KR20130126136A - 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기온도조절 발열체를 이용하여 최적의 온도 제어를 실현하도록 함으로써, 기본적으로 운전자에게 편의성으로 제공함을 물론 기존 고가의 시스템 대비 매우 경제적인 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 스티어링 휠내에 장착되어 발열하게 되는 자기온도조절 발열체와; 상기 자기온도조절 발열체에 전원공급수단으로 연결된 배터리와; 상기 배터리 전류를 자기온도조절 발열체에 인가 또는 차단하기 위하여 스티어링 휠의 전면 소정 위치에 장착되는 스위치와; 지정된 시간이 지나면 자기온도조절 발열체에 대한 배터리 전류를 차단하는 타이머 콘트롤러; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법을 제공한다.

Description

자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법{Device for heating steering wheel and method for controlling the same}

본 발명은 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기온도조절 발열체를 이용하여 최적의 온도 제어를 실현하도록 함으로써, 기본적으로 운전자에게 편의성으로 제공함을 물론 기존 고가의 시스템 대비 매우 경제적인 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

외기 온도가 낮은 겨울철에 차량을 방치하게 되면, 외기의 영향으로 인해 차량 내부의 온도가 낮아질 수 밖에 없고, 차량 내부의 스티어링 휠의 온도도 차가운 상태로 유지됨에 따라, 실내온도가 낮은 상태에서 운전자가 스티어링 휠을 잡을 경우 스티어링 휠의 차가움이 그대로 전달되는 동시에 운전자의 손이 시려워 운전에 어려움을 느끼게 된다.

이러한 점을 해소하고자, 최근에는 스티어링 휠에 히팅 기능을 추가하여 동절기시 보다 쾌적하고 안전한 운행을 도모할 수 있는 스티어링 휠 히팅 시스템이 적용되고 있다.

종래의 스티어링 휠 히팅 시스템은 스티어링 휠의 내부에 설치된 열선(10)과, 스티어링 휠 내부의 열선 온도를 감지하는 온도센서(12)와, 스티어링 휠 컬럼 부에 장착된 온도 콘트롤러(14)와, 스티어링 휠 리모콘 부에 장착된 스위치(16)와, 그리고 전원을 공급하는 배터리(18) 등을 포함하여 구성되어 있다.

따라서, 운전자가 스티어링 휠 히터를 작동하기 위하여 스위치(16)를 온시키면, 온도 콘트롤러(14)에 전원이 인가되고, 온도센서의 검출값이 기준 온도 이하일 경우에는 배터리 전원을 열선(10)에 인가하게 됨으로써, 열선의 발열에 의하여 스티어링 휠이 따듯해져 운전자는 손 시려움없이 편하게 운전에 집중할 수 있게 된다.

이때, 상기 콘트롤러(14)의 로직은 미리 지정된 온도가 되면 배터리(18)로부터 열선(10)으로 인가되는 전원을 끊어 주어, 열선의 온도가 기준온도 이상 상승하는 것을 막게되고, 또 일정온도 이하가 되면 다시 배터리(18) 전원을 인가하여 열선(10)이 발열되도록 설계되어 있다.

그리고, 상기 콘트롤러(14)의 로직 기능에는 일정시간이 지나게 되면 자동으로 스위치(16)를 오프(Off)하는 기능이 포함되어 있다.

이와 같이, 종래의 스티어링 휠 히팅 시스템은 여러가지 구성이 필요하고, 특히 열선을 히팅 소스로 채택함에 따라 과열방지 및 운전자의 화상 등의 상해를 방지 등을 위한 수단으로서, 상기와 같은 여러 기능의 로직을 필수적으로 갖는 비교적 고가의 마이컴 및 전자회로 시스템을 포함함에 따라 원가 상승의 원인이 되고 있다.

종래기술의 다른 예로서, 공개특허 공개번호 2011-0038291에는 외기온도 및 냉각수온도를 센싱하여 스티어링 휠의 열선 동작 컨트롤에 이용하는 기술이 공개되어 있다.

즉, 스티어링 휠내의 열선이 타이머의 동작으로 인해 오프되도록 되어 있는데, 혹한의 경우에는 운전자가 다시 켜주는 일을 반복해야 하므로, 외기온 및 차량 냉각수 온도를 추가로 센싱하여, 목표온도 이하의 경우에는 자동으로 열선을 온(ON)시켜서 운전자가 운전에 집중할 수 있도록 하는 알고리즘이 공개되어 있다.

그러나, 통상적으로 내연기관 차량의 경우에는 시동 후 몇분 정도만 지나게 되면 차량 냉각수 온도가 올라가게 되고, 공조를 통해서 따듯한 바람이 나오게 되며, 또한 스티어링 휠 열선을 30분정도 동작시키게 되면 외기온이 아무리 낮아진다고 해도 스티어링 휠 온도가 다시 차가워지지 않는 점을 감안하면, 구성이 복잡하여 비용 증가 및 효율성이 떨어지고, 특별히 효용이 없는 복잡한 시스템으로 되어 있다는 점에 단점이 있다.

이와 같은 종래의 스티어링 휠 히팅시스템은 선상 발열타입이므로, 열선 온도 감지를 위한 온도센서의 장착 위치에 따라서, 휠의 온도가 과열 혹은 발열 부족 현상이 발생할 수 있고, 특히, 발열선과 떨어진 부위에 센서가 장착될 경우에는 센서가 온도를 낮게 감지하여 전류를 지속적으로 공급하는 제어가 이루어짐으로써, 스티어링 휠이 과열되어 운전자가 불쾌감을 느끼는 단점이 있고, 또한, 발열선에 너무 가까이 센서가 부착되면 충분히 가열하지 못한 상태에서 전류를 차단하여 발열이 부족하게 될 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 전류를 인가했을 때 자기온도조절 특성을 가지며 발열하는 자기온도조절 발열체를 스티어링 휠내에 내장하여 최적의 온도 제어를 실현하도록 함으로써, 동절기시 운전자에게 기본적인 운전 편의성으로 제공함을 물론 기존 고가의 시스템 대비 매우 경제적인 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 스티어링 휠내에 장착되어 발열하게 되는 자기온도조절 발열체와; 상기 자기온도조절 발열체에 전원공급수단으로 연결된 배터리와; 상기 배터리 전류를 자기온도조절 발열체에 인가 또는 차단하기 위하여 스티어링 휠의 전면 소정 위치에 장착되는 스위치와; 지정된 시간이 지나면 자기온도조절 발열체에 대한 배터리 전류를 차단하는 타이머 콘트롤러; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 스위치 온에 따라 스티어링 휠내에 장착된 자기온도조절 발열체에 배터리 전원으로부터 전류가 인가되는 단계와; 전류 인가가 시작됨과 함께 자기온도조절 발열체의 발열이 시작되어, 미리 설정된 온도까지 가열되는 단계와; 자기온도조절 발열체가 미리 설정된 온도까지 가열됨에 따라 점차 높은 저항을 나타내어, 배터리로부터의 공급되는 전류값이 낮아지는 단계; 를 통하여 스티어링 휠이 미리 지정된 시간 동안 가열되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 제어 방법을 제공한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

1) 종래에는 외기온도 센서, 냉각수 센서, 온도 센서 등의 많은 센서를 장착하여 스티어링 휠 히팅 시스템을 구현하는데 반해, 본 발명은 자기온도조절 발열체를 적용함에 따라 센서들과 온도 콘트롤러 등을 모두 삭제할 수 있으므로, 시스템이 간단해지고, 큰 원가 절감 효과를 얻을 수 있다.

2) 자기온도조절 발열체 특성상 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하여 공급되는 전류가 낮아지는 특징에 따라, 시간이 흐름에 따라 낮은 전류가 지속적으로 공급되어 전력 낭비를 줄일 수 있고, 특히 기존의 BCM의 타이머를 이용하여 전류 공급 시간을 콘트롤함으로써, 전력의 낭비를 최소화할 수 있고, 궁극적으로는 차량연비를 향상시키는데 기여할 수 있다.

3) 전자 콘트롤 시스템이 사용되는 종래 시스템은 콘트롤 회로의 불량 및 온도센서 장착 위치등의 불량으로 온도 조절기능에서 불량의 가능성을 내포하고 있는 반면에, 본 발명은 발열 소재 자체가 온도조절 기능을 가지고 있어 종래 대비 불량의 가능성이 매우 낮아지는 장점이 있다.

4) 종래의 스티어링 휠 히팅시스템은 열선에 의한 선상 발열 타입이고, 이와 달리 본 발명은 면상의 PTC 소재를 스티어링 휠의 내표면을 따라 내재함으로써, 운전자가 온열감을 빠르게 느낄 수 있어 쾌적감이 향상되는 장점이 있다.

5) 본 발명에 따르면 자기온도조절 발열체가 병렬로 연결된 구조로 적용되어, 스티어링 휠의 전체 면적이 동시에 고르게 가열될 수 있고, 각각의 소재가 정해진 온도 이상 과열되지 않으므로 종래 대비 안정성이 뛰어난 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도,
도 4 및 도 5는 종래의 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치를 나타내는 구성도,
도 6은 종래의 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 별도의 온도 콘트롤 시스템이 포함된 종래의 스티어링 휠 히팅 시스템과 달리, 전류를 인가했을 때 자기온도조절 특성을 가지며 발열하는 자기온도조절 발열체를 적용하여, 자기온도 발열체 스스로 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하게 되고, 이에 따라 인가 전류가 낮아지게 되는 동시에 발열체의 온도 상승에 따른 스티어링 휠의 온도가 일정하게 히팅되도록 한 점에 주안점이 있다.

또한, 본 발명은 종래의 히팅 시스템에 반드시 포함되었던 온도센서 및 온도 콘트롤러 등을 삭제하고, 기존 차량에 장착되어 있는 BCM(바디콘트롤 모듈)등의 타이머를 활용하여 최소한의 전류 콘트롤 기능만으로 자기온도조절 발열체에 의한 스티어링 휠 히팅 시스템이 구현되도록 함으로써, 종래 대비 고가의 콘트롤러 및 온도센서가 필요없어 저가의 시스템으로 히팅 시스템을 구현할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 첨부한 도 1 및 2의 구성도에서 보듯이 본 발명의 스티어링 휠 히팅 시스템은 전원을 온/오프시키도록 스티어링 휠의 전면 소정 위치에 장착되는 스위치(16)와, 자기온도조절 발열체(20)에 전원을 인가하는 배터리(18)와, 지정된 시간이 지나면 자기온도조절 발열체(20)에 대한 배터리 전류를 차단하는 타이머 콘트롤러(22)와, 스티어링 휠내에 장착되어 발열하게 되는 자기온도조절 발열체(20)를 포함하여 구성된다.

상기 자기온도조절 발열체(20)는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 기능을 갖는 소재를 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리머계 플렉시블(Flexible) PTC 소재를 사용한다.

보다 상세하게는, PTC 기능을 갖는 소재의 반도체들은 전류 인가시 저온에서는 낮은 전기 저항을 나타내지만 미리 설계된 온도 부근으로 히팅이 되면 저항이 증가하여 낮은 전류만 흐르게 되고, 계속해서 일정한 온도로 발열하게 되는 특성을 갖는다.

이러한 본 발명의 자기온도조절 발열체(20)로 적용된 PTC 소재는 종래의 스티어링 휠 히팅시스템에 적용된 열선에 의한 선상 발열 타입과 달리, 스티어링 휠의 내표면을 따라 병렬로 연결되며 내재되는 면상 발열 소재이므로 스티어링 휠의 전체 면적에 걸쳐 고른 가열을 유도할 수 있고, 그에 따라 운전자가 온열감을 빠르게 느낄 수 있어 쾌적감이 향상되는 장점이 있다.

또한, 상기 타이머 콘트롤러(22)는 별도로 추가되는 부품이 아닌 기존 BCM 등의 타이머(예를 들어, BCM의 제어를 받는 뒷유리 열선용 타이머)를 그대로 사용하면 되므로, 별도의 부품 추가없이 스티어링 휠 히팅 시스템을 구축할 수 있다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스티어링 휠의 전면 소정 위치에 장착된 스위치(16)를 온시킨다.

이에, 스위치 온에 따라 스티어링 휠내에 장착된 자기온도조절 발열체(20)에 배터리(18) 전원으로부터 전류가 인가됨으로써, 자기온도조절 발열체(20)의 발열이 시작된다.

예를 들어, 자기온도조절 발열체(20)가 PTC 기능을 갖는 소재 반도체로 적용된 경우, 전류 인가시 저온에서는 낮은 전기 저항을 나타내지만 미리 설계된 온도 부근까지 가열되면 저항이 점차 증가하여 낮은 전류가 흐르게 되고, 가열이 지속적으로 이루어져 운전자의 손을 보호할 정도로 스티어링 휠이 따듯해지게 된다.

즉, PTC 기능의 소재 발열체(20)는 저온에서 높은 전류가 흐르면 소자가 몇 초 후에 곧바로 가열되고, 미리 설정된 온도까지 가열되자 높은 저항으로 인하여 배터리로부터의 공급되는 전류값은 낮아지게 되어, 배터리 공급 전력과 자기온도조절 발열체 사이에 안정적인 평형 상태가 이루어지므로, 결국 별도의 온도 제어수단이 필요없게 된다.

물론, 자기온도조절 발열체(20)의 최종 온도 즉, 저항이 최고가 되는 온도는 발열체를 설계하는 단계에서 Tc(큐리온도)를 설정하는 것에 따라 달라지게 된다.

한편, 상기 스위치(16)를 온으로 조작하여 배터리 전류가 자기온도조절 발열체(20)로 인가된 후, 미리 지정된 시간(예, 30분)이 되면 BCM의 타이머 콘트롤러(22)에 의해 전류가 자동 차단되어, 자기온도조절 발열체(20)의 발열이 중지된다.

이와 같이, 본 발명은 기존의 스티어링 휠 히팅 시스템에 적용되던 각종 센서(외기온도 센서, 냉각수 센서, 온도 센서) 및 온도 콘트롤러 등을 배제한 채, 자기온도조절 발열체만을 적용함에 따라 시스템 구성이 매우 간단해지고, 큰 원가 절감 효과를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 스티어링 휠 히팅 시스템에 적용된 자기온도조절 발열체 특성상 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하여, 공급되는 전류가 낮아지는 특성을 나타내므로, 자기온도조절 발열체의 발열은 지속되면서도 전력 낭비를 줄일 수 있고, 또한 BCM의 타이머를 이용하여 전류 공급 시간을 콘트롤함으로써, 전력의 낭비를 최소화할 수 있다.

10 : 열선
12 : 온도센서
14 : 온도 콘트롤러
16 : 스위치
18 : 배터리
20 : 자기온도조절 발열체
22 : 타이머 콘트롤러

Claims (5)

1. 스티어링 휠내에 장착되어 발열하게 되는 자기온도조절 발열체(20)와;
   상기 자기온도조절 발열체(20)에 전원공급수단으로 연결된 배터리(18)와;
   상기 배터리 전류를 자기온도조절 발열체(20)에 인가 또는 차단하기 위하여 스티어링 휠의 전면 소정 위치에 장착되는 스위치(16)와;
   지정된 시간이 지나면 자기온도조절 발열체(20)에 대한 배터리 전류를 차단하는 타이머 콘트롤러(22);
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자기온도조절 발열체(20)는 PTC 기능을 가지는 소재로 채택된 것임을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 자기온도조절 발열체(20)는 PTC 기능을 가지는 소재를 스티어링 휠의 내표면을 따라 병렬로 연결시킨 면상 발열 소재로 채택된 것임을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치.
   
4. 스위치 온에 따라 스티어링 휠내에 장착된 자기온도조절 발열체(20)에 배터리(18) 전원으로부터 전류가 인가되는 단계와;
   전류 인가가 시작됨과 함께 자기온도조절 발열체(20)의 발열이 시작되어, 미리 설정된 온도까지 가열되는 단계와;
   자기온도조절 발열체(20)가 미리 설정된 온도까지 가열됨에 따라 점차 높은 저항을 나타내어, 배터리로부터의 공급되는 전류값이 낮아지는 단계;
   를 통하여 스티어링 휠이 미리 지정된 시간 동안 가열되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 제어 방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 스위치(16)를 온으로 조작하여 배터리 전류가 자기온도조절 발열체(20)로 인가된 후, 미리 지정된 시간에 도달하면 타이머 콘트롤러(22)에 의해 전류가 자동 차단되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 휠 히팅 장치 제어 방법.

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