KR20190080332A - 차량 시트용 자세 제어 시스템 - Google Patents

차량 시트용 자세 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

차량 시트용 자세 제어 시스템에 대해 개시한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 시트용 자세 제어 시스템은 적어도 하나의 쿠션, 및 복수의 쿠션 볼스터를 포함하는 시트쿠션, 복수의 럼버 서포트, 및 복수의 볼스터를 포함하는 시트백, 시트쿠션과 시트백에 구성되어 탑승자의 착석 위치와 자세를 센싱하는 시트 센싱모듈, 및 시트 센싱모듈을 통해 탑승자의 자세 유형과 자세 보정 정보를 학습하며, 자세 보정 정보에 따라 적어도 하나의 쿠션, 복수의 쿠션 볼스터, 복수의 럼버 서포트, 및 복수의 볼스터 각각의 구동을 제어하는 자세 제어 모듈을 포함하는바, 실시간으로 차량 탑승자의 자세를 확인하고 학습하여 차량 시트의 럼버 서포트, 볼스터, 쿠션 및 쿠션 볼스터를 자동 제어할 수 있다.

Description

차량 시트용 자세 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING POSTURE OF VEHICLE SEATS}
본 발명은 차량 탑승자의 자세를 확인하고 학습하여 차량 시트의 럼버 서포트, 볼스터, 쿠션 및 쿠션 볼스터를 자동 제어함으로써, 차량 탑승자의 자세 교정 효과 및 승차감을 높일 수 있는 차량 시트용 자세 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 시트는 탑승자가 목적지까지 편안하게 갈 수 있도록 자동차 내부에 장착되어 있는 것으로, 헤드레스트(head rest), 시트백(seat back) 및 시트쿠션(seat cushion) 등으로 구성되어 있다.
헤드레스트는 탑승자의 등을 받쳐주는 시트백 위에 머리를 지지하기 위해 설치된 부분으로서, 추돌 등으로 인한 탑승자의 목 부상 방지 및 머리 부분을 편하게 하기 위하여 부착하게 되는 것이다. 그리고 시트 쿠션은 탑승자의 엉덩이 부분을 받쳐주는데, 시트백과 시트쿠션은 탑승자의 신체를 직접적으로 받쳐주는 부위로 시트 프레임과 스프링으로 구성되어 있으며, 시트 커버로 시트 프레임과 스프링을 감싸주고 있다.
시트백의 전면 양측 즉, 탑승자의 등 양끝부분이 접촉하는 부분에는 전방으로 일부 돌출되는 사이드 볼스터(side bolster)가 구비된다. 이러한 사이드 볼스터는 탑승자의 등 양쪽을 지지하게 된다. 그리고 시트쿠션의 양쪽에도 쿠션 볼스터가 구비되는데, 쿠션 볼스터는 엉덩이 양쪽을 지지하도록 구성된다.
종래에는 차량 시트의 사이드 볼스터나 쿠션 볼스터 등이 고정 상태로 구비되어, 차량의 방향 전환이나 선회시, 원심력에 의해 탑승자의 자세가 한쪽으로 쏠리게 되는 등의 문제가 있었다. 특히 운전자의 자세가 한쪽으로 쏠리는 경우에는 교통사고를 유발하는 등 더 큰 문제가 발생될 수 있었다. 이에, 등록특허공보 10-1388376(2014, 4, 16 등록) 등으로는 차량의 주행정보로부터 원심력이나 급가속에 따른 정보를 얻고, 원심력이나 급가속에 따라 차량 시트의 기울어짐을 제어하는 기술이 제시되기도 했다.
하지만, 종래 기술에 따른 차량 시트의 제어 방식들은 차량의 운행 정보 변화에 따라서만 탑승자들의 자세를 제어하기 때문에, 급격한 방향 전환이나 급가속 등의 상황이 아니면 탑승자들의 자세를 제어하지 못했다. 탑승자들의 자세는 차량 시트의 외형과 구조, 및 개인적인 습관 등에 의해 잘못된 자세로 흐트러질 수 있다. 따라서, 종래의 차량 시트 제어 방식들은 잘못된 운전 자세나 승차 자세를 바로잡아줄 수 없으며, 잘못된 자세로 인한 불편함과 피로감을 능동적으로 해결해주지 못하는 등의 문제가 있었다.
본 발명의 기술적 과제는 실시간으로 차량 탑승자의 자세를 확인하고 학습하여 차량 시트의 럼버 서포트, 볼스터, 쿠션 및 쿠션 볼스터를 자동 제어함으로써, 잘못된 운전 자세나 승차 자세를 바로잡고 잘못된 자세로 인한 불편함과 피로감을 능동적으로 해결해줄 수 있는 차량 시트용 자세 제어 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량 시트용 자세 제어 시스템은 적어도 하나의 쿠션, 및 복수의 쿠션 볼스터를 포함하는 시트쿠션, 복수의 럼버 서포트, 및 복수의 볼스터를 포함하는 시트백, 시트쿠션과 시트백에 구성되어 탑승자의 착석 위치와 자세를 센싱하는 시트 센싱모듈, 및 시트 센싱모듈을 통해 탑승자의 자세 유형과 자세 보정 정보를 학습하며, 자세 보정 정보에 따라 적어도 하나의 쿠션, 복수의 쿠션 볼스터, 복수의 럼버 서포트, 및 복수의 볼스터 각각의 구동을 제어하는 자세 제어 모듈을 포함한다.
전술한 바와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트용 자세 제어 시스템은 실시간으로 차량 탑승자의 자세를 확인하고 학습하여 차량 시트의 럼버 서포트, 볼스터, 쿠션 및 쿠션 볼스터를 자동 제어한다. 이에, 잘못된 운전 자세나 승차 자세를 바로잡고 잘못된 자세로 인한 불편함과 피로감을 능동적으로 해결할 수 있다. 또한, 차량 탑승자의 자세 교정 효과 및 승차감을 높일 수 있는 효과를 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트용 자세 제어 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시트 센싱 모듈을 구체적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 2의 자세 제어 모듈을 구체적으로 도시한 구성 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 자세 검출부의 자세 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 2의 시트 센싱 모듈 및 도 3의 센싱 신호 입력부를 통한 센싱 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 보정치 검출부의 균형 확인 및 보정치 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 3에 도시된 유형 확인부의 자세 유형 판단 및 확인 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 도 3에 도시된 제어부의 쿠션 및 쿠션 볼스터의 제어량 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 도 3에 도시된 제어부의 럼버 서포트 제어량 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 도 3에 도시된 제어부의 볼스터부 제어량 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트용 자세 제어 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시된 차량 시트용 자세 제어 시스템은 시트쿠션(100), 시트백(300), 시트 센싱모듈(200), 자세 제어 모듈(500)을 포함한다.
시트쿠션(100)은 탑승자가 착석하는 하단 받침 시트로써, 탑승자의 엉덩이와 허벅지 부위를 지지하는 적어도 하나의 쿠션(120), 및 복수의 쿠션 볼스터(110a,110b)를 포함한다.
적어도 하나의 쿠션(120)은 시트쿠션(100)의 엉덩이 위치 하단부에 구성되어 탑승자의 엉덩이 위치를 지지한다. 이러한 적어도 하나의 쿠션(120)은 블록 단위로 구성된 블록 쿠션과 각 블록 쿠션의 팽창 정도를 제어하는 적어도 하나의 모터 등을 포함한다. 이에, 각각의 쿠션(120)은 자세 제어 모듈(500)의 쿠션 제어신호 및 제어 방식에 따라 각 블록 쿠션들의 팽창 정도가 조절되도록 한다.
각각의 쿠션 볼스터(110a,110b)는 시트쿠션(100)의 엉덩이와 허벅지 위치의 측면부에 구성되어, 엉덩이와 허벅지의 양 측면부를 지지한다. 각각의 쿠션 볼스터(110a,110b)는 복수의 블록 단위로 구성된 볼스터과 각 볼스터 블록의 팽창 정도를 제어하는 적어도 하나의 모터를 포함한다. 이에, 각각의 쿠션 볼스터(110a,110b)는 자세 제어 모듈(500)의 쿠션 볼스터 제어신호에 따라 각 쿠션 볼스터의 팽창 정도가 조절되도록 한다.
시트백(300)은 시트쿠션(100)에 착석한 탑승자의 등받이로써, 탑승자의 허리, 등, 및 어깨 부위 등을 지지하는 복수의 럼버 서포트(320,330,420), 및 복수의 볼스터(310a,310b,410a,410b)를 포함한다.
복수의 럼버 서포트(320,330,420)는 시트백(300)의 등 부위를 지지할 수 있도록 구성되어, 탑승자의 등과 함께 허리와 어깨 부위 또한 지지한다. 복수의 럼버 서포트(320,330,420)는 적어도 하나의 블록 단위로 구성된 럼버들과 각 럼버의 팽창 정도를 제어하는 적어도 하나의 모터 등을 포함한다. 이에, 각각의 럼버 서포트(320,330,420)는 자세 제어 모듈(500)의 럼버 제어신호 및 제어 방식에 따라 각 럼버의 팽창 정도가 조절되도록 한다.
복수의 볼스터(310a,310b,410a,410b)는 시트백(300)의 옆구리와 어깨 측면부에 구성되어, 탑승자의 옆구리와 어깨 양 측면을 지지한다. 각각의 볼스터(310a,310b,410a,410b)는 블록 단위로 구성된 측면 볼스터 블록들과 각 볼스터 블록들의 팽창 정도를 제어하는 적어도 하나의 모터를 포함한다. 이에, 각각의 볼스터(310a,310b,410a,410b)는 자세 제어 모듈(500)의 볼스터 제어신호에 따라 각 볼스터 블록들의 팽창 정도가 조절되도록 한다.
시트 센싱 모듈(200)은 시트쿠션(100)과 시트백(300)의 전면 안착부 및 등받이 부위에 구성되어, 탑승자의 착석 위치와 무게 등에 따른 터치 및 압력 센싱 신호들을 출력한다.
도 2는 도 1에 도시된 시트 센싱 모듈을 구체적으로 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 시트 센싱 모듈(200)은 시트쿠션(100)의 전후 방향인 Y축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여 시트쿠션(100)의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제1 센싱부(240), 및 시트쿠션(100)의 좌우 방향인 X축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여 시트쿠션(100)의 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제2 센싱부(250)를 포함한다.
또한, 시트 센싱 모듈(200)은 시트백(300)의 상하 방향인 Y축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여 시트백(300)의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제3 센싱부(210), 시트백(300)의 좌우 방향인 제1 X축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여 시트백(300)의 제1 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제4 센싱부(220), 및 시트백(300)의 좌우 방향인 제2 X축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여 시트백(300)의 제2 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제5 센싱부(230)를 포함한다.
제1 내지 제5 센싱부(210 내지 250) 각각은 X축 방향이나 Y축 방향으로 나란히 배열된 복수의 터치 센서나 압력 센서를 구비하여, 탑승자의 착석 및 무게에 따른 터치 및 압력 센싱 신호를 실시간으로 생성하고, 이를 자세 제어 모듈(500)로 전송한다.
자세 제어 모듈(500)은 시트 센싱 모듈(200)을 통해 탑승자의 자세를 확인하고 학습함으로써, 탑승자의 자세 유형과 자세 보정 정보를 검출한다. 그리고 자세 제어 모듈(500)은 자세 보정 정보에 따라 적어도 하나의 쿠션(120), 복수의 쿠션 볼스터(110a,110b), 복수의 럼버 서포트(320,330,420), 및 복수의 볼스터(310a,310b,410a,410b) 구동을 제어하기 위한 각각의 제어신호들을 생성 및 출력한다.
구체적으로, 자세 제어 모듈(500)은 시트 센싱 모듈(200)을 통해 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호, 시트백(300)의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호, 그리고 시트백(300)의 좌우 방향인 제1 X축 및 제2 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 각각 입력받는다.
자세 제어 모듈(500)은 입력받은 각각의 터치 및 압력 센싱 신호를 비교 분석하여 탑승자의 자세, 위치, 중심, 및 균형을 검출 및 분석하고, 그 분석 결과에 따라 탑승자의 자세를 교정하기 위한 보정치를 생성한다. 이에, 자세 제어 모듈(500)은 검출된 보정치를 기반으로 탑승자의 착석 자세 유형을 파악하고, 파악된 유형 정보와 미리 누적 및 저장된 정보를 비교 분석한다. 그리고 그 비교 분석 결과에 따라 탑승자의 자세가 교정될 수 있도록 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b), 럼버 서포트(320,330,420), 및 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 구동을 제어하기 위한 제어신호들을 생성 및 출력한다.
적어도 하나의 쿠션(120), 복수의 쿠션 볼스터(110a,110b), 복수의 럼버 서포트(320,330,420), 및 복수의 볼스터(310a,310b,410a,410b)는 자세 제어 모듈(500)로부터의 제어 신호들에 따라 각각 구성된 모터를 동작시킨다. 이러한 모터 동작에 따라서 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b), 럼버 서포트(320,330,420), 및 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 팽창 정도가 제어된다.
도 3은 도 2의 자세 제어 모듈을 구체적으로 도시한 구성 블록도이다.
도 3에 도시된 자세 제어 모듈(500)은 센싱신호 입력부(510), 자세 검출부(520), 중심 검출부(530), 보정치 검출부(540), 유형 확인부(550), 데이터 베이스(560), 제어부(570), 및 구동부(582)를 포함한다.
센싱신호 입력부(510)는 시트 센싱 모듈(200)을 통해 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호, 시트백(300)의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호, 시트백(300)의 좌우 방향인 제1 X축 및 제2 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 각각 입력받는다. 그리고 센싱신호 입력부(510)는 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들을 각각 필터링하고 A/D 변환해서 자세 검출부(520) 등으로 전송한다. 여기서, A/D 변환된 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들은 자세 검출부(520), 중심 검출부(530), 보정치 검출부(540) 등으로 각각 전송될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 자세 검출부의 자세 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 그리고 도 5는 도 2의 시트 센싱 모듈 및 도 3의 센싱 신호 입력부를 통한 센싱 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 자세 검출부(520)는 센싱신호 입력부(510)로부터 각각 입력되는 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들을 각각 분석하여, 시트쿠션(100)과 시트백(300)에 착석한 탑승자의 자세 정보를 생성한다.
도 5를 참조하면, 먼저 자세 검출부(520)는 시트백(300)의 제3 센싱부(210)의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 통해, 제3 센싱부(210)에서 무게가 감지되는 시작 위치 Y'a 지점 정보를 먼저 검출한다. 그리고 제3 센싱부(210)에서 무게가 감지되지 않아 무게 감지가 끝나는 위치인 Y'b 지점 정보를 검출한다. 이렇게, Y'a 지점 정보, 및 Y'b 지점 정보가 검출되면, Y'a 지점 정보와 Y'b 지점 정보의 중간 지점을 Yn 지점 정보로 저장한다.
또한, 자세 검출부(520)는 시트쿠션(100)의 제1 센싱부(240)의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 통해, 제1 센싱부(240)에서 무게가 감지되는 시작 위치 Ya 지점 정보도 검출한다. 그리고 제1 센싱부(240)에서 무게가 감지되지 않아 무게 감지가 끝나는 위치인 Yb 지점 정보를 검출할 수 있다. 마찬가지로, Ya 지점 정보, 및 Yb 지점 정보가 검출되면, Ya 지점 정보와 Yb 지점 정보의 중간 지점 정보 또한 저장할 수 있다.
자세 검출부(520)는 시트쿠션(100)의 제2 센싱부(250)와 시트백(300)의 제4 및 제5 센싱부(220,230) 각각의 터치 및 압력 센싱 신호를 분석해서도 각 센싱부 별로 무게 감지 시작지점, 무게 감지 끝지점, 중간 지점의 정보를 모두 검출할 수 있다. 이에, 자세 검출부(520)는 제1 내지 제5 센싱부(210 내지 250) 별로 각각 무게가 감지된 시작 지점 정보와 중간 지점 정보, 및 끝 지점 정보를 모두 분석하고, 시트 위치에 합성해서 시뮬레이션함으로써, 탑승자의 전후 방향(또는, 앞뒤 방향)의 탑승 자세 및 위치를 분석할 수 있다.
중심 검출부(530)는 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들을 각각 분석하여, 시트쿠션(100)과 시트백(300)에 착석한 탑승자의 중심 지점 정보를 산출한다.
마찬가지로, 도 5를 참조하면, 중심 검출부(530)는 시트쿠션(100)에 구성된 제2 센싱부(250)의 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 통해, 제2 센싱부(250)에서 무게가 감지되는 시작 위치 Xa 지점 정보를 검출한다. 그리고 제2 센싱부(250)에서 무게가 감지되지 않아 무게 감지가 끝나는 위치인 Xb 지점 정보를 검출한다. 이어, Xa 지점 정보, 및 Xb 지점 정보가 검출되면, Xa 지점 정보와 Xb 지점 정보의 중간 위치를 Xn 지점 정보로 저장한다.
또한, 중심 검출부(530)는 제4 센싱부(220)의 제1 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 통해, 제4 센싱부(220)에서 무게가 감지되는 시작 위치 X' 지점 정보를 검출한다. 그리고 제4 센싱부(220)에서 무게가 감지되지 않아 무게 감지가 끝나는 위치인 X'b 지점 정보를 검출한다. 이어, X'a 지점 정보, 및 X'b 지점 정보가 검출되면, X'a 지점 정보와 X'b 지점 정보의 중간 위치를 X'n 지점 정보로 저장한다.
마찬가지로, 중심 검출부(530)는 제5 센싱부(230)의 제2 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 통해, 제5 센싱부(230)에서 무게가 감지되는 시작 위치 X" 지점 정보를 검출한다. 그리고 제5 센싱부(230)에서 무게가 감지되지 않아 무게 감지가 끝나는 위치인 X"b 지점 정보를 검출한다. 이어, X"a 지점 정보, 및 X"b 지점 정보가 검출되면, X"a 지점 정보와 X"b 지점 정보의 중간 위치를 X"n 지점 정보로 저장한다.
이후, 중심 검출부(530)는 하기의 수학식 1을 이용하여, 탑승자의 기울어짐 척도 값인 M1 및 M2 값을 각각 산출한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
Figure pat00002
이렇게, 중심 검출부(530)는 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들을 모두 각각 분석하여, 시트쿠션(100)과 시트백(300)에 착석한 탑승자의 좌우 방향 기울어짐 척도 값(M1,M2)를 산출할 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 보정치 검출부의 균형 확인 및 보정치 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 보정치 검출부(540)는 자세 검출부(520)의 중심 지점 정보(Yn)와 중심 검출부(530)의 기울어짐 척도 값(M1,M2)를 이용하여, 시트쿠션(100)과 시트백(300)에 착석한 탑승자의 무게와 무게 쏠림에 따른 균형을 분석한 후, 사용자의 자세를 보정하기 위한 보정치를 산출한다.
구체적으로, 보정치 검출부(540)는 중심 검출부(530)의 기울어짐 척도 값(M1,M2)이 미리 설정된 일정 수준 미만인 경우, 탑승자가 정자세로 앉아 있다고 가정할 수 있다. 즉, M1=M2≒0이 될 수 있다.
보정치 검출부(540)는 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들을 모두 각각 분석하여, 시트쿠션(100)과 시트백(300)에 착석한 탑승자의 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보 W를 산출할 수 있다. 이는 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 터치 및 센싱 신호들을 통해 검출되는 무게 정보(Wm)들을 인접한 센서들의 무게 정보들(Xn)과 순차적으로 비교해서 산출할 수 있다. 또한, 무게 정보들의 크기에 따라 탑승자의 무게와 무게 쏠림에 따른 균형을 분석한다. 여기서, m과 n은 0을 제외한 정수이다.
이후, 보정치 검출부(540)는 하기의 수학식 2를 이용해서 탑승자의 무게와 무게 쏠림에 따른 균형을 반영한 보정치, 즉 사용자의 자세를 보정하기 위한 보정치 C를 산출한다.
[수학식 2]
Figure pat00003
여기서, Xl 서로 인접 센서들의 무게 정보(W-(Wn-4) 중 최대 값이며, Xr은 또 다른 서로 인접 센서들의 무게 정보(W-(Wm-4) 중 최대 값이다.
도 7은 도 3에 도시된 유형 확인부의 자세 유형 판단 및 확인 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 유형 확인부(550)는 보정치 검출부(540)에서 산출된 보정치 C와 데이터 베이스(560)에 미리 누적 및 저장된 정보를 기반으로 탑승자의 착석 자세 유형을 파악한다.
구체적으로, 유형 확인부(550)는 실시간 또는 미리 설정된 기간(예를 들어 T분(T min), 여기서 T는 0을 제외한 정수) 단위로 시트쿠션(100)의 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들로부터 각각 분석된 파라미터를 모두 미리 누적 및 저장된 정보와 비교한다. 여기서, 각각의 터치 및 센싱 신호들로부터 분석된 파라미터는 상기 각 센서부들의 중심점 정보(Yn), 기울어짐 척도 값(M1,M2), 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보 W, 및 자세 보정을 위한 보정치 C이다.
반면, 미리 누적 및 저장된 정보는 미리 설정된 다수의 유형에 따른 다수의 파라미터 정보 즉, 각각 설정된 유형에 따른 중심점 정보(Yn), 기울어짐 척도 값(M1,M2), 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보 W, 그리고 자세 보정을 위한 보정치 C가 될 수 있다.
이와 같이, 유형 확인부(550)는 X축 및 Y축, 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들로부터 각각 분석된 각각의 파라미터를 미리 설정된 다수의 유형에 따른 다수의 파라미터 정보와 비교하여, 유사성이 가장 높은 유형 정보와 파라미터 정보를 검출한다.
제어부(570)는 유형 확인부(550)에서 파악된 유형 정보와 미리 누적 및 저장된 정보를 비교 분석하여 탑승자의 자세가 교정될 수 있도록 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b), 럼버 서포트(320,330,420), 및 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 구동을 제어하기 위한 각각의 제어신호들을 생성한다.
다시 말해, 제어부(570)는 유형 확인부(550)에서 파악된 유형 정보와 해당 유형 정보에 대한 파라미터 정보를 미리 설정된 정자세의 기준 파라미터 정보와 비교한다. 그리고 비교 결과에 따라 탑승자의 자세가 교정될 수 있도록 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b), 럼버 서포트(320,330,420), 및 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 구동을 제어하기 위한 각각의 제어신호들을 생성한다.
도 8은 도 3에 도시된 제어부의 쿠션 및 쿠션 볼스터의 제어량 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 제어부(570)는 유형 확인부(550)에서 파악된 유형 정보와 해당 유형 정보에 대한 파라미터 정보를 미리 설정된 정자세의 기준 파라미터 정보와 비교 분석하여 탑승자의 자세가 교정될 수 있도록 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b) 별로 제어 신호를 생성한다.
이를 위해, 제어부(570)는 먼저 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들로부터 각각 분석된 파라미터(중심점 정보(Yn), 기울어짐 척도 값(M1,M2), 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보 W, 및 자세 보정을 위한 보정치 C)를 모두 읽어들인다.
이에, 제어부(570)는 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b)의 최대 작동 범위를 먼저 산출하고, 기울어짐 척도 값(M1,M2)를 기준으로 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b)의 좌우 보정 비율을 산출한다. 그리고 중심점 정보(Yn), 기울어짐 척도 값(M1,M2), 평균 무게 정보 W를 반영하여 최대 범위 내에서 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b)의 보정 비율을 재보정한다.
제어부(570)는 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b)의 좌우 보정 비율에 상기 산출된 보정치 C를 반영하여, 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b)의 팽창 정도를 제어하기 위한 쿠션 볼스터 제어 신호를 생성한다.
도 9는 도 3에 도시된 제어부의 럼버 서포트 제어량 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 제어부(570)는 유형 확인부(550)에서 파악된 유형 정보와 해당 유형 정보에 대한 파라미터 정보를 미리 설정된 정자세의 기준 파라미터 정보와 비교 분석하여 탑승자의 자세가 교정될 수 있도록 각 럼버 서포트(320,330,420)의 제어 신호를 생성한다.
이를 위해, 제어부(570)는 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들로부터 각각 분석된 파라미터(중심점 정보(Yn), 기울어짐 척도 값(M1,M2), 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보 W, 및 자세 보정을 위한 보정치 C)를 모두 읽어들인다.
이에, 제어부(570)는 각 럼버 서포트(320,330,420)의 최대 작동 범위를 먼저 산출하고, 기울어짐 척도 값(M1,M2)과 중심점 정보(Yn)를 분석한다. 그리고 기울어짐 정도가 중심점 정보(Yn)와 일치하는지 여부를 확인함으로써 탑승자가 중심부에 위치하는지 여부를 확인한다.
제어부(570)는 중심점 정보(Yn), 기울어짐 척도 값(M1,M2), 평균 무게 정보 W를 반영하여 최대 범위 내에서 각 럼버 서포트(320,330,420)의 제어 비율을 산출한 후, 각 럼버 서포트(320,330,420)의 팽창 정도를 제어하기 위한 럼버 서포트 제어 신호들을 생성한다.
도 10은 도 3에 도시된 제어부의 볼스터부 제어량 산출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 제어부(570)는 유형 확인부(550)에서 파악된 유형 정보와 해당 유형 정보에 대한 파라미터 정보를 미리 설정된 정자세의 기준 파라미터 정보와 비교 분석하여 탑승자의 자세가 교정될 수 있도록 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 제어 신호를 생성한다.
이를 위해, 제어부(570)는 시트백(300)의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들로부터 각각 분석된 파라미터(중심점 정보(Yn), 기울어짐 척도 값(M1,M2), 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보 W, 및 자세 보정을 위한 보정치 C)를 모두 읽어들인다.
제어부(570)는 먼저 각 볼스터(310a,310b,410a,410b) 제어를 위해, 시트백(300)에 접촉된 탑승자의 접촉 면적을 먼저 확인한다. 여기서, 시트백(300) 전면의 면적 대비 탑승자의 접촉 면적 비율은 Q%가 될 수 있다. 탑승자의 접촉 면적 비율 Q%는 하기의 수학식 3을 이용해서 산출 가능하다.
[수학식 3]
Figure pat00004
이후, 제어부(570)는 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)별 작동 비율 값 U%를 산출한다. 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)별 작동 비율 값 U%는 하기의 수학식 4를 이용해서 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00005
각 볼스터(310a,310b,410a,410b)별 작동 비율 값 U% 산출 후에는 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)별 작동 비율을 보정한다. 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)별 작동 비율 보정은 하기의 수학식 5를 이용해서 보정 가능하다.
[수학식 5]
Figure pat00006
제어부(570)는 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)별 작동 비율 보정을 재보정한 후, 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 좌우 보정 비율에 상기 산출된 보정치 C를 반영하여, 각 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 팽창 정도를 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
최종적으로 구동부(582)에서는 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b), 럼버 서포트(320,330,420), 및 볼스터(310a,310b,410a,410b)의 구동을 제어하기 위한 각각의 제어신호에 응답하여, 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b), 럼버 서포트(320,330,420), 및 볼스터(310a,310b,410a,410b)에 구성된 모터를 구동하게 된다.
이상, 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량 시트용 자세 제어 시스템은 실시간으로 차량 탑승자의 자세를 확인하고 학습하여 차량 시트의 각 쿠션(120), 쿠션 볼스터(110a,110b), 럼버 서포트(320,330,420), 및 볼스터(310a,310b,410a,410b)를 자동 제어한다. 이에, 잘못된 운전 자세나 승차 자세를 바로잡고 잘못된 자세로 인한 불편함과 피로감을 능동적으로 해결할 수 있다. 또한, 차량 탑승자의 자세 교정 효과 및 승차감을 높일 수 있게 된다.
본 명세서 및 도면에 개시된 다양한 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시 예들의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시 예들의 범위는 여기에서 설명된 실시 예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시 예들의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시 예들의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 시트쿠션
110a. 110b: 복수의 쿠션 볼스터
120: 쿠션
200: 시트 센싱모듈
300: 시트백
500: 자세 제어모듈

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 쿠션, 및 복수의 쿠션 볼스터를 포함하는 시트쿠션;
    복수의 럼버 서포트, 및 복수의 볼스터를 포함하는 시트백;
    상기 시트쿠션과 상기 시트백에 구성되어 탑승자의 착석 위치와 자세를 센싱하는 시트 센싱모듈;
    상기 시트 센싱모듈을 통해 상기 탑승자의 자세 유형과 자세 보정 정보를 학습하며, 상기 자세 보정 정보에 따라 상기 적어도 하나의 쿠션, 상기 복수의 쿠션 볼스터, 상기 복수의 럼버 서포트, 및 상기 복수의 볼스터 각각의 구동을 제어하는 자세 제어 모듈을 포함하는, 차량 시트용 자세 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시트 센싱 모듈은
    상기 시트쿠션의 전후 방향인 Y축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여, 상기 시트쿠션의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제1 센싱부;
    상기 시트쿠션의 좌우 방향인 X축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여, 상기 시트쿠션의 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제2 센싱부;
    상기 시트백의 상하 방향인 Y축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여, 상기 시트백의 Y축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제3 센싱부;
    상기 시트백의 좌우 방향인 제1 X축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여, 상기 시트백의 제1 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제4 센싱부; 및
    상기 시트백의 좌우 방향인 제2 X축 방향의 터치 및 압력을 센싱하여, 상기 시트백의 제2 X축 방향 터치 및 압력 센싱 신호를 출력하는 제5 센싱부를 포함하는, 차량 시트용 자세 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자세 제어 모듈은
    상기 시트 센싱 모듈을 통해 상기 시트쿠션의 X축 및 Y축 터치 및 센싱 신호, 상기 시트백의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축 터치 및 센싱 신호들을 입력받아서 신호 처리하는 센싱신호 입력부;
    상기 센싱신호 입력부로부터 각각 입력되는 상기 시트쿠션의 X축 및 Y축, 상기 시트백의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들을 각각 분석하여 상기 시트쿠션과 상기 시트백에 착석한 탑승자의 자세 정보를 생성하는 자세 검출부;
    상기 시트쿠션의 X축 및 Y축, 상기 시트백의 Y축, 제1 X축 및 제2 X축의 터치 및 센싱 신호들을 각각 분석하여, 상기 시트쿠션과 상기 시트백에 착석한 탑승자의 중심 지점 정보를 산출하는 중심 검출부; 및
    상기 중심 지점 정보를 이용하여 상기 시트쿠션과 상기 시트백에 착석한 탑승자의 균형을 분석하여 상기 사용자의 자세를 보정하기 위한 보정치를 산출하는 보정치 검출부를 포함하는, 차량 시트용 자세 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자세 검출부는
    상기 제1 내지 제5 센싱부 별로 각각 무게가 감지된 시작 지점 정보와 중간 지점 정보, 및 끝 지점 정보를 모두 검출하고,
    상기 제1 내지 제5 센싱부 별로 감지된 시작 지점 정보와 중간 지점 정보, 및 끝 지점 정보를 시트 위치에 합성해서 시뮬레이션함으로써, 탑승자의 전후 방향 탑승 자세 및 위치를 분석하는, 차량 시트용 자세 제어 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 중심 검출부는
    상기 제1 내지 제5 센싱부 별로 각각 무게가 감지된 시작 지점 정보와 중간 지점 정보, 및 끝 지점 정보를 모두 검출하고,
    상기 제1 내지 제5 센싱부 별로 감지된 시작 지점 정보와 중간 지점 정보, 및 끝 지점 정보를 미리 설정된 수학식으로 분석하여, 상기 시트쿠션과 상기 시트백에 착석한 탑승자의 좌우 방향 기울어짐 척도 값을 산출하는, 차량 시트용 자세 제어 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 보정치 검출부는
    상기 제1 내지 제5 센싱부 별로 감지된 각각의 터치 및 센싱 신호들을 모두 각각 분석하여, 상기 시트쿠션과 상기 시트백에 착석한 탑승자의 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보를 산출하고,
    상기 각각의 터치 및 센싱 신호들을 통해 검출되는 어느 하나의 무게 정보를 인접한 다른 센서들의 어느 하나의 무게 정보들과 순차적으로 비교해서 상기 무게 정보들의 크기에 따라 상기 탑승자의 무게와 무게 쏠림에 따른 균형을 분석하는, 차량 시트용 자세 제어 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 자세 제어 모듈은
    상기 보정치 검출부에서 산출된 보정치와 데이터 베이스에 미리 누적 및 저장된 정보를 기반으로 탑승자의 착석 자세 유형을 파악하는 유형 확인부;
    상기 유형 확인부에서 파악된 유형 정보와 미리 누적 및 저장된 정보를 비교 분석하여 상기 탑승자의 자세가 교정될 수 있도록 상기 각 쿠션, 쿠션 볼스터, 럼버 서포트, 및 볼스터의 구동을 제어하기 위한 각각의 제어신호들을 생성하는 제어부; 및
    상기 각 쿠션, 쿠션 볼스터, 럼버 서포트, 및 볼스터의 구동을 제어하기 위한 각각의 제어신호에 응답하여 상기 각 쿠션, 쿠션 볼스터, 럼버 서포트, 및 볼스터에 구성된 모터를 구동하는 구동부를 포함하는 차량 시트용 자세 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유형 확인부는
    상기 제1 내지 제5 센싱부 별로 감지된 각각의 터치 및 센싱 신호들을 모두 각각 분석하여 얻어진 상기 제1 내지 제5 센싱부 별 중심점 정보, 기울어짐 척도 값, 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보, 및 자세 보정을 위한 보정치를 미리 설정된 다수의 유형에 따른 유형별 중심점 정보, 기울어짐 척도 값, 최대 무게, 최소 무게, 평균 무게 정보, 및 자세 보정을 위한 보정치와 각각 비교하여, 유사성이 가장 높은 유형 정보를 검출하는 차량 시트용 자세 제어 시스템.
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