KR20100074415A - 에어백 시스템 및 그의 동작 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 자체적으로 테스트 가능항 에어백 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 에어백 시스템은, 전압을 인가받아 에어백 점화 에너지를 충전하는 에너지 저장 캐패시터와, 에너지 저장 커패시터에 충전된 에어백 전화 에너지를 이용하여 에어백을 전개하는 에어백 점화회로와, 노말 동작시 에너지 저장 캐패시터로 전압을 인가하고, 테스트 동작시 에너지 저장 커패시터를 방전시키도록 스위칭하는 스위칭부 및 테스트 동작시 스위칭부를 통해 에너지 저장 캐패시터와 연결되어 에너지 저장 커패시터를 방전시키는 저항을 포함한다.
Figure P1020080132833
에어백, 캐패시터, 용량

Description

에어백 시스템 및 그의 동작 방법{Airbag system and operating method thereof}
본 발명은 차량의 에어백 시스템에 관한 것으로서, 특히 자체적으로 테스트 가능한 에어백 시스템 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 설치되는 에어백 시스템은 차량의 충돌 사고 발생 시, 차량에 배치된 복수의 에어백을 전개시켜 차량의 운전자나 조수석 탑승자 등을 보호하도록 구성되어 있다.
이러한 에어백 시스템의 동작을 간단히 설명하면 다음과 같다.
즉, 차량의 점화 스위치가 온되면 부스트 전압이, 에어백 점화에 필요한 점화 전류를 형성하기 위한 전기 에너지를 충전하는 에너지 저장 캐패시터를 충전시킨다. 에너지 저장 캐패시터가 완전히 충전된 후 에어백 점화 신호에 의해 점화 회로가 구동되면 에너지 저장 캐패시터가 점화 회로를 통하여 에어백을 전개시키기 위한 점화 전류를 공급함으로써, 에어백이 전개된다.
한편, 상기와 같이 작동하는 에너지 저장 캐패시터에 대해, 종래에는 그 내부 쇼트 현상이나 미충전 등과 같은 동작을 진단하여 고장 여부를 판별함으로써, 에어백 전개를 보장하기 위한 테스트를 실시하였다. 그러나, 이러한 테스트에 의하면 에너지 저장 캐패시터 자체의 고장 여부에 대한 진단은 가능하지만, 정확한 용량 측정이 어렵기 때문에 에어백 전개가 보장될 수 없다. 즉, 에너지 저장 캐패시터가 정상적인 캐패시터 용량을 가지고 있지 않으면, 점화 회로가 구동되더라도 에어백이 정상적으로 작동하지 못한다.
이러한 문제의 해결을 위해, 에너지 저장 캐패시터의 용량을 측정하는 방법이 제안되었으나, 종래의 방법은, 전원 OFF 후 에너지 저장 캐패시터의 에너지를 이용한 시스템 지속 시간을 측정하여 에너지 저장 캐패시터의 유무 및 용량을 역산하는 방법으로서, 정확한 용량 계산이 불가능하기 때문에, 용량이 작은 캐패시터가 장착되는 경우에는 그 효율성이 떨어지며, 특히, 시간이 지남에 따라 발생하는 에너지 저장 캐패시터의 성능저하를 검출하기 어렵다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 에너지 저장 캐패시터에 일정한 저항값을 갖는 저항을 연결하며, 저항을 통해 방전되는 방전전압을 이용하여 에너지 저장 캐패시터의 용량을 측정할 수 있는, 에너지 저장 캐패시터의 용량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 에어백 시스템은, 전압을 인가받아 에어백 점화 에너지를 충전하는 에너지 저장 캐패시터와, 상기 에너지 저장 커패시터에 충전된 에어백 전화 에너지를 이용하여 에어백을 전개하는 에어백 점화회로와, 노말 동작시 상기 에너지 저장 캐패시터로 전압을 인가하고, 테스트 동작시 상기 에너지 저장 커패시터를 방전시키도록 스위칭하는 스위칭부 및 상기 테스트 동작시 상기 스위칭부를 통해 상기 에너지 저장 캐패시터와 연결되어 상기 에너지 저장 커패시터를 방전시키는 저항을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 에어백 시스템의 동작 방법은, 에어백 점화에 필요한 전기 에너지를 충전하는 에너지 저장 캐패시터에 전압을 공급하는 단계와, 상기 에너지 저장 캐패시터의 충전이 완료된 경우, 상기 전압 공급을 차단하는 단계와, 상기 전압 공급 차단시 상기 에너지 저장 캐패시터와 연결되는 저항을 이용하여 상기 에너지 저장 캐패시터의 용량을 측정하는 단계 및 상기 측정 결과에 따른 상기 에너지 저장 캐패시터의 용량 정보를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명은 에너지 저장 캐패시터에 일정한 저항값을 갖는 저항을 연결하며, 저항을 통해 방전되는 방전전압을 이용하여 에너지 저장 캐패시터의 용량을 측정함으로써, 에어백 시스템의 에너지 저장 캐패시터의 고장여부를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명은 에너지 저장 캐패시터의 용량을 정확히 측정함으로써, 잘못된 제품이나 수명의 문제로 성능이 저하된 에너지 저장 캐패시터를 검출하여, 에어백 전개를 보장할 수 있다.
또한 본 발명은 자체적으로 테스트할 수 있으며, 차량의 시동시마다 에어백 시스템을 테스트하여 사용자에게 그 결과를 표시함으로써, 차량의 에어백 시스템의 상태를 사용자에게 정확히, 수시로 알릴 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 에어백 시스템의 구성을 나타낸 예시도로서, 특히, 에어백을 점화하기 위한 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 에어백 시스템은, 부스트 회로(10)와,스텝다운 컨버터(20)와, 스위칭부(51)와, 저항(52)과, 제어부(54)와, 출력부(55)와, 점화회로(30) 및 에어백(40)을 포함한다.
먼저, 에어백 시스템의 노말 동작시의 동작을 설명한다.
차량의 점화 스위치가 온(ON)되면(시동이 켜지면) 부스트 회로(10)는 차량의 배터리 전원(Vbatt: 12V)을 30V의 부스트 전압으로 승압하여 출력한다.
이때, 부스트 전압은, 스위칭부(51)에 의해 에너지 저장 캐패시터(C)로 공급되어 에너지 저장 캐패시터(C)(53)를 충전시킨다. 즉 스위칭부(51)은 차량의 점화 스위치가 온(ON)되면(시동이 켜지면) 노말 동작으로서, 부스트 전압을 에너지 저장 캐패시터(C)로 인가한다.
에너지 저장 캐패시터(53)가 완전히 충전된 후, 에어백 점화 신호에 의해 점화 회로(30)가 구동되면 에너지 저장 캐패시터(53)는 점화 회로(30)를 통하여 에어백(40)을 전개시키기 위한 점화 전류를 공급한다.
또한, 부스트 전압은 스텝다운 컨버터(20)로 공급된 후, 5V 구동전압으로 감압되어, 점화 회로(30)를 구동시키기 위한 에어백 점화 신호를 출력하는 제어부(54)로 안정되게 공급된다.
이때, 에어백 시스템은 노말 동작에서 테스트 동작으로 전환될 수 있다. 이하에서 테스트 동작시 에어백 시스템의 동작을 설명한다.
테스트 동작시(예컨대 시동기 켜지고 에너지 저장 캐패시터(53)에 부스트 전압이 충전된 후), 스위칭부(51)는 에너지 저장 캐패시터(53)와 저항(52)이 연결되도록 스위칭하여, 에너지 저장 캐패시터(53)의 충전전압이 저항(52)을 통해 방전되도록 한다.
저항(52)은 스위칭부(51)를 통해, 에너지 저장 캐패시터(53)와 연결되어 에너지 저장 캐패시터(53)의 충전전압이 방전되도록 하는 기능을 수행한다.
제어부(54)는 스위칭부(51)의 스위칭을 제어하는 한편, 테스트 동작시에는 저항(52)을 통해 흐르는 에너지 저장 캐패시터(53)의 방전전압을 측정하여, 측정된 방전전압이 기 설정된 임계값, 즉, 에너지 저장 캐패시터(53)가 정상적인 용량으로 작동되고 있다고 판단될 수 있는 방전전압의 범위에 해당되지 않으면, 출력부(55)를 통해 해당 정보를 출력하도록 하는 기능을 수행한다. 한편, 상기 설명에서는 제어부(54)가 점화 회로(30)를 구동시키기 위한 에어백 점화 신호를 출력하는 기능도 수행한다고 하였으나, 제어부(54)가 이러한 기능을 반드시 구비할 필요는 없다. 즉, 본 발명에 따른 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량 측정 장치는 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량을 측정하는 것이 주목적이기 때문에, 전체 에어백 시스템에서 에어백 점화 신호를 출력하기 위한 점화 제어부가 별도로 존재한다면 제어부(54)는 상기와 같은 에어백 점화 신호 출력 기능을 수행하지 않을 수도 있다.
출력부(55)는 에너지 저장 캐패시터(53)의 상태정보를 출력하기 위한 것으로서, 제어부(54)의 제어에 따라 다양한 정보를 출력할 수 있다. 이러한 출력부(55)는 스피커로 구성되어 상태정보를 음성으로 출력할 수 있으며, 또는 램프 또는 디스플레이로 구성되어 다양한 형태(빛, 문자, 그래프 등)로 상태정보를 출력할 수도 있다. 출력부(55)는 에어백 시스템에 이상이 있는 경우, 즉 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량이 부족한 경우, 그러한 상태 정보를 표시할 수 있다.
이러한 테스트 동작 후에는 다시 노말 동작을 위해 스위칭부(51)는 부스트 전압이 에너지 저장 캐패시터(53)로 인가되도록 스위칭한다. 이러한 동작은 에어백 시스템이 이상이 없는 경우, 즉 즉 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량이 부족하지 않은 경우에 진행될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 에어백 시스템은, 에너지 저장 캐패시터(53)에 에너지를 공급하는 전원 라인에 스위칭부(51)를 장착하고, 스위칭부(51)의 스위칭을 통해, 테스트 동작시 에너지 저장 캐패시터(53)의 에너지가 완전 충전된 이후에 에너지 저장 캐패시터(53)와 저항(52)을 연결하고, 일정시간 동안 에너지 저장 캐패시터로(53)의 전압 공급을 차단(OFF) 시킨 후, 저항에서 측정되는 에너지 저장 캐패시터의 방전전압을 측정하여 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량을 산출함으로써, 별도의 장비 없이, 에어백 시스템의 상태를 자체적으로 테스트할 수 있다. 또한, 시동을 켤 때 마다 테스트가 자체적으로 수행될 수 있다.
이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 에어백 시스템의 동작 방법을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어백 시스템의 동작 방법을 나타내는 흐름도로서, 도 1에 도시된 에너지 저장 캐패시터의 용량 측정 장치에서 수행되는 방법을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 에어백 시스템의 동작 방법은, 차량의 점화 스위치가 온(ON)되면, 스위칭부(51)를 통해 에너지 저장 캐패시터(53)에 에너지가 충전되도록 한다(S202).
제어부(54)는 A/D convertor를 통하여 에너지 저장 캐패시터(53)에 에너지가 충전된 것을 확인하고 그 전압 값을 읽은 후 스위칭부(51)를 제어하여 에너지 저장 캐패시터(53)를 부스트 전압으로부터 일정시간(150~250ms) 동안 차단(OFF) 시킨다(S204). 더불어 에너지 저장 캐패시터(53)를 저항(52)에 연결시킨다.
제어부(54)는 스위칭부(51)의 스위칭에 따라 저항(52)에서 측정되는 에너지 저장 캐패시터(53)의 방전전압을 측정하는 한편, 아래의 [수학식 1]을 이용하여 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량을 산출한다(S206). [수학식 1]에서 △V는 전압 변화량, V0는 초기 캐패시터 전압값, △t는 방전시간(200ms), R은 방전 저항성분, C는 방전 캐패시터 용량이다.
Figure 112008088611567-PAT00001
[수학식 1]에서 에너지 저장 캐패시터의 용량(C)을 제외한 값은 모두 알고 있기 때문에 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량 계산이 가능하다. 즉, 초기 캐패시터 전압값(V0)은 스위칭부가 차단되기 전에 측정된 에너지 저장 캐패시터(53)의 전압값이고, 방전시간(△t)은 제어부에 의해 임의로 산출되는 값이고, 저항성분(R)은 스위칭부(51)를 통해 에너지 저장 캐패시터(53)와 연결되는 저항으로부터 알 수 있는 값이며, 전압 변화량(△V)은 측정에 의해 알 수 있는 값이기 때문에, 결국 [수학식 1]에 의해 에너지 저장 캐패시터의 용량(C)이 산출될 수 있다. 단, [수학식 1]에서, 저항 성분(R)의 경우에는, 에너지 저장 캐패시터(53) 내부의 저항 성분 및 연결 성분(52)의 저항값이 포함될 수 있다.
전술한 같은 과정을 통하여 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량이 측정되면, 제어부(54)는 측정된 용량 정보를 출력부(55)를 통하여 출력하는 한편, 스위칭부(51)를 다시 온(ON) 상태로 연결시킴으로써, 에너지 저장 캐패시터(53)가 지속적으로 충전되도록 한다(S208). 즉, 상기한 바와 같은 측정 과정이 종료되면, 제어부(54)는 스위칭부(51)를 온시키며, 이에 따라 부스트 전압이 에너지 저장 캐패시터(53)에 공급되어 에너지 저장 캐패시터가 충전된다.
한편, 제어부(54)는 상기 용량 결과를 출력부를 통해 항상 출력해줄 수도 있지만, 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량이 기준치에 미달되는 경우에만 출력해줄 수도 있다.
즉, 전술한 바와 같은 과정은 차량의 점화 스위치가 온(ON)되는 경우, 예를 들어, 차량의 시동이 켜지는 경우에 항상 이루어지는 것으로서, 제어부(54)는 측정 결과 아무런 이상이 없더라도, 측정결과를 차량 내부의 계기판(출력부)을 통해 출력해줄 수 있으나, 이상이 발생된 경우에만 출력해줄 수도 있다. 특히, 에너지 저장 캐패시터(53)의 용량이 기준치에 미달된다고 판단되는 경우, 제어부(54)는 램프의 점멸, 음성메시지 또는 경고문자 등의 출력을 통해 운전자가 해당 사실을 신속하고 정확하게 인지하여 그에 따른 조치를 취하도록 할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 종래의 에어백 시스템에 이용된 충전 회로에, ON/OFF 회로(51) 및 LOAD 저항(52)을 추가하는 한편, 매 에어백 시스템이 시작될 때마다, 200ms 동안의 방전테스트를 통하여, 현재 시스템에 장착되어 있는 캐패시터의 용량을 측정함으로써, 현재의 에너지 저장 캐패시터의 유효성을 판단할 수 있게 되어, 에너지 저장 캐패시터 관련 고장에 대하여 고신뢰성을 부여할 수 있게 한다는 특징을 가지고 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 저장 캐패시터의 용량 측정 장치가 적용되는 에어백 시스템의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 에너지 저장 캐패시터의 용량 측정 방법의 일실시예 흐름도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10 : 부스트 회로 20 : 스텝다운 컨버터
30 : 점화 회로 40 : 에어백
50 : 에너지 저장 캐패시터의 용량 측정 장치
51 : 스위칭부 52 : 저항
53 : 에너지 저장 캐패시터 54 : 제어부
55 : 출력부

Claims (10)

  1. 자체적으로 테스트 가능한 에어백 시스템에 있어서,
    전압을 인가받아 에어백 점화 에너지를 충전하는 에너지 저장 캐패시터;
    상기 에너지 저장 커패시터에 충전된 에어백 전화 에너지를 이용하여 에어백을 전개하는 에어백 점화회로;
    노말 동작시 상기 에너지 저장 캐패시터로 전압을 인가하고, 테스트 동작시 상기 에너지 저장 커패시터를 방전시키도록 스위칭하는 스위칭부; 및
    상기 테스트 동작시 상기 스위칭부를 통해 상기 에너지 저장 캐패시터와 연결되어 상기 에너지 저장 커패시터를 방전시키는 저항을 포함하는 에어백 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭부의 스위칭을 제어하며, 상기 테스트 동작시 상기 저항을 이용하여 상기 에너지 저장 캐패시터의 용량을 측정하기 위한 제어부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 에너지 저장 캐패시터의 용량정보를 출력하기 위한 출력부를 더 포함하는 에어백 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 테스트 동작시, 상기 저항을 통해 방전되는 상기 에너지 저장 캐패시터의 전압을 측정하여 상기 용량을 측정하는 에어백 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 출력부는
    상기 용량정보를 음성으로 출력할 수 있는 스피커, 불빛의 점멸로 표시할 수있는 램프, 다양한 그래픽으로 출력할 수 있는 디스플레이 중 적어도 어느 하나를 포함하는 에어백 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 동작에서 상기 에너지 저장 캐패시터의 용량을 측정한 후에 이상이 없는 경우, 상기 스위칭부는 상기 노말 동작을 위해 상기 에너지 저장 캐패시터로 전압을 인가하도록 스위칭하는 에어백 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 테스트 동작은 차량의 점화 스위치가 온(ON) 상태로 전환될 때마다 이루어지는 에어백 시스템.
  7. 자체적으로 테스트 가능한 에어백 시스템의 동작 방법에 있어서,
    에어백 점화에 필요한 전기 에너지를 충전하는 에너지 저장 캐패시터에 전압을 공급하는 단계:
    상기 에너지 저장 캐패시터의 충전이 완료된 경우, 상기 전압 공급을 차단하는 단계;
    상기 전압 공급 차단시 상기 에너지 저장 캐패시터와 연결되는 저항을 이용하여 상기 에너지 저장 캐패시터의 용량을 측정하는 단계; 및
    상기 측정 결과에 따른 상기 에너지 저장 캐패시터의 용량 정보를 출력하는 단계를 포함하는 에어백 시스템의 동작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 용량 정보 출력과정은, 차량의 점화 스위치가 온(ON) 상태로 전환될 때마다 이루어지는 에어백 시스템의 동작 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 용량 정보 출력과정은, 상기 용량 정보를 음성으로 출력하거나, 불빛의 점멸로 표시하거나, 다양한 그래픽으로 출력하는 에어백 시스템의 동작 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 용량 측정 과정 이후에, 상기 에너지 저장 캐패시터로의 전압 공급을 재개하는 단계를 더 포함하는 에어백 시스템의 동작 방법.
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