KR102639085B1

KR102639085B1 - 전자석을 이용한 탈착식 조작계 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102639085B1
Application number: KR1020190095555A
Authority: KR
Inventors: 정재훈; 김성운; 성시훈
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2019-08-06
Publication date: 2024-02-22
Also published as: US11472292B2; CN112339565A; US20210043349A1; KR20210016989A

Abstract

본 발명은 차량에서 다양한 기능을 제어할 수 있는 조작계에 관한 것으로, 보다 상세히는 전자석을 이용하여 다양한 조작 환경에 대응할 수 있는 탈착식 조작계 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 탈착식 회전 조작계의 제어 방법은, 부착부에 배치된 복수의 전자기 코일의 전류 변화를 기반으로 복수의 자석이 배치된 회전식 조작부의 부착 여부를 판단하는 단계; 및 상기 회전식 조작부가 부착된 것으로 판단되면, 제어 대상 기능에 대응되는 회전 당 클릭수와 상기 회전식 조작부의 조작계 타입 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 전자기 코일 중 적어도 일부의 활성화 여부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전자석을 이용한 탈착식 조작계 및 그 제어 방법{DETACHABLE CONTROL APPARATUS USING ELECTROMAGNET AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 차량에서 다양한 기능을 제어할 수 있는 조작계에 관한 것으로, 보다 상세히는 전자석을 이용하여 다양한 조작 환경에 대응할 수 있는 탈착식 조작계 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

회전식 조작계는 일반적으로 다이얼 형태를 가지며, 중심축을 따라 회전시키는 형태로 조작되는 조작계를 의미하며, 직관적이고 여러가지 기능을 통합할 수 있기 때문에 다양한 용도로 조작 표시계에 활용된다.

차량 내에서 이러한 회전식 조작계는 볼륨/온도 등 제어량이 연속적인 제어 대상을 조작하기 위해 사용되며, 버튼 수를 줄이기 위해 운전자 정보 시스템(DIS)이나 중앙집중제어계(CCP) 등의 통합 조작계로도 활용된다.

그러나, 일반적인 회전식 조작계는 설계 이후에 i) 일 회전(예컨대, 360도) 당 조작 단계, ii) 단일 조작 단계에 해당하는 각도를 회전시키는데 필요한 토크, iii) 배치 위치, iv) 엔드리스, 셀프리턴, 로터리 등의 조작 타입은 변경시킬 수 없다.

한편, 미래 차량환경에서는 자율주행 기술이 고도화됨에 따라 운전자와 탑승객 간의 경계가 점차 사라지고, 시트가 자유롭게 가변되어 탑승객의 위치나 자세도 자유로워질 것으로 예상된다. 또한, 개인화 경향의 심화에 따라 사용자에 따라 맞춤형 사용자 인터페이스의 요구도 더욱 커질 것이다.

따라서, 상술한 일반적인 회전식 조작계의 단점을 극복하면서, 위치나 자세에 관계없이 희망 위치에 탈착이 가능하며, 다양한 사용자 인터페이스 형태에 대처할 수 있는 조작계가 요구된다.

본 발명은 보다 편리한 탈착식 회전 조작계 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

특히, 본 발명은 다양한 제어 환경에 대응 가능한 회전 조작계 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈착식 회전 조작계의 제어 방법은, 부착부에 배치된 복수의 전자기 코일의 전류 변화를 기반으로 복수의 자석이 배치된 회전식 조작부의 부착 여부를 판단하는 단계; 및 상기 회전식 조작부가 부착된 것으로 판단되면, 제어 대상 기능에 대응되는 회전 당 클릭수와 상기 회전식 조작부의 조작계 타입 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 전자기 코일 중 적어도 일부의 활성화 여부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조작 장치는, 부착면을 따라 배치된 복수의 전자기 코일; 및 상기 복수의 전자기 코일의 전류 변화를 기반으로 복수의 자석이 배치된 회전식 조작부의 부착 여부를 판단하고, 상기 회전식 조작부가 부착된 것으로 판단되면, 제어 대상 기능에 대응되는 회전 당 클릭수와 상기 회전식 조작부의 조작계 타입 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 전자기 코일 중 적어도 일부의 활성화 여부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 탈착식 회전 조작계를 통해 보다 편리한 기능 조작이 가능하다.

특히, 차량측에 배치되는 전자석의 선택적 활성화를 통해 다양한 사용자 인터페이스에 대응이 가능하며, 가변적인 조작 형태와 조작감이 제공된다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전식 조작계 구성의 일례를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 고정 형태의 일례를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 회전 중 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 조작계 타입에 따른 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 클릭수에 따른 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 제어 대상 구성에 따른 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 회전 강도 조절을 위한 사용자 인터페이스 구성의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 정방향 정렬을 위한 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 부착 영역들을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 의미한다.

본 발명의 일 실시예에서는, 차량 기능의 제어에 있어서 전자석을 이용하여 회전식 조작계를 감지, 고정 및 제어 대상에 따른 제어 형태 가변이 수행되도록 할 것을 제안한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있는 회전식 조작계의 구성을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자석을 이용한 회전식 조작계 구성의 일례를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 회전식 조작계는 조작부(100)와 부착부(200)를 포함할 수 있다.

조작부(100)는 바디(110)와 바디(110)에 배치되는 복수의 자석(120)을 포함할 수 있다. 또한, 부착부(200)는 부착면(210)과 부착면에 배치되는 복수의 전자기 코일(220)을 포함할 수 있다. 비록 도시되지는 않았으나, 부착부(200)는 복수의 전자기 코일(220) 중 적어도 일부에 전력을 인가하여 전자기 코일(220)이 N극 또는 S극 전자석으로 동작하도록 제어하고, 전자기 코일(220) 중 적어도 일부에서 외부 자기력 변화에 따른 전류 변화를 감지하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 부착부(200)는 차량측에 상시 배치되므로, "차량용 조작 장치"라 칭할 수도 있다.

이하, 각 구성요소를 상세히 설명한다.

먼저, 바디(110)는 회전형 조작에 적합하도록 원기둥 또는 원반형 외관을 가질 수 있다. 물론, 이는 예시적인 것으로 본 발명은 바디(110)의 외관 형상에 한정되지 아니한다. 다만, 바디(110) 중 부착면(210)과 대향하는 면은 원활한 회전이 가능하도록 평평한 형상을 갖는 것이 바람직하다.

복수의 자석(120)은 바디(110)의 내부나 부착면(210)과 대향하는 면 등에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 복수의 자석(120) 각각은 부착면(210) 및 바디(110)의 부착면과 대향하는 면과 평행하도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 자석(120)은 복수의 주변 자석(121)과 중앙 자석(122)을 포함할 수 있다. 복수의 주변 자석(121)은 중앙 자석(122)을 중심으로 방사형으로 배치되거나, 중앙 자석(122)을 중심점으로 갖는 동심원을 구성하도록 배치될 수 있다.

다음으로, 부착부(200)의 부착면(210)은 차량 탑승자의 위치와 자세, 제어 대상 기능을 고려하여 차량 내의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 부착면(210)은 시트, 콘솔, 디스플레이, 스티어링휠 등에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 부착면(210)은 대체로 평평한 형상을 가지는 것이 바람직하나, 조작부(100)가 부착될 때 조작부(100)와 중첩되는 영역 이외에는 굴곡이나 요철을 가져도 무방하다.

복수의 전자기 코일(220)은 부착면(210) 상 또는 부착면(210)이 외부로 노출되는 면의 배면 등에 배치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다만, 복수의 전자기 코일(220) 각각은 부착면(210)과 평행하도록 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 전자기 코일(220)은 복수의 주변 전자기 코일(221)과 중앙 전자기 코일(222)을 포함할 수 있다. 복수의 주변 전자기 코일(221)은 중앙 전자기 코일(222)을 중심으로 방사형으로 배치되거나, 중앙 전자기 코일(222)을 중심점으로 갖는 동심원을 구성하도록 배치될 수 있다. 이때, 중앙 전자기 코일(222)로부터 주변 전자기 코일(221)의 이격 거리는 중앙 자석(122)으로부터 주변 자석(121)의 이격 거리와 동일한 것이 바람직하다. 또한, 주변 전자기 코일(221) 각각의 이격 각도는 주변 자석(121) 각각의 이격 각도와 배수 관계를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 주변 전자기 코일(221) 각각의 이격 각도는 주변 자석(121) 각각의 이격 각도와 동일하여 자석(120)과 전자기 코일(220)이 일대일 대응되어 부착시 정면에서 보았을 때 완전히 중첩되도록 배치될 수 있다. 다른 예로, 주변 자석(121) 각각의 이격 각도는 60도이고, 주변 전자기 코일(221) 각각의 이격 각도는 30도로 1:2 대응 관계를 가질 수도 있다.

한편, 부착부(200)의 제어부(미도시)는 복수의 전자기 코일(220) 각각에 전기적으로 연결되는 것으로 족하고, 반드시 부착면(210)이나 전자기 코일(220)에 인접하여 배치되어야 하는 것은 아니다.

실시예에 따라, 중앙 전자기 코일(222)은 영구 자석으로 대체될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 고정 형태의 일례를 나타낸다. 도 2를 포함한 이하의 실시예들에서는 중앙 자석(122)과 중앙 전자기 코일(222)은 각각 하나이며, 주변 자석(121)과 주변 전자기 코일(221)은 각각 12개로 구성되어 30도의 이격 각도를 갖되, 조작부(100)가 부착부(200)의 부착면(210) 상에 부착되면 각 자석과 전자기 코일이 일대일 대응관계로 중첩되는 구성을 가정한다. 또한, 편의상 "전자기 코일"은 "전자석"으로 칭할 수도 있다.

도 2에서는 간명한 이해를 돕기 위해 전자기 코일(220)과 자석(120)만이 도시되었다. 도 2를 참조하면, 중앙 자석(122)과 중앙 전자석(222)은 상시 인력으로 작용하여 조작부(100)의 회전 조작을 위한 회전축으로 기능할 수 있다.

또한, 중앙 자석(122)과 중앙 전자석(222) 간의 인력은 주변 자석(121)과 주변 전자석(221) 간의 인력과 동일하거나 클 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 회전 중 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 상단에는 그래프가, 하단에는 회전식 조작계의 조작 상태들이 (a)부터 (d)까지 도시된다. 구체적으로, 상단 그래프의 가로축은 하단의 조작 상태의 변화에 대응되며, 세로축은 주변 전자석(221)에서 발생하는 자기력의 세기를 나타낸다.

먼저, 도 3의 (a)와 같이 사용자가 조작부(100)를 조작하지 않는 상태에서는 부착부(200)의 제어부가 주변 전자석에 제1 크기의 전류를 인가하여 자석이 차량의 진동에 움직이지 않도록 고정한다. 사용자가 도 3의 (b)와 같이 회전조작을 시도할 경우, 제어부는 사용자의 신체가 조작부(100)의 바디(110)에 접촉함과 회전 시도시 자기력 변화에 의한 반력으로 발생하는 각 전자석의 전류 변화로 사용자의 회전 의도를 판단할 수 있다. 그에 따라, 도 3의 (c)와 같이 전류 변화에 의해 조작부(100)의 회전이 감지되는 동안 제어부는 원활한 회전을 돕기 위해 주변 전자석에 제1 크기보다 작은 제2 크기의 전류를 인가하여 자기력을 줄일 수 있다. 또한, 제어부는 도 3의 (d)와 같이 일정각도(예컨대, 현재 제어 대상에 따른 1 클릭에 해당하는 각도나 주변 전자석 간의 이격 각도) 이상 회전 시 자기력을 다시 상승시켜 조작부(100)가 다음 자석-전자석 정렬 위치에서 고정이 되도록 한다. 이때, 제어부는 주변 전자석의 전류 변화를 기반으로 조작부(100)의 회전 방향과 회전 각도를 판단하고, 판단된 방향과 각도에 따라 현재 제어 대상 기능이 제어되도록 할 수 있다.

한편, 부착부(200)의 제어부는 전류의 인가에 따라 전자석에서 발생하는 자기력 세기와 방향이 원리를 이용하여 조작계 타입을 바꾸는 것이 가능하다. 즉, 일정 각도 이상 회전시 주변 전자석에 인가되는 전력 형태에 따라 조작부(100)의 움직임이 상이하게 된다. 이를 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 조작계 타입에 따른 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.

먼저, 제어부의 도 3에 도시된 바와 같은 전자석 제어에 따라, 또는 회전방향과 같은 방향의 다음 주변 전자석의 세기를 강하게 하여, 일정 각도 회전시마다 회전 방향의 다음 클릭(즉, 주변 자석과 주변 전자석이 중첩되어 쌍을 이루게 되는 위치)에서 조작부(100)가 멈추게 된다. 이러한 경우, 조작부(100)는 도 4의 (a)와 같이 회전 방향과 무관하게 무한 회전이 가능한 엔드리스(endless) 타입 조작계로 동작할 수 있다.

이와 달리, 제어부가 도 4의 (b)와 같이 회전하려는 방향과 반대, 즉 원래 출발지점의 전자석의 세기를 강하게하여 조작부(100)가 회전 조작 이전 원래 위치로 원복하도록 할 수도 있다. 이러한 경우 조작부(100)는 도 4의 (c)와 같이 셀프 리턴(self-return) 타입 조작계로 동작할 수 있다.

다음으로, 도 5를 참조하여 클릭수 가변 제어를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 클릭수에 따른 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.

먼저, 좌측과 같이 12개의 주변 전자석을 모두 활성화시킬 경우, 조작계(100)는 1회전에 12클릭(즉, 클릭당 회전각인 θ1=30도)을 가질 수 있다. 반면에, 우측과 같이 12개의 주변 전자석 중 절반만 교번순으로 활성화시킬 경우, 조작계(100)는 1회전에 6클릭(즉, 클릭당 회전각인 θ2=60도)을 가질 수 있다. 물론, 어느 경우에나 제어부가 활성화되는 주변 전자석에 인가하는 전류의 세기에 따라 1클릭 당 조작 토크를 가변할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 제어 대상 구성에 따른 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.

도 6에서는 제어 대상 기능을 구성하는 개별 메뉴가 차량에 구비된 디스플레이(300)를 통해 출력되며, 이 복수의 메뉴를 포함하며, 클릭당 1개의 메뉴 이동이 발생하는 경우를 가정한다.

먼저, 도 6의 (a)와 같이 네 개의 개별 메뉴가 존재하는 경우, 조작부(100)는 1회전당 4클릭을 갖도록 주변 전자석이 선택적으로 활성화될 수 있다.

또는, 도 6의 (b)와 같이 9개의 개별 메뉴가 존재하는 경우, 조작부(100)는 1회전당 9클릭을 갖도록 주변 전자석이 선택적으로 활성화될 수 있다.

물론, 클릭당 회전 각도의 균분을 위해서는 주변 자석(121)과 주변 전자석(221) 각각은 메뉴에 따른 클릭수의 정배수에 해당하는 개수를 갖는 것이 바람직하다.

이를 통해 사용자는 더 직관적인 조작이 가능하며, 제공되는 메뉴 중 마지막 메뉴일 경우에는 더 이상 회전 조작이 되지 않도록 제어부는 마지막 메뉴가 배치된 방향으로의 조작이 감지될 때 주변 전자석의 자기력 세기를 높여 총 메뉴 개수에 대한 햅틱 피드백이 제공되도록 할 수 있다. 이를 통해 주행 중 블라인드 컨트롤이 더욱 용이해질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 회전 강도 조절을 위한 사용자 인터페이스 구성의 일례를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 모든 사람이 손의 악력과 손목 힘이 다르기 때문에 자기력 세기를 조정 가능하도록 차량 내 디스플레이(300)를 통해 개인화 설정 메뉴가 제공될 수 있다. 예를 들어, 개인화 설정 메뉴는 헤드유닛 또는 AVN(Audio/Video/Navigation) 시스템의 유저 설정 모드(USM)를 통해 제공될 수 있다. 이를 통해 개인의 상황에 적합한 자기력을 제공하여 사용성이 향상될 수 있다.

이러한 개인화 설정 메뉴는 정차 중 변속기 P단 상태일 때에만 선택/조작 가능하도록 하여 주행중 사고를 방지하도록 하며, 조작부(100)의 부착면(210) 부착 및 설정완료가 되기 전까지는 변속기가 P단 에서 변속되지 않도록 로직이 설정되는 것이 바람직하다. 부착 이후 변속이 되면 출발시 탈착 방지를 위해 자기력은 자동으로 일시적으로 강화될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 정방향 정렬을 위한 자기력 제어 형태의 일례를 나타낸다.

조작부(100)가 원형이나 정다각형이 아닐 경우, 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 조작부(100)의 일 가장자리에 돌출부(130)가 있는 경우, 또는 조작부(100) 상에 디스플레이 배치되어 방향성이 요구되는 경우에는 자동 정렬 기능이 제공될 수 있다. 이를 위해, 도 8에서는 주변 자석(121)의 극성이 일 회전 방향을 따라 교번순으로 달리하여 배치될 수 있다.

도 8의 (a)를 참조하면, 짝수번 주변 자석은 N극이고, 홀수번 주변 자석은 S극이며, 1번 자석이 배치된 방향으로 돌출부(130)가 배치되며, 돌출부가 윗방향을 향하는 형태가 제조시 의도된 정방향인 상황이 가정된다. 또한, 주변 전자석(221)도 극성을 교번순으로 달리하도록 제어된다. 이러한 상태에서 도 8의 (b)와 같이 사용자가 돌출부(130)가 2시 방향을 향하도록 부착면 상에 조작부(100)를 부착하면, 제어부는 조작부(100)의 부착 방향을 판단하여 정방향 정렬 제어를 시작할 수 있다.

구체적으로, 조작부(100)의 정방향 정렬을 위해서는 반시계방향으로 2클릭 회전해야 하므로, 제어부는 도 8의 (c)와 같이 주변 자석과 주변 전자석 사이에 시계 방향으로는 척력이, 반시계 방향으로는 인력이 발생하도록 주변 전자석을 제어할 수 있다. 이러한 주변 전자석의 제어는 1클릭 회전시마다 개별 주변 전자석의 극성을 교번순으로 변경하여 순차적으로 주변 자석에 작용하는 인력과 척력이 조작부(100)의 반시계 방향 회전을 유발하도록 수행될 수 있다.

이후, 제어부는 조작부(100)가 정방향 정렬된 경우, 서로 중첩된 개별 주변 자석과 인력이 작용하도록 주변 전자석을 제어할 수 있다.

이를 통해 사용자가 원하는 위치에 조작부(100)를 붙이기만 하면 정방향 정렬이 되어 사용성 향상이 기대될 수 있다.

다만, 이러한 기능이 제공되기 위해서는 제어부 입장에서는 조작부(100)의 정방향을 판단할 필요가 있다. 이를 위해, 주변 자석 중 특정 자석만(예컨대, 1번 주변 자석) 나머지 주변 자석과 자력의 크기를 다르게 할 수 있다. 또는, 주변 자석 중 적어도 일부 자석의 극성 배열을 나머지 주변 자석과 상이하게 할 수도 있다. 예를 들어, 12번, 1번, 2번 주변 자석은 동일한 극성으로 배치하고, 나머지 3번 내지 11번 자석은 교번순으로 극성을 달리하도록 배치할 수 있다. 물론, 이러한 방식은 예시적인 것으로, 제어부 입장에서 조작부(100)의 배치 방향을 판단할 수 있다면 어떠한 방식에도 제한되지 아니한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 부착 영역들을 나타낸 도면이다.

도 9의 (a)를 참조하면, 부착부(200)의 부착면(210)이 위치하는 부착 영역은 스티어링 휠 상의 일 지점(910 또는 920)일 수 있다. 또는 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 센터페시아 중앙에 부착 영역(930)이 배치될 수도 있다.

물론, 실시예에 따라서는 도 9의 (c)와 같이 센터페시아 중앙에 복수의 부착 영역(931, 932, 933, 934)이 준비될 수도 있다. 이러한 경우, 복수의 조작부(100)가 동시에 부착되어 조작계의 일부분을 구성할 수도 있으며, 부착 위치에 따라 서로 다른 제어 대상 기능이 부여될 수도 있다. 예컨대, 가장 좌측 부착 영역(931)에 조작부(100)가 부착될 경우, 해당 위치(931)에 부착된 조작부(100)을 통해 바로 공조 제어가 수행될 수 있고, 가장 우측 부착 영역(934)에 조작부(100)가 부착될 경우, 바로 멀티미디어 출력의 볼륨 제어가 수행될 수도 있다. 물론, 이러한 기능 부여는 예시적인 것으로 반드시 이에 한정되지 아니하고 다양히 변경될 수 있음은 당업자에 자명하다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 회전식 조작계의 제어 과정을 순서도로 정리하면 도 10과 같다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 조작계의 제어 과정의 일례를 나타내는 순서도이다.

도 10을 참조하면, 부착부(200)의 제어부는 전자석(220)의 전류 변화를 모니터링하여 조작부(100)의 부착 여부 모니터링할 수 있다(S1001).

모니터링 중 사용자의 신체 접촉 및 조작부(100)의 자석(120) 근접 중 적어도 하나에 의한 전류 변화에 따라, 제어부는 부착 여부를 감지할 수 있다(S1002).

조작부(100)의 부착이 감지된 경우(S1002의 Yes), 제어부는 해당 조작부(100)가 정방향 정렬 대상에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다(S1003). 정방향 정렬 대상 여부는 전술한 바와 같이 특정 주변 전자석에서만 자기력 변화가 다르게 나타나거나, 일부 전자석에서만 나머지 전자석과 극성 패턴이 상이한지 여부로 판단될 수 있다.

정방향 정렬 대상일 경우 도 8을 참조하여 전술된 방법을 통해 정방향 정렬 제어가 수행될 수 있다(S1004).

물론, 실시예에 따라 S1003 단계 및 S1004 단계는 생략될 수도 있다.

제어부는 조작부(100)의 부착에 따라 또는 조작부(100)의 정방향 정렬 완료에 따라, 해당 조작부(100)의 회전 조작을 통해 제어될 대상 기능, 즉, 제어 대상을 확인한다(S1005). 제어부는 제어 대상을 판단함에 있어 조작부(100)가 부착된 부착면(210)의 위치, 현재 활성화된 기능, 현재 주행 상황 중 적어도 하나를 고려할 수 있다. 부착면의 위치는 도 9의 (c)를 참조하여 전술한 바와 같으며, 현재 활성화된 기능은 AVN 시스템의 디스플레이에 표시되고 있는 기능이 고려될 수 있다. 또한, 주행 상황은 주행 중일 경우 운전자 주의 분산을 유발하는 기능은 제어 대상에서 제외될 수 있다. 또한, 제어 대상의 확인은 제어 대상의 메뉴 구성, 대응되는 조작계 타입의 확인도 포함할 수 있다.

그에 따라, 제어부는 제어 대상에 대응되도록 전자석 활성화 상태를 제어할 수 있다(S1006). 예를 들어, 제어부는 제어 대상에 따라, 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 엔드리스 타입이나 셀프 리턴 타입 등 조작계 타입을 결정할 수 있다. 다른 예로, 제어부는 제어 대상의 메뉴 구성에 따라 도 5 및 도 6을 참조하여 전술한 바와 같이 클릭 수나 마지막 메뉴 대응 회전 방지 제어 적용 여부를 결정할 수도 있다.

이후, 제어부는 조작부(100)의 회전이 감지되면(S1007), 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이 회전 중 주변 전자석의 자기력을 감소시키거나, 도 4를 참조하여 전술한 바와 같이 일정 각도 회전시마다 조작계 타입에 따른 자기력 변화 제어 등의 회전 중 자기력 제어를 수행할 수 있다(S1008).

조작부(100)의 회전 완료가 감지되면(S1009), 제어부는 제어 대상에 대응되는 조작계 타입에 따라 조작부(100)를 회전이 완료된 위치에 고정시키거나 최초 회전 위치로 복귀시키는 등의 회전 후 자기력 제어를 수행할 수 있으며, 감지된 회전 방향과 각도에 대응하여 제어 대상이 되는 기능이 제어되도록 할 수 있다(S1010).

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 전자석을 이용한 회전식 조작계 및 그 제어 방법에 의하면, 다음과 같은 효과들이 기대될 수 있다.

먼저, 스위치 축소로 차량 내 조작계의 디자인 자유도 확대 및 직관적인 사용성 강화될 수 있다. 다른 예로, 기능 통합으로 센터페시아/플로어콘솔 스위치가 통합될 수 있다.

또한, 자기력을 활용하여 조작계를 탈/부착하므로 사용성이 증대된다. 즉, 조작계를 부착면 상에 고정하기 위한 기계적인 구조 대신 영구자석이나 전자석의 자기력 활용하므로, 부착면에 조작부를 근접시키는 것만으로도 부착이 가능하여 편리하다.

아울러, 자기력 변화를 통한 햅틱 조작감으로 인해 차량 주행 중 사용시에도 조작 정도를 확인하기 위해 전방 주시 이탈을 수반하는 육안 확인이 불필요하다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.

따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

부착부에 배치된 복수의 전자기 코일의 전류 변화를 기반으로 복수의 자석이 배치된 회전식 조작부의 부착 여부를 판단하는 단계; 및
상기 회전식 조작부가 부착된 것으로 판단되면, 제어 대상 기능에 대응되는 회전 당 클릭수와 상기 회전식 조작부의 조작계 타입 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 전자기 코일 중 적어도 일부의 활성화 여부를 제어하는 단계를 포함하는, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 자석은 중앙 자석과 상기 중앙 자석을 중심으로 방사형으로 배치된 복수의 주변 자석을 포함하고,
상기 복수의 전자기 코일은 중앙 코일과 상기 중앙 코일을 중심으로 방사형으로 배치된 복수의 주변 코일을 포함하는, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제2 항에 있어서,
상기 중앙 자석과 상기 복수의 주변 자석 각각 간의 거리는,
상기 중앙 코일과 상기 복수의 주변 코일 각각 간의 거리와 동일한, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제3 항에 있어서,
상기 복수의 주변 자석 각각이 서로 이격된 각도는 상기 복수의 주변 코일 각각이 서로 이격된 각도와 배수 관계인, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제2 항에 있어서,
상기 제어 대상 기능은,
상기 회전식 조작부가 부착된 부착면의 차량 내 위치, 현재 활성화된 기능 및 현재 주행 상황 중 적어도 하나를 고려하여 결정되는, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제2 항에 있어서,
상기 회전당 클릭수는 상기 제어 대상 기능의 메뉴 수에 대응되고,
상기 제어하는 단계는,
상기 복수의 주변 코일 중 상기 회전당 클릭수에 해당하는 수량의 주변 코일을 선택적으로 활성화시키는 단계를 포함하는, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제2 항에 있어서,
상기 복수의 주변 자석과 상기 복수의 주변 코일 각각은 인접한 주변 자석과 극성을 서로 달리하되,
상기 제어하는 단계는,
상기 회전식 조작부의 정방향 배치 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과 정방향으로 배치되지 않은 경우, 상기 복수의 주변 코일의 극성을 교번순으로 변경하여 상기 회전식 조작부가 상기 정방향으로 배치되도록 상기 회전식 조작부를 회전시키는 단계를 포함하는, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제2 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 복수의 전자기 코일의 전류 변화를 기반으로 상기 회전식 조작부의 회전 여부를 감지하는 단계; 및
상기 감지결과 회전이 감지되면, 상기 복수의 주변 코일의 전류를 감소시키는 단계를 포함하는, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제8 항에 있어서,
상기 제어하는 단계는,
상기 제어 대상 기능에 대응되는 상기 조작계 타입에 따라, 상기 복수의 주변 코일 중 상기 회전식 조작부의 회전 방향을 따라 위치하는 다음 주변 코일 또는 최초 회전 위치의 주변 코일의 자기력을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 탈착식 회전 조작계의 제어 방법.
제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 탈착식 회전 조작계의 제어 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 해독 가능 기록 매체.
차량용 조작 장치에 있어서,
부착면을 따라 배치된 복수의 전자기 코일; 및
상기 복수의 전자기 코일의 전류 변화를 기반으로 복수의 자석이 배치된 회전식 조작부의 부착 여부를 판단하고, 상기 회전식 조작부가 부착된 것으로 판단되면, 제어 대상 기능에 대응되는 회전 당 클릭수와 상기 회전식 조작부의 조작계 타입 중 적어도 하나에 따라 상기 복수의 전자기 코일 중 적어도 일부의 활성화 여부를 제어하는 제어부를 포함하는, 차량용 조작 장치.
제11 항에 있어서,
상기 복수의 자석은 중앙 자석과 상기 중앙 자석을 중심으로 방사형으로 배치된 복수의 주변 자석을 포함하고,
상기 복수의 전자기 코일은 중앙 코일과 상기 중앙 코일을 중심으로 방사형으로 배치된 복수의 주변 코일을 포함하는, 차량용 조작 장치.
제12 항에 있어서,
상기 중앙 자석과 상기 복수의 주변 자석 각각 간의 거리는,
상기 중앙 코일과 상기 복수의 주변 코일 각각 간의 거리와 동일한, 차량용 조작 장치.
제13 항에 있어서,
상기 복수의 주변 자석 각각이 서로 이격된 각도는 상기 복수의 주변 코일 각각이 서로 이격된 각도와 배수 관계인, 차량용 조작 장치.
제12 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 회전식 조작부가 부착된 부착면의 차량 내 위치, 현재 활성화된 기능 및 현재 주행 상황 중 적어도 하나를 고려하여 상기 제어 대상 기능을 결정하는, 차량용 조작 장치.
제12 항에 있어서,
상기 회전당 클릭수는 상기 제어 대상 기능의 메뉴 수에 대응되고,
상기 제어부는,
상기 복수의 주변 코일 중 상기 회전당 클릭수에 해당하는 수량의 주변 코일을 선택적으로 활성화시키는, 차량용 조작 장치.
제12 항에 있어서,
상기 복수의 주변 자석과 상기 복수의 주변 코일 각각은 인접한 주변 자석과 극성을 서로 달리하되,
상기 제어부는,
상기 회전식 조작부의 정방향 배치 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 정방향으로 배치되지 않은 경우, 상기 복수의 주변 코일의 극성을 교번순으로 변경하여 상기 회전식 조작부가 상기 정방향으로 배치되도록 상기 회전식 조작부를 회전시키는, 차량용 조작 장치.
제12 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 복수의 전자기 코일의 전류 변화를 기반으로 상기 회전식 조작부의 회전 여부를 감지하고, 상기 감지결과 회전이 감지되면, 상기 복수의 주변 코일의 전류를 감소시키는, 차량용 조작 장치.
제18 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제어 대상 기능에 대응되는 상기 조작계 타입에 따라, 상기 복수의 주변 코일 중 상기 회전식 조작부의 회전 방향을 따라 위치하는 다음 주변 코일 또는 최초 회전 위치의 주변 코일의 자기력을 증가시키는, 차량용 조작 장치.