CN101734182A - 智能车辆座椅支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能车辆座椅支撑系统，其可以包括：储气罐，其用于储存空气并在需要时供给空气；多个气垫，其设置在车辆座椅中与人体接触，并被配置为根据空气的流动选择性地膨胀和收缩；压力传感器，其用于测量每个气垫中的空气压力；空气控制阀，其设置在储气罐与气垫之间，并被配置为控制流入每个气垫的空气；以及控制单元，其用于当乘客坐到车辆座椅上时自动控制空气控制阀使其开始向每个气垫注入空气，以及当每个气垫的空气压力高于预设参考值时控制空气控制阀使其停止向每个气垫注入空气。

Description

智能车辆座椅支撑系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年11月13日申请的韩国申请No.10-2008-0112810的优先权，其全部内容为各种目的以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明主要涉及一种车辆座椅支撑系统，更特别地，涉及一种智能车辆座椅支撑系统，其能够自动为乘客提供适合乘客的座椅形式，尽管乘客不直接控制座椅支撑系统。

背景技术

通常，车辆中装有座椅供驾驶员和乘客使用。通过在典型地由铁材料制成的座椅框架上设置弹簧、海绵等并用纤维织物或(合成)皮革覆盖座椅外部来制造这种座椅。

同时，在某些情况下，使用聚氨酯泡沫来制造这种座椅。在这种情况下存在的问题是，由于材料较硬，驾驶员和/或乘客可能获得较差的乘坐舒适性，并且在长距离的乘坐过程中感觉到疲劳。相反，当过多地使用海绵或类似物以使座椅柔软时，存在的问题是当车辆行驶时驾驶员或每个乘客的身体很容易摇晃，因此在长距离行驶过程中也令驾驶员或乘客疲劳。

近来已在这种座椅中使用这样一种方案：在车辆的座椅套内安装气垫并控制气垫的压力，从而改善驾驶员和/或乘客在这种座椅上感受到的乘坐舒适性。空气压力控制装置对气垫施加压力并控制施加到气垫的空气压力，从而改善乘坐舒适性。

然而，为了使用气垫来改善乘坐舒适性，乘客必须将气垫直接调整成适合他们的体形的形式。此外，在通过操作气垫设置将气垫设置成最佳形式之后，如果乘坐时乘客的姿势发生变化，则乘客只能再次直接操作气垫设置来获得适合乘客变化后的姿势的座椅形式。

该背景技术部分所公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，不应被当作对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各方面的目的是提供一种智能车辆座椅支撑系统，该智能车辆座椅支撑系统无需乘客控制就能为相应的乘客自动提供最佳状态，并且如果乘坐时乘客的姿势发生变化，智能车辆座椅支撑系统能够为乘客提供变化的座椅形式。

在本发明的一个方面中，智能车辆座椅支撑系统可以包括储气罐，其用于储存空气并选择性地供给空气；多个气垫，其设置在车辆座椅部分内以与乘客的身体接触，并被配置为根据由储气罐所供给的空气的流入和流出选择性地膨胀和收缩；压力传感器，其用于测量每个气垫中的空气压力；空气控制阀，其设置在储气罐与气垫之间，并被配置为控制从储气罐流入每个气垫的空气量；以及控制单元，其用于当乘客坐到车辆座椅上时根据压力传感器所测量的空气压力自动控制空气控制阀以使空气控制阀开始向每个气垫分别注入空气，以及当每个气垫的空气压力高于第一预设参考值(Po)时停止向每个气垫分别注入空气。

智能车辆座椅支撑系统可以进一步包括安全带搭扣传感器，其用于产生供控制单元确定乘客是否坐在车辆座椅上的信号，其中如果通过安全带搭扣传感器的信号确定乘客未坐在车辆座椅上，则控制单元控制空气控制阀来释放气垫中的空气。

如果确定乘客未坐在车辆座椅上，则控制单元可以控制空气控制阀来释放气垫中的空气。

可以根据空载状态下每个气垫的空气压力变化来预设第一预设参考值(Po)。

可以通过确定每个气垫中的当前压力值(Pn)与第一预设参考值(Po)之间的压力差(ΔP)并确定该压力差(ΔP)是否等于参考压力值(Pi)来控制空气控制阀，其中强度控制开关可以从乘客接收参考压力值(Pi)的信号，以及其中控制单元基于乘坐时每个气垫的空气压力确定乘客的姿势是否已经改变，以及，如果确定乘客的姿势已经改变，则控制空气控制阀以便将每个气垫的空气压力调整为参考压力值(Pi)。

可以确定一个气垫与另一气垫之间的压力差

如果压力差超过第二预设参考值(Pe)并且该压力差

维持的持续时间

超过预设时间周期(To)，则确定乘客的姿势已经改变，其中第二预设参考值(Pe)高于参考压力值(Pi)，其中关于位于车辆座椅中心的垂直轴对称地选择所述一个气垫与所述另一气垫，以及其中确定气垫左侧与气垫右侧之间的压力差以及，如果压力差

超过第二预设参考值(Pe)并且该压力差

维持的持续时间

超过预设时间周期(To)，则确定乘客的姿势已经改变。

空气控制阀可以是压电阀(piezo valve)。

通过并入本文的附图和下面与之共同用于说明本发明的特定原理的具体实施方式，本发明的方法和装置的其他特征和优点将显而易见或得到更详细的阐述。

附图说明

图1是显示根据本发明的示意性实施例的示意性车辆座椅支撑系统的结构的图示。

图2是显示根据本发明的智能车辆座椅支撑系统的气垫的安装示例的图示。

图3是显示根据本发明的示意性智能车辆座椅支撑系统的操作的流程图。

图4是显示在根据本发明的智能车辆座椅支撑系统中设定用于控制每个气垫的压力参考值的示例的图示。

图5A至图5C是显示在根据本发明的智能车辆座椅支撑系统中自动控制气垫的压力的示意性方法的视图。

图6是显示在根据本发明的智能车辆座椅支撑系统中针对各个乘客体重的示意性的气垫压力自动控制的曲线图。

图7A和图7B是显示在根据本发明的智能车辆座椅支撑系统中在乘坐时自动控制气垫压力的示意性方法的视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施例，其示例在附图中显示并在下文描述。虽然将结合示意性实施例描述本发明，但是应理解，该描述并非要将本发明限制在这些示意性实施例。相反，本发明将不仅覆盖这些示意性实施例，还覆盖所附权利要求所限定的本发明的实质和范围内所包括的各种替换、修改、等效形式和其他实施方式。

图1是显示根据本发明的各个实施例的车辆座椅支撑系统的结构的图示。图2是显示根据本发明的各个实施例的智能车辆座椅支撑系统的气垫的安装示例的图示。图3是显示根据本发明的各个实施例的智能车辆座椅支撑系统的操作的流程图。

根据各个实施例，乘客坐到车上之后不必直接将气垫压力调整为适合他或她的体形的值，而座椅支撑系统自动检测出乘客坐到车上并控制气垫压力。此外，座椅支撑系统采用的是根据乘客的实际身材和体重控制气垫压力的方法，而不是估计乘客的身材和体重并根据事先输入的统计标准控制座椅支撑的方法。

参照图1，根据本发明的各个实施例的智能车辆座椅支撑系统包括用于储存空气并且如有需要则供给所储存的空气的储气罐10、设置在车辆座椅部分内与人体接触并被配置为根据空气的流入或流出膨胀或收缩的的多个气垫11、以及被配置为检测每个气垫11中的空气压力的压力传感器12。根据本发明的各个实施例的气垫11可以如图2所示安装在座椅内。

智能车辆座椅支撑系统进一步包括置于储气罐10与气垫11之间并且被配置为控制流入气垫11的空气量的空气控制阀13。空气控制阀13可以是压电阀。智能车辆座椅支撑系统进一步包括控制单元14，控制单元14控制空气控制阀13，当乘客坐到座椅上时，空气控制阀13自动开始向气垫11内注入空气，当气垫11的压力高于预设参考值时，空气控制阀13停止向气垫11注入空气。

智能车辆座椅支撑系统进一步包括用于产生表示乘客是否坐在座椅上的信号的安全带搭扣传感器15、以及用于从乘客接收与参考值变化相关的信号的强度控制开关16。强度控制开关16可以被配置为包括选项选择开关(例如强力/中等/柔软开关)，或者可以被配置为通过使用上下开关调高或调低强度等级来选择细分强度等级。在这种情况下，强度控制开关16可以被配置为各种类型，例如按钮型或触摸型。

如图3所示，在根据各个实施例的智能车辆座椅支撑系统的操作中，首先在步骤S30中确定乘客是否已坐到座椅上。这里，当如上所述安全带搭扣传感器15产生表示已系好座椅安全带这一事实的信号时，确定乘客坐在座椅上。

如果，作为步骤S30的确定结果，在步骤S30中确定乘客坐在座椅上，则在步骤S31中操作储气罐10并开启空气控制阀13(例如压电阀)以使空气能够从储气罐10流入多个气垫11。在步骤S32中，压力传感器12检测气垫11的空气压力。

在步骤S33中，通过比较检测到的空气压力与预设参考值来确定是向气垫中继续注入空气还是停止注入空气。如果，作为确定结果，确定要继续注入空气，则在步骤S31中空气继续从储气罐10流入气垫11。但是，如果，作为确定结果，确定要停止注入空气，则在步骤S34中停止储气罐10的操作并关闭空气控制阀13(例如压电阀)以使空气不再从储气罐10流入多个气垫11。

之后，在步骤S35中，当处于乘坐状态时，如果根据例如步骤S40的搭扣释放信号确定乘客未坐在座椅上，则通过开启空气控制阀13(例如压电阀)来释放所有气垫中的空气，从而在步骤S41中气垫被复位。

同时，根据各个实施例，可以通过根据所测量的每个气垫的压力确定乘客乘坐时的姿势是否已经改变来控制座椅支撑。例如，在步骤S36中，可将座椅的左气垫的压力与座椅的右气垫的压力进行比较，然后在步骤S37中，确定乘客的姿势是否已经改变。如果，作为步骤S37的确定结果，确定乘客的姿势已经改变，则在步骤S38中确定每个气垫的压力是否已达到预设参考值。如果，作为步骤S38的确定结果，确定每个气垫的压力未达到预设参考值，则过程返回到步骤S31，在步骤S31中空气被注入每个气垫，直到每个气垫的压力达到预设参考值为止。相反，如果作为步骤S38的确定结果，确定每个气垫的压力已超过预设参考值，则过程进行到步骤S39，在步骤S39中空气被释放，直到每个气垫的压力达到预设参考值，然后关闭空气控制阀。

图4是显示在根据本发明的各个实施例的智能车辆座椅支撑系统中设定用于控制每个气垫的压力的参考值的示例的图示。

根据各个实施例，在控制单元中，基于空气在空载状态下流动时每个气垫的压力变化来设置参考值(即确定每个气垫的压力是否合适的标准)。

假设空气每小时匀速流动，空载状态下每个气垫的压力变化经历简单膨胀40、弹性膨胀41、塑性膨胀42这些步骤，如图4所示。首先，简单膨胀40的区域指的是空气进入具有原始形状的气垫的时间间隔。弹性膨胀41的区域指的是气垫本身弹性膨胀的时间间隔。塑性膨胀42的区域指的是出现超出气垫材料的弹性极限的变形的时间间隔。通常，简单膨胀40的区域和弹性膨胀41的区域用于侧面支撑。

根据各个实施例，可以基于图4所示空载状态下每个气垫的压力变化与乘客坐在座椅上的状态下每个气垫的压力变化之间的差来设定作为确定每个气垫的压力是否合适的标准的参考值。此外，参考值被存储在控制单元的存储器中，并用于控制每个气垫的压力。

图5是显示在根据本发明的各个实施例的智能车辆座椅支撑系统中自动控制每个气垫的压力的方法的流程图。

在各个实施例中，下面详细描述图3的步骤S33中通过比较检测到的压力与预设参考值来确定是继续注入空气还是停止注入空气的方法。如图5A和图5B所示，在步骤S50中，计算对每个气垫所测量的当前压力值Pn(t)与上文参照图4所述在空载状态下事先测量并存储在控制单元中的参考值Po(t)之差。在步骤S51中，通过对步骤S50计算出的差值随时间进行积分来实时计算压力变化量ΔP。

在图5B中，Pn(t)是显示压力传感器所测量的气垫压力的曲线图，Po(t)是显示空载状态下气垫的内部压力的曲线图，ΔP(t)是显示ΔP(t)＝∫[Pn(t)-Po(t)]dt的计算结果的曲线图。

在步骤S52中，确定压力变化量ΔP是否等于或大于0。如果作为步骤S52的确定结果，确定压力变化量ΔP接近于0从而被当作0(ΔP＝＝0)，则在步骤S53中确定支撑控制未完成，之后过程返回到步骤图3的S31。

相反，如果作为步骤S52的确定结果，确定压力变化量ΔP大于0(ΔP＞0)，则在步骤S54中将压力变化量ΔP与参考值进行比较。这里，如上所述，用户可通过各种方式来设定参考值。

例如，如果用户选择了柔软强度等级，则将对应于“柔软”等级的参考值Ps(柔软参考压力值)与压力变化量ΔP进行比较。如果用户选择了中等强度等级，则将对应于“中等”等级的参考值Pm(中等参考压力值)与压力变化量ΔP进行比较。如果用户选择了强力强度等级，则将对应于“强力”等级的参考值Pv(强力参考压力值)与压力变化量ΔP进行比较。

在步骤S55中，确定压力变化量(ΔP)是否小于或等于用户所选择的参考值(Ps、Pm、和Pv)之一。如果作为步骤S55的确定结果，确定压力变化量ΔP小于参考值(ΔP＜Ps、Pm、或Pv)，则在步骤S56中确定支撑控制未完成，之后过程返回到图3的步骤S31。但是，如果作为步骤S55中的确定结果，确定压力变化量ΔP等于参考值(ΔP＝＝Ps、Pm、或Pv)，则在步骤S57中确定支撑控制已完成，之后过程返回到图3的步骤S34。

根据各个实施例，如图5C所示，当乘客已坐到座椅上时，空气自动流入气垫，气垫53、54、55和56随时间(t0-＞t1-＞t2-＞t3)膨胀。当通过检测气垫膨胀程度(即压力)所获得的值达到参考值时，自动停止向气垫中注入空气。因此，尽管任何乘客都可以坐到座椅上，乘客都能感到满意。此外，可以通过令乘客可以选择他认为的最佳强度等级来进一步增强这种满意的感受。

图6是显示在根据本发明的各个实施例的智能车辆座椅支撑系统中针对各个乘客体重的示意性的气垫压力自动控制的曲线图。

当使用具有相同性能的气压泵和气压缸时，有载荷的气垫的压力比无载荷的气垫的压力增加得更快。此外，当气垫的载荷增加时，与无载荷的气垫的压力相比，有载荷的气垫的压力很快进入弹性膨胀区域(时间t1)并很快进入塑性膨胀区域(时间t2)。

例如，假设两个人体形相似体重不同。在这种情况下，从图6的曲线图可以看出，体重较重的人的压力P_high 62比体重较轻的人的压力P_low 61增加得更快。此外，从显示体重较重的人的积分值ΔP_high 64的变化和体重较轻的人的积分值ΔP_low 63的变化的曲线图可以看出，在支撑强度ΔP处，体重较重的人的压力变化量达到参考值的时间比体重较轻的人短。

图7是显示在根据本发明的各个实施例的智能车辆座椅支撑系统中在乘坐时自动控制气垫压力的示意性方法的图示。

在各个实施例中，详细描述在图3的步骤S37中确定乘客的姿势是否已经改变的方法。如图7A和图7B所示，在步骤S70和S71中，计算对各个气垫所测量的压力值之间的差特别是左侧气垫的压力值P_left与右侧气垫的压力值P_right之间的差。

在步骤S72中，确定所计算出的左/右差值

是等于图3的步骤S33中的支撑控制完成时刻的压力差值Pi还是大于用于确定左气垫与右气垫之间的压力差的参考压力值Pe

如果作为步骤S72的确定结果，确定左/右差值等于压力差值Pi，则在步骤S73中确定乘客还保持原来的姿势，之后过程返回到图3的步骤S34。

然而，如果作为步骤S72的确定结果，左/右差值

大于参考压力差值Pe则在步骤S74中确定乘客改变了他或她的姿势。在步骤S75中，通过用左/右差值

保持大于参考压力差Pe的时间间隔Tb减去左/右差值

开始变成大于参考压力差Pe的时刻Ta来计算持续时间

如果，作为步骤S75中的计算结果，持续时间

小于参考持续时间To(确保乘客的姿势已经改变)，则在步骤S76中确定乘客还保持原来的姿势，之后过程返回到图3的步骤S34。但是，如果作为步骤S75的计算结果，持续时间等于或大于参考持续时间To，则在步骤S77中确定乘客已经改变了其姿势，之后过程返回到图3的步骤S38。

根据各个实施例，如果长时间乘车的乘客根据他或她的偏好不对称地改变他左侧或右侧的姿势，则左右气垫之间的压力差Pi在特定时间段Tb-Ta内被维持在等于或高于Pe的特定水平，如图7B的曲线图所示。在图7B中，ts表示初始侧面支撑控制已完成的时刻。

因此，控制单元从支撑控制初始完成的时刻开始监视左右气垫之间的压力差Pi。如果等于或高于特定值的压力差Pi被维持等于或大于To的一段时间，则控制单元确定乘客的姿势已经改变，并执行控制，从而根据自动支撑算法释放压力较高的气垫中的空气并向压力较低的气垫中注入空气。

根据本发明的一个优点在于，当乘客乘车时，可以根据气垫(例如侧垫，side bolster)的压力自动控制支撑(即气垫压力)。

此外，虽然座椅的当前姿势识别功能仅限于转弯时的左右侧支撑的独立控制，但是本发明的优点在于，即使当乘客的姿势在长时间乘坐过程中向左或向右不对称地改变姿势，也检测这种变化并提供适当的左侧或右侧支撑特性。

此外，当松开座椅安全带时，气垫被复位(即重新回到其扁平状态)，从而提供了便于乘客上下车的优点。

特别地，由于可以仅使用与气压阀连接的压力传感器而不需要额外的传感器来实施本发明，例如现有技术中采用的压电元件，因此本发明的一个优势在于其具有非常出色的成本竞争力。

为了便于在所附权利要求中进行解释和准确限定，参照特征在图中所示的位置，使用术语“左”、“右”和“内”来描述示意性实施例中的这些特征。

出于解释和描述的目的，给出本发明具体的示意性实施例的上述描述。它们不用于穷举或将本发明限制于所公开的特定形式，显然在上述教示下可以进行许多修改和变化。为了解释本发明的特定原理及其实际应用，选择并描述了示意性实施例，从而使得本领域其他技术人员能够实现和利用本发明的各个示意性实施例及其各种替换和改变。本发明的范围将由本文所附权利要求及其等效形式限定。

Claims (13)

1.一种智能车辆座椅支撑系统，包括：

储气罐，其用于储存空气并选择性地供给空气；

多个气垫，其设置在车辆座椅部分内以与乘客的身体接触，并被配置为根据由储气罐所供给的空气的流入和流出选择性地膨胀和收缩；

压力传感器，其用于测量每个气垫中的空气压力；

空气控制阀，其设置在储气罐与气垫之间，并被配置为控制从储气罐流入每个气垫的空气量；以及

控制单元，其用于当乘客坐到车辆座椅上时根据压力传感器所测量的空气压力自动控制空气控制阀以使空气控制阀开始向每个气垫分别注入空气，以及当每个气垫的空气压力高于第一预设参考值Po时停止向每个气垫分别注入空气。

2.如权利要求1所述的智能车辆座椅支撑系统，进一步包括安全带搭扣传感器，其用于产生供控制单元确定乘客是否坐在车辆座椅上的信号。

3.如权利要求2所述的智能车辆座椅支撑系统，其中如果通过安全带搭扣传感器的信号确定乘客未坐在车辆座椅上，则控制单元控制空气控制阀来释放气垫中的空气。

4.如权利要求1所述的智能车辆座椅支撑系统，其中如果确定乘客未坐在车辆座椅上，则控制单元控制空气控制阀来释放气垫中的空气。

5.如权利要求1所述的智能车辆座椅支撑系统，其中根据空载状态下每个气垫的空气压力变化来预设第一预设参考值Po。

6.如权利要求1所述的智能车辆座椅支撑系统，其中通过确定每个气垫中的当前压力值Pn与第一预设参考值Po之间的压力差ΔP并确定该压力差ΔP是否等于参考压力值Pi来控制空气控制阀。

7.如权利要求6所述的智能车辆座椅支撑系统，进一步包括用于从乘客接收参考压力值Pi的信号的强度控制开关。

8.如权利要求6所述的智能车辆座椅支撑系统，其中控制单元在乘坐时根据每个气垫的空气压力确定乘客的姿势是否已经改变，以及，如果确定乘客的姿势已经改变，则控制空气控制阀从而将每个气垫的空气压力调整为参考压力值Pi。

9.如权利要求8所述的智能车辆座椅支撑系统，其中确定一个气垫与另一气垫之间的压力差

如果该压力差

超过第二预设参考值Pe并且该压力差

维持的持续时间

超过预设时间周期To，则确定乘客的姿势已经改变。

10.如权利要求9所述的智能车辆座椅支撑系统，其中第二预设参考值Pe高于参考压力值Pi。

11.如权利要求9所述的智能车辆座椅支撑系统，其中关于位于车辆座椅中心的垂直轴对称地选择所述一个气垫与所述另一气垫。

12.如权利要求9所述的智能车辆座椅支撑系统，其中确定气垫左侧与气垫右侧之间的压力差

以及，如果该压力差

超过第二预设参考Pe并且该压力差

维持的持续时间

超过预设时间周期To，则确定乘客的姿势已经改变。

13.如权利要求1所述的智能车辆座椅支撑系统，其中空气控制阀是压电阀。

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