KR101444610B1 - 운전 자세 부주의 경고장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전 자세 부주의 경고 장치에 관한 것이다. 본 발명은 헤드 레스트에 마련되며 운전자 머리 위치 정보를 센싱하는 정전용량 센서와, 시트 포지션을 센싱하는 시트 포지션 측정부 및 상기 정전용량 센서와 시트 포지션 측정부의 측정 결과에 따라 운전자의 운전 자세가 불량인 경우 운전자가 이를 인지할 수 있도록 경고 구동부를 구동시키는 제어부 포함한다. 이와 같은 본 발명에 따르면, 운전자가 자신의 운전 자세를 시트를 통해 인지할 수 있어 운전 자세를 올바르게 할 수 있고, 머리 위치 정보 및 시트의 위치 정보를 함께 고려하기 때문에 운전 자세의 부주의 여부를 신뢰성 있게 판단할 수 있다. 또한 운전 자세의 불량 여부를 시트 자체적으로 판단, 경고할 수 있어 시트의 상품성 증대를 기대할 수 있는 이점도 있다.

Description

운전 자세 부주의 경고장치{Driving pose inattention warning device}

본 발명은 운전 자세 부주의 경고장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자의 머리 위치정보 및 시트 포지션 위치정보를 통해 운전 자세의 불량 여부를 경고하는 운전 자세 부주의 경고장치에 관한 것이다.

본 명세서에서는 차량 시트에 착석한 모든 승객의 착좌 상태의 불량 여부를 감지하고 이를 경고할 수 있으나, 설명의 편의를 위해 차량 주행 중 자세 불량으로 인하여 발생할 수 있는 안전사고와 밀접한 관련이 있는 운전자의 착좌 상태를 예를 들기로 한다.

운전자는 차를 운전하기 위해 장시간 시트에 앉아 있게 된다. 이 경우 운전자는 정신적, 육체적으로 많은 피로감을 느끼게 되고, 잘못된 자세로 인하여 안전사고를 초래할 수 있게 된다.

이에 안전사고의 방지를 위해 차량에는 각종 안전장치가 설치된다. 안전장치는 차량의 충돌시 운전자가 차내의 구조물에 부딪힘으로써 발생하는 부상을 최소화하거나 방지하기 위하여 설치되는 것이다. 특히, 차량에 설치된 시트는 운전자가 편안한 상태에서 운전을 할 수 있도록 설계되어 있고, 이 시트의 상부에는 운전자의 머리부를 지지할 수 있도록 안전장치로서 헤드 레스트가 구비되어 있다. 헤드 레스트는 차량이 충돌, 추돌을 했을 경우 운전자는 관성에 의해 차량의 주행 방향으로 쏠리고 이후 다시 차량의 후방으로 이동하는데, 이때 운전자의 머리부를 지지하여 부상의 정도를 감소시키는 역할을 한다.

차량의 충돌/추돌시에 운전자의 목 상해 위험도를 감소시키기 위해서는 운전자의 머리는 헤드 레스트의 전방 중앙에 위치하는 것이 가장 바람직하다. 즉 헤드 레스트의 중간 부분을 운전자의 귀 위치에 맞추는 것이 일반적이다. 이렇게 하면 차량 사고로 인해 충격이 가해지더라도 뒤로 제쳐지는 머리를 헤드 레스트가 안전하게 지지할 수 있다. 이러한 부상 정도의 감소 효과는 차량의 안전도 테스트 등을 통해 확인되고 있다.

그리고 이와 같은 헤드 레스트는 목 부위 상해를 감소시키기 위하여 운전자가 자신의 체형에 맞도록 높낮이를 조절할 수 있도록 구성된다.

하지만, 운전자는 헤드 레스트를 수동으로 조절하는 번거로움이나 불편함 때문에 자기 체형에 맞게 헤드 레스트의 위치를 조절하여 사용하는 경우는 많지 않다. 대부분이 헤드 레스트의 높이를 한번 셋팅한 상태로 계속 사용하는 실정이다.

이 경우, 운전자는 자신이 시트에 앉은 착좌 자세가 올바른지 인지할 수 없는 문제가 발생한다. 즉 운전자는 시트에 올바르게 착좌했다고 생각할 수 있지만 실제로는 착좌 자세가 불량인 경우가 많을 수 있다. 이와 같이 자세 불량인 경우에서 차량 사고가 발생하면 큰 인명사고로 이어질 수 있다.

한국 등록실용신안 등록번호 20-0136872

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 운전자가 운전 자세의 불량 여부를 자신이 직접 인지할 수 있도록 하는 운전 자세 부주의 경고장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 운전자의 머리 위치정보와 함께 시트 포지션 정보도 함께 고려하여 운전 자세의 부주의한 상태를 판단하도록 함으로써 종래보다 운전 자세의 부주의 여부를 판단하는 신뢰성을 향상시키도록 하는 운전 자세 부주의 경고장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 헤드 레스트에 마련되며 운전자 머리 위치 정보를 센싱하는 감지센서; 및 운전자 머리 위치가 상기 감지센서의 센싱 영역을 벗어나면 경고 구동부를 구동시키는 제어부를 포함하는 운전 자세 부주의 경고장치를 제공한다.

상기 감지 센서는 상기 운전자 머리 위치와 정전용량 센서 사이의 간격이 일정한 상태에서 기 정해진 설정시간 이상 유지되는 가를 더 센싱하고, 상기 제어부는 설정 시간 유지될 경우 상기 경고 구동부는 미 구동상태가 되게 한다.

상기 경고 구동부는 시트 내에 구성되며, 상기 경고 구동부는 시트 진동을 위한 구성, 시트의 냉/난방 통풍을 위한 구성, 경고음을 출력하는 구성이 포함된다.

상기 감지센서는 정전용량 센서이며, 상기 헤드 레스트에 적어도 하나 이상이 장착된다.

그리고 본 실시 예는 시트 포지션을 센싱하는 시트 포지션 측정부를 더 포함한다.

상기 제어부는, 운전자 머리 움직임이 시트 포지션마다 설정된 시야각(α)(β)의 범위를 벗어나면 경고 구동부를 구동시킨다.

상기 제어부는 상기 운전자 머리 위치가 센싱 영역 내에 있으면서 운전자 머리 움직임이 상기 시트 포지션마다 설정된 시야각(α)(β)의 범위를 벗어나면 경고 구동부를 구동시킨다.

상기 운전 자세 부주의 경고장치는, 차량 속도가 0(zero)이면 미동작 상태이다.

이와 같은 본 발명에 따른 운전 자세 부주의 경고장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 시트에 앉은 운전자의 운전 자세를 운전자의 머리 위치 정보를 이용하여 판단하고, 운전 자세가 불량인 경우 운전자가 이를 인지할 있도록 경고함으로써, 올바른 운전자세로 유도할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 운전자의 머리 위치 정보와 함께 시트의 위치 정보도 함께 고려하여 운전 자세의 불량 여부를 판단함으로써, 운전 자세의 부주의 여부를 판단하는 신뢰성이 향상되는 효과도 있다.

이에 따라 본 발명은 운전 자세의 불량으로 인해 발생 가능한 차량 안전 사고를 미연에 방지할 수 있는 기대가 있고, 더불어 운전 자세의 부주의 여부를 시트 자체적으로 판단/경고할 수 있어, 시트의 상품성 증대를 기대할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운전 자세 부주의 경고장치의 블록 구성도
도 2는 헤드 레스트에 2채널 이상의 정전용량 센서가 구성된 실시 예 도면
도 3은 도 1의 운전 자세 부주의 경고장치를 이용하여 운전 자세가 불량인 경우 이를 판단/경고하는 플로우 챠트(flow chart)를 보인 제1 실시 예 도면
도 4는 도 1의 운전 자세 부주의 경고장치를 이용하여 운전 자세가 불량인 경우 이를 판단/경고하는 플로우 챠트(flow chart)를 보인 제2 실시 예 도면
도 5는 시트 포지션의 위치에 따라 운전자의 시야각(α)(β) 변화를 보인 예시 도면

이하 본 발명에 의한 운전 자세 부주의 경고장치의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 운전 자세 부주의 경고장치의 블록 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 운전자의 머리(1)를 지지하도록 시트의 상단에는 헤드 레스트(10)가 구성된다. 헤드 레스트(10)에는 정전용량 센서(20)가 제공된다. 정전용량 센서(20)의 형상은 헤드 레스트(10) 내에 장착이 쉽고, 또한 운전자가 머리(1)를 기댔을 때 불편함이 없어야 할 것이다.

정전용량 센서(20)는 적어도 2개 이상 장착되는 것이 바람직하다. 도 2에는 헤드 레스트(10)에 2채널 이상의 정전용량 센서(20)가 구성된 실시 예 도면이 도시되어 있다. 이를 보면 (a)는 헤드 레스트(20)의 구획된 2개 영역에 정전용량 센서(s1 ~ s2)가 각각 제공된 2채널 정전용량 센서를 나타내고, (b)는 헤드 레스트(20)의 구획된 4개 영역에 정전용량 센서(s1 ~ s4)가 각각 제공된 4채널 정전용량 센서를 나타내고 있다. 하지만, 도 2는 일 실시 예에 불과할 뿐, 그 이상의 다수 채널을 갖는 정전용량 센서가 제공될 수도 있다. 즉, 1개의 정전용량 센서가 센싱할 수 있는 영역 등을 고려하여 하나 이상이 장착되는 것과 같이 다양한 변형 예가 적용될 수 있을 것이다.

그리고 정전용량 센서(20)는 헤드 레스트(10)의 전방에서 좌/우/상/하 방향으로 변화하는 운전자의 머리(1) 움직임을 감지하는 역할을 한다. 여기서 운전자 자신의 머리(1)가 헤드 레스트(10)의 중앙 부분에 위치된 상태(이하, '제1 위치'라 하기로 함)인 경우 운전 자세가 올바른 상태라 하기로 할 것이다. 즉, 도 2를 다시 참조하면 상기 제1 위치는 운전자 머리(1)가 정전용량 센서 s1 ~ s2 의 센싱 영역(A) 내에 있거나, s1 ~ s4 의 센싱 영역(B) 내에 위치한 상태가 될 것이다. 상기의 센싱 영역 A 및 B는 그 범위가 동일하다. 한편, 상기 제1 위치는 운전자의 머리(1)와 정전용량 센서(20)와의 간격이 일정 간격을 유지한 채 미리 셋팅된 설정시간(예를 들면, 3초) 이상 유지될 경우도 포함한다. 이처럼 정의된 제1 위치에 운전자 머리가 위치한 경우가 차량 사고시 목 상해 위험도가 가장 낮은 위치가 된다.

본 실시 예는 시트의 전후 위치를 감지하는 시트 포지션 측정부(30)를 더 포함하다. 시트 포지션 측정부(30)는 시트 트랙 포지션 센서(Seat track position sensor)를 이용하는 것으로, 시트 하부에 위치한 션트가 레일을 따라 이동할 때 그 이동에 따른 자기장의 세기 변화를 감지하여 시트의 위치를 파악하는 원리이다. 즉, 차량의 시트는 운전자의 체형에 따라 전후방 이동이 가능한 구조인 시트 포지션 기능을 제공하는데, 시트 포지션 측정부(30)는 이처럼 시트의 위치가 변경되는 것을 센싱하는 것이다. 이러한 시트 포지션 측정부(30)에 채용된 시트 트랙 포지션 센서는 공지공용의 기술에 속하기 때문에 본 실시 예에서는 그 구조 및 동작에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 이하에서는 시트 트랙 포지션 센서를 도면부호 30으로 부여하기로 한다. 여기서, 상기의 시트 트랙 포지션 센서 이외에도 시트의 전후 위치의 변화를 감지할 수 있는 다른 어떠한 종류의 센서도 적용할 수 있음은 물론이다.

한편, 시트 포지션은 운전자의 시야각과 밀접한 관계가 있다. 즉 시트 포지션의 위치에 따라서 운전자의 시야각(α)(β)은 차이가 날 수밖에 없다. 통상적으로 조향 핸들에서 멀어질수록 시야각(α)(β)은 줄어든다(도 5 참조). 그리고 시야각(α)(β)의 변화에 따라 운전자의 머리 움직임은 서로 다른 값을 갖게 된다.

따라서 본 실시 예는 운전 자세의 부주의 상태를 판단하기 위해 시트 포지션을 함께 고려하기로 한다. 이는 정전용량 센서(20)를 통해 운전 자세가 안정된 상태라 하더라도, 시트의 위치에 따라서 그 조건이 달라질 수 있기 때문이다.

그리고 머리 위치정보와 시트 위치정보 중 적어도 하나를 이용하여 운전 자세의 판단 및 이를 경고하는 경고 구동부(50)를 제어하는 제어부(40)가 구비된다.

제어부(40)는 차량에 마련된 ECU(Electronic control unit)가 담당하거나 ECU에 기능 부가를 통해 구현이 가능하다. 물론 별도의 CPU를 채용하여 운전 자세를 판단하는 것도 가능할 것이다.

경고 구동부(50)는 운전자가 자신의 운전 자세에 따른 경고를 시트에 앉은 상태에서 인지할 수 있도록 한다. 이에 경고 구동부(50)는 시트 내에 구성된 볼스터의 진동을 이용하는 햅틱 경보기술, 공조 장치인 시트의 냉/난방 통풍을 이용한 기술 등이 제공된다. 따라서 시트는 진동, 냉/난방 통풍이 가능한 시트이어야 할 것이다. 그러나, 스피커, 화면을 통한 메시지 출력을 통해서도 운전자가 자신의 운전 자세가 불량임을 인지할 수 있도록 할 수도 있다.

이어서는 상기한 구성을 갖는 운전 자세 부주의 경고장치의 작용을 설명하기로 한다. 운전 자세 부주의 경고장치는 정전용량 센서 및 시트 트랙 포지션 센서를 선택적으로 적용하여 운전 자세의 불량 여부를 경고할 수 있는바, 구분하여 설명하기로 한다.

먼저, 정전용량 센서(20)를 이용한 운전 자세 부주의 경고 동작이다.

이는 도 3을 참조한다. 도 3은 도 1의 운전 자세 부주의 경고장치를 이용하여 운전 자세가 불량인 경우 이를 판단/경고하는 플로우 챠트(flow chart)를 보인 제1 실시 예 도면이다. 제1 실시 예는 도 1에 도시된 구성 중 정전용량 센서(20)와 제어부(40)의 동작만으로 구현될 수 있다.

운전자가 운전석 시트에 착좌하고(s100), 차량의 시동 여부를 확인한다.

그리고 차량 시동이 온(on) 되면(s102), 차량 속도를 감지하는 속도센서(미 도시)가 차량 속도를 감지한다(s104).

감지 결과 현재 차량이 정지상태, 즉 0 km/h 인 경우 본 실시 예에 따른 착좌 상태 경고장치는 오프(off) 상태를 유지한다(s105). 이는 차량이 정지된 상황에서는 운전자의 착좌 상태, 즉 운전 자세가 불량인지를 판단할 필요가 없기 때문이다. 반면 속도 센서의 감지 결과, 차량이 주행중인 것으로 판단된 경우 운전자세 부주의 경고 장치는 온(on) 상태가 된다. 운전자세 부주의 경고 장치가 온(on) 상태라는 것은 정전용량 센서(20) 및 제어부(40)가 정상적으로 구동하는 상태를 말한다.

이후, 차량이 주행하기 시작하면, 정전용량 센서(20)는 운전자의 머리(1) 위치 정보를 센싱한다(s106). 센싱 동작은 헤드 레스트(10)에 마련된 복수 개의 정전용량 센서(20, s1 ~ s4)에 의해 운전자의 머리(1)가 제1 위치에 일정 간격을 유지하면서 기 설정시간 이상 유지하는 지를 센싱하는 것이다. 여기서 설정 시간은 차량 제조회사에 의해 미리 셋팅 되거나 또는 유저(user)가 변경할 수 있다.

이렇게 정전용량 센서(20)가 센싱한 값은 제어부(40)가 전달받게 된다. 그러면 제어부(40)는, 상기 센싱된 값을 기초로 하여 운전자의 운전 자세의 불량 여부를 판단한다(s108). 판단 결과는 운전자 머리(1)가 정전용량 센서(20)의 센싱 영역(A, B) 내의 제1 위치에 위치한 경우 정상 상태로 판단하고, 반면 상기 제1 위치를 벗어난 경우 불량 상태로 판단한다.

판단 결과에 따라 정상 상태인 경우 제어부(40)는 제1 신호를 출력한다. 상기 제1 신호는 경고 구동부(50)를 미 구동시키는 신호이다. 이에 경고 구동부(50)는 미 구동상태를 유지한다(s109). 그러나 불량 상태라고 판단되면 제어부(40)는 제1 신호와는 다른 제2 신호를 출력한다. 제2 신호를 경고 구동부(50)를 구동시키기 위한 신호이다. 따라서 경고 구동부(50)의 구성 요소로서 햅틱 기능이나 냉난방 통풍 기능이 구동된다(s110).

그렇게 되면 운전자는 현재 자신의 운전 자세가 불량임을 인지할 수 있고, 따라서 운전자세를 올바르게 할 수 있다.

이어서는 정정용량 센서(20) 및 시트 트랙 포지션 센서(30)의 동작에 의해 경고 동작이다.

이는 도 4를 참조한다. 도 4는 도 1의 운전 자세 부주의 경고장치를 이용하여 운전 자세가 불량인 경우 이를 판단/경고하는 플로우 챠트(flow chart)를 보인 제2 실시 예 도면이다.

운전자가 운전석 시트에 착좌하고(s200), 차량의 시동 여부를 확인한다.

그리고 차량 시동이 온(on) 되고 차량이 주행하기 시작하면(s202)(s204), 정전용량 센서(20)는 운전자의 머리(1) 위치 정보를 센싱한다(s206). 물론 차량이 정지된 경우에서는 전술한 바와 같이 운전 자세의 불량 여부를 판단할 필요가 없어 운전자세 부주의 경고장치는 오프(off) 상태를 갖는다(s205).

센싱 결과 운전자세가 정상인 경우(s208), 제어부(40)는 시트 트랙 포지션 센서(30)가 센싱한 시트 위치정보를 전달받고 시트 위치를 확인한다(s210).

그리고 제어부(40)는 시트 포지션마다 대응되어 설정된 시야각(α)(β)의 범위를 벗어나서 운전자 머리 움직임이 센싱되는 지를 정전용량 센서(20)로부터 전달받는다(s212). 시트 포지션마다 시야각(α)(β)의 범위를 센싱하는 이유는 시트 포지션은 운전자의 전방 시야각과 관련이 있기 때문이다. 즉, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이 시트 포지션의 위치에 따라서 운전자의 시야각(α)(β)은 차이가 날 수밖에 없다. 그리고, 조향 핸들에서 시트 위치가 멀어질수록 시야각(α)(β)은 줄어들게 된다. 예컨대, 도 5의 (a)의 시야각(α)(β)보다 도 5의 (c)의 시야각(α)(β)의 범위가 더 작음을 알 수 있다. 그렇기 때문에, 운전자 머리 움직임의 작은 변화에도 경고 구동부(50)가 동작해야 하기 때문이다. 그래서 상기 시트 포지션과 운전자의 시야각(α)(β)과의 상관 관계를 기준 값으로 설정이 가능하다.

그 결과, 상기 시트 포지션마다 대응되어 설정된 시야각(α)(β)의 범위를 벗어나서 운전자 머리 움직임이 센싱된 경우, 제어부(40)는 상기의 제2 신호를 출력시켜 경고 구동부(50)를 구동시킨다(s214). 물론 운전자 머리 움직임이 시야각(α)(β)의 범위 내에 있다면 경고 구동부(50)는 미 구동상태가 될 것이다(s213).

이처럼 제2 실시 예는 정전용량 센서(20)에 의해 운전 자세가 올바른 상태라고 하더라도 상기와 같이 운전자 머리 움직임이 시트 포지션마다 각각 대응되어 설정된 시야각(α)(β)의 범위를 벗어나면 운전 자세가 불량이라고 판단하고 이를 운전자에게 알려주는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 운전자가 자신의 운전 자세의 불량 여부를 시트에 앉은 상태에서 인지할 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 요지로 하고 있음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 헤드 레스트 20 : 정전용량 센서
30 : 시트 포지션 측정부 40 : 제어부
50 : 경고 구동부

Claims (8)

1. 헤드 레스트에 마련되며 운전자 머리 위치 정보를 센싱하는 감지센서;
   운전자 머리 위치가 상기 감지센서의 센싱 영역을 벗어나면 경고 구동부를 구동시키는 제어부; 및
   시트 포지션을 센싱하는 시트 포지션 측정부를 포함하고,
   상기 제어부는, 운전자 머리 움직임이 시트 포지션마다 설정된 시야각(α)(β)의 범위를 벗어나면 경고 구동부를 구동시키는 운전 자세 부주의 경고장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 감지 센서는 상기 운전자 머리 위치와 정전용량 센서 사이의 간격이 일정한 상태에서 기 정해진 설정시간 이상 유지되는 가를 더 센싱하고,
   상기 제어부는 설정 시간 유지될 경우 상기 경고 구동부는 미 구동상태가 되게 하는 운전 자세 부주의 경고장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 경고 구동부는 시트 내에 구성되며,
   상기 경고 구동부는 시트 진동을 위한 구성, 시트의 냉/난방 통풍을 위한 구성, 경고음을 출력하는 구성 중 적어도 하나를 포함하는 운전 자세 부주의 경고장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 감지센서는 정전용량 센서이며,
   상기 헤드 레스트에 적어도 하나 이상이 장착되는 운전 자세 부주의 경고장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 운전자 머리 위치가 센싱 영역 내에 있으면서 운전자 머리 움직임이 상기 시트 포지션마다 설정된 시야각(α)(β)의 범위를 벗어나면 경고 구동부를 구동시키는 운전 자세 부주의 경고장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 운전 자세 부주의 경고장치는, 차량 속도가 0(zero)이면 미동작 상태인 운전 자세 부주의 경고장치.

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