KR101290862B1 - 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 피치-오버 상태를 결정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

차량의 피치-오버 상태를 결정하는 장치는, 차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 제1 가속도계를 포함한다. 제2 가속도계가 차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공한다. 제어기가 제1 가속도 신호로부터 Z축 속도값를 결정하고, 이 결정된 Z축 속도값과 제2 가속도 신호 모두에 응답하여 차량의 피치-오버 상태를 결정한다.

Description

차량의 피치-오버 상태를 결정하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING A VEHICLE PITCH-OVER CONDITION}
본 발명은 차량의 피치-오버 상태(pitch-over condition)를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 차량의 피치-오버 상태의 발생의 결정에 응답하여 차량용의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
작동 가능 탑승자 구속 시스템은 차량의 충돌 사고 시에 차량의 탑승자의 보호를 돕는 데에 이용되고 있다. 그러한 작동 가능 탑승자 구속 시스템은, 차량 충돌이나 차량 전복 상황(rollover event)의 발생이 결정되었을 때에 차량의 탑승자를 보호하는 데에 도움을 주도록 에어백과 같은 팽창식 탑승자 구속 기구를 포함할 수 있다.
Foo 등에 허여되고 TRW Inc.에 양도된 미국 특허 제5,935,182호에는 그러한 충돌 사고를 결정하는 방법 및 장치를 개시하고 있는 데, 이는 특히 가상 충돌 감지(virtual crash sensing)를 이용하여 차량 충돌 상태를 식별하는 것에 관한 것이다. Foo 등에 허여되고 TRW Inc.에 양도된 미국 특허 제6,600,414호에는 차량 전복 사고를 결정하는 방법 및 장치를 개시하고 있는 데, 이는 식별 안전 기능(discriminating safing function)을 포함하고 있다. 미국 특허 제5,890,084호 및 제6,600,985호와 미국 특허 출원 공개 공보 제2006/0235575호는 모두, 차량의 Y축에 대한 롤 속도(roll rate) 및/또는 각속도를 검출하는 것을 포함하는 차량 전복 사고 검출을 개시하고 있다.
본 발명은 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 방법 및 장치와, 차량의 피치-오버 상태에 응답하여 작동 가능 탑승자 구속 기구를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 장치는, 차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 제1 가속도계를 포함한다. 제2 가속도계가 차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공한다. 제어기가 제1 가속도 신호로부터 Z축 속도값을 결정하고, 이 결정된 Z축 속도값과 제2 가속도 신호 모두에 응답하여 차량의 피치-오버 상태를 결정한다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동을 제어하는 장치는, 작동 가능 탑승자 구속 기구와, 차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 제1 가속도계를 포함한다. 제2 가속도계가 차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공한다. 제어기가 제1 가속도 신호로부터 Z축 속도값를 결정하고, 이 결정된 Z축 속도값과 제2 가속도 신호 모두에 응답하여 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 작동시킨다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동을 제어하는 장치는, 차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 제1 가속도계를 포함한다. 제2 가속도계가 차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공한다. 제어기가 제1 가속도 신호로부터 Z축 속도 및 Z축 변위를 결정하고 제2 가속도 신호로부터 X축 가속도를 결정한다. 제어기는 결정된 Z축 변위의 함수로서의 결정된 Z축 속도와, 결정된 Z축 변위의 함수로서의 결정된 X축 가속도 모두에 응답하여 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 작동시키기 위한 작동 신호를 제공한다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한 차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 그 방법은 또한 제1 가속도 신호로부터 Z축 속도값를 결정하고, 이 결정된 Z축 속도값과 제2 가속도 신호 모두에 응답하여 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 전술한 특징 및 이점은 물론 기타 특징 및 이점들은 이하의 본 발명의 상세한 설명과 첨부 도면을 고려할 때에 당업자들에게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 작동 가능 탑승자 구속 시스템을 갖는 차량의 개략적 상부 평면도이고,
도 2는 도 1의 차량의 개략적 측면도이며,
도 3은 도 1의 장치의 제어부의 기능 블록도이고,
도 4는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라 도 3의 제어부에서 사용되는 제어 프로세스를 나타내는 기능 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 차량(12)에는 차량의 피치-오버 상태를 결정하고 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)의 작동을 제어하는 본 발명의 실시예에 따른 장치(10)가 장착되어 있다. 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)은 예를 들면 차량(12)의 운전자측(18)에 위치하는 조향 휘일 장착형 에어백 모듈과 같은 제1 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(16)를 포함한다. 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)은 또한 차량(12)의 승객측(22)에 위치하는 인스투르먼트 패널 장착형 에어백 모듈과 같은 제2 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(20)를 포함한다.
작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)은 또한 차량(12)의 운전자측(18)에 위치하는, 도어 장착형 에어백 모듈, 시트 장착형 에어백 모듈, 또는 루프 레일 장착형 커튼 에어백 모듈과 같은 제1 측면 충돌 팽창식 탑승자 구속 기구(24)를 포함한다. 제1 측면 충돌 팽창식 탑승자 구속 기구(24)는 차량의 도어, 필러(pillar), 및/또는 차체 사이드 패널과 같은 차량(12)의 측면 구조체 내에 또는 그에 인접하게 위치할 수 있다. 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)은 또한 차량(12)의 승객측(22)의 측면 구조체 내에 또는 그에 인접하여 위치하는, 도어 장착형 에어백 모듈, 시트 장착형 에어백 모듈, 또는 루프 레일 장착형 커튼 에어백 모듈과 같은 제2 측면 충돌 팽창식 탑승자 구속 기구(26)를 더 포함한다. 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)은 또한 추가로 혹은 대안으로 운전자측 시트 벨트 프리텐셔너(seat belt pretensioner)(28) 및/또는 승객측 시트 벨트 프리텐셔너(29)와 같은 작동 가능 시트 벨트형 탑승자 구속 기구를 포함할 수 있다. 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)은 또한 추가로 혹은 대안으로 차량(12)의 충돌, 전복 상황(rollover event), 또는 피치-오버 상태(pitch-over condtion)에 응답하여 차량의 탑승자를 보호하는 데에 도움을 주는 임의의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 포함할 수도 있다.
작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)의 탑승자 구속 기구(16, 20, 24, 26, 28, 29)는 차량(12)의 작동 가능 안전 또는 구속 기구이다. 차량의 충돌, 전복 상황, 또는 피치-오버 상태에 응답하여 작동되는 차량(12)의 기타 작동 가능 안전 또는 구속 기구는, 차량 도어 락(도시 생략)을 포함하며, 또한 현가 제어 시스템, 전개 가능 롤 바아(deployable roll bar), 및 외부 에어백이나 차량 내외부의 기타 팽창 가능 기구를 포함할 수도 있다.
장치(10)는 또한 차량(12)의 실질적으로 중앙 위치에 배치된 충돌 또는 충격 센서 조립체(30)를 포함한다. 이 센서 조립체(30)는 차량(12)의 종방향 축선, 즉 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 충돌 가속도를 감지하도록 배향된 감응 축선을 갖는 가속도계와 같은 제1 충돌 가속도 센서(32)를 포함한다. 차량(12)의 종방향 또는 전후방 축선은 도 1 및 도 2에 X축으로 표시되어 있다. 제1 충돌 가속도 센서(32)는 CCU_1X로 나타낸 충돌 가속도 신호를 제공한다. 이 센서 조립체(30)는 또한 차량(12)의 횡방향 축선, 즉 좌우 측방 축선에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 충돌 가속도를 감지하도록 배향된 감응 축선을 갖는 가속도계와 같은 제2 충돌 가속도 센서(34)를 포함한다. 차량(12)의 횡방향 또는 좌우 측방 축선은 도 1 및 도 2에 Y축으로 표시한 것으로, X축에 실질적으로 직교하게 배향되어 있다. 제2 충돌 가속도 센서(34)는 CCU_1Y로 나타낸 충돌 가속도 신호를 제공한다.
센서 조립체(30)는 또한 차량(12)의 수직 축선에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 충돌 가속도를 감지하도록 배향된 감응 축선을 갖는 가속도계와 같은 제3 충돌 가속도 센서(36)를 포함한다. 차량(12)의 수직 축선은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 Z축으로 표시한 것으로, X축 및 Y축에 실질적으로 직교하게 배향되어 있다. 제3 충돌 가속도 센서(36)는 CCU_1Z로 나타낸 충돌 가속도 신호를 제공한다. 센서 조립체(30)는 또한 X축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 충돌 가속도를 감지하도록 배향된 감응 축선을 갖는 가속도계와 같은 제4 충돌 가속도 센서(38)를 더 포함할 수 있다. 제4 충돌 가속도 센서(38)는 CCU_2X로 나타낸 충돌 가속도 신호를 제공한다.
제1 충돌 가속도 센서(32)는 바람직하게는 ± 100g(여기서, g는 지구의 중력에 의한 가속도값, 즉 32 ft/s2, 또는 9.8 m/s2)의 공칭 감도(nominal sensitivity)를 갖는다. 제2, 제3, 및 제4 충돌 가속도 센서(34, 36, 38)는 본 발명의 하나의 실시예에 따르면 각각 ± 20g, ± 8g, 및 ± 50g의 공칭 감도를 갖는다.
충돌 가속도 센서(32, 34, 36, 38) 각각으로부터의 충돌 가속도 신호 CCU_1X, CCU_1Y, CCU_1Z, 및 CCU_2X는 다수의 형태 중 임의의 형태를 취할 수 있다. 충돌 가속도 신호 CCU_1X, CCU_1Y, CCU_1Z, 및 CCU_2X 각각은, 감지된 충돌 가속도에 따라 변화하는 진폭, 주파수, 펄스 지속 시간, 및/또는 임의의 기타 전기적 특성을 가질 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시한 예시적인 실시예에서, 충돌 가속도 신호 CCU_1X, CCU_1Y, CCU_1Z, 및 CCU_2X는 충돌 가속도를 나타내는, 즉 감지된 충돌 가속도에 따라 변화하는 주파수 및 진폭 특성을 갖는다. 따라서, 충돌 가속도 신호 CCU_1X, CCU_1Y, CCU_1Z, 및 CCU_2X 각각은 해당 충돌 가속도 센서(32, 34, 36, 38)의 감응 축선을 따라 감지된 충돌 가속도에 기능적으로 관련된 전기적 특성을 갖는다.
장치(10)는 또한 운전자측의 차량의 B-필러(42) 또는 운전자측 도어(44) 내와 같은 차량(12)의 운전자측(18)의 측면 구조체 내에 또는 그에 인접하게 배치된 운전자측 위성 충돌 가속도 센서(40)를 포함할 수 있다. 이 운전자측 위성 충돌 가속도 센서(40)는 차량의 Y축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 충돌 가속도를 감지하도록 배향된 감응 축선을 가지며 RAS_1BY로 나타낸 신호를 제공한다.
장치(10)는 또한 승객측의 차량의 B-필러(48) 또는 승객측 도어(50) 내와 같은 차량(12)의 승객측(22)의 측면 구조체 내에 또는 그에 인접하게 배치된 승객측 위성 충돌 가속도 센서(46)를 더 포함할 수 있다. 이 승객측 위성 충돌 가속도 센서(46)는 차량의 Y축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 충돌 가속도를 감지하도록 배향된 감응 축선을 가지며 RAS_2BY로 나타낸 신호를 제공한다.
이러한 측면 위성 충돌 가속도 센서(40, 46)로부터의 충돌 가속도 신호 RAS_1BY 및 RAS_2BY는 다수의 형태 중 임의의 형태를 취할 수 있다. 충돌 가속도 신호 RAS_1BY 및 RAS_2BY는, 감지된 충돌 가속도에 따라 변화하는 진폭, 주파수, 펄스 지속 시간, 및/또는 임의의 기타 전기적 특성을 가질 수 있다. 도 1 내지 도 3의 실시예에서, 충돌 가속도 신호 RAS_1BY 및 RAS_2BY는 차량의 Y축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 감지된 충돌 가속도에 따라 변화하는 주파수 및 진폭 특성을 갖는다. 따라서, 충돌 가속도 신호 RAS_1BY 및 RAS_2BY 각각은 해당 측면 위성 충돌 가속도 센서(40, 46)의 감응 축선을 따라 감지된 충돌 가속도에 따라 변화하는 전기적 특성을 갖는다. 위성 충돌 가속도 센서(40 또는 46)는 가속도를 감지하여 서로 반대 방향에서의 양의 충돌 가속도값을 제공하도록 배치된다.
Y축 방향의 기타 측면 위성 충돌 가속도 센서가 장치(10)에 포함될 수도 있다. 그러한 Y축 방향의 측면 위성 충돌 가속도 센서는 차량(12)의 운전자측(18) 및 승객측(22) 각각의 C-필러(52, 54) 내에 또는 그에 인접하여 장착되거나, 및/또는 차량의 운전자측(18) 및 승객측(22) 각각의 D-필러(56, 58) 내에 또는 그에 인접하게 장착될 수 있다. C-필러 및/또는 D-필러의 측면 위성 충돌 가속도 센서가 이용되는 경우, 그 센서들은 RAS_C3Y[운전자측 C-필러(52)], RAS_C4Y [승객측 C-필러(54)], RAS_D5Y[운전자측 D-필러(56)], 및 RAS_D6Y[승객측 D-필러(58)]로 나타낸 신호를 제공한다. 그러나, 도 1 내지 도 3에 도시한 본 발명의 실시예에서, 단지 측면 위성 충돌 가속도 센서(40, 46)만이 존재한다.
도 3을 참조하면, 장치(10)는 또한 제어기(70)를 포함한다. 충돌 가속도 센서(32, 36) 각각으로부터의 충돌 가속도 신호 CCU_1X 및 CCU_1Z는 제어기(70)에 제공된다. 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 제어기(70)는 하나의 이상의 알고리즘을 포함하는 제어 프로세스를 실행하도록 프로그래밍된 마이크로컴퓨터일 수 있다. 그러나, 제어기(70)에 의해 실행되는 기능은 별개의 회로를 이용하여 하나 또는 그 이상의 회로 기판에 조립되거나 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit : ASIC)로 제조될 수 있는 개별 전기 또는 전자 소자를 포함하는 기타 디지털 및/또는 아날로그 회로에 의해 수행될 수도 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 제어기(70)는 충돌 가속도 센서(32, 36) 각각으로부터의 충돌 가속도 신호 CCU_1X 및 CCU_1Z를 모니터링한다. 제어기(70)는 차량의 피치-오버 상태의 존재 여부를 결정하도록 하나 또는 그 이상의 알고리즘을 실행한다. 차량의 피치-오버 상태는, 차량(12)이 차량의 단부 또는 모서리를 중심으로 뒤집어질 수 있을 정도로 Y축에 대해 실질적으로 평행한 소정 축선을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하게 되는 차량 상황이다. 제어기(70)가 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14), 개별 탑승자 구속 기구, 또는 차량의 기타 작동 가능 안전 또는 구속 기구의 작동 및 전개가 요구되는 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있음을 결정한 경우, 그러한 구속 시스템 또는 기구가 작동될 것이다. 제어기(70)는 피치-오버 상황의 전개와 피치-오버 상황의 비전개 간에 식별하는 능력을 갖고 있다. 그 알고리즘은 충돌 가속도 신호 CCU_1X 및 CCU_1Z로부터 특정 값을 결정한다. 결정된 값은, 차량의 피치-오버 상태가 존재하는 지, 그리고 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14), 개별 탑승자 구속 기구, 또는 차량의 임의의 기타 작동 가능 안전 또는 구속 기구가 작동 또는 전개되어야 하는 지의 여부를 결정하는 데에 이용된다. 결정된 값에 따라 제1 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(16) 또는 제2 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(20)와 같은 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)이나 개별 탑승자 구속 기구, 또는 차량의 임의의 기타 작동 가능 안전 장치를 전개 또는 작동시킬 것이 결정되면, 제어기(70)는 적절한 전개 신호 또는 명령을 출력한다. 다단식 기구가 결정된 값에 따라 상이한 시간에 작동되거나, 상이한 기구가 결정된 값에 따라 상이한 시간에 작동될 수 있다.
장치(10)는 바람직하게는 차량의 피치-오버 상태가 존재하는 지, 그리고 차량의 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14) 혹은 개별 작동 가능 안전 또는 구속 기구가 전개 또는 작동되어야 하는 지의 여부를 결정하는 데에 단지 충돌 가속도 신호 CCU_1X 및 CCU_1Z만을 이용한다. 대안적으로, 장치(10)는 피치-오버의 결정 및/또는 전개 또는 작동의 결정에 충돌 가속도 신호 CCU_1X 및 CCU_1Z를 필터링하거나 필터링하지 않은 채로 이용할 수도 있다. 충돌 가속도 신호 CCU_1X 및 CCU_1Z외에 피치-오버의 결정 및/또는 전개 또는 작동의 결정 시에 수신되거나 이용될 수 있는 다른 신호로는 측면 위성 충돌 가속도 센서(40, 46)로부터의 충돌 가속도 신호 RAS_1BY 및 RAS_2BY와, 선택적인 C-필러 및/또는 D-필러 측면 위성 충돌 가속도 센서로부터의 신호 RAS_C3Y, RAS_C4Y, RAS_D5Y, 및 RAS_D6Y가 있다. 피치-오버의 결정 및/또는 전개 또는 작동의 결정 시에 수신되거나 이용될 수 있는 또 다른 신호로는, 버클의 체결 여부를 나타내는 신호를 제공하는 운전자 및/또는 승객 시트 벨트 버클 스위치 센서로부터의 신호, 시트 탑승자의 감지된 중량을 나타내는 신호를 제공하는 운전자 및/또는 승객 중량 센서로부터의 신호, 그리고, 유아용 카시트의 존재, 위치, 높이, 둘레 치수, 움직임 및/또는 이용 여부와 같은 기타 차량 탑승자 정보를 나타내는 신호를 제공하는 센서로부터의 신호가 포함될 수 있다
도 4를 참조하면, 제어기(70)는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라 도시한 제어 프로세스 및 논리에 따라 차량의 피치-오버 상태가 존재하는 지의 여부를 결정하여 작동 가능 탑승자 구속 시스템(14)을 제어한다. 도시하고 설명하는 제어 프로세스 및 논리는 구체적으로는 제1 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(16)와 같은 차량(12)의 운전자측(18)의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 제어하는 것에 관한 것이다. 하지만, 당업자라면, 그 제어 프로세스가, 차량(12)의 승객측(22)의 제2 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(20)나, 차량(12)의 피치-오버 상태에 응답하여 차량 탑승자를 보호하는 데에 도움을 줄 수 있는 임의의 기타 작동 가능 탑승자 기구와 같은 차량(12)의 임의의 작동 가능 구속 장치에 이용될 수 있는 제어 프로세스 및 논리를 대표하는 것이라는 점을 이해할 것이다. 그 제어 프로세스 및 논리는 또한 차량 도어 락, 현가 제어 시스템, 전개 가능 롤 바아, 및/또는 외부 에어백이나 차량 내외부의 기타 팽창 가능 기구와 같은 차량(12)의 임의의 작동 가능 안전 기구를 제어하는 데에 이용될 수도 있다.
예시적인 실시예의 제어 프로세스에 따르면, 충돌 가속도 센서(36)는 차량(12)의 Z축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 차량의 가속도를 나타내는 특성(예를 들면, 주파수 및 진폭)을 갖는 가속도 신호 CCU_1Z를 제공한다. 가속도 신호 CCU_1Z는 제어기(70)의 저역 통과 필터(low-pass-filter : LPF) 기능부(72)에 제공된다. LPF 기능부(72)는 가속도 신호 CCU_1Z를 필터링하여, 외래의 차량 작동 이벤트 및/또는 도로 노이즈로부터 초래된 주파수와 같은 외래 신호 성분을 제거한다. 필터링을 통해 제거된 신호 성분들은 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지, 그리고 제1 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(16)와 같은 운전자측의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 전개가 요구되는 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지의 여부를 결정하는 데에 유용하지 않다. 관심 차량에서의 차량의 피치-오버 상태를 식별하고 및/또는 운전자측의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 전개가 요구되는 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지의 여부를 결정하는 데에 유용한 신호 성분의 결정에는 실험적 테스트가 이용될 수 있다. 차량의 피치-오버 상태를 나타내고 및/또는 운전자측의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 전개가 요구되는 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지의 여부를 결정하는 데에 유용한 신호 성분은 추가적으로 처리되도록 전송된다.
LPF 기능부(72)로부터의 필터링된 출력 신호는 제어기(70)의 아날로그-디지털(analog-to-digital : A/D) 변환기 기능부(74)에 제공된다. A/D 변환기 기능부(74)는 필터링된 충돌 가속도 신호를 디지털 신호로 변환한다. A/D 변환기 기능부(74)의 출력은, A/D 변환과 관련된 소량의 드리프트(drift) 및 오프셋을 제거하도록 결정된 필터 값을 갖는 다른 필터 기능부(도시 생략)에 의해 필터링될 수 있다. 이러한 다른 필터 기능부는 제어기(70) 내에서 디지털식으로 구현될 수 있다. 제어기(70)의 결정 기능부(76)는 필터링된 충돌 가속도 신호 CCU_1Z로부터 2개의 충돌 측량값(crash metric value) VEL_REL_1Z 및 DIPL_REL_1Z를 결정한다. 구체적으로, 결정 기능부(76)는 필터링된 충돌 가속도 신호 CCU_1Z를 적분하여 Z축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 속도 VEL_REL_1Z를 결정한다. 결정 기능부(76)는 또한 필터링된 충돌 가속도 신호 CCU_1Z를 2회 적분하여 Z축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 변위 DIPL_REL_1Z를 결정한다.
제어기(70)의 비교 기능부(78)가 한계값에 대해 값 VEL_REL_1Z를 비교한다. 그 한계값은 가변적이거나 일정할 수 있다. 구체적으로, 비교 기능부(78)는 제1 가변 한계값(80)에 대해 DISP_REL_1Z 값의 함수로서의 VEL_REL_1Z 값을 비교한다. 제1 한계값(80)의 변화를 나타내는 그래프가 도 4에 포함되어 있다. 확인할 수 있는 바와 같이, Z축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 변위가 양 또는 음(즉, 도 2에 도시한 Z축을 따라 아래 또는 위로)으로든 증가하면, 제1 한계값(80)은 속도 VEL_REL_1Z가 변위와 동일한 방향이라고 할 때에 변위 DISP_REL_1Z에 따라 실질적으로 감소한다. 그러나, 변위 DISP_REL_1Z가 Z축에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 증가하지만 속도 VEL_REL_1Z가 Z축에 대해 실질적으로 평행한 그 반대 방향으로 되는 경우, 제1 한계값(80)은 일정하게 유지된다. 변위 값 DISP_REL_1Z에 따른 제1 한계값(80)의 변화를 결정하는 데에는 실험적 테스트가 이용될 수 있다. 비교 기능부(78)에 의해 결정되는 바와 같은, 제1 한계값(80)을 초과하는 VEL_REL_1Z 값의 발생은 제어기(70)의 AND 기능부(84)에 디지털 HIGH 신호를 제공하는 제어기(70)의 래치 기능부(latch function)(82)에 의해 래칭된다.
충돌 가속도 센서(32)는 충돌 상황의 발생시에 차량(12)의 X축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 차량의 충돌 가속도를 나타내는 특성(예를 들면, 주파수 및 진폭)을 갖는 가속도 신호 CCU_1X를 제공한다. 가속도 신호 CCU_1X는 제어기(70)의 저역 통과 필터(LPF) 기능부(86)에 제공된다. LPF 기능부(86)는 가속도 신호 CCU_1X를 필터링하여, 외래의 차량 작동 이벤트 및/또는 도로 노이즈로부터 초래된 주파수와 같은 외래 신호 성분을 제거한다. 필터링을 통해 제거된 신호 성분들은 차량의 피치-오버 상태가 존재하는 지, 그리고 제1 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(16)와 같은 운전자측의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 전개가 요구되는 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지의 여부를 결정하는 데에 유용하지 않다. 관심 차량에서의 차량의 피치-오버 상태를 식별하고 및/또는 운전자측의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 전개가 요구되는 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지의 여부를 결정하는 데에 유용한 신호 성분의 결정에는 실험적 테스트가 이용될 수 있다. 차량의 피치-오버 상태를 나타내고 및/또는 운전자측의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 전개가 요구되는 차량의 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지의 여부를 결정하는 데에 유용한 신호 성분은 추가적으로 처리되도록 전송된다.
LPF 기능부(86)로부터의 필터링된 출력 신호는 제어기(70)의 아날로그-디지털(A/D) 변환기 기능부(88)에 제공된다. A/D 변환기 기능부(88)는 필터링된 충돌 가속도 신호 CCU_1X를 디지털 신호로 변환한다. A/D 변환기 기능부(88)의 출력은, A/D 변환과 관련된 소량의 드리프트 및 오프셋을 제거하도록 실험적으로 결정될 수 있는 필터 값을 갖는 다른 필터 기능부(도시 생략)에 의해 필터링될 수 있다. 이러한 다른 필터 기능부는 제어기(70) 내에서 디지털식으로 구현될 수 있다. 제어기(70)의 결정 기능부(90)는 필터링된 충돌 가속도 신호 CCU_1X로부터 충돌 측량값 A_MA_1X를 결정하는 한편, 필터링된 충돌 가속도 신호 CCU_1Z를 2회 적분하여 충돌 측량값 DISP_REL_1Z를 결정한다. 대안적으로, 충돌 측량값 DISP_REL_1Z는 결정 기능부(76)에 의해 결정 기능부(90)에 제공될 수도 있다.
값 A_MA_1X는 제1 충돌 가속도 센서(32)에 의해 감지되는 가속도의 이동 평균(moving average)이다. 이 값은 제1 충돌 가속도 센서(32)로부터의 필터링된 관련 가속도 신호 CCU_1X의 이동 평균값을 계산함으로써 결정된다. 이동 평균은 필터링된 가속도 신호의 가장 최근의 미리 정해진 개수 샘플들의 합을 그 샘플의 개수로 나눈 값이다. 이 평균은 가장 오래된 샘플을 가장 최근의 샘플로 대체하여 제거한 후에 새로운 평균을 구함으로써 갱신된다. 평균값이 시간이 경과함에 따라 변화, 즉 "이동"하기 때문에 이동 평균이라 불린다. 값 A_MA_1X에 이용될 샘플의 개수를 결정하는 데에는 실험적 테스트가 이용될 수 있다.
제어기(70)의 비교 기능부(92)가 한계값에 대해 값 A_MA_1X를 비교한다. 그 한계값은 가변적이거나 일정할 수 있다. 구체적으로, 비교 기능부(92)는 제2 가변 한계값(94)에 대해 DISP_REL_1Z 값의 함수로서의 A_MA_1X 값을 비교한다. 제2 한계값(94)의 변화를 나타내는 그래프가 도 4에 포함되어 있다. 확인할 수 있는 바와 같이, Z축에 대해 실질적으로 평행한 방향에서의 변위가 양 또는 음(즉, 도 2에 도시한 Z축을 따라 아래 또는 위로)으로든 증가하면, 제2 한계값(94)은 가속도의 이동 평균 A_MA_1X의 "부호(sign)"가 변위 DISP_REL_1Z의 "부호"와 동일하다고 할 때에 변위 DISP_REL_1Z에 따라 실질적으로 감소한다. 다시 말해, 전술한 관계는, (a) 가속도의 이동 평균 A_MA_1X가 양(즉, 가속도가 전진 방향)이고 변위 DISP_REL_1Z가 양(즉, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 변위가 위쪽임)인 경우, 및 (b) 가속도의 이동 평균 A_MA_1X가 음(즉, 가속도가 후진 방향)이고 변위 DISP_REL_1Z가 음(즉, 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 변위가 아래쪽임)인 경우에 존재한다. 그러나, 가속도의 이동 평균 A_MA_1X의 "부호"가 변위 DISP_REL_1Z의 "부호"와 반대로 된다면, 제2 한계값(94)은 일정하게 유지된다.
변위 값 DISP_REL_1Z에 따른 제2 한계값(94)의 변화를 결정하는 데에는 실험적 테스트가 이용될 수 있다. 비교 기능부(92)에 의해 결정되는 바와 같은, 제2 한계값(94)을 초과하는 A_MA_1X 값의 발생은 제어기(70)의 AND 기능부(86)에 디지털 HIGH 신호를 제공하는 제어기(70)의 래치 기능부(96)에 의해 래칭된다.
AND 기능부(84)가 디지털 HIGH 신호를 래치 기능부(82)와 래치 기능부(96) 모두로부터 수신하는 경우에, AND 기능부(84)는 ON 또는 HIGH 이다. ON 또는 HIGH인 AND 기능부(84)에 응답하여, 피치-오버 상태 결정 및 전개 제어 기능부(98)는 차량(12)의 피치-오버 상태가 발생하는 것으로 결정내린다. 제어기(70)의 피치 오버 상태 결정 및 전개 제어 기능부(98)는 또한 제1 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(16)와 같은 작동 가능 탑승자 구속 기구나 임의의 기타 차량 안전 기구의 전개 또는 작동이 요구되는 차량 피치-오버 상황이 발생하고 있는 지의 여부를 결정한다. 전개가 요구되는 경우, 제어기(70)는 제1 정면 팽창식 탑승자 구속 기구(16)와 같은 작동 가능 탑승자 구속 기구로 전개 신호를 출력하고 이 전개 신호에 응답하여 그 구속 기구가 전개된다. 전개 또는 작동의 결정은 차량의 피치-오버 상태가 발생하고 있다는 결정에만 기초하거나, 기타 입력이 전개 또는 작동을 결정하는 데에 고려될 수도 있다.
본 발명의 전술한 상세한 설명으로부터 당업자들은 개선, 변경, 및 수정을 인지할 수 있을 것이다. 그러한 개선, 변경 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 포함될 것이다.

Claims (27)

  1. 차량의 피치-오버(pitch-over) 상태를 결정하는 장치로서,
    차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 제1 가속도계;
    차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공하는 제2 가속도계; 및
    제1 가속도 신호로부터 Z축 방향으로의 변위값의 함수로서 Z축 속도값을 결정하고, 이 결정된 Z축 방향으로의 변위값의 함수로서의 Z축 속도값과 제2 가속도 신호 모두에 응답하여 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 제어기
    를 포함하는 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 또한 차량의 피치-오버 상태의 결정에 응답하여 차량의 작동 가능 안전 기구를 작동시키는 작동 신호를 제공하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 Z축 방향으로의 변위의 함수로서 제2 가속도 신호로부터 X축 가속도값을 결정하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 제어기는 상기 X축 가속도값을 Z축 방향으로의 변위의 함수로서의 X축 방향으로의 가속도의 제1 이동 평균(moving average)으로서 결정하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제어기는 Z축 속도값이 제1 한계값을 초과하는 동시에 X축 가속도값이 제2 한계값을 초과하는 경우에 차량의 작동 가능 안전 기구를 작동시키는 작동 신호를 제공하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 한계값 중 적어도 하나는 가변적인 한계값인 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 한계값 중 적어도 하나는 일정한 한계값인 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 가속도계 중 적어도 하나는 실질적으로 차량 중앙 위치에 위치하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 장치.
  11. 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동을 제어하는 장치로서,
    작동 가능 탑승자 구속 기구;
    차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 제1 가속도계;
    차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공하는 제2 가속도계; 및
    제1 가속도 신호로부터 Z축 방향으로의 변위값의 함수로서 Z축 속도값을 결정하고, 이 결정된 Z축 방향으로의 변위값의 함수로서의 Z축 속도값과 제2 가속도 신호 모두에 응답하여 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 작동시키기 위한 작동 신호를 제공하는 제어기
    를 포함하는, 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 상기 제어기는 Z축 방향으로의 변위의 함수로서 제2 가속도 신호로부터 X축 가속도값을 결정하는 것인 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 제어기는 상기 X축 가속도값을 Z축 방향으로의 변위의 함수로서의 X축 방향으로의 가속도의 제1 이동 평균으로서 결정하는 것인 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제어기는 Z축 속도값이 제1 한계값을 초과하는 동시에 X축 가속도값이 제2 한계값을 초과하는 경우에 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 작동시키는 작동 신호를 제공하는 것인 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 한계값 중 적어도 하나는 가변적인 한계값인 것인 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 한계값 중 적어도 하나는 일정한 한계값인 것인 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  19. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 가속도계 중 적어도 하나는 실질적으로 차량 중앙 위치에 위치하는 것인 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  20. 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동을 제어하는 장치로서,
    차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 제1 가속도계;
    차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공하는 제2 가속도계; 및
    제1 가속도 신호로부터 Z축 속도 및 Z축 변위를 결정하고 제2 가속도 신호로부터 X축 가속도를 결정하고, 결정된 Z축 변위의 함수로서의 결정된 Z축 속도와, 결정된 Z축 변위의 함수로서의 결정된 X축 가속도 모두에 응답하여 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구를 작동시키기 위한 작동 신호를 제공하는 제어기
    를 포함하는, 차량의 작동 가능 탑승자 구속 기구의 작동 제어 장치.
  21. 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 방법으로서,
    차량의 전후방 축선 및 차량의 좌우 측방 축선 모두에 실질적으로 직교하는 Z축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제1 가속도 신호를 제공하는 단계;
    차량의 전후방 축선에 대해 실질적으로 평행한 X축 방향의 가속도를 감지하여 이를 나타내는 제2 가속도 신호를 제공하는 단계;
    제1 가속도 신호로부터 Z축 방향으로의 변위값의 함수로서 Z축 속도값을 결정하는 단계;
    결정된 Z축 방향으로의 변위값의 함수로서의 Z축 속도값과 제2 가속도 신호 모두에 응답하여 차량의 피치-오버 상태를 결정하는 단계
    를 포함하는, 차량의 피치-오버 상태 결정 방법.
  22. 제21항에 있어서, 차량의 피치-오버 상태의 결정에 응답하여 차량의 작동 가능 안전 기구를 작동시키는 작동 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 방법.
  23. 삭제
  24. 제21항에 있어서, 상기 제2 가속도 신호로부터 X축 가속도값을 결정하는 단계를 더 포함하며, 이 X축 가속도값을 결정하는 단계는 Z축 방향으로의 변위의 함수로서 X축 방향으로의 가속도를 결정하는 것을 포함하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 차량의 피치-오버 상태 결정 방법은 상기 제2 가속도 신호로부터 X축 가속도값을 결정하는 단계를 더 포함하며, 이 X축 가속도값을 결정하는 단계는 Z축 방향으로의 변위의 함수로서 X축 방향으로의 가속도를 결정하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 X축 가속도값을 결정하는 단계는, Z축 방향으로의 변위의 함수로서 X축 방향으로의 가속도의 제1 이동 평균을 결정하는 것을 포함하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 Z축 속도값이 제1 한계값을 초과하는 동시에 X축 가속도값이 제2 한계값을 초과하는 경우에 차량의 작동 가능 안전 기구를 작동시키는 단계를 더 포함하는 것인 차량의 피치-오버 상태 결정 방법.
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