KR101382848B1 - 자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법 - Google Patents

자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스위치 직구동 방식과 MCU 제어 방식을 혼용시켜 램프의 턴온 제어가 이루어질 수 있도록 한 자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 스위치 직구동 방식과 MCU 제어 방식을 혼용시킨 램프 점등 회로를 구축하고, 브레이크 페달을 밟음에 따른 스위치 온과 함께 램프가 최소 턴온시간내에 점등되도록 하고, 이후 일정 시간이 지난후에는 MCU 제어 방식에 의한 램프 턴온 로직이 진행되도록 함으로써, 램프의 턴온 시간을 최소화시키는 동시에 램프 수명을 연장시킬 수 있도록 한 자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법{Combined control device and method for lamp of vehicle}
본 발명은 자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스위치 직구동 방식과 MCU 제어 방식을 혼용시켜 램프의 턴온 제어가 이루어질 수 있도록 한 자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 램프는 전조등 및 방향지시등을 비롯하여, 자기 차량의 제동 상황을 후방 차량에 경고하는 스톱램프(브레이크 등)를 포함한다.
상기 스톱램프가 점멸된 상태에서 제동이 이루어지면 스톱램프가 신속하게 점등되어야, 후방 차량에서 빠르게 인지하여 안전한 주행을 도모할 수 있다.
이를 위해, 스톱램프가 점등되는 시간 즉, 제동시점부터 스톱램프가 점등되는 순간 까지의 턴온(turn on) 시간을 최소화시키는 것이 바람직하다.
종래의 차량용 스톱램프 턴온을 위한 제어 방식은 스위치 직구동 방식(MCU 비제어 방식)과, MCU(Micro Control Unit) 제어 방식으로 구분되며, 스위치 직구동 방식과 MCU 제어 방식 중 어느 하나의 방식을 취하고 있다.
상기 스위치 직구동 방식은 브레이크 페달을 밟음에 따라 스위치가 온되는 단계와, 스톱램프의 벌브를 점등시키기 위한 전류 신호가 일종의 반도체 소자인 IPS(inteilgent power switching device) 소자에 인가되는 단계와, IPS 소자의 파워 스위칭 동작에 의하여 스톱램프의 벌브가 점등되는 단계를 포함한다.
이러한 스위치 직구동 방식은 스위치 온 시점부터 스톱램프의 벌브가 점등되는 순간 까지의 턴온 시간이 약 5ms 밖에 걸리지 않으므로, 빠르게 스톱램프가 점등되어 후방 차량이 제동 상황을 빠르게 인지하면서 안전운전을 도모할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 스위치 직구동 방식은 MCU 제어 방식에 의한 PWM 제어없이 곧바로 스톱램프를 점등시키는 방식이므로, 벌브의 양호 및 불량 상태에 대한 진단이 불가하고, 벌브의 수명을 단축시키는 단점이 있다.
상기 MCU 제어 방식은 브레이크 페달을 밟음에 따라 스위치가 온되는 단계와, 스위치의 스위칭 온신호가 MCU에 입력되는 단계와, MCU의 자체적인 연산 과정을 거쳐 MCU에서 IPS(inteilgent power switching device) 소자에 전류를 인가하는 제어 단계와, IPS 소자의 파워 스위칭 동작에 의하여 스톱램프의 벌브가 점등되는 단계를 포함한다.
MCU의 자체적인 연산 과정에 대한 종래 방법으로서, 일본공개특허 2004-355887에는 램프의 점등 개시 시점에 낮은 듀티비로 제어하고, 점차 높은 듀티비로 증가시키는 램프 제어 방법이 개시되어 있고, 일본공개특허 2011-225055에는 브레이크 페달을 밟음과 함께 스톱램프를 점등시키기 위한 판정 로직이 실행되는 제어 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기와 같은 MCU 제어에 의한 램프 점등 과정은 자체적인 판정 로직과 같은 연산 시간이 걸리게 되어, 스위치 온 시점부터 스톱램프의 벌브가 점등되는 순간 까지의 턴온 시간이 실측치로서 약 40ms 가량 소요된다.
이와 같이, 상기 스위치 직구동 방식은 턴온 시간이 약 5ms 밖에 걸리지 않아 후방 차량이 앞차의 제동 상황을 빠르게 인지할 수 있지만, MCU 제어 방식은 턴온 시간이 약 40ms 걸리게 되므로 후방 차량이 앞차의 제동의지를 그 만큼 늦게 인지하게 되어 주행 안전상 문제가 될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스위치 직구동 방식과 MCU 제어 방식을 혼용시킨 램프 점등 회로를 구축하고, 브레이크 페달을 밟음에 따른 스위치 온과 함께 램프가 최소 턴온시간내에 점등되도록 하고, 이후 일정 시간이 지난후에는 MCU 제어 방식에 의한 램프 턴온 로직이 진행되도록 함으로써, 램프의 턴온 시간을 최소화시키는 동시에 램프 수명을 연장시킬 수 있도록 한 자동차용 램프 혼성 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 램프의 점등 또는 점멸 조작을 위한 스위치와; 스위치의 출력단과 직결되는 램프의 IPS 소자와; 스위치의 출력단과 MCU의 입력단 간에 연결되어, 스위치 온/오프 상태를 MCU에 전송하는 스위치 모니터링 라인과; MCU의 입력단과 IPS 소자 간에 연결되어, IPS의 파워 스위칭 신호를 MCU로 전송하는 램프 온/오프 모니터링 라인와; MCU의 출력단과 램프의 IPS 소자 간에 연결된 신호전달라인에 장착되어, 스위치 온에 의한 램프의 턴온 후 일정 시간 후에 MCU의 제어신호에 의하여 온되는 스위칭 소자; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 장치를 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 브레이크 페달을 밟음에 따라 스위치가 온되어 램프를 턴온시키는 스위치 직구동 방식과; 램프가 턴온 된 후, 일정 시간 후에 스위치 오프 전까지 램프의 턴온을 유지시키는 MCU 제어 방식; 을 혼용하여 램프의 턴온 시간을 최소화할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 스위치 직구동 방식이 수행될 때, 스위치 온에 따른 전류 신호가 IPS 소자에 인가되는 동시에 MCU에 스위치 모니터링 신호로서 입력되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 IPS 소자에 인가된 전류신호에 의한 IPS의 파워 스위칭 동작에 의하여 램프가 턴온될 때, IPS 소자의 파워 스위칭 신호가 램프 온/오프 모니터링 신호로서 MCU에 입력되는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 MCU 제어 방식은 스위치 온에 따른 램프의 턴온 후, 일정 시간 후에 MCU로부터 출력되는 전류 제어신호가 IPS 소자에 인가되도록 함으로써, MCU에 의한 램프의 턴온 유지 제어가 이루어지도록 한 것임을 특징으로 한다.
또한, 상기 일정 시간은: 스위치 직구동 방식에 의하여 램프의 벌브가 턴온될 때, 벌브의 코일에 인가되는 전류가 순간적으로 급격하게 증가하는 인러시 구간을 지나는 시간으로 정해지는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 스위치 직구동 방식과 MCU 제어 방식을 혼용시킨 램프 점등 회로를 구축하여, 브레이크 페달을 밟음에 따른 스위치 온과 함께 램프가 최소 턴온 시간내에 점등되도록 함으로써, 후방 차량이 앞차의 제동 상황을 빠르게 인지하여 안전운전을 도모할 수 있다.
뿐만 아니라, 스위치 직구동 방식에 의한 램프 턴온 이후, 일정 시간이 지난후에는 MCU 제어 방식에 의한 램프 턴온 로직이 진행되도록 함으로써, MCU에 의한 벌브의 양호 및 불량 상태에 대한 진단이 가능하고, 듀티비 제어를 통하여 램프의 벌브 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 램프 혼성 제어 장치를 나타내는 회로 구성도,
도 2은 본 발명에 따른 자동차용 램프 혼성 제어 방법을 설명하는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 램프 혼성 제어 방법에 사용된 IPS 소자의 회로 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 램프(특히, 스톱램프)를 턴온시키기 위한 스위치 직구동 방식의 장점과, MCU 제어 방식의 장점을 혼용시킨 램프 점등 회로를 구축하여, 램프의 턴온 시간을 최소화시키는 동시에 램프 수명을 연장시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 램프 혼성 제어 장치를 나타내는 회로 구성도로서, 스위치(10)가 램프(20)의 파워스위칭 소자인 IPS 소자(12)에 직결되고, 스위치(10)와 IPS 소자(12) 사이에 MCU(14)가 연결된다.
상기 스위치(10)는 브레이크 페달을 밟을 때 램프를 턴온시키기 위하여 온되고, 떼었을 때 램프를 턴오프시키기 위하여 오프되는 스위치로서, 램프의 파워스위칭 소자인 IPS 소자(12)에 직결된다.
상기 IPS 소자(12)는 스위치 및 퓨즈 기능을 포함하는 자체 보호기능은 물론, 진단 기능을 위한 전류 센싱, 벌브 컨트롤(PWM 및 DRL 제어), 전선의 선경 축소 및 벌브의 수명 연장을 위하여 채택된 것이다.
좀 더 상세하게는, 상기 IPS 소자(12)는 경량화면서 전선의 길이 및 선경 축소, 해당 전장유니트의 소형화에 따른 중량 및 부피감소, 낮은 드라이브 전원을 갖추고 있고, 안정성면에서 쇼트(SHORT)에 대한 회로 보호, 고장 진단기능 및 부하 이상 검지(벌브 단선 , 모터 정지) 가능을 갖추고 있으며, 또한 신뢰성면에서 스위치 내구 향상을 비롯한 전원 보호성능 향상 및 전압강하 문제 개선을 도모할 수 있으며, 그 밖에 퓨즈(FUSE) 교체가 불필요하고, 작동소음 없으며, 설계변경에 대한 대응이 용이한 장점이 있다.
이때, 상기 스위치(10)의 전류 출력라인과 MCU(14)의 입력단 간에는 스위치 온/오프 상태를 MCU에 전송하기 위한 스위치 모니터링 라인(16)이 연결됨으로써, 스위치가 온되는 순간 스위치 모니터링 라인(16)을 통하여 스위치가 온 상태임을 알리는 신호가 MCU(14)에 입력된다.
또한, 상기 MCU(14)의 입력단과 IPS 소자(12) 간에는 IPS의 파워 스위칭 신호를 MCU(14)로 전송하는 램프 온/오프 모니터링 라인(18)이 연결됨으로써, 스위치(10)가 온됨과 함께 인가되는 전류 신호에 의하여 IPS 소자(12)가 온으로 작동할 때, IPS 소자(12)가 온으로 작동됨을 알리는 신호가 램프 오/오프 모니터링 라인(18)을 통해 MCU(14)로 입력된다.
또한, 상기 MCU(14)의 출력단과 램프(20)의 IPS 소자(12)는 MCU 제어 신호를 전송하기 위한 신호전달라인(22)으로 연결되고, 이 신호전달라인(22)에는 스위치(10)의 온에 의한 램프(20)의 턴온 후 일정 시간 후에 MCU(14)의 제어신호에 의하여 온되는 트랜지스터와 같은 스위칭 소자(24)가 장착된다.
여기서, 상기한 구성을 기반으로 하여 이루어지는 본 발명의 자동차용 램프 혼성 제어 방법을 도 1 및 도 2를 참조로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 차량의 주행 중, 브레이크 페달을 밟음에 따라 스위치(10)가 온되면, 스위치 직구동 방식에 의하여 램프(20)의 턴온이 이루어진다.
즉, 브레이크 페달을 밟음에 따라 스위치(10)가 온되면, 스위치 온에 따른 전류 신호가 IPS 소자(12)에 인가됨으로써, IPS 소자(12)의 파워 스위칭 동작에 의하여 램프(20)의 벌브가 턴온된다.
이때, 스위치(10)의 온 시점부터 램프(20)의 벌브가 점등되는 순간 까지의 턴온 시간이 약 5ms 밖에 걸리지 않게 되므로, 후방 차량이 제동 상황을 빠르게 인지하여 안전운전을 도모할 수 있다.
전술한 바와 같이, 스위치 직구동 방식은 MCU 제어 방식에 의한 PWM 제어없이 곧바로 스톱램프를 점등시키는 방식이므로, 벌브의 양호 및 불량 상태에 대한 진단이 불가하고, 벌브의 수명을 단축시키는 점을 감안하여, 상기 스위치 직구동 방식에 의한 램프 턴온 후, 일정 시간 후에는 MCU 제어 방식에 의한 램프 턴온 유지 제어가 이루어진다.
상기 일정 시간이란, 스위치 직구동 방식에 의하여 램프의 벌브가 턴온될 때, 벌브의 코일에 인가되는 전류가 순간적으로 급격하게 증가하는 인러시 구간을 지난 시간으로서, 약 200ms 정도 걸린다.
따라서, 벌브의 코일에 인가되는 전류가 급격하게 증가할 때 MCU에서 과전류로 오인식할 수 있으므로, 인러시 구간을 지난 시간인 약 200ms 시간 후에 MCU 제어 방식에 의한 램프 턴온 유지 제어가 이루어진다.
이를 위해, MCU 제어 방식에 의한 제어 로직이 실행될 수 있도록 상기 스위치(10) 온과 함께 램프의 턴온을 위한 IPS 소자(12)의 파워 스위칭 동작이 이루어질 때, IPS 소자(12)의 파워 스위칭 신호가 램프 온/오프 모니터링 신호로서 MCU(14)에 입력된다.
이어서, 램프 온/오프 모니터링 신호를 입력받은 MCU(14)에서 신호전달라인(22)에 제어 신호를 출력하면 신호전달라인(22)에 장착된 스위칭 소자(24)가 온되는 동시에 MCU(14)의 제어 신호가 IPS 소자에 인가됨으로써, MCU에 의한 램프의 턴온 유지 제어가 이루어지게 된다.
이와 같이, 스위치 직구동 방식에 의한 램프 턴온 이후, 일정 시간이 지난후에는 MCU 제어 방식에 의한 램프 턴온 로직이 이루어지도록 함으로써, 후속 절차로서 MCU에서 램프의 벌브 상태에 대한 양호 또는 불량 상태 진단을 할 수 있고, 듀티비 제어를 통하여 램프의 벌브 수명을 연장시킬 수 있다.
예를 들어, MCU에서 IPS 소자에 제어신호(온 명령)을 내렸을 때, IPS 소자의 자체 전류 센싱 진단 기능에 의거 MCU에서 IPS 소자로부터 전류신호를 피드백 받아 램프의 벌브 상태에 대한 양호 또는 불량 판정을 할 수 있다.
10 : 스위치
12 : IPS 소자
14 : MCU
16 : 스위치 모니터링 라인
18 : 램프 온/오프 모니터링 라인
20 : 램프
22 : 신호전달라인
24 : 스위칭 소자

Claims (7)

  1. 램프의 점등 또는 점멸 조작을 위한 스위치와;
    스위치의 출력단과 직결되는 램프의 IPS 소자와;
    스위치의 출력단과 MCU의 입력단 간에 연결되어, 스위치 온/오프 상태를 MCU에 전송하는 스위치 모니터링 라인;
    MCU의 입력단과 IPS 소자 간에 연결되어, IPS의 파워 스위칭 신호를 MCU로 전송하는 램프 온/오프 모니터링 라인와;
    MCU의 출력단과 램프의 IPS 소자 간에 연결된 신호전달라인에 장착되어, 스위치 온에 의한 램프의 턴온 후 일정 시간 후에 MCU의 제어신호에 의하여 온되는 스위칭 소자;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 브레이크 페달을 밟음에 따라 스위치가 온되어 램프를 턴온시키는 스위치 직구동 방식과;
    램프가 턴온 된 후, 일정 시간 후에 스위치 오프 전까지 램프의 턴온을 유지시키는 MCU 제어 방식;
    을 혼용하여 램프의 턴온 시간을 최소화할 수 있도록 하고,
    상기 스위치 직구동 방식이 수행될 때, 스위치 온에 따른 전류 신호가 IPS 소자에 인가되는 동시에 MCU에 스위치 모니터링 신호로서 입력되는 것을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 IPS 소자에 인가된 전류신호에 의한 IPS의 파워 스위칭 동작에 의하여 램프가 턴온될 때, IPS 소자의 파워 스위칭 신호가 램프 온/오프 모니터링 신호로서 MCU에 입력되는 것을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 MCU 제어 방식은:
    스위치 온에 따른 램프의 턴온 후, 일정 시간 후에 MCU로부터 출력되는 전류 제어신호가 스위칭 소자를 온시키면서 IPS 소자에 인가되도록 함으로써, MCU에 의한 램프의 턴온 유지 제어가 이루어지도록 한 것임을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 일정 시간은:
    스위치 직구동 방식에 의하여 램프의 벌브가 턴온될 때, 벌브의 코일에 인가되는 전류가 순간적으로 급격하게 증가하는 인러시 구간을 지나는 시간으로 정해지는 것을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    MCU에서 IPS 소자에 제어신호(온 명령)을 내렸을 때, MCU에서 IPS 소자로부터 전류신호를 피드백 받아 램프의 벌브 상태에 대한 양호 또는 불량 판정을 하는 진단 로직이 더 진행되는 것을 특징으로 하는 자동차용 램프 혼성 제어 방법.
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