KR102530665B1 - 자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치 - Google Patents

자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치 Download PDF

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Abstract

자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치가 개시된다. 일 측면에 따른, 자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치는, 배터리의 전원을 인가받고, 입력받은 전압 제어 신호에 따라 증감된 구동 전압을 모터로 출력하는 컨버터; 입력받은 구동 제어 신호에 따라 구동 신호를 모터로 출력하는 모터 드라이버; 및 모터의 고속 동작을 요청하는 위급 상황 신호를 입력받고, 모터의 동작 중에 입력받은 모터의 위치 센싱 정보를 이용하여, 컨버터로 전압 제어 신호를 출력하고, 모터 드라이버로 구동 제어 신호를 출력하는 메인 콘트롤 유닛을 포함한다.

Description

자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치{Seat apparatus for high speed operation in emrgency of autonomous vehicle}
본 발명은 시트 장치 기술로서, 자율 주행 차량의 위급 상황시 운전자가 차량 운전을 위해 핸들을 잡을 수 있는 위치로 시트의 등받이를 고속으로 이동 동작하는 시트 장치에 관한 것이다.
자율 주행 차량은 레벨 0~4의 단계별로 구분된다. 참고로, 레벨 0은 자율 주행없이 운전자의 직접 운전만 가능하다. 레벨 4는 완전 자율 주행이 가능한 것으로, 운전자는 차량에 목적지만 입력하면 차량이 자율 주행한다. 또한, 레벨 2 이상부터는 자율 운전 중에 차량의 상황에 따라 운전자의 개입에 의한 수동 운전이 수반될 수 있다.
자율 주행 차량에서 운전자는 운전이 필요없으므로, 시트를 핸들 조작을 위해 조정할 필요없이 편한 상태로 위치시킨다. 운전자는 시트의 등받이(seat back)를 뒤로 젖혀서 보다 편안한 상태에서 자율 주행에 차량을 맡길 수 있다.
상기 레벨 2 이상에서 운전자의 운전 개입이 요구되는 상황에서는 운전자의 시트 등받이가 핸들 조작을 위해 최적 위치로 맞춰줘야 한다. 하지만, 자율 주행 차량의 특성상 운전자는 운전을 위한 시트 등받이의 최적 위치를 맞추기 보다는 휴식을 위해 등받이를 뒤로 젖힌 위치를 맞춘 상태에서 차량을 이용한다.
때문에, 자율 주행 차량에서 자율 주행 중에 운전자의 운전 개입이 요구되는 상황이 발생할 경우, 운전자의 시트는 핸들 조작을 위한 상기 최적 위치로 고속 이동 동작이 요구된다.
한국등록특허 10-1878053(2018.07.13)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 인식하에 창출된 것으로서, 자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하여 운전자가 핸들을 잡아 운전할 수 있는 위치로 등받이를 이동하는 시트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 시트 장치는 상기 고속 동작시에 출발 위치에서 속도를 올려 동작하다가 목적 위치에 도달할수록 속도가 낮춰지는 소프트 스타트 소프트 스탑 방식으로 동작하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에 따른, 자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치는, 배터리의 전원을 인가받고, 입력받은 전압 제어 신호에 따라 증감된 구동 전압을 모터로 출력하는 컨버터; 입력받은 구동 제어 신호에 따라 구동 신호를 상기 모터로 출력하는 모터 드라이버; 및 상기 모터의 고속 동작을 요청하는 위급 상황 신호를 입력받고, 모터의 동작 중에 입력받은 모터의 위치 센싱 정보를 이용하여, 상기 컨버터로 상기 전압 제어 신호를 출력하고, 상기 모터 드라이버로 상기 구동 제어 신호를 출력하는 메인 콘트롤 유닛을 포함한다.
상기 메인 콘트롤 유닛은, 차량의 자율 주행 과정에서 센싱된 적어도 하나 이상의 센싱 정보에 의해 자율 주행 관리 장치로부터 상기 위급 상황 신호를 입력받는다.
상기 메인 콘트롤 유닛은, 상기 위급 상황의 정도가 더 위급할수록, 모터의 토크와 구동이 고속화되는 상기 전압 제어 신호를 출력한다.
상기 메인 콘트롤 유닛은, 압력 센서를 통해 감지되는 시트의 운전자의 무게가 클수록, 모터의 토크와 구동이 고속화되는 상기 전압 제어 신호를 출력한다.
상기 메인 콘트롤 유닛은, 상기 위치 센싱 정보에 따른 시트의 위치 및 입력받은 상기 모터의 구동 전류를 이용하여 상기 구동 전압의 증감을 제어하는 상기 전압 제어 신호를 출력한다.
상기 메인 콘트롤 유닛은, 시트의 출발 위치 및 목적 위치를 복수개의 위치 구간으로 나누고, 상기 출발 위치의 첫 번째 위치 구간에서 다음번 위치 구간으로 시트가 이동 할수록, 상기 모터의 구동이 가속되는 구동 전압의 상기 전압 제어 신호를 출력하고, 이전 위치 구간에서 상기 목적 위치의 마지막 위치 구간으로 시트가 이동할수록, 상기 모터의 구동이 감속되는 구동 전압의 상기 전압 제어 신호를 출력한다.
상기 모터는, 시트의 등받이의 기울임 동작을 조절하는 제 1모터 및 시트의 착석 의자의 전후 이동 동작을 조절하는 제 2모터 중에서 적어도 하나 이상이다.
상기 메인 콘트롤 유닛은, 시트의 출발 위치 및 목적 위치 사이의 동작에 요구되는 상기 제 1모터 및 상기 제 2모터의 구동 시간을 각각 계산하고, 구동 시간이 큰 어느 한 모터의 구동 시간에 맞추어 나머지 모터의 구동 시간을 늘려서, 제 1모터 및 제 2모터의 구동 시간을 동일하게 하는 각각의 상기 전압 제어 신호를 출력한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자율 주행 차량의 위급 상황시 시트 장치는 시트의 고속 동작을 제어하여 운전자가 핸들을 잡아 운전할 수 있는 위치에 즉시 위치할 수 있게 한다.
또한, 시트 장치는 고속 동작의 제어에서 시트의 출발 위치에서 속도를 올려 동작하다가 목적 위치에 도달할수록 속도가 낮춰지는 소프트 스타트 소프트 스탑 방식으로 동작하여 사용자에게 시트 이동의 편안함을 제공한다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 시트 장치가 출발 위치에서 가속 제어하고 목적 위치에서 감속 제어하는 예시도이다.
도 3은 도 1의 시트 장치가 회전 모터와 이동 모터의 구동 시간을 동일하게 제어하는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시트 장치(100)의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시트 장치(100)는 MCU(101), 컨버터(102), 모터 드라이버(103), 모터(104), 센서(105) 및 압력 센서(106)를 포함하여 구성된다.
상기 MCU(101)는 배터리(150)로부터 전원(예 : 12V)을 인가받고 모터(104)의 구동 제어를 시작한다. 상기 제어의 처리에서, MCU(101)는 위급 상황의 입력 신호를 받으면, 시트가 운전자의 핸들 조작을 위한 위치에 이동하도록 모터(104)를 가속 및 감속 제어한다. 상기 운전자의 핸들 조작을 위한 위치는 운전자에 의해 미리 설정되어 메모리에 저장될 수 있다.
여기서, 상기 위급 상황의 입력 신호는 차량의 자율 주행을 제어 및 관리하는 자율 주행 관리 장치가 자율 주행을 제어하는 과정에서 센서를 통해 감지된 신호를 기반으로 MCU(101)로 출력하는 신호이다. 상기 센서를 예로 들면, 레이더, 카메라, 초음파 및 레이저 센서 등이 있다. 즉, 자율 주행 관리 장치는 센서를 통해 자율 주행을 제어하는 과정에서 운전자의 운전 개입이 요구되는 위급 상황을 판단하고, 위급 상황의 입력 신호를 MCU(101)에 출력한다. 위급 상황은 복수의 레벨로 구분되고, 각 레벨마다 위급 상황의 정도가 배정될 수 있다. 그러면, 위급 상황의 정도에 대응되는 위급 상황의 신호가 자율 주행 관리 장치로부터 MCU(101)에 입력된다. 또한, 상기 입력 신호는 사용자가 시트 위치를 조작하는 스위치 신호, CAN 신호를 포함한다.
위급 상황의 입력 신호가 입력되면, MCU(101)는 센서(105)를 통해 입력되는 위치 센싱 정보의 현재 시트 위치 및 압력 센서(106)를 통해 감지된 운전자의 무게를 고려하여 모터(101)의 구동을 고속으로 제어한다. 고속 제어를 위해, MCU(101)는 전압 제어 신호를 컨버터(102)로 출력한다.
현재 시트 위치를 출발 위치로 하고, 운전자의 핸들 조작을 위한 위치를 목적 위치라 할 때, 출발 위치와 목적 위치의 이동 거리가 길수록, MCU(101)는 모터(101)의 토크와 구동이 가속화되는 전압 제어 신호를 컨버터(102)로 출력한다. 또한, 운전자의 무게가 클수록, MCU(101)는 모터(101)의 토크와 구동이 가속화되는 전압 제어 신호를 컨버터(102)로 출력한다. 상대적으로 운전자의 무게가 작다면, MCU(101)는 모터(101)의 토그와 구동이 덜 가속화되는 전압 제어 신호를 커버터(102)로 출력한다. 즉, 운전자의 하중을 고려한 가속화 제어를 MCU(101)는 수행한다.
또한, MCU(101)는 모터 드라이버(103)로 모터(104)의 구동을 제어하는 구동 제어 신호를 출력한다. 구동 제어 신호는 모터의 구동 방향 및 구동 세기에 관한 정보를 포함한다.
상기 컨버터(102)는 배터리(150)로부터 전원(예 : 12V)이 인가된 상태에서, MCU(101)로부터 입력된 전압 제어 신호에 따라 배터리(150)로부터 입력된 전압을 승압 및 감압시켜 모터(104)의 구동 전압을 출력한다. 컨버터(102)의 출력 전압은 입력 전압 이상의 대역에서 증감된다. 물론, 출력 전압이 클수록 모터(104)의 구동 전압이 커져 모터(104)의 고속 구동이 가능하다. 모터(104)의 구동 전압은 모터 드라이버(103)를 통해 모터(104)에 인가될 수 있다.
상기 모터 드라이버(103)는 MCU(101)의 제어 구동 신호에 따라 모터(104)에 구동 신호를 출력한다. 모터(104)는 구동 신호에 대응되는 구동을 한다.
MCU(101)의 제어에 의해 모터(104)가 증감된 속도로 구동하는 과정에서, 센서(105)를 통해 감지된 위치 센싱 정보의 시트 위치 및 모터(104)의 구동 전류를 이용하여 모터(104)의 구동 속도를 제어한다. 구동 전류는 모터의 속도나 상태를 나타내므로, 속도 제어에 고려될 수 있다. 따라서, 상기 속도 제어를 통해, MCU(101)는 시트의 이동을 소프트 스타트와 소프트 스탑의 동작으로 제어할 수 있다. 소프트 스타트와 소프트 스탑은 운전자가 시트의 이동에 대해 편한함을 느끼도록 시트의 이동 속도가 포물선과 같이 시트의 출발 위치에서 속도가 증가되고 시트의 목적 위치에서 속도가 감소되는 것을 말한다.
도 2는 도 1의 시트 장치(100)가 출발 위치에서 가속 제어하고 목적 위치에서 감속 제어하는 예시도이다.
상기 소프트 스타트 및 소프트 스탑의 제어를 위해, 시트의 이동 가능 위치는 복수개의 위치 구간으로 분할되어 설정된다. 또한, 시트의 출발 위치 및 목적 위치가 계산될 때마다, 대응되는 복수개의 위치 구간이 실시간 설정될 수 있다.
분할된 각 위치 구간에서, 모터(104)의 증감된 구동력에 의해, 시트는 이동 속도를 달리한다.
예를 들어, A 위치 구간이 시트의 출발 위치이고, E 위치 구간이 목적 위치라 할 때, A 위치 구간에서 C구간까지는 MCU(101)가 위치 구간별로 승압 제어하여 컨버터(102)가 모터(104)에 인가하는 전압이 증가한다. 전압 증가에 의해, 모터(104)의 구동이 가속됨에 따라 시트가 가속 이동하여 소프트 스타트가 구현된다. 또한, C 구간부터 E 구간까지는 MCU(101)가 위치 구간별로 감압 제어하여 컨버터(102)가 모터(104)에 인가하는 전압이 감소한다. 전압 감소에 의해, 모터(104)의 구동이 감속됨에 따라 시트가 감속 이동하여 소프트 스탑이 구현된다. 물론, 상기 이동 속도를 달리하기 위한 구동력의 가속 및 감속 제어는 압력 센서(106)에 의해 감지되는 운전자의 무게에 따라 상기 전압의 승압 및 감압 제어가 수반된다.
도 3은 도 1의 시트 장치(100)가 회전 모터와 이동 모터의 구동 시간을 동일하게 제어하는 예시도이다.
참고로, 본 발명은 도 2에서와 같이 등받이 시트를 리클라이닝 제어하는 회전 모터 및 운전자가 착석하는 착석 시트의 전후 이동을 제어하는 이동 모터 중에서 적어도 하나 이상에 적용할 수 있다.
만약, 회전 모터 및 이동 모터 모두에 본 발명이 적용되는 경우, 등받이 시트 및 착석 시트의 출발 위치 및 목적 위치 사이의 거리가 달라서, 모터의 구동 시간이 다를 수 있다. 예를 들어, 2개 모터의 구동이 동시 시작하고, 회전 모터의 구동 시간이 이동 모터의 구동 시간보다 긴 경우, 착석 시트가 목적 위치에 도달한 이후에도 등받이 시트가 이동하여 목적 위치에 도달한다. 이와 같이 2개 모터의 구동 시간이 다를 경우, 사용자는 어느 한쪽 모터가 목적 위치에서 구동이 멈춘 후 나머지 모터가 목적 위치에서 구동이 멈추는 것에 대해 불편함을 느낄 수 있다. 즉, 2개 이상의 모터가 구동하여 각 시트가 목적 위치에 도달하는 것이 요구될 때, 2개 이상의 모터의 구동 시간이 동일하게 제어되는 것이 운전자에게 더 편한함을 느끼게 한다.
이를 위해, MCU(101)는 등받이 시트 및 착석 시트의 출발 위치 및 목적 위치 사이의 고속 동작에 요구되는 회전 모터와 이동 모터의 구동 시간을 각각 계산한다. 물론, 구동 시간의 계산에서 압력 센서(106)에서 감지된 운전자의 무게 또한 고려된다. MCU(101)는 구동 시간이 큰 어느 한 모터의 구동 시간에 맞추어 나머지 모터의 구동 시간을 늘린다. 따라서, 구동 시간이 늘어난 모터는 전압 승압에 따른 고속 구동이 제거될 수 있어 배터리가 절약된다. 동일한 구동 시간 내에서 회전 모터의 구동에 따른 등받이 시트의 위치 이동과 이동 모터의 구동에 따른 착석 시트의 위치 이동이 병행되므로, 소프트 스타트 및 소프트 스탑의 위치 이동을 제공받는 운전자는 위치 이동에 거부감없이 더욱 편한함을 느낄 수 있다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 시트 장치 101 : MCU
102 : 컨버터 103 : 모터 드라이버
104 : 모터 105 : 센서
106 : 압력 센서 150 : 배터리

Claims (8)

  1. 자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치에 있어서,
    배터리의 전원을 인가받고, 입력받은 전압 제어 신호에 따라 증감된 구동 전압을 모터로 출력하는 컨버터;
    입력받은 구동 제어 신호에 따라 구동 신호를 상기 모터로 출력하는 모터 드라이버; 및
    상기 모터의 고속 동작을 요청하는 위급 상황 신호를 입력받고, 모터의 동작 중에 입력받은 모터의 위치 센싱 정보를 이용하여, 상기 컨버터로 상기 전압 제어 신호를 출력하고, 상기 모터 드라이버로 상기 구동 제어 신호를 출력하는 메인 콘트롤 유닛을 포함하고,
    상기 메인 콘트롤 유닛은,
    시트의 출발 위치 및 목적 위치를 복수개의 위치 구간으로 나누고,
    상기 출발 위치의 첫 번째 위치 구간에서 다음번 위치 구간으로 시트가 이동 할수록, 상기 모터의 구동이 가속되는 구동 전압의 상기 전압 제어 신호를 출력하고,
    이전 위치 구간에서 상기 목적 위치의 마지막 위치 구간으로 시트가 이동할수록, 상기 모터의 구동이 감속되는 구동 전압의 상기 전압 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 시트 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 콘트롤 유닛은,
    차량의 자율 주행 과정에서 센싱된 적어도 하나 이상의 센싱 정보에 의해 자율 주행 관리 장치로부터 상기 위급 상황 신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 시트 장치.
  3. 자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치에 있어서,
    배터리의 전원을 인가받고, 입력받은 전압 제어 신호에 따라 증감된 구동 전압을 모터로 출력하는 컨버터;
    입력받은 구동 제어 신호에 따라 구동 신호를 상기 모터로 출력하는 모터 드라이버; 및
    상기 모터의 고속 동작을 요청하는 위급 상황 신호를 입력받고, 모터의 동작 중에 입력받은 모터의 위치 센싱 정보를 이용하여, 상기 컨버터로 상기 전압 제어 신호를 출력하고, 상기 모터 드라이버로 상기 구동 제어 신호를 출력하는 메인 콘트롤 유닛을 포함하고,
    상기 메인 콘트롤 유닛은,
    상기 위급 상황의 정도가 더 위급할수록, 모터의 토크와 구동이 고속화되는 상기 전압 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 시트 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 콘트롤 유닛은,
    압력 센서를 통해 감지되는 시트의 운전자의 무게가 클수록, 모터의 토크와 구동이 고속화되는 상기 전압 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 시트 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 콘트롤 유닛은,
    상기 위치 센싱 정보에 따른 시트의 위치 및 입력받은 상기 모터의 구동 전류를 이용하여 상기 구동 전압의 증감을 제어하는 상기 전압 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 시트 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 자율 주행 차량의 위급 상황시 고속 동작하는 시트 장치에 있어서,
    배터리의 전원을 인가받고, 입력받은 전압 제어 신호에 따라 증감된 구동 전압을 모터로 출력하는 컨버터;
    입력받은 구동 제어 신호에 따라 구동 신호를 상기 모터로 출력하는 모터 드라이버; 및
    상기 모터의 고속 동작을 요청하는 위급 상황 신호를 입력받고, 모터의 동작 중에 입력받은 모터의 위치 센싱 정보를 이용하여, 상기 컨버터로 상기 전압 제어 신호를 출력하고, 상기 모터 드라이버로 상기 구동 제어 신호를 출력하는 메인 콘트롤 유닛을 포함하고
    상기 모터는,
    시트의 등받이의 기울임 동작을 조절하는 제 1모터 및 시트의 착석 의자의 전후 이동 동작을 조절하는 제 2모터를 포함하고,
    상기 메인 콘트롤 유닛은,
    시트의 출발 위치 및 목적 위치 사이의 동작에 요구되는 상기 제 1모터 및 상기 제 2모터의 구동 시간을 각각 계산하고, 구동 시간이 큰 어느 한 모터의 구동 시간에 맞추어 나머지 모터의 구동 시간을 늘려서, 제 1모터 및 제 2모터의 구동 시간을 동일하게 하는 각각의 상기 전압 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 시트 장치.
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