KR0121429B1 - 에어백 전개 시기 제어 장치 - Google Patents

에어백 전개 시기 제어 장치

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KR0121429B1 KR1019940040413A KR19940040413A KR0121429B1 KR 0121429 B1 KR0121429 B1 KR 0121429B1 KR 1019940040413 A KR1019940040413 A KR 1019940040413A KR 19940040413 A KR19940040413 A KR 19940040413A KR 0121429 B1 KR0121429 B1 KR 0121429B1
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Abstract

본 발명은 차량의 충돌시에 이를 정확하게 감지하여 에어백을 최적의 시간에 전개시켜 승원의 상해치를 최소화 시켜주는 에어백 전개 시기 제어 장치에 관한 것으로, 제3도에 도시한 바와 같이 차량의 충돌시에 가속도 센서로부터 얻어지는 신호로 이를 감지하여 에어백의 전개/비전개를 결정하며, 속도, 진동에너지, 및 예측변위를 이용한 전개 조건의 논리적 조합에 의하여 정확한 에어백의 전개 시점을 결정하도록 하는 것을 특징으로 하여, 에어백 전개의 오동작을 극소화시키므로 신뢰성 향상의 효과가 있다.

Description

에어백 전개 시기 제어 장치
제1도 및 제2도는 일반적인 에어백 전자 제어 장치의 충돌 유형에 따른 가속도신호를 나타내는 그래프도.
제3도는 본 발명 에어백 전개시기 제어장치의 전체 구성도.
제4도는 본 발명 가속도, 속도, 및 변위 신호선을 나타내는 그래프도.
제5도는 본 발명 제2전개 영역 검사부의 전개영역을 설명하는 그래프도.
제6도는 본 발명 제1전개 영역 검사부의 전개영역을 설명하는 그래프도.
제7도는 본 발명에서 예측변위와 기설정된 제한변위를 비교하기 위한 그래프도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 가속도 센서 12 : 제1적분기
13 : 제2적분기 14 : 예측변위 계산부
15 : 비교기 16 : 진동에너지 계산부
17 : 제1전개 영역 검사부 18: 제2전개 영역 검사부
19 : 오아(OR) 게이트 20 : 앤드(AND) 게이트
본 발명은 에어백 전개를 위한 충돌 감지 및 전개시기 제어장치에 관한 것으로, 차량의 충돌시에 이를 정확하게 감지하여 에어백을 최적의 시간에 전개시켜 승원의 상해치를 최소화 시켜주는 장치에 관한 것이다.
에어백 시스템은 고도의 안전성이 요구되어지며, 이의 장착후 오직 한번만을 동작하기 때문에 정확한 에어백의 전개시기를 신뢰성있게 판정하는 것은 대단히 중요한 일이다. 따라서 본 발명은 험지를 달리거나 가벼운 접촉사고 등에서는 에어백을 전개시키지 않도록 하고, 승원의 심각한 상해가 유발된다고 판단되는 시점에서만 에어백을 전개시켜 불필요한 에어백의 전개를 방지하며, 이와 같은 본 발명은 가속도 센서로부터 입력되는 신호를 분석.처리하여 정확한 시기에 에어백을 전개시키므로 승원의 상해치를 최소화시켜준다. 본 발명의 일예로는 핸들에 장착된 에어백에 대한 감지 제어장치에 응용 가능하며, 또한 이외에도 사이드 에어백의 제어장치 등에도 응용할 수 있음은 물론이다.
일반적으로 에어백 전자 제어 장치는 대략 다음의 표 1과 같은 충돌유형에 대하여 전개 또는 비전개를 판정하도록 되어 있다.
상기 표 1의 충돌 유형중에서 ①과 ②,④,⑤의 충돌 유형에 대하여 전개 또는 비전개를 구분하는 것이 매우 힘든 문제이다.
즉, 제1도에 도시한 바와 같이 ①과 ②,④,⑤의 충돌 초기 속도가 비슷하기 때문에 이것의 신호 처리를 통하여 전개 요구 시점(ta)에서 전개/비전개를 구별하기는 매우 곤란하며, 제2도에서 도시한 바와 같이 ①과 ⑧의 충돌 유형에서도 에어백 전개 요구 시점(tb) 이내에서는 에어백의 전개/비전개를 거의 구별해내기가 어려워지는데, 제⑧의 충돌 유형에서는 충돌시에 차량의 국부적 변형이 심하게 발생하여 이를 위해 충돌 에너지가 대부분 흡수되어지므로 충돌 감지 장치에 충돌 신호가 전달될때까지는 시간 지연이 발생되기 때문이다.
따라서, 전개 또는 비전개 상황을 정확히 구분하고 전개 상황에 해당되는 충돌 유형에 대해서는 전개 요구 시점에 근접시키는 것이 중요한 과제이다. 즉, 요구 시점에 비하여 지나치게 늦게 또는 빠르게 에어백을 전개시키게 되면 제기능을 발휘하기 어렵게 되는 문제를 발생한다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 차량의 충돌시에 가속도 센서로부터 얻어지는 신호로 이를 감지하여 에어백의 전개/비전개를 결정하며, 속도, 진동에너지, 및 예측변위를 이용한 전개 조건의 논리적 조합에 의하여 정확한 에어백의 전개 시점을 결정하도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 전개/비전개의 정확한 구별을 위하여 가속도의 적분을 통하여 얻어지는 속도 신호의 기울기를 비교 분석하는데, 속도 신호의 초기 기울기는 차량 충돌 속도의 함수이므로 이를 비교해서 전개/비전개를 판정하며, 또한 가속도 신호의 진동 에너지를 구하여서 이것이 전개 영역이내에 있는지를 비교해서 전개/비전개를 판정한다. 이와 같은 속도 및 진동에너지 중에 하나의 조건만 전개 조건을 만족하게 되면(즉, OR 조건) 전개로 판정한다. 이상에서 일단 전개로 판정되면, 정확한 전개 시점을 결정하기 위하여 속도 및 변위의 보외법으로 얻어지는 예측 변위를 계산하여서 기설정된 제한범위를 넘었는지를 비교한다. 그리고 최종적으로 속도, 진동 에너지, 예측변위의 논리 조합에 의해 최종적인 에어백 전개시점을 결정한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명의 전체 구성도로, 차량의 감/가속도를 감지하는 가속도센서(11)와, 상기 가속도센서(11)의 가속도(a) 신호를 적분하여 속도(v) 신호를 출력하는 제1적분기(12)와, 상기 제1적분기(12)의 속도(v) 신호를 적분하여 변위(D) 신호를 출력하는 제2적분기(13)와, 상기 제1적분(12)기의 속도(v) 신호 및 제2적분기 (13)의 변위(D) 신호를 입력하여 보외법을 통해 예측 변위(PD)를 계산하는 예측 변위 계산부(14)와, 상기 예측변위 계산부(14)의 예측 변위(PD) 신호와 시간에 대하여 일정하게 기설정된 제한 변위(PD1) 신호를 비교하는 비교기(15)와, 상기 가속도센서(11)의 가속도(a) 신호를 입력하여 진동에너지(E)를 계산하는 진동에너지 계산부(16)와, 상기 진동에너지 계산부(16)의 출력 신호인 진동에너지(E) 신호를 입력하여 에어백의 전개 영역인지를 검사하는 제1전개 영역 검사부(17)와, 상기 제1적분기(12)의 출력 신호인 속도(v) 신호를 입력하여 에어백의 전개 영역인지를 검사하는 제2전개 영역 검사부(18)와, 상기 제1전개 영역 검사부(17) 및 제2전개 영역 검사부(18)의 출력 신호를 입력하여 논리합하는 오아(OR)게이트(19)와, 그리고 상기 오아(OR)게이트(19)의 출력 신호와 상기 비교기(15)의 출력 신호를 입력하여 논리곱한 다음 출력하는 앤드(AND)게이트(20)를 포함하여 구성한다.
본 발명의 작용은 차량이 충돌하면 가속도센서(11)로부터 얻어지는 가속도(a)신호는 본 발명에 의한 일련의 전개 또는 비전개의 판단 과정을 거쳐 속도(a), 진동에너지(E), 예측 변위(PD)의 논리 조합에 의해 최종적인 에어백 전개 시점을 결정하여서 에어백을 전개시키는 폭발식 가스 발생기에 점화 명령을 발생시킨다.
좀더 구체적으로 설명하면, 차량이 충돌하면 가속도센서(11)로부터 얻어지는 신호는 제4도 (가)신호와 같다. 이 가속도(a) 신호 (가)가 제1적분기(12)를 거치게 되면 제4도 (나)와 같은 속도(v) 신호를 얻을 수 있고, 이 속도(v) 신호(나)가 다시한번 제2적분기(13)를 거치게 되면 제4도 (다)와 같은 변위(D)신호를 얻게 된다. 제2전개 영역 검사부(18)에서는 제1적분기(12)의 출력 신호인 속도(v) 신호를 입력하여 에어백의 전개/비전개 영역을 검사하는바, 여기에서 속도 신호의 기울기는 차량 초기 충돌 속도의 함수이므로 이것이 제5도에 도시한 바와 같이 기설정된 기울기(VS)보다 커지면 에어백 전개 조건을 만족하게 되지만 속도 신호의 초반부에서는 일시적으로 기설정된 기울기(VS)보다 커지는 경우가 발생되므로 기설정된 제한속도(V1)를 넘어선 다음에 전개 또는 비전개를 판정한다. 즉, 속도 신호의 제5도의 전개 영역에 진입하는 시점(t1)이 전개 조건이 된다.
한편, 속도 신호만을 가지고 전개/비전개를 판정하면 비정상 충돌 예를들어 30mph 좌/우측 충돌, 18mph 정면 폴(pole) 충돌 등에서는 문제가 발생할 여지가 있다. 즉, 충돌 초기에는 대부분의 에너지가 국부 변형을 일으키는데 소모되어 전개 영역안으로 원하는 시간내에 진입하지 못하게 되므로, 이를 대비해서 진동에너지에 의한 판정을 도입하였다. 가속도센서(11)의 출력 신호인 가속도(a) 신호를 입력하여 진동에너지 계산부(16)에서 다음 식(1)에 의하여 구하여지는 진동에너지 값은 비정상 충돌에서 매우 큰 값을 가지므로 이를 쉽게 구별해 낼 수가 있다.
상기 식(1)에서 a는 가속도를 나타낸다.
즉, 상기 진동에너지 계산부(16)에서 계산한 진동에너지(E) 신호를 입력한 제1전개 영역 검사부(17)에서는 제6도에 나타나 있는 바와 같이 진동에너지(E) 신호선이 전개 영역에 진입하는 시점(t2) 및 기설정된 제한진동에너지(E1)를 넘어선 시점에서 에어백 전개 조건을 만족하게 된다.
결과적으로, 속도(v) 신호와 진동에너지(E) 신호로 전개/비전개 조건을 판정한 후 예측변위(PD) 신호가 제7도와 같이 기설정된 제한 변위(PD1)를 넘게 되면 최종적으로 속도(v), 진동에너지(E), 예측변위(PD) 신호의 논리 조합에 의해 최종적으로 에어백을 전개하게 되며, 제7도에서 TTF는 정확한 에어백 전개 시점(Time To Fire : TTF)을 나타낸다. 또한 상기 예측변위(PD)는 속도 및 변위로부터 보외법을 통해 다음식(2)과 같이 구해지며, 예측변위(PD)를 고려하는 이유는 에어백의 전개시간 때문이다.
상기 식(2)에서 PD는 예측변위, D는 변위, k는 비례상수, V는 속도를 나타낸다.
이상과 같이 종래에는 비전개 조건(예를들어 8.9mph 정면 충돌)과 저속 전개조건(예를들어 12mph 정면, 16mph 좌/우 측면 충돌)간의 구별이 매우 어려웠고, 특히 비정상 충돌(예를들어 18mph 정면 폴 충돌)에서의 전개 판단이 매우 힘든 과제였으며, 전개 조건하에서도 정확한 전개시점을 판정하는 것이 매우 어려웠었으나, 본 발명은 속도 및 진동에너지에 대한 전개 영역을 기설정해서 전개/비전개 조건을 정확히 판별해 낼 수 있게 되었으며, 또한 예측변위 개념을 도입하여 정확한 에어백 전개시점을 결정하는 것이 가능해졌다. 즉, 이와 같이 몇가지 전개 조건의 논리조합을 통해 에어백 전개의 오동작을 극소화시키므로 신뢰성 향상의 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 차량의 감/가속도를 감지하는 가속도센서(11)와, 상기 가속도센서(11)의 가속도(a) 신호를 적분하여 속도(v) 신호를 출력하는 제1적분기(12)와, 상기 제1적분기(12)의 속도(v) 신호를 적분하여 변위(D) 신호를 출력하는 제2적분기(13)와, 상기 제1적부(12)기의 속도(v) 신호 및 제2적분기(13)의 변위(D) 신호를 입력하는 보외법을 통해 예측 변위(PD)를 계산하는 예측 변위 계산부(14)와, 상기 예측 변위 계산부(14)의 예측 변위(PD) 신호와 시간에 대하여 일정하게 기설정된 제한 변위(PD1) 신호를 비교하는 비교기(15)와, 상기 가속도센서(11)의 가속도(a) 신호를 입력하여 진동에너지(E)를 계산하는 진동에너지 계산부(16)와, 상기 진동에너지 계산부(16)의 출력 신호인 진동에너지(E) 신호를 입력하여 에어백의 전개 영역인지를 검사하는 제1전개 영역 검사부(17)와, 상기 제1적분기(12)의 출력 신호인 속도(v) 신호를 입력하여 에어백의 전개 영역인지를 검사하는 제2전개 영역 검사부(18)와, 상기 제1전개 영역 검사부(17) 및 제2전개영역 검사부(18)의 출력신호를 입력하여 논리합하는 오아(OR) 게이트(19)와, 그리고 상기 오아(OR) 게이트(19)의 출력 신호와 상기 비교기(15)의 출력 신호를 입력하여 논리곱한 다음 출력하는 앤드(AND) 게이트(20)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 에어백 전개 시기 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1전개 영역 검사부(17)의 전개 영역은 시간에 대하여 일정하게 기설정된 제한진동에너지(E1)와 시간에 비례하는 기울기(ES)를 가지는 기설정된 진동에너지 신호에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 에어백 전개 시기 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2전개 영역 검사부(18)의 전개 영역은 시간에 대하여 일정하게 기설정된 제한 속도(V1)와 시간에 비례하는 기울기(VS)를 가지는 기설정된 속도 신호에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 에어백 전개 시기 제어 장치.
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