KR101704263B1 - 차량의 충돌 감지 시스템 및 감지방법 - Google Patents

차량의 충돌 감지 시스템 및 감지방법 Download PDF

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Abstract

시트의 쿠션부에 마련되며, 승객의 좌측 허벅지와 우측 허벅지에 각각 대응되도록 배치된 제1무게감지센서 및 제2무게감지센서; 시트의 쿠션부에 마련되며, 승객의 좌측 엉덩이와 우측 엉덩이에 각각 대응되도록 배치된 제3무게감지센서 및 제4무게감지센서; 및 제1무게감지센서 내지 제4무게감지센서로부터 검출되는 값을 통해 시트의 쿠션부에 작용하는 승객의 무게중심의 변화량을 도출하며, 무게중심의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우 차량이 충돌한 것으로 판단하는 제어부;를 포함하는 차량의 충돌 감지 시스템이 소개된다.

Description

차량의 충돌 감지 시스템 및 감지방법 {COLLISION DETECTION SYSTEM FOR VEHICLE AND CORRESPONDING METHOD}
본 발명은 차량의 충돌시 차량의 제어부가 충돌상황임을 감지하도록 하는 시스템 및 감지방법에 관한 것이다.
자동차의 주행성능이 발달함에 따라 점차 높은 출력을 뿜어내고 높은 연비로 작동하는 엔진들이 개발되고 있다. 이에 따라 차량의 성능이 증가하고 고속으로 달릴 수 있게 되었다. 반면에 차량의 사고 발생률이 높아지고, 사람의 생명을 위협하는 사고로 이어질 확률이 높아짐에 따라 점차 승객의 안전을 위한 기술도 함께 발달해 왔다.
대표적 승객 안전 보호 시스템 중 하나인 에어백은 단순하게 차량의 충돌직전 차체와의 하드컨택을 방지하기 위한 완충재 역할을 하던 1세대 에어백에서 부터, 충돌상황 및 탑승자의 신체조건에 따라 에어백의 전개 시점 및 압력을 조절하는 4세대 에어백에 이르기까지 눈부신 발전을 거듭하였다.
다만 이와같이 에어백도 충돌시 충돌상황을 빠르게 감지하고 제어해야 그 효과가 있는 것이다.
종래에는 가속도 센서만을 이용하여 충돌상황을 감지하였으나, 충돌상황 판단의 신뢰도를 높이기 위하여 다양한 방법의 개발이 이루어지고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2015-0025608 A
본 발명은 자동차 주행 중 충돌에 의한 사고 발생시 이를 감지하는데 있어 보다 높은 신뢰도의 차량의 충돌 감지 시스템 및 감지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 충돌 감지 시스템은 시트의 쿠션부에 마련되며, 승객의 좌측 허벅지와 우측 허벅지에 각각 대응되도록 배치된 제1무게감지센서 및 제2무게감지센서; 시트의 쿠션부에 마련되며, 승객의 좌측 엉덩이와 우측 엉덩이에 각각 대응되도록 배치된 제3무게감지센서 및 제4무게감지센서; 및 제1무게감지센서 내지 제4무게감지센서로부터 검출되는 값을 통해 시트의 무션부에 작용하는 승객의 무게중심의 변화량을 도출하며, 무게중심의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우 차량이 충돌한 것으로 판단하는 제어부;를 포함한다.
차량의 속도를 측정하는 차속센서; 휠의 회전속도를 측정하는 휠스피드센서; 및 조향각도를 측정하는 조향각센서;를 더 포함하고, 제어부는 제1무게감지센서 내지 제4무게감지센서로부터 도출되는 무게중심의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 크고, 차속센서 또는 휠스피드센서 또는 조향각센서로부터 검출되는 값의 변화량이 미리 설정된 대비값보다 큰 경우 충돌한 것으로 판단할 수 있다.
차량의 충돌 감지 시스템을 이용한 차량의 충돌 감지방법으로서, 제1무게감시센서 내지 제4무게감시센서를 통해 제1무게값 내지 제4무게값을 측정하는 제1측정단계; 제1무게값 내지 제4무게값으로부터 무게중심의 위치 및 무게중심값을 도출하는 무게중심도출단계; 무게중심의 위치 또는 무게중심값의 변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하는 비교단계; 및 무게중심의 위치 또는 무게중심값의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우 차량의 충돌로 판단하는 판단단계;를 포함할 수 있다.
무게중심은 제1무게감시센서 내지 제4무게감시센서의 중심을 원점으로 하는 가상의 직교좌표계에서 무게중심 벡터로서 표현되며, 무게중심의 위치는 무게중심 벡터의 각도값이고 무게중심값은 무게중심 벡터의 크기값일 수 있다.
차속센서로부터 검출되는 값을 측정하는 제2측정단계;를 더 포함하고, 판단단계에서는 무게중심의 위치 또는 무게중심값의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 크고, 제2측정단계에서 측정된 값의 변화량이 미리 설정된 대비값보다 큰 경우 충돌한 것으로 판단할 수 있다.
제2측정단계에서는 휠스피드센서 또는 조향각센서로부터 검출되는 값을 측정할 수 있다.
판단단계에서는 제3무게값 내지 제4무게값이 감소하는 경우 전방충돌로 판단할 수 있다.
판단단계에서는 제1무게값 내지 제2무게값이 감소하는 경우 후방충돌로 판단할 수 있다.
판단단계에서는 제1무게값 및 제4무게값이 감소하거나, 제2무게값 및 제3무게값이 감소하는 경우 측면충돌로 판단할 수 있다.
판단단계에서는 차속센서의 검출값이 감소하거나 감소 후 증가하는 경우 전방충돌로 판단할 수 있다.
판단단계에서는 차속센서의 검출값이 증가하거나 증가 후 감소하는 경우 후방충돌로 판단할 수 있다.
판단단계에서는 휠스피드센서 또는 조향각센서의 검출값에 변화하는 경우 측면충돌로 판단할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 차량의 충돌 감지 시스템 및 감지방법에 따르면, 충돌상황을 감지할 수 있는 수단이 증가함에 따라 좀 더 신뢰성 있는 충돌상황 판단이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충돌 감지 시스템 중 무게감지센서 부분의 구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무게중심값 도출방법을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충돌 감지 시스템의 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충돌 감지방법의 순서도
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충돌 감지 시스템 중 무게감지센서 부분의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무게중심값 도출방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충돌 감지 시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충돌 감지방법의 순서도이다.
도 1을 참고하여 살펴보면, 본 발명에 따른 차량의 충돌 감지 시스템은 시트의 쿠션부(100)에 마련되며, 승객의 좌측 허벅지와 우측 허벅지에 각각 대응되도록 배치된 제1무게감지센서(101) 및 제2무게감지센서(103); 시트의 쿠션부(100)에 마련되며, 승객의 좌측 엉덩이와 우측 엉덩이에 각각 대응되도록 배치된 제3무게감지센서(105) 및 제4무게감지센서(107); 및 제1무게감지센서(101) 내지 제4무게감지센서(107)로부터 검출되는 값을 통해 시트의 쿠션부(100)에 작용하는 승객의 무게중심의 변화량을 도출하며, 무게중심의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우 차량이 충돌한 것으로 판단하는 제어부(201);를 포함한다.
도 3을 참고하여 살펴보면, 차량의 속도를 측정하는 차속센서(203); 휠의 회전속도를 측정하는 휠스피드센서(205); 및 조향각도를 측정하는 조향각센서(207);를 더 포함하고, 제어부(201)는 제1무게감지센서(101) 내지 제4무게감지센서(107)로부터 도출되는 무게중심의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 크고, 차속센서(203) 또는 휠스피드센서(205) 또는 조향각센서(207)로부터 검출되는 값의 변화량이 미리 설정된 대비값보다 큰 경우 충돌한 것으로 판단할 수 있다.
전방, 측방, 후방 추돌 등의 사고가 발생하면, 외력에 의하여 운전자 신체의 무게중심은 순간적으로 큰 변화가 발생하게 된다. 이때의 무게중심의 변화는 일반적인 운전자의 움직임, 즉 승차 또는 하차하는 경우이거나, 운전석 착석상태에서의 가벼운 움직임을 하는 경우에 나타나는 무게중심값(300)의 변화량과는 확연한 차이를 나타내게 된다.
따라서, 운전석 시트에 무게를 측정할 수 있는 센서를 배치해 두고 이를 실시간으로 감지하여 무게중심값(300)을 파악하며, 무게중심값(300)의 변화량이 미리 설정된 기준 값보다 큰 경우 차량이 충돌한 것으로 판단한다.
미리 설정된 기준값은 차량의 크기, 무게, 가속성능의 차이 또는 탑승자의 체중 등을 고려한 다수의 실험을 통해 결정된다. 단순하게 차량의 시트에 장착된 무게센서를 통한 정보만으로 충돌상황을 판단할 경우 많은 오류가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 오류를 방지하고자 차량의 속도를 측정하는 차속센서(203), 휠의 회전속도를 측정하는 휠스피드센서(205) 및 조향각도를 측정하는 조향각센서(207) 등에서 얻어지는 정보를 함께 활용함으로써 충돌상황을 보다 정확하게 판단할 수 있다.
예를 들어 주행중의 차량의 좌우 방향의 쏠림이나, 급가속 급제동에 의한 무게의 쏠림 또는 요철이 심한 도로를 통과할 때의 무게의 쏠림 등에 의해서도 무게중심값(300)은 변할 수 있다. 이와 같은 경우 미리 설정된 기준값과의 비교를 통하여 충돌상황인지 여부를 1차적으로 판별하여 충돌상황이 아닌 것으로 판별하나, 예측하지 못한 상황에서 충돌상황이 아님에도 무게중심의 변화가 기준값보다 크게 나타날 가능성을 배제할 수는 없다.
따라서 차속센서(203), 휠스피드센서(205) 및 조향각센서(207) 등에서 얻어지는 정보를 함께 사용하여 충돌상황인지 여부를 판단함으로써, 차량의 충돌 감지 시스템의 오작동을 방지할 수 있게 된다.
도 4를 참고하여 살펴보면 본 발명은 차량의 충돌 감지 시스템을 이용한 차량의 충돌 감지방법으로서, 제1무게감시센서 내지 제4무게감시센서를 통해 제1무게값 내지 제4무게값을 측정하는 제1측정단계(S101); 제1무게값 내지 제4무게값으로부터 무게중심의 위치 및 무게중심값(300)을 도출하는 무게중심도출단계(S103); 무게중심의 위치 또는 무게중심값(300)의 변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하는 비교단계(S105); 및 무게중심의 위치 또는 무게중심값(300)의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우 차량의 충돌로 판단하는 판단단계(S107a);를 포함할 수 있다.
판단단계(S107a)에서는 제3무게값 내지 제4무게값이 감소하는 경우 전방충돌로 판단할 수 있다. 판단단계(S107a)에서는 제1무게값 내지 제2무게값이 감소하는 경우 후방충돌로 판단할 수 있다. 판단단계(S107a)에서는 제1무게값 및 제4무게값이 감소하거나, 제2무게값 및 제3무게값이 감소하는 경우 측면충돌로 판단할 수 있다.
구체적으로 살펴보면 전방충돌시에는 운전자의 신체가 전면으로 기울어지는 현상이 발생한다. 따라서 이때 제3무게값 및 제4무게값은 급격한 감소를 나타낸다. 상황에 따라 운전자의 신체가 시트로부터 이탈되는 경우에는 제1무게값 및 제2무게값도 급격히 감소할 수 있다. 이러한 경우 무게중심 또한 순간적인 변화를 보일 것이며, 이는 일반적인 상황에서 운전자의 움직임과는 무게중심 변화율에 큰 차이가 발생하게 된다. 따라서 이러한 경우를 전방충돌로 판단할 수 있는 것이다.
마찬가지로 후방충돌시에는 운전자의 신체가 후면으로 기울어지는 현상이 발생한다. 따라서 이때 제1무게값 및 제2무게값은 급격한 감소를 나타낸다. 상황에 따라 운전자의 신체가 시트로부터 이탈되는 경우에는 제3무게값 및 제4무게값도 급격히 감소할 수 있다. 이러한 경우에도 역시 전방충돌의 경우와 마찬가지로 무게중심 또한 순간적인 변화를 보일 것이며, 일반적인 상황에서 운전자의 움직임에 의해 발생하는 무게중심 변화율과는 큰 차이가 발생하게 된다. 따라서 이러한 경우를 후방충돌로 판단할 수 있다.
측면충돌시에는 운전자의 신체가 좌측 또는 우측으로 기울어지는 현상이 발생한다. 따라서 이때 제1무게값 및 제4무게값이 급격히 감소하거나, 제2무게값 및 제3무게값이 급격히 감소하는 현상이 나타난다. 상황에 따라 운전자의 신체가 시트로부터 이탈되는 경우에는 제1무게값 내 제4무게값이 모두 급격히 감소할 수 있다. 이러한 경우에도 역시 전방 또는 후방충돌의 경우와 마찬가지로 무게중심 또한 순간적인 변화를 보일 것이며, 이는 일반적인 상황에서 운전자의 움직임과는 무게중심 변화율에 큰 차이가 발생하게 된다. 따라서 이러한 경우를 측면충돌로 판단할 수 있다.
추가적으로 제3무게값 및 제4무게값의 변화를 통해서만 판단하지 않고 최종적으로 무게중심값(300)의 변화량을 기준값과 비교판단함으로써, 제1무게감지센서(101) 내지 제4무게감지센서(107)의 오작동이나 예측하지 못한 상황에 의한 데이터 값의 왜곡을 방지하여 차량 충돌감지 시스템의 오작동을 방지할 수 있다.
무게중심은 제1무게감시센서 내지 제4무게감시센서의 중심을 원점으로 하는 가상의 직교좌표계에서 무게중심 벡터로서 표현되며, 무게중심의 위치는 무게중심 벡터의 각도값(301)이고 무게중심값(300)은 무게중심 벡터의 크기값(303)일 수 있다.
도 2를 참고하여 살펴보면, 무게중심값(300)의 도출방법은 다음과 같다.
Figure 112015091285511-pat00001
먼저 위의 수식을 통해 제1무게감지센서값(307), 제2무게감지센서값(305), 제3무게감지센서값(311) 및 제4무게감지센서값(309)을 계산한 뒤, 제1무게감지센서(101) 내지 제4무게감지센서(107)의 중심을 원점으로 하여 각각 해당하는 무게감지센서를 향하는 벡터로 나타낸다. 그 후 각 벡터의 X축 및 Y축 방향의 성분으로 분리하고 각 성분값을 모두 합산하는 방법을 통해 무게중심값(300)을 나타낼 수 있다.
즉, 이러한 방법을 통해 무게중심값(300)은 원점을 기준으로 그 크기값(303)와 각도값(301)으로 표시되는 벡터로 나타낼 수 있는 것이다.
차속센서(203)로부터 검출되는 값을 측정하는 제2측정단계(S201);를 더 포함하고, 판단단계(S107a)에서는 무게중심의 위치 또는 무게중심값(300)의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 크고, 제2측정단계(S201)에서 측정된 값의 변화량이 미리 설정된 대비값보다 큰 경우 충돌한 것으로 판단할 수 있다. 제2측정단계(S201)에서는 휠스피드센서(205) 또는 조향각센서(207)로부터 검출되는 값을 측정할 수 있다.
판단단계(S107b)에서는 차속센서(203)의 검출값이 감소하거나 감소 후 증가하는 경우 전방충돌로 판단할 수 있다. 판단단계(S107b)에서는 차속센서(203)의 검출값이 증가하거나 증가 후 감소하는 경우 후방충돌로 판단할 수 있다. 판단단계(S107b)에서는 휠스피드센서(205) 또는 조향각센서(207)의 검출값이 변화하는 경우 측면충돌로 판단할 수 있다.
대비값의 경우 차량의 크기, 무게, 성능의 차이에 따라 달라지는 값이며 다음과 같은 방법으로 결정된다.
전방충돌시에는 차량의 속도가 감소하나 차량의 제동능력 이상의 속도감소가 나타난다. 차량의 제동능력 이상의 속도감소가 나타나는 경우 이는 외력에 의하여 강제로 제동이 되는 현상으로 볼 수 있기 때문이다. 따라서 차량의 제동능력 값을 대비값으로 하여 전방충돌을 판단할 수 있다.
후방충돌시에는 차량의 속도가 증가하나 차량의 가속능력 이상의 속도증가가 나타난다. 차량의 가속능력 이상의 속도증가가 나타나는 경우 이를 외력에 의한 속도증가로 볼 수 있기 때문이다. 따라서 차량의 가속능력 값을 대비값으로 하여 후방충돌을 판단할 수 있다.
측면충돌의 경우 차속에 있어서 순간적인 변화도 있을 수 있으나, 조향각센서(207)의 출력값에 순간적인 변화가 발생할 수도 있고 휠스피드센서(205) 나타나는 각각의 출력값에 차이가 발생할 수도 있다. 따라서 차종별 무게와 최소회전반경 등의 차이를 고려한 다수의 실험에 의하여 각각의 대비값은 정해진다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 쿠션부 101 : 제1무게감지센서
103 : 제2무게감지센서 105 : 제3무게감지센서
107 : 제4무게감지센서 201 : 제어부
203 : 차속센서 205 : 휠스피드센서
207 : 조향각센서 300 : 무게중심값
S101 : 제1측정단계 S103 : 무게중심도출단계
S105 : 비교단계 S107 : 판단단계
S201 : 제2측정단계

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 시트의 쿠션부에 마련되며, 승객의 좌측 허벅지, 우측 허벅지, 좌측 엉덩이, 우측 엉덩이에 각각 대응되도록 배치된 제1무게감지센서, 제2무게감지센서, 제3무게감지센서, 제4무게감지센서 및 각각의 무게감지센서로부터 검출되는 값을 통해 시트의 쿠션부에 작용하는 승객의 무게중심의 위치 또는 무게중심 값의 변화량을 도출하여 차량의 충돌여부를 판단하는 제어부를 포함하는 차량의 충돌 감지 시스템을 이용한 차량의 충돌 감지방법으로서,
    제1무게감시센서 내지 제4무게감시센서를 통해 제1무게값 내지 제4무게값을 측정하는 제1측정단계;
    제1무게값 내지 제4무게값으로부터 무게중심의 위치 및 무게중심값을 도출하는 무게중심도출단계;
    무게중심의 위치 또는 무게중심값의 변화량을 미리 설정된 기준값과 비교하는 비교단계; 및
    무게중심의 위치 또는 무게중심값의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 큰 경우 차량의 충돌로 판단하는 판단단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    무게중심은 제1무게감시센서 내지 제4무게감시센서의 중심을 원점으로 하는 가상의 직교좌표계에서 무게중심 벡터로서 표현되며, 무게중심의 위치는 무게중심 벡터의 각도값이고 무게중심값은 무게중심 벡터의 크기값인 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  5. 청구항 3에 있어서,
    차속센서로부터 검출되는 값을 측정하는 제2측정단계;를 더 포함하고,
    판단단계에서는 무게중심의 위치 또는 무게중심값의 변화량이 미리 설정된 기준값보다 크고, 제2측정단계에서 측정된 값의 변화량이 미리 설정된 대비값보다 큰 경우 충돌한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  6. 청구항 5에 있어서
    제2측정단계에서는 휠스피드센서 또는 조향각센서로부터 검출되는 값을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    판단단계에서는 제3무게값 내지 제4무게값이 감소하는 경우 전방충돌로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    판단단계에서는 제1무게값 내지 제2무게값이 감소하는 경우 후방충돌로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  9. 청구항 3에 있어서,
    판단단계에서는 제1무게값 및 제4무게값이 감소하거나, 제2무게값 및 제3무게값이 감소하는 경우 측면충돌로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    판단단계에서는 차속센서의 검출값이 감소하거나 감소 후 증가하는 경우 전방충돌로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  11. 청구항 5에 있어서,
    판단단계에서는 차속센서의 검출값이 증가하거나 증가 후 감소하는 경우 후방충돌로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
  12. 청구항 6에 있어서,
    판단단계에서는 휠스피드센서 또는 조향각센서의 검출값이 변화하는 경우 측면충돌로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 충돌 감지 방법.
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