본 TPMS는 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 현재 타이어의 상태를 알려주는 차량용 전장 시스템이다. TPMS 센서는 소형화, 경량화, 저가격성, 저전력을 위해서 단방향 통신을 사용한다. TPMS 센서 정보의 전송 주기는 운전자에게 제공하는 서비스의 질을 나타내는데, 최적의 전송 주기를 결정하기 위해서 프레임충돌 확률과 생존 시간(Life time)에 대해서 분석하여야 한다. 본 논문에서는 정상모드와 경고모드가 존재하는 저전력 운영 TPMS에서 벤 다이어그램을 이용한 충돌 확률 모델을 설계하였고, 정상모드 전송 주기 대 경고모드 전송 주기에 대한 비율(n)에 따라 생존 시간과 충돌 확률을 분석하였다. 타이어 교체 시기를 5년, 7년으로 가정하고, 생존시간과 충동 확률을 이용하여 최적화하였을 때, 5년에서 $T_{nP}=31$ 초, $T_{wP}$는 2.4초이고, 7년에서 $T_{nP}=71$초, $T_{wP}$는 2.5초가 된다.
본 TPMS는 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 현재 타이어의 상태를 알려주는 차량용 전장 시스템이다. TPMS 센서는 소형화, 경량화, 저가격성, 저전력을 위해서 단방향 통신을 사용한다. TPMS 센서 정보의 전송 주기는 운전자에게 제공하는 서비스의 질을 나타내는데, 최적의 전송 주기를 결정하기 위해서 프레임 충돌 확률과 생존 시간(Life time)에 대해서 분석하여야 한다. 본 논문에서는 정상모드와 경고모드가 존재하는 저전력 운영 TPMS에서 벤 다이어그램을 이용한 충돌 확률 모델을 설계하였고, 정상모드 전송 주기 대 경고모드 전송 주기에 대한 비율(n)에 따라 생존 시간과 충돌 확률을 분석하였다. 타이어 교체 시기를 5년, 7년으로 가정하고, 생존시간과 충동 확률을 이용하여 최적화하였을 때, 5년에서 $T_{nP}=31$ 초, $T_{wP}$는 2.4초이고, 7년에서 $T_{nP}=71$초, $T_{wP}$는 2.5초가 된다.
TPMS is a vehicle electric system that measures the air pressure of a tire, and informs the driver of current tire states. The TPMS sensor typically uses unidirectional communication for small size, light weight, and low power. The transmission period of the sensor indicates the service quality of m...
TPMS is a vehicle electric system that measures the air pressure of a tire, and informs the driver of current tire states. The TPMS sensor typically uses unidirectional communication for small size, light weight, and low power. The transmission period of the sensor indicates the service quality of monitoring the tire. In order to determine the optimal transmission period, frame collision probability and the life time of the sensor should be analyzed. In this paper, collision probability model using Venn diagram is designed in low power TPMS with the normal and warning mode. And the life time and a collision probability were analyzed with the ratio(n) of the normal mode to warning mode transmission period. As a result, $T_{nP}=31sec$ and $T_{wP}=2.4sec$ at 5 years, and $T_{nP}=71sec$ and $T_{wP}=2.5sec$ at 7 years.
TPMS is a vehicle electric system that measures the air pressure of a tire, and informs the driver of current tire states. The TPMS sensor typically uses unidirectional communication for small size, light weight, and low power. The transmission period of the sensor indicates the service quality of monitoring the tire. In order to determine the optimal transmission period, frame collision probability and the life time of the sensor should be analyzed. In this paper, collision probability model using Venn diagram is designed in low power TPMS with the normal and warning mode. And the life time and a collision probability were analyzed with the ratio(n) of the normal mode to warning mode transmission period. As a result, $T_{nP}=31sec$ and $T_{wP}=2.4sec$ at 5 years, and $T_{nP}=71sec$ and $T_{wP}=2.5sec$ at 7 years.
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문제 정의
본 논문에서는 단방향 통신을 사용하는 TPMS 에서 전송 주기에 따른 TPMS의 생존 시간과 충돌 확률에 대해서 분석하였다. 논문에서 고려하는 TPMS 시스템은 정상모드와 경고모드 2가지가 존재하는 시스템을 가정하였으며, TPMS 센서의 점유 시간에 따른 충돌 확률 분석을 위한 벤 다이어그램을 이용한 확률 모델을 설계하였다.
가설 설정
TPMS에서 센서 장치는 소형화, 경량화를 위해서 크기가 작은 코인 배터리(CR1632, CR2032)를 주로 사용한다. CR1632와 CR2032의 배터리 용량은 각각 150 mAh, 220 mAh인데, 비교적 범용적으로 많이 사용되고 있는 CR2032를 사용한다고 가정한다. 정상모드의 프레임은 약 95%를 사용하고, 경고모드의 프레임은 약 5%를 사용한다고 가정하였다.
본 논문에서는 단방향 통신을 사용하는 TPMS 에서 전송 주기에 따른 TPMS의 생존 시간과 충돌 확률에 대해서 분석하였다. 논문에서 고려하는 TPMS 시스템은 정상모드와 경고모드 2가지가 존재하는 시스템을 가정하였으며, TPMS 센서의 점유 시간에 따른 충돌 확률 분석을 위한 벤 다이어그램을 이용한 확률 모델을 설계하였다. 또한 센서 생존 시간 분석 방법과 함께 정상모드 전송 주기 대 경고모드 전송 주기에 대한 비율(n)에 따라 생존 시간과 충돌 확률을 분석하였다.
CR1632와 CR2032의 배터리 용량은 각각 150 mAh, 220 mAh인데, 비교적 범용적으로 많이 사용되고 있는 CR2032를 사용한다고 가정한다. 정상모드의 프레임은 약 95%를 사용하고, 경고모드의 프레임은 약 5%를 사용한다고 가정하였다. n = 1인 경우에는 경고모드와 정상모드의 전송 비율이 같이 때문에 경고모드를 사용하지 않는 시스템과 성능이 동일하다.
제안 방법
논문에서 고려하는 TPMS 시스템은 정상모드와 경고모드 2가지가 존재하는 시스템을 가정하였으며, TPMS 센서의 점유 시간에 따른 충돌 확률 분석을 위한 벤 다이어그램을 이용한 확률 모델을 설계하였다. 또한 센서 생존 시간 분석 방법과 함께 정상모드 전송 주기 대 경고모드 전송 주기에 대한 비율(n)에 따라 생존 시간과 충돌 확률을 분석하였다. 타이어 교체 시기를 5년과 7년으로 가정하고 생존시간과 충돌 확률 분석을 이용하여 전송주기를 최적화하였을 때, 5년에서는 TnP가 31초, TwP는 2.
본 논문에서는 타이어 수명을 고려하여 센서의 생존시간(life time)과 센서의 채널 접근 시 충돌 확률을 분석하여 최적의 센서 전송 주기를 결정한 다. 이를 위해서 2 장에서는 센서의 충돌 확률 분석에 대한 모델링을 하고, 3 장에서는 [6]에서 제시한 전송 주기에 따른 배터리 수명 분석과 본 논문에서 제시하는 충돌 확률 분석에 의한 최적 전송 주기를 찾으며, 4 장에서 결론을 맺는다.
이론/모형
TPMS 전송 주기를 최적화하기 위해서는 배터리 소모량과 충돌 확률을 분석하여야 한다. 배터리 소모량을 분석하기 위해서 [6]의 분석 방법을 사용한다. TPMS에서 센서 장치는 소형화, 경량화를 위해서 크기가 작은 코인 배터리(CR1632, CR2032)를 주로 사용한다.
성능/효과
첫 번째, 센서의 생존시간은 타이어 교체 시기 이상이 되어야 한다. 두 번째, 서비스의 질을 향상시키기 위해 TnP는 최소로 하여야 한다. 세 번째, 충돌 확률은 정상모드만을 사용하는 시스템의 성능과 유사하여야 한다.
세 번째, 충돌 확률은 정상모드만을 사용하는 시스템의 성능과 유사하여야 한다.
를 최적으로 결정하기 위해서는 다음의 몇 가지 사항들을 고려하여야 한다. 첫 번째, 센서의 생존시간은 타이어 교체 시기 이상이 되어야 한다. 두 번째, 서비스의 질을 향상시키기 위해 TnP는 최소로 하여야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
TPMS이란 무엇인가?
본 TPMS는 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 현재 타이어의 상태를 알려주는 차량용 전장 시스템이다. TPMS 센서는 소형화, 경량화, 저가격성, 저전력을 위해서 단방향 통신을 사용한다.
TPMS은 어떤 문제를 해결하기 위해 개발된 시스템인가?
특히 차량 운행 시, 외부적인 요인으로 인해 타이어의 공기압이 기준보다 높거나 낮아져 타이어의 이탈, 파손 등과 같은 상황이 발생하는 경우, 매우 심각한 사고로 이어질 가능성이 크다. 대다수의 운전자들은 주행 중에 이러한 타이어의 상태를 사전에 파악하기 어려운 편이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 개발된 시스템이 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)이다.
TPMS 센서에 사용되는 통신은?
본 TPMS는 타이어의 공기압을 측정하여 운전자에게 현재 타이어의 상태를 알려주는 차량용 전장 시스템이다. TPMS 센서는 소형화, 경량화, 저가격성, 저전력을 위해서 단방향 통신을 사용한다. TPMS 센서 정보의 전송 주기는 운전자에게 제공하는 서비스의 질을 나타내는데, 최적의 전송 주기를 결정하기 위해서 프레임 충돌 확률과 생존 시간(Life time)에 대해서 분석하여야 한다.
참고문헌 (8)
DongHyuk Jeong, Tae Young Yu, Hyoung Geun Kwon, Hyun Chul Bae, "Development of Emergency Stop Signal(ESS) System Using Wheel Speed", 2010 Proceedings of the Korea Society of Automotive Engineers Conference (KSAE), 1256-1262, 2010. 5.
Eunhye Ryu, Dooyong Kim, Minwoo Soh, Jaejoon Kwon, Taewook Hong, Kihong Park, "A Study on the Securing of Vehicles Stability after Impacts to Mitigate Secondary Collision", 2014 Proceedings of the Korea Society of Automotive Engineers Conference(KSAE), 540-549, 2014. 5.
J. Y. Chun, P. D. Cho, "Technical Trend of Tire Pressure Monitoring System", Electronics and Telecommunications Trends, 166-177, Vol. 20, No. 6, 2005. 12.
Choi Han Wool, Chae Chang Seok, Kim So Yeon, Kim Dae Jin, "Calculation of Battery Lifetime in TPMS Sensor Modules", Proceedings of Symposium of the Korean Institute of communications and Information Sciences, 250-251, 2015. 6.
So Yeon Kim, Sol Lim, Chang Seok Chae, Han Wool Choi, Intae Hwang, Dae Jin Kim, "Design of Low Power Operational TPMS System", 2015 IEEE PACRIM, 344-347, 2015. 8.
Hyeong Min Kim, Sin Hwan Wi, Hee Bok Lee, "Life Time Expectancy Through Accelerated Life Test of Tire Air Pressure Sensor", Proceedings of the Korean Reliability Society, 41-48, 2011. 6.
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