는 아날로그 방식이 아닌 SAW 자체에서 무전원 구동 디지털 신호처리기가 내장된 새로운 방식을 채용한다. 따라서 본 발명은 종래의 무전원 무선 센서의 한계인 짧은 감지 거리를 획기적으로 확장시킬 수 있다.
감지 장치인 SAW 트랜스폰더(200)는 무전원 무선 센서 장치로 사용이 가능하도록 하는 주요한 전송 매체로 사용된다. SAW 트랜스폰더(200)는 내부에 디지털 센서(300)와 연결되어 디지털 신호처리가 가능한 IDT(Inter Digital Transducer; 미 도시)를 포함한다. IDT와 센서가 연결되면 센서의 값에 따라 표면 탄성파의 펄스 조합이 달라지므로 이를 이용하여 센서로 사용할 수 있다.
SAW 트랜스폰더(200) 내의 특별히 디지털 신호처리가 가능한 IDT 전극 배열은 일반적인 SAW 소자의 IDT 배열이 처리하는 AM 및 FM 처리 방식과 달리 입력된 신호에 대한 위상 복조(PSK: Phase Shift Keying)를 수행한다.
PSK 변조 및 복조를 통한 주파수 확산과 자기상관(Auto-correlation) 기능이 내장된 SAW 트랜스폰더(200)의 IDT 구조를 채용함으로써 종래의 일반적인 SAW 무전원 무선 센서 장치의 단점인 거리 제한 문제를 획기적으로 개선할 수 있다. 아울러, 감지 거리가 크게 확장됨으로 인해 종래의 SAW 무전원 무선 센서 장치에 비해 적용범위가 광범위하게 넓어질 수 있게 된다.
디지털 센서(300)는 외부의 연속적인 아날로그 물리량을 감지하여 센서 해상도별로 아날로그 신호를 디지털화하도록 하는 역할을 수행한다. 아울러, 센서(300)는 압력, 온도, 스트레인, 가속도 등을 측정할 수 있으며 SAW 트랜스폰더(200)와 연결하여 사용한다.
본 발명의 감지 장치는 무전원 구동 디지털 센서(300)를 이용하여 센서의 값이 디지털적으로 표면 탄성파 발생에 영향을 미치도록 하는 구조를 가진다.
디지털 센서(300)는 일반 연속적 신호의 아날로그 센서와 달리 센서의 작동범위(Full span)를 일정 구간으로 나누어 (n-step) 원하는 해상도/정밀도(resolution)를 구현하는 것으로, 본 발명은 표면 탄성파 소자 내에서 발생하는 표면 탄성파에 영향을 미칠 수 있는 성질을 이용한다.
가령 일반적인 도선 형태의 스위치 온/오프(On/Off) 상태가 대표적인데, 스위치 온 상태일 경우 표면 탄성파의 크기나 방향, 진동 주파수 혹은 위상을 변화시킬 수 있다면, 이것은 결과적으로 표면 탄성파에 영향을 미치게 된다. 이 외에도 SAW IDT의 임피던스(R, L, C)가 변할 수 있는 구조 또한 디지털 센서에 적합한 성질 중 하나일 수 있다.
만약, 이러한 스위치가 센서의 전 간격(Full span)에 대하여 일정 해상도(resolution)를 구현하고자 한다면, 최소한 n 개 혹은 개의 디지털 센서 어레이(digitize sensor array)가 필요하다.
디지털 센서 어레이는 SAW 트랜스폰더의 내부 구성 IDT들과 연결되어 IDT에서 발생시킬 수 있는 표면 탄성파의 성질을 변환시키며, 여러 개의 배열형 센서를 사용하므로 결과적으로 n-step 해상도의 디지털 센서를 구현할 수 있다.
단, 본 실시예에서 표면 탄성파의 위상 변화를 일으킬 수 있는 단위 센서의 전극 배치는 상보형(complementary) 형태를 갖추어야 한다. 즉, 센서는 외부 상태변화에 따라 두 개의 전극 중 어느 하나의 상태에 반드시 위치하여야 한다. 일례로 든다면 Neutral 상태가 없는 2x1 SPDT<Single Pole Double Throw> 스위치를 들 수 있다.
IDT(미도시)는 그 구조에 의해 디지털 센서와 연결되어 센서의 상태에 따라 표면 탄성파의 성질을 변화시킬 수 있다. 본 발명은 일반적인 반사 지연형(Reflective delay line) SAW 무전원 무선 센서의 단점인 입력 신호에 비해 심하게는 1/50 ~ 1/10까지 작아지는 미약한 출력 신호의 신호 강도에 의한 감지거리 제 한성을 극복함과 동시에 외부의 물리적 변화를 감지하는 디지털 센서의 값과 정확히 일치할 때만 출력 신호가 존재하도록 설계된 IDT 구조를 특징으로 가진다.
도 8은 도 6의 타이어 상태 정보 전송부를 더욱 상세히 도시한 도면이다. 또한, 도 9와 도 10은 도 8의 타이어 상태 정보 전송부에서 응답 신호를 생성하는 과정이 도시된 표이고, 도 11과 도 12는 각각 도 9과 도 10에 의해 생성된 응답 신호를 도시한 도면이다.
도 8에서 도 6의 응답 신호 생성부(260)는 4개의 변환부(262 내지 268)와 각 변환부(262 내지 268)의 서로 다른 극성 중 하나를 선택하는 선택부(280)로 구성되어 있다. 선택부(280)는 감지 입력 신호인 '1011'에 따라 4개의 변환부(262 내지 268)의 극성을 선택하고 있다.
도 8에서 알 수 있듯이 감지 신호 입력이 '1011'이고, 도 9와 10에서 각각 알 수 있듯이, 도 9의 신호 입력은 '1011'이고 도 10의 호출 신호 입력은 '1001'이다.
도 9 및 11에서, 감지 신호 입력과 호출 신호 입력이 일치한 경우 t5에서의 출력되는 응답 신호는 증폭되어 있는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 도 10 및 12에서, 감지 신호 입력과 호출 신호 입력이 일치하지 않는 경우에는 t5에서 출력되는 응답 신호는 증폭되지 않은 신호인 것을 알 수 있다.
본 발명은 이와 같이 디지털 센서와 위상 변화형 IDT 구조의 결합을 통해 가변 코드(Variable Code 혹은 Digit)에 대한 SAW 무전원 무선 센서 장치의 응답을 얻을 수 있게 된다.
아울러, 종래의 배터리 기술을 이용한 무선 센서 장치는 대부분 전원이 필요한 센서이므로 실시간 계측이 불가능하였으나 본 발명에 따른 감지 장치는 전원이 없어도 동작할 수 있게 된다.
또한, 본 발명 시스템은 무전원 방식이므로 방전이나 외부 환경에 대한 내성이 강해 시스템 설계시 부품 수를 줄일 수 있으므로 종래의 무선 센서 장치보다 저가 생산이 가능하므로 경제적 이점이 커진다.
도 13은 도 6의 타이어 상태 정보 전송부의 디지털 센서의 부호(Code) 값을 알아내는 알고리즘을 도시한 도면이다.
도 13의 SAW 동작 부분에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 감지 장치는 디지털 센서로부터의 감지 신호 입력과 리더로부터의 호출 신호 입력이 상관관계가 있는 경우에만 증폭된 응답 신호를 출력하므로 사용자는 여러 가지 호출 신호를 감지 장치에 입력한 후 감지 장치로부터 목적하는 응답 신호가 있는 경우 디지털 센서의 부호를 알 수 있게 된다.
본 발명에 의하면 차량 진단 시스템의 크기와 비용을 감소시킬 수 있으며, 사용자는 익숙한 자신의 차량의 출력 장치를 통해 차량 상태 진단 정보를 더욱 용이하게 파악할 수 있게 된다.
또한, 사용자가 차량 상태뿐만 아니라 차량의 타이어 상태에 대한 정보를 파악할 수 있게 해주며, 차량에 대한 전문 지식을 가지지 않은 일반인도 차량의 위험 상태를 용이하게 파악할 수 있게 된다.
또한, TPMS에 무전원 구조를 채용함으로써 타이어 상태 정보 전송부의 작동 수명 및 신호 안정성을 개선시킬 수 있게 된다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 차량으로부터 차량 상태 정보를 독출하는 차량 상태 정보 독출부;
    상기 차량 상태 정보로부터 차량 상태 진단 정보를 생성하는 차량 상태 진단부; 및
    상기 차량 상태 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송하는 차량 진단 정보 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 상태 진단 정보 출력부는 상기 차량 상태 진단 정보를 무선으로 전송하는 것은 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 차량 상태 진단 정보 출력부는 방송 채널을 이용하여 상기 차량 상태 진단 정보를 차량의 출력 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 타이어 상태 정보를 독출하는 타이어 상태 정보 독출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 차량 상태 진단 정보, 및 타이어 상태 정보 중 하나 이상이 소정의 위험 상태에 대응하는 경우 차량 위험 정보를 차량의 출력 장치로 전송하는 차량 위험 정보 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 차량 상태 정보, 타이어 상태 정보, 차량 위험 정보 중 하나 이상을 저장하는 저장부를 더 포함하는 차량용 진단 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 저장부에 저장된 데이터를 독출하기 위한 단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 타이어 상태 정보를 표면 탄성파를 이용하여 무전원으로 상기 타이어 상태 독출부로 무선 전송하는 타이어 상태 정보 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 타이어 상태 정보 전송부는
    부호화된 감지 신호를 입력받는 감지 신호 입력부;
    부호화된 호출 신호의 전파를 입력받아 표면 탄성파로 변환하는 호출 신호 입력부;
    상기 호출 신호의 부호가 상기 감지 신호의 부호와 소정의 대응 관계인 경우 상기 표면 탄성파의 진폭이 증가하도록 중첩하여 응답 신호를 생성하는 응답 신호 생성부; 및
    상기 응답 신호를 전파로 변환하여 출력하는 응답 신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 응답 신호 생성부는,
    상기 표면 탄성파를 전파로 변환하여 진행시킨 후 다시 표면 탄성파로 변환한 변환 표면 탄성파와 상기 표면 탄성파를 표면 탄성파 상태로 진행시킨 지연 표면 탄성파를 중첩함으로써 응답 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 응답 신호 생성부는,
    소정의 거리만큼 서로 이격되고, 전파와 표면 탄성파 간에 변환을 할 수 있 는 복수의 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 각 변환부는 서로 다른 극성 중 상기 감지 신호의 부호에 따라 선택된 극성이 활성화되는 것을 특징으로 하는 표면 탄성파를 이용한 감지 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 응답 신호 생성부는 상기 감지 신호의 부호에 따라 상기 변환부의 극성을 선택하는 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 진단 시스템.
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