KR100494850B1 - 차량용 측면 충돌 감지 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 범용 IC를 이용한 간단한 하드웨어 구현을 통해 차량의 측면 충돌을 감지하여 사이드 에어백의 전개 또는 비전개 동작을 제어할 수 있도록 한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치에 관한 것으로, 엑셀러메터에서 감지되는 차량의 측면 충돌 가속도 신호가 소정 시간 동안 일정 기준 이상인 경우 상기 가속도 신호를 적분한 차량의 속도 신호가 일정 기준 이상인지를 판단하여, 일정 기준 이상인 경우라면 차량의 측면에 충돌이 심하게 발생한 것으로 간주하여 사이드 에어백을 전개하도록 제어함을 특징으로 하며, 이와 같이 간단한 아날로그 소자를 이용하여 구현된 하드웨어를 통해 사이드 에어백의 전개 또는 비전개 동작을 제어함에 따라 기존의 마이컴을 사용한 경우보다 비용이 저렴해지는 효과가 있다.

Description

차량용 측면 충돌 감지 제어장치

본 발명은 범용 IC를 이용한 간단한 하드웨어(Hardware) 구현을 통해 차량의 측면 충돌을 감지하여 사이드 에어백(Side Airbag)의 전개 또는 비전개 동작을 제어할 수 있도록 한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치에 관한 것이다.

차량을 운전하면서 추돌 및 충돌 사고가 발생하거나 또는 측면 충돌 사고가 발생할 경우에 운전자와 탑승객의 몸이 차량의 전방으로 쏠리게 되고, 이로 인하여 머리 및 가슴 부위가 조향 핸들에 부딪치게 되어 다치게 된다.

이에 따라, 많은 차량들이 에어백을 설치하고, 추돌 및 충돌 사고가 발생할 경우에 에어백이 동작하면서 인체의 충격을 완충시켜 부상 정도를 줄일 수 있도록 하고 있다

차량에 설치되는 에어백으로서는 조향 핸들에 설치되어 운전자를 보호하기 위한 운전석 에어백과, 운전석 옆에 위치한 보조석 전면의 대시보드(dashboard)에 설치되어 보조석에 탑승한 사람을 보호하기 위한 보조석 에어백과, 운전석과 보조석의 측면에 설치되어 차량의 측면 충돌시 운전자와 탑승객을 보호하기 위한 사이드 에어백이 있으며, 이러한 에어백이 차량 충돌시 발생하는 질소가스의 폭발로 인해 순간적으로 부풀어짐으로써 운전자 및 보조석의 탑승객을 사고로부터 보호하게 된다.

상기 차량의 측면 충돌을 감지하여 측면 보호용으로 설치된 사이드 에어백을 동작시키기 위한 종래의 차량용 측면 충돌 감지 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이 마이컴(2)을 이용한 전자제어장치(Electronic Control Unit ; 이하, 'ECU'라 칭함)를 사용한다.

즉, 마이컴(2)이 엑셀러메터(accelerometer)(1)에서 감지되는 차량의 가속도를 이용하여 내부 소프트웨어 알고리즘에 따라 측면 충돌 여부를 판단하고, 일정 이상의 측면 충돌이 감지되면 에어백 점화회로(4)를 동작시켜 질소가스 폭발에 의해 사이드 에어백을 전개하도록 한다.

그러나, 상기와 같은 종래 차량용 측면 충돌 감지 제어장치는 ECU내 마이컴을 이용함에 따라 전체 시스템의 가격이 고가일 뿐만 아니라 마이컴 내부의 소프트웨어 알고리즘의 캘리브레이션(Calibration) 개발을 위해 많은 노력이 요구되게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 기존의 고가인 마이컴 대신 저가의 범용 IC를 이용한 간단한 하드웨어를 통해 차량의 측면 충돌을 감지하여 차량 측면 충돌 가속도 및 속도 모두가 일정 기준 이상인 경우에만 사이드 에어백을 전개시킴으로써 사이드 에어백의 전개 또는 비전개 동작을 제어할 수 있도록 한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치를 제공하는 데에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 측면 충돌 감지 제어장치는, 엑셀러메터에서 감지되는 차량의 측면 충돌 가속도 신호가 소정 시간 동안 일정 기준 이상인 경우 상기 가속도 신호를 적분한 차량의 속도 신호가 일정 기준 이상인지를 판단하여, 일정 기준 이상인 경우라면 차량의 측면에 충돌이 심하게 발생한 것으로 간주하여 사이드 에어백을 전개하도록 제어함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치의 블록 구성도로서, 엑셀러메터(10)에서 감지된 차량의 측면 충돌 가속도 신호가 일정 기준 이상인지를 판단하는 윈도우 비교기(Window Comparator)(11)와, 상기 윈도우 비교기(11)에서 차량의 가속도 신호가 일정 기준 이상인 경우에 발생하는 하이 에지(High Edge) 신호에 따라 입력신호를 출력하는 D 플립플롭(12)과, 상기 윈도우 비교기(11)에서 차량의 가속도 신호가 일정 기준 이상인 경우에 발생하는 하이 에지 신호에 따라 트리거되어 소정의 폭을 갖는 하나의 펄스신호를 출력하는 제1 단안정 트리거 회로(13)와, 상기 제1 단안정 트리거 회로(13)에서 출력되는 펄스신호를 인버팅하여 상기 D 플립플롭(12)의 리셋(Reset) 단자에 인가하는 인버터(Inverter)(14)와, 상기 D 플립플롭(12)의 출력신호와 상기 제1 단안정 트리거 회로(13)의 출력신호를 논리곱하는 앤드 게이트(AND Gate)(15)와, 상기 앤드 게이트(15)의 출력신호에 따라 스위칭 온/오프(On/Off) 동작하는 아날로그 스위치(Analog Switch)(16)와, 상기 아날로그 스위치(16)가 온동작하는 경우 상기 엑셀레메터(10)에서 감지된 차량의 측면 충돌 가속도 신호를 적분하는 적분기(Integrator)(17)와, 상기 적분기(17)에서 출력된 차량의 속도 신호가 일정 기준 이상인지를 판단하여 사이드 에어백의 전개 또는 비전개를 위한 제어신호를 출력하는 비교기(18)와, 상기 앤드 게이트(15)에서 로우 에지(Low Edge) 신호를 출력하는 경우 이 로우 에지 신호에 트리거되어 하나의 펄스신호를 출력하는 제2 단안정 트리거 회로(19)와, 상기 제2 단안정 트리거 회로(19)의 출력신호에 따라 스위칭 온/오프 동작하여 상기 적분기(17)를 리셋하는 리셋 스위치(20)로 구성된다

상기와 같이 구성된 차량용 측면 충돌 감지 제어장치의 동작을 도 3의 신호 파형도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 윈도우 비교기(11)에서는 엑셀러메터(10)에서 감지된 차량의 측면 충돌 가속도 신호를 입력하고, 이 입력된 가속도 신호가 일정 기준인 ±G0 범위를 벗어나는지를 판단하여, 상기 가속도 신호가 도 3에 도시된 ⓐ와 같이 ±G0 범위를 벗어나면 하이 에지 신호를 D 플립플롭(12)의 클럭단자(CLK)와 제1 단안정 트리거 회로(13)에 출력한다.

이어, 상기 제1 단안정 트리거 회로(13)는 상기 윈도우 비교기(11)에서 출력되는 하이 에지 신호에 따라 트리거되어 도 3에 도시된 ⓒ와 같은 x(ms)의 폭을 갖는 하나의 펄스 하이신호를 앤드 게이트(15)에 출력하는 동시에 상기 D 플립플롭(12)의 리셋 단자(R)에 연결된 인버터(14)에 출력한다.

그리고, 상기 D 플립플롭(12)에서는 상기 윈도우 비교기(11)에서 출력되는 하이 에지 신호의 입력과 상기 인버터(14)에서 출력되는 리셋 신호에 따라 입력단자(D)에 인가되는 하이신호를 출력단자(Q)를 통해 도 3에 도시된 ⓑ와 같이 그대로 출력한다.

이후, 앤드 게이트(15)는 상기 D 플립플롭(12)에서 출력되는 ⓑ신호와 상기 제1 단안정 트리거 회로(13)에서 출력되는 ⓒ신호를 논리곱하여 도 3에 도시된 ⓒ와 같은 하이신호를 출력한다.

이때, 상기 D 플립플롭(12)의 하이신호가 출력되는 동안 이 하이신호의 폭보다 작은 제1 단안정 트리거 회로(13)의 x(ms)의 하이 펄스신호가 앤드 게이트(15)의 논리곱 특성에 따라 출력됨에 따라 결국 상기 제1 단안정 트리거 회로(13)와 상기 앤드 게이트(15)의 출력은 같게 된다.

이어, 상기 앤드 게이트(15)에서 출력된 하이신호는 아날로그 스위치(16)에 인가되어 아날로그 스위치(16)가 스위칭 온동작하고, 이에 따라 상기 엑셀러메터(10)에서 감지된 차량 측면 충돌 가속도 신호 ⓐ가 저항(R1)을 통해 적분기(17)의 +단자에 인가된다.

이에 따라, 상기 적분기(17)에서는 상기 측면 충돌 가속도 신호를 적분하여 도 3에 도시된 ⓓ와 같은 차량의 측면 충돌 속도 신호를 구하고, 이 구한 속도 신호를 비교기(18)의 일 단자에 인가한다.

그러면, 상기 비교기(18)에서는 저항(R2,R3)에 의해 주어지는 V0의 일정 기준 속도 신호와 상기 적분기(17)에서 인가된 차량 측면 충돌 속도 신호를 비교하여, 차량 측면 충돌 속도 신호가 V0 이상인 경우 도 3에 도시된 ⓔ와 같은 사이드 에어백을 전개시키기 위한 제어신호를 에어백 점화회로에 출력한다.

상기와 같이 본 발명에서는 차량 측면 충돌 가속도 신호가 일정 기준 이상이면서 그 적분값인 속도 신호 역시 일정 기준 이상인 경우이어야만 차량 측면에 충돌이 심하게 발생한 것으로 인식하여 사이드 에어백을 전개시키도록 제어하는 것이다.

한편, 윈도우 비교기(11)로부터 엑셀러메터(10)에서 감지된 차량의 측면 충돌 가속도 신호가 ±G0 범위를 벗어나지 않아 제1 단안정 트리거 회로(12)에 하이 에지 신호를 출력하지 못하는 경우에는 상기 앤드 게이트(15) 역시 오프신호, 즉 로우 에지 신호를 출력하게 된다.

이에 따라, 로우 에지 신호에 동작하는 제2 단안정 트리거 회로(19)는 상기 로우 에지 신호에 따라 도 3에 도시된 ⓕ와 같은 사이드 에어백을 비전개시키기 위한 펄스신호를 에어백 점화회로에 출력한다.

도 4의 (가), (나)는 본 발명에서 고속 충돌 및 저속 충돌시 사이드 에어백을 전개 또는 비전개시키기 위한 각 부의 신호 파형을 보인 도면으로서, (가)는 차량의 속도가 고속인 경우에 측면 충돌이 발생하는 경우 ⓒ라는 일정 시간 동안 가속도 신호 ⓐ와 속도 신호 ⓓ가 일정 기준 이상이므로 ⓔ와 같은 사이드 에어백을 전개시키기 위한 제어신호가 출력되는 것을 보여 준다.

(나)는 ⓒ라는 일정 시간 동안 차량의 가속도 신호 ⓐ가 일정 기준 이상이라도 차량 속도 신호 ⓓ가 일정 기준 이하인 경우에는 ⓔ와 같은 사이드 에어백을 전개시키지 않는 제어신호가 출력되는 것을 보여 준다.

도 5의 (가), (나)는 본 발명에 의한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치가 차량에 장착되는 위치를 보인 도면으로서, 본 발명에 의한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치는 차량의 B-필라(Pillar)나 또는 사이드-실(Side-Sill) 등에 장착되어지며, 그 장착 위치는 도 5 (가)의 평면도와 도 5 (나)의 정면도에서와 같다.

이상, 상기 설명에서와 같이 본 발명은 저가의 간단한 아날로그 소자를 이용하여 구현된 하드웨어를 통해 사이드 에어백의 전개 또는 비전개 동작을 제어함에 따라 기존의 마이컴을 사용한 경우보다 비용이 저렴해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 하드웨어를 전용 완-칩(One-Chip)으로 구현하여 시스템을 더욱 단순화시킬 수 있으며, 반도체 가속도 센서와 일체형으로 결합할 경우에는 더욱더 단순화시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 차량용 측면 충돌 감지 제어장치의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 의한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치의 블록 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치의 동작에 따라 발생되는 각 부의 신호 파형을 보인 도면,

도 4의 (가), (나)는 본 발명에 의한 고속 충돌 및 저속 충돌시 각 부의 신호 파형을 보인 도면,

도 5의 (가), (나)는 본 발명에 의한 차량용 측면 충돌 감지 제어장치가 차량에 장착되는 위치를 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엑셀러메터 11 : 윈도우 비교기

12 : D 플립플롭 13 : 제1 단안정 트리거 회로

14 : 인버터 15 : 앤드 게이트

16 : 아날로그 스위치 17 : 적분기

18 : 비교기 19 : 제2 단안정 트리거 회로

20 : 리셋 스위치

Claims (1)

1. 엑셀러메터(10)에서 감지된 차량의 측면 충돌 가속도 신호가 일정 기준 이상인지를 판단하는 윈도우 비교기(11)와, 상기 윈도우 비교기(11)에서 차량의 가속도 신호가 일정 기준 이상인 경우에 발생하는 하이 에지 신호에 따라 입력신호를 출력하는 D 플립플롭(12)과, 상기 윈도우 비교기(11)에서 차량의 가속도 신호가 일정 기준 이상인 경우에 발생하는 하이 에지 신호에 따라 트리거되어 소정의 폭을 갖는 하나의 펄스신호를 출력하는 제1 단안정 트리거 회로(13)와, 상기 제1 단안정 트리거 회로(13)에서 출력되는 펄스신호를 인버팅하여 상기 D 플립플롭(12)의 리셋 단자에 인가하는 인버터(14)와, 상기 D 플립플롭(12)의 출력신호와 상기 제1 단안정 트리거 회로(13)의 출력신호를 논리곱하는 앤드 게이트(15)와, 상기 앤드 게이트(15)의 출력신호에 따라 스위칭 온/오프 동작하는 아날로그 스위치(16)와, 상기 아날로그 스위치(16)가 온동작하는 경우 상기 엑셀레메터(10)에서 감지된 차량의 측면 충돌 가속도 신호를 적분하는 적분기(17)와, 상기 적분기(17)에서 출력된 차량의 속도 신호가 일정 기준 이상인지를 판단하여 사이드 에어백의 전개 또는 비전개를 위한 제어신호를 출력하는 비교기(18)와, 상기 앤드 게이트(15)에서 로우 에지 신호를 출력하는 경우 이 로우 에지 신호에 트리거되어 하나의 펄스신호를 출력하는 제2 단안정 트리거 회로(19)와, 상기 제2 단안정 트리거 회로(19)의 출력신호에 따라 스위칭 온/오프 동작하여 상기 적분기(17)를 리셋하는 리셋 스위치(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 측면 충돌 감지 제어장치.