KR100888308B1

KR100888308B1 - 차량 전복 감지 방법

Info

Publication number: KR100888308B1
Application number: KR1020070116075A
Authority: KR
Inventors: 서정옥
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2007-11-14
Publication date: 2009-03-11

Abstract

차량 전복 감지 방법이 제공된다. 본 발명은 차량의 롤레이트(roll rate)를 감지하는 단계, 감지된 롤레이트를 이용하여 롤각(roll angle)을 계산하는 단계, 롤레이트, Y축 가속도 및 Z축 가속도를 입력 팩터로 하여 퍼지 함수를 생성하는 단계, 상기 퍼지함수를 통해 출력값을 계산하고, 이 출력값을 임계값으로 결정하는 단계, 상기 롤각과 임계값을 비교하여 롤각이 임계값 이상이면 승객구속장치를 전개하는 단계를 구비한다. 본 발명에 의하면 퍼지함수를 이용하여 동적으로 변하는 임계치가 포함된 알고리즘을 제공함으로써, 다양한 차량 전복 형태에 대비하여 탑승자를 보호할 수 있는 효과가 있다.

차량, 전복, 롤레이트, 롤오버, 퍼지함수, 퍼지규칙, 멤버, 에어백, ACU.

Description

차량 전복 감지 방법 {Method for sensing roll over of car}

본 발명은 차량 전복 감지 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 전복 정도를 감지하여 에어백 등을 구동시켜서 차량 탑승자를 보호하기 위한 차량 전복 감지 방법에 관한 것이다.

일반적으로 에어백 장치는 시트벨트의 보조장치로서 운전자 또는 동승자를 보호하기 위한 안전장치로, 차량 전방으로부터의 충격에너지가 규정값 이상일 경우 탑승자와 조향핸들 사이에서 에어백이 팽창되도록 하여 탑승자에게 전달되는 충격을 완화시킴으로써 차량 충돌 사고 발생시 운전자 및 동승자를 보호하는 역할을 한다.

차량에 장착되는 에어백 장치에는 정면충돌시에 탑승자의 피해를 줄이기 위한 정면 에어백이 구비되어 있으며, 측면충돌시나 차량전복(roll over)시에 탑승자를 보호하기 위한 커튼 에어백과 측면 에어백이 구비되어 있다.

최근 일반적인 승용차보다 차고가 높은 SUV(Sports Utility Vehicle)가 레저문화의 확산에 따라 많이 보급되고 있다. 이러한 SUV는 차량의 무게중심이 높게 형 성되어 불균일한 노면상황이나 차량의 급격한 선회동작에 의한 전복가능성이 승용차에 비해 높다. 이러한 차량 전복에 의해 발생하는 사고는 사망률이 높아서 치명적이기 때문에 차량의 전복여부를 감지하고 차량의 전복시에 차량 탑승자를 보호하는 방안이 강구되고 있다.

도 1은 종래 차량의 에어백 시스템 구조를 보여주는 도면이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 종래 에어백 시스템은 차량의 측면에 설치되는 측면세서(20a, 20b, 20c, 20d), 커튼 에어백(30), 측면 에어백(40), 다수의 센서와 에어백의 구동을 제어하는 ACU(Airbag Control Unit)(10)를 포함하여 구성된다.

도 1에서 차량의 전복을 감지하기 위한 전복감지센서로서 가속도 센서와 각도 센서 등이 ACU(10)안에 내장된다.

도 1에서 ACU(10)는 롤레이트 센서 및 가속도 센서로부터 센싱 신호를 입력받고, 차량 전복을 판단하는 알고리즘을 수행하여 전복여부를 결정하고, 에어백 및 벨트 프리텐셔너 등의 전개 유무를 결정한다.

도 2는 종래 차량 전복을 감지하는 방법을 보여주는 흐름도이다.

먼저 롤레이트(roll rate)를 감지하고(S201), 감지된 롤레이트가 일정한 값이상이면 다음 단계로 진행한다(S203).

감지된 롤레이트를 이용하여 롤각(roll angle)을 계산한다(S205). 그리고, 승객구속장치의 전개조건을 연산한다(S207). 전개조건을 임계치와 비교하여 전개조건이 임계치보다 높으면 에어백 및 벨트 프리텐셔너와 같은 승객구속장치를 전개한다(S209, S211).

도 3은 종래 차량 전복 테스트를 도시한 그래프이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 종래에는 롤레이트와 롤각을 이용한 전개조건이 일정한 임계치(A)를 초과하는 시점에서 승객구속장치가 전개되었다. 그러나, 실제 필드에서는 다양한 형태의 차량 전복이 발생하고, 이러한 다양한 형태로 인해 센싱신호를 이용하여 실제 전복 유무를 제대로 판단하기가 어렵다. 따라서, 커튼 에어백, 측면 에어백, 벨트 프리텐셔너 등의 승객구속장치가 오작동할 가능성이 매우 높다는 문제점이 있다. 예를 들어, 차량이 전복되어 승객구속장치가 전개되어야할 상황에서 승객구속장치가 제대로 전개되지 않아 탑승자가 매우 위험한 상황에 빠진다거나, 반대로 차량이 전복되지 않은 상황에서 오동작으로 인해 에어백이 전개가 되어 탑승자의 상해 유발 및 차량 수리비용이 발생하는 등의 문제점이 발생하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 적응제어 알고리즘을 통해 센싱신호의 특징에 따라 임계치가 동적으로 변화하여 차량의 전복가능성을 보다 정확하게 감지할 수 있는 차량 전복 감지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 롤레이트(roll rate)를 감지하는 단계, 감지된 롤레이트를 이용하여 롤각(roll angle)을 계산하는 단계, 롤레이트, Y축 가속도 및 Z축 가속도를 입력 팩터로 하여 퍼지 함수를 생성하는 단계, 상기 퍼지함수를 통해 출력값을 계산하고, 이 출력값을 임계값으로 결정하는 단계, 상기 롤각과 임계값을 비교하여 롤각이 임계값 이상이면 승객구속장치를 전개하는 단계를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에서 차량의 롤레이트를 감지하는 단계에서 롤레이트가 일정한 값 이상인 경우에만 롤각을 계산하는 단계로 진행할 수 있다. 이때, 감지된 롤레이트를 적분하여 롤각을 계산할 수 있다.

상기 승객구속장치는 커튼 에어백, 측면 에어백, 벨트 프리텐셔너를 포함하는 것일 수 있다.

상기 퍼지함수는 롤레이트를 변환한 제1퍼지 멤버 함수와, Y축 가속도를 변 환한 제2퍼지 멤버 함수와, Z축 가속도를 변환한 제3퍼지 멤버 함수를 포함할 수 있다.

상기 제1퍼지 멤버 함수는 적어도 세 등급 이상의 영역으로 구분되며, 상기 롤레이트는 상기 세 등급 이상의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함될 수 있다.

상기 제2퍼지 멤버 함수는 적어도 두 등급 이상의 영역으로 구분되며, 상기 Y축 가속도는 상기 두 등급 이상의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함될 수 있다.

상기 제3퍼지 멤버 함수는 적어도 두 등급 이상의 영역으로 구분되며, 상기 Z축 가속도는 상기 두 등급 이상의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함될 수 있다.

상기 퍼지함수는 제1퍼지 멤버 함수, 제2퍼지 멤버 함수, 제3퍼지 멤버 함수 상호간의 관계를 정의한 퍼지규칙을 포함하며, 이 퍼지규칙에 따라 출력된 값을 임계값으로 설정할 수 있다.

상기 제1퍼지 멤버 함수, 제2퍼지 멤버 함수, 제3퍼지 멤버 함수 중 적어도 하나는 삼각형, 사각형 또는 가우시안 분포일 수 있다.

본 발명에 의하면 퍼지함수를 이용하여 동적으로 변하는 임계치가 포함된 알고리즘을 제공함으로써, 다양한 차량 전복 형태에 대비하여 탑승자를 보호할 수 있 는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 전복을 감지하는 방법을 보여주는 흐름도이다.

차량의 롤레이트(roll rate)를 감지한다(S401).

롤레이트가 일정한 값 이상인지를 확인하고, 롤레이트가 일정한 값 이상인 경우에만 다음 단계로 진행한다(S403). 본 발명의 일 실시예에서 S403 단계는 본격적인 알고리즘을 시작하기 위한 조건을 판단하는 단계로서 경우에 따라서는 생략이 가능하다.

감지된 롤레이트를 이용하여 롤각(roll angle)을 계산한다(S405). 본 발명의 일 실시예에서 롤각은 롤레이트를 적분함으로써 구할 수 있다.

롤레이트 센서, 가속도 센서 등으로부터 롤레이트, Y축 가속도, Z축 가속도를 읽어들이고, 롤레이트, Y축 가속도 및 Z축 가속도를 입력 팩터로 하여 퍼지 함 수를 생성한다(S407). 퍼지함수에 관한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

퍼지함수를 통해 출력값을 계산하고, 이 출력값을 임계값으로 결정한다(S409). 본 발명의 일 실시예에서 퍼지함수는 입력 팩터와의 상관 관계를 규정한 퍼지 규칙을 포함하고, 이 퍼지규칙에 따라 출력값을 계산하여 임계값으로 결정할 수 있다. 이러한 임계값을 결정하는 과정에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

롤각과 임계값을 비교한다(S411). 롤각이 임계값 이상이면 승객구속장치를 전개한다(S413). 본 발명의 일 실시예에서 승객구속장치는 커튼 에어백, 측면 에어백, 벨트 프리텐셔너를 포함할 수 있다. 예를 들어, S413 단계는 롤각이 임계값 이상이면 커튼 에어백, 측면 에어백, 벨트 프리텐셔너를 구동시켜서 차량 탑승자를 보호하게 된다.

본 발명은 퍼지함수를 이용하여 임계값을 결정하는 방법을 제공한다.

본 발명에서 퍼지함수는 롤레이트를 변환한 제1퍼지 멤버 함수와, Y축 가속도를 변환한 제2퍼지 멤버 함수와, Z축 가속도를 변환한 제3퍼지 멤버 함수를 포함하여 이루어진다. 이러한 제1퍼지 멤버 함수, 제2퍼지 멤버 함수, 제3퍼지 멤버 함수는 삼각형, 사각형, 또는 가우시안과 같이 다양한 형태의 그래프와, 이 그래프에 의해 표현되는 영역으로 구분될 수 있다. 이러한 퍼지 멤버 함수에 대한 그래프가 도 5에 도시되어 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지함수의 입력팩트를 도시한 그래프이다. 도 5 (a)는 제1퍼지 멤버 함수, 도 5 (b)는 제2퍼지 멤버 함수, 도 5 (c)는 제 3퍼지 멤버 함수를 도시한 그래프이다.

도 5 (a)에서 제1퍼지 멤버 함수는 대(big), 중(medium), 소(small)의 세 등급의 영역으로 구분된다. 이때 롤레이트는 이러한 세 등급의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함된다. 즉, 롤레이트는 대, 중, 소의 영역 중에서 하나의 영역에 속하게 되고, 그 때의 값이 제1퍼지 멤버 함수의 대표값이 된다.

도 5 (b)에서 제2퍼지 멤버 함수는 대(big), 소(small)의 두 등급의 영역으로 구분된다. 이때 Y축 가속도는 이러한 두 등급의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함된다. 즉, Y축 가속도는 대, 소의 영역 중에서 하나의 영역에 속하게 되고, 그 때의 값이 제2퍼지 멤버 함수의 대표값이 된다.

도 5 (c)에서 제3퍼지 멤버 함수는 대(big), 소(small)의 두 등급의 영역으로 구분된다. 이때 Z축 가속도는 이러한 두 등급의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함된다. 즉, Z축 가속도는 대, 소의 영역 중에서 하나의 영역에 속하게 되고, 그 때의 값이 제3퍼지 멤버 함수의 대표값이 된다.

본 발명에서 퍼지함수는 제1퍼지 멤버 함수, 제2퍼지 멤버 함수, 제3퍼지 멤버 함수 상호간의 관계를 정의한 퍼지규칙을 포함하며, 이 퍼지규칙에 따라 출력된 값을 임계값으로 설정한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지 규칙을 나타낸 도표이다.

도 6은 도 5에서 Z축 가속도가 소(small) 영역에 속할 때의 제1퍼지 멤버 함수와 제2퍼지 멤버 함수와의 관계를 규정한 매트릭스이다.

도 7은 도 5에서 Z축 가속도가 대(big) 영역에 속할 때의 제1퍼지 멤버 함수 와 제2퍼지 멤버 함수와의 관계를 규정한 매트릭스이다.

도 6 및 도 7에서 제1퍼지 멤버 함수와 제2퍼지 멤버 함수의 값이 교차하는 부분에 기재된 값이 임계값이 된다. 예를 들어, 도 6에서 제1퍼지 멤버 함수값이 중(M)이고, 제2퍼지 멤버 함수값이 소(S)이면, 임계값은 소(S)가 되고, 제1퍼지 멤버 함수값이 대(B)이고, 제2퍼지 멤버 함수값이 대(B)이면, 임계값은 대(B)가 된다. 또한, 도 7에서 제1퍼지 멤버 함수값이 소(S)이고, 제2퍼지 멤버 함수값이 소(S)이면, 임계값은 소(S)가 되고, 제1퍼지 멤버 함수값이 대(B)이고, 제2퍼지 멤버 함수값이 대(B)이면, 임계값은 중(M)이 된다. 이런식으로 도 6 및 도 7의 퍼지 규칙에 따라 임계값이 결정된다.

이상에서 살펴본 도 5 내지 도 7의 실시예는 일 실시예에 불과하며, 실시예에 따라서는 퍼지 멤버 함수의 등급을 보다 세분화하여 사용하는 것이 가능하며, 주변 센서들의 수를 늘려 퍼지 멤버 함수의 조건을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 퍼지 규칙이 세분화되는 경우, 이에 따라 차량 등급에 따른 에어백의 전개 정도를 결정하여 사용하는 것도 가능하다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

도 3은 종래 차량 전복 테스트를 도시한 그래프이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지함수의 입력팩트를 도시한 그래프이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지규칙을 보여주는 도표이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 ACU 20 측면센서

30 커튼 에어백 40 측면 에어백

Claims

삭제
차량의 롤레이트(roll rate)를 감지하는 단계;

감지된 롤레이트가 일정한 값 이상인 경우에만 상기 감지된 롤레이트를 이용하여 롤각(roll angle)을 계산하는 단계;

롤레이트, Y축 가속도 및 Z축 가속도를 입력 팩터로 하여 퍼지 함수를 생성하는 단계;

상기 퍼지함수를 통해 출력값을 계산하고, 이 출력값을 임계값으로 결정하는 단계;

상기 롤각과 임계값을 비교하여 롤각이 임계값 이상이면 승객구속장치를 전개하는 단계; 를 구비하는 차량 전복 감지 방법.
제2항에 있어서,

감지된 롤레이트를 적분하여 롤각을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.
제2항에 있어서,

상기 승객구속장치는 커튼 에어백, 측면 에어백, 벨트 프리텐셔너를 포함하는 것임을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 퍼지함수는 롤레이트를 변환한 제1퍼지 멤버 함수와, Y축 가속도를 변환한 제2퍼지 멤버 함수와, Z축 가속도를 변환한 제3퍼지 멤버 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.
제5항에 있어서,

상기 제1퍼지 멤버 함수는 적어도 세 등급 이상의 영역으로 구분되며, 상기 롤레이트는 상기 세 등급 이상의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.
제5항에 있어서,

상기 제2퍼지 멤버 함수는 적어도 두 등급 이상의 영역으로 구분되며, 상기 Y축 가속도는 상기 두 등급 이상의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.
제5항에 있어서,

상기 제3퍼지 멤버 함수는 적어도 두 등급 이상의 영역으로 구분되며, 상기 Z축 가속도는 상기 두 등급 이상의 영역 중에서 적어도 어느 하나의 영역에 포함되는 것을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.
제5항에 있어서,

상기 퍼지함수는 제1퍼지 멤버 함수, 제2퍼지 멤버 함수, 제3퍼지 멤버 함수 상호간의 관계를 정의한 퍼지규칙을 포함하며, 이 퍼지규칙에 따라 출력된 값을 임계값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.
제5항에 있어서,

상기 제1퍼지 멤버 함수, 제2퍼지 멤버 함수, 제3퍼지 멤버 함수 중 적어도 하나는 삼각형, 사각형 또는 가우시안 분포인 것을 특징으로 하는 차량 전복 감지 방법.