KR102372901B1 - 와이퍼 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

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박민욱
문제민
이기찬
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디와이씨스 주식회사
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Abstract

와이퍼 제어 방법 및 그 장치가 개시된다. 와이퍼 제어장치는 와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안에 와이퍼 모터의 구동을 위해 발생된 펄스폭변조(PWM) 제어신호의 면적을 구하고, 면적과 기 정의된 적어도 하나 이상의 기준값을 비교한 결과를 기초로 와이퍼의 속도를 제어한다.

Description

와이퍼 제어 방법 및 그 장치{Wiper control method and apparatus}
본 발명의 실시 예는 와이퍼 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이퍼 모터에 가해자는 부하를 파악하여 와이퍼를 제어하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
차량의 유리면에는 빗방물 등을 좌우로 움직이면서 닦아 내는 와이퍼가 존재한다. 차량의 유리면에 빗물이 존재하면 이를 자동으로 인식하고 빗물의 양에 따라 와이퍼 속도를 제어하는 자동 와이퍼 장치가 존재한다. 와이퍼는 또한 사용자가 수동으로 설정한 속도 등에 따라 움직일 수도 있다. 유리면과 와이퍼 사이의 마찰력과 와이퍼의 속도 등에 따라 와이퍼 모터에 가해지는 부하가 달라지며, 와이퍼 모터에 무리한 부하가 가해지면 와이퍼 모터가 손상될 수 있다. 따라서 단순히 차량 유리면의 빗물 양에 따라 와이퍼 속도를 제어할 것이 아니라 와이퍼 모터의 보호를 위해 와이퍼 모터에 가해지는 실시간 부하를 고려한 제어가 필요하다.
본 발명의 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 별도의 센서 추가 없이 와이퍼 모터에 가해하는 부하를 실시간 파악하여 와이퍼 모터의 손상을 방지할 수 있는 와이퍼 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어 방법의 일 예는, 와이퍼 제어장치가 수행하는 와이퍼 제어 방법에 있어서, 와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안에 와이퍼 모터의 구동을 위해 발생된 펄스폭변조(PWM) 제어신호의 면적을 구하는 단계; 상기 면적과 기 정의된 적어도 하나 이상의 기준값을 비교하는 단계; 상기 면적과 적어도 하나 이상의 기준값의 비교 결과를 기초로 상기 와이퍼의 속도를 제어하는 단계;를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어 장치의 일 예는, 와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안에 와이퍼 모터의 구동을 위해 발생한 PWM 제어신호의 면적을 구하는 면적산출부; 상기 면적과 기 정의된 적어도 하나 이상의 기준값을 비교하는 비교부; 및 상기 면적과 적어도 하나 이상의 기준값의 비교 결과를 기초로 상기 와이퍼의 속도를 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 센서 등과 같은 별도의 하드웨어 구성을 추가할 필요없이 소프트웨어적인 방법으로 와이퍼 모터에 가해지는 부하를 파악하여 와이퍼 모터의 손상을 방지할 수 있다. 또 다른 예로, 유리면의 상태가 젖은 상태인지 아니면 마른 상태인지를 구분할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 구동장치의 일 예의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 제어신호의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어 방법의 일 예를 도시한 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 제어신호의 면적을 구하는 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 이동 구간에 발생한 PWM 제어신호의 면적을 구하는 방법의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어장치의 일 예의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어 방법 및 그 장치에 대해 상세히 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 구동장치의 일 예의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 와이퍼 구동장치(100)는 마이크로컨트롤유닛(MCU)(110), 홀센서(120), 모터구동부(130)를 포함한다. 이 외에도 와이퍼 구동장치(100)는 전원을 공급받기 위한 커넥터(140) 등 다양한 구성을 더 포함할 수 있다. 다만 본 실시 예는 설명의 편의를 위하여 본 실시 예에 필요한 구성 위주로 도시하여 설명한다.
홀센서(120)는 와이퍼의 위치를 파악하여 MCU(110)에 제공한다. 예를 들어, 홀센서(120)는 와이퍼가 파킹위치에 존재하는지 또는 와이퍼가 움직이는 구간의 최하단위치(LRP)와 최상단위치(URP) 등에 존재하는지 파악할 수 있다. 와이퍼의 현 위치를 파악하는 종래의 다양한 방법이 존재하며, 홀센서는 그 용어에 한정되지 아니하고 와이퍼 위치 파악을 위한 다양한 종래 기술로 구현될 수 있다.
MCU(110)는 모터구동부(130)에 와이퍼 제어를 위한 펄스폭변조(PWM, Pulse Widthe Modulation) 제어신호를 생성하여 제공한다. MCU(110)는 PWM 제어신호를 생성하는 종래의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 차량 유리면의 빗물 양에 따라 자동으로 움직이는 자동 와이퍼인 경우에, MCU(110)는 외부 장치(예를 들어, 빗물감지센서 등)로부터 입력받은 빗물 양에 대한 정보를 기초로 와이퍼 속도를 산출하고, 산출한 와이퍼 속도 제어를 위한 PWM 제어신호를 생성할 수 있다. 또 다른 예로, 사용자가 수동으로 와이퍼 속도 등을 입력하면, MCU(110)는 수동으로 입력된 와이퍼 속도로 와이퍼를 제어하기 위한 PWM 제어신호를 생성할 수 있다. 이와 같이 자동 와이퍼 또는 수동 와이퍼의 속도 제어를 위해 MCU(110)가 PWM 제어신호를 생성하는 방법 그 자체는 이미 널리 알려진 구성이므로 이에 대한 추가 설명은 생략한다.
모터구동부(130)는 MCU(110)로부터 제공받은 PWM 제어신호에 따라 와이퍼모터(150)에 모터구동전류를 제공한다. 와이퍼모터(150)는 모터구동전류의 양에 따라 회전속도가 달라지며, 따라서 와이퍼모터(150)에 연결된 와이퍼의 속도를 제어할 수 있다.
MCU(110)는 자동 또는 수동으로 설정된 속도로 와이퍼가 움직일 수 있도록 와이퍼모터(150)를 피드백 제어할 수 있다. 와이퍼 속도가 기 정의된 목표 속도가 되도록 PWM 제어신호를 이용하여 피드백 제어하는 구성은 이미 널리 알려진 구성이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 더구나 본 실시 예는 종래 PWM 제어신호를 이용하여 와이퍼 속도를 제어하는 다양한 방법으로 구현될 수 있으며 반드시 본 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
와이퍼가 목표 속도가 되도록 제어할 때 차량의 유리면과 와이퍼 사이의 마찰력, 차량 속도, 이물질 등 다양한 외부 환경요인에 따라 와이퍼모터(150)에 가해지는 부하가 다를 수 있다. 예를 들어, 와이퍼가 A 속도로 이동할 때 비오는 날에 가해지는 와이퍼모터(150)의 부하와 맑은 날에 가해지는 와이퍼모터(150)의 부하가 다를 수 있다.
와이퍼모터(150)에 가해자는 부하를 파악하는 방법으로 와이퍼모터(150)에 전달되는 전류량을 측정하는 전류센서 및/또는 와이퍼모터(150)에서 발생하는 온도를 측정하는 온도센서를 이용하는 방법이 있다. 그러나 이 경우 별도의 센서들이 필요하므로 와이퍼 구동장치(100)의 구조가 복잡해지고 제조단가가 높아지는 단점이 있다.
이에 본 실시 예는 별도의 센서없이 MCU(110)에서 발생하는 PWM 제어신호를 기반으로 와이퍼모터(150)에 가해자는 부하를 파악하는 방법을 제시한다. 이에 대해서는 도 2 이하에서 구체적으로 살펴본다. 또한 이하에서 살펴볼 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어장치는 도 1의 와이퍼 구동장치(100)의 MCU(110)의 일부로 구현되거나 도 1의 MCU와 연결되는 별개의 장치로 구현될 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 와이퍼 제어장치는 도 1의 MCU의 일부로 구현되는 경우를 위주로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 제어신호의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, PWM 제어신호는 온(ON) 신호 구간과 오프(OFF) 신호 구간으로 구성되는 펄스를 포함하고, 펄스의 주기(T)에 대한 ON 신호 구간의 길이(즉, 듀티비(duty cycle))를 와이퍼모터에 전달되는 모터구동전류의 양을 제어한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어 방법의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 와이퍼 제어장치는 와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안 발생한 PWM 제어신호의 면적을 산출한다(S300). 예를 들어, 와이퍼 제어장치는 와이퍼가 와이퍼 이동구간의 최하단위치에서 최상단위치까지 이동하는 동안 MCU가 생성한 PWM 제어신호의 면적을 산출할 수 있다. 면적 산출의 일 예가 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
와이퍼 제어장치는 PWM 제어신호의 면적과 기 정의된 적어도 하나 이상의 기준값을 비교하고(S310), PWM 제어신호의 면적과 기준값의 비교 결과를 기초로 와이퍼의 속도를 제어한다(S320). 예를 들어, 기준값이 하나만 정의되어 있는 경우에, 와이퍼 제어장치는 PWM 제어신호의 면적이 기준값을 초과하면 와이퍼모터에 부하가 많이 가중되는 것으로 간주하여 와이퍼 속도를 기 정의된 크기(또는 비율(예를 들어, 현 속도에서 10% 감소))만큼 감속시키거나 기 정의된 속도로 변경할 수 있다.
일 예로, 자동 와이퍼가 빗물의 양에 따라 A 속도로 제어되는 상황에서, PWM 제어신호의 면적이 기준값을 초과하였다면, 와이퍼 제어장치는 와이퍼 속도가 A 속도보다 낮은 B 속도가 되도록 제어할 수 있다. PWM 제어신호의 면적이 기준값 아래로 떨어지면, 와이퍼 제어장치는 제어 개입을 그만두어 다시 와이퍼의 속도가 A 속도가 되도록 할 수 있다. 즉, 와이퍼 구동장치(100)의 MCU(110)는 기존의 방법으로 와이퍼의 속도를 제어하는 중에 와이퍼 제어장치로부터 제어명령을 받으면 와이퍼 제어장치의 명령을 우선시하여 처리할 수 있다.
또는 와이퍼 제어장치는 PWM 제어신호의 면적이 기준값을 초과하면 차량 유리면 상태를 마른상태로 파악하고, PWM 제어신호의 면적이 기준값 이하이면 유리면 상태를 젖은상태로 파악할 수 있다. 와이퍼 제어장치는 파악한 유리면 상태에 대한 값을 외부 장치로 제공하거나, 이를 기초로 다양한 와이퍼 속도를 제어하는 등 다양한 제어값을 생성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 PWM 제어신호의 면적을 구하는 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, PWM 제어신호의 각 펄스는 ON 신호 구간(400,410)과 OFF 신호 구간을 포함한다. 와이퍼 제어장치는 각 펄스의 ON 신호 구간(400,410)의 면적을 누적 합산하여 PWM 제어신호의 면적을 구할 수 있다. 예를 들어, 와이퍼 제어장치는 PWM 제어신호의 주파수(즉, 펄스 주기(T))), 펄스의 듀티비, 펄스의 신호 크기(즉, 높이(Vo))를 이용하여 펄스의 ON 신호 구간(400,410)의 면적을 구할 수 있다. PWM 제어신호의 펄스 주기(T) 및 신호크기(Vo)가 고정된 값인 경우에, 와이퍼 제어장치는 펄스의 듀티비만 파악하며 각 펄스의 면적을 구할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 이동 구간에 발생한 PWM 제어신호의 면적을 구하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 와이퍼 제어장치는 와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안 발생한 PWM 제어신호의 면적을 구한다. 본 실시 예는 설명의 편의를 위하여 와이퍼가 최하단위치(LRP)에서 최상단위치(URP)까지 이동하는 동안 도 1의 와이퍼 구동장치(100)의 MCU(110)에서 발생한 PWM 제어신호의 면적을 구하는 예를 도시하고 있으나, PWM 제어신호의 면적을 구하기 위한 기 정의된 구간은 와이퍼가 1회 왕복하는 구간 또는 와이퍼가 등속 운동을 하는 일정 구간 또는 일정 각도 구간 등 실시 예에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
와이퍼가 최하단위치(LRP)에서 최상단위치(URP)까지 이동하는 동안 MCU(110)가 발생한 PWM 제어신호에 포함된 펄스의 수가 n개이면, 와이퍼 제어장치는 도 4에서 설명한 것과 같이 각 펄스의 ON 신호 구간의 면적을 누적 합산하여 PWM 제어신호의 면적을 산출할 수 있다.
다른 실시 예로, 와이퍼 제어장치는 와이퍼가 이동하는 구간(예를 들어, 최하단위치~최상단위치)에 발생한 PWM 제어신호의 듀티비 등을 일정 주기(△t)로 파악할 수 있다. 이때 와이퍼 제어장치가 PWM 제어신호의 듀티비를 파악하는 주기(△t)는 PWM 제어신호의 펄스 주기(T)와는 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 듀티비 등을 파악하는 주기(△t)가 PWM 제어신호의 펄스 주기(T)보다 더 길 수 있다. 와이퍼 제어장치는 각 주기별 파악된 PWM 제어신호의 튜티값(d1,d2,...dn)(즉, 도 4의 각 펄스의 ON 신호 구간의 면적)을 누적하여 이를 PWM 제어신호의 면적(S=d1+d2+...+dn)으로 산출할 수 있다.
와이퍼 구동장치(100)가 와이퍼를 동일한 속도로 제어할 때 외부 환경요인에 따라 와이퍼와 유리면 사이의 마찰력 등이 달라지고 그에 따라 와이퍼모터에 가해지는 부하가 달라질 수 있다. 예를 들어, 맑은 날(즉, 유리면이 건조한 상태)에 A 속도로 와이퍼를 구동할 때 발생하는 PWM 제어신호의 듀티값의 분포(500)와 비오는 날(즉, 유리면이 젖은 상태)에 A 속도로 와이퍼를 구동하는 경우 PWM 제어신호의 튜티값의 분포(510)는 마찰력에 의해 서로 달라질 수 있다(SA>SB). 다시 말해, 와이퍼의 마찰력이 커지면 MCU(110)는 PWM 제어신호의 듀티비를 높여 와이퍼모터에 더 많은 전류를 공급하여 A 속도를 유지하여야 하나, 와이퍼의 마찰력이 작아지면 MCU(110)는 PWM 제어신호의 듀티비를 낮추어 와이퍼모터에 더 적은 전류를 공급하여 A 속도를 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 와이퍼 제어장치의 일 예의 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 와이퍼 제어장치(600)는 면적산출부(610), 비교부(620) 및 제어부(630)를 포함한다. 와이퍼 제어장치(600)는 각 구성은 소프트웨어로 구현되어 메모리에 탑재된 후 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 실시 예의 와이퍼 제어장치(600)는 도 1의 MCU의 일부로 구현될 수 있다.
면적산출부(610)는 와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안에 와이퍼모터의 구동을 위해 발생된 PWM 제어신호의 면적을 구한다. PWM 제어신호의 면적을 구하는 방법의 예가 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
비교부(620)는 PWM 제어신호의 면적과 기 정의된 적어도 하나 이상의 기준값을 비교한다.
제어부(630)는 PWM 제어신호의 면적과 적어도 하나 이상의 기준값의 비교 결과를 기초로 와이퍼의 속도를 제어한다. 예를 들어, 기준값이 복수 개 정의된 경우에, 제어부는 PWM 제어신호의 면적이 복수 개의 기준값 중 어디에 해당하는지에 따라 와이퍼의 속도를 다양하게 제저할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, SSD 저장장치, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 와이퍼 제어장치가 수행하는 와이퍼 제어 방법에 있어서,
    와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안에 와이퍼 모터의 구동을 위해 발생된 펄스폭변조(PWM) 제어신호의 면적을 구하는 단계;
    상기 면적과 기 정의된 적어도 하나 이상의 기준값을 비교하는 단계;
    상기 면적과 적어도 하나 이상의 기준값의 비교 결과를 기초로 상기 와이퍼의 속도를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 면적을 구하는 단계는,
    상기 와이퍼가 최하단위치에서 최상단위치까지 또는 최상단위치에서 최하단위치까지 이동하는 동안에 발생한 PWM 제어신호의 튜티비를 기초로 펄스 면적을 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 면적을 구하는 단계는,
    상기 구간을 이동하는 동안에 발생한 PWM 제어신호의 전압, 듀티비, 주기를 이용하여 PWM 제어신호의 각 펄스의 면적의 합을 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 면적을 구하는 단계는,
    상기 구간 내에서 일정 시간 간격마다 PWM 제어신호의 듀티비를 파악하는 단계; 및
    상기 일정 시간 간격마다 파악된 듀티비를 기초로 구한 펄스 면적을 누적 합산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 비교하는 단계는,
    상기 면적이 기 정의된 기준값을 초과하면 유리면 상태를 마른상태로 파악하고, 상기 면적이 기 정의된 기준값 이하이면 유리면 상태를 젖은상태로 파악하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 속도를 제어하는 단계는,
    상기 면적이 기 정의된 기준값을 초과하면 상기 와이퍼의 속도를 낮추는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어 방법.
  7. 와이퍼가 기 정의된 구간을 이동하는 동안에 와이퍼 모터의 구동을 위해 발생한 PWM 제어신호의 면적을 구하는 면적산출부;
    상기 면적과 기 정의된 적어도 하나 이상의 기준값을 비교하는 비교부; 및
    상기 면적과 적어도 하나 이상의 기준값의 비교 결과를 기초로 상기 와이퍼의 속도를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 면적산출부는,
    상기 와이퍼가 최하단위치에서 최상단위치까지 또는 최상단위치에서 최하단위치까지 이동하는 동안에 발생한 PWM 제어신호의 튜티비를 기초로 펄스 면적을 구하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 면적산출부는,
    상기 구간 내에서 일정 시간 간격마다 PWM 제어신호의 듀티비를 파악하고, 상기 일정 시간 간격마다 파악된 듀티비를 기초로 구한 펄스 면적을 누적 합산하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 면적이 기 정의된 기준값을 초과하면 상기 와이퍼의 속도를 낮추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 면적이 기 정의된 기준값을 초과하면 유리면 상태를 마른상태로 파악하고, 상기 면적이 기 정의된 기준값 이하이면 유리면 상태를 젖은상태로 파악하는 것을 것을 특징으로 하는 와이퍼 제어장치.
  12. 제 1항에 기재된 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.


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