KR20060005119A - 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템 - Google Patents

자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 야간 주행시에 자동차의 전방을 밝혀주는 헤드라이트의 조향을 인공위성으로부터 전송받은 위치정보를 이용하여 상·하·좌·우 모든 방향에 대하여 자동 조절할 수 있도록 하여 운전자가 주행시야를 보다 넓게 확보할 수 있게 해주는 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템을 마련하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템은, 인공위성으로부터 자동차의 위치정보를 전송받아 헤드라이트의 조향에 필요한 데이터를 출력하는 네비게이터; 자동차의 스피드를 측정하여 그 데이터를 출력하는 스피드 센서 및 헤드라이트의 방향을 조절하는 모터의 현재위치를 측정하여 그 데이터를 출력하는 모터 위치센서를 포함하는 센서부; 상기 네비게이터 및 센서부로부터 데이터를 전송받아 상기 모터를 제어하는데 필요한 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 전송되는 제어신호에 의해 제어되는 모터와 이 모터에 의해 방향이 상·하·좌·우로 조절되는 헤드라이트를 포함하는 엑추에이터부로 구성된다.
헤드라이트, 네비게이터, 조향시스템, 자동 조절

Description

자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템{System for controlling automatically direction of head right in automobile}
도1은 종래의 헤드라이트 자동 조향시스템을 나타낸 도면.
도2는 종래의 헤드라이트 자동 조향시스템의 작동상태를 나타낸 도면.
도3은 본 발명에 따른 헤드라이트 자동 조향시스템의 블록도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
1: 헤드라이트 2: 하우징
3: 모터 4: 스티어링 휠
10: 네비게이터 11: 인공위성
20: 센서부 21: 스피드 센서
23: 모터 위치센서 30: 제어부
31: 통신 I/F 회로 33: 스피드 센서 I/F 회로
35: 모터 위치센서 I/F 회로 37: 제어회로
39: 모터 구동회로 40: 엑추에이터부
41: 모터 43: 헤드라이트
본 발명은 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야간 주행시에 자동차의 전방을 밝혀주는 헤드라이트의 조향을 인공위성으로부터 전송받은 위치정보를 이용하여 상·하·좌·우 모든 방향에 대하여 자동 조절함으로써 운전자가 주행시야를 보다 넓게 확보할 수 있도록 해주는 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 헤드라이트는 전조등이라 불리는 자동차의 주조명 장치로서, 야간 주행시에 운전자의 전방 주행시야를 확보하기 위하여 설치되며 대향 자동차의 운전자가 헤드라이트 불빛에 현혹되지 않도록 빔을 상하로 절환할 수 있도록 되어 있다. 안전 기준에 따르면 주행 빔(상향 빔)일 때는 전방 100미터를 식별할 수 있는 밝기가 요구되고, 변환 빔(하향 빔)일 때는 전방 40m를 식별할 수 있는 밝기가 요구된다.
이와 같이, 헤드라이트는 운전자의 조작에 의해 상하로만 수동 조절되는 것이 기본적이나, 최근에는 도1에서와 같이 헤드라이트(1)의 하우징(2) 하부에 모터(3)를 설치하여 헤드라이트(1)의 좌우 조향각도를 자동차의 주행방향에 따라 자동적으로 조절할 수 있도록 해주는 장치가 개발되었다. 주행시에 자동차가 좌우로 회전하는 경우에는 스티어링 휠이 회전되는 각도에 의해 헤드라이트가 조명하는 각도보다 회전하고자 하는 방향으로 더 많은 부분을 조명할 필요가 있기 때문이다.
즉, 도2에서 보는 바와 같이, 헤드라이트가 고정된 상태에서 자동차의 스티 어링 휠(4)이 소정 각도(Q1)만큼 회전하게 되면, 헤드라이트도 이에 따라 동일한 각도만큼 회전하게 된다. 그러나, 운전자는 회전하는 방향으로 더 많은 부분에 대하여 주행시야를 확보할 필요가 있으며, 특히 건물과 같은 반사 물체가 주행 전방의 측방에 거의 전무한 시골길이나 국도변에서는 더욱 그러하다. 따라서, 헤드라이트는 스티어링 휠(4)의 회전 각도보다 더 큰 각도(Q2)만큼 회전되어야 하며, 이는 헤드라이트(1)의 하부에 설치된 상기 모터(3)에 의해 제어된다. 상기 스티어링 휠(4)의 회전 각도(Q1)은 휠 내부에 설치된 센서에 의해 측정된다.
이와 같이 종래에는 스티어링 휠의 회전각도에 따라 헤드라이트의 조향각도를 자동적으로 조절해주는 장치가 마련되어 있었으나, 이는 헤드라이트의 좌·우 방향에 대해서는만 조절이 가능하였으며, 자동차의 회전각도를 측정하는 별도의 센서가 장착되어야 하는 문제가 있었다. 그러나, 이러한 조향각도 제어는 곡선주로에 대한 좌우방향뿐만 아니라 경사주로에 대한 상하방향에 관해서도 필요할 뿐만 아니라, 별도의 센서를 설치할 필요 없이 기존의 장착 시스템을 이용하여 보다 간편하게 실행할 수 있는 방안이 연구되고 있다.
본 발명은 이러한 연구의 결과로 제안된 것으로, 인공위성으로부터 전송받은 자동차의 위치정보에 따라 네비게이터가 현재 위치의 지형에 따른 정보를 제공하고 이 정보에 따라 헤드라이트의 상·하·좌·우의 조향각도 등을 제어할 수 있는 시스템을 마련하는데 그 목적이 있다. 본 발명에 따르면 기존에 장착된 네비게이터 시스템을 이용하여 헤드라이트의 네 방향에 대한 조향각도, 조향속도 등을 제어할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템은, 인공위성으로부터 자동차의 위치정보를 전송받아 헤드라이트의 조향에 필요한 데이터를 출력하는 네비게이터; 자동차의 스피드를 측정하여 그 데이터를 출력하는 스피드 센서 및 헤드라이트의 방향을 조절하는 모터의 현재위치를 측정하여 그 데이터를 출력하는 모터 위치센서를 포함하는 센서부; 상기 네비게이터 및 센서부로부터 데이터를 전송받아 상기 모터를 제어하는데 필요한 신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 전송되는 제어신호에 의해 제어되는 모터와 이 모터에 의해 방향이 상·하·좌·우로 조절되는 헤드라이트를 포함하는 엑추에이터부로 구성된다.
또한, 상기 네비게이터로부터 출력되는 데이터는 현재 주행 중인 도로가 곡선주로인지 여부 및 그 곡률반경, 경사주로인지 여부 및 그 경사도에 관한 데이터이다.
또한, 상기 제어부는 상기 네비게이터, 스피드 센서 및 모터 위치센서로부터 출력된 데이터를 제어 회로로 전송하는 통신 I/F 회로, 스피드 센서 I/F 회로 및 모터 위치센서 I/F 회로; 이들 I/F 회로로부터 전송된 데이터로부터 헤드라이트의 조향시점, 조향각도, 조향속도를 계산하고 이에 따른 신호를 출력하는 제어 회로; 및, 상기 신호를 전송받아 모터를 제어하는데 필요한 신호를 출력하는 모터 구동회 로로 구성된다.
이하에서 도3을 참조로 본 발명에 따른 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다. 먼저 본 발명에 따른 자동 조향시스템은 크게 인공위성(11)으로부터 자동차의 위치정보를 전송받아 헤드라이트의 조향에 필요한 데이터를 출력하는 네비게이터(10); 헤드라이트 조향제어에 필요한 데이터를 센싱하여 이를 전송하는 센서부(20); 상기 네비게이터(10) 및 센서부(20)로부터 데이터를 전송받아 헤드라이트를 제어하는데 필요한 신호를 출력하는 제어부(30); 및, 상기 제어부(30)로부터 전송되는 제어신호에 의해 헤드라이트(43)가 상·하·좌·우 방향으로 조절되는 엑추에이터부(40)로 구성된다.
상기 네비게이터(10)는 인공위성(11)으로부터 자동차의 현재 주행중인 위치에 대한 정보를 3차원(X,Y,Z) 데이터로 입력받는다. 이는 상용화된 GPS 시스템에 의해 쉽게 이루어질 수 있다. 네비게이터(10)는 상기 자동차의 위치 정보로부터 현재 주행 중인 도로가 곡선주로인지 여부 및 그 곡률반경, 경사주로인지 여부 및 그 경사도에 관한 데이터를 상기 제어부(30)로 출력한다. 네비게이터(10)는 자동차가 주행중인 지역의 지형 정보를 저장하고 있으므로, 인공위성으로부터 자동차의 위치 정보를 전송받으면 그 위치에 해당하는 상기와 같은 지형 정보를 출력할 수 있다.
상기 센서부(20)는 자동차의 스피드를 측정하여 그 데이터를 출력하는 스피드 센서(21) 및 헤드라이트의 방향을 조절하는 모터의 현재위치를 측정하여 그 데이터를 출력하는 모터 위치센서(23)로 구성된다. 상기 스피드 센서(21)는 자동차의 스티어링 휠 상에 기존에 설치되어 있는 것이고, 상기 모터 위치센서(23)는 본 발 명을 위해 헤드라이드를 제어하는 모터 상에 새로이 설치된 것이다. 이들 센서에서 측정된 아날로그 신호는 디지털 신호로 컨버팅된 후 제어부(30)로 전송된다.
상기 제어부(30)는 상기 네비게이터(10), 스피드 센서(21) 및 모터 위치센서(23)로부터 출력된 데이터를 제어 회로(37)로 전송하는 통신 I/F 회로(31), 스피드 센서 I/F 회로(33) 및 모터 위치센서 I/F 회로(35); 이들 I/F 회로(31,33,35)로부터 전송된 데이터로부터 헤드라이트의 조향시점, 조향각도, 조향속도를 계산하고 이에 따른 신호를 출력하는 제어 회로(37); 및, 상기 신호를 전송받아 모터(41)를 제어하는데 필요한 신호를 출력하는 모터 구동회로(39)로 구성된다.
상기 스피드 센서 I/F 회로(33) 및 모터 위치센서 I/F 회로(35)는 인터페이스(Interface) 회로로서 아날로그 신호의 디지털 신호로의 컨버팅, 노이즈 제거를 위한 필터링 및 필요한 딜레이 등의 기능을 수행한다. 또한, 상기 제어 회로(37)는 전송된 데이터로부터 헤드라이트의 조향시점, 조향각도, 조향속도를 등을 계산한다. 상기 조향시점은 전방에 곡선주로 또는 경사주로가 나타날 것이 예상될 때 그 주로에 접어드는데 걸리는 시간을 계산하여 헤드라이트의 방향을 조절할 시점을 결정하기 위한 것이고, 조향각도는 곡선주로의 곡률반경 및 경사주로의 경사도로부터 헤드라이트를 상·하·좌·우 방향으로 얼마만큼 회전시킬 것인가를 결정하기 위한 것이며, 조향속도는 상기 스피드 센서(21)로부터 전송된 자동차의 현재 속도에 따라 헤드라이트가 회전될 속도를 결정하기 위한 것이다. 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 헤드라이트의 회전 속도도 그만큼 빨라져야 하기 때문이다.
헤드라이트의 조향각도 조절, 즉 헤드라이트를 상·하·좌·우 방향으로 얼 마만큼 회전시킬것인가는 도2에서와 같이 실제 주행도로의 좌우 곡률반경 및 상하 경사도보다 더 크게 이루어지도록 제어된다. 또한 이 조향각도의 조절은 복합적으로 이루어지는 바, 예를 들어 전방에 나타날 주로가 좌측으로 굽혀짐과 동시에 아래로 경사진 때에는 헤드라이트의 회전방향도 좌측 하방으로 동시에 이루어진다.
마지막으로 상기 엑추에이터부(40)는 상기 제어부(30)로부터 전송되는 제어신호에 의해 제어되는 모터(41)와 이 모터(41)에 의해 방향이 상·하·좌·우로 조절되는 헤드라이트(43)로 구성된다. 상기 모터(41)는 도1에서와 같이 헤드라이트의 하우징(2)에 연결 설치되며 헤드라이트의 좌우방향 및 상하방향이 독립적으로 제어될 수 있도록 최소한 2개 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템에 의하면, 자동차에 장착되어 있는 네비게이터 시스템을 이용하여 헤드라이트의 조향각도 등을 상·하·좌·우 방향으로 모두 제어할 수 있어 야간 주행시에 운전자의 전방 시야를 보다 효과적으로 확보할 수 있다.

Claims (3)

  1. 인공위성(11)으로부터 자동차의 위치정보를 전송받아 헤드라이트의 조향에 필요한 데이터를 출력하는 네비게이터(10); 자동차의 스피드를 측정하여 그 데이터를 출력하는 스피드 센서(21) 및 헤드라이트의 방향을 조절하는 모터의 현재위치를 측정하여 그 데이터를 출력하는 모터 위치센서(23)를 포함하는 센서부(20); 상기 네비게이터(10) 및 센서부(20)로부터 데이터를 전송받아 상기 모터를 제어하는데 필요한 신호를 출력하는 제어부(30); 및 상기 제어부(30)로부터 전송되는 제어신호에 의해 제어되는 모터(41)와 이 모터(41)에 의해 방향이 상·하·좌·우로 조절되는 헤드라이트(43)를 포함하는 엑추에이터부(40)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 네비게이터(10)로부터 출력되는 데이터는 현재 주행 중인 도로가 곡선주로인지 여부 및 그 곡률반경, 경사주로인지 여부 및 그 경사도에 관한 데이터인 것을 특징으로 하는 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부(30)는 상기 네비게이터(10), 스피드 센서(21) 및 모터 위치센서(23)로부터 출력된 데이터를 제어 회로(37)로 전송하는 통신 I/F 회로(31), 스피드 센서 I/F 회로(33) 및 모터 위치센서 I/F 회로(35); 이들 I/F 회로(31,33,35)로부터 전송된 데이터로부터 헤드라이트의 조향시점, 조향 각도, 조향속도를 계산하고 이에 따른 신호를 출력하는 제어 회로(37); 및, 상기 신호를 전송받아 모터(41)를 제어하는데 필요한 신호를 출력하는 모터 구동회로(39)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 헤드라이트 자동 조향시스템.
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