KR102498243B1 - 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템에 관한 것으로서, 운전자의 편의를 증대시키기위하여 자동차의 스티어링 휠에 널리 적용되는 열선을 운전자의 스티어링 휠 파지 여부, 다시말해서, 핸즈 온/오프를 검출하는데 사용하되, 별도의 추가 구성요소 없이 제어로직의 변경 만으로 해당 구성을 달성하도록 함으로써, 스티어링 휠의 핸즈 온/오프의 검출을 위한 종래 기술, 예를 들어, 조향 토크센서값을 이용하거나, 정전식 터치 방식이 적용된 종래 기술이 갖는 판단 결과의 부정확성 또는 추가 구성요소의 설치 요구에 따른 제조비용의 상승 문제를 모두 해결하고, 판단 결과의 정확성을 향상시키고, 제조비용의 추가 비용을 회피한 스티어링 휠의 핸즈 온/오프 검출을 가능하게 하는 기술에 관한 것이다.

Description

스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템 {Hands On/Off Detecting System Using Steering Wheel Heating Wire}

본 발명은 자동차의 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차의 스티어링 휠에 기 설치된 열선을 이용하여 운전자의 스티어링 휠 파지 여부를 검출하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 스티어링 휠은 운전자가 직접 파지하여 조작함으로써 해당 자동차의 조향 제어를 수행하도록 하기 위한 장치로서, 최근, 운전자의 조작감을 보조하고, 더 나아가 안전성을 향상시키기 위한 다양한 기술들(대표적으로 전동식 파워 스티어링 기술 등)이 적용되고 있는 추세이다.

그러나, 상기 스티어링 휠은 특히 주행중인 차량의 경우, 미세한 작동이 이루어지더라도 차량 이동 경로가 변화하기 때문에 오작동을 최대한 방지해야 할 필요가 있으며, 이를 위하여 스티어링 휠의 조작이 운전자에 의하여 이루어지는지 판단하기 위한 수단으로써, 운전자의 스티어링 휠의 파지(핸즈온/오프) 여부를 판단함으로써, 오작동이 이루어지는 지의 여부를 판단할 수 있다.

특히, 상기와 같은 스티어링 휠의 핸즈온/오프 판단은 최근 발전하고 있는 무인자동차와 같은 자동 운전을 수행하는 자동차의 경우, 운전자의 직접 조작이 이루어지는지의 여부 등을 판단하기 위한 수단으로서 그 중요성이 대두되고 있다.

스티어링 휠의 핸즈온/오프 판단을 위한 종래 기술 중 하나로서, 조향 토크센서값을 이용한 핸즈온/오프 판단을 하는 기술이 특허공개공보 제10-2011-0101599호에 기술되어 있다. 도 1은 이러한 조향 토크센서값을 핸즈온/오프 판단에 이용하는 종래 기술을 나타내고 있다. 조향 토크 센서값을 이용한 상기 종래 기술은 새로운 조향토크 모델식을 제안하고 토크 센서로부터 수신된 토크센서값을 이용하여 운전자가 조향핸들을 미파지한 상태를 검출하는 기술을 제시하고 있다.

그러나, 토크 센서값 만으로 핸즈온/오프를 판단 하는 상기 기술은 토크 센서값 만을 입력정보로서 사용하기 때문에 정밀한 핸즈온/오프의 판단이 어려우며, 토크 센서의 오류 등에 의한 오판단의 가능성이 상존하는 문제가 있었다.

스티어링 휠의 핸즈온/오프 판단을 위한 종래의 다른 기술 중 하나는 스티어링 휠에 운전자의 파지를 감지할 수 있는 정전식 터치 인식 기술을 적용하여 스티어링 휠의 핸즈온/오프를 판단하는 기술이 공지되어 있다. 도 2는 정전식 터치 인식 기술이 적용된 스티어링 휠을 나타낸다.

그러나, 도 2a에 도시된 바와 같이, 정전식 터치 방식을 스티어링 휠에 적용하기 위해서는, 운전자의 파지를 인식하기 위한 정전식 터치인식 수단, 예를 들어, 금속망으로 이루어진 정전식 터치인식 수단 등의 추가 구성요소의 부설이 요구되기 때문에 제조비용을 증대시키는 문제가 있었으며, 또한, 제조비용의 큰 상승을 피하기 위하여 정전식 터치인식 수단이 스티어링 휠의 일부에만 설치함으로써, 도 2b와 같이 핸즈온/오프를 인식할 수 없는 불감대 영역이 일부 존재하는 등의 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서,

자동차의 스티어링 휠에 발열을 위하여 내장된 열선을 운전자의 스티어링 휠 파지 여부, 다시말해서, 핸즈 온/오프를 검출하는데 사용함으로써, 스티어링 휠의 핸즈 온/오프의 검출을 위한 종래 기술의 부정확성 및 추가 구성요소의 설치 요구에 따른 비용 상승의 문제를 해결하고, 비용 증대 없이 정확한 핸즈 온/오프의 검출을 가능하게 하는 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템에 있어서, 상기 스티어링 휠의 열선을 정전식 터치 인식 수단으로서 이용하여 스티어링 휠의 파지 여부를 검출하는 정전식 터치 검출기; 및 상기 정전식 터치 검출기와 연계하여 검출된 스티어링 휠의 파지 여부에 대응하여 핸즈 온/오프를 판단하는 핸즈 온/오프 판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 스티어링 휠에 적용된 열선의 작동을 제어하는 열선제어를 수행하는 열선제어기를 더 포함하고, 상기 핸즈 온/오프 판단모듈은, 상기 열선제어기 및 상기 정전식 터치 검출기와 연계하여, 열선제어 상태와 스티어링 휠의 파지 여부에 대응하여 핸즈 온/오프를 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 핸즈 온/오프 판단모듈은, 비 열선제어 상태에서만 스티어링 휠의 파지 여부에 대응하여 핸즈 온/오프 판단을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열선제어기는, 열선제어 상태의 제1주기와 비 열선제어 상태의 제2주기를 사전 설정된 주기에 따라 반복되도록 교차 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 통하여 본 발명의 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템은 이하의 특징적인 장점을 제공한다.

1) 본 발명은 정전식 터치를 통하여 핸즈 온/오프를 검출하기 위하여 정전식 터치 인식 수단을 스티어링 휠에 부설하는 종래 기술과는 다르게, 발열을 통한 운전자의 편의를 위해 스티어링 휠에 설치된 열선을 통하여 정전식 터치 인식을 수행하므로, 정전식 터치 인식의 장점을 획득함과 동시에 추가 비용을 발생시키지 않는 효과가 있다.

2) 또한, 종래 기술의 경우, 비용 등의 문제로 스티어링 휠의 일부 구간에만 정전식 터치 인식 수단이 구비되는 반면, 본 발명은 스티어링 휠의 전체 구간에 구비된 열선을 통하여 핸즈 온/오프 검출이 이루어지므로, 핸즈 온/오프를 인식할 수 없는 불감대 영역이 없이 스티어링 휠의 전 구간에 걸쳐 핸즈 온/오프 검출을 수행할 수 있는 효과가 있다.

3) 열선제어기로부터 열선 활성화 상태와 열선 비활성화 상태의 반복 주기를 소정구간 이하로 짧게 제어하게 되면, 상기 열선을 이용한 열선제어를 수행함과 동시에 핸즈 온/오프 판단모듈을 통한 핸즈 온/오프 판단을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 조향 토크센서값을 핸즈온/오프 판단에 이용하는 종래 기술을 나타내고 있다
도 2는 정전식 터치 인식 기술이 적용된 스티어링 휠을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템의 회로를 나타내는 회로도이다.
도 4는 열선제어기와 핸즈 온/오프 판단모듈의 상대적인 제어 단계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.

이하, 본 발명의 기술적 구성을 구체적으로 기술하기에 앞서, 본 명세서 및 특허 청구범위의 전반에 걸쳐 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 또는 사전적인 의미로 한정되어 해석되는 것으로 이해해서는 안되며, 해당 용어나 단어는 '발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙'에 입각하여 기술된 것이며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 기술 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 이해하기 쉽게 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것으로, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서 상에 단수 형태로 기재된 구성요소는 별도로 특정하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 자동차의 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 운전자의 편의를 증대시키기위하여 자동차의 스티어링 휠에 널리 적용되는 열선을 운전자의 스티어링 휠 파지 여부, 다시말해서, 핸즈 온/오프를 검출하는데 사용하되, 별도의 추가 구성요소 없이 제어로직의 변경 만으로 해당 구성을 달성하도록 함으로써, 스티어링 휠의 핸즈 온/오프의 검출을 위한 종래 기술, 예를 들어, 조향 토크센서값을 이용하거나, 정전식 터치 방식이 적용된 종래 기술이 갖는 판단 결과의 부정확성 또는 추가 구성요소의 설치 요구에 따른 제조비용의 상승 문제를 모두 해결하고, 판단 결과의 정확성을 향상시키고, 제조비용의 추가 비용을 회피한 스티어링 휠의 핸즈 온/오프 검출을 가능하게 하는 발명이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템의 회로를 나타내는 회로도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템은 스티어링 휠에 기(旣) 적용된 열선(100)의 제어를 수행하는 열선제어기(10)와, 상기 열선(100)과 연결되어 정전식 터치 인식 수단으로서 상기 열선(100)을 이용하는 정전식 터치 검출기(20), 상기 열선제어기(10) 및 상기 정전식 터치 검출기(20)와 연계하여 검출된 상태의 최종 판단을 수행하는 핸즈 온/오프 판단모듈(30), 상기 열선제어기(10)의 제어에 따른 스위칭을 위한 하이사이드 드라이버(high side driver) 및 로우사이드 드라이버(low side driver)를 포함한다.

본 발명은 정전식 터치를 통하여 핸즈 온/오프를 검출하기 위하여 정전식 터치 인식 수단을 스티어링 휠에 부설하는 종래 기술과는 다르게, 발열을 통한 운전자의 편의를 위해 스티어링 휠에 설치된 열선(100)을 통하여 정전식 터치 인식을 수행하므로, 정전식 터치 인식의 장점을 획득함과 동시에 추가 비용을 발생시키지 않는 장점을 가진다. 또한, 종래 기술의 경우, 비용 등의 문제로 스티어링 휠의 일부 구간에만 정전식 터치 인식 수단이 구비되는 반면, 본 발명은 스티어링 휠의 전체 구간에 구비된 열선(100)을 통하여 핸즈 온/오프 검출이 이루어지므로, 핸즈온/오프를 인식할 수 없는 불감대 영역이 전혀 존재하지 않는다는 장점을 가진다.

상기 열선제어기(10), 정전식 터치 검출기(20), 및 상기 하이사이드 드라이버/로우사이드 드라이버의 세부 구성은 이하의 설명 중 특별히 언급되지 않는 한 종래 기술 분야에서 널리 통용되는 공지의 구성요소 중 어느 하나에 대응하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 상기 핸즈 온/오프 판단모듈(30)은 상기 열선제어기(10) 및 정전식 터치 검출기(20)와 연계하여 신호를 송수신함으로써, 수신된 정보를 바탕으로 핸즈 온/오프를 판단할 수 있도록 구성된 구성요소로서, 프로그램이 가능한 제어수단, 예를 들어, 전자제어유닛(ECU) 또는 마이컴(MICOM)등을 포함하여 이루어질 수 있다.

본 명세서 상에서는 상기 열선제어기(10), 정전식 터치 검출기(20), 핸즈 온/오프 판단모듈(30) 및 상기 하이사이드 드라이버/로우사이드 드라이버의 상세 구성과 관련하여, 발명의 특징적인 기술 구성을 달성하기 위한 특징적 요소가 추가 구성되지 않는 한 추가 설명은 생략하도록 한다.

스티어링 휠에 적용된 열선(100)의 제어를 수행하는 상기 열선제어기(10)는 상기 스티어링 휠에 적용된 열선(100)으로부터 발열이 이루어지도록 통상의 열선 제어 단계 수행하는 '열선제어 상태'와 핸즈 온/오프를 검출하기 위하여 열선의 작동을 중단하는'비 열선제어 상태'를 사전 설정된 주기에 따라 반복되도록 교차 제어하도록 이루어진다.

본 발명은 상기 열선제어기(10)로부터 열선(100)의 작동이 이루어지지 않는 상태, 즉, '비 열선제어 상태'에서 스티어링 휠에 설치된 열선(100)을 정전식 터치 인식 수단으로서 이용하여 핸즈 온/오프를 검출하도록 이루어진다.

보다 상세하게는, 상기 열선제어기(10)가 열선(100)을 제어하지 않는 열선(100) 비활성화 상태에서는 상기 하이사이드 드라이버/로우사이드 드라이버가 모두 비활성화 되고, 따라서, 상기 스티어링 휠의 열선(100)이 플로팅(Floating) 상태가 된다. 이 상태에서, 상기 정전식 터치 검출기(20)는 플로팅 상태의 스티어링 휠의 열선(100)을 정전식 터치 인식 수단으로서 활용하여 운전자의 파지에 따른 스티어링 휠의 핸즈 온/오프를 검출할 수 있다.

따라서, 본 발명은 정전식 터치를 통하여 핸즈 온/오프를 검출하기 위하여 정전식 터치 인식 수단을 스티어링 휠에 부설하는 종래 기술과는 다르게, 발열을 통한 운전자의 편의를 위해 스티어링 휠에 설치된 열선(100)을 통하여 정전식 터치 인식을 수행하므로, 정전식 터치 인식의 장점을 획득함과 동시에 추가 비용을 발생시키지 않는 장점을 가진다.

더 나아가, 본 발명은 검출된 핸즈 온/오프 상태의 신뢰성을 증대시키기 위한 구성으로서, 상기 핸즈 온/오프 판단모듈(30)을 통하여 상기 열선제어기(10) 및 상기 정전식 터치 검출기(20)와 연계하여 검출된 상태의 최종 판단을 수행한다.

다시말해서, 상기 핸즈 온/오프 판단모듈(30)은 상기 정전식 터치 검출기(20)와 연계하여 상기 정전식 터치 검출기(20)로부터 검출된 핸즈 온/오프 상태를 수신하고, 또한, 상기 열선제어기(10)와 연계하여, 상기 열선제어기(10)가 비 열선제어 상태인 경우에만 스티어링 휠의 파지 여부에 대응하여 핸즈 온/오프 판단을 수행하도록 이루어진다.

도 4는 열선제어기(10)와 핸즈 온/오프 판단모듈(30)의 상대적인 제어 단계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.

도시된 바와 같이, 상기 열선제어기(10)로부터 열선제어가 이루어지는 단계, 즉, 상기 스티어링 휠의 열선(100)으로부터 발열이 이루어지도록 제어가 이루어지는 단계에서는 상기 핸즈 온/오프 판단모듈(30)에서 핸즈 온/오프 판단이 이루어지지 않는다.

반면, 상기 열선제어기(10)로부터 열선제어가 이루어지지 않는 단계, 즉, 상기 스티어링 휠의 열선(100)으로부터 발열이 중단되도록 제어가 이루어지는 단계에서는 상기 핸즈 온/오프 판단모듈(30)에서 핸즈 온/오프 판단이 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 열선제어기(10)로부터 열선제어가 이루어지는 단계(열선제어 상태)에서는 일반적인 열선제어가 이루어지는 종래의 차량의 경우와는 달리, 상기 열선제어기(10)가 열선(100)으로부터 사전 설정된 제1주기 동안 발열이 이루어지도록 제어된다(A 구간). 이 상태에서 상기 핸즈 온/오프 판단모듈(30)은 상기 정전식 터치 검출기(20)로부터 정전식 터치 입력이 이루어진 것으로 검출되었다 하더라도 핸즈 온/오프 여부를 판단하지 않는다.

이후, 상기 열선제어기(10)는 사전 설정된 제2주기 동안, 예를 들어, 약 500ms정도의 짧은 시간 동안 제어를 중지(열선 비활성화 상태)한다(B 구간). 이 시간 동안 상기 하이사이드 드라이버 및 로우사이드 드라이버는 오픈 상태로 유지되며, 이때 PWM(Pulse Width Modulation) 노이즈 제거용 필터도 함께 오픈되어 상기 정전식 터치 검출기(20)가 상기 스티어링 휠의 열선(100)을 통하여 정전식 터치를 이용한 핸즈 온/오프를 검출할 수 잇는 최적의 상태로 회로가 유지되며, 상기 핸즈 온/오프 판단모듈(30)은 상기 정전식 터치 검출기(20)와 연계하여 스티어링 휠의 핸즈 온/오프 판단을 수행한다.

상기 열선제어기(10)는 사전 설정된 제2주기 이후에 다시 열선제어를 수행하는 열선제어 상태로 다시 제3주기(제1주기와 동일) 동안 회로를 제어(C 구간)하고, 이후, 상기 단계들을 반복한다(즉, A 구간(C 구간과 동일)과 B 구간을 반복함).

상기 열선제어기(10)로부터 열선제어 상태와 열선 비활성화 상태의 반복 주기를 소정구간 이하로 짧게 제어하게 되면, 상기 열선(100)을 이용한 열선제어를 수행함과 동시에 핸즈 온/오프 판단모듈(30)을 통한 핸즈 온/오프 판단이 이루어질 수 있다. 다시말해서, 도 5의 B구간, 즉, 열선 비활성화 상태의 주기를 운전자가 체감할 수 없는 소정 주기 이하로 짧게 한다면 열선제어 상태가 지속적으로 이루어지는 것과 유사한 상태로 유지를 하면서도 핸즈 온/오프 판단을 수행할 수 있다.

이상으로 본 발명의 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 열선제어기
20: 정전식 터치 검출기
30: 핸즈 온/오프 판단모듈
100: 열선

Claims (4)

1. 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템에 있어서,
   상기 스티어링 휠의 열선을 정전식 터치 인식 수단으로서 이용하여 스티어링 휠의 파지 여부를 검출하는 정전식 터치 검출기;
   상기 정전식 터치 검출기와 연계하여 검출된 스티어링 휠의 파지 여부에 대응하여 핸즈 온/오프를 판단하는 핸즈 온/오프 판단모듈;
   상기 스티어링 휠에 적용된 열선의 작동을 제어하는 열선제어를 수행하는 열선제어기; 및
   상기 열선제어기 제어에 따른 스위칭을 위한 하이사이드 드라이버(high side driver) 및 로우사이드 드라이버(low side driver)를 포함하고,
   상기 핸즈 온/오프 판단모듈은, 상기 열선제어기 및 상기 정전식 터치 검출기와 연계하여, 열선제어 상태와 스티어링 휠의 파지 여부에 대응하여 핸즈 온/오프를 판단하고,
   상기 열선제어기는, 열선을 제어하지 않는 열선비활성화상태에서는 상기 하이 사이드 드라이버 및 상기 로우사이드 드라이버가 모두 비활성화 되명서 상기 스티어링 휠의 열선을 플로팅(Floating) 상태로 만들고, 이 상태에서 상기 정전식터치검출기는 플로팅 상태의 스티어링 휠의 열선을 정전식 터치 인식 수단으로서 활용하여 운전자의 파지에 따른 스티어링 휠의 핸즈 온/오프를 검출하는 구성을 특징으로 하는 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 핸즈 온/오프 판단모듈은,
   비 열선제어 상태에서만 스티어링 휠의 파지 여부에 대응하여 핸즈 온/오프 판단을 수행하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 열선제어기는,
   열선제어 상태의 제1주기와 비 열선제어 상태의 제2주기를 사전 설정된 주기에 따라 반복되도록 교차 제어하는 것을 특징으로 하는 스티어링 휠 열선을 이용한 핸즈온/오프 검출 시스템.

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