KR20110090340A - 자동차 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동차 및 그 제어방법은, 하나로 연장된 전극을 이용하여 승객을 구분하며 전극에서 발생하는 열에 의한 히터 동작이 가능하도록, 본 발명은, 차체 그라운드와 전자기장을 형성하여, 입력전압에 따라 축전용량까지 전하를 축적하며 열을 발생시키는 전극, 상기 전극의 온도를 측정하는 온도측정부 및 상기 축전용량을 감지하여 상기 전하가 상기 축전용량까지 채워지는 용량시간을 산출하여 승객를 구분하며, 상기 온도에 따라 상기 입력전압을 제어하는 제어부를 포함하는 자동차를 제공한다.

Description

자동차 및 그 제어방법{A automobile and the control method}

본 발명은 자동차 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나로 연장된 전극을 이용하여 승객을 구분하며 전극에서 발생하는 열에 의한 히터 동작이 가능한 자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 승객의 안전을 위한 각종 안전장치가 구비되는 바, 그 중에 하나로 자동차 충돌시에 자동차 구조물과 승객의 사이에서 부풀어올라 승객을 보호하는 에어백을 들 수 있다.

이러한 에어백은 자동차 충돌 사고시 전개되어 승객을 보호하게 되는데, 성인의 경우에는 별다른 문제가 없으나, 유아의 경우에는 팽창된 에어백이 오히려 이들의 생명을 위협하는 위험요소로 작용할 가능성이 있다.

따라서, 각국에서는 에어백 전개에 따른 실제적인 조수석 승객의 안전성 평가를 위한 규정을 마련하고 있는바, 이러한 규정을 만족하고자 조수석 시트에 승객감지센서를 마련하여 시트에 착석한 승객을 유아, 성인 등으로 구분하여서, 에어백의 전개여부 및 전개조건을 달리하고 있다.

최근들어, 시트 내에서 하나로 연장된 전극을 사용하여 히터 동작 및 승객을 구분하기 위한 연구가 진행 중에 있다.

본 발명의 목적은, 하나로 연장된 전극을 이용하여 승객을 구분하며 전극에서 발생하는 열에 의한 히터 동작이 가능한 자동차 및 그 제어방법을 제공함에 있다.

본 발명의 자동차는, 차체 그라운드와 전자기장을 형성하여, 입력전압에 따라 축전용량까지 전하를 축적하며 열을 발생시키는 전극, 상기 전극의 온도를 측정하는 온도측정부 및 상기 축전용량을 감지하여 상기 전하가 상기 축전용량까지 채워지는 용량시간을 산출하여 승객를 구분하며, 상기 온도에 따라 상기 입력전압을 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 자동차 제어방법은, 차체 그라운드와 전극 사이에 전자기장이 형성되어, 상기 전극에 입력되는 입력전압에 따라 축전용량까지 전하를 축적하며 열을 발생시키는 단계, 상기 전극의 온도를 측정하는 단계, 상기 축전용량을 감지하여 상기 전하가 상기 축전용량까지 채워지는 용량시간을 산출하여 승객를 구분하는 단계 및 상기 온도와 설정온도를 비교하여, 상기 입력전압의 공급시간을 가변시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 자동차 및 그 제어방법은, 하나로 연장된 전극을 사용하여 탑승한 승객을 구분하며, 전극에서 발생하는 열에 따라 입력전압의 공급시간을 조절할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 자동차 및 그 제어방법은, 하나로 연장된 전극을 사용함으로써, 부품의 감소로 인한 제조원가를 절감할 수 있으며, 제조공정이 단순화 될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차의 주요부를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 전극이 봉입된 히터매트를 나타내는 상태도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타내는 구성에 대한 제어블럭도이다.
도 4는 본 발명에 의한 자동차의 승객식별에 대한 실시 예를 나타내는 축전용량 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차 시트에 전극이 봉입된 히터매트가 설치된 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동차의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 자동차의 주요부를 나타내는 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 자동차는 승객(1)이 탑승할 수 있도록 마련된 시트(10), 시트(10)에 설치된 전극(20) 및 전극(20)의 온도를 측정하는 온도측정부(30) 및 온도측정부(30)에서 감지된 상기 온도에 따라 전극(20)으입로 력되는 입력전압을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.

시트(10)는 승객(1)의 엉덩이 부분이 놓여지는 착석부(12)와 승객(1)의 등을 받치는 등받이부(14)를 포함한다.

전극(20)은 시트(10)의 착석부(12) 또는 등받이부(14) 중 적어도 하나에 설치될 수 있으며, 이하 설명에서 전극(20)은 착석부(12)에 설치되는 것으로 한정하며, 시트(10)는 착석부(12)를 의미한다.

여기서, 전극(20)은 차체(미도시) 그라운드와 전자기장을 형성하여, 입력전압에 따라 축전용량까지 전하를 축적하며 히터로 동작하여 열을 발생시킨다.

즉, 전극(20)에는 제1 측으로 정극성의 펄스를 가지는 상기 입력전압이 입력되며, 제2 측이 상기 차체 그라운드와 연결된다.

온도측정부(30)는 전극(20)의 온도를 측정하여 제어부(40)로 전달하는 적어도 하나의 온도센서(미도시)를 포함한다.

제어부(40)는 상기 축전용량을 감지하여 상기 전하가 상기 축전용량까지 채워지는 용량시간을 산출하여 승객를 구분하며, 상기 온도에 따라 상기 입력전압을 제어한다.

도 2는 도 1에 나타낸 전극이 봉입된 히터매트를 나타내는 상태도이다.

도 2를 참조하면, 전극(20)은 히터매트(50) 내에 봉입되고, 제어부(40)에 배선되어 모듈화된 후, 시트(10) 내에 설치된다.

이와 같이, 모듈화된 히터매트(50)는 전극(20)을 시트(10) 내에 설치하는 경우에 비하여 조립성이 향상될 수 있다.

전극(20)은 제1 측이 제어부(40)와 연결되어 입력전압이 공급되며, 제2 측이 차체 그라운드와 접지된다.

즉, 전극(20)은 상기 입력전압이 공급되면 상기 차체 그라운드 사이에 전자기장을 형성하며, 이때 전극(20)과 상기 차체 그라운드 사이의 유전율에 따라 축전용량까지 전하를 축적한다.

일반적으로, 전자기장의 세기는 쿨롱의법칙(Coulomb's law)에 의해 전극(20)과 상기 차체 그라운드 사이의 거리의 제곱에 반비례하며, 상기 축전용량은 전극(20)과 상기 차체 그라운드 사이의 거리에 반비례하고 전극(20)의 단면적 및 전극(20)과 상기 차체 그라운드 사이의 유전율에 따라 비례하게 된다.

통상적으로, 공기의 유전율은 약 1이고, 물의 유전율은 80, 습기(기체)의 유전율은 1, 얼음의 유전율은 100, 플라스틱류의 유전율은 2~3으로서, 각각 다른 값을 가지고 있다. 따라서, 제1 전극(20)과 차체 그라운드(g) 사이의 대상의 유전율에 따라, 제1 전극(20)과 차체 그라운드(g) 사이의 상기 축정용량은 달라진다.

그리고, 전극(20)는 길이가 길어지고 단면적이 좁아지면 질수록 저항 성분이 증가하여, 상기 입력전압에 의해 열을 발생시켜 히터로 동작한다.

즉, 전극(20)은 상측에 형성된 상기 차체 그라운드와 일정 거리를 유지하도록 배치되면다.

또한, 히터매트(50) 내에는 전극(20)에서 발생되는 열에 따른 온도를 측정하는 온도측정부(30)가 봉입된다.

온도측정부(30)는 적어도 하나의 온도센서를 포함하며, 전극(20)의 온도를 제어부(40)로 전달한다.

도 3은 도 1 및 도 2에 나타내는 구성에 대한 제어블럭도이다.

도 3을 참조하면, 본 자동차는 전극(20), 온도측정부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.

전극(20)은 제1 측(a_1)이 제어부(40)와 연결되며, 제2 측(a_2)이 차체 그라운드(g)와 연결된다.

여기서, 전극(20)은 차체 그라운드(g)와의 사이에서 유전율에 따라 상이한 용량시간(τ)을 가지고 축전용량(q)까지 전하를 축적한다.

즉, 전극(20)은 제어부(40)로부터 입력되는 입력전압(Vin)에 의해 상기 전하가 이동되어 전류가 발생되며, 차체 그라운드(g) 사이에서 전자기장을 형성하며, 입력전압(Vin)의 입력시간에 따라 열을 발생시킨다.

그리고, 전극(20)은 소정 길이로 소정 단면을 가지며 적어도 하나의 절곡이 형성된다. 그에 따라, 전극(20)은 입력전압(Vin)에 의해 열을 발생시키게 된다.

전극(20)은 크롬, 니켈 또는 크롬-니켈 합금으로 된 도체로 형성되지만, 단면이 작아지면 내부저항에 의해 열을 발생하게되며, 그에 따라 히터로 동작이 되며, 차체 그라운드(g)와 커패시터로 동작하여 축전용량(q)까지 상기 전하를 축적하게 된다.

또한, 전극(20)는 복수의 절곡(미도시)을 가지고 하나로 형성되도록 하여, 열 발생 및 상기 전하를 축적한다.

온도측정부(30)는 전극(20)에서 발생하는 열에 대한 온도(c)를 적어도 하나의 온도센서에서 측정하여 제어부(40)로 전달한다.

제어부(40)는 전극(20)의 축전용량(q)을 감지하는 감지부(42), 감지부(42)로부터 감지된 축전용량(q)에 대한 용량시간(τ)을 산출하는 산출부(44) 및 용량시간(τ)에 따라 상기 승객을 구분하며, 온도(c)와 설정온도를 비교하여 입력전압(Vin)을 제어하는 컨트롤부(46)를 포함한다.

즉, 감지부(42)는 전극(20)에 축적되는 상기 전하에 의해 발생된 전류값을 측정하는 전류계 또는 전극(20)의 축전용량(q)를 측정하는 전압계 중 적어도 하나이다.

본 실시 예에서서, 감지부(42)는 전압계인 것으로 설명한다.

따라서, 감지부(42)는 축전용량(q)의 변화를 측정하여 산출부(44)로 전달한다.

이때, 산출부(44)는 감지부(42)로부터 입력되는 축전용량(q)이 일정한 설정용량으로 축전되기 까지의 용량시간(τ) 및 축전용량(q)이 상기 설정용량으로 유지되는 유지시간(τ_1)을 산출하여 컨트롤부(46)로 전달한다.

컨트롤부(46)는 용량시간(τ) 및 유지시간(τ_1)과 온도(c)와 상기 설정온도를 비교한 결과에 따라 입력전압(Vin)의 인가시간을 제어한다.

즉, 컨트롤부(46)는 온도(c)가 상기 설정온도 이상으로 전극(20)의 발열이 발생하지 않도록 제어하며, 용량시간(τ) 및 유지시간(τ_1)를 기초로 입력전압(Vin)의 인가시간을 결정한다.

컨트롤부(46)는 입력전압(Vin)의 인가시간과 축전용량(q)를 비교하여 축전용량(q)까지 증가하는 용량시간(τ)을 뺀 입력전압(Vin)의 인가시간을 제어함으로써, 온도(c)를 조절가능하다.

도 4는 본 발명에 의한 자동차의 승객식별에 대한 실시 예를 나타내는 축전용량 그래프이다.

도 4를 참조하면, 전극(20)과 차체 그라운드(g) 사이의 축전용량(q)은 승객(1)의 유무 및 승객(1)의 종류에 따라 다양한 값을 가짐을 알 수 있었다.

시트(10)가 공석일 경우에는, 전극(20)과 차체 그라운드(g) 사이의 축전용량(q)을 0 페타패럿(Pf;Peta farad)으로 하고, 1세 이하의 유아가 앉은 유아보호장치(CRS;Child Restraint System)를 시트(10)에 장착하였을 경우, 시트(10)에 어린이가 앉았을 경우, 시트(10)에 신체조건이 열악한 5% 여성이 방석을 깔고 앉았을 경우, 시트(10)에 상기 5% 여성이 앉았을 경우, 각각의 전극(20)과 차체 그라운드(g) 사이의 축전용량(q)을 100분위 값으로 환산하였다.

자세하게 살펴보면, 1세 이하의 유아가 앉은 유아보호장치를 시트(10)에 장착하였을 경우에는 전극(20)과 차체 그라운드(g) 사이의 축전용량(q)은 5 이하의 값을 가졌고, 시트(10)에 어린이가 앉았을 경우에는 31~42의 값을 가졌으며, 시트(10)에 5% 여성이 방석을 깔고 앉았을 경우에는 37~48의 값을 가졌고, 시트(10)에 5% 여성이 앉았을 경우에는 75~100의 값을 가졌다.

시트(10)에 앉은 승객(1)에 따른 전극(20)과 차체 그라운드(g) 사이의 축전용량(q)의 값에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차는 성인의 정전용량과 유아의 축전용량의 차이(A)가 32이다. 즉, 성인인 5% 여성의 최소값인 37과 유아의 최대값인 5의 차이값이 32이다. 따라서, 유아와 성인을 식별하기 위한 축전용량(q)의 값의 차이(A)가 비교적 크게 구분되기 때문에, 유아와 성인을 명확하게 식별할 수 있다.

제어부(40)는 전류계 또는 전압계에서 측정된 전류값 및 전압값을 이용하여 계산된 축전용량(q)을 도 4에 도시된 제어부(40)에 미리 설정용량과 비교하여, 만족하는 값에 따라 시트(10)가 공석인지, 시트(10)에 앉은 승객(1)이 1세 이하의 유아인지, 어린이인지, 5% 여성인지를 식별할 수 있다.

따라서, 제어부(40)는 상기와 같이 시트(10)가 공석, 시트(10)에 앉은 승객(1)이 1세 이하의 유아, 어린이, 5% 여성으로 식별된 경우에 에어백을 전개되지 않도록 하거나, 전개된다 하더라도 저압으로 전개되도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의한 자동차 시트에 전극이 봉입된 히터매트가 설치된 도면이다.

도 5를 참조하면, 전극(20)은 와이어로 이루어져서, 시트(10)의 후방에서부터 전방으로 배치된다. 물론, 전극(20)은 시트(10)의 전방에서부터 후방으로 일체형으로 하나의 라인으로 형성되어 배치되는 것도 가능하고, 시트(10)의 좌측에서부터 우측으로 일체형으로 하나의 라인으로 형성되어 배치되는 것도 가능하며, 시트(10)의 우측에서부터 좌측으로 일체형으로 하나의 라인으로 배치되는 것도 가능하다.

이하, 전극(20)은 시트(10)의 후방에서부터 전방으로 배치되되, 시트(10)의 좌측에 배치되어, 시트(10)의 우측에 하나의 라인을 형성하여, 좌우가 서로 동일한 형상으로 배치되는 것으로 설명한다.

전극(20)은 양단이 포개어지도록 중앙부가 절곡된 상태에서, 서로 이격되어 시트(10)의 좌우방향으로 수평하게 배치된 복수개의 수평부(81,82,83,84,85)와, 상기 복수개의 수평부(81,82,83,84,85)의 좌측 및 우측을 번갈아가면서 이웃하는 수평부(81,82,83,84,85)와 연결시키는 절곡부(86,87,88,89)를 포함한다.

절곡부(86,87,88,89)는 수평부(81,82,83,84,85)의 개수보다 하나가 적은 개수로 형성된다. 즉, 수평부(81,82)가 2개인 경우에 절곡부(86)는 1개가 형성되어 수평부(81,82)의 좌측 또는 우측을 연결시킨다. 또한, 수평부(81,82,83)가 3개인 경우에 절곡부(86,87)는 2개가 형성되어 하나(86)는 수평부(81,82)의 좌측 또는 우측을 연결시키고, 나머지 하나(87)는 연결되지 않은 수평부(82,83)의 우측 또는 좌측을 연결시킨다.

절곡부(86)는 1개가 형성된 경우에는 시트(10)의 좌측 또는 시트(10)의 중심에 인접하게 배치되고, 2개가 형성된 경우(86,87)에 하나(86)는 시트(10)의 좌측과 인접하게 나머지 하나(87)는 시트(10)의 중심과 인접하게 배치된다. 또한, 절곡부(86,87,88,89)는 3개 이상 형성된 경우에 시트(10)의 좌측과 시트(10)의 중심을 번갈아가면서 인접하게 배치된다.

도 6은 본 발명에 따른 자동차의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 자동차는 차체 그라운드와 전극 사이에 전기장이 형성되어, 상기 전극에 입력되는 입력전압에 따라 축전용량까지 전하를 축적하며 열을 발생시킨다(S100).

즉, 전극(20)은 차체 그라운드(g)와 사이의 유전율에 따라 입력전압(Vin)에 따른 전기장이 형성되며, 전하가 축전용량(q)까지 축전되며, 축전용량(q)에 도달하면 열을 발생하게 된다.

상기 전극의 온도를 측정하고(S102), 상기 축전용량을 감지하여, 용량시간을 산출하며 승객을 구분 또는 식별한다(S104).

즉, 온도측정부(40)는 전극(20)의 온도(c)를 측정하여 제어부(40)로 전달한다. 그리고, 제어부(40)는 전극(20)의 축전용량(q)을 감지하며, 축전용량(q)까지 도달하는 용량시간(τ) 및 축전용량(q)가 유지되는 유지시간(τ_1)을 산출한다.

또한, 제어부(40)는 축전용량(q)에 따라 시트(10)에 탑승한 승객(1)을 구분 또는 식별한다.

상기 온도와 설정온도를 비교하고(S106), 상기 비교결과에 따라 상기 입력전압의 공급시간을 가변시킨다(S108).

즉, 제어부(40)는 온도(c)가 상기 설정온도 이상인지 비교한다. 이때, 제어부(40)는 온도(c)가 상기 설정온도 이상이면 입력전압(Vin)의 인가시간을 줄이고, 온도(c)가 상기 설정온도 미만이면 입력전압(Vin)의 인가시간을 증가시켜, 온도(c)를 유지시킨다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

10: 시트 20: 전극
30: 온도측정부 40: 제어부

Claims (13)

1. 차체 그라운드와 전자기장을 형성하여, 입력전압에 따라 축전용량까지 전하를 축적하며 열을 발생시키는 전극;
   상기 전극의 온도를 측정하는 온도측정부; 및
   상기 축전용량을 감지하여 상기 전하가 상기 축전용량까지 채워지는 용량시간을 산출하여 승객를 구분하며, 상기 온도에 따라 상기 입력전압을 제어하는 제어부;를 포함하는 자동차.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은,
   복수의 절곡을 가지는 와이어인 것을 특징으로 하는 자동차.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은,
   상기 차체 그라운드와 커패시터를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은,
   상기 차체 그라운드와의 사이에서 유전율 변화에 따라 상기 용량시간이 가변되는 것을 특징으로 하는 자동차.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은,
   제1 측이 상기 제어부와 연결되며, 제2 측이 상기 차체 그라운드와 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 전극은,
   크롬, 니켈 또는 크롬-니켈 합금인 것을 특징으로 하는 자동차.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 온도측정부는,
   상기 전극의 하부, 상부 또는 동일선상에서 상기 온도를 측정하는 적어도 하나의 온도센서;를 포함하는 자동차.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 축전용량을 감지하는 감지부;
   상기 감지부로부터 감지된 상기 축전용량에 대한 상기 용량시간을 산출하는 산출부; 및
   상기 용량시간에 따라 상기 승객을 구분하며, 상기 온도가 설정온도를 비교하여 상기 입력전압을 제어하는 컨트롤부;를 포함하는 자동차.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 감지부는,
   상기 축전용량에 대응하는 전류 또는 전압 중 적어도 하나를 감지하는 것을 특징으로 하는 자동차.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 산출부는,
    상기 차체 그라운드와 상기 전극 사이의 유전율, 상기 전극의 단면적 및 길이를 기초호 상기 용량시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 컨트롤부는,
    상기 비교결과, 상기 온도가 상기 설정온도 이상이면 상기 입력전압의 공급시간을 이전 공급시간보다 작게하며, 상기 온도가 상기 설정온도 미만이면 상기 입력전압의 공급시간을 상기 이전 공급시간보다 크게하는 것을 특징으로 하는 자동차.
12. 차체 그라운드와 전극 사이에 전기장이 형성되어, 상기 전극에 입력되는 입력전압에 따라 축전용량까지 전하를 축적하며 열을 발생시키는 단계;
    상기 전극의 온도를 측정하는 단계;
    상기 축전용량을 감지하여 상기 전하가 상기 축전용량까지 채워지는 용량시간을 산출하여 승객를 구분하는 단계; 및
    상기 온도와 설정온도를 비교하여, 상기 입력전압의 공급시간을 가변시키는 단계;를 포함하는 자동차의 제어방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 가변단계는,
    상기 온도가 상기 설정온도 이상이면 상기 입력전압의 공급시간을 이전 공급시간보다 작게하며, 상기 온도가 상기 설정온도 미만이면 상기 입력전압의 공급시간을 상기 이전 공급시간보다 크게하는 것을 특징으로 하는 자동차의 제어방법.

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