KR101553271B1 - 차량의 상태정보를 안내하는 장치 및 방법 - Google Patents

차량의 상태정보를 안내하는 장치 및 방법 Download PDF

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건국대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 차량의 상태정보를 안내하는 안내장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자의 생체 조직에 발생 구현하는 체감각(Somesthesis)을 이용하여 차량의 상태정보를 안내할 수 있는 안내장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

차량의 상태정보를 안내하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GUIDING STATE INFORMATION OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 상태정보를 안내하는 안내장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 사용자의 생체 조직에 발생 구현하는 체감각(Somesthesis)을 이용하여 차량의 상태정보를 안내할 수 있는 안내장치 및 방법에 관한 것이다.
차량이란 사람 또는 사물의 운송을 위해 이용되는 장치로서, 비행기, 자동차, 오토바이, 트럭, 버스, 기차, 우주선 등의 다양한 동력 장치들을 포함하는 개념이며, 현존하는 동력 장치들뿐 아니라 미래에 개발될 다양한 장치들도 포함하는 개념이다.
한편, 차량에는 운전자 또는 탑승자의 편의를 증진시키기 위한 다양한 장치들이 설치될 수 있는데, 특히 차량의 주행 상태, 위험 상태, 장비 상태 등의 상태정보를 제공하기 위한 다양한 안내장치들이 설치될 수 있다.
그러나, 종래의 차량에 설치되던 안내장치들은, 주로 시각 자극 또는 청각 자극을 통해 정보를 안내하여, 소음이 빈번하게 발생하는 차량의 주행 환경에서 정보 전달이 효율적으로 수행되기가 어려웠으며(청각), 정보를 전달하는 과정에서 운전자의 전방 주시에 방해를 줄 수 있었다(시각).
따라서, 최근에는 '체감각'을 이용하여 차량의 상태정보를 안내하는 안내장치들이 개발되었는데, 이러한 안내장치들은 진동 장치가 발생시키는 진동 자극을 이용하여 운전자 또는 탑승자에게 다양한 정보를 제공하였다. 하지만, 이러한 진동 자극에 의한 안내 방식도, 체감각 제공을 위한 진동이 조작 장치(운전대 등)의 동작에 영향을 미칠 수 있으므로, 안전 사고가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 차량이 외부 요인에 의해 진동을 할 때에는, 운전자 또는 탑승자가 외부 진동에 의해 '진동 자극에 의한 안내'를 충분히 인지하지 못하는 문제점이 있었고, 전달된 정보가 잘못 인지될 수 있다는 문제점도 있었다.
본 발명은 이러한 기술적 배경을 바탕으로 발명되었으며, 이상에서 살핀 기술적 요구를 충족시킴은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.
KR 10-2012-0132895 A
본 발명은 사용자의 생체 조직에 자기장을 인가시켜 유도전류를 발생시키고, 상기 유도전류에 의해 생체 감수기가 활성화 되는 원리를 이용하여 사용자에게 차량의 상태정보와 대응되는 체감각을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
또한 본 발명은 자기장의 속성, 즉 파라미터를 제어함으로써 사용자에게 다양한 종류의 체감각을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 자기 자극을 이용한 차량 상태정보 안내 장치 및 안내 방법을 제공한다. 다만, 이러한 발명의 카테고리들은 단어 그 자체에 의해 한정되지 않으며, 이하에서 살펴볼 기술 사상을 포함하는 범위 내에서 다양하게 확장 해석될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 상태정보 안내장치는 체감각을 유도하기 위한 자기장을 출력하는 자기장 출력부; 시변 전류(Time-varying current)를 생성하여 상기 자기장 출력부로 공급하는 전원부; 및 복수의 차량기능부로부터 상태정보를 수집하고, 수집된 상태정보를 기초로 상기 전원부에서 생성되는 시변 전류를 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 차량 상태정보 안내장치에 있어서 상기 제어부는, 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형을 제어하여 상기 자기장 출력부를 통해 출력되는 자기장을 조절할 수 있다.
또한, 상기 차량 상태정보 안내장치에 있어서 상기 자기장 출력부는 전도부재를 포함하고, 시변 전류의 공급에 따라 출력된 자기장을 이용하여 사용자의 생체 조직 내 생체 감수기(Receptor)를 활성화시킬 수 있다.
한편 이 때, 상기 자기장 출력부는, 사용자의 생체 조직과 이격된 상태에서 상기 사용자의 생체 감수기를 활성화시킬 수도 있다.
나아가 상기 자기장 출력부과 사용자의 생체조직 사이에 제3의 물체가 배치될 수도 있다.
한편, 상기 차량 상태정보 안내장치에 있어서, 자기장 출력부는, 복수 개로 형성될 수 있다.
또한, 상기 차량 상태정보 안내장치에 있어서 상기 제어부는, 복수 개의 자기장 출력부를 선택적으로 구동시켜 상기 차량의 상태정보에 따른 패턴을 구현하게 할 수 있다.
또한, 상기 차량 상태정보 안내장치에 있어서 상기 제어부는, 상기 복수 개의 자기장 출력부를 기설정된 시간 간격을 두고 구동시켜 상기 차량의 상태정보에 따른 패턴을 구현하도록 할 수도 있다.
한편, 상기 차량 상태정보 안내장치에 있어서 상기 제어부는 ECU(Electronic Control Unit), ACU(Airbag Control Unit), BCM(Body Control Module), PCM(Powertrain Control Module), TCU(Transmission Control Unit), ABS(Anti-lock Braking System), ESC(Electronic Stability Control), HPCU(Hybrid Power Control Unit), BMS(Battery Management System) 또는 MCU(Motor Control Unit) 중 어느 하나의 차량기능부로부터 상태정보를 수집할 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량 상태정보 안내장치가 사용자에게 차량의 상태정보를 안내하는 방법은, (a) 복수의 차량기능부로부터 차량의 상태정보를 수집하는 단계; (b) 상기 수집된 상태정보를 기초로 출력하고자 하는 자기장의 파라미터(Parameter)를 설정하는 단계; 및 (c) 상기 파라미터에 따라 제어된 자기장을 출력하는 단계; 를 포함하며, 이 때 상기 파라미터는 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면 자기장에 의해 유도된 체감을 이용하여 차량 상태정보를 전달할 수 있는바, 종래 차량의 부품들에 직접적인 진동 자극을 주어 사용자에게 상태정보를 알렸던 것과 달리 차량의 내부 부품들에는 영향을 미치지 않은 채 사용자의 생체 조직에 직접적인 체감각을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 자기장 출력부를 복수 개 구비시키고 제어부로 하여금 이들 복수 개의 자기장 출력부를 선택적으로 구동, 또는 시간 간격을 두어 선택적으로 구동시키게 함으로써 사용자에게 차량의 상태정보를 보다 효과적으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 자기장을 생성시키기 위한 시변 전류의 각 파라미터를 제어할 수 있으므로, 자극하고자 하는 사용자의 생체 조직 또는 생체 감수기, 유도하고자 하는 체감각의 종류 등에 대응되는 자기장을 생성시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면, 물질을 관통할 수 있는 자기장의 기본 원리에 의해 사용자의 생체 조직과 직접적으로 접촉되어 있지 않은 상태, 즉 이격된 상태에서도 체감각을 유도시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 안내장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안내장치가 포함하는 자기장 출력부의 구체적인 동작을 보여주는 개념도이다.
도 4는, 자기장 출력부 내 포함될 수 있는 다양한 종류의 코일을 나타내는 예시도이다.
도 5는 자기장 출력부의 구체적인 실시예를 나타내는 예시도이다.
도 6은 자기장 발생을 위해 사용될 수 있는 다양한 시변 전류의 예시를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 출력부가 다양한 체감각을 제공하는 것을 보여주는 개념도이다.
도 8 내지 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 안내장치가 차량에 설치된 예시를 나타낸 것이다.
도 11 내지 도 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 안내장치가 체감각 패턴을 구현하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 '차량의 상태정보를 안내하는 장치(100)'를 살펴본다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량 상태정보 안내장치(100)는 자기장 출력부, 전원부(130) 및 제어부를 포함한다. 나아가 상기 차량 상태정보 안내장치(100)는 차량 내외의 차량기능부와의 데이터의 송수신을 위한 통신부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 통신부(130)는 상기 제어부(150)에 의해 제어될 수 있다.
또한, 상기 차량 상태정보 안내장치(100)는, 차량의 다양한 내부 구성들에 구비될 수 있으며, 예를 들어 차량의 조작부(조작 핸들), 변속부(기어 변속기), 좌석 등에 설치될 수 있다.
한편, 본 상세한 설명에서 정의하고 있는 차량이란 도로나 선로 위를 달리는 모든 차량을 통틀어 일컫는 것으로, 사람 또는 사물의 운송을 위하여 이용되는 다양한 동력 장치를 의미한다. 이러한 차량은, 비행기, 자동차, 오토바이, 트럭, 버스, 기차, 우주선 등의 다양한 동력 장치들을 포함할 수 있으며, 현존하는 차량들뿐 아니라 미래에 개발될 다양한 형태의 것들까지 포함하는 개념으로 이해되어야 할 것이다.
한편, 자기장 출력부(110)는, 차량의 상태정보를 사용자에게 전달하기 위한 핵심적인 구성으로서, 사용자의 생체 조직 내 체감각을 유도하기 위한 자기장을 출력한다. 이러한 상기 자기장 출력부(110)는, 도 2와 같이 자기장을 생성하고 출력할 수 있으며, 상기 자기장을 이용하여 체감각을 발생시킬 수 있다.
자기장 출력부(110)는 자기장을 생성시키기 위한 구성으로, 전도부재를 다양한 모양으로 형성시켜 구현할 수 있으며, 바람직하게는 전도부재를 코일 모양으로 형성시켜 구현할 수 있다. 예를 들어 상기 자기장 출력부(110)는 원형 코일, 사각 코일, n개의 코일이 3차원 공간상에서 일정한 각도를 이루며 결합한 형태의 복합 코일, 동일한 반경의 코일이 적층된 솔레노이드 형태의 코일, 서로 다른 반경의 코일이 동일 평면상에서 결합한 디스크 형태의 코일 등 다양한 형태의 코일을 포함할 수 있다. 또한, 상기 자기장 출력부(110)는 서로 다른 형태로 배치되거나 또는 서로 다른 모양으로 형성되는 복수 개의 코일을 동시에 포함하는 형태로도 구성될 수 있다. 도 4에는 자기장 출력부를 구성하는 전도성 부재의 다양한 형상이 개시되어 있다.
한편, 이 때 전도성 부재란 전하 또는 전류의 이동성을 가지는 부재를 일컫는 것으로 금속성 물질, 초전도성 물질 등 다양한 물질로 제조될 수 있다.
다른 한편, 자기장 출력부(110)는 제어부(150)의 제어에 따른 시변 전류에 따라 다양한 파라미터를 가지는 자기장을 생성할 수 있다. 이와 같이 파라미터를 다양하게 조절할 수 있는 경우 유도하고자 하는 체감각에 따라 적절한 유도 전류(Induced current)를 발생시킬 수 있고, 상기 유도 전류에 의해 원하는 체감각을 유도할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하여 상기 자기장 출력부(110)가 사용자의 생체 조직 내에서체감각을 유도하는 과정을 좀 더 상세하게 살펴본다.
일 실시예로서, 코일 형태로 형성된 자기장 출력부(110)에 전원부(130)로부터 시변 전류(Time-varying current)가 공급되고, 공급된 시변 전류에 의해 시변 자기장이 생성되며, 생성된 시변 자기장에 의해 특정 생체 조직(Stimulation point)에 자기 자극이 가해지게 된다. 자기 자극이 가해지면 특정 생체 조직 내부에서는 유도 전류가 생성되는데, 이렇게 생성된 유도 전류에 의해 상기 특정 생체 조직 내에 존재하는 신경 세포들이 활동 전위(Action potential)를 가지게 되며, 이에 따라 생체 감수기(Receptor)들이 활성화되고 체감각이 발생하게 된다. 즉, 자기장 출력부(110)에서 출력된 자기장에 의해 궁극적으로 사용자의 피부 등과 같은 생체 조직에 체감각이 유도될 수 있는 것이다.
한편, 상기 자기장 출력부(110)는, 코일의 배치 변화 또는 코일에 유입되는 시변 전류의 변화를 통해, 자기 자극이 제시되는 방향을 변화시키거나 자기 자극이 제시되는 범위(체감각을 유발할 수 있는 강도의 자기 자극이 제시되는 범위)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 코일이 3차원 공간상에서 배치된 형태를 변화시켜 자기 자극의 제공 방향을 변화시킬 수 있으며, 시변 전류의 파라미터 조절(파워, 주파수, 발생 빈도, 파형의 형태 조절 등)을 기초로 자기장의 강도(Intensity)와 발생형태를 변화시켜 자기 자극의 유효 범위(체감각을 유발시킬 수 있는 강도의 자기 자극이 제시되는 범위)를 변화시킬 수 있다.
도 3을 참조하여 파라미터에 따른 자기장의 속성을 살펴보면, r = 50 mm의 코일 형태로 형성되고, 수평한 상태로 배치되며, 0.04 A/s의 시변 전류를 공급받는 자기장 출력부(110)는 하측 방향으로 자기장을 출력할 수 있으며, 하측 방향으로 약 100 mm 거리까지 충분한 강도의 자기장 영역을 발생시킬 수 있다. 따라서, 도 3의 자기장 출력부(110)는, 하측 방향으로 100 mm 이내의 범위에서 사용자의 생체 조직이 존재하는 경우 원하는 체감각을 유도할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 차량 상태정보 안내장치를 구성하는 전원부(130)는 상기 자기장 출력부(110)에 자기장 생성을 위한 전류를 공급한다. 이 때 상기 전원부(130)는 시변 전류(Time-varying current)를 생성하여 상기 자기장 출력부(110)에 공급한다. 또한 전원부(130)는 전류원 소스 회로(current source circuit), 전력 변환기(Power converter) 등의 전원 장치를 포함할 수 있으며, 다양한 종류의 소자들을 포함하는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 도 5는 전원부(130)의 구현 예시를 나타낸 것이다.
한편, 상기 전원부(130)는 출력 수단을 포함할 수 있는데, 여기서 출력 수단은 스위칭용 전력 소자인 SCR(Silicon Controlled Rectifier), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), GTO(Gate Turn-off thyristor) 등의 직렬 또는 병렬 조합으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 전원부(130)는 제어부에 의해 설정된 다양한 파라미터에 따라 시변 전류를달리 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 전원부(130)는 시변 전류의 파워(Power, amplitude), 주파수(frequency), 파형의 모양(Shape), 파형의 간격(Interval), 위상(Phase) 등을 달리하여 전류를 생성할 수 있으며, 이러한 파라미터 변환을 통해 다양한 종류의 시변 전류를 상기 자기장 출력부(110)에 공급할 수 있다. 도 6을 참조하면, 상기 전원부(130)가 파라미터 변환을 통해 공급할 수 있는 몇 가지 예시(Biphasic Pulse, Symmetrical Biphasic Pulse, Asymmerical Biphasic Pulse, Sine Wave 형태의 시변 전류)를 살펴볼 수 있다.
한편, 상기 전원부(130)는 사전에 파라미터 값이 설정된 복수 개의 시변 전류 중 어느하나를 선택적으로 공급하는 형태로도 구성될 수 있다.
한편, 제어부(150)는 차량 내 구비된 복수의 차량기능부로부터 상태정보를 수집하고, 수집된 상태정보를 기초로 상기 전원부(130)에서 생성되는 시변 전류를 제어하는 기능을 수행한다. 이 때 상기 제어부가 시변 전류를 제어한다는 것의 의미는 앞서도 언급하였듯 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형 등 자기장의 속성을 결정할 수 있는 다양한 파라미터를 제어할 수 있음을 의미한다.
또한, 상기 제어부(150)로 상태정보를 제공하는 복수의 차량기능부란, 차량 내 구비된 각종 센서, 네비게이션 등 차량의 운행에 관한 정보, 차체에 관한 정보 등을 획득할 수 있는 장치부를 가리키며, 그 종류에는 ECU(Electronic Control Unit), ACU(Airbag Control Unit), BCM(Body Control Module), PCM(Powertrain Control Module), TCU(Transmission Control Unit), ABS(Anti-lock Braking System), ESC(Electronic Stability Control), HPCU(Hybrid Power Control Unit), BMS(Battery Management System) 또는 MCU(Motor Control Unit)등이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(150)는, 차량에 설치되는 네비게이션(지상용, 해상용, 항공용 등)과 연동 된 상태에서 상기 자기장 출력부(110)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로 상기 제어부(150)는, 종래에 시각 자극 또는 청각 자극의 형태로 제공되던 네비게이션 관련 정보(운행 방향 정보, 경로 주변 정보 등)들을 상기 자기장 출력부(110)를 통해 체감각 자극의 형태로도 제공할 수 있다. 따라서, 운전자 또는 탑승자가 네비게이션 화면을 직접 주시하지 않더라도 네비게이션 관련 정보들이 제공될 수 있으며, 청각 자극이 제대로 전달될 수 없는 소음 환경에서도 네비게이션 관련 정보들이 효율적으로 제공될 수 있다.
한편, 사람의 생체 조직 내부에는, 다양한 종류의 체감각(터치감, 압감, 온감 등)을 담당하는 다양한 감수기(Receptor)들이 존재하는데, 이러한 감수기들은 대개의 경우 서로 다른 특성(특히 주파수 특성)을 가지는 유도 전류(Induced current)에 각각 반응한다. 따라서, 파라미터가 다른 자기장이 생체 조직에 가해지는 경우 다른 특성의 유도 전류가 발생할 수 있으며, 상기 유도 전류에 의해 서로 다른 종류의 감수기들이 민감하게 반응할 수 있는바, 이러한 원리를 이용하여 서로 다른 종류의 체감각(온감, 터치감, 압감 등)을 유발할 수 있다.
구체적으로, 상기 자기장 출력부(110)는, 전원부(130)에 의해 다양한 타입(Type)의 시변 전류를 선택적으로 공급받을 수 있고, 상기 자기장 출력부(110)가 공급된 시변 전류를 기초로 다양한 타입의 시변 자기장을 선택적으로 생성할 수 있으므로, 상기 전원부(130) 및 자기장 출력부(110)를 통해 다양한 종류의 체감각을 선택적으로 제공할 수 있다.
이에 본 발명에 따른 제어부 역시 복수의 제어모드로 동작할 수 있으며, 이러한 복수의 제어모드를 기초로 다양한 체감각을 선택적으로 제공할 수 있다.
예를 들어 상기 제어부(150)는, 터치감을 자극하기 위한 터치감 모드로 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 터치감 모드에서 상기 제어부(150)는, 상기 자기장 출력부(110)에 제1시변 전류를 공급하여 제1자기장을 생성하게 하는데, 여기서 상기 제1자기장은 터치감을 주로 담당하는 감수기(Merkel's disc, Meissner's corpuscle 등의 감수기)가 민감하게 반응하는 유도전류를 생성하는 자기장을 일컫는다.
또한, 상기 제어부(150)는 압감을 자극하기 위한 압감 모드로 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 압감 모드에서 상기 제어부(150)는, 상기 자기장 출력부(110)에 제2시변 전류를 공급하여 제2자기장을 생성하게 하는데, 여기서 상기 제2자기장은 압감을 주로 담당하는 감수기(Pacinian corpuscle 등의 감수기)가 민감하게 반응하는 유도전류를 생성하는 자기장이다.
또한, 상기 제어부(150)는 온감을 자극하기 위한 온감 모드로 선택적으로 동작할 수 있다. 이러한 온감 모드에서 상기 제어부(150)는, 상기 자기장 출력부(110)에 제3시변 전류를 공급하여 제3자기장을 생성하게 하는데, 여기서 상기 제3자기장은 온감을 주로 담당하는 감수기(Ruffini ending 등의 감수기)가 민감하게 반응하는 유도전류를 생성하는 자기장이다.
이와 같이 제어부(150)는 제공하고자 하는 체감각(터치감, 압감, 온감 등)의 종류에 따라 상기 자기장 출력부(110)에 공급되는 시변 전류의 파워, 주파수, 파형의 모양, 파형의 간격 등을 변화시키는 제어를 수행하며, 이러한 제어를 기초로 생성하는 시변 자기장을 변화시켜 여러 종류의 체성 감각을 선택적으로 제공한다.
도 7은 이와 같은 다양한 종류의 생체 감수기를 활성화 시키는 모습을 나타낸 것이다. 도 7의 상부는, 상기 자기장 출력부(110)가 터치감을 구현하는 예시를 나타내고 있다. 이 경우 상기 자기장 출력부(110)는, 시변 전류를 제어하여 시변 자기장(B1)을 생성하는데, 여기서 상기 B1은 메르켈 디스크(Merkel's disc)가 민감하게 반응하는 16 내지 32 ㎐의 시변 유도전류를 생성시키는 시변 자기장이다. 따라서, 이러한 B1을 이용한 자기 자극을 통해 터치감이 제공될 수 있다. 또한, 도 7의 하부는, 상기 자기장 출력부(110)가 압감을 구현하는 예시를 나타내고 있다. 이 경우 상기 자기장 출력부(110)는, 시변 전류를 제어하여 시변 자기장(B2)를 생성하는데, 여기서 상기 B2는 파치니 소체(Pacinian corpuscle)가 민감하게 반응하는 100㎐ 이상의 시변 유도전류를 생성시키는 시변 자기장이다. 따라서, 이러한 B2를 이용한 자기 자극을 통해 압감이 제공될 수 있다.
한편, 상기 제어부(150)는 자기장 출력부(110)로 하여금 사용자의 생체 조직 내에 0Hz 부터 1000Hz 범위 주파수의 유도전류가 생성될 수 있도록 시변 전류의 파라미터를 제어할 수 있다. 이 때, 자기장 출력에 의해 전달되는 에너지를 고려할 때, 500Hz 이내의 범위에서 주파수 속성을 가지는 유도전류를 생성할 수 있도록 시변 전류의 파라미터를 제어함이 바람직하다.
사용자 생체 조직을 구성하는 대부분의 감수기들은 상기 주파수 범위 내의 유도전류에 의해 활성화 될 수 있으며, 상기 제어부(150)는 각 생체 감수기를 활성화시킬 수 있는 유도전류의 주파수, 상기 유도전류를 유도하기 위한 자기장 속성, 상기 자기장을 출력시키기 위한 시변 전류의 파라미터 등을 매칭시켜 상황에 맞는 자기장 출력 및 시변 유도전류 유도를 가능하게 할 수 있다.
한편, 상기 제어부(150)는 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 수단은 범용적인 중앙연산장치(CPU)일 수 있으나, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA)나 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다. 또한, 상기 저장 수단은 휘발성 메모리 소자이거나 비휘발성 메모리 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자이거나 연산 수단 내부의 메모리일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 전원부(130) 등의 동작 이상으로 상기 자기장 출력부(110)에 과도한 시변 전류가 유입되고, 과도한 시변 전류의 유입에 따라 과도한 자기 자극이 제공될 위험이 있는 경우에, 자기장 출력부(110)를 차단시킬 수 있는 수단을 더 구비할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 자기장 출력부(110)에 자기 자극의 전달을 억제하기 위한 보호 커버를 더 포함시킬 수 있다. 이러한 상기 보호 커버는 순철 또는 뮤메탈(Mu-metal) 등 자기장을 차단할 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제어부(150)의 제어에 따라 상기 자기장 출력부(110)를 감쌀 수 있는 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 자기장 출력부(110)를 통한 체감각의 제공을 억제하고자 하는 경우에 상기 보호 커버를 활용할 수 있다.
보다 근본적인 해결수단으로는, 상기 전원부(130)와 자기장 출력부(110)에 출력 또는 유입되는 전류와 전압을 감지하고 사전에 설정된 범위를 넘어서거나 비정상적인 변동이 검출될 때 전류 공급을 차단하는 형태로 구성하는 방법이 있다. 이 경우 센서 장치가 사용될 수 있는데, 구체적으로 전류 트랜스포머(Current transformer), 저항 분배기(Resistor divider) 등이 이용될 수 있다.
따라서, 이러한 차단 동작을 통해 비정상적인 자기 자극에 의해 체감각이 제공되는 것을 방지할 수 있고, 인체에 대한 안정성을 보장할 수 있다.
이상에서 살핀 상기 자기장 출력부(110)는 도 8 내지 도 10과 같이 차량의 조작부(조작 핸들), 변속부(기어 변속기), 좌석 등을 포함하는 다양한 내부 구성들에 설치될 수 있으며, 운전자 또는 탑승자에게 자기 자극(Magnetic Stimulation)에 의한 체감각을 제공할 수 있다.
이 때, 자기장은 일반적으로 물질을 관통하여 형성될 수 있는 성질을 가지고 있는바, 자기장 출력부와 사용자의 생체 조직 사이에 제3의 물체가 존재하고 있더라도 원하는 체감각을 유도할 수 있다.
예를 들어, 도 8에서의 핸들이 핸들 커버로 싸여 있다 하더라도 자기장 출력부에서 출력된 자기장은 상기 핸들 커버를 관통하여 사용자의 생체 조직에 닿을 수 있으며, 유도하고자 하는 체감각을 정상적으로 발생시킬 수 있다. 이는 도 9의 변속기를 감싸고 있는 변속기 커버, 도 10의 시트커버 예시에서도 동일하게 적용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 차량 상태정보 안내장치는 자기장 출력부(110)와 사용자의 생체 조직 사이에 제3의 물체가 존재하는지 여부와 관계 없이 체감각을 유도할 수 있다.
한편 본 발명에 따른 차량 상태정보 안내장치는 통신부를 더 포함할 수 있으며, 이러한 통신부는 차량에 설치된 다양한 차량기능부들과 정보를 송수신하기 위한 구성이다. 이러한 통신부는, IEEE, ISO, IEC, ITU 등의 표준을 만족시키는 다양한 유선 통신 장치 또는 무선 통신 장치의 형태로 구성될 수 있으며, 이러한 표준들 이외에도 다양한 형태의 통신 장치로 구현될 수 있다.
한편, 이상에서 살핀 본 발명의 일 실시예에 따른 안내장치(100)는, 복수 개의 상기 자기장 출력부(110)를 포함하는 형태로도 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 안내장치(100)는 도 11 내지 도 12와 같이 복수 개의 자기장 출력부(110)를 포함하는 형태로 구성될 수 있다.
이 경우 상기 제어부(150)는, 상기 복수 개의 자기장 출력부(110)를 개별적 또는 통합적으로 제어할 수 있으며, 이러한 제어를 통해 다양한 체감각 패턴을 구현할 수 있다.
도 11은 변속기의 손잡이 부분에 차량 상태정보 안내장치(100)가 구비된 모습을 나타낸 것으로, 특히 자기장 출력부(110)가 복수개 형성되어 있는 경우를 도시한 것이다.
제어부는 변속기를 제어하는 차량기능부로부터 현재 기어 상태정보를 수집하게 되며, 제어부는 이를 기초로 복수개의 자기장 출력부(110) 중 특정 자기장 출력부(110)만을 선택적으로 구동시켜 자기장을 생성하도록 제어할 수 있다. 도 11에는 기어가 각각 P, N, D로 설정되어 있을 때 구동되는 자기장 출력부(110)를 나타낸 것이다.
한편, 도 12는 핸들에 복수개의 자기장 출력부(110)가 형성된 모습을 도시한 것이다.
이 경우, 제어부(150)는 네비게이션 장치로부터 교차로 구간에서의 회전정보를 수집할 수 있으며, 이를 기초로 복수개의 자기장 출력부(110)를 시간 간격을 두어 구동시킬 수 있다. 도 12는 차량 상태정보 안내장치(100)가 다음 교차로에서 좌회전 할 것을 사용자에게 지시하고 있는 모습을 나타낸 것으로, 시간에 따라 자기장 출력부(110)가 좌측으로 이동하며 순차적으로 구동됨에 따라 사용자에게 좌회전 신호를 전달할 수 있다.
이와 같이 차량 상태정보 안내장치(100)는 상태정보에 따라 복수의 자기장 출력부(110)를 구동시켜 각각 대응되는 패턴을 구현할 수 있으며, 사용자는 시각, 청각에 의존함이 없이 촉각 만으로 차량의 상태정보를 인지할 수 있게 된다.
이상에서 살핀 본 발명에 따른 안내 방법은, 카테고리는 상이하지만, 본 발명의 일 실시예에 안내장치(100)와 실질적으로 동일한 특징을 포함할 수 있다. 따라서, 중복서술을 방지하기 위하여 자세히 기재하지는 않았지만, 상기 안내장치(100)와 관련하여 상술한 특징들은 상기 안내 방법 발명에도 당연히 유추되어서 적용될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 안내장치 110 : 자기장 출력부
130: 전원부
150 : 제어부
300: 제3물체

Claims (10)

  1. 차량의 상태정보를 출력하는 장치에 있어서,
    체감각을 유도하기 위한 자기장을 출력하는 자기장 출력부;
    시변 전류(Time-varying current)를 생성하여 상기 자기장 출력부로 공급하는 전원부;
    및
    복수의 차량기능부로부터 상태정보를 수집하고, 수집된 상태정보를 기초로 상기 전원부에서 생성되는 시변 전류를 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 자기장 출력부는 상기 공급받은 시변 전류에 따라 사용자의 생체 조직 내 생체 감수기(Receptor)를 활성화시키는 시변 자기장을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형을 제어하여 상기 자기장 출력부를 통해 출력되는 자기장을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장 출력부는, 사용자의 생체 조직과 이격된 상태에서 상기 사용자의 생체 감수기를 활성화시키는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 자기장 출력부와 사용자의 생체조직 사이에 제3의 물체가 배치되는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장 출력부는, 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는, 복수 개의 자기장 출력부를 선택적으로 구동시켜 상기 차량의 상태정보에 따른 패턴을 구현하는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 복수 개의 자기장 출력부를 기설정된 시간 간격을 두고 구동시켜 상기 차량의 상태정보에 따른 패턴을 구현하는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 ECU(Electronic Control Unit), ACU(Airbag Control Unit), BCM(Body Control Module), PCM(Powertrain Control Module), TCU(Transmission Control Unit), ABS(Anti-lock Braking System), ESC(Electronic Stability Control), HPCU(Hybrid Power Control Unit), BMS(Battery Management System) 또는 MCU(Motor Control Unit) 중 어느 하나의 차량기능부로부터 상태정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 차량 상태정보 안내장치.
  10. 차량 상태정보 안내장치가 사용자에게 차량의 상태정보를 안내하는 방법에 있어서,
    (a) 복수의 차량기능부로부터 차량의 상태정보를 수집하는 단계;
    (b) 상기 수집된 상태정보를 기초로 출력하고자 하는 자기장의 파라미터(Parameter)를 설정하는 단계; 및
    (c) 상기 파라미터에 따라 제어된 시변 자기장을 자기장 출력부를 통해 출력하여 사용자의 생체 조직 내 생체 감수기(Receptor)를 활성화시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 파라미터는 시변 전류의 크기, 주파수 또는 파형인 것을 특징으로 하는 안내 방법.
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