KR101666424B1 - 시트의 에어셀 제어장치 및 방법 - Google Patents

시트의 에어셀 제어장치 및 방법 Download PDF

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변득규
이창원
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현대다이모스(주)
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Abstract

본 발명은, 시트에 마련되어, 시트에 착좌한 승객의 신체를 지지하는 에어셀; 상기 에어셀 내부의 압력을 측정하는 압력센서; 상기 에어셀 내부에 공기를 주입하거나 배기시키는 조작이 가능하도록 구비된 작동스위치; 측정된 에어셀의 압력값이 입력되며, 에어셀에 공기가 흡입되는 흡기시간을 저장하고, 상기 작동스위치의 배기 조작에 의해 에어셀 내부의 공기 배기시, 작동스위치의 배기 조작에 소요된 배기시간을 저장하되, 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 함수를 이용하여 현재 에어셀만큼 공기를 채우기 위해 필요한 필요공기량을 흡기환산시간으로 연산하고, 상기 배기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장함으로써, 시동오프 이후에 시동온시 상기 저장된 압력값 및 연산된 흡기환산시간으로 에어셀이 팽창 복원되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 시트의 에어셀 제어장치 및 방법이 소개된다.

Description

시트의 에어셀 제어장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING AIR CELL IN SEAT}
본 발명은 시트의 에어셀을 제어하는 기술에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 에어셀의 압력을 측정하면서 에어셀의 흡배기 특성을 고려한 알고리즘을 구현함으로써, 에어셀의 공기량을 세부적으로 제어 및 작동하여 에어셀의 작동 신뢰성 및 상품성을 향상시키도록 한 시트의 에어셀 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
차량의 시트백 양측에는 시트에 착좌한 승객의 신체를 안정적으로 지지하도록 에어셀(볼스터:공기주머니)이 구비될 수 있으며, 모터, 에어펌프, 작동스위치 등을 포함하는 공압시스템에 의해 에어셀 내에 공기를 주입하거나 또는 배출시키게 된다.
도 1은 상기한 에어셀 공압시스템을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면으로, 차량의 시동 오프시에 모터의 동작 또는 스위치 조작 시간 등을 초 단위로 제어하여 에어셀에 주입된 공기주입시간을 계산 및 저장한 후에, 차량의 시동 온시 이전의 시동 오프시에 저장된 공기주입시간만큼 각 에어셀(1)에 공기를 주입하여 에어셀(1)을 팽창 복원시키게 된다.
그러나, 상기한 종래 기술은 단지 공기주입시간 또는 모터작동시간을 기준으로 하여 에어셀에 주입된 공기량을 판단하게 됨으로써, 시간 누적에 따른 오차가 발생되는 문제와 함께 에어셀의 흡배기 특성이 배제되어 있는바, 에어셀 내부의 세부적인 공기량 제어가 불가능한 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2005-0089230 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 에어셀의 압력을 측정하면서 에어셀의 흡배기 특성을 고려한 알고리즘을 구현함으로써, 에어셀의 공기량을 세부적으로 제어 및 작동하여 에어셀의 작동 신뢰성 및 상품성을 향상시키도록 한 시트의 에어셀 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 시트에 마련되어, 시트에 착좌한 승객의 신체를 지지하는 에어셀; 상기 에어셀 내부의 압력을 측정하는 압력센서; 상기 에어셀 내부에 공기를 주입하거나 배기시키는 조작이 가능하도록 구비된 작동스위치; 측정된 에어셀의 압력값이 입력되며, 에어셀에 공기가 흡입되는 흡기시간을 저장하고, 상기 작동스위치의 배기 조작에 의해 에어셀 내부의 공기 배기시, 작동스위치의 배기 조작에 소요된 배기시간을 저장하되, 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 함수를 이용하여 현재 에어셀만큼 공기를 채우기 위해 필요한 필요공기량을 흡기환산시간으로 연산하고, 상기 배기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장함으로써, 시동오프 이후에 시동온시 상기 저장된 압력값 및 연산된 흡기환산시간으로 에어셀이 팽창 복원되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
시트에 마련된 에어셀을 제어하는 방법으로서, 에어셀에 공기가 흡입되는 흡기시간을 저장하는 흡기시간저장단계; 작동스위치의 배기 조작에 의해 에어셀 내부의 공기 배기시, 작동스위치의 배기 조작에 소요된 배기시간을 저장하는 배기시간저장단계; 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 함수를 이용하여, 현재 에어셀만큼 공기를 채우기 위해 필요한 필요공기량을 흡기환산시간으로 연산하는 연산단계; 상기 배기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장하는 배기복원압력저장단계; 시동오프 이후에 시동온시, 상기 배기복원압력저장단계에서 저장된 에어셀 압력값과, 상기 연산단계에서 환산된 흡기환산시간을 이용하여 에어셀이 팽창 복원되도록 제어하는 팽창복원단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 흡기시간저장단계 이후에, 상기 흡기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장하는 흡기복원압력저장단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 흡기시간저장단계의 흡기시간은, 차량의 시동온을 하는 경우, 시동오프시에 저장된 에어셀압력값 및 흡기환산시간에 의해서 에어셀이 자동으로 팽창 복원되도록 작동하는 모터 작동시간일 수 있다.
상기 흡기시간저장단계의 흡기시간은, 시동온 상태에서 작동스위치를 흡기 조작하는 경우, 작동스위치와 함께 연동하여 작동하는 모터 작동시간일 수 있다.
상기 배기시간저장단계는, 상기 작동스위치의 배기 조작이 끝나는 시점에서 에어셀 압력값을 저장하는 예비복원압력저장단계;를 포함할 수 있다.
상기 연산단계에서는, 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 가산 및 감산을 통해 흡기환산시간을 연산하되, 상기 흡기환산시간에 사용되는 배기시간은 실제 배기시간에 정해진 기준값이 더해져 실제 배기시간보다 증가된 시간으로 연산이 이루어질 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 작동스위치의 배기조작을 멈추는 동시에 작동스위치의 배기조작을 시작한 시점부터 끝낸 시점까지의 소요된 배기시간을 저장하고, 또한 배기시간을 저장한 이 후 일정시간이 지난 시점에서 에어셀의 압력을 저장한다. 따라서, 상기 배기시간 및 흡기시간을 이용하여 산출된 흡기환산시간과, 상기 에어셀 압력값을 시동오프시에 저장하여, 시동온시 에어셀의 팽창 복원에 적용하게 되는바, 에어셀 내부의 공기량을 제어하는 데 있어 오차를 줄이게 되고, 이로 인해 에어셀 작동 신뢰성 및 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 에어셀 팽창시의 흡기시간에 따라 양측 에어셀이 팽창되는 상태를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 에어셀 제어장치의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 에어셀 제어방법의 제어 흐름을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명에 의한 에어셀의 시동온시 팽창 복원시와, 작동스위치의 배기조작 및 시동오프시의 시간에 대한 압력의 변화를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 시트의 에어셀 제어장치는 크게, 에어셀(10)과, 압력센서(11)와, 작동스위치(15) 및 제어부(13)를 포함하여 구성된다.
도 2 및 도 5를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 시트에 마련되어, 시트에 착좌한 승객의 신체를 지지하는 에어셀(10); 상기 에어셀(10) 내부의 압력을 측정하는 압력센서(11); 상기 에어셀(10) 내부에 공기를 주입하거나 배기시키는 조작이 가능하도록 구비된 작동스위치(15); 측정된 에어셀(10)의 압력값이 입력되며, 에어셀(10)에 공기가 흡입되는 흡기시간을 저장하고, 상기 작동스위치(15)의 배기 조작에 의해 에어셀(10) 내부의 공기 배기시, 작동스위치(15)의 배기 조작에 소요된 배기시간을 저장하되, 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 함수를 이용하여 현재 에어셀(10)만큼 공기를 채우기 위해 필요한 필요공기량을 흡기환산시간으로 연산하고, 상기 배기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀(10) 압력값을 저장함으로써, 시동오프 이후에 시동온시 상기 저장된 압력값 및 연산된 흡기환산시간으로 에어셀(10)이 팽창 복원되도록 제어하는 제어부(13);를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 에어셀(10)은 시트백의 양측에 각각 설치될 수 있는 것으로, 공압시스템에 의해 공기가 주입 및 배기될 수 있다.
즉, 상기 에어셀(10)에 에어펌프가 연결되어 에어셀(10)에 공기를 주입할 수 있으며, 상기 에어펌프는 모터에 의해 작동될 수 있다. 또한, 상기 에어펌프와 에어셀(10) 사이에 밸브가 설치되어 상기 에어셀(10) 내부의 공기를 배기시킬 수 있다.
그리고, 상기 압력센서(11)는 각 에어셀(10)의 압력을 독립적으로 측정하도록 에어셀(10) 각각에 구비될 수 있으며, 상기 에어셀(10) 내에 구비되거나 혹은 에어펌프에서 에어셀(10)로 공기가 주입되는 경로 상에 구비될 수 있다.
또한, 상기 제어부(13)에서 에어셀 압력값을 저장하기 전의 일정시간은, 도 5를 참조하여 설명하면, 작동스위치(15)의 배기 조작을 해제한 후에는 에어셀(10)의 특성으로 인해 에어셀(10)의 압력이 급격하게 떨어졌다가 일부 복원되바, 작동스위치(15)의 배기 조작을 해제한 시점부터 에어셀압력이 일부 복원되기까지의 소요되는 시간일 수 있는 것으로, 이는 실험에 의해 확보할 수 있으며, 대략 1초 정도의 시간일 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 5를 참조하면, 상기한 시트의 에어셀 제어장치를 이용하여 에어셀(10)을 제어하는 방법으로서, 에어셀(10)에 공기가 흡입되는 흡기시간을 저장하는 흡기시간저장단계(S10); 작동스위치(15)의 배기 조작에 의해 에어셀(10) 내부의 공기 배기시, 작동스위치(15)의 배기 조작에 소요된 배기시간을 저장하는 배기시간저장단계(S20); 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 함수를 이용하여, 현재 에어셀(10)만큼 공기를 채우기 위해 필요한 필요공기량을 흡기환산시간으로 연산하는 연산단계(S30); 상기 배기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장하는 배기복원압력저장단계(S40); 시동오프 이후에 시동온시, 상기 배기복원압력저장단계(S40)에서 저장된 에어셀 압력값과, 상기 연산단계(S30)에서 환산된 흡기환산시간을 이용하여 에어셀(10)이 팽창 복원되도록 제어하는 팽창복원단계(S50);를 포함하여 구성된다.
즉, 상기한 구성에 따라 본 발명은, 도 5를 참조하면, 작동스위치(15)의 배기조작을 멈추는 동시에 작동스위치(15)의 배기조작을 시작한 시점(a시점)부터 끝낸 시점(b시점)까지의 소요된 배기시간을 저장하고, 또한 배기시간을 저장한 이 후 일정시간이 지난 시점(c시점)에서 에어셀(10)의 압력을 저장한다.
따라서, 상기 배기시간 및 흡기시간을 이용하여 산출된 흡기환산시간과, 에어셀 압력값을 시동오프시에 저장하여, 시동온시 상기 에어셀 압력값 및 흡기환산시간을 이용하여 에어셀(10)을 팽창 복원시키게 되는바, 에어셀(10) 내부의 공기량을 제어하는 데 있어 기존의 흡배기시간만을 고려한 에어셀 제어방식에 비해 공기량 누적 오차를 크게 줄이게 되고, 이로 인해 에어셀(10) 작동 신뢰성 및 상품성을 향상시키게 되는 것이다.
여기서, 상기 에어셀(10)의 팽창 복원시에는 에어셀 압력값 및 흡기환산시간에 대한 모터작동시간의 관계를 형성하는 맵에 의해 에어셀의 복원을 제어하도록 할 수 있을 것이다.
만일, 작동스위치(15)의 배기조작시간을 b시점에서 저장하지 않고, c시점에서 저장한다면, 시동 오프된 이후 다시 시동온하여 에어셀(10)을 복원하는 경우, 제어부(13)에서는 사용자가 배기조작한 시간보다 더 긴 시간만큼 배기조작한 것으로 오감지하게 된다. 따라서, 실제로는 a시점에서 b시점까지의 시간만큼 감산하여 에어셀(10)을 복원해야 하는데, b시점에서 c시점까지의 소요된 시간을 추가적으로 감산하여 에어셀(10)을 복원시키는 문제가 발생되고, 이에 에어셀(10)의 복원이 충분하지 이루어지지 못하는 문제가 발생된다.
그리고, 상기 흡기시간저장단계(S10) 이후에, 상기 흡기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장하는 흡기복원압력저장단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 흡기복원압력저장단계에서 상기 에어셀 압력값을 저장하기 전의 일정시간은, 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 작동스위치(15)의 흡기 조작을 해제한 후에는 에어셀(10)의 특성으로 인해 압력이 소폭 떨어지면서 일정 압력으로 유지되는바, 작동스위치(15)의 흡기조작을 해제한 시점부터 에어셀(10)이 일정 압력으로 유지되기까지의 시간일 수 있는 것으로, 이는 실험에 의해 확보할 수 있으며, 대략 수초 정도의 시간일 수 있다.
아울러, 상기 흡기시간저장단계(S10)의 흡기시간은, 차량의 시동온을 하는 경우, 시동오프시에 저장된 에어셀압력값 및 흡기환산시간에 의해서 에어셀(10)이 자동으로 팽창 복원되도록 작동하는 모터 작동시간일 수 있다.
즉, 작동스위치(15)의 조작과 연동하여 모터가 작동되는바, 에어셀(10) 내부의 공기 흡기시에는 모터 작동시간 및 시동오프시 저장된 에어셀압력값을 조합하여 에어셀(10)을 자동으로 팽창 복원시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 흡기시간저장단계(S10)의 흡기시간은, 시동온 상태에서 작동스위치(15)를 흡기 조작하는 경우, 작동스위치(15)와 함께 연동하여 작동하는 모터 작동시간일 수 있다.
특히, 상기 배기시간저장단계(S20)는, 상기 작동스위치(15)의 배기 조작이 끝나는 시점에서 에어셀 압력값을 저장하는 예비복원압력저장단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 도 5를 참조하면, b시점에서 작동스위치(15) 조작시간만 저장하고 에어셀(10) 압력을 저장하지 않는 경우, b시점에서 제어부(13)에 전원이 차단되거나 시동이 꺼져버리는 이상상황이 발생되면, 현 상태의 에어값을 잃게 되어 에어셀(10)의 원활한 공기압 제어가 불가능한 문제가 발생하기 때문에, 이 같은 이상상황을 대비하도록 b시점에서 에어셀 압력값을 저장하는 것이다.
다만, 상기 b시점에서 저장된 에어셀 압력값은 이상상황에 대비하여 저장된 압력값으로, c시점에서 압력값이 저장되면 b시점에서 저장된 압력값 대신에 c시점의 압력값이 최종 압력값으로 저장된다.
아울러, 상기 연산단계(S30)에서는, 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 가산 및 감산을 통해 흡기환산시간을 연산하되, 상기 흡기환산시간에 사용되는 배기시간은 실제 배기시간에 정해진 기준값이 더해져 실제 배기시간보다 증가된 시간으로 연산이 이루어질 수 있다.
즉, 예를 들어 시동온시 팽창 복원되는 에어셀(10)의 흡기시간을 측정한 후에, 작동스위치(15)에 의한 배기조작이 이루어지면, 상기 흡기시간에서 배기시간을 감산하여 흡기환산시간을 계산하게 되는 것이다.
다만, 도 5와 같이 에어셀(10)에 공기가 채워지는 흡기작용은 대기압에서 공기가 채워지는 방식이고, 에어셀(10)에서 공기가 빠지는 배기작용은 대기압보다 높은 상태에서 빠지는 방식이다.
따라서, 배기시 에어셀(10)의 시간에 대한 압력의 기울기는, 흡기시 에어셀(10)의 시간에 대한 압력의 기울기보다 월등하게 큰 기울기를 갖게 되는바, 동일한 시간 동안 흡기와 배기를 하는 것으로 가정하는 경우, 흡기시에는 상대적으로 천천히 공기가 차오르게 되고, 배기시에는 상대적으로 급격하게 공기가 빠지게 된다. 이에 실제 배기에 소요된 시간에 특정 양의 변수(본 발명에서는 3)를 곱하여 배기시간으로 결정하고, 흡기시간에서 상기 배기시간을 감산하여 흡기환산시간을 연산하는 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 에어셀 11 : 압력센서
13 : 제어부 15 : 작동스위치
S10 : 흡기시간저장단계 S20 : 배기시간저장단계
S30 : 연산단계 S40 : 배기복원압력저장단계
S50 : 팽창복원단계

Claims (7)

  1. 시트에 마련되어, 시트에 착좌한 승객의 신체를 지지하는 에어셀;
    상기 에어셀 내부의 압력을 측정하는 압력센서;
    상기 에어셀 내부에 공기를 주입하거나 배기시키는 조작이 가능하도록 구비된 작동스위치;
    측정된 에어셀의 압력값이 입력되며, 에어셀에 공기가 흡입되는 흡기시간을 저장하고, 상기 작동스위치의 배기 조작에 의해 에어셀 내부의 공기 배기시, 작동스위치의 배기 조작에 소요된 배기시간을 저장하되, 상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 함수를 이용하여 현재 에어셀만큼 공기를 채우기 위해 필요한 필요공기량을 흡기환산시간으로 연산하고, 상기 배기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장함으로써, 시동오프 이후에 시동온시 상기 저장된 압력값 및 연산된 흡기환산시간으로 에어셀이 팽창 복원되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 시트의 에어셀 제어장치.
  2. 시트에 마련된 에어셀을 제어하는 방법으로서,
    에어셀에 공기가 흡입되는 흡기시간을 저장하는 흡기시간저장단계;
    작동스위치의 배기 조작에 의해 에어셀 내부의 공기 배기시, 작동스위치의 배기 조작에 소요된 배기시간을 저장하는 배기시간저장단계;
    상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 함수를 이용하여, 현재 에어셀만큼 공기를 채우기 위해 필요한 필요공기량을 흡기환산시간으로 연산하는 연산단계;
    상기 배기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장하는 배기복원압력저장단계;
    시동오프 이후에 시동온시, 상기 배기복원압력저장단계에서 저장된 에어셀 압력값과, 상기 연산단계에서 환산된 흡기환산시간을 이용하여 에어셀이 팽창 복원되도록 제어하는 팽창복원단계;를 포함하는 시트의 에어셀 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡기시간저장단계 이후에, 상기 흡기시간이 저장된 시점으로부터 일정시간 이후의 에어셀 압력값을 저장하는 흡기복원압력저장단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 에어셀 제어방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡기시간저장단계의 흡기시간은, 차량의 시동온을 하는 경우, 시동오프시에 저장된 에어셀압력값 및 흡기환산시간에 의해서 에어셀이 자동으로 팽창 복원되도록 작동하는 모터 작동시간인 것을 특징으로 하는 시트의 에어셀 제어방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 흡기시간저장단계의 흡기시간은, 시동온 상태에서 작동스위치를 흡기 조작하는 경우, 작동스위치와 함께 연동하여 작동하는 모터 작동시간인 것을 특징으로 하는 시트의 에어셀 제어방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 배기시간저장단계는,
    상기 작동스위치의 배기 조작이 끝나는 시점에서 에어셀 압력값을 저장하는 예비복원압력저장단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트의 에어셀 제어방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 연산단계에서는,
    상기 흡기시간 및 배기시간 상호 간의 가산 및 감산을 통해 흡기환산시간을 연산하되, 상기 흡기환산시간에 사용되는 배기시간은 실제 배기시간에 정해진 기준값이 더해져 실제 배기시간보다 증가된 시간으로 연산이 이루어지는 것을 특징으로 하는 시트의 에어셀 제어방법.
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