KR20200016938A - 차량 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전방 및 우측 타이어 쌍과 후방 및 우측 타이어 쌍을 포함하는 차량의 각 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법의 주요 특징은 다음 단계들을 포함한다는 것이다: - 바퀴들의 각속도의 비교로부터 그리고 및 4개의 실제 반경 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR을 함께 연결하는 임의의 방정식에서 실제 반경 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR을 결정하는 첫 번째 단계, 여기서 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR은 각각 전륜 왼쪽 바퀴, 전륜 우측 바퀴, 후륜 좌측 바퀴 및 후륜 우측 바퀴의 반경이다; - 이전 단계에서 수행된 실제 반경의 결정 및 이전 단계에서 결정된 최대 실제 반경으로부터 4개의 바퀴 각각의 상대 반경을 결정하는 제2 단계; 및 - 이전 단계에서 결정된 상대 반경의 값으로부터 각 바퀴의 팽창 상태를 진단하는 단계.

Description

차량 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법

본 발명은 차량 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 유리하게 자동차에 적용될 수 있지만, 자동차에만 적용되는 것은 아니다.

본 발명은 간접적인 방법을 사용하여 자동차의 타이어 중 하나 이상의 타이어 팽창 상태를 검출하는 것에 관련된 발명이다.

일반적으로, 타이어 압력 모니터링 시스템(tire pressure monitoring system, TPMS)은 타이어의 압력 손실이 발생할 경우 운전자에게 바로 경고하여, 운전자가 지연없이 팽창되지 않은 타이어를 다시 팽창시키거나 타이어를 교체하는 것을 목적으로 한다. 이러한 측정은 다음을 가능하게 한다:

- 팽창되지 않은 타이어로 인한 인한 CO2 배출량의 감소

- 타이어의 수명을 증가, 그리고

- 폭발 위험을 줄임으로써 승객의 안전을 향상시킨다.

현재의 TPMS 솔루션 또는 직접적인 방법은 차량 바퀴의 각 밸브에 설치된 압력 센서를 사용하여 실시간으로 압력 및 온도 값을 측정하는 것에 기초한다. 이 솔루션의 단점은 다음과 같다:

- 타이어는 이러한 센서 설치에 적합해야 하고,

- 압력 센서는 결함 위험과 감지 손실을 최소화하기 위해 정기적인 유지 보수를 필요로 하고,

- 압력 센서는 상당한 제조 및 유지 보수 비용을 추가한다.

압력 센서가 없는 신규한 솔루션들(간접 TPMS)은 CAN 버스에 존재하는 신호(스티어링 휠 각도, 각속도, 엔진 속도 및 가속도) 분석을 기반으로 언더인플레이션(under-inflation)을 감지하기 위한 시스템의 설치를 제안한다. 이제, 이러한 신규 솔루션 또는 간접적인 방법은 현재 솔루션보다 더 복잡하고, 최적화가 더 어렵다. 간접 TPMS는 상당한 수의 설정 매개변수를 호출하는 언더인플레이션 탐지 알고리즘으로 구성된다. 이러한 모든 매개변수를 최적화하고 얻어진 최종 설정을 확인하기 위해, 실행 단계에 해당하는 많은 테스트로부터 유도된 대규모 데이터베이스가 설계되었다. 그 결과, 이 전체 데이터베이스에 대한 시스템을 시뮬레이션하는데 드는 시간은 TPMS 탐지 알고리즘의 수동 최적화를 복잡하고 지루하며 시간-소모적인 작업으로 만든다.

FR 2927019 A1 (2009. 8. 7. 공지)

본 발명의 주제는 전방 쌍의 좌우 타이어 및 후방 쌍의 좌우 타이어를 포함하는 차량의 각 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법이다.

바퀴의 각속도를 기반으로하는 간접 TPMS 시스템은 무엇보다도 두 가지 유형의 감지 알고리즘으로 구성된다.

제1 검출 알고리즘은 각속도 신호에 기초한 바퀴의 동적 반경의 비교 분석에 기초한다. 구체적으로, 동적 반경의 감소는 바퀴의 각속도의 증가에 직접적인 영향을 미친다. 펑크 감지 시스템(puncture detection system, PDS)으로 알려진 이 알고리즘을 통해 임의의 바퀴의 압력 강하를 효과적으로 감지할 수 있다.

두 번째 알고리즘은 각속도 신호의 스펙트럼 분석을 기반으로 한다. 압력 강하가 각속도 신호에 나타나는 차량 및 바퀴의 진동의 특성 주파수를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 이 알고리즘은 여러 바퀴의 수축을 감지할 수 있으며 장시간 작동으로 누적된 소량의 압력 손실을 감지하는 데 매우 유용한다. 이 시스템을 확산 감지 시스템(diffusion detection system, DDS)이라고 한다.

출원 FR 2927019는 자동차의 적어도 하나의 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법을 기술한다. 이것은 자동차의 바퀴의 앞뒤 쌍에 장착된 적어도 하나의 타이어에 대해 수행되는 진단이며, 이들 각각의 쌍은 차량의 차축과 관련되며, 자동차의 바퀴의 각속도의 측정을 포함하고 상기 팽창 상태를 감지하기 위해 측정된 속도를 분석하는 것을 포함하는 유형이다. 이 방법의 한 가지 단점은 자동차의 여러 타이어의 언더인플레이션 상태를 감지할 수 없고 상기 타이어의 여러 다른 레벨의 언더인플레이션을 감지할 수도 없다는 점이다.

본 발명에 따른 방법의 주요 특징은 다음 단계를 포함한다는 점이다:

- 대각선(diagonal)으로 바퀴 쌍의 각속도를 비교하는 제1 기준(CR₁), 앞바퀴와 뒷바퀴 쌍의 각속도를 비교하는 제2 기준(CR₂), 우측 바퀴와 좌측 바퀴의 각속도를 비교하는 제3 기준(CR₃)을 결정함으로써 4개 바퀴 각각의 실제 반경(actual radius) R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR을 결정하고, 상기 4개의 실제 반경 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR을 서로 연결하는 임의의 방정식을 사용하고, R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR은 각각 전륜 좌측 바퀴의 반경, 전륜 우측 바퀴의 반경, 후륜 좌측 바퀴의 반경 및 후륜 우측 바퀴의 반경인, 제1 단계;

- 이전 단계에서 결정된 최대 실제 반경 각각에 대한 이전 단계에서 결정된 각각의 실제 반경의 비율을 계산함으로써 4개의 바퀴 각각의 상대 반경을 결정하는 제2 단계;

- 이전 단계에서 결정된 상대 반경 값으로부터 각각의 바퀴의 팽창 상태를 진단하는 단계.

이러한 방법은 각속도 신호를 사용하여 바퀴의 동적 반경의 비교 분석한 것에 기반한다. 이러한 방법은 차량의 각 바퀴의 언더인플레이션을 진단할 수 있고, 언더인플레이션 상태에 있는 타이어(들)의 위치를 용이하게 찾기 때문에 완전하다. 최대 실제 반경은 4개의 바퀴에 대해 결정된 실제 반경의 최대 값에 해당한다.

유리하게도, 첫번째 결정 단계가 수행될 수 있게 하는 임의의 방정식은 다음과 같이 주어진다 :

바람직하게는, 진단 단계는 각 바퀴의 상대 반경을 다음과 같이 보정될 수 있는 임계값과 비교하는 것을 포함한다.

Threshold > min(R _rFL , R _rFR , R _rRL , R _rRR )

여기서 R_rFL, R_rFR, R_rRL 및 R_rRR은 각각 전륜 좌측 바퀴, 전륜 우측 바퀴, 후륜 좌측 바퀴 및 후륜 우측 바퀴의 상대 반경이다.

바람직하게는, 진단 단계는 가장 팽창된 바퀴의 상대 반경에 1의 값을 할당하고 다른 바퀴의 상대 반경의 값을 상기 가장 팽창된 바퀴의 반경의 백분율로 표현하고, 그 후 각 바퀴의 상대 반경과 1의 값 사이의 불일치를 측정하고, 최종적으로 각각의 측정된 불일치를 미리 결정된 임계값과 비교함으로써 수행된다.

유리하게는, 임계값은 다수의 실제 시험의 조건 및 결과를 열거한 데이터베이스로부터 최적화되며, 상기 조건은 적어도 차량의 질량, 언더인플레이션된 바퀴의 수, 타이어 압력, 차량이 수행하는 여정 유형 및 기상 조건 중의 적어도 하나로부터 선택된 적어도 하나로 표현된다.

유리하게는, 3 가지 기준은 다음 방정식을 사용하여 결정된다:

이는 각각 전륜 좌측 바퀴, 전륜 우측 바퀴, 후륜 좌측 바퀴 및 후륜 우측 바퀴의 각속도이며, V_vehicle은 차량의 속도이다.

바람직하게는, 각 바퀴의 상대 반경을 결정하는 두 번째 단계는 다음 방정식을 사용하여 수행된다:

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 센서를 사용하여 각각의 타이어의 압력을 측정하고, 그 후 상기 센서로 얻은 바와 같은 각각의 타이어의 팽창 상태를 상기 타이어들의 상대 반경으로부터 얻어진 각각의 타이어의 팽창 상태와 비교하는 점검 단계에 의해 보완된다.

본 발명에 따른 차량의 적어도 하나 이상의 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법은 종래 기술에서 발견된 단점을 극복한다.

본 발명에 따른 진단 방법의 하나의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 이하에 제공된다.

상기하자면, FR 2927019 A1 출원에서, 진단은

의 값을 분석하고 그들을

라고 하는 임계값과 비교하는 것으로 구성된다.

예컨대, 단일 언더인플레이션의 맥락에서:

대각선(diagonal)을 따르는 동시 언더인플레이션의 맥락에서:

세 타이어의 동시 언더인플레이션의 맥락에서:

이 기술의 문제점은 타이어에 따라 수축 레벨이 다른 여러 디플레이션 상황을 효과적으로 처리하지 못한다는 것이다(예: 타이어 하나가 30%, 다른 타이어는 20%, 세 번째는 10% 만큼 수축된 경우).

본 발명은 3 가지 기준을 사용하여 각 바퀴의 상대 반경을 추정하는 것으로 구성된다:

및 바퀴의 상대 반경 변화에 대한 진단.

기준 CR₁은 대각선 상의 바퀴 쌍의 각속도를 비교한다:

기준 CR₂는 앞뒤 바퀴 쌍의 각속도를 비교한다:

기준 CR₃은 좌우 바퀴 쌍의 각속도를 비교한다:

각 바퀴에 대해 각속도는 차량의 속도와 관련된 바퀴의 반경으로부터 계산된다:

위 방정식은 따라서 이렇게 쓰여질 수 있다:

CR₁, CR₂ 및 CR₃ 기준으로부터 반경 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR을 계산하기 위한 방정식이 누락되어있다. 따라서 다음 방정식을 추가하는 것을 제안한다:

그런 다음 예컨대 Matlab의 Symbolic Math Toolbox를 사용하여 4개의 방정식 (1), (2), (3) 및 (4)와 4개의 미지수 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR의 시스템을 풀 수 있다:

각 바퀴의 상대 반경은 다음과 같이 정의된다:

모든 상대 반경은 1보다 작거나 같다. 가장 팽창된 타이어의 반경은 반드시 1과 같다.

언더인플레이션 상태를 진단하는 방법은 그 후 각 바퀴의 상대 반경을 임계값과 비교하는 것으로 구성되며, 이것은 보정될 수 있다.

Threshold > min(R_rFL, R_rFR, R_rRL, R_rRR)

(위치 없이) 탐지하는 맥락에서, 상대 반경의 최소값이 임계값보다 낮은 경우, 시스템은 인플레이션에 대한 경보를 발생시킨다. 그럼에도 불구하고, 이 전략은 언더인플레이션 문제를 포착하는 정확도를 향상시키기 위해 (압력 센서 사용하는) 직접 TPMS와 조합되어 사용할 수 있다.

임계값은 다른 조건과 다른 매개 변수(차량 질량, 언더인플레이션된 바퀴의 숫자, 타이어 압력, 주행 유형 등)하에 수행된 많은 수의 실제 테스트로 구성된 데이터베이스를 사용하여 최적화된다.

Claims (8)

1. 전륜 우측과 좌측 타이어의 쌍과 후륜 우측과 좌측 타이어의 쌍을 포함하는 차량의 각각의 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
   - 대각선(diagonal)으로 바퀴 쌍의 각속도를 비교하는 제1 기준(CR₁), 전륜과 후륜 바퀴 쌍의 각속도를 비교하는 제2 기준(CR₂), 우측 바퀴와 좌측 바퀴 쌍의 각속도를 비교하는 제3 기준(CR₃)을 결정함으로써 4개 바퀴 각각의 실제 반경(actual radius) R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR을 결정하고, 상기 4개의 실제 반경 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR을 서로 연결하는 임의의 방정식을 사용하고, R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR은 각각 전륜 좌측 바퀴의 반경, 전륜 우측 바퀴의 반경, 후륜 좌측 바퀴의 반경 및 후륜 우측 바퀴의 반경인, 제1 단계;
   - 이전 단계에서 결정된 상기 4개의 실제 반경 R_FL, R_FR, R_RL 및 R_RR 중 최대값으로 기록된 값에 대응하는 최대 실제 반경(maximum actual radius)에 대한 이전 단계에서 결정된 각각의 실제 반경의 비율을 계산함으로써 상기 4개의 바퀴 각각의 상대 반경(relative radius)을 결정하는 제2 단계;
   - 이전 단계에서 결정된 상대 반경 값들로부터 각각의 바퀴의 팽창 상태를 진단하는 단계;를 포함하는, 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결정하는 제1 단계가 수행될 수 있게 하는 상기 임의의 방정식은 다음에 의해 제공되는
   

   

   , 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 진단하는 단계는, 각각의 바퀴의 상대 반경을 다음과 같이 보정될 수 있는 임계값과 비교하는 단계를 포함하고:
   Threshold > min(R_rFL, R_rFR, R_rRL, R_rRR),
   여기서 R_rFL, R_rFR, R_rRL 및 R_rRR은 각각 전륜 좌측 바퀴, 전륜 우측 바퀴, 후륜 좌측 바퀴 및 후륜 우측 바퀴의 상대 반경인, 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 진단하는 단계는, 가장 팽창된 바퀴의 상대 반경에 1의 값을 할당하고 다른 바퀴들의 상대 반경의 값을 상기 가장 팽창된 바퀴의 반경의 백분율로 표현하고, 그 후 각각의 바퀴의 상대 반경과 상기 1의 값 사이의 불일치를 측정하고, 최종적으로 각각의 측정된 불일치를 미리 정해진 임계값과 비교함으로써 수행되는, 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 임계값은 다수의 실제 시험의 조건 및 결과를 열거한 데이터베이스로부터 최적화되고, 상기 조건은 적어도 차량의 질량, 언더인플레이션된 바퀴의 수, 타이어 압력, 차량이 수행하는 이동 유형 및 기상 조건으로부터 선택되는 적어도 하나의 매개변수에 의해 표시되는, 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 3가지 기준은 다음의 방정식을 사용하여 결정되고
   

   

   
   

   

   ,
   여기서 ω_FL, ω_FR, ω_RL, ω_RR은 각각 전륜 좌측 바퀴, 전륜 우측 바퀴, 후륜 좌측 바퀴 및 후륜 우측 바퀴의 각속도이고, V_vehicle은 차량의 속도인, 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 바퀴의 상대 반경을 결정하는 제2 단계는 다음 방정식을 사용하여 수행되는:
   

   

   , 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   센서를 사용하여 각각의 타이어의 압력을 측정하고, 그 후 상기 센서로부터 얻어진 각각의 타이어의 팽창 상태를 상기 타이어들의 상대 반경으로부터 얻어진 각각의 타이어의 팽창 상태와 비교하는 점검 단계;에 의해 보완되는, 타이어의 팽창 상태를 진단하는 방법.