KR100492663B1 - 에어백의 충돌 판별 장치 - Google Patents

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히로유끼 고니시
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마사루 요꼬찌
요시까쯔 오오노
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후지쓰 텐 가부시키가이샤
도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

가속도 센서(1)로부터의 신호에 따라 충돌을 검출하는 장치로서 거친 노면을 따라 차가 주행할 경우 에어백의 오전개를 방지하며, 가속도 센서(1)로부터의 신호에 대해 2개의 감속 임계값을 사용하고, 임계값들에 의해 한정된 신호의 영역뿐만 아니라 동일 신호의 가속 영역을 적분하는 신호 적분부(3)를 가지며, 또한 신호 적분부(3)에 의해 제공되는 적분값이 에어백의 전개가 필요없는 오프 충돌에 대응하는 값 이상일 경우 충돌로 판별하는 판별부(4)를 갖는다.

Description

에어백의 충돌 판별 장치
본 발명은 자동차 에어백(air bag)의 충돌 판별 장치에 관한 것이며 특히 차량이 거친 노면을 따라 주행할 때 에어백의 오전개(誤展開)를 방지할 수 있는 충돌 판별 장치에 관한 것이다.
종래의 자동차 에어백 충돌판별 장치는 충돌시 감속을 검출하기 위한 가속도 센서를 갖고 있어 가속도 센서로부터의 신호를 처리하여 만일 에어백이 전개되어야 할 경우 적절한 타이밍에 점화 신호를 제공한다. 가속도 센서는 감속으로서 충돌 에너지를 검출한다. 종래의 장치는 신호가 임계값 이상일 동안 감속 신호를 적분하여 적분이 소정값에 도달하면 점화 신호를 발생한다. 자동차가 13 km/h 이하의 속도로 구동중일 때 충돌 에너지가 너무 작아 에어백이 전개되지 않는다. 따라서, 그러한 저속에서 충돌 감속을 임계값으로서 사용하여 에어백이 전개되어야 할지를 판정한다. 에어백의 전개가 필요 없는 저속 충돌은 오프(OFF)충돌이고 전개가 필요한 충돌은 온(ON)충돌이다.
자동차가 거친 노면을 주행 중일 경우, 가속도 센서는 감속 신호를 제공할 수도 있다. 이 신호는 종종 임계값을 초과하여 온 충돌을 나타낸다. 거친 노면에서 에어백의 오전개를 방지하기 위해 임계값이 높아야만 한다. 그러나, 이는 정상 노면에서의 온 충돌시 에어백의 전개를 지연시킨다.
본 발명의 목적은 거친 노면이나 정상 노면에서 모두 충돌시 에어백을 지연 없이 전개할 수 있는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 가속도 센서, 적분부 및 판별부를 갖는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치를 제공한다. 적분부는 제 1임계값 이하의 영역에서, 이 제 1임계값보다 작은 제 2임계값 이상의 영역에서, 제 1임계값 이하이면서 제 2임계값 이상의 범위와, 가속도 센서의 가속을 나타내는 영역에서 가속도 센서로부터의 신호를 적분한다. 판별부는 만일 적분값이 소정값 이상일 경우 에어백을 전개해야 할 충돌이 발생되었는지를 판정한다. 자동차가 거친 노면을 주행 중일 경우, 가속도 센서는 고주파수 신호를 제공하므로 적분부로부터의 적분값은 오프 충돌시의 적분값보다 작아진다. 따라서, 판별부는 오프 충돌시의 적분값을 임계값으로서 사용하여 에어백의 오전개를 피할 수도 있다. 오프 충돌 적분값보다 높은 임계값을 증가시킬 필요가 없기 때문에, 온 충돌시 에어백의 전개가 지연되지 않는다.
가속도 센서의 출력은 소정 간격으로 적분되어 그로부터 불필요한 고주파수 성분을 제거한다.
만일 가속도 센서로부터의 신호가 감속을 나타내고 또한 제 2임계값 이하일 경우, 본 발명은 소정 시간에 따라 가속도 센서의 출력의 적분값을 일정하게 감쇄한다. 이는 거친 노면 주행종료 즉시 적분값을 0으로 만들므로, 거친 노면 주행이라 할지라도 오충돌 판정이 방지될 수 있다.
제 2임계값은 자동차가 정상으로 주행하는 동안에는 제 2 임계값에 도달하지 못하도록 제 2 임계값이 설정된다. 적분부에 의해 제공되는 적분값은 자동차가 정상으로 주행할 경우 0 이 되므로 판별부가 충돌 신호를 잘못 발행하는 것이 방지된다.
제 1임계값은 판별부가 에어백이 특정시간 내에서 전개되어야 하는지를 판정할 수 있도록 설정된다. 제 1임계값은 가속도 센서로부터의 신호를 제한한다.
만일 가속도 센서의 출력의 제 1임계값 이하와 제 2임계값 이상의 영역의 적분값이 가속도 센서의 출력의 가속 영역의 적분값보다 더 작을 경우, 적분값의 합은 0 이 되어 온 충돌 판정시에 지연되는 것을 방지한다.
본 발명의 장치는 가속도 센서의 출력에 따라 충돌을 직접 판정하는 판단부와, 판별부와 판단부가 충돌을 판정할 경우만 충돌 신호를 제공하는 출력부를 갖는다. 본 발명의 이러한 구성은 충돌을 판정하기 위한 기존의 장치에도 쉽게 적용 가능하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차 에어백의 충돌 판별 장치를 나타낸다. 본 발명의 장치는 소정의 구간으로 가속도 센서(1)로부터의 신호를 적분하는 구간 적분부(2), 구간 적분부(2)의 출력을 적분하는 신호 적분부(3) 및 신호 적분부(3)의 출력이 소정값 이상일 경우 충돌을 나타내는 신호를 제공하는 판별부(4)를 갖는다.
도 2a는 가속도 센서(1)로부터의 충돌 파형을 나타내며 도 2c는 동센서로부터의 거친 노면 파형을 나타낸다. 충돌 파형과 비교할 경우, 거친 노면 파형은 주기가 더 짧고 주파수가 더 높다.
구간 적분부(2)는 하기와 같이 가속도 센서(1)의 출력 신호 VG(t)를 적분하여 불필요한 고주파수 성분을 제거한다.
상기 식에서, N은 적분 간격으로서 예를 들어 샘플링 기간이 0.5ms일 경우 10ms이다.
도 2b는 도 2a의 충돌 파형의 적분값 VNa(t)를 나타내며, 도 2d는 도 2c의 거친 노면 파형의 적분값 VNA(t)를 나타낸다. 적분값이 양일 경우 감속을 나타내며, 음일 경우 가속을 나타낸다.
충돌 적분값 VNa(t)와 비교할 때, 거친 노면 적분값 VNA(t)는 주파수가 더 높고, 충돌 적분값 VNa(t)에 나타나지 않는 가속 성분(음의 성분)을 포함한다.
도3 및 도4는 신호 적분부(3)에 의해 적분될 도 2b 및 도 2d의 적분값들 VNa(t)와 VNA(t)의 영역(빗금부)을 나타낸다. 신호 적분부(3)는 자동차가 주행 중인 동안 하기와 같이 그들을 규칙적으로 적분한다.
도 3a 및 도 4a는 적분할 적분값들 VNa(t)와 VNA(t)의 제 1임계값(방호 임계값) V 이하의 영역들을 나타내며, 도 3b 및 도 4b는 적분할 동일 적분값들의 제 2임계값 VR 이상의 영역들을 나타내며, 도 3c 및 도 4c는 적분할 동일 적분값들의 VR과 V사이의 영역을 각각 나타내고, 도 3d 및 도 4d는 적분할 동일 적분값들의 0 이하 또는 VR과 V사이의 영역들을 나타낸다.
음의 부분 즉, 적분값 VN(t)의 가속부분을 적분할시 최종 적분값은 음이다.
도 5a, 6a, 7a 및 8a는 도 3a, 3b, 3c 및 3d에 각각 도시된 영역들의 적분값들 VSa(t), VSb(t), VSd(t)를 각각 나타낸다. 도 5b, 6b, 7b 및 8b는 도 4a, 4b, 4c 및 4d에 각각 도시된 영역들의 적분값들 VSA(t), VSB(t), VSD(t)를 각각 나타낸다.
거친 노면 적분값 VNA(t)는 음(가속)의 부분을 포함한다. 따라서, 도 4a 및 도4d의 적분값은 도 5a 및 도 8a의 충돌 적분값들 VSa(t)및 VSd(t)보다 적은 도 5b 및 도 8b의 적분값들 VSA(t) 및 VSD(t)로 적분된다.
판별부(4)는 임계값 VSth와 신호 적분부(3)의 출력 VS(t)를 비교하여, 만일 VS(t)가 VSth보다 클 경우 충돌이 있는 것으로 판정한다. VSA(t) ＜ VSa(t)이기 때문에, 임계값 VSthA는 VSA(t) ＜ VSthA ＜ VSa(t)로서 설정되며, 또한 임계값 VSthD는 VSD(t) ＜ VSthD ＜ VSd(t)로서 설정된다. 이는 차가 거친 노면을 주행할 때 오충돌 판정을 방지한다.
거친 노면 적분값 VNA(t)는 충돌 적분값 VNa(t)보다 주파수가 더 높으므로 도 6b 및 도 7b의 적분값들 VSB(t) 및 VSC(t)는 도 6a 및 도 7a의 적분값들 VSb(t) 및 VSc(t)보다 작다. 따라서, 임계값 VSthB는 VSB(t) ＜ VSthB ＜ VSb(t)로서 설정되고 또한 임계값 VSthC는 VSC(t) ＜ VSthC ＜ VSc(t)로서 설정되므로 차가 거친 노면을 주행할 때 오충돌 판정을 방지한다.
차가 정상으로 주행하는 동안에는 제 2임계값을 초과하지 못하도록 제 2임계값 VR이 설정된다. 즉, 신호 적분부(3)로부터의 적분값 VS(t)는 0 이고 차량이 정상적으로 주행하는 한 임계값 VSth를 절대로 초과하지 않는다. 이 경우에, 판별부(4)는 절대로 충돌을 오판하지 않는다.
신호 적분부(3)에 의해 적분될 적분값 VN(t)가 양(positive)이면서 제 2임계값 VR 이하일 때, 적분값은 약한 감속을 나타낸다. 이 경우에 신호 적분부(3)에 의해 제공되는 적분값 VS(t)는 주어진 시간에 따라 일정하게 감쇄된다. 이에 관해서는 후술한다.
이 기술은 거친 노면 주행종료 즉시 적분값을 0으로 만들므로 거친 노면을 주행 하거나 거친 노면 주행 후 오프 충돌이 발생하더라도 오충돌 판정을 피할 수 있다.
만일 VS(t) ＜ 0 일 경우, VS(t)는 0 이 되므로 음의 적분값을 생성할 수도 있는 거친 노면 주행 중 온 충돌이 발생할 경우 에어백의 전개 지연이 방지된다.
도 9는 도 4d에 나타낸 영역내의 소정의 신호를 적분하는 신호 적분부(3)의 동작을 나타내는 흐름도이다. 동작 중단(interrupt)이 0.5ms의 간격으로 발생한다. 각 중단 시 마다 구간 적분부(2)에 의해 제공되는 적분값 VN의 적분값 VSO를 누적하여 누적 적분값 VS(n)(n은 누적수임)을 제공한다.
단계 S0는 수n을 1씩 증분한다. 단계 S1은 소정의 간격 동안 가속도 센서(1)의 출력을 적분하여 적분값 VN을 제공한다.
단계 S2는 VN＞V 인지를 판정하여, 만일 VN＞V 일 경우 단계 S3는 VSO=V-VR을 계산하고, 만일 아닐 경우, 단계 S4는 VN＜VR 인지를 판정한다. 만일 V＞VN＞VR 일 경우, 단계 S5는 VSO=VN-VR을 계산하고, 만일 VN＜VR 일 경우 단계 S6는 VN＜0인지를 판정한다. 만일 VN＜0일 경우, 단계 S7은 VSO=VN을 설정하고 만일 0＜VN＜VR 일 경우, 단계 S8이 수행된다.
단계 S8은 VSO=-VS(n-1)×k (k는 1보다 작은 시정수)이다. 8비트 아나로그-디지탈 변환기를 사용할 경우, k는 1/256일 수도 있다. 샘플링 기간이 0.5ms이므로 시정수 k는 256×0.5=128ms이다.
단계 S9은 단계 S3, S5, S7 또는 S8에서 얻은 VSO를 선행 누적값 VS(n-1)에 가산한다. 만일 단계들 S8와 S9를 통과할 경우 새로운 누적값 VS(n)는 VS(n-1)×1/256을 VS(n-1)로부터 감산함으로서 형성된다. 즉, 단계들 S8와 S9에서는 VN이 작고 충돌과 무관하므로 0＜VN＜VR일 경우 누적값 VS(n)이 감쇄된다. 결과적으로, VS(n)은 거친 노면 주행 후 남지 않으므로 거친 노면 주행일지라도 오충돌 판정을 하지 않는다.
단계 S10에서는 VS(n)＜0인지를 판정한다. 만일 VS(n)＜0일 경우 단계 S11에서 VS(n)=0을 설정하고 만일 아닐 경우 처리를 중단한다.
비록 본 실시예에서는 신호 적분부(3)가 구간 적분부(2)의 출력을 적분하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 가속도 센서(1)로부터의 신호 VG(t)는 도 2a 및 도 2c에 도시된 바와 같은 충돌 시 보다 거친 노면상의 주파수가 더 높다. 그 외에도, 거친 노면 신호는 충돌신호에서 결코 볼 수 없는 가속 성분(음의 성분)을 포함한다. 따라서, 신호 적분부(3)는 본 발명의 효과를 실현하기 위해 가속도 센서(1)의 출력 VG(t)를 직접 적분할 수도 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차 에어백 충돌 판별 장치를 나타낸다. 도 1의 구성 이외에도 도 10의 장치는 가속도 센서(1)의 출력을 적분하는 적분부(5), 상기 적분부(5)의 출력이 오프 충돌에 대응하는 임계값 이상일 경우 충돌을 판별하는 판단부(6), 판별부 및 판단부(4, 6)의 양자 모두 충돌 판정할 경우만 충돌 신호를 제공하는 AND게이트(7)를 갖는다.
판별부(4)는 도 1의 판별부(4)와 동일하므로 설명은 생략한다.
적분부(5)와 판단부(6)는 종래의 장치이며 여기에 신호 적분부(3)와 판별부(4)가 조합됨으로서 거친 노면 주행 중에 에어백의 오전개를 방지할 수 있다. 판단부(6)가 거친 노면 주행에 관계없이 낮은 임계값을 가짐으로서 실제 충돌의 판별 지연이 방지된다.
도 1은 본 발명에 의한 에어백의 충돌 판별 장치를 나타내는 도면;
도 2a는 가속도 센서로부터의 충돌 파형도;
도 2b는 도2a의 파형의 적분값 VNa(t)를 나타낸 도면;
도 2c는 가속도 센서로부터의 거친 노면 파형도;
도 2d는 도 2c의 파형의 적분값 VNA(t)를 나타낸 도면;
도 3a는 제 1 임계값 V이하의 영역에서 적분될 적분값 VNa(t)를 나타내는 도면;
도 3b는 제2 임계값 VR이상의 영역에서 적분될 적분값 VNa(t)를 나타내는 도면;
도 3c는 VR과 V 사이의 영역에서 적분될 적분값 VNa(t)를 나타내는 도면;
도 3d는 부(negative)의 영역내의 VR과 V간의 영역에서 적분될 적분값 VNa(t)를 나타내는 도면;
도 4a는 제 1 임계값 V이하의 영역에서 적분될 적분값 VNA(t)를 나타내는 도면;
도 4b는 제 2 임계값 VR이상의 영역에서 적분될 적분값 VNA(t)를 나타내는 도면;
도 4c는 VR과 V사이의 영역에서 적분될 적분값 VNA(t)를 나타내는 도면;
도 4d는 부의 영역내의 VR과 V사이의 영역에서 적분될 적분값 VNA(t)를 나타내는 도면;
도 5a는 도 3a에 근거한 적분값 VSa(t)를 나타내는 도면;
도 5b는 도 4a에 근거한 적분값 VSA(t)를 나타내는 도면;
도 6a는 도 3b에 근거한 적분값 VSb(t)를 나타내는 도면;
도 6b는 도 4b에 근거한 적분값 VSB(t)를 나타내는 도면;
도 7a는 도 3c에 근거한 적분값 VSc(t)를 나타내는 도면;
도 7b는 도 4c에 근거한 적분값 VSC(t)를 나타내는 도면;
도 8a는 도 3d에 근거한 적분값 VSd(t)를 나타내는 도면;
도 8b는 도 4d에 근거한 적분값 VSD(t)를 나타내는 도면;
도 9는 도 4d의 영역내의 신호를 적분하기 위한 신호 적분부(3)의 동작 흐름도;
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 에어백의 충돌 판별 장치를 나타내는 도면.

Claims (12)

  1. 가속도 센서의 신호에 의거하여 충돌을 판별하여 에어백의 전개에 사용되는 에어백의 충돌 판별 장치로서,
    상기 가속도 센서의 신호를 적분함으로써, 고주파를 포함하는 적분값 또는 고주파를 포함하지 않는 적분값을 출력하는 이동구간 적분부와,
    상기 이동 구간 적분부의 적분값을 제 1임계값 이하의 범위에서 적분하는 신호 적분부와,
    상기 신호 적분부에 의해 적분되는 적분값이 소정값 이상일 경우 충돌이라고 판별하는 판별부를 포함하며,
    상기 신호 적분부에서의 적분값은, 상기 이동 구간 적분부로부터의 고주파를 포함하는 적분값을 상기 신호 적분부로 적분했을 때의 적분값이 상기 소정값 이하로 되며, 고주파를 포함하지 않는 적분값을 상기 신호 적분부로 적분했을 때의 적분값이 상기 소정값 이상이 되도록, 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  2. 가속도 센서의 신호에 의거하여 충돌을 판별하여 에어백의 전개에 사용되는 에어백의 충돌 판별 장치로서,
    상기 가속도 센서의 신호를 적분함으로써, 고주파를 포함하는 적분값 또는 고주파를 포함하지 않는 적분값을 출력하는 이동 구간 적분부와,
    상기 이동 구간 적분부의 적분값을 제 2임계값 이상의 범위에서 적분하는 신호 적분부와,
    상기 신호 적분부에 의해 적분되는 적분값이 소정값 이상일 경우 충돌이라고 판별하는 판별부를 포함하며,
    상기 신호 적분부에서의 적분값은, 상기 이동 구간 적분부로부터의 고주파를 포함하는 적분값을 상기 신호 적분부로 적분했을 때의 적분값이 상기 소정값 이하로 되며, 고주파를 포함하지 않는 적분값을 상기 신호 적분부로 적분했을 때의 적분값이 상기 소정값 이상이 되도록, 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  3. 가속도 센서의 신호에 의거하여 충돌을 판별하여 에어백의 전개에 사용되는 에어백의 충돌 판별 장치로서,
    상기 가속도 센서의 신호를 적분함으로써, 고주파를 포함하는 적분값 또는 고주파를 포함하지 않는 적분값을 출력하는 이동 구간 적분부와,
    상기 이동 구간 적분부의 적분값을 제 1임계값 이하이고 또한 제 1임계값 보다 작은 제 2임계값 이상의 범위에서 적분하는 신호 적분부와,
    상기 신호 적분부에 의해 적분되는 적분값이 소정값 이상일 경우 충돌이라고 판별하는 판별부를 포함하며,
    상기 신호 적분부에서의 적분값은, 상기 이동 구간 적분부로부터의 고주파를 포함하는 적분값을 상기 신호 적분부로 적분했을 때의 적분값이 상기 소정값 이하로 되며, 고주파를 포함하지 않는 적분값을 상기 신호 적분부로 적분했을 때의 적분값이 상기 소정값 이상이 되도록, 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  4. 가속도 센서로부터의 신호에 따라 자동차 에어백을 위한 충돌을 판별하는 장치로서,
    상기 가속도 센서로부터의 신호의 제 1임계값 이하이고, 제 2임계값 이상이며 또한 가속에 대응하는 영역을 적분하는 신호 적분부와,
    상기 신호 적분부의 출력이 소정값 이상일 경우 충돌임을 판별하는 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가속도 센서로부터의 신호는 소정의 구간으로 적분되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  6. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가속도 센서의 신호가 감속을 나타내고 제 2임계값 이하일 경우 가속도 센서로부터의 신호의 적분값이 소정의 시정수에 따라 감쇄되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 가속도 센서로부터의 신호는 소정의 구간으로 적분되는 것이 특징인 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  8. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2임계값은 자동차가 정상으로 주행되는 한 가속도 센서로부터의 신호에 의해 초과되지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 가속도 센서로부터의 신호는 소정의 구간으로 적분되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  10. 제 4항에 있어서, 상기 제 1임계값 이하이며, 제 2임계값 이상인 영역내의 가속도 센서로부터의 신호의 적분값은 상기 가속도 센서의 신호로부터의 가속 영역의 적분값보다 작으면, 상기 적분값들의 합은 0 이 되는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 가속도 센서로부터의 신호는 소정의 구간으로 적분되는 것이 특징인 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
  12. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가속도 센서로부터의 신호에 따라 충돌임을 판별하는 판단부와,
    상기 판단부에 의해 충돌로 판별하고 상기 판별부에 의해 충돌로 판별할 경우 충돌 신호를 제공하는 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백의 충돌 판별 장치.
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