KR101762790B1 - 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기의 제어신호인 PWM 방식을 검출하여 가상의 엔진음/배기음과 연동하여 소리를 발생시켜 구성상으로 단순화시킬 수 있는 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치를 제공하기 위한 것으로서, 외부 인터페이스를 통해 입력되는 제어신호를 기반으로 조향 처리부 및 구동 처리부로 구동신호를 출력하는 제어부와, 상기 외부 인터페이스로부터 제어부로 전달되는 PWM 방식의 구동 제어신호를 검출하여 전동기의 움직임 정보를 예측하고, 미리 저장되어 있는 가상의 엔진음 및 배기음과 연동하여 전동기의 움직임에 대응되는 소리를 발생시키는 소리 발생부를 포함하여 구성되는데 있다.

Description

전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치{Apparatus for occurrence and tuning of Engine and Exhaust acoustic in electric motors}

본 발명은 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치에 관한 것으로, 특히 전동기의 제어신호를 검출하여 가상의 엔진음/배기음과 연동하여 소리를 발생시키기 위한 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치에 관한 것이다.

최근, 고유가에 대비해 전기자동차, 하이브리드자동차 관련 뉴스가 많이 방송되고 있고 국내 업계에서도 제품 출시를 언제 하겠다는 보도를 접하고 있는데 아직까지는 제품가가 높은 상황이다.

기존 자동차, 엔진자전거 또는 스쿠터 등의 내연기관 엔진으로 움직이는 자동차는 정지 때에도 공회전을 해야 하고 구동시 적지 않은 소음을 발생하고 있다. 일부 차종은 브레이크를 밟고 소정 시간이 지나면 엔진을 정지하여 기름소모를 줄이도록 하는 기능을 제공 한다.

그러나 전기자동차에서는 전기로 구동되는 모터가 운전자의 조작에 의해 회전 또는 정지를 반복 한다. 또한 전동휠체어는 충전 배터리에 의해 모터로만 구동되는 구조로 저속에서 사용되지만 보행자의 뒤에서 다가올 때나 보지 않았을 때에는 경미한 충돌을 야기할 수 있다.

이들 전기자동차 또는 전동휠체어는 소음도 거의 없는 편이라서 운전자는 보행자를 만날 때 자주 경적을 울리거나 해야 할 필요가 있으며, 보행자는 자동차가 오는지 모를 경우가 있어 주의를 기울여야 한다. 만약 전기자동차 또는 전동휠체어에서 엔진음/배기음을 발생하게 한다면 보행자에게 주변에 자동차가 있다는 것을 알려주고, 운전자에게는 차량의 속도가 궁금할 때 굳이 계기판을 안 보고도 추측할 수 있는 장점이 있다.

이에 따라, 종래 관련된 기술로 공개특허공보 제10-2014-0014717호 및 등록특허공보 제10-1271865호 등을 포함하는 다수의 기술내용에서는 전동기를 동력원으로 사용하는 이동수단은 엔진의 소리와 유사하게 발생할 수 있도록 하는 구성하고 있다.

그러나 기존의 방식은 전동기가 회전하여 이동수단이 움직일 때 발생되는 속도(또는 RPM) 및 계기판의 수치를 검출하고, 이렇게 검출된 수치를 이용하여 엔진음/배기음이 발생되도록 구성하고 있다. 따라서 구동되는 전동기에서 속도(또는 RPM) 및 계기판의 수치를 검출하고, 검출된 수치와 엔진음을 대응시켜 발생되도록 구성하게 되어 이를 구현하기 위한 구성상 복잡성을 나타내는 문제점을 가지게 된다.

공개특허공보 제10-2014-0014717호 (공개일자 2014.02.06) 등록특허공보 제10-1271865호 (등록일자 2013.05.31)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전동기의 제어신호인 PWM 방식을 검출하여 가상의 엔진음/배기음과 연동하여 소리를 발생시켜 구성상으로 단순화시킬 수 있는 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 차내에 승차한 사람이 자신의 자동차 엔진음 소리가 아닌 다른 종류의 차량의 엔진소리를 배기관등을 개조하지 않고도 들을 수 있도록 하며, 하나의 엔진음이 아닌 여러 가지 다른 엔진소리를 구현하여 제공할 수 있는 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치의 특징은 외부 인터페이스를 통해 입력되는 제어신호를 기반으로 조향 처리부 및 구동 처리부로 구동신호를 출력하는 제어부와, 상기 외부 인터페이스로부터 제어부로 전달되는 PWM 방식의 구동 제어신호를 검출하여 전동기의 움직임 정보를 예측하고, 미리 저장되어 있는 가상의 엔진음 및 배기음과 연동하여 전동기의 움직임에 대응되는 소리를 발생시키는 소리 발생부를 포함하여 구성되는데 있다.

바람직하게 상기 소리 발생부는 입력되는 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수를 시간대에 따라 일정 간격으로 잘라낸 슬라이스 파형을 생성하고, 생성된 각 슬라이스 파형별로 전동기의 예측 움직임을 설정하는 입력신호 처리부와, 상기 입력신호 처리부에서 설정되는 슬라이스 파형별 전동기의 예측 움직임 정보를 기반으로 전동기의 움직임 정보별로 분류되어 엔진음 및 배기음 정보 DB에 미리 저장되어 있는 엔진음 및 배기음 중 서로 매칭되는 엔진음 및 배기음을 각각 검출하여 결합시키는 매칭 처리부와, 상기 매칭 처리부에서 슬라이스 파형별로 결합된 엔진음 및 배기음에 의한 디지털 음원을 스무스(smooth)한 음원 형태로 변환한 후, 아날로그 음원으로 디코딩하여 하기의 출력부로 출력하는 D/A 코덱과, 상기 D/A 코덱에서 변환된 엔진음 및 배기음을 스피커 등을 통해 외부로 출력하는 출력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 입력신호 처리부는 입력되는 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수 크기를 검출하고, 주파수 크기별로 미리 설정된 전동기의 움직임을 기반으로 전동기의 움직임을 예측하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 엔진음/배기음 정보 DB는 미리 저장되어 있는 엔진음/배기음 데이터가 슬라이스 파형의 시간 간격과 동일한 간격으로 분리되어 저장되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 외부 인터페이스는 키 입력부를 통해 엔진음/배기음 정보 DB에 미리 저장되어 있는 엔진음/배기음 중 원하는 엔진음/배기음의 효과음으로 선택 가능한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 엔진의 시동걸림과 꺼짐 및 엔진 구동상태에 맞춰 엔진음/배기음을 운전자에게 제공함으로써, 모터로 구동되는 전기차량이나 하이브리드 차량 및 연료전지 차량에서도 차량의 감성 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

둘째, 사용자는 주행 중 혹은 공회전시에 자신이 원하는 엔진음/배기음을 선택해서 자신이 원하는 다양한 효과음을 선택적으로 들을 수 있게 되어 여러 가지의 모드로 운전의 느낌을 제공받을 수 있는 효과도 있게 된다.

셋째, 구동모터의 제어신호에 따라 대응하는 엔진음/배기음을 재생하여 실제와 같은 매우 유사한 음을 발생할 수 있어서, 전기자동차 또는 전동휠체어는 소음도 거의 없는 전동기의 운전 중에도 엔진음/배기음을 제공할 수 있어서 운전자 및/또는 보행자의 안전을 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 도 1에서 소리 발생부의 상세한 구성을 나타낸 블록도
도 3 은 도 2에서 입력신호 처리부에서 주파수 크기별 전동기의 움직임을 예측하는 실시예를 나타낸 도면

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 외부 인터페이스(100)를 통해 입력되는 제어신호를 기반으로 조향 처리부(300) 및 구동 처리부(400)로 구동신호를 출력하는 제어부(200)와, 상기 외부 인터페이스(100)로부터 제어부(200)로 전달되는 제어신호 중 PWM 방식의 구동 제어신호를 검출하여 전동기의 움직임 정보를 예측하고 미리 저장되어 있는 가상의 엔진음/배기음과 연동하여 전동기의 움직임에 대응되는 소리를 발생시키는 소리 발생부(500)로 구성된다.

그리고 상기 소리 발생부(500)는 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 입력되는 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수를 시간대에 따라 일정 간격으로 잘라낸 슬라이스 파형을 생성하고, 생성된 각 슬라이스 파형별로 전동기의 예측 움직임을 설정하는 입력신호 처리부(510)와, 상기 입력신호 처리부(510)에서 설정되는 슬라이스 파형별 전동기의 예측 움직임 정보를 기반으로 전동기의 움직임 정보별로 분류되어 엔진음/배기음 정보 DB(550)에 미리 저장되어 있는 엔진음/배기음 중 서로 매칭되는 엔진음/배기음을 각각 검출하여 결합시키는 매칭 처리부(520)와, 상기 매칭 처리부(520)에서 슬라이스 파형별로 결합된 엔진음/배기음에 의한 디지털 음원을 스무스(smooth)한 음원 형태로 변환한 후, 아날로그 음원으로 디코딩하여 하기의 출력부(540)로 출력하는 D/A 코덱(530)과, 상기 D/A 코덱(530)에서 변환된 엔진음/배기음을 스피커 등을 통해 외부로 출력하는 출력부(540)로 구성된다.

이때, 입력신호 처리부(510)는 입력되는 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수 크기를 검출하고, 주파수 크기별로 미리 설정된 전동기의 움직임을 기반으로 전동기의 움직임을 예측한다.

일 실시예로서, 입력되는 구동 제어신호는 PWM 방식의 신호로 이루어짐에 따라, 도 3에서 도시하고 있는 것과 같이, 입력되는 구동 제어신호의 주파수의 크기가 1.5msec일 때는 중심각도(0)로 기어상태가 중립인 상태를 위한 제어신호로 예측한다.

이후, 입력되는 구동 제어신호의 주파수의 크기가 중심각도에서 0.7msec로 이동되는 경우는 전동기의 움직임이 후진으로 이동시키기 위한 제어신호로서, 주파수의 크기가 중심각도에서 0.7msec로 이동 될수록 전동기가 후진으로 이동되는 속도가 증가되는 것으로 예측한다.

또한, 입력되는 구동 제어신호의 주파수의 크기가 중심각도에서 2.3msec로 이동되는 경우는 전동기의 움직임이 전진으로 이동시키기 위한 제어신호로서, 주파수의 크기가 중심각도에서 2.3msec로 이동 될수록 전동기가 전진으로 이동되는 속도가 증가되는 것으로 예측한다.

이처럼, 입력신호 처리부(510)를 통한 전동기의 예측 움직임은 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수의 크기를 기반으로 주파수 크기별로 미리 설정되어 있는 전동기의 움직임과 대응시켜 손쉽게 예측할 수 있다.

그리고 입력신호 처리부(510)는 입력되는 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수를 시간대에 따라 일정 간격으로 잘라낸 슬라이스 파형을 생성하여 전동기의 움직임 변화(속도 등)에 대응되는 엔진음/배기음의 추출을 보다 유동적으로 이루어질 수 있도록 한다. 이에 따라, 엔진음/배기음 정보 DB(550)에 미리 저장되어 있는 엔진음/배기음 데이터도 슬라이스 파형의 시간 간격과 동일한 간격으로 분리되어 저장된다.

또한, 상기 출력부(540)에서는 D/A코덱(530)에서 변환된 음원을 자동차 실내에 설치된 스피커를 통해서 소리를 내보내기 위해서 자동차의 카스테레오와 연결되는 단자를 제공하는 부분이다. 자동차 카스테레오는 무선 FM 주파수를 수신할 수 있으므로 RF 트랜스미터를 사용하여 FM 무선주파수를 이용하여 음원을 카스테레오로 전송하는 방식과, 직접 유선을 소리 발생부(500)와 카스테레오와 연결하는 두 가지 방식이 있으며, 이 두 방식 모두를 현재 지원하고 있다. RF 트랜스미터에 관한 자세한 기술사항은 이미 기존에 시장에 나온 RF 트랜스미터 제품에 포함된 사항이므로 자세한 기술을 하지 아니한다.

한편, 사용자는 전동기내 구비된 외부 인터페이스(100)의 키 입력부를 통해 엔진음/배기음 정보 DB(550)에 미리 저장되어 있는 엔진음/배기음 중 자신이 원하는 엔진음/배기음의 효과음으로 선택할 수 있으며, 선택된 효과음은 볼륨 조정을 할 수 있게 되며, 이 내용 등은 전동기 내에 구비된 LCD 표시부를 통해서 확인할 수 있다.

위에 기술된 과정을 거쳐서 운전자 및 보행자는 엔진이 켜진 상태의 주행 중 혹은 공회전시에 자신이 원하는 엔진음/배기음을 선택해서 실제 자신의 차량의 엔진음/배기음이 아닌 자신이 원하는 엔진음/배기음을 차량 내 스피커를 통해서 들을 수 있게 되게 된다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 외부 인터페이스를 통해 입력되는 제어신호를 기반으로 조향 처리부 및 구동 처리부로 구동신호를 출력하는 제어부와,
   상기 외부 인터페이스로부터 제어부로 전달되는 PWM 방식의 구동 제어신호를 검출하여 전동기의 움직임 정보를 예측하고, 미리 저장되어 있는 가상의 엔진음 및 배기음과 연동하여 전동기의 움직임에 대응되는 소리를 발생시키는 소리 발생부를 포함하여 구성되고,
   상기 소리 발생부는
   입력되는 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수를 시간대에 따라 일정 간격으로 잘라낸 슬라이스 파형을 생성하고, 생성된 각 슬라이스 파형별로 전동기의 예측 움직임을 설정하는 입력신호 처리부와,
   상기 입력신호 처리부에서 설정되는 슬라이스 파형별로 서로 다른 전동기의 예측 움직임 정보를 생성하고, 이렇게 생성된 복수의 전동기 예측 움직임 정보를 기반으로 전동기의 움직임 정보별로 슬라이스 파형의 시간 간격과 동일한 간격으로 분리되어 분류된 엔진음 및 배기음 정보 DB에 미리 저장되어 있는 엔진음 및 배기음 중 각각의 슬라이스 파형별로 서로 매칭되는 엔진음 및 배기음을 각각 검출하여 순차적으로 연결시키는 매칭 처리부와,
   상기 매칭 처리부에서 다수의 슬라이스 파형들이 순차적으로 연결되어 결합된 엔진음 및 배기음에 의한 디지털 음원을 스무스(smooth)한 음원 형태로 변환한 후, 아날로그 음원으로 디코딩하여 하기의 출력부로 출력하는 D/A 코덱과,
   상기 D/A 코덱에서 변환된 엔진음 및 배기음을 스피커 등을 통해 외부로 출력하는 출력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 입력신호 처리부는 입력되는 구동 제어신호의 펄스 형태의 주파수 크기를 검출하고, 주파수 크기별로 미리 설정된 전동기의 움직임을 기반으로 전동기의 움직임을 예측하는 것을 특징으로 하는 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 외부 인터페이스는 키 입력부를 통해 엔진음/배기음 정보 DB에 미리 저장되어 있는 엔진음/배기음 중 원하는 엔진음/배기음의 효과음으로 선택 가능한 것을 특징으로 하는 전동기의 엔진음/배기음 발생 및 튜닝장치.

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