KR20220134240A

KR20220134240A - 차량용 능동형 시트자세제어 시스템 및 시트자세제어 속도 향상 방법

Info

Publication number: KR20220134240A
Application number: KR1020210039649A
Authority: KR
Inventors: 김형주; 김행겸; 박국무; 이태훈; 이승영; 진욱; 김응만; 정동우; 공주열
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-10-05
Also published as: CN115123036A; DE102021208962A1; US20220305959A1

Abstract

본 발명의 차량(1)에 적용된 능동형 시트자세제어 시스템(10)은 ADAS(9)의 차량 환경 센서(20)로 검출한 위험 충돌 상황에서 다중 시트 센서(30)의 복수개 센서로 각각 검출한 리클라인 각도, 슬라이드 이동 위치 및 쿠션 틸트 각도를 컨트롤러(50)가 시트 안전도 맵(60)과 매칭으로 위험영역임을 확인하고, 위험영역에서 안전영역으로 전환하기 위한 시트(30)의 시트 목표 자세를 위해 다중 시트 모터(40)의 복수개 모터를 조합하여 동시 제어하는 시트자세제어 속도 향상 방법을 구현함으로써 위험감지부터 충돌 전의 PSS(Pre Safety Seat) 작동 가능 구간에서 상기 시트 목표 자세의 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 단축시켜 주는 특징이 구현된다.

Description

차량용 능동형 시트자세제어 시스템 및 시트자세제어 속도 향상 방법{Active Pre Safety Seat System of Vehicle and Method for Improving Control Speed of Pre Safety Seat Thereof}

본 발명은 차량용 시트자세제어 시스템에 관한 것으로, 특히 차량 충돌 위험 감지 시점에서 요구되는 PSS(Pre Safety Seat)필요 시간이 복수개의 모터 성능으로 빨라지는 능동형 시트자세제어 시스템을 이용한 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법에 관한 것이다.

최근 들어 차량 충돌에 따른 승객 보호를 위한 PSS(Pre Safety Seat) 제어가 적용되고 있다.

일례로 상기 PCS(Pre Safety Seat) 제어는 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 환경 센서의 충돌 위험 감지로 충돌을 예상하고, 이에 대응하여 시트 벨트 및 에어백 대응 범위를 벗어난 비정상 자세 승객의 상해를 저감하기 위해 시트 자세가 변경되는 방식이다.

이를 위해 상기 PSS(Pre Safety Seat) 제어는 시트 현재 자세를 목표 자세로 제어하는데 시트 모터를 시용하고, 상기 시트 모터의 성능으로 현재 자세 등받이의 불안정한 위치를 안전한 목표 자세 등받이의 각도까지 신속하게 변경하여 준다.

그러므로 상기 PSS(Pre Safety Seat) 제어는 충돌 시 충돌 속도가 높거나 시트 위치가 후방에 위치하거나 시트 등받이가 누워있는 경우 등과 같이 시트 벨트 및 에어백으로 대응함에도 불구하고 심각한 상해가 발생할 수 있는 충돌 위험으로부터 승객 안전성을 향상시켜 줄 수 있다.

국내공개특허 10-2020-0046940 (2020.05.07)

하지만, 상기 PSS(Pre Safety Seat) 제어에서 요구되는 PSS 필요 시간은 시트의 현재~목표 자세 차이와 시트 모터 성능으로 결정됨에도 이를 하나의 모터 성능으로 만 맞춰줌으로써 충돌 상황에 따라 충분한 성능이 구현되기 어려울 수 있다.

일례로 모터 속도를 A°/sec인 경우, 현재 자세 등받이의 각도를 X°로 하여 목표 자세 등받이의 각도를 Y°까지 신속하게 변경하는데 B sec가 필요 시간으로 요구된다. Dl 경우 A,B는 일반적인 차량의 충돌 상황에서 승객의 안전을 도모할 수 있는 수치이고, X,Y의 영역은 일반적인 시트의 등받이 각도 변경 범위로서 X°가 Y°보다 더 뒤로 젖혀진 상태를 의미한다.

이로부터 앞차가 갑자기 정지한다거나 사고 난 상황에서 ADAS 환경 센서를 통한 충돌 위험 감지 시점이 늦게 된다면, PSS(Pre Safety Seat) 제어하에서도 시트 자세 변경 시간이 PSS 필요 시간보다 짧아 안전 자세 확보가 불가능할 수밖에 없다.

이와 같이 측정한 충돌 상황임에도 PSS(Pre Safety Seat)의 시트 등받이 각 제어에 리클라인 모터가 단독으로 만 사용되는 경우는 돌발 사고에 대한 강건성을 높이는데 매우 어렵게 된다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 리클라인 각도, 슬라이딩 위치 및 틸트 각도를 개별적으로 제어하는 복수개의 모터로 이루어진 다중 시트 모터가 시트에 적용되고, 차량 충돌 위험 감지 상황에서 다중 시트 모터로 시트백의 리클라인 각도, 시트쿠션의 슬라이딩 위치, 시트쿠션의 틸트 각도가 모두 제어됨으로써 위험감지부터 충돌 전의 PSS(Pre Safety Seat) 작동 가능 구간에서 위험 자세에서 안전 자세로 시트를 변경하기 위한 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 단축시켜 주는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템 및 시트자세제어 속도 향상 방법의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 시트자세제어 시스템은 자차 주행 중 주변 차량에 대한 위험 충돌 상황 정보를 검출하는 차량 환경 센서. 리클라인 각도, 슬라이드 이동 위치 및 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상을 시트의 현재 시트 자세로 검출하는 다중 시트 센서, 상기 시트가 상기 리클라인 각도, 상기 슬라이드 이동 위치 및 상기 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상의 변경으로 상기 현재 시트 자세에서 시트 목표 자세로 변화되도록 모터 구동력을 발생시켜 주는 다중 시트 모터, 및 상기 위험 충돌 상황 정보로 확인한 위험 충돌 상황에서 상기 시트 목표 자세까지 상기 모터 구동력을 제어하는 컨트롤러가 포함되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 차량 환경 센서는 ADAS의 구성요소이다.

바람직한 실시예로서, 상기 다중 시트 센서는 상기 시트에 장착되고, 상기 리클라인 각도를 검출하는 리클라인 센서, 상기 슬라이드 이동 위치를 검출하는 슬라이드 센서, 및 상기 쿠션 틸트 각도를 검출하는 틸트 센서로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 리클라인 센서는 상기 시트의 시트 백에 장착되고, 상기 슬라이드 센서는 상기 시트의 시트 쿠션에 장착되며, 상기 틸트 센서는 상기 시트 쿠션과 상기 시트 백의 연결부위에 장착된다.

바람직한 실시예로서, 상기 다중 시트 모터는 상기 시트에 장착되고, 상기 리클라인 각도를 증감하는 리클라인 모터, 상기 슬라이드 이동 위치를 변경하는 슬라이드 모터, 및 상기 쿠션 틸트 각도를 증감하는 틸트 모터로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 리클라인 모터는 상기 시트의 시트 백에 장착되고, 상기 슬라이드 모터는 상기 시트의 시트 쿠션에 장착되며, 상기 틸트 모터는 상기 시트 쿠션과 상기 시트 백의 힌지 연결부에 장착된다.

바람직한 실시예로서, 상기 리클라인 모터, 상기 슬라이드 모터 및 상기 틸트 모터는 스텝 모터이다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 시트의 등받이 각과 틸트 각으로 위험영역과 안전영역을 구분한 시트 안전도 맵과 연계되며, 상기 위험영역은 상기 현재 시트 자세를 상기 시트 목표 자세로 변경되어야 하는 매칭 구간으로 적용된다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 슬라이드 이동 위치에 따른 상기 리클라인 각도를 상기 등받이 각과 매칭 하면서 상기 쿠션 틸트 각도를 상기 틸트 각과 매칭 하고, 매칭 결과로 상기 현재 시트 자세에서 상기 시트 목표 자세로 변경되는 모터 출력을 생성한다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 모터 출력을 상기 리클라인 각도를 변경하는 리클라인 모터 출력, 상기 슬라이드 이동 위치를 변경하는 슬라이드 모터 출력 및 상기 쿠션 틸트 각도를 변경하는 틸트 모터 출력으로 구분한다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 리클라인 모터 출력과 상기 슬라이드 모터 출력을 상기 다중 시트 모터에 동시에 보내져 위험감지부터 충돌 전의 PSS 작동 가능 구간에서 상기 시트 목표 자세의 PSS 필요 시간을 단축시켜 준다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 시트자세제어 속도 향상 방법은 차량의 주행 중 ADAS에서 검출된 주변 차량에 대한 충돌 위험 상황이 컨트롤러에서 확인되는 단계, 시트에 설치된 다중 시트 센서로 검출된 리클라인 각도, 슬라이드 이동 위치 및 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상을 시트 안전도 맵과 매칭 하여 현재 시트 자세를 확인하고, 상기 현재 시트 자세가 위험 영역으로 확인되는 맵 매칭 단계, 상기 리클라인 각도, 상기 슬라이드 이동 위치 및 상기 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상에 대한 변경이 결정되는 단계, 및 위험감지부터 충돌 전의 PSS 작동 가능 구간에서, 상기 시트에 설치된 다중 시트 모터를 구동 제어하여 상기 현재 시트 자세가 안전 영역의 시트 목표 자세로 변경되는 모터 구동 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 컨트롤러는 상기 시트 목표 자세에 대해, 상기 위험 영역에 속해 있다고 확인된 경우 상기 시트 안전도 맵을 분석하여 상기 현재 시트 자세에서 찾아진 최 근접 안전 영역의 자세를 목표 자세로 설정하여 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 맵 매칭 단계는 상기 시트 안전도 맵의 등받이 각에 상기 슬라이드 이동 위치에 따른 상기 리클라인 각도를 매칭하고, 상기 시트 안전도 맵의 틸트 각에 상기 쿠션 틸트 각도를 매칭 한 매칭 결과로 상기 현재 시트 자세에 대한 상기 위험영역과 상기 안전영역이 확인된다.

바람직한 실시예로서, 상기 모터 구동 단계는 상기 리클라인 각도의 경사각을 변경하는 시트 백 각도 조정 단계, 상기 슬라이드 이동 위치를 이동시키는 시트 쿠션 위치 이동 단계, 및 상기 쿠션 틸트 각도의 높낮이를 변경하는 시트 쿠션 틸트 조정 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트 백 각도 조정 단계와 상기 시트 쿠션 위치 이동 단계는 동시 제어되어 상기 시트 목표 자세의 PSS 필요 시간을 단축시켜 준다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트 백 각도 조정 단계는 상기 리클라인 각도가 상기 안전영역에 대한 목표 불만족인지 확인되는 단계 및 상기 시트에 구비된 리클라인 모터의 구동으로 상기 리클라인 각도의 경사각이 변경되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트 쿠션 위치 이동 단계는 상기 슬라이드 이동 위치가 상기 안전영역에 대한 목표 불만족인지 확인되는 단계, 및 상기 시트에 구비된 슬라이드 모터의 구동으로 상기 슬라이드 이동 위치가 이동되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 시트 쿠션 틸트 조정 단계는 상기 쿠션 틸트 각도가 상기 안전영역에 대한 목표 불만족인지 확인되는 단계, 및 상기 시트에 구비된 틸트 모터의 구동으로 상기 쿠션 틸트 각도의 경사각이 변경되는 단계로 수행된다.

이러한 본 발명의 차량용 시트자세제어 속도 향상을 통한 능동형 시트자세제어 시스템은 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.

첫째, 시트의 리클라인 각도, 슬라이드 위치, 틸트 각도를 각각 제어하는 3개의 독립적인 모터로 이루어진 다중 시트 모터가 적용됨으로써 시트의 현재~목표 자세 차이와 함께 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 결정하는 시트 모터 성능이 높아진다. 둘째, 시트 모터 성능이 높아진 다중 시트 모터가 충돌 위험 감지 시점에서 리클라인 각도, 슬라이드 위치, 틸트 각도를 함께 제어함으로써 PSS 필요 시간이 PSS 속도 개선을 통해 빨라진다. 셋째, 시트의 리클라인 각도의 제어가 리클라인 모터와 슬라이드 모터의 동시 구동으로 변경한 상태에서 틸트 각도의 제어가 틸트 모터로 추가 변경됨으로써 PSS 속도 개선의 성능이 더욱 향상된다. 넷째, PSS 속도 개선으로 충돌 위험 감지 시점이 늦어도 충분히 안전 영역까지 변경 가능함으로써 PSS 기술의 강건성이 향상된다. 다섯째, PSS 속도 개선으로 충돌 위험 감지 시점이 동일하더라도 PSS 작동의 개시 시점을 늦춰줄 수 있어 빈번한 작동에 따른 소비자 불만이 최소화될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량에 적용된 능동형 시트자세제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 능동형 시트자세제어 시스템의 컨트롤러 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 능동형 시트자세제어 시스템을 이용한 시트자세제어 속도 향상 방법의 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량이 ADAS의 차량 환경 센서로 주변 차량을 검출하는 상태이며, 도 5는 본 발명에 따른 충돌위험상황의 ADAS 작동 상태에서 능동형 시트자세제어 시스템이 갖는 PSS 필요 시간의 예이고, 도 6은 본 발명에 따른 차량용 능동형 시트자세제어 시스템아 DB로 구축된 시트 안전도 맵에서 시트 목표 자세를 확인하는 예이며, 도 7은 본 발명에 따른 PSS 필요 시간에서 리클라인 모터와 슬라이드 모터를 이용한 시트자세제어가 이루어지는 시트 백 리클라인 각도 변경 및 쿠션 위치 이동 상태이고, 도 8은 본 발명에 따른 PSS 필요 시간에서 틸트 모터를 이용한 시트자세제어의 쿠션 틸트 각도 변경 상태이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1 및 도 2는 시트자세제어 시스템(10)이 적용된 차량(1)을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 상기 시트자세제어 시스템(10)은 시트(3)에 적용되고, 상기 시트(3)는 운전자 또는 승객이 앉는 시트쿠션(3A)과 운전자 또는 승객의 등을 받쳐주는 시트백(3B)으로 구성된다.

하지만 상기 시트(3)는 시트자세제어 시스템(10)과 연계됨으로써 시트쿠션(3A)이 플로 패널(Floor Panel)(5)을 따른 슬라이딩 이동으로 위치 이동되면서 틸트각을 쿠션 틸트로 하여 위/아래로 승/하강 움직임을 형성하며, 시트백(3B)이 차량(1)의 전/후방 도어의 중간에 위치되어 시트벨트 앵커(7A)가 장착된 B 필라(B Pillar)(7)에 대해 등받이 각으로 전/후방으로 리클라인 경사되는 움직임을 형성하는 차이가 있다.

특히 상기 시트쿠션(3A)의 슬라이딩 이동은 슬라이드 모터(42)와 연계되고, 시트쿠션(3A)의 쿠션 틸트는 틸트 모터(43)와 연계되며, 상기 시트백(3B)의 리클라인 경사는 리클라인 모터(41)와 연계된다.

일례로 상기 시트자세제어 시스템(10)은 시트(3)에 다중 시트 센서(30)와 다중 시트 모터(40)를 적용한 다자유도 시트 메커니즘으로 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간 안에서 PSS 속도 개선이 이루어짐으로써 능동형 시트자세제어 시스템으로 특징된다.

이를 위해 상기 시트자세제어 시스템(10)은 차량 환경 센서(20), 다중 시트 센서(30), 다중 시트 모터(40), 컨트롤러(50) 및 시트 안전도 맵(60)을 포함한다.

구체적으로 상기 차량 환경 센서(20)는 차량(1)의 ADAS(Advanced Driver Assistance System)(9)를 구성하는 다양한 종류의 센서이다. 이 경우 상기 ADAS(9)가 3D 타입으로서 빛을 쏘고 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 반사체의 위치좌표를 측정할 수 있는 라이다(LiDAR: Light Detection And Range) 및 도로 정보를 영상으로 촬영하는 카메라 등으로 지도 데이터베이스와 연계되어 차로와 목표지점 종류 구분, 도로 유형 판단, 현재 주행 차로와 주변 차량 거동 등을 제공한다.

그러므로 상기 차량 환경 센서(20)는 ADAS(9)에 적용된 센서와 동일하다.

구체적으로 상기 다중 시트 센서(30)는 리클라인 센서(31), 슬라이드 센서(32) 및 틸트 센서(33)로 3개를 한 쌍으로 구성되어 시트(3)에 설치된다.

일례로 상기 리클라인 센서(31)는 시트백(3B)에 대한 등받이 각의 변화를 리클라인 경사각으로 검출하여 컨트롤러(50)에 제공하고, 상기 슬라이드 센서(32)는 시트쿠션(3A)이 플로 패널(5)에서 이동되는 슬라이딩 이동 거리를 검출하여 컨트롤러(50)에 제공하며, 상기 틸트 센서(33)는 시트 쿠션(3A)과 시트 백(3B)의 힌지 연결부에 장착됨으로써 시트쿠션(3A)이 시트백(3B)에 대해 경사진 정도의 틸트각을 쿠션 틸트로 검출하여 컨트롤러(50)에 제공한다.

구체적으로 상기 다중 시트 모터(40)는 리클라인 모터(41), 슬라이드 모터(42) 및 틸트 모터(43)로 3개를 한 쌍으로 구성되어 시트(3)에 설치된다. 이 경우 상기 모터(41,42,43)의 각각은 모터 회전수 조절이 용이한 스텝 모터를 적용함이 바람직하다.

특히 상기 리클라인 모터(41), 상기 슬라이드 모터(42) 및 상기 틸트 모터(43)는 각각 랙크와 피니언의 기어 쌍(도시되지 않음)을 함께 구성함으로써 모터 회전력을 리클라인 경사각과 쿠션 틸트 경사각 및 슬라이드 이동 거리에 대한 조절에 이용한다.

일례로 상기 리클라인 모터(41)는 시트(3)의 시트백(3B)에 장착되고, 모터 회전력을 발생시켜 시트백(3B)을 B 필라(7)쪽으로 근접 또는 멀어지도록 움직여줌으로써 등받이 각의 변화로 리클라인 경사각을 전/후방으로 변경시켜 준다. 상기 슬라이드 모터(42)는 시트(3)의 시트쿠션(3A)에 장착되고, 모터 회전력을 발생시켜 시트쿠션(3A)을 플로 패널(5)에 대해 움직여줌으로써 시트쿠션(3A)의 이동 위치의 변화로 슬라이딩 위치를 전/후방향(즉, 차량 전방/후방)으로 변경시켜 준다. 상기 틸트 모터(43)는 시트(3)의 시트 쿠션(3A)과 시트 백(3B)의 힌지 연결부에 장착되고, 모터 회전력을 발생시켜 시트쿠션(3A)을 시트백(3B)에 대해 올리거나 내려줌으로써 시트쿠션(3A)의 높낮이 경사각의 변화로 쿠션 틸트각을 크게하거나 낮게 변경시켜 준다.

이를 위해 상기 리클라인 모터(41)와 상기 틸트 모터(43)는 모터 회전력을 회전 기어(예, 평기어, 베벨기어, 헬리컬 기어, 웜/웜기어 등)로 시트(3)의 시트백(3B)에 전달하고, 상기 슬라이드 모터(42)는 모터 회전력을 직선 변환 기어(예, 랙/피니언 기어)를 통해 시트(3)의 시트 쿠션(3A)에 전달한다.

따라서 상기 리클라인 센서(31), 상기 슬라이드 센서(32) 및 상기 틸트 센서(33)의 다중 시트 센서(30), 상기 리클라인 모터(41), 상기 슬라이드 모터(42), 상기 틸트 모터(43)의 다중 시트 모터(40)는 시트(3)에 대한 다자유도 시트 메커니즘을 구성한다.

이로부터 상기 다자유도 시트 메커니즘은 시트의 현재 자세를 리클라인 각, 슬라이드 위치, 쿠션틸트 각으로 표현함으로서 리클라인/슬라이드/쿠션틸트 외 시트 자세를 결정하는 자유도도 포함한다. 그러므로 상기 다자유도 시트 메커니즘은 차량(1)의 충돌 위험 상황에서, 시트(3)의 현재~목표 자세 차이와 함께 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 결정하는 시트 모터 성능을 크게 높여 줄 수 있다.

구체적으로 상기 컨트롤러(50)는 PSS 제어기로서, 차량 환경 센서(20)에서 감지한 위험 신호가 전송되면, 다중 시트 센서(30)에서 감지한 시트(3)의 현재 시트 자세를 시트 안전도 맵(60)이 제공한 목표 자세로 변경하기 위해 다중 시트 모터(40)의 각각에 대한 모터 전압 또는 전류를 제어한다.

이를 위해 상기 컨트롤러(50)는 차령환경센서 신호(a)와 다중시트센서 신호(b)를 제어 데이터로 입력받고, 리클라인 모터 출력(d), 슬라이드 모터 출력(e) 및 틸트 모터 출력(f)을 구동데이터로 출력하며, 시트자세제어 속도 향상 제어(도 4 참조)를 수행하기 위한 로직을 프로그램으로 저장한 메모리를 구비하여 중앙처리장치로 동작한다.

구체적으로 상기 시트 안전도 맵(60)은 시트(3)의 시트 자세별 충돌 시험 결과를 구축한 DB(Database)로서, DB에 대한 분석을 통해 시트 자세 조건을 안전영역과 위험 영역으로 나눈 시트(3)의 등받이각(X)-틸트각(Y) 선도가 포함된다.

특히 상기 등받이각(X)-틸트각(Y) 선도는 검출된 시트백(3B)의 리클라인 각(즉, 등받이각(X))과 시트 쿠션(3A)의 쿠션 틸트 각(즉, 틸트 각(Y))에 대한 매칭 맵으로 제공된다.

도 2를 참조하면, 상기 컨트롤러(50)는 시트목표자세 설정부(51)와 시트 모터 구동 제어부(53)를 포함하여 구성될 수 있다.

일례로 상기 시트목표자세 설정부(51)는 검출된 시트백(3B)의 리클라인 각과 시트 쿠션(3A)의 쿠션 틸트 각을 시트 안전도 맵(60)의 등받이각(X)-틸트각(Y) 선도와 매칭 하고, 그 매칭 결과로 시트(3)의 현재~목표 자세 차이로 추출하여 시트 목표 자세를 설정한다.

일례로 상기 시트 모터 구동 제어부(53)는 PID 제어 중 P와 I를 이용하여 다중 시트 모터(40)의 모터(41,42,43) 각각에 대한 모터 전압 또는 전류를 제어한다. 이 경우 PID는 P(Proportional), I(Integral), D(Derivative)를 의미한다.

특히 상기 시트 모터 구동 제어부(53)는 모터(41,42,43)의 각각에 대한 구동 시 시트 현재 자세가 목표 자세로 변경될 때까지 각각의 모터 전압을 제어하여 준다.

한편 도 3 내지 도 8은 시트자세제어 시스템(10)의 시트자세제어 속도 향상 방법을 통해 차량(1)이 위험 충돌 상황에서 시트(3)의 현재 자세를 시트 목표 자세로 변화되는 상태를 나타낸다. 이 경우 제어주체는 컨트롤러(50)이고, 제어대상은 다중 시트 모터(40)를 구성하는 리클라인 모터(41), 슬라이드 모터(42) 및 틸트 모터(43)의 각각이다.

도 3을 참조하면, 컨트롤러(50)는 시트자세제어 속도 향상 방법을 S10의 충돌 위험 인식 단계, S20의 맵 매칭 시트 자세 위험도 확인 단계, S30의 시트 목표 자세 확인 단계, S40의 다중 시트 모터 구동 단계로 수행한다.

일례로 상기 충돌 위험 인식(S10)은 S10-1의 차량 환경 센서 정보 검출 단계에서 생성된 주변차 정보로부터 자차와 주변차 간 충돌 위험 정도를 확인한다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 차량 환경 센서(20)는 차량(1)의 주행 중 차량91)의 전후/좌우에서 주행하는 전방차량(100)을 주변차 위치 정보로 검출하여 차량 환경 센서 정보 검출(S10-1)을 수행하고, 컨트롤러(50)는 필요시 GPS 정보를 활용하여 차량 환경 센서(20)에서 전송된 주변차 위치 정보로부터 차차 위치와 주변차 위치 및 차간 거리 등을 확인한다. 이 경우 상기 차량 환경 센서(20)의 주변차 위치 정보는 충돌 물체와의 거리, 상대속력, 가속도 정보 등을 포함하고, 상기 정보 전달은 CAN(Controller Area Network) 또는 블루투스 또는 무선 통신을 이용할 수 있다.

도 5를 참조하면, 컨트롤러(50)는 차간 거리를 활용하여 충돌 위험 판단 로직(예, LCA(Lateral Collision-Avoidance Assist) 및/또는 BCA(Backward Collision-Avoidance Assist))에서 분류된 충돌 위험 탐지를 전방충돌경고(FCW: Frontal Collision Warning) 및 전방충돌 방지(FCA: Frontal Collision-Avoidance Assist)로 충돌 위험성을 확인한다.

이로부터 컨트롤러(50)는 FCW의 충돌 경고에서 FCA의 부분제동 및 풀 제동 과정에 대해 PSS작동 가능 구간으로 설정한다.

일례로 상기 맵 매칭 시트 자세 위험도 확인(S20)은 S20-1의 다중 시트 센서 정보 검출 단계에서 생성된 차량(1)의 시트(3)에 대한 시트 현재 자세 정보로부터 시트 목표 자세를 확인한다.

도 1을 참조하면, 상기 다중 시트 센서(30)는 리클라인 센서(31)의 시트백(3B)에 대한 리클라인 경사각, 슬라이드 센서(32)의 시트쿠션(3A)에 대한 슬라이딩 이동 거리, 틸트 센서(33)의 시트쿠션(3A)에 대한 쿠션 틸트각을 검출하고, 이들 검출 값을 CAN을 통해 컨트롤러(50)에 제공한다.

그러면 컨트롤러(50)는 시트(3)에 대한 리클라인 경사각, 슬라이딩 이동 거리 및 쿠션 틸트각의 검출 값을 시트 위치 현재 정보로 하고, 상기 시트 위치 현재 정보를 시트 안전도 맵(60)과 매칭 하여 시트(3)가 안전 영역의 상태인지 또는 위험 영역의 상태인지를 확인한다.

일례로 상기 시트 목표 자세 확인(S30)은 시트(3)가 현재 상태(즉, 충돌 위험 상황)에서 갖는 리클라인 경사각, 슬라이딩 이동 거리 및 쿠션 틸트각으로 현재 시트 자세에서 시트 목표 자세를 확인한다.

도 2를 참조하면, 컨트롤러(50)는 시트 목표 자세 확인을 위해 시트목표자세 설정부(51)와 시트 안전도 맵(60)의 매칭을 수행한다.

도 6을 참조하면, 상기 시트 안전도 맵(60)은 시트(3)의 리클라이너, 슬라이드 및 쿠션 틸트 자유도에 따른 시트 자세에 대해 서브마린 발생/미 발생을 위험 영역과 안전 영역으로 분리하여 구축되고, 이를 등받이각(X)-틸트각(Y) 선도로 표현한다. 이 경우 위험/안전 영역은 시트(3)에 대한 자세별 충돌 시험 또는 해석 결과 데이터에서 결정된다.

일례로 충돌 위험 상황에서 시트 목표 자세 및 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 얻기 위한 시트 안전도 맵(60)의 데이터 매핑 처리는 하기와 같다.

먼저, 현재 시트 위험 영역에 속한 자세 “O”에 대한 안전 영역의 목표 자세 후보를 “A”, “B”, “C” 라고 할 때, “A”는 현재 자세에서 쿠션 틸트 각 만 조절하여 안전영역으로 이동되는 상황이고, “B”는 현재 자세에서 쿠션 틸트 각과 등받이 각을 동시에 조절하여 안전영역으로 이동되는 상황이며, “C” 는 현재 자세에서 등받이 각 만 조절하여 안전영역으로 이동되는 상황으로 매칭 될 수 있다.

그러면 상기 “O”자세에서 “A”/“B”/“C” 중 어느 하나를 시트 목표 자세를 구현하기 위해 요구되는 PSS 필요 시간은 아래와 같이 추출될 수 있다. 이 경우 “틸트_A”는 A 자세의 틸트 각이고, “V_리클라인”은 리클라인 모터(41)의 작동 속도이며, “V_슬라이드”는 슬라이드 모터(42)의 작동 속도이고, “V_틸트”는 틸트 모터(43)의 작동 속도이며, 모터 속도는 모처 회전수인 RPM(Revolution Per Minute)을 의미한다.

(1) “O”-> “A”로 변경 시 PSS 필요시간 산출식

ΔT_A = (틸트_A-틸트_O)/V_틸트

(2) “O”-> “B”로 변경 시 PSS 필요시간 산출식

ΔT_B= max{(등받이각_B-등받이각_O)/(V_슬라이드+ V_리클라인),(틸트_B-틸트_O)/(V_틸트)}

(3) “O”-> “C”로 변경 시 PSS 필요시간 산출식

ΔT_C = (등받이각_C-등받이각_O)/(V_슬라이드+ V_리클라인)

이로부터 “ΔT_A/ΔT_B/ΔT_C”는 “ΔT_B < ΔT_C", "ΔT_B < ΔT_A"의 관계 이므로 ”O“의 자세에서 ”B“의 자세로 변경 시 모터 작동 시간이 최소가 됨을 알 수 있다.

따라서 위험 충돌 상환에서 ”ΔT_B“와 같이 리클라인 모터(41)와 슬라이드 모터(42)의 동시적인 구동 제어로 PSS 필요시간을 최소화하여 우선적으로 시트 목표 자세에 근접시켜 주고, 이어 틸트 모터(43)를 구동 제어하여 최종적으로 시트 목표 자세에 도달하도록 할 수 있다.

일례로 상기 다중 시트 모터 구동(S40)은 S50~S60의 시트 백 각도 조정 단계, S70~S80의 시트 쿠션 위치 이동 단계, S90~S100의 시트 쿠션 틸트 조정 단계로 수행된다.

특히 컨트롤러(50)는 상기 시트 백 각도 조정(S50~S60), 상기 시트 쿠션 위치 이동(S70~S80), 상기 시트 쿠션 틸트 조정(S90~S100)의 단계는 도 6을 통해 기술된 바와 같이 PSS 필요시간의 최소화를 위한 “ΔT_B”에 맞춰 상기 시트 백 각도 조정(S50~S60)과 상기 시트 쿠션 위치 이동(S70~S80)이 동시에 제어됨으로써 다중 시트 모터(40)를 구성하는 리클라인 모터(41)와 슬라이드 모터(42)가 함께 구동될 수 있다.

그러므로 상기 다중 시트 모터(40)를 구성하는 리클라인 모터(41), 슬라이드 모터(42) 및 틸트 모터(43)는 시트(3)의 현재 자세에서 가장 가까운 안전 영역의 자세로 변경하도록 1개씩 개별적으로 또는 2개의 조합으로 또는 3개의 조합으로 구동 제어될 수 있다.

구체적으로 상기 시트 백 각도 조정(S50~S60)은 S50의 리클라인이 목표 불만족인지 확인하는 단계, S60의 리클라인 모터 구동 제어 단계로 수행된다. 상기 시트 쿠션 위치 이동(S70~S80)은 S70의 슬라이드가 목표 불만족인지 확인하는 단계, S80의 슬라이드 모터 구동 제어 단계로 수행된다. 이 경우 상기 리클라인 목표 불만족 확인(S50)과 상기 슬라이드 목표 불만족 확인(S70)은 도 6의 시트 안전도 맵(60)을 통한 매칭 결과로부터 확인되는 값이다.

도 7은 컨트롤러(50)가 상기 시트 백 각도 조정(S50~S60)과 상기 시트 쿠션 위치 이동(S70~S80)을 동시에 수행함을 예시한다.

도시된 바와 같이, 컨트롤러(50)는 시트 안전도 맵(60)에서 매칭 된 결과인 위험영역을 안전영역으로 벗어나는데 필요한 시트 목표 자세에 대해 시트 모터 구동 제어부(53)의 리클라인 모터 출력(d)을 리클라인 모터(41)로 보내고 동시에 슬라이드 모터 출력(e)을 슬라이드 모터(42)로 보내 준다.

그러면 상기 리클라인 모터(41)는 리클라인 모터 출력(d)을 받아 구동되어 회전력을 발생하고, 모터 회전력은 회전 기어(예, 평기어, 베벨기어, 헬리컬 기어, 웜/웜기어 등)를 통해 시트(3)의 시트백(3B)에 전달됨으로써 시트백(3B)의 리클라인 각도가 작아지고, 리클라인 각도의 축소는 시트(3)의 등받이 각(X)을 좁혀줌으로써 승객의 상체 부위를 시트백(3B)과 밀착시켜 충격에 따른 승객 움직임을 줄여 안전성을 높여 준다.

동시에 상기 슬라이드 모터(42)는 슬라이드 모터 출력(e)을 받아 구동되어 회전력을 발생하고, 모터 회전력은 직선 변환 기어(예, 랙/피니언 기어)를 통해 시트(3)의 시트 쿠션(3A)에 전달됨으로써 시트 쿠션(3A)의 슬라이딩 이동 위치가 커지고, 슬라이딩 이동 위치의 증가는 시트(3)를 앞쪽으로 더 이동시킴으로써 승객의 하체 부위를 시트 쿠션(3A)과 밀착시켜 충격에 따른 승객 움직임을 줄여 안전성을 높여 준다.

이와 같이 시트자세제어 시스템(10)은 다중 시트 모터(40)의 리클라인 모터(41)와 슬라이드 모터(42)를 동시 제어하여 PSS 필요시간을 최소화함으로써 시트(3)의 시트 목표 자세 도달을 빠르게 하고, 이를 통해 위험 충돌 상황에서 PSS작동 가능 구간(도 5 참조) 동안 승객 안전을 강화할 수 있음이 증명된다.

구체적으로 상기 시트 쿠션 틸트 조정(S90~S100)은 S90의 쿠션틸트가 목표 불만족인지 확인하는 단계, S100의 쿠션틸트 모터 구동 제어 단계로 수행된다. 이 경우 상기 쿠션틸트 목표 불만족 확인(S90)은 도 6의 시트 안전도 맵(60)을 통한 매칭 결과로부터 확인되는 값이다.

도 8은 컨트롤러(50)가 상기 시트 쿠션 틸트 조정(S90~S100)을 수행함을 예시한다.

도시된 바와 같이, 컨트롤러(50)는 시트 안전도 맵(60)에서 매칭 된 결과인 위험영역을 안전영역으로 벗어나는데 필요한 시트 목표 자세에 대해 시트 모터 구동 제어부(53)의 틸트 모터 출력(f)을 틸트 모터(43)로 보내 준다.

그러면 상기 틸트 모터(43)는 틸트 모터 출력(f)을 받아 구동되어 회전력을 발생하고, 모터 회전력은 회전 기어(예, 평기어, 베벨기어, 헬리컬 기어, 웜/웜기어 등)를 통해 시트(3)의 시트 쿠션(3A)에 전달됨으로써 시트 쿠션(3A)의 쿠션 틸트 각도가 작아지고, 쿠션 틸트 각도의 축소는 시트(3)의 틸트 각(Y)을 줄여줌으로써 승객의 하체 부위를 더욱 낮은 자세로 만들어 충격에 따른 승객 움직임을 줄여 안전성을 더욱 높여 준다.

이와 같이 시트자세제어 시스템(10)은 다중 시트 모터(40)의 리클라인 모터(41)와 슬라이드 모터(42)를 구동하여 PSS 필요시간을 최소화한 후 틸트 모터(43)를 제어함으로써 위험 충돌 상황에서 PSS작동 가능 구간(도 5 참조) 동안 승객 안전을 더욱 강화시켜 줄 수 있음이 증명된다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(1)에 적용된 능동형 시트자세제어 시스템(10)은 ADAS(9)의 차량 환경 센서(20)로 검출한 위험 충돌 상황에서 다중 시트 센서(30)의 복수개 센서로 각각 검출한 리클라인 각도, 슬라이드 이동 위치 및 쿠션 틸트 각도를 컨트롤러(50)가 시트 안전도 맵(60)과 매칭으로 위험영역임을 확인하고, 위험영역에서 안전영역으로 전환하기 위한 시트(30)의 시트 목표 자세를 위해 다중 시트 모터(40)의 복수개 모터를 조합하여 동시 제어하는 시트자세제어 속도 향상 방법을 구현함으로써 위험감지부터 충돌 전의 PSS(Pre Safety Seat) 작동 가능 구간에서 상기 시트 목표 자세의 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 단축시켜 준다.

1 : 차량
3 : 시트 3A : 시트쿠션
3B : 시트백 5 : 플로 패널(Floor Panel)
7 : B 필라(B Pillar) 7A : 시트벨트 앵커
9 : ADAS(Advanced Driver Assistance System)
10 : 시트자세제어 시스템
20 : 차량 환경 센서 30 : 다중 시트 센서
31 : 리클라인 센서 32 : 슬라이드 센서
33 : 틸트 센서 40 : 다중 시트 모터
41 : 리클라인 모터 42 : 슬라이드 모터
43 : 틸트 모터 50 컨트롤러
51 : 시트목표자세 설정부 53 : 시트 모터 구동 제어부
60 : 시트 안전도 맵
100 : 주변 차량

Claims

자차 주행 중 주변 차량에 대한 위험 충돌 상황 정보를 검출하는 차량 환경 센서.
리클라인 각도, 슬라이드 이동 위치 및 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상을 시트의 현재 시트 자세로 검출하는 다중 시트 센서,
상기 시트가 상기 리클라인 각도, 상기 슬라이드 이동 위치 및 상기 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상의 변경으로 상기 현재 시트 자세에서 시트 목표 자세로 변화되도록 모터 구동력을 발생시켜 주는 다중 시트 모터(, 및
상기 위험 충돌 상황 정보로 확인한 위험 충돌 상황에서 상기 시트 목표 자세까지 상기 모터 구동력을 제어하는 컨트롤러
가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 차량 환경 센서는 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 의 구성요소인 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 다중 시트 센서는 상기 시트에 장착되고,
상기 리클라인 각도를 검출하도록 상기 시트의 시트 백에 장착된 리클라인 센서, 상기 슬라이드 이동 위치를 검출하도록 상기 시트의 시트 쿠션에 장착된 슬라이드 센서, 및 상기 쿠션 틸트 각도를 검출하도록 상기 시트 쿠션과 상기 시트 백의 연결부위에 장착된 틸트 센서
로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 다중 시트 모터는 상기 시트에 장착되고,
상기 리클라인 각도를 증감하도록 상기 시트의 시트 백에 장착된 리클라인 모터, 상기 슬라이드 이동 위치를 변경하도록 상기 시트의 시트 쿠션에 장착된 슬라이드 모터, 및 상기 쿠션 틸트 각도를 증감하도록 상기 시트 쿠션과 상기 시트 백의 힌지 연결부에 장착된 틸트 모터
로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 시트의 등받이 각과 틸트 각으로 위험영역과 안전영역을 구분한 시트 안전도 맵과 연계되며,
상기 위험영역은 상기 현재 시트 자세를 상기 시트 목표 자세로 변경되어야 하는 매칭 구간으로 적용되는 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
청구항 5에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 슬라이드 이동 위치에 따른 상기 리클라인 각도를 상기 등받이 각과 매칭 하면서 상기 쿠션 틸트 각도를 상기 틸트 각과 매칭 하고, 매칭 결과로 상기 현재 시트 자세에서 상기 시트 목표 자세로 변경되는 모터 출력을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 모터 출력을 상기 리클라인 각도를 변경하는 리클라인 모터 출력, 상기 슬라이드 이동 위치를 변경하는 슬라이드 모터 출력, 및 상기 쿠션 틸트 각도를 변경하는 틸트 모터 출력으로 구분하는 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
청구항 7에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 리클라인 모터 출력과 상기 슬라이드 모터 출력을 상기 다중 시트 모터에 동시에 보내 위험감지부터 충돌 전의 PSS(Pre Safety Seat) 작동 가능 구간에서 상기 시트 목표 자세의 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 단축시켜 주는 것을 특징으로 하는 차량용 능동형 시트자세제어 시스템.
차량의 주행 중 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 에서 검출된 주변 차량에 대한 충돌 위험 상황이 컨트롤러에서 확인되는 단계,
시트에 설치된 다중 시트 센서로 검출된 리클라인 각도, 슬라이드 이동 위치 및 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상을 시트 안전도 맵과 매칭 하여 현재 시트 자세를 확인하고, 상기 현재 시트 자세가 위험 영역으로 확인되는 맵 매칭 단계,
상기 리클라인 각도, 상기 슬라이드 이동 위치 및 상기 쿠션 틸트 각도 중 하나 이상에 대한 변경이 결정되는 단계, 및
위험감지부터 충돌 전의 PSS(Pre Safety Seat) 작동 가능 구간에서, 상기 시트에 설치된 다중 시트 모터를 구동 제어하여 상기 현재 시트 자세가 안전 영역의 시트 목표 자세로 변경되는 모터 구동 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 시트 목표 자세는 상기 위험 영역에 속한 상태에서 상기 시트 안전도 맵을 분석하여 찾아진 상기 현재 시트 자세에서 최 근접 안전 영역의 자세를 목표 자세로 설정함을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 맵 매칭 단계는
상기 시트 안전도 맵의 등받이 각에 상기 슬라이드 이동 위치에 따른 상기 리클라인 각도를 매칭하고, 상기 시트 안전도 맵의 틸트 각에 상기 쿠션 틸트 각도를 매칭 한 매칭 결과로 상기 현재 시트 자세에 대한 상기 위험영역과 상기 안전영역이 확인되는 것을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 모터 구동 단계는
상기 리클라인 각도의 경사각을 변경하는 시트 백 각도 조정 단계,
상기 슬라이드 이동 위치를 이동시키는 시트 쿠션 위치 이동 단계, 및
상기 쿠션 틸트 각도의 경사각을 변경하는 시트 쿠션 틸트 조정 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 시트 백 각도 조정 단계와 상기 시트 쿠션 위치 이동 단계는 동시 제어되어 상기 시트 목표 자세의 PSS(Pre Safety Seat) 필요 시간을 단축시켜 주는 것을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 시트 백 각도 조정 단계는
상기 리클라인 각도가 상기 안전영역에 대한 목표 불만족인지 확인되는 단계, 및
상기 시트에 구비된 리클라인 모터의 구동으로 상기 리클라인 각도의 경사각이 변경되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 시트 쿠션 위치 이동 단계는
상기 슬라이드 이동 위치가 상기 안전영역에 대한 목표 불만족인지 확인되는 단계, 및
상기 시트에 구비된 슬라이드 모터의 구동으로 상기 슬라이드 이동 위치가 이동되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 시트 쿠션 틸트 조정 단계는
상기 쿠션 틸트 각도가 상기 안전영역에 대한 목표 불만족인지 확인되는 단계, 및
상기 시트에 구비된 틸트 모터의 구동으로 상기 쿠션 틸트 각도의 높낮이가 변경되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 시트자세제어 속도 향상 방법.