KR102406273B1 - 차량용 전동시트 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시트의 전후방향으로 일정 간격을 두고 장착되는 제1레일 및 제2레일과, 상기 제1레일과 시트 하면 사이에 장착되어 제1레일을 따라 직선 이동되는 제1모터를 구비한 제1이동유닛과, 상기 제2레일과 시트 하면 사이에 장착되어 제2레일을 따라 직선 이동되는 제2모터를 구비한 제2이동유닛과, 상기 제1모터의 RPM 및 회전위치 신호를 인가받음과 동시에 제2모터의 RPM 및 회전위치 신호를 인가받아 제1모터와 제2모터를 동기화하는 통합 MCU로 구성되어, 제1모터와 제2모터의 동기화 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 전동시트 제어장치 및 그 제어방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR POWER SEAT OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 전동시트를 제어하는 차량용 전동시트 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 시트는 시트의 위치 및 자세를 자동으로 조절할 수 있는 시트 구동장치가 구비되고, 시트 구동장치는 시트의 높낮이를 조절하는 높낮이 조절유닛과, 시트백의 경사각도를 조절하는 시트백 경사각 조절유닛과, 시트의 전진 및 후진시키는 시트 이송유닛 등을 포함한다.
시트 이송유닛은 차체 바닥면에 차량의 전후방향으로 고정되는 제1레일부 및 제2레일부와, 시트의 하면에 장착되고 제1레일부 및 제2레일부를 따라 슬라이드 이동되는 제1이동부 및 제2이동부를 포함한다.
이러한 시트 이송유닛은 제1이동부 및 제2이동부를 각각 독립적으로 구동하기 위해 제1모터 및 제2모터가 제1이동부 및 제2이동부에 설치되고, 제1모터는 제1 MCU(Micro Controller Unit)에 의해 제어되고, 제2모터는 제2 MCU(Micro Controller Unit)에 의해 제어된다.
이 경우 제1모터 및 제2모터가 제1MCU 및 제2MCU에 의해 각각 개별적으로 제어되므로 동기화가 어렵고, 제1모터 및 제2모터가 동기화되지 않을 경우 시트의 전진 및 후진 작동이 원활하지 않고, 제1모터 및 제2모터에 과부하가 발생되는 문제가 있다.
한국 등록특허공보 10-1954839(2019년 02월 27일) 한국 등록특허공보 10-1091408(2011년 12월 01일) 한국 등록특허공보 10-0882434(2009년 01월 30일)
따라서, 본 발명의 목적은 두 개의 모터를 하나의 통합 MCU에 의해 제어하여 두 모터를 동기화할 수 있는 차량용 전동시트 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 모터의 전류값을 감지하여 모터에 과부하가 발생되면 모터의 구동을 정지하여 모터를 보호하고, 별도의 리미트 스위치를 제거할 수 있는 차량용 전동시트 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전동시트 제어장치는 시트의 전후방향으로 일정 간격을 두고 장착되는 제1레일 및 제2레일과, 상기 제1레일과 시트 하면 사이에 장착되어 제1레일을 따라 직선 이동되는 제1모터를 구비한 제1이동유닛과, 상기 제2레일과 시트 하면 사이에 장착되어 제2레일을 따라 직선 이동되는 제2모터를 구비한 제2이동유닛과, 상기 제1모터의 RPM 및 회전위치 신호를 인가받음과 동시에 제2모터의 RPM 및 회전위치 신호를 인가받아 제1모터와 제2모터의 RPM 및 회전위치가 일치되도록동기화하는 제어유닛을 포함할 수 있다.
통합 MCU는 제1홀 센서로부터 제1모터의 RPM 신호를 인가받고, 제1각도센서로부터 제1모터의 회전위치 신호를 인가받고, 제2홀 센서로부터 제2모터의 RPM 신호를 인가받고, 제2각도센서로부터 제2모터의 회전위치 신호를 인가받아 제1모터와 제2모터의 RPM 및 회전위치가 일치되도록 동기화할 수 있다.
상기 통합 MCU는 게이트 드라이버, MOSFET 및 SMPS 중 적어도 하나가 일체로 구비될 수 있다.
상기 통합 MCU는 제1수신부에서 제1홀 센서로부터 인가되는 신호를 수신받고, 제2수신부에서 제1각도 센서로부터 인가되는 신호를 수신받고, 제3수신부에서 제2홀 센서로부터 인가되는 신호를 수신받고, 제4수신부에서 제2각도 센서로부터 인가되는 신호를 수신받으며, 제1동기부에서 제1수신부와 제3수신부를 비교하여 제1모터와 제2모터의 회전위치를 동기화하고, 제2동기부에서 제2수신부와 제4수신부를 비교하여 제1모터와 제2모터의 RPM을 동기화할 수 있다.
상기 통합 MCU는 제1모터의 전류를 측정하는 제1전류 측정부와, 제2모터의 전류를 측정하는 제2전류 측정부로부터 인가되는 신호에 따라 제1모터 또는 제2모터에 과전류가 발생된 것으로 판단되면 제1모터 및 제2모터를 정지할 수 있다.
전동시트 제어방법은 제1모터의 RPM 및 회전위치를 통합 MCU로 수신하는 단계와, 제2모터의 RPM 및 회전위치를 통합 MCU로 수신하는 단계와, 상기 통합 MCU에서 제1모터 및 제2모터의 RPM 및 회전위치를 비교하는 단계와, 상기 통합 MCU에서 제1모터 및 제2모터의 RPM 및 회전위치를 동기화 하는 단계를 포함할 수 있다.
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상기한 바와 같이, 본 발명의 전동시트 제어장치는 하나의 통합 MCU로 제1모터의 RPM 및 회전위치 신호와, 제2모터의 RPM 및 회전위치 신호가 동시에 인가되어 제1모터와 제2모터의 동기화 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1모터 및 제2모터의 전류값을 감지하여 제1모터 및 제2모터 중 어느 하나에 과부하가 발생되면 제1모터 및 제2모터의 구동을 정지하여 모터를 보호하고, 모터의 과부하 신호로 제1모터 및 제2모터의 리미트 위치를 파악할 수 있어 별도의 리미트 스위치를 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동시트 제어장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동시트 제어장치의 제1이동유닛 및 제2이동유닛의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동시트 제어장치의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전동시트 제어장치의 통합 MCU의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 전동시트 제어장치의 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
일 실시예에 따른 차량용 전동시트 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 차체 바닥에 시트의 전후방향으로 일정 간격을 두고 장착되는 제1레일(10) 및 제2레일(12)과, 제1레일(10)과 시트 하면 사이에 장착되어 시트가 전후방향으로 이동되도록 제1레일(10)을 따라 직선 이동되는 제1이동유닛(20)과, 제2레일(12)과 시트 하면 사이에 장착되어 시트가 전후방향으로 이동되도록 제2레일(12)을 따라 직선 이동되는 제2이동유닛(30)과, 제1이동유닛(20) 및 제2이동유닛(30)을 제어하는 제어유닛(40)을 포함할 수 있다.
제1이동유닛(20)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전원이 인가되면 회전력을 발생시키는 제1모터(22)와, 제1모터(22)의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환하여 제1레일(10)을 따라 직선 이동되는 제1동력 전달부(24)를 포함할 수 있다.
제2이동유닛(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 전원이 인가되면 회전력을 발생시키는 제2모터(32)와, 제2모터(32)의 회전력을 직선 왕복운동으로 전환하여 제2레일(12)을 따라 직선 이동되는 제2동력 전달부(34)를 포함할 수 있다.
제1동력 전달부(24)와 제2동력 전달부(34)는 제1모터(22) 및 제2모터(32)에서 발생되는 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 있는 어떠한 구조도 적용이 가능하다.
이와 같은 시트 구동장치는 시트의 하면에 각각 제1레일(10) 및 제2레일(12)이 구비되고, 제1레일(10) 및 제2레일(12)이 각각 제1모터(22) 및 제2모터(32)에 의해 독립적으로 구동되어 시트의 전후 이동시 구동력을 향상시킬 수 있고 구조를 단순화할 수 있어 조립공정의 단순화 및 소음 발생을 최소화할 수 있다.
즉, 하나의 모터를 사용하고 두개의 구동부를 하나의 모터로 구동할 경우 모터의 회전력을 두 구동부로 전달하기 위한 동력 전달부의 구조가 복잡해지고 고장위험이 커지는 문제가 있다.
제1모터(22) 및 제2모터(32)는 BLDC 모터가 사용되어 소음을 최소화하고 시트 구동 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제어유닛(40)은 제1모터(22)와 제2모터(32)를 제어하여 시트의 전진 및 후진시 제1이동유닛(20) 및 제2이동유닛(30)이 동일한 속도 및 동일한 위치로 이동되도록 동기화하고, 제1모터(22)와 제2모터(32)에 과전류가 발생되면 제1모터(22) 및 제2모터(32)로 인가되는 전원을 차단하여 모터를 보호하는 역할을 할 수 있다.
제어유닛(40)은 도 3에 도시된 바와 같이, 제1모터(22)에 설치되어 제1모터(22)의 RPM을 측정하는 제1홀 센서(Hall Sensor)(42)와, 제1모터(22)에 설치되어 제1모터(22)의 회전위치를 감지하는 제1각도 센서(44)와, 제2모터(32)에 설치되어 제2모터(32)의 RPM을 측정하는 제2홀 센서(Hall Sensor)(46)와, 제2모터(32)에 설치되어 제2모터(32)의 회전위치를 감지하는 제2각도 센서(48)와, 제1홀 센서(Hall Sensor)(42), 제2홀 센서(Hall Sensor)(46), 제1각도 센서(44) 및 제2각도 센서(48)로부터 인가되는 신호를 모두 전달받아 제1모터(22)와 제2모터(32)의 RPM 및 회전위치가 일치되도록 제1모터(22)와 제2모터(32)를 통합하여 제어하는 통합 MCU(Micro Controller Unit)(50)를 포함할 수 있다.
통합 MCU(50)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1홀 센서(42)로부터 인가되는 신호를 수신하는 제1수신부(52)와, 제2홀 센서(46)로부터 인가되는 신호를 수신하는 제2수신부(54)와, 제1각도 센서(44)로부터 인가되는 신호를 수신하는 제3수신부(56)와, 제2각도 센서(48)로부터 인가되는 신호를 수신하는 제4수신부(58)와, 제1수신부(52)와 제2수신부(54)를 비교하여 제1모터(22)와 제2모터(32)의 회전위치를 동기화시키는 제1동기부(60)와, 제3수신부(56)와 제4수신부(58)를 비교하여 제1모터(22)와 제2모터(32)의 RPM을 동기화하는 제2동기부(62)를 포함할 수 있다.
제어유닛(40)에는 게이트 드라이버(Gate Driver), MOSFET(트랜지스터) 및 SMPS(스위칭 모드 파워 서플라이)가 일체로 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 제어유닛(40)은 하나의 통합 MCU(50)에서 제1모터(22)의 위치정보 및 RPM과 제2모터(32)의 위치정보 및 RPM을 전달받아 제1모터(22)와 제2모터(32)의 위치 및 속도를 동기화하여 제1이동유닛(20) 및 제2이동유닛(30)이 동일한 속도 및 동일한 위치에 정렬될 수 있도록 한다.
제어유닛(40)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제1모터(22)의 전류를 측정하여 통합 MCU(50)로 인가하는 제1전류 측정부(70)와, 제2모터(32)의 전류를 측정하여 통합 MCU(50)로 인가하는 제2전류 측정부(72)를 더 포함할 수 있다.
시트가 전진 및 후진될 때 제1모터(22)와 제2모터(32)의 위치가 일치되지 않을 경우 제1레일(10)과 제2레일(12)에서 제1이동유닛(20)과 제2이동유닛(30)의 위치가 어긋나게 되고 이에 따라 제1모터(22)와 제2모터(32)에 과전류가 발생되어 제1모터(22)와 제2모터(32)가 소손되는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 제1이동유닛(20) 및 제2이동유닛(30)이 제1레일(10)의 최대로 전진된 위치 또는 최대로 후진된 위치일 때 제1모터(22) 및 제2모터(32)를 정지시키기 위해 제1모터(22) 및 제2모터(32)의 위치를 감지하기 위한 별도의 센서가 구비될 수 있다.
본 실시예에서는 제1전류 측정부(70)로부터 제1모터(22)의 전류값이 통합 MCU(50)로 인가되면 통합 MCU(50)는 제1모터(22)의 전류값과 설정된 전류값을 비교하여 제1모터(22)에 과전류가 발생된 것으로 판단되면 제1모터(22) 및 제2모터(32)의 구동을 동시에 정지시킬 수 있다.
마찬가지로, 제2전류 측정부(72)로부터 제2모터(32)의 전류값이 통합 MCU(50)로 인가되면 통합 MCU(50)는 제2모터(32)의 전류값과 설정된 전류값을 비교하여 제2모터(32)에 과전류가 발생된 것으로 판단되면 제1모터(22) 및 제2모터(32)의 구동을 정지시킬 수 있다.
제1모터(22)의 위치와 제2모터(32)의 위치가 동일 위치에서 벗어나면 제1모터(22)와 제2모터(32)에 과전류가 발생되고, 이때 통합 MCU(50)는 이를 감지하여 제1모터(22)와 제2모터(32)의 구동을 정지하여 제1모터(22)와 제2모터(32)를 보호할 수 있다.
그리고 시트가 전진 또는 후진하는 경우 제1이동유닛(20) 및 제2이동유닛(30)이 각각 제1레일(10)과 제2레일(20)의 최대로 전진된 위치 또는 최대로 후진된 위치일 때 제1모터(22)와 제2모터(32)에 과전류가 발생되고, 통합 MCU(50)가 이를 감지하여 제1모터(22) 및 제2모터(32)의 구동을 정지하여 제1모터(22) 및 제2모터(32)를 보호할 수 있다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 전동시트 제어방법을 다음에서 설명한다.
차량 탑승자가 시트의 전진 및 후진 스위치를 조작하면 제1모터(22) 및 제2모터(32)로 전원이 인가되어 시트가 전진 및 후진된다.
이때 제1모터(22)의 제1홀 센서(42)의 신호는 통합 MCU(50)의 제1수신부(52)로 인가되고, 제2모터(32)의 제2홀 센서(46)의 신호는 통합 MCU(50)의 제2수신부(54)로 인가된다.
통합 MCU(50)의 제1동기부(60)는 제1수신부(52)로 인가된 신호와 제2수신부(54)로 인가된 신호를 비교하여 제1모터(22)와 제2모터(32)의 RPM을 동기화한다. 그리고 제1모터(22)의 제1각도 센서(44)의 신호는 통합 MCU(50)의 제3수신부(56)로 인가되고, 제2모터(32)의 제2각도 센서(48)의 신호는 통합 MCU(50)의 제4수신부(58)로 인가된다.
통합 MCU(50)의 제2동기부(62)는 제3수신부(56)로 인가된 신호와 제4수신부(58)로 인가된 신호를 비교하여 제1모터(22)와 제2모터(32)의 회전 각도를 동기화한다.
이와 같이, 하나의 통합 MCU(50)에서 제1모터(22)와 제2모터(32)를 동시에 제어하여 제1모터(22)와 제2모터(32)의 동기화를 정밀하게 수행할 수 있다.
그리고 탑승자가 시트의 전진 스위치 또는 후진 스위치를 조작하면 시트가 전진 또는 후진되는데, 시트가 최대의 전진 위치 또는 최대의 후진 위치에 도달하면, 제1전류 측정부(70) 및 제2전류 측정부(72)로부터 통합 MCU(50)로 인가된 제1모터(22)와 제2모터(32)의 전류값을 설정된 전류값과 비교하여 제1모터(22) 또는 제2모터(32)에 과전류가 발생된 것으로 판단하여 제1모터(22) 및 제2모터(32)의 구동을 동시에 정지시킨다.
따라서, 제1모터(22) 및 제2모터(32)의 과부하를 방지하여 제1모터(22) 및 제2모터(32)의 소손을 방지하면서, 별도의 리미트 센서없이 시트를 정지시킬 수 있어 부품수를 절감할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10: 제1레일 12: 제2레일
20: 제1이동유닛 22: 제1모터
30: 제2이동유닛 32: 제2모터
40: 제어유닛 42: 제1홀 센서
44: 제1각도 센서 46: 제2홀 센서
48: 제2각도 센서 50: 통합 MCU
70: 제1전류 측정부 72: 제2전류 측정부

Claims (7)

  1. 시트의 전후방향으로 차체 바닥면에 일정 간격을 두고 장착되는 제1레일 및 제2레일;
    상기 제1레일과 시트 하면 사이에 장착되어 제1레일을 따라 직선 이동되는 제1모터를 구비한 제1이동유닛;
    상기 제2레일과 시트 하면 사이에 장착되어 제2레일을 따라 직선 이동되는 제2모터를 구비한 제2이동유닛; 및
    상기 제1모터의 RPM 및 회전위치 신호를 인가받음과 동시에 제2모터의 RPM 및 회전위치 신호를 인가받아 제1모터와 제2모터의 RPM 및 회전위치가 일치되도록동기화하는 제어유닛을 포함하고,

    상기 제어유닛은
    상기 제1모터의 RPM을 측정하는 제1홀 센서;
    상기 제1모터의 회전위치를 감지하는 제1각도 센서;
    상기 제2모터의 RPM을 측정하는 제2홀 센서;
    상기 제2모터의 회전위치를 감지하는 제2각도 센서; 및
    상기 제1홀 센서, 제2홀 센서, 제1각도 센서 및 제2각도 센서로부터 인가되는 신호를 모두 전달받아 제1모터와 제2모터의 RPM 및 회전위치가 일치되도록 동기화 하는 통합 MCU(Micro Controller Unit)를 포함하는 차량용 전동시트 제어장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 통합 MCU는 게이트 드라이버, MOSFET 및 SMPS 중 적어도 하나가 일체로 구비되는 차량용 전동시트 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 통합 MCU는 제1홀 센서로부터 인가되는 신호를 수신하는 제1수신부;
    상기 제1각도 센서로부터 인가되는 신호를 수신하는 제2수신부;
    상기 제2홀 센서로부터 인가되는 신호를 수신하는 제3수신부;
    상기 제2각도 센서로부터 인가되는 신호를 수신하는 제4수신부;
    상기 제1수신부와 제3수신부를 비교하여 제1모터와 제2모터의 회전위치를 동기화시키는 제1동기부; 및
    상기 제2수신부와 제4수신부를 비교하여 제1모터와 제2모터의 RPM을 동기화하는 제2동기부를 포함하는 차량용 전동시트 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통합 MCU는 상기 제1모터의 전류를 측정하는 제1전류 측정부와, 상기 제2모터의 전류를 측정하는 제2전류 측정부로부터 인가되는 신호에 따라 제1모터 또는 제2모터에 과전류가 발생된 것으로 판단되면 제1모터 및 제2모터를 정지하는 차량용 전동시트 제어장치.
  6. 청구항 제1항에 따른 차량용 전동시트 제어장치를 이용하여 차량용 전동시트를 제어하는 방법으로서, 상기 차량용 전동시트의 제어방법은,
    제1홀 센서를 통해 제1모터의 RPM을 측정하고, 제1각도 센서를 통해 제1모터의 회전위치를 감지하는 단계;
    제2홀 센서를 통해 제2모터의 RPM을 측정하고, 제2각도 센서를 통해 제2모터의 회전위치를 감지하는 단계;
    통합 MCU를 통해 상기 제1모터 및 제2모터의 RPM과 회전위치를 수신하고, 수신된 상기 제1모터 및 제2모터의 상기 RPM과 회전위치를 비교하여 상기 제1모터 및 제2모터의 RPM과 회전위치를 동기화하는 단계; 및
    상기 통합 MCU를 통해 상기 제1모터의 전류값과 상기 제2모터의 전류값을 수신하는 단계;를 포함하고,
    상기 전동시트가 최대의 전진 위치 또는 최대의 후진 위치에 도달하는 경우 수신된 상기 제1모터의 전류값과 상기 제2모터의 전류값을 설정된 전류값과 비교하여 상기 제1모터와 제1모터 중 적어도 하나의 모터에 과부하가 발생된 것으로 판단하여 상기 제1모터와 제2모터를 동시에 정지시키는 차량용 전동시트 제어방법.

  7. 삭제
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