KR20230060653A - 실시간 운전 중 타이어 사고감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실시간 운전 중 타이어 사고감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전 중에 타이어에 장착된 센서로부터 압력, 가속도, 변위 등의 신호를 측정하여 초기에 결함을 감지할 수 있어 사고를 미연에 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 사고감지장치는, 타이어 내부에 부착되며, 타이어에 가해지는 압력, 가속도 및 이동변위를 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서로부터 측정된 신호를 수신하고, 분석하는 제어부와, 상기 제어부로부터 분석된 결과를 출력하는 출력부를 포함한다.

Description

실시간 운전 중 타이어 사고감지장치{Real-time driving tire accident detection device}

본 발명은 실시간 운전 중 타이어 사고감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전 중에 타이어에 장착된 센서로부터 압력, 가속도, 변위 등의 신호를 측정하여 초기에 결함을 감지할 수 있어 사고를 미연에 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

운전 중 타이어 불량으로 교통사고가 발생하면 운전자 본인 뿐만 아니라 주행중인 후속 차량들까지 대형 사고가 발생할 수 있다. 사고를 예방하기 위해서는 운전 전에 타이어의 공기압, 마모도, 볼트의 조임 등을 확인해야 한다. 하지만 대다수의 운전자는 이러한 안전검사를 생략하고 운전을 하며 특히 대형 화물트럭의 타이어가 분리되면 후속 차량이 이를 피하지 못하고 대형사고가 발생할 수 있다. 따라서 운전자 스스로 타이어의 상태를 실시간 확인할 수 있다면 이러한 안전사고에 대해서 예방이 가능할 것이다. 본 발명에서는 타이어에 부착된 센서로부터 신호를 수집하고 이 신호를 분석하여 운전 중 운전자가 타이어의 불량을 알 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.

이러한 문제를 해소하기 위해, 대한민국 공개실용신안 제20-2008-0001123호에서는 타이어의 형상변화를 감지하여 사고감지를 예방하는 "타이어 트레드의 형상변화를 이용한 사고감지 예측장치" 발명을 개시한다. 그러나 이 종래 기술은 트레드의 형상 변화를 감지하기 위해 타이어 외부에 카메라를 설치하여야 하며 주행중 방지턱, 포트홀 등 외부 충격에 의해 카메라가 손상되면 사고 감지 기능을 할 수 없게 된다는 단점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-0361012호에서는 차체 하단부에 센서를 부착하고 휠 내측에 센서가 감지할 수 있는 소재를 부착해서 초음파 또는 레이저를 이용하여 차체 하단부까지 거리를 측정하고 이 때의 거리로 휠의 스티어링각, 캠버각, 수직 운동과 같은 타이어 휠의 주행 상태를 탐지하고 이를 분석하여 타이어의 상태를 디스플레이에 표시하여 운전자가 타이어의 상태를 알 수 있도록 하는 "타이어의 주행상태를 탐지하는 측정장치"를 개시하고 있는데, 이 발명 또한 센서가 외부에 노출되어 있어 지면으로부터 충격에 취약할 뿐만 아니라 비가 오는 날 습한 공기에 영향을 받아 오작동 할 수 있다는 문제점이 있다.

1. 한국 특허등록 제10-0361012호(2003.01.24 공고)

본 발명은, 타이어의 내부에 센서를 부착하고 무선 송수신이 가능한 장치를 차량 내부에 부착하여 타이어의 가해지는 가속도, 압력 등 주행정보를 알 수 있는 신호를 측정하고 신호처리를 거쳐서 타이어의 상태를 감지할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 사고감지장치는, 타이어 내부에 부착되며, 타이어에 가해지는 압력, 가속도 및 이동변위를 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서로부터 측정된 신호를 수신하고, 분석하는 제어부와, 상기 제어부로부터 분석된 결과를 출력하는 출력부를 포함한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는, 일반 도로 및 일반 주행환경 조건에서 달리는 타이어에 가해지는 압력, 가속도 및 이동변위 관련신호를 측정한 데이터그룹A와, 내부결함이 존재하는 타이어로 상기 데이터그룹A와 동일한 조건에서 시험을 진행하여 측정된 데이터그룹B를 분석하고, 균일하게 증폭되는 신호출력값의 크기인 RMS(Root Mean Square)인자, 신호분포의 비대칭성을 나타내는 왜도(Skewness)인자 또는 신호분포가 평균에 모여있는 정도를 나타내는 첨도(Kurtosis)인자 중에 선택된 어느 하나 이상의 인자에 상기 데이터그룹A와 데이터그룹B를 대입하여 나타내지는 정상데이터의 분포그래프A'와 결함데이터의 분포그래프B'가 만나는 교점을 결함유무의 기준점으로 설정하여, 상기 타이어로 주행 중 측정된 측정값이 상기 결함유무의 기준점을 기준으로 더 가까운 그래프의 결과값으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부는, 상기 데이터그룹A와 데이터그룹B를 RMS인자, 왜도인자 또는 첨도인자 중 두개의 인자에 대입하여 나타난 정상데이터의 분포그래프A'와 결함데이터의 분포그래프B'가 만나는 선을 결함유무의 기준선으로 설정하여, 상기 타이어로 주행 중 측정된 측정값이 상기 결함유무의 기준선을 기준으로 더 가까운 그래프의 결과값으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 타이어 내부에 센서를 부착하여 내구성이 좋고 운전 중에도 실시간으로 타이어의 상태를 확인함으로써 사고를 미연에 방지할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 사고감지장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 사고감지장치에 있어서, 데이터그룹A, B를 각 인자에 대입하여 얻은 정상데이터 분포그래프와 결함데이터 분포그래프를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 사고감지장치에 있어서, RMS인자, 왜도인자 및 척도인자에 각 데이터그룹을 대입하여 얻은 분포도를 표시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 사고감지장치의 전체 프로세스를 도시한 블럭도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 타이어 사고감지장치의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 타이어 사고감지장치는, 타이어 내부에 부착되며, 타이어에 가해지는 압력, 가속도 및 이동변위를 감지하는 감지센서(10)와, 상기 감지센서로부터 측정된 신호를 수신하고, 분석하는 제어부와, 상기 제어부로부터 분석된 결과를 출력하는 출력부를 포함한다.

상기 타이어 사고감지장치는, 타이어 내부에 설치된 센서로부터 타이어 상태를 측정하고 해당 측정값을 분석하여 주행중에도 타이어 상태를 확인할 수 있는 장치이다. 우선, 타이어 내부에 부착해서 타이어에 가해지는 압력이나 타이어의 회전수, 속도, 가속도 및 이동변위와 같이 타이어 관련 측정가능한 신호를 측정하는 감지센서(l0)를 포함할 수 있다. 상기 감지센서(10)에서 측정된 신호를 수신하고 자체적으로 분석하는 제어부(20)를 포함할 수 있으며, 상기 제어부(20)는 주행중인 자동차 내부 제어장치 등에 설치될 수 있으며, 해당 자동차를 원격으로 관리 및 제어하는 중앙제어장치 등에 설치될 수도 있다. 상기 제어부(20)로부터 분석된 결과는 출력부(30)를 통해 출력될 수 있는데, 여기서 출력부(30)는 사용자, 여기서는 차량 운전자 등에게 분석된 결과를 보여주기 위하여 사용자의 휴대단말기와 같은 디스플레이가 포함된 장치로 이루어질 수 있다. 상기 제어부(20)가 수신한 신호로부터 데이터를 어떻게 분석하여 사고를 감지하는지 여부에 대해서는 후술하기로 한다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부(20)는, 일반 도로 및 일반 주행환경 조건에서 달리는 타이어에 가해지는 압력, 가속도 및 이동변위 관련신호를 측정한 데이터그룹A와, 내부결함이 존재하는 타이어로 상기 데이터그룹A와 동일한 조건에서 시험을 진행하여 측정된 데이터그룹B를 분석하고, 균일하게 증폭되는 신호출력값의 크기인 RMS(Root Mean Square)인자, 신호분포의 비대칭성을 나타내는 왜도(Skewness)인자 또는 신호분포가 평균에 모여있는 정도를 나타내는 첨도(Kurtosis)인자 중에 선택된 어느 하나 이상의 인자에 상기 데이터그룹A와 데이터그룹B를 대입하여 나타내지는 정상데이터의 분포그래프A'와 결함데이터의 분포그래프B'가 만나는 교점을 결함유무의 기준점으로 설정하여, 상기 타이어로 주행 중 측정된 측정값이 상기 결함유무의 기준점을 기준으로 더 가까운 그래프의 결과값으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(20)는 특정 타이어가 장착된 차량으로 2가지 조건에서 다수의 시험주행을 진행하면서 데이터를 획득하게 된다. 첫 번째 조건으로 일반 도로 및 일반 주행환경 조건 하에서 정상타이어를 장착하고 주행하면서 타이어에 가해지는 압력이나 속도, 가속도, 이동변위 등과 같은 타이어 관련정보를 감지센서(10)로부터 측정하여 데이터그룹A를 획득하고, 두 번째 조건으로 내부에 결함이 존재하는 타이어가 장착된 차량으로 데이터그룹A를 획득했던 조건과 동일한 조건 하에서 주행하면서 타이어에 가해지는 압력이나 속도, 가속도, 이동변위 등과 같은 타이어 관련정보를 측정하여 데이터그룹B를 획득한다.

이렇게 획득한 각각의 데이터그룹만으로는 특정 타이어의 결함유무 판단이 어렵기 때문에 보다 용이한 결함판단을 위하여 특성 인자를 선정한다. 상기 특성 인자로는 크게 3가지 인자를 사용할 수 있는데, 균일하게 증폭되는 신호출력값의 크기인 RMS(Root Mean Square)인자, 신호분포의 비대칭성을 나타내는 왜도(Skewness)인자 또는 신호분포가 평균에 모여있는 정도를 나타내는 첨도(Kurtosis)인자로 나타낼 수 있다.

여기서, 상기 RMS인자는 평균값, 중앙값, 등과 같이 어떤 집단의 특징이나 경향을 나타내는 대표값의 일종으로, 제곱값들의 평균값에 루트를 씌운 값을 계산하는 공식을 통해 얻는 값이다. 차량 주행중에 타이어에 가해지는 다양한 요소로부터 측정 가능한 값 중에서 속도나 가속도의 경우 음(-)의 값을 가질 수도 있으므로, 단순 평균값을 쓰는 것이 아니라 또 다른 대표값 인자를 도입하여 사용할 수 있다. 왜도인자는 편차에 비해 평균값에 멀리 떨어진 값들이 존재하면 왜도(Skew)값, 보다 정확하게는 왜도의 절대값은 커지게 되면서 신호분포의 비대칭이 얼마나 심한지를 알 수 있으며, 상기 첨도인자는 분포의 중심에 모인 값들이 많을수록 그래프가 뾰족하게 그려지면서 신호분포의 뾰족한 정도를 알 수 있다. 이로부터 신호분포의 모양과 관련된 통계를 통해 분포도가 어떻게 이루어지는지를 확인할 수 있는 척도로써 기능한다.

상기 제어부(20)가 획득한 데이터그룹A와 데이터그룹B를 전술한 3가지 인자에 대입하여 분포그래프를 그릴 수 있는데, 데이터그룹A가 대입되어 나온 정상데이터 분포그래프A'과 데이터그룹B가 대입되어 나온 결함데이터 분포그래프B'가 나타나고, 각 그래프가 만나는 교점을 결함유무의 기준점으로 설정한다. 여기서, 교점은 선과 선 또는 선과 면이 만나면서 생기는 하나 이상의 점으로, 선과 선이 만나면 1개의 점이 생기지만, 면과 면이 만나면 다수의 점이 선이나 면을 이루게 된다. 상기 기준점에 대한 예시로써, 도 2에 도시된 바와 같이 데이터그룹A와 B를 왜도(Skewness)인자에 대입하여 얻은 정상데이터 분포그래프A'과 결함데이터 분포그래프B'가 각각 그려지고 해당 그래프들이 서로 만나는 교점을 결함유무의 기준점으로 설정한다. 이후 타이어가 장착된 차량으로 운전하면서 상기 감지센서(10)로부터 측정된 신호를 수신받은 제어부(20)는 상기 신호들을 분석하고 상기 기준점을 중심으로 정상데이터 분포그래프A'에 근접해 있으면 타이어가 정상상태에 있는 것으로 판단하여 출력하고, 결함데이터 분포그래프B'에 근접해 있으면 결함이 있는 것으로 판단하여 출력함으로써 사용자가 현재 자신의 차량에 장착된 타이어의 결함유무를 확인할 수 있게 된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제어부(20)는, 상기 데이터그룹A와 데이터그룹B를 RMS인자, 왜도인자 또는 첨도인자 중 두개의 인자에 대입하여 나타난 정상데이터의 분포그래프A'와 결함데이터의 분포그래프B'가 만나는 선을 결함유무의 기준선으로 설정하여, 상기 타이어로 주행 중 측정된 측정값이 상기 결함유무의 기준점을 기준으로 더 가까운 그래프의 결과값으로 출력하는 것을 특징으로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 인자들 중에서 선택된 두개의 인자에 대입하여 분포도를 그릴 수 있으며, 상기 분포도는 하나의 인자에 대입하여 얻은 선형그래프가 아닌 곡면그래프가 그려지게 된다. 이렇게 그려진 정상데이터 분포그래프A'과 결함데이터 분포그래프B'가 만나는 선을 기준선으로 설정하고, 이후 타이어가 장착된 차량으로 운전하면서 측정된 신호값이 상기 기준선을 중심으로 정상데이터 분포그래프A'에 근접해 있으면 타이어가 정상상태에 있는 것으로 판단하여 출력하고, 결함데이터 분포그래프B'에 근접해 있으면 결함이 있는 것으로 판단하여 출력하게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 감지센서
20 : 제어부
30 : 출력부

Claims (3)

1. 타이어 내부에 부착되며, 타이어에 가해지는 압력, 가속도 및 이동변위를 감지하는 감지센서;
   상기 감지센서로부터 측정된 신호를 수신하고, 분석하는 제어부; 및
   상기 제어부로부터 분석된 결과를 출력하는 출력부;
   를 포함하는 타이어 사고감지장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   일반 도로 및 일반 주행환경 조건에서 달리는 정상타이어에 가해지는 압력, 가속도 및 이동변위 관련신호를 측정한 데이터그룹A와, 내부결함이 존재하는 타이어로 상기 데이터그룹A와 동일한 조건에서 시험을 진행하여 측정된 데이터그룹B를 분석하고,
   균일하게 증폭되는 신호출력값의 크기인 RMS(Root Mean Square)인자, 신호분포의 비대칭성을 나타내는 왜도(Skewness)인자 또는 신호분포가 평균에 모여있는 정도를 나타내는 첨도(Kurtosis)인자 중에 선택된 어느 하나 이상의 인자에 상기 데이터그룹A와 데이터그룹B를 대입하여 나타내지는 정상데이터의 분포그래프A'와 결함데이터의 분포그래프B'가 만나는 교점을 결함유무의 기준점으로 설정하여,
   상기 타이어로 주행 중 측정된 측정값이 상기 결함유무의 기준점을 기준으로 더 가까운 그래프의 결과값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 타이어 사고감지장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 데이터그룹A와 데이터그룹B를 RMS인자, 왜도인자 또는 첨도인자 중 두개의 인자에 대입하여 나타난 정상데이터의 분포그래프A'와 결함데이터의 분포그래프B'가 만나는 선을 결함유무의 기준선으로 설정하여,
   상기 타이어로 주행 중 측정된 측정값이 상기 결함유무의 기준선을 기준으로 더 가까운 그래프의 결과값으로 출력하는 것을 특징으로 하는 타이어 사고감지장치.

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