KR19990067305A - 실시간 측면 충격 검출 및 오프 라인 진단을 위한 스마트스킨 센서 - Google Patents

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KR19990067305A
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제임스 이. 허브바드
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마태 번스
트러스티스 오브 보스턴 유니버시티
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Abstract

저가, 고대역폭 "스마트 스킨" 충격 센서(10)가 자동차 측면 검출 및 진단에 적용하기 위해 전개된다. 상기 센서(10)는 피에조 폴리머 스마트 스킨 기술에 기초하고 자동차 측면 패널에 따라서 실시간(예를 들어, 수 밀리초)에 충격 위치와 충격 에너지를 감지할 수 있다. 상기 센서는 제조하기에 간단하고, 제조 양에서 저가이고, 신뢰할 수 있고 효율적인 에너지 관리 에어백 발전을 제공하기 위해 한 벌의 센서내의 다른 장치와 제휴하여 사용될 수 있다. 적당한 공간 셰이딩 기술로, 상기 센서(10)는 충격 각도와 충격 바디의 속도를 보고하도록 설계될 수 있다고 보여지며, 상기 감지 전극(16)은 제 1 및 제 2 전극(161, 162)을 포함하고, 제 1 센서 전극(161)은 상기 감지 전극(16)의 길이를 따라가는 제 2 센서 전극(162)의 두께에 반비례하여 선형으로 변화하는 두께를 가진다.

Description

실시간 측면 충격 검출 및 오프 라인 진단을 위한 스마트 스킨 센서
정면의 에어백은 최신식 자동차에서 이제 표준 형태가 되고 있다. 1960년대에 독창적으로 제시된 기계적 트리거링 장치에 기초된, 오늘날의 에어백은 대부분 전기적 가속도계에 의해 제어된다. 최신식 에어백 설계의 최근 경향은 에너지 관리, 예를 들어 에어백의 전개 때 에어백의 잠재적 완충력 중 100% 미만의 적용을 수행하는 매우 복잡한 시스템으로 나아가고 있다. 자동차 속도, 충돌 세기 및 승객 몸무게와 같은 인자에 기초하여, 미래의 에너지 관리 에어백 시스템은 에어백의 잠재적 충돌 효과의 50% 미만으로부터 에어백의 충돌 효과의 100%까지의 범위에 있는 가변 속도로 전개될 것이다. 이런 고려는 운전자 또는 승객의 특성이 소아로부터 성인까지의 몸무게로 변화할 수 있기 때문에 중요하다. 오늘날의 에어백은 단지 한 비율: 100% 힘으로 전개한다. 그러나, 아무튼 100% 힘 미만으로 전개될 수 있도록, 더 많은 정보 처리 기능을 가진, 상당히 집적된, 저가이고 고성능의 전기적 센서 기술이 요구된다.
특히 측면 충격 에어백 전개를 위한 진보된 센서의 설계가 시도되고 있다. 측면 충격 에어백 시스템은 자동차 운전자 또는 승객의 측면과의 충격 사고에서 자동차 점유자를 보호한다. 이런 시스템은 모델 연도 1997-1998까지는 광범한 사용을 목표로 한다. 오늘날의 자동차에서 두드러진 정면 충격 에어백 시스템과 같이, 측면 충격 에어백 시스템은 자동차 측면에서의 가속도를 측정함으로써 충돌을 검출한다.
전형적인 측면 충격 에어백 응용에서, 가속도계는 도어 패널 내부 또는 자동차의 도어에 인접한 전기 제어 모듈내에 배치된다. 상기 가속도계는 측면 충격을 감지한다. 상기 전기 제어 모듈은 가속도계의 출력을 연속적으로 모니터링하고 충돌의 전기적 신호를 탐색하기 위해 이런 데이터를 분석한다.
측면 충격의 역학, 및 특히 도어에 대한 측면 충격은 자동차 측면 도어가 타격을 받을 때 도어 빔과 외부 패널이 상당히 변형된다는 것이고, 반면 승객실은 충돌의 초기 단계에서 상대적으로 작은 속력 변화만을 얻는다. 이런 측면 도어와 승객실 사이의 속력 차이는 자동차의 변형 또는 충돌 자체에서 나타난다. 일반적 가속도계는 전형적으로 도어의 세 위치: 소위 A-기둥내의 측면 도어의 정면에 인접한 위치, 측면 도어 후방 또는 B-기둥에 인접한 위치, 및 측면 도어의 중심 위치에 배치된다.
충돌이 검출될 때, 측면 충격 에어백은 자동차의 점유자에 대한 부가적 보호를 제공하기 위해 부풀게 된다. 상기 측면 충격에 수반된 역학이 전방 또는 후방 충격과 상당히 다르기 때문에, 특수한 센서가 신뢰가능한 측면 에어백 전개를 위해 요구된다. 센서 제조 회사들은 측면 에어백 전개 응용을 위해 정보 처리량이 많고, 저가인 상당히 집적된 센서를 제조하기 위해 노력하고 있지만, 아직도 이런 장치가 이용가능하기 까지는 꽤 많은 시간이 걸릴 것이다.
종래 측면 에어백 감지 시스템은 측면 충격때 적어도 하나의 가속도계 센서가 트리거링하도록 설계된다. 실제 실행에서, 측면 충격은 종종 충격 신호를 형성하는데 필요한 정도까지 어떤 가속도계를 진동시키지 못한다. 이것은 특히 가속도계가 충돌하는 자동차에 의해 직접 타격을 받지 않을 때 발생한다. 결국, 측면 충격 에어백 전개 시스템은 이론적으로 흥미 있더라도 자주 실제에서 신뢰가능하지 않다고 판명되었다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 도어의 패널을 따라가는 충격 위치와 충격 속도에 무관하게 측면 충격에 응답하는 측면 충격 에어백 전개 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 측면 충격의 에너지를 결정할 수 있는 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측면 충격을 감지하고 측면 충격의 특정 특성이 소정 임계값을 초과할 때 측면 에어백을 작동하도록 자동차 도어에 피에조 폴리머 센서를 사용하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측면 충격의 속도 또는 속력을 결정할 수 있는 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측면 충격의 각도를 결정할 수 있는 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 측면 충격 때 도어 패널에 따른 힘의 위치 또는 중심을 결정할 수 있는 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 에너지, 충격 각도 및 에어백 시스템을 전개하기 위한 피에조 폴리머 스킨에 따른 충격의 위치 결정을 자동차에 적용하는 것이다.
상기 센서는 피에조 폴리머 스마트 스킨 기술에 기초하고 자동차 측면 패널에 따른 충격 위치와 충격 에너지를 실시간(예를 들어, 수 밀리초)으로 감지할 수 있다. 부가적으로, 오프라인 진단과 결합될 때, 측면 충돌 자동차의 충격 각도와 속도가 결정될 수 있다. 후자의 2가지 양(충격 각도와 속도)은 보험 처리를 위해 충돌중 아무도 없을 경우 누가 실수했는지를 결정하는데 중요할 수 있다.
측면 충격 감지를 위한 변형에 민감한 "압쇄 센서"는 효과적이고 신뢰가능한 에어백 전개를 위해 측면 도어 구조물 상에 배치된다. 이런 위치는 결국 점유자에게 충격을 줄 자동차 부분의 속력 변화를 감지하기 때문에 중요하다. 충격을 받는 자동차와 충돌을 주는 자동차 사이의 역학은 충격 위치와 각도, 충격 속도에 의해 나타난 바와 같은 충격 에너지, 및 충돌하는 자동차의 단단함과 중량의 함수이다. 상기 센서는 제조하기 간단하고, 생산성 면에서 저가이며, 신뢰할 수 있고 효율적인 에너지 관리 에어백 전개 시스템을 제공하는 한 벌의 센서로 다른 장치와 제휴하여 사용될 수 있다.
본 발명은 센서에 관한 것으로, 특히 변형 에너지, 속도, 힘의 중심 및 충돌의 충격 각도를 측정할 수 있고 자동차 에어백 시스템에 적용하기에 적당한 피에조 센서에 관한 것이다.
도 1은 바람직한 실시예에 따른 피에조 센서 막 구조의 개략도.
도 2는 면판을 도시하는 센서 구조의 개략도.
도 3은 바람직한 실시예에 다른 센서 전극의 평면도.
도 4는 에어백 전개를 위해 응답 유니트에 결합되는 제어 유니트에 전기적으로 결합된 센서 시스템의 블록도.
도 1은 기본 센서 구조도이다. 상기 센서(10)는 한쌍의 대향 평행 도전층(14, 16)의 사이에 배치된 피에조 층(또는 막)(12)으로 구성된다. 그러나, 다른 센서 재료가 피에조 폴리머 막 대신에 사용될 수 있다. 예를 들면, 피에조 결정, 광섬유, 충격 힘을 받을 때 전기적 출력을 발생하는 변형 게이지 또는 어떤 다른 전기적 활성 재료가 센서 재료로서 사용될 수 있다. 상기 도전층 중 하나는 기판 전극(14)인 반면, 다른 도전층은 센서 전극(16)이다. 한쌍의 센서 지지용 기판(18, 20)이 상기 전극의 외부에 제공된다. 센서 지지용 기판(18, 20)은 바람직하게 15/1000인치 두께와 약 2피트 길이의 금속 면판이다. 센서 지지용 기판(18, 20)은 바람직하게 그것의 주변을 따라 크램핑된다. 예를 들면, 리벳(22, 24)(도 2에 도시된 바와 같은)이 면판(18, 20)을 크램핑하는데 사용될 수 있는 크램핑 장치의 한 예이다. 상기 면판(18, 20)의 크램핑된 가장자리는 면판에 대한 충격 각도에 무관하게 단지 상기 피에조 막(12)에 전달되는 힘이 피에조 막 표면의 평면에 수직한 방향으로 되는 것을 보장한다. 다시 말해서, 상기 힘은 3-3 좌표방향에 따라 피에조 막(12)에 인가된다. 부가적으로, 상기 센서 지지용 기판(18, 20)은 바람직하게 절연 재료로 코팅된 한 측면과 그라운드 평면을 형성하는 다른 측면을 가진다. 그러므로 상기 전체 센서 구조물은 2개의 얇은 금속 면판 사이에 샌드위치되고, 둘다 접지되어 개선된 신호 대 잡음 응답과 주위 절연을 위한 상기 막의 효과적인 EMI 셰이딩을 제공한다.
상기 센서의 근본적 변환 소자는 바람직하게 압전 폴리머, 폴리비닐리덴 플루오르화물 또는 PVDF 막으로 이루어진다. 이런 막의 전기적 응답은 인가된 수직 변형 영역에 지배될 때 얻어지는 전하 분포( q(x,t) )는 다음 관계에 따라 상기 막의 표면에 나타난다는 것이다.
여기에서,
εfilm(x,t) = PVDF 층에 작용하는 인가된 수직 변형;
κ33 = 전기 기계적 결합 계수;
g33 = 상기 센서의 평면에 수직인 또는 상기 3-3 좌표 방향에 따른 상기 PVDF 층의 압전 변형 상수이다.
상기 기판 전극(14)은 전하 수집동안 그라운드 전극으로서 기능한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센서 전극(16)은 공간적으로 모양지어진 전하 수집용 전극이다. 센서 전극(16)은 전극(161과 162)을 가지는 복합 적층물이다. 상기 전극(161과 162)은 그 사이에 선형 가장자리(163)를 가진다. 0과 L1사이의 상기 센서 전극의 길이에 따라, 상기 전극(161과 162)은 역비례 관계에 따라 높이(h)가 변화한다. 즉, 하나의 전극이 작아짐에 따라, 다른 전극은 비례적으로 더 커지기 시작한다. 개별 리드가 선형 가중을 얻기 위해 전극(161과 162)으로부터 인출된다는 것을 당업자에 의해 쉽게 예측될 것이다. 부가적으로, 점 0에 더 가까운 충격이 전극(162)에 대한 상대적으로 작은 전압 출력과 전극(161)에 대한 상대적으로 큰 전압 출력을 초래할 것이라는 것도 예측될 것이다. 그 역은 충격이 점 L1에 더 가깝게 발생할 때 형성된다. 상기 모양지어진 전극(16)은 다음 식에 따라 축적된 전하(Q(t))를 적당히 가중하고 적분한다.
여기에서,
Q(t) = 인가된 압축력 있는 변형 영역과 같이 PVDF 표면에 형성된 모든 전하의 총 합계;
b(x) = 상기 센서의 작용 개구에 걸쳐 한정된 바와 같은 전하 수집용 전극의 공간 프로파일이다.
상기 활성 PVDF 센서 코어(12)는 그것이 효과적 EMI 셰이딩을 제공하도록 그것의 양쪽에 접지되기 때문에 2개의 전극 사이에 배치된 간단한 유전체 재료와 동등하다. 그러므로, 센서 출력 전압(v0(t))은 다음의 간단한 캐패시터 모델에 기초하여 유도될 수 있다.
여기에서 Csensor= 전체 센서 캐패시턴스이다.
수학식 2를 수학식 3에 대입하여, 그러므로 얻어지는 다층으로 적층된 스킨은 인가된 변형 영역에 비례하는 값을 가지는 공간적으로 가중된 출력 전압(v0(t))을 효과적으로 발생한다.
이전의 분석은 상기 센서(10)의 충격 하중이 주로 상기 PVDF 코어(12)에 인가된 수직 변형(3-3 좌표 방향)으로 초래하고, 활성 코어, 예를 들어 PVDF 막 재료의 셰이딩이 발생하지않는다고 가정한다. 이것을 보장하기 위하여, 상기 센서(10)는 바람직하게 상부와 하부 면판(18, 20) 둘다의 내부 평면 또는 세로 방향 배치가 동일하도록 설계된다. 이것은 센서(10)의 활성 코어(12)에서의 전단 변형을 방지할 것이고 상기 PVDF 막(12)에 작용하는 전체 전단력은 무시해도 좋다. 도 2에 도시된 바와 같은 면판의 주변 에지를 따라가는 리벳 본딩(22, 24)이 이런 목적을 달성한다. PVDF 코어 전단 응력의 방지에 부가적으로, 상기 면판 단부 가장자리 조건은 또한 상기 센서(10)의 어떤 측면 편향이 도어 빔 상의 충격 부하의 결과로서 순수하게 상기 센서 코어(12)에서의 압축력을 일으킬 것이고 그러므로 활성 PVDF에서 순수하게 수직한 변형을 발생한다는 것을 보장한다.
측면 도어 빔에 견고히 본딩된 면판(18)으로, 이런 시스템에서의 힘 연속성 고려는 충격 동안 발생하는 측면 도어 빔 변위와 PVDF 감지막(12)에 걸쳐 수반하는 변위 사이의 다음 관계를 드러낸다.
여기에서;
yfilm(x,t) = 상기 막에 걸친 변위;
Kfilm = PVDF막 층의 스프링 상수;
Kfpl = 센서 면판(20)의 스프링 상수; 및
ydoor(x,t) = 충격에 기인하는 도어에 따른 측면 변형이다.
면판(18)이 도어 빔에 직접 본딩되는 만큼, 면판(18)의 경도( Kfpl )는 그것이 도어 빔 변위에 의해 직접 구동되기 때문에 센서 출력을 결정하는 인수가 아니다. 막 경도( Kfilm )와 비교하여 볼 때, 외부 면판 또는 면판(20)의 상대 경도( Kfpl )만이 활성 PVDF 코어(12)에 의해 알 수 있는 가해진 변형 필드에 기여한다. 만일 막 경도( Kfilm )가 제로이면, 이론적으로 커다란 막 변위( yfilm )가 가능하다. 반면에, 막 경도( Kfilm )가 면판(20)의 경도에 비해 크다면, 작은 막 변위( yfilm )가 발생할 것이고(수학식 4의 우측 부분의 분모는 커질 것이고) 비교적 작은 센서 출력 레벨만이 획득될 것이다. 막(12)과 면판(20)이 동일 경도를 가진다면( Kfilm = Kfpl ), 막 변위( yfilm )는 도어 빔의 변위의 1/2가 될 것이다. 따라서 설계 상호 변경은 강력한 센서성능 및 긴 센서 성능 수명과 양호한 신호 대 잡음비를 제공하도록 제조되어야 한다.
다음과 같은 분석을 목적으로, 타겟 자동차는 측면 도어 빔과 외부 패널, 및 승객실로 된 두 개의 관련 부분으로 이루어진다. 측면 도어가 자동차 충격에 의해 충격이 가해지면, 도어 빔 및 외부 패널은 심하게 변형되는 한편 승객실은 충격 초기 스테이지 동안 단지 속력면에서 약간의 증가를 받아들인다. 도어 엘리먼트의 관성을 무시하고, 충격에 의한 초기 스테이지 동안 어떠한 에너지의 분산도 없다고 가정하면, 도어에 의해 획득된 최대 변형 에너지( Udoor )는 충격 자동차의 최초의 역학 에너지와 동일하다. 수학식으로 표현하면, 다음과 같이 산출되고,
여기에서;
m0 = 충돌하는 자동차의 질량;
vnorm = 충돌하는 자동차의 정상 속력; 및
Pdoor(x,t) = 도어에 대한 충격력이다.
도어 빔에 대해 더욱 상세히 나타내면,
여기에서;
Kdoor = 도어 빔 및 패널의 경도,
ydoor(x,t) = 충격에 기인하는 도어에 걸친 측면 변형이다.
수학식 6을 수학식 5에 대입하면, 변형 에너지( Udoor )는 다음과 같이 주어진다.
만일 센서(10)가 스마트 외판으로서 도어 빔에 견고하게 부착된다면, 도어 빔의 변형 프로파일을 가정하도록 제약된다. 충격 초기 스테이지 동안, 도어 빔의 선형 탄성 변형이 가정될 수 있고, 이것은 교대로 센서(10)의 측면 변형을 야기하여 결과적으로 다음과 같은 수학식 8에 의해 주어지는 바와 같이 PVDF 코어(12)에 작용하는 인가된 수직 변형 필드( εfilm )가 된다.
여기서;
h0 = PVDF 막 두께이고,
yfilm(x,t) = 가해진 힘에 의한 막 변형이다.
수학식 4에 표시된 바와 같은 센서-도어 경계 조건은 다음과 같은 힘 연속성을 산출하였다.
수학식 2,3 및 8로부터 최종 센서전압 출력(v0(t))은 다음과 같이 주어지고,
여기서, 전극(16) 프로파일은 b(x) = 1 이도록 선택되고, 이것은 단순하게 공간적으로 균등한 전극 분배의 프로파일이다.
따라서 수학식 9 및 10은 다음을 산출하도록 조합되고;
여기서, 이득상수(G1)는 다음과 같이 정의된다.
수학식 5, 6 및 11을 이용하여, 측면 충격에 의한 전체 변형 에너지( Udoor(t) )는 센서출력으로부터 다음과 같이 결정될 수 있다.
충격 자동차의 질량은 오프라인 진단으로 획득될 수 있고(즉, 자동차의 질량은 일반적으로 공지되어 있으므로 나중에 입력될 수 있다), 따라서 충돌하는 자동차의 정상 속력( Vnorm(t) )은 수학식 13과 수학식 5를 조합하여 결정될 수 있다.
분석은 정상 또는 3-3 변형 성분에 제한되어왔기 때문에, 충격체의 속력성분은 피에조 막(12)에 수직인 평면 관점에서 설명된다. 더욱이, 획득된 결과는 공간적으로 균일한 전하 포획 전극(16)에 기초하며, 더욱 상세히는 단위 값을 갖는 수학식 2의 매개변수( b(x) )이다. 반면에, 도 3의 전극(16)은 비공간적으로 균일한 응용에 사용될 수 있다. 충격위치 또는 "도어 빔"에 걸친 "힘의 중심점"은 단순히 선형으로 가중시키므로써 그리고 수학식 2에 의해 주어진 출력 응답을 정규화하므로써 획득될 수 있다.
전극의 길이 방향의 대각선을 따라 균일 전극을 단순히 분리함으로써, 도 3에 도시된 전극이 얻어진다. 개별 전극 리드는 전극(161)과 전극(162)으로부터 인출된다. 선형 가중된 분배를 위한 두 개의 가능한 전극(161,162)은 그것에 의해 형성된다. 보다 상세하게는, 전극(161)은 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기에서;
b0 = 일반화된 공간 이득 상수;
x = 0과 L1 사이의 x 좌표에 따른 센서 16 상의 위치(도3); 및
L1 = 센서 작용 개구의 특성 길이이다.
유사하게, 전극(162)은 b(x) = b0x 로 표시되고, 전극(162)에 대한 수학식 2는 다음과 같이 쓰여질 수 있다.
유사하게, 수학식 2내의 공간 가중 인자 b(x) 를 갖는 수학식 11을 이용하여, 선형 가중된 센서 전극(162)으로부터의 전압 출력( vLIN )은 다음에 의해 주어진다.
충격 위치 또는 소위 힘의 중심은 수학식 17과 수학식 11의 비, 즉 다음의 식으로서 얻어진다(수학식 11은 공간상의 균일한 전극 분배를 이용한다).
수학식 18에서, 분자는 전극(162)을 나타내는 선형적으로 또는 공간적으로 가중된 전극을 나타낸다. 한편, 수학식 18에서 분모는 선형 가중을 설명하지 않고 전체 센서 전극(16)을 이용하는 균일 전극을 나타낸다. 예를 들어, 공간 이득 상수 bo와 b1둘다 단위값으로 선택될 경우, 충격 위치가 센서(10)의 작업 개구를 따라 0에서 L1 까지 변함에 따라(도3) COF 센서 출력은 0에서 1까지 변화한다.
센서축에 따른 충격 속력 또는 접선 충격 속력( vtan )은 충격 위치 COF의 1차 미분을 취함으로써 얻어질 수 있다.
그러므로, 충격 각도는 다음으로부터 결정될 수 있다.
고성능의 표면 압전 센서를 따라 에너지, 접선속력 및 충격 위치를 결정하기 위하여 센서 전극(16)에 적절한 처리기를 전기적으로 연결하는 것은 당해분야의 당업자에게 쉽게 이해될 것이다. 예를 들어 도4에 도시된 바와 같이, 센서(10)는 전기적 버스(52)를 통해 처리기(50)에 연결된다. 처리기(50)는 전극(14,16) 양단의 전위차에 근거하여 전체 변형 에너지, 접선속력 및 충격력의 위치/중심을 계산하도록 프로그램된다. 처리기는 이전의 전기신호를 조작하여 실시간 측정시스템을 구현하며, 응답 유니트(60)는 충격력의 에너지, 접선속력 및 위치/중심에 따라 측면 충격 에어백 시스템 단독으로 또는 다른 안전 장치와 결합하여 전개되도록 동작될 수 있다. 게다가, 일단 충돌하는 차량의 질량이 진단 장치에 입력되면, 충격 각도와 평균 충돌 속력을 결정하기 위하여 오프라인 진단이 이용될 수 있다.
이전의 서술에 따른 저비용, 광대역 "고성능 표면" 충격 센서는 차량 측면 충격 감지 및 진단에 이용하기 위하여 개발되었다. 이 센서는 피에조 폴리머 고성능 표면 기술에 의존하며, 차량 측면 패널을 따라 실시간(즉, 수 밀리초)으로 충격 위치 및 충격 에너지를 감지할 수 있다. 이 센서는 제조가 간단하고, 생산에 있어 저비용적이며, 신뢰성 있고 효율적인, 에너지 처리된 에어백 전개를 위하여 한 벌의 센서 내에 다른 장치를 결합하여 사용할 수 있다. 적당한 공간 셰이딩 기술을 이용하여, 이 센서는 충격 각도 및 충격체의 속력을 기록하도록 디자인 될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 양호한 일 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

Claims (18)

  1. 충격 영역에 있는 대상물의 충격에 대한 데이터 특성을 감지하기 위한 장치에 있어서,
    상기 충격 영역에 위치된 그라운드 전극;
    상기 그라운드 전극에 적어도 공간적으로 배치되어 고정된 피에조 폴리머 막;
    상기 충격 영역내의 상기 피에조 폴리머 막의 적어도 일부에 중첩하여 위치된 제 2 전극; 및
    상기 그라운드 전극과 상기 센서 전극에 걸친 전위 차이에 기초하여 상기 피에조 폴리머 막에 대한 상기 충격의 전체 변형 에너지를 감지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  2. 재 1항에 있어서, 상기 충돌하는 대상물은 상기 충격 영역에 대하여 수직 및 가로 방향 속력 성분을 가지고, 상기 장치는 상기 충돌하는 대상물의 상기 수직 속력 성분을 감지하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 센서 전극을 따라서 상기 충격 위치를 감지하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 대상물이 상기 센서 전극에 충격을 가하는 각도를 감지하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 센서 전극은 제 2 센서 전극에 부착된 제 1 센서 전극을 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 센서 전극은 길이에 걸쳐 결합된 균일한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 센서 전극은 길이에 따라 선형적으로 변화하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 센서 전극은 길이를 따라 선형으로 변화하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 센서 전극은 상기 센서 전극의 길이를 따라 상기 제 2 센서 전극의 두께에 대해 역비례하여 선형적으로 변화하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 센서 면판을 더 포함하는데, 상기 제 1 센서 면판은 상기 그라운드 전극에 중첩하고 상기 제 2 센서 면판은 센서 전극에 중첩하는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제 1 센서 면판은 상기 그라운드 전극에 완전히 중첩하고, 상기 제 2 센서 면판은 상기 센서 전극에 완전히 중첩하고, 상기 제 1 및 제 2 면판은 상기 그라운드와 센서 전극의 외부 주변을 따라 단단히 고정되며, 상기 제 1 및 제 2 면판은 그 위의 모든 충격 힘이 상기 피에조 폴리머의 평면 표면에 수직한 방향으로 전달될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 대상물의 충격 데이터 특성 감지 장치.
  11. 자동차의 에어백 전개 시스템에 있어서,
    자동차의 충격 영역에 배치된 그라운드 전극, 상기 그라운드 전극에 적어도 부분적으로 배치되어 고정된 피에조 폴리머 막, 및 상기 충격 영역에 있는 상기 피에조 폴리머 막의 적어도 일부에 중첩하도록 배치되는 센서 전극을 구비하는 상기 자동차에 배치된 그라운드 전극; 및
    상기 그라운드 전극과 상기 센서 전극에 걸친 전위 차이의 발생때 상기 에어백을 전개하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 에어백 전개 시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 그라운드 전극과 상기 센서 전극에 걸쳐 발생된 상기 전위 차이를 비교하기 위한 수단; 및
    상기 전극에 걸친 상기 전위 차이가 임계값을 초과할 때 상기 에어백을 전개하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 에어백 전개 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 그라운드 전극과 상기 센서 전극에 걸친 상기 전위 차이에 기초하여 상기 피에조 폴리머 막에 대한 상기 충격의 전체 변형 에너지를 감지하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 에어백 전개 시스템.
  14. 충돌하는 대상물에 의한 충격때 자동차 에어백 시스템을 전개하기 위한 방법에 있어서,
    충격을 받는 상기 자동차의 일부에 그라운드 전극을 장착하는 단계;
    상기 그라운드 전극의 적어도 일부에 피에조 폴리머 막을 제공하는 단계;
    센서 전극과 상기 피에조 폴리머 막의 적어도 일부를 중첩하는 단계;
    충격력이 가해질 때 상기 전극에 걸친 전압 출력을 결정하는 단계;
    상기 전압 출력을 소정 전압값과 비교하는 단계; 및
    상기 전압 출력이 상기 소정 값을 초과할 때 상기 자동차 에어백 시스템을 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 시스템을 전개하기 위한 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 전극에 걸친 상기 전압에 기초하여 상기 충격 영역에서의 상기 피에조 폴리머 막에 대한 상기 충격의 전체 변형 에너지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 시스템을 전개하기 위한 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 전극에 걸친 상기 전압에 기초하여 상기 충돌하는 대상물의 수직 속력 성분을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 시스템을 전개하기 위한 방법.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 피에조 폴리머 막을 따라서 상기 충격 위치의 중심을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 시스템을 전개하기 위한 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 대상물이 상기 센서 전극에 충격을 가하는 각도를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어백 시스템을 전개하기 위한 방법.
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