KR100456165B1

KR100456165B1 - 차량의 탑승자 보호 수단을 제어하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100456165B1
Application number: KR10-2001-7002874A
Authority: KR
Inventors: 슈테판 헤르만
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2004-11-09
Also published as: KR20010089184A; WO2000014494A1; US7499781B2; EP1110064A1; DE59913311D1; US20010025215A1; JP2002524343A; DE19840440A1; DE19840440B4; EP1110064B1; JP3523595B2

Abstract

차량의 차량 탑승자 보호 수단을 제어하기 위하여, 차량 질량(m)과, 그리고 차량 바디 변형(s) 및 이를 위해 수행되는 일(A(s)) 사이의 종속성이 메모리에 유용하도록 만들어진다. 사고 동안에 일어나는 차량 바디의 실제 변형(s)은 가속도 센서(1)에 의해 기록되는 가속도(a), 일(A) 및 차량 질량(m)의 함수로서 결정된다. 차량 탑승자 보호 수단(3)은 차량 바디의 실제 변형(s) 또는 이로부터 유도되는 변수의 함수로서 제어된다.

Description

차량의 탑승자 보호 수단을 제어하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING AN OCCUPANT PROTECTION MEANS IN A VEHICLE}

공지된 장치(EP 0 156 931 A1)는 가속도 센서와, 적분기 및 한계값 스위치(threshold value switch)와 차량 탑승자 보호수단에 할당된 점화요소를 가진다. 차량이 장애물과 충돌할 때, 정면 충돌의 경우에는 통상적으로 감속도로서 음(negative)의 부호를 가지는, 측정된 가속도가 적분된다. 적분된 가속도는 속도의 감소에 대한 변수로서, 한계값과 비교된다. 적분된 가속도가 한계값을 초과할 때에는 점화요소(firing element)가 점화된다.

또 다른 공지된 장치(WO 90/03040-A)에서는, 기계적 변형 센서로서 구체화되는 소위 충돌 센서(crash sensor)가 차량의 파손 영역(crush zone)에 설치된다. 충돌 센서와 범퍼 또는 임팩트 위치(impact location) 사이의 거리는, 차량의 바디가 범퍼 또는 임팩트 위치로부터 변형되기 시작하여 충돌 센서가 설치된 지점에 이르기까지 후방으로 변형이 진행하면 충돌 센서도 함께 변형되어서 차량 탑승자 보호 수단을 작동시킬 수 있는 방식으로, 크기가 정하여진다.

차량의 파손 영역에 이와 같은 충돌 센서를 배치하는 것은 케이블을 설치하는데 상당한 비용이 소요된다. 충돌 센서로부터의 배선 및 충돌 센서로의 배선은 더욱이 그들의 노출된 경로 때문에 불통(Interruption) 및 단락회로(Short-circuiting)의 위험을 가지게 된다.

본 발명은 차량 내의 차량 탑승자 보호 수단을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

그러므로, 본 발명은 변형 센서(deformation sensor)를 사용하지 않으며, 그럼에도 불구하고 차량 탑승자 보호 수단이 적절한 시점에 작동되는 것이 가능하도록 하는 차량내의 차량 탑승자 보호 수단 제어 방법 및 장치를 개시하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 방법과 관련한 목적 부분은 특허청구범위의 청구항 제 1항의 특징에 의해 달성되고, 본 발명의 장치와 관련한 목적 부분은 특허청구범위의 청구항 제 21항의 특징에 의해 달성된다.

상기 장치는 적어도 메모리와 연산 유닛을 구비한 프로세서를 가진다. 차량 탑승자 보호 수단이 차량에 상용 제공되기 이전에, 충격으로 인한 차량 바디 변형 계산의 기초로서 필요한 데이타가 메모리에 저장된다. 이리하여 차량 질량이 상기 메모리에 의해 연산자로서 제공되고, 또한 차량 바디의 변형과, 상기 변형을 위해 수행되는 일(work) 사이의 함수관계도 상기 메모리에 의해 연산자로 제공된다. 이들 변수들은 차량-특유 변수(vehicle-specific variable)들이다. 만일 본 발명에 따른 장치가 상이한 타입의, 예컨대 타입 A와 타입 B의 차량에서의 작동을 위해 제공된다면, 타입 A용으로 제공되는 장치에서는 타입 A 차량의 질량이 메모리에 저장되고, 타입 B용으로 제공되는 장치에서는 타입 B 차량의 질량이 메모리에 저장된다. 동일한 원리가 차량 바디의 변형과 이를 위하여 수행되는 일 사이의 함수관계에도 적용된다.

차량의 질량에 대한 변수로서 차량의 순 질량을 단순히 이용하는 것도 가능하지만, 차량의 단순 질량에 차량의 작동을 특성화하는 평균 부하(차량 탑승자 + 화물)를 더한 질량을 메모리에 변수로서 저장하는 것도 가능하다. 물론, 하중(weight)과 같은 질량-종속 변수를 저장하는 것도 당연히 보호되어야 할 것이다.

차량 바디의 변형과 상기 변형을 위해 수행되는 일(work) 사이의 함수관계는 차량 탑승자 보호 시스템이 차량에 설치되기 이전에, 바람직하기로는, 충돌 시험에 의해 결정된다. 이러한 시험에서는, 충돌 장애물을 차량의 바디로 돌진시킨다. 여기에서 차량의 변형은 통상적으로 충격 위치에서 시작하여 차량 바디 내로 장애물이 진행한 거리에 의해 정의된다. 그러나, 예컨대 파손 영역의 한 위치에서 발생된 변형 정도로써 이 위치와 충돌 지점 사이의 가상 경로를 차량 바디의 변형으로 정의한다는 사실에 기초하여, 차량 바디의 변형으로서 가상 경로를 정의하는 것도 가능하다. 그러므로, 만일 충돌 시험에서 장애물이 차량을 향하여 전면으로, 즉 전방의 중심으로 진행하게 되면, 장애물이 차량의 파손 영역을 침투하도록 하는 힘(F)은 바람직하게는 진행된 침투 깊이에 의해, 즉 이하에서 변위 부호 s로 표시되는 차량의 변형에 의해, 기록된다. 여기에서, 차량의 변형을 위하여 인가되는 힘은 결코 선형적(linear)이지 않다; 예컨대, 라디에이터를 압착시킬 수 있는 힘은 엔진을 변위시키는 힘에 비해 훨씬 작다.

만일 차량이 장애물로 특정의 충격 속도로 진행되는 충돌 시험에 의해 힘 프로파일(force profile)이 결정된다면, 상기 충격 속도는 차량 바디의 가능한 최대의 변형이 달성되고 그리하여 차량 바디의 변형에 대해 가능한 최대 범위의 값이 이용될 수 있을 정도의 크기가 되어야 한다. 힘 신호의 경우에 따라 불충분한 해상도는, 예컨대 차량 바디 변형의 제한된 값 범위에서 높은-해상도의 힘 신호를 제공하는 낮은 충격 속도를 구비한 추가적인 충격에 의해 증가될 수 있다. 이들 "저 속도" 충돌 시험 결과들을 "고 속도" 충돌 시험 결과들로 외삽 보간(extrapolating)함으로써, 높은 해상도를 가지며 차량 바디 변형의 전체적 값 범위에 걸쳐 변형-종속적인 힘 프로파일을 얻는 것이 가능하다.

결정된 힘 프로파일(F(s))을 차량 바디의 변형(s)에 걸쳐서 적분함으로써, 차량 바디의 각각의 변형에 필요한 일(A(s))이 얻어진다. 관련 식은 다음과 같다.

차량 바디의 변형(s)과, 이를 위해 수행되는 일(A(s))로서 차량 타입에 종속적이고 차량 바디의 특정한 구조에 종속적인 일(A(s)) 사이의 이러한 함수관계는 메모리에 특성 곡선 또는 다항식(polynomial)으로서 저장된다. 이로 인하여, 이하에서 때로는 일 대신에 일 곡선(work curve)으로 지칭될 수 있다.

상기 장치는 또한 차량의 가속도(a)를 기록하는 가속도 센서를 포함한다. 상기 가속도 센서는 통상적으로 그것의 감도 방향에 대한 가속도에 비례하는 가속도 신호를 제공한다. 상기 가속도 센서는 통상적으로 지진학적 척도를 포함한다. 그 측정 원리는 예컨대 피에조-저항성(piezo-resistive), 피에조-전기적 또는 용량적(piezo-resistive or capacitive)이 될 수 있다. 가속도 센서의 감도축은, 일/차량 바디 변형 곡선을 결정하기 위하여 향후 수행될 충돌 시험을 위한 충격의 방향으로 배향되는 것이 바람직하다. 차량 탑승자 보호 시스템은 정면 충격(head-on impact)의 경우 차량 탑승자 보호 수단을 작동시키도록 하는 것이 바람직하다. 그리하여, 상기 일 곡선(work curve)은 정면 충돌 시험에 의해 결정되고, 또한 가속도 센서는 정면 충돌을 기록하도록 설계되며 그 감도축은 차량의 길이 방향에 평행하게 배향된다.

충격이 발행한 경우, 차량 탑승자 보호 수단은 단지 가속도를 측정하고 저장된 데이타를 이용함으로써 작동될 수 있다.

상기 모든 바람직한 개선 사항은 본질적으로 방법 단계들로서 기술될 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 연산 유닛은 이들 방법 단계들을 수행하도록 설계된다. 그리하여 이들 개선 사항들 역시 상기 장치와 관련하여 개시된다.

임의의 시점에서 차량의 변형이 충격 위치로부터 시작하여, 즉 특히 정면 충격의 경우에는 범퍼로부터 시작하여 차량 내에서 결정되는 것이 바람직하다.

차량 바디로의 침투를 위한 힘(F)은 이에 필요한 가속도(a)와 차량 질량(m)의 곱과 동일하므로, 다음의 식 (1)이 얻어진다.

.....(1)

측정된 가속도(a), 저장된 차량의 질량(m), 및 차량 바디의 다양한 변형(s)에 대한 저장된 일 곡선(A(s))으로써, 차량 바디의 변형(s)이 실제로 발생한 후 사고 동안의 임의의 시점에서 미분 방정식에 대한 기지의 해결 시스템(known solution system)을 사용하여 미분 방정식을 풀 수 있을 것이다.

물론, 질량 및 일 곡선이 메모리에 명시적으로 저장되지 않고 대신에, 예컨대, 상기 식의 수학적 변형으로부터 얻어지는 변수들 및 그 결과적인, 질량 이나 일 곡선이 아닌, 저장 변수들을 제공하는 질량(m)에 관련된 일 곡선 또는 가속도 다항식 등도 본 발명에 의해 보호된다.

에어 백이나 시트 벨트 프리텐션 수단과 같은 차량 탑승자 보호 수단이 차량 바디의 실제적 변형 또는 그로부터 유도된 변수의 함수로서 제어되며, 적절한 경우 작동된다.

본 발명에 따른 장치 및 방법에 따르면, 파손 영역에, 충돌 센서로서 설계되는 위치 센서를 제공하지 않고서 단지 가속도 센서를 이용함으로써 임의의 시점에서 장애물의 침투 깊이를 결정할 수 있다. 이런 차량 바디의 변형은 차량 탑승자 보호 수단의 작동에 중요한 변수를 구성하는데, 이는 차량 탑승자가 침투하는 물체에 의해 위험에 처해 있는지를 이로부터 직접적으로 유추하는데 이용될 수 있기 때문이다. 이 결과는 특히 색다른 것인데, 왜냐하면 차량 바디의 변형은 다음의 식으로부터 수학적으로 유도되기 때문에, 기록된 가속도나 가속도의 이중 적분만으로는 차량 바디의 변형에 대한 결론을 내릴 수 없기 때문이다.

사실, s₀는 일반적으로 앞선 변형이 존재하기 않기 때문에 영(zero)이 된다. 가속도(a)는 측정된다. 그러나, 차량이 물체를 때리는 충격 속도(v₀)는 알려져 있지 않다. 그리하여, 차량 바디의 변형은 본 발명에 따라서 측정된 가속도와 그리고 저장된 변수들로부터만 결정될 수 있다. 동일한 것이 후술될 충격 속도(v₀)의 결정에서도 적용된다.

본 발명의 장점이 되는 하나의 발전에서, 충격 속도(v₀)가 차량 바디의 실제 변형으로부터 유도될 수 있다. 충격 속도(v₀)는, 종래 기술로부터 공지되었고 가속도 신호로부터 적분에 의해 유도되는 속도 감소와는 대조적으로, 차량으로 전달되는 충격 에너지를 직접적으로 설명하는 변수가 된다. 충격 속도는 측정된 가속도 만으로부터 유도될 수 없으며, 또한 차량의 속도계를 사용하는 경우도 마찬가지이다. 왜냐하면, 속도계는 차량의 절대 속도를 제공할 뿐, 차량의 절대 속도와 충격 장애물의 속도의 방향의 함수로서 합산되어 만들어지는 충격 속도(v₀)를 제공하지 않기 때문이다.

충격 속도(v₀)는 다음의 식(2)를 이용하여 차량 바디의 실제 변형으로부터 유도되어 진다.

여기에서, s는 차량 바디의 실제 변형이고, v₀는 충격 속도이고, a는 가속도이고, 그리고 t는 시간이 된다.

본 발명의 추가적인 장점이 되는 개선 사항에서는, 상기 충격 속도가 다른 방법에 의해서도 얻어질 수 있다: 이를 위하여, 차량 바디의 변형(s)을 제공하는 상기 식(2)가 상기 식(1)에 사용된다. 따라서, 상기 식(1)은 충격 속도(v₀)에 대하여 다시 풀리게 된다. 그런 다음, 이터레이션(iteration) 단계들에 의해 비선형 방정식(1)의 해를 구하는 과정이 수행된다. 이를 위하여, 최초에 가상의 충격 속도(v₀)가 선택되고 상기 식(1)에 대입된다. 상기 가상 충격 속도(v₀)는 상기 식(1)이 가상 충격 속도(v₀)를 사용하여 풀어질때 일 곡선 상의 편차(deviation)의 함수로서 수정된다. 이리하여, 여러 번의 반복되는 이터레이션 계산 단계를 거쳐서 실제 충격 속도(v₀)가 얻어질 수 있다. 따라서, 상기 충격 속도(v₀)는 계산 기법에 기인한 과도 응답(transient response)에 영향을 받기 쉽다. 따라서, 평균 충격 속도(v₀) 또는 과도 응답 이후의 늦은 충격 속도(v₀)가 이후의 계산의 기초로 사용되는 것이 바람직하다.

차량 탑승자 보호 수단을 작동하기 위한 다른 바람직한 해결책들이 제시된다:

첫째로, 차량 바디의 변형이 한계값을 초과하는 경우에 차량 탑승자 보호 수단이 작동될 수 있다. 그러나, 통상적으로 최소 가속도가 초과됨에 의해 알 수 있는, 한계값까지의 장애물의 침투가, 느린 충격으로 인하여 충격의 시초로부터 상대적으로 늦은 시간에서 일어날 수도 있다. 그 결과, 그 동안 전방으로 상당 거리 변위된 차량 탑승자는 차량 탑승자 보호 수단의 작동의 결과로써 보호되기 보다는 오히려 부상을 입을 수 있다. 따라서, 차량 탑승자 보호 수단은 충격의 시초로부터 소정 시간 내에 차량 바디 변형의 한계값에 다다르거나 초과하는 경우에만 작동되도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 이런 작동 결정에서는, 차량 바디의 변형 속도에서 충격에너지가 감안된다. 높은 속도를 구비한 충격의 경우에는, 차량 바디의 변형 한계값이 빨리 도달되기 때문에 작동이 이른 시기에 일어난다. 장시간 지속되는 낮은 수준의 힘을 구비한, 낮은 속도의 충격의 경우에는, 차량 탑승자 보호 수단이 작동되기에는 너무 늦은 시점에 차량 바디의 변형의 한계값이 도달된다.

하나의 바람직한 개선 사항에서는, 결정된 충격 속도(v₀)가 예정된 한계값을 초과하는 경우에 차량 탑승자 보호 수단이 작동된다.

본 발명의 추가적인 바람직한 개선에서는, 추가적으로 차량의 예상 에너지 소모(E_e)가 다음의 식에 의해 먼저 결정된다:

or

상기 변수들의 의미는 이미 앞서 설명되었다.

바람직하기로, 차량 바디의 실제 변형(s)이 한계값을 초과하고 동시에 예측된 에너지 소모가 추가적인 한계값을 초과하는 경우에 차량 탑승자 보호 수단에 대하여 동작 신호(enable signal)가 제공된다. 이러한 작동 접근 방법은 전술한 시간 한계값을 가지고 차량 바디의 변형을 이용하는 작동 접근 방법과 질적으로 동등한데, 그 이유는 충격과 관련하여, 차량 바디의 큰 정도의 변형이 존재하고 높은 수준의 에너지가 흡수되는 때에는 충격도 반드시 강할 것이기 때문이다. 그러나, 차량 바디의 한계값이 초과될 때 만일 단지 작은 양의 에너지 흡수만이 예측되는 경우에는, 충격도 느린 충격이 될 것이고 그리고 충격의 시초로부터 상당한 시간이 이미 경과되었을 것이 틀림없다. 따라서, 작동이 지원되지 않는다.

본 발명의 추가적인 바람직한 개선에서는, 장래의 시간(t + Δt)에 대해 가속도(a(t + Δt))의 추정이 수행된다. 여기에서 추정은 식(2)에 의해 수행된다:

장래의 시간 주기에서의 차량 바디의 변형의 미분 변화는 차량 바디 변화의 이전 프로파일으로부터 예컨대 외삽 보간(extrapolation) - 예를 들어서 탄젠트 형성에 의해 선형적으로- 등에 의해 추정될 수 있다. 그리하여 상기 식(3)은 추정되는 장래의 가속도(a(t + Δt))에 대해 풀어질 수 있다.

상기 추정 가속도(a(t + Δt))를 시간에 걸쳐 적분함으로써 얻어지는 추정 속도(v(t + Δt))의 결정도 상기 추정 가속도(a(t + Δt))의 결정과 동등하며, 이 또한 본 발명의 보호 범위 하에 놓여있다. 상기 추정 가속도(a(t + Δt)) 대신에 추정 속도(v(t + Δt))를 사용하는 것은 상기 추정 가속도(a(t + Δt))의 필터링 효과가 발생한다는 점에서 바람직하다.

상기 추정 가속도(a(t + Δt)) 또는 상기 추정 속도(v(t + Δt))는 여기에서 다양한 방법으로 유리하게 이용될 수 있다:

첫째로는, 상기 추정 가속도(a(t + Δt))를 이용하여 장래 시간(t + Δt)에 대해 차량 탑승자의 추정 전방 변위(x(t + Δt))가 결정될 수 있다. 상기 차량 탑승자의 추정 전방 변위(x(t + Δt))는 다음의 식에 따라 결정된다.

차량 탑승자 보호 수단의 작동은, 충격으로 인하여, 가속도로부터 유도된 차량 탑승자의 최소 전방 변위가 초과되는 경우에 바람직하게 시작될 수 있다. 이러한 방법으로 계산된 전방 변위에 기초하여 에어백을 작동하는 것과 관련된 문제는 전방 에어백을 완전한 체적으로 팽창시키는데 대략 30ms의 시간이 소요되기 때문에 작동 명령을 이른 시기에 출력하여야 한다는 것이다. 그러므로, 작동 시점에서의 차량 탑승자의 전방 변위는 장래로 30ms의 시간에 대해 추정되어야 하고, 이 추정 전방 변위가 작동이 필수적인 것인지를 평가하는데 이용되어야 한다. 결정된 상기 추정 가속도(a(t + Δt))를 이용함으로써 약 30ms의 Δt로써 차량 탑승자의 전방 변위(x(t + Δt))를 추정하는 것이 가능하고, 그리하여 이 기준 단독으로 또는 차량 탑승자 보호 수단에 대한 다른 기준과 함께 관련 한계값이 초과될 때 동작 신호를 발생시킨다.

한편 다른 측면에서, 장래의 시간에 대해 추정되는 이러한 가속도(a(t + Δt))는 작동 결정을 보다 정확하게 하거나 또는 충격 각도를 판단하는데 유리하게 사용될 수 있다.

양자의 경우, 차량 바디의 변형에 종속적인 일 곡선이 하나의 충격 각도에 대해서 뿐만 아니라 상이한 충격 각도, 예컨대 차량의 길이 방향 축선에 대해 0도의 각도를 가진 정면 충격의 경우와 그리고 차량의 길이 방향 축선에 대해 각각 +/-30도의 각도를 가진 경사 충격의 경우에 대해 메모리에 저장된다. 차량 바디의 구조는 방향에 따라 다르게 구성되기 때문에, 차량 바디의 변형을 달성하기 위한 일 소비량은 방향에 따라 달라진다. 일 곡선들 또는 다항식들이 전술한 바와 같이 실험적으로 결정되며, 더 나아가 충격 방향의 함수로서 결정된다. 결론적으로, 충격각도(α)의 함수로서 다수개의 일 곡선(A_α(s))들이 저장된다.

작동 방법에 보다 상세한 것을 제공하기 위하여, 실제 사고에서는 충격각도(α)가 알려지지 않는 것이기에 차량 바디의 변형(s)을 계산할 때에는 각도-종속적인 일 곡선(A_α(s))중에서 기본 충격각도(α)가 실제의 충격각도(α)로부터 최소로 벗어난 일 곡선(A(s))을 선택하는 것이 필수적이다. 여기에서, 장래 시간에서의 가속도(a(t + Δt))가 각각의 각도-종속적인 일 곡선(A_α(s))에 의해 추정된다. 그 결과, 몇 개의 각도-종속적인, 추정 가속도(a_α(t + Δt))가 장래 시간에 대하여 얻어진다. 장래 시간(t + Δt)에 실제로 도달하게 되면, 상기 추정 가속도(a_α(t + Δt))는 가속도 센서에 의해 기록되는 실제 가속도와 비교된다.

이어서, 기록되는 가속도(a)와 최소의 편차를 가지는 추정 가속도(a_α(t + Δt))에 대한 기초를 형성하는, 각도-종속적인 일 곡선(A_α(s))이 추가적인 계산에 사용될 수 있다.

두 번째로, 이와 같은 방법으로 결정되는 상기 각도-종속적인 일 곡선(A_α(s))은 충격 각도(α)를 대략적으로 미리 정의할 수 있다. 충격 각도는 다수개의 차량 탑승자 보호 수단 중 하나를 방향-종속적으로 선택하는데 이용될 수 있다.

상기 조건들이 충족될 때 차량 탑승자 보호 수단이 직접 작동되는 것이 바람직하다. 그러나, 추가적인 바람직한 개선에서는, 관련 변수들에 의해 한계값이 초과되는 공정이, 한계값이 초과될 때 동작 신호를 공급하는 소위 안전 기능을 실행하는데 사용될 수 있다: 이러한 관계에서는 다른 수단, 예컨대 추가적인 가속도 센서 또는 충돌 센서 또는 그 밖의 추가적인 평가기 또는 추가적인 작동 알고리즘을 사용하여 부가적으로 충격이 평가될 수 있다. 이들 추가적인 수단들이 작동 신호(activating signal)를 제공한다. 작동 신호는 본 발명에 따른 장치에 제공되는 동작 신호와 앤드-결합된다. 차량 탑승자 보호 수단은 상기 두 개의 신호 모두가 존재할 때에만 작동된다. 일반적으로 본 발명에 따른 장치의 파라미터들은, 예컨대 한계값이 낮게 설정된 경우, 작동 신호가 가장 적절한 시간에 놓여질 수 있는 시간 창(time window)을 동작 신호가 제공할 수 있을 정도로 그 크기가 정하여진다.

본 발명의 추가적인 개선들은 종속항으로서 나타내어져 있다.

본 발명의 실시예 및 그들의 개선예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.(도면의 간단한 설명)

도 1은 본 발명에 따른 장치의 블록 회로도를 도시하고 있다.

도 2는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시하고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 장치를 구비한 차량을 도시하고 있다.

도 4는 상기 방법의 기초가 되는 다이아그램을 도시하고 있다.(실시예)

도 1은 본 발명에 따라, 가속도 센서(1)와, 연산 유닛(21) 및 바람직하기로는 EEPROM과 같은 비휘발성 메모리인 메모리(22)를 구비한 프로세서(2)와, 그리고 상기 프로세서(2)에 연결되는 2개의 차량 탑승자 보호 수단(3)을 구비한 장치의 블록 회로도를 도시하고 있다.

상기 가속도 센서(1)는 상기 프로세서(2)에 기록되는 가속도(a)를 평가를 위해 공급한다. 상기 연산 유닛(21)은 앞서 기술한 방법으로 차량 탑승자 보호 수단(3) 중 하나 또는 그 이상을 작동할 필요가 있는지를 결정한다. 이러한 작동은 동작 신호(f)에 의해 수행된다.

상기 연산 유닛(21)은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위하여 상기 메모리(22)에 저장되어 있는 변수들을 사용하는데, 이러한 변수들은 차량의 질량(m) 및 함수 일(A) 등이고, 상기 함수 일은 차량 바디에 대해 소정 방향으로 가해지는 일(A)에 의한 차량 바디의 변형(s)과 함수 관계에 있으며, 상기 변형(s)은, 차량의 질량(m)과 같이, 차량마다 특유한 것이다. 예시적인 일 곡선(A(s))이 도 4에 도시되어 있다.

만일 적절하다면, 차량 바디의 변형에 대한 다수개의 일 곡선(A_α(s))이 각도의 함수로서 메모리에 저장되고, 이러한 차량 바디의 일 곡선(A_α(s))은 상술한 방법으로 상기 연산 유닛(21)에 의해 활용된다.

여기에서, 도 3에 따르면 모터 차량이 차량의 길이 방향 축선(A-A')을 가지고 있으며, 차량의 길이 방향 축선(A-A')에 대하여 예시적인 각도(α)가 주어진다. 차량 바디의 예시적인 변형(s)이 주어지고, 이러한 차량 바디의 변형(s)은 차량의 가상의 범퍼로부터 시작하여 길이 방향 축선(A-A')을 따라 차량의 파손 영역(crush zone: 4)으로 연장된다.

상기 가속도 센서(1) 및 관련 프로세서는 대략적으로 차량의 중심에서 공통의 제어 유닛 내에 배치된다.

도 2는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 보여주고 있다. 단계(S0)는 차량 탑승자 보호 시스템을 초기화하고 단계(S1)으로 진행하고, 단계(S2)는 가속도(a)가 최소값(ma)을 초과하는지 계속적으로 체크하고, 이것이 만족되면(y) 충격 계산을 시작한다. 만일 최소 가속도(ma)가 검출되면(y), 단계(S3)에서 차량 질량(m), 기록된 가속도(a) 및 저장된 일 곡선(A(s))의 함수(f(m,a,A))로서 전술한 수식들에 따라 차량 바디의 변형(s)이 계산되고, 그런다음 단계(S4)에서 마찬가지로 상술한 식들에 따라 차량 바디의 계산된 변형(s), 가속도(a) 및 시간(t)의 함수(f(s,a,t))로서 충격 속도(v₀)가 계산된다. 만일 결정된 충격 속도(v₀)가 여러 번의 계산 사이클 이후에 단계(S5)에서 안정적이라고 판단되면(y), 단계(S6)에서는 추가적으로 예컨대 차량 질량(m), 충격 속도(v₀) 및 가속도(a)의 함수(f(m,v₀,a))로 예상 에너지 소모(Ee)가 결정된다. 그러나, 상기 단계(S5)에서 충격 속도(v₀)가 안정적이지 못하다면(n), 단계(S3) 및 단계(S4)의 반복이 필요하다.

단계(S7)에서 차량 탑승자 보호 수단의 작동 기준이 체크된다: 만일 차량 바디의 변형(s)과 예상 에너지(Ee)가 관련된 한계값(G1 및 G2)을 초과하면(y), 단계(S8)에서 차량 탑승자 보호 수단이 작동된다. 만일 상기 한계값(G1 또는 G2)중 적어도 하나라도 상기의 관련 신호에 의해 초과되지 않는 경우라면(n), 차량 바디의 변형(s)이 장래의 시간에 대해 다시 계산된다.

상기 한계값(G1 및/또는 G2)은 상수일 수도 있고 또는 변수일 수도 있다.(발명의 효과)본 발명에 따른 장치 및 방법에 따르면, 파손 영역에, 충돌 센서로서 설계되는 위치 센서를 제공하지 않고서 단지 가속도 센서를 이용함으로써 임의의 시점에서 장애물의 침투 깊이를 결정할 수 있다.또한, 본 발명에 따르면, 충격 속도(v₀)가 차량 바디의 실제 변형으로부터 유도될 수 있으므로, 충격 속도가 고속인가 저속인가에 따라 분별적으로 탑승자 보호 수단의 작동 여부를 결정할 수 있다. 즉, 결정된 충격 속도(v₀)가 예정된 한계값을 초과하는 경우에 차량 탑승자 보호 수단이 작동됨으로써 저속 충돌시의 불필요한 작동으로 인해 탑승자에게 부상을 입힐 우려가 없다.본 발명의 이러한 효과들은 메모리에 적절한 변수들, 예컨대, 차량의 질량, 차량 바디의 변형과 그에 수반된 일 사이의 관계식이나 특성 곡선 등을 미리 입력시켜 둠으로써 달성되는 것이다.

Claims

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차량 탑승자 보호 수단을 제어하기 위한 방법으로서,

차량의 질량값(m)을 연산자로서 메모리로부터 제공하는 단계와,

상기 메모리로부터, 차량 바디의 변형(s)과 상기 변형을 위해 수행되는 일(A(s)) 사이의 관계를 나타내는 데이터를 제공하는 단계와,

가속도 센서를 이용하여 차량 가속도(a)를 검출하는 단계와,

검출된 차량 가속도(a)에 대응하는 차량 바디의 변형(s)을, 다음의 식으로부터 결정하는 단계와,

(상기 식에서, m; 차량의 질량, a; 차량 가속도, s; 차량 바디의 변형, A; 차량 바디의 변형에 필요한 일)

결정된 차량 바디의 변형(s)에 따라 차량 탑승자 보호 수단(3)을 제어하는 단계를 포함하여 이루어지는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 3항에 있어서, 상기 차량 탑승자 보호 수단(3)은 차량 바디의 실제 변형(s) 또는 그로부터 유도되는 변수에 따라 제어되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 3항에 있어서, 충격 속도(v₀)가 상기 가속도(a), 일(A) 및 차량 질량(m)에 따라 결정되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 5항에 있어서, 상기 차량 탑승자 보호 수단(3)이 상기 결정된 충격 속도(v₀) 또는 그로부터 유도된 변수에 따라 제어되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 3항에 있어서, 충격 속도(v₀)가 상기 가속도(a), 일(A) 및 차량 질량(m)에 따라 결정되고, 그리고 상기 충격 속도(v₀)가 상기 차량 바디의 실제 변형(s)으로부터 유도되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 7항에 있어서, 상기 충격 속도(v₀)가 차량 바디의 실제 변형(s)으로부터 다음 식에 의해 유도되고,

상기 식에서, s는 차량 바디의 실제 변형이고, v₀는 충격 속도이고, a는 가속도이고, 그리고 t는 시간인, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 5항에 있어서, 상기 충격 속도(v₀)는 복수의 시간(t)에서 계산되고, 평균 충격 속도 또는 과도 응답 이후의 늦은 충격 속도가 추가적 계산의 기초로 사용되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 3항에 있어서, 차량에 대한 추가적인 예상 에너지 소모(Ee)가 결정되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 10항에 있어서, 상기 예상 에너지 소모(Ee)가 다음의 식,

에 의해 결정되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 4항에 있어서, 차량 바디의 실제 변형(s)이 충격 시초로부터 예정된 시간 내에 한계값(G1)을 초과하는 경우, 상기 차량 탑승자 보호 수단(3)에 동작 신호(f)가 공급되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 10항 또는 제 11항에 있어서, 상기 차량 탑승자 보호 수단(3)은 차량 바디의 실제 변형(s) 또는 그로부터 유도되는 변수에 따라 제어되고, 그리고 차량 바디의 실제 변형(s)이 한계값(G1)을 초과하고 동시에 상기 추가적인 에너지 소모(Ee)가 추가적인 한계값(G2)을 초과하는 경우, 상기 차량 탑승자 보호 수단(3)에 동작 신호(f)가 공급되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 3항에 있어서, 장래의 시간(t + Δt)에 대하여 가속도(a(t + Δt))가 추정되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 14항에 있어서, 장래의 시간(t + Δt)에 대한 차량 탑승자의 추정된 전방 변위(x(t + Δt))가 상기 가속도(a(t + Δt))를 사용하여 결정되고, 차량 탑승자의 상기 장래 전방 변위(x(t + Δt))가 한계값을 초과하는 경우에 상기 차량 탑승자 보호 수단(3)에 동작 신호(f)가 공급되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 14항 또는 제 15항에 있어서, 차량 바디의 변형(s)과 상기 변형을 위해 수행되는 일(A(s)) 사이의 관계가 충격각도의 함수(A_α(s))로서 제공되고, 일의 각각의 각도-종속적인 항에 대하여 장래의 가속도가 추정되고, 제공된 각각의 충격각도-종속적인 일 곡선(A_α(s))에 기초하여 장래의 시간(t + Δt)에 대해 가속도(a_α(t + Δt))가 추정되고, 그리고 장래의 시간(t + Δt)에서 기록되는 가속도(a)가 상기 추정 가속도(a_α(t + Δt))와 비교되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 16항에 있어서, 상기 기록된 가속도(a)로부터 가장 작은 편차를 가지는 추정 가속도(a_α(t + Δt))에 대한 기초를 형성하는 충격각도-종속적인 일 곡선(A_α(s))이 추가적인 계산을 위하여 사용되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 16항에 있어서, 상기 기록된 가속도(a)로부터 가장 작은 편차를 가지는 상기 추정 가속도(a_α(t + Δt))에 대한 기초를 형성하는 충격각도-종속적인 일 곡선(A_α(s))이 충격각도(α)를 정의하고, 그리고 차량 탑승자 보호 수단(3)이 이 방법으로 결정된 상기 충격각도(α)에 따라 제어되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 3항에 있어서, 상기 차량 바디의 변형(s)을 위해 수행되는 일(A(s))이 충돌 시험에서 결정되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
제 19항에 있어서, 상기 차량 바디의 변형(s)을 위해 수행되는 일(A(s))이 높은 충격 속도를 사용한 충돌 시험 및 낮은 충격 속도를 사용한 충돌 시험에서 결정되는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 방법.
차량 탑승자 보호 수단을 제어하기 위한 장치로서,

차량 가속도(a)를 검출하기 위한 가속도 센서(1)와,

차량의 질량값(m), 및 차량 바디의 변형(s)과 상기 변형을 위해 수행되는 일(A(s)) 사이의 관계를 나타내는 데이터가 저장된 메모리(22)와,

검출된 차량 가속도(a)에 대응하는 차량 바디의 변형(s)을, 다음의 식으로부터 결정하고, 결정된 차량 바디의 변형(s)에 따라 차량 탑승자 보호 수단(3)을 제어하는 연산 유닛(21)을 포함하여 이루어지며,

(상기 식에서, m; 차량의 질량, a; 차량 가속도, s; 차량 바디의 변형, A; 차량 바디의 변형에 필요한 일)

상기 연산 유닛(21)은 상기 가속도 센서(1)와 메모리(22)에 접속되어 있는, 차량 탑승자 보호 수단의 제어 장치.