TPMS에 의한 CO₂ 및 연비 효과 검토

유승준(Seungjun You),신은영(Eunyoung Shin),주현진(Hyunjin Joo) 한국자동차공학회 2013 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2013 No.11

지구 온난화에 대한 관심이 증가함에 따라 온실가스의 주요원인인 이산화탄소에 대한 규제가 전 세계적으로 강화되고 있다. 이에 유럽에서는 Eco-innovation, 미국에서는 Off-Cycle이란 이름으로, 공인 연비뿐만 아니라 실 연비에도 기여하는 기술을 적용하는 자동차 제작사에 대해서는 적정한 Credit을 주어 온실가스 저감을 유도하고 있는 중이다. 한국도 이러한 전 세계적 흐름에 발맞추어 타이어공기압 경고장치, 저마찰 타이어, 최적기어변환 지시기, 에어컨 냉매 또는 성능개선에 대해 Off-Cycle Credit을 제공하기로 하여 국내 제작사들의 기술개발을 독려하고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 상기 에코이노베이션 기술의 하나인 TPMS (타이어공기압 경고장치)에 대해 다뤄보고자 한다. TPMS는 운전자로 하여금 차량의 타이어 압력을 항상 적절하게 유지시키기 위해, 각 타이어에 공기압 모니터링 센서가 부착되어 타이어의 압력이 적정 수준 이하로 내려갈 때 경고 메시지와 함께 타이어 정보를 클러스터에 나타내는 기술이다. 본 연구에서는 기준공기압과 기준공기압 대비 20% 낮은 공기압의 두 가지 상황을 가정하여 Simulation 해석 및 Bench 시험으로 연비 및 CO2 차이를 검토함으로써, TPMS가 연비와 CO2에 미칠 수 있는 영향에 대해 알아보았다. 또 이에 대한 결과로 TPMS를 위한 Off-cycle Credit의 적절한 가이드라인을 제시하고자 한다. The regulation for CO2 emission which is the main cause of greenhouse gas has become more strengthened according to the increasing interest in global warming. For this reason, Europe and US introduced Eco-innovation and Off-Cycle technologies and provide car manufacturers with reasonable credits to encourage the application of technologies that contribute to the real-world-driving fuel economy. In Korea, the government also announced its offer of Off-Cycle Credit on a couple of items (TPMS, Low RRc Tire, GSI, MAC) and recommends car manufacturers to develop those technologies. Therefore, in this paper, it is discussed that the effect of TPMS on fuel economy and CO2 as one of the Eco-innovation technologies. TPMS monitors the air pressure in the tires continuously through sensors located in the tires and warns the driver when tire pressure is below the minimum acceptable level by illuminating a warning lamp. This paper discusses the results of simulation tests and bench tests according to the tire pressure change between standard and 20% lower pressure. The purpose of this work is to show TPMS effects on fuel economy and CO2 and to propose a reasonable guideline of TPMS Off-Cycle Credit.

저전력 운영 TPMS에서 충돌 확률 분석을 통한 전송주기 최적화

임솔(Sol Lim),최한울(Han Wool Choi),김대진(Dae Jin Kim) 한국정보전자통신기술학회 2017 한국정보전자통신기술학회논문지 Vol.10 No.5

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 TnP = 31 초, TwP는 2.4초이고, 7년에서 TnP = 71초, TwP는 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 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, TnP = 31 sec and TwP = 2.4 sec at 5 years, and TnP = 71 sec and TwP = 2.5 sec at 7 years.

TPMS 양방향 통신을 위한 유효 데이터 판정기법

김성민(Seong-Min Kim),황석승(Suk-Seung Hwang) 한국전자통신학회 2012 한국전자통신학회 논문지 Vol.8 No.3

TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 차량에서 사용되는 무선통신기기의 일종으로 운전자가 타이어의 상태를 보다 효율적으로 파악하고 관리하기위한 안전보조 시스템으로 정의할 수 있다. TPMS는 무선통신을 사용하므로 데이터 송/수신 시 각종 잡음이나 간섭에 의한 통신장애가 발생하게 된다. 운전자의 안전과 직결되는 타이어 사고를 사전에 예방하고 무선통신으로 인한 데이터 전송 시 보다 정확한 데이터 신뢰성 확보를 위해 본 논문에서는 신호처리수신부에서 수신신호의 SINR(signal-to-interference and noise ratio, 신호 대 간섭 및 잡음 비)을 측정하여 데이터 신뢰도를 판정하는 신뢰도 판정기법을 제안한다. 또한, 이를 수행하기 위한 효과적인 데이터 신뢰성 판정 알고리즘 구조를 제안한다. 본 논문에서 제안된 데이터 신뢰성 판정기법은 TPMS 뿐만 아니라 센서를 이용한 양방향통신 시스템에서 폭넓게 사용될 수 있을 것으로 판단되다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 95%, 97%, 99%의 데이터 신뢰도를 만족하는 임계 SINR 값을 확인한다. TPMS(Tire Pressure Monitoring System) using the wireless communication technique is defined as the safety aid system to efficiently realize and manage the condition of tires in the vehicle. The wireless communication system of TPMS should suffers from various noise and interferences such as signals of each tire sensor or outside electrical equipments. In order to retain the data reliability of TPMS, we propose an assessment method of the data reliability based on signal-to-interference and noise ratio (SINR) of the received signal. The proposed technique can be widely applied to wireless duplex communication systems based on various sensors. We verify critical SINR values to satisfy data reliabilities of 95%, 97%, and 99% through computer simulation

TPMS 간섭제거를 위한 Generalized Sidelobe Canceler

박철(Cheol Park),황석승(Suk-seung Hwang) 한국지능시스템학회 2012 한국지능시스템학회논문지 Vol.22 No.5

차량의 각 타이어에 부착된 센서에서 압력과 온도 등을 측정하여 측정된 데이터를 차량의 무선 수신기에 전송하여 디스플레이에 타이어의 상태를 표시하는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 차량의 운행 또는 정지 중에 타이어의 상태를 수시로 점검하여 운전자에게 타이어 상태정보를 제공하는 안전보조 장치이다. TPMS는 각 타이어에서 측정되는 데이터를 전송하기위해 무선통신을 이용하는데, 정확한 데이터 전송을 방해하는 외부 전기 및 전자장치에 의한 간섭이 존재 할 수 있다. 본 논문에서는 정확한 데이터 전송에 영향을 주는 간섭을 제거하고 MVDR(Minimum-Variance Distortionless-Response) 보다 낮은 복잡도를 가지는 GSC(Generalized Sidelobe Canceler) 기반의 TPMS 간섭제거 방식을 제안한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 제안된 간섭제거 기술의 성능을 확인한다. A TPMS(Tire Pressure Monitoring System) is a wireless communication system designed to monitor the pressure and temperature of pneumatic tires of a vehicle. In order to provide the aid in protecting a driver, this system reports tire pressure information to the driver of the vehicle. Since the wireless communication technique should be employed to transmit the TPMS data from each tire to signal processing unit in the vehicle, it suffers from interference signals from external electrical or electronics equipments. In this paper, we propose the TPMS interference cancellation technique based on GSC(Generalized Sidelobe Canceler), which does not have only the excellent performance like MVDR(Minimum-Variance-Distortionless-Response) but also has the low computational complexity comparing with MVDR. The performance of interference suppression is conformed by computer simulation examples.

Beamforming을 이용한 TPMS 간섭제거

황석승,김성민,박철,Hwang, Suk-Seung,Kim, Seong-Min,Park, Cheol 한국전자통신학회 2011 한국전자통신학회 논문지 Vol.6 No.2

TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 차량의 주행 또는 정차시 타이어의 압력 또는 온도 등에 따른 이상 유무를 측정하여 수신기의 표시장치에 해당 상황을 나타내주도록 설계된 안전 보조 시스템이다. TPMS의 센서부에서 측정한 데이터를 자동차 내부의 신호처리부로 무선통신을 이용하여 전송하는데, 통신 시에 다양한 간섭으로 인한 통신 장애가 발생할 수 있다. 대표적인 TPMS 간섭으로 아마추어 무선국, 컨테이너 관리용 RFID(Radio-Frequency IDentification), RKE(Remote Keyless Entry) 신호 등을 들 수 있다. 이러한 다양하면서도 높은 전력을 가지는 간섭들을 제거하기 위하여 본 논문에서는 빔형성(Beamforming) 기술을 고려한다. 이에 따른 데이터 구조 및 빔형성기에 알맞는 차량내부의 안테나 배치 등을 제안한다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 본 논문에서 제안된 기술의 간섭제거 성능을 확인 할 것이다. The TPMS(Tire Pressure Monitoring System) is an electronic system designed to display the air pressure inside the pneumatic tires and report real-time tire-pressure information to the driver of the vehicle, either via a gange, a pictogram display, or a simple low-pressure warning light. Although the data measured by TPMS sensor is transmitted to internal signal processer in a vehicle through wireless communication, the receiver may suffers from various interferences such as amateur radio station, RFID(Radio-Frequency IDentification) for controlling container, RKE(Remote Keyless Entry) signal, and so on. In this paper, we consider beamforming technology to suppress various high-power interference signals for the TPMS wireless communications. Also, we propose the proper data structure and antenna arrangement for the beamformer inside the vehicle. The performance for the interference suppression is illustrated by computer simulation example.

TPMS기반의 ESC 제어전략 개발에 관한 연구

이종일(Jongil Lee),김형수(Hyoungsoo Kim),오승규(Seungkyu Oh),이강원(Kangwon Lee),김인동(Indong Kim),구형찬(Hyoungchan Koo) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2010 No.11

TPMS(Tire Pressure Monitoring System) comprise valve stem mounted wheel units for pressure measurement system. From FMVSS138 application, the most vehicles required to put TPMS as standard system. In this paper, we propose new ESC(Electric Stability Control) control strategy with TPMS application. Due to lack of tire pressure, the lateral tire stiffness is decreased. For better ESC performance, the compensation algorithm is required. In this paper, the 7-DOF vehicle model is representing to evaluate the vehicle characteristics, and the yaw moment controller is implemented. The stability control is proposed to integrate with TPMS and compensation algorithm. The result shows the response of vehicle with proposed the algorithm and studied the vehicle stability improvement with proposed control strategy. As conclusion, the stability control with 7-DOF model shows improved performance ESC through TPMS application.

Implementation of Total Project Management System(TPMS) in Residential Complex Construction Development Project

김상철(Kim, Sang Chul),이상엽(Lee, Sang Youb),손재호(Son, Jae Ho) 韓國不動産學會 2010 不動産學報 Vol.42 No.-

1. 내용 (1) 연구목적 건설산업이 대형화, 복잡화, 첨단화되어 감에 따라 효율적인 공사관리 시스템이 요구되고 있다. 공사관리는 정해진 시간과 제한된 예산범위 내에서 공사를 수행함은 물론 정해진 품질 요건과 그 밖의 다른 조건들도 충족시켜야 한다. 특히 건설사업의 성공적인 수행을 위해서는 관련된 자원의 효율적인 관리가 필수적이다. 이를 위해 본 논문은 성공적인 공사관리를 위한 종합사업관리시스템인 Total Project Management System(TPMS)의 구조와 기능에 따른 일간작업관리와 자재관리에 미치는 생산성 향상 및 코스트 절감에 대한 영향을 소개하고자 한다. (2) 연구방법 이 연구는 Total Project Management System(TPMS)의 새로운 시스템 구조 및 기능을 제시하고 이를 기반으로 일간작업관리와 자재관리를 통합하는 시스템의 효과에 대하여 논의한다. 이러한 시스템의 적용성 분석을 위해 대단위 주거개발 사업현장을 대상으로 하여 TPMS의 적용과정을 살펴보고 활용에 따른 생산성 향상 및 코스트 절감을 정량적인 결과로 제시하였다. 나아가 적용결과 분석에 따른 문제점을 제시하고 이에 따른 해결방안에 대해 분석하였다. (3) 연구결과 TPMS를 통한 자재관리시스템의 개선은 성공적인 건설사업관리의 기본이 되는 자재관리, 특히 일반적으로 3%에 달하는 철근관리의 유실율을 감소시켜 효율적인 사업비 관리가 가능한 것으로 나타났다. 소프트웨어에 의해 프로그램된 TPMS의 정교한 자재관리 및 가공은 현장에서의 추가적인 작업필요성을 사전 제거하여 이에 따른 유실율을 최소화시켜 시공생산성을 확보하고 이에 따른 공사비용의 효율적인 절감이 가능하게 한다. 2. 결과 본 연구의 결과로서 제시되는 종합사업관리 시스템인 TPMS를 실제 현장에 적용하여 적용성 여부를 분석하였다. 그 결과, 사례분석의 대상 현장의 되는 서울 반포의 대단위 주택개발사업현장의 사업기간 동안 110만 달러의 비용 절감률을 보인 것으로 분석되어 현장의 효율적인 종합사업관리가 가능한 것으로 파악되었다.

스위칭 빔형성기 기반의 TPMS 용 간섭제거 기술

박철(Cheol Park),김성민(Seong-min Kim),황석승(Suk-seung Hwang) 한국지능시스템학회 2011 한국지능시스템학회논문지 Vol.21 No.4

타이어의 센서부에서 전송된 데이터를 기반으로 주행 중인 차량의 타이어 이상 유무를 수신기의 디스플레이 장치에 표시하도록 설계된 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)는 자동차 타이어의 온도와 압력 등을 수시로 점검하고 데이터들을 운전자에게 알려줌으로서 차량 운행을 안전하게 보조해주는 무선통신 시스템이다. 측정된 데이터 전송을 위하여 TPMS센서부에서 자동차 내부의 신호처리부로 무선 통신을 이용하는데, 이때 각 타이어들의 간섭과 외부로부터의 간섭이 존재할 수 있다. 이러한 간섭들을 최소화하고, 효과적인 데이터 수신을 위하여 TPM S를 위한 일반적인(conventional) 빔형성기(beamformer) 기반의 스위칭 빔형성(switching beamforming) 기술을 제안한다. 또한, 각 타이어간의 간섭을 최소화하고 전력소비 감소를 위하여 각 타이어에 고유의 골드코드(Gold Code)를 부여하는 시스템을 제시하였다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 제안된 기술의 간섭제거 성능을 확인한다. A TPMS is a wireless communication system designed to monitor its condition inside the pneumatic tires on various types of vehicles. These systems report the tire pressure information to the driver of the vehicle. While wireless communications is used to transmit the measurement data from TPMS sensors to a central processing unit in the vehicle, it suffers from the various interferences such as sensors of each tire or outside electrical equipments. Based on the conventional beamformer, a switching beamforming technique is proposed to minimize the interference and efficiently receive valid data. Moreover, in order to minimize the interference and reduce power consumption for communication, a system with unique Gold Code is presented for each tire. The performance of interference suppression is illustrated by computer simulations.

Advanced Porous Scaffold Design using Multi-Void Triply Periodic Minimal Surface Models with High Surface Area to Volume Ratios

유동진 한국정밀공학회 2014 International Journal of Precision Engineering and Vol.15 No.8

Creating biophysically and biologically desirable porous scaffolds has always been one of the greatest challenges in tissueengineering (TE). Advanced additive manufacture (AM) methods such as three-dimensional (3D) printing techniques have establishedremarkable improvements in the fabrication of porous scaffolds and structures close in architecture to biological tissue. Suchfabrication techniques have opened new areas of research in TE. Recently, it was shown that porous scaffolds which aremathematically designed by using triply periodic minimal surface (TPMS) pore geometry and fabricated through 3D printingtechniques have remarkably high cell viability and mechanical strength when compared with conventional scaffolds. The enhancedcell adhesion, migration, and proliferation of TPMS-based scaffolds arise from the high surface area to volume ratio (SA/V ratio) thatis a basic and fundamental concept of biology. Here, we report the design of multi-void TPMS-based scaffolds that dramaticallyincrease the SA/V ratio of conventional TPMS scaffolds. Our findings suggest that the proposed novel design methodology can beapplied to create a variety of computational models for prototyping and printing of biomimetic scaffolds and bioartificial tissues.

3D printed compact heat exchangers with mathematically defined core structures

Jiho Kim,Dong-Jin Yoo 한국CDE학회 2020 Journal of computational design and engineering Vol.7 No.4

This paper describes a new design method for generating a compact heat exchanger (CHX) computational model consisting of triply periodic minimal surface (TPMS) core structures. These TPMS-based core structures are not easy to design using existing CAD systems, especially in the case of CHXs with complex 3D geometries. In this paper, we introduce a novel CHXs design strategy based on the calculation of volumetric distance fields (VDFs). All geometric components, including TPMS-based core structure, heat exchanger exterior shape, and a set of parts for inlet and outlet, are expressed as VDFs in a given design domain. This VDF-based geometric components description allows for the computationally efficient design of a complex-shaped CHX computational model with high levels of geometric complexity. In conjunction with several TPMS-based CHX prototypes built with additive manufacturing (AM) technologies, we describe and discuss the design and manufacturing results for a wide range of CHXs with various geometries to validate the effectiveness of the newly proposed design method. Besides, by examining the heat transfer performance experimental data, we show that the innovative CHX production method using the combination of VDF-based Boolean operations, TPMS-based core structures, and AM technologies proposed in this paper can create an ultra-efficient CHX while maintaining an allowable pressure drop.