KR20190126988A

KR20190126988A - steering input apparatus for vehicle

Info

Publication number: KR20190126988A
Application number: KR1020180050990A
Authority: KR
Inventors: 이병혁; 백종석; 조용남; 최보환
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2018-05-03
Publication date: 2019-11-13

Abstract

The present invention relates to a steering input apparatus capable of wirelessly transmitting and receiving power. According to the present invention, the steering input apparatus comprises: a power transmitting apparatus configured to wirelessly transmit electric energy; a power receiving apparatus configured to wirelessly receive the electric energy; and a steering wheel operated on the basis of the electric energy.

Description

Steering input apparatus for vehicle

본 발명은 조향 입력 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a steering input device.

차량 내부 인테리어 및 부품의 커스터마이징 시장이 커지는 추세에 따라 스티어링 휠의 디자인, 편의 기능(열선 등)을 추가에 대한 요구사항이 커지고 있다. 또한 지능형 자동차로 대변되는 미래 자동차 시장에서는 스티어링 휠에 터치, 디스플레이, 센서, 안내장치 등의 기능 추가가 불가피 할 것으로 예상된다. As the market for customizing interior and parts of the vehicle grows, the requirement for adding steering wheel design and convenience functions (hot wire, etc.) is increasing. In addition, in the future automobile market represented by intelligent cars, it is expected to add functions such as touch, display, sensors, and guidance devices to the steering wheel.

이러한 기능을 수행하는 전자 장치들을 추가하기 위하여 기존의 스티어링 휠은 높은 소비전력과 복잡한 통신을 감당할 수 있어야 한다. In order to add electronic devices that perform these functions, the existing steering wheel must be able to handle high power consumption and complicated communication.

현재의 전원/통신을 위해 사용되는 클럭스프링은 물리적인 접점을 가지는 커넥터의 일종으로 설치가 불편하며 교체 및 유지보수 문제가 자주 발생하는 단점이 있다. The clock spring used for current power / communication is a kind of connector having a physical contact point, which is inconvenient to install and frequently causes replacement and maintenance problems.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 무선 전력 송수신이 가능한 조향 입력 장치를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a steering input device capable of transmitting and receiving wireless power in order to solve the above problems.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 조향 입력 장치는, 무선으로 수신되는 전기 에너지에 기초하여 동작되는 스티어링 휠을 포함한다.In order to achieve the above object, the steering input device according to an embodiment of the present invention includes a steering wheel that is operated based on the electrical energy received wirelessly.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.According to the present invention has one or more of the following effects.

첫째, 하나의 차체에 다양한 사이즈 및 장착 구조를 가지는 스티어링 휠을 적용하는데 용이한 효과가 있다.First, there is an easy effect to apply a steering wheel having a variety of sizes and mounting structure in one vehicle body.

둘째, 스티어링 휠과 차량간 통신을 별도의 통신 세트 없이 구현 가능한 효과가 있다.Second, there is an effect that can be implemented between the steering wheel and the vehicle without a separate communication set.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 차량용 시스템과 차량용 조향 입력 장치간의 연결을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 차량용 조향 입력 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조향 입력 장치의 각 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조향 입력 장치의 외관을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시에에 따른 조향 입력 장치의 여러 기능을 설명하는데 참조되는 도면이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 동작 및 데이터 통신 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.1 is a view referred to for explaining a connection between a vehicle system and a vehicle steering input device according to an embodiment of the present invention.
2 is a view referred to for describing a steering input device for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a view referred to for explaining the wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.
4 is a view referred to for explaining each configuration of the steering input device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view referred to for explaining the appearance of a steering input device according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram referred to describe various functions of a steering input device according to an embodiment of the present invention.
7 to 8 are views for explaining the power transmission operation and data communication operation according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used in consideration of ease of specification, and do not have distinct meanings or roles from each other. In addition, in describing the embodiments disclosed herein, when it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the embodiments disclosed herein, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are intended to facilitate understanding of the embodiments disclosed herein, but are not limited to the technical spirit disclosed herein by the accompanying drawings, all changes included in the spirit and scope of the present invention. It should be understood to include equivalents and substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

본 명세서에서 기술되는 차량은, 자동차, 오토바이를 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.The vehicle described herein may be a concept including an automobile and a motorcycle. In the following, a vehicle is mainly described for a vehicle.

본 명세서에서 기술되는 차량은, 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량등을 모두 포함하는 개념일 수 있다.The vehicle described herein may be a concept including both an internal combustion engine vehicle having an engine as a power source, a hybrid vehicle having an engine and an electric motor as a power source, and an electric vehicle having an electric motor as a power source.

이하의 설명에서 차량의 좌측은 차량의 주행 방향의 좌측을 의미하고, 차량의 우측은 차량의 주행 방향의 우측을 의미한다.In the following description, the left side of the vehicle means the left side of the driving direction of the vehicle, and the right side of the vehicle means the right side of the driving direction of the vehicle.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 차량용 시스템과 차량용 조향 입력 장치간의 연결을 설명하는데 참조되는 도면이다.1 is a view referred to for explaining a connection between a vehicle system and a vehicle steering input device according to an embodiment of the present invention.

차량(5)은, 차량에 구비된 적어도 하나의 기계 장치를 구동하는 차량 구동부(6) 및 차량에 구비된 적어도 하나의 전자 장치를 제어하는 전기 전자 시스템(7)을 포함할 수 있다.The vehicle 5 may include a vehicle driver 6 for driving at least one mechanical device provided in the vehicle and an electrical and electronic system 7 for controlling at least one electronic device provided in the vehicle.

도 1을 참조하면, 차량용 조향 장치(100)는, 차량 구동부(6)와 기계적으로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1, the vehicle steering apparatus 100 may be mechanically connected to the vehicle driver 6.

차량 구동부(6)는, 차량용 조향 장치(100)에 의해 입력되는 사용자의 조향 입력에 기초하여, 차량 주행 방향을 제어할 수 있다. The vehicle driver 6 may control the vehicle driving direction based on the steering input of the user input by the vehicle steering apparatus 100.

스티어링 휠(200)은, 사용자의 조작에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여, 회전력을 생성할 수 있다.The steering wheel 200 may rotate in a clockwise or counterclockwise direction by a user's operation to generate a rotation force.

스티어링 샤프트(201)는, 회전력을 차량 구동부(6)에 전달할 수 있다.The steering shaft 201 can transmit the rotational force to the vehicle driver 6.

차량 구동부(6)는, 전달되는 회전력에 기초하여, 조향 바퀴의 진행 방향을 제어함으로써, 차량 주행 방향을 제어할 수 있다.The vehicle drive unit 6 can control the vehicle travel direction by controlling the traveling direction of the steering wheel based on the rotational force transmitted.

차량용 조향 장치(100)는, 차량의 전기 전자 시스템(vehilce electical system)(5)과 전기적으로 연결될 수 있다.The vehicle steering apparatus 100 may be electrically connected to a vehicle electical system 5 of the vehicle.

전기 전자 시스템(7)은, 배터리(1) 및 각종 전자 장치를 포함할 수 있다.The electrical and electronic system 7 may include a battery 1 and various electronic devices.

예를 들면, 전기 전자 시스템(7)은, 적어도 하나의 ECU(Electronic Contol Unit)를 포함할 수 있다.For example, the electrical and electronic system 7 may include at least one electronic control unit (ECU).

전기 전자 시스템(7)은, 차량용 조향 장치(100)에 무선으로 전기 에너지를 제공할 수 있다.The electrical and electronic system 7 can provide electrical energy to the vehicle steering apparatus 100 wirelessly.

전기 전자 시스템(7)은, 차량용 조향 장치(100)와 무선으로 데이터 통신을 수행할 수 있다.The electrical and electronic system 7 may perform data communication wirelessly with the vehicle steering apparatus 100.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 차량용 조향 입력 장치를 설명하는데 참조되는 도면이다.2 is a view referred to for describing a steering input device for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 차량용 조향 입력 장치(100)는, 전력 송신 장치(10)와 전력 수신 장치(20) 및 스티어링 휠(200)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the vehicle steering input device 100 may include a power transmission device 10, a power reception device 20, and a steering wheel 200.

전력 송신 장치(10)는, 배터리(1)로부터 생성되는 전기 에너지를 전력 수신 장치(20)에 무선으로 전송할 수 있다.The power transmission device 10 may wirelessly transmit electrical energy generated from the battery 1 to the power reception device 20.

전력 송신 장치(10)는, DC/DC 컨버터(11), DC/AC 인버터(12), 제1 공진 탱크(13) 및 송신 패드(14)를 포함할 수 있다.The power transmitter 10 may include a DC / DC converter 11, a DC / AC inverter 12, a first resonant tank 13, and a transmission pad 14.

DC/DC 컨버터(11)는, 배터리(1)에서 제공되는 DC 전원을, 전송할 전력에 적합하게, 승압 또는 강압할 수 있다. The DC / DC converter 11 can step up or step down the DC power supplied from the battery 1 to suit the power to be transmitted.

한편, 실시예에 따라 DC/DC 컨버터(11)는 생략될 수 있다. 이경우, DC/AC 인버터(12)가 차량용 배터리에 연결될 수 있다.In some embodiments, the DC / DC converter 11 may be omitted. In this case, the DC / AC inverter 12 may be connected to the vehicle battery.

DC/AC 인버터(12)는, 직류 형태의 전기 에너지를 교류 형태의 전기 에너지로 전환한다. 이때, DC/AC 인버터(12)는, 수십 내지 수백 kHz의 고주파 신호를 생성할 수 있다.The DC / AC inverter 12 converts electrical energy in the form of direct current into electrical energy in the form of an alternating current. At this time, the DC / AC inverter 12 may generate a high frequency signal of tens to hundreds of kHz.

한편, DC/AC 인버터(12)는, 고주파 발생 장치로 명명될 수 있다.Meanwhile, the DC / AC inverter 12 may be called a high frequency generator.

제1 공진 탱크(13)는, 무선 전력 전송에 적합하게 임피던스를 보상할 수 있다. 예를 들면, 제1 공진 탱크(13)는, 송신 코일(15)의 임피던스를 보상할 수 있다.The first resonant tank 13 may compensate the impedance suitable for wireless power transmission. For example, the first resonant tank 13 may compensate the impedance of the transmission coil 15.

송신 패드(14)는, 전기 에너지를 무선으로 전송할 수 있다. The transmission pad 14 can wirelessly transmit electrical energy.

송신 패드(14)는, 내부에 송신 코일(15)을 포함한다.The transmission pad 14 includes a transmission coil 15 therein.

송신 코일(15)은, 전기 에너지를 무선으로 송신할 수 있다.The transmission coil 15 can transmit electric energy wirelessly.

전력 수신 장치(20)는, 전력 송신 장치(10)로부터 전송되는 전기 에너지를 무선으로 수신할 수 있다.The power receiver 20 may wirelessly receive electrical energy transmitted from the power transmitter 10.

전력 수신 장치(20)는, 수신 패드(21), 제2 공진 탱크(22) 및 정류기(23)를 포함할 수 있다.The power receiving device 20 may include a receiving pad 21, a second resonant tank 22, and a rectifier 23.

수신 패드(21)는, 전기 에너지를 무선으로 수신할 수 있다.The reception pad 21 can wirelessly receive electrical energy.

수신 패드(21)는, 내부에 수신 코일(25)을 포함한다. The receiving pad 21 includes a receiving coil 25 therein.

수신 코일(25)은, 전기 에너지를 무선으로 수신할 수 있다.The receiving coil 25 can wirelessly receive electrical energy.

송신 패드(14)와 수신 패드(21)는, 자기 결합(magnetic coupling)을 가지는 코일 세트(송신 코일(15) 및 수신 코일(25))를 포함한다.The transmission pad 14 and the reception pad 21 include a coil set (transmitting coil 15 and receiving coil 25) having magnetic coupling.

송신 패드(14)와 수신 패드(21)는, 고주파 구동 신호로 인해 발생하는 자기장(magnetic field)를 매개로 물리적인 전극간의 접촉(electrical contact)없이 전기 에너지를 전달한다. The transmission pad 14 and the reception pad 21 transfer electrical energy without a physical contact between physical electrodes through a magnetic field generated by a high frequency driving signal.

제2 공진 탱크(22)는, 무선 전력 수신에 적합하게 임피던스를 보상할 수 있다. 예를 들면, 제2 공진 탱크(22)는, 수신 코일(25)의 임피던스를 보상할 수 있다.The second resonant tank 22 may compensate the impedance suitable for wireless power reception. For example, the second resonant tank 22 may compensate the impedance of the receiving coil 25.

정류기(21)는, 전자 장치(30)에 직류 형태의 전기 에너지를 공급하기 위해, 교류 형태의 전기 에너지를 직류 형태의 전기 에너지로 전환한다.The rectifier 21 converts the electric energy of the direct current form into the electric energy of the direct current form in order to supply the electric energy of the direct current form to the electronic device 30.

스티어링 휠(200)은, 차량의 진행 방향을 전환하기 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The steering wheel 200 may receive a user input for changing a driving direction of the vehicle.

스티어링 휠(200)은, 전력 수신 장치(20)에 의해 수신되는 전기 에너지에 기초하여 동작될 수 있다.The steering wheel 200 may be operated based on the electrical energy received by the power receiving device 20.

스티어링 휠(200)은, 전력 수신 장치(20)에 의해 수신되는 전기 에너지에 기초하여, 사용자 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다.The steering wheel 200 may convert the user input into an electrical signal based on the electrical energy received by the power receiver 20.

실시예에 따라, 스티어링 휠(200)은, 배터리를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 배터리는, 전력 수신 장치(20)에 의해 수신되는 전기 에너지를 저장할 수 있다. 이 경우, 스티어링 휠(200)은, 배터리에 저장된 전기 에너지에 기초하여, 사용자 입력을 전기적 신호로 전환할 수 있다.According to an embodiment, the steering wheel 200 may further include a battery. In this case, the battery may store electrical energy received by the power receiving device 20. In this case, the steering wheel 200 may convert the user input into an electrical signal based on the electrical energy stored in the battery.

스티어링 휠(200)은, 적어도 하나의 전자 장치(30)를 포함할 수 있다.The steering wheel 200 may include at least one electronic device 30.

전자 장치(30)는, 사용자 입력에 의한 신호를 처리할 수 있다. The electronic device 30 may process a signal by a user input.

전자 장치(30)는, 센싱된 데이터에 의한 신호를 처리할 수 있다.The electronic device 30 may process a signal based on the sensed data.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 방식을 설명하는데 참조되는 도면이다.3 is a diagram referred to describe a wireless power transmission method according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 차량용 조향 입력 장치(100)는, 유도 결합 방식 또는 공진 결합 방식을 이용해 무선 전력 전송할 수 있다.Referring to FIG. 3, the vehicle steering input apparatus 100 may transmit wireless power using an inductive coupling method or a resonance coupling method.

유도 결합 방식(Inductive Coupling) 방식은, 인접한 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 흐르는 전류의 세기를 변화시키면 그 전류에 의해 자기장이 변하고, 이로 인하여 2차 코일(coil)을 지나는 자속이 변하게 되어 2차 코일(coil)측에 유도 기전력이 생기게 되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 두 개 도선을 공간적으로 움직이지 않고도 두 개 코일(coil)을 근접시킨 채 1차 코일(coil)의 전류만 변화시키면 유도 기전력이 생기게 된다. 이 경우, 주파수 특성은 크게 영향을 받지 않으나, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치(예를 들면, 무선 전력 전송 장치) 및 수신 장치(예를 들면, 이동 단말기) 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)에 따라 전력 효율이 영향을 받게 된다.Inductive coupling method (Inductive Coupling), when the intensity of the current flowing in the primary coil (coil) of the two adjacent coils (coil) changes the magnetic field by the current, thereby passing through the secondary coil (coil) The magnetic flux is changed to use the principle that induced electromotive force is generated on the secondary coil side. That is, according to this method, the induced electromotive force is generated when only the current of the primary coil is changed while the two coils are in close proximity without moving the two conductors spatially. In this case, the frequency characteristic is not significantly affected, but alignment between a transmitting device (for example, a wireless power transmitter) and a receiving device (for example, a mobile terminal) including each coil and Power efficiency is affected by distance.

공진 결합(Resonance Coupling) 방식은, 일정 거리가 떨어진 두 개의 코일(coil) 중 1차 코일(coil)에 공진 주파수(Resonance Frequncy)를 인가하여 발생한 자기장 변화량 중 일부가 동일한 공진 주파수의 2차 코일(coil)에 인가되어 2차 코일(coil)에서 유도 기전력이 발생되는 원리를 이용한다. 즉, 이 방식에 따르면, 송수신 장치가 각각 동일 주파수로 공진하는 경우, 전자파가 근거리 전자장을 통해 전달되게 되므로, 주파수가 다르면 에너지 전달이 없게 된다. 이 경우, 주파수의 선택이 중요한 문제가 될 수 있다. 소정 거리 이상 이격된 공진 주파수간에는 서로간에 에너지 전달이 없으므로, 공진 주파수 선택을 통해 충전 대상 기기를 선택할 수도 있다. 만일, 하나의 공진 주파수에 하나의 기기만이 할당되는 경우, 공진 주파수의 선택은 곧 충전 대상 기기를 선택하는 의미를 가질 수도 있다.In the resonance coupling method, a part of the magnetic field variation generated by applying a resonance frequency to a primary coil of two coils spaced apart from each other by a predetermined distance is a secondary coil having the same resonance frequency ( It is applied to the coil to use the principle that the induced electromotive force is generated in the secondary coil (coil). That is, according to this method, when the transmitting and receiving devices resonate at the same frequency, the electromagnetic waves are transmitted through the near field, so that if the frequency is different, there is no energy transfer. In this case, the choice of frequency may be an important problem. Since there is no energy transfer between the resonant frequencies spaced more than a predetermined distance from each other, the charging target device may be selected through the resonant frequency selection. If only one device is assigned to one resonant frequency, the selection of the resonant frequency may mean selecting the device to be charged.

공진 결합 방식은 유도 결합 방식에 비해, 각 코일(coil)을 포함하는 송신 장치 및 수신 장치 사이의 배열(Alignment) 및 거리(Distance)가 상대적으로 전력 효율에 덜 영향을 주는 장점이 있다.The resonance coupling method has an advantage that an alignment and a distance between the transmitting device and the receiving device including each coil have a relatively less influence on the power efficiency than the inductive coupling method.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조향 입력 장치의 각 구성을 설명하는데 참조되는 도면이다.4 is a view referred to for explaining each configuration of the steering input device according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조향 입력 장치의 외관을 설명하는데 참조되는 도면이다.5 is a view referred to for explaining the appearance of a steering input device according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시에에 따른 조향 입력 장치의 여러 기능을 설명하는데 참조되는 도면이다.6 is a diagram referred to describe various functions of a steering input device according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 차량용 조향 입력 장치(100)는, 리어 케이스(210) 및 컬럼 커버(221)를 더 포함할 수 있다.4 to 6, the vehicle steering input apparatus 100 may further include a rear case 210 and a column cover 221.

리어 케이스(210)는, 대쉬 보드 방향에서 스티어링 휠(200)에 부착될 수 있다.The rear case 210 may be attached to the steering wheel 200 in the dashboard direction.

리어 케이스(210)는, 스티어링 휠(200)과 컬럼 커버(221) 사이에 위치할 수 있다.The rear case 210 may be located between the steering wheel 200 and the column cover 221.

리어 케이스(210)는, 스티어링 휠(200) 내부 또는 스티어링 휠(200)의 뒷면에 배치되는 여러 부품들을 커버할 수 있다. 여기서, 스티어링 휠(200)의 뒷면은, 스티어링 휠(200)이 대쉬보드와 마주보는 면으로 설명될 수 있다.The rear case 210 may cover various components disposed inside the steering wheel 200 or on the rear surface of the steering wheel 200. Here, the back of the steering wheel 200 may be described as a surface in which the steering wheel 200 faces the dashboard.

전력 수신 장치(20)는, 스티어링 휠(200) 내부에 위치할 수 있다. 예를 들면, 스티어링 휠(200) 내부에는 공간이 마련되고, 전력 수신 장치(200)는, 스티어링 휠(200) 내부 공간에 위치할 수 있다.The power receiver 20 may be located inside the steering wheel 200. For example, a space may be provided inside the steering wheel 200, and the power receiver 200 may be located in an interior space of the steering wheel 200.

실시예에 따라, 전력 수신 장치(20)는, 스티어링 휠(200)와 리어 케이스(210)의 결합에 의해 생성되는 공간에 위치할 수 있다.According to an embodiment, the power receiver 20 may be located in a space generated by the combination of the steering wheel 200 and the rear case 210.

전력 수신 장치(20)는, 스티어링 휠의 리어 케이스(210)에 의해 커버될 수 있다.The power receiver 20 may be covered by the rear case 210 of the steering wheel.

수신 패드(21), 제2 공진 탱크(22) 및 정류기(23)는, 스티어링 휠의 리어 케이스(210)에 의해 커버될 수 있다.The receiving pad 21, the second resonant tank 22, and the rectifier 23 may be covered by the rear case 210 of the steering wheel.

수신 코일(25)은, 스티어링 휠의 리어 케이스(210)에 의해 커버될 수 있다.The receiving coil 25 may be covered by the rear case 210 of the steering wheel.

제2 공진 탱크(22)는, 스티어링 휠의 리어 케이스(210)에 의해 커버될 수 있다.The second resonant tank 22 may be covered by the rear case 210 of the steering wheel.

컬럼 커버(column cover)(221)는, 대쉬 보드와 리어 케이스(210) 사이에 위치할 수 있다.The column cover 221 may be located between the dash board and the rear case 210.

컬럼 커버(221)는, 스티어링 컬럼(220), 스티어링 샤프트 및 스티어링 샤프트 주변에 위치하는 여러 부품들을 커버할 수 있다.The column cover 221 may cover the steering column 220, the steering shaft, and various components located around the steering shaft.

전력 송신 장치(10)는, 컬럼 커버(221)에 의해 커버될 수 있다. The power transmission apparatus 10 may be covered by the column cover 221.

DC/DC 컨버터(11), DC/AC 인버터(12), 제1 공진 탱크(13) 및 송신 패드(14)는, 컬럼 커버(221)에 의해 커버될 수 있다.The DC / DC converter 11, the DC / AC inverter 12, the first resonant tank 13, and the transmission pad 14 may be covered by the column cover 221.

송신 코일(15)은, 컬럼 커버(221)에 의해 커버될 수 있다.The transmission coil 15 may be covered by the column cover 221.

제1 공진 탱크(13)는, 컬럼 커버(221)에 의해 커버될 수 있다.The first resonant tank 13 may be covered by the column cover 221.

전력 송신 장치(10)는, 스티어링 컬럼(220)에 내장될 수 있다. 전력 송신 장치(10)는, 스티어링 컬럼(220)에 내장된 상태로, 배터리(1)에 연결될 수 있다.The power transmission apparatus 10 may be built in the steering column 220. The power transmission apparatus 10 may be connected to the battery 1 while being embedded in the steering column 220.

DC/DC 컨버터(11), DC/AC 인버터(12), 제1 공진 탱크(13) 및 송신 패드(14)는, 스티어링 컬럼(220)에 내장될 수 있다.The DC / DC converter 11, the DC / AC inverter 12, the first resonant tank 13, and the transmission pad 14 may be built in the steering column 220.

송신 코일(15)은, 스티어링 컬럼(220)에 내장될 수 있다.The transmission coil 15 may be built in the steering column 220.

제1 공진 탱크(13)는, 스티어링 컬럼(220)에 내장될 수 있다.The first resonant tank 13 may be built in the steering column 220.

이와 같은 구조로 인해, 조향을 위하여 좌우로 스티어링 휠을 회전하더라도 송수신부 코일의 결합계수 k가 변하지 않아(공극 및 좌우가 변동이 없음) 공진 값의 변동이 없는 장점을 가지게 된다.Due to this structure, even if the steering wheel is rotated to the left and right for steering, the coupling coefficient k of the transceiver coil does not change (the air gap and the left and right fluctuations do not change), and thus the resonance value does not change.

또한, 스티어링 휠 교체시, 제조사 및 설계에 따라 달라지는 수신 패드의 특성(예를 들면, 위치, 크기, 형상 등)은, 넓은 보상 범위를 가지는 제2 공진 탱크(22)와 고주파 발생장치(12)의 주파수/듀티 제어를 통해 해결할 수 있다. In addition, when the steering wheel is replaced, the characteristics (eg, position, size, shape, etc.) of the receiving pad, which vary depending on the manufacturer and the design, may include the second resonant tank 22 and the high frequency generator 12 having a wide compensation range. This can be solved through frequency / duty control.

또한, 설계에 따라, 송신 코일(15)과 수신 코일(25)간의 이격거리를 자유롭게 선택할 수 있다.Further, according to the design, the separation distance between the transmitting coil 15 and the receiving coil 25 can be freely selected.

한편, 전력 수신 장치(20) 및 스티어링 휠(200)은 하나의 모듈을 형성할 수 있다.Meanwhile, the power receiver 20 and the steering wheel 200 may form one module.

예를 들면, 리어 케이스(210)가 스티어링 휠(200)에 부착되어 형성된 공간에, 전력 수신 장치(20)가 배치됨으로써, 전력 수신 장치(20) 및 스티어링 휠(200)은 하나의 모듈을 형성할 수 있다.For example, the power receiving device 20 is disposed in a space formed by attaching the rear case 210 to the steering wheel 200, such that the power receiving device 20 and the steering wheel 200 form one module. can do.

전력 수신 장치(20)와 스티어링 휠(200) 모듈은, 전력 송신 장치(10)가 위치하는 스티어링 컬럼(220)에 결합될 수 있다.The power receiver 20 and the steering wheel 200 module may be coupled to a steering column 220 in which the power transmitter 10 is located.

전력 수신 장치(20)와 스티어링 휠(200) 모듈은, 스티어링 컬럼(220)에 결합되어 플러그 앤드 플레이(plug and play)를 구현할 수 있다.The power receiving device 20 and the steering wheel 200 module may be coupled to the steering column 220 to implement plug and play.

전력 수신 장치(20)와 스티어링 휠(200) 모듈은, 스티어링 컬럼(220)에 탈착 가능하게 형성될 수 있다. 이를 위해, 전력 수신 장치(20)와 스티어링 휠(200) 모듈은, 스티어링 컬럼(220)에의 결합을 위한 결합부를 더 포함할 수 있다.The power receiving device 20 and the steering wheel 200 module may be detachably formed on the steering column 220. To this end, the power receiving device 20 and the steering wheel 200 module may further include a coupling unit for coupling to the steering column 220.

스티어링 휠(200)은, 적어도 하나의 전자 장치를 포함할 수 있다.The steering wheel 200 may include at least one electronic device.

스티어링 휠(200)은, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는, 스티어링 휠(200)에 포함되는 적어도 하나의 전자 장치를 제어할 수 있다.The steering wheel 200 may include at least one processor. The processor may control at least one electronic device included in the steering wheel 200.

프로세서는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.Processors include ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays), processors (processors), controllers It may be implemented using at least one of micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions.

도 6에 예시된 바와 같이, 스티어링 휠(200)은, 제1 전자 장치(310), 제2 전자 장치(320), 제3 전자 장치(330) 및 제4 전자 장치(340)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 6, the steering wheel 200 may include a first electronic device 310, a second electronic device 320, a third electronic device 330, and a fourth electronic device 340. have.

실시예에 따라, 스티어링 휠(200)은, 5개 이상의 전자 장치를 포함하거나 3개 이하의 전자 장치를 포함할 수도 있다.According to an embodiment, the steering wheel 200 may include five or more electronic devices or three or less electronic devices.

전력 수신 장치(20)는 무선으로 수신된 전기 에너지를 적어도 하나의 전자 장치(310, 320, 330, 340)에 제공할 수 있다.The power receiver 20 may provide electrical energy wirelessly received to the at least one electronic device 310, 320, 330, or 340.

실시예에 따라, 스티어링 휠(200)에 배터리가 더 포함되는 경우, 배터리는 전기 에너지를 적어도 하나의 전자 장치(310, 320, 330, 340)에 제공할 수 있다.According to an embodiment, when the battery is further included in the steering wheel 200, the battery may provide electrical energy to the at least one electronic device 310, 320, 330, or 340.

스티어링 휠(200)에 포함되는 적어도 하나의 전자 장치(310, 320, 330, 340)는, 사용자 입력에 기초한 신호를 처리할 수 있다.At least one electronic device 310, 320, 330, or 340 included in the steering wheel 200 may process a signal based on a user input.

스티어링 휠(200)에 포함되는 적어도 하나의 전자 장치(310, 320, 330, 340)는, 센싱 데이터에 기초한 신호를 처리할 수 있다.At least one electronic device 310, 320, 330, or 340 included in the steering wheel 200 may process a signal based on sensing data.

제1 전자 장치(310)는 열선의 발열 동작을 수행할 수 있다.The first electronic device 310 may perform a heating operation of the hot wire.

스티어링 휠(200)은 열선을 포함할 수 있다. 열선은, 전력 수신 장치(20)에 의해 수신되는 전기 에너지에 기초하여 발열될 수 있다.The steering wheel 200 may include a hot wire. The heating wire may generate heat based on the electrical energy received by the power receiver 20.

제1 전자 장치(310)는, 전력 수신 장치(20)에 의해 제공되는 전기 에너지를 열선에 공급할 수 있다.The first electronic device 310 may supply electric energy provided by the power receiver 20 to the heating wire.

제1 전자 장치(310)는, 열선의 발열을 제어할 수 있다.The first electronic device 310 may control heat generation of the hot wire.

제2 전자 장치(320)는, 기능 스위치로 동작될 수 있다. 예를 들면, 제2 전자 장치(320)는, 오디오 컨트롤, 크루즈 컨트롤, 와이퍼 컨트롤, 시동 컨트롤 및 공조 컨트롤 중 적어도 어느 하나를 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The second electronic device 320 may be operated as a function switch. For example, the second electronic device 320 may receive a user input for at least one of audio control, cruise control, wiper control, start control, and air conditioning control.

제3 전자 장치(330)는, 주행 모드 설정을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The third electronic device 330 may receive a user input for setting a driving mode.

제3 전자 장치(330)는, 변속기 조작을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The third electronic device 330 may receive a user input for operating a transmission.

제3 전자 장치(330)는, 차량의 구동과 브레이크의 힘 배분을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The third electronic device 330 may receive a user input for driving the vehicle and distributing the force of the brake.

제3 전자 장치(330)는, 경적을 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The third electronic device 330 may receive a user input for the horn.

제3 전자 장치(330)는, 에어백 제어를 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The third electronic device 330 may receive a user input for airbag control.

제4 전자 장치(340)는, 디스플레이 제어를 위한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The fourth electronic device 340 may receive a user input for display control.

제4 전자 장치(340)는, 음성 인식에 기반한 사용자 입력을 수신할 수 있다.The fourth electronic device 340 may receive a user input based on voice recognition.

제4 전자 장치(340)는, 운전자의 졸음 감지 기능을 수행할 수 있다.The fourth electronic device 340 may perform a drowsiness detection function of the driver.

전자 장치(310, 320, 330, 340)의 기능을 보장하기 위해서는, 높은 소비 전력과 높은 데이터 전송률이 요구된다. In order to ensure the functions of the electronic devices 310, 320, 330, and 340, high power consumption and high data rate are required.

높은 소비 전력과 높은 데이터 전송률을 충족시키기 위해, 스티어링 휠과 스티어링 컬럼간, 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 물리적인 접점을 제거할 필요가 있다.In order to meet high power consumption and high data rates, it is necessary to remove the physical contacts between the steering wheel and the steering column for power transmission and data communication.

높은 소비 전력과 높은 데이터 전송률을 충족시키기 위해, 무선 전력 전송 동작과 무선 데이터 통신 동작이 요구된다.In order to meet high power consumption and high data rate, wireless power transfer operation and wireless data communication operation are required.

전자 장치(310, 320, 330, 340)는, 차량의 전기 전자 시스템과 무선으로 데이터 통신할 수 있다.The electronic devices 310, 320, 330, and 340 may perform data communication wirelessly with an electric and electronic system of the vehicle.

이하, 도 7 내지 도 8을 참조하여, 무선 전력 전송 동작과 무선 데이터 통신 동작을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the wireless power transfer operation and the wireless data communication operation will be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 8.

도 7 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 동작 및 데이터 통신 동작을 설명하는데 참조되는 도면이다.7 to 8 are views for explaining the power transmission operation and data communication operation according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 스티어링 휠(200)은, 제1 안테나(601)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the steering wheel 200 may further include a first antenna 601.

전자 장치(310, 320, 330, 340)는, 제1 안테나(601)를 이용한 RF(radio frequency) 통신을 통해, 차량의 전기 전자 시스템(7)과 무선으로 데이터를 교환할 수 있다.The electronic devices 310, 320, 330, and 340 may exchange data wirelessly with the electric and electronic system 7 of the vehicle through radio frequency (RF) communication using the first antenna 601.

제1 안테나(601)는, 제2 안테나(602)와 RF 신호를 매개로, 데이터를 교환할 수 있다.The first antenna 601 may exchange data with the second antenna 602 via an RF signal.

제1 안테나(601)는, 송신 안테나 및 수신 안테나로 기능할 수 있다.The first antenna 601 can function as a transmitting antenna and a receiving antenna.

제2 안테나(602)는, 차량에 구비될 수 있다. The second antenna 602 may be provided in the vehicle.

예를 들면, 제2 안테나(602)는, 전력 송신 장치(10)에 구비될 수 있다.For example, the second antenna 602 may be provided in the power transmission apparatus 10.

예를 들면, 제2 안테나(602)는, 차량의 전기 전자 시스템에 구비될 수 있다.For example, the second antenna 602 may be provided in the electric and electronic system of the vehicle.

제2 안테나(602)는, 송신 안테나 및 수신 안테나로 기능할 수 있다.The second antenna 602 can function as a transmitting antenna and a receiving antenna.

도 8을 참조하면, 전자 장치(310, 320, 330, 340)는, 전력 송신 장치(10) 및 전력 수신 장치(20)에 의해 발생되는 자기장 통신을 통해, 차량의 전기 전자 시스템(7)과 무선으로 데이터를 교환할 수 있다.Referring to FIG. 8, the electronic devices 310, 320, 330, and 340 may communicate with the vehicle's electrical and electronic system 7 through magnetic field communication generated by the power transmission device 10 and the power reception device 20. You can exchange data wirelessly.

전자 장치(310, 320, 330, 340)는, 송신 코일(15)과 수신 코일(25)간에 형성되는 자기장에 의해, 차량의 전기 전자 시스템(7)과 무선으로 데이터를 교환할 수 있다.The electronic devices 310, 320, 330, and 340 may exchange data wirelessly with the electric and electronic system 7 of the vehicle by a magnetic field formed between the transmitting coil 15 and the receiving coil 25.

전력 송신 장치(10)와 전력 수신 장치(20)는, 무선 전력 전송 동작과 무선 데이터 전송 동작을 함께 수행할 수 있다.The power transmitter 10 and the power receiver 20 may perform a wireless power transfer operation and a wireless data transfer operation together.

무선 전력 전송 동작은 일방향으로 이루어지나, 무선 데이터 전송 동작은 양방향으로 이루어질 수 있다.The wireless power transfer operation is performed in one direction, but the wireless data transfer operation may be performed in both directions.

전력 송신 장치(10)는, 전력 수신 장치(20)에 무선으로 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 전력 수신 장치(20)는, 전력 송신 장치(10)에 무선으로 데이터를 전송할 수 있다.The power transmitter 10 may wirelessly transmit data to the power receiver 20. In addition, the power receiver 20 may wirelessly transmit data to the power transmitter 10.

스티어링 휠(200)에 포함된 적어도 하나의 전자 장치(310, 320, 330, 340)는, 처리된 신호를 소정의 통신 수단을 이용하여, 차량의 전기 전자 시스템에 전송할 수 있다.The at least one electronic device 310, 320, 330, or 340 included in the steering wheel 200 may transmit the processed signal to the electric and electronic system of the vehicle by using a predetermined communication means.

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 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 프로세서 또는 제어부를 포함할 수도 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.The present invention described above can be embodied as computer readable codes on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include hard disk drives (HDDs), solid state disks (SSDs), silicon disk drives (SDDs), ROMs, RAM, CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like. This also includes those implemented in the form of carrier waves (eg, transmission over the Internet). The computer may also include a processor or a controller. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all aspects and should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

10 : 전력 송신 장치
20 : 전력 수신 장치
100 : 차량용 조향 입력 장치
200 : 스티어링 휠10: power transmission device
20: power receiving device
100: vehicle steering input device
200: steering wheel

Claims

A power transmission device for wirelessly transmitting electrical energy generated from a battery of a vehicle;
A power receiver wirelessly receiving electrical energy transmitted from the power transmitter; And
And a steering wheel operated based on the electrical energy received by the power receiving device.

The method of claim 1,
The power transmission device,
A transmission coil embedded in a column cover;
And a first resonant tank embedded in the column cover and compensating for the impedance of the transmitting coil.

The method of claim 1,
The power receiving device,
A receiving coil covered by a rear case of the steering wheel; And
And a second resonant tank covered by the rear case and compensating for the impedance of the receiving coil.

The method of claim 1,
The steering wheel includes a heating wire,
The heating wire,
A vehicle steering input device that generates heat based on electrical energy received by the power receiver.

The method of claim 1,
The steering wheel is,
At least one electronic device for processing a signal by the user input,
The electronic device,
A vehicle steering input device for wireless data communication with an electric and electronic system of a vehicle.

The method of claim 5,
The electronic device,
A vehicle steering input device for wirelessly exchanging data with an electric and electronic system of a vehicle through magnetic field communication generated by the power transmitter and the power receiver.

The method of claim 5,
The steering wheel is,
Including an antenna,
The electronic device
A vehicle steering input device for exchanging data wirelessly with an electric and electronic system of a vehicle through radio frequency (RF) communication using the antenna.

The method of claim 1,
The power receiving device and the steering wheel form a module,
The module,
A steering input device coupled to the steering column in which the power transmission device is located to implement plug and play.