KR20130022001A - Ｔｐｍｓ 센서의 위치 판별 방법 및 이를 이용한 ｔｐｍｓ 센서의 위치 판별 장치 - Google Patents

Abstract

TPMS 센서의 위치 판별 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 센서와, 상기 TPMS 센서로부터 데이터를 전송 받아 처리하는 연산부를 포함하며, 상기 TPMS 센서는 엔진 시동 시 발생되는 노이즈 신호를 감지하여 상기 연산부로 전송하고, 상기 연산부는 전송된 상기 노이즈 신호의 세기 차이를 이용하여 상기 TPMS 센서의 전후 위치를 판별한다.

Description

ＴＰＭＳ 센서의 위치 판별 방법 및 이를 이용한 ＴＰＭＳ 센서의 위치 판별 장치{Position Distinction Device of TPMS sensor and Method thereof}

본 발명은 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System; TPMS)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 시동 시 발생하는 노이즈를 이용하여 타이어의 전후를 판별하고, 압전 필름을 이용하여 타이어의 좌우를 판별하는 방법에 관한 것이다.

자동차 타이어의 압력을 측정하여 운전자에게 정보를 알려주고, 압력에 이상이 발생하였을 때 운전자에게 경고 신호를 전함으로써 사고의 위험을 미리 방지하도록 도와주는 시스템이 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System; 이하, TPMS라 함)이다.

TPMS는 ABS(Anti-lock Brake System) 센서를 통해 각 바퀴의 회전수를 감지해 타이어의 상태를 감지하는 방법과 타이어(훨)에 압력센서(이하, TPMS 센서라 함)를 내장하여 타이어의 압력을 감지하는 방법 등 다양한 방법을 통해 구현되고 있다.

TPMS를 이용하여 측정된 타이어 압력에 관한 정보를 운전자에게 효율적으로 제공하기 위해서는 TPMS 센서가 장착된 타이어의 위치, 즉 TPMS 센서의 위치에 관한 정보를 제공하는 ALO(Auto Location) 기능이 구현되어야 한다.

타이어의 전/후를 판별하기 위하여, 수신기와 TPMS 센서의 위치에 따라 TPMS 센서로부터 전송되는 RF 송신 신호의 세기의 차이를 이용하는 종래의 방법이 개시되어 있다. 이는 TPMS 센서가 수신기와 멀리 떨어질수록 전송하는 신호의 세기는 약해진다는 원리를 이용하여 전/후 바퀴를 구분하는 것이다.

이와 같은 종래 기술에 의하면, 수신기의 위치는 전/후 센서의 RF 신호의 크기 차이를 발생시킬 수 있는 곳으로 제한되어, 수신기는 차량 외부에 장착되어야만 했다. 따라서 방수 필요 및 출동 등에 대한 신뢰성 확보 문제 등이 발생된다.

한편, 타이어의 좌/우 판별을 위하여, TPMS 센서 내부에 포함된 가속도 센서 및 자기장 센서의 위상차 발생을 이용하는 방법, TPMS 센서가 휠이 회전 시 특정 위치(최고점 미 최저점)에서 RF 신호를 송신하여, RF 신호 송신주기로 센서가 장착된 휠의 회전속도를 구하고, ABS/ESC에서 사용하는 휠속 센서에서 측정된 회전속도와 일치하는 센서를 찾아 동기화시키는 방법, 자이로(Gyro) 센서와 같은 모션센서를 이용하여 감지된 회전 방향에 따라 좌/우를 판별하는 방법 등의 종래 기술이 개시되어 있다.

이와 같은 종래 기술은 주변에 자기장이 강한 물체, 교량 도로와 같은 철판 구조물이 많은 곳에서는 오작동이 많이 발생하는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 엔진 시동 시 발생하는 노이즈를 이용하여 타이어의 전후를 판별하고, 압전 필름을 이용하여 타이어의 좌우를 판별할 수 있는 TPMS 센서의 위치 판별 방법 및 이를 이용한 TPMS 센서의 위치 판별 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 TPMS 센서 위치 판별 장치는, 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 센서와, 상기 TPMS 센서로부터 데이터를 전송 받아 처리하는 연산부를 포함한다. 여기서, 상기 TPMS 센서는 엔진 시동 시 발생되는 노이즈 신호를 감지하여 상기 연산부로 전송하고, 상기 연산부는 전송된 상기 노이즈 신호의 세기 차이를 이용하여 상기 TPMS 센서의 전후 위치를 판별한다.

일 실시예로서, 상기 TPMS 센서는 상기 노이즈 신호를 감지하기 위한 저주파 수신기(Low frequency Receiver)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 저주파 수신기에는 상기 노이즈 신호를 수신하기 위한 안테나가 형성되어 있으며, 상기 안테나는 상기 저주파 수신기와 병렬로 연결된 인덕터와 가변 커페시터로 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 면에 따른 TPMS 센서 위치 판별 장치는 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 센서와, 상기 TPMS 센서로부터 데이터를 전송 받아 처리하는 연산부를 포함하되, 상기 TPMS 센서는 타이어가 지면과 마찰 시 받는 충격을 전기 신호로 변환하여 변환된 충격 감지 신호를 상기 TPMS 센서로 전송하는 압전 부재를 포함하고, 좌우 타이어에 상호 반대 방향으로 장착되어 있으며, 상기 연산부는 방향을 달리하여 장착된 상기 TPMS 센서로부터 전송된 상기 충격 감지 신호의 길이에 따라 상기 TPMS 센서의 좌우 위치를 판별한다.

여기서, 상기 압전 부재는 충격을 감지하는 압전 필름과, 상기 압전 필름의 일 단에 형성되어 감지된 충격을 전기 신호로 변환하고, 이를 상기 TPMS 센서로 전송하는 인터디지털 변환기(Interdigital transducer)로 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 전후 센서 감지를 센서 데이터로 하여 RSSI 방법과 비교하는 방식을 통해 오류 발생률을 감소시킬 수 있고, TPMS 센서의 RF 송신 전력을 필요에 따라 조절 가능하여 배터리 수명을 연장할 수 있다.

또한, 기존 센서의 좌우 판별 방식과 비교하여 교량과 같은 철제 구조물이 많은 도로에서 오판 가능성 제거할 수 있으며, TPMS 센서에 구비되는 압전 필름은 전원 소비를 하지 않아 TPMS 센서에 장착되는 배터리 용량을 줄일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 TPMS 센서 위치 판별 장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 TPMS 센서의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 저주파 수신기의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 TPMS 센서에 부착되는 압전 필름에 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 압전 필름으로부터 전송되는 신호 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 TPMS 센서의 위치 판별 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 TPMS 센서의 위치 판별 방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 TPMS 센서 위치 판별 장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 센서 위치 판별 장치는 TPMS 센서(10)와, 연산부(20)를 포함한다. TPMS 센서(10)는 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착되고, 좌우 타이어에 상호 반대 방향으로 장착된다.

TPMS 센서(10)의 개략적인 구성을 도시한 도 2를 참조하면, TPMS 센서(10)는 감지된 데이터를 연산부(20)로 전송하는 RF 송신기(11), 타이어 압력에 대한 감지 정보를 생성하는 센서(12), 양상 및 정비 과정에서 필요한 명령을 수신하기 위한 저주파 수신기(13), 이들에게 전력을 공급하는 전원(14)으로 구성된다.

여기서, 저주파 수신기(13)는 양산 및 정비 시 트리거 컨트롤러(Trigger Controller)에서 송신하는 명령어를 수신하며, 일반적으로 양산 및 정비 시를 제외하고는 이용되지 않기 때문에 ALO(Auto Location)에 관여하지 않는다. 본 발명에서는 기존의 ALO 수행 중 사용하지 않는 저주파 수신기(13)를 이용하여 ALO시, TPMS 센서(10)의 전/후를 판별하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 저주파 수신기(13)는 차량의 엔진 시동 시, 발생되는 노이즈를 감지한다. 이 때, 엔진에서 발생하는 노이즈 신호의 세기는 엔진에서 가까운 TPMS 센서(10)의 저주파 수신기(13)에서 가장 크게 감지되며, 엔진에서 가장 멀리 위치한 TPMS 센서(10)의 저주파 수신기(13)에서는 가장 작게 감지된다. 이와 같이, 엔진에서 발생되는 노이즈의 크기는 TPMS 센서(10)의 위치에 따라 다르게 수신된다. 예를 들어, 엔진이 앞에 있는 차량은 앞 타이어에 위치한 TPMS 센서(10)가 뒤쪽에 위치한 타이어의 TPMS 센서(10)보다 더 큰 노이즈를 감지하게 된다.

이와 같은 방법으로 TPMS 센서(10)에서 전/후 위치에 따라서 다르게 감지된 엔진 노이즈의 크기 정보는 타이어의 압력 및 온도 정보와 함께 연산부(20)로 전송된다. 연산부(20) 전송된 상기 노이즈 신호의 세기 차이를 이용하여 TPMS 센서(10)의 전후 위치를 판별한다.

저주파 수신기(130)에는 노이즈 신호를 수신하기 위한 안테나가 형성되어 있으며, 상기 안테나는 상기 저주파 수신기와 병렬로 연결된 인덕터와 가변 커페시터로 구성된다. 저주파 수신기(130)의 구성을 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 도 2의 저주파 수신기의 회로 구성을 도시한 도면이다.

일반적인 저주파 수신기(130)의 안테나는 인덕터를 사용하여 트리거 컨트롤러에서 보내는 신호를 받게 된다. 저주파 수신기(130)와 트리거 컨트롤러는 125KHz의 주파수로 통신한다. 저주파 수신기(130)에서 사용되는 인덕터의 인덕턴스는 요구되는 감도에 따라 결정된다. 저주파 수신기(130) 안테나의 인덕터의 인덕턴스가 정해지면 125 KHz의 중심 주파수에 매칭하기 위한 커패시터가 구비된다.

차량의 엔진 시동이 걸리면 엔진에 사용되는 전기/전자 장치들에 의해서 노이즈가 발생하게 된다. 저주파 수신기(130)에 사용되는 주파수와 자동차 엔진에서 발생되는 노이즈의 주파수는 서로 같을 수도 있지만, 대부분 서로 다르다. 저주파 수신기(130)에서 사용되는 주파수와 다른 주파수를 가지는 노이지 신호를 감지하기 위해서는 125KHz 매칭에 사용되는 커패시터와 병렬로 연결된 가변 커패시터가 필요하다.

한편, 본 발명에 따른 TPMS 센서(10)에는 압전 부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 압전 부재의 구체적인 구성 및 압전 부재에서 출력되는 신호를 설명한다. 도 4는 도 1의 TPMS 센서에 부착되는 압전 필름에 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 압전 필름으로부터 전송되는 신호 특성을 도시한 도면이다.

압전 필름은 타이어가 지면과 마찰 시 받는 충격을 전기 신호로 변환하여 변환된 충격 감지 신호를 TPMS 센서로 전송한다. 이를 위해, 충격을 감지하는 압전 필름의 일 단에는 감지된 충격을 전기 신호로 변환하고, 이를 TPMS 센서로 전송하는 인터디지털 변환기(Interdigital transducer)가 형성되어 있다.

구체적으로, 압전 필름 위에 금속 전극인 IDT(Interdigital Transducer)를 형성하게 되면 기계 신호를 전기 신호로, 전기 신호를 기계 신호로 변환 시킬 수 있다. 또한, 압전 필름의 표면 탄성파의 속도는 전기 신호와 비교하여 약10만 배 느린 속도를 갖고 있다. 이러한 압전 필름의 특성을 이용하여 자동차 타이어의 좌우를 판별할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 타이어가 시계방향(CW)으로 회전 시, 압전 기판이 받는 충격 방향은 ⓐ에서 ⓑ가 된다. 압전 필름의 ⓐ지점에서 받은 충격은 압전 필름의 표면으로 전달되어 ⓑ지점의 IDT를 통해 전기 신호로 변환되어 TPMS 센서로 전달된다. ⓑ지점에서 받은 충격은 지연시간 없이 IDT를 통해서 전기 신호로 변환되어 TPM 센서로 전달된다. 압전 필름의 length가 1cm이면, ⓐ지점에서 받은 충격 에너지가 압전 필름의 표면을 타고 ⓑ지점으로 이동하는데 걸리는 시간 △tp는 5 usec이고, 타이어의 회전 속도가 100 km/h 일 때, 타이어 회전을 통해서 압전 필름의 ⓐ지점에서 ⓑ지점까지 이동하는데 걸리는 시간은 360 usec가 된다. 따라서 시계방향으로 회전 시 압전 필름에서 발생하는 신호의 길이는 타이어가 압전 필름을 지나가는데 걸리는 시간인 360 usec에서 △tp를 뺀 355 usec가 된다.

타이어가 반시계방향(AWC)으로 회전 시 압전 기판이 받는 충격 방향은 ⓑ에서 ⓐ가 된다. 압전 필름의 ⓑ지점에서 받은 충격은 지연시간 없이 IDT를 통해 전기 신호로 변환되어 TPMS 센서로 전달되고, ⓐ지점에서 받은 충격은 압전 필름의 표면을 통해 기계 신호로 ⓑ지점까지 이동해서 IDT를 통해 전기신호로 변환되어 TPM 센서로 전달된다. ⓐ지점에서 받은 충격 신호는 △tp 만큼 지연 시간을 갖기 때문에 충격에 의해서 압전 필름에서 발생되는 신호의 길이는 360 usec에서 △tp를 더한 365 usec가 된다.

본 발명에서 압전 필름이 부착된 TPMS 센서는 좌우 타이어에 그 방향을 달리하여 장착되어 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 좌우의 장착 위치에 따라서 100 km/h의 속도에서 10 usec의 신호 길이 차이가 발생한다.

이와 같은 방법으로 감지된 충격 감지 신호는 연산부(20)로 전송되며, 연산부(20)는 방향을 달리하여 장착된 TPMS 센서(10)로부터 전송된 충격 감지 신호의 길이에 따라 TPMS 센서(10)의 좌우 위치를 판별한다.

도 6은 본 발명에 따른 TPMS 센서의 위치 판별 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.

먼저, 엔진의 시동이 걸리면(S610), TPMS 센서는 엔진 시동 시 발생하는 노이즈를 감지하여 연산부로 전송한다(S620). 이 때, 엔진에서 발생하는 노이즈 신호의 세기는 엔진에서 가까운 TPMS 센서의 저주파 수신기에서 가장 크게 감지되며, 엔진에서 가장 멀리 위치한 TPMS 센서의 저주파 수신기에서는 가장 작게 감지된다.

이와 같이, 엔진에서 발생되는 노이즈의 크기는 TPMS 센서의 위치에 따라 다르게 수신된다. 예를 들어, 엔진이 앞에 있는 차량은 앞 타이어에 위치한 TPMS 센서가 뒤쪽에 위치한 타이어의 TPMS 센서(10)보다 더 큰 노이즈를 감지하게 된다.

전송된 엔진 노이즈 감지 신호의 세기 차이를 이용하여 연산부는 TPMS 센서의 전후 위치를 판별한다(S630).

도 7은 본 발명에 따른 TPMS 센서의 위치 판별 방법의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 TPMS 센서에는 압전 필름이 부착되어 있는 것을 특징으로 한다. 압전 필름은 타이어가 지면과 마찰 시 받는 충격을 전기 신호로 변환하여 변환된 충격 감지 신호를 TPMS 센서로 전송한다(S710). 이를 위해, 충격을 감지하는 압전 필름의 일 단에는 감지된 충격을 전기 신호로 변환하고, 이를 TPMS 센서로 전송하는 인터디지털 변환기(Interdigital transducer)가 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 압전 필름에서 출력되는 충격 감지 신호는 그 부착 방향에 따라 서로 다른 신호 길이를 가지며, 연산부는 이를 이용하여 TPMS 센서의 좌우 위치를 판별한다(S720).

발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

1. 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 센서와, 상기 TPMS 센서로부터 데이터를 전송 받아 처리하는 연산부를 포함하되,
   상기 TPMS 센서는 엔진 시동 시 발생되는 노이즈 신호를 감지하여 상기 연산부로 전송하고,
   상기 연산부는 전송된 상기 노이즈 신호의 세기 차이를 이용하여 상기 TPMS 센서의 전후 위치를 판별하는 것
   인 TPMS 센서의 위치 판별 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 TPMS 센서는,
   상기 노이즈 신호를 감지하기 위한 저주파 수신기(Low frequency Receiver)를 포함하는 것
   인 TPMS 센서의 위치 판별 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 저주파 수신기에는 상기 노이즈 신호를 수신하기 위한 안테나가 형성되어 있으며, 상기 안테나는 상기 저주파 수신기와 병렬로 연결된 인덕터와 가변 커페시터로 구성되는 것
   인 TPMS 센서의 위치 판별 장치.
4. 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 센서와, 상기 TPMS 센서로부터 데이터를 전송 받아 처리하는 연산부를 포함하되,
   상기 TPMS 센서는 타이어가 지면과 마찰 시 받는 충격을 전기 신호로 변환하여 변환된 충격 감지 신호를 상기 TPMS 센서로 전송하는 압전 부재를 포함하고, 좌우 타이어에 상호 반대 방향으로 장착되어 있으며,
   상기 연산부는 방향을 달리하여 장착된 상기 TPMS 센서로부터 전송된 상기 충격 감지 신호의 길이에 따라 상기 TPMS 센서의 좌우 위치를 판별하는 것
   인 TPMS 센서의 위치 판별 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 압전 부재는,
   충격을 감지하는 압전 필름과, 상기 압전 필름의 일 단에 형성되어 감지된 충격을 전기 신호로 변환하고, 이를 상기 TPMS 센서로 전송하는 인터디지털 변환기(Interdigital transducer)로 구성되는 것
   인 TPMS 센서의 위치 판별 장치.
6. 차량의 좌측과 우측 타이어에 각각 장착된 TPMS 센서와, 상기 TPMS 센서로부터 데이터를 전송 받아 처리하는 연산부를 포함하는 TPMS 센서의 위치 판별 장치가 수행하는 방법에 있어서,
   차량의 타이어에 부탁된 TPMS 센서를 통해 엔진 시동 시의 노이즈를 감지하는 단계; 및
   전송된 상기 노이즈 신호의 세기 차이를 이용하여 상기 연산부가 상기 TPMS 센서의 전후 위치를 판별하는 단계
   를 포함하는 TPMS 센서의 위치 판별 방법.
7. 차량의 좌측과 우측 타이어에 상호 반대방향으로 장착된 압전 부재를 포함하는 TPMS 센서와, 상기 TPMS 센서로부터 데이터를 전송 받아 처리하는 연산부를 포함하는 TPMS 센서의 위치 판별 장치가 수행하는 방법에 있어서,
   상기 압전 부재가 타이어가 지면과 마찰 시 받는 충격을 전기 신호로 변환한 충격 감지 신호를 상기 TPMS 센서로 전송하는 단계; 및
   상기 TPMS 센서로부터 전송된 상기 충격 감지 신호의 길이에 따라 상기 연산부가 상기 TPMS 센서의 좌우 위치를 판별하는 단계
   를 포함하는 TPMS 센서의 위치 판별 방법.
   

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