KR20210008535A

KR20210008535A - 스티어링, 스티어링 시스템, 스티어링을 제어하는 방법 및 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체

Info

Publication number: KR20210008535A
Application number: KR1020207036253A
Authority: KR
Inventors: 유끼 야마자끼; 유끼노리 미도리카와; 토시아끼 에바나; 유따 오자와
Original assignee: 아우토리브 디벨롭먼트 아베
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2021-01-22
Also published as: EP3805072A4; JPWO2019235200A1; EP3805072B1; CN112135766A; CN112135766B; US20210163055A1; KR102526134B1; WO2019235200A1; JP7026221B2; EP3805072A1

Abstract

히터 기능을 가진 스티어링에 파지 검지 기능을 부가시킬 수 있고, 또한 한 쪽의 기능을 다른 쪽의 기능 향상에 기여시킬 수 있는 스티어링, 스티어링 시스템, 스티어링을 제어하는 방법 및 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 제공한다. 스티어링(1)은 접지 전위가 공급되는 심부(10)와, 심부(10)의 외측에 심부(10)와 절연되어 설치되는 스티어링(1)을 따뜻하게 하기 위한 제1 도전체(12)와 ,제1 도전체(12)의 외측에 제1 도전체(12)와 절연되어 설치되는 스티어링(1) 파지를 검지하기 위한 제2 도전체(14)를 구비한다.

Description

스티어링, 스티어링 시스템, 스티어링을 제어하는 방법 및 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체

본 발명은 스티어링, 스티어링 시스템, 스티어링을 제어하는 방법 및 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체에 관한 것이다.

종래, 동절기 등 추운 날에 있어서 자동차의 운전을 쾌적하게 하기 위하여, 자동차의 스티어링(핸들)을 가열하기 위한 히터가 개발되어 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 스티어링을 덮도록 설치된 발열체와, 발열체에　대한 통전을 제어하는 제어 회로와, 제어 회로에 신호를 출력하는 스위치를 구비하는 자동차용 히터 장치가 기재되어 있다. 이 자동차용 히터 장치는 운전자에 의한 스위치 조작에 의해 발열체에 대한 통전이 개시되고, 소정 시간 후에 정지된다.

또한 스티어링에 정전(靜電) 용량식 터치 센서를 설치하고, 운전자가 스티어링을 파지(把持)하고 있는지 여부를 검지하는 것도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

특허문헌1 : 일본특허 특개평9-76922호 공보 특허문헌2 : 일본특허 특개2010-23699호 공보

그러나, 스티어링에 히터 및 터치 센서를 함께 설치하는 경우에 대하여 종래 충분한 검토가 되어 있다고는 할 수 없으며, 한층 더 연구를 하지 않으면 안된다.

그래서 본 발명은 히터 기능을 갖춘 스티어링에 파지（把持） 검지 기능을 부가할 수 있고, 또한 한 쪽의 기능을 다른 쪽의 기능 향상에 기여할 수 있는 스티어링, 스티어링 시스템, 스티어링을 제어하는 방법 및 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 스티어링은, 접지 전위（接地電位）가 공급되는 심부（芯部）를 구비한 스티어링으로서, 심부의 외측에 상기 심부와 절연되어 설치된 제1 도전체인, 스티어링을 따뜻하게 하기 위한 제1 도전체와, 제1 도전체의 외측에 상기 제1 도전체와 절연되어 설치된 제2 도전체인, 스티어링에 대한 파지를 검지하기 위한 제2 도전체를 구비한다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 스티어링을 제어하는 방법은, 스티어링을 따뜻하게 하기 위한 제1 도전체 및 제1 도전체의 외측에 상기 제1 도전체와 절연되어 설치된 제2 도전체를 구비한 스티어링을 제어하는 방법으로서, 제1 도전체의 일단과 전원부 사이의 전기적 접속을 전환하는 제1 스위치부의 온 및 오프를 제어하는 제1 제어 신호를 출력하는 단계와, 제2 도전체와 접지부 사이에 발생하는 정전 용량 결합의 용량값 측정 결과를 받아, 그 측정된 용량값에 기초하여 스티어링이 운전자에 의해 파지되어 있는지 여부를 판정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체는, 전자 장치의 하나 이상의 프로세서에 의한 실행을 위해 구성되어 있는 하나 이상의 프로그램으로서, 전자 장치에 스티어링을 제어하는 하나 이상의 프로그램을 기억하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체로서, 스티어링은 상기 스티어링을 따뜻하게 하기 위한 제1 도전체 및 제1 도전체의 외측에 상기 제1 도전체와 절연되어 설치된 제2 도전체를 구비하고, 하나 이상의 프로그램은 제1 도전체의 일단과 전원부 사이의 전기적 접속을 전환하는 제1 스위치부의 온 및 오프를 제어하는 제1 제어 신호를 출력하는 명령과, 제2 도전체와 접지부 사이에 발생하는 정전 용량 결합의 용량값 측정 결과를 받고, 그 측정된 용량값에 기초하여 스티어링이 운전자에 의해 파지되어 있는지 여부를 판정하는 명령을 포함한다.

이들 실시형태에 의하면, 제1 도전체의 외측에 제2 도전체가 설치되어 있기 때문에, 히터 기능을 위한 제1 도전체가 파지 검지 기능을 위한 제2 도전체에 의해 보호된다. 이에 의해 운전자가 스티어링을 파지한 경우, 제1 도전체는 직접 파지되지 않기 때문에 제1 도전체의 저항값이 마모에　의한　경년　열화(經年劣化)로　　증대하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 파지 검지 기능을 위한 제2 도전체에 의해 히터 기능을 위한 제1 도전체의 내구성을 향상시킨다고 하는 상승(相乘) 효과를 발휘하면서 두 기능을 스티어링에 구비시킬 수 있다.

또한 본 명세서에 있어서 '파지(把持)'란 운전자가 스티어링을 꼭 잡은 상태에 한정하지 않고, 운전자의 몸이 스티어링의 일부에 접촉해 있는 상태도 포함하는 것으로 한다.

본 발명의 스티어링, 스티어링 시스템, 스티어링을 제어하는 방법 및 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체에 의하면 히터 기능이 있는 스티어링에 파지 검지 기능을 부가할 수 있고, 또한 한 쪽의 기능을 다른 쪽의 기능 향상에 기여할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 관한 스티어링의 단면 구조를 나타내는 도이다.
도 2는 제1 실시형태에 관한 스티어링 시스템의 회로 구성 및 시스템 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 제1 실시형태에 관한 스티어링 시스템에 포함되는 컴퓨터 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 제1 실시형태에 관한 스티어링 제어 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 5는 제2 실시형태에 관한 스티어링 시스템의 회로 구성 및 시스템 구성을 나타내는 도이다.
도 6은 제2 실시형태에 관한 스티어링 시스템에 있어서의 동작 타이밍 차트이다.
도 7은 제3 실시형태에 관한 스티어링 시스템의 회로 구성 및 시스템 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 제4 실시형태에 관한 스티어링 시스템의 회로 구성 및 시스템 구성을 나타내는 도이다.

이하에, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 각 도에 있어서 동일 부호를 붙인 것은 동일 또는 동일한 구성을 가진다. 또한 제2 실시형태 이후에는 제1 실시형태와 공통 사항에 대한 기술을 생략하고, 상이한 점에 대해서만 설명한다. 특히, 동일한 구성에 의한 동일한 작용 효과에 대해서는 실시형태마다 언급하지 않는다.

<1. 제1 실시형태>

스티어링(1)은 차량 주행을 조작하기 위한 조작 장치로서, 그 자체를 따뜻하게 하는 히터 기능과, 운전자에 의해 스티어링이 파지되는지 여부를 검지하는 파지 검지 기능을 가진다. 도 1에 나타낸 바와 같이 스티어링(1)은 내측으로부터 순서대로 코어 바(10)와, 우레탄 층(11)과, 히터 전극(12)과, 표피 층(13)과, 센서 전극(14)을 구비한다. 코어 바(10)는 심부（芯部）의 일례이며, 히터 전극(12) 및 센서 전극(14)은 각각 제1 도전체 및 제2 도전체의 일례이다.

코어 바(10)는 스티어링(1)의 골격 구조 부분을 구성하고, 스티어링(1)의 형상을 형성한다. 코어 바(10)는, 스티어링(1)이 차량에 설치된 상태에 있어서 차량의 접지(接地)부에 전기적으로 접속됨으로써 접지 전위를 띤다. 즉, 코어 바(10)에는 접지 전위가 공급된다. 또한 차량의 '접지부'란 차량에 있어서 접지 전위를 띤 부위이면 어느 부위여도 되며, 예를 들어 차량 몸체 등을 포함한다.

우레탄 층(11)은, 코어 바(10)의 외측(본 실시형태에 있어서는 외주)에 있어서 코어 바(10)를 덮도록 설치되고, 코어 바(10)와 히터 전극(12)을 절연한다. 또한, 이와 같은 절연의 모습은 우레탄 층(11)에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 우레탄 이외의 다른 재료를 사용하여 형성해도 된다.

히터 전극(12)은 우레탄 층(11)의 외측(본 실시형태에 있어서는 외주)에 있어서 우레탄 층(11)을 덮도록 설치되어 있다. 히터 전극(12)은, 전력이 공급됨으로써 발열하고, 이에 의해 스티어링(1)을 따뜻하게 한다. 예를 들어, 히터 전극(12)은 니크롬 선을 면 형상으로 배치한 면 형상 발열체에 의해 형성된다.

표피 층(13)은, 히터 전극(12)의 외측(본 실시형태에 있어서 외주)에 있어서 히터 전극(12)을 덮도록 설치되고, 히터 전극(12)과 센서 전극(14)을 절연한다. 표피 층(13)을 구성하는 재료는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 스티어링의 표피 층으로서 종래 사용되어 있는 가죽 등이어도 된다.

센서 전극(14)은, 표피 층(13)의 외측(본 실시형태에 있어서 외주)에 있어서 표피 층(13)을 덮도록 설치되어 있다. 센서 전극(14)은 정전 용량 결합에 의해 차량의 운전자가 스티어링(1)을 파지하고 있는지 여부를 검지하기 위한 전극이다. 예를 들어 센서 전극(14)은 표피 층(13)의 표면에 도전성을 가지는 도료를 뿜어 부착시킴으로써 형성된다. 운전자에 의한 스티어링(1) 파지를 검지하는 기능은 예를 들어 운전자를 보조하는 운전 보조 시스템이나 운전자에게 주의를 환기시키는 주의 환기 시스템에 응용할 수 있다. 또한 센서 전극(14)이 설치되는 위치는 반드시 스티어링(1)의 가장 외측이 아니어도 되고, 스티어링(1)은, 예를 들어 센서 전극(14)의 더 외측에 비도전성의 도장이 실시되어 있어도 된다.

이와 같이, 스티어링(1)에는 히터 전극(12)과 센서 전극(14)이 서로 절연하면서 이 순서로 코어 바(10)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 도 1에 나타낸 예에서는 스티어링(1)의 원주 방향에 걸쳐 히터 전극(12)이나 센서 전극(14)을 형성하고 있는데, 다른 실시형태에서는 스티어링(1) 전체에 히터 전극(12)이나 센서 전극(14)을 형성하지 않아도 된다. 즉, 스티어링(1)의 일부(예를 들어 운전자에 의해 파지되기 쉬운 부분 등)가 도 1에 나타내는 단면 구조를 가지는 한, 다른 부분에는 히터 전극(12)이나 센서 전극(14)이 형성되어 있지 않아도 된다.

도 2에 나타낸 바와 같이 스티어링(100)은, 예를 들어, 상술한 스티어링(1)과, 스위치 소자(110)와, 제어부(120)와, 히터 전극(130)과, 용량 측정 회로(140)와, 파지 판정부(150)를 구비한다. 스위치 소자(110), 제어부(120), 용량 측정 회로(140) 및 파지 판정부(150)는 예를 들어 ECU(전자 장치의 일례이다)에 설치된다. 다른 실시형태에서는, 스위치 소자(110) 및 용량 측정 회로(140)는 ECU와는 별도로 설치되고, ECU에 전기적으로 접속되어도 된다. 또한, 도 1에 나타내는 우레탄 층(11) 및 표피 층(13)은 회로 구성 상 모두 절연 층에 포함되기 때문에 도 2에 있어서는 절연 층으로서 통합되어 나타내고 있다. 이것은 이하에 나타내는 도 5, 도 7 및 도 8에 있어서도 동일하다.

도 3에 나타낸 바와 같이 스티어링 시스템(100)이 가지는 ECU(20)는 연산부(21), 통신부(22), 입출력부(23) 및 기억부(24)를 구비한다.

연산부(21)는, 하나 이상의 프로세서를 포함하고, CPU나 MPU 등에 의해 구성된다. 연산부(21)는 각종 입력에 기초하여 기억부(24)에 기억된 프로그램, 모듈 및/또는 명령을 실행함으로써 다양한 기능부를 동작시킨다. 프로그램 등은 CD-ROM이나 USB 메모리 등의 기억 매체로부터 인스톨되거나 혹은 통신부(22)를 개재하여 다운로드되어 인스톨 되어도 된다. 연산부(21)는 다양한 기능부로서 예를 들어 제어부(120) 및 파지 판정부(150)를 가진다. 제어부(120)는 예를 들어 스위치 소자(110)의 온(on)및 오프　(off)를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 파지 판정부(150)는 예를 들어 용량 측정 회로(140)에 의해 측정된 용량값에 기초하여 스티어링(1)이 파지되어 있는지 여부를 판정한다.

통신부(22)는 ECU(20)를 다른 기기에 접속하는 인터페이스（interface）이다. 통신부(22)는 예를 들어 인터넷 등의 통신 네트워크에 접속되어도 된다. 입출력부(23)는 다른 기기로부터 데이터를 수신하고, 다른 기기로 데이터를 출력한다. 예를 들어 입출력부(23)는 스위치 소자(110)에 접속되어 있고, 제어부(120)로부터의 제어 신호가 입출력부(23)를 개재하여 스위치 소자(110)에 출력된다. 또한 예를 들어 입출력부(23)는 용량 측정 회로(140)에 접속되어 있고, 용량 측정 회로(140)의 측정 결과를 수신한다.

기억부(24)는 하드 디스크 드라이브(hard disk drive), SSD, RAM, ROM 등의 기억 장치에 의해 구성된다. 기억부(24)는 연산부(21)에 있어서의 연산 처리 실행에 필요한 각종 프로그램이나 각종 프로그램의 실행에 필요한 데이터 등을 기억한다. 각종 프로그램에는 예를 들어 스티어링을 제어하기 위한 프로그램이 포함된다. 기억부(24)는 불휘발성 메모리를 포함한다. 불휘발성 메모리는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 포함한다. 또한 기억부(24)는 용량 측정 회로(140)가 측정한 용량값을 기억하는 것 외에 각종 정보를 일시적으로 기억한다.

도 2로 돌아가서, 코어 바(10)는 차량의 접지부(G)에 전기적으로 접속되고, 전체가 접지 전위를 띠고 있다. 히터 전극(12)은 일단에 히터 전원(130)으로부터 스위치 소자(110)를 개재하여 전력이 공급되고, 타단이 접지부(G)에 전기적으로 접속된다. 센서 전극(14)은 운전자가 스티어링(1)을 파지하고 있는 동안, 운전자와의 사이에서 정전 용량 결합을 발생시킨다. 또한 도 2에 있어서는 배선에 의한 전기적 접속이 실선으로 나타나고, 정전 용량 결합에 의한 전기적 접속이 파선으로 나타나 있다.

스위치 소자(110)(제1 스위치부의 일례이다)는 제어부(120)로부터 공급되는 제어 신호(Ctrl1)(제1 제어 신호의 일례이다)에 기초하여 온 및 오프를 전환함으로써 히터 전극(12)과 히터 전원(130) 사이의 전기적 접속을 전환한다. 구체적으로 스위치 소자(110)가 온인 경우, 히터 전원(130)으로부터 히터 전극(12)에 전력이 공급되고, 히터 전극(12)이 발열한다. 한편 스위치 소자(110)가 오프인 경우, 히터 전원(130)으로부터 히터 전극(12)에 대한 전력 공급이 차단되고, 히터 전극(12)의 발열이 정지한다. 스위치 소자(110)는 예를 들어 FET(Field-Effect Transistor) 등의 트랜지스터이면 되지만, 이것에 한정되지 않고 제어 신호(Ctrl1)에 따라 전기적 접속을 전환시킬 수 있는 구성이면 된다.

제어부(120)는 스위치 소자(110)의 온 및 오프를 전환하는 제어 신호(Ctrl1)를 스위치 소자(110)에 공급한다. 제어부(120)는 예를 들어 차량의 운전자에 의한 스위치 조작 입력을 수신하고, 상기 입력에 기초하여 제어 신호(Ctrl1)를 생성해도 된다. 히터 전원(130)(전원부의 일례이다)은 히터 전극(12)에 전력을 공급한다.

용량 측정 회로(140)는 용량 측정 신호를 센서 전극(14)에 공급하고, 센서 전극(14)과 접지 전위를 띠는 각 요소 간에 발생하는 정전 용량 결합 용량값의 합계를 측정한다. 구체적으로 운전자가 스티어링(1)을 파지하지 않는 경우, 다시 말해 운전자와 스티어링(1) 간에 정전 용량 결합이 발생하지 않은 경우, 용량 측정 회로(140)가 측정하는 용량값(Coff)은 센서 전극(14)과 코어 바(10) 간에 발생하는 기생 용량(寄生容量)의 용량값(Csa)과, 센서 전극(14)과 히터 전극(12) 간에 발생하는 기생 용량의 용량값(Csh)과, 센서 전극(14)과 차량 접지부(G) 간에 발생하는 기생 용량의 용량값(Csb)의 합계가 된다. 즉, 이 경우에 Coff = Csa + Csh + Csb이다.

한편, 운전자가 스티어링(1)을 파지하고 있는 경우, 다시 말해 운전자와 스티어링(1) 간에 정전 용량 결합이 발생하고 있는 경우, 용량 측정 회로(140)가 측정하는 용량값(Con)은 상술한 용량값(Csa, Csh, Csb)에 더하여 센서 전극(14)으로부터 운전자의 인체를 개재하여 차량 접지부(G)에 도달하는 경로에서 발생하는 정전 용량 결합 용량값(Ch)을 포함한다. 즉, 이 경우에 Con = Csa + Csh + Csb + Ch이다. 따라서, 스티어링 파지가 있는 경우의 용량값(Con)과, 없는 경우의 용량값(Coff)에 관하여 △C = Con - Coff = Ch의 차이가 발생하게 된다.

파지 판정부(150)는 용량 측정 회로(140)에 의해 측정된 용량값에 기초하여 운전자가 스티어링(1)을 파지하고 있는지 여부를 판정한다. 구체적으로 파지 판정부(150)는 예를 들어 소정 간격으로 단속적으로 용량 측정 회로(140)가 측정한 용량값을 받는다. 그리고 파지 판정부(150)는 상기 용량값이 소정 역치 이상 증대했을 경우에 스티어링(1)이 파지되었다고 판정하고, 상기 용량값이 소정 역치 이상 감소했을 경우에 스티어링(1)이 파지로부터 해방되었다고 판정하며, 상기 용량값이 소정 역치 이상 변동하지 않은 경우에 이전 상태가 유지되고 있다고 판정한다.

도 4를 참조하여 본 실시형태의 스티어링(1)을 제어하는 방법에 대하여 설명한다. 이 방법은 상기 ECU(20)에 의해 실행할 수 있다. 또한 이 방법에서는 주로 다음 두 가지 단계가 실시된다.

첫 번째로 히터 전극(12)의 일단과 히터 전원(130) 간의 전기적 접속을 전환하는 스위치 소자(110)의 온 및 오프를 제어하는 제어 신호(Ctrl1)를 출력한다(단계 S10). 이것은 제어부(120)에 의해 실행된다. 이러한 출력 단계에 의해 히터 전극(12)의 온 및 오프가 제어된다.

두 번째로, 센서 전극(14)과 접지부(G) 간에 발생하는 정전 용량 결합 용량값의 측정 결과를 받아 그 측정된 용량값에 기초하여 스티어링(1)이 운전자에 의해 파지되어 있는지 여부를 판정한다(단계 S20). 이것은 파지 판정부(150)에 의해 실행된다. 또한 상술한 바와 같이 용량값은 용량 측정 회로(140)에 의해 측정된 것이다.

본 실시형태의 스티어링(1)에 의하면 히터 전극(12)과 센서 전극(14)을 구비하고 있기 때문에, 히터 기능과 파지 검지 기능 양쪽을 구비시킬 수 있다. 그 중에서도 히터 전극(12) 외측에 이것과 절연되어 센서 전극(14)이 설치되기 때문에, 히터 전극(12)이 센서 전극(14)에 의해 외측으로부터 보호된다. 이것에 의해 히터 전극(12)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이 점에 있어서 상세히 서술하면 아래와 같다.

즉, 히터 전극(12)에 있어서 발생하는 열량(Q)은 히터 전극(12)에 공급되는 전류량(I)과 히터 전극(12)의 저항값(R)을 가지고, Q = RI²에 의해 기정(旣定)된다. 따라서, 충분한 열량(Q)을 얻기 위해서는 히터 전극(12)의 저항값(R)을 낮추는 것이 바람직하다. 여기서 가령 히터 전극(12)이 스티어링(1)에 있어서의 외측에 설치된다면 하면 운전자가 스티어링(1)을 파지한 경우, 히터 전극(12)은 직접 파지된다. 그 결과, 히터 전극(12)의 저항값(R)이 마모에 의한 시간 경과 열화에 의해 증대할 수 있다. 이러한 점에서, 본 실시형태에서는 히터 전극(12)이 센서 전극(14)보다 내측에 배치되기 때문에 상술한 마모가 억제되고, 저항값(R)의 증대를 억제할 수 있다. 따라서, 히터 전극(12)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

그런데, 센서 전극(14)은 운전자가 스티어링(1)을 파지한 경우에 직접 파지되기 때문에 마모에 의해 저항값이 증대할 수 있다. 그러나 센서 전극(14)과 접지부(G) 간의 저항값은 비교적 크기 때문에 센서 전극(14)의 저항값이 가령 증대했다고 해도 센서 전극(14)과 접지부(G) 간의 저항값에 대한 센서 전극(14)의 저항값 변동은 상대적으로 작다. 따라서, 센서 전극(14)의 마모가 용량 측정 회로(140)에 의한 용량값 측정에 주는 영향은 작다. 환언하자면 센서 전극(14)이 히터 전극(12) 외측에 설치됨으로써 히터 기능을 가진 스티어링에 파지 검지 기능을 부가하면서 이 파지 검지 기능을 히터 기능의 내구성 향상에 기여시킬 수 있다.

다른 실시형태에서는 히터 기능의 온 및 오프(즉, 스위치 소자(110)의 온 및 오프)의 전환을, 예를 들어 파지 판정부(150)에 의한 판정 결과에 기초하여 제어하는 것도 가능하다. 예를 들어 스티어링 파지 검지에 의해 히터 기능이 온이 되고, 파지의 해방 검지에 의해 히터 기능이 오프가 되도록 제어함으로써, 운전자에 의한 운전 동작을 방해하는 일 없이 자동적으로 스티어링을 따뜻하게 할 수 있다.

여기서 상술한 바와 같은 히터 기능을 구비하는 스티어링 시스템(100)에 있어서는 히터 기능이 온일 때에 히터 전극(12)에 공급되는 전류의 전류량이 비교적 많다(예를 들어, 수 ~ 수십 A 정도). 따라서, 히터 기능의 온 및 오프 전환 때에 히터 전극(12)에 공급되는 전류의 전류량이 급격히 변동하기 때문에, 노이즈가 발생하거나 전원 전압이 변동할 수 있다. 그래서 이와 같은 노이즈나 전압 변동의 주변 회로에 대한 영향을 억제할 수 있는 스티어링 시스템으로서 아래의 제2 실시형태에 대하여 설명한다.

<2. 제2 실시형태>

도 5에 나타낸 바와 같이 스티어링 시스템(200)은 상술한 스티어링 시스템(100)에 비해, 스위치 소자(210)를 더 구비한다. 스위치 소자(210)(제2 스위치부의 일례이다)는 센서 전극(14)과 접지부(G) 사이에 설치되고, 제어부(120)로부터 공급되는 제어 신호(Crtl2)(제2 제어 신호의 일례이다)에 따라서 센서 전극(14)과 접지부(G) 사이의 전기적 접속을 전환한다. 스위치 소자(210)는 스위치 소자(110)와 마찬가지로 FET 등의 트랜지스터이면 되지만, 이에 한정되지 않고 제어 신호(Ctrl2)에 따라서 전기적 접속을 전환할 수 있는 구성이면 된다.

본 실시형태에 있어서 제어부(120)는 스위치 소자(110)의 동작에 따라서 스위치 소자(210)의 동작을 전환하는 제어 신호(Ctrl2)를 출력한다. 구체적으로 제어 신호(Ctrl2)는 도 6에 나타낸 바와 같이 스위치 소자(110)의 온 및 오프가 전환할 때에 스위치 소자(210)를 온으로 하는 하이 레벨이 되고, 스위치 소자(110)의 온 및 오프가 소정 시간 이상 전환되지 않을 때에 스위치 소자(210)를 오프로 하는 로우 레벨이 된다. 이에 의해 히터 기능의 동작 전환 때에 스위치 소자(210)가 온이 되고, 센서 전극(14)이 접지부(G)에 전기적으로 접속됨으로써 센서 전극(14)이 접지 전위를 띤다. 따라서, 히터 기능의 동작 전환에 따라서 노이즈나 전원 전압의 변동이 발생해도 센서 전극(14)이 실드（shield）로서 기능하고, 이들 노이즈나 전압 변동의 영향을 억제할 수 있다.

또한 스위치 소자(210)가 온이 되는 것은 스위치 소자(110)의 온 및 오프가 전환하는 순간에 한정되지 않고, 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 순간의 전후 시간을 포함해도 된다. 이에 의해 히터 기능의 동작 전환에 따르는 노이즈 등의 영향을 더욱 억제하기 쉬워진다.

추가로, 본 실시형태에 있어서 제어부(120)는 제어 신호(Ctrl2)에 더하여 스위치 소자(110)의 온 및 오프의 전환을 나타내는 제어 신호(Ctrl3)(제3 제어 신호의 일례이다)를 출력하고 파지 판정부(150)에 공급한다. 구체적으로 제어 신호(Ctrl3)는 제어 신호(Ctrl2)와 마찬가지로 스위치 소자(110)의 온 및 오프가 전환할 때에 하이 레벨이 되고, 스위치 소자(110)의 온 및 오프가 소정 시간 이상 전환하지 않을 때에 로우 레벨이 된다. 파지 판정부(150)는 제어 신호(Ctrl3)가 하이 레벨인 경우에 용량 측정 회로(140)에 의한 용량값의 측정 결과를 파기하고, 상기 용량값에 기초하여 판정을 실시하지 않는다(도 6 화살표 참조). 즉, 히터 기능의 동작 전환 때에는 전원 전압의 변동이 발생하고, 용량 측정 회로(140)에 의한 용량값의 측정 정밀도가 저하할 수 있으므로, 이러한 용량값의 측정 결과를 파기한다(출력값을 무효로 한다). 이에 의해 파지 판정부(150)에 있어서의 파지 판정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 스티어링 시스템(200)에 의하면 센서 전극(14)에 실드 기능이 부가되기 때문에, 다른 실드 부재를 사용하는 일 없이 노이즈 등에 의한 영향을 억제할 수 있다. 또한 히터 기능의 동작 전환에 따라서 파지 검지의 유무가 제어되기 때문에 파지 검지 기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다른 실시형태에서는 제어부(120)가 용량 측정 회로(140)에 제어 신호(Ctrl3)를 공급하고, 제어 신호(Ctrl3)가 하이 레벨인 경우에 용량 측정 회로(140)가 용량값의 측정을 실시하지 않는 것으로 해도 된다. 나아가 다른 실시형태에서는 제어 신호(Ctrl2) 및 제어 신호(Ctrl3)는 하나의 제어부(120)가 아니라 서로 상이한 제어부로부터 출력되어도 된다. 또한, 다른 실시형태에서는 스티어링 시스템(200)은 센서 전극(14)에 의한 실드 기능과 파지 판정부(150)에 의한 측정 결과의 파기 기능 양쪽이 아니라 이들 중 어느 하나의 기능을 구비하는 것이어도 된다.

여기서 상술한 바와 같은 히터 기능을 구비하는 스티어링 시스템(200)에 있어서는, 히터 전극(12)이나 각 요소를 전기적으로 접속하는 하네스（Harness） 등이 열화 또는 고장에 의해 단선하는 경우가 있다. 예를 들어 히터 전극(12)의 타단과 접지부의 접속이 단선에 의해 차단되면 센서 전극(14)과 히터 전극(12) 사이의 기생 용량이 발생하지 않게 된다. 그러면 용량 측정 회로(140)에 의한 측정 결과가 변하는 것에 의해 파지 판정부(150)에 의한 파지 판정의 신뢰성이 저하할 우려가 있다. 그래서 이 점을 해소할 수 있는 스티어링 시스템으로서, 아래의 제3 및 제4 실시형태에 대하여 설명한다.

<3. 제3 실시형태>

도 7에 나타낸 바와 같이 스티어링 시스템(300)은 상술한 스티어링 시스템(100)에 비해, 접속 판정부(310)를 더 구비한다. 접속 판정부(310)는 히터 전극(12)의 일단과 히터 전원(130) 사이에 설치된다. 접속 판정부(310)는 예를 들어 히터 전극(12)의 타단과 접지부(G) 사이의 전기적 접속의 유무(즉, 단선하지 않았는지 여부)를 판정하고, 상기 판정 결과를 나타내는 제어 신호(Ctrl4)(제4 제어 신호의 일례이다)를 제어부(120)에 공급한다.

히터 전극(12)의 타단과 접지부(G) 사이에 단선이 발생하고, 이들 사이의 전기적 접속이 없다고 접속 판정부(310)에 의해 판정되었을 경우, 제어부(120)는 접속 판정부(310)로부터 공급되는 제어 신호(Ctrl4)에 기초하여 스위치 소자(110)를 온으로 한다. 이에 의해 히터 전극(12)은 히터 전원(130)에 단락(short)된 상태가 되고, 센서 전극(14) 사이에 기생 용량이 발생한다.

본 실시형태의 스티어링 시스템(300)에 의하면 히터 전극(12)을 포함하는 전기 경로가 단선되어도 센서 전극(14)과 히터 전극(12) 사이에 기생 용량을 발생시킬 수 있다. 따라서, 파지 검지 기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

<4. 제4 실시형태>

도 8에 나타낸 바와 같이 스티어링 시스템(400)은 상술한 스티어링 시스템(100)에 비해, 콘덴서(410)를 더 구비한다. 콘덴서(410)는 일단이 히터 전극(12)의 일단과 히터 전원(130) 사이에 접속되고, 타단이 접지부(G)에 전기적으로 접속된다. 콘덴서(410)의 용량값은 센서 전극(14)과 히터 전극(12) 사이에 발생하는 기생 용량의 용량값(Csh)에 비해 큰 것이 바람직하고, 예를 들어 0.01 μF ~ 10 μF 정도이면 된다. 이에 의해 히터 전극(12)은 접지부(G)에 단락된 상태와 같게 된다. 이에 의해 스티어링 시스템(400)에 의하면 스티어링 시스템(300)과 마찬가지로 히터 전극(12)을 포함하는 전기 경로가 단선해도 센서 전극(14)과 히터 전극(12) 사이의 기생 용량을 발생시킬 수 있다. 따라서, 파지 검지 기능의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 8에 있어서는 콘덴서(410)의 일단이 히터 전극(12)의 일단과 스위치 소자(110) 사이에 접속되는 예가 나타나 있는데, 콘덴서(410)의 일단이 접속되는 위치는 이에 한정되지 않고, 예를 들어 스위치 소자(110)와 히터 전원(130) 사이에 있어도 된다. 도 8에 있어서는 콘덴서(410)의 타단이 접지부(G)에 접속되는 구성이 나타나 있는데, 콘덴서(410)의 타단의 접속부는 이에 한정되지 않고, 예를 들어 히터 전원(130)에 접속되어도 된다. 이 경우, 히터 전극(12)은 전원 전압에 단락된 상태와 같게 되고, 이에 의해서도 센서 전극(14)과 히터 전극(12) 사이에 기생 용량을 발생시킬 수 있다.

이상 설명한 각 실시형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하여 해석하기 위한 것은 아니다. 각 실시형태가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 소재, 조건, 형상 및 사이즈 등은 예시한 것에 한정되는 것은 아니며 적절히 변경할 수 있다. 또한 상이한 실시형태에서 나타낸 구성들을 부분적으로 치환 또는 조합하는 것이 가능하다.

예를 들어 히터 기능 및 파지 검지 기능이 적용되는 장치는 스티어링에 한정되지 않고 차량의 시프트 레버 등 다른 장치에 적용되어도 된다.

1: 스티어링,
10: 코어 바,
11: 우레탄 층,
12: 히터 전극,
13: 표피 층,
14: 센서 전극,
20: ECU,
21: 연산부,
22: 통신부,
23: 입출력부,
24: 기억부,
100, 200, 300, 400: 스티어링 시스템,
110: 스위치 소자,
120: 제어부,
130: 히터 전원,
140: 용량 측정 회로,
150: 파지 판정부,
210: 스위치 소자,
310: 접속 판정부,
410: 콘덴서

Claims

접지 전위가 공급되는 심부를 구비한 스티어링으로서,
상기 심부의 외측에 상기 심부와 절연되어 설치된 제1 도전체인, 상기 스티어링을 따뜻하게 하기 위한 제1 도전체와,
상기 제1 도전체의 외측에 상기 제1 도전체와 절연되어 설치된 제2 도전체인, 상기 스티어링 파지를 검지하기 위한 제2 도전체
를 구비하는 스티어링.
제1항에 기재된 스티어링과,
제1 제어 신호에 따라서 상기 제1 도전체의 일단과 전원부 사이의 전기적 접속을 전환하는 제1 스위치부와,
상기 제1 스위치부의 온 및 오프를 제어하는 상기 제1 제어 신호를 출력하는 제어부와,
상기 제2 도전체와 접지부 사이에 발생하는 정전 용량 결합 용량값을 측정하는 용량 측정 회로와,
상기 용량 측정 회로에 의해 측정된 용량값에 기초하여 상기 스티어링이 운전자에 의해 파지되어 있는지 여부를 판정하는 파지 판정부
를 구비하는 스티어링 시스템.
제2항에 있어서,
상기 용량 측정 회로가 측정하는 용량값은, 상기 스티어링이 운전자에 의해 파지되어 있는 경우에 상기 제2 도전체로부터 상기 운전자를 개재하여 상기 접지부에 도달하는 경로에 있어서 발생하는 정전 용량 결합의 용량값을 포함하고,
상기 파지 판정부는,
상기 용량 측정 회로에 의해 측정된 용량값이 소정 역치 이상 증대한 경우에 상기 스티어링이 운전자에 의해 파지되었다고 판정하고,
상기 용량 측정 회로에 의해 측정된 용량값이 상기 소정 역치 이상 감소한 경우에 상기 스티어링이 운전자에 의한 파지로부터 해방되었다고 판정하는 스티어링 시스템.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2 제어 신호에 따라서 상기 제2 도전체와 상기 접지부 사이의 전기적 접속을 전환하는 제2 스위치부를 더 구비하고,
상기 제어부는, 상기 제1 스위치부의 온 및 오프가 전환할 때에 상기 제2 스위치부를 온으로 하고, 상기 제1 스위치부의 온 및 오프가 소정 시간 이상 전환하지 않았을 때에 상기 제2 스위치부를 오프로 하는, 상기 제2 제어 신호를 출력하는 스티어링 시스템.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 스위치부의 온 및 오프의 전환을 나타내는 제3 제어 신호를 출력하고,
상기 파지 판정부는, 상기 제3 제어 신호에 기초하여 상기 제1 스위치부의 온 및 오프가 전환할 때에 상기 용량 측정 회로의 측정 결과를 파기하는 스티어링 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 도전체의 타단과 상기 접지부 사이의 전기적 접속의 유무를 판정하고, 상기 판정 결과를 나타내는 제4 제어 신호를 상기 제어부에 공급하는 접속 판정부를 더 구비하고,
상기 접속 판정부에 의해 상기 제1 도전체의 상기 타단과 상기 접지부 사이의 전기적 접속이 없다고 판정되었을 경우, 상기 제어부는 상기 제4 제어 신호에 기초하여 상기 제1 스위치부를 온으로 하는 스티어링 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
일단이 상기 제1 도전체의 일단과 상기 전원부 사이에 접속되고, 타단이 상기 접지부에 전기적으로 접속된 콘덴서를 더 구비하는 스티어링 시스템.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
일단이 상기 제1 도전체의 일단과 상기 전원부 사이에 접속되고, 타단이 상기 전원부에 전기적으로 접속된 콘덴서를 더 구비하는 스티어링 시스템.
스티어링을 제어하는 방법으로서,
상기 스티어링은, 상기 스티어링을 따뜻하게 하기 위한 제1 도전체 및 상기 제1 도전체의 외측에 상기 제1 도전체와 절연되어 설치된 제2 도전체를 구비하고,
상기 방법이,
상기 제1 도전체의 일단과 전원부 사이의 전기적 접속을 전환하는 제1 스위치부의 온 및 오프를 제어하는 제1 제어 신호를 출력하는 단계와,
상기 제2 도전체와 접지부 사이에 발생하는 정전 용량 결합 용량값의 측정 결과를 받아 그 측정된 용량값에 기초하여 상기 스티어링이 운전자에 의해 파지되어 있는지 여부를 판정하는 단계를 포함하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 측정된 용량값은, 상기 스티어링이 운전자에 의해 파지되어 있는 경우에 상기 제2 도전체로부터 상기 운전자를 개재하여 상기 접지부에 도달하는 경로에 있어서 발생하는 정전 용량 결합의 용량값을 포함하고,
상기 판정하는 단계는,
상기 측정된 용량값이 소정 역치 이상 증대했을 경우에 상기 스티어링이 운전자에 의해 파지되었다고 판정하고,
상기 측정된 용량값이 상기 소정 역치 이상 감소했을 경우에 상기 스티어링이 운전자에 의한 파지로부터 해방되었다고 판정하는 경우를 포함하는 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 제1 스위치부의 온 및 오프가 전환할 때에 상기 제2 도전체와 상기 접지부 사이의 전기적 접속을 전환하는 제2 스위치부를 온으로 하고, 상기 제1 스위치부의 온 및 오프가 소정 시간 이상 전환하지 않을 때에 상기 제2 스위치부를 온으로 하는 제2 제어 신호를 출력하는 단계를 더 포함하는 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 스위치부의 온 및 오프의 전환을 나타내는 제3 제어 신호를 출력하는 단계를 더 포함하고,
상기 판정하는 단계는 상기 제3 제어 신호에 기초하여 상기 제1 스위치부의 온 및 오프가 전환할 때에 상기 측정된 용량값을 파기하는 것을 포함하는 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 도전체의 타단과 상기 접지부 사이의 전기적 접속의 유무를 판정하고, 상기 판정 결과를 나타내는 제4 제어 신호를 출력하는 단계와,
상기 제1 도전체의 상기 타단과 상기 접지부 사이의 전기적 접속이 없다고 판정된 경우, 상기 제4 제어 신호에 기초하여 상기 제1 스위치부를 온으로 하는 단계를 더 포함하는 방법.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스티어링은 접지 전위가 공급되는 심부를 더 구비하고,
상기 제1 도전체는 상기 심부의 외측에 상기 심부와 절연되어 설치된 방법.
전자 장치의 하나 이상의 프로세서에 의한 실행을 위해 구성되어 있는 하나 이상의 프로그램으로서, 상기 전자 장치에 스티어링을 제어하는 하나 이상의 프로그램을 기억하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체로서,
상기 스티어링은, 상기 스티어링을 따뜻하게 하기 위한 제1 도전체 및 상기 제1 도전체의 외측에 상기 제1 도전체와 절연되어 설치되는 제2 도전체를 구비하고,
상기 하나 이상의 프로그램은,
상기 제1 도전체의 일단과 전원부 사이의 전기적 접속을 전환하는 제1 스위치부의 온 및 오프를 제어하는 제1 제어 신호를 출력하는 명령과,
상기 제2 도전체와 접지부 사이에 발생하는 정전 용량 결합 용량값의 측정 결과를 받아 그 측정된 용량값에 기초하여 상기 스티어링이 운전자에 의해 파지되어 있는지 여부를 판정하는 명령을 포함하는 비일시적인 컴퓨터 판독가능 기억 매체.