KR20190043689A - Apparatus and method for monitoring condition of vehicle tires - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타이어 상태 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 압전센서 및 거리 센서를 이용하여 타이어의 변형을 모니터링할 수 있는 타이어 상태 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tire condition monitoring system and method, and more particularly, to a tire condition monitoring system and method capable of monitoring deformation of a tire using a piezoelectric sensor and a distance sensor.
운전자의 안전 및 편의를 제공하기 위한 기술로 차량에는 차량용 레이더, 타이어 공기압 감지 장치(TPMS:Tire Pressure Monitoring System), 원격시동 장치, 지리정보시스템 등이 장착되어 있다. 타이어는 차량의 동력이 노면에 전달되도록 도로와 직접 접촉하는 부품으로 타이어의 상태는 운전자의 안전과 직접적인 관련이 있다. 타이어의 상태를 모니터링하는 데 있어 중요한 요소는 공기압이며, 상기 공기압 감지 장치(TPMS)는 타이어 내 공기압 및 온도를 실시간으로 감지하여 계기판을 통하여 운전자에게 알리는 장치이다. In order to provide driver safety and convenience, the vehicle is equipped with a vehicle radar, a tire pressure monitoring system (TPMS), a remote start device, and a geographic information system. Tires are parts that come in direct contact with the road so that the power of the vehicle is transmitted to the road surface. The condition of the tire is directly related to the safety of the driver. An important factor in monitoring the condition of the tire is air pressure, and the air pressure sensor (TPMS) senses the air pressure and temperature in the tire in real time and informs the driver through the instrument panel.
공기압 감지 장치는 직접방식와 간접방식으로 나뉘며, 직접방식은 타이어의 공기 주입 밸브에 센서가 부탁되는 TPMS 형태로, 마이크로컨트롤러(MCU), 압력센서, 온도센서, RF 송신기 및 배터리로 이루어져 있다. 간접방식은 안티 록 브레이크 시스템(ABS:Anti-look Break System)으로부터 획득한 바퀴의 회전수에 대한 정보를 기초로 타이어의 공기압 상태를 모니터링할 수 있으며, 최근에는 직접방식의 TPMS가 차량에 장착되고 있다. The air pressure sensing device is divided into a direct mode and an indirect mode. The direct mode is a TPMS type in which a sensor is attached to an air injection valve of a tire, and is composed of a microcontroller (MCU), a pressure sensor, a temperature sensor, an RF transmitter and a battery. The indirect method can monitor the air pressure state of the tire based on information on the number of revolutions of the wheel obtained from the anti-look break system (ABS). Recently, a direct TPMS has been mounted on the vehicle have.
한편 공기압이 낮은 상태에서 고속주행을 했을 때 일정속도 이상(예를 들어 150Km/s 이상)이 되면 타이어의 트레드가 받은 원심력과 타이어 내부의 공기압력에 의하여 타이어가 지면에서 떨어진 직후 볼록해지고 타이어의 원주 방향으로 전달되는 스탠딩 웨이브 현상이 발생할 수 있다. 스탠딩 웨이브 현상이 발생된 상태로 계속 주행시 타이어는 원심력을 견디지 못하고 파손되어 주행 중 큰 사고를 유발하는 문제점이 있다. On the other hand, when the tire is tilted at a constant speed (for example, 150 Km / s or more) at a high speed under low air pressure, the centrifugal force of the tread of the tire and the air pressure inside the tire cause the tire to become convex immediately after falling from the ground, A standing wave phenomenon may be generated. The tires can not withstand the centrifugal force at the time of traveling while standing waves are generated and are damaged, causing a serious accident while driving.
본 발명과 관련된 선행기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0067431호의 '타이어 결함 경고 장치'는 압전센서를 타이어에 설치하고 압전센서로부터 출력되는 신호값을 미리 저장된 비교테이블을 참고하여 타이어의 결함을 판단하고 운전자에게 알려 타이어의 수리 또는 교체할 수 있는 기술이 개시되어 있다. 그러나 상기 선행기술은 단순히 압전센서로부터 출력되는 신호값에 기초하여 타이어의 마모, 인장력 등의 변화만을 판단한 후, 주행 전 사전에 타이어의 수리 및 교체만이 기술되어 있어 실제적으로 주행 중 공기압 이상 등에 따른 타이어의 스탠딩 웨이브 현상을 감지하고 이를 운전자에게 알려 실제 주행시 스탠딩 웨이브에 따른 사고 예방을 방지할 수 있는 기술은 개시되어 있지 않다. In the prior art related to the present invention, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0067431, entitled " Tire defect warning device ", discloses a tire defect warning device in which a piezoelectric sensor is mounted on a tire, And informs the driver of the repair or replacement of the tire. However, in the prior art, only the change of tire wear and tensile force is judged based on the signal value outputted from the piezoelectric sensor, and only the repair and replacement of the tire are described before driving. There is not disclosed a technique for detecting a standing wave phenomenon of a tire and informing the driver of the standing wave phenomenon so as to prevent an accident caused by a standing wave in actual driving.
따라서 주행 중 스탠딩 웨이브에 따른 타이어의 변형을 감지하고 이를 운전자에게 알려 사고를 미리 방지할 수 있으며, 또한 차륜 정렬 상태 및 휠 밸런싱 상태를 파악하여 타이어의 이상 마모를 원천적으로 방지할 수 있는 타이어 상태 모니터링 시스템 및 방법의 개발이 필요하다 할 것이다. Therefore, it is possible to detect the deformation of the tire according to the standing wave during driving and to inform the driver of the deformation of the tire in advance, and to prevent accidents in advance. Also, by monitoring the wheel alignment state and the wheel balancing state, Systems, and methods.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 주행 중 스탠딩 웨이브에 따른 타이어의 변형을 감지하고 이를 운전자에게 알려 사고를 미리 방지할 수 있으며, 또한 차륜 정렬 상태 및 휠 밸런싱 상태를 파악하여 타이어의 이상 마모를 원천적으로 방지할 수 있는 타이어 상태 모니터링 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a steering system capable of detecting a deformation of a tire according to a standing wave during driving, The present invention is to provide a tire condition monitoring system and a tire condition monitoring method that can prevent the abnormal wear of a tire from occurring.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 모니터링 시스템은 타이어의 사이드 월의 내부표면에 동일 형태 또는 서로 다른 형태로 부착되는 압전 소자로부터 출력되는 신호값을 제어부로 전송하는 압전 센서부 및 무선통신을 통하여 상기 압전 센서부로부터 수신한 신호값과 미리 설정된 변형값을 비교하여 신호값이 변형값보다 큰 경우, 경보신호를 표시하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a tire condition monitoring system including a tire condition monitoring system for detecting a tire condition, the tire condition monitoring system comprising: And a control unit for comparing the signal value received from the piezoelectric sensor unit via the sensor unit and the wireless communication with a predetermined deformation value and controlling the display unit to display an alarm signal when the signal value is greater than the deformation value.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 압전 소자는 소정의 폭을 갖는 띠형상의 유연 압전 소자이며, 진동에 따른 전기를 발생시키는 압전층, 상기 압전층상에 형성되고 압전층을 타이어의 표면에 부착하기 위한 접착층 및 상기 접착층상에 형성되고 분리되어 접착층을 외부로 노출시키는 분리층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The piezoelectric element according to an embodiment of the present invention is a band-shaped flexible piezoelectric element having a predetermined width, and includes a piezoelectric layer for generating electricity according to vibration, a piezoelectric layer formed on the piezoelectric layer, And an isolation layer formed on the adhesive layer and separated to expose the adhesive layer to the outside.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 압전 소자는 하나의 타이어의 사이드 월의 일측에 원주를 따라 하나의 일체화된 제1 부착형태로 부착되는 제1 압전소자 및 사이드 월의 타측에 소정의 길이를 갖으며 각각 독립적인 제2 부착형태로 부착되는 제2 압전소자로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The piezoelectric element according to an embodiment of the present invention includes a first piezoelectric element attached to one side of a sidewall of one tire along a circumference in a single integrated first attachment form and a second piezoelectric element attached to the other side of the sidewall with a predetermined length And a second piezoelectric element attached in a second attaching manner independent of each other.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제어부는 상기 제1 압전소자로부터 수신한 신호값과 미리 설정된 변형값과 비교하여 신호값이 변형값보다 크고, 상기 제2 압전소자로부터 수신한 신호값들 상호간의 차이 또는 주기적인 변화가 있을 경우, 차량의 속도를 감속하라는 경고를 표시하는 것을 특징으로 한다. The control unit compares the signal value received from the first piezoelectric element with a predetermined deformation value and determines whether the signal value is greater than the deformation value and the signal values received from the second piezoelectric element And displays a warning to decelerate the vehicle when there is a difference or periodic change.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어의 림에 부착되어 타이어의 변형에 따른 신호값을 제어부로 전송하는 거리 센서부를 더 포함하며, 제어부는 무선통신을 통하여 상기 거리 센서로부터 수신한 신호값을 이용하여 타이어의 편평비 및 변형비를 산출하고, 산출된 편평비 및 변형비와 미리 설정된 편평비 및 변형비와 비교하여 차륜정렬 상태 및 휠 밸런싱 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다. The controller may further include a distance sensor attached to the rim of the tire according to an embodiment of the present invention to transmit a signal value corresponding to the deformation of the tire to the controller, And calculating a flatness ratio and a deformation ratio of the tire, comparing the calculated flatness ratio and deformation ratio with a predetermined flatness ratio and a deformation ratio, and judging the wheel alignment state and the wheel balancing state.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 주행 중 노면의 불량에 의한 타이어 진동인지 스탠딩 웨이브에 의한 타이어 진동인지 정확하게 판단하여 운전자에게 경고함으로써 주행 중 타이어의 파손을 사전에 방지함으로써 운전자의 안전을 보호할 수 있다. 또한 압전센서 및 거리 센서를 통하여 차륜 정렬 상태 및 타이어 변형, 휠 변형을 판단하여 타이어의 이상 마모를 사전에 방지함으로써 타이어의 수명을 연장시킬 수 있다. According to the present invention as described above, it is possible to precisely determine whether the tire vibration is caused by a failure of the road surface during running or a tire vibration by the standing wave, and warns the driver, thereby preventing the tire from being damaged during traveling, . Also, it is possible to prolong the life of the tire by judging the wheel alignment state, the tire deformation and the wheel deformation through the piezoelectric sensor and the distance sensor to prevent abnormal wear of the tire in advance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 모니터링 시스템의 구성 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에 압전센서의 부착을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전센서의 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에 거리 센서의 부착을 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 모니터링 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a block diagram of a configuration of a tire condition monitoring system according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are views showing the attachment of a piezoelectric sensor to a tire according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a configuration of a piezoelectric sensor according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the attachment of a distance sensor to a tire according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are flowcharts for explaining the operation of the tire condition monitoring system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms. In the following embodiments, the terms first, second, and the like are used for the purpose of distinguishing one element from another element, not the limitative meaning. Also, the singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Also, the terms include, including, etc. mean that there is a feature, or element, recited in the specification and does not preclude the possibility that one or more other features or components may be added. Also, in the drawings, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout the drawings, and a duplicate description thereof will be omitted .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 모니터링 시스템의 구성 블록도이다. 1 is a block diagram of a configuration of a tire condition monitoring system according to an embodiment of the present invention.
도 1에서 보는 바와 같이, 타이어 상태 모니터링 시스템(1000)은 타이어에 장착되는 다수의 센서로부터 타이어의 공기압, 온도, 진동 및 변형에 따른 신호값을 획득하여 차량의 제어부로 전송하는 타이어 센서부(100) 및 상기 타이어 센서부로부터 수신받은 신호값을 미리 설정된 신호값과 비교하여 타이어의 상태를 판단하는 제어부(200)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the tire
타이어 센서부(100)는 타이어의 공기압, 온도, 진동 및 변형(타이어의 상태)을 감지할 수 있는 센서 및 상기 센서로부터 측정된 신호값을 처리할 수 있는 센서 제어부를 포함할 수 있다. 센서 제어부는 측정하고자 하는 타이어의 상태 감지에 따른 각각의 센서 신호값을 입력받아 이를 디지털 신호로 변환하는 마이크로컨트롤러(MCU) 및 측정된 신호값을 차량의 제어부(200)로 송신할 수 있는 RF 송신기로 이루어진 무선통신부 및 전원을 공급하는 배터리로 이루어질 수 있다. 무선 통신부(150)는 타이어 센서부(100)에 의하여 계측된 신호값을 블루투스, 적외선 또는 지그비 등의 근거리 무선통신을 통하여 제어부(200)의 무선통신부(260)로 전송할 수 있다. 상기 무선 통신부(150)는 각각의 센서부에 포함되어 구성될 수 있다. The
타이어의 공기압 또는 온도를 감지하기 위한 압력 센서부(130) 및 온도 센서부(140)는 공기압 감지장치(TPMS)로 이루어질 수 있다. 압전 센서부(110)는 타이어의 주행에 따라 타이어로부터 발생되는 진동에 의하여 전하를 발생시키는 압전소자(Piezoelectric Materials) 및 상기 압전소자로부터 발생되는 신호를 처리하여 제어부(200)로 전송하는 마이크로컨트롤러 및 무선통신부를 포함할 수 있다. 압전센서부(110)는 압전소자로부터 출력되는 전압을 전력 관리 회로를 통하여 배터리에 저장될 수 있으며, 배터리에 저장된 에너지는 압전 센서부의 구동 전원으로 이용될 수 있다. 압전 센서는 주행 시 타이어의 변형을 감지하기 위하여 타이어에 부착될 수 있으며, 압전 센서의 형태, 타이어 부착위치 및 부착 형태 등에 대하여는 도 2a 내지 도 3을 통하여 상세히 설명한다. 거리 센서부(110)는 정차시 하중 및 주행시 속도, 공기압 등의 변화에 따른 타이어의 폭 및 타이어의 높이에 대한 거리를 측정할 수 있다. 거리 센서부(110)는 발광센서 및 수광센서로 이루어질 수 있으며, 거리 센서부(110)의 부착 위치 및 거리 감지에 대하여는 도 4에서 상세히 설명한다. The
제어부(200)는 무선통신부(260)를 통하여 각 센서부로부터 수신한 신호값을 이용하여 타이어의 상태를 실시간을 모니터링하고 모티터링한 타이어 상태 정보를 알람 발생 또는 계기판에 표시하는 출력부(240)를 통하여 운전자에게 알릴 수 있다. 제어부(200)는 현재의 차량 속도, 조향 위치 등의 주행 상황에 대한 정보를 관리하는 차량 제어 상태부(210), 타이어 상태 판단부(220), 차량 제어부(230), 출력부(240) 및 메모리(250)를 포함할 수 있다. 타이어 상태 판단부(220)는 각 센서부로부터 수신한 신호값과 메모리(250)에 미리 저장되어 있는 룩업 테이블과 비교판단하여 타이어의 상태를 판단할 수 있다. 차량 제어부(230)는 현재 판단된 타이어 상태에 따른 제어명령을 입력받아 차량의 속도를 감속시키도록 차량을 제어할 수 있다. 예를 들어 차량 제어부(230)는 타이어 상태 판단부(220)에서 타이어 변형값이 미리 설정된 변형값을 초과한다고 판단(주행 중 스탠딩 웨이브 현상일 일어날 것으로 판단)되는 경우, 가속장치를 제어하여 차량의 속도를 자동적으로 감소시키도록 제어할 수 있다. 메모리(250)는 현재 차량사양에 따라 타이어의 정상상태에 대한 공기압, 온도, 타이어 변형값, 타이어 편평비 등에 따라 미리 설정되어 있는 룩업테이블이 저장될 수 있다. 상기 룩업 테이블은 타이어 상태요소인 공기압, 온도에 따라 타이어 변형이 허용되는 범위 또는 타이어 편평비에 대한 정보일 수 있으며, 또한 타이어의 조향 상태에 따라 타이어의 편평비에 대한 정보일 수 있다. 제어부의 타이어 상태 판단부(220)의 압전소자를 이용한 스탠딩 웨이브 판단 및 타이어 편평비 및 변형비에 대한 설명은 도 5a 및 도 5b를 통하여 상세히 설명한다. The
차량 주행시 타이어의 변형은 타이어의 공기압 상태가 가장 중요한 요소이며, 타이어 공기압이 낮은 경우에는 차량 속도가 일정 속도(예를 들어 150Km/s)가 되면 스탠딩 웨이브 현상에 의하여 큰 사고를 유발할 수 있다. 예를 들어 타이어 공기압이 낮을 경우, 타이어 공기압 감지장치(TPMS)에 의하여 운전자에게 주의를 줄 수 있으나 주의를 무시하고 일정 속도(예를 들어 150Km/s)로 주행하는 경우, 운전자는 타이어의 파손에 따른 대형 사고를 당할 위험에 노출될 수밖에 없다. 따라서 주행 중 타이어의 상태 변형을 실시간으로 모니터링하여 운전자에게 스탠딩 웨이브가 일어날 수 있음을 알릴 수 있는 압전 센서를 이용한 타이어 상태 모니터링 시스템을 도 2a 내지 도 3 및 도 5a를 통하여 상세히 설명한다.When the vehicle is running at a constant speed (for example, 150 Km / s), when the tire air pressure is low, the tire is deformed by the air pressure of the tire. For example, when the tire air pressure is low, the driver may be warned by the tire air pressure sensor (TPMS). However, when the vehicle runs at a constant speed (for example, 150 Km / s) And it is inevitably exposed to the risk of being subjected to a major accident. Therefore, a tire condition monitoring system using a piezoelectric sensor capable of monitoring a state change of a tire during running in real time to inform the driver that a standing wave can occur will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 3 and 5A.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에 압전센서의 부착을 도시한 도면이고, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 모니터링 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. FIGS. 2A and 2B are views showing the attachment of a piezoelectric sensor to a tire according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a flowchart for explaining the operation of the tire condition monitoring system according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참고하면, 압전 소자(111)는 타이어의 사이드 월의 내부 고무층에 부착될 수 있다. 압전 소자(111)는 사이드 월의 원주를 따라 하나의 일체화된 제1 부착형태로 부착되거나((a) 참고), 소정의 길이를 갖으며 각각 사이드 월의 원주 상에 각각 독립적인 제2 부탁형태로 부착될 수 있다((b) 참고). 즉 압전 소자(111)는 타이어 공기압이 낮은 상태로 주행 시 스탠딩 웨이브 현상에 의하여 가장 많은 변형이 일어나는 타이어의 사이드 월에 부착될 수 있다. 도 2b를 참고하면, 타이어의 사이드 월의 좌측 내부에 제1 압전소자(111a)가 부착되고, 마주보는 사이드 월의 우측 내부에 제2 압전소자(111b)가 부착될 수 있다. 여기서 하나의 타이어에 부착되는 상기 제1 압전소자(111a) 및 제2 압전소자(111b)는 동일한 부착형태를 가지고 부착되거나 제1 압전소자(111a)는 상기 하나의 일체화된 제1 부착형태로 그리고 제2 압전소자(111b)는 상기 각 독립된 제2 부착형태로 서로 다른 형태로 부착될 있으며, 각각의 부착형태에 따른 제1 신호값 및 제2 신호값은 각각 제어부의 타이어 상태 판단부로 전송될 수 있다. 2A, the piezoelectric element 111 can be attached to the inner rubber layer of the side wall of the tire. The piezoelectric elements 111 may be attached in the form of a single integrated first attachment along the circumference of the sidewall (see (a)), or may have a second preferred form (See (b)). That is, the piezoelectric element 111 can be attached to the side wall of the tire in which the most deformation occurs due to the standing wave phenomenon when traveling while the tire air pressure is low. Referring to FIG. 2B, the first
압전 센서부(110)는 제1, 제2 부착형태에 따라 발생되는 제1 신호값 및 제2 신호값을 무선통신을 통하여 제어부의 타이어 상태 판단부(220)로 전송할 수 있다(도 5a의 S51 참고). 계속적으로 타이어 상태 판단부(220)는 제1 부착형태에 따른 제1 신호값을 메모리에 미리 설정된 변형값과 비교하여 신호값이 변형값보다 큰 경우, 타이어 변형에 따른 경보신호를 출력부를 통하여 표시하도록 제어할 수 있다. 한편 타이어 상태 판단부(220)는 압전 센서부(110)로부터 받은 제1 신호값이 미리 설정된 변형값보다 크다고 판단되는 경우에도 이러한 판단이 불규칙한 노면 상태에 따른 것인지 스탠딩 웨이브에 따른 것인지 불분명할 수 있다. 따라서 타이어 상태 판단부(220)는 제1 신호값이 미리 설정된 변형값보다 큰 경우, 계속적으로 제 2신호값(독립적으로 부착되어 있는 각각의 압전소자로부터 측정된 신호값) 상호간을 비교하여 판단시점에서 연속되는 일부의 제2 신호값들이 연속되는 다른 일부의 제2 신호값들과 비교하여 미리 설정된 차이값을 갖는 경우, 스탠딩 웨이브로 판단할 수 있다. 즉 도 2a의 (b)를 참고하면, 스탠딩 웨이브는 타이어가 지면에서 떨어진 직후 타이어의 사이드 월의 원주상에 심한 진동을 발생시킴으로 타이어 상태 판단부(220)는 연속되는 일부(a,b,c,d,e)의 제2 신호값들은 연속되는 다른 일부(f,g,h,i,j)의 제2 신호값들보다 큰 신호값을 가지는 경우, 스탠딩 웨이브로 판단할 수 있다. 또 다른 스탠딩 웨이브를 판단하는 방법으로 타이어 상태 판단부(220)는 소정의 측정시간 범위에서 각각 입력되는 제 2신호값들의 변화를 측정하고 측정된 신호값이 소정의 주기를 가지고 신호값의 크기가 변화하는 경우, 스탠딩 웨이브로 판단할 수 있다(도 5a의 S53 참고). 따라서 타이어 상태 판단부(220)는 하나의 타이어에 서로 다른 부착형태를 갖는 압전소자로부터 입력되는 제1 신호값 및 제2 신호값의 특정시점에서 연속되는 신호 그룹이 다른 연속되는 신호그룹과의 차이 또는 제2 신호값이 소정의 주기를 가지고 변화하는지를 판단하여 노면의 상태에 따른 것이 아닌 공기압이 낮아 발생하는 스탠딩 웨이브를 정확히 판단하고 이에 대한 경고를 운전자에게 표시할 수 있다(도 5a의 S55 참고). 차량 제어부(230)는 현재 판단된 타이어 상태에 따른 제어명령을 입력받아 차량의 속도를 감속시키도록 차량을 제어할 수 있다(도 5a의 S57 참고).The
도 3을 참고하면, 압전 소자(111)는 소정의 폭을 갖는 띠 형상의 유연 압전소자로 이루어질 수 있다. 압전 소자(111)는 진동에 의하여 발생되는 전기를 압전층과 연결된 전극층(미도시)과 연결된 전선(20)을 통하여 압전 센서부의 마이크로 컨트롤러(112) 및 배터리로 전송할 수 있다. 압전 센서부는 타이어 공기압 감지장치(TPMS)와 같은 형태로 타이어의 휠에 장착되거나, 공기압 감지장치(TPMS)의 인쇄회로기판에 실장되어 설치될 수 있다. 압전소자(111)의 길이(L)는 제1 부착형태 및 제2 부착형태에 따라 소정의 길이를 가질 수 있다. 유연 압전 소자(111)는 압전 폴리머(EAP:ElectroActive Polymer), 압전 폴리머와 세라믹재료를 결합한 압전 복합재료 및 나노선(nano wire)을 이용하여 진동에 따른 전기를 발생시키는 압전층(115), 상기 압전층상에 도포되어 에폭시, 시멘트, 아교 등으로 이루어지고 압전층을 타이어의 표면에 부탁하기 위한 접착층(115) 및 상기 접착층상에 형성되고 필름으로 이루어져 분리되어 접착층을 외부로 노출시키는 분리층(117)으로 이루어질 수 있다. 따라서 압전소자(111)는 압전층상에 접착층이 형성되어 있음으로 분리층을 제거한 후 타이어의 사이드 월 내부의 고무층에 간편하게 부착할 수 있다. 도시하지는 않았지만 사이드 월 내부에 부착되어 있는 압전 소자상에 유연성을 갖는 실리콘 또는 고무로 이루어진 실링재를 도포함으로써 진동에 의하여 압전소자가 타이어 표면과 분리되는 것을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 3, the piezoelectric element 111 may be formed of a band-shaped flexible piezoelectric element having a predetermined width. The piezoelectric element 111 can transmit electricity generated by the vibration to the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어에 거리 센서의 부착을 도시한 도면이고 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 상태 모니터링 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 4 is a diagram illustrating the attachment of a distance sensor to a tire according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a flowchart illustrating an operation of the tire condition monitoring system according to an embodiment of the present invention.
도 4에서 보는 바와 같이, 거리 센서부(120)은 타이어의 림(321)의 외면에 부착될 수 있으며, 발광센서와 수광센서로 이루어져 노면과 접촉하는 타이어의 트레드의 간의 높이(H) 및 사이드 월의 폭(W)을 측정한 신호값을 무선통신을 통하여 제어부로 전송할 수 있다. 거리 센서부(120)는 특정 지점의 거리를 측정하기 위한 거리센서로 발광 센서로부터 전파된 빛을 수광 센서가 감지하고 소용된 이동시간을 이용하여 거리를 측정할 수 있으며, 초음파 센서, 적외선 센서, 레이더 센서, 광 센서 중 어느 하나로 이루어 질 수 있다. 거리 센서부(120)는 측정한 신호값을 무선통신부를 통하여 제어부의 타이어 상태 판단부로 전송할 수 있다(도 5b의 S61 참고). 계속적으로 타이어 상태 판단부는 수신한 신호값(H,W)을 이용하여 타이어 높이(H)를 타이어의 단면폭(W)로 나누어 편평비를 계산하고, 미리 설정된 편평비와 비교하여 변형비를 계산할 수 있다. 계속적으로 타이어 상태 판단부는 산출된 편평비 및 변형비와 미리 설정된 편평비 및 변형비와 비교하여 차륜정렬 상태 및 휠 밸런싱 상태를 판단할 수 있다. 타이어 상태 판단부는 미리 설정된 편평비 및 변형비와 일치하지 않은 경우, 차륜정렬 상태 및 휠 밸런싱 상태가 이상이라 판단하고(도 5b의 S63 참고), 경보 알림 또는 계기판 표시하여 운전자에게 알릴 수 있다(도 5b의 S65 참고). 한편 타이어 상태 판단부는 차량 제어 상태부로부터 획득한 차량 조향 정보를 참고하여 조향 정보에 따른 미리 설정된 편평비 및 변형비를 산출된 편평비 및 변형비와 비교하여 주행 중에도 타이어의 이상 상태를 판단할 수 있다. 즉 거리 센서부를 통하여 측정된 타이어 편평비 및 변형비를 이용하여 타이어 상태 감지부는 차륜 정렬 및 휠 밸런싱의 불량을 판별하여 이를 운전자에게 알림으로써 운전자는 사전에 타이어의 이상 마모를 방지하여 타이어의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한 정차 중 적재 하중에 따른 타이어의 편평비 및 변형비를 산출하고, 미리 설정된 적재 하중에 따른 편평비 및 변형비와 비교하여 차량의 중량을 산출할 수 있다. 4, the
이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by equivalents to the appended claims, as well as the appended claims.
100:타이어 센싱부
110:압전 센서부
111,111a,111b:압전소자
112:센서 처리부
115:압전층
116:접착층
117:분리층
120:거리 센서부
130:압력 센서부
140:온도 센서부
150:무선 통신부
200:제어부
210:차량 제어 상태부
220:타이어 상태 판단부
230:차량 제어부
240:출력부
250:메모리
260:무선 통신부
311:타이어 트레드
312:타이어 사이드 월
320:휠
321:림
1000:타이어 상태 모니터링 시스템100: tire sensing unit 110: piezoelectric sensor unit
111, 111a, 111b: Piezoelectric element 112: Sensor processing part
115: piezoelectric layer 116: adhesive layer
117: separation layer
120: distance sensor unit 130: pressure sensor unit
140: temperature sensor unit 150: wireless communication unit
200:
210: vehicle control state unit 220: tire state judgment unit
230: vehicle control unit 240: output unit
250: memory 260:
311: tire tread 312: tire side wall
320: Wheel 321: Rim
1000: Tire condition monitoring system
Claims (5)
무선통신을 통하여 상기 압전 센서부로부터 수신한 신호값과 미리 설정된 변형값을 비교하여 신호값이 변형값보다 큰 경우, 경보신호를 표시하도록 제어하는 제어부를 포함하는 타이어 상태 모니터링 시스템.
A piezoelectric sensor unit for transmitting a signal value output from a piezoelectric element which is attached to the inner surface of the sidewall of the tire in the same shape or in different forms to the control unit;
And a control unit for comparing the signal value received from the piezoelectric sensor unit via wireless communication with a predetermined deformation value and controlling the display unit to display an alarm signal when the signal value is larger than the deformation value.
상기 압전 소자는 소정의 폭을 갖는 띠형상의 유연 압전 소자이며,
진동에 따른 전기를 발생시키는 압전층,
상기 압전층상에 형성되고 압전층을 타이어의 표면에 부착하기 위한 접착층 및
상기 접착층상에 형성되고 분리되어 접착층을 외부로 노출시키는 분리층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어 상태 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The piezoelectric element is a band-shaped flexible piezoelectric element having a predetermined width,
A piezoelectric layer for generating electricity according to vibration,
An adhesive layer formed on the piezoelectric layer and for attaching the piezoelectric layer to the surface of the tire and
And a separation layer formed on the adhesive layer and separated to expose the adhesive layer to the outside.
상기 압전 소자는 하나의 타이어의 사이드 월의 일측에 원주를 따라 하나의 일체화된 제1 부착형태로 부착되는 제1 압전소자 및 사이드 월의 타측에 소정의 길이를 갖으며 각각 독립적인 제2 부착형태로 부착되는 제2 압전소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 모니터링 시스템.
3. The method of claim 2,
The piezoelectric element includes a first piezoelectric element attached to one side of a sidewall of a tire in a single integrated first attachment form along a circumference, and a second piezoelectric element having a predetermined length at the other side of the sidewall, And a second piezoelectric element attached to the first piezoelectric element.
상기 제어부는 상기 제1 압전소자로부터 수신한 신호값과 미리 설정된 변형값과 비교하여 신호값이 변형값보다 크고, 상기 제2 압전소자로부터 수신한 신호값들 상호간의 차이 또는 주기적인 변화가 있을 경우, 차량의 속도를 감속하라는 경고를 표시하는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 모니터링 시스템.
The method of claim 3,
The control unit compares the signal value received from the first piezoelectric element with a predetermined deformation value and if the signal value is larger than the deformation value and there is a difference or a periodic change between the signal values received from the second piezoelectric element And displays a warning to decelerate the speed of the vehicle.
타이어의 림에 부착되어 타이어의 변형에 따른 신호값을 제어부로 전송하는 거리 센서부를 더 포함하며,
제어부는 무선통신을 통하여 상기 거리 센서로부터 수신한 신호값을 이용하여 타이어의 편평비 및 변형비를 산출하고, 산출된 편평비 및 변형비와 미리 설정된 편평비 및 변형비와 비교하여 차륜정렬 상태 및 휠 밸런싱 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 타이어 상태 모니터링 시스템. The method according to claim 1,
And a distance sensor unit attached to the rim of the tire to transmit a signal value corresponding to the deformation of the tire to the control unit,
The control unit calculates a flatness ratio and a deformation ratio of the tire by using the signal value received from the distance sensor through wireless communication, and compares the calculated flatness ratio and deformation ratio with a predetermined flatness ratio and deformation ratio to determine the wheel alignment state and the wheel balancing state Of the tire condition monitoring system.
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