KR100202941B1 - 3방향(3축) 감속신호를 이용한 자동차용 충돌유형 판별장치 - Google Patents

3방향(3축) 감속신호를 이용한 자동차용 충돌유형 판별장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 운행시 충돌사고가 발생하였을 때 충돌유형을 판별하는 장치에 관한 것으로, 특히 3 방향(3축) 감속신호와 충돌유형별 판별 기준을 이용하여 충돌유형을 판별하고 승원의 보호와 관련된 장치에 보다 정확한 차량 상태 정보를 제공함으로써, 승원의 보호와 관련된 장치에 보다 정확한 차량 상태 정보를 제공함으로써, 승원의 보호를 극대화시키는 것을 주목적으로 하는 차량 충돌유형 판별장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동차용 충돌유형 판별장치는, 차량 충돌시에, 차량의 가속도 신호를 발생시키는 가속도 센서와, 상기 가속도 센서로 부터 가속도 신호를 입력받는 저주파 필터와, 상기 저주파 필터의 출력을 적분하는 적분기와, 상기 적분기로부터 적분치를 입력받아 충돌유형을 판별하는 충돌유형 판별부와, 상기 저주파 필터로 부터 차량진행방향(X축)성분의 가속도 신호를 입력받아 이를 기준치와 비교하여 충돌여부 판단 및 전체회로의 작동시작을 결정하는 X 성분 비교부와, 전자회로를 동기시키며 상기 X성분 비교부의 출력에 따라 초기화되는 클럭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

3 방향(3축) 감속신호를 이용한 자동차용 충돌유형 판별장치
제1도는 본 발명에 따른 충돌유형 판별장치의 기능적 흐름도.
제2도는 충돌유형별 차량 진행방향 감속신호 비교 그래프.
제3도는 충돌유형별 차량 좌우방향 감속신호 비교 그래프.
제4도는 충돌유형별 차량 상하방향 감속신호 비교 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 살명
11 : 가속도 센서 12 : 저주파 필터
13 : X성분 비교부 15 : 적분기
16 : 충돌유형 판별부 18 : 클럭(clock)
본 발명은 차량의 운행시 충돌 사고가 발생하였을 때 충돌유형을 판별하는 장치에 관한 것으로, 특히 3방향(3축) 감속신호와 충돌유형별 판별 기준을 이용하여 발생된 충돌유형을 판별하고 승원의 보호와 관련된 장치에 보다 정확한 차량 상태정보를 제공하므로써, 승원의 보호를 극대화시키는 것을 주목적으로 하는 차량 충돌 유형 판별장치에 관한 것이다.
최근 자동차 분야에서는 차량 충돌시 승원의 보호문제가 사회적으로 지대한 관심을 끌고 있으며 반도체, 컴퓨터 등의 기술발달에 힘입어 자동안전벨트(PASSIVE SEAT BELT),에어백 시스템(AIR BAG SYSTEM) 등의 승원보호 장치들이 속속 개발되어 자동차에 부착되고 있다. 또, 아직까지는 실험실 연구수준이기는 하지만 가까운 미래에는 인공지능형 안전운행 및 승원 보호장치가 개발될 것으로 예측된다.
이러한 여러가지 승원 보호장치들의 개발 및 이들의 자동차 부착에 있어서 고려해야 될 중요사항 중의 하나는 충돌의 형태에 따라 승원의 거동이 달라지고 승원이 입는 상해의 종류와 전도가 달라진다는 점이다. 예를 들면 전방 충돌의 경우에는 충돌후 승원이 차량의 진행방향으로 튀어 나가면서 인체의 머리 및 앞부분이 차량의 핸들, 계기판, 앞유리 등에 부딪쳐 상해를 입지만, 측면 충돌의 경우에는 승원이 자동차의 문과 유리 등에 부딪쳐 상해를 입게 된다. 또한 전방충돌의 경우에는 충돌유형(구체적으로는 정면 장벽충돌, 사각충돌, 폴 충돌등)에 따라 승원이 입는 상해의 정도, 승원의 급속한 이동이 시작되는 시기, 차량의 파손상태 등이 달라지게 된다.
실제의 충돌에 있어서 승원이 입는 상해는 대개의 경우 승원이 차량 의자에 대해 상대적으로 급속한 이탈을 시작하여 단시간내에 차량 앞좌석과 차량 내부 구조물과의 일정공간을 이동한 후 차량 내부의 구조물에 부딪침으로써 유발되기 때문에, 승원 보호장치의 작동여부 및 작동시기에 대한 결정은 빠를수록 좋으며 늦어도 승원이 부딪치기 일정시간 전에 이 결정이 내려져야 한다. 이때, 승원의 거동(이동방향, 이동시작시기,이동시간 등)은 차량의 충돌유형에 따라 달라지기 때문에 충돌의 초기에 행해지는 충돌유형의 판별은 승원 보호장치의 정확한 작동에 중요한 정보를 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량충돌시 가속도 센서를 통해 검출되는 3 방향(3축)의 가속도 신호를 이용하여 충돌의 초기에 충돌유형을 판별하고 그 결과를 승원보호장치에 전달하므로써 승원 보호장치가 보다 정확하게 작동되도록 하는 자동차용 충돌유형 판별장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 타목적은 충돌후 외관상 충돌유형의 판별이 곤란하거나 여러번 충돌이 발생된 경우에 충돌 진행과정의 추적에 유용하게 사용될 수 있는 자동차용 충돌유형 판별장치를 제공하는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동차용 충돌유형 판별장치는, 충돌시에 차량의 가속도신호를 발생시키는 가속도 센서와, 상기 가속도센서로 부터 가속도신호를 입력받는 저주파 필터와, 상기 저주파 필터의 출력을 적분하는 적분기와, 상기 적분기로 부터 적분치를 입력받아 충돌유형을 판별하는 충돌유형 판별부와, 상기 저주파 필터로 부터 차량 진행 방향(X축) 성분의 가속도신호를 입력받아 이를 기준치와 비교하여 충돌여부판단 및 전체 회로의 작동 시작을 결정하는 X성분 비교부와, 전자 회로를 동기시키며 상기 X성분 비교부의 출력에 따라 초기화됨과 아울러 상기 적분기와 충돌유형 판별부를 초기화시키고, 초기화 이후 각 회로에 통일된 기준시간을 제공하는 클럭을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 충돌유형 판별장치의 흐름도이다. 제1도에서, 차량 충돌이 발생되면 가속도센서(11)는 X,Y,Z의 3 방향(3축)의 가속도 신호를 발생시킨다. X축은 차량의 전후방을, Y축은 차량의 좌우방을, Z축은 차량의 상하방을 각각표시하며 (+)방향은 X축의 경우는 전방, Y축의 경우는 좌방, Z축의 경우는 상방이다. 가속도 센서(11)에서 발생된 3방향 가속도신호는 잡음 및 진동등의 고주파 성분을 포함하고 있으므로 이러한 성분의 제거를 위해 저주파 필터(12)로 입력된다. 이 저주파 필터(12)를 통과한 3축 성분의 출력은 적분기(15)로 입력되어 3축 방향의 속도변화로 변환된다. 이때, 저주파 필터(12)를 통과한 X성분 중 일부는 별도의 회로를 통해 X성분 비교부(13)로 입력되어 충돌여부 및 충돌시작시기의 판단에 이용된다.
X성분 비교부(13)는 저주파 필터(12)를 통과한 X성분 신호가 사전에 결정된 기준치(14)를 일정시간 동안 초과하면 차량의 안전에 대해 유의적으로 판단한다. 유의적 상태로 판명되면 클럭(18)을 초기화시켜 이 클럭과 동기되어 있는 전체회로(적분기(15) 및 충돌유형 판별부(16) 포함)가 동작을 시작하도록 한다. 클럭(18)은 본 발명의 전자회로에 시간에 대한 기준을 제공하며 이 기준은 X성분 비교부(13)에 의해 클럭(18)이 재초기화될 때까지 지속된다.
적분기(15)는 저주파 필터(12)로 부터 3 방향(3축)의 가속도 신호를 입력받아 적분하여 각 성분에 대한 속도 변화량을 산출하고 이를 성분별로 충돌유형 판별부 (16)에 출력한다. 충동유형 판별부(16)에서는 충돌유형 판별을 위해 사전에 설정된 각 성분별 충돌유형 판별기준(17)을 적분기로 부터의 입력과 비교하여 충돌유형(19)을 판별한다. 또 다른 방법으로 적분기(15)가 2차 적분을 수행하고 충돌유형 판별부(16)에서는 입력된 각 방향 신호의 2차 적분치를 각 성분별 충돌유형 판별기준(17)과 비교하여 충돌유형을 판별하는 것도 가능하다.
제2도 내지 제4도는 각각 차량 진행방향(X축), 차량 좌우방향(Y축), 차량 상하방향(Z축)의 감속신호 비교그래프를 나타낸다.
차량의 충돌유형을 판별하기 위해서는 제2도, 제3도, 제4도에 나타난 바와 같이 각 충돌상황별 가속도 센서로 부터 발생되는 3 방향(3축) 가속도신호의 1차 적분치(각 방향의 감속신호)를 이용한다. 상기 제2도 내지 4도에 표시된 충돌유형은 8마일 정면 장벽충돌(A)(D)(G), 14마일 30도 사각충돌(B)(E)(H)과 16마일 센타 폴 충돌(C)(F)(I)의 3가지 경우이다. 3가지 충돌유형의 3 방향(3축)신호는 상기도면에 나타난 것과 같이 시간의 경과에 따라 각각 서로 다른 형태를 보이며 이 3가지 감속신호에 대한 적절한 기준치의 적용 및 3가지 감속신호의 조합을 통해 충돌유형을 구분한다. 상기 예에서 14마일 30도 사각충돌의 경우 Y축 신호(E)에 대한 기준치를 적용하고 16마일 센타 폴의 경우는 X축 신호(C)의 지연과 Y축 신호(F) 및 Z축 신호(I)에 대한 기준치를 적용하여 정면 장벽충돌과 구별한다.
상술한 바와같이, 본 발명은 차량의 충돌시 발생되는 감속신호를 차량의 진행방향(X축) 성분뿐만 아니라 좌우방향(Y축) 및 상하방향(Z축)까지 모두 감지하여 각 성분에 대한 기준치 적용 및 3축 성분의 적절한 조합에 의해 차량의 충돌유형을 판별한다.
따라서, 본 발명은 차량의 충돌유형 판별에 의해 승원의 보호와 관련돤 장치에 보다 정확한 차량상태 정보를 제공함으로써 승원을 차량의 충돌로 부터 효과적으로 보호할 수 있다.

Claims (7)

  1. 자동차용 충돌유형 판별장치에 있어서, 충돌시에 차량의 가속도 신호를 발생시키는 가속도 센서(11)와; 상기 가속도 센서(11)로 부터 가속도 신호를 입력받는 저주파 필터(12)와; 상기 저주파 필터(12)의 출력을 적분하는 적분기(15)와; 상기 적분기(15)로 부터 적분치를 입력받아 충돌유형을 판별하는 충돌유형 판별부(16)와; 상기 저주파 필터(12)로부터 차량 진행방향(X축) 성분의 가속도 신호를 입력받아 이를 기준치(14)와 비교하여 충돌여부 판단 및 전체회로의 작동시작을 결정하는 X성분 비교부(13)와; 전자회로를 동기시키며 상기 X성분 비교부(13)의 출력에 따라 초기화됨과 아울러 상기 적분기(15)와 충돌유형 판별부(16)를 초기화시키고, 초기화 이후 각 회로에 통일된 기준시간을 제공하는 클럭(18)을 포함하는 자동차용 충돌유형 판별장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가속도 센서(11)는 차량의 충돌을 감지하고 차량의 진행방향(X축)과 그 방향에 각각 90도의 각도를 갖는 방향(Y,Z축)의 3방향으로 차량의 충돌형태와 인과관계가 있는 가속도 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌유형 판별장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가속도 센서(11)는 3개의 가속도 센서를 각각 90도 또는 임의의 각도로 정렬하여 3차원 성분을 측정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌유형 판별장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적분기(15)는 상기 저주파 필터(12)를 통과한 가속도 신호를 1차 적분하여 감속신호로 변환하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌유형 판별장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 작분기(15)는 상기 저주파 필터(12)를 통과한 가속도 신호를 2차 적분하여 감속신호로 변환하여 출력시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 충동유형 판별장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 충돌유형 판별부(16)는 3 방향 가속도 신호의 1차 적분치를 클럭(18)에서 제공되는 기준시간에 따라 각각의 충돌유형 판별 기준(17)과 비교하여 충돌유형을 판별하는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌유형 판별장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 충돌유형 판별부(16)는 3 방향 가속도 신호의 2차 적분치를 클럭에서 제공되는 기준시간에 따라 각각의 충돌유형 판별 기준(17)과 비교하여 충돌유형을 판별하는 것을 특징으로 하는 자동차용 충돌유형 판별장치.
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