KR20140046535A - 타이어 위치 판별 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 타이어의 압력 상태를 감지하여 운전자에게 타이어 압력 정보를 제공하는 타이어 압력 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 타이어 압력 정보 전송시 타이어의 위치 정보를 함께 전송하기 위하여 타이어의 위치를 판별하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 지자기센서를 이용하여 센서 샘플을 획득하고, 획득한 샘플의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값을 이용하여 타이어의 위치를 식별하고, 차량의 ECU로 타이어의 위치 정보를 전송한다.

Description

타이어 위치 판별 시스템 및 방법 {Tire Location Determining System and Method}

본 발명은 차량의 타이어의 압력을 측정하고 타이어 압력 정보를 운전자에게 제공하는 타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System : TPMS)에 관한 것으로서, 구체적으로는 타이어 압력에 대한 정보를 전송하는 장치가 부착된 타이어의 위치를 식별하는 타이어 위치 판별 시스템 및 방법에 관한 것이다.

타이어 압력 모니터링 시스템(Tire Pressure Monitoring System : TPMS)이란, 타이어의 압력을 감지하여 적정한 압력으로 유지시키기 위한 장치로 사용되는 것으로서, 타이어 내부에 장착되어 타이어의 압력을 감지하여 차량에 장착된 제어장치로 RF를 이용하여 센싱값과 센서의 고유 ID를 전달하는 센서와 센서로부터 송신된 RF 데이터와 차량의 정보를 수신하여 각 타이어의 상태와 수신기의 상태를 판단하고 운전자가 감지할 수 있는 디스플레이 장치에 디스플레이 정보를 전달해 주는 제어 장치로 구성되어 있다.

TPMS는 운전자에게 디스플레이하는 방법에 따라 High End System과 Low End System으로 구분할 수 있다. High End System은 각각의 타이어 압력을 표시하거나 저압이 발생된 타이어의 위치를 운전자에게 표시하는 기능을 갖는 시스템이고, Low End System은 차량에 장착된 타이어 중 한 개라도 저압이 발생한 경우 운전자에게 저압이 발생하였다는 경고만 표시하는 기능을 갖는 시스템이다.

High End System을 구현하기 위해서는 각 타이어에 장착된 센서에서 센서의 위치에 관련된 정보를 송신하고, 제어 장치에서 활용 가능한 정보를 이용하여 센서의 장착 위치를 결정해야 한다.

종래의 TPMS의 하나인 US007010968(슈레이더,Schrader)에서 제안한 시스템에서는, 센서 내부에 Z,X축의 가속도 센서를 좌우측 바퀴에 장착하고, Z,X축의 가속도 센서 신호가 좌우측의 위상이 다르게 나타난다는 원리를 이용하여 좌우측의 구분을 한다. 그리고, 제어 장치에서 감지되는 센서의 RF 신호 세기는 센서의 거리 자승에 반비례한다는 원리를 이용하여 전후를 구분하는 방법이 적용되어 왔다.

이 제안의 경우 좌우측을 구분하기 위해 2축의 가속도 센서를 필요하게 되어 공간, 재료비의 상승이 필요하게 되고, 신호의 위상차를 감지하기 위해서는 차량의 속도, 도로의 평평도 등에 대한 제한이 따르게 된다. 또한, 전후를 구분하기 위해 제어 장치는 센서의 RF 신호가 차량의 샤시나 전자장치, 탑승자에 의해 세기가 감소되지 않는 위치에 장착이 요구되어 범퍼와 같은 제한된 위치에서만 장착가능하게 되어 추가 와이어 및 방수와 같은 재료비 상승과 공간 제한을 갖게 된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 센서에 장착된 타이어의 운행 정보(회전속도)를 감지하는 기능을 추가하여 샤시제어기(ABS/ESC)에서 사용하는 휠속 센서 정보와 비교하여 위치를 판별하는 방법이 제안되었다. 이 제안에서는 센서 내부에 Z축의 가속도 센서를 내장하고 휠의 회전에 따라 가속도 센서가 Sine 파형으로 신호가 출력되는 현상을 이용 센서의 신호파형 주기를 이용하여 휠속을 감지하여 제어 장치에 RF로 데이터를 전달하고 제어 장치는 차량에 장착되어 있는 샤시시스템(ABS/ESC)에서 사용하는 휠속 센서를 이용하여 각 휠의 휠속을 감지 센서에서 수신된 휠속과 비교하여 위치를 판별하게 된다.

이 제안의 경우 Z축 가속도 센서는 휠의 회전 속도에 따라 휠 회전속도 Offset이 발생되게 되며 고속회전의 경우 신호의 Sine파형 대비 큰 Offset으로 인하여 Sine파형의 주기를 감지하는 것이 어렵게 되는 단점이 있으며, 신호의 Sine파형에서 주기를 감지하기 위한 추가 회로가 요구되는 문제점이 존재한다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 지자기 센서가 감지한 자기장 샘플 정보의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값을 이용하여, 타이어 압력 측정 센서가 부착되어 있는 타이어의 위치를 판별하는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 타이어 회전시 일정 시간 간격으로 복수의 연속적인 센서 샘플을 획득하는 2축 지자기 센서; 상기 2축 지자기 센서로부터 입력받은 센서 샘플에서 DC 성분을 제거하고, 상기 DC 성분이 제거된 샘플의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값 A를 구하며, 상기 X축 데이터를 시프트한 데이터와 상기 Z축 데이터를 내적 연산한 값 B를 구하고, 상기 A를 상기 B와 비교하여, 상기 타이어의 위치를 판별하는 제어부; 및 상기 제어부가 판별한 상기 타이어의 위치 정보를 차량의 ECU로 송신하는 송신부를 포함하는 타이어 위치 판별 시스템을 제공한다.

본 발명의 일면에 따르면, 상기 제어부는 상기 A가 상기 B보다 큰 경우에는 상기 타이어의 위치는 좌측인 것으로 판별하고, 상기 A가 상기 B보다 작은 경우에는 상기 타이어의 위치는 우측인 것으로 판별한다.

본 발명의 다른 면에 따르면, 상기 제어부는 상기 복수의 센서 샘플에 대한 A와 B를 구하고, 상기 A와 상기 B를 비교한 결과를 누적하여 상기 타이어의 위치를 판별한다.

한편, 본 발명은, 타이어 회전시 일정 시간 간격으로 복수의 센서 샘플을 획득하는 단계; 상기 센서 샘플에서 DC 성분을 제거하는 단계; 상기 DC 성분이 제거된 샘플의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값 A를 구하는 단계; 상기 X축 데이터를 시프트한 데이터와 상기 Z축 데이터를 내적 연산한 값 B를 구하는 단계; 및 상기 A와 상기 B를 비교하여, 상기 타이어의 위치를 판별하는 단계를 포함하는 타이어 위치 판별 방법으로 이용될 수 있다.

본 발명은 지자기센서를 이용하여 타이어의 위치를 판별함으로써, 비포장도로의 험로 주행시에도 타이어의 좌/우측 판단의 정확성을 높이고, 제품 원가를 절감할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 위치 판별 시스템의 구조를 나타낸 블록도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 위치 판별 방법의 과정을 나타낸 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 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 정의된다.

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. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 위치 판별 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 타이어 위치 판별 시스템은 2축 지자기 센서(100), 압력 센서(110), 제어부(120) 및 송신부(130)를 포함한다.

2축 지자기센서(100)는 일정 시간 간격으로 지자기센서의 샘플을 획득한다(예컨대, 20초마다 N개의 지자기센서 샘플값을 획득). 2축 지자기센서(100)는 획득한 지자기센서의 샘플 정보를 제어부(120)로 전달한다.

압력 센서(110)는 타이어의 압력을 측정한다. 압력 센서(110)는 측정한 타이어의 압력 정보를 제어부(120)로 전달한다.

제어부(120)는 2축 지자기센서(100)로부터 입력받은 지자기센서의 샘플값들을 이용하여 차량이 주행 중인지 여부를 판단한다. 차량이 주행 중인지 여부는 각 샘플 간의 평균 거리를 측정하여 평균 거리가 기설정된 값 이상인 경우에 차량이 주행 중인 것으로 인식한다.

제어부(120)는 차량이 주행 중인 것으로 확인되면, 타이어의 위치를 판별하기 위한 로직을 실행한다.

제어부(120)는 2축 지자기센서(100)로부터 2축 지자기센서(100)가 주행 속도에 따라 일정 시간 간격으로 획득한 M개의 연속적인 센서 샘플을 전달받는다. 제어부(120)는 주행시 획득한 M개의 연속적인 센서 샘플을 미분하여 DC 성분을 제거하고, DC 성분이 제거된 M개의 샘플의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값 A를 구한다. 제어부(120)는 X축 데이터를 하나 더 측정하고 리니어 시프트한 다음 Z축 데이터와 다시 내적 연산한 값을 구하고, 그 값을 B라고 한다.

제어부(120)는 A와 B를 비교하여, 타이어의 위치가 좌측 또는 우측인지 여부를 판별한다.

본 발명의 일면에 따르면, A가 B보다 큰 경우에는 타이어의 위치가 좌측인 것으로 판별하고, A가 B보다 작은 경우에는 타이어의 위치가 우측인 것으로 판별한다.

본 발명의 다른 면에 따르면, A와 B를 비교하여 A가 B보다 크면 좌측 카운터 값을 1 증가시키고, A가 B보다 작으면 우측 카운터 값을 1 증가시킨다. A와 B의 값을 비교하고 카운터 값을 증가시키는 과정을 J번 반복한 후, 누적된 값을 이용하여 타이어의 위치가 좌측인지 우측인지 여부를 판별한다. 여기서, J의 값은 한 주기 내의 샘플 개수에 따라 산정한다.

내적 연산을 취한 이유는 X축 데이터와 Z축 데이터 사이에는 위상차가 존재하여 좌측 타이어의 경우 X축 데이터를 반주기까지 오른쪽으로 쉬프트할 때마다 Z축 데이터와의 내적 연산 값이 감소하는 현상이 있다. 반면, 우측 타이어의 경우 X축 데이터를 반주기까지 오른쪽으로 쉬프트할 때마다 Z축 데이터와의 내적 연산 값이 증가하는 현상이 있다.

따라서, 처음 내적 연산된 값을 기준으로 반주기까지 오른쪽으로 쉬프트할 때마다 내적 연산된 값이 감소하면 좌측 타이어로 판정하고 증가하면 우측 타이어로 판정하게 된다.

제어부(120)는 전술한 과정을 통해 산출된 타이어의 위치 정보와 압력 센서(110)로부터 입력받은 타이어의 압력 정보를 송신부(130)를 통하여 차량의 ECU로 전송한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 타이어 위치 판별 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 일면에 따라, 하나의 센서 샘플의 내적 연산 값을 이용하여 타이어의 위치를 판별하는 과정을 나타낸 것이다.

일정 시간 간격으로 센서 샘플을 획득하여 차량이 주행 중인 것으로 확인될 경우, 적절한 샘플 간격으로 한 주기 내의 균일한 복수의 센서 샘플을 획득한다(S200). 그리고, 소프트웨어적으로 미분을 하여 센서 샘플에서 DC 성분을 제거한다(S210).

DC 성분이 제거된 센서 샘플의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값을 구하고, 이 값을 A라고 한다(S220). 그리고, X축 데이터를 하나 더 측정하고 시프트한 후, Z축 데이터와 내적 연산을 취하고 이 값을 B라고 한다(S230).

A값과 B값을 비교하여(S240), A가 B보다 큰 경우에는(S250) 타이어의 위치가 좌측인 것으로 판별하고(S260), A가 B보다 작은 경우에는(S251) 타이어의 위치가 우측인 것으로 판별하며(S261), A와 B가 같은 경우에는 판별을 할 수 없는 경우로 본다(S262).

전술한 과정에 의하여 판별된 타이어의 위치 정보를 압력 센서가 측정한 타이어의 압력 정보와 함께 차량의 ECU로 전송한다(S270). 차량의 ECU는 전송받은 정보에 기초하여 어느 위치에 있는 타이어의 압력 상태인지를 인식할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일면에 따라, 복수의 센서 샘플의 내적 연산 값을 누적하여 타이어의 위치를 판별하는 과정을 나타낸 것이다.

X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값을 A라 하고, X축 데이터를 시프트한 후 Z축 데이터와 내적 연산한 값을 B라고 한다. A와 B를 비교한 횟수를 i라 하고 i의 초기값은 1로 한다. 그리고, 좌측 카운터를 m, 우측 카운터를 n이라 하고 m, n의 초기값은 0으로 한다(S300).

차량 주행시 2축 지자기센서로부터 획득한 복수의 센서 샘플을 이용하여 A와 B값을 구하고 두 값을 서로 비교한다(S310). A가 B보다 큰 경우에는(S320) 좌측 카운터 m을 1만큼 증가시키고(S330), A가 B보다 작은 경우에는(S321) 우측 카운터 n을 1만큼 증가시킨다(S331). 그리고, A가 B보다 크지도 작지도 않은 경우에는 m, n의 값은 증가시키지 않는다.

좌측 또는 우측 카운터를 증가시킨 후, i가 j보다 큰지 여부를 확인한다(S340). 여기서, j는 A와 B의 비교를 반복하는 횟수로서 한 주기 내의 샘플의 개수에 따라 산정한다. i가 j보다 크거나 같은 경우에는 좌/우측 판별 단계로 넘어가고, 그렇지 않은 경우에는 i를 1만큼 증가시키고(S350), 다음 센서 샘플에 대한 A값과 B값을 비교한다.

i가 j보다 크거나 같은 경우에는 좌측 카운터 m과 우측 카운터 n을 비교한다(S360). 비교 결과, m이 n보다 큰 경우에는(S370) 타이어의 위치가 좌측인 것으로 판별하고(S380), m이 n보다 작은 경우에는(S371) 타이어의 위치가 우측인 것으로 판별한다(S381). 그리고, m과 n값이 같은 경우에는 타이어의 위치를 판별할 수 없는 경우로 본다(S382).

좌/우측 카운터를 비교하여 타이어의 위치가 판별되면, 타이어의 압력 정보와 함께 타이어의 위치 정보를 차량의 ECU로 전송한다(S390).

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 2축 지자기 센서
110 : 압력 센서
120 : 제어부
130 : 송신부

Claims (8)

1. 타이어 회전시 일정 시간 간격으로 복수의 연속적인 센서 샘플을 획득하는 2축 지자기 센서; 및
   상기 2축 지자기 센서로부터 입력받은 센서 샘플에서 DC 성분을 제거하고, 상기 DC 성분이 제거된 샘플의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값 A를 구하며, 상기 X축 데이터를 시프트한 데이터와 상기 Z축 데이터를 내적 연산한 값 B를 구하고, 상기 A를 상기 B와 비교하여, 상기 타이어의 위치를 판별하는 제어부
   를 포함하는 타이어 위치 판별 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 A가 상기 B보다 큰 경우에는 상기 타이어의 위치는 좌측인 것으로 판별하고, 상기 A가 상기 B보다 작은 경우에는 상기 타이어의 위치는 우측인 것으로 판별하는 것
   인 타이어 위치 판별 시스템.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 복수의 센서 샘플에 대한 A와 B를 구하고, 상기 A와 상기 B를 비교한 결과를 누적하여 상기 타이어의 위치를 판별하는 것
   인 타이어 위치 판별 시스템.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 2축 지자기 센서는
   차량의 주행 속도에 따라, 상기 센서 샘플의 획득 주기를 조절하는 것
   인 타이어 위치 판별 시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부가 판별한 상기 타이어의 위치 정보를 차량의 ECU로 송신하는 송신부
   를 더 포함하는 타이어 위치 판별 시스템.
   
6. 타이어 회전시 일정 시간 간격으로 복수의 센서 샘플을 획득하는 단계;
   상기 센서 샘플에서 DC 성분을 제거하는 단계;
   상기 DC 성분이 제거된 샘플의 X축 데이터와 Z축 데이터를 내적 연산한 값 A를 구하는 단계;
   상기 X축 데이터를 시프트한 데이터와 상기 Z축 데이터를 내적 연산한 값 B를 구하는 단계; 및
   상기 A와 상기 B를 비교하여, 상기 타이어의 위치를 판별하는 단계
   를 포함하는 타이어 위치 판별 방법.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 타이어의 위치를 판별하는 단계는
   상기 A가 상기 B보다 큰 경우에는 상기 타이어의 위치가 좌측인 것으로 판별하고, 상기 A가 상기 B보다 작은 경우에는 상기 타이어의 위치가 우측인 것으로 판별하는 것
   인 타이어 위치 판별 방법.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 타이어의 위치를 판별하는 단계는
   상기 복수의 센서 샘플에 대한 A와 B를 계산하고 비교하는 단계;
   상기 A가 상기 B보다 큰 경우에는 좌측 카운터를 증가시키고, 상기 A가 상기 B보다 작은 경우에는 우측 카운터를 증가시키는 단계; 및
   상기 좌측 카운터와 상기 우측 카운터를 비교하여, 상기 타이어의 위치를 판별하는 단계를 포함하는 것
   인 타이어 위치 판별 방법.
   

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