KR101028368B1 - 에어백 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 감속도값과 감속도 기울기값을 이용하여 에어백의 전개를 제어할 수 있는, 에어백 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 이를 위해 본 발명의 일면에 따른 에어백 제어 장치는, 차량의 가속도를 감지하는 가속도 감지부와, 가속도를 이용하여 산출된 차량의 감속도값 또는 감속도 기울기값 중 적어도 어느 하나를 이용하여 에어백 전개를 제어하는 제어부 및 제어부의 제어에 따라 에어백을 전개시키는 에어백 전개부를 포함한다.

감가속도, 감속도, 문턱값, 충돌, 기둥

Description

에어백 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF CONTROLLING AIRBAG}

본 발명은 에어백의 전개를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 에어백 제어 장치는 자동차 충돌 사고시 순간적으로 에어백을 부풀게 하여 에어백의 쿠션 작용에 의해 자동차에 탑승한 탑승자를 안전하게 보호하는 장치로서, 에어백은 충돌 사고 중 정면 충돌시 운전석과 조수석 탑승자를 보호할 수 있도록 핸들과 조수석 측 인스트루먼트 패널에 각각 설치된다.

이와 같은 에어백 제어 장치는 자동차의 전방 좌/우에 각각 구비된 프론트 임팩트센서(Front Impact Sensor, FIS)와, 에어백의 전개를 제어하는 제어부에 내장된 감가속도계 및 세이핑 센서(Safing Sensor)의 감지결과에 따라 전개여부가 결정된다.

다시 말하면, 충돌사고가 발생했을 때, 제어부에 의해 충돌사고의 정도가 에어백의 전개 조건인 임계 이상이라고 판단된 경우에만 에어백이 전개된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 에어백 제어 장치는, 충돌 사고의 유형이 다양한데 반해 에어백의 전개 조건인 임계값이 하나로 정해져 있기 때문에, 에어백이 적절히 전개되지 못하거나 오작동 될 수 있다. 즉, 종래의 에어백 제어 장치의 제어부는, 가속도 센서를 이용하여 충돌시 발생하는 감가속도 값을 A/D Converter로 읽어서 전개 알고리즘을 이용하여 감가속도값을 누적하여 감속도값(Velocity)으로 변환시키고, 차량마다 개발시에 미리 튜닝된 전개 문턱값과 알고리즘에 의해서 계산된 감속도값을 비교하여 문턱값을 넘었으면 에어백을 전개시키고 넘지 못하면 미전개 시키게 된다.

한편, 전신주나 가로수와 같은 기둥(Pole)에 충돌할 경우 범퍼가 꺽이고 엔진룸의 비교적 빈 공간이 분포된 공간까지 밀려 들어오는 동안은 가속도센서의 감가속도값이 작게 감지가 되어 알고리즘에서 계산되는 감속도값 또한 거의 변화가 없다. 따라서, 알고리즘 시작 후 초반부에는, 기둥(Pole)이 아닌 벽이나 상대 차량과 정면으로 충돌하는 경우의 미전개 조건에서 계산되는 감속도값과 역전이 되고, 구분이 가능해지는 시간은 기둥(Pole) 충돌의 적정 에어백 전개시간 이후가 될 가능성이 아주 많다. 또한, 심할 경우에는, 전개 문턱값을 넘지 못하게 되어 에어백이 미전개가 되는 경우도 발생하고 전개가 되더라도 적정시간 안에 전개되지 못하여 승객의 부상을 감소시키는 기능을 못하게 되는 경우가 많다. 기둥(Pole) 충돌뿐만 아니라, 차량이 완전 정면 충돌이 아닌 왼쪽이나, 오른쪽으로 치우친 충돌(Offset Crash) 시에도, 초기 감가속도 값이 작게 센싱되어, 계산되는 감속도값의 증가가 작아 에어백 전개 시간이 늦게 결정되거나, 미전개 되는 문제가 발생될 수 있다.

상기한 바와 같이, 에어백이 적정 시간 안에 전개되지 못할 경우, 승객의 상체가 전면으로 많이 이동한 후에 에어백이 늦게 전개됨으로써, 에어백의 전개시 가격하는 힘에 의한 부상이 더 심각해질 수도 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량의 감속도값과 감속도 기울기값을 이용하여 에어백의 전개를 제어할 수 있는, 에어백 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 에어백 제어 장치는, 차량의 가속도를 감지하는 가속도 감지부와, 상기 가속도를 이용하여 산출된 상기 차량의 감속도값 또는 감속도 기울기값 중 적어도 어느 하나를 이용하여 에어백 전개를 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 제어에 따라 에어백을 전개시키는 에어백 전개부를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 에어백 제어 방법은, 에어백 전개 판단 시작 조건에 해당되면, 차량의 감가속도값으로부터 감속도값을 산출하는 단계와, 상기 감속도값을 이용하여 감속도 기울기값을 산출하는 단계와, 상기 감속도값 및 상기 감속도 기울기값 중 적어도 하나를 이용하여 에어백 전개 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단 결과 상기 에어백 전개 조건을 만족하는 경우 에어백을 전개하는 단계를 포함한다.

본 발명은 차량의 감속도값과 감속도 기울기값을 이용하여 에어백의 전개를 제어함으로써, 보다 정확하게 에어백 전개 여부를 판단할 수 있다.

또한, 본 발명은 차량의 감속도값과 감속도 기울기값을 이용하고 있기 때문에, 차량이 전신주나 가로수와 같은 기둥(Pole)에 충돌한 경우에도 에어백 전개 여부를 명확하게 판단할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 에어백 제어 장치가 장착된 차량이 기둥(Pole)에 충돌하는 상태를 나타낸 예시도이다.

본 발명에 따른 에어백 제어 장치(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(10)이 전신주나 가로수와 같은 기둥(Pole)(30)에 충돌할 경우에 에어백의 전개를 제어하기 위한 것으로서, 범퍼가 꺽이고, 엔진룸의 비교적 빈공간이 분포된 공간까지 밀려 들어오는 동안, 가속도센서의 감가속도값이 작게 감지되어 알고리즘에서 계산되는 감속도값 또한 거의 변화가 없는 경우에도, 차량의 감속도 기울기값을 이용하여, 에어백의 전개 여부를 제어할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

즉, 본 발명은 기둥(Pole) 충돌이나, 오프셋(Offset) 충돌과 같은 차량의 국부 충돌의 경우, 에어백 전개여부를 판단하기 위한 충돌 물리량으로 감가속도값의 적분값인 감속도값(Velocity)뿐만 아니라, 감속도값의 일정시간 동안의 변화량인 감속도 기울기값(Velocity Slope)을 사용한다는 특징을 가지고 있다.

부연하여 설명하면, 국부충돌의 경우 감속도값이 초기에는 증가량이 작다가, 이후, 급격히 증가하기 시작하는 구간이 발생하기 때문에, 감속도 기울기값을 이용하면 보다 빨리 에어백 전개 여부가 결정될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 에어백 제어 장치의 일실시예 구성도이다.

본 발명에 따른 에어백 제어 장치(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 시 가속도를 감지하는 가속도 감지부(21), 가속도 감지부로부터 전송된 가속도 감지신호를 이용하여 차량의 감속도값과 감속도 기울기값을 산출하여 에어백 전개 여부를 판단하는 제어부(22) 및 제어부의 제어에 따라 에어백을 전개하기 위한 에어백 전개부(23)를 포함하여 구성되어 있다.

가속도 감지부(21)는 차량의 가속도를 감지하기 위한 것으로서, 현재 일반적으로 이용되고 있는 가속도 감지센서가 적용될 수 있는바, 그에 대한 상세한 설명은 생략된다.

제어부(22)는 가속도 감지부(21)로부터 전송된 가속도 감지신호를 이용하여 우선, 감가속도를 구한 후, 이를 적분하여 감속도값을 구하고, 두 시점의 감속도값을 이용하여 감속도 기울값을 구한다. 또한, 제어부(22)는 산출된 감속도값과 감속도 기울기값이 기설정되어 있는 문턱값을 넘었는지를 분석하여 그 결과, 문턱값을 넘은 경우에는 차량이 외부 시설물과 충돌한 것으로 판단하여 에어백 전개부(23)를 구동시켜 에어백이 전개되도록 한다. 이를 위해 제어부(22)는, 감속도 비교부와 감속도 기울기 비교부를 포함하여 구성된다.

에어백 전개부(23)는 에어백의 전개를 실질적으로 유도하는 에어백 점화 회 로(미도시) 및 에어백(미도시)을 포함하여 구성되는 것으로서, 제어부(22)의 제어에 따라 에어백 점화 회로가 구동되어 에어백을 전개할 수 있다.

이하에서는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 에어백 제어 방법이 상세히 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 에어백 제어 방법의 일실시예 흐름도로서, 도 2에 도시된 에어백 제어 장치에서 실행되는 방법을 나타낸 것이다. 또한, 도 4는 본 발명에 적용되는 감속도 비교부에서 분석되는 그래프의 일예시도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명에 적용되는 감속도 기울기 비교부에서 분석되는 그래프의 일예시도이다.

이하에서 설명되는 본 발명에 따른 에어백 제어 방법은, 본 발명에 따른 에어백 제어 장치(20)를 장착한 차량(10)이 외부 시설과 충돌하는 경우에 발생되는 것이나, 특히, 전신주나 가로수와 같은 기둥(Pole)에 충돌한 경우에 보다 효율적으로 에어백을 전개시킬 수 있다.

즉, 에어백 제어 장치의 제어부(22)는 가속도 감지부(21)의 가속도 센서의 출력값을 이용하여 충격물리량을 계산하는데, 우선, 제어부(22)는, 평상시에 가속도 센서의 출력값을 S/W LPF(Low Pass Filter)를 거친 후 일정 크기의 버퍼에 넣은 후 버퍼에 저장된 모든 값의 합이 본 발명에 따른 에어백 제어 방법의 시작 조건(에어백 전개 판단 시작 조건)을 넘으면 알고리즘이 시작 된다(S302). 예를들어, 제어부(22)는 감가속도값이 기 설정되어 있는 값보다 큰지의 여부를 분석하여, 차량이 급정거하고 있다고 판단되는 경우에 이하의 과정들을 수행할 수 있다.

알고리즘이 시작되면 알고리즘 수행 주기마다 S/W LPF를 거친 감가속도값을 더한 감속도값(Velocity)이 산출된다(S304).

산출된 감속도값은 일정 크기의 버퍼에 저장되며, 저장된 버퍼에서 가장 최근(현재 알고리즘수행시점)의 감속도값과 가장 오래된 감속도값의 차이값을 현재 알고리즘 수행시점의 감속도 기울기값(Velocity Slope)으로 정한다(S306). 예컨대 버퍼가 10ms 동안의 감속값을 저장할 용량을 갖는 경우, 10ms 간격의 2개 시점에서의 감속도값을 이용하여 감속도 기울기값을 정할 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 소정 간격의 시간에서의 감속도값을 이용하여 감속도 기울기값을 산출할 수 있다.

전술한 과정(알고리즘)이 시작되면, 제어부(22)는 충격 물리량(감속도값, 감속도 기울기값)과 비교할 문턱값과, 산출된 감속도값 및 감속도 기울기값을 비교하여 에어백 전개 조건에 해당되는지의 여부를 판단한다(S308). 여기서, 문턱값의 종류는 감속도 문턱값, 감속도 기울기 문턱값, 감속도 기울기값에 의한 오전개를 막기 위한 마진확보용(Plausibility check) 감속도 문턱값이 별도로 있다. 각 문턱값은 차량 개발시 계측된 가속도 센서의 출력값을 이용하여 알고리즘 시뮬레이션시 조정되어야 한다. 한편, 에어백 제어 장치에는, 충격물리량과 문턱값을 계산한 후 각 충격 물리량과 문턱값을 비교하기 위한 비교부가 구비되어 있다. 이러한 비교부의 기능은 제어부(22)가 수행할 수 있다.

제어부(22)의 감속도 비교부는 감속도값과 감속도 문턱값을 비교하여 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는지를 판단한다(판단1). 또한 감속도 기울기 비교부는 감속도 기울기값이 감속도 기울기 문턱값을 넘고(조건1) 뿐만 아니라(AND Logic) 감 속도 비교부에서 사용되는 감속도 문턱값과 다른 별도의 오전개 방지에 대한 마진확보용 감속도 문턱값을 감속도값이 넘었는지(조건2)를 판단한다(판단2). 이를 위해 감속도 기울기 기교부는 AND 연산자를 포함할 수 있다. 부연하여 설명하면, 제어부(22)는, 판단2 과정에서 가속도 센서의 오작동으로 인한 오판정을 막기 위해, 별도의 추가적인 가속도 센서에 의한 오전개 방지 문턱값(마진확보용 감속도 문턱값)을 확인 후, 만족 될 시에 에어백 전개를 위한 제어신호를 발생시키게 된다. 즉, 제어부(22)는 두 개의 판단(판단1, 판단2) 중 어느 하나의 판단을 통해 해당값이 문턱값을 넘는다고 판단되면(OR Logic) 에어백을 전개하게 된다. 이때, 판단1과 판단2는 OR Logic으로 연결되어 있기 때문에, 둘 중 하나의 조건이 성립되면 에버백이 전개되며, 특히, 판단2에 따라 에어백이 전개되기 위해서는 두 개의 조건(조건1 및 조건2)이 모두 성립되어야 한다.

구체적으로, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 4에는 시간에 따라 2가지 경우 즉에어백의 전개 조건, 에어백의 미전개 조건의 감속도값이 도시되어 있다. 미전개조건으로 식별되는 그래프는 차량이 10mph 속도로 정면 충돌(10mph front)할 때로서, 이러한 경우에는 충격량이 작으므로 실제로 에어백이 전개되지 않아야 하는 경우이다. 전개조건으로 식별되는 그래프는 차량이 20mph 속도로 기둥과 충돌(20mph CTP(Car-To-Pole))할 때로서, 에어백이 전개되어야 하는 경우다. 감속도 문턱값은, 현재 감속도값에 따라 에어백을 전개시켜야 할지 판단하는 임계치이다.

도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 미전개조건의 감속도값(그래프)과, 전개조 건의 감속도값(그래프) 각각에 대해, 일정 간격의 시간의 감속도값에 대한 기울기가 도시되어 있고, 도 6에는 도 4에 도시된 미전개조건의 감속도값(그래프)과, 전개조건의 감속도값(그래프)과, plausibility용(마진확보용) 감속도 문턱값이 도시되어 있다.

먼저 미전개조건의 경우를 설명한다.

제어부(22)의 감속도 비교부는 감속도값과 감속도 문턱값을 비교하여 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는지(도 4)를 판단한다(판단1). 즉 감속도 비교부는 미전개조건의 감속도값과 감속도 문턴값을 비교하고, 미전개조건의 감속도값이 감속도 문턱값을 넘지 않음으로 판단한다(판단1).

다음으로, 제어부(22)의 감속도 기울기 비교부는 미전개조건의 감속도 기울기가 감속도 기울기값을 넘는지(조건 1, 도 5)과(AND logic), 미전개조건의 감속도가 마진확보용 감속도 문턱값을 넘는지(조건 2, 도 6) 판단한다(판단2). 즉, 감속도 기울기 비교부는, 미전개조건의 경우 조건 2는 만족시키나, 조건 1을 만족시키지 못하므로 문턱값을 넘지 않는 것으로 판단한다(판단2).

판단 1과 판단 2 중 어느 하나의 판단에서 문턱값을 넘는 것으로 판단하면 되나(OR logic), 판단 1과 판단 2 모두 문턱값을 넘지 못한 것으로 판단하므로, 제어부(22)는 에어백이 전개되지 않도록 제어한다.

다음으로 전개조건의 경우를 설명한다.

제어부(22)의 감속도 비교부는 감속도값과 감속도 문턱값을 비교하여 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는지(도 4)를 판단한다(판단1). 즉 감속도 비교부는 전개 조건의 감속도값과 감속도 문턴값을 비교하고, 충돌후 약 70ms 이후에 전개조건의 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는 것으로 판단한다(판단1).

다음으로, 제어부(22)의 감속도 기울기 비교부는 전개조건의 감속도 기울기가 감속도 기울기값을 넘는지(조건 1, 도 5)와, 미전개조건의 감속도가 마진확보용 감속도 문턱값을 넘는지(조건 2, 도 6) 판단한다(판단2). 즉, 조건1은 약 55ms이후에 만족시키며, 조건 2는 약 50ms 이후에 만족시키므로, 감속도 기울기 비교부는, 55ms 이후에 문턱값을 넘는 것으로 판단한다(판단2).

감속도 비교부가 약 70ms 이후에 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는 것으로 판단하지만, 감속도 기울기 비교부가 약 50ms 이후에 감속도 기울기 문턱값을 넘는 것으로 판단하므로, 제어부(22)는 약 50ms 이후에 에어백이 전개되지 않도록 제어한다.

정리하면, 에어백 전개부(23)는 서로 OR Logic으로 연결된 두 비교부(제어부)의 결과에 따라, 실질적으로 에어백을 전개시키게 된다(S310).

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 에어백 제어 장치가 장착된 차량이 기둥(Pole)에 충돌하는 상태를 나타낸 예시도.

도 2는 본 발명에 따른 에어백 제어 장치의 일실시예 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 에어백 제어 방법의 일실시예 흐름도.

도 4는 본 발명에 적용되는 감속도 비교부에서 분석되는 그래프의 일예시도.

도 5 및 도 6은 본 발명에 적용되는 감속도 기울기 비교부에서 분석되는 그래프의 일예시도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10 : 차량 20 : 에어백 전개 장치

30 : 기둥(Pole)

Claims (8)

1. 차량의 감가속도를 감지하여, 감가속도값을 생성하는 가속도 감지부;

   생성된 상기 감가속도값의 적분값인 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는 경우와, 상기 감속도값의 일정 시간 동안의 변화량인 감속도 기울기값이 감속도 기울기 문턱값을 넘는 경우 및 상기 감속도값이 마진확보용 감속도 문턱값을 넘는 경우에 에어백의 전개를 제어하는 제어부; 및

   상기 제어부의 제어에 따라 에어백을 전개시키는 에어백 전개부를 포함하는 에어백 제어 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는

   상기 감속도값이 상기 감속도 문턱값을 넘는지 지를 판단하는 감속도 비교부;

   상기 감속도 기울기값이 상기 감속도 기울기 문턱값을 넘는지 여부 및 상기 감속도값이 상기 마진확보용 감속도 문턱값을 넘는지 여부를 판단하는 감속도 기울기 비교부; 및

   상기 감속도 비교부의 판단결과와 상기 감속도 기울기 비교부의 판단결과를 OR 연산하는 OR 연산자를 포함하는 에어백 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 감속도 기울기 비교부는

   상기 감속도 기울기값이 상기 감속도 기울기 문턱값을 넘는지 여부와 상기 감속도값이 마진확보용 상기 감속도 문턱값을 넘는지 여부를 AND 연산하는 AND 연산자를 포함하는 에어백 제어 장치.
5. 에어백 전개 판단 시작 조건에 해당되면, 차량의 감가속도값으로부터 감속도값을 산출하는 단계;

   상기 감속도값을 이용하여 감속도 기울기값을 산출하는 단계;

   상기 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는지의 여부, 상기 감속도 기울기값이 감속도 기울기 문턱값을 넘는지의 여부 및 상기 감속도값이 마진확보용 감속도 문턱값을 넘는지의 여부를 포함하는 에어백 전개 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 및

   상기 판단 결과 상기 에어백 전개 조건을 만족하는 경우 에어백을 전개하는 단계를 포함하는 에어백 제어 방법.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서, 상기 판단하는 단계는

   상기 감속도 기울기값이 상기 감속도 기울기 문턱값을 넘는지 여부와 상기 감속도값이 상기 마진확보용 감속도 문턱값을 넘는지 여부를 AND 연산하는 단계; 및

   상기 AND 연산 결과와 상기 감속도값이 감속도 문턱값을 넘는지 여부를 OR 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어백 제어 방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 감속도 기울기값은

   버퍼에 저장되어 있는 상기 감속도값 중, 가장 최근의 감속도값과 가장 오래된 감속도값의 차이에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 에어백 제어 방법.

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