KR102655440B1 - 에어백 전개 제어 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량에 탑승한 탑승자의 거동 추정을 기반으로 하여 에어백의 전개 시점을 제어하는 에어백 전개 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 장치는, 차량의 동적 거동을 감지하여 제1 감지정보를 생성하는 제1 감지부와, 차량 내의 탑승자에 대한 안전벨트 체결 유/무를 감지하여 제2 감지정보를 생성하는 제2 감지부와, 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD를, 라그랑지 방정식에 대입하여 탑승자의 동적 거동 방정식을 도출하고, 제1 감지정보와, 제2 감지정보와, 초기 파라미터 정보를 탑승자의 동적 거동 방정식에 입력하여 탑승자의 동적 거동 정보를 산출하며, 탑승자의 동적 거동 정보와 관련한 제1 조건과, 제2 감지정보와 관련한 제2 조건과, 제1 감지정보와 관련한 제3 조건을 기반으로 하여, 에어백 전개 개시의 타이밍을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 장치는, 차량의 동적 거동을 감지하여 제1 감지정보를 생성하는 제1 감지부와, 차량 내의 탑승자에 대한 안전벨트 체결 유/무를 감지하여 제2 감지정보를 생성하는 제2 감지부와, 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD를, 라그랑지 방정식에 대입하여 탑승자의 동적 거동 방정식을 도출하고, 제1 감지정보와, 제2 감지정보와, 초기 파라미터 정보를 탑승자의 동적 거동 방정식에 입력하여 탑승자의 동적 거동 정보를 산출하며, 탑승자의 동적 거동 정보와 관련한 제1 조건과, 제2 감지정보와 관련한 제2 조건과, 제1 감지정보와 관련한 제3 조건을 기반으로 하여, 에어백 전개 개시의 타이밍을 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 차량에 탑승한 탑승자의 거동 추정을 기반으로 하여 에어백의 전개 시점을 제어하는 에어백 전개 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량(vehicle)이 충돌할 경우, 관성에 의해 운전자 및 탑승자의 몸이 급격하게 전방으로 숙여지고, 차량 충돌 정도에 따라 차량의 조향 장치에 운전자의 상체가 부딪혀 운전자는 심각한 상해를 입을 수 있다. 이러한 상해를 방지하기 위하여 차량 내부에 에어백을 설치하고 차량 충돌 시 에어백을 전개하여 탑승자(운전자 및 승객)의 안전을 도모한다. 그러나 운전자가 안전벨트를 매지 않은 경우, 에어백 만개 이전에 머리가 조향 장치에 닿아 머리 상해도가 심각해지며, 전개되는 에어백에 맞는 백슬랩 현상이 발생하는 우려가 존재한다.
이러한 종래의 에어백 전개 알고리즘은 차량 충돌 후 발생하는 센싱값에 의존하는 수동 재귀 알고리즘을 바탕으로 하며, 최근 DAS(driving assistance system)로 긴급 제동 이 발생할 경우 법규/상품성 시험 상황과는 달리 머리 및 흉부가 빨리 앞으로 나아가는 현상이 발생하여 에어백이 만개되기 이전에 조향장치에 부딪히는 상황이 예측될 수 있다. 따라서 능동 연계 DAS 시스템을 반영한 에어백 전개 제어가 필요한 상황이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 전술한 문제점 및/또는 한계를 해결하기 위해 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 차량 충돌 시 및/또는 긴급 제동 시 안전벨트를 착용하지 않은 탑승자의 거동 추정을 기반으로 하여 에어백의 전개 타이밍을 제어하여 탑승자의 상해 경감을 최적화 하는데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 장치는, 차량의 동적 거동을 감지하여 제1 감지정보를 생성하는 제1 감지부; 상기 차량 내의 탑승자에 대한 안전벨트 체결 유/무를 감지하여 제2 감지정보를 생성하는 제2 감지부; 및 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD를, 라그랑지 방정식에 대입하여 탑승자의 동적 거동 방정식을 도출하고, 상기 제1 감지정보와, 상기 제2 감지정보와, 초기 파라미터 정보를 상기 탑승자의 동적 거동 방정식에 입력하여 상기 탑승자의 동적 거동 정보를 산출하며, 상기 탑승자의 동적 거동 정보와 관련한 제1 조건과, 상기 제2 감지정보와 관련한 제2 조건과, 상기 제1 감지정보와 관련한 제3 조건을 기반으로 하여, 에어백 전개 개시의 타이밍을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 제1 조건은, 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위를 포함하는 상기 탑승자의 동적 거동 정보가 임계값보다 큰 경우를 포함할 수 있다.
상기 제2 조건은, 상기 차량 내의 탑승자가 안전벨트를 체결하지 않은 상기 제2 감지정보를 수신한 경우를 포함할 수 있다.
상기 제3 조건은, 상기 제1 감지정보가 기설정된 임계값을 초과하여 상기 에어백을 전개하는 경우를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 제1 조건 내지 상기 제3 조건을 모두 만족하는 경우, 부분 제동 동작 시점을 기준으로 시간 변화에 따른 상기 탑승자의 동적 거동 정보에 포함되는 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에서, 기설정된 시간 내에서 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에 대한 변곡점이 발생하기 직전을 상기 에어백 전개 개시의 타이밍으로 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 방법은, 제1 감지부에 의해, 차량의 동적 거동을 감지하여 제1 감지정보를 생성하는 단계; 제2 감지부에 의해, 상기 차량 내의 탑승자에 대한 안전벨트 체결 유/무를 감지하여 제2 감지정보를 생성하는 단계; 및 제어부에 의해, 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD를, 라그랑지 방정식에 대입하여 탑승자의 동적 거동 방정식을 도출하고, 상기 제1 감지정보와, 상기 제2 감지정보와, 초기 파라미터 정보를 상기 탑승자의 동적 거동 방정식에 입력하여 상기 탑승자의 동적 거동 정보를 산출하며, 상기 탑승자의 동적 거동 정보와 관련한 제1 조건과, 상기 제2 감지정보와 관련한 제2 조건과, 상기 제1 감지정보와 관련한 제3 조건을 기반으로 하여, 에어백 전개 개시의 타이밍을 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1 조건은, 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위를 포함하는 상기 탑승자의 동적 거동 정보가 임계값보다 큰 경우를 포함할 수 있다.
상기 제2 조건은, 상기 차량 내의 탑승자가 안전벨트를 체결하지 않은 상기 제2 감지정보를 수신한 경우를 포함할 수 있다.
상기 제3 조건은, 상기 제1 감지정보가 기설정된 임계값을 초과하여 상기 에어백을 전개하는 경우를 포함할 수 있다.
상기 제어하는 단계는, 상기 제1 조건 내지 제3 조건을 모두 만족하는 경우, 부분 제동 동작 시점을 기준으로 시간 변화에 따른 상기 탑승자의 동적 거동 정보에 포함되는 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에서, 기설정된 시간 내에서 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에 대한 변곡점이 발생하기 직전을 상기 에어백 전개 개시의 타이밍으로 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 더 제공될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
실시 예들에 따르면, 차량 충돌 시 안전벨트를 착용하지 않은 탑승자의 머리 및 흉부가 에어백 만개 시점에 접하게 되어 탑승자의 상해를 낮추고 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 능동 DAS 시스템의 긴급 제동 시, 발생할 수 있는 부작용인 백슬랩(backslap) 현상(에어백의 전개 시점이 늦어져 에어백이 탑승자의 머리 부근에서 전개되어 탑승자의 얼굴을 타격하는 현상)을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 장치를 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 에어백 전개 제어 장치에서 라그랑지 방정식에 따른 탑승자의 동적 거동 정보 산출을 위한 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD(free of body diagram)를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 에어백 전개 제어 장치에서 라그랑지 방정식을 이용하여 산출한 시간에 따른 탑승자의 동적 거동 정보 변화량을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 도 1의 에어백 전개 제어 장치에서 라그랑지 방정식에 따른 탑승자의 동적 거동 정보 산출을 위한 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD(free of body diagram)를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 에어백 전개 제어 장치에서 라그랑지 방정식을 이용하여 산출한 시간에 따른 탑승자의 동적 거동 정보 변화량을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 장치를 개략적으로 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 에어백 전개 제어 장치(1)는 제1 감지부(100), 제2 감지부(200), 에어백(300), 에어백 인플레이터(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
제1 감지부(100)는 주행하는 차량(도 2의 21)의 동적 거동을 감지하여 제1 감지정보를 생성할 수 있다. 본 실시 예에서 제1 감지부(100)는 가속도 감지부(110) 및 각가속도 감지부(120)를 포함할 수 있다. 가속도 감지부(110)는 주행하는 차량(21)의 가속도를 감지할 수 있고, 각가속도 감지부(120)는 주행하는 차량(21)의 각가속도를 감지할 수 있다. 본 실시 예에서 제1 감지부(100)를 가속도 감지부(110) 및 각가속도 감지부(120)로 한정하고 있으나, 이에 국한되지 않고 차량의 동적 거동 정보를 감지할 수 있는 어떠한 구성도 포함될 수 있다.
제2 감지부(200)는 차량(21)에 탑승한 탑승자(도 2의 11)와 관련한 정보를 감지할 수 있다. 본 실시 예에서 제2 감지부(200)는 탑승자 감지부(210) 및 벨트 체결 감지부(220)를 포함할 수 있다. 탑승자 감지부(210)는 차량(21) 내부에 탑승자가 있는지 여부를 감지할 수 있으며, WCS(weight classification system), HSS(human sensing system) 및 SBR(seat belt remainder) 중 하나 이상을 이용하여 차량(21) 내 탑승자 유/무를 감지할 수 있다. 벨트 체결 감지부(220)는 차량(21) 내의 탑승자(11)에 대한 안전벨트 체결 유/무를 감지하여 제2 감지정보를 생성할 수 있다. 여기서 탑승자라 함은, 운전자 및 운전자와 동승한 승객을 포함할 수 있으며, 이하 설명의 편의 상 탑승자가 탑승자(11)인 경우로 가정하여 설명하기로 한다.
에어백(300)은 대량의 가스가 충전되어 전개되는 안전장치로, 차량(21)에 충격이 가해지는 경우 탑승자(11)의 신체를 구속하여 상해 정도를 줄여줄 수 있다.
에어백 인플레이터(inflator)(400)는 제어부(500)로부터 점화 전류가 공급되고 전류 경로가 형성되면, 대량의 가스를 방출함으로써 에어백(300)을 전개할 수 있다. 이러한 에어백 인플레이터(400)는 고체형 인플레이터, 기체형 인플레이터, 및 하이브리드형 인플레이터로 분류될 수 있다. 여기서, 고체형 인플레이터는 고체연료인 아지드화나트륨(NaN3, sodium azide)을 사용하는 것으로, 화약반응에 의해서 발생하는 질소가스로 에어백을 팽창시킬 수 있다. 기체형 인플레이터는 헬륨 가스 등을 사용하는 것으로, 헬륨 가스를 압축탱크에 저장하였다가 압축탱크를 개방하여 헬륨가스로 에어백을 팽창시킬 수 있다. 하이브리드 인플레이터는 고체형 인플레이터와 기체형 인플레이터를 조합한 방식으로, 화약을 연소시켜 발생한 가스힘으로 압축탱크를 개방하여 아르곤 가스 등의 불활성가스로 에어백을 팽창시킬 수 있다.
제어부(500)는 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD(free of body diagram; 자유 물체도)의 초기 파라미터 정보를 도출하고, 제1 감지부(100)로부터의 제1 감지정보 및 벨트 체결 감지부(220)로부터의 제2 감지정보와 초기 파라미터 정보를 탑승자의 동적 거동 방정식에 입력하여 탑승자의 동적 거동 정보 산출하며, 탑승자(11)의 동적 거동 정보와 관련한 제1 조건과, 제2 감지정보와 관련한 제2 조건과, 제1 감지정보와 관련한 제3 조건을 기반으로 하여, 에어백(300) 전개 개시의 타이밍을 제어할 수 있다. 동적 거동 방정식에는 라그랑지 방정식이 채용될 수 있으며, 라그랑지 방정식은 당업자에게 자명한 것으로서 아래의 수학식 1과 같다.
여기서 은 0으로부터 X축 상에서의 차량(21)의 동적 변위를 나타내고, 는 0으로부터 X축 상에서의 상대 차량(31)의 동적 변위를 나타내고, 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 흉부의 동적 변위를 나타내고, 는 Y축 상에서 탑승자(11) 머리의 동적 변위를 나타내고, 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위를 나타낼 수 있다.
또한 도 2로부터 은 차량(21)의 스프링 상수를 나타내고, 은 차량(21)의 운전자 좌석과 스티어링휠 간 거리를 나타내고, 은 차량(21)의 질량을 나타낼 수 있다. 는 상대 차량(31)의 스프링 상수를 나타내고, 는 상대 차량(31)의 운전자 좌석과 스티어링휠 간 거리를 나타내고, 는 상대 차량(31)의 질량을 나타낼 수 있다. 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(운전자)(11)의 가슴 스프링 상수를 나타내고, 는 운전자 좌석부터 목까지 거리를 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11)의 상체 질량을 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11)의 머리 스프링 상수를 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11)의 목부터 머리끝까지 거리를 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11) 머리 질량을 나타낼 수 있다.
여기서 은 0으로부터 X축 상에서의 차량(21)의 동적 변위를 나타내고, 는 0으로부터 X축 상에서의 상대 차량(31)의 동적 변위를 나타내고, 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 흉부의 동적 변위를 나타내고, 는 Y축 상에서 탑승자(11) 머리의 동적 변위를 나타내고, 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위를 나타낼 수 있다.
또한 도 2로부터 은 차량(21)의 스프링 상수를 나타내고, 은 차량(21)의 운전자 좌석과 스티어링휠 간 거리를 나타내고, 은 차량(21)의 질량을 나타낼 수 있다. 는 상대 차량(31)의 스프링 상수를 나타내고, 는 상대 차량(31)의 운전자 좌석과 스티어링휠 간 거리를 나타내고, 는 상대 차량(31)의 질량을 나타낼 수 있다. 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(운전자)(11)의 가슴 스프링 상수를 나타내고, 는 운전자 좌석부터 목까지 거리를 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11)의 상체 질량을 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11)의 머리 스프링 상수를 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11)의 목부터 머리끝까지 거리를 나타내고, 는 탑승자(운전자)(11) 머리 질량을 나타낼 수 있다.
본 실시 예에서, 제어부(500)는 처리부(510), 산출부(520), 판단부(530) 및 결정부(540)를 포함할 수 있다.
처리부(510)는 제1 감지정보 및 제2 감지정보를 수신하여 산출부(520)의 입력 정보를 생성할 수 있다. 처리부(510)는 가속도 감지부(110)로부터 차량(21)의 가속도를 수신하여 적분을 통해 속도를 산출하고, 이중 적분을 통해 속도 변위를 산출할 수 있다. 본 실시 예에서, 차량(21)의 가속도는 라그랑지 방정식에서 으로 이용할 수 있고, 가속도의 적분을 통해 산출한 속도는 라그랑지 방정식에서 으로 이용할 수 있으며, 가속도의 이중 적분을 통해 산출한 변위는 라그랑지 방정식에서 으로 이용할 수 있다.
또한 처리부(510)는 각가속도 감지부(120)로부터 차량(21)의 각가속도를 수신하여 적분을 통해 각속도를 산출하고, 이중 적분을 통해 각도 변위를 산출할 수 있다. 본 실시 예에서, 차량(21)의 각가속도는 라그랑지 방정식에서 으로 이용할 수 있고, 각가속도의 적분을 통해 산출한 각속도는 라그랑지 방정식에서 으로 이용할 수 있으며, 각가속도의 이중 적분을 통해 산출한 가도 변위는 라그랑지 방정식에서 으로 이용할 수 있다.
산출부(520)는 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD의 초기 파라미터 정보를 도출하고, 제1 감지정보와, 제2 감지정보와, 초기 파라미터 정보를 탑승자의 동적 거동 방정식에 입력하여, 탑승자(11)의 동적 거동 정보를 산출할 수 있다. 여기서 탑승자(11)의 동적 거동 정보는 탑승자(11) 흉부의 동적 변위 및 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 에어백 전개 제어 장치에서 라그랑지 방정식에 따른 탑승자의 동적 거동 정보 산출을 위한 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD(free of body diagram)를 도시한 도면이다. 도 2(a)는 탑승자 모델 동역학 FBD를 도시하고 있고, 도 2(b)는 도 2(a)의 탑승자가 반영된 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD를 도시하고 있다.
도 2로부터 은 0으로부터 X축 상에서의 차량(21)의 동적 변위를 나타내고, 는 0으로부터 X축 상에서의 상대 차량(31)의 동적 변위를 나타내고, 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 흉부의 동적 변위를 나타내고, 는 Y축 상에서 탑승자(11) 머리의 동적 변위를 나타내고, 는 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위를 나타낼 수 있다. 여기서 , , , , 및 는 초기 파라미터 정보로 미리 설정될 수 있으며, 차량(21) 및 상대 차량(31)의 종류와 탑승자(11)의 신체 사이즈에 따라 그 값이 달라질 수 있다.
삭제
산출부(520)는 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD로부터 탑승자의 동적 거동 정보 산출을 위한 라그랑지 방정식의 솔루션을 하기 수학식 2와 같이 산출할 수 있다.
산출부(520)는 수학식 1의 라그랑지 방정식과 처리부(510)가 처리한 , , , , , 값과 초기 파라미터 값으로부터, 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 흉부의 동적 변위 를 산출할 수 있다. 또한 산출부(520)는 수학식 1의 라그랑지 방정식과 처리부(510)가 처리한 , , , , , 값과 초기 파라미터 값으로부터, 차량(21)에 탑승한 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위 를 산출할 수 있다.
여기서, 속도 측면에서 탑승자(11)와 차량(21)은 서로 다른 강성체(서로 다른 질점을 가짐)로 가정하고, 각속도 측면에서 탑승자(11)와 차량(21)은 동일한 강성체(동일한 질점을 가짐)로 가정할 수 있다. 속도 측면에서 탑승자(11)와 차량(21)은 서로 다른 강성체이므로, 2차원 평면에서 동일한 강성체로 가정한 경우에 산술하는 을 적분하면 이 산출되고, 을 이중 적분 하면 이 산출된다고 볼 수 없으며, 및 각각을 산출하기 위해 개시되지는 않았으나 및 에 대한 각각의 라그랑지 방정식을 이용할 수 있다. 또한 각속도 측면에서 탑승자(11)의 각도 변위를 측정하기 위해서는 탑승자(11)의 머리에 각가속도 센서를 구비해야 하는데 이는 실질적으로 불가능하므로 각속도 측면에서 탑승자(11)와 차량(21)은 동일한 강성체로 가정한다고 볼 수 있다. 각속도 측면에서 탑승자(11)와 차량(21)은 동일한 강성체로 가정하였으나, 실질적으로는 다른 강성체이므로, 2차원 평면에서 동일한 강성체로 가정한 경우에 산술하는 을 적분하면 이 산출되고, 을 이중 적분 하면 이 산출된다고 볼 수 없으며, 및 각각을 산출하기 위해 개시되지는 않았으나 및 에 대한 각각의 라그랑지 방정식을 이용할 수 있다. 여기서, 및 에 대한 각각의 라그랑지 방정식과 및 에 대한 각각의 라그랑지 방정식은 도 2에 도시된 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD를 이용하여 도출해 낼 수 있다.
판단부(530)는 제1 감지정보와, 제2 감지정보와, 산출부(520)로부터의 탑승자(11)에 대한 동적 거동 정보로서의 탑승자(11) 흉부의 동적 변위 와 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위 중 하나 이상을 이용하여 생성한 제1 조건 내지 제3 조건을 만족하는지 판단할 수 있다.
여기서, 제1 조건은 탑승자(11)의 머리 및 흉부의 변위를 포함하는 탑승자의 동적 거동 정보가 임계값보다 큰 경우를 포함할 수 있으며, 판단부(530)는 탑승자(11) 흉부의 동적 변위 가 임계값(예를 들어 60km/s 이상 고속에서 0.1m)보다 큰 경우 및 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위 가 임계값(예를 들어 60km/s 이상 고속에서 0.1m) 보다 큰 경우를 만족하는지 판단할 수 있다.
또한 제2 조건은 차량(21) 내의 탑승자(11)가 안전벨트를 체결하지 않은 제2 감지정보를 수신한 경우를 포함할 수 있으며, 판단부(530)는 벨트 체결 감지부(220)로부터 제2 감지정보를 수신하여 탑승자(11)가 안전벨트를 체결하지 않은 상태를 만족하는지 판단할 수 있다.
또한 제3 조건은 제1 감지정보가 기설정된 임계값을 초과하여 에어백(300)을 전개하는 경우를 포함할 수 있으며, 판단부(530)는 종래의 에어백(300) 전개 알고리즘을 개시하기 위한 가속도 및 각속도의 임계값을 초과한 경우를 만족하는지 판단할 수 있다.
결정부(540)는 판단부(530)의 판단 결과 제1 조건 내지 제3 조건을 모두 만족하는 경우, 탑승자(11)가 안전벨트를 착용하지 않은 상태에서 탑승자(11)의 머리와 흉부가 빠른 속도로 움직였다고 가정하고 에어백 전개 개시 타이밍을 빠르게 결정할 수 있다.
여기서 에어백 전개 개시 타이밍을 빠르게 결정한다 함은, 기존의 에어백 전개 개시 타이밍보다 더 빠르다는 것을 포함할 수 있다. 기존의 에어백 전개 알고리즘에서는 탑승자(11)와 차량(21)을 하나의 강성체로 판단하고, 충돌 또는 긴급 제동이 발생할 경우 차량(21)의 동적 거동 정보를 이용하여 에어백(300) 전개 시점을 결정함으로써, 에어백(300)이 만개되기 이전에 탑승자(11)의 머리 및/또는 흉부가 조향장치에 부딪히는 상황이 예측될 수 있다. 그러나 본 실시 예에서는 탑승자(11)와 차량(21)을 서로 다른 강성체로 판단하고, 충돌 또는 긴급 제동이 발생할 경우 차량(21)이 아닌 탑승자(11)의 동적 거동 정보를 이용하여 에어백(300) 전개 시점을 결정함으로써, 에어백(300) 전개 시점이 기존 보다 더 빨라져, 에어백(300)이 만개되기 이전에 탑승자(11)의 머리 및/또는 흉부가 조향장치에 부딪히는 상황이 발생하지 않게 되어 탑승자(11)의 상해를 예방할 수 있게 된다.
도 3은 도 1의 에어백 전개 제어 장치에서 라그랑지 방정식을 이용하여 산출한 시간에 따른 탑승자의 동적 거동 정보 변화량을 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 도 3a는 부분 제동 동작 시점을 기준으로 시간 및 속도 변화에 따른 탑승자(11)의 머리 동적 각도 변위를 도시하고, 도 3b는 부분 제동 동작 시점을 기준으로 시간 및 속도 변화에 따른 탑승자(11)의 흉부 동적 변위를 도시하고 있다.
도 3으로부터 부분 제동 동작 후 0.5초 내지 1초 사이에서 변곡점이 발생하는 부분(310) 이후 탑승자(11)의 머리 및 흉부가 심하게 움직이게 되므로, 변곡점이 발생하는 부분(310) 직전에 에어백(300)이 전개되지 않으면 탑승자(11)가 상해를 입을 수 있다. 따라서 결정부(540)는 기설정된 시간(예를 들어 부분 제동 동작 후 0.5초 내지 1초 사이) 내에서 탑승자(11)의 머리 및 흉부의 변위에 대한 변곡점이 발생하기 직전을 에어백(300) 전개 개시의 타이밍으로 결정할 수 있으며, 이는 기존의 에어백 전개 개시 타이밍 보다 빠를 수 있다. 이와 같이 결정부(540)는 결정한 에어백(300) 전개 개시 타이밍에 에어백 인플레이터(400)로 점화 전류를 공급하여가 에어백(300)이 전개되도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어백 전개 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 도 3에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, S410단계에서, 제어부(500)는 제1 감지부(100)로부터의 차량(21)의 가속도 및 각가속도를 포함하는 제1 감지정보를 수신한다.
S420단계에서, 제어부(500)는 제2 감지부(200)에 포함되는 벨트 체결 감지부(220)로부터의 제2 감지정보를 수신한다.
삭제
S440단계에서, 제어부(500)는 제1 감지정보와, 제2 감지정보와, 초기 파라미터 정보를 탑승자의 동적 거동 방정식에 입력하여, 탑승자(11)의 동적 거동 정보를 산출한다. 본 실시 예에서, 탑승자(11)의 동적 거동 정보는 탑승자(11) 흉부의 동적 변위 및 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위를 포함할 수 있다.
S450단계에서, 제어부(500)는 제1 감지정보와, 제2 감지정보와, 산출부(520)로부터의 탑승자(11)에 대한 동적 거동 정보로서의 탑승자(11) 흉부의 동적 변위 와 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위 중 하나 이상을 이용하여 생성한 제1 조건 내지 제3 조건을 만족하는지 판단한다. 본 실시 예에서, 제1 조건은 탑승자(11)의 머리 및 흉부의 변위를 포함하는 탑승자의 동적 거동 정보가 임계값보다 큰 경우를 포함할 수 있으며, 제어부(500)는 탑승자(11) 흉부의 동적 변위 가 임계값(예를 들어 60km/s 이상 고속에서 0.1m)보다 큰 경우 및 탑승자(11) 머리의 동적 각도 변위 가 임계값(예를 들어 60km/s 이상 고속에서 0.1m) 보다 큰 경우를 만족하는지 판단할 수 있다. 또한 제2 조건은 차량(21) 내의 탑승자(11)가 안전벨트를 체결하지 않은 제2 감지정보를 수신한 경우를 포함할 수 있으며, 제어부(500)는 벨트 체결 감지부(220)로부터 제2 감지정보를 수신하여 탑승자(11)가 안전벨트를 체결하지 않은 상태를 만족하는지 판단할 수 있다. 또한 제3 조건은 제1 감지정보가 기설정된 임계값을 초과하여 에어백(300)을 전개하는 경우를 포함할 수 있으며, 제어부(500)는 종래의 에어백(300) 전개 알고리즘을 개시하기 위한 가속도 및 각속도의 임계값을 초과한 경우를 만족하는지 판단할 수 있다.
S460단계에서, 제어부(500)는 제1 조건 내지 제3 조건을 모두 만족하는 경우, 탑승자(11)가 안전벨트를 착용하지 않은 상태에서 탑승자(11)의 머리와 흉부가 빠른 속도로 움직였다고 가정하고 에어백 전개 개시 타이밍을 빠르게 결정한다. 여기서 에어백 전개 개시 타이밍을 빠르게 결정한다 함은, 기존의 에어백 전개 개시 타이밍보다 더 빠르다는 것을 포함할 수 있다. 제어부(500)는 부분 제동 동작 시점을 기준으로 시간 변화에 따른 상기 탑승자의 동적 거동 정보에 포함되는 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에서, 기설정된 시간(예를 들어 부분 제동 동작 후 0.5초 내지 1초 사이) 내에서 탑승자(11)의 머리 및 흉부의 변위에 대한 변곡점이 발생하기 직전을 에어백(300) 전개 개시의 타이밍으로 결정할 수 있으며, 이는 기존의 에어백 전개 개시 타이밍 보다 빠를 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 에어백 전개 제어 장치
100: 제1 감지부
200: 제2 감지부
300: 에어백
400: 에어백 인플레이터
500: 제어부
100: 제1 감지부
200: 제2 감지부
300: 에어백
400: 에어백 인플레이터
500: 제어부
Claims (10)
- 차량의 동적 거동을 감지하여 제1 감지정보를 생성하는 제1 감지부;
상기 차량 내의 탑승자에 대한 안전벨트 체결 유무를 감지하여 제2 감지정보를 생성하는 제2 감지부; 및
차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD(free of body diagram; 자유 물체도)의 초기 파라미터 정보, 상기 제1 감지정보, 및 상기 제2 감지정보를 동적 거동 방정식에 입력하여 탑승자의 동적 거동 정보를 산출하며, 상기 탑승자의 동적 거동 정보와 관련한 제1 조건과, 상기 제2 감지정보와 관련한 제2 조건과, 상기 제1 감지정보와 관련한 제3 조건을 기반으로 하여, 에어백 전개 개시의 타이밍을 제어하는 제어부;를 포함하는, 에어백 전개 제어 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제1 조건은,
상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위를 포함하는 상기 탑승자의 동적 거동 정보가 임계값보다 큰 경우를 포함하는, 에어백 전개 제어 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제2 조건은,
상기 차량 내의 탑승자가 안전벨트를 체결하지 않은 상기 제2 감지정보를 수신한 경우를 포함하는, 에어백 전개 제어 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제3 조건은,
상기 제1 감지정보가 기설정된 임계값을 초과하는 경우를 포함하는, 에어백 전개 제어 장치. - 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 조건 내지 상기 제3 조건을 모두 만족하는 경우, 부분 제동 동작 시점을 기준으로 시간 변화에 따른 상기 탑승자의 동적 거동 정보에 포함되는 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에서, 기설정된 시간 내에서 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에 대한 변곡점이 발생하기 직전을 상기 에어백 전개 개시의 타이밍으로 결정하는, 에어백 전개 제어 장치. - 제1 감지부에 의해, 차량의 동적 거동을 감지하여 제1 감지정보를 생성하는 단계;
제2 감지부에 의해, 상기 차량 내의 탑승자에 대한 안전벨트 체결 유무를 감지하여 제2 감지정보를 생성하는 단계; 및
제어부에 의해, 차량 및 탑승자 모델 동역학 FBD(free of body diagram; 자유 물체도)의 초기 파라미터 정보, 상기 제1 감지정보, 및 상기 제2 감지정보를 동적 거동 방정식에 입력하여 탑승자의 동적 거동 정보를 산출하며, 상기 탑승자의 동적 거동 정보와 관련한 제1 조건과, 상기 제2 감지정보와 관련한 제2 조건과, 상기 제1 감지정보와 관련한 제3 조건을 기반으로 하여, 에어백 전개 개시의 타이밍을 제어하는 단계;를 포함하는, 에어백 전개 제어 방법. - 제 6항에 있어서, 상기 제1 조건은,
상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위를 포함하는 상기 탑승자의 동적 거동 정보가 임계값보다 큰 경우를 포함하는, 에어백 전개 제어 방법. - 제 6항에 있어서, 상기 제2 조건은,
상기 차량 내의 탑승자가 안전벨트를 체결하지 않은 상기 제2 감지정보를 수신한 경우를 포함하는, 에어백 전개 제어 방법. - 제 6항에 있어서, 상기 제3 조건은,
상기 제1 감지정보가 기설정된 임계값을 초과하는 경우를 포함하는, 에어백 전개 제어 방법. - 제 6항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,
상기 제1 조건 내지 제3 조건을 모두 만족하는 경우, 부분 제동 동작 시점을 기준으로 시간 변화에 따른 상기 탑승자의 동적 거동 정보에 포함되는 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에서, 기설정된 시간 내에서 상기 탑승자의 머리 및 흉부의 변위에 대한 변곡점이 발생하기 직전을 상기 에어백 전개 개시의 타이밍으로 결정하는 단계;를 더 포함하는, 에어백 전개 제어 방법.
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