KR20130112283A - 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

자동차의 외부로 배광되는 빛의 패턴 변환 중 눈부심이 유발되지 않고, 패턴 변환의 응답성이 빨라지는 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법이 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법은, 복수의 쉴드 중 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표스텝수가, 컨트롤러에서 제어 가능한 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있으면, 상기 목표스텝수에 따라 스텝모터를 회전시키고, 상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위를 벗어나면, 현재 선택된 스텝수에, 상기 복수의 쉴드가 배치된 쉴드조립체를 1회전시키기 위한 스텝수의 배수를 합산 또는 감산한 스텝수로, 상기 현재 선택된 스텝수를 치환하고, 상기 목표스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 수정하여, 상기 수정된 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시킨다.

Description

헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLING HEADLAMP}
본 발명은 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 주변의 상황에 맞추어 외부로 배광되는 빛의 패턴을 가변시키는 복수의 쉴드가 설치된 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전방에는 야간 주행시 앞을 환하게 비추어 운전자가 노면 및 장애물의 위치를 인지할 수 있도록 하는 헤드램프가 구비되어, 운전자로 하여금 시인성을 확보할 수 있도록 하고 있다.
통상의 헤드램프는, 외부로 배광되는 빛이 노면을 향하도록 낮게 배광되는 로우빔모드와, 외부로 배광되는 빛이 높게 배광되는 하이빔모드로 작동된다.
상기 헤드램프는 주행중인 자동차의 운전자에게 시인성을 확보할 수 있도록 함과 동시에, 선행차 및 대향차(마주오는차)의 운전자에게 눈부심을 유발하지 않아야 한다.
예를 들면, 전방을 주행하는 자동차가 없을 때에는 상기 헤드램프를 상기 하이빔모드로 하여 시인성을 확보하고, 전방을 주행하는 자동차가 있을 때에는 상기 로우빔모드로 하여 선행차 및 대향차의 운전자에게 눈부심을 유발하지 않도록 해야 한다. 또한, 도심지와 같이 밝은 지역에서는 상기 로우빔모드로 하여 선행차 및 대향차의 운전자나 보행자에게 눈부심을 유발하지 않도록 해야 하고, 어두운 지역에서는 상기 하이빔모드로 하여 주행중인 자동차의 운전자에게 시인성을 확보할 수 있도록 해야 한다.
최근에는, 카메라센서를 이용한 선행차 및 대향차의 이미지 프로세싱을 통해 상기 선행차 및 대향차와의 거리 및 각도 정보를 획득하여, 헤드램프의 빔패턴이 자동으로 가변되는 어댑티브 헤드램프가 개발되어, 운전자로 하여금 시인성을 확보할 수 있도록 하고, 선행차 및 대향차의 운전자에게는 눈부심을 유발하지 않도록 하고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 자동차의 외부로 배광되는 빛의 패턴 변환 중 눈부심이 유발되지 않고, 패턴 변환의 응답성이 빨라지는 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치는, 자동차의 외부로 배광되는 빛이 소정의 패턴을 가질 수 있도록, 상기 빛의 일부를 각각의 패턴으로 차단하는 복수의 쉴드가 배치된 쉴드조립체와, 상기 복수의 쉴드 중 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위해 상기 쉴드조립체를 회전시키는 스텝모터와, 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에서 상기 스텝모터를 제어하되, 상기 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표스텝수가, 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있으면, 상기 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키고, 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위를 벗어나면, 현재 선택된 스텝수에, 상기 쉴드조립체를 1회전시키기 위한 스텝수의 배수를 합산 또는 감산한 스텝수로, 상기 현재 선택된 스텝수를 치환하고, 상기 목표스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 수정하여, 상기 수정된 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 방법은, 복수의 쉴드 중 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해, 상기 복수의 쉴드가 배치된 쉴드조립체를 회전시키는 스텝모터를 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에서 제어하는 헤드램프의 제어 방법에 있어서, 상기 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표스텝수를 선택하는 제1 단계와, 상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있으면, 상기 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키고, 상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위를 벗어나면, 현재 선택된 스텝수에, 상기 쉴드조립체를 1회전시키기 위한 스텝수의 배수를 합산 또는 감산한 스텝수로, 상기 현재 선택된 스텝수를 치환하고, 상기 목표스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 수정하여, 상기 수정된 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키는 제2 단계를 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법에 따르면, 스텝모터가 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해, 오버플로우(overflow)없이 정방향 및 역방향 중 빠른 방향으로 회전되기 때문에, 상기 스텝모터의 회전 중에 불필요한 빔패턴이 형성되지 않게 되어, 선행차 및 대향차의 운전자에게 눈부심을 유발시키지 않음과 동시에, 빔패턴 변환의 응답성이 빨라지는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치에 의해 제어되는 헤드램프를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치를 나타내는 제어 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 쉴드조립체의 측면도 및 복수의 쉴드 간의 제어 스텝수를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 방법에 따른 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치에 의해 제어되는 헤드램프를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치에 의해 제어되는 헤드램프(100)는, 쉴드조립체(10)와, 쉴드조립체(10)를 회전시키는 스텝모터(20)를 포함한다.
여기서, 쉴드조립체(10)는 헤드램프(100) 내에 회전 가능하게 배치되어 있으며, 자동차의 외부로 배광되는 빛이 소정의 패턴을 가질 수 있도록, 상기 빛의 일부를 각각의 패턴으로 차단하는 복수의 쉴드(15)가 둘레를 따라 배치되어 있다. 이 쉴드조립체(10)가 스텝모터(20)의 회전축(미도시)에 결합되어서 스텝모터(20)의 회전 또는 역회전에 의해 회전 또는 역회전됨으로써, 복수의 쉴드(15)가 각각 빛의 차단위치로 이동된다.
복수의 쉴드(15) 각각의 상측면에는, 리플렉터(미도시)로부터 반사되는 빛의 일부를 소정의 패턴으로 차단하는 컷 오프 패턴(cut off pattern)이 형성되어 있다. 다양한 빔 패턴을 형성할 수 있도록 각각의 쉴드(15)의 상측에 각기 다른 컷 오프 패턴이 형성된다. 여기서, 상기 리플렉터는 광원(미도시)의 빛을 렌즈(1)로 반사하는 것으로서, 쉴드조립체(10)로부터 후방에서 하우징(3)의 내측에 배치될 수 있으며, 상기 광원은 LED 램프로 구비되어 하우징(3)의 내부에 배치될 수 있다.
상기 리플렉터로부터 반사되는 빛의 일부를 복수의 쉴드(15)가 각각 빛의 차단위치로 이동되어 각각의 패턴으로 차단할 수 있도록, 쉴드조립체(10)는 하우징(3) 내에 회전 가능하게 배치된다.
스텝모터(20)도 하우징(3)의 내에 배치되어서, 복수의 쉴드(15)가 각각 빛의 차단위치로 이동될 수 있도록 쉴드조립체(10)를 양방향(정방향 또는 역방향)으로 회전시킨다.
렌즈(1)는 상기 리플렉터로부터 반사되는 빛이 자동차의 전방으로 배광될 수 있도록, 빛이 투과되는 비구면 렌즈로 구비되어 렌즈홀더(2)를 통해 하우징(3)의 전단부에 결합된다.
또한, 하우징(3)에는 헤드램프(100)를 자동차의 좌우방향으로 회전시키는 스위벨 액츄에이터(swivel actuator;4)와, 헤드램프(100)를 상하로 회전시키는 레벨링 액츄에이터(leveling actuator;5)가 연결된다.
스텝모터(20)의 회전방향 및 회전각을 제어함으로써, 쉴드조립체(10)가 회전되어 복수의 쉴드(15) 중 하나가 빛의 차단위치로 이동되어서, 자동차의 외부로 배광되는 빛의 패턴을 가변시킬 수 있게 된다. 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치는, 복수의 쉴드(15)가 각각 빛의 차단위치로 이동될 수 있도록 스텝모터(20)의 회전방향 및 회전각을 제어하는 기술에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치를 나타내는 제어 블록도이다.
도 2를 참조하면, 자동차에는 스텝모터(20)의 회전방향 및 회전각을 제어하는 컨트롤러(30)가 구비된다. 컨트롤러(30)는 자동차의 대표적인 제어유닛인 ECU(Electronic Control Unit)일 수 있다.
또한, 자동차에는 자동차 주변의 이미지를 감지하는 카메라센서(40)가 구비된다. 컨트롤러(30)는 카메라센서(40)가 감지한 상기 이미지 신호를 프로세싱하여, 전방을 주행하는 차량(선행자, 대향차)의 유무와, 전방을 주행하는 차량과의 거리 및 각도를 계산하여서, 스텝모터(20)의 회전방향 및 회전각을 제어함으로써, 복수의 쉴드(15) 중 하나를 빛의 차단위치로 이동시켜서 자동차의 외부로 배광되는 빛의 패턴이, 주행차량의 운전자에게 시야를 최대한 확보할 수 있는 패턴이 되도록 함과 아울러, 전방을 주행하는 차량의 운전자에게는 눈부심을 유발시키지 않는 패턴이 되도록 한다.
도 3은 도 1에 도시된 쉴드조립체의 측면도 및 복수의 쉴드 간의 제어 스텝수를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 복수의 쉴드(15)는 쉴드조립체(10)의 둘레에 소정각도로 이격되어 배치된다. 복수의 쉴드(15)는 자동차의 외부로 배광되는 빛을 각기 다른 패턴으로 형성시키는 High-Shield, E-Shield, C-Shield, V-Shield 및 L-Shield를 포함한다.
C-Shield를 기준으로 하였을 때, V-Shield는 시계방향으로 45도 이격되어 배치되고 반시계방향으로 -315도 이격되어 배치되며, L-Shield는 시계방향으로 90도 이격되어 배치되고 반시계방향으로 -270도 이격되어 배치되며, High-Shield는 시계방향으로 180도 이격되어 배치되고 반시계방향으로 -180도 이격되어 배치되며, E-Shield는 시계방향으로 270도 이격되어 배치되고 반시계방향으로 -90도 이격되어 배치된다.
쉴드조립체(10)를 1회전, 즉 360도 회전시키기 위한 스텝모터(20)의 제어 스텝수는 9216Step이다. 컨트롤러(30)는 스텝수를 증가시켜서 스텝모터(20)를 정방향으로 회전시키고, 스텝수를 감소시켜서 스텝모터(20)를 역방향으로 회전시킨다. 여기서, 정방향 및 역방향이 의미하는 것은 서로 반대되는 방향을 의미하는 것이다. 즉, 쉴드조립체(10)를 시계방향으로 360도 회전시키기 위한 제어 스텝수는 9216Step이고, 쉴드조립체(10)를 반시계방향으로 360도 회전시키기 위한 제어 스텝수는 -9216Step이다. 이하, 설명에서 정방향 및 시계방향은 서로 동일한 회전방향을 의미할 수 있고, 역방향 및 반시계방향은 서로 동일한 회전방향을 의미할 수 있다.
따라서, C-Shield를 기준으로 하였을 때, V-Shield의 제어 스텝수는 시계방향으로 1152Step이고 반시계방향으로 -8064Step이며, L-Shield의 제어 스텝수는 시계방향으로 2304Step이고 반시계방향으로 -6912Step이며, High-Shield의 제어 스텝수는 시계방향으로 4608Step이고 반시계방향으로 -4608Step이며, E-Shield의 제어 스텝수는 시계방향으로 6912Step이고 반시계방향으로 -2304Step이다.
즉, C-Shield가 빛의 차단위치에 있을 때, 컨트롤러(30)가 스텝모터(20)를 정방향으로 1152Step으로 회전시키거나 역방향으로 -8064Step으로 회전시켜서 V-Shield를 빛의 차단위치로 이동시킬 수 있고, 컨트롤러(30)가 스텝모터(20)를 정방향으로 2304Step으로 회전시키거나 역방향으로 -6912Step으로 회전시켜서 L-Shield를 빛의 차단위치로 이동시킬 수 있으며, 컨트롤러(30)가 스텝모터(20)를 정방향으로 4608Step으로 회전시키거나 역방향으로 -4608Step으로 회전시켜서 High-Shield를 빛의 차단위치로 이동시킬 수 있고, 컨트롤러(30)가 스텝모터(20)를 정방향으로 6912Step 회전시키거나 역방향으로 -2304Step으로 회전시켜서 E-Shield를 빛의 차단위치로 이동시킬 수 있다.
컨트롤러(30)는 -30000 ~ 30000Step 범위 내에서 스텝모터(20)의 회전을 제어한다. 즉, 컨트롤러(30)는 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에서, 스텝수를 증가시켜서 스텝모터(20)가 정방향으로 회전될 수 있도록 제어하고, 스텝수를 감소시켜서 스텝모터(20)가 역방향으로 회전될 수 있도록 제어한다.
따라서, 컨트롤러(30)가 복수의 쉴드(15)를 각각 빛의 차단위치로 이동시킬 스텝수는, -30000 ~ 30000Step 범위 내에서 아래의 [표 1]에 기재된 바와 같이, 컨트롤러(30)의 제어 칩(chip)에 복수로 설정된다. 컨트롤러(30)는 카메라센서(40)가 감지한 이미지 신호를 프로세싱하여 자동차 전방의 상황에 맞는 빛의 패턴을 형성시키기 위해, 상기 설정된 복수의 스텝수 중 하나를 선택하여, 복수의 쉴드(15) 중 하나가 빛의 차단위치로 이동될 수 있도록, 스텝모터(20)의 회전방향 및 회전각을 제어한다.
Step
C-Shield -27648 -18432 -9216 0 9216 18432 27648
V-Shield -26496 -17280 -8064 1152 10368 19584 28800
L-Shield -25344 -16128 -6912 2304 11520 20736 29952
High-Shield -23040 -13824 -4608 4608 13824 23040
E-Shield -29952 -20736 -11520 -2304 6912 16128 25344
즉, 컨트롤러(30)가 복수의 쉴드(15) 중 하나, 예를 들면 C-Shield를 목표 쉴드로 결정하여 빛의 차단위치로 이동시키기 위해서는, -27648, -18432, -9216, 0, 9216, 18432 및 27648 중 하나의 스텝수를 선택하여 스텝모터(20)의 회전방향 및 회전각을 제어함으로써, C-Shield를 빛의 차단위치로 이동시키게 된다.
그런데, 쉴드조립체(10)를 1회전시키기 위한 스텝수는 9216Step이기 때문에, 컨트롤러(30)가 스텝모터(20)를 -30000 ~ 30000Step 범위 내에서 제어한다면, 컨트롤러(30)는 쉴드조립체(10)를 반시계방향으로 -3.25521회만 회전시키고, 시계방향으로 3.25521회만 회전시킨다.
예를 들면, 컨트롤러(30)가 L-Shield를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해, [표 1]의 맨 우측에 기재된 29952Step을 선택하여 스텝모터(20)를 회전시켰다면, 쉴드조립체(10)는 시계방향으로 3.25521회에 임박하게 회전된 경우이다. 이러한 상태에서, High-Shield를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해서는 쉴드조립체(10)를 시계방향으로 90도 더 회전시키면 되나, 최대스텝수인 30000Step을 초과하게 되므로 반시계방향으로 270도 회전시켜야 한다. 그런데, 이와 같이 쉴드조립체(10)가 반시계방향으로 회전되게 되면, L-Shield 및 High-Shield 사이에 배치된 V-Shield, C-Shield 및 E-Shield가 순서대로 빛의 차단위치를 지나게 되면서, 의도하지 않은 빛의 패턴이 생성되어 전방을 주행하는 차량의 운전자에게 눈부심을 유발시키게 될 우려가 있으며, L-Shield에서 High-Shield로 변환되는 시간이 쉴드조립체(10)가 90도 회전되는 것에 비해 길어지게 되므로, 빛의 패턴변화의 응답성이 느려지게 될 우려가 있다.
하지만, 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치는, 쉴드조립체(10)를 계속 시계방향으로 회전되도록 하여서 L-Shield에서 High-Shield로 빠르게 변환시킬 수 있게 된다. 즉, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키고자 할 때, 스텝모터(20)의 오버플로우 없이 쉴드조립체(10)를 일방향으로 계속 회전되도록 제어 함으로써, 자동차의 외부로 배광되는 빛의 패턴을 빠르게 변환시킬 수 있으며, 전방 차량의 운전자에게 눈부심을 유발하지 않도록 할 수 있다.
이를 위해, 컨트롤러(30)는, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표스텝수가, 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에 있으면, 상기 목표스텝수에 따라 스텝모터(20)를 회전시키고, 30000Step과 -30000Step 범위를 벗어나면, 현재 선택된 스텝수에, 쉴드조립체(10)를 1회전시키기 위한 스텝수인 9216Step의 배수를 합산하거나 감산한 스텝수로, 상기 현재 선택된 스텝수를 치환하고, 상기 목표스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 수정하여, 상기 수정된 목표스텝수에 따라 스텝모터(20)를 회전시킨다.
상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있는 경우를 [표 1]를 참조하여 두 가지 예만 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째 예로, 컨트롤러(30)가 카메라센서(40)가 감지한 이미지 신호를 프로세싱하여, 자동차 전방의 상황에 맞는 빔패턴을 형성시키기 위해 27648Step을 선택하여 스텝모터(20)를 정방향으로 회전시켜 C-Shield를 빛의 차단위치로 이동시킨 현재상태에서, 자동차 전방의 상황이 변하여 V-Shield를 빛의 차단위치로 이동시키고자 하는 목표 쉴드로 결정하였다면, V-Shield를 현재위치에서 시계방향으로 45도 이동시키거나, 반시계방향으로 315도 이동시키면 된다.
컨트롤러(30)는 쉴드조립체(10)가 현재위치에서 정방향으로 회전되어 목표 쉴드인 V-Shield가 빛의 차단위치로 이동될 회전각인 45도와, 쉴드조립체(10)가 현재위치에서 역방향으로 회전되어 목표 쉴드인 V-Shield가 빛의 차단위치로 이동될 회전각인 315도 중, 작은 회전각인 45도 방향으로 쉴드조립체(10)가 회전될 수 있도록 스텝모터(20)를 제어하여야 한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 스텝모터(20)가 정방향으로 회전되어 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드인 V-Shield가 현재위치에서 상기 빛의 차단위치까지 이동될 스텝수(여기서는, 1152Step)와, 스텝모터(20)가 역방향으로 회전되어 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드인 V-Shield가 현재위치에서 상기 빛의 차단위치까지 이동될 스텝수(여기서는, 8064Step) 중 낮은 스텝수 방향으로 스텝모터(20)를 회전되도록 제어하여서, 목표 쉴드인 V-Shield가 빠르게 빛의 차단위치로 이동될 수 있도록 해야 하는 것이다.
따라서, 컨트롤러(30)는 목표 쉴드인 V-Shield를 현재위치에서 시계방향으로 45도 이동시키기 위한 스텝수인 1152Step을 현재스텝수인 27648Step에 더한 28800Step을 목표스텝수로 선택하여야 한다. 그런데, 28800Step은 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에 있는 스텝수이기 때문에, 컨트롤러(30)에서 제어가 가능한 스텝수이다. 이와 같이, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드(여기서는, V-Shield)를 빛의 차단위치로 이동시킬 목표스텝수가 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에 있을 때에는, 컨트롤러(30)는 28800Step을 목표스텝수로 선택하여 스텝모터(20)가 목표스텝수인 28800Step에 따라 정방향으로 회전되도록 제어한다.
두 번째 예로, 컨트롤러(30)가 카메라센서(40)가 감지한 이미지 신호를 프로세싱하여, 자동차 전방의 상황에 맞는 빔패턴을 형성시키기 위해 27648Step을 선택하여 스텝모터(20)를 정방향으로 회전시켜 C-Shield를 빛의 차단위치로 이동시킨 현재상태에서, 자동차 전방의 상황이 변하여 E-Shield를 빛의 차단위치로 이동시키고자 하는 목표 쉴도로 결정하였다면, E-Shield를 현재위치에서 시계방향으로 270도 이동시키거나, 반시계방향으로 90도 이동시키면 된다.
컨트롤러(30)는 쉴드조립체(10)가 현재위치에서 정방향으로 회전되어 E-Shield가 빛의 차단위치로 이동될 회전각인 270도와, 쉴드조립체(10)가 현재위치에서 역방향으로 회전되어 E-Shield가 빛의 차단위치로 이동될 회전각인 90도 중, 작은 회전각인 90도 방향으로 쉴드조립체(10)가 회전될 수 있도록 스텝모터(20)를 제어하여야 한다.
따라서, 컨트롤러(30)는 목표 쉴드인 E-Shield를 현재위치에서 반시계방향으로 90도 이동시키기 위한 스텝수인 -2304Step을 현재스텝수인 27648Step에 더한 25344Step을 목표스텝수로 선택하여야 한다. 그런데, 25344Step은 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에 있는 스텝수이기 때문에, 컨트롤러(30)에서 제어가 가능한 스텝수이다. 이와 같이, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드(여기서는, E-Shield)를 빛의 차단위치로 이동시킬 목표스텝수가 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에 있을 때에는, 컨트롤러(30)는 25344Step을 목표스텝수로 선택하여 스텝모터(20)가 목표스텝수인 25344Step에 따라 역방향으로 회전되도록 제어한다.
한편, 상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위를 벗어나는 경우를 [표 1]를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
컨트롤러(30)가 카메라센서(40)가 감지한 이미지 신호를 프로세싱하여, 자동차 전방의 상황에 맞는 빔패턴을 형성시키기 위해 28800Step을 선택하여 스텝모터(20)를 정방향으로 회전시켜 V-Shield를 빛의 차단위치로 이동시킨 현재상태에서, 자동차 전방의 상황이 변하여 High-Shield를 빛의 차단위치로 이동시키고자 하는 목표 쉴도로 결정하였다면, High-Shield를 현재위치에서 시계방향으로 135도 이동시키거나, 반시계방향으로 225도 이동시키면 된다.
컨트롤러(30)는 쉴드조립체(10)가 현재위치에서 정방향으로 회전되어 High-Shield가 빛의 차단위치로 이동될 회전각인 135도와, 쉴드조립체(10)가 현재위치에서 역방향으로 회전되어 High-Shield가 빛의 차단위치로 이동될 회전각인 225도 중, 작은 회전각인 135도 방향으로 쉴드조립체(10)가 회전될 수 있도록 스텝모터(20)를 제어하여야 한다.
따라서, 컨트롤러(30)는 목표 쉴드인 High-Shield를 현재위치에서 시계방향으로 135도 이동시키기 위한 스텝수인 3456Step을 현재스텝수인 28800Step에 더한 32256Step을 목표스텝수로 선택하여야 한다. 그런데, 32256Step은 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위를 벗어나는 스텝수이기 때문에, 컨트롤러(30)에서 제어가 불가능한 스텝수이다. 이와 같이, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드(여기서는, High-Shield)를 빛의 차단위치로 이동시킬 목표스텝수가 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위를 벗어나면, 컨트롤러(30)는 현재 선택된 스텝수인 28800Step에, 쉴드조립체(10)를 1회전시키기 위한 스텝수인 9216Step의 배수를 합산하거나 감산한 스텝수인 -26496Step, -17280Step, -8064Step, 1152Step, 10368Step 및 19584Step 중 하나로, 현재 선택된 스텝수를 치환하고, 상기 목표스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 수정하여, 스텝모터(20)가 상기 수정된 목표스텝수에 따라 오버플로우(overflow)없이 정방향으로 계속하여 회전될 수 있도록 한다.
즉, 컨트롤러(30)는, 현재 선택된 스텝수인 28800Step을 -26496Step으로 치환하고, 목표스텝수인 32256Step을 -23040Step으로 수정하여, 스텝모터(20)를 정방향으로 계속하여 회전될 수 있도록 할 수 있고, 현재 선택된 스텝수인 28800Step을 -17280Step으로 치환하고, 목표스텝수인 32256Step을 -13824Step으로 수정하여, 스텝모터(20)를 정방향으로 계속하여 회전될 수 있도록 할 수도 있으며, 현재 선택된 스텝수인 28800Step을 -8064Step으로 치환하고, 목표스텝수인 32256Step을 -4608Step으로 수정하여, 스텝모터(20)를 정방향으로 계속하여 회전될 수 있도록 할 수도 있고, 현재 선택된 스텝수인 28800Step을 1152Step으로 치환하고, 목표스텝수인 32256Step을 4608Step으로 수정하여, 스텝모터(20)를 정방향으로 계속하여 회전될 수 있도록 할 수도 있으며, 현재 선택된 스텝수인 28800Step을 10368Step으로 치환하고, 목표스텝수인 32256Step을 13824Step으로 수정하여, 스텝모터(20)를 정방향으로 계속하여 회전될 수 있도록 할 수도 있고, 현재 선택된 스텝수인 28800Step을 19584Step으로 치환하고, 목표스텝수인 32256Step을 23040Step으로 수정하여, 스텝모터(20)를 정방향으로 계속하여 회전될 수 있도록 할 수도 있다. 다시 말해, 현재 선택된 스텝수인 28800Step을 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에 있는 스텝수로 치환하고, 목표스텝수인 32256Step을 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있는 스텝수로 수정하여, 스텝모터(20)를 오버플로우 없이 계속하여 정방향으로 회전될 수 있도록 함으로써, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해 쉴드조립체(10)를 정방향 및 역방향 중 빠른 방향으로 회전시킬 수 있게 되고, 불필요한 빔패턴이 형성되지 않도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 방법에 따른 순서도이다. 여기서는 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 방법을, 본 발명의 실시예에 의한 헤드램프의 제어 장치의 동작과 결부시켜 설명하기로 한다.
먼저, 운전자는 자동차 운행 중 야간이나 시야가 확보되지 않은 곳에서 헤드램프(100)를 켜고 운행하게 된다.
카메라센서(40)는 자동차 주변의 이미지를 감지한 신호를 컨트롤러(30)로 전송하고, 컨트롤러(30)는 카메라센서(40)가 감지한 이미지 신호를 프로세싱하여, 전방 차량의 유무와, 전방 차량과의 거리 및 각도를 계산하여서, 스텝모터(20)의 회전방향 및 회전각을 제어함으로써, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시켜서, 헤드램프(100)로부터 자동차의 외부로 배광되는 빛이, 운전자에게는 시야를 최대한 확보할 수 있도록 함과 아울러, 전방을 주행하는 차량의 운전자에게는 눈부심을 유발하지 않는 패턴을 가질 수 있도록 한다.
따라서, 컨트롤러(30)는 카메라센서(20)가 감지한 이미지 신호를 프로세싱하여, 자동차의 외부로 배광되는 빛이 최적의 패턴을 가질 수 있도록 하기 위한, 목표 쉴드를 복수의 쉴드(15) 중에서 결정한다(S10).
상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표 쉴드가 결정되면, 컨트롤러(30)는 상기 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표스텝수를 선택한다(S20). 여기서, 상기 목표스텝수는 현재스텝수에, 상기 목표쉴드가 현재위치에서 상기 빛의 차단위치로 이동될 스텝수의 변화값을 합산하거나 감산한 스텝수로 선택될 수 있다. 상기 목표스텝수가 상기 현재스텝수에 상기 변화값이 합산되어 선택되는 경우에는 스텝모터(20)가 정방향으로 회전되고, 상기 목표스텝수가 상기 현재스텝수에 상기 변화값이 감산되어 선택되는 경우에는 스텝모터(20)가 역방향으로 회전된다.
그런데, 컨트롤러(30)의 제어 칩(chip)에서는 -30000Step~30000Step 범위 내에서 스텝모터(20)의 제어가 가능하다.
기존에는, 스텝모터(20)가 일방향으로 회전이 계속되는 경우 오버플로우를 발생하지 않기 위해 -30000Step~30000Step 범위를 벗어나기 전에 스텝모터(20)를 반대방향으로 회전되도록 해야 했었다. 하지만, 기존과 같이 스텝모터(20)가 일방향으로 계속하여 회전되지 못하고 반대방향으로 회전되게 되면, 복수의 쉴드(15) 중 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해 쉴드조립체(10)가 가까운 방향으로 회전되지 못하고 반대방향으로 회전되면서, 원하지 않는 쉴드가 빛의 차단위치를 지나면서 원하지 않는 빔패턴을 형성하여 전방 차량의 운전자에게 눈부심을 유발시키게 되는 문제점이 있었으며, 상기 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 시간이 오래 걸려서 원하는 빔패턴을 형성하기 위한 헤드램프(100)의 응답성이 느려지게 되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 컨트롤러(30)는 상기 목표스텝수가 최대스텝수인 30000Step과 최소스텝수인 -30000Step 범위 내에 있는지 판단한다(S30).
컨트롤러(30)는 상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있으면, 상기 목표스텝수에 따라 스텝모터(20)를 회전시킨다(S40).
또한, 컨트롤러(30)는 상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위를 벗어나면, 현재 선택된 스텝수에, 쉴드조립체(10)를 1회전시키기 위한 스텝수의 배수를 합산하거나 감산한 스텝수로, 상기 현재 스텝수를 치환한다(S50). 도 4에는 쉴드조립체(10)를 1회전시키기 위한 스텝수의 1배수인 9216을, 현재 선택된 스텝수에 합산하거나 감산한 스텝수로, 상기 현재 스텝수를 치환하는 것으로 예시하였으나, 상기 현재 선택된 스텝수에 합산되거나 감산되는 스텝수는, 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에서 쉴드조립체(10)를 1회전시키기 위한 스텝수의 배수로 다양하게 변경될 수 있다.
이후, 컨트롤러(30)는 치환된 현재스텝수에, 상기 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 스텝수의 변화값을 합산하거나 감산하여서 상기 목표스텝수를 수정한다(S60).
이후, 컨트롤러(30)는 수정된 목표스텝수에 따라 스텝모터(20)를 회전시킴으로써, 스텝모터(20)를 오버플로우 없이 계속하여 동일한 방향으로 회전될 수 있도록 한다(S70).
상기와 같이, 본 발명에 따른 헤드램프의 제어 장치 및 제어 방법에 따르면, 스텝모터(20)가 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해, 오버플로우(overflow)없이 정방향 및 역방향 중 빠른 방향으로 회전되기 때문에, 스텝모터(20)의 회전 중에 불필요한 빔패턴이 형성되지 않게 되어, 선행차 및 대향차의 운전자에게 눈부심을 유발시키지 않음과 동시에, 빔패턴 변환의 응답성이 빨라진다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 쉴드조립체 15: 쉴드
20: 스텝모터 30: 컨트롤러
40: 카메라센서

Claims (10)

  1. 자동차의 외부로 배광되는 빛이 소정의 패턴을 가질 수 있도록, 상기 빛의 일부를 각각의 패턴으로 차단하는 복수의 쉴드가 배치된 쉴드조립체;
    상기 복수의 쉴드 중 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위해 상기 쉴드조립체를 회전시키는 스텝모터; 및
    최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에서 상기 스텝모터를 제어하되, 상기 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표스텝수가, 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있으면, 상기 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키고, 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위를 벗어나면, 현재 선택된 스텝수에, 상기 쉴드조립체를 1회전시키기 위한 스텝수의 배수를 합산 또는 감산한 스텝수로, 상기 현재 선택된 스텝수를 치환하고, 상기 목표스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 수정하여, 상기 수정된 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키는 컨트롤러;를 포함하는 헤드램프의 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 현재 선택된 스텝수는 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 치환되는 헤드램프의 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 스텝모터가 정방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 현재위치에서 상기 빛의 차단위치까지 이동될 스텝수와, 상기 스텝모터가 역방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 상기 현재위치에서 상기 빛의 차단위치까지 이동될 스텝수 중 낮은 스텝수 방향으로 상기 스텝모터를 회전되도록 제어하는 헤드램프의 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 쉴드조립체가 정방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 현재위치에서 상기 빛의 차단위치로 이동될 회전각과, 상기 쉴드조립체가 역방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 상기 현재위치에서 상기 빛의 차단위치로 이동될 회전각 중 작은 각 방향으로 상기 쉴드조립체가 회전되도록 상기 스텝모터의 회전방향을 제어하는 헤드램프의 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동차 주변의 이미지를 감지하는 카메라센서;를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 카메라센서가 감지한 상기 이미지를 프로세싱하여 상기 목표스텝수를 선택하는 헤드램프의 제어 장치.
  6. 복수의 쉴드 중 목표 쉴드를 빛의 차단위치로 이동시키기 위해, 상기 복수의 쉴드가 배치된 쉴드조립체를 회전시키는 스텝모터를 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에서 제어하는 헤드램프의 제어 방법에 있어서,
    상기 목표 쉴드를 상기 빛의 차단위치로 이동시키기 위한 목표스텝수를 선택하는 제1 단계;
    상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내에 있으면, 상기 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키고, 상기 목표스텝수가 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위를 벗어나면, 현재 선택된 스텝수에, 상기 쉴드조립체를 1회전시키기 위한 스텝수의 배수를 합산 또는 감산한 스텝수로, 상기 현재 선택된 스텝수를 치환하고, 상기 목표스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 수정하여, 상기 수정된 목표스텝수에 따라 상기 스텝모터를 회전시키는 제2 단계;를 포함하는 헤드램프의 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    제2 단계에서는 상기 현재 선택된 스텝수를 상기 최대스텝수 및 최소스텝수 범위 내의 스텝수로 치환하는 헤드램프의 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 스텝모터가 정방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 현재위치에서 상기 빛의 차단위치까지 이동될 스텝수와, 상기 스텝모터가 역방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 상기 현재위치에서 상기 빛의 차단위치까지 이동될 스텝수 중 낮은 스텝수 방향으로 상기 스텝모터를 회전되도록 제어하는 헤드램프의 제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 쉴드조립체가 정방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 현재위치에서 상기 빛의 차단위치로 이동될 회전각과, 상기 쉴드조립체가 역방향으로 회전되어 상기 목표 쉴드가 상기 현재위치에서 상기 빛의 차단위치로 이동될 회전각 중 작은 각 방향으로 상기 쉴드조립체가 회전되도록 상기 스텝모터의 회전방향을 제어하는 헤드램프의 제어 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    제 1단계에서는 자동차 주변의 이미지를 프로세싱하여 상기 목표스텝수를 선택하는 헤드램프의 제어 방법.
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