KR100600311B1 - 에어백 제어장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인터폴레이션 기법을 이용한 에어백 동작 쓰레쓰홀드 구현장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 불특정한 자동차가 다른 차량과 충돌하였는지 판단하는 제 1 단계(S1)와; 상기 제 1 단계(S2)에서 차량이 충돌하였음을 감지하면 전자식 가속도 센서(80)가 상기 자동차에서 전송되는 충돌 신호를 감지하는 제 2 단계(S2)와; 상기 제 2 단계(S2)를 수행한 후, 현재 자동차의 가속도나 속도등 에어백 전개를 위한 알고리즘에 필요한 값을 미적분을 이용하여 계산하는 제 3 단계(S3)와; 상기 제 3 단계(S3)를 수행한 후, 마이크로컨트롤러(50)에 각종 자동차에 맞는 파라미터 값을 로드시키는 제 4 단계(S4)와; 상기 제 4 단계(S4)에서 로드된 파라미터 값을 이용하여 현시점에서 쓰레쓰홀드를 인터폴레이션 기법을 이용하여 계산하는 제 5 단계(S5)와; 상기 제 3 단계(S3)에서 구한 값과 제 5 단계(S5)에서 구한 값을 비교하여 상기 제 5단계(S5)에서 구한 값이 더 크면 제 3 단계(S3)를 다시 수행하는 제 6 단계(S6)와; 상기 제 3 단계(S3)에서 구한값이 제 5 단계(S5)에서 구한 값보다 크면 에어백을 전개하는 제 7 단계(S7)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며, 이러한 본 발명은 에어백이 전개되는 시점과 비전개되는 시점을 결정하는 방법에 있어서 유연성을 확보함으로서, 향후 다른 차종의 에어백 전자 제어 장치의 적용에 있어서 큰 적응성을 가지는 등의 효과가 있다.

Description

에어백 제어장치 및 방법
본 발명은 에어백(air-bag)에 관한 것으로, 더욱상세하게는 인터폴레이션(Interpolation) 기법을 이용하여 에어백이 전개되는 시점과 비전개되는 시점을 명확하게 구분하여 사용자가 원하는 시간에 정확하게 에어백이 전개될 수 있도록 하는 에어백 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
주지하다시피, 자동차는 단지 운송수단으로서만 간주되어져 왔지만 차츰 현대인의 필수품이 되고 있다. 따라서 자동차 안에서 지내는 시간이 늘어남에 따라 자동차의 각종 편의장치의 필요성이 대두되어 오디오, 리모콘 열쇠, 원격시동장치, 후방추돌감지장치등을 비롯하여 최근에는 A/V 시스템, 네비게이션 시스템등으로 그 형태가 다양하고 고급화 되고 있는 추세에 있다.
차량의 충돌시 승객의 안전을 위한 조치로서 과거에는 주로 안전벨트의 사용 및 충돌 해석을 통한 차량의 구조 설계 개선을 통해 승객을 보호하려는 시도를 하였으나, 최근에는 안전벨트와 함께 에어백을 전개시켜 줌으로서 승객의 움직임을 구속하고 충격을 완화시켜 줌으로써 적극적으로 승객을 보호하려는 경향이 매우 강하다.
따라서, 북미 및 유럽에서는 에어백 장착률이 매우 높으며 국내에서도 점차 높아가는 추세에 있다. 이러한 에어백 시스템의 개발에 있어서 차량의 충돌을 감지하여 최적의 시간에 에어백을 전개시켜 주는 것이 매우 중요하다. 초기에는 차량의 앞쪽(crash zone)에 기선식(Electro-mechanical Crash Sensor) 충돌센서를 장착하여 충돌을 감시하였는데, 이 경우는 충돌센서를 엔진 후드내에 장착하기 때문에 그 환경이 열악할 뿐만아니라 센서와 제어장치간의 전기배선이 복잡하여 전체 시스템이 고가가 되고 때문에 널리 공급되지 못하는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 종래에 전자식 가속도 센서에서 입력되는 신호를 처리 분석하여 에어백의 전개 및 비전개 상태를 결정하는 에어백 전자제어장치에서, 인터폴레이션 기법을 이용하여 쓰레쓰홀드 곡선(Threshold Curve)이 전개 및 비전개 조건에 유연하게 대처할 수 있도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 에어백 제어장치는, 불특정한 자동차에 장착된 배터리로부터 전자식 에어백 제어장치가 필요로 하는 5V의 전원 및 에어백 점화용 에너지를 위한 승압된 전압을 발생시키는 전원공급부와; 상기 전원공급부에서 공급되는 배터리 전압이 제거되었을 때 일정한 시간동안 상기 전자식 에어백 제어장치의 정상적인 동작을 보장하기 위한 에너지를 축적시키는 에너지 비축기와; 상기 에너지 비축기에서 흘려주는 전류에 의해 동작하는 안전센서와; 에어백이 구동되기 이전에 운전자에게 에어백 구동여부를 알려주는 경고램프를 구동시키는 경고램프 구동부와; 상기 에어백이 전개될 시점을 제어하는 마이크로컨트롤러와; 상기 마이크로컨트롤러의 제어를 받아 운전석에 장착된 에어백이 전개될 시점에 전류를 흘려주어 점화시켜주는 제 1 점화회로부와; 상기 제 1 점화회로부에서 공급되는 전류에 의해 운전자를 보호하기 위한 에어백이 전개되는 운전석 에어백과; 현재 주행중인 자동차의 가속도에 비례하는 전기적 신호를 필터 및 증폭할 수 있는 회로를 포함하고 있는 전자식 가속도 센서와; 상기 마이크로컨트롤러의 제어를 받아 승객좌석에 장착된 에어백이 전개될 시점에 전류를 흘려주어 점화시켜주는 제 2 점화회로부와; 상기 제 2 점화회로부에서 공급되는 전류에 의해 승객을 보호하기 위한 에어백이 전개되는 승객 에어백을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 에어백 제어방법은, 불특정한 자동차가 다른 차량과 충돌하였는지 판단하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 차량이 충돌하였음을 감지하면 전자식 가속도 센서가 상기 자동차에서 전송되는 충돌 신호를 감지하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계를 수행한 후, 현재 자동차의 가속도나 속도등 에어백 전개를 위한 알고리즘에 필요한 값을 미적분을 이용하여 계산하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계를 수행한 후, 마이크로컨트롤러에 각종 자동차에 맞는 파라미터 값을 로드(Load)시키는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계에서 로드된 파라미터 값을 이용하여 현시점에서 쓰레쓰홀드를 인터폴레이션 기법을 이용하여 계산하는 제 5 단계와; 상기 제 3 단계에서 구한 값과 제 5 단계에서 구한 값을 비교하여 상기 제 5단계에서 구한 값이 더 크면 제 3 단계를 다시 수행하는 제 6 단계와; 상기 제 3 단계에서 구한값이 제 5 단계에서 구한 값보다 크면 에어백을 전개하는 제 7 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백 제어장치 및 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백이 동작되는 상태를 나타낸 기능 블럭도로서, 도시한 바와 같이, 전원공급부(10)는 불특정한 자동차에 장착된 배터리로부터 전자식 에어백 제어장치가 필요로 하는 5V의 전원 및 에어백 점화용 에너지를 위한 승압된 전압을 발생시킨다.
또한, 에너지 비축기(20)는 상기 전원공급부(10)에서 공급되는 배터리 전압이 제거되었을 때 일정한 시간동안 상기 전자식 에어백 제어장치의 정상적인 동작을 보장하기 위한 에너지를 축적시킨다.
또한, 안전센서(30)는 상기 에너지 비축기(20)에서 흘려주는 전류에 의해 동작하고, 경고램프 구동부(40)는 에어백이 구동되기 이전에 운전자에게 에어백 구동여부를 알려주는 경고램프를 구동시키며, 마이크로컨트롤러(50)는 상기 에어백이 전개될 시점을 제어한다.
또한, 제 1 점화회로부(60)는 상기 마이크로컨트롤러(50)의 제어를 받아 운전석에 장착된 에어백이 전개될 시점에 전류를 흘려주어 점화시켜주고, 운전석 에어백(70)은 상기 제 1 점화회로부(60)에서 공급되는 전류에 의해 운전자를 보호하기 위한 에어백이 전개된다.
또한, 전자식 가속도 센서(80)는 현재 주행중인 자동차의 가속도에 비례하는 전기적 신호를 필터 및 증폭할 수 있는 회로를 포함하고 있고, 제 2 점화회로부(90)는 상기 마이크로컨트롤러(50)의 제어를 받아 승객좌석에 장착된 에어백이 전개될 시점에 전류를 흘려주어 점화시켜주며, 승객 에어백(100)은 상기 제 2 점화회로부(90)에서 공급되는 전류에 의해 승객을 보호하기 위한 에어백이 전개된다.
또한, 도 2(A)는 도 1에서 에어백 전개시점과 비전개 시점이 정확하게 나타나는 상태를 나타낸 그래프로써, 도시한 바와 같이, 마이크로컨트롤러(50)에서 계산된 주행중인 차량의 속도나 가속도의 값이 쓰레쓰홀드를 넘으면 에어백이 전개되는 조건에 들어가 있는 것을 나타내고, 쓰레쓰홀드를 넘지 않으면 에어백이 전개되지 않는 조건에 들어가 있는 것을 나타낸 것이다.
또한, 도 2(B)는 종래의 방법을 사용했을 경우 에어백이 전개되는 시점과 비전개되는 시점이 정확하게 나타나지 않음을 나타낸 그래프이고, 도 2(C)는 도 1에서 에어백 전개시점과 비전개시점을 구별할 수 있는 선을 긋는 인터폴레이션 방법을 나타낸 그래프로써, 도시한 바와 같이, 상기 인터폴레이션 방법은 몇 개의 값만으로도 에어백이 전개되는 조건과 비전개되는 조건을 구별할 수 있다.
또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터폴레이션 방법을 도식적으로 나타낸 그래프로써, 도시한 바와 같이, 가로축은 쓰레쓰홀드 곡선을 구하기 위한 구간을 나타낸 것이고, 세로축은 시간에 따른 에어백의 전개상태를 나타낸 것으로 되어있다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쓰레쓰홀드 곡선을 계산하는 방법을 나타낸 표로써, 도시한 바와 같이, 도 3에 도시된 그래프를 참조해서 보면 각 구간 즉, 세로값(0∼n까지 구간)에서 쓰레쓰홀드 곡선값(AT(i))을 계산하는 방법을 도시한 것으로 n구간에서 최대값이 출력된다.
또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌을 판단하는 방법을 나타낸 제어흐름도로서, 도시한 바와 같이, 제 1 단계(S1)는 불특정한 자동차가 다른 차량과 충돌하였는지 판단하고, 제 2 단계(S2)는 상기 제 1 단계(S1)에서 차량이 충돌하였음을 감지하면 전자식 가속도 센서(80)가 상기 자동차에서 전송되는 충돌 신호를 감지한다.
또한, 제 3 단계(S3)는 상기 제 2 단계(S2)를 수행한 후, 현재 자동차의 가속도나 속도등 에어백 전개를 위한 알고리즘에 필요한 값을 미적분을 이용하여 계산하고, 제 4 단계(S4)는 상기 제 3 단계(S3)를 수행한 후, 마이크로컨트롤러(50)에 각종 자동차에 맞는 파라미터 값을 로드시킨다.
또한, 제 5 단계(S5)는 상기 제 4 단계(S4)에서 로드된 파라미터 값을 이용하여 현시점에서 쓰레쓰홀드를 인터폴레이션 기법을 이용하여 계산하고, 제 6 단계(S6)는 상기 제 3 단계(S3)에서 구한 값과 제 5 단계(S5)에서 구한 값을 비교하여 상기 제 5단계(S5)에서 구한 값이 더 크면 제 3 단계(S3)를 다시 수행하며, 제 7 단계(S7)는 상기 제 3 단계(S3)에서 구한값이 제 5 단계(S5)에서 구한 값보다 크면 에어백을 전개하도록 되어있다.
이하, 상기와 같이 구성된 에어백 제어장치 및 방법의 동작과정을 첨부된 도 1, 도 2(A), 도 2(B), 도 2(C), 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 인터폴레이션(Interpolation)이란 몇 개의 데이터로 부터 사이사이의 값들을 유추할 수 있는 이론으로, 이 이론을 에어백 알고리즘에 적용하면 에어백이 전개되는 시점과 비전개되는 시점을 구분하기 위한 쓰레쓰홀드 곡선 값들을 구할 때 매 시기마다 값을 지정하지 않아도 되며, 단지 몇 개의 값들만 기억하고 있다면 그 값들 사이의 시간에 대한 쓰레쓰홀드 곡선값들을 유추하여 에어백 전개를 위한 알고리즘에 사용할 수 있다.
또한, 에어백 전개 알고리즘에서 쓰레쓰홀드는 에어백 전자제어장치내에 부착된 전자식 가속도 센서(80)의 신호를 마이크로컨트롤러(50)가 전달받아 여러 가지 계산을 통해서 운전석 에어백(70) 및 승객 에어백(100)의 전개 및 비전개 상황을 판단하는 것으로, 에어백 기술의 핵심부분이며 계산되는 값은 주로 전자식 가속도 센서(80)에서 나온 가속도 신호를 미분 및 적분을 통해 구하게 된다.
하지만 구해진 값들을 어떻게 사용하느냐에 따라 에어백의 전개 및 비전개를 판단할 수 있으며 이 부분이 쓰레쓰홀드라 한다. 즉 도 2(A)에 도시된 바와 같이, 계산된 값들이 쓰레쓰홀드를 넘으면 에어백은 전개가 되고, 쓰레쓰홀드를 넘지 않으면 에어백은 전개가 되지 않는다. 때문에 이때는 에어백 전개와 비전개의 구별이 확실히 구별된다.
하지만 도 2(B)에 도시된 바와 같은 경우는 기존의 방식으로 에어백의 전개조건과 비전개 조건을 구별하기가 힘이 든다.
또한, 도 2(C)에 도시된 방법은 상기 운전석 에어백(70)과 승객 에어백(100)이 전개되는 시점과 비전개되는 시점을 구별할 수 있는 선을 긋는 방법 즉, 인터폴레이션 방법을 나타낸 것이다.
즉, 인터폴레이션법은 도 2(C)에서와 같이 에어백 전개 및 비전개를 구별할 수 있는 선을 긋는 방법으로, 몇 개의 값만으로도 전개되는 시점과 비전개되는 시점을 구별할 수 있고, 상기 인터폴레이션을 도식적으로 표현하면 도 3에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있으며, 도면에서 처럼 에어백의 전개 조건 신호와 비전개 조건 신호를 구별할 수 있다.
여기서 쓰레쓰홀드는 운전석 에어백(70)이나 승객 에어백(100)이 비전개 되는 조건 신호를 배제시키고 전개 조건을 포함하는 쓰레쓰홀드 곡선 즉, AT(i)를 구하면 도 4에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.
여기서, (ㅿA1/ㅿi)=Akn로 두면, AT(i)=AT(i-1)+Akn(i-in-1)이고
in-1=i0+(n-1)ㅿi이다.
예를들어, 도 3의 가로축인 한 구간에서 i0< i< i1 인 경우, 쓰레쓰홀드 AT(i)는 이전 구간의 쓰레쓰홀드 AT(i-1)에 다가, 세로축값인 △A1과 가로 구간 차이 값인 i1-i0 값 즉 △i 값으로 나는 값(즉 Akn 값)에 현재 구간값인 i 와 구간의 처음값인 i0를 뺀 값인 i-i0 를 곱하여, 더하게 된다.
그러므로, 에어백 전자제어장치에 Akn만 기억시켜 놓으면 알고리즘 수행중 쓰레쓰홀드의 값들은 상기 계산식에 의해 계산된 알고리즘을 사용할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형실시할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 에어백 제어장치 및 방법은, 인터폴레이션 기법을 이용하여 쓰레쓰홀드 곡선을 구현한 것이 에어백의 전개 및 비전개 구별에 있어서 상당히 효과적이고 또한, 몇 개의 데이터를 사용하여 운전자나 탑승객이 원하는 시간에 에어백의 전개 시점을 보장할 수 있도록 유연성을 가지고 있으며, 메모리 사용측면에서 보면 몇 개의 데이터를 저장하므로 메모리 손실을 줄여 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 그러나, 무엇보다도 에어백 전개 및 비전개 결정에 있어서 유연성을 확보함으로서 향후 다른 차종의 에어백 전자 제어 장치의 적용에 있어서 큰 적응성을 가지는 등의 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어백이 동작되는 상태를 나타낸 기능 블럭도,
도 2 (A)는 도 1에서 에어백 전개시점과 비전개 시점이 정확하게 나타나는 상태를 나타낸 그래프,
도 2 (B)는 종래의 방법을 사용했을 경우 에어백 전개시점과 비전개 시점이 정확하게 나타나지 않음을 나타낸 그래프,
도 2 (C)는 도 1에서 에어백 전개시점과 비전개시점을 구별할 수 있는 선을 긋는 방법을 나타낸 그래프,
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터폴레이션 방법을 도식적으로 나타 낸 그래프,
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 쓰레쓰홀드 곡선을 계산하는 방법을 나 타낸 표,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 충돌을 판단하는 방법을 나타낸 제어흐 름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전원공급부 20 : 에너지 비축기
30 : 안전센서 40 : 경고램프 구동부
50 : 마이크로컨트롤러 60 : 제 1 점화회로부
70 : 운전식 에어백 80 : 전자식 가속도 센서
90 : 제 2 점화회로부 100 : 승객 에어백

Claims (2)

  1. 불특정한 자동차에 장착된 배터리로부터 전자식 에어백 제어장치가 필요로 하는 5V의 전원 및 에어백 점화용 에너지를 위한 승압된 전압을 발생시키는 전원공급부와; 상기 전원공급부에서 공급되는 배터리 전압이 제거되었을 때 일정한 시간동안 상기 전자식 에어백 제어장치의 정상적인 동작을 보장하기 위한 에너지를 축적시키는 에너지 비축기와; 상기 에너지 비축기에서 흘려주는 전류에 의해 동작하는 안전센서와; 에어백이 구동되기 이전에 운전자에게 에어백 구동여부를 알려주는 경고램프를 구동시키는 경고램프 구동부와; 상기 에어백이 전개될 시점을 제어하는 마이크로컨트롤러와; 상기 마이크로컨트롤러의 제어를 받아 운전석에 장착된 에어백이 전개될 시점에 전류를 흘려주어 점화시켜주는 제 1 점화회로부와; 상기 제 1 점화회로부에서 공급되는 전류에 의해 운전자를 보호하기 위한 에어백이 전개되는 운전석 에어백과; 현재 주행중인 자동차의 가속도에 비례하는 전기적 신호를 필터 및 증폭할 수 있는 회로를 포함하고 있는 전자식 가속도 센서와; 상기 마이크로컨트롤러의 제어를 받아 승객좌석에 장착된 에어백이 전개될 시점에 전류를 흘려주어 점화시켜주는 제 2 점화회로부와; 상기 제 2 점화회로부에서 공급되는 전류에 의해 승객을 보호하기 위한 에어백이 전개되는 승객 에어백을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어백 제어장치.
  2. 불특정한 자동차가 다른 차량과 충돌하였는지 판단하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 차량이 충돌하였음을 감지하면 전자식 가속도 센서가 상기 자동차에서 전송되는 충돌 신호를 감지하는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계를 수행한 후, 현재 자동차의 가속도나 속도등 에어백 전개를 위한 알고리즘에 필요한 값을 미적분을 이용하여 계산하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계를 수행한 후, 마이크로컨트롤러에 각종 자동차에 맞는 파라미터 값을 로드시키는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계에서 로드된 파라미터 값을 이용하여 현시점에서 쓰레쓰홀드를 인터폴레이션 기법을 이용하여 계산하는 제 5 단계와; 상기 제 3 단계에서 구한 값과 제 5 단계에서 구한 값을 비교하여 상기 제 5단계에서 구한 값이 더 크면 제 3 단계를 다시 수행하는 제 6 단계와; 상기 제 3 단계에서 구한값이 제 5 단계에서 구한 값보다 크면 에어백을 전개하는 제 7 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 에어백 제어방법.
KR1019980033893A 1998-08-21 1998-08-21 에어백 제어장치 및 방법 KR100600311B1 (ko)

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