KR20190011383A

KR20190011383A - 차량용 스마트 윈도우 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20190011383A
Application number: KR1020170093846A
Authority: KR
Inventors: 이인제
Original assignee: 대동하이렉스 주식회사
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2019-02-07
Also published as: KR102035579B1

Abstract

본 발명은 차량용 스마트 윈도우 제어 장치 및 방법에 관한 것으로써 전자제어 필름을 이용하여 차량 내로 투과되는 외부 빛을 효과적으로 차단하는 차광막을 구현하고 상기 차광막을 효과적으로 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제시하는 것이다.

Description

차량용 스마트 윈도우 제어 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CONTROLLING SMART WINDOW OF CAR}

본 발명은 전자제어 필름을 이용한 차량용 창문의 차광장치에 관한 것으로, 차량 내로 투과되는 외부 빛을 차단하기 위해서 전자제어 필름을 이용한 차광막과 상기 차광막을 효과적으로 제어할 수 있는 제어 장치 및 방법을 구현하는 것이다.

자동차를 운전할 때, 외부 빛의 변화에 불편함을 느낄 수 있다. 예를 들어, 햇살이 내리쬐는 한낮에는 빛이 너무 강할 수 있고 터널 안에서나 비오는 날 혹은 어두운 밤에는 빛이 너무 약할 수 있다.

특히, 한낮에 햇빛이 너무 강하게 차량으로 들어올 때에는 운전자의 시야를 방해하거나 더운 공기로 인하여 운전자의 졸음을 유발하여 교통사고를 초래할 수 있다. 또한, 차량 내부의 온도를 낮추기 위해 에어콘 사용량을 늘려 불필요한 에너지를 낭비할 수 있다.

따라서, 외부 빛을 차단하는 차광막은 차량 운행에 있어서 필수적인 수단이다.

기존에 차량에서 사용되는 전통적인 차광막은 운전자의 앞면 상단에 위치한 썬바이저로 외부 빛이 강하게 차량 내부로 들어올 때 운전자가 수동적으로 외부 빛을 차단하는 수단으로 사용되었다.

그러나, 썬바이저는 운전자가 수동적으로 조절해야 하는 불편함이 있고 운전중에 썬바이저 조절로 인한 사고가 유발될 수 있기 때문에 보다 효과적인 방법으로 외부 빛을 차단하는 방법이 요구된다.

한국특허공보 1996-0056925호는 LCD(Liquid Crystal Display, 이하 LCD)를 이용하여 외부 빛을 차단하는 차광막과 상기 LCD에 전원을 공급하는 차광 스위치를 구성하고 간단한 스위치의 조작으로 자동차의 실내로 투과되는 태양광을 효과적으로 차단하는 차광장치를 보여주고 있다.

또한, 한국특허공보 2013-0146299호는 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal, 이하 PDLC)를 이용한 차량용 차광 가변 조정필름을 보여주고 있다.

그러나, 한국특허공보 1996-0056925호는 LCD를 이용하여 차광막을 구성하고 있어 선명하지 않으며 늦은 응답 속도로 문제점이 있으며 한국특허공보 2013-0146299호는 PDLC 필름을 이용하여 차광막을 구현할 수 있음을 제안하고 있지만 차량내에서 차광막이 동작시킬 수 있는 구체적인 실시예를 제시하고 있지 않아 실제 적용이 어려운 문제점이 있다.

한국특허공보 1996-0056925호 한국특허공보 2013-0146299호

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 전자제어 필름을 이용하여 차량 내로 투과되는 외부 빛을 효과적으로 차단하는 차광막을 구현하고 상기 차광막을 효과적으로 제어할 수 있는 장치 및 방법을 제시하는 것에 그 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않았으나 아래 수단들 또는 실시예상의 구체적인 구성에 따른 다른 목적들은 그 기재로부터 이 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서, 차량용 스마트 윈도우 제어 장치를 제공한다.

상기 스마트 윈도우 제어 장치는 외부 빛의 변화를 감지하는 감지 수단(200)과, 상기 감지 수단(200)에서 측정되는 값에 따라 PWM(Pulse Width Modulation, 이하 PWM) 신호를 생성하는 MCU(Micro Controller Unit, 이하 MCU)와, 상기 MCU(210)에서 생성된 PWM 신호에 따라 차량용 배터리(230)에서 공급되는 전압을 AC 혹은 DC 전압으로 변형시키는 인버터(220) 혹은 컨버터(220)와, 상기 인버터(220) 혹은 컨버터(220)에서 변형된 전압을 글라스 홀더(120)로 전송하는 커넥터(140)와, 글라스 내에 접합되어 있으며 상기 글라스 홀더(120)로부터 전송되는 전압에 따라 빛의 투과도를 조절하는 전자제어 필름을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치는 외부 빛을 감지하는 감지수단과 외부 빛을 차단하는 전자제어 필름 및 이를 제어하는 제어수단을 구성함으로써 차량 내로 투과되는 외부 빛을 효과적으로 차단하여 운전자의 시야를 확보하고 이에 따라 운전자가 편안하게 운전을 할 수 있게 하는 데에 효과가 있다. 또한, 운전자의 수동 조작뿐만 아니라 자동으로 작동하여 운전자가 운전에만 집중할 수 있도록 도움을 준다.

도 1은 PDLC 필름의 동작을 설명해 주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치를 WET SIDE와 DRY SIDE에서 바라본 것을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치를 우측 상단에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치의 ECU와 커넥터의 연결 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치의 글라스 홀더와 커넥터에서 나오는 와이어의 연결 상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치의 글라스 홀더의 방수 상태를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치의 차량용 유리와 PDLC 필름이 접합되어 있는 상태를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치의 PDLC 필름과 글라스 홀더가 전기적으로 연결되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치가 제어되는 방법을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치에서 배터리 전압이 인버터에서 AC 전압으로 변형되는 것을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치에서 배터리 전압이 컨버터에서 DC 전압으로 변형되는 것을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치에서 PDLC 필름이 positive type 혹은 reverse type일 경우의 동작을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다.

그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

본 명세서에 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의하여야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 본 발명을 전자제어 필름의 하나인 PDLC 필름(100)을 일례로 하여 설명하고자 한다.

도 1은 PDLC 필름(100)의 작동원리를 보여주는 개념도이다.

PDLC 필름(100)은 마이크론 크기의 액정 분자(droplets)들이 고분자(polymer) 내에 고르게 분산되어 있는 구조를 지니고 있으며 외부 전압에 의한 액정 분자(droplets)와 고분자(polymer) 간의 굴절률 차이에 의해 투과율이 조절된다. 보통 상태(off-state)에서 불규칙하게 정렬되어 있는 액정 분자(droplets)들은 고분자(polymer)와의 굴절률 차이로 인해 흡수된 빛이 산란되지만 전기를 인가(on-state)하면 액정 분자(droplets)들이 규칙적으로 배향되고 고분자(polymer)와의 굴절률의 일치를 유도하여 투명해진다.

PDLC 필름(100)은 별도의 편광자를 필요로 하지 않아 구조상 편광판을 요구하지 않으며, 공정상으로 배향 공정을 요구하지 않아 간단한 방법으로 제조가 가능하다. 또한, 기판으로 사용되는 물질에 따라서 유연한(Flexible) 형태로 제조할 수 있는 장점도 가지고 있다.

도 2와 도3은 본 발명의 차량용 스마트 윈도우 제어 장치의 구조도이다.

ECU(Electronic Control Unit, 이하 ECU)와 커넥터(140)의 일부분은 같은 면(DRY SIDE)에 놓여 있으며 도 4와 같이 ECU(150)에서 나온 연결 아답터(170)의 한쪽 끝은 커넥터(140)와 연결되어 ECU(150)와 커넥터(140)는 전기적으로 통한다.

커넥터(140)의 다른 일부분은 글라스 홀더(120)와 같은 면(WET SIDE)에 놓여있으며 도 5와 같이 글라스 홀더(120)는 차량용 유리(110)를 지지하고 있고 커넥터(140)에서 나온 와이어(160) 한쪽 끝은 글라스 홀더(120)와 연결되어 커넥터(140)와 글라스 홀더(120)는 전기적으로 통한다.

또한, 글라스 홀더(120)는 캐리어 플레이트(130)로 지지된다.

글라스 홀더(120)와 연결되는 와이어(160)는 후크 구조로 양쪽 집게를 눌러서 잠금 및 해제 할 수 있고 글라스 홀더(120)의 암놈 하우징이 커넥터(140)를 덮는 구조로 되어 커넥터(140)에는 물이 들어갈 수 없는 방수 구조인 것이 바람직하다.

또한, 차량용 유리(110)와 글라스 홀더(120)의 경계면은 실링 처리(도 6의 빨간색 부분)가 되어 있어 방수 구조가 되는 것이 바람직하다.

도 7과 같이 PDLC 필름(100)은 차량용 유리(110) 사이에 접합되어 있다.

도 8과 같이 PDLC 필름(100)의 한쪽 끝은 FPCB나 PCB와 같은 연결부재(180)와 연결되어 있으며 연결부재(180)는 글라스 홀더(120)와 연결되어 있어 PDLC 필름(100)과 글라스 홀더(120)는 전기적으로 통한다.

도 9는 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치가 제어되는 방법을 보여주는 도면이다.

외부의 빛은 감지 수단(200)에 의해서 감지된다. 감지 수단(200)은 조도 센서와 같은 빛을 감지하는 센서일 수 있으며 운전자가 외부의 빛을 감지하여 가변저항 값을 조절하는 것을 감지 수단(200)으로 할 수도 있다.

감지 수단(200)의 측정값에 따라 MCU(210)는 PDLC 필름(100)을 제어할 수 있는 전압 생성을 위한 PWM 신호를 생성한다.

MCU(210)는 조도 센서와 같은 센서의 감지 수단(200)에서 측정된 값에 따라 자동으로 PWM 신호를 생성할 수 있다.

또한, MCU(210)는 운전자의 외부 입력에 따라 가변저항 값이 변하고 이에 따라 수동으로 PWM 신호를 생성할 수 있다.

즉, MCU(210)는 버튼이나 다이얼 같은 조작수단의 운전자 조작에 따라 수동으로 PWM 신호를 생성할 수 있다.

PDLC 필름(100)을 제어할 수 있는 전압 생성을 위해 자동차 배터리 전압(대략 12V)을 이용하는 것이 바람직하다. 자동차 배터리 전압은 PWM 신호에 의해 도 10, 도 11과 같이 인버터(220) 혹은 컨버터(220)에서 AC 혹은 DC 전압으로 변형된다.

인버터(220) 혹은 컨버터(220)에서 변형되는 AC 혹은 DC 전압의 크기에 따라 PDLC 필름(100)의 농도를 조절한다.

예를 들어, 100V의 전압이 PDLC 필름(100)에 가해질 경우 전자제어 필름이 완전히 투명한 상태가 된다. 전압의 크기가 20V씩 작아진다면 PDLC 필름(100)은 5단계를 거쳐 점점 불투명해지며 0V가 되었을 때는 완전하게 불투명한 상태가 된다.

전압이 가해질 경우 투명해지며 전압이 가해지지 않을 경우 불투명해지는 PDLC 필름(100)의 특성상 PDLC 필름(100)에 가해지는 전압을 역변환 시켜주는 역변환기가 설치될 수 있다. 역변환기가 설치되면 0V에서 PDLC 필름(100)이 완전하게 투명한 상태가 되며 100V에서는 완전하게 불투명한 상태가 될 수 있다.

또한, PDLC 필름(100)이 전압이 가해지지 않았을 때 투명하고 전압이 가해지면 불투명해는 Reverse Type일 수도 있다.

또한, MCU(210)에서 PWM 신호 생성 시 역으로 신호를 생성하여 역변환기의 역할을 할 수도 있다.

도 12는 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치의 동작 전/후의 모습을 보여주는 실시예이다.

차량 내부의 유리는 전/후면을 비롯해 좌/우면 창문에 설치된 유리로 나눌 수 있다. 또한, 운전석 및 조수석 열을 1열로 뒷자석 열을 2열로 나눌 수 있다.

도로교통법 제49조 제1항 제3호에 의하면 2열은 창문의 유리에 대한 투과율 제한이 없어 외부 빛을 차단하는 장치를 설치하는 데에 문제가 없지만 1열 창문의 유리는 법률에 따른 투과율 또는 불투명의 투과율을 확보해야 하는 제한이 있어 현실적으로 외부 빛을 차단하는 장치를 설치하는 것이 쉽지 않다.

2열의 창문은 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치에 의해서 창문 유리 전체를 제어한다.

그러나, 1열의 창문은 도로교통법의 제한으로 본 발명에 의한 차량용 스마트 윈도우 제어 장치에 의해서 전체가 아니라 부분적으로 제어하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 투과율이 법률에 따른 투과율 또는 불투명인 범위에서 상단의 일부분을 제어할 수 있다.

PDLC 필름(100)이 Positive type일 경우 전압이 인가되지 않는 전원 OFF 시 불투명 상태가 되며 전압이 인가되는 전원 ON 시 투명 상태가 된다.

PDLC 필름(100)이 Reverse type일 경우 전압이 인가되지 않는 전원 OFF 시 투명 상태가 되며 전압이 인가되는 전원 ON 시 불투명 상태가 된다.

스마트 윈도우 제어 장치는 차량 운전자의 선택에 따라 원하는 창문만을 제어할 수 있으며 무선 통신이나 유선 통신을 이용한 동기화를 통하여 동시에 제어할 수도 있다.

또한, 스마트 윈도우 제어 장치는 운전자가 스마트 폰 등과 같은 원격제어 수단을 이용하여 원격으로 필름을 불투명하게 만들 수 있으며, 특히 여름과 같이 햇빛이 강할 때에는 이를 통하여 열복사를 줄이고 차량 실내 온도가 높이 상승하는 것을 방지할 수 있다.

이상으로 본 발명을 전자제어 필름의 하나인 PDLC 필름(100)을 일례로 설명하였다.

그러나, 본 발명은 PDLC 필름(100)에 국한되는 것이 아니라 전압에 의해서 빛의 투과율을 변화시킬 수 있는 필름이라면 어느 필름이라도 전자제어 필름으로 사용하여도 무방하다.

또한, 본 발명에서 제안하는 전자제어 필름을 제어하는 장치나 방법은 터치 센서나 OLED 디스플레이에 전원 및 신호를 공급하는 장치나 방법으로 사용될 수도 있다.

상기 내용을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: PDLC 필름 110: 차량용 유리
120: 글라스 홀더 130: 캐리어 플레이트
140: 커넥터 150: ECU
160: 와이어 170: 연결 아답터
180: 연결부재
200: 감지 수단 210: MCU
220: 인버터/컨버터 230: 차량용 배터리

Claims

차량용 스마트 윈도우 제어 장치에 있어서,
외부 빛의 변화를 감지하는 감지 수단(200)과;
상기 감지 수단(200)에서 측정되는 값에 따라 PWM 신호를 생성하는 MCU(210)와;
상기 MCU(210)에서 생성된 PWM 신호에 따라 차량용 배터리(230)에서 공급되는 전압을 AC로 변환시키는 인버터(220)와 전압증폭기 혹은 DC 구형파로 증폭시키는 컨버터(220)와;
상기 인버터(220) 혹은 컨버터(220)에서 변형된 전압을 글라스 홀더로 전송하는 커넥터(140)와;
상기 커넥터(140)로부터 전송된 전압을 전자제어 필름에 전송하는 글라스 홀더(120)와;
글라스 내에 접합되어 있으며 상기 글라스 홀더(120)로부터 전송되는 전압에 따라 빛의 투과도를 조절하는 전자제어 필름을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 MCU(210)는 상기 감지 수단(200)에서 측정되는 값에 따라 PWM 신호를 자동으로 생성하는 자동 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 MCU(210)는 버튼이나 다이얼 같은 조작수단의 운전자 조작에 따라 PWM 신호를 수동으로 생성하는 수동 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자제어 필름은 사용자의 선택에 따라 선택된 전자제어 필름이 개별적으로 제어되거나 유무선 통신 수단에 의해 동기화되어 여러 개의 전자제어 필름이 동시에 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전자제어 필름은 법률에 따른 투과율 또는 불투명 상태에서 운전석 좌측 창문이나 보조석 우측 창문의 상단 일부분에서 들어오는 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 장치.
차량용 스마트 윈도우 제어 방법에 있어서,
외부 환경의 빛의 변화를 감지하는 감지 단계와;
상기 감지 단계에서 측정되는 값에 따라 MCU(210)에서 PWM 신호를 생성하는 제어 단계와;
상기 MCU(210)에서 생성된 PWM 신호에 따라 차량용 배터리(230)에서 공급되는 전압을 인버터(220)와 전압증폭기에서 AC로 변환하거나 컨버터(220)에서 DC 구형파로 증폭시키는 변형 단계와;
상기 인버터(220) 혹은 컨버터(220)에서 변형된 전압을 커넥터(140)를 통해 글라스 홀더(120)로 전송하는 전송 단계와;
글라스 내에 접합되어 있는 전자제어 필름을 이용하여 상기 글라스 홀더(120)로부터 전송되는 전압에 따라 빛의 투과도를 조절하는 조절 단계를 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제어 단계는 상기 감지 단계에서 측정되는 값에 따라 MCU(210)에서 자동으로 PWM 신호를 생성하는 자동 모드인 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제어 단계는 버튼이나 다이얼 같은 조작수단의 운전자 조작에 따라 MCU(210)에서 수동으로 PWM 신호를 생성하는 수동 모드인 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 조절 단계는 사용자의 선택에 따라 선택된 전자제어 필름이 개별적으로 제어되거나 유무선 통신 수단에 의해 동기화되어 여러 개의 전자제어 필름이 동시에 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 조절 단계는 법률에 따른 투과율 또는 불투명 상태에서 운전석 좌측 창문이나 보조석 우측 창문의 상단 일부분에서 들어오는 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량용 스마트 윈도우 제어 방법.