KR101594892B1

KR101594892B1 - 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101594892B1
Application number: KR1020140155906A
Authority: KR
Inventors: 이현창
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2016-02-17

Abstract

본 발명은 차량의 램프가 작동중이 아닐 때 미리 차량의 불량 유무를 검출해 이를 운전자에게 알려 줄 수 있도록 구성한 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것으로,
본 발명의 차량 조명의 고장 검출 장치는, 차량에 전원을 공급하는 전원부; 램프들의 조합으로 구성되며 상기 전원부로부터의 전압을 인가받아 동작하는 조명부; 상기 전원부의 전압이 다음 단에 연결된 장치로 흐르는 것을 방지하기 위한 전압리미터; 레퍼런스 전압을 공급받아 상기 공급된 레퍼런스 전압을 배분하여 공급받으며, 출력전압의 수준에 따라 상기 조명부의 고장 여부의 정보를 제공하는 고장검출부; 및 상기 고장검출부로부터 제공된 상기 전압 수준에 따라 상기 조명부의 고장여부를 판단하는 마이크로 프로세서를 포함하여 구성되어,
램프가 작동하지 않을 시 램프의 고장이 발생한 경우면 이를 미리 감지해 운전자에게 알릴 수 있도록 하며, 차량 램프에 고장이 발생하였음을 인지하기 위하여 추가되는 장치의 구조가 간단하며 저가의 부품들을 추가함으로서 램프의 고장을 검출할 수 있도록 하였으므로 고가 및 저가 차량 모두에 적용 가능한 효과를 제공한다.

Description

차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING FAILURE OF LIGHTING IN VEHICLE}

본 발명은 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량의 램프가 작동 중이 아닐 때 미리 차량의 불량 유무를 검출해 이를 운전자에게 알려 줄 수 있도록 구성한 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.

자동차에서 각종 램프(lamp) 의 역할은 매우 중요한데, 예를 들어 브레이크 등은 차량이 속도를 줄이고 있음을 뒤따르는 차량에 알림으로서 추돌 사고를 방지하기 때문에 이의 중요성으로 인해 승용차에서는 기존의 브레이크 등에 더해 차량 뒷유리 중앙에도 브레이크 등이 설치되어 있다. 미등(또는 차폭등이라고도 한다)의 경우에는 야간에 차량을 운행할 때 다른 차량으로 하여금 운행 중임을 알리는 역할을 하며 후진등은 내가 현재 후진을 하려는 의도를 다른 차량에 알리고, 회전지시등(깜빡이)는 내가 방향을 전환할 예정이라는 것을 알리는 등 모든 표시 램프들 각각은 매우 중요한 의미를 가진다.

이러한 중요한 역할을 하는 각종 램프들이 고장으로 인해 작동하지 않을 경우 큰 사고로 이어질 수 있으며, 예를 들어 브레이크 등이 작동하지 않으면 뒤따르는 차량에 속도 감소를 알리지 못해 추돌 사고로 이어질 수 있고, 미등이 작동하지 않으면 야간, 특히 고속도로의 경우 뒤따르는 차량에 나의 존재를 알리지 못해 큰 사고로 이어질 수 있다.

그러나 램프는 그 수명에 제한이 있기 때문에 고장은 필연적일 수밖에 없는데, 고장이 발생한 경우 이를 운전자가 알아내기 쉽지 않다는데 문제가 있다. 즉, 주간에 차량이 운행될 경우 램프를 켜지 않으므로 고장을 알 수 없고, 야간이라 할지라도 운전자가 차량 내부에서 감지할 수 있는 램프 고장은 전조등(헤드-라이트) 정도밖에는 되지 않는다. 고장을 감지하려면 차량의 램프를 모두 켜고 운전자가 바깥에 나가 살펴봐야만 하고, 특히 브레이크 등의 경우 운전자가 브레이크 페달을 밟아야만 작동하기 때문에 차량 바깥에서 알아 낼 수도 없다.

운전자의 조작에 의해 램프가 켜질 경우에는 흐르는 전류를 검출해 램프에 정상적으로 전류가 흐르는지의 여부를 검사해 램프의 불량 여부를 판단할 수 있다. 이 때 전류의 흐름을 검사하는 방법에 따라 저항을 이용하는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 저항을 이용해 전류를 검출하는 방법은 램프 용량이 큰 경우 매우 큰 전류가 흐르므로 이를 견딜 수 있는 큰 용량의 저항이 사용돼야 하며, 각 램프마다 용량이 모두 다르기 때문에 검출하려는 대상 램프에 대한 저항값이 각각 사용되어야 하고, 각 저항마다 열손실이 발생하므로 이러한 점을 감안해 제작하면 장치 자체는 물론 생산 과정도 매우 복잡해진다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 종래 기술의 대한민국 등록실용신안 제20-0168864호(출원일 : 1999.08.13., 출원인 : 이문용, 인용발명1)의 고안은 전자석 또는 솔레노이드를 이용하여 전류를 검출하는 장치를 개시하고 있다. 인용 발명1은 솔레노이드를 이용해 릴레이(Relay)가 동작토록 함으로서 저항에 의한 열손실 문제를 해결하고 있다. 그러나 인용발명1의 장치는 큰 램프일 경우 큰 용량의 솔레노이드가, 작은 램프일 경우 작은 용량의 솔레노이드가 각각 필요하며, 특히 솔레노이드가 검출할 램프의 수량만큼 될 경우 비용이 비싸지고 부피 또한 매우 커짐은 물론, 앞서 저항의 경우와 마찬가지로 운전자의 조작상태 정보를 이용해 비교해야 하므로 여전히 장치가 복잡해진다. 또한, 램프에 전류가 공급된 경우에 한하여 고장을 검출할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0105609호(출원일 : 2011. 03. 16., 출원인 : 주식회사 지. 아이. 티, 인용발명2)로 출원한 발명에 있어서, 전류센서를 이용하는 방법이 제시되어 있다. 그러나, 인용발명2에 사용되는 전류 센서의 경우 가격이 매우 고가이며, 고장이 예상되는 여러 지점의 전류를 검사해야 하기 때문에 가격이 고가가 되어 실용화가 어려운 문제점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허공보 제10-0638238호 (출원일 : 2006. 03. 06., 출원인 : 대성전기공업 주식회사, 인용발명3)는 기준전압과 감지전압을 비교하여 고장 여부를 판단하는 장치의 구성에 대하여 개시하고 있다. 이를 다음의 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 자동차에서 조명의 고장을 진단하기 위한 구성을 나타낸 회로도이다. 도 1을 참조하면, 두 개의 저항(R41, R42)은 입력 전압(IN)을 소정 값에 따라 분배하는 역할을 한다. 제너 다이오드(Zener Diode)(ZD)는 기준전압(Vref)이 소정의 제너 전압값보다 더 커지는 것을 방지한다. 즉, 도 1의 회로는 입력 전압(IN)이 소정값 이상이면 소정의 제너 전압값을 가지는 기준 전압(Vref)을 출력하고, 입력 전압(IN)이 소정값 이하이면 상기 입력 전압(IN)이 두 개의 저항(R41, R42)에 의해 분배된 전압값을 가지는 기준 전압(Vref)을 출력한다.

도 2는 종래기술에 따른 자동차에서 조명의 고장을 진단하기 위한 구성을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 증폭기(52)는 저항(R51) 양단 전압을 증폭하여 증폭된 전압을 출력한다. 이 때, 저항(R51)은 조명부의 동작에 영향을 미치지 않도록 충분히 작은 저항값을 가지는 저항을 사용한다. 신호 발생부(54)는 상기 증폭된 전압에 응답하여 감지 전압(SEN)을 출력한다. 즉, 상기 증폭된 전압을 두 개의 저항(R52,R53)을 이용하여 소정값으로 분배하고, 분배된 전압값이 소정의 제너 전압값 이상이면 상기 소정의 제너 전압값을 가지는 감지 전압(SEN)을 출력하고, 상기 분배된 전압값이 소정의 제너 전압값 이하이면 상기 분배된 전압값을 가지는 감지 전압(SEN)을 출력한다.

또한, 일부 발명에서는 감시할 램프 근처에 광센서나 광케이블을 설치해 실제로 램프가 점등했는지 여부를 운전자에게 알리는 방법을 제시하고 있다. 이와 같은 발명이 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0119056호(출원일 : 2008년05월15일, 출원인: 주식회사 현대오토넷, 인용발명4)에 개시되어 있다.

인용발명4는 실제 램프의 켜짐을 직접 감지하는 특징을 가지고 있으나, 모든 램프 근처에 센서를 설치하는 복잡성과 이를 선으로 끌어와야 하는 문제가 있으며, 램프의 수만큼 센서와 전선이 필요해 비용이 매우 비싸지고, 특히 앞서 전류 검출에서와 마찬가지로 램프의 고장 유무를 확인하기 위해서는 운전자의 조작상태 정보도 필요하게 되어 더욱 복잡해지는 문제점이 있다.

전술한 인용발명들의 공통적인 문제점은 반드시 램프를 켰을 때만 램프의 고장 유무를 판단할 수 있다는 것이다. 또한, 인용발명들은 기본적으로 운전자의 램프 조작상태 정보를 알아야 고장 유무를 판단할 수 있다. 즉, 램프를 켜지 않았을 때는 램프의 이상 유무를 확인할 수 없기 때문에 이는 운전자가 야간에 램프를 켠 경우에만 고장 유무를 확인할 수 있는 문제점이 있다.

이상과 같은 인용발명들을 통해 알 수 있듯이 차량에 사용되는 램프들의 중요성을 고려해 운전자가 운전석에서도 램프의 불량 여부를 감지해 대응하는 조치를 취하도록 알려줄 필요성이 있다.

따라서 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량을 운행하지 않을 때, 그리고 운행하더라도 램프를 사용하지 않을 때 램프의 고장을 미리 감지해 운전자에게 알릴 수 있도록 한 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 차량 램프에 고장이 발생하였음을 인지하기 위하여 추가되는 장치의 구조가 간단하며 저가의 부품들을 추가함으로서 램프의 고장을 검출할 수 있도록 하여 저가 및 고가 차량 모두에 적용할 수 있는 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 조명의 고장 검출 장치는, 차량에 전원을 공급하는 전원부; 램프들의 조합으로 구성되며 상기 전원부로부터의 전압을 인가받아 동작하는 조명부; 상기 전원부의 전압이 다음단에 연결된 장치로 흐르는 것을 방지하기 위한 전압리미터; 레퍼런스 전압을 공급받아 상기 공급된 레퍼런스 전압을 배분하여 공급받으며, 출력전압의 수준에 따라 상기 조명부의 고장 여부의 정보를 제공하는 고장검출부; 및 상기 고장검출부로부터 제공된 상기 전압 수준에 따라 상기 조명부의 고장여부를 판단하는 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 조명의 고장 검출 장치는, 상기 전압리미터와 상기 고장검출부 사이에 배치되며 상기 램프들 중 어느 하나에 각각 연결하는 멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 조명의 고장 검출 장치는, 상기 고장검출부로부터 상기 마이크로 프로세서로 입력되는 전압을 분압시키는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 조명의 고장 검출 장치는, 상기 마이크로 프로세서로부터 상기 조명부의 고장여부를 판단한 정보를 입력받아 표시하기 위한 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전압리미터는, 상기 조명부와 상기 멀티플렉서에 대하여 역방향으로 병렬 연결된 제너다이오드인 것을 특징으로 한다.

상기 고장검출부는, 상기 전원부의 전압보다 낮은 전압을 공급하는 레퍼런스 전압을 공급받아 상기 레퍼런스 전압을 분압하는 2개의 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 레퍼런스 전압은 상기 제너다이오드의 항복전압과 동일한 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.

상기 레퍼런스 전압은 10V 내지 8V의 값 중 선택된 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

상기 표시부는, 상기 조명부의 고장여부를 판단한 정보에 따라 상기 각각의 램프에 대한 고장 정보를 텍스트 형태의 표시 및 상기 차량을 표시한 정보에 대응하는 위치에 램프의 정보를 그래픽유저인터페이스 형태로 표시 중 적어도 어느 하나로 표시하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 조명의 고장 검출 방법은, 차량에 전원을 공급하는 전원부, 램프들의 조합으로 구성되며 상기 전원부로부터의 전압을 인가받아 동작하는 조명부, 상기 전원부의 전압이 다음단에 연결된 장치로 흐르는 것을 방지하기 위한 전압리미터 및 레퍼런스전압을 공급받아 상기 공급된 레퍼런스 전압을 배분하여 공급받으며, 출력전압의 수준에 따라 상기 조명부의 고장 여부의 정보를 제공하는 고장검출부를 포함하는 차량 조명의 고장 검출 방법에 있어서, 멀티플렉서로 전송되는 선택신호를 이용하여 순차적으로 또는 선택적으로 멀티플렉서의 스위치의 연결을 선택하는 과정; 상기 스위치를 통해 상기 고장검출부로부터 입력되는 전압이 상기 레퍼런스 전압의 절반값이며 상기 스위치가 연결된 상기 램프를 고장으로 판단하는 과정; 및 상기 고장으로 판단된 램프를 고장으로 표시하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 레퍼런스 전압은, 10V 내지 8V의 값 중 선택된 값으로 설정하며 상기 고장검출부로부터 입력되는 전압이 레퍼런스 전압과 동일하면 이는 운전자가 램프에 전원을 공급해 사용하는 것이므로 램프 고장 판단을 보류하고, 상기 고장검출부로부터 입력되는 전압이 5V내지 4V의 값으로 판단되면 고장으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 고장검출부로부터 입력되는 전압이 4V 미만의 값으로 판단되면 상기 스위치가 연결된 램프는 정상이라고 판단하는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성을 가지는 본 발명의 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법은 램프가 작동하지 않을 시에도 램프의 고장이 발생한 경우면 이를 미리 감지해 운전자에게 알릴 수 있도록 한 효과를 제공한다.

또한, 본 발명의 차량 조명의 고장 검출 장치 및 방법은 차량 램프에 고장이 발생하였음을 인지하기 위하여 추가되는 장치의 구조가 간단하며 저가의 부품들을 추가함으로서 램프의 고장을 검출할 수 있도록 하였으므로 고가 및 저가 차량 모두에 적용 가능한 효과를 제공한다.

도 1은 종래기술에 따른 자동차에서 조명의 고장을 진단하기 위한 구성을 나타낸 회로도.
도 2는 종래기술에 따른 자동차에서 조명의 고장을 진단하기 위한 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명의 고장을 검출하기 위한 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명의 고장을 검출하기 위한 개략적인 회로 구성을 나타낸 회로도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 램프의 상태에 따른 출력전압을 측정한 결과는 나타낸 테이블.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고장검출 회로와 마이크로 프로세서를 연결하기 위한 버퍼의 구성을 나타낸 회로도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명이 2개 연결되는 경우의 고장 검출 회로를 나타낸 회로도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명이 다수개 연결된 경우의 고장 검출 회로를 나타낸 회로도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명의 고장을 검출하는 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 표시부에서 램프의 상태를 표시하는 유저인터페이스를 텍스트 형태로 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 표시부에서 램프의 상태를 표시하는 유저인터페이스를 GUI 형태로 나타낸 도면.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명의 고장을 검출하기 위한 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명은 전원부(100), 조명부(200), 전압리미터(300), 멀티플렉서(400), 고장검출부(500), 버퍼(600), 마이크로 프로세서(700) 및 표시부(800)로 구성된다.

전원부(100)는 일반적으로는 차량의 배터리이며 12V 내지 15V의 전압을 출력한다. 그러나, 전원부(100)는 배터리의 전압 수준이 떨어진 경우에는 전압 수준이 11V까지 떨어질 수 있다.

조명부(200)는 차량의 전원부(100)와 릴레이(RY)에 의해 단속 또는 접속된다. 조명부(200)는 램프들이 병렬로 조합된 형태이며 대체적으로 램프들은 2개가 세트로 구성되는 경우가 많다. 예컨대, 헤드라이트(head-light)는 좌우로, 방향지시등(directional signal)의 경우 2개가 전후 세트로 구성된다. 조명부(200)는 이와 같이 2개 내지 4개의 램프가 세트인 램프 셋트들의 조합일 수 있다. 그러나 실내등의 경우 중앙에 배치된 등의 경우에는 하나의 램프로 구성될 수도 있다.

전압리미터(300)는 전원부(100)의 전압이 멀티플렉서(400) 및 다음단에 연결된 장치로 흐르는 것을 방지한다. 예컨대, 전압리미터(300)는 조명부(200)와 멀티플렉서(400)에 대하여 역방향으로 병렬 연결된 제너다이오드(DZ101)일 수 있다. 또한, 제너다이오드(DZ101)는 후술하는 고장검출부(500)의 레퍼런스전압(Vi)과 동일한 항복 전압(Vz)을 갖도록 설정한다. 예컨대, 제너다이오드(DZ101)의 항복전압은 10V로 설정한다.

멀티플렉서(400)는 마이크로 프로세서(700)로부터 전송되는 선택신호(SEL)를 이용하여 순차적으로 또는 선택적으로 각각의 아날로그 스위치를 선택할 수 있도록 하여 점검을 원하는 램프로 고장검출부(500)가 연결되도록 제어할 수 있다.

고장검출부(500)는 전원부(100)와 구분된 레퍼런스 전압(Vi)을 받아 분배 출력단에서 출력전압을 측정할 수 있다. 즉, 고장검출부(500)의 출력단에서 검출되는 전압량에 따라 조명부(200)의 고장을 검출할 수 있다. 예컨대, 조명부(200)가 고장인 경우면, 전원부(100)의 전압은 전압리미터(300) 단에서 검출되지만, 전원부(100)의 전압보다 낮게 설정된 레퍼런스 전압은 고장검출부(500)에 직렬로 연결된 저항에 분배되어 레퍼런스 전압의 절반값, 즉 Vi/2의 전압이 출력전압으로 나타나게 된다. 예컨대, 레퍼런스전압(Vi)은 10V 내지 8V의 값 중 선택된 값으로 설정할 수 있으며, 고장검출부(500)에 사용되는 저항은 조명부(200)의 램프의 내부저항보다 충분히 큰 저항을 갖는 저항을 사용하여 구성할 수 있다. 레퍼런스 전압(Vi)은 전원부(100)의 전압을 전압강하하여 사용할 수도 있으며, 또는 별도의 전원을 구비하여 사용할 수도 있다.

조명부(200)가 정상 상태이고, 릴레이(RY)가 온되면 램프(B101)가 켜지게 된다. 이 경우 고장검출부(500)의 출력단에서는 전압리미터(300)에 의해 전압리미트된 전압이 걸리게 된다. 이 때, 전술한 바와 같이 전압리미터(300)에 설정된 리미트전압, 즉 항복전압은 레퍼런스전압(Vi)으로 설정하였으므로 고장검출부(500)의 출력단에는 레퍼런스전압(Vi)이 걸리게 된다. 이는 램프가 고장인 경우도 동일한 결과가 나타나므로 고장유무의 판단을 보류한다.

조명부(200)에 이상이 없으며 차량의 전원부(100)와 조명부(200)를 연결하는 릴레이(RY)가 오프(off)되어 있다면, 고장검출부(500)에 의해 분배된 절반의 레퍼런스전압(Vi/2)이 조명부(200)에 걸리게 되고, 이 때 조명부(200) 램프의 내부 저항은 고장검출부(500)를 구성하는 저항들의 저항값보다 충분히 작으므로 출력전압(Vo)은 매우 낮은 전압값으로 나타난다. 즉, 본원발명의 고장검출부(500)는 전원부(100)와는 다른 별도의 레퍼런스 전압(Vi)을 사용하므로 고장검출부(500)의 출력단에서 검출되는 전압이 절반의 레퍼런스 전압(Vi/2)에 가까운 값으로 판단되면 고장으로 판단할 수 있다.

버퍼(600)는 전술한 고장검출부(500)에서 출력전압(Vo)을 검출하면 램프의 상태를 확인할 수 있는데, 검출 시 유의사항으로는 고장검출부(500)를 구성하는 저항들의 저항값이 매우 크게 구성되어야 하므로 버퍼(600)의 임피던스 또한 이보다 훨씬 커야 출력전압(Vo)에 영향을 덜 미치게 된다. 그리고 검출되는 전압이 최대로 걸리는 경우에는 레퍼런스전압(Vi)까지 발생할 수 있으므로 이를 마이크로 프로세서(700)을 이용해 검출하려면 배분할 필요성이 있다. 그러나, 배분 저항들에 의해 임피던스가 변화해 정상 전압이 나타나지 않을 수 있다. 이 때문에 버퍼(600)는 출력전압(Vo)을 버퍼링 처리한 후 전압을 배분하기 위하여 트랜지스터 및 전압 배분을 위한 바이어스 저항들로 구성한다. 즉, 버퍼(600)는 출력전압(Vo)을 반으로 배분해 마이크로 프로세서(700)로 인가하는 역할을 한다.

마이크로 프로세서(700)는 멀티플렉서(400)로 전송되는 선택신호(SEL)를 이용하여 순차적으로 또는 선택적으로 각각의 아날로그 스위치를 선택한다. 마이크로 프로세서(700)는 멀티플렉서(400)를 통해 조명부(200)의 해당 램프의 회로에 순차적으로 또는 선택적으로 접속할 수 있다.

마이크로 프로세서(700)는 고장검출부(500)로부터 버퍼(600)를 통해 입력되는 아날로그의 전압값을 디지털 전압값으로 변환하여 판독하고, 고장검출부(500)로부터 버퍼(600)를 통해 입력되는 전압값에 따라 조명부(200)의 고장 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 출력전압이 절반의 레퍼런스전압(Vi/2)에 가깝다고 판단되면 고장으로 판단할 수 있다. 그러나, 전압값이 아주 낮은 값으로 나타나는 경우에는 고장이 아닌 상태로 판단한다.

마이크로 프로세서(700)는 이와 같이 판단한 결과를 표시부(800)로 전송하여 사용자 또는 운전자가 조명부(200) 램프들의 고장 여부를 GUI 또는 텍스트 형태로 확인하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명의 고장을 검출하기 위한 개략적인 회로 구성을 나타낸 회로도이다. 도 4를 참조하면, 릴레이(RY)는 자동차에서 배터리와 램프를 연결하는 스위치로서, 램프(B101)와 전원(+B)을 단속하고 연결한다. 즉 헤드라이트(head-light)나 방향지시등(directional signal)의 경우 릴레이이고, 정지등(brake light)일 경우에는 브레이크 스위치(brake switch)일 수 있다. 이와 같이 램프(B101)와 차량의 전원(+B)을 연결하는 장치가 릴레이 또는 스위치 일 수 있으나, 편의상 릴레이(RY)로 칭하기로 한다.

고장검출회로의 출력 전압(Vo)은 다음과 같은 상태를 가진다. 먼저, 운전자에 의해 릴레이(RY)가 온되면 램프(B101)가 켜지게 되며, 이 경우 출력 전압(Vo)은 제1 저항(R101)과 제너 다이오드(DZ101)에 의해 10V로 나타난다. 제너다이오드(DZ101)에 의해 전압을 제한한 것은 자동차의 전원(+B), 즉 배터리가 평소 평균 +12V에서 자동차 운행 시에는 +15V 등으로 변화하기 때문이며, 차량의 배터리가 노후된 경우 공급되는 전압이 11V까지도 저하하기 때문에 전지 전압에 관계없이 검출할 수 있도록 입력전압(Vi)을 +10V로 설정하였다. 그러나, 입력전압(Vi)은 +10V 이하의 전압을 사용할 수도 있다.

램프(B101)에 이상이 없으며, 자동차의 입력 전원(+B)과 램프(B101)를 연결하는 릴레이(RY)가 오프(off)되어 있다면 제2 저항(R102)과 제3 저항(R103)에 의해 배분된 +5V가 램프(B101)로 흘러든다. 이 때 램프(B101)의 내부 저항은 제2 저항(R102) 및 제3 저항(R103)보다 훨씬 작으므로 출력전압(Vo)은 매우 낮은 전압값으로 나타난다.

램프(B101)가 필라멘트 등의 단선 또는 기타의 이유로 인하여 고장이 발생한 경우면, 제2 저항(R102)에 의해 발생하는 바이어스는 램프 쪽으로 유출되지 않은 상태로 제3 저항(R103)과 전압이 배분되어 나타나므로 출력전압(Vo)은 대략 +5V로 나타난다. 즉, 램프(B101)에 문제가 발생한 경우면 입력전압(Vi)은 제2 저항(R102) 및 제3 저항(R103)에만 분배되어 걸리므로 출력전압(Vo)은 대략 +5V로 나타난다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 램프의 상태에 따른 출력전압을 측정한 결과를 나타낸 테이블이다. 도 4를 참조하면, 릴레이(RY)가 온상태이면 램프(B101) 의 고장과 무관하게 출력전압(Vo)은 대략 10V를 나타낸다.

릴레이(RY)는 오프 상태이고, 램프에 고장이 발생하지 않은 경우, 와트 수가 큰 헤드라이트나 안개등 등은 저항이 매우 작으므로 출력 전압(Vo)은 0.4V 정도까지 떨어진다. 그러나 비교적 사용 전력이 낮은 1W(Watt)의 램프라고 할지라도 출력전압(Vo)은 대략 0.5V정도로 나타나며, 거의 사용되지 않겠지만 0.1W의 소용량의 램프라고 할지라도 1.136V의 전압을 나타낸다.

전술한 바와 같이 램프(B101)에 고장이 발생한 경우면, 출력전압은 대략 5V의 전압을 나타내고 4V 또는 2V 이하의 전압은 램프가 정상이라고 판단할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 고장검출 회로와 마이크로 프로세서를 연결하기 위한 버퍼의 구성을 나타낸 회로도이다. 도 6을 참조하면, 고장검출회로의 출력전압(Vo)을 검출하면 램프의 상태를 확인할 수 있는데, 검출 시 유의사항으로는 바이어스 전압을 형성하는 제2 저항(R102) 및 제3 저항(R103)의 저항값이 매우 크게 구성되어야 하므로 고장검출회로의 임피던스 또한 이보다 훨씬 커야 출력전압(Vo)에 영향을 덜 미치게 된다.

그리고 검출되는 전압은 최대 +10V까지 발생하므로 이를 마이크로프로세서를 이용해 검출하려면 +5V 이내로 배분해야 하며, 이 때 배분 저항들(R104, R105)에 의해 임피던스가 변화해 정상 전압이 나타나지 않을 수 있다. 이 때문에 출력전압(Vo)을 버퍼 처리한 후 전압 배분을 해야 하는데, 버퍼를 위해 OP-Amp.를 사용할 경우 양전원이 필요하다. 만약 +12V로 단일전원화 한 경우 출력 전압이 0.5V 가까이 저하한 경우 이는 OP-Amp. 입장에서는 입력전압이 (-)전원 하한선까지 근접하는 것이므로 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다.

이상과 같은 여러 가지 상황과 버퍼 소자의 신뢰성 및 가격 문제 등을 고려해 그림 3과 같이 트랜지스터를 이용한 버퍼를 구성하고, 버퍼 내에서 배분된 전압을 추출하도록 할 수 있다.

회로에서 트랜지스터(Q101)의 에미터 부분에 분압저항 겸용으로 각각 10K의 제4 저항(R104) 및 제5 저항(R105)이 설치되어 있으며 제4 저항(R104) 및 제5 저항(R105)의 합산 저항값은 20K가 된다. 트랜지스터(Q101)의 전류증폭도가 150밖에 안된다 하더라도 트랜지스터(Q101)의 입력 임피던스는 3M(Ω)까지 증가한다. 이는 다음의 수학식 1로 표현될 수 있다.

버퍼(600)는 출력전압(Vo)을 반으로 배분해 마이크로 프로세서(700)로 인가하는 역할을 한다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명이 2개 연결되는 경우의 고장 검출 회로를 나타낸 회로도이다. 도 7을 참조하면, 실제 차량의 램프들은 예를 들어 왼쪽 방향 지시등의 경우 차량 전면, 후면(경우에 따라 측면에도)에 병렬로 접속되어 있고 헤드라이트나 브레이크 표시 램프도 2개 이상 설치되어 있다. 따라서 도 4에서 설명한 방식으로 고장이 검출되려면 두 램프 모두 고장일 경우만 가능하므로 도 7과 같이 각 램프마다 고장이 별도로 검출될 수 있도록 병렬로 연결된 2개의 램프와 자동차 전원(+B) 사이에 각각 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 추가하여 구성하여 전류의 역류를 방지하여 각각의 램프들(LP1, LP2)이 각각 검출되도록 할 수 있다.

회로에서, 운전자가 차량의 릴레이 또는 스위치를 켜면 다이오드들(D1, D2)을 경유해 두 개의 램프(LP1, LP2)는 모두 점등이 가능하므로 정상적인 운행에는 지장이 없다. 릴레이(RY)가 작동하지 않는 상태에서 램프(LP1, LP2)의 고장 유무를 검출할 때, 만약 제1 램프(LP1)를 점검하기 위해 C1 단자에 본 발명의 고장검출회로가 연결되면 절반의 레퍼런스전압(Vi/2), 즉 5V의 전압은 제1 램프(LP1)로만 인가되고 제2 램프(LP2)로는 인가되지 않으므로 제1 램프(LP1)의 상태만 점검할 수 있다.

반대로 제2 램프(LP2)를 점검하기 위해 회로가 C2 단자에 연결되면 점검 전압은 제2 램프(LP2)에만 인가되고 제1 램프(LP1)에는 인가되지 않으므로 제2 램프(LP2)의 상태만 점검할 수 있다.

차량에는 많은 수의 램프들이 존재하므로 이들의 상태를 감시하기 위해서는 램프 수만큼의 아날로그 입력이 필요하며 대략 40개 전후의 램프가 존재한다. 차량에 장착되는 개략적인 램프를 적어보면 다음의 표 1과 같다.

1. 헤드라이트 2개	10. 중간 실내 등 2개
2. 하이-빔 2개	11. 전방 출입 등 2개
3. 안개 등 2개	12. 후방 출입 등 2개
4. 전방 미등 2개	13. 후진 등 2개
5. 전방 방향지시등 2개	14. 트렁크 등 2개
6. 중간 방향지시등 2개	15. 후방 미등 2개
7. 후방 방향지시등 2개	16. 브레이크 등 2개 또는 4개
8. 번호판 등 2개	17. 문 보조등 4개
9. 전방 실내 등 2개	18. 보닛 등 1개

표 1에 표시된 램프 이외에도 추가적으로 램프가 설치되는 경우에도 동일한 방식으로 제어할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명이 다수개 연결된 경우의 고장 검출 회로를 나타낸 회로도이다. 도 8을 참조하면, 멀티플렉서(400)를 사용하여 마이크로 프로세서(700)에서 이를 스위칭해 모든 램프들을 점검할 수 있도록 한 회로도를 나타낸다. 도 8의 구성은 도 3의 구성과 유사하지만, 회로 형태로 나타내었다. 회로의 동작은 전술한 도 4 내지 도 7에서 설명한 회로의 동작과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 조명의 고장을 검출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 9를 참조하면, S902과정에서 마이크로 프로세서(700)는 검출 카운터를 초기화하고, 검출할 램프번호를 초기화 한다.

S904과정에서 마이크로 프로세서(700)는 멀티플렉서(400)로 전송되는 선택신호를 이용하여 순차적으로 또는 선택적으로 멀티플렉서(400)의 스위치의 연결을 선택한다. 마이크로 프로세서(700)는 각각의 멀티플렉서(400)의 스위치를 통해 대응하는 해당 램프 회로에 접속한다.

S906과정에서 마이크로 프로세서(700)는 버퍼(600)를 통해 입력되는 아날로그의 전압값을 디지털 전압값으로 변환하여 판독한다.

S908과정에서 마이크로 프로세서(700)는 버퍼(600)를 통해 출력되어 마이크로 프로세서(700)로 입력되는 전압값이 8V 이상인지의 여부를 판단한다. S908과정에서의 판단결과 입력되는 전압값이 8V 이상인 것으로 판단되면, S910과정에서 마이크로 프로세서(700)는 해당 램프의 번호와 대응하는 해당 램프가 동작 중임을 기록하며, 이 때 램프의 고장 판단은 보류한다.

S908과정에서의 판단결과 입력되는 전압값이 8V 이하인 것으로 판단되면, S912과정에서 마이크로 프로세서(700)는 입력되는 전압값이 4V 이하인지의 여부를 판단한다. S912과정에서의 판단결과 입력되는 전압값이 4V 이하인 것으로 판단되면, S914과정에서 마이크로 프로세서(700)는 해당 램프의 번호와 대응하는 해당 램프가 동작하고 있지 않으며 정상상태임을 기록한다. S912과정에서의 판단결과 입력되는 전압값이 4V 이상인 것으로 판단되면, S916과정에서 마이크로 프로세서(700)는 해당 램프의 동작 여부에 상관없이, 해당 램프의 번호와 대응하는 해당 램프가 단선 또는 고장 상태임을 기록한다.

S918과정에서 마이크로 프로세서(700)는 램프 카운터를 1증가시킨다. S920과정에서 마이크로 프로세서(700)는 모든 램프에 대한 고장 여부의 검출이 완료되었는 지의 여부를 판단한다. 예컨대, 차량에 40개의 램프가 있다고 가정하고, 카운트가 40을 초과하는 경우, 즉 41인 경우 모든 램프에 대한 검사가 완료된 것으로 판단할 수 있다. S920과정에서의 판단결과 모든 램프에 대한 고장 검출이 완료되지 않은 것으로 판단되면 아날로그 스위치를 선택하는 S904과정으로 리턴한다. S920과정에서의 판단결과 모든 램프에 대한 고장 검출이 완료된 것으로 판단되면, S922과정에서 S910과정, S914과정 및 S916과정 중 기록된 하나의 결과를 통신부(도시되지 않음)통해 표시부(800)로 전송한다. 즉, 전술한 바와 버퍼(600)을 통해 출력되는 출력전압은 하나의 값이 출력되므로 S910과정, S914과정 및 S916과정 중 기록되는 것은 하나만 기록된다. 즉, 램프의 작동 및 고장 여부에 대응하는 하나의 결과만이 기록된다.

S924과정에서 마이크로 프로세서(700)는 S910과정, S914과정 및 S916과정에서 기록된 결과를 GUI(Graphic User Interface) 또는 UX(User eXperience)를 이용하여 차량 내부의 표시부(800)에 표시되도록 한다. 운전자는 표시된 GUI 또는 UX를 통해 램프가 사용 중인지 정상인지 또는 고장인지의 여부를 용이하게 알 수 있다.

도 10는 본 발명의 일실시예에 따른 표시부에서 램프의 상태를 표시하는 유저인터페이스를 텍스트 형태로 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하면, 차량 램프의 고장 여부가 테이블 형태의 유저 인터페이스로 표시되어 있으며, 각 램프의 상태들이 텍스트 형태로 표시된다. 램프의 고장 여부의 검출 결과, 고장으로 검출된 경우에는 '고장'으로 표시된 글씨를 깜박이도록 하거나, 표시되는 색을 달리하여 표시할 수 있다. 예컨대, 전방 방향지시등 중 우측의 램프가 고장인 것으로 판단되면 '고장'이라고 표시된 글씨를 적색으로 표시되도록 하며 동시에 깜박이도록 표시할 수 있다. 한편, 우측 하단의 'GUI 모드로 전환' 스위치(102)를 누르면 GUI 모드로 표시되도록 할 수 있다. 램프의 상태를 GUI 모드로 표시하는 도면은 후술하는 도 11로 표시할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 표시부에서 램프의 상태를 표시하는 유저인터페이스를 GUI 형태로 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하면, GUI로 표시된 해당 램프에 대응하는 아이콘을 터치하거나 클릭하면 해당 램프의 정보가 팝업으로 보여질 수 있다. 예컨대, 우측의 전방 방향지시등을 나타내는 램프가 고장임을 나타내도록 적색으로 깜박일 수 있으며, 사용자가 해당 고장을 나타내는 램프를 터치하면 '우측 전방 방향지시등'을 팝업 텍스트(popup text) 또는 풍선말(balloon word)로 표시할 수 있다. 마찬가지로, 우측 하단의 '텍스트모드로 전환' 스위치(104)를 누르면 도 10에 도시된 바와 같은 텍스트 모드로 전환될 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 표시부(800)에서 고장을 표시하는 UI에 대하여 개시하였지만, 전술한 바와 같이 두가지 모드를 모두 사용할 수도 있으며 텍스트 모드 및 GUI 모드 중 선택된 어느 하나만을 사용할 수도 있다.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 전원부 200 : 조명부
300 : 전압리미터 400 : 멀티플렉서
500 : 고장검출부 600 : 버퍼
700 : 마이크로 프로세서 800 : 표시부

Claims

차량에 전원을 공급하는 전원부;
램프들의 조합으로 구성되며 상기 전원부로부터 전압을 인가받아 동작하는 조명부;
상기 전원부의 전압이 다음단에 연결된 장치로 흐르는 것을 방지하기 위한 전압리미터;
상기 전원부와는 다른 별도로 구비된 전원으로부터 레퍼런스 전압을 공급받되 상기 공급된 레퍼런스 전압을 배분하여 공급받으며, 출력전압의 수준에 따라 상기 조명부의 고장 여부의 정보를 제공하는 고장검출부;
상기 전압리미터와 상기 고장검출부 사이에 배치되며 상기 램프들 중 어느 하나에 각각 연결하는 멀티플렉서; 및
상기 고장검출부로부터 제공된 상기 출력전압의 수준에 따라 상기 조명부의 고장여부를 판단하는 마이크로 프로세서를 포함하고,
상기 전압리미터는,
상기 조명부와 상기 멀티플렉서에 대하여 역방향으로 병렬 연결된 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 차량 조명의 고장 검출 장치는,
상기 고장검출부로부터 상기 마이크로 프로세서로 입력되는 전압을 분압시키는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 차량 조명의 고장 검출 장치는,
상기 마이크로 프로세서로부터 상기 조명부의 고장여부를 판단한 정보를 입력받아 표시하기 위한 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
제1항에 있어서, 상기 전압리미터는,
제너다이오드인 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
제5항에 있어서, 상기 고장검출부는,
상기 전원부의 전압보다 낮은 전압을 공급하는 레퍼런스 전압을 공급받아 상기 레퍼런스 전압을 분압하는 2개의 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
제6항에 있어서, 상기 레퍼런스 전압은,
상기 제너다이오드의 항복전압과 동일한 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
제7항에 있어서, 상기 레퍼런스 전압은,
10V 내지 8V의 값 중 선택된 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
제4항에 있어서, 상기 표시부는,
상기 조명부의 고장여부를 판단한 정보에 따라 상기 각각의 램프에 대한 고장 정보를 텍스트 형태의 표시 및 상기 차량을 표시한 정보에 대응하는 위치에 램프의 정보를 그래픽유저인터페이스 형태로 표시 중 적어도 어느 하나로 표시하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 장치.
차량에 전원을 공급하는 전원부, 램프들의 조합으로 구성되며 상기 전원부로부터 전압을 인가받아 동작하는 조명부, 상기 전원부의 전압이 다음단에 연결된 장치로 흐르는 것을 방지하기 위한 전압리미터, 상기 전원부와는 다른 별도로 구비된 전원으로부터 레퍼런스 전압을 공급받되 상기 공급된 레퍼런스 전압을 배분하여 공급받으며, 출력전압의 수준에 따라 상기 조명부의 고장 여부의 정보를 제공하는 고장검출부, 상기 전압리미터와 상기 고장검출부 사이에 배치되며 상기 램프들 중 어느 하나에 각각 연결하는 멀티플렉서 및 상기 고장검출부로부터 제공된 상기 출력전압의 수준에 따라 상기 조명부의 고장여부를 판단하는 마이크로 프로세서를 포함하고, 상기 전압리미터는 상기 조명부와 상기 멀티플렉서에 대하여 역방향으로 병렬 연결된 차량 조명의 고장 검출 장치를 이용한 차량 조명의 고장 검출 방법에 있어서,
상기 멀티플렉서로 전송되는 선택신호를 이용하여 순차적으로 또는 선택적으로 상기 멀티플렉서의 스위치의 연결을 선택하는 과정;
상기 스위치를 통해 상기 고장검출부로부터 입력되는 전압이 상기 레퍼런스 전압의 절반값이면 상기 스위치가 연결된 상기 램프를 고장으로 판단하는 과정; 및
상기 고장으로 판단된 램프를 고장으로 표시하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 방법.
제10항에 있어서, 상기 레퍼런스 전압은,
10V 내지 8V의 값 중 선택된 값으로 설정하며 상기 고장검출부로부터 입력되는 전압이 4V내지 5V의 값으로 판단되면 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 방법.
제10항에 있어서,
상기 고장검출부로부터 입력되는 전압이 4V 미만의 값으로 판단되면 상기 스위치가 연결된 램프는 정상이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 조명의 고장 검출 방법.