타이어 공기압 모니터링 시스템

Tire-pressure monitoring system

타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)은 차량의 [1]공압 타이어 내부의 공기압을 모니터링합니다.TPMS는 게이지, 픽토그램 디스플레이 또는 간단한 저압 경고등을 사용하여 타이어 공기압 정보를 운전자에게 실시간으로 보고합니다.TPMS는 직접(dTPMS)과 간접(iTPMS)의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

TPMS는 차량을 제조할 때 또는 차량을 사용한 후에 설치됩니다.TPMS의 목표는 타이어의 위험 상태를 조기에 인식함으로써 교통사고, 연비 저하, 공기압 부족으로 인한 타이어 마모 증가를 방지하는 것입니다.이 기능은 1980년대 유럽의 고급 차량에 처음 등장했으며, 2000년 Firestone 및 Ford 타이어 논란 이후 미국이 TREAD 법을 통과시킨 후 대량 시장에 채택되었습니다.

21세기 들어 러시아, EU, 일본, 한국 및 기타 많은 아시아 국가에서 신차 TPMS 기술에 대한 요구는 계속 증가하고 있습니다.2014년 11월부터 유럽 연합의 신차에는 TPMS가 의무화되었으며, 2016년 11월부터 2017년 8월까지 실시된 조사에서 스웨덴, 독일, 스페인의 승용차 중 54%가 TPMS를 장착하지 않은 것으로 조사되었으며,[2] 이는 추정치를 밑도는 수치이다.

스마트폰과 앱 또는 휴대용 디스플레이 유닛이 필요한 애프터마켓 밸브 캡 기반 dTPMS 시스템은 자전거,[3] 자동차,[4] 트레일러에도 사용할 수 있다.

역사

초기 도입

타이어 공기압이 차량의 안전과 효율에 미치는 영향 때문에 1980년대 유럽 시장에서는 고급 승용차의 옵션 기능으로 타이어 공기압 모니터링(TPM)이 채택되었습니다.TPM을 채택한 최초의 승용차는 1986년 PSK가 개발한 중공 스포크 휠 시스템을 사용한 포르쉐 959입니다.1996년 르노는 Sciety에 미슐랭 PAX 시스템을[5] 사용했으며 1999년 PSA Pugeo Citroén은 Pugeo 607의 표준 기능으로 TPM을 채택하기로 결정했습니다.이듬해(2000년) 르노는 세계 최초로 TPM을 표준 탑재한 중형 승용차인 라구나 II를 출시했습니다.

미국에서는 General Motors가 Goodyear 런플랫 타이어와 함께 1991년식 콜벳을 위해 TPM을 도입했습니다.이 시스템은 휠에 장착된 센서와 운전자 디스플레이를 사용하여 모든 휠에서 타이어 공기압을 표시할 수 있을 뿐만 아니라 고압 및 저압에 대한 경고도 표시합니다.그것은 그 이후로 콜벳에 표준이 되어 왔다.

Firestone 리콜 및 법적 의무

1990년대 후반의 Firestone 리콜(타이어 트레드 분리 후 롤오버로 인한 사망자 100명 이상과 관련됨)은 미 의회에 TREAD 법을 제정하도록 압력을 가했다.이 법은 운전자에게 저팽창 현상을 경고하기 위해 모든 경차(1,000파운드(4,500kg) 미만)에 적합한 TPMS 기술을 사용하도록 의무화했다.

이 법률은 2007년 9월 1일 이후에 판매된 모든 경차에 적용됩니다.Phase-in은 2005년 10월에 20%로 시작되어 2007년 9월 이후에 생산된 모델의 경우 100%에 도달했습니다.2008년 현재 미국 및 유럽 연합에서는 2012년 11월 1일 현재 출시된 모든 신형 승용차 모델(M1)에 TPMS가 장착되어야 합니다. 2014년 11월 1일부터 유럽 연합에서 판매되는 모든 신차에는 N1 차량용 TPMS가 장착되어야 하지만 TPMS가 장착되지 않은 경우에는 TPMS가 필수 장착되어야 합니다.동작합니다.

2010년 7월 13일 국토해양부는 한국자동차안전기준(KMVSS)의 부분 개정안을 발표하면서 "GVW 3.5톤 이하 승용차와 차량에 TPMS를 설치한다"고 규정했다.2013년 1월 1일 신규 모델, 2014년 6월 30일 기존 모델.[6]일본은 유럽연합(EU) 시행 후 약 1년 후 유럽연합(EU) 법령을 채택할 것으로 예상된다.TPMS를 의무화하는 추가 국가에는 러시아, 인도네시아, 필리핀, 이스라엘, 말레이시아 및 터키가 포함된다.TREAD 법이 통과된 후, 많은 기업들이 배터리 구동 무선 송신기 휠 모듈을 사용하여 TPMS 제품을 출시함으로써 시장 기회에 대응했습니다.

런 플랫 타이어

여러 타이어 및 차량 제조업체가 런 플랫 타이어 및 비상 스페어 타이어를 도입함에 따라 런 플랫 타이어 사용 시 최소한 일부 기본 TPMS를 의무화하게 되었습니다.런 플랫 타이어의 경우, 운전자는 타이어가 펑크 나는 것을 알아차리지 못할 가능성이 높기 때문에 소위 "런 플랫 경고 시스템"이 도입되었습니다.이는 대부분 1세대 롤 반지름 기반의 iTPMS로, 일반적으로 주행 거리 80km/h(50mph) 및 주행 거리 80km(50마일)의 한계를 넘어서는 런 플랫 타이어를 사용하지 않도록 보장합니다.iTPMS 시장도 발전했다.간접 TPMS는 롤 반지름과 스펙트럼 분석의 결합 사용을 통해 저팽창을 감지할 수 있으므로 4륜 감시가 가능해졌다.이 돌파구를 통해 iTPMS에서도 법적 요건을 충족할 수 있습니다.

직접과 간접

간접 TPMS

간접 TPMS(iTPMS) 시스템은 물리적 압력 센서를 사용하지 않습니다. 소프트웨어 기반 시스템을 사용하여 공기압을 측정합니다. 이 시스템은 휠 속도, 가속도계 및 드라이브라인 데이터와 같은 기존 센서 신호를 평가 및 결합하여 휠에 물리적 압력 센서가 없는 타이어 공기압을 예측하고 모니터링합니다.1세대 iTPMS 시스템은 공기압이 낮은 타이어는 공기압이 올바른 타이어보다 직경이 약간 작기 때문에 각속도가 높다는 원리에 기초하고 있습니다.이러한 차이는 ABS/ESC 시스템의 휠 속도 센서를 통해 측정할 수 있습니다.2세대 iTPMS는 개별 바퀴의 스펙트럼 분석을 통해 최대 4개 타이어의 저압력 동시 검출이 가능하며, 이는 첨단 신호 처리 기술을 이용한 소프트웨어에서 실현될 수 있다.

iTPMS 시스템은 '디플레이션 감지 시스템(DDS)'(예[7]: Ford) 또는 '디플레이션 경고 시스템(DWS)'(예[8]: 혼다)과 같은 다른 이름으로 불리기도 합니다.

iTPMS는 절대 압력 값을 측정하거나 표시할 수 없습니다. 타이어를 점검하고 모든 공기압을 올바르게 조정한 후 운전자가 이를 재설정해야 합니다.리셋은 일반적으로 물리적 버튼 또는 온보드 컴퓨터의 메뉴에서 이루어집니다. iTPMS는 dTPMS에 비해 다양한 타이어의 영향과 노면, 주행 속도 또는 스타일과 같은 외부 영향에 더 민감합니다.리셋 [9]절차에 이어 일반적으로 주행 중 20~60분의 자동 학습 단계로 iTPMS가 완전히 활성화되기 전에 기준 매개 변수를 학습하고 저장합니다. 이 단계는 대부분 취소되지만 모든 것이 취소되는 것은 아닙니다.iTPMS에는 추가 하드웨어, 예비 부품, 전자/독성 폐기물 또는 서비스(통상적인 리셋 이외)가 포함되어 있지 않기 때문에 취급하기 쉽고 고객 [10]친화적인 것으로 간주됩니다.그러나 전술한 바와 같이 타이어 설정을 변경할 때마다 센서를 재설정해야 하며, 일부 소비자는 이러한 [11]추가 책임을 지지 않으려 합니다.

2014년 11월 EU의 모든 신형 승용차에 TPMS 공장 설치가 의무화된 이후, 다양한 iTPMS는 UN 규정 R64에 따라 형식 승인을 받았습니다.예를 들면, 대부분의 VW 그룹 모델 뿐만이 아니라, 혼다, 볼보, 오펠, 포드, 마츠다, PSA, FIAT, 르노 모델도 다수 있습니다.iTPMS는 EU에서 급속히 시장 점유율을 획득해, 가까운 장래에 TPMS 테크놀로지의 우위가 될 전망입니다.

iTPMS는 주변 온도의 단순한 변화가 법적 감지 임계값과 동일한 크기의 압력 변화를 초래할 수 있다는 점을 감안할 때 그 특성 때문에 정확도가 떨어지는 것으로 간주되지만, 많은 차량 제조업체와 고객은 사용 [citation needed]편의성을 중시합니다.

직접 TPMS

밸브 시스템에 장착된 직접 TPM 센서, 제조업체 VDO
손상된 직접 TPMS 센서가 탈거됨
주요 기사:직접 TPMS

직접 TPMS(dTPMS)는 하드웨어 센서를 사용하여 타이어 공기압을 직접 측정합니다.각 휠(대부분 밸브 내부)에는 압력 정보를 중앙 컨트롤 유닛으로 전송하는 배터리 구동 압력 센서가 있으며, 중앙 컨트롤 유닛은 이를 차량의 온보드 컴퓨터에 보고합니다.일부 장치는 타이어의 온도를 측정하고 경고하기도 합니다.이러한 시스템은 각 개별 타이어에 대해 공기압 부족 현상을 식별할 수 있습니다.시스템은 전송 옵션에 따라 다르지만, 많은 TPMS 제품(OEM 및 애프터마켓 모두)은 차량이 이동 중이든 주차 중이든 상관없이 개별 타이어 공기압을 실시간으로 표시할 수 있습니다.많은 다른 해결책이 있지만, 그들 모두는 적대적인 환경에 노출되는 문제에 직면해야 한다.대부분은 배터리로 구동되어 내용연수를 제한하고 있습니다.일부 센서는 RFID 태그 판독에 사용되는 것과 유사한 무선 전원 시스템을 사용하여 배터리 수명 제한 문제를 해결합니다.이는 또한 데이터 전송 주파수를 최대 40Hz까지 증가시키고 모터스포츠 애플리케이션에서 중요할 수 있는 센서 무게를 줄입니다.일부 애프터마켓 시스템과 마찬가지로 센서가 휠 외부에 장착된 경우 기계적 손상, 과도한 오일 유입 및 도난의 위험이 있습니다.림 안쪽에 장착되면 배터리 교환을 위해 더 이상 쉽게 접근할 수 없으며, RF 링크는 타이어의 감쇠 효과를 극복하여 에너지 요구량을 증가시켜야 합니다.

세미 트레일러의 탠덤 액슬에 있는 타이어 공기압 모니터링 센서
듀얼 휠 어셈블리가 각 액슬 허브에 나란히 있기 때문에 압력 센서는 사진에 표시된 두 개의 압력 라인을 통해 두 개의 타이어 각각에 연결됩니다.

직접 TPMS 센서는 타이어 내부의 밸브 스템에 장착된 센서 모듈을 장착하기 위해 배터리, 하우징, PCB와 같은 몇 가지 외부 구성 요소만 있으면 되는 다음과 같은 주요 기능으로 구성됩니다.

  • 압력 센서;
  • 아날로그-디지털 변환기
  • 마이크로컨트롤러
  • 시스템 컨트롤러
  • 발진기
  • 무선 주파수 송신기
  • 저주파 수신기 및
  • 전압 조절기(배터리 관리)

대부분의 원래 장착된 dTPMS에는 센서가 림 안쪽에 장착되어 있으며 배터리를 교체할 수 없습니다.방전된 배터리는 타이어를 교체하기 위해 분리해야 하므로 배터리 수명이 긴 것이 바람직합니다.에너지 절약과 배터리 지속 시간 연장을 위해 많은 dTPMS 센서는 주차 시 정보를 전송하지 않거나(스페어 타이어 모니터링이 필요 없음), 보다 전력 비용이 많이 드는 양방향 통신을 적용하여 센서를 웨이크업합니다.OEM 자동 dTPMS 장치가 올바르게 작동하려면 센서 위치를 인식하고 다른 차량의 신호를 무시해야 합니다.

애프터마켓 dTPMS 유닛은 차량 이동 중 또는 주차 중에 전송될 뿐만 아니라 데이터 로깅, 원격 모니터링 옵션 등 고급 모니터링 옵션을 사용자에게 제공합니다.오토바이에서 중장비에 이르기까지 모든 종류의 차량에 사용할 수 있으며, 상용차에 중요한 타이어를 한 번에 최대 64개까지 모니터링할 수 있습니다.많은 애프터마켓 dTPMS 유닛에서는 프로그램 또는 리셋에 특별한 도구가 필요하지 않기 때문에 훨씬 사용하기 쉬워집니다.

유지 보수 문제

밸브 스템 부식

밸브 스템에 통합된 1세대 TPMS 센서는 [12][13]부식으로 인해 손상되었습니다.이종 금속의 갈바닉 부식으로 인해 밸브 스템에 금속 밸브 캡이 고착될 수 있으며, 이를 제거하려고 하면 스템이 파손되어 센서가 파괴될 수 있습니다.스템 내부에 원래 니켈 코팅 코어를 교체하기 위해 부주의한 기술자가 설치했을 수 있는 애프터마켓 황동 밸브 코어도 비슷한 결과를 초래할 수 있습니다.(황동색으로 구분할 수 있습니다.)밸브가 고착되면 타이어 누출 수리가 복잡해져 전체 센서를 교체해야 할 수 있습니다.

타이어 실란트 호환성

애프터마켓 타이어 씰런트와 타이어 내부에 장착된 센서를 채택한 dTPMS의 호환성에 대해 논란이 일고 있다.일부 씰런트의 제조업체는 자사 제품이 실제로 [14]호환된다고 주장하지만, 다른 제조업체는 "씰런트가 타이어 관리 전문가가 적절히 세척, 검사 및 재장착할 때까지 센서가 일시적으로 작동하지 않도록 하는 방식으로 센서와 접촉할 수 있다"[15]고 경고했습니다.이런 의구심은 다른 [16][17]이들도 보고한다.이러한 씰런트를 사용하면 TPMS 센서 [14]보증이 무효화될 수 있습니다.

TPMS의 이점

공기압 타이어의 동적 거동은 팽창 압력과 밀접하게 관련되어 있습니다.제동 거리 및 횡방향 안정성과 같은 핵심 요소는 팽창 압력을 차량 제조업체가 명시한 대로 조정하고 유지해야 합니다.공기압이 너무 낮으면 과열로 인한 열 및 기계적 과부하와 타이어 자체의 갑작스런 파괴로 인해 발생할 수도 있습니다.또한 연료 효율과 타이어 마모는 저팽창에 의해 심각한 영향을 받습니다.타이어는 펑크가 나면 공기가 누출될 뿐만 아니라 자연스럽게 공기가 누출될 수 있으며, 1년 동안 적절히 장착된 일반적인 새 타이어라도 초기 공기압의 약 10% 또는 그 이상인 20~60kPa(3~9psi)를 잃을 수 있습니다.

TPMS의 중요한 장점은 다음과 같이 요약됩니다.

  • 연료 절약:GITI에 따르면 차량의 각 타이어에서 공기압 부족 현상이 10% 발생할 때마다 연비가 1% 감소한다.미국에서만, 교통부는 타이어 공기압이 부족할 경우 매년 20억 갤런(7,6003,000m)의 연료가 낭비되는 것으로 추정하고 있습니다.
  • 타이어 수명 연장:공기압이 낮은 타이어는 타이어 고장의 가장 큰 원인이며 타이어 분해, 열 축적, 플라이 분리 및 사이드월/케이싱 고장의 원인이 됩니다.또한 듀얼 세트에 대한 압력 차이가 평방인치당 10파운드(69kPa; 0.69bar)이면 말 그대로 낮은 공기압의 타이어가 km당 2.5m(13피트/마일)로 끌립니다.또, 공기압이 불충분한 상태에서도 잠깐 타이어를 구동하면, 케이스가 파손되어 판독 능력이 저하됩니다.모든 갑작스러운 타이어 고장이 공기압 부족에 의해 발생하는 것은 아니라는 점을 유념해야 한다.예를 들어 날카로운 커브나 포트홀에 부딪힘으로써 발생하는 구조적 손상은 손상 발생 후 일정 시간 후에도 갑작스러운 타이어 고장으로 이어질 수 있습니다.이러한 정보는 TPMS에 의해 능동적으로 감지될 수 없습니다.
  • 안전성 향상:공기압이 낮은 타이어는 트레드 분리 및 타이어 고장으로 이어져 연간 40,000건의 사고, 33,000건의 부상 및 650명 이상의 사망자가 발생합니다.또한 타이어 공기압이 적절히 적용되어 안정성, 핸들링 및 제동 효율이 향상되고 운전자, 차량, 적재물 등의 도로 안전성이 향상됩니다.
  • 환경 효율:미국 교통부의 추정에 따르면 공기압이 낮은 타이어는 미국에서만 매년 260억 kg(575억 파운드) 이상의 불필요한 일산화탄소 오염 물질을 대기 중으로 방출합니다.

기타 통계는 다음과 같습니다.

도로안전단체인 프랑스 세퀴리테 루티에르는 사망자가 발생하는 전체 도로사고의 9%가 타이어 공기압 부족에 기인한다고 추정했으며, 제품안전단체인 독일 데크라는 신체부상 사고의 41%가 타이어 [citation needed]문제와 관련이 있다고 추정했다.

유럽연합은 평균 저인플레이션 40kPa는 연료 소비량이 2% 증가하고 타이어 수명이 25% 감소한다고 보고했습니다.유럽연합(EU)은 오늘날 타이어 공기압 부족이 불필요하게 연소된 연료 2천만 리터 이상, 대기 중으로 200만 톤 이상의 이산화탄소를2 방출하고, [citation needed]전 세계적으로 2억 개의 타이어가 너무 일찍 폐기된 원인이라고 결론지었다.

2018년, TPMS 및 타이어 공기압에 대한 현장 연구가 UN ECE GRF([18]브레이크 및 주행 기어 작업 파티) 홈페이지에 발표되었습니다.이 연구는 dTPMS, iTPMS 및 TPMS 미탑재 EU 3개 국가에서 무작위로 선택된 1,470대의 차량을 대상으로 했다. 주요 연구 결과는 TPMS 장착이 심각하고 위험한 저인플레이션을 안정적으로 방지하고, 따라서 교통 안전, 연료 소비 및 배기 가스 배출에 대한 바람직한 효과를 가져온다는 것이다.연구는 또한 dTPMS와 iTPMS 간 효과에서 차이가 없으며 TPMS 재설정 기능은 안전 위험을 나타내지 않는 것으로 나타났다.

직접 TPMS에 관한 프라이버시 문제

각 타이어는 고유한 식별자를 전송하므로 도로를 [19]따라 기존 센서를 사용하여 차량을 쉽게 추적할 수 있습니다.이러한 우려는 센서로부터의 무선 통신을 암호화함으로써 해결될 수 있지만, 그러한 프라이버시 조항은 NHTSA에 의해 규정되지 않았습니다.

중형 차량

미국 고속도로 교통 안전국의 규정은[20] 10,000파운드 미만의 차량에만 적용됩니다.중형 차량(클래스 7 및 8, 차량 총중량 26,000파운드 이상)의 경우 위에서 언급한 대부분의 시스템이 제대로 작동하지 않으므로 다른 시스템을 개발해야 합니다.

미국 교통부는 이 시장에서 [21][22]필요한 몇 가지 목표를 명시하는 헤비듀티 시장에서 작동하는 시스템을 찾기 위해 몇 가지 연구를 의뢰했습니다.

SAE는 중형차량에 대한 법적 규제가 [23]뒤떨어진 이후 모범 사례를 보급하기 위해 노력해왔다.

필수

미국.

TPMS가 의무화된 첫 번째 국가는 미국이었다.2000년대 초반에는 공기압이 부족해 전복, 타이어 펑크 등 수많은 교통사고가 발생했다.NHTSA는 펑크 난 타이어를 안전에 대한 잠재적 위협으로 간주했고, 곧이어 2007년 [24]9월 모든 차량에 TPMS를 부착하는 법이 제정되었습니다.

대한민국.

TPMS는 2013년 이후 판매된 3.5t 미만의 모든 차량에 대해 의무화되었습니다.이후 2015년에는 크기에 관계없이 모든 차량에 TPMS를 장착해야 했습니다.현대모비스는 2011년 TPMS 개발에 성공해 벨로스터에 처음 적용했다.이에 따라 기존 제품보다 약 30% 낮은 전력 소비량을 기록, 배터리 크기를 줄이고 센서 무게를 10% [25]이상 줄였다.

아이콘

TPMS 시스템 대시보드 아이콘
  • TPMS low pressure warning icon

    TPMS 저압 경고 아이콘

  • TPMS system failure icon

    TPMS 시스템 고장 아이콘

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Reina, Giulio (2015). "Tyre pressure monitoring using a dynamical model-based estimator". Vehicle System Dynamics. 53 (4): 568–586. doi:10.1080/00423114.2015.1008017. S2CID 53472315.
  2. ^ TPMS Fitment and Tyre Inflation Pressures, Field Study EU 2016/2017 - Informal document, 86th GRRF session (PDF). United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) (Report). February 12–16, 2018. GRRF-86-17.
  3. ^ Langley, Jim (September 2, 2019). "StatCap P1 Tire Pressure Monitoring System (TPMS) Review". Road Bike Rider.
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  19. ^ Schneier, Bruce (April 10, 2008). "Tracking Vehicles through Tire Pressure Monitors". Schneier on Security. Retrieved December 10, 2014.
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  25. ^ "South Korea to make TPMS mandatory". 《Tire Business》. Retrieved July 13, 2010.

외부 링크