KR100811512B1 - 차량의 추돌 충격완화 시스템 및 그 방법 - Google Patents

차량의 추돌 충격완화 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 추돌 충격완화 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 후방 추돌시 브레이크의 제동을 풀어 1차 충격을 완화하고, 제동거리가 미확보되어 전방차량과의 추돌이 예상시 범퍼 에어백을 전개하여 2차 충격을 완화하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량의 추돌 충격완화 시스템은, 차량(50)의 내외부에 구비되어 차량(50)의 각종 정보를 감지하는 다수의 센서로 이루어지는 센서부(10)와, 상기 센서부(10)의 각 센서에서 보내온 감지 신호의 연산/처리를 수행하고, 그 수행 결과에 따라 충격 완화를 위해 제어신호를 출력하는 ECU(20)와, 상기 차량(50)의 전방 범퍼에 설치되며, 전방차량(54)과의 추돌이 예상되는 경우에 ECU(20)의 제어신호에 의해 전개되어 차량(50)에 가해지는 충격을 완화하는 에어백 범퍼(30)와, 상기 ECU(20)의 제어신호에 의해 후방차량(56)에 의한 자차(52)의 후방 추돌시에 브레이크 잠김을 일시적으로 해제하고, 전방차량(54)과 자차(52)와의 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 작동되는 브레이크 장치(40)를 포함한다.
범퍼 에어백, 센서, 브레이크 장치, 추돌 충격 완화.

Description

차량의 추돌 충격완화 시스템 및 그 방법{Impact Absorption System for Rear-end Collision of Vehicles and Method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 충격완화 시스템의 블록도,
도 2는 도 1에 나타낸 구성부의 차량 장착 상태도,
도 3은 본 발명의 후방 충격 감지에 따른 충격완화 방법의 순서도,
도 4a 내지 도 4f는 도 3의 순서도에 따른 충격 완화 개념도,
도 5는 본 발명의 전방 추돌 예상에 따른 충격완화 방법의 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 센서부 12: 레이더 센서
14: 충격 센서 16: 차속 센서
18: 브레이크 센서 20: 전자제어유닛(ECU)
30: 범퍼 에어백 40: 브레이크 장치
50: 차량 52: 자차
54: 전방차량 56: 후방차량
본 발명은 차량의 추돌 충격완화 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 후방 추돌시 브레이크의 제동을 풀어 1차 충격을 완화하고, 제동거리가 미확보되어 전방차량과의 추돌이 예상시 범퍼 에어백을 전개하여 2차 충격을 완화하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 차량의 사고 발생시 운전자에게 전해지는 충격을 최소한으로 줄이기 위해 에어백과 범퍼를 설치하는데, 상기 에어백은 운전자와 스티어링 사이 또는 조수석의 승객과 인스트루먼트 패널 사이에 순간적으로 에어백을 부풀게 하여 운전자와 승객의 부상을 최소한도로 줄이기 위한 장치이다.
그리고 범퍼는 차량의 전후방에 설치되어 차체에 전달되는 충격을 자체적으로 흡수할 수 있도록 형성된 것으로, 차체 범퍼하우스에 형성된 브래킷에 우레탄으로 사출 성형된 에너지 압쇼버를 개재하고, 그 외면에 범퍼를 끼워 차체와 일체를 이루도록 한 구성이다.
상기와 같이 차량의 사고 발생시 특히 차량 후방의 추돌시 그 충격을 완화하기 위해 차량의 전후방에 설치되는 범퍼와 차실 내측으로 전개되도록 설치되는 에어백 이외에는 후방 추돌에 대비할 수 있는 장치가 장착되어 있지 않아, 후방 추돌시 예상이 불가능하고, 후방 추돌시 브레이크 장치의 제동 상태에 따라 2가지 양상의 피해가 발생한다.
먼저, 차량의 후방 추돌 후 운전자가 브레이크 페달을 계속 밟고 있는 경우(브레이크 장치가 제동상태인 경우), 후방차량의 충격이 사고차량에 그대로 전달되어 큰 충격이 가해지므로 운전자를 포함한 탑승자가 큰 부상을 입게 됨은 물론 차 량이 크게 파손된다.
차량의 후방 추돌 후 당황한 운전자의 발이 브레이크 페달에서 이탈된 경우(브레이크 장치가 미제동상태인 경우), 사고차량이 앞으로 밀리면서 그 전방차량과의 연쇄 추돌 사고를 발생시켜 전방차량은 물론 사고차량의 중요 부위인 후드부가 파손한다.
즉, 차량의 후방 추돌 사고가 발생한 경우 후방차량과의 추돌에 의한 1차 충격과 전방차량과의 연쇄 추돌에 의한 2차 충격을 받게 된다.
한편, 차량의 전방에 위치한 범퍼에 에어백과 충격감지 센서를 구비하여 전방차량이나 장애물과 추돌시에 충격을 감지해서 에어백을 자동으로 전개함으로써 해당 차량에 가해지는 충격을 완화하는 범퍼 에어백 시스템이 개시되어 있다.
상기한 범퍼 에어백 시스템은 정면 추돌시에만 동작하는 시스템으로 사고 예지가 불가능하고, 상술한 브레이크 장치의 상태에 따라 2가지 양상의 피해가 그대로 발생하는 문제점은 여전히 내포하고 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 전후방 추돌시에 센서 및 브레이크 장치와 연계하여 범퍼 에어백을 제어함으로써 추돌에 의한 충격을 감쇄시키고 후드부 및 전방차량의 파손을 최소화할 수 있는 차량의 추돌 충격완화 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량의 추돌 충격완 화 시스템은, 차량의 내외부에 구비되어 차량의 각종 정보를 감지하는 다수의 센서로 이루어지는 센서부와, 상기 센서부의 각 센서에서 보내온 감지 신호를 증폭하고 디지털로 변환하여 그 변환된 디지털 신호값의 연산/처리를 수행하고, 그 수행 결과에 따라 충격 완화를 위해 제어신호를 출력하는 ECU와, 상기 차량의 전방 범퍼에 설치되며, 상기 ECU에서 연산/처리를 수행한 결과 전방차량과의 추돌이 예상되는 경우에 ECU의 제어신호에 의해 전개되어 차량에 가해지는 충격을 완화하는 에어백 범퍼와, 상기 ECU의 제어신호에 의해 후방차량에 의한 자차의 후방 추돌시에 브레이크 잠김을 일시적으로 해제하고, 전방차량과 자차와의 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 작동되어 제동거리를 확보할 수 있도록 하는 브레이크 장치를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 추돌 충격완화 방법은, 자차의 후방에서 주행중인 후방차량의 추돌에 의한 충격이 발생하는지 판단하는 단계와, 상기 후방차량의 추돌에 의한 충격으로 판단한 경우에 브레이크 장치의 잠김 상태를 판단하는 단계와, 상기 브레이크 장치가 잠김 상태인 경우에 브레이크 장치에 제어신호를 출력하여 브레이크의 잠김을 일시적으로 해제해서 전방으로 밀려나가게 함으로써 1차 충격을 완화하는 단계를 포함한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 충격완화 시스템의 블록도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 구성부의 차량 장착 상태도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 충격완화 시스템은, 센서부(10), 전자제어유닛(ECU)(20), 범퍼 에어백(30) 및 브레이크 장치(40)를 포함하여 구성된다.
센서부(10)는 차량의 내외부에 구비되어 차량의 각종 정보를 감지하는 다수의 센서로 이루어지며, 특히 레이더 센서(12), 충격 센서(14), 차속 센서(16), 브레이크 센서(18)를 포함하여 이루어진다.
레이더 센서(12)는 차량(50)의 전방에 설치되어 전방으로 레이저빔을 주사하여 전방차량이나 장애물을 검출하는 동시에, 자차와 전방차량이나 장애물까지의 거리나 전방차량의 속도 등을 검출한다.
충격 센서(14)는 차량의 전방과 후방에 설치되어 외부에서 충격이 가해지는 경우에 그 충격에 비례하는 전기적 신호를 발생한다.
차속 센서(16)는 주행중인 차량의 주행 속도를 감지하는 센서로 예를 들어 휠스피드센서(Wheel Speed Sensor)이다.
상기 휠스피드센서는 차량의 바퀴에 구비되어 휠의 회전에 따른 펄스수를 연산하여 차속을 감지한다.
브레이크 센서(18)는 차량 브레이크의 작동 상태를 감지하여 전기적 신호를 발생한다.
ECU(20)는 센서부(10)의 각 센서에서 보내온 감지 신호를 증폭하고 디지털로 변환하여 그 변환된 디지털 신호값의 연산/처리를 수행하고 그 수행 결과에 따라 충격 완화를 위해 제어신호를 출력한다.
상기 ECU(20)는 센서부(10)에 구비된 센서를 통해 출력되는 작은 전압의 신 호를 일정 레벨로 증폭하고, 아날로그 신호를 소정 주파수로 샘플링하여 그에 해당하는 디지털 데이터로 변환한다.
상기 ECU(20)의 메모리(미도시)에는 ECU(20)에서 전후방 추돌시 충격 완화를 위해서 실행하는 각종 연산/제어 프로그램과, 신호값과의 비교 기준이 되는 기준값 및 각 센서에서 감지한 신호값 등이 설정된다.
상기 ECU(20)는 센서부(10)에서 감지한 신호값이 디지털 데이터로 변환되어 입력되면 기설정된 연산 프로그램에 따라 기준값과 비교하거나 연산 처리하고, 연산 처리된 결과를 제어 프로그램에 따라 수행하여 제어 신호를 출력한다.
예를 들어 상기 ECU(20)는 전방차량이 있고 자차가 주행중일 경우 레이더 센서(12)에서 보내온 자차와 전방차량과의 차간거리와, 상기 차속 센서(16)의 차속과 레이더 센서(12)의 전방차량의 차속으로부터 자차와 전방차량과의 상대속도(전방차량이 정지중인 경우 상대속도 = 자차의 차속)를 이용해 구한 안전거리(안전거리 = 헤드웨이타임 * 상대속도 + 예비 차간거리)를 비교하여, 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 차간거리가 매우 근접한 위험 상황으로 판단하고, 브레이크 장치(40)가 작동하도록 제어신호를 출력한 후 제동거리를 확보하지 못하여 전방차량과의 추돌이 예상되는 경우에 범퍼 에어백(30)이 전개되도록 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 ECU(20)는 전방차량과 주행중인 후방차량 사이에서 자차가 있는 경우 후방의 충격 센서(14)에 의한 신호값을 기준값과 비교하여 기준값보다 큰 경우에 충격을 후방차량의 추돌에 의한 것으로 판단하여 브레이크 센서(18)의 브레이크 작동 신호로부터 브레이크 잠김 상태를 확인하고, 브레이크 잠김 상태인 경우에 브레이크 잠김 상태를 일시적으로 해제한다.
이후, 상기 ECU(20)는 레이더 센서(12)에서 보내온 자차와 전방차량과의 차간거리와, 상기 차속센서(16)의 차속과 레이더 센서(12)의 전방차량의 차속으로부터 구한 자차와 전방차량과의 상대속도를 이용해 구한 안전거리를 비교하여, 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 차간거리가 매우 근접한 위험 상황으로 판단하고, 브레이크 장치(40)가 작동하도록 제어신호를 출력한 후 제동거리를 확보하지 못하여 전방차량과의 추돌이 예상되는 경우에 범퍼 에어백(30)이 전개되도록 제어신호를 출력한다.
범퍼 에어백(30)은 차량(50)의 전방에 위치한 범퍼에 설치되며, 전방차량과의 추돌이 예상되는 경우에 ECU(20)의 제어신호에 의해 전개되어 차량에 가해지는 충격을 완화한다.
브레이크 장치(40)는 제동력을 발생하여 주행중인 차량을 정지시키며, 케이블을 이용하여 바퀴 부분의 휠 실린더에 설치되어 있는 패드(라이닝)를 벌려주어 드럼에 압착시키는 방식으로 구동된다.
특히 ECU(20)의 제어신호에 의해 후방 추돌시에 브레이크 잠김을 일시적으로 해제하고, 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 작동되어 제동거리를 확보할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 후방 충격 감지에 따른 충격완화 방법의 순서도이고, 도 4a 내지 도 4f는 도 3의 순서도에 따른 충격 완화 개념도이다.
먼저, 차량이 시동되면 센서부(10)의 각 센서는 작동하여 차량의 각종 정보 를 감지하고 해당 정보가 감지되는 경우에 감지신호를 발생하여 ECU(20)에 전송한다(S302).
예를 들어 레이저 센서(12)는 전방차량(54)이 있는 경우에 전방차량(54)과의 차간거리와 전방차량(54)의 속도를 감지하고, 충격 센서(14)는 차량에 외부 충격이 있는 경우에 충격을 감지하고, 차속 센서(16)는 바퀴가 회전하는 경우에 차속을 감지하고, 브레이크 센서(18)는 브레이크 장치(40)가 작동되어 제동 상태인 경우에 브레이크 잠김을 감지한다.
ECU(20)는 차량의 후방에 설치된 충격 센서(14)로부터의 충격 신호가 입력 여부에 따라 후방 충격을 판단하여(S304), 충격 신호가 ECU(20)에 입력되는 경우에 후방 충격이 있는 것으로 판단하고, 충격 신호값을 ECU(20)의 메모리에 설정된 기준값과 비교하여(S306) 기준값보다 큰 경우에 주행중인 후방차량(56)의 추돌에 의한 충격으로 판단하고, 기준값보다 작은 경우에 미세 충격으로 판단하여 무시한다.
후방차량(56)의 추돌에 의한 큰 충격으로 판단한 경우에 브레이크 신호의 입력 여부에 따라 브레이크 잠김 상태를 판단하여(S308), 브레이크가 잠김 상태인 경우에는 브레이크 장치(40)에 제어신호를 출력하여 브레이크의 잠김을 일시적으로 해제한다(S310)(도 4b 참조).
이에 의해 자차(52)가 전방으로 이송하면서 후방차량(56)의 추돌에 의한 후방차량(56)과 자차(52)의 1차 충격을 완화함으로써 운전자를 포함한 탑승자의 부상 정도와 차량의 파손 정도를 줄일 수 있다(도 4c 참조).
다음 ECU(20)는 레이더 센서(12)의 감지 신호 입력으로부터 전방차량(54)의 유무를 판단하여(S312) 전방차량(54)이 있는 경우에 레이더 센서(12)에서 보내온 자차(52)와 전방차량(54)과의 차간거리와, 상기 차속센서(16)의 차속과 레이더 센서(12)의 전방차량(54)의 차속으로부터 구한 자차(52)와 전방차량(54)과의 상대속도를 이용해 구한 안전거리를 비교한다(S314).
상기 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 차간거리가 매우 근접한 위험 상황으로 판단하여, 제동거리를 확보하기 위해 브레이크 장치(40)에 제어신호를 출력하여 브레이크 장치(40)를 작동한다(S316)(도 4d 참조).
상기 브레이크 장치(40)가 작동된 후, 제동거리가 확보되었는지 판단하여(S318), 제동거리가 확보되지 못하면 전방차량과의 추돌이 예상되므로 범퍼 에어백(30)에 제어신호를 출력하여 범퍼 에어백(30)을 전개시킴으로써(S320)(도 4e 참조), 전방차량(54)과 자차(52)에 가해지는 2차 충격을 완화한다(도 4f 참조).
도 5는 본 발명의 전방 추돌 예상에 따른 충격완화 방법의 순서도이다.
먼저, 차량이 시동되면 센서부(10)의 각 센서는 작동하여 차량의 각종 정보를 감지하고 해당 정보가 감지되는 경우에 감지신호를 발생하여 ECU(20)에 전송한다(S502).
상기 ECU(20)는 레이더 센서(12)의 감지 신호 입력으로부터 전방차량(54)의 유무를 판단하여(S504), 전방차량(54)이 있는 경우에 레이더 센서(12)에서 보내온 자차(52)와 전방차량(54)과의 차간거리와, 상기 차속센서(16)의 차속과 레이더 센서(12)의 전방차량(54)의 차속으로부터 구한 자차와 전방차량과의 상대속도를 이용해 구한 안전거리를 비교한다(S506).
상기 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 차간거리가 매우 근접한 위험 상황으로 판단하여, 제동거리를 확보하기 위해 브레이크 장치(40)에 제어신호를 출력하여 브레이크 장치(40)가 작동한다(S508).
상기 브레이크 장치(40)가 작동된 후, 제동거리가 확보되었는지 판단하여(S510), 제동거리가 확보되지 못하면 전방차량(54)과의 추돌이 예상되므로 범퍼 에어백(30)에 제어신호를 출력하여 범퍼 에어백(30)을 전개함으로써(S512), 전방차량(54)과 자차(52)에 가해지는 충격을 완화할 수 있다.
이상에서와 같이, 전방 및 후방 추돌 사고에 대한 충격을 완화할 수 있고, 기존에 적용되고 있는 브레이크 컨트롤 시스템(예를 들어 ACC(Auto Cruise Control), ESP(Electronic Stability Program), EPB(Electronic Parking Brake))을 이용하여 구축할 수 있어 시스템 구현이 용이하며, 연쇄추돌 사고를 방지할 수 있다.
또한, 차량 후드 부위 파손을 최소화할 수 있고, 전방차량(54)과의 추돌을 예지하여 운전자의 판단 및 행동 오류를 막고 능동적으로 동작할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 전후방 추돌시에 센서 및 브레이크와 연계하여 범퍼 에어백을 제어함으로써 추돌에 의한 충격을 감쇄시키고 후드부 및 전방차량의 파손을 최소화할 수 있다.

Claims (6)

  1. 차량(50)의 내외부에 구비되어 차량(50)의 각종 정보를 감지하는 다수의 센서로 이루어지는 센서부(10)와, 상기 센서부(10)의 각 센서에서 보내온 감지 신호를 증폭하고 디지털로 변환하여 그 변환된 디지털 신호값의 연산/처리를 수행하고, 그 수행 결과에 따라 충격 완화를 위해 제어신호를 출력하는 ECU(20)와, 상기 차량(50)의 전방 범퍼에 설치되며, 상기 ECU(20)에서 연산/처리를 수행한 결과 전방차량(54)과의 추돌이 예상되는 경우에 ECU(20)의 제어신호에 의해 전개되어 차량(50)에 가해지는 충격을 완화하는 에어백 범퍼(30)와, 상기 ECU(20)의 제어신호에 의해 후방차량(56)에 의한 자차(52)의 후방 추돌시에 브레이크 잠김을 일시적으로 해제하고, 전방차량(54)과 자차(52)와의 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 작동되어 제동거리를 확보할 수 있도록 하는 브레이크 장치(40)로 이루어지되;
    상기 센서부(10)는 차량(50)의 전방에 설치되고 전방으로 레이저빔을 주사하여 전방차량(54)을 검출하는 동시에, 자차(52)와 전방차량(54)까지의 차간거리나 전방차량(54)의 속도를 검출하는 레이더 센서(12)와, 상기 차량(50)의 전방과 후방에 설치되어 외부에서 차량에 충격이 가해지는 경우에 충격을 감지하는 충격 센서(14)와, 주행중인 차량(50)의 주행 속도를 감지하는 차속 센서(16)와, 상기 브레이크 장치(40)의 작동 상태를 감지하는 브레이크 센서(18)로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 추돌 충격완화 시스템.
  2. 삭제
  3. 자차의 후방에서 주행중인 후방차량의 추돌에 의한 충격이 발생하는지 판단하는 단계와, 상기 후방차량의 추돌에 의한 충격으로 판단한 경우에 브레이크 장치의 잠김 상태를 판단하는 단계와, 상기 브레이크 장치가 잠김 상태인 경우에 브레이크 장치에 제어신호를 출력하여 브레이크의 잠김을 일시적으로 해제해서 전방으로 밀려나가게 함으로써 1차 충격을 완화하는 단계로 이루어지되;
    상기 후방차량의 추돌에 의한 충격으로 판단하는 단계에서 상기 자차의 후방에 설치된 충격 센서로부터의 충격 신호가 입력되는지 확인하는 단계와, 상기 충격 신호가 입력되는 경우에 충격 신호값을 기설정된 기준값과 비교하는 단계를 수행하여, 상기 충격 신호값이 기준값보다 큰 경우에 후방차량의 추돌에 의한 충격으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 추돌 충격완화 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 자차의 전방에 전방차량이 있는 경우에 상기 전방차량과의 차간거리와 안전거리를 비교하는 단계와, 상기 차간거리가 안전거리보다 짧은 경우에 제동거리를 확보하기 위하여 브레이크 장치에 제어신호를 출력하는 단계와, 상기 브레이크 장치가 작동된 후, 제동거리가 확보되지 못한 경우에 전방차량과의 추돌을 예상하고, 범퍼 에어백에 제어신호를 출력하여 전개함으로써,
    2차 충격을 완화하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 추돌 충격완화 방법.
  6. 삭제
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