KR20230094849A - 차량 시트 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사운드에 기반하여 시트 백 및 목 베개를 제어하는 차량 시트 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량 내 설치되며 시트 백 및 목 베개를 포함하는 차량 시트, 차량 정보 및 시트 정보를 검출하는 검출부, 및 상기 차량 시트 및 상기 검출부와 연결되는 처리부를 포함하고, 상기 처리부는 상기 차량 정보 및 상기 시트 정보에 기반하여 차량 상태 및 시트 착좌 자세를 판단하고, 상기 차량에서 재생되는 사운드를 분석하고, 상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세 및 상기 사운드 분석결과에 기반하여 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 결정하고, 결정된 햅틱 패턴 및 햅틱 강도에 기반하여 시트 백과 목 베개를 제어하여 햅틱 효과를 제공한다.

Description

차량 시트 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING VEHCIEL SEAT}
본 발명은 사운드에 기반하여 시트 백(seat back) 및 목 베개(neck pillow)를 제어하는 차량 시트 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
전동화 차량(예: 전기차, 수소전기차 등)은 전기 모터로 주행하기에 엔진음이 없어 보행자가 차량 접근을 인지하기 어려운 상황이 발생한다. 이를 해결하기 위하여 가상의 엔진음을 발생시켜 보행자에게 인지시키는 가상 엔진 사운드 시스템(VESS, AVAS)이 개발되었고, 전동화 차량에 의무적으로 장착되고 있다.
가상 엔진 사운드 시스템에서 구동기(Electronic Sound Generator, ESG)를 이용하여 엔진음을 구현한다. 구동기는 차량의 카울 탑 판넬에 장착되고, 엔진음 발생 시 차체 진동을 이용하여 부가음(구조진동음향)을 발생시킨다. 그러나, 구동기가 장착된 차체 카울 브라켓의 용접부와 카울 탑 커버에 이음이 발생하며 구조 보강 및 진동 절연을 위한 품질 비용이 과다하게 발생한다.
KR 102131390 B1 KR 101856935 B1 KR 101744716 B1
본 발명은 차량 주행 조건에서 사운드에 기반하여 시트 백 및 목 베개의 교차 진동을 제어하는 차량 시트 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 차량 정차 조건 또는 사용자 휴식 조건에서 시트 백 및 목 베개를 통해 마사지 기능을 제공하는 차량 시트 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 장치는 차량 내 설치되며 시트 백 및 목 베개를 포함하는 차량 시트, 차량 정보 및 시트 정보를 검출하는 검출부, 및 상기 차량 시트 및 상기 검출부와 연결되는 처리부를 포함하고, 상기 처리부는 상기 차량 정보 및 상기 시트 정보에 기반하여 차량 상태 및 시트 착좌 자세를 판단하고, 상기 차량에서 재생되는 사운드를 분석하고, 상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세 및 상기 사운드 분석결과에 기반하여 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 결정하고, 결정된 햅틱 패턴 및 햅틱 강도에 기반하여 시트 백과 목 베개를 제어하여 햅틱 효과를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 시트 백은, 상기 시트 백 내 장착되는 허그 장치를 포함하고, 상기 허그 장치는, 상기 차량 시트에 착석한 사용자의 상체를 지지하는 지지부; 및 힌지부에 의해 상기 지지부에 대하여 회전 가능하게 결합되는 가동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부 및 상기 가동부는, 적층판으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 목 베개는, 공기 튜브, 진동자, 소프트 액추에이터 또는 열선 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는, 상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세에 기반하여 상기 햅틱 패턴을 선정하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는, 상기 사운드의 주파수 및 진폭 분석을 통해 상기 햅틱 패턴 및 상기 햅틱 강도를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는, 상기 사운드의 클라이맥스를 선정하고, 상기 사운드에 기반하여 상기 햅틱 강도를 선정하고, 상기 선정된 클라이맥스와 상기 햅틱 강도에 기반하여 햅틱 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는, 상기 시트 백과 상기 목 베개의 교차 진동을 통해 상기 햅틱 효과를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는, 상기 시트 백 내 허그 장치를 구동하여 백 허그 기능을 작동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 처리부는, 상기 검출부에 의해 검출되는 운전자 정보에 기반하여 운전자 상태를 판단하고 판단된 운전자 상태와 상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세를 고려하여 상기 햅틱 패턴 및 상기 햅틱 강도를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 방법은 검출부에 의해 검출된 차량 정보 및 시트 정보에 근거하여 차량 상태 및 시트 착좌 자세를 감지하는 단계, 차량에서 재생되는 사운드를 분석하는 단계, 상기 차량 상태, 상기 시트 착좌 자세 및 상기 사운드 분석결과에 기반하여 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 결정하는 단계, 및 상기 햅틱 패턴 및 상기 햅틱 강도에 따라 시트 백 및 목 베개를 제어하여 햅틱 효과를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도를 결정하는 단계는, 상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세에 기반하여 상기 햅틱 패턴을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도를 결정하는 단계는, 상기 사운드의 주파수 및 진폭 분석을 통해 상기 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도를 결정하는 단계는, 상기 사운드의 클라이맥스를 선정하는 단계; 상기 사운드에 기반하여 상기 햅틱 강도를 선정하는 단계; 및 상기 선정된 클라이맥스와 상기 햅틱 강도에 기반하여 햅틱 타이밍을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 햅틱 효과를 제공하는 단계는, 상기 시트 백과 상기 목 베개의 교차 진동을 통해 상기 햅틱 효과를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 햅틱 효과를 제공하는 단계는, 상기 차량 시트에 착석한 사용자의 상체를 감싸는 상기 시트 백 내 허그 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 햅틱 효과를 제공하는 단계는, 상기 목 베개의 공기 튜브, 안마기 또는 열선 중 적어도 하나를 제어하여 상기 햅틱 효과를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량 주행 조건에서 사운드에 기반하여 시트 백 및 목 베개의 교차 진동을 제어하므로, 사용자의 힐링 감성을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 차량 정차 조건 또는 사용자 휴식 조건에서 시트 백 및 목 베개를 통해 마사지 기능과 같은 감성 케어 솔루션을 제공하므로 사용자에게 힐링 감성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 허그 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시 예들에 따른 목 베개의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 장치를 도시한 블록구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명과 관련된 정차 조건에서 시트 착좌 자세를 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명과 관련된 주행 조건에서 시트 착좌 자세를 도시한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 햅틱 패턴을 도시한 예시도이다.
도 8는 본 발명의 실시 예들에 따른 허그 장치의 작동 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 목 베개의 작동 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트의 구조를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 허그 장치(hugging device)의 구조를 도시한 도면이다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시 예들에 따른 목 베개의 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량 시트(100)는 허그 장치(110) 및 목 베개(120)를 포함할 수 있다. 허그 장치(110)는 시트 백(10) 내 장착될 수 있고, 목 베개(120)는 시트 백(10)과 헤드레스트(headrest)(20)의 경계 상에 탈착할 수 있다.
허그 장치(110)는 차량 시트에 착석한 사용자(U)의 상체를 감싸는 백 허그 효과(햅틱 효과)를 제공할 수 있다. 허그 장치(110)는 기구학적 장치 또는 소프트 액츄에이터(soft actuator) 등의 형태로 구현될 수 있다. 허그 장치(110)는 시트 백(10)의 폼 패드(foam pad) 내 장착될 수 있다. 폼 패드는 바이오 폴리우레탄 등의 소재로 제작될 수 있다. 허그 장치(110)는 시트 백(10)의 양측에 대칭되게 각각 장착될 수 있다. 허그 장치(110)의 형상은 손바닥의 진동 자극 포인트를 기준으로 설계될 수 있다.
도 2를 참조하면, 허그 장치(110)는 지지부(111), 가동부(112) 및 힌지부(113)를 포함할 수 있다. 지지부(111)는 백 허그 기능 작동 시 손목처럼 사용자(U)의 신체를 지지해주는 역할을 할 수 있다. 지지부(111)는 적층판(laminated sheet)과 같은 고강성 경량화 열가소성 복합소재로 제작될 수 있다. 가동부(112)는 백 허그 기능 작동 시 손가락과 같이 사용자(U)의 신체를 감싸는 역할을 할 수 있다. 가동부(112)는 힌지부(113)에 의하여 지지부(111)에 대하여 회전 가능하게 결합될 수 있다. 힌지부(113)는 장착 각도 설계 선정 이후 용접 방식으로 상하 고정될 수 있다.
목 베개(120)는 차량 시트에 착석한 사용자의 목을 햅틱 효과를 제공할 수 있다. 예컨대, 목 베개(120)는 사용자의 목을 지지하거나 마사지하거나 찜질할 수 있다. 목 베개(120)는 도 3a에 도시된 바와 같이 주입되는 공기량에 의해 팽창 또는 수축하는 공기 튜브(121)를 포함할 수 있다. 또한, 목 베개(120)는 도 3b에 도시된 바와 같이 공기 튜브(121) 및 안마기(122)를 포함할 수 있다. 안마기(122)는 진동을 발생시켜 사용자의 목을 두드리는 진동자 및/또는 사용자의 목을 주무르는 소프트 액츄에이터 등으로 구현될 수 있다. 또한, 목 베개(120)는 도 3c에 도시된 바와 같이 공기 튜브(121), 안마기(122) 및 열선(123)을 포함할 수 있다. 열선(123)은 열을 발생시켜 목 베개(120)의 온도를 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 장치를 도시한 블록구성도이다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명과 관련된 정차 조건에서 시트 착좌 자세를 도시한 예시도이다. 도 6은 본 발명과 관련된 주행 조건에서 시트 착좌 자세를 도시한 예시도이다. 도 7은 본 발명의 실시 예들에 따른 햅틱 패턴을 도시한 예시도이다.
도 4를 참조하면, 차량 시트 제어 장치(200)는 통신부(210), 검출부(220), 저장부(230), 사운드 출력부(240), 시트 백 구동부(250), 목 베개 구동부(260) 및 처리부(270) 등을 포함할 수 있다.
통신부(210)는 차량 시트 제어 장치(200)가 차량에 장착된 ECU(Electronic Control Unit)들과 통신을 수행하도록 지원할 수 있다. 통신부(210)는 CAN(Controller Area Network) 및 이더넷(ethernet) 등과 같은 차량 통신 기술을 이용하여 데이터(정보)를 송수신하는 송수신기(transceiver)를 포함할 수 있다.
통신부(210)는 차량 시트 제어 장치(200)가 외부 전자 장치(예: 단말 및 서버 등)와 유선 통신 및/또는 무선 통신을 수행하도록 지원할 수도 있다. 예컨대, 통신부(210)는 음원을 제공하는 서버와의 통신을 통해 음원을 다운받을 수 있다. 통신부(210)는 유선 통신 회로(예: LAN(local area network) 통신 회로, 및/또는 전력선 통신 회로) 및/또는 무선 통신 회로(예: 셀룰러 통신 회로, 근거리 무선 통신 회로, 및/또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 회로) 등을 포함할 수 있다.
검출부(220)는 차량 정보 예컨대, 주행 정보, 차량 실내외 환경 정보 및/또는 운전자 정보 등을 검출할 수 있다. 검출부(220)는 차량에 장착된 적어도 하나의 센서 및/또는 적어도 하나의 ECU(Electronic Control Unit)를 이용하여 차량 속도, 시트 정보, 모터 RPM(Revolution Per Minute), 가속 페달 개도량, 스로틀(throttle) 개도량, 차량 내부 온도 및/또는 외부 온도 등의 차량 정보를 검출할 수 있다. 센서에는 APS(Accelerator Position Sensor), 스로틀 포지션 센서(throttle position sensor), GPS(Global Positioning System) 센서, 휠속 센서, 온도 센서, 마이크, 이미지 센서, ADAS(Advanced Driver Assistance System) 센서, 3축 가속도계, 및/또는 IMU(Inertial Measurement Unit) 등이 사용될 수 있다. ECU에는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU) 및/또는 차량 제어기(Vehicle Control Unit, VCU) 등이 있을 수 있다. 검출부(220)는 초음파 센서, 레이더 및/또는 운전자 모니터링 시스템(Driver Monitoring System, DMS) 등을 이용하여 운전자 정보를 검출할 수 있다. 운전자 정보는 운전자의 상태를 판단하는데 이용될 수 있다.
저장부(230)는 햅틱 모드별 햅틱 프로파일(햅틱 패턴)을 저장할 수 있다. 저장부(230)는 음악 사운드, 주행 사운드, 가상 가운드 및/또는 경고음 등과 같은 음원을 저장할 수 있다. 저장부(230)는 감성 모델, 가상 사운드 디자인 알고리즘, 음량 설정 알고리즘, 음량 제어 로직 및/또는 사운드 이퀄라이저(sound equalizer) 로직 등을 저장할 수 있다. 감성 모델은 사운드 기반 감성 인자 및 동특성 기반 감성 인자에 기반하여 구현될 수 있다. 가상 사운드 디자인 알고리즘은 타겟 프로파일(target profile)과 엔진 정보(예: RPM, 스로틀 및/또는 토크(torque) 등)를 통하여, 기존의 ASD(active Sound Design) 기능에 개인화를 고려한 ESE(Engine Sound Equalizer) 로직을 추가한 것으로, 차량의 퍼포먼스 사운드(performance sound)를 디자인할 수 있다.
저장부(230)는 처리부(270)에 의해 실행되는 명령어들(instructions)을 저장하는 저장매체(non-transitory storage medium)일 수 있다. 저장부(230)는 RAM(Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD), 솔리드 스테이트 디스크(Solid State Disk, SSD), eMMC(embedded multimedia card), UFS(universal flash storage) 및/또는 웹 스토리지(web storage) 등의 저장매체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
사운드 출력부(240)는 기저장된 또는 실시간으로 스트리밍되는 음원을 재생하여 외부에 출력할 수 있다. 사운드 출력부(240)는 앰프 및/또는 스피커 등을 포함할 수 있다. 앰프는 사운드 출력부(240)에서 재생되는 사운드의 전기 신호를 증폭할 수 있다. 스피커는 차량 내부 및/또는 외부의 서로 다른 위치에 복수 개가 설치될 수 있으며, 앰프에서 증폭된 전기 신호를 음파로 변환할 수 있다.
시트 백 구동부(250)는 도 1 및 도 2에 도시된 시트 백(10) 내 허그 장치(110)를 구동하여 햅틱 효과를 구현할 수 있다. 햅틱 효과는 사용자가 촉각과 같은 감각을 이용하여 경험(예: 백 허그 등)할 수 있는 효과를 의미한다. 시트 백 구동부(250)는 시트 백의 진동 및/또는 허그 강도 등을 조절할 수 있다. 시트 백 구동부(250)는 진동을 발생시키는 진동자를 포함할 수 있다. 또한, 시트 백 구동부(250)는 허그 장치(110)의 가동부(112)를 회전시키기 위한 소형 DC(Direct Current) 모터를 포함할 수 있다. 소형 DC 모터는 나사산 또는 모터 돌기부와 힌지 슬롯 홀의 결합에 의해 힌지부(113)에 체결될 수 있다. 시트 백 구동부(250)는 허그 장치(110)의 가동부(112)를 제어하여 허그 강도를 조절할 수 있다.
목 베개 구동부(260)는 목 베개를 통해 햅틱 효과를 구현할 수 있다. 목 베개 구동부(260)는 처리부(270)의 지시에 따라 목 베개(120)의 공기 튜브(121)의 내부 공기량을 조절할 수 있다. 목 베개 구동부(260)는 목 베개(120)의 진동자 및/또는 소프트 액츄에이터 등과 같은 안마기(122)를 제어하여 진동 패턴, 진동 강도, 마시지 패턴 및/또는 마시지 강도(압력)를 조절할 수 있다. 목 베개 구동부(260)는 열선(123)을 제어하여 목 베개(120)의 온도를 조절할 수 있다.
처리부(270)는 각 구성 요소들(210 내지 260)과 전기적으로 연결될 수 있다. 처리부(270)는 각 구성 요소들(210 내지 260)의 동작을 제어할 수 있다. 처리부(270)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로컨트롤러(microcontrollers) 및/또는 마이크로프로세서(microprocessors) 등과 같은 처리장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
처리부(270)는 감성 모델을 이용하여 사용자(예: 운전자)의 감정 상태를 인식할 수 있다. 처리부(270)는 사용자의 감정 상태를 반영하여 가상 사운드를 생성할 수 있다. 처리부(270)는 가상 사운드 생성 시 가상 사운드 디자인 알고리즘을 이용할 수 있다. 가상 사운드는 엔진 사운드, 주행 사운드 및 감성 사운드(감성 케어 사운드) 등을 포함할 수 있다. 처리부(270)는 사용자의 감성 상태에 기반하여 음악의 음량 및/또는 음질 등을 조절하여 사운드(음악 사운드)를 생성할 수도 있다. 처리부(270)는 생성된 사운드를 사운드 출력부(240)에 전송할 수 있다. 사운드 출력부(240)는 처리부(270)의 지시에 따라 사운드를 재생하여 출력할 수 있다.
처리부(270)는 검출부(220)에 의해 검출되는 차량 정보에 근거하여 차량 상태(vehicle condition)를 판단할 수 있다. 차량 상태는 정차 상태 및 주행 상태 등으로 구분할 수 있다. 처리부(270)는 차량 속도 및/또는 기어 정보(예: D단, P단 등) 등에 근거하여 차량 상태를 판정할 수 있다. 또한, 처리부(270)는 검출부(220)에 의해 검출되는 시트 정보에 근거하여 시트 착좌 자세를 검출할 수 있다.
처리부(270)는 차량 상태 및/또는 시트 착좌 자세에 근거하여 시트 백(10) 및/또는 목 베개(120)를 이용한 상이한 햅틱 효과(예: 백 허그 또는 마사지 등)를 제공할 수 있다. 처리부(170)는 차량 상태가 정차 상태이며 시트 착좌 자세가 정상 자세인 경우 또는 차량 상태가 주행 상태이며 시트 착좌 자세가 정속 주행 자세인 경우, 햅틱 기능을 작동시키지 않을 수 있다. 처리부(270)는 차량 상태가 정상 상태이며 시트 착좌 자세가 피로 저감 자세인 경우 또는 차량 상태가 주행 상태이며 시트 착좌 자세가 저속 또는 가속 주행 자세인 경우 햅틱 기능을 작동시킬 수 있다.
구체적으로, 차량 상태가 정상 상태이며 시트 착좌 자세가 피로 저감 자세인 경우, 처리부(270)는 사운드에 기반하여 시트 백(10) 및/또는 목 베개(120)의 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 제어하여 마사지 기능을 제공할 수 있다. 또한, 차량 상태가 주행 상태이며 시트 착좌 자세가 저속 또는 가속 주행 자세인 경우, 처리부(170)는 차량 속도 및 사운드에 기반하여 시트 백(10) 및/또는 목 베개(120)의 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 제어하여 백 허그 기능을 제공할 수 있다.
처리부(270)는 백 허그 기능을 실행할 때 백 허그 강도를 설정할 수 있다. 백 허그 강도는 시트 안락감에 대한 평가 요인 중 착좌 시 최대 압력에 기초하여 설정될 수 있으며, 0.15~0.25kg/cm2 범위 내에서 설정될 수 있다. 예컨대, 백 허그 강도는 사전에 시트 안락감 평가를 통해 1단 0.15 kg/cm2, 2단 0.2 kg/cm2, 3단 0.25 kg/cm2로 설정할 수 있다. 백 허그 감성을 최대한 반영하여 시트 백과 목 베개를 활용한 백 허그 시스템을 개발하기 위하여 시트체압분포(Seat Pressure Distribution, SPD)를 활용할 수 있다. SPD는 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있으며, 시트에 체압이 균등하게 작용할수록 작아진다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, Pi는 시트 접촉면의 센서에 작용하는 압력이고, Pm은 접촉 면적에 대한 평균 압력이다.
처리부(270)는 차량 시트에 착석한 사용자의 시트 착좌 자세를 검출할 수 있다. 처리부(270)는 차량 시트의 시트 백과 쿠션의 체압 분포 및 위치 등을 분석하여 시트 착좌 자세를 판단할 수 있다. 예를 들어, 정차 상태(정차 조건)에서 도 5a에 도시된 바와 같이 사용자가 정상 자세를 취하고 있는 경우, 처리부(270)는 차량 상태가 정차 상태이며 시트 착좌 자세가 정상 자세라고 판단할 수 있다. 정차 상태에서 도 5b에 도시된 바와 같이 사용자가 피로 저감 자세를 취하고 있는 경우, 처리부(270)는 차량 상태가 정상 상태이며 시트 착좌 자세가 휴식 자세(피로 저감 자세)라고 판단할 수 있다.
처리부(270)는 주행 상태(주행 조건)에서 시트 착좌 자세를 도 6과 같이 3가지 자세로 분류할 수 있다. 즉, 처리부(270)는 정속 주행 자세, 저속 주행 자세 및 가속 주행 자세로 분류할 수 있다.
처리부(270)는 차량 상태 및 시트 착좌 자세에 기반하여 햅틱 모드를 결정할 수 있다. 햅틱 모드는 차량 상태 및 시트 착좌 자세에 따라 4가지 모드로 구분할 수 있다. 제1 모드(모드1)는 사용자가 휴식(수면)을 취하는 인체 모델링을 고려하여 정차 상태에서 시트 백을 뒤로 젖힌 피로 저감 자세일 때 감성 케어 햅틱 강도를 약하게 설정할 수 있다. 제2 모드(모드 2)는 도심 운행 교통 정체로 저속 주행할 때 인체 모델링을 고려하여 감성 케어 햅틱 강도를 약하게 설정할 수 있다. 제3 모드는 70kph에서 110kph 구간의 중속 구간 가속 조건 인체 모델링을 고려하여 감성 케어 햅틱 강도를 중간 정도로 설정할 수 있다. 제4 모드는 110kph에서 140kph 구간의 고속 구간 가속 조건에서 인체 모델링을 고려하여 감성 케어 햅틱 강도를 강하게 설정할 수 있다. 또한, 햅틱 모드 결정 시, 처리부(270)는 운전자 정보에 기반하여 운전자 상태를 판단하고 판단된 운전자 상태와 차량 상태 및 시트 착좌 자세를 고려하여 햅틱 모드를 결정할 수 있다.
처리부(270)는 햅틱 모드에 따라 햅틱 패턴 프로파일(햅틱 패턴, 햅틱 프로파일)을 선별할 수 있다. 처리부(270)는 결정된 햅틱 모드에 대응하는 시트 백과 목 베개의 햅틱 패턴을 선택할 수 있다. 햅틱 패턴 프로파일은 정차 조건 또는 주행 조건에서 시간에 따른 X축, Y축 및 Z축 방향 가속도 프로파일의 합으로 구할 수 있다. 처리부(270)는 규칙적인 강도의 교차 햅틱 패턴 또는 가변적인 강도의 교차 햅틱 패턴을 선택할 수 있다.
처리부(270)는 차량에서 재생되는 사운드에 기반하여 햅틱 강도를 선정할 수 있다. 햅틱 강도는 근육의 생체역학적 특성 및 근육 조직의 점탄성 특성 등을 토대로 선정될 수 있다. 근육의 생체역학적 특성으로는 근육의 강성(stiffness) 및 탄성(elasticity) 등이 이용될 수 있다. 근육의 강성은 초기 근육의 상태에서 외부 힘에 대한 근조직의 저항력을 의미한다. 즉, 강성은 근 수축에 의하여 근 섬유 조직이 전위(displacement)를 일으키는데 필요한 힘의 강도(magnitude)를 말한다. 근육의 탄성은 외력의 감소 또는 제거 후 초기 근육 형태로 회복할 수 있는 능력으로, 진동 감쇄율(decrement)로 나타낼 수 있다. 근육 조직의 점탄성 특성으로는 근육의 회복 시간(relaxation time) 및 근육 변형률(creep) 등이 이용될 수 있다. 근육의 회복 시간은 근육의 근수축 또는 외부 응력이 제거된 후 정상으로 복원되는 시간을 나타낸다. 근육 변형률은 회복 시간과 근육이 최초 상태인 이완 상태에서 변형이 일어나고 다시 돌아오는 데까지 소요된 시간의 비율을 말한다.
처리부(270)는 사운드의 클라이맥스를 선정할 수 있다. 처리부(270)는 음원에 대해 STFT(Short Time Fourier Transform)을 수행하여 구간별 FFT(Fast Fourier Transform)을 통해 진폭(amplitude)의 평균값을 구할 수 있다. 처리부(270)는 각 구간별 평균값을 비교하여 전체 평균보다 높은 구간을 정하고 가장 높은 음압(volume)의 구간을 클라이맥스로 선정할 수 있다. 또한, 처리부(270)는 사운드에 기반하여 햅틱 강도를 결정할 수 있다. 처리부(270)는 선정된 클라이맥스 및 결정된 햅틱 강도에 기반하여 감성 타이밍을 선별할 수 있다.
처리부(270)는 사운드의 주파수 및 진폭을 분석할 수 있다([표 1] 참조). 저음, 중음 및 고음에 대한 분류와 사운드의 높낮이 정보를 통하여 리얼한 느낌을 구현할 수 있다. 처리부(270)는 주파수 분석 시 음악의 에너지와 음역대별 에너지를 계산하기 위하여 FFT를 활용하여 시간 기반의 음원을 주파수 기반으로 변환할 수 있다. 또한, 처리부(270)는 진폭 분석을 통해 음악 사운드 및/또는 주행 사운드의 고저(높낮이)에 대한 정보를 분석할 수 있다.
순번 주파수 진폭
음악 사운드 주행 사운드 음원
1 Bass Booming 실측
DATA
2 Low-mid Rumble
3 Mid-mid Combustion Noise
4 Upper-mid High freq. Noise
5 Treble
처리부(270)는 사운드의 주파수 및 진폭 분석을 통해 사운드 기반 햅틱 패턴을 선정할 수 있다. 처리부(270)는 규칙적인 패턴과 강도를 가지는 햅틱 프로파일 또는 가변적인 패턴과 강도를 가지는 햅틱 프로파일을 선정할 수 있다. 햅틱 프로파일은 시트 백과 목 베개의 교차 진동에 의한 감성 케어를 고려하여 가진 프로파일을 적용할 수 있다.처리부(270)는 음악 사운드 및/또는 주행 사운드를 햅틱으로 감성 변환할 수 있다. 처리부(270)는 감성 변환을 통해 사운드 기반 클라이맥스 타이밍, 햅틱 패턴 및 햅틱 강도 정보를 반영하여 햅틱 효과를 구현할 수 있다.
처리부(270)는 정차 상태에서 정상 자세인 경우 또는 주행 상태에서 정속 주행 자세인 경우 백 허그 기능을 미작동할 수 있다. 처리부(270)는 정차 상황에서 피로 저감 자세인 경우 또는 주행 상태에서 저속 주행 자세인 경우 백 허그 강도를 1단계(약)로 조정할 수 있다. 즉, 처리부(270)는 햅틱 모드가 제1 모드 또는 제2 모드로 결정되면 백 허그 강도를 약으로 조정할 수 있다. 처리부(270)는 주행 상태에서 중속 구간 가속 주행 자세이면 햅틱 모드를 제3 모드로 결정하여 백 허그 강도를 2단계(중)으로 조정할 수 있다. 처리부(270)는 주행 상태에서 고속 구간 가속 주행 자세인 경우, 햅틱 모드를 제4 모드로 결정하여 백 허그 강도를 3단계(강)으로 조정할 수 있다.
처리부(270)는 정차 상태에서 수면 상황인 경우 클라이맥스 선정 결과, 주파수와 진폭 분석 결과 및 체압 분포를 고려한 시트 백과 목 베개 햅틱 프로파일을 반영하여 햅틱 효과를 제공할 수 있다. 처리부(270)는 주행 조건에서 스피커음을 고려하여 목 베개 햅틱 프로파일을 선별하고, 배기음을 고려하여 시트 백 햅틱 프로파일을 선별할 수 있다. 처리부(270)는 주행 조건에서 선별된 햅틱 프로파일에 기반하여 시트 백 구동부(250) 및 목 베개 구동부(260)를 제어하여 햅틱 효과를 제공할 수 있다.
처리부(270)는 사운드에 기반하여 진동 패턴 및 진동 가진력을 결정할 수 있다. 처리부(270)는 차량에서 재생되는 사운드를 센싱할 수 있다. 처리부(270)는 검출부(220)를 이용하여 차량 외부 및 내부 환경 정보(차량 환경 정보)를 검출할 수 있다. 차량 환경 정보는 시트 환경, 주행 환경, 재상 음악의 사운드, 및/또는 주변 영상(주변 상황) 등과 같은 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 처리부(270)는 저역 필터의 사용 여부를 결정할 수 있다. 처리부(270)는 센싱된 사운드에서 어떤 주파수 대역의 사운드를 진동 구현에 사용할 것인지를 결정할 수 있다. 처리부(270)는 저역 필터의 사용이 결정되면, 사운드에서 저주파수 대역을 필터링할 수 있다. 처리부(270)는 재생되는 음악에서 저음 부분의 사운드를 추출할 수 있다. 처리부(270)는 필터링된 사운드에 대해 맞춤형 진동 처리를 수행할지를 결정할 수 있다. 처리부(270)는 저음 부분의 사운드에 대해 맞춤형 진동 처리를 수행할 것인지를 결정할 수 있다. 처리부(270)는 저역 필터의 미사용이 결정되면, 사운드에서 기정해진 주파수 대역(고주파수 대역 또는 고음 부분)을 필터링할 수 있다. 저역 필터링된 사운드에 대한 맞춤형 진동 처리를 수행하는 것으로 결정되거나 또는 기정해진 주파수 대역의 사운드를 필터링한 경우, 처리부(270)는 맞춤형 진동 처리(변환)를 수행할 수 있다. 맞춤형 진동 처리는 입력된 파형의 크기만큼의 특정 주파수를 발생시키는 로직으로, 고주파의 파형이 있어도 저음의 주파수를 발생시킬 수 있다. 처리부(270)는 저역 필터링된 및/또는 맞춤형 진동 처리된 신호를 이용하여 진동 보정을 진행하여 진동 패턴 및 진동 가진력을 결정할 수 있다. 처리부(270)는 시트 환경, 주행 환경, 재생 음악 사운드, 및/또는 주변 영상 등의 정보를 기반으로 시트 진동을 구현할 수 있다. 이를 위해, 처리부(270)는 사용자의 몸무게에 기반하여 진동 신호의 적정 주파수를 결정할 수 있다. 처리부(270)는 사용자의 등 밀착 여부, 면압 분포 면적, 및/또는 하중 밸런스 등에 근거하여 최적의 진동 패턴(예: 레벨 및 피크타임)을 결정할 수 있다. 처리부(270)는 재생 음악의 사운드 및 주변 영상 정보(보행자 외 위험 인자 경고)를 참조하여 사운드 기반 진동을 구현할 수 있다. 처리부(270)는 주행 환경, 주변 상황 및/또는 재생 음악의 사운드 등에 기반하여 시트 백의 전후 방향(X방향) 및 시트 쿠션의 상하 방향(Z방향) 진동 가진력을 보정할 수 있다. 이후, 처리부(270)는 결정된 진동 패턴 및 진동 가진력에 기반하여 시트 백(10) 및 목 베개(120)에 진동을 발생시킬 수 있다.
도 8는 본 발명의 실시 예들에 따른 허그 장치의 작동 예를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 실시 예들에 따른 목 베개의 작동 예를 도시한 도면이다.
허그 장치(110)는 주행 조건에서 정속, 저속 발진, 완가속 또는 급가속에 따라 사용자(U)가 차량 진행 방향 기준 후방으로 밀리면서 사용자(U)의 상체 좌우를 감싸며 안아주는 백 허그 기능을 실행할 수 있다. 허그 장치(110)는 백 허그 기능 작동 시 목 베개(120)와 교차로 진동 가진을 발생시켜 주행 가속감을 사용자(U)가 온몸으로 느낄 수 있도록 힐링 효과를 제공할 수 있다.
정차 조건 또는 휴식 조건에서, 시트 백의 허그 장치(110)와 목 베개(120)는 사용자(U)의 착좌 자세를 고려하여 사용자(U)의 상체 및 목을 지지하는 받침 역할을 할 수 있다. 또한, 허그 장치(110)와 목 베개(120)는 마사지 기능을 제공할 수 있다. 허그 장치(110)는 기구학적 힌지를 이용하여 마사지 기능을 제공할 수 있고, 목 베개(120)는 공기압 변화를 통해 마사지 기능을 제공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 처리부(270)는 차량 상태를 감지할 수 있다(S100). 차량 상태는 정차 상태 및 주행 상태 등으로 구분할 수 있다. 처리부(270)는 검출부(220)에 의해 검출되는 차량 정보에 기반하여 차량 상태를 판단할 수 있다.
처리부(270)는 시트 착좌 자세를 감지할 수 있다(S110). 처리부(270)는 검출부(220)에 의해 검출되는 시트 정보를 기반으로 시트 착좌 자세를 판단할 수 있다. 시트 착좌 자세는 정상 자세, 피로 저감 자세, 정속 주행 자세, 저속 주행 자세 및/, 가속 주행 자세 등으로 구분될 수 있다.
처리부(270)는 차량에서 재생되는 사운드를 분석할 수 있다(S120).
처리부(270)는 차량 상태, 시트 착좌 자세 및 사운드 분석 결과에 기반하여 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도를 결정할 수 있다(S130). 처리부(270)는 차량 상태 및 시트 착좌 자세에 기반하여 햅틱 프로파일을 선정할 수 있다. 처리부(270)는 사운드의 클라이맥스 및 주파수 및 진폭 분석 결과에 기반하여 햅틱 강도를 결정할 수 있다.
처리부(270)는 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도에 따라 허그 장치(110) 및 목 베개(120)를 제어할 수 있다(S140). 처리부(270)는 햅틱 프로파일에 기반하여 시트 백 구동부(250) 및 목 베개 구동부(260)를 제어하여 시트 백(10)과 목 베개(120)가 진동을 교차적으로 발생시킬 수 있다. 처리부(270)는 시트 백(10)의 허그 장치(110)와 목 베개(120)를 제어하여 사용자의 상체 및 목을 주무르는 마사지 기능을 제공할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예들에 따른 차량 시트 제어 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 11을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서(1100) 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서(1100) 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 차량 내 설치되며 시트 백 및 목 베개를 포함하는 차량 시트;
    차량 정보 및 시트 정보를 검출하는 검출부; 및
    상기 차량 시트 및 상기 검출부와 연결되는 처리부를 포함하고,
    상기 처리부는,
    상기 차량 정보 및 상기 시트 정보에 기반하여 차량 상태 및 시트 착좌 자세를 판단하고,
    상기 차량에서 재생되는 사운드를 분석하고,
    상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세 및 상기 사운드 분석결과에 기반하여 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 결정하고,
    결정된 햅틱 패턴 및 햅틱 강도에 기반하여 시트 백과 목 베개를 제어하여 햅틱 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시트 백은,
    상기 시트 백 내 장착되는 허그 장치를 포함하고,
    상기 허그 장치는,
    상기 차량 시트에 착석한 사용자의 상체를 지지하는 지지부; 및
    힌지부에 의해 상기 지지부에 대하여 회전 가능하게 결합되는 가동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지부 및 상기 가동부는,
    적층판으로 제작되는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 목 베개는,
    공기 튜브, 진동자, 소프트 액추에이터 또는 열선 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세에 기반하여 상기 햅틱 패턴을 선정하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 사운드의 주파수 및 진폭 분석을 통해 상기 햅틱 패턴 및 상기 햅틱 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 사운드의 클라이맥스를 선정하고,
    상기 사운드에 기반하여 상기 햅틱 강도를 선정하고,
    상기 선정된 클라이맥스와 상기 햅틱 강도에 기반하여 햅틱 타이밍을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 시트 백과 상기 목 베개의 교차 진동을 통해 상기 햅틱 효과를 제공하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 시트 백 내 허그 장치를 구동하여 백 허그 기능을 작동시키는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 검출부에 의해 검출되는 운전자 정보에 기반하여 운전자 상태를 판단하고 판단된 운전자 상태와 상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세를 고려하여 상기 햅틱 패턴 및 상기 햅틱 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 장치.
  11. 검출부에 의해 검출된 차량 정보 및 시트 정보에 근거하여 차량 상태 및 시트 착좌 자세를 감지하는 단계;
    차량에서 재생되는 사운드를 분석하는 단계;
    상기 차량 상태, 상기 시트 착좌 자세 및 상기 사운드 분석결과에 기반하여 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 결정하는 단계; 및
    상기 햅틱 패턴 및 상기 햅틱 강도에 따라 시트 백 및 목 베개를 제어하여 햅틱 효과를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도를 결정하는 단계는,
    상기 차량 상태 및 상기 시트 착좌 자세에 기반하여 상기 햅틱 패턴을 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도를 결정하는 단계는,
    상기 사운드의 주파수 및 진폭 분석을 통해 상기 햅틱 패턴 및 햅틱 강도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 햅틱 프로파일 및 햅틱 강도를 결정하는 단계는,
    상기 사운드의 클라이맥스를 선정하는 단계;
    상기 사운드에 기반하여 상기 햅틱 강도를 선정하는 단계; 및
    상기 선정된 클라이맥스와 상기 햅틱 강도에 기반하여 햅틱 타이밍을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 햅틱 효과를 제공하는 단계는,
    상기 시트 백과 상기 목 베개의 교차 진동을 통해 상기 햅틱 효과를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 햅틱 효과를 제공하는 단계는,
    상기 차량 시트에 착석한 사용자의 상체를 감싸는 상기 시트 백 내 허그 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 햅틱 효과를 제공하는 단계는,
    상기 목 베개의 공기 튜브, 안마기 또는 열선 중 적어도 하나를 제어하여 상기 햅틱 효과를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 시트 제어 방법.
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