KR100892349B1 - 전자식 와이퍼 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 와이퍼 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 윈드실드 글라스에 눈이 쌓여 와이퍼의 정상 동작을 방해하는 경우에 와이퍼의 동작을 제어하여 와이퍼 관련 부속품의 손상을 방지할 수 있는 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전자식 와이퍼 제어방법은, 와이퍼의 동작 시에 마이크로 컨트롤러에서 홀 센서로부터 입력된 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하는 단계와, 상기 홀 센서의 위치값이 정상 위치값이 아닌 경우에 마이크로 컨트롤러에서 스노 로드에 의한 와이퍼 블록이나 걸림이라고 판단하여 정상 동작시의 와이퍼의 정상영역 범위보다 축소한 제한영역 내를 회전하도록 와이퍼를 축소 동작시키는 단계와, 상기 마이크로 컨트롤러에서 와이퍼 블록이나 걸림을 돌파하여 지나가도록 정상영역에서 회전하도록 와이핑을 임의의 횟수 시도하는 단계와, 상기 마이크로 컨트롤러에서 홀 센서로부터 입력된 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하는 단계와, 상기 마이크로 컨트롤러에서 홀 센서의 위치값이 정상 위치값이 아닌 경우에 현재 위치에서 동작을 정지하는 단계로 이루어진다.

스노 로드, 전자식 와이퍼, 제한영역, 축소 동작.

Description

전자식 와이퍼 제어방법{Controlling Method ECW}

본 발명은 전자식 와이퍼 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 윈드실드 글라스에 눈이 쌓여 와이퍼의 정상 동작을 방해하는 경우에 와이퍼의 동작을 제어하여 와이퍼 관련 부속품의 손상을 방지할 수 있는 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 와이퍼는 운전석 전면 윈드실드 글라스에 점착된 이물질을 제거하여 운전자의 시야를 확보하는 장치이다.

이러한 와이퍼는 빗물 등으로 윈드실드 글라스가 흐려지면 와이퍼 모터에 의해 와이퍼가 작동되어 와이퍼에 부착된 와이퍼 브러시가 윈드실드 글라스로 흐르는 물을 제거하여 운전자의 시야를 확보하도록 이루어진다.

이러한 와이퍼 장치는 와이퍼 모터에서 발생한 회전운동이 와이퍼 링키지 시스템(wiper linkage system)을 거쳐 피봇기구 및 와이퍼 암으로 전달되고, 이에 와이퍼 암이 좌우 왕복 회동을 하게 되면 블레이드 어셈블리가 소정의 와이핑 구간을 이동하여 윈드실드 글라스를 닦게 되는 구조로 되어 있다.

그런데 겨울철에는 눈이 내려 차량의 윈드실드 글라스에 눈이 쌓이는(SNOW LOAD) 경우에 와이퍼가 정상적으로 동작하지 못하게 되고 이때 와이퍼를 작동시키 게 되면 와이퍼 모터 및 암, 블레이드 등에 손상을 주게 된다.

즉, 윈드실드 글라스에 눈이 쌓여 얼은 상태에서 와이퍼 암이 완전히 하강하지 못해 모터의 내부 접점이 ON/OFF를 반복하면서 채터링(chattering) 소음이 발생하고, 웜기어 플레이트가 녹으며, 터미널이 변형/단선되어 도 1에 도시된 바와 같이 와이퍼 퓨즈가 단락된다.

이를 방지하기 위해 비전자식 와이퍼인 경우에 스노 클러치(snow clutch)를 적용하여 눈에 의해 와이퍼 암에 역방향 힘이 작동할 경우 콘택트와 웜 기어플레이트를 분리함으로써 스파크 발생과 플라스틱 사출물의 녹음을 방지하였으나, 별도의 구조물(스노 클러치)을 적용함에 따라 모터 사이즈가 커지고 원가 및 중량이 증대되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 눈 등에 의해 와이퍼가 정상적으로 동작하지 않는 경우에 와이퍼의 동작을 전자적으로 제어하여 원가 상승 없이도 채터링 소음을 방지하고, 와이퍼 장치 관련 부속품의 손상을 방지할 수 있는 전자식 와이퍼 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자식 와이퍼 제어방법은, 와이퍼의 동작 시에 와이퍼 모터 내부의 위치 센서에서 와이퍼의 위치를 감지하여 마이크로 컨트롤러에 입력하는 단계와, 상기 마이크로 컨트롤러에서 입력된 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하는 단계와, 상기 홀 센서의 위치값이 정상 위치값이 아닌 경우에 마이크로 컨트롤러에서 스노 로드에 의한 와이퍼 블록이나 걸림이라고 판단하여 정상 동작시의 와이퍼의 정상영역 범위보다 축소한 제한영역 내를 회전하도록 와이퍼를 축소 동작시키는 단계와, 상기 마이크로 컨트롤러에서 와이퍼 블록이나 걸림을 돌파하여 지나가도록 정상영역에서 회전하도록 와이핑을 임의의 횟수(n) 시도하는 단계와, 상기 위치 센서에서 와이퍼의 위치를 다시 감지하여 마이크로 컨트롤러에 입력하는 단계와, 상기 마이크로 컨트롤러에서 입력된 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하는 단계와, 상기 마이크로 컨트롤러에서 홀 센서의 위치값이 정상 위치값이 아닌 경우에 현재 위치에서 동작을 정지하는 단계와, 상기 홀 센서의 위치값이 정상 위치값인 경우에 와이퍼를 정상 동작시키는 제8단계 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 과제 해결 수단에 의하면, 원가 상승 없이도 채터링 소음과 웜기어 플레이트의 녹음을 방지할 수 있고, 터미널 변형/단선이 없어 와이퍼 퓨즈를 미리 방지할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도 2a와 도 2b는 실제 스노 로드 상태를 보여주는 도면이다.

도시된 바와 같이 윈드실드 글라스의 상부 또는 하부 리버싱 위치((스노 로드 영역(OW 또는 IW snow load area))에서만 눈이 적설되어 그 위치에서 와이퍼의 블록이나 걸림이 이루어지고, 와이핑 제한영역에 대한 작동 방향에 따라 와이퍼 위치는 개별적으로 감지된다.

상기 와이핑 제한영역은 A-필드(후방법규 운전자 시계범위) 내 영역에서 제한되는 경우 운전자의 시야를 방해하여 안전운전에 영향을 줄 수 있으므로 A-필드 밖 영역에서 제한되어야 한다.

부호 DP(Depressed Position)는 정지 위치, IW(Inner Wiper)는 와이퍼 내측(lower) 위치, OW는 와이퍼 외측(upper) 위치, 화살표는 와이퍼의 회전 방향을 나타내고, 스톨 영역(Stall Area)은 와이퍼가 스톨 영역에서 정지하는 경우에 와이퍼의 작동을 멈춘다.

도 3은 본 발명에 적용되는 와이퍼 구동 회로도이다.

도시된 바와 같이, 마이크로 컨트롤러(10) 와이퍼 모터(30), 센서류(40) 및 H-브리지 회로(20)를 포함하여 구성된다.

각종 센서류(40)는 와이퍼 모터(30) 내부에 장착되어 회전자인 아머추어(Armature) 샤프트(2)의 회전 속도를 검출하는 속도 센서(42)와, 아머추어 샤프트(2)의 상대적 위치를 계산하여 기어 휠(1)의 각도(위치)를 감지하는 위치 센서(44)로 이루어지며, 상기 위치 센서(44)로 아머추어 샤프트(2)의 회전 속도에 비례하여 펄스를 생성시키는 홀 센서가 사용된다.

마이크로 컨트롤러(10)는 사용자 조작에 의해 외부 커넥터(50)를 통해 멀티펑션 스위치 중 와이퍼 스위치(미도시)의 신호가 입력되면 그에 따라 H-브리지 회로(20)를 구동하여 와이퍼 모터(30)를 정역 회전시킨다.

즉, 와이퍼 구동 명령이 입력되면 와이퍼 모터(30)에 정방향의 전원이 인가되도록 와이퍼 모터의 정류자(32)와 접촉하는 브러시(34)에 인가되는 배터리 전원(Bat+)의 공급 경로를 정방향으로 설정하여 와이퍼 모터(30)를 구동한다.

이때 상기 H-브리지 회로(20)는 단일 전원 즉, 배터리 전원(Bat+)으로 와이퍼 모터(30)에 가하는 전압의 방향을 바꾸어 와이퍼 모터(30)의 회전 방향을 바꾼다.

상기 와이퍼 모터(30)의 정역 회전에 따라 블레이드부가 일정 각도 좌우 각운동을 하면서 윈드실드 글라스를 닦아 준다.

도 4는 도 3에 나타낸 모터 내부의 기어 휠과 아머추어 샤프트의 위치와 방 향에 따른 펄스 파형도이다.

도시된 바와 같이 ⓐ는 기어 휠(1)에 나타나는 홀 센서의 정지 위치(DP), ⓑ는 기어 휠에 나타나는 홀 센서의 참고 위치(Ref), ⓒ와 ⓓ는 아머추어 샤프트(2)의 홀 센서 속도와 방향이다.

여기서, DP와 참고 위치(Ref), 최대 OW(OWmax)는 절대적인 위치이며, OWmax는 정상 모드에서는 회전할 수 없는 안전 위치로 사용된다.

상기 참고 위치(Ref)를 참고해서 스피드 펄스를 계산하고 하강 에지(falling edge)와 상승 에지(rising edge)를 구하여 와이퍼 각도를 계산한다.

그리고 속도 센서(42)의 펄스 폭을 계산하여 스피드를 구하고, 속도 센서(42)와 관련하여 방향을 검출한다.

도 5는 스노 로드시 본 발명에 따른 와이퍼 제어 순서도이다.

윈드실드 글라스에 눈이 쌓여 있는 경우에 운전자는 와이퍼 스위치를 작동시키고 이에 의해 와이퍼가 최초로 동작하는 경우에(S502), 위치 센서(44)인 홀 센서는 기어 휠의 위치(각도)를 감지하여 마이크로 컨트롤러(10)에 입력하고(S504), 마이크로 컨트롤러(10)는 감지된 홀 센서의 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하여(S506) 정상적인 위치값이 아닌 경우에는 스노 로드에 의해 와이퍼 블록이나 걸림으로 와이퍼의 정상 동작이 불가능한 것으로 판단한다.

마이크로 컨트롤러(10)는 홀 센서 위치값이 정상적인 위치값이 아닌 경우에 와이퍼의 동작 범위를 정상영역 범위에서 축소한 범위의 제한영역 내를 회전하도록 와이퍼를 축소 동작시킨다(S512).

이때 와이퍼의 제한영역은 A-필드 밖 영역에서 제한되어야 한다.

그 후 상기 와이퍼 블록이나 걸림을 돌파하여 지나가도록 정상영역으로 와이핑을 임의의 횟수(n) 시도(nSTALLTRIALS)하고(S514), 위치 센서(44)는 기어 휠의 위치(각도)를 다시 감지하여 마이크로 컨트롤러(10)에 입력하며(S518), 마이크로 컨트롤러(10)는 감지된 홀 센서의 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하여(S520), 홀 센서의 위치값이 정상 위치값이 아닌 경우에 즉, 와이퍼가 스톨 영역에 있는 경우에 현재 위치에서 동작을 정지한다(S522).

그리고 상기 S506단계와 S520단계에서 홀 센서의 위치값이 정상 위치값인 경우에 와이퍼를 정상적으로 동작시킨다(S508).

도 6은 도 5에 나타낸 정상영역으로 돌파 시도시의 다이어그램이다.

상기 돌파 시도는 온타임 블록지속 시간(On-Time tBLOCKDURATION(T1)), 오프타임 블록재시작 시간(Off-time tBLOCKRESTART(t2), 스톨절차재시작의 정지시간(pause of tSTALLSEQRESTART(t3)으로 이루어지고, 시도 횟수는 n으로 표시된다.

상기 와이퍼가 A-필드 내에서 정지한 경우 구속을 벗어나기 위한 재시도를 한 후 와이핑 동작을 재시작한다.

그리고 구속을 벗어나지 못하는 경우 정지 위치(DP)로의 이동이 없이 현재 진행 위치에서 정지한다.

본 발명은 윈드실드 글라스의 스노 로드시에 와이퍼 동작에 따른 부품 손상을 방지하는데 유용하게 적용할 수 있다.

도 1은 스노 로드에 의한 와이퍼 퓨즈의 단락을 보여주는 사진,

도 2a와 도 2b는 실제 스노 로드 상태를 보여주는 도면,

도 3은 본 발명에 적용되는 와이퍼 구동 회로도,

도 4는 도 3에 나타낸 모터 내부의 기어 휠과 아머추어 샤프트의 위치와 방향에 따른 펄스 파형,

도 5는 스노 로드시 본 발명에 따른 전자식 와이퍼의 제어 순서도,

도 6은 도 5에 나타낸 정상영역으로 돌파 시도시의 다이어그램.

Claims (2)

1. 와이퍼의 동작 시에 와이퍼 모터 내부의 위치 센서에서 와이퍼의 위치를 감지하여 마이크로 컨트롤러에 입력하는 제1단계와,

   상기 마이크로 컨트롤러에서 입력된 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하는 제2단계와,

   상기 홀 센서의 위치값이 정상 위치값이 아닌 경우에 마이크로 컨트롤러에서 스노 로드에 의한 와이퍼 블록이나 걸림이라고 판단하여 정상 동작시의 와이퍼의 정상영역 범위보다 축소한 제한영역 내를 회전하도록 와이퍼를 축소 동작시키는 제3단계와,

   상기 제3단계 수행 후 마이크로 컨트롤러에서 와이퍼 블록이나 걸림을 돌파하여 지나가도록 정상영역에서 회전하도록 와이핑을 임의의 횟수(n) 시도하는 제4단계와,

   상기 위치 센서에서 와이퍼의 위치를 다시 감지하여 마이크로 컨트롤러에 입력하는 제5단계와,

   상기 마이크로 컨트롤러에서 입력된 위치값을 기설정된 정상적인 위치값과 비교하는 제6단계와,

   상기 마이크로 컨트롤러에서 홀 센서의 위치값이 정상 위치값이 아닌 경우에 현재 위치에서 동작을 정지하는 제7단계와,

   상기 제2단계와 제6단계에서 홀 센서의 위치값이 정상 위치값인 경우에 와이 퍼를 정상 동작시키는 제8단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 와이퍼 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제3단계에서 제한영역은 A-필드(후방법규 운전자 시계범위) 밖 영역에서 제한되는 것을 특징으로 하는 전자식 와이퍼 제어방법.

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